JP6401658B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機に関する。

空気調和機において圧縮機が過負荷状態になった際、圧縮機を駆動するインバータを保護する技術として、下記特許文献１の要約書には、「圧縮機の電流変化を検出して保護を行うようにして、凝縮温度検出によるような圧縮機保護制御の遅れを防止する」、「…室内熱交換器３の凝縮温度を検出する温度センサ７と、室外熱交換器５の凝縮温度を検出する温度センサ８と、圧縮機１に流れる電流を検出する電流センサ９と、温度センサ７又は８で検出された凝縮温度が所定の温度以上になると圧縮機１の回転数を低下させ、該低下した後の一定回転数での運転時に電流センサ９で検出された圧縮機１の電流が増大するとき圧縮機の回転数をさらに低下させる制御手段１０とを備える」と記載されている。

特開２０１４−１９０５６１号公報

上述した特許文献１の技術によれば、一定条件下で圧縮機の回転速度を低下させることにより、インバータ等を保護する。しかし、圧縮機の回転速度を低下させたとしても、圧縮機の負荷トルクは大きく下がらない場合がある。このような場合、モータ電流のピーク値は高いままになり、インバータのスイッチング素子等を充分に保護できない場合があった。また、圧縮機の回転速度を過度に低下させると、モータの挙動が不安定になるという問題もあった。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、モータを安定的に駆動させつつ、インバータのスイッチング素子等を適切に保護できる空気調和機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明の空気調和機にあっては、冷房運転を行う際に蒸発器として機能する室内熱交換器と、冷房運転を行う際に凝縮器として機能する室外熱交換器と、冷房運転を行う際に、開度によって前記室外熱交換器から前記室内熱交換器への冷媒の通流量を制御する膨張弁と、モータによって駆動され、冷房運転を行う際に、前記室内熱交換器から前記室外熱交換器に通流する冷媒を圧縮する圧縮機と、直流電力を交流電力に変換し、前記モータを駆動するインバータと、前記モータに流れるモータ電流を検出するモータ電流検出部とを備え、前記モータ電流が所定の電流閾値を超え、かつ、前記モータの所定時間内の回転数が所定の回転数閾値を超える場合に、前記回転数を前記回転数閾値以下の値にし、前記モータ電流が前記電流閾値を超え、かつ、前記回転数 が前記回転数閾値以下である場合に、前記膨張弁の開度を大きくすることを特徴とする。

本発明の空気調和機によれば、モータを安定的に駆動させつつ、インバータのスイッチング素子等を適切に保護できる。

本発明の一実施形態の空気調和機の外観構成図である。 一実施形態の空気調和機のシステム構成図である。 圧縮機の回転速度と圧縮機内の圧力との関係を示す図である。 室外機に含まれるモータ駆動装置のブロック図である。 過負荷判定制御部にて実行される制御プログラムのフローチャートである。

［実施形態の構成］
＜空気調和機の構成＞
まず、図１に示す外観図を参照し、本発明の一実施形態による空気調和機の外観構成を説明する。
図１において空気調和機Ａは、室内機Ｉｕと、室外機Ｏｕと、リモコンＲｅとを備えている。室内機Ｉｕと室外機Ｏｕとは冷媒配管Ｌ(図２参照)で接続されると共に、通信ケーブル(図示せず)を介して互いに情報を送受信するようになっている。リモコンＲｅはユーザによって操作され、室内機Ｉｕのリモコン受信部Ｋに対して赤外線信号を送信する。当該信号の内容は、運転要求、設定温度の変更、タイマ、運転モードの変更、停止要求等の指令である。空気調和機Ａは、これらの信号に基づいて、冷房モード、暖房モード、除湿モード等の空調運転を行う。

図２は、空気調和機Ａのシステム構成図である。室内機Ｉｕは、膨張弁４と、室内熱交換器５と、室内ファン５ａと、室内制御装置１００ａと、を備えている。また、室外機Ｏｕは、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、室外ファン３ａと、温度センサ８と、室外制御装置１００ｂと、を備えている。また、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、膨張弁４と、室内熱交換器５とは冷媒配管Ｌを介して接続され、ヒートポンプサイクルを構成している。

