JPH0460360A - 空気調和装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は一般に空気調和装置に関し、特に低周波の交流
電力にて圧縮機を運転したときに、この圧縮機がロック
したことを検出する機能を備えた空気調和装置に関する
。

（従来の技術） 空気調和装置の運転状態は、室内の温度、湿度を常時一
定値に保持するという目的からして所謂連続空調運転が
望ましい。このような連続空調運転を実施するに際して
は、圧縮機を通常の運転周波数よりもかなり低い周波数
領域で運転する事態も想定され得る。しかるに、近年に
おける圧縮機やインバータ装置等の技術革新によって、
圧縮機を低周波数領域で運転することが可能となり、空
気調和装置を低周波数領域にて連続空調運転できるよう
になった。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記圧縮機は、外部からの制御信号に基づき
、電圧／周波数比が一定となるように交流電力を周波数
制御した後給電するインバータ装置によって駆動される
。このような交流電力の周波数制御が上記インバータ装
置で行われているので、インバータ装置から圧縮機に供
給される交流電力の周波数が低くなるとそれに対応して
圧縮機に印加される電圧の値も低下することとなる。こ
のようにインバータ装置から圧縮機に印加される電圧が
低いときには、このインバータ装置を構成している整流
部とスイッチング部との間の電圧も低いために、この整
流部とスイッチング部との間を流れる電流の値も小さ（
なる。

従来、上記空気調和装置では、上記インバータ装置の整
流部とスイッチング部との間を流れる電流の大きさを検
知することによって圧縮機かロックしたか否かを判定し
ていた。この方法はインバータ装置から圧縮機に供給さ
れる交流電力の周波数が、例えば３０Ｈｚ〜１３０Ｈｚ
程度であるとき、即ち、インバータ装置の運転周波数か
３０Ｈｚ〜１３０Ｈｚ程度であるときのような通常の周
波数領域にあるときには、圧縮機か口・ツクしたことに
起因して前記部位に大電流か流れるから、圧縮機のロッ
クを確実に検出することができる。しかしながら、上記
インバータ装置の運転周波数が２０Ｈｚを下回り、例え
ば３Ｈｚ程度の低周波数となったときには、前記部位を
流れる電流の値は非常に小さくなり、この状態で圧縮機
がロックしてもそれによって前記部位を流れる電流の値
もそれほど大きなものとならず、圧縮機が口・ツクされ
ていないときと殆ど差が生しない。そのため、上記方法
では圧縮機が果たして本当に口・ツクしたのか否かが判
別できず、このような状態の中で実際に圧縮機がロック
すると、このロックにも拘らず圧縮機モータの巻線への
通電が継続されることとなる。

よって、巻線は圧縮機駆動時とは異なり、冷媒によって
冷却されないので巻線温度は上昇する一方となり、遂に
は巻線が発熱して圧縮機モータが損傷するという不具合
が生じた。

従って本発明は、上記不具合を解消するためになされた
もので、その目的は、圧縮機が通常時よりも低周波数の
電力によって駆動されているときに、圧縮機のロックを
確実に検出できるようにし、もって巻線が発熱して圧縮
機モータが損傷するのを防止することが可能な空気調和
装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明に係る空気調和装置は
、圧縮機を含む冷凍サイクルと、外部からの制御信号を
受けて、前記圧縮機に交流電力を周波数制御して給電す
るインバータ装置と、前記圧縮機の冷媒吐出側の温度を
検出して出力する吐出温度検出手段と、前記制御信号か
ら求まる前記インバータ装置の運転周波数の値が予め設
定された周波数しきい値より低い領域にあるときに、前
記周波数しきい値より高い領域にある吐出温度基準値よ
り低く設定された吐出温度基準値と前記吐出温度検出値
とを比較し、前記吐出温度検出値か前記低く設定された
吐出温度基準値よりも高いときには、圧縮機を停止させ
る制御手段と、を備えた構成とした。

