JP2903898B2 - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JP2903898B2
JP2903898B2 JP4254561A JP25456192A JP2903898B2 JP 2903898 B2 JP2903898 B2 JP 2903898B2 JP 4254561 A JP4254561 A JP 4254561A JP 25456192 A JP25456192 A JP 25456192A JP 2903898 B2 JP2903898 B2 JP 2903898B2
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繁治 平良
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  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、インバータを有する
空気調和機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の空気調和機は、コンプレ
ッサを駆動する電動機の運転周波数を室内負荷に応じて
インバータによって制御し、さらに、このインバータの
出力周波数Fに対する出力電圧Vを制御手段によって一
つのV/Fパターンによって制御している。このV/F
パターンは、図4の曲線に示すような形状をしており、
定トルクモードを表す右上がりの直線と定出力モードを
表す横軸に略平行な直線とからなる。定トルクモードの
直線は、V=aF+b で表される。ここで、Vはインバ
ータの出力電圧、Fはインバータの出力周波数、a,bは
定数である。そして、このようなV/Fパターンは冷房
または暖房時のコンプレッサの標準負荷状態で、効率が
最高になるように選定されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の空気調和機では、制御手段によって、一つのV/F
パターンによって、インバータの出力周波数Fに対して
出力電圧Vを制御しているため、選定された標準負荷状
態以外では、効率が悪くなり、消費電力が増大するとい
う問題がある。例えば、冷房時の標準負荷に応じたV/
Fパターンで、暖房時の標準負荷時に出力周波数Fに対
して出力電圧Vを制御すると、冷房時の標準負荷よりも
暖房時の標準負荷の方が大きいから、消費電力が大きく
なる。また、マルチタイプの空気調和機では、コンプレ
ッサの負荷は大きく変動するから、一つのV/Fパター
ンでは対応することができない。
【0004】そこで、この発明の目的は、複数のV/F
パターンの中から、最適なV/Fパターンをコンプレッ
サの負荷に応じて選択することによって、消費電力を低
減することができる空気調和機を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明は、コンプレッサと室外熱交換器と
膨張手段と室内熱交換器を有する冷媒回路と、上記コン
プレッサを駆動する電動機の運転周波数を制御するイン
バータと、上記インバータの出力周波数に応じて出力電
圧を制御する制御手段を備える空気調和機において、上
記コンプレッサの負荷を検出する負荷センサと、上記イ
ンバータの出力周波数に対する出力電圧を表わす少なく
とも二つのV/Fパターンを格納するV/Fパターン格
納手段と、上記負荷センサの出力に基づき、上記V/F
パターン格納手段から一つのV/Fパターンを選択して
上記制御手段に出力して、上記制御手段にこのV/Fパ
ターンに従って出力周波数に応じて出力電圧を制御させ
るV/Fパターン選択手段とを備え、上記冷媒回路に用
いる冷媒は、R32、またはR125、またはR134
a、またはR32とR125の混合冷媒、またはR32
とR134aの混合冷媒であることを特徴としている。
【0006】請求項2の発明は、上記冷媒回路は、四路
切換弁を有して、上記空気調和機は、冷房運転と暖房運
転が可能であり、冷房運転を行なうか暖房運転を行なう
かを判別する冷暖判別手段を備え、上記V/Fパターン
選択手段は、上記冷暖判別手段の判別結果に基づき、V
/Fパターンを選択することを特徴としている。
【0007】
【作用】請求項1の発明によれば、上記V/Fパターン
格納手段は少なくとも二つのV/Fパターンを格納して
いる。上記負荷センサはコンプレッサの負荷を検出し、
この負荷センサの出力に基づき、V/Fパターン選択手
段は、V/Fパターン格納手段に格納されている複数の
V/Fパターンの中から一つのV/Fパターンを選択す
る。上記制御手段は上記選択されたV/Fパターンに従
ってインバータの出力周波数Fに対する出力電圧Vを制
御する。
【0008】このように、コンプレッサの負荷に応じて
複数のV/Fパターンの中から一つのV/Fパターンを
選択して、このV/Fパターンに従ってインバータの出
力電圧を制御するので、効率が向上し、成績係数(CO
P)が向上する。
【0009】また、この請求項1の発明によれば、冷媒
は、R32、またはR125、またはR134a、また
はR32とR125の混合冷媒、またはR32とR13
4aの混合冷媒である。これらの冷媒は、通常の冷媒で
あるR22よりも、コンプレッサに対する負荷の変動を
大きくするが、複数のV/Fパターンの中から一つのV
/Fパターンを選ぶから、負荷の変動に対処することが
でき、消費電力を低減することができる。
【0010】また、請求項2の発明によれば、空気調和
機は四路切換弁を有して、冷暖兼用であり、冷暖判別手
