JP2001201198A - 空気調和機の制御方法 - Google Patents

空気調和機の制御方法

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JP2001201198A
JP2001201198A JP2000011243A JP2000011243A JP2001201198A JP 2001201198 A JP2001201198 A JP 2001201198A JP 2000011243 A JP2000011243 A JP 2000011243A JP 2000011243 A JP2000011243 A JP 2000011243A JP 2001201198 A JP2001201198 A JP 2001201198A
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temperature
discharge
outdoor heat
compressor
pressure
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Atsushi Itagaki
敦 板垣
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Fujitsu General Ltd
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Fujitsu General Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/21Refrigerant outlet evaporator temperature

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  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機の吐出圧力と吸入圧力の圧力差と、冷
媒の吐出温度および室外熱交温度を検出し、(S−H
量)を算出しスーパーヒート制御を行うことにより、ハ
ンチング起こさず応答性の良い空気調和機の制御方法を
提供する。 【解決手段】 冷媒回路を形成し、(SーH量)を目標
値に合わせるように、膨張弁を調節するもので、圧縮機
の吐出側と吸入側間に、吐出圧力と吸入圧力の圧力差Δ
Pを検出する圧力センサを設け、圧縮機の吐出側に吐出
温度T3を検出する吐出温度センサを設け、室外熱交換器
に、室外熱交温度を検出する室外熱交温度センサを設
け、検出した室外熱交温度と圧力差ΔPにより凝縮温度T
1及び蒸発温度T2を算出し、凝縮温度T1と検出した吐出
温度T3とにより、圧縮機の圧縮行程の終わる吐出点TPを
算出し、吐出点TPの延長線と蒸発温度T2の延長線との交
点より、圧縮機の冷媒の吸入温度T4を算出し、吸入温度
T4と蒸発温度T2の差により(SーH量)を算出しスーパ
ーヒート制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータ式空気調和
機の冷凍サイクルを構成する膨張弁(電子膨張弁)の開
度制御技術に係り、特に詳しくはスーパーヒート量を目
標値に合わせる、いわゆるスーパーヒート制御を行う空
気調和機の制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の空気調和機は、例えば図4に示す
ように、圧縮機21、四方弁22、室内熱交換器23、
室外熱交換器24および膨張弁25等からなる冷凍サイ
クルを有する。冷房運転時には、四方弁22の切り換え
により冷媒を図4の破線矢印にしたがって室内熱交換器
23から圧縮機21に、さらに圧縮機21から室外熱交
換器24、膨張弁25を介して室内熱交換器23に戻す
一方、リモコンの設定風量等に応じて室内側ファンを回
転制御し、室内熱交換器23で熱交換した冷風を室内に
吹き出し、室内温度と設定温度との差に応じた所定運転
周波数で圧縮機21を運転して室温をコントロールす
る。
【0003】暖房運転時には、冷房運転時と逆に冷媒を
室外熱交換器24から圧縮機21に、さらに圧縮機21
から室内熱交換器23、膨張弁25を介して室外熱交換
器24に戻す一方(図4の実線矢印参照)、リモコンの
設定風量等に応じて室内ファンを回転制御し、室内熱交
換器23で熱交換した温風を室内に吹き出し、室内温度
と設定温度との差に応じた所定運転周波数で圧縮機21
を運転して室温をコントロールする。
【0004】そのため、図5に示すように、マイクロコ
ンピュータやドライブ回路等からなる室内機制御部26
および室外機制御部27を備え、室内機制御部26はリ
モコンによる指示にしたがって室内ファンを制御すると
ともに、室外機制御部27に所定指令(室温と設定値の
差に応じた運転周波数等)を転送し、室外機制御部27
はその指令により圧縮機21等を制御する。
【0005】また、この空気調和機は、室内熱交換器2
3の熱交温度を検出する室内熱交サーミスタ28、圧縮
機21の吸入温度を検出するサクションサーミスタ29
