特開 2023-104428 空気調和機及び空気調和機の制御方法

(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】P2023104428

(43)【公開日】2023-07-28

(54)【発明の名称】空気調和機及び空気調和機の制御方法

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/43 20180101AFI20230721BHJP

   F24F 11/41 20180101ALI20230721BHJP

   F24F 11/86 20180101ALI20230721BHJP

   F24F 11/89 20180101ALI20230721BHJP

   F24F 1/0063 20190101ALI20230721BHJP

   F24F 13/30 20060101ALI20230721BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20230721BHJP

   F25B 49/02 20060101ALI20230721BHJP

   F25B 5/04 20060101ALI20230721BHJP

【ＦＩ】

F24F11/43

F24F11/41 110

F24F11/41 120

F24F11/86

F24F11/89

F24F1/0063

F24F13/30

F25B1/00 304L

F25B1/00 371B

F25B49/02 510B

F25B5/04 Z

F25B1/00 303

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022005405

(22)【出願日】2022-01-18

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】藤田 直人

(72)【発明者】

【氏名】高橋 周平

(72)【発明者】

【氏名】武田 雄次

【テーマコード（参考）】

3L051

3L260

【Ｆターム（参考）】

3L051BE05

3L260AA01

3L260AB02

3L260BA36

3L260CB06

3L260DA01

3L260DA09

3L260FB04

3L260FB07

3L260HA02

(57)【要約】

【課題】室内側熱交換器が凍結による目詰まりが発生しにくい空気調和機を提供することを目的とする。
【解決手段】空気調和機１は、圧縮機１１、室外側熱交換器１３、膨張弁１４及び室内側熱交換器２１を接続して構成された冷媒回路と、室内側熱交換器２１の温度を検知する温度検知手段２５と、冷媒回路を制御する制御手段１００と、を備える。制御手段１００は、温度検知手段２５により検知された温度が第１温度以下の範囲において第１時間が経過した第１条件、または第１温度未満である第２温度以下の範囲において第１時間よりも短い第２時間を経過した第２条件の少なくとも一方の条件を満たしたとき、室内側熱交換器２１が凍結すると判定し、判定結果に基づく冷媒回路の制御を行う。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機、室外側熱交換器、膨張弁及び室内側熱交換器を接続して構成された冷媒回路と、前記室内側熱交換器の温度を検知する温度検知手段と、前記冷媒回路を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記温度検知手段により検知された温度が第１温度以下の範囲において第１の時間が経過した第１条件、または前記第１温度未満である第２温度以下の範囲において第１時間よりも短い第２時間を経過した第２条件の少なくとも一方の条件を満たしたとき、前記室内側熱交換器が凍結すると判定し、判定結果に基づく前記冷媒回路の制御を行うことを特徴とする空気調和機。

【請求項2】

前記制御手段は、前記室内側熱交換器の一部を蒸発域とし、他の部分を過熱域とする除湿運転を実行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3】

前記室内側熱交換器は、主熱交換器と前記主熱交換器の風上側に配置された補助熱交換器とで構成され、前記補助熱交換器近傍に前記室内側熱交換器の温度を検知する前記温度検知手段が配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の空気調和機。

【請求項4】

前記制御手段は、前記判定結果に基づく前記冷媒回路の制御として、前記圧縮機の運転周波数を減少させる凍結解除運転を実行することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の空気調和機。

【請求項5】

前記制御手段は、前記判定結果に基づく前記冷媒回路の制御として、前記膨張弁の開度を増加させる凍結解除運転を実行することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の空気調和機。

【請求項6】

前記制御手段は前記凍結解除運転を実行したのち、前記温度検知手段が検出した温度が前記第１の温度以上になった場合に前記凍結解除運転を解除することを特徴とする請求項４または請求項５のいずれか一項に記載の空気調和機。

【請求項7】

前記温度検知手段は、前記室内側熱交換器が蒸発器として機能している時の前記室内側熱交換器における冷媒の入口近傍に設けられていることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の空気調和機。

【請求項8】

圧縮機、室外側熱交換器、膨張弁及び室内側熱交換器を接続して構成された冷媒回路と、前記室内側熱交換器の温度を検知する温度検知手段と、前記冷媒回路を制御する制御手段と、を備えた空気調和機の制御方法であって、
前記制御手段は、前記温度検知手段により検知された温度が第１の温度以下の範囲において第１の時間が経過した第１の条件、または前記第１の温度未満である第２の温度以下の範囲において第１の時間よりも短い第２の時間を経過した第２の条件の少なくとも一方の条件を満たしたとき、前記室内側熱交換器が凍結すると判定し、判定結果に基づく前記冷媒回路の制御を行うことを特徴とする空気調和機の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、空気調和機及び空気調和機の制御方法

【背景技術】

【0002】

従来から、室内側熱交換器の一部を蒸発域とし他部を過熱域として除湿運転を行う空気調和機が存在する。そのような空気調和機では、蒸発域の温度を温度検知手段により検知し、その検知結果に基づいて室内側熱交換器の凍結を判定している。具体的には、検知した温度が所定値以下の状態が一定時間継続したときに、室内側熱交換器が凍結すると判定している。そして、室内側熱交換器が凍結するとの判定に至った場合は、凍結解除運転を開始し、室内側熱交換器の凍結による目詰まりを抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０９－０１４７２７号公報

【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、上記判定方法では、蒸発域の温度がどんなに低い温度であったとしても、所定値以下の状態が一定時間継続しなければ、室内側熱交換器が凍結するとの判定に至らない。そのため、蒸発域の温度が非常に低かった場合は、凍結解除運転を開始する前に室内側熱交換器の凍結による目詰まりが発生するおそれがある。

