JPH01237373A - 空気調和機の周波数制御装置 - 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 本発明は空気調和機の冷凍サイクルに介装されている圧
縮機の制御に使用される周波数制御装置に関するもので
ある。

従来の技術 周波数変換装置を搭載した空気調和機では、圧縮機のモ
ータに印加する電源の周波数を変更して圧縮機の能力が
制御されている。第９図は特開昭５６−３７４４１号に
記載されている周波数制御装置の動作の様子を示す。つ
まり、従来ではｔ１＝ｔ２で周波数の上昇速度と下降速
度が同じであった。

さらに従来では室外ユニットのファンモータの回転数は
、圧縮機の周波数の上昇時と下降時で同じである。

発明が解決しようとする課題 このような従来の構成では、暖房運転時の立ち上げ特性
および冷房運転時の立ち下げ特性を良くするために、周
波数の変化の速度を早く設定すると、立ち上げ、立ち下
げ特性は良くなるけれども、次のような問題がある。

室外ユニットの負荷が大きい時に、室内が設定温度に到
達して圧縮機の電源周波数が早い変化速度で下降したよ
うな場合には、周波数の下降速度が早いために負荷に対
して圧縮機を駆動するトルクが不足し、トルク不足のた
めに圧縮機が大きく振動して異常音が発生したり、冷凍
サイクルの接続配管の破損を招く。さらにトルクが不足
した場合には、圧縮機のモータの電流波形にひずみが生
じて周波数変換装置のパワートランジスタの保護装置が
作動するため、空気調和機の運転が停止状態になって快
適性が悪化する。

逆に周波数の変化速度を遅くした場合には、過負荷時に
おける圧縮機のトルク不足については問題が生じないが
、暖房運転時の立ち上げ、冷房運転時の立ち下げ特性が
悪化して、快適性が悪くなる。

本発明は暖房運転時の立ち上げ特性、冷房運転時の立ち
下げ特性が良好で、しかも周波数下降時のトルク不足に
伴う問題を回避できる周波数制御装置を提供することを
目的とする。

課題を解決するための手段 請求項１に記載の周波数制御装置は、冷凍サイクルに介
装された圧縮機に印加する電源周波数を、能力の上昇時
には次第に上昇させ、能力の低下時には次第に下降させ
る周波数変換装置を設けるとともに、圧縮機の負荷の大
きさを検出する負荷検出手段と、低負荷の検出時には周
波数上昇と下降速度を同一にして、高負荷の検出時には
下降速度を上昇速度よりも遅くするように前記周波数変
換装置に指示する変化速度変更手段とを設けたことを特
徴とする 請求項２に記載の周波数制御装置は、冷凍サイクルに介
装された圧縮機に印加する電源周波数を、能力の上昇時
には次第に上昇させ、能力の低下時には次第に下降させ
る周波数変換装置を設けるとともに、能力の低下時には
周波数の下降速度を上昇速度よりも遅くするように前記
周波数変換装置に指示する変化速度変更手段とを設けた
ことを特徴とする 請求項３に記載の周波数制御装置は、請求項１または請
求項２において、能力の低下時あるいは高負荷時の能力
の低下時にファンモータの回転数を、運転モードに応じ
て能力の上昇時とは切り換える送風機速度変更手段を設
けたことを特徴とする。

作用 請求項１に記載の構成によると、周波数変換装置は変化
速度変更手段によって負荷の大きさに応じて制御され、
圧縮機しこは、低負荷時しこ周波数上昇と下降速度が同
一の電源電圧が印加され、高負荷時の能力の低下時には
下降速度が上昇速度よりも遅い電源電圧が印加される。

請求項２に記載の構成によると、圧縮機には、負荷の重
さにかかわらず能力の低下時の電源周波数の下降速度は
上昇速度よりも遅い電源電圧が印加される。

請求項３に記載の構成によると、電源周波数の下降速度
が上昇速度よりも遅く、しかもこの能力の低下時のファ
ンモータは回転速度か運転モートに応じて能力の上昇時
よりも早くまたは低下するように切り換えられる。

