JPH04174244A - 空気調和機の圧縮機制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空気調和機の圧縮機制御装置に係り、特に冷暖
房自動切換機能を有する空気調和機の圧縮機をインバー
タで周波数制御してなる空気調和機の圧縮機制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

一般に、冷房／暖房による自動切換機能を有するインバ
ータ制御形の空気調和機においては、運転開始時に、被
調和室の室温が設定温度に近づくまでは高周波数で運転
を行い、被調和室の室温が設定温度を越えた時点では、
インバータによる圧縮機のコントロール周波数を減少さ
せる制御が行われている。

この種の従来の制御は、空気調和機の運転開始時には、
室温が充分にオーバーシュートするように制御定数を設
定し、これにより室温を速やかに設定温度に整定させよ
うとするものである。この場合において、従来では、周
波数の急激な変動を抑えるために、予め定めた一定の速
度（例えば、５Ｈｚ／１０ｓｅｃ程度）でコントロール
周波数を増減させるようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の技術によれば、被調和室の室温が
設定温度に到達するまでの時間は短いが、その後のオー
バーシュートが太き（なり、室温が設定温度で安定する
までの時間は充分に短いとはいえないという問題がある
。従って、従来から、より速く被調和室の温度を設定温
度で安定させるように制御することが望まれている。

また、従来の技術では、空調運転の開始時に室温のオー
バーシュートが大きくなり、これにより室温が冷房／暖
房の自動切換え判断の行われる特定の温度ゾーンに到達
したり、特定の温度ゾーンに留まる時間が長くなったり
するという問題がある。従って、従来では、室温のオー
バーシュートによって、冷房／暖房のモードが不必要に
切換わってしまうという問題がある。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する
問題点を解消し、冷房／暖房の自動切換機能を有するイ
ンバータ制御形の空気調和機において、充分に迅速に被
調和室の室温を設定温度で安定させることができるよう
にした空気調和機の圧縮機制御装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、インバータ回路
から圧縮機に供給される交流電力の周波数を通常時には
室温と設定温度との差が小さくなるように増減し、また
周波数を空調開始時には室温が設定温度を充分にオーバ
ーシュートするように制御してなるとともに、設定温度
に基づいて複数の温度ゾーンを設定し、室温がこれら複
数の温度ゾーンのうち特定の温度ゾーンにある時には所
定の演算結果に基づいて冷房／暖房運転の自動切換えを
行なうようにした空気調和機において、室温が特定の温
度ゾーンにあるか否かを判断する手段と、室温が特定の
温度ゾーンにあることを上記手段が判断した時に圧縮機
に供給される交流電力の周波数の減少速度を通常時の減
少速度より速くする手段とを備え、空調運転開始時に室
温が設定温度に達した後の室温のオーバーシュートを抑
制することを特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明によれば、室温が設定温度を越えた時には、その
室温が特定の温度ゾーンに入るかが判断され、その判断
の結果により、室温が特定の温度ゾーンに入るとされれ
ば、圧縮機に供給される交流電力の周波数の減少速度が
、通常時の減少速度より速く設定される。これにより室
温のオーバーシュートは速やかに修正されて室温は速や
かに設定温度値で安定する。

〔実施例〕

以下、本発明による空気調和機の圧縮機制御装置の一実
施例を添付図面を参照して説明する。

第２図は空気調和機の概略を示している。同図において
、冷凍サイクルは、圧縮機４８、四方弁２、室外側熱交
換器３、キャピラリチューブ４、室内側熱交換器５及び
アキュムレーター６を冷媒配管により順次環状に接続し
て構成されている。

四方弁２が、図に示す実線の状態にある時は、圧縮機４
８から吐出された冷媒は、実線矢印のように流れ、室外
側熱交換器３で凝縮し、室内側熱交換器５で蒸発して室
内の冷房を行なう。また、四方弁２が、図に示す点線の
状態にある時は、圧縮機４８から吐出された冷媒は、点
線矢印のように流れ、室内側熱交換器５で凝縮し、室外
側熱交換器３で蒸発して室内の暖房を行なう。なお、符
号７．８は室外側送風機、室内側送風機であり、これら
は室外側熱交換器３及び室内側熱交換器５に送風してい
る。

