JPH01181032A - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JPH01181032A
JPH01181032A JP63005104A JP510488A JPH01181032A JP H01181032 A JPH01181032 A JP H01181032A JP 63005104 A JP63005104 A JP 63005104A JP 510488 A JP510488 A JP 510488A JP H01181032 A JPH01181032 A JP H01181032A
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JP
Japan
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temperature
heat exchanger
fan
variable speed
speed motor
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Tadasato Iida
飯田　忠郷
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、輻射熱交換器を備えた空気調和機に関する
。
（従来の技術） 空気調和機にあっては、第１０図に示すようなヒートポ
ンプ式冷凍サイクルを備え、冷房運転および暖房運転を
可能とするものがある。
１は圧縮機で、その圧縮機１に四方弁２．室外熱交換器
３．減圧器たとえば膨張弁４．室内熱交換器５などを順
次連通し、ヒートポンプ式冷凍サイクルを構成している
。
すなわち、冷房時は図示実線矢印の方向に冷媒を流して
冷房サイクルを形成し、室外熱交換器３を凝縮器、室内
熱交換器５を蒸発器として作用させる。
暖房時は四方弁２の切換作動により図示破線矢印の方向
に冷媒を流して暖房サイクルを形成し、室内熱交換器５
を凝縮器、室外熱交換器３を蒸発器として作用させる。
なお、室外熱交換器３の近傍に室外ファン６を配設し、
室内熱交換器５の近傍に室内ファン７を配設している。
ところで、このような空気調和機においては、暖房時、
室内に温風を吹出すことになるが、その温風が室内の人
に直接当たり、人体に不快感（いわゆるドラフト感）を
与えることがある。
そこで、室内ユニットの前面に輻射パネル（輻射熱交換
器）を設け、今まで通りの温風吹出に加えて室内への熱
輻射を行なうものがある。
これは、暖炉のような自然対流的な暖房を加えることに
よってドラフト感を軽減するものである。
（発明が解決しようとする課題） ただし、上記のものは室内温度の変化に応じて圧縮機の
運転を制御するだけで、熱輻射の温度については全く無
視しており、熱輻射の温度の変動が大きく、快適性の面
で問題を残している。
この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、熱輻射の温度を一定に維持す
ることができ、これにより自然対流的な暖房の安定度を
高めて快適性の大幅な向上を可能とする空気調和機を提
供することにある。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、減圧器、室内熱交換器
、輻射熱交換器を連通してなるヒートポンプ式冷凍サイ
クルと、前記室内熱交換器に室内空気を循環させるとと
もに前記輻射熱交換器に風を送るファンと、このファン
を駆動する可変速度モータと、前記輻射熱交換器の温度
を検知する温度センサと、前記可変速度モータの駆動に
用いる交流電源電圧の位相角を前記温度センサの検知温
度と設定温度との差に応じて制御する手段とを設ける。
（作用） 輻射熱交換器の温度が検知され、その検知温度と設定温
度との差に応じて可変速度モータの速度が変化する。こ
の速度変化に基づくファンの送風量変化により、輻射熱
交換器が設定温度に維持される。
（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。
