JPH043844A - 空気調和機の制御方法 - 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、空気調和機の制御方法およびその装置に係り
、特に回転数制御圧縮機を用いた空気講和機において、
高温風を短時間に発生させ、且つ圧縮機の信頼性を確保
するため吐出圧力及び吐出温度の上昇を抑制する制御方
法に関する。

〔従来の技術〕

従来の圧縮機蓄熱法として、特開昭６１−１６２７８号
に記載のように低温時にモータに低電圧を与えて加熱す
る方法が述べられている。

また、従来の膨張弁制御として、特開昭６４−７９５５
１号に記載のように膨張弁開度を圧縮機回転数に応じて
、高速程開度を大きく、逆に低速程開度を小さくする制
御方法が示されている。

また、室内風量の制御として、特開昭６１−１７３０４
５号に記載のように室内熱交換器の温度に応じて、段階
状に設定された温度に対して高温程風量を多く、逆に低
温程風量を少なくする方法が示されている。

更に、圧縮機回転数の制御として、特開昭６゜−２５９
８６９号に記載のように、現在室温と設定温度との偏差
に応じて、偏差が大きい程圧縮機回転数を高速に、逆に
小さい程低速で運転する制御法が示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の圧縮機加熱方法は、低温時に加熱を行うもの
であり、油と冷媒の二層分離を防止する信頼性の確保と
冷凍サイクルを短時間に適正化するための方法であり、
圧縮機温度を外気より若干高くする程度である。高温風
を短時間に吹出させるためには、特別に圧縮機温度をほ
ぼ通常暖房時の温度に上昇させておく必要がある。

また、従来の膨張弁制御技術は、圧縮機回転数に応じた
開度となっているため、冷凍サイクルの適正化を図るに
は適しているが、高速程開度が大きく吐出圧力、圧縮機
温度を短時間に上昇させ高温の吹出空気を早く得るには
不適である。

また、従来の室内風量制御技術は、室内熱交換器の温度
に応じて室内風量を変化させているが、熱交換器が高温
になるにつれて風量咎増しているため、小風量で吹出空
気をある程度高温にしても次の風量に切換ってしまうた
め、それ以上高温とならない。しかも熱交換器温度検知
のため、入口冷媒が高温な過熱域の大きな冷凍サイクル
や、逆に出口冷媒が低温の過冷却の大きい場合など、吹
出空気温度を正確に制御することが困難である。

更に、従来の圧縮機制御技術は、回転数を現在室温と設
定室温との偏差に基づいて決定しており、外気温度が高
温な過負荷条件でも設定温度が更に高温に設定されれば
圧縮機は高速で運転され、吐出圧力や圧縮機温度が高く
なり、信頼性をそこなう恐れがある。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、吐出圧力、圧縮機温度を短時間に上昇させ
て高温空気を得るとともに、高負荷条件においても吐出
圧力の限界値オーバー防止など信頼性の確保も行う空気
調和機の制御方法を提供することを、目的とするもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、空気調和機停止中の圧縮機
への蓄熱は高温風運転モードの場合、通常暖房時よりも
加熱量を大きくし、圧縮機を高温に保つため運転開始後
に圧縮機温度を上昇させるために費される熱量が大巾に
減少し、室内へ送り出される能力を短時間に増加できる
。

更に運転スタート時の圧縮機回転数の上昇率を通常の暖
房運転時よりも大きくすることにより、所定の吐出圧力
、温度を短時間に得ることができる。

また、膨張弁開度は圧縮機起動時に制御開度範囲の最小
開度に設定され、起動後の圧縮機の温度上昇と共に開度
を大きくするものである。即ち、圧縮機起動から短時間
に圧力、温度を上昇させ、室内熱交換器を高温にし、高
温の吹出空気を短時間に得ると共に圧縮機が高温となる
につれ開度を大きくし、限界温度を越えないよう信頼性
も確保するものである。

また、室内風量も吹出空気温度を検知して目標とする温
度まで低風量を維持し、風量の切換えは常に一定の目標
温度に達してから行うことにより吐出圧力の上昇が早く
しかも低風量からスタートのため吹呂空気も熱交換器温
度に近づき、高温風を短時間に得ると共に、同一温度を
維持しながら風量を増加できる。

更に、圧縮機回転数の最高指令値を外気温度を検知して
決定し、高温な時程その指令値を低くすることにより高
負荷で圧縮機の圧力、温度が急上昇する条件においても
圧力、温度を限界値内で使用することができる。

〔作用〕

圧縮機への加熱量は高温風運転モートにおいては、圧縮
機周囲に取付けたヒータとモータコイルへの通電量を大
きくすることにより増大する。

また、膨張弁開度は、起動時に制御開度範囲の最小値に
設定され、その後の温度上昇に伴なって順次大きくなる
。一般に膨張弁開度が小さいと圧縮機の冷媒吸入温度が
上昇し、吐出温度及び吐出圧力が上昇する。逆に開度が
大きいと吐出温度、吐出圧力が低下する。この時の開度
は運転当初に室内熱交換器の過冷却を取り過ぎず、安定
時は圧縮機の限界温度以下で通常の暖房運転時よりも高
温を保つよう圧縮機温度に対応して設定されでいる。こ
こで何らかの要因で圧縮機温度が低下した場合は前回の
開度に戻す制御法となっている。

