特許 7566704 空気調和機

(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】

(24)【登録日】2024-10-04

(45)【発行日】2024-10-15

(54)【発明の名称】空気調和機

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/86 20180101AFI20241007BHJP

   F24F 11/74 20180101ALI20241007BHJP

   F25B 39/02 20060101ALI20241007BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20241007BHJP

【ＦＩ】

F24F11/86

F24F11/74

F25B39/02 X

F25B1/00 361D

F25B1/00 371B

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021142610

(22)【出願日】2021-09-01

(65)【公開番号】P2023035611

(43)【公開日】2023-03-13

【審査請求日】2024-02-19

(73)【特許権者】

【識別番号】505461072

【氏名又は名称】日本キヤリア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】杉村 和記

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 悠介

(72)【発明者】

【氏名】松原 健太朗

(72)【発明者】

【氏名】藤井 達也

【審査官】葛原 怜士郎

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１１０４７００７０（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０８１１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１３２６６９３４（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０６２２５１７６（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００４－１３８３７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｆ １１／００－１１／８９

Ｆ２５Ｂ １／００－ ７／００

Ｆ２５Ｂ ３１／００－３１／０２

Ｆ２５Ｂ ３９／００－４１／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機が吐出する冷媒を室外熱交換器、減圧器、室内熱交換器に通して前記圧縮機に戻す冷凍サイクルと、
前記室内熱交換器に室内空気を供給する室内ファンと、
前記室内熱交換器の温度を検知する温度検知手段と、
前記圧縮機を第１運転周波数で運転してその圧縮機の吐出冷媒の熱で前記室内熱交換器を加熱しながら前記室内ファンを第１回転数で運転する第１乾燥運転を開始し、この第１乾燥運転の開始から第１設定時間の経過後、前記温度検知手段の検知温度が閾値以上の場合は前記第１乾燥運転を停止し、その閾値に満たない場合は前記圧縮機を前記第１運転周波数より低い第２運転周波数で運転してその圧縮機の吐出冷媒の熱で前記室内熱交換器を加熱しながら前記室内ファンを前記第１回転数より低い第２回転数で運転する第２乾燥運転に移行する制御手段と、
を備える空気調和機。

【請求項2】

前記制御手段は、前記第２乾燥運転への移行した後、第２設定時間が経過した場合および前記温度検知手段の検知温度が前記閾値以上の場合に前記第２乾燥運転を終了する、
請求項１に記載の空気調和機。

【請求項3】

前記制御手段は、乾燥運転開始時に前記室内空気の温度が第１設定値以上・第２設定値未満の第１温度範囲に収まりかつ室外空気の温度が第１所定値以上・第２所定値未満の第２温度範囲に収まっていることを条件に前記第１乾燥運転を開始し、その条件が満たされない場合は前記第１乾燥運転を実行することなく前記第２乾燥運転を実行する
請求項１または請求項２に記載の空気調和機。

【請求項4】

前記制御手段は、ユーザの操作に応じて開始となる第１クリーニング運転において前記第１乾燥運転または前記第２乾燥運転を実行し、冷房運転および除湿運転の終了後に開始となる第２クリーニング運転において前記第１乾燥運転を実行することなく前記第２乾燥運転を実行する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の空気調和機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、室内熱交換器に対する乾燥運転機能を備えた空気調和機に関する。

【背景技術】

【0002】

空気調和機は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、減圧器、室内熱交換器などを順に配管接続して構成される冷凍サイクルを備え、冷房運転時、室外熱交換器を凝縮器として機能させ、室内熱交換器を蒸発器として機能させる。暖房運転時は、室内熱交換器を凝縮器として機能させ、室外熱交換器を蒸発器として機能させる。

【0003】

この空気調和機では、運転の進行に伴って室内熱交換器に塵埃や汚れが付着し、そのままでは室内熱交換器の熱交換効率が低下する。対策として、冷房運転（および除湿運転）と同じ冷媒の流れにより室内熱交換器を結露させその結露を利用して室内熱交換器の塵埃や汚れを洗い流して除去するクリーニング運転、あるいは冷房運転や除湿運転の終了後に室内熱交換器に残る結露を利用して室内熱交換器の塵埃や汚れを洗い流して除去するクリーニング運転を実行する例がある。

