(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、室外熱交換器、減圧器、室内熱交換器を配管接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、
運転停止中に前記圧縮機を加熱する加熱手段と、
前記圧縮機に蓄えられた熱量を検出する検出手段と、
暖房開始時の運転パターンを前記検出手段の検出結果に応じて切換える制御手段と、
前記室内熱交換器を通して室内空気を循環させる室内ファンと、
前記室内熱交換器の温度を検知する熱交換器温度センサと、
暖房開始時、前記熱交換器温度センサの検知温度が上昇して送風開始制御点に達してから前記室内ファンを起動し、この室内ファンの風量を同熱交換器温度センサの検知温度に応じて制御する風量制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記検出手段で検出される熱量が所定量以上の場合に、前記風量制御手段の送風開始制御点を通常より低下させる運転パターンを設定することを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、運転停止中に圧縮機を加熱して圧縮機に熱を蓄えておき、蓄えた熱を暖房の立上がりに利用する空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
外気温度が低い冬期は、圧縮機が冷えているため、暖房を開始しても十分な暖房能力が得られるまでに長い時間がかかってしまう。
対策として、運転停止中に圧縮機モータの巻線に対する通電を行って圧縮機に熱を蓄えておき、蓄えた熱を暖房の立上がりに利用する空気調和機がある。
圧縮機を加熱する加熱手段としては、モータ巻線に対する通電手段のほかに、圧縮機ケースを電気ヒータの発熱で加熱するものなど、種々がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
運転停止の時間や時間帯、外気温度状態、室外機の据付け場所などが要因となって、圧縮機に蓄えられる熱量は様々である。
この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、圧縮機に蓄えられている熱を有効かつ存分に活用できて、良好な立上がり特性の暖房が可能な空気調和機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、減圧器、室内熱交換器を配管接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、運転停止中に上記圧縮機を加熱する加熱手段と、上記圧縮機に蓄えられた熱量を検出する検出手段と、暖房開始時の運転パターンを上記検出手段の検出結果に応じて切換える制御手段と、上記室内熱交換器を通して室内空気を循環させる室内ファンと、上記室内熱交換器の温度を検知する熱交換器温度センサと、暖房開始時、上記熱交換器温度センサの検知温度が上昇して送風開始制御点に達してから上記室内ファンを起動し、この室内ファンの風量を同熱交換器温度センサの検知温度に応じて制御する風量制御手段とを備え、上記制御手段は、上記検出手段で検出される熱量が所定量以上の場合に、上記風量制御手段の送風開始制御点を通常より低下させる運転パターンを設定する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［１］以下、この発明の第１実施例について図面を参照して説明する。
図１に示すように、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、室内熱交換器５が順次に配管接続されて、ヒートポンプ式冷凍サイクルが構成される。
【００１６】
冷房時は、圧縮機１から吐出される冷媒が四方弁２を通って室外熱交換器３に流れ、室外熱交換器３を経た冷媒が電動膨張弁４を通って室内熱交換器５に流れる。室内熱交換器５を経た冷媒は四方弁２を通り、圧縮機１に吸込まれる。室外熱交換器３が凝縮器、室内熱交換器５が蒸発器として機能する。
【００１７】
暖房時は、四方弁２が切換わり、圧縮機１の吐出冷媒が四方弁２を通って室内熱交換器５に流れる。室内熱交換器５を経た冷媒は電動膨張弁４を通り、室外熱交換器３に流れる。室外熱交換器３を経た冷媒は四方弁２を通り、圧縮機１に吸込まれる。室内熱交換器５が凝縮器、室外熱交換器３が蒸発器として機能する。
【００１８】
室外熱交換器３に対し、室外ファン６が設けられる。室外ファン６は、外気を取込んで室外熱交換器３に供給する。この外気の取込み風路に外気温度センサ７が設けられる。
