JPS5832103Y2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は圧縮機が温度調節器によって自動停止してから
運転再開に至るまでの間の室内環境をより快適に維持す
ることが可能な空気調和機の新規な構造に関する。

温度調節器の起動信号、停止信号によって圧縮機を自動
発停する方式の空気調和機において、温度調節器により
圧縮機が自動停止してから、一定時間後に室温が前記温
度調節器の起動信号発生温度点に到達しない場合には、
先の一定時間後に圧縮機を強制的に運転させるようにし
たものが提案されている。

これは室内空気の温度は設定値に対して高くはないが、
湿気を含んだ外気の侵入、人体からの発生潜熱等主に潜
熱負荷の影響で湿度が上昇して不快指数が高くなる場合
があるからであって、か＼る場合、温度調節器による圧
縮機の自動発停制御だけでは例えば外気が低温高温であ
る場合などに、室内を常時快適に保持することが困難と
なる問題があるのが理由とされている。

ところが上述せる従来方式のものでは圧縮機自動停止か
ら強制運転までの中断時間即ち強制復帰時間が一定であ
ったため、該時間の設定が長いと室内を快適に保持し得
ないし、短いと快適状態であるにもか・わらず強制運転
に入って不経済な運転を強いる結果となり好ましくなか
った。

殊に快適条件を不快指数の面からみた場合、不快指数＝
（乾球温度ＤＢ十湿球温度ＷＢ） ｘｏ、７２＋４０．
６なる式で表されることが明らかである点よりして、外
気温度ＤＢが高い（顕熱負荷大）ときには蒸発器停止後
に、壁面からの伝播による侵入と、外気の直接侵入とに
よって侵入熱が大きく、室温の上昇が早いこと、外気の
絶対湿度ＷＢが高い（潜熱負荷、大、一般に外気温が高
いときには湿度も高いときが多い）ときには、外気によ
る湿度上昇も早いことが挙げられるものであって、空調
負荷が太きいときは強制復帰時間内に不快と感じる場合
が屡々生ずるし、さらにか・る負荷条件によって、温度
調節器による停止から室内温・湿度が不快指数の高い領
域に達するまでの時間が種々変ることも明らかで゛ある
。

このような点に鑑みれば、前述せる従来の空気調和式で
は空調負荷条件に見合った発停制御が行い難くて、折角
の強制運転制御が全く実効を期し得なく、徒らに装置コ
ストの逓増につながるだけであって、根本的な解決手段
とはならなかった。

本考案はか・る問題点の解消をはかるべく種々検討の結
果、案出されるに至ったものであって、特に、温度調節
回路による自動発停を行わせるようにした空気調和機に
おいて、自動停止した圧縮機を強制的に運転再開するま
での強制復帰時間を、外気温・湿度等空調負荷条件の変
動に対応して電気抵抗値が変化する感温抵抗素子を要素
とする時間調節回路からの電気信号によって、空調負荷
大なるときは短く、小なるときは長く、略々自動的に長
短調節可能となした構成を特徴とする。

以下さらに本考案の内容について添付図面を参照しつつ
詳細に説明する。

第１図は本考案空気調和機の例に係る冷房・除湿機の基
本冷凍回路図であり、二点鎖線で２分してなる左半部お
よび右半部は室外ユニットおよび室内ユニットを夫々示
している。

室外ユニットは圧縮機１と、凝縮器２と、アキュムレー
タ３と、電磁弁５が設けられて、かつ、凝縮器２に側路
したバイパス管４とを具備する一方、室内ユニットは再
熱器６、減圧器７および蒸発器８を具備して、図示の一
方向冷媒循環回路を形成している。

図中、９，１０は室外用ファン、室内用ファンを示して
いる。

そして、冷房運転時は電磁弁５を閉止させることにより
、高圧冷媒の凝縮熱交換を凝縮器２で担持させて、再熱
コイル６を殆んど機能させないようにし、一方、除湿運
転時には電磁弁５を開放させることにより、凝縮器２を
熱交換の用に供しなく単に受液器として作用させると共
に、再熱器６で凝縮熱交換を行わせ、蒸発器８で熱交換
を行って脱湿冷却された室内空気を前記再熱器６で再熱
し、冷風気味あるいは温風気味の除湿運転が威されるも
のである。