【0005】

本開示は、上記の課題に鑑み、室内側熱交換器が凍結による目詰まりが発生しにくい空気調和機及び空気調和機の制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る空気調和機は、圧縮機、室外側熱交換器、膨張弁及び室内側熱交換器を接続して構成された冷媒回路と、前記室内側熱交換器の温度を検知する温度検知手段と、前記冷媒回路を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記温度検知手段により検知された温度が第１温度以下の範囲において第１時間が経過した第１条件、または前記第１温度未満である第２温度以下の範囲において第１時間よりも短い第２時間を経過した第２条件の少なくとも一方の条件を満たしたとき、前記室内側熱交換器が凍結すると判定し、判定結果に基づく前記冷媒回路の制御を行うことを特徴とする。

【0007】

本開示の一態様に係る空気調和機の制御方法は、圧縮機、室外側熱交換器、膨張弁及び室内側熱交換器を接続して構成された冷媒回路と、前記室内側熱交換器の温度を検知する温度検知手段と、前記冷媒回路を制御する制御手段と、を備えた空気調和機の制御方法であって、前記制御手段は、前記温度検知手段により検知された温度が第１の温度以下の範囲において第１の時間が経過した第１の条件、または前記第１の温度未満である第２の温度以下の範囲において第１の時間よりも短い第２の時間を経過した第２の条件の少なくとも一方の条件を満たしたとき、前記室内側熱交換器が凍結すると判定し、判定結果に基づく前記冷媒回路の制御を行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本開示の一態様に係る空気調和機及び空気調和機の制御方法は、第１条件または第２条件の少なくとも一方の条件を満たしたとき、室内側熱交換器が凍結すると判定する。そのため、室内熱交換器が凍結により目詰まりしにくい。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施の形態に係る空気調和機を示す概略構成図

【図2】室内側ユニットを示す断面図

【図3】空気制御手段及びそれに接続された装置を示すブロック図

【図4】室内側熱交換器の蒸発域及び過熱域を示す概略側面図

【図5】除湿運転の制御処理を示すフローチャート

【図6】膨張弁制御条件の決定処理を示すフローチャート

【図7】目標入口温度テーブルを示す図

【図8】目標出口温度テーブルを示す図

【図9】凍結判定処理を示すフローチャート

【図10】圧縮機を用いた凍結解除運転の制御処理を示すフローチャート

【図11】膨張弁を用いた凍結解除運転の制御処理を示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示に係る空気調和機は、室内の温度、湿度、空気清浄等の制御を行う空調設備であり、例えば家庭用のエアコンである。

【0011】

＜空気調和機の構成＞
（概略構成）
図１は本実施の形態に係る空気調和機を示す概略構成図である。図１に示すように、本実施の形態に係る空気調和機１は、室外側ユニット１０と室内側ユニット２０とを備えている。

【0012】

室外側ユニット１０と室内側ユニット２０とは、配管２により接続されている。具体的には、室外側ユニット１０が備える圧縮機１１、四方弁１２、室外側熱交換器１３及び膨張弁１４、並びに、室内側ユニット２０が備える室内側熱交換器２１が、配管２により接続されている。そして、圧縮機１１、四方弁１２、室外側熱交換器１３、膨張弁１４、室内側熱交換器２１及び配管２により、冷凍回路が構成されている。なお、配管２には、四方弁１２及び膨張弁１４以外の各種弁（不図示）や、ストレーナ（不図示）等も接続されている。

【0013】

（室外側ユニットの構成）
室外側ユニット１０は、圧縮機１１、四方弁１２、室外側熱交換器１３、膨張弁１４、室外側送風装置１５、室外側制御手段１０１及びアキュームレータ（不図示）等を備えている。

【0014】

圧縮機１１は、冷凍回路内の冷媒を圧縮して高温高圧にする。

【0015】

四方弁１２は、冷凍回路内の冷媒が凝縮器に送り込まれるように、冷媒の流路を切り替える。具体的には、冷房運転時又は除湿運転時の四方弁１２は、凝縮器として機能する室外側熱交換器１３に冷媒が送り込まれるように、冷媒の流路を切り替える。一方、暖房運転時の四方弁１２は、凝縮器として機能する室内側熱交換器２１に冷媒が送り込まれるように、冷媒の流路を切り替える。

【0016】

室外側熱交換器１３は、冷凍回路内の冷媒と室外側熱交換器１３に送り込まれた空気との間の熱交換を行う。

【0017】

膨張弁１４は、冷凍回路内の冷媒を減圧により膨張させて低温低圧にする。冷房運転時又は除湿運転時において、低温低圧となった冷媒は、膨張弁１４から蒸発器として機能する室内側熱交換器２１に送り込まれる。一方、暖房運転時において、低温低圧となった冷媒は、蒸発器として機能する室外側熱交換器１３に送り込まれる。

【0018】

室外側送風装置１５は、プロペラファン（不図示）を備え、プロペラファンの回転により室外側熱交換器１３内を通過する空気の流れを生み出す。これにより、室外側熱交換器１３における熱交換の効率が向上する。

【0019】

室外側制御手段１０１は、室外側ユニット１０の動作を制御する。詳細については後述する。

【0020】

（室内側ユニットの構成）
図２は、室内側ユニットを示す断面図である。図１及び図２に示すように、室内側ユニット２０は、室内側熱交換器２１、室内側送風装置２２、吸込口温度検知手段２３、湿度検知手段２４、入口温度検知手段２５、出口温度検知手段２６、フィルタ２７、上下羽根２８、室内側制御手段１０２、及び、それらを内包する筐体２９を備えている。

【0021】

図２に示すように、筐体２９の上面には、筐体２９内に空気を吸い込むための吸込口２９ａが設けられている。また、筐体２９の下面には、筐体２９内の吸い込んだ空気を筐体２９外に吐き出すための吐出口２９ｂが設けられている。

