JP3745669B2 - 空気調和機の凝縮器の補助冷却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機の凝縮器の補助冷却装置に関し、より特定的には、インバータ搭載機など従来の取付方式では適応できない空気調和機にも取り付けて運転が可能な凝縮器の補助冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、室外機に取り付けられた補助冷却装置を示す斜視図である。この補助冷却装置のノズル１０３から、所定の運転間隔で室外機１３０の凝縮器めがけて水噴霧される。
【０００３】
図１７は、空気調和機の冷凍サイクルと補助冷却装置との配置関係を示す図である。冷房を行う空気調和機や冷凍機では、蒸発器１３７で冷媒を蒸発させて被冷却物を冷却する。冷媒は圧力が高いと設定された低温にならないので、蒸発器１３７で蒸発した冷媒蒸気を圧縮機１３３で吸い込んで圧力を低下させる。この圧縮機１３３の駆動には外付けされたモータ１３３ａやその他の駆動装置が用いられる。冷媒蒸気はもはや冷凍能力がないので、再び液体にしなければならない。そのためには、冷媒蒸気の圧力を高める必要がある。このため、圧縮機は上述の吸い込んだ冷媒蒸気を圧縮して圧力を高くする。すなわち、圧縮機１３３は、冷却管側の冷媒蒸気の圧力を低下させる機能と、圧縮機から送り出される冷媒蒸気の圧力を高める機能とを備えている。
【０００４】
圧縮機から送り出される冷媒蒸気は、圧力を高められるだけでなく、温度も高められる。この高温高圧の冷媒蒸気を凝縮器１３５に送って、水や空気で冷やす。この冷却により、冷媒蒸気は圧力の高いまま液体になる。この冷媒をレシーバ１３８で受けて、膨張弁１３６やキャピラリチューブを通して圧力を下げて蒸発器に流し込む。蒸発器では、冷媒は被冷却物から熱を奪い蒸発する。本説明で、冷媒というとき、液体、気体、または気液混合のいずれの場合にも該当する。
【０００５】
上記の冷凍サイクルの中で、室外機は、通常、圧縮機から膨張弁にいたる経路を備えた部分であり、室内機は、膨張弁の後の蒸発器の部分、すなわち冷凍を利用する部分により構成される。
【０００６】
室外機の補助冷却装置１０１は、凝縮器の冷却に水噴霧を用いることにより、冷凍サイクルの能力と冷却効率を向上させるものである（特許第３００９８７４号）。
【０００７】
図１７において、補助冷却装置１０１の制御ボード１０２は、圧縮機１３３の電磁開閉器１３４の２次側から給電されている。したがって、圧縮機１３３が稼動していない場合には、制御ボード１０２はオン状態にならず、したがって、電磁弁ＳＶがオン状態にされることはない。制御ボード１０２には外気温サーミスタ（以下、サーモと記す）Ｔｈが接続され、外気温信号が制御回路に入れられる。制御ボードからは電磁弁ＳＶをオンオフ制御する配線がなされている。水噴霧をするノズル１０３は、電磁弁ＳＶによって水の流通の開閉がなされる水配管１０４に接続されている。
【０００８】
図１８は、室外機に取り付けられた補助冷却装置の電気系統図であり、また図１９は、水系統図である。上記の電気系統図によれば、補助冷却装置の電源は、圧縮機１３３ａの電磁開閉器１３４の２次側からとられている。したがって、圧縮機の電磁開閉器１３４がオンにならないと電力が供給される状態にならない。また、この電気系統には外気サーモＴｈが取り付けられており、外気温度信号を制御回路（マイコン）に送る。マイコンでは、ディップスイッチＳＷ1によってなされたＳＶをオンさせる温度の設定にしたがって、ＳＶに連結する継電器Ｒｙをオンにする。継電器Ｒｙのオンにより、電磁弁ＳＶはオン状態となりノズル１０３から水噴霧がなされる。すなわち、この補助冷却装置は、圧縮機の電磁開閉器１３４がオンになり、その上で外気温が所定温度以上に所定時間以上ならないと、作動しない設定とされている。なお、ディップスイッチＳＷ2は、噴霧時間シフトスイッチである。マイコンの中の制御回路Ｔ1は噴霧時間を制御し、また制御回路Ｔ2は乾燥時間を制御する。乾燥時間とは、補助冷却装置が間欠噴霧運転の１サイクルの中で水噴霧を行わない時間をさす。
【０００９】
図１９の水系統図によれば、ノズル１０３からの水噴霧は、水配管１０４に取り付けた電磁弁ＳＶを制御ボード１０２によってオンオフ制御することによりなされる。
【００１０】
上記の電気系統および水系統を用いることにより、補助冷却装置を室外機に配設する場合に、経済的に、かつ室外機の稼動に合わせて無駄なく補助冷却装置を稼動させることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