【0004】

これらのクリーニング運転は、通常、結露水によって塵埃や汚れをドレン水として排水して除去した後、結露が残る室内熱交換器を乾燥させる乾燥運転を含む。この乾燥運転により室内ユニットの筐体内の水分を除去し、且つユニット内部の湿度を低下させることで、室内ユニット内の黴や雑菌の繁殖を抑える。乾燥運転では、例えば、圧縮機が吐出する高温冷媒を室内熱交換器に供給し、その高温冷媒の熱で室内熱交換器を加熱することで、室内熱交換器の結露水を蒸発させながら、室内ファンの運転によって室内熱交換器に室内空気を供給して、室内ユニット内の湿度を低下させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１１－６３６３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記乾燥運転が実行されると、加熱された室内熱交換器の熱が温風として室内空間に流れてユーザ（居住者）に不快感を与えるおそれがある。また、真夏の冷房運転期間において乾燥運転が実行されると外気温が高いことから冷凍サイクルの圧力が異常上昇して冷凍サイクル機器の寿命に悪影響を与えるおそれもある。

【0007】

実施形態の目的は、乾燥運転の実行に伴う不快感や冷凍サイクル機器への悪影響を解消できる空気調和機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施形態の空気調和機は、圧縮機が吐出する冷媒を室外熱交換器、減圧器、室内熱交換器に通して前記圧縮機に戻す冷凍サイクルと；前記室内熱交換器に室内空気を供給する室内ファンと；前記室内熱交換器の温度を検知する温度検知手段と；制御手段とを備える。この制御手段は、前記圧縮機を第１運転周波数で運転してその圧縮機の吐出冷媒の熱で前記室内熱交換器を加熱しながら前記室内ファンを第１回転数で運転する第１乾燥運転を開始し、この第１乾燥運転の開始から第１設定時間の経過後、前記温度検知手段の検知温度が閾値以上の場合は前記第１乾燥運転を停止し、その閾値に満たない場合は前記圧縮機を前記第１運転周波数より低い第２運転周波数で運転してその圧縮機の吐出冷媒の熱で前記室内熱交換器を加熱しながら前記室内ファンを前記第１回転数より低い第２回転数で運転する第２乾燥運転に移行する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、一実施形態の構成を示す図。

【図2】図２は、一実施形態の制御回路の構成を示すブロック図。

【図3】図３は、一実施形態の制御を示すフローチャート。

【図4】図４は、一実施形態の制御の変形例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
空気調和機は、図１に示す室外ユニットＡおよび室内ユニットＢを含む。室外ユニットＡは、室外に設置され、その内部に圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、減圧器たとえば電動膨張弁４、室外ファン５、外気温度センサ６、室外制御部１０などが収納される。室内ユニットＢは、室内や天井裏に取り付けられる室内筐体及びその内部に収納されている室内熱交換器２１、室内ファン２２、熱交換器温度センサ（温度検知手段）２３、室内温度センサ２４、室内湿度センサ２５、室内制御部２０などを含む。

【0011】

圧縮機１は、冷媒を吸込んで圧縮し吐出する。この圧縮機１の吐出口に四方弁２を介して室外熱交換器３の一端が配管接続され、その室外熱交換器３の他端に電動膨張弁４を介して室内熱交換器２１の一端が配管接続され、その室内熱交換器２１の他端に上記四方弁２を介して圧縮機１の吸込口が配管接続されている。これらの配管接続により、冷房運転、除湿運転、暖房運転が可能なヒートポンプ式の冷凍サイクルが構成されている。

【0012】

電動膨張弁４は、入力される駆動パルスの数に応じて開度がほぼ連続的に変化するパルスモータバルブ（ＰＭＶ）である。室外ファン５は、室外空気を吸込んで室外熱交換器３に供給する。外気温度センサ６は、室外ファン５によって吸込まれる室外空気の温度Ｔоを検知する。室内ファン２２は、室内空気を吸込んで室内熱交換器２１に供給する。室内熱交換器２１を経た空気はそのまま室内空間（被空調空間）に吹出される。熱交換器温度センサ２３は、室内熱交換器２１の温度Ｔｃを検知する。室内温度センサ２４は、室内ファン２２によって吸込まれる室内空気の温度Ｔｉを検知する。室内湿度センサ２５は、室内ファン２２によって吸込まれる室内空気の湿度Ｔｈを検知する。

【0013】

冷房運転時および除湿運転時、図１に実線矢印で示すように、圧縮機１から吐出される高温のガス状の冷媒（ガス冷媒）が四方弁２を通って室外熱交換器３に流入する。室外熱交換器３に流入したガス冷媒は、室外ファン５から供給される室外空気に熱を放出して凝縮する。この室外熱交換器３から流出する液状の冷媒（液冷媒）は電動膨張弁４を通って減圧されて低温となって室内熱交換器２１に流入する。室内熱交換器２１に流入した液冷媒は、室内ファン２２から供給される室内空気から熱を奪って蒸発する。この室内熱交換器２１から流出するガス冷媒は四方弁２を通って圧縮機１に吸込まれる。この冷媒の流れにより、室外熱交換器３が凝縮器として機能し、室内熱交換器２１が蒸発器として機能する。

