JP2002286303A - インバータエアコンディショナの節電運転方法 - Google Patents
インバータエアコンディショナの節電運転方法Info
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Abstract
減少し得る、インバータエアコンディショナの節電運転
方法を提供すること。 【解決手段】 冷房装置の運転モードが節電運転モード
である時、室内温度および室外温度によって前記冷房装
置内の圧縮機の最大運転周波数を決定する段階と、前記
決定された最大運転周波数、および、使用者の希望温度
と前記室内温度との差に基づいて最終運転周波数を決定
する段階と、前記決定された最終運転周波数によって前
記冷房装置の運転を制御する段階と、を順次行ってイン
バータエアコンディショナを節電運転する。
Description
ンディショナに係るもので、詳しくは、インバータエア
コンディショナの消費電力を低減し得る、インバータエ
アコンディショナ(Inverter air conditioner)の節電運
転方法に関するものである。
図17に示すように、冷媒を圧縮して高温高圧状態に変
換させる圧縮機11と、該圧縮機11により圧縮された
高温高圧の冷媒の熱を外部に放出しながら液体状態に変
換させる凝縮器12と、該凝縮器12により液状に変換
された冷媒の流量を調節して冷媒の圧力を減少させる膨
張手段13と、該膨張手段13から吐出される液体状態
の冷媒を蒸発させて外部の熱を吸収するための冷気を発
生する蒸発器14とにより構成され、それら圧縮機1
1、凝縮器12、膨張手段13および蒸発器14はそれ
ぞれ連結管により相互連結されて冷却サイクルを形成し
ている。
る冷却サイクル装置の動作について説明する。先ず、冷
却サイクル装置に電源が印加されると、圧縮機11は、
流入される冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒に変換させて
凝縮器12に吐出し、該凝縮器12は、前記圧縮機11
から吐出される高温高圧の冷媒の熱を外部に放出しなが
ら前記冷媒を液体状態に変化させて膨張手段13に吐出
し、該膨張手段13は、前記凝縮器12から吐出される
液体状態の冷媒を減圧させると同時に、該冷媒の温度を
低下させて蒸発器14に吐出し、該蒸発器14が、外部
の熱を吸収するために前記膨張手段13から吐出される
低温低圧の液体状態の冷媒を気体状態に蒸発させると、
前記蒸発器14により蒸発された気体状の冷媒は、前記
圧縮機11に吐出されて圧縮されるという冷却サイクル
が形成される。
装置の一例として、室内を快適な状態に維持させる空気
調和器(エアコンディショナ)では、前記冷却サイクル
装置が内部に装着され、前記凝縮器12および蒸発器1
4側にそれぞれ送風ファン(送風機)が装着されて、そ
れら凝縮器12および蒸発器14から放出される熱およ
び冷気を循環させて室内を暖房(または冷房)させる。
前記エアコンディショナは、所定運転周波数により運転
されるオン/オフ(ON/OFF)式エアコンディショ
ナと、可変運転周波数により運転されるインバータエア
コンディショナとに大別され、特に、前記インバータエ
アコンディショナの場合は、外気の温度によって運転周
波数が変化され、該変化される運転周波数に従って運転
が制御される。例えば、冬季に外気の温度が低下する
と、前記圧縮機11に供給される電流値を上昇させて、
高速の運転周波数で前記インバータエアコンディショナ
が暖房運転を行うように制御するが、外気の温度が上昇
すると、前記圧縮機11に供給される電流値を低下させ
て、低速の運転周波数で前記インバータエアコンディシ
ョナが暖房運転を行うように制御する。
記圧縮機11に供給される電流値を上昇させて、高速の
運転周波数で前記インバータエアコンディショナが冷房
運転を行うように制御するが、外気の温度が低下する
と、前記圧縮機11に供給される電流値を低下させて、
低速の運転周波数で前記インバータエアコンディショナ
が冷房運転を行うように制御する。
ョナは、室内/外の負荷によって運転周波数を変更させ
るが、このとき、前記室内負荷とは、使用者が設定した
所望温度まで室内温度を変化させるまでの負荷であっ
て、冷房運転の場合は、室内負荷を除去するために「所
