JPS636350A - 空気調和装置 - 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
２Ｉｌするインバータを備えた空気調和装置の改良にｒ
ＪＡする。

（従来の技術） 周波数を可変にするインバータにより、圧縮機の容量を
制御するようになされている空気調和装置において、従
来より、室内ユニットに備えられた室温サーモスタット
から送られてくる室温１直と設定温度値との偏差信号に
応じてインバータの周波数を制御するものが知られてい
る。

しかしながら、上記のような方式では、室内コニッｌ−
と室外ユニットとの間の信号の授受のため両者を接続す
る必要があり、信号線が複雑となる。

特に、室内ユニットが複数台あるときには、それら複数
台の室内ユニットから送られてくる信号を処理するため
に複雑な回路を別ｌ、：備えねばならず、全体の構成が
複雑になるという問題がある。

上記のような問題点を改善するものとして、例えば実開
昭５８−６９７６４号公報に開示されるごとく、室内熱
交換器と四路切換弁の間で例えば冷房時吸入ガスの温度
あるいは圧力を検出し、吸入ガスの温度が一定の目標値
となるようにインバータの周波数を制御して、室内ユニ
ットから空外ユニットへの複雑な信号線や複雑な回路を
省略するものがある。この方法は、吸入ガスの１１９が
、室内熱交換器における飽和蒸発温度を示す指標である
として、吸入ガスの温１立を適正値に保持すれば室内熱
交換器における飽和蒸発温度も適正値近傍に保持される
という考え方に基づくものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記の方法では、信号線を単純にするた
めには室外ユニット側で吸入ガスの温度を検出しなけれ
ばならないが、その時には冷媒の流れにより生ずる室内
ユニットと室外ユニット間の冷媒のガス配管での圧力損
失が見込まれていない。特に室内ユニットの負荷が大き
いときには、冷媒の圧力損失に伴い上記ガス配管での圧
力損失も大きくなり、圧力から換淳される吸入ガスの温
度に比べ室内熱交換器での飽和蒸発温度は実際には高く
なっているので、吸入ガスの温度を一定に保持するよう
に制御していると、室内熱交換器での飽和蒸発温度が適
正値よりも大きく上昇しすぎて、空調能力を十分発揮で
きないという問題がある。なＪ３、以上のことは、暖房
時であれば、高圧圧力又はその圧力相当飽和温度を一定
に制御する場合にも同様の問題が生ずる。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたちのであり、その
目的は、冷媒流量に応じて配管内で生ずる冷媒の圧力損
失を見込んでインバータの周波数を制御する制御目標値
を補正することによって、空気調和ｖｉ置の空ＯＩｌ能
力を十分発揮させることにある。

（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ｖａ（１）、凝縮器（３）、膨張機
構（６）および蒸発器（５）を備え、かつ上記圧縮機（
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（１ａ）を備えた空気調和装置を対象とする。そし
て、冷媒の圧力又は堪泣を制御目標値に保持するように
上記インバータ（１ａ）を制御する制御手段（３１）と
、上記インバータ（１ａ）による圧縮機（１）の運転周
波数に応じて上記制御手段（３１）の制御目標（直を補
正する補正手段（３０）とを備えたことにある。

（作用） 以上の構成により、本発明では、冷媒の温度又は圧力に
応じて、制御手段（３１）によりインバータ（１ａ）の
周波数が制御され、冷媒の温度又は圧力を制御目ｆ！随
に保持しようとする。このと゛き、補正手段（３０）に
より、インバータ（１ａ）の周波数に応じてＭｉｌｌ　
Ｉ２１１目漂直がそのときの冷媒流量に応じた配管での
冷媒の圧力損失に相当する１直だけ補正されるので、空
調能力を十分発揮できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第２図以下に図面に基づいて説
明する。

