JPH04174242A - 空気調和機の制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空気調和機の制御装置に係り、特に冷暖房自動
切換機能を有する空気調和機の圧縮機をインバータで周
波数制御してなる空気調和機の制御装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、冷房／暖房の自動切換機能を有するインバータ
制御形の空気調和機においては、運転開始時に、被調和
室の室温が設定温度に近づくまでは高周波数で運転を行
い、被調和室の室温が設定温度を越えた時点では、イン
バータによる圧縮機のコントロール周波数を減少させる
制御が行われている。

この種の従来の制御は、空気調和機の運転開始時には、
室温が充分にオーバーシュートするように制御定数を設
定し、これにより室温を速やかに設定温度に整定させよ
うとするものである。

この種の制御は、室温を故意にオーバーシュートさせて
、それにより室温を速やかに設定温度に整定させようと
するものである。

第５図はこのような制御により室温ｔが設定温度Ｔ　に
制御される様子の一例を示している。

従来のこの種の空気調和機では、第５図に示すように、
設定温度Ｔ　の上下に、複数のゾーンＡ。

Ｂ、Ｃ，Ｃ’　、Ｂ’　、Ａ’が予め定められており、
室温ｔが例えばゾーンＡに入れば冷房モードを設定し、
ゾーンＡ′に入れば暖房モードを選択するというように
、室温とゾーンとの関係に従って冷暖房モードの選択が
行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この従来の技術によれば、例えば第５図
の例では冷房モードを維持しなければならないのにもか
かわらず、室温ｔが低温側へ大きくオーバーシュートし
てＡ′ゾーンに入った時に暖房モードへ切換わるという
不具合が生じる。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する
問題点を解消し、オーバーシュートに起因する不要なモ
ード切換が生じないようにした空気調和機の制御装置を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、インバータ回路
から圧縮機に供給される交流電力の周波数を通常時には
室温と設定温度との差が小さくなるように増減し、また
周波数を空調開始時は室温が設定温度を充分にオーバー
シュートするように制御してなるとともに、設定温度に
基づいて複数の温度ゾーンを設定し、室温がこれら複数
の温度ゾーンのうち特定の温度ゾーンにある時には所定
の演算結果に基づいて冷房／暖房の自動切換えを行なう
ようにしたものにおいて、圧縮機が運転しているか否か
を判断する手段と、室温が特定の温度ゾーンにある際に
判断する手段が圧縮機の運転を判断した時には冷房／暖
房の切換えを阻止する手段とを備えたことを特徴とする
ものである。

また、他の発明によれば、複数の温度ゾーンは、設定温
度の上側において設定温度に最も近い第１のゾーン、設
定温度に最も遠い第３のゾーン、および第１のゾーンと
第３のゾーンとの間にある第２のゾーン、並びに設定温
度の下側において設定温度に最も近い第４のゾーン、設
定温度に最も遠い第６のゾーン、および第４のゾーンと
第６のゾーンとの間にある第５のゾーンからなり、室温
が第２のゾーン又は第４のゾーンに入った時から計時を
開始し、室温がこの第２のゾーン又は第５のゾーンにあ
る間計時を継続するタイマと、このタイマが所定時間を
計時した時に冷房／暖房の切換えを行なう第１の冷／暖
切換手段と、判断する手段が圧縮機の運転を判断した時
にはタイマの計時をリセットする手段と、室温が第３の
ゾーン又は第６のゾーンに入った時に冷房／暖房の切換
えを行なう第２の冷／暖切換手段とを備えることを特徴
とするものである。

さらに、他の発明によれば、判断する手段が圧縮機の停
止を判断した時から一定時間の間信号を出力する手段と
、この信号が出力されている間、圧縮機の再運転を阻止
する手段とを備えてなり、第２の冷／暖切換手段は信号
が出力されていない時に室温が第３のゾーン又は第６の
ゾーンに入っているか否かの判断を行なうことを特徴と
するものである。

