JP3297356B2 - 空気調和機 - Google Patents
空気調和機Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/02—Compressor control
- F25B2600/021—Inverters therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating
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- Air Conditioning Control Device (AREA)
Description
ール圧縮機を用いた冷房もしくは暖房またはその双方の
機能を有する空気調和機に係り、特にスクロール圧縮機
の容量制御をするのにインバータを用いたスクロール圧
縮機を運転するようにした空気調和機に好適である。
機の電動機を運転する空気調和機では、空気調和機の要
求能力に応じ、インバータの運転周波数を変化させて該
電動機の回転数を変えることにより圧縮機の容量制御を
行なう。インバータは、直流(通常これは商用交流電源
から整流および平滑手段を用いて作られる)を運転周波
数に対応する周波数にて開閉される電力スイッチング素
子によって運転周波数の交流(一般には三相)に変換
し、電動機に出力する。同じトルクのもとで運転周波数
の増加に対応して電動機の回転数を増加させるために
は、インバータの出力電圧を運転周波数の増加に応じて
高くする必要がある。そのためには、前記変換される基
になる直流電圧を運転周波数に応じて可変とする方式も
あるが、一般には、該直流電圧は一定とし、出力交流電
圧を運転周波数よりも遥かに高い周波数でチョップし
て、そのオン・デューティ比、ひいては時間的平均出力
電圧を運転周波数が高いほど大きくする様に構成した電
圧型PWM(パルス幅変調)方式のインバータを用いる
ことが多い。この様なパルス幅変調は、所与の上記の時
間的平均出力電圧と、高い周波数のキャリア電圧との比
較に基づき該キャリア周波数にて電力スイッチング素子
を所要のオン・デューティ比で断続することにより行わ
れる。
ータを用いた空気調和機においては、圧縮機を駆動する
インバータの運転周波数は30Hzから90Hzまで、
或いは30Hzから115Hzまでとし、また、インバ
ータのキャリア周波数は1kHz〜2kHzであった。
に、例えば、特開昭62−178832号が挙げられ
る。
波数運転を行なう場合、圧縮機の回転数の低下により圧
縮機内での給油圧が不充分となり、圧縮機の軸受部分に
対する供給油が不充分となって軸の磨耗につながる恐れ
があるので、これを防ぐには最低運転周波数を前述以下
に下げることができなかった。
めに成されたものであって、その目的は、低運転周波数
でも圧縮機の回転数が過度に低下することを防止し、最
低運転周波数の引き下げを可能にし室温の変化を少なく
して快適性の向上を図ることにある。
は、電動機によって駆動されるスクロール圧縮機、室内
機用熱交換器及び室外機用熱交換器を有する冷凍サイク
ルと、電動機を駆動するインバータと、を備え、該イン
バータで圧縮機を最低運転周波数から最高運転周波数ま
で運転する空気調和機において、所定の最小負荷では3
0Hz未満の最低運転周波数とし該最低運転周波数より
も低い周波数が要求される場合はスクロール圧縮機の運
転を停止するようにした制御装置と、電動機を密閉容器
内部の電動機室内に位置させ、圧縮された冷媒ガスは電
動機室を経て機外に吐出されるスクロール圧縮機と、を
備え、最低運転周波数で冷凍サイクルを運転する場合で
あってもインバータのキャリア周波数を高キャリア周波
数としたものである。 また、上記のものにおいて、最高
運転周波数を115Hz以上として、最低運転周波数か
ら最高運転周波数までキャリア周波数を一定としたこと
が望ましい。
縮トルクの変動が少ないスクロール圧縮機とし、インバ
ータで所定の最小負荷では30Hz未満の最低運転周波
数で運転し、それよりも低い周波数が要求される場合は
スクロール圧縮機の運転を停止するので、圧縮機の停
止、運転の反復が少なくなることと、圧縮トルクの変動
が少なくなることとが相まって冷房、暖房の機能を有す
る空気調和機として室温がハンチングを起こすことを少
なくできる。 また、低周波数運転を行う場合、圧縮機の
実回転数が過度に低下するが、圧縮機を駆動する電動機
が位置する電動機室を経て冷媒ガスは機外に吐出される
ようにするので、軸受部分への給油圧を保つことができ
る。そして、吐出圧で油が供給されても30Hz未満の
