JP2010203745A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】復電後の冷房能力立ち上がり特性を改善できる空気調和装置を得る。
【解決手段】インバータ装置８により駆動される圧縮機３，凝縮器４，電子膨張弁５，蒸発器６が順次冷媒配管１３により循環接続されて冷凍サイクルが構成されている。この空気調和装置への電力供給源が遮断された場合に備えて無停電電源装置１１が取り付けられ、この無停電電源装置の容量は、前記インバータ装置における始動前の充電処理で流れる電流に対応できる程度の容量とされている。空気調和装置の電源が遮断された場合には前記無停電電源装置から電力が前記インバータ装置に供給され、充電処理を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧縮機，凝縮器，電子膨張弁，蒸発器を順次冷媒配管によって循環接続して冷凍サイクルを形成した空気調和装置に関し、特に空気調和装置への電力供給源が遮断された場合に関するものである。

停電復電時の冷房能力立ち上がり性を向上するために、インバータ駆動圧縮機を搭載し、復電後に停電前の圧縮機周波数に戻すことで冷房能力を確保することが知られている。

また、停電前の圧縮機の温度を記憶しておき、復電時の圧縮機の温度が停電前よりも低い場合に限り、復電後に停電前の圧縮機周波数に戻すことで冷房能力を確保することも知られている。

この種従来技術としては特許文献１，２に記載されたものがある。これらの従来技術において、マイクロコンピュータを搭載して電子膨張弁を駆動する空気調和装置においては、空気調和装置の運転時に停電が発生すると、電子膨張弁は停電時の開度のままで開いた状態となるため、室内や室外の温度条件により、停電中に冷凍サイクル内を冷媒が移動する現象が発生する。冷媒は低温側に移動する特性があるため、室内が低温の時は室内側に移動し、室外が低温の時は室外側に移動する傾向がある。この冷媒移動により、停電から復電した後の空気調和装置の起動時において、例えば圧縮機を室内側に搭載している空調機の場合は、室内が低温で起動した場合、起動時に圧縮機に液状態の冷媒が一度に戻ることで圧縮機内において液状態で圧縮されて不具合を生じる問題があり、また室温が高い場合には起動時に圧縮機に冷媒が供給されにくくなり、冷媒による冷却ができずに圧縮機が過熱損傷する問題があった。この問題を解決するため、電力の供給が遮断された場合には電子膨張弁を閉じるようにすることも特許文献３で知られている。

特開平７−３３２７７４号公報 特開平１０−９６８７号公報 特開２００５−１２１３３３号公報

しかし、上述した従来技術のものにおいては、空気調和装置への電力の供給が遮断された後の復電時において、圧縮機や送風機などの回転機械がインバータ装置で駆動される場合、回転機械の起動時の能力立ち上がりが遅くなることに関して何らの配慮も為されていないという課題があった。

即ち、インバータ装置を搭載する製品の場合においては、インバータ装置の起動前に平滑コンデンサ部に充電する処理が必要であるが、この充電処理のための時間が必要となり、このため起動が遅れ、起動時の冷房能力の立ち上がりが遅くなるという問題がある。

本発明の目的は、復電後の冷房能力立ち上がり特性を改善できる空気調和装置を得ることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、インバータ装置により駆動される圧縮機，凝縮器，膨張弁，蒸発器が順次冷媒配管によって循環接続されて冷凍サイクルを構成している空気調和装置において、前記空気調和装置への電力供給源が遮断された場合に備えて無停電電源装置（ＵＰＳ）を取り付け、この無停電電源装置の容量は、前記インバータ装置における始動前の充電処理で流れる電流に対応できる程度の容量とし、空気調和装置への電源が遮断された場合に前記無停電電源装置から電力を前記インバータ装置に供給し、充電処理を行うことを特徴としたものである。

本発明の他の特徴は、圧縮機，凝縮器，膨張弁，蒸発器が順次冷媒配管によって循環接続されて冷凍サイクルを構成し、且つインバータ装置により駆動される送風機用電動機を具備する空気調和装置において、前記空気調和装置への電力供給源が遮断された場合に備えて無停電電源装置（ＵＰＳ）を取り付け、この無停電電源装置の容量は、前記インバータ装置における始動前の充電処理で流れる電流に対応できる程度の容量とし、空気調和装置への電源が遮断された場合に前記無停電電源装置から電力を前記インバータ装置に供給し、充電処理を行うことにある。

