JPH01312345A - 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） この発明は能力可変圧縮機を備えた空気調和機の改良に
関する。

（従来の技術） 一般に、空気調和機の冷房運転時に凝縮器として機能す
る室外側熱交換器の凝縮圧力は室外温度に応じて変化す
ることが知られている。例えば、冷房運転中に室外温度
が低下すると室外側熱交換器の凝縮圧力が低下する。こ
の場合、室外側熱交換器の凝縮圧力が低下すると冷凍サ
イクル中の圧縮機の摺動部を潤滑する冷凍機油の循環が
悪くなるおそれがあるとともに、冷媒の液バツク等によ
って圧縮不良が発生し、圧縮機の信頼性を低下させる問
題があった。

そこで、冷房運転時に凝縮器として機能する室外側熱交
換器の冷媒出口に室外側熱交換器の凝縮温度を検出する
凝縮温度センサを設けるとともに、この凝縮温度センサ
からの検出信号に応じて室外ファンの回転数を可変操作
する回転数制御機構を設け、冷房運転中に室外側熱交換
器の凝縮温度が設定値以下に低下した場合には室外ファ
ンの回転数を低速回転状態に切換え操作することにより
、凝縮圧力を上昇させる凝縮圧力制御機能を備えたもの
が開発されている。この場合、従来構成のものにあって
は室外ファンの回転数を低速回転状態に切換え操作する
際の凝縮温度の設定値は一定値に固定されていた。

しかしながら、冷凍サイクル中に能力可変圧縮機を装着
させた場合には例えば圧縮機の運転周波数が低い状態（
圧縮機の低速運転状態）では運転周波数が高い（圧縮機
の高速運転状態）場合に比べて冷媒循環量が低下し、凝
縮圧力が低下するので、室外ファンの回転数を低速回転
状態に切換え操作する際の凝縮温度の設定値が一定の場
合には例えば圧縮機の運転周波数が低い場合に室外温度
が高い条件であっても室外ファンの回転数が低速回転状
態に切換え操作され、凝縮圧力が上昇するおそれがある
。そのため、この場合には入力が増大するので、消費エ
ネルギーが増大し、運転効率が低下する問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 従来構成のものにあっては室外ファンの回転数を低速回
転状態に切換え操作する際の凝縮温度の設定値は一定値
に固定されていたので、能力可変圧縮機の運転周波数が
低い場合に室外温度が高い条件であっても室外ファンの
回転数が低速回転状態に切換え操作され、凝縮圧力が上
昇するおそれかあり、入力の増大にともない消費エネル
ギーが増大し、運転効率が低下する問題があった。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、能力可
変圧縮機の運転周波数が低い場合に室外温度が高い状態
で室外ファンの回転数が低速回転状態に切換え操作され
ることを防止することができ、消費エネルギーを低減し
、運転効率の向上を図ることができる空気調和機を提供
することを目的とするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は能力可変圧縮機の運転周波数に応じて室外フ
ァンの回転速度切換え用の設定温度を可変する設定温度
可変手段を設けたものである。

（作用） 能力可変圧縮機の運転周波数に応じて室外ファンの回転
速度切換え用の設定温度を可変させることにより、能力
可変圧縮機の運転周波数が低い場合に室外温度が高い状
態で室外ファンの回転数が低速回転状態に切換え操作さ
れることを防止して消費エネルギーを低減し、運転効率
の向上を図るようにしたものである。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は空気調和機全体の概略構成を示すもので、１は
能力可変圧縮機、２は四方弁、３は室外側熱交換器、４
は室内側熱交換器である。

この場合、四方弁２の第１のポートには能力可変圧縮機
１の吐出側、第２のポートにはこの圧縮機１の吸込み側
をそれぞれ冷媒管を介して連結させている。さらに、こ
の四方弁２の第３のポートには室外側熱交換器３の一端
側、第４のポートには室内側熱交換器４の一端側をそれ
ぞれ冷媒管を介して連結させている。また、室外側熱交
換器３の他端側と室内側熱交換器４の他端側との間を連
結する冷媒管には膨張弁５を介設させている。そして、
これらの能力可変圧縮機１、四方弁２、室外側熱交換器
３、膨張弁５、室内側熱交換器４によってヒートポンプ
式冷凍サイクルを構成させている。

