JPH0345850A - 空気調和装置 - 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） 本発明は一般に空気調和装置に関し、特に、電源から供
給された電力を受けて電力変換（周波数可変調整）した
後、負荷に供給するインバータ付きの空気調和装置に関
する。

（従来の技術） この種の空気調和装置は、一般に、冷凍サイクルに設け
られた冷媒の循環経路を切り換えることによって、冷房
運転、暖房運転の選択が出来るようになっている。従来
、上述した空気調和装置の運転に際しては、ユーザがリ
モートコントローラの操作部を操作して室内の空調目標
温度を設定すると、空気調和装置に取り付けられたマイ
クロコンピュータは、前記設定された空調目標温度値と
室温センサから出力された室温検出値とを比較演算し、
両者の差分値に基づいてコンプレッサモータの回転数を
調整すべく、インバータを周波数制御していた。

即ち、マイクロコンピュータは、空調目標温度値と室温
検出値との間の差分値が大きい所謂空調負荷の大きいと
きには、コンプレッサモータの回転数を上昇させるべく
、コンプレッサモータに対して高周波数の電力が供給さ
れるようにインバータを周波数制御する。一方、空調目
標温度値と室温検出値との間の差分値が小さい所謂空調
負荷の小さいときには、コンプレッサモータの回転数を
低下させるべく、コンプレッサモータに対して低周波数
の電力が供給されるようにインバータを周波数制御する
ようになっていた。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述した空気調和装置は、一般に、コンプレ
ッサの出口側圧力即ち吐出圧力が大きくなり過ぎた場合
、コンプレッサが損傷を受けたり破壊したりするような
機械的な不具合が発生するおそれがある。そこで、従来
、このような不具合が発生するのを防止するための対策
として、例えば、空気調和装置が暖房運転を実施してい
るときには、以下のような方法が採用されていた。

即ち、前述した空気調和装置を構成する室内熱交換器の
温度（即ち、凝縮温度）ＴＣが、前記冷凍サイクル中を
循環する冷媒の特性より略−表向にコンプレッサの吐出
圧力Ｐｄに換算できる（つまり、前記室内熱交換器温度
ＴＣと前記吐出圧力Ｐｄとが略リニアの関係にある）こ
とを利用して、室内熱交換器温度検出値ＴＣがある値に
到達すると、該温度検出値ＴＣがその値を超えないよう
にコンプレッサに供給される電力の周波数を低下せしめ
、それによってコンプレッサの運転態様が予め設定され
ている運転領域から逸脱しないようにする制御方法であ
る。上記制御方法は、高温レリース制御と称されるもの
である。

しかしながら、従来の空気調和装置においては、コンプ
レッサの全運転領域において、コンプレッサに機械的な
不具合が生じないように設定されており、室内熱交換器
温度検出値ＴＣに基づいて前記領域を逸脱しないように
高温レリース制御が行なわれていた。ところが、コンプ
レッサに不具合が生じる室内熱交換器温度ＴＣは、運転
周波数によって異なっており、従来、特に問題となるの
は高周波数領域であった。これに対して運転周波数が中
、低周波数領域では、室内熱交換器温度ＴＣの制限は、
高周波数領域よりもかなり高く設定可能であるにも拘ら
ず、従来の室内熱交換器温度ＴＣによる高温レリース制
御では、前記コンプレッサの能力を充分に活用できない
という問題点があった。

従って本発明は、上記問題点を解消するためになされた
もので、その目的は、運転周波数が可変調整可能なコン
プレッサを備えた空気調和装置において、コンプレッサ
に機械的な不具合を生じさせることなくその運転領域を
高周波数領域から由、低周波数領域へと拡大可能なよう
に所謂高温レリース制御を実施するときの室内熱交換器
温度を複数設定することによって、前記コンプレッサの
能力を充分に活用することが可能な空気調和装置を提供
することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明に係る空気調和装置は
、冷凍サイクルを形成する圧縮手段及び熱交換手段と、
前記熱交換手段の温度を検出して出力する温度検出手段
と、室内温度設定値と室内温度検出値との間の差分に基
づき前記圧縮手段の運転周波数を可変調整する運転周波
数可変調整手段と、前記温度検出手段から出力された熱
交換手段の温度検出値を受けて、この熱交換手段の温度
検出値が予め運転周波数に対応して設定された複数の熱
交換手段の温度領域内に入るように前記運転周波数可変
調整手段を制御する制御手段と、を備えた構成とした。

