JP6858890B2

JP6858890B2 - 空気調和機

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Publication number: JP6858890B2
Application number: JP2019559909A
Authority: JP
Inventors: 厚志小森
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2021-04-14
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Description

本発明は、モータの異常過熱時に保護動作を行う空気調和機に関する。

従来、空気調和機では、マイクロコントローラ（以下、マイコンと称する）が、ソフトウェア処理でモータを停止することによって、過電流による異常過熱からモータを保護している。具体的には、空気調和機では、過電流検出器がモータに流れる電流が過電流であることを検出し、マイコンが、過電流検出器により過電流であることが検出されると、モータ駆動素子への制御信号の出力を止めてモータを停止させる。または、空気調和機では、サーミスタがモータ外郭温度を検出し、マイコンが、サーミスタによる検出結果を取得して、検出結果が閾値以上になるとモータ駆動素子への制御信号の出力を止めてモータを停止させる。

マイコンにサージノイズなどが印加されてマイコンの内部回路が破損した場合、またはマイコンでのソフトウェア処理が暴走に至った場合、マイコンは、異常過熱時にモータを停止できない。また、ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）規格では、ソフトウェアによる保護動作が無効となった際にも、機器が破損することなく停止することが求められている。したがって、ソフトウェアによる保護のみでは、規格を満足できなくなることもある。特許文献１には、圧縮機駆動装置において、モータ外郭に備えられたサーマルプロテクタが、モータの外郭温度が一定温度以上となった場合、モータ駆動素子への電源の供給を遮断してモータを停止させることで、マイコンを使用することなく、異常過熱からモータを保護する技術が開示されている。

特開２０１４−１７７８８０号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたサーマルプロテクタを使用したハードウェアによる保護では、多種多様な空気調和機の製品仕様に対して、搭載されるモータに適した保護温度の選定が必要となり、仕様の異なる複数のサーマルプロテクタが必要となる。選定した保護温度に対応する仕様のサーマルプロテクタがない場合、他の仕様のサーマルプロテクタを使用しなければならず、保護動作の信頼性が低下する、という問題があった。

また、サーマルプロテクタを使用したハードウェアによる保護では、電源線に接点を設けて線を引き伸ばしてサーマルプロテクタを接続するため、配線ノイズの影響を受けやすい。サーマルプロテクタの接点より後段の回路では配線ノイズの影響による誤動作が懸念されることから、配線長を短くする必要がある。そのため、サーマルプロテクタが実装された基板とモータとの実装間隔を小さくする必要があり、機器内での部品の配置が制約されてしまう、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、部品の配置が制約されることなく、異常過熱発生時の保護動作の信頼性を向上可能な空気調和機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る空気調和機は、交流電力を直流電力に変換する電力変換回路と、直流電力を交流電力に変換して負荷へ供給し、負荷の動作を制御する駆動回路と、負荷の外郭温度を検出し、外郭温度に基づく検出値を出力する温度検出部と、検出値を第１の電圧値に変換する変換回路と、を備える。また、空気調和機は、第１の電圧値と閾値電圧である第２の電圧値とを比較し、第１の電圧値と第２の電圧値との電位差に基づく制御信号を出力するコンパレータ回路と、直流電力を用いて駆動回路に供給する制御電圧を生成し、制御信号に基づいて、駆動回路への制御電圧の供給を制御する制御電圧供給回路と、を備える。負荷はモータであり、モータの外郭温度に基づいて、駆動回路への制御電圧の供給を遮断してモータの駆動を停止させ、または駆動回路へ制御電圧を供給してモータを駆動させる。変換回路は、モータが搭載された室外機の動作を制御する室外機制御部、およびコンパレータ回路に第１の電圧値を出力する。

本発明に係る空気調和機は、部品の配置が制約されることなく、異常過熱発生時の保護動作の信頼性を向上できる、という効果を奏する。

実施の形態１に係る空気調和機の構成例を示すブロック図実施の形態１に係る空気調和機が備える室外機における圧縮機、サーミスタ、および室外機基板の配置例を示す図実施の形態１に係る室外機の圧縮機異常過熱保護動作を示すフローチャート実施の形態１に係る室外機の圧縮機異常過熱保護動作の内容を示す図実施の形態２に係る空気調和機の構成例を示すブロック図実施の形態２に係る空気調和機が備える室外機における圧縮機、サーミスタ、および室外機基板の配置例を示す図実施の形態３に係る空気調和機の構成例を示すブロック図実施の形態３に係る室外機の圧縮機異常過熱保護動作を示すフローチャート実施の形態３に係る室外機の圧縮機異常過熱保護動作の内容を示す図実施の形態４に係る空気調和機の構成例を示すブロック図

以下に、本発明の実施の形態に係る空気調和機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機１０の構成例を示すブロック図である。空気調和機１０は、室外機４００と、室内機５００と、リモートコントローラ（以下、リモコンと称する）３００と、を備える。室外機４００には、交流電源１が接続されている。

室外機４００の構成について説明する。室外機４００は、リアクタ２と、モータ６を含む圧縮機３と、サーミスタ４，５と、室外機基板１００と、を備える。室外機基板１００は、コイル１０１と、ダイオードブリッジ１０２と、平滑コンデンサ１０３と、インバータモジュール１０４と、インバータ制御マイコン１０５、室外機制御マイコン１０６と、室外通信回路１０７と、インバータ制御回路１０８と、過電流検出回路１０９と、制御電圧生成回路１１０と、制御電圧遮断回路１１１と、コンパレータ回路１１４と、サーミスタ入力回路１１５，１１６と、を備える。なお、制御電圧生成回路１１０および制御電圧遮断回路１１１によって制御電圧供給回路１１７が構成される。