〔作　用〕

本発明によれば、圧縮機の運転中は、冷房／暖房の切換
えが禁じられ、同一の運転モードが維持される。圧縮機
が停止状態になった場合には、室温が属する温度ゾーン
に基づいた冷房／暖房の自動切換運転が行われる。従っ
て、圧縮機運転中は、室温がオーバーシュートしても不
必要な冷房／暖房切換えは行われない。また、上記の他
に、圧縮機が停止状態になった場合でも、第２のゾーン
および第５のゾーンに基づく冷房／暖房の自動切換えを
、圧縮機の運転停止中に作動するタイマが所定の経過時
間を計時するまでは、行わないようにすることが望まし
い。さらに、圧縮機の停止状態が、一定時間だけ維持さ
れるまで信号を出力して、この信号出力が継続されてい
る間は、第３および第６のゾーンに基づく冷房／暖房の
自動切換えを、行わないようにすることが望ましい。

〔実施例〕

以下、本発明による空気調和機の制御装置の一実施例を
添付図面を参照して説明する。

第２図は空気調和機の概略を示している。同図において
、冷凍サイクルは、圧縮機４８、四方弁２、室外側熱交
換器３、キャピラリチューブ４、室内側熱交換器５及び
アキュムレーター６を冷媒配管により順次環状に接続し
て構成されている。

四方弁２が、図に示す実線の状態にある時は、圧縮機４
８から吐出された冷媒は、実線矢印のように流れ、室外
側熱交換器３で凝縮し、室内側熱交換器５で蒸発して室
内の冷房を行なう。また、四方弁２が、図に示す点線の
状態にある時は、圧縮機４８から吐出された冷媒は、点
線矢印のように流れ、室内側熱交換器５で凝縮し、室外
側熱交換器３で蒸発して室内の暖房を行なう。なお、符
号７．８は室外側送風機、室内側送風機であり、これら
は室外側熱交換器３及び室内側熱交換器５に送風してい
る。

第１図は上記冷凍サイクルに用いられる室内ユニットの
制御回路を示している。

ブツシュ式のスイッチ９は、これを押圧する毎に、空気
調和機の運転開始／運転停止を切換える信号を出力する
スイッチである。切換スイッチ１０は、冷房モードＣ１
暖房モードＨ１冷暖モード自動切換Ｃ／Ｈ，送風モード
Ｆを切換えるスイッチである。この切換スイッチ１０に
は、グレイコードスイッチが用いられている。室温設定
器１１は、所望の設定温度を定める設定器である。

この設定器１１には、グレイコードスイッチが用いられ
ており、それぞれのコードには、それぞれ１８乃至２８
の設定温度が対応している。

マイクロプロセッサ（以下、マイコンという）１２には
、後述のフローチャートに基づくプログラムが収納され
ている。スイッチ９、切換スイッチ１０、室温設定器１
１の押圧及び設定状態は、マイコン１２の出力ポートＲ
１，Ｒ３から出力される信号を入力ボートに、、に２　
、に４．に３　。

Ｊ、、Ｊ２でスキャンし、マイコン１２が入力し、かつ
特定のアドレスに対応させて記憶する。

温度検出器１３は、温度に応じて内部抵抗値が変化する
もので、被調和室の温度を検出できる位置に設けられて
いる。この温度検出器１３は、−端がマイコンの入力ボ
ートＡ３　（アナログ入力端子）に接続され、他端が定
電圧電源Ｖ　に接続さＳ れている。マイコン１２は、プログラムの一周期毎に、
入力ボートＡ３から被調和室の温度に対応する電流を入
力し、この電流値に基づくデータ値を、Ａ／Ｄ　（アナ
ログ／デジタル）変換して記憶する。この時、データ値
を複数回入力し、その平均値を被調和室の温度値として
記憶し、以下この記憶値に基づいて温度制御を行なう。

