JP2000193293A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】地球温暖化防止および省エネルギー化のためよ
り一層、運転効率が高められた空気調和機を得る。 【解決手段】インバータ１１によって圧縮機１の駆動回
転数を変化させて容量制御を行う空気調和機において、
圧縮機１の運転モードを複数に切り換えるモード切換え
手段１７と、モード切換え手段１７によって一方の運転
モードに切換えられた場合、圧縮機１の運転周波数は運
転効率がより大きくなるように変更される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータにより
圧縮機の駆動回転数を変化させる容量制御式空気調和機
に関し特に電流最小化制御の効果を一層高める空気調和
機に好適である。

【０００２】

【従来の技術】インバータにより圧縮機の駆動回転数を
変化させる容量制御式空気調和機において、高効率化を
図るために、インバータの２次電圧を変化させて圧縮機
モーターの電流を最小化することが、例えば特開平９−
１１３０３８号公報に記載のように知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
インバータの２次電圧の低周波数域において圧縮機電流
を最小化することで空気調和機の運転効率を高めている
が、しかし、地球温暖化防止および経済性の観点からす
ると、より一層運転効率を向上し、省エネルギー化する
ために圧縮機電流を少なくする必要がある。

【０００４】また、圧縮機運転周波数を変化させて容量
制御することで空調負荷に対応して圧縮機を極力連続運
転するインバータ式空気調和機では、年間運転の観点か
らすると圧縮機の最低周波数付近で運転するような低負
荷運転の時間が多く、このような条件で効率の高い運転
をする事が省エネルギー化に効果的である。

【０００５】本発明の目的は、地球温暖化防止および省
エネルギー化のためより一層、運転効率が高められた空
気調和機を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、本発明はインバータによって圧縮機の駆動回転
数を変化させて容量制御を行う空気調和機において、圧
縮機の運転モードを複数に切り換えるモード切換え手段
と、モード切換え手段によって一方の運転モードに切換
えられた場合、圧縮機の運転周波数は運転効率がより大
きくなるように変更されるものである。

【０００７】また、本発明は上記のものにおいて、イン
バータの２次電圧を変化させて圧縮機モーターの電流を
小さく手段を備えたものである。

【０００８】さらに、インバータによって圧縮機の駆動
回転数を変化させて容量制御を行う空気調和機におい
て、冷房運転のとき、室内温度制御の目標値は外気温度
が所定の値よりも低い場合、設定温度より高い値とさ
れ、暖房運転のとき、室内温度制御の目標値は外気温度
が所定の値よりも高い場合、設定温度をより低い値とさ
れるものである。

【０００９】さらに、本発明は上記に記載のものにおい
て、圧縮機の運転モードを複数に切り換えるモード切換
え手段と、モード切換え手段によって一方の運転モード
に切換えられた場合、圧縮機の運転周波数は運転効率が
より大きくなるように変更される手段とを備えたもので
ある。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態を
示すブロック図である。１は圧縮機、２は四方弁、３は
室外熱交換器、４は室外送風機、５は膨張装置、６は室
内熱交換器、７は室内熱交換器を示し、配管で順次接続
され蒸気圧縮冷凍サイクルを構成する。また、１０は室
外制御装置、１１はインバーター制御装置、１２は圧縮
機電流検出装置、１３は外気温度センサー、１４は室内
制御装置、１５は吸込温度センサー、１６はリモートコ
ントローラー、１７は省エネスイッチであり、それぞれ
電送線により連結され情報を送受信している。これらに
より室外機２０、室内機２１を構成し、リモートコント
ローラー１６の指令により四方弁２を切り換えて冷房ま
たは暖房運転を行う、ヒートポンプ式空気調和機を構成
している。また圧縮機１は、室外制御装置１０の運転周
波数指令によりその周波数による交流電源を発生する、
インバーター制御装置１１により駆動される。