この冷房・除湿機の運転を掌る電気回路を第２図に示し
ているが、圧縮機用モータＩＭ、電磁弁５用のコイル５
ｃ、室外ファン用モータ９Ｍ、室内ファン用モータＩＯ
Ｍ、電磁リレー１２．１３，１４．運転スイッチ１５お
よび制御回路１１からなり、圧縮機用モータ１Ｍと室外
ファン用モータ９Ｍとは、電磁リレー１２の付勢によっ
て運転し、室内ファン用モータ１０Ｍは電磁リレー１３
の付勢によって運転を行い、また、電磁弁５は電磁リレ
ー１２と電磁リレー１４とが共に付勢することによって
コイル５Ｃが励磁し開弁作動を行う。

一方、制御回路１１は運転スイッチ１５の投入により常
に通電が戊されるようになっている。

しかして上記制御回路１１は本考案を特徴づける強制運
転回路及び時間調節回路を含み電子的回路になるもので
あって、その回路例を第３図に展開量しているが、該回
路１５は直流電源１６．温度調節回路１７．異常起動に
対する保償機能を有する停止保償回路１８９強制運転回
路１９．室外ファン運転モード選択スイッチ２０および
除霜指令回路２１ならびに時間調節回路２４からなって
いる。

直流電源１６は上記各回路１７〜２１．２４に低電圧直
流電源を供給するものであり、他の各回路１７〜２１．
２４については以下、逐次説明する。

温度調節回路１７： 冷房・除湿機の室内空気吸込通路に配設した温度検知素
子例えば負特性サーミスタ２２．タップ付抵抗Ｒ８とボ
リウム抵抗ＶＲとからなる可変抵抗温度設定スイッチ２
３、抵抗Ｒｌ 、 Ｒ２、コンパレータＣＯＩおよびト
ランジスタＱ１．Ｑ２．Ｑ３から構成されていて、出力
部のトランジスタＱ２．Ｑ３を電磁リレー１２．１３の
各コイル１２ Ｃ，１３Ｃが並列接続されてなるリレー
回路２７に対して直列的に接続している。

この温度調節回路１７は、サーミスタ２２（第１辺）、
前記可変抵抗（第２辺）、抵抗Ｒ，（第３辺）、抵抗Ｒ
２（第４辺）でブリッジ回路を形成し、第１辺・第２辺
間の電位ｅ１と第３辺・第４辺間の電位ｅ２とをコンパ
レータＣ８１で比較し、この比較結果でリレー１２およ
びリレー１３をオン・オフさせる。

室温が設定値よりも高くなると、サーミスタ２２の抵抗
が低下して第１辺・第２辺間の電位ｅ１が第３辺・第４
辺間の電位ｅ２に比して高くなり、コンパレータＣ８１
の出力はＬレベルとなり、トランジスタＱ１．Ｑ２．Ｑ
３はＯＮとなって、電位ｅ３がＬレベルとなることから
電磁リレー１２．１３が付勢する。

この温度調節回路１７は電磁リレー１２．１３を付勢、
即ち起動指令を発するときにおける温度点Ｔ１と、電磁
リレー１２．１３を付勢から消勢に転する、即ち停止指
令を発するときにおける温度点Ｔ２との間に、前者が後
者に比して高値となるテ゛イファレンシャルを有する作
動を威すと共に、サーミスタ２２からの起動・停止信号
のうちの一方の信号が与えられると、次に他方の信号が
与えられるまで現状態を保持すべく所謂フリップ・フロ
ップ回路として機能するものである。

停止探信回路１８： 電磁リレー１２．１３が付勢から消勢に転じたときから
一定時間ｔ１例えば３分間を通じて、たとえ付勢指令が
出されるようなことがあってもこれとは無関係に強制し
て電磁リレー１２．１３を消勢に保持する回路で゛ある
。

トランジスタＱ４．コンテ゛ンサＣ，、Ｃ，各抵抗Ｒ３
〜Ｒ５，コンパレータＣ６２およびダイオードＤ２゜Ｄ
３．Ｄ４で構成されていて、次の如く作動する。

電磁リレー１２．１３が付勢したとき（電位ｅ３がＬレ
ベルのとき）、タイマー用コンテ゛ンサＣ１には該コン
テ゛ンサＣ０と並列させた抵抗Ｒ３の電圧に相当する電
荷が略々瞬時に充電される。

