JP3754204B2 - 空気調和装置の圧縮機運転能力制御方法、及び空気調和装置 - Google Patents
空気調和装置の圧縮機運転能力制御方法、及び空気調和装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置の圧縮機運転能力制御方法、及びその実施に使用される空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和装置は、室外熱交換器及び容量制御可能な圧縮機を備えた室外機と、室内熱交換器を備えた室内機とを有し、圧縮機の運転能力を制御する制御装置と、を有して構成される。
【０００３】
上記制御装置は、図６（Ａ）に示すように、冷房運転時には、室内熱交換器を流れる冷媒温度（蒸発温度）が、下温度設定値（２℃）以下となったときに圧縮機の運転能力を下降させて、室内熱交換器の凍結を防止させ、上温度設定値（６℃）以上となったときに圧縮機の運転能力を上昇させるように制御している。
【０００４】
また、制御装置は、図６（Ｂ）に示すように、暖房運転時には、室内熱交換器を流れる冷媒温度（凝縮温度）が、上温度設定値（５６℃）以上となったときに圧縮機の運転能力を下降させて、高圧カットの発生により圧縮機へ高負荷が作用することを防止し、下温度設定値（５２℃）以下となったときに圧縮機の運転能力を上昇させるよう制御している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のような圧縮機の運転能力制御方法では、冷房運転時の上、下温度設定値（６℃、２℃）と、暖房運転時の上、下温度設定値（５６℃、５２℃）とは、制御の簡略化が優先されることから、圧縮機の運転能力の高低に拘わらず、一定の値に設定されている。従って、冷房運転時においては下温度設定値（２℃）が低すぎて、また、暖房運転時においては上温度設定値（５６℃）が高すぎて、圧縮機が能力を過大にだしてしまう場合がある。この結果、冷房運転時には、冷風不快感や室内熱交換器での結露が発生したり、暖房運転時には、吹出温度の上昇によって室内の上部空間が過剰に暖房されるなどの不都合が発生してしまう。
【０００６】
本発明は上述の事情を考慮してなされたものであり、吹出空気温度を適切にすることができると共に、圧縮機の過大な能力運転を抑制して省エネルギーを実現できる空気調和装置の圧縮機運転能力制御方法及び空気調和装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、室外熱交換器及び容量制御可能な圧縮機を備えた室外機と、室内熱交換器を備えた室内機とを有し、上記室内熱交換器を流れる冷媒のパラメータが、冷房運転時には下パラメータ設定値以下となったときに、暖房運転時には上パラメータ設定値以上となったときに、上記圧縮機の運転能力を下降させるよう制御する空気調和装置の圧縮機運転能力制御方法において、上記圧縮機を所定能力以上で運転している場合に、上記室内熱交換器を流れる冷媒のパラメータが、冷房運転時には、上記下パラメータ設定値よりも高い変更下パラメータ設定値以下となったときに、暖房運転時には、上記上パラメータ設定値よりも低い変更上パラメータ設定値以上となったときに、上記圧縮機の運転能力を下降させるよう制御するものである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記圧縮機を所定能力以下で運転している場合、冷房運転時には、上記圧縮機の運転能力を上昇させる上パラメータ設定値が変更下パラメータ設定値よりも高く設定され、暖房運転時には、上記圧縮機の運転能力を上昇させる下パラメータ設定値が、変更上パラメータ設定値よりも低く設定されたものである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、室外熱交換器及び容量制御可能な圧縮機を備えた室外機と、室内熱交換器を備えた室内機とを有し、上記圧縮機の運転能力を制御する制御装置は、上記室内熱交換器を流れる冷媒のパラメータが、冷房運転時には下パラメータ設定値以下となったときに、暖房運転時には上パラメータ設定値以上となったときに、上記圧縮機の運転能力を下降させるよう制御する空気調和装置において、上記制御装置は、上記圧縮機を所定能力以上で運転している場合に、上記室内熱交換器を流れる冷媒のパラメータが、冷房運転時には、上記下パラメータ設定値よりも高い変更下パラメータ設定値以下となったときに、暖房運転時には、上記上パラメータ設定値よりも低い変更上パラメータ設定値以上となったときに、上記圧縮機の運転能力を下降させるよう制御するものである。
【００１０】
請求項１又は請求項３に記載の発明には、次の作用がある。
【００１１】
圧縮機の運転能力を低下させることに余裕のある所定能力以上で、圧縮機を運転している時に、室内熱交換器を流れる冷媒のパラメータ（温度、圧力）が、冷房運転時には、下パラメータ設定値よりも高い変更下パラメータ設定値以下となったときに、暖房運転時には、上パラメータ設定値よりも低い変更上パラメータ設定値以上となったときに、それぞれ圧縮機の運転能力を低下させることから、圧縮機の過大な能力運転の結果生じる冷風不快感や室内熱交換器での結露（冷房運転時）、又は吹出空気温度の上昇による室内上部空間の過剰暖房（暖房運転時）等の吹出空気温度の不適切さ等を防止できると共に、圧縮機の運転能力を抑制させることにより省エネルギーを実現できる。
【００１２】
請求項２に記載の発明には、次の作用がある。
【００１３】