第２図は、本発明を適用したマルチ型空気調和装置の冷
媒配管系統を示し、（△）は室外ユニット、（Ｂ）〜（
Ｅ）は該室外ユニット（Ａ）に並列に接続された室内ユ
ニットである。上記室外ユニット＜Ａ）の内部には、電
源周波数を可変にするインバータ（１ａ）により能力制
御される圧縮機（１）と、冷房運転時に図中実線の如く
切換わり暖房運転時に図中破線の如く切換る四路切換弁
（２〉と、室外熱交換器（３）とが主要機器として内蔵
されていて、該各機器（１）〜（３）は各々冷媒の連絡
配管（８）で冷媒の流通可能に接続されている。また上
記室内ユニット（Ｂ）・・・（Ｅ）は同一構成であり、
各々室内熱交換器（５）を猫え、かつ該各室内熱交換器
（５）の液冷媒配管（８ａ）には、冷媒流量を調節し減
圧を行う電動膨張弁（６）がそれぞれ介設されている。

また、（７）は上記各室内ユニット＜８）〜（Ｅ）の本
体ケーシングの空気吸込口付近にｇＱ　Ｈされて吸込仝
気温度を検出する室温サーモスタット、（Ｐａ　）は圧
縮機（１）の吸入管（８ｂ）に配置され吸入ガス圧力に
より吸入ガス温度Ｔｅを検出する検出手段としての圧力
センサ、（９）は上記室外ユニット（Ａ）の運転を制御
する室外制御ユニット、（１０）は該案外制御ユニ７＋
〜（９）に信号線にて並列に接続され、各室内ユニット
（Ｂ）〜（Ｅ）の個別運転を制御する至内制ｆｆ１ｌｌ
　１ニットである。上記室外λり御ユニット（９）の内
部には、上記圧力センサ（ＰＣ）からの吸入ガス温度Ｔ
ｅの出力信号を受けて上記インバータ（１ａ）の周波数
ｆを制御する制御回路（２０）と、該制御回路（２０）
の制御目標値下ｅ′を設定する設定回路（２１）と、周
波数ｆに対する制御目標ｈｆｌＴｅ’の補正ｍΔＴｅの
関係を示す補正式を記憶している記憶回路（２２）と、
上記インバータ（１ａ）の周波数信号および上記記憶回
路（２２）の補正式に暴づいて制御目標値Ｔｅ′の補正
量を算出する変換回路（２３）とが備えられている。

第２図において、冷房運転時には、上記四路切換弁（２
）は実線で示すように接続され、圧縮機（１）から吐出
される冷媒の流れは実線矢印の方向となって、冷媒は凝
縮器である室外熱交換器（３）を経て、各室内ユニット
（Ｂ）〜（Ｅ）の分岐に設けられた膨張機構である電動
膨張弁（６）にて絞り作用を受け、蒸発器である室内熱
交換器（５）で気化され配管（８）を経て再び圧縮機（
１）に戻る。

上記冷媒の流れにおいて、各室内ユニット（Ｂ）〜（Ｅ
）は、上記室内制御ユニット（１０）により開度を制御
される上記電動膨張弁（６）によって、各室内の状況を
検出する室温サーモスタット（７）の出力信号に応じて
適度の冷媒流量の分配を受けるように能力制御される。

上記各室内ユニット（Ｂ）〜（Ｅ）の運転状態に応じて
室外ユニット（Ａ）側では、全内熱交換器（５）におけ
る実際の飽和蒸発温度を適正値ＴｅＯ近傍に保持するた
めに、室外制御ユニット（９）に配置される制御回路（
２０）が、圧力センサ（Ｐｅ）から該圧力相当飽和温度
である吸入ガスＷｔｆｆＴｅに変換された信号に応じて
、該吸入ガス温度Ｔｅが設定回路（２１）により下記の
ように設定される制御目標値７　ｅ　Ｌ　に保持される
ようにインバータの周波数ｆを制御する。なお、この周
波数ｒの変化幅は例えば０）１ｚ〜１２０１−１ｚまで
１）−１ｚずつ変化させてもよいし、５　Ｈｚあるいは
１０Ｈｚ毎に段階的に変化ざばでもよく、又は前記変化
幅は２０Ｈ２〜１８０Ｈ２あるいは３０Ｈ２〜１８０１
−１ｚ等に設定してもよいものである。

また、上記室外制御ユニット（９）に配置される記憶回
路（２２）には、第３図のグラフに示すように、補正量
ΔＴｅと、インバータ（１ａ）の周波Ｉｆとの関係を示
す補正式が記憶されている。

