JPS59100331A - 空気調和機の運転制御方法 - 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】 本発明は空気調和機の運転制御方法に係り、特に各種エ
アコン、冷蔵庫等の除湿機能付空気調和機の運転制御方
法に関する。

省エネルギを目的とした従来の空気調和機のひとつとし
て冷媒圧縮機用電動機の電源周波数を可変とすることに
より冷媒循環量を加減して冷暖房能力を負荷に見合うよ
うにその冷暖房能力を制御する周波数変換屋無段階能力
町変窒気調和機がある。

この原理を第１図に基づいて説明する。（太線は冷媒配
管、細線は電気信号）。

暖房運転の場合、圧縮機ｌにおいて圧縮された冷媒は→
で示すように冷暖切換四方ヅｆ２を通り室内熱交換器３
（凝縮器として動作）にて凝縮され逆止弁５を通り、膨
張ヅｆ６で断熱膨張し、室外熱交換器８（蒸発器として
動作）で蒸発し、再び冷暖切換四方弁２を刑り、受液器
９を介して圧縮機１にもどるように構成しである。

そして室内熱交換器３にて冷媒が凝縮されるときに暖房
効果を得るものである。

冷房運転の場合は圧ｍ機ノにおいて圧縮された冷媒は・
・・で示すように冷暖切換四方力゛２を通り、室外熱交
換器８（凝縮器として動作）にて凝縮され、逆止弁７を
迫り、膨張−ｊｆ４で断熱膨張し・室内熱交換器３（蒸
発器として動作）にて蒸発し、再び冷暖切換四方弁２を
通り、受液器９を介して圧縮機１にもどるように構成し
ている。

そして案内熱交換器３にて冷媒が蒸発するときに冷房効
果を得るものである。

この装置においては室内温度を感温抵抗素子１２で検知
し、あらかじめ温度設定器１３に設定しておいた室内温
度との差を電位差で検出するようにし、その差を小さく
するような制拉μ信号を周波数制御装置１０で発生し、
インバータ１１へ出力するもので、インバータ１ノは周
波数制御装置１０からの信号に対応して、商用周波数を
変換し、圧縮機１の駆動用モータの回転数を変更するも
のである。

周波数制御装置１０は第３図に示すように、電位差検出
回路１４と制御回路Ｊ５から成る。

周波数制御装ＷＩＯは、本空気調和機によって望気調和
される室内の温度を検出する感温抵抗素子１２と温度設
定器１３との電位差を電位差検出１銘１４で検出し、こ
の検出された信号に対応して室内温度と設定温度との偏
差を小さくするような制御信号（冷凍能力制御信号）を
制御回路１５で発生しインバータ１ノへ出力す、る。

インバータ１１は、周波数制御装ｇ３ｏからの信号に対
応して商用周波数を変換し、変換された周波数にて誘導
電動機を運転し、圧縮機ｌを駆動する。

このようにして、圧縮機ｌの誘導電動機は周波数制御装
置ＩＱとインバータ（周波数変換器）１ノとにより、空
調負荷に見合った周波数ｆＬで駆動される。

したがって、圧縮機ｌは□周波数ｆｒ、　　に対応した
回転数で回転し、空気調和機はこの回シ数にほぼ比例し
た冷暖房能力を発生することになる。

空調負荷が低下した時、低周彼数運転により能力セーブ
を行なうと冷媒循環量に対し大きな熱交換器を持つこと
になるのでエネルギ消費効率は向上する。

また、時々刻々と空調負荷に見合った周波数ｆＬ　　に
制御するため、定温制御（室温を一定値に保つ制御）か
り能となり、インバータなしの空気調和機での圧縮機の
０Ｎ１０ＦＦ制御による冷凍能力制御に比べ、高期間平
均エネルギ消費効率運転ができる。

