JPS6219885Y2

JPS6219885Y2 -

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Publication number: JPS6219885Y2
Application number: JP1981001266U
Authority: JP
Priority date: 1981-01-07
Filing date: 1981-01-07
Publication date: 1987-05-21
Also published as: JPS57114332U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、ヒートポンプ式空気調和機における
能力制御装置の改良に関するもので、室温検出判
定手段と室外送風機間欠運転手段を用いて暖房能
力を制御し、室温の制御を行うことを目的の一つ
とするものである。

従来、暖房能力制御機能を具備した空気調和機
は、能力制御運転時その能力が通常暖房運転時の
能力の数％となるように固定されているのが通常
である。そのため、使用者が省エネルギー化を考
えて室温調節点を下げ、運転を中断して室温の調
節を行うという観点からこの能力制御運転をみる
と暖房能力が低いことから暖房効果としては不満
が残るものであつた。さらに、通常暖房能力の数
％といつた低い能力で運転され、室温制御のため
に圧縮機が停止した場合をみても、このような能
力制御運転は、吹出温度の変動が大きく、吹出口
より急に冷たい風が吹出して不快感を生じさせる
いわゆるコールドドラフトを感じる個人差も大き
い欠点を有していた。

また、この種空気調和機の暖房能力制御として
は、空気調和機に電気ヒータを内蔵させ、電気
ヒータへの通電制御により暖房能力を制御した
り、冷凍サイクルに二方弁を入れて二方弁への
通電を制御して冷媒をバイパスさせ、冷媒の総循
環量を制御して能力制御を行つたり、最近では
圧縮機そのものの構造を変えて能力制御を行うこ
とが知られている。

しかしながらこれらは、いずれも、部品数が多
い等の理由からコスト高くなるという欠点があ
り、また冷凍サイクルの能力設計（バイパス量の
決定やそれにまつわるキヤピラリチユーブの選定
等）時に膨大な実験や計算等が必要で製品開発時
間がかなりかかるという不具合があつた。

ここで従来の暖房能力制御を行う一例を第１
図、第２図を参考に説明する。

第１図において、冷凍サイクルは、圧縮機１、
四方弁２、室内熱交換器３、室内送風機４、キヤ
ピラリチユーブ５、室外熱交換器６、室外送風機
７及び冷媒バイパス用二方弁８、バイパス流量制
御用キヤピラリチユーブ９で構成されている。そ
して通常暖房運転時は、第２図のａで示す間二方
弁８は閉じており、冷媒は圧縮機１より吐出され
四方弁２を経て室内側熱交換器３を通り、キヤピ
ラリチユーブ５及び室外側熱交換器６及び四方弁
２を経由して圧縮機１に吸入される冷媒回路を形
成する。この場合暖房能力は100％の状態とな
る。

そして室温が上昇し暖房能力制御運転を必要と
したとき、第２図のｂで示す如く冷媒回路は通常
暖房運転の冷媒回路に冷媒バイパス用二方弁８が
開放し、流量制御用のキヤピラリチユーブ９を経
て圧縮機１に吸入される冷媒回路が加わり、室外
熱交換器６での吸熱量を減らして暖房能力を下げ
る。このときは暖房能力の80％で設定がなされて
いる。そして第２図のｃで示す如く再び室温が下
がり、通常暖房運転つまり暖房能力が100％必要
な時は、再び二方弁８が閉じて暖房能力を高め、
室温を高める。以下、第２図のｄ〜ｆ間も同様の
動作を行う。

また第２図のｇ・ｈで示すように二方弁８を開
放して暖房能力を下げるようにしても室温が上が
る場合には、暖房停止（OFF）点で圧縮機１を
停止させる。以上の制御をしながら暖房能力を制
御し、室温を制御するものである。

ここで、暖房開始（ON）点→二方弁開放
（ON）点→暖房停止（OFF）点と３段階の室温
制御点を設けているのは、暖房能力100％の状態
から圧縮機停止（暖房能力０％）の状態に急激に
能力変動すると、空気調和機の吹出温度変動が大
きく、使用者に異常なコールドドラフトを感じさ
せるためである。またこの制御の欠点は、前述し
たように二方弁８が高価であるのと、バイパス流
量制御用キヤピラリチユーブ９の選定に膨大な実
験が必要であるということである。

