JPH0816543B2

JPH0816543B2 - 空気調和機の制御装置

Info

Publication number: JPH0816543B2
Application number: JP60276378A
Authority: JP
Inventors: 康友大西
Original assignee: 松下冷機株式会社
Priority date: 1985-12-09
Filing date: 1985-12-09
Publication date: 1996-02-21
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: JPS62134434A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、空気調和負荷に基づいて、圧縮機の回転速
度を変える空気調和装置の制御装置に関する。

従来の技術近年、周波数変換装置により、圧縮機の回転速度を変
え、空調負荷に応じて冷房能力を制御する空気調和機が
大きな市場を得ている。

以下図面を参照しながら、上述した従来の周波数変換
装置を搭載した空気調和機の制御装置の一例について説
明する。

第７図，第８図，第９図は従来の周波数変換装置を搭
載した空気調和機及びその制御装置の構成を示すもので
ある。第７図は空気調和機の冷凍システム図で、１は室
内機、２は室外機である。３は圧縮機、４は室外コイ
ル、５は減圧器、６は室内コイルで、これらを環状に連
接して冷凍サイクルを構成している。７は室内送風機で
被空調空間の空気を循環させ、上記室内コイル６で熱交
換させる。８は室外送風機で外気と上記室外コイル４と
熱交換させる。

第８図はブロック図で、９は電源、10は交流電圧を直
流電圧に変換する整流回路である。11は直流を交流に変
換する周波数変換装置で出力周波数を25Hzから75Hzまで
連続的に変えることができる。これにより、圧縮機モー
タ12の回転数は1500〜4500r.p.mの範囲で可変となる。
一方、13は周波数変換装置11に運転周波数信号を出力す
る制御装置である。制御装置13はマイクロコンピュータ
（以下マイコンと言う）が主体となり、その制御仕様も
マイコンに対応させてあるので、複雑な制御が可能であ
る。14はリモコンで、15は室温を検出する温度センサで
ある。又、16は室外送風機7,8等の負荷出力である。制
御装置13はリモコン14の操作信号，室温センサ15の室温
データ等をマイコンの入力として導き、予め設定された
プログラムにより論理演算処理して、室内外送風機7,8
等の負荷16を作動させるとともに、周波数変換装置11に
運転周波数信号を与え、同時に、圧縮機モータ12の運転
状態を、リモコン14に表示させる。

第９図は、リモコン14の構成図で、17は圧縮機モータ
12の回転数を能力レベルとして表示するバーディスプレ
イ（LED）、18は目標室温を設定する室温設定器、19は
室内送風機７の強度を切り換える風量切換スイッチ、20
は空気調和機を冷房または暖房の何れかに選択したり、
あるいは、これを停止させる運転停止切換スイッチであ
る。したがって、リモコン14からは室温設定器18の設定
信号，風量切換スイッチ19の風量指定信号，運転停止切
換スイッチ20の運転指令信号が出力され、これらの信号
が全て制御装置13に与えられる。同時に、制御装置13は
バーディスプレイ17を圧縮機モータ12の回転数に応じて
点灯させる信号をリモコン14に与える。

以上のように構成された空気調和機について、従来の
制御装置13の動作について以下に説明する。従来の制御
装置13は、例えば、冷房運転の場合、第10図に示すよう
に、室温と設定温度の差温の変動範囲を複数ゾーンZ₁〜
Z₇に分け、それぞれのゾーンZ₁〜Z₇に圧縮機モータ12の
運転周波数（OFF〜75Hz）を対応させている。又、同一
ゾーンに一定時間（例えば５分間）とどまっておれば、
室温と設定温度の差がより開いたものとして、次表に示
す様に、運転周波数の増減補正を行なっている。

この様に、従来例においては、室温と設定温度の差温
の変動範囲を複数に分割したゾーンZ₁〜Z₇に対応した運
転周波数と、同一ゾーンに５分間とどまっている時の補
正により、運転周波数が決定される。

