JPS596347Y2 - 空気調和機の制御回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は空気調和機の制御回路に係り、特に補助熱源用
電気ヒータと、小風量に切換可能な室内空気循環用の送
風機とを備えたヒートポンプ式空気調和機に適した制御
回路に関するものである。

一般に使用されているヒートポンプ式空気調和機は第１
図に示すように圧縮機１、四方切換弁２、利用側熱交換
器３、減圧装置４及び熱源側熱交換器５からなる冷媒回
路６と、被空調室（図示せず）の室内空気を循環する利
用側送風機７と、熱源側送風機８と、利用側送風機７の
送風径路中に利用側熱交換器３と共に配置された補助熱
源用電気ヒータ９とから構威されている。

そして四方切換弁２の切換えにより、冷媒回路６が冷媒
を実線矢印の向きに流す冷房サイクルと、破線矢印の向
きに流す暖房サイクルとを形戒するようにして冷房運転
及び暖房運転が行なえるようにしている。

補助電気ヒータ９は暖房時に室温が予め設定された値よ
り低い時に通電され、利用側熱交換器３にて加温された
空気を更に加熱するようにして室温を急速に高める働き
を有すると共にヒートポンプ暖房能力を補なう働きを有
している。

又、暖房運転を継続することにより、熱源側熱交換器５
に着霜するため、冷媒回路６を時々冷房サイクルに切換
えて熱源側熱交換器５に高温高圧の冷媒を送り、除霜を
行なうようにしているが、この場合利用側熱交換器３が
蒸発作用を行なうため、補助電気ヒータ９は冷却空気を
加熱して冷風が室内に吹き出されるのを防止するために
も使われている。

このような除霜時には電気ヒータを使わずに送風機７を
停止して冷風吹出しを防止するようにしたものもあるが
、除霜時間が長く掛る欠点を有していた。

？って除霜時間を長くすることなく、電気ヒータ９によ
り冷起空気を人体に肌寒さを感じない程度に加熱するに
は電気ヒータの容量の大きいものを使うか、送風機７の
風量を少なくすれば良いが、安全性及び経済性の面から
後者の方が実用的である。

一方、暖房運転する際の冷風防止は除霜時のみに限定さ
れず、始動時に利用側熱交換器３が温まるまでの時間や
、室温サーモが働いて冷媒回路６の圧縮機１が停止した
ような時に室温のままの空気が大量に循環する場合にも
考慮するのが望ましく、送風機７を止めるよりも小風量
にした方が室内の空気停滞がなく、冷媒回路６の圧力バ
ランス時間が縮少できるなどの利点が多い。

このような理由から暖房時に於いて冷媒回路６が暖房サ
イクルとなる暖房運転をする際に始動時やサーモ作動時
など室温のままの空気が大量に循環にしたり、冷媒回路
が冷房サイクルとなる除霜運転する時に冷却空気がその
まま室内に吹き出すのを防止するために、室内空気循環
用送風機７を小風量にし、除霜時の場合電気ヒータを併
用するのが望ましい。

ところが電気ヒータ９には過熱を検出するヒータ保護サ
ーモが近接して設置され、電気ヒータ９は除霜と無関係
に室温の低い時に使用されるのが普通であるから、冷媒
回路６が暖房サイクルとなって利用側熱交換器３が加温
されている時に冷風吹出しを阻止する目的で送風機７を
小風量にし、更に電気ヒータ９が通電されると、電気ヒ
ータ９の表面温度が高い上に利用側熱交換器３の加温が
加わるから、ヒータ保護サーモが作動して以後の正常の
動作が期待ができなくなる虞れを有していた。

