JPH1038350A - 空気調和機およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 室内温度制御、吹出空気温度制御、および過
熱度制御を相互への影響を修正しつつ適切に行うことが
でき、これによりハンチング現象のない安定した制御と
冷凍サイクル運転を可能として圧縮機の液圧縮や吐出温
度上昇等の不具合を解消できる空気調和機およびその制
御方法を提供する。 【解決手段】 圧縮機周波数（圧縮機容量）、室内側送
風機１３の風量、膨張弁５の開度を決定し、その圧縮機
周波数、風量、および開度に至るのに必要な周波数操作
量、風量操作量、開度操作量を求める。この場合、周波
数操作量は修正なく設定するが、風量操作量について
は、周波数操作に基づく吹出空気温度変化量を加味した
分の修正を加える。開度操作量については、周波数操作
に基づく過熱度変化量と風量操作に基づく過熱度変化量
とを加味した分の修正を加える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、圧縮機の容量制
御、送風機の風量制御、膨張弁の開度制御、を行う空気
調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に空調機では、圧縮機での液圧縮
や過熱を防止するとともに蒸発器で効率よく熱交換でき
るように、膨張弁により圧縮機吸入口または蒸発器出口
の過熱度が５〜１０［℃］程度となるように制御してい
る。膨張弁としては機械式と電気式があるが、小型の空
調機では、電気式膨張弁の方が圧縮機の容量制御等に対
応し精度よく制御できるため一般的になっている。

【０００３】一方、室内の温湿度の制御を行うために、
圧縮機の容量制御、送風機の風量制御が行われている。
圧縮機の容量制御、送風機の風量制御の例としては特願
昭62-287560 号や特願昭60-267201 号がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特願昭62-287560 号や
特願昭60-267201 号に示された方法は、温度および湿度
の検出値と設定値との差に応じて圧縮機の容量または送
風機の風量どちらか一方を操作するもので、両方を同時
に操作する場合と比べて目標値に達する時間が遅く、し
かも膨張弁による過熱度制御との相関関係については何
も考慮していないので、圧縮機容量または送風機風量を
変化させた場合に過渡的に過熱度が変動し、圧縮機での
液圧縮や吐出温度の上昇を引き起こす可能性がある。

【０００５】この発明は、上記の事情を考慮したもの
で、第１および第２の発明の空気調和機は、室内温度制
御、吹出空気温度制御、および過熱度制御を相互への影
響を修正しつつ適切に行うことができ、これによりハン
チング現象のない安定した制御と冷凍サイクル運転を可
能として圧縮機の液圧縮や吐出温度上昇等の不具合を解
消できることを目的とする。

【０００６】第３の発明の空気調和機の制御方法は、室
内温度制御、吹出空気温度制御、および過熱度制御を相
互への影響を修正しつつ適切に行うことができ、これに
よりハンチング現象のない安定した制御と冷凍サイクル
運転を可能として圧縮機の液圧縮や吐出温度上昇等の不
具合を解消できることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明の空気調和機
は、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交換器を配
管で接続した冷凍サイクルと、室外熱交換器用の室外側
送風機と、室内熱交換器用の室内側送風機と、室内温度
を検出する室内温度検出手段と、この室内温度検出手段
で検出される室内温度と室内温度設定値との差に応じて
圧縮機の容量を操作し、室内温度を制御する第１制御手
段と、室内への吹出空気温度を検出する吹出温度検出手
段と、この吹出温度検出手段で検出される吹出空気温度
と吹出空気温度設定値との差に応じて室内側送風機の風
量を操作し、吹出空気温度を制御する第２制御手段と、
冷凍サイクル中の冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手
段と、この過熱度検出手段で検出される過熱度と過熱度
設定値との差に応じて膨張弁の開度を操作し、過熱度を
制御する第３制御手段と、この第１、第２、および第３
制御手段のうち、優先順位の高い方の制御手段の操作に
よって優先順位の低い方の制御手段の制御対象に生じる
であろう変化量を求め、その変化量に応じて、優先順位
の低い方の制御手段の操作量を修正する第４制御手段
と、を備えている。

