(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転能力可変型の圧縮機１、室外側熱交換器３、電動膨張弁４ａ、室内側熱交換器６、電動膨張弁４ｂ、室内側熱交換器７を冷媒配管を用いて環状に接続した冷凍サイクルを有し、少なくとも前記室内側熱交換器７で冷却された空気を前記被調和室に供給する運転を行い、前記室内側熱交換器７の温度が第１の設定値より小さい時に前記圧縮機１の運転を停止する停止制御部を有する空気調和機の制御装置において、前記室内側熱交換器７で冷却された空気を被調和室に供給する送風装置の送風量を通常の送風量と停止又はほぼ停止との間で増減させて前記被調和室の除湿効果を得る運転を行う運転制御部と、この運転を行っている際に外気温度が第２の設定値より小さい時に電動膨張弁４ａを全開状態にし、電動膨張弁４ｂの絞り量を調節すると共に、前記圧縮機を所定周期でＯＮ／ＯＦＦさせる間欠運転制御部とを備えることを特徴とする空気調和機の制御装置。
【請求項２】
前記間欠運転制御部は前記蒸発器の温度が第３の設定値（＜第１の設定値）以下の際には前記圧縮機の運転を停止することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の制御装置。
【請求項３】
前記運転停止部は、さらに前記蒸発器の温度が第１の設定値より大きく第４の設定値（＞第１の設定値）より小さい時に前記圧縮機の運転能力を減らす減少制御部を有することを特徴とする請求項２に記載の空気調和機の制御装置。
【請求項４】
前記運転停止部は、さらに前記蒸発器の温度が第４の設定値より大きく第５の設定値（＞第４の設定値）より小さくかつ前記圧縮機の運転能力が増加中の時に前記圧縮機の運転能力の増加を禁止する増加禁止部を有することを特徴とする請求項３に記載の空気調和機の制御装置。
【請求項５】
間欠運転制御部は圧縮機の運転能力を被調和室の湿度に基づいて設定することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、除湿機能を有する空気調和機における蒸発器の凍結防止に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空気調和機の凍結防止としては特開平７−４７２７号公報に記載されているようなものがあった。この公報に記載されたものは、能力可変型の圧縮機、蒸発器、減圧装置、凝縮器を用いて構成された冷凍サイクルにおいて、蒸発器の温度を検出するセンサを設け、このセンサの検出温度が予め設定した第１の値を下回った際に圧縮機の運転能力を下げ、この後、検出温度が第１の値を上回ってから第１の値より高い第２の値を上回るまで圧縮機の運転能力の増加を禁止させるものであった。
【０００３】
このように構成することにより、蒸発器を凍結させることなく圧縮機の運転範囲を拡げることができるものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の技術では、単に蒸発器の温度から凍結を抑制するものであり、まだ圧縮機の運転範囲の拡大に余地があるものであった。
【０００５】
本発明は、蒸発器と凝縮器とを近くに設けた場合、さらには外気温度の要素を加味して空気調和機の運転範囲を拡大したものを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、運転能力可変型の圧縮機１、室外側熱交換器３、電動膨張弁４ａ、室内側熱交換器６、電動膨張弁４ｂ、室内側熱交換器７を冷媒配管を用いて環状に接続した冷凍サイクルを有し、少なくとも前記室内側熱交換器７で冷却された空気を前記被調和室に供給する運転を行い、前記室内側熱交換器７の温度が第１の設定値より小さい時に前記圧縮機１の運転を停止する停止制御部を有する空気調和機の制御装置において、前記室内側熱交換器７で冷却された空気を被調和室に供給する送風装置の送風量を通常の送風量と停止又はほぼ停止との間で増減させて前記被調和室の除湿効果を得る運転を行う運転制御部と、この運転を行っている際に外気温度が第２の設定値より小さい時に電動膨張弁４ａを全開状態にし、電動膨張弁４ｂの絞り量を調節すると共に、前記圧縮機を所定周期でＯＮ／ＯＦＦさせる間欠運転制御部とを備えるものである。
【０００７】
さらに、設定値変更部は第１の運転モードの際の第１の設定値乃至第３の設定値より第２の運転モードの際の第１の設定値乃至第３の設定値を１度〜３度範囲で変更するものである。
【０００８】