発明が解決しようとする問題点しかしながら上記のような動作では、室温が設定温度
を含む制御目標ゾーン（Z₅に相当）以外のゾーンで安定
した時は、５分間経過しないと運転周波数の増減を行な
わないため、制御目標ゾーンに到達するのに長時間かか
るという問題点を有していた。

本発明は、上記問題点に鑑み、室温が制御目標ゾーン
以外のゾーンで安定することのないように制御するとと
もに、すみやかに制御目標ゾーンに到達することのでき
る制御装置を提供するものである。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために本発明の空気調和機の制
御装置は、室温設定器により設定される設定温度と温度
センサにより検出される室温との差温の変動範囲を第１
の温度幅で複数に分割した第１のゾーン群を形成すると
ともに、さらに前記差温の変動範囲を第１の温度幅より
も小さく設定した第２の温度幅で複数に分割した第２の
ゾーン群を形成し、室温が設定温度から遠ざかる方向に
変化して、前記第１のゾーンまたは前記第２のゾーンを
移行した時は運転周波数信号をそれぞれ所定値だけ変化
させ、一方、室温が設定温度に近づく方向に変化して、
前記第１のゾーンを移行した時は前記運転周波数信号を
所定値だけ変化させるが、前記第２ゾーンを移行した時
は前記周波数信号を変化させないことを特徴としてい
る。

作用本発明は上記した構成によって、室温が、第１のゾー
ン群中の設定温度を含む制御目標ゾーン以外のゾーン内
で安定傾向になってもそのゾーン内で室温変動があり、
第１のゾーン群の温度幅より小さい温度幅の第２のゾー
ン群において、室温が設定温度から遠ざかる方向に変化
して第２のゾーンを移行した時は運転周波数信号を設定
温度に近づくように所定値だけ変化させ、反対に、室温
が設定温度に近づく方向に変化して第２のゾーンを移行
した時は運転周波数信号を変化させないため、室温が制
御目標ゾーン以外の同一の第１のゾーン内で安定傾向に
なっても短時間で運転周波数の増減を行なうためすみや
かに制御目標ゾーンに到達させることができる。

実施例以下本発明の一実施例の空気調和機の制御装置につい
て、図面を参照しながら説明する。空気調和機の冷凍シ
ステム図、及び、回路ブロック図は従来のものと同構成
であるため説明を割愛する。第１図は、制御装置13が備
える機能ブロック図である。

13は制御装置であり、温度センサ15と室温設定器18の
信号を取り込んで、室温と設定温度との差温を検出する
差温検出手段21と、室温が下がり勾配か上がり勾配かを
判断するためこの差温を記憶する差温記憶手段22と、差
温検出手段21と差温記憶手段22のデータに基づいて第１
のゾーン群を形成するとともに、室温の属する第１のゾ
ーンを判断する第１のゾーン群形成手段23と、第２のゾ
ーン群を形成するとともに室温の属する第２のゾーンを
判断する第２のゾーン群形成手段24と、第１のゾーン群
形成手段により判断された室温の属する第１のゾーンを
記憶する第１のゾーン記憶手段25と、第２のゾーン群形
成手段により判断された室温の属する第２のゾーンを記
憶する第２のゾーン記憶手段26と、運転周波数信号を計
算し周波数変換装置11に出力する運転周波数信号計算手
段27により構成されている。