また、図示されていないが、被調和室内の任意位置には
、ワイヤレスのリモートコントローラ（以下、リモコン
という）が配置されており、このリモコンには、上記と
同様の温度検出器が設けられている。マイコン１２は、
このリモコンの温度検出器から温度データを取り込み、
この温度データを、上記室内ユニット内の温度検出器１
３からの温度データに代えて、またはそれと共に、温度
制御に用いることができる。

室温表示用の発光素子１４〜２０は、それぞれ１５℃、
１７℃、１９°Ｃ９２１℃、２３°Ｃ９２５℃、２７℃
の目盛に対応する位置に設けられており、被調和室の温
度値に最も近い値の目盛に対応する発光素子が点灯する
。冷風防止表示用の発光素子２１は、暖房運転時であっ
て、室内側熱交換器５（第１図）の温度が所定値以下に
なった場合に点灯する。この温度は、温度検出器２２に
、被調和室の温度値を入力する方法と同様な方法を用い
て、マイコン１２の入力ボートＡ４から入力する。

発光素子２３．２４．２５は、冷暖モード自動切換、冷
房モード、暖房モード表示用の発光素子であり、各発光
素子２３，２４．２５は、それぞれのモードを表示する
文字の近くに設けられている。これらの発光素子２３，
２４．２５は、切換スイッチ１０の設定値に応じて点灯
する。尚、切換スイッチ１０が、送風モードＦに設定さ
れている時は、冷房モード表示用の発光素子２４が点灯
する。発光素子１４〜２１及び発光素子２３〜２５は、
マイコン１２の出力ボートＲＱ〜Ｒ４と、表示ポートＯ
ｏ　”””　０６とを用いて、ダイナミック点灯により
点灯される。なお、２６〜２９は反転回路である。

リレー３１は、室内側送風機８（第１図）の通電を制御
する。このリレー３１は、一端が反転回路３５を介して
マイコン１２の出力ボートＲ１２に接続され、他端がＤ
Ｃ２４（Ｖ）の定電圧回路に接続されている。

シリアル信号回路３７は、マイコン１２の出力ボートＲ
８に接続され、この出力ボートＲ８から出力される制御
データを受けて、圧縮機４８へ供給する交流電力の周波
数（目標周波数）を決める信号を室外ユニットにシリア
ル伝送する。即ち、室温と設定温度とを基にＰＩＤ制御
によって（または室温と設定温度との差及びこの差の変
化分を用いるファジィ推論によって）周波数の増減量を
求め、新しい周波数信号を算出する。

新しい周波数信号の演算時の定数は、通常時には室温と
設定温度との温度差が小さくなるように設定されており
、空調運転の開始時には室温が設定温度に対して充分に
オーバーシュートして、室温が速やかに設定温度に到達
するように設定されている。なお、この充分なオーバー
シュートは設定温度に補正を加えることによっても得る
ことができる。例えば、冷房運転時には設定温度を４〜
５度低（補正して、暖房運転時には設定温度を６〜８度
高く補正すればよい。

発振回路３８は、水晶振動子、抵抗、コンデンサからな
っており、マイコン１２の基準クロックを入力ボート０
Ｃ３１，０Ｃ８３に与えている。

なお、定電圧Ｖ、ＤＣ２４，Ｖ　　　、Ｖｓｓ　　　　
　　　　　　　　ＡＳＳ　　　　　ＲＥＦを出力する定
電圧回路は通常の電源回路を用いることができるので説
明は省略する。上記のｖＡ８．。

ｖＲＥＦは、マイコン１２のＡ／Ｄ変換動作の上限電圧
及び下限電圧である。端子ＩＮＬＴは、パワーリセット
端子であり、電源投入時にマイコン１２のリセット処理
を行なう信号を入力する。この信号は、電源投入時に、
電源回路の出力が一定電圧値以上となった場合に、出力
されるものであればよい。

第３図はこの実施例に用いられる室外ユニットの制御回
路を示している。

同図において、商用電源４１から供給される交流１００
ｖ電圧は、バリスタ４２、ノイズフィルタ４３、リアク
タ４４を経て全波整流器４５に入力される。全波整流器
４５の直流出力として、倍電圧整流器４７の作用により
２８０ｖが得られ、この単相直流２８０■は、３相ブリ
ツジ型インバータ４６に入力される。

