JPS6012532B2 - 空気調和装置の制御方法 - Google Patents

空気調和装置の制御方法

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JPS6012532B2
JPS6012532B2 JP55142769A JP14276980A JPS6012532B2 JP S6012532 B2 JPS6012532 B2 JP S6012532B2 JP 55142769 A JP55142769 A JP 55142769A JP 14276980 A JP14276980 A JP 14276980A JP S6012532 B2 JPS6012532 B2 JP S6012532B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空気調和負荷に応じて圧縮機の回転速度を変え
る空気調和装置の制御方法に関する。
室内空気を必要な状態に保つため、空気調和によって単
位時間に与えるべき熱量を暖房負荷、敬去るべき熱量を
冷房負荷と言い、加湿または減湿に必要な調湿量を含め
て空気調和負荷という。この空気調和負荷は室温と温度
設定値との差を測定することによって概略を知ることが
できる。一方、空気調和装置の冷暖房能力は圧縮機の回
転速度を制御することによって広範囲に変化させること
ができる。したがって、空気調和負荷に応じて圧縮機の
回転速度を変えるならば運転効率を著しく高めるととも
に省エネルギーの面でも大きく貢献し得る。
ところで、空気調和負荷に応じて圧縮機の回転速度を変
える従来のシステムとしては、圧縮機の回転速度を変え
るための制御装置とし電圧−収波数変換器等を利用した
いわゆるりニア回路による制御方式であったため、回路
が複雑化しすぎるという欠点があった。また、室温との
連動制御を行う上でも、アナログ信号を取扱うことから
圧縮機の回転速度変動または誤差が大きく能力可変形と
しての機能を十分に発揮できなかった。
本発明は上記従来のものの欠点を除去するためになされ
たもので、構成の大幅な簡易化を図り得ると共に圧縮機
の回転速度変動または誤差を著しく低く抑え得、しかも
、高効率な制御を実現し得る空気調和装置の制御方法の
提供を目的とする。以下、添付図面を参照して本発明の
実施例について説明する。第１図は本発明を実施する空
気調和装置の構成例を示すブロック図で、電源１の交流
電圧が整流回路２によって直流電圧に換えられて周波数
変換装置３に加えられる。
この周波数変換装置３はディジタル制御信号によって出
力周波数を約２５〜８０Ｈｚの範囲で連続的に変え得る
もので、これによって圧縮機４の回転速度は１４００〜
４５０仇ｐｍの範囲で変化する。一方、周波数変換装置
３に加えられるディジタル制御信号、すなわち、周波数
設定信号は制御装置５の出力であり、この制御装置５は
表示操作部６の操作信号、温度センサ８および９の温度
データ等をマイクロプロセッサの入力として導き、予め
設定されたプログラムに従って論理演算処理して、四方
弁、ファンモータ等の負荷７を作動せしめるとともに周
波数変換装置３に周波数設定信号を与え、同時に、圧縮
機４の運転状態を表示操作部６の表示器（ＬＥＤ）に表
示させる。
第２図は表示操作部６のパネルの正面図で、１１は圧縮
機４の回転数を能力レベルとして表示するバーディスプ
レー（ＬＥＤ）、１２は室温を設定する温度設定器、１
３は室内ファンの強度を切換える切換スイッチ、１４，
１５，１６は空気調和装置を冷房または暖房の何れかに
選択したり、あるいは、これを停止させる運転停止スイ
ッチ、１７，１ ８は運転状態を表示する表示器（ＬＥ
Ｄ）をそれぞれ示す。
しかして、表示操作部６からは温度設定器１２の温度設
定信号、切換スイッチ１３のファン強度指定信号、運転
停止スイッチ１４，１５，１６の運転指令信号が出力さ
れ、これらの信号が全て制御装置５に加えられる。同時
にト制御装置５はバーディスプレー１１および表示器１
７，１８を点灯する信号を表示操作部６に与える。次に
、温度センサ８は室温を検出するもので、温度センサ９
は冷媒の凝縮温度を検出し、冷凍サイクル系統の圧力が
許預値を越えることがないように最高周波数を制限する
ものである。