【0014】

暖房運転時は、四方弁２の流路が切換わることにより、圧縮機１から吐出される高温のガス冷媒が四方弁２を通って室内熱交換器２１に流れ、室内熱交換器２１から流出する液冷媒が電動膨張弁４を通って室外熱交換器３に流れる。室外熱交換器３から流出するガス冷媒は四方弁２を通って圧縮機１に吸込まれる。この冷媒の流れにより、室内熱交換器２１が凝縮器として機能し、室外熱交換器３が蒸発器として機能する。

【0015】

室外制御部１０および室内制御部２０は、それぞれマイクロコンピュータおよびその周辺回路からなり、互いに信号線接続されている。室内制御部２０には、当該空気調和機の運転に係る種々の条件を設定する操作手段として、かつ当該空気調和機の運転状態をユーザに知らせる報知手段として、リモートコントロール式の操作器（リモコンと略称する）３０が信号線接続されている。これら室外制御部１０および室内制御部２０の周辺部の構成を図２に示す。

【0016】

室外制御部１０に、インバータ１１、駆動回路１２，１３，１４、送受信ユニット１５が接続されている。インバータ１１は、交流電圧を直流電圧に変換し、その直流電圧を室外制御部１０からの指令に応じた周波数（運転周波数という）Ｆの交流電圧に変換し、その交流電圧を圧縮機１のモータ（圧縮機モータ）１Ｍへの駆動電力として出力する。駆動回路１２，１３は、四方弁２および電動膨張弁４を室外制御部１０からの指令に応じて駆動する。駆動回路１４は、室外制御部１０からの指令に応じて室外ファン５のモータ（ファンモータ）５Ｍを可変速駆動する。送受信ユニット１５は、室内制御部２０とのデータの送受信を行う。室外ファン５のモータ（ファンモータ）５Ｍを可変速駆動する駆動回路１４としてはインバータが一般的であるが、タップ切り替えによる巻線切り替えを用いた可変速駆動でも良い。

【0017】

室内制御部２０に、熱交換器温度センサ（温度検知手段）２３、室内温度センサ２４、室内湿度センサ２５、駆動回路２６，送受信ユニット２７，２８が接続されている。駆動回路２６は、室内ファン２２のモータ（ファンモータ）２２Ｍを室内制御部２０の指令に応じた回転数Ｎで駆動する。送受信ユニット２７は、リモコン３０とのデータの送受信を行う。リモコン３０は、各種情報を表示する表示部３１、およびユーザ（居住者）による操作が可能な操作部３２を有する。送受信ユニット２８は、室外制御部１０とのデータの送受信を行う。

【0018】

とくに、室内制御部２０は、室内熱交換器２１に対するクリーニング運転を室外制御部１０との連係により実行する。例えば、運転が停止しているときの定期的な所定のタイミングで圧縮機１を起動し、これにより冷房運転（および除湿運転）と同じ冷媒の流れ（冷房サイクル）を形成して室内熱交換器２１を結露させ、その結露を利用した適宜の処置によって室内熱交換器２１の塵埃や汚れを除去するクリーニング運転を実行する。あるいは、冷房運転や除湿運転が終了した直後の室内熱交換器２１に残っている結露を利用した、室内熱交換器２１の塵埃や汚れを除去するクリーニング運転を実行する。室内熱交換器２１は、アルミフィンと冷媒が流れるパイプの組み合わせで形成されている。この室内熱交換器２１では、その表面に付着した塵埃や汚れを結露水によって洗い流しやすくするために、そのフィンやパイプの表面に塵埃や汚れが固着しにくい表面処理（塗装）が施されていることが好ましい。

【0019】

これらのクリーニング運転は、室内熱交換器２１の汚れを洗い流して除去する処置が終了した後、結露で濡れた状態にある室内熱交換器２１を乾燥させる乾燥運転を含む。この乾燥運転として、能力高めの第１乾燥運転と、この第１乾燥運転より能力が低い第２乾燥運転を用意している。

【0020】

以下、室内制御部２０が室外制御部１０との連係によって実行する乾燥運転の制御を図３のフローチャートを参照しながら説明する。フローチャート中のステップS1，S2…については単にS1，S2…と略称する。図３では、乾燥運転前の冷房運転や除湿運転は、省略し、乾燥運転部分の動作のみを示す。