室外機Ｏｕに設置される圧縮機１は、例えばシングルロータリ式であり、モータＭ（図４参照）の回転に伴って駆動されるようになっている。室内制御装置１００ａは、リモコン受信部Ｋ(図１参照)を介してリモコンＲｅからの赤外線信号を受信すると、室外制御装置１００ｂとの間で相互に通信を行いつつ、当該赤外線信号に対応する運転モード（暖房運転、冷房運転等）の空調運転を行うようになっている。例えば、ユーザの操作により、リモコンＲｅから冷房運転の指令信号を受信すると、室内制御装置１００ａから通信線を介して室外制御装置１００ｂに指令信号が入力され、圧縮機１に設置されているモータＭ(図４参照)を所定の回転速度で回転させる(図２の破線を参照)。また、室内制御装置１００ａは室内ファン５ａを回転させ、室外制御装置１００ｂは室外ファン３ａを回転させる。

そして、冷房運転を行う際に室外制御装置１００ｂは、室外熱交換器３を凝縮器として機能させ、室内熱交換器５を蒸発器として機能させるように四方弁２を切り替えて、冷媒を通流させ、室内制御装置１００ａは膨張弁４の開度（絞り）を制御する。このようにして、空気調和機Ａは、ヒートポンプサイクルを用いて冷房運転を行う。一方、暖房運転を行う際に、室外制御装置１００ｂは、上述した冷房運転時の向きとは逆向きに冷媒を通流させるように四方弁２を切り替えて暖房運転を行う。また、温度センサ８は、室外機Ｏｕの周囲温度を測定する。なお、暖房運転および冷房運転における各構成要素の機能については周知であるから、詳細な説明を省略する。また、以下の説明において、圧縮機１のモータＭを駆動させる制御装置（室外制御装置１００ｂ）を、「モータ制御装置１００」と記すことがあるものとする。

室内制御装置１００ａは、通常状態においては、効率的な熱交換が果たせるように、膨張弁４の開度（絞り）を制御し、冷媒の通流量を制御する。より具体的には、適切な量の冷媒が液相から気相に変化するとともに、冷媒が液相のまま室外機Ｏｕに戻らないように、膨張弁４の開度が決定される。膨張弁４の開度は所定の周期毎に再設定され、その周期を「開度更新周期」と呼ぶ。また、１回の開度更新周期における開度の変更量の限界値（絶対値）を「開度更新幅」と呼ぶ。

通常状態において、開度更新周期は比較的長い周期であり、開度更新幅は比較的小さな値である。これは、膨張弁４の開度は、急激に（あるいは大きく）変化させる必要性がさほど無いためである。但し、本実施形態においては、室外制御装置１００ｂが圧縮機１の過負荷状態を検出すると、室外制御装置１００ｂから室内制御装置１００ａに対して、膨張弁４の開度を大きくすべき旨のコマンドが送信される場合がある。

このコマンドは、圧縮機１内の圧力を下げることを目的とするものであるため、膨張弁４の開度を速やかに、大きく変化させることが望まれる。従って、室外制御装置１００ｂから室内制御装置１００ａに対して、膨張弁４の開度を大きくすべき旨のコマンドが送信される場合には、通常状態よりも開度更新周期は短く、かつ、開度更新周期あたりの開度更新幅は大きくなるように設定される。

次に、図３を参照し、圧縮機１の回転速度と圧縮機１内の圧力との関係を説明する。
図３において、特性Ｌ１は膨張弁４（図２参照）の開度が小さいときの特性を示し、特性Ｌ２は膨張弁４の開度が大きいときの特性を示す。特性Ｌ２に示すように、膨張弁４の開度を大きくすると、圧縮機の回転速度に対する圧力の傾きが大きくなることが解る。これは、膨張弁４の開度が小さい場合は、回転速度を低下させるだけではすぐには圧力が低下しない傾向があり、膨張弁４の開度が大きい場合は、回転速度を低下させることによって速やかに圧力が低下する傾向があるということになる。

＜モータ駆動装置の構成＞
図４は、室外機Ｏｕに含まれるモータ駆動装置Ｓのブロック図である。
図４において、直流電源２００は、交流電源２０１から入力される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ２０２と、コンバータ２０２の出力側に並列に接続され、コンバータ２０２から出力される電圧の脈動成分を平滑化する平滑コンデンサＣとを備えている。インバータ３００は、直流電源２００から入力される直流電圧をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調し、モータＭに印加する。電流検出器４００は、コンバータ２０２とインバータ３００との間の母線に直列に接続され、インバータ３００からの電流Ｉｏを検出してモータ制御装置１００に出力する。モータ制御装置１００は、インバータ３００を駆動制御する。

