JP2002039602A

JP2002039602A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2002039602A
Application number: JP2000225426A
Authority: JP
Inventors: Hidehiko Kataoka; 秀彦片岡; Shinichi Sakamoto; 真一坂本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2002-02-06
Anticipated expiration: 2020-07-26
Also published as: JP3541788B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高圧飽和温度の推定値を精度良く求めること
を可能とし、電源電圧、力率の影響を受けずに信頼性を
高く維持し、運転効率を向上する。【解決手段】アクティブフィルタの２次側の電圧ＶIN
および電流ＩINを検出し（ステップＳ５１）、これから
圧縮機の消費電力INPUTを算出し（ステップＳ５２）、
インバータ回路の出力周波数ＦOUTおよび圧縮機の吸入
圧力ＬＰを検出し（ステップＳ５３）、これらに基づい
て高圧値ＨＰを算出して（ステップＳ５４）、さらに高
圧相当飽和温度ＴDSを算出する（ステップＳ５５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機、特
に、インバータ回路により駆動される圧縮機駆動モータ
を備えた空気調和機における高圧飽和温度推定方法およ
びこの方法を備えた空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な空気調和機の冷媒回路として、
室外機内に配置されるアキュムレータ、圧縮機、四路切
換弁、室外熱交換器と、室内機内に配置される室内熱交
換器とが冷媒配管によって接続されたものがある。

【０００３】圧縮機はインバータ回路の出力信号が供給
される圧縮機駆動モータによって駆動される。インバー
タ回路の出力信号は、外気環境やユーザからの指示に応
じた運転状態にするために、その周波数が制御されて圧
縮機駆動モータに入力される。

【０００４】インバータ回路の出力周波数は、各種セン
サが検出する検出値に基づいて現在の運転状態を把握
し、目標とする運転状態となるような周波数に設定され
る。インバータ回路の出力周波数は、圧縮機の運転可能
な最低周波数以上に設定され、また圧縮機の吐出側が異
常高圧とならないように制限が設けられ、この範囲内で
の制御が行われる。

【０００５】圧縮機の吐出側が異常高圧となる危険性が
あるか否かは、高圧飽和温度を検出してこれがどのよう
な温度範囲にあるかによって判別することができる。た
とえば、冷房運転時においては、室外熱交換器の中間部
に設けられる熱交中間サーミスタの検出する温度を、高
圧飽和温度とすることができる。現在インバータ回路が
出力している出力周波数では異常高圧となる危険性があ
るため出力周波数の制限を一定時間毎に垂下させる必要
がある温度範囲、現在の出力周波数の制限では異常高圧
になる危険性が少ないので出力周波数の制限を変化させ
ない温度範囲、通常使用エリアであり出力周波数の制限
を解除する温度範囲に分けて、それぞれ垂下ゾーン、無
変化ゾーン、復帰ゾーンとして予め各温度ゾーンを設定
しておく。熱交中間サーミスタが検出する高圧飽和温度
が、どの温度範囲であるかを判別して出力周波数の制限
に関する制御を行って、圧縮機駆動モータに対する出力
周波数の制御を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したようなインバ
ータ回路の出力周波数の制限に関する制御において、熱
交中間サーミスタの検出値を使用することができない場
合が考えられる。そのひとつとして、単純に熱交中間サ
ーミスタを備えていない空気調和機である場合や熱交中
間サーミスタが故障している場合などが考えられる。ま
た、外気温が低温であるのも関わらず冷房運転を行う場
合に、室外熱交換器に液冷媒が溜まり込んで熱交中間サ
ーミスタにおける検出温度が、正確な高圧飽和温度にな
っていない場合が考えられる。

【０００７】このような場合には、圧縮機の消費電力、
出力周波数、圧縮機の吸入圧力などから高圧飽和温度の
推定値を算出し、この推定値に基づいて制御を行うこと
が考えられる。圧縮機の消費電力は、圧縮機駆動モータ
に対する入力電圧検出回路および入力電流検出回路を設
け、各検出回路の検出値に基づいて求めることができ
る。

【０００８】しかしながら、電源電圧の変動や力率の影
響により、圧縮機の消費電力を正確に算出することは困
難であり、前述したような圧縮機保護のための出力周波
数の制限制御や運転効率向上のために用いる高圧飽和温
度の精度が低下し、信頼性および運転効率の向上を図る
ことが困難である。

【０００９】本発明では、高圧飽和温度の推定値を精度
良く求めることを可能とし、電源電圧、力率の影響を受
けずに信頼性を高く維持し、運転効率を向上することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る空気調和機
は、少なくとも圧縮機、室外熱交換器、減圧回路、室内
熱交換器などを有する冷媒回路と、圧縮機を駆動する圧
縮機駆動モータと、圧縮機駆動モータをその出力信号に
より駆動するインバータ回路と、インバータ回路の出力
信号の周波数を現在の運転状況に応じて制御する周波数
制御手段と、インバータ回路に対して一定の電源電圧を
供給するアクティブフィルタと、圧縮機の吸入圧力を検
出する吸入側圧力センサとを備え、周波数制御手段は、
アクティブフィルタの２次側の電圧および電流より圧縮
機の消費電力を算出し、インバータ回路の出力周波数、
吸入側圧力センサが検出する圧縮機の吸入圧力および算
出した圧縮機の消費電力に基づいて高圧飽和温度の推定
値を算出して、インバータ回路の出力周波数を制御す
る。

