JPS633220B2

JPS633220B2 -

Info

Publication number: JPS633220B2
Application number: JP55142770A
Authority: JP
Inventors: Juichi Ide; Hiroaki Sugiura; Yasutoshi Tsucha; Harunobu Nukushina
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-10-13
Filing date: 1980-10-13
Publication date: 1988-01-22
Also published as: JPS5767736A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は空気調和負荷に基いて圧縮機の回転速
度を変え得る空気調和装置に関する。

室内空気を必要な状態に保つため、空気調和に
よつて単位時間に与えるべき熱量を暖房負荷、取
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温度設定器の設定値と室温
との差、または、圧縮機吸込側の冷媒温度を測定
することで概略知ることができる。

第１図は能力一定の空気調和装置において、空
気調和負荷の大小に応じて室温の変化状態を示し
た図で、空気調和負荷が小さい場合の室温は○イの
如く冷房開始温度T₁から設定温度T_Sまで急速に
降下し、以後この設定温度を中心にして比較的小
さい振幅で変動する。これに対して空気調和負荷
が大き過ぎる場合には同図○ロの如く冷房開始温度
T₁から降下する割合も小さく、しかも、設定温
度T_Sよりも幾分高い温度T₂まで降下するとそれ
以下には下がらずそのまま温度T₂に保たれる。

このように室温が設定値まで降下しない原因は
もちろん空気調和負荷に比して空気調和装置の能
力が小さいことにあり、これをある程度改善し得
るものとして能力可変形の空気調和装置がある。

ここで空気調和装置の能力を上げるには室外熱
交換器の熱効率を上げることも一つの方法である
が、一般的には圧縮機の回転速度（以下毎分回転
数の意味で回転数とも言う）を変える場合が多
い。この回転数の変化状態を第２図に示す。

同図において温度設定器の設定値と室内温度と
の差が殆んどなく空気調和装置を運転する必要の
ないT_Aよりも少ない領域では圧縮機を停止させ、
空気調和装置を運転するだけで足りる領域、すな
わち、その差がT_Aよりも大きくT_Bよりも小さい
領域では圧縮機を最小の回転数N_MINで回転させ、
さらに、空気調和負荷が大きくしかも変動する領
域すなわち、その差がT_Bよりも大きくT_Cよりも
少ない領域ではその差に応じて圧縮機の回転数を
N_MINからN_MAXまで変えている。

このような運転方法によれば、室温が設定値に
近づくに従つて回転数も変化するので室温が設定
値を大きく外れることもなくなり、これが身体に
対する快適性を増すとともに運転効率をも大幅に
向上させることができた。

斯かる従来の能力可変形の空気調和装置にあつ
ては、空気調和負荷の増大もしくは室外熱交換器
の熱効率の低下に対しても冷凍サイクル系統の圧
力が過大にならないように圧縮機の最高回転数
N_MAXを低く設定する必要がある。万一、この圧
力が過大になつた場合には別に設けられた圧力ス
イツチ等によつて圧縮機を停止させたので運転上
の安全性は十分に確保されている。

しかしながら、圧縮機の最高回転数N_MAXを低
く抑えることは、空気調和装置の能力が大きいに
も拘わらず、その能力を十分に発揮し得ないこと
になる。

一方、圧力スイツチによつて圧縮機を停止させ
ることは、本来、より以上の空気調和能力を必要
としているにも拘わらず圧縮機を停止させること
によつて空調作用を事実上停止することに他なら
ない。したがつて、圧力が過大になる直前に圧縮
機の回転数をN_MAXより低い値に制限すれば、冷
凍サイクル系統の圧力を低く抑えることができ、
室温を設定値に保持する能力を持たないながら
も、空気調和作用を継続することができる。

本発明はこれらの点を考慮してなされたもの
で、冷凍サイクル系統が備える能力を十分に発揮
させ得、これによつて運転効率を著しく向上させ
ることのできる空気調和装置を提供することを目
的とする。