（作　用） 上記構成において、冷凍サイクルは圧縮機を含み、イン
バータ装置は、外部からの制御信号を受けて、前記圧縮
機に交流電力を周波数制御して給電するようになってお
り、吐出温度検出手段は、前記圧縮機の冷媒吐出側の温
度を検出して出力するようになっており、制御手段は、
前記制御信号から求まる前記インバータ装置の運転周波
数の値が予め設定された周波数しきい値より低い領域に
あるときに、前記周波数しきい値より高い領域にある吐
出温度基準値より低く設定された吐出温度基準値と前記
吐出温度検出値とを比較し、前記吐出温度検出値が前記
低く設定された吐出温度基準値よりも高いときには、圧
縮機を停止させることとしたので、圧縮機が通常時より
も低周波数の電力によって駆動されているときに、圧縮
機のロッりが確実に検出できるようになり、もって巻線
か発熱して圧縮機モータが損傷するのを防止することが
可能となった。

（実施例） 以下、図面により本発明の一実施例について説明する。

第１図は、本発明の一実施例に従う空気調和装置の全体
的な構成を示したブロック図である。本発明の一実施例
に従う空気調和装置は、第１図にて図示するように、主
として冷凍サイクル２０を始め、インバータ装置１２、
室内用マイクロコンピュータ４、室外用マイクロコンピ
ュータ５を備えた構成となっている。冷凍サイクル２０
は、圧縮機モータＣＭによって駆動される圧縮機１１を
始め、四方弁１４、室内熱交換器１５、減圧装置（膨脹
弁）１７、室外熱交換器１９等を含む。圧縮機１１及び
圧縮機モータＣＭは、室外に設けられている。圧縮機モ
ータＣＭは、インバータ装置１２から出力される周波数
制御された３相の交流電力により回転し、圧縮機１１を
駆動する。圧縮機１１は圧縮機モータＣＭによって駆動
され、四方弁１４を通って第１図矢印方向から流入する
低温、低圧の冷媒を受けて圧縮し、高温、高圧の冷媒と
して第１図矢印方向へ吐出する。この圧縮機１１の吐出
側には、この圧縮機１１の吐出側温度を検出して所定の
電気信号Ｔ、を出力する吐出温度センサ１０が臨まされ
ている。四方弁１４は、圧縮機１１から吐出された冷媒
の流れ方向を切換えるもので本実施例では、空気調和装
置の運転モトは暖房運転に設定されているので、四方弁
１４は圧縮機１１から吐出された高温、高圧の冷媒を室
内熱交換器１５に与えるように切換えられている。なお
、上記空気調和装置の運転モードか冷房運転に設定され
ていれば、四方弁１４は圧縮機１１から吐出された高温
、高圧の冷媒を室外熱交換器１９に与えるように切換え
られることとなる。室内熱交換器用のファン１６は、モ
ータＭにより駆動される。減圧装置（膨脹弁）１７は、
空気調和装置の運転モードが暖房運転に設定されている
ときには、室内熱交換器１５から送出される低温、高圧
の液相冷媒を減圧して低温、低圧の液相冷媒とした後、
室外熱交換器１９に与える。減圧装置１７は、また、空
気調和装置の運転モードが冷房運転に設定されていると
きには、室外熱交換器１９から送出される低温、高圧の
液相冷媒を減圧して低温、低圧の液相冷媒とした後、室
内熱交換器１５に与えるようになっている。室外熱交換
器１９は、空気調和装置の運転モードか本実施例のよう
に暖房運転に設定されているときには、蒸発器として機
能する。室外熱交換器１９は、空気調和装置の運転モー
ドが冷房運転に設定されているときには、凝縮器として
機能する。なお、符号１８は、室外熱交換器用のプロペ
ラファンであり、このプロペラファン１８は、モータＭ
により駆動されるようになっている。

インバータ装置１２は、商用電源１３に接続されており
、室外に設置されている。インバータ装置１２は、整流
部及びスイッチング部を備えている。インバータ装置１
２は、室内用マイクロコンピュータ４から出力される周
波数指令信号に基づき、電圧／周波数比が略一定となる
ように商用電源１３から給電される３相の交流電力を周
波数制御した後、圧縮機モータＣＭに出力する。インバ
タ装置１２は、室外用マイクロコンピュータ５から圧縮
機駆動停止指令信号が出力されると、駆動を停止し、圧
縮機モータＣＭに対する給電を断にする。