【００１１】ここで、アクティブフィルタは、１次側に
直列に接続されるリアクタと、２次側に並列に接続され
る定電圧用キャパシタと、リアクタと前記定電圧用キャ
パシタとの中間に並列に挿入されるスイッチング素子
と、２次側電圧が一定となるようにスイッチング素子の
オン・オフ制御を行うアクティブフィルタ駆動手段とを
備える構成とすることができる。

【００１２】また、アクティブフィルタは、１次側電圧
を検出する第１電圧センサと、１次側電流を検出する第
１電流センサと、２次側電圧を検出する第２電圧センサ
と、２次側電流を検出する第２電流センサとを備え、ア
クティブフィルタ駆動手段は、第１電圧センサが検出す
る１次側電圧の位相と第１電流センサの検出する１次側
電流の位相が一致するように１次側電流を制御するよう
に構成できる。

【００１３】この場合、周波数制御手段は、第２電圧セ
ンサが検出する２次側電圧と、第２電流センサが検出す
る２次側電流とを用いて、圧縮機の消費電力を算出する
ように構成できる。

【００１４】さらに、現在の高圧飽和温度に基づいて、
インバータ回路の出力周波数の制限値を一定時間毎に垂
下させるべきであると判断する温度範囲、インバータ回
路の出力周波数の制限値を現在のまま維持すると判断す
る温度範囲およびインバータ回路の出力周波数の制限を
解除すると判断する温度範囲を、それぞれ垂下ゾーン、
無変化ゾーンおよび復帰ゾーンとして予め設定してお
き、周波数制御手段により算出された高圧飽和温度の推
定値を、垂下ゾーン、無変化ゾーン、復帰ゾーンの各温
度範囲と比較して、その比較結果に基づいてインバータ
回路の出力周波数の制限値制御を行う構成とすることが
できる。

【００１５】本発明に係る空気調和機の高圧飽和温度推
定方法は、少なくとも圧縮機、室外熱交換器、減圧回
路、室内熱交換器などを有する冷媒回路と、圧縮機を駆
動する圧縮機駆動モータと、圧縮機駆動モータをその出
力信号により駆動するインバータ回路と、インバータ回
路の出力信号の周波数を現在の運転状況に応じて制御す
る周波数制御手段と、インバータ回路に対して一定の電
源電圧を供給するアクティブフィルタと、圧縮機の吸入
圧力を検出する吸入側圧力センサとを備える空気調和機
において、アクティブフィルタの２次側の電圧および電
流より圧縮機の消費電力を算出し、インバータ回路の出
力周波数、吸入側圧力センサが検出する圧縮機の吸入圧
力および算出した圧縮機の消費電力に基づいて高圧飽和
温度の推定値を算出する。

【００１６】

【発明の実施の形態】〔発明の概要構成〕本発明の１実
施形態が採用される空気調和機の冷媒回路を図１に示
す。

【００１７】室外機１００は、圧縮機１０１、四路切換
弁１０２、室外熱交換器１０３、アキュムレータ１０５
などを備える室外機側冷媒回路を備えている。圧縮機１
０１の吐出側には、吐出圧力の異常上昇を検出するため
の吐出側圧力保護スイッチ１０８が設けられ、圧縮機１
０１の吸入側には、吸入圧力を検出するための吸入側圧
力センサ１１０が設けられている。

【００１８】また、圧縮機１０１の吐出側には冷媒中に
含まれる潤滑油を分離してアキュムレータ１０５側に返
すためのオイルセパレータ１０７が設けられている。こ
のオイルセパレータ１０７には、圧縮機１０１の吐出側
の温度を検出するための吐出管サーミスタ１０９が取り
付けられている。

【００１９】オイルセパレータ１０７の油戻し管１９７
には、油戻し管１９７から分岐してアキュムレータ１０
５の入口側に接続される吐出バイパス回路１９４が設け
られている。この吐出バイパス回路１９４には、アキュ
ムレータ１０５内部に導入される熱交配管部１９６と容
量制御用の吐出−吸入電動弁（ＥＶＰ）１４２が設けら
れている。また、オイルセパレータ１０７の油戻し管１
９７には、キャピラリ１４１が設けられており、このキ
ャピラリ１４１の他端側はアキュムレータ１０５の吸入
側に接続されている。

【００２０】また、室外機１００には外気温度を検出す
るための外気サーミスタ１１１と、室外熱交換器１０３
の出口温度を検出するための室外熱交サーミスタ１１
２、熱交中間温度を検出する熱交中間サーミスタ１１３
とを備えている。また、外気を吸入して、吸入した外気
と室外熱交換器１０３内部に流れる冷媒との間で熱交換
を行うためのファン１０６と、ファン１０６を回転駆動
するためのファンモータ１０４とが設けられている。

