一种空调.pdf

本发明提供一种空调，该空调可以平滑地实行转矩控制和负载对应控制的切换，并且可以确保压缩机的稳定运转。该空调具有压缩机、冷凝器、流量固定型减压装置、蒸发器和变频器，是可以实施转矩控制和负载对应控制的空调，还是进一步具有可以在转矩控制和负载对应控制之间实行平滑地控制切换的控制转换装置的空调。

1.  一种空调，运转频率可变型压缩机、冷凝器、流量固定型减压装置和蒸发器依次通过制冷剂管道连接起来，并且具有使所述压缩机的运转频率发生变化的变频器，
当所述运转频率在规定值以下时，根据所述压缩机一次旋转中负载转矩的变化，所述变频器实施使所述变频器的输出电压变化的转矩控制，当所述运转频率比所述规定值大时，实施变更为输出与负载相称的能力所必要的运转频率的负载对应控制，
其特征在于，该空调还具有在所述转矩控制和所述负载对应控制之间实行平滑控制切换的控制转换装置。

2.  如权利要求1所述的空调，其特征在于，所述控制转换装置具有控制器，
所述控制器在使运转频率变化并且经过所述规定值时，使运转频率在所述规定值上保持规定时间后，再变化到目标运转频率。

3.  如权利要求2所述的空调，其特征在于，所述控制转换装置具有控制器，
当运转频率从高频率向低频率方向过渡时，所述控制器使运转频率在所述规定值保持规定时间后，再变化到目标运转频率，
当运转频率从低频率向高频率方向过渡时，所述控制器使运转频率不在所述规定值保持规定时间就变化到目标运转频率。

4.  如权利要求1所述的空调，其特征在于，所述控制转换装置具有控制器、促进所述冷凝器和所述蒸发器当中至少任何一个的热交换的风扇，
所述控制器使进行所述负载对应控制时的所述风扇的转速比进行所述转矩控制时的所述风扇的转速高。

5.  如权利要求1所述的空调，其特征在于，所述控制转换装置具有控制器、通过开关装置使所述压缩机的吐出侧和吸入侧开关自由地连通的旁通管，
在所述压缩机的运转频率向包含规定值的降低方向变化的场合，所述控制器使所述开关装置在所述压缩机的运转频率越过所述规定值时开放规定时间。

