特許 6551437 空調機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6551437

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】空調機

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/67 20180101AFI20190722BHJP

   F24F 11/48 20180101ALI20190722BHJP

   F24F 11/86 20180101ALI20190722BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20190722BHJP

【ＦＩ】

   F24F11/67

   F24F11/48

   F24F11/86

   F25B1/00 341R

   F25B1/00 351K

   F25B1/00 351V

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-36083(P2017-36083)

(22)【出願日】2017年2月28日

(65)【公開番号】特開2018-141587(P2018-141587A)

(43)【公開日】2018年9月13日

【審査請求日】2017年11月22日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】高木 元輝

(72)【発明者】

【氏名】南田 知厚

(72)【発明者】

【氏名】青木 優馬

(72)【発明者】

【氏名】仲田 貴裕

(72)【発明者】

【氏名】芦澤 智春

【審査官】 河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１８０５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０８０４９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−１４０４３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ １１／６７

Ｆ２４Ｆ １１／４８

Ｆ２４Ｆ １１／８６

Ｆ２５Ｂ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機（１１）、室外熱交換器（１３）、膨張弁（１４）及び室内熱交換器（１６）が順に接続された冷媒回路（Ｃ）を用いて、冷房運転、又は暖房運転を行う空調機であって、
冷房運転時には前記圧縮機（１１）の吐出冷媒を前記室外熱交換器（１３）へ流す冷房サイクルを行い、暖房運転時には前記圧縮機（１１）の吐出冷媒を前記室内熱交換器（１６）へ流す暖房サイクルを行う、制御部（４０）を備え、
前記制御部（４０）は、暖房運転の開始に先立ち、前記冷房サイクルで前記圧縮機（１１）を起動して前記膨張弁（１４）の開度を通常の冷房運転時よりも大きく開ける暖房前制御を実行し、
前記室内熱交換器（１６）は、空調対象空間に据付けられる室内ユニット（３）に収容されており、
前記空調機は、前記膨張弁（１４）と前記室内ユニット（３）との間を流れる冷媒の温度を測定する第１温度センサ（３１）をさらに備え、
前記制御部（４０）は、前記暖房前制御において、前記第１温度センサ（３１）の測定値が第１閾値以下になったとき、前記暖房サイクルへ切り換える、
空調機。

【請求項2】

圧縮機（１１）、室外熱交換器（１３）、膨張弁（１４）及び室内熱交換器（１６）が順に接続された冷媒回路（Ｃ）を用いて、冷房運転、又は暖房運転を行う空調機であって、
冷房運転時には前記圧縮機（１１）の吐出冷媒を前記室外熱交換器（１３）へ流す冷房サイクルを行い、暖房運転時には前記圧縮機（１１）の吐出冷媒を前記室内熱交換器（１６）へ流す暖房サイクルを行う、制御部（４０）を備え、
前記制御部（４０）は、暖房運転の開始に先立ち、前記冷房サイクルで前記圧縮機（１１）を起動して前記膨張弁（１４）の開度を通常の冷房運転時よりも大きく開ける暖房前制御を実行し、
前記室内熱交換器（１６）は、空調対象空間に据付けられる室内ユニット（３）に収容されており、
前記空調機は、前記室内ユニット（３）内で冷媒の温度を測定する第２温度センサ（３２）をさらに備え、
前記制御部（４０）は、前記暖房前制御において、前記第２温度センサ（３２）の測定値が第２閾値以下になったとき、前記暖房サイクルへ切り換える、
空調機。

【請求項3】

圧縮機（１１）、室外熱交換器（１３）、膨張弁（１４）及び室内熱交換器（１６）が順に接続された冷媒回路（Ｃ）を用いて、冷房運転、又は暖房運転を行う空調機であって、
冷房運転時には前記圧縮機（１１）の吐出冷媒を前記室外熱交換器（１３）へ流す冷房サイクルを行い、暖房運転時には前記圧縮機（１１）の吐出冷媒を前記室内熱交換器（１６）へ流す暖房サイクルを行う、制御部（４０）と、
前記室内熱交換器（１６）内の冷媒の温度を測定する第３温度センサ（３３）と、
を備え、
前記制御部（４０）は、暖房運転の開始に先立ち、前記冷房サイクルで前記圧縮機（１１）を起動して前記膨張弁（１４）の開度を通常の冷房運転時よりも大きく開ける暖房前制御を実行し、
さらに、前記制御部（４０）は、前記暖房前制御において、前記第３温度センサ（３３）の測定値が第３閾値以下になったとき、前記暖房サイクルへ切り換える、
空調機。

【請求項4】

圧縮機（１１）、室外熱交換器（１３）、膨張弁（１４）及び室内熱交換器（１６）が順に接続された冷媒回路（Ｃ）を用いて、冷房運転、又は暖房運転を行う空調機であって、
冷房運転時には前記圧縮機（１１）の吐出冷媒を前記室外熱交換器（１３）へ流す冷房サイクルを行い、暖房運転時には前記圧縮機（１１）の吐出冷媒を前記室内熱交換器（１６）へ流す暖房サイクルを行う、制御部（４０）と、
前記室外熱交換器（１３）と前記膨張弁（１４）との間を流れる冷媒の温度を測定する第４温度センサ（５４）と、
を備え、
前記制御部（４０）は、暖房運転の開始に先立ち、前記冷房サイクルで前記圧縮機（１１）を起動して前記膨張弁（１４）の開度を通常の冷房運転時よりも大きく開ける暖房前制御を実行し、
さらに、前記制御部（４０）は、前記暖房前制御において、前記第４温度センサ（５４）の測定値が第４閾値以上になったとき、前記暖房サイクルへ切り換える、
空調機。

