JP5772583B2

JP5772583B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP5772583B2
Application number: JP2011288129A
Authority: JP
Inventors: 晋一石関; 卓嗣児山
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: JP2013137146A

Description

本発明は、空気調和機に関する。

特許文献１には、冷媒回路を備える空気調和機について記載されている。また特許文献１では室外機の霜を取り除くデフロスト運転についても記載されている。デフロスト運転では、冷媒回路を構成する圧縮機から室外機の熱交換器へと高温高圧の冷媒を供給する。これによって室外機を暖めて霜を除去する。よって、圧縮機から室内機の熱交換器へと高温高圧の冷媒を供給する暖房運転から、デフロスト運転へと運転を切り替えるときには、圧縮機からの冷媒を室外機の熱交換器へと供給すべく、四方切替弁が切り替わる。

なお本発明に関連する技術として特許文献２が開示されている。

特開平０５−２６４１３４号公報特開２００１−１５６０４号公報

四方切替弁が切り替わるときには、一旦、四方切替弁に接続される全ての配管が全て連通する。四方切替弁は圧縮機の吐出口及び吸入口と接続されるので、このとき圧縮機の負荷は軽くなる方向に変化する。これによって、圧縮機を駆動するモータの負荷力率が低下する。負荷力率が低下すれば回生電流が増大して、モータへと交流電圧を供給するインバータの入力側の直流電圧が増大する。

特に、インバータの入力側の直流線に、ダイオードおよびコンデンサからなるクランプ回路が設けられる場合では、ダイオードがコンデンサの放電を防止するため、直流電圧の増大が顕著となる。

そこで、本発明の目的は、四方切替弁の切り替えに起因する直流電圧の増大を抑制できる空気調和機を提供する。

本発明にかかる空気調和機の第１の態様は、モータ(M1)を有し前記モータの動作によって冷媒を圧縮する圧縮機(105)と、利用側熱交換器(201)と、熱源側熱交換器(101)と、前記圧縮機の吸入口および吐出口をそれぞれ前記熱源側熱交換器および前記利用側熱交換器に接続する第１接続状態(H)と前記吸入口及び前記吐出口をそれぞれ前記利用側熱交換器および前記熱源側熱交換器に接続する第２接続状態(C)とを切り替える四方切替弁(104)と、膨張機構(203)とを有し、前記冷媒が循環する冷媒回路を備える空気調和機において、相互間に直流電圧が印加される正極側の第１の電源線(LH)及び負極側の第２の電源線(LL)と、前記第１及び前記第２の電源線の間の前記直流電圧を交流電圧に変換し、前記モータ(M1)へと前記交流電圧を印加するインバータ(3)と、前記第１及び前記第２の電源線の間に設けられるコンデンサ(C1)と、前記第１及び前記第２の電源線の間で前記コンデンサと直列に設けられ、前記コンデンサとの直列経路においてアノードが前記第１の電源線に向けて配置されるダイオード(D1)と、前記ダイオードに並列接続されるスイッチ(S1)と、前記四方切替弁に前記第１接続状態と前記第２接続状態との間の切替を行わせ、前記四方弁切替弁が前記第１接続状態と前記第２接続状態との間の遷移状態にある期間の少なくとも一部で、前記スイッチに導通状態を選択させる制御部(110)とを備える。

本発明にかかる空気調和機の第２の態様は、第１の態様にかかる空気調和機であって、前記制御部(110)は、前記四方切替弁(104)が前記遷移状態にある前から前記スイッチ(S1)に導通状態を選択させる。

本発明にかかる空気調和機の第３の態様は、第１又は第２の態様にかかる空気調和機であって、前記制御部(110)は、前記スイッチ(S1)に導通状態を選択させてから所定時間経過後に前記スイッチ(S1)に非導通状態を選択させる。

本発明にかかる空気調和機の第４の態様は、第１から第３のいずれか一つの態様にかかる空気調和機であって、前記直列経路において前記コンデンサ(C1)は前記ダイオード(D1)に対して前記第１の電源線側に配置され、前記圧縮機駆動装置は、前記直列経路において前記コンデンサ及び前記ダイオードと直列に接続される第２のコンデンサ(C2)と、前記コンデンサと前記ダイオードとの間の点と、前記第２の電源線との間に設けられ、前記第２の電源線側にアノードを有する第２のダイオード(D2)と、前記第２のコンデンサと前記ダイオードとの間の点と、前記第１の電源線との間に設けられ前記第１の電源線側にカソードを有する第３のダイオード(D3)とを更に備える。