これは始動時や外気温低下時に吹出し温度を上げる必要
から送風機７を小風量にした場合などに十分起こり得る
問題である。

本考案は上述の事実に鑑みてなされたものであり、以下
本考案の一実施例を図面に基づき説明すると、第２図に
於いて１０は三相電源、ＣＭは常開のリレー接点ｒ１を
介して三相電源１０に接続された圧縮機用モータ、ＦＭ
Ｏはリレー接点ｒ１及び常閉のリレー接点ｒ２１を介し
て三相電源１０に接続された送風機８駆動用モータ、９
は常開のリレー接点ｒ３を介して三相電源１０に接続さ
れた電気ヒータ、１１はＡ端子が常開のリレー接点ｒ４
１を介してＢ端子とＣ端子とが夫々リレー接点ｒ４の常
開接点ｒ４ａ及び電流ヒューズ１２と常閉接点ｒ４ｂ？
び電流ヒューズ１２とを介して三相電源１０のＲ相に接
続され、更にＤ端子乃至Ｇ端子と、Ｊ，Ｋ端子とを有す
る操作スイッチであり、停止位置にて各端子間を開放し
、送風位置にてＡ−Ｄ端子間、Ｂ−Ｆ端子間及びＢ−Ｇ
端子間を導通させ、強位置にてＡ−Ｄ端子間、Ｂ−Ｇ端
子間、Ｂ−Ｊ端子間及びＢ−Ｋ端子間を導通させ、弱位
置にてＡ−Ｅ端子間、Ｂ−Ｇ端子間、Ｂ−Ｊ端子間及び
Ｂ−Ｋ端子間を導通させる機能を有している。

又リレー接点ｒ４と電流ヒューズ１２との接続点がＦ端
子に接続されている。

ＦＭは高速度端子Ｈと低速度端子Ｌとが常閉のリレー接
点ｒ５１を介して夫々Ｄ端子とＥ端子とに接続され、微
速度端子ＬＬが常開のリレー接点ｒ５を介してＤ端子及
びＥ端子に接続され、他端が三相電源１０のＳ相に接続
されている母線ｌ１に接続された送風機７駆動用モータ
である。

送風機用モータＦＭは高速度端子Ｈを介して通電される
と同期速度のｓｏｏｒ．ｐ．ｍで運転し、低速度端子Ｌ
を介して通電されると６００〜６５０ｒ．ｌ）．ｍの低
速で運転し、微速度端子ＬＬを介して通電されると同期
速度の２／５以下の３００〜２００ｒ．ｐ．ｍ程度で運
転して送風機７から被空調室に吹き出される風量を微少
にする。

Ｒ４は前述のリレー接点ｒ４，ｒ４を制御するリレー巻
線であり、Ｇ端子と母線ｌ１の間に圧縮機用モータ保護
装置１３を介して接続されている。

１４は一端がＪ端子に接続され、冷房側接点１４ Ｃ及
び暖房側接点１４ｈを有する冷暖切換スイッチ、１５は
冷房側接点１４ Ｃ及び暖房側接点１４ｈに夫々高温側
接点１５ｈ及び低温側接点１５ Ｃが接続された第１室
温サーモであり、他端がリレー接点ｒ１制御用のリレー
巻線Ｒ１を介して母線ｌ１に接続されている。

更に暖房側接点１４ｈに接続された母線ｌ２と母線ｌ１
の間には常開のリレー接点ｒ６１、電気ヒータ９近傍に
設置されるヒータ保護サーモ１６及びリレー接点ｒ３制
御用のリレー巻線Ｒ３からなる直列回路と、リレー接点
ｒ６１に並列接続された第１室温サーモ１５より低い設
定温度で閉路する第２室温サーモ１７及び常閉のリレー
接点ｒ５３の直列回路と、常開のリレー接点ｒ５４及び
常閉のリレー接点ｒ６２の並列回路、利用側熱交換器３
の冷媒圧力を検出し、例えば圧力が１５ｋｇ／ｃｍ２で
開路し、７ｋｇ／ｃｍ２以下で閉路する吹出し温度検知
器１８そしてリレー接点ｒ５１乃至ｒ５４制御用のリレ
ー巻線Ｒ５？らなる直列回路と、常開接点ｒ２ａが温度
検知器１８並びにリレー巻線Ｒ５に直列に接続されたリ
レー接点ｒ２２及び四方切換弁制御リレー巻線Ｒ８の直
列回路と、第１タイマスイッチＴＭ１の常開接点ＴＭｌ
ａ及び常開のリレー接点ｒ２３の並列回路、熱源側熱
交換器５の冷媒温度を検出し、例えば温度が−５℃以下
で閉路し、１０℃以上で開路する着霜検知器１９、常開
の第２タイマスイッチＴＭ２そしてリレー接点ｒ２１乃
至ｒ２３制御用のリレー巻線Ｒ２からなる直列回路と、
第２タイマスイッチＴＭ２及びリレー巻線Ｒ２と並列に
接続されたリレー接点ｒ６１乃至ｒ６３制御用のリレー
巻線Ｒ６と、第１タイマスイッチＴＭ１の常閉接点ＴＭ
１ｂ及び常開のリレー接点ｒ６３の並列回路、そしてタ
イマモータＴＭからなる直列回路とが接続されている。

