JP3108934B2 - 空気調和装置 - Google Patents

空気調和装置

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JP3108934B2
JP3108934B2 JP03098550A JP9855091A JP3108934B2 JP 3108934 B2 JP3108934 B2 JP 3108934B2 JP 03098550 A JP03098550 A JP 03098550A JP 9855091 A JP9855091 A JP 9855091A JP 3108934 B2 JP3108934 B2 JP 3108934B2
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suction temperature
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啓司 小川
孝二 浜岡
健一 柿田
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松下冷機株式会社
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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
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/029Control issues
    • F25B2313/0294Control issues related to the outdoor fan, e.g. controlling speed

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、室外ファンの運転周波
数を制御するインバータ装置を備えた空気調和装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】近時、空気調和装置(以下、空調機と略
す)は電源周波数を変化させるインバータ装置を用いて
制御する装置が多くなっている。例えば実開昭61−1280
55号公報は、そのような空調機を開示したものである。
【0003】図4は従来の空調制御装置の1例を示すブ
ロック構成図である。図中、1は圧縮機、2は四方弁、
3は室内熱交換器、4は減圧装置、5は室外熱交換器で
あり、これらは環状にパイプ等により連結されて、冷媒
サイクルを構成している。
【0004】また、6は室内機であり、空調機のオン・
オフを決定する運転指令手段7、該運転指令手段7の指
令により室内ファン9のオン・オフを決定する室内機制
御手段8、及び室内ファン9により構成されている。
【0005】また、10は室外機、11は室外機制御手段、
12は圧縮機用電磁スイッチ、13は商用交流電源、14は室
外ファン、15は室外ファン用電磁スイッチである。室内
機6の運転指令手段7の指令によって、室内機制御手段
8及び室外機制御手段11が作動し、圧縮機用電磁スイッ
チ12を制御して商用交流電源13をオン・オフして圧縮器
1を駆動し、また、室外ファン用電磁スイッチ15をオン
・オフして室外ファン14をオン・オフさせる。
【0006】16は圧縮機1の低圧部に取付けた吸入温度
センサで、その出力は吸入温度検知手段17に入力され、
検知された吸入温度TCは、検知温度判定手段18により
吸入温度下限値Tminと比較され、室外機制御手段11に
制御情報として出力される。
【0007】以上のように従来の空調機は構成され、図
5は、その動作フローチャート、図6は室外ファン14の
動作特性を示す図であり、以下、これらの図を用いて説
明する。
【0008】まず、図5のステップ1で(なお、以後ス
テップをSと略記する)、運転指令手段7が停止状態に
あれば(S1)を繰返し、運転状態であれば、信号f1
より室内機制御手段8が室内ファン9をオンして空気を
吸入させるとともに、室外機制御手段11の運転を指令f
2する。それに伴ない室外機制御手段11は信号f3,f4
により、圧縮機用電磁スイッチ12及び室外ファン用電磁
スイッチ15をオンして、商用交流電源13を室外ファン14
に供給し装置を運転状態にする。
【0009】つぎに(S2)で、装置の空調能力に応じて
室外ファン14の運転状態をオン・オフするかを室外機制
御手段11にて決定し、その決定信号f4に従い室外ファ
ン用電磁スイッチ15のオン・オフ動作を行なわせて、室
外ファン14の吸入動作を制御する。
【0010】(S3)では吸入温度センサ16の出力f5
ら吸入温度検知手段17が吸入温度TCを算出し、(S4)
で、吸入温度検知手段17が検知した吸入温度TCが、検
知温度判定手段18に入力(f6)され、判定信号(f7)が室
外機制御手段11へ出力される。ここでの判定は、吸入温
度下限値Tminと比較して大きい場合(S2)に返り、室
内等の環境温度に応じて室外ファン14を制御する通常運
転を行なう。
【0011】また、前記の比較で吸入温度TCの方が小
さければ、吸入温度が異常になり低圧降下による室内熱
交換器2が凍結し、装置の機能停止が発生する危険があ
るため、(S5)において室外ファン14を強制的にオフに
させるため、室外機制御手段11からの信号f3により圧
縮機用電極スイッチ12をオフ動作させ(S3)に戻る。
【0012】すなわち、図6において時刻T0ないしT1
の間、能力確保のため室外ファン14をオン動作させ、時
刻T1では外気温の変化で吸入温度TCが降下し、吸入温
度下限値Tminより下がると、室外熱交換器5が強制停
