JPH06101891A - 外気導入型空気調和機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外気導入時における利用側熱交換器の凍結を
確実に防止する。 【構成】 外気導入時に、利用側熱交換器６の出力側の
蒸気圧力がその凍結限界圧力以下でなくても、空調負荷
が軽く且つ外気温が利用側熱交換器６の凍結限界温度か
ら定められる所定温度以下のときはコンプレッサ１５の
運転を停止するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は外気導入型空気調和機の
利用側熱交換器の凍結を確実に防止する制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】家庭、オフィス、店舗、車などで室内の
温度や湿度を調節して快適な環境を作ったり、コンピュ
ータの運転室や半導体製造工場などの産業用では最適な
温度および湿度条件を維持するのに空気調和機が広く用
いられている。

【０００３】空気調和機においては、熱効率をできるだ
け高く保つために被調和室の空気（内気）を循環させて
再利用する内気循環型と、通常は内気を利用しているが
内気が汚れたときなどには室外の空気（外気）を導入し
たり、内気と外気とを併用する外気導入型とが実用化さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで外気導入型空
気調和機においては、吸込側空気の温度は導入外気の温
度で左右されるために、産業用の空気調和機で中間期
（４〜５月、９〜１０月）における冷房運転時に２０℃
以下の外気を導入すると、蒸発器の能力にもよるが、利
用側熱交換器が凍結（着霜）領域に至ることがあり、冷
房能力の低下や最悪の場合は熱交換器が凍結したり、液
冷媒の流入でコンプレッサの故障の原因となるおそれが
ある。

【０００５】従来この防止策として、低外気運転防止サ
ーモや凍結および低温保護スイッチあるいは冷媒制御弁
などを設け、コンプレッサを停止させたり冷媒の逆流を
防止しているが、年間を通じてそれほど熱負荷が変化し
ない産業用の空気調和機（たとえばコンピュータの運転
室）などでは上述したような保護手段の結果によってコ
ンプレッサを停止させることはシステム上問題である。
このような分野および施設では当然のことながら空気調
和機を設計し導入する時点で対象となる熱負荷とのバラ
ンスを考慮して機種や容量を決定しているわけである
が、実用段階になると外気温の変化の多い中間期には室
内の負荷率との関係で問題となることがある。

【０００６】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
ので、外気導入型空気調和機の特に中間期における上記
問題を解決すべく、外気導入時における利用側熱交換器
の保護、特に凍結防止を確実にすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】外気導入時に利用側熱交
換器の出力側の蒸気圧がその凍結限界圧力以下でなくて
も空調負荷が軽く導入する外気の温度が利用側熱交換器
の凍結限界温度から定められる所定温度以下のときはコ
ンプレッサの運転を停止するようにしたものである。

【０００８】

【作用】外気導入時にまず利用側熱交換器の出力側の蒸
気圧がその凍結限界圧力以下か否かを判別し、以下でな
いときは次に空調負荷が軽く導入する外気の温度が利用
側熱交換器の凍結限界温度から定められる所定温度以下
のときはコンプレッサの運転を停止するようにした。

【０００９】

【実施例】以下本発明を図面に基づいて説明する。

【００１０】図２は本発明による制御方法を適用する外
気導入型空気調和機全体の概略構成を示す。

【００１１】１００は空気調和しようとする被調和室で
あり、この被調和室１００の一部に室内ユニット１が設
けられ、被調和室１００の外部に室外ユニット２が設け
られ、被調和室１００内に室温センサＳ_R （負荷の大き
さを判断するものであり、例えば室温が２０°Ｃ以下の
時は本ユニットに対して軽負荷であるとする）が設けら
れている。室内ユニット１の具体的構造については図４
および図５に示してあり、後述するが、いずれのものに
も外気導入口１ａが設けられている。室内ユニット１と
室外ユニット２との間は冷媒配管３と制御および給電の
ための配線４で接続されている。

【００１２】図３は図２に示した空気調和機の冷凍サイ
クルを示す。

【００１３】室内ユニット１には、利用側熱交換器１１
の一方には冷媒配管３ａを介して減圧装置（キャピアリ
チューブ）１２とドライヤー１３が接続され、利用側熱
交換器１１の他方には冷媒配管３ｂを介してアキュムレ
ータ１４と、コンプレッサ１５と、このコンプレッサ１
５から冷媒が吐出する際に出る音を小さくするマフラー
１６とが接続されている。さらに利用側熱交換器１１に
より熱交換（冷房運転時は除湿冷却）される空気を被調
和室１００内に送り込むファン１７が設けられている。
利用側熱交換器１１の出口側には、利用側熱交換器１１
の冷媒蒸発圧力が凍結のおそれのある設定低圧（たとえ
ば２ｋｇ／ｃｍ² ）でオフし、３ｋｇ／ｃｍ² でオンす
る低圧スイッチＳ_L が設けられ、マフラー１６の下流側
にはコンプレッサ１５の冷媒吐出圧が高くなると、オン
する高圧スイッチＳ_H が設けられている。