タイマモータＴＭは通電により６０分に１度タイマ信号
を出し、第３図に示すように第１タイマスイッチＴＭＩ
を３分間常間接点ＴＭｌａに切換え、２分遅れて第２タ
イマスイッチＴＭ２を１０分間閉路する。

尚、第２図に於いて２０は風量切換回路、２１は電気ヒ
ータ駆動回路、２２は除霜制御回路を示している。

更に２３はＫ端子と母線ｌ１との間に接続された警報ラ
ンプである。

今、冷暖切換スイッチ１４が暖房側接点１４ｈに接続さ
れる暖房時について説明する。

まず操作スイッチ１１を送風位置に入れるとリレー巻線
Ｒ４が三相電源１０のＲ相、電流ヒューズ１２、Ｂ−Ｆ
端子間、Ｂ−Ｇ端子間、圧縮機用モータ保護装置１３、
母線ｌ１及び三相電源１０のＳ相を介して通電され、リ
レー接点ｒ４を閉路、リレー接点ｒ４２を常開接点ｒ４
２ａに切換える。

この結果送風機用モータＦＭはＲ相、リレー接点ｒ４１
、Ａ−Ｄ端子間、高速度端子Ｈ、母線ｌ１及びＳ相を介
して通電され、高速度にて運転して送風機７を駆動し、
室内空気を循環させる。

次いで運転スイッチ１１を強位置にすると、Ｂ一Ｆ端子
間が開放するが、リレー接点ｒ４及びＢＧ端子間を介し
てリレー巻線Ｒ４の通電が維持され、送風機用モータＦ
Ｍも前述と同様にリリレー接点ｒ４１及びＡ−Ｄ端子間
を介して通電されると共にリレー巻線Ｒ１がＢ−Ｊ端子
間、暖房側接点１４ｈ及び低温側接点１５ Ｃを介して
通電されてリレー接点ｒ１を閉路し、圧縮機用モータＣ
Ｍが運転を開始する。

又母線１ １， ｌ ２間にも通電され、四方？制御リ
レー巻線Ｒ８のタイマモータＴＭが励磁される。

このようにして冷媒回路６は圧縮機１が駆動され、四方
切換弁２が切換って冷媒が破線矢印の向きに流れる暖房
サイクルを形威する。

冷媒回路６の利用側熱交換器３は圧縮機１の運転により
高温高圧の冷媒が送られ、第４図に示すように冷媒圧力
は静止状態の５〜６ ｋｇ／Ｃｍ２から定常状態の１７
〜１８ｋｇ／ｃｍ２へと徐々に増大する。

この場合、送風機７を通常の風量にして利用側熱交換器
３と熱交換された吹出し空気が人体に肌寒さを感をさせ
ない程度の温度になるのは冷媒圧力が１５ ｋｇ／Ｃｍ
２を超える時点であり、この間の約３分間は吹出し温度
検知器１８が閉路しているがらリレー巻線Ｒ５がリレー
接点ｒ６及び温度検知器１８を介して通電され、リレー
接点ｒ５２，ｒ５４を閉路し、リレー接点ｒ５、，ｒ５
３を開路する。

従って送風機用モータＦＭは微速度端子ＬＬを介して通
電され、送風機７から室内へ送られる循環空気が極く僅
かとなり、風量が少ないことから吹出し空気温度を高め
ることができる。

