JP3147018B2 - 冷凍装置の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍装置の制御装
置に関し、特に、制御系統の小型化対策に係るものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空気調和装置には、特開平８
−１８９７１０号公報に開示されているように、圧縮機
と四路切換弁と室外熱交換器と電動膨張弁とが順に接続
されて室外ユニットが形成され、該室外ユニットに室内
熱交換器を備えた室内ユニットが接続されて構成されて
いるものがある。

【０００３】そして、冷房運転時には、圧縮機で圧縮さ
れた冷媒を室外熱交換器で凝縮して電動膨張弁で減圧
し、凝縮した冷媒を室内熱交換器で蒸発して圧縮機に戻
す循環を行う一方、暖房運転時には、圧縮機で圧縮され
た冷媒を室内熱交換器で凝縮して電動膨張弁で減圧さ
れ、凝縮した冷媒を室外熱交換器で蒸発して圧縮機に戻
す循環を行う。この冷媒循環によって室内を空気調和し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した空気調和装置
において、近年、省エネルギ化などを図るために圧縮機
のモータ等の各種アクチュエータをマイコンによって自
動制御している。このマイコンは、ドライバ等を介して
アクチュエータの機器類が接続される一方、温度センサ
等の機器類から検知信号が入力されている。

【０００５】一方、近年、制御範囲の拡大及び制御精度
の向上を図るために、制御用の電子部品が増加する傾向
にあり、制御系統が大型化するという問題があった。こ
の結果、例えば、室外ユニットの大きさを従来と同様に
維持しようとすると、室外熱交換器自体の大きさが制約
を受けることになり、空調能力に支障が出るという問題
がある。

【０００６】本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
で、制御範囲及び制御精度の低下を来すことなく制御系
統の小型化を図り、空調能力を維持しつつ装置全体の小
型化を図ることを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】−発明の概要− 本発明は、空調制御を実行する制御回路部（70）を外部
の機器類（CM，Th-1，…）にのみ接続するようにし、制
御回路部（70）の内部で信号処理するための制御情報を
ソフト化して制御回路部（70）に書き込み、該制御回路
部（70）をハイブリッド集積回路で構成するようにし
た。

【０００８】−解決手段− 具体的に、図１に示すように、請求項１に係る発明が講
じた手段は、先ず、冷凍回路（20）のアクチュエータ
（CM，FM-1，…）を制御して冷凍運転を行う冷凍装置の
制御装置を前提としている。そして、上記アクチュエー
タ（CM，FM-1，…）を含む冷凍回路（20）の機器類（C
M，Th-1，…）には、該機器類（CM，Th-1，…）との間
で信号の入出力を行う制御回路部（70）が接続されてい
る。加えて、該制御回路部（70）は、制御回路部（70）
の内部で信号処理するための制御情報が書き込まれたハ
イブリッド集積回路で構成されて制御基板に実装される
と共に、上記制御回路部（70）は、マイコン（60）を備
え、圧縮機（CM）を含む外部の上記機器類（CM，Th-1，
…）が接続されるピン数のみに限定される一方、上記制
御情報が、マイコン（60）の周辺部品を少なくするため
に各種の補正値を含む情報であって制御回路部（70）の
内部で処理することができる冷凍回路（20）の制御情報
で構成されている。

【０００９】請求項２記載の発明が講じた手段は、上記
請求項１記載の発明において、制御回路部（70）は、制
御情報が書き込まれたプログラムに基づき制御動作を実
行する実行手段（60）及び、制御情報が書き込まれた不
揮発性メモリ（68）を備えたハイブリッド集積回路であ
る構成としている。

【００１０】−作用− 上記の発明特定事項により、請求項１記載の発明では、
各種センサ等の機器類（Th-1，…）から温度信号などが
制御回路部（70）に入力される一方、該制御回路部（7
0）からはインバータ信号等の制御信号が出力されて圧
縮機モータなどのアクチュエータ（CM，FM-1，…）が制
御される。

【００１１】また、各種の補正値等の制御情報は制御回
路部（70）に書き込まれている。具体的に、請求項２記
載の発明では、制御情報は、制御回路部（70）の不揮発
性メモリ（68）に書き込まれると共に、他の制御情報
が、制御回路部（70）の実行手段（60）のプログラムに
書き込まれている。そして、上記制御回路部（70）がハ
イブリッド集積回路化され、補正値等に基づいて制御値
を補正すると共に、伝送信号における各種の切換え信号
によって各種の処理を切り換える。

