JP2006275460A

JP2006275460A - 空気調和装置及び空気調和方法

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Publication number: JP2006275460A
Application number: JP2005097940A
Authority: JP
Inventors: Yasufumi Hatamura; 康文畑村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】既設の外部サーモを流用して、インバータ圧縮機による省エネルギー運転が可能になる空気調和装置及び空気調和方法を提供する。
【解決手段】外部サーモ７からの信号がオンからオフに変化したときに検出された室内温度に基づく値を目標温度として設定し、インバータ圧縮機３の制御周波数を制御する。又は、目標温度の代わりに、外部サーモ７からの信号がオンからオフに変化したときのインバータ圧縮機３の制御周波数に基づく値を目標周波数として設定し、最適インバータ制御を行うことにより、室内温度検出部６が不要になる。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和装置のサーモ機能に関するものである。

従来のインバータ圧縮機を備えた空気調和装置では、様々な制御が行われている（例えば、特許文献１参照。）。その一部の機種においては、温度調節手段として外部サーモのオン／オフ信号を入力する手段を設けており、そのインバータ圧縮機の制御方法としては、外部サーモのオン信号を入力後にインバータ圧縮機の制御周波数を一定幅で増加させている。

特開２００４−１４４３２３号公報

しかし、上記のような従来の空気調和装置の制御方法においては、外部サーモのオン信号を入力後にインバータ圧縮機の制御周波数を一定幅で増加させているため、適切なインバータ圧縮機の制御周波数の減速や維持を判断することができず、インバータ圧縮機の頻繁な運転／停止を繰り返すこととなり、インバータ圧縮機の制御のメリットである継続的な運転ができず、空気調和装置として十分な省エネルギー効果を得ることができないという問題がある。また、室内温度の変動が必要以上に大きくなる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、既設の外部サーモを流用して、インバータ圧縮機による省エネルギー運転が可能な空気調和装置及び空気調和方法を提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和装置は、インバータ圧縮機と、室内温度を検出する検出部と、外部サーモ信号を入力する入力部と、外部サーモ信号がオンからオフに変化したときに検出された室内温度に基づく値を目標温度として設定し、インバータ圧縮機の制御を行う制御部とを備えることを特徴とする。
さらに、制御部は、室内温度が目標温度に近づくとインバータ圧縮機の制御周波数の変化幅を小さくすることを特徴とする。
さらに、制御部は、室内温度が目標温度に達してから外部サーモ信号のオフが所定時間以内に入力されないときは、外部サーモ信号のオフが入力されるまでインバータ圧縮機の制御周波数を増加させることを特徴とする。

また、本発明に係る空気調和装置は、インバータ圧縮機と、外部サーモ信号を入力する入力部と、外部サーモ信号がオンからオフに変化したときのインバータ圧縮機の制御周波数に基づく値を目標周波数として設定し、インバータ圧縮機の制御を行う制御部とを備えることを特徴とする。
さらに、制御部は、インバータ圧縮機の制御周波数が目標周波数に近づくと制御周波数の変化幅を小さくすることを特徴とする。
さらに、制御部は、インバータ圧縮機の制御周波数が目標周波数に達してから外部サーモ信号のオフが所定時間以内に入力されないときは、外部サーモ信号のオフが入力されるまで制御周波数を増加させることを特徴とする。

また、本発明に係る空気調和方法は、インバータ圧縮機と、室内温度を検出する検出部と、外部サーモ信号を入力する入力部と、制御部とを備える空気調和装置において、制御部は、外部サーモ信号がオンからオフに変化したときに検出された室内温度に基づく値を目標温度として設定する設定ステップと、インバータ圧縮機の制御を行う制御ステップとを含むことを特徴とする。
さらに、制御ステップでは、室内温度が目標温度に近づくとインバータ圧縮機の制御周波数の変化幅を小さくすることを特徴とする。
さらに、制御ステップでは、室内温度が目標温度に達してから外部サーモ信号のオフが所定時間以内に入力されないときは、外部サーモ信号のオフが入力されるまでインバータ圧縮機の制御周波数を増加させることを特徴とする。

