JP2017180893A

JP2017180893A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2017180893A
Application number: JP2016064953A
Authority: JP
Inventors: 宣仁渡邉; Nobuhito Watanabe
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-10-05

Abstract

【課題】暖房時に風量を急激に減少させるモード切替え操作が行われた場合であっても、ユーザに切替え感を与えつつ、暖房過負荷状態の発生を抑制できる空気調和機を提供すること。
【解決手段】冷媒を用いて室内の空気を調和させる空気調和機１であって、室内に気流を吹き出す室内ファン８と、冷媒を高圧に圧縮する圧縮機２と、ユーザにより選択された運転モードに応じて室内ファン８及び圧縮機２の回転数を制御する制御部９と、を備え、制御部９は、運転モードにおいて回転数が相対的に大きいＨｉモードから回転数が相対的に小さい静音モードへ切替えられたとき、圧縮機２の回転数減少速度に合わせて室内ファン８の回転数を２段階に分けて減少させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ユーザにより選択された運転モードに応じて室内ファン及び圧縮機の回転数を制御する空気調和機に関する。

冷媒を用いて室内の空気を調和する空気調和機では、暖房運転時に冷媒の圧力が規定値以上に上昇する、いわゆる暖房過負荷状態を回避するために、室内熱交換器の配管温度が所定の過負荷判定温度を超えたとき、圧縮機の運転を抑制する暖房過負荷保護動作が行われる。

例えば、特許文献１、２に示されるように圧縮機をＯＮ／ＯＦＦ制御する空気調和機では、室内熱交換器の配管温度が所定の過負荷判定温度を超えたとき、圧縮機の運転を停止させるため、暖房過負荷保護動作が頻繁に発生すると、空調効率が低下するだけでなく、ユーザに不快感を与えるおそれがあった。

一方、圧縮機をインバータ制御する空気調和機では、運転モードに応じて圧縮機の回転数を任意に制御できるため、暖房過負荷状態の発生を抑制できるだけでなく、暖房過負荷保護動作による圧縮機の断続運転も回避できる。

特開平８−１２１８４７号公報特開平１０−６２００１号公報

しかしながら、圧縮機をインバータ制御する空気調和機では、風量を減少させる操作が行われた場合、室内ファンの回転数は速やかに減少するのに対し、圧縮機の回転数はある程度の時間をかけて徐々に減少させるため、例えば、運転モードがＨｉモード（最高風量モード）から静音モード（最低風量モード）に切替えられた場合、室内ファンの回転数減少動作に対して、圧縮機の回転数減少動作が大幅に遅れ、暖房過負荷状態が発生するおそれがあった。

そこで、圧縮機の回転数減少速度に合わせて室内ファンの回転数を連続的に減少させることが提案されるが、室内ファンの回転数を連続的に減少させると、運転モードを切替え操作したユーザが切替え感を得られないという新たな問題が生じるおそれがあった。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、暖房時に風量を急激に減少させるモード切替え操作が行われた場合であっても、ユーザに切替え感を与えつつ、暖房過負荷状態の発生を抑制できる空気調和機の提供を目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１の発明は、
冷媒を用いて室内の空気を調和させる空気調和機であって、室内に気流を吹き出す室内ファンと、冷媒を高圧に圧縮する圧縮機と、ユーザにより選択された運転モードに応じて前記室内ファン及び前記圧縮機の回転数を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記運転モードにおいて前記室内ファンの回転数が第１の回転数となる第１運転モードから回転数が相対的に小さい第２運転モードへ切替えられたとき、前記圧縮機の回転数減少速度に合わせて前記室内ファンの回転数を２段階に分けて減少させることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の空気調和機であって、前記制御部は、前記運転モードにおいて前記第１運転モードと前記第２運転モードの間に回転数の大小順に第３運転モード及び第４運転モードが設定されているとき、第１段階として、前記室内ファンの回転数を前記第３運転モードに対応する回転数を下回る回転数に減少させることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載の空気調和機であって、前記制御部は、前記運転モードにおいて前記第１運転モードと前記第２運転モードの間に回転数の大小順に第３運転モード及び第４運転モードが設定されているとき、第１段階として、前記室内ファンの回転数を前記第４運転モードに対応する回転数に減少させることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和機であって、前記第１運転モードは、前記室内ファンが吹き出す気流の風量が最高となるモードであり、前記第２運転モードは、前記室内ファンが吹き出す気流の風量が最低となるモードであることを特徴とする。