さらに、室外側熱交換器３の近傍には室外ファン６、室
内側熱交換器４の近傍には室内ファン７をそれぞれ配設
させている。そして、能力可変圧縮機１、四方弁２、室
外側熱交換器３、膨張弁５および室外ファン６等の各機
器は室外ユニットＡ内に一体的に収納させているととも
に、室内側熱交換器４および室内ファン７は室内ユニッ
トＢ内に一体的に収納させている。

一方、第１図中で、８は例えばマイクロコンピュータお
よびその周辺回路によって形成される室内制御部、９は
この室内制御部８にシリアル信号ラインを介して接続さ
せた例えばマイクロコンピュータおよびその周辺回路に
よって形成される室外制御部である。この場合、室内制
御部８には室内ファン７、室内側熱交換器４の温度を検
出する室内熱交換器温度センサ１０．室内温度を検出す
る室内温度センサ１１をそれぞれ接続させているととも
に、リモートコントロール式の操作部１２を接続させて
いる。さらに、この操作部１２には運転スイッチ、冷暖
切換えスイッチ、風量設定部および温度設定部等をそれ
ぞれ設けている。

また、室外制御部９にはインバータ回路１３、四方弁２
、室外ファン６をそれぞれ接続させているとともに、冷
房運転時に室外側熱交換器３の凝縮温度を検出する凝縮
温度センサ１４、室外温度を検出する室外温度センサ１
５をそれぞれ接続させている。この場合、インバータ回
路１３は交流電源１６の電圧を整流し、それを室外制御
部９の指令に応じたスイッチングによって所定周波数の
交流電圧に変換し、能力可変圧縮機１の圧縮機モータに
駆動電力として供給するものである。また、凝縮温度セ
ンサ１４は冷房運転時に室外側熱交換器３の冷媒出口に
設置させている。

次に、上記構成の作用について説明する。まず、ヒート
ポンプ式冷凍サイクルの冷房運転時には第１図中に実線
矢印で示すように能力可変圧縮機１からの吐出冷媒を四
方弁２、室外側熱交換器３、膨張弁５、室内側熱交換器
４、四方弁２を順次介して圧縮機１の吸込み側に吸込ま
せる冷房運転用のサイクルが形成される。また、室内制
御部８には操作部１２によって設定させた風量や設定温
度等の運転条件を入力させているとともに、室内熱交換
器温度センサ１０および室内温度センサ１１からの出力
信号を入力させている。そして、設定温度と室内温度セ
ンサ１１の検出温度との温度差に対応する周波数設定信
号を室内制御部８から室外制御部９に転送させている。

さらに、室外制御部９では室内制御部８から転送された
周波数設定信号に基づいて圧縮機１の運転周波数（イン
バータ回路１３の出力周波数）ｆを制御する。

また、室外制御部９には凝縮温度センサ１４からの出力
信号を入力させている。そして、この人力信号に応じて
室外制御部９では第２図に示すように凝縮温度センサ１
４からの検出凝縮温度Ｔが■・・・・・・Ｔ≧Ｔａの場
合には室外ファン６を高速運転、 ■・・・・・・Ｔ＜Ｔｂの場合には室外ファン６を低速
運転、 に切換えることにより外気温度変化に応じた凝縮圧力制
御を行なわせている。