また、電磁リレー１２．１３付勢時にはコンパレータＣ
８２の出力はＨレベルの電圧になる。

そして前記トランジスタＱ３がオフとなると、即ち圧縮
機１が停止すると、トランジスタＱ４はオンとなり、コ
ンパレータＣ６２の（ト）入力側電位は抵抗Ｒ４とＲ５
の間に低下した分圧電位ｅ４が入力される一方、コンパ
レータＣ８２の（−）入力側電位は前記分圧電位ｅ４よ
りも高電位となり、コンテ゛ンサＣ１の電荷が抵抗Ｒ３
を通じて放電する時間ｔ１（３分）中は、コンパレータ
Ｃ６２の出力はＬレベルとなるため、トランジスタＱ２
のベースはダイオードＤ３を介してＬレベルになる。

従ってトランジスタＱ３のオフ状態を３分間保持する。

そしてコンデンサＣ１の充電電荷が抵抗Ｒ３によって放
電完了する３分後に、コンパレータＣ６２の出力をＨレ
ベルに転じさせ、トランジスタＱ２のベースがＬレベル
であるのを解放する。

かくして圧縮機１が停止した時点から３分間ｔｏは、た
とえ室温が圧縮機１起動のための温度点Ｔ１に達したと
しても再投入されることは防止される。

なお、この一定時間ｔ１はコンデンサＣ１および放電抵
抗Ｒ３の容量選定によって長短調節可能であるが、冷凍
回路における圧縮機１停止後の高圧。

低圧の差が漸次小さくなってバランスのとれたところま
で推移する時間よりも短くすることは停止探信の趣旨か
ら逸脱するものであり、従って高低圧のバランスがとれ
て再起動時に過負荷を与えない状態になる時間以上に設
定することが必要である。

強制運転回路１９： コンパレータＣ８３，トランジスタＱ５．Ｑ６．コンテ
゛ンサＣ２，Ｃ３、抵抗Ｒ６〜Ｒ１ｏ、ダイオードＤ６
〜Ｄ８から構成され、電磁リレー１４のコイル１４ Ｃ
を要素とするリレー回路２８に対して出力部のトランジ
スタＱ６を直列に接続すると共に、充放電用のコンデン
サＣ２を後述する時間調節回路としての感温抵抗素子２
４に直列に接続している。

この回路１９の作動を説明すれば、停止探信回路１８の
作動中即ちコンテ゛ンサＣ１が３分間の放電中で゛コン
パレータＣ８２の出力がＬレベルのときには、電位ｅ５
が低くてコンパレータＣ６３の（→入力側電位が低くな
り、従ってコンパレータＣ８３の出力はＨレベルとなっ
て、トランジスタＱ５．Ｑ６はオフ状態を維持し、従っ
て電磁リレー１４は消勢のま・で冷凍サイクルを冷房サ
イクルに保持している。

３分ｔ１経過によってコンデンサＣ１の放電が完了し、
コンパレータＣ８２の出力か゛Ｈレベルとなると、電位
ｅ５がコンデンサＣ２の充電開始に伴って徐々に上昇し
てくる。

このときの充電時定数を標準負荷状態時の感熱抵抗素子
２４の固有抵抗に基いである第１段設定時間ｔ２例えば
５分に選んでおくと、５分後にコンパレータＣ６３の←
）入力側電位が上昇してきて、その出力がＬレベルとな
る。

このようにコンパレータＣ８３の出力か゛Ｌレベルとな
ることによって、次の如き作動が威される。

■ トランジスタＱ５．Ｑ６共にＯＮとなるので電磁リ
レー１４が付勢し、冷凍サイクルを除湿サイクルに切換
える。

＠ コンパレータＣ８３の出力か゛Ｌレベルとなるのと
同時に、温度調節回路１７におけるコンパレータＣＯＩ
の（１）側入力電位ｅ２がコンデンサＣ３の容量すアク
タンスを介して瞬時に低下しく立下りのパルスが送られ
ることを意味する）、従ってコンパレータＣ８１の出力
がＬレベルとなってトランジスタＱ１．Ｑ２．Ｑ３共に
ＯＮとなり、電磁リレー１２．１３が付勢することによ
って圧縮機１および室内側ファン１０は駆動し除湿運転
が開始される。

