JP2567777B2 - 冷暖房兼用空調機のコンプレッサ起動制御方法 - Google Patents

冷暖房兼用空調機のコンプレッサ起動制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、冷暖房兼用空気調和
機に関し、特にヒートポンプ式冷暖房兼用空調機におい
て、暖房の運転初期に生じるコンプレッサの潤滑油凍結
による粘性の増加防止のため、待機中の発熱制御を行い
潤滑油の凍結を防止することにより、コンプレッサが円
滑に起動されるようにしたコンプレッサ起動制御方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、空調機においては、コンプレッ
サの初期起動の際はコンプレッサ内部のロータの円滑な
回転のため、コンプレッサの内部に潤滑油が注油された
状態で運転が行われるようになるが、コンプレッサ内に
潤滑油がないかあるいは適正量に満たないような場合に
は機械的摩耗により故障が生じ易くなる。
【０００３】また、コンプレッサ内の潤滑油は、コンプ
レッサの内部温度が一定温度（例えば、０℃程度）以下
になると、粘性が大となって冷媒と完全に分離されるた
め、機械的摩擦を防止するための潤滑作用が正常に行わ
れず、これによって、一定温度以下において長時間露出
されたコンプレッサは、初期起動時に潤滑油の不適切な
供給により、初期起動トルクが大きいために急激な初期
電流が要され、コンプレッサ制御回路又はコンプレッサ
自体の破損及び劣化を招来することになる。
【０００４】従来においては、このように暖房運転の初
期に潤滑油が凍結したり、粘性が高くなるのを防止する
ために、蓄熱材によってコンプレッサを覆うことによっ
て運転が続く間熱を蓄えたり、あるいはヒータを取り付
けて運転前に予熱する方法が用いられてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、蓄熱材
を用いる前者の場合はコンプレッサを長時間使用しない
きは、いずれにしてもコンプレッサの温度が一定温度以
下となって潤滑油の粘性が大きくなる。また、ヒータを
設ける後者の場合は、コンプレッサの製造費用が割高に
なるばかりでなく、ヒータの通電に伴って消費電力が増
加してしまうという問題があった。
【０００６】
【発明の目的】この発明の目的は、一定時間以下におけ
る暖房運転のためのコンプレッサの起動の際、コンプレ
ッサとしての入力電流を制御し、コンプレッサの内部温
度を十分上昇させて潤滑油が冷媒と適宜混合されうるよ
うにすることにより、円滑な初期起動を行うことができ
る空調機のコンプレッサ起動制御方法を提供することに
ある。また、この発明のさらに他の目的は、上記の起動
制御につれて初期起動時の所要電流を減らすことによ
り、コンプレッサの制御回路を保護可能にした空調機の
コンプレッサ起動制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するため、請求項１記載の発明は、冷暖房兼用空調機に
関し、運転オン状態でない場合にコンプレッサ温度と潤
滑油凍結温度とを比ベて、コンプレッサ温度が潤滑油凍
結温度以上に維持されるようにコンプレッサへ供給する
電流を制御してコンプレッサにおける発熱を制御する発
熱制御を行うと共に、運転オン状態とされたか否かを判
別し続ける待機中発熱制御段階と、運転オン状態とされ
たときに、運転指令の種類を判別し、暖房運転を選ぶ場
合、コンプレッサ温度と潤滑油凍結温度とを比べる温度
比較段階と、前記温度比較段階における温度比較の結
果、コンプレッサ温度が潤滑油凍結温度以上であった場
合には暖房運転を行い、コンプレッサ温度が潤滑油凍結
温度以下であった場合には所定設定時間中前記発熱制御
を行った後に暖房運転を行う運転オン時発熱制御段階と
を具備してなることを特徴としている。そして、かかる
構成により、コンプレッサモータへ供給される電流を制
御して熱を発生させ、コンプレッサ起動時における潤滑
油凍結を防止してコンプレッサの円滑な運転を可能とす
