JP3870736B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮機モータを可変速制御可能とする空気調和機の冷房運転に際して、居住空間の湿度を検出しながら圧縮機モータの最低回転数を適宜上昇または減少させる冷房運転の制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、圧縮機モータを可変速制御可能とする空気調和機による冷房運転については、居住空間の室温と設定温との温度差に応じた圧縮機モータの回転数制御を行い、室温を設定温に維持する方法が知られている。
【0003】
また、居住空間の湿度を検出し、湿度が高くなると室内送風機の風速を設定風速より強くし、除湿能力を高くすることで高湿状態による不快感を抑制する制御方法が知られている。この種の空気調和機としては、特開平8−121843号公報が挙げられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の空気調和機による冷房運転では、運転開始時の圧縮機モータが高回転域に制御されるため、冷房能力と除湿能力が高くなり、相対的にユーザーに対する快適性が維持されるものであるが、室温が設定温に近づくと共に、室温を設定温に維持すべく圧縮機モータが低回転域に制御されるため、除湿能力が低下して湿度が漸次高くなり、快適性が損なわれる。そこで室内送風機の風速を増加することにより高湿状態を抑制するものであるが、ユーザーが意図した風速、例えば微風を設定しているにもかかわらず湿度が高くなると強風に制御されるため、騒音や気流等が増大して、必ずしもユーザーにとって快適性を実現する制御とは言い難いものである。 本発明の目的は、かかる問題点を解消し、室温が設定温に近い負荷条件で、圧縮機モータが低回転域に制御されても、湿度上がりを抑制する空気調和機を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、室温を検出する室温検出手段と、湿度を検出する湿度検出手段と、目標温度を設定する室温設定手段と、この設定された室温と前記室温検出手段が検出した室温に基づいて圧縮機モータの回転数指令値を作成する回転数指令生成手段とを備えた空気調和機において、冷房運転時、前記湿度検出手段の出力に基づいて前記圧縮機モータの最低回転数を設定する手段と、前記回転数指令生成手段の指令値がこの最低回転数以下である場合、回転数指令をこの最低回転数とする手段とを備え、前記室温が前記目標温度の設定値に達した状態では、前記湿度に応じて前記圧縮機モータの最低回転数を下限値から上限値まで増減する制御機能を備えたことにより達成される。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図1は本発明の一実施例に係る空気調和機の制御装置を示すブロック図である。室内制御装置6は、室温を検出する室温検出手段1と、湿度を検出する湿度検出手段2と、室温を設定する室温設定手段3とを備え、前記室温検出手段1と前記湿度検出手段2と前記室温設定手段3が出力する信号に基づいて、圧縮機モータ7の回転数指令値を作成し、室内送風機4の回転数と風向板モータ5の位置制御を実行する。
【0008】
室外制御装置10は、この室内制御装置6から送られてくる信号を入力して圧縮機モータ7及び室外送風機8と四方弁9を制御する。
【0009】
また、図示しないが、本実施例に係る空気調和機の冷凍サイクルは、圧縮機、四方弁9、室外熱交換器、電動膨張弁、室内熱交換器を有しており、これら構成要素がこの順で冷媒配管によって接続されている。冷房運転時の冷凍サイクルの動作を説明する。圧縮機によって圧縮された高温高圧のガス冷媒は、冷房運転側に切り替えられた四方弁9を介して室外熱交換器に流入し、この室外熱交換器で外気に熱を放出することで凝縮して高圧の液冷媒となる。この冷媒は電動膨張弁を通過することで減圧されて低温低圧の冷媒となって室内熱交換器に流入する。室内熱交換器では、冷却や除湿の対象となる部屋の空気が室内送風機によって室内熱交換器に送られ、冷媒と熱交換することで、冷媒温度が流入空気の露点以上であれば流入空気を冷却し、冷媒温度が流入空気の露点以下であれば流入空気中の水分を液化してドレン水として室外に排出することで渇いた冷たい空気を室内機外に送る。