以上のように構成された空気調和機の制御装置につい
て、以下にその動作を説明する。

第２図は、室温と設定温度の差温の変動範囲を第１の
ゾーン群（実線で区切られたゾーン）と第２のゾーン群
（破線で区切られたゾーン）とに分割した図で、冷房運
転をした時のゾーン分割を表わしている。本実施例にお
いては、室温が下がり勾配の場合と上がり勾配の場合と
でゾーンの区切りを変えている。すなわち第１のゾーン
群では、室温が下がり勾配の場合、設定温度よりも1.8
℃以上高い範囲をZ₁ゾーン、1.2〜1.8℃高い範囲をZ₂ゾ
ーン、0.6〜1.2℃高い範囲をZ₃ゾーン、０〜0.6℃高い
範囲をZ₄ゾーン、設定温度よりも０〜−0.6℃低い範囲
をZ₅ゾーン、−0.6〜−1.2℃低い範囲をZ₆ゾーン、−1.
2℃以上低い範囲をZ₇ゾーンとする。また、室温が上が
り勾配の場合、設定温度よりも2.4℃以上高い範囲をZ₁
ゾーン、1.8〜2.4℃高い範囲をZ₂ゾーン、1.2〜1.8℃高
い範囲をZ₃ゾーン、0.6〜1.2℃高い範囲をZ₄ゾーン、０
〜0.6℃高い範囲をZ₅ゾーン、設定温度よりも低い範囲
をZ₇ゾーンとし、Z₆ゾーンはなくなっている。本実施例
ではZ₅ゾーンを制御目標ゾーンとしている。一方、第２
のゾーン間では、室温が下がり勾配の場合、設定温度よ
りも2.2℃高い温度から、1.2℃低い温度までの範囲を0.
2℃きざみで分割して第２のゾーン群を形成している
が、室温が上がり勾配の場合は、下がり勾配の場合の第
２のゾーン群のしきい値より0.2℃だけ高くしたしきい
値により第２のゾーン群を形成している。

第１のゾーン群と周波数設定信号とは下表の如く対応
している。すなわち、運転開始時は、Z₁,Z₂,……Z₆,Z₇
それぞれの第１のゾーンに対して75Hz,65Hz……25Hz,停
止という具合に対応している。

これは、運転開始時に、室温と設定温度との差温がZ₁
ゾーンにあれば、制御装置13が周波数変換装置11に対し
て75Hzの運転周波数信号を与えることを意味し、また、
室温と設定温度との差温がZ₇ゾーンにあれば、周波数変
換装置11に対して圧縮機の停止指令を与えることを意味
する。

かかる対応関係において、室温の変化状態ならびに周
波数の変化状態を第３図に示す。同図において、運転開
始時に、室温が、室温と設定温度との差温が1.8℃以上
のZ₁ゾーンにあり、75Hzの運転周波数信号が与えられる
ため室温は急速に降下する。また、その差温が1.2〜1.8
℃のZ₂ゾーンに移行すれば65Hzの運転周波数信号が周波
数変換装置11に加えられ、以下順次その差がZ₅ゾーンに
なった時点で35Hzの運転周波数信号が加えられる。なお
室温が上記の如く下がり勾配にあって、しかも、設定温
度よりも−0.6℃低い状態に保持される限り35Hzの運転
周波数信号を出力し続けることになる。その後、室温が
上昇して設定温度よりも0.6℃高い状態に移行した場合
でも、この範囲は室温の上がり勾配におけるZ₅ゾーンに
属するので、同様に35Hzの運転周波数信号を出力し続け
る。すなわち、室温が下がり勾配の第１のゾーン設定
と、室温が上がり勾配の第１のゾーン設定との間に0.6
℃の差があるため、これがヒステリシスとして作用する
ので、運転周波数が頻繁に変化することがなくなり、円
滑な運転を行なうことができる。

ところで、第３図に示した室温の変化状態図は空気調
和負荷が中程度で室温も順調に降下する例を示したけれ
ども、空気調和負荷が比較的大きい場合、あるいは小さ
い場合には、室温が設定温度に到達しないにもかかわら
ず同一周波数で長時間運転しなければならない事態も予
測される。このような不具合を解決するために、本実施
例においては、第２図に示す第２のゾーン群を設け、下
表の如く運転周波数信号の補正を行なっている。

