(57)【要約】【課題】室内熱交換器に分流用の絞り機構がある空気調和機において、暖房運転開始時に室内熱交換器で冷媒の液化滞留が発生して圧縮機用オイルが室内熱交換器に溜まり、圧縮機のオイル不足を発生させることを防止する。【解決手段】回転数が可変の圧縮機１と室内熱交換器３に分流用絞り機構（７，８）を持つ冷凍サイクルにおいて、室内熱交換器３の中央部近傍に中央部温度センサー９と出口部１０に出口部温度センサー１１とを配置し、暖房運転開始時に両者の温度差を所定の温度範囲内に収まるように室内ファン１２の回転数を決定し、かつ室内熱交換器３の合流器７を室内熱交換器３の暖房時入口部の最下部の冷媒入口配管７ａよりも下方に位置するように配設したことによって、室内熱交換器に液化冷媒が滞留することを無くし、圧縮機のオイル不足を防止することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内機に室内熱交換器と室内ファンと回転数を可変可能な室内ファンモーターと、室内吸込温度を検出する室内温度センサーと、前記室内熱交換器の中央部近傍の温度を検出する中央部温度センサーと、前記室内熱交換器の暖房運転時の出口部温度を検出する出口部温度センサーと、前記室内熱交換器への冷媒分流量調整用の絞り機構と合流器とを備え、前記合流器を前記室内熱交換器の暖房時入口部の最下部の冷媒入口配管よりも下方に位置するように配設し、暖房運転開始時の前記室内ファンモーターの回転数を、前記中央部温度センサーの検出温度と前記出口部温度センサーの検出温度との差が所定温度以内となるように、停止又は低速回転としたことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
室内吸込温度を検出するセンサーと、室内熱交換器温度を検出するセンサーと、室内熱交換器冷媒分流用の絞り機構と合流器と、回転数を可変可能な室内ファンモーターと、周波数を可変可能な圧縮機と、室外絞り機構と、室外送風機構と、室外熱交換器と、室外四方弁を備え、前記合流器を前記室内熱交換器の暖房時入口部の最下部の冷媒入口配管よりも下方に位置するように配設し、暖房運転開始時に前記室内ファンモーターの回転数を、前記室内熱交換器の中央部近傍の温度と出口温度が所定の温度差以内となるように決定した回転数としたことを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
室内左右又は上下風向変更羽根で室内吹出口を閉塞する請求項１または２に記載の空気調和機。
【請求項４】
室内吹出口を覆うパネルで室内吹出口を閉塞する請求項１または２に記載の空気調和機。
【請求項５】
室内吸込口を覆うパネルで室内吸込口を閉塞する請求項１または２に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は室内熱交換器に分流用絞り機構を有した空気調和機において、暖房運転開始時に室内熱交換器に冷媒が過度に滞留して圧縮機が破損することを防止する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の一般的な空気調和機は、圧縮機が低温下に晒されて圧縮機内のオイルに冷媒が寝込んでいる場合には、圧縮機運転周波数を低下させることで信頼性を確保する制御が知られている。
【０００３】
それは、インバーターで駆動される圧縮機１０１と、圧縮機内の圧力を検出する圧縮機圧力検出器１１３と、圧縮機内の温度を検出する圧縮機温度検出器１１５と、室外熱交換器１０３の温度を検出する室外熱交換器温度検出器１１２と、室内熱交換器１０７の温度を検出する室内熱交換器温度検出器１１４と、圧縮機圧力検出器１１３が検出した圧縮機内の圧力から圧縮機内飽和温度を演算する手段と、圧縮機内の温度と、圧縮機内飽和温度と、凝縮側の熱交換器の温度とにより圧縮機１０１への冷媒の寝込みを判定する手段と、運転開始時に、圧縮機への冷媒の寝込みがあると判定された場合は、インバーターの周波数の上昇速度を下げる手段とを備えたものである。