JP2010032111A - 一体型空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷による過電流を防ぐために、ユーザに運転の違和感を与えることがないようにしながら、運転電流を下げる。
【解決手段】冷房運転あるいは除湿運転中、負荷の変動によって、電源から供給される運転電流が変化する。運転電流が基準値を超えると、排気ファンの回転数を上げる。これによっても、運転電流が基準値より下がらないとき、膨張弁の絞りを絞る。まだ運転電流が基準値より下がらないとき、送風ファンの回転数を下げる。この間、常に空気調和機からは風が吹き出し、ユーザは運転が行われていることを認識できる。
【選択図】図６

Description

本発明は、熱交換によって発生した排熱をダクトで室外に排出するとともに、冷却された空気を室内に吹き出す一体型空気調和機に関する。

一般的に、一体型空気調和機では、本体内部に圧縮機、蒸発器、凝縮器、蒸発器用ファン、凝縮器用ファンが組み込まれている。このような一体型空気調和機において、排気用ダクトを備えたものが特許文献１に開示されている。冷房運転が行われると、室内の空気を取り込み、この空気で凝縮器を冷却する。高温になった空気はダクトを介して室外に排出される。また、取り込んだ室内の空気は蒸発器によって冷却され、冷風となって室内に吹き出される。室内の空気の冷却により、ドレン水が発生する。このドレン水を凝縮器に注いで、蒸発させることにより、ドレン水の処理が行われる。

特許文献２には、一体型空気調和機において、冷凍サイクルの効率を高めるために、凝縮器の温度を検知して、排気ファンを回転制御することが記載されている。
特開平５−２５６４７２号公報 特開２００６−２３４２４９号公報

冷房運転あるいは除湿運転の開始初期では、溜まっているドレン水は少なく、凝縮器に注ぐことができない。また、湿度の低いときにも、ドレン水の発生量が少ない。凝縮器を通る冷媒は十分に冷却されず、冷凍サイクルの効率が悪くなる。そのため、圧縮機にかかる負荷が増大し、運転時に供給される運転電流が増加する。運転電流が増加していくと、過電流となる。すると、保護回路が作動して、電源の供給が遮断され、運転が停止してしまう。また、負荷の増大により、モータに過電流が流れて、モータが焼損することを防止するためにサーマルリレーが設けられている場合、サーマルリレーが作動し、圧縮機を保護停止してしまう。この場合、サーマルリレーの復帰に数十分の時間が必要となる。この間、冷房運転あるいは除湿運転ができない。

そのため、凝縮器の温度に応じて凝縮器用の排気ファンの駆動を制御することが行われる。しかし、排気ファンの最大回転数には制限があり、冷凍サイクルの効率の改善には不十分である。したがって、圧縮機への過負荷を解消できるとは限らず、依然として過電流によってブレーカが落ちることにより、電源遮断のおそれが残る。さらには、圧縮機保護のためのサーマルリレーが作動するおそれもある。

ここで、圧縮機にかかる負荷を軽減するために、冷風を吹き出すための蒸発器用の送風ファンを排気ファンとともに制御することが考えられる。送風ファンの回転数を減少させることにより、蒸発器の熱交換量が減る。低温の冷媒が圧縮機に戻り、圧縮機にかかる負荷が軽減し、運転電流が下がる。

しかし、冷房運転中に、送風ファンの回転数が下がると、冷風の吹き出し量が少なくなる。ユーザは、運転が異常ではないのかと違和感を覚え、故障の不安感をユーザに与えるおそれがある。

本発明は、上記に鑑み、運転の異常に対するユーザの違和感を払拭しながら、運転過電流による運転の停止を防止して、冷房あるいは除湿の連続運転を可能とする一体型空気調和機の提供を目的とする。

本発明は、キャビネットに、圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器が内装され、冷房運転時に、凝縮器から発生する排熱を排気ファンによりキャビネットの外部に排出し、送風ファンにより蒸発器に送風して、生じた冷風を室内に吹き出す一体型空気調和機において、運転時に供給される運転電流を検出する電流検出器と、運転電流が過電流とならないように、絞り装置、排気ファンおよび送風ファンのうち少なくとも１つを制御する制御装置とが設けられたものである。運転中、圧縮機は一定の回転数で駆動される。

