JPH03211363A - 空気調和機 - Google Patents

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〕 （産業上の利用分野） 本発明は、水冷用凝縮器を有する空気調和機に関する。

（従来の技術） 従来一体形の移動可能な空気調和機には、たとえば実公
昭５８−１８５９５号公報に示されているように、圧縮
機、蒸発器、減圧装置、凝縮器を順次配管で接続した冷
凍サイクルを備え、凝縮器を貯水槽に収容された水で散
水することで、凝縮器を水冷するようにしたものはある
。

（発明か解決しようとする課題） このような空気調和機においては、水冷の凝縮器を有す
るものに限らす、水冷の凝縮器に空冷の凝縮器を併設し
たものでも、水冷の凝縮器に散水する水がなくなると、
圧縮機の吐出圧力か急激に上昇する危険性があるために
、貯水槽にフロートスイッチ等の水位検出手段を設け、
貯水槽に収容された水がなくなったら、圧縮機の運転を
停止して、運転表示部に断水の表示をして、使用者に貯
水槽への水補給を指示するようにしている。

一方一体形の移動可能な空気調和機においては、装置全
体の移動を行うように、小形化に設計されており、貯水
槽自体もそれほど大きくなっておらす、貯水槽の水不足
による運転停止が頻繁に発生し、連続運転時間が短くな
ってしまうという問題がある。

また人のいないときに空調運転を行うように、入りタイ
マーをセットした場合に、貯水槽の水不足による運転停
止か発生すると、予定した時間に室内の空調が全く行わ
れていないこともあり、運転の信頼性に欠けるという問
題かある。

本発明は上記した点に鑑みてなされたもので、貯水槽に
収容された水かなくなっても、ある程度の能力で空調運
転の継続を可能にした空気調和機を提供することを目的
とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の空気調和機は、圧縮機、蒸発器、減圧装置、散
水冷却により熱交換を行う水冷用凝縮器からなる冷凍サ
イクルと、上記水冷用凝縮器に散水するための水を貯え
る貯水槽とを有する空気調和機において、上記圧縮機を
可変速駆動するためのインバータ装置と、空調負荷に応
じて上記インバータ装置の出力周波数を制御する第１周
波数制御手段と、冷凍サイクルの高圧側の冷媒温度か設
定値を越えたことを検出して上記第１周波数制御手段に
優先して上記インバータ装置の出力周波数を制限する第
２周波数制御手段を設けて構成される。

（作　用） 本発明の空気調和機においては、貯水槽に収容された水
かなくなって水冷用凝縮器か水冷されず、冷凍サイクル
の高圧側の冷媒温度か設定値を越えたことを第２周波数
制御手段か検出したら、第２周波数制御手段が、空調負
荷に応してイン！（−夕装置の出力周波数を制御する第
１周波数制御手段に優先してインバータ装置の出力周波
数を制限することで、高圧側圧力が異常上昇しない運転
周波数の範囲で運転を継続するようにして、貯水槽か断
水状態でも圧縮機のブレークダウンやインバ−タ装置を
構成するスイッチング素子の破壊しない運転が可能にな
る。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面につき説明する。

第１図は本発明の空気調和機の構成図を示し、冷凍サイ
クルは、圧縮機１、水冷凝縮器２、空冷凝縮器３、減圧
装置４、蒸発器５を順次配管６て接続した構成されてい
る。上記圧縮機１のモータ（図示せず）にはインバータ
装置７が接続されており、インバータ装置７の出力によ
りモータの回転数か制御されるようになっている。この
インバータ装置７の出力周波数を制御する制御装置８に
は、室温センサ９、温度設定器１０、および空冷凝縮器
３に取付けられた温度センサ１１が入力されている。温
度センサ１１は凝縮器３に直接ではなく、凝縮器３に取
付けられたインバータ装置７のスイッチング素子の放熱
板１２に設けてもよい。

一方上記制御装置８は、２つの周波数制御手段１３．１
４を有し、第１周波数制御手段１３は、室温センサ９と
温度設定器１０に設定された設定温度を入力とし、両温
度差により空調負荷を算出し、これに対応するインバー
タ装置７の出力周波数指令を出力する。また第２周波数
制御手段１４は、温度センサ１１の検出温度を入力し、
この検出温度を設定値と比較し、検出温度の上昇により
第１周波数制御手段により出力されたインバータ装置７
の出力周波数指令を低下させる出力周波数指令をインバ
ータ装置７に出力する。