つまり周波数変換型無段階能力可変空気調和機はエネル
ギ消費効率的にも期間平均エネルギ消費効率的にも省エ
ネルギ化できるものである。

しかし、従来の周波数制御装置の欠点として冷房運転で
つぎのような状態が起り５る。

すなわち空調負荷が小さい状態のときには、当然運転周
Ｖ数も低い状態（冷凍能力が小さい状態）となる。

除湿能力（単位時間当りの除湿量）と冷凍能力（運転周
波数に比例する）との関係は第２図に示すように低周波
数に於ては除湿能力が著しく低下し、ｆｙ　　以下の周
波数では除湿できない状態となる。

よって、空調負イｈｊの小さい状態が一定時間続くと室
内温度は所望温度となるが、除湿しないため相対湿度の
高い冷房運転となり体感が悪くなる欠点を有する。

このように従来の能力町変窒気調和機で冷房時の空調負
荷が小さいとき低能力運転をすることになるが、この場
合温度は設定値に保つことは出来るが除湿量の確保が出
来う湿度の属い状態になってしまい、この状態は体感に
非餡に悪いという欠点があった・　　　□ 本発明はこのような欠点に鑑み文なされたもので、その
目的とするところは冷房時の空調負荷の小さいとき、：
即ち低能力運転のときにも必要量の除湿が出来るように
した空気調和機の運転制御力法を匈んとするものである
。

すなわち本発明は、冷凍能力を調整できる空気調和機に
おいて、時間平均冷凍能力が基準値以下になったとき、
一定時間所定の高能力運転をし、その後、室温と設定値
との偏差が□なく□なるまで所定の低能力運転をし、そ
の後冷血負荷に対応する能力での運転に復帰させること
を特徴とイる空気調和機の運転制御方法である。

以下本発明の一実□施例を図面に基づい℃詳細に説明す
る。

第４図は本発明方法を実施するた必に用いられる一実施
例の装置の構成を示すブロック線図である。

第４図において周波数制御装置１０ａは、感温抵抗素子
２０、温度設定器２ノ、電位差検出回路２２、制御回路
２３、基準電圧発生回路２４．２５，３０．選択回路２
６、保持回路２７、積分器２８、掛算器２９、比較器３
ノ、第１タイマ回路３２、第２タイマ回路３３、冷暖切
換回路３４から構成される。

また、これらの構成要素の接続は以下の如くである。電
位差検出回路２２は感温抵抗素子２０および温度設定器
２ノからの信号を受け、制御回路２３へ検出した電位差
を出力する。

選択回路２６は制御回路２３、基準電圧発生回路２４．
２５からの出力を受け、保持回路２７へ出力信号を送る
。

保持回路２７はインバータ１１と接続されている。また
、冷暖切換回路３４は制御回路２３と積分器２８とに接
続されており、積分器２８の出力は掛あ１、器２９を介
して比較器３１へ入力される。比較器３１へは基準電圧
発生回路３Ｑかもも入力されている。

比較器３ノは、前記選択回路２６および第１タイマ回路
３２ヘデジタル信号を出力し、第１タイマ回路３２は、
前記選択回路２６、前記保持回路２７、第２タイマ回路
３３ヘテジタル信号を出力している。

さらに、第２タイマ回路３３は、前記電位差検出回路２
２かもの信号を入力し、前記保持回路２７および前記積
分器２８にデジタル信号を出力する。第４図中の実線は
アナログ信号を示し、破線はデジタル信号を示している
。

上記周波数制御装置１０ａの作用はつぎに述べるように
なされる。

電位差検出回路２２は、窒気調和される室内の適当な場
所に設置された感温抵抗素子２０と温度設定器２１との
電位差を検出し、制御回路２３はその電位差の大小に対
応して電圧Ｖｆ　　を出力する。基準電圧発生回路２４
．２５は夫々Ｖｆｇ、（インバータは運転可能最高周波
数を発生ずる）　、Ｖｆｍ　（インバータは運転可能最
低周波数を発生する）の電圧を発生し、選択回路２６は
、比較器３ノのデジタル信号５０又は第１タイマ回路３
２のデジタル信号５２によりＶｆ　、　Ｖｆ　ｍ　、　
Ｖｆ−のどれかを選択する。