室内用マイクロコンピュータ４には、ＣＰＵか周波数設
定手段３として機能するようなソフトウェアが構築され
ている。即ち、周波数設定手段３は、室温センサーから
出力される室温検出信号Ｔ　と、室内温度値を設定する
ための温度設定器２から出力される温度設定値信号Ｔ８
とを読込む。

そして、温度設定値Ｔ８を室温制御の目標値とし、温度
設定値Ｔ８と室温検出値Ｔ、との間の差分を求め、この
求めた差分に対応するインバータ装置１２の運転周波数
を演算する。周波数設定手段３は、上記演算の結果得ら
れた運転周波数てインバータ装置１２を駆動すべくイン
バータ装置１２に対して周波数指令信号を出力するとと
もに、室外用マイクロコンピュータ５の周波数判別手段
６に対しても上記周波数指令信号を出力するようになっ
ている。

室外用マイクロコンピュータ５には、ＣＰＵか上記周波
数判別手段６、ロック判別手段７及び過負荷判別手段９
として機能するようなソフトウェアか構築されている。

室外用マイクロコンピュータ５は、上記周波数判別手段
５、ロック判別手段７及び過負荷判別手段９として機能
するＣＰＵとともに、記憶手段８をも備えている。記憶
手段８は、例えば第２図にて図示するような圧縮機回転
数Ｈ（即ち、インバータ装置１２の運転周波数）と圧縮
機吐出温度Ｔ、との間の関係を示した特性値データを記
憶している。

ここで、第２図にて図示した圧縮機回転数Ｈと圧縮機吐
出温度Ｔ、との間の関係を示した特性図について詳述す
る。

第２図において、破線にて示す直線■は、圧縮機１１の
高周波数時数高吐出温度値を示しており、この直線■は
、第２回分号Ｈｓにて示す周波数しきい値（例えば２０
Ｈｚ）よりも高い周波数領域において圧縮機１１の回転
数Ｈ（：インバータ装置１２の運転周波数）の大きさ如
何に関係なく、圧縮機１１の吐出側の圧力を一定値以下
に抑制する制御を行うために、最大許容吐出圧力に対応
する最高吐出温度値Ｔ＊をしきい値として設定したもの
である。即ち、直線■は、第２回分号Ｈｓにて示す周波
数しきい値（例えば２０Ｈｚ）よりも高い周波数領域に
おいて、圧縮機１１の通常運転領域Ａと、圧縮機１１の
過負荷運転領域Ｃとの境界を示している。一方、実線に
て示す直線■は、第２間荷号Ｈ３にて示す周波数しきい
値（例えば２０Ｈｚ）よりも低い周波数領域で、空気調
和装置の低周波数時最高吐出温度値、換言すれば、正常
な空気調和装置が最大負荷にて上昇し得る最高吐出温度
値Ｔ＊を示している。即ち、吐出温度検出値Ｔ　が、１
本より大きければ、圧縮機１１の運転状態は、領域Ｂに
存することとなり、圧縮機１１はロック状態にあること
となる。なお、第２図にて示したデータは、記憶手段８
内にテーブルの形式で格納されている。

周波数判別手段６は、周波数設定手段３からインバータ
装置１２を制御するための周波数指令信号か出力される
と、この周波数指令信号に基づいて圧縮機１１の回転数
Ｈ（＝インバータ装置１２の運転周波数）が第２図にて
図示した周波数しきい値Ｈ８より高いか否かを判別する
。周波数判別手段６は、Ｈ≦Ｈ８と判別したときには、
圧縮機１１の運転状態は第２間荷号Ｈ８にて示す破線よ
り左方の領域にあることとなるから、Ｈ≦Ｈ８と判別し
たことを報知する信号を、ロック判別手段７に出力する
。一方、周波数判別手段６がＨ＞Ｈ８と判別したときに
は、圧縮機１１の運転状態は第２間荷号Ｈ８にて示す破
線より右方の領域にあることとなるから、Ｈ＞Ｈ８と判
別したことを報知する信号を、過負荷判別手段９に出力
することとなる。