コイル１０１は、交流電源１から供給される交流電力に対して、室外機基板１００で発生するノイズを抑制する。ダイオードブリッジ１０２、リアクタ２、および平滑コンデンサ１０３によって電力変換回路が構成される。電力変換回路は、コイル１０１を通過した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を出力する。インバータモジュール１０４は、電力変換回路から出力される直流電力を交流電力に変換し、圧縮機３、詳細には圧縮機３に含まれるモータ６に交流電力を印加することにより、モータ６を駆動する駆動素子である。インバータ制御回路１０８は、制御信号を出力してインバータモジュール１０４を駆動する。過電流検出回路１０９は、インバータモジュール１０４に流れる電流を監視し、圧縮機３すなわちモータ６の異常時における過電流を検出した場合、過電流を検出したことを示す信号をインバータ制御マイコン１０５に出力する。

インバータ制御マイコン１０５は、インバータモジュール１０４に対するインバータ制御回路１０８の制御信号の出力を制御するインバータ制御部である。インバータ制御マイコン１０５は、インバータ制御回路１０８を介して、インバータモジュール１０４の動作を制御する。インバータ制御マイコン１０５は、過電流検出回路１０９から過電流を検出したことを示す信号を取得した場合、インバータ制御回路１０８に対して、インバータモジュール１０４の動作を停止させる制御を行う。制御電圧生成回路１１０は、電力変換回路から出力される直流電力を用いてインバータ制御電圧１１２を生成し、生成したインバータ制御電圧１１２を、制御電圧遮断回路１１１に出力する。インバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、およびインバータ制御回路１０８は、モータ６または圧縮機３の動作を制御する駆動回路である。駆動回路は、制御電圧生成回路１１０から制御電圧遮断回路１１１を介してインバータ制御電圧１１２が供給されることによって、圧縮機３またはモータ６の動作を制御する。なお、インバータ制御電圧１１２を、単に制御電圧と称することがある。また、圧縮機３およびモータ６を総称して負荷と称することがある。

サーミスタ４は、圧縮機３の外郭温度を検出し、外郭温度に基づく検出値を出力する温度検出部である。具体的には、サーミスタ４は、圧縮機３の外郭温度を検出し、検出した圧縮機３の外郭温度を抵抗値に変換してサーミスタ入力回路１１５に出力する。サーミスタ入力回路１１５は、サーミスタ４より入力された抵抗値を電圧値に変換する変換回路である。サーミスタ入力回路１１５は、シャント抵抗などを用いた一般的な回路構成によって、抵抗値を電圧値に変換することが可能である。サーミスタ入力回路１１５で変換された電圧値を第１の電圧値とする。サーミスタ入力回路１１５は、第１の電圧値をコンパレータ回路１１４に出力する。コンパレータ回路１１４は、第１の電圧値と、圧縮機３の保護温度Ｔ１［℃］に対応する閾値電圧Ｖ１［Ｖ］である第２の電圧値とを比較し、第１の電圧値と第２の電圧値との電位差に基づく制御信号を制御電圧遮断回路１１１に出力する。

ここで、閾値電圧Ｖ１［Ｖ］は、圧縮機３の外郭温度に対する保護温度をＴ１［℃］とした場合、サーミスタ４で検出された圧縮機３の外郭温度がＴ１［℃］のときに、サーミスタ入力回路１１５からコンパレータ回路１１４に入力される第１の電圧値に相当する基準電圧である。実施の形態１において、保護温度Ｔ１［℃］は、駆動している圧縮機３を停止させる場合、および停止している圧縮機３を駆動させる場合の両方に使用される温度である。室外機４００の設計者は、あらかじめ保護温度Ｔ１［℃］に対応する閾値電圧Ｖ１［Ｖ］を算出し、コンパレータ回路１１４の第２の電圧値の入力側に閾値電圧Ｖ１［Ｖ］が入力されるように、室外機基板１００上の図示しない第２の電圧値を生成する回路に実装する抵抗の抵抗値を選定する。これにより、室外機基板１００は、コンパレータ回路１１４に対して、第２の電圧値として閾値電圧Ｖ１［Ｖ］を容易に入力させることができる。

制御電圧遮断回路１１１は、インバータ制御電圧グランド１１３と接続している。制御電圧遮断回路１１１は、コンパレータ回路１１４から取得した制御信号に基づいて、制御電圧生成回路１１０から出力されたインバータ制御電圧１１２を、インバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、およびインバータ制御回路１０８に供給、または供給を遮断する。

サーミスタ５は、圧縮機３の外郭温度を検出し、外郭温度に基づく検出値を出力する温度検出部である。具体的には、サーミスタ５は、圧縮機３の外郭温度を検出し、検出した圧縮機３の外郭温度を抵抗値に変換してサーミスタ入力回路１１６に出力する。サーミスタ入力回路１１６は、サーミスタ５より入力された抵抗値を電圧値に変換する変換回路である。サーミスタ入力回路１１６は、変換後の電圧値を室外機制御マイコン１０６に出力する。なお、変換後の電圧値は、前述の第１の電圧値と同じ電圧値である。室外機制御マイコン１０６は、サーミスタ入力回路１１６から取得した電圧値を用いて圧縮機３の外郭温度をモニターし、圧縮機３の外郭温度の情報を、室外機４００の通常運転時制御に使用する室外機制御部である。

室外通信回路１０７は、室内機５００、詳細には室内機基板２００に設けられた室内通信回路２０１に対して室外機４００の運転状態などの情報を出力し、室内通信回路２０１から、リモコン３００で受け付けられたユーザからの空調要求などの情報を取得する。室内機５００は、室内機基板２００を備える。室内機基板２００は、室内通信回路２０１と、室内機制御マイコン２０２と、リモコン通信回路２０３と、を備える。室内通信回路２０１は、室外通信回路１０７にユーザの空調要求などの情報を出力し、室外通信回路１０７から、運転状態などの情報を取得する。室内機制御マイコン２０２は、室内機５００の動作を制御する。リモコン通信回路２０３は、リモコン３００に運転状態などの情報を出力し、リモコン３００から、ユーザの空調要求などの情報を取得する。リモコン３００は、ユーザからの空調要求などを受け付け、リモコン通信回路２０３に出力する。また、リモコン３００は、リモコン通信回路２０３から取得した運転状態などの情報を表示する。

