JP2012063035A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】大電流の空気調和機において、高価であるＣＴセンサを使用せず、空調負荷変動や、熱交換器の腐食、目詰まり等による性能劣化などの経年変化まで対応して、機器を最適に制御すること。
【解決手段】圧縮機モータに流れる電流を検出するモータ電流検出手段と、室外空調負荷検出手段を持ち、一方、予め設定した、圧縮機の特定の運転周波数における、室外空調負荷と圧縮機モータ電流との基準相関データを内蔵し、圧縮機を特定の運転周波数で実際に運転した時の、モータ電流検出手段によって検出されたモータ電流の実測値と、室外空調負荷検出手段によって検出された室外空調負荷の実測値と、予め設定した、圧縮機の特定の運転周波数における、室外空調負荷と圧縮機モータ電流との基準相関データとの差異に基づき、室外空調負荷に応じて変化させる圧縮機の許容最大周波数を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明はインバータを用いて圧縮機の回転数を可変速とした空気調和機に係わり、特に高負荷時に最適な圧縮機の回転数を保つ空気調和機に関するものである。

従来、この種の空気調和機は圧縮機モータ電流とインバータ入力電流を独立に制御することで、空調負荷変動に対して、インバータの最大出力を超えることなく、また電源の規定電流の範囲内での運転を保証している。

図４は、特許文献１に記載された従来の空気調和機のインバータ制御装置の回路構成を示すものである。

図４に示すように、電源００１より、整流回路００２を介して、インバータ００３に直流電力を供給している。インバータ００３は６個のトランジスタと６個のダイオードがブリッジ結線され、正極側に配備されたトランジスタをチョッパ制御することによって、圧縮機モータ００４の回転数を制御する構成となっている。負極側に配備された、トランジスタ及びダイオードには、圧縮機モータ００４の電流検出手段００５が配置され、また、入力電流検出手段００６によりインバータへの入力電流を検出している。入力電流検出手段００６は一般にＣＴセンサが用いられる。室外空調負荷が高い時、インバータ入力電流は上昇するため、主にインバータの最大電流値を超えないように、入力電流検出手段００６であるＣＴセンサで検出された入力電流値が一定値を超えると圧縮機運転周波数を下げ、あるいは停止させるなどして、インバータを保護する。

特開昭６１−０９２１９４号公報

しかしながら、前記従来の構成は、比較的低電流の空気調和機では一般に使用されるが、大能力即ち大電流の空気調和機では、入力検出手段に使用されるＣＴセンサがその電流値に応じた大容量のものを選定する必要があるが、非常に高価である。入力電流検出手段を省略した構成を採用すると、空調負荷変動に対しては、予め、室外負荷と入力電流との相関関係を把握した上で、その相関に基づき、室外負荷に応じて圧縮機の最大許容運転周波数を制限するなどの方法で対応できるが、熱交換器の腐食等による性能劣化や、落ち葉、枯れ草等による熱交換器の目詰まりによる性能劣化などの経年変化までは対応困難である。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高価な部品を使用することなく、インバータ装置を適切に保護することを目的とする。

また本発明は、室外外空調負荷と、圧縮機モータ電流値の相関で制御を行うことを目的とする。

また本発明は、最適な制御を行うための制御値の補正を任意に行うことを目的とする。

また本発明は、空気調和機が実際に据え付けられた状態において、最適な制御を行うこ
とを目的とする。

また本発明は、経年的な熱交換器能力の変化に応じて、最適な制御を行うことを目的とする。

また本発明は、安価で、最適な制御を行う空気調和機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、圧縮機モータに流れる電流を検出するモータ電流検出手段と、室外空調負荷検出手段を持ち、一方、予め設定した、圧縮機の特定の運転周波数における、室外空調負荷と圧縮機モータ電流との基準相関データを内蔵し、圧縮機を特定の運転周波数で実際に運転した時の、モータ電流検出手段によって検出されたモータ電流の実測値と、室外空調負荷検出手段によって検出された室外空調負荷の実測値と、予め設定した、圧縮機の特定の運転周波数における、室外空調負荷と圧縮機モータ電流との基準相関データとの差異に基づき、室外空調負荷に応じて変化させる圧縮機の許容最大周波数を補正するものである。

