JP5289086B2

JP5289086B2 - 冷凍サイクル装置

Info

Publication number: JP5289086B2
Application number: JP2009026109A
Authority: JP
Inventors: 崇行加藤; 昭裕甲斐
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2029-02-06
Also published as: JP2010181110A

Description

本発明は冷凍サイクル装置に関する。

冷凍サイクル装置には、過大な圧力がかかって圧縮機が故障等することを防止するため、圧縮機の吐出側配管等に圧縮機保護用の高圧圧力スイッチが設けられたものがある。そして、圧縮機の吐出圧力が所定以上の圧力となった場合、高圧圧力スイッチが作動して圧縮機の動作を停止させることにより、圧縮機の故障等を防止している。このような従来の冷凍サイクル装置（より詳しくは、冷凍サイクル装置の一例である空気調和機）としては、例えば「冷媒回路の高圧側配管、即ち、圧縮機２８から膨張弁３１に至る配管には異常高圧保護用の高圧圧力スイッチ４７、異常低圧保護用の低圧圧力スイッチ４８及び中間圧力スイッチ４９が設けられている。高圧圧力スイッチ４７で検知された配管内の冷媒圧力は制御装置６０の比較手段６１に入力され、ここで設定手段６２から入力された設定値（例えば、２８Ｋｇ／Ｃｍ²）と比較される。前者が後者より高くなると、比較手段６１からの指令に応じて保護手段６３はクラッチ３４に出力してこれをオフとし、これに伴って圧縮機２８が停止する。」というものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、画像形成装置の分野では、例えば「このインターロック機構２００は、５ＶのＤＣ電源回路１ａと２４ＶのＤＣ電源回路１ｂとを備える電源装置１と、前カバー５の開閉に連動して回路が開閉するドアスイッチ（インターロックスイッチ）２、３と、本画像形成装置１００を制御する制御装置４と、５ＶのＤＣ電源回路１ａの出力５Ｖに直列に接続されたドアスイッチ２、３を介して接続されたリレー（インターロックリレー）１０、１１と、そのリレーを保持するリレー基板８とを備えて構成される。尚、制御装置４には、リレー１０、１１の駆動を制御するトランジスタ（リレー駆動手段）７と、ドアスイッチ２、３の開閉を検出して負荷１２への給電を行う２４ＶのＤＣ電源回路１ｂの動作を制御したり、トランジスタ７を制御する制御部（制御手段）５とを備えている。」（例えば特許文献２参照）というインターロック機構が提案されている。このインターロック機構を冷凍サイクル装置に用いても、過大な圧力がかかって圧縮機が故障等することを防止することができる。具体的には、ドアスイッチ２、３を高圧圧力スイッチとし、リレー１０、１１をインバーターに電力供給する電力供給配線に設けることにより、過大な圧力がかかって圧縮機が故障等することを防止することができる。

特開平５−５０８４３号公報（段落０００９、図１）特開２００６−１８４３２９号公報（段落０００８、図２）

しかしながら、従来の冷凍サイクル装置や従来のインターロック機構を採用した冷凍サイクル装置は、高圧圧力スイッチが作動した際（圧縮機の吐出圧力が所定圧力以上になった際）、制御装置が指令して圧縮機を停止させる構成となっている。このため、例えば暴走等により制御装置が正常動作できなくなっている場合等、圧縮機を停止させることができないことがあるという問題点があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、高圧圧力スイッチが作動した際、圧縮機を確実に停止させることが可能な冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、冷媒を吐出し、冷媒循環回路に冷媒を循環させる圧縮機と、該圧縮機に駆動電圧を供給するインバーターと、該インバーターを制御する圧縮機制御用マイコンと、前記圧縮機の吐出圧力が所定の圧力以上になったときに作動する高圧圧力スイッチと、を備え、前記高圧圧力スイッチは、前記圧縮機制御用マイコンと該圧縮機制御用マイコンの電源とを接続する電力供給配線に設けられ、前記圧縮機の吐出圧力が所定の圧力以上になったとき、前記高圧圧力スイッチは開状態となり、前記圧縮機制御用マイコンへの電力供給を遮断するものである。
また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、冷媒を吐出し、冷媒循環回路に冷媒を循環させる圧縮機と、該圧縮機に駆動電圧を供給するインバーターと、該インバーターを制御する圧縮機制御用マイコンと、前記圧縮機の吐出圧力が所定の圧力以上になったときに作動する高圧圧力スイッチと、を備え、前記高圧圧力スイッチは、前記インバーター及び前記圧縮機制御用マイコンと、これら前記インバーター及び前記圧縮機制御用マイコンの電源と、を接続する電力供給配線に設けられ、前記圧縮機の吐出圧力が所定の圧力以上になったとき、前記高圧圧力スイッチは開状態となり、前記インバーター及び前記圧縮機制御用マイコンへの電力供給を遮断するものである。