第２図において、１０は室内ユニットで、内部に室内熱
交換器１１を立設Ｌ１それと対峙するように前面に輻射
熱交換器（以下、輻射パネルと称す）１２を設けている
。
室内ユニット１０の下部には空気吸込口１３を設け、上
部に空気吹出口１４を設けている。そして、空気吸込口
１３から空気吹出口１４にかけて、輻射パネル１２に沿
うように、さらに室内熱交換器１１を通過するように通
風路を形成している。
通風路には、空気吸込口１３の近傍にファン１５を設け
るとともに、そのファン１５を駆動する可変速度モータ
１６を設けている。
また、輻射パネル１２に輻射パネル温度センサ（負特性
サーミスタ）１７を取付けている。
しかして、室内ユニット１０および図示しない室外ユニ
ットにかけて第３図に示す冷凍サイクルおよび制御回路
を構成している。
２１は能力可変圧縮機で、その圧縮機２１に四方弁２２
、室外熱交換器２３、減圧器たとえば膨張弁２４、室内
熱交換器１１、逆止弁２５ａ。
２５ｂ１輻射パネル１２を連通し、ヒートポンプ式冷凍
サイクルを構成している。
すなわち、冷房時は図示実線矢印の方向に冷媒が流れて
冷房サイクルが形成され、室外熱交換器２３が凝縮器、
室内熱交換器１１が蒸発器として作用する。暖房時は、
四方弁２２の切換作動により図示破線矢印の方向に冷媒
が流れて暖房サイクルが形成され、輻射パネル１２およ
び室内熱交換器１１が共に凝縮器として作用し、室外熱
交換器２３が蒸発器として作用する。
なお、室外熱交換器２３の近傍に室外ファン２６を配設
している。
一方、３０は商用交流電源で、その電源３０にインバー
タ回路３１および制御部３２を接続している。
インバータ回路３１は、交流電源電圧を整流し、それを
制御部３２からの指令に応じた周波数の交流に変換し、
圧縮機２１の駆動モータに供給するものである。
制御部３２は、空気調和機全般にわたる制御を行なうも
ので、外部には上記可変速度モータ１６、四方弁２２、
室外ファン２６のモータ、インバー夕回路３１、操作部
３３が接続されている。
制御部３２の要部を第１図に示す。
輻射パネル温度センサ１７と抵抗４０との直列回路に直
流電圧Ｖｄｄを印加し、抵抗４０に生じる電圧を比較器
４１．４２，４３．４４の非反転入力端（＋）に供給す
る。
抵抗４５．４６．４７，４８．４９の直列回路に直流電
圧Ｖｄｄを印加し、各抵抗の相互接続点に得られる電圧
を基準電圧として比較器４１，４２゜４３．４４の反転
入力端（−）に供給する。
比較器４１の出力を加減算器５０の“−５０゜端子およ
び排他的論理和回路５１の一方の入力端に供給する。比
較器４２の出力を排他的論理和回路５１の他方の入力端
および排他的論理和回路５２の一方の入力端に供給する
。
比較器４３の出力を排他的論理和回路５２の他方の入力
端および排他的論理和回路５３の一方の入力端に供給す
る。比較器４４の出力を、排他的論理和回路５３の他方
の入力端に供給するとともに、インバータ回路５４を介
して加減算器５０の“＋５０”端子に供給する。
そして、排他的論理和回路５１の出力を加減算器５０の
“−１０”端子に供給する。排他的論理和回路５２の出
力を加減算器５０の“±０°端子に供給する。排他的論
理和回路５３の出力を加減算器５０の“＋１０°端子に
供給する。
加減算器５０は、“＋５０”端子の入力がＨレベル（論
理′１”）になると、クロック回路５５からのクロック
信号に基づく一定時間ごとに５０μｓｅｃずつ増える時
間データを発する。すなわち、初めは＋５０μｓｅｃの
時間データを発し、以後、＋１００μｓｅｃ、＋１５０
μＳｅｅ　ｓ・・・・・・の時間データを発する。
“＋１０°端子の入力がＨレベルになると、−定時間ご
とに１０μｓｅｃずつ増える時間データを発する。すな
わち、初めは＋１０μｓｅｃの時間データを発し、以後
、＋２０μｓｅｃ、＋３０μＳｅｅ　。
・・・・・・の時間データを発する。
“±０″端子の入力がＨレベルのときは、時間データを
発しない。
“−１０”端子の入力がＨレベルになると、−定時間ご
