(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022006650
(43)【公開日】2022-01-13
(54)【発明の名称】空気調和機
(51)【国際特許分類】
F24F 11/41 20180101AFI20220105BHJP
F24F 1/24 20110101ALI20220105BHJP
F25B 47/02 20060101ALI20220105BHJP
【FI】
F24F11/41 210
F24F11/41 220
F24F1/24
F24F11/41 114
F25B47/02 570G
F25B47/02 570M
【審査請求】有
【請求項の数】9
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2020109009
(22)【出願日】2020-06-24
(71)【出願人】
【識別番号】316011466
【氏名又は名称】日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】小澤 佳矩
(72)【発明者】
【氏名】鷹啄 涼太
【テーマコード(参考)】
3L260
【Fターム(参考)】
3L260AB02
3L260BA36
3L260CA12
3L260CB06
3L260CB08
3L260DA09
3L260FB12
3L260FB13
(57)【要約】
【課題】除霜運転に要する時間が短い空気調和機を提供する。
【解決手段】空気調和機100は、圧縮機11と、室外熱交換器12と、膨張弁14と、室内熱交換器15と、が四方弁17を介して接続されてなる冷媒回路Qを備えるとともに、室内熱交換器15の付近に設けられる室内ファン16と、室外熱交換器12の付近に設けられる室外ファン13と、を備え、室外熱交換器12を凝縮器として機能させ、室外熱交換器12の除霜を行う除霜運転の少なくとも一部の期間で、室内ファン16を駆動させるとともに、室外ファン13を駆動させる制御部をさらに備える。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器と、が四方弁を介して接続されてなる冷媒回路を備えるとともに、
前記室内熱交換器の付近に設けられる室内ファンと、
前記室外熱交換器の付近に設けられる室外ファンと、を備え、
前記室外熱交換器を凝縮器として機能させ、前記室外熱交換器の除霜を行う除霜運転の少なくとも一部の期間で、前記室内ファンを駆動させるとともに、前記室外ファンを駆動させる制御部をさらに備える空気調和機。
【請求項2】
前記除霜運転中に前記室内ファンが駆動している期間と、当該除霜運転中に前記室外ファンが駆動している期間と、が少なくとも部分的に重なっていること
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
【請求項3】
前記制御部は、少なくとも前記除霜運転の開始時から当該除霜運転の期間の途中まで、前記室内ファン及び前記室外ファンを駆動させた後、前記室内ファン及び前記室外ファンのうち少なくとも一方を停止状態にすること
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
【請求項4】
空調室の温度を検出する室内温度センサと、
前記室内熱交換器の温度を検出する室内熱交換器温度センサと、を備え、
前記除霜運転中に前記空調室の温度が所定値以下になった場合、
前記除霜運転中に前記室内熱交換器の温度が所定値以下になった場合、
又は、
前記除霜運転の開始時から所定時間が経過した場合、
前記制御部は、前記室内ファンを停止させること
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
【請求項5】
前記室外熱交換器の温度を検出する室外熱交換器温度センサを備え、
前記除霜運転中に前記室外熱交換器の温度が所定値以上になった場合、
又は、
前記除霜運転の開始時から所定時間が経過した場合、
前記制御部は、前記室外ファンを停止させること
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
【請求項6】
前記制御部は、前記除霜運転の開始時、又は前記除霜運転の開始前から、前記室内ファン及び前記室外ファンのうち少なくとも一方の駆動を開始すること
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
【請求項7】
前記制御部は、前記除霜運転のうち前記少なくとも一部の期間で、前記室内ファンを逆回転させ、
前記室内ファンの逆回転は、通常の空調運転時における前記室内ファンの正回転に対して逆向きの回転であること
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
【請求項8】
前記制御部は、前記除霜運転のうち前記少なくとも一部の期間で、前記室外ファンを逆回転させ、
前記室外ファンの逆回転は、通常の空調運転時における前記室外ファンの正回転に対して逆向きの回転であること
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
【請求項9】
前記圧縮機、前記室外熱交換器、及び前記室外ファンが設けられる筐体と、
前記筐体内の空間を、前記圧縮機が設けられる機械室と、前記室外ファンが設けられるファン室と、に仕切る金属製の仕切板と、を備えるとともに、
前記筐体内に設けられ、前記制御部の回路基板を収容する電装品ボックスを備え、
前記回路基板に設置されたフィンが、前記電装品ボックスから前記ファン室に露出し、
前記室外ファンが逆回転しているとき、前記室外ファンから前記室外熱交換器に向けて空気が通流すること
を特徴とする請求項8に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空気調和機に関する。
【背景技術】
