JP3291380B2 - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JP3291380B2 JP26316693A JP26316693A JP3291380B2 JP 3291380 B2 JP3291380 B2 JP 3291380B2 JP 26316693 A JP26316693 A JP 26316693A JP 26316693 A JP26316693 A JP 26316693A JP 3291380 B2 JP3291380 B2 JP 3291380B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷凍サイクルと冷風吹
き出し用の送風機とを備えた空気調和機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、冷凍サイクルと冷風吹き出し用の
送風機とを備えた室内冷房可能な空気調和機としては、
図7に示すように本体1内に配設した圧縮器2及び蒸発
器3と、屋外に設置した放熱部4に配設した凝縮器5と
により冷凍サイクルを形成する一方、冷媒であるフロン
をフレキシブルホース6を介して凝縮器5へ送ると共
に、この凝縮器5を凝縮器冷却用ファン5aにて冷却す
ることにより凝縮器5内を通るフロンを凝縮させ、この
後再び室内に循環させるようにしたセパレート方式のも
のと、図8に示すように室外の空気を矢印に示すように
吸気ダクト7aから凝縮器冷却用ファン5aにて吸い込
んでフロンを凝縮させる一方、凝縮器5の排熱を排気ダ
クト7bにて室外に排気するようにした吸排気ダクト方
式のものとがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の空気調和機において、セパレート方式のものはフ
ロン対応のフレキシブルホースが高価なためコストが高
くなるだけでなく、フレキシブルホース自体や、図7に
示すフレキシブルホース6と配管との接続部分6aでフ
ロン漏れが生じるため、冷房能力が徐々に低下するだけ
でなく環境破壊を招くという問題点があった。
【0004】一方、吸排気ダクト方式のものは、凝縮器
冷却用の空気を吸気ダクトより取り入れるようにしてい
るが、これでは空気抵抗が増大するため取り入れられる
空気の量が少くなり、これに伴い冷房能力が低下する。
このため、所望する冷房能力を得るためには凝縮器冷却
用ファン5aの回転数を高くしなければならず、このよ
うに凝縮器冷却用ファン5aの回転数を高くすると騒音
が大きくなるという問題点があった。
【0005】そこで、本発明はこのような問題点を解決
するためになされたものであり、フロン漏れを防ぐこと
ができると共に、騒音の少ない空気調和機を提供するこ
とを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧縮機と、凝
縮器と、蒸発器とからなる冷凍サイクルと、前記蒸発器
にて得られた冷風を吹き出すための送風機とを備えた空
気調和機において、前記凝縮器を収納すると共に、該凝
縮器を冷却水にて冷却する凝縮器冷却用の水タンクと、
前記水タンクと循環路を介して接続され、前記凝縮器を
冷却した後の冷却水の放熱を行う放熱器と、前記放熱器
に具備された送風機と、前記循環路に介設されて前記放
熱器にて放熱された後の冷却水を前記水タンクに循環供
給する循環ポンプと、前記水タンクの入口と出口に該水
タンク内の冷却水温度を検出する温度センサとをそれぞ
れ設け、前記入口温度センサと前記出口温度センサから
の検出温度より前記圧縮機の吐出圧力を算出し、該吐出
圧力が常用圧力範囲内に入るように前記送風機の回転数
を変化させて風量を制御する風量制御装置とを備えたも
のである。
【0007】また本発明は、圧縮機と、凝縮器と、蒸発
器とからなる冷凍サイクルと、前記蒸発器にて得られた
冷風を吹き出すための送風機とを備えた空気調和機にお
いて、前記凝縮器を収納すると共に、該凝縮器を冷却水
