JPS6332257A - 空気調和装置の制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、運転周波数の変更により圧縮機の容量を制御
するインバータを備えた空気調和装置の制御装置の改良
・に関する。

（従来の技術） 従来より、周波数を可変にするインバータにより、圧縮
機の容量を制御するようにした空気調和装置において、
上記インバータの出力周波数に応じて減圧機構−とじて
の電動膨張弁の開度を制御するものが知られている。こ
れは室内負荷に見合ってインバータの出力周波数を制御
し、同時に電動膨張弁の開度をその出力周波数に応じて
変化させて冷媒の流量を制御しようとするものであるが
、このときに冷媒・の過熱度が適正範囲から外れて、圧
縮機が湿り運転あるいは過熱運転となって空調能りを十
分発揮できないという問題がある。

上記問題点に対処するものとして、従来、例えば特開昭
５８−２０．５０５７号公報に開示されるごとく、電動
膨張弁の開度をインバータの出力周一　　２　− 波数に応じた所定の値に設定するとともに、冷媒の飽和
蒸発温度と吸入ガス湯麿とを測定して得られる過熱度で
電動膨張弁の開度を増減して負荷追随性を早めようとす
るものがある。このとぎ、電動膨張弁の動作と過熱度は
制御対象の応答遅れのためハンチングを生ずるが、この
公報のものではインバータの出力周波数に応じて電動膨
張弁の最大開度と最小開度を制限して上記ハンチングを
防止しようとするものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記のものでは、過熱度を検出するため
に２つの温度レンサーを必要どするに加えて、ハツチン
グを防止しようとすると、電動膨張弁の最大開度制限お
よび最小開度制限のための制御部が必要であり、制御回
路が複雑になる欠点がある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、電動膨張弁の開度を湿り運転にならないよう絞り
側に制御しておき、過熱運転に入ったときのみに上記開
度を増大修正することににつて、信頼性が高くかつ空気
調和装置の空調能力が十分発揮される制御装置を安価に
提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は第１図に
示すように、圧縮ｍ（１）、凝縮器（６）、冷媒の絞り
作用を行う電動膨張弁（５）および蒸発器（４）を備え
るとともに、上記圧縮機（１）の運転周波数を変更して
その容量を調整するインバータ（９）を備えた空気調和
装置を対象とする。

そして、この空気調和装置の制御装置として、上記イン
バータ（９）の出力周波数に応じて上記電動膨張弁（５
）の開度を冷媒湿り運転領域にならないよう予め設定さ
れた設定値に絞り制御する制御手段（１１）と、上記圧
縮機（１）からの吐出ガス冷媒の状態量を検出する状態
量検出手段（ＴＨ２）と、上記状態量検出手段（ＴＨ２
）の出力を受け、吐出ガス冷媒の状態量が所定値よりも
大きい冷媒過熱運転領域になると、上記電動膨張弁（５
）の開度を上記設定値から増大補正する補正−４一 手段（１５）とを備える構成にしたものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、空気調和装置の運転時
、制御手段（１１）により、電動膨張弁（５）の開度が
インバータ（９）の出力周波数の値に応じて予め絞り側
に設定された設定値に固定されて湿り運転領域にならな
いよう制御される。

そして、負荷変動により過熱運転となったときには圧縮
機（１）からの吐出ガス冷媒の状態量（温度、圧力）が
上昇変化し、それが状態量検出手段（ＴＨ２）によって
検知され、補正手段（１５）によって、インバータ（９
）の出力周波数は変えずに電動膨張弁（５）の開度のみ
が増大修正されるので、過熱運転が直ちに解消されるこ
とになり、空気調和装置の空調能力を１−分発揮するこ
とができる。

したがって、湿り運転および過熱運転が有効に防止され
るので、信頼性が向上するとともに、状態量検出手段（
ＴＨ２）として温度レンサー又は圧力センサーが１つで
済み、構造が簡単となり安価なものとなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第２図以下の図面に基づいて詳
細に説明する。