ＯコンパレータＣ８３の出力がＬレベルとなるのと同時
にコンテ゛ンサＣ２の充電電荷は抵抗Ｒｓ、ダイオード
Ｄ７を介し徐々に放電され、このときの放電時定数を第
２段設定時間ｔ３例えば３分に選んでおくと、３分経過
後に電位ｅ５が低くなり、コンパレータＣ８３の（→側
入力電位が低下することからその出力がＨレベルとなる
。

従って、コンパレータＣ８１の（→側入力電位ｅ２がコ
ンデンサＣ３を介して瞬時に上昇しく立上りのパルスが
送られることを意味する）、かくしてコンパレータＣ８
１の出力がＨレベルとなることによってトランジスタＱ
１．Ｑ２．Ｑ３共にＯＦＦとなり電磁リレー１２．１３
が消勢する結果、除湿運転は停止する。

一方、コンパレータＣ８３の出力がＨレベルとなること
から、トランジスタＱ５．Ｑ６共にＯＦＦして電磁リレ
ー１４は消勢し、冷凍サイクルは除湿サイクルから冷房
サイクルに切り換る。

以上述べた各回路１７，１８．１９の動作説明から明ら
かなように、温度調節回路１７が室温Ｔ５の低下を検出
して冷房運転が停止すると、該停止と同時に停止探偵回
路１８が作動して、３分間ｔ１の計時を行い、この計時
の間は圧縮機１を停止状態に拘束する。

次いで３分間ｔ１の経過後、強制運転回路１９が作動し
て、前記感熱抵抗素子２４の固有抵抗に基いて第１段設
定時間ｔ２即ち前記標準負荷状態の時のたとえば５分経
過すると前記回路１７の起動信号に擬制したパルス信号
が強制運転回路１９がら発して空気調和機を除湿運転で
運転再開し、室温Ｔ５の上昇および湿度の上昇を強制的
に下げる運転が行われた後、第２段設定時間ｔ３即ち３
分をさらに経過すると、逆に停止信号に擬制したパルス
信号が強制運転回路１９から発して空気調和機を停止さ
せ、初期の運転中断状態に復させる。

なお、停止探偵回路１８と強制運転回路１９の作動状態
がリセットされるのは、先ず停止探偵回路１８について
は所定時間ｔ１の経過によって自動的にリセットされる
一方、強制運転回路１９については除湿運転の停止と同
時にリセットされる。

このような順序作動が行われるのは空調負荷が比較的大
きい場合であるが、空調負荷が中程度または小さい状態
の場合には３分間の強制除湿運転を行っているときに途
中で室温Ｔ３が前記停止指令発生温度点Ｔ２まで低下す
ることがあるが、その際には温度調節回路１７の作動に
よって除湿運転は強制的に停止される。

しかして本考案は冷房運転中断後の強制空調運転を、前
記例のように除湿運転に限定されるものではなく、これ
を冷房運転にて行わせるようにしても勿論差支えない。

また、冷房運転停止時点から強制的に空調運転に入らせ
るまでの中断時間を前述例においては８分（ｔｌ＋ｔ２
）としているが、この時間は高低圧バランスがとれるま
での時間以上であれば随時選定し得るものであっても、
室内の負荷状態に応じて、蒸し暑さを感じさせない範囲
での時間を感熱抵抗素子２４の固有抵抗値によって適当
に設定することによって本考案の目的は十分達せられる
。

時間調節回路２４： 外気に起因して変動する空調負荷の大小を検出する機能
を持つ感温抵抗素子２４を要素としていて、これを前述
する如く、強制運転回路１９の前記コンデンサ２に直列
に接続して充電用抵抗に利用させている。

