(57)【要約】【課題】トルク制御と負荷対応制御の切換えをスムーズに行うことにより、圧縮機の安定した運転を確保することができる空気調和機を提供すること。【解決手段】圧縮機の運転周波数変更時に、少なくとも変更前の運転周波数と目標運転周波数との間にトルク制御と負荷対応制御の切換え周波数が含まれる場合には、所定時間この切換え周波数を維持して、その後再度目標運転周波数まで変化させるように制御を行うようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量可変型圧縮機と凝縮器と流量固定型減圧手段と蒸発器とが冷媒配管により順次接続され、前記圧縮機の運転速度を変化させるインバータ装置を有する空気調和機であって、
前記圧縮機の運転速度が所定値以下のときは前記圧縮機の１回転中における負荷トルク変動に応じて前記インバータ装置の出力電圧を変化させるトルク制御を行う一方、前記圧縮機の運転速度が前記所定値より大きいときは負荷に見合った能力を出力するのに必要な運転周波数に変更する負荷対応制御を行い、運転周波数を変化させるに際し前記所定値を通過する場合、運転周波数を所定時間前記所定値に維持した後、再度目標運転周波数まで変化させるようにしたことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容量（周波数）可変型圧縮機を備えた空気調和機に関し、より詳しくは、圧縮機の運転制御方法としてトルク制御を採用する空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トルク制御により圧縮機の運転を制御する従来の空気調和機では、圧縮機の１回転中における負荷トルク変動に応じてインバータ装置の出力電圧を変化させてトルク制御を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、圧縮機運転周波数を減少させる場合、圧縮機の入力電流の急上昇を抑制するため、圧縮機モーターへの交流電流やインバータ用直流電圧などに関係なく圧縮機の運転周波数減少速度を増加速度より遅くしているものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
さらに、圧縮機運転周波数が減少する際に、減少途中の所定の運転周波数で所定時間その運転周波数を維持し、所定時間経過後、再度運転周波数を減少する制御を行うものも提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−３１１７７８号公報（第３−４頁、図４）
【特許文献２】
特開平１−２３７３７３号公報（第３頁、第４図）
【特許文献３】
特開昭６４−７５８４９号公報（第２−３頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧縮機の１回転中における負荷トルク変動に応じてインバータ装置の出力電圧を変化させてトルク制御を行うだけでは、低速運転領域のトルク制御と中高速運転領域の負荷対応制御の切換え周波数において、圧縮機の運転が不安定になったり、振動が発生することがある。
【０００７】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、トルク制御と負荷対応制御の切換えをスムーズに行うことにより、圧縮機の安定した運転を確保することができる空気調和機を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、容量可変型圧縮機と凝縮器と流量固定型減圧手段と蒸発器とが冷媒配管により順次接続され、前記圧縮機の運転速度を変化させるインバータ装置を有する空気調和機であって、前記圧縮機の運転速度が所定値以下のときは前記圧縮機の１回転中における負荷トルク変動に応じて前記インバータ装置の出力電圧を変化させるトルク制御を行う一方、前記圧縮機の運転速度が前記所定値より大きいときは負荷に見合った能力を出力するのに必要な運転周波数に変更する負荷対応制御を行い、運転周波数を変化させるに際し前記所定値を通過する場合、運転周波数を所定時間前記所定値に維持した後、再度目標運転周波数まで変化させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明にかかる空気調和機を示しており、インバータ駆動の容量（周波数）可変型圧縮機２と凝縮器４とキャピラリーチューブ（流量固定型減圧手段）６と蒸発器８を冷媒配管により順次接続して冷凍サイクルを構成している。
【００１０】
図１に示されるように、冷媒は、圧縮機２を吐出された後、凝縮器４で凝縮し、さらにキャピラリーチューブ６で減圧された後、蒸発器８で蒸発し、圧縮機２に戻る構成となっている。圧縮機２は、室外側制御部１０からの運転周波数指令信号により、トルク制御と負荷対応制御とが切り換わるよう制御されている。
【００１１】
ここで、トルク制御とは、圧縮機の１回転中における負荷トルク変動に応じてインバータ装置（図示せず）の出力電圧を変化させる制御のことを言い、速度変動がゼロとなるようにインバータ出力へフィードバックし、出力トルクを負荷トルクと一致させる制御を行うものである。一方、負荷対応制御とは、空調負荷に見合った冷房能力あるいは暖房能力を出力すのに必要な圧縮機の運転周波数に変更する制御のことを言う。トルク制御は、圧縮機における低速度領域での振動を低減させるのに効果があり、同時に騒音やトータル効率の最適化も行うことが可能である。しかしながら、所定速度以上では振動や騒音が小さくなることから、トルク制御を行う必要がなく、逆にトルク制御を行うと、圧縮機流入直流電流が高くなり、過電流が原因で頻繁に発停を繰り返してしまうことがある。したがって、低速度領域ではトルク制御を行い、中高速度領域では負荷対応制御を行うのが一般的である。
【００１２】
実施の形態１．
図２は、本発明の実施の形態１にかかる空気調和機の圧縮機運転周波数の変化を示すタイムチャートである。