【請求項5】

前記制御部（４０）は、前記暖房前制御において、前記膨張弁（１４）の開度を全開にする、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の空調機。

【請求項6】

空調対象空間の温度を測定する室内温度センサ（３５）をさらに備え。
前記制御部（４０）は、前記暖房前制御において、前記室内温度センサ（３５）の測定値に基いて前記圧縮機（１１）の運転周波数を制御する、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の空調機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蒸気圧縮式冷凍サイクルにより冷房運転および暖房運転を行う空調機に関する。

【背景技術】

【0002】

空調機の停止中、とりわけ暖房運転が行われる時節、液冷媒が温度の低い室外熱交換器に溜まり込み、このような状態で圧縮機を起動すると、液圧縮、オイルフォーミング等、信頼性を損なう事態を発生させる虞がある。

【0003】

そのため、特許文献１（特開昭６３−１２９２５７号公報）に記載の空調機では、暖房運転開始に先立って圧縮機の起動から所定時間だけ冷房サイクルで運転して、室外熱交換器内の液冷媒を室内熱交換器に移動させ、所定時間経過後に暖房サイクルに切り換えている。このような運転制御を行うことによって、冷媒は圧縮機に吸い込まれる前に温まった室外熱交換器を流れることになるので、圧縮機に吸い込まれるときにはガス冷媒となり、液圧縮等の発生が防止される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記空調機では室外熱交換器と室内熱交換器との間に介在する膨張機構がキャピラリであり、開度を大きくすることができないため流通量が少なく当該所定時間を長く設定する必要があり、その分、暖房遅れによる快適性の低下が懸念される。

【0005】

一方、キャピラリに替えて開度調整可能な膨張弁を採用した場合、開度を大きくすると、冷房サイクルで運転する間に室外熱交換器から押し出された液冷媒がほぼ一巡して圧縮機まで戻り、却って、圧縮機の信頼性を損なう事態を発生させる虞がある。

【0006】

本発明の課題は、暖房運転開始の際、一旦、液冷媒を室内熱交換器に移動させる動作を行う空調機において、暖房遅れによる快適性の低下を抑制しつつ、圧縮機の信頼性を確保した空調機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１観点に係る空調機は、冷媒回路を用いて、冷房運転、又は暖房運転を行う空調機であって、制御部を備えている。冷媒回路は、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁および室内熱交換器が順に接続された回路である。制御部は、冷房運転時には冷房サイクルを行い、暖房運転時には暖房サイクルを行う。冷房サイクルは、圧縮機の吐出冷媒を室外熱交換器へ流すサイクルである。暖房サイクルは、圧縮機の吐出冷媒を室内熱交換器へ流すサイクルである。また、制御部は、暖房運転の開始に先立ち、暖房前制御を実行する。暖房前制御とは、冷房サイクルで圧縮機を起動して膨張弁の開度を通常の冷房運転時よりも大きく開ける制御である。室内熱交換器は、空調対象空間に据付けられる室内ユニットに収容されている。また、空調機は、第１温度センサをさらに備えている。第１温度センサは、膨張弁と室内ユニットとの間を流れる冷媒の温度を測定する。制御部は、暖房前制御において、第１温度センサの測定値が第１閾値以下になったとき、暖房サイクルへ切り換える。

【0008】

この空調機では、室外熱交換器に溜まり込んだ液冷媒は、冷房サイクル運転により室外熱交換器から押し出されて膨張弁と室内ユニットとの間を流れる。

【0009】

膨張弁と室内ユニットとを繋ぐ配管は通常は断熱材で覆われており、その管内のガス冷媒は、室内ユニット内のガス冷媒に比べると温度は低いが、外気に晒された室外熱交換器で自然冷却された液冷媒よりは高い温度を維持している。

【0010】

そこに室外熱交換器から押し出された液冷媒が流れると、その直前までガス冷媒の温度を測定していた第１温度センサは、それよりも低い温度である液冷媒の温度を測定することになる。

【0011】

この温度変化をトリガーとして、暖房サイクルへ切り換えることによって、室外熱交換器から押し出された液冷媒が一巡して圧縮機まで戻ることを防止することができる。

【0012】

本発明の第２観点に係る空調機は、冷媒回路を用いて、冷房運転、又は暖房運転を行う空調機であって、制御部を備えている。冷媒回路は、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁および室内熱交換器が順に接続された回路である。制御部は、冷房運転時には冷房サイクルを行い、暖房運転時には暖房サイクルを行う。冷房サイクルは、圧縮機の吐出冷媒を室外熱交換器へ流すサイクルである。暖房サイクルは、圧縮機の吐出冷媒を室内熱交換器へ流すサイクルである。また、制御部は、暖房運転の開始に先立ち、暖房前制御を実行する。暖房前制御とは、冷房サイクルで圧縮機を起動して膨張弁の開度を通常の冷房運転時よりも大きく開ける制御である。室内熱交換器は、空調対象空間に据付けられる室内ユニットに収容されている。また、空調機は、第２温度センサをさらに備えている。第２温度センサは、室内ユニット内で冷媒の温度を測定する。制御部は、暖房前制御において、第２温度センサの測定値が第２閾値以下になったとき、暖房サイクルへ切り換える。