段は冷房運転を行うか暖房運転を行うかを判別する。上
記V/Fパターン選択手段は、上記冷暖判別手段の判別
結果に基づき、上記V/Fパターン格納手段から一つの
V/Fパターンを選択する。したがって、冷房と暖房と
で負荷が変動しても、最適な一つのV/Fパターンを選
択できるので、効率が高くなる。
【0011】
【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。
【0012】図1において、1はコンプレッサ、2は四
路切換弁、3は室外熱交換器、4は膨張手段としての電
動膨張弁、5は膨張手段としてのキャピラリチューブ、
6は室内熱交換器、7はアキュムレータであり、これら
は配管で接続されて冷媒回路を構成している。
【0013】21はコンプレッサ1の吐出側の圧力を検
出する負荷センサとしての高圧用圧力センサ、22はコ
ンプレッサ1からの吐出冷媒の温度を検出する負荷セン
サとしての吐出温度サーミスタ、23は室外熱交換器3
の温度を検出する負荷センサとしての室外熱交温度サー
ミスタ、24は外気温度を検出する負荷センサとしての
外気温度サーミスタ、25は室内熱交換器6の温度を検
出する負荷センサとしての室内熱交温度サーミスタ、2
6は室内温度を検出する負荷センサとしての室内温度サ
ーミスタ、27はコンプレッサ1の吸込側の圧力を検出
する負荷センサとしての低圧用圧力センサである。
【0014】31はコンプレッサ1を駆動する三相誘導
電動機(図示せず)を室内負荷に応じた周波数で駆動する
インバータ、32は上記インバータ31から室内負荷に
応じた周波数Fの信号を出力させる通常の制御を行う他
に、後述する選定されたV/Fパターンで、インバータ
31から出力周波数Fに応じた出力電圧Vを出力させる
制御装置である。
【0015】上記制御装置32は図2に示すように動作
する。
【0016】まず、ステップS1で、高圧用圧力センサ
21の出力と低圧用圧力センサ27の出力との差にある
定数を掛けて、コンプレッサ1の負荷を計算する。な
お、この実施例では、コンプレッサ1の吐出側の圧力と
吸込側の圧力との差に基づき、コンプレッサ1の負荷を
計算したが、室内の熱交温度サーミスタ25と室内温度
サーミスタ26の出力に基づき、室内熱負荷を加味し
て、コンプレッサ1の負荷を計算してもよい。さらに、
吐出温度サーミスタ22,室内熱交温度サーミスタ23
および外気温度サーミスタ24の出力を利用して、室内
熱負荷を求めてもよい。
【0017】次に、ステップS2で、図示しないリモー
トコントローラからの出力等に基づき、冷房運転を行っ
ているか、暖房運転を行っているか判別する。このステ
ップS2は冷暖判別手段を構成する。冷房運転を行って
いると判別すると、ステップS3に進む。
【0018】ステップS3では、ステップS1で計算し
た負荷を予め定めたしきい値と比較して、その負荷が大
中小のいずれであるか判別する。その負荷が小であると
判別すると、ステップS4に進み、V/Fパターン格納
手段としての図示しないメモリーから図3に示すV/F
パターンS4を選択する。このV/FパターンS4は上
記メモリーにテーブルの形に記憶しておいてもよく、あ
るいは、上記V/FパターンS4を表す数式の係数を記
憶しておいてもよい。
【0019】ステップS3で、負荷が中であると判別す
ると、上記メモリーから図3に示すV/FパターンS5
を選択する。ステップS3で負荷が大、すなわち、冷房
時の過負荷状態であると判別すると、メモリーから図3
に示すV/FパターンS6を選択する。
【0020】一方、ステップS2で暖房運転をしている
と判別すると、ステップS9に進み、ステップ1で算出
した負荷を予め定めたしきい値と比較して、その負荷が
大中小のいずれであるか判別する。その負荷が小である
と、ステップS10に進み、図3に示すV/Fパターン
S10を選択し、その負荷が中であると、ステップS1
1に進み、図3に示すV/FパターンS11を選択し、
その負荷が大であると、ステップS12に進み、図3に
示すV/FパターンS12を選択する。上記V/Fパタ
ーンは、図3に示すように、S4,S10,S5,S11,
S6,S12の順に、出力電圧が高くなる。上記ステッ
プS3,S4,S5,S6,S9,S10,S11,S12は
V/Fパターン選択手段を構成する。
【0021】ステップS7では、ステップS4,S5,S
6,S10,S11またはS12で選択した一つのV/F
パターンに基づいて、インバータ31の出力周波数Fに
応じたインバータの出力電圧Vが得られるように制御を
行う。この制御は従来の通常の制御と同じである。
【0022】このように、この実施例の空気調和機は、
高圧用圧力センサ21と低圧用圧力センサ27の出力に
基づき、コンプレッサ1の負荷をステップS1で計算
し、このコンプレッサ1の負荷に基づき、ステップS3
〜S6およびステップS9〜S12で最適なV/Fパタ
ーンを選択しているので、コンプレッサ1の負荷に応じ
た出力電圧Vをインバータ31から三相誘導電動機に入
力して、コンプレッサ1を駆動するので、効率が高くな
り、消費電力が低減する。
【0023】また、この実施例の空気調和機は、四路切
換弁2を備えて、この四路切換弁2を切り換えて、冷房
運転と暖房運転ができ、ステップS2で冷房運転か暖房
運転かを判別して、冷房運転時にはV/FパターンS
4,S5,S6を選択し、暖房運転時にはV/Fパターン
S10,S11,S12を選択するようにしているので、
冷房時でも暖房時でも、最適な出力電圧を得ることがで
き、したがって、効率が高くなり、消費電力が低減す