近年、インバータを搭載した圧縮機を用いるケースが増えている。また、インバータ搭載圧縮機を定速圧縮機に併設する構成も増える傾向にある。インバータ圧縮機は、負荷に応じて圧縮機の能力を変化させながら稼動することができるので、省エネルギの点で有利である。とくに、たとえばオフィスビル等において室内機が複数取り付けられる室外機などの場合、負荷に応じてインバータ搭載圧縮機と定速圧縮機とを組み合わせて、効率の向上等を得ることができる。このインバータ搭載圧縮機が配置される場合には、圧縮機の稼動に同期してオンオフする電磁開閉器やスイッチを設けることがない。極論すれば、スイッチはあってもなくてもよく、負荷の大小に応じて電力が増減して供給される。また、圧縮機のモータの電圧および周波数はインバータにより変動するので、電磁開閉器の２次側は一定電圧にならない。このため、圧縮機の稼動に同期させることができる従来のような電源接続を補助冷却装置に対してとることはできない。
【００１２】
しかし、一定電圧が供給される箇所に補助冷却装置の電源を接続したのでは、圧縮機の稼動と同期がとれないので、圧縮機の停止中も水噴霧が行われ、補助冷却装置の無駄な運転をすることになる。
【００１３】
さらに圧縮機と水噴霧とのタイミングがずれると、無駄だけでは済まない場合が出てくる。たとえば、次のような場合が発生する。
（ａ）外気温が高い時、圧縮機の稼動開始後、遅れて水噴霧が行われると、保護用高圧スイッチが作動して空気調和機全体が停止してしまう。このような意図しない停止は、空気調和機が、生鮮食品等を冷凍する冷凍装置の場合にとくに望ましくない。
（ｂ）逆に、圧縮機の稼動により十分に冷媒蒸気の圧力が高くならないうちに凝縮器に水噴霧すると、冷媒蒸気の圧力が異常に低下して、ハンチング運転と称される冷却効率の悪い運転がしばらく継続する。このときも、水が無駄に消費されることは言うまでもない。
【００１４】
このため、とくに冷凍機ユーザーを中心に圧縮機出口側の冷媒蒸気の高圧力を安定に制御する対策をとるよう強い要望が出されてきた。
【００１５】
本発明は、圧縮機の電磁開閉器のオンオフに依存せず、空気圧縮機の稼動状態に基いて冷却効率を低下させずに運転することができる、空気調和機の凝縮器の補助冷却装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の局面の補助冷却装置は、空気調和機の凝縮器に水を噴霧する水噴霧手段と、空気調和機の稼動状態を検知する検知手段と、空気調和機の圧縮機への給電を制御するインバータ回路と、このインバータ回路の電源入力側に接続され、検知手段が検知した空気調和機の稼動状態に応じて水噴霧手段への給水を制御する給水制御手段とを備える（請求項１）。
【００１７】
空気調和機の稼動状態は、冷凍サイクルの種々の部分の物性値を測定することにより検知することができる。たとえば、圧縮機により高圧にされた冷媒蒸気は、高温高圧にされる。このため、圧縮機から凝縮器に至る間の配管そのもの、またはその配管内の冷媒の温度や圧力、凝縮器における冷媒の圧力などを検知することにより、圧縮機の稼動の有無や稼動状態を知ることができる。この結果、圧縮機の稼動状態にリアルタイムで合わせて、圧縮機の稼動とずれを生じることなく補助冷却装置を稼動させることができる。この結果、冷却水の無駄を防止し、ハンチング運転など効率の悪い運転を防止することが可能となる。
【００１８】
上記の給水制御手段には、マイコンボード、パソコンなどの制御手段と電磁バルブとを組み合わせたものなどを用いることができる。給水制御手段が電源入力側から電力を供給されるので、この補助冷却装置は、インバータ搭載圧縮機などどのようなタイプの圧縮機からも電力を得ることができる。この結果、上記補助冷却装置は適用機種を拡大して、広範な機種の空気調和機の省エネルギおよび能力増強に寄与することができる。
【００１９】
上記の検知手段は、連続した所定範囲の信号、たとえば連続範囲の電圧信号、を発信する検知器であってもよいし、スイッチのようにオンオフ信号や電圧の高低信号などの２値信号を発信する検知器であってもよい。
【００２０】
なお、上記の給水制御手段には外気温度検知器がさらに接続されて、外気温度の情報と上記部分の情報とに基いて開閉手段のオンオフを制御してもよい。言うまでもなく、外気温度の情報なしに空気調和機の稼動状態の情報のみに基いて給水を制御してもよい。
【００２２】
上記第１の局面の補助冷却装置は、圧縮機がインバータ搭載圧縮機の場合に対応した補助冷却装置である。圧縮機がインバータ搭載圧縮機でありかつ電磁開閉器を設けない場合には、給水制御手段は、インバータ回路の前段から常に給電されることになる。このため、インバータ回路の有無にかかわらず給水制御手段を常に正常に作動させることができ、上記第１の補助冷却装置と同様な効果を得ることができる。インバータ搭載圧縮機は、負荷に応じて出力をリアルタイムで変えるので、電力を効率的に使用できる利点を有する。
【００２３】
上記第１の局面の補助冷却装置では、外気温を検知する外気温検知手段をさらに備え、給水制御手段は、空気調和機の稼動状態および外気温に応じて水噴霧手段への給水を制御することができる（請求項２）。
【００２４】