【０００８】第２の発明の空気調和機は、圧縮機、室外
熱交換器、膨張弁、室内熱交換器を配管で接続した冷凍
サイクルと、室外熱交換器用の室外側送風機と、室内熱
交換器用の室内側送風機と、室内温度を検出する室内温
度検出手段と、この室内温度検出手段で検出される室内
温度と室内温度設定値との差に応じて圧縮機の容量を操
作し、室内温度を制御する第１制御手段と、室内への吹
出空気温度を検出する吹出温度検出手段と、この吹出温
度検出手段で検出される吹出空気温度と吹出空気温度設
定値との差に応じて室内側送風機の風量を操作し、吹出
空気温度を制御する第２制御手段と、冷凍サイクル中の
冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段と、この過熱度
検出手段で検出される過熱度と過熱度設定値との差に応
じて膨張弁の開度を操作し、過熱度を制御する第３制御
手段と、第１制御手段の容量操作によって第２制御手段
の制御対象である吹出空気温度に生じるであろう温度変
化量および第３制御手段の制御対象である過熱度に生じ
るであろう第１過熱度変化量を求め、そのうちの温度変
化量に応じて第２制御手段の風量操作量を修正するとと
もに、この第２制御手段の操作によって第３制御手段の
制御対象である過熱度に生じるであろう第２過熱度変化
量を求め、この第２過熱度変化量と第１過熱度変化量と
に応じて第３制御手段の過熱度操作量を修正する第４制
御手段と、を備えている。

【０００９】第３の発明の空気調和機の制御方法は、圧
縮機、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交換器を配管で接
続した冷凍サイクルと、室外熱交換器用の室外側送風機
と、室内熱交換器用の室内側送風機と、室内温度を検出
する室内温度検出手段と、この室内温度検出手段で検出
される室内温度と室内温度設定値との差に応じて圧縮機
の容量を操作し室内温度を制御する第１制御手段と、室
内への吹出空気温度を検出する吹出温度検出手段と、こ
の吹出温度検出手段で検出される吹出空気温度と吹出空
気温度設定値との差に応じて室内側送風機の風量を操作
し吹出空気温度を制御する第２制御手段と、冷凍サイク
ル中の冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段と、この
過熱度検出手段で検出される過熱度と過熱度設定値との
差に応じて膨張弁の開度を操作し過熱度を制御する第３
制御手段と、を備えたものにおいて、第１、第２、およ
び第３制御手段のうち、優先順位の高い方の制御手段の
操作によって優先順位の低い方の制御手段の制御対象に
生じるであろう変化量を求め、その変化量に応じて、優
先順位の低い方の制御手段の操作量を修正する。

【００１０】

【発明の実施の形態】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。図１に示すように、圧縮機
１、油分離器２、室外熱交換器３、受液器４、電気式膨
張弁５、室内熱交換器６、アキュームレータ７が配管に
より接続され、冷凍サイクルが構成される。

【００１１】圧縮機１は、圧縮機容量制御装置１１から
供給される電力により容量可変動作し、矢印方向に高温
高圧のガス冷媒を吐出する。このガス冷媒は室外熱交換
器（凝縮器）３に導かれ、外気と熱交換して凝縮し、高
圧の液冷媒となる。液冷媒は膨張弁５に導かれ、そこで
減圧され、低圧の液ガス混合冷媒となる。さらに、この
液ガス混合冷媒が室内熱交換器（蒸発器）６に導かれ、
室内空気と熱交換することで蒸発し、低圧ガスとなって
再び圧縮機１に吸入される。以下、同様のサイクルを繰
り返すことにより、室内を冷房し、室内から奪った熱を
凝縮器を通して外気へ放出することができる。

【００１２】室外熱交換器３に対し、室外空気供給用の
室外側送風機１２が設けられる。室内熱交換器６に対
し、室内空気供給用の室内側送風機１３が設けられる。
室内側送風機１３は、送風量制御装置１４から供給され
る電力により風量可変動作する。この室内側送風機１３
の風量を変化させることにより、室内熱交換器６におけ
る冷媒と室内空気との間の熱伝達率を調節することがで
き、ひいては室内への吹出空気温度を制御することがで
きる。

【００１３】室内側送風機１３によって吸込まれる室内
空気の風路に、室内温度検出手段として室内温度センサ
１５が設けられる。室内熱交換器６を経て室内に吹出さ
れる吹出空気の風路に、吹出空気温度検出手段として吹
出空気温度センサ１６が設けられる。