インバータ３００は、複数のスイッチング素子を有し、駆動信号発生部１０４から入力されるＰＷＭ信号に従って、それぞれのスイッチング素子のオン／オフ状態を切り替え、ＰＷＭ変調された三相交流電圧をモータＭに出力する。モータＭは、例えば、永久磁石型同期モータであり、その固定子巻線(図示せず)がインバータ３００に接続されている。これにより、当該三相交流電圧に応じた三相交流電流（Ｉ_u，Ｉ_v，Ｉ_w）がモータＭの固定子巻線に流れ、回転磁界を発生させる。なお、インバータ３００が有するスイッチング素子として、例えば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ，Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。モータＭの回転軸は、負荷である圧縮機１の主軸に固定され、モータＭの駆動に伴って圧縮機１も駆動するようになっている。

＜モータ制御装置の構成＞
モータ制御装置１００は、モータ電流再現部１０１と、トルク外乱抑制部１０２と、回転速度指示部１０３と、駆動信号発生部１０４と、軸トルク検出部１０５と、過負荷判定制御部１０６とを備えている。モータ制御装置１００の処理は、例えば、マイコン（Microcomputer）により実行される。すなわち、モータ制御装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェースなどの電子回路を含んで構成され、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、ＣＰＵが各種処理を実行するようになっている。

モータ電流再現部１０１は、電流Ｉｏの検出信号が電流検出器４００から入力されると、モータＭに流れる三相交流電流Ｉ_u，Ｉ_v，Ｉ_wを再現するとともに、これらを回転座標（ｄｑ軸）上の電流であるｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに変換し、さらにモータ電流Ｉｍ＝√（Ｉｄ²＋Ｉｑ²）を算出する。なお、ｄ軸とは、モータＭの磁極の向きに等しい軸であり、ｑ軸とはこれに直交する軸である。

軸トルク検出部１０５は、ｑ軸電流Ｉｑに基づいて、モータＭの軸トルクを検出し、トルク外乱抑制部１０２に出力する。ここで、検出された軸トルクは、種々の外乱によって脈動した波形になっている。トルク外乱抑制部１０２は、軸トルクに含まれる脈動成分（外乱成分）がゼロに近づくように、駆動信号発生部１０４に対して軸トルクの目標値を出力する。駆動信号発生部１０４は、軸トルクの目標値が供給されると、これを実現するようなＰＷＭ信号をインバータ３００に出力する。

回転速度指示部１０３には、外部から指令回転速度ωが入力される。より具体的には、指令回転速度ωは、室内制御装置１００ａが備える温調用のマイコンにより設定される値であり、リモコンＲｅから入力される設定温度及び運転モード、各種センサから入力される室外温度及び室内温度等に基づいて設定される。

例えば、暖房時、リモコンＲｅから設定温度を上げる指令信号を受信した場合、室内制御装置１００ａは、指令回転速度ωの値を大きくする。回転速度指示部１０３は、現在のモータＭの回転速度が指令回転速度ωに近づいてゆき一致するような目標回転速度ω１を出力する。過負荷判定制御部１０６は、モータＭの過負荷状態を検出するとともに、過負荷状態を解消する制御を行う。過負荷状態を解消する制御を行う際には、目標回転速度ω１は指令回転速度ωにかかわらず設定される。なお、その詳細については動作とともに後述する。

［実施形態の動作］
次に、図５を参照し、本実施形態の動作を説明する。なお、図５は、過負荷判定制御部１０６において所定時間毎に実行される制御プログラムのフローチャートである。
図５において処理がステップＳ２に進むと、軸トルク検出部１０５によって検出された軸トルクＴｄが、所定のトルク閾値Ｔｄｔｈを超えたか否かが判定される。ここで「Ｎｏ」と判定されると、本制御プログラムの処理は終了し、通常のモータ制御が続行される。

一方、ステップＳ２において「Ｙｅｓ」と判定されると、処理はステップＳ４に進む。ここでは、回転速度指示部１０３の出力する目標回転速度ω１を必要に応じて低下させ、これによって、モータＭの実際の回転速度も低下させる。すなわち、目標回転速度ω１が所定の回転速度閾値ωｔｈを超えている場合は、目標回転速度ω１を回転速度閾値ωｔｈ以下になるように設定し、元々の目標回転速度ω１が回転速度閾値ωｔｈ以下であった場合には、その目標回転速度ω１を維持する。これは、空気調和機Ａが過負荷状態であれば、大きな軸トルクＴｄが現れることに着目したものである。仮に、過負荷状態のまま圧縮機１の運転を継続すると大きなモータ電流Ｉｍが流れ続け、インバータ３００、モータＭ、圧縮機１等の発熱が大きくなる。そこで、本実施形態においては、まずはモータＭの回転速度を必要に応じて低下させることによって過負荷状態の解消が試みられる。

