JPS60138349A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は能力可変圧縮機を塔載した空気調和機に関する
。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

現在、空気調和の快適性の向上、省エネルギーの点で擾
秀な能力可変圧縮機を備えた空気調和機が増加している
。このような空気調和機は特開昭５７−６７７３５号に
示されている。

そこで、この空気調和機を第１図、第２図、第３図を参
照して説明する。

この空気調和機は、冷・暖房可能なヒートポンプ式空気
調和機で、能力可変圧縮機１、冷・暖房切換用四方弁２
、室外熱交換器３、減圧装置４１、室内熱交換器５を順
次配管により接続した冷凍サイクルおよび室内ファン６
、室外ファン７を有している。

そして、能力可変圧縮機１は、インバータ装置８の出力
を圧縮機モータ９の電源としている。このため、インバ
ータ装置８の出力、すなわち、疑似正弦波交流の周波数
を変化させることにより、圧縮機モータ９の回転数が変
化し、圧縮機の能力が増減される。

また、インバータ装置８の交流出力の周波数は、室温を
検知するサーミスタからなる室温センサ１０と使用者が
手動で室温を設定する室温設定回路１１０両出力比較に
よって決定される。

この空気調和機では、この比較・決定は、マイコン、Ｒ
ＯＭ、ＲＡＭ等で構成され、室温センサ１０と室温設定
回路１１を入力とする制御装置１２によって行なわれる
。この制御装置１２ではまず検知室温と設定温度の差が
められる。そして、この差の値をあらかじめ記憶してい
る温度差ゾーンのいずれに属するかを判断し、その属す
るゾーンに応じて、あらかじめゾーンに対応して記憶し
ている周波数指令信号をインバータ装置８に出力する。

冷房運転時を例にとってこのゾーンと周波数の関係を第
２図に示す。

同図ではゾーンａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの１＠に温度差が犬
で、各ゾーンａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅにはそれぞれ周波数０
．Ｎｕ、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４が対応しており、０＜Ｎｌ＜
Ｎ２＜Ｎ３＜Ｎ４となっている。

このため、温度差が太（ゾーンａ）で高能力（Ｎ４）、
温度差小（ゾーンｂ）で低能力（Ｎｌ）となり、空調負
荷に応じた、室温制御性の良い運転が行なわれる。

しかし、空気調和機の能力は圧縮機能力（インバータ装
置の出力周波数）のみに決定されるのではなく室外気温
にも依存している。この関係を表１（冷房時）に示す。

表１ この表１かられかるように、室外気温と空気調和機の能
力は反比例の関係となっている。（なお暖房運転時は逆
に比例関係となる。） また、空調負荷と室外気温の関係は比例関係（暖房運転
時は反比例）となる。そこで、第３図に、空気調和機が
室外気温３５℃においても充分冷房できるように、ゾー
ンに対応するインバータ装置の出力を設定した場合の室
外気温に対する空気調和機の能力変化と空調負荷変化を
示す。

この場合、室外気温が３５℃以下の低い値である場合、
各周波数Ｎ１〜Ｎ４における空気調和機の能力は増加し
、逆に空調負荷は低下するため、能力が空調負荷に対し
て過大となり室温の低下速度が速くなる。

その結果、室温が部分的に過冷却され温度分布が悪くな
り、使用者に不快感を感じさせることＫなる。また、室
温センサの応答以上に室温低下が速くなり、室温低下に
応じて能力を低下させる制御に遅れを生じてしまい、周
波数Ｎｌで空調負荷と能力が平衡を保つ場合でも室温応
答の遅れにより停止シーｙ（ａゾーン）に突入し、０Ｎ
１０ＦＦ運転や、室温変動の大きい運転になるという欠
点があった。

また、この場合には不必要な高能力運転時間が長くなり
、電力消費量も多くなっていた。

〔発明の目的〕

本発明は、室外気温の変化による空調負荷変化に対応し
て空気調和機の能力、すなわち能力可変圧縮機の能力を
制御することにより、室温変動を小さくするとともに、
より一層省エネルギー運転のできる空気調和機を提供す
ることを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、能力可変圧縮機を備えた空気調和機において
、室温設定器と室温センサと室外気温をいて所定の能力
制御信号を出力する制御装置と、この能力制御信号の指
令する能力となるように能力可変圧縮機を駆動する駆動
装置とを具備する空気調和機である。

〔発明の実施例〕

本発明の第１の実施例を第４図、第５図および第６図に
沿って説明する。なお、従来例である第１図と同一部分
は同一符号を付して示す。

本実施例の空気調和機は、従来と同様の、能力可変圧縮
機１、圧力弁２、室外熱交換器３、減圧装置４、室内熱
交換器５を順次連通してなる冷凍サイクルを有している
。そして、能力可変圧縮機１の圧縮機モータ９を駆動す
る駆動装置としてインバータ装置８が設けられている。

