JP2002372322A

JP2002372322A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2002372322A
Application number: JP2001177239A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Yamanashi; 泰山梨; Atsuyuki Hiruma; 淳之蛭間
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2002-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】暖房運転中の除霜運転時にも圧縮機を運転停止
させずに四方弁を切り換えることができると共に、四方
弁専用の電源回路や切換回路を省略して回路構成が簡単
で低コストの四方弁駆動装置を具備した空気調和機を提
供する。【解決手段】圧縮機２および室外ファン７の回転数をそ
れぞれ制御する圧縮機用インバータ１２と室外ファン用
インバータ１４の少なくとも一方と、励磁コイル３ａに
所定の通電時間だけ所定方向の切換用直流電流が通電さ
れることにより反転して運転モードを切り換える四方弁
３と、を備えた冷暖房自在の空気調和機。外気温を検出
する外気温センサ２０と、四方弁の励磁コイル３ａに、
室外ファン用インバータ１４のスイッチング素子ＴＲ１
〜Ｔｒ６を用いて四方弁切換用の直流電流を供給すると
共に、この励磁コイルに通電する時間を外気温センサに
より検出された外気温に応じて変更する四方弁駆動装置
２１、を具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷暖房切換時に所
定の通電時間だけ所定方向の切換直流電流が流されるこ
とによって反転する四方弁を備えた空気調和機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、冷暖房自在のヒートポンプ式空
気調和機では、冷凍サイクルを循環する冷媒の循環方向
を電磁弁の四方弁により切り換えることにより、冷房や
暖房、除霜の運転モードを切り換えている。

【０００３】従来、この四方弁を切換制御する制御装置
としては、低コストの交流駆動方式が主流であった。し
かし、この交流駆動方式では四方弁のオン状態を継続さ
せるには、その通電を継続させる必要があり、電力消費
が必ずしも少なくない。

【０００４】一方、近年、地球環境の保全の面からも空
気調和機の消費電力の低減が要請されており、四方弁の
駆動装置としても四方弁の切換時のみ通電するものが提
案されている。この方式では四方弁の弁体を切換駆動す
る励磁コイルに直流を通電するものが多い。

【０００５】このように、切換時にのみ通電する四方弁
およびその駆動回路としては、例えば特開平２００１−
３７２３８号公報に記載された発明がある。この特開平
２００１−３７２３８号公報に記載される四方弁駆動回
路は、圧縮機を駆動するインバータ用の直流電源を四方
弁駆動電源と共通化して電源回路の簡素化を図ると共
に、圧縮機を駆動するインバータの駆動素子を四方弁切
換回路と兼用している。すなわち、四方弁の励磁コイル
に、圧縮機のインバータの整流部から直流を通電するこ
とにより、直流電源を共用し、さらに、この直流通電の
極性を、圧縮機のインバータのスイッチ素子のオンオフ
制御により切り換えることにより切換回路を共用してい
る。その結果、さらに回路構成が簡素化され、低コスト
が達成できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
四方弁励磁コイルに直流を通電する方式では、その励磁
コイルへの通電時間が外気温の高低にも拘らずほぼ一定
であるために、四方弁を切換駆動することができない場
合があるという課題がある。すなわち、一般に四方弁は
冷媒流路中にあり、冷媒中には圧縮機の潤滑油が含有さ
れているので、この潤滑油が四方弁には付着する場合が
ある。この潤滑油は、外気温が低い場合には粘度が高
く、外気温が高い場合には粘度が低くなる。したがっ
て、外気温が低いために、潤滑油の粘度が高い場合に
は、四方弁の励磁コイルにより駆動される弁体の駆動抵
抗が大きくなるので、励磁コイルへの通電時間が一定で
あると、四方弁が切換駆動できない場合がある。

【０００７】また、冷暖房可能な空気調和機では、冷・
暖房運転だけでなく、暖房運転中の除霜運転時にも四方
弁を切り換える必要がある。このため、圧縮機を駆動す
るインバータのスイッチング素子を四方弁の切換回路と
して兼用している場合には圧縮機が運転中においては四
方弁の切換ができない。そこで、暖房運転中の除霜運転
に際しては、一旦圧縮機を停止して、四方弁を切り換え
た後、再度圧縮機の運転を再開する方式となる。

【０００８】しかしながら、暖房能力や効率から考える
とできる限り圧縮機を停止することなく除霜運転を実施
することが効果的である。このため、上記従来技術は除
霜運転時の四方弁切換に難があるうえに、回路構成が複
雑であるという問題があった。