第３図のグラフで、実線■は室内ユニット（Ｂ）〜（Ｅ
）から室外ユニット（Ａ）迄の連絡配管（８）の長さが
標ｔｊＡ範囲のとき、破線■は上記連絡配管（８）の長
さが標準範囲より長いとき、破線■は上記連絡配管（８
）の長さが標準範囲よりも短いときに対応し、いずれも
周波数ｆが高くなると冷媒流量のｊ曽加に伴い室内熱交
換器（Ｂ）〜（Ｅ）から圧縮機（１）迄の配管の圧力損
失が増加するので、補正ＭΔＴｅが増大するように設定
されている。ただし、周波数が３０Ｈ７以下では圧力損
失が殆どないので補正しない。また、連絡配管（８）の
長さが長いと圧力損失が増加するので、同じ周波数ｆに
対して補正量ΔＴｅが大きくなるように、また逆に連絡
配管（８）の良さが短いときには、補正量ΔＴｅが小ざ
くなるように■。

■、■の補正式が設定され、その中で、どの式を用いる
かは空気調和装置の据え何時の状態に応じて予め切換え
可能に記憶されている。また、上記変換回路（２３）で
は、上記インバータ（１ａ）の周波数ｆの信号を受けて
、予め上記記憶回路（２２）が記憶している上記補正式
にヰづぎ、補正量Δ７ｅが決定される。設定回路（２１
）には、予め適正な飽和蒸発温度の適正ｆ＋＆Ｔｅａの
１直が制御目標値として設定されており、上記変換回路
（２３）から入力される補正量ΔＴｅを比較演拝し、補
正された制御目標１ｉｔｌＴｅ’　を次式によって粋出
する。

Ｔｅ’＝Ｔｅｏ−ΔＴｅ 第４図に示すように、３０１−Ｉ　２以上では、連絡、
配管の長さに応じて、実線■あるいは破線■、■の如く
、適正ｗｉＴ　ｅｏから周波数に対応する補正量ΔＴｅ
を差引いた関係式に基づいて制御目標値Ｔｅ′を変更す
る。尚、第４図のグラフの■、■。

■は第３図のグラフの■、■、■に各々対応するもので
ある。以上のようにして、制御目標１直Ｔ　ｅ′がその
時の周波数ｆに応じて設定される。

そして、上記υｊ御回路（２ｏ）は、上記設定回路（２
１）により設定される配管での圧力損失を見込んだ制御
目標１１１１ＩＴｅ’に吸入ガス湿度Ｔｅが保持される
ようにインバータ（１ａ）の周波Ｗｌｆを制御し、圧縮
機（１）の容量を制御して室内熱交換器（５）の飽和蒸
発温度を適正値下ｅｏ近傍に保持する。

上記記憶回路（２２）および上記変換回路（２３）によ
り制御目標値下ｅ′を補正する補正手段（３０）が構成
され、上記設定回路（２１）および上記制御回路（２０
）によりインバータ（１ａ）の周波数［を制御するＩｌ
ｌ　ｔｌ１手段（３１）が構成されている。

以上の第２図に示されるような構成により、例えば標準
範囲の連絡配管長を有する空気調和装置において、各室
の空温が上昇して室内ユニット（Ｂ）〜（Ｅ）の負荷が
増大すると、それに応じて圧力センサ（Ｐｅ）で検出さ
れる吸入ガス温度ＴＯが増大するので、制御手段（３１
）によってインバータ（１ａ）の周波数ｆを増大させて
圧縮機（１）の容■を増大させる。

このときの制御１］目標値Ｔｅ′とインバータ（１ａ）
の周波数の変化は下記のようになる。例えば、当初、周
波数ｆが３０Ｈｚで運転していたとする。

このときの制御目標値はＴｅＯである。ここで、室内負
荷が増大したとすると低圧圧力が上昇してＴｅ＞Ｔｅａ
となる。このため、ＴｅをＴｅｏにもどすため、周波数
ｆが増加する。従って、冷媒循ｔ＝ｆｆｉが増加し、吸
入ガス温度Ｔｅは７ｅｏに近づくことになる。