る。これは、特に、暖房運転初期に生じるコンプレッサ
の潤滑油凍結等による粘性の増加を防止し、コンプレッ
サを円滑に起動することを可能とする。請求項２記載の
発明は、請求項１記載の空調機のコンプレッサ起動制御
方法において、前記潤滑油凍結温度は、コンプレッサ潤
滑油の粘性が増加する温度であることを特徴としてい
る。請求項３記載の発明は、請求項１記載の空調機のコ
ンプレッサ起動制御方法において、前記コンプレッサ
は、パルス幅変調方式によって運転されるコンプレッサ
であり、前記発熱制御は、コンプレッサモータに供給さ
れる多相電源のうちの一つの相が特定のデューティを有
し、該一つの相については、そのパルスとキャリア信号
となる三角波電圧とを比べて供給電圧のデータを作成す
ると共に、他の相については、０［Ｖ］と前記三角波電
圧とを比べて供給電圧のデータを作成した後、それぞれ
の前記データに基づき、それぞれの相がオンされる区間
でコンプレッサモータの固定子に電流が流れて発熱させ
られるように構成されていることを特徴としている。請
求項４記載の発明は、請求項３記載の空調機のコンプレ
ッサ起動制御方法において、前記発熱制御における発熱
は、前記固定子のインダクタ成分によりなされることを
特徴としている。
【０００８】
【実施例】以下、この発明に基づく一実施例を添付図面
に沿って詳述する。図１は、この発明のコンプレッサ起
動制御方法が実現されるコンプレッサ制御回路を示すも
のであって、コンバータ部２は整流用ダイオードＤ１〜
Ｄ４及び平滑コンデンサＣとから構成され、端子１を介
して入力される商用交流電力を直流電力に変換させ、イ
ンバータ部３はパワートランジスタＱ１〜Ｑ６と逆変換
ダイオードＤ５〜Ｄ１０とから構成され、上記コンバー
タ部２から出力される直流電力を３相交流電力に逆変換
させ、コンプレッサモータ４に供給することで、これを
駆動するようになっている。
【０００９】上記インバータ部３の出力周波数は、室外
機側のマイコン６内のパルス幅変調（以下、ＰＷＭとい
う）波形合成部６２とインバータ制御部６１の周波数の
制御によって設定されるが、このＰＷＭ波形合成部６２
とインバータ制御部６１の出力周波数がベース駆動部５
を介してインバータ３内の各パワートランジスタＱ１〜
Ｑ６を駆動制御することにより、コンプレッサモータ４
の回転数が可変速制御される。なお、図中符号７は入力
電流検知部、８，９，１０はそれぞれ室外温度、室外配
管温度及び圧縮機に設けられたサーミスタ、１１は室内
機側マイコン、１２はインタフェース回路である。
【００１０】図２は、パルス幅変調波形の合成図であっ
て、これはインバータの使用におけるデータ作成のため
のコンピュータシミュレーションに用いるデータ作成図
となる。すなわち、正弦波のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧を
キャリヤ信号の三角波と比べ、これらＵ、Ｖ、Ｗ相がそ
れぞれ三角波の大きさより大きい場合に、パワトランジ
スタをオン（図上のＵ１、Ｖ１、Ｗ１）させることによ
り、整形された電流がコンプレッサのそれぞれの相に供
給され運転が可能となる。これをパルス幅変調方式とい
うが、このＰＷＭにおける周波数対電圧の比を充たすデ
ータを作成することにより、コンプレッサの可変速運転
が可能となる。
【００１１】図３及び図４は、この発明の制御方法のた
めのＰＷＭデータ作成法を説明するためのＰＷＭ波形合
成図であって、通常の運転モードでは、図２のようなＰ
ＷＭデータを作成してコンプレッサの可変速運転を行う
一方、暖房運転の場合には図１の圧縮機サーミスタ１０
によりコンプレッサの温度を検知し、一定温度（例え
ば、０℃）以下においてはマイコン６内のＰＷＭ波形合
成部ＩＩ（６２）による制御によりコンプレッサの運転
は行わない状態で電流を流すことにより、このコンプレ
ッサの温度を上昇させ潤滑油の冷媒との結合を円滑化す
ることができる。
【００１２】この際、図２のような通常のＰＷＭ制御に
おける比べ方に代って図３のようにコンプレッサに供給
される一つの相、例えばＵ相（又はＶ相、Ｗ相）に特定