図２は、実施の形態１に係る空気調和機１０が備える室外機４００における圧縮機３、サーミスタ４，５、および室外機基板１００の配置例を示す図である。図２において、室外機４００の左側は室外機４００の外観を示し、室外機４００の右側は室外機４００の内部を示している。圧縮機３には、サーミスタ４，５が設置されている。サーミスタ４，５は、配線を介して室外機基板１００に接続されている。図２に示すように、室外機４００では、圧縮機３と室外機基板１００とを隣接して配置する必要はない。そのため、室外機４００の設計者は、圧縮機３、室外機基板１００などの部品のレイアウトの制約を受けることなく、室外機４００を設計することができる。

なお、図１および図２の例では、サーミスタ４，５は、圧縮機３の外郭に設置され、圧縮機３の外郭温度を検出しているが、これに限定されるものではない。圧縮機３の構造上可能であれば、サーミスタ４，５を直接モータ６に設置してもよい。すなわち、サーミスタ４，５は、モータ６の外郭温度を検出し、検出したモータ６の外郭温度を抵抗値に変換してもよい。

つづいて、空気調和機１０の室外機４００における圧縮機３異常過熱保護動作について説明する。図３は、実施の形態１に係る室外機４００の圧縮機３異常過熱保護動作を示すフローチャートである。室外機４００において圧縮機３が駆動を開始すると（ステップＳ１０１）、サーミスタ４は、圧縮機３の外郭温度を検出し、検出した外郭温度を抵抗値に変換する（ステップＳ１０２）。サーミスタ入力回路１１５は、サーミスタ４から取得した抵抗値を第１の電圧値に変換する（ステップＳ１０３）。コンパレータ回路１１４は、第１の電圧値と第２の電圧値とを比較する（ステップＳ１０４）。

第１の電圧値が第２の電圧値未満の場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、コンパレータ回路１１４は、圧縮機３の外郭温度は保護温度Ｔ１［℃］未満であるとして（ステップＳ１０６）、制御電圧遮断回路１１１に対して、インバータ制御電圧１１２の供給を指示する制御信号を出力する（ステップＳ１０７）。インバータ制御電圧１１２の供給を指示する制御信号を第１の制御信号とする。制御電圧遮断回路１１１は、コンパレータ回路１１４から取得した第１の制御信号に基づいて、インバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、およびインバータ制御回路１０８に対して、制御電圧生成回路１１０から出力されたインバータ制御電圧１１２を供給する。圧縮機３は、インバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、およびインバータ制御回路１０８の制御によって、継続して駆動する。コンパレータ回路１１４は、ステップＳ１０４に戻って、第１の電圧値と第２の電圧値との比較を継続して行う。

圧縮機３の故障などで異常過熱が発生し、圧縮機３の外郭温度が上昇することによって、第１の電圧値が第２の電圧値以上になった場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、コンパレータ回路１１４は、圧縮機３の外郭温度は保護温度Ｔ１［℃］以上であるとして（ステップＳ１０８）、制御電圧遮断回路１１１に対して、インバータ制御電圧１１２の供給を遮断することを指示する制御信号を出力する（ステップＳ１０９）。インバータ制御電圧１１２の供給を遮断することを指示する制御信号を第２の制御信号とする。制御電圧遮断回路１１１は、コンパレータ回路１１４から取得した第２の制御信号に基づいて、インバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、およびインバータ制御回路１０８に対して、制御電圧生成回路１１０から出力されたインバータ制御電圧１１２の供給を遮断する（ステップＳ１１０）。インバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、およびインバータ制御回路１０８は、インバータ制御電圧１１２が供給されなくなったため、動作を停止する。圧縮機３は、インバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、およびインバータ制御回路１０８の動作が停止したため、駆動を停止する（ステップＳ１１１）。これにより、室外機４００は、保護動作によって圧縮機３を停止させ、圧縮機３のさらなる異常過熱を防ぐことができる。

圧縮機３が駆動を停止したことによって、圧縮機３の外郭温度は低下する。コンパレータ回路１１４は、第１の電圧値と第２の電圧値とを比較する（ステップＳ１１２）。第１の電圧値が第２の電圧値以上の場合（ステップＳ１１３：Ｎｏ）、コンパレータ回路１１４は、圧縮機３の外郭温度は保護温度Ｔ１［℃］以上であるとして（ステップＳ１１４）、制御電圧遮断回路１１１に対して第２の制御信号を出力する（ステップＳ１１５）。コンパレータ回路１１４は、ステップＳ１１２に戻って、第１の電圧値と第２の電圧値との比較を継続して行う。

第１の電圧値が第２の電圧値未満の場合（ステップＳ１１３：Ｙｅｓ）、コンパレータ回路１１４は、圧縮機３の外郭温度は保護温度Ｔ１［℃］未満であるとして（ステップＳ１１６）、制御電圧遮断回路１１１に対して第１の制御信号を出力する（ステップＳ１１７）。制御電圧遮断回路１１１は、コンパレータ回路１１４から取得した第１の制御信号に基づいて、インバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、およびインバータ制御回路１０８に対して、制御電圧生成回路１１０から出力されたインバータ制御電圧１１２を供給する（ステップＳ１１８）。これにより、インバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、およびインバータ制御回路１０８は動作を開始する。圧縮機３は、インバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、およびインバータ制御回路１０８の制御によって、駆動を開始する（ステップＳ１１９）。インバータ制御マイコン１０５は、インバータ制御電圧１１２が供給され、パワーオンリセットにて初期立ち上げを行なうことによって、安定した復帰動作を実現することができる。