一方、周波ａｆが増加したことにより、制御目標値Ｔｅ
′は補正値ＴｅＯに対し補正ｍΔＴｅ分だけ低下する。

このとき、周波ｖｌｆの増加により低下した吸入ガス温
度Ｔｅと周波数ｆの増加により変更された制御目標値Ｔ
ｅ′との大小関係に応じて次のように収束制御される。

（１）吸入ガス温度Ｔｅが制御目標値Ｔｅ′より下回っ
た場合 この場合は、つぎの制御として周波数ｆを減少させるこ
ととなる。この場合、制御目標値Ｔｅ′も周波数減少分
に見合う補正量Δｌ”ｅ分だけ上昇することとなり、こ
のようにして、−見ハンヂングするようなｉＩＪｗがく
り返されるが、前記補正量ΔＴｅは例えば周波数変化範
囲が３０Ｈｚ　〜１２０Ｈｚの場合、補正ｍΔＴｅはＯ
’　〜１０℃（圧力ｒ２ｋｇ／ａ７）程麿であり、通常
、補正量ΔＴｅの変化に対し１、周波数ｆ変化による圧
力変動の方が大きくなるように設計されるので、少々ハ
ンチングしても最終的には収束することとなる。また、
制御目標値Ｔｅ′は実際の制御においては上下−定の適
温範囲をもつように設定されるので、制ｔｌＯ目標値Ｔ
ｅ′が変化しても、その適温範囲に吸入ガスＵｒ！Ｊ、
Ｔｅが入るように周波数制御がされることとなるので、
過渡状態ではハンチング環条が生じてもそのハンチング
はＱ柊的に収まるものである。

（２）吸入ガス温度Ｔｅが制御目標値Ｔｅ／　より高い
場合 この場合は、つぎの１ＩｉｌＩ御として、周波数ｆをさ
らに増加して吸入ガス温度Ｔｅを制御目標１ｉｅｌＴｅ
　’　に近づけようとする。このような制御がつづ（こ
とにより、吸入ガス′ｃＡ度丁ｅがそのときの副御目ａ
ｌｉ（ＩＴｅ’　に保持されればその状態で運転が続行
され、また吸入ガス温度Ｔｅがそのときの制御目ｅｊ！
Ｉ＋ＱＴｅ’を下回われば前記（１）の制御と同じく制
御される。

なお、前記（１）、（２）のυ１１１１は、周波数［の
変化の設定条件（例えば１０Ｈ２ごとに段階的に変化さ
せるかあるいはＩＨｚごとにいわば無段階に変化させる
か、また周波数の変化の時間間隔として例えば吸入ガス
Ｗｆｆのサンプリング時間を１０秒あるいは２０秒毎に
行うかあるいは常時検出とするか、また制御目標値Ｔｅ
′の’ｒ７１ｒ温範囲の広範囲）によってさらに異なる
態様をもつものである。したがって、室内熱交換器（５
）の実際の飽和蒸発温度は、吸入ガス温度ＴＯを上記補
正手段（３０）により連絡配管（８）の圧力損失ΔＴｅ
で補正した適正ｆＲＴｅｏ（＝Ｔｅ’　＋ΔＴｅ　）か
らのずれがきわめて小さい範囲に保持されているので、
室内ユニット（Ｂ）〜（Ｅ）側では冷房能力を十分発揮
できる。また、室内ユニット（Ｂ）・・・（Ｅ）の負荷
が減少した場合にも、同様の手順で室内熱交換器（５）
の飽和蒸発温度を適正値ＴｅＯ近１角に保持するようυ
ＩＩＩＩすることができる。

これに対し、上記補正がないときには、室内熱交換器（
５）での実際の飽和蒸発温度は本来の制御目標値ＴｅＯ
から大きくずれて（ＴｅＯ＋ΔＴｅ）となるので、特に
、室内ユニット（Ｂ）〜（Ｅ）における負荷が大きくな
りインバータの周波数ｆを増大させ圧縮機（１）の容量
を増加させた高容量運転時には、適正値ＴｅＯからのず
れが大きくなり、十分冷房能力を発揮できない。

