JP2839347B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、室内側に補助ヒータを有する空気調和機に
関するものである。

従来の技術 近年、空気調和機は室外側ユニット，室内側ユニット
ともにますます小型化が要求されている。そのため、室
内側ユニットにおいて暖房用補助ヒータを室内側熱交換
器に内蔵したものや、室内側熱交換器の風上側に配した
ものがある。

一方、一般に空気調和機にあっては、吐出圧力の異常
上昇に対して圧縮機の安全保護を計るために吐出圧力に
応動する圧力スイッチを設け、吐出圧力が所定値以上に
なると圧縮機の運転を停止するようにしている。

しかしながら、暖房運転時、凝縮器として作用する室
内側熱交換器に内蔵された補助ヒータや、室内側熱交換
器の風上側に配した補助ヒータは、直接、あるいは間接
に室内側熱交換器を加熱して凝縮圧力を高め、ひいては
圧縮機の吐出圧力を高めるため、前記圧力スイッチが頻
繁に作動してその都度運転が停止してしまうという問題
があった。

そこで、例えば実開平１−63947号公報に示めされる
ごとく、凝縮器となる室内側熱交換器にサーミスタなど
の温度センサを取り付け、凝縮温度を検知して圧力スイ
ッチが作動する前に補助ヒータへの通電を停止し、凝縮
圧力、すなわち吐出圧力の異常上昇を抑え、圧力スイッ
チの頻繁な作動を防ぐようにしたものや、圧力スイッチ
の作動と同時に室外側送風機の風量を減少させて蒸発圧
力、すなわち圧縮機吸入圧力を低下させ、それによって
吐出圧力の異常上昇防止効果増大を計ったものが考案さ
れている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の空気調和機は、暖房運転
時、外気温度が高く、しかも室内温度も高い高負荷状態
では吐出圧力の上昇が急激で室内側熱交換器に取り付け
られたサーミスタなどの温度センサでは凝縮温度の検知
がうまく追従できないという欠点がある。すなわち、第
３図は高負荷状態で暖房運転を行なった場合の吐出圧力
の変化，凝縮温度の変化及び温度センサの検知温度の変
化図である。実際の凝縮温度が、補助ヒータへの通電を
停止させるべく定められ所定値T1を越えても温度センサ
ーの検知温度はまだ所定値T1に達していないことがわか
る。これは、室内側熱交換器や温度センサの持つ熱容量
のためであり、急激な凝縮温度の変化に対する温度セン
サの検知遅れは避けられない事象である。このため、補
助ヒータへの通電停止制御が遅れ、その分だけ吐出圧力
が異常上昇を続け、結局は圧力スイッチが作動して圧縮
機の運転が停止してしまうという欠点がある。

また、ビル空調に用いられるセパレートタイプの空気
調和機において、設置された室外側ユニットと室内側ユ
ニットとの間の距離は数メートルから数十メートルとま
ちまちで、一般に、圧縮機は室外側ユニットに配せられ
ているので、圧力スイッチが検知して圧縮機の運転を停
止させる吐出圧力と室内側熱交換器の凝縮温度との関係
が一様ではなく、特に室内外ユニット間を結ぶ冷媒配管
の長さが長い時や室内外ユニット間の高低差が大きい
時、吐出圧力にくらべ、室内側熱交換器の凝縮圧力、す
なわち凝縮温度は著しく低くなるため、凝縮温度が標準
的な配管長さに対して決められた所定値T1に達しないう
ちに吐出圧力が圧力スイッチの作動点に達してしまい、
圧縮機の運転が停止してしまうという欠点も併せ持って
いる。第４図は、室内外ユニット間を結ぶ冷媒配管の長
さが長い時（長配管）や室内外ユニット間の高低差が大
きい時（高低差大）の吐出圧力，凝縮温度の変化図で、
一点鎖線で示したT2は標準的な配管長さで設置された室
内ユニットの場合で圧力スイッチが作動する前に凝縮温
度が所定値T1に達し、ヒータ通電停止とすることで吐出
圧力が下がっているが、実線で示した長配管、高低差大
のT3では凝縮温度が所定値T1に達する以前に、吐出圧力
が圧力スイッチの作動点に達してしまい圧縮機の運転が
停止させられてしまうことがわかる。