【0022】

室内側熱交換器２１は、３つの主熱交換器２１ａ～２１ｃと、２つの補助熱交換器２１ｄ，２１ｅとを備えている。

【0023】

主熱交換器２１ａ～２１ｃは、室内側送風装置２２を取り囲むように、室内側送風装置２２とフィルタ２７との間に、略逆Ｖ字形に配置されている。

【0024】

補助熱交換器２１ｄ，２１ｅは、室内側送風装置２２とフィルタ２７との間、且つ、室内側送風装置２２に対して主熱交換器２１ａ～２１ｃよりも外側に配置されている。具体的には、補助熱交換器２１ｄは、主熱交換器２１ａとフィルタ２７との間に配置されており、補助熱交換器２１ｅは、主熱交換器２１ｂとフィルタ２７との間に配置されている。

【0025】

主熱交換器２１ａ～２１ｃ及び補助熱交換器２１ｄ，２１ｅは、それぞれ配管（不図示）にフィン（不図示）を取り付けてなる構造である。主熱交換器２１ａ～２１ｃ及び補助熱交換器２１ｄ，２１ｅは、それぞれの配管内を流れる冷媒と室内側熱交換器２１に送り込まれた空気との間の熱交換を行う。

【0026】

室内側送風装置２２は、室内側熱交換器２１に送り込まれる空気の流れ３１，３２を生み出す。具体的には、吸込口２９ａから吸い込まれ、フィルタ２７、室内側熱交換器２１及び室内側送風装置２２を通過し、吐出口２９ｂから吐き出される空気の流れ３１，３２を生み出す。これにより、室内側熱交換器２１における熱交換の効率が向上する。

【0027】

空気の流れ３１，３２において、補助熱交換器２１ｄ，２１ｅは、主熱交換器２１ａ～２１ｃよりも風上に配置されている。具体的には、空気の流れ３１において補助熱交換器２１ｄは主熱交換器２１ａよりも風上に配置されており、空気の流れ３２において補助熱交換器２１ｅは主熱交換器２１ｂよりも風上に配置されている。

【0028】

図１に戻って、吸込口温度検知手段２３は、筐体２９内における吸込口２９ａ近傍に配置されている。吸込口温度検知手段２３は、吸込口２９ａから筐体２９内に吸い込まれたのち室内側熱交換器２１によって熱交換される前の空気の温度を検知する。以下では、吸込口温度検知手段２３が検知する温度を「吸込口温度」と称する。

【0029】

湿度検知手段２４は、筐体２９内における吸込口２９ａ近傍に配置されている。湿度検知手段２４は、吸込口２９ａから筐体２９内に吸い込まれたのち室内側熱交換器２１によって熱交換される前の空気の湿度を検知する。

【0030】

入口温度検知手段２５は、室内側熱交換器２１の蒸発域（後述する）における冷媒の入口近傍の温度を検知する。以下では、入口温度検知手段２５が検知する温度を「入口温度Ｔ１」と称する。

【0031】

出口温度検知手段２６は、後述する室内側熱交換器２１の蒸発域における冷媒の出口近傍の温度を検知する。以下では、出口温度検知手段２６が検知する温度を「出口温度Ｔ２」と称する。

【0032】

フィルタ２７は、筐体２９内の吸込口２９ａ近傍に吸込口２９ａを塞ぐように配置されており、吸込口２９ａから筐体２９内へ吸い込まれる空気中の埃や塵を除去する。

【0033】

上下羽根２８は、筐体２９の吐出口２９ｂ近傍に回動自在に設けられており、空気調和機１の運転時においては、吐出口２９ｂから吐き出される空気の向きを調整する。また、上下羽根２８は、空気調和機１の非運転時においては、吐出口２９ｂを塞いでいる。

【0034】

室内側制御手段１０２は、室内側ユニット２０の動作を制御する。詳細については後述する。

【0035】

（空気制御手段の構成）
図１に示すように、室外側ユニット１０の室外側制御手段１０１と、室内側ユニット２０の室内側制御手段１０２とで、制御手段１００が構成されている。空気調和機１の運転は、制御手段１００によって制御される。

【0036】

図３は、空気制御手段及びそれに接続された装置を示すブロック図である。図３に示すように、制御手段１００は、取得部１０３、記憶部１０４、演算部１０５及び駆動部１０６を備えている。演算部１０５は、取得部１０３、記憶部１０４及び駆動部１０６のそれぞれと接続している。

【0037】

取得部１０３は、吸込口温度検知手段２３、湿度検知手段２４、入口温度検知手段２５及び出口温度検知手段２６と接続されている。取得部１０３は、吸込口温度検知手段２３が検知した吸込口温度、湿度検知手段２４が検知した湿度、入口温度検知手段２５が検知した入口温度Ｔ１、出口温度検知手段２６が検知した出口温度Ｔ２を取得する。

【0038】

記憶部１０４は、演算部１０５が温度テーブルを作成するための設定値を記憶している。

【0039】

演算部１０５は、取得部１０３及び記憶部１０４のそれぞれから情報を受け取り、それら情報に基づいて演算を行う。

【0040】

駆動部１０６は、圧縮機１１及び膨張弁１４と接続されている。駆動部１０６は、演算部１０５による演算の結果に基づいて、圧縮機１１及び膨張弁１４を駆動させるための指示信号を、圧縮機１１及び膨張弁１４に送信する。

【0041】

＜空気調和機の動作＞
（冷凍回路内の冷媒の流れ）
冷房運転時又は除湿運転時における冷凍回路内の冷媒の流れを説明する。

【0042】

冷房運転時又は除湿運転時において、冷凍回路内の気体状態の冷媒は、圧縮機１１で圧縮されて高温高圧になる。高温高圧になった冷媒は、四方弁１２を介して室外側熱交換器１３に送り込まれる。室外側熱交換器１３に送り込まれた冷媒は、室外側熱交換器１３を通過する空気と熱交換を行う。この熱交換により気体状態の冷媒は凝縮し、液体状態の冷媒へと変化する。液体状態へと変化した冷媒は、膨張弁１４を通過することにより低温低圧になり、これによって気液二相状態の冷媒となって、室内側熱交換器２１に送り込まれる。