【００２１】室外機１００から室内機側に導出される冷
媒配管は、室外熱交換器１０３から導出される液管接続
ポート１１４と、四路切換弁１０２を介して導出される
ガス管接続ポート１１５とを備えており、各接続ポート
内方に設けられる液管閉鎖弁１１６およびガス管閉鎖弁
１１７を備えている。

【００２２】この室外機１００には、冷房運転時に凝縮
器として機能する室外熱交換器１０３からの余剰冷媒液
を一時的に蓄えるレシーバ１２１が設けられている。レ
シーバ１２１は液管側接続管１２２とガス管側接続管１
２３とを備えており、液管側接続管１２２は室外熱交換
器１０３と液管閉鎖弁１１６との間の液管側配管部１３
１に接続され、ガス管側接続管１２３は四路切換弁１０
２とガス管閉鎖弁１１７との間のガス管側配管部１３２
に接続されている。

【００２３】レシーバ１２１の液管側接続管１２２に
は、減圧機能と冷媒遮断機能とを有する液管電動弁（Ｅ
ＶＬ）１２８が設けられ、ガス管側接続管１２３にはガ
ス管電動弁（ＥＶＧ）１２９が設けられている。

【００２４】ガス管電動弁１２９と、ガス管側配管部１
３２への接続部との間には、補助熱交換器１３３が設け
られている。室外熱交換器１０３の液管側出口にはサブ
クール熱交換器１３４が配置されている。

【００２５】四路切換弁１０２とガス閉鎖弁１１７との
間のガス管側配管部１３２に向けて、レシーバ１２１か
らガス状の冷媒を回収するためのガス抜きキャピラリ１
３０が設けられる。

【００２６】室外機１００の液管接続ポート１１４とガ
ス管接続ポート１１５には、複数の分岐ユニット３００
Ａ，３００Ｂ・・が接続されている。各分岐ユニット３
００Ａ，３００Ｂ・・はそれぞれ同様の構成であるた
め、分岐ユニット３００Ａについて説明を行い、他のも
のについての説明を省略する。

【００２７】分岐ユニット３００Ａは、室外機１００の
液管接続ポート１１４に接続される室外側液管接続ポー
ト３０１と、室外機１００のガス管接続ポート１１５に
接続される室外側ガス管接続ポート３０３とを備えてい
る。分岐ユニット３００Ａは、室外側液管接続ポート３
０１の内部で分岐する液管側分岐路を備えており、その
先端は、接続される室内機数の室内側液管接続ポート３
０２を構成している。また、室外側ガス管接続ポート３
０３の内部で分岐するガス管側分岐路を備えており、そ
の先端は、接続される室内機数の室内側ガス管接続ポー
ト３０４を構成している。ここでは、接続される室内機
を３台とし、室内側液管接続ポート３０２Ａ，３０２
Ｂ，３０２Ｃおよび室内側ガス管接続ポート３０４Ａ，
３０４Ｂ，３０４Ｃが設けられるものとする。また、
室外側液管接続ポート３０１と室外側ガス管接続ポート
３０３との間には、バイパス用の電動弁３０８が設けら
れている。

【００２８】分岐ユニット３００Ａ内の室外側液管接続
ポート３０１から各室内側液管接続ポート３０２Ａ〜３
０２Ｃに至る分岐路中には、内部を通過する冷媒圧力を
減圧するための電動弁３０５Ａ〜３０５Ｃと、内部を通
過する冷媒温度を検出するための液管サーミスタ３０６
Ａ〜３０６Ｃがそれぞれ設けられている。また、分岐ユ
ニット３００Ａ中の室外側ガス管接続ポート３０３から
各室内側ガス管接続ポート３０４Ａ〜３０４Ｃに至る分
岐路中には、内部を通過する冷媒温度を検出するガス管
サーミスタ３０７Ａ〜３０７Ｃがそれぞれ設けられてい
る。

【００２９】各分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ・・に
は、それぞれ複数の室内機２００が接続される。図示し
たものは、各分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ・・・に
接続可能な室内機数は３台であり、分岐ユニット３００
Ａには室内機２００Ａ〜２００Ｃが接続され、分岐ユニ
ット３００Ｂには室内機２００Ｄ〜２００Ｆが接続され
るものとする。各室内機２００Ａ〜２００Ｆは、それぞ
れマルチ機用室内機、ペア機用室内機のいずれも使用可
能であり、ここでは室内機２００Ａとしてペア機用室内
機を用いる場合について説明する。

【００３０】室内機２００Ａは、室内熱交換器２０１を
備えており、この室内熱交換器２０１に接続される冷媒
配管は、液管接続ポート２０４およびガス管接続ポート
２０５を介して室外機側に導出される。また、この室内
機２００Ａには、室内温度を検出するための室温サーミ
スタ２０２と、室内熱交換器２０１の温度を検出するた
めの室内熱交サーミスタ２０３とを備えている。

【００３１】なお、分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂに
接続される室内機として、マルチ機用室内機を用いる場
合には、液管側配管部に内部を流れる冷媒の温度を検出
するための液管サーミスタが設けられている場合があ
り、この場合には、分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ内
の液管サーミスタを省略することも可能である。

