JPS59149782A - 空気調和装置の負荷軽減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は圧縮機駆動用電動機に速度制御可能な電動機を
用いた能力可変ヒートポンプ式空気調和装置に係り、特
に空気調和装置の運転負荷が増大した場合の適切な電動
機の速度制御による空気調和装置の運転負荷軽減方式お
よび装置に関する。

〔従来技術〕

能力可変ヒートポンプ式空気調和装置は、例えば室内を
暖房する場合、室内の設定温度Ｔｒｔと室温Ｔとを比較
しその温度差Ｔ−ＴＲに比例して電動機速度を制御する
ことにより空気調和能力、すなわち暖房能力を制御し室
内温度を設定温度ＴＲに保つ様に運転している。この様
な空気調和装置においては、要求される暖房負荷まだは
運転開始時の室内が十分暖まっていない時の急速暖房の
要求に追随して十分な暖房能力が発揮される様に、空気
調和機能力制御のための電動機の応答速度は比較的速く
設定されている。

しかしながら、室外気温が１５〜２０℃の空気調和装置
の運転負荷が大なる条件で運転すると、空気調和装置の
冷凍サイクルの応答速度より電動機速度の変化速度が速
いために、第１図に示す様に電動機速度は一定になって
いるにも関らず、空気調和機の運転負荷まだは電動機の
運転電流が増大し遂には許容運転負荷を超えてしまうと
いう問題が生じてしまう。

この様な問題は、例えば空気調和装置の運転負荷を高圧
圧力で検知する、または電動機の運転電流で検知する等
の手段により検出し、もし、その様な条件が検出される
と電動機の速度を低下させる制御を行なうことで解決す
ることができる。しかしながら、単純に運転負荷が増大
すると電動機速度を低下させ、運転負荷が低下すると元
の速度まで電動機速度を上昇させる様に制御すると、前
述の様に空気調和装置の運転負荷の変化速度と電動機の
応答速度に差があるために第２図に示す様に、運転負荷
はほとんど一定で変化しないにも関らず電動機速度は大
幅に上下する、いわゆるノ・ンチングを生じ、圧縮機の
振動、騒音の発生、寿命の低下等の弊害を招くことにな
る。

〔発明の目的〕

本発明は、可変能力ヒートポンプ式空気調和装置におい
て運転負荷が許容値を超える事態に対し前記した様なノ
・ンチングを生ぜず、安定した電動機の運転を継続し得
る様な運転負荷軽減方式および装置を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

能力可変ヒートポンプ式空気調和装置において通常の運
転負荷が許容値を超え々い運転条件下では、空調負荷に
速やかに追従できる様に電動機の応答速度の速い制御方
式で電動機の速度制御を行ない、運転負荷が許容値を超
える様な運転条件においては電動機の応答速度を冷凍サ
イクルの応答速度相当、もしくはそれ以下になる様に制
限しだ・６、・ 電動機の速度制御を行なわせ、・・シチングの無い安定
した電動機の運転を継続させると共に運転負荷を許容値
以下に保つ方法および装置を提供するものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

第６図は本発明の空気調和装置の全体構成図である。第
６図において、１は変速運転可能な電動機であり、ここ
では直流ブラシレス電動機である。

２は圧縮機、６は四方弁、４は室外側熱交換器、５は室
外側熱交換器へ送風するだめの送風機、６は減圧器、７
は室内側熱交換器、８は室内側熱交換器へ送風するだめ
の送風機であシ、以上でヒートポンプ式空気調和装置の
冷媒回路を構成している。すなわち、電動機１が運転さ
れることにより圧縮機２が作動し、冷媒回路中を冷媒が
循環して冷凍サイクルが動作し、冷房運転時は室内より
熱をくみ上げ室外に放出、暖房運転時は室外の熱を吸収
し室内に放出するという作用により、室内が冷房または
暖房される様にガっている。また、こ・　４　・ の時に電動機１の速度を制御することにより圧縮機２の
仕事量が変化、すなわち冷媒回路中の冷媒循環量が変化
し、従って冷房まだは暖房能力が変化し、室内の冷房ま
たは暖房負荷に応じた能力で空気調和装置が運転される
ことになる。