他方上記第２周波数制御手段１４には、出力信号を受け
て点灯する断水表示装置１５や異常表示装置１６が接続
されている。

一体形の移動可能な空気調和機は、第２図および第３図
に示すように、ケーシング２０の内部を水平仕切り板２
１により上下２室に分け、上側室２２には、蒸発器５．
５および室内ファン２３か配置され、下側室２４に圧縮
機１、水冷凝縮器２、空冷凝縮器３、室外ファン２５か
配置されている。

室内ファン２３と室外ファン２５のモータ２６は共用す
るようになっており、このモータから室外ファン２５を
通って下側に延びる駆動軸２７には散水装置２８が設け
られている。この散水装置２８の下側部分は水冷凝縮器
２を囲むように設けられた貯水槽２つに貯えられた水３
０の中に位置している。また空冷凝縮器３の側面の適当
部位にはインバータ装置７を構成するトランジスタや整
流素子が放熱板１２を介して取付けられている。

なお第３図において符号３１は吹き出し口、３２．３３
は吸い込み口、３４は制御部品箱である。

ざらにケーシング１の内部の室外ファン２５の近くに一
端を開口した伸縮自在の排気ホース３５は、ケーシング
１から外部に伸び、他端をたとえば窓に設けた開口に固
定することで、排気を室外に排出するようにしている。

つぎに空気調和機の制御方法を説明する。

第１周波数制御手段１３により決定されるインバータ装
置７の出力周波数Ｈｚは、室温Ｔａと設定温度Ｔｓとの
差により下表のように設定されている。

一方第２周波数制御手段１４は、温度センサ１１の温度
検出出力をＴｅｌ、Ｔｃ２、Ｔｃ３の３段階の設定温度
と比較するとともに、温度変化か上昇か、下降かを判別
し、第５図に示す４つのゾーンＡ、Ｂ、ＣＳＤのいずれ
のゾーンに属するかを判断する。

そして選択されたゾーンに対応して空気調和機の運転か
制御される。

具体的には、Ａゾーンでは水冷凝縮器に貯水槽から水が
正常に散水されていると考えられるため、第１周波数制
御手段１３により算出された周波数指令に同等制限を加
えることなくインバータ装置７を動作させる。

そして温度センサ１１の検出温度がＴｃ２を越えたＣゾ
ーンに至った場合、水冷凝縮器に貯水槽から水が正常に
散水されていないと考えられるため、第１周波数制御手
段１３により算出された周波数指令にかかわらず、ただ
ちに現在運転中の周波数から２０Ｈｚ下げた周波数で運
転し、さらにこの下げた周波数で３０秒運転し、まだ温
度センサ１１の検出温度がＣゾーンにある場合には、低
下した周波数から２０Ｈｚ下げた周波数で運転する。

なお周波数２０Ｈｚで運転している場合に、この状態に
至った場合には、インバータ装置７の出力周波数は零Ｈ
ｚとなり、圧縮機が停止することになる。

またこの制御途中において、温度センサ１１の検出温度
がＴｃ２とＴｃ３の間のＢ　・／−ンになった場合には
、第１周波数制御手段１３からの周波数指令に関係なく
、その時の運転中の周波数を保つ。

一方上記制御を行ったにもかかわらず、温度センサ１１
の検出温度がＣゾーンからＤゾーンに至った場合には、
貯水槽の水がなくなったためだけの温度上昇ではなく、
冷凍サイクルの部品の何等かの異常と判別し、インバー
タ装置７の出力周波数を零Ｈｚとし、圧縮機を停止させ
る。

第１周波数制御手段１３と第２周波数制御手段１４の制
御動作を第４図の制御フローチャートを用いて説明する
。

空気調和機の運転が開始されると、温度設定器１０から
の設定温度Ｔｓと室温センサ９からの室温Ｔａが読み込
まれ（ステップＦ１）、室温Ｔａと設定温度Ｔｓの差に
応してインバータ装置７の出力周波数ｆか決定される（
ステップＦ２）。

つぎに温度センサ１１の検出温度Ｔｃか読み込まれ（ス
テップＦＢ）、現在の温度センサ１１の検出温度Ｔｃか
、第５図に示す４つのゾーンＡ１Ｂ、Ｃ，Ｄのいずれの
ゾーンに属するかを判別する（ステップＦ４）。そして
この判別結果がＡ・／−ンの場合、すなわち水冷凝縮器
２に貯水槽２つから水３０が正常に散水されている状態
では、現在の運転周波数かステップＦ２て決定された出
力周波数ｆよりも高いか否かが判断される（ステ、ツブ
Ｆ５）。