【００３２】〔制御部〕この実施形態の空気調和機の制
御ブロック図を図２に示す。制御部５０１は、ＣＰＵ、
ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むマイクロプロセッサで構成さ
れており、運転制御プログラムや各種パラメータが格納
されるＲＯＭ５０２、ワーク変数などを一時的に格納す
るＲＡＭ５０３などが接続されている。

【００３３】また、室外機１００内に配置されている各
種センサ類である、吸入側圧力センサ１１０、吐出管サ
ーミスタ１０９、外気サーミスタ１１１、室外熱交サー
ミスタ１１２、熱交中間サーミスタ１１３などが制御部
５０１に接続されており、それぞれの検出値が制御部５
０１に入力される。さらに、吐出側圧力スイッチ１０８
が制御部５０１に接続されている。

【００３４】また、室内機２００または分岐ユニット３
００との間で各種データの入出力を行うための室内側通
信インターフェイス５０４が制御部５０１に接続されて
いる。

【００３５】さらに、圧縮機１０１の運転周波数制御を
行うための圧縮機駆動回路５０５、ファンモータ１０４
の周波数制御を行うためのファンモータ駆動回路５０６
などが制御部５０１に接続されている。

【００３６】また、レシーバ１２１の前後に設けられて
いる液管電動弁１２８、ガス電動弁１２９および圧縮機
１０１の吐出バイパス回路１９４上に設けられた吐出−
吸入電動弁１４２が制御部５０１に接続されている。

【００３７】圧縮機駆動回路５０５は、後述するアクテ
ィブフィルタ回路を備えており、このアクティブフィル
タ２次側電圧センサ５０７および２次側電流センサ５０
８が制御部５０１に接続されている。

【００３８】〔圧縮機駆動回路〕図２における圧縮機駆
動回路５０５の制御ブロック図を図３に示す。圧縮機駆
動回路５０５は、商用電源５１１に接続される整流回路
５１２と、アクティブフィルタ回路５１３と、インバー
タ回路５１４とを備えている。

【００３９】整流回路５１２は、４つのダイオードが接
続されたダイオードブリッジで形成されており、商用電
源５１１から供給される交流電源を全波整流する。アク
ティブフィルタ回路５１３は、リアクタ５２１、ダイオ
ード５２２、キャパシタ５２３、スイッチング素子５２
４およびスイッチング素子５２４のスイッチング制御を
行うアクティブフィルタ駆動手段５２５などを備えてい
る。

【００４０】アクティブフィルタ回路５１３は、１次側
電圧を検出するための第１電圧センサ５２６と、１次側
電流を検出するための第１電流センサ５２７と、２次側
電圧を検出するための第２電圧センサ５０７と、２次側
電流を検出するための第２電流センサ５０８とを備えて
いる。アクティブフィルタ駆動手段５２５は、第２電圧
センサ５０７が検出する２次側電圧が、予め設定された
電圧に一致するように、スイッチング素子５２４のスイ
ッチング制御を行う。同時に、第１電圧センサ５２６が
検出する１次側電圧の位相に一致するように、第１電流
センサ５２７が検出する電流値を制御する。このことに
より、力率が大幅に向上し、第２電圧センサ５０７によ
って検出される２次側電圧と、第２電流センサ５０８に
よって検出される２次側電流とから得られる消費電力の
算出精度が向上することとなる。

【００４１】インバータ回路５１４は、アクティブフィ
ルタ回路５１３からの所定電圧の出力信号から、一定電
圧のパルス信号を出力する。このときのインバータ回路
５１４の出力周波数は、現在の運転状況に基づいて定め
られる圧縮機の運転周波数である。したがって、インバ
ータ回路５１４からの出力周波数によって、圧縮機駆動
モータ５３１が駆動される。

【００４２】〔ファンモータ駆動回路〕ファンモータ駆
動回路５０６は、圧縮機駆動回路５０５と同様にして、
出力周波数が制御されるインバータ回路を備えており、
インバータ回路の出力周波数によって室外ファン１０６
の回転数を可変にする構成となっている。

【００４３】ファンモータ駆動回路５０６についても、
圧縮機駆動回路５０５と同様にアクティブフィルタ回路
を備える構成とすることも可能であり、圧縮機駆動回路
５０５のアクティブフィルタ回路５１３を共用すること
も可能である。

【００４４】〔低外気冷房制御〕外気温が低い場合に
は、圧縮機１０１の高低差圧が小さくなるため、室外熱
交換器１０３の熱交換能力を低下させる制御が必要とな
る。この場合の制御フローチャートを図４に示す。

【００４５】ステップＳ１１では、外気温が所定値より
も低いか否かを判別する。外気温は、外気サーミスタ１
１１が検出する外気温によって検出することができる。
この外気サーミスタ１１１が検出する外気温が、たとえ
ば、−５℃以下である場合には低外気冷房運転を行うも
のとしてステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２で
は、圧縮機１０１の高低差圧が一定値以下であるか否か
を判別する。圧縮機１０１の高低差圧が一定値以下であ
ると判断した場合にはステップＳ１３に移行する。