次に、処理がステップＳ６に進むと、室外機Ｏｕの周囲温度Ｔｏが温度センサ８（図２参照）から取得されるとともに、モータ電流Ｉｍのピーク値であるモータ電流ピーク値Ｉｍｐも検出される。さらに、ステップＳ６においては、周囲温度Ｔｏに基づいて、電流閾値Ｉｍｔｈが算出される。ここで、ステップＳ６の意義について、説明しておく。

本実施形態においては、先のステップＳ４にて回転速度を低下させた後は、モータ電流Ｉｍに基づいて、過電流状態の有無が判定されるが、ここで重要なものはモータ電流Ｉｍのピーク値すなわちモータ電流ピーク値Ｉｍｐである。例えば、圧縮機１がロータリ式圧縮機のようにトルクが脈動するようなものである場合、モータ電流Ｉｍの実効値等を監視するのみでは、トルク脈動による瞬時的なモータ電流のピークを検出することができず、インバータ３００内のスイッチング素子を過電流から保護することができない場合がある。

電流閾値Ｉｍｔｈは、膨張弁４に対する制御（後述するステップＳ１０等）を実行するか否かの基準となる値である。この電流閾値Ｉｍｔｈは、周囲温度Ｔｏに基づいて算出される。より具体的には、周囲温度Ｔｏが高いほど、電流閾値Ｉｍｔｈは低くなるように設定される。そこで、このように電流閾値Ｉｍｔｈを設定する理由についても説明しておく。

インバータ３００内のスイッチング素子の温度は、仮に空気調和機Ａが無通電状態であれば、外気温とほぼ同じ温度になる。また、スイッチング素子を流れる電流が一定であれば発熱量もほぼ一定になる。ここで、外気温が高温であるときの温度をＴ１、外気温が低温であるときの温度をＴ２とする。空気調和機Ａが無通電状態であれば、外気温高温時のスイッチング素子の温度がＴ１になり、外気温低温時のスイッチング素子の温度がＴ２になり、Ｔ１＞Ｔ２の関係が成立する。

ここで、同じ大きさの電流を同じ時間スイッチング素子に流したとし、温度上昇がΔＴであったとすると、外気温高温時のスイッチング素子の温度はＴ１＋ΔＴになり、外気温低温時のスイッチング素子の温度はＴ２＋ΔＴになり、Ｔ１＋ΔＴ＞Ｔ２＋ΔＴの関係が成立する。すなわち、外気温高温時のほうが同じ電流を流しても温度が高くなってしまう。一方、スイッチング素子の最大定格温度は一定であるため、周囲温度Ｔｏが高くなるほど、電流閾値Ｉｍｔｈを低く設定することが望ましいのである。なお、周囲温度Ｔｏと電流閾値Ｉｍｔｈとの関係は、事前の検討によって、テーブルまたは関係式等によって定めておくとよい。

ところで、本実施形態のモータ制御装置１００においては、モータ電流ピーク値Ｉｍｐが所定の過電流閾値Ｉｍｘを超えているか否かについて、常に監視されており、モータ電流ピーク値Ｉｍｐが過電流閾値Ｉｍｘを超えると、モータ制御装置１００は直ちに空気調和機Ａを強制的に停止させるようにしている。この過電流閾値Ｉｍｘは、実際にインバータ３００内のスイッチング素子等に破壊が起こり得る程度の電流値であり、上述した電流閾値Ｉｍｔｈよりもさらに高い値である。

図５に戻り、処理がステップＳ８に進むと、モータ電流ピーク値Ｉｍｐが電流閾値Ｉｍｔｈを超えるか否かが判定される。ここで「Ｎｏ」と判定されると、本制御プログラムの処理は終了し、通常のモータ制御が続行される。これは、回転速度を低下させること（Ｓ４）によって過負荷状態が解消されたと判断されるためである。

一方、ステップＳ８において「Ｙｅｓ」と判定されると、処理はステップＳ１０に進む。ここでは、室内制御装置１００ａ（図２参照）に対して、
・膨張弁４の開度更新周期を短縮すること、
・膨張弁４の（開度更新周期あたりの）開度更新幅を拡大すること、
・膨張弁４の開度を拡大すること、
の３点についてコマンドが送信される。