さらに、暖房運転時において冷媒の圧力を検出
する圧力スイツチを設け、この圧力スイツチの過
負荷検出時に室外送風機を運転する制御が知られ
ている。この制御は、結果的には室外送風機を間
欠運転することになるが、ただ単に圧縮機の保護
を目的としたもので、吹出温度が極めて高い範囲
のことであり、快適性の向上をねらいとしたもの
ではない。

本考案は、上記従来の温度制御装置にみられる
欠点を除去するもので、室温検出手段として連動
して室外送風機を間欠運転することにより、室温
の変動巾を小さくして快適性の向上をはかるもの
である。

以下本考案をその一実施例を示す添付図面の第
３図〜第６図を参考に説明する。

第３図において、冷凍サイクルは周知の如く圧
縮機１、四方弁２、室内側熱交換器３、室内側送
風機４、キヤピラリチユーブ５、室外側熱交換器
６、室外送風機７で構成される。

ここで、暖房能力制御運転は室外送風機７を間
欠運転することにより行う。

つまり第４図に示す如く通常運転時は、室外送
風機７は連続運転され、100％の暖房能力で運転
される。また室外送風機７が停止されれば室外側
熱交換器６からの吸熱量は減じられ、暖房能力は
通常運転時の10％以下となる。したがつて、室外
送風機７をT₁時間連続運転し、T₂時間停止する
間欠運転を行うことにより、暖房能力は、１００×Ｔ_１＋１０×Ｔ_２／（Ｔ_１＋Ｔ_２）式で表わされる能力で制御される。

ここで、このように室外送風機７を間欠運転し
て能力制御を行うようにすれば、運転時間T₁と
停止時間T₂の比を変えることにより、第５図に
示す如くその能力が数％〜100％まで任意に設定
できる。

次に、第４図により、上記能力制御運転時にお
ける室温の変動と室外送風機７の運転状態および
暖房能力の変動について説明する。

第４図において、暖房運転開始時Ａには、室外
送風機７は連続運転され、暖房能力は100％にな
る。そして通常運転時Ｂにおいて、室温が上昇
し、第１の設定温度である室外送風機OFF点
（暖房能力制御運転開始点）になれば、室外送風
機７は上述の如くT₁時間の運転、T₂時間の停止
といつた間欠運転を行い、暖房能力を制御する。

そして室温が再び下がり、室外送風機ON点
（通常暖房運転開始点）になれば、室外送風機７
が再度連続運転となり、暖房能力は100％で運転
する。また、運転状態Ｅに示すように室外送風機
７が間欠運転しても、室温が上がれば暖房停止点
（OFF点）で圧縮機１を停止し、暖房運転を中断
する。

以上の制御方式により、暖房能力制御運転が行
われ室温が制御される。また、暖房能力制御運転
時の実際の暖房能力は、第４図の破線の如くにな
り、その平均値は実線の如くなる。

上記平均値は、前述の如く運転時間T₁と停止
時間T₂の比を変えることにより任意に可変でき
るものである。

次に、第６図、第７図により暖房能力制御を行
う回路について説明する。

第６図において、運転入力手段１０からの情報
により空気調和機の運転・停止および冷房または
暖房の各入力がコントローラ１１に入力される。
このコントローラ１１は、周知の如くこれらの入
力時に一定のシーケンスで出力を出すような記憶
回路を備えており、この出力によつて空気調和機
制御手段１２を介して空気調和機が制御される。
暖房運転時には、室温判定手段１３により室温状
態がコントローラ１１に入力されコントローラ１
１は通常暖房運転すべきか、暖房能力制御運
転すべきか、圧縮機１を停止して暖房運転をや
めるべきかを判定して空気調和機制御手段１２へ
出力し、この出力にもとづいて空気調和機が制御
される。