にて冷却する凝縮器冷却用の水タンクと、前記水タンク
と循環路を介して接続され、前記凝縮器を冷却した後の
冷却水の放熱を行う放熱器と、前記放熱器に具備された
送風機と、前記循環路に介設されて前記放熱器にて放熱
された後の冷却水を前記水タンクに循環供給する循環ポ
ンプと、前記水タンクの入口と出口に該水タンク内の冷
却水温度を検出する温度センサとをそれぞれ設け、前記
入口温度センサと前記出口温度センサからの検出温度よ
り前記圧縮機の吐出圧力を算出し、該吐出圧力が常用圧
力範囲内に入るように前記循環ポンプの流量を変化させ
て冷却水の循環量を制御する循環量制御装置とを備えた
ものである。
【0008】
【作用】圧縮機及び蒸発器と共に冷凍サイクルを形成す
る凝縮器を凝縮器冷却用の水タンクに収納し、この凝縮
器を水タンク内の冷却水にて冷却することができる。そ
して、凝縮器を冷却した後の冷却水の放熱を水タンクと
循環路を介して接続された放熱器にて行うと共に、この
放熱器を放熱器に具備された送風機にて冷すことができ
る。さらに、循環路に介設された循環ポンプにて放熱器
にて放熱された後の冷却水を水タンクに循環供給するこ
とができる。
【0009】また、水タンク内の冷却水温度を検出し、
風量制御装置によりその検出温度に応じて送風機の回転
数を変化させて風量を制御することができる。一方、水
タンク内の冷却水温度を検出し、循環量制御装置により
その検出温度に応じて循環ポンプの流量を変化させて冷
却水の循環量を制御することができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の第1の実施例を図面を参照し
て説明する。
【0011】図1は、本発明の第1の実施例に係る空気
調和機の側面断面図である。なお、同図において、図
7,8と同一符号は、同一または相当部分を示してい
る。
【0012】同図において、8は蒸発器3の後方に配設
され、蒸発器3にて熱交換された冷風を吹き出すための
蒸発器用送風機、9は凝縮器5と蒸発器3との間に設け
られたキャピラリーチューブである。また、10は凝縮
器5を収納する凝縮器冷却用の水タンクであり、この水
タンク10に後述する循環路を介して冷却水を循環供給
することにより、凝縮器5を冷却することができるよう
になっている。
【0013】そして、このように凝縮器5を水タンク1
0に循環供給される冷却水にて冷却するようにすること
により、冷凍サイクルは全て冷媒配管L1によって接続
されるようになり、既述したセパレート方式のようにフ
ロンをフレキシブルホースを通すことなく冷却できるの
でフロン漏れを防ぐことができるようになっている。ま
た、既述した吸排気ダクト方式のように凝縮器冷却用フ
ァンを使用することなくフロンを冷却できるので騒音を
少なくすることができるようになっている。
【0014】一方、屋外、例えば外壁4Aに設けられた
放熱部4の内部には放熱器11と、この放熱器11に具
備された放熱器用送風機12とが配設されている。ここ
で、この放熱器11は、水タンク10とホース等にて形
成される冷却水循環路L2を介して接続され、凝縮器5
を冷却した後の冷却水の放熱を行なうものである。
【0015】なお、この冷却水循環路L2の本体1側に
は循環ポンプ13が介設されており、この循環ポンプ1
3にて水タンク10内の冷却水は矢印に示すように放熱
器11を通過した後、低温となった状態で水タンク10
内に循環供給されるようになっている。
【0016】ところで、水タンク10の入口10a及び
出口10bには冷却水の温度を検出するため、図2に示
す入口温度センサ14及び出口温度センサ15が設けら
れており、これらの温度センサ14,15からの温度情
報は、本体1の所定位置に設けられた風量制御装置16
に所定のタイミングで入力されるようになっている。な
お、本実施例では、放熱器11の入口11a及び出口1
1bに冷却水の温度を検出するための図示しない入口温
度センサ及び出口温度センサを設けるようにしており、
風量制御装置16にはこれらの温度センサから放熱器1