望温度+2℃」だけの最大運転周波数で運転するように
設定されているため、使用者が所望温度を低く設定する
と、インバータエアコンディショナは最大運転周波数で
長時間運転するように設計されている。即ち、前記イン
バータエアコンディショナは、一般のオン/オフ式エア
コンディショナよりも高周波数運転を行うために、冷房
能力(Air Cooling Capacity)の上昇に従ってインバータ
回路が消費する電力を含む総消費電力が増加すること
で、エネルギー消費効率(Energy Efficiency Ratio; EE
R)が低下される。
定するためのROMテーブルを示したもので、図示する
ように、インバータエアコンディショナ内の圧縮機の運
転周波数は、室内温度と使用者所望温度との差に基づい
て予め設定されている。室内温度が「使用者所望温度−
0.5℃」を3分以上維持すると前記圧縮機11をオフ
させ、室内温度が「設定温度−1℃」以上であると前記
圧縮機11を直ちにオフさせるようになっている。
来技術によるインバータエアコンディショナでは、使用
者が設定した使用者所望温度が低いとその「使用者所望
温度+2℃」まで最大運転周波数により長時間の間前記
圧縮機11を運転するように設計されているため、前記
インバータエアコンディショナの消費電力が増加される
という不都合な点があった。
なされたもので、室内および室外(Indoor and outdoor)
の温度並びに使用者所望温度に基づいて最大運転周波
数、および、最終運転周波数を決定してエアコンディシ
ョナを冷房運転させることで前記エアコンディショナの
消費電力を減少し得る、インバータエアコンディショナ
の節電運転方法を提供することを目的とする。
るため、本発明によるインバータエアコンディショナの
節電運転方法では、冷房装置の運転モードが節電運転モ
ードである時、室内温度および室外温度によって前記冷
房装置内の圧縮機の最大運転周波数を決定する段階と、
前記決定された最大運転周波数、および、使用者所望温
度と前記室内温度との差に基づいて最終運転周波数を決
定する段階と、前記決定された最終運転周波数によって
前記冷房装置の運転を制御する段階とを順次行うことを
特徴とする。
の実施形態を説明する。本発明によるインバータエアコ
ンディショナの節電運転方法では、図1に示すように、
先ず、現在インバータエアコンディショナ(図示せず)
の運転モードが節電運転モードであるか、または、一般
モードであるかを判断する(ステップS31)。もし、
前記インバータエアコンディショナの運転モードが一般
モードであると、一般の冷房運転を行って前記インバー
タエアコンディショナの運転を制御する(ステップS3
2)。
の運転モードが節電運転モードであると、室内および室
外温度によって前記インバータエアコンディショナ内の
圧縮機(図示せず)の最大運転周波数を決定する(ステ
ップS33)。
(使用者所望温度)と室内温度との差に基づいて最終運
転周波数を決定して前記インバータエアコンディショナ
を運転させる(ステップS34)。このとき、前記最終
運転周波数で前記インバータエアコンディショナを運転
させると同時に、所定時間が経過した後、前記節電モー
ドを停止させるかの可否を判断して、前記節電モードを
継続して維持する場合は、前記最終運転周波数を再決定
して前記インバータエアコンディショナを冷房運転させ
る(ステップS35)。
よる室内および室外の温度条件を示したグラフで、図示
するように、室内および室外の温度条件によって21個
のポイントを設定し、それら設定されたポイントに多様
な運転周波数を適用したときのインバータエアコンディ
ショナの冷房能力の変化量を比較する実験を行い、その
結果として、各運転周波数に対する冷房能力の変化を図
3〜図10に示した。ここで、適用された運転周波数
は、正格58、52、47および35Hzで、室外の温
度基準は35℃、室内の温度基準は27℃であった。
合、室外温度35℃を基準にした室内の温度変化、およ
び、室内温度27℃を基準にした室外の温度変化を実験
した結果、図3および図4に示すように、室内温度が6
℃低下したときの冷房能力変化量と、室外温度が6℃低
下したとき冷房能力変化量と、を比較すると2.6:1
であった。即ち、室内温度が27℃であるときの冷房能
力1924(kcal/h)から室内温度が21℃であるときの