このことから１本発明では圧縮機（１）の高容量運転時
に著効を発揮することになる。

尚、本例は吸入ガス温度制御に対し、凝縮温度（凝縮圧
力）−定制御にも同じく適用できるものである。すなわ
ち、この場合には圧力センサを、第２図おいて点線図示
するごとく暖房時高圧となる（冷房時は低圧となる）配
管に設ければよく（Ｐｅ’を参照）、また制御目標値は
、冷房時とは逆になって適正値に補正量を加えることに
よって補正される。

以上、連絡配管（８）の長さが標準範囲にあるとぎにつ
いて説明したが、標準範囲よりも良いときには、第４図
のグラフ■の破線、短いときには、第４図のグラフ■の
破線に示すＴｅ′　とｆの関係に基づき、制御目標値Ｔ
ｅ′を補正することにより、同様の効果を（ｑることが
できる。

また、Ｋ例では、冷媒の飽和蒸発温度を一定に保持する
ようにしているため、圧力センサ（Ｐｅ）を実用するこ
とが好ましいが、吸入ガス温度を検出する温度センサで
もよい。ただし、この温度センサの場合には冷媒の過熱
度の“変化により圧力センサ（Ｐｅ）より不正確となる
が、過熱度の変化分を補正することにより、十分対応可
能である。

また、各室内ユニット（Ｂ）〜（Ｅ）と、室外ユニット
（Ａ）間の連絡配管〈８）の長さの差異が大きいときに
は、それらの平均値を選択すれば、冷媒の飽和蒸発温度
が適正値ＴｅＯ″ｉｉ傍に保持されるように圧縮機（１
）の容量制御を行うことができる。

さらに、上記実施例では、室外ユニット（Ａ）の圧縮機
（１）の吸入ガス圧力と、インバータ（１ａ）の周波数
を検出ずればよく、室内ユニット（Ｂ）〜（Ｅ）にそれ
ぞれ多くのセンサを必要とすることがないので、簡易に
、室内ユニット（Ｂ）〜（Ｅ）の実際の状況に応じた圧
縮機（１）の容量制御を行うことができる。

なお、例えば室内ユニットが１台だけのときのように、
室内ユニットと室外ユニット間の連絡配管がほぼ一定と
みなせる時には、上記実施例における設定回路（２１）
は予め切換え可変とする必要はなく、より低コストで、
圧縮機（１）の容量制御を行うことができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の空気調和装置によれば、
負荷の変動に応じて圧縮機の容量を変更するインバータ
の周波数を変更する際に、冷媒流量に応じた配管の圧力
損失を見込んで補正した値を制御目標値として、この制
御目標値に保持されるように、インバータを制御するよ
うにしたので、空ｖ１能力を十分発揮できる空気調和装
置を提供できる。特に、セパレート型空気調和装置に適
用した場合には、センサ類を少なくしか°つ信号線及び
回路構成を単純化でき、過熱度を検知して制御する方式
等に比べ低コストでもって空気調和装置を構成できる。

【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４図は本発明の実施例を示し、第２図はその
冷媒配管系統および制御信号配線を示すブロック図、第
３図は補正量とインバータ周波数との関係を示すグラフ
、第４図は制御目標値とインバータ周波数との関係を示
すグラフである。 （１’）　・・・圧１１ｆｌ、　　（１ａ　）−・イン
バータ、（３）・・・室外熱交換器（凝縮器）、（５）
・・・室内熱交換器（蒸発器）、（６）・・・電動膨張
弁（膨張機構）、（３０）・・・補正手段、（３１）・
・・制神手段、（Ｐｅ）・・・圧力センサ。 特許出願人　　　ダイキンエ桑株式会社　−゛グ；１ 鳴　− 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機（１）、凝縮器（３）、膨張機構（６）お
   よび蒸発器（５）を備え、かつ上記圧縮機（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（１ａ
   ）を備えた空気調和装置において、冷媒の圧力又は温度
   を制御目標値に保持するように上記インバータ（１ａ）
   を制御する制御手段（３１）と、上記インバータ（１ａ
   ）による圧縮機（１）の運転周波数に応じて上記制御手
   段（３１）の制御目標値を補正する補正手段（３０）と
   を備えたことを特徴とする空気調和装置。