JPH07294030A

JPH07294030A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH07294030A
Application number: JP6089029A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Ono; 数人大野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-04-27
Filing date: 1994-04-27
Publication date: 1995-11-10

Abstract

(57)【要約】【目的】ＨＦＣ冷媒を使用した空気調和機のコンプレ
ッサの潤滑性能の悪化を防止し、その耐久性を向上させ
るようにする。【構成】運転周波数決定手段１１が低い周波数Ｆ1 〜
Ｆ5 のいずれかを決定した場合、最低運転時間計測手段
１２はこれらの各周波数について予め定められている最
低運転時間Ｔ1 〜Ｔ5 を計測する。そして、この計測が
行なわれている間にゼロ周波数Ｆ0 が決定されても、運
転停止許可手段１４は直ちに運転停止を許可せず、最低
運転時間が経過したときにはじめて運転停止を許可す
る。最低運転時間が定められていない高い周波数Ｆ6 〜
Ｆ10が決定された場合は、従来と同様の制御が行なわれ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＨＦＣ冷媒を用い室温
検出値と室温設定値との偏差に基く周波数制御により、
コンプレッサモータの可変速駆動を行う空気調和機に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は、従来の空気調和機において用い
られている冷房運転時の特性図であり、室温検出値Ｔａ
と室温設定値Ｔｓとの偏差（Ｔａ〜Ｔｓ）につき所定区
分毎にｄからｉの各ゾーンが設けられている。

【０００３】そして、図１０は上記ｄ〜ｉの各ゾーンに
対応するインバータ周波数を示す運転周波数テーブルを
示すものであり、最低運転周波数の値は、圧縮機の振動
発生などの関係からｈゾーンにおける２８Ｈｚ程度とな
っている。

【０００４】しかし、最近はコンプレッサの構造に関す
る技術が進歩し、最低運転周波数を１０Ｈｚ程度まで引
下げることも可能になっている。このような低周波数領
域での運転を可能にすることによって、室温設定値付近
での制御をキメ細かく行うことができ、十分な快適性を
得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
低周波数で運転を行なっても、室温設定値付近では比較
的短い間隔でコンプレッサのオンオフが繰り返されるこ
とがある。このような低周波数でのオンオフ運転は、Ｈ
ＦＣ冷媒を用いたコンプレッサの潤滑性能の観点からは
特に好ましくない結果となり、コンプレッサの耐久性に
関して悪影響を及ぼす結果となっている。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、ＨＦＣ冷媒を用いた空気調和機において低周波数
領域でインバータの運転を行なった場合に、コンプレッ
サの潤滑性能が悪化するのを防止し、コンプレッサの耐
久性を向上させることが可能な空気調和機を提供するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するための手段として、ＨＦＣ冷媒を用いた空気調和機
において、室温検出値と室温設定値との偏差に基いてイ
ンバータの運転周波数を決定する運転周波数決定手段
と、前記運転周波数に対しては最低運転時間を予め設定
しておき、前記運転周波数決定手段がこの所定周波数を
決定した場合は、その最低運転時間の経過についての計
測を行う最低運転時間計測手段と、前記運転周波数決定
手段がゼロ周波数を決定したときに、前記最低運転時間
計測手段が計測動作中である場合は、その計測動作中の
最低運転時間が経過した後のみ運転停止許可信号を出力
する運転停止許可手段と、前記運転停止許可手段から前
記運転停止許可信号が出力された場合のみ前記インバー
タの運転を停止させるインバータ制御手段と、を備えた
構成としたものである。

【０００８】

【作用】上記構成において、運転周波数決定手段は、室
温検出値と室温設定値との偏差に応じたインバータの運
転周波数の値を決定する。最低運転時間計測手段は、こ
の決定された周波数が、最低運転時間が設定されている
ものである場合には、その最低運転時間の計測を行うよ
うにする。

【０００９】そして、運転周波数決定手段がゼロ周波数
を決定したときは、その時点で最低運転時間計測手段が
計測動作を行なっていない場合のみ、運転停止許可信号
を出力する。

【００１０】つまり、最低運転周波数及びその付近の値
を引下げて設定した場合、潤滑性能の悪化を防止するた
めにはこれらの周波数での運転時間を一定時間以上確保
する必要がある。この一定時間を最低運転時間という。
そして、運転周波数決定手段がゼロ周波数を決定してイ
ンバータの運転を停止させようとする場合、運転停止許
可手段は直ちに運転停止を許可せずに、最低運転時間が
すでに経過しているか否かを判別し、経過していると判
別した場合のみ運転停止の許可を行うようにする。イン
バータ制御手段は、このような運転停止許可手段から運
転停止許可信号が入力された場合のみインバータの運転
を停止させる。