圧縮機を所定能力以下で運転している場合、冷房運転時には、上記圧縮機の運転能力を上昇させる上パラメータ設定値が変更下パラメータ設定値よりも高く設定され、暖房運転時には、上記圧縮機の運転能力を上昇させる下パラメータ設定値が、変更上パラメータ設定値よりも低く設定されたことから、冷房運転と暖房運転とのそれぞれの場合に、圧縮機を所定能力以上で運転させる場合の制御と、所定能力以下で運転させる場合の制御とにおいて、圧縮機の運転能力の制御にハンチングの発生を防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る空気調和装置の圧縮機運転能力制御方法の一実施の形態が実施される空気調和装置の冷媒回路を示す回路図である。
【００１６】
図１に示すように、空気調和装置１０は、室外機１１、室内機１２及び制御装置１３を有してなり、室外機１１の室外冷媒配管１４と室内機１２の室内冷媒配管１５とが、連結配管２４、２５を介して連結されている。
【００１７】
室外機１１は室外に設置され、室外冷媒配管１４に容量可変型の圧縮機１６が配設され、この圧縮機１６の吸込側にアキュムレータ１７が、吐出側に四方弁１８が室外冷媒配管１４を介してそれぞれ接続され、この四方弁１８に室外熱交換器１９が室外冷媒配管１４を介して接続されて構成される。室外熱交換器１９には、この室外熱交換器１９へ向かって送風する室外ファン２０が隣接して配置されている。
【００１８】
一方、室内機１２は室内に設置され、室内冷媒配管１５に室内熱交換器２１が配設されると共に、室内冷媒配管１５において室内熱交換器２１近傍に電動膨張弁２２が配設されて構成される。上記室内熱交換器２１には、この室内熱交換器２１へ送風する室内ファン２３が隣接して配置されている。
【００１９】
また、上記制御装置１３は、室外機１１及び室内機１２の運転を制御し、具体的には、室外機１１における圧縮機１６、四方弁１８及び室外ファン２０、並びに室内機１２における電動膨張弁２２、及び室内ファン２３をそれぞれ制御する。
【００２０】
制御装置１３により四方弁１８が切り換えられることにより、空気調和装置１０が冷房運転又は暖房運転に設定される。つまり、制御装置１３が四方弁１８を冷房側に切り換えたときには、冷媒が実線矢印の如く流れ、室外熱交換器１９が凝縮器に、室内熱交換器２１が蒸発器になって冷房運転状態となり、室内機１２の室内熱交換器２１が室内を冷房する。また、制御装置１３が四方弁１８を暖房側に切り換えたときには、冷媒が破線矢印の如く流れ、室内熱交換器２１が凝縮器に、室外熱交換器１９が蒸発器になって暖房運転状態となり、室内機１２の室内熱交換器２１が室内を暖房する。
【００２１】
また、制御装置１３は、室内機１２の空調負荷に応じて、室内機１２における電動膨張弁２２の開度を制御し、室内機１２における室内ファン２３のファン駆動系を制御する。
【００２２】
前記圧縮機１６は、容量（能力）可変型であり、本実施の形態では、圧縮機１６の電動モータへ供給される電流の周波数をインバータにより調整することによって、運転能力が変更されるものである。制御装置１３は、インバータを制御して、圧縮機１６へ供給される電流の周波数を増大させることにより、圧縮機１６の運転能力を上昇させ、また、上記電流の周波数を減少させることにより、圧縮機１６の運転能力を下降させる。
【００２３】
制御装置１３は、圧縮機１６の運転能力を、冷房運転時と暖房運転時とにおいて、圧縮機１６の現時点での運転能力に応じてそれぞれ図２、図３の如く制御する。このとき、室内熱交換器２１には、図１に示すように、この室内熱交換器２１内を流れる冷媒のパラメータとしての温度を検出する温度センサ２６が設置されている。この温度センサ２６は、空気調和装置１０の冷房運転時には冷媒の蒸発温度を検出し、暖房運転時には冷媒の凝縮温度を検出する。この温度センサ２６にて検出された冷媒温度は、制御装置１３へ送信される。
【００２４】
制御装置１３は、冷房運転時において、図２に示すように、現時点で圧縮機１６へ供給される電流の周波数が２５Ｈｚ以上３０Ｈｚ未満（圧縮機１６の所定能力以下での能力運転）の場合に、温度センサ２６にて検出された冷媒の蒸発温度が、下パラメータ設定値としての第一下温度設定値（２℃）以下となったときに圧縮機１６の運転能力を下降させて、室内熱交換器２１の凍結を防止させ、また、上パラメータ設定値としての第一上温度設定値（９℃）以上となったときに、圧縮機１６の運転能力を上昇させ、さらに、上記第一下温度設定値と上記第一上温度設定値との間にあるときに圧縮機１６の運転能力の上昇を禁止させる。
【００２５】
制御装置１３は、同じく冷房運転時において、現時点で圧縮機１６へ供給される電流の周波数が３０Ｈｚ以上（圧縮機１６の所定能力以上での能力運転）の場合に、温度センサ２６にて検出された冷媒の蒸発温度が、変更下パラメータ設定値としての第二下温度設定値（６℃）以下となったときに、圧縮機１６の運転能力を下降させ、また、第二上温度設定値（８℃）以上となったときに、圧縮機１６の運転能力を上昇させ、さらに、上記第二下温度設定値と上記第二上温度設定値との間にあるときに、圧縮機１６の運転能力の上昇を禁止させる。
【００２６】
上記第二下温度設定値（６℃）は、上記第一下温度設定値（２℃）よりも温度差Ｔ１だけ高く設定されて、室内熱交換器２１の凍結防止はもとより、室内機１２からの吹出空気温度が低すぎることによる冷風不快感や、室内熱交換器２１での結露の発生を防止し、併せて、圧縮機１６の運転能力を抑制させて省エネルギーの実現を図る。
【００２７】
圧縮機１６の運転能力が所定能力以下である場合に、温度センサ２６にて検出された冷媒温度（蒸発温度）が第一下温度設定値（２℃）以下となったときに、圧縮機１６の運転能力を低下させるのは、上記冷風不快感や室内熱交換器２１での結露の発生の防止よりも、圧縮機１６を連続運転させることを優先させ、さらに、サーモサイクルによる湿気戻りによって生ずる不快感の防止を優先させたものである。
【００２８】
また、第一上温度設定値（９℃）は、第二下温度設定値（６℃）よりも温度差Ｔ２だけ高く設定されて、圧縮機１６の所定能力以下の運転能力の制御と、所定能力以上の運転能力の制御とにおいて、圧縮機１６の運転能力の制御にハンチングがおきないよう考慮されている。