前記感温抵抗素子２４としては例えば負の抵抗一温度特
性を有するサーミスタが使用されるが、これを第４図々
示の如く温度調節回路１７とともに、リモコン箱２６に
配設する方式、単独に冷房・除湿機本体とは離隔して取
り付ける方式、前記本体内に組み込み方式の各方式によ
って取付ければよい こ・で感熱抵抗素子２４は、空調負荷条件の軽重程度を
検出するためのものであることは本考案の目的に徴して
明らかであるから、前記例れの方式による場合も空調負
荷条件の要素となる外気温度の影響を受は易い壁部に設
けるが特に第５図々示のリモコン箱配置方式の場合は室
温よりも外気温度の影響を受は易くするために合成樹脂
製の断熱性箱本体２７の底板外面に添設し、鉄板等の熱
伝導性に富む保護板２８で掩わせた構造と或すことによ
す、汁気温度を壁体２９．保護板２８を介して敏感に検
知することが可能となる。

か・る構造と威すことによって、空調負荷の増大時即ち
外気温度の上昇時には充電抵抗として作用するサーミス
タ２４の抵抗が小さくなるので充電時間ｔ１が短くなり
、その結果、強制復帰時間を標準負荷条件の場合よりも
早くさせて不快指数が増大に至らないうちに強制運転再
開を行うことが可能である。

一方、空調負荷の減少時即ち外気温度の低下時には逆に
サーミスタ２４の抵抗が大となるので、逆に充電時間ｔ
１が長くなり、従って不快指数が適当な範囲内にあるに
もか・わらず強制運転再開を行わせる如き不都合を解消
することが可能である。

但し、上記各側は空調負荷を壁温度の変化として壁面に
配設した感熱抵抗素子２４により直接的に検知する型式
を挙げたが、この他に室内温度ＤＢ室内湿度ＷＢの変化
を温度変動率に換算して検知し得る如き検出回路を、前
記感熱抵抗素子を要素として構威し、これによってコン
テ゛ンサの充電時定数を自動的に長短調節するようにす
ることも勿論可能である。

室外ファン運転モード選択スイッチ２０：このスイッチ
２０は単極単投形スイッチが使用されていて、これを温
度調節回路１７におけるダイオードＤ１と、トランジス
タＱ２．Ｑ３からなるダーノントン回路との直列合成回
路に対して並列接続している。

上記選択スイッチ２０の作動について説明すると、該ス
イッチ２０を開放側に操作すると、前述した動作説明か
ら明らかなように、圧縮機１と室内側ファン１０には温
度調節回路１７の指令に応じて同時発停することになり
、圧縮機１停止中は室内空気の循環が戊されず、従って
蒸発器で冷却により結露した空気中の水分が循環送風を
行っている場合には再蒸発し室内に再送されるおそれが
あるのを防いで室内の雰囲気をより快適に維持すること
が可能となる。

これに対して脱除した湿分の再蒸発が起るのを悟性にし
ても、室内側ファン１０の運転を圧縮機１停止中に行わ
せてドラフト感のある空気調和を行わせたい場合が起り
得るが、この場合には選択スイッチ２０を閉成操作すれ
ば、電磁リレー１３のコイル１３ Ｃは閉成中の選択ス
イッチ２０を介して電源に常時接続されるため、温度調
節回路１７の指令には何等影響されることなく室内側フ
ァン１０を連続運転させることが可能となるのである。

除霜指令回路２１： 外気温が低いときで、温度調節回路１７の設定温度を低
目にセットした場合などの条件において、冷房運転を長
時間行っていると蒸発器の圧力が低下して温度が極端に
低くなり、蒸発器に結霜が生じることがあるので、この
ような結霜発生時に除霜を自動的に行わせるようとする
のがこの回路の主目的である。

抵抗Ｒ１□（第−辺）、サーミスタ２５（第二辺）、抵
抗Ｒ工２（第三辺）、抵抗Ｒ１３（第四辺）からなるブ
リッジ回路と、第−辺・第二辺間の電位ｅ６と第三辺・
第四辺間の電位ｅ７との比較をとり出力を発するコンパ
レータＣ８４とから構成され、サーミスタ２５は蒸発器
伝熱管の結霜が最も生じやすい部分や、蒸発器下部に設
けたドレンパンに添設して霜付きを検知し得るようにし
ている。