図４は、実施の形態１に係る室外機４００の圧縮機３異常過熱保護動作の内容を示す図である。各図の横軸は時間を示す。図４（ａ）はサーミスタ４で検出される圧縮機３の外郭温度を示す。縦軸は温度を示す。図４（ｂ）はサーミスタ入力回路１１５からコンパレータ回路１１４に入力される電圧値すなわち第１の電圧値を示す。縦軸は電圧を示す。図４（ｃ）はコンパレータ回路１１４が制御電圧遮断回路１１１に出力する制御信号を示す。ここでは、ハイ（Ｈ）のときが第１の制御信号を出力している状態を示し、ロー（Ｌ）のときが第２の制御信号を出力している状態を示す。前述のように、閾値電圧Ｖ１［Ｖ］は、サーミスタ４で検出された圧縮機３の外郭温度が保護温度Ｔ１［℃］のときに、サーミスタ入力回路１１５からコンパレータ回路１１４に入力される第１の電圧値に相当する基準電圧である。コンパレータ回路１１４は、第１の電圧値が第２の電圧値未満のときは第１の制御信号を出力し、第１の電圧値が第２の電圧値以上になると第２の制御信号を出力する。コンパレータ回路１１４は、圧縮機３が駆動を停止して圧縮機３の外郭温度が低下し、第１の電圧値が第２の電圧値未満になると第１の制御信号を出力する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、空気調和機１０において、室外機４００では、圧縮機３の外郭に備えられたサーミスタ４が圧縮機３の外郭温度を抵抗値に変換し、サーミスタ入力回路１１５が抵抗値を第１の電圧値に変換し、コンパレータ回路１１４が第１の電圧値と保護温度Ｔ１［℃］に対応した第２の電圧値とを比較した電位差に基づく制御信号を出力し、室外機４００は制御電圧供給回路１１７からの制御電圧の供給を制御する。第１の電圧値が第２の電圧値以上の場合、制御電圧供給回路１１７がインバータ制御電圧１１２の供給を遮断して、圧縮機３の駆動を停止させることとした。これにより、室外機４００は、マイコンでのソフトウェア処理を介することなく、簡易な構成のハードウェア回路によって、圧縮機３で異常過熱が発生した場合に圧縮機３を保護することができ、異常過熱発生時の保護動作の信頼性を向上することができる。また、室外機４００は、異常過熱保護動作による停止後に圧縮機３の温度が低下した場合、ハードウェア回路によって、自動でインバータ制御電圧１１２の供給を開始し、圧縮機３の駆動を開始することができる。

室外機４００において、第２の電圧値は室外機基板１００上の抵抗値で容易かつ安価に設定および変更ができる。これにより、室外機４００の設計者は、室外機４００に搭載される圧縮機３の仕様に合わせて、最適な保護温度を設定することができる。また、室外機４００の設計者は、圧縮機３、室外機基板１００などの部品のレイアウトの制約を受けることなく、室外機４００を設計することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、室外機４００は、通常時の運転制御に使用するサーミスタ５およびサーミスタ入力回路１１６とは別に、圧縮機３の異常過熱保護用としてサーミスタ４およびサーミスタ入力回路１１５を備えていた。実施の形態２では、室外機が、１組のサーミスタおよびサーミスタ入力回路を、通常時の運転制御に使用するとともに圧縮機３の異常過熱保護として兼用する。実施の形態１と異なる部分について説明する。

図５は、実施の形態２に係る空気調和機１０ａの構成例を示すブロック図である。実施の形態２に係る空気調和機１０ａは、実施の形態１の空気調和機１０に対して、室外機４００を室外機４００ａに置き換えたものである。室外機４００ａは、実施の形態１の室外機４００に対して、サーミスタ４，５および室外機基板１００を削除し、サーミスタ５ａおよび室外機基板１００ａを追加したものである。室外機基板１００ａは、実施の形態１の室外機基板１００に対して、サーミスタ入力回路１１５，１１６を削除し、サーミスタ入力回路１１６ａを追加したものである。サーミスタ５ａは、実施の形態１のサーミスタ４，５と同様、圧縮機３の外郭温度を検出し、外郭温度に基づく検出値を出力する温度検出部である。具体的には、サーミスタ５ａは、圧縮機３の外郭温度を検出し、検出した圧縮機３の外郭温度を抵抗値に変換してサーミスタ入力回路１１６ａに出力する。サーミスタ入力回路１１６ａは、サーミスタ５ａより入力された抵抗値を電圧値に変換する変換回路である。サーミスタ入力回路１１６ａは、変換後の電圧値すなわち第１の電圧値を、コンパレータ回路１１４および室外機制御マイコン１０６に出力する。

図６は、実施の形態２に係る空気調和機１０ａが備える室外機４００ａにおける圧縮機３、サーミスタ５ａ、および室外機基板１００ａの配置例を示す図である。図６において、室外機４００ａの左側は室外機４００ａの外観を示し、室外機４００ａの右側は室外機４００ａの内部を示している。圧縮機３には、サーミスタ５ａが設置されている。サーミスタ５ａは、配線を介して室外機基板１００ａに接続されている。図６に示すように、室外機４００ａでは、圧縮機３と室外機基板１００ａとを隣接して配置する必要はない。そのため、室外機４００ａの設計者は、圧縮機３、室外機基板１００ａなどの部品のレイアウトの制約を受けることなく、室外機４００ａを設計することができる。