この目的を達成するために、本発明の空気調和
装置は第６図のブロツク線図に示すように、空気
調和負荷を検出する第１のセンサ２１と、冷媒の
凝縮温度を検出する第２のセンサ２２と、前記第
１のセンサ２１の出力に応じて冷媒送給用圧縮機
の回転速度を設定する回転速度設定手段２３と、
前記第２のセンサ２２の出力に応じて圧縮機の最
大回転速度を設定する最大速度設定手段２４と、
この最大速度設定手段２４の最大回転速度を上限
として前記回転速度設定手段２３の回転速度に従
つて前記圧縮機の回転速度を制御する圧縮機速度
制御手段２５とを備えたことを特徴とするもので
ある。

この発明においては、蒸発温度に比して冷凍サ
イクルの冷媒圧力によりよく対応する冷媒の凝縮
温度を検出し、その検出値に応じて圧縮機の最大
回転速度を設定しているので、圧縮機の回転数を
冷媒循環系統の圧力が過大になる直前に抑えるこ
とができ、冷凍サイクル系統が備える能力を十分
に発揮させることができる。

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３図は本発明による空気調和装置の第１実施
例の構成を示すブロツク線図で、冷凍サイクル系
統が暖房運転された場合には、圧縮機４によつて
加圧された冷媒は四方弁３→室内熱交換器１→キ
ヤピラリチユーブ５→室外熱交換器２→四方弁３
→圧縮機４の径路で循環し、室内熱交換器１は凝
縮器として、室外熱交換器２は蒸発器としての作
用をする。これに対して冷凍サイクル系統が冷房
運転された場合には、圧縮機４によつて加圧され
た冷媒は四方弁３→室外熱交換器２→キヤピラリ
チユーブ５→室内熱交換器１→四方弁３→圧縮機
４の径路で環流し、室内熱交換器１は蒸発器とし
て、室外熱交換器２は凝縮器として作用する。

一方、圧縮機４は電源１１に繋がれた制御装置
１２によつて駆動されるもので、この制御装置１
２はマイクロコンピユータとインバータ装置等で
なり、このうち、マイクロコンピユータには室温
を検出するセンサ１３の温度信号が与えられ、図
示しない温度設定器の設定値との差に基いて回転
速度に対応する信号を出力すると、インバータ装
置がほぼ25Hz乃至75Hzに変化する信号を圧縮機に
加えている。その結果、圧縮機４の回転数は、
1400rpm乃至4400rpmの範囲で変化するように講
じられており、また、室温と温度設定器との偏差
は概略空気調和負荷に対応するのでこの空気調和
装置は能力可変形として動作する。

一方、制御装置１２のマイクロコンピユータに
は、冷媒の凝縮温度を検出するために室内熱交換
器１または室外熱交換器２のいずれか一方に接触
するセンサ１４が接続されており（図面には両方
が示されている）、この温度信号によつて出力周
波数の上限が決定される。すなわち、大気温度等
の関係から、室外熱交換器２の熱交換が良好な場
合には圧縮機４の回転数を上昇させても冷媒循環
系統の圧力は比較的低く、熱交換器の温度も低い
ので、このような場合には制御装置１２の周波数
を上限の75Hzに調整してもよく、これにより最も
高い効率で運転することができる。反対に、大気
温度等の関係から、室外熱交換器２の熱交換が所
期の通り行なわれない場合にはこれを補うために
圧縮機４の回転数も上昇する。この結果冷媒循環
系統の圧力が上昇し、熱交換器の温度も上昇する
けれども、冷媒循環系統の圧力が過大になると予
想される直前に制御装置１２の周波数の上限を75
Hz以下の例えば70Hzに下げるならば圧縮機の最高
回転数の上限も4060rpmに抑えることができ、冷
媒循環系統の圧力も所定値以下に抑えられる。こ
の場合、蒸発器に比して凝縮器の圧力がより高く
なるので、暖房運転に際してはセンサ１４を室内
熱交換器１に、冷房運転に際してはセンサ１４を
室外熱交換器２に設置する。

第４図は上記実施例の作用を説明するために、
圧縮機の回転数の変化状態を示したもので、空気
調和負荷が大きく変わる領域、すなわち、センサ
１３によつて検出される室温と温度設定器の設定
値との差がT_BとT_C3との間にあり、しかも、冷媒
循環系統の圧力が許容範囲にあれば、圧縮機４の
回転数はその差に応じてN_MINからN_MAX3まで連続
的に変えられる。しかしながら、室温と設定値と
の差がT_C3より小さいT_C2またはT_C1において冷媒
循環系統の圧力が許容値を越える場合には、熱交
換器の温度も上昇するので、これをセンサ１４に
よつて検出し、圧縮機４の最大回転数をそれぞれ
N_MAX2またはN_MAX1に制限するものである。