【００４６】ステップＳ１３では、レシーバ１２１に回
収された液冷媒を室外熱交換器１０３に移動させて室外
熱交換器１０３の熱交換能力を縮小する液冷媒制御を実
行する。

【００４７】レシーバ１２１内の液冷媒を全て室外熱交
換器１０３に移動してもなお圧縮機１０１の高低差圧が
十分でない場合にはステップＳ１４に移行する。ステッ
プＳ１４では、室外ファン１０６の回転数を低下させる
室外ファン制御を実行する。

【００４８】ここで、ステップＳ１３とステップＳ１４
の順を代えて、室外ファン制御により、ファンモータ１
０６の運転可能な最低回転数まで低下してもなお圧縮機
１０１の高低差圧が十分でない場合に、液冷媒制御を行
うように構成することも可能である。

【００４９】〔液冷媒制御〕図４ステップＳ１３におけ
る液冷媒制御について、図５のフローチャートに基づい
て説明する。

【００５０】ステップＳ２１では、レシーバ１２１内に
回収された液冷媒が存在するか否かを判別する。回収さ
れた液冷媒があると判断した場合にはステップＳ２２に
移行する。ステップＳ２２では、液管電動弁１２８を全
閉状態とし、ガス管電動弁１２９の所定開度に制御す
る。このことにより、レシーバ１２１内の液冷媒がガス
管電動弁１２９を介してアキュムレータ１０５側に回収
され、圧縮機１０１を介して室外熱交換器１０３内に貯
留される。

【００５１】ステップＳ２３では、圧縮機１０１の高低
差圧が十分であるか否かを判別する。圧縮機１０１の高
低差圧が十分でないと判断した場合にはステップＳ２１
に移行し、圧縮機１０１の高低差圧が十分になった判断
した場合には、ステップＳ２５に移行する。ステップＳ
２５では、室外熱交換器１０３内に液冷媒が溜まりこん
で熱交換能力が低下した状態での低外気冷房運転を実行
する。

【００５２】ステップＳ２１において、レシーバ１２１
内に回収された液冷媒が存在しないと判断した場合に
は、ステップＳ２４に移行する。このステップＳ２４で
は、液冷媒制御による圧縮機１０１の高圧確保が困難で
あると判断して室外ファン制御に移行する。

【００５３】〔室外ファン制御〕低外気温における冷房
運転時において、室外ファン制御を行う場合には、外気
温度と室外熱交換器温度の条件に基づいてファン回転数
の上限制限を設ける。

【００５４】ファン回転数の上限制限は、図６に示すよ
うに、無変化→垂下ゾーン判定温度ＤLTF1、アップ→無
変化（垂下→無変化）ゾーン判定温度ＤLTF2、復帰→ア
ップ（無変化→アップ）ゾーン判定温度ＤLTF3、アップ
→復帰ゾーン判定温度ＤLTF4を設定し、熱交中間温度下
降時には図左の各ゾーンと室外熱交換器の熱交中間温度
を比較し、熱交中間温度上昇時には図右の各ゾーンと室
外熱交換器の熱交中間温度を比較することによって、フ
ァン回転数の上限制限の垂下、無変化、アップ、復帰を
行う。

【００５５】このようなファン回転数の垂下ゾーン、無
変化ゾーン、アップゾーン、復帰ゾーンを設定し、これ
に基づいて室外ファンの回転数の制御を行う。このとき
の制御フローチャートを図７に示す。

【００５６】ステップＳ３１では、運転開始後の時間が
強制ファンON時間ＴFONを超えたか否かを判別する。運
転開始後の時間が強制ファンON時間ＴFONを超えている
場合にはステップＳ３３に移行し、超えていないと判断
した場合にはステップＳ３２に移行する。

【００５７】ステップＳ３２では、外気温度ＤＯＡが、
冷房運転時差圧確保ファン制御開始外気温度ＤOALTF以
下であるか否かを判別する。外気温度ＤＯＡが、冷房運
転時差圧確保ファン制御開始外気温度ＤOALTF以下であ
ると判断した場合にはステップＳ３３に移行し、それ以
外の場合にはステップＳ４０に移行する。

【００５８】ステップＳ３３では、室外熱交換器１０３
の熱交中間温度が図６のいずれのゾーンにあるかを判別
する。室外熱交温度ＤＥの下降時に、無変化→垂下ゾー
ン判定温度ＤLTF1以下である場合、室外熱交温度ＤＥの
上昇時に、アップ→無変化（垂下→無変化）ゾーン判定
温度ＤLTF2以下である場合には、垂下ゾーンであると判
断してステップＳ３４に移行する。

【００５９】ステップＳ３４では、室外ファン１０６の
回転数を（目標ファン回転数−所定値ＦＡＮLTF）に設
定する。ステップＳ３５では、タイマＴLTF1をスタート
させ、所定値ＦＡＮLTF／ＴLTFIの割合で室外ファン１
０６の回転数を垂下させる。この後、ステップＳ４２に
移行する。

