JPH0559335B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、可変速可能な圧縮機を備え、室内機
と室外機に分離配置される空気調和機に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、インバータ装置等を用いて圧縮機を可変
速し、空調能力を可変とした空気調和機において
は、冷凍サイクル中の冷媒循環量が大幅に変化す
ることや、圧縮機の可変速機構が複雑である等の
関係から種々の保護装置が設けられている。

例えば、特開昭58−18046号公報には空気調和
機を流れる電流値が所定量を越えると圧縮機の速
度を一定値だけ低下させ過大電流が流れないよう
に保護する保護装置が示されている。また、特開
昭57−67736号公報には室内熱交換器温度が冷房
時に所定値以下又は暖房時に所定値以上となると
圧縮機の最大速度を制限し、熱交換器の凍結、高
圧圧力の過昇を保護する保護装置が示されてい
る。

ところで、このような空気調和機において室内
機及び室外機が分離配置されている場合、空気調
和機を過大電流から保護する保護装置は室外機に
室内熱交換器温度の異常を保護する保護装置は、
室内機に設けられる。（以下前者を室外保護装置、
後者を室内保護装置という。）また、室内機側か
らは室温と設定温度の差等の室内空調負荷を基に
して決められた圧縮機速度信号が室外機に供給さ
れている。そして、室内保護装置が動作した場
合、この室内機から室外機へと送られる圧縮機速
度信号に含まれる速度指令データを所定値だけ減
ずるようにして圧縮機の速度を低下させる。

また、室外保護装置が動作した場合、室内機か
らの圧縮機速度信号とは無関係に、実際の圧縮機
の速度から所定値だけ速度を低下させる。

しかしながら、このような空気調和機では、室
外保護装置が動作後、すなわち、室外保護装置の
動作により圧縮機の速度が室内機からの速度指令
データよりも所定値だけ低下した状態の時に、室
内保護装置が動作しても、この室内機側の保護動
作は速度指令データを変化させるけで実際の圧縮
機速度の減少には有効に働かないという問題があ
つた。

すなわち、室内保護装置が速度指令データを室
外機に送信しても、室外機ではすでに速度指令デ
ータとは無関係に圧縮機速度を減少させているた
め、室内機からの速度指令データがこの減少させ
られた圧縮機速度を割るまでは室内機からの圧縮
機の速度減少動作は働かないことになる。

このため、室内保護装置の保護動作に遅れを生
じ、保護装置があるにもかかわらず空気調和機が
故障してしまうという事態が発生するおそれがあ
つた。

〔発明の目的〕

本発明は室内機、室外機両方の保護装置が動作
しても遅れることなく保護動作を行ないうる空気
調和機を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、室内熱交換器を収納する室内機と、
可変速可能な圧縮機及び室外熱交換器を収納する
室外機とに分離配置され、室内機側の室内温度と
設定温度の差を基に圧縮機の速度を決定する空気
調和機において、室内機に室内熱交換器の温度か
ら冷凍サイクルの異常を検出する室内保護手段を
設け、室外機に圧縮機を可変速駆動させるインバ
ータ装置の入力電流値から過電流異常を検出する
室外保護手段を設け、両保護手段の動作時には両
保護手段の圧縮機速度低下値を加算した値だけ圧
縮機の速度を低下させる加算手段を設け、室内保
護手段の検出周期を室外保護手段の検出周期より
も長く設定した空気調和機である。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第１図乃至第４図に基づい
て説明する。圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器
３、暖房用減圧装置４、冷房用減圧装置５、室内
熱交換器６は順次配管により連通されてヒートポ
ンプ式冷凍サイクルを構成している。室内熱交換
器６と室室外熱交換器７にはそれぞれ室内送風機
８、室外送風機９が対向して設けられている。ま
た、この冷凍サイクルは、四方弁２を切り換える
ことにより冷媒の流通方向が逆となり、冷房・暖
房が可能となつている。なお、冷房時には暖房用
減圧装置４は並列に設けられて逆止弁１１により
バイパスされ、冷房用減圧装置５のみが有効とな
り、暖房時には逆に冷房用減圧装置５は逆止弁１
２によりバイパスされ、暖房用減圧装置４のみが
有効となる。

そして、圧縮機１、室外熱交換器３、室外送風
機９は屋外に配置される室外機２０に収納され、
室内熱交換器６、室内送風機８は屋内に配置され
る室内機２１に収納され、室内・外機は冷凍サイ
クル用配管２２及び後述する信号線２３とで接続
されている。室外機２０内の圧縮機１は商用電源
４０からの交流を整流後、可変周波数交流を発生
するインバータ装置２４によつて可変速駆動され
る。

また、室内機２１内の室内熱交換器６には室内
熱交換器温度センサ２５が、室内熱交換器６の吸
込側には室温センサ２６が取り付けられている。
室温センサ２６は使用者により設定可変な室温設
定器２７とともに負荷対応速度指令手段２８に入
力されている。負荷対応速度指令手段２８は例え
ば特開昭57−67735号公報に示されるように室温
と設定温度の差及び室温の時間変化の割合等から
圧縮機の速度、すなわち、インバータ装置２４の
出力周波数を決定し、速度指令データＦとして出
力する。この負荷対応速度決定手段２８の出力は
圧縮機速度信号として室外機２０へと送られる。

