(57)【要約】【課題】湿度センサを用いることなく、室内機の運転状態から算出される冷房能力と室外機の運転状態から算出される冷房能力を比較することで、室内機への露付きの危険性有無を判定することができるようにした空気調和機を提供するものである。【解決手段】冷房運転時に、室内温度と室内熱交換器温度の差温を演算する室内差温演算手段と、予め前記圧縮機の運転周波数をパラメータとして所定の室内湿度、所定の室内ファン風量設定における冷房能力と外気温との関係を関数化した冷媒側冷房能力関数と、予め前記室内ファンの設定風量をパラメータとして冷房能力と前記室内差温演算手段の演算結果の関係を関数化した空気側冷房能力関数と、冷房運転中に前記冷媒側冷房能力関数により導出される冷媒側冷房能力と前記空気側冷房能力関数により導出される空気側冷房能力とを比較する冷房能力比較手段を備えた構成とした。【選択図】図１
2006153397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機、室外熱交換器を備えた室外機と、少なくとも室内ファン、室内熱交換器を備えた室内機と、前記室外機周辺の外気温を検出する外気温センサと、前記室内機周辺の室内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、室内温度と室内熱交換器温度の差温を演算する室内差温演算手段と、予め前記圧縮機の運転周波数をパラメータとして所定の室内湿度、所定の室内ファン風量設定における冷房能力と外気温との関係を関数化した冷媒側冷房能力関数と、予め前記室内ファンの設定風量をパラメータとして冷房能力と前記室内差温演算手段の演算結果の関係を関数化した空気側冷房能力関数と、冷房運転中に前記冷媒側冷房能力関数により導出される冷媒側冷房能力と前記空気側冷房能力関数により導出される空気側冷房能力とを比較する冷房能力比較手段を備え、前記冷房能力比較手段の演算結果に基づき、室内機に露付きの危険性があるか否かを判定する露付き判定手段を備えた空気調和機。
【請求項２】
冷房能力比較手段の演算結果に基づき、室内機の吸い込み空気フィルターの目詰まり度合いを判定するフィルター目詰まり判定手段を備えた請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】
冷房能力比較手段の演算結果に基づき、膨張弁が正常に動作しているか否かを判定する膨張弁動作判定手段を備えた請求項１記載の空気調和機。
【請求項４】
冷房能力比較手段の演算結果に基づき、冷媒量が適正か否かを判定する冷媒量判定手段を備えた請求項１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、空気調和機に関わり、室内機への露付防止手段、ないしは冷凍サイクルの異常検出手段を備えている空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の空気調和機は、室内温度と室内熱交換器温度との差を吹き出し部温度差として算出し、室内湿度に応じて、吹き出し部に露付が生じるような室内温度と室内熱交換器温度との温度差の限界値を露付温度差として算出し、吹き出し部温度差と露付温度差とを比較し、吹き出し部温度差が露付温度差を超過した場合に、圧縮機の運転周波数を制限する露付防止手段を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は特許文献１に記載された従来の空気調和機による圧縮機の運転周波数と室内温度と吹き出し部温度差と室内湿度との関係を示すグラフを示すものである。
【０００４】
図５において、横軸は室内湿度Ｈであり、縦軸は室内温度ＤＩと室内熱交換器温度ＤＥとの差として算出される吹き出し部温度差Δｄである。右下がりの直線ｆ＝１００Ｈｚ、８０Ｈｚ、６０Ｈｚ、４０Ｈｚ、２０Ｈｚは、圧縮機の運転周波数ｆを各周波数に固定した場合の、室内湿度Ｈと吹き出し部温度差Δｄとの値を直線で結んだものである。
【０００５】
ここで、直線Lｏ：Δｄ＝ｄ０は、室内湿度に依存せず、室内湿度Ｈ２において露付が生じる限界の吹き出し部温度差ｄ０の値である。
【０００６】
従って、室内湿度Ｈ２においては、吹き出し部温度差Δｄがｄ０を超過すると露付が生じるが、吹き出し部温度Δｄがｄ０未満では露付が生じない。
【０００７】
一方、直線L１：Δｄ＝ａＨ＋ｂは、各室内湿度において露付が生じる限界の吹き出し温度差Δｄの値を直線で結んだものである。この直線L１は、同図に示すように右下がりの直線であり、室内湿度Ｈが大きくなるほど露付温度差が減少する。
【０００８】