【００１３】
図２に示されるように、本発明にかかる空気調和機は、上述したトルク制御と負荷対応制御の切換えを共振周波数ではない所定の周波数Ｆ１で行っており、圧縮機運転周波数を増加あるいは減少させる場合、切換え周波数Ｆ１前後での制御方法が異なる。
【００１４】
そこで、本実施の形態においては、圧縮機運転周波数を増加あるいは減少させるに際し、切換え周波数Ｆ１を通過する場合、切換え周波数Ｆ１で所定時間維持した後、再度目標運転周波数まで変化させるように圧縮機２の運転を行うことによりトルク制御と負荷対応制御の滑らかな制御切換えを行うようにしている。
【００１５】
図３は、トルク制御と負荷対応制御との切換え時における圧縮機２の脚加速度を示しており、同図に示されるように、トルク制御と負荷対応制御の切換え時、圧縮機２を切換え周波数Ｆ１に所定時間維持し、その後再度目標運転周波数まで変化させるように運転することで、トルク制御と負荷対応制御の切換えをスムーズに行うことが可能となり、圧縮機２の振動が抑制でき、圧縮機２の安定した運転を確保することができる。
【００１６】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２にかかる空気調和機の圧縮機運転周波数の変化を示すタイムチャートである。
【００１７】
図４に示されるように、本実施の形態においては、圧縮機運転周波数を上昇させる場合には、圧縮機運転周波数を切換え周波数Ｆ１において所定時間維持することなく目標運転周波数まで上昇させる一方、圧縮機運転周波数を減少させる場合には、切換え周波数Ｆ１で所定時間維持し、その後、再度目標運転周波数まで減少させるように圧縮機２の運転を行うようにしている。
【００１８】
図５は、トルク制御と負荷対応制御との切換え時における圧縮機流入直流電流の変化を示している。同図に示されるように、圧縮機２の運転周波数を上昇させる場合には、冷凍サイクルの凝縮圧力と蒸発圧力の圧力差が小さいために、圧縮機流入直流電流は比較的小さく、制御回路の許容電流との差が大きく余裕がある。ただし、切換え周波数Ｆ１において所定時間維持した場合、トルク制御と負荷対応制御の切換えはスムーズに行われる反面、所定時間切換え周波数Ｆ１に維持する間に圧力上昇があることから、かえって圧縮機流入直流電流が上昇してしまうことになる。
【００１９】
一方、圧縮機２の運転周波数を減少させる場合は、冷凍サイクルの凝縮圧力と蒸発圧力の圧力差が大きいために、圧縮機流入直流電流が大きい。したがって、圧縮機２を切換え周波数Ｆ１に所定時間維持し、その後再度目標運転周波数まで減少させるように運転することで、トルク制御と負荷対応制御の切換えをスムーズに行うことが可能となり、圧縮機２の振動が抑制でき、圧縮機２の安定した運転を確保することができる。
【００２０】
図６は、トルク制御と負荷対応制御との切換え時における圧縮機２の脚加速度を示しており、同図に示されるように、圧縮機２の運転周波数を上昇させる場合は、圧縮機２の切換え周波数Ｆ１で所定時間維持した場合と維持しない場合とで脚加速度に大きな変化は見られないが、圧縮機２の運転周波数を減少させる場合には、大きな差がある。すなわち、トルク制御と負荷対応制御の切換え周波数Ｆ１において、圧縮機２の運転周波数を減少する場合に、所定時間切換え周波数Ｆ１に維持することにより、トルク制御と負荷対応制御の切換えをスムーズに行うことが可能となり、圧縮機２の振動が抑制できるばかりでなく、圧縮機流入直流電流も小さくすることができ、圧縮機２の運転において過電流が原因で頻繁に発停を繰り返すことを防止することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
本発明によれば、圧縮機の運転周波数変更時に少なくとも変更前の運転周波数と目標運転周波数との間にトルク制御と負荷対応制御の切換え周波数が含まれる場合には、所定時間この切換え周波数を維持して、その後再度目標運転周波数まで変化させるように制御を行うようにしたので、トルク制御と負荷対応制御の切換えをスムーズに行うことが可能となり、トルク制御と負荷対応制御の切換え周波数付近において、安定した圧縮機周波数制御を実現することができる。
【００２２】
なお、この制御を少なくとも運転周波数の減少時に行うようにすると、圧縮機流入直流電流も小さくすることができ、圧縮機の運転において過電流が原因で頻繁に発停を繰り返すのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる空気調和機の冷凍サイクル図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる空気調和機の圧縮機運転周波数の変化を示すタイムチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる空気調和機において、トルク制御と負荷対応制御との切換え時における圧縮機の脚加速度を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態２にかかる空気調和機の圧縮機運転周波数の変化を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２にかかる空気調和機の圧縮機流入直流電流の変化を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる空気調和機において、トルク制御と負荷対応制御との切換え時における圧縮機の脚加速度を示すグラフである。
【符号の説明】
２  圧縮機、
４  凝縮器、
６  キャピラリーチューブ、
８  蒸発器、
１０  室外側制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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