とに１０μｓｅｅずつ減小する時間データを発する。す
なわち、初めは一１０μｓｅｃの時間データを発し、以
後、−２０μｓｅｅ　ｓ　　３０μＳｅＣｓ・・・・・
・の時間データを発する。
“−５０”端子の入力がＨレベルになると、−定時間ご
とに５０μｓｅｅずつ減小する時間データを発する。す
なわち、初めは一５０μＳｅｅの時間データを発し、以
後、−１００μｓｅｃ、　−１５０μＳｅＣｓ・・・・
・・の時間データを発する。
しかして、加減算器５０の時間データを位相トリガ出力
減算カウンタ５６に供給する。
カウンタ５６は、加減算器５０から供給される時間デー
タを零クロス回路５８が交流電源電圧の零クロス点を検
知するごとにセットする。このセットに際し、カウント
値が残っている場合（零でない場合）には、それに時間
データを加える。そして、セットと同時に減算カウント
を開始し、カウント値が零になるとそこでトリガ信号を
発する。
ただし、運転開始に際しては予め定めである設定時間デ
ータをセットするようになっており、それに加減算器５
０からの時間データが加わることになる。なお、設定時
間データは、交流電源電圧の半周期よりも長い時間に相
当する。
カウンタ回路５６のトリガ信号はドライブ回路５７に供
給する。
ドライブ回路５７は、供給されるトリガ信号に応じたタ
イミングで交流電源電圧の位相角を制御し、可変速度モ
ータ１６に対する駆動電圧を得るものである。
つぎに、上記のような構成において第４図および第５図
を参照しながら動作を説明する。
操作部４１で暖房運転を設定するとともに、所望の室内
温度を設定する。そして、運転開始操作を行なう。
すると、制御部３２は、インバータ回路３１を駆動し、
圧縮機２１を起動する。さらに、室外ファン２６を起動
するとともに、四方弁２２を切換作動する。つまり、暖
房サイクルが形成され、複写パネル１２および室内熱交
換器１１が共に凝縮器として作用し、暖房運転の開始と
なる。
この暖房運転時、制御部３２は、室内温度センサ（図示
しない）の検知温度と設定室内温度との差に応じて圧縮
機２１の運転周波数（インバータ回路３１の出力周波数
）を制御する。
ところで、運転開始当初は輻射パネル１２の温度がまだ
低く、温度センサ１７の検知温度は設定温度Ｔｈｓより
はるかに低いＡ領域にある。
このとき、温度センサ１７の抵抗値が大きくて抵抗４０
に生じる電圧は小さく、比較器４１゜４２．４３．４４
の出力が全てＬレベル（論理“０°）、インバータ回路
５４の出力がＨレベルとなる。つまり、加減算器５０の
“＋５０°端子の入力がＨレベルになる。
“＋５０”端子の入力がＨレベルになると、先ず時間デ
ータ＋５０μｓｅｃがカウンタ５６に供給されるが、カ
ウンタ５６にはすで′に設定時間データが初期値として
セットされており、それに供給時間データが加わるので
、減算カウントが始まってもカウント値は零にならない
。
したがって、トリガ信号は発せられず、交流電源電圧の
位相角は最大値となる。つまり、可変速度モータ１６に
対する駆動電圧が得られず、可変速度モータ１６は停止
したままである。
可変速度モータ１６が停止したままでファン１５が回転
しないため、輻射パネル１２に風が送られず、輻射パネ
ル１２の温度が急速に上昇する。
温度センサ１７の検知温度がＴｈ４以上のＢ領域に至る
と、比較器４４の出力がＨレベルとなる。
すると、排他的論理和回路５３の出力がＨレベルとなり
、加減算器５０の“＋１０”端子の入力がＨレベルにな
る。
“＋１０”端子の入力がＨレベルになると、先ず時間デ
ータ＋１０μＳｅｅがカウンタ５６に供給されるが、上
記同様にセット値が大きくなるため減算カウントが始ま
ってもカウント値は零にならない。
したがって、トリガ信号は発せられず、交流電源電圧の
位相角は最大値となり、可変速度モータ１６は停止した
ままである。
温度センサ１７の検知温度がＴｈ３を超え、設定温度Ｔ
ｈｓを中心とする一定範囲のＣ領域に入ると、比較器４
３．４４の出力がＨレベルになる。
すると、排他的論理和回路５２の出力がＨレベルとなり
、加減算器５０の“±０”端子の入力がＨレベルになる
