JPH09113037A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は空気調和装置に関するもので、空気
調和装置の負荷変動に対して、直流電圧が降下しても、
インバータ装置のモータ電圧は一定なモータ電圧−周波
数特性を維持するようになる効率の良い空気調和装置を
提供することを目的としたものである。 【解決手段】 圧縮機の負荷を検出する室内熱交換器３
の入口温度検出装置２３と、入口温度−直流電圧降下特
性を記憶し、入口温度から直流電圧降下を出力する入口
温度電圧変換装置２４と、直流電圧降下から直流電圧を
演算する電圧演算装置２５と、各々異なったモータ電圧
−周波数特性の波形パターンを記憶している波形記憶装
置２７と、直流電圧に対するモータ電圧−周波数特性の
波形パターンを取り込み、波形を出力する波形発生装置
２６から構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧縮機の回転数を制
御するインバータ装置を備えた空気調和装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電源の周波数を可変にするインバ
ータ装置を用いて圧縮機の回転数を可変し、能力制御を
行う空気調和装置が利用されてきている。

【０００３】従来の技術としては、例えば、特開昭６０
−２３２４４６号公報がある。以下図面を参照しなが
ら、上述した空気調和装置の一例について説明する。

【０００４】図９は、従来の空気調和装置の概略構成図
である。図９において、１は圧縮機、２は四方弁、３は
室内熱交換器、４は減圧装置、５は室外熱交換器であ
り、これらを環状に連接して冷凍回路を構成している。

【０００５】６は室内送風機であり、７は室外送風機で
ある。８は室温センサであり、室内温度を検知する。９
は室温設定器であり、室内温度を設定する。

【０００６】１０は室内制御回路であり、室温センサ
８、室温設定器９の出力信号が入力されている。

【０００７】１１は周波数指令部であり、室内制御回路
１０の出力の周波数制御信号が入力されている。１２は
波形記憶装置であり、冷房時と暖房時の２種類のモータ
電圧−周波数特性の波形パターンを記憶している。

【０００８】２２は冷・暖房検知装置であり、冷房時に
は信号“０”を暖房時には信号“１”を出力する。

【０００９】１３は波形発生装置で、冷・暖房検知装置
２２の出力が“０”ならば波形記憶装置１２より冷房時
波形パターンを取り込み、冷・暖房検知装置２２の出力
が“１”ならば波形記憶装置１２より暖房時波形パター
ンを取り込み、波形を生成し波形信号を出力する。

【００１０】１４はベースドライブ回路であり、波形発
生装置１３の冷房時、暖房時の各波形パターンの中のモ
ータ電圧−周波数特性のあらかじめ設定した出力の波形
信号が入力される。

【００１１】１５はインバータ主回路であり、ベースド
ライブ回路１４により増幅された波形信号を取り込み、
圧縮機１を回転数制御する。

【００１２】１６は交流直流変換装置で交流電源１７を
直流電圧に変換する装置である。また、２０は室内機、
２１は室外機である。１９はインバータ装置であり、ベ
ースドライブ回路１４及びインバータ主回路１５から構
成されている。

【００１３】以上のように構成された空気調和装置につ
いて、以下その動作について説明する。

【００１４】空気調和装置運転中、波形発生装置１３は
波形記憶装置１２より冷房運転中には冷房時のモータ電
圧−周波数特性の波形パターンを取り込み、暖房運転中
には暖房時のモータ電圧−周波数特性の波形パターンを
取り込んで、波形を生成してベースドライブ回路１４に
入力する。

【００１５】入力された波形はベースドライブ回路１４
を通じて、インバータ主回路１５に伝えられ、増幅さ
れ、圧縮機１を回転数制御する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、インバータ装置は冷房時と暖房時の２種
類のモータ電圧−周波数特性のインバータ波形しか出力
しない。