【００１１】この結果、低周波数で短時間の間に圧縮機
の運転と停止が繰り返されることがなくなり、ＨＦＣ冷
媒を用いても、コンプレッサの潤滑性能が悪化するのを
防止してコンプレッサの耐久性を向上させることが可能
となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図８に基い
て説明する。図１は本発明の実施例の構成を示すブロッ
ク図である。この図において、３相交流電源１からの３
相交流はインバータ２により可変電圧可変周波数制御さ
れ、このインバータ２の出力によりコンプレッサモータ
３が可変速度駆動される。

【００１３】コンプレッサモータ３は、冷媒配管途中に
設けられたコンプレッサ４を回転駆動する。コンプレッ
サ４から吐出される冷媒は四方弁５、室内熱交換器６、
膨張弁７、室外熱交換器８の経路を辿って冷媒回路を循
環する。なおこの冷媒回路は冷媒としてＨＦＣ冷媒、例
えば、Ｒ１３４ａが用いられている。

【００１４】また、室内機及び室外機にはそれぞれ室温
センサ９及び室外温度センサ１０が取付けられており、
これらは室内検出温度Ｔａ及び室外検出温度Ｔo の検出
信号を運転周波数決定手段１１に出力する。この運転周
波数決定手段１１には、温度設定器（室内コントロ−
ル）１５から室温設定値Ｔｓの設定信号も入力されてい
る。

【００１５】運転周波数決定手段１１は、室内検出温度
Ｔａと室温設定値Ｔｓとの偏差（ＴａーＴｓ）を演算
し、この偏差（ＴａーＴｓ）及び室外検出温度ＴO の値
から導かれるインバータの運転周波数Ｆを、後述する運
転周波数テーブルを用いて決定するようになっている。

【００１６】運転周波数決定手段１１で決定された運転
周波数のうち、最低運転時間が設定されている運転周波
数Ｆ1 〜Ｆ5 は最低運転時間計測手段１２を介してイン
バータ制御手段１３に出力され、また、最低運転時間が
設定されていない運転周波数Ｆ6 〜Ｆ10はそのままイン
バータ制御手段１３に出力される。

【００１７】そして、運転周波数決定手段１１で決定さ
れたゼロ周波数Ｆ0 すなわち運転停止信号は運転停止許
可手段１４に出力される。運転停止許可手段１４はゼロ
周波数Ｆ0 を入力した時点で最低運転時間計測手段１２
が計測動作を行なっているかどうかを判別し、行なって
いないと判別した場合のみインバータ制御手段１３に運
転停止許可信号を出力するようになっている。

【００１８】インバータ制御手段１３はこのような運転
周波数決定手段１１、最低運転時間計測手段１２、及び
運転停止許可手段１４からの信号の入力に基いてインバ
ータ２の制御を行う。

【００１９】ところで、運転周波数決定手段１１は図２
及び図３に示すような運転周波数テーブルを有してお
り、これらを用いて冷房運転又は暖房運転の場合の運転
周波数を決定するようにしている。

【００２０】そして、例えば図２の場合では、ｄ〜ｉの
各ゾーンの各周波数の値が運転負荷の大、中、小に応じ
て切換えられるようになっている。本実施例では、この
運転負荷の大、中、小を室外温度センサ１０で検出され
る室外検出温度ＴO の値によって分けている。

【００２１】図４は、このように室外検出温度ＴO の値
によって、図２の各ゾーンにおける運転周波数が分けら
れた周波数区分表を示すものであり、表１−１はＴO ≧
３５℃すなわち運転負荷が大の場合、表１−２は３５℃
＞ＴO ＞２５℃すなわち運転負荷が中の場合、表１−３
は２５℃≦ＴO すなわち運転負荷が小の場合の運転周波
数をそれぞれ示している。

【００２２】図５は、同様に、図３の各ゾーンにおける
運転周波数が分けられた周波数区分表を示すものであ
り、表２−１はＴO ≦−５℃すなわち運転負荷が大の場
合、表２−２は−５℃＜ＴO ＜５℃すなわち運転負荷が
中の場合、表２−３はＴO ≧５℃すなわち運転負荷が小
の場合の運転周波数をそれぞれ示している。

【００２３】そして、図６は各運転周波数について設定
されている最低運転時間テーブルであり、最低運転時間
計測手段１２のタイマはこのテーブルに基いて各運転周
波数Ｆ1 〜Ｆ5 についての最低運転時間Ｔ1 〜Ｔ5 を計
測するようになっている。

