JPH083373B2

JPH083373B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JPH083373B2
Application number: JP1270593A
Authority: JP
Inventors: 信男大塚; 吉章渡邊; 廣之布川; 俊夫植田; 潔猪谷
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1989-10-18
Filing date: 1989-10-18
Publication date: 1996-01-17
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPH03134424A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は圧縮機を用いた冷凍サイクルと、加熱装置を
用いたブラインの循環サイクルとを有する空気調和機に
関するものである。

（ロ）従来の技術このような空気調和機の従来技術としては、実公昭55
−52262号公報に記載されているようなものがあった。
この公報に記載されたものは、冷房運転時には冷凍サイ
クルを運転することにより冷房運転を行ない、暖房運転
時には加熱したブラインを循環させて暖房運転を行なう
ものであった。

（ハ）発明が解決しようとする課題実公昭55−52262号に記載されたような空気調和装置
では、冷房運転時には温度検出器の検出する温度に基づ
いて圧縮機の運転／停止を制御し、暖房運転時には温水
ボイラとポンプとを温度検出器の検出する温度に基づい
て運転するものであった。すなわち、圧縮機、温水ボイ
ラ、ポンプの運転はON/OFF制御されるのみであり、負荷
の大きさに見合った適切な能力での運転が行なえず運転
効率が悪いものであった。

このような問題点に対して、本発明は圧縮機、及びポ
ンプの能力制御を行なって運転効率を改善した空気調和
機を提供するものである。

（ニ）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て成る冷凍サイクルと、加熱装
置、放熱器、ポンプをブライン配管で環状に接続して成
るブラインの循環サイクルとを備え、少なくとも圧縮
機、凝縮器、加熱装置を同一のユニットに収納した空気
調和機において、ユニットは縦長の外観を有する加熱装
置を圧縮機が収納されている区画と同じ区画内に縦長に
収納したものである。

また、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て成る冷凍サイクルと、加熱装置、
放熱器、ポンプをブライン配管で環状に接続して成るブ
ラインの循環サイクルとを備え、少なくとも圧縮機、凝
縮器、加熱装置を同一のユニットに収納した空気調和機
において、ユニットには設定周波数の三相交流電力を出
力する単一の電源装置を設け、冷凍サイクルを用いた冷
房運転の際には電源装置から出力される三相交流電力を
圧縮機に供給し、ブラインの循環サイクルを用いた暖房
運転の際には電源装置から出力される三相交流電力をポ
ンプに供給するものである。

また圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を順次冷媒配
管で環状に接続して成る冷凍サイクルと、加熱装置、放
熱器、ポンプをブライン配管で環状に接続して成るブラ
インの循環サイクルとを備え、少なくとも圧縮機、凝縮
器、加熱装置を同一のユニットに収納した空気調和機に
おいて、ユニットには設定周波数、設定電圧の三相交流
電力を出力する単一の電源装置を設け、冷凍サイクルを
用いた冷房運転の際には電源装置から出力される三相交
流電力を圧縮機に供給し、ブラインの循環サイクルを用
いた暖房運転の際には電源装置から出力される三相交流
電力をポンプに供給するように成すと共に、圧縮機に供
給する三相交流電力の（設定電圧）／（設定周波数）の
値とポンプに共に供給する三相交流電力の（設定電圧）
／（設定周波数）の値とを異ならせたものである。

また圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を順次冷媒配
管で環状に接続して成る冷凍サイクルと、蒸発器と風路
の２次側に設けられた放熱器、ポンプ、加熱装置をブラ
イン配管で環状に接続して成るブラインの循環サイクル
とを備え、少なくとも圧縮機、凝縮器、加熱装置を同一
のユニットに収納した空気調和機において、ユニットに
は設定周波数、設定電圧の三相交流電力を出力する単一
の電源装置を設け、冷凍サイクルを用いた冷房運転の際
は電源装置から出力される三相交流電力を圧縮機に供給
し、ブラインの循環サイクルを用いた暖房運転の際には
電源装置から出力される三相交流電力をポンプに供給
し、冷凍サイクル、ブラインの循環サイクルの両サイク
ルを用いた除湿運転の際には電源装置から出力される三
相交流電力を圧縮機及びポンプに供給するように成すと
共に、冷房運転の際の三相交流電力の（設定電圧）／
（設定周波数）の値と、暖房運転の際の三相交流電力の
（設定電圧）／（設定周波数）の値と、除湿運転の際の
三相交流電力の（設定電圧）／（設定周波数）の値とを
お互いに異ならせたものである。