本発明においては、圧縮機の吐出圧力が所定の圧力以上になった際、圧縮機制御用マイコンに電力供給する電力供給配線に設けられた高圧圧力スイッチが作動し、圧縮機制御用マイコンへの電力供給を遮断する。また、本発明においては、圧縮機の吐出圧力が所定の圧力以上になった際、インバーター及び圧縮機制御用マイコンに電力供給する電力供給配線に設けられた高圧圧力スイッチが作動し、インバーター及び圧縮機制御用マイコンへの電力供給を遮断する。このため、例えば暴走等により圧縮機制御用マイコンが正常動作できなくなっている場合等でも、圧縮機を確実に停止させることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る空気調和機の制御回路図である。本発明の実施の形態に係る空気調和機の冷媒回路図である。

実施の形態．
本実施の形態では、本発明に係る冷凍サイクル装置を空気調和機に用いた場合について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和機の制御回路図である。また、図２は、この空気調和機の冷媒回路図である。なお、図１は、圧縮機３を制御するための制御回路を主に示している。

図２に示すように、本実施の形態に係る空気調和機は、圧縮機３、四方弁１８、室外熱交換器１９、室内熱交換器２２及び減圧装置２４等が冷媒配管で接続されて構成されている。また、圧縮機３と四方弁１８との間（圧縮機３の吐出側配管）には、高圧圧力スイッチ３が設けられている。

これら各機器は、室外ユニット１５及び室内ユニット１４に搭載されている。
室外ユニット１５には、圧縮機３、四方弁１８、室外熱交換器１９及び減圧装置２４等が搭載されている。また、室外ユニット１５には、室外熱交換器１９に室外空気を送風するための室外ファン２１も設けられている。室外ファン２１は、ファンモーター２０によって駆動され、室外熱交換器１９に室外空気を送風する。
室内ユニット１４には、室内熱交換器２２及び室内ファン２３等が搭載されている。室内ファン２３は、ファンモーター（図示せず）によって駆動され、室内熱交換器２２に室内空気を送風する。
室外ユニット１５と室内ユニット１４との間の冷媒配管は、室外ユニット１５及び室内ユニット１４を分離可能とするように、接続配管１６で接続されている。

この空気調和機は、図１に示すように、制御基板１及びインバーター基板２等により制御されている。

制御基板１には、冷媒制御用マイコン５及びＤＣ／ＤＣ電源回路６等が設けられている。
冷媒制御用マイコン５は、圧縮機制御用マイコン８、四方弁１８、減圧装置２４、室外ファン２１及び室内ファン２３等と接続されている。この冷媒制御用マイコン５は、空気調和機全体を制御する。より具体的には、冷媒制御用マイコン５は、空気調和機が所望の運転状態となるように、四方弁１８の回路方向、減圧装置２４の開度、室外ファン２１の回転数及び室内ファン２３の回転数等を制御する。また、冷媒制御用マイコン５は、圧縮機３が所望の回転数となるように、インバーター基板２の圧縮機制御用マイコン８に指令する。この冷媒制御用マイコン５は、例えばＤＣ５Ｖの電源（図示せず）に接続されている。
ここで、冷媒制御用マイコン５が、空気調和機（冷凍サイクル装置）全体を制御する制御部に相当する。なお、冷媒制御用マイコン５は複数のマイコンで構成されていてもよい。この場合、これら複数のマイコンの制御を司るマイコンが、空気調和機（冷凍サイクル装置）全体を制御する制御部に相当する。

ＤＣ／ＤＣ電源回路６は、インバーター基板２に搭載された圧縮機制御用マイコン８及びインバーター駆動モジュール９の電源となるものである。このＤＣ／ＤＣ電源回路６は、出力側端子が圧縮機制御用マイコン８及びインバーター駆動モジュール９と接続されており、入力側端子がインバーター基板２に搭載された平滑コンデンサー１２と接続されている。

また、このＤＣ／ＤＣ電源回路６と圧縮機制御用マイコン８及びインバーター駆動モジュール９との間には、高圧圧力スイッチ７が直列接続されている。つまり、圧縮機制御用マイコン８及びインバーター駆動モジュール９の電力供給配線に高圧圧力スイッチ７が設けられている。高圧圧力スイッチ７は、圧縮機３の吐出圧力（高圧圧力スイッチ７設置位置での冷媒回路の配管圧力）が例えば３０Ｋｇ／ｃｍ²以上になるとＯＦＦ（開状態）となる。また、高圧圧力スイッチ７は、圧縮機３の吐出圧力（高圧圧力スイッチ７設置位置での冷媒回路の配管圧力）が２８．５Ｋｇ／ｃｍ²以下になると、ＯＦＦ（開状態）からＯＮ（閉状態）になる。つまり、高圧圧力スイッチ７は、圧縮機３の吐出圧力（高圧圧力スイッチ７設置位置での冷媒回路の配管圧力）が２８．５Ｋｇ／ｃｍ²以下になるまで復帰しないようになっている。本実施の形態１に係る高圧圧力スイッチ７は、復帰するまでに数秒かかる。なお、高圧圧力スイッチ７は、リレー等を介して、圧縮機制御用マイコン８及びインバーター駆動モジュール９の電力供給配線に設けられていてもよい。

