JPS60228840A - インバ−タ駆動圧縮機搭載の給湯冷暖房機の電力デイマンドコントロ−ル方法 - 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】 〈発明の分野〉 本発明は、インバータ駆動圧縮機を搭載した空気調和装
置（インバータエアコン）および給湯器を有する複合シ
ステム、特には、幹線電流が設定電流値を超過すること
を防止するために冷房または暖房運転中のインバータ駆
動空気調和装置を垂下制御してその消費電流を減少させ
る、いわゆる、ディマントコントロールが行なわれるイ
ンバータ駆動圧縮機搭載型空気調和機能および給湯機能
を有するインバータ駆動圧縮機搭載の給湯冷暖房機の電
力ディマントコントロール方法に関する。

〈従来技術〉 一般に、家庭などの電力需要者は、契約電力を超える電
力消費を行なえば罰金的な意味の加重料金を電力会社に
支払わなければならない。そこで、このような電力消費
の超過を防止するために、幹線に過電流防止用のブレー
カを介在させるのが普通である。しかし、ブレーカによ
って瞬時消費電力の超過を防止する場合には、その幹線
に接続された他の電気機器への給電も遮断される不都合
がある。このような不都合をなくすために、たとえば、
特公昭４３−５６２３号公報に示すように、瞬断可能負
荷の一部または全部を一定時間断とすることにより瞬時
消費電力を一定以下に保つ、いｂゆる、ディマントコン
トロールを行なうことが知られている。こあようなディ
マントコントロールを具体的に空気調和装置および給湯
器を有する複合システムに適用することは、たとえば、
特開昭５２−９７２４６号公報に示されている。すなわ
ち、これは幹線電流を監視し、幹線電流が所定値を起え
るときにはその幹線から１台または２台以上の各空気調
和装置に給電するためのいくつかの分岐線の１つまたは
２以上を順にブレーカ、リレースイッチなどで遮断し、
幹線電流の前記所定値に対する余裕分が各空気調和装置
の電流値よりも大きくなったときにそのブレーカ、リレ
ースイッチなどを順次閉成状態に復帰させて各空気調和
装置の運転を再開させるものである。ところが、このよ
うな従来のディマントコントロールの方法では、所定値
に対する幹線電流の余裕分がディマントコントロールに
よりオフとされた空気調和装置の電流値より大になるま
でディマントコントロールが解除されないので、空気調
和装置の温度調節動作が長時間にわたって中断され、空
気調和装置の快適性が大きく損なわれるおそれがある６
そこで本出願人等は、本発明に先立って、幹線電流が設
定値を超えるときにインバータエアコンを垂下制御する
という、インバータ駆動圧縮機搭載型空気調和装置およ
び給湯器を有する複合システムのディマントコントロー
ル方法を提案した。

このディマントコントロール方法によれば、ディマント
コントロール中に空気調和装置が制限的にではあるが運
転されるので、空調の快適性があまり損なわれずに済み
、また、幹線の能力をより有効に利用できる等の利点が
得られる。しかしながら、このようなディマントコント
ロール方法を用いても、冷房あるいは暖房の能力が低め
られることによって多かれ少なかれ空調の快適性は低下
させられる。

〈発明の目的〉 本発明は、このような事情のもとで発明されたインバー
タ駆動圧縮機搭載型空気調和機能および給湯機能を有す
るインバータ駆動圧縮機搭載の給湯冷暖房機の電力ディ
マントコントロール方法であって、その目的は、ディマ
ントコントロール中の空気調和装置の空調能力の低下を
できるだけ少なくし、空調の快適性の低下を一層少なく
すること、である。