さらに、設定値変更部は第１の運転モードの際の第１の設定値乃至第３の設定値と第２の運転モードの際の第１の設定値乃至第３の設定値の差が第２の設定値で最も大きくするものである。
【０００９】
また、運転能力可変型の圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管を用いて環状に接続した冷凍サイクルを有し、少なくとも蒸発器で冷却された空気を被調和室に供給する運転を行い、蒸発器の温度が第１の設定値より小さい時に圧縮機の運転を停止する停止制御部を有する空気調和機の制御装置において、蒸発器で冷却された空気を被調和室に供給する送風装置の送風量を通常の送風量と停止又はほぼ停止との間で増減させて被調和室の除湿効果を得る運転を行う運転制御部と、この運転を行っている際に外気温度が第２の設定より小さい時に停止制御部の動作をマスクして圧縮機を所定周期でＯＮ／ＯＦＦさせる間欠運転制御部とを備えるものである。
【００１０】
また、間欠運転制御部は蒸発器の温度が第３の設定値（＜第１の設定値）以下の際には圧縮機の運転を停止するものである。
【００１１】
また、運転停止部は、さらに蒸発器の温度が第１の設定値より大きく第４の設定値（＞第１の設定値）より小さい時に圧縮機の運転能力を減らす減少制御部と、蒸発器の温度が第４の設定値より大きく第５の設定値（＞第４の設定値）より小さいさくかつ圧縮機の運転能力が増加中の時に圧縮機の運転能力の増加を禁止する増加禁止部とを有するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は冷媒回路図であり、１は運転能力可変型の圧縮機、２は四方切換弁、３は室外側熱交換器、４ａ、４ｂは絞り量が制御信号に応じて任意に調整できる電動膨張弁（減圧装置）、５はストレーナー、６、７は２分割された室内側熱交換器、８はアキュムレーターであり、図に示すように冷媒配管で環状に接続され冷凍サイクルを構成している。
【００１３】
圧縮機１の運転能力は所定の範囲内で被調和室（室内）の空調負荷とバランスする大きさに至るように自動制御されるものであり、たとえは、室内の温度と設定温度との温度偏差ｅとこの温度偏差ｅの変化分△ｅとを所定周期毎に求め、これらｅと△ｅとの値からファジー演算を行って運転能力の補正値を求める。次いで現在の運転能力にこの補正値を加算した値を新たな運転能力として設定する方法などがあるが、圧縮機１の運転能力の設定はこの方法に限るものではなく、単に温度偏差ｅのみから求めるなど他の方法を用いても良い。
【００１４】
室内熱交換器６、７は電動膨張弁４ｂを介して直列に接続されており、電動膨張弁４ｂが全開状態にあるときは、室内熱交換器６、７は実質的に一体になるものである。
【００１５】
電動膨張弁４ａを全開状態にし、電動膨張弁４ｂの絞り量（減圧量）を調節すると室内熱交換器６、７を凝縮器、蒸発器（又は冷媒の循環方向を反対にした際には蒸発器、凝縮器）として作用させることができ、除湿運転が可能になるものである。
【００１６】
尚、９、１０はマフラー（消音器）であり、１１は室外熱交換器用の送風装置（プロペラファン）、１２は室内熱交換器用の送風装置（クロスフローファン）である。この送風装置１２はモータにＤＣブラシレスモータを用い送風量がほぼリニアに可変できるように構成されている。
【００１７】
四方切換弁２の状態が実線で示す状態（図示の状態）にあり、電動膨張弁４ｂが全開の時は、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒はマフラー９、四方切換弁２を経て室外側熱交換器３で凝縮し、電動膨張弁４ａ、ストレーナー５を経て室内熱交換器６、７で蒸発した後、マフラー１０、四方切換弁２、アキュムレータ８を経て再び圧縮機１へ吸い込まれるところの実線矢印で示される冷凍サイクルを循環する。
【００１８】
このとき室内熱交換器６、７で冷媒が蒸発することによって冷房運転（冷房モード）が行われ、冷却された空気は送風装置１２によって被調和室へ供給されるものである。
【００１９】
さらにこのとき送風装置１２の送風量を周期的に増減させる第１の運転モード、すなわち、冷風を被調和室に供給する冷房効果と冷風の供給をほぼ停止近くまで低下させて冷房効果を中断させる運転を行い、冷房運転による被調和室の温度上昇を防止しながら、実質的に室温を低下させず冷房運転による除湿を有効にする運転を行うものである。
【００２０】
