JPH0539941A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】冷媒回路と温水回路とを備え、冷房運転を冷媒
回路で行い、暖房運転を温水回路で行い、除湿運転を冷
媒回路と温水回路とを同時に運転して行う際、空気調和
機が停止している状態から除湿運転を開始する時に圧縮
機１、熱源機９、ポンプ１４、送風装置７、８などの同
時起動による起動電流の増加を防止する。 【構成】除湿運転を開始する際は、制御器でまず圧縮機
１の起動を行い、所定時間を経過した後に熱源機９、ポ
ンプ１４、送風装置７、８を起動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は暖房運転に温水回路を用
い、冷房運転に冷媒回路を用い、除湿運転に温水回路と
冷媒回路とを用いる空気調和機に於て、特にこの空気調
和機を一般家庭に取りつけた際の各機器の順次起動に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の空気調和機としては、実公昭５６
−１２５３２号公報に記載されているように、圧縮機を
用いた冷媒回路とバーナを用いた温水回路とを用いたも
のが示され、暖房運転は温水回路を用いて行い、冷房運
転は冷媒回路を用いて行うものが記載されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
による空気調和機では、特に暖房運転の際バーナを用い
て一定温度に制御された温水を室内ユニットの熱交換器
にポンプで循環させると共に、送風装置を用いてこの熱
交換器で加熱された調和空気を室内に供給するものであ
ったが、この空気調和機は、暖房運転の際、室温が設定
値になればバーナの運転を停止しさせるものであった。
さらに、この様に構成されたものは温水回路と冷媒回路
とを同時に運転すれば除湿運転が行えるものであった。

【０００４】一般家庭では夫々の屋内配線の最大電流容
量は３０Ａであり、瞬間電流容量（圧縮機などの起動電
流の最大値）は４５Ａ以下に規制されている（尚、ブレ
ーカの作動は２０Ａに設定されている）。

【０００５】この屋内配線に従来に示すような空気調和
機を接続した場合、圧縮機、熱源機などの空気調和機を
構成する全ての機器は同じ屋内配線に接続されるのが空
気調和機の設置工事面や配線工事面の簡単化から一般的
であった。

【０００６】このような場合、空気調和機の運転を除湿
運転から開始すると圧縮機、送風装置、熱源機、ポンプ
などの機器が同時に起動を開始し、前記屋内配線に流れ
る起動電流の総和（例えば圧縮機の起動電流が３８Ａ、
ポンプの起動電流が７Ａ、熱源機のバーナーファンの起
動電流が３Ａ、送風装置（２台）の起動電流が８Ａなど
の総和）が４５Ａの最大値を越え、屋内配線が加熱され
て火災などを起こす恐れがあった。特に、冷媒回路の圧
力バランスや外気温度の影響などで圧縮機の起動に時間
がかかるようなときはこの起動電流が流れる時間が長く
なり一層危険が増すものであった。また、ブレーカが除
湿運転の開始毎に作動してしまうこともあった。

【０００７】このため、空気調和機の電源を２００Ｖ系
にするか、屋内配線を複数用いる配線工事を行うか、圧
縮機や熱源機の能力を小さくして起動時の最大電流を低
くするか、さらには除湿運転を行わないようにするなど
の対策が考えられていたが、いずれも一般家庭用には工
事面や能力面で問題が残るものであった。

【０００８】本発明はこのような問題点に対して、空気
調和機が除湿運転から行われても屋内配線に流れる起動
電流を低く押さえることができる空気調和機を提供する
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は圧縮機、凝縮
器、減圧装置、蒸発器を順次冷媒配管で環状に接続した
冷媒回路及び熱源機、ポンプ、熱交換器を順次温水配管
で環状に接続した温水回路を有し、冷房運転の際は冷媒
回路の蒸発器で冷却された調和空気を送風装置を用いて
室内に供給し、暖房運転の際は温水回路の熱交換器で加
熱された調和空気を送風装置を用いて室内に供給し、除
湿運転の際は冷媒回路の蒸発器で冷却された調和空気を
温水回路の熱交換器で再加熱した後送風装置で室内に供
給するように成した空気調和機において、圧縮機、送風
装置、熱源機、ポンプ等を同じ電源に接続すると共に、
空気調和機の運転を除湿運転から開始する際に、まず圧
縮機を起動させ、次いで所定時間後に送風装置、熱源
機、ポンプを起動させる制御器を備えたものである。