（作　用） 上記構成において、熱交換手段の温度検出値が予め運転
周波数に対応して設定された複数の熱交換手段の温度領
域内に入るように、室内温度設定値と室内温度検出値と
の間の差分に基づき圧縮手段の運転周波数を可変調整す
る運転周波数可変調差手段を制御することとしたので、
運転周波数が可変調整可能な圧縮手段の能力を充分に活
用することができる。即ち、圧縮手段に機械的な不具合
を生じさせることなくその運転領域を高周波数領域から
中、低周波数領域へと拡大可能なように所謂高温リレー
ス制御を実施するときの室内熱交換手段の温度を複数設
定することによって前記圧縮手段の能力を充分に活用す
ることが可能となった。

（実施例） 以下、図面により本発明の一実施例について説明する。

第１図は、本発明の一実施例に従う空気調和装置の構成
を示すブロック図である。本発明の一実施例に従う空気
調和装置は、室内ユニットと室外ユニットとから成る。

室内ユニットは、例えばリモートコントローラ（赤外線
照射器）１４に備えられている温度設定器１及び風量切
換器１２を始め、室温センサ２、マイクロコンピュータ
３、室内用ファンモータＦＭ４、室内熱交換器及び前記
室内熱交換器に取り付けられた室内熱交換器温度センサ
５を具備している。一方、室外ユニットは、インバータ
６、コンプレッサ用モータＣＭ７、マイクロコンピュー
タ（図示しない）、室外熱交換器（図示しない）等を具
備している。

上述した構成について更に説明すれば、室温センサ２は
、室内空気の温度Ｔａを検出して出力する。温度設定器
１は、ユーザによってその操作部が手動操作されること
により、空調目標温度値Ｔｓを示す信号をマイクロコン
ピュータ３に出力するようになっている。風量切換器１
４も、前記温度設定器１と同様にユーザ１こよってその
操作部が手動操作されることにより、室内用ファンモー
タＦＭ４から室内に送り込まれる空気の吹出し量を切換
設定するための切換指令信号を、マイクロコンピュータ
３に出力するようになっている。

室内熱交換器温度センサ５は、室内ユニットを構成して
いる室内熱交換器に設けられ、この室内熱交換器の温度
ＴＣを検出して出力するようになっている。室内用ファ
ンモータＦＭ４は、マイクロコンピュータ３から出力さ
れる制御信号にょってその回転数が制御され、室内へ送
り込む空気の吹出し量が可変調整されるようになってい
る。インバータ６は、室内ユニット側のマイクロコンピ
ュータ３から出力され、室外ユニット側のマイクロコン
ピュータを通して出力される制御信号によりその駆動が
制御され、商用電源から供給される電力の周波数（Ｈｚ
）を可変ｍ′！Ｉした後、コンプレッサ用モータＣＭ７
に出力する。

マイクロコンピュータ３は、いずれもソフトウェアによ
ってマイクロコンピュータ３内に実現されている温度差
算出手段８、室内用ファン回転数制御手段９、比較手段
１０、温度差−周波数変換手段１１及び周波数可変幅設
定手段１３を有している。温度差算出手段８は、温度設
定器１からの出力によって設定された空調目標温度値Ｔ
ｓと室温センサ２から出力された室温検出値Ｔａとを読
み込んで、ＴｓとＴａとの差分値を求め、この求めた差
分値（Ｔｓ−Ｔａ）を温度差−周波数変換手段１１に出
力する。周波数可変幅設定手段１３は、前述した風量切
換器１２から出力された切換指令信号を受けて、該切換
指令信号に基づき、温度差−周波数変換手段１１によっ
て可変調整されるインバータ６からの出力電力の周波数
の可変幅を求めて、この求めた値を温度差−周波数変換
手段１１に出力するようになっている。室内用ファン回
転数制御手段９は、前記風量切換器１２から出力された
切換指令信号を受けて、該切換指令信号に基づき、室内
用ファンモータＦＭ４の回転数を求め、この求めた回転
数に応じて室内用ファンモータＦＭ４の回転数を制御す
る。温度差−周波数変換手段１１は、温度差算出手段８
から出力されたＴｓとＴａとの間の差分値（Ｔｓ−Ｔａ
）と、周波数可変幅設定手段１３から出力された周波数
可変幅データとに基づいてコンプレッサ用モータＣＭ７
を制御すべく室外ユニット側のマイクロコンピュータを
通してインバータ６に対して出力するとともに、比較手
段１０に対しても出力する。