【００１７】このため、冷房時あるいは暖房時の空気調
和装置の負荷状態の変化により圧縮機１の負荷が変動す
ると、力率改善用の交流直流変換装置内に接続されてい
るリアクタの巻線抵抗が温度上昇と共に増加し、直流電
圧が降下、インバータ装置の出力であるモータ電圧が減
少し、圧縮機が最適なモータ電圧−周波数特性から外れ
てしまい、空気調和装置の効率が悪くなる。

【００１８】本発明は上記課題に鑑み、冷房時、暖房時
等にかかわらず、空気調和装置の負荷状態の変化により
圧縮機の直流電圧が減少しても、常に圧縮機に一定なモ
ータ電圧−周波数特性を維持し、効率の良い空気調和装
置を提供するものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の空気調和装置は、疑似交流電圧を発生させ任
意の周波数を出力するインバータ装置と、前記インバー
タ装置により回転数制御される圧縮機と、室内冷却用の
熱交換器の入口温度を検出する入口温度検出装置と、入
口温度−直流電圧降下特性を記憶し、前記入口温度検出
装置の入口温度から直流電圧降下を出力する入口温度電
圧変換装置と、前記入口温度電圧変換装置からの直流電
圧降下から現在の直流電圧を演算する電圧演算装置と、
各々異なったモータ電圧−周波数特性の波形パターンを
記憶している波形記憶装置と、前記電圧演算装置で演算
した直流電圧に応じて、前記波形記憶装置から現在の直
流電圧に対するモータ電圧−周波数特性の波形パターン
を取り込み、波形を生成して前記インバータ装置に出力
する波形発生装置。

【００２０】または、交流電圧を直流電圧に変換する交
流直流変換装置と、前記交流直流変換装置で構成されて
いる疑似交流電圧を発生させ任意の周波数を出力するイ
ンバータ装置と、前記インバータ装置により回転数制御
される圧縮機と、室内冷却用の熱交換器の出口温度を検
出する出口温度検出装置と、出口温度−直流電圧降下特
性を記憶し、前記出口温度検出装置の出口温度から直流
電圧降下を出力する出口温度電圧変換装置と、前記出口
温度電圧変換装置からの直流電圧降下から現在の直流電
圧を演算する電圧演算装置と、各々異なったモータ電圧
−周波数特性の波形パターンを記憶している波形記憶装
置と、前記電圧演算装置で演算した直流電圧に応じて、
前記波形記憶装置から現在の直流電圧に対するモータ電
圧−周波数特性の波形パターンを取り込み、波形を生成
して前記インバータ装置に出力する波形発生装置とで構
成されている。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明は上記した構成によって、
室内冷却用の熱交換器の入口温度、及出口温度と、力率
改善用の交流直流変換装置内に接続されているリアクタ
による直流電圧の降下が比例関係であることを利用し、
空気調和装置の負荷状態の変動による直流電圧の降下
を、入口温度検出装置、及び出口温度検出装置で検出し
た入口温度、及び出口温度から直流電圧を算出し、イン
バータ装置の出力のモータ電圧−周波数特性を変化させ
てやることにより、圧縮機に対して、一定な電圧−周波
数特性を維持し、波形信号を出力するため、波形パター
ン切替えという簡便な回路構成で効率の良い空気調和装
置が実現できることとなる。

【００２２】以下本発明の第一実施例の空気調和装置に
ついて、図面を参照しながら説明する。

【００２３】図１は本発明の一実施例における空気調和
装置の概略構成図である。図２は入口温度と直流電圧降
下の関係を示すものである。また図３は直流電圧の変化
に対する周波数とインバータ出力のモータ電圧の関係を
示すものである。

【００２４】図１において、１は圧縮機、２は四方弁、
３は室内熱交換器、４は減圧装置、５は室外熱交換器、
６は室内送風機、７は室外送風機、８は室温センサ、９
は室温設定器、１０は室内制御回路、１１は周波数司令
部、１４はベースドライブ回路、１５はインバータ主回
路、２０は室内機、１９はインバータ装置であり、以上
は図９の従来構成と同じものであるため詳細な説明を省
略する。