【００１０】

【作用】このように構成された本発明の空気調和機で
は、冷媒回路と温水回路とを同時に運転させる除湿運転
を開始させる際に、圧縮機、熱源機、送風装置、ポンプ
を順次起動させて屋内配線に流れる起動電流の最大値を
低くすることができる。

【００１１】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は本発明による空気調和機の概略構成図であ
り、図中１は圧縮機、２は凝縮器、３は減圧装置、４は
蒸発器であり、これらの機器を冷媒配管で環状に接続し
て冷媒回路を構成している。６、７は夫々送風装置であ
り、凝縮器２、蒸発器４へ送風を行うものである。この
冷媒回路は圧縮機を運転することによって蒸発器で吸熱
した熱を凝縮器から放熱する。すなわち、送風装置６、
７を運転することによって室内へ供給する空気を蒸発器
で冷却することができるものである。

【００１２】８は熱交換器であり、制御弁１２、１３を
介して給湯配管１０、１１に接続されている。この給湯
配管１０、１１は熱源機９に接続され温水が常に循環し
ているものである。従って、制御弁１２、１３が開けば
ポンプ１４を運転することにより、熱源機９で加熱され
た温水は給湯配管１０、１１を介して実線矢印の方向に
熱交換器３を循環する。すなわち、温水回路が形成され
るものである。

【００１３】制御弁１２、１３は開度が変えられる流量
可変弁であり、開度が変わることによって温水回路、す
なわち、熱交換器８に流れる温水の量を変えることがで
きる。制御弁１２、１３の開度は制御信号に応じて全閉
から全開まで３１段階に変えられる。この開度は制御信
号を１回与える（１ステップ）毎に１段階開度が変わる
ものである。またこの制御弁の開度の変更は通常所定時
間毎（例えば４分毎）に行われる。

【００１４】このような制御弁としては、ステップモー
タを用いたものがよい。ステップモータを用いることに
よって、弁の開度と段階（ステップ）とが一致するので
制御弁からのフイ−ドバックを得ることなく正確に弁の
開度を設定することができる。さらにステップモータで
は夫々の段階から開度を変更する際のトルクが一定なの
で、特に制御弁が全閉あたりにあるときの開度変更が正
確に行えるものである。尚、ステップモータを用いず励
磁コイルに通電する電流で弁の開度を制御しようとした
場合、全閉付近では通電電流が小さくなって弁の開閉ト
ルクが温水の循環圧力以下になる場合があり、弁の開度
変更ができなくなる場合があった。

【００１５】１５は制御器であり、制御弁１２、１３へ
の制御信号の出力、や圧縮機１、送風機６、７、熱源機
９、ポンプ１４の運転を制御する。これらの機器の制御
は温度センサ２０の検出した室温ＴR及び設定器１６で
設定された設定値に基づいて制御される。

【００１６】従って、冷房運転を行う際は圧縮機１、送
風装置６、７を運転し、制御弁１２、１３を閉じれば蒸
発器４で冷却された調和空気を室内に供給して冷房運転
を行うことができる。暖房運転を行う際は熱源機９、ポ
ンプ１４、送風装置７を運転すると共に制御弁１２、１
３を開けば熱交換器で加熱された調和空気を室内に供給
して暖房運転を行うことができる。尚、この時圧縮機
１、送風装置６は停止している。

【００１７】除湿運転を行うときは、前記した暖房運転
と冷房運転を同時に行えば、蒸発器４で冷却された調和
空気を熱交換器７で再加熱することによって行われる。
送風装置７で供給される調和空気は、室温と同じ温度で
あり、蒸発器４で１度冷却されることによって、水分が
凝縮して取り除かれているので、除湿された空気になっ
ている。

