JP2006226558A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】パワートランジスタモジュールの異常過熱を防止する。
【解決手段】インバータ装置にて多段階に回転数を可変する圧縮機と四方弁と室外熱交換器とこの室外熱交換器に送風する室外ファンと室外制御装置と外気温センサ等を備えた室外機と、室内制御装置等を備えた室内機を冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成し、前記室外熱交換器と並列に備えたバイパス回路を加熱する冷媒加熱装置を前記室外機内に設け、前記室外ファンの送風でパワートランジスタモジュールを冷却する冷却フィンに導いてパワートランジスタモジュールを冷却する空気調和機に於いて、前記パワートランジスタモジュールに流れる電流値を検知する電流センサを設け、暖房運転時にはこの電流センサの電流値と外気温に応じて室外ファンの運転を制御する室外ファン運転手段を設けたものである。
【選択図】図５

Description

この発明は室外機内に灯油等を燃料とする冷媒加熱装置を備え、該冷媒加熱装置のバーナにて冷凍サイクルの一部を加熱しての暖房運転を行う空気調和機に関するものである。

従来よりこの種の空気調和機では、暖房運転の熱源は室外熱交換器と並列に備えたバイパス回路の冷媒加熱装置から供給する灯油等の燃焼熱に依存している。
よって暖房運転時には前記バイパス回路や室外熱交換器側の冷凍回路に備えた二方弁や逆止弁等によって室外熱交換器には冷媒が通過しないために、通常の暖房運転時には室外ファンの運転は行わなかった。

また本件出願人が出願済みの特開２００１−３０４６６５号公報のように、インバータ装置にて多段階に回転数を可変する圧縮機と四方弁と室外熱交換器とこの室外熱交換器に送風する室外ファンと室外制御装置等を備えた室外機と、室内熱交換器と室内ファンと室内制御装置等を備えた室内機を冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成し、前記室外熱交換器と並列に備えたバイパス回路を加熱する冷媒加熱装置と前記室外機内に設けた空気調和機に於いて、前記室外ファンの送風をインバータ装置内のトランジスタや冷却フィン等に導くと共に暖房運転停止より所定時間前記室外ファンの運転を行うことで、トランジスタや冷却フィンの過熱を防止して、暖房再運転の運転立ち上げをスムーズに行うようにしたものが有った。（例えば、特許文献１参照）
特開２００１−３０４６６５号

しかしながら、暖房運転停止より所定時間室外ファンを運転してトランジスタ等の電子部品の過熱を防止するだけでは、比較的外気温の高い春や秋には電子部品はかなりの高温になるために不十分であり、インバータ装置内の過熱防止装置が作動してしばらくの間再運転ができない問題を完全に防止する事はできなかった。

この発明はこの点に着目し上記欠点を解決する為に、インバータ装置にて多段階に回転数を可変する圧縮機と四方弁と室外熱交換器とこの室外熱交換器に送風する室外ファンと室外制御装置と外気温センサ等を備えた室外機と、室内熱交換器と室内ファンと室内制御装置等を備えた室内機を冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成し、前記室外熱交換器と並列に備えたバイパス回路を加熱する冷媒加熱装置を前記室外機内に設け、前記室外ファンの送風をインバータ装置のパワートランジスタモジュールを冷却する冷却フィンに導くことで前記パワートランジスタモジュールを冷却する空気調和機に於いて、前記パワートランジスタモジュールに流れる電流値を検知する電流センサを設け、暖房運転時にはこの電流センサの電流値と前記外気温センサにて検知された外気温に応じて室外ファンの運転を制御する室外ファン運転手段を設けたものである。

また前記室外ファン運転手段には電流値と外気温の組合せに応じて予め室外ファンのＯＮ−ＯＦＦ時間又は回転数を記憶する記憶部を設け、この記憶部のデータによって室外ファンを運転制御するものである。

この発明によれば、暖房運転時のパワートランジスタモジュールの過熱を的確に防止することができるようになり、適切な室外ファンの運転により室外ファンの運転電力も最小限にする事ができる。
また過熱防止装置を廃止してコストダウンを行うことができるものである。

次に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

１は空気調和機の室内機で室内の壁等に設置され、内部にフィンチューブ式の室内熱交換器２とクロスフロー式の室内ファン３とこの室内ファン３を回転する室内モータ４とこの室内モータ４や表示ランプ５、ワイヤレスリモコン６の受信装置７等に接続され室内機１の運転制御を行う室内制御装置８を備え、室内空気を吸込み熱交換して室内に戻す事によって室内空気の温度調節を行うものである。

９は屋外に設置され前記室内機１と壁等を貫通して連絡配管１０と連絡電線１１によって接続される室外機で、内部には圧縮機１２と冷凍回路の切替をする四方弁１３とフィンチューブ式の室外熱交換器１４とキャピラリーチューブ等の減圧装置１５と冷媒加熱装置１６等を備え、前記圧縮機１２と四方弁１３と室外熱交換器１４と減圧装置１５と前記室内熱交換器２を順次冷媒配管にて連通し冷凍回路を形成し、前記室外熱交換器１４と減圧装置１５に並列に前記冷媒加熱装置１６と二方弁１７を備えたバイパス回路１８を形成している。