これによって、現在ある空調システムが、入力電流を直接検出せずとも高負荷時にどれだけの入力電流値になるかを予測することで、室外負荷に応じた許容最大周波数を設定し、空気調和機を最適に制御できる。

また本発明の空気調和機の制御方法は、室外負荷検出手段に、室外気温センサを用いるものである。

これによって、新たな専用の部品や構成を加えることなく、所定の機能を得ることができる。

また本発明の空気調和機は、任意のタイミングで、圧縮機を特定の運転周波数で運転させ、モータ電流の実測値と、室外空調負荷の実測値を計測するサンプリング運転を行い、圧縮機の許容最大周波数の補正を行うものである。

これによって、経時的な熱交換器性能の変化に対応した、最適な制御値を得ることができる。

また本発明の空気調和機は、圧縮機を特定の運転周波数で運転させ、モータ電流の実測値と、室外空調負荷の実測値を計測するサンプリング運転と圧縮機の許容最大周波数の補正を、室外ユニットに通電開始後の運転初期時に行うものである。

これによって、各々異なる実際の設置条件に応じた、最適な制御値を得ることができる。

また本発明の空気調和機は、圧縮機を特定の運転周波数で運転させ、モータ電流の実測値と、室外空調負荷の実測値を計測するサンプリング運転と圧縮機の許容最大周波数の補正を、一定の時間毎に行うものである。

これによって、経時的な熱交換器性能の変化に対応した、最適な制御値を自動的に得ることができる。

本発明の空気調和機は、圧縮機モータに流れる電流を検出するモータ電流検出手段と、
室外空調負荷検出手段を持ち、一方、予め設定した、圧縮機の特定の運転周波数における、室外空調負荷と圧縮機モータ電流との基準相関データを内蔵し、圧縮機を特定の運転周波数で実際に運転した時の、モータ電流検出手段によって検出されたモータ電流の実測値と、室外空調負荷検出手段によって検出された室外空調負荷の実測値と、予め設定した、圧縮機の特定の運転周波数における、室外空調負荷と圧縮機モータ電流との基準相関データとの差異に基づき、室外空調負荷に応じて変化させる圧縮機の許容最大周波数を補正することにより、現在ある空調システムが、入力電流を直接検出せずとも高負荷時にどれだけの入力電流値になるかを予測したうえで、室外負荷に応じた許容最大周波数を設定し、空気調和機を最適に制御でき、大能力の空気調和機を、安価に提供できる。

また本発明の空気調和機は、室外負荷検出手段に、室外気温センサを用いることで、新たな専用の部品や構成を加えることなく、所定の機能を得ることができるので、大能力、即ち入力電流の大きな空気調和機を、安価に提供できる。

また本発明の空気調和機は、任意のタイミングで、圧縮機を特定の運転周波数で運転させ、モータ電流の実測値と、室外空調負荷の実測値を計測するサンプリング運転を行い、圧縮機の許容最大周波数の補正を行うことで、経時的な熱交換器性能の変化に対応した、最適な制御値を得ることができるので、経時的な変化を見越して、制御値に大きな余裕を持たせる必要が無く、空気調和機を効率よく構成できる。

また本発明の空気調和機は、圧縮機を特定の運転周波数で運転させ、モータ電流の実測値と、室外空調負荷の実測値を計測するサンプリング運転と圧縮機の許容最大周波数の補正を、室外ユニットに通電開始後の運転初期時に行うことで、各々異なる実際の設置条件に応じた、最適な制御値を得ることができるので、制御値に大きな余裕を持たせる必要が無く、空気調和機を効率よく構成できる。

また本発明の空気調和機は、圧縮機を特定の運転周波数で運転させ、モータ電流の実測値と、室外空調負荷の実測値を計測するサンプリング運転と圧縮機の許容最大周波数の補正を、一定の時間毎に行うことで、経時的な熱交換器性能の変化に対応した、最適な制御値を自動的に得ることができるので、使用者の手を煩わせることなく、最適な制御を提供できるものである。