第２図は本発明をセパレート型空気調和装置に適用した
場合の冷媒配管系統を示し、（Ａ＞は室外ユニット、（
Ｂ）は室内ユニットであって、該室外ユニット（Ａ’）
には、周波数を可変にするインバータ（９）により容量
が調整される圧縮機く１）と、冷房運転時には第２図実
線に示すごとく切換わり暖房運転時には破線に示すごと
く切換わる四路切換弁（２）と、アキュムレータ（３）
と、冷房運転時に凝縮器、暖房運転時に蒸発器となる室
外熱交換器（６）と、冷媒流量を調整して冷媒の絞り作
用１行う電動膨張弁（５）とが主要機器として、また上
記室内ユニット（Ｂ）には、冷房運転時に蒸発器、暖゛
房運転時に凝縮器となる室内熱交換器（４）が主要機器
として各々配設されており、上記各主要機器は冷媒配管
（８）によってそれぞれ接続されている。また、（ＴＨ
ｌ）−〇　　− は室内温度を検出する室温サーモスタット、（１０）は
上記インバータ（９）および電動膨張弁（５）を制御す
るコントロールユニットである。

尚、（７）は上記電動膨張弁（５）と並列に接続された
キャピラリーデユープである。

そして、冷房運転時、冷媒の流れは実線矢印に示すよう
になり、圧縮機（１）から吐出された冷媒は室外熱交換
器（６）（凝縮器）にて凝縮液化された後、電動膨張弁
（５）によって絞り作用を受けて室内熱交換器（４）（
蒸発器）で気化され、アキュムレータ（３）を経て再び
圧縮機（１）に還流される。以上の冷媒の流れにおいて
、上記コントロールユニット（１０）は、上記室温サー
モスタット（ＴＨｌ）より入力される室内温度と設定渇
麿との偏差信号に応じて上記インバータ（９）の周波数
を調整する周波数信号を出力するとともに、内部に電動
膨張弁（５）の開度を設定するためのパルス信号を出力
する設定装置（１１）を備えていて、該設定装置（１１
）によって、該周波数信号の値ｆに応じて上記電動膨張
弁（５）の開−７一 度を湿り運転とならないように予め絞り側に設定された
設定値Ｎに制御するパルス信号を出力する制御手段を構
成している。

上記コントロールユニット（１０）に予め設定された周
波数信号値ｆと該パルス信号の設定値Ｎとの関係を下記
第１表に示す。第１表において、上段はインバータ（９
）の周波数信号値ｆ、中段は暖房運転時の周波数信号値
ｆに対応して出力されるパルス信号値Ｎ１下段は冷房運
転時に出力されるパルス信号値Ｎであって、いずれも周
波数信号値ｆの増大に応じて増大するように設定されて
いる。

第１表 第３図（イ）および（ロ）はそれぞれ冷暖房運転時の上
記第１表に示ず電動膨張弁の開度で制御される通常運転
における温度変化を示したグラフであって、冷房運転時
を例にとって以下に通常運転の制御方法の概略を説明す
る。

第３図（イ）において、Ｔｎは室温サーモスタット（Ｔ
Ｈｌ）の設定値、ＴＳは室温サーモスタット（ＴＨｌ）
により実測される室温としての空気調和装置の吸込空気
温度、ΔＴは吸込空気温度ＴＳと設定値Ｔｎとの偏差に
対して偏差ゾーンを区分するための偏差幅単位値で通常
０．５℃程度に定められている。Ｎはインバータ（９）
の周波数ステップである。通常、運転開始時には室温が
高く吸込空気温度と設定値との偏差（Ｔｓ　−Ｔｎ　）
が大きいので、例えばＮ＝５と設定されて、イニシャル
モードで室内の速やかな瀉麿低下を期している。偏差（
ＴＳ−Ｔｎ）が時間ｔ１１　（通常５分程度に設定され
る）以内に３ΔＴ以下に達するとイニシャルモードが終
了し、標準制御が行われるバランスモード域に入る。こ
のバランスモード域−〇　　− においては、偏差（Ｔｓ　−Ｔｎ　＞が２八Ｔ以下にな
れば、周波数ステップＮを１ステップ減少して圧縮機（
１）の運転容量を下げ、温度変化を緩やかにし偏差（Ｔ
ｓ　−Ｔｎ　）がΔＴ以下になれば更に周波数ステップ
を１ステップ減少する。即ち、標準制御においては、偏
差（Ｔｓ　−Ｔｎ　）がΔＴ単位に設定されるゾーン区
分を下方に越えたときには周波数ステップを１ステップ
減少し、逆に偏差中区分を上方に越えたときには１ステ
ツプ増加して、室内温度が居住者に最も快適感を与える
快適ゾーン（Ｔｓ　−Ｔｎ　＝Ｏ〜ΔＴ）に収束するよ
うになされるとともに、時間ｔ１３（３分程度）間連続
して快適ゾーンに達しないときには、ＴＳ−Ｔｎ＞ΔＴ
であれば周波数ステップを１ステツプ増加し、ＴＳ−Ｔ
ｎくＯであれば逆に１ステップ減少させ、快適ゾーンに
達する時間を早めるようになされている。