。
“±０”端子の入力がＨレベルのとき、時間データは発
せられず、よってカウンタ５６のセット値が増えること
はない。ただし、カウント値の残りが大きいため、減算
カウントが始まってもカウント値は零にならない。
したがって、トリガ信号は発せられず、交流電源電圧の
位相角は最大値となり、可変速度モータ１６は停止した
ままである。
温度センサ１７の検知温度がＴｈ２以上のＤ領域に至る
と、比較器４２，４３．４４の出力がＨレベルになる。
すると、排他的論理和回路５１の出力がＨレベルとなり
、加減算器５ｏの−１０”端子の入力がＨレベルになる
。
“−１０°端子の入力がＨレベルになると、時間データ
ー１０μｓｅｃ、　−２０μｓｅｃ、　−３０μｓｅｃ
　、・・・・・・が順次発せられ、カウンタ５６のセッ
ト値が徐々に小さくなる。そのうち、カウンタ５６のカ
ウント値が零となり、トリガ信号が発せられる。
この場合、トリガ信号の発生タイミングは徐々に速くな
り、それに従って交流電源電圧の位相角が小さくなって
いく。こうして、可変速度モータ１６の起動電力が得ら
れるようになり、可変速度モータ１６が起動し、その速
度を増していく。
ファン１５が回転を始めると、吸込口１３から室内ユニ
ット１０内に室内空気が吸込まれ、それが輻射パネル１
２に送られるとともに、室内熱交換器１１で暖められ、
温風となって空気吹出口１４から室内に吹出される。
このとき、ファン１５の送風量が少ないと輻射パネル１
２の温度がさらに上昇し、温度センサ１７の検知温度が
Ｔｈ１以上のＥ領域に入る。すると、全ての比較器４１
，４２，４３．４４の出力がＨレベルとなり、排他的論
理和回路５１の出力がＨレベルとなる。つまり、加減算
器５０の“＋５０”端子の入力がＨレベルとなる。
“＋５０”端子の入力がＨレベルになると、時間データ
ー５０　μｓｅｃ　、　−１００μｓｅｃ　。
−１５０μｓｅｃ　、・・・・・・が順次発せられ、ト
リガ信号の発生タイミングが速くなる。こうして、交流
電源電圧の位相角は小さくなり、可変速度モータ１６に
対する駆動電力が増し、その可変速度モータ１６の速度
が急速にアップする。
ファン１５の送風量が増えると、温度センサ１７の検知
温度は徐々に下がってＥ領域からＤ領域へと移行する。
この移行によって送風量は減少し、検知温度はＣ領域で
安定する。すなわち、輻射パネル１２の温度を設定温度
Ｔｈｓに維持することができる。
外気温の低下などの影響で輻射パネル１２の温度が下が
り、温度センサ１７の検知温度がＢ領域に下がった場合
、加減算器５０の“＋１０”端子の入力がＨレベルとな
る。したがって、トリガ信号の発生タイミングが遅くな
って交流電源電圧の位相角が徐々に大きくなり、可変速
度モータ１６の速度がダウンする。これにより、検知温
度は再びＣ領域に入り、そこで安定する。
このように、輻射パネル１２の温度と設定温度Ｔｈｓと
の差に応じた位相角制御を行ない、可変速度モータ１６
の速度つまりファン１５の送風量を調節するようにした
ので、輻射パネル１２の温度を外気温の変化などにかか
わらず一定に維持することができる。したがって、自然
対流的な暖房の安定度が増し、快適性の大幅な向上が図
れる。
また、位相角制御による速度調節なので、たとえばイン
バータ回路を用いる場合に比べて安価であり、コスト的
な問題を生じることもない。
なお、上記実施例では、設定温度Ｔｈｓが固定の場合に
ついて説明したが、基準電圧を得るための抵抗４９を第
６図に示すように抵抗６１．６２に置換え、その両抵抗
のうちの一方を切換スイッチ６３で選択する構成とし、
設定温度Ｔｈｓを二段階に切換可能としてもよい。この
場合、切換スイッチ６３の操作つまみを操作部３３に設
け、切換を使用者の操作に依存する。
こうすることにより、使用者は熱輻射の温度を好みで選
ぶことができ、快適性がさらに向上する。
また、上記実施例では、輻射パネル１２の温度と設定温
度Ｔｈｓとの差に応じて位相角のみを制御したが、空調
負荷の変動が大きい場合、圧縮機２１の運転周波数制御
を加える必要がある。すなわち、運転開始時は所定の運