本発明にかかる空気調和機の第５の態様は、第４の態様にかかる空気調和機であって、前記コンデンサ(C1)と前記第２のコンデンサ(C2)との間で、前記ダイオード(D1)と直列に接続される抵抗(R1)と、前記抵抗と並列に接続される第２のスイッチ(S2)とを更に備え、前記制御部(110)は前記四方切替弁が前記遷移状態にあるときに前記第２のスイッチを導通させる。

本発明にかかる空気調和機の第１の態様によれば、四方切替弁が切り替わり始めてから切り替わるまでの遷移状態にあるときには、四方切替弁の４つの配管が全て連通するので、四方切替弁内での冷媒の圧力が均一化される。この時、圧縮機の負荷が軽くなるので、モータの負荷力率が低下して、コンデンサに回生電流が流れる。しかるに、本制御方法であれば四方切替弁が遷移状態にある期間の少なくとも一部で、スイッチが導通状態にあるので、コンデンサがインバータへと放電でき、コンデンサの電圧上昇を抑制することができる。

本発明にかかる空気調和機の第２の態様によれば、四方切替弁が遷移状態にあるときにより確実にスイッチに導通状態を選択させることができるので、コンデンサの電圧上昇をさらに抑制できる。

本発明にかかる空気調和機の第３の態様によれば、再びダイオードを機能させることができる。ダイオードはコンデンサがインバータ側へと放電することを防止するので、コンデンサをクランプ回路として機能させることができる。

本発明にかかる空気調和機の第４の態様によれば、コンデンサと第２のコンデンサとが第１及び第２の電源線の間の電圧を分圧するので、耐圧の低いコンデンサを採用できる。

本発明にかかる空気調和機の第５の態様によれば、例えば起動時においてコンデンサ及び第２のコンデンサに流れる電流を抵抗によって制限して突入電流を防止できる。一方で、四方切替弁を切り替える前に抵抗を短絡するので、四方切替弁の切り替わりに起因した回生電流が当該抵抗に流れて第１及び第２の電源線の間の直流電圧が増大することを回避できる。また、抵抗を短絡することで、第２のスイッチに電流が流れ抵抗に電流が流れなくなるので、抵抗の発熱を抑え、抵抗の電力容量を最小限に抑えることが出来る。

空気調和機の概念的な構成の一例を示す図である。モータ駆動装置の概念的な構成の一例を示す図である。動作の一例を示すフローチャートである。動作の一例を示すフローチャートである。クランプ回路の一例を示す図である。クランプ回路の一例を示す図である。

＜空気調和機の全体構成＞
図１に例示するように、空気調和機は室外機１００と室内機２００とを備えている。室外機１００と室内機２００とは冷媒配管を用いて互いに連結され、冷媒が循環する冷媒回路を形成する。図１に例示するように、例えば冷媒回路は熱源側熱交換器（以下、室外熱交換器）１０１と四方切替弁１０４と圧縮機１０５と利用側熱交換器（以下、室内熱交換器）２０１と膨張機構２０３とを備えている。

圧縮機１０５はモータＭ１を有し、モータＭ１の動作によって不図示の圧縮機構が駆動される。圧縮機１０５は吸入口及び吐出口を有し、吸入口から吸入された冷媒を圧縮し、圧縮後の冷媒を吐出口から吐出する。

四方切替弁１０４は圧縮機１０５の吸入口および吐出口と室外熱交換器１０１の一端と室内熱交換器２０１の一端と接続される。四方切替弁１０４は次の２つの接続状態を切り替える。即ち、圧縮機１０５の吸入口を室外熱交換器１０１の一端と接続し、圧縮機１０５の吐出口を室内熱交換器２０１の一端と接続した第一接続状態Ｈと、圧縮機１０５の吸入口を室内熱交換器２０１の一端と接続し、圧縮機１０５の吐出口を室外熱交換器１０１の一端と接続した第二接続状態Ｃとを切り替える。

室内熱交換器２０１は室内機２００に設けられ、自身の内部を流れる冷媒と外部（室内の空気）との間で熱交換を行なう。室外熱交換器１０１は室外機１００に設けられ、自身の内部を流れる冷媒と外部（室外の空気）との間で熱交換を行なう。

膨張機構２０３は四方切替弁１０４とは反対側で室内熱交換器２０１の他端と室外熱交換器１０１の他端との間に設けられ、冷媒を絞り膨張させる。

なお膨張機構２０３はいわゆる弁であってもよく、冷媒配管が、冷媒を絞り膨張させるために配管の長手方向で配管の径が変化する構造を有していてもよい。この場合膨張機構２０３の制御は不要である。なお以下では、膨張機構２０３として弁を想定して説明する。