また、補助ヒータの停止，通電と室外側送風機の風量
減少，復帰を同時に行なう従来の空気調和機では、吐出
圧力を抑えようとした時にふたつの効果が重なり合い吐
出圧力は急激に下降に、逆にその制御を解除した時には
吐出圧力は急激に上昇し、運転条件によって吐出圧力は
激しく下降、上昇を繰り返し、安定した運転ができない
ばかりか、そのような運転は圧縮機に過度の負担をか
け、空気調和機の信頼性を損なうという欠点がある。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、圧力スイ
ッチの頻繁な作動を防ぎ、安定した運転を行なう空気調
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 この目的を達成するために、本発明の空気調和機は、
圧縮機と、室外側熱交換器と、この室外側熱交換器近傍
に設けた室外側送風機と、前記圧縮機及び前記室外側熱
交換器と冷媒流路を介して凝縮決として作用するように
接続された室内側熱交換器と、この室内側熱交換器の風
上側に配した補助ヒータと、前記圧縮機の吐出直後の冷
媒圧力を検知し、検知圧力が第１の所定以上になると作
動して前記圧縮機の運転を停止させる第１の圧力スイッ
チと、暖房運転時、前記圧縮機の吐出直後の冷媒圧力を
検知し、検知圧力が第１の所定値よりも低い第２の所定
値以上となった時に検知信号を出し、その後、第２の所
定値よりも低い第３の所定値以下となった時に前記検知
信号を解除する第２の圧力スイッチと、この第２の圧力
スイッチの検知信号によって前記室外側送風機の風量を
減少させ、前記第２の圧力スイッチ検知信号の解除によ
って前記室外側送風機の風量を復帰させる室外側送風機
制御装置と、前記第２の圧力スイッチの検知信号の解除
によって計時を開始し、所定時間経過後、計時を終了す
るタイマーと、前記第２の圧力スイッチの検知信号によ
って前記補助ヒータの通電を停止し、前記タイマーが計
時中は前記補助ヒータへの通電停止を継続するヒータ制
御装置により構成されるものである。

作用 本発明の空気調和機は上記構成となっているので、第
２の圧力スイッチが吐出圧力の変化を確実に検知し、吐
出出力が第１の圧力スイッチの作動点に至る前に補助ヒ
ータへの通電を停止し吐出圧力の上昇を抑えるととも
に、タイマーが一定時間補助ヒータへの通電停止を継続
させるので、室外側送風機の風量制御による吐出圧力の
制御と干渉することなく、安定した運転を行なうことが
できる。

実 施 例 以下、本発明の一実施例について、第１図，第２図を
参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例における空気調和機のヒー
トポンプ式冷凍サイクルのブロック図を示す。

第１図において、圧縮機1,四方弁2,室内側熱交換器3,
減圧装置4,室外側熱交換器５などが順次連結され、ヒー
トポンプ式冷凍サイクルが構成される。こうして、暖房
運転時は実線矢印Ａの方向に冷房が流れ、冷房運転時は
四方弁２が切り換わることで破線矢印Ｂの方向に冷媒が
流れる。圧縮機１の冷媒吐出口直後の冷媒配管には吐出
圧力を検知し、その検知圧力が所定値以上になると作動
して圧縮機１の運転を停止する第１の圧力スイッチ６
と、暖房運転時吐出圧力を検知して、検知圧力で第１の
所定値よりも低い第２の所定値以上となった時に検知信
号を出し、その後、第２の所定値よりも低い第３の所定
値以下となった時に前記検知信号を解除する第２の圧力
スイッチ７が備えられる。室内側熱交換器３の近傍、熱
交換空気風上側には補助ヒータ８が配せられる。図中矢
印Ｃは室内側熱交換器３を流れる空気の方向を示す。ま
た、前記第２の圧力スイッチ７の検知信号の解除によっ
て計時を開始し、所定時間経過後、計時を終了するタイ
マー９と、前記検知信号によって補助ヒータ８の通電を
停止し、タイマー９が計時中は補助ヒータ８への通電停
止を継続するヒータ制御装置10を設ける。室外側熱交換
器５の近傍の室外側送風機11を設け、室外側送風機制御
装置12によって、その運転・停止，風量を制御してい
る。

今、このように構成された空気調和機において、暖房
運転時、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒
は、四方弁２を通り室内側熱交換器３へ行き、図示しな
い室内側送風機によって室内側から吸い込まれた空気に
冷却され凝縮し、反対に空気を暖めて室内を暖房する。
室外側送風機制御装置12は暖房運転時、通常、室外側送
風機11を風量最大の状態に設定する。

また、補助ヒータ８は寒さが厳しい時や暖房運転時開
始初期の暖房能力不足を補うために設置されるが、その
通電制御は、図示しない制御装置によって室内設定温度
と室内温度とに応じて行なわれる。補助ヒータ８に通電
されると、室内側熱交換器３へ供給される空気が補助ヒ
ータ８によって加熱されるので室内温度よりも数度高い
空気が、室内側熱交換器３へ供給され、室内側熱交換器
３内部の冷媒凝縮温度が上昇する。従って、室内，室外
温度が比較的高い春・秋などの中間期では暖房運転開始
とともに凝縮温度、引いては圧縮機１の吐出圧力が急上
昇する。