【0002】
空気調和機の室外熱交換器の霜を溶かす除霜運転に関して、例えば、特許文献1に記載の技術が知られている。すなわち、特許文献1には、除霜運転を開始してから、その除霜運転中に温度センサにより検出される冷媒温度の所定時間あたりの温度低下量が予め設定された所定値に達するまでは室外ファンを駆動させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一般に室外熱交換器の除霜運転中は、室外熱交換器が凝縮器として機能する一方、室内熱交換器が蒸発器として機能するため、空調室が冷えやすくなる。したがって、除霜運転に要する時間を短くして、ユーザの快適性を高めることが望まれている。特許文献1に記載の技術では、室外ファンの駆動によって、除霜運転に要する時間を短縮するようにしているが、この時間をさらに短縮し、ユーザにとっての快適性を高める余地がある。
【0005】
そこで、本発明は、除霜運転に要する時間が短い空気調和機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記した課題を解決するために、本発明に係る空気調和機は、圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器と、が四方弁を介して接続されてなる冷媒回路を備えるとともに、前記室内熱交換器の付近に設けられる室内ファンと、前記室外熱交換器の付近に設けられる室外ファンと、を備え、前記室外熱交換器を凝縮器として機能させ、前記室外熱交換器の除霜を行う除霜運転の少なくとも一部の期間で、前記室内ファンを駆動させるとともに、前記室外ファンを駆動させる制御部をさらに備えることとした。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、除霜運転に要する時間が短い空気調和機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】第1実施形態に係る空気調和機の構成図である。
【
図2】第1実施形態に係る空気調和機の室内機の縦断面図である。
【
図3】第1実施形態に係る空気調和機の機能ブロック図である。
【
図4】第1実施形態に係る空気調和機の室外機の筐体の側板・天板を取り外した状態の斜視図である。
【
図5】第1実施形態に係る空気調和機の室外機における空気の流れを示す説明図である。
【
図6】第1実施形態に係る空気調和機の制御部が実行する処理のフローチャートである。
【
図7】第1実施形態に係る空気調和機の除霜運転における各機器の状態や圧縮機の吸込圧力の変化を示すタイムチャートである。
【
図8】第1実施形態と第1~第3の比較例に関する除霜率の変化の説明図である。
【
図9】第2実施形態に係る空気調和機の制御部が実行する処理のフローチャートである。
【
図10】第3実施形態に係る空気調和機の制御部が実行する処理のフローチャートである。
【
図11】変形例に係る空気調和機の除霜運転における各機器の状態や圧縮機の吸込圧力の変化を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
≪第1実施形態≫
<空気調和機の構成>
図1は、第1実施形態に係る空気調和機100の構成図である。
なお、
図1の実線矢印は、暖房運転時の冷媒の流れを示している。
一方、
図1の破線矢印は、冷房運転時の冷媒の流れを示している。
空気調和機100は、冷房運転や暖房運転等の空調を行う機器である。
図1に示すように、空気調和機100は、圧縮機11と、室外熱交換器12と、室外ファン13と、膨張弁14と、を備えている。また、空気調和機100は、前記した構成の他に、室内熱交換器15と、室内ファン16と、四方弁17と、を備えている。
【0010】
圧縮機11は、低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒として吐出する機器であり、駆動源である圧縮機モータ11aを備えている。このような圧縮機11として、スクロール圧縮機やロータリ圧縮機等が用いられる。なお、
図1では図示を省略しているが、圧縮機11の吸込側には、冷媒の気液分離を行うための殻状のアキュムレータR(
図4参照)が接続されている。
【0011】
室外熱交換器12は、その伝熱管go(
図4参照)を通流する冷媒と、室外ファン13によって送り込まれる外気と、の間で熱交換が行われる熱交換器である。
室外ファン13は、室外熱交換器12に外気を送り込むファンである。室外ファン13は、駆動源である室外ファンモータ13aを備え、室外熱交換器12の付近に設けられている。
膨張弁14は、「凝縮器」(室外熱交換器12及び室内熱交換器15の一方)で凝縮した冷媒を減圧する弁である。なお、膨張弁14で減圧された冷媒は、「蒸発器」(室外熱交換器12及び室内熱交換器15の他方)に導かれる。
【0012】
室内熱交換器15は、その伝熱管gi(
図2参照)を通流する冷媒と、室内ファン16によって送り込まれる室内空気(空調室の空気)と、の間で熱交換が行われる熱交換器である。
室内ファン16は、室内熱交換器15に室内空気を送り込むファンである。室内ファン16は、駆動源である室内ファンモータ16c(
図3参照)を備え、室内熱交換器15の付近に設けられている。
【0013】
四方弁17は、空気調和機100の運転モードに応じて、冷媒の流路を切り替える弁である。そして、
図1に示すように、空気調和機100は、圧縮機11と、室外熱交換器12と、膨張弁14と、室内熱交換器15と、が四方弁17を介して接続されてなる冷媒回路Qを備えた構成になっている。
【0014】
例えば、冷房運転時(
図1の破線矢印を参照)には、冷媒回路Qにおいて、圧縮機11、室外熱交換器12(凝縮器)、膨張弁14、及び室内熱交換器15(蒸発器)を順次に介して、冷媒が循環する。一方、暖房運転時(