また図１の例示では膨張機構２０３は室内機２００に設けられているものの、室外機１００に設けられても良い。また図１の例示のように、一般的には圧縮機１０５は室外機１００に設けられる。

なお室外機１００及び室内機２００はそれぞれ室外熱交換器１０１および室内熱交換器２０１へと送風する室外ファン１０２および室内ファン２０２を備えている。

また室外機１００及び室内機２００はそれぞれ室外制御部１１０及び室内制御部２１０を備えている。室外制御部１１０と室内制御部２１０とは互いに通信可能であって、それぞれ室外機１００及び室内機２００を制御する。

より詳細には、室内制御部２１０は室内ファン２０２を制御する室内ファン制御部２１１と、膨張機構２０３を制御する膨張機構制御部２１２とを備えている。また室外制御部１１０は、室外ファン１０２を制御する室外ファン制御部１１１と四方切替弁１０４を切り替える四方切替弁制御部１１２と圧縮機１０５を制御する圧縮機制御部１１３とを備えている。

またここでは、室外制御部１１０及び室内制御部２１０はマイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成される。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップ（換言すれば手順）を実行する。上記記憶装置は、例えばＲＯＭ(Read-Only-Memory)、ＲＡＭ(Random-Access-Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ(Electrically-Erasable-Programmable-ROM)等）、ハードディスク装置などの各種記憶装置の１つ又は複数で構成可能である。当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。なお、マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、室外制御部１１０及び室内制御部２１０はこれに限らず、それぞれ室外制御部１１０及び室内制御部２１０によって実行される各種手順、あるいは実現される各種手段又は各種機能の一部又は全部をハードウェアで実現しても構わない。

室外制御部１１０及び室内制御部２１０は不図示のリモートコントローラとも通信可能であって、リモートコントローラからの指示（例えば運転切り替えの指示）を受け取ることができる。室外制御部１１０および室内制御部２１０は室外機１００及び室内機２００をそれぞれ適宜に制御し、互いに協働して冷房運転、暖房運転、除湿運転等を実行する。

例えば暖房運転を行う場合、四方切替弁１０４は第一接続状態Ｈを選択するように制御される。このとき、圧縮機１０５から吐出される高温高圧の冷媒は室内熱交換器２０１において室内の空気へと放熱して凝縮する。つまり室内熱交換器２０１は凝縮器として機能する。これにより室内の空気が暖められる。凝縮された冷媒は膨張機構２０３にて絞り膨張され、室外熱交換器１０１において室外の空気から吸熱して蒸発する。つまり室外熱交換器１０１は蒸発器として機能する。蒸発された冷媒は再び圧縮機１０５で圧縮される。

一方、例えば冷房運転を行なう場合、四方切替弁１０４は第二接続状態Ｃを選択するように制御される。このとき、冷媒の流れが逆となり、室外熱交換器１０１は凝縮器として機能し、室内熱交換器２０１は蒸発器として機能して室内の空気を冷やす。

次に、圧縮機１０５についてより詳細に説明する。図１の例示では、モータＭ１にはモータ駆動部１０が接続されている。モータ駆動部１０はモータＭ１へと交流電圧を印加してモータＭ１を駆動する。

図２に例示するように、モータ駆動部１０はコンバータ１とクランプ回路２とインバータ３とを備えている。コンバータ１は交流電圧を入力し、この交流電圧を直流電圧に変換して当該直流電圧を電源線ＬＨ，ＬＬの間に印加する。図２の例示では、電源線ＬＨが正極となり、電源線ＬＬが負極となる。また図２の例示ではコンバータ１は交流線Ｐｒ，Ｐｓ，Ｐｔに接続されて三相交流電圧を入力する。つまり図２の例示ではコンバータ１は三相コンバータである。ただしコンバータ１は単相のコンバータであってもよく、三相よりも多い相のコンバータであってもよい。

図２の例示ではコンバータ１は電流形コンバータであって、例えばダイオードＤｒ１，Ｄｒ２，Ｄｓ１，Ｄｓ２，Ｄｔ１，Ｄｔ２とスイッチング素子Ｓｒ１，Ｓｒ２，Ｓｓ１，Ｓｓ２，Ｓｔ１，Ｓｔ２とを有している。