【0043】

室内側熱交換器２１に送り込まれた気液二相状態の冷媒は、室内側熱交換器２１を通過する空気と熱交換を行う。この熱交換により気液二相状態の冷媒は気体状態の冷媒へと変化する。気体状態へと変化した冷媒は、再び圧縮機１１へ送り込まれる。

【0044】

以上のように、冷房運転時又は除湿運転時の冷媒は、圧縮機１１、四方弁１２、室外側熱交換器１３、膨張弁１４、室内側熱交換器２１の順で、冷凍回路内を循環する。一方、暖房運転時の冷媒は、冷房運転時又は除湿運転時とは逆回転で冷凍回路内を循環する。

【0045】

（室内側熱交換器の蒸発域及び過熱域）
空気調和機１は、室内側熱交換器２１の一部を蒸発域とする除湿運転と、室内側熱交換器２１の全部を蒸発域とする除湿運転とを、選択的に行うことができる。使用者は、いずれの除湿運転を行うのかを、リモートコントローラー（不図示）等を操作することにより選択することができる。以下では、室内側熱交換器２１の一部を蒸発域とする除湿運転時における室内側熱交換器２１について詳細に説明する。なお、空気調和機１は、室内側熱交換器２１の一部を蒸発域とする除湿運転のみが行え、室内側熱交換器２１の全部を蒸発域とする除湿運転は行えない仕様であってもよく、冷房運転時若しくは室内側熱交換器２１の全部を蒸発域とする除湿運転時に、ある条件（例えば室内外が所定の温度、室内が所定の湿度、圧縮機１１が所定の稼働時間に達した時）を満たした際に室内側熱交換器２１の一部を蒸発域とする除湿運転を行う仕様であってもよい。

【0046】

図４は、室内側熱交換器の蒸発域及び過熱域を示す概略側面図である。除湿運転時における室内側熱交換器２１は、例えば図４に示すようにして蒸発域と過熱域とに分かれる。図４において円内に「×」が記入された部分が蒸発域であり、円内に「〇」が記入された部分が過熱域である。すなわち、主熱交換器２１ａは全てが過熱域である。主熱交換器２１ｂ及び主熱交換器２１ｃのそれぞれは一部が蒸発域であり他部が過熱域である。補助熱交換器２１ｄ，２１ｅのそれぞれは全てが蒸発域である。
主熱交換器２１ａ～２１ｃ及び補助熱交換器２１ｄ，２１ｅは、配管５０～６０によって接続されている。

【0047】

具体的には、膨張弁１４（図４においては不図示）は補助熱交換器２１ｄと配管５０で接続されている。補助熱交換器２１ｄは補助熱交換器２１ｅと配管５１で接続されている。補助熱交換器２１ｅは主熱交換器２１ｂの蒸発域と配管５２で接続されている。主熱交換器２１ｂの蒸発域は主熱交換器２１ｃの蒸発域と配管５３で接続されている。そして、補助熱交換器２１ｄと、補助熱交換器２１ｅと、主熱交換器２１ｂの蒸発域と、主熱交換器２１ｃの蒸発域とによって、室内側熱交換器２１の蒸発域が構成されている。

【0048】

主熱交換器２１ｃの蒸発域は主熱交換器２１ａと配管５４及び配管５５で接続されている。主熱交換器２１ａは主熱交換器２１ｂの過熱域の一部と配管５６で接続されている。主熱交換器２１ｂの過熱域の一部は圧縮機１１（図４においては不図示）と配管５７で接続されている。そして、主熱交換器２１ａと、主熱交換器２１ｂの過熱域の一部とによって、室内側熱交換器２１の第１過熱域が構成されている。

【0049】

主熱交換器２１ｃの蒸発域は主熱交換器２１ｂの過熱域の他部とも配管５４及び配管５８で接続されている。主熱交換器２１ｂの過熱域の他部は主熱交換器２１ｃの過熱域と配管５９で接続されている。主熱交換器２１ｃの過熱域は圧縮機１１（図４においては不図示）と配管６０で接続されている。そして、主熱交換器２１ｂの過熱域の他部と、主熱交換器２１ｃの過熱域とによって、室内側熱交換器２１の第２過熱域が構成されている。

【0050】

膨張弁１４から送り込まれた冷媒は、まず室内側熱交換器２１における蒸発域へ流入し、次に分岐して第１過熱域及び第２過熱域を通過し、それら過熱域から流出して圧縮機１１に送り込まれる。具体的には、膨張弁１４から送り込まれた冷媒は、配管５０から補助熱交換器２１ｄに流入し、配管５１、補助熱交換器２１ｅ、配管５２、主熱交換器２１ｂの蒸発域、配管５３、主熱交換器２１ｃの蒸発域を通過する。次に、配管５４が配管５５と配管５８に分岐するため、主熱交換器２１ａ、配管５６、主熱交換器２１ｂの過熱域の一部で構成されるルート、又は、主熱交換器２１ｂの過熱域の他部、配管５９、主熱交換器２１ｃの過熱域で構成されるルートを通過し、配管５７又は配管６０から流出して圧縮機１１に送り込まれる。

【0051】

入口温度検知手段２５は、室内側熱交換器２１の蒸発域の入口近傍に設けられている。より具体的には、入口温度検知手段２５は、補助熱交換器２１ｄ近傍に設けられている。上述したとおり、室内側熱交換器２１の蒸発域は、補助熱交換器２１ｄと、補助熱交換器２１ｅと、主熱交換器２１ｂの蒸発域と、主熱交換器２１ｃの蒸発域とによって構成されており、それらのうち最も上流は補助熱交換器２１ｄである。したがって、最も上流の補助熱交換器２１ｄに接続された配管５０が蒸発域の入口近傍に該当する。したがって、入口温度検知手段２５は、配管５０に設けられている。

【0052】

このように蒸発域に冷媒が流入する配管５０に入口温度検知手段２５が設けられているため、室内側熱交換器２１の蒸発域の入口近傍の温度を正確に測定することができる。したがって、室内側熱交換器２１の凍結による目詰まりを抑制する制御や、凍結解除運転を行う際に、効率よく温度制御することができる。