【００２９】
つまり、例えば第一上温度設定値（９℃）が第二下温度設定値（６℃）以下の例えば５℃に設定されたとすると、温度センサ２６にて検出された冷媒温度がこの５℃よりも低くて、圧縮機１６の所定能力以下での運転（圧縮機１６への供給電流の周波数が２５Ｈｚ以上３０Ｈｚ）において、圧縮機１６の能力を上昇させる制御としたにも拘わらず、その結果、圧縮機１６の能力が所定能力以上（圧縮機１６への供給電流の周波数が３０Ｈｚ以上）に高まったときには、この所定能力以上での圧縮機１６の運転において、温度センサ２６にて検出された冷媒温度が第二下温度設定値（６℃）以下であるとして圧縮機１６の能力を下降させる制御となり、制御にハンチングが発生する。このハンチングを防止するために、第一上温度設定値（９℃）は、第二下温度設定値（６℃）よりも高く設定されるのである。
【００３０】
一方、制御装置１３は、暖房運転時において、図３に示すように、現時点で圧縮機１６へ供給される電流の周波数が２５Ｈｚ以上３０Ｈｚ未満（圧縮機１６の所定能力以下での能力運転）の場合に、温度センサ２６にて検出された冷媒の凝縮温度が、上パラメータ設定値としての第一上温度設定値（５６℃）以上となったときに、圧縮機１６の運転能力を下降させて、高圧カットの発生により圧縮機１６へ高負荷が作用することを防止し、また、下パラメータ設定値としての第一下温度設定値（４８℃）以下となったときに、圧縮機１６の運転能力を上昇させ、さらに、上記第一上温度設定値と上記第一下温度設定値との間にあるときに圧縮機１６の運転能力の上昇を禁止させる。
【００３１】
制御装置１３は、同じく暖房運転時において、現時点で圧縮機１６へ供給される電流の周波数が３０Ｈｚ以上（圧縮機１６の所定能力以上での能力運転）の場合に、温度センサ２６にて検出された冷媒の凝縮温度が変更上パラメータ設定値としての第二上温度設定値（５２℃）以上となったときに、圧縮機１６の運転能力を下降させ、また、第二下温度設定値（５０℃）以下となったときに、圧縮機１６の運転能力を上昇させ、さらに、上記第二上温度設定値と上記第二下温度設定値との間にあるときに圧縮機１６の運転能力の上昇を禁止させる。
【００３２】
上記第二上温度設定値（５２℃）は、上記第一上温度設定値（５６℃）よりも温度差Ｔ３だけ低く設定されて、高圧カットによる圧縮機１６への高負荷作用の防止はもとより、室内機１２からの吹出空気温度の上昇による室内上部空間の過剰暖房を防止し、併せて、圧縮機１６の運転能力を抑制させて省エネルギーの実現を図る。
【００３３】
圧縮機１６の運転能力が所定能力以下である場合に、温度センサ２６にて検出された冷媒温度（凝縮温度）が第一上温度設定値（５６℃）以上となったときに、圧縮機１６の運転能力を低下させるのは、上記吹出温度の上昇による室内上部空間の過剰暖房の防止よりも、圧縮機１６を連続運転させることを優先させたものである。
【００３４】
また、上記第一下温度設定値（４８℃）は、第二上温度設定値（５２℃）よりも温度差Ｔ４だけ低く設定されて、圧縮機１６の所定能力以下での運転能力の制御と、所定能力以上での運転能力での制御において、冷房運転の場合と同様に、圧縮機１６の運転能力の制御にハンチングがおきないように考慮される。
【００３５】
次に、図４、図５を用いて、制御装置１３による圧縮機１６の運転能力制御を更に説明する。
【００３６】
［Ａ］冷房運転（図４）
冷房運転時には、図４に示すように、制御装置１３は、まず圧縮機１６の運転能力が所定能力以上であるか否か、つまり圧縮機１６へ供給されている電流の周波数が例えば３０Ｈｚ以上であるか否かを判定する（Ｓ１）。
【００３７】
圧縮機１６が上記所定能力以上で運転されている場合には、制御装置１３は、上温度設定値を第二上温度設定値（８℃）に、下温度設定値を第二下温度設定値（６℃）にそれぞれ設定する（Ｓ２）。
【００３８】
また、圧縮機１６が上記所定能力以下で運転されている場合には、制御装置１３は、上温度設定値を第一上温度設定値（９℃）に、下温度設定値を第一下温度設定値（２℃）にそれぞれ設定する（Ｓ３）。
【００３９】
次に、制御装置１３は、温度センサ２６にて検出された冷媒温度（蒸発温度）が下温度設定値（第一下温度設定値、第二下温度設定値）以下であるか否かを判定し（Ｓ４）、以下である場合には圧縮機１６の運転能力を下降させる（Ｓ５）。
【００４０】
温度センサ２６にて検出された冷媒の蒸発温度が下温度設定値（第一下温度設定値、第二下温度設定値）以上であるときに、この蒸発温度が上温度設定値（第一上温度設定値、第二上温度設定値）以上であるか否かを判定し（Ｓ６）、以上である場合には圧縮機１６の運転能力を上昇させ（Ｓ７）、以下である場合には圧縮機１６の運転能力の上昇を禁止する。
【００４１】
［Ｂ］暖房運転（図５）
暖房運転時には、図５に示すように、制御装置１３は、まず圧縮機１６の運転能力が所定能力以上であるか否か、つまり圧縮機１６へ供給されている電流の周波数が３０Ｈｚ以上であるか否かを判定する（Ｓ１１）。
【００４２】
圧縮機１６が上記所定能力以上で運転されている場合には、制御装置１３は、上温度設定値を第二上温度設定値（５２℃）に、下温度設定値を第二下温度設定値（５０℃）にそれぞれ設定する（Ｓ１２）。
【００４３】
また、圧縮機１６が上記所定能力以下で運転されている場合には、制御装置１３は、上温度設定値を第一上温度設定値（５６℃）に、下温度設定値を第一下温度設定値（４８℃）にそれぞれ設定する（Ｓ１３）。
【００４４】
次に、制御装置１３は、温度センサ２６にて検出された冷媒温度（凝縮温度）が上温度設定値（第一上温度設定値、第二上温度設定値）以上であるか否かを判定し（Ｓ１４）、以上である場合には圧縮機１６の運転能力を下降させる（Ｓ１５）。
【００４５】