【００１４】アキュームレータ７から圧縮機１の冷媒吸
入口にかけての配管に、過熱度検出手段として過熱度セ
ンサ１７が設けられる。過熱度センサ１７は、冷凍サイ
クル中の冷媒の過熱度、つまり蒸発器として機能する室
内熱交換器６における冷媒の過熱度を検出する。

【００１５】制御装置２０は、室内温度センサ１５で検
出される室内温度と室内温度設定値との差に応じて圧縮
機１の容量（＝圧縮機容量制御装置１１から出力される
駆動電力の周波数）を操作し、室内温度を制御する第１
制御手段と、吹出温度センサ１６で検出される吹出空気
温度と吹出空気温度設定値との差に応じて室内側送風機
１３の風量（＝送風量制御装置１４から出力される駆動
電力の周波数）を操作し、吹出空気温度を制御する第２
制御手段と、過熱度センサ１７で検出される過熱度と過
熱度設定値との差に応じて膨張弁５の開度を操作し、過
熱度を制御する開度制御手段と、この第１、第２、およ
び第３制御手段のうち、優先順位の高い方の制御手段の
操作によって優先順位の低い方の制御手段の制御対象に
生じるであろう変化量を求め、その変化量に応じて、優
先順位の低い方の制御手段の操作量を修正する第４制御
手段と、を有する。

【００１６】優先順位としては、高い方から、第１制御
手段、第２制御手段、第３制御手段の順を予め定めてい
る。つぎに、上記の構成の作用を図２のフローチャート
を参照して説明する。

【００１７】室内温度センサ１５で検出される室内温度
と予め定められている室内温度設定値との差が求めら
れ、その温度差に応じて圧縮機周波数つまり圧縮機容量
が決定される。

【００１８】たとえば、室内温度の検出値が室内温度設
定値より高くてその温度差が大きいほど、圧縮機周波数
（圧縮機１への出力周波数）として高い値が決定され
る。圧縮機周波数が高いと、圧縮機１の容量が増大して
冷媒循環量が増え、室内熱交換器（蒸発器）６における
冷媒圧力が低下するとともに冷房能力が増加する。そし
て、室内温度の検出値が下降して室内温度設定値に近付
くほど、圧縮機周波数が低減されていく。これにより、
圧縮機１の容量が低減されて冷媒循環量が減り、室内熱
交換器（蒸発器）６における冷媒圧力が上昇するととも
に冷房能力が減少する。

【００１９】この圧縮機周波数の決定に際しては、その
圧縮機周波数に基づく実際の容量操作によって第２制御
手段の制御対象である吹出空気温度に生じるであろう温
度変化量および第３制御手段の制御対象である過熱度に
生じるであろう第１過熱度変化量が演算により求めら
れ、その温度変化量と第１過熱度変化量とが制御装置２
０内のメモリに記憶される。

【００２０】一方、吹出空気温度センサ１６で検出され
る吹出空気温度と予め定められている吹出空気温度設定
値との差が求められ、その温度差に応じて室内側送風機
１３の風量が決定される。

【００２１】たとえば、吹出空気温度の検出値が吹出空
気温度設定値より高い場合には、風量として小さい値が
決定される。室内側送風機１３の風量が少ないと、吸込
・吹出温度差が大きくなり、室内への吹出空気温度が低
下する。吹出空気温度の検出値が吹出空気温度設定値よ
り低い場合には、風量として大きい値が決定される。室
内側送風機１３の風量が多いと、吸込・吹出温度差が小
さくなり、室内への吹出空気温度が上昇する。

【００２２】この風量の決定に際しては、実際の風量操
作によって第３制御手段の制御対象である過熱度に生じ
るであろう第２過熱度変化量が演算により求められ、そ
の第２過熱度変化量が制御装置２０内のメモリに記憶さ
れる。