制御装置は、運転電流を下げるために絞り装置あるいは排気ファンに対する制御を先に行い、最後に送風ファンに対する制御を行う。なお、制御装置は、運転電流を下げるために、排気ファン、絞り装置、送風ファンの順で制御する。

また、蒸発器から発生したドレン水を凝縮器に注ぐ送水手段が設けられ、制御装置は、運転電流を下げるために、送水手段に対する制御を送風ファンに対する制御よりも先に行う。

制御装置は、運転電流が基準値を超えたとき、排気ファン、絞り装置、送風ファン、送水手段のそれぞれに対して、排気ファンの回転数を上げる、冷媒流量を減らすように絞り装置を動作させる、送風ファンの回転数を下げる、送水手段を強制的に動作させるといった制御を行う。なお、制御装置は、圧縮機からの冷媒の吐出温度が一定温度を超えない範囲で、冷媒流量を減らすように絞り装置を動作させる。

運転電流が過電流になることを防ぐために、排気ファンの回転数を上げる、絞り装置による絞りを絞る、送風ファンの回転数を下げる、凝縮器にドレン水を注ぐといったことにより、圧縮機にかかる負荷が低減され、運転電流が下がる。

このような制御において、第１段階の制御、例えば排気ファンに対する制御を行うが、運転電流が基準値より下がらないとき、第２段階の制御、例えば絞り装置に対する制御を行う。これらの制御を単独で行った場合、あるいは組み合わせて行った場合でも、運転電流が基準値より下がらないとき、最後に送風ファンに対する制御が行われる。

送風ファンに対する制御が最後になるので、それまでの間は、送風ファンは通常通りに動作する。空気調和機から常に風が吹き出し、ユーザは、運転が行われていると認識し、違和感を覚えることはない。

制御装置は、排気ファン、絞り装置および送水手段に対する制御を同時に行ってもよい。急激な過電流が発生したときに、対処でき、一挙に運転電流を下げることができる。

本発明によると、運転中に負荷がかかって、運転電流が上がったとき、複数の制御を組み合わせて行うことにより、圧縮機にかかる負荷を軽減でき、運転電流を確実に下げることができる。その結果、ブレーカが落ちることにより電源が遮断されて、運転が停止すること、または圧縮機のサーマルリレーが作動し、圧縮機が保護停止してしまうことを回避でき、連続運転が可能となる。

そして、送風ファンに対する制御を最後に行うことにより、他の方法で制御を行っている間、吹き出す風量は変わらない。そのため、ユーザは、通常通り運転されていると認識して、ユーザに運転の異常に対する違和感を与えることがない。これにより、きちんと動作しているという安心感の得られる空気調和機を実現できる。

本実施形態の一体型空気調和機では、図１、２に示すように、キャビネット１に、圧縮機２、凝縮器３、蒸発器４および絞り装置（図示せず）が内装され、これらによって冷凍サイクルが形成される。そして、空気調和機は、冷風を発生させて、室内を冷房する冷房運転を行う。そのため、空気調和機は、蒸発器４に対する送風ファン５と、凝縮器３に対する排気ファン６と、排気用のダクト７と、冷房運転によって発生したドレン水を処理するためのポンプ８とを備えている。

キャビネット１は、図３、４に示すように、前面パネル１０、左右一対の側板１１、背板１２によって囲まれた構造とされる。そして、キャビネット１は、上側の冷房室１３と下側の排熱室１４とに区画されている。冷房室１３と排熱室１４とは、仕切り板１５によって仕切られ、上下の空間は断熱されている。

冷房室１３には、蒸発器４および送風ファン５が収容され、排熱室１４には、圧縮機２、凝縮器３、排気ファン６、ポンプ８が収容されている。冷房室１３では、前側に蒸発器４が配置され、背面側にシロッコファンからなる送風ファン５が配置されている。排熱室１４では、前側に凝縮器３が配置され、背面側にシロッコファンからなる排気ファン６が配置されている。凝縮器３と排気ファン６との間に、圧縮機２とポンプ８とが左右にそれぞれ配置されている。凝縮器３は、蒸発器４の下方に位置し、蒸発器４と凝縮器３とは上下に並んでいる。なお、絞り装置として、膨張弁が使用され、凝縮器３と蒸発器４とをつなぐ配管に介装されている。