かかる補正関係において、室温の変化状態ならびに周
波数の変化状態を第４図と第５図に示す。第４図は空調
負荷が比較的大きい場合である。同図において、運転開
始時に、室温が、室温と設定温度との差温が1.8℃以上
のZ₁ゾーンにあり、75Hzの運転周波数信号が与えられる
ため室温は急速に降下し、時間T₁でZ₂ゾーンに移行し65
Hz運転、T₃でZ₃ゾーンに移行し55Hz運転を行なう。とこ
ろが、空調負荷が比較的大きいため、Z₃ゾーン内で運転
周波数が55Hzで安定傾向となり、室温が設定温度に到達
できなくなり、このような場合は、室温が上がり勾配で
第２のゾーンを移行する時間T₃で現在運転周波数＋5Hz
の補正を行なうための運転周波数は60Hzとなり再び室温
は降下し始める。そして、T₄でZ₄ゾーンに移行し、現在
運転周波数−10Hzの50Hz運転となる。そしてZ₄ゾーン内
で、再び、室温が安定傾向となるが時間T₅で第２のゾー
ンを上がり勾配で移行しているため補正により運転周波
数は55Hzとなる。これにより、室温は降下し、時間T₆で
制御目標ゾーンであるZ₆ゾーンに移行し運転周波数は45
Hzとなり安定する。

第５図は、空調負荷が比較的小さい場合である。同図
において、運転開始時に、室温が、室温と設定温度との
差温が0.6〜1.2℃の範囲のZ₃ゾーンにあり、55Hzで運転
している。時間T₁でZ₄ゾーンに移行し45Hz運転、T₂で制
御目標ゾーンであるZ₅ゾーンは移行し35Hz運転となる。
ところが空調負荷が小さいため、室温はさらに降下し、
時間T₃でZ₆ゾーンに移行するため運転周波数は25Hzとな
る。そしてZ₆ゾーン内で、室温が安定傾向となるが、時
間T₄で第２のゾーンを下がり勾配で移行しているため現
在運転周波数−5Hzの補正を行なう。この場合は25Hz未
満の運転周波数は設定されていないため運転を停止す
る。そして、時間T₅でZ₅ゾーンに移行し、35Hzで運転を
再開する。この動作例では、Z₆ゾーンに移行した時の運
転周波数は25Hzであるため、第２のゾーンを下がり勾配
で移行した時の補正により運転を停止してしまうが、第
４図において説明したように、＋5Hzの補正が加わった
場合は、Z₆ゾーンでの運転周波数が25Hzになるとは限ら
ず、この様な場合には、運転停止にはならず、現在運転
周波数−5Hzの補正を加えた周波数で運転する。この様
にして、空調負荷が小ない場合でも運転周波数を順次降
下させるため過冷却という事態を未然に防ぐことができ
る。又、第２のゾーンは、第１のゾーンと同様に、下が
り勾配と上がり勾配とで0.2℃のヒステリシスを有して
いるので、運転周波数が頻繁に変化することがなく、円
滑な運転を行なうことができる。