〈発明の構成〉 本発明は、上述の目的のために、幹線電流Ｉｔを常時監
視し、幹線電流Ｉしの電流値が所定の電流値を上まわる
ときにディマントコントローラで周波数を垂下制御させ
るインバータを備えるインバータ駆動圧縮槻搭載型空気
調和裁能と給湯機能とを有する、インバータ駆動圧縮機
搭載の給湯冷暖房機の電力ディマントコントロール方法
において、外気と熱媒との熱交換を行なう外気熱交換器
と、給湯器の貯湯と熱媒の熱交換を行なう貯湯熱交換器
と、画然交換器を前記圧縮機に択一的に接続する接続切
換弁と、外気温ＤＢｏを検出する外気温検出回路と、貯
湯温度Ｔｕ＋を検出する湯温検出回路と、ディマントフ
ントロール指令が出力されているときに、外気温検出回
路により検出された外気温ＤＢｏに基づいて外気の熱交
換能力Ｑ（ＤＢｏ）を算出するとともに湯温検出回路に
より検出された湯温Ｔｗに基づいて貯湯の熱交換能力Ｑ
（ＴｖＩ）を算出し、これらの熱交換能力Ｑ（ＤＢｏ）
、Ｑ（Ｔ−を比較して、熱交換能力が大きい方の熱交換
器が前記圧縮機に接続されるように前記接続切換弁の接
続切換えを制御する熱交換器接続制御回路とを設ける。

このように構成することにより、ディマントコントロー
ル中に垂下制御されているインバータエアコンの凝縮器
または蒸発器が外気熱交換器と貯湯熱交換器のうちの熱
交換能力の大きい方の熱交換器で構成されることになり
、獲得し得る最大の空調能力が得られ、ディマントコン
トロールによる空調能力の低下及び空調の快適性の低下
を最小限に抑えられる。

〈実　施　例〉 以下、本発明を図示された実施例に基づき詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例に係るインパークエアコンお
よび給湯器を有する複合システムの制御回路を示す電気
回路図である。この図において、１は幹線、ＮＢＴは幹
線１に介在させたノー７ユーズブレーカ、ＮＢ１１ＮＢ
２．ＮＢ３．ＮＢＪは幹＃Ｘ１から分岐させられた各分
岐線にそれぞれ介在させたノー７ユーズブレーカ、２は
ノー７ユーズブレーカＮＢ３を介して幹線１に接続され
たインバータエアコン、３は給湯器、４はディマントコ
ントローラである。５は通常室内におかれる室温制御器
である。前記インバータエアコン２は室外機２１と室内
機２２とからなり、室外機２１はインバータ２３および
圧縮機２４とを有している。前記給湯器３には、貯湯槽
３１、貯湯槽３１内の熱交換器３２、及び制御回路３３
が設けられる。

第２図は前記ディマントコントローラ４の回路要部を示
すブロック回路図である。この図に示すように、ディマ
ントコントローラ４は、幹線電流Ｉｔを検出する幹線電
流検出回路４１、幹線電流Ｉｔの上限値（定値）として
設定される設定電流Ｉｓを設定するための電流設定回路
４２、幹線電流Ｉｔと設定電流Ｉｓとの電流差ΔＩを検
出する電流差検出回路４３、ディマントコントロール対
象選択回路４４とを備える。このディマントコントロー
ラ４は幹線電流Ｉｔのデータを入力して幹線電流Ｉｔが
設定値を超えると、ディマントコントロール対象選択回
路４４により先ず、給湯器３の制御回路３３に割り込み
をかけて給湯器ディマントモードに従って制御動作する
ように構成される。この給湯器ディマントモードでは、
給湯器３の運転が停止され、幹線電流Ｉｔの値は給湯器
３の運転電流分だけ減少させられる。ここで、更に、幹
線電流ｒｔが設定値を超える場合は、インバータ２３に
割り込みをかけて、後述のエアコンディマントモードに
従って制御動作するように構成される。

第３図は上記インバータ駆動圧縮機搭載空気調和機能お
よび給湯機能を有する複合システムの熱媒液配管回路図
である。この図において、２５は外気と熱媒との熱交換
を行なう外気熱交換器、２６は受液槽、２７Ａ、２７Ｂ
、２７Ｃは各室内熱交換器、２８はアキュムレータ、２
９はキャピラリチューブ、３４は貯湯と熱媒との熱交換
を行なう貯湯熱交換器である。また、６１〜７２はそれ
ぞれ開閉弁、７３〜７７は各流量調節弁、７８〜８２は
各逆止弁である。前記圧縮器２４からの流出路２４ａは
、開閉弁６１を介して外気熱交換器２５に、開閉弁６２
を介して貯湯熱交換器３４に、開閉弁６３を介して各室
内熱交換器２７Ａ、２７Ｂ。