【0013】

この空調機では、室外熱交換器に溜まり込んだ液冷媒は、冷房サイクル運転により室外熱交換器から押し出されて室内ユニット内に至る。

【0014】

室内ユニット内のガス冷媒は、外気に晒された室外熱交換器で自然冷却された液冷媒よりは高い温度を維持している。

【0015】

そこに室外熱交換器から押し出された液冷媒が流れると、その直前までガス冷媒の温度を測定していた第２温度センサはそれよりも低い温度である液冷媒の温度を測定することになる。

【0016】

この温度変化をトリガーとして、暖房サイクルへ切り換えることによって、室外熱交換器から押し出された液冷媒が一巡して圧縮機まで戻ることを防止することができる。

【0017】

本発明の第３観点に係る空調機は、冷媒回路を用いて、冷房運転、又は暖房運転を行う空調機であって、制御部と、第３温度センサとを備えている。冷媒回路は、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁および室内熱交換器が順に接続された回路である。制御部は、冷房運転時には冷房サイクルを行い、暖房運転時には暖房サイクルを行う。冷房サイクルは、圧縮機の吐出冷媒を室外熱交換器へ流すサイクルである。暖房サイクルは、圧縮機の吐出冷媒を室内熱交換器へ流すサイクルである。第３温度センサは、室内熱交換器内の冷媒の温度を測定する。また、制御部は、暖房運転の開始に先立ち、暖房前制御を実行する。暖房前制御とは、冷房サイクルで圧縮機を起動して膨張弁の開度を通常の冷房運転時よりも大きく開ける制御である。さらに、制御部は、暖房前制御において、第３温度センサの測定値が第３閾値以下になったとき、暖房サイクルへ切り換える。

【0018】

この空調機では、室外熱交換器に溜まり込んだ液冷媒は、冷房サイクル運転により室外熱交換器から押し出されて室内熱交換器に至る。

【0019】

室内熱交換器内のガス冷媒は、外気に晒された室外熱交換器で自然冷却された液冷媒よりは高い温度を維持している。

【0020】

そこに室外熱交換器から押し出された液冷媒が流れると、その直前までガス冷媒の温度を測定していた第３温度センサはそれよりも低い温度である液冷媒の温度を測定することになる。

【0021】

この温度変化をトリガーとして、暖房サイクルへ切り換えることによって、室外熱交換器から押し出された液冷媒が一巡して圧縮機まで戻ることを防止することができる。

【0022】

本発明の第４観点に係る空調機は、冷媒回路を用いて、冷房運転、又は暖房運転を行う空調機であって、制御部と、第４温度センサとを備えている。冷媒回路は、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁および室内熱交換器が順に接続された回路である。制御部は、冷房運転時には冷房サイクルを行い、暖房運転時には暖房サイクルを行う。冷房サイクルは、圧縮機の吐出冷媒を室外熱交換器へ流すサイクルである。暖房サイクルは、圧縮機の吐出冷媒を室内熱交換器へ流すサイクルである。第４温度センサは、室外熱交換器と膨張弁との間を流れる冷媒の温度を測定する。また、制御部は、暖房運転の開始に先立ち、暖房前制御を実行する。暖房前制御とは、冷房サイクルで圧縮機を起動して膨張弁の開度を通常の冷房運転時よりも大きく開ける制御である。さらに、制御部は、暖房前制御において、第４温度センサの測定値が第４閾値以上になったとき、暖房サイクルへ切り換える。

【0023】

この空調機では、室外熱交換器に溜まり込んだ液冷媒は、冷房サイクル運転により室外熱交換器から押し出され、その後、圧縮機からの高温ガス冷媒が室外熱交換器と膨張弁との間を流れる。

【0024】

直前まで室外熱交換器から押し出される液冷媒の温度を測定していた第４温度センサは、それよりも高い温度である高温ガス冷媒の温度を測定することになる。

【0025】

この温度変化をトリガーとして、暖房サイクルへ切り換えることによって、室外熱交換器から押し出された液冷媒が一巡して圧縮機まで戻ることを防止することができる。

【0026】

本発明の第５観点に係る空調機は、第１観点から第４観点のいずれか１つに係る空調機であって、制御部が、暖房前制御において、膨張弁の開度を全開にする。

【0027】

この空調機では、膨張弁の開度を全開にすることによって、室外熱交換器に溜まり込んだ液冷媒の室内熱交換器への移動時間が短縮され、その分、暖房サイクルへの切り換えが早まるので、暖房遅れによる快適性の低下を抑制することができる。

【0028】

本発明の第６観点に係る空調機は、第１観点から第５観点のいずれか１つに係る空調機であって、空調対象空間の温度を測定する室内温度センサをさらに備えている。制御部は、暖房前制御において、室内温度センサの測定値に基いて圧縮機の運転周波数を制御する。

【0029】

この空調機では、空調対象空間である室内の温度に基いて圧縮機の運転周波数を増減するので、室外熱交換器に溜まり込んだ液冷媒を適切な時間で室内熱交換器へ移動させることができる。

【発明の効果】

【0030】

本発明の第１観点に係る空調機では、室外熱交換器に溜まり込んだ液冷媒は、冷房サイクル運転により室外熱交換器から押し出されて膨張弁と室内ユニットとの間を流れる。その直前までガス冷媒の温度を測定していた第１温度センサは、それよりも低い温度である液冷媒の温度を測定することになる。この温度変化をトリガーとして、暖房サイクルへ切り換えることによって、室外熱交換器から押し出された液冷媒が一巡して圧縮機まで戻ることを防止することができる。