【0010】
次に、室内制御装置6の動作を図2と図3を併用して説明する。
【0011】
図2は空気調和機の冷房運転時の室温、湿度及び圧縮機モータ回転数の時間変化を示したグラフである。空気調和対象の部屋の条件が高温高湿であるとして説明を進める。運転開始時、圧縮機モータの回転数Ni(図中の実線)は、室温と設定温度との温度差に応じた値に制御される。時間が経過するにつれ、室温が設定温度に近づくと共に湿度も低下してゆく。ここで本実施例は、圧縮機モータが可変速し得る回転数範囲の最小値である最低回転数Nmin(図中の破線)に着目し、室温が設定値に達した状態では、湿度に応じてこの最低回転数Nminを下限値NLから上限値NHまで増減するように制御するものである。空気調和機は、本来、熱負荷と冷却能力(圧縮機回転数)が平衡した状態で設定温度を維持するものであるため、限りなく0に近い回転数を実現することが理想的である。しかし、インバータで圧縮機駆動用ブラシレスモータ(誘導電動機でもよい)を回転数制御する場合、特に圧縮機構部の潤滑油が摺動部(スクロール圧縮機の場合、各種軸受け、旋回スクロールと固定スクロール間の摺動部)に供給され得る最低回転数が決まってしまう。したがって、インバータによって、0から無段階に回転数制御可能であったとしても必ず最低回転数が存在してしまう。また、インバータサイドの問題として、低速回転ではインバータを構成するスイッチング素子の発熱量が増加し、これに合わせて冷却部を設計すると大きな物となってしまい不経済であるといった問題もある。このため、いずれにしても、空気調和機用圧縮機では最低回転数なるものが存在する。本実施例は、この最低回転数を利用しようというものである。
即ち、湿度Hrの高湿状態と低湿状態を区分する判定領域を表す状態フラグを設け、高湿状態から低湿状態に遷移する高湿解除判定値Hoffと、低湿状態から高湿状態に遷移する高湿入り判定値Honとして、高湿状態にある場合の状態フラグを1、低湿状態にある場合の状態フラグを0として制御するものである。
【0012】
そして、状態フラグが1にある時は所定時間毎、例えば3分毎に最低回転数Nminを上限値NHまで漸次高くしてゆく。一方、状態フラグが0にある時は前記所定時間毎に該最低回転数Nminを下限値NLまで漸次低くしてゆく。
【0013】
図3は図2の動作詳細を説明するフローチャートである。最初にステップS1の入力処理において、室温Trと湿度Hrと設定温Tsを入力する。次にステップS2に進み、圧縮機の運転状態を判定する。圧縮機が運転されていれば、ステップS4に進む。停止していれば、ステップS3に進み、最低回転数Nminと回転数指令値Niと高湿フラグとインターバル時間を初期化して終了する。
【0014】
次にステップS4では、インターバル時間の経過を判定する。インターバル時間が経過していれば、ステップS5に進み、インターバル時間をセットし、ステップS7に進む。インターバル時間が経過していなければ、ステップS6に進み、インターバル時間をカウントし、終了する。
【0015】
次にステップS7では、高湿フラグの状態を判定する。高湿状態であれば、ステップS8に、低湿状態であればステップS10に進む。ステップS8では、高湿状態から低湿状態になったかを判定する。湿度Hrが高湿解除判定値Hoff以下であれば、高湿フラグを0にクリアし、ステップS12に進む。湿度Hrが高湿解除判定値Hoffを超えていれば、高湿フラグは1を保持したまま、ステップS12に進む。また、ステップS10では、低湿状態から高湿状態になったかを判定する。湿度Hrが高湿入り判定値Hon以上であれば、高湿フラグを1にセットし、ステップS12に進む。湿度Hrが高湿入り判定値Hon未満であれば、高湿フラグは0を保持したまま、ステップS12に進む。
【0016】