第１図は上記冷凍サイクルに用いられる室内ユニットの
制御回路を示している。

ブツシュ式のスイッチ９は、これを押圧する毎に、空気
調和機の運転開始／運転停止を切換える信号を出力する
スイッチである。切換スイッチ１０は、冷房モードＣ１
暖房モードＨ１冷暖モード自動切換Ｃ／Ｈ，送風モード
Ｆを切換えるスイッチである。この切換スイッチ１０に
は、グレイコードスイッチが用いられている。室温設定
器１１は、所望の設定温度を定める設定器である。

この設定器１１には、グレイコードスイッチが用いられ
ており、それぞれのコードには、それぞれ１８乃至２８
の設定温度が対応している。

マイクロプロセッサ（以下、マイコンという）１２には
、後述のフローチャートに基づくプログラムが収納され
ている。スイッチ９、切換スイッチ１０、室温設定器１
１の押圧及び設定状態は、マイコン１２の出カポ−）’
　Ｒ１，Ｒ３から出力される信号を、入力ポートＫｔ　
、に２　、に４　、に３゜Ｊ、Ｊ２でスキャンし、マイ
コン１２が入力し、かつ特定のアドレスに対応させて記
憶する。

温度検出器１３は、温度に応じて内部抵抗値が変化する
もので、被調和室の温度を検出できる位置に設けられて
いる。この温度検出器１３は、−端がマイコンの入力ポ
ートＡ３　（アナログ入力端子）に接続され、他端が定
電圧電源Ｖ　に接続さＳ れている。マイコン１２は、プログラムの一周期毎に、
入力ポートＡ３から被調和室の温度に対応する電流を入
力し、この電流値に基づくデータ値を、Ａ／Ｄ　（アナ
ログ／デジタル）変換して記憶する。この時、データ値
を複数回入力し、その平均値を被調和室の温度値として
記憶し、以下この記憶値に基づいて温度制御を行なう。

また、図示されていないが、被調和室内の任意位置には
、ワイヤレスのリモートコントローラ（以下、リモコン
という）が配置されており、このリモコンには、上記と
同様の温度検出器が設けられている。マイコン１２は、
このリモコンの温度検出器から温度データを取り込み、
この温度データを、上記室内ユニット内の温度検出器１
３からの温度データに代えて、またはそれと共に、温度
制御に用いることができる。

室温表示用の発光素子１４〜２０は、それぞれ１５℃、
１７℃、１９℃、２１℃、２３℃。

２５℃、２７℃の目盛に対応する位置に設けられており
、被調和室の温度値に最も近い値の目盛に対応する発光
素子が点灯する。冷風防止表示用の発光素子２１は、暖
房運転時であって、室内側熱交換器５（第１図）の温度
が所定値以下になった場合に点灯する。この温度は、温
度検出器２２に、被調和室の温度値を入力する方法と同
様な方法を用いて、マイコン１２の入力ポートＡ　４か
ら入力する。

発光素子２３，２４．２５は、冷暖モード自動切換、冷
房モード、暖房モード表示用の発光素子であり、各発光
素子２３，２４．２５は、それぞれのモードを表示する
文字の近くに設けられている。これらの発光素子２３，
２４．２５は、切換スイッチ１０の設定値に応じて点灯
する。尚、切換スイッチ１０が、送風モードＦに設定さ
れている時は、冷房モード表示用の発光素子２４が点灯
する。発光素子１４〜２１及び発光素子２３〜２５は、
マイコン１２の出カポ−）Ｒｏ−Ｒ４と、表示ボート０
ｏ−０６とを用いて、ダイナミック点灯により点灯され
る。なお、２６〜２９は反転回路である。

リレー３１は、室内側送風機８（第１図）の通電を制御
する。このリレー３１は、一端が反転回路３５を介して
マイコン１２の出力ポートＲ１２に接続され、他端がＤ
Ｃ２４（Ｖ）の定電圧回路に接続されている。