この構成により、まず空気圧縮機の稼動状態の情報に基いて、たとえば圧縮機が稼動しているか否か判定することができる。次に、圧縮機が稼動した状態で、外気温が所定温度以上の場合に限り、給水制御手段は水噴霧手段に水噴霧を行わせることができる。この結果、水噴霧が必要な状況と対応する外気温の情報に基づいて、確実に必要な場合に限り水噴霧を行うことができ、冷却水の無駄を防止することができる。
【００２５】
本発明の第２の局面の室外機の補助冷却装置は、空気調和機の凝縮器に水を噴霧する水噴霧手段と、空気調和機の稼動状態を検知する検知手段と、空気調和機の圧縮機への給電を制御するインバータ回路と、このインバータ回路の電源入力側に接続され、水噴霧手段への給水を制御する給水制御手段と、検知手段が検知した空気調和機の稼動状態に応じてインバータ回路の電源入力側から給水制御手段にいたる給電経路を遮断する電力遮断手段とを備える（請求項３）。
【００２６】
上記の構成により、まず電力遮断手段が電力系統からの給水制御手段への給電をオンにしないかぎり、給水制御手段は水噴霧手段への給水制御を行なうことができない。このため、(１)空気調和機の稼動状態を確認した上で、水噴霧を行なうかどうか選択することができる。さらに、（２）上記のほかに他の検知手段、たとえば外気温検知手段を備える場合には、上記の給水制御手段は外気温に基づいて給水を制御することができる。すなわち、この場合には２段構えの制御をすることができる。さらに、(３)上記の構成の場合、検知手段と電力遮断手段とを兼ね備えたスイッチ機能を備えた検知器を用いることができる。このようなスイッチ機能を備えた検知器は一般に安価であり、かつ制御回路の心臓部への組み込みも必要ないので取り付けが容易である。
【００２９】
上記第２の局面の補助冷却装置では、外気温を検知する外気温検知手段をさらに備え、給水制御手段は、外気温に応じて水噴霧手段への給水を制御することができる（請求項４）。
【００３０】
この構成により、（１）空気調和機の稼動状態を確認した上で、給水制御手段を稼動させるかどうか選択し、次いで、給水制御手段を稼動させた場合、（２）給水制御手段は外気温に基づいて給水を制御することができる。すなわち、２段構えの制御をすることができる。
【００３１】
上記第２の局面の補助冷却装置では、検知手段と電力遮断手段とが一体化された状態値検知スイッチを備えることができる（請求項５）。
【００３２】
上記の構成の場合、たとえば、外気温検知器または圧力検知器と電力遮断手段とを兼ね備えたセンサースイッチを用いることができる。このようなセンサースイッチは一般に安価であり、かつ制御回路の心臓部への組み込みも必要ないので取り付けが容易である。
【００３３】
上記第１または第２の局面の補助冷却装置では、検知手段は、空気調和機における冷媒状態値を検知するものとできる（請求項６）。
【００３４】
たとえば、圧縮機により高圧にされた冷媒蒸気は、高温高圧にされる。このため、圧縮機から凝縮器に至る間の冷媒状態を検知することにより空気調和機の稼動状態を知ることができる。たとえば、圧縮機から凝縮器にいたる間の配管そのもの、またはその配管内の冷媒の温度や圧力、凝縮器における冷媒の圧力などを検知することにより、圧縮機の稼動の有無や稼動状態を知ることができる。これらの検知手段は、配管に外付けされてもよいし、配管内に装着されてもよい。配管に外付けするほうが、一般に取り付けは容易である。
【００３５】
この結果、圧縮機の稼動状態にリアルタイムで合わせて、圧縮機の稼動とずれを生じることなく補助冷却装置を稼動させることができる。この結果、冷却水の無駄を防止し、ハンチング運転など効率の悪い運転を防止することが可能となる。
【００３６】
上記第１または第２の局面の補助冷却装置では、検知手段は、空気調和機における圧縮機の駆動状態を検知するものとできる（請求項７）。
【００３７】
たとえば、配管の外側の温度を検知することにより、圧縮機の稼動の有無を間接的に知ることになり、圧縮機の稼動を確実に捉えることができる。また、配管に外付けするので、取付施工が非常に容易である。なお、上記の圧縮機は、定速圧縮機でもよいし、インバータ搭載圧縮機でもよい。
【００３８】
上記のいずれの局面の補助冷却装置においても、検知手段を、圧縮機と凝縮器との間の配管に外付けされた温度検知器とすることができる（請求項８）。
【００３９】
上記のように、配管の外側表面温度を測定することによって、冷媒状態や圧縮機の稼動状態を検知することができる。この結果、簡便、安価かつ確実に、必要なタイミングで水噴霧手段に給水することができる。この温度検知器に、温度スイッチを用いてもよい。この温度スイッチを用いた場合、検知した情報、通常、２値信号を給水制御手段に送って第１の局面の補助冷却装置のような制御を行うこともできるし、また、第２の局面の補助冷却装置のように、給水制御手段への給電のオンオフ制御をすることもできる。すなわち、多様な制御が可能であり、しかも取付施工が非常に簡単で、温度スイッチ自体安価である。
【００４０】
上記のいずれの局面の補助冷却装置においても、検知手段を、圧縮機から凝縮器にいたる配管内に配置された圧力検知器とすることができる（請求項９）。
【００４１】