冷房能力1525(kcal/h)を減算した値と、室外温度が
35℃であるときの冷房能力1924(kcal/h)から室外
温度が29℃であるときの冷房能力2077(kcal/h)を
減算した値と、を比較すると2.6:1の比率を示し
た。
合、室外温度35℃を基準にした室内の温度変化、およ
び、室内温度27℃を基準にした室外の温度変化を実験
した結果、図5および図6に示すように、室内温度が6
℃低下したときの冷房能力変化量と、室外温度が6℃低
下したときの冷房能力変化量と、を比較すると2.1:
1であった。即ち、室内温度が27℃であるときの冷房
能力1753(kcal/h)から室内温度が21℃であるとき
の冷房能力1391(kcal/h)を減算した値と、室外温度
が35℃であるときの冷房能力1753(kcal/h)から室
外温度が29℃であるときの冷房能力1929(kcal/h)
を減算した値と、を比較すると2.1:1の比率を示し
た。
合、室外温度35℃を基準にした室内の温度変化、およ
び、室内温度27℃を基準にした室外の温度変化を実験
した結果、図7および図8に示すように、室内温度が6
℃低下したときの冷房能力変化量と室外温度が6℃低下
したときの冷房能力変化量と、を比較すると2:1であ
った。即ち、室内温度が27℃であるときの冷房能力1
605(kcal/h)から室内温度が21℃であるときの冷房
能力1271(kcal/h)を減算した値と、室外温度が35
℃であるときの冷房能力1605(kcal/h)から室外温度
が29℃であるときの冷房能力1769(kcal/h)を減算
した値と、を比較すると2:1の比率を示した。
合、室外温度35℃を基準にした室内の温度変化、およ
び、室内温度27℃を基準にした室外の温度変化を実験
した結果、図9および図10に示すように、室内温度が
6℃低下したときの冷房能力変化量と室外温度が6℃低
下したときの冷房能力変化量とを比較すると1.4:1
であった。即ち、室内温度が27℃であるときの冷房能
力1195(kcal/h)から室内温度が21℃であるときの
冷房能力965(kcal/h)を減算した値と、室外温度が3
5℃であるときの冷房能力1195(kcal/h)から室外温
度が29℃であるときの冷房能力1360(kcal/h)を減
算した値と、を比較すると1.4:1の比率を示した。
内温度の低下(減少)による冷房能力が大幅に低下され
て、前記室内温度が6℃低下したときの冷房能力変化量
に対して室外温度が6℃低下したときの冷房能力変化量
は、平均して2:1であることが分かる。
る冷房能力の変化を示したグラフで、図示するように、
前記実験に基づいて、室内および室外温度による冷房能
力の変化は−1/2の直線に現れる。即ち、本発明は、
室外温度が上昇するほど、前記インバータエアコンディ
ショナ内の蒸発器(図示せず)の冷房能力が減少され
て、室外負荷(外気による負荷)は増加するため、前記
運転周波数が上昇されて冷房能力が増加される。また、
室内温度が上昇するほど、前記インバータエアコンディ
ショナ内の蒸発器の冷房能力は上昇するが、使用者負荷
(使用者が設定した設定温度に室内温度を調節するため
に発生される負荷)が増加するため、前記運転周波数が
上昇される。ここで、図12および図13を参照して、
前記室内および室外負荷によって変化する運転周波数を
説明する。
内温度が1℃および1.5℃ずつ変化する時に変化する
運転周波数をそれぞれ示したグラフで、図示するよう
に、前記運転周波数を変化させるための室内温度の温度
範囲は、インバータエアコンディショナの消費電力、室
内平均温度による使用者の温冷感(暖かさおよび冷たさ
を感じること)および快適感にそれぞれ影響を及ぼす。
従って、既存の冷房運転と比較して節電運転を行うため
の温度範囲を設定する。ここで、図14および図15に
基づいて、前記室内平均温度に対する温度範囲を説明す
る。
る場合の室内平均温度を示したグラフで、図示するよう
に、前記運転周波数を変化させる室内温度の間隔が1℃
である場合の室内平均温度は、既存の冷房運転を適用し
たときよりも本発明の節電運転方法を適用したときに
1.1℃高いことが分かる。
℃である場合の室内平均温度を示したグラフで、図示す
るように、前記運転周波数を変化させる室内温度の間隔
が1.5℃である場合の室内平均温度は、既存の冷房運