次にステップS12では、前記ステップS7〜ステップS11で作成した高湿フラグの状態を判定する。高湿状態であれば、ステップS13に、低湿状態であればステップS16に進む。
【0017】
ステップS13では、最低回転数Nminにn1を加算する。この時、最低回転数Nminが上限値NHを超えていれば(ステップS14)、最低回転数Nminを上限値NHに制限し(ステップS15)、ステップS19に進む。最低回転数Nminが上限値NH以下であれば(ステップS14)、加算した値を保持したまま、ステップS19に進む。また、ステップS16では、最低回転数Nminからn1を減算する。この時、最低回転数Nminが下限値NL未満であれば(ステップS17)、最低回転数Nminを下限値NLに制限し(スッテプS18)、ステップS19に進む。最低回転数Nminが下限値NL以上であれば(ステップS17)、減算した値を保持したまま、ステップS19に進む。
【0018】
次にステップS19では、回転数指令値Niが0即ち圧縮機が停止中であるかを判定する。回転数指令値Niが0でなければ、ステップS20に進み、室温と設定温の温度差から回転数指令値Niを演算し、ステップS21に進む。回転数指令値Niが0であれば、ステップS23に進み、回転数指令値Niに始動回転数をセットし、終了する。
【0019】
次にステップS21では、回転数指令値Niと最低回転数Nminを比較する。回転数指令値Niが最低回転数Nmin未満であれば、回転数指令値Niを最低回転数Nminに変更する。回転数指令値Niが最低回転数Nmin以上であれば、回転数指令値Niを保持する。
【0020】
すなわち、本実施例にでは、温度制御に基づく回転数指令が最低回転数である時、この最低回転数を検出された湿度に基づいて変更するようにしている。本実施例に示したように予め、最低回転数を検出湿度に基づいて生成しておき、温度制御に基づく回転数指令値が最低回転数となった時、湿度に基づく最低回転数を選択するようにしてもよいし、温度制御に基づく回転数指令が最低回転数となった時、この最低回転数を、検出湿度に基づいて変更してもよい。
【0021】
以上本実施例によれば、冷房運転において、室温が設定温に近い負荷条件で、圧縮機の回転数が低回転域に制御され、除湿能力が低下する場合でも、湿度条件に応じて圧縮機の回転数を低回転の範囲で制御(最低回転数を変更)することで、冷え過ぎを抑えつつ、湿度上がりを抑制することができる。
【0022】
【発明の効果】
以上本発明によれば、室温が設定温に近い負荷条件で、圧縮機モータが低回転域に制御されても、湿度上がりを抑制する空気調和機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による空気調和機の制御装置の一実施例を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施例に係る圧縮機モータの回転数制御のタイムチャートである。
【図3】本発明の一実施例に係る圧縮機モータの回転数制御のフローチャートである。
【符号の説明】
1…室温検出手段、2…湿度検出手段、3…室温設定、手段、4…室内送風機、5…風向板モータ、6…室内機制御装置、7…圧縮機モータ、8…室外送風機、9…四方弁、10…室外機制御装置。
Claims (1)
- 室温を検出する室温検出手段と、湿度を検出する湿度検出手段と、目標温度を設定する室温設定手段と、この設定された室温と前記室温検出手段が検出した室温に基づいて圧縮機モータの回転数指令値を作成する回転数指令生成手段とを備えた空気調和機において、
冷房運転時、前記湿度検出手段の出力に基づいて前記圧縮機モータの最低回転数を設定する手段と、前記回転数指令生成手段の指令値がこの最低回転数以下である場合、回転数指令をこの最低回転数とする手段とを備え、
前記室温が前記目標温度の設定値に達した状態では、前記湿度に応じて前記圧縮機モータの最低回転数を下限値から上限値まで増減する制御機能を備えたことを特徴とする空気調和機。
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