キャビネット１の前側は開口されており、この開口が前面パネル１０によって覆われている。蒸発器４および凝縮器３は、開口に面しており、前面パネル１０と蒸発器４および凝縮器３との間には間隙１６が形成される。この間隙１６に、フィルタ１７が着脱可能に装着されている。

前面パネル１０に、前面吸込口２０と吹出口２１とが形成されている。また、前面パネル１０と側板１１との間に、側面吸込口２２が形成されている。前面吸込口２０は、前面パネル１０の中央に位置して、縦方向に配されている。前面吸込口２０および側面吸込口２２は、間隙１６に連通している。吹出口２１は、前面パネル１０の上部に位置し、水平方向から斜め上方向に向かって開口している。吹出口２１には、ルーバ２３が設けられ、ルーバ２３はモータによって揺動される。吹出口２１は冷房室１３に連通しており、前面吸込口２０および側面吸込口２２から蒸発器４を経て吹出口２１に至る通風路が形成される。これによって、キャビネット１の前面からの吸い込みおよび前方への吹き出しを実現できる。

排熱室１４は、冷房室１３よりも背面側に突出しており、排熱室１４の上面に排気口２４が形成されている。排気口２４に、蛇腹状のダクト７の一端が取り付けられている。ダクト７の他端は、壁２５の開口部に取り付けられ、排熱室１４がダクト７を介して室外と連通する。したがって、排熱室１４では、前面吸込口２０および側面吸込口２２から凝縮器３を経て排気口２４に至る通風路が形成される。この通風路は、ダクト７に連通して、室外へと通じている。

ダクト７の一端は、排気口２４に対して回転自在かつ着脱自在とされる。すなわち、排気ファン６のケーシング２６に形成された排気口２４に、ファンガード２７が回転自在に嵌め込まれている。ダクト７の一端には、ダクトコネクタ２８が設けられている。このダクトコネクタ２８が、ファンガード２７に着脱自在に装着されるが、ダクトコネクタ２８はファンガード２７に対して回転しないように取り付けられている。ダクト７とファンガード２７とが一体的に回転することにより、ダクト７とキャビネット１とは相対的に回転する。

ダクト７の他端は、壁２５の開口部に着脱可能に取り付けられている。すなわち、開口部にある窓３０を利用して、ダクト７を取り付けるための取付パネル３１が窓枠に固定される。窓３０は、上げ下げ窓、引き違い窓のいずれでもよく、取付パネル３１は、窓３０の大きさに合わせて長さを可変できる。

取付パネル３１の取付口３２にダクトホルダ３３が嵌め込まれ、ダクトホルダ３３に、ダクト７の他端に設けられたダクトコネクタ３４が着脱可能に装着される。ダクトコネクタ３４がダクトホルダ３３に装着されることにより、ダクトホルダ３３は取付パネル３１から抜けないように取り付けられる。ダクトホルダ３３の室外側には、雨が入り込まないように、雨除け３５が取り付けられている。したがって、ダクトコネクタ３４をダクトホルダ３３から外すことにより、ダクト７を窓３０から取り外すことができ、さらにダクトホルダ３３も取付パネル３１から取り外すことができる。ここで、ダクト７を外したとき、取付パネル３１の取付口３２が開いたままになるので、取付口３２を塞ぐカバーが取付パネル３１に設けられている。なお、図１中、３６は換気孔であり、換気扇が取り付け可能とされる。

また、キャビネット１の底面には、車輪４０が取り付けられている。したがって、本空気調和機は移動可能とされ、伸縮可能なダクト７を付けたまま室内で移動させることができる。さらに、ダクト７を外すことにより、空気調和機を他の室内に持ち運ぶことができ、任意の場所で使用することができる。

ところで、蒸発器４では、室内空気の熱交換を行うとき、空気中の水分が結露して、ドレン水が発生する。蒸発器４の下方に、ドレン水を受けるドレンパン４１が設けられ、ドレンパン４１の下方に、滴下皿４２が設けられている。ドレンパン４１は、滴下皿４２内に収容され、滴下皿４２は、キャビネット１に取り付けられている。ドレンパン４１に滴り落ちたドレン水は、滴下皿４２に流れ落ち、さらに滴下皿４２から凝縮器３に流れ落ちる。ドレン水は、凝縮器３を通過するときに、凝縮器３を冷却しながら蒸発する。凝縮器３の下方には、ドレン受皿４３が設けられ、凝縮器３を伝って流れてきたドレン水がドレン受皿４３に溜まる。ドレン受皿４３は、排熱室１４の底に載置されており、ドレン受皿４３には、ドレン抜き孔４４が形成され、栓がされている。栓を抜くと、ドレン水が排出される。