【００２３】また、過熱度センサ１７で検出される過熱
度と予め定められている過熱度設定値との差が求めら
れ、その過熱度差に応じて膨張弁５の開度が決定され
る。たとえば、過熱度の検出値が過熱度設定値より高い
場合には、開度として大きい値が決定される。膨張弁５
の開度が大きくなると、冷凍サイクル中の冷媒の循環量
が増え、過熱度が低下する。過熱度の検出値が過熱度設
定値より低い場合には、開度として小さい値が決定され
る。膨張弁５の開度が小さくなると、冷凍サイクル中の
冷媒の循環量が減り、過熱度が上昇する。

【００２４】こうして、圧縮機周波数（圧縮機容量）、
風量、および開度が決定されると、その圧縮機周波数、
風量、および開度に至るのに必要な周波数操作量、風量
操作量、および開度操作量が求められる。

【００２５】この場合、周波数操作量は修正なく設定さ
れるが、風量操作量については、周波数操作との相関関
係を考慮し、上記記憶された温度変化量を加味した分の
修正が加えられる。また、開度操作量については、風量
操作との相関関係を考慮し、上記記憶された第１過熱度
変化量と第２過熱度変化量とを加味した分の修正が加え
られる。

【００２６】そして、設定された周波数操作量に従って
実際に圧縮機周波数が操作されるとともに、修正設定さ
れた風量操作量に従って室内側送風機１３の風量が操作
され、かつ修正設定された開度操作量に従って膨張弁５
の開度が操作される。

【００２７】室内側送風機１３の風量変化による室内温
度の変化量は小さく、膨張弁５の開度変化による吹出空
気温度の変化量および室内温度の変化量も小さいことか
ら、圧縮機周波数の操作に基づく室内温度制御の優先順
位がもっとも高く、風量操作に基づく吹出空気温度制御
の優先順位が次に高く、開度操作に基づく過熱度制御の
優先順位が一番低い形となっている。

【００２８】このように、複数の制御が互いに影響を及
ぼし合うことを考慮して各制御に優先順位を定め、その
優先順位に従って各制御の操作量を適宜に修正すること
により、室内温度制御、吹出空気温度制御、および過熱
度制御を相互への影響を修正しつつ適切に行うことがで
きる。したがって、ハンチング現象のない安定した制御
および冷凍サイクル運転が可能となり、圧縮機の液圧縮
や吐出温度上昇等の不具合を解消できる。

【００２９】なお、上記の実施例では、空冷のパッケー
ジ空調機への適用について説明したが、凝縮器を水で冷
却する水冷型のパッケージ空調機にも同様に適用するこ
とができる。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、第
１および第２の発明の空気調和機は、複数の制御が互い
に影響を及ぼし合うことを考慮して各制御に優先順位を
定め、その優先順位に従って各制御の操作量を適宜に修
正する構成としたので、室内温度制御、吹出空気温度制
御、および過熱度制御を相互への影響を修正しつつ適切
に行うことができ、これによりハンチング現象のない安
定した制御と冷凍サイクル運転を可能として圧縮機の液
圧縮や吐出温度上昇等の不具合を解消できる。

【００３１】第３の発明の空気調和機の制御方法は、複
数の制御が互いに影響を及ぼし合うことを考慮して各制
御に優先順位を定め、その優先順位に従って各制御の操
作量を適宜に修正するようにしたので、室内温度制御、
吹出空気温度制御、および過熱度制御を相互への影響を
修正しつつ適切に行うことができ、これによりハンチン
グ現象のない安定した制御と冷凍サイクル運転を可能と
して圧縮機の液圧縮や吐出温度上昇等の不具合を解消で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の冷凍サイクルおよび制御ブロックの
構成を示す図。