この時、第１の圧力スイッチの作動により先に、第２
の圧力スイッチ７が第２の所定値に達しその検知信号に
よって室外側送風機制御装置12は室外側送風機11の風量
を小風量に設定もしくは、室外側送風機11を停止させ
る。室外側送風機11を小風量にするか停止させるとで、
暖房運転時、室外側熱交換器５は蒸発器として作用して
いるので、ヒートポンプサイクルの蒸発能力が減少し
て、吐出圧力を低下させる。

同時に、第２の圧力スイッチ７の検知信号によって、
ヒータ制御装置10は補助ヒータ８への通電を停止させ
る。補助ヒータ８への通電を停止させることで吐出圧力
の低下の効果は大きくなる。

吐出圧力が第３の所定値にまで低下すると、前記第２
の圧力スイッチ７の検知信号は解除され、タイマー９の
計時を開始する。この解除によって、室外側送風機制御
装置12は室外側送風機11の風量設定を最大の状態に戻す
が、ヒータ制御装置10はタイマー９の計時が終了するま
では、補助ヒータ８への通電停止を継続する。

ここで、本実施例のタイマー９とヒータ制御装置10の
動作を第２図のフローチャートに基づき説明する。

すなわち、ステップ１において、第２の圧力スイッチ
７の検知信号の有無を判別する。吐出圧力が上昇し、検
知信号が“有”となると、ステップ２に進み、ヒータ禁
止フラグをONし、ステップ３に進む。ステップ３では、
補助ヒータ８を通電禁止とし、再度上記ステップ１に戻
る。この様に、吐出圧力が上昇し第２の圧力スイッチ７
が検知した時は、上記のような動作フローとなり、補助
ヒータ８の通電を禁止する。

ステップ１で、吐出圧力が低下し、検知信号が“無”
となると、ステップ４に進み、第２の圧力スイッチ７が
検知した状態で補助ヒータ８の通電を禁止しているかの
判別を、ヒータ禁止フラグで判別する。もともと、吐出
圧力が低く、第２の圧力スイッチ７が検知していない状
態の時、つまり、ヒータ禁止フラグが“OFF"の時は、ス
テップ１に戻り、ステップ１からステップ４を繰り返
す。

第２の圧力スイッチ７が検知していた状態で補助ヒー
タ８の通電を禁止している場合、つまり、ヒータ禁止フ
ラグが“ON"の時は、ステップ５に進み、タイマー９の
計時を開始する。ステップ６では、タイマー９が計時中
か計時終了かを判別し、タイマー９が“計時中”の時
は、ステップ３に進み、補助ヒータ８の通電禁止状態を
続け、再度、ステップ１に戻る。吐出圧力が低下し第２
の圧力スイッチ７の検知信号が解除となる時は、上記の
ような動作フローとなり、第２の圧力スイッチ７の検知
信号の解除によって、タイマー９の計時を開始させ、タ
イマー９が計時中は、補助ヒータ８への通電を禁止す
る。

タイマー９の計時が終了すると、ステップ７に進み、
タイマー９をクリアーし、ステップ８に進み、ヒータ禁
止フラグをOFFし、ステップ９に進み、補助ヒータ８へ
の通電を許可し、再度、ステップ１に戻る。タイマー９
の計時が終了するときは、上記のような動作フローとな
り、補助ヒータ８の通電を許可する。

このようにして第１図に示すヒータ制御装置10は、第
２の圧力スイッチ７の検知信号によって、図示しない制
御装置による補助ヒータ８の通電を確実に停止させると
ともに、一旦検知信号を受けた場合、検知信号の解除か
ら、所定時間補助ヒータ８への通電を継続して停止させ
ることができる。

従って、第１の圧力スイッチ６の作動点に至る前に、
補助ヒータ８への通電を停止し、吐出圧力の上昇を抑え
るとともに、室外側送風機11の風量の制御による吐出圧
力制御の効果と補助ヒータ８の制御による吐出圧力制御
の効果とにより吐出圧力が低下した後、検知信号が解除
されても、所定時間補助ヒータ８への通電停止を継続さ
せるので、この間は、補助ヒータ８の通電，停止による
吐出圧力の上昇・下降が無くなるので室外側送風機11の
風量の制御による吐出圧力の上昇・下降は比較的穏やか
なものとなる。

