JPS6121344B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、冷媒圧縮用の圧縮機の回転数を連続
的に可変して、冷房もしくは暖房能力を無段階に
制御しうる空気調和装置に関するものである。

従来、この種空気調和装置にあつては、負荷の
変化に対し室温を出来るだけ一定に維持するため
に常に圧縮機の回転数可変範囲を広くとつて運転
するようにしていた。またこの方法では一般に軽
負荷程運転効率が高くなるという利点がある。し
かし圧縮機の回転数が定格回転数（とりうる最高
の回転数）に近づく程効率が低下するため、負荷
変動や、室内空気の気流の乱れ等が生じた時、冷
暖房能力が最大となるように圧縮機の回転数を高
い値で制御すると、効率の悪い運転となるという
難点がある。

そこで本発明は前述の難点に鑑み実使用上、快
適性をほとんどそこなうことなく冷暖房運転を効
率のよい状態で行なわせると共に、空調すべき室
の状況に応じて自由に冷暖房能力の最大値を選べ
るようになした空気調和装置を提供することを目
的とするものである。

以下本発明を図に示す一実施例により説明す
る。第１図は本発明に基づく空気調和装置のブロ
ツク図である。図において、１は圧縮機、２は圧
縮機１に内蔵された駆動用モータである。３は熱
源側熱交換器、４は送風機、５は冷媒通路の絞り
量を調整する膨張弁、６は空調室の空気と熱交換
する利用側熱交換器、７は循環フアンである。こ
れらは冷媒回路を構成し、特に冷房運転を行なう
場合を示している。８は空調室の室温と設定温度
との差に対応した温度差信号Ｖ_Tを発する温度差
出力回路、９は温度差信号を入力し、圧縮機１の
回転数の制御に適すると共にその最高回転数を設
定しうる回転数指令信号Ｖ_Nを発する回転数指令
回路、１０は回転数指令信号Ｖ_Nにほぼ比例して
圧縮機１の回転数を制御する圧縮機制御装置であ
り、その制御方法は駆動用モータ２に給電し、可
変速駆動するものである。

第２図は温度差出力回路８及び回転数指令回路
９の構成図である。図において、１１は室温を検
出する室温検出器、１２は室温を設定する室温設
定器、１３は室温検出器１１よりの室温信号と室
温設定器１２よりの設定温度信号を入力し、室温
と設定温度との温度差ΔＴに比例した温度差信号
Ｖ_Tを出力する差動増幅器である。１４は最高値
制限回路、１５，１７は抵抗、１６は可変抵抗、
１８はオペアンプ、１９はダイオード、２０は抵
抗である。この最高値制限回路１４は温度差信号
Ｖ_Tが可変抵抗１６の摺動端子で与えられる設定
電圧Vdより大きい場合は、その値Vdに制限する
働きをなす。２１は最低値制限回路、２２，２３
は抵抗、２４はオペアンプ、２５はダイオードで
ある。この最低値制限回路２１は温度差信号が抵
抗２２，２３により与えられる電圧Ｖ_Lよりも小
さい場合は、その値をＶ_Lに制限する働きをな
す。２６はオンオフ回路、２７はコンパレータ、
２８，２９，３０，３１は抵抗、３２はタイマ
ー、３３は抵抗である。このオンオフ回路２６に
おいて、コンパレータ２７と抵抗２８，２９，３
０，３１により温度差信号Ｖ_Tが小さい領域で所
定のヒステリシス幅を有してオンオフし、タイマ
ー３２はコンパレータ３２がオフした後一定時間
例えば２分程度オフ状態を維持して、最高値制限
回路１４及び最低値制限回路２１よりの出力電圧
Ｖ_Oを零となして回転数指令信号Ｖ_Nを発する働き
をなす。なお図中Ｖ_CCは直流電源電圧を示す。