なお、図５および図６の例では、サーミスタ５ａは、圧縮機３の外郭に設置され、圧縮機３の外郭温度を検出しているが、これに限定されるものではない。圧縮機３の構造上可能であれば、サーミスタ５ａを直接モータ６に設置してもよい。すなわち、サーミスタ５ａは、モータ６の外郭温度を検出し、検出したモータ６の外郭温度を抵抗値に変換してもよい。

空気調和機１０ａの室外機４００ａにおける圧縮機３異常過熱保護動作は、実施の形態１の空気調和機１０の室外機４００における圧縮機３異常過熱保護動作と同様である。実施の形態２では、図３に示す実施の形態１のフローチャートの説明において、サーミスタ４の部分をサーミスタ５ａに読み替え、サーミスタ入力回路１１５の部分をサーミスタ入力回路１１６ａに読み替える。

以上説明したように、本実施の形態によれば、空気調和機１０ａにおいて、室外機４００ａでは、サーミスタ入力回路１１６ａが第１の電圧値をコンパレータ回路１１４および室外機制御マイコン１０６に出力することによって、１組のサーミスタ５ａおよびサーミスタ入力回路１１６ａを、通常時の運転制御に使用するとともに圧縮機３の異常過熱保護として、兼用して使用することとした。これにより、室外機４００ａは、実施の形態１の室外機４００と同様の効果が得られるとともに、実施の形態１の室外機４００と比較して部品数を低減することができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、室外機４００において、圧縮機３の異常過熱時にインバータ制御電圧１１２の供給を遮断する保護温度、および圧縮機３の温度が下がってインバータ制御電圧１１２の供給を再開する復帰温度は同じＴ１［℃］であった。実施の形態３では、保護温度と復帰温度とを異なる温度とする。実施の形態１と異なる部分について説明する。

図７は、実施の形態３に係る空気調和機１０ｂの構成例を示すブロック図である。実施の形態３に係る空気調和機１０ｂは、実施の形態１の空気調和機１０に対して、室外機４００を室外機４００ｂに置き換えたものである。室外機４００ｂは、実施の形態１の室外機４００に対して、室外機基板１００を室外機基板１００ｂに置き換えたものである。室外機基板１００ｂは、実施の形態１の室外機基板１００に対して、コンパレータ回路１１４をヒステリシスコンパレータ回路１１８に置き換えたものである。ヒステリシスコンパレータ回路１１８は、サーミスタ入力回路１１５から取得した第１の電圧値と、第２の電圧値とを比較し、第１の電圧値と第２の電圧値との電位差に基づく制御信号を制御電圧遮断回路１１１に出力する。また、ヒステリシスコンパレータ回路１１８は、第１の電圧値が第２の電圧値以上になって第２の制御信号を出力した後、第１の電圧値と、圧縮機３の復帰温度Ｔ２［℃］に対応する閾値電圧Ｖ２［Ｖ］である第３の電圧値とを比較し、第１の電圧値と第３の電圧値との電位差に基づく制御信号を制御電圧遮断回路１１１に出力する。なお、ヒステリシスコンパレータ回路１１８を、単にコンパレータ回路と称することがある。

ここで、閾値電圧Ｖ２［Ｖ］は、圧縮機３の外郭温度に対する復帰温度をＴ２［℃］とした場合、サーミスタ４で検出された圧縮機３の外郭温度がＴ２［℃］のときに、サーミスタ入力回路１１５からヒステリシスコンパレータ回路１１８に入力される第１の電圧値に相当する基準電圧である。なお、保護温度Ｔ１［℃］＞復帰温度Ｔ２［℃］とし、閾値電圧Ｖ１［Ｖ］＞閾値電圧Ｖ２［Ｖ］とする。実施の形態３において、保護温度Ｔ１［℃］は、駆動している圧縮機３を停止させる場合に使用される温度であり、復帰温度Ｔ２［℃］は、停止している圧縮機３を駆動させる場合に使用される温度である。室外機４００ｂの設計者は、あらかじめ復帰温度Ｔ２［℃］に対応する閾値電圧Ｖ２［Ｖ］を算出し、ヒステリシスコンパレータ回路１１８の第３の電圧値の入力側に閾値電圧Ｖ２［Ｖ］が入力されるように、室外機基板１００ｂ上の図示しない第３の電圧値を生成する回路に実装する抵抗の抵抗値を選定する。これにより、室外機基板１００ｂは、ヒステリシスコンパレータ回路１１８に対して、第３の電圧値として閾値電圧Ｖ２［Ｖ］を容易に入力させることができる。

室外機４００ｂにおける圧縮機３、サーミスタ４，５、および室外機基板１００ｂの配置例は、図２に示す実施の形態１の室外機４００における圧縮機３、サーミスタ４，５、および室外機基板１００の配置例と同様である。

つづいて、空気調和機１０ｂの室外機４００ｂにおける圧縮機３異常過熱保護動作について説明する。実施の形態３では、室外機４００ｂにおいて、圧縮機３を異常過熱が原因で停止させた後、圧縮機３の温度が低下して圧縮機３を駆動させるときに使用する温度が、実施の形態１と異なる。図８は、実施の形態３に係る室外機４００ｂの圧縮機３異常過熱保護動作を示すフローチャートである。室外機４００ｂにおいて圧縮機３が駆動を開始すると（ステップＳ２０１）、サーミスタ４は、圧縮機３の外郭温度を検出し、検出した外郭温度を抵抗値に変換する（ステップＳ２０２）。サーミスタ入力回路１１５は、サーミスタ４から取得した抵抗値を第１の電圧値に変換する（ステップＳ２０３）。ヒステリシスコンパレータ回路１１８は、第１の電圧値と第２の電圧値とを比較する（ステップＳ２０４）。