（ホ）作用このように構成された空気調和機では、加熱装置を縦
方向に圧縮機と同じ区画に収納することができ、空気調
和機のコンパクト化が図れるものである。

また、単一の周波数可変型の三相交流電力を用いて、
圧縮機とポンプとを駆動することができ、冷房運転時に
は圧縮機の回転数を変えて能力制御を行ない、暖房運転
時にはポンプの回転数を変えてブラインの循環量を制御
するものである。

また、圧縮機のみに三相交流電力を供給する時、ポン
プのみに三相交流電力を供給する時、圧縮機とポンプと
の両方に三相交流電力を供給する時で三相交流電力の
（設定電圧）／（設定周波数）の値を夫々において効率
の良い運転が行なえる値に設定したものである。

（ヘ）実施例以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は室外ユニット１と室内ユニット２とからなる空気調
和機の冷凍サイクル及びブラインの循環サイクルを示す
冷媒回路図である。この図において、３は三相誘導電動
機を有する圧縮機、４は凝縮器、５は減圧装置、６は蒸
発器、７はアキュムレーターであり、夫々冷媒配管で環
状に接続されて冷凍サイクルを構成している。尚、蒸発
器６の風路の風下側には近接してブラインが流れる放熱
器12が設けられており、この放熱器12は加熱装置８（バ
ーナー）、プレッシャータンク９、リザーブタンク10、
三相誘導電動機を有するポンプと共にブラインが循環す
る循環サイクルを構成している。冷凍サイクル中の圧縮
機を運転することにより冷媒が実線矢印の方向に流れ蒸
発器６にて冷房運転が行なわれる。またバーナー８を点
火し、ポンプ11を運転することによって、バーナー８で
加熱されたブラインが放熱器12へ流れ暖房運転が行なわ
れるものである。

蒸発器６、放熱器12は送風機の風路内に同時に設けら
れており、蒸発器６を風上側、放熱器12を風下側に設け
ている。従って、圧縮機３とバーナー８との両方を運転
した時には、送風機による送風空気はまず蒸発器６で冷
却された後、放熱器12にて加熱される。すなわち、除湿
運転が行なわれる。この時、冷却能力又は加熱能力を調
節すれば暖めぎみの除湿運転、冷やしぎみの除湿運転が
行なえるものである。13は床暖房用のマットであり、ポ
ンプ11が運転することによってバーナー８で加熱される
前のブラインが循環するものである。すなわち、ポンプ
11を運転すればブラインがバーナー８とマット13（マッ
ト13を接続していない時には供給されない）とに供給さ
れる。従って、マット13には放熱器13で一度放熱した後
のブラインが流れ込むものであり、マット13の放熱温度
は放熱器12の放熱温度より低くなる。プレッシャータン
ク９はブラインの熱膨張やポンプ11の吐出圧などによっ
てブラインの循環サイクル内の圧力が所定の圧力以上の
時にブラインの一部をリザーブタンク10へ溜めるもので
ある。尚、14はリザーブタンク10内のブラインの液面を
検知するフロートスイッチである。

バーナー８はバーナーモータ15、第１燃焼区画16、第
２燃焼区画17、燃焼切換弁18,19、燃料供給量を比例制
御する比例弁20、燃料の供給を遮断する電磁弁21を有
し、比例制御弁20の開度を調節して燃焼量を調節すると
共に燃焼区画を選択（又は両区画）して要求する加熱量
に応じるものである。

