JPH01133582A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、インバータ制御により室温の変動幅を小さ
く抑えることができる空気調和能力可変型の空気調和機
の改良に関する。

〈従来の技術〉 従来、インバータ制御可能な空気調和機としては次のよ
うなものがある。この空気調和機は、室温に応じて圧縮
機を駆動する単相電動機に対する供給電力の電圧および
周波数をインバータ制御部で制御して圧縮機の回転数を
無段階に制御できる。

その際に、上記インバータ制御部から上記単相電動機に
対する電源は、単相電動機の各回転数に対応する各出力
周波数ｆとその出力周波数での出力電圧（基本波実効電
圧値）■との比が一定（Ｖ／ｒ＝一定）になるように、
パルス幅変調方式によって一義的に設定されている。ま
た、上記出力電圧はインバータ制御部に供給される定格
（＋　００Ｖ、５０／６０１（ｚ）の１次電源電圧を基
準として設定される。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記従来のインバータ制御可能な空気調
和機は、インバータ制御部から出力される出力電圧を定
１’６（ｌ　ＯＯＶ、５０／６０■（ｚ）の１次電源電
圧を基準として一義的に設定されているため、１次電源
電圧が変動するとインバータ制御部の出力電圧も変化す
るという問題がある。また単相電動機が起動時に過負荷
状態になった場合、良好に起動させることが出来ないと
いう問題もある。そこで、予め、起動時の実効電圧を高
くしておくと起動時に過電流が流れ、この過電流が過電
流検出部によって検出されて単相電動機が停止され、単
相電動機を起動させることが出来ない場合がある。

そこで、この発明の目的は、圧縮機を駆動する単相電動
機の起動状態が起動不良である場合は、単相電動機に印
加する実効電圧を萌の起動時に単相電動機に印加した実
効電圧を所定割合だけ増加した電圧にすることにより、
起動時において１次電源電圧の低下や過負荷状態等にな
っても、単相電動機を正常に起動することができる空気
調和機を提供することにある。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明は、め媒圧縮を行な
う圧縮機を駆動する単相？Ｉｉ動機に対する電源の周波
数および電圧を制御して、上記単相電動機の回転速度を
変化させるインバータ部を有する空気調和機において、
上記単相電動機の起動状態が、起動不良であるか否かを
判別する起動状態判別手段と、上記起動状態判別手段が
上記単相電動機の起動状態が起動不良であると判別した
場合、上記インバータ部に供給する駆動パルスの出力を
所定時間停止した後、」二記単相電動機に印加する実効
電圧が前の起動時に単相電動機に印加した実効電圧を所
定の割合だけ増加した電圧になるように、次の起動時に
上記インバータ部に供給する駆動パルスのパルス幅を制
御する駆動パルス幅制御手段を備えたことを特徴として
いる。

く作用〉 冷媒圧縮を行なう圧縮機を駆動するために単相電動機が
起動されると、この単相電動機の起動状態が起動不良で
あるか否かが起動状態判別手段によって判別される。そ
の結果、起動不良であると判別されると、上記単相電動
機の回転速度を変化させるインバータ部に供給される駆
動パルスの出力が所定時間停止された後、次の起動時に
上記インバータ部に供給される駆動パルスのパルス幅が
、駆動パルス幅制御手段によって制御される。そうする
と、次の起動時に単相電動機に印加される実効電圧が館
の起動時に単相電動機に印加した実効電圧を所定割合だ
け増加した電圧に設定され、単相電動機は良好に起動さ
れる。その後、空気調和機の負荷に応じて、圧縮機の回
転速度すなわち単相電動機の回転速度を変化させるため
に、単相電動機に対する電源の周波数および電圧が上記
インバータ部によって制御される。

したがって、上記単相電動機の起動状態が起動不良であ
っても、次の起動時には正常に起動することができる。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図において、Ｉは圧縮機であり、単相の電動機と共
に単相電動圧縮機を構成している。３は室外熱交換器、
４は室内熱交換器、５は減圧器である。上記各機器は図
示のごとく圧縮機１と閉回路状に接続されて冷媒圧縮サ
イクルを構成している。６は室外熱交換器３に対応して
設けられた室外用送風機、７は室内熱交換器４に対応し
て設けられた室内送風機である。

第２図は単相電動機２の起動および回転数を制御するイ
ンバータ制御回路図である。ワンチップマイクロコンピ
ュータ（以下、マイコンと称する）８は各入出力端子Ａ
Ｄ　Ｉ　、ＡＤ２，０ＵＴ１，０ＵＴ２．０ＵＴ３，０
ＵＴ４およびＯＵ　Ｔ　５を有し、内部には図示しない
プログラムＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、データ
ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、ＡＬＵ（算術
論理回路）、Ａ／Ｄ変換器等を存している。電源端子１
３，１３°から入力された交流電流がダイオードブリッ
ジＤＢＩで整流されてコンデンサＣＩで平滑化された後
、インバータ部１２はこの整流された直流電源に基づい
てパワートランジスタＴｒｌ＝Ｔｒ４によって交流を発
生させて単相電動機２を運転する。