第１の電圧値が第２の電圧値未満の場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、ヒステリシスコンパレータ回路１１８は、圧縮機３の外郭温度は保護温度Ｔ１［℃］未満であるとして（ステップＳ２０６）、制御電圧遮断回路１１１に対して、第１の制御信号を出力する（ステップＳ２０７）。制御電圧遮断回路１１１は、ヒステリシスコンパレータ回路１１８から取得した第１の制御信号に基づいて、インバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、およびインバータ制御回路１０８に対して、制御電圧生成回路１１０から出力されたインバータ制御電圧１１２を供給する。圧縮機３は、インバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、およびインバータ制御回路１０８の制御によって、継続して駆動する。ヒステリシスコンパレータ回路１１８は、ステップＳ２０４に戻って、第１の電圧値と第２の電圧値との比較を継続して行う。

圧縮機３の故障などで異常過熱が発生し、圧縮機３の外郭温度が上昇することによって、第１の電圧値が第２の電圧値以上になった場合（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、ヒステリシスコンパレータ回路１１８は、圧縮機３の外郭温度は保護温度Ｔ１［℃］以上であるとして（ステップＳ２０８）、制御電圧遮断回路１１１に対して、第２の制御信号を出力する（ステップＳ２０９）。制御電圧遮断回路１１１は、ヒステリシスコンパレータ回路１１８から取得した第２の制御信号に基づいて、インバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、およびインバータ制御回路１０８に対して、制御電圧生成回路１１０から出力されたインバータ制御電圧１１２の供給を遮断する（ステップＳ２１０）。インバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、およびインバータ制御回路１０８は、インバータ制御電圧１１２が供給されなくなったため、動作を停止する。圧縮機３は、インバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、およびインバータ制御回路１０８の動作が停止したため、駆動を停止する（ステップＳ２１１）。これにより、室外機４００ｂは、保護動作によって圧縮機３を停止させ、圧縮機３のさらなる異常過熱を防ぐことができる。

圧縮機３が駆動を停止したことによって、圧縮機３の外郭温度は低下する。ヒステリシスコンパレータ回路１１８は、第１の電圧値と第３の電圧値とを比較する（ステップＳ２１２）。第１の電圧値が第３の電圧値以上の場合（ステップＳ２１３：Ｎｏ）、ヒステリシスコンパレータ回路１１８は、圧縮機３の外郭温度は復帰温度Ｔ２［℃］以上であるとして（ステップＳ２１４）、制御電圧遮断回路１１１に対して第２の制御信号を出力する（ステップＳ２１５）。ヒステリシスコンパレータ回路１１８は、ステップＳ２１２に戻って、第１の電圧値と第３の電圧値との比較を継続して行う。

第１の電圧値が第３の電圧値未満の場合（ステップＳ２１３：Ｙｅｓ）、ヒステリシスコンパレータ回路１１８は、圧縮機３の外郭温度は復帰温度Ｔ２［℃］未満であるとして（ステップＳ２１６）、制御電圧遮断回路１１１に対して第１の制御信号を出力する（ステップＳ２１７）。制御電圧遮断回路１１１は、ヒステリシスコンパレータ回路１１８から取得した第１の制御信号に基づいて、インバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、およびインバータ制御回路１０８に対して、制御電圧生成回路１１０から出力されたインバータ制御電圧１１２を供給する（ステップＳ２１８）。これにより、インバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、およびインバータ制御回路１０８は動作を開始する。圧縮機３は、インバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、およびインバータ制御回路１０８の制御によって、駆動を開始する（ステップＳ２１９）。インバータ制御マイコン１０５は、インバータ制御電圧１１２が供給され、パワーオンリセットにて初期立ち上げを行なうことによって、安定した復帰動作を実現することができる。

図９は、実施の形態３に係る室外機４００ｂの圧縮機３異常過熱保護動作の内容を示す図である。各図の横軸は時間を示す。図９（ａ）はサーミスタ４で検出される圧縮機３の外郭温度を示す。縦軸は温度を示す。図９（ｂ）はサーミスタ入力回路１１５からヒステリシスコンパレータ回路１１８に入力される電圧値すなわち第１の電圧値を示す。縦軸は電圧を示す。図９（ｃ）はヒステリシスコンパレータ回路１１８が制御電圧遮断回路１１１に出力する制御信号を示す。ここでは、ハイ（Ｈ）のときが第１の制御信号を出力している状態を示し、ロー（Ｌ）のときが第２の制御信号を出力している状態を示す。前述のように、閾値電圧Ｖ１［Ｖ］は、サーミスタ４で検出された圧縮機３の外郭温度が保護温度Ｔ１［℃］のときに、サーミスタ入力回路１１５からヒステリシスコンパレータ回路１１８に入力される第１の電圧値に相当する基準電圧である。また、閾値電圧Ｖ２［Ｖ］は、サーミスタ４で検出された圧縮機３の外郭温度が復帰温度Ｔ２［℃］のときに、サーミスタ入力回路１１５からヒステリシスコンパレータ回路１１８に入力される第１の電圧値に相当する基準電圧である。ヒステリシスコンパレータ回路１１８は、圧縮機３の駆動開始後、第１の電圧値が第２の電圧値未満のときは第１の制御信号を出力し、第１の電圧値が第２の電圧値以上になると第２の制御信号を出力する。ヒステリシスコンパレータ回路１１８は、第２の制御信号出力後、圧縮機３が駆動を停止して圧縮機３の外郭温度が低下し、第１の電圧値が第３の電圧値未満になると第１の制御信号を出力する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、空気調和機１０ｂにおいて、室外機４００ｂでは、ヒステリシスコンパレータ回路１１８が第１の電圧値と保護温度Ｔ１［℃］に対応した第２の電圧値とを比較した電位差に基づく制御信号を出力し、制御電圧供給回路１１７からの制御電圧の供給を制御する。第１の電圧値が保護温度Ｔ１［℃］に対応する第２の電圧値以上の場合、制御電圧供給回路１１７がインバータ制御電圧１１２の供給を遮断して、圧縮機３の駆動を停止させる。また、異常過熱保護動作による停止後に圧縮機３の温度が低下した場合、具体的には、第１の電圧値が復帰温度Ｔ２［℃］に対応する第３の電圧値未満になった場合、ハードウェア回路によって、自動でインバータ制御電圧１１２の供給を開始し、圧縮機３の駆動を開始することとした。インバータ制御電圧１１２の供給を遮断する保護温度Ｔ１［℃］と復帰温度Ｔ２［℃］との間にヒステリシス幅を設けることにより、室外機４００ｂは、圧縮機３の外郭温度が復帰温度Ｔ２［℃］まで下がった状態で圧縮機３の駆動を再開させることができ、短時間で圧縮機３の駆動を停止および再開させる不安定な動作を繰り返し行う事態を回避することができる。

