JPH083381B2 - 空気調和機の周波数制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は圧縮機の回転速度を制御する周波数制御装
置に関するものである。

従来の技術 従来、この種の周波数変換器を設け圧縮機モータに対
する供給電源の周波数を変更して、圧縮機を能力制御す
べく成した空気調和機は、第５図に示すように周波数の
上昇速度と下降速度が一定の変化速度で行なわれている
（特開昭56−37441号公報）。

発明が解決しようとする課題 しかしながら前記のような周波数変換器を設けた空気
調和機は以下のような問題があった。

暖房運転時の立ち上げ特性および冷房運転時の立ち下
げ特性を良くするために、周波数変化速度を早く設定し
ておくと、立ち上げ、立ち下げ特性は良くなる。また、
圧縮機のモータに印加される電圧が周波数により規定さ
れており、周波数と圧縮機のモータに印加される電圧は
周波数が大きなれば印加電圧も大きくなると言うほぼ比
例関係にあり、圧縮機のモータに発生するトルクも、印
加電圧に比例する。このため室外の負荷が大きい時に、
室内が設定温度に到達し、周波数が降下する場合は、周
波数の下降速度が速すぎると冷凍サイクルの負荷変動が
遅いため、負荷に相当したトルクを発生させるより、低
い周波数となるため、圧縮機のモータに印加される電圧
が低く、圧縮機を駆動するトルクが不足する。また、ト
ルク不足により圧縮機のモータは、理想的な回転ができ
ず磁界にみだれが生じるために電流がひずみ、保護装置
が働く。またトルク不足のために圧縮機のモータは、理
想的な円運動ができないことや固有の振動を抑制するた
めに設計された防振構造の効果が低減すため圧縮機が大
きく振動する。更に圧縮機が大きく振動することで、圧
縮機および接続配管を含めた振動系の共振点と重なった
場合に異常音の発生および接続配管の破損をまねく。逆
に周波数変化速度を遅くすることで前記冷凍サイクルの
負荷変動が遅いことで生じた、負荷に相当したトルクを
発生させるより、低い周波数になることはなく、高いか
或いは最適な周波数となるため、圧縮機のモータに印加
される電圧が高いか最適な電圧となり、圧縮機を駆動す
るトルクが不足することなく前記のような問題はない
が、冷房時の立ち下げ、暖房時の立ち上げ特性が悪くな
る。

課題を解決するための手段 そして上記課題を解決するために本発明は、第１図に
示すように室内サーモ設定温度T0と室内あるいは室外あ
るいは空気調和機の設定負荷を記憶する設定値記憶記手
段と、室温T1を検出する検出手段と、室内あるいは室外
あるいは空気調和機の負荷を検出する負荷検出手段と、
設定温度T0と室温T1を比較判定し室温に応じて周波数を
決定し、かつ設定負荷と検出負荷を比較判定し空気調和
機の負荷に応じて周波数変化速度を決定する比較判定手
段と、この比較判定手段にて判断された出力信号によっ
て周波数を変更する周波数変更手段と、周波数変化速度
を高負荷時に周波数変化の下降速度を上昇速度よりも遅
く制御する周波数変化速度変更手段と冷媒の循環量を制
御す膨張弁の絞り量を高負荷時には低負荷時よりも広げ
る制御をする膨張弁制御手段より構成したものである。

作用 上記構成により本発明の空気調和機の周波数制御装置
は、圧縮機の周波機の周波数の上昇速度は早く行ない、
圧縮機の周波数下降速度を遅くするとともに圧縮機の高
負荷時に膨張弁の絞り量を広げることによって、まず圧
縮機の周波数上昇速度を速く行うことにより、圧縮機の
モータ回転数を速く上げ、圧縮機の仕事量を向上させ
る。これにより冷媒の循環量を増やすことで、暖房およ
び冷房能力を急速に上昇させ暖房運転時の立ち上げ特性
および冷房運転時の立ち下げ特性が良くなる。かつ圧縮
機のモータに印加される電圧が周波数により規定されて
おり、周波数と圧縮機のモータに印加される電圧は周波
数が大きくなれば印加電圧も大きくなると言うほぼ比例
関係にあり、圧縮機のモータに発生するトルクも、印加
電圧に比例する。このため室外の負荷が大きい時に、室
内が設定温度に到達し、周波数が降下する場合は、周波
数の下降速度が遅いため、前記冷凍サイクルの負荷変動
が遅いことで生じた、負荷に相当したトルクを発生させ
るより、低い周波数になることはなく、高いか或いは最
適な周波数となるため、圧縮機のモータに印加される電
圧が高いか最適な電圧となり、圧縮機を駆動するトルク
が不足を防ぐ。更に、圧縮機の高負荷時に膨張弁の絞り
量を広げることで冷凍能力を小さくし圧縮機の仕事量を
低減することでよりモータのトルク不足を補うことがで
きる。