また、本発明に係る空気調和方法は、インバータ圧縮機と、外部サーモ信号を入力する入力部と、制御部とを備える空気調和装置において、制御部は、外部サーモ信号がオンからオフに変化したときのインバータ圧縮機の制御周波数に基づく値を目標周波数として設定する設定ステップと、インバータ圧縮機の制御を行う制御ステップとを含むことを特徴とする。
さらに、制御ステップでは、インバータ圧縮機の制御周波数が目標周波数に近づくと制御周波数の変化幅を小さくすることを特徴とする。
さらに、制御ステップでは、インバータ圧縮機の制御周波数が目標周波数に達してから外部サーモ信号のオフが所定時間以内に入力されないときは、外部サーモ信号のオフが入力されるまで制御周波数を増加させることを特徴とする。

本発明に係る空気調和装置において、外部サーモ信号がオンからオフに変化したときに検出された室内温度に基づく値を目標温度として設定することにより、既設の外部サーモと空気調和装置内の室内温度検出部とを共に利用しながらインバータ圧縮機による省エネルギー運転が可能になる。

また、外部サーモ信号がオンからオフに変化したときのインバータ圧縮機の制御周波数に基づく値を目標周波数として設定することにより、空気調和装置に室内温度の検出部を備えずに、既設の外部サーモのみを利用したインバータ圧縮機による省エネルギー運転が可能になる。

室内温度が目標温度に近づくと、又は、制御周波数が目標周波数に近づくとインバータ圧縮機の制御周波数の変化幅を小さくするというなめらかなインバータ圧縮機の制御を行うことにより、室内温度の変動が抑えられ、また、それによりインバータ圧縮機の頻繁な発停を抑制することができ、継続的なインバータ圧縮機の運転をすることにつながる。従って、省エネルギー効果がさらに増大し、また、インバータ圧縮機の寿命をより長くすることができる。

室内温度が目標温度に達してから、又は、インバータ圧縮機の制御周波数が目標周波数に達してから外部サーモ信号のオフが所定時間以内に入力されないときは、外部サーモ信号のオフが入力されるまでインバータ圧縮機の制御周波数を増加させる制御を行うことにより、外部サーモの設定値が変更された場合であっても変更後の設定値に追従して適切に運転を継続することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る空気調和装置及び空気調和方法について図面を参照しながら説明を行う。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の制御ブロック図を示す図である。空気調和装置１は、インバータ圧縮機３等を備えた室外機２、サーミスタを用いた室内温度検出部６と外部サーモ７の信号を入力する入力部８と制御部９等を備えた室内機４及び外部サーモ７等から成る。制御部９は、室内温度検出部６により検出された室内温度と、既設の外部サーモ７からのオン／オフ信号を入力する入力部８からの信号に基づき、インバータ圧縮機３の制御周波数等を制御している。

図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の運転タイムチャートの一例を示す図である。また、図３は、その空気調和装置の運転フロ−チャートの一例を示す図である。以下では冷房運転を想定して説明を行うが、暖房運転であっても同様な制御を行うことがもちろん可能であるので、暖房運転の場合の説明を省略する。

制御部９は、まず、外部サーモ７からの信号がオフの状態からオンを入力したとき（Ｓ１でＹＥＳ）、インバータ圧縮機３の運転を開始する（Ｓ２）。初期周波数は例えば40Hzで運転する。以降、通常の運転制御に従ってインバータ圧縮機３の制御周波数を所定の幅（例えば5Hz単位）で増加していく。室内温度が次第に下降していき、外部サーモ７からの信号のオフを入力した時点（Ｓ３でＮＯ）での室内温度検出部６のサーミスタで検出した室内温度＋１℃を目標温度として設定し記憶する（Ｓ４）。例えば、室内温度が２５℃の時点で外部サーモ７からの信号のオフを入力した場合には、新たな目標温度を２６℃とする。また、その時点で同時にインバータ圧縮機３を停止する（Ｓ５）。次に、室内温度が次第に上昇していき、外部サーモ７からの信号のオンを入力した時点で（Ｓ６でＹＥＳ）、インバータ圧縮機３の運転を再び開始する（Ｓ７）。以降は、室内温度が上記で設定した目標温度に近づくように、運転が停止されるまで原則として、上記制御の繰り返しを行う（Ｓ８でＮＯ）。