【００２５】２３は入口温度検出装置であり、室内熱交
換器３の入口温度を検出する。検出された入口温度Ｉは
２４の入口温度電圧変換装置に入力され，図２の入口温
度と直流電圧降下の関係より、直流電圧降下Ｐの算出を
行ない、直流電圧降下Ｐを電圧演算装置２５出力する。
電圧演算装置２５では、直流電圧降下Ｐから（数１）に
より、現在の直流電圧を演算する。

【００２６】

【数１】

【００２７】演算された直流電圧αは波形発生装置２６
に出力される。波形発生装置２６は２７の波形記憶装置
に出力すべき波形パターンを要求する。波形記憶装置２
７では、図３に示すように３つのモータ電圧−周波数特
性の波形パターンＡ、Ｂ、Ｃを記憶しているため、電圧
演算器２５が算出した直流電圧αのと圧縮機１の運転の
周波数をもとに出力する信号を決定する。

【００２８】例えば、信号がα１ならば波形パターン
Ａ、信号α２ならば波形パターンＢ、信号α３ならば波
形パターンＣを波形記憶装置２０より取り込み、波形を
生成してベースドライブ回路１４に波形信号を出力す
る。

【００２９】以上のように構成された空気調和装置につ
いて、図５は本発明の動作を示すフローチャートであ
る。

【００３０】以下、図５を用いて入口温度検出装置２
３、入口温度電圧変換装置２４、電圧演算装置２５、波
形発生装置２６、波形記憶装置２７の動作を説明する。

【００３１】圧縮機１の運転が開始される（ステップ
１）。入口温度検出装置２３から検出した圧縮機１の入
口温度Ｉより直流電圧降下Ｐを図２を用いて算出する
（ステップ２）、電圧演算装置２５より、直流電圧降下
Ｐ時の直流電圧αを演算する（ステップ３）、現在圧縮
機１を運転している直流電圧αと周波数とから図３の
Ａ，Ｂ，Ｃのどの領域かを判定し、波形発生装置２６に
信号Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかを出力する（ステップ５）。

【００３２】波形発生装置２６に取り込んだ信号が”α
１”かどうかを判定する（ステップ６）。信号が”α
１”であれば、波形記憶装置２０が記憶している波形パ
ターン”Ａ”を取り込む（ステップ７）。

【００３３】信号が”α１”でなければ、信号が”α
２”かどうかを判定する（ステップ８）。信号が”α
２”であれば、波形記憶装置２０が記憶している波形パ
ターン”Ｂ”を取り込む（ステップ９）。

【００３４】信号が”α２”でなければ、信号”α３”
であるため波形記憶装置２０が記憶している波形パター
ン”Ｃ”を取り込む（ステップ１０）。ステップ７ある
いはステップ９あるいはステップ１０のいずれかで取り
込んだ波形パターンにより、波形信号を生成する（ステ
ップ１１）。波形信号を発生する（ステップ１２）。

【００３５】以上のフローチャートにより波形発生装置
２６より出力された波形信号はベースドライブ回路１４
を通じて、インバータ主回路１５に伝えられる。インバ
ータ主回路１５は入力された波形信号を増幅して３相の
インバータ波形を出力し、圧縮機１を回転数制御する。

【００３６】このように図３に示したように、波形記憶
装置２７が記憶している波形パターンＡ、Ｂ、Ｃ、モー
タ電圧−周波数特性は、室内機２０の運転状態による圧
縮機１の負荷の変動に伴う、交流直流変換装置１６の内
部のリアクタによる直流電圧を補正するため、インバー
タ装置１８の波形パターンを切替え一定なモータ電圧−
周波数特性で圧縮機を運転するになる。

【００３７】以上のように本実施例によれば、入口温度
がリアクタによる直流電圧の降下と比例関係であること
を利用し、空気調和装置の負荷状態の変化による入口温
度の変動に対する直流電圧の降下を、入口温度検出装置
で検出した入口温度で出口温度から直流電圧を算出し、
インバータ装置の出力のモータ電圧−周波数特性を変化
させてやることにより、圧縮機に対し、一定なモータ電
圧−周波数特性を維持した波形信号を出力し、波形パタ
ーン切替えという簡便な回路構成で可能である。また入
口温度検出装置は空調機のシステムを制御するためにす
でに設けられているため兼用が可能であり、容易に効率
の良い空気調和装置が実現できることとなる。