【００１４】一方、室外ユニット２には、２台の熱源側
熱交換器２１ａ．２１ｂが並列に接続され、一方の側に
は冷媒配管３ａを介して受液器２２が接続され、他方の
側には冷媒配管３ｂが接続されている。熱源側熱交換器
２１ａ，２１ｂにより熱交換（冷房運転時は加熱）され
た空気を大気中に放出するファン２３が設けられてい
る。

【００１５】図４および図５は本実施例の室内ユニット
１の構造の２つの例を示す。

【００１６】図４の室内ユニットはハウジング５の後方
（図４の左側）に突出するように空気導入口１ａが設け
られ、ハウジングの一端（図では上端）に調和空気の吐
出口１ｂが設けられている。このハウジング５の内部中
央には冷房運転時に蒸発器として機能する利用側熱交換
器６が設けられ、この利用側熱交換器６の下流（図では
上側）側に遠心送風ファン７が設けられ、ハウジングの
他端（図では下端）にコンプレッサ１５（図３参照）が
設けられている。外気導入口１ａ内には外気の吸込量を
調節するためのダンパ８が設けられている。外気導入口
１ａのダンパ８の下流側に外気吸込み温度センサＳ_A
が、また利用側熱交換器６の下流側面に室内熱交換器凍
結防止用温度センサＳ_E が設けられている。ハウジング
５の一端に設けられた空気吐出口１ｂには吐出される空
気の向きを上下、左右に変更するための風向板Ｗ₁,Ｗ₂
が設けられている。

【００１７】図５の室内ユニットは、ハウジング５の一
部に室内空気（内気）吸入口９が設けられている点以外
は図４の室内ユニットと同じであるので図４と同じ構成
部分には同じ参照数字を用いて説明は省略する。この室
内ユニットは、図４の室内ユニットが外気１００％導入
型であるのに対して、外気と内気とを併用する型式であ
るダンパ１０８を全開にした状態で外気７０％導入、内
気３０％導入になる。

【００１８】図６は本発明による制御方法を実行する回
路の一例を示し、図中図３と同じ構成部分には同じ参照
数字を付けて示してある。

【００１９】室内送風用ファンモータ１７と、コンプレ
ッサ１５駆動用モータＣＭと、室外送風用ファンモータ
２３には、後述する電磁接触器５０の接点５０ａおよび
コンプレッサ電磁接触器５１の接点５１ａをそれぞれ介
して３相２００Ｖが給電される。４２はロータリースイ
ッチではフューズＦ₁ を介して３相２００Ｖに接続され
ており、このロータリースイッチの位置が「停止」、
「送風」、「運転」の位置にあるとき黒丸で示した位置
において縦の配線どうしが電気的に接続されるようにな
っている。

【００２０】ロータリースイッチ４２の負荷側の配線２
００には、室内送風用ファンモータの過電流継電器４３
と、室外送風用ファンモータの過電流継電器４４と、図
３に示した高圧スイッチＳ_H と、低圧スイッチＳ_L と、
コンプレッサ過電流継電器４５と、コンプレッサの温度
保護スイッチ４６と、室内送風用ファンモータ電磁接触
器５０とが直列に接続されており、低圧スイッチＳ_L と
並列に限時継電器５２の接点５２ａ（５分後に接点が開
く）が接続され、電磁接触器５０と並列に補助継電器５
３が接続されている。

【００２１】一方、ロータリースイッチ４２の負荷側の
配線３００には、室温サーモユニット６０（冷房時は接
点ａに接続される）と、利用側熱交換器１１の凍結防止
用温度スイッチＳ_E （たとえば蒸発圧力３．９ｋｇ／ｃ
ｍ² に相当する温度以下になるとオンする）と、室温ス
イッチ（室温２０℃でオン（接点ａ）し、２２℃でオフ
（接点ｂ）する）Ｓ_R とが直列に接続され、室温用温度
スイッチＳ_R の接点ａには低温外気吸込み防止スイッチ
Ｓ_A （吸込み外気温度が２２℃以上でオン、２０℃以下
でオフ）（図４参照）が接続され、室温スイッチＳ_R の
接点ｂには、限時継電器５４とその接点５４ａとの直列
回路と、限時継電器５５の接点５５ａ（３分後に接点を
開く）と前述した限時継電器５４のもう１つの接点５４
ｂ（２秒後に切り換る）とコンプレッサ電磁接触器５１
との直列回路と、コンプレッサ電磁接触器５１と並列接
続された補助継電器５６の接点５６ａと限時継電器５５
との直列回路が並列に接続されている。