インバーター基板２には、圧縮機制御用マイコン８、インバーター駆動モジュール９、整流ダイオード１１及び平滑コンデンサー１２等が設けられている。インバーター駆動モジュール９には、トランジスター駆動回路１０及びトランジスター１０ａ等が設けられている。ここで、圧縮機制御用マイコン８が圧縮機用制御部に相当し、インバーター駆動モジュール９がインバーターに相当する。

整流ダイオード１１及び平滑コンデンサー１２は、商用電源４から供給される交流電圧を直流電圧に変換する。整流ダイオード１１は、入力側端子が商用電源４と接続され、出力側端子が平滑コンデンサー１２の両端と接続されている。また、平滑コンデンサー１２の両端は、制御基板１のＤＣ／ＤＣ電源回路６及びインバーター駆動モジュール９のトランジスター１０ａにも接続されている。

圧縮機制御用マイコン８は、インバーター駆動モジュール９を制御するものであり、インバーター駆動モジュール９のトランジスター駆動回路１０に接続されている。圧縮機制御用マイコン８は、冷媒制御用マイコン５の指令に応じて、インバーター駆動モジュール９が所定の電圧波形を生成するように、インバーター駆動モジュール９のトランジスター駆動回路１０に指令する。この指令に基づき、インバーター駆動モジュール９のトランジスター駆動回路１０はトランジスター１０ａに通電する。このトランジスター１０ａには、圧縮機３が接続されている。

（動作）
次に、本実施の形態に係る空気調和機の動作について説明する。
整流ダイオード１１及び平滑コンデンサー１２は、全波整流回路となっており、商用電源４から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、ＤＣ／ＤＣ電源回路６及びトランジスター１０ａに供給する。ＤＣ／ＤＣ電源回路６は、例えば１５Ｖに定電圧化し、圧縮機制御用マイコン８及びトランジスター駆動回路１０に供給する。なお、商用電源４は、日本の一般家庭の場合、１００Ｖ５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの単相交流が一般的に使用されている。また、業務用や海外では２００Ｖ以上の単相交流が使われることがある。

冷媒制御用マイコン５から圧縮機運転（運転回転数）の指令が出ると、圧縮機制御用マイコン８は、この運転回転数に応じた信号を生成する。そして、圧縮機制御用マイコン８は、この信号をトランジスター駆動回路１０に送信する。トランジスター駆動回路１０は、この信号に基づいてトランジスター１０ａへ断続的に通電する。これにより、整流ダイオード１１及び平滑コンデンサー１２によって整流された直流電圧が、所定の周波数の三相交流電圧に変換され、圧縮機３に印加される。つまり、圧縮機３に駆動電圧が供給される。そして、圧縮機３は所望の回転数で運転を開始する。本実施の形態では、ＰＷＭ制御により圧縮機３の回転数を制御している。

圧縮機３が運転を始めると、圧縮機３の吐出管から冷媒が吐出され、図１に示す冷媒回路内を冷媒が循環する。空気調和機（圧縮機３）の運転中、冷媒回路内が詰まる等の異常が生じると、圧縮機３の吐出圧力（高圧圧力スイッチ７設置位置での冷媒圧力）が上昇する。そして、圧縮機３の吐出圧力が３０Ｋｇ／ｃｍ²以上になると、高圧圧力スイッチ７はＯＦＦ（開状態）となる。

高圧圧力スイッチ７がＯＦＦ（開状態）になると、圧縮機制御用マイコン８及びトランジスター駆動回路１０への電力供給が遮断される。トランジスター駆動回路１０への電力供給が停止されると、トランジスター１０ａが停止状態となる。また、圧縮機制御用マイコン８への電力供給が停止されても、トランジスター１０ａが停止状態となる。このため、圧縮機３への電力供給が停止し、圧縮機３は停止する。

