(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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前記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連続的に増減させて前記被調和室の除湿効果を得る第１の運転モード及び前記蒸発器で冷却された空気と前記凝縮器で加熱された空気とを混合した後前記被調和室へ供給してこの被調和室の除湿効果を得る第２の運転モードとを選択して制御する空気調和機の制御装置において、前記蒸発器の温度が第１の設定値より小さい時に前記圧縮機の運転を停止する停止制御部と、前記蒸発器の温度が第１の設定値より大きく第２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と、前記蒸発器の温度が第２の設定値より大きく第３の設定値（＞第２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と、第１の運転モードの際の第１の設定値乃至第３の設定値をそれぞれ第２の運転モードの際の第１の設定値乃至第３の設定値より大きく変更する設定値変更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４】
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前記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連続的に増減させて前記被調和室の除湿効果を得る第１の運転モード及び前記蒸発器で冷却された空気と前記凝縮器で加熱された空気とを混合した後前記被調和室へ供給してこの被調和室の除湿効果を得る第２の運転モードとを選択して制御する空気調和機の制御装置において、前記蒸発器の温度と設定値とに基づいて前記蒸発器の凍結防止を行う制御部を設けると共に、前記設定値を第１の運転モードと第２の運転モードとで異ならせることを特徴とする空気調和機の制御装置。
【請求項５】
第１の運転モードで用いる設定値を第２の運転モードで用いる設定値より高くすることを特徴とする請求項４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、単に蒸発器の温度に基づいて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に圧縮機の運転範囲を拡大できる空気調和機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、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連続的に増減させて被調和室の除湿効果を得る第１の運転モード及び蒸発器で冷却された空気と凝縮器で加熱された空気とを混合した後被調和室へ供給してこの被調和室の除湿効果を得る第２の運転モードとを選択して制御する空気調和機の制御装置において、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と、蒸発器の温度が第１の設定値より大きく第２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２の設定値より大きく第３の設定値（＞第２の設定値）より小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、第１の運転モードの際の第１の設定値乃至第３の設定値をそれぞれ第２の運転モードの際の第１の設定値乃至第３の設定値より大きく変更する設定値変更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】
また本発明は、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前記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連続的に増減させて前記被調和室の除湿効果を得る第１の運転モード及び前記蒸発器で冷却された空気と前記凝縮器で加熱された空気とを混合した後前記被調和室へ供給してこの被調和室の除湿効果を得る第２の運転モードとを選択して制御する空気調和機の制御装置において、前記蒸発器の温度と設定値とに基づいて前記蒸発器の凍結防止を行う制御部を設けると共に、前記設定値を第１の運転モードと第２の運転モードとで異ならせるものである。
【００１０】
さらに、第１の運転モードで用いる設定値を第２の運転モードで用いる設定値より高くするものである。
【００１１】
【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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
図４は室内ユニットの熱交換器の凍結防止の動作を示すフローチャートであり、メインプログラムの一部を構成するサブルーチンである。
【００５２】
図５を用いて概略を説明すると、第１の運転モードの際に蒸発器として作用する熱交換器６の温度が低下し、８度〜６度の範囲に入ったら（圧縮機１の運転能力を増加する信号が室内ユニットから出されている時）、まず圧縮機１の運転能力の増加を禁止する。この禁止にも係わらず熱交換器６の温度が低下し続けて、６度〜２度の範囲に入ったら圧縮機３の運転能力を低下させる補正を行う。
【００５３】
また熱交換器６の温度が２度以下に成ったときは、圧縮機１の運転を停止させるものである。
【００５４】
このとき、熱交換器６の温度が上昇に転じて規制の範囲を超えるようであったら、圧縮機１の運転能力にかけた規制を解除する。
【００５５】
これら制御は、第１の運転モードで蒸発器として作用する熱交換器６、７の温度低下による凍結を防ぐためである。
【００５６】
図４のフローチャートにおいてまずステップＳ１で蒸発器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（温度センサ４４の検出する温度）ｔがＴ０以下か否かの判断の行い、この条件を満たすときはステップＳ２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。
【００５７】
ステップＳ３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Ｓ４へ進み、圧縮機の運転を通常運転（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。
【００５８】
ステップＳ３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Ｓ５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Ｓ６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。
【００５９】
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Ｓ７へ進む。
【００６０】
ステップＳ７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Ｓ８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Ｓ９で通常運転を行うものである。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
図４のフローチャートにおいて、冷房モード、第１の運転モードで用いられる値はＴ０＝２度、Ｔ１＝６度、Ｔ２＝８度に設定されている。また第２の運転モードの際はＴ０＝１度、Ｔ１＝３度、Ｔ２＝６度に設定される。またＴ０は第１の設定値に対応し、Ｔ１は第２の設定値に対応し、Ｔ２は第３の設定値に対応している。
【００６４】
第１の運転モードの際のＴ０乃至Ｔ２の値はそれぞれ第２の運転モードの際のＴ０乃至Ｔ２の値より大きく変更されている。この変更は、マイコン３３内にプログラムで構成された設定値変更部によって切り換えられるものである。この設定値変更部はリモコン３９から送信されるところの空気調和機の運転モードを決める信号に基づいて設定値の切換を行うものである。
【００６５】
尚、これらの設定値は上記実施例に示した値に限るものではなく、圧縮機の最大運転能力、最小運転の能力、それぞれの熱交換器の容量などによって、熱交換器が凍結しない範囲で任意に設定されるものである。
【００６６】
第２の運転モードの際は熱交換器７は凝縮器として作用し放熱を行っているので、熱交換器６、７がいずれも蒸発器として作用する第１の運転モードより、室内ユニットの内部の温度雰囲気が高くなるのでその分、熱交換器が凍結に至る温度も低くなる。
【００６７】
従って、第２の運転モードの際は設定値を第１の運転モードの際より低くすることが可能になり、第２の運転モードの際には凍結防止が作動することなく運転が行える温度範囲を広げることができるものである。
【００６８】
また設定値変更部は第１の運転モードの際のＴ０乃至Ｔ２の値より第２の運転モードの際のＴ０乃至Ｔ２の値を１度〜３度範囲で設定するのが作用効果が大きく、１度以下では充分な効果が得られず、また３度以上では熱交換器の凍結の可能性が高くなるものであった。
【００６９】
また、設定値変更部は第１の運転モードの際のＴ０乃至Ｔ２の値と第２の運転モードの際のＴ０乃至Ｔ２の値の差がＴ１の値で最も大きくすることによって、圧縮機の運転能力を減少させる範囲を広くとり、設定値を全体的に下げた際に生じる凍結のしやすさを抑制する方向に作用させることができるものである。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように本発明を構成することによって、第２の運転モードの際に熱交換器が凍結に至らずに運転できる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。
【図５】  凍結防止制御の概略動作を示す説明図である。
【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
【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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