第６図は、上述の動作を実現する制御装置13の具体的
な処理手順を示すフローチャートである。

この第６図において、運転が開始されると、制御装置
13は、温度センサ15により検出される室温と室温設定器
18により設定される設定温度とを取り込み、その差温の
変動範囲により第１のゾーン群を形成し、現在室温がい
ずれの第１のゾーン内にあるかを判断する。そして、そ
の第１のゾーンに相当する運転周波数信号を決定し周波
数変換装置11に出力する（ステップ101〜102）。そし
て、再び、上述の処理と同様の処理を行ない第１のゾー
ンを判断しその第１のゾーンが設定温度を含む制御目標
ゾーンZ₅であるかどうかを判断する（ステップ103〜10
4）。室温が制御目標ゾーン内にあればステップ103に戻
り、制御目標ゾーン内になければステップ105に進み、
室温が設定温度より大きいかどうかを判断する。室温が
設定温度より大きければステップ106に進み、室温が第
１のゾーンを移行したかどうかを判断する。この処理
は、前回、第１のゾーン判断をした時に、室温がどの第
１のゾーン内にあるかを記憶しておき、次に、第７のゾ
ーン判断をした時、室温が第１のゾーンを移行したかど
うかを判断すればよい。ステップ106で、第１のゾーン
を移行していれば、下がり勾配か上がり勾配かを判断す
る（ステップ107）。下がり勾配であればステップ108で
現在運転周波数から10Hz減じた運転周波数信号を出力
し、ステップ103に戻る。上がり勾配であれば現在運転
周波数に10Hz加えた運転周波数信号を出力し（ステップ
109）、ステップ103に戻る。ステップ106で、第１のゾ
ーンを移行していなければ、第２のゾーンを判断し、第
２のゾーンを移行したかどうかを判断する（ステップ11
0〜111）。第２のゾーンを移行していなければステップ
103に戻り、第２のゾーンを移行していれば上がり勾配
が下がり勾配かを判断する（ステップ112）。下がり勾
配であればステップ103に戻り、上がり勾配であれば現
在運転周波数に5Hz加えた運転周波数信号を出力し（ス
テップ113）、ステップ103に戻る。以上は室温が設定温
度より高い場合のフローチャートであるが、次に室温が
設定温度より低い場合のフローチャートを示す。ステッ
プ105で、室温が設定温度より低い場合はステップ114に
進み、室温が第１のゾーンを移行したかどうかを判断す
る。第１のゾーンを移行していれば、下がり勾配か上が
り勾配かを判断し（ステップ115）、上がり勾配であれ
ば現在運転周波数に10Hzを加えた運転周波数信号を出力
し（ステップ116）、ステップ103に戻る。この場合、室
温は制御目標ゾーンZ₅に移行している。ステップ115
で、下がり勾配であればZ₆ゾーンであるかどうかを判断
し（ステップ117）、Z₆ゾーンであれば現在運転周波数
から10Hz減じた運転周波数信号を出力する（ステップ11
8）。Z₆ゾーンでなければZ₇ゾーンであると判断し、運
転を停止させる（ステップ119）。次に、ステップ114
で、室温が第１のゾーンを移行していなければ第２のゾ
ーン判断をし、第２のゾーンを移行したかどうかを判断
する（ステップ120〜121）。第２のゾーンを移行してい
なければステップ103に戻り、第２のゾーンを移行して
いれば下がり勾配か上がり勾配かを判断する（ステップ
122）。上がり勾配であればステップ103に戻り、下がり
勾配であればステップ123に進む。ステップ123では、現
在運転周波数が25Hzかどうかを判断し、25Hzでないなら
ば現在運転周波数から5Hz減じた運転周波数信号を出力
し（ステップ124）、ステップ103に戻る。現在運転周波
数が25Hzであれば、25Hz未満の運転周波数は設定されて
いないので、運転を停止する（ステップ119）。運転停
止後は、第１のゾーンを判断し、室温が制御目標ゾーン
Z₅内にあるかどうかを判断する（ステップ125〜126）。
制御目標ゾーンZ₅内になければステップ119に戻り、Z₅
ゾーン内にあれば35Hzの運転周波数信号を出力してステ
ップ103に戻る。

かくして、圧縮機は室温の属する第１のゾーンに相当
する運転周波数で運転されると共に、制御目標ゾーン以
外の第１ゾーン内で安定傾向になると、運転周波数を補
正制御することができる。

以上のように本実施例によれば、本制御装置は室温と
設定温度との差温の変動範囲を0.6℃の温度幅で複数に
分割した第１のゾーン群と、前記差温の変動範囲を0.2
℃の温度幅で複数に分割した第２のゾーン群を形成し、
室温が設定温度から遠ざかる方向に変化して、第１のゾ
ーンを移行した時は運転周波数を10Hz増減させ、第２の
ゾーンを移行した時も運転周波数を5Hz増減させるが、
室温が設定温度に近づく方向に変化して、第１のゾーン
を移行した時は運転周波数を10Hz増減させ、第２のゾー
ンを移行した時は運転周波数信号を変化させない、とと
もに室温が第１のゾーンと第２のゾーンを同時に移行し
た時は第１のゾーンのみ移行したとして制御することに
より、室温が第１のゾーン群中の制御目標ゾーン以外の
ゾーン内で安定傾向となっても、室温変動により、第２
のゾーンを設定温度から遠ざかる方向に移行した時に運
転周波数は5Hz増減され、又、室温が設定温度に近づく
方向に変化して第２のゾーンを移行しても運転周波数を
変化させないため、室温が同一の第１のゾーン内で安定
するのを防止することができる。本実施例においては冷
房運転について説明してきたが、暖房運転についても同
様に効果があることは言うまでもない。