1の冷却水の温度情報も入力されるようになっている。
【0017】ここで、この風量制御装置16は、温度セ
ンサ14,15からの温度情報にて冷却水温度を検出す
る一方、図示しない記憶部に記憶された冷却水温度と圧
縮機2の入口温度及び出口温度との関係を示すテーブル
に基づいて圧縮機2の入口温度及び出口温度を求め、こ
の入口温度及び出口温度から凝縮器5内のフロンの2相
状態における温度(以下凝縮温度という)(Tcc)を
求めるようにしている。
【0018】ここで、通常凝縮温度(Tcc)と圧縮機
2の吐出圧力(Pd)とは、図3のP−h線図に示すよ
うに1:1の関係が成立つため、凝縮温度(Tcc)が
求められればその時の圧縮機の吐出圧力(Pd)がわか
るようになっている。
【0019】そこで、風量制御装置16は、温度センサ
14,15からの温度情報により求めた凝縮温度(Tc
c)から、記憶部に記憶された凝縮温度と圧縮機の吐出
圧力(Pd)との関係を示すテーブルに基づいて圧縮機
の吐出圧力(Pd)を求めるようにしている。そして、
このようにして求められた圧縮機の吐出圧力(Pd)が
常用圧力範囲に入るよう冷却水の温度を制御するように
している。
【0020】ここで、風量制御装置16は、温度センサ
14,15からの検出温度に基づいて求めた圧縮機2の
吐出圧力が常用圧力温度範囲を超えていた場合には、放
熱器用送風機12の回転数を増加させるようにしてい
る。そして、このように放熱器用送風機12の回転数を
増加することにより、冷却水温度が下がると共に凝縮温
度(Tcc)が下がり、これにより圧縮機2の吐出圧力
を下げることができるようになっている。
【0021】また、圧縮機2の吐出圧力が常用圧力温度
範囲より下回っていた場合には、放熱器用送風機12の
回転数を減少させて冷却水温度を上げ、これにより凝縮
温度(Tcc)を上げて圧縮機の吐出圧力を上げること
ができるようになっている。
【0022】そして、このように構成された空気調和機
では、圧縮機2にて圧縮されて過熱蒸気となったフロン
が凝縮器5を通過する際に水タンク10内の冷却水にて
冷却されて液体となり、この後キャピラリーチューブ9
を通過する際に断熱膨張して低温低圧の液体となって蒸
発器3に入るようになる。さらに、この低温低圧の液体
となったフロンは蒸発器3にて空気と熱交換して蒸発し
た後、圧縮機2に戻るようになる。なお、蒸発器3にお
いて熱交換された冷気は、蒸発器用送風機8にて吹き出
される。
【0023】一方、凝縮器5を冷却して温度が上昇した
水タンク10内の冷却水は循環ポンプ13にて放熱器1
1に送り出された後、この放熱器11を通過する際に放
熱器用送風機12により冷却されて低温となった状態で
水タンク10に循環供給される。これにより、常に低温
となった状態の冷却水にて凝縮器5は冷却されるように
なる。
【0024】なお、運転中、風量制御装置16は所定の
タイミングで入力される温度センサ14,15からの温
度情報により凝縮温度(Tcc)を求めるようにしてい
る。ここで、例えば、図4に示すように負荷の状況によ
り圧縮機2の吐出圧力が高くなり、これに伴って水タン
ク10の出口温度(t2)がb点において上昇して最大
吐出温度(Td)に対応する温度t2’を超えた場合、
このときの水タンク10の出口温度と水タンク10の入
口温度(t1)とから凝縮温度(Tcc)を求めると、
この凝縮温度(Tcc)は通常より高くなる。
【0025】そして、この凝縮温度(Tcc)から求め
られた圧縮機2の吐出圧力が常用圧力温度範囲を超えて
いた場合には、放熱器用送風機12の回転数を増加させ
る。これにより、冷却水温度が下がり、これに伴い同図
のc点における放熱器11の出口温度(t1’)がそれ
までの温度(t1)より下がるようになるので凝縮温度
(Tcc)は元の値に戻り、圧縮機2の吐出圧力が下が
る。
【0026】一方、圧縮機2の吐出圧力が常用圧力温度
範囲より下回っていた場合には、放熱器用送風機12の
回転数を減少させて冷却水温度を上げることにより圧縮