【００２２】さらに、ロータリースイッチ４２の負荷側
の配線４００には警告表示灯７０が接続されている。

【００２３】電磁接触器５０，５１、限時継電器５２，
５４，５５、補助継電器５３，５６の電源とは反対側の
端子は警告表示灯７０の電源反対端とともにフューズＦ
₂ を介して３相２００Ｖに接続されている。

【００２４】次に図１のフローチャートを用いて本発明
による制御方法を説明する。

【００２５】外気導入モードにおいて、空調動作を開始
するとコンプレッサ電磁接触器５１の接点５１ａが閉じ
てコンプレッサ１５が運転を開始する（Ｆ−１）。室温
センサＳ_R による室温Ｔ_R 、室温ユニット１に設けられ
た低圧スイッチＳ_L による利用側熱交換器６の出口側の
蒸発圧力Ｐ_E 、室内ユニット１の外気導入口１ａに設け
られた外気吸込み温度センサＳ_A による外気温Ｔ_O が決
定し（Ｆ−２）、室温Ｔ_R と設定温度による通常の空調
動作が行なわれる（Ｆ−３）。この空調動作は従来よく
知られており、本発明の要旨ではないので説明は省略す
る。

【００２６】次に、利用側熱交換器６の蒸発圧力Ｐ_E が
設定圧力（たとえば２ｋｇ／ｃｍ²）以下か否かを判別
し（Ｆ−４）、以下ならばコンプレッサ１５を停止する
（Ｆ−７）。蒸発圧力Ｐ_E が設定圧力以上ならば、次に
室温Ｔ_R が固定基準温度たとえば２０℃）以上か以下か
すなわち空調負荷が軽いか否かを判別する。室温Ｔ_Rが
２０℃以上ならばステップ（Ｆ−２）にもどって２０℃
になるまで通常の空調動作を続ける。室温Ｔ_R が設定温
度の２０℃以下は負荷が軽いとして、次に導入外気温Ｔ
_O が熱交換器の凍結または着霜のおそれがある２０℃以
下か否かを判別する（Ｆ−６）。その結果、以下ならば
コンプレッサ１５を停止する（Ｆ−７）。これにより熱
交換器の凍結、ひいてはコンプレッサ１５の故障を避け
ることができる。外気温Ｔ_O が２０℃以上ならばステッ
プ（Ｆ−２）にもどって通常の空調動作を続ける。

【００２７】ステップ（Ｆ−７）においてコンプレッサ
１５が停止した後は、利用側熱交換器６の蒸発圧力Ｐ_E
が設定圧力（たとえば３ｋｇ／ｃｍ² ）以上で且つ外気
温が２０℃以上になってから５分以上経過したときコン
プレッサ１５の運転が再開始される。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、外気導入時に、利用側熱交換器の出力側の蒸気圧力
（低圧圧力）がその凍結限界圧力以下でなくても、空調
負荷が軽く且つ外気温が利用側熱交換器の凍結限界温度
から定められる所定温度以下のときはコンプレッサの運
転を停止するようにしたので、外気温が変化し易い中間
期（４〜５月および９〜１０月）においても利用側熱交
換器の凍結や着霜を防止し、冷媒の逆流やコンプレッサ
の故障を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による空気調和機の制御方法を説明する
フローチャートである。

【図２】本発明による制御方法を適用する空気調和機の
概略構成を示す。

【図３】図２に示した空気調和機の冷凍サイクルを示
す。

【図４】室内ユニットの構造の一例を示す。

【図５】室内ユニットの構造の他の例を示す。

【図６】本発明による制御方法を適用する空気調和機の
制御回路の一例を示す。

【符号の説明】

１ 室内ユニット １ａ 外気導入口 ２ 室外ユニット ３ａ，３ｂ 冷媒配管 ４ 信号線 ６，１１ 利用側熱交換器 １５ コンプレッサ １７，２３ ファン ２１ａ，２１ｂ 熱源側熱交換器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外気導入時に、利用側熱交換器の出力側
   の蒸気圧力がその凍結限界圧力以下でなくても、空調負
   荷が軽く且つ外気温が利用側熱交換器の凍結限界温度か
   ら定められる所定温度以下のときはコンプレッサの運転
   を停止するようにしたことを特徴とする外気導入型空気
   調和機の制御方法。