【００１２】

【発明の効果】したがって、請求項１記載の発明によれ
ば、冷凍回路（20）の機器類（CM，Th-1，…）を制御回
路部（70）に接続し、該制御回路部（70）には信号処理
のための制御情報を書き込み、該制御回路部（70）をハ
イブリッド集積回路で構成するようにしたために、従来
のように抵抗回路等を実装する必要がないことから、制
御系統の小型化を図ることができる。この結果、制御範
囲及び制御精度の低下を来すことなく熱交換器等を小さ
くする必要がなくなることから、所定の熱交換面積等を
確保することができ、空調能力の低減を防止することが
できる。

【００１３】逆に、上記熱交換器の大型化を図ることに
よって省エネルギ化を図ることができ、また、熱交換面
積の制約等が少なくなるので、設計の自由度を向上させ
ることができる。

【００１４】また、上記制御回路部（70）は制御情報が
書き込まれると共に、機器類（CM，Th-1，…）に対する
入出力ピンのみを形成するようにしたために、ピン数を
少なくすることができ、例えば、従来構成では５６ピン
を要するのに比して４８ピンにすることができるので、
確実にハイブリッド集積回路化を図ることができる。こ
の結果、従来、基板に電子部品を別個に実装していた場
合に比して製作の容易化を図ることができ、コストダウ
ンを図ることができる。

【００１５】また、請求項２記載の発明によれば、制御
回路部（70）は、制御情報が書き込まれて制御動作を実
行する実行手段（60）及び不揮発性メモリ（68）を備え
たハイブリッド集積回路であるので、確実に小型化を図
ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００１７】図２に示すように、空気調和装置（10）
は、いわゆるペア型の空気調和装置であって、１台の室
外ユニット（11）に１台の室内ユニット（12）が接続さ
れて構成されている。

【００１８】該室外ユニット（11）と室内ユニット（1
2）との間には、１つの冷凍回路である冷媒回路（20）
が形成され、該冷媒回路（20）は、圧縮機（21）と四路
切換弁（22）と室外熱交換器（23）と電動膨張弁（24）
と室内熱交換器（25）とが冷媒配管（26）によって接続
されて成り、冷房運転と暖房運転とに冷媒循環が可逆に
なるように構成されている。

【００１９】上記室外ユニット（11）は、圧縮機（21）
と四路切換弁（22）と室外熱交換器（23）と電動膨張弁
（24）とが収納されると共に、室外熱交換器（23）には
ファンモータ（FM-1）を有する室外ファン（Fo）が設け
られる一方、上記室内ユニット（12）は、室内熱交換器
（25）が収納されると共に、室外熱交換器（23）にはフ
ァンモータ（FM-2）を有する室内ファン（Fi）が設けら
れている。尚、上記圧縮機（21）は、圧縮機モータ（C
M）を備えると共に、吐出側にマフラ（2a）が、吸込側
にアキュムレータ（2b）が接続されている。

【００２０】また、上記圧縮機（21）の吐出側には、冷
媒の吐出温度を検出する吐出管温度センサ（Th-1）が設
けられ、上記室外熱交換器（23）には、該室外熱交換器
（23）における冷媒温度を検出する熱交換センサ（Th-
2）が設けられる一方、上記室外ユニット（11）には、
室外空気温度を検出する外気温度センサ（Th-3）が設け
られている。

【００２１】そして、上記圧縮機モータ（CM）を始め、
ファンモータ（FM-1）、四路切換弁（22）及び電動膨張
弁（24）がアクチュエータとしての機器類を構成し、こ
の冷媒回路（20）の機器類には、吐出管温度センサ（Th
-1）、熱交換センサ（Th-2）及び外気温度センサ（Th-
3）が含まれている。

【００２２】図３は、上記室外ユニット（11）の制御系
統（30）を示し、電源（40）に接続された電源ライン
（41）は、単相の交流電力が流れ、ノイズフィルタ（4
2）及びリレースイッチ（43）を介してスイッチ電源回
路（44）に接続されている。

【００２３】上記電源ライン（41）は、ダイオードモジ
ュールの整流回路（45）が接続され、該整流回路（45）
は、交流電力を直流電力に変換し、平滑回路（46）を介
してインバータ回路（47）に接続されている。該インバ
ータ回路（47）は、圧縮機モータ（CM）が接続されて該
圧縮機モータ（CM）に制御電力を供給している。尚、上
記上記電源ライン（41）と整流回路（45）との間にはリ
アクタ（48）が接続されている。また、上記整流回路
（45）と平滑回路（46）との間の直流部には、電源ライ
ン（41）との間に昇圧回路（49）が接続され、該昇圧回
路（49）は、インバータ回路（47）に入力する直流電圧
を昇圧し、例えば、１００Ｖを２８０Ｖにしている。