ロック判別手段７は、周波数判別手段６からＨ≦Ｈ８と
判別したことを報知する信号が与えられたときに制御動
作を開始する。即ち、吐出温度センサ１０から出力され
る吐出温度検出値ＴＤを読込んで、この読込んたＴＤか
記憶手段８に記憶されている領域Ｂ内にあるか否か（即
ち、圧縮機１１かロックされているか否か）を判断する
。そしてこの判断の結果、吐出温度検出値Ｔ、が領域Ｂ
内にあると認識すると、圧縮機１１がロックしたと判定
してインバータ装置１２に駆動停止指令信号を出力する
。

過負荷判別手段９は、周波数判別手段６からＨ＞Ｈ８と
判別したことを報知する信号が与えられたときに制御動
作を開始する。即ち、吐出温度センサ１０から出力され
る吐出温度検出値Ｔ、を読込んで、この読込んだＴＤが
記憶手段８に記憶されている領域Ｃ内にあるか否か（即
ち、圧縮機１１が過負荷状態か否か）を判断する。そし
てこの判断の結果、吐出温度検出値Ｔ、が領域Ｃ内にあ
ると認識すると、圧縮機１１が過負荷状態になったと判
定してインバータ装置１２に駆動停止指令信号を出力す
る。

次に、上記第１図にて図示した構成の空気調和装置の制
御系の制御動作について、第３図にて図示したフローチ
ャートを参照しながら以下に説明する。

オペレータか空気調和装置の駆動電源を投入することに
よって、室内用マイクロコンピュータ４及び室外用マイ
クロコンピュータ５は夫々制御動作を開始するためにス
タンバイ状態となる。周波数設定手段３が室温センサー
から出力された室温検出値Ｔ　と温度設定器２から出力
された温度段定値Ｔｓとからインバータ装置１２の運転
周波数を算出し、この算出した運転周波数に基づいて周
波数指令信号を出力すると、周波数判別手段６は、圧縮
機１１の回転数Ｈ（即ち、インバータ装置１２の運転周
波数）を示す周波数指令信号を読込む（ステップ３１）
、ステップ３１にて周波数判別手段６による周波数指令
信号の読込みか行なわれると、ロック判別手段７と過負
荷判別手段９とは、夫々吐出温度センサー０から出力さ
れた吐出温度検出値ＴＤを読込む（ステップ３２）。ス
テップ３２にてロック判別手段７と過負荷判別手段９と
による吐出温度検出値Ｔ、の読込みか行なわれると、周
波数判別手段６は、ステップ３１にて読込んた圧縮機１
１の回転数Ｈか、Ｈ≦Ｈ８か又はＨ＞Ｈ（ここで、Ｈ８
は例えば２０Ｈｚに設定されている）かを判別すべく、
記憶手段８に記憶されている第２図にて示したデータを
読出す（ステップ３３）。ステップ３３にて示した処理
を行なった結果、Ｈ≦Ｈ８であると判定すると、周波数
判別手段６はＨ≦Ｈ８であると判定したことをロック判
別手段７に報知する（ステップ３４）。ステップ３４に
て、Ｈ≦Ｈ８と判定したことを示す信号が周波数判別手
段６から与えられると、これによりロック判別手段７は
制御動作を開始する。即ち、ロック判別手段７は、記憶
手段８から第２図にて示したデータを読出して、ステッ
プ３２にて読込んた吐出温度検出値Ｔ、かＴ　　＞１本
　（：Ｔ＊は直線■て示される）か否かを判断する（ス
テップ３８）。ステップ３４にて、周波数判別手段６か
Ｈ≦Ｈ８であると判断したときの圧縮機１１の運転状態
は、第２回行号Ｈ８にて示す破線を中心としてそれより
も左方に存在していることとなる。よってロック判別手
段７は、ステップ３２にて読込んた吐出温度検出値Ｔ、
が、第２図直線■にて示される既述の吐出温度しきい値
Ｔ＊　（即ち、低周波数時最高吐出温度値■）よりも高
いか否かをステップ３８にてチエツクするわけである。