２７Ｃにそれぞれ接続される。また、前記圧縮器２４へ
の流入路２４ｂに接続されたアキュムレータ２８は、開
閉弁６４を介して外気熱交換器２５に、開閉弁６５を介
して各室内熱交換器２７Ａ。

２７Ｂ、２７Ｃに、開閉弁６７を介して貯湯熱交換器３
４にそれぞれ接続される。これら圧縮器２４の流出路２
４８と流入路２４ｂとに接続された一群の開閉弁６１〜
６５及び６７が１組となって接続切換弁Ｖが形成される
。前記答弁６１〜７２は電磁弁で構成され、第３図に示
すように、熱交換器接続制御回路６に個別的に接続され
る。この熱交換器接続制御回路６には、外気温ＤＢｏを
検出する外気温検出回路７と貯湯温度Ｔｕ＋を検出する
湯温検出回路８とが接続される。前記熱交換器接続制御
回路６は、エアコンディマントコントロール指令がかか
っていない通常運転時には第１表に示すように、各開閉
弁６１〜７２を開弁または閉弁させて、外気熱交換器２
５を凝縮器または蒸発器として圧縮ｆｉ２４に接続し、
エアコンディマントコントロール指令がかかっていると
きには、外気温検出回路７により検出された外気温ＤＢ
ｏに基づいて算出した外気の熱交換能力Ｑ（ＤＢｏ）を
算出するとともに湯温検出回路８により検出された湯温
ＴＩＩ＋に基づいて算出した貯湯の熱交換能力Ｑ（Ｔｗ
）を算出し、これらの熱交換能力Ｑ（ＤＢｏ）。

Ｑ（Ｔｔｕ）を比較して、外気熱交換器２５の熱交換能
力が貯湯熱交換器３４の熱交換能力より大きい第１表 か否かを判別し、前記複合システムの運転モードに対応
して、第２表に示すように、各開閉弁６１〜７２を開弁
または閉弁させて、熱交換能力が大きい方の熱交換器２
５または３４を凝縮器または蒸発器として前記圧縮機２
４に接続させるように構成される。

第４図（、）（ｂ　）は前記ディマントコントローラ４
によるエアコン制御シーケンスを冷房モードの場合を例
にとって示すフローチャートである。第４図（、）に示
すように、エアコンの運転が指示されると（Ｆｌ）、ま
ず、エアコンディマントモードの割り込み許可の宣言（
Ｆ２）、幹線電流検出回路４１、室温検出回路５１など
から所要のデータ、すなわち、幹線電流Ｉｔ、圧縮機電
流Ｉｃ、インバータ周波数Ｈｚ、室温Ｔｒ、外気温ＤＢ
ｏ、貯湯温度Ｔｕｂ。

運転モード信号などのデータが入力され、処理される（
Ｆ３）。ここで、幹線電流Ｉｔが所定値Ｉｓを上まわる
場合には、ディマントコントローラ４が作動するが、デ
ータ入力、処理（Ｆ３）の段階で運転モード信号として
冷房モード信号が入力されている冷房運転のときには、
休止している給湯器３に対するディマントコントロール
は行なわれず、ディマントコントロール対象選択回路４
４によりエアコン２が選定され、エアコンディマントモ
ードが割り込まされる。

エアコンディマントモードでは、第４　図（ｂ　）に示
すように、割り込み（Ｆ４）の後、まず、インバータ周
波数Ｈｚを幹線電流Ｉ＋が設定値Ｉｓ以下になるように
垂下制御する（Ｆ５）。この垂下制御におけるインバー
タ周波数Ｈｚの垂下速度は、幹線１のノー７ユーズブレ
ーカＮＢ、の不作動時間内にインバータ周波数Ｈｚの垂
下が終るように、インバータ制御時定数を従来の室温制
御用時定数よりも小さくして、たとえば１０Ｈｚ／ｓｅ
ｅ以上の高速にしである。この垂下制御（Ｆ５）に続い
て垂下制御後の幹線電流ｉｔおよびインバータ周波数Ｈ
ｚのデータを入力しくＦ６）、このインバータ周波数Ｈ
ｚが最低運転周波数以上か否かが調べられる（Ｆ７）。