一种空调
技术领域
本发明涉及具有频率可变型(容量可变型)压缩机的空调。
背景技术
通过转矩控制来控制压缩机运转的现有空调，是对应压缩机一次旋转中负载转矩的变化，使变频器装置的输出电压发生变化从而进行转矩控制。这样的空调被例如特开平6-311778号公报所公开。
在使压缩机运转频率减小的情况下，压缩机的输入电流急剧上升。为了抑制这种现象，与向压缩机马达输入的交流电流或变频器用的直流电压等不发生关系，而使压缩机的运转频率减小速度比增加速度慢的空调。这样的空调被例如特开平1-237373号公报所公开。
另外，现有的空调还有特开平1-75849号公报所公开的空调。
但是，如果仅仅进行转矩控制，在低速运转范围的转矩控制和中高速运转范围的负载对应控制的切换频率上，压缩机的运转就会不稳定或者发生振动。
发明内容
一种空调，运转频率可变型压缩机、冷凝器、流量固定型减压装置和蒸发器依次通过制冷剂管道连接起来，并且具有使压缩机运转频率变化的变频器，
运转频率在规定值以下时，根据压缩机一次旋转中负载转矩的变化，变频器实施使变频器的输出电压变化的转矩控制，在运转频率比所述规定值大时，实施变换为输出与负载相称的能力所必要的运转频率的负载对应控制，
该空调还具有在转矩控制和负载对应控制之间实现平滑地控制切换的控制转换装置。
附图说明
图1是本发明的实施例1和实施例2中的空调的制冷循环图。
图2是表示本发明的实施例1中的空调的压缩机运转频率变化的时间图。
图3是表示在本发明的实施例1中的空调中，转矩控制和负载对应控制切换时的压缩机角加速度的曲线图。
图4是表示本发明的实施例2中的空调的压缩机运转频率的变化的时间图。
图5是表示本发明的实施例2中的空调的压缩机流入直流电流的变化的曲线图。
图6是表示在本发明的实施例2中的空调中，转矩控制和负载对应控制切换时的压缩机的角加速度的曲线图。
图7是本发明的实施例3的空调的制冷循环图。
图8A是本发明的实施例3的空调的压缩机运转频率和室外风扇速度的变化时间图。
图8B是表示本发明的实施例3的空调的压缩机的角加速度的图。
图9是本发明的实施例4的空调的制冷循环图。
图10A是本发明的实施例4的空调的压缩机运转频率和高低压旁路控制的变化时间图。
图10B是本发明的实施例4的空调地压缩机的角加速度图。
具体实施方式
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种通过对转矩控制和负载对应控制进行平滑切换，可以确保压缩机的稳定运转的空调。
以下参照附图说明本发明的实施例。
(实施例1)
图1所示为本发明的实施例1和实施例2的空调。如图1所示，频率可变型(容量可变型)压缩机11、冷凝器12、为流量固定型减压装置的毛细管13和蒸发器14由制冷剂管路顺次连接构成制冷循环。另外，压缩机11由变频器17驱动，变频器17被控制器16控制。控制转换装置15由控制器16构成，用于实施转矩控制和负载对应控制的平滑地控制切换。
在图1中，制冷剂从压缩机11吐出后，被冷凝器12冷凝，再由毛细管13减压。然后，制冷剂由蒸发器14蒸发并返回压缩机11。压缩机11被来自控制器16的运转频率指令信号控制以进行转矩控制和负载对应控制的切换。
在此，所谓转矩控制是指根据压缩机11一次旋转中的负载转矩的变化，使变频器17的输出电压发生变化的控制。即，转矩控制是为了使速度变化为零使输出转矩与负载转矩相一致并反馈到变频器输出的控制。另一方面，所谓负载对应控制是指变换为输出与空调负载相称的制冷能力或者制热能力所必要的压缩机11的运转频率的控制。转矩控制具有使压缩机11低速范围内的振动减小的效果，同时可以进行噪音或总效率的最优化。但由于振动或噪音是在规定速度以上减小，因而不必进行转矩控制。相反，如果进行转矩控制，则压缩机11的流入直流电流增加，由于过电流而频繁地重复启停。因此，一般是在低速范围内进行转矩控制，而在中高速范围内则进行负载对应控制。
图2是表示本发明的实施例1的空调的压缩机11的运转频率的变化的时间图。
在图2中，横轴表示时间，纵轴表示压缩机11的运转频率。实线22表示提高压缩机11的运转频率的情况，虚线23表示降低压缩机11运转频率的情况。如图2所示，本发明的空调在非共振频率的规定切换频率F1进行上述转矩控制和负载对应控制的切换。在增加或减小压缩机11的运转频率的场合，在切换频率F1前后的控制方法不同。
因此，在实施例1中，增加或减小压缩机11的运转频率时，在通过切换频率F1时，使压缩机11的运转频率在切换频率F1上保持规定时间。然后再进行压缩机11的运转，使运转频率变化至目标运转频率，从而实现转矩控制和负载对应控制的平滑控制切换。即，图1的控制器16构成实行转矩控制和负载对应控制的平滑控制切换的控制转换装置15。