そして、ドレン受皿４３に溜まったドレン水を処理するため、ポンプ８によってドレン水を再び凝縮器３に導き、蒸発させている。ポンプ８は、ドレン受皿４３内に設置され、ポンプ８にドレンホース４５が接続され、ドレンホース４４が滴下皿４２に接続される。ポンプ８と滴下皿４２とによって送水手段が構成される。

ポンプ８は、ドレン水を吸い込んで滴下皿４２に送り込む。ドレン水は、滴下皿４２から流れ落ちて、凝縮器３の熱によって蒸発する。このように、ドレン水を循環させることによって、外部に排水することなく、内部において排水処理ができる。なお、ドレンホース４５の途中には、流路を切り替えるためのコックが設けられ、排水パイプ４６が接続されている。コックを回すことにより、滴下皿４２に向かって循環する流路と、排水パイプ４６に向かって排水される流路とに切り替えられる。

この空気調和機は、図５に示すように、圧縮機２、送風ファン５、排気ファン６、ポンプ８、膨張弁９を駆動制御する制御装置５０を備えている。マイコンからなる制御装置５０は、キャビネット１に内装され、リモコン５１あるいはキャビネットに設けられた操作スイッチからの操作信号に応じて、冷房運転、除湿運転、換気運転といった各種運転を実行する。また、前面パネル１０に、ＬＥＤ等からなる表示器５２が設けられており、制御装置５０は、各種運転に応じて表示器５２の点灯を制御したり、ドレン水が満水になったときの警告として表示器５２の点灯あるいは点滅といった制御を行う。

冷房運転では、室内空気が、送風ファン５の駆動によって前面吸込口２０および側面吸込口２２から吸い込まれ、前面パネル１０の間隙１６から蒸発器４を通り抜ける。このとき、吸い込まれた空気は、蒸発器４によって冷却され、冷風となる。冷風は、吹出口２１から室内に吹き出される。

一方、排気ファン６の駆動によって、室内空気が、前面吸込口２０および側面吸込口２２から吸い込まれ、前面パネル１０の間隙１６から凝縮器３を通り抜ける。このとき、吸い込まれた空気は、凝縮器３によって暖められ、温風となる。温風は、排気口２４からダクト７を通り、室外に排出される。

冷房運転により蒸発器４から発生したドレン水は、流れ落ちてドレン受皿４３に溜まる。ドレン水が所定水位まで溜まると、ポンプ８が駆動され、ドレン受皿４３のドレン水を汲み上げて、滴下皿４２に導く。汲み上げられたドレン水は、凝縮器３の表面に沿って流れ落ち、蒸発する。蒸発しなかったドレン水は、ドレン受皿４３に溜まり、再び汲み上げられ、蒸発するまで循環される。なお、ドレン受皿４３のドレン水の水位は水位検出器５３によって検出される。水位検出器５３によってドレン受皿４３のドレン水が所定水位まで溜まったとき、制御装置５０は、ポンプ８の駆動を開始させる。満水になったことが検知されたとき、制御装置５０は、圧縮機２、ポンプ８等を停止させて、冷房運転を停止する。

除湿運転では、冷房運転と同様に圧縮機２、送風ファン５、排気ファン６、ポンプ８が駆動制御される。ただし、ドレン受皿４３に溜まったドレン水は循環させず、コックの操作によりドレン水を排水パイプ４６から排出する。この場合、ダクト７を外しておく。排熱室１４を通って除湿された空気は、排気口２４から室内に排出される。そのため、室内の温度を変えずに除湿できる。

換気運転では、圧縮機２、送風ファン５およびポンプ８は停止し、排気ファン６のみが駆動される。キャビネット１の前方から吸い込まれた室内の空気は、排熱室１４からダクト７を経て室外に排出される。このとき、壁２５の換気孔３６や部屋の隙間などから室外の空気が入り込み、室内の換気が行われる。

空気調和機には、圧縮機２から吐出される冷媒の温度を検出する温度センサ５４と、室内温度を検出する室温センサ５５と、室外温度を検出する外気温センサ５６とが設けられている。