即ち、化上５０　、５２が共に低レベルのときはＶｆを
選択し、信号５０が高レベルのときＶｆｓｗを選択し、
信号５２が高１７ベルのときＶｆｍを選択する。

信号５０．５２共に低レベルのときはＶｆが選択されて
保持回路２７を介して、そのままＶｆがインバータ１ノ
へ出力されインバータ１１は電圧Ｖｆに相当した周波数
で運転される。

信号５０が高レベルとなりＶｆ襲が選択されれば、第１
タイマ回路３２のデジタル信号５ノが高レベルとなる１
時間の間、保持回路２７でＶｆｇが保持され、出力され
る。

信号５２が高レベルとなり、Ｖｆｓｌｎ　　が選択され
れば、第２タイマ回路３３のデジタル信号５３が高レベ
ルである時間の間、保持回路２７でＶｆ幻が保持され、
出力される。

前記制御回ｗ５２３の出力信号は、冷房運転のときは冷
ｖ！；１ノ換回路３４を介して積分器２８へ送られるが
、暖房運転のときは冷暖切換回路３４がオフ状態となり
積分器２８とはしゃ断される。

よって、暖房運転時には制御回路２３がらの出力電圧Ｖ
ｆが常時インバータ１１へ出力され、る。

さて、冷房連転時には積分器２８へ送られた信号は積分
され、さらに掛算器２９で定倍された値が基準電圧発生
回路３０で発生ずる電圧と比較器３ノで比較され、前者
の値が後者の値より小さいとぎ比較器３１はデジタル信
号５ノ５ｏを高レベルにする。

その他の場合にはデジタル信号５ｏは低レベルである。

第１タイマ回路３２はデジタル４６号５ｏが高レベルに
なると信号５１を１時間だげ高レベルとし、７時間後に
は信号５２に高レベルを発するＯ 第２タイマ回路３３は信号５２が高レベルを発すると信
号５３を高レベルとする。

高レベルとなった信号５３は、前記電位差検出回路２２
の出力であるアナログ信号５５かＯＶとなったとき低レ
ベルとなる。

信号５３が高レベルから低レベルにたつ牟とき信号５４
は高レベルとなり、前記積分器２８の積分をリセットし
、積分器２８は新たに積分を始める。

参考のため、イ呂号５０〜５４のタイミングチャートを
第５図に示す０ インバ、−夕を用いた能カロ■変型空気鈎和機において
、低周波数での冷房運転では第２図に示すように除湿能
力が低下し必要量の除湿が出来なくなり、温度は設定値
になっても相対湿度の高い体感に悪い状態となる。

このような状態をさげるため、本発明方法によれば第６
図に示すような運転をする。

即ち、比較器３１が空気調和機を運転する時ｄｔ：Ｔは
積分開始からの時間、Ｖｘ　は積分器２８と掛算器２９
を通して得られる電圧）とＶｘの基準値ＶＡ（基準電圧
発生回路３０で発生ずる電圧）とを比較し、Ｖｘ　（Ｖ
Ａの条ｆ４二を満たしたとき、第１タイマ回路３２によ
り選巾丈１回路２６はＶｆドを選択し保持回路２７にて
、τ時…１Ｖｆ謳を保持する０ これによりインノく一タｌ）はτ時間ス亜転周波数がｆ
−Ｃ運転可能最高周波数）で運転さｉｔ、この間に除湿
量を確保する。