また、室内風量はファン回転数を室内熱交換器温度が所
定値以下の時は最低速で運転し、所定値を越えると次に
上昇した回転数に切換え、同時に吹出空気温度を検知し
目標温度に達した時点て更に次の回転数に順次切換わる
。ここで、ファン回転数が切り換わった時点から一定時
間はその回転数を維持し、温度検知サーミスタの時間遅
れを考慮している。

更に、圧縮機の最高回転数は起動時の外気温度を検知し
、その温度に応じた回転数で運転を行う。運転途中で外
気温度が変動した時はその温度に応じた回転数に切換ね
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第７図を参照し
て説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る冷凍サイクル制御構
成図、第２図、第３図は膨張弁の制御方法を示すフロー
チャート及び動作図、第４図、第５図は室内ファンの制
御方法を示すフローチャート及び動作図、第６図、第７
図は圧縮機の回転数指令の変化を示すフローチャート及
び動作図である。

第１図において、１は圧縮機、２は冷房、暖房の冷媒流
路を切換える四方弁、３は室内側熱交換器、４は室外側
熱交換器、５は電動式膨張弁、６は室内側ファン、７は
室外側ファン、８は圧縮機温度を検出するサーミスタ、
９は室外の温度を検出するサーミスタ、１０は室内側熱
交換器の温度を検出するサーミスタ、１１は室内ファン
の吹出空気温度を検出するケーシング１４により形成さ
れる吹出口に取付けられたサーミスタ、１２は圧縮機を
所定の回転数で駆動するとともに停止中においてもモー
タコイルに通電を行って圧縮機温度を上昇させるインバ
ータ、１３は圧縮機周囲に密着して取付けられたヒータ
である。１５は室外側の制御回路であり、圧縮機速度の
指令、圧縮機温度、外気温度の取込み及び膨張弁の開度
設定を行う。１６は室内側の制御回路であり、熱交換器
温度吹出空気温度を取込みファン速度設定を行う。

第１図において一点鎖線の左側に示す機器は室外ユニッ
トに組込まれ、右側に示す機器は室内ユニットに組込ま
れる。

このような冷凍サイクル構成の空気調和機において、高
温風運転モートが選定されると、空調機停止中にインバ
ータは圧縮機モータコイルとヒータに通電を行い圧縮機
を高温に保ち、高温風運転のスタートに備える。

また、電動膨張弁の制御法について第２図のフローチャ
ート、第３図の動作図を用いて説明する。膨張弁の初期
開度は、高温風運転時の開度制御範囲の最小開度２００
パルスに設定される。この開度は圧縮機が高速で運転さ
れる立上り時において吐出圧力、温度を急考に上昇させ
、しかも室内熱交換器の過冷却を小さくして熱交換器温
度を高温にする値であり圧縮機が９０℃となるまで保持
される。次に圧縮機の起動と同時に圧縮機温度を計測し
、この温度に応じて開度を選定する。開度は９０℃から
１２１℃までの間を７段階に分けである。通常の運転で
は、圧縮機温度は起動時から上昇していくため、開度も
順次大きくなる。また、時間経過と共に温度が低下した
場合は元の開度となる。ここで用いる圧縮機温度と彫版
弁開度の関係は立上り時に圧縮機の限界温度をオーバー
せず、且つ安定時の温度を高温に保つよう設定されてい
る。

室内ファンの制御法について第４図のフローチャート、
第５図の動作図を用いて説明する。運転開始時の速度は
最低速の３７０　ｍ　ｉ　ｎｌに設定される。次に室内
熱交換器の温度を計測し、温度が２４℃を越えればファ
ン速度は次のステップ７５Ｑｍ　ｉ　ｒｉｌに増速され
る。この増速するまでの時間は一般に冷風が直接当らな
いようにするための予熱時間と言われる。予熱中のファ
ン速度が小さいため室内の放熱量が減少し吐出圧力、吐
出温度の上昇が早い。しかし、この状態を保持すると、
圧力の限界を越えると共にインバータの電流も増えて保
護回路の働きにより、圧縮機速度が下がり能力も低下す
るため、予熱終了後にファンの増速が行われる。この時
間が解除されると検知する温度を熱交換器温度から吹出
空気温度に切換え、吹出温度が８０’Ｃに達するとファ
ン速度は更に５０ｍ１ｈ″増速する。この速度は吹出温
度を２〜３℃の低下に抑える増速量である。ここで、増
速後９０秒間は検出サーミスタの熱容量、即ち時定数を
考慮して温度検知を行わずにファン速度を維持する。