ここで、能力制御運転を行う必要のある時に
は、タイマ入力手段１４からのタイマ入力により
コントローラ１１が内部のデータメモリ１５で室
外送風機７用の間欠運転制御用タイマを作り出
し、空気調和機制御手段１２への出力を制御して
室外送風機７の間欠運転を行わせしめる。また暖
房時の能力制御値を決定する室外送風機７の間欠
運転における時間比T₁／T₂の切換えについて
は、時間切換入力手段１６からの切換指示信号が
コントローラ１１へ入力され、そして室外送風機
タイマ制御手段としてのデータメモリ１５によつ
て室外送風機７の間欠運転時間の変更が行われ
る。

上記制御構成を、さらに具体化すると第７図の
如くなる。

ここで運転入力手段１０は、運転・停止スイツ
チ１７と冷暖切換スイツチ１８で構成され、コン
トローラ１１及び室外送風機制御タイマ手段とし
てのデータメモリ１５は、４ビツト１チツプマイ
クロコンピユータ１９で構成され、さらに空気調
和機制御手段１２は、室内送風機４用リレー４
Ａ、室外送風機７用リレー７Ａ、四方弁２用リレ
ー２Ａ、圧縮機１用リレー１Ａで構成され、また
室温判定手段１３は二連サーモスタツト２０で構
成され、さらにタイマ入力手段１４は入力電源
V₁とトランジスタ２１で構成され、また時間切
換入力手段１６は能力切換用デイジタルスイツチ
２２で構成される。なお、V₂は電源を示す。

また、第７図において、二連サーモスタツト２
０の２回路のうち第４図に示す暖房OFFを判定
するのは高温側接点２０Ａであり、高温側接点２
０ＡがOFFしてマイクロコンピユータ１９のA₂
ポート入力がＬレベルになれば、C₃の出力がＬ
レベルになり、圧縮機用リレー１ＡをOFFして
圧縮機１を停止する。

そして第４図のうち暖房ON点及び室外送風機
OFF点（暖房能力制御開始点）を判定するのは
低温側接点２０Ｂであり、低温側接点２０Ｂが
ONして、マイクロコンピユータ１９のA₃ポート
入力がＨレベルになれば、ポートC₃およびポー
トC₁の出力がＨレベルになり、圧縮機用リレー
１Ａと室外送風機用リレー７ＡはONし、圧縮機
１及び室外送風機７が運転する。このときは、暖
房運転であるのでポートC₀・C₂はそれぞれＨレ
ベルとなり、室内送風機４、四方弁２は通電され
ている。

そして、第４図のＥ状態で示す如く、室温が室
外送風機OFF点以上となつて低温側接点２０Ｂ
がOFFすれば、マイクロコンピユータ１９のポ
ートA₃の入力はＬレベルとなり、ポートC₁から
の出力がＨまたはＬレベルのくり返しとなり、こ
れにより室外送風機用リレー７ＡがON・OFFを
くり返し、室外送風機７は間欠運転をして暖房能
力制御運転を行う。

また室外送風機７の間欠運転時間比T₁／T₂を
切換えて暖房能力を変更するのは、暖房能力切換
スイツチ２２からの入力状態により暖房能力制御
割合を何％にするかがマイクロコンピユータ１９
に入力され、室外送風機用リレー７Ａの間欠時間
制御信号がマイクロコンピユータ１９の指令によ
りポートC₁からのＨ又はＬレベルの出力時間が
切換られて行なわれる。例えば暖房能力制御運転
を50％にする場合は、暖房能力切換えスイツチ２
２の50％を操作することにより、マイクロコンピ
ユータ１９のポートB₁へはＬレベル信号が、ポ
ートB₂へはＬレベル信号が、ポートB₃へはＨレ
ベル信号がそれぞれ入力される。この場合、設定
時間内において室外送風機７を運転する時間T₁
が約44％に、停止する時間T₂が約56％になるよ
うな時間比（例えば時間T₁＝4.4分、時間T₂＝5.6
分）で制御すれば、そのときの制御能力は、１００×４．４＋１０×５．６／４．４＋５．６＝49.6
≒50％となる。この時間比の設定は、周知の如くコントローラ１１内部の
データメモリ１５で作られるものである。