図1の実線矢印を参照)には、冷媒回路Qにおいて、圧縮機11、室内熱交換器15(凝縮器)、膨張弁14、及び室外熱交換器12(蒸発器)を順次に介して、冷媒が循環する。
【0015】
図1の例では、圧縮機11、室外熱交換器12、室外ファン13、膨張弁14、及び四方弁17が、室外機Uoに設置されている。一方、室内熱交換器15や室内ファン16は、室内機Uiに設置されている。
【0016】
なお、外気が低温多湿の環境下で長時間に亘って暖房運転が行われると、室外熱交換器12が着霜し、その熱交換性能が低下する可能性がある。したがって、第1実施形態では、室外熱交換器12の除霜を行う所定の除霜運転を制御部40(
図3参照)が実行するようにしている。
【0017】
図2は、室内機Uiの縦断面図である。
図2に示す室内機Uiは、前記した室内熱交換器15や室内ファン16の他に、ドレンパン18と、筐体ベース19と、フィルタ20a,20bと、を備えている。さらに、室内機Uiは、前面パネル21と、左右風向板22と、上下風向板23と、を備えている。
【0018】
室内熱交換器15は、複数のフィンfiと、これらのフィンfiを貫通する複数の伝熱管giと、を備えている。別の観点から説明すると、室内熱交換器15は、室内ファン16の前側に配置される前側室内熱交換器15aと、室内ファン16の後側に配置される後側室内熱交換器15bと、を備えている。
図2の例では、前側室内熱交換器15aの上端部と、後側室内熱交換器15bの上端部と、が逆V状に接続されている。
【0019】
室内ファン16は、例えば、円筒状のクロスフローファンであり、室内熱交換器15の付近に設けられている。室内ファン16は、複数のファンブレード16aと、これらのファンブレード16aに設置される環状の仕切板16bと、駆動源である室内ファンモータ16c(
図3参照)と、を備えている。
【0020】
ドレンパン18は、室内熱交換器15の結露水を受けるものであり、室内熱交換器15の下側に設置されている。
筐体ベース19は、室内熱交換器15や室内ファン16の他、フィルタ20a,20b等が設置される筐体である。
【0021】
フィルタ20a,20bは、室内ファン16の駆動に伴って室内熱交換器15に向かう空気から塵埃を捕集するものである。一方のフィルタ20aは室内熱交換器15の前側に配置され、他方のフィルタ20bは室内熱交換器15の上側に配置されている。
【0022】
前面パネル21は、前側のフィルタ20aを覆うように設置されるパネルであり、両側を軸として前側に回動可能になっている。なお、前面パネル21が回動しない構成であってもよい。
左右風向板22は、室内に吹き出される空気の左右方向の風向きを調整する板状部材である。左右風向板22は、吹出風路h3に配置され、左右風向板用モータ27(
図3参照)によって左右方向に回動するようになっている。
【0023】
上下風向板23は、室内に吹き出される空気の上下方向の風向きを調整する板状部材である。上下風向板23は、空気吹出口h4の付近に配置され、上下風向板用モータ28(
図3参照)によって上下方向に回動するようになっている。
【0024】
空気吸込口h1,h2を介して吸い込まれた空気は、室内熱交換器15の伝熱管giを通流する冷媒と熱交換し、熱交換した空気が吹出風路h3に導かれる。そして、吹出風路h3を通流する空気は、左右風向板22及び上下風向板23によって所定方向に導かれ、さらに、空気吹出口h4を介して室内に吹き出される。
【0025】
図3は、空気調和機100の機能ブロック図である。
図3に示す室内機Uiは、前記した各構成の他に、リモコン送受信部24と、室内温度センサ25と、室内熱交換器温度センサ26と、表示ランプ29と、室内制御回路41と、を備えている。
リモコン送受信部24は、赤外線通信等によって、リモコン50との間で所定の情報をやり取りする。
室内温度センサ25は、空調室の温度(室内温度)を検出するセンサであり、例えば、室内熱交換器15(より具体的には、
図2の前側室内熱交換器15a)の空気吸込側に設置されている。
【0026】
室内熱交換器温度センサ26は、室内熱交換器15(
図2参照)の温度を検出するセンサである。なお、室内熱交換器温度センサ26は、室内熱交換器15の所定箇所に設置されてもよいし、また、室内熱交換器15の所定の接続配管に設置されてもよい。室内温度センサ25や室内熱交換器温度センサ26の検出値は、室内制御回路41に出力される。
表示ランプ29は、空調に関する所定の表示を行うランプである。
【0027】
室内制御回路41は、図示はしないが、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成されている。そして、ROMに記憶されたプログラムを読み出してRAMに展開し、CPUが各種処理を実行するようになっている。
【0028】
図3に示すように、室内制御回路41は、記憶部41aと、室内制御部41bと、を備えている。記憶部41aには、所定のプログラムの他、リモコン送受信部24を介して受信したデータや各センサの検出値等が格納される。室内制御部41bは、記憶部41aのデータに基づいて、室内ファンモータ16c、左右風向板用モータ27、上下風向板用モータ28、表示ランプ29等を制御する。
【0029】
室外機Uoは、前記した構成の他に、室外温度センサ31と、室外熱交換器温度センサ32と、室外制御回路42と、を備えている。
室外温度センサ31は、外気の温度(室外温度)を検出するセンサであり、室外機Uoの所定箇所に設置されている。
室外熱交換器温度センサ32は、室外熱交換器12の温度を検出するセンサである。なお、室外熱交換器温度センサ32は、室外熱交換器12の所定箇所に設置されてもよいし、また、室外熱交換器12の所定の接続配管に設置されてもよい。
また、
図3では省略しているが、室外機Uoは、圧縮機11(
図1参照)の吐出温度等を検出する複数のセンサも備えている。これらの各センサの検出値は、室外制御回路42に出力される。
【0030】