【0053】

出口温度検知手段２６は、室内側熱交換器２１の蒸発域の出口に設けられている。繰り返しになるが、室内側熱交換器２１の蒸発域は、補助熱交換器２１ｄと、補助熱交換器２１ｅと、主熱交換器２１ｂの蒸発域と、主熱交換器２１ｃの蒸発域とによって構成されているため、それらのうち最も下流は主熱交換器２１ｃの蒸発域である。したがって、最も下流の主熱交換器２１ｃの蒸発域に接続された配管５４が蒸発域の出口に該当する。したがって、出口温度検知手段２６は、配管５４に設けられている。

【0054】

このように蒸発域から冷媒が流出する配管５４に出口温度検知手段２６が設けられているため、室内側熱交換器２１の蒸発域の出口近傍の温度を正確に測定することができる。したがって、出口温度検知手段２６で検知した室内側熱交換器２１の蒸発域の出口近傍の温度と吸込口温度検知手段２３で検知した吸込口温度とが略同一である場合には蒸発が終了したことが検知できる。
なお、入口温度検知手段２５及び出口温度検知手段２６を設ける箇所は上記に限定されない。入口温度検知手段２５は、配管５０の上流、つまり膨張弁１４近傍に設けられてもよい。この配置により、冷媒の温度が最も低下する温度を検知することができる。さらに、入口温度検知手段２５は、蒸発域内の配管に設けられてもよく、例えば配管５１、配管５２、配管５３に設けられてもよい。

【0055】

出口温度検知手段２６は、配管５４から分岐した配管５５及び配管５８に設けられていてもよい。この配置により出口温度検知手段２６は、分岐後の冷媒が流れる配管の温度を検知することができる。さらに、出口温度検知手段２６は、配管５５及び配管５８の下流側、つまり主熱交換器２１ａ及び／又は主熱交換器２１ｂの近傍に設けられてもよい。この配置により、主熱交換器２１ａ及び／又は主熱交換器２１ｂの過熱域となる温度をより正確に検知することができる。

【0056】

＜空気調和機の制御方法＞
（除湿運転の制御処理）
図５は、除湿運転の制御処理を示すフローチャートである。図５に示すように、使用者により第１除湿運転ボタンが押されるなどによって除湿運転が開始されると、制御手段１００は、膨張弁制御条件の決定処理を行う（ステップＳ１０１）。なお、膨張弁制御条件の決定処理の詳細については後述する。

【0057】

膨張弁制御条件の決定処理が終了すると、制御手段１００は、入口温度Ｔ１が上限温度以上か否かを判定する（ステップＳ１０２）。なお、上限温度とは、後述する膨張弁制御条件の決定処理で決定される温度である。

【0058】

入口温度Ｔ１が上限温度以上であれば（ステップＳ１０２で「Ｙｅｓ」）、制御手段１００は、駆動部１０６に膨張弁１４の開度を減少させる指示信号を送信し、駆動部１０６が膨張弁１４の開度を減少させる（ステップＳ１０７）。

【0059】

膨張弁１４の開度が減少すると、制御手段１００は、除湿運転が停止しているか否かを判断し（Ｓ１０９）、除湿運転が停止していれば（ステップＳ１０９で「Ｙｅｓ」）、除湿運転の制御処理を終了する。除湿運転が停止していなければ（ステップＳ１０９で「Ｎｏ」）、膨張弁制御条件の決定処理を再度行う（ステップＳ１０１）。

【0060】

ステップＳ１０２に戻って、入口温度Ｔ１が上限温度以上でなければ（ステップＳ１０２で「Ｎｏ」）、制御手段１００は、加熱温度Ｔ３が上限温度以上か否かを判定する（ステップＳ１０３）。加熱温度Ｔ３が上限温度以上であれば（ステップＳ１０３で「Ｙｅｓ」）、制御手段１００は、駆動部１０６に膨張弁１４の開度を減少させる指示信号を送信し、駆動部１０６が膨張弁１４の開度を減少させる（ステップＳ１０７）。膨張弁１４の開度が減少した後の処理は上述のとおりである。

【0061】

ステップＳ１０３に戻って、加熱温度Ｔ３が上限温度以上でなければ（ステップＳ１０３で「Ｎｏ」）、制御手段１００は、入口温度Ｔ１が下限温度以下か否かを判定する（ステップＳ１０４）。なお、下限温度とは、後述する膨張弁制御条件の決定処理で決定される温度である。

【0062】

入口温度Ｔ１が下限温度以下であれば（ステップＳ１０４で「Ｙｅｓ」）、制御手段１００は、駆動部１０６に膨張弁１４の開度を増加させる指示信号を送信し、駆動部１０６が膨張弁１４の開度を増加させる（ステップＳ１０８）。

【0063】

膨張弁１４の開度が増加すると、制御手段１００は、除湿運転が停止しているか否かを判断し（Ｓ１０９）、除湿運転が停止していれば（ステップＳ１０９で「Ｙｅｓ」）、除湿運転の制御処理を終了する。除湿運転が停止していなければ（ステップＳ１０９で「Ｙｅｓ」）、膨張弁制御条件の決定処理を再度行う（ステップＳ１０１）。

【0064】

一方、ステップＳ１０４に戻って、入口温度Ｔ１が下限温度以下でなければ（ステップＳ１０４で「Ｎｏ」）、制御手段１００は、加熱温度Ｔ３が下限温度以下か否かを判定する（ステップＳ１０５）。加熱温度Ｔ３が下限温度以下であれば（ステップＳ１０５で「Ｙｅｓ」）、制御手段１００は、駆動部１０６に膨張弁１４の開度を増加させる指示信号を送信し、駆動部１０６が膨張弁１４の開度を増加させる（ステップＳ１０８）。膨張弁１４の開度が増加した後の処理は上述のとおりである。