ここで、制御装置５はマイクロコンピュータ（以下マイ
コンと言う）が主体となり、その制御仕様もマイコンプ
ログラムに対応させてあるので、複雑な制御が可能であ
る。
したがって、センサ８によって検出される室温と、温度
設定器１２の温度設定値との差に応じた周波数設定信号
を容易に出力することができ、これにより、空気調和負
荷に応じた圧縮機の回転速度制御が可能となる。なお、
周波数変換装置３にはディジタル信号が加えられるので
、室温および温度設定値の差と圧縮機の回転速度との間
に連続的な対応関係を持たせることも可能であるが、こ
こでは運転時間をも考慮して、この対応関係を一部変更
している。
以下、室温および温度設定値の差と、周波数設定信号の
対称例を示すとともにその運転状態を第３図乃至第６図
をも参照して説明する。先ず室温および温度設定値の差
の変動範囲を第３図の如く、室温（若しくは温度設定値
との差）が下がり勾配の場合と上がり勾配とでそれぞれ
別にＡ〜Ｆの６つのゾーンに分ける。
すなわち、室温が、下がり勾配の鏡或Ｘにおいて、温度
設定値よりも１℃以上高い範囲をＡゾーン、０．５〜１
．０００高い範囲をＢゾーン、０〜０．５ｑｏ高い範囲
をＣゾーン、温度設定値よりも０〜０．５℃低い範囲を
Ｄゾーン、０．５〜１．０午Ｃ低い範囲をＥゾーン、１
．０午０以上低い範囲をＦゾーンとする。また、室温が
、上がり勾配の領域Ｙにおいて、温度設定値よりも１．
５つ○以上高い範囲をＡゾーン、１．０〜１．５℃高い
範囲をＢゾ−ン、０．５〜１．０ｑｏ高い範囲をＣゾー
ン、０〜０．５℃高い範囲をＤゾーン、温度設定値より
も０〜０．５℃低い範囲をＥゾーン、０．５ｑｏ以上低
い範囲をＦゾーンとする。なお、本発明ではＤゾーンの
ことを特に制御目標ゾーンと呼んでいる。これらの温度
範囲と周波数設定信号とを表の如く対応させる。すなわ
ち、Ａ、Ｂ、・・…・Ｅ、Ｆのそれぞれのゾーンに対し
て７５ＨＺ「 ６５ＨＺ、……３５日２、停止という具
合に対応させる。表 これは、室温および温度設定値の差がＡゾーンにあれば
、制御装置５が周波数変換装置３に対して７５日２の周
波数設定信号を与えることを意味し、また、室温および
温度設定値の差がＦゾーンにあれば、周波数変換装置５
に対して圧縮機の停止指令を与えることを意味する。
斯かる対応関係に基いて空気調和装置を冷房運転した場
合の温度設定値との差で表わした室温の変イけ伏態なら
びに周波数の変イＧ氏態をそれぞれ第４図ａおよびｂに
示す。
同図において、室温および温度設定値の差が１．０ｏｏ
以上のＡゾーンにあれば７５ＨＺの周波数設定信号が与
えられるため室温は急速に降下し、その差が１．０℃以
下のＢゾーンに移行すれば６５ＨＺの周波数設定信号が
周波数変換装置に加えられ、以下順次その差が○ゾーン
になった時点で４５ＨＺの周波数設定信号が加えられる
。
なお室温が上記の如く下がり勾配にあって、しかも、温
度設定値よりも０〜０．５℃低い状態に保持される限り
４５ＨＺの周波数設定信号を出力し続けることになる。
その後、室温が上昇して温度設定値よりも０〜０．５午
０高い状態に移行した場合でも、この範囲は室温の上が
り勾配におけるＤゾーンに属するので、同様に４５ＨＺ
の周波数設定信号を出力し続ける。すなわち、室温が下
り勾配のゾーン設定と、室温が上り勾配のゾーン設定と
の間に０．５００の差があるため、これがヒステリシス
として作用するので、室温が目標値に到達した後は周波
数設定値が頻繁に変化することがなくなり、円滑な運転
が行なわれる。ところで、第４図に示した室温および周
波数設定値の変化状態図は空気調和負荷が中程度で室温
も順調に降下する例を示したけれども、空気調和負荷が
比較的大きい場合には、室温が設定温度に到達しないに
も拘わらず同一周波数で長時間運転しなければならない
事態も予測される。このような不具合を解決するために
、ここでは同一周波数での運転が５分間継続すると、恰
かも室温および温度設定値の差がより開いたものとして
５日２だけ異つた周波数設定信号を出力するように講じ
てある。ただし、Ａ、Ｂ、Ｃゾーンは５日２増加させ、
Ｄ、Ｆゾーンは変化させず、Ｅゾーンにおいては逆に５
ＨＺ減少させる。このように温度の要素だけでなく時間
の要素をも取入れた運転状態を第５図に示す。同図にお