このとき、室外制御部９では圧縮機１の運転周波数ｆに
応じて室外ファン６の回転速度切換え用の設定温度Ｔａ
５Ｔｂを可変する設定温度可変制御を行なわせている。

この設定温度可変制御は次のように行なう。

すなわち、例えば外気温度が一定の場合には第３図に示
すように圧縮機１の運転周波数ｆが低いｆ３の状態では
凝縮圧力が低いので、この凝縮圧力低下分を考慮して低
く設定したｔｂ３で室外ファン６の回転速度を高速運転
状態から低速運転状態に切換える。そして、圧縮機１の
運転周波数ｆがｆ２、ｆｌにそれぞれ上昇した場合には
室外ファン６の回転速度を高速運転状態から低速運転状
態に切換える設定温度をｔｂｌ、ｔｂｌにそれぞれ変化
（上昇）させる。

また、外気温度が上昇した場合には室外ファン６の回転
速度を低速運転状態から高速運転状態に切換えて凝縮圧
力を低下させ、高圧カット等を防止する。この場合も圧
縮機１の運転周波数ｆが低いｆ３の状態では低く設定し
たｔａ３で室外ファン６の回転速度を低速運転状態から
高速運転状態に切換える。そして、圧縮機１の運転周波
数ｆがｆ２、ｆ、にそれぞれ上昇した場合には室外ファ
ン６の回転速度を低速運転状態から高速運転状態に切換
える設定温度をｉａ２、ｊａｌにそれぞれ変化（上昇）
させる。

そこで、上記構成のものにあっては能力可変圧縮機ｌの
運転周波数ｆに応じて室外ファン６の回転速度切換え用
の設定温度ｔａ、ｔｂを可変させたので、能力可変圧縮
機１の運転周波数ｆの変化に関係なく、路間−の外気温
度条件で室外ファン６の回転速度および凝縮圧力制御を
行なうことができる。そのため、従来のように能力可変
圧縮機１の運転周波数ｆが低い場合に室外温度が高い状
態で室外ファン６の回転数が低速回転状態に切換え操作
されることを防止することができるので、消費エネルギ
ーを低減し、運転効率の向上を図ることができる。

また、第４図に示すように冷房運転中、能力可変圧縮機
１の運転周波数ｆがｆｄ、ｆｃ、ｆｂ。

ｆａにそれぞれ低下するにしたがって室外ファン６の回
転数Ｎを運転周波数ｆｄ−ｆｃ間ではＮ３、運転周波数
ｆｃ−ｆｂ間ではＮ２、運転周波数ｆｂ−ｆａ間ではＮ
ｌにそれぞれステ・ツブ的に低下させる構成にしてもよ
い。なお、室外ファン６の回転数Ｎは能力可変圧縮機１
の運転周波数ｆの低下にしたがって略直線状に連続的に
低下させる構成にしてもよい。

この場合には圧縮機１の運転周波数ｆが低下するにした
がって室外ファン６の回転数Ｎを低下させることができ
るので、外気温度が低下した場合に凝縮圧力の上昇の割
合いを従来に比べて大きくさせることができる。そのた
め、外気温度の低下時に凝縮圧力の低下による圧縮機１
内の摺動部の潤滑不足を圧縮機１の運転周波数ｆの低下
時であっても改善することができる。さらに、外気温度
の低下時に圧縮機１への液バ・ツクを防止することがで
き、圧縮機１の使用範囲の拡大を図ることができるとと
もに、信頼性の向上を図ることができる。

また、空気調和機本５体の冷房運転中の室外ファン６の
ファンモータを第５図のフローチャートにしたがって制
御する構成にしてもよい。すなわち、空気調和機本体の
冷房運転の開始時には圧縮機１をオン操作すると同時に
室外ファン６のファンモータを高速運転状態で駆動させ
る始動制御運転を行なわせる。さらに、冷房運転の開始
と同時に運転時間Ｔ１のカウントを開始させ、冷房運転
の開始後、予め設定された一定時間が経過した時点Ｔで
、この始動制御運転を通常運転状態に移行させる。