したがつて、冷媒循環系統の圧力が許容範囲に
あれば、圧縮機４は同図○ハの特性に従つて速度制
御され、室外熱交換器２の熱交換が所期の通りに
行なわれず、この条件が悪化するにつれ、圧縮機
４は同図○ロまたは○イの特性に従つて速度制御され
る。

次に、第５図は本発明による空気調和装置の第
２実施例の構成を示すブロツク線図で、第３図と
同一符号を付したものはこれと同一または相当の
要素を示す。ただし、ここでは冷凍サイクル系統
が冷房運転されており、センサ１３は圧縮機吸込
側の冷媒温度を、センサ１４は室外熱交換器の冷
媒温度をそれぞれ検出するように、冷媒の通路を
形成する配管または熱交換器に接触させて配置し
たものである。

同図において、センサ１３は室内熱交換器１を
通して圧縮機４に環流する冷媒の温度を検出する
ので、その温度が高ければ空気調和負荷も大き
く、反対に、その温度が低ければ空気調和負荷も
小さい。したがつて、センサ１３の出力に応じて
圧縮機３の回転速度を変え、且つ、室外熱交換器
２に設けたセンサ１４の出力によつて回転速度の
上限を変えるならば、前記第１の実施例と同様
に、空気調和負荷に見合つた制御運転が可能とな
る。

特に、この第２実施例におけるセンサ１３およ
び１４は共に室外に設置できるので、制御装置１
２を室外ユニツトに収容しなければならない空気
調和装置にあつては、部屋の壁部を貫通する信号
線を増やさないという意味で有利である。

すなわち、冷暖房能力の大きいもの（２〜5）
にあつては室内ユニツトも大きく、その内部に制
御装置を収納し得るので、センサ１３を室内に設
けても壁部を貫通する信号線がないので支障はな
いが、冷暖房能力の小さいもの（1以下または
マルチエアコン等）にあつては室内ユニツトが小
さくその内部に制御装置を収納することができな
い。したがつて制御装置を室外ユニツトに収容す
ることになるが、前記第１実施例のようにセンサ
１３によつて室温を検出する構成では壁部を貫通
する信号線が増加することになる。したがつて、
その増設ができない状況では、第２実施例の如く
検出器１３によつて圧縮機吸込側の冷媒温度を検
出した方が有利である。

以上の説明によつて明らかな如く、本発明の空
気調和装置によれば、空気調和負荷に応じて冷暖
房能力を合理的に上昇せしめ、しかも、冷媒循環
系統の圧力が過大になる直前に圧縮機の回転数の
上限を抑えて、その圧力の上昇を抑えながら運転
を継続し得るので、運転効率を著しく向上させる
ことができる。

さらにまた、空気調和負荷を検出するセンサ１
３を圧縮機吸込側に設けることで、壁部を貫通す
る信号線の増加を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は空気調和負荷に応じて室温の変化状態
を示した図、第２図は従来の空気調和装置の制御
例を示す特性図、第３図は本発明による空気調和
装置の第１実施例の構成を示すブロツク線図、第
４図は同実施例の作用を説明するための特性図、
第５図は本発明による空気調和装置の第２実施例
の構成を示すブロツク線図、第６図はこの発明の
構成を示すブロツク線図である。１……室内熱交換器、２……室外熱交換器、３
……四方弁、４……圧縮機、５……キヤピラリチ
ユーブ、１１……電源、１２……制御装置、１
３，１４……センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

１ヒートポンプ式の空気調和装置において、空
気調和負荷を検出する第１のセンサと、冷媒の凝
縮温度を検出する第２のセンサと、前記第１のセ
ンサの出力に応じて冷媒送給用圧縮機の回転速度
を設定する回転速度設定手段と、前記第２のセン
サの出力に応じて前記圧縮機の最大回転速度を設
定する最大速度設定手段と、この最大速度設定手
段の最大回転速度を上限として前記回転速度設定
手段の回転速度に従つて前記圧縮機の回転速度を
制御する圧縮機速度制御手段とを備えたことを特
徴とする空気調和装置。