【０００９】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、暖房運転中の除霜運転時にも圧
縮機を運転停止させずに四方弁を切り換えることができ
ると共に、四方弁専用の電源回路や切換回路を省略して
回路構成が簡単で低コストの四方弁駆動装置を具備した
空気調和機を提供することにある。

【００１０】また、本発明の他の目的は、四方弁励磁コ
イルに切換用の直流電流を通電する通電時間を外気温に
応じて制御する空気調和機を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
外気温が低いために潤滑油の粘度が高い場合には、四方
弁の励磁コイルへの通電時間を長くして励磁コイルの発
熱量を増大させることにより潤滑油の粘度を低下させる
ことにより四方弁の弁体が駆動し易くなるという点に着
目してなされたものである。

【００１２】すなわち、本願請求項１に係る発明は、圧
縮機および室外ファンの回転数をそれぞれ制御するイン
バータの少なくとも一方と、励磁コイルに所定の通電時
間だけ所定方向の切換用直流電流が通電されることによ
り反転して運転モードを切り換える四方弁と、を備えた
冷暖房自在の空気調和機において、外気温を検出する外
気温センサと、上記四方弁の励磁コイルに、上記インバ
ータのスイッチング素子を用いて上記四方弁切換用の直
流電流を供給すると共に、この励磁コイルに通電する時
間を上記外気温センサにより検出された外気温に応じて
変更する四方弁駆動装置と、を具備していることを特徴
とする空気調和機である。

【００１３】この発明によれば、四方弁励磁コイルの通
電時間が、外気温に反比例して１０秒〜３秒の間で制御
される。

【００１４】すなわち、冷房運転開始時は外気温が高い
ので、短い通電時間（例えば約３秒）でよい。また、除
霜運転開始時は、既に暖房運転が実施されているので、
外気温が低い場合でも吐出冷媒を通過させる四方弁は高
温となっている。このため、冷房運転開始時と同様に短
い通電時間（例えば３秒）が設定される。したがって、
外気温の高低に拘らず四方弁を確実に切換駆動すること
ができる。

【００１５】また、四方弁の励磁コイルに切換電流を供
給する四方弁駆動装置が圧縮機用または室外ファン用の
インバータのスイッチング素子を兼用するので、部品点
数の削減とコスト低減を図ることができる。

【００１６】請求項２に係る発明は、少なくとも除霜運
転開始時には、室外ファンは必ず停止させるため、室外
ファンを駆動するインバータ素子は空気調和機の除霜運
転時は室外ファンに影響を与えることなく利用可能であ
る点に着目して、室外ファンを駆動するインバータ素子
を用いて四方弁を駆動することにより、圧縮機の運転に
制限を加えることなく簡単な構成で四方弁を駆動するよ
うに構成したものである。

【００１７】すなわち、請求項２に係る発明は、圧縮機
と、室外ファンの回転数を制御するインバータと、励磁
コイルに所定の通電時間だけ所定方向の切換用直流電流
が通電されることにより反転して運転モードを切り換え
る四方弁と、を備えた冷暖房自在の空気調和機におい
て、上記四方弁の励磁コイルに、上記インバータのスイ
ッチング素子を用いて上記四方弁切換用の直流電流を供
給してこの四方弁を切り換えると共に、この四方弁を暖
房運転から除霜運転へ切り換えるときに、上記圧縮機を
停止させることなく連続運転し、上記室外ファンを停止
した後に四方弁を切り換える四方弁駆動装置を具備して
いることを特徴とする空気調和機である。

【００１８】この発明によれば、圧縮機の運転を停止さ
せずに継続させた状態で暖房運転から除霜運転に切り換
えることができるので、室外熱交換器の除霜時間を短縮
することができる。このために、運転効率を向上させる
ことができるので、暖房能力や効率を向上させることが
できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１〜
図５に基づいて説明する。なお、これらの図中、同一ま
たは相当部分には同一符号を付している。

【００２０】図１は本発明の第１の実施形態に係る空気
調和機１の全体構成図、図２は図１で示す四方弁駆動装
置２１の制御器２２の制御プログラムのフローチャー
ト、図３はこの空気調和機１の暖房運転時の制御タイム
チャート、図４は冷房運転時の制御タイムチャートであ
る。

【００２１】図１に示すように空気調和機１は、例えば
図示しない密閉容器内に、三相モータとこのモータによ
り駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機構とを内蔵した圧縮
機２、電磁弁よりなる四方弁３、室内ファン４を備えた
室内熱交換器５、膨張弁６、室外ファン７を備えた室外
熱交換器８を冷媒配管９により、この順に順次、かつ環
状に接続して連通させ、冷媒を可逆的に循環させる閉じ
た冷凍サイクルを構成している。