実施例 以下、本発明の実施例を第１図〜第８図に基づいて説明
する。

第１図は請求項１に記載の周波数制御装置を搭載した空
気調和機の構成を示し、区間Ａが室内ユニット、区間Ｂ
が室外ユニットを表わしている。

商用電源は、ヒユーズ、ノイズフィルタやダイオードブ
リッジ等を含む電源袋ｗ１を介して給電されており、室
外ユニットの能力制御型の圧縮機２には、第１の制御部
３とこれによってスイッチング制御されるパワートラン
ジスタ装置４を介して周波数変換した電圧が印加されて
いる。室内ユニットには室内ファンモータの制御ならび
に第１の制御部３と協同して圧縮機２を制御する第２の
制御部５が設けられている。第１の制御部３には室外の
気温を検出する第１の温度検出部６が接続され、第２の
制御部５には室内の温度を検出する第２の温度検出部７
が接続されている。

第２図は第１、第２の制御部３，５の前記圧縮機２の周
波数制御に係わる部分の機能図を示し、第３図はそのフ
ロチャートを示す。なお、ここでは周波数変換装置１０
は第３図に（ａ−８）　　［ａ　−９］のステップで表
わされている。設定温度記憶手段８には、空調しようと
する部屋の目標温度としての設定室温Ｔｏと、冷房運転
モードにおける負荷状態の判定に使用する基準値として
の室外負荷気温Ｔｏ’ならびに暖房運転モードにおける
室外負荷気温ＴＯ″とがあらかじめ設定されており、比
較判定手段９は第３図に示すフローチャートの（ａ−１
）で設定温度記憶手段８からＴｏ、　Ｔｏ’およびＴｏ
Ｉ＋の読み込みを行う。比較判定手段９は（ａ−２）　
　（ａ　　３］でそれぞれ第１、第２の温度検出部６，
７からＴ１．　Ｔ２の読み込みを実行し、［ａ−１］〜
（ａ−３）での読み込み値に基づいて空気調和機の状態
を判定し、周波数制御装置１０に周波数変化の方向が指
示され、変化速度変更手段１１を介して周波数変化の速
度が指示される。

その様子を順に説明する。（ａ−３）に次いで運転モー
ドを判断しくａ−４）　＋室外負荷気温Ｔｏ’またはＴ
Ｏ”と、室外気温Ｔ２を比較して負荷状態を判定する。

たとえば、暖房運転モード時の場合は［ａ−５］で高負
荷か低負荷であるかを判定し、Ｔ２≧ＴＯ″が成立して
高負荷の場合には、室内設定温度ＴＯと室内温度Ｔ工を
比較しくａ−６：１、Ｔｏ≦Ｔ□の時には能力の低下時
であるとして、周波数下降速度を■２に設定し周波数を
下降させる出力を出しくａ−７）、周波数を変更し［ａ
　−８〕、パワートランジスタ装置４により圧縮機２を
駆動する（　ａ　−９）。

（ａ　−６）においてＴ　ｏ　＞　Ｔ工の時には能力の
上昇時であるとして、周波数上昇速度をｖｏに設定し周
波数を上昇させる出力を出しくａ−１０１，周波数を変
更しくａ−８）　、パワートランジスタ装置４により圧
縮機２を駆動する（ａ−９）。

（ａ−５）において７２　＜　Ｔ　ｏ”の時には低負荷
であるとし、次に室内設定温度Ｔｏと室内温度Ｔ。

を比較しくａ　−１１）　、　Ｔｏ≦Ｔ□の時には周波
数下降速度を■３に設定し周波数を下降させる出力を出
し［ａ−１２］、周波数を変更しくａ−８）、パワート
ランジスタ装置４により圧縮機２を駆動する。またＴｏ
＞Ｔ□の時には周波数上昇速度を■３に設定し周波数を
上昇させる出力を出しくａ　−１３）、周波数を変更し
くａ−８）、パワートランジスタ装置４により圧縮機２
を駆動する（ａ−９）。

第４図は同制御装置の暖房運転モードにおける上記の周
波数変化速度の特性を示している。〔ａ−５〕において
低負荷であると判定された場合は、化している。［ａ−
５］において高負荷であると一８＝ 判定された場合には、周波数Ｏからｆ工までの上Ｊ工二
隻 昇速度１　　　　１＝Ｖ□とｆよから０までの下し３ ０−ｆ工 降速度＋　　　　　１＝　Ｖ　２が異なっており、■、
〉ｖ２である。またこの例では■、〉■３〉ｖ２である
。