インバー、夕４６は、直流２８０■から実効値１００ｖ
の三相交流を生成して、三相誘導モータを用いてなる圧
縮機４８を運転する。圧縮機４８の運転速度は、インバ
ータ回路４６の出力周波数（以下、コントロール周波数
という）に依存して定まる。

電流検出回路４９は、カレントトランス５０の検出する
商用電源４１からの供給電流値をデジタルデータの形で
マイクロプロセッサ（以下、マイコンという）５１に伝
える。

マイコン５１は、この電流値データ（Ａ）と設定電流値
（Ｓｔ、Ｓ２．ｓ３）との大小関係に基づいて例えば以
下のような制御動作を行なう。

（１）　　　　Ａ　＞　ｓ　１　　圧縮４８の運転停止
（２）Ｓ　≧Ａ＞８２　コントロール周波数低下（３）
Ｓ　≧Ａ＞Ｓ３　コントロール周波数上昇禁止 （４）Ｓ３≧Ａ　　　　正常運転 コンプレッサ温度センサ５２は、圧縮機４８の温度を検
出してマイコン５１に伝える。マイコン５１は、この圧
縮機温度（Ｔ）と設定圧縮機温度（Ｓ４．Ｓ５．Ｓ６）
との大小関係に基づいて例えば以下のような制御動作を
行なう。

（１）　　　　Ｔ　＞　Ｓ　４　　圧縮機４８の運転停
止（２）Ｓ４≧Ｔ＞８５　コントロール周波数低下（３
）Ｓ５≧Ｔ＞８６　コントロール周波数上昇禁止 （４）Ｓ６≧Ｔ　　　　正常運転 シリアル信号回路５３は、第１図に示す室内ユニット側
シリアル信号回路５３からの制御データを受けてマイコ
ン５１に伝える。正常運転を行なう場合、マイコン５１
はその室内ユニットからの制御データに従って圧縮機４
８の起動／停止およびコントロール周波数の制御を行な
う。

マイコン５１によるこうした圧縮機４８の運転制御はス
イッチング信号増幅部５４がマイコン５１からの指令を
受けてインバータ４６のスイッチング動作を制御するこ
とにより行われる。

即ち、マイコン５１は、室内ユニットから送られてくる
周波数信号に応じて、ＰＷＭ理論に基づいてインバータ
回路４６を構成するトランジスタのオン／オフ信号を出
力することになる。

リレー接片５５およびフォトトライアック５６はマイコ
ン５１の制御下で動作する。リレー接片５５がオンすれ
ば室外ファン５７が動作し、フォトトライアック５６が
オンすれば四方切換弁５８が切換わる。

第４図は第１図に示す室内ユニットのマイコン１２の冷
暖モードｉ動切換における要部動作を示すフローチャー
トである。

同図を参照して説明すると、マイコン１２は、先ず、キ
ースキャンを行って運転スイッチ９、切換スイッチ１０
および室温設定器１１の押圧および設定状態を入力する
。尚、ここでは運転スイッチ９は運転状態、切換スイッ
チ１０は冷暖房モード自動切換Ｄ／Ｈの状態にあること
を前提とする。

さらに、温度検出器１３から又はリモコンから温度デー
タを入力して、被調和室の室温を決定する（ステップ１
）。

次に、決定した室温が第５図に示すようなゾーンＡ、Ｂ
、Ｃ，Ｃ’　、Ｂ’　、Ａ’　のうち、いずれのゾーン
に入るかを判断する（ステップ２）。これらのゾーンは
室温をｔ１設定温度をＴｓとすると、 Ａゾーンは　　　　　ｔ−Ｔ　　＞＋３℃Ｂゾーンは　
＋３℃＞ｔ−Ｔ＞１．５℃Ｃゾーンは　＋１．５℃＞ｔ
−Ｔ＞Ｏ°ＣＣ′　ゾーンは−１，５℃＜ｔ−Ｔ＜０℃
Ｂ′ゾーンは一３℃＜ｔ−Ｔ＜−１，５℃Ａ′ゾーンは
　　　　ｔ−Ｔ＜−３℃ と定義される。