温度センサ５４は、圧縮機２と凝縮器３とをつなぐ吐出パイプに接触あるいは近接して設けられ、圧縮機２から吐出された冷媒の温度に対応するパイプ温度を検出する。室温センサ５５は、キャビネット１の前面吸込口２０あるいは側面吸込口２２の近傍に設けられる。外気温センサ５６は、取付パネル３１の室外側に設けられ、ダクト７に沿って這わされたケーブルにより外気温センサ５６と制御装置５０とが接続される。

冷房運転時あるいは除湿運転時に、制御装置５０は、室内温度に基づいて運転開始時の排気ファン６および送風ファン５の初期回転数を決める。あるいは、リモコンを通じて設定された室内温度に基づいて初期回転数を決めてもよい。

制御装置５０は、冷房運転あるいは除湿運転時に、圧縮機２を動作させるための駆動モータを駆動制御する。この駆動モータは、電源電圧や電源周波数により、回転数が決定されるモータであり、インバータ制御は行われない。そのため、運転中、圧縮機２は一定の回転数（一定速）となる。電源から駆動回路を通じて圧縮機２に駆動電流が供給され、駆動モータが動作する。圧縮機２に負荷がかかり過ぎると、制限値以上の過電流が流れる。このような場合、保護回路が動作する、あるいはブレーカが落ちることなどによって、電源が遮断され、運転が停止される。例えば、モータに過電流が流れてモータが焼損することを防止するためにサーマルリレーが設けられている場合、サーマルリレーが作動し、圧縮機２を保護停止する。これにより、損傷に対して、圧縮機２を保護できる。

ところで、圧縮機２に負荷がかかると、電源から供給される運転電流は増加する。特に、冷房運転や除湿運転の開始時、あるいは湿度の低いときには、ドレン水は少ないので、凝縮器３の冷却を十分に行えず、冷媒の温度が低下しない。そのため、圧縮機２に負荷がかかり、圧縮機２の回転を一定に維持するため、運転電流の増加が顕著となる。そうすると、ブレーカが作動する可能性、またはサーマルリレーが動作する可能性が増す。特に、サーマルリレーが作動し、圧縮機２が保護停止してしまうと、サーマルリレーの復帰に数十分の時間が必要となる。この間、冷房運転あるいは除湿運転ができず、不便である。

そこで、運転時に電源から供給される運転電流を検出する電流検出器５７が設けられる。電流検出器５７は、公知のものでよく、例えばカレントトランスを用い、駆動回路への入力電流を検出する。あるいは、電流検出器５７は、圧縮機２に流れる駆動電流を検出してもよい。

そして、冷房運転あるいは除湿運転中、過電流となることを防止して、連続運転できるように、制御装置５０は、検出された運転電流に応じて圧縮機２、排気ファン６、送風ファン５および膨張弁９を制御する。

運転電流を下げるための送風ファン５の制御において、制御装置５０は、検出された運転電流に基づいて送風ファン５の回転を制御する。すなわち、制御装置５０は、運転中、検出された運転電流が基準値を超えたとき、送風ファン５の回転数を下げる。

なお、送風ファン５の回転数の制御は、運転電流値に応じて段階的に下げていくようにしてもよい。また、運転電流が基準値以下になると、制御装置５０は、送風ファン５の回転数を初期回転数に戻す。このとき、送風ファン５の回転数は徐々に上げられる。これにより、一気に回転数を戻すと、騒音が発生するが、この騒音を防ぐことができる。

排気ファン６の制御において、制御装置５０は、検出された運転電流に基づいて排気ファン６の回転を制御する。すなわち、制御装置５０は、運転中、検出された運転電流が基準値を超えたとき、排気ファン６の回転数を上げる。

なお、排気ファン６の回転数の制御は、運転電流値に応じて段階的に上げていくようにしてもよい。また、運転電流が基準値以下になると、制御装置５０は、排気ファン６の回転数を初期回転数に戻す。このとき、排気ファン６の回転数は徐々に下げられる。

膨張弁９の制御において、制御装置５０は、検出された運転電流に基づいて膨張弁９の動作を制御する。すなわち、制御装置５０は、運転中、検出された運転電流が基準値を超えたとき、膨張弁９の絞りを絞るように動作させる。