次にこの様に空気調和機を運転する際の制御装置の動作
について説明する。第６図において９は電動機１を駆動
するだめのパワ一部、１０は空気調和機の運転負荷を検
出し過負荷信号を出力する過負荷検出器であり、ここで
は電動機の運転電流を検出する様にしている。１１は過
負荷判定器、１２はタイマ設定器、１６はタイマ、１４
は演算装置であり、これらを要素として電動機駆動制御
装置Ａが構成されている。また、１７は空調負荷検出器
であり、通常は基準温度設定器と室温を測定するだめの
サーミスタおよび両者の比較器より成り、室温と基準温
度の差である温度偏差を検出し、１６の電動機の速度指
令発生器に出力する様になっている。１６は電動機の速
度指令発生器で１７の空調負荷検出器の出力信号を変換
して電動機の速度指令を発生するとともに、電動機の運
転停止指令も発生する様になっている。速度指令発生器
１６は、通常上述の様な作用の他に、空気調和機全体の
運転制御をする論理演算装置として構成され、第６図で
は示していないが、室内外送風機の運転制御、四方弁の
大切、空気調和装置の運転状態の表示制御を行なう。

この機力構成における本発明に係る電動機駆動制御装置
の動作について説明する。まず、この空気調和装置系統
に電源が投入されると全ての状態が初期化される。そし
てこの後、空調負荷検出器１７の作用により温度偏差が
検出され、室内を空調する必要が生じた場合は、電動機
速度指令発生装置１６の作用により空気調和装置の運転
開始準備、すなわち暖房の場合は四方弁への通電等が行
なわれた後、電動機駆動制御装置Ａに電動機の運転開始
指令が送られ、電動機駆動制御装置Ａは電動機の運転状
態を全て初期化した後、運転を開始し、電動機に予め定
められた最低速度で回転する様な速度信号を出力する。

その後は、定時間毎に電動機速度指令発生装置１６は空
調負荷検出器１７より得られる温度偏差を電動機速度指
令Ｎｕに変換して電動機駆動制御装置Ａに出力する。こ
れを受けだ電動機駆動制御装置Ａ１特にこの場合は演算
装置１４は定時間毎に電動機の速度検出器１５より得ら
れる電動機速度Ｎと比較し、速度偏差ΔＮ＝Ｎ−ＮＲを
演算により求め保持する。空調負荷が定常負荷の場合は
過負荷検出器１０は動作しガいので、過負荷判定器は正
常運転と判断し、それを受けてタイマ時間設定器１２は
タイマ１３に正常運転時のタイマ設定値（通常２〜３秒
）を設定する。演算装置１４はタイマ１６の時間経過を
監視し、タイマ１６の設定時間が経過するとそれに同期
して速度偏差ΔＮを零にする様に電動機の速度制御信号
を修正して、電動機の駆動パワ一部９に出力し電動機１
の速度を制御する。同時にタイマの再設定信号をタイマ
設定器に出力し、タイマ設定器の作用によりタイマ１６
は再設定される。この様な上述の内容を繰り返すことに
よって第４図に示す様に、電動機速度Ｎは空調負荷検出
・　７　・ 器１７で検出される温度偏差すなわち電動機速度指令発
生器１６の発生する電動機速度指令に追従一致する様に
制御される。

次に、例えば暖房運転時に外気温度が高くなった様な場
合等において空気調和装置の運転負荷が増大した場合に
ついて説明する。運転負荷が増大するに伴い電動機１め
運転電流が増大し、電動機駆動装置Ａの許容値を超える
と過負荷検出器１０が動作し、過負荷信号を演算装置１
４および過負荷判定器１１に出力する。この過負荷信号
を受けて、演算装置１４は次のタイマ時間経過タイミン
グにおいて電動機速度を低減する準備をし、過負荷判定
器１１は過負荷信号発生前の電動機１の運転状態と比較
する。そして負荷が定常負荷から過負荷へ変化した直後
に発生した過負荷信号か否かを過負荷判定器１１は判定
する。この過負荷判定の方法について説明する。過負荷
判定器１１は過負荷信号の発生を記憶する機能および定
常運転と負荷軽減運転を区別し記憶する機能を有してい
る定常負荷から過負荷に変化し過負荷検出器１０が・　
８　・ 過負荷信号を出力し、それを受けて過負荷判定器１１は
過負荷発生を記憶する。この時は未だ定常運転を記憶し
ている。従って過負荷判定器はタイマ設定器に対して、
電動機１の速度を速やかに低下する為に第５図に示すＲ
１の速度で減速し得るタイマ値（通常２〜４秒）をタイ
マ１６にセットする様に出力する。演算装置１４はタイ
マ１６のタイマ時間経過毎に前述の通り電動機１の駆動
用パワ一部９に速度制御信号を出力するが、過負荷検出
器１０からの過負荷信号が出力されているので減速を行
々う。この減速は第５図に示すＲ１の割合いで比較的速
く行なわれ、過負荷状態から速やかに脱出が可能となる
。この様にして電動機１の速度が低下すると圧縮機２の
仕事量が減り、空気調和装置の運転負荷が減少し、運転
負荷の許容値以下となる。運転負荷が許容値以下になる
と過負荷検出器１０は動作を止め、演算装置１４及び過
負荷判定器１１に対する過負荷信号が出力され万くなる
。従って演算装置１４は速度指令発生器１６より出力さ
れる速度指令信号と電動機速度検用益１５より出力され
る電動機速度を比較演算し前述の様な操作により速度偏
差ΔＮを零にする様な速度制御信号を、タイマ経過タイ
ミングにおいてパワ一部９に出力する。