スイッチング素子Ｓｘ１，Ｓｘ２（以下、ｘはｒ，ｓ，ｔを代表する）は例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタである。ダイオードＤｘ１とスイッチング素子Ｓｘ１とは交流線Ｐｘと電源線ＬＨとの間で互いに直列に接続される。ダイオードＤｘ１は、そのカソードを電源線ＬＨ側に向けて配置される。即ち、ダイオードＤｒ１，Ｄｓ１，Ｄｔ１はそれぞれ電源線ＬＨから交流線Ｐｒ，Ｐｓ，Ｐｔへとスイッチング素子Ｓｒ１，Ｓｓ１，Ｓｔ１を介して電流が流れることを防止する。

ダイオードＤｘ２とスイッチング素子Ｓｘ２とは入力線Ｐｘと電源線ＬＬとの間で互いに直列に接続される。ダイオードＤｘ２は、そのアノードを電源線ＬＬ側に向けて配置される。即ち、ダイオードＤｒ２，Ｄｓ２，Ｄｔ２はそれぞれ交流線Ｐｒ，Ｐｓ，Ｐｔから電源線ＬＬへとスイッチング素子Ｓｒ２，Ｓｓ２，Ｓｔ２を介して電流が流れることを防止する。また、ダイオードＤｘ１とスイッチング素子Ｓｘ１との一組の替わりに、及び／又はダイオードＤｘ２とスイッチング素子Ｓｘ２との一組の替わりに、逆耐圧の高い逆阻止型スイッチング素子（例えばＲＢ−ＩＧＢＴ（リバースブロッキング絶縁ゲートバイポーラトランジスタ））を採用してもよい。

これらのスイッチング素子Ｓｘ１，Ｓｘ２は圧縮機制御部１１３（図１参照）によって制御され、より詳細には例えば交流線Ｐｘに印加される交流電圧に基づいて適切に制御される。これにより、コンバータ１は交流線Ｐｒ，Ｐｓ，Ｐｔに印加される交流電圧を直流電圧に変換して、これを電源線ＬＨ，ＬＬの間に印加することができる。

クランプ回路２はコンバータ１の後段（出力側）に設けられ、ダイオードＤ１とコンデンサＣ１とスイッチング素子Ｓ１とを備える。ダイオードＤ１とコンデンサＣ１とは電源線ＬＨ，ＬＬの間で互いに直列に接続される。ダイオードＤ１はそのアノードを電源線ＬＨ側に向けて設けられる。スイッチング素子Ｓ１は例えば絶縁ゲートバイポーラであってダイオードＤ１と並列に接続される。スイッチング素子Ｓ１は圧縮機制御部１１３によって制御される。

スイッチング素子Ｓ１が非導通すると、スイッチング素子Ｓ１に並列接続されるダイオードＤ１が機能する。ダイオードＤ１はコンデンサＣ１が電源線ＬＨへと放電することを防止するので、コンデンサＣ１の両端電圧はコンバータ１が出力する直流電圧の最大値に維持される。すなわち、コンデンサＣ１はいわゆるクランプコンデンサとして機能する。またこのとき、いわゆるＤＣスナバとしても機能することができる。

一方、スイッチング素子Ｓ１が導通すると、コンデンサＣ１はスイッチング素子Ｓ１を介して電源線ＬＨへと放電することができる。つまりコンデンサＣ１はいわゆる平滑コンデンサとして機能することができる。

インバータ３はコンバータ１に対してクランプ回路２とは反対側に設けられ、電源線ＬＨ，ＬＬの間の直流電圧を任意の交流電圧に変換して交流線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに印加する。インバータ３は例えば電圧形インバータであって、例えばスイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｖ１，Ｓｖ２，Ｓｗ１，Ｓｗ２とダイオードＤｕ１，Ｄｕ２，Ｄｖ１，Ｄｖ２，Ｄｗ１，Ｄｗ２とを備えている。スイッチング素子Ｓｙ１，Ｓｙ２（ｙはｕ，ｖ，ｗを代表する）は例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタである。スイッチング素子Ｓｙ１,Ｓｙ２は電源線ＬＨ，ＬＬの間で相互に直列に接続されている。ダイオードＤｙ１，Ｄｙ２はそれぞれスイッチング素子Ｓｙ１，Ｓｙ２に並列に接続される。ダイオードＤｙ１，Ｄｙ２はそのアノードを電源線ＬＬ側に向けて設けられる。