室外制御回路42は、図示はしないが、CPU、ROM、RAM、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成され、通信線を介して室内制御回路41に接続されている。
図3に示すように、室外制御回路42は、記憶部42aと、室外制御部42bと、を備えている。
【0031】
記憶部42aには、所定のプログラムの他、室内制御回路41から受信したデータ等が格納される。室外制御部42bは、記憶部42aのデータに基づいて、圧縮機モータ11a、室外ファンモータ13a、膨張弁14、四方弁17等を制御する。なお、室内制御回路41及び室外制御回路42を総称して、制御部40という。
【0032】
図4は、室外機Uoの筐体33の側板・天板を取り外した状態の斜視図である。
なお、
図4では、膨張弁14(
図1参照)や四方弁17(
図1参照)の図示を省略している。
図4に示す筐体33には、圧縮機11や室外熱交換器12、室外ファン13の他、電装品ボックス34が設けられている。具体的には、平面視でL字状を呈する室外熱交換器12が、筐体33の底板33aに設置されている。室外熱交換器12は、所定間隔で配置される多数のフィンfoと、これらのフィンfoを貫通する複数の伝熱管goと、を備えている。そして、前記した伝熱管goを介して、冷媒が所定に蛇行しながら通流するようになっている。
【0033】
図4に示す仕切板35は、筐体33内の空間を、圧縮機11やアキュムレータRが設けられる機械室W1と、室外ファン13が設けられるファン室W2と、に仕切る金属製の板である。
電装品ボックス34は、制御部40(室外制御回路42:
図3参照)の回路基板B(
図5参照)を収容する箱である。
図4の例では、仕切板35の上側に電装品ボックス34が設けられている。電装品ボックス34は、その一部がファン室W2に臨んでおり、残りの部分が機械室W1に臨んでいる。
【0034】
また、
図4の例では、室外ファン13として、プロペラファンが用いられている。そして、通常の空調運転時(冷房運転時や暖房運転時)には、制御部40(
図3参照)が、室外ファン13を正回転で駆動させるようになっている。また、除霜運転の少なくとも一部の期間では、制御部40(
図3参照)が、室外ファン13を逆回転で駆動させるようになっている。このような室外ファン13の正回転・逆回転について、
図5を用いて説明する。
【0035】
図5は、室外機Uoにおける空気の流れを示す説明図である。
なお、
図5では、筐体33の天板(図示せず)を取り外した状態における、室外機Uoの模式的な平面図を示している。
前記したように、電装品ボックス34には、回路基板Bが収容されている。この回路基板Bには、その回路部品(図示せず)で生じた熱を放熱するためのフィンfbが設置されている。フィンfbは、電装品ボックス34からファン室W2に露出している。つまり、電装品ボックス34には所定の開口部(図示せず)が設けられ、この開口部を介して、フィンfbがファン室W2に露出している。これによって、室外ファン13の駆動中、回路基板Bの熱が、フィンfbを介して、ファン室W2の空気に放熱されるようになっている。
【0036】
また、
図5の破線矢印で示すように、室外ファン13が正回転しているときには、室外熱交換器12から室外ファン13に向けて空気が通流するようになっている。一方、
図5の実線矢印で示すように、室外ファン13が逆回転しているとき、室外ファン13から室外熱交換器12に向けて空気が通流するようになっている。なお、室外ファン13の「逆回転」とは、通常の空調運転時における室外ファン13の正回転に対して、逆向きの回転である。
【0037】
詳細については後記するが、除霜運転中に制御部40(
図3参照)が室外ファン13を逆回転させた場合、回路基板Bや機械室W1の熱で温度上昇した空気が室外熱交換器12に送り込まれる。これによって、室外熱交換器12の除霜が促進される。なお、機械室W1の空気は、主に圧縮機11の熱で温められるが、この熱が金属製の仕切板35を介して、ファン室W2の空気に放熱されるようになっている。
【0038】
図6は、空気調和機の制御部が実行する処理のフローチャートである(適宜、
図1、
図3を参照)。
なお、
図6のステップS101に先立って、除霜運転の所定の開始条件が成立し、さらに、四方弁17の切替え(暖房サイクルから冷房サイクルへの切替え)が行われたものとする。また、除霜運転の開始条件として、例えば、室外熱交換器12の温度が所定値以下の状態が、所定時間以上継続したという条件が用いられてもよい。
【0039】
ステップS101において制御部40は、除霜運転を開始する。すなわち、制御部40は、室外熱交換器12を凝縮器として機能させる一方、室内熱交換器15を蒸発器として機能させる。これによって、室外熱交換器12に高温の冷媒が通流するため、室外熱交換器12の霜が徐々に溶ける。さらに、ステップS101において制御部40は、除霜運転の開始時に、室内ファン16を駆動させるとともに、室外ファン13を駆動させる。以下では、室内ファン16の駆動による作用・効果について説明した後、室外ファン13の駆動による作用・効果について説明する。
【0040】
室内ファン16が駆動することで、空調室の空気が室内機Uiに取り込まれ、この空気と室内熱交換器15(蒸発器)の冷媒との間で熱交換が行われる。これによって、室内熱交換器15において冷媒の蒸発が促進されるため、冷媒の温度・圧力の低下が抑制される。その結果、室内熱交換器15で蒸発した冷媒が導かれる圧縮機11において、その吸込圧力の低下が抑制される。したがって、圧縮機モータ11a(
図3参照)の1回転当たりにおける冷媒の吐出量が比較的多くなり、冷媒回路Q(
図1参照)における冷媒の循環量(単位時間当たりの流量)の低下が抑制される。その結果、室外熱交換器12の除霜が促進され、除霜運転に要する時間を短縮できる。
【0041】