温度センサ２６にて検出された冷媒の凝縮温度が上温度設定値（第一上温度設定値、第二上設定値）以下であるときに、この凝縮温度が下温度設定値（第一下温度設定値、第二下温度設定値）以下であるか否かを判定し（Ｓ１６）、以下である場合には圧縮機１６の運転能力を上昇させ（Ｓ１７）、以上である場合には圧縮機１６の運転能力の上昇を禁止する。
【００４６】
以上のように構成したことから、本実施の形態によれば次の効果▲１▼及び▲２▼を奏する。
【００４７】
▲１▼圧縮機１６の運転能力を低下させることに余裕のある所定能力（圧縮機１６へ供給させる電流の周波数が３０Ｈｚ）以上で圧縮機１６を運転しているときに、室内熱交換器２１を流れる冷媒の温度が、冷房運転時には、第一下温度設定値（２℃）よりも高い第二下温度設定値（６℃）以下となったときに、暖房運転時には、第一上温度設定値（５６℃）よりも低い第二上温度設定値（５２℃）以上となったときに、それぞれ圧縮機１６の運転能力を低下させることから、圧縮機１６の過大な運転能力の結果生ずる冷風不快感や室内熱交換器２１での結露（冷房運転時）、または吹出空気温度の上昇による室内上部空間の過剰暖房（暖房運転時）等の吹出空気温度の不適切さなどを防止できると共に、圧縮機１６の運転能力を抑制させることにより省エネルギーを実現できる。
【００４８】
▲２▼圧縮機１６の運転能力が所定能力（圧縮機１６へ供給させる電流の周波数が３０Ｈｚ）以下である場合、冷房運転時には、圧縮機１６の運転能力を上昇させる第一上温度設定値（９℃）が第二下温度設定値（６℃）よりも高く設定され、暖房運転時には、圧縮機１６の運転能力を上昇させる第一下温度設定値（４８℃）が第二上温度設定値（５２℃）よりも低く設定されたことから、冷房運転と暖房運転とのそれぞれの場合に、圧縮機１６を所定能力以上で運転させる場合の制御と、所定能力以下で運転させる場合の制御とにおいて、圧縮機１６の運転能力の制御にハンチングの発生を防止できる。
【００４９】
以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、圧縮機１６の所定能力は、この圧縮機１６へ供給される電流の周波数が３０Ｈｚの場合に限らず他の値の周波数であってもよい。
【００５０】
また、温度センサ２６の代わりに、室内熱交換器２１に、この室内熱交換器２１内を流れる冷媒のパラメータとしての圧力を検出する圧力センサを設置し、冷媒圧力が前述の冷媒温度と比例関係にあることから、制御装置１３は、冷房運転時には、上記圧力センサにて検出された蒸発圧力に基づき、また、暖房運転時には、上記圧力センサにて検出された凝縮圧力に基づき、前述と同様にして圧縮機１６の運転能力を制御してもよい。
【００５１】
また、圧縮機１６は、供給電流の周波数がインバータにより調整されて能力が変更させるものを述べたが、インバータを用いず、ステップ的に容量（能力）を変更できる圧縮機１６（圧縮機ユニット）であってもよい。たとえば、２台の圧縮機を用い、１台の圧縮機が、２つのシリンダ間を、バルブを配設したバイパス通路で連結して、１００％能力運転と５０％能力運転とを実現できるものであり、他の圧縮機が容量を制御できない定速圧縮機であり、これらの両圧縮機と外部のバルブを組み合わせて、１馬力単位でステップ的に容量（能力）を変更できる圧縮機ユニットを用いてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、圧縮機を所定能力以上で運転している場合に、室内熱交換器を流れる冷媒のパラメータが、冷房運転時には、圧縮機が上記所定能力以下で運転される場合に設定された下パラメータ設定値よりも高い変更下パラメータ設定値以下となったときに、暖房運転時には、圧縮機が上記所定能力以下で運転させる場合に設定された上パラメータ設定値よりも低い変更上パラメータ設定値以上となったときに、圧縮機の運転を下降させるように制御することから、吹出空気の温度を適切にすることができると共に、圧縮機の過大な能力運転を抑制して省エネルギーを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和装置の圧縮機運転能力制御方法の一実施の形態が実施される空気調和装置の冷媒回路を示す回路図である。
【図２】図１の空気調和装置において制御装置が実施する冷房運転時の圧縮機の能力制御を示す概念図である。
【図３】図１の空気調和装置において制御装置が実施する暖房運転時の圧縮機の能力制御を示す概念図である。
【図４】図１の制御装置が実施する冷房運転時の圧縮機の能力制御を示すフローチャートである。
【図５】図１の制御装置が実施する暖房運転時の圧縮機の能力制御を示すフローチャートである。
【図６】従来の空気調和装置における制御装置が実施する冷房運転時（Ａ）、暖房運転時（Ｂ）の圧縮機の能力制御を示す概念図である。
【符号の説明】
１０ 空気調和装置
１１ 室外機
２１ 室内機
１３ 制御装置
１６ 圧縮機
２１ 室内熱交換器
２６ 温度センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置の圧縮機運転能力制御方法、及びその実施に使用される空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和装置は、室外熱交換器及び容量制御可能な圧縮機を備えた室外機と、室内熱交換器を備えた室内機とを有し、圧縮機の運転能力を制御する制御装置と、を有して構成される。
【０００３】
上記制御装置は、図６（Ａ）に示すように、冷房運転時には、室内熱交換器を流れる冷媒温度（蒸発温度）が、下温度設定値（２℃）以下となったときに圧縮機の運転能力を下降させて、室内熱交換器の凍結を防止させ、上温度設定値（６℃）以上となったときに圧縮機の運転能力を上昇させるように制御している。
【０００４】