前記表示ランプ５は運転中に点灯する運転ランプ１９と点灯や点滅によって燃油切れを表示する給油ランプ２０とタイマー運転中に点灯するタイマーランプ２１等を備え、それぞれの状態を視覚的に使用者に知らしめるものである。

前記ワイヤレスリモコン６は１回目の押圧で運転を開始し２回目の押圧で停止動作にはいる運転スイッチ２２と２つのボタンで上昇と下降ができる温度・時間設定スイッチ２３と冷房・暖房・除湿運転等の運転コースを選択するコース選択スイッチ２４と前記温度・時間設定スイッチ２３で設定された時間後に空気調和機の停止や運転をすることができるタイマースイッチ２５を備えている。

前記四方弁１３は冷房運転と暖房運転の冷凍回路を切替えるためのものであり、冷房時から暖房に切替えると、前記二方弁１７が閉じられていたものが開放されると共に前記四方弁１３が切替えられ前記室外熱交換器１４と減圧装置１５の間に備えた逆止弁２６の作用で室外熱交換器１４には冷媒が行かずに前記バイパス回路１８の方に冷媒が迂回し、このバイパス回路１８に設けた冷媒加熱装置１６にて灯油を燃焼し冷媒が加熱され、不足がちの暖房能力を充分に確保する事ができるものである。

前記冷媒加熱装置１６は内部にバイパス回路１８の冷媒が通過する加熱用熱交換器２７と燃焼室２８とバーナ２９と燃焼ファン３０を備え、暖房運転時に前記バーナ２９の燃焼で加熱用熱交換器２７内の冷媒を加熱し、室内機１に高温の冷媒を送るものである。
前記バーナ２９はアルミダイキャストで形成されるバーナ本体２９ａとステンレス材で作られた炎を吹き出すバーナヘッド２９ｂ等を備え、燃焼中はバーナ本体２９ａで約２５０〜３００℃程の温度が維持されるものである。

３１は空気調和機とは別に設けた灯油タンク（図示せず）に貯蔵された灯油を汲み上ポンプ３２によって汲み上げ、一旦冷媒加熱装置１６内に貯えるレベラータンクで、灯油の油面を一定に保つためのフロートスイッチ３３とレベラータンク３１内の灯油を前記バーナ２９に供給する電磁ポンプ３４を備えている。
３５は前記バーナ２９内に備えたヒータで、点火時にはバーナ２９を加熱して燃料の灯油を気化させるために使用し、通常燃焼時にはバーナ２９の温度制御に使用するものである。
３６はバーナ２９の温度を検知する温度センサで、サーミスタセンサ等によってバーナ本体２９ａ表面の温度を検知してその温度に応じて信号を発するものである。
３７は先端から火花を発生し前記バーナ２９点火を行う電極。３８はバーナ２９の燃焼状態を監視するフレームロッドである。

３９は内部に前記圧縮機１２の回転制御を行うインバータ装置４０を備え前記室外機９全体の制御を行う室外制御装置で、前記室内機１の室内制御装置８と連絡電線１１で接続されこの室内制御装置８との間に信号の授受を行うと共に前記連絡電線１１を通じて室内制御装置８から室外制御装置３９へ給電される。
前記インバータ装置４０は室外機９内の送風経路４１と機械室４２を仕切る仕切板４３に取り付けられ、アルミ製の放熱フィン４４を前記送風経路４１に露出して内部に備えたパワートランジスタモジュール４０ａ（以後ＩＰＭと称す）の放熱をするものである。
また４５は過熱防止装置で前記ＩＰＭ４０ａからの熱でこのＩＰＭ４０ａが破壊される事を防止するものである。

４６は前記室内機１の吸込口（図示せず）等に設けられ吸い込まれた室内空気の温度を計測する室内温度センサ。４７は前記室内熱交換器２の温度を測定する室内熱交センサ。
４８は前記室外機９内で四方弁１３と室内熱交換器２の間の冷媒配管に取り付けられ冷媒の温度を測定する吐出温センサ。
４９は前記バイパス回路１８の冷媒加熱装置１６よりも下流の冷媒配管に設けた加熱温センサ。

５０は前記室外機９の吸込口（図示せず）に設けられた外気温センサで、屋外の温度を計測するものである。
５１はプロペラ式の室外ファンで室外モータ５２によって毎分約７５０回転で回転され、前記室外熱交換器１４に送風するものである。
５３は感震装置で地震等の振動を検知し、一定以上の振動が発生した場合に前記室外制御装置３９に信号を送るものである。

５４は前記圧縮機１２の安全装置で、圧縮機１２が過負荷により高温になったり、過電流が流れたりして内部の巻き線が破壊される事を防止するものである。
５５は前記燃焼室２８の外壁に取り付けられた安全サーモで、バイメタル式のスイッチから成り約１２０℃にてＯＦＦし約１００℃で自動復帰（ＯＮ）するものである。