このインバータ装置８は、室温設定回路１７、室温セン
サ１２および室外気温を検知する室外温度センサ１３を
入力とする制御装置１５からの能力制御信号によってそ
の出力が制御されている。

以下、第５図に示す機能ブロック図に従って、マイコン
等からなる制御装置１５を詳述する。制御装置１５は、
室温設定回路１１と室温センサ１２を入力とする演算手
段１６、この演算手段１６を入力とするゾーン判断手段
１８、室外温度センサ１３を入力とするゾーンパターン
選択手段１７、このゾーンパターン選択手段１７とゾー
ン判断手段１８を入力とし、インバータ装置８に能力制
御信号を出力する出力手段１９から構成されている。

これら各手段の動作を以下に説明する。まず演算手段１
６は、室温設定回路１１と室温センサ１２の出力からそ
の温度差をめて出力する。そして、ゾーン判断手段１８
はこの温度差に応じて所属ゾーンを判断する。本実施例
ではゾーンは第６図に示すようにａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、
ｆ、ｇの≧゛７７段階−ンに分けられている。また、ゾ
ーン？（パ ′キハターン選択手段１３は、あらかじめ記憶されてい
る３種類のゾーンパターンから、室外温度センサ１３の
検知温度に基づいて最適のゾーンパターンを選択する。

このゾーン・くターンを表２に示す。

なお同ゾーンパターンは冷房運転の場合を示し、０＜Ｎ
ｌ＜Ｎ２＜Ｎ３＜Ｎ４である。

表　２ すなわち、本実施例ではパターンエ、■、■０３種類の
ゾーンパターンが鴫憶されており、各ゾーンパターン中
の各ゾーンには、能力制御値であるインバータ装置出力
周波数がそれぞれ設定されている。そして、パターン選
択手段１３は室外気温が３５℃以上でパターンＩ、２８
〜３４℃で・くターンＩ、２７℃以下でパターン■を選
択する。

なお、これらの各ゾーンパターン中の各ゾーンに対応し
て設定されているインバータ装置出力周波数はパターン
Ｉ、Ｉ、■の順に低（なっている。

すなわち、室外気温が低くなるに従って、空気調和機の
能力が早めに低下するように設定されている。

最後に、出力手段１９はゾーンパターン選択手段１７で
選択されたゾーンパターンにおいて、ゾーン判断手段１
８で判断された所属ゾーンに対応して設定されているイ
ンバータ装置出力周波数に応じた能力制御信号を出力す
る。

そして、出力手段１９による能力制御信号により指令さ
れた周波数の交流出力をインバータ装置８が出力し、所
定能力で空気調和機の運転が行なわれる。

本実施例の空気調和機の動作の一例を上げると室外気温
２９℃、室温２９．５℃、設定温度２６℃の場合、室温
と設定温度の差は３．５℃であり、所属ゾーンは室温降
下中ならばｅゾーン、上昇中ならはパターンと判断され
る。またゾーンパターンは室外気ＩＭ２９℃からパター
ンＩが遺ばれる。この結果、室温降下中はＮ　ａ　（Ｈ
２）、上昇中であればＮ　２　（Ｈ２）の能力制御信号
がインバータ装置８に送られる。また他の条件が同一で
、室外気温が３５℃以上であれば、ゾーンパターンがパ
ターンエであり、室温降下中及び室温上昇中ともにＮ４
（Ｈ２）の能力制御信号が送られる。

以上のように、本実施例によれは室外気温が低い場合は
室温が設定室温に近ずく過程で、早めに空気調和機の能
力低下を行なうため、室温低下スピードに対して能力制
御の追従性が向上し、室温の制御性が高（、室温変動の
少ない空調が可能となるとともに、不必要な高能力運転
がな（１ｒり省エネルギー効果もある。

また、以上は冷房運転時で説明したが、暖房運転時は逆
に室外気温が高いほど、各ゾーンに対するインバータ装
置出力周波数を低下させることによって同様の効果が得
られる。

次に第２の実施例を第７図に沿って説明する。

この実施例は、第１の実施例と同じ第４図に示す構成で
、制御装置１５のみが異なる。

制御装置１５は室温設定回路１１と室温センサ１２を入
力とする演算手段１６と、この演算手段１６と室外温度
センサ１３を入力とする温度差補正手段２０、温度差補
正手段２０を入力とするゾーン判断手段１８、ゾーン判
断手段１８を入力としインバータ装置８に能力制御信号
を発する出力手段１９により構成されている一８ 以下、制御装置１５を構成する各手段を説明する。演算
手段１６は、室温設定回路１１の設定温度と室温センサ
１２の検知室温の差をめる。そして温度差補正手段２０
は演算手段１６によりめた温度差を室外温度センサ１３
の検知温度に応じて補正し、補正後の温度差をゾーン判
断手段１８に出力する。この温度差補正手段２０による
補正は、次に示す式で行なわれる。