いて、時亥巾，までは温度差がＡゾーンにあるので周波
数７５ＨＺで運転され、この時刻Ｔ，で温度差がＢゾー
ンに移行すると周波数６５ＨＺで運転される。
しかしながら６５ＨＺの運転が５分間継続した時刻Ｌよ
りその周波数を５日２だけ増やした７０日２で運転する
。その結果、室温の降下速度が早まり、温度差がＣゾー
ンに移行する時刻Ｔ３より周波数６０日２で運転する。
以下同様に６０日２の運転が５分間継続した時刻Ｌより
６５ＨＺで運転し、温度差がＤゾーンに移行する時刻公
より５５ＨＺで運転する。かくして、空気調和負荷が大
きい場合でも迅速に設定温度まで降下させることができ
る。次に第６図は空気調和負荷が軽く、冷房運転した場
合の運転状態を示すもので、ａは室温の変化状態図、ｂ
は周波数の変イけ氏態図である。
同図において、室温が設定温度よりも低いＤゾーンにあ
り、設定周波数４５ＨＺで運転されておっても、時刻Ｔ
４において室温がそれ以下のＥゾ−ンまで降下し３５日
２の運転が５分間継続した場合には、室温および温度設
定値の差がより開いたものとして時亥中５より３０ＨＺ
で運転する。しかし、３０ＨＺで運転してもなおＥゾー
ンにて保持される時間が５分を越えれば、これよりもさ
らに低い２５ＨＺで運転する。この結果、室温が上昇し
室温および温度設定値の差が、室温上り勾配のＤゾーン
に移行する時刻Ｔ？より３５ＨＺで運転する。このよう
にして負荷が軽い場合でも順次運転周波数を５日Ｚづつ
降下させるので、過冷却という事態をも未然に防ぐこと
ができる。
第７図は主に室温と温度設定値との差に応じて圧縮機の
回転速度を変える制御および同一ゾーン内での運転時間
が所定値を超えたとき回転速度を変える制御にそれぞれ
対応する制御装置５の具体的な処理手順を示すフローチ
ャートである。
この第７図において、装置に電源が投入され運転が開始
されると、温度センサ８による測定室温の取り込みおよ
び温度設定器１２の設定温度検知が行なわれ、次いで、
測定温度Ｔａと温度設定Ｔｓとの差を求める演算が行な
われる（ステップ１０１〜ステップ１０４）。次に、表
による温度差Ｔに対応するゾーンｎを計算し、このゾー
ンｎから出力周波数ｆが決定され周波数変換装置３がこ
の周波数ｆを出力するように制御される（ステップ１０
５〜１０７）。
このように周波数制御された交流が圧縮機４に供給され
ると、同一周波数での運転時間が所定値を超えたときに
出力周波数を変えるための時間補正タイマＴｗをスター
トさせる（ステップ１０８）。次に、温度センサ８によ
る測定室温の新たな取り込みおよび新たな設定温度検知
と、その偏差分Ｔ′＝Ｔａ′−Ｔｓｒを求める演算とが
行なわれ、ごらに、偏差分Ｔ′が１周期前の偏差分Ｔと
比較されて、拡大か縮少かの判定が行なわれる（ステッ
プ１０９〜ステップ１１２）。この判定の結果、偏差分
が拡大しておれば前述したように室温の昇り勾配におけ
る新たなゾーンｎ′が、逆に偏差分が減少しておれば室
温の下り勾妊における新たなゾーンｎ′がそれぞれ決定
され、このときの偏差分Ｔ′が１周期後の同様な判定に
対する基準値として記憶される一方、ステップ１０５で
計算したゾ〜ンｎと比較して変化があったか否かの判定
が行なわれる（ステップ１１３〜ステップ１１５および
ステップ１１６）。ここで、ゾーンに変化がなければ上
記時間補正タイマＴＭがタイムアップしたか否かの判定
がなされ、タイムアップしていなければ再びステップｌ
ｏ９に戻るが、時間補正タイマＴＭがタイムアップした
ときには、所属ゾーンの判定が行なわれる（ステップ１
１７、ステップ１１８）。
この所属ゾーンの判定の結果、Ｄゾーン、およびＦゾー
ンの何れかに属しているとき再びステップ１０９に戻り
、Ｅゾーンに属している場合には出力周波数ｆを現在値
ｆ′よりも５ＨＺだけ下げ、Ａ〜Ｃの何れかのゾーンに
属していれば出力周波数ｆを現在値ｆ′よりも５日２だ
け上げる（ステップ１１９「ステップ１２０）。
一方、上記ステップ１１５での判定でゾーンの変化があ
ったときには、それがＦゾーンであるか否かの判定が行
なわれ、Ｆゾーンでないときはゾーンに対応した出力周
波数ｆ′を決定すると共に、この時点のゾーンｎ′が１
周期後の同様な判定に対する期準値として記憶され、Ｆ
ゾーンにあったときには圧縮機の停止指令が出力される