このように、外部サーモ７からの信号がオンからオフに変化したときに検出された室内温度に基づく値を目標温度として設定することにより、既設の外部サーモ７と空気調和装置内の室内温度検出部６とを共に利用しながらインバータ圧縮機３による省エネルギー運転が可能になる。

さらに、図２に示したように、上記の制御においてインバータ圧縮機３の運転中に室内温度が次第に下降していき、
室内温度≦（目標温度＋３℃）
となった場合（例えば、上記の数値例では室内温度が２９℃以下となった場合）、インバータ圧縮機３の制御周波数の変化幅を通常の１／２（すなわち2.5Hz）に小さくして以降のインバータ圧縮機３の制御を行う。

このように、室内温度が目標温度に近づくと、インバータ圧縮機３の制御周波数の変化幅を小さくするというなめらかなインバータ圧縮機３の制御を行うことにより、室内温度の変動が抑えられ、また、それによりインバータ圧縮機３の頻繁な発停を抑制することができ、継続的なインバータ圧縮機３の運転をすることにつながる。従って、省エネルギー効果がさらに増大し、また、インバータ圧縮機３の寿命をより長くすることができる。

図４は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の運転フロ−チャートの一例を示す図であり、外部サーモ７の温度設定値が変更された場合でもそれに追従して適切にインバータ圧縮機３の制御を行うことを可能とする学習機能を説明するものである。

制御部９は、室内温度が目標温度に到達後（Ｓ３１でＹＥＳ）、タイマーをスタートさせ（Ｓ３２）、Ｔ１（例えば３０分）を経過しても外部サーモ７からの信号のオフの入力がない場合は（Ｓ３４でＹＥＳ）、更にインバータ圧縮機３の制御周波数を所定の幅 (例えば5Hz単位) で増加させる制御を（Ｓ３５）、外部サーモ７からの信号のオフが入力されるまで継続する（Ｓ３６）。外部サーモ７からの信号のオフが入力されると（Ｓ３６でＹＥＳ）、インバータ圧縮機３を停止する（Ｓ３７）。以降は、図３で説明を行った運転制御と同様の制御を行う。すなわち、その後、室内温度が次第に下降していき、外部サーモ７からの信号のオフを入力した時点で新たな目標温度としてその時点の室内温度＋１℃を設定し記憶する。

このように、室内温度が目標温度に達してから、外部サーモ７からの信号のオフが所定時間以内に入力されないときは、外部サーモ７からの信号のオフが入力されるまでインバータ圧縮機３の制御周波数を増加させる制御を行うことにより、外部サーモ７の設定値が変更された場合であっても変更後の設定値に追従して適切に運転を継続することができる。

なお、外部サーモ７からの信号がオンからオフに変化したときに検出された室内温度に基づく目標温度の設定値の決め方は、上記実施の形態１で説明を行ったところの（室内温度＋１℃）にはもちろん限られず、他の設定値にしてももちろんよい。また、上記の（目標温度＋３℃）又はインバータ圧縮機３の制御周波数の変化幅についての１／２の値についても同様である。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る空気調和装置においては、室内温度検出部６が不要になる点が、上記実施の形態１の空気調和装置の構成とは異なる。制御部９は、外部サーモ７からの信号の入力のみによりインバータ圧縮機３の制御周波数の制御を行う。