および室外熱交換器24の熱交温度を検出する室外熱交
サーミスタ30を備えている。そして、室外機制御部2
7においては、圧縮機21の吸入温度と蒸発器の温度
(熱交温度)との差(S−H量)を目標値(一定)に合
わせるようスーパーヒート制御を行う、つまり膨張弁2
5の開度を所定に制御し、冷凍サイクルの安定化を図
る。例えば、1分毎に(S−H量)を検出し、この(S
−H量)と目標(S−H量)値との差に応じて膨張弁2
5のモータを制御し、その膨張弁25の開度を調節す
る。
【0006】しかしながら、上記空気調和機の制御方法
においては、冷房時の蒸発温度データを得るため、室内
熱交換器23から温度データを室外熱交換器24の室外
機制御部27に送信する必要がある。しかし、特にスプ
リット型で配管を長くし、かつインバータの低速域運転
においては、データの時間的な遅れが生じハンチングを
起こす原因となる。図6に示すように、(S−H量)が
目標(S−H量)値に対して上下に大きく変動し、ハン
チング状態となり、これに伴って膨張弁25が大きく開
き、大きく閉じる動作を繰り返すために、冷凍サイクル
が安定せず、結果室内環境の悪化を招くことになる。
【0007】また、室内温度の急激な変化に対して膨張
弁25の制御に遅れが生じると、ハンチングし、膨張弁
25の開度が一度大き過ぎ、あるいは小さ過ぎになる
と、どうしても膨張弁25を閉じ過ぎ、あるいは開き過
ぎの方向へ制御が行われることになり、結果(S−H
量)がハンチングする。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点に鑑みなされたもので、室内機側からのデータを
使用せず、圧縮機の吐出圧力と吸入圧力の圧力差と、冷
媒の吐出温度および室外熱交温度を検出し、これらのデ
ータから室外制御部で(S−H量)を算出し、スーパー
ヒート制御を行うことにより、ハンチングを起こさず応
答性の良い空気調和機の制御方法を提供することを目的
としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、圧縮機と、四方弁と、室
内熱交換器と、膨張弁と、室外熱交換器を順次接続し冷
媒回路を形成し、(SーH量)を目標値に合わせるよう
に、前記膨張弁の開閉度合を調節する空気調和機の制御
方法において、前記圧縮機の吐出側と吸入側間に、吐出
圧力と吸入圧力の圧力差を検出する圧力センサを設ける
とともに、前記圧縮機の吐出側に冷媒の吐出温度を検出
する吐出温度センサを設ける一方、前記室外熱交換器
に、同室外熱交換器の温度を検出する室外熱交温度セン
サを設け、同室外熱交温度センサで検出した室外熱交換
器温度と、前記圧力センサで検出した圧力差とにより凝
縮温度および蒸発温度を算出し、同凝縮温度と前記吐出
温度センサで検出した吐出温度とにより、前記圧縮機の
圧縮行程の終わる吐出点を算出し、同吐出点の延長線と
前記蒸発温度の延長線との交点より、前記圧縮機の冷媒
の吸入温度を算出し、同吸入温度と前記蒸発温度の差に
より(S−H量)を算出し、スーパーヒート制御を行う
構成となっている。
【0010】また、前記室外熱交温度センサを前記室外
熱交換器の冷房時の入口側に設けた構成となっている。
【0011】また、前記スーパーヒート制御を行う制御
部を室外機側に設けた構成となっている。
【0012】また、前記空気調和機がスプリット型で構
成されている。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図面の
実施例に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の空気
調和機の冷媒回路図、図2は空気調和機の制御方法のブ
ロック図、図3は(SーH量)の算出を説明するための
グラフ図である。図において、1は冷媒を圧縮し高温高
圧のガスにする圧縮機、2は冷媒の流れる方向を変えて
冷房運転と暖房運転等の切り換えを行う四方弁、3は冷
房運転時に蒸発器、暖房運転時に凝縮器として機能する
室内熱交換器、4は冷媒の流れを抑え、減圧する絞り機
構としての膨張弁、5は冷房運転時に凝縮器、暖房運転
時に蒸発器として機能する室外熱交換器で、これらを順
次接続し冷媒回路を形成している。
【0014】上記構成において、冷房運転時には圧縮機
1から吐出した高温高圧の冷媒は破線矢印で示すよう
に、四方弁2を経て室外熱交換器5、膨張弁4、室内熱
交換器3の順に流れ、再度四方弁2を経て圧縮機1に戻
る。これに対し、暖房運転時には圧縮機1から吐出した
冷媒は実線矢印で示すように、四方弁2を経て、室内熱
交換器3を流通し、膨張弁4を通り室外熱交換器5の順
に流れ、再度四方弁2を経て圧縮機1に戻ることにな
る。
【0015】前記圧縮機1の吐出側1aと吸入側1b間
に、吐出圧力P2と吸入圧力P1の圧力差ΔPを検出する圧
力センサ6を設けるとともに、前記圧縮機1の吐出側1
aに冷媒の吐出温度を検出する吐出温度センサ7を設け
る一方、前記室外熱交換器5の冷房時の入口側に、同室
外熱交換器5の温度を検出する室外熱交温度センサ8を
設け、これら各センサの出力データは、前記室外熱交換
器5に設けられた制御部9に入力され、(S−H量)を