もちろん、補助ヒータ８への通電を停止していても、
それ以外の要因、たとえば室内側ユニットの吸い込みフ
ィルタの目詰まりなどで吐出圧力が異常上昇した場合な
どは第１の圧力スイッチ６が作動して圧縮機１の運転を
停止させ、空気調和機の保護を計ることは言うまでもな
ない。

発明の効果 以上説明したように本発明の空気調和機は、室内側熱
交換器の風上側に配した補助ヒータと圧縮機の吐出直後
の冷媒圧力を検知し、検知圧力が第１の所定値以上にな
ると作動して前記圧縮機の運転を停止させる第１の圧力
スイッチと暖房運転時、前記圧縮機の吐出直後の冷媒圧
力を検知し、検知圧力が第１の所定値よりも低い第２の
所定値以上となった時に検知信号を出し、その後、第２
の所定値よりも低い第３の所定値以下となった時に前記
検知信号を解除する第２の圧力スイッチと、この第２の
圧力スイッチの検知信号によって前記補助ヒータの通電
を停止するヒータ制御装置とを有しているので、暖房運
転時、室内側熱交換器の風上側に配した補助ヒータに通
電した場合においても、第２の圧力スイッチが、急激な
吐出圧力の変化に確実に追従しつつ、第１の圧力スイッ
チが作動する前に前記第２の圧力スイッチの検知信号を
出し、補助ヒータへの通電を停止させ、頻繁に圧縮機の
運転が停止するのを防ぐことができ、また、室外側ユニ
ットと室内側ユニットとの間の配管距離に関わらず、上
記制御を確実に実行することができる。

しかも、第２の圧力スイッチの検知信号の解除によっ
て計時を開始し、所定時間経過後、計時を終了するタイ
マーを設け、前記ヒータ制御装置は、タイマーが計時中
は前記補助ヒータへの通電停止を継続させるため、暖房
運転時、室外側熱交換器近傍に設けた室外側送風機の風
量を変更させることで行なう吐出圧力制御と併用して
も、室外側送風機風量の制御による吐出圧力制御の効果
と補助ヒータ制御による吐出圧力制御の効果とが互いに
影響し合って、吐出圧力が激しく上昇，下降を繰り返す
といった従来技術の欠点を解決でき、安定した空気調和
機の運転が可能となる。

さらに、前記ヒータ制御装置は、前記検知信号を受け
ている間は、前記補助ヒータへの通電を確実に停止する
ので、吐出圧力の上昇を確実に抑えることができ、安定
した空気調和機の運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における空気調和機のブロッ
ク図、第２図は第１図に示したタイマーとヒータ制御装
置の動作内容を示すフローチャート、第３図は従来の空
気調和機の高負荷状態で暖房運転を行なった場合の吐出
圧力，凝縮温度及び温度センサの検知温度の特性図、第
４図は従来の空気調和機の室内外ユニット間を結ぶ冷媒
配管が長配管や高低差大の時の吐出圧力，凝縮温度の特
性図である。 １……圧縮機、３……室内側熱交換器、５……室外側熱
交換器、６……第１の圧力スイッチ、７……第２の圧力
スイッチ、８……補助ヒータ、９……タイマー、10……
ヒータ制御装置、11……室外側送風機、12……室外側送
風機制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−37444（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−130146（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F24F 11/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機と、室外側熱交換器と、この室外側
   熱交換器近傍に設けた室外側送風機と、前記圧縮機及び
   前記室外側熱交換器と冷媒流路を介して凝縮器として作
   用するように接続された室内側熱交換器と、この室内側
   熱交換器の風上側に配した補助ヒータと、前記圧縮器の
   吐出直後の冷媒圧力を検知し、検知圧力が第１の所定値
   以上になると作動して前記圧縮機の運転を停止させる第
   １の圧力スイッチと、暖房運転時、前記圧縮機の吐出直
   後の冷媒圧力を検知し、検知圧力が第１の所定値よりも
   低い第２の所定値以上となった時に検知信号を出し、そ
   の後、第２の所定値よりも低い第３の所定値以下となっ
   た時に前記検知信号を解除する第２の圧力スイッチと、
   この第２の圧力スイッチの検知信号によって前記室外側
   送風機の風量を減少させ、前記第２の圧力スイッチの検
   知信号の解除によって前記室外側送風機の風量を復帰さ
   せる室外側送風機制御装置と、前記第２の圧力スイッチ
   の検知信号の解除によって計時を開始し、所定時間経過
   後、計時を終了するタイマーと、前記第２の圧力スイッ
   チの検知信号によって前記補助ヒータの通電を停止し、
   前記タイマーが計時中は前記補助ヒータへの通電停止を
   継続するヒータ制御装置を有することを特徴とする空気
   調和機。