【0021】

室内制御部２０は、室内熱交換器２１に対するクリーニング運転において、室内熱交換器２１の汚れを除去する処置が終了した後、結露で濡れた状態にある室内熱交換器２１を乾燥させる乾燥運転が必要なタイミングになると（S1のYES）、室内温度センサ２４の検知温度Ｔｉが設定値（第１設定値）Ｔｉ1以上・設定値（第２設定値）Ｔｉ2未満という第１温度範囲に収まっているか否かを判定する（S2）。この第１温度範囲は、能力高めの第１乾燥運転を実行してもそれが室内空間の快適性に悪影響を与えないという運転許容条件である。

【0022】

この第１温度範囲に室内温度センサ２３の検知温度Ｔｉが収まっている場合（S2のYES）、室内制御部２０は、外気温度センサ６の検知温度Ｔоが所定値（第１所定値）Ｔо1以上・所定値（第２所定値）Ｔо2未満という第２温度範囲に収まっているか否かを判定する（S3）。この第２温度範囲は、能力高めの第１乾燥運転を実行してもそれが高圧側圧力の異常上昇を招かずひいては冷凍サイクル機器の寿命に悪影響を与えないという運転許容条件である。

【0023】

この第２温度範囲に外気温度センサ６の検知温度Ｔоが収まっている場合（S3のYES）、室内制御部２０は、第１乾燥運転を開始する（S4）。すなわち、室内制御部２０は、圧縮機１を高めの運転周波数（第１運転周波数）Ｆ１で運転し、かつ圧縮機１から吐出される高温冷媒（ガス冷媒）が四方弁２を通って室内熱交換器２１に直接的に流れる暖房サイクルを形成し、その高温冷媒の熱で室内熱交換器２１を加熱しながら室内ファン２２を高めの回転数（第１回転数）Ｎ１で運転する。例えば、運転周波数Ｆ１は60Hz、回転数Ｎ１は1000rpmである。

【0024】

この第１乾燥運転において、室内熱交換器２１に供給される高温冷媒は、クリーニング運転のこれまでの処置で濡れた状態にある室内熱交換器２１を加熱する。室内ファン２１の運転によって室内熱交換器２１に供給される室内空気は、室内熱交換器２１における高温冷媒の凝縮を促進するとともに、室内熱交換器２１に付着して残る水の蒸発を促進する。

【0025】

この第１乾燥運転の開始に伴い、室内制御部２０は、タイムカウントｔ１を開始し（S5）、そのタイムカウントｔ１と第１乾燥運転の定格時間である設定時間（第１設定時間）ｔ１sとを比較する（S6）。設定時間ｔ１sは例えば10分間である。タイムカウントｔ１が設定時間ｔ１s未満の場合（S6のNO）、室内制御部２０は、S4の第１乾燥運転およびS5のタイムカウントｔ１を継続する。

【0026】

タイムカウントｔ１が設定時間ｔ１sに達した場合（S6のYES）、室内制御部２０は、熱交換器温度センサ２３の検知温度Ｔｃと乾燥運転の定格温度である閾値Ｔｃsとを比較する（S7）。閾値Ｔｃsは例えば45℃である。熱交換器温度センサ２３の検知温度Ｔｃが閾値Ｔｃsに達している場合（S7のYES）、室内制御部２０は、室内熱交換器２１の乾燥がほぼなされている状態となっており、かつ、この状態での第１乾燥運転の継続は冷凍サイクル機器の寿命に悪影響を与えるとの判断の下に、乾燥運転を停止（終了）し（S8）、上記S1の処理に戻る。

【0027】

一方、熱交換器温度センサ２３の検知温度Ｔｃが閾値Ｔｃsに満たない場合（S7のNO）、室内制御部２０は、室内熱交換器２１の乾燥が足りないとの判断の下に、第１乾燥運転より能力が低い第２乾燥運転を開始する（S9）。すなわち、室内制御部２０は、圧縮機１を第１乾燥運転の運転周波数Ｆ１より低い運転周波数（第２運転周波数）Ｆ２で運転し、かつ圧縮機１から吐出される高温冷媒が四方弁２を通って室内熱交換器２１に直接的に流れる暖房サイクルの形成を維持し、その高温冷媒の熱で室内熱交換器２１を加熱しながら室内ファン２２を第１乾燥運転の回転数Ｎ１より低い回転数（第２回転数）Ｎ２で運転する。例えば、運転周波数Ｆ２は30Hz、回転数Ｎ２は700rpmである。