【００１１】室外制御装置１０は、リモートコントロー
ラー１６で設定された室内温度による室内制御目標温度
に近づけるよう、インバーター制御装置１１に圧縮機運
転周波数の指令を出し、圧縮機１を運転させる。このと
き、外気温度センサー１３の情報に基づき、図３の室内
制御目標温度変更図に示すように、冷房運転時は外気温
度が所定温度ｆ以下の時、室内制御目標温度を１℃上げ
る。また、暖房運転時は外気温度が所定温度ｅ以上の時
室内制御目標温度を１℃下げる。

【００１２】所定温度ｅ、ｆは、冷房運転時は略２５〜
２６℃、暖房運転時は略１０〜１２℃に設定されてい
る。このように、冷房運転時において低外気温度の時
や、暖房運転時において高外気温度の時のような、例え
ば日射による輻射温度の影響により空調負荷が小さくな
る条件の時に、体感する快適性にほとんど影響しない程
度に空調能力を低下させているので、圧縮機周波数はよ
り低く運転されることになり、電流最小化制御の効果の
ある領域での運転頻度が上がることになる一方、空気調
和機の運転中、インバータ制御装置１１はインバーター
２次電圧を圧縮機電流検出装置１２が最小となるよう逐
次変化させる、電流最小化制御を行っている。電流最小
化制御による運転効率の改善は、図２の電流最小化制御
の効果図に示すようになっており、周波数に対する運転
効率は図中ｃよりｄの周波数の方が高い。もしリモート
コントローラー１６の省エネスイッチ１７がオンに設定
されている場合はあらかじめ決められた周波数ｄを下限
として運転される。

【００１３】リモートコントローラー１６の省エネスイ
ッチ１７がオフに設定されている場合は、機器の最低周
波数限界のｃまで運転される。このように省エネスイッ
チオン時は、圧縮機の運転周波数を上記の運転効率最大
となる周波数に変更するため、極低周波数域での効率低
下領域を使用することなく効率の高い運転を実現するこ
とができる。

【００１４】圧縮機の運転周波数の下限は、機器の物理
的条件や信頼性を確保する限界等から設定され、空調負
荷が小さくても極力連続運転を続けることで、圧縮機の
オン／オフによる吹き出し空気温度の変化を抑えて、快
適性を向上させている。

【００１５】しかし機器効率の観点からは図２中のａ線
に示すように、運転周波数に対して下限や上限付近では
運転効率が低下している。ここで電流最小化制御を適用
した場合の例として図２中のｂ線のように、電圧変動域
以下全般で運転効率を改善し、特に低周波数域で改善効
果が高い特性を示すが、やはり極低周波数域では効率が
落ちるので、この改善効果と効率低下で運転効率として
はピークを持つ形になる。したがって、運転周波数の下
限値を、このピークの近傍に設定することで、電流最小
化制御の効果を最大限に引き出すことが可能になる。

【００１６】また、モード切り換え手段により圧縮機運
転周波数の下限値を変更するとは、例えば室内機に付属
するリモートコントローラや制御基板上にスイッチを設
け、任意にモードの選択を可能として、このスイッチの
操作により、例えば省エネモードのオン／オフの切り換
えとしたとき、省エネモードオン時は、圧縮機の運転周
波数を前記の運転効率最大となる周波数に変更するもの
である。このようにすることで、スイッチ操作により、
使用者が快適性を優先した運転モードと、省エネ性を優
先した運転モードを適宜切り換えることが可能になる。
状況に合わせた空気調和機の運転をすることができるよ
うになる。

【００１７】さらに、圧縮機の駆動回転数を変化させて
容量制御を行うインバータの２次電圧を変化させて、前
記圧縮機モーター電流を最小化する空気調和機におい
て、室内温度制御目標値を、冷房運転時は所定外気温度
より低い外気温度の時設定温度より高い値とし、また暖
房運転時は所定外気温度より高い外気温度の時設定温度
をより低い値とする。

【００１８】室内温度制御目標値は、通常リモートコン
トローラ等により設定される温度に一定であるが、冷房
運転時の低外気温度の時や、暖房運転時の高外気温度の
時のような、日射による輻射温度の影響により空調負荷
が小さくなる条件の時は、空調能力を低下させても体感
する快適性にほとんど影響しないので、室内温度制御目
標値を能力を低下させる方向、すなわち冷房時は高くす
る方向、暖房時は低くする方向へ変更することが出来
る。これにより空気調和機はより能力を低下させるの
で、圧縮機周波数はより低く運転されることになり、電
流最小化制御の効果領域での運転頻度が上がることにな
る。