なお、除霜運転中における室内ファン16の駆動は、正回転であってもよいし、また、逆回転であってもよい。室内ファン16の正回転・逆回転のいずれの場合でも、空調室の空気と、室内熱交換器15の冷媒と、の間の熱交換が促進されるからである。
【0042】
特に、制御部40が室内ファン16を逆回転させた場合、室内機Ui(
図2参照)において、通常の空調運転時とは逆向きに空気が流れる。つまり、空気吹出口h4(
図2参照)を介して室内機Uiに取り込まれた空気が、空気吸込口h1,h2を介して、空調室の天井に向けて吹き出される。したがって、空調室のユーザに低温の空気が直接あたることを抑制し、ユーザにとっての快適性を高めることができる。
【0043】
また、ステップS101において室外ファン13が駆動することで、室外機Uo(
図4参照)に外気が取り込まれる。ここで、除霜運転中の室外ファン13の駆動は、正回転であってもよいし、また、逆回転であってもよい。いずれの場合でも、室外熱交換器12の霜に外気があたるからである。
【0044】
特に、除霜運転の開始時には、室外熱交換器12に多量の霜が付着していることが多い。このような状態で制御部40が室外ファン13を駆動(正回転又は逆回転)させると、室外熱交換器12の霜の外表面側に外気があたって、外気との熱交換で霜の外表面側が溶かされる。なお、室外熱交換器12が霜で覆われている状態では、室外熱交換器12(凝縮器)の伝熱管go(
図4参照)を流れる冷媒と外気との間では、直接的な熱交換がほとんど行われない。
【0045】
つまり、伝熱管goを流れる高温の冷媒が、外気で冷やされることはほとんどない。その結果、室外熱交換器12の霜の内表面側が、伝熱管goを流れる高温の冷媒との熱交換で溶かされる一方、室外熱交換器12の霜の外表面側は、前記したように、外気との熱交換で溶かされる。これによって、室外熱交換器12の除霜に要する時間を大幅に短縮できる。このように、室内ファン16の駆動と、室外ファン13の駆動とは、同じ「駆動」であっても、その作用・効果は異質なものである。
【0046】
特に、制御部40が室外ファン13を逆回転させた場合には、
図5の実線矢印で示すように、室外ファン13から室外熱交換器12に向けて空気が送り込まれる。ここで、圧縮機11が設けられた機械室W1の熱が、金属製の仕切板35を介して、ファン室W2の空気に放熱される。また、ファン室W2に露出しているフィンfbを介して、回路基板Bに実装された電子部品(図示せず)の熱が、ファン室W2の空気に放熱される。このように、仕切板35やフィンfbを介した熱交換によって、ファン室W2の空気の温度が上昇する。その結果、比較的温かい空気が室外熱交換器12の霜にあたるため、室外ファン13を正回転させる場合に比べて、室外熱交換器12の霜がさらに溶けやすくなる。
【0047】
再び、
図6に戻って説明を続ける。
ステップS101で除霜運転を開始した後、ステップS102において制御部40は、除霜運転の終了条件が満たされたか否かを判定する。例えば、室外熱交換器12の温度が所定値以上になった場合、制御部40が、除霜運転の終了条件が満たされたと判定する。
【0048】
ステップS102において除霜運転の終了条件が満たされた場合(S102:Yes)、制御部40の処理はステップS103に進む。ステップS103において制御部40は、除霜運転を終了する(END)。なお、
図6では省略しているが、制御部40が、除霜運転の終了時に室内ファン16や室外ファン13を停止させるようにしてもよい。また、除霜運転の終了時よりも前(又は後)に、制御部40が室内ファン16や室外ファン13を適宜に停止させてもよい。
【0049】
また、ステップS102において除霜運転の終了条件が満たされていない場合(S102:No)、制御部40の処理はステップS104に進む。ステップS104において制御部40は、除霜運転を継続する。なお、除霜運転の継続中、制御部40は、室内ファン16及び室外ファン13の駆動を適宜に継続させる。これによって、前記したように、室外熱交換器12の除霜が促進されるため、除霜運転に要する時間を短縮できる。
以下では、一例として、制御部40が、除霜運転の開始時から室内ファン16及び室外ファン13を逆回転させる場合について説明する。
【0050】
図7は、除霜運転における各機器の状態や圧縮機の吸込圧力の変化を示すタイムチャートである(適宜、
図1を参照)。
なお、
図7の横軸は時刻であり、縦軸は各機器の状態や圧縮機11の吸込圧力である。また、前記した除霜運転の開始条件が、
図7の時刻t1の直前に満たされたものとする。このように除霜運転の開始条件が成立した場合、
図7の時刻t1~t2に示すように、制御部40は、圧縮機11や室内ファン16、室外ファン13をいったん停止させ、四方弁17を暖房サイクルから冷房サイクルに切り替え、さらに、膨張弁14を全開にする。
【0051】
そして、除霜運転の開始時(時刻t2)には、制御部40は、四方弁17を冷房サイクルの状態で維持しつつ、圧縮機11を駆動させ、また、膨張弁14を所定の開度u2に絞る。なお、
図7の例では、除霜運転中の膨張弁14の開度u2が、暖房運転中の開度u1よりも大きくなっているが、これに限定されるものではない。また、除霜運転中の膨張弁14の開度u2が一定である必要も特にない。
【0052】
また、
図7の例では、除霜運転の開始時(時刻t2)に、制御部40が室内ファン16及び室外ファン13の駆動(逆回転)を開始している。除霜運転中に室内ファン16が駆動されることで、圧縮機11の吸込圧力の低下が抑制される。これによって、前記したように、冷媒の循環量の低下が抑制され、室外熱交換器12の除霜が促進される。また、制御部40が室外ファン13を駆動させることで、室外熱交換器12の霜が外気の熱で溶かされる。
【0053】
なお、