この構成により、上記部分の圧力に基いて水噴霧の制御をすることが可能である。この結果、リアルタイムな圧力に基いて凝縮器の冷却をするので、アンバランスな圧力下での空気調和機の稼動を避けることができ、ハンチング運転などの冷却効率の悪い運転を防止することが可能になる。
【００４２】
また、上記の圧力検知器として圧力スイッチを用いてもよい。圧力スイッチを用いた場合、検知した情報、通常、２値信号を給水制御手段に送って第１の局面の補助冷却装置のような制御を行うこともできるし、また、第２の局面の補助冷却装置のように、給水制御手段への給電のオンオフ制御をすることもできる。給水制御手段への給電のオンオフ制御をする場合、この圧力スイッチの作動圧力を、通常の空気調和機に備えられる保護圧力スイッチの作動圧力より低く設定する。この結果、保護圧力スイッチが作動して空気調和機が停止する以前に、上記圧力スイッチが作動して凝縮器を冷却することができる。
【００４３】
このような圧力スイッチは簡単に取り付けることができる。また、保護圧力スイッチが通常操業下で作動することが防止され、したがって不要な場面で空気調和機が停止する事態を避けることができる。この結果、生鮮食品等を貯蔵する冷凍装置などの不必要な停止を避けることができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
次に図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００４５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における補助冷却装置を示す図である。本実施の形態の特徴は、インバータ圧縮機３３から送り出された冷媒蒸気が通る配管に、外付けで管に温度検知器Ｔh2が取り付けられていることである。この管サーモＴh2は、上記冷媒蒸気の温度を間接的に検知し、制御ボード２に信号を送る。制御ボード２は、その電源をインバータ３３ｂの前段からとっている。圧縮機を駆動させる駆動系３３ａには、インバータ３３ｂで制御された電力が供給される。この駆動系３３ａは、圧縮機３３に外付けされた回転機、リニアモータ、その他の駆動機器で構成することができる。ノズル３を配置した水配管４への給水部１０は、ストレーナや圧力調整のための減圧弁等を備え、電磁弁ＳＶでオンオフ制御される。
【００４６】
制御ボード２には、外気サーモＴh1も接続されている。制御ボード２は、外気サーモＴh1と管サーモＴh2との信号に応じて、水配管４に設けられた電磁バルブＳＶの開閉を行い、ノズル３からの水噴霧を制御する。
【００４７】
図２は、図１における圧縮機を、定速圧縮機４３とインバータ圧縮機３３とで構成した変形例の場合を示す構成図である。圧縮機として、定速圧縮機４３が加えられただけで、他の構成は図１の構成と同じである。ただし、管サーモＴｈ2は、インバータ圧縮機および定速圧縮機の後段の共通配管部分に配置される。制御ボード２の電源配線は、定速圧縮機４３を駆動する駆動系に接続される電磁開閉器３４の１次側に接続される。
【００４８】
図２の組み合わせ圧縮機の場合、インバータ圧縮機は、圧縮機の立ち上がりの部分を、定速圧縮機を停止させたまま要求能力に応じて比例して稼動する。要求能力が定速圧縮機の稼動分に上昇した場合には、インバータ圧縮機の稼動をいったん低稼働にして、定速圧縮機を稼動させる。さらに要求能力が増大した場合、インバータ圧縮機は、定速圧縮機の能力を超える要求能力分に応じて稼動する。この結果、負荷に見合った圧縮機の稼動を行うので、圧縮機の稼動の無駄がなく、省エネルギを実現することができる。
【００４９】
図示はしないが、圧縮機が定速圧縮機のみで構成される場合にも、本実施の形態と同じ補助冷却装置を同じように配置して用いることができることは言うまでもない。
【００５０】
図３は、制御ボード２および給水部１０を取付板１９に取り付けた状態を示す平面図である。給水部１０は、樹脂が一体成形加工されたものに、電磁弁ＳＶと、減圧弁１７と、ストレーナ１５およびストレーナ蓋１６が取り付けられている。水は給水口１８から給水され、ストレーナ１５でごみを除かれ、減圧弁１７で圧力を調整される。制御ボードからの指示に応じて電磁弁ＳＶが開閉し、開の場合には出口から水を供給する。この取付板１９は、孔１９ａにボルト等を通すことにより、室外機の周囲の適当な位置に取り付けられる。
【００５１】
給水部１０を、上記のように樹脂の一体成形加工品とすることにより、局所的な弱部がなくなり全体的に適度に伸縮するため、冬季の凍結による破裂を防止することができる。この樹脂の一体成形加工品の採用により、従来、冬季に水抜きを忘れた場合に生じていた破裂を完全に防止することができる。また、補助冷却装置を非常に小型化することが可能となる。
【００５２】
図４は、圧縮機をインバータ搭載の駆動系で駆動する場合、電磁開閉器３４の１次側に電源配線５を接続した制御ボード２を示す構成図である。外気サーモＴh1および管サーモＴh2は、制御ボードのコネクタＣＮを経て、マイコン１１に接続されている。
