JPH04284191A - 空気調和機 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、室温検出値と室温設定
値との偏差に基く周波数制御により、コンプレッサモー
タの可変速駆動を行う空気調和機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は、従来の空気調和機において用い
られている冷房運転時の特性図であり、室温検出値Ｔａ
　と室温設定値Ｔｓ　との偏差（Ｔａ〜Ｔｓ　）につき
所定区分毎にｄ〜ｉの各ゾーンが設けられている。

【０００３】そして、図１０は上記ｄ〜ｉの各ゾーンに
対応するインバータ周波数を示す運転周波数テーブルを
示すものであり、最低運転周波数の値は、圧縮機の振動
発生などの関係からｈゾーンにおける２８〔Ｈｚ〕程度
となっている。

【０００４】しかし、最近はコンプレッサの構造に関す
る技術が進歩し、最低運転周波数を１０〔Ｈｚ〕程度ま
で引下げることも可能になっている。このような低周波
数領域での運転を可能にすることによって、室温設定値
付近での制御をキメ細かく行うことができ、十分な快適
性を得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
低周波数で運転を行なっても、室温設定値付近では比較
的短い間隔でコンプレッサのオンオフが繰り返されるこ
とがある。このような低周波数でのオンオフ運転はコン
プレッサの潤滑性能の観点からは好ましくない結果とな
り、また、コンプレッサの耐久性に関して悪影響を及ぼ
す結果となっている。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、低周波数領域でインバータの運転を行なった場合
に、コンプレッサの潤滑性能が悪化するのを防止し、コ
ンプレッサの耐久性を向上させることが可能な空気調和
機を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するための手段として、室温検出値と室温設定値との偏
差に基いてインバータの周波数制御を行ない、このイン
バータによりコンプレッサモータの可変速度駆動を行う
空気調和機において、前記室温検出値と室温設定値との
偏差につき所定区分毎にインバータ周波数が設定されて
いる運転周波数テーブルを有し、この運転周波数テーブ
ルに基いて前記インバータの運転周波数を決定する運転
周波数決定手段と、前記運転周波数テーブル中の所定周
波数に対しては最低運転時間を予め設定しておき、前記
運転周波数決定手段がこの所定周波数を決定した場合は
、その最低運転時間の経過についての計測を行う最低運
転時間計測手段と、前記運転周波数決定手段がゼロ周波
数を決定したときに、前記最低運転時間計測手段が計測
動作中である場合は、その計測動作中の最低運転時間が
経過した後にのみ運転停止許可信号を出力する運転停止
許可手段と、前記運転停止許可手段から前記運転停止許
可信号が出力された場合のみ前記インバータの運転を停
止させるインバータ制御手段と、を備えた構成としたも
のである。

【０００８】

【作用】上記構成において、運転周波数決定手段は、運
転周波数テーブルを用いて、室温検出値と室温設定値と
の偏差に対応するインバータの運転周波数の値を決定す
る。

【０００９】最低運転時間計測手段は、この決定された
周波数が、最低運転時間が設定されているものである場
合には、その最低運転時間の計測を行うようにする。

【００１０】そして、運転周波数決定手段がゼロ周波数
を決定したときは、その時点で最低運転時間計測手段が
計測動作を行なっていない場合のみ、運転停止許可信号
を出力する。

【００１１】つまり、最低運転周波数及びその付近の値
を引下げて設定した場合、潤滑性能の悪化を防止するた
めにはこれらの周波数での運転時間を一定時間以上確保
する必要がある。この一定時間を最低運転時間という。 そして、運転周波数決定手段がゼロ周波数を決定してイ
ンバータの運転を停止させようとする場合、運転停止許
可手段は直ちに運転停止を許可せずに、最低運転時間が
すでに経過しているか否かを判別し、経過していると判
別した場合のみ運転停止の許可を行うようにする。

【００１２】インバータ制御手段は、このような運転停
止許可手段から運転停止許可信号を入力した場合のみイ
ンバータの運転を停止させる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図８に基い
て説明する。図１は本発明の実施例の構成を示すブロッ
ク図である。

【００１４】この図において、３相交流電源１からの３
相交流はインバータ２により可変電圧可変周波数制御さ
れ、このインバータ２の出力によりコンプレッサモータ
３が可変速度駆動される。

【００１５】コンプレッサモータ３は、冷媒配管途中に
設けられたコンプレッサ４を回転駆動する。コンプレッ
サ４から吐出される冷媒は四方弁５、室内熱交換器６、
膨張弁７、室外熱交換器８の経路を辿って冷媒回路を循
環する。