【0031】

本発明の第２観点に係る空調機では、室外熱交換器に溜まり込んだ液冷媒は、冷房サイクル運転により室外熱交換器から押し出されて室内ユニット内に至る。その直前までガス冷媒の温度を測定していた第２温度センサはそれよりも低い温度である液冷媒の温度を測定することになる。この温度変化をトリガーとして、暖房サイクルへ切り換えることによって、室外熱交換器から押し出された液冷媒が一巡して圧縮機まで戻ることを防止することができる。

【0032】

本発明の第３観点に係る空調機では、室外熱交換器に溜まり込んだ液冷媒は、冷房サイクル運転により室外熱交換器から押し出されて室内熱交換器に至る。その直前までガス冷媒の温度を測定していた第３温度センサはそれよりも低い温度である液冷媒の温度を測定することになる。この温度変化をトリガーとして、暖房サイクルへ切り換えることによって、室外熱交換器から押し出された液冷媒が一巡して圧縮機まで戻ることを防止することができる。

【0033】

本発明の第４観点に係る空調機では、室外熱交換器に溜まり込んだ液冷媒は、冷房サイクル運転により室外熱交換器から押し出され、その後、圧縮機からの高温ガス冷媒が室外熱交換器と膨張弁との間を流れる。その直前まで室外熱交換器から押し出される液冷媒の温度を測定していた第４温度センサは、それよりも高い温度である高温ガス冷媒の温度を測定することになる。この温度変化をトリガーとして、暖房サイクルへ切り換えることによって、室外熱交換器から押し出された液冷媒が一巡して圧縮機まで戻ることを防止することができる。

【0034】

本発明の第５観点に係る空調機では、膨張弁の開度を全開にすることによって、室外熱交換器に溜まり込んだ液冷媒の室内熱交換器への移動時間が短縮され、その分、暖房サイクルへの切り換えが早まるので、暖房遅れによる快適性の低下を抑制することができる。

【0035】

本発明の第６観点に係る空調機では、空調対象空間である室内の温度に基いて圧縮機の運転周波数を増減するので、室外熱交換器に溜まり込んだ液冷媒を適切な時間で室内熱交換器へ移動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本発明の一実施形態に係る空調機の構成図。

【図2】空調機の制御部を示すブロック図。

【図3A】空調機の停止中に液冷媒が温度の低い室外熱交換器に溜まり込んだ状態を示すイメージ図。

【図3B】空調機が暖房運転開始に先立って圧縮機の起動から所定条件が成立するまで冷房サイクルで運転したときの各部の冷媒状態を示すイメージ図。

【図4】暖房前制御から通常の暖房運転制御までの制御フローチャート。

【図5A】第１変形例に係る空調機の暖房前制御から通常の暖房運転制御までの制御フローチャートの一部を示すチャート。

【図5B】第２変形例に係る空調機の暖房前制御から通常の暖房運転制御までの制御フローチャートの一部を示すチャート。

【図5C】第３変形例に係る空調機の暖房前制御から通常の暖房運転制御までの制御フローチャートの一部を示すチャート。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【0038】

（１）空調機１の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る空調機１の構成図である。図１において、空調機１は、冷房運転および暖房運転が可能な冷凍装置であり、室外ユニット２と、室内ユニット３と、室外ユニット２と室内ユニット３とを接続するための液冷媒連絡配管４、及びガス冷媒連絡配管５とを備えている。空調機１の冷媒回路Ｃには、例えば、単一冷媒であるＲ３２が封入されている。

【0039】

（１−１）室外ユニット２の構成
図１において、室外ユニット２は、主に、圧縮機１１、四方切換弁１２、室外熱交換器１３、及び膨張弁１４を有している。さらに、室外ユニット２は室外ファン２９も有している。

【0040】

（１−１−１）圧縮機１１
圧縮機１１は、低圧の冷媒を圧縮し、圧縮後の高圧の冷媒を吐出する。圧縮機１１では、スクロール式、ロータリ式等の圧縮機構が圧縮機モータによって駆動される。圧縮機モータの運転周波数は、インバータ装置によって変更される。

【0041】

（１−１−２）四方切換弁１２
四方切換弁１２は、第１から第４までのポートＰ１〜Ｐ４を有している。四方切換弁１２では、第１ポートＰ１が圧縮機１１の吐出側に接続され、第２ポートＰ２が圧縮機１１の吸入側に接続され、第３ポートＰ３が室外熱交換器１３のガス側端部に接続され、第４ポートＰ４がガス側閉鎖弁１８に接続されている。

【0042】

四方切換弁１２は、第１状態（図１の実線で示す状態）と第２状態（図１の破線で示す状態）とに切り換わる。第１状態の四方切換弁１２では、第１ポートＰ１と第３ポートＰ３とが連通し且つ第２ポートＰ２と第４ポートＰ４とが連通する。第２状態の四方切換弁１２では、第１ポートＰ１と第４ポートＰ４とが連通し且つ第２ポートＰ２と第３ポートＰ３とが連通する。

【0043】

（１−１−３）室外熱交換器１３
室外熱交換器１３は、フィン・アンド・チューブ式の熱交換器である。室外熱交換器１３の近傍には、室外ファン２９が設置される。室外熱交換器１３では、室外ファン２９が搬送する空気と冷媒とが熱交換する。

【0044】

（１−１−４）膨張弁１４
膨張弁１４は、開度可変の電動膨張弁である。膨張弁１４は、冷房運転時の冷媒回路Ｃにおける冷媒の流れ方向において室外熱交換器１３の下流側に配置されている。