【００２２】室内ファン４と室内熱交換器５は室内ケー
シング内に収容されて室内機１０に構成され、これら以
外の圧縮機２、四方弁３、膨張弁６、室外熱交換器８お
よび室外ファン７等は室外ケーシング内に収容されて室
外設置の室外機１１に構成されている。

【００２３】この冷凍サイクルは四方弁３の切換操作に
より、冷媒を図中実線矢印に循環させると、暖房運転さ
れ、図中破線矢印方向に循環させると、冷房運転される
ように構成されている。四方弁３はその切換のための直
流電流が励磁される励磁コイル３ａと、この励磁コイル
３ａに所定方向の直流電流が所定時間通電されたときに
所定方向に駆動して圧縮機２から吐出される高圧冷媒の
吐出流路および圧縮機２へ戻される低圧冷媒の吸込み流
路を切り換える弁体（図示せず）とを具備している。

【００２４】圧縮機２は圧縮機用インバータ１２により
単位時間当りの回転数が制御され、圧縮能力が適宜制御
されるようになっている。この圧縮機用インバータ１２
は交流１００Ｖまたは２００Ｖの商用電源等の交流電源
１３からの交流電力をダイオードブリッジ回路等により
直流電力に変換する整流部１２ａと、この整流部１２ａ
からの直流電力をスイッチング素子のオンオフ制御によ
り可変電圧・可変周波数の交流電力に逆変換する逆変換
部１２ｂとを備え、この逆変換部１２ｂから圧縮機２の
三相モータに印加される三相交流の電圧と周波数とを制
御することにより圧縮機２の回転数を制御するようにな
っている。

【００２５】一方、室外ファン７は、その三相のファン
モータ７ａを室外ファン用インバータ１４に接続し、こ
の室外ファン用インバータ１４により室外ファン７の単
位時間当りの回転数を制御するようになっている。

【００２６】室外ファン用インバータ１４は上記交流電
源１３に接続されて、この交流電源１３からの交流電力
をダイオードブリッジ回路により直流電力に変換する整
流部１４ａと、この整流部１４ａからの直流電圧を倍電
圧に昇圧する倍電圧回路１４ｂと、この倍電圧回路１４
ｂからの直流電力を三相の可変電圧・可変周波数の交流
電力に逆変換する逆変換部１４ｃとを備えている。逆変
換部１４ｃは例えばＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）
等の第１，第２，第３，第４，第５，第６のスイッチン
グ素子１５Ｕ（Ｔｒ１），１６Ｕ（Ｔｒ２），１５Ｖ
（Ｔｒ３），１６Ｖ（Ｔｒ４），１５Ｗ（Ｔｒ５），１
６Ｗ（Ｔｒ６）により三相ブリッジ回路に構成し、これ
ら第１〜第６のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の各ゲ
ートを制御器２２に接続する一方、この三相ブリッジ回
路の各相Ｕ，Ｖ，Ｗの出力端には三相のファンモータ７
ａの三相巻線出力線１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗをそれぞれ
接続している。

【００２７】そして、これら室外ファンモータ７ａの三
相巻線出力線１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗのいずれか、例え
ば１８Ｕを接続せしめた逆変換部１４ｃのＵ相アーム
と、倍電圧回路１４ｂの一対のコンデンサ１７ａ，１７
ｂ同士間の中点１４ｄとの間には、上記四方弁３の励磁
コイル３ａと、リレーの常開接点１９との直列回路を直
列に挿入している。

【００２８】このリレー接点１９を開閉するリレーと、
上記各スイッチング素子１５Ｕ（Ｔｒ１）〜１６Ｗ（Ｔ
ｒ６）の例えば各ゲートは制御器２２に接続されてい
る。制御器２２は例えばマイクロプロセッサー等からな
り、リレー接点１９をオンオフ制御する一方、室外ファ
ン用インバータ１４の各スイッチング素子１５Ｕ〜１６
Ｗと圧縮機用インバータ１２の逆変換部１２ｂの各スイ
ッチング素子とを例えばＰＷＭ（パルス幅変調）等によ
りオンオフ制御して、可変電圧・可変周波数を室外ファ
ン７のファンモータ７ａと圧縮機２のモータにそれぞれ
供給するものである。四方弁駆動装置２１はこの制御器
２２と、上記室外ファン用インバータ１４に組み込まれ
た励磁コイル３ａとリレー接点１９との直列回路を備え
ている。