したがつて、暖房能力制御として室外送風機７
を間欠運転させればよいため、従来の如く能力制
御のために、冷凍サイクルにバイパス回路を設け
たり、このバイパス回路を制御するための二方弁
あるいはヒータ等を設ける必要がなく、冷凍サイ
クル構成、能力制御のための回路構成がきわめて
簡単となる。また前記室外送風機７の間欠運転時
における運転時間と停止時間の比を変える暖房能
力切換えスイツチ２２を操作することにより、所
望の暖房能力が得られ、極端な能力の低下による
冷風吹出しが防止でき、不快感をともなうことも
ない。また圧縮機１の仕事率は、循環冷媒量が変
わらないことから一定しているため、消費エネル
ギーの損失も少なくてすむ。

なお、この能力制御は、室外送風機７を停止せ
しめて圧力スイツチ等の入力により圧縮機１の高
圧保護を行う従来の制御とは本質的に異なるもの
である。さらに、本実施例においては、暖房運転
時における室外送風機７の間欠運転時の運転時間
T₁と停止時間T₂の比を、マイクロコンピユータ
１９にて行うようにしたが、それぞれの時間
T₁，T₂の比が異なる複数のタイムスイツチを使
用しても同様に実施でき、能力切換え手段は、マ
イクロコンピユータに限るものではなく、それに
類する従来周知のものでよい。

上記実施例より明らかなように、本考案におけ
るヒートポンプ式空気調和機の能力制御装置は、
暖房能力制御として室外送風機を間欠運転させれ
ばよいため、従来の如く能力制御のために、冷凍
サイクルにバイパス回路およびこのバイパス回路
を制御するための二方弁等が不要となり、冷凍サ
イクルの構成、能力制御のための回路構成がきわ
めて簡単となり、また暖房運転時における室外フ
アンの運転時間と停止時間の比が時間切換入力手
段と、データメモリ手段によつて任意に可変でき
るため、所望の能力設定が可能となり、使い勝手
が向上する。さらに室外送風機の間欠運転で能力
制御を行うため、能力の変動がバイパス弁の開閉
制御あるいは圧縮機自身の能力制御を行う構成に
比較して緩やかであり、その結果、急激な能力変
動にともなう騒音、振動の発生が少なく、不快感
がともなうこともない能力制御となる等、種々の
利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す空気調和機の冷凍サイク
ル図、第２図は同空気調和機における能力制御と
室温の変化を示す説明図、第３図は本考案の一実
施例における能力制御装置を具備したヒートポン
プ式空気調和機の冷凍サイクル図、第４図は同空
気調和機における室内温度変化と能力制御の関係
を示す説明図、第５図は同空気調和機における室
外送風機の間欠運転と暖房能力の関係を示す特性
図、第６図は同空気調和機における能力制御装置
の制御内容を示すブロツク図、第７図は同能力制
御装置の概略電気回路図である。１……圧縮機、２……四方弁、３……室内側熱
交換器、５……キヤピラリチユーブ、６……室外
側熱交換器、７……室外送風機、７ａ……室外送
風機用リレー（通電制御器）、１９……マイクロ
コンピユータ（運転制御装置）、２２……暖房能
力切換スイツチ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

圧縮機、四方弁、室内側熱交換器、減圧装置お
よび室外側熱交換器からなるヒートポンプ式冷凍
サイクルと、前記室外側熱交換器と外気との熱交
換を促進させる室外送風機およびこの室外送風機
への電源の供給を制御する通電制御器と、前記通
電制御器を開閉駆動させる運転制御装置を具備
し、前記室外送風機を間欠運転して暖房能力を制
御するヒートポンプ式空気調和機において、前記
運転制御装置を、室温を検出し、圧縮機の運転開
始温度、圧縮機の運転停止温度および前記両温度
の中間部の値に設定された能力制御温度を判定す
る室温判定手段と、この室温判定手段による能力
制御温度の検出信号により暖房運転時において前
記室外送風機の運転を連続運転と間欠運転に選択
的に切換えるタイマ入力手段と、前記室外送風機
の間欠運転時における運転時間と停止時間の比を
変える時間切換入力手段と、前記時間切換入力手
段で設定された間欠時間を作るデータメモリ手段
より構成したヒートポンプ式空気調和機の能力制
御装置。