【００６０】ステップＳ３３において、室外熱交温度Ｄ
Ｅが下降時に、アップ→無変化（垂下→無変化）ゾーン
判定温度ＤLTF2と無変化→垂下ゾーン判定温度ＤLTF1の
間である場合、室外熱交温度ＤＥが上昇時に、復帰→ア
ップ（無変化→アップ）ゾーン判定温度ＤLTF3とアップ
→無変化（垂下→無変化）ゾーン判定温度ＤLTF2の間で
ある場合には、無変化ゾーンであると判断してステップ
Ｓ３６に移行する。

【００６１】ステップＳ３６では、垂下ゾーンから無変
化ゾーンに移行した場合には、タイマＴLTF1をリセット
する。ステップＳ３７では、室外ファン１０６の回転数
を現状に維持する。

【００６２】ステップＳ３３において、室外熱交温度Ｄ
Ｅが下降時に、復帰→アップ（無変化→アップ）ゾーン
判定温度ＤLTF3とアップ→無変化（垂下→無変化）ゾー
ン判定温度ＤLTF2との間である場合、室外熱交温度ＤＥ
が上昇時に、アップ→復帰ゾーン判定温度ＤLTF4と復帰
→アップ（無変化→アップ）ゾーン判定温度ＤLTF3との
間である場合には、アップゾーンであると判断してステ
ップＳ３８に移行する。

【００６３】ステップＳ３８では、室外ファン１０６の
回転数を（目標ファン回転数−所定値ＦＡＮLTF）に設
定する。ステップＳ３９では、タイマＴLTF1をスタート
させ、所定値ＦＡＮLTF／ＴLTFIの割合で室外ファン１
０６の回転数を上昇させる。この後、ステップＳ４２に
移行する。

【００６４】ステップＳ３３において、室外熱交温度Ｄ
Ｅが下降時に、復帰→アップ（無変化→アップ）ゾーン
判定温度ＤLTF3を超えている場合、室外熱交温度ＤＥが
上昇時に、アップ→復帰ゾーン判定温度ＤLTF4を超えて
いる場合には、復帰ゾーンであると判断してステップＳ
４０に移行する。

【００６５】ステップＳ４０では、タイマＴLTF1がカウ
ント中であればこれをリセットする。ステップＳ４１で
は、室外ファン１０６の回転数の制限を解除する。ステ
ップＳ４２では、室外熱交温度ＤＥが垂下ゾーンであっ
てかつ室外ファン１０６の回転数が下限値ＦＡＮLTMIN
である時間が時間ＴLTF2を超えたか否かを判別する。こ
の条件を満たしたものと判断した場合にはステップＳ４
３に移行する。ステップＳ４３では、圧縮機１０１を停
止する。

【００６６】以上のように、室外ファン１０６の回転数
を制御することにより、低外気冷房運転時における室外
熱交換器１０３の熱交換能力を低下させて、圧縮機１０
１の高低差圧を十分に維持するように構成する。

【００６７】〔高圧相当飽和温度の推定〕上述のような
低外気冷房時において、低外気温により室外熱交換器１
０３の中間部まで過冷却域となっている場合、またはレ
シーバ１２１から液冷媒を室外熱交換器１０３に移送す
ることにより室外熱交換器１０３の中間部まで過冷却と
なっている場合がある。このような状態で、圧縮機１０
１の吐出側に圧力センサが設けられていない場合には、
熱交中間サーミスタ１１３が検出する温度が高圧相当飽
和温度とかけ離れたものとなる。したがって、圧縮機駆
動回路５０５のアクティブフィルタ５１３の２次側電圧
値、２次側電流値を用いて圧縮機１０１の消費電力を算
出し、これを用いて高圧相当飽和温度の算出を行うよう
に構成する。この高圧相当飽和温度の推定方法につい
て、図８のフローチャートに基づいて説明する。

【００６８】ステップＳ５１では、インバータ回路５１
４への入力電圧ＶINおよび入力電流ＩINを検出する。こ
のインバータ回路５１４への入力電圧ＶINおよび入力電
流ＩINは、アクティブフィルタ５１３の２次側電圧を検
出する第２電圧センサ５０７および２次側電流を検出す
る第２電流センサ５０８の値から得ることが可能であ
る。

【００６９】ステップＳ５２では、アクティブフィルタ
５１３の２次側電圧ＶINおよび２次側電流ＩINに基づい
て圧縮機１０１の消費電力INPUTを算出する。ここで、
アクティブフィルタ５１３のアクティブフィルタ駆動手
段５２５が、最適な力率となるようにスイッチング素子
５２４の制御を行っているので、力率が１であると考え
ることができる。したがって、INPUT＝ＶIN×ＩIN×１
（力率）で圧縮機消費電力を求めることができる。

【００７０】ステップＳ５３では、圧縮機１０１を駆動
している出力周波数ＦOUTおよび吸入圧力値ＬＰを求め
る。ここでは、圧縮機駆動モータ５３１を駆動している
インバータ５１４の出力周波数により出力周波数ＦOUT
を特定することができる。また、吸入側圧力センサ１１
０の検出値により吸入圧力値ＬＰを特定することが可能
である。