図５は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の運転タイムチャートの一例を示す図である。
制御部９は、まず、外部サーモ７からの信号がオフの状態からオンを入力したとき、インバータ圧縮機３の運転を開始する。初期周波数は例えば40Hzとする。以降、通常の運転制御に従ってインバータ圧縮機３の制御周波数を所定の幅（例えば5Hz単位）で増加していく。室内温度が次第に下降していき、外部サーモ７からの信号のオフを入力した時点でのインバータ圧縮機３の制御周波数から５Hzを引いた値を目標周波数として設定し記憶する。例えば、制御周波数が６０Hzの時点で外部サーモ７からの信号のオフを入力した場合には、新たな制御周波数を５５Hzとする。また、同時にインバータ圧縮機３を停止する。その後、室内温度が次第に上昇していき、外部サーモ７からの信号のオンを入力した時点で、上記で設定した目標周波数に近づくようインバータ圧縮機３の周波数の制御を開始する。以降は、運転が停止されるまで原則として、上記制御の繰り返しを行う。

すなわち、上記の運転フローチャートは、実施の形態１に係る図３の運転フローチャートにおける処理「目標温度＝（室内温度＋１℃）に設定する」（Ｓ４）を、「目標周波数＝（制御周波数−５Hz）に設定する」と置き換えたものに相当する。

このように、外部サーモ７からの信号がオンからオフに変化したときのインバータ圧縮機３の制御周波数に基づく値を目標周波数として設定することにより、空気調和装置に室内温度検出部を備えずに、既設の外部サーモ７のみを利用したインバータ圧縮機３による省エネルギー運転が可能になる。

さらに、インバータ圧縮機３の運転中に室内温度が次第に下降して、制御周波数が増加していき、
制御周波数≧（目標周波数−１０Hz）
となった場合（例えば、上記の数値例では制御周波数が４５Hz以上となった場合）、インバータ圧縮機３の制御周波数の変化幅を通常の１／２（すなわち2.5Hz）に小さくして以降のインバータ圧縮機３の制御を行う。

このように、インバータ圧縮機３の制御周波数が目標周波数に近づくとインバータ圧縮機３の制御周波数の変化幅を小さくするというなめらかなインバータ圧縮機３の制御を行うことにより、室内温度の変動が抑えられ、また、それによりインバータ圧縮機３の頻繁な発停を抑制することができ、継続的なインバータ圧縮機３の運転をすることにつながる。従って、省エネルギー効果がさらに増大し、また、インバータ圧縮機３の寿命をより長くすることができる。

以下は、外部サーモ７の温度設定値が変更された場合でもそれに追従して適切にインバータ圧縮機３の制御を行うことを可能とする学習機能を説明するものである。
制御部９は、インバータ圧縮機３の制御周波数が目標周波数に到達後、タイマーをスタートさせ、Ｔ２（例えば３０分）を経過しても外部サーモ７からの信号のオフの入力がない場合は、更にインバータ圧縮機３の制御周波数を所定の幅 (例えば5Hz単位) で増加させる。以降は、通常の運転制御を行う。すなわち、その後、室内温度が次第に下降していき、外部サーモ７からの信号のオフを入力した時点で新たな目標周波数としてその時点の制御周波数−５Hzを設定し記憶する。例えば、７０Hzの時点で外部サーモ７からの信号のオフを入力した場合には、新たな制御周波数を６５Hzとする。それと同時にインバータ圧縮機３を停止する。

すなわち、上記の運転フローチャートは、実施の形態１に係る図４の運転フローチャートにおける判断「室内温度が目標温度に達したか？」（Ｓ３１）を「制御周波数が目標周波数に達したか？」と、また、判断「Ｔ１経過？」（Ｓ３４）を「Ｔ２経過？」と置き換えたものに相当する。

このように、インバータ圧縮機３の制御周波数が目標周波数に達してから外部サーモ７からの信号のオフが所定時間以内に入力されないときは、外部サーモ７からの信号のオフが入力されるまでインバータ圧縮機３の制御周波数を増加させる制御を行うことにより、外部サーモ７の設定値が変更された場合であっても変更後の設定値に追従して適切に運転を継続することができる。