このとき、制御装置５０は、温度センサ５４によって検出された温度に基づいて、圧縮機２からの冷媒の吐出温度が一定温度を超えない実動範囲で、膨張弁９の動作を制御する。膨張弁９を絞ると、蒸発器４での熱交換が抑制され、冷媒の温度が上がる。検出温度が一定温度以上になると、制御装置５０は、膨張弁９に対する制御を行わない。すなわち、冷媒の温度が高くなり、圧縮機２の温度も高くなっている。圧縮機２が高温になり過ぎると、圧縮機２の寿命が短くなったり、圧縮機２中の循環オイルと冷媒とが反応して不純物が生じ、この不純物が詰まって、冷媒の流れが悪くなるといった弊害が生じる。そのため、制御装置５０は、一定温度以上とならない、信頼性を損なわない実動範囲で、膨張弁９に対する制御を行う。

そして、制御装置５０は、運転電流を下げるために、送風ファン５、排気ファン６および膨張弁９を制御するとき、これら３つの制御対象に対して、決められた順に制御を行う。過電流の対策時の運転の異常に対するユーザの違和感を払拭するために、制御装置５０は、第１段階として、排気ファン６に対する制御を行い、次に膨張弁９に対する制御を行い、最後に送風ファン５に対する制御を行う。

冷房運転あるいは除湿運転が開始されると、制御装置５０は、室内温度に基づいて送風ファン５および排気ファン６の初期回転数を決める。初期回転数は、例えば５００ｒｐｍとされる。運転中、電流検出器５７は、運転電流を検出する。運転電流が基準値、例えば１５Ａを超えると、制御装置５０は、運転電流を下げるための制御運転を実行する。

図６に示すように、制御装置５０は、まず排気ファン６の回転数が最大回転数になっていないことを確認し、排気ファン６の回転数を上げる。

排気ファン６の回転数を上げることにより、室内から吸い込まれ、凝縮器３を通り抜ける空気の風量が増加する。凝縮器３での放熱量が増加して、熱交換が促進され、凝縮器３から出る液冷媒の温度が低下する。蒸発器４を流れる冷媒の温度が下がり、低温のガス冷媒が圧縮機２に流れ込む。これによって、圧縮機２にかかる負荷が低減するので、圧縮機２の駆動電流も下がり、供給されるトータルの運転電流が減少する。

制御装置５０は、運転電流が基準値より下がったかを確認する。運転電流が基準値より低いとき、制御装置５０は、現状の運転を維持する。すなわち、排気ファン６の回転数を上げた運転を続行する。その後、運転電流が基準値よりも低い通常電流値まで下がると、排気ファン６の回転数を決められた回転数まで戻す。

運転電流が基準値以上のとき、制御装置５０は、さらに排気ファン６の回転数を上げる。排気ファン６の回転数が予め決められた最大回転数に達すると、制御装置５０は、第２段階として、膨張弁９に対する制御を開始する。制御装置５０は、まず冷媒の吐出温度が一定値以上でないことを確認し、膨張弁９の絞りを絞るように動作させる。なお、排気ファン６の回転数は最大回転数とされる。

膨張弁９を絞ることにより、冷媒の流量が減る。一般的なセパレータ型の空気調和機では、膨張弁９を絞ると、凝縮圧力が上がり、運転電流が増加する。これに対し、一体型空気調和機では、凝縮器３や蒸発器４といった熱交換器が小さく、冷媒量が少ないといった理由により、絞ることによって、凝縮圧力が下がり、圧縮機２にかかる負荷が低減され、運転電流が下がる。

制御装置５０は、運転電流が基準値より下がったことを確認すると、現状の運転を維持する。すなわち、膨張弁９の絞りを絞ったまま、かつ排気ファン６の回転数を上げた運転を続行する。その後、上記と同様に、制御運転前の運転に戻す。膨張弁９の絞りは、決められた開度まで戻される。

運転電流が基準値以上のとき、制御装置５０は、さらに膨張弁９の絞りの開度を小さくする。ところで、一般的な空気調和機と同様に、膨張弁９を絞ると、冷媒の吐出温度が上がる。吐出温度が高すぎると、圧縮機２に悪影響が及び、機器の信頼性が損なわれる。そこで、制御装置５０は、温度センサ５４により検出された吐出温度が一定温度以上か否かを確認する。