【００１９】
室内熱交換器５に対し、室内ファン８が設けられる。室内ファン８は、室内空気を吸込み、それを室内熱交換器５に通して室内に吹出す。この室内空気の吸込み風路に室内温度センサ９が設けられる。
【００２０】
圧縮機１のケースにケース温度センサ１１が取付けられる。圧縮機１の吐出口に接続されている配管に、配管温度センサ１２が取付けられる。室外熱交換器３に熱交換器温度センサ１３が取付けられる。室内熱交換器５に熱交換器温度センサ１４が取付けられる。圧縮機１の吸込口に接続されている配管に、配管温度センサ１５が取付けられる。
【００２１】
制御回路を図２に示す。
商用交流電源２０に室内ユニット３０の室内制御部３１が接続され、その室内制御部３１に電源電圧供給用の電源ラインＡＣＬおよびデータ送受信用のシリアル信号ラインＳＬを介して室外ユニット４０の室外制御部４１が接続される。
【００２２】
室内制御部３１に、室内ファンモータ８Ｍ、室内温度センサ９、熱交換器温度センサ１４、受光部３２が接続される。受光部３２は、リモートコントロール装置（リモコンと略称する）２１から送出される赤外線光を受光する。リモコン２１は、運転条件を設定するためのもので、設定データを赤外線光として送出する。
【００２３】
室外制御部４１に、室外ファンモータ６Ｍ、外気温度センサ７、ケース温度センサ１１、配管温度センサ１２、熱交換器温度センサ１３、熱交換器温度センサ１４、配管温度センサ１５が接続される。さらに、電源ラインＡＣＬおよび制御信号ラインを介してインバータ回路４２が接続される。
【００２４】
インバータ回路４２は、電源電圧を整流し、それをスイッチングにより所定周波数の交流電圧に変換し、出力する。この出力が駆動電力として圧縮機モータ１Ｍに供給される。このインバータ回路４２の出力周波数つまり圧縮機１の運転周波数が変化することにより、圧縮機１の容量（能力）が変化する。
【００２５】
室内制御部３１および室外制御部４１は、互いにデータを送受信しながら当該空気調和機の全体を制御するもので、主要な機能手段として次の（１）〜（４）を備える。
【００２６】
（１）運転停止中、圧縮機モータ１Ｍの巻線に高周波定電流を流して圧縮機１を加熱する加熱手段。
（２）上記加熱手段の加熱作用によって圧縮機１に蓄えられた熱量を配管温度センサ１５の検知温度に基づき検出する検出手段。
【００２７】
（３）暖房開始時の運転パターンを上記検出手段の検出結果に応じて切換える制御手段。
（４）暖房開始時、熱交換器温度センサ１４の検知温度Ｔｃが上昇して送風開始制御点に達してから室内ファン８を起動し、この室内ファン８の風量を同熱交換器温度センサ１４の検知温度Ｔｃに応じて制御する風量制御手段。
【００２８】
つぎに、上記の構成の作用を図３、図４のフローチャートを参考にしながら説明する。
運転停止中、圧縮機モータ１Ｍの巻線に高周波定電流が供給され、圧縮機１が加熱される。この加熱に際しては、室外熱交換器５に取付けられている熱交換器温度センサ１４の検知温度Ｔｅと図５に示す加熱条件との対照により加熱出力が制御される。この制御には、通常巻線加熱出力制御パターンと、加熱出力の大きい速温時出力制御パターンとがあり、いずれかを選択することができる。
【００２９】
リモコン２１から暖房運転の開始指令が入ると、圧縮機温度として配管温度センサ１５の検知温度Ｔｓが読み込まれ、その検知温度Ｔｓと予め定められている所定値（例えば３０℃）とが比較される。
【００３０】
検知温度Ｔｓが所定値より高い状態にあれば、圧縮機１に所定量以上の十分な量の熱が蓄えられているとの判断の下に、暖房開始時の運転パターンとして、圧縮機１の許容最大運転周波数を通常の設定値より所定値高める運転パターンが設定され、許容最大運転を超えないように制御される（ステップＳ５、ステップＳ１３〜Ｓ１５）。
【００３１】
暖房開始時の許容最大運転周波数を高めることにより、冷凍サイクル中の冷媒循環量が増大し、圧縮機１に蓄えられている熱量を有効かつ存分に活用できて、暖房の立上がりが早くなる。室内の快適性が向上する。
【００３２】
検知温度Ｔｓが所定値より高い状況では、圧縮機１内の潤滑油中に溶け込む冷媒の量が少なくなるため、圧縮機１を高い運転周波数で起動しても、圧縮機１から吐出される潤滑油の量が抑制され、圧縮機１内の潤滑不良が未然に防止される。潤滑油の希釈度が不要に低下する事態を回避できることからも、圧縮機１内の良好な潤滑作用が確保される。
【００３３】
配管温度センサ１５の検知温度Ｔｅは室外熱交換器５での冷媒の過熱度検出に用いられるものであり、これを熱量検出にも兼用することにより、熱量検出のために専用の温度センサを設ける必要がなく、コスト面で有利である。