【００２４】上記制御系統（30）はマイコン（60）を備
え、該マイコン（60）が圧縮機モータ（CM）などの冷媒
回路（20）のアクチュエータを制御する実行手段を構成
している。該マイコン（60）が出力する圧縮機（21）の
制御信号、つまり、インバータ信号は、受発光回路（5
0）を介してインバータ回路（47）に入力されると共
に、マイコン（60）は、ラッチ回路（61）を介して出力
停止信号を受発光回路（50）に出力すると共に、インバ
ータ回路（47）から過電流信号が入力する。また、マイ
コン（60）は、圧縮機モータ（CM）に接続された位置検
出回路（51）から圧縮機モータ（CM）の位置信号が入力
されている。

【００２５】上記マイコン（60）は、ドライバ（62）を
介してリレースイッチ（43）に接続され、駆動信号を該
リレースイッチ（43）に出力し、また、ドライバ（63）
及びＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）のスイッチ
回路（52）を介して四路切換弁（22）に接続され、切換
え信号を該四路切換弁（22）に出力し、また、ドライバ
（64）を介して電動膨張弁（24）に接続され、開度信号
を該電動膨張弁（24）に出力する。

【００２６】上記マイコン（60）は、ドライバ（65）及
びＳＳＲの位相制御回路（53）を介して室外ファン（F
o）のファンモータ（FM-1）に接続され、駆動信号を該
ファンモータ（FM-1）に出力する一方、ファンモータ
（FM-1）より回転数信号が受信バッファ（66）を介して
入力する。

【００２７】また、上記マイコン（60）は、冷媒回路
（20）の機器類の１つである吐出管温度センサ（Th-1）
などのサーミスタに接続されて温度信号が入力する一
方、室内ユニット（12）と制御信号を授受するための伝
送回路（54）が接続されると共に、各種の設定スイッチ
（55）、ＲＡＭモニタ（56）及び表示回路（57）が接続
されている。尚、発振回路（67）は、マイコン（60）に
クロック信号を出力している。

【００２８】そして、上記マイコン（60）を始め、ラッ
チ回路（61）、各ドライバ（62〜65）、受信バッファ
（66）及び発振回路（67）は、制御回路部（70）を構成
し、該制御回路部（70）は、本発明の特徴として、ハイ
ブリッド集積回路（ＨＩＣ）で構成され、制御基板に実
装されている。

【００２９】上記制御回路部（70）は、本発明の特徴と
して、圧縮機モータ（CM）などのアクチュエータや吐出
管温度センサ（Th-1）の機器類に接続され、マイコン
（60）のプログラムに制御情報が書き込まれると共に、
制御情報が書き込まれたＥＥＰＲＯＭ（68）を備えてい
る。該ＥＥＰＲＯＭ（68）は、マイコン（60）に接続さ
れて不揮発性メモリで構成されている。

【００３０】つまり、上記マイコン（60）の空調制御を
実行するための信号処理を行うプログラムには、試験モ
ード処理の他、第１切換え処理〜第３切換え処理が書き
込まれている。そして、上記制御回路部（70）には、図
示しないが、入力ピンより試験モード信号の他、第１切
換え信号〜第３切換え信号が入力される。

【００３１】上記試験モード処理は、内部雑音試験モー
ドの処理情報がプログラムに書き込まれ、試験モード信
号がマイコン（60）に入力されると該内部雑音試験モー
ドを実行するようになっている。

【００３２】上記第１切換え処理は、第１切換え信号が
マイコン（60）に入力されると、圧縮機（21）の運転周
波数の固定処理と外気温度の補正処理とを切り換えるよ
うになっている。

【００３３】上記第２切換え処理は、第２切換え信号が
マイコン（60）に入力されると、圧縮機（21）の印加電
圧の固定処理とＪＩＳ中間時の補正処理とを切り換える
ようになっている。

【００３４】上記第３切換え処理は、第３切換え信号が
マイコン（60）に入力されると、除霜運転の復帰時の温
度補正処理とＪＩＳ定格時の補正処理とを切り換えるよ
うになっている。