【0045】

冷房運転時、膨張弁１４の開度は、室内熱交換器１６に流入する冷媒を室内熱交換器１６において蒸発させることが可能な圧力（すなわち、蒸発圧力）まで減圧するように調節される。また、暖房運転時は、膨張弁１４の開度は、室外熱交換器１３に流入する冷媒を室外熱交換器１３において蒸発させることが可能な圧力まで減圧するように調節される。

【0046】

（１−１−５）ガス側閉鎖弁１８及び液側閉鎖弁１９
ガス側閉鎖弁１８は、四方切換弁１２に接続されている。液側閉鎖弁１９は、膨張弁１４に接続されている。ガス側閉鎖弁１８及び液側閉鎖弁１９は、冷媒の通過を遮断することができる。

【0047】

（１−１−６）室外ファン２９
室外ファン２９は、プロペラファンと、プロペラファンを駆動するモータとで構成されている。モータは、インバータ装置によって、その回転数が可変である。

【0048】

（１−１−７）室外側制御部４１
図１に示すように、室外ユニット２には室外側制御部４１が搭載されている。また、図２は、空調機１の制御部４０を示すブロック図である。図２において、室外側制御部４１は、マイコン４１ａ、メモリ４１ｂを内蔵している。マイコン４１ａは、各種の演算を行い、制御対象機器への指令を行う。メモリ４１ｂは、各種データを格納する。

【0049】

（１−１−８）各種温度センサ
室外ユニット２には、吐出管温度センサ５１、室外温度センサ５２、高圧センサ５３、第４温度センサ５４及び第５温度センサ５５が設けられている。吐出管温度センサ５１は、圧縮機１１の吐出配管に取付けられ、吐出管温度を検出する。

【0050】

室外温度センサ５２は、室外ユニット２が設置されている周囲温度を測定する。高圧センサ５３は、圧縮機１１の吐出圧力を測定する。第４温度センサは、室外熱交換器１３と膨張弁１４との間の配管に取り付けられ、その配管の内側を通る冷媒の温度を測定する。第５温度センサ５５は、室外熱交換器１３の中間位置に設置され、内部の冷媒温度を測定する。

【0051】

本実施形態において、吐出管温度センサ５１、室外温度センサ５２、第４温度センサ５４及び第５温度センサ５５は、サーミスタからなる。

【0052】

（１−２）室内ユニット３の構成
室内ユニット３は、室内熱交換器１６と、室内ファン２７とを有している。室内熱交換器１６では、室内ファン２７が搬送する空気と冷媒とが熱交換する。

【0053】

（１−２−１）室内熱交換器１６
室内熱交換器１６は、フィン・アンド・チューブ式の熱交換器である。室内熱交換器１６の近傍には、室内ファン２７が設置される。

【0054】

室内熱交換器１６は、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する。

【0055】

（１−２−２）室内ファン２７
室内ファン２７は、クロスフローファンである。室内ファン２７は、ファンと、ファンを回転させるためのファンモータとを有している。

【0056】

室内ファン２７の稼動によって、室内ユニット３は内部に室内空気を吸入し、室内熱交換器１６において冷媒と熱交換させた後に、供給空気として室内に供給する。また、室内ファン２７は、室内熱交換器１６に供給する空気の風量を所定風量範囲において変更することができる。

【0057】

（１−２−３）室内側制御部４２
図１に示すように、室内ユニット３には、室内側制御部４２が搭載されている。また、図２に示すように、室内側制御部４２は、マイコン４２ａ及びメモリ４２ｂを内蔵している。マイコン４２ａは、各種の演算を行う。また、メモリ４２ｂは、各種データを格納する。

【0058】

（１−２−４）各種センサ
室内ユニット３には、第１温度センサ３１、第２温度センサ３２、第３温度センサ３３及び室内温度センサ３５が設けられている。第１温度センサ３１は、液冷媒連絡配管４のうちの室外ユニット２と室内ユニット３との間の配管部分に取り付けられ、その配管部分の内部を流れる冷媒の温度を測定する。

【0059】

第２温度センサ３２は、液冷媒連絡配管４のうちの室内ユニット３の内部に位置する配管部分に取り付けられ、その配管部分の内側を通る冷媒の温度を測定する。

【0060】

第３温度センサ３３は、室内熱交換器１６の中間位置に設置され、内部の冷媒温度を測定する。

【0061】

室内温度センサ３５は、室内ユニット３の室内空気の吸入口側に設けられている。室内温度センサ３５は、室内ユニット３内に流入する室内空気の温度を測定する。

【0062】

本実施形態において、第１温度センサ３１、第２温度センサ３２、第３温度センサ３３及び室内温度センサ３５は、サーミスタからなる。

【0063】

（１−３）制御部４０
制御部４０は、室内側制御部４２と室外側制御部４１と伝送線とによって構成されている。制御部４０は、各種センサと接続され、各種センサからの検出信号等に基づいて各種機器を制御する。

【0064】

（２）空調機１の動作
空調機１では、四方切換弁１２によって、冷媒の循環サイクルを冷房運転時の循環サイクルおよび暖房運転時の循環サイクルのいずれか一方に切り換えることが可能である。

【0065】

（２−１）冷房運転
冷房運転では、図１に示す四方切換弁１２が実線で示す状態となり、圧縮機１１、室内ファン２７、室外ファン２９が運転状態となる。これにより、冷媒回路Ｃでは、室外熱交換器１３が凝縮器となり、室内熱交換器１６が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。