【0065】

ステップＳ１０５に戻って、加熱温度Ｔ３が下限温度以下でなければステップＳ１０５で「Ｎｏ」）、制御手段１００は、入口温度Ｔ１及び加熱温度Ｔ３が安定領域内に収まっていると判断し、膨張弁１４の開度を維持する（ステップＳ１０６）。さらに、制御手段１００は、除湿運転が停止しているか否かを判断し（Ｓ１０９）、除湿運転が停止していれば（ステップＳ１０９で「Ｙｅｓ」）、除湿運転の制御処理を終了する。除湿運転が停止していなければ（ステップＳ１０９で「Ｙｅｓ」）、膨張弁制御条件の決定処理を再度行う（ステップＳ１０１）。

【0066】

以上のように、入口温度Ｔ１及び加熱温度Ｔ３の少なくとも一方が上限温度以上の場合は膨張弁１４の開度を減少させ、入口温度Ｔ１及び加熱温度Ｔ３の少なくとも一方が下限温度以下の場合は膨張弁１４の開度を増加させる。そして、それ以外の場合は膨張弁１４の開度を維持する。

【0067】

しかし、室内側熱交換器２１の一部を蒸発域とする除湿運転では、入口温度Ｔ１が急激に低下することが想定される。さらに、空気調和機１では、膨張弁１４を絞る制御を優先させるため、室内側熱交換器２１の蒸発域の凍結による目詰まりが発生するおそれがある。そこで、空気調和機１では、室内側熱交換器２１の蒸発域の凍結を防止すべく、凍結を判定する温度に応じた凍結を判定する時間を設定している。具体的には、入口温度Ｔ１が第１温度（例えば０℃）以下であるときは、その状態が第１時間（例えば１０分）を継続したとき凍結すると判定する。また、出口温度Ｔ２が第２温度（例えば－５℃）以下であるときは第２時間（例えば３分）を継続したときに凍結すると判定する。なお、前述した温度設定が好ましいが、第２温度は少なくとも第１温度よりも低い温度であればよく、第２時間は少なくとも第１時間よりも短い時間であればよい。

【0068】

（膨張弁制御条件の決定処理）
図６は、膨張弁制御条件の決定処理を示すフローチャートである。図６に示すように、膨張弁制御条件の決定処理において、取得部１０３は、吸込口温度検知手段２３が検知した吸込口温度に関する情報（吸込口温度情報）を吸込口温度検知手段２３から取得する（ステップＳ２０１）。また、取得部１０３は、湿度検知手段２４が検知した湿度に関する情報（湿度情報）を湿度検知手段２４から取得する（ステップＳ２０２）。なお、吸込口温度情報の取得と湿度情報の取得は、どちらが先であってもよいし、両方同時であってもよい。

【0069】

次に、演算部１０５は、取得部１０３が取得した吸込口温度情報及び湿度情報と、記憶部１０４に予め記憶させておいた設定値に基づいて、露点温度の決定を行う（ステップＳ２０３）。

【0070】

次に、演算部１０５は、露点温度と記憶部１０４の情報に基づいて目標入口温度テーブルを決定する（ステップＳ２０４）。ここで、目標入口温度テーブルとは、入口温度検知手段２５によって検知された入口温度Ｔ１が安定領域内に収まるように膨張弁１４の開度を制御することを目標とした温度テーブルである。目標入口温度テーブルの決定する方法の詳細は後述する。

【0071】

次に、演算部１０５は、露点温度と記憶部１０４の情報に基づいて目標出口温度テーブルを決定する（ステップＳ２０５）。ここで、目標出口温度テーブルとは、吸込口温度から出口温度検知手段２６によって検知された出口温度Ｔ２を差し引いて求めた温度（以下、「加熱温度Ｔ３」と称する）が安定領域内に収まるように膨張弁１４の開度を制御することを目標とした温度テーブルである。目標出口温度テーブルの決定する方法の詳細は後述する。

【0072】

なお、目標入口温度テーブルの決定と目標出口温度テーブルの決定とは、どちらが先であってもよいし、両方同時であってもよい。

【0073】

（目標入口温度テーブル）
図７は、目標入口温度テーブルを示す図である。図７に示すように、本実施形態において、目標入口温度テーブルは温度が高い順に開度減少領域Ａ、開度減少領域Ｂ、安定領域、開度増加領域Ｂ、開度増加領域Ａの５つの領域帯が決定される。開度増加領域Ａ及び開度増加領域Ｂは、膨張弁１４の開度を増加させる領域であり、開度減少領域Ａ及び開度減少領域Ｂは、膨張弁１４の開度を減少させる領域である。ここで安定領域時の膨張弁１４の開度を基準としたときに、開度の増加する大きさは開度増加領域Ａ＞開度増加領域Ｂであり、開度の減少する大きさは開度減少領域Ａ＞開度減少領域Ｂである。

【0074】

このように領域帯を決定することで、入口温度Ｔ１が開度減少領域Ａ及び開度減少領域Ｂのような安定領域よりも高い温度帯にあったとしても、膨張弁１４の開度を減少させることで、入口温度Ｔ１を安定領域まで低下させることができ、室内側熱交換器２１を通過する室内の空気を露点温度以下に低下させ、除湿を行うことができる。また、入口温度Ｔ１が開度増加領域Ａ及び開度増加領域Ｂのような安定領域よりも低い温度帯にあったとしても、膨張弁１４の開度を増加させることで、室内側熱交換器２１の入口近傍の凍結を抑制することができ、凍結で目詰まりすることなく安定した除湿を行うことができる。

【0075】

これらの領域帯はＴ_Ｉ１、Ｔ_Ｉ２、Ｔ_Ｉ３、Ｔ_Ｉ４、Ｔ_Ｉ１＋１、Ｔ_Ｉ２＋１、Ｔ_Ｉ３＋１、Ｔ_Ｉ４＋１の８つの温度により分けられる。このうち、Ｔ_Ｉ１、Ｔ_Ｉ２、Ｔ_Ｉ１＋１、Ｔ_Ｉ２＋１は、除湿運転の制御処理において膨張弁１４の開度を減少させる判断の基準となる上限温度を示す。また、Ｔ_Ｉ３、Ｔ_Ｉ４、Ｔ_Ｉ３＋１、Ｔ_Ｉ４＋１は、除湿運転の制御処理において膨張弁１４の開度を増加させる判断の基準となる下限温度を示す。