運転周波数では吐出圧が下がって供給油が不充分になる
恐れがあるが、最低運転周波数で冷凍サイクルを運転す
る場合であってもインバータのキャリア周波数を高キャ
リア周波数とするので、実回転が安定し供給油を確保す
ることができる。 さらに、特に30Hz未満の運転周波
数では他の騒音に対して電磁音が支配的になり無視でき
なくなることが分かったが、この場合でもキャリア周波
数を高キャリア周波数とすることにより、電磁音の影響
をなくして冷凍サイクル全体としての低騒音化を図るこ
とができる。
転数を安定させ、室温の変化を少なくすると共に、その
ときに顕在化することが分かった騒音源を小さくできる
ので、快適性の向上を図ることができる。 さらに、最高
運転周波数を115Hz以上として、最低運転周波数か
ら最高運転周波数までキャリア周波数を一定とすれば、
圧縮機の駆動用電動機の効率を向上でき、モータ巻線の
温度も低下して運転範囲が拡大したものにすることがで
きる。
照して説明する。
は室外機用熱交換器、3は室内機用熱交換器1と室外機
用熱交換器2とを接続して冷凍サイクルを構成するため
の冷媒配管、4は冷凍サイクル用配管3に設けられ冷房
と暖房で冷凍サイクル内の冷媒の流れ方向を変える四方
弁、5は内部に誘導電動機6を有し誘導電動機6の回転
によって冷媒の吸入・圧縮・吐出を行なう機構を有する
スクロール圧縮機、7は供給電源、8は供給電源7を利
用してスクロール圧縮機5内の誘導電動機6を回転数制
御するインバータである。
図に示す如き構造を有するもので、誘導電動機6が回転
するとスクロール圧縮機5では固定スクロール14の外
側の吸入口16から低圧ガスが吸込まれ、渦巻状ラップ
を有する固定スクロール14と旋回スクロール15とで
形成される圧縮空間に封じ込められたガスは、誘導電動
機6に連結したクランク軸を介して駆動される旋回スク
ロール15の旋回運動によってスクロールの渦巻状ラッ
プの中心に向って圧縮されてゆく。圧縮空間は中心部で
最小となり、ガスは最高に圧縮されて固定スクロール1
4の中心部の吐出口14’から上部吐出室に吐出され、
次いで電動機室を経て吐出管17から機外に吐出され
る。このようにして冷媒ガスは吸入→圧縮→吐出が連続
的に繰返され、吐出された冷媒は冷凍サイクルへ流れて
冷房あるいは暖房を行なう。
電源7からの交流を直流に変換する整流素子9、平滑コ
ンデンサ10、直流より新たに交流に変換するためのス
イッチング素子11、誘導電動機6へ流れる電流を検出
するための電流センサ12、電流センサ12の検出した
電流値を取り込み、スイッチング素子11を駆動するた
めの制御装置13により構成されている。
れる交流は整流素子9により直流に変換され、さらに平
滑コンデンサ10により電流が平滑され、スイッチング
素子11へ供給される。
和機の室内側の運転状態が検出され、その運転状態が室
外側へ送信される。室外側では室内側から送信された運
転状態と室外側の運転状態を検出して圧縮機の運転指令
を制御装置13へ送信する。この運転指令を受けて制御
装置13はスイッチング素子11をスイッチングさせる
ことにより、運転指令に従った任意所要の運転周波数の
交流を発生し、これを誘導電動機6に供給することによ
り、誘導電動機6を回転させる。スイッチング素子11
には、本実施例では、IGBT(ゲート絶縁型バイポー
ラトランジスタ、Insulated gate bi
polar transistor)が用いられてい
る。インバータ制御装置13は、運転周波数が高いほど
誘導電動機6への出力の時間的平均電圧を高くする様な
PWM(パルス幅変調)を行なうので、誘導電動機6は
運転周波数が高いほど速い回転数で回転し、以てスクロ
ール圧縮機5の容量制御が可能となる。本実施例では、
このPWMのチョッピング周波数すなわちキャリア周波
数は10kHz以上とし、これにより、可聴周波数の電
磁音が誘導電動機6から発生しないようにする。
度が下って来て設定温度に近づくほど、また暖房運転の
場合には室内温度が上って来て設定温度に近づくほど、
すなわち冷房負荷または暖房負荷が小さくなるほど、イ
ンバータの運転周波数を下げて誘導電動機6の回転数を
下げ、所定の最小冷房負荷または最小暖房負荷では最低
運転周波数のもとで誘導電動機6は最低運転速度で回転
する。
る様な場合には、圧縮機の運転は停止され、その後再び
運転される様になっている。従ってその様な場合は圧縮
機の停止・運転が反復して室温はハンチングを起こすこ
とになる。それ故、図3に示すように、最低運転周波数
を低く設定する方が室温の変化が少なく快適性が向上す
ることになる。