上記ゾーン判断の結果、室温ｔがＡ又はＡ′ゾーンにあ
ると判断した場合には、その時圧縮機４８が運転状態で
あれば、現在の冷房運転または暖房運転とそのまま続行
するべく、冷房モードまたは暖房モードをセットする（
ステップ３）。

一方、圧縮機４８が停止状態の時は、ＡまたはＡ′ゾー
ンに入った時からタイマーによる３分間の計時を行なう
（ステップ４）。そして、ＡまたはＡ′ゾーンに入った
まま、この３分間が経過したならば、その時Ａゾーン（
ｔ＞Ｔ　　＋３℃）にあれば冷房モードに設定し、Ａ′
ゾーン（１＜Ｔ　　−３℃）にあれば暖房モードに設定
する（ステップ４）。なお、ＡまたはＡ′ゾーンに入っ
ても、３分間が経過するまでは、冷房または暖房モード
の切換えを行わない。圧縮機４８の構造上、圧縮機４８
を再起動させるまでに、３分間が必要たからである。

上記ゾーン判断の結果、ＢまたはＢ′ゾーンに入ると判
断した場合には、この時、圧縮機４８が運転状態であれ
ば、その時の冷房運転または暖房運転をそのまま続行す
べく冷房モードまたは暖房モードをセットする（ステッ
プ３）。

一方、圧縮機４８が停止状態のときは、タイマ■による
３分量計時およびタイマＨによる６０分分間時を行なう
（ステップ６）。

そして、ＢまたはＢ′ゾーンに入ったまま６０分間が経
過したならば、その時、Ｂゾーン（Ｔ。

＋３℃＞ｔ＞Ｔ　　＋１．　５℃）にあれば冷房モード
に設定し、Ｂ′　ゾーン（Ｔ　−３℃＜ｔ＜Ｔ。

−１，５℃）にあれば暖房モードに設定する（ステップ
４．５）。

また、その後に、ＡまたはＡ′　ゾーンに移った場合に
は、ＢまたはＢ′ゾーンにいた期間も含めて、３分間経
過した時点で、Ａゾーンなら冷房モード、Ａ′ゾーンな
ら暖房モードに設定する（ステップ４．５）。

上記ゾーン判断の結果、ＣまたはＣ′ゾーンに入ると判
断した場合は、その時の冷房運転または暖房運転をその
まま続行するべく冷房モードまたは暖房モードを設定す
る（ステップ３）。

このようにして冷房または暖房モードの選択を行なった
後、上記決定した室温ｔと設定温度ＴＳとに基づいて圧
縮機４８のコントロール周波数を演算し、これを室外ユ
ニットに送信する（ステップ７）。室外ユニットでは、
この送信されたコントロール周波数に従って、インバー
タ４６により圧縮機４８の運転速度を制御する。コント
ロール周波数の送信後、タイマＩ、　　ＩＩはリセット
される（ステップ８）。

これらの説明から明らかなように、本実施例によれば、
圧縮機４８の運転が継続している限り、最初に設定した
冷房または暖房モードが維持され、室温がオーバーシュ
ートして設定温度に対し反対側のゾーンに入っても、冷
暖房モードの切替は行われない（ステップ３）。モード
切替は圧縮機４８が停止した場合にだけ許される。