そして、室内熱交換温度センサ２５は室内保護
手段２９へと入力され、あらかじめ定められた設
定値と検出温度が比較、処理される。この室内保
護手段２９の動作を暖房時を例にとり第２図、第
３図に基づいて説明する。まず、室内熱交換器温
度センサ２５で検出された熱交温度は設定温度
T₁，T₂と比較され第２図に示すＡ，Ｂ，Ｃゾー
ンのいずれに属するかが判断される。（第３図ブ
ロツクF₁）そしてゾーンがＡの場合、保護動作
が必要と判断し、次の処理へと進む。（判断ブロ
ツクF₂）次のブロツクF₃では圧縮機の速度低下
量ＮをNa（所定値）とし、続くブロツクF₄で室外
機へと低下量Ｎ、すなわちNaを指令し、ブロツ
クF₅へと進む。ブロツクF₅では所定時間の遅延
時間を設け、次のブロツクF₆で再びゾーン検出
を行なう。そして、判断ブロツクF₇では、ブロ
ツクF₆で検出されたゾーンがＡゾーンか否かが
判断される。この判断の結果がYesの場合、圧縮
機の速度低下量ＮにＮ＋Naを代入し新たなＮが
決定される。すなわち、圧縮機の速度を所定量
Na低下させたにもかかわらずＡゾーンを脱しな
い場合、その状態からさらにNaだけ圧縮機の速
度を低下させれようになつている。ブロツクF₉
ではこの低下量が加算された速度低下量が出力さ
れる。

また、判断ブロツクF₇でのゾーン判断がＡゾ
ーン以外となつた場合、判断ブロツクF₁₀へと進
み、F₁₀ではゾーンがＢか否かが判断される。そ
してゾーンがＢであれば保護継続の必要有りとし
て圧縮機の速度低下量Ｎを変化させず、そのまま
の状態を保持する。ブロツクF₁₀でＢゾーン以外、
すなわちＣゾーンと判断されると、もはや保護は
不要として速度低下量ＮをＯとし（ブロツクF₁₁）
室外機へと指令する。（ブロツクF₁₂）そして、ブ
ロツクF₁₂からは再びブロツクF₁のゾーン検出と
戻りモニタリングが継続される。

次に室外機２０の構成について説明する。室外
機２０内には圧縮機１を可変速駆動させるインバ
ータ装置２４、このインバータ装置２４に電力を
供給する交流電源４０からの入力電流に比例した
信号を出力する電流センサ３０、このセンサ３０
からの信号により電流値を検出する電流検出回路
３１、電流検出値を設定値と比較し、過電流異常
を検出し、速度低下信号Ｍを出力することにより
保護動作する室外保護手段３２、この室外保護手
段３２からの室外速度低下量指令Ｍ及び室内機２
１の室内保護手段２９からの室内速度低下指令Ｎ
が入力される加算手段３３、加算手段３３からの
出力及び室内機２１の負荷対応速度指令手段２８
からの圧縮機速度信号が入力される速度決定手段
３４が設けられている。室外保護手段３２の動作
は室内保護手段２９と略同一内容であり、第３図
に示す電流値によるゾーンの区分と、圧縮機速度
低下量が異なるにすぎない。具体的には、室内保
護手段２９による１回の圧縮機の速度低下量が
Naであるのに対し、室外保護手段３２の１回の
圧縮機の速度低下量がMa（Ma＞Na）となる。

そして、室外保護手段３２はこの速度低下量を
室外速度低下量指令Ｍとして出力する。この室外
保護手段３２の動作フローチヤートは第３図の室
内保護手段２９のフローチヤート中のＮをＭに、
NaをMaに、T₁をT₂（T₁＞T₂）に変更すること
により得られる。

なお、室内保護手段２９と室外保護手段３２の
各種Na、Ma及びT₁、T₂の大小関係の相違は室
内熱交換器温度の異常よりも電流値の異常のほう
がより緊急を要する異常という判断に基づいてい
る。

室内速度低下指令Ｎと室外速度低下指令Ｍを入
力とする加算手段３３は両指令の速度低下量Ｎと
Ｍを加算し、（Ｎ＋Ｍ）を加算出力として速度決
定手段３４へ供給する。速度決定手段３４は室内
の負荷対応速度指令手段２８の出力する圧縮機速
度信号の速度指令データＦから加算手段３３の出
力する加算出力（Ｎ＋Ｍ）を減じた値｛Ｆ−（Ｎ
＋Ｍ）｝を算出し、圧縮機速度が、この値｛Ｆ−
（Ｎ＋Ｍ）｝となるようにインバータ装置２４の出
力を制御する。