一定温度以上でないとき、膨張弁９の絞りはさらに絞られる。一定温度以上であるとき、制御装置５０は、第３段階として、送風ファン５に対する制御を開始する。制御装置５０は、送風ファン５の回転数が最小回転数でないことを確認し、送風ファン５の回転数を下げる。なお、排気ファン６の回転数は最大回転数とされ、膨張弁９の絞りは実動範囲で最大の絞りとされる。

送風ファン５の回転数を下げることにより、室内から吸い込まれ、蒸発器４を通り抜ける空気の風量が減少する。これによって、蒸発器４での吸熱量が減少して、蒸発器４を流れるガス冷媒の温度が低下する。低温のガス冷媒が圧縮機２に流れ込むので、圧縮機２にかかる負荷が低減する。この結果、送風ファン５の駆動電流が下がるとともに、圧縮機２の駆動電流も下がり、供給される運転電流が減少する。

制御装置５０は、運転電流が基準値より下がったかを確認する。運転電流が基準値より低いとき、制御装置５０は、現状の運転を維持する。すなわち、送風ファン５の回転数を下げたまま、膨張弁９の絞りを実動範囲で最大の絞り、かつ排気ファン６の回転数を最大回転数とした運転を続行する。その後、運転電流が基準値よりも低い通常電流値まで下がると、制御運転前の運転に戻す。

運転電流が基準値以上のとき、制御装置５０は、さらに送風ファン５の回転数を下げる。ここで、送風ファン５の回転数が下がると、圧縮機２に流入するガス冷媒量が増えて、冷媒の循環量が増える。その結果、実動範囲内で、膨張弁９をさらに絞ることができる。すなわち、吐出温度が一定温度より下がるので、制御装置５０は、膨張弁９の絞りを絞るとともに、送風ファン５の回転数を下げる。

運転電流が基準値より下がらず、送風ファン５の回転数が予め決められた最小回転数に達すると、制御装置５０は、最終段階として、圧縮機２を停止する。これにより、圧縮機２の駆動電流は流れなくなり、各ファン５，６を駆動するだけの運転電流が流れる。なお、送風ファン５の最小回転数は０であってもよく、送風ファン５は停止する。

以上のように、運転電流が過電流とならないように、排気ファン６、膨張弁９、送風ファン５の３つの制御対象を組み合わせて対処することにより、圧縮機２の負荷を低減でき、運転電流を下げることができる。このとき、送風ファン５は最後に制御されるので、制御運転の途中で送風ファン５の回転数は変化せず、空気調和機から風が吹き出て、ユーザに運転時の違和感を与えることがない。

特に、膨張弁９を絞ることにより、冷媒の循環量が減り、冷凍能力が下がるが、送風ファン５の回転数を下げる前に運転電流を下げることが可能となる。したがって、ユーザは、異常に対する制御運転が行われていることに気づかず、ユーザに不安感を与えることのない空気調和機を実現できる。

次に、他の形態の制御運転として、制御対象に送水手段を加える。制御装置５０は、運転電流を下げるために、送水手段のポンプ８を強制的に動作させる。通常、冷房運転時に、ドレン水が所定水位まで溜まったとき、制御装置５０は、ポンプ８を駆動して、ドレン水を凝縮器３に注ぐ。しかし、冷房運転時だけでなく、除湿運転時であっても、制御装置５０は、運転電流が過電流とならないように、ポンプ８を強制的に駆動する送水制御を行う。

すなわち、運転電流が基準値を超えたとき、ポンプ８が駆動され、ドレン水が凝縮器３に注がれる。ドレン水は蒸発して、凝縮器３から熱を奪い、凝縮温度が下がる。凝縮器３から出る液冷媒の温度が低下して、蒸発器４を流れる冷媒の温度が下がり、低温のガス冷媒が圧縮機２に流れ込む。これによって、圧縮機２にかかる負荷が低減するので、圧縮機２の駆動電流が下がり、運転電流も減少する。

そして、制御装置５０は、この送水制御を排気ファン６、膨張弁９および送風ファン５に対する制御を組み合わせて行う。このとき、４つの制御対象に対して、決められた順に制御を行う。制御装置５０は、第１段階として、排気ファン６に対する制御を行い、第２段階として、膨張弁９に対する制御を行い、第３段階として、送水制御を行い、最後に送風ファン５に対する制御を行う。排気ファン６、膨張弁９および送風ファン５に対する制御は上記と同じである。