【００１８】制御器１５は上記の冷房運転、暖房運転、
除湿運転に加えて次の制御を行っている。

【００１９】除湿運転時に送風装置７による送風量を
ほぼ弱風に制御する。

【００２０】除湿運転時の制御弁１２、１３の開閉範
囲を圧縮機１を運転している際の蒸発器４の冷房能力を
打ち消す暖房能力が熱交換器８から得られる開度以下に
規制する。

【００２１】室内温度ＴRの変化によって空気調和機
の運転モードが暖房運転から除湿運転に切り変わった
際、圧縮機１が運転を開始したら制御弁１２、１３を一
定ステップ（例えば１０ステップ）開く（制御弁１２、
１３を開く方向に制御信号を１０回出力する。）。

【００２２】室内温度ＴRの変化によって空気調和機
の運転モードが冷房運転から除湿運転に切り変わった
際、熱源機９が運転を開始したら制御弁１２、１３を一
定ステップ（例えば５ステップ）開く（制御弁１２、１
３を開く方向に制御信号を５回出力する。）。

【００２３】空気調和機の運転開始時の運転モードが
除湿運転の際は、まず圧縮機１の起動を行い、所定時間
（圧縮機１の起動が終了する時間、例えば１０秒程度）
後、熱源機９、ポンプ１４、送風装置６、７を起動す
る。

【００２４】図２は図１に示した空気調和機の室内ユニ
ット（主に蒸発器４、送風装置７、熱交換器８、制御弁
１２、１３を収納している）１７を壁１８に取りつけた
状態を示す概略断面図である。この図において、１９は
単一の放熱器であり、蒸発器４用の管と熱交換器８用の
管とを同一の放熱板に挿入して一体に構成している。

【００２５】従って、この放熱部１９の風上側には蒸発
器部（蒸発器４）が形成され、風下側には熱交換器部
（熱交換器８）が形成されている。

【００２６】温度センサ２０は室温ＴRを検出できるよ
うに放熱器１９の１次側に取りつけられている。尚、２
１は放熱器１９の２次側の温度を検出できるように取り
つけられた温度センサである。

【００２７】また、２２は室内空気の吸い込み口、２３
はエア−フイルタ−、２４は調和空気の吹出し風向を変
える風向変更用のフラップであり、調和空気の吹出口２
６に設けられている。

【００２８】図３は制御器１５の主な動作を示すフロー
チャートである。このフローチャートにおいてまずステ
ップＳ０、ステップＳ１で室温ＴRが、ＴS−１＞ＴRの
関係を満たすか、ＴS＋２≦ＴRの関係を満たすか、また
はＴS＋２＞ＴR≧ＴS−１の関係を満たすかの判断を行
う。ＴS＋２≦ＴRの関係を満たす時は冷房運転が行われ
れ、ＴS−１＞ＴRの関係を満たす時は暖房運転が行わ
れ、ＴS＋２＞ＴR≧ＴS−１の関係を満たす時は除湿運
転が行われる。

【００２９】ステップＳ１の条件を満たすときはステッ
プＳ３へ進み冷房運転が行われる。すなわち、圧縮機
１、送風装置６、７が運転され、制御弁１２、１３は全
閉になる。この時送風機７の送風量は利用者の好みによ
って任意に設定される。この冷房運転はステップＳ４で
ＴS＝ＴRになる（室温と設定値とが等しくなる）まで行
われる。尚、熱源機９、ポンプ１４は停止している。

【００３０】ステップＳ４でＴS＝ＴRが判断されると、
ステップＳ５を経てステップＳ６〜ステップＳ９の除湿
運転が開始される。ステップＳ５では冷房運転で閉じて
いた制御弁１２、１３に制御信号を５回送り制御弁１
２、１３を全閉から５段階まで強制的に開く（弁開度補
正手段）。