温度差−周波数変換手段１１は、温度差算出手段８から
出力されたＴｓとＴａとの間の差分値に基づき、コンプ
レッサ用モータＣＭ７の駆動を停止すべきものと判断し
たときには、室外ユニット側のマイクロコンピュータを
通してインバータ６に所定の制御信号を出力することに
よってコンプレッサ用モータＣＭ７の駆動を停止する。

更に温度差−周波数変換手段１１は、温度差算出手段８
から出力されたＴｓとＴａとの間の差分値に基づき、コ
ンプレッサ用モータＣＭ７を駆動すべきものと判断した
ときには、該差分値と、周波数ｒＩ　ｆ幅設定手段１３
によって求められた周波数ｎＪ変部幅設定値、比較手段
１０から出力された値とからコンプレッサ用モータＣＭ
７の運転周波数を求め、この求めた運転周波数にてコン
プレッサ用モータＣＭ７を駆動すべく、インバータ６に
所定の制御信号を出力するようになっている。

比較手段１０は、室内熱交換器温度センサ５から出力さ
れた室内熱交換器温度検出値ＴＣを読込んで、該読込ん
だ温度検出値ＴＣが、予め記憶されている例えば第２図
にて示したようなテーブル中のＡ、　　Ｂいずれの領域
内に存在するかを判定する。ここで、第２図縦軸は、コ
ンプレッサの吐出圧力Ｐ　ｄ　（ｋｇ／ｃｄ）であり、
このコンプレッサの吐出圧力Ｐ　ｄ　（ｋｇ／ｃｊ）は
、前述したように室内熱交換器温度検出値ＴＣと略リニ
アの関係にあるので、比較手段１０は、前記室内熱交換
器温度センサ５から出力される温度検出値ＴＣから、コ
ンプレッサの吐出圧力Ｐｄを求めることとなる。第２図
にて示した領域Ａは、コンプレッサを高周波数、中、低
周波数のいずれの周波数の電力で運転してもコンプレッ
サに機械的な不具合が生じない領域であり、又、領域Ｂ
は、コンプレッサを中、低周波数の電力で運転したとき
にのみコンプレッサに機械的な不具合が生じない領域を
示している。

なお、領域Ｃは、コンプレッサの吐出圧力Ｐｄが高過ぎ
てコンプレッサの運転が不能な領域であり、領域りは、
コンプレッサの吐出圧力Ｐｄが低過ぎてコンプレッサの
運転が不能な領域であり、上記Ｃ，Ｄの領域に対応する
周波数にてコンプレッサを運転して場合には、コンプレ
ッサに機械的な不具合が生ずることとなる。比較手段１
０は、室内熱交換器温度センサ５から出力された温度検
出値ＴＣと温度差−周波数変換手段１１から出力された
信号とに基づき、コンプレッサの吐出圧力Ｐｄが前記領
域Ａ内又は前記領域Ｂ内に入るように、コンプレッサ用
モータＣＭ７の運転周波数を決定して、温度差−周波数
変換手段１１に出力するようになっている。