【００３４】
なお、圧縮機１の起動後、熱交換器温度センサ１４の検知温度（凝縮器温度）Ｔｃが上昇して送風開始制御点Ｔcfに達すると、室内ファン８が起動される。この起動により、室内空気が室内熱交換器３を通して循環する。そして、室内ファン８の風量が検知温度Ｔｃの上昇に伴って増大される。
【００３５】
（２）第２実施例について説明する。
圧縮機温度としてケース温度センサ１１の検知温度Ｔｃａが読み込まれ、その検知温度Ｔｃａと所定値（例えば３０℃）とが比較される。
【００３６】
検知温度Ｔｃａが所定値より高い状態にあれば、圧縮機１に所定量以上の十分な量の熱が蓄えられていると判断される。
熱量検出にケース温度センサ１１の検知温度Ｔｃａを用いる利点は、起動後の圧縮機モータ１Ｍの巻線温度をそのまま継続的に監視して圧縮機１の運転状況を把握でき、これにより運転周波数低下などの保護制御を織り込むことができて圧縮機１の信頼性が向上する点である。仮に、冷媒漏れなどで極端に冷媒量が不足した場合でも、圧縮機１を確実に保護することができる。
【００３７】
他の構成および作用は第１実施例と同じである。
（３）第３実施例について説明する。
圧縮機温度として配管温度センサ１２の検知温度Ｔｄが読み込まれ、その検知温度Ｔｄと所定値（例えば３０℃）とが比較される。
【００３８】
検知温度Ｔｄが所定値より高い状態にあれば、圧縮機１に所定量以上の十分な量の熱が蓄えられていると判断される。
熱量検出に配管温度センサ１２の検知温度Ｔｄを用いる利点は、起動後の圧縮機１の吐出冷媒温度をそのまま継続的に監視して圧縮機１の運転状況を把握でき、これにより運転周波数低下などの保護制御を織り込むことができて圧縮機１の信頼性が向上する点である。
【００３９】
他の構成および作用は第１実施例と同じである。
（４）第４実施例について説明する。
圧縮機１に所定量以上の十分な量の熱が蓄えられているとの判断がなされた場合、暖房開始時の運転パターンとして、圧縮機１の許容最大運転周波数の制限時間（Hzホールド時間）を通常より短縮する運転パターンが設定される（ステップＳ６，Ｓ１８）。
【００４０】
運転周波数の制御パターンの例を図６に示している。すなわち、起動からの時間経過に伴って許容最大運転周波数が１段目、２段目、３段目と徐々に高められていく中で、各段の許容最大運転周波数ごとに通常は２分あるいは１分という制限時間（Hzホールド時間）が確保されており、その制限時間が１分あるいは30秒という形に短縮される。
【００４１】
暖房開始時の許容最大運転周波数の制限時間を通常より短縮することにより、早期に、運転周波数を高めて冷凍サイクル中の冷媒循環量を増大することができ、これにより圧縮機１に蓄えられている熱量を有効かつ存分に活用できて、暖房の立上がりが早くなる。室内の快適性が向上する。
【００４２】
他の構成および作用は第１実施例と同じである。
（５）第５実施例について説明する。
圧縮機１に所定量以上の十分な量の熱が蓄えられているとの判断がなされた場合、暖房開始時の運転パターンとして、圧縮機１の運転周波数の上昇速度を通常より速める運転パターンが設定される（ステップＳ７）。
【００４３】
暖房開始時の運転周波数の上昇速度を通常より速めることにより、冷凍サイクル中の冷媒循環量が増大し、圧縮機１に蓄えられている熱量を有効かつ存分に活用できて、暖房の立上がりが早くなる。室内の快適性が向上する。
【００４４】
他の構成および作用は第１実施例と同じである。
（６）第６実施例について説明する。
第１実施例のように許容最大運転周波数を高める運転パターン、第４実施例のように許容最大運転周波数の制限時間を短縮する運転パターン、および第５実施例のように圧縮機１の運転周波数の上昇速度を通常より速める運転パターンのうち、２つまたは３つの運転パターンが適宜に組み合わされた形で設定される。
【００４５】
他の構成および作用は第１実施例と同じである。
（７）第７実施例について説明する。
圧縮機１に所定量以上の十分な量の熱が蓄えられているとの判断がなされた場合には、暖房開始時の運転パターンとして、室内ファン８の風量制御値を通常より減少させる運転パターンが設定される（ステップＳ８）。
【００４６】
すなわち、図６に速温時の冷風防止線として示すように、室内ファン８の風量が通常時よりも低減される。これにより、室内熱交換器５と室内空気との熱交換量が通常時よりも減少するが、圧縮機１に蓄えられている十分な量の熱が暖房熱として有効利用されることにより、室内には十分に快適な暖かさの空気が吹出される。しかも、熱交換量が通常時よりも減少することにより、圧縮機１に蓄えられている熱を短時間で使い切ることがなく、安定した立上がり特性を実現できる。