【００３８】その他のインバータを利用し、リアクタで
力率を改善した装置（例えば、冷蔵庫、自販機、ショー
ケース等）についてはすべて適用可能となる。

【００３９】この結果、圧縮機の入力電流が低減され、
インバータ装置の小容量化、小型化を図れると共に、圧
縮機の騒音、振動の低減も図れる。したがって、空気調
和機の効率化及び騒音振動の低減を実現できることとな
る。

【００４０】以下本発明の第二実施例の空気調和装置に
ついて、図面を参照しながら説明する。

【００４１】図５は本発明の一実施例における空気調和
装置の概略構成図である。図６は出口温度と直流電圧降
下の関係を示すものである。また図７は直流電圧の変化
に対する周波数とインバータ装置の出力のモータ電圧の
関係を示すものである。

【００４２】図５において、１は圧縮機、２は四方弁、
３は室内熱交換器、４は減圧装置、５は室外熱交換器、
６は室内送風機、７は室外送風機、８は室温センサ、９
は室温設定器、１０は室内制御回路、１１は周波数司令
部、１４はベースドライブ回路、１５はインバータ主回
路、２０は室内機、１９はインバータ装置であり、以上
は図９の従来構成と同じものであるため詳細な説明を省
略する。

【００４３】２８は出口温度検出装置であり、室内熱交
換器３の出口温度を検出する。検出された出口温度Ｉは
２９の出口温度電圧変換装置に入力され、図６の出口温
度と直流電圧降下の関係より、直流電圧降下Ｐの算出を
行ない、直流電圧降下Ｐを電圧演算装置２５に出力す
る。電圧演算装置２５では、直流電圧降下Ｐから（数
１）により、現在の直流電圧を演算する。演算された直
流電圧αは波形発生装置２６に出力される。

【００４４】波形発生装置は２６の波形記憶装置に直流
電圧Ｐは出力する。波形記憶装置２７では、図７に示す
ように３つのモータ電圧−周波数特性の波形パターン
Ａ、Ｂ、Ｃを記憶しているため、電圧演算器２５が算出
した直流電圧αのと圧縮機１の運転の周波数をもとに出
力する信号がα１ならば波形パターンＡ、信号α２なら
ば波形パターンＢ、信号α３ならば波形パターンＣを波
形記憶装置２０より取り込み、波形を生成してベースド
ライブ回路１４に波形信号を出力する。

【００４５】以上のように構成された空気調和装置につ
いて、図８は本発明の第二の実施例の動作を示すフロー
チャートである。

【００４６】以下、図８を用いて出口温度検出装置２
８、出口温度電圧変換装置２９、電圧演算装置２５、波
形発生装置２６、波形記憶装置２７の動作を説明する。

【００４７】圧縮機１の運転が開始される（ステップ
１）。出口温度検出装置２８から検出した圧縮機１の出
口温度Ｉより直流電圧降下Ｐを図２を用いて算出する
（ステップ２）、電圧演算装置２５より、直流電圧降下
Ｐ時の直流電圧αを演算する（ステップ３）、現在圧縮
機１を運転している直流電圧αと周波数とから図３の
Ａ，Ｂ，Ｃのどの領域かを判定し、波形発生装置２６に
信号Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかを出力する（ステップ５）。

【００４８】波形発生装置２６は、取り込んだ信号が”
α１”かどうかを判定する（ステップ６）。信号が”α
１”であれば、波形記憶装置２０が記憶している波形パ
ターン”Ａ”を取り込む（ステップ７）。

【００４９】信号が”α１”でなければ、信号が”α
２”かどうかを判定する（ステップ８）。信号が”α
２”であれば、波形記憶装置２０が記憶している波形パ
ターン”Ｂ”を取り込む（ステップ９）。