【0066】

具体的には、圧縮機１１で圧縮された高圧冷媒は、室外熱交換器１３を流れ、空気と熱交換する。室外熱交換器１３では、高圧冷媒が空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器１３で凝縮した冷媒は、室内熱交換器１６へ送られる途中において、膨張弁１４で減圧され、その後、室内熱交換器１６を流れる。

【0067】

室内ユニット３では、室内ファン２７によって吸い込まれた室内空気が、室内熱交換器１６を通過し、その際に冷媒と熱交換する。室内熱交換器１６では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発し、その際に空気が冷却される。室内熱交換器１６で冷却された空気は、室内空間へ供給される。また、室内熱交換器１６で蒸発した冷媒は、圧縮機１１に吸入され再び圧縮される。

【0068】

（２−２）暖房運転
暖房運転では、図１に示す四方切換弁１２が破線で示す状態となり、圧縮機１１、室内ファン２７、室外ファン２９が運転状態となる。これにより、冷媒回路Ｃでは、室内熱交換器１６が凝縮器となり、室外熱交換器１３が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。

【0069】

具体的には、圧縮機１１で圧縮された高圧冷媒は、室内熱交換器１６を流れる。室内ユニット３では、室内ファン２７よって吸い込まれた室内空気が、室内熱交換器１６を通過し、その際に冷媒と熱交換する。室内熱交換器１６では、冷媒が室内空気へ放熱して凝縮し、その際に空気が加熱される。室内熱交換器１６で加熱された空気は、室内空間へ供給される。また、室内熱交換器１６で凝縮した冷媒は、膨張弁１４で減圧された後、室外熱交換器１３を流れる。室外熱交換器１３では、冷媒が空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器１３で蒸発した冷媒は、圧縮機１１に吸入され再び圧縮される。

【0070】

（３）暖房前制御から通常の暖房運転までの動作
図３Ａは、空調機１の停止中に液冷媒が温度の低い室外熱交換器１３に溜まり込んだ状態を示すイメージ図である。図３Ａにおいて、黒塗り部分は液冷媒であり、このような状態で圧縮機１１を起動すると、液圧縮、オイルフォーミング等、信頼性を損なう事態を発生させる虞がある。

【0071】

図３Ｂは、空調機１が暖房運転開始に先立って圧縮機１１の起動から所定条件が成立するまで冷房サイクルで運転したときの各部の冷媒状態を示すイメージ図である。図３Ｂにおいて、黒塗り部分は液冷媒であり、室外熱交換器１３内の液冷媒を室内熱交換器１６に移動させている。

【0072】

このような暖房前制御を行うことによって、所定条件が成立後に暖房サイクルに切り換えて暖房運転を開始しても、冷媒は圧縮機１１に吸い込まれる前に温まった室外熱交換器１３を流れることになるので、圧縮機１１に吸い込まれるときにはガス冷媒となり、液圧縮等の発生が防止される。

【0073】

本実施形態における暖房前制御では、制御部４０は、膨張弁１４の開度を通常の冷房運転時よりも大きく開けて当該制御を実行している。膨張弁１４の開度が通常の冷房運転時よりも大きく開けられることによって、室外熱交換器１３に溜まり込んだ液冷媒の室内熱交換器１６への移動時間が、通常の冷房運転時の膨張弁１４の開度で運転されるときよりも短縮される。その結果、暖房サイクルへの切り換えが早まるので、暖房遅れによる快適性の低下を抑制することができる。

【0074】

図４は、暖房前制御から通常の暖房運転制御までの制御フローチャートである。以下、図４を参照しながら、その動作を説明する。

【0075】

（ステップＳ１）
先ず、制御部４０は、ステップＳ１において、暖房運転指令の有無を判定し、暖房運転指令があったときは、ステップＳ２へ進み、無い場合はこの判定を継続する。ここで、「暖房運転指令があったとき」とは、例えば、ユーザーが空調機に備えられているリモコン（図示せず）で暖房運転モードを選択したときが、それに該当する。

【0076】

（ステップＳ２）
次に、制御部４０は、ステップＳ２において、所定の５条件のうちの少なくとも１つに該当するか否かを判定する。所定の５条件とは、
・室外温度Ｔｏが室内温度Ｔｉよりも低い（Ｔｏ＜Ｔｉ）、
・室外熱交換器温度Ｔｈｏが室内熱交換器温度Ｔｈｉより小さい、
・前回の停止からの経過時間ｔが所定時間ｔｓを超えている、
・前回停止の運転モードが不明、
・今回、初めて電源投入した、
である。

【0077】

なお、室外温度Ｔｏは室外温度センサ５２の測定値で代用され、室内温度Ｔｉは室内温度センサ３５の測定値で代用される。

【0078】

また、室外熱交換器温度Ｔｈｏは室外熱交換器１３の中間位置に設置されている第５温度センサ５５の測定値で代用され、室内熱交換器温度Ｔｈｉは室内熱交換器１６の中間位置に設置されている第３温度センサ３３の測定値で代用される。

【0079】

制御部４０は、上記５条件のうちの１つでも該当していると判定したときはステップＳ３に進み、いずれの条件にも該当しないと判定したときはステップＳ９へ進み、通常の暖房運転を開始する。

【0080】

（ステップＳ３）
次に、制御部４０は、ステップＳ３において、四方切換弁１２を冷房サイクル側（図１に示す四方切換弁１２が実線で示す状態）へ切り換える。

【0081】

（ステップＳ４）
次に、制御部４０は、ステップＳ４において、膨張弁１４の開度を全開にする。

【0082】

（ステップＳ５）
次に、制御部４０は、ステップＳ５において、圧縮機１１を起動する。起動時の周波数は、室内温度Ｔｉから算出する。なお、室外ファン２９及び室内ファン２７は停止している。