【００１６】また、室内機及び室外機にはそれぞれ室内
サーモスタット９及び室外サーモスタット１０が取付け
られており、これらは室内検出温度Ｔａ　及び室外検出
温度Ｔｓ　の検出信号を運転周波数決定手段１１に出力
する。この運転周波数決定手段１１には、室内コントロ
ール１２から室温設定値Ｔｓ　の設定信号も入力されて
いる。　　運転周波数決定手段１１は、室内検出温度Ｔ
ａ　と室温設定値Ｔｓ　との偏差（Ｔａ　−Ｔｓ　）を
演算し、この偏差（Ｔａ　−Ｔｓ　）及び室外検出温度
Ｔ０　の値から導かれるインバータの運転周波数Ｆを、
後述する運転周波数テーブルを用いて決定するようにな
っている。

【００１７】運転周波数決定手段１１で決定された運転
周波数のうち、最低運転時間が設定されている運転周波
数Ｆ１　〜Ｆ５　は最低運転時間計測手段１２を介して
インバータ制御手段１３に出力され、また、最低運転時
間が設定されていない運転周波数Ｆ６　〜Ｆ１０はその
ままインバータ制御手段１３に出力される。

【００１８】そして、運転周波数決定手段１１で決定さ
れたゼロ周波数Ｆ０　すなわち運転停止信号は運転停止
許可手段１４に出力される。運転停止許可手段１４はゼ
ロ周波数Ｆ０　を入力した時点で最低運転時間計測手段
１２が計測動作を行なっているかどうかを判別し、行な
っていないと判別した場合のみインバータ制御手段１３
に運転停止許可信号を出力するようになっている。

【００１９】インバータ制御手段１３はこのような運転
周波数決定手段１１、最低運転時間計測手段１２、及び
運転停止許可手段１４からの信号の入力に基いてインバ
ータ２の制御を行う。

【００２０】ところで、運転周波数決定手段１１は図２
及び図３に示すような運転周波数テーブルを有しており
、これらを用いて冷房運転又は暖房運転の場合の運転周
波数を決定するようにしている。

【００２１】そして、例えば図２の場合では、ｄ〜ｉの
各ゾーンの各周波数の値が運転負荷の大，中，小に応じ
て切換えられるようになっている。本実施例では、この
運転負荷の大，中，小を室外サーモスタット１０で検出
される室外検出温度Ｔ０　の値によって分けている。

【００２２】図４は、このように室外検出温度Ｔ０　の
値によって、図２の各ゾーンにおける運転周波数が分け
られた周波数区分表を示すものであり、表１−１はＴ０
　≧３５℃すなわち運転負荷が大の場合、表１−２は３
５℃＞Ｔ０　＞２５℃すなわち運転負荷が中の場合、表
１−３は２５℃≦Ｔ０　すなわち運転負荷が小の場合の
運転周波数をそれぞれ示している。

【００２３】図５は、同様に、図３の各ゾーンにおける
運転周波数が分けられた周波数区分表を示すものであり
、表２−１はＴ０　≦−５℃すなわち運転負荷が大の場
合、表２−２は−５℃＜Ｔ０　＜５℃すなわち運転負荷
が中の場合、表２−３はＴ０　≧５℃すなわち運転負荷
が小の場合の運転周波数をそれぞれ示している。

【００２４】そして、図６は各運転周波数について設定
されている最低運転時間テーブルであり、最低運転時間
計測手段１２のタイマはこのテーブルに基いて各運転周
波数Ｆ１　〜Ｆ５　についての最低運転時間Ｔ１　〜Ｔ
５を計測するようになっている。

【００２５】次に、以上のように構成される図１の空気
調和機の動作を図７及び図８のフローチャートを参照し
つつ説明する。

【００２６】まず、最低運転時間計測手段１２がタイマ
Ｔ１　〜Ｔ５　をリセットした後（ステップ１）、運転
周波数決定手段１１は室温検出値Ｔａと室温設定値Ｔｓ
　との偏差△Ｔを演算する（ステップ２）。次いで、運
転モードが冷房運転モードになっているか否かを判別し
（ステップ３）、冷房運転モードの場合は室外検出温度
Ｔ０の値から表１−１、表１−２、表１−３のいずれか
を用いて運転周波数Ｆを算出する（ステップ４〜７）。

【００２７】また、ステップ３で冷房運転モードでない
と判別した場合は暖房運転モードであるか否かを判別し
（ステップ８）、暖房運転モードの場合は、四方弁５を
オンにした後（ステップ９）、室外検出温度Ｔ０　の値
から表２−１、表２−２、表２−３のいずれかを用いて
運転周波数Ｆを算出する（ステップ１０〜１３）。なお
、ステップ８で暖房運転モモードでないと判別した場合
は、送風運転モード等の他の制御を実行する（ステップ
１４）。