これにより、起動時の圧縮機内の温度と圧力及び室外熱交換器の温度を検出することにより、圧縮機内への液冷媒の寝込み状況を精度良く把握することができるため、寝込み起動時の保護制御を確実に実施することができ、相溶性のない冷凍機油と冷媒においても、軸受に対する負荷の急激な変動を抑えることができ、また、寝込み状況から回避できたと判断された場合、即通常制御に移行することができるため、室温の変動などにより快適性を損ねることなく、圧縮機の軸受の損傷を防ぐことができるというものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２２７５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、室内熱交換器に分流用の絞り機構がある場合には暖房運転開始時に室内熱交換器で冷媒の液化滞留が発生して圧縮機用オイルが室内熱交換器に溜まり、圧縮機内部のオイル不足を発生させる場合があるという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、室内熱交換器に液化冷媒を滞留させない制御方法を有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】
【０００６】
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、室内機に室内熱交換器と室内ファンと回転数を可変可能な室内ファンモーターと、室内吸込温度を検出する室内温度センサーと、前記室内熱交換器の中央部近傍の温度を検出する中央部温度センサーと、前記室内熱交換器の暖房運転時の出口部温度を検出する出口部温度センサーと、前記室内熱交換器への冷媒分流用の絞り機構と合流器とを備え、前記合流器を前記室内熱交換器の暖房時入口部の最下部の冷媒入口配管よりも下方に位置するように配設し、暖房運転開始時に前記室内ファンモーターの回転数を、前記中央部温度センサーの検出温度と前記出口部温度センサーの検出温度との差が所定温度以内となるように、停止又は低速回転としたものである。これによって、室内熱交換器に冷媒が液化滞留することが無くなり、圧縮機のオイル不足を防止することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の空気調和機は、暖房運転開始時における圧縮機のオイル不足を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、回転数が可変の圧縮機と室内熱交換器に分流用絞り機構を持つ冷凍サイクルにおいて、室内熱交換器の中央部近傍に中央部温度センサーと出口部に出口部温度センサーとを配置し、暖房運転開始時に両者の温度差を所定の温度範囲内に収まるように室内ファンの回転数を決定し、かつ前記室内熱交換器の合流器を前記室内熱交換器の暖房時入口部の最下部の冷媒入口配管よりも下方に位置するように配設したことによって、室内熱交換器に液化冷媒が滞留することを無くし、圧縮機のオイル不足を防止することができる。
【０００９】
第２の発明は、回転数が可変の圧縮機と室内熱交換器に分流用絞り機構を持つ冷凍サイクルにおいて、暖房運転開始時に室内熱交換器中央部の温度と出口温度差を所定の温度範囲内に収まるように室内ファンの回転数を決定し、かつ前記室内熱交換器の合流器を前記室内熱交換器の暖房時入口部の最下部の冷媒入口配管よりも下方に位置するように配設したことによって室内熱交換器に液化冷媒が滞留することを無くし、圧縮機のオイル不足を回避することができる。
【００１０】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の室内熱交換器への液化冷媒の滞留抑制を、室内左右又は上下風向変更羽根で室内吹出口を閉塞することで風量を抑制し、圧縮機のオイル切れ防止を実現することができる。
【００１１】
第４の発明は、特に、第１または第２の発明の室内熱交換器への液化冷媒の滞留抑制を、室内吹出口を覆うパネルで室内吹出口を閉塞することで圧縮機のオイル切れ防止を実現することができる。
【００１２】
第５の発明は、特に、第１または第２の発明の室内熱交換器への液化冷媒の滞留抑制を、室内吸込口を覆うパネルで室内吸込口を閉塞することで風量を抑制し、圧縮機のオイル切れ防止を実現することができる。
【００１３】
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。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。
【００１４】
（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冷凍サイクル図で、図２は同空気調和機の制御フローチャートである。本発明の実施の形態では、床置型インバーターエアコンを実施例として説明するが壁掛型、天井ビルトイン型エアコンでも、室内熱交換器に分流用の絞り機構がある場合には同様である。
【００１５】