【００３１】除湿運転はまずステップＳ６で圧縮機１、
熱源機９を運転させると共に送風装置７、８を運転さ
せ、送風装置７の送風量を弱風量に設定する。この時、
圧縮機１、熱源機９、送風装置７、８、ポンプ１４の運
転がいずれも行われていないときは図４のフローチャ−
トに示す順次起動を行う。除湿運転を開始するとまずス
テップＳ４１で圧縮機１が運転しているか否か（冷房運
転を行っていたか否か）の判断を行い、ステップＳ４１
の条件を満たすときはステップＳ４２へ進む。ステップ
Ｓ４２では熱源機９及びポンプ１４を起動させて除湿運
転を開始する。この後、図３に示すステップＳ６へ進み
除湿運転を継続する。

【００３２】ステップＳ４１の条件を満たさないときは
ステップＳ４３で熱源機９が運転しているか否か（暖房
運転を行っていたか否か）の判断を行う。ステップＳ４
３の条件を満たす時はステップＳ４４へ進む。ステップ
Ｓ４４では圧縮機１と送付装置７、８、を起動させて除
湿運転を開始させる。この後、図３に示すステップＳ６
へ進み除湿運転を継続する。

【００３３】ステップＳ４１、ステップＳ４３のいずれ
の条件も満たさないとき（空気調和機が停止してくると
き）はステップＳ４５へ進む。ステップＳ４５ではまず
圧縮機１の起動を行い、ステップＳ４６で所定時間（圧
縮機１の起動が終了する時間、例えば１０秒程度）の計
時を行う。この計時が終了した後、熱源機９、ポンプ１
４、送風装置６、７を起動させる。この後、図３に示す
ステップＳ６へ進み除湿運転を継続する。

【００３４】このように、圧縮機１の起動が終了して圧
縮機１の起動電流がなくなり圧縮機１が運転電流で通常
運転を行っているときに、熱源機９やポンプ１４や送風
装置７、８を起動してこれらの機器の起動電流が流れて
も屋内配線に流れる電流が４５Ａを越えることはない。
例えば、運転電流が７Ａ、起動電流が３８Ａである出力
６５０Ｗの圧縮機１、運転電流が１Ａ、起動電流が７Ａ
のポンプ１４、運転電流が０．６Ａ、起動電流が３Ａの
バーナーファンを搭載した熱源機９、運転電流が０．５
Ａ、起動電流が４Ａの送風装置７、運転電流が０．６
Ａ、起動電流が４Ａの送風装置８を用いた場合、圧縮機
１の起動時は３８Ａの電流が流れるが、圧縮機１に運転
電流（７Ａ）が流れているときに残りの機器を同時に起
動しても、起動時の最大電流は２５Ａ（＝７Ａ＋７Ａ＋
３Ａ＋４Ａ＋４Ａ）となり、屋内配線の最大電流容量を
越えることはない。

【００３５】次に図３のフローチャートに於て、ステッ
プＳ７で室温ＴRと設定値ＴSとから制御信号を制御弁１
２、１３に出力するか否かの判断を行う。例えば制御信
号を出力するか否かは、「ＴS＞ＴRの時は制御弁１２、
１３を開く方の制御信号を出力し、ＴS＜ＴRの時は制御
弁１２、１３を閉じるの制御信号を出力し、ＴS＝ＴRの
時は制御信号を出力しない。」のように制御する。尚、
このステップＳ７は４分毎に行われるものである。

【００３６】次にステップＳ８、ステップＳ９によって
制御弁１２、１３の開度（ステップ数）が２０段階を越
えないように規制している。この２０段階は蒸発器によ
る冷房能力と熱交換器による暖房能力とがほぼバランス
する開度である。