第２図は第１図に示した室外ユニットの斜視図であ
る。このユニット１には圧縮機３、凝縮器４、減圧装置
５、バーナー８、プレッシャータンク９、リザーブタン
ク10、ポンプ11及び凝縮器４の送風機（第３図）、室外
側制御部（図示せず）を収納している。22は送風機の吸
収口である。

第３図，第４図は第２図に示した室外ユニットからカ
バーを外した状態の正面図及び上面図である。これ等の
図において、23はファンであり、電動機24と共に送風装
置を構成している。25,26は夫々圧縮機３等を収納する
区画と凝縮器４等を収納する区画であり、区画壁27,28
によって囲まれている。尚、29は区画26の前画側を覆う
パネルでありファン23に対応する部分が円状に切抜かれ
て風路になっている。区画25には縦型のバーナー８が圧
縮機３と並んで配置されており、下部での燃焼熱が上方
に向って流れ、この間にブライン（例えば水など）が加
熱されるものである。

ポンプ11は実線矢印のようにブラインを吸込み、この
後吐出する。尚、ブラインが流れるブライン配管は省略
している。

第５図は前記した空気調和機の室外ユニットに用いる
要部電子回路図である。この図において、30はマイクロ
プロセッサであり、入力データや制御信号に基づいて所
定の演算や判断処理を行なった後圧縮機３、ポンプ11、
送風装置の電動機などの運転を制御するものである。こ
のマイクロプロセッサ30の主な動作はフローチャートを
用いて後記する。31〜35は温度センサ（負特性サーミス
タなど）であり、夫々凝縮器４の温度、圧縮機３の温
度、外気温度、バーナー８で加熱される前のブラインの
温度、バーナー８で加熱された後のブラインの温度を検
出できる位置に設けられている。夫々の温度の上下によ
って変化する電圧がマイクロプロセッサ30の端子P1〜P5
に印加される。マイクロプロセッサ30は端子P1〜P5に印
加さえた電圧をアナログ／デジタル（A/D）変換した
後、電圧データとして取り込み、このデータに対応する
温度データを夫々の温度センサが検出した温度値として
内部の記憶部に格納する。

ターミナルS,AC,ACは室内ユニット２に接続されるも
のであり、ターミナルAC,ACは室内ユニットから交流電
力が供給されるものである。ターミナルAC,Sは室内ユニ
ットと室外ユニットとの間で信号の送受を行なうもので
ある。まず、ターミナルAC,S間に供給された室内ユニッ
ト１からの信号はフォトカプラ36を介してON/OFFの信号
に変換された後マイクロプロセッサ30の端子P6に与えら
れる。マイクロプロセッサ30はこのON/OFFの信号を所定
のルーチンによって制御データに変換した後、この制御
データに基づいて圧縮機３、ポンプ11などの機器の運転
を制御する。この制御データとしては圧縮機３又はポン
プ11に供給する三相交流電力の目標周波数値、冷房運
転、暖房運転（床暖マットの有無付）、除湿運転などの
運転モードデータなどがある。

また、マイクロプロセッサ30（室外ユニット１）から
室内ユニットへ運転データを送る際には、マイクロプロ
セッサ30の端子P7から出力されたON/OFF信号をターミナ
ルS,AC間にフォトカプラ37を介して重畳させるものであ
る。この運転データとして圧縮機３又はポンプ11に供給
している交流電力の現在の周波数値、外気温度データ、
異常発生時の異常状態を示すデータなどである。

38は直流電源であり、ターミナルAC,AC間に供給され
る交流電力を整流平滑した後所定の直流電圧＋V_CC,−V
_CC1,−V_CC2,COM（アースレベル）を出力するものであ
る。

電動機24は開閉接片40、切換接片41を介して交流電力
が供給される。切換接片41を切換えることによって電動
機24の通電端子が換わり、電動機24の回転数を高と低と
の２速に切換えることができる。尚、42は電動機24の運
転コンデンサである。