【００３５】一方、上記ＥＥＰＲＯＭ（68）には、ＪＩ
Ｓ定格時の補正値と、ＪＩＳ中間時の補正値と、除霜運
転の復帰時の温度補正値と、圧縮機（21）の印加電圧の
固定値と、外気温度補正値とが書き込まれている。これ
らの各補正値は試験段階においてＲＯＭモニタ（56）の
接続端子から入力される。

【００３６】上記ＪＩＳ定格時の補正値は、ＪＩＳに定
められた定格状態に成る実際の圧縮機（21）の周波数及
び吐出温度と予め設定された設定値との補正値である。

【００３７】上記ＪＩＳ中間時の補正値は、ＪＩＳに定
められた中間状態に成る実際の圧縮機（21）の周波数及
び吐出温度と予め設定された設定値との補正値である。

【００３８】上記除霜運転の復帰時の温度補正値は、該
復帰時の実際の温度と設定値との補正値であり、また、
外気温度補正値は、実際の温度とセンサ出力との補正値
である。

【００３９】−ハイブリッド集積回路の適用理由− ここで、上記制御回路部（70）にハイブリッド集積回路
を適用するようにした基本的原理について説明する。

【００４０】一般に、制御系統（30）においては、図４
に示すように、マイコン（60）から圧縮機モータ（CM）
を制御するコンプレッサ制御信号（インバータ信号）、
ファンモータ（FM-1）を制御するファンモータ制御信号
（位相制御信号）、電動膨張弁（24）を制御する電動弁
制御信号（開度信号）が出力される。一方、上記マイコ
ン（60）には、圧縮機（21）の位置信号であるコンプレ
ッサ入力信号、ファンモータ（FM-1）のファン回転数信
号、各種の温度センサ信号、圧力センサ（図２では省
略）などの保護センサ信号、ノイズ対策信号の他、上述
した補正値などのチューニング・制御定数信号が入力さ
れている。

【００４１】そして、従来、上記チューニング・制御定
数信号は、抵抗回路の抵抗値を変更して行っていた。

【００４２】この従来のマイコン（60）を含むマイコン
周辺回路をそのままハイブリッド集積回路にすると、圧
縮機モータ（CM）などに対する入出力ピンの他、補正値
等の抵抗回路の入出力ピンを要することになり、ハイブ
リッド集積回路としてはピン数が多すぎるという問題が
ある。また、上記抵抗回路などをそのまま基板に実装す
ると、制御系統（30）が大型化することになる。

【００４３】そこで、本発明の制御回路部（70）におい
ては、圧縮機モータ（CM）などの外部の機器類に接続し
なければならないピン数のみに限定し、制御回路部（7
0）の内部で処理することができる各種の補正値等の制
御情報は制御プログラム等で対応するようにしたもので
ある。これによって上記制御回路部（70）をハイブリッ
ド集積回路化を可能とした。

【００４４】−空調制御動作− 次に、本発明の空気調和装置（10）の制御動作について
説明する。

【００４５】先ず、冷房運転時においては、四路切換弁
（22）が図２の破線側に切り換わり、圧縮機（21）で圧
縮された冷媒が室外熱交換器（23）で凝縮して電動膨張
弁（24）で減圧され、この凝縮した冷媒が室内熱交換器
（25）で蒸発して圧縮機（21）に戻る循環を行う（図２
破線参照）。

【００４６】暖房運転時においては、四路切換弁（22）
が図２の実線側に切り換わり、圧縮機（21）で圧縮され
た冷媒が室内熱交換器（25）で凝縮して電動膨張弁（2
4）で減圧され、この凝縮した冷媒が室外熱交換器（2
3）で蒸発して圧縮機（21）に戻る循環を行う（図２実
線参照）。

【００４７】上記冷暖房運転時の室外ユニット（11）に
おいて、吐出管温度センサ（Th-1）、熱交換センサ（Th
-2）及び外気温度センサ（Th-3）が検出して出力する吐
出温度信号、冷媒温度信号及び室外空気温度信号は、マ
イコン（60）に入力される。一方、マイコン（60）から
はインバータ信号や位相制御信号等がインバータ回路
（47）や位相制御回路（53）等に出力され、圧縮機モー
タ（CM）、室外ファン（Fo）のファンモータ（FM-1）、
四路切換弁（22）及び電動膨張弁（24）が制御される。

【００４８】また、試験段階において、チューニング・
制御定数である外気温度補正値などの各種の補正値がＲ
ＯＭモニタ（56）の接続端子からＥＥＰＲＯＭ（68）に
入力される。そして、この補正値に基づいて制御値が補
正されると共に、伝送信号における各種の切換え信号に
よって圧縮機（21）の運転周波数の固定処理と外気温度
の補正処理とを切り換える切換え処理などが行われる。