算出し、その出力信号により前記膨張弁4の開閉度合い
を調節しスーパーヒート制御を行う構成となっている。
【0016】次に図3は(S−H量)の算出方法を説明
する図で、横軸にエンタルピ、縦軸に圧力をとり、飽和
液線Lおよび飽和蒸気線Sを表した特性図である。冷媒
はその種類により、凝縮圧力と凝縮温度、および蒸発圧
力と蒸発温度がそれぞれ相関関係があり、凝縮圧力およ
び蒸発圧力から凝縮温度および蒸発温度を求めることが
できる。
【0017】図3にて冷房時を例に(S−H量)の算出
を説明する。前記室外熱交温度センサ8で検出した室外
熱交温度(凝縮温度T1) から吐出圧力P2が決まる。次に
前記圧力センサで検出した圧力差ΔPにより吸入圧力P
1、すなはち蒸発温度T2を算出することができる。次に
前記吐出温度センサ7で検出した吐出温度T3と前記凝縮
温度T1とにより、前記圧縮機1の圧縮行程の終わる吐出
点TPを算出する。前記圧縮行程は使用する圧縮機によっ
て理論値に対して係数で補正して求めることができる。
【0018】前記吐出点TPの延長線と前記蒸発温度T2の
延長線との交点より、前記圧縮機1の冷媒の吸入温度T4
が算出される。同吸入温度T4と前記蒸発温度T2の差(T4-
T2)が(S−H量)となり、この(S−H量)を目標値
になるようにスーパーヒート制御を行う。
【0019】また、前記空気調和機がスプリット型で、
スーパーヒート制御を行う制御部9を室外機側に設けた
構成であっても、室内機側からのデータを使用せず、デ
ータを室外機側で算出するため、室内機と室外機間に配
管が長くてもハンチングを起こさず応答性の良いものと
なる。
【0020】以上説明したように、室内機側からのデー
タを使用せず、圧縮機1の吐出圧力P2と吸入圧力P1の圧
力差ΔPと、冷媒の吐出温度T1および室外熱交温度(例
えば冷房時の凝縮温度T1)を検出し、これらのデータか
ら室外側の制御部9で(S−H量)を算出し、スーパー
ヒート制御を行うことにより、ハンチングを起こさず応
答性の良い空気調和機の制御方法となる。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明においては、室内機
側からのデータを使用せず、圧縮機の吐出圧力と吸入圧
力の圧力差と、冷媒の吐出温度および室外熱交温度を検
出し、これらのデータから室外制御部で(S−H量)を
算出し、スーパーヒート制御を行うことにより、ハンチ
ング起こさず応答性の良い空気調和機の制御方法とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による冷媒回路図である。
【図2】本発明による空気調和機の制御ブロック図であ
る。
【図3】本発明による(S−H量)の算出方法を説明す
る図である。
【図4】従来例による冷媒回路図である。
【図5】従来例による空気調和機の制御ブロック図であ
る。
【図6】従来例によるスーパーヒート制御でのハンチン
グ状態を表した図である。
【符号の説明】
1 圧縮機 2 四方弁 3 室内熱交換器 4 膨張弁 5 室外熱交換器 6 圧力センサ 7 吐出温度センサ 8 室外熱交センサ 9 制御部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機と、四方弁と、室内熱交換器と、
    膨張弁と、室外熱交換器を順次接続し冷媒回路を形成
    し、スーパーヒート量(SーH量)を目標値に合わせる
    ように、前記膨張弁の開閉度合を調節する空気調和機の
    制御方法において、 前記圧縮機の吐出側と吸入側間に、吐出圧力と吸入圧力
    の圧力差を検出する圧力センサを設けるとともに、前記
    圧縮機の吐出側に冷媒の吐出温度を検出する吐出温度セ
    ンサを設ける一方、前記室外熱交換器に、同室外熱交換
    器の温度を検出する室外熱交温度センサを設け、同室外
    熱交温度センサで検出した室外熱交換器温度と、前記圧
    力センサで検出した圧力差とにより凝縮温度および蒸発
    温度を算出し、同凝縮温度と前記吐出温度センサで検出
    した吐出温度とにより、前記圧縮機の圧縮行程の終わる
    吐出点を算出し、同吐出点の延長線と前記蒸発温度の延
    長線との交点より、前記圧縮機の冷媒の吸入温度を算出
    し、同吸入温度と前記蒸発温度の差により(SーH量)
    を算出し、スーパーヒート制御を行うようにしたことを
    特徴とする空気調和機。
  2. 【請求項2】 前記室外熱交温度センサを前記室外熱交
    換器の冷房時の入口側に設けてなることを特徴とする請
    求項1記載の空気調和機。
  3. 【請求項3】 前記スーパーヒート制御を行う制御部を
    室外機側に設けてなることを特徴とする請求項1記載の
    空気調和機。
  4. 【請求項4】 前記空気調和機がスプリット型であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の空気調和機。
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