止させて吸入温度TCを上げさせる。
【0013】また、時刻T2で吸入温度TCが吸入温度下
限値Tmin以上になるため、再び、空調能力確保のため
室外熱交換器5をオンさせる。これは時刻T3、及びT4
においても同様な動作をすることにより空調を行なうこ
とができる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の空調制御では図6に示すように冷房低外気温の場合
の吸入温度のオーバシュート分δを考慮して設定する吸
入温度下限値Tminを高く設定する必要があり、そのた
め装置の機能が十分に発揮されない問題があった。
【0015】また、室外ファン14のオン・オフが頻繁に
なるため空調能力にバラツキを生じ冷房むらを来して、
人体に不快感を与え、さらに室内熱交換器3が凍結する
恐れもある。
【0016】また、室外ファン14の制御のみでは十分に
吸入温度が上げることができない場合は、圧縮機1をオ
ン・オフさせることになり、消費電力が増大する欠点を
有している。
【0017】本発明は上述従来の問題点を解決する空調
機制御を行なう空気調和装置の提供を目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明は、室外ファンの
運転周波数をインバータ制御する空気調和装置におい
て、上記、室外ファンが空気を吸入する吸入温度検知手
段と、該吸入温度検知手段が検知した前回及び今回の吸
入温度から次回の吸入温度を予測する検知温度予測手段
と、前回と今回検知した吸入温度と、及び、吸入温度の
下限値とから、上記、室外ファンの運転周波数を補正す
る補正周波数を算出し、インバータ制御手段の周波数指
令手段へ該補正周波数を出力する検知温度判定手段とを
設け、上記検知温度予測手段が予測した次回の吸入温度
が、冷房外気温時の吸入温度の下限値を超えるとき、上
記検知温度判定手段が算出した補正周波数により上記、
室外ファンの運転周波数を補正することを特徴とする。
【0019】
【作用】本発明によれば、圧縮機の運転中に検知温度予
測手段の次回の吸入温度の予測算出値が、吸入温度下限
値Tminより低くなる場合、検知温度判定手段18が補正
周波数を周波数指令手段19に入力して、室外ファン14の
運転周波数を変化させるため、冷房低外気温度の吸入温
度下限値Tminを、装置能力の限界まで設定することが
でき、そのため装置能力が十分に活用可能になり、同時
に室外ファン14及び圧縮機1をオン・オフする頻度が大
幅に低減させて、人体に快適な空調を行なうことが可能
になり、室内熱交換器3の凍結を防止し、装置の消費電
力の低減をはかることができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明を一実施例により図面を用いて
詳細に説明する。
【0021】図1は本発明の一実施例の空気調和装置の
ブロック構成図であり、1ないし18は図4におけると同
じ、または同一機能を有するものであり、その詳細な説
明は省略し、その他で、19は運転周波数を決定する周波
数指令手段、20はインバータ制御手段、21は室外ファン
14が吸入する前回検出した吸入温度と今回検出した吸入
温度とから、次回の吸入温度を予測する検知温度予測手
段である。
【0022】本発明は以上のように構成され、その動作
を図2の動作フローチャート、及び図3の制御特性図を
参照して以下詳細に説明する。
【0023】まず、図2を参照して(S1)において、運
転指令手段7が信号f1により“停止”を指令中であれ
ば(S1)を繰返し、“運転”の指令であれば、室内機制
御手段8が室内ファン9をオンすることにより、室外機
制御手段11に運転を指令f2する(S1)。それによって
室外機制御手段11は信号f3により圧縮機用電磁スイッ
チ12をオンにして、商用交流電源13から圧縮機1に電源
を供給する。
【0024】また、室外機制御手段11は信号f8により
周波数指令手段19に運転を起動させて、室内温度等によ
って装置に要求される能力を満足させる室外ファン14の
運転周波数を決定して、インバータ制御手段20に運転周
波数情報を指令f9する(S2)。
【0025】インバータ制御手段20では指令された運転
周波数に応じたインバータ出力波形を形成し、室外ファ
ン14を起動して装置を運転状態にする。
【0026】次に、吸入温度センサ16の出力f5から吸
入温度検知手段17により室外ファン14が吸入する空気の
吸入温度TCを検知する(S3)。
【0027】次に吸入温度検知手段17からの検知出力f
10により検知温度予測手段21において、前回の時刻T1
において算出した吸入温度をTC1、今回の時刻T2に算
出した吸入温度をTC2として、下記の一般式(1)及び
(2)によって次回の時刻T3における吸入温度TC3を算
出する(S4)。
【0028】
【数1】
【0029】次に、検知温度判定手段18においては、検
知温度予測手段21が算出、予想した信号f11により次回
の吸入温度TC3を吸入温度下限値Tminと比較して、大
きければ(S5・N)処理は(S2)に返って室外ファン14
は通常の運転を行なわせる。
【0030】また、小さければ(S5・Y)吸入温度の異
常を予測して、低圧の降下により室内熱交換器3を凍結
して装置が停止する危険を防止するため、室外ファン14
の運転周波数を低下させるための補正周波数FHを下
記、(3)式によって算出し、その算出信号f12を周波数
指令手段19に入力する(S6)。
【0031】
【数2】
【0032】次に、周波数指令手段19で室外ファン14の
現在の運転周波数F1から上記、補正周波数FHを引算し
た周波数F2を運転周波数としてインバータ制御手段20