【0083】

（ステップＳ６）
次に、制御部４０は、ステップＳ６において、第１液管温度Ｔ１が第１閾値Ｔｓ１以下か否かを判定する。ここで、第１液管温度Ｔ１は、第１温度センサ３１の測定値で代用される。

【0084】

暖房運転開始前に室外熱交換器１３に溜まっていた低温の液冷媒は、冷房サイクル運転によって室外熱交換器１３から押し出されて液冷媒連絡配管４を通って室内ユニット３に向う。

【0085】

液冷媒連絡配管４は断熱材で覆われており、運転停止時における管内のガス冷媒は、室内ユニット３内のガス冷媒に比べると温度は低いが、外気に晒された室外熱交換器１３で自然冷却された液冷媒よりは高い温度を維持している。

【0086】

それゆえ、液冷媒連絡配管４のうちの第１温度センサ３１が取り付けられている配管部分の内部に、室外熱交換器１３から押し出された液冷媒が流れると、その直前までガス冷媒の温度を測定していた第１温度センサ３１は、それよりも低い温度である液冷媒の温度を測定することになる。

【0087】

したがって、「第１液管温度Ｔ１≦第１閾値Ｔｓ１」を検出することによって、液冷媒の管内通過を判定することができる。

【0088】

制御部４０は、「第１液管温度Ｔ１≦第１閾値Ｔｓ１」と判定したときは、ステップＳ７へ進む。

【0089】

（ステップＳ７）
次に制御部４０は、ステップＳ７において、四方切換弁１２を暖房サイクル側（図１に示す四方切換弁１２が破線で示す状態）へ切り換える。

【0090】

（ステップＳ８）
そして、制御部４０は、ステップＳ８において、運転制御を通常の暖房運転制御へ移行する。

【0091】

上記の通り、ステップＳ２からステップＳ７の直前までは、通常の暖房運転制御に入る前の制御であり、本願では「暖房前制御」と称しており、その技術的意義は、液管の温度変化を冷房サイクル運転から暖房サイクルへ切り換えるトリガーとすることによって、室外熱交換器１３から押し出された液冷媒が一巡して圧縮機１１まで戻ることを防止しようとするところにある。

【0092】

（４）特徴
（４−１）
空調機１では、冷房サイクルで圧縮機１１を起動することによって、暖房運転停止中に室外熱交換器１３に溜まった冷媒を室内熱交換器１６に移動させることができる。室外熱交換器１３に溜まり込んだ液冷媒は、冷房サイクル運転により室外熱交換器１３から押し出されて膨張弁１４と室内ユニット３との間を流れる。その直前までガス冷媒の温度を測定していた第１温度センサ３１は、それよりも低い温度である液冷媒の温度を測定することになる。この温度変化をトリガーとして、暖房サイクルへ切り換えることによって、室外熱交換器１３から押し出された液冷媒が一巡して圧縮機１１まで戻ることを防止することができる。

【0093】

（４−２）
空調機１では、膨張弁１４の開度を全開にすることによって、室外熱交換器１３に溜まり込んだ液冷媒の室内熱交換器１６への移動時間が短縮され、その分、暖房サイクルへの切り換えが早まるので、暖房遅れによる快適性の低下を抑制することができる。

【0094】

（４−３）
空調機１では、室内温度Ｔｉに基いて圧縮機１１の運転周波数を増減するので、室外熱交換器１３に溜まり込んだ液冷媒を適切な時間で室内熱交換器１６へ移動させることができる。

【0095】

（５）変形例
上記実施形態では、制御部４０が「第１液管温度Ｔ１＜第１閾値Ｔｓ１」と判定したときを、冷房サイクル運転から暖房サイクルへ切り換えるトリガーとしているが、これに限定されるものではなく、以下の変形例を適用することもできる。

【0096】

（５−１）第１変形例
図５Ａは、第１変形例に係る空調機１の暖房前制御から通常の暖房運転制御までの制御フローチャートの一部を示すチャートであり、図４記載のフローチャートのうちステップＳ６に替えてステップＳ６ａを使用することを意図している。その他のステップは、上記実施形態と同様であるので、ここではステップＳ６ａについてのみ説明する。

【0097】

図５Ａに示すように、制御部４０は、ステップＳ６ａにおいて、第２液管温度Ｔ２が第２閾値Ｔｓ２以下か否かを判定する。ここで、第２液管温度Ｔ２は、第２温度センサ３２の測定値で代用される。

【0098】

暖房運転開始前に室外熱交換器１３に溜まっていた低温の液冷媒は、冷房サイクル運転によって室外熱交換器１３から押し出されて液冷媒連絡配管４を通って室内熱交換器１６に向う。

【0099】

第２温度センサ３２は、液冷媒連絡配管４のうちの室内ユニット３の内部に位置する配管部分に取り付けられ、その配管部分の内側を通る冷媒の温度を測定しており、外気に晒された室外熱交換器１３で自然冷却された液冷媒よりは高い温度を測定している。

【0100】

それゆえ、液冷媒連絡配管４のうちの第２温度センサ３２が取り付けられている配管部分の内部に、室外熱交換器１３から押し出された液冷媒が流れると、その直前までガス冷媒の温度を測定していた第２温度センサ３２は、それよりも低い温度である液冷媒の温度を測定することになる。