る。
【0024】上記実施例では、一室形の空気調和機につ
いて述べたが、多室形、つまり、複数の室内熱交換器が
並列に接続されたマルチタイプの空気調和機にもこの発
明を適用することができる。マルチタイプの空気調和機
では、コンプレッサの負荷変動が大きいので、複数のV
/Fパターンの中から一つのV/Fパターンを負荷に応
じて選択するようにすると、消費電力を低減する効果が
極めて大きい。
【0025】また、この空気調和機に使う冷媒は、特別
な冷媒に限定されるものではないが、R32、またはR
125、またはR134a、またはR32とR125の
混合冷媒、またはR32とR134aの混合冷媒を用い
た場合には、コンプレッサ1の負荷変動が特に大きくな
るので、複数のV/Fパターンの中から一つのV/Fパ
ターンを負荷に応じて選択するようにすると、消費電力
を低減する効果が極めて大きい。
【0026】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項1の発
明によれば、V/Fパターン格納手段に少なくとも二つ
のV/Fパターンを格納し、コンプレッサの負荷を検出
する負荷センサの出力に基づき、V/Fパターン選択手
段によって、上記V/Fパターン格納手段に格納されて
いる複数のV/Fパターンの中から一つのV/Fパター
ンを選択し、上記選択されたV/Fパターンに従ってイ
ンバータの出力周波数Fに対する出力電圧Vを制御手段
によって制御するので、効率を向上して、消費電力を低
減することができる。
【0027】また、この請求項1の発明によれば、冷媒
は、R32、またはR125、またはR134a、また
はR32とR125の混合冷媒、またはR32とR13
4aの混合冷媒である。これらの冷媒は、通常の冷媒で
あるR22よりも、コンプレッサに対する負荷の変動を
大きくするが、複数のV/Fパターンの中から一つのV
/Fパターンを選ぶから、負荷の変動に対処することが
でき、消費電力を低減することができる。
【0028】請求項2の発明によれば、冷暖判別手段が
冷暖兼用の空気調和機が冷房運転を行うか暖房運転を行
うかを判別し、V/Fパターン選択手段は、上記冷暖判
別手段の判別結果に基づき、V/Fパターン格納手段か
ら一つのV/Fパターンを選択するので、冷房と暖房と
で負荷が変動しても、最適な一つのV/Fパターンを選
択でき、したがって、効率を向上して、消費電力を低減
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1はこの発明の一実施例の空気調和機のブ
ロック図である。
【図2】 図2は上記実施例の制御装置の動作を示すフ
ローチャートである。
【図3】 図3は上記実施例の複数のV/Fパターンを
示す線図である。
【図4】 図4は従来の空気調和機の一つのV/Fパタ
ーンを示す図である。
【符号の説明】
1…コンプレッサ、2…四路切換弁、3…室外熱交換
器、4…電動膨張弁、6…室内熱交換器、21…高圧用
圧力センサ、27…低圧用圧力センサ、31…インバー
タ、32…制御装置。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−18392(JP,A) 特開 昭61−223446(JP,A) 特開 昭64−16297(JP,A) 特開 平2−70291(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F25B 13/00 F25B 1/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンプレッサと室外熱交換器と膨張手段
    と室内熱交換器を有する冷媒回路と、上記コンプレッサ
    を駆動する電動機の運転周波数を制御するインバータ
    と、上記インバータの出力周波数に応じて出力電圧を制
    御する制御手段を備える空気調和機において、 上記コンプレッサの負荷を検出する負荷センサと、 上記インバータの出力周波数に対する出力電圧を表わす
    少なくとも二つのV/Fパターンを格納するV/Fパタ
    ーン格納手段と、 上記負荷センサの出力に基づき、上記V/Fパターン格
    納手段から一つのV/Fパターンを選択して上記制御手
    段に出力して、上記制御手段にこのV/Fパターンに従
    って出力周波数に応じて出力電圧を制御させるV/Fパ
    ターン選択手段とを備え、 上記冷媒回路に用いる冷媒は、R32、またはR12
    5、またはR134a、またはR32とR125の混合
    冷媒、またはR32とR134aの混合冷媒であること
    を特徴とする空気調和機。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の空気調和機において、
    上記冷媒回路は、四路切換弁を有して、上記空気調和機
    は、冷房運転と暖房運転が可能であり、 冷房運転を行なうか暖房運転を行なうかを判別する冷暖
    判別手段を備え、 上記V/Fパターン選択手段は、上記冷暖判別手段の判
    別結果に基づき、V/Fパターンを選択することを特徴
    とする空気調和機。
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JP4626124B2 (ja) * 2003-02-18 2011-02-02 富士電機システムズ株式会社 電動機の制御装置
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