また、制御装置は、図６（Ｂ）に示すように、暖房運転時には、室内熱交換器を流れる冷媒温度（凝縮温度）が、上温度設定値（５６℃）以上となったときに圧縮機の運転能力を下降させて、高圧カットの発生により圧縮機へ高負荷が作用することを防止し、下温度設定値（５２℃）以下となったときに圧縮機の運転能力を上昇させるよう制御している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のような圧縮機の運転能力制御方法では、冷房運転時の上、下温度設定値（６℃、２℃）と、暖房運転時の上、下温度設定値（５６℃、５２℃）とは、制御の簡略化が優先されることから、圧縮機の運転能力の高低に拘わらず、一定の値に設定されている。従って、冷房運転時においては下温度設定値（２℃）が低すぎて、また、暖房運転時においては上温度設定値（５６℃）が高すぎて、圧縮機が能力を過大にだしてしまう場合がある。この結果、冷房運転時には、冷風不快感や室内熱交換器での結露が発生したり、暖房運転時には、吹出温度の上昇によって室内の上部空間が過剰に暖房されるなどの不都合が発生してしまう。
【０００６】
本発明は上述の事情を考慮してなされたものであり、吹出空気温度を適切にすることができると共に、圧縮機の過大な能力運転を抑制して省エネルギーを実現できる空気調和装置の圧縮機運転能力制御方法及び空気調和装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、室外熱交換器及び容量制御可能な圧縮機を備えた室外機と、室内熱交換器を備えた室内機とを有し、上記室内熱交換器を流れる冷媒のパラメータが、冷房運転時には下パラメータ設定値以下となったときに、暖房運転時には上パラメータ設定値以上となったときに、上記圧縮機の運転能力を下降させるよう制御する空気調和装置の圧縮機運転能力制御方法において、上記圧縮機を所定能力以上で運転している場合に、上記室内熱交換器を流れる冷媒のパラメータが、冷房運転時には、上記下パラメータ設定値よりも高い変更下パラメータ設定値以下となったときに、暖房運転時には、上記上パラメータ設定値よりも低い変更上パラメータ設定値以上となったときに、上記圧縮機の運転能力を下降させるよう制御するものである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記圧縮機を所定能力以下で運転している場合、冷房運転時には、上記圧縮機の運転能力を上昇させる上パラメータ設定値が変更下パラメータ設定値よりも高く設定され、暖房運転時には、上記圧縮機の運転能力を上昇させる下パラメータ設定値が、変更上パラメータ設定値よりも低く設定されたものである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、室外熱交換器及び容量制御可能な圧縮機を備えた室外機と、室内熱交換器を備えた室内機とを有し、上記圧縮機の運転能力を制御する制御装置は、上記室内熱交換器を流れる冷媒のパラメータが、冷房運転時には下パラメータ設定値以下となったときに、暖房運転時には上パラメータ設定値以上となったときに、上記圧縮機の運転能力を下降させるよう制御する空気調和装置において、上記制御装置は、上記圧縮機を所定能力以上で運転している場合に、上記室内熱交換器を流れる冷媒のパラメータが、冷房運転時には、上記下パラメータ設定値よりも高い変更下パラメータ設定値以下となったときに、暖房運転時には、上記上パラメータ設定値よりも低い変更上パラメータ設定値以上となったときに、上記圧縮機の運転能力を下降させるよう制御するものである。
【００１０】
請求項１又は請求項３に記載の発明には、次の作用がある。
【００１１】
圧縮機の運転能力を低下させることに余裕のある所定能力以上で、圧縮機を運転している時に、室内熱交換器を流れる冷媒のパラメータ（温度、圧力）が、冷房運転時には、下パラメータ設定値よりも高い変更下パラメータ設定値以下となったときに、暖房運転時には、上パラメータ設定値よりも低い変更上パラメータ設定値以上となったときに、それぞれ圧縮機の運転能力を低下させることから、圧縮機の過大な能力運転の結果生じる冷風不快感や室内熱交換器での結露（冷房運転時）、又は吹出空気温度の上昇による室内上部空間の過剰暖房（暖房運転時）等の吹出空気温度の不適切さ等を防止できると共に、圧縮機の運転能力を抑制させることにより省エネルギーを実現できる。
【００１２】
請求項２に記載の発明には、次の作用がある。
【００１３】
圧縮機を所定能力以下で運転している場合、冷房運転時には、上記圧縮機の運転能力を上昇させる上パラメータ設定値が変更下パラメータ設定値よりも高く設定され、暖房運転時には、上記圧縮機の運転能力を上昇させる下パラメータ設定値が、変更上パラメータ設定値よりも低く設定されたことから、冷房運転と暖房運転とのそれぞれの場合に、圧縮機を所定能力以上で運転させる場合の制御と、所定能力以下で運転させる場合の制御とにおいて、圧縮機の運転能力の制御にハンチングの発生を防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る空気調和装置の圧縮機運転能力制御方法の一実施の形態が実施される空気調和装置の冷媒回路を示す回路図である。
【００１６】
図１に示すように、空気調和装置１０は、室外機１１、室内機１２及び制御装置１３を有してなり、室外機１１の室外冷媒配管１４と室内機１２の室内冷媒配管１５とが、連結配管２４、２５を介して連結されている。
【００１７】
室外機１１は室外に設置され、室外冷媒配管１４に容量可変型の圧縮機１６が配設され、この圧縮機１６の吸込側にアキュムレータ１７が、吐出側に四方弁１８が室外冷媒配管１４を介してそれぞれ接続され、この四方弁１８に室外熱交換器１９が室外冷媒配管１４を介して接続されて構成される。室外熱交換器１９には、この室外熱交換器１９へ向かって送風する室外ファン２０が隣接して配置されている。
【００１８】