室外機４００ｂにおいて、第３の電圧値は室外機基板１００ｂ上の抵抗値で容易かつ安価に設定および変更ができる。これにより、室外機４００ｂの設計者は、室外機４００ｂに搭載される圧縮機３の仕様に合わせて、最適な保護温度を設定することができる。また、室外機４００ｂの設計者は、圧縮機３、室外機基板１００ｂなどの部品のレイアウトの制約を受けることなく、室外機４００ｂを設計することができる。

実施の形態４.
実施の形態２では、室外機４００ａにおいて、圧縮機３の異常過熱時にインバータ制御電圧１１２の供給を遮断する保護温度、および圧縮機３の温度が下がってインバータ制御電圧１１２の供給を再開する復帰温度は同じＴ１［℃］であった。実施の形態４では、保護温度と復帰温度とを異なる温度とする。実施の形態２および実施の形態３と異なる部分について説明する。

図１０は、実施の形態４に係る空気調和機１０ｃの構成例を示すブロック図である。実施の形態４に係る空気調和機１０ｃは、実施の形態２の空気調和機１０ａに対して、室外機４００ａを室外機４００ｃに置き換えたものである。室外機４００ｃは、実施の形態２の室外機４００ａに対して、室外機基板１００ａを室外機基板１００ｃに置き換えたものである。室外機基板１００ｃは、実施の形態２の室外機基板１００ａに対して、コンパレータ回路１１４をヒステリシスコンパレータ回路１１８に置き換えたものである。ヒステリシスコンパレータ回路１１８は、サーミスタ入力回路１１６ａから取得した第１の電圧値と、第２の電圧値とを比較し、第１の電圧値と第２の電圧値との電位差に基づく制御信号を制御電圧遮断回路１１１に出力する。また、ヒステリシスコンパレータ回路１１８は、第１の電圧値が第２の電圧値以上になって第２の制御信号を出力した後、第１の電圧値と、圧縮機３の復帰温度Ｔ２［℃］に対応する閾値電圧Ｖ２［Ｖ］である第３の電圧値とを比較し、第１の電圧値と第３の電圧値との電位差に基づく制御信号を制御電圧遮断回路１１１に出力する。

実施の形態４では、室外機４００ｃにおいて、圧縮機３を異常過熱が原因で停止させた後、圧縮機３の温度が低下して圧縮機３を駆動させるときに使用する温度が、実施の形態２と異なる。室外機４００ｃでのその他の動作は、実施の形態２の室外機４００ａと同様である。実施の形態４では、図８に示す実施の形態３のフローチャートの説明において、サーミスタ４の部分をサーミスタ５ａに読み替え、サーミスタ入力回路１１５の部分をサーミスタ入力回路１１６ａに読み替える。なお、室外機４００ｃにおける圧縮機３、サーミスタ５ａ、および室外機基板１００ｃの配置例は、図６に示す実施の形態２の室外機４００ａにおける圧縮機３、サーミスタ５ａ、および室外機基板１００ａの配置例と同様である。

以上説明したように、本実施の形態によれば、空気調和機１０ｃにおいて、室外機４００ｃでは、サーミスタ入力回路１１６ａが第１の電圧値をヒステリシスコンパレータ回路１１８および室外機制御マイコン１０６に出力することによって、１組のサーミスタ５ａおよびサーミスタ入力回路１１６ａを、通常時の運転制御に使用するとともに圧縮機３の異常過熱保護として、兼用して使用することとした。これにより、室外機４００ｃは、実施の形態３の室外機４００ｂと同様の効果が得られるとともに、実施の形態３の室外機４００ｂと比較して部品数を低減することができる。

なお、実施の形態１から実施の形態４では、空気調和機は、異常過熱発生時の保護動作において、制御電圧供給回路１１７がインバータ制御電圧１１２の供給を遮断する対象をインバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、およびインバータ制御回路１０８としていたが一例であり、いずれか１つであってもよい。空気調和機は、インバータモジュール１０４、インバータ制御マイコン１０５、インバータ制御回路１０８のうちの１つに対してインバータ制御電圧１１２の供給を遮断することによって、圧縮機３すなわちモータ６の駆動を停止させることができ、同様の効果を得ることができる。

また、実施の形態１から実施の形態４では、空気調和機は、異常過熱発生時の保護対象を圧縮機３としていたが一例であり、インバータモジュール１０４を使用してモータ６を駆動する製品であれば、ファンモータ、ポンプなどを保護対象にしてもよい。空気調和機は、ファンモータ、ポンプなどを保護対象にした場合でも、実施の形態１から実施の形態４で説明した圧縮機３に対する異常過熱保護と同様の効果を得ることができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１交流電源、２リアクタ、３圧縮機、４，５，５ａサーミスタ、６モータ、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ空気調和機、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ室外機基板、１０１コイル、１０２ダイオードブリッジ、１０３平滑コンデンサ、１０４インバータモジュール、１０５インバータ制御マイコン、１０６室外機制御マイコン、１０７室外通信回路、１０８インバータ制御回路、１０９過電流検出回路、１１０制御電圧生成回路、１１１制御電圧遮断回路、１１２インバータ制御電圧、１１３インバータ制御電圧グランド、１１４コンパレータ回路、１１５，１１６，１１６ａサーミスタ入力回路、１１７制御電圧供給回路、１１８ヒステリシスコンパレータ回路、２００室内機基板、２０１室内通信回路、２０２室内機制御マイコン、２０３リモコン通信回路、３００リモコン、４００，４００ａ，４００ｂ，４００ｃ室外機、５００室内機。