【００５３】
２本の電源配線の間には、リレーＲyと水配管の電磁バルブＳＶとが直列に接続されている。電源回路１１ｂから給電されるマイコン１１等は、外気サーモＴh1および管サーモＴh2の測定信号に応じて、リレーＲyの開閉および電磁バルブの開閉を行う。スイッチＳＷ1、ＳＷ2、ＳＷ3、ＳＷ4については、順次、説明してゆく。
【００５４】
上記制御ボードによる水噴霧制御の基本ロジックは、つぎのように集約される。
(１)補助冷却装置の運転/停止の判定は、管サーモＴh2の測定値で行う。管サーモＴh2がある温度以上で、かつ外気サーモＴh1が噴霧開始温度Ｔst以上になると間欠噴霧運転を行う。間欠噴霧運転では、ｔ1秒間だけ電磁弁ＳＶを開き水噴霧し、ｔ2秒間だけ乾燥するサイクルを繰り返す。
(２)また、外気サーモＴh2が連続噴霧温度Ｔcon以上になると、連続噴霧運転として電磁弁ＳＶを開いて水噴霧を続ける。
(３)噴霧開始温度Ｔst、連続噴霧温度Ｔcon、噴霧時間などは、テーブルまたは近似式で、マイコンに予め記憶させておく。その選択はディップスイッチで行う。たとえば、噴霧開始温度Ｔstおよび連続噴霧温度Ｔconの設定は、スイッチＳＷ1で行う。また、噴霧時間のシフトの設定はスイッチＳＷ2で行う。
【００５５】
図５は、噴霧開始温度Ｔstを２７℃に設定した場合のタイムチャート例を示す図である。まず、外気温が２７℃未満では噴霧はなされず、補助冷却装置は停止している。しかし、外気温が２７℃以上になると、補助冷却装置が稼動し始め、間欠噴霧運転に入る。間欠噴霧運転では、噴霧時間ｔ1で、乾燥（停止）時間ｔ2の周期で補助冷却装置が稼動する。上記したように、ｔ1のシフトの設定は、スイッチＳＷ2で行うことができる。図５の場合、ｔ1は１８秒、またｔ2は６分１２秒である。ただし、その後のｔ1およびｔ2の選択は、電磁弁のオンオフ１周期ごとに外気温度と比較してテーブル値を選択することにより行う。外気温が２８℃に達しても、２８℃は連続噴霧温度Ｔconではないので、間欠噴霧運転の状態が継続する。
【００５６】
図６は、運転モードの切り換えを説明する図である。通常運転モードとは、上述のように外気サーモＴｈ1と、管サーモＴｈ2とに基いて、補助冷却装置を運転するモードである。一方、図６に示すＨＰＳ(High Pressure Switch)運転モードとは、冷媒の圧力にしたがって、補助冷却装置の稼動/停止を判断する運転モードである。上記の通常運転モードとＨＰＳ運転モードとの切り換えは、ディップスイッチＳＷ4で行うことができる。
【００５７】
通常運転モードの場合、外気サーモ温度が異常な場合には、補助冷却装置を異常停止することができる。また、外気サーモ温度が正常に戻れば、通常運転モードに戻ることができる。さらに、通常運転モードおよびＨＰＳ運転モードのいかんによらず、試運転スイッチＳＷ3をオンすることにより、試運転モードに切り換えることができる。この試運転期間は１分間であり、１分間経過すると、元の運転モードに戻ることができる。
【００５８】
図７は、外気サーモＴｈ1および管サーモＴｈ2の値と、補助冷却装置の動作との関係を示す図である。まず、管サーモＴｈ2が所定時間連続して所定温度Ｔａ以上でオン状態であり、かつ外気サーモＴｈ1の値である外気温度が噴霧開始温度Ｔst以上の場合、上述のように間欠噴霧運転モードに入る。また、管サーモＴｈ2の測定値が所定時間、所定温度Ｔｂ（Ｔｂ<Ｔａ）以下でありオフ状態にある場合か、または外気温度が（Ｔst-１）以下の場合には、電磁弁を閉じて噴霧停止する。すなわち、噴霧開始温度から１℃以上低下すると、元の運転モードに戻る。
【００５９】
連続噴霧運転モードに入る場合は、上記の噴霧開始温度Ｔstを連続噴霧運転Ｔconに置き換えれば、上記の条件がそのまま成り立つ。
【００６０】
図８は、管サーモＴｈ2のオンオフ判定の基本ロジックを示す図である。管サーモＴｈ2の温度が連続して３０秒、７０℃以上の場合、圧縮機が稼動していると判定して、外気温にしたがって、補助冷却装置を稼動させる最初の条件が満たされる。また、管サーモが断線した場合も考慮して、管サーモがオープンの場合も、外気温に応じて補助冷却装置を稼動させる条件が満たされたとする。これは安全性を確保するためである。
【００６１】
また、管サーモＴｈ2の温度が連続して３０秒、５０℃以下の場合には、圧縮機が停止状態に入っていると判定して、管サーモはオフとする。したがって、補助冷却装置を稼動させる最初の条件が満たされていないとする。
【００６２】
上記の構成により、どのようなインバータ圧縮機を併用したタイプの空気調和装置の室外機であっても、圧縮機の実際の稼動を適切に判定して、補助冷却装置を適当なタイミングで稼動させることができる。この結果、補助冷却装置の取付可能な機種が増え、さらに広範な使用が期待されるようになる。また、冷却水の無駄を防止することができる。