ファン速度の増加により吐出圧力が低下し、その分圧縮
機速度が増加して吹出温度が再び８０でに達すると更に
前ステップと同様ファン速度が５０ｍ　］ｎ’増速され
る。ここで、仮に吹出温度が７４°Ｃまで低下するとフ
ァン速度は５０ｍ　ｉ　ｎ″減速れる。尚、ここでは、
ファン速度の切換温度を８ｏ′Ｃ一定としたが、−担８
０’Ｃを越えた後は、順次目標値を下げる等の制御を加
えても良い。更に、高温風運転時間が終了すると、ファ
ン速度は通常暖房の設定速度に切換る。

次に圧縮機回転数の上限指令値の選択法を第６図のフロ
ーチャート、第７図の動作図を用いて説明する。運転開
始時の圧縮機速度は８０００ｍｉｒｉ１に設定される。

この速度は外気温度が８℃以下の空調機の負荷が小さい
時の最高速度であり、外気温度が高い過負荷運転におい
てもこの速度を指令すると室内温度も高温のため、吐出
圧力が限界値を越えてしまう。そこで、起動と同時に外
気温度を検出し、この温度に対応した速度で圧縮機を駆
動する。ここで運転途中で外気温度が変化しても圧縮機
速度の選定は本方法が適用される。またここでは、速度
の変化を外気温度に対してステップ状に決定しているが
、外気温度の上昇、下降に対してヒスを設けたり、速度
を外気温度の関数として決定しても差しつかえない。圧
縮機速度もファン速度と同様、高温風運転時間が終了す
ると、通常暖房の指令速度によって運転される。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているので以下
に記載されるような効果を奏する。

空気調和機停止中の圧縮機蓄熱は通常暖房の加熱量より
も大きいので高温となり、高温風運転開始時に、圧縮機
温度の上昇に費される熱量を軽減できる他、回転数上昇
率も大きいため所定の圧力、温度に達する時間も短く熱
量を素早く室内側に送ることができる。

また、彫版弁開度は運転初期に小さく設定されるため圧
縮機の圧力、温度が早く立上り、室内熱交換器の温度が
上昇し高温風を短時間に吹出させると共に、その後も圧
縮機温度を高温に保つため、高温風を安定して吐出でき
る。同様に室内ファン速度は運転初期に低速に設定され
るため圧縮機の圧力上昇が早く高温風を短時間に吹出さ
せると共に、吹出温度が充分に高温となってから速度を
上げるため暖房感が向上する。更に、この時の圧縮機回
転数は外気温度に対応して温度が高い程低速に設定され
るため、高負荷時の圧力急上昇も抑制でき、限界圧力を
オーバーせず信頼性も確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る冷凍サイクル制御構
成図、第２図、第３図は膨圧弁の制御法を説明するため
のフローチャート及び動作図、第４図、第５図は室内フ
ァンの制御法を説明するためのフローチャート及び動作
図である。第６図、第７図は圧縮機の速度指令を説明す
るためのフローチャート及び動作図である。 １・・・圧縮機、３，４・・熱交換器、５・・膨張弁。 ６．７　ファン、８．９．１ｏ、１１・・サーミスタ、
１３・・ヒータ、１５．１６・・・制御回路。 第 λ 第 閃

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮機、熱交換器、膨脹弁、送風機及び、各部の温
   度を検出するサーミスタなどから成り、高温風運転スイ
   ッチを設けた高温風運転機能を有する空気調和機におい
   て、停止中の蓄熱制御として圧縮機温度を高温風運転モ
   ードでは通常暖房モードに比較して、圧縮機周囲に密着
   して取付けたヒータ、及びモータコイルに通電を行って
   高温に保つことを特徴とする空気調和機の制御方法。 ２、高温風運転時の圧縮機の回転数上昇率を通常暖房時
   よりも大きくしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の空気調和機の制御方法。 ３、高温風運転時の圧縮機温度の目標値を通常暖房運転
   時よりも高温に設定し、膨脹弁の初期開度は制御開度範
   囲の最小開度からスタートし、運転後の圧縮機温度の上
   昇に伴い開度を大きく、下降に伴い開度を小さく選定す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項記載
   の空気調和機の制御方法。 ４、室内ファンを圧縮機起動後室内熱交換器温度が所定
   値以下の時は最低回転数で運転し、所定値以上の時は次
   に高い回転数で運転し、更に吹出空気温度が所定値に達
   した時、次の回転数に移行すると同時に一定時間、該回
   転数を維持し、その後吹出空気温度が所定値を越えると
   同様に順次、回転数を高速側に移行し、高温風運転終了
   後は通常暖房運転の回転数とすることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項、第２項、第３項記載の空気調和機の
   制御方法。 ５、圧縮機の最高回転数を外気温度により選定すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、
   第４項記載の空気調和機の制御方法。