この時、室温が低く第２室温サーモ１７が閉路していて
もリレー接点ｒｓ３が開路しているから、リレー巻線Ｒ
３が通電されず、リレー接点ｒ３が開路していて電気ヒ
ータ９が発熱せず、ヒータ保護サーモ１６の作動を防止
する。

そして冷媒圧力が設定値（１５ ｋｇ／Ｃｍ ２）に達
すると、温度検知器１８が開路し、リレー巻線ｒ５の各
リレー接点は図示の状態となるので、送風機用モータＦ
Ｍは高速度運転し、第２室温サーモ１７が閉路していれ
ばリレー巻線Ｒ３が励磁され、電気ヒータ９はリレー接
点ｒ３を介して通電されて熱交換された空気を更に加熱
して室温を急速に高めるようにする。

この場合、風量が多いので異常のない限り、ヒータ保護
サーモ１６は作動しない。

暖房運転の継続により室温が第２室温サーモ１７の設定
値に達すると、サーモ１７が開路して電気ヒータ９の通
電が切られる。

そして更に室温が上昇して第１室温サーモ１５の設定値
に達すると、サーモ１５が高温側接点１５ｈに切換わり
、リレー巻線Ｒ１の通電が切られて圧縮機用モータＣＭ
が停止して暖房運転が休止する。

この結果冷媒圧力は第４図に示すように低下し、冷媒圧
力が７ ｋｇ／ｃｍ２になった時に温度検知器１８が閉
路してリレー巻線Ｒ５が通電され、送風機用モータＦＭ
を高速度？転から微速度運転に変える。

このように暖房運転が休止した後、しばらくは利用側熱
交換器３の余熱を利用して通常の送風運転を継続し、吹
出し空気温度が室温に近づいた頃には風量を激減させて
室温のままの空気が大量に循環することによる不快感を
なくすと共に室内空気を僅かに循環させて空気の停滞を
防止し、室温サーモ１５の復帰を容易にする。

第１室温サーモ１５の作動時には第２室温サーモ１７が
開路していて電気ヒータ９に通電されることがない。

そして第１室温サーモ１５の復帰により暖房運転が再開
するが、吹出し温度が低い間は送風機ＦＭが小風量とな
る。

尚、操作スイッチ１１を弱位置に投入した場合も同様で
ある。

又警報ランプ２３は操作スイッチ１１が強又は弱位置に
ある時に圧縮機用モータ保護装置１３が作動してリレー
巻線Ｒ４の通電が切られた時に点灯する。

この場合リレー接点ｒ４１，ｒ４２が夫々図示の位置に
復帰し、Ｃ−Ｋ端子間を介して警報ランプ２３に点灯す
ると共に送風機用モータＦＭ，ＦＭＯ、圧縮機用モータ
ＣＭ及び電気ヒータ９などその他のすべての回路の電源
を切るようにしている。

暖房運転継続中に熱源側熱交換器５に着霜したり室外温
度が極端に低くなると、利用側熱交換器３の冷媒圧力が
低くなり吹出し空気温度が下がってくる。

このような場合も温度検知器１８の設定値まで冷媒圧力
が下がるとリレー巻線Ｒ５が励磁され、送風機用モータ
ＦＭを微速度運転させて吹出し空気温度を高めると共に
電気ヒータ９に通電しないようにする。

タイマモータＴＭは第１タイマスイッチＴＭＩを介して
通電され、６０分通電されると、第１タイマスイッチＴ
Ｍｌを常開接点ＴＭｌａに切換える。

この時熱源側熱交換器５の冷媒温度が低く、着霜検知器
１９が閉路していると、リレー巻線Ｒ６が通電されリレ
ー接点ｒ６１，ｒ６３を閉路すると共にリレー接点ｒ６
２を開路する。