転周波数で圧縮機を駆動し、輻射パネル１２の温度が高
過ぎる場合は圧縮機２１の運転周波数をダウンし、輻射
パネル１２の温度が低過ぎる場合は圧縮機２１の運転周
波数をアップするようにしてもよい。
すなわち、第７図に示すように高温度域用の基準電圧を
得る抵抗７１、および低温度域用の基準電圧を得る抵抗
７２を設ける。さらに、高温度域用の比較器７３、およ
び低温度域用の比較器７４を設ける。
この場合、第８図および第９図に示すように、温度セン
サ１７の検知温度が設定温度Ｔｈｓよりもはるかに高い
Ｔｈｏを超えると、比較器７３の出力がＨレベルとなる
。このとき、制御部３２が圧縮機２１の運転周波数をダ
ウンさせ、暖房能力の低下によって輻射パネル１２の温
度低下を図る。
この運転周波数のダウンは、一定時間ごとに所定値ずつ
行なう。
温度センサ１７の検知温度が設定温度Ｔｈｓよりもはる
かに低いＴｈ５以下になると、比較器７４の出力がＨレ
ベルとなる。このとき、制御部３２が圧縮機２１の運転
周波数をアップさせ、暖房能力の増大によって輻射パネ
ル１２の温度上昇を図る。この運転周波数のアップは、
一定時間ごとに所定値ずつ行なう。
このようにすれば、温度コントロールの確実性が増し、
快適性の向上に大きく貢献することができる。
［発明の効果コ 以上述べたようにこの発明によれば、圧縮機。
四方弁、室外熱交換器、減圧器、室内熱交換器。
輻射熱交換器を連通してなるヒートポンプ式冷凍サイク
ルと、前記室内熱交換器に室内空気を循環させるととも
に前記輻射熱交換器に風を送るファンと、このファンを
駆動する可変速度モータと、前記輻射熱交換器の温度を
検知する温度センサと、前記可変速度モータの駆動に用
いる交流電源電圧の位相角を前記温度センサの検知温度
と設定温度との差に応じて制御する手段とを設けたので
、熱輻射の温度を一定に維持することができ、これによ
り自然対流的な暖房の安定度を高めて快適性の大幅な向
上を可能とする空気調和機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例における制御部の要部の構
成を示す図、第２図は同実施例の外観を示す斜視図、第
３図は同実施例における冷凍サイクルおよび制御回路の
構成を示す図、第４図および第５図はそれぞれ同実施例
の動作を説明するための図、第６図はこの発明の他の実
施例における制御部の要部の構成を示す図、第７図はこ
の発明のさらに他の実施例における制御部の要部の構成
を示す図、第８図および第９図はそれぞれ第７図の動作
を説明するための図、第１０図は従来のヒートポンプ式
冷凍サイクルの構成の一例を示す図である。 ２１・・・能力可変圧縮機、２２・・・四方弁、２３・
・・室外熱交換器、２４・・・膨張弁（減圧器）、１１
・・・室内熱交換器、１２・・・輻射パネル（輻射熱交
換器）、１５・・・ファン、１６・・・可変速度モータ
、１７・・・輻射パネル温度センサ、３２・・・制御部
。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 第３図 第４図 第５図 第８図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、減圧器、室内熱交換器
    、輻射熱交換器を連通してなるヒートポンプ式冷凍サイ
    クルと、前記室内熱交換器に室内空気を循環させるとと
    もに前記輻射熱交換器に風を送るファンと、このファン
    を駆動する可変速度モータと、前記輻射熱交換器の温度
    を検知する温度センサと、前記可変速度モータの駆動に
    用いる交流電源電圧の位相角を前記温度センサの検知温
    度と設定温度との差に応じて制御する手段とを具備した
    ことを特徴とする空気調和機。
JP63005104A 1988-01-13 1988-01-13 空気調和機 Pending JPH01181032A (ja)

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