転を適用したときよりも本発明の節電運転方法を適用し
たときに0.6℃高いことが分かる。
ディショナの節電運転方法を適用したときの消費電力量
は、1℃間隔に変化する室内温度に合わせて運転周波数
を変化させる場合は既存の冷房よりも13%減少され、
また、1.5℃間隔に変化する室内温度に併せて運転周
波数を変化させる場合は既存の冷房よりも8.7%減少
される。
使用者により設定された使用者所望温度との差に基づい
て設定される運転周波数を説明する。図16は、室内温
度と使用者により設定された使用者所望温度との差に基
づいて設定される運転周波数を示したROMテーブル
で、詳しくは、室内および室外温度条件により決定され
た最大運転周波数は最終運転周波数の制御に用いられ、
図13を参照して説明すると次のようである。ここで、
前記運転周波数は、前記室内温度と使用者所望温度との
差に基づいて予め設定されて、ROMテーブルに格納さ
れる。
℃であるとき、使用者所望温度(設定温度)を27℃に
設定すると、図13のグラフに示すように、最大運転周
波数は62Hzに決定される。前記室内温度と前記使用
者所望温度との差が3℃であるため、前記ROMテーブ
ルから最終運転周波数は前記最大運転周波数に決定され
て、62Hzで前記インバータエアコンディショナ内の
圧縮機が運転される。
度が30℃であるとき、使用者所望温度を26℃に設定
すると、図13のグラフに示すように、前記最大運転周
波数は52Hzに決定される。また、前記室内温度と使
用者所望温度との差が1℃であるため、前記ROMテー
ブルから最終運転周波数は37Hzに決定される。即
ち、室内温度と使用者所望温度との差が0.5単位に変
化される度毎に、最大運転周波数から所定運転周波数を
順次減少させて前記圧縮機を運転するようになってい
る。例えば、前記最大運転周波数が室内および室外温度
条件により62Hzに設定されると、最終運転周波数は
使用者の設定温度によって、62Hz→58Hz→52
Hz→47Hz→37Hzの順に前記インバータエアコ
ンディショナ内の圧縮機を運転する。
ディショナの節電運転方法では、インバータエアコンデ
ィショナの運転モードが節電運転モードである時、室内
温度および室外温度によって前記圧縮機の最大運転周波
数を決定した後、前記使用者所望温度と室内温度との差
値を求めて、該差値および前記最大運転周波数に基づい
て最終運転周波数を決定して前記インバータエアコンデ
ィショナを冷房運転させることで、前記インバータエア
コンディショナの消費電力を減少させるように構成され
ている。
バータエアコンディショナの節電運転方法では、室内温
度、室外温度および使用者所望温度により最大運転周波
数、および、最終運転周波数を決定してインバータエア
コンディショナの運転を制御するため、インバータエア
コンディショナの消費電力を減少し得るという効果があ
る。
ナの節電運転方法では、運転周波数を変化させるための
室内温度の間隔設定を、環境実験を施して、平均室内温
度差を0.6℃以内に維持することで、快適性を向上し
得るという効果がある。
節電運転方法を示したフローチャートである。
グラフである。
コンディショナの冷房能力変化量を示したグラフであ
る。
コンディショナの冷房能力変化量を示したグラフであ
る。
コンディショナの冷房能力変化量を示したグラフであ
る。
コンディショナの冷房能力変化量を示したグラフであ
る。
コンディショナの冷房能力変化量を示したグラフであ
る。
コンディショナの冷房能力変化量を示したグラフであ
る。
コンディショナの冷房能力変化量を示したグラフであ
る。
アコンディショナの冷房能力変化量を示したグラフであ
る。
力の変化を示したグラフである。
に変化する運転周波数を示したグラフである。
ときに変化する運転周波数を示したグラフである。
合の室内平均温度を示したグラフである。
る場合の室内平均温度を示したグラフである。
望温度との差に対する運転周波数を示したROMテーブ
ルである。
成図である。
ROMテーブルである。
Claims (14)
- 【請求項1】 冷房装置の運転モードが節電運転モード
である時、室内温度および室外温度によって前記冷房装
置内の圧縮機の最大運転周波数を決定する段階と、 前記決定された最大運転周波数、および、使用者の所望
温度と前記室内温度との差に基づいて最終運転周波数を