暖房運転モードを例に挙げて第３図のフローチャートを
説明したが冷房運転モードについても（ａ−１４）以降
が同様に実行される。

以上のように本実施例によれば、負荷検出手段としての
第１の温度検出部６で室外気温Ｔ２を負荷として検出し
、低負荷時は周波数の上昇速度と下降速度を同一とし高
速にしておくことで冷房運転モードの立ち下げ特性、暖
房運転モードの立ち上げ特性が良く、室温変化に対する
対応速度が早く快適性が高い。高負荷時は、周波数の上
昇速度を速く行うことにより、冷房運転モードの立ち下
′がり特性、暖房運転モードの立ち上げ特性が良くなる
。周波数の下降速度を遅らせることにより負荷に対する
圧縮機２のトルク不足も改善され、モータ電流の波形ひ
ずみが改善されるため保護装置の動作がなく、連続して
圧縮機２を運転できるため、快適性が向上する。トルク
不足によって圧縮機２が大きく振動することもなく、異
常音の発生などを抑さえることができる。

上記実施例では負荷検出手段として室外気温を検出する
第１の温度検出部６を設けたが、これは冷媒圧力、圧縮
機の運転電流、室内熱交換器の温度、室外熱交換器の温
度などを検出し、これを各基準値と比較して負荷の大き
さを判別しても同様である。

第５図〜第８図は請求項３に記載の周波数制御装置の一
実施例を示す。なお、第１図〜第４図と同様の作用をな
すものには同一の符号を付けて説明する。

第５図の空気調和機において、第１、第２の制御部３，
５の前記圧縮機２の周波数制御に係わる部分は第６図に
示す機能図のように構成されており、これは第７図に示
すフローチャートのよう手順に従って動作する。なお、
ここでは送風機速度変更手段が、比較判定手段９とリレ
ー１３とで構成されている。

設定温度記憶手段８には、空調しようとする部屋の目標
温度としての設定室温Ｔｏがあらかじめ設定されており
、比較判定手段９は第７図に示すフローチャートの［ｂ
−１，１で設定温度記憶手段８からＴｏの読み込みを行
う。比較判定手段９は［ｂ−２］で第２の温度検出部７
からＴ１の読み込みを実行し、［ｂ−１１Ｃｂ−２〕で
の読み込み値に基づいて空気調和機の状態を判定し、周
波数制御装置１０に周波数変化の方向が指示され、変化
速度変更手段１１を介して周波数変化の速度が指示され
る。さらに、比較判定手段９は判定した空気調和機の状
態に応じてリレー１２を切り換えて、１’）ユニットの
ファンモータ１３の回転数を指定する。

その様子を順に説明する。（ｂ−２）に次いで運転モー
ドを判断しくｂ−３）、設定温度ＴＯと室温Ｔ工を比較
して、圧縮機２の能力の上昇時で＝　１１− あるか低下時であるかを判定する。たとえば、暖房運転
モード時の場合は（ｂ−４）で圧縮機２の能力を上昇さ
せる状態か下降させる状態がの別を判定し、Ｔｏ）Ｔ１
のときには能力を上昇させる状態であるとして（ｂ−５
）でリレー１２をファンモータ１３の高速側に切り換え
、次に周波数上昇速度をＶ工に設定し周波数を上昇させ
る出方を出し［ａ−６３、周波数を変更し［ｂ−７］　
、パワートランジスタ装置４により圧縮機２を駆動する
（ｂ−８］。

（ｂ−４）においてＴｏ≦Ｔ工が成立したときには能力
を下降させる状態であるとして（ｂ−９）でリレー１２
をファンモータ１３の低速側に切り換え、周波数下降速
度を■２に設定し周波数を下降させる出力を出しくｂ−
１０）、周波数を変更しくｂ−７〕、パワートランジス
タ装置４により圧縮機２を駆動する（ｂ−８］。

第８図（ａ）は同制御装置の暖房運転モードにおける上
記の周波数変化速度の特性について示しており、周波数
Ｏからｆｌまでの上昇速度る。しかも周波数下降時には
室外ユニットのファンモータ１３の回転数が高速側から
低速側に切り換っている。

暖房運転モードを例に挙げて第７図のフローチャートを
説明したが、冷房運転モードについても［ｂ−１１］以
降が同様に実行されて、圧縮機２へ印加される電源周波
数の変化速度ならびに室外ユニットのファンモータ１３
の回転数が第８図（ｂ’）に示すように切り換えられる
。

以上のように本実施例によると、周波数下降時には上昇
時よりも遅い■２に切り換えているため、負荷に対する
圧縮機２のトルク不足が改善される。

さらに、室外ユニットのファンモータ１３の速度を、た
とえば暖房運転モード時の周波数下降時には低速側にし
ているため、周波数上昇時と同じ高速でファンモータ１
３を回転させた場合に比べて冷媒の圧力が低下して圧縮
機２の必要トルクが減少し、負荷に対する圧縮機２のト
ルク不足がより短時間に改善される。