これにより、室内制御装置１００ａの制御の下、膨張弁４の開度が拡大される。特に、本実施形態においては、通常状態よりも開度更新周期を短縮し、かつ、（開度更新周期あたりの）開度更新幅を拡大したことにより、通常状態と比較すると膨張弁４の開度は速やかに拡大される。これにより、圧縮機１内の圧力を速やかに低下させることができ、過負荷状態を速やかに解消することができ、圧縮機１の軸トルクを速やかに下げることができる。これにより、モータ電流をより早く低下させることができ、インバータ３００内のスイッチング素子の温度上昇や過電流破壊を速やかに抑制できる。

次に、処理がステップＳ１２に進むと、室内ファン５ａの回転速度を所定値だけ低下させるように、室内制御装置１００ａに対してコマンドが送信される。これにより、室内制御装置１００ａの制御の下、室内ファン５ａの回転速度は低下する。ここで、ステップＳ１２を設けた理由について説明しておく。上述したステップＳ１０の制御によって膨張弁４の開度が拡大されると、室内熱交換器５の蒸発器として機能が低下することがある。その際に、室内ファン５ａの回転速度をそのままにしておくと、室内ファン５ａから湿気戻り等、居室内に不快な送風をしてしまう場合がある。そこで、室内ファン５ａの回転速度も所定値だけ低下させている。これにより、居室内に不快な送風がされることを抑制しつつ、モータ電流のピーク値を低下させることができる。以上により、本プログラムの処理は終了する。

その後、過負荷判定制御部１０６においては、軸トルクＴｄおよびモータ電流ピーク値Ｉｍｐが引き続き監視される。そして、軸トルクＴｄがトルク閾値Ｔｄｔｈ以下になり、または、モータ電流ピーク値Ｉｍｐが第２の電流閾値Ｉｍｔｈ２以下になると、モータ制御装置１００の状態は通常状態に戻される。すなわち、目標回転速度ω１は指令回転速度ωに追従するように設定され、膨張弁４の開度更新周期、膨張弁４の（開度更新周期あたりの）開度更新幅、および膨張弁４の開度も通常の値に戻される。なお、第２の電流閾値Ｉｍｔｈ２は、電流閾値Ｉｍｔｈと同一の値であってもよく、異なる値であってもよい。

［変形例］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、若しくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。

（１）上記実施形態において圧縮機１は、ピストンを回転運動させるロータリ式の圧縮機の他、２つの渦巻き体の一方を円運動させるスクロール式の圧縮機、ピストンを往復運動させるレシプロ式の圧縮機等を適用してもよい。

（２）上記実施形態におけるモータ制御装置１００のハードウエアは一般的なコンピュータによって実現できるため、図５に示したプログラム等を記憶媒体に格納し、または伝送路を介して頒布してもよい。

（３）図５に示した処理は、上記実施形態ではプログラムを用いたソフトウエア的な処理として説明したが、その一部または全部をＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit；特定用途向けＩＣ)、あるいはＦＰＧＡ(field-programmable gate array)等を用いたハードウエア的な処理に置き換えてもよい。

（４）また、軸トルク検出部１０５は、モータ電流Ｉｍの再現値等に基づいて軸トルクＴｄを検出したが、モータＭと圧縮機１との間にトルクセンサを挿入し、このトルクセンサの出力信号に基づいて軸トルクＴｄを求めてもよい。

（５）また、上記実施形態においては、ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとに基づいて、モータ電流Ｉｍを（Ｉｍ＝√（Ｉｄ²＋Ｉｑ²））として算出した。しかし、それ以外の様々な電流値をモータ電流Ｉｍとして用いてもよい。

（６）上記実施形態においては、軸トルクＴｄがトルク閾値Ｔｄｔｈを超えること（図５のステップＳ２にて「Ｙｅｓ」と判定されること）を条件として、目標回転速度ω１や膨張弁４の開度等を制御した（ステップＳ４，Ｓ１０）。しかし、軸トルクＴｄにかかわらず、目標回転速度ω１や膨張弁４の開度を制御してもよい。例えば、モータ電流ピーク値Ｉｍｐが電流閾値Ｉｍｔｈを超え、かつ、目標回転速度ω１が回転速度閾値ωｔｈを超えている場合に、目標回転速度ω１を回転速度閾値ωｔｈよりも低い値にし、モータ電流ピーク値Ｉｍｐが電流閾値Ｉｍｔｈを超え、かつ、目標回転速度ω１が回転速度閾値ωｔｈ以下である場合に、膨張弁４の開度を大きくしてもよい。