これらのスイッチング素子Ｓｙ１，Ｓｙ２は圧縮機制御部１１３によって適切に制御される。これによりインバータ３は電源線ＬＨ，ＬＬの間の直流電圧を交流電圧に変換し、これを交流線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに印加することができる。このような制御は公知な技術であるので詳細な説明は省略する。

交流線Ｐｕ，Ｐｖ，ＰｗはモータＭ１に接続される。モータＭ１は交流線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに印加される交流電圧に応じて回転する。これにより圧縮機１０５が駆動される。

なお、図２の例示ではインバータ３は三相のインバータであるが、これに限らず、単相のインバータであっても、三相以上の相数のインバータであってもよい。

＜四方切替弁１０４とスイッチング素子Ｓ１との制御＞
四方切替弁１０４が自身の接続状態を第一接続状態Ｈ及び第二接続状態Ｃの一方から他方へと切り替える場合、遷移状態を経由する。当該遷移状態は、四方切替弁１０４に接続された全ての配管が連通する状態である。よって、このとき冷媒の圧力が圧縮機の吐出口と吸入口とにおいて均一化する。

したがって、圧縮機１０５が動作している期間において四方切替弁１０４の接続状態が切り替わると、遷移期間において圧縮機１０５の負荷は軽くなる方向に変化する。圧縮機１０５の負荷が軽くなれば、これに応じて、モータＭ１の負荷力率が低下する。インバータ３において負荷力率が低下すれば、モータＭ１からコンデンサＣ１へと流れる回生電流が増大する。回生電流はコンデンサＣ１に充電されて吸収されるので、回生電流の増大はコンデンサＣ１の両端電圧、即ち電源線ＬＨ，ＬＬの間の直流電圧を増大させる。なお、インバータ３からの回生電流が流れる期間とインバータ３へと電流が流れる期間とは交互に繰り返される。インバータ３へと電流が流れる期間においてダイオードＤ１はコンデンサＣ１の放電を阻害する。

そこで、本空気調和機では、室外制御部１１０は四方切替弁１０４の接続状態を切り替えるに際して、四方切替弁１０４が遷移状態にある遷移期間の少なくとも一部においてスイッチング素子Ｓ１に導通状態を選択させる。スイッチング素子Ｓ１が導通すれば、その導通期間においてコンデンサＣ１は平滑コンデンサとして機能することができる。上述のとおり四方切替弁１０４の切り替えの際には負荷力率の低下に伴って回生電流が増大するものの、インバータ３へと電流が流れる期間において、コンデンサＣ１は電源線ＬＨ側（インバータ３側）へと放電することができるので、コンデンサＣ１の両端電圧、ひいては電源線ＬＨ，ＬＬの直流電圧の増大を抑制することができる。

しかも本スイッチの制御方法によれば、なんらかのセンサ等を必要としない。室外制御部１１０が四方切替弁１０４に接続状態を切り替えさせる制御と、スイッチング素子Ｓ１の制御の両方を行うからである。よって製造コストを低減できる。ただし、本願は、上述した四方切替弁１０４の切り替えに基づくスイッチの制御に加えて、所定のセンサで検出した状態量に基づいてスイッチを制御することを排除するものではない。

また室外制御部１１０はスイッチング素子Ｓ１の導通を開始してから所定時間が経過したときにスイッチング素子Ｓ１を非導通とすることが望ましい。これにより、ダイオードＤ１を再び機能させることができる。所定時間は四方切替弁１０４の切り替えが開始されてから切り替えが終了するのに十分な時間に設定することが望ましい。この「十分な時間」とはモータＭ１からの回生電流が電源線ＬＨ，ＬＬの電圧上昇しない程度、流れなくなるまでの時間である。原理としては四方切替弁１０４が切り替わって暫く圧縮機１０５が運転すると、吸入口と吐出口との間で一定の圧力差が発生するので、負荷力率も上昇し、回生電流はなくなる。これにより、遷移期間の全てにおいてスイッチング素子Ｓ１を導通させることができ、より適切に直流電圧の増大を抑制できる。

なお、このような四方切替弁１０４の切り替えは、例えばユーザによる冷房運転／暖房運転の切り替え指示をトリガとして又は室外機１００に生じた霜を取り除くためのデフロスト運転の開始をトリガとして実行される。以下にその具体例について説明する。