シリアル信号回路３７は、マイコン１２の出力ポートＲ
８に接続され、この出力ポートＲ８から出力される制御
データを受けて、圧縮機４８へ供給する交流電力の周波
数（目標周波数）を決める信号を室外ユニットにシリア
ル伝送する。即ち、室温と設定温度とを基にＰＩＤ制御
によって（または室温と設定温度との差及びこの差の変
化分を用いるファジィ推論によって）周波数の増減量を
求め、新しい周波数信号を算出する。

新しい周波数信号の演算時の定数は、通常時には室温と
設定温度との温度差が小さくなるように設定されており
、空調運転の開始時には室温が設定温度に対して充分に
オーバーシュートして、室温が速やかに設定温度に到達
するように設定されている。なお、この充分なオーバー
シュートは設定温度に補正を加えることによっても得る
ことができる。例えば、冷房運転時には設定温度を４〜
５度低く補正して、暖房運転時には設定温度を６〜８度
高く補正すればよい。

発振回路３８は、水晶振動子、抵抗、コンデンサからな
っており、マイコン１２の基準クロックを入力ポート０
Ｃ８Ｉ、０Ｃ８３に与えている。

なお、定電圧Ｖ　　、ＤＣ２４，ＶＡ、、ＶＲＥ。

Ｓ を出力する定電圧回路は通常の電源回路を用いることが
できるので説明は省略する。上記のｖＡＳ８゜■ＲＥＦ
は、マイコン１２のＡ／Ｄ変換動作の上限電圧及び下限
電圧である。端子ＩＮＬＴは、パワーリセット端子であ
り、電源投入時にマイコン１２のリセット処理を行なう
信号を入力する。この信号は、電源投入時に、電源回路
の出力が一定電圧値以上となった場合に、出力されるも
のであればよい。

第３図はこの実施例に用いられる室外ユニットの制御回
路を示している。

同図において、商用電源４１から供給される交流１００
ｖ電圧は、バリスタ４２、ノイズフィルタ４３、リアク
タ４４を経て全波整流器４５に入力される。全波整流器
４５の直流出力として、倍電圧整流器４７の作用により
２８０ｖが得られ、この単相直流２８０ｖは、３相ブリ
ツジ型インバ一タ回路４６に入力される。

インバータ回路４６は、直流２８０Ｖから実効値１００
■の三相交流を生成して、三相誘導モータを用いてなる
圧縮機４８を運転する。圧縮機４８の運転速度は、イン
バータ回路４６の出力周波数（以下、コントロール周波
数という）に依存して定まる。

電流検出回路４９は、カレントトランス５０の検出する
商用電源４１からの供給電流値をデジタルデータの形で
マイクロプロセッサ（以下、マイコンという）５１に伝
える。

マイコン５１は、この電流値データ（Ａ）と設定電流値
（Ｓ、Ｓ、Ｓｓ）との大小関係に基づいて例えば以下の
ような制御動作を行なう。

（１）　　　Ａ＞８１　圧縮４８の運転停止（２）Ｓ、
≧Ａ＞８２　コントロール周波数低下（３）Ｓ２≧Ａ＞
Ｓｓ　コントロール周波数上昇禁止 （４）Ｓ３≧Ａ　　　　正常運転 コンプレッサ温度センサ５２は、圧縮機４８の温度を検
出してマイコン５１に伝える。マイコン５１は、この圧
縮機温度（Ｔ）と設定圧縮機温度（Ｓ４　、　　Ｓｓ　
、　　８６　）との大小関係に基づいて例えば以下のよ
うな制御動作を行なう。

（１）　　　　Ｔ　＞　ｓ　４　　圧縮機４８の運転停
止（２）Ｓ　≧Ｔ＞８５　コントロール周波数低下（３
）Ｓ　≧Ｔ＞８６　コントロール周波数上昇禁止 （４）Ｓ６≧Ｔ　　　　正常運転 シリアル信号回路５３は、第１図に示す室内ユニット側
シリアル信号回路５３からの制御データを受けてマイコ
ン５１に伝える。正常運転を行なう場合、マイコン５１
はその室内ユニットからの制御データに従って圧縮機４
８の起動／停止およびコントロール周波数の制御を行な
う。