【００６３】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２における補助冷却装置を示す構成図である。本実施の形態では、インバータ圧縮機３３から送り出された冷媒が通る配管の外側に接して温度スイッチ２２を配置したことに特徴がある。この温度スイッチ２２は、配管壁を通して冷媒の温度を測定し、インバータ圧縮機３３の稼動中または不稼動中かを判定する。
【００６４】
この温度スイッチ２２は、温度測定部２１ａと電磁スイッチ部２１ｂとを備えている。測定温度が、たとえば７０℃以上の場合にはインバータ圧縮機が稼動中であり、冷媒の状態としては水噴霧を行うのに適していると判定し、電磁スイッチ部２２ｂは導通状態をとる。この導通状態に加えて、外気サーモＴｈ1がたとえば２７℃以上になれば、制御ボード２は、電磁弁ＳＶにオンの指示を出し、水配管４に水を流し、ノズル３から凝縮部３５に水噴霧する。
【００６５】
また、測定温度が５０℃以下の場合には、インバータ圧縮機３３が停止中と判定し、バイメタルスイッチまたは電気接点２２ｂはオフ状態をとる。
【００６６】
図１０は、制御ボード２の構成を示す図である。温度スイッチのバイメタルスイッチまたは電気接点２２ｂは、測定温度が所定温度、たとえば７０℃以上の場合オン状態をとり、所定温度、たとえば５０℃以下の場合オフ状態をとる。温度スイッチのバイメタルスイッチまたは電気接点２２ｂは電源配線に接続されているので、このバイメタルスイッチまたは電気接点２２ｂがオン状態にならない限り、電磁弁ＳＶ1，ＳＶ2がオン状態になることはない。なお、図１０の電気系統には、水配管が２本配置され、それぞれに電磁弁が配置される場合を示している。
【００６７】
図１１は、本発明の実施の形態２の変形例の電気系統を示す図である。この電気系統に配置された温度スイッチは、図１０の電気系統に配置された温度スイッチとタイプが異なる。図１０に示した温度スイッチは、測定温度が所定値以上になるとオン状態になる。しかし、図１１に示した温度スイッチは、測定温度が所定温度以上になるとバイメタルスイッチまたは電気接点２２ｂがオフ状態になるタイプのものである。圧縮機から送り出される冷媒は高温高圧の状態なので、電気回路としては、測定温度が所定温度以上のときにオン状態とする必要がある。
【００６８】
このため、図１１の回路では、コイルと電磁スイッチ２２ｂｘとで構成されるスイッチ部材を配置する。バイメタルスイッチまたは電気接点２２ｂと直列に接続される部分がコイルであり、ここに電流が流れると磁気力が発生し、電磁接点２２ｂｘを開離してオフ状態とする。したがって、温度スイッチ２２の温度測定部の測定温度が所定温度より低い場合、バイメタルスイッチまたは電気接点２２ｂはオン状態となり、かつ電磁接点２２ｂｘはオフ状態となる。この状態では制御ボードに電力が供給されないので、補助冷却装置が稼動する第１の条件が満たされないことになる。
【００６９】
逆に、電磁スイッチの温度測定部２２ａでの測定温度が所定温度以上の場合バイメタルスイッチまたは電気接点２２ｂはオフ状態となり、かつ、電磁接点２２ｂｘはオン状態となる。このため、制御ボードに電力が供給され、補助冷却装置が稼動する第１の条件が満たされることになる。この後、外気サーモＴｈ1の測定温度に応じて、電磁弁ＳＶのオンオフパターンが決められ、水噴霧がなされる。
【００７０】
温度スイッチは、一般に、高温になるとバイメタルスイッチまたは電気接点が開離してオフ状態にするタイプのほうが多いので、図１１に示すバイメタルスイッチまたは電気接点の構成とする場合が多い。
【００７１】
なお、上記の温度スイッチは、２値信号をマイコンに送信し、マイコンにおいて外気温信号と２値信号にしたがって、噴霧パターンを制御してもよい。
【００７２】
上記の構成により、温度スイッチという安価な部材を用いて、簡単な施工により、補助冷却装置を稼動に適したタイミングで稼動させることができる。この結果、冷却水の無駄を防止し、冷却効率の悪いハンチング運転などを避けることができる。
【００７３】
（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施の形態３における補助冷却装置を示す図である。本実施の形態では、圧縮機３３から送り出される冷媒の圧力に応じてオンオフ動作をする圧力スイッチ（ＨＰＳ:High Pressure Switch）２５を、圧縮機３３と凝縮器３５との間の配管内のサービスポート３１に配置する。このサービスポートは、メンテ時に冷媒を充填したり、上記のような圧力スイッチを装填するために用いられる。保護用ＨＰＳ３９は、配管に直接取り付けられ、所定の圧力を検知すると空気調和機の稼動を停止させる安全対策がとられている。保護用ＨＰＳは、図１２では取付スペースを設けるように描かれているが、通常、特別の取り付けスペースを設けずに、配管内にそのまま取り付けられる。
【００７４】
一般に、圧縮機から送り出される冷媒は高温高圧であるので、このサービスポートの圧力により、圧縮機が稼動中か否かを判定することができる。ここで用いられるＨＰＳは、測定圧力が所定値以下になった場合にオン状態をとるスイッチである。