＜冷房運転／暖房運転の切り替え＞
図３の例示では、ステップＳＴ１において、空気調和機は冷房運転を実行する。次にステップＳＴ２にてユーザが例えばリモートコントローラ（不図示）を操作して空気調和機に暖房運転の実行を指示する。ステップＳＴ３にて、当該指示を受け取った室外制御部１１０は四方切替弁制御部１１２と圧縮機制御部１１３に切り替え指令を出力する。ステップＳＴ４にて切り替え指令を受け取った圧縮機制御部１１３はスイッチング素子Ｓ１へと制御信号を出力してスイッチング素子Ｓ１を導通させる。そして圧縮機制御部１１３は例えば四方切替弁制御部１１２へとスイッチング素子Ｓ１を導通した旨を通知する。次に、ステップＳＴ５にて、四方切替弁制御部１１２は四方切替弁１０４へと制御信号を出力して四方切替弁１０４の接続状態を切り替える。このように四方切替弁制御部１１２がスイッチング素子Ｓ１を導通した旨の通知を受け取ってから四方切替弁１０４を切り替えれば、遷移状態の前からスイッチング素子Ｓ１を導通させることができる。このように室外制御部１１０が遷移期間の前からスイッチング素子Ｓ１を導通させれば、回生電流が増大する遷移期間の開始時点でスイッチング素子Ｓ１を確実に導通させることができる。したがって、電源線ＬＨ，ＬＬの直流電圧の増大を更に抑制することができる。

なお圧縮機制御部１１３はスイッチング素子Ｓ１を導通した旨を四方切替弁制御部１１２へと通知する必要はない。四方切替弁制御部１１２は切り替え指令を受け取ってから、スイッチング素子Ｓ１を導通させるのに十分な予め決められた所定時間が経過したことを以って四方切替弁１０４へと制御信号を出力してもよい。これであっても、遷移状態の前からスイッチング素子Ｓ１を導通させることができる。

次にステップＳＴ６にて、ステップＳＴ４又はステップＳＴ５の実行から所定時間経過した後に、圧縮機制御部１１３がスイッチング素子Ｓ１を非導通とする。

このような手順によって、四方切替弁１０４が遷移状態にある遷移期間においてスイッチング素子Ｓ１を導通させることができる。なお、四方切替弁１０４とスイッチング素子Ｓ１との制御は必ずしも上述の具体例に限定されるものではない。例えば予め決められたタイミング差で、室外機制御部１１０が四方切替弁１０４とスイッチング素子Ｓ１にそれぞれ制御信号を出力することにより、遷移期間の少なくとも一部でスイッチング素子Ｓ１を導通させてもよい。

なお、冷房運転から暖房運転への切り替えを例にして説明したが、暖房運転から冷房運転への切り替えであっても同様である。また除湿運転は冷房運転と同様の冷媒の流れなので、暖房運転と除湿運転との間の切り替えに際しても、本実施の形態の動作を適用可能である。

＜デフロスト運転＞
デフロスト運転とは室外機１００に発生した霜を取り除くための運転であり、室外熱交換器１０１へと高温の冷媒を流して霜を溶かす運転である。霜は室外の空気の温度が低いときに室外機１００に付着するので、通常、暖房運転の途中或いはその前後でデフロスト運転が行なわれる。

図４の例示では、ステップＳＴ１０にて暖房運転が実行される。ステップＳＴ１１にて、デフロスト運転が必要と判断すれば、デフロスト運転が開始される。デフロスト運転のトリガは任意に設定すればよい。例えば室外熱交換器１０１の中央付近に温度検出器を取り付け、検出された温度（冷媒の中間温度に相当）が所定値（例えば−１５度）以下であることを契機として、デフロスト運転を開始する。デフロスト運転は例えば特許文献１に記載のように実行することができる。デフロスト運転の動作手順は本願の本質とは異なるため、ここではその概要について簡単に説明する。

例えば、まず圧縮機制御部１１３が圧縮機１０５を低周波で駆動し（モータＭ１を低回転速度で駆動し）、膨張機構制御部２１２が膨張機構２０３を閉じ、室外ファン制御部１１１及び室内ファン制御部２１１がそれぞれ室外ファン１０２及び室内ファン２０２の回転を停止する。

次にステップＳＴ４，ＳＴ５と同様にして、ステップＳＴ１３，ＳＴ１４にて、四方切替弁１０４を切り替え、四方切替弁１０４が遷移状態である遷移期間の少なくとも一部においてスイッチング素子Ｓ１を導通状態とする。四方切替弁１０４の切り替えが終了すれば、膨張機構２０３を再び開き、圧縮機１０５を室外の温度に応じた周波数で運転する。これにより、圧縮機１０５からの高温高圧の冷媒が室外熱交換器１０１に流れるので室外機１００の霜を溶かすことができる。