また、電動膨張弁４ａを全開状態にし、送風装置１１を止めて電動膨張弁４ｂの開度（絞り量）を調整すると圧縮機１から吐出された冷媒は室内側熱交換器６で凝縮し、室内熱交換器７で蒸発する。従って、送風装置１２によって室内側熱交換器６で加熱された空気と室内側熱交換器７で冷却された空気とが混合されて被調和室に供給されるので、室内熱交換器７で除湿されると共に電動膨張弁４ｂで絞り量が制御され吐出空気の温度が制御された空気が被調和室に供給される。
【００２１】
すなわち、第２の運転モードによる除湿運転が行われ、電動膨張弁４ｂの絞り量を調節して冷やし気味の除湿運転、暖め気味の除湿運転が行えるものである。
【００２２】
四方切換弁２の状態が点線で示す状態にあるときは、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒はマフラー９、四方切換弁２、マフラー１０を経て室内側熱交換器６、７で凝縮し、ストレーナー６、電動膨張弁４ａを経て室外熱交換器３で蒸発した後、四方切換弁２、アキュムレーター８を経て再び圧縮機１へ吸い込まれるところの点線矢印で示される冷凍サイクルを循環する。
【００２３】
このとき室内熱交換器６、７で冷媒が凝縮することによって暖房運転が行われ、加熱された空気は送風装置１２によって被調和室へ供給されるものである。
【００２４】
図２は空気調和機の室内ユニット（室内熱交換６、７を搭載するユニット）に設けられる制御回路の概略ブロック図である。
【００２５】
この図において、２１は１００Ｖの交流電力が供給されるプラグであり、１００Ｖの商用交流電源に接続されている。この交流電力はスイッチ２２を介して電源回路２３に供給されている。
【００２６】
２４は電流ヒューズ、２５は整流回路、２６はモータ電源、２７は制御用電源、２８はシリアル電源であり、これらの構成要素が電源回路２３を構成している。
【００２７】
電流ヒューズ２４は電源回路２３に供給される電流が所定電流以上になった際に溶断して回路の保護を図るものであり、整流回路２５は電流ヒューズ２４を介して得られる交流電力を全波整流し、モータ電源回路（スイッチング電源回路）２６は送風装置１２を構成するファンモータ（ＤＣセンサレスモータ）２９の駆動電源を生成するものであって、後記するマイコンからの信号に基づいてスイッチング波形のＯＮデューティを制御しＤＣ１２Ｖ〜ＤＣ４８Ｖの間で出力電圧を可変する。
【００２８】
制御用電源２７は制御部３０の駆動電源（ＤＣ５Ｖ）を生成し安定化させるものであり、シリアル電源２８は室外ユニット（室外側熱交換器３を搭載する）へ送信する信号（四方切換弁２の切換信号、圧縮機１の運転能力の設定値など）を室外ユニットへ供給する交流電力と共通線を共用させるための回路である。
【００２９】
３１は端子板であり、１番端子、２番端子、３番端子が樹脂製の端子台に設けられていると共に、所定の温度以上で溶断して回路を開く温度ヒューズ３２がこの端子台の温度、すなわち端子板３１の温度を検知できるように取り付けられている。
【００３０】
端子板３１の１番端子とプラグ２１との間にはパワーリレー３６の常開接片３７が介在され、マイコン３３の出力（ドライバーの図示は省略）で常開接片３７を閉じ、端子板３１から室外側ユニットへ出力される交流電力を制御している。
【００３１】
端子板３１の２番端子はプラグ２１に接続されると共に、３番端子（信号出力用の端子）との共通線になっている。
【００３２】
３番端子はマイコン３３から出力される信号をシリアル回路２８ａ、シリアル電源２８を介して出力する端子である。
【００３３】
尚、端子板３１の１番端子〜３番端子は後記する図３の室外ユニットに搭載される電気回路の端子板に同じ端子番号同士がつながるように接続されるものである。
【００３４】
温度ヒューズ３２はパワーリレー３６の駆動ラインに挿入され、端子板３１の温度が上昇した際にパワーリレー３６への通電を遮断し常開接片３７を開いて室外ユニットへの交流電力の供給を遮断するものである。
【００３５】
３９はワイヤレスのリモートコントローラであり、空気調和機の運転制御や設定値の設定など種々の設定及び機能の選択をスイッチの操作に基づいて行うものであり、その操作信号が表示基板４０に設けらた受信回路に向けて送信される。
【００３６】
マイコン３３はこの操作信号を受信し空気調和機の運転制御を行うものである。尚、表示基板４０には空気調和機の運転状態（冷房／暖房／ドライ等の運転モードや設定値、室温など）が表示される。
【００３７】
４１はスイッチ基板であり、スイッチ２２や試運転操作のスイッチなどサービスにかかるスイッチが設けられている。
【００３８】
４２は外部ロムであり、マイコン３３の初期設定値を格納している。
【００３９】