【００５０】信号が”α２”でなければ、信号”α３”
であるため波形記憶装置２０が記憶している波形パター
ン”Ｃ”を取り込む（ステップ１０）。ステップ７ある
いはステップ９あるいはステップ１０のいずれかで取り
込んだ波形パターンにより、波形信号を生成する（ステ
ップ１１）。波形信号を発生する（ステップ１２）。

【００５１】以上のフローにより波形発生装置２６より
出力された波形信号はベースドライブ回路１４を通じ
て、インバータ主回路１５に伝えられる。インバータ主
回路１５は入力された波形信号を増幅して３相のインバ
ータ波形を出力し、圧縮機１を制御する。

【００５２】このように図７に示したように、波形記憶
装置２７が記憶している波形パターンＡ、Ｂ、Ｃ、モー
タ電圧−周波数特性は、室内機２０の運転状態による圧
縮機１の負荷の変動に伴う、交流直流変換装置１６にあ
るリアクタによる直流電圧降下を、インバータ装置１８
の波形パターンを切替ることにより、補正し一定なモー
タ電圧−周波数特性で圧縮機を運転するになる。

【００５３】以上のように本実施例によれば、出口温度
がリアクタによる直流電圧の降下と比例関係であること
を利用し、空気調和装置の負荷状態の変動による直流電
圧の降下を、出口温度検出装置で検出した出口温度から
直流電圧を算出し、インバータ装置の出力のモータ電圧
−周波数特性を変化させてやることにより常に圧縮機に
対して、一定なモータ電圧−周波数特性を維持した波形
信号を出力するため波形パターン切替えという簡便な回
路を出口温度検出装置のセンサー１個で構成でき、効率
の良い空気調和装置が実現できることとなる。

【００５４】その他のインバータを利用し、リアクタで
力率を改善した装置についてはすべて適用可能となる。

【００５５】この結果、圧縮機の入力電流が低減され、
インバータ装置の小容量化、小型化を図れると共に、圧
縮機の騒音、振動の低減も図れる。

【００５６】したがって、空気調和機の効率化及び騒音
振動の低減を実現できることとなる。

【００５７】

【発明の効果】以上のように本発明は、疑似交流電圧を
発生させ任意の周波数を出力するインバータ装置と、前
記インバータ装置により回転数制御される圧縮機と、室
内冷却用の熱交換器の入口温度を検出する入口温度検出
装置と、入口温度−直流電圧降下特性を記憶し、前記入
口温度検出装置の入口温度から直流電圧降下を出力する
入口温度電圧変換装置と、前記入口温度電圧変換装置か
らの直流電圧降下から現在の直流電圧を演算する電圧演
算装置と、各々異なったモータ電圧−周波数特性の波形
パターンを記憶している波形記憶装置と、前記電圧演算
装置で演算した直流電圧に応じて、前記波形記憶装置か
ら現在の直流電圧に対するモータ電圧−周波数特性の波
形パターンを取り込み、波形を生成して前記インバータ
装置に出力する波形発生装置。

【００５８】または、交流電圧を直流電圧に変換する交
流直流変換装置と、前記交流直流変換装置で構成されて
いる疑似交流電圧を発生させ任意の周波数を出力するイ
ンバータ装置と、前記インバータ装置により回転数制御
される圧縮機と、室内冷却用の熱交換器の出口温度を検
出する出口温度検出装置と、出口温度−直流電圧降下特
性を記憶し、前記出口温度検出装置の出口温度から直流
電圧降下を出力する出口温度電圧変換装置と、前記出口
温度電圧変換装置からの直流電圧降下から現在の直流電
圧を演算する電圧演算装置と、各々異なったモータ電圧
−周波数特性の波形パターンを記憶している波形記憶装
置と、前記電圧演算装置で演算した直流電圧に応じて、
前記波形記憶装置から現在の直流電圧に対するモータ電
圧−周波数特性の波形パターンを取り込み、波形を生成
して前記インバータ装置に出力する波形発生装置とで構
成され入口温度、及直流電圧がリアクタによる直流電圧
の降下と比例関係であることを利用し、空気調和装置の
負荷状態の変化による入口温度の増加に対する直流電圧
の降下を、入口温度検出装置、及び出口温度検出装置で
検出した入口温度、及び出口温度から直流電圧を算出
し、インバータ装置の出力のモータ電圧−周波数特性を
変化させてやることにより常に圧縮機に一定な電圧−周
波数特性を維持し、波形信号を出力するため、波形パタ
ーン切替えという簡便な回路構成で効率の良い空気調和
装置が実現することができる。

