JPS61205745A - 空気調和装置の制御方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は商用電源を駆動源とする空気調和装置の制御方
法に関するものである。

従来の技術 従来の空気調和装置においては、その能力を制御する方
法の一つとして圧縮機モータの極数を切り換える方法が
あった。しかしこのような極数変換方法では、負荷に応
じた比例制御ができないため他の方法としてインバータ
等により圧縮機モータを可変速運転するものがある。

発明が解決しようとする問題点 このようなインバータを利用した方法では、冷凍能力を
比例制御できるが、特に起動、停止時の軽負荷時の運転
方法に難点があった。すなわち、このようなインバータ
制御を行なう場合、高速駆動に耐えうる潤滑法を採用す
る必要がある。しかしこのような潤滑法では低回転での
潤滑が不十分となシいわゆるかじシつきなどによる圧縮
機の寿命低下という問題があった。

３　′・　・ さらには室温のふらつきによる影９に受けやすく、快適
性の面でも問題があった。

本発明は上記問題点に鑑み、運転の安定化、寿命の向上
、快適性、制御性の向上を図るものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、冷媒圧縮用の圧
縮機と、圧縮機を駆動するモータと、圧縮機により圧縮
される冷媒を凝縮部および蒸発部で吸熱、放熱する熱交
換器部と、冷媒の膨張部とにより冷凍サイクルを形成し
、前記モータにインバータ電源を給電し、室内の負荷状
態検出値とあらかじめ設定した設定値との偏差に対応し
て前記インバータ電源の出力電圧と出力周波数を係合可
変して前記圧縮機の回転数をほぼ比例的に変化させ、前
記負荷状態検出値が前記設定値に近づき前記偏差があら
かじめ設定した第１の所定値になった時前記圧縮機を最
低回転数で運転し、前記偏差が前記第１の所定値よりも
小さい値で設定された第２の所定値になった時前記圧縮
機を停止し、その後前記偏差が前記第２の所定値よりも
大きくなった時に前記圧縮機を再起動させるものである
。

作　　用 上記手段により室内の負荷状態検出値とあらかじめ設定
した設定値との偏差が大きい時には、その偏差に応じた
回転数で運転するために短時間で設定値に近づけること
ができるとともに、比例的な制御により快適性が向上す
る。

まだ偏差が第１の所定値から第２の所定値にある間は、
最低回転数で運転するために、室温のふらつきによって
圧縮機が頻繁に停止することを防止できるとともに、こ
れ以下の回転数に落とさないことによりかじりつきなど
による寿命低下を防止できる。

さらに圧縮機停止後偏差が第２の所定値よりも大きくな
った時に再起動させるために頻繁な運転停止の繰り返し
を防止できる。

実施例 以下、本考案の一実施例を添付図面に基づいてその構成
、動作を説明する。

第１図は、ヒートポンプ式など、冷凍サイクルによシ加
熱、冷却する熱源装置を用いだ一実施例で、図はセパレ
ート形の空気調和機に応用したものである。１はセパレ
ート形空気調和機の室外ユニット、２は室内ユニットで
あり、室外ユニット１には圧縮機３．圧縮機３を駆動す
るモータ４゜四方弁６．キャピラリチューブ６、室外熱
交換器７、室外ファン８を有する。室内ユニット２には
室内熱交換器９．室内ファン１ｏで構成され、このファ
ン１ｏにより空調室内の空気が循環し、暖房、冷房等が
できる。なお四方弁５は冷媒の循環方向を切り換えて、
暖房、冷房の切り換えを行うものである。１１は商用電
源、１２は運転スイッチ、１３はモータ４の主電源でダ
イオード群１４で全波整流し、チョークコイル１６．コ
ンデンサ１６で平滑されるチョークインプットの主電源
である。１７はチョッパであシ、後述する制御回路から
パルス電力を端子１７ａ、１７ｂから受け、トランジス
タ１８を所定の周波数とデユーティでチョッピングし、
チョーク１９とコンデンサ２０で平滑する。ダイオード
２１はフリーホイルダイオード、２２はトランジスタ１
８の保護用のダイオードである。２３はインバータであ
り、トランジスタ２４〜２９が互い定められた周期でオ
ン−オフし、三相電力となってモータ４に印加される。