本発明の実施の形態１における空気調和機の制御回路図 本発明の実施の形態１における特定の周波数における室外気温とモータ電流の相関図 本発明の実施の形態１における特定の周波数における室外気温と推定総合電流の相関図 従来の空気調和機の制御回路図

第１の発明は圧縮機モータに流れる電流を検出するモータ電流検出手段と、室外空調負荷検出手段を持ち、一方、予め設定した、圧縮機の特定の運転周波数における、室外空調負荷と圧縮機モータ電流との基準相関データを内蔵し、圧縮機を特定の運転周波数で実際に運転した時の、モータ電流検出手段によって検出されたモータ電流の実測値と、室外空調負荷検出手段によって検出された室外空調負荷の実測値と、予め設定した、圧縮機の特定の運転周波数における、室外空調負荷と圧縮機モータ電流との基準相関データとの差異に基づき、室外空調負荷に応じて変化させる圧縮機の許容最大周波数を補正するものである。

第２の発明は、室外負荷検出手段に、室外気温センサを用いるものである。

第３の発明は、任意のタイミングで、圧縮機を特定の運転周波数で運転させ、モータ電流の実測値と、室外空調負荷の実測値を計測するサンプリング運転を行い、圧縮機の許容最大周波数の補正を行うものである。

第４の発明は、圧縮機を特定の運転周波数で運転させ、モータ電流の実測値と、室外空調負荷の実測値を計測するサンプリング運転と圧縮機の許容最大周波数の補正を、室外ユニットに通電開始後の運転初期時に行うものである。

第５の発明は、圧縮機を特定の運転周波数で運転させ、モータ電流の実測値と、室外空調負荷の実測値を計測するサンプリング運転と圧縮機の許容最大周波数の補正を、一定の時間毎に行うものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機の制御回路を示すシステム図である。

電源００１は整流回路００２直流電源化され、インバータ００３に直流電力を供給している。インバータ００３は６個のトランジスタと６個のダイオードがブリッジ結線され、正極側に配備されたトランジスタをチョッパ制御することによって、圧縮機モータ００４の回転数を制御する構成となっている。インバータ００３はマイコン００７の制御下に配され、マイコン００７は室外制御装置００８上に配された定電圧回路００９から駆動用の電源を供給されている。マイコン００７内部または外部に制御プログラムを書込んだＲＯＭ（リードオンリーメモリ）０１０があり、マイコン００７の外部には電気消去書込み可能な不揮発性メモリ０１１に空気調和機の制御用データが書込まれている。

室外制御装置００８のマイコン００７は、ＲＯＭ０１０に書込まれた制御プログラムと、不揮発性メモリ０１１に書込まれた制御用データの内容を参照しながらインバータ００３を通じて圧縮機モータ００４を運転させる。

また、本空気調和機の室外制御装置００８は、圧縮機モータ００４の電流検出手段００５と、負荷状況検出手段として、サーミスタによる室外気温センサ０１２が付設されており、検出した室外気温で負荷状況を判定する。

空気調和機の制御用データが書込まれている不揮発性メモリ０１１には、図２に示される、圧縮機モータ００４が特定の運転周波数で回転している時の、室外気温と圧縮機モータ電流との相関基準データＬ０と、図３に示される、圧縮機モータ電流と、インバータ入力である総合電流との相関を実験で導いた相関データＩ０、及び、同じく実験で導かれた、室外気温によって、圧縮機の最大周波数を制限するＭａｘＨｚ０の各データが収蔵されている。

圧縮機が、その特定の運転周波数で回転している時、実測された室外気温と、圧縮機モータ００４の電流からなる実際の相関データＬ１と、不揮発性メモリ０１１に収蔵された相関の基準データＬ０をマイコン００７で比較し、その割合に応じて総合電流Ｉ１を推定する。さらに、推定された総合電流Ｉ１に基き、圧縮機の最大周波数を制限するＭａｘＨｚ１を求め補正する。補正されたＭａｘＨｚ１は不揮発性メモリ０１１に書き込まれ、そ
れ以降はＭａｘＨｚ１に従い、室外気温に応じて、圧縮機の最大周波数を制限しながら運転を行う。