また、室内の広さ等の環境によってイニシャルモード域
において時間ｔ　１１以内に偏差（Ｔｓ　−Ｔｎ）が３
八Ｔ以下にならないときにはＮ＝１０に変更して、その
後時間ｔ＋２（１５分程度）以内に偏差（Ｔｓ　−Ｔｎ
　）が３ΔＴ以下になればＮ＝５に変更して上記標準制
御が行われる。時間ｔ１２経過後も偏差（ＴＳ　−Ｔｎ
　）が３△丁以下にならないときにはＮ＝７に変更した
後、３ΔＴ以下になった時点でＮ＝５に変更して上記標
準制御が行われる。

なお、運転開始前から室温が設定値以下の場合は初期設
定時にＮ−１（ステップ）として標準制御が行われる。

以上冷房運転時について説明したが、暖房運転時におい
ては、第３図（ロ）のグラフに示すように、冷房運転時
と周波数ステップの切換えと、偏差（ＴＳ　−Ｔｎ　）
の符号との関係を逆にすれば全く同様である。

以上のように、空気調和装置の冷暖房運転時の通常運転
においては、室温サーモスタット（ＴＨｌ）の設定値と
吸込空気温度の偏差（Ｔｓ−Ｔｎ）に応じてインバータ
（９）の周波数が変更され、圧縮′Ｒ（１）の容置制御
が行われ、その出力周波数の値に応じて電動膨張弁（５
）の開度が絞り側に設定され、運転開始時から常に湿り
運転域に入ることがないようになされている。しかしな
がら、上記通常運転では冷媒の過熱度が上昇して、空調
能力が十分発揮されない状況が生ずるので、以下のよう
に過熱運転を防止する制御が行われる。

第２図において、（ＴＨ２）は圧縮機（１）の吐出管に
配置され冷媒の吐出ガス温度Ｔ２を検出する冷媒状態量
検出手段としての温度センサーで、該温度センサー（Ｔ
Ｈ２）の出力は上記コントロールユニット（１０）に入
力されている。そして、該コントロールユニット（１０
）において、吐出ガス温ａ　Ｔ　２の信号を受け、予め
設定された吐出ガス温度の過熱限界温度ＴＣ＋、適正範
囲の上限設定値ＴＣ２，適正範囲の下限設定値ＴＣ３と
比較して、冷媒が過熱領域に入った場合には上記電動膨
張弁（５）の開度を第１表で示すインバータ（９）の周
波数で決まる設定値から増大修正する運転解消制御を行
うようになされている。