【0028】

この第２乾燥運転において、室内熱交換器２１に供給される高温冷媒は、第１乾燥運転の高温冷媒より低い温度となるが、室内熱交換器２１を乾燥させることが可能である。室内ファン２１の運転によって室内熱交換器２１に供給される室内空気は、室内熱交換器２１における高温冷媒の凝縮を促進するとともに、室内熱交換器２１に付着して残る結露水の蒸発を促進する。

【0029】

この第２乾燥運転の開始に伴い、室内制御部２０は、タイムカウントｔ２を開始し（S10）、そのタイムカウントｔ２と第２乾燥運転の定格時間である設定時間（第２設定時間）ｔ２sとを比較する（S11）。設定時間ｔ２は例えば5分間である。タイムカウントｔ２が設定時間ｔ２s未満の場合（S11のNO）、室内制御部２０は、上記S9の第２乾燥運転および上記S10のタイムカウントｔ２を継続する。

【0030】

タイムカウントｔ２が設定時間ｔ２sに達した場合（S11のYES）、および熱交換器温度センサ２３の検知温度Ｔｃが閾値Ｔｃsに達している場合（S12のYES）、室内制御部２０は、第２乾燥運転を停止し（S8）、上記S1の処理に戻る。この第２乾燥運転の停止により、一連のクリーニング運転の終了となる。

【0031】

上記S2の判定において室内温度センサ２３の検知温度Ｔｉが第１乾燥運転の運転許容条件である第１温度範囲に収まっていない場合（S2のNO）、室内制御部２０は、能力高めの第１乾燥運転では室内空間の快適性に悪影響を与える可能性があるとの判断の下に、上記S9に移行して第１乾燥運転よりも室内熱交換器２１に対する加熱能力が低めの第２乾燥運転を選択し、これを実行する（S9）。また、上記S3の判定において外気温度センサ６の検知温度Ｔоが第１乾燥運転のもう１つの運転許容条件である第２温度範囲に収まっていない場合（S3のNO）、室内制御部２０は、加熱能力が高めの第１乾燥運転では高圧側圧力の異常上昇を招きひいては冷凍サイクル機器の寿命に悪影響を与える可能性があるとの判断の下に、S2のNOの場合と同様に上記S9に移行して能力低めの第２乾燥運転を開始する（S9）。

【0032】

以上のように、能力高めの第１乾燥運転およびその第１乾燥運転より能力が低い第２乾燥運転を、室内空気温度Ｔｉ、室外空気温度Ｔｏ、室内熱交換器２１の熱交換器温度Ｔｃに応じて選択的に実行することにより、室内空間のユーザに不快感を与えることなく、しかも冷凍サイクル機器の寿命に悪影響を与えることなく、室内熱交換器２１を乾燥させることができる。これにより、室内熱交換器２１に対する一連のクリーニング運転を最後まで適切に完了することができる。

【0033】

なお、上記実施形態では、室内熱交換器２１に対するクリーニング運転として、運転停止中の定期的な所定のタイミングで実行するクリーニング運転、あるいは冷房運転や除湿運転が終了した直後に実行するクリーニング運転を例に説明したが、ユーザによるリモコン３０の操作に応じて開始となる第１クリーニング運転（手動開始のクリーニング運転）および冷房運転および除湿運転の終了後に自動的に開始となる第２クリーニング運転（自動開始のクリーニング運転）において第１乾燥運転および第２乾燥運転を実行する構成としてもよい。

【0034】

この構成においては、第１クリーニング運転では第１乾燥運転または第２乾燥運転を実行し、第２クリーニング運転では第１乾燥運転を実行することなく第２乾燥運転を実行する構成としてもよい。この場合の室内制御部２０の制御を図４のフローチャートに示す。
すなわち、室内制御部２０は、手動開始の第１クリーニング運転の実行中であれば（SaのYES）、上記S1～S12の処理により、第１乾燥運転および第２乾燥運転を選択的に実行する。自動開始の第２クリーニング運転の実行中であれば（SaのNO）、室内制御部２０は、リモコン３０のユーザ操作によって乾燥運転の必要性が予め指定されていることを条件に（SbのYES）、上記S9に移行し、第１乾燥運転を実行することなく第２乾燥運転を実行する。乾燥運転の必要性が予め指定されていない場合（SbのNO）、室内制御部２０は、第１乾燥運転および第２乾燥運転のいずれも実行しない。

【0035】

その他、上記各実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0036】

Ａ…室外ユニット、Ｂ…室内ユニット、１…圧縮機、２…四方弁、３…室外熱交換器、４…電動膨張弁（減圧器）、６…外気温度センサ、１０…室外制御部、２０…室内制御部、２１…室内熱交換器、２２…室内ファン、２３…熱交換器温度センサ（温度検知手段）、３０…リモコン（操作手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】