JP3541788B2

JP3541788B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP3541788B2
Application number: JP2000225426A
Authority: JP
Inventors: 秀彦片岡; 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: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2020-07-26
Also published as: JP2002039602A

Description

【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１０１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１０１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１０５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１９７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１１２、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１２３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１３１に接続され、ガス管側接続管１２３は四路切換弁１０２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（ＥＶＬ）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１３２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１３０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３００Ａ，３００Ｂ・・が接続されている。各分岐ユニット３００Ａ，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３０１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３０２を構成している。また、室外側ガス管接続ポート３０３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，３０２Ｂ，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〜３０２Ｃ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３０６Ａ〜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３００Ａ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５０１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３００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５０８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５２４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１１１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１０６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Ｓ２５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１０６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ＤＥ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ＤＥ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１０６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ＤＥ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Ｓ４０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Ｓ４３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１０１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１０３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１０１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５１４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１１０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、ＫHPII、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Ｓ５５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、ＤHPC3、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ＤHPC3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ΔＦHP（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）／ＴHP3（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

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（２０１）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（５３１）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。
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（５２３）と、
前記リアクタ（５２１）と前記定電圧用キャパシタ（５２３）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。
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。
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。
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。
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（２０１）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（５３１）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。