【００３７】このように、空気調和機の運転モードが冷
房運転から除湿運転に変わる際には４分の周期を待たず
に制御弁１２、１３の開度が５段階開かれるので、除湿
運転による調和空気の温度を速く室温に近付けることが
できるものである。すなわち、制御弁の１２、１３の開
度は室温の変化に基づいて変えられるので、除湿運転を
開始しても室温が低下するまでは制御弁１２、１３の開
度は変化しない。さらに制御弁１２、１３の開度変更は
制御弁１２、１３の寿命を考慮して４分毎に設定されて
いるので除湿運転が開始してから４分間は制御弁１２、
１３の開度は変化しない。制御弁１２、１３の開度が増
加しないと冷媒回路による冷却能力と温水回路による加
熱能力とがバランスせず室内には、除湿運転を行ってい
るにも係わらずしばらくの間は冷風が供給され続けるこ
とになるので、本発明ではステップＳ５を設けて強制的
に制御弁１２、１３を５ステップを開いて、空気調和機
の運転が冷房運転から除湿運転に変わった後の吐出空気
の冷風感を防止しているものである。

【００３８】また、除湿運転では送風装置７の送風量が
弱風に設定されるので、室内から吸い込んだ空気の蒸発
器を通過する時間を長くすることができ、この空気の温
度を十分にさげることができる。すなわち、空気中の水
分の凝縮を十分に行うことができ、除湿能力が向上する
ものである。

【００３９】このような除湿運転は、ステップＳ１、ス
テップＳ２で室温ＴRがＴS+2＞ＴR≧１５の間にあるこ
とが判断されている間行われる。すなわち、除湿運転中
にステップＳ１の条件を満たせば冷房運転が再開され、
除湿運転中にステップＳ２の条件を満たせば暖房運転が
再開される。

【００４０】ステップＳ０の条件を満たすときはステッ
プＳ１０へ進み暖房運転が行われる。すなわち、圧縮機
１、送風装置６が停止して、ポンプ１４、熱源機９、送
風装置７を運転して、制御弁１２、１３を開く。この時
送風機７の送風量は利用者の好みによって任意に設定さ
れる。ステップＳ１１で前記したステップＳ７と同様な
判断を行い制御弁１２、１３を制御する制御信号を出力
する。この暖房運転はステップＳ１２でＴS＝ＴRになる
（室温と設定値とが等しくなる）まで行われる。

【００４１】ステップＳ１２でＴS＝ＴRが判断される
と、ステップＳ１３を経て前記したようなステップＳ６
〜ステップＳ９の除湿運転が開始される。ステップＳ１
３では暖房運転で制御した制御弁１２、１３に制御信号
を１０回送り制御弁１２、１３を現在の開度から１０段
階開く。

【００４２】このように、空気調和機の運転モードが暖
房運転から除湿運転に変わる際には４分の周期を待たず
に制御弁１２、１３の開度が１０段階開かれるので、除
湿運転による調和空気の温度を速く室温に近付けること
ができるものである。すなわち、暖房運転から除湿運転
に変わる場合は室温がほぼ設定値になっているので制御
弁１２、１３の開度はほぼ０（全閉）に近くなってい
る。この状態で除湿運転を開始すると、冷房運転から除
湿運転に変わるときと同様に室内には冷風が吐出される
ことになるが、本発明ではステップＳ１３を設けて強制
的に制御弁１２、１３を１０ステップを開いて、空気調
和機の運転が暖房運転から除湿運転に変わった後の吐出
空気の冷風感を防止しているものである。

【００４３】尚、空気調和機の運転が暖房運転から除湿
運転に変わるような時期は春先や梅雨時期の始まりの時
期であり、利用者にとって除湿運転で冷風が吹き出すの
は極めて不快感があるものである。従って、本発明のス
テップＳ１３では、空気調和機の運転が冷房運転から除
湿運転に変わるときよりも制御弁１２、１３が強制的に
開かれる開度を大きくして暖め気味の除湿運転が開始さ
せるように設定している。