【００２９】そして、制御器２２は、その入力端に、室
外機１１に設置されて外気温Ｔ０を検出する外気温セン
サ２０を接続しており、この外気温センサ２０により検
出された外気温Ｔ０に応じて四方弁３の励磁コイル３ａ
に通電される通電時間を制御するようになっている。

【００３０】図２はこの制御器２２にインストールされ
ている処理プログラムのフローチャートであり、このフ
ローチャート中、Ｓに数字を付した符号はステップをそ
れぞれ示す。

【００３１】すなわち、制御器２２はこの処理プログラ
ムをスタートさせると、まず、そのＳ１で、現在、暖房
運転がスタートしているか否かを図示しないリモコン
（リモートコントローラ）等の運転モード選択信号の読
込みにより検出し、ＮｏであるときはＳ２へ進む一方、
Ｙｅｓ、つまり暖房がスタートしていると判断したとき
はＳ３へ進む。

【００３２】Ｓ３では、外気温センサ２０から外気温検
出値Ｔ０を読み込み、この外気温検出値Ｔ０が所定の下
温値ｔ１よりも低い（Ｔ０＜ｔ１）か否か判断する。こ
のＳ３でＴ０＜ｔ１が不成立のとき、つまり外気温検出
値Ｔ０が下温値ｔ１よりも高いときはＳ４へ進み、Ｙｅ
ｓのときはＳ５へ進む。

【００３３】Ｓ５では、四方弁３の励磁コイル３ａへの
直流通電時間Ｔｓを例えば１０秒間に設定する。これ
は、四方弁３が室外機１１内にあるので、暖房運転開始
前には外気温の雰囲気中にあるうえに、四方弁３には圧
縮機２からの高温高圧の吐出冷媒が流入して昇温する前
であるから低温状態にある。このために、四方弁３内の
潤滑油の粘度が高く、弁体の駆動抵抗が高い状態にあ
る。そこで、励磁コイル３ａへの切換用直流電流の通電
時間を長く（１０ｓｅｃ）設定して、励磁コイル３ａの
通電による発熱量の増大を図って四方弁３内の潤滑油の
粘度の低下を図っている。

【００３４】一方、上記Ｓ４では、さらに外気温検出値
Ｔ０が下温値ｔ１以上で、かつ所定の上温値ｔ２よりも
低いか（ｔ１≦Ｔ０＜ｔ２）否かが判断され、Ｙｅｓの
ときは、Ｓ６で励磁コイル３ａの通電時間Ｔｓを例えば
５秒に設定し、Ｎｏのとき、つまり外気温検出値Ｔ０が
上温値ｔ２よりも高いときは、Ｓ７で励磁コイル３ａの
通電時間Ｔｓを例えば３秒間に設定する。

【００３５】すなわち、四方弁３は室外設置の室外機１
１内に内蔵されて外気により冷却され易いうえに、冷凍
サイクルの冷媒流路中にあり、冷媒中には圧縮機の潤滑
油が含有されているために、この潤滑油が付着し易く、
潤滑油の温度が低いと高粘度であるために四方弁３の駆
動抵抗が大きい。しかも、暖房運転開始時には、外気温
が低いうえに、圧縮機２から吐出される高温高圧冷媒が
四方弁３の流通を開始したばかりなので、四方弁３も十
分に加熱されていない。

【００３６】そこで、外気温Ｔ０に反比例して四方弁３
の励磁コイル３ａの通電時間を制御器２２により例えば
１０秒〜３秒の間で制御するようになっている。

【００３７】そして、上記Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７で、四方弁
３の励磁コイル３ａの通電時間が設定された後は、Ｓ８
でタイマーＴをスタートさせて通電時間Ｔｓの計時をス
タートする。次のＳ９で、リレーをＯＮしてその常開接
点１９をＯＮにすると共に、室外ファン用インバータ１
４のＵ相上アームの第１スイッチング素子１５Ｕ（Ｔｒ
１）をＯＮ、Ｕ相下アームの第２のスイッチング素子１
６Ｕ（Ｔｒ２）をＯＦＦに制御する。

【００３８】すると、インバータ１４の倍電圧整流回路
１４ｂからの直流電流が閉じたリレー接点１９側から四
方弁３の励磁コイル３ａへ流入して通電する。これによ
り、励磁コイル３ａが発熱して四方弁３を加熱し、四方
弁３に付着している潤滑油を加熱してその粘度を低下さ
せてから四方弁３の図示しない弁体が反転駆動して四方
弁３が暖房位置に切り換えられる。