（７）上記実施形態においては、モータ電流ピーク値Ｉｍｐが電流閾値Ｉｍｔｈを超えること（図５のステップＳ８にて「Ｙｅｓ」と判定されること）を条件として、膨張弁４の開度を制御した（ステップＳ１０）。しかし、モータ電流ピーク値Ｉｍｐにかかわらず、膨張弁４の開度を制御してもよい。例えば、軸トルクＴｄがトルク閾値Ｔｄｔｈを超え、かつ、目標回転速度ω１が回転速度閾値ωｔｈを超えている場合に、目標回転速度ω１を回転速度閾値ωｔｈよりも低い値にし、軸トルクＴｄがトルク閾値Ｔｄｔｈを超え、かつ、目標回転速度ω１が回転速度閾値ωｔｈ以下である場合に、膨張弁４の開度を大きくしてもよい。

上記実施形態においては、目標回転速度ω１と回転速度閾値ωｔｈとの比較結果に基づいて、膨張弁４の制御等を行ったが、目標回転速度ω１に代えて、モータＭの回転速度の実測値を用いてもよい。ここで、回転速度を直接的に検出することはコストアップを招くため、回転数をカウントし、「所定時間内の回転数」を回転速度の実測値として用いてもよい。「所定時間内の回転数」を適用する場合は、上述の「回転速度閾値ωｔｈ」に代えて、「回転速度閾値ωｔｈ×所定時間」に相当する「回転数閾値」を適用するとよい。なお、上記実施形態における目標回転速度ω１も、モータＭの回転速度の実測値も、共に「１秒あたりの回転数」であるから、「所定時間内の回転数」の概念に含まれるものである。

［構成・効果の総括］
以上のように、上記実施形態の空気調和機（Ａ）にあっては、膨張弁（４）と、直流電力を交流電力に変換するインバータ（３００）と、前記インバータにて変換された交流電力によって駆動されるモータ（Ｍ）と、前記モータ（Ｍ）に流れるモータ電流（Ｉｍ）を検出するモータ電流検出部（１０１）とを備え、前記モータ電流（Ｉｍ）が所定の電流閾値（Ｉｍｔｈ）を超え、かつ、前記モータ（Ｍ）の所定時間内の回転数（ω１）が所定の回転数閾値（ωｔｈ）を超える場合に、前記回転数（ω１）を前記回転数閾値（ωｔｈ）以下の値にし、前記モータ電流（Ｉｍ）が前記電流閾値（Ｉｍｔｈ）を超え、かつ、前記回転数（ω１）が前記回転数閾値（ωｔｈ）以下である場合に、前記膨張弁（４）の開度を大きくすることを特徴とする。

かかる構成によれば、モータ電流（Ｉｍ）が所定の電流閾値（Ｉｍｔｈ）を超え、かつ、モータ（Ｍ）の所定時間内の回転数（ω１）が所定の回転数閾値（ωｔｈ）を超える場合に、該回転数（ω１）を回転数閾値（ωｔｈ）以下の値にすることができ、かつ、モータ電流（Ｉｍ）が電流閾値（Ｉｍｔｈ）を超え、かつ、該回転数（ω１）が回転数閾値（ωｔｈ）以下である場合に、膨張弁（４）の開度を大きくすることができる。これにより、モータを安定的に駆動させつつ、インバータのスイッチング素子等を適切に保護できる。これにより、インバータ（３００）内のスイッチング素子を過電流破壊や熱破壊から保護できる。さらに、モータ（Ｍ）が低回転高負荷のような状態においても空気調和機（Ａ）の運転を停止させることなく運転を継続でき、インバータ（３００）内のスイッチング素子を保護することができる。

また、上記実施形態の空気調和機（Ａ）にあっては、膨張弁（４）と、直流電力を交流電力に変換するインバータ（３００）と、前記インバータにて変換された交流電力によって駆動されるモータ（Ｍ）と、前記モータの軸トルク（Ｔｄ）を検出する軸トルク検出部（１０５）とを備え、前記軸トルク（Ｔｄ）が所定のトルク閾値（Ｔｄｔｈ）を超え、かつ、前記モータ（Ｍ）の所定時間内の回転数（ω１）が所定の回転数閾値（ωｔｈ）を超える場合に、前記回転数（ω１）を前記回転数閾値（ωｔｈ）以下の値にし、前記軸トルク（Ｔｄ）が前記トルク閾値（Ｔｄｔｈ）を超え、かつ、前記回転数（ω１）が前記回転数閾値（ωｔｈ）以下である場合に、前記膨張弁（４）の開度を大きくすることを特徴とする。