本発明によれば、暖房時に風量を急激に減少させるモード切替え操作が行われた場合であっても、ユーザに切替え感を与えつつ、暖房過負荷状態の発生を抑制できる空気調和機の提供が可能になる。

本発明の実施形態に係る空気調和機の冷媒回路図である。本発明の実施形態に係る空気調和機の制御構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る空気調和機の暖房時の室内ファン回転数制御を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る空気調和機の冷媒回路図である。図１に示すように、本発明の実施形態に係る空気調和機１は、圧縮機２、四方弁３、室外熱交換器４、減圧器５、室内熱交換器６等を順次連通して構成されるヒートポンプ式の冷媒回路を備える。

また、室外熱交換器４の近傍には室外ファン７が設けられ、室内熱交換器６の近傍には室内ファン８が設けられている。室内ファン８は、室内熱交換器６で熱交換された空気を室内に気流として吹き出す。室内に吹き出される気流の風量は、室内ファン８の回転数制御に基づいて調節される。

図２は、本発明の実施形態に係る空気調和機の制御構成を示すブロック図である。図２に示すように、空気調和機１は、前述した圧縮機２、四方弁３、室外ファン７、室内ファン８等を制御する制御部９を備える。さらに、制御部９には、ユーザが運転モード（風量設定）の切替え操作や室内設定温度の設定操作を行う操作部１０、運転モードや室内設定温度を表示する表示部１１、室内温度を検出する室内温度検出センサ１２、室内熱交換器６の配管温度Ｔｓを検出する配管温度検出センサ１３等が接続されている。

制御部９は、ハードウェアとソフトウェアとの協働により、ユーザにより選択された運転モード等に応じて室内ファン８の回転数を制御する室内ファン回転数制御、ユーザにより選択された運転モード等に応じて圧縮機２の回転数を制御する圧縮機回転数制御、室内熱交換器６の配管温度Ｔｓが所定の過負荷判定温度Ｔを超えたとき圧縮機２の運転を抑制（回転数減少又は運転停止）させる暖房過負荷保護制御等を実行する。

空気調和機１の運転モードには、室内ファン８が室内に吹き出す気流の風量が多い順に挙げると、Ｈｉモードと、Ｍｅモードと、Ｌｏモードと、静音モードとがあり、制御部９は、例えば、Ｈｉモードのとき室内ファン８の回転数を１６００ｒｐｍに制御し、Ｍｅモードのとき室内ファン８の回転数を１２５０ｒｐｍに制御し、Ｌｏモードのとき室内ファン８の回転数を１０５０ｒｐｍに制御し、静音モードのとき室内ファン８の回転数を９００ｒｐｍに制御する。なお、本明細書では、運転モードについて、運転モードが２つ以上設けられているときには、回転数が最も大きい方を第１運転モード、最も小さい方を第２運転モードということがある。また、運転モードが４つ以上設けられているときには、最大回転数と最小回転数の間で回転数の大きい方から第３運転モード、第４運転モード、・・・とする。

また、制御部９は、あらかじめ各モードごとに設定された圧縮機２の回転数を記憶しており、運転モードの切替え操作時に圧縮機２の回転数を変更するが、圧縮機２の回転数変化は、室内ファン８の回転数変化に比べてゆるやかであり、特に、風量を減少させる運転モードの切替え操作が行われた場合、室内ファン８の回転数は速やかに減少するのに対し、圧縮機２の回転数はある程度の時間をかけて徐々に減少する傾向がある。したがって、運転モードが最高風量モードであるＨｉモードから、最低風量モードである静音モードに切替えられた場合、室内ファン８の回転数減少動作に対して、圧縮機２の回転数減少動作が大幅に遅れ、暖房過負荷状態が発生する可能性がある。

本発明の実施形態に係る空気調和機１の制御部９は、運転モードがＨｉモードから静音モードへ切替えられたとき、圧縮機２の回転数減少速度に合わせて室内ファン８の回転数を２段階に分けて減少させる。

例えば、室内ファン８の回転数を、Ｈｉモードの設定回転数である１６００ｒｐｍから静音モードの設定回転数である９００ｒｐｍまで減少させるにあたり、第１段階として、Ｍｅモードの設定回転数である１２５０ｒｐｍを下回る回転数αまで減少させ、この回転数αを所定時間ｔだけ強制的に維持した後、室内熱交換器６の配管温度Ｔｓが所定の過負荷判定温度Ｔを下回っているか否かを判断する。