実施例 以下、本発明の空気調和機の周波数制御装置の一実施
例について図面を参照しながら説明する。

第２図は本発明の空気調和機の周波数制御装置の回路
図を示すものである。

第２図において、１はマイクロコンピュータ（以下LS
Iと称す）、２はパワートランジスタ装置、３は室温検
出回路、４は三相の能力制御圧縮機、５は電源、ヒュー
ズ、ノイズフィルタ、ダイオードブリッジ等を含む電源
装置、６は膨張弁制御回路、７は圧縮機負荷検出回路、
８は膨張弁である。

以上のように構成された空気調和機の周波数制御装置
について、以下第１図〜第４図を用いてその動作を説明
する。

まず第２図の同制御装置を、機能実現手段で表現した
第１図のブロック図と対応して説明する。第２図で示す
LSI1に内蔵されている室内設定温度および、圧縮機の負
荷を記憶している記憶回路が第１図の設定値記憶手段に
相当し、室温検出回路３が第２図の室温検出手段に相当
し、負荷検出回路７が第１図の負荷検出手段に相当し、
設定負荷と負荷検出回路７にて検出した負荷とを比較判
定し、かつ設定温度と室温検出回路３にて検出した温度
とを比較判定するLSI1内蔵の演算回路が第１図の比較判
定手段に相当し、比較演算結果に対し周波数を変更する
LSI1内蔵の制御の制御回路が第１図の周波数変更手段に
相当し、比較演算結果に対し周波数の変化速度を変更す
るLSI1内蔵の制御回路が第１図の周波数変化速度手段に
相当し、比較演算結果に対し膨張弁８の絞り量を変更す
るLSI1内蔵の制御回路が第１図の膨張弁制御変更手段に
相当している。

第３図同制御装置の動作の流れを示すフローチャート
である。フローチャートを説明する前に室外の負荷と圧
縮機の負荷の関係を説明すると室外の負荷が大きい時
は、圧縮機の負荷も大きく、室外の負荷が小さい時は、
圧縮機の負荷も小さくなると言う相関関係にある。本フ
ローチャートにおいては、前記空気調和機の設定負荷と
して圧縮機のDC電流を一実施例として以下フローチャー
トを説明する。最初に室内サーモ温度T0および圧縮機負
荷としてDC電流I0を設定し、次に室内温度T1を読み込
み、更に圧縮機DC電流I1を読み込む。

次に、空気調和機の運転が冷房か暖房かを判断し、前
記設定DC電流I0と圧縮機負荷DC電流I1を比較判定を行
い、例えば暖房、高負荷時（I1≧I0）において、T0≦T1
の時には周波数下降速度をU4に設定し、周波数を下降さ
せる出力を出し、パワートランジスタ装置２により圧縮
機を駆動し、更に膨張弁パルス数をP4に設定し、膨張弁
の絞り量を広げる出力を出し、膨張弁８を駆動する。

またT0＞T1の時には周波数上昇速度をV3に設定し周波
数を上昇させる出力を出し、パワートランジスタ装置２
により圧縮機４を駆動し、更に膨張弁パルス数をP3に設
定し、膨張弁の絞り量を低負荷時より若干広げる出力を
出し、膨張弁８を駆動する。

第４図は膨張弁の制御パルス数と膨張弁の流量特性を
示しており、パルス数が大きくなると膨張弁の流量は増
加し絞り量は広がる方向を示す。また、冷凍サイクルの
負荷に応じて絞り量を変化させることで、冷凍能力を制
御する。本発明においては、圧縮機高負荷時において、
室内が設定温度に到達し、周波数が降下する場合、急速
に膨張弁の絞り量を広げることで冷凍能力を小さくし、
圧縮機の仕事量を低減することでよりモータのトルク不
足を補うことができる。

第５図は同制御装置の周波数変化速度の特性および膨
張弁の絞り量（パルス数）の特性について示しており、
圧縮機の低負荷時においては周波数０からf1までの上昇
速度|f1−0/t1|とf1から０までの下降速度|0−f1/t2|が
同一であり、膨張弁の絞り量は各周波数において最適値
である。