43は複数のスイッチング素子を三相ブリッジ状に結線
して成るインバータ回路である。スイッチング素子は夫
々がドライバー44を介してマイクロプロセッサ30に接続
されており、マイクロプロセッサ30からの信号に応答し
てON/OFFするものである。インバータ回路43からの三相
出力Ｕ相,V相,W相には夫々切換接片45,46,47が接続され
ている。切換接片45,46,47が第５図に示す状態にある時
には、インバータ回路43からの出力電力はポンプ11に供
給され、切換接片が第５図と反対の状態にある時にはイ
ンバータ回路43からの出力電力は圧縮機３に供給され
る。インバータ回路43のスイッチング素子がON/OFFする
ことによってPWM理論に基づく三相電力が得られる。こ
れらのスイッチング素子をON/OFFさせる信号はマイクロ
プロセッサ30の内部で搬送波と変調波とを変調して得て
もよく、また予めPWM理論に基づく信号を記憶してお
き、順次の信号を出力するようにしてもよい。48〜51は
リレーであり、リレー48は常開接片40を開閉し、リレー
49は切換接片41を切換え、リレー50は切換接片45〜47を
切換え、リレー51は常開接片56を開閉するものである。
52〜55はスイッチング素子（トランジスタ）であり、マ
イクロプロセッサ30からのON/OFF信号に応じて導通、非
導通が切換るものである。スイッチング素子52〜55が導
通状態になることによって夫々のリレーの接片が動作す
る。尚、第５図に示した状態はりレー48〜51が非通電の
時の接片40,41,45〜47,56の状態である。

57はバーナー８の制御装置であり、常開接片56が閉じ
て電力が供給された後、マイクロプロセッサ30の端子P8
〜P14から与えられる制御信号に基づいて、燃焼区画16,
17の切換、比例弁20の開度変更による燃焼量の変更、バ
ーナーモータ15の回転数などを制御する。この制御信号
としては、温度センサ35の検出温度（出湯温度）が所定
温度TA℃に制御させる信号（暖房運転時）、温度センサ
35の検出温度が所定温度TB℃（＜TA）に制御させる信号
（暖房運転の際の被調和室の温度が設定温度に近づいた
時、冷凍サイクルを同時に運転して被調和室の除湿運転
を行なう時）、温度センサ34の検出温度が所定温度TC℃
（≦TB）に制御させる信号（室内ユニットを運転させ
ず、床暖房用のマット13による床暖房を行なう時）など
である。

第６図はインバータ回路43のスイッチング素子に与え
るON/OFF信号を生成する際の説明図である。この図では
三相出力のうちの一相についてのみ示している。58は搬
送波となる三角波であり、59は変調波となるsin波であ
る。この搬送波58とsin波59との大小を比較した結果が
スイッチング信号波形60である。このスイッチング波形
60のH/Lに応じてスイッチング素子をON/OFFさせる。三
相交流出力を得るためには６種のスイッチング信号波形
が必要であり、第６図に示したsin波59の位相を前後に1
20゜ずらしてスイッチング信号波形を２種類得た後、こ
れ等３種類の波形を反転してさらに３種類の波形を得
て、６種類のスイッチング信号波形にする。第６図に示
したスイッチング信号波形60は１個のスイッチング素子
用のものであるが、このスイッチング素子をインバータ
回路の１つのアームの正側のスイッチング素子とした場
合、スイッチング信号波形60と同じ変化の波形（但し出
力電圧は電源電圧＋V_CC（280V）である。）が三相のう
ちの一相の出力電圧として得られる。この出力電波を圧
縮機３やポンプ11などの誘導負荷に供給すると、電流変
化はsin波の変化特性となるため、出力電圧の変化をsin
波に置き換えることができる。61は出力電圧を置き換え
た仮想sin波である。この仮想sin波のピーク−ピーク電
圧Vpは変調用のsin波59のピーク−ピーク電圧Vsの大き
さによって左右される。従って、変調用のsin波59の振
幅（Vs）を変えることによってインバータ回路43から出
力される出力電圧（Vp）を変えることができる。（尚、
sin波59の振幅を変える換わりに三角波58の振幅を変え
てもよい。）また、変調用のsin波59の周波数を変えれば出力電力
の周波数も変化する。三角波58の周波数はインバータ回
路43を構成するスイッチング素子のスイッチング速度を
考慮して適値に設定すればよい。