次に上記構成の制御動作を、第３図にて図示したフロー
チャートを参照しながら説明する。なお、以下に記載す
る内容は、本発明の一実施例に従う空気調和装置が暖房
運転を実施しているときのものである。ユーザが空気調
和装置の駆動電源を投入することによって、マイクロコ
ンピュータ３は暖房運転実行のための制御動作を開始す
る（ステップ２１）。まず、室温センサ２から出力され
た温度検出値Ｔａと温度設定器１から出力された信号に
基づいて設定された空調目標温度値Ｔｓとを読み込んで
、ＴｓとＴａの値を比較演算する（ステップ２２）。こ
の比較演算の結果Ｔａ＞Ｔｓであると判断したときには
、室温Ｔａの値が空調目標温度値Ｔｓを超えているから
、室内に高温の空気を吹出す必要がない。よって、コン
プレッサ用モータＣＭ７の駆動を停止させるために、室
外ユニット側のマイクロコンピュータを通してインバー
タ６に対してＯＦＦ指令信号を出力する（ステップ２６
）。

一方、ステップ２２において、Ｔａ＞Ｔｓでないと判断
したときには、前記空調目標温度値Ｔｓと、室温検出値
Ｔａと、の差分値（Ｔｓ−Ｔａ）を演算してコンプレッ
サ用モータＣＭ７の運転周波数Ｈｚを決定し、この決定
した運転周波数Ｈｚにてコンプレッサ用モータＣＭ７を
制御する（ステップ２３）。

ステップ２３におけるコンプレッサ用モータＣＭ７の制
御態様は、例えば、第２図にて図示する領域Ａ内にコン
プレッサの吐出圧力Ｐｄが入るような室内熱交換器温度
ＴＣが得られるように、コンプレッサ用モータＣＭ７の
運転周波数Ｈｚを可変調整する制御態様、第２図にて図
示する領域Ｂ内にコンプレッサの吐出圧力Ｐｄが入るよ
うな室内熱交換器温度ＴＣが得られるように、コンブレ
ッサ用モータＣＭ７の運転周波数Ｈｚを可変調整する制
御態様がある。ステップ２３にてコンプレッサ用モータ
ＣＭ７の運転周波数Ｈｚを決定すると、室内熱交換器温
度センサ５から出力される温度検出値ＴＣを読込んで、
温度検出値ＴＣが６５℃よりも大きいか否かをチエツク
する（ステップ２４）。温度検出値ＴＣが６５℃よりも
大きいときには、コンプレッサの吐出圧力Ｐｄは、第４
図にて示す斜線領域にあるので、コンプレッサの運転周
波数Ｈｚを低下させる必要がある。よって、インバータ
６からコンプレッサ用モータＣＭ７に供給される電力の
運転周波数Ｈｚを低下せしめる制御を行なう（ステップ
２８）。ステップ２４にて温度検出値ＴＣが６５℃より
も小さいと認識したときには、前記温度検出値ＴＣが６
０℃より大きいか否かをチエツクする（ステップ２５）
。ステップ２５において、温度検出値ＴＣが６０℃より
も大きいと判断すると、コンプレッサ用モータＣＭ７の
運転周波数Ｈｚが１２０Ｈｚより大きいか否かをチエツ
クしくステップ２７）、ステップ２７においてコンプレ
ッサ用モータＣＭ７の運転周波数Ｈｚが１２０Ｈｚより
大きいと判断したときには、前記運転周波数Ｈｚを低下
せしめるべく、インバータ６を制御する（ステップ２８
）。この場合にも、コンプレッサの吐出圧力Ｐｄは、第
４図にて示す斜線領域内にあるので、コンプレッサの運
転周波数Ｈｚを低下させる必要があるからである。ステ
ップ２８にてインバータ６を制御した後は、ステップ２
４に移行する。

一方、ステップ２５にて前記温度検出値ＴＣが６０℃よ
りも小さいと判断したときには、コンプレッサの吐出圧
力Ｐｄは第４図にて示す斜線領域内にないので、ステッ
プ２１に移行することとなる。

以上説明したようｌこ、本発明の一実施例によれば、第
３図にて示したような制御を行なうために、第４図にて
図示するようにコンプレッサの運転領域を、コンプレッ
サ用モータＣＭ７に給電される電力の低、中周波数領域
にて従来例に従うコンプレッサの運転領域（第７図にて
図示）に比較して、大幅に拡大することが可能となった
。

第５図は、本発明の他の実施例に従う空気調和装置の制
御系の動作を示すフローチャートである。

このフローチャートは、低周波数の電力で運転を行なっ
た場合に、機械的な不具合が生じないで運転が行なえる
領域が小さくなる特性を持ったコンプレッサを用いたと
きの制御態様である。