【００７１】ステップＳ５４では、消費電力INPUT、出
力周波数ＦOUT、吸入圧力値ＬＰに基づいて高圧値を求
める。ここでは、高圧推定用定数ＫHPLL、ＫHPFF、ＫHP
II、ＫHPLF、ＫHPFI、ＫHPLI、ＫHPL、ＫHPF、ＫHPI、
ＫHPCおよび高圧補正値ＨＰHOSEIを用いて次の式によっ
て求めることができる。

【００７２】ＨＰ＝ＫHPLL×ＬＰ²＋ＫHPFF×ＦOUT²＋
ＫHPII×INPUT²＋ＫHPLF×ＬＰ×ＦOUT＋ＫHPFI×ＦOUT
×INPUT＋ＫHPLI×ＬＰ×INPUT＋ＫHPL×ＬＰ＋ＫHPF×
ＦOUT＋ＫHPI×INPUT＋ＫHPC＋ＨＰHOSEIステップＳ５
５では、ステップＳ５４で算出した高圧値ＨＰに基づい
て高圧相当飽和温度ＴDSを算出する。ここでは、ＴDS＝
Ａ×ＨＰ＋Ｂとして求めることができる。ただし、高圧
相当飽和温度算出用の係数Ａ、Ｂは、高圧値ＨＰの値に
より、図９に示すようなテーブルで決定されるものであ
る。

【００７３】〔高圧制御〕高圧相当飽和温度の推定値を
用いる制御として、高圧制御を行う場合が考えられる。
高圧相当飽和温度に応じて圧縮機１０１に対する出力周
波数の制限を決めるための温度範囲を、図１０のように
設定する。

【００７４】図１０に示すように、温度ＤHPC2、ＤHPC
3、ＤHPC4を設定し、温度上昇時における高圧飽和温度
ＤHPが温度ＤHPC3以下であれば復帰ゾーン（Ａ）、高圧
飽和温度ＤHPが温度ＤHPC3とＤHPC4の間であれば無変化
ゾーン（Ｃ）、高圧飽和温度ＤHPが温度ＤHPC4以上であ
れば垂下ゾーン（Ｄ）としている。同様に、温度下降時
における高圧飽和温度ＤHPが温度ＤHPC2以下であれば復
帰ゾーン（Ａ）、高圧飽和温度ＤHPが温度ＤHPC2とＤHP
C3の間であれば無変化ゾーン（Ｃ）、高圧飽和温度ＤHP
が温度ＤHPC3以上であれば垂下ゾーン（Ｄ）としてい
る。

【００７５】このような高圧制御のための温度ゾーンを
設定し、図１１に示すようなフローチャートに基づいて
高圧制御処理を行う。ステップＳ６１では、高圧飽和温
度ＤHPがどの温度ゾーンにあるかを判定する。前述の高
圧相当飽和温度の推定方法で得られた高圧相当飽和温度
ＴDSに基づいて、高圧飽和温度ＤHPを特定し、これが図
１０のどのゾーンであるかを判別する。

【００７６】ステップＳ６２では、ステップＳ６１で判
別した温度ゾーンが復帰ゾーン（Ａ）であるか否かを判
別する。復帰ゾーンであると判断した場合にはステップ
Ｓ６１に移行し、そうでない場合にはステップＳ６３に
移行する。

【００７７】ステップＳ６３では、温度ゾーンの変化が
あったか否かを判別する。温度ゾーンの変化があった場
合にはステップＳ６４に移行する。ステップＳ６４で
は、ゾーン変化に伴う出力周波数の制限に関する制御を
実行する。復帰ゾーン（Ａ）から無変化ゾーン（Ｃ）へ
の変化があった場合には、出力周波数をΔＦHP（Hz）だ
け垂下させる。また、無変化ゾーン（Ｃ）から垂下ゾー
ン（Ｄ）への変化があった場合には、出力周波数をΔＦ
HP（Hz）だけ垂下させる。さらに、垂下ゾーン（Ｄ）か
ら無変化ゾーン（Ｃ）への変化があった場合には、出力
周波数をΔＦHP（Hz）だけ増加させる。

【００７８】ステップＳ６３において温度ゾーンの変化
がないと判断した場合にはステップＳ６５に移行する。
ステップＳ６５では、各温度ゾーン内での処理を実行す
る。復帰ゾーン（Ａ）では、出力周波数の制限を解除し
て高圧制御を行わないようにする。無変化ゾーン（Ｃ）
では、圧縮機１０１への出力周波数の変更を行わないよ
うにする。垂下ゾーン（Ｄ）では、ΔＦHP7（Hz）／ＴH
P3（sec）の割合で出力周波数を垂下させる。

【００７９】

【発明の効果】本発明では、高圧飽和温度の推定値を精
度良く求めることを可能とし、電源電圧、力率の影響を
受けずに信頼性を高く維持し、運転効率を向上すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施形態が採用される空気調和機の
冷媒回路の概要構成図。