【００５９】またその他のインバータを利用し、リアク
タで力率を改善した装置（例えば、冷蔵庫、自販機、シ
ョーケース等）についてはすべて適用可能となる。その
実用的効果は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例における空気調和装置の
概略構成図

【図２】同第一の実施例における入口温度と直流電圧降
下との関係を示す特性図

【図３】同第一の実施例の空気調和装置における波形記
憶装置が記憶している波形パターンのそれぞれのモータ
電圧−周波数特性図

【図４】同第一の実施例の空気調和装置における動作を
示すフローチャート

【図５】本発明の第二の実施例における空気調和装置の
概略構成図

【図６】同第二の実施例における出口温度と直流電圧降
下との関係を示す特性図

【図７】同第二の実施例の空気調和装置における波形記
憶装置が記憶している波形パターンのそれぞれのモータ
電圧−周波数特性図

【図８】同第二の実施例の空気調和装置における動作を
示すフローチャート

【図９】従来の空気調和装置の概略構成図

【符号の説明】

１ 圧縮機 １６ 交流直流変換装置 １９ インバータ装置 ２３ 入口温度検出装置 ２４ 入口温度電圧変換装置 ２５ 電圧演算装置 ２６ 波形発生装置 ２７ 波形記憶装置 ２８ 出口温度検出装置 ２９ 出口温度電圧変換装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 疑似交流電圧を発生させ任意の周波数を
   出力するインバータ装置と、前記インバータ装置により
   回転数制御される圧縮機と、室内冷却用の熱交換器の入
   口温度を検出する入口温度検出装置と、入口温度−直流
   電圧降下特性を記憶し、前記入口温度検出装置の入口温
   度から直流電圧降下を出力する入口温度電圧変換装置
   と、前記入口温度電圧変換装置からの直流電圧降下から
   現在の直流電圧を演算する電圧演算装置と、各々異なっ
   たモータ電圧−周波数特性の波形パターンを記憶してい
   る波形記憶装置と、前記電圧演算装置で演算した直流電
   圧に応じて、前記波形記憶装置から現在の直流電圧に対
   するモータ電圧−周波数特性の波形パターンを取り込
   み、波形を生成して前記インバータ装置に出力する波形
   発生装置とを備えたことを特徴とする空気調和装置。
2. 【請求項２】 交流電圧を直流電圧に変換する交流直流
   変換装置と、前記交流直流変換装置で構成されている疑
   似交流電圧を発生させ任意の周波数を出力するインバー
   タ装置と、前記インバータ装置により回転数制御される
   圧縮機と、室内冷却用の熱交換器の出口温度を検出する
   出口温度検出装置と、出口温度−直流電圧降下特性を記
   憶し、前記出口温度検出装置の出口温度から直流電圧降
   下を出力する出口温度電圧変換装置と、前記出口温度電
   圧変換装置からの直流電圧降下から現在の直流電圧を演
   算する電圧演算装置と、各々異なったモータ電圧−周波
   数特性の波形パターンを記憶している波形記憶装置と、
   前記電圧演算装置で演算した直流電圧に応じて、前記波
   形記憶装置から現在の直流電圧に対するモータ電圧−周
   波数特性の波形パターンを取り込み、波形を生成して前
   記インバータ装置に出力する波形発生装置とを備えたこ
   とを特徴とする空気調和装置。