次に圧縮機高負荷時においては周波数０からf1までの
上昇速度|f1−0/t3|とf1から０までの下降速度|0−f1/t
4|が異なることを特徴としかつ上昇時には低負荷時より
若干絞り量を広げ、下降時には絞り量を最大に広げるこ
とを特徴としている。

以上のように本実施例によれば、圧縮機の周波数上昇
速度を速く行うことにより、圧縮機のモータ回転数を速
く上げ、圧縮機の仕事量を向上させる。これにより冷媒
の循環量を増やすことで、暖房および冷房能力を急速に
上昇させ暖房運転時の立ち上げ特性および冷房運転時の
立ち下げ特性が良くなる。また、圧縮機のモータに印加
される電圧が周波数による規定されており、周波数と圧
縮機のモータに印加される電圧は周波数が大きくなれば
印加電圧も大きくなると言うほぼ比例関係にあり、圧縮
機のモータに発生するトルクも、印加電圧に比例する。
更に圧縮機の高負荷時に膨張弁の絞り量を広げることで
冷凍能力を小さくし、圧縮機の仕事量を低減することで
よりモータのトルク不足を補うことができる。本発明に
おいて圧縮機高負荷時に周波数の降下速度を遅らせかつ
膨張弁の絞り量を最大に広げることにより、周波数の下
降速度が遅いため、前記冷凍サイクルの負荷変動が遅い
ことで生じた、負荷に相当したトルクを発生させるよ
り、低い周波数になることはなく、高いか或いは最適な
周波数となるため、圧縮機のモータに印加される電圧が
高いか最適な電圧となり、圧縮機を駆動するトルクが不
足を防ぐ。更に圧縮機の高負荷時に膨張弁の絞り量を広
げることで冷凍能力を小さくし圧縮機の仕事量を低減す
ることでよりモータのトルク不足が改善され、トルク不
足により圧縮機のモータは、理想的な回転ができず磁界
にみだれが生じるために起こる電流の波形ひずみが改善
される。そのため、保護装置の動作がなくなり連続して
圧縮機を運転することができ、快適性が向上される。ま
たトルク不足のために圧縮機のモータは、理想的な円運
動ができないことや固有の振動を抑制するために設計さ
れた防振構造の効果が低減するため圧縮機が大きく振動
することも改善され、更に圧縮機が大きく振動すること
で、圧縮機および接続配管を含めた振動系の共振点と重
なった場合に異常音の発生および接続配管の破損をまね
くことを押さえることができる。

発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、圧縮機低負
荷時に周波数の上昇速度と下降速度が等しいことによっ
て、冷房時の立ち下げ特性、暖房時の立ち上げ特性が良
くなり、圧縮機高負荷時に周波数の上昇速度と下降速度
を変更しかつ膨張弁の絞り量を広げることにより、周波
数下降時のトルク不足に伴う圧縮機モータ電流の波形ひ
ずみが改善され保護装置の動作がなく快適性が向上さ
れ、かつトルク不足により圧縮機の異常振動が低減さ
れ、騒音の低減および配管振動が低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における空気調和機の周波数
制御装置を機能手段で表現したブロック図、第２図は同
制御装置の電気回路図、第３図は同制御装置のフローチ
ャート、第４図は膨張弁の制御パルス数と流量の特性
図、第５図は同制御装置の周波数変化速度および膨張弁
の圧縮機負荷に対する流量の特性図、第６図は従来の周
波数変化速度および膨張弁の圧縮機負荷に対する流量の
特性図である。 １……マイクロコンピュータ、３……室温検出回路、６
……膨張弁制御回路、７……圧縮機負荷検出回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】室内サーモ設定温度T0と空気調和機の設定
   負荷を記憶する設定値記憶記手段と、室温T1を検出する
   検出手段と空記調和機の負荷を検出する負荷検出手段
   と、前記設定温度T0と前記室温T1を比較判定し前記室温
   に応じて周波数を決定し、かつ前記設定負荷と前記検出
   負荷を比較判定し空気調和機の負荷に応じて周波数変化
   速度を決定する比較判定手段と、この比較判定手段にて
   判断された出力信号によって周波数を変更する周波数変
   更手段と、前記周波数変化速度を高負荷時に周波数変化
   の下降速度を上昇速度よりも遅く制御する周波数変化速
   度変更手段と、冷凍サイクル中を流れる冷媒の循環量を
   制御する膨張弁の絞り量を、高負荷時には低負荷時より
   も広げる制御をする膨張弁制御手段より構成した空気調
   和機の周波数制御装置。