一方、室内機１２は室内に設置され、室内冷媒配管１５に室内熱交換器２１が配設されると共に、室内冷媒配管１５において室内熱交換器２１近傍に電動膨張弁２２が配設されて構成される。上記室内熱交換器２１には、この室内熱交換器２１へ送風する室内ファン２３が隣接して配置されている。
【００１９】
また、上記制御装置１３は、室外機１１及び室内機１２の運転を制御し、具体的には、室外機１１における圧縮機１６、四方弁１８及び室外ファン２０、並びに室内機１２における電動膨張弁２２、及び室内ファン２３をそれぞれ制御する。
【００２０】
制御装置１３により四方弁１８が切り換えられることにより、空気調和装置１０が冷房運転又は暖房運転に設定される。つまり、制御装置１３が四方弁１８を冷房側に切り換えたときには、冷媒が実線矢印の如く流れ、室外熱交換器１９が凝縮器に、室内熱交換器２１が蒸発器になって冷房運転状態となり、室内機１２の室内熱交換器２１が室内を冷房する。また、制御装置１３が四方弁１８を暖房側に切り換えたときには、冷媒が破線矢印の如く流れ、室内熱交換器２１が凝縮器に、室外熱交換器１９が蒸発器になって暖房運転状態となり、室内機１２の室内熱交換器２１が室内を暖房する。
【００２１】
また、制御装置１３は、室内機１２の空調負荷に応じて、室内機１２における電動膨張弁２２の開度を制御し、室内機１２における室内ファン２３のファン駆動系を制御する。
【００２２】
前記圧縮機１６は、容量（能力）可変型であり、本実施の形態では、圧縮機１６の電動モータへ供給される電流の周波数をインバータにより調整することによって、運転能力が変更されるものである。制御装置１３は、インバータを制御して、圧縮機１６へ供給される電流の周波数を増大させることにより、圧縮機１６の運転能力を上昇させ、また、上記電流の周波数を減少させることにより、圧縮機１６の運転能力を下降させる。
【００２３】
制御装置１３は、圧縮機１６の運転能力を、冷房運転時と暖房運転時とにおいて、圧縮機１６の現時点での運転能力に応じてそれぞれ図２、図３の如く制御する。このとき、室内熱交換器２１には、図１に示すように、この室内熱交換器２１内を流れる冷媒のパラメータとしての温度を検出する温度センサ２６が設置されている。この温度センサ２６は、空気調和装置１０の冷房運転時には冷媒の蒸発温度を検出し、暖房運転時には冷媒の凝縮温度を検出する。この温度センサ２６にて検出された冷媒温度は、制御装置１３へ送信される。
【００２４】
制御装置１３は、冷房運転時において、図２に示すように、現時点で圧縮機１６へ供給される電流の周波数が２５Ｈｚ以上３０Ｈｚ未満（圧縮機１６の所定能力以下での能力運転）の場合に、温度センサ２６にて検出された冷媒の蒸発温度が、下パラメータ設定値としての第一下温度設定値（２℃）以下となったときに圧縮機１６の運転能力を下降させて、室内熱交換器２１の凍結を防止させ、また、上パラメータ設定値としての第一上温度設定値（９℃）以上となったときに、圧縮機１６の運転能力を上昇させ、さらに、上記第一下温度設定値と上記第一上温度設定値との間にあるときに圧縮機１６の運転能力の上昇を禁止させる。
【００２５】
制御装置１３は、同じく冷房運転時において、現時点で圧縮機１６へ供給される電流の周波数が３０Ｈｚ以上（圧縮機１６の所定能力以上での能力運転）の場合に、温度センサ２６にて検出された冷媒の蒸発温度が、変更下パラメータ設定値としての第二下温度設定値（６℃）以下となったときに、圧縮機１６の運転能力を下降させ、また、第二上温度設定値（８℃）以上となったときに、圧縮機１６の運転能力を上昇させ、さらに、上記第二下温度設定値と上記第二上温度設定値との間にあるときに、圧縮機１６の運転能力の上昇を禁止させる。
【００２６】
上記第二下温度設定値（６℃）は、上記第一下温度設定値（２℃）よりも温度差Ｔ１だけ高く設定されて、室内熱交換器２１の凍結防止はもとより、室内機１２からの吹出空気温度が低すぎることによる冷風不快感や、室内熱交換器２１での結露の発生を防止し、併せて、圧縮機１６の運転能力を抑制させて省エネルギーの実現を図る。
【００２７】
圧縮機１６の運転能力が所定能力以下である場合に、温度センサ２６にて検出された冷媒温度（蒸発温度）が第一下温度設定値（２℃）以下となったときに、圧縮機１６の運転能力を低下させるのは、上記冷風不快感や室内熱交換器２１での結露の発生の防止よりも、圧縮機１６を連続運転させることを優先させ、さらに、サーモサイクルによる湿気戻りによって生ずる不快感の防止を優先させたものである。
【００２８】
また、第一上温度設定値（９℃）は、第二下温度設定値（６℃）よりも温度差Ｔ２だけ高く設定されて、圧縮機１６の所定能力以下の運転能力の制御と、所定能力以上の運転能力の制御とにおいて、圧縮機１６の運転能力の制御にハンチングがおきないよう考慮されている。
【００２９】
つまり、例えば第一上温度設定値（９℃）が第二下温度設定値（６℃）以下の例えば５℃に設定されたとすると、温度センサ２６にて検出された冷媒温度がこの５℃よりも低くて、圧縮機１６の所定能力以下での運転（圧縮機１６への供給電流の周波数が２５Ｈｚ以上３０Ｈｚ）において、圧縮機１６の能力を上昇させる制御としたにも拘わらず、その結果、圧縮機１６の能力が所定能力以上（圧縮機１６への供給電流の周波数が３０Ｈｚ以上）に高まったときには、この所定能力以上での圧縮機１６の運転において、温度センサ２６にて検出された冷媒温度が第二下温度設定値（６℃）以下であるとして圧縮機１６の能力を下降させる制御となり、制御にハンチングが発生する。このハンチングを防止するために、第一上温度設定値（９℃）は、第二下温度設定値（６℃）よりも高く設定されるのである。
【００３０】