【００１９】以上の制御により、年間運転の観点から運
転頻度の多い圧縮機の最低周波数付近で運転するような
低負荷運転時において、電流最小化制御の効果を一層高
くすることで、消費電力の低減効果が大きくなるため、
年間消費電力量を大きく削減するとともに、炭酸ガスの
間接的排気量削減にも効果があり、地球温暖化防止にも
有効である。

【００２０】また、省エネスイッチオフ時は、低い周波
数まで連続運転域が広がるので、圧縮機のオン／オフに
よる吹き出し空気温度の変化を抑えて、快適性を向上さ
せた運転ができる。このように、スイッチ操作により、
使用者が快適性を優先した運転モードと、省エネ性を優
先した運転モードを適宜切り換えることが可能になり、
状況に合わせた空気調和機の運転をすることができるよ
うになる。

【００２１】なお、上記説明では室内制御目標温度の変
化量を１℃としたが、変化量を変えても良い。さらに所
定温度を１点に設定しているが、外気温度に対して複数
点に設定して、それぞれに適量な室内制御目標温度の変
化量を設定することも良い。

【００２２】また、省エネスイッチ１７は室内制御装置
１４、室外制御装置１３、インバーター制御装置１１内
に同等のスイッチを設けることも良い。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、一方の運転モードでは
圧縮機の運転周波数は運転効率がより大きくなるように
変更するので、最低周波数における運転効率を格段に改
善することができる。よって、年間消費電力量を大きく
削減するとともに、炭酸ガスの間接的排気量削減にも効
果があり、地球温暖化防止および省エネルギー化に有効
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図。

【図２】圧縮機の運転周波数と運転効率の関係を示すグ
ラフ。

【図３】外気温度と室内制御目標温度の関係を示すグラ
フ。

【符号の説明】

１…圧縮機、２…四方弁、３…室外熱交換器、４…室外
送風機、５…膨張装置、６…室内熱交換器、７…室内熱
交換器、１０…室外制御装置、１１…インバーター制御
装置、１２…圧縮機電流検出装置、１３…外気温度セン
サー、１４…室内制御装置、１５…吸込温度センサー、
１６…リモートコントローラー、１７…省エネスイッ
チ、２０…室外機、２１…室内機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 守屋 武 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内 (72)発明者 奥園 秀樹 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内 (72)発明者 吉田 悟 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内 (72)発明者 安藤 達夫 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内 Ｆターム(参考） 3L060 AA03 CC02 CC03 CC10 DD02 DD07 EE04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インバータによって圧縮機の駆動回転数
   を変化させて容量制御を行う空気調和機において、 前記圧縮機の運転モードを複数に切り換えるモード切換
   え手段と、 前記モード切換え手段によって一方の運転モードに切換
   えられた場合、前記圧縮機の運転周波数は運転効率がよ
   り大きくなるように変更されることを特徴とする空気調
   和機。
2. 【請求項２】 請求項1に記載のものにおいてインバー
   タの２次電圧を変化させて圧縮機モーターの電流を小さ
   く手段を備えたことを特徴とする空気調和機。
3. 【請求項３】インバータによって圧縮機の駆動回転数を
   変化させて容量制御を行う空気調和機において、 冷房運転のとき、室内温度制御の目標値は外気温度が所
   定の値よりも低い場合、設定温度より高い値とされ、 暖房運転のとき、室内温度制御の目標値は外気温度が所
   定の値よりも高い場合、設定温度をより低い値とされる
   ことを特徴とする空気調和機。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のものにおいて、前記圧
   縮機の運転モードを複数に切り換えるモード切換え手段
   と、 前記モード切換え手段によって一方の運転モードに切換
   えられた場合、前記圧縮機の運転周波数は運転効率がよ
   り大きくなるように変更される手段とを備えたことを特
   徴とする空気調和機。