図7の例では、除霜運転の終了時(時刻t4)まで室内ファン16の駆動(逆回転)が継続されている一方、除霜運転の終了時よりも早い所定のタイミング(時刻t3)で室外ファン13が停止されている。ここで、室外ファン13を終了させるトリガは、除霜運転の開始時から所定時間が経過した場合であってもよいし、また、室外熱交換器12の温度が所定値以上になった場合であってもよい。このように、制御部40は、除霜運転の少なくとも一部の期間で、室内ファン16を逆回転させるとともに、室外ファン13を逆回転させる。
除霜運転の終了後、時刻t4~t5において制御部40が圧縮機11を停止状態とし、膨張弁14を全開にしている。さらに、時刻t5から暖房運転が再開されている。
【0054】
図8は、本実施形態と第1~第3の比較例に関する除霜率の変化の説明図である。
なお、
図8の横軸は、除霜時間である。ここで、除霜時間とは、除霜運転が開始された時点(例えば、
図7の時刻t2)から、除霜率が100%に達するまでの時間である。また、
図8の縦軸は、除霜率である。ここで、除霜率とは、除霜運転の開始直前の室外熱交換器12の霜の量を100%とした場合における、室外熱交換器12の霜の量の比率である。
【0055】
図8の二点鎖線の曲線は、除霜運転中、室内ファン16及び室外ファン13の両方が停止状態で維持される第1の比較例を示している。この第1の比較例(二点鎖線)では、除霜率が100%に達するまでに所定の除霜時間t14を要している
【0056】
図8の破線の曲線は、除霜運転中、室内ファン16が停止状態である一方、室外ファン13が駆動(逆回転)される第2の比較例である。この第2の比較例(破線)では、除霜時間t13が、第1の比較例(二点鎖線)の除霜時間t14よりも時間Δtaだけ短くなっている。これは、室外ファン13の駆動によって、室外熱交換器12の霜の外表面側が外気の熱で溶かされたからである。
【0057】
図8の一点鎖線の曲線は、除霜運転中、室内ファン16が駆動(逆回転)される一方、室外ファン13が停止状態で維持される第3の比較例である。この第3の比較例(一点鎖線)では、除霜時間t12が、第1の比較例(二点鎖線)の除霜時間t14よりも時間Δtbだけ短くなっている。これは、室内ファン16の駆動によって、圧縮機11の吸込圧力の低下が抑制され、その結果として冷媒の循環量が比較的多くなったためである。
【0058】
図8の実線の曲線は、除霜運転中に室内ファン16及び室外ファン13の両方が駆動(逆回転)される本実施形態の除霜率の変化を示している。本実施形態(実線)では、除霜時間t12が、第1の比較例(二点鎖線)の除霜時間t14よりも時間Δtc(>Δta,Δtb)だけ短くなっている。これは、室内ファン16の駆動に伴う冷媒の循環量の増加と、室外ファン13の駆動に伴う室外熱交換器12の霜の融解と、が相まって、除霜運転に要する時間が大幅に短縮されたためである。
【0059】
なお、
図8に示すように、本実施形態の他、第1~第3の比較例のいずれの場合でも、除霜運転の開始時(時刻t0)からの経過時間が長くなるにつれて、除霜率の曲線の勾配(各点における接線の傾き)が小さくなっている。これは、除霜運転が長引くほど、室内熱交換器15における冷媒の温度が下がり、それに伴って圧縮機11の吸込圧力が低下し、冷媒の循環量が小さくなるからである。
【0060】
本実施形態(
図8の実線)では、前記したように、除霜運転の開始時から室内ファン16及び室外ファン13の両方が駆動されるため、除霜の能力が比較的高いうちに、室外熱交換器12の霜のほぼ全てを溶かすことができる。これによって、室外熱交換器12の除霜に要する時間を大幅に短縮できる。
ちなみに、
図8には図示していないが、除霜運転中に室内ファン16及び室外ファン13の両方が正回転された場合でも、第1~第3の比較例に比べると、除霜時間が短縮される。
【0061】
<効果>
第1実施形態によれば、室外熱交換器12の除霜運転の開始時から、制御部40が室内ファン16及び室外ファン13の両方を駆動させる。前記したように、室内ファン16の駆動によって、冷媒の循環量の低下が抑制される一方、室外ファン13の駆動によって、室外熱交換器12の霜が外気の熱で溶かされる。このような互いに異質な作用が相まって、室外熱交換器12の除霜に要する時間を従来よりも大幅に短縮できる。したがって、空調室の冷えを抑制し、ひいては、ユーザの快適性を高めることができる。
【0062】
特に、制御部40が室内ファン16を逆回転させることで、冷たい空気がユーザに直接あたることを抑制できる。また、制御部40が室外ファン13を逆回転させることで、機械室W1(
図5参照)の熱や、回路基板B(
図5参照)の電子部品(図示せず)の熱が、ファン室W2(
図5参照)の空気に放熱される。そして、ファン室W2において温度上昇した空気が室外熱交換器12にあたることで、室外熱交換器12の霜が溶かされ、その除霜が促進される。
【0063】
≪第2実施形態≫
第2実施形態(
図9参照)は、室内熱交換器15(
図1参照)の温度が所定値以下になった場合、制御部40が室内ファン16(
図1参照)を停止させる点が第1実施形態とは異なっているが、その他(空気調和機100の構成等:
図1~
図5参照)については第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【0064】
図9は、第2実施形態に係る空気調和機の制御部が実行する処理のフローチャートである(適宜、
図1、
図3を参照)。
なお、
図9の「START」時には、除霜運転の所定の開始条件が満たされているものとする。ステップS201において制御部40は、除霜運転を開始し、室内ファン16及び室外ファン13を駆動させる。このステップS201の処理は、第1実施形態のステップS101(
図6参照)と同様であり、室内ファン16や室外ファン13のそれぞれの「駆動」は、正回転であってもよいし、また、逆回転であってもよい。
【0065】
ステップS202において制御部40は、室内熱交換器15の温度Tiが所定値Ti1以下であるか否かを判定する。なお、室内熱交換器15の温度Tiは、室内熱交換器温度センサ26(