ステップ３８において、 Ｔ　　＞１本であると判断すれば、圧縮機１１の運り 転状態は、第２図領域Ｂにあるはずであるから、圧縮機
１１はロックされていると判定する（ステップ３９）。

即ち、直線■は、既述のように、Ｈ≦Ｈ８の領域におい
て、空気調和装置の低周波数時最高吐出温度値Ｔ＊、換
言すれば、正常な空気調和装置が最大負荷にて上昇し得
る最高吐出温度値１本を示している。従って、前記吐出
温度検出値Ｔ　がこの直線■で示される１本よりも太き
いということは、圧縮機１１がロックされた状態でイン
バータ装置１２から圧縮機モータＣＭに対する通電が継
続していることを意味している。圧縮機１１がロックさ
れているにも拘らず、圧縮機モータＣＭの巻線への通電
か継続すると、既述のように冷媒による巻線の冷却が行
なわれないために巻線温度が上昇し、熱伝導によって圧
縮機１１の吐出側の温度が上昇し、吐出温度検出値Ｔ、
か領域Ｂ内に到達してしまうこととなる。ステップ３９
にて、ロック判別手段７が圧縮機１１のロックを判定す
ると、巻線温度の上昇によって圧縮機モータＣＭが損傷
を受けるのを防止すべく、インバータ装置１２に対して
駆動停止指令信号を出力する（ステップ３７）。ロック
判別手段７がステップ３８において、Ｔ　５１本である
と判断したときには、圧縮機１１の運転状態は第２図領
域Ａにあるはずであるから、圧縮機１１はロックされて
いないと判断してステップ３１に移行することとなる。

一方、ステップ３３にて示した処理を行なった結果、Ｈ
＞Ｈ８であると判定すると、周波数判別手段６はＨ＞Ｈ
８であると判定したことを過負荷判別手段９に報知する
（ステップ３４）。ステップ３４にて、Ｈ＞Ｈ８と判定
したことを示す信号が周波数判別手段６から与えられる
と、これにより過負荷判別手段９は制御動作を開始する
。即ち、過負荷判別手段９は記憶手段８から第２図にて
示したデータを読出して、ステップ３２にて読込ん＊ た吐出温度検出値Ｔ　か、Ｔ　　＞Ｔ　　（：Ｔ＊はＤ 直線■で示される）か否かを判断する（ステップ３５）
。ステップ３４にて周波数判別手段６がＨ＞Ｈ８である
と判断したときの圧縮機１１の運転状態は、第２間荷号
Ｈ８にて示す破線を中心としてそれよりも右方に存在し
ていることとなる。

よって、過負荷判別手段９は、ステップ３２にて読込ん
だ吐出温度検出値Ｔ、か、第２図直線■にて示される既
述の吐出温度しきい値Ｔ”　　（即ち、高周波数時最高
吐出温度値■）よりも高いか否かをステップ３５にてチ
エツクするわけである。過負荷判別手段９がステップ３
５において、ネ ＴＤ＞Ｔ　であると判断したときには、圧縮機１１の運
転状態は、第２図領域Ｃにあるはずであるから、圧縮機
１１は過負荷になっているものと判定する（ステップ３
６）。即ち、直線■は、既述のように、第２回行号Ｈｓ
にて示す周波数しきい値（例えば２０Ｈｚ）よりも高い
周波数領域において、圧縮機１１の回転数Ｈ（ごインバ
ータ装置１２の運転周波数）の大きさ如何に関係なく、
圧縮機１１の吐出側の圧力を一定値以下に抑制する制御
を行なうために、最大許容吐出圧力に対応する最高吐比
温度値Ｔ本をしきい値として設定されたものである。従
って、前記吐出温度検出値Ｔ　がこの直線■て示される
１本よりも大きいということは、圧縮［１１の吐出圧力
が前記最大許容吐出圧力を越えている状態、即ち、圧縮
機１１が過負荷になっていることを意味している。よっ
て、圧縮機１１の吐出圧力を前記最大許容吐出圧力以下
に制御すべく、即ち、圧縮機１１の運転状態を第２図領
域Ａ内とすべく、過負荷判別手段９はインバータ装置１
２に対して駆動停止指令信号を出力することとなる（ス
テップ３７）。過負荷判別手段９がステップ３５におい
て、 Ｔ　５１本であると判断したときには、圧縮機１１の運
転状態は第２図領域Ａにあるはずであるから、圧縮機１
１は過負荷状態にないと判断してステップ３１に移行す
ることとなる。