【００２４】この各運転周波数に対応した最低運転時間
Ｔ1 〜Ｔ5 は運転周波数が低くなるにしたがって長くな
るように設定され、潤滑性能の悪化に比例した設定とな
っている。また、Ｆ6 よりも高い運転周波数ではコンプ
レッサの運転、停止を繰り返しても潤滑性能は悪化しな
いため、Ｆ6 よりも高い運転周波数には最低運転時間の
制限はない。

【００２５】次に、以上のように構成される図１の空気
調和機の動作を図７及び図８のフローチャートを参照し
つつ説明する。まず、最低運転時間計測手段１２がタイ
マＴ1 〜Ｔ5 をリセットした後（ステップ１）、運転周
波数決定手段１１は室温検出値Ｔａと室温設定値Ｔｓと
の偏差△Ｔを演算する（ステップ２）。次いで、運転モ
ードが冷房運転モードになっているか否かを判別し（ス
テップ３）、冷房運転モードの場合は室外検出温度ＴO
の値から表１−１、表１−２、表１−３のいずれかを用
いて運転周波数Ｆを算出する。（ステップ４〜７）。

【００２６】また、ステップ３で冷房運転モードでない
と判別した場合は暖房運転モードであるか否かを判別し
（ステップ８）、暖房運転モードの場合は、四方弁５を
オンにした後（ステップ９）、室外検出温度ＴO の値か
ら表２−１、表２−２、表２−３のいずれかを用いて運
転周波数Ｆを算出する（ステップ１０〜１３）。なお、
ステップ８で暖房運転モードでないと判別した場合は、
送風運転モード等の他の制御を実行する。（ステップ１
４）運転周波数決定手段１１は、上記のように算出した
運転周波数ＦにつきＦ＜Ｆ6 であるか否かの判別、すな
わち算出された運転周波数につき最低運転時間が設定さ
れたものであるか否かの判別を行う（ステップ１５）。

【００２７】そして、Ｆ＜Ｆ6 でないと判別した場合、
最低運転時間計測手段１２はタイマＴ1 〜Ｔ5 をリセッ
トするようになっており（ステップ１６）、運転周波数
決定手段１１は決定した運転周波数Ｆ（Ｆ6 〜Ｆ10）の
信号をインバータ制御手段１３に出力する。インバータ
制御手段１３はこの信号に基いてインバータ２を運転周
波数Ｆ6 〜Ｆ10で運転する（ステップ１７）。なお、ス
テップ１の他に、ステップ１７でもタイマＴ1 〜Ｔ5 を
リセットしているのは、例えば、Ｆ＝Ｆ1 〜Ｆ5 のいず
れかで運転が行なわれ、タイマＴ1 〜Ｔ5 のいずれかが
計測動作を行なっているうちに、利用者の室内コントロ
ールの操作により室温設定値Ｔｓが急に変更されたり、
窓やドアの開閉などで空調負荷が急激に変化した場合、
Ｆ6 〜Ｆ10の運転周波数が算出される場合があることを
考慮したものである。

【００２８】ステップ１５でＦ＜Ｆ6 である場合、すな
わちＦ＝Ｆ0 又はＦ＝Ｆ1 〜Ｆ5 である場合、最低運転
時間計測手段１２は、図８に示すように、まずＦ＝Ｆ0
であるか否かを判別し（ステップ１８）、Ｆ≠Ｆ0 の場
合はさらにＦ＝Ｆ1 であるか否かを判別する（ステップ
１９）。そして、Ｆ≠Ｆ1 の場合は、同様にＦ＝Ｆ２で
あるか否かを判別し（ステップ２０）、以下、このよう
な判別をＦ＝Ｆ５まで行う。

【００２９】いま、例えば運転周波数決定手段７が決定
した運転周波数ＦがＦ＝Ｆ1 であったとすると、ステッ
プ１９での判別はＹＥＳとなり、最低運転時間計測手段
１２は、次にタイマＴ1 が動作中であるか否かを判別す
る（ステップ２１）。タイマＴ1 は、最初は当然のこと
ながら不動作であるから、次に最低運転時間Ｔ1 が経過
しているか否かを判別する（ステップ２２）。

【００３０】そして、最初は当然に、最低運転時間Ｔ1
は経過していないので、Ｔ1 以外のタイマをリセットし
た後（ステップ２３）。タイマＴ1 をスタートさせる
（ステップ２４）。すると、ステップ２１での判別が今
度はＹＥＳとなるので、最低運転時間計測手段１２はＦ
＝Ｆ1 の信号をインバータ制御手段１３に出力する。イ
ンバータ制御手段１３は、この信号の入力に基きインバ
ータ２をＦ＝Ｆ1 の周波数で運転する（ステップ２
５）。