【0076】

さらに、別の角度から８つの温度を説明すると、Ｔ_Ｉ１、Ｔ_Ｉ２、Ｔ_Ｉ３、Ｔ_Ｉ４は、入口温度Ｔ１が低下時の境界温度を示し、Ｔ_Ｉ１＋１、Ｔ_Ｉ２＋１、Ｔ_Ｉ３＋１、Ｔ_Ｉ４＋１は、入口温度Ｔ１が上昇時の境界温度を示す。入口温度Ｔ１が上昇時の境界温度は、入口温度Ｔ１が低下時の境界温度よりも１℃高く設定される。なお、１℃に限られず、運転を正常に実施できる１℃以外の固定の値であってもよい。また固定の値ではなく、外部環境等により変化する可変の値であってもよい。

【0077】

例えば、入口温度Ｔ１が開度減少領域Ａの範囲内の温度である時、開度減少領域Ｂへの境界温度はＴ_Ｉ１であり、開度減少領域Ｂから安定領域に減少するときの境界線はＴ_Ｉ２である。一方、入口温度Ｔ１が安定領域の範囲の温度である時、開度減少領域Ｂへの境界温度はＴ_Ｉ２＋１であり、開度減少領域Ｂから開度減少領域Ａへの境界温度はＴ_Ｉ１＋１である。

【0078】

（目標出口温度テーブル）
図８は目標出口温度テーブルを示す図である。図８に示すように、本実施形態において、目標出口温度テーブルは温度が高い順に開度減少領域Ｃ、開度減少領域Ｄ、安定領域、開度増加領域Ｄ、開度増加領域Ｃの５つの領域帯が決定される。

【0079】

開度増加領域Ｃ及び開度増加領域Ｄは、膨張弁１４の開度を増加させる領域であり、開度減少領域Ｃ及び開度減少領域Ｄは、膨張弁１４の開度を減少させる領域である。ここで安定領域時の膨張弁１４の開度を基準としたときに、開度の増加する大きさは開度増加領域Ｃ＞開度増加領域Ｄであり、開度の減少する大きさは開度減少領域Ｃ＞開度減少領域Ｄである。

【0080】

このように領域帯を設定することで、加熱温度Ｔ３が開度減少領域Ｃ及び開度減少領域Ｄのような安定領域よりも高い温度帯にあったとしても、膨張弁１４の開度を減少させることで、加熱温度Ｔ３を安定領域まで低下させることができ、蒸発域の面積が所定範囲になるように制御できる。さらに、除湿された空気は過熱域に通ることで、温められ室温に近い空気を室内に排出することができる。また、加熱温度Ｔ３が開度増加領域Ｃ及び開度増加領域Ｄのような安定領域をよりも低い温度帯にあったとしても、膨張弁１４の開度を増加させることで、加熱温度Ｔ３の温度を安定領域まで上昇でき、過熱域の面積が広くなることでの除湿性能の低下を抑制することができる。

【0081】

これらの領域帯はＴ_Ｏ１、Ｔ_Ｏ２、Ｔ_Ｏ３、Ｔ_Ｏ４、Ｔ_Ｏ１＋１、Ｔ_Ｏ２＋１、Ｔ_Ｏ３＋１、Ｔ_Ｏ４＋１の８つの温度により分けられる。このうち、Ｔ_Ｏ１、Ｔ_Ｏ２、Ｔ_Ｏ１＋１、Ｔ_Ｏ２＋１は、除湿運転の制御処理において膨張弁１４の開度を減少させる判断の基準となる上限温度を示す。また、Ｔ_Ｏ３、Ｔ_Ｏ４、Ｔ_Ｏ３＋１、Ｔ_Ｏ４＋１は、除湿運転の制御処理において膨張弁１４の開度を増加させる判断の基準となる下限温度を示す。

【0082】

さらに、別の角度から８つの温度を説明すると、Ｔ_Ｏ１、Ｔ_Ｏ２、Ｔ_Ｏ３、Ｔ_Ｏ４は加熱温度Ｔ３が低下時の境界温度を示し、Ｔ_Ｏ１＋１、Ｔ_Ｏ２＋１、Ｔ_Ｏ３＋１、Ｔ_Ｏ４＋１は加熱温度Ｔ３が上昇時の境界温度を示す。加熱温度Ｔ３が上昇時の境界温度は、加熱温度Ｔ３が低下時の境界温度よりも１℃高く設定される。なお、１℃に限られず、運転を正常に実施できる１℃以外の固定の値であってもよい。また固定の値ではなく、外部環境等により変化する可変の値であってもよい。

【0083】

例えば、加熱温度Ｔ３が開度減少領域Ｃの範囲内の温度である時、開度減少領域Ｄへの境界温度はＴ_Ｏ１であり、開度減少領域Ｄから安定領域に減少するときの境界温度はＴ_Ｏ２である。一方、加熱温度Ｔ３が安定領域内の温度である時、開度減少領域Ｄへの境界温度はＴ_Ｏ２＋１であり、開度減少領域Ｄから開度減少領域Ｃへの境界温度はＴ_Ｏ１＋１である。

【0084】

ところで、目標入口温度テーブル及び目標出口温度テーブルに関しては、出口側と入口側で異なる制御の指令を出す場合が想定される。そのため、空気調和機１では、入口側「膨張弁開度減少」＞出口側「膨張弁開度減少」＞入口側「膨張弁開度増加」＞出口側「膨張弁開度増加」という優先順位を設定する。