一方、コンパレータＣ８４は、その出力端子を逆方向の
ダイオードＤ９を介して前記トランジスタＱ２のベース
に連絡している。

蒸発器部で結霜が生じるとサーミスタ２５の抵抗が増大
する結果、ｅ６〉ｅ７となってコンパレータＣ６４の出
力はＬレベルとなる。

従ってトランジスタＱ２はベース電位が強制的に下げら
れてトランジスタＱ２．Ｑ３は共にオフとなり、圧縮機
１は強制的に停止される。

かくしてオフサイクル方式による除霜が行われ、除霜が
完了するとコンパレータＣ８４の出力はＨレベルに復し
、強制停止は解除される。

以上の各回路毎の説明によって明らかなように、上記冷
房・除湿機は温度調節回路１７の停止指令によって圧縮
機１が停止したときに、次の起動指令が発せられるまで
の運転中断時間中において、外部からの湿分侵入などに
より温度が余り上昇しなくても蒸し暑さを感する場合が
起ると、運転中断時間が空調負荷条件の程度に応じて自
動的に長短調節されるため居住者に対して不快指数の増
大から生じる不快感を全く与えることなく快適な空調運
転を行わせることができる。

この場合、強制運転の態様については図示例によって説
明した除湿によらず、冷房で行わせるようにしても勿論
差支えない。

すなわち、本考案が対象とする空気調和機は、冷房のみ
のもの、冷房と除湿の切換可能なもののいずれをも含ん
でいることを意味している。

なお、本考案は前記強制運転回路によって運転再開した
後の自動停止を行わせる場合に、設定時間ｔ３経過で発
する信号による停止と温度調節回路１７の停止信号によ
る停止とのうち先行する信号で停止させる如き実施例の
制御方式であっても良く、また前記両停止信号のうちの
何れがの信号で強制停止するようにしても勿論差支えな
い。

本考案は以上の説明により明らかなように、空気調和機
の強制復帰時間ｔを、空調負荷が大きいときは短く、小
さいときは長く、自動的に長短調節可能としたから、室
内を常時快適に保持できるし、圧縮機自動停止後、室内
温湿度状態が不快領域に至らないうちに早目に強制運転
に入ったり、不快領域に達しているのに強制運転に入ら
ないなどの不都合は解消されてより快適感が得られるす
ぐれた効果を奏する。

しかも、本考案は従来の画一的な一定時間制御しか行え
なかったものに較べて不経済運転を全く生じない特徴が
あって、運転経済性の有利さの点において格段の差があ
り、実用価値に富む部類る多大な空気調和機である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案空気調和機の例に係る冷凍回路図、第２
図は同じく電気回路展開図、第３図は第２図においてブ
ロック示した制御回路の詳細図、第４図は本考案空調機
の各側に係る感温抵抗素子の各配設態様略示図、第５図
は第４図におけるリモコン箱の断面図である。 １・・・・・・圧縮機、２・・・・・・凝縮器、７・・
・・・・減圧器、８・・・・・・蒸発器、１７・・・・
・・温度調節回路、１８・・・・・・停止探信回路、１
９・・・・・・強制運転回路、２２・・・・・・温度検
知素子、２４・・・・・・時間調節回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 圧縮機１．凝縮器２．減圧器７および蒸発器８により冷
   房運転回路を形成して、冷房運転可能とした空気調和機
   において、室温を検知する温度検知素子２２からの起動
   信号と停止信号とに応じて起動指令と停止指令とを発し
   、起動指令を発する際の温度点Ｔ１が停止指令を発する
   際の温度点Ｔ２に比して高値となるディファレンシャル
   を有すると共に、一方の信号が与えら゛れると、次に他
   方の信号が与えられるまで現状態を保持すべく作動する
   温度調節回路１７と、前記停止指令と同時に作動した計
   時を行ない、前記温度調節回路１７を所定時間ｔ１中、
   停止指令発生状態に強制保持する停止保償回路１８と、
   該停止保償回路１８の所定時間ｔ１経過と同時に作動し
   、停止信号状態が第１段設定時間ｔ２およびこれに続く
   起動信号状態が第２段設定時間ｔ３で、前記起動信号に
   擬制したパルス信号および前記停止信号に擬制したパル
   ス信号を前記温度調節回路１７に夫々送り得る強制運転
   回路１９と、外気に起因する空調負荷の検出手段を持ち
   、この検出手段により検出される空調負荷の大小と前記
   第１段設定時間ｔ２の短長とを対応させて、前記第１段
   設定時間ｔ２を調節する時間調節回路２４とを備えたこ
   とを特徴とする空気調和機。