(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮能力可変に制御される圧縮機（１）を備えるとともに、所定の下限運動周波数を設け、この下限運動周波数によって上記圧縮機（１）の運転周波数の低下を制限するようにした空気調和機において、凝縮温度検出器（１３）を設け、上記下限運動周波数は、上記凝縮温度検知器（１３）で検出した凝縮温度（ＤＣ）が所定の基準温度以下のときは所定の第１基準周波数（Ｆ０）とする一方、上記凝縮温度（ＤＣ）が上記基準温度よりも高いときは、上記第１基準周波数（Ｆ０）よりも高い第２基準周波数（ＦＴＲ）とし、さらに上記基準温度は、凝縮温度（ＤＣ）が下降するときよりも、上昇するときの方が高くなるように設定している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】
この発明は、圧縮能力可変に制御される圧縮機を備えた空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インバータを備え、利用者のリモコン操作等に従って圧縮機の運転周波数を可変に制御するようにした空気調和機が従来用いられている。このような空気調和機では、圧縮機の運転周波数と圧縮機駆動モータのトルクとの関係で、凝縮圧力と運転周波数とを２軸とする図６に示すようなグラフ上に、圧縮機の運転可能エリアが形成される。同図における１点鎖線内が、この運転可能エリアを示している。
【０００３】
ここで凝縮圧力の高い運転条件下、例えば室外温度が高いときの冷房運転時等に、利用者のリモコン操作による設定温度の変更等によって圧縮機の運転周波数が図６に示すｆ１’からｆ２’へと変更される場合を考える。運転周波数がｆ１であるときは凝縮圧力が高いので、その時の冷媒回路の動作点はＡ１’に位置する。ところがインバータを介したマイクロコンピュータ等の制御によって、圧縮機の運転周波数は迅速にｆ１’からｆ２’へと変化するのに対し、凝縮圧力は同図の破線で示すように運転周波数の変化に遅れながらｐ１’からｐ２’へと変化する。そのため冷媒回路の動作点がＡ２’に至る前に、運転周波数がＦｓｔｏｐとなった時点で上記動作点は１点鎖線で示す運転可能エリアを超えることとなる。運転可能エリアを超えて運転を継続すると圧縮機に無理な負荷がかかるため、圧縮機は運転不可能となって異常停止に至る場合がある。そこで従来の空気調和機では、室外機に設けた室外温度センサで室外温度を検知し、この室外温度に基づいて圧縮機の運転周波数を制御するようにしていた。
【０００４】
図５は、室外温度に基づいて行われる上記従来の空気調和機における圧縮機の制御を示すフローチャートである。まずステップＳ１１において、上記室外温度センサによって室外温度ＤＯＡを測定する。次にステップＳ１２では、測定された上記室外温度ＤＯＡと、所定の基準温度ＤＯＡＭＮとを比較する。そして室外温度ＤＯＡが上記基準温度ＤＯＡＭＮよりも高かったときはステップＳ１３に進み、下限運転周波数を上記Ｆｓｔｏｐよりも高いＦ１（図６参照）に設定する一方、室外温度ＤＯＡが上記基準温度ＤＯＡＭＮ以下であったときは、上記ステップＳ１２からステップＳ１４に進み、下限運転周波数をＦ０（図６参照）に設定する。そしてこの下限運転周波数によって圧縮機の運転運転周波数が低下するのを制限することにより、冷媒回路の動作点が圧縮機の運転可能エリアを逸脱するのを回避し、凝縮圧力の低下が圧縮機の運転周波数に遅れて生じても圧縮機が異常停止に至ることのないようになされていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記凝縮圧力は、確かに室外温度に大きく影響されるものである。従って上記従来の空気調和機のように、室外温度を間接的に圧縮機の負荷とみなして運転周波数の制御を行うことにより、簡素な制御によって圧縮機の異常停止を回避することができる。しかしながら上記凝縮圧力は室外温度だけでなく、室内温度やリモコン等による設定温度、設定風量等によっても変動するものである。そのため、例えば利用者による室内の設定温度が比較的高い場合等には、室外温度が高くても圧縮機の負荷はさほど重くないことがある。従ってこのような場合には、たとえ室外温度ＤＯＡが基準温度ＤＯＡＭＮよりも高くても、その異常停止を招くことなく圧縮機の運転周波数を上記下限運転周波数Ｆ１よりもさらに低くすることができる。
【０００６】