次に、四方切替弁１０４の切り替えが終了した後のステップＳＴ１５にてスイッチング素子Ｓ１を非導通とする。

このような手順によっても、四方切替弁１０４が遷移状態にある遷移期間においてスイッチング素子Ｓ１を導通させるので、電源線ＬＨ，ＬＬの間の直流電圧の増大を抑制できる。以上のように、ユーザの指示によって四方切替弁１０４が切り替わる場合であっても室外機制御部１１０が判断して四方切替弁１０４を切り替える場合であっても、本制御方法を適用することができる。即ち、どのような運転の切り替えによって四方切替弁１０４の切り替えが生じてもよい。要するに圧縮機１０５が動作している状態で四方切替弁１０４が切り替わるときに、本スイッチング素子Ｓ１の制御を実行すればよい。

＜クランプ回路＞
図５に例示するように、図２のクランプ回路２と比較して、クランプ回路２はコンデンサＣ２とダイオードＤ２，Ｄ３とを更に備えていても良い。ダイオードＤ１とコンデンサＣ１，Ｃ２とは電源線ＬＨ，ＬＬの間で互いに直列に接続される。当該直列経路において、ダイオードＤ１は電源線ＬＨ側にアノードを有し、コンデンサＣ１，Ｃ２の間に設けられる。また当該直列経路において、コンデンサＣ１はダイオードＤ１に対して電源線ＬＨ側に設けられる。ダイオードＤ２はコンデンサＣ１とダイオードＤ１との間の接続点と、電源線ＬＬとの間に設けられる。ダイオードＤ２は電源線ＬＬ側にアノードを有する。ダイオードＤ３はコンデンサＣ２とダイオードＤ１との間の接続点と、電源線ＬＨとの間に設けられる。ダイオードＤ３は電源線ＬＨ側にカソードを有する。

このクランプ回路によれば、スイッチング素子Ｓ１が非導通するときには、コンデンサＣ１，Ｃ２は互いに直列接続された状態で充電され、互いに並列接続された状態で放電する。かかるクランプ回路２によれば、例えば特許文献２に記載のとおり、モータＭ１の負荷力率に応じてコンデンサＣ１，Ｃ２が充放電を行なうことができる。ただし、図５のクランプ回路２であっても、負荷力率が低下すれば直流電圧は増大する。よって、図５のクランプ回路２においても、四方切替弁１０４が遷移状態にある遷移期間の少なくとも一部においてスイッチＳ１が導通すれば、コンデンサＣ１，Ｃ２が平滑コンデンサとして機能することができるので、直流電圧の増大を抑制することができる。

図６の例示では、図５のクランプ回路２に比して、抵抗Ｒ１とスイッチング素子Ｓ２とを更に備えている。抵抗Ｒ１はコンデンサＣ１，Ｃ２とダイオードＤ１との直列経路において、コンデンサＣ１，Ｃ２の間でダイオードＤ１と直列に接続される。またダイオードＤ１と抵抗Ｒ１の直列体はダイオードＤ２，Ｄ３に挟まれる。スイッチング素子Ｓ１は例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタであって、抵抗Ｒ１と並列に接続される。スイッチング素子Ｓ２も圧縮機制御部１１３に制御される。

抵抗Ｒ１はコンデンサＣ１，Ｃ２の充電経路、即ち上記直列経路に存在するので、例えば起動時にコンデンサＣ１，Ｃ２へと流れる突入電流を低減することができる。また交流線Ｐｒ，Ｐｓ，Ｐｔに印加される交流電圧が例えば瞬時に低下し、その後に交流電圧が回復する際にも、コンデンサＣ１，Ｃ２へと突入電流が流れ得るところ、抵抗Ｒ１はこの突入電流も低減することができる。一方で、コンデンサＣ１，Ｃ２へと回生電流が流れた場合には抵抗Ｒ１での電圧降下の分、電源線ＬＨ，ＬＬの間の直流電圧が増大する。よって、圧縮機制御部１１３は四方切替弁１０４が遷移状態にある遷移期間の少なくとも一部においてスイッチング素子Ｓ２も導通させてもよい。これによって、回生電流が抵抗Ｒ１を避けて流れるので、抵抗Ｒ１の電圧降下による直流電圧の増大を回避することができる。また抵抗Ｒ１を短絡することで抵抗Ｒ１に電流が流れないので、抵抗Ｒ１の発熱を抑え、抵抗Ｒ１の電力容量を最小限に抑えることが出来る。