一方、制御装置１３は、暖房運転時において、図３に示すように、現時点で圧縮機１６へ供給される電流の周波数が２５Ｈｚ以上３０Ｈｚ未満（圧縮機１６の所定能力以下での能力運転）の場合に、温度センサ２６にて検出された冷媒の凝縮温度が、上パラメータ設定値としての第一上温度設定値（５６℃）以上となったときに、圧縮機１６の運転能力を下降させて、高圧カットの発生により圧縮機１６へ高負荷が作用することを防止し、また、下パラメータ設定値としての第一下温度設定値（４８℃）以下となったときに、圧縮機１６の運転能力を上昇させ、さらに、上記第一上温度設定値と上記第一下温度設定値との間にあるときに圧縮機１６の運転能力の上昇を禁止させる。
【００３１】
制御装置１３は、同じく暖房運転時において、現時点で圧縮機１６へ供給される電流の周波数が３０Ｈｚ以上（圧縮機１６の所定能力以上での能力運転）の場合に、温度センサ２６にて検出された冷媒の凝縮温度が変更上パラメータ設定値としての第二上温度設定値（５２℃）以上となったときに、圧縮機１６の運転能力を下降させ、また、第二下温度設定値（５０℃）以下となったときに、圧縮機１６の運転能力を上昇させ、さらに、上記第二上温度設定値と上記第二下温度設定値との間にあるときに圧縮機１６の運転能力の上昇を禁止させる。
【００３２】
上記第二上温度設定値（５２℃）は、上記第一上温度設定値（５６℃）よりも温度差Ｔ３だけ低く設定されて、高圧カットによる圧縮機１６への高負荷作用の防止はもとより、室内機１２からの吹出空気温度の上昇による室内上部空間の過剰暖房を防止し、併せて、圧縮機１６の運転能力を抑制させて省エネルギーの実現を図る。
【００３３】
圧縮機１６の運転能力が所定能力以下である場合に、温度センサ２６にて検出された冷媒温度（凝縮温度）が第一上温度設定値（５６℃）以上となったときに、圧縮機１６の運転能力を低下させるのは、上記吹出温度の上昇による室内上部空間の過剰暖房の防止よりも、圧縮機１６を連続運転させることを優先させたものである。
【００３４】
また、上記第一下温度設定値（４８℃）は、第二上温度設定値（５２℃）よりも温度差Ｔ４だけ低く設定されて、圧縮機１６の所定能力以下での運転能力の制御と、所定能力以上での運転能力での制御において、冷房運転の場合と同様に、圧縮機１６の運転能力の制御にハンチングがおきないように考慮される。
【００３５】
次に、図４、図５を用いて、制御装置１３による圧縮機１６の運転能力制御を更に説明する。
【００３６】
［Ａ］冷房運転（図４）
冷房運転時には、図４に示すように、制御装置１３は、まず圧縮機１６の運転能力が所定能力以上であるか否か、つまり圧縮機１６へ供給されている電流の周波数が例えば３０Ｈｚ以上であるか否かを判定する（Ｓ１）。
【００３７】
圧縮機１６が上記所定能力以上で運転されている場合には、制御装置１３は、上温度設定値を第二上温度設定値（８℃）に、下温度設定値を第二下温度設定値（６℃）にそれぞれ設定する（Ｓ２）。
【００３８】
また、圧縮機１６が上記所定能力以下で運転されている場合には、制御装置１３は、上温度設定値を第一上温度設定値（９℃）に、下温度設定値を第一下温度設定値（２℃）にそれぞれ設定する（Ｓ３）。
【００３９】
次に、制御装置１３は、温度センサ２６にて検出された冷媒温度（蒸発温度）が下温度設定値（第一下温度設定値、第二下温度設定値）以下であるか否かを判定し（Ｓ４）、以下である場合には圧縮機１６の運転能力を下降させる（Ｓ５）。
【００４０】
温度センサ２６にて検出された冷媒の蒸発温度が下温度設定値（第一下温度設定値、第二下温度設定値）以上であるときに、この蒸発温度が上温度設定値（第一上温度設定値、第二上温度設定値）以上であるか否かを判定し（Ｓ６）、以上である場合には圧縮機１６の運転能力を上昇させ（Ｓ７）、以下である場合には圧縮機１６の運転能力の上昇を禁止する。
【００４１】
［Ｂ］暖房運転（図５）
暖房運転時には、図５に示すように、制御装置１３は、まず圧縮機１６の運転能力が所定能力以上であるか否か、つまり圧縮機１６へ供給されている電流の周波数が３０Ｈｚ以上であるか否かを判定する（Ｓ１１）。
【００４２】
圧縮機１６が上記所定能力以上で運転されている場合には、制御装置１３は、上温度設定値を第二上温度設定値（５２℃）に、下温度設定値を第二下温度設定値（５０℃）にそれぞれ設定する（Ｓ１２）。
【００４３】
また、圧縮機１６が上記所定能力以下で運転されている場合には、制御装置１３は、上温度設定値を第一上温度設定値（５６℃）に、下温度設定値を第一下温度設定値（４８℃）にそれぞれ設定する（Ｓ１３）。
【００４４】
次に、制御装置１３は、温度センサ２６にて検出された冷媒温度（凝縮温度）が上温度設定値（第一上温度設定値、第二上温度設定値）以上であるか否かを判定し（Ｓ１４）、以上である場合には圧縮機１６の運転能力を下降させる（Ｓ１５）。
【００４５】
温度センサ２６にて検出された冷媒の凝縮温度が上温度設定値（第一上温度設定値、第二上設定値）以下であるときに、この凝縮温度が下温度設定値（第一下温度設定値、第二下温度設定値）以下であるか否かを判定し（Ｓ１６）、以下である場合には圧縮機１６の運転能力を上昇させ（Ｓ１７）、以上である場合には圧縮機１６の運転能力の上昇を禁止する。
【００４６】
以上のように構成したことから、本実施の形態によれば次の効果▲１▼及び▲２▼を奏する。
【００４７】
▲１▼圧縮機１６の運転能力を低下させることに余裕のある所定能力（圧縮機１６へ供給させる電流の周波数が３０Ｈｚ）以上で圧縮機１６を運転しているときに、室内熱交換器２１を流れる冷媒の温度が、冷房運転時には、第一下温度設定値（２℃）よりも高い第二下温度設定値（６℃）以下となったときに、暖房運転時には、第一上温度設定値（５６℃）よりも低い第二上温度設定値（５２℃）以上となったときに、それぞれ圧縮機１６の運転能力を低下させることから、圧縮機１６の過大な運転能力の結果生ずる冷風不快感や室内熱交換器２１での結露（冷房運転時）、または吹出空気温度の上昇による室内上部空間の過剰暖房（暖房運転時）等の吹出空気温度の不適切さなどを防止できると共に、圧縮機１６の運転能力を抑制させることにより省エネルギーを実現できる。
【００４８】