マイコン５１によるこうした圧縮機４８の運転制御はス
イッチング信号増幅部５４がマイコン５１からの指令を
受けてインバータ回路４６のスイッチング動作を制御す
ることにより行われる。

即ち、マイコン５１は、室内ユニットから送られてくる
周波数信号に応じて、ＰＷＭ理論に基づいてインバータ
回路４６を構成するトランジスタのオン／オフ信号を出
力することになる。

リレー接片５５およびフォトトライアック５６はマイコ
ン５１の制御下で動作する。リレー接片５５がオンすれ
ば室外ファン５７が動作し、フォトトライアック５６が
オンすれば四方切換弁５８が切換わる。

第４図は第１図に示す室内ユニットのマイコン１２の冷
暖モード自動切換における要部動作を示すフローチャー
トである。第５図はこのマイコン１２の動作により室温
が制御される様子を示す図である。

第４図を参照して説明すると、マイコン１２は先ず、キ
ースキャンを行って運転スイッチ９、切換スイッチ１０
および室温設定器１１の押圧および設定状態を入力する
。尚、ここでは運転スイッチ９は運転状態、切換スイッ
チ１０は冷暖房モード自動切換Ｃ／Ｈの状態にあること
を前提とする。

また、温度検出器１３から又はリモコンから温度データ
を入力して、被調和室の室温を決定する（ステップ１）
。

次に、室温と設定温度との大小関係を判断する。

ここで、第５図に示すように、冷暖房自動切換えのため
に、室温ｔと設定温度Ｔ　との差に応じてＡ、　　Ｂ、
　　Ｃ，Ｃ’　、　　Ｂ’　、　Ａ’の６つのゾーンが
予め定められている。マイコン１２は、このうちのどの
ゾーンに室温ｔが入るかを判断する（ステップ２）。

この判断の結果、室温ｔがＡまたはＡ′ゾーンにある場
合、つまり室温ｔが設定温度Ｔ　から±＄ ３℃以上離れている場合は、室温オーバシュート時のコ
ントロール周波数の減少速度を、比較的高い速度５Ｈｚ
１５ｓｅｃに設定する（ステップ３）。

この時、圧縮機４８が運転状態であれば、現在の冷房ま
たは暖房運転をそのまま続行すべく、冷房または暖房モ
ードをセットする（ステップ４）。

一方、圧縮機４８が停止状態のときは、室温がＡまたは
Ａ′ゾーンに入った時からタイマーにより３分間を計時
する（ステップ５）。

そして、ＡまたはＡ′　ゾーンに入ったまま、この３分
間が経過したならば、その時の室温ｔがＡゾーン（ＴＮ
Ｔ　　＋３℃）にあれば、冷房モードを設定しくステッ
プ６）　、Ａ’　ゾーン（ｔ＜Ｔｓ−３℃）にあれば、
暖房モードを設定する（ステップ７）。なお、Ａまたは
Ａ′ゾーンに入っても、３分間が経過するまでは、冷房
または暖房モードの切換を行わない。圧縮機４８の構造
上、圧縮機４８を再起動させるまでに、３分間が必要だ
からである。

このように冷房または暖房モードをセットしたなら、次
に、コントロール周波数を演算して室外ユニットへ送信
する（ステップ８）。　　・この場合、室温オーバーシ
ュート時に演算されるコントロール周波数は、上記高い
減少速度５Ｈｚ１５ｓｅｃに従って減少させられる。そ
して、上記送信されたコントロール周波数に従って、室
外ユニットでは圧縮機４８が運転される。

室温ｔがＢ又はＢ′ゾーンにある場合、つまり設定温度
Ｔ　からの差が±１．５℃〜±３℃の範囲にある場合、
オーバーシュート時の周波数減少速度としてＡ、　Ａ’
　ゾーンの場合と同じ高い値５Ｈｚ１５ｓｅｃを設定す
る（ステップ９）。