即ち、室内湿度Ｈが大きくなるほど、露付が生じやすくなり、室内熱交換器と室内温度との温度差Δｄが小さくても露付が生じる。
【０００９】
このような直線ｌ１を求めるには、各室内湿度Ｈにおいて、実際に露付が生じる限界の状態での室内温度ＤＩ、室内熱交換器温度ＤＥ及び圧縮機の運転周波数ｆを測定することによって求めることができ、この測定結果より、定数ａ，ｂを決定することができる。
【００１０】
すなわち、室内湿度Ｈ、運転周波数ｆに応じて室内機に露付が発生する限界を関数として定め、限界を超えた場合に圧縮機の運転周波数を制限するように制御することで、室内湿度が低いときに、従来より圧縮機の運転周波数を高くしても、露付を生じることなく冷房能力を大きくすることができ、室温を目標温度に速やかに近づけることができるようにしている。
【特許文献１】特開２００１−２２１４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前記従来の構成は、室内湿度を検知するために湿度センサを必要とし、該目的にのみ使用するにはコスト高となるという課題を有していた。
【００１２】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、湿度センサを使用せず、冷凍サイクルの特性により、室内湿度を推定して露付きの危険性の有無、および冷凍サイクルの異常の有無を判定することができるようにした空気調和機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】
【００１３】
前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、少なくとも圧縮機、室外熱交換器を備えた室外機と、少なくとも室内ファン、室内熱交換器を備えた室内機と、前記室外機周辺の外気温を検出する外気温センサと、前記室内機周辺の室内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、室内温度と室内熱交換器温度の差温を演算する室内差温演算手段と、予め前記圧縮機の運転周波数をパラメータとして所定の室内湿度、所定の室内ファン風量設定における冷房能力と外気温との関係を関数化した冷媒側冷房能力関数と、予め前記室内ファンの設定風量をパラメータとして冷房能力と前記室内差温演算手段の演算結果の関係を関数化した空気側冷房能力関数と、冷房運転中に前記冷媒側冷房能力関数により導出される冷媒側冷房能力と前記空気側冷房能力関数により導出される空気側冷房能力とを比較する冷房能力比較手段を備えた構成としたものである。
【００１４】
これによって、空調機器内部に露付きの危険性がある運転条件を関数として備えており、その関数に基づいて圧縮機の運転周波数を制御できるので、湿度センサがなくても、露付きが発生しない限界に近い運転周波数で運転でき、室温を目標温度に速やかに近づけることができるようになる。
【００１５】
また、本発明の空気調和機は、冷房能力比較手段の演算結果に基づき、室内機の吸い込み空気フィルターの目詰まり度合いを判定するフィルター目詰まり判定手段を備えたものである。
【００１６】
これによって、室内機の風量が設定風量に対して所定値以下まで低下した場合に、フィルターの目詰まりが進行して所定の風量が出ていないことを判定できるようになる。
【００１７】
また、本発明の空気調和機は、冷房能力比較手段の演算結果に基づき、膨張弁が正常に動作しているか否かを判定する膨張弁動作判定手段を備えたものである。
【００１８】
これによって、膨張弁が開いた状態で動作しなくなった異常な状態をを判定できるようになる。
【００１９】
また、本発明の空気調和機は、冷房能力比較手段の演算結果に基づき、冷媒量が適正か否かを判定する冷媒量判定手段を備えたものである。
【００２０】
これによって、冷媒量が極端に少なくなり、圧縮機の運転に対して蒸発温度が低下しない異常な状態をを判定できるようになる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の空気調和機は、湿度センサを使用せず、冷凍サイクルの特性により、室内湿度を推定して露付きの危険性の有無、および冷凍サイクルの異常の有無を判定することを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
第１の発明は、少なくとも圧縮機、室外熱交換器を備えた室外機と、少なくとも室内ファン、室内熱交換器を備えた室内機と、前記室外機周辺の外気温を検出する外気温センサ