マイクロプロセッサ30は以上のようにして得られた各
周波数毎のスイッチング信号を記憶しておき逐次出力す
るようにしても良く、また、sin波59、三角波58を逐次
演算して比較しながらスイッチング信号を出力するよう
にしてもよい。またこのようにしてスイッチング信号を
得る過程において、三相出力の電圧Vpと周波数Ｆとの間
に負荷の運転効率が良くなるように“Vp/F＝A"なる関係
が設定されている。第７図の62は圧縮機３において運転
効率が良くなる電圧Vpと周波数Ｆとの関係（Vp/F＝Ａ）
を示す特性であり、63は同じくポンプ11の特性（Vp/F²
＝Ａ）である。尚、第８図は第７図に示した特性と異な
る特性（Vp/F＝Ｂ）のポンプを用いる時の、このポンプ
の特性である。

従って、マイクロプロセッサ30はこの２種類の特性
（圧縮機用とポンプ用）の三相交流出力を得るためのス
イッチング信号をインバータ回路に出力することができ
る。

第９図はこのマイクロプロセッサ30の主な動作を示す
フローチャートである。まずステップS1で電源が供給さ
れマイクロプロセッサ30が動作を開始する。次いでステ
ップS2で室内ユニットから冷房、暖房などの運転モード
や要求能力（周波数）などを表わすデータを受信する。
次いでステップS3で運転モードが冷房、除湿かを判断す
る。冷房、除湿でない時すなわち暖房運転の時にはステ
ップS4へ進みリレー50を非通電状態にして切換接片45〜
47をポンプ11側に切換える。次いでステップS5ではポン
プ11用のスイッチング信号、すなわち第７図の特性63を
満すスイッチング信号を室内ユニットからの要求周波数
に基づいて出力する。従って、ポンプ11はこの周波数で
駆動される。次にステップS6へ進み、バーナーの制御装
置57へ運転信号を出力する。これらの動作によって、加
熱されたブライン（温水など）が室内ユニットの放熱器
に供給されて暖房運転が成される。ステップS3で冷房、
除湿のモードが設定されている時には、ステップS7へ進
みリレー50を通電して切換接片45〜47を圧縮機３側に切
換える。次いでステップS8では圧縮機３用のスイッチン
グ信号を室内ユニットからの要求周波数に基づいて出力
する。従って、圧縮機３はこの周波数で駆動される。次
にステップS9へ進み電動機24の回転数を設定し冷房運転
を行なう。

（ト）発明の効果以上のように本発明の空気調和機は、圧縮機を用いた
冷凍サイクルと加熱装置を用いたブラインの循環サイク
ルとを備えたものにおいて、縦長の外観を有する加熱装
置をユニット内の圧縮機と同じ区画内に縦長に圧縮機と
区画壁との間に収納したので、圧縮機、加熱装置を収納
したユニットを密集化して小型にすることができる。

また、設定周波数の三相交流電力を出力する単一の電
源装置を圧縮機とポンプとに切換えて接続するので、単
一の電源装置にて圧縮機とポンプとの能力切換えが行な
えるものである。