決定する段階と、 前記決定された最終運転周波数によって前記冷房装置の
運転を制御する段階とを順次行うことを特徴とするイン
バータエアコンディショナの節電運転方法。 - 【請求項2】 前記冷房装置は、インバータエアコンデ
ィショナであることを特徴とする請求項1記載のインバ
ータエアコンディショナの節電運転方法。 - 【請求項3】 前記最大運転周波数は、62Hz、58
Hz、52Hz、47Hzおよび37Hz中何れか一つ
であることを特徴とする請求項1記載のインバータエア
コンディショナの節電運転方法。 - 【請求項4】 前記最終運転周波数は、前記室内温度と
前記使用者所望温度との差値に係る運転周波数が予め格
納されたROMテーブルから読出して(Reading)決定さ
れることを特徴とする請求項1記載のインバータエアコ
ンディショナの節電運転方法。 - 【請求項5】 前記室内温度と前記使用者所望温度との
差値は、0.5℃間隔に区分されることを特徴とする請
求項1記載のインバータエアコンディショナの節電運転
方法。 - 【請求項6】 前記最大運転周波数が前記室内および室
外温度条件により62Hzに設定されると、前記最終運
転周波数は、使用者所望温度によって、62Hz→58
Hz→52Hz→47Hz→37Hzの順に前記インバ
ータエアコンディショナ内の圧縮機を運転することを特
徴とする請求項1記載のインバータエアコンディショナ
の節電運転方法。 - 【請求項7】 エアコンディショナの運転モードが節電
運転モードであるかまたは一般モードであるかを判断す
る段階と、 前記エアコンディショナの運転モードが前記節電運転モ
ードであると、室内温度および室外温度によって前記エ
アコンディショナ内の圧縮機の最大運転周波数を決定す
る段階と、 前記決定された最大運転周波数、および、使用者所望温
度と前記室内温度との差に基づいて最終運転周波数を決
定し、前記エアコンディショナの運転を制御する段階と
を順次行うことを特徴とするインバータエアコンディシ
ョナの節電運転方法。 - 【請求項8】 前記圧縮機の最大運転周波数は、62H
z、58Hz、52Hz、47Hzおよび37Hz中何
れか一つであることを特徴とする請求項7記載のインバ
ータエアコンディショナの節電運転方法。 - 【請求項9】 前記最終運転周波数は、前記室内温度と
前記使用者所望温度との差値に係る運転周波数が予め格
納されたROMテーブルから読出して(Reading)決定さ
れることを特徴とする請求項7記載のインバータエアコ
ンディショナの節電運転方法。 - 【請求項10】 前記室内温度と前記使用者所望温度と
の差値は、0.5℃間隔に区分されることを特徴とする
請求項7記載のインバータエアコンディショナの節電運
転方法。 - 【請求項11】 外気の温度変化によって運転周波数を
変化させ、該変化させた運転周波数によって運転される
インバータエアコンディショナにおいて、 前記インバータエアコンディショナの運転モードが節電
運転モードであるか、または、一般モードであるかを判
断する段階と、 前記運転モードが節電モードである時、室内温度および
室外温度によって前記エアコンディショナ内の圧縮機の
最大運転周波数を決定する段階と、 前記決定された最大運転周波数、および、使用者所望温
度と前記室内温度との差に基づいて最終運転周波数を決
定して前記インバータエアコンディショナの運転を制御
する段階とを順次行うことを特徴とするインバータエア
コンディショナの節電運転方法。 - 【請求項12】 前記最大運転周波数は、62Hz、5
8Hz、52Hz、47Hzおよび37Hz中何れか一
つであることを特徴とする請求項11記載のインバータ
エアコンディショナの節電運転方法。 - 【請求項13】 前記最終運転周波数は、前記室内温度
と前記使用者所望温度との差値に係る運転周波数が予め
格納されたROMテーブルから読出して(Reading)決定
されることを特徴とする請求項11記載のインバータエ
アコンディショナの節電運転方法。 - 【請求項14】 前記室内温度と前記使用者所望温度と
の差値は、0.5℃間隔に区分されることを特徴とする
請求項11記載のインバータエアコンディショナの節電
運転方法。
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