発明の効果以上のように本発明における制御装置は、室温設定器
により設定される設定温度と温度センサにより検出され
る室温との差温の変動範囲を第１の温度幅で複数に分割
した第１のゾーン群を形成するとともに、さらに、前記
差温の変動範囲を第１の温度幅よりも小さく設定した第
２の温度幅で複数に分割した第２のゾーン群を形成し、
室温が前記設定温度から遠ざかる方向に変化して前記第
１のゾーンまたは前記第２のゾーンを移行した時は運転
周波数信号をそれぞれ所定値だけ変化させ、一方、室温
が前記設定温度に近づく方向に変化して前記第１のゾー
ンを移行した時は運転周波数信号を所定値だけ変化させ
るが、前記第２のゾーンを移行した時は運転周波数信号
を変化させないことを特徴とすることにより、室温が第
１のゾーン群中の設定温度を含む制御目標ゾーン以外の
ゾーン内で安定傾向になっても、そのゾーン内で室温変
動があり、第１のゾーン群の温度幅よりも小さい温度幅
の第２のゾーン群において、室温が設定温度から遠ざか
る方向に変化して第２のゾーンを移行した時は運転周波
数信号を設定温度に近づくように所定値だけ変化させ、
反対に、室温が設定温度に近づく方向に変化して第２の
ゾーンを移行した時は運転周波数信号を変化させないた
め、室温が制御目標ゾーン以外の同一の第１のゾーン内
で安定傾向になっても短時間で運転周波数の増減を行な
うためすみやかに制御目標ゾーンに到達させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における空気調和機の機能ブ
ロック図、第２図は同第１図の冷房運転時のゾーン分割
図、第３図は空気調和負荷が中程度の場合の動作説明
図、第４図は空気調和負荷が比較的大きい場合の動作説
明図、第５図は空気調和負荷が比較的小さい場合の動作
説明図、第６図はフローチャート図、第７図は従来の空
気調和機の冷凍サイクル図、第８図は回路ブロック図、
第９図はリモコン構成図、第10図はゾーン分割図であ
る。３……圧縮機、４……室外コイル、５……減圧器、６…
…室内コイル、18……室温設定器、15……温度センサ、
11……周波数変換装置、13……制御装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機，室外コイル，減圧器，室内コイル
等よりなる冷凍サイクルと、室温目標値を設定する室温
設定器と、室内温度を検出する温度センサと、周波数を
変えることにより前記圧縮機の回転数を変える周波数変
換装置と、前記周波数変換装置に運転周波数信号を与え
る制御装置とを有し、前記制御装置は、前記室温設定器
により設定される設定温度と前記温度センサにより検出
される室温との差温の変動範囲を第１の温度幅で複数に
分割した第１のゾーン群を形成するとともに、前記差温
の変動範囲を第１の温度幅よりも小さく設定した第２の
温度幅で複数に分割した第２のゾーン群を形成し、室温
が前記設定温度から遠ざかる方向に変化して、前記第１
のゾーンまたは前記第２のゾーンを移動した時、前記運
転周波数信号をそれぞれ所定値だけ変化させ、一方、室
温が前記設定温度に近づく方向に変化して、前記第１の
ゾーンを移行した時、前記運転周波数信号を所定値だけ
変化させるが、前記第２のゾーンを移行した時は前記運
転周波数信号を変化させないよう構成した空気調和機の
制御装置。