リレー接点ｒ６の閉路は第２室温サーモ１７と無関係に
リレー巻線Ｒ３を励磁させ電気ヒータ９を通電せしめる
。

リレー接点ｒ６３の閉路は第１タイマスイッチＴＭＩが
切換ったのちタイマモータＴＭへの通電を保持する。

又リレー接点ｒ６の開路は温度検知器１８と無関係に、
リレー巻線Ｒ５への通電を断ち、電気ヒータ９が通電さ
れている状態での送風機用モータＦＭの？速運転を阻止
し、ヒータ保護サーモ１６の強制的な作動を防止する。

このように除霜開始の２分前には電気ヒータ９が必ず通
電されるようにして電気ヒータ９を十分予熱し、２分遅
れて第２タイマスイッチＴＭ２が閉路した時にリレー巻
線Ｒ２が励磁され、リレー接点ｒ２１を開路し、リレー
接点ｒ２を常開接点ｒ ２２ ａに切換えると共にリレ
ー接点ｒ２３を閉路する。

リレー接点ｒ２が切換ったことにより、四方弁制御リレ
ー巻線Ｒ８の通電が切られ、冷媒回路６は冷媒が実線矢
印の向きに流れる冷房サイクルとなって熱源側熱交換器
５の除霜を開始する。

又、リレー接点ｒ２の開路は送風機用モータＦＭＯの通
電を切り、リレー接点ｒ２３の閉路は第１タイマスイッ
チＴＭＩが短時間（３分間）で常閉接点ＴＭ１ｂに復帰
したのちのリレー巻線Ｒ２，Ｒ６への通電を保持する。

又除霜の開始に伴ない、利用側熱交換器３は低温低圧の
冷媒が流入し、蒸発作用を行なうため、冷媒圧力は第４
図に示す通り急激に低下し、冷媒圧力が７ｋｇ／ｃｍ２
を下回ると、リレー巻線Ｒ５がリレー接点ｒ２の常開接
点ｒ２ａ及び吹出し温度検知器１８を介して通電され、
送風機用モータＦＭを微速度運転にする。

この場合利用側熱交換器３の冷媒は更に温度、圧力が下
がり、ここを通過する空気は冷却されるが、その風量は
少なく電気ヒータ９が十分に加熱されているので室内に
吹出す空気温度は人体に不快感を与えない程度に保たれ
ている。

又ヒータ保護サーモ１６は送風機用モータＦＭが微速度
運転している状態で電気ヒータ９に通電しても利用側熱
交換器３が冷却されているために作動しない。

熱源側熱交換器５の除霜が終わり、冷媒温度が１０℃以
上に達して着霜検知器１９が開路するか、除霜時間が１
０分経過して第２タイマスイッチＴＭ２が開路すると、
リレー巻線Ｒ２，Ｒ６は通電を切られ、各巻線のリレー
接点は全て図示状態に戻る。

この結果、冷媒回路６は暖房サイクルに戻り、利用側熱
交換器３の冷媒圧力は第４図に示すように上昇するが、
冷媒圧力が１５ ｋｇ／ｃｍ２に達するまではリレー接
点ｒ６２及び温度検知器１８を介してリレー巻線Ｒ５が
通電され、送風機用モータＦＭが微速度運転を継続し、
冷風吹出しを防止すると共に吹出し温度を高めるように
する。

又、電気ヒータ９はヒータ保護サーモ１６が作動する虞
れがあるのでこの間の通電は第２室温サーモ１７と無関
係に阻止される。

次に第１タイマスイッチＴＭ１が切換わった時、着霜検
知器１９が開路していれば、タイマモータＴＭの通電が
切られ、この状態で着霜検知器１９の閉路を待つ。

冷暖切換スイッチ１４が冷房側接点１４Ｃに投入される
冷房運転時には母線ｌ１，ｌ２間に電圧が掛かることが
なく、操作スイッチ１１の投入位置に応じて送風機用モ
ータＦＭは高速度運転又は低速度運転をし、微速度運転
することはない。