【００３９】この後Ｓ１０で、タイマーＴが上記各設定
通電時間Ｔｓのカウントを終了したか否か繰り返し判断
し、Ｙｅｓ、つまり、励磁コイル３ａへの所定の通電時
間Ｔｓが終了したと判断したときは、次のＳ１１でリレ
ー接点１９をＯＦＦ、室外ファン用インバータ１４の第
１，第２のスイッチング素子１５Ｕ（Ｔｒ１），１６Ｕ
（Ｔｒ２）を共にＯＦＦに切り換える。これにより、励
磁コイル３ａは室外ファン用インバータ１４から電気的
に切り離される。

【００４０】そこで、次のＳ１２では室外ファン７の運
転を開始させて暖房運転を継続させ、以後Ｒｅｔｕｒｎ
に進み、以下Ｓ１へ戻って再び、この処理プログラムを
繰り返す。

【００４１】一方、上記Ｓ１でＮＯのとき、すなわち、
暖房運転がスタートしていないと判断したときは、Ｓ２
で除霜運転がスタートしているか否かをリモコンからの
運転モード選択信号の読込み等により判断し、ここでＹ
ｅｓのときはＳ１３で圧縮機２の運転を引き続き継続さ
せた状態で、室外ファン用インバータ１４の全スイッチ
ング素子１５Ｕ（Ｔｒ１）〜１６Ｗ（Ｔｒ６）をＯＦＦ
に制御して室外ファン７の運転を停止させる。

【００４２】除霜運転のスタート後は、その前に暖房運
転をしており、圧縮機２からの高温高圧の吐出冷媒が四
方弁３内を流れているので、四方弁３は既に昇温してい
る。

【００４３】そこで、次のＳ１４で四方弁励磁コイル３
ａの通電時間Ｔｓを比較的短時間の３秒に設定してから
Ｓ１５でタイマーＴをスタートさせて、この通電時間Ｔ
ｓの計時を開始する。

【００４４】この後、Ｓ１６でリレー接点１９をＯＮ、
室外ファン用インバータ１４の第１のスイッチング素子
１５Ｕ（Ｔｒ１）をＯＦＦ、同第２のスイッチング素子
１６Ｕ（Ｔｒ２）をＯＮにそれぞれ制御し、図３に示す
ように暖房開始時に四方弁励磁コイル３ａに通電する切
換用直流電流の通電方向とは逆方向、つまり逆極性の切
換用直流を励磁コイル３ａに３秒間Ｔｓ通電する。これ
により、四方弁３の弁体が暖房位置とは逆方向に反転し
て冷房位置と同じ除霜位置に切り換えられる。

【００４５】この後、上記Ｓ１０に進み、以下Ｓ１１，
Ｓ１２を経てリターンで再び上記Ｓ１に戻ってＳ１以下
を繰り返す。すなわち、Ｓ１０で四方弁励磁コイル３ａ
の通電時間Ｔｓの３秒間をタイマーＴが計時したか否か
を判断し、Ｙｅｓのときに、Ｓ１１でリレー接点１９を
ＯＦＦに制御して四方弁励磁コイル３ａへの通電を遮断
すると共に、室外ファン用インバータ１４の第１，第２
のスイッチング素子１５Ｕ（Ｔｒ１），１６Ｕ（Ｔｒ
２）を共にＯＦＦにして図３に示すように室外ファン７
の運転を停止する。これは圧縮機２からの高温高圧冷媒
を室外熱交換器８に通して着霜するために室外ファン７
の送風を停止させている。

【００４６】これにより、次のＳ１２において、除霜運
転モードに応じた機器運転処理を行なう。つまり、圧縮
機２１をＯＮに、室外ファン７の運転を停止させ、以下
再びＳ１へ戻ってＳ１以下を繰り返す。

【００４７】一方、上記Ｓ２で除霜運転がスタートして
いないと判断したときは、Ｓ１７へ進み、ここで冷房運
転がスタートしたか否かをリモコンからの運転モード選
択信号の読込みにより判断し、ここでＮＯのときはＳ１
８へ進む一方、Ｙｅｓ、つまり冷房運転がスタートした
と判断したときは、除霜運転時と同様に上記Ｓ１４へ進
む。このＳ１４では上述したように四方弁励磁コイル３
ａへの切換用直流電流の通電時間Ｔｓを３秒間に設定
し、以下、Ｓ１５からＳ１２まで同様に繰り返し、例え
ばＳ１２で圧縮機２と室外ファン７の運転を継続し、こ
の後、再びＳ１へ戻ってＳ１以下を繰り返す。