Claims

交流電力を直流電力に変換する電力変換回路と、
前記直流電力を交流電力に変換して負荷へ供給し、前記負荷の動作を制御する駆動回路と、
前記負荷の外郭温度を検出し、前記外郭温度に基づく検出値を出力する温度検出部と、
前記検出値を第１の電圧値に変換する変換回路と、
前記第１の電圧値と閾値電圧である第２の電圧値とを比較し、前記第１の電圧値と前記第２の電圧値との電位差に基づく制御信号を出力するコンパレータ回路と、
前記直流電力を用いて前記駆動回路に供給する制御電圧を生成し、前記制御信号に基づいて、前記駆動回路への前記制御電圧の供給を制御する制御電圧供給回路と、
を備え、
前記負荷はモータであり、
前記モータの外郭温度に基づいて、前記駆動回路への前記制御電圧の供給を遮断して前記モータの駆動を停止させ、または前記駆動回路へ前記制御電圧を供給して前記モータを駆動させ、
前記変換回路は、前記モータが搭載された室外機の動作を制御する室外機制御部、および前記コンパレータ回路に前記第１の電圧値を出力する空気調和機。
負荷の動作を制御する駆動回路と、
前記負荷の外郭温度を検出し、前記外郭温度に基づく検出値を出力する温度検出部と、
前記検出値を第１の電圧値に変換する変換回路と、
前記第１の電圧値と閾値電圧である第２の電圧値とを比較し、前記第１の電圧値と前記第２の電圧値との電位差に基づく制御信号を出力するコンパレータ回路と、
前記制御信号に基づいて、前記駆動回路への制御電圧の供給を制御する制御電圧供給回路と、
を備え
前記負荷はモータであり、
前記モータの外郭温度に基づいて、前記モータの駆動を停止させ、または前記モータを駆動させ、
前記変換回路は、前記モータが搭載された室外機の動作を制御する室外機制御部、および前記コンパレータ回路に前記第１の電圧値を出力する空気調和機。
前記コンパレータ回路は、前記第１の電圧値が前記第２の電圧値未満の場合、前記制御電圧を供給することを指示する制御信号である第１の制御信号を出力し、前記第１の電圧値が前記第２の電圧値以上の場合、前記制御電圧の供給を遮断することを指示する制御信号である第２の制御信号を出力する、
請求項１または２に記載の空気調和機。
前記コンパレータ回路は、前記変換回路から前記第１の電圧値の取得を開始後、前記第１の電圧値が前記第２の電圧値未満の場合、前記制御電圧を供給することを指示する制御信号である第１の制御信号を出力し、前記第１の電圧値が前記第２の電圧値以上の場合、前記制御電圧の供給を遮断することを指示する制御信号である第２の制御信号を出力し、前記第２の制御信号出力後、前記第１の電圧値が、前記第２の電圧値よりも小さい閾値電圧である第３の電圧値未満になった場合、前記第１の制御信号を出力する、
請求項１または２に記載の空気調和機。
負荷の動作を制御する駆動回路と、
前記負荷の外郭温度を検出し、前記外郭温度に基づく検出値を出力する温度検出部と、
前記検出値を第１の電圧値に変換する変換回路と、
前記第１の電圧値と閾値電圧である第２の電圧値とを比較し、前記第１の電圧値と前記第２の電圧値との電位差に基づく制御信号を出力するコンパレータ回路と、
前記制御信号に基づいて、前記駆動回路への制御電圧の供給を制御する制御電圧供給回路と、
を備え、
前記コンパレータ回路は、前記変換回路から前記第１の電圧値の取得を開始後、前記第１の電圧値が前記第２の電圧値未満の場合、前記制御電圧を供給することを指示する制御信号である第１の制御信号を出力し、前記第１の電圧値が前記第２の電圧値以上の場合、前記制御電圧の供給を遮断することを指示する制御信号である第２の制御信号を出力し、前記第２の制御信号出力後、前記第１の電圧値が、前記第２の電圧値よりも小さい閾値電圧である第３の電圧値未満になった場合、前記第１の制御信号を出力する空気調和機。
前記駆動回路は、直流電力を交流電力に変換して前記交流電力を前記負荷へ供給するインバータモジュールを備え、
前記制御電圧供給回路は、前記第２の制御信号を取得した場合、前記インバータモジュールへの前記制御電圧の供給を遮断する、
ことによって前記負荷の駆動を停止させる請求項３または４に記載の空気調和機。
前記駆動回路は、直流電力を交流電力に変換して前記交流電力を前記負荷へ供給するインバータモジュールと、前記インバータモジュールを制御するインバータ制御部とを備え、
前記制御電圧供給回路は、前記第２の制御信号を取得した場合、前記インバータ制御部への前記制御電圧の供給を遮断する、
ことによって前記負荷の駆動を停止させる請求項３または４に記載の空気調和機。
前記制御電圧供給回路は、前記第２の制御信号を取得後に前記第１の制御信号を取得した場合、前記インバータ制御部へ前記制御電圧を供給し、
前記インバータ制御部は、前記制御電圧の供給遮断後に前記制御電圧が供給された場合、パワーオンリセットにて初期立ち上げ処理を行う、
請求項７に記載の空気調和機。