なお、外部サーモ７からの信号がオンからオフに変化したときの制御周波数に基づく目標周波数の設定値の決め方は、上記実施の形態２で説明を行ったところの（制御周波数−５Hz）にはもちろん限られず、他の設定値にしてももちろんよい。また、上記の（制御周波数−１０Hz）又はインバータ圧縮機３の制御周波数の変化幅についての１／２の値についても同様である。

本発明に係る空気調和装置及び空気調和方法は、設備用パッケージエアコン等の空気調和装置及びその空気調和方法に適用できる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の制御ブロック図を示す図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の運転タイムチャートの一例を示す図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の運転フロ−チャートの一例を示す図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の運転フロ−チャートの一例を示す図である。本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の運転タイムチャートの一例を示す図である。

符号の説明

１空気調和装置、２室外機、３インバータ圧縮機、４室内機、６室内温度検出部、７外部サーモ、８入力部、９制御部。

Claims

インバータ圧縮機と、
室内温度を検出する検出部と、
外部サーモ信号を入力する入力部と、
前記外部サーモ信号がオンからオフに変化したときに検出された前記室内温度に基づく値を目標温度として設定し、前記インバータ圧縮機の制御を行う制御部とを備えることを特徴とする空気調和装置。
制御部は、室内温度が目標温度に近づくとインバータ圧縮機の制御周波数の変化幅を小さくすることを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
制御部は、室内温度が目標温度に達してから外部サーモ信号のオフが所定時間以内に入力されないときは、前記外部サーモ信号のオフが入力されるまでインバータ圧縮機の制御周波数を増加させることを特徴とする請求項１又は２記載の空気調和装置。
インバータ圧縮機と、
外部サーモ信号を入力する入力部と、
前記外部サーモ信号がオンからオフに変化したときの前記インバータ圧縮機の制御周波数に基づく値を目標周波数として設定し、前記インバータ圧縮機の制御を行う制御部とを備えることを特徴とする空気調和装置。
制御部は、インバータ圧縮機の制御周波数が目標周波数に近づくと前記制御周波数の変化幅を小さくすることを特徴とする請求項４記載の空気調和装置。
制御部は、インバータ圧縮機の制御周波数が目標周波数に達してから外部サーモ信号のオフが所定時間以内に入力されないときは、前記外部サーモ信号のオフが入力されるまで前記制御周波数を増加させることを特徴とする請求項４又は５記載の空気調和装置。
インバータ圧縮機と、室内温度を検出する検出部と、外部サーモ信号を入力する入力部と、制御部とを備える空気調和装置において、
前記制御部は、前記外部サーモ信号がオンからオフに変化したときに検出された前記室内温度に基づく値を目標温度として設定する設定ステップと、
前記インバータ圧縮機の制御を行う制御ステップとを含むことを特徴とする空気調和方法。
制御ステップでは、室内温度が目標温度に近づくとインバータ圧縮機の制御周波数の変化幅を小さくすることを特徴とする請求項７記載の空気調和方法。
制御ステップでは、室内温度が目標温度に達してから外部サーモ信号のオフが所定時間以内に入力されないときは、前記外部サーモ信号のオフが入力されるまでインバータ圧縮機の制御周波数を増加させることを特徴とする請求項８又は９記載の空気調和方法。
インバータ圧縮機と、外部サーモ信号を入力する入力部と、制御部とを備える空気調和装置において、
前記制御部は、前記外部サーモ信号がオンからオフに変化したときの前記インバータ圧縮機の制御周波数に基づく値を目標周波数として設定する設定ステップと、
前記インバータ圧縮機の制御を行う制御ステップとを含むことを特徴とする空気調和方法。
制御ステップでは、インバータ圧縮機の制御周波数が目標周波数に近づくと前記制御周波数の変化幅を小さくすることを特徴とする請求項１０記載の空気調和装置。
制御ステップでは、インバータ圧縮機の制御周波数が目標周波数に達してから外部サーモ信号のオフが所定時間以内に入力されないときは、前記外部サーモ信号のオフが入力されるまで前記制御周波数を増加させることを特徴とする請求項１０又は１１記載の空気調和方法。