機の吐出圧力を上げることができる。
【0027】このように、循環する冷却水にて凝縮器5
を冷却することにより、静かに、かつフロン漏れを起こ
すことなくフロンを凝縮させることができ、また水タン
ク10と、放熱器11とを冷却水循環路L2を介して接
続することにより、水タンク10内に低温となった冷却
水を循環供給することができる。
【0028】また、水タンク10内の冷却水温度に応じ
て放熱器用送風機12の回転数を変化させて圧縮機2の
吐出圧力を常用圧力温度範囲内に保つようにすることに
より、冷凍サイクルを最適運転することができ、これに
より冷凍サイクルの寿命を延ばすことができる。
【0029】ところで、例えば冬場等周囲温度が低い時
期に空気調和機を使用すると、蒸発器3に着霜が起こり
除湿効果が低下することがあるが、この場合には例えば
本体1に室温センサを設け、風量制御装置16が室温セ
ンサからの検知温度に基づいて室温が所定温度より低く
なったことを検出すると放熱器用送風機12の送風量を
減少させたり、放熱器用送風機12を停止させるように
する。
【0030】これにより、冷却水温度を上げると共に圧
縮機2の能力を弱くすることができ、このように圧縮機
2の能力が弱くなると蒸発器3の着霜が少なくなり、除
湿効果が損なわれることはない。なお、このように室温
に応じて送風量を変化させるようにすることにより、通
常冷房時においても、室温が設定温度以下になると冷房
能力を下げることができ、これにより節電を図ることが
できる。
【0031】なお、これまで説明においては放熱部4を
屋外に設けた空気調和機について述べてきたが、図5に
示す空気調和機のように放熱部4を本体1に組み込むよ
うにしてもよい。そして、このように放熱部4を本体1
に組み込むことにより、本体1を広範囲に移動可能とす
ることができる。
【0032】ところで、これまでの説明においては、放
熱器用送風機12の回転数を変化させることにより風量
を制御し、冷却水の温度制御を行なうようにしたものに
ついて述べてきたが、本発明はこれに限らず、循環ポン
プ13の流量を変化させることにより冷却水の流量を制
御して冷却水の温度制御を行なうようにすることができ
る。
【0033】図6は、このような本発明の他の実施例に
係る空気調和機に設けられた循環量制御装置の構成を示
す図である。なお、同図において、図2と同一符号は、
同一または相当部分を示している。
【0034】ここで、同図に示す循環量制御装置17
は、水タンク10内の冷却水温度を入口温度センサ14
及び出口温度センサ15により検出し、この検出温度に
応じて循環ポンプ13の流量を変化させることにより冷
却水の循環量を制御して冷却水の温度制御を行なうため
のものである。ところで、一般に放熱量と流量の関係は
は下の式にて表される。
【0035】Q=CqΔT ここで、Qは放熱量(Kcal/h)、Cは比熱(Kc
al/Kg℃)、qは流量(Kg/h)、ΔTは温度差
(℃)である。
【0036】そして、水の比熱はおよそ1Kcal/K
g℃であるので、上式はQ=qΔTと近似できる。そこ
で、循環量制御装置17は、温度センサ14,15から
の温度情報により求めた圧縮機2の吐出圧力が常用圧力
温度範囲から外れている場合には、循環ポンプ13の流
量を変化させて冷却水の循環量を制御することにより吐
出圧力が常用圧力温度範囲に入るようにしている。
【0037】即ち、循環量制御装置17は、例えば負荷
の状況により圧縮機2の吐出圧力が高くなり、凝縮温度
(Tcc)て求められた圧縮機2の吐出圧力が常用圧力
温度範囲を超えて場合には循環ポンプ13の流量を増加
させるようにする。これにより、冷却水の循環量が増加
して放熱量が増え、これに伴い圧縮機2の吐出圧力が下
がる。
【0038】一方、圧縮機2の吐出圧力が常用圧力温度
範囲より下回っていた場合には、循環ポンプ13の流量
を減少させることにより冷却水の循環量を減少させ、こ
れにより冷却水温度を上げて圧縮機の吐出圧力を上げる
ようにする。
【0039】このように、水タンク10内の冷却水温度