カレントトランスＣＴは単相電動機２が良好に起動した
か否かを判別するために、圧縮機１の起動前の１次電源
の電流値を検出し、整流回路ＩＯはこのカレントトラン
スＣＴで検出された電流を直流化してマイコン８のＡ／
Ｄ変換入力端子ＡＤｌへ入力する。そうすると、マイコ
ン８内のＡ／Ｄ変換器で１次電源の電流値がデジタル値
に変換され、そのデジタルデータはデータＲＡＭに記憶
されて各制御に用いられる。過電流検出部１４の検知レ
ベルは、マイコン８の出力端子０ＵＴ５から出力される
指示により検知レベル設定回路１１で変化させることが
できるようにしている。

上記マイコン８はインバータ部１２を介して単相電動機
２に印加する電圧の周波数および電圧を制御するために
、第３図（ａ）のタイムチャートに示すようにパルス幅
変調された駆動パルスを出力端子０ＵＴＩ〜０ＵＴ４よ
り出力する。トランジスタ駆動回路９は上記マイコン８
から人力される駆動パルスに従ってインバータ部１２の
パワートランジスタＴｒｉ〜Ｔｒ４を駆動して単相電動
機２の起動および回転数を制御し、空気調和機の能力を
変化させるのである。このように、マイコン８およびイ
ンバータ部１２によりパルス幅変調方式のインバータ制
御部が構成されている。

ここで、インバータ部Ｉ２から単相電動機２に印加され
る２次交流電源の周波数ｒと基本波実効電圧Ｖの関係は
、第４図に示すように両前の比Ｉく（Ｋ＝Ｖ／ｆ）が一
定となるように設定されている。

そして、上記基本波実効電圧は、７ＩＩＩ！７端子１３
゜１３’から入力されるＩ　ＯＯＶ（５０／　６０１（
ｚ）ノ交流電源電圧をダイオードブリッジＤＢＩにより
整流して得られる直流電圧を基準として、起動時から各
周波数ごとに一義的に決められている。

上記のように構成されたインバータ制御回路のＮＲ端子
１３．１３’から入力される交流の電源電圧が低下した
場合は基準となる直流電圧ら低下し、必然的に単相電動
機２に印加される基本波実効電圧値も低下する事となる
。また、過負荷時には圧縮機１が起動出来ない場合が生
じる。そこで、本実施例においては、圧縮機Ｉが良好に
起動したかどうかを判別し、起動時に起動不良と判別さ
れた場合はマイコン８の出力端子０ＵＴＩ〜０ＵＴ４よ
り出力されろ駆動パルスの出力を一旦停止させ、時間ｔ
（本実施例では２〜３分）後に、次の起動時に単相電動
機２に印加される基本波実効電圧値が、第４図に破線で
示すように前の基本波実効電圧Ｖｓを例えば５〜１５％
増加さけた実効電圧値にするために、第３図（ｂ）に示
すようにパルス幅を増加した駆動パルスを出力させるの
である。

このとき、過電流検知のレベルも１５％上昇させておく
ことにより、単相電動機２を良好に起動させる事が可能
となる。したがって、１次電源電圧が低下した場合や過
負荷時であっても、圧縮機１の起動に際しては少なくと
も時間を後には確実に圧縮機ｌを起動させることが出来
る。

ここで、圧縮機Ｉが良好に起動したかどうかの判別は次
のようにして行なう。すなわち、圧縮機１が良好に起動
した場合には１次電源の電流は第５図に（ａ）で示すよ
うに変化する電流値となるが、起動不良の場合には第５
図に（ｂ）で示すように変化する電流値になる。したが
って、上述のように予め圧縮機１の起動前にカレントト
ランスＣＴおよび整流回路１０にて得られた１次電流の
直流値をＡ／Ｄ変換してデータＲＡＭに記憶されている
起動の良否判定基準値（ＩｒｅＤと、第５図の起動時の
１次電源電流値とを比較し、起動時の１次電源電流値が
Ｉｒｅｒより大きい場合には起動不良であると判別する
一方、１次電源電流値がＩ　ｒｅｆより小さい場合には
起動良好と判別するのである。