【００３１】なお、ステップ２２で最低運転時間Ｔ1 の
経過の有無を判別しているのは、ステップ２１でタイマ
Ｔ1 が不動作となる場合が、タイマＴ1 が初めて動作す
る前の状態である場合と、最低運転時間Ｔ1 が経過して
もまだ周波数Ｆ1 で運転が行なわれている場合との双方
が考えられるからである。また、ステップ２３でＴ1以
外のタイマをリセットしているのは、同時に２つ以上の
タイマが計測動作を行なってしまうのを防止するためで
ある。

【００３２】このように、Ｆ＝Ｆ1 の運転周波数で運転
を行なっているうちに、室温検出値Ｔａが次第に室温設
定値Ｔｓに近づき、まだ最低運転時間Ｔ1 が経過しない
前に、運転周波数決定手段１１がゼロ周波数Ｆ0 の信号
を出力したとする。

【００３３】この場合、ステップ１８での判別がＹＥＳ
となり、運転停止許可手段１４はタイマＴ1 〜Ｔ5 の全
てにつき、これらが計測動作中であるか否かをチェック
する（ステップ２６、２７、…、３０）。いまの場合、
タイマＴ1 が動作中であるからステップ２６での判別が
ＮＯとなり、運転停止許可手段１４はまだ運転停止許可
信号をインバータ制御手段４に出力しない。したがっ
て、運転周波数決定手段１１がゼロ周波数Ｆ0 を決定し
たにもかかわらず、まだ、インバータ２の運転が停止さ
れることはなく、そのままＦ＝Ｆ1 の周波数での運転が
継続されることになる（ステップ２５）。

【００３４】このように、Ｆ＝Ｆ0 の周波数での運転が
継続されているうちに、最低運転時間Ｔ1 が経過したと
すると、ステップ２６での判別が今度はＹＥＳとなり、
ステップ２７〜ステップ３０での判別も全てＹＥＳとな
るので、運転停止許可手段１４は、ようやく運転停止許
可信号をインバータ制御手段１３に出力する。これによ
り、インバータ制御手段１３はインバータ２の運転を停
止させる（ステップ３１）。そして、冷媒回路の高圧側
と低圧側とがバランスしないうちはコンプレッサ４を再
起動させないようにするため、２分３０秒程度待ってか
らステップ２に戻るようにする（ステップ３２）。

【００３５】以上説明した空気調和機によれば、最低運
転周波数の値を従来より低い値としても、最低運転時間
内におけるコンプレッサの運転継続を確実に確保するこ
とができ、ＨＦＣ冷媒を使用しても潤滑性能の悪化によ
るコンプレッサの破損を防止することができる。また、
最低運転周波数、及びその付近の値の間隔をよりみじか
く設定できるので、キメの細い制御を行うことができ温
度制御特性を向上させることができる。

【００３６】なお、上記の空気調和機において、最低運
転時間が経過しないうちは室温が設定値に到達したとし
てもインバータの運転停止を行なわれないようにしてい
るが、反面、これは室温サーモ無視時間を設けているこ
とになるため、室温が設定値に対してオーバシュートす
ることが考えられている。

【００３７】しかし、最低運転周波数よりもある程度高
い周波数の場合、その最低運転時間すなわち室内サーモ
無視時間はさほど長い時間ではないため、室温のオーバ
シュートは小さなものである。また、最低運転周波数、
あるいはこれに近い周波数の場合、室内サーモ無視時間
が長くなるが、このときはコンプレッサの能力が小さな
ものであるため、やはり室温のオーバーシュートは軽微
なものとなり、実用上の問題は、生じない。

【００３８】そして、上記実施例では、図４及び図５に
示すように、冷房時及び暖房時の運転負荷の大きさを、
室外温度の高低によって推定して分けているが、もちろ
ん、運転負荷の大きさの分け方はこれのみに限られるわ
けではない。例えば、室内に居る人数、あるいはその他
の発生熱源数等によって運転負荷の大きさを分けるよう
にしてもよい。

【００３９】なお、上記実施例では特に詳述しなかった
が、使用者により運転停止操作がなされた場合には、こ
れを優先し、いずれの周波数において運転していても即
座にインバータの運転を停止できるようになっている。

【００４０】なお、本発明の一実施例では、コンプレッ
サ用冷媒にＲ１３４ａのＨＦＣ冷媒を用いた例を示した
が、このＲ１３４ａ冷媒に代えて他のＨＦＣ冷媒を用い
てもよい。