のデューティ（例えば、３６％）を有し、一定の電圧を
もつパルスとキャリヤ電圧の三角波を比べ、１相又は２
相に該当するデータを作成し、残りのＶ相及びＷ相の０
〔Ｖ〕と三角波とを比べることにより、所定のデータを
作成し、これらデータに基づく待機中の発熱制御を行
う。
【００１３】上記のような発熱制御データは、通常のコ
ンプレッサ運転方法とは異なり図１に示すインバータ３
内のパワートランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ５や又はパワト
ランジスタＱ２、Ｑ４、Ｑ６のそれぞれの対を交互にオ
ン／オフ制御してコンプレッサを加熱する。
【００１４】この発熱効果は、例えば５〔Ａ〕の電流を
１００Ｈｚに適用させて運転するとき、コンプレッサの
温度が氷点下２０℃においても１時間以内であれば、一
定設定温度（０℃）以上に上げ得るものであって、Ｕ
相、Ｖ相及びＷ相を同時にオンされる区間でコンプレッ
サの発熱が進行される。すなわち、図４は３６０゜の全
区間に対するデータ合成でない３０゜までのデータ合成
状態を示す拡大図であり、ＵＶＷ相が同時にオンされる
区間Ａでコンプレッサモータ固定子のインダクタ成分に
よる発熱効果が得られるようになっている。
【００１５】図５は、この発明のコンプレッサ起動制御
方法の流れ図を示す。この発明のコンプレッサ起動制御
方法は、運転オン状態でなければコンプレッサ温度と潤
滑油凍結温度とを比べて、コンプレッサ温度が潤滑油凍
結温度以上に維持されるように待機中の発熱制御を行
い、運転オン状態可否を続けて判別する待機中の発熱制
御段階と、運転オン状態であれば運転指令の種類を判別
し、暖房運転を選ぶ場合、コンプレッサ温度と潤滑油凍
結温度とを比べる温度比較段階と、前記温度比較段階に
おいてコンプレッサ温度が潤滑油凍結温度以上の場合に
は、暖房運転を行い、コンプレッサ温度が潤滑油凍結温
度以下の場合には、所定設定時間中上記同様の発熱制御
を行った後、暖房運転を行う運転オン時発熱制御段階を
具備している。
【００１６】これを図５に示す流れ図を参考に、以上に
詳述する。電源のオンされた状態で運転オン信号が入力
されているかを判断し（１０１）、運転オンでない状態
では室外機側マイコン６から圧縮機サーミスタ１０を介
して入力されるコンプレッサ温度Ｔｉを読み取り（１０
２）、あらかじめ設定された潤滑油凍結温度Ｔａと比べ
る（１０３）。入力されたコンプレッサ温度Ｔｉと潤滑
油凍結温度Ｔａとを比べ、入力された温度Ｔｉが潤滑油
凍結温度Ｔａ（約０℃）より大きいと、続けて運転状態
とコンプレッサ温度を盗視し（１０１，１０２）、入力
温度Ｔｉが潤滑油凍結温度Ｔａより小が同じであれば待
機中の発熱制御を行う（１０４）。
【００１７】仮りに、運転オン信号が入力されたかを判
断し（１０１）、運転オン状態のときは運転フラックを
セットし（１０５）、冷房運転であるかを判断する（１
０６）。冷房運転の可否を判断した上で、冷房運転の場
合には天気が暑い地域であるため、この発明の発熱制御
が不必要なことから、直に冷房運転を行い、冷房運転で
ない場合には暖房運転であるかを判断する（１０７）。
【００１８】暖房運転であるかを判断した上で、暖房運
転の場合には室外機側マイコン６から圧縮機サーミスタ
１０を介して入力されるコンプレッサ温度Ｔｉを読み取
り（１０８）、あらかじめ設定された潤滑油凍結温度Ｔ
ａと比べる（１０９）。入力されたコンプレッサ温度Ｔ
ｉと潤滑油凍結温度Ｔａとを比べ、入力された温度Ｔｉ
が潤滑油凍結温度Ｔａより大きいと発熱制御運転が不必
要なため、直に暖房運転を行い、入力温度Ｔｉが潤滑油
凍結温度Ｔａより小さいか同じときは上記同様の発熱制
御（運転オン時発熱制御）運転を行う。
【００１９】しかしながら、運転オン状態では潤滑油凍
結温度以下においては、長時間にわたる発熱制御を行う
ことができないため、設定時間ＴＳを定めて時間Ｔをカ
ウントし１１０、設定時間ＴＳの経過可否を判断する
（１１１）。設定時間ＴＳの経過可否を判断し設定時間
ＴＳが経過するとＴ＞ＴＳ暖房運転を行い、設定時間Ｔ