图3所示为转矩控制和负载对应控制的切换时的压缩机11的角加速度。在图3中，横轴表示压缩机11的运转频率，纵轴表示角加速度。虚线24表示图1和图2所示的实施例1的场合，实线25表示不在切换频率上保持规定时间的场合。如图3的实线25所示，不在切换频率上保持规定时间的场合，压缩机11的运转频率位于切换频率F1附近时，角加速度上升。另一方面，如虚线24所示，在实施例1中，即使压缩机11的运转频率在切换频率F1附近时，角加速度也不上升。即，在转矩控制和负载对应控制切换时，通过运转压缩机11使其在切换频率F1保持规定时间，然后再变化到目标运转频率，可以平滑地进行转矩控制和负载对应控制的切换。因此，可以抑制压缩机11的振动，并确保压缩机11的稳定运转。
(实施例2)
图4为表示本发明的实施例2的空调的压缩机11的运转频率的变化的时间图。
在图4中，横轴表示时间，纵轴表示压缩机11的运转频率。实线26表示提高压缩机11的运转频率的场合，虚线27表示降低压缩机11运转频率的场合。如图4的实线26所示，在实施例2中，在使压缩机11的运转频率上升的情况下，压缩机11的运转频率不在切换频率F1上保持规定时间就上升至目标运转频率。另一方面，如虚线27所示，在使压缩机11的运转频率降低的场合，如下实施压缩机11的运转，即，使压缩机11的运转频率在切换频率F1上保持规定时间，然后再降低至目标运转频率。
图5表示在切换转矩控制和负载对应控制时，流入驱动压缩机11的变频器17的直流电流的变化。在图5中，横轴表示压缩机11的运转频率，纵轴表示流入驱动压缩机11的变频器17的直流电流。另外，实线28表示实施例2中使压缩机11的运转频率上升的情况，虚线29表示实施例1中使压缩机11的运转频率上升的情况。电流值Ip表示控制器16的容许电流值。
如实线28所示，使压缩机11的运转频率上升时，制冷循环的冷凝压力与蒸发压力的压力差小，因而压缩机11的流入直流电流比较小，并且与控制器16的容许电流Ip的差大、有余裕。但是，在切换频率F1保持规定时间的场合，转矩控制和负载对应控制的切换能够平滑进行，另一方面，在切换频率F1保持规定时间的期间内压力上升。因此，如虚线29所示，流入压缩机11的直流电流反而上升。结果，可能会出现接近或超过控制器16容许电流值Ip的情况。
另一方面，使压缩机11的运转频率下降时，制冷循环的冷凝压力与蒸发压力的压力差大，因而流入压缩机11的直流电流大。因此，通过运转压缩机11使其在切换频率F1保持规定时间，然后再使其降低至目标运转频率，可以平滑地进行转矩控制和负载对应控制的切换。这样，可以抑制压缩机11的振动，并确保压缩机11的稳定运转。
图6所示为在转矩控制和负载对应控制的切换时压缩机11的角加速度。在图6中，横轴表示压缩机11的运转频率，纵轴表示压缩机11的角加速度。
在图6中，虚线30是使压缩机11的运转频率上升的情况，表示使其运转频率在切换频率F1保持规定时间的情况。虚线31是使压缩机11运转频率上升的情况，表示其运转频率不在切换频率F1上保持规定时间的情况。实线32是使压缩机11的运转频率下降的情况，表示其运转频率不在切换频率F1上保持规定时间的情况。从虚线30与虚线31可看出，在使压缩机11的运转频率上升的情况下，无论是在使压缩机11在切换频率F1保持规定时间的情况下还是不保持规定时间的情况下，角加速度上都看不出有大的变化。但是，在使压缩机11运转频率下降的情况下则有较大的差距。因此，在使压缩机11的运转频率降低的情况下，在转矩控制和负载对应控制的切换频率F1，通过使压缩机11的运转频率在切换频率F1上保持规定时间，可以平滑地进行转矩控制和负载对应控制的切换。这样可以抑制压缩机11的振动。而且可以减小压缩机11的流入直流电流，并且可以防止在压缩机11的运转过程中由于过电流而引起的频繁地重复启停。
(实施例3)
首先通过图7、图8A和图8B说明本发明申请的空调的实施例3。
图7为本发明的实施例3的空调的制冷循环图。在图7中，制冷剂从压缩机11吐出后，由冷凝器12中冷凝、由作为流量固定型减压装置的毛细管13减压、在蒸发器14被蒸发后返回压缩机11。控制器16根据运转指示使压缩机11的运转频率变化。具体地说，压缩机11被变频器17驱动，变频器17由控制器16控制。风扇18设置在冷凝器12附近，用于促进冷凝器12中的热交换。控制器16也控制风扇18的旋转。控制转换装置15由控制器16和风扇18构成，用于实施转矩控制和负载对应控制的平滑控制切换。另外，风扇18也可以设置在蒸发器14附近，用于促进蒸发器14的热交换。
压缩机11被来自控制器16的运转频率指令信号控制，来进行转矩控制和负载对应控制的切换。