ここで、圧縮機又は送風機用電動機と、これら圧縮機又は送風機用電動機を駆動するインバータ装置とをそれぞれ複数台備え、１台の無停電電源装置で前記複数台のインバータ装置の充電処理を行うこともできる。

本発明によれば、停電中にインバータ装置の充電を完了させておくことができ、復電後直ちに圧縮機や送風機を起動することができるため、冷房能力を迅速に確保できる起動状態にすることが可能となる。従って、復電後の冷房能力立ち上がり特性を改善できる空気調和装置を得ることができる。

本発明の空気調和装置の実施例１を示すサイクル系統図。 停電後の復電時における空気調和装置の冷房能力立ち上がり特性を説明するタイムチャート。

以下、図面を参照して本発明の具体的実施例を説明する。

図１は本発明の空気調和装置の実施例１を示す冷凍サイクル系統図である。
室内ユニット１には、圧縮機駆動用のインバータ装置８，このインバータ装置で駆動される圧縮機３，電子膨張弁５，蒸発器６，送風機用電動機を駆動するためのインバータ装置１０，前記送風機用電動機を備え蒸発器６に送風するための送風機９，前記圧縮機駆動用のインバータ装置８と前記送風機用電動機を駆動するインバータ装置１０と電子膨張弁５とを制御するための制御装置７，室内ユニット１の電源１２が停電した時に室内ユニット１に電力を供給する無停電電源装置（ＵＰＳ）１１を備えている。

この無停電電源装置１１の容量は、前記電子膨張弁５を駆動する分の電力を供給できる程度の容量とする。また、この無停電電源装置１１の容量は、少なくとも、前記インバータ装置８，１０における始動前の充電処理で流れる電流に対応できる容量とし、空気調和装置の電源が遮断された場合に無停電電源装置１１から前記インバータ装置８，１０に電力を供給し、インバータ装置での充電処理を行う構成としている。

室外ユニット２には凝縮器４が備えられ、室内ユニット１と室外ユニット２は冷媒配管１３で接続されて冷凍サイクルを構成している。

冷房運転時には、圧縮機３から吐出された高温高圧の冷媒ガスは、凝縮器４で凝縮して高温高圧の液冷媒となり、電子膨張弁５で減圧され、蒸発器６で蒸発して低温低圧のガス冷媒となり圧縮機３に戻る冷凍サイクルを形成する。蒸発器６には、冷媒が蒸発する際に冷媒と熱交換して冷却される所定風量の空気が送風機９によって供給され、冷房用として室内に吹き出される。

通常時、制御装置７は、負荷により決定した運転周波数により圧縮機駆動用のインバータ装置８，送風機用電動機を駆動するインバータ装置１０及び電子膨張弁５を制御しており、無停電電源装置（ＵＰＳ）１１は待機状態となっている。

以上のような運転を行う空気調和装置において、電源１２に停電が発生して電源が遮断された場合、無停電電源装置１１を具備していない従来装置の場合、停電時に電子膨張弁５を全閉とする手段を持たないため、室内が高温状態，室外が低温状態の場合は、停電時は電子膨張弁５は開き状態のままとなることにより、蒸発器６内の冷媒が電子膨張弁５を通過して凝縮器４側に移動する。その後、冷媒が凝縮器４側に移動した状態で電源の復電により圧縮機３が起動すると、冷媒は凝縮器４，電子膨張弁５，蒸発器６を経由してから圧縮機３に供給されるため、この間は冷房能力が発揮されず、また冷媒による冷却効果がなくなるため、圧縮機３の信頼性が損なわれる可能性がある。

また逆に、室内が低温状態，室外が高温状態で停電した場合は蒸発器６側に冷媒が移動し、その後電源の復電により圧縮機３が起動すると、蒸発器６内の液状態の冷媒が圧縮機３に供給されるため、圧縮機３で冷媒を圧縮できず冷房能力を発揮できず、また液冷媒を圧縮することにより圧縮機３の信頼性が損なわれる可能性もある。

更に、停電中は、圧縮機駆動用のインバータ装置８，送風機用電動機を駆動するためのインバータ装置１０に充電がなされず、電源１２が復電しても、先ず充電処理を実施してから圧縮機３や送風機９を起動させるため、冷房能力の立ち上がりが遅くなる。