が低回転数になるので、圧縮機の回転を利用したポンプ
作用による給油圧で軸受部に給油する構造の一般的なス
クロール圧縮機では、油の給油圧が不充分となって圧縮
機の軸受部分に対する供給油が不充分となり、軸受部の
摩耗につながる恐れがあるため、単純には最低運転周波
数を下げることができない。
じる。
駆動用の誘導電動機6へ流れる電流を検出し、この検出
された電流から圧縮機駆動用の誘導電動機6の電流の励
磁成分を分離してトルク成分のみを検出して、このトル
ク成分から誘導電動機6のすべりを計測する。図4に示
すようにスクロール圧縮機5への負荷、したがってトル
ク、が増大すると誘導電動機6のすべりが大きくなり、
実回転数が低下し(実回転数を破線で示す)、このた
め、低周波数域においては実回転数の低下により給油圧
が不充分になる。これを防ぐために本実施例では前述の
如く誘導電動機6のすべりを計測して、すべりを補正す
ることにより、実回転数を当該運転周波数における所定
の実回転数より低下させることがない様にし、以て供給
油を確保することができるようにする。
行なう。同図において、或る運転周波数fにおいて誘導
電動機6の動作状態が破線S上のb点にあるとする。該
破線Sの横軸との交点dは当該周波数fでの同期速度
(すなわち、すべりゼロ)を表わしている。このすべり
を電流センサ12の検出出力から前記の如く計測し、こ
れに基づき制御装置13は、同じトルク下でのすべりを
b点から同破線S上の所定の適正すべりに相当する点a
に補正する様に、周波数fに周波数補正分Δfを加えた
周波数にインバータを制御する。これにより誘導電動機
6は、この補正後の周波数での動作曲線(破線S’)上
の同一トルクでの点c(これはa点に対応)で運転され
る結果となる。この様にして誘導電動機6のすべりを適
正すべりに補正する制御がなされる。
について行なうことも可能であるが、実際上は、低運転
周波数域(例えば60Hz以下)で、または最低運転周
波数の近傍でのみ行なうようにしてもよい。
転可能な場合に、運転範囲の負荷状態からA点が限界だ
とすると、本実施例では上記の如きすべりの補正制御を
することにより、最低運転周波数をf0 まで低下させる
ことが可能である。
圧縮機を使用するので、図7に示す如く他の形式の圧縮
機(破線で示す)に比べて1回転中の仕事量の変化、す
なわち圧縮トルクの変動が少なく、振動、音の発生も少
ない。このため、低周波数域に向く特性がある。
めに行なうスイッチング素子のスイッチング周波数(キ
ャリア周波数)が従来技術の如く1〜2kHzと低い場
合には、誘導電動機6の給電がスイッチングされるため
に生ずる可聴域の電磁音が発生し、特に低周波数運転を
行なう場合にはこの電磁音が騒音として無視できなくな
る。しかし、本発明ではキャリア周波数を10kHz以
上に上げることにより、人の可聴域を超えるレベルに近
づくと電磁音の影響がなくなり、低騒音化の効果があ
る。
Hz以上の高キャリア周波数とすることにより、インバ
ータの出力交流を正弦波形により近ずけることができ、
この結果、スクロール圧縮機の駆動用電動機の効率を向
上でき、モータ巻線の温度(発熱量)を低下できる。こ
の結果、モータをケーシング内部の密閉チャンバー内に
位置させ、この密閉チャンバー内を圧縮機吐出ガスによ
り高圧状態にする高圧チャンバー方式のスクロール圧縮
機に本発明を適用することにより、圧縮機の圧縮効率も
向上できる効果がある。
らに下げることが可能となり、室温の変化を少なくして
快適性の向上した空気調和機を得ることができる。
の違いを示す図。
示す図。
補正の説明図。
数の特性図。
換器 4…四方弁 5…スクロール圧
縮機 6…誘導電動機 7…供給電源 8…インバータ 9…整流素子 10…平滑コンデンサ 11…スイッチン
グ素子 12…電流センサ 13…制御装置
Claims (2)
- 【請求項1】 電動機によって駆動されるスクロール圧
縮機、室内機用熱交換器及び室外機用熱交換器を有する
冷凍サイクルと、前記電動機を駆動するインバータと、
を備え、該インバータで前記圧縮機を最低運転周波数か
ら最高運転周波数まで運転する空気調和機において、所定の最小負荷では30Hz未満の最低運転周波数とし
該最低運転周波数よりも低い周波数が要求される場合は
前記スクロール圧縮機の運転を停止するようにした制御
装置と、 前記電動機を密閉容器内部の電動機室内に位置させ、圧
縮された冷媒ガスは前記電動機室を経て機外に吐出され
る前記スクロール圧縮機と、を備え、 前記最低運転周波数で前記冷凍サイクルを運転する場合
であっても前記インバータのキャリア周波数を高キャリ