上記実施例では室外ユニットのファンモータ１３の回転
数を制御したが、室内ユニットのファンモータ１４の回
転数を制御することによっても同様の効果が得られる。

上記の請求項３の実施例では高負荷と低負荷にかかわら
ず周波数の下降速度を上昇速度よりも遅しで、これとと
もにファンモータの回転数を運転モードに応じて切り換
えたが、これは請求項２に記載のように高負荷と低負荷
にかかわらず周波数の下降速度を上昇速度よりも遅くす
るだけであっても、従来のように上昇速度と下降速度が
同一のものに比べて、快適性の向上を期待できる。

上記の請求項３の実験例によると、高負荷と低負荷にか
かわらず周波数の下降速度を上昇速度よりも遅くして、
これとともにファンモータの回転数を運転モードに応じ
て切り換えたが、請求項１に記載のように高負荷の場合
に限って周波数の下降速度を上昇速度よりも遅くするも
のにおいて、この高負荷時で周波数下降時にファンモー
タを運転モードに応じて切り換えることによって一層の
性能向上を期待できる。

発明の効果 以上のように本発明の各請求項の構成によると、変化速
度変更手段によって、圧縮機の電源周波数の変化速度を
下降時は上昇時より遅くしたため、冷房運転モード時の
立ち下がり、暖房運転モード時の立ち上がり特性が良く
、かつ周波数下降時のトルク不足にともなう圧縮機のモ
ータ電流の波形ひずみ、ならびに圧縮機の異常振動が低
減され、快適性が向上するとともに騒音の低減および配
管振動が低減される。

請求項３の構成によると、周波数の下降速度を遅くする
とともに、ファンモータの回転数をも合わせて切り換え
ているため、トルク不足をより短時間で解消することが
でき、より一層の性能向上を期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の請求項１に係る周波数制御袋置を搭載
した空気調和機の構成図、第２図は第１図の要部の機能
図、第３図は第２図の動作順序を示すフローチャート図
、第４図は同装置の要部波形図、第５図は本発明の請求
項３に係る周波数制御装置を搭載した空気調和機の構成
図、第６図は第５図の要部の機能図、第７図は第６図の
動作順序を示すフローチャート図、第８図は同装置の要
部波形図、第９図は従来の周波数制御装置の波形図であ
る。 ２・・圧縮機、３，５・・・第１、第２の制御部、６゜
７・・・第１、第２の温度検出部、９・・比較判定手段
、ｌＯ・・・周波数変換装置、１１・・・変化速度変更
手段、１２・　ファンモータの回転数切換用リレー、１
３・室外ユニットのファンモータ、１４・室内ユニット
のファンモータ、■、・・・周波数の上昇速度、■２・
・・周波数の下降速度。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 第３図 （ぐ−ｔ） 級友皇患Ｔ＝１釦負指Ｌ′℃ Ｃ？−２１ 亨Ａｋ弓側秒込と　　　　丁１ （−〜３） 寥々り気、要語　、吉壺と５）ｘ）＋’Ｔ’）第４図 ｔ＋：も２　　　　　　　　１３〜ｔ４’４ノー 穴９ 一 箋 ω

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、冷凍サイクルに介装された圧縮機に印加する電源周
   波数を、能力の上昇時には次第に上昇させ、能力の低下
   時には次第に下降させる周波数変換装置を設けるととも
   に、圧縮機の負荷の大きさを検出する負荷検出手段と、
   低負荷の検出時には周波数上昇と下降速度を同一にして
   、高負荷の検出時には下降速度を上昇速度よりも遅くす
   るように前記周波数変換装置に指示する変化速度変更手
   段とを設けた空気調和機の周波数制御装置。 ２、冷凍サイクルに介装された圧縮機に印加する電源周
   波数を、能力の上昇時には次第に上昇させ、能力の低下
   時には次第に下降させる周波数変換装置を設けるととも
   に、能力の低下時には周波数の下降速度を上昇速度より
   も遅くするように前記周波数変換装置に指示する変化速
   度変更手段とを設けた空気調和機の周波数制御装置。 ３、能力の低下時あるいは高負荷時の能力の低下時にフ
   ァンモータの回転数を、運転モードに応じて能力の上昇
   時とは切り換える送風機速度変更手段を設けた請求項１
   または請求項２に記載の空気調和機の周波数制御装置。