JPH0639981B2 - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JPH0639981B2
JPH0639981B2 JP59176266A JP17626684A JPH0639981B2 JP H0639981 B2 JPH0639981 B2 JP H0639981B2 JP 59176266 A JP59176266 A JP 59176266A JP 17626684 A JP17626684 A JP 17626684A JP H0639981 B2 JPH0639981 B2 JP H0639981B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • F25B2600/02Compressor control
    • F25B2600/021Inverters therefor
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は、能力可変圧縮機および能力固定冷凍圧縮機
を備えた空気調和機に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 一般に、空気調和機にあっては、インバータ回路の出力
により能力可変運転を行なう能力可変圧縮機と一定の能
力で運転を行なう能力固定圧縮機とを備え、空調負荷に
応じて能力可変圧縮機の能力可変運転制御および能力固
定圧縮機のオン,オフ運転制御をそれぞれ行なうように
したものがある。
ところで、このような空気調和機においては、能力可変
圧縮機の運転範囲をいかに設定するかが重要な問題であ
る。すなわち、能力固定圧縮機の運転範囲が適切でない
場合、能力可変範囲が狭くなり、空調負荷に対する適切
な能力対応が困難になるとともに、省エネルギ効果が低
下するなどの不具合を生じてしまう。
[発明の目的] この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、能力可変範囲を拡大すること
ができ、これにより空調負荷に対する適切な能力対応を
可能とし、さらには省エネルギ効果の向上をも可能とす
るすぐれた空気調和機を提供することにある。
[発明の概要] この発明は、能力可変圧縮機の運転周波数を負荷に応じ
て制御するとともに、その能力可変圧縮機が最高運転周
波数となる負荷またはその近傍の負荷において能力固定
圧縮機を運転オンし、かつ能力可変圧縮機が最低運転周
波数またはその近傍のそれより高い運転周波数となる負
荷において能力固定圧縮機を運転オフするものである。
[発明の実施例] 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。
第1図において、1は室内ユニットで、室内熱交換器
2、室内ファン3、吸込空気温度センサ4、および制御
器5などを有している。制御器5は、マイクロコンピュ
ータを有しており、運転操作部(図示しない)の操作状
態および吸込空気温度センサ4の検知温度などに応じて
室内ファン3の運転制御を行なうとともに、後述する室
外ユニット10,20へ運転指令を供給するものであ
る。
10は第1の室外ユニットで、回転数可変圧縮機11、
四方弁12、室外熱交換器13、膨張弁14、室外ファ
ン15、および制御器16を有している。制御器16
は、マイクロコンピュータおよび交流電源出力を所定周
波数(および電圧)の交流電力に変換して回転数可変圧
縮機11に供給するインバータ回路16aを有してお
り、上記制御器5からの運転指令などに応じて回転数可
変圧縮機11の回転数制御、四方弁12の切換制御、お
よび室外ファン15の運転制御などを行なうものであ
る。
そして、回転数可変圧縮機11、四方弁12、室外熱交
換器13、膨張弁14、および室内熱交換器2などを順
次連通し、能力可変圧縮機11を使用したヒートポンプ
式の第1の冷凍サイクル(以下、可変圧縮機サイクルと
略称する)を構成している。
すなわち、冷房運転時は図示実線矢印の方向に冷媒を流
して冷房サイクルを形成し、暖房運転時は四方弁12を
切換作動することにより図示破線矢印の方向に冷媒を流
して暖房サイクルを形成するようにしている。
20は第2の室外ユニットで、能力固定圧縮機21、四
方弁22、室外熱交換器23、膨張弁24、室外ファン
25、および制御器26を有している。制御器26は、