Ｔ＝α苦Ｔｌ）苦を 但し、α：補正係数、Ｔｐ：室外温度センサ検知温度、
ｔ：設定室温と検知室温の差、Ｔ：補正後の温度差であ
る。

次に、ゾーン判断手段１８は、従来同様の１つのゾーン
パターンのみを記憶しており、そのゾーンパターンにお
いて補正後の温度差が属するゾーンを判断する。そして
、出力手段１９は、このゾーンパターンにおいて、ゾー
ン判断手段１８が判断したゾーンに対応するインバータ
装置出力周波数に応じた能力制御信号を出力する。その
後この能力制御信号に基づいて、第１の実施例と同様（
空気調和機の能力制御が行なわれる。

この第２の実施例によれば、設定室温と検知室温の差を
室外気温によって補正舅、この補正後の差によって空気
調和機の能力を決定するため、第１の実施例よりも室温
の制御性が高く、室温変動の少ない空調が可能となる。

さらに、この実施例では従来同様ゾーンパターンを１種
類だけ記憶しておけは良く、記憶量の増加によるＲＯＭ
容量の増大の必要もな（、実用的な効果も有している。

また、第１、第２の実施例では室外温度センサにより直
接室外気温を検知したが、この室外気温を室外熱交換器
温度から間接的に検知しても良い。

この場合、ヒートポンプ式空気調和機では、除霜のだめ
に設けられている室外熱交温度センサで兼用できるとい
う利点がある。

〔発明の効果〕

本発明は、室温と設定温度との差と室外温度により決定
される空調負荷に能力可変圧縮機の能力全追従させて制
御するため、不必要な高能力運転時間が短かく、室温変
動の少ない快適な窒調が可能となる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の能力可変圧縮機を塔載した空気調和機の
冷凍サイクルと制御ブロックを示す図、第２図は同空気
調和機の制御のために温度差と室温変化及び時間によっ
て区分されるゾーンを示す図、第３図は室外気温に対す
る空気潤相機能力と空調負荷の変化を示すグラフ、第４
図は本発明の第１の実施例に係る空気調和機の冷凍サイ
クルと制御ブロックを示す図、第５図は同空気調和機の
制御ブロック図、第６図は同空気調和機の温度差と室温
変化及び時間によって区分されるゾーンを示す図、第７
図は本発明の第２の実施例に係る空気調和機の制御ブロ
ック図である。 １・・・能力可変圧縮機　２・・・四方弁３・・・室外
熱交換器　４・・・減圧装置５・・・室内熱交換器　８
・・・インバータ装置９・・・圧縮機モータ　１１・・
・室温制御回路１２・・・室温センサ　１３・・・室外
温度センサ１５・・・制御装置　１６・・・演算手段１
７・・・ゾーンパターン選択手段 １８・・・ゾーン判断手段　１９・・・出力手段２０・
・・温度差補正手段 第２図 （０Ｃ） 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、能力可変圧縮機、室外熱交換器、減圧装置および室
   内熱交換器などを順次連通してなる冷・凍サイクルと、
   室温を設定する室温設定器と、室温を一検知する室温セ
   ンサと、室外温度または室外熱交換器温度を検知する室
   外温度センサと、設定室温と検知室温の差および前記室
   外温度センサの検知温度に基いて能力制御信号を出力す
   る制御装置と、この制御装置の出力する能力制御信号に
   応じて前記能力可変圧縮機を所定能力に駆動する駆動装
   置とを具備することを特徴とする空気調和機。 ２、制御装置は、設定室温と検知室温の差をめる演算手
   段と、この演算手段によってめられた差が、設定温度と
   検知室温の差の変動範囲によって分けられる複数のゾー
   ンのいずれに属するかを判断するゾーン判断手段と、各
   ゾーンそれぞれに対応して能力制御値が設定されている
   ゾーンパターンを複数ノくターン記憶しており、この複
   数・（ターンの中から室外温度センサの検知温度に応じ
   て１つのゾーンパターンを選択するゾーンパターン選択
   手段と、このゾーンパターン選択手段により選択された
   ゾーンパターンにおいて、前記ゾーン判断手段で判断さ
   れた所属ゾーンに設定されている能力制御値に応じた能
   力制御信号を出力する出力手段とからなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の空気調和機。 ３、制御装置は、設定室温と検知室温の差をめる演算手
   段と、この演算手段によって得られた差の値を室外温度
   センサの検知温度に応じて補正する温度差補正手段と、
   設定室温と検知室温の差の変動範囲を複数のゾーンに分
   け、前記温度差補正手段によって得られた補正後の差が
   いずれのゾーンに属するかを判断するゾーン判断手段と
   、このゾーン判断手段によって判断されたゾーンに対応
   する能力制御信号を出力する出力手段とからなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空気調和機。