一方、過負荷判定器１１は定常運転時に過負荷信号が入
力されなくなった事により、負荷軽減運転に切換ったこ
とを記憶する。この負荷軽減運転状態になると、過負荷
信号発生中は第５図のＲ３で示す割合いで、寸だ過負荷
信号発生中で無い時はＲ２で示す割合いで減速あるいは
増速する様なタイマ値（通常Ｒ３は１６秒、Ｒ２は３０
秒）をタイマ１６にセットする様に、タイマ設定器は動
作する。この負荷軽減運転中の電動機１の速度変化を冷
凍サイクルの負荷変化に合せることが可能となるので公
知技術による電動機速度の変動が少ない安定した負荷軽
減運転が可能となる。

以上述べた様な負荷軽減運転中に空気調和装置の空調負
荷が少なくなった場合、負荷軽減運転から定常運転に復
帰する過程を説明する。電動機１の運転負荷は少なくな
り過負荷検出器１０は動作しない。従って電動機速度が
第５図のＲ２で示す速度で増速する様に、タイマ設定器
１２はタイマ１３をタイマ時間経過毎に設定する。この
割合いで前述の速度制御方式により増速を続けるととに
々す、最終的に速度偏差ΔＮ−０となる。この時初めて
過負荷判定器１１はその内部記憶を負荷軽減運転から定
常運転に変更する。との操作により過負荷判定器１１は
タイマ設定器１２に対して定常時のタイマ値をタイマ１
３にセットする様に出力する様になる。以上述べた操作
により、負荷軽減運転中に運転負荷が少なくなった場合
は定常運転に復帰することができる。

以上述べた様に、空気調和装置の負荷が増大した場合に
おいても圧縮機を停止させる事なく、電動機の速度変化
の少ない負荷軽減運転を可能としまた定常運転への復帰
も可能々空気調和装置とすることができる。

〔発明の効果〕

以上述べた様に、本発明によれば定常負荷時の電動機速
度の変化速度を任意（一般に高速）に設・１１・ 定することを可能としながら、過負荷時の電動機速度の
変化速度を負荷の追従に合わせ制限することができるの
で、定常時の制御性および過負荷時の優れた負荷軽減機
能を示し、電動機やその駆動制御装置の小型化、低廉化
ができ、また電動機速度変化の少ない安定した制御を行
ない省電力、騒音振動の発生防止、快適性の向上が可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知技術による電動機速度制御と負荷変動の説
明図、第２図は公知技術による電動機の負荷軽減の説明
図、第３図は本発明の全体構成図第４図は本発明の速度
制御原理の説明図、第５図は本発明の原理説明図である
。 １・・・電動機、２・・・圧縮機、３・・・四方弁、４
・・・室外側熱交換器、５・・・室外側送風機、６・・
・減圧器、７・・・室内側減圧器、８・・・室内側送風
機、９・・・パワ一部、１０・・・過負荷検出器、１１
・・・過負荷判定器１２・・・タイマ設定器、１６・・
・タイマ、１４・・・演算装置、１５・・・電動機速度
検出器、°１６・・・速度指令発生器、１７・・・空調
負荷検出器。 ・１２・ 時間 Ｆ３？ｒ間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮機、室外側熱交換器、室内側熱交換器。 減圧器および四方弁等より冷凍サイクルを構成し、圧縮
   機駆動用の速度制御可能な電動機、空調負荷検出装置、
   電動機速度指令発生装置、電動機速度指令に追従する様
   にタイマの定時間毎に電動機に速度制御信号を出力する
   電動機駆動制御装置を備えた空気調和装置において、前
   記電動機駆動制御装置に過負荷運転検出器、過負荷運転
   判定回路を設け、過負荷運転判定回路の働きによって定
   常運転時と過負荷時の負荷軽減運転時における電動機速
   度の変化速度を変更し得る様にしたことを特徴とする空
   気調和装置の負荷軽減装置。 ２、負荷軽減装置において、過負荷による負荷軽減運転
   時の電動機速度の変化速度を定常運転時のそれより小さ
   くした特許請求の範囲１．記載の空気調和装置の負荷軽
   減装置。 ６、負荷軽減装置において、負荷軽減運転時に過負荷運
   転検出器が動作せず、電動機速度が電動機速度指令に一
   致した時に定常運転に復帰させる特許請求の範囲１．記
   載の空気調和装置の負荷軽減装置。