又、冷媒回路６は冷房サイクルとなり、圧縮機用モータ
ＣＭは第１室温サーモ１５にて制御され、室温は該サー
モ１５の設定温度近傍に保たれる。

尚、吹出し温度検知器１８は実施例の圧力検知に限定さ
れず、冷媒温度或いは吹出空気温度検知のものでもよい
。

本考案は上述の如く、冷房サイクルと暖房サイクルとに
切換可能な冷媒回路と、小風量に切換可能な室内空気循
環用の送風機と、暖房時凝縮作用をする利用側熱交換器
と共に送風機の送風径路中に配置された補助熱源用電気
ヒータとを備え、冷房サイクルで熱源側熱交換器の除霜
運転を行なうようにしたヒートポンプ式空気調和機に於
いて、冷房切換スイッチの暖房側接点を介して風量切換
回路と電気ヒータ駆動回路とを並列に接続し、前記風量
切換回路は除霜時に作動される除霜リレーの常閉接点と
、暖房除霜の両運転中で利用側熱交換器の冷媒圧力が低
い時に閉じる温度感知器と、通電により前記送風機を小
風量に切換える風量切換用リレーとを直列接続して構威
し、前記電気ヒータ駆動回路は前記除霜リレーの常開接
点と、電気ヒータの過熱を検出して開くヒータ保護サー
モと、電気ヒータの駆動手段とを直列接続すると共に室
温が予め設定された値より低い時に閉じる室温サーモと
、前記風量切換用リレーの通電で開く接点との直列回路
を前記常開接点と並列接続して構成したから、暖房開始
当初や室温サーモ作動による圧縮機の休止中や熱源側熱
交換器の着霜時や除霜終了直後など、利用側熱交換器の
冷媒圧力が低い時に送風機による室内空気循環風量を少
なくして冷風の大量循環による人体への不快感をなくす
と共に吹出し温度を高めて直接風に当たる人に対しても
不快感を与えないようにし、室温低下時や除霜時には電
気ヒータを投入して室内の暖房効果が損なわれないよう
にし、送風機の除霜時を除く小風量運転時には電気ヒー
タが通電せず、電気ヒータの表面温度が高い状態で利用
側熱交換器の加熱が加わることによるヒータ保護サーモ
の作動が防止できるなど実用的効果の高い空気調和機の
制御回路を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を実施したヒートポンプ式空気調和機の
冷媒回路図、第２図は本考案の一実施例を示す電気回路
図、第３図は第２図の実施例で使用したタイマスイッチ
の動作例を示す説明図、第４図は第１図で示した冷媒回
路の利用側熱交換器の暖房時に於ける冷媒圧力変化を示
す説明図である。 ６・・・・・・冷媒回路、７・・・・・・室内空気循環
用送風機、９・・・・・・補助熱源用電気ヒータ、１７
・・・・・・第２室温サーモ、１８・・・・・・吹出し
温度検知器、２０・・・・・・風量切換回路、２１・・
・・・・電気ヒータ駆動回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 圧縮機、切換弁、利用側熱交換器、減圧装置及び熱源側
   熱交換器を連設して冷房サイクルと暖房サイクルとに切
   換可能とした冷媒回路と、小風量に切換可能な室内空気
   循環用の送風機と、前記利用側熱交換器と共に前記送風
   機の送風径路中に配置された補助熱源用電気ヒータとを
   備え、冷房サイクルで熱源側熱交換器の除霜運転を行な
   うようにしたヒートポンプ式空気調和機に於いて、冷暖
   切換スイッチの暖房側接点を介して風量切換回路と電気
   ヒータ駆動回路とを並列に接続し、前記風量切換回路は
   除霜時に作動される除霜リレーの常閉接点と、暖房除霜
   の両運転中で利用側熱交換器の冷媒圧力が低い時に閉じ
   る温度感知器と、通電により前記送風機を小風量に切換
   える風量切換用リレーとを直列接続して構或し、前記電
   気ヒータ駆動回路は前記除霜リレーの常開接点と、電気
   ヒータの過熱を検出して開くヒータ保護サーモと、電気
   ヒータの駆動手段とを直列接続すると共に室温が予め設
   定された値より低い時に閉じる室温サーモと、前記風量
   切換用リレーの通電で開く接点との直列回路を前記常開
   接点と並列接続して構威したことを特徴とする空気調和
   機の制御回路。