【００２８】運転周波数決定手段１１は、上記のように
算出した運転周波数ＦにつきＦ＜Ｆ６　であるか否かの
判別、すなわち算出された運転周波数につき最低運転時
間が設定されたものであるか否かの判別を行う（ステッ
プ１５）。

【００２９】そして、Ｆ＜Ｆ６　であると判別した場合
、最低運転時間計測手段１２はタイマＴ１　〜Ｔ５　を
リセットするようになっており（ステップ１６）、運転
周波数決定手段１１は決定した運転周波数Ｆ（Ｆ６　〜
Ｆ１０）の信号をインバータ制御手段１３に出力する。 インバータ制御手段１３はこの信号に基いてインバータ
２を運転周波数Ｆ６　〜Ｆ１０で運転する（ステップ１
７）。なお、ステップ１の他に、ステップ１７でもタイ
マＴ１　〜Ｔ５　をリセットしているのは、例えば、Ｆ
＝Ｆ１　〜Ｆ５　のいずれかで運転が行なわれ、タイマ
Ｔ１　〜Ｔ５　のいずれかが計測動作を行なっているう
ちに、利用者の室内コントロールの操作により室温設定
値Ｔｓ　が急に変更され、Ｆ６　〜Ｆ１０の運転周波数
が算出されてしまう場合があることなどを考慮したもの
である。

【００３０】ステップ１５でＦ＜Ｆ６　でない場合すな
わちＦ＝Ｆ０　又はＦ＝Ｆ１　〜Ｆ５　である場合、最
低運転時間計測手段１２は、図８に示すように、まずＦ
＝Ｆ０　であるか否かを判別し（ステップ１８）、Ｆ≠
Ｆ０　の場合はさらにＦ＝Ｆ１　であるか否かを判別す
る（ステップ１９）。そして、Ｆ≠Ｆ１　の場合は、同
様にＦ＝Ｆ２　であるか否かを判別し（ステップ２０）
、以下、このよううな判別をＦ＝Ｆ５　まで行う。

【００３１】いま、例えば運転周波数決定手段７が決定
した運転周波数ＦがＦ＝Ｆ１　であったとすると、ステ
ップ１９での判別はＹＥＳとなり、最低運転時間計測手
段１２は、次にタイマＴ１　が動作中であるか否かを判
別する（ステップ２１）。タイマＴ１　は、最初は当然
のことながら不動作であるから、次に最低運転時間Ｔ１
　が経過しているか否かを判別する（ステップ２２）。

【００３２】そして、最初は当然に、最低運転時間Ｔ１
　は経過していないので、Ｔ１　以外のタイマをリセッ
トした後（ステップ２３）。タイマＴ１　をスタートさ
せる（ステップ２４）。すると、ステップ２１での判別
が今度はＹＥＳとなるので、最低運転時間計測手段１２
はＦ＝Ｆ１　の信号をインバータ制御手段１３に出力す
る。インバータ制御手段１３は、この信号の入力に基き
インバータ２をＦ＝Ｆ１　の周波数で運転する（ステッ
プ２５）。

【００３３】なお、ステップ２２で最低運転時間Ｔ１　
の経過の有無を判別しているのは、ステップ２１でタイ
マＴ１　が不動作となる場合が、タイマＴ１　が初めて
動作する前の状態である場合と、最低運転時間Ｔ１　が
経過してもまだ周波数Ｆ１　で運転が行なわれている場
合との双方が考えられるからである。また、ステップ２
３でＴ１以外のタイマをリセットしているのは、同時に
２つ以上のタイマが計測動作を行なってしまうのを防止
するためである。

【００３４】このように、Ｆ＝Ｆ１　の運転周波数で運
転を行なっているうちに、室温検出値Ｔａ　が次第に室
温設定値Ｔｓ　に近づき、まだ最低運転時間Ｔ１　が経
過しない前に、運転周波数決定手段１１がゼロ周波数Ｆ
０　の信号を出力したとする。

【００３５】この場合、ステップ１８での判別がＹＥＳ
となり、運転停止許可手段１４はタイマＴ１　〜Ｔ５　
の全てにつき、これらが計測動作中であるか否かをチェ
ックする（ステップ２６、２７、…、３０）。いまの場
合、タイマＴ１　が動作中であるからステップ２６での
判別がＮＯとなり、運転停止許可手段１４はまだ運転停
止許可信号をインバータ制御手段４に出力しない。した
がって、運転周波数決定手段１１がゼロ周波数Ｆ０　を
決定したにもかかわらず、まだ、インバータ２の運転が
停止されることはなく、そのままＦ＝Ｆ１　の周波数で
の運転が継続されることになる（ステップ２５）。