以下、第４図のフローチャートに基き、冷房運転時の過
熱運転解演制御の手順を説明する。

ステップＳ１において上記の通常運転を行っているとき
には、常に吐出ガスＭＡ　ａ　Ｔ　２が上限値ＴＣ４・
より大きいか否かを判定して、ＴＣ２Ｃ１，下のＮｏで
あれば適正範囲にあるので通常運転を続行し、ＴＣ２よ
り大きいＹＥＳのとぎには電動膨張弁〈５）の開度の絞
りすぎによる過熱度上昇であるのでステップＳ３に移行
して電動膨張弁（５）の開度のみを△Ｓｉ　　（ここで
、ｉはインバータの周波数ステップで、ΔＳｉはｉの値
に応じて設定される開度補正量）だけ増大修正する。こ
のとき、インバータ（９）の周波数は変化させない。そ
してステップＳ４で、ステップＳ３における開度の増大
修正をｎ回行ったか否かを判定し、ｎ回行っていないＮ
ＯのときにはステップＳ５に移行して、Ｔ２が適正範囲
の下限値ＴＣ３より小さいか否かを判定し、丁Ｚく丁Ｃ
３のＹＥＳであればステップＳ１に移行して通常運転に
戻る。ステップＳ５での判定がＴ２≧Ｔ（ｌｉ３のＮｏ
のときにはさらにステップＳ６でＴ２が過熱限界値ＴＯ
＋より太きいか否かを判定し、Ｔ２）ＴＣｉのＹＥＳの
ときには冷媒の温度が上昇しすぎであるので運転を停止
する。一方、Ｔ２≦ＴＣ＋のＮＯのときにはステップＳ
１に進み、ステップＳ３で電動膨張弁（５）の開度をΔ
Ｓｉ増大修正してからｔｃ１秒経過したか否かを判定し
、まだ経過していないＮＯのときにはステップＳ５に戻
ってステップ８５〜Ｓｙの手順を繰返し、ｔｅ１秒後経
過したＹＥＳのときにはステップＳ２に戻ってステップ
８２〜Ｓ４の手順を繰返す。

以上の手順を繰り返した後、ステップＳ４での判定結果
が電動膨張弁（５）の開度の増大修正を′ｎ回行いＹＥ
ＳになったときにはステップＳ８に移行する。ステップ
Ｓｓ　、８９およびＳ　＋ｅの手順は上記ステップＳｓ
　、Ｓｓ　、　Ｓｙとそれぞれ同一゛であって、ステッ
プ８７〜８１０での判定手順の途中で、Ｔ２がＴＯ＋よ
り大きくなったときには運転を停止し、Ｔ２がＴＣ＋以
下のままで電動膨張弁（５）の開度の増加修正時からｔ
ｃ１秒経過するまではステップ８８〜Ｓｈｏの手順を繰
返し、ｔｃ。

秒経過したときには、ステップＳｏに進んでＴ２がＴＣ
Ｐより大きいか否かを判定する。ステップＳｎでの判定
がＴ２≦ＴＣ２のＮｏであるときにはステップＳ８に戻
ってステップ８８〜Ｓ１１を繰り返す。一方、ステップ
３ｕでの判定が、Ｔ２）Ｔｅ３のＹＥＳのときには、ス
テップＳ１２に進んでインバータ（９）の周波数ステッ
プＮを１ステツプ減少させるとともに、電動膨張弁（５
）の開度を第１表に示されるような周波数の値で定まる
設定値に戻して、ステップＳ５に戻り、上記手順を繰り
返す。