このように通常運転状態に移行すると凝縮器として機能
している室外側熱交換器３の凝縮温度ｔｄが凝縮温度セ
ンサ１４によって検出される。

そして、室外制御部９によってこの検出温度ｔｄと第６
図に示すように予め設定された下膜定温度ｔｄ２とを比
較させ、 ｔｄ≦ｔｄ２ に達したことが検出された時点で室外ファン６のファン
モータを高速運転状態から低速運転状態に切換え操作さ
せる。このように室外ファン６のファンモータを低速運
転状態に切換え操作させると室外側熱交換器３の凝縮温
度ｔｄが徐々に上昇し、この凝縮温度ｔｄの上昇にとも
ない蒸発圧力が徐々に上昇するので、蒸発器として機能
する室内側熱交換器４の凍結を防止することができる。

さらに、外気温度が上昇し、室外制御部９によって室外
側熱交換器３の凝縮温度ｔｄが予め設定された上膜定温
度ｔｄ、に対して ｔｄ≧ｔｄ。

に達したことが検出された時点で室外ファン６のファン
モータを低速運転状態から高速運転状態に切換え操作さ
せ、凝縮圧力の異常上昇を防止するようにしている。

したがって、この場合には冷房運転の開始時には圧縮機
１をオン操作すると同時に室外ファン６のファンモータ
を高速運転状態で駆動させる始動制御運転を一定時間行
なわせているので、冷房運転の開始時等の過渡期に室外
側熱交換器３の凝縮温度ｔｄが下膜定温度ｔｄ２以下で
あることか検出され、室外ファン６のファンモータが低
速運転状態で駆動されることを防止することができる。

そのため、冷房運転中の室外ファン６のファンモータの
低速運転範囲を縮小することができ、冷房能力の低下を
防止することができる。

なお、上記実施例では室外側熱交換器３の凝縮温度ｔｄ
を検出し、この検出凝縮温度ｔｄにもとづいて室外ファ
ン６のファンモータの運転速度を制御する構成にした場
合について示したが、圧力センサによって室外側熱交換
器３の凝縮圧力を検出させ、この検出凝縮圧力にもとづ
いて室外ファン６のファンモータの運転速度を制御する
構成にしてもよい。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施でき
ることは勿論である。

［発明の効果コ この発明によれば能力可変圧縮機の運転周波数に応じて
室外ファンの回転速度切換え用の設定温度を可変する設
定温度可変手段を設けたので、能力可変圧縮機の運転周
波数が低い場合に室外温度が高い状態で室外ファンの回
転数が低速回転状態に切換え操作されることを防止する
ことができ、消費エネルギーを低減し、運転効率の向上
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は空気
調和機の冷凍サイクルおよび制御回路を示す概略構成図
、第２図は外気温度に対する室外ファンの制御特性を示
す特性図、第３図は圧縮機の運転周波数と室外ファンの
回転速度切換え用の設定温度の変化状態とを示す特性図
、第４図は圧縮機の運転周波数と室外ファンの回転数と
の関係を示す特性図、第５図は冷房運転時の室外ファン
の回転数の制御状態を示すフローチャート、第６図は外
気温度と凝縮温度、蒸発圧力、冷房能力との関係を示す
動作特性図である。 １・・・能力可変圧縮機、３・・・室外側熱交換器、６
・・・室外ファン、８・・・室内制御部、９・・・室外
制御部、１３・・・インバータ回路、１４・・・凝縮温
度センサ。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 第２図　　　　　　第３図 ｆａ　　ｆｂ　　ｆｃ　　　ｆｄ　　　Ｈｚ厘転ｎ徨駁 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 能力可変圧縮機を備えた空気調和機本体の冷房運転時に
   室外側熱交換器の凝縮温度を検出し、この検出凝縮温度
   に応じて室外ファンの回転速度を可変して前記室外側熱
   交換器の凝縮圧力を制御する空気調和機において、前記
   能力可変圧縮機の運転周波数に応じて前記室外ファンの
   回転速度切換え用の設定温度を可変する設定温度可変手
   段を設けたことを特徴とする空気調和機。