かかる構成によれば、軸トルク（Ｔｄ）が所定のトルク閾値（Ｔｄｔｈ）を超え、かつ、モータ（Ｍ）の所定時間内の回転数（ω１）が所定の回転数閾値（ωｔｈ）を超える場合に、該回転数（ω１）を回転数閾値（ωｔｈ）以下の値にし、軸トルク（Ｔｄ）がトルク閾値（Ｔｄｔｈ）を超え、かつ、該回転数（ω１）が回転数閾値（ωｔｈ）以下である場合に、膨張弁（４）の開度を大きくすることができる。これにより、モータを安定的に駆動させつつ、インバータのスイッチング素子等を適切に保護できる。これにより、インバータ（３００）内のスイッチング素子を過電流破壊や熱破壊から保護できる。さらに、モータ（Ｍ）が低回転高負荷のような状態においても空気調和機（Ａ）の運転を停止させることなく運転を継続でき、インバータ（３００）内のスイッチング素子を保護することができる。

さらに、上記実施形態の空気調和機（Ａ）は、前記膨張弁（４）の前記開度を所定の開度更新周期毎に増減するものであり、前記モータ電流（Ｉｍ）が前記電流閾値（Ｉｍｔｈ）を超え、かつ、前記回転数（ω１）が前記回転数閾値（ωｔｈ）以下である場合に、それ以外の場合と比較して、前記開度更新周期を短くすることを特徴とする。

さらに、上記実施形態の空気調和機（Ａ）は、前記膨張弁（４）の前記開度を前記開度更新周期毎に所定の開度更新幅を限度として増減するものであり、前記モータ電流（Ｉｍ）が前記電流閾値（Ｉｍｔｈ）を超え、かつ、前記回転数（ω１）が前記回転数閾値（ωｔｈ）以下である場合に、それ以外の場合と比較して、前記開度更新幅を大きくすることを特徴とする。

このように、通常状態と比較して開度更新周期を短くし、あるいは開度更新幅を大きくすることにより、膨張弁（４）の開度を速やかに大きくすることができるので、モータ（Ｍ）の過負荷状態を一層速やかに解消することができる。

さらに、上記実施形態の空気調和機（Ａ）は、前記モータ電流（Ｉｍ）が第２の電流閾値（Ｉｍｔｈ２）以下になると、前記回転数（ω１）を通常の値に戻すものである。これにより、過負荷状態が解消された後は、空気調和機（Ａ）の状態を通常状態に戻すことができる。

さらに、上記実施形態の空気調和機（Ａ）は、室内熱交換器（５）と、該室内熱交換器（５）に送風する室内ファン（５ａ）とを有し、前記膨張弁（４）は前記室内熱交換器（５）に供給する冷媒の通流量を調整するものであり、前記モータ電流（Ｉｍ）が前記電流閾値（Ｉｍｔｈ）を超え、かつ、前記回転数（ω１）が前記回転数閾値（ωｔｈ）以下である場合に、それ以外の場合と比較して、前記室内ファン（５ａ）の所定時間内の回転数を低くことを特徴とする。

このように、室内ファン（５ａ）の所定時間内の回転数を低下させることにより、室内に不快な送風がされることを抑制しつつ、モータ電流（Ｉｍ）を低下させることができる。

さらに、上記実施形態の空気調和機（Ａ）は、前記モータ電流（Ｉｍ）が所定の過電流閾値（Ｉｍｘ）を超えると停止するものであり、前記電流閾値（Ｉｍｔｈ）は、前記過電流閾値（Ｉｍｘ）よりも低い値であることを特徴とする。

これにより、モータ電流（Ｉｍ）が過電流閾値（Ｉｍｘ）に至る前に、膨張弁（４）の開度を大きくする制御を実行することができ、空気調和機（Ａ）を停止させることなく過負荷状態を解消することができる。

さらに、上記実施形態の空気調和機（Ａ）は、室外温度（Ｔｏ）を測定する温度センサ（８）を備え、前記室外温度（Ｔｏ）が高いほど、前記電流閾値（Ｉｍｔｈ）を低い値に設定することを特徴とする。これにより、室外温度（Ｔｏ）が高いほど、膨張弁（４）の開度を大きくする制御を早めに実行することができる。

さらに、上記実施形態において前記モータ電流検出部（１０１）は、前記モータ（Ｍ）に流れる電流のピーク値を前記モータ電流（Ｉｍ）として検出することを特徴とする。これにより、モータ（Ｍ）に流れる電流の実効値等を監視する場合と比較して、トルク脈動による瞬時的なモータ電流のピークを検出することができ、インバータ（３００）内のスイッチング素子を過電流から適切に保護することができる。

