JP3752975B2

JP3752975B2 - 空気調和機

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Publication number: JP3752975B2
Application number: JP2000225425A
Authority: JP
Inventors: 秀彦片岡; 秀紀三軒家; 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: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2020-07-26
Also published as: JP2002039598A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機、特に、低外気冷房運転時における冷媒回路の制御方法を含む空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機の冷媒回路は、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ており、冷媒の循環経路を構成する。
【０００３】
このような空気調和機の冷媒回路において、冷房時には室外熱交換器が凝縮器として機能し、室内熱交換器が蒸発器として機能するように、四路切換弁により冷媒循環方向を制御する。また、暖房時には室外熱交換器が蒸発器として機能し、室内熱交換器が凝縮器として機能するように、四路切換弁により冷媒循環方向を制御する。
【０００４】
外気温が異常に低い場合に、冷房運転を行うような場合には、凝縮器として作用する室外熱交換器の凝縮機能が高くなり、圧縮機の吐出側の高圧を十分に得ることができなくなる。したがって、圧縮機の高低差圧が十分に得られなくなり、圧縮機の転覆、給油量低下、内部温度上昇などが発生して圧縮機の信頼性低下の原因となるおそれがある。
【０００５】
室外熱交換器の内部を通過する冷媒と室外からの空気との間で熱交換を行うための空気流を発生するために、ファンモータによって回転駆動される室外ファンが設けられている。上述のような低外気冷房運転時における圧縮機の吐出側における高圧を確保するためには、室外ファンの回転数を低下させることによって、室外熱交換器における熱交換能力を低下させることが考えられる。
【０００６】
圧縮機の運転は、インバータ回路から圧縮機駆動モータに供給されるパルス信号の周波数を制御することによって、空調能力の制御が行われている。この出力周波数の制御のためには、圧縮機吐出側の高圧センサの検出する高圧値、圧縮機吸入側の吸入側圧力センサの検出する低圧値などを用いる必要がある。圧縮機の高圧側に高圧センサを設けることができない場合には、室外熱交換器の中間部に熱交中間サーミスタを設け、この熱交中間サーミスタが検出する温度を用いて高温相当飽和温度を求め、出力周波数制御を行っている。
【０００７】
前述したような低外気冷房運転時には、著しく過冷却度の高い運転状態となり、室外熱交換器中間部にまで過冷却域となっている場合が想定される。このような場合には、熱交中間サーミスタが検出する温度に信頼性がなく、高圧相当飽和温度の算出に支障を来す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、低外気冷房運転時において、余剰冷媒を用いて圧縮機の高低差圧を確保するとともに、圧縮機の運転周波数制御を正確に行うことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る空気調和機は、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、室外熱交換器とを含む室外機側冷媒回路と、室内機内に配置される室内熱交換器とを液管側配管とガス管側配管とによって接続する冷媒回路を備え、液管側配管とガス管側配管とをバイパスするバイパス回路上に、液冷媒を回収するレシーバと、レシーバから液管側配管に接続する液管側接続管およびガス管側配管に接続するガス管側接続管に設けられる冷媒開閉手段とを設け、低外気冷房運転時において圧縮機の高低差圧が十分でない場合、冷媒開閉手段を制御してレシーバ内に回収された液冷媒を室外熱交換器内に貯留し、室外熱交換器の熱交能力を下げた状態で運転することを特徴とする。
【００１０】
ここで、外気を取り入れて室外熱交換器との間で熱交換を行う空気流を発生させる室外ファンと、室外ファンを回転駆動するファンモータとを備え、低外気冷房運転時において圧縮機の高低差圧が十分でない場合に、ファンモータの回転数を下げることにより室外熱交換器の熱交能力をさらに下げるように構成できる。
【００１１】
また、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をさらに備える構成とすることができる。
【００１２】
さらに、周波数制御手段は、高圧相当飽和温度の推定値を算出し、これを圧縮機の吐出側に高圧値に代えて周波数制御を行う構成とすることができる。
この場合、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さらに備え、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ように構成できる。
【００１３】
【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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
〔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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
〔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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
〔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。
【００４０】
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。
【００４１】
〔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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
〔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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
〔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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
〔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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
〔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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
【発明の効果】
本発明では、低外気冷房運転時において、余剰冷媒を用いて圧縮機の高低差圧を確保するとともに、圧縮機の運転周波数制御を正確に行うことを目的とする。
【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

室外機（１００）内に配置されるアキュムレータ（１０５）、圧縮機（１０１）、四路切換弁（１０２）、室外熱交換器（１０３）とを含む室外機側冷媒回路と、室内機（２００）内に配置される室内熱交換器（２０１）とを液管側配管とガス管側配管とによって接続する冷媒回路を備え、
前記液管側配管（１３１）とガス管側配管（１３２）とをバイパスするバイパス回路上に、液冷媒を回収するレシーバ（１２１）と、前記レシーバ（１２１）から前記液管側配管（１３１）に接続する液管側接続管（１２２）およびガス管側配管（１３２）に接続するガス管側接続管（１２３）に設けられる冷媒開閉手段（１２８，１２９）とを設け、
低外気冷房運転時において前記圧縮機（１０１）の高低差圧が十分でない場合、前記冷媒開閉手段（１２８，１２９）を制御して前記レシーバ（１２１）内に回収された液冷媒を前記室外熱交換器（１０３）内に貯留し、前記室外熱交換器（１０３）の熱交能力を下げた状態で運転することを特徴とする空気調和機。
外気を取り入れて前記室外熱交換器（１０３）との間で熱交換を行う空気流を発生させる室外ファン（１０６）と、前記室外ファン（１０６）を回転駆動するファンモータ（１０４）とを備え、低外気冷房運転時において前記圧縮機（１０１）の高低差圧が十分でない場合に、前記ファンモータ（１０４）の回転数を下げることにより前記室外熱交換器（１０３）の熱交能力をさらに下げることを特徴とする、請求項１に記載の空気調和機。
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、
をさらに備える、請求項１または２に記載の空気調和機。
前記周波数制御手段は、高圧相当飽和温度の推定値を算出し、これを前記圧縮機（１０１）の吐出側に高圧値に代えて周波数制御を行う、請求項３に記載の空気調和機。
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、をさらに備え、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、請求項４に記載の空気調和機。