【００４１】他のＨＦＣ冷媒としては、単冷媒としてＲ
２２冷媒より吐出圧力の高いジフルオロメタン（Ｒ３
２）、ペンタフルオロエタン（Ｒ１２５）、１，１，
２，２−テトラフルオロエタン（Ｒ１３４）、１，１，
２−トリフルオロエタン（Ｒ１４３）、１，１，１−ト
リフルオロエタン（Ｒ１４３ａ）、１，１−ジフルオロ
エタン（Ｒ１５２ａ）、モノフルオロエタン（Ｒ１６
１）が挙げられる。

【００４２】また、ＨＦＣ冷媒は単冷媒として用いるだ
けでなく、ＨＦＣ冷媒を２種以上混合させた混合物であ
ってもよい。ＨＦＣ混合冷媒としては、Ｒ１２５／Ｒ１
４３ａ／Ｒ１３４ａの混合冷媒、Ｒ３２／Ｒ１３４ａの
混合冷媒、Ｒ３２／Ｒ１２５の混合冷媒、Ｒ３２／Ｒ１
２５／Ｒ１３４ａの混合冷媒、Ｒ１２５／Ｒ１４３ａの
混合冷媒が考えられる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、運転周
波数に対して最低運転時間を予め設定しておき、その最
低運転時間が経過した後でなければインバータの運転停
止を行なわない構成としたので、ＨＦＣ冷媒を用いたコ
ンプレッサの潤滑性能の悪化を防止し、コンプレッサの
耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の実施例で用いられる運転周波数テーブ
ルの説明図。

【図３】本発明の実施例で用いられる運転周波数テーブ
ルの特性図。

【図４】図２の運転周波数テーブルに係る周波数区分表
の説明図。

【図５】図４の運転周波数テーブルに係る周波数区分表
の説明図。

【図６】図４及び図５の周波数区分表に係る最低運転時
間テーブルの説明図。

【図７】図１の動作を説明するためのフローチャート。

【図８】図１の動作を説明するためのフローチャート。

【図９】従来例で用いられる運転周波数テーブルの説明
図。

【図１０】図９に係る周波数区分表の説明図。

【符号の説明】

１３相交流電源２インバ−タ３コンプレッサモ−タ４コンプレッサ５四方弁６室内熱交換器７膨脹弁８室外熱交換器９室温センサ１０室外温度センサ１１運転周波数決定手段１２最低運転時間計測手段１３インバ−タ制御手段１４運転停止許可手段１５温度設定器（室内コントロ−ル）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＨＦＣ冷媒を用い、インバータによりコン
プレッサモータの可変速度駆動を行う空気調和機におい
て、前記室温検出値と室温設定値との偏差に応じて前記イン
バータの運転周波数を決定する運転周波数決定手段と、前記各運転周波数に対して最低運転時間を予め設定して
おき、前記運転周波数決定手段がこの所定周波数を決定
した場合は、その最低運転時間の経過についての計測を
行う最低運転時間計測手段と、前記運転周波数決定手段がゼロ周波数を決定したとき
に、前記最低運転時間計測手段が計測動作中である場合
は、その計測動作中の最低運転時間が経過した後にのみ
運転停止許可信号を出力する運転停止許可手段と、前記運転停止許可手段から前記運転停止許可信号が出力
された場合のみ前記インバータの運転を停止させるイン
バータ制御手段と、を備えたことを特徴とする空気調和
機。
【請求項２】ＨＦＣ冷媒を用い、室温検出値と室温設定
値との偏差に基いてインバータの周波数制御を行ない、
このインバータによりコンプレッサモータの可変速度駆
動を行う空気調和機において、前記室温検出値と室温設定値との偏差につき所定区分毎
にインバータ周波数が設定されている運転周波数テーブ
ルを有し、この運転周波数テーブルに基いて前記インバ
ータの運転周波数を決定する運転周波数決定手段と、前記運転周波数テーブル中の所定周波数に対しては最低
運転時間を予め設定しておき、前記運転周波数決定手段
がこの所定周波数を決定した場合は、その最低運転時間
の経過についての計測を行う最低運転時間計測手段と、前記運転周波数決定手段がゼロ周波数を決定したとき
に、前記最低運転時間計測手段が計測動作中である場合
は、その計測動作中の最低運転時間が経過した後にのみ
運転停止許可信号を出力する運転停止許可手段と、前記運転停止許可手段から前記運転停止許可信号が出力
された場合のみ前記インバータの運転を停止させるイン
バータ制御手段と、を備えたことを特徴とする空気調和
機。