１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 室外熱交換器
３ａ 室外ファン
４ 膨張弁
５ 室内熱交換器
５ａ 室内ファン
８ 温度センサ
１００ モータ制御装置
１００ａ 室内制御装置
１００ｂ 室外制御装置
１０１ モータ電流再現部（モータ電流検出部）
１０２ トルク外乱抑制部
１０３ 回転速度指示部
１０４ 駆動信号発生部
１０５ 軸トルク検出部
１０６ 過負荷判定制御部
２００ 直流電源
２０１ 交流電源
２０２ コンバータ
３００ インバータ
４００ 電流検出器
Ａ 空気調和機
Ｃ 平滑コンデンサ
Ｋ リモコン受信部
Ｌ 冷媒配管
Ｍ モータ
Ｓ モータ駆動装置
Ｉｕ 室内機
Ｏｕ 室外機
Ｒｅ リモコン
Ｔｄ 軸トルク
Ｔｏ 周囲温度
ω 指令回転速度
ω１ 目標回転速度

Claims (9)

1. 冷房運転を行う際に蒸発器として機能する室内熱交換器と、
   冷房運転を行う際に凝縮器として機能する室外熱交換器と、
   冷房運転を行う際に、開度によって前記室外熱交換器から前記室内熱交換器への冷媒の通流量を制御する膨張弁と、
   モータによって駆動され、冷房運転を行う際に、前記室内熱交換器から前記室外熱交換器に通流する冷媒を圧縮する圧縮機と、
   直流電力を交流電力に変換し、前記モータを駆動するインバータと、
   前記モータに流れるモータ電流を検出するモータ電流検出部と
   を備え、
   前記モータ電流が所定の電流閾値を超え、かつ、前記モータの所定時間内の回転数が所定の回転数閾値を超える場合に、前記回転数を前記回転数閾値以下の値にし、前記モータ電流が前記電流閾値を超え、かつ、前記回転数 が前記回転数閾値以下である場合に、前記膨張弁の開度を大きくする
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 冷房運転を行う際に蒸発器として機能する室内熱交換器と、
   冷房運転を行う際に凝縮器として機能する室外熱交換器と、
   冷房運転を行う際に、開度によって前記室外熱交換器から前記室内熱交換器への冷媒の通流量を制御する膨張弁と、
   モータによって駆動され、冷房運転を行う際に、前記室内熱交換器から前記室外熱交換器に通流する冷媒を圧縮する圧縮機と、
   直流電力を交流電力に変換し、前記モータを駆動するインバータと、
   前記モータの軸トルクを検出する軸トルク検出部と
   を備え、
   前記軸トルクが所定のトルク閾値を超え、かつ、前記モータの所定時間内の回転数が所定の回転数閾値を超える場合に、前記回転数を前記回転数閾値以下の値にし、前記軸トルクが前記トルク閾値を超え、かつ、前記回転数 が前記回転数閾値以下である場合に、前記膨張弁の開度を大きくする
   ことを特徴とする空気調和機。
3. 前記空気調和機は、前記膨張弁の前記開度を所定の開度更新周期毎に増減するものであり、
   前記モータ電流が前記電流閾値を超え、かつ、前記回転数 が前記回転数閾値以下である場合に、それ以外の場合と比較して、前記開度更新周期を短くする
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
4. 前記空気調和機は、前記膨張弁の前記開度を前記開度更新周期毎に所定の開度更新幅を限度として増減するものであり、
   前記モータ電流が前記電流閾値を超え、かつ、前記回転数 が前記回転数閾値 以下である場合に、それ以外の場合と比較して、前記開度更新幅を大きくする
   ことを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
5. 前記モータ電流が第２の電流閾値以下になると、前記回転数 を通常の値に戻すことを特徴とする請求項４に記載の空気調和機。
6. 前記空気調和機は、前記室内熱交換器に送風する室内ファンを有し、
   前記モータ電流が前記電流閾値を超え、かつ、前記回転数が前記回転数閾値以下である場合に、それ以外の場合と比較して、前記室内ファンの前記回転数 を低くする
   ことを特徴とする請求項５に記載の空気調和機。
7. 前記空気調和機は、前記モータ電流が所定の過電流閾値を超えると停止するものであり、
   前記電流閾値は、前記過電流閾値よりも低い値である
   ことを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。
8. 前記空気調和機は、室外温度を測定する温度センサを備え、前記室外温度が高いほど、前記電流閾値を低い値に設定する
   ことを特徴とする請求項７に記載の空気調和機。
9. 前記モータ電流検出部は、前記モータに流れる電流のピーク値を前記モータ電流として検出する
   ことを特徴とする請求項８に記載の空気調和機。

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