４３、４４は室内の温度を検出する温度センサ、及び室内熱交換器６の温度を検出する温度センサであり、マイコン３３のＡ／Ｄ入力端子に接続される。マイコン３３はこれら検出された温度に基づいて空気調和機の運転を制御するものである。
【００４０】
４５は室内の湿度を検出する湿度センサであり、マイコン３３のＡ／Ｄ入力端子に接続され、マイコン３３はこれら検出された温度や湿度に基づいて空気調和機の運転を制御するものである。
【００４１】
４６は電動膨張弁４ｂの開度を変えるステップモータであり、マイコン３３からの信号に応答して電動膨張弁４ｂの開度を変えるものである。
【００４２】
４７はモータ駆動回路であり、スイッチング素子を３相ブリッジ状に結線したインバータ回路を有し、ＤＣセンサレスモータを用いた場合はこのインバータ回路の出力をファンモータ２９の回転子の回転位置に合わせて切り換えるものである。インバータ回路の出力を切り換える信号はマイコン３３が回転子の回転位置から判断して出力し、このファンモータ２９の回転数はモーター電源２６から出力される直流電圧の電圧によって制御される。
【００４３】
電動膨張弁４ａ、４ｂは内蔵された駆動部（ステップモータなど）によって冷媒の絞り量が制御されるものであり、絞り量はマイコン３３から出力される信号に応じて任意に制御される。また電動膨張弁４ａ，４ｂはいずれか一方が制御対象になっているときは、残りが全開状態になるものである。電動膨張弁４ａ、４ｂは蒸発器として作用する熱交換器の温度が一定になるように制御される。
【００４４】
図３は室外ユニットに搭載される制御回路の概略を示すブロック図であり、端子板５１の端子番号を同じくして図２に示す端子板３１に接続されるものである。
【００４５】
この図において、５２は電源回路であり、端子板５１の１番端子、２番端子を介して得られる室内ユニットからの１００Ｖの交流電力を倍電圧整流し平滑するものであり、バリスタ、ノイズフィルター、リアクタ、電流ヒューズ等が付加されている。
【００４６】
この電源回路５２から出力される直流電力は、スイッチング素子を３相ブリッジ状に結線したインバータ回路５３へ出力されて、ＰＷＭ理論に基づく疑似正弦波の３相交流（圧縮機１が誘導電動機を用いている場合）または、回転子の回転位置を判断しこの回転位置に対応する通電パターンで固定子巻線を通電する方式（圧縮機１が直流ブラシレスモータを用いている場合）に変換された後、圧縮機１へ供給される。
【００４７】
従って、いずれも圧縮機１の回転数を変えて圧縮機１の運転能力を制御することができるものである。
【００４８】
５５はマイコンであり制御部５４を成している。マイコン５５は端子板５１の３番端子及びシリアル回路５６を介して室内ユニットのマイコン３３から受信する制御信号に基づき、上記動作による圧縮機１の運転能力（回転数）を制御し、さらに四方切換弁２の切換や送風装置１１（プロペラファンを駆動するファンモータ）を制御し、電流検出回路５７に接続されるＣＴ（電流検出器）５８の検出する電流値が所定値を越えないように圧縮機１の運転能力を制御し、圧縮機１の温度を検出する温度センサ５９の温度が所定値を越えないように圧縮機１の運転能力を制御するものである。
【００４９】
６０は外気の温度を検出する外気温センサであり、このセンサの検出した外気温は室内ユニットのマイコン３３へシリアル回路５６を介して送信されるものである。
【００５０】
尚、６１は室外熱交換器の温度を検出する温度センサであり、６２は制御用の直流電力を生成するスイッチング電源である。
【００５１】
以上のように構成された空気調和機では室内ユニットのマイコン３３に格納されたプログラムに基づいてそれぞれの機器の運転を制御するものである。
【００５２】
図４は本発明に係る運転動作を示すフローチャートであり、マイコン３３に格納されたプログラムのサブルーチンである。
【００５３】
このフローチャートにおいて、まずステップＳ１で室温ｔｉｎがＴ３以下か否かの判断を行いこの条件を満たすときはステップＳ２へ進み外気（外気温センサの６０の検出する温度）がＴ４以下か否かの判断を行う。
【００５４】
ステップＳ２の条件を満たすとき、すなわち室温がＴ３以下で外気がＴ４以下のときはステップＳ３へ進みさらに熱交換器６の温度（温度センサ４４の検出する温度）ｔがＴ５より大きいか否かの判断を行い、これらの条件を満たす時はステップＳ５へ進む。
【００５５】
ステップＳ５では、圧縮機１の運転能力をそのときの空調負荷の大きさに応じて所定の範囲内（最大運転能力の１０％〜３０％程度）に設定し、この運転能力で圧縮機１の間欠運転を行うものであり、間欠運転制御部の動作に相当する。
【００５６】