ところが上記従来の空気調和機では室外温度に基づいて圧縮機の下限運転周波数を決定していたので、圧縮機の負荷がさほど重くないにもかかわらず、室外温度が高いために必要以上に高い運転周波数で圧縮機を運転することがあった。そしてこのように必要以上に高い運転周波数で圧縮機を運転することにより、室内機への空調能力の供給が過多となって圧縮機の発停が繰り返され、これによって室温の上下動が激しくなって空調快適性が損なわれるという問題があった。また上記のような室内機への空調能力の供給過多により、電力の浪費が生じてこれがランニングコストを上昇させる一因になるという問題もあった。さらに、必要以上に高い運転周波数で圧縮機を運転するので、運転音が増大して空調快適性を損なうという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、圧縮機の異常停止を確実に回避しつつ、しかも圧縮機の負荷に応じてその運転周波数の適切な制御を行うことが可能な空気調和機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１の空気調和機は、圧縮能力可変に制御される圧縮機１を備えるとともに、所定の下限運転周波数を設け、この下限運転周波数によって上記圧縮機１の運転周波数の低下を制限するようにした空気調和機において、凝縮温度検出器１３を設け、上記下限運転周波数は、上記凝縮温度検出器１３で検出した凝縮温度ＤＣが所定の基準温度以下のときは所定の第１基準周波数Ｆ０とする一方、上記凝縮温度ＤＣが上記基準温度よりも高いときは、上記第１基準周波数Ｆ０よりも高い第２基準周波数ＦＴＲとし、さらに上記基準温度は、凝縮温度ＤＣが下降するときよりも、上昇するときの方が高くなるように設定していることを特徴としている。
【０００９】
上記請求項１の空気調和機では、凝縮温度に基づいて下限運転周波数を設定している。凝縮温度と圧縮機１の負荷との間には直接的な相関関係が存するので、上記空気調和機では圧縮機１の異常停止を確実に回避しつつ、圧縮機１の負荷に応じてその運転周波数の適切な制御を行うことが可能となる。
【００１１】
また、上記空気調和機では、負荷が軽いときには下限運転周波数を低く設定することにより、圧縮機１の異常停止を確実に回避しつつ必要以上に高い運転周波数で圧縮機を運転することを回避することが可能となる。
【００１３】
さらに、上記空気調和機では、また、圧縮機１の制御を２つの基準周波数による簡素なものとして、その実施を容易とすることが可能となる。
【００１５】
上記空気調和機では、さらにハンチングを防止して空調快適性をさらに向上させることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の空気調和機の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
図４は、上記空気調和機の冷媒回路を示す図である。同図に示すようにこの空気調和機では、圧縮機１の吐出管１ａと吸入管１ｂとが四路切換弁１０に接続され、この四路切換弁１０には、室外熱交換器２、キャピラリチューブ３及び室内熱交換器４が、順次に第１ガス管１９ａ、第１液管１９ｂ、第２液管１９ｃ及び第２ガス管１９ｄによって環状に接続されている。そして第２液管１９ｃの一部分が連絡配管の液管１７となり、また第２ガス管１９ｄの一部分が連絡配管のガス管１６となっている。また上記圧縮機１は、インバータ１１を介して制御部１２により圧縮能力可変に制御される。この制御部１２は、マイクロコンピュータ等を用いて構成されたものである。さらに上記室外熱交換器２には、室外熱交サーミスタ１３が付設されている。この室外熱交サーミスタ１３は、冷房運転時に凝縮温度検出器として機能するものであり、検出された凝縮温度は、上記制御部１２に入力されるようになっている。
【００１８】
上記空気調和機では、リモコン等からの指令に基づいて、冷房運転又は暖房運転が可能である。冷房運転を行う場合には、四路切換弁１０を同図に示す実線方向に切り替えて、冷媒を圧縮機１から順に室外熱交換器２、キャピラリチューブ３（又は電動弁）、室内熱交換器４と流通させ、室外熱交換器２を凝縮器として機能させるとともに室内機４を蒸発器として機能させる。そして室内で吸収した熱量を冷媒を介して室外に放出することにより、室内の温度を下げて冷房を行う。一方、暖房運転を行う場合には、四路切換弁１０を同図に示す破線方向に切り替えて、冷媒を上記冷房運転時とは逆方向に循環させ、室外熱交換器２を蒸発器として機能させるとともに室内熱交換器４を凝縮器として機能させ、室外熱交換器２で吸収した熱量を冷媒を介して室内に放出し、これによって室内の温度を上昇させて暖房を行う。