ここで、室内熱交換器６の配管温度Ｔｓが所定の過負荷判定温度Ｔを下回っている場合は、室内ファン８の回転数を、直ちに静音モードの設定回転数である９００ｒｐｍまで減少させる一方、室内熱交換器６の配管温度Ｔｓが所定の過負荷判定温度Ｔを超えている場合は、室内熱交換器６の配管温度Ｔｓが所定の過負荷判定温度Ｔを下回るまで、室内ファン８の回転数をαに維持する。
なお、回転数αを減少させる際、室内熱交換器６の配管温度Ｔｓが所定の過負荷判定温度Ｔを下回っているか否かを判断しなくても良い。過負荷状態が長時間とならなければ、圧縮機の信頼性への影響は少ないため、配管温度Ｔｓの低下を待たずして静音モードの設定回転数である９００ｒｐｍまで減少させて良い。

このような室内ファン８の２段階の回転数減少制御によれば、運転モードが最高風量モードであるＨｉモードから、最低風量モードである静音モードに切替えられた際、圧縮機２の回転数減少速度の遅れに起因する暖房過負荷状態となる期間を抑制することができるだけでなく、モード切替え操作を行った際の風量の変化が連続的とならない為、ユーザが第１段階の風量低下に基づいて切替え感を得ることができる。

第１段階の回転数αは、Ｍｅモードの設定回転数である１２５０ｒｐｍを下回り、かつ、Ｌｏモードの設定回転数である１０５０ｒｐｍ以上であることが望ましい。その理由は、第１段階の回転数αがＭｅモードの設定回転数である１２５０ｒｐｍ以上の場合、風量変化が小さくユーザに切替え感を与えられないおそれがあり、また、第１段階の回転数αがＬｏモードの設定回転数である１０５０ｒｐｍを下回ると、圧縮機２の回転数減少速度の遅れに起因する暖房過負荷状態の期間を短縮できないおそれがあるからである。

また、第１段階の回転数αを強制的に維持する所定時間ｔは、暖房過負荷状態の発生抑制効果を十分に得られ、かつユーザの操作意図に反しない時間であれば良い。例えば、第１段階の回転数αを強制的に維持する所定時間ｔが５秒未満の場合、２段階の回転数減少制御による暖房過負荷状態の発生抑制効果を十分に得られないおそれがあり、また、第１段階の回転数αを強制的に維持する所定時間ｔが３００秒を超えると、モード切替え操作後、静音モードの風量になるまで時間がかかりすぎ、ユーザの操作意図に反するおそれがあるからである。

つぎに、上記のような制御を実現する制御部９の具体的な制御手順を図３を参照しつつ説明する。

図３は、本発明の実施形態に係る空気調和機の暖房時の室内ファン回転数制御を示すフローチャートである。この図に示すように、制御部９は、暖房時の室内ファン回転数制御において、まず、運転モードの切替え操作が行われたか否かを判断する（Ｓ１）。この判断結果がＮＯの場合は（Ｓ１：ＮＯ）、現在の運転モードを判断するとともに（Ｓ２）、室内ファン８の回転数を現在の運転モードに対応する設定回転数に制御する（Ｓ３〜Ｓ６）。

例えば、Ｈｉモードであると判断した場合は（Ｓ２：Ｈｉ）、室内ファン８の回転数を１６００ｒｐｍに制御し（Ｓ３）、Ｍｅモードであると判断した場合は（Ｓ２：Ｍｅ）、室内ファン８の回転数を１２５０ｒｐｍに制御し（Ｓ４）、Ｌｏモードであると判断した場合は（Ｓ２：Ｌｏ）、室内ファン８の回転数を１０５０ｒｐｍに制御し（Ｓ５）、静音モードであると判断した場合は（Ｓ２：静音）、室内ファン８の回転数を９００ｒｐｍに制御する（Ｓ６）。

一方、運転モードの切替え操作が行われたと判断した場合は（Ｓ１：ＹＥＳ）、Ｈｉモードから静音モードへの切替え操作であるか否かを判断し（Ｓ７）、この判断結果がＮＯの場合は（Ｓ７：ＮＯ）、ステップＳ２に移行するが、この判断結果がＹＥＳの場合は（Ｓ７：ＹＥＳ）、室内ファン８の回転数を、第１段階として、Ｍｅモードの設定回転数である１２５０ｒｐｍを下回る回転数αまで減少させ（Ｓ８）、この回転数αを所定時間ｔだけ強制的に維持する（Ｓ９：ＮＯ）。