【００４８】一方、上記Ｓ１７で冷房運転がスタートし
ていないと判断してＳ１８へと進むと、ここで除霜運転
が終了したか否かを、室外熱交換器８の温度を検出する
図示しない室外熱交温度センサにより検出された室外熱
交換器８の温度検出値に基づいて判断し、Ｙｅｓ、つま
り除霜運転が終了したと判断したときは、Ｓ１９へ進
み、ここで四方弁励磁コイル３ａへの切換用直流電流の
通電時間Ｔｓを３秒間に設定し、この後、上記Ｓ８へジ
ャンプして再び上記Ｓ８からＳ１０までに切換用直流電
流を励磁コイル３ａに３秒間通電して四方弁３を除霜位
置から暖房位置に切り換える。この後、Ｓ１１で室外フ
ァン用インバータ１４のリレー接点１９と第１，第２の
スイッチング素子１５Ｕ（Ｔｒ１），１６Ｕ（Ｔｒ２）
とを共にＯＦＦに制御して励磁コイル３ａを室外ファン
用インバータ１４から電気的に切り離す。この後Ｓ１２
で、除霜から暖房運転に復帰し、圧縮機２の運転が除霜
運転開始前の暖房運転から引き続き続行し、室外ファン
７は暖房運転に復帰後再び運転を再開する。以下リター
ンからＳ１へ戻ってＳ１以下を繰り返す。

【００４９】図３はこの空気調和機１の暖房運転時の圧
縮機２、室外ファン７および四方弁励磁コイル３ａの運
転ないし通電状態を示すタイムチャートである。この図
３に示すようにリモコン等から制御器２２が暖房運転モ
ード選択信号を受信して暖房運転を開始させる場合は、
四方弁励磁コイル３ａに、室外ファン用インバータ１４
から例えば正パルスの切換用直流電流を外気温に応じて
所定時間Ｔｓ通電し、四方弁３を暖房位置に切り換え
る。この暖房開始指示からその通電時間Ｔｓの間は、圧
縮機２と室外ファン７の運転は共に停止しているが、そ
の通電時間Ｔｓの終了後は、圧縮機２と室外ファン７の
運転を開始させて暖房運転を行なう。

【００５０】この暖房運転中に室外熱交換器８の着霜を
図示しない着霜センサ等により検出したときは、室外フ
ァン７の運転を停止させた後、上述したように四方弁３
を暖房位置に切り換えるために励磁コイル３ａに通電し
た正パルスの切換用直流電流とは通電方向が逆の逆極性
の負パルスの切換用直流電流を室外ファン用インバータ
１４から励磁コイル３ａに所定の通電時間Ｔｓ（例え
ば）通電して四方弁３を除霜位置に切り換えて、除霜運
転を開始する。これにより、圧縮機２から吐出された高
温高圧のガス状冷媒が室外熱交換器８内に流入して凝縮
器として作用して室外熱交換器８の着霜を融霜して除霜
する。

【００５１】その除霜の結果、図示しない室外熱交温度
センサにより検出された室外熱交換器の温度が所定値以
上に昇温して除霜が完了したと判断したときには、再び
四方弁励磁コイル３ａに、正パルスの切換用直流電流を
所定時間Ｔｓ（３秒間）通電し、その通電後、再び室外
ファン７の運転を開始する。この除霜運転時から暖房運
転復帰まで圧縮機２の運転は引き続き続行している。

【００５２】このように、四方弁３の切換用直流電流の
電源として圧縮機用インバータ１２を使用せずに、室外
ファン用インバータ１４を使用し、しかも、室外ファン
７は除霜運転時にはその運転が停止されるので、その室
外ファン７の停止時に、その室外ファン用インバータ１
４の第１，第２スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２を使用
して、その切換用直流電流を四方弁励磁コイル３ａに通
電することができる。このために、圧縮機２の運転を暖
房運転開始から除霜運転を経て再び暖房運転に復帰する
まで連続して圧縮機２を運転することもできる。これに
より、除霜時間を短縮することができるので、暖房能力
と暖房効率の向上を図ることができる。

【００５３】図４は空気調和機１の冷房運転時の圧縮機
２、室外ファン７および四方弁励磁コイル３ａの運転な
いし通電状態を示すタイムチャートである。この図４に
示すようにリモコン等から制御器２２が冷房運転モード
選択信号を受信して冷房運転を開始させる場合は、圧縮
機２を運転する一方で室外ファン７の運転を停止させた
後、四方弁励磁コイル３ａに、室外ファン用インバータ
１４から暖房運転時の通電方向とは逆方向の例えば負パ
ルスの切換用直流電流を所定時間（３秒間）通電し、そ
の通電後、室外ファン７の運転を開始させる。