【0101】

したがって、「第２液管温度Ｔ２≦第２閾値Ｔｓ２」を検出することによって、液冷媒の管内通過を判定することができる。

【0102】

制御部４０は、「第２液管温度Ｔ２≦第２閾値Ｔｓ２」と判定したときは、ステップＳ７へ進む。

【0103】

上記の通り、「第２液管温度Ｔ２≦第２閾値Ｔｓ２」と判定したことを冷房サイクル運転から暖房サイクルへ切り換えるトリガーとすることによって、室外熱交換器１３から押し出された液冷媒が一巡して圧縮機１１まで戻ることを防止することができる。

【0104】

（５−２）第２変形例
図５Ｂは、第２変形例に係る空調機１の暖房前制御から通常の暖房運転制御までの制御フローチャートの一部を示すチャートであり、図４記載のフローチャートのうちステップＳ６に替えてステップＳ６ｂを使用することを意図している。その他のステップは、上記実施形態と同様であるので、ここではステップＳ６ｂについてのみ説明する。

【0105】

図５Ｂに示すように、制御部４０は、ステップＳ６ｂにおいて、室内熱交換器温度Ｔ３が第３閾値Ｔｓ３以下か否かを判定する。ここで、室内熱交換器温度Ｔ３は、第３温度センサ３３の測定値で代用される。

【0106】

暖房運転開始前に室外熱交換器１３に溜まっていた低温の液冷媒は、冷房サイクル運転によって室外熱交換器１３から押し出されて液冷媒連絡配管４を通って室内熱交換器１６に向う。

【0107】

第３温度センサ３３は、室内熱交換器１６の中間位置に取り付けられ、その部分の内側を通る冷媒の温度を測定しており、外気に晒された室外熱交換器１３で自然冷却された液冷媒よりも高い温度を測定している。

【0108】

それゆえ、室内熱交換器１６の内部に、室外熱交換器１３から押し出された液冷媒が流れると、その直前までガス冷媒の温度を測定していた第３温度センサ３３は、それよりも低い温度である液冷媒の温度を測定することになる。

【0109】

したがって、「室内熱交換器温度Ｔ３≦第３閾値Ｔｓ３」を検出することによって、液冷媒の管内通過を判定することができる。

【0110】

制御部４０は、「室内熱交換器温度Ｔ３≦第３閾値Ｔｓ３」であると判定したときは、ステップＳ７へ進む。

【0111】

上記の通り、「室内熱交換器温度Ｔ３≦第３閾値Ｔｓ３」と判定したことを冷房サイクル運転から暖房サイクルへ切り換えるトリガーとすることによって、室外熱交換器１３から押し出された液冷媒が一巡して圧縮機１１まで戻ることを防止することができる。

【0112】

（５−３）第３変形例
図５Ｃは、第３変形例に係る空調機１の暖房前制御から通常の暖房運転制御までの制御フローチャートの一部を示すチャートであり、図４記載のフローチャートのうちステップＳ６に替えてステップＳ６ｃを使用することを意図している。その他のステップは、上記実施形態と同様であるので、ここではステップＳ６ｃについてのみ説明する。

【0113】

図５Ｃに示すように、制御部４０は、ステップＳ６ｃにおいて、第４液管温度Ｔ４が第４閾値Ｔｓ４以上か否かを判定する。ここで、第４液管温度Ｔ４は、第４温度センサ５４の測定値で代用される。

【0114】

暖房運転開始前に室外熱交換器１３に溜まっていた低温の液冷媒は、冷房サイクル運転によって室外熱交換器１３から押し出されて液冷媒連絡配管４を通って室内熱交換器１６に向う。

【0115】

第４温度センサ５４は、室外熱交換器１３と膨張弁１４との間に取り付けられ、その部分の内側を通る冷媒の温度を測定している。室外熱交換器１３と膨張弁１４との間は、圧縮機１１の起動後は、外気に晒された室外熱交換器１３で自然冷却された液冷媒が通過し、液冷媒が室外熱交換器１３から完全に押し出された後は、高温のガス冷媒が通過する。

【0116】

それゆえ、直前まで液冷媒の温度を測定していた第４温度センサ５４は、それよりも高い温度であるガス冷媒の温度を測定することになる。

【0117】

したがって、「第４液管温度Ｔ４≧第４閾値Ｔｓ４」を検出することによって、液冷媒が完全に室外熱交換器１３から押し出されたことを判定することができる。

【0118】

制御部４０は、「第４液管温度Ｔ４≧第４閾値Ｔｓ４」であると判定したときは、ステップＳ７へ進む。

【0119】

上記の通り、「第４液管温度Ｔ４≧第４閾値Ｔｓ４」と判定したことを冷房サイクル運転から暖房サイクルへ切り換えるトリガーとすることによって、室外熱交換器１３から押し出された液冷媒が一巡して圧縮機１１まで戻ることを防止することができる。

【産業上の利用可能性】

【0120】

上記の通り、本願発明によれば、暖房運転開始の際、一旦、液冷媒を室内熱交換器に移動させる動作を行う空調機において、暖房遅れによる快適性の低下を抑制しつつ、圧縮機の信頼性を確保することができるので、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用する空調機に広く有用である。

【符号の説明】

【0121】

１ 空調機
３ 室内ユニット
１１ 圧縮機
１３ 室外熱交換器
１４ 膨張弁
１６ 室内熱交換器
３１ 第１温度センサ
３２ 第２温度センサ
３３ 第３温度センサ
３５ 室内温度センサ
４０ 制御部
５４ 第４温度センサ
Ｃ 冷媒回路

【先行技術文献】

【特許文献】

【0122】

【特許文献1】特開昭６３−１２９２５７号公報

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】