さらに圧縮機とポンプとで供給する交流電源の電圧／
周波数比を変えることによって、圧縮機とポンプとが夫
々において効率のよい運転が行なえるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す空気調和機の冷媒回路
図、第２図は第１図に示した室外ユニットの斜視図、第
３図は第２図に示した室外ユニットからカバーを外した
ところの正面図、第４図は第２図に示した室外ユニット
からカバーを外したところの上面図、第５図は第１図〜
第４図に示した空気調和機の室内ユニットに用いる要部
電子回路図、第６図は第５図に示したインバータ回路に
与えるON/OFF信号の説明図、第７図，第８図は電圧／周
波数特性図、第９図は第５図に示したマイクロプロセッ
サの動作を示すフローチャートである。１……室外ユニット、３……圧縮機、８……バーナー、
11……ポンプ、43……インバータ回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者植田俊夫大阪府守口市京阪本通２丁目18番地三洋電機株式会社内 (72)発明者猪谷潔大阪府守口市京阪本通２丁目18番地三洋電機株式会社内 (56)参考文献特開昭58−115237（ＪＰ，Ａ) 特公昭55−52262（ＪＰ，Ｂ２) 実公昭60−38118（ＪＰ，Ｙ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【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て成る冷凍サイクルと、加熱装
置、放熱器、ポンプをブライン配管で環状に接続して成
るブラインの循環サイクルとを備え、少なくとも圧縮
機、凝縮器、加熱装置を同一のユニットに収納した空気
調和機において、ユニットは縦長の外観を有する加熱装
置を圧縮機が収納されている区画と同じ区画内に縦長に
圧縮機と区画壁との間に収納したことを特徴とする空気
調和機。
【請求項２】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て成る冷凍サイクルと、加熱装
置、放熱器、ポンプをブライン配管で環状に接続して成
るブラインの循環サイクルとを備え、少なくとも圧縮
機、凝縮器、加熱装置を同一のユニットに収納した空気
調和機において、ユニットには設定周波数の三相交流電
力を出力する単一と電源装置を設け、冷凍サイクルを用
いた冷房運転の際には電源装置から出力される三相交流
電力を圧縮機に供給し、ブラインの循環サイクルを用い
た暖房運転の際には電源装置から出力される三相交流電
力をポンプに供給することを特徴とする空気調和機。
【請求項３】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て成る冷凍サイクルと、加熱装
置、放熱器、ポンプをブライン配管で環状に接続して成
るブラインの循環サイクルとを備え、少なくとも圧縮
機、凝縮器、加熱装置を同一のユニットに収納した空気
調和機において、ユニットには設定周波数、設定電圧の
三相交流電力を出力する単一の電源装置を設け、冷凍サ
イクルを用いた冷房運転の際には電源装置から出力され
る三相交流電力を圧縮機に供給し、ブラインの循環サイ
クルを用いた暖房運転の際には電源装置から出力される
三相交流電力をポンプに供給するように成すと共に、圧
縮機に供給する三相交流電力の（設定電圧）／（設定周
波数）の値とポンプに供給する三相交流電力の（設定電
圧）／（設定周波数）の値とを異ならせたことを特徴と
する空気調和機。
【請求項４】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て成る冷凍サイクルと、蒸発器
の風路の２次側に設けられた放熱器、ポンプ、加熱装置
をブライン配管で環状に接続して成るブラインの循環サ
イクルとを備え、少なくとも圧縮機、凝縮器、加熱装置
を同一のユニットに収納した空気調和機において、ユニ
ットには設定周波数、設定電圧の三相交流電力を出力す
る単一の電源装置を設け、冷凍サイクルを用いた冷房運
転の際は電源装置から出力される三相交流電力を圧縮機
に供給し、ブラインの循環サイクルを用いた暖房運転の
際には電源装置から出力される三相交流電力をポンプに
供給し、冷凍サイクル、ブラインの循環サイクルの両サ
イクルを用いた除湿運転の際には電源装置から出力され
る三相交流電力を圧縮機及びポンプに供給するように成
すと共に、冷房運転の際の三相交流電力の（設定電圧）
／（設定周波数）の値と、暖房運転の際の三相交流電力
の（設定電圧）／（設定周波数）の値と、除湿運転の際
の三相交流電力の（設定電圧）／（設定周波数）の値と
をお互いに異ならせたことを特徴とする空気調和機。