上記判断結果により、現在の運転周波数ｆ′かステップ
Ｆ２で決定された出力周波数ｆよりも高い場合には、出
力周波数を現在のものより２０Ｈ２上昇させ（ステップ
Ｆ６）、１０秒間の安定時間をとる（ステップＦ７）。

一方現在の運転周波数ｆ′かステップＦ２で決定された
出力周波数ｆよりも低いか同し場合には、ステップＦ２
て決定された出力周波数ｆをインバータ装置７に指令す
る（ステップＦ８）。

しかしてこのＡゾーンでは、空調負荷に対応した周波数
か、インバータ装置７から出力され、室内は十分空調さ
れる。

一方貯水槽２９の水３０かなくなり、水冷凝縮器２に正
常に散水されない状態では、水冷凝縮器２の温度が上昇
するのに伴って、放熱板１２の温度も上昇し、温度セン
サ１１の検出温度ＴｃかＣゾーンに至ると、インバータ
装置７からの出力周波数をただちに現在運転中の周波数
ｆ′から２０Ｈｚ下げ（ステップＦ９）、この下げた運
転周波数で３０秒間の安定時間をとる（ステップＦ１０
）と同時に断水表示ランプ１５を点灯させ、使用者に貯
水槽２つの水３０のなくなったことを報知しくステップ
Ｆ１１）、最初のステップＦ１へと戻る。これによりイ
ンバータ装置７の出力周波数か下がり、温度センサ１１
の検出温度Ｔｅか下がる。

この温度低下により、温度センサ１１の検出温度Ｔｃが
Ｂゾーンに変化すると、ステップＦ２で決定された運転
周波数ｆに関係なく、その時の運転周波数ｆ′が維持さ
れる（ステップＦ１２）。

他方上記制御を行ったにもかかわらす、温度センサ１１
の検出温度Ｔｃが急激に上Ｒし、ＣゾーンからＤゾーン
に至った場合には、貯水槽の水がなくなったためだけの
温度上昇ではなく、冷凍サイクルの部品の何等かの異常
と判別し、インバータ装置７の出力周波数を零Ｈｚとし
、圧縮機を停止させる（ステップＦ１３）。同時に異常
ランプ１６を点灯させ（ステップＦ１４）、以後の運転
が行われないようにする。

つぎに作用を説明する。

通常運転時は、貯水槽２つの水３０が散水装置２８を介
して水冷凝縮器２に供給されるので、水冷凝縮器２は、
正常な状態で放熱、凝縮され、インバータ周波数を最大
にしても、水冷凝縮器２やスイッチング素子を装着した
放熱板１２の温度が許容温度を越えて上昇することはな
い。

しかし冷凍サイクルが正常に作動している場合において
、貯水槽２９の水３０がなく、インバータ周波数を最大
にして運転すると、水冷凝縮器２に貯水槽２つの水３０
が供給されないので、冷媒か水冷凝縮器２において放熱
、凝縮されず、水冷凝縮器２やスイッチング素子を装着
した放熱板１２の温度か許容温度を越えて上昇し、圧縮
機のブレークダウンやインバータ装置のスイッチング素
子の破壊に至ることがあるか、放熱板１２に設けた温度
センサ１１により、水冷凝縮器２やスイッチング素子を
装着した放熱板１２の温度を上昇を圧縮機のブレークダ
ウンやインバータ装置のスイッチング素子の破壊に至る
寸前の状態で検出し、断水表示をしながらインバータの
運転周波数を下げて、その状態を継続する。運転負荷が
小さければ、圧縮機のブレークダウンやインバータ装置
のスイッチング素子の破壊しない運転が可能になる。

すなわち貯水槽の水がなくなった時に、インバータ装置
の出力を低下させることで、空冷凝縮器３および水冷凝
縮器２からの空気熱交換のみて運転できる範囲（温度セ
ンサの検出温度ＴｃかＴｃ２からＴｅ３の近く）で運転
を継続するために、従来のもののように、貯水槽の水が
なくなったら、即座に圧縮機を停止させるものに比べて
運転を継続できる可能性は大幅に広がる。

なお温度センサ１１の検出温度ＴｃがＣゾーンに至ると
、インバータ装置７の出力周波数を即座に現在の運転周
波数ｆ′から２０Ｈｚ低下させるとともに、断水表示ラ
ンプ１５を点灯させるようにしたため、貯水槽の水かな
くなったことを検出するための高価でありながら信頼性
の低いフロトスイッチを必要としなくなる。