【図２】その制御ブロック図。

【図３】圧縮機駆動回路の制御ブロック図。

【図４】低外気冷房運転時の制御フローチャート。

【図５】低外気冷房運転時の制御フローチャート。

【図６】室外ファン制御における温度ゾーンの説明図。

【図７】室外ファン制御のフローチャート。

【図８】高圧相当飽和温度の推定方法のフローチャー
ト。

【図９】飽和温度算出用テーブルの説明図。

【図１０】高圧制御における温度ゾーンの説明図。

【図１１】高圧制御のフローチャート。

【符号の説明】

１００室外機１０１圧縮機１０２四路切換弁１０３室外熱交換器１０５アキュムレータ１２１レシーバ１２８液管電動弁１２９ガス管電動弁１３０ガス抜きキャピラリ１３１液管配管部１３２ガス管配管部１３３補助熱交換器１３４サブクール熱交換器１４１キャピラリ１４２吐出−吸入バイパス電動弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも圧縮機（１０１）、室外熱交換
器（１０３）、減圧回路（３０５）、室内熱交換器（２
０１）などを有する冷媒回路と、前記圧縮機（１０１）を駆動する圧縮機駆動モータ（５
３１）と、前記圧縮機駆動モータ（５３１）をその出力信号により
駆動するインバータ回路（５１４）と、前記インバータ回路（５１４）の出力信号の周波数を現
在の運転状況に応じて制御する周波数制御手段と、前記インバータ回路（５１４）に対して一定の電源電圧
を供給するアクティブフィルタ（５１３）と、前記圧縮機（１０１）の吸入圧力を検出する吸入側圧力
センサ（１１０）と、を備え、前記周波数制御手段は、
前記アクティブフィルタ（５１３）の２次側の電圧およ
び電流より前記圧縮機（１０１）の消費電力を算出し、
前記インバータ回路（５１４）の出力周波数、前記吸入
側圧力センサ（１１０）が検出する圧縮機（１０１）の
吸入圧力および算出した圧縮機（１０１）の消費電力に
基づいて高圧飽和温度の推定値を算出して、前記インバ
ータ回路（５１４）の出力周波数を制御することを特徴
とする空気調和機。
【請求項２】前記アクティブフィルタ（５１３）は、１次側に直列に接続されるリアクタ（５２１）と、２次側に並列に接続される定電圧用キャパシタ（５２
３）と、前記リアクタ（５２１）と前記定電圧用キャパシタ（５
２３）との中間に並列に挿入されるスイッチング素子
（５２４）と、２次側電圧が一定となるように前記スイッチング素子
（５２４）のオン・オフ制御を行うアクティブフィルタ
駆動手段（５２５）と、を備える、請求項１に記載の空
気調和機。
【請求項３】前記アクティブフィルタ（５１３）は、１次側電圧を検出する第１電圧センサ（５２６）と、１次側電流を検出する第１電流センサ（５２７）と、２次側電圧を検出する第２電圧センサ（５０７）と、２次側電流を検出する第２電流センサ（５０８）と、を
備え、前記アクティブフィルタ駆動手段（５２５）は、
前記第１電圧センサ（５２６）が検出する１次側電圧の
位相と前記第１電流センサ（５２７）の検出する１次側
電流の位相が一致するように１次側電流を制御する、請
求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】前記周波数制御手段は、前記第２電圧セン
サ（５０７）が検出する２次側電圧と、前記第２電流セ
ンサが検出する２次側電流（５０８）とを用いて、前記
圧縮機（１０１）の消費電力を算出する、請求項３に記
載の空気調和機。
【請求項５】現在の高圧飽和温度に基づいて、前記イン
バータ回路（５１４）の出力周波数の制限値を一定時間
毎に垂下させるべきであると判断する温度範囲、前記イ
ンバータ回路（５１４）の出力周波数の制限値を現在の
まま維持すると判断する温度範囲および前記インバータ
回路（５１４）の出力周波数の制限を解除すると判断す
る温度範囲を、それぞれ垂下ゾーン、無変化ゾーンおよ
び復帰ゾーンとして予め設定しておき、前記周波数制御手段により算出された高圧飽和温度の推
定値を、前記垂下ゾーン、無変化ゾーン、復帰ゾーンの
各温度範囲と比較して、その比較結果に基づいて前記イ
ンバータ回路（５１４）の出力周波数の制限値制御を行
う、請求項１〜４のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項６】少なくとも圧縮機（１０１）、室外熱交換
器（１０３）、減圧回路（３０５）、室内熱交換器（２
０１）などを有する冷媒回路と、前記圧縮機（１０１）を駆動する圧縮機駆動モータ（５
３１）と、前記圧縮機駆動モータ（５３１）をその出力信号により
駆動するインバータ回路（５１４）と、前記インバータ回路（５１４）の出力信号の周波数を現
在の運転状況に応じて制御する周波数制御手段と、前記インバータ回路（５１４）に対して一定の電源電圧
を供給するアクティブフィルタ（５１３）と、前記圧縮機（１０１）の吸入圧力を検出する吸入側圧力
センサ（１１０）と、を備える空気調和機において、前
記アクティブフィルタ（５１３）の２次側の電圧および
電流より前記圧縮機（１０１）の消費電力を算出し、前
記インバータ回路（５１４）の出力周波数、前記吸入側
圧力センサ（１１０）が検出する圧縮機（１０１）の吸
入圧力および算出した圧縮機（１０１）の消費電力に基
づいて高圧飽和温度の推定値を算出する、空気調和機の
高圧飽和温度推定方法。