【００５４】そして、室外ファン用インバータ１４は、
その倍電圧回路１４ｂの中点と室外ファン７の入力線１
８Ｕとの間に、励磁コイル３ａとリレー接点１９との直
列回路を挿入しているので、倍電圧回路１４ｂの倍電圧
の半分の中間電圧を励磁コイル３ａに印加することがで
きる。このために、励磁コイル３ａとして低電圧用の安
価なコイルを使用することができる。また、倍電圧回路
１４ｂの中間電圧を励磁コイル３ａに印加するので、第
１，第２のスイッチング素子１５Ｕ（Ｔｒ１），１６Ｕ
（Ｔｒ２）のオンオフ制御により、励磁コイル３ａに通
電する切換電流の流れ方向（極性）を制御できるので、
これらスイッチング素子１５Ｕ，１６Ｕを制御する制御
器２２の回路構成の簡素化を図ることができる。

【００５５】図５は上記室外ファン用インバータ１４
を、その倍電圧回路１４ｂを省略した室外ファン用イン
バータ２４に置換したときの当該室外ファン用インバー
タ２４の回路図であり、図中、図１で示す室外ファン用
インバータ１４の部分と同一または相当部分には同一符
号を付している。なお、図５中、Ｃは平滑コンデンサで
ある。

【００５６】この室外ファン用インバータ２４は、四方
弁励磁コイル３ａとリレー接点１９との直列回路を、Ｕ
相とＶ相とのアームの間に挿入し、第１，第２，第３，
第４のスイッチング素子１５Ｕ（Ｔｒ１），１６Ｕ（Ｔ
ｒ２），１５Ｖ（Ｔｒ３），１６Ｖ（Ｔｒ４）を制御器
１７により制御することにより励磁コイル３ａに通電す
る切換直流電流の通電方向（極性）を制御することがで
きる。

【００５７】この図５で示す室外ファン用インバータ２
４を図１で示す倍電圧回路１４ｂを備えた室外ファン用
インバータ１４に代えて使用する場合は、図２で示す制
御器２２の処理プログラムの一部を次のように修正すれ
ばよい。すなわち、図２中のＳ９におけるＴｒ１：Ｏ
Ｎ、Ｔｒ２：ＯＦＦを、Ｔｒ１：ＯＮ、Ｔｒ２：ＯＦ
Ｆ、Ｔｒ３：ＯＦＦ、Ｔｒ４：ＯＮに置換する。つま
り、暖房運転時には、Ｓ９で室外ファン用インバータ２
４の第１のスイッチング素子１５Ｕ（Ｔｒ１）をＯＮ、
第２のスイッチング素子１６Ｕ（Ｔｒ２）をＯＦＦ、第
３のスイッチング素子１５Ｖ（Ｔｒ３）をＯＦＦ、第４
のスイッチング素子１６Ｖ（Ｔｒ４）をＯＮに制御す
る。これにより、励磁コイル３ａには切換用直流電流が
Ｕ相側からＶ相側へ流れ、四方弁３が暖房位置に切り換
えられる。

【００５８】また、図２中のＳ１６におけるＴｒ１：Ｏ
ＦＦ、Ｔｒ２：ＯＮを、Ｔｒ１：ＯＦＦ、Ｔｒ２：Ｏ
Ｎ、Ｔｒ３：ＯＮ、Ｔｒ４：ＯＦＦに置換する。つま
り、除霜運転時には、上記暖房時の切換直流電流の極性
を逆極性にするために、Ｓ１６で室外ファン用インバー
タ２４の第１のスイッチング素子１５Ｕ（Ｔｒ１）をＯ
ＦＦ、第２のスイッチング素子１６Ｕ（Ｔｒ２）をＯ
Ｎ、第３のスイッチング素子１５Ｖ（Ｔｒ３）をＯＮ、
第４のスイッチング素子１６Ｖ（Ｔｒ４）をＯＦＦに制
御する。これにより、励磁コイル３ａには切換用直流電
流がＶ相側からＵ相側へ流れ、四方弁３が冷房位置また
は除霜位置に切り換えられる。