【００４９】−本実施形態の効果− 以上のように、本実施形態によれば、圧縮機モータ（C
M）等の機器類（CM，Th-1，…）を制御回路部（70）に
接続し、該制御回路部（70）には信号処理のための制御
情報を書き込み、該制御回路部（70）をハイブリッド集
積回路で構成するようにしたために、従来のように抵抗
回路等を実装する必要がないことから、制御系統（30）
の小型化を図ることができる。この結果、制御範囲及び
制御精度の低下を来すことなく室外熱交換器（23）等を
小さくする必要がなくなることから、所定の熱交換面積
等を確保することができ、空調能力の低減を防止するこ
とができる。

【００５０】上記制御回路部（70）をハイブリッド集積
回路にすることにより、例えば、従来のマイコン（60）
の周辺部品が８１点であったものを１つに集積すること
ができ、面積比で約１／７に低減することができる。

【００５１】逆に、室外熱交換器（23）の大型化を図る
ことによって省エネルギ化を図ることができ、また、熱
交換面積の制約等が少なくなるので、設計の自由度を向
上させることができる。

【００５２】また、上記制御回路部（70）は制御情報が
書き込まれると共に、機器類（CM，Th-1，…）に対する
入出力ピンのみを形成するようにしたために、ピン数を
少なくすることができ、例えば、従来構成では５６ピン
を要するのに比して４８ピンにすることができるので、
確実にハイブリッド集積回路化を図ることができる。こ
の結果、従来、基板に電子部品を別個に実装していた場
合に比して製作の容易化を図ることができ、コストダウ
ンを図ることができる。

【００５３】また、上記制御回路部（70）は、制御情報
が書き込まれて制御動作を実行するマイコン（60）及び
ＥＥＰＲＯＭ（68）を備えたハイブリッド集積回路であ
るので、確実に小型化を図ることができる。

【００５４】

【発明の他の実施の形態】本実施形態においては、ペア
型空気調和装置（10）について説明したが、本発明は、
複数の室内ユニット（12，12，…）を備えたいわゆるマ
ルチ型の空気調和装置であってもよく、また、空気調和
装置に限らず、冷蔵装置など、各種の冷凍装置に適用す
ることができる。

【００５５】また、本発明の制御回路部（70）における
制御情報は、各種の補正値に限られないことは勿論のこ
と、マイコン（60）に書き込まれる制御情報は各種の切
換え処理に限られるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。

【図２】空気調和装置の冷媒回路図である。

【図３】室外ユニットの制御系統の電気回路図である。

【図４】マイコン周辺の制御回路部の説明図である。

【符号の説明】

10 空気調和装置 20 冷媒回路（冷凍回路） CM 圧縮機モータ FM-1 ファンモータ Th-1 吐出管温度センサ Th-2 熱交換センサ Th-3 外気温度センサ 30 制御系統 60 マイコン（実行手段） 67 ＥＥＰＲＯＭ（不揮発性メモリ） 70 制御回路部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭63−63735（ＪＰ，Ｕ) 特公 平５−40216（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 49/00 - 49/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷凍回路（20）のアクチュエータ（CM，
   FM-1，…）を制御して冷凍運転を行う冷凍装置の制御装
   置において、 上記アクチュエータ（CM，FM-1，…）を含む冷凍回路
   （20）の機器類（CM，Th-1，…）との間で信号の入出力
   を行う制御回路部（70）が該機器類（CM，Th-1，…）に
   接続され、 該制御回路部（70）は、制御回路部（70）の内部で信号
   処理するための制御情報が書き込まれたハイブリッド集
   積回路で構成されて制御基板に実装されると共に、上記
   制御回路部（70）は、マイコン（60）を備え、圧縮機
   （CM）を含む外部の上記機器類（CM，Th-1，…）が接続
   されるピン数のみに限定される一方、上記制御情報が、
   マイコン（60）の周辺部品を少なくするために各種の補
   正値を含む情報であって制御回路部（70）の内部で処理
   することができる冷凍回路（20）の制御情報で構成され
   ていることを特徴とする冷凍装置の制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の冷凍装置の制御装置にお
   いて、 制御回路部（70）は、制御情報が書き込まれたプログラ
   ムに基づき制御動作を実行する実行手段（60）及び、制
   御情報が書き込まれた不揮発性メモリ（68）を備えたハ
   イブリッド集積回路であることを特徴とする冷凍装置の
   制御装置。