５６は前記室内制御装置８内に設けられた遅延運転手段で、暖房運転停止時の残留熱によって冷凍回路や冷媒が過熱される事を防止するために、前記バーナ２９消火後も圧縮機１２や燃焼ファン３０を約３分間継続して運転を行うものである。
５７は前記室内制御装置８内に設けられた圧縮機運転判断部で、前記遅延運転中に再運転の操作が有った場合に前記圧縮機１２が運転しているかどうかを判断するものである。

５８は前記ＩＰＭ４０ａの電流値を検知する電流センサで、前記インバータ装置４０内に設けられている。
５９は前記室外制御装置３９内に備えた記憶部で、前記電流センサ５８にて検知した電流値と外気温センサ５０にて検知した外気温の組合せに応じて選択され、予め設定されている室外ファン５１の回転数と、室外ファン５１を断続運転させた場合のＯＮ時間とＯＦＦ時間の間隔を記憶するものである。
６０は前記室外制御装置３９内に備えた室外ファン運転手段で、冷房運転時には所定回転で継続運転し、暖房運転時には電流値と外気温に応じて前記記憶部５９のデータを選択し室外ファン５１の運転を制御することで過熱装置４５が働く事を防止するものである。

図５を元に暖房運転時の室外ファン５１の運転について説明すれば、外気温にかかわらずＩＰＭ４０ａの電流値が３．５Ａ未満の場合と、外気温が１５℃未満で電流値が４．０Ａ未満の場合は室外ファン５１は運転しない。（イのゾーン）
外気温が１５℃以上で、且つ電流値が３．５Ａ以上４．０Ａ未満の場合は、室外ファン５１は２分運転、１０分停止の断続運転を行う。（ロのゾーン）

外気温が１０℃未満で、且つ電流値が４．０Ａ以上５．０Ａ未満の場合と、外気温が１０℃以上で、且つ電流値が４．０Ａ以上４．５Ａ未満の場合は、室外ファン５１は３分運転、１０分停止の断続運転を行う。（ハのゾーン）
外気温が１０℃以上で、且つ電流値が４．５Ａ以上の場合と、外気温に関わらず電流値が５．０Ａ以上の場合は、室外ファン５１は３分運転、５分停止の断続運転を行う。（ニのゾーン）
これらの条件が前記記憶部５９に予め記憶されており、ＩＰＭ４０ａの電流値と外気温の値に応じて室外ファン運転手段６０にて室外ファン５１の運転が行われるものである。

この実施例では室外ファン５１は運転時には、毎分約７５０回転の定速運転を行うが、室外ファン５１の回転数を多段階にして、外気温と電流値に対応するデーターを詳細に記憶部５９に記憶すれば、より安定したＩＰＭ４０ａの温度制御が可能なものである。

またこの実施例では万一の安全のために、過熱防止装置４５としてサーモスタットを使用しているが、安定したＩＰＭ４０ａの温度制御を可能にする事で、過熱防止装置４５を廃止してコストダウンを行うことができるものである。

このように、暖房運転時のＩＰＭ４０ａの過熱を的確に防止することができるようになり、適切な室外ファン５１の運転により室外ファンの運転電力を最小限にする事ができる。
また過熱防止装置４５を廃止してコストダウンを行うことができるものである。

この発明一実施例の冷凍回路の説明図。 同室外機平面の概略断面図。 同冷媒加熱装置の説明図。 同制御装置の系統図。 同室外ファン運転の説明図。

符号の説明

１ 室内機
８ 室内制御装置
９ 室外機
１６ 冷媒加熱装置
３９ 室外制御装置
４０ インバータ装置
４０ａ ＩＰＭ
５０ 外気温センサ
５１ 室外ファン
５８ 電流センサ
５９ 記憶部
６０ 室外ファン運転手段

Claims (2)

1. インバータ装置にて多段階に回転数を可変する圧縮機と四方弁と室外熱交換器とこの室外熱交換器に送風する室外ファンと室外制御装置と外気温センサ等を備えた室外機と、室内熱交換器と室内ファンと室内制御装置等を備えた室内機を冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成し、前記室外熱交換器と並列に備えたバイパス回路を加熱する冷媒加熱装置を前記室外機内に設け、前記室外ファンの送風をインバータ装置のパワートランジスタモジュールを冷却する冷却フィンに導くことで前記パワートランジスタモジュールを冷却する空気調和機に於いて、前記パワートランジスタモジュールに流れる電流値を検知する電流センサを設け、暖房運転時にはこの電流センサの電流値と前記外気温センサにて検知された外気温に応じて室外ファンの運転を制御する室外ファン運転手段を設けた事を特徴とする空気調和機。
2. 前記室外ファン運転手段には電流値と外気温の組合せに応じて予め室外ファンのＯＮ−ＯＦＦ時間又は回転数を記憶する記憶部を設け、この記憶部のデータによって室外ファンを運転制御する事を特徴とする空気調和機。

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