図７に示すように、制御運転が開始されると、制御装置５０は、まず排気ファン６の回転数を上げる制御を行う。次に、膨張弁９を絞る制御を行う。これらによっても、運転電流が基準値以上のとき、制御装置５０は、ポンプ８を駆動する。なお、ポンプ８がすでに動作中のとき、送風ファン５に対する制御を行う。

ポンプ８の駆動によって、運転電流が基準値より下がると、制御装置５０は、現状の運転を維持する。すなわち、膨張弁９の絞りを実動範囲で最大の絞り、かつ排気ファン６の回転数を最大回転数とした運転を続行する。その後、運転電流が基準値よりも低い通常電流値まで下がると、制御運転前の運転に戻す。運転電流が基準値以上のとき、制御装置５０は、第４段階として、最後に送風ファン５の回転数を下げる。

このように送水制御を行うことにより、空気調和機にとって負荷の高い環境においても、運転電流が過電流となることを確実に防止することができる。そのため、送風ファン５の回転数を下げる制御の開始を遅らせることができ、ユーザに空気調和機がきちんと動作しているという安心感を与えることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。絞り装置として、キャピラリチューブと流量調整弁を組み合わせたものとし、制御運転のときには、流量調整弁が制御される。

排気ファン、膨張弁および送水制御に対する順序は、上記の実施形態にかかわらず、任意に決めてよい。また、これら３つの制御対象に対する制御を同時に行ってもよい。さらに、送風ファンに対する制御も同時に行ってもよい。すぐに運転電流を下げることができ、急激な過電流が発生したときに有効である。

制御運転を行うとき、送水制御を順序に関係なく、常に行うようにしてもよい。送水制御による運転電流低減の効果は高いので、他の制御と併用することは効果的である。また、ドレン水の水位を検出して、ドレン水がないとき、送水制御を中止するようにしてもよい。無駄にポンプを動作させるための駆動電流をなくすことができる。

本発明の一体型空気調和機の全体構成図 空気調和機の排熱室内部の配置を示す図 前面側から見た空気調和機の外観斜視図 背面側から見た空気調和機の外観斜視図 空気調和機の制御ブロック図 運転電流低減のための制御運転のフローチャート 他の形態の運転電流低減のための制御運転のフローチャート

符号の説明

２ 圧縮機
３ 凝縮器
４ 蒸発器
５ 送風ファン
６ 排気ファン
８ ポンプ
９ 膨張弁
５０ 制御装置
５４ 温度センサ
５７ 電流検出器

Claims (7)

1. キャビネットに、圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器が内装され、冷房運転時に、凝縮器から発生する排熱を排気ファンによりキャビネットの外部に排出し、送風ファンにより蒸発器に送風して、生じた冷風を室内に吹き出す一体型空気調和機において、運転時に供給される運転電流を検出する電流検出器と、運転電流が過電流とならないように、絞り装置、排気ファンおよび送風ファンのうち少なくとも１つを制御する制御装置とが設けられ、制御装置は、運転電流を下げるために絞り装置あるいは排気ファンに対する制御を先に行い、最後に送風ファンに対する制御を行うことを特徴とする一体型空気調和機。
2. 制御装置は、運転電流を下げるために、排気ファン、絞り装置、送風ファンの順で制御することを特徴とする請求項１記載の一体型空気調和機。
3. 蒸発器から発生したドレン水を凝縮器に注ぐ送水手段が設けられ、制御装置は、運転電流を下げるために、送水手段に対する制御を送風ファンに対する制御よりも先に行うことを特徴とする請求項１または２記載の一体型空気調和機。
4. 制御装置は、排気ファン、絞り装置および送水手段に対する制御を同時に行うことを特徴とする請求項３記載の一体型空気調和機。
5. 制御装置は、運転電流が基準値を超えたとき、排気ファン、絞り装置、送風ファン、送水手段のそれぞれに対して、排気ファンの回転数を上げる、冷媒流量を減らすように絞り装置を動作させる、送風ファンの回転数を下げる、送水手段を強制的に動作させるといった制御を行うことを特徴とする請求項３または４記載の一体型空気調和機。
6. 制御装置は、圧縮機からの冷媒の吐出温度が一定温度を超えない範囲で、冷媒流量を減らすように絞り装置を動作させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の一体型空気調和機。
7. 運転中、圧縮機は一定の回転数で駆動されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の一体型空気調和機。

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