【００４７】
他の構成および作用は第１実施例と同じである。
（８）第８実施例について説明する。
圧縮機１に所定量以上の十分な量の熱量が蓄えられているとの判断がなされた場合には、暖房開始時の運転パターンとして、室内ファン８を起動するための送風開始制御点Ｔcfを通常より低下させる運転パターンが設定される（ステップＳ９）。
【００４８】
図５の例では送風開始制御点Ｔcfが28℃となっている。この送風開始制御点Ｔcfが例えば26℃に変更される。
熱交換器温度センサ１３の検知温度Ｔｃは暖房開始に際して熱容量の関係から立上がり遅れを生じる点を考慮し、ひいては室内ファン８の起動に遅れが生じる点を考慮し、送風開始制御点Ｔcfを下げることで室内ファン８の起動タイミングを強制的に早めるようにしている。これにより、室内を迅速に暖めることができる。
【００４９】
他の構成および作用は第１実施例と同じである。
（９）第９実施例について説明する。
第７実施例のように風量制御値を通常より減少させる運転パターン、および第８実施例のように送風開始制御点Ｔcfを通常より低下させる運転パターンが、組み合わされた形で設定される。
【００５０】
他の構成および作用は第１実施例と同じである。
（10）第１０実施例について説明する。
配管温度センサ１５の検知温度Ｔｓが零℃未満のとき、圧縮機１に蓄えられている熱量が所定量未満つまり不足しているとの判断の下に、暖房開始時の運転パターンとして、圧縮機１の許容最大運転周波数を通常より下げる運転パターンが設定される（ステップＳ１０）。
【００５１】
暖房開始時の許容最大運転周波数を通常よりも下げることにより、冷凍サイクル中の冷媒循環量の無理な増大を抑えることができ、圧縮機１に負担のかからない適切な起動を行うことができる。
【００５２】
他の構成および作用は第１実施例と同じである。
（11）第１１実施例について説明する。
配管温度センサ１５の検知温度Ｔｓが零℃未満のとき、圧縮機１に蓄えられている熱量が所定量未満つまり不足しているとの判断の下に、暖房開始時の運転パターンとして、圧縮機１の許容最大運転周波数の時間制限（Hzホールド時間）を通常より長くする運転パターンが設定される（ステップＳ１１）。
【００５３】
暖房開始時の許容最大運転周波数の時間制限を通常よりも長くすることにより、冷凍サイクル中の冷媒循環量の無理な増大を抑えることができ、圧縮機１に負担のかからない適切な起動を行うことができる。
【００５４】
他の構成および作用は第１実施例と同じである。
（12）第１２実施例について説明する。
配管温度センサ１５の検知温度Ｔｓが零℃未満のとき、圧縮機１に蓄えられている熱量が所定量未満つまり不足しているとの判断の下に、暖房開始時の運転パターンとして、圧縮機１の運転周波数の上昇速度を通常より遅くする運転パターンが設定される（ステップＳ１２）。
【００５５】
圧縮機１の運転周波数の上昇速度を通常より遅くすることにより、冷凍サイクル中の冷媒循環量の無理な増大を抑えることができ、圧縮機１に負担のかからない適切な起動を行うことができる。
他の構成および作用は第１実施例と同じである。
【００５６】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、圧縮機に蓄えられている熱を有効かつ存分に活用できて、良好な立上がり特性の暖房が可能な空気調和機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】各実施例の冷凍サイクルの構成を示す図。
【図２】各実施例の制御回路のブロック図。
【図３】各実施例の作用を説明するためのフローチャート。
【図４】各実施例の作用を説明するためのフローチャート。
【図５】各実施例における加熱条件を示す図。
【図６】各実施例の風量制御を説明するための図。
【図７】各実施例の運転周波数の制御パターンを示す図。
【符号の説明】
１…圧縮機
３…室外熱交換器
５…室内熱交換器
６…室外ファン
７…外気温度センサ
８…室内ファン
９…室内温度センサ
１１…ケース温度センサ
１２…配管温度センサ
１３…熱交換器温度センサ
１４…熱交換器温度センサ
１５…ケース温度センサ
３１…室内制御部
４１…室外制御部
【図１】
0003977523.tif 000002
【図２】
0003977523.tif 000003
【図３】
0003977523.tif 000004
【図４】
0003977523.tif 000005
【図５】
0003977523.tif 000006
【図６】
0003977523.tif 000007
【図７】
0003977523.tif 000008