所定時間ｔが経過したと判断したら（Ｓ９：ＹＥＳ）、室内熱交換器６の配管温度Ｔｓが所定の過負荷判定温度Ｔを下回っているか否かを判断し（Ｓ１０）、この判断結果がＹＥＳの場合は（Ｓ１０：ＹＥＳ）、室内ファン８の回転数を、直ちに静音モードの設定回転数である９００ｒｐｍまで減少させる（Ｓ１１）。一方、室内熱交換器６の配管温度Ｔｓが所定の過負荷判定温度Ｔを超えている場合は（Ｓ１０：ＮＯ）、室内熱交換器６の配管温度Ｔｓが所定の過負荷判定温度Ｔを下回るまで、室内ファン８の回転数をαに維持するとともに、室内熱交換器６の配管温度Ｔｓが所定の過負荷判定温度Ｔを下回った段階で、室内ファン８の回転数を静音モードの設定回転数である９００ｒｐｍまで減少させる（Ｓ１１）。

以上に述べた本実施形態の空気調和機１によれば、運転モードがＨｉモードから静音モードに切替えられたとき、圧縮機２の回転数減少速度に合わせて室内ファン８の回転数をそれぞれの回転数の差が大きい２段階に分けて減少させるので、ユーザに切替え感を与えつつ、暖房過負荷状態の発生を抑制できる。

また、運転モードにおいてＨｉモードと静音モードの間に回転数の大小順にＭｅモード及びＬｏモードが設定されているとき、第１段階として、室内ファン８の回転数をＭｅモードに対応する回転数を下回る回転数に減少させるので、ユーザに明確な切替え感を与えつつ、暖房過負荷状態の発生を抑制できる。

また、運転モードにおいてＨｉモードと静音モードの間に回転数の大小順にＭｅモード及びＬｏモードが設定されているとき、第１段階として、室内ファン８の回転数をＬｏモードに対応する回転数に減少させてもよい。このようにすると、ユーザにより明確な切替え感を与えつつ、暖房過負荷状態の発生を抑制できる。

また、室内ファン８が吹き出す気流の風量が最高となるＨｉモードから、室内ファン８が吹き出す気流の風量が最低となる静音モードへのモード切替え操作時、つまり、風量が急激に減少して最も暖房過負荷状態が発生し易いモード切替え操作時に室内ファン８の回転数を２段階に分けて減少させるので、暖房過負荷状態の発生をより効果的に抑制することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１…空気調和機、２…圧縮機、３…四方弁、４…室外熱交換器、５…減圧器、６…室内熱交換器、７…室外ファン、８…室内ファン、９…制御部、１０…操作部、１１…表示部、１２…室内温度検出センサ、１３…配管温度検出センサ

Claims

冷媒を用いて室内の空気を調和させる空気調和機であって、
室内に気流を吹き出す室内ファンと、
冷媒を高圧に圧縮する圧縮機と、
ユーザにより選択された運転モードに応じて前記室内ファン及び前記圧縮機の回転数を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記運転モードにおいて前記室内ファンの回転数が第１の回転数となる第１運転モードから前記第１運転モードよりも回転数が小さい第２の回転数となる第２運転モードへ切替えられたとき、前記圧縮機の回転数減少速度に合わせて前記室内ファンの回転数を２段階に分けて減少させることを特徴とする空気調和機。
前記制御部は、前記運転モードにおいて前記第１運転モードと前記第２運転モードの間に回転数の大小順に第３運転モード及び第４運転モードが設定されているとき、第１段階として、前記室内ファンの回転数を前記第３運転モードに対応する回転数を下回る回転数に減少させることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
前記制御部は、前記運転モードにおいて前記第１運転モードと前記第２運転モードの間に回転数の大小順に第３運転モード及び第４運転モードが設定されているとき、第１段階として、前記室内ファンの回転数を前記第４運転モードに対応する回転数に減少させることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
前記第１運転モードは、前記室内ファンが吹き出す気流の風量が最高となるモードであり、前記第２運転モードは、前記室内ファンが吹き出す気流の風量が最低となるモードであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和機。