に信号f9として送出して(S7)、室外ファン14を所望
の運転周波数F2として運転し、その後、(S3)に戻
る。
【0033】以下同様にして時刻T2,T3,T4,…で
も次回の吸入温度を次回の吸入温度、及び今回の吸入温
度によって、予測しながら室外ファン14の運転周波数を
制御する。
【0034】以上を図3により具体的に示すと、室外フ
ァン14が時刻T0とT1の間で運転用波数F1の運転中、
外気温度が低下して時刻T1で吸入温度がTC1に、時刻
2でTC2を吸入温度検知手段17が検知すると、検知温
度予測手段21が上記の式(1)及び式(2)から、時刻T3
おける次回の吸入温度TC3を算出する。このTC3は図
3から吸入温度下限値Tminより明らかに大きいから、
室外ファン14は通常の制御により運転されている。
【0035】次のタイミングで、外気温度が変化して吸
入温度検知手段17が吸入温度を、時刻T2でTC2、T3
でTC3を検知すると、検知温度予測手段21では上記式
(1),(2)により、時刻T4における吸入温度TC4を算出
する。すなわち、図3でTC4は吸入温度下限値Tminよ
り小さいから、時刻T4では吸入温度TCは図示のように
破線の軌跡を描くことが予測でき、吸入温度の異常発生
が予測される。
【0036】そこで吸入温度の異常を回避すべく、式
(3)から室外ファン14の運転周波数を低下させる補正周
波数FHを、吸入温度TC4と吸入温度下限値Tminとか
ら算出し、それを周波数指令手段19に出力する。
【0037】これによって、周波数指令手段19は、室外
ファン14の現在の運転周波数F1から補正周波数FHを差
引いた運転周波数F2により運転させるため、インバー
タ制御手段20に運転周波数F2を要求し、室外ファン14
を時刻T3の段階で運転周波数F2に変更させるため、時
刻T4では実線のような軌跡を描き、吸入温度下限値Tm
inに対してオーバシュートすることなく吸入温度TC
制御することができる。すなわち、空調機は吸入温度下
限値Tminいっぱいで運転可能になる。
【0038】以上、説明したように本発明は、運転中に
検知温度予測手段21が予測する次回の吸入温度が下限値
Tminより下がる場合、検知温度判定手段18が補正周波
数を周波数指令手段19に入力し室外ファンの運転周波数
を変化させるものである。したがって、冷房低外気温時
の吸入温度下限値Tminを、装置の能力が十分活用可能
なように限界まで設定でき、さらに室外ファン14及び圧
縮機1のオン・オフの頻度を大幅に軽減させ、冷房むら
を抑制して空調状態を快適に維持し、しかも、室内熱交
換器3の凍結を防止し、装置の消費電力の低減をはかる
ことができる。
【0039】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の空気調和
装置は、圧縮機運転中に検知温度予測手段が予測した次
回の吸入温度が下限値Tminを超える場合、検知温度判
定手段が補正周波数を周波数指令手段に入力し、室外フ
ァンの運転周波数を変化させるため、冷房低外気温時の
吸入温度の下限値Tminを、装置の能力が十分活用され
るように能力限界まで設定できる。この結果、室外ファ
ン及び圧縮機のオン・オフの頻度が大幅に軽減され、冷
房むらを抑制して空調状態を快適に維持することがで
き、しかも、室外熱交換器の凍結を防止し、装置の消費
電力の低減をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の空調制御装置のブロック構
成図である。
【図2】図1を説明する動作フローチャートである。
【図3】図1の動作を説明する特性図である。
【図4】従来の空調制御装置の1例のブロック構成図で
ある。
【図5】図4の動作を説明するフローチャートである。
【図6】図4の動作を説明する特性図である。
【符号の説明】
1…圧縮器、 2…四方弁、 3…室内熱交換器、 4
…減圧装置、 5…室外熱交換器、 6…室内機、 7
…運転指令手段、 8…室内機制御手段、 9…室内フ
ァン、 10…室外機、 11…室外機制御手段、 12…圧
縮機用電磁スイッチ、 13…商用交流電源、 14…室外
ファン、16…吸入温度センサ、 17…吸入温度検知手
段、 18…検知温度判定手段、 19…周波数指令手段、
20…インバータ制御手段、 21…検知温度予測手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24F 11/02 102 F25B 1/00 371 F25B 1/00 381

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 室外ファンの運転周波数をインバータ制
    御する空気調和装置において、上記、室外ファンが空気
    を吸入する吸入温度検知手段と、該吸入温度検知手段が
    検知した前回及び今回の吸入温度から次回の吸入温度を
    予測する検知温度予測手段と、前回と今回検知した吸入
    温度と、及び、吸入温度の下限値とから、上記、室外フ
    ァンの運転周波数を補正する補正周波数を算出し、イン
    バータ制御手段の周波数指令手段へ該補正周波数を出力
    する検知温度判定手段とを設け、上記検知温度予測手段
    が予測した次回の吸入温度が、冷房外気温時の吸入温度
    の下限値を超えるとき、上記検知温度判定手段が算出し
    た補正周波数により上記、室外ファンの運転周波数を補
    正することを特徴とする空気調和装置。
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