【0085】

（凍結判定処理）
図９は、凍結判定処理を示すフローチャートである。図９に示すように、除湿運転が開始すると、制御手段１００は、入口温度Ｔ１が第１温度未満か否かを判定する（ステップＳ３０１）。

【0086】

入口温度Ｔ１が第１温度以下である場合（ステップＳ３０１で「Ｙｅｓ」）、その状態が第１時間継続しているか否かを判定する（ステップＳ３０２）。そして、継続していれば（ステップＳ３０２で「Ｙｅｓ」）、制御手段１００は、室内側熱交換器２１が凍結すると判定する（ステップＳ３０５）。

【0087】

一方、入口温度Ｔ１が第１温度未満でない場合（ステップＳ３０１で「Ｎｏ」）、入口温度Ｔ１と第１温度とを比較し続ける。

【0088】

継続していなければ、次に入口温度Ｔ１が第２温度未満であるか否かについて判定する（ステップＳ３０３）。第２温度未満であれば、その状態が第２時間継続しているか否かを判定し（ステップＳ３０４）、継続していれば凍結であると判定する（ステップＳ３０５）。このように二つの温度値でそれぞれ時間継続を判定することにより、効率よく凍結を判定することができる。

【0089】

（凍結解除運転）
次に、凍結解除運転について説明する。制御手段１００は、室内側熱交換器２１が凍結すると判定すると、凍結を解除するための凍結解除運転を行う。以下では、凍結解除運転の一例として、圧縮機１１を用いた凍結解除運転と、膨張弁１４を用いた凍結解除運転とについて説明する。

【0090】

まず、圧縮機を用いた凍結解除運転について説明する。

【0091】

図１０は、圧縮機を用いた凍結解除運転の制御処理を示すフローチャートである。図１０に示すように、室内側熱交換器２１が凍結するとの判定に至った場合は、制御手段１００が圧縮機１１の運転周波数を減少させる（ステップＳ４０１）。具体的には、制御手段１００の演算部１０５が駆動部１０６に圧縮機１１の運転周波数を減少させる指示信号を送信し、駆動部１０６がその指示信号に基づいて圧縮機１１を制御する。これにより、圧縮機１１の運転周波数が減少し、室内側熱交換器２１の温度が上昇して、凍結の解除が始まる。

【0092】

なお、運転周波数の減少量は例えば２Ｈｚである。ただし、運転周波数の減少量は２Ｈｚに限定されず、凍結を解除できる値であればよい。

【0093】

次に、制御手段１００は、入口温度Ｔ１が第１温度以上か否かを判断する（ステップＳ４０２）。そして、入口温度Ｔ１が第１温度以上になるまでは、圧縮機１１の運転周波数を減少させる制御が継続される（ステップＳ４０２で「Ｎｏ」）。

【0094】

一方、入口温度Ｔ１が第１温度以上になれば（ステップＳ４０２で「Ｙｅｓ」）、制御手段１００が圧縮機１１の運転周波数を増加させる（ステップＳ４０３）。具体的には、制御手段１００の演算部１０５が駆動部１０６に圧縮機１１の運転周波数を元に戻す指示信号を送信し、駆動部１０６がその指示信号に基づいて圧縮機１１を制御する。これにより、圧縮機１１の運転周波数が増加し、室内側熱交換器２１の温度が低下する。すなわち、凍結解除運転が終了して除湿運転が再開される。

【0095】

図１１は、膨張弁を用いた凍結解除運転の制御処理を示すフローチャートである。図１１に示すように、室内側熱交換器２１が凍結するとの判定に至った場合は、制御手段１００が膨張弁１４の開度を増加させる（ステップＳ５０１）。具体的には、制御手段１００の演算部１０５が駆動部１０６に膨張弁１４の開度を増加させる指示信号を送信し、駆動部１０６がその指示信号に基づいて膨張弁１４を制御する。これにより、膨張弁１４の開度が増加し、室内側熱交換器２１の温度が上昇して、凍結の解除が始まる。

【0096】

なお、膨張弁１４の開度の増加量は例えば１０ｐｌｓである。ただし、膨張弁１４の開度の増加量は１０ｐｌｓに限定されず、凍結を解除できる値であればよい。

【0097】

次に、制御手段１００は、入口温度Ｔ１が第１温度以上か否かを判断する（ステップＳ５０２）。そして、入口温度Ｔ１が第１温度以上になるまでは、膨張弁１４の開度を増加させる制御が継続される（ステップＳ５０２で「Ｎｏ」）。

【0098】

一方、入口温度Ｔ１が第１温度以上になれば（ステップＳ５０２で「Ｙｅｓ」）、制御手段１００が膨張弁１４の開度の減少させる（ステップＳ５０３）。具体的には、制御手段１００の演算部１０５が駆動部１０６に膨張弁１４の開度を元に戻す指示信号を送信し、駆動部１０６がその指示信号に基づいて膨張弁１４を制御する。これにより、膨張弁１４の開度が減少し、室内側熱交換器２１の温度が低下する。すなわち、凍結解除運転が終了して除湿運転が再開される。

【0099】

以上のように凍結解除運転を説明したが、圧縮機１１及び膨張弁１４を用いた凍結解除運転は同時に実行してもよく、片方のみを実行してもよい。なお、凍結解除運転として、冷房運転又は暖房運転又は室内側熱交換器２１の全てを蒸発域とする除湿運転のいずれかを行ってもよい。また、圧縮機１１及び膨張弁１４を用いた凍結解除運転と組み合わせてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0100】

本開示の一態様に係る空気調和機及び空気調和機の制御方法は、一般家庭で使用される空気調和機をはじめとして様々な空気調和機に広く適用できる。

【符号の説明】

【0101】

１ 空気調和機
１１ 圧縮機
１３ 室外側熱交換器
１４ 膨張弁
２１ 室内側熱交換器
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 主熱交換器
２１ｄ，２１ｅ 補助熱交換器
２５ 温度検知手段（入口温度検知手段）
２６ 温度検知手段（出口温度検知手段）
１００ 制御手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】