【００７５】
図１３は、ＨＰＳを組み込んだ電気系統を示す図である。冷媒の圧力に応じてマイコンは次の信号を受信する。
(ａ)冷媒の圧力が所定値Ｐａ以上の場合： 電気接点はオフ状態をとる。このため、フォトカップラ２７のフォトダイオード２７ａは発光せず、トランジスタ２７ｂにも電流は流れない。したがって、マイコンには高電圧が信号として送られる。
(ｂ)冷媒の圧力が所定値Ｐｂ（Ｐｂ<Ｐａ）以下の場合： 電磁接点２５はオン状態をとる。このため、フォトカップラ２７のフォトダイオード２７ａに電流が流れ、発光し、フォトカップラ２７のトランジスタ２７ｂのゲートに伝達される。トランジスタ２７ｂはオン状態となり、コレクタに電流が流れ、抵抗における電圧降下のため、低電圧たとえばゼロ電位がマイコンに信号として送られる。
【００７６】
図１４は、上記の信号を得たマイコンが行う制御のフローチャートである。まず、電磁弁ＳＶがオフ状態で圧力上昇し、ＨＰＳ２５がオフ状態になると、マイコンは高電位信号を受信する。高電位信号を受信したマイコンは、Ｎ1サイクルだけ間欠噴霧運転を行う。１サイクルにおける噴霧時間はｔｔ1であり、乾燥時間はｔｔ2である。Ｎ1サイクルであり、乾燥時間はｔｔ2である。
【００７７】
Ｎ1サイクルの間欠噴霧運転の後、ＨＰＳオフ状態が持続されている場合には、圧力低下を強化するために間欠噴霧における乾燥時間ｔｔ2を５秒間だけ短くする。この水噴霧を強化した条件で、さらにＮ1サイクルだけ間欠噴霧運転を行う。
【００７８】
このさらなるＮ1サイクルの間欠噴霧運転の後、ＨＰＳからの信号が低電位になっていれば、圧力はＰｂ以下になったとして、電磁弁をオフ状態にする。しかし、依然としてＨＰＳからの信号が高電位の場合には、乾燥時間をさらに５秒間短縮する。このとき、乾燥時間がゼロ以下になった場合は、連続噴霧運転を行う。連続噴霧運転を所定時間行い、ＨＰＳからの信号が低電位になっていれば、圧力はＰｂ以下になったとして、電磁弁をオフ状態として冷却を停止する。
【００７９】
図１５は、図１４のフローチャートに基いて制御を行った例を示すタイムチャートである。図１５において、測定圧力がＰａ以上になった場合、ＨＰＳはオフ状態となる。このとき、マイコンには高電位信号が送られる。マイコンは、この高電位信号に基いてＮ1サイクルだけ間欠噴霧運転を行うことを指令する。図１５の例では、Ｎ1サイクル後に圧力はＰｂ以下になっていないので、もうＮ1サイクルだけ乾燥時間を５秒間減らしたパターンで間欠噴霧運転を行う。図１５の例では、そのＮ1サイクルが終了する前に、圧力はＰｂ以下になる。この時点で、ＨＰＳはオン状態となり、マイコンは低電位信号を受信する。このため、Ｎ1サイクルの間欠噴霧運転が終了する前に、補助冷却装置は運転を停止する。
【００８０】
圧力が再びＰａ以上になったとき、マイコンは高電位信号を受信し、Ｎ1サイクルの間欠噴霧運転を指令する。この前に停止した際の間欠噴霧運転の乾燥時間は、（ｔｔ2-５）秒であったので、この間欠噴霧運転の乾燥時間も（ｔｔ2-５）秒から再開する。この再開された間欠噴霧運転のＮ1サイクルが終了した時点では、圧力はＰｂ以下になっていないので、１サイクルの乾燥時間をさらに５秒間減じてＮ1サイクルの間欠噴霧運転を行う。しかし、Ｎ1サイクルの途中で圧力がＰｂ以下になった時点で運転を停止する。以後、上記のロジックにしたがって、補助冷却装置の運転を行ってゆく。上記のＮ1サイクルに要する時間は、乾燥時間が各Ｎ1サイクルごとに変化するので、一定ではない。
【００８１】
上記の制御により、圧力スイッチを用いて、圧力の状況にリアルに対応してきめこまかい水噴霧制御を行うことが可能となる。このため、保護用圧力スイッチの作動による冷却装置の停止を防止することができる。また、圧縮機を出た冷媒の高圧を安定化することによって冷媒系を安定化させ、ハンチング運転等の不完全な稼動を防止することができる。
【００８２】
上記において、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００８３】
【発明の効果】
本発明の補助冷却装置およびその運転方法を用いることにより、補助冷却装置の稼動制御を、圧縮機の電磁開閉器のオンオフに依存しないで、より直接的に圧縮機から凝縮機に至る部分の物性値に基いて行うことができる。このため、冷却水の無駄な消費、ハンチング運転など不完全な状態での運転の防止、および保護用ＨＰＳの作動に起因する補助冷却装置の停止などを防止することが可能となる。この結果、補助冷却装置をインバータ搭載圧縮機などにも適応して用いることができ、適用機種を拡大して空気調和機の省エネルギおよび能力増強をさらに広範に行うことが可能となる。また、圧縮機と凝縮器との間の冷媒の圧力を測定して制御に反映させることにより、冷媒の高圧状態を安定化して確保することができる。この結果、保護用ＨＰＳの作動に起因する意図しない停止を回避して冷凍機器を安定して稼動させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１における補助冷却装置を示す構成図である。