図２は、停電後の復電時における空気調和装置の冷房能力立ち上がり特性を説明するタイムチャートである。
無停電電源装置１１を具備していない従来装置の場合、停電後の復電時における空気調和装置の冷房能力立ち上がり特性は、図２の（Ａ）のようになる。

本発明の実施例１のものにおいて、図１に示す無停電電源装置１１は通常時は待機状態（室内ユニット１には電源を供給していない状態）にあるが、電源１２に停電が発生するとすぐに室内ユニット１に電力を供給する構成となっている。室内ユニット１は、停電中にも無停電電源装置１１から電力が供給されることで、停電中は制御装置７で電子膨張弁５を全閉とする制御を行い、かつ圧縮機駆動用のインバータ装置８，送風機用電動機を駆動するためのインバータ装置１０に対しても充電処理を行うように制御することに特徴がある。

本実施例によれば、電子膨張弁５を介した冷媒移動が生じないことから、停電時の冷媒状態が、通常の運転時の状態のまま維持され、復電再起動時には適正な冷媒量が圧縮機３に供給されることから、圧縮機３の信頼性を損なわず、また起動時の冷房能力を速やかに立ち上げることができる。しかも本実施例では、復電後には圧縮機駆動用のインバータ装置８，送風機用電動機を駆動するインバータ装置１０の充電処理も完了できているため、復電後直ちに圧縮機３及び送風機９を起動することができ、図２の（Ｂ）に示すように、冷房能力の立ち上がり速度を速くすることができる。

なお、上記実施例では、圧縮機３，送風機９，電子膨張弁５がそれぞれ１台ずつ備えられている例を示したが、これらの構成機器が複数台のものである場合でも、これらの全てを１台の無停電電源装置１１で作動させるようにしても良い。

また、上記実施例では、蒸発器や凝縮器が１対１の空気調和装置について説明したが、これに限られるものではなく、室内ユニット１や室外ユニット２が複数台で構成されたマルチ形空調機、或いは室内ユニットと室外ユニットで構成される複数の空気調和機に対しても、１台の無停電電源装置で停電時の電源を供給するようにすることもできる。

１ 室内ユニット
２ 室外ユニット
３ 圧縮機
４ 凝縮器
５ 電子膨張弁
６ 蒸発器
７ 制御装置
８，１０ インバータ装置
９ 送風機
１１ 無停電電源装置
１２ 電源
１３ 冷媒配管

Claims (4)

1. インバータ装置により駆動される圧縮機，凝縮器，膨張弁，蒸発器が順次冷媒配管によって循環接続されて冷凍サイクルを構成している空気調和装置において、
   前記空気調和装置への電力供給源が遮断された場合に備えて無停電電源装置（ＵＰＳ）を取り付け、この無停電電源装置の容量は、前記インバータ装置における始動前の充電処理で流れる電流に対応できる程度の容量とし、空気調和装置への電源が遮断された場合に前記無停電電源装置から電力を前記インバータ装置に供給し、充電処理を行うことを特徴とする空気調和装置。
2. 請求項１において、圧縮機及び圧縮機を駆動するインバータ装置をそれぞれ複数台備え、１台の無停電電源装置で前記複数台のインバータ装置の充電処理を行うことを特徴とする空気調和装置。
3. 圧縮機，凝縮器，膨張弁，蒸発器が順次冷媒配管によって循環接続されて冷凍サイクルを構成し、且つインバータ装置により駆動される送風機用電動機を具備する空気調和装置において、
   前記空気調和装置への電力供給源が遮断された場合に備えて無停電電源装置（ＵＰＳ）を取り付け、この無停電電源装置の容量は、前記インバータ装置における始動前の充電処理で流れる電流に対応できる程度の容量とし、空気調和装置への電源が遮断された場合に前記無停電電源装置から電力を前記インバータ装置に供給し、充電処理を行うことを特徴とする空気調和装置。
4. 請求項３において、送風機用電動機及びこの送風機用電動機を駆動するインバータ装置をそれぞれ複数台備え、１台の無停電電源装置で前記複数台のインバータ装置の充電処理を行うことを特徴とする空気調和装置。

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