と、前記室内機周辺の室内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、室内温度と室内熱交換器温度の差温を演算する室内差温演算手段と、予め前記圧縮機の運転周波数をパラメータとして所定の室内湿度、所定の室内ファン風量設定における冷房能力と外気温との関係を関数化した冷媒側冷房能力関数と、予め前記室内ファンの設定風量をパラメータとして冷房能力と前記室内差温演算手段の演算結果の関係を関数化した空気側冷房能力関数と、冷房運転中に前記冷媒側冷房能力関数により導出される冷媒側冷房能力と前記空気側冷房能力関数により導出される空気側冷房能力とを比較する冷房能力比較手段を備えることにより、空調機器内部に露付きの危険性がある運転条件を関数として備えており、その関数に基づいて圧縮機の運転周波数を制御できるので、湿度センサがなくても、露付きが発生しない限界に近い運転周波数で運転でき、室温を目標温度に速やかに近づけることができる。
【００２３】
第２の発明は、特に、第１の発明の冷房能力比較手段の演算結果を、室内機の吸い込み空気フィルターの目詰まり度合いを判定するフィルター目詰まり判定手段に用いることで、
室内機の風量が設定風量に対して所定値以下まで低下した場合に、フィルターの目詰まりが進行して所定の風量が出ていないことを判定できるようにすることができる。
【００２４】
第３の発明は、特に、第１の発明の冷房能力比較手段の演算結果を、膨張弁が正常に動作しているか否かを判定する膨張弁動作判定手段に用いることで、膨張弁が開いた状態で動作しなくなった異常な状態をを判定できるようにすることができる。
【００２５】
第４の発明は、特に、第１の発明の冷房能力比較手段の演算結果を、冷媒量が適正か否かを判定する冷媒量判定手段に用いることで、冷媒量が極端に少なくなり、圧縮機の運転に対して蒸発温度が低下しない異常な状態をを判定できるようにすることができる。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機の制御ブロック図を示すものである。
【００２９】
図１において、圧縮機１はインバータ２１により所定の運転周波数Ｆで駆動されるとともに、四方弁２、室外熱交換器３、膨張弁４、室内熱交換器５と環状に冷媒配管接続されて冷凍サイクルを形成する。室内熱交換器５と室内ファン６は同一の筐体内に備えられ室内機１２を形成する。
【００３０】
外気温センサ７は室外機１１に取り付けられ、室外機１１周辺の外気温Ｔｏを検出する。
【００３１】
室内温度センサ８は室内機１２に取り付けられ、室内機１２周辺の室内温度Ｔａを検出する。
【００３２】
室内熱交換器温度センサ９は室内熱交換器５の温度Ｔｅを検出する。室内差温演算手段２２は室内温度センサ８の検知温度Ｔａと室内熱交換器温度センサ９の検知温度Ｔｅの差温ΔＴを演算し、室内ファン６の設定風量ｑｉとともに空気側冷房能力関数２３に伝送される。
【００３３】
外気温センサ７の検知値Ｔｏは、インバータ２１の運転周波数Ｆとともに冷媒側冷房能力関数２４に伝送される。
【００３４】
空気側冷房能力関数２３により求められた空気側冷房能力Ｑａｉｒ、および冷媒側冷房能力関数２４により求められた冷媒側冷房能力Ｑｒｅｆは、冷房能力比較手段２５に伝送され、露付き判定手段２６は冷房能力比較手段２５の比較結果により露付きの危険性を判定し、インバータ２１の運転周波数を抑制するように制御するものである。
【００３５】
以上のように構成された空気調和機について、以下その動作、作用を図２、および図３を用いて説明する。
【００３６】
図２は空気側冷房能力関数２３に記憶された関数の概念を示したものである。
【００３７】
空気側冷房能力関数２３は、予め室内機１２で露付きの危険性がある条件（例えば室内乾球温度が２７℃、室内相対湿度が８５％、室内ファン弱風設定）における冷房能力ＱairLと差温ΔＴの関係を、一次関数の近似式ＱａｉｒＬ＝ａ３＊ΔＴ＋ｂ３として記憶しておく。
【００３８】
同様に室内ファン中風設定における一次関数の近似式ＱａｉｒＭ＝ａ２＊ΔＴ＋ｂ２、および室内ファン強風設定における近似式ＱａｉｒＨ＝ａ１＊ΔＴ＋ｂ１も記憶しておく。
【００３９】
冷房運転開始から常時、各温度センサからの入力をもとに演算を行い、例えば、室内ファン弱風設定で、室内温度Ｔａと室内熱交換器温度Ｔｅの差温ΔＴが１５Ｋであった場合、その時点での空気側冷房能力Ｑａｉｒ＝Qａｉｒ１を算出する。
【００４０】
図３は冷媒側冷房能力関数２４に記憶された関数の概念を示したものである。
【００４１】
冷媒側冷房能力関数２４は、空気側冷房能力関数２３を設定した条件と同等の室内条件において、運転周波数Ｆと外気温Ｔｏを変動させた場合の冷房能力Ｑｒｅｆを２元１次関数Ｑｒｅｆ＝ｃ＊Ｔ０＋ｄ＊Ｆ＋ｅとして記憶しておく。