ア周波数とした ことを特徴とする空気調和機。 - 【請求項2】 請求項1に記載のものにおいて、前記最
高運転周波数を115Hz以上として、前記最低運転周
波数から前記最高運転周波数まで前記キャリア周波数を
一定としたことを特徴とする空気調和機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24299197A JP3297356B2 (ja) | 1989-09-27 | 1997-09-08 | 空気調和機 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JP24914589 | 1989-09-27 | ||
JP24299197A JP3297356B2 (ja) | 1989-09-27 | 1997-09-08 | 空気調和機 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2134314A Division JP2755469B2 (ja) | 1989-09-27 | 1990-05-24 | 空気調和機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10103740A JPH10103740A (ja) | 1998-04-21 |
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Family
ID=26536026
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24299197A Expired - Lifetime JP3297356B2 (ja) | 1989-09-27 | 1997-09-08 | 空気調和機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3297356B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180093342A (ko) * | 2017-02-13 | 2018-08-22 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기의 제어방법 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100504850B1 (ko) * | 2001-07-27 | 2005-07-29 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기의 운전제어방법 |
US7836715B2 (en) * | 2004-09-20 | 2010-11-23 | Nissan North America, Inc. | Air conditioner control logic for compressor noise and torque management |
-
1997
- 1997-09-08 JP JP24299197A patent/JP3297356B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
寺田浩清他,115Hzスクロールインバータエアコン,冷凍,日本,社団法人日本冷凍空調学会,Vol.63、No.732,1071−1080 |
日吉孝蔵,2.制御技術 2.1インバータ制御システム,冷凍,日本,社団法人日本冷凍空調学会,Vol.63、No.727,480−483 |
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---|---|---|---|---|
KR20180093342A (ko) * | 2017-02-13 | 2018-08-22 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기의 제어방법 |
KR102638181B1 (ko) | 2017-02-13 | 2024-02-16 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기의 제어방법 |
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---|---|
JPH10103740A (ja) | 1998-04-21 |
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