マイクロコンピュータを有しており、上記制御器5から
の運転指令などに応じて能力固定圧縮機21のオン,オ
フ運転制御、四方弁22の切換制御、および室外ファン
25の運転制御などを行なうものである。
そして、能力固定圧縮機21、四方弁22、室外熱交換
器23、膨張弁24、および室内熱交換器2などを順次
連通し、能力固定圧縮機21を使用したヒートポンプ式
の第2の冷凍サイクル(以下、固定圧縮機サイクルと略
称する)を構成している。
すなわち、冷房運転時は図示実線矢印の方向に冷媒を流
して冷房サイクルを形成し、暖房運転時は四方弁22を
切換作動することにより図示破線矢印の方向に冷媒を流
して暖房サイクルを形成するようにしている。
つぎに、上記のような構成において動作を説明する。
運転操作部で冷房運転を設定し、かつ室内温度Tsを設
定し、運転開始操作を行なう。すると、制御器5は、空
調負荷つまり吸込空気温度センサ4で検知される室内温
度Taと上記設定温度Tsとの差を演算し、その温度差
と予め設定された条件との比較により第2図に示す運転
制御を行なう。
すなわち、室内温度Taが低下して(Ts−0.5≧Ta
≧Ts−1.0)になると、インバータ回路16aの出力
周波数を最低運転周波数であるところの25Hzとし、回
転数可変圧縮機11を最低運転周波数で運転せしめると
ともに、能力固定圧縮機21の運転をオフする。さらに
室内温度Taが低下して(Ts−1.0≧Ta)になる
と、インバータ回路16aの出力周波数を0Hzとし、回
転数可変圧縮機11の運転をオフする。そして、室内温
度Taが上昇して(Ts−0.5>Ta≧Ts−1.0)にな
ると、インバータ回路16aの出力周波数を最低運転周
波数25Hzとして回転数可変圧縮機11を運転オンす
る。
さらに、(Ts>Ta≧Ts−0.5)では35Hz、(T
s+0.5>Ta≧Ts)では45Hz、(Ts+1.0>Ta
≧Ts+0.5)では55Hz、(Ts+1.5>Ta≧Ts+
1.0)では65Hzとする。
室内温度Taが(Ta≧Ts+1.5)になるとインバー
タ回路16aの出力周波数を最高運転周波数75Hzと
し、回転数可変圧縮機11を最高回転数で運転せしめる
とともに、能力固定圧縮機21の運転をオンする。
なお、室内温度Taに変化がなくて運転周波数が一定時
間たとえば5分間以上同じ状態を継続するとき、室内温
度Taが設定温度Tsに近付くように運転周波数を1ス
テップ分だけアップまたはダウンする。
このように、固定圧縮機サイクルの運転オン点を可変圧
縮機サイクルが最高運転周波数となる空調負荷に対応さ
せ、かつ固定圧縮機サイクルの運転オフ点を可変圧縮機
サイクルが最低運転周波数となる空調負荷に対応させる
ことにより、空調負荷の変化に応じて第3図、第4図、
および第5図に示す動作が行なわれる。
まず、空調負荷が“大”の場合(第3図)、可変圧縮機
サイクルと固定圧縮機サイクルの同時運転となる。つま
り、固定圧縮機サイクルの運転オフ点(Ta=Ts−0.
5)は設定温度Tsより低いところにあるため、室内温
度Taが設定温度Tsまで下がっても固定圧縮機サイク
ルは運転オンを継続することになり、可変圧縮機サイク
ルと固定圧縮機サイクルの同時運転がなされ、室内温度
Taが設定温度Tsの近傍(Ts±0.5程度)に保持さ
れる。
空調負荷が“中”の場合(第4図)、可変圧縮機サイク
ルと固定圧縮機サイクルの同時運転では能力過大であ
り、また可変圧縮機サイクルの単独運転では能力過少で
あり、このため可変圧縮機サイクルを常に運転オンしな
がら固定圧縮機サイクルのオン,オフ運転を行なう。つ
まり、固定圧縮機サイクルの運転オフ点(Ta=Ts−
0.5)は可変圧縮機サイクルの運転オフ領域(Ts−1.0
≧Ta)より高いところにあるため、室内温度Taが
(Ts−0.5)となったところで固定圧縮機サイクルの
運転がオフし、室内温度Taは(Ts−1.0)より低い
ところに達することなく上昇に転じる。そして、室内温
度Taが(Ts+1.5)に達したところで固定圧縮機サ
イクルが再び運転オンする。したがって、急激な温度変
化や湿度上昇を防止でき、室内温度Taを(Ts+1.5
≧Ta≧Ts−0.5)の範囲内に抑えることができて快
適性が向上する。
空調負荷が“小”の場合(第5図)、室内温度Taが固
定圧縮機サイクルの運転オフ点に達した後は可変圧縮機
サイクルの単独運転となる。つまり、固定圧縮機サイク
ルの運転がオンするときの室内温度Taと設定温度Ts