【図２】同実施例の作用を説明するためのフローチャー
ト。

【符号の説明】

１…圧縮機 ３…室外熱交換器 ５…電気式膨張弁 ６…室内熱交換器 １１…圧縮機容量制御装置 １２…室外側送風機 １３…室内側送風機 １４…送風量制御装置 １５…室内温度センサ １６…吹出空気温度センサ １７…過熱度センサ ２０…制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植草 常雄 東京都港区六本木一丁目４番33号 株式会 社エヌ・ティ・ティファシリティーズ内 (72)発明者 藁谷 至誠 東京都港区六本木一丁目４番33号 株式会 社エヌ・ティ・ティファシリティーズ内 (72)発明者 千葉 和夫 東京都港区六本木一丁目４番33号 株式会 社エヌ・ティ・ティファシリティーズ内 (72)発明者 植野 武夫 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 竹上 雅章 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 北野 茂一 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 渡邊 慎一 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、室内熱
   交換器を配管で接続した冷凍サイクルと、 前記室外熱交換器用の室外側送風機と、 前記室内熱交換器用の室内側送風機と、 室内温度を検出する室内温度検出手段と、 この室内温度検出手段で検出される室内温度と室内温度
   設定値との差に応じて前記圧縮機の容量を操作し、室内
   温度を制御する第１制御手段と、 室内への吹出空気温度を検出する吹出温度検出手段と、 この吹出温度検出手段で検出される吹出空気温度と吹出
   空気温度設定値との差に応じて前記室内側送風機の風量
   を操作し、吹出空気温度を制御する第２制御手段と、 前記冷凍サイクル中の冷媒の過熱度を検出する過熱度検
   出手段と、 この過熱度検出手段で検出される過熱度と過熱度設定値
   との差に応じて前記膨張弁の開度を操作し、過熱度を制
   御する第３制御手段と、 この第１、第２、および第３制御手段のうち、優先順位
   の高い方の制御手段の操作によって優先順位の低い方の
   制御手段の制御対象に生じるであろう変化量を求め、そ
   の変化量に応じて、優先順位の低い方の制御手段の操作
   量を修正する第４制御手段と、 を具備したことを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、室内熱
   交換器を配管で接続した冷凍サイクルと、 前記室外熱交換器用の室外側送風機と、 前記室内熱交換器用の室内側送風機と、 室内温度を検出する室内温度検出手段と、 この室内温度検出手段で検出される室内温度と室内温度
   設定値との差に応じて前記圧縮機の容量を操作し、室内
   温度を制御する第１制御手段と、 室内への吹出空気温度を検出する吹出温度検出手段と、 この吹出温度検出手段で検出される吹出空気温度と吹出
   空気温度設定値との差に応じて前記室内側送風機の風量
   を操作し、吹出空気温度を制御する第２制御手段と、 前記冷凍サイクル中の冷媒の過熱度を検出する過熱度検
   出手段と、 この過熱度検出手段で検出される過熱度と過熱度設定値
   との差に応じて前記膨張弁の開度を操作し、過熱度を制
   御する第３制御手段と、 前記第１制御手段の容量操作によって第２制御手段の制
   御対象である吹出空気温度に生じるであろう温度変化量
   および第３制御手段の制御対象である過熱度に生じるで
   あろう第１過熱度変化量を求め、そのうちの温度変化量
   に応じて第２制御手段の風量操作量を修正するととも
   に、この第２制御手段の操作によって第３制御手段の制
   御対象である過熱度に生じるであろう第２過熱度変化量
   を求め、この第２過熱度変化量と前記第１過熱度変化量
   とに応じて第３制御手段の過熱度操作量を修正する第４
   制御手段と、 を具備したことを特徴とする空気調和機。
3. 【請求項３】 圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、室内熱
   交換器を配管で接続した冷凍サイクルと、室外熱交換器
   用の室外側送風機と、室内熱交換器用の室内側送風機
   と、室内温度を検出する室内温度検出手段と、この室内
   温度検出手段で検出される室内温度と室内温度設定値と
   の差に応じて圧縮機の容量を操作し室内温度を制御する
   第１制御手段と、室内への吹出空気温度を検出する吹出
   温度検出手段と、この吹出温度検出手段で検出される吹
   出空気温度と吹出空気温度設定値との差に応じて室内側
   送風機の風量を操作し吹出空気温度を制御する第２制御
   手段と、冷凍サイクル中の冷媒の過熱度を検出する過熱
   度検出手段と、この過熱度検出手段で検出される過熱度
   と過熱度設定値との差に応じて膨張弁の開度を操作し過
   熱度を制御する第３制御手段と、を備えた空気調和機に
   おいて、 第１、第２、および第３制御手段のうち、優先順位の高
   い方の制御手段の操作によって優先順位の低い方の制御
   手段の制御対象に生じるであろう変化量を求め、その変
   化量に応じて、優先順位の低い方の制御手段の操作量を
   修正すること、を特徴とする空気調和機の制御方法。