以上の構成において、温度差出力回路８の出力
する温度差信号Ｖ_T及び回転数指令回路９の出力
する回転数指令信号Ｖ_Nはそれぞれ温度差ΔＴに
対して、第３図のような特性となる。図において
温度差ΔＴに対して回転数指令信号Ｖ_Nは最高値
制限回路１４の働きにより高域が一定値に制限さ
れ、その制限される値は設定電圧Vdである。こ
の設定電圧Ｖ_dは可変抵抗１６により可変で、第
２図に示す電圧Ｖ_MよりＶ_Hまで変更でき、このた
め回転数指令信号Ｖ_Nの最高値もそれに応じて電
圧Ｖ_MよりＶ_Hまで変更しうる。また低域において
は最低値制限回路２１の働きで電圧Ｖ_Lで制限さ
れ、またオンオフ回路２６により所定のヒステリ
シスを有したオンオフ特性となる。このように回
転数指令信号Ｖ_Nが与えられると、この値とほぼ
比例して、圧縮機１の回転数Ｎが制御されるの
で、第３図に示す通り回転数Ｎは温度差ΔＴに対
してほぼＶ_Nの特性と同一となる。

故に、圧縮機１の回転数Ｎは最低回転数Ｎ_Lと
最高回転数Ndの間で変化するか、もしくは零
（停止）となる。ここで最低回転数Ｎ_Lを規定する
のは圧縮機１内のオイル潤滑が適切に行なわれる
のを保つためである。また第３図の特性上に表わ
れないが、オンオフ回路２６のタイマー３２の働
きは圧縮機１が一旦停止した後、再起動する場
合、冷媒ガスの高低圧のバランスが行なわれた
後、安定に起動させるように再起動の禁止時間を
設けるものである。

さて、回転数指令回路９よりの回転数指令信号
Ｖ_Nを入力して圧縮機制御装置１０が、圧縮機１
の回転数Ｎを制御すると空調室の冷房能力Ｑは、
回転数Ｎに対して第４図のような特性となり、ま
たその場合の全電気入力に対する冷房能力の比で
表わされる効率即ちEERの一例を示すと同図の
通りとなる。この第４図において、回転数Ｎが高
くなる程、冷房能力Ｑも大きくなるが、EERは
逆に低くなる。従つて高効率運転のためには、回
転数Ｎが低い程良く、また消費する電気エネルギ
ーも少なくて良い。

最高値制限回路１４はこのような領域のみの運
転を可能にして省エネルギー及び効率化を図るた
めに設けている。しかし、回転数Ｎの最高値を低
くしすぎると、冷房能力Ｑが全く不足し、その本
来の機能を発揮しえないのは当然である。そこ
で、圧縮機１の回転数Ｎの最高値を使用状況に応
じて変更しうるようにし、例えば室の広さや、方
角、収容人員、内部発生熱など種々の負荷条件よ
り適正な値に設定し、その回転数以上の運転を防
止して常に効率の高い運転にするものである。も
ちろん、極めて暑い日や、内部発生熱が過大であ
つたり、あるいは運転開始時においては十分な冷
房能力を必要とするから、必要に応じて圧縮機１
の出しうる最大の回転数Ｎ_Hで運転しうるよう設
定し、機器の有する最大能力を有効に利用するこ
とが出来る。

次に回転数指令回路９の特に最高値制限回路１
４の他の実施例を第５図に示す。図において34，
３５，３６は抵抗、３７は冷暖切替スイツチ、３
８は能力増大スイツチである。他は第２図と同様
である。この第５図における最高値制限回路１４
は冷房及び暖房の両方が可能なものに対応しうる
ものである。冷暖切替スイツチ３７は冷房及び暖
房に対応して圧縮機１の回転数Ｎの最高値を変更
するものであり、能力増大スイツチ３８は可変抵
抗１６による最高値の設定にかかわらず、冷房・
暖房それぞれに対応してとりうる最大の回転数に
設定しうるものである。この構成により、回転数
指令信号Ｖ_Nは、第６図のような特性となる。即
ち暖房運転時の最高値の制限は図のＡの範囲、即
ちＶ_HHからＶ_MHまで、冷房運転時は図のＢの範
囲、即ちＶ_HCよりＶ_MCまでの範囲で設定できるも
のとなり、また能力増大スイツチ３８を操作すれ
ば、それぞれその設定はＶ_N＝Ｖ_HH及びＶ_N＝Ｖ_HC
となる。