图8A是本发明的实施例3的压缩机11的运转频率和风扇18的转速(旋转速度)的变化时间图。在图8A中，横轴表示时间，纵轴表示压缩机11的运转频率和风扇18的转速。实线33表示压缩机11的运转频率变化，实线34表示风扇18的转速的变化。压缩机11的运转频率以切换频率HZ1为分界线，在高频率实施负载对应控制，在低频率实施转矩控制。该切换频率HZ1与实施例1和实施例2中的切换频率F1相同。
如实线34所示，为了在使压缩机11的运转频率上升和下降时控制转换能够平滑进行，控制器16对风扇18进行控制，使得相对在负载对应控制区域的风扇18的转速，在转矩控制区域的风扇18的转速增加。即，在实施例3中，实施转矩控制和负载对应控制的平滑控制切换的控制转换装置15由控制器16和风扇18构成。
图8B是压缩机11的角加速度模式图。在图8B中，横轴表示压缩机11的运转频率，纵轴表示压缩机11的角加速度。实线35表示实施例3中的压缩机11的角加速度变化，波状线36表示现有方式中的压缩机11的角加速度变化。在实施例3中，进行如下控制，在转矩控制和负载对应控制的切换频率HZ1，相对负载对应控制区域，提高转矩控制区域的室外风扇速度。这样，如实线35所示，可以平滑地进行转矩控制和负载对应控制的切换，并且可以抑制压缩机11的振动、确保压缩机11的稳定运转。
(实施例4)
以下通过图9、图10A和图10B说明本发明申请的空调的实施例4。图9为本发明的实施例4的空调的制冷循环图。在图9中，制冷剂从压缩机11吐出后，由冷凝器12冷凝。在冷凝器12冷凝后的制冷剂由为流量固定型减压装置的毛细管13减压并由蒸发器14蒸发后返回压缩机11。压缩机11的吐出侧和吸入侧由旁通管19连通，并且中间加装开关阀20。即，作为可自由开关的开关装置的开关阀20通过旁通管19与压缩机11的吐出侧和吸入侧连接。控制器16根据运转指示使压缩机11的运转频率发生变化。另外，压缩机11、冷凝器12和蒸发器14通过四通阀21连接。控制转换装置15由控制器16、为可自由开关的开关装置的开关阀20和旁通管19构成，用于实施转矩控制和负载对应控制的平滑控制切换。
压缩机11被来自控制器16的运转频率指令信号控制，进行转矩控制和负载对应控制的切换。
图10A是本发明的实施例4的压缩机11的运转频率和由开关阀20进行的高低压旁路控制的变化时间图。实线37表示压缩机11的运转频率，实线38表示开关阀20的开关状况。以转矩控制和负载对应控制的切换频率HZ1为分界线，比切换频率HZ1高的运转频率为负载对应控制区域，比切换频率HZ1低的运转频率为转矩控制区域。如实线37和实线38所示，在使压缩机11的运转频率下降的情况下，以负载对应控制范围和转矩控制范围的切换频率HZ1为阈值，在运转频率进入转矩控制区域内时，控制器16控制打开开关阀20。控制器16控制开关阀20打开规定时间后关闭。这样，压缩机11的吐出侧和吸入侧的压力差迅速得到缓和，压缩机11的负载减轻。这样，控制器16进行控制，使高低压间旁路规定的时间。
图10B是压缩机11的角加速度模式图。在图10B中，横轴表示压缩机11的运转频率，纵轴表示压缩机11的角加速度。实线39表示进行开关阀20的开关控制的情况下的角加速度，虚线40表示不进行开关阀20的开关控制的情况下的角加速度。
如虚线40所示，现有的空调在使压缩机11的运转频率降低的情况下，角加速度变动很大。另一方面，如实线39所示，在使压缩机11的运转频率降低的情况下，以转矩控制和负载对应控制的切换频率HZ1为阈值，运转频率进入转矩控制区域时，通过使高低压间旁路规定的时间来抑制角加速度的变化。即，在实施例4中，可以平滑地进行转矩控制和负载对应控制的切换，可以抑制压缩机11的振动，并且可以简化本体的防振结构。即，在实施例4中，实施转矩控制和负载对应控制的平滑控制切换的控制转换装置15由控制器16、作为可自由开关的开关装置的开关阀20和旁通管19构成。
本发明的构成如上所述，能够产生如下所记载的效果。
根据本发明，在压缩机11的运转频率变更时，至少在变更前的运转频率和目标运转频率之间包含转矩控制和负载对应控制的切换频率的情况下，可以进行如下控制，即，使该切换频率保持规定时间，然后再使其变化到目标运转频率。这样，可以平滑地进行转矩控制和负载对应控制的切换，并且在转矩控制和负载对应控制的切换频率附近，可以实现稳定的压缩机11的频率控制。
另外，至少在运转频率减小时进行这种控制，从而压缩机11的流入直流电流也可变小，并且可以防止在压缩机11的运转过程中由于过电流而引起的频繁地重复启停。
另外，根据本发明，在运转频率下降时，在运转频率经过切换频率进入转矩控制范围时，可以进行控制使高低压间旁路规定的时间。这样，在转矩控制和负载对应控制的切换频率附近，可以实现更为稳定的压缩机频率控制，并且可以简化本体的防振结构。
如以上所述，根据本发明申请的空调，可以平滑地进行转矩控制和负载对应控制的切换，可以确保压缩机的稳定运转。