Ｓが経過されていないと発熱制御を行った後（１１
２）、コンプレッサ温度Ｔｉを読み取り（１０８）、あ
らかじめ設定された潤滑油凍結温度Ｔａと比べ（１０
９）、設定時間ＴＳを定めて時間Ｔをカウントし（１１
０）、設定時間ＴＳの経過可否を判断する過程（１１
１）を繰り返し行う。
【００２０】もし、暖房運転であるかを判断し（１０
７）、暖房運転でない場合には自動運転であるかを判断
し（１１３）、自動運転の場合には自動運転を行い、そ
うでない場合には運転オン信号が入力されたかの判断
（１０１）を再び行う。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明の方法によ
れば、ヒートポンプ式冷暖房兼用空調機において、運転
オン状態でなくともコンプレッサ温度が潤滑油の粘性の
増加される潤滑油凍結温度以下の場合、コンプレッサに
供給される３相交流電力中で２相を同時にオンし、コン
プレッサの発熱を図ることによって、暖房運転時にコン
プレッサの初期起動を円滑に行うことができるという効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の制御方法の実現のための空調機コン
プレッサの制御回路図である。
【図２】一般のパルス幅変調波形合成図である。
【図３】この発明の制御方法のためのパルス幅変調波形
合成図である。
【図４】図３における３０までのデータに対するパルス
幅変調波形合成図である。
【図５】この発明の制御方法の流れ図である。
【符号の説明】
１ 端子 ２ コンバータ部 ３ インバータ部 ４ コンプレッサモータ ５ ベース駆動部 ６ マイコン

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 運転オン状態でない場合にコンプレッサ
    温度と潤滑油凍結温度とを比べて、コンプレッサ温度が
    潤滑油凍結温度以上に維持されるようにコンプレッサへ
    供給する電流を制御してコンプレッサにおける発熱を制
    御する発熱制御を行うと共に、運転オン状態とされたか
    否かを判別し続ける待機中発熱制御段階と、 運転オン状態とされたときに、運転指令の種類を判別
    し、暖房運転を選ぶ場合、コンプレッサ温度と潤滑油凍
    結温度とを比べる温度比較段階と、 前記温度比較段階における温度比較の結果、コンプレッ
    サ温度が潤滑油凍結温度以上であった場合には暖房運転
    を行い、コンプレッサ温度が潤滑油凍結温度以下であっ
    た場合には所定設定時間中前記発熱制御を行った後に暖
    房運転を行う運転オン時発熱制御段階とを具備してなる
    ことを特徴とする空調機（空気調和機）のコンプレッサ
    起動制御方法。
  2. 【請求項２】 前記潤滑油凍結温度は、コンプレッサ潤
    滑油の粘性が増加する温度であることを特徴とする請求
    項１記載の空調機のコンプレッサ起動制御方法。
  3. 【請求項３】 前記コンプレッサは、パルス幅変調方式
    によって運転されるコンプレッサであり、 前記発熱制御は、コンプレッサモータに供給される多相
    電源のうちの一つの相が特定のデューティを有し、該一
    つの相については、そのパルスとキャリア信号となる三
    角波電圧とを比べて供給電圧のデータを作成すると共
    に、他の相については、０［Ｖ］と前記三角波電圧とを
    比べて供給電圧のデータを作成した後、それぞれの前記
    データに基づき、 それぞれの相がオンされる区間でコン
    プレッサモータの固定子に電流が流れて発熱させられる
    ように構成されていることを特徴とする請求項１記載の
    空調機のコンプレッサ起動制御方法。
  4. 【請求項４】 前記発熱制御における発熱は、前記固定
    子のインダクタ成分によりなされることを特徴とする請
    求項３記載の空調機のコンプレッサ起動制御方法。
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