ダイオード３０〜３６はトランジスタ２４〜２９の保護
用のダイオードである。なお本実施例において主電源１
３とチョッパ１７とインバータ２３でインバータ電源を
構成している。３６は制御電源であシ、トランス３７．
ダイオード群３８で降圧、全波整流され、コンデンサ３
９で平滑される。

本考案は、前述の通シ負荷状態（冷凍能力の状態）によ
り、下記に述べる制御手段を用いて、チョッパ１７の周
波数−デユーティを変えてモータに加わる電圧を制御し
、この電圧によりインバータ２３の駆動周波数を変える
ことによりモータ４をコントロールし、しかも、モータ
４の起動−停止にヒステリシスを持たせるものであって
、以下、この制御ブロックの説明を行う。

制御電源３６の出力電圧はＥ、Ｆから取り出さ７１・− れ、この電圧によりコンパレータ４ｏが動作する。

コンパレータ４ｏは、例えば、端子４０ａに、室内ユニ
ット２で暖、冷房される部屋の室温を検知するサーミス
タ（負荷状態検出手段の二側）が接続され、この端子電
圧をＶ＋ｈとする。まだ端子４０ｂは室温を調整するボ
リューム（可変抵抗体などで能力設定手段の一例）が接
続され、この端子電圧を■ａｄとする。コンパレータ４
Ｑは、ツレぞれの端子電圧の偏差Ａｖａ−■、Ｌｄ−■
、ｈ　　を、第２図の如く処理する。すなわち、第２図
において、横軸に偏差Δ■８．縦軸に出力ｖａ　　をと
ると、次の関係を持たせる。

■　偏差、Δｖａ≧十Δ■１（第１の所定値）の期間は
、出力ｖａ　は偏差十Δ■８に比例する。

■　偏差、ＡＶａカ＋ｖ１〜−Ａｖｌ（第２）所定値）
の期間は、出力■８　は■ａ１に固定され、変化しない
。

■　偏差、　ＡＶａ＜−ＡＶｌの期間は、出力■８はゼ
ロとなる。

■　次に、偏差ＡＶａカー　ＡＶｌかう＋Ａ■１　に復
帰すると、出力ｖａ　はゼロから■ａ１にスイッチし以
後■〜■のプロセスを経る。

以上のように、＋ＡＶ１〜−Ａｖ１０期間、不感帯、す
なわち、ヒステリシスＨを持たせるものである。

この出力が４１から出され、電流リミッタのコンパＬ／
−１４２に入る。コンパレータ４２は電流センサ４３の
入力端子４４を有し、所定電流以上の電流が流れると、
コンパレータ４０の出力■８　を制御、低下させる働き
を有する。従って、通常はコンパレータ４０の出力端子
４１の電圧■ａ（第２図の出力）がコンパレータ４２の
出力４６となり、チョッパドライバ４６に入る。チョッ
パドライバ４６は入力電圧■ａ（端子４５の出力）に応
じ、定周波数の条件で、出力１７ａ、１７ｂのオン。

オフのデユーティを変えるか、又は、オンの時間を一定
としてオフの時間を変える。すなわち、出力周波数を可
変するか、いづれかの制御により、出力端子１７ａ、１
７ｂをコントロールする。従ってチョッパ１７はそのト
ランジスタ１８によりチョッピングされ、チョッパドラ
イバ４６の入力９　′・−・ 電圧■８　に比例して、チョッパ１７の出力Ｃ，Ｄ間に
電圧■ｃＤが取り出される。すなわち、コンパレータ４
０の入力電圧、ＡＶａ＝（■ａｄ−ｖｔｈ）が大きいと
きは、チョッパ１７の出力電圧ｖｃＤが大きく、その逆
のときは小さくなる。これは、チョッパ１７の出力電圧
■ｃＤは第２図のｖａ電圧と比例することを意味する。

次にインバータ２３のドライブ部であり、チョッパ１７
の出力電圧■ｃＤ　を入力４７とする。電圧−周波数（
ＶｃＤ−Ｊ）変換器４８であり、この出力周波数ｆが端
子４９から取り出され、リングカウンタ５０に入る。リ
ングカウンタ６ｏで分周。