インバータ周波数Ｈｚが最低運転周波数以上のときには
さらに幹線電流Ｉｔが設定値Ｉｓより大か否かを調べ（
Ｆ８）、幹線電流ｒｔが設定値Ｉｓより大であればさら
に垂下制御のシーケンスが繰返される。インバータ周波
数Ｈｚが最低運転周波数を下まわるときには圧縮Ｐｓ、
２４を停止して（Ｆ９）、エアコンディマントモード信
号を「１」と置いてから（ＦＩＯ）、また、インバータ
周波数Ｈｚが最低運転周波数以上で、幹線電流Ｉｔが設
定電流Ｉｓ以下のときには、エアコンディマントモード
［を「１」と置いてから、割り込みのかかる直前に実行
していた処理に戻される（Ｆｌｌ）。

データ入力、処理（Ｆ３）が終ってから、エアコンディ
マントモードの制御が行なわれているのか通常室温制御
モードの制御が行なわれているのかが判別される（Ｆ１
２）。

通常室温制御モードのときには、電磁弁開閉パターン信
号かＡとおかれ（Ｆ１３）、この信号Ａに従って各開閉
弁６１〜７２が第１表冷房欄に示すように開閉制御され
（Ｆ１４）、さらに、目標インバータ周波数Ｈｚ４が前
記温度差ΔＴに対応して予め定められている周波数Ｈｚ
（△Ｔ）と置かれる（Ｆ１５）。そして、高・低圧制御
、過電流制御などに従って保護制御が必要か否かを確認
しくＦ１６）、必要に応して目標インバータ周波数Ｈｚ
ｌを優先的に垂下させてから（Ｆ１７）、目標インバー
タ周波数Ｈｚ□による運転を指令する（Ｆ１８）。

エアコンディマントモードのとき（エアコンディマント
モード信号＝１のとき）には外気温および貯湯温度より
算出したの室内機能力Ｑ（ＤＢｏ）とＱ（Ｔｔｕ）との
大小関係が調べられ（ＦＩ９）、Ｑ（ＤＢｏ）＞Ｑ（Ｔ
−のときには電磁弁開閉パターン信号がＡとおかれ（Ｆ
２０）、Ｑ（Ｄ　Ｂｏ）≦Ｑ（Ｔｔｕ）のときには電磁
弁開閉パターン信号がＡ′とおかれる（Ｆ２１）。そし
て、その電磁弁開閉パターン信号ＡまたはＡ′に従って
熱交換器接続制御回路６により各間閉弁６１〜７２が開
閉制御される（Ｆ２２）。すなわち、Ｑ（ＤＢｏ）＞Ｑ
（Ｔｗ）のときには信号Ａに従って、第２表Ａ欄に示す
ように、開閉弁６１を開き、開閉弁６２，６３．６４を
閉しることにより外気熱交換器２５が凝縮器として前記
圧縮機２４の流出路２４ａに接続され、Ｑ（ＤＢｏ）≦
Ｑ　（Ｔ　ｔ、＋’）のときには、信号Ａ′に従って、
第２表Ａ′欄に示すように、開閉弁６１．６３を閉じ、
開閉弁６２を開くことによって貯湯熱交換器３４が凝縮
器として前記圧縮機２４の流出路２４８に接続される。