【００４４】図４は空気調和機が冷房運転、すなわちス
テップＳ１の条件を満たす状態から運転を開始した際の
変化を示す説明図である。この図ではまず、冷房運転が
ＴR＝ＴSになるまで行われる。この冷房運転を行ってい
る間は制御弁１２、１３は全閉状態にある。次いで除湿
運転（ドライ運転）が開始されるときは、まず制御弁１
２、１３が強制的に５段階開き、熱源機９の運転を開始
し、送風装置７を弱風で運転する。以後４分毎に室温と
設定値とに基づいて制御弁１２、１３の開度を変更す
る。この除湿運転は室温が低下してＴR＜１５になるま
で続けられる。室温がＴR＜１５になると暖房運転が開
始される。次いで室温がＴR＝ＴSになると除湿運転が再
開され、室温がＴS+2≦ＴRになると冷房運転が再開され
る。

【００４５】図５は空気調和機が暖房運転、すなわちス
テップＳ０の条件を満たす状態から運転を開始した際の
変化を示す説明図である。この図ではまず、暖房運転が
ＴR＝ＴSになるまで行われる。この暖房運転は熱源機
９、ポンプ１４が運転され室温と設定値とに基づいて制
御弁１２、１３の開度が４分毎に変更されている。次い
で除湿運転が開始されるときには、制御弁１２、１３を
強制的に１０段階現在の弁開度から開き、冷媒回路の運
転を開始し、送風装置７を弱風で運転する。以後４分毎
に室温と設定値とに基づいて制御弁１２、１３の開度を
変更する。この除湿運転は室温が低下してＴS+2≦ＴRに
なるまで続けられる。室温がＴS+2≦ＴRになると冷房運
転が開始される。次いで室温がＴR＝ＴSになると除湿運
転が再開され、室温がＴR＜１５になると冷房運転が再
開される。

【００４６】

【発明の効果】このように構成された空気調和機では暖
房運転を行う温水回路と、冷房運転を行う冷媒回路とを
有し、温水回路と冷媒回路とを同時に運転して除湿運転
を行う際に、制御器でまず起動電流が最大の圧縮機を起
動した後、所定時間を経過してから熱源機、ポンプ、送
風装置など他の機器の起動を行うので、これらの機器を
全て同じ屋内配線に接続しても、機器の起動時に流れる
起動電流が屋内配線の電流容量を越えることを防止する
ことができる。

【００４７】従って、屋内配線の加熱による発火や、起
動電流の増加による電圧降下を防止することができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による空気調和機の概略構成説明図であ
る。

【図２】図１に示した空気調和機の室内ユニットを壁に
取りつけた状態の概略断面図である。

【図３】本発明の空気調和機の主な動作を示すフローチ
ャートである。

【図４】本発明の空気調和機の除湿運転開始時の機器の
起動順番を示すフローチャートである。

【図５】冷房運転から開始される場合の室内温度と制御
弁との関係を示す説明図である。

【図６】暖房運転から開始される場合の室内温度と制御
弁との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 凝縮器 ３ 減圧装置 ４ 蒸発器 ５ 冷媒配管 ７ 送風装置 ８ 熱交換器 ９ 熱源機 １０ 給湯配管 １１ 給湯配管 １２ 制御弁 １３ 制御弁 １４ ポンプ １５ 制御器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を順次
   冷媒配管で環状に接続した冷媒回路及び熱源機、ポン
   プ、熱交換器を順次温水配管で環状に接続した温水回路
   を有し、冷房運転の際は冷媒回路の蒸発器で冷却された
   調和空気を送風装置を用いて室内に供給し、暖房運転の
   際は温水回路の熱交換器で加熱された調和空気を送風装
   置を用いて室内に供給し、除湿運転の際は冷媒回路の蒸
   発器で冷却された調和空気を温水回路の熱交換器で再加
   熱した後送風装置で室内に供給するように成した空気調
   和機において、圧縮機、送風装置、熱源機、ポンプ等を
   同じ電源に接続すると共に、空気調和機の運転を除湿運
   転から開始する際に、まず圧縮機を起動させ、次いで所
   定時間後に送風装置、熱源機、ポンプを起動させる制御
   器を備えたことを特徴とする空気調和機の制御装置。