に応じて循環ポンプ13の流量を変化させて冷却水の循
環量を制御し、圧縮機2の吐出圧力を常用圧力温度範囲
内に保つようにすることにより、冷凍サイクルを最適運
転することができる。
【0040】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、凝縮器を
水にて冷却するようにしたので、フロン漏れを防ぐこと
ができると共に騒音を少なくすることができる。また、
水タンク内の冷却水温度を検出し、その検出温度に応じ
て送風機の風量を制御することにより冷凍サイクルを最
適運転することができる。さらに、水タンク内の冷却水
温度を検出し、その検出温度に応じて冷却水の循環量を
制御することにより、冷凍サイクルを最適運転すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る空気調和機の側面
断面図。
【図2】上記空気調和機の風量制御装置の構成を示す
図。
【図3】P−h線図。
【図4】上記空気調和機の冷却水温度の変化の様子を示
す図。
【図5】放熱部を本体に組み込んだ上記空気調和機の側
面断面図。
【図6】本発明の第2の実施例に係る空気調和機の循環
量制御装置の構成を示す図。
【図7】従来の空気調和機の一例を示す構成図。
【図8】従来の空気調和機の他の例を示す構成図。
【符号の説明】
2 圧縮機 4 放熱器 5 凝縮器 10 水タンク 13 循環ポンプ 16 風量制御装置 17 循環量制御装置 L2 冷却水循環路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 1/00 F24F 5/00 101 F24F 11/02 102

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機と、凝縮器と、蒸発器とからなる
    冷凍サイクルと、前記蒸発器にて得られた冷風を吹き出
    すための送風機とを備えた空気調和機において、前記凝
    縮器を収納すると共に、該凝縮器を冷却水にて冷却する
    凝縮器冷却用の水タンクと、前記水タンクと循環路を介
    して接続され、前記凝縮器を冷却した後の冷却水の放熱
    を行う放熱器と、前記放熱器に具備された送風機と、前
    記循環路に介設されて前記放熱器にて放熱された後の冷
    却水を前記水タンクに循環供給する循環ポンプと、前記
    水タンクの入口と出口に該水タンク内の冷却水温度を検
    出する温度センサとをそれぞれ設け、前記入口温度セン
    サと前記出口温度センサからの検出温度より前記圧縮機
    の吐出圧力を算出し、該吐出圧力が常用圧力範囲内に入
    るように前記送風機の回転数を変化させて風量を制御す
    る風量制御装置とを備えたことを特徴とする空気調和
    機。
  2. 【請求項2】 圧縮機と、凝縮器と、蒸発器とからなる
    冷凍サイクルと、前記蒸発器にて得られた冷風を吹き出
    すための送風機とを備えた空気調和機において、前記凝
    縮器を収納すると共に、該凝縮器を冷却水にて冷却する
    凝縮器冷却用の水タンクと、前記水タンクと循環路を介
    して接続され、前記凝縮器を冷却した後の冷却水の放熱
    を行う放熱器と、前記放熱器に具備された送風機と、前
    記循環路に介設されて前記放熱器にて放熱された後の冷
    却水を前記水タンクに循環供給する循環ポンプと、前記
    水タンクの入口と出口に該水タンク内の冷却水温度を検
    出する温度センサとをそれぞれ設け、前記入口温度セン
    サと前記出口温度センサからの検出温度より前記圧縮機
    の吐出圧力を算出し、該吐出圧力が常用圧力範囲内に入
    るように前記循環ポンプの流量を変化させて冷却水の循
    環量を制御する循環量制御装置とを備えたことを特徴と
    する空気調和機。
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