図１は、室内機Ａと室外機Ｂとから構成される空気調和機の基本的なヒートポンプの冷凍サイクル図を示しており、冷媒を圧縮する圧縮機１、冷媒の流れを変える四方弁２、暖房時に高圧高温冷媒が凝縮される凝縮器となる室内熱交換器３、凝縮された冷媒を減圧する絞り装置４、減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器５が順番に配管で接続されている。本実施の形態１では、室内熱交換器３の暖房時入口部６で４パスに分流し、出口部７では各パスの冷媒流量を調整するための絞り機構であるキャピラリチューブ８が接続されて合流器９で合流する。そのあと室内熱交換器３の過冷却部３ａに再度流入させて冷媒の過冷却を促進している。また、室内熱交換器３の中央部近傍の配管に中央部温度センサー１０を備え、出口部温度として合流器９の後に出口部温度センサー１１を備えている。さらに、
室内機Ａには室内ファン１２と室内ファンモーター１３と室内温度センサー１４とを備え、室外機Ｂには室外ファン１５と室外ファンモーター１６とを備えている。
【００１６】
なお、室内熱交換器３の中央部近傍というのは、室内熱交換器３の内部を流れる一つのパスの流路をおおよそ３分割した内の真ん中の３分の一の部分あたりであれば良い。また、出口部温度センサー１１は過冷却部３ａの後でも良いし、更に、過冷却部３ａは必ずしも必要ではない。
【００１７】
図２において、空気調和機がリモコン（図示せず）から暖房運転指示を受けた場合（ステップ１）、まずは室内ファン１２を停止したまま（ステップ２）暖房運転を開始し、室内ファン１２を回転させるかどうかの判定を室内熱交換器３の中央部温度ＴＣにより行う（ステップ３）。これは暖房運転開始時には室内熱交換器３が十分に加熱されておらず、冷風を吹き出さないために行う。本発明の実施の形態では、制御の詳細は説明しないが、室内熱交換器３の中央部に取り付けられた中央部温度センサー１０の検出温度に応じて室内ファン１２をあらかじめ設定された回転数で運転させるものである。ここでは、室内熱交換器３の中央部近傍に取り付けられた中央部温度センサー１０の検出温度が２０℃以上になるまで室内ファン１２を回転させない。
【００１８】
中央部温度ＴＣが２０℃以上になれば、室内ファン１２を所定の低速回転数（Ｘ０）で運転させる（ステップ４）。本実施の形態１においては、初期回転数（Ｘ０）は室内ファンモーター１３に許容される最低回転数で、初期の回転数は１００ｒ／ｍｉｎである。所定の時間経過後、室内ファン１２の回転数をΔＸ１増加させる（ステップ５）。本実施の形態１ではΔＸ１を１０ｒ／ｍｉｎとし、１０秒毎に１０ｒ／ｍｉｎずつ回転数を増加させた。室内ファン１２の回転数増加後、室内熱交換器３の中央部に取り付けられた中央部温度センサー１０の検出温度と室内熱交換器３の出口部７に取り付けられた出口部温度センサー１１の温度差を比較し、中央部温度ＴＣが出口部温度ＴＯよりも所定温度ΔＴ１以上（本発明では５Ｋ以上）高い場合、室内ファン１２の回転数増加を止め、そのまま保持する（ステップ６）。そうでない場合は再度所定時間後に室内ファン１２の回転数を増加させる（ステップ５）。以後、暖房運転開始後所定時間Ａ（本発明では５分）が経過するまで繰り返す（ステップ６、７）。
【００１９】
こうすることによって、室内ファン１２の回転数が大きすぎて暖房運転開始直後に室内熱交換器３で冷媒が凝縮、液化し、室内熱交換器３の出口部７に液冷媒が滞留することを防ぐことができる。
【００２０】
また、図３は本発明の空気調和機の室内機の内部を示す正面断面図で、図４は同じく側面断面図である。図３、図４に示されるように、室内熱交換器３の合流器９を、暖房時入口部６の最下部の冷媒入口配管６ａよりも下方に位置するように配設した。
【００２１】
暖房運転開始時には、圧縮機１はインバーター運転のため、起動後数分間は低い周波数（約３０Ｈｚ）で安定し、その後ゆっくりと周波数が上昇する制御になっている。一般に床置機種では分流パスが多く（４〜６パス等）、配管一本あたりの循環量は少ない傾向がある。前述したように、起動時には保護制御があるためさらに配管を通過する冷媒循環量は少なく、冷媒の流速も極端に低い状態にある。その結果、気液二相冷媒は合流器９に突入する前に気相と液相に分離してしまう傾向がある。冷媒入口部６が合流器９よりも下側の低い位置にあった場合、分離した液層は冷媒の流速が低いため、室内熱交換器３の配管中に滞留してしまう。
【００２２】
本発明の実施の形態１ではこの液冷媒滞留を抑制するために、合流器９の位置を下げた低い位置としているため、前述した配管中の液冷媒滞留を抑制することができる。また同
時に、圧縮機１から冷媒と共に吐出されるオイルの滞留も抑制することができ、圧縮機１のオイル切れを避けることができる。