図3参照)によって検出される。また、所定値Ti1は、除霜運転中に室内ファン16を停止させるか否かの判定基準となる閾値であり、予め設定されている。ステップS202において室内熱交換器15の温度Tiが所定値Ti1以下である場合(S202:Yes)、制御部40の処理はステップS203に進む。
【0066】
ステップS203において制御部40は、室内ファン16を停止させる。これによって、室内熱交換器15との熱交換で冷やされた空気が空調室に吹き出されることを抑制できる。したがって、空調室にいるユーザにとっての快適性を高めることができる。
【0067】
一方、ステップS202において室内熱交換器15の温度Tiが所定値Ti1よりも高い場合(S202:No)、制御部40の処理はステップS204に進む。ステップS204において制御部40は、室内ファン16の駆動を継続させる。
【0068】
ステップS203又はS204の処理を行った後、ステップS205において制御部40は、除霜運転の終了条件が満たされたか否かを判定する。なお、除霜運転の終了条件については、第1実施形態(
図6のS102)と同様であるから、説明を省略する。ステップS205において除霜運転の終了条件が満たされた場合(S205:Yes)、制御部40の処理はステップS206に進む。ステップS206において制御部40は、室外ファン13を停止させる。そして、ステップS207において制御部40は、除霜運転を終了する(END)。
【0069】
<効果>
第2実施形態によれば、除霜運転中に室内熱交換器15の温度Tiが所定値Ti1以下になった場合(
図9のS202:Yes)、制御部40が室内ファン16を停止させる(S203)。これによって、室内熱交換器15との熱交換で冷やされた空気が空調室に吹き出されることが抑制されるため、ユーザにとっての快適性を高めることができる。
【0070】
≪第3実施形態≫
第3実施形態(
図10参照)は、室外熱交換器12(
図1参照)の温度が所定値以上になった場合、制御部40が室外ファン13(
図1参照)を停止させる点が第1実施形態とは異なっているが、その他(空気調和機100の構成等:
図1~
図5参照)については第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【0071】
図10は、第3実施形態に係る空気調和機の制御部が実行する処理のフローチャートである(適宜、
図1、
図3を参照)。
なお、
図10の「START」時には、除霜運転の所定の開始条件が満たされているものとする。ステップS301において制御部40は、除霜運転を開始し、室内ファン16及び室外ファン13を駆動させる。このステップS301の処理は、第1実施形態のステップS101(
図6参照)と同様であり、室内ファン16や室外ファン13のそれぞれの「駆動」は、正回転であってもよいし、また、逆回転であってもよい。
【0072】
ステップS302において制御部40は、室外熱交換器12の温度Toが所定値To1以上であるか否かを判定する。なお、室外熱交換器12の温度Toは、室外熱交換器温度センサ32(
図3参照)によって検出される。また、所定値To1は、除霜運転中に室外ファン13を停止させるか否かの判定基準となる閾値であり、予め設定されている。ステップS302において室外熱交換器12の温度Toが所定値To1以上である場合(S302:Yes)、制御部40の処理はステップS303に進む。
【0073】
ステップS303において制御部40は、室外ファン13を停止させる。例えば、室外熱交換器12の除霜がかなり進んだ状態で室外ファン13を駆動させ続けると、室外熱交換器12の伝熱管goを流れる高温の冷媒と、比較的低温の外気と、の間で熱交換が行われる可能性がある。そこで、第3実施形態では、前記したように、室外熱交換器12の温度Toが所定値To以上になった場合(S302:Yes)、制御部40が室外ファン13を停止させるようにしている(S303)。これによって、室外熱交換器12の霜がほとんどない状態で室外ファン13の駆動が継続されることを防止できる。つまり、室外熱交換器12の伝熱管goを流れる高温の冷媒が外気で冷やされることを抑制し、ひいては、除霜に要する時間を短縮できる。
【0074】
一方、ステップS302において室外熱交換器12の温度Toが所定値To1未満である場合(S302:No)、制御部40の処理はステップS304に進む。ステップS304において制御部40は、室外ファン13の駆動を継続させる。
【0075】
ステップS303又はS304の処理を行った後、ステップS305において制御部40は、除霜運転の終了条件が満たされたか否かを判定する。なお、除霜運転の終了条件については、第1実施形態(
図6のS102)と同様であるから、説明を省略する。ステップS305において除霜運転の終了条件が満たされた場合(S305:Yes)、制御部40の処理はステップS306に進む。ステップS306において制御部40は、室内ファン16を停止させる。そして、ステップS307において制御部40は、除霜運転を終了する(END)。
【0076】
<効果>
第3実施形態によれば、除霜運転中に室外熱交換器12の温度Toが所定値To1以上になった場合(
図10のS302:Yes)、制御部40が室外ファン13を停止させる(S303)。これによって、室外熱交換器12を流れる高温の冷媒が、室外ファン13の駆動に伴う外気で冷やされることを抑制できる。したがって、除霜運転に要する時間を第1実施形態よりもさらに短くすることができる。
【0077】
≪変形例≫
以上、本発明に係る空気調和機100について各実施形態で説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、各実施形態では、除霜運転の開始時に室内ファン16及び室外ファン13の駆動が開始される場合について説明したが(例えば、
図6のS101)、これに限らない。すなわち、次の
図11のような処理が行われてもよい。
【0078】