【００５９】さらに、図２中のＳ１１におけるＴｒ１：
ＯＦＦ、Ｔｒ２：ＯＦＦを、Ｔｒ１〜Ｔｒ４：ＯＦＦに
置換する。つまり、Ｓ１１で励磁コイル３ａへの切換用
直流電流の所定の通電時間Ｔｓが終了後（タイマーＴの
タイムアップ（Ｓ１０）後）、室外ファン用インバータ
２４の第１〜第４のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４を
ＯＦＦに制御して室外ファン用インバータ２４から励磁
コイル３ａへの切換用直流電流の供給を停止させる。

【００６０】なお、直流で動作する四方弁３の中には、
その直流電流の通電方向に応じて通電すべき電流値を相
違させなければならないものがある。この場合は、ＯＮ
する側のスイッチング素子１５Ｕ（Ｔｒ１）〜１６Ｗ
（Ｔｒ６）をその電流値に合せてＰＷＭ（パルス幅変
調）駆動するように構成すればよい。また、上記実施形
態では四方弁励磁コイル３ａに供給する切換用直流電流
を、室外ファン７の回転数を制御する室外ファン用イン
バータ１４，２４から供給するように構成した場合につ
いて説明したが、この励磁コイル３ａへの切換直流電流
の通電時間のみを制御する場合には、室外ファン用イン
バータ１４，２４に代えて圧縮機用インバータ１２を使
用してもよい。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、四
方弁の励磁コイルに切換用直流電流を供給する四方弁駆
動装置が室外ファン用インバータのスイッチング素子を
兼用するので、部品点数の削減とコスト低減を図ること
ができる。

【００６２】そして、本発明によれば、四方弁励磁コイ
ルの通電時間を外気温に反比例して制御するので、四方
弁に付着した潤滑油の粘度に対応して四方弁をスムーズ
に切換駆動することができる。

【００６３】請求項２に係る発明によれば、圧縮機の運
転を停止させずに継続させた状態で暖房運転から除霜運
転に切り換えることができるので、室外熱交換器の除霜
時間を短縮することができる。このために、運転効率を
向上させることができるので、暖房能力や効率を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る空気調和機の全
体構成図。

【図２】図１で示す制御器の処理プログラムのフローチ
ャート。

【図３】図１で示す空気調和機の暖房運転時の圧縮機と
室外ファンと四方弁、励磁コイルの運転ないし通電状態
を示す制御タイムチャート。

【図４】図１で示す空気調和機の冷房運転時の圧縮機と
室外ファンと四方弁、励磁コイルの運転ないし通電状態
を示す制御タイムチャート。

【図５】本発明の第２実施形態に係る室外ファン用イン
バータの回路図。

【符号の説明】

１空気調和機２圧縮機３四方弁３ａ四方弁の励磁コイル５室内熱交換器７室外ファン７ａ室外ファンモータ８室外熱交換器１０室内機１１室外機１２圧縮機用インバータ１２ａ整流部１２ｂ逆変換部１４室外ファン用インバータ１４ａ整流部１４ｂ停電圧回路１５Ｕ，１６Ｕ，１５Ｖ，１６Ｖ，１５Ｗ，１６Ｗ第
１〜第６のスイッチング素子１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗ室外ファンモータ出力線１９リレー接点２０外気温センサ２１四方弁駆動装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機および室外ファンの回転数をそれ
ぞれ制御するインバータの少なくとも一方と、励磁コイ
ルに所定の通電時間だけ所定方向の切換用直流電流が通
電されることにより反転して運転モードを切り換える四
方弁と、を備えた冷暖房自在の空気調和機において、外気温を検出する外気温センサと、上記四方弁の励磁コイルに、上記インバータのスイッチ
ング素子を用いて上記四方弁切換用の直流電流を供給す
ると共に、この励磁コイルに通電する時間を上記外気温
センサにより検出された外気温に応じて変更する四方弁
駆動装置と、を具備していることを特徴とする空気調和
機。
【請求項２】圧縮機と、室外ファンの回転数を制御す
るインバータと、励磁コイルに所定の通電時間だけ所定
方向の切換用直流電流が通電されることにより反転して
運転モードを切り換える四方弁と、を備えた冷暖房自在
の空気調和機において、上記四方弁の励磁コイルに、上記インバータのスイッチ
ング素子を用いて上記四方弁切換用の直流電流を供給し
てこの四方弁を切り換えると共に、この四方弁を暖房運
転から除霜運転へ切り換えるときに、上記圧縮機を停止
させることなく連続運転し、上記室外ファンを停止した
後に四方弁を切り換える四方弁駆動装置を具備している
ことを特徴とする空気調和機。