制御された出力が、インバータ２３のトランジスタ群２
４〜２９に加わり交互に１２０度ずつ、ずれた位相でス
イッチングし、この三相電力がモータ４に加えられる。

第１図の回路を用いて圧縮機を高速駆動した結果の１例
を第３図に示す。

第３図は１．５馬力程度の例であり、７曲線はコンプレ
ッサ３の運転トルク特性、Ｘ１＋　Ｘ２　＋　Ｘ３な１
゜ どは、モータ４のトルクと回転数の特性である。

第１図の回路を用いたとき、例えば、コンパレータ４ｏ
の入力■ａｄ−ｖｔ　ｈ＝ＡＶａｍａｘのとき、インバ
ータ２３によるモータ４のトルク特性はｘ１特性であり
、コンプレッサ３の運転トルクであるｙ特性との交点で
ある約１０　、００Ｏｒ　ｐｍ　で回転する。

次に、室温などが上昇し、コンパレータ４０の偏差値Ａ
ｖａが小さくなると、モータ特性はｘ２曲線となる。さ
らに小さくなると、すなわち設定値を越えると、ｘ３曲
線となり約２００Ｏｒｐｍで回転し、これ以上は、コン
パレータ４０の出力特性である第２図・に基づきモータ
４は停止する。以後は、第２図の特性に従ってコントロ
ールされる。

第４図はコンプレッサ３の冷凍能力の特性であシ、第３
図のモータ４の回転数と対応して能力の可変ができるも
のである。なおチョッパ１７、インバータ２３にトラン
ジスタ式を採用したがサイリスタ式でも当然、同様の効
果を得るし、チョッパ１７をやめて、制御電源１３のダ
イオード群の代りにサイリスタ等を用いて制御し、可変
直流電１１　′ゝ−・ 源ｖｃＤ　を得てもよい。

発明の効果 本発明は、上記実施例から明らかなように、以下のよう
な優れた効果を奏するものである。

（１）モータを含む圧縮機が最高回転数からゼロ回転ま
で円滑に制御できる。すなわち、特に、低速回転におけ
る軸受のまさつの問題、また法冷凍サイクルを形成する
コンプレノサの入口側。

出口側の圧力バランスの問題、さらにインバータの印加
電圧が低くなることの不安定動作の問題の回避が可能で
ある。

（２）　　インバータによる商用周波数よ如高い周波数
での高速駆動に耐える潤滑法を採用するとき圧縮機はあ
らかじめ設定した最低回転数以下にはならないことから
低速回転時にコンプレッサの軸受、圧縮部に潤滑油が充
分廻らず、かじりつきなどによる寿命低下の問題の回避
が可能である。

（３）偏差が第１の所定値から第２の所定値にある間は
最低回転数で運転させるとともに圧縮機停止後偏差が第
２の所定値よりも大きくなった時に再起動させるために
、例えば気流の乱れなどによる室温のふらつきによって
圧縮機が頻繁に運転、停止することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における空気調和装置の電気
回路図、第２図はヒステリシスコントロール図、第３図
はモータの運転特性図、第４図は圧縮機の能力特性図で
ある。 １・・・・室外ユニット、２・・・・室内ユニット、３
・・・・・・圧縮機、４・・・・・モータ、５・・・・
・・四方弁、６・・・・・・キャピラリチューブ、７・
・・・・・室外熱交換器、８・・・・・・室外ファン、
９・・・・・・室内熱交換器、１０・・・・・・室内フ
ァン、１１・・・・・・商用電源、１７・・・・・・チ
ョッパ、２３・・・・・・インバー７．４０．４２・・
・・・コンパレータ、４６・・・・・・チ３．ツバドラ
イバ、４８・・・・・・電圧°周波数変換器、５０・・
・・・・リングカウンタ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名ニー
もヒ９□ ？

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷媒圧縮用の圧縮機と、圧縮機を駆動するモータと、圧
   縮機により圧縮される冷媒を凝縮部および蒸発部で吸熱
   、放熱する熱交換器部と、冷媒の膨張部とにより冷凍サ
   イクルを形成し、前記モータにインバータ電源を給電し
   、室内の負荷状態検出値とあらかじめ設定した設定値と
   の偏差に対応して前記インバータ電源の出力電圧と出力
   周波数を係合可変して前記圧縮機の回転数をほぼ比例的
   に変化させ、前記負荷状態検出値が前記設定値に近づき
   前記偏差があらかじめ設定した第１の所定値になった時
   前記圧縮機を最低回転数で運転し、前記偏差が前記第１
   の所定値よりも小さい値で設定された第２の所定値にな
   った時前記圧縮機を停止し、その後前記偏差が前記第２
   の所定値よりも大きくなった時に前記圧縮機を再起動さ
   せる空気調和装置の制御方法。