【００３６】このように、Ｆ＝Ｆ０　の周波数での運転
が継続されているうちに、最低運転時間Ｔ１　が経過し
たとすると、ステップ２６での判別が今度はＹＥＳとな
り、ステップ２７〜ステップ３０での判別も全てＹＥＳ
となるので、運転停止許可手段１４は、ようやく運転停
止許可信号をインバータ制御手段１３に出力する。これ
により、インバータ制御手段１３はインバータ２の運転
を停止させる（ステップ３１）。そして、冷媒回路の高
圧側と低圧側とがバランスしないうちはコンプレッサ４
を再起動させないようにするため、２分３０秒程度待っ
てからステップ２に戻るようにする（ステップ３２）。

【００３７】以上説明した空気調和機によれば、最低運
転周波数の値を従来より低い値としても、最低運転時間
内におけるコンプレッサの運転継続を確実に確保するこ
とができ、潤滑性能の悪化によるコンプレッサの破損を
防止することができる。また、最低運転周波数、及びそ
の付近の値の間隔をよりみじかく設定できるので、キメ
の細い制御を行うことができ温度制御特性を向上させる
ことができる。

【００３８】なお、上記の空気調和機において、最低運
転時間が経過しないうちは室温が設定値に到達したとし
てもインバータの運転停止を行なわれないようにしてい
るが、反面、これは室温サーモ無視時間を設けているこ
とになるため、室温が設定値に対してオーバシュートす
ることが考えられる。

【００３９】しかし、最低運転周波数よりもある程度高
い周波数の場合、その最低運転時間すなわち室内サービ
ス無視時間はさほど長い時間ではないため、室温のオー
バシュートは小さなものである。また、最低運転周波数
、あるいはこれに近い周波数の場合、室内サーモ無視時
間が長くなるが、このときはコンプレッサの能力が小さ
なものであるため、やはり室温のオーバーシュートは軽
微なものとなり、実用上の問題は生じない。

【００４０】そして、上記実施例では、図４及び図５に
示すように、冷房時及び暖房時の運転負荷の大きさを、
室外温度の高低によって推定して分けているが、もちろ
ん、運転負荷の大きさの分け方はこれのみに限られるわ
けではない。例えば、室内に居る人数、あるいはその他
の発生熱源数等によって運転負荷の大きさを分けるよう
にしてもよい。

【００４１】なお、上記実施例では特に詳述しなかった
が、使用者により運転停止操作がなされた場合には、こ
れを優先し、いずれの周波数において運転していても即
座にインバータの運転を停止できるようになっている。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、運転周
波数テーブル中の所定周波数に対して最低運転時間を予
め設定しておき、この所定周波数でインバータの運転を
行なったときは、その最低運転時間が経過した後でなけ
ればインバータの運転停止を行なわない構成としたので
、コンプレッサの潤滑性能の悪化を防止し、コンプレッ
サの耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の実施例で用いられる運転周波数テーブ
ルの説明図。

【図３】本発明の実施例で用いられる運転周波数テーブ
ルの特性図。

【図４】図２の運転周波数テーブルに係る周波数区分表
の説明図。

【図５】図４の運転周波数テーブルに係る周波数区分表
の説明図。

【図６】図４及び図５の周波数区分表に係る最低運転時
間テーブルの説明図。

【図７】図１の動作を説明するためのフローチャート。

【図８】図１の動作を説明するためのフローチャート。

【図９】従来例で用いられる運転周波数テーブルの説明
図。

【図１０】図９に係る周波数区分表の説明図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】室温検出値と室温設定値との偏差に基いて
   インバータの周波数制御を行ない、このインバータによ
   りコンプレッサモータの可変速度駆動を行う空気調和機
   において、前記室温検出値と室温設定値との偏差につき
   所定区分毎にインバータ周波数が設定されている運転周
   波数テーブルを有し、この運転周波数テーブルに基いて
   前記インバータの運転周波数を決定する運転周波数決定
   手段と、前記運転周波数テーブル中の所定周波数に対し
   ては最低運転時間を予め設定しておき、前記運転周波数
   決定手段がこの所定周波数を決定した場合は、その最低
   運転時間の経過についての計測を行う最低運転時間計測
   手段と、前記運転周波数決定手段がゼロ周波数を決定し
   たときに、前記最低運転時間計測手段が計測動作中であ
   る場合は、その計測動作中の最低運転時間が経過した後
   にのみ運転停止許可信号を出力する運転停止許可手段と
   、前記運転停止許可手段から前記運転停止許可信号が出
   力された場合のみ前記インバータの運転を停止させるイ
   ンバータ制御手段と、を備えたことを特徴とする空気調
   和機。