それから、圧縮機２４か運転されているか停止されてい
るかが調べ（Ｆ２３）られる。

運転中の場合、電流差検出回路４３で検出された電流差
△■、すなわち設定電流Ｉｓに対する幹線電流■しの余
裕分がインバータ２３の周波数最小制御中ΔＨｚを増加
させるのに相当する電流以上であるか否かを調べること
により周波数最小制御中ΔＨｚの周波数増加が可能か否
かを判別する（Ｆ２４）。　肯定回答が得られるときに
は目標インバータ周波数Ｈｚ　ｒ　”　Ｈｚ＋ΔＨｚと
置いて（Ｆ２５）から、否定回答のときにはＨｚＩ＝Ｈ
ｚとおいてから、それぞれ目標インバータ周波数Ｈｚ　
１が前記温度差ΔＴに対応する周波数Ｈｚ（Δ）Ｔに等
しいがどうかを調べる（Ｆ２６）。否定回答の場合には
デマンドモード信号な「１」にしたまま、また、肯定回
答のときには、エアコンディマントモードを実行する意
味がないので、デマンドモード信号を「０」にしてエア
コンディマントモードを解除してから（Ｆ２７）、高・
低圧制御、過電流制御などに従った保護制御が必要か否
かを確認しくＦ１６）、必要に応じて目標インバータ周
波数Ｈｚｌを優先的に垂下させてから（Ｆ１７）、目標
インバータ周波数Ｈｚ。

による運転を指令する（Ｆ１８）。この運転指令（Ｆ１
８）の後は再度データ入力、処理（Ｆ３）以降の制御シ
ーケンスを繰返すようにプログラムされる。

圧縮器２４が休止中の場合には、最低周波数での運転が
可能かどうかを調べ（Ｆ２８）、可能であれば最低周波
数運転指令を出してから（Ｆ２９）、データ入力、処理
（Ｆ３）以降の制御シーケンスが繰返される。　また、
図示はしないが、幹線電流Ｉｔの設定電流Ｉｓに対する
余裕分Δ■の有無に無関係にエアコンディマントモード
の開始から所定の時間が経過したときには、一旦エアコ
ンディマンドモードを解除し、その後ディマントコント
ロールが必要であれば、再度ディマントモードが開始す
るという解除方法も採用できる。

なお、冷房以外の運転モードにおけるディマントコント
ロールは、例えば、暖房モードでのディマントコントロ
ールは、熱交換能力の正負が逆になる点を除いて、冷房
モードのディマントコントロールの場合と同様に行なわ
れる。ただし、この場合、外気熱交換器２５または貯湯
熱交換器３４は蒸発器としてアキュムレータ２８を介し
て圧縮機２４の流入路２４ｂに接続される。

また、暖房・貯湯モードでは、給湯器ディマントモード
が優先して行なわれ、貯湯熱交換器３４の熱交換能力（
暖房能力）が外気熱交換器２５の熱交換能力よりも大き
くなる場合には、各開閉弁６１〜７２は第２表Ｄ−Ｄ’
欄に示すように開閉制御され、貯湯熱交換器３４が蒸発
器としてアキュムレータ２８を介して圧縮８！２４の流
入路２４ｂに接続される。

なお、上述の実施例では、ディマントコントローラから
発信される各信号は専用信号線を介してインバータエア
フンや給湯器に伝送されているが、それぞれ１本の信号
線を用いて信号を多重伝送することも可能である。もち
ろん、本発明のインバータエアコンは、冷房と暖房とに
切換えられるものに限らず、冷房専用のものであっても
暖房専用のものであってもよい。