次に、上記起動処理を行なうマイコン８の動作を、第６
図のフローチャートに従って説明する。

ステップＳ、で、起動処理フラッグかセットされる。

ステップＳ、で、次の処理が運転か停止かが判別され、
その結果運転であればステップＳ３に進み、そうでなけ
ればステップＳＩ３に進む。

ステップＳ３で、起動処理フラッグかセットされている
か否かが判別され、その結果セットされていればステッ
プＳ４に進み、そうでなければステップＳ、に進む。

ステップＳ４で、第３図（ａ）に示すような第１回目の
パルス幅変調パルス（駆動パルス）が出力端子０ＵＴＩ
−ＯＵＴ４から出力される。

ステップＳ５で、単相電動機２に供給する各運転周波数
を得るための駆動パルスを出力端子０ＵＴｌ〜ＯＵ　Ｔ
　４から出力し、ステップＳ１２へ進む。

ステップＳ６で、起動時の１次電源の電流が設定値Ｉ　
ｒｅｆより小さいか否かが判別される。その結果、Ｉ　
ｒｅｆより小さい場合は起動良好でありステップＳ７に
進み、そうでなければステップＳ８に進む。

ステップＳ７で、起動良好であるので起動処理動作を終
了するために起動処理フラッグをリセットし、ステップ
Ｓａｔに進む。

ステップＳ８で、出力している第１回目の駆動パルスが
停止される。

ステップＳ８で、時間ｔのタイマーがセットされステッ
プＳＩＯで、時間ｔが経過したか否かが判別される。そ
の結果、時間ｔが経過していればステップＳ１１に進む
。

ステップＳＩ□で、１回目に単相電動機２に印加された
実効電圧を５〜１５％アップさせた実効電圧を単相電動
機２に印加するために、第３図（ｂ）に示すようなパル
ス幅変調パルスが０ＵＴＩ−ＯＵＴ４より出力されステ
ップＳＢに戻る。

ステップＳ　１２で、他の運転モードに対する処理を行
ない、ステップＳ、へ戻る。

ステップＳ＋３で、停止モードに対する処理を行う。

このように、圧縮機の単相電動機を起動させる場合、起
動時の１次電源電流の値を用いて、単相電動機の起動状
態を検出し、起動状態が不良の場合には駆動パルスのパ
ルス幅を制御することによって、単相電動機の印加実効
電圧を所定割合だけ増加させるようにしている。したが
って、１次電源電圧の低下や過負荷状態等になっても単
相電動機の起動を正常に行なうことができる。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明は、負荷変化に対し
て圧縮機を駆動する単相電動機の回転速度を変化して、
能力を変化させるインバータ部を有する空気調和機に、
起動状態判別手段と駆動パルス幅制御手段を設けて、単
相電動機が起動不良となった場合に、インバータ部に供
給する駆動パルスのパルス幅を制御することにより、単
相電動機に印加する実効電圧値を所定割合だけ増加させ
るようにしたので、１次電源電圧の低下や過負荷状態が
生じても単相電動機の起動を正常に行なうことが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の空気調和機の一実施例を示す冷媒回
路図、第２図は上記実施例におけるインバータ制御回路
図、第３図は駆動パルスであるパルス幅変調パルスの出
力タイムチャート、第４図は周波数と基本波実効電圧と
の関係を示す図、第５図は周波数と１次電源電流との関
係を示す図、第６図は起動処理動作のフローチャートで
ある。 １・・圧縮機、２・・・単相電動機、 ３・・・室外熱交換器、４・・・室内熱交換器、５・・
・減圧器、６・・・室外送風機、７・・室内送風機、８
・・・マイコン、９・・・トランジスタ駆動回路、ＩＯ
・・・整流回路、 ！■・・・過電流検知レベル設定回路、１２・・・イン
バータ部、ＣＴ・・・カレントトランス、ＤＰＩ・・・
ダイオードブリッジ。 特　許　出　願　人　　シャープ株式会社代　理　人　
弁理士　　青白　葆　ばか２名第３図 側抜１！Ｚ　　ｆ　　（Ｈｘｌ 第５図 ！１彼ｌ；Ｃｆ　　（）−１り

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷媒圧縮を行なう圧縮機を駆動する単相電動機に
   対する電源の周波数および電圧を制御して、上記単相電
   動機の回転速度を変化させるインバータ部を有する空気
   調和機において、 上記単相電動機の起動状態が、起動不良であるか否かを
   判別する起動状態判別手段と、 上記起動状態判別手段が上記単相電動機の起動状態が起
   動不良であると判別した場合、上記インバータ部に供給
   する駆動パルスの出力を所定時間停止した後、上記単相
   電動機に印加する実効電圧が前の起動時に単相電動機に
   印加した実効電圧を所定の割合だけ増加した電圧になる
   ように、次の起動時に上記インバータ部に供給する駆動
   パルスのパルス幅を制御する駆動パルス幅制御手段を備
   えたことを特徴とする空気調和機。