なお、図６の例示では、抵抗Ｒ１に並列接続されるダイオードＤ１１が更に設けられている。ダイオードＤ１１は、コンデンサＣ１，Ｃ２の充電経路において電源線ＬＬ側にアノードを有する。これは、スイッチング素子Ｓ２がダイオードＤ１１の順方向には電流を流さない場合を想定しているためである。即ち、コンデンサＣ１，Ｃ２を平滑コンデンサとして機能させるためには、双方向でコンデンサＣ１，Ｃ２を充放電する必要がある。しかるに図６の例示では、スイッチング素子Ｓ２が片方向にしか導通しないので、ダイオードＤ１１によって逆方向にも導通できるようにしているのである。よって、例えばスイッチング素子Ｓ２が双方向スイッチであれば、ダイオードＤ１１は不要である。

なお、モータＭ１の通常運転（圧縮機１０５の通常運転）ではスイッチング素子Ｓ２を非導通にするとよい。特許文献２に記載の通り、例えば交流線Ｐｒ，Ｐｓ，Ｐｔの交流電圧の変動に伴ってコンバータ１によって比較的高い直流電圧が電源線ＬＨ，ＬＬに印加されることがある。この場合、コンデンサＣ１，Ｃ２に大きな電流が流れて、過電流停止する可能性があるところ、抵抗Ｒ１がこのような電流を低減することができるからである。

１コンバータ
３インバータ
１１０室外制御部
Ｃ１，Ｃ２コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ３ダイオード
Ｓ１スイッチング素子

Claims

モータ(M1)を有し前記モータの動作によって冷媒を圧縮する圧縮機(104)と、利用側熱交換器(201)と、熱源側熱交換器(101)と、前記圧縮機の吸入口および吐出口をそれぞれ前記熱源側熱交換器および前記利用側熱交換器に接続する第１接続状態(H)と前記吸入口及び前記吐出口をそれぞれ前記利用側熱交換器および前記熱源側熱交換器に接続する第２接続状態(C)とを切り替える四方切替弁(105)と、膨張機構(203)とを有し、前記冷媒が循環する冷媒回路を備える空気調和機において、
相互間に直流電圧が印加される正極側の第１の電源線(LH)及び負極側の第２の電源線(LL)と、
前記第１及び前記第２の電源線の間の前記直流電圧を交流電圧に変換し、前記モータ(M1)へと前記交流電圧を印加するインバータ(3)と、
前記第１及び前記第２の電源線の間に設けられるコンデンサ(C1)と、
前記第１及び前記第２の電源線の間で前記コンデンサと直列に設けられ、前記コンデンサとの直列経路においてアノードが前記第１の電源線に向けて配置されるダイオード(D1)と、
前記ダイオードに並列接続されるスイッチ(S1)と、
前記四方切替弁に前記第１接続状態と前記第２接続状態との間の切替を行わせ、前記四方切替弁が前記第１接続状態と前記第２接続状態との間の遷移状態にある期間の少なくとも一部で、前記スイッチに導通状態を選択させる制御部(110)と
を備える、空気調和機。
前記制御部(110)は、前記四方切替弁(104)が前記遷移状態にある前から前記スイッチ(S1)に導通状態を選択させる、請求項１に記載の空気調和機。
前記制御部(110)は、前記スイッチ(S1)に導通状態を選択させてから所定時間経過後に前記スイッチ(S1)に非導通状態を選択させる、請求項１又は２に記載の空気調和機。
前記直列経路において前記コンデンサ(C1)は前記ダイオード(D1)に対して前記第１の電源線側に配置され、
前記圧縮機駆動装置は、
前記直列経路において前記コンデンサ及び前記ダイオードと直列に接続される第２のコンデンサ(C2)と、
前記コンデンサと前記ダイオードとの間の点と、前記第２の電源線との間に設けられ、前記第２の電源線側にアノードを有する第２のダイオード(D2)と、
前記第２のコンデンサと前記ダイオードとの間の点と、前記第１の電源線との間に設けられ前記第１の電源線側にカソードを有する第３のダイオード(D3)と
を更に備える、請求項１から３のいずれか一つに記載の空気調和機。
前記コンデンサ(C1)と前記第２のコンデンサ(C2)との間で、前記ダイオード(D1)と直列に接続される抵抗(R1)と、
前記抵抗と並列に接続される第２のスイッチ(S2)と
を更に備え、
前記制御部(110)は前記四方切替弁が前記遷移状態にあるときに前記第２のスイッチを導通させる、請求項４に記載の空気調和機。