▲２▼圧縮機１６の運転能力が所定能力（圧縮機１６へ供給させる電流の周波数が３０Ｈｚ）以下である場合、冷房運転時には、圧縮機１６の運転能力を上昇させる第一上温度設定値（９℃）が第二下温度設定値（６℃）よりも高く設定され、暖房運転時には、圧縮機１６の運転能力を上昇させる第一下温度設定値（４８℃）が第二上温度設定値（５２℃）よりも低く設定されたことから、冷房運転と暖房運転とのそれぞれの場合に、圧縮機１６を所定能力以上で運転させる場合の制御と、所定能力以下で運転させる場合の制御とにおいて、圧縮機１６の運転能力の制御にハンチングの発生を防止できる。
【００４９】
以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、圧縮機１６の所定能力は、この圧縮機１６へ供給される電流の周波数が３０Ｈｚの場合に限らず他の値の周波数であってもよい。
【００５０】
また、温度センサ２６の代わりに、室内熱交換器２１に、この室内熱交換器２１内を流れる冷媒のパラメータとしての圧力を検出する圧力センサを設置し、冷媒圧力が前述の冷媒温度と比例関係にあることから、制御装置１３は、冷房運転時には、上記圧力センサにて検出された蒸発圧力に基づき、また、暖房運転時には、上記圧力センサにて検出された凝縮圧力に基づき、前述と同様にして圧縮機１６の運転能力を制御してもよい。
【００５１】
また、圧縮機１６は、供給電流の周波数がインバータにより調整されて能力が変更させるものを述べたが、インバータを用いず、ステップ的に容量（能力）を変更できる圧縮機１６（圧縮機ユニット）であってもよい。たとえば、２台の圧縮機を用い、１台の圧縮機が、２つのシリンダ間を、バルブを配設したバイパス通路で連結して、１００％能力運転と５０％能力運転とを実現できるものであり、他の圧縮機が容量を制御できない定速圧縮機であり、これらの両圧縮機と外部のバルブを組み合わせて、１馬力単位でステップ的に容量（能力）を変更できる圧縮機ユニットを用いてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、圧縮機を所定能力以上で運転している場合に、室内熱交換器を流れる冷媒のパラメータが、冷房運転時には、圧縮機が上記所定能力以下で運転される場合に設定された下パラメータ設定値よりも高い変更下パラメータ設定値以下となったときに、暖房運転時には、圧縮機が上記所定能力以下で運転させる場合に設定された上パラメータ設定値よりも低い変更上パラメータ設定値以上となったときに、圧縮機の運転を下降させるように制御することから、吹出空気の温度を適切にすることができると共に、圧縮機の過大な能力運転を抑制して省エネルギーを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和装置の圧縮機運転能力制御方法の一実施の形態が実施される空気調和装置の冷媒回路を示す回路図である。
【図２】図１の空気調和装置において制御装置が実施する冷房運転時の圧縮機の能力制御を示す概念図である。
【図３】図１の空気調和装置において制御装置が実施する暖房運転時の圧縮機の能力制御を示す概念図である。
【図４】図１の制御装置が実施する冷房運転時の圧縮機の能力制御を示すフローチャートである。
【図５】図１の制御装置が実施する暖房運転時の圧縮機の能力制御を示すフローチャートである。
【図６】従来の空気調和装置における制御装置が実施する冷房運転時（Ａ）、暖房運転時（Ｂ）の圧縮機の能力制御を示す概念図である。
【符号の説明】
１０ 空気調和装置
１１ 室外機
２１ 室内機
１３ 制御装置
１６ 圧縮機
２１ 室内熱交換器
２６ 温度センサ
Claims (3)
- 室外熱交換器及び容量制御可能な圧縮機を備えた室外機と、室内熱交換器を備えた室内機とを有し、
上記室内熱交換器を流れる冷媒のパラメータが、冷房運転時には下パラメータ設定値以下となったときに、暖房運転時には上パラメータ設定値以上となったときに、上記圧縮機の運転能力を下降させるよう制御する空気調和装置の圧縮機運転能力制御方法において、
上記圧縮機を所定能力以上で運転している場合に、上記室内熱交換器を流れる冷媒のパラメータが、冷房運転時には、上記下パラメータ設定値よりも高い変更下パラメータ設定値以下となったときに、暖房運転時には、上記上パラメータ設定値よりも低い変更上パラメータ設定値以上となったときに、上記圧縮機の運転能力を下降させるよう制御することを特徴とする空気調和装置の圧縮機運転能力制御方法。 - 上記圧縮機を所定能力以下で運転している場合、冷房運転時には、上記圧縮機の運転能力を上昇させる上パラメータ設定値が変更下パラメータ設定値よりも高く設定され、暖房運転時には、上記圧縮機の運転能力を上昇させる下パラメータ設定値が、変更上パラメータ設定値よりも低く設定されたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置の圧縮機運転能力制御方法。
- 室外熱交換器及び容量制御可能な圧縮機を備えた室外機と、室内熱交換器を備えた室内機とを有し、
上記圧縮機の運転能力を制御する制御装置は、上記室内熱交換器を流れる冷媒のパラメータが、冷房運転時には下パラメータ設定値以下となったときに、暖房運転時には上パラメータ設定値以上となったときに、上記圧縮機の運転能力を下降させるよう制御する空気調和装置において、
上記制御装置は、上記圧縮機を所定能力以上で運転している場合に、上記室内熱交換器を流れる冷媒のパラメータが、冷房運転時には、上記下パラメータ設定値よりも高い変更下パラメータ設定値以下となったときに、暖房運転時には、上記上パラメータ設定値よりも低い変更上パラメータ設定値以上となったときに、上記圧縮機の運転能力を下降させるよう制御することことを特徴とする空気調和装置。
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