しかしこの運転で除湿量は確保出来る力ぶ、高周波数運
転のため冷凍能力＆ｉ妃・安置上に出退ぎその結果、室
温は設定値を下まわることになる。

そこで１時間の高周波数運転後σ）第１タイマ回路３２
よりの高レベル係号５２により選択回路２６はＶｆｍ　
を選択し、室温と設定値との偏差がなくなるまで保持回
路２７でＶｆｍを保持す最低周波数）で運転し、冷凍能
力を室温と設定値とがバランスするまでセーブする。

これらの偏差がな（なった後は通常の運転にもどる。そ
れと同時に第２タイマ回路３３は積分器２８をリセット
し、積分器２８は新たに積分を始める〇 以上説明したように本発明によれば空調負荷の小さい状
態の低能力運転時の除湿量の確保ができ、室温は設定値
を保つことが出来る。

また空Ｗｄ負荷の小さい状態の低能力運転時の快適性が
良好になる０ 次に木兄り」の他の実施例について説明する。

除湿墓確保のための周波数を上記実施例では運転可能最
高周波数ｆ−とじたが、これは必すしもｆ＝である必袂
はなく、ｆ−に近い周波数であれば良い。

また同様にｆ−後の周波数を、ｆ−１＝（運転可能最低
周波数）としたが、これもｆＭに近い周波数であれば良
い。

また上記実施例の能力可変機構は、周波数変換装置（イ
ンバータ）を用いたが、バイナリコンブレゾサブロック
（特願昭５７−１０４９７９号参照）を用いる能力可変
機構に於いては、周波数の代わりに台数を制御すること
により同様に本発明の機能を実施できるし、さらにその
他冷凍能力を無段階又は多段に変更しうるものにも適用
できる。さらにまた冷凍専用機に適用しても良い。さら
に冷凍能力１丁亥機構は任意のもので良い。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は従来の例を示すものであり、第１図
は周波数変換型無段階能力司変望気調和（安の原理を示
ず図、第２図は除湿能力と運転周波数の関係を示す図、
第３図は第１図における周波数１ｆｌｌＪ御装置の詳細
図、第４図は本発明方法を実施するために用いられる一
実施例の装置の構成を示すブロック線図、第５図は本発
明による各信号のタイミングチャートを示す図、第６図
は本発明による運転状態を示す図である。 ｌ・・・圧緬機、２・・・冷暖切換西方弁、３・・・室
内熱交換器、４・・・膨張弁、５・・・逆止弁、６・・
膨張弁、７・・・逆止弁、８・・・室外熱交換器、９・
・・受液器、１０・・・周波数制御装置、１ノ・・・イ
ンバータ、１２・・・感温抵抗素子、１３・・・温度設
定器、１４・・・電位差検出回路、１５・・・制御回路
、１０ａ・・・周波数制御装置、２０・・・感温抵抗素
子、２Ｉ・・温度設定器、２２・・・電位差検出回路、
２３・・・制御回路、２４，２５．３０・・・基準電圧
発生回路、２６・・・選択回路、２７・・・保持回路、
２８・・・積分器、２９・・・掛算器、３ノ・・・比較
器、３２・・・第ｌタイマ回路、３３・・・＠２タイマ
回路、３４・・・冷暖切換回路、５０．５１．５２．５
３．５４・・・デジタル信号、５５・・・アナログ信号
。 出願人俊代理人　弁理士　　鈴　江　武　彦第１図 １４１− １１２図 ｆｒｎｉｎ　ｔｙ　　　　　　　　　　ｆｍａｘイぐニ
ー（！十ｚμ］二園Ｊトζχ−−−−−高小一（外法能
力）−人 第３図 り一一一一　　　　　　Ｊ １１５ｖ！Ｊ 第６図 賎閤

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷凍能力を調整できる空気調和機において、時間平均冷
   凍能力が基準値以下になったとき、一定時間所定の高能
   力運転をし、その後、室温と設定値との偏差がなくなる
   まで所定の低能力運転をし、その後冷房負荷に対応する
   能力での運転に復帰させることを特徴とする空気調和機
   の運転制御方法。