圧縮機を、その特定の運転周波数で回転させ、室外気温と、圧縮機モータ電流を実測する工程を、以下サンプリングと称し、実際の相関データＬ１と、不揮発性メモリ０１１に収蔵された相関の基準データＬ０をマイコン００７で比較し、その割合に応じて総合電流Ｉ１を推定する。さらに、推定された総合電流Ｉ１に基き、圧縮機の最大周波数を制限するＭａｘＨｚ１を求め補正する工程を、以下周波数制限の補正と称す。

使用者が操作を行う、室内コントローラ０１３には使用者の操作に基き、マイコン０１４から、室内側通信手段０１５と室外側通信手段０１６を介し、室外制御装置００８のマイコン００７に伝達される。

空気調和機が、実際に据え付けられた後に、使用者、あるいは据え付けを行った者が、室内コントローラを用いて、サンプリングと周波数制限の補正を行う指令を発信することで、実際の設置現場での設置状態に応じた制御値の補正を行う。

あるいは、設置完了し、室外ユニットに通電が開始された後、運転初期時にサンプリングと周波数制限の補正を行う様、ＲＯＭ０１０または、室内コントローラ０１３のマイコン０１４にその指令を発するようプログラミングしておくことで、使用者や、設置者の手を煩わせることなく、最適な制御データへの更新が可能である。

また、サンプリングと、周波数制限の補正を、一定時間毎に行うよう、ＲＯＭ０１０または、室内コントローラ０１３のマイコン０１４にその指令を発するようプログラミングしておけば、使用者や、設置者の手を煩わせることなく、熱交換器の汚れ、腐食、目詰まり等に拠る能力低下に伴って変化した結果であるＬ２や、Ｉ２に応じてＭａｘＨｚ２へ補正でき、最適な制御データへの更新が可能である。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、大能力の空気調和機において、高価な電流センサを用いることなく、最適な制御を行うことができるので、ヒートポンプ式給湯器等の冷凍サイクル応用機器等の用途にも適用できる。

００３ インバータ
００５ 電流検出手段
００８ 室外制御装置
０１０ ＲＯＭ
０１２ 室外気温センサ

Claims (5)

1. 圧縮機モータの回転数を変えて能力制御を行うインバータ駆動空気調和機で、インバータ入力電流を検出する手段は持たず、圧縮機モータに流れる電流を検出するモータ電流検出手段と、室外空調負荷検出手段を持ち、一方、予め設定した、圧縮機の特定の運転周波数における、室外空調負荷と圧縮機モータ電流との基準相関データを内蔵し、圧縮機を特定の運転周波数で実際に運転した時の、モータ電流検出手段によって検出されたモータ電流の実測値と、室外空調負荷検出手段によって検出された室外空調負荷の実測値と、予め設定した、圧縮機の特定の運転周波数における、室外空調負荷と圧縮機モータ電流との基準相関データとの差異に基づき、室外空調負荷に応じて変化させる圧縮機の許容最大周波数を補正する空気調和機。
2. 室外空調負荷検出手段に、室外気温センサを用いた請求項１に記載の空気調和機。
3. 圧縮機を特定の運転周波数で運転させ、モータ電流の実測値と、室外空調負荷の実測値を計測するサンプリング運転と圧縮機の許容最大周波数の補正を、任意に行える、請求項１に記載の空気調和機。
4. 圧縮機を特定の運転周波数で運転させ、モータ電流の実測値と、室外空調負荷の実測値を計測するサンプリング運転と圧縮機の許容最大周波数の補正を、室外ユニットに通電開始後の運転初期時に行う、請求項１に記載の空気調和機。
5. 圧縮機を特定の運転周波数で運転させ、モータ電流の実測値と、室外空調負荷の実測値を計測するサンプリング運転と圧縮機の許容最大周波数の補正を、一定の時間毎に行う、請求項１に記載の空気調和機。