この場合Ｖ_HH＞Ｖ_HCとしているのは一般に、冷
暖両用の機器においては、冷房時の必要能力は暖
房時の必要能力に比して小さくて良いためであ
り、効率の面でも好ましい。

この第５図の実施例の場合には通常圧縮機１の
最高回転数は、冷房及び暖房それぞれに対して可
変抵抗１６によつて与えられる設定電圧Vdによ
り決まり、使用状況に応じた効率の良い運転を行
なうものであり、特に冷暖房能力を多く必要とす
る場合には、必要に応じて能力増大スイツチ３８
を操作して能力を増加して、機器の能力を有効に
利用すると共に、再び能力増大スイツチ３８を操
作すれば、可変抵抗１６による通常の運転状態に
ただちに復帰することが可能である。なおこの能
力増幅スイツチ３８は操作後一定時間経過するか
もしくは温度差ΔＴが所定の値になれば自動的に
復帰するようになすことも可能である。

以上本発明の空気調和装置の一実施例を図面に
基づいて説明したが、最高値制限回路１４におい
て可変抵抗１６の代りに多接点の切替スイツチや
その他のスイツチの組合せであつても良い。また
第５図の場合、可変抵抗１６により与える設定電
圧Vdの最大を電圧Ｖ_Hより小さな値となして構成
しても良い。また最高値制限回路１４を含む回転
数指令回路９をデイジタル的に信号を処理するこ
とも可能である。更に圧縮機制御装置１０として
可変周波数電源装置を用いて、誘導モータである
駆動用モータを可変速駆動するかあるいは駆動用
モータを直流モータとしたいわゆるトランジスタ
モータ等と称される駆動装置を用いることが考え
られる。これらいずれも使用対象に応じて適宜選
択することが適切である。

以上の説明のとおり本発明に基づく空気調和装
置は、圧縮機の回転数を無段階に制御して室内温
度を比例的に制御して快適性の向上を図り、また
圧縮機の回転数の最高値を使用実態に応じて設定
して快適性を維持しつつ常に高効率運転を行なわ
せると共に、必要に応じて回転数の最高値の設定
を最高にして圧縮機の有する能力を最大限利用し
うるようになしたものであり、快適性の向上並び
に特に省エネルギーの推進に貢献することが期待
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の空気調和装置の一実施例のブ
ロツク図、第２図は第１図における温度差出力回
路及び回転数指令回路の構成図、第３図及び第４
図はそれぞれ第１図及び第２図における動作特性
図、第５図及び第６図は回転数指令回路の他の実
施例の構成図及びその特性図である。 １……圧縮機、２……駆動用モータ、８……温
度差出力回路、９……回転数指令回路、１０……
圧縮機制御装置、１４……最高値制限回路、１６
……可変抵抗、２１……最低値制限回路、２６…
…オンオフ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷媒圧縮用の圧縮機を主体とする冷媒回路
   と、前記圧縮機の駆動用モータに給電して連続可
   変速駆動することにより前記圧縮機の回転数を制
   御する圧縮機制御装置と、空調室の室温と設定温
   度の差に対応する温度差信号を発する温度差出力
   回路と、前記温度差信号を入力し、前記圧縮機制
   御装置に回転数指令信号を発する回転数指令回路
   とより成り前記回転数指令回路を、前記温度差信
   号に対してそれぞれ動作する所定のヒステリシス
   特性を有するオンオフ回路と、所定の最低設定値
   に制限する最低値制限回路と、手動により連続的
   にもしくは多段階に変更可能な最高設定値で制限
   する最高値制限回路とより構成した空気調和装
   置。 ２ 最高値制限回路における最高設定値を与える
   手段を、可変抵抗またはスイツチ、もしくはそれ
   らの組合せにより構成した特許請求の範囲第１項
   記載の空気調和装置。