【００２３】
本発明によって、通常の冷房暖房運転時には不具合を発生させること無く起動時の制御変更だけで信頼性を確保することができる。なお、本実施の形態では暖房運転開始時に中央部温度センサー１０の検出温度が２０℃以上になるまで室内ファン１２を回転させないようにしたが、条件によっては最初から低速回転で運転しても構わない。
【００２４】
（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態の制御フローチャートである。実施の形態１では室内熱交換器３への液冷媒滞留を抑制するために、室内熱交換器の出口部７に出口部温度センサー１１を追加する必要があったが、接続配管長や冷凍サイクルがあらかじめ確定している場合には、最も厳しい条件下で室内ファン１２の回転数を決定することが出来る。
【００２５】
具体的には、室内温度２０℃、室外機温度−１５℃（製品仕様上最低温度に安全マージンを追加した温度）において一晩（１２時間以上）放置し、オイルに冷媒を寝込ませた状態から暖房運転を開始した場合に、圧縮機１のオイルが切れないことを条件に室内ファン１２の回転数を決定した。接続配管は実使用において最大配管となる場合と同じ長さ（１５ｍ）とし、室内機、室外機は所定の機器を使用した。このような条件において暖房運転を開始し、圧縮機オイル切れと、室内熱交換器３の中央部近傍と出口部の温度差を確認し、オイル切れを発生しない所定の室内ファン１２回転数を決定する。
【００２６】
実験によって定められた室内ファン１２の回転数を電子制御装置に記録し、暖房運転開始時に使用する。こうすることによって室内熱交換器３の出口部７に出口温度センサー１１を追加することなく圧縮機１の信頼性を確保することができる。
【００２７】
（実施の形態３）
図６は本発明の第３の実施の形態の空気調和機の室内機の内部を示す側面断面図で、室内吹出口１７を上下風向変更羽根１８で閉鎖した状態を示している。通常、暖房運転開始と共に上下風向変更１８を所定の角度に開き、室内ファン１２を回転させて室内吹出口１７から風を室内へ送り出す。しかし本発明の実施の形態では、暖房運転開始時にこの上下風向変更１８を開くタイミングを遅らせることによって（約３分程度）、室内熱交換器３の通過する風量を抑制し、実施の形態１，２において説明した原理と同様の原理から室内熱交換器３に滞留する液冷媒を抑制することができる。
【００２８】
ここで、上下風向変更羽根１８に代わり左右風向変更羽根１９を所定の角度へ変更するタイミングを遅らせることで室内吹出口１７を塞ぐことでも同様の効果を得ることが出来る。
【００２９】
また図７に示されるように、室内機Ａの室内吹出口１７を運転停止時に塞ぐ、吹出口パネル２０がある。通常では、暖房運転開始と共にこの吹出口パネル２０を開放するが、この開放のタイミングを遅らせることによっても前記原理と同様の原理から室内熱交換器３に滞留する液冷媒を抑制することができる。
【００３０】
また室内吸込口２１を塞ぐ吸込口パネル（図示しない）を運転停止時に開閉するタイミングによっても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル図
【図２】本発明の実施の形態１における空気調和機の制御フローチャート
【図３】本発明の実施の形態１における空気調和機の室内機の内部を示す正面断面図
【図４】本発明の実施の形態１における空気調和機の室内機の内部を示す側面断面図
【図５】本発明の実施の形態２における空気調和機の制御フローチャート
【図６】本発明の実施の形態３における空気調和機の室内機の内部を示す側面断面図
【図７】本発明の実施の形態３における空気調和機の室内機の吹出口パネル閉鎖時の側面断面図
【図８】従来の空気調和機の冷凍サイクル図
【符号の説明】
【００３２】
１  圧縮機
２  室外四方弁
３  室内熱交換器
４  室外絞り機構
５  室外熱交換器
６  暖房時入口部
６ａ  最下部の冷媒入口配管
７  出口部
８  キャピラリチューブ
９  合流器
１０  中央部温度センサー
１１  出口部温度センサー
１２  室内ファン
１３  室内ファンモーター
１４  室内温度センサー
１７  室内吹出口
１８  上下風向変更羽根
１９  左右風向変更羽根
２０  吹出口パネル
２１  室内吸込口
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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