またインバータ装置の発熱部品であるスイッチング素子
を取付けた放熱板を凝縮器に取付けているために、スイ
ッチング素子の冷却を効率良く行うことかできる。

なお上記実施例では冷凍サイクルの高圧側の冷媒温度検
出を空冷凝縮器に取付けた放熱板の温度によって検出し
たが、圧縮機の吐出温度や水冷凝縮器の温度であっても
よいのはもちろんである。

第５図は本発明の他の実施例を示し、この実施例では、
水冷凝縮器４０のみで空冷凝縮器はなく、水冷凝縮器４
０を散水装置４１か付設されていて、散水装置４１から
水を水冷凝縮器４０に散水し、また水冷凝縮器４０に設
けた室外ファン４２はモータ装置４３によって回転が制
御されるようになっている。上記水冷凝縮器４０には図
示しない温度センサか設けられており、この温度センサ
の検出信号で圧縮機６の運転周波数および室外ファン４
２の回転数が制御されるようになっている。本実施例に
おいては、第２図周波数制御手段により圧縮機の運転周
波数の上限が水冷凝縮器の温度に対して一律に設定され
ている。

すなわち水冷凝縮器４０の温度と圧縮機６の運転周波数
の関係は、第６図に示すように水冷凝縮器４０の温度が
上昇したら、圧縮機６の運転周波数の上限を下げ、水冷
凝縮器４０の温度上昇を押さえるようにしている。また
水冷凝縮器４０の温度と室外ファン４２の回転数の関係
は、第７図に示すように水冷凝縮器４０の温度が６０℃
に達したら、室外ファン４２の回転数を上げ（弱風から
強風）、水冷凝縮器４０の温度が５０℃から下がったら
室外ファン４２の回転数を下げ（強風から弱風）にし、
放熱効果を上げるようにしている。

したかって第１周波数制御手段によって設定される運転
周波数は水冷凝縮器の温度に基づき第２周波数制御手段
により上限か制限されている。

この実施例によれば、貯水槽に水がなくなった場合でも
、冷房運転か可能になり、また散水する水の消費量も減
ることになる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、圧縮機を可変速駆動
するためのインバータ装置と、空調負荷に応じて上記イ
ンバータ装置の出力周波数を制御する第１周波数制御手
段と、冷凍サイクルの高圧側の冷媒温度が設定値を越え
たことを検出して上記第１周波数制御手段に優先して上
記インバータ装置の出力周波数を制限する第２周波数制
御手段を設けたので、水冷凝縮器への貯水槽からの水の
供給がなくなった場合でも、運転周波数を下げて運転を
継続することができ、また運転負荷の軽い場合には、断
水状態でも空調負荷に応じた運転周波数で圧縮機を、連
続運転させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による空気調和機を冷凍サイクルを示す
図、第２図は本発明による空気調和機のケーシングを取
り外して示す斜視図、第３図は本発明による空気調和機
の断面図、第４図は本発明の空気調和機の制御を示すフ
ローチャート図、第５図は放熱板温度と制御区分との関
係を示す図、第６図は本発明の他の実施例を示す図、第
７図は水冷凝縮器の温度と圧縮機の運転周波数の関係を
示す図、第８図は水冷凝縮器の温度と室外ファンの回転
数の関係を示す図である。 ２・・・水冷凝縮機、３・・・空冷凝縮機、６・・・圧
縮機、７・・・インバータ装置、８・・・制御装置、９
・・・室温センサ、１０・・・温度設定器、１１・・・
温度センサ、１２・・・放熱板、１３・・・第１周波数
制御手段、１４・・・第２周波数制御手段、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮機、蒸発器、減圧装置、散水冷却により熱交換
   を行う水冷用凝縮器からなる冷凍サイクルと、上記水冷
   用凝縮器に散水するための水を貯える貯水槽とを有する
   空気調和機において、上記圧縮機を可変速駆動するため
   のインバータ装置と、空調負荷に応じて上記インバータ
   装置の出力周波数を制御する第１周波数制御手段と、冷
   凍サイクルの高圧側の冷媒温度が設定値を越えたことを
   検出して上記第１周波数制御手段に優先して上記インバ
   ータ装置の出力周波数を制限する第２周波数制御手段を
   設けたことを特徴とする空気調和機。 ２、インバータ装置を構成する複数のスイッチング素子
   を放熱板を介して冷凍サイクルの高圧側部分に取付ける
   とともに、この放熱板を介して冷凍サイクルの高圧側の
   冷媒温度を第２周波数制御手段で検出することを特徴と
   する請求項１に記載の空気調和機。 ３、冷凍サイクルの高圧側の冷媒温度が設定値を越えた
   ことを検出した時に、断水を表示する運転表示部を設け
   たことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空
   気調和機。