【００４２】
冷房能力Ｑｒｅｆは室内ファン設定により変動するが、ここでは露付きの危険性が高い室内ファン弱風設定のときの冷房能力をＱｒｅｆとしている。
【００４３】
冷房運転開始から常時、各温度センサからの入力をもとに演算を行い、例えば、運転周波数Ｆ＝４０Ｈｚで、外気温Ｔｏ＝２７℃であった場合、その時点での冷媒側冷房能力Ｑｒｅｆ＝Qｒｅｆ１を算出する。
【００４４】
特に露付きの危険性がある室内湿度が高い条件では、顕熱比が小さくなり、室内温度Ｔａと室内熱交換器温度Ｔｅの差が小さくなり、空気側冷房能力関数２３が算出した空気側冷房能力Ｑａｉｒは、露付きの危険性がない室内湿度が低い条件での運転に比べて小さいと算出される。
【００４５】
図４は湿り空気線図上に、露付きの危険性がある運転状態を示す線分Ａ１−Ｂと、露付きの危険性のない運転状態を示す線分Ａ２−Ｃを示している。
【００４６】
吸い込み空気温度は点Ａ１、点Ａ２ともＡ℃であり、冷房能力を示すエンタルピ差は両条件とも等しいとした場合、露付きの危険性がある運転状態を示す線分Ａ１−Ｂの差温ΔＴはＡ−Ｂ℃、露付きの危険性のない運転状態を示す線分Ａ２−Ｃの差温ΔＴはＡ−Ｃ℃
となり、露付きの危険性がある運転状態Ａ１−Ｂの方が小さい。
【００４７】
差温ΔＴより算出される空気側冷房能力Ｑａｉｒにおいても、露付きの危険性がある運転状態の方が小さくなることは明白である。
【００４８】
ここで、露付きの危険性が生じる限界の冷房能力を、冷媒側冷房能力関数２４により定めておき、冷房運転中に空気側冷房能力関数２３が算出した空気側冷房能力Ｑairと大小比較し、Ｑａｉｒ＜Ｑｒｅｆとなった場合に実際に露付きが発生する危険性があると判断することで、湿度センサを用いなくても露付きが発生する前に運転周波数Ｆを抑制して、露付きを防止することができる。
【００４９】
また、本実施の形態では、室内ファン風量が設定風量に対して低下した場合、室内温度Ｔａと室内熱交換器温度Ｔｅの差温ΔＴが大きくなり、差温ΔＴより算出される空気側冷房能力Ｑａｉｒも大きくなることから、冷房運転中に空気側冷房能力関数２３が算出した空気側冷房能力Ｑａｉｒと冷媒側冷房能力Ｑｒｅｆを大小比較し、Ｑａｉｒ＞Ｑｒｅｆ＋所定値となった場合に室内風量の低下、すなわちフィルター目詰まりを判定することもできる。
【００５０】
また、本実施の形態では、膨張弁が開状態で動作しなくなった異常な状態、および冷媒が極端に少なくなった異常な状態のときに室内温度Ｔａと室内熱交換器温度Ｔｅの差温ΔＴが極端に小さくなり、差温ΔＴより算出される空気側冷房能力Ｑａｉｒも極端に小さくなることから、冷房運転中に空気側冷房能力関数２３が算出した空気側冷房能力Ｑａｉｒと冷媒側冷房能力Ｑｒｅｆを大小比較し、Ｑａｉｒ＜Ｑｒｅｆ−所定値となった場合に膨張弁の異常、および冷媒量の異常を判定することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明にかかる空気調和機は、湿度センサを使用せず、冷凍サイクルの特性により、室内湿度を推定して露付きの危険性の有無、および冷凍サイクルの異常の有無を判定することが可能となるので、吐出温度保護や電流保護の冷凍サイクルの保護動作による異常の補完等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態１における制御ブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における空気側冷房能力関数の設定例を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における冷媒側冷房能力関数の設定例を示す図
【図４】本発明の実施の形態１における作用を説明する湿り空気線図
【図５】従来の圧縮機の運転周波数と室内温度と吹出し部温度差と室内温度との関係図
【符号の説明】
【００５３】
１  圧縮機
２  四方弁
３  室外熱交換器
４  膨張弁
５  室内熱交換器
６  室内ファン
７  外気温センサ
８  室内温度センサ
９  室内熱交換器温度センサ
１１  室外機
１２  室内機
２１  インバータ
２２  室内差温演算手段
２３  空気側冷房能力関数
２４  冷媒側冷房能力関数
２５  冷房能力比較手段
２６  露付き判定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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