このとき、冷媒制御用マイコン５は、ＤＣ／ＤＣ電源回路６とは別の電源から電力供給されているため、停止状態とならない。

ＯＦＦ（開状態）になった高圧圧力スイッチ７は、２８．５Ｋｇ／ｃｍ²以下になるまで復帰しないようになっている。このため、高圧圧力スイッチ７が復帰するまでに一定時間（本実施の形態に係る空気調和機では数秒）の経過が必要である。このとき、冷媒制御用マイコン５は、作動中となっているので（停止状態となっていないので）、高圧圧力スイッチ７のＯＦＦ（開状態）を検知して、圧縮機停止指令を圧縮機制御用マイコン８に出すことができる。

本実施の形態では、高圧圧力スイッチ７がＯＦＦ（開状態）となると圧縮機３が停止し、例えば三分後に圧縮機３は再起動する（三分再起動防止タイマー）。このため、圧縮機３を一時的に停止状態にしておくことによって、異常原因が解消されることがある。三分再起動防止タイマー終了後、冷媒制御用マイコン５からの運転指令により、圧縮機３は再起動する。原因が解消されていなかった場合は引き続き三分再起動防止タイマーが発動し、圧縮機停止状態が引き継がれる。

このように構成された空気調和機においては、圧縮機３の吐出圧力が所定の圧力（例えば３０Ｋｇ／ｃｍ²）以上になった際、高圧圧力スイッチ７が作動し、圧縮機制御用マイコン８及びトランジスター駆動回路１０への電力供給が遮断される。このため、例えば暴走等により冷媒制御用マイコン５が正常動作できなくなっている場合等でも、圧縮機３を確実に停止させることが可能となる。

また、圧縮機制御用マイコン８及びトランジスター駆動回路１０への電力供給が遮断される状態でも、冷媒制御用マイコン５には電力供給が行われている。このため、冷媒制御用マイコン５は３分再起動防止モードを実施することができる。

なお、本実施の形態では圧縮機制御用マイコン８及びトランジスター駆動回路１０への電力供給を遮断して圧縮機３を停止させたが、圧縮機制御用マイコン８又はトランジスター駆動回路１０のどちらか一方への電力供給を遮断して圧縮機３を停止させてもよい。本実施の形態では、より確実に圧縮機３を停止できるように、圧縮機制御用マイコン８及びトランジスター駆動回路１０への電力供給を遮断して圧縮機３を停止させている。

また、冷媒制御用マイコン５は、ＤＣ／ＤＣ電源回路６から電力供給されてもよい。ＤＣ／ＤＣ電源回路６と高圧圧力スイッチ７との間に冷媒制御用マイコン５を接続することにより、本発明を実施することが可能である。

また、本実施の形態では空気調和機に本発明を実施したが、例えば冷凍庫等の他の冷凍サイクル装置に本発明を実施することももちろん可能である。

１制御基板、２インバーター基板、３圧縮機、４商用電源、５冷媒制御用マイコン、６ＤＣ／ＤＣ電源回路、７高圧圧力スイッチ、８圧縮機制御用マイコン、９インバーター駆動モジュール、１０トランジスター駆動回路、１１整流ダイオード、１２平滑コンデンサー、１４室内ユニット、１５室外ユニット、１６接続配管、１８四方弁、１９室外熱交換器、２０ファンモーターー、２１室外ファン、２２室内熱交換器、２３室内ファン、２４減圧装置。

Claims

冷媒を吐出し、冷媒循環回路に冷媒を循環させる圧縮機と、
該圧縮機に駆動電圧を供給するインバーターと、
該インバーターを制御する圧縮機制御用マイコンと、
前記圧縮機の吐出圧力が所定の圧力以上になったときに作動する高圧圧力スイッチと、
を備え、
前記高圧圧力スイッチは、前記圧縮機制御用マイコンと該圧縮機制御用マイコンの電源とを接続する電力供給配線に設けられ、
前記圧縮機の吐出圧力が所定の圧力以上になったとき、前記高圧圧力スイッチは開状態となり、前記圧縮機制御用マイコンへの電力供給を遮断することを特徴とする冷凍サイクル装置。
冷媒を吐出し、冷媒循環回路に冷媒を循環させる圧縮機と、
該圧縮機に駆動電圧を供給するインバーターと、
該インバーターを制御する圧縮機制御用マイコンと、
前記圧縮機の吐出圧力が所定の圧力以上になったときに作動する高圧圧力スイッチと、
を備え、
前記高圧圧力スイッチは、前記インバーター及び前記圧縮機制御用マイコンと、これら前記インバーター及び前記圧縮機制御用マイコンの電源と、を接続する電力供給配線に設けられ、
前記圧縮機の吐出圧力が所定の圧力以上になったとき、前記高圧圧力スイッチは開状態となり、前記インバーター及び前記圧縮機制御用マイコンへの電力供給を遮断することを特徴とする冷凍サイクル装置。
冷凍サイクル装置全体を制御する制御部を備え、
該制御部は、
前記高圧圧力スイッチが開状態となっても、電力供給が行われていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷凍サイクル装置。