第５図において、ステップ３１〜３４とステップ３６〜
３８とは前記第３図にて示したステップ２１〜２４とス
テップ２６〜２８とに夫々対応している。ステップ３４
において温度検出値ＴＣが６５℃よりも小さいと認識し
たときには、前記温度検出値ＴＣが５５℃よりも大きい
か否かをチエツクする（ステップ３５）。ステップ３５
において前記温度検出値ＴＣが５５℃よりも大きいと判
断すると、コンプレッサ用モータＣＭ７の運転周波数Ｈ
ｚが１２０Ｈｚより大きいか否かをチエツクしくステッ
プ３７）、ステップ３７においてコンプレッサ用モータ
ＣＭ７の運転周波数Ｈｚが１２０Ｈｚより大きいと判断
したときには、前記運転周波数Ｈｚを低下せしめるべく
、インバータ６を制御する（ステップ３８）。ステップ
３７にてコンプレッサ用モータＣＭ７の運転周波数Ｈｚ
が１２０Ｈｚよりも小さいと判断すると、前記温度検出
値ＴＣが５０℃よりも低いか否かをチエツクする（ステ
ップ３つ）。ステップ３９において、ＴＣ＜５０℃であ
ると認識したときには、コンプレッサ用モータＣＭ７の
運転周波数Ｈｚが２０Ｈｚより小さいか否かをチエツク
しくステップ４０）、ステップ４０においてコンプレッ
サ用モータＣＭ７の運転周波数Ｈｚが２０Ｈｚより小さ
いと判断したときには、前記運転周波数Ｈｚを上昇せし
めるべく、インバータ６を制御する（ステップ４１）。

ステップ３５にて、ＴＣ＞５５℃でないと判断した場合
、ステップ３つにて、ＴＣ＜５０’Ｃであると判断した
場合、ステップ４０にて、運転周波数Ｈｚ＜２０Ｈｚで
ないと判断した場合には、いずれもステップ３１に移行
する。

上述したような制御を実行することによって、第６図に
て図示したような領域でコンプレッサを運転することが
可能となった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、温度検出手段に
よって検出される熱交換手段の温度検出値が予め運転周
波数に対応して設定された複数の熱交換手段の温度領域
内に入るように運転周波数可変調整手段を制御すること
としたので、運転周波数が可変調整可能な圧縮手段を備
えた空気調和装置において、圧縮手段に機械的な不具合
を生じさせることなくその運転領域を高周波数領域から
中、低周波数領域へと拡大可能なように所謂高温レリー
ス制御を実施するときの室内熱交換手段の温度を複数設
定することによって、前記圧縮手段の能力を充分に活用
することが可能な空気調和装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に従う空気調和装置の構成
を示すブロック図、第２図は、本発明の一実施例に従う
空気調和装置に係るコンプレッサの運転領域を示した説
明図、第３図は、本発明の一実施例に従う空気調和装置
の制御系の制御動作を示すフローチャート、第４図は、
本発明の一実施例に従う空気調和装置の作用説明図、第
５図は、本発明の別の実施例に従う空気調和装置の制御
系の制御動作を示すフローチャート、第６図は、本発明
の別の実施例に従う空気調和装置の作用説明図、第７図
は、従来技術に従う空気調和装置の作用説明図である。 ｌ・・・温度設定器、２・・・室温センサ、３・・・マ
イクロコンピュータ、５・・・室内熱交換器温度センサ
、６・・・インバータ、７・・・コンプレッサ用モータ
ＣＭ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 冷凍サイクルを形成する圧縮手段及び熱交換手段と、 前記熱交換手段の温度を検出して出力する温度検出手段
   と、 室内温度設定値と室内温度検出値との間の差分に基づき
   前記圧縮手段の運転周波数を可変調整する運転周波数可
   変調整手段と、 前記温度検出手段から出力された熱交換手段の温度検出
   値を受けて、この熱交換手段の温度検出値が予め運転周
   波数に対応して設定された複数の熱交換手段の温度領域
   内に入るように前記運転周波数可変調整手段を制御する
   制御手段と、 を備えたことを特徴とする空気調和装置。