この間欠運転は、例えば１２０秒の運転と１５０秒の停止とが交互に繰り返される運転に設定されるが、これに限るものではなく空気調和機の運転能力や被調和室の空調負荷の大きさ等に基づいてこれらの時間は任意に設定されるものである。
【００５７】
このとき被調和室への送風量は設定風速のまま、又は定風速で維持しても良くまた、送風量を定風速と停止又はほぼ停止との間で周期的に増減させて前記被調和室の除湿効果を得る運転を行うようにしても良いものである。
【００５８】
尚、ステップＳ３の条件が満たされないときはステップＳ４へ進み圧縮機１の運転を停止するものである。
【００５９】
ステップＳ４、ステップＳ５を経た後はマイコン３３のメインプログラムへ戻るものである。
【００６０】
ステップＳ１の条件を満たさないとき又はステップＳ２の条件を満たさないときはステップＳ６へ進み、蒸発器６（蒸発器として作用する熱交換器６であり、以下蒸発器６と言い換える）の温度ｔがＴ０以下か否かの判断を行い、この条件を満たすときはステップＳ７で圧縮機１の運転を停止させる。すなわちマイコン３３で計算される必要能力に関係なく圧縮機１の運転能力が「０」の信号を室外ユニットに送信するものである。
【００６１】
ステップＳ８では蒸発器６の温度ｔがＴ２以上か否かの判断を行い、この条件を満たすときはステップＳ９へ進み、圧縮機１の運転を通常運転（規制を解除した状態）に設定した後メインプログラムへ戻るものである。
【００６２】
ステップＳ８を満たさないとき、すなわち蒸発器６の温度ｔがＴ２より低いときは、ステップＳ１０で圧縮機１の運転能力が上昇中であるか否かの判断を行い上昇中であるときはステップＳ１１で運転能力の上昇を禁止し、マイコン３３からの信号にかかわらず圧縮機１の運転能力を示す信号が増加しないように補正するものである。
【００６３】
圧縮機１の運転能力が上昇中でないとき、すなわち低下中か一定能力で運転しているときはステップＳ１２へ進む。
【００６４】
ステップＳ１２では、蒸発器６の温度ｔがＴ１以下か否かの判断を行いこの条件を満たすときはステップＳ１３へ進み圧縮機１の運転能力を減少させる補正を行い、この条件を満たさないときはステップＳ１４で通常運転を行うものである。
【００６５】
すなわち、蒸発器６の温度がＴ０より大きくＴ１以下のとき圧縮機１の運転能力を低下させる補正を行うものである。
【００６６】
このように構成することによって、蒸発器６の温度低下に対応して圧縮機１の運転能力を補正して蒸発器６（蒸発器として作用している熱交換器６）の凍結を防止することができるものである。
【００６７】
同時に外気温度が低下した際には、これらの凍結防止制御によらず蒸発器６が凍結しない範囲で圧縮機１を間欠運転するものであり、外気温低下時にも除湿運転の範囲を拡げることができるものである。
【００６８】
図４のフローチャートにおいて示した値はそれぞれ一例として、Ｔ０＝２度、Ｔ１＝６度、Ｔ２＝８度、Ｔ３＝１３度、Ｔ４＝１０度、Ｔ５＝−１５度に設定しているが、これに限るものではなく圧縮機の最小運転能力、熱交換器の容量、被調和室の大きさ等に基づいて、任意に設定するものである。
【００６９】
【発明の効果】
このように構成された空気調和機では、外気温、室温等を検出し、室温、外気温が共に低いときには圧縮機の運転を間欠的に行うので、外気温が低いときに蒸発器が凍結しない範囲を拡げることができ、除湿運転の運転範囲を広げることができるものである。
【００７０】
さらに、外気温、室温が高いときには蒸発器の温度に応じて蒸発器が凍結しないように圧縮機の運転能力を補正することによって、外気温が高いとき、低いときのいずれにおいても除湿運転の運転範囲を広げることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例を示す空気調和機の冷凍サイクルを示す冷媒回路図である。
【図２】  室内ユニットの制御に用いる制御回路の概略ブロック図である。
【図３】  室外ユニットの制御に用いる制御回路の概略ブロック図である。
【図４】  凍結防止の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１      圧縮機
６      熱交換器
７      熱交換器
３３    マイコン
４５    温度センサ
６０    外気温センサ
【図１】
0004404420.tif 000002
【図２】
0004404420.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004404420.tif 000005