この場合、新たにモード設定がなされ、圧縮機の運転が
再開されるまでに少くとも３分間は圧縮機の停止が維持
される（タイマＩ）。この３分間の経過後に、Ａ、　Ａ
’　ゾーンでのモード切替の判断が行われる。また、Ｂ
、　　Ｂ’　ゾーンでのモード切替判断は、運転停止状
態が６０分間継続した後に行われる（タイマ■）。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、圧縮
機の運転中は、最初に設定された冷房または暖房モード
を維持し、モード切換えを行わないようにしているため
、室温をオーバーシュートさせても、不要なモード切換
えが生じる虞れがなく、また、上記の他に、圧縮機が停
止状態になつた場合でも、第２のゾーンおよび第５のゾ
ーンに基づく冷房／暖房の切換えを、圧縮機の運転停止
中に作動するタイマが所定の経過時間を計時するまでは
行わないようにしているので、室温がオーバーシュート
しても、その間の不要なモード切換えは発生せず、さら
に、圧縮機の停止状態が規定時間だけ維持されるまで信
号を出力して、この信号出力が継続されている間は、第
３および第６のゾーンに基づく冷房／暖房の自動切換え
を行わないようにしているので、その間において、室温
がオーバーシュートしても不要なモード切換えは発生し
ない、などの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を用いた空気調和機の室内ユ
ニットの制御回路図、第２図は同冷凍サイクルの概略図
、第３図は同室外ユニットの制御回路図、第４図は第１
図に示したマイクロプロセッサの要部動作を示すフロー
チャート、第５図は冷暖房モード自動切換機能を持つ空
気調和機における一般的な室温制御の様子を示す図であ
る。 １１・・・室温設定器、１２・・・マイクロプロセッサ
、１３・・・温度検出器、４６・・・インバータ回路、
４８・・・圧縮機、５１・・・マイクロプロセッサ、５
４・・・スイッチング信号増幅部。 出願人代理人　　櫛　　渕　　昌　　之￥２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インバータ回路から圧縮機に供給される交流電力の
   周波数を通常時には室温と設定温度との差が小さくなる
   ように増減し、また前記周波数を空調開始時は前記室温
   が前記設定温度を充分にオーバーシュートするように制
   御してなるとともに、前記設定温度に基づいて複数の温
   度ゾーンを設定し、前記室温がこれら複数の温度ゾーン
   のうち特定の温度ゾーンにある時には所定の演算結果に
   基づいて冷房／暖房の自動切換えを行なうようにした空
   気調和機において、前記圧縮機が運転しているか否かを
   判断する手段と、前記室温が特定の温度ゾーンにある際
   に前記判断する手段が前記圧縮機の運転を判断した時に
   は冷房／暖房の切換えを阻止する手段とを備えたことを
   特徴とする空気調和機の制御装置。 ２、前記複数の温度ゾーンは、前記設定温度の上側にお
   いて前記設定温度に最も近い第１のゾーン、前記設定温
   度に最も遠い第３のゾーン、および第１のゾーンと第３
   のゾーンとの間にある第２のゾーン、並びに前記設定温
   度の下側において前記設定温度に最も近い第４のゾーン
   、前記設定温度に最も遠い第６のゾーン、および第４の
   ゾーンと第６のゾーンとの間にある第５のゾーンからな
   り、前記室温が第２のゾーン又は第４のゾーンに入った
   時から計時を開始し、前記室温がこの第２のゾーン又は
   第５のゾーンにある間前記計時を継続するタイマと、こ
   のタイマが所定時間を計時した時に冷房／暖房の切換え
   を行なう第１の冷／暖切換手段と、前記判断する手段が
   圧縮機の運転を判断した時には前記タイマの計時をリセ
   ットする手段と、前記室温が第３のゾーン又は第６のゾ
   ーンに入った時に冷房／暖房の切換えを行なう第２の冷
   ／暖切換手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載
   の空気調和機の制御装置。 ３、前記判断する手段が圧縮機の停止を判断した時から
   一定時間の間信号を出力する手段と、この信号が出力さ
   れている間圧縮機の再運転を阻止する手段とを備え、前
   記第２の冷／暖切換手段は前記信号が出力されていない
   時に室温が第３のゾーン又は第６のゾーンに入っている
   か否かの判断を行なうことを特徴とする請求項１記載の
   空気調和機の制御装置。