（ステップ１２１〜ステップ１２４）。
次に、ステップ１１９，１２０，１２３の何れかで計算
された周波数ｆ′にて圧縮機が運転され、この周波数８
′はゾーン判定等のために記憶され、さらに、時間補正
タイマＴＮを再スタートしてステップ１０９に戻る（ス
テップ１２５〜ステップ１２９）。
かくしても圧縮機は室温と温度設定値との差に応じた回
転速度で運転されると共に、同一ゾーン内での運転時間
が所定値を超えるとき回転速度を変えた運転が行なわれ
る。
次に、第８図は制御装置５が備える機能のうち、特に第
７図の制御を行うための機能ブロック図で、室温センサ
８および温度設定器１２の信号を取り込んで、室温およ
び温度設定値の差を検出する温度差検出手段２１と、こ
の温度差を記憶する温度差記憶手段２２と、温度差検出
手段２１および温度差記憶手段２２のデータに基いて室
温の上り勾配、下り勾配別に、すなわち、温度差の上昇
、下降別にゾーンを演算するゾーン演算手段２３と、こ
の演算されたゾーンを記憶するゾーン記憶手段２４と、
ゾーン演算手段２３の出力および記憶手段２４のデータ
に基し、てゾーンに対応した出力周波数ｆを演算すると
共にその補正をも併せて行なう出力周波数計算手段２５
と、この出力周波数計算手段２５が時間補正を行うべく
同一ゾーンでの運転時間が所定値を超えたことを検出す
る時間補正タイマ２６と、出力周波数計算手段２５が出
力周波数の演算に必要となる、実際の出力周波数を記憶
する出力周波数記憶手段２７と、出力周波数計算手段２
５の信号を受けて周波数変換装置３に適合した指令を出
力する出力周波数指令手段２８とを備えたものである。
ところで、制御装置５にマイコンを用いることは、プロ
グラムに応じて多数の機能を持たせ得るが、付随的には
、配管の共振周波数を避けた制御を行うことができる。
以上の説明によって明らかな如く、本発明によれば、室
温と温度設定値との差に応じた回転速度で圧縮機を運転
するとともに、室温と温度設定値との差の変動範囲を複
数に分け、この差が設定温度近傍の制御目標ゾーンに属
する場合を除き、同一ゾーンでの運転時間が所定値を超
えたとき室温と温間設定値の差が４・くなるような回転
速度に変えて圧縮機を運転するので、空調負荷に応じて
室温を迅速に制御目標ゾーンに合致させ得、しかも室温
が制御目標ゾーンにある限り圧縮機の回転速度は変わら
ないので極めて効率の高い運転が可能になる他、これら
の制御をマイコンで行い得るので構成が著しく簡易化さ
れる等の優れた効果が得られている。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を実施する装置の全体的な構成を示すブ
ロック図、第２図は同装置の主要部の詳細な構成を正す
側面図、第３図は同装置の作用を説明するために温度差
とゾーンとの対応関係を示した図、第４図乃至第６図は
同装置の作用を説明するためのタイムチャート、第７図
は同装置の具体的な処理手順を示すフローチャート、第
８図は同装置の詳細な構成を示す機能ブロック図である
。 ３・・・…周波数変換装置、４…・・・圧縮機、５・…
・・制御装置、６・…・・表示操作部、７……四方弁、
ファンモータ等の負荷、８，９・・・・・・温度センサ
、１２・・・・・・温度設定器。 第１図 器２図 第３図 第４図 第５図 第６図 帯７図 第８図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 冷凍サイクルを形成する圧縮機の回転速度を空気調
    和負荷に応じて変える空気調和装置の制御方法において
    、室温と温度設定値との差に応じた回転速度で前記圧縮
    機を運転するとともに、室温と温度設定値との差の変動
    範囲を複数のゾーンに分け、室温と温度設定値の差が制
    御目標ゾーンに属する場合を除き、同一ゾーン内での運
    転時間が所定値を超えたとき、室温と温度設定値の差が
    小さくなるような回転速度に変えて前記圧縮機を運転し
    、室温と温度設定値の差を前記制御目標ゾーン内に制御
    することを特徴とする空気調和装置の制御方法。
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