この時、圧縮機４８が運転状態であれば、現在の冷房ま
たは暖房モードをそのまま維持する（ステップ４）。

一方、圧縮機４８が停止状態の場合は、タイマ■による
６０分間の計時、およびタイマーによる３分間の計時を
行なう（ステップ１０）。

そして、ＢまたはＢ′ゾーンに入ったまま６０分間経過
したならば、その時室温ｔがＢゾーン（Ｔ＋１．５℃＜
ｔ＜Ｔ’　　＋３℃）にあれば、Ｓ 冷房モードを設定する（ステップ６）。

このモード設定の後、コントロール周波数を演算して室
外ユニットへ送る（ステップ８）。この場合に、オーバ
ーシュート時の周波数減少速度は上記５Ｈｚ７５ｓｅｃ
を用いる。

室温ｔがＣまたはＣ′ゾーンにある場合、っまり設定温
度Ｔ　から＋１．５℃以内の範囲にある場合には、オー
バシュート時の周波数減少速度として、比較的低い５Ｈ
ｚ／１０ｓｅｃを設定する（ステップ１１）。

そして、現在の冷房または暖房モードをそのまま維持し
つつ、コントロール周波数を演算して室外ユニットへ送
信する（ステップ８）。この場合には、オーバーシュー
ト時の周波数減少速度は上記低い値５Ｈｚ／１０ｓｅｃ
を用いる。

これらの説明から明らかなように、本実施例によれば、
第５図に示すように、室温ｔが設定温度Ｔ　を大きく越
える場合には（Ａ又はＡ′ゾーン、Ｂ又はＢ′ゾーン）
、速やかなるコントロール周波数の減少が実行される（
ステップ２→ステツプ３、またはステップ２→ステツプ
９）。

そして、この動作により、室温のオーバーシュ−ト量が
有効に抑制され、その結果として、室温ｔは短時間で設
定温度Ｔ　に設定される。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、室温
が特定の温度ゾーンにあるか否かを判断する手段と、室
温が特定の温度ゾーンにあることを上記手段が判断した
時に圧縮機に供給される交流電力の周波数の減少速度を
通常時の減少速度より速くする手段とを備えているので
、空調運転開始時に室温が設定温度に達した後の過剰能
力による室温のオーバーシュートを抑制することができ
、これによって空調運転の開始時の室温のオーバーシュ
ートで冷房／暖房が切換わることがなく、冷房／暖房の
自動切換えの誤動作を防止することができるなどの効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による空気調和機の室内ユニ
ットの制御回路図、第２図は同冷凍サイクルの概略図、
第３図は同室外ユニットの制御回路図、第４図は第１図
に示したマイクロプロセッサの要部動作を示すフローチ
ャート、第５図は第４図に示す動作によって室温が設定
温度に近づく様子を示す説明図である。 １１・・・室温設定器、１２・・・マイクロプロセッサ
、１３・・・温度検出器、４６・・・インバータ回路、
４８・・・圧縮機、５１・・・マイクロプロセッサ、５
４・・・スイッチング信号増幅部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　インバータ回路から圧縮機に供給される交流電力の周
   波数を通常時には室温と設定温度との差が小さくなるよ
   うに増減し、また前記周波数を空調開始時には前記室温
   が前記設定温度を充分にオーバーシュートするように制
   御してなるとともに、前記設定温度に基づいて複数の温
   度ゾーンを設定し、前記室温がこれら複数の温度ゾーン
   のうち特定の温度ゾーンにある時には所定の演算結果に
   基づいて冷房／暖房運転の自動切換えを行なうようにし
   た空気調和機において、前記室温が特定の温度ゾーンに
   あるか否かを判断する手段と、前記室温が特定の温度ゾ
   ーンにあることを前記手段が判断した時に前記圧縮機に
   供給される交流電力の周波数の減少速度を前記通常時の
   減少速度より速くする手段とを備え、空調運転開始時に
   室温が設定温度に達した後の室温のオーバーシュートを
   抑制することを特徴とする空気調和機の圧縮機制御装置
   。