〈発明の効果〉 本発明は、以上説明したように、室外側に外気と熱媒液
との熱交換を行なう外気熱交換器と、給湯器の貯湯と熱
媒液との熱交換を行なう貯湯熱交換器とを設け、幹線電
流が設定値を超えた場合にインバータ駆動圧縮器搭載型
空気調和装置を垂下制御して幹線電流が契約電流量を超
えないようにするエアコンディマントモードが行なわれ
る間に、前記外気熱交換器と貯湯熱交換器のうちより多
量の熱交換が行なえるものを選択し、凝縮器または蒸発
器として圧縮機に接続するので、獲得し得る最大の空調
能力が得られ、ディマントコントロールによる空調能力
の低下及び空調の快適性の低下を最小限に抑えられるの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る複合システムの制御回
路を概略的に示す回路図、第２図はそのディマントコン
トローラおよび室温制御器の回路要部を示すプロ？り回
路図、８３図その複合システムの熱媒液配管回路図、第
４図（ａ）（ｂ）は前記ディマントコントローラ及び室
温制御器によるエアコン制御シーケンスを示すフローチ
ャートである。 １・・・幹線、２・・・インバ〜り駆動圧縮器搭載型空
気調和装置（インバータエアフン）、３・・・給湯器、
４・・・ディマントコントローラ、６・・・熱交換器接
続制御回路、７・・・外気温検出回路、訃・・湯温検出
回路、２３・・・インバータ、２４・・・圧縮機、２５
・・・外気熱交換器、３４・・・貯湯熱交換器、■（６
１〜６９．７２）・・・接続切換弁。 出願人　東京電力株式会社 出願人　ダイキン工業株式会社 代理人　弁理士間　１）和　秀 第１頁の続き ＠発明者　長谷　定二部 ＠発明者仲沢　優司 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. （１）幹線電流Ｉｔを常時監視し、幹線電流Ｉｔの電流
   値が所定の電流値を上まわるときにディマントコントロ
   ーラ４で周波数を垂下制御させるインバータ２３を備え
   るインバータ駆動圧縮機搭載型空気調和機能と給湯機能
   とを有する、インバータ駆動圧縮機搭載の給湯冷暖房機
   の電力ディマントコントロール方法において、外気と熱
   媒との熱交換を行なう外気熱交換器２５と、給湯器３の
   貯湯と熱媒の熱交換を行なう貯湯熱交換器３４と、画然
   交換器２５．３４を前記圧縮機２４に択一的に接続する
   接続切換弁Ｖと、外気温ＤＢｏを検出する外気温検出回
   路７と、貯湯温度Ｔｗを検出する湯温検出回路８とを設
   け、さらに、空気調和装置２の垂下制御によるディマン
   トコントロールが行なわれているときに、外気温検出回
   路７によＩ）検出された外気温ＤＢｏに基づき外気の熱
   交換能力Ｑ（ＤＢｏ）を算出するとともに湯温検出回路
   ８により検出された湯温Ｔｗに基づいて貯湯の熱交換能
   力Ｑ（Ｔｖｌ）を算出し、これらの熱交換能力Ｑ（ＤＢ
   ｏ）、Ｑ（Ｔｖｌ）を比較して、熱交換能力が大きい方
   の熱交換器２５または３４が前記空気調和装置２の圧縮
   機２４に接続されるように前記接続切換弁Ｖの接続切換
   えを制御する熱交換器接続制御回路６を設けてなる、イ
   ンバータ駆動圧縮機搭載の給湯冷暖房機の電力ディマン
   トコントロール方法。
2. （２）　冷ＦＡｕかつ、そのディマントコントロールか
   行なわれているとぎに、外気温から算出した冷房能力Ｑ
   （ＤＢｏ）が貯湯温がら算出した冷房能力Ｑ（ＴＩＩ＋
   ）より大なるとぎには外気熱交換器２５が、外気温から
   算出した冷房能力Ｑ（ＤＢｏ）が貯湯温から算出した冷
   房能力Ｑ（ＴＷ）以下のときには貯湯熱交換器３４がそ
   れぞれ凝縮器として前記圧縮機２４に択一的に接続され
   るようにした、特許請求の範囲第１項に記載のインバー
   タ駆動圧縮機搭載の給湯冷暖房機の電力ディマンドコン
   トロール方法。
3. （３）暖房時かつ、そのディマントコントロールが行な
   われているときに、外気温から算出した暖房能力Ｑ（Ｄ
   Ｂｏ）が貯湯温から算出した暖房能力Ｑ（ＴＩＩ＋）よ
   り大なるときには外気熱交換器２５が、外気温から算出
   した暖房能力Ｑ（ＤＢｏ）が貯湯温から算出した暖房能
   力Ｑ（ＴＷ）以下のときには貯湯熱交換器３４がそれぞ
   れ蒸発器として前記圧縮機２４に択一的に接続されるよ
   うにした、特許請求の範囲第１項に記載のインバータ駆
   動圧縮機搭載の給湯冷暖房機の電力ディマントコントロ
   ール方法。