図11は、変形例に係る空気調和機の除霜運転における各機器の状態や圧縮機の吸込圧力の変化を示すタイムチャートである。
図11の変形例では、時刻t1に暖房運転が停止された後であって、時刻t4に圧縮機11の駆動が開始される前の時刻t2に室外ファン13の駆動(
図11の例では、正回転)が開始されている。また、時刻t3に室内ファン16の駆動(
図11の例では、正回転)が開始されている。このように、制御部40が、除霜運転の少なくとも一部の期間で、室内ファン16を駆動させるとともに、室外ファン13を駆動させるようにしてもよい。なお、室外ファン13や室内ファン16の駆動が開始されるトリガとして、暖房運転の停止時(時刻t1)からの経過時間が所定値に達したという条件が用いられてもよい。
【0079】
また、
図11では、制御部40が、除霜運転の開始前から室内ファン16及び室外ファン13の駆動を開始させる場合を示しているが、これに限定されるものではない。すなわち、制御部40が、除霜運転の開始時、又は、除霜運転の開始前から、室内ファン16及び室外ファン13のうち少なくとも一方の駆動を開始するようにしてもよい。このような制御でも、第1実施形態と同様に、除霜運転の時間を短縮できる。
【0080】
また、
図11では、除霜運転中の時刻t5に室外ファン13が停止され、また、除霜運転中の時刻t6に室内ファン16が停止されている。このような制御に関して、例えば、除霜運転中に室外熱交換器12の温度が所定値以上になった場合、制御部40が室外ファン13を停止させるようにしてもよい。その他にも、例えば、除霜運転の開始時から所定時間が経過した場合、制御部40が室外ファン13を停止させるようにしてもよい。
また、室内ファン16に関しては、例えば、除霜運転中に室内熱交換器15の温度が所定値以下になった場合、制御部40が室内ファン16を停止させるようにしてもよい。その他にも、例えば、除霜運転中に空調室の温度(室内温度センサ25の検出値:
図3参照)が所定値以下になった場合、又は、除霜運転の開始時から所定時間が経過した場合、制御部40が室内ファン16を停止させるようにしてもよい。
【0081】
また、
図11に示すように、少なくとも除霜運転の開始時から当該除霜運転の期間の途中まで、制御部40が室内ファン16及び室外ファン13を駆動させた後、室内ファン16及び室外ファン13のうち少なくとも一方を停止状態にすることが好ましい。つまり、除霜運転の期間の後半で、制御部40が室内ファン16及び室外ファン13のうち少なくとも一方を停止状態にすることが好ましい。これによって、室内機Ui側では、室内熱交換器15の温度が比較的高いうちに(つまり、除霜能力が高いうちに)、室内熱交換器15に空気が送り込まれるため、冷媒の蒸発が促進される。また、室内ファン16が駆動されても、室内熱交換器15の温度が比較的高いため、空調室の空気が過度に冷えるおそれはほとんどない。また、室外機Uo側では、室外熱交換器12に比較的多量の霜が残っているときに、外気の熱で霜を溶かすことができる。
【0082】
また、各実施形態では、例えば、
図7に示すように、除霜運転中に室内ファン16が駆動している期間と、この除霜運転中に室外ファン13が駆動している期間と、が少なくとも部分的に重なっている場合について説明したが、これに限らない。すなわち、除霜運転中に室内ファン16が駆動している期間と、室外ファン13が駆動している期間と、が重ならないようにしてもよい。例えば、除霜運転中に制御部40が室外ファン13を駆動させた後、室外ファン13を停止させ、さらに、この除霜運転中に室内ファン16の駆動を開始させるようにしてもよい。また、室外ファン13と室内ファン16の駆動の順序を、前記したものと逆にしてもよい。これらの各制御も、除霜運転の少なくとも一部の期間で、室内ファン16を駆動させるとともに、室外ファン13を駆動させるという事項に含まれる。
【0083】
また、各実施形態は、適宜に組み合わせることができる。例えば、第2実施形態と第3実施形態とを組み合わせ、次のようにしてもよい。すなわち、除霜運転中に室内熱交換器15の温度Tiが所定値Ti1以下になった場合に制御部40が室内ファン16を停止させ(第2実施形態)、除霜運転中に室外熱交換器12の温度Toが所定値To1以上になった場合に室外ファン13を停止させるようにしてもよい(第3実施形態)。これによって、室内ファン16や室外ファン13が無駄に長時間駆動されることを防止できる。
【0084】
また、例えば、除霜運転中に制御部40が室内ファン16を逆回転させる一方、室外ファン13を正回転させるようにしてもよい。その他にも、例えば、除霜運転中に制御部40が室内ファン16を正回転させる一方、室外ファン13を逆回転させるようにしてもよい。
また、除霜運転の開始時に外気の温度が所定値(例えば、0°)よりも高い場合、除霜運転中に制御部40が室外ファン13を駆動させるようにしてもよい。これによって、外気の熱で室外熱交換器12の霜が溶かされやすくなる。
【0085】
また、各実施形態では、室内機Ui(
図1参照)及び室外機Uo(
図1参照)が一台ずつ設けられる構成について説明したが、これに限らない。すなわち、並列接続された複数台の室内機を設けてもよいし、また、並列接続された複数台の室外機を設けてもよい。
また、各実施形態で説明した空気調和機100は、壁掛型の空気調和機の他、さまざまな種類の空気調和機にも適用可能である。
【0086】
また、各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
【符号の説明】
【0087】
100 空気調和機
11 圧縮機
12 室外熱交換器
13 室外ファン
14 膨張弁
15 室内熱交換器
16 室内ファン
17 四方弁
40 制御部
25 室内温度センサ
26 室内熱交換器温度センサ
31 室外温度センサ
32 室外熱交換器温度センサ
33 筐体
34 電装品ボックス
35 仕切板
B 回路基板
fb フィン
Q 冷媒回路
W1 機械室
W2 ファン室