との差は1.5degであるのに対し、可変圧縮機サイクル単
独運転では室内温度Taを(Ts±0.5)の範囲内に保
持できるため、結果的に可変圧縮機サイクルの単独運転
が継続する。
ここで、第6図は空調負荷に対する両サイクルの運転状
態およびそれに基づく能力の可変範囲を示したものであ
り、全体としての能力可変範囲が30〜100%という
広い範囲に拡大し、よって上記のような広範囲にわたる
空調負荷に対して適切な能力対応が可能であることが判
かる。
とくに、固定圧縮機サイクルは単に運転オンするか運転
オフするかだけでなく、空調負荷の変動の過程でオン,
オフ運転の動作を行なうので、可変圧縮機サイクルの運
転周波数制御と合わせてきめ細かな能力変化が可能であ
る。
また、第7図は可変圧縮機サイクルおよび固定圧縮機サ
イクルの同時運転の場合のエネルギ消費効率EERと固
定圧縮機サイクルの単独運転の場合のエネルギ消費効率
EERとを示したものであり、共に高いEERを得るこ
とができ、省エネルギ効果の向上が図れる。
なお、上記実施例では、固定圧縮機サイクルの運転オン
点を可変圧縮機サイクルが最高運転周波数となる空調負
荷に対応させたが、その近傍の空調負荷たとえば(Ts
+1.5)degよりも高い点あるいはTsに近い点としても
よい。また、固定圧縮機サイクルの運転オフ点を可変圧
縮機サイクルが最低運転周波数となる空調負荷に対応さ
せたが、その最低運転周波数より高い運転周波数となる
空調負荷であればTsの近傍やTsより高い点としても
よく、状況に応じて適宜に定めればよい。さらに、冷房
運転時の動作についてのみ説明したが、暖房運転時は設
定温度Tsに対する室内温度Taの関係が反対となる。
そして、さらに、室内温度Taが低下するときと上昇す
るときとで運転周波数にヒステリシスを持たせるように
してもよい。
[発明の効果] 以上述べたようにこの発明によれば、能力可変圧縮機の
運転周波数を負荷に応じて制御するとともに、その能力
可変圧縮機が最高運転周波数となる負荷またはその近傍
の負荷において能力固定圧縮機を運転オンし、かつ能力
可変圧縮機が最低運転周波数またはその近傍のそれより
高い運転周波数となる負荷において能力固定圧縮機を運
転オフするようにしたので、能力の可変範囲を拡大する
ことができ、これにより空調負荷に対する適切な能力対
応を可能とし、さらには省エネルギ効果の向上をも可能
とするすぐれた空気調和機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の一実施例を示すもので、第1図は冷凍
サイクルおよびその周辺部の構成図、第2図は空調負荷
に対する可変圧縮機サイクルおよび固定圧縮機サイクル
の運転制御条件を示す図、第3図、第4図、および第5
図はそれぞれ空調負荷の変化に対する可変圧縮機サイク
ルおよび固定圧縮機サイクルの動作を説明するための
図、第6図は可変圧縮機サイクルおよび固定圧縮機サイ
クルの運転状態と能力の関係を示す図、第7図は運転状
態に応じたエネルギ消費効率を示す図である。 1……室内ユニット、4……吸込空気温度センサ、10
……第1の室外ユニット、11……回転数可変圧縮機、
20……第2の室外ユニット、21……圧縮機、5,1
6,26……制御器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】インバータ回路の出力により能力可変運転
    を行なう能力可変圧縮機と、この能力可変圧縮機を有す
    る第1の冷凍サイクルと、一定の能力で運転を行なう能
    力固定圧縮機と、この能力固定圧縮機を有する第2の冷
    凍サイクルと、前記インバータ回路の出力周波数を負荷
    に応じて制御する制御手段と、前記能力可変圧縮機が最
    高運転周波数となる負荷またはその近傍の負荷において
    前記能力固定圧縮機を運転オンする制御手段と、前記能
    力可変圧縮機が最低運転周波数またはその近傍のそれよ
    り高い運転周波数となる負荷において前記能力固定圧縮
    機を運転オフする制御手段とを設けたことを特徴とする
    空気調和機。
JP59176266A 1984-08-24 1984-08-24 空気調和機 Expired - Fee Related JPH0639981B2 (ja)

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