以上のフローにおいてステップ８２．８ｓによって、冷
媒過熱運転領域になると電動膨張弁（５）の開度を設定
値から増大補正する補正手段（１５）が構成されている
。

以上、冷房運転時について説明したが、暖房運転時につ
いても同様の手順で過熱運転解消制御が行われる。

したがって、上記実施例では、通常運転時には運転開始
時から時間経過後、電動膨張弁（５）の開度がインバー
タ〈９）の周波数に応じた絞り側の設定値に固定される
ため、冷媒の湿り運転が確実に防止される。そして、こ
のような運転中に過熱度が増大して例えば第５図の曲線
■〜■に示すように吐出ガス温度Ｔ２が適正範囲の上限
値ＴＣ２を越えたときには電動膨張弁（５）の開度を上
記設定値から増大補正するので、通常は第５図の曲線■
〜■のようにＴ２が低下する。このとき第４図のフロー
ヂャートにおいて、ステップＳ４で例えばｎ＝５と設定
しであるとすると、第５図の曲線■あるいは■のように
、Ｔ２が電動膨張弁（５）の開度をΔ３ｉずつ開ける増
大補正を４回行うまでに適正範囲の上限値ＴＣ２以下に
なった場合には過熱運転が解消されるとともに、Ｔ２が
下限値ＴＣ３未満となった時点で、ステップＳ５により
通常運転に戻されて、開度は再び第１表の設定値に従う
ように絞られるので湿り運転に入るのが防止される。ま
た、第３図の曲線■のように、電動膨張弁（５）の開度
が４回増大修正されてもＴ２がＴＯ２以下にならないと
きには更にｔｃ１秒待機する。そして、Ｔ２がＴ０２以
下になればステップＳｎによりステップＳ８に戻してス
テップ８８〜Ｓ　＋ｏの手順を繰り返すので第３図の曲
線■に示すようにＴ２が低下してＴｅ３より低くなった
時点で通常運転に戻され、過熱運転が解消され湿り運転
も防止される。また、ｔｃ１秒待機してもＴ２がＴＯ２
以下にならないときには、ステップ８１２でインバータ
（９）の周波数を１ステツプ下げるとともに膨張弁（５
）の開度を設定値に戻してステップＳ５に戻すので、上
記ステップ８５〜Ｓ７の手順で過熱運転が解消されると
ともに湿り運転が防止される。また、第３図の曲線■の
ように何らかの原因によって、いずれかの段階でＴ２が
過熱限界値ＴＯ＋を越えたときには、ステップＳ６ある
いはステップＳ９によって運転が停止されて冷媒の異常
過熱による圧縮機の焼付きが防止される。

また、上記実施例では冷媒の状態量検出手段として圧縮
機（１）の吐出管に温度センサーを配置するだけで済む
ので、従来の飽和蒸発温度と吸入管温度の差で過熱度を
検知する方法に比べて制御回路も単純化されて安価に構
成できるものである。

また、本発明は上記実施例の如きセパレート型空気調和
装置に限らず、各種型式の空気調和装置に適用可能であ
る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、インバータによ
り容量制御される圧縮機を備えた空気調和装置において
、冷媒の絞り作用を行う電動膨張弁の開度をインバータ
の周波数に応じて湿り運転とならない設定値に固定する
とともに、冷媒の圧縮機での吐出ガス冷媒の状態量が所
定値よりも大きい過熱運転領域になると電動膨張弁の開
度のみを増大補正するようにしたので、運転開始時から
湿り運転を有効に防止し、かつ過熱運転に入ったときに
はそれをすみやかに解消して正常運転状態に戻すことが
でき、よって空調能力を十分発揮することができるとと
もに信頼性の向−ヒを図ることができる。また、センサ
ーが１つで済み、制御回路も単純化されて低廉化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図〜第５図は本発明の実施例を示し、第２図はその
冷媒配管系統図、第３図（イ）および（ロ）はそれぞれ
冷房運転時および暖房運転時の通常運転制御モードを示
す説明図、第４図は過熱解消運転制御のフローチャート
図、第５図は過熱解消運転における吐出ガスｔＡ　１ｊ
　Ｔ　２の変化例を示す説明図である。 （１）・・・圧縮機、（４）・・・室内熱交換Ｂ（蒸発
器）、（５）・・・電動膨張弁、（６）・・・室外熱交
換器（凝縮器）、（９）・・・インバータ、（Ｔ　Ｈ２
）・・・温痩センサー（状態量検出手段）、（１１）・
・・設定装置（制御手段）、（１５）・・・補正手段。 第５図 時開を 第１図 ％翁トーへ 老澗Ｓ−へ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機（１）、凝縮器（６）、冷媒の絞り作用を
   行う電動膨張弁（５）および蒸発器（４）を備えるとと
   もに、上記圧縮機（１）の運転周波数を変更してその容
   量を調整するインバータ（９）を備えた空気調和装置に
   おいて、上記インバータ（９）の出力周波数に応じて上
   記電動膨張弁（５）の開度を冷媒が湿り運転領域になら
   ないよう予め設定された設定値に絞り制御する制御手段
   （１１）と、上記圧縮機（１）からの吐出ガス冷媒の状
   態量を検出する状態量検出手段（ＴＨ２）と、上記状態
   量検出手段（ＴＨ２）の出力を受け、吐出ガス冷媒の状
   態量が所定値よりも大きい冷媒過熱運転領域になると、
   上記電動膨張弁（５）の開度を上記設定値から増大補正
   する補正手段（１５）とを備えたことを特徴とする空気
   調和装置の制御装置。