以上説明したように、本発明に従う一実施例によれば、
周波数判別手段６から出力されたインバータ装ｆ＆１２
の運転周波数Ｈか、周波数しきい値Ｈ８よりも高い領域
にあると過負荷判別手段９か判断したときには、過負荷
判別手段９は吐出温度センサ１０から出力される吐出温
度検出値Ｔｏを読込むことによって圧縮機１１吐出側の
圧力を所定値以下に抑制すべくインバータ装置１２を制
御し、周波数判別手段６から出力されたインバータ装置
１２の運転周波数Ｈが、周波数しきい値Ｈ８よりも低い
領域にあるとロック判別手段７が判断したときには、ロ
ック判別手段７は吐出温度センサ１０から出力される吐
出温度検出値Ｔ、を読込むことによって圧縮機１１がロ
ックされているか否かを判断し、圧縮機１１がロックさ
れていると判定したときには、圧縮機モータＣＭへの通
電を遮断すべくインバータ装置１２を制御することとし
たので、圧縮機１１か過負荷状態になることを防止でき
るとともに、圧縮機１１がロック状態になったときにこ
のロック状態を確実に検出てき、もって圧縮機モータＣ
Ｍが損傷するのを防止できるようになった。なお、圧縮
機１１のロック状態を検出することにより、冷凍サイク
ル２０からの冷媒抜けの検知も可能となった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、制御信号から求
まるインバータ装置の運転周波数の値か予め設定された
周波数しきい値より低い領域にあるときに、前記周波数
しきい値より高い領域にある吐出温度基準値より低く設
定された吐出温度基準値と吐出温度検出値とを比較し、
前記吐出温度検出値が前記低く設定された吐出温度基準
値よりも高いときには、圧縮機を停止させることとした
ので、圧縮機が通常時よりも低周波数の電力によって駆
動されているときに、圧縮機のロックが確実に検出でき
るようになり、もって巻線が発熱して圧縮機モータが損
傷するのを防止することが可能な空気調和装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に従う空気調和装置の全体
的な構成を示したブロック図、第２図は、本発明の一実
施例に従う圧縮機回転数（即ち、インバータ装置の運転
周波数）と圧縮機吐出温度との間の関係を示した特性図
、第３図は、本発明の一実施例に従う空気調和装置の制
御系の制御動作を示したフローチャートである。 ５・・・室外用マイクロコンピュータ、６・・周波数判
別手段、７・・・ロック判別手段、８・・・記憶手段、
９・・・過負荷判別手段、１０・・・吐出温度検出セン
サ、１１・・・圧縮機、１２・・・インバータ装置、２
０・・・冷凍サイクル、ＣＭ・・・圧縮機モータ。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 圧縮機を含む冷凍サイクルと、 外部からの制御信号を受けて、前記圧縮機に交流電力を
   周波数制御して給電するインバータ装置と、 前記圧縮機の冷媒吐出側の温度を検出して出力する吐出
   温度検出手段と、 前記制御信号から求まる前記インバータ装置の運転周波
   数の値が予め設定された周波数しきい値より低い領域に
   あるときに、前記周波数しきい値より高い領域にある吐
   出温度基準値より低く設定された吐出温度基準値と前記
   吐出温度検出値とを比較し、前記吐出温度検出値が前記
   低く設定された吐出温度基準値よりも高いときには、圧
   縮機を停止させる制御手段と、 を備えたことを特徴とする空気調和装置。