【図２】 本発明の実施の形態１における補助冷却装置の変形例を示す構成図である。
【図３】 図１および２の水供給部および制御ボードを取付板に取り付けた状態を示す図である。
【図４】 制御ボードの電気系統を示す図である。
【図５】 噴霧開始温度Ｔstを２７℃に設定した場合における、噴霧、乾燥および電磁弁のタイムチャートを示す図である。
【図６】 運転モードの切り換えを示す図である。
【図７】 運転モード間の移行条件を示す図である。
【図８】 管サーモのオンオフ切り換え条件を示す図である。
【図９】 本発明の実施の形態２における補助冷却装置を示す構成図である。
【図１０】 図９の制御ボードの電気系統を示す図である。
【図１１】 本発明の実施の形態２の補助冷却装置の変形例における温度スイッチおよび制御ボードを示す図である。
【図１２】 本発明の実施の形態３における補助冷却装置を示す構成図である。
【図１３】 図１２に示す制御ボードおよび圧力スイッチの電気系統図である。
【図１４】 図１２の補助冷却装置の運転のフローチャートである。
【図１５】 図１４のフローチャートに基いて運転制御がなされたタイムチャート例を示す図である。
【図１６】 室外機を冷却している補助冷却装置の斜視図である。
【図１７】 従来の補助冷却装置を示す図である。
【図１８】 従来の補助冷却装置の電気系統図である。
【図１９】 従来の補助冷却装置の水系統を示す図である。
【符号の説明】
１ 補助冷却装置、２ 制御ボード、３ 水噴霧ノズル、４ 水配管、５ 電源配線、１０ 水供給部、１１ マイコン、１１ｂ 電源回路、１５ ストレーナ、１６ ストレーナ蓋、１７ 減圧弁、１８ 給水口、１９ａ，１９ｂ 水出口、２１ 取付板、２１ａ 取付孔、２２ 温度スイッチ、２２ａ 温度測定部、２２ｂ バイメタルスイッチ（電気接点）、２２ｂｘ 電磁スイッチ、２５ 圧力スイッチ（ＨＰＳ）、２７ フォトカップラ、２７ａ フォトダイオード、２７ｂ トランジスタ、３１ サービスポート、３２，３３ インバータ圧縮機、３３ａ インバータ駆動部、３３ｂ インバータ、３４ 電磁開閉器、３５ 凝縮器、３６ 膨張弁、３７ 蒸発器、３９ 保護ＨＰＳ、４３ 定速圧縮機、ＣＮ コネクタ、Ｒｙ リレー（電磁開閉器）、ＳＶ 電磁弁、Ｔｈ1 外気サーモ、Ｔｈ2 管サーモ。

Claims (9)

1. 空気調和機の凝縮器(３５)に水を噴霧する水噴霧手段（３）と、
   前記空気調和機の稼動状態を検知する検知手段（Ｔｈ2，２２ａ、２５）と、
   前記空気調和機の圧縮機への給電を制御するインバータ回路（３３ｂ）と、
   前記インバータ回路の電源入力側に接続され、前記検知手段が検知した前記空気調和機の稼動状態に応じて前記水噴霧手段への給水を制御する給水制御手段（２，ＳＶ）とを備える、空気調和機の凝縮器の補助冷却装置。
2. 外気温を検知する外気温検知手段（Ｔｈ1）をさらに備え、前記給水制御手段は、前記空気調和機の稼動状態および前記外気温に応じて前記水噴霧手段への給水を制御する、請求項１に記載の空気調和機の凝縮器の補助冷却装置。
3. 空気調和機の凝縮器(３５)に水を噴霧する水噴霧手段（３）と、
   前記空気調和機の稼動状態を検知する検知手段（２２ａ，２５）と、
   前記空気調和機の圧縮機に備えられたインバータ回路（３３ｂ）と、
   前記インバータ回路の電源入力側に接続され、前記水噴霧手段への給水を制御する給水制御手段（２，ＳＶ）と、
   前記検知手段が検知した前記空気調和機の稼動状態に応じて前記インバータ回路の電源入力側から前記給水制御手段にいたる給電経路を遮断する電力遮断手段（２２ｂ，２５）とを備える、空気調和機の凝縮器の補助冷却装置。
4. 外気温を検知する外気温検知手段（Ｔｈ1）をさらに備え、前記給水制御手段は、前記外気温に応じて前記水噴霧手段への給水を制御する、請求項３に記載の空気調和機の凝縮器の補助冷却装置。
5. 前記検知手段と前記電力遮断手段とが一体化された状態値検知スイッチ（２２，２５）を備える、請求項３または４に記載の空気調和機の凝縮器の補助冷却装置。
6. 前記検知手段は、前記空気調和機における冷媒状態値を検知するものである、請求項１〜５のいずれかに記載の空気調和機の凝縮器の補助冷却装置。
7. 前記検知手段は、前記空気調和機における圧縮機の駆動状態を検知するものである、請求項１〜５のいずれかに記載の空気調和機の凝縮器の補助冷却装置。
8. 前記検知手段が、前記圧縮機と前記凝縮器との間の配管に外付けされた温度検知器（Ｔｈ2,２２ａ，２５）である、請求項６または７に記載の空気調和機の凝縮器の補助冷却装置。
9. 前記検知手段が、前記圧縮機から前記凝縮器にいたる配管内に配置された圧力検知器（２５）である、請求項６または７に記載の空気調和機の凝縮器の補助冷却装置。

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