【００１９】
また上記空気調和機では、利用者のリモコン設定等に応じて空調能力を適切に発揮できるように、圧縮機１が圧縮能力可変に制御される。この制御は、インバータ１１を介して制御部１２が圧縮機１の運転周波数を変更することによって行われる。しかしながら上記空気調和機においても、従来の空気調和機と同様に、圧縮機１の運転周波数と圧縮機１を駆動するモータのトルクとの関係で、凝縮圧力と運転周波数とを２軸とするグラフ上に形成される運転可能エリアを超えて、圧縮機１を運転することはできない。このような運転を継続するとすると圧縮機１に無理な負荷がかかり、圧縮機１は運転不可能となって異常停止に至る場合があるからである。このような事態は、室外温度が高いときに低い運転周波数で圧縮機１を駆動して冷房運転を行うような過負荷条件下で生じ得るものである。そこで上記空気調和機では、室外機に室外熱交サーミスタ１３を設け、冷房運転時にこの室外熱交サーミスタ１３で検出した凝縮温度を用いて、圧縮機１の運転周波数の低下を制限している。次にこれを説明する。
【００２０】
図２は、圧縮機１の運転周波数の低下を制限するために制御部１２が行う制御を示すフローチャートである。この制御を行うに際しては、まず同図のフローチャートのステップＳ１において、室内熱交サーミスタ１３により凝縮温度ＤＣを測定する。そして次にステップＳ２において、測定した凝縮温度ＤＣを所定の基準温度ＤＣＴＲ１、ＤＣＴＲ４と比較する。このとき凝縮温度ＤＣが上昇傾向にあれば、凝縮温度ＤＣは昇温側基準温度ＤＣＴＲ１と比較し、また凝縮温度ＤＣが下降傾向にあれば、上記昇温側基準温度ＤＣＴＲ１よりも低い温度として設定された降温側基準温度ＤＣＴＲ４と比較する。そして凝縮温度ＤＣが各基準温度ＤＣＴＲ１、ＤＣＴＲ４よりも高かったときは、次にステップＳ３に進み、圧縮機１の下限運転周波数を、運転可能エリアの最下限周波数である第１基準周波数Ｆ０（図３参照）よりも高い第２基準周波数ＦＴＲ（同図参照）として設定する。一方、凝縮温度ＤＣが各基準温度ＤＣＴＲ１、ＤＣＴＲ４以下であったときは、ステップＳ４に進み、圧縮機１の下限運転周波数を上記第１基準周波数Ｆ０に設定する。つまり図１に示すように、凝縮温度ＤＣが基準温度ＤＣＴＲ１よりも低いところから一旦これを超え、再び基準温度ＤＣＴＲ４を下回る場合を考えると、凝縮温度ＤＣが昇温側基準温度ＤＣＴＲ１を超えるまでは下限運転周波数をＦ０とし、凝縮温度ＤＣが昇温側基準温度ＤＣＴＲ１を超えれば下限運転周波数をＦＴＲとする一方、凝縮温度ＤＣが再び降温側基準温度ＤＣＴＲ４を下回るまで下限運転周波数はＦＴＲのままとし、凝縮温度ＤＣが降温側基準周波数ＤＣＴＲ４を下回れば下限運転周波数をＦ０に復帰させるということである。
【００２１】
図３は、凝縮圧力と圧縮機１の運転周波数とを２軸とするグラフ上に形成される上記運転可能エリアのうち、運転周波数の低い側を示す図である。ここで圧縮機１の運転周波数を、同図におけるｆ１からｆ２へと低下させることを考える。まず運転周波数がｆ１であるとき、冷媒回路の動作点はＡ１にあって凝縮圧力は高いものとする。このとき凝縮圧力と直接の相関関係がある凝縮温度ＤＣは、ＤＣＴＲ１及びＤＣＴＲ４のいずれよりも高くなっている。したがって凝縮温度ＤＣが上昇傾向にあるか下降傾向にあるかにかかわらず、下限運転周波数は第２基準周波数ＦＴＲに設定されていることになる。そして凝縮圧力の低下が圧縮機１の運転周波数の低下に遅れることから、圧縮機１の運転周波数は上記第２基準周波数ＦＴＲで低下が制限され、冷媒回路は同図の動作点Ａ３の状態となる。ところが圧縮機１の運転周波数がｆ１からＦＴＲまで低下したため、その後次第に凝縮圧力は低下してくるのが一般的である。また利用者のリモコン操作等によって室内設定温度が高くされたようなときにも凝縮圧力は低下する。そしてこれらの理由によって凝縮圧力が低下すると、凝縮圧力と凝縮温度ＤＣとの間には直接の相関関係があるので、凝縮温度ＤＣも低下することとなる。そしてこのようにして凝縮温度ＤＣが降温側基準温度ＤＣＴＲ４よりも低くなると、上記下限運転周波数は第１基準周波数Ｆ０に設定されるので、圧縮機１の運転周波数をｆ２にまで下降させることができる。こうして到達した冷媒回路の動作点を、同図のＡ２に示している。
【００２２】
一方、同じように圧縮機１の運転周波数をｆ１からｆ２に低下させる場合であっても、凝縮圧力が十分に低く、凝縮温度ＤＣがいずれの基準温度ＤＣＴＲ１、ＤＣＴＲ４よりも低いような場合には、下限運転周波数は第１基準周波数Ｆ０に設定されている。従って圧縮機１の運転周波数は、ｆ１からそのままｆ２まで低下させることができることになる。図３では、これを動作点Ｂ１からＢ２への変化として示している。
【００２３】
上記空気調和機では、凝縮温度ＤＣに基づいて下限運転周波数を設定している。凝縮圧力と凝縮温度ＤＣとの間には直接の相関関係があるので、凝縮温度ＤＣに基づく制御を行うことにより、圧縮機１の負荷を直接的に把握する制御とすることができる。従来の空気調和機では室外温度に基づいて間接的に圧縮機１の負荷を把握していたために必要以上に高い運転周波数で圧縮機を運転することもあった。しかし上記では圧縮機１の負荷を直接的に把握してこれに基づく制御を行うようにしているので、図３の動作点Ａ３からＡ２への変化のように、圧縮機１に異常停止を生じるおそれのない軽負荷時には、圧縮機１の運転周波数を確実に低下させることができる。したがって圧縮機１の異常停止を回避しつつ、必要以上に高い運転周波数で圧縮機１が運転されるのを防止できる。そのため室内機への空調能力の供給過多に伴って圧縮機１の発停が繰り返されるという事態を回避し、圧縮機１の発停によって生じる室温の上下動を抑制して空調快適性を向上させることができる。また室内機への空調能力の供給過多を抑制することにより、消費電力を節減してランニングコストを低下させることができる。さらに圧縮機１に対する負荷が軽いときは下限運転周波数を確実に低下させているので、運転音を抑制して空調快適性をさらに向上させることができる。しかも凝縮温度ＤＣが上昇傾向にあるときに比較する昇温側基準温度ＤＣＴＲ１よりも、凝縮温度ＤＣが下降傾向にあるときに比較する降温側基準温度ＤＣＴＲ４を低く設定している。したがって下限運転周波数の設定変更が繰り返されて生じるハンチング現象を回避し、これによって空調快適性を一段と向上させることができる。そして２つの下限運転周波数Ｆ０、ＦＴＲを用いる制御とすることにより、簡素な制御とすることができる。
【００２４】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。上記では冷房運転時における圧縮機１の制御を説明したが、本発明は暖房運転時にも適用できる。この場合には、室内熱交換器４に室内熱交サーミスタを付設し、この室内熱交サーミスタで検出した凝縮温度を用いて所定の基準温度と比較すればよい。また上記では、下限運転周波数をＦ０、ＦＴＲの２段階に分けた例を説明しているが、基準温度ＤＣＴＲ１及びＤＣＴＲ４をより多く持つことによって、下限運転周波数を３段階以上にわたって多く持ち、負荷に対してよりきめの細かい下限運転周波数を設定することが可能である。
【００２５】
【発明の効果】
上記請求項１の空気調和機では、凝縮温度と圧縮機の負荷との間に直接的な相関関係が存する凝縮温度に基づいて、圧縮機の下限運転周波数を設定している。従って圧縮機の異常停止を確実に回避しつつ、圧縮機の負荷に応じてその運転周波数の適切な制御を行うことが可能となる。
【００２６】
また、負荷が軽いときには下限運転周波数を低く設定することにより、圧縮機の異常停止を確実に回避しつつ必要以上に高い運転周波数で圧縮機を運転することを回避することが可能となる。
【００２７】
さらに、圧縮機の制御を２つの基準周波数による簡素なものとして、その実施を容易とすることが可能となる。
【００２８】
しかも、ハンチングを防止して空調快適性をさらに向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の空気調和機において行われる圧縮機の下限運転周波数の設定を説明するためのグラフである。
【図２】上記下限運転周波数の設定を説明するためのフローチャートである。
【図３】上記下限運転周波数を用いて行われる圧縮機の運転制御を説明する図である。
【図４】上記空気調和機の冷媒回路図である。
【図５】従来の空気調和機において行われる圧縮機の下限運転周波数の設定を説明するためのフローチャートである。
【図６】従来の空気調和機において行われる圧縮機の運転制御を説明する図である。
【符号の説明】
１  圧縮機
１３  室外熱交サーミスタ
ＤＣ  凝縮温度
Ｆ０  第１基準周波数（下限運転周波数）
ＦＴＲ  第２基準周波数（下限運転周波数）
【図１】
0003864519.tif 000002
【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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