以下、本実施例の動作を説明する。

室外機２０、室内機２１両方が正常動作時には
室内保護手段２９、室外保護手段３２のいずれも
保護動作を行なわず、それぞれの速度低下指令
Ｎ、Ｍは０である。したがつて加算手段３３から
は加算出力Ｎ＋Ｍ＝０が出力され、速度決定手段
３４は負荷対応速度指令手段２８の指令する速度
指令値Ｆとなるように圧縮機を駆動する。そし
て、運転中、電流値が増加し、第３図Ａゾーンへ
と突入した場合、室外保護手段３２が動作し、速
度低下指令ＭをMaとして出力する。この時室内
保護手段２９が動作していなければＮ＝０である
から、加算手段３３の加算出力はMaとなる。従
つて、速度決定手段３４は室内機２１からの速度
指令値ＦからMaだけ減少させた値、すなわち
（Ｆ−Ma）の速度で圧縮機が回転するようにイ
ンバータ装置２４を制御する。さらに所定時間
T₂経過後も電流値がＡゾーンから低下しなけれ
ば室外保護手段３２の速度低下指令Ｍは2Maと
なり圧縮機１の速度はさらにMaだけ低下させら
れる。

また、室外保護手段３２が動作中に室内熱交換
器温度が上昇し（暖房時）Ａゾーンに入ると、室
内保護手段３３からの速度低下指令ＮはNaとな
り、加算手段３３は（Ｍ＋Na）を出力する。こ
の結果、圧縮機１の速度は｛Ｆ−（Ｍ＋Na）｝に
減少させられ室内・外ともに十分に保護できる値
に圧縮機速度が低下させられる。

以上のように本実施例においては室内機、室外
機の両方の保護装置が同時に動作した場合には、
両保護装置の保護動作が有効に働くため、冷凍サ
イクル機器の保護を確実に行ないうる。尚、上記
実施例の加算動作の他の方法として、実際の圧縮
機の運転状況（回転速度＝周波数）を室外機から
室内機に転送し、室内機内での異常時にはこの運
転状況データを用いて圧縮機の速度を決定するこ
とにより加算動作を行う方法もあり、この室内
機、室外機間の信号転送に、例えば特開昭59−
46439号公報に示されるようなシリアル信号転送
装置を用いると配線数を少なくすることができ
る。

以下、第５図乃至第６図に基づいて上述した他
の加算動作を実施する場合の構成・作用を説明す
る。

室内機４０内には室温センサ４１、室内熱交セ
ンサ４２、室温設定器４３、室内フアン４４及び
マイクロコンピユータとその周辺回路からなる室
内側制御器４５が収納されている。

室内側制御器４５は室温センサ４１、室温設定
器４３、室内熱交センサ４２が入力され、室内フ
アン４４を制御するとともに、室外機５０内の室
外側制御器５１と信号の受授を行なう。室外機５
０内には室外側制御器５１の他に、電流センサ５
２、室外フアン５３、四方弁５４、圧縮機５５、
及びインバータ装置５６が収納されている。室外
側制御器５１は電流センサ５２及び室内側制御器
４５からの運転指令信号を入力とし、室内側制御
器４５へと圧縮機の実際の運転速度を示す、運転
状況信号を送るとともに、室外フアン５３、四方
弁５４、インバータ装置５６を制御している。ま
た、圧縮機５５は室外側制御器５１からの指令周
波数に応じた交流を出力するインバータ装置５６
により駆動される。

次に第６図に示すフローチヤートにより室内側
制御器４５の制御動作、特に圧縮機の速度制御に
関する部分を説明する。

まず、判断ブロツクP₁では室内熱交換器の温
度TCがＡ，Ｂ，Ｃゾーン（第２図に基づく）の
いずれに属するかが判断され、Ａゾーンの場合ブ
ロツクP₄へ、Ｂゾーンの場合ブロツクP₃へ、Ｃ
ゾーンの場合ブロツクP₂へと移る。

ＣゾーンのブロツクP₂では室温Taと設定温度
T₅の差等によつて求められる空調負荷に応じて
圧縮機速度であるインバータ装置出力周波数Ｆが
決定される。すなわち、Ｃゾーンでは保護動作は
行なわれない。そして、次の判断ブロツクP₅で
は、ブロツクP₂で決定されたインバータ装置の
出力Ｆと現在室内機から室外機へと指令されてい
るインバータ装置出力fnとの大小比較が行なわ
れ、その大小関係に応じてブロツクP₆〜P₈へと
分岐する。fn＞Ｆの場合、ブロツクP₆で周波数を
fnより１段階下のfn−１へと減少させるためにｆ
＝fn−１とする。また、fn＝Ｆの場合、ｆ＝fnと
し変化させない。（ブロツクP₇）そしてfn＜Ｆの
場合、ブロツクP₈で周波数をfnより１段階上のfn
＋１へと増加させるためにｆ＝fn＋１とする。

このＣゾーンの場合におけるブロツクP₅〜P₈
は、インバータ出力周波数、すなわち圧縮機の回
転速度を急速に上昇、下降させることなく一定時
毎に１段階ずつ周波数を変化させるためのもの
で、保護動作後の復帰時に有効である。

次にＢゾーンの場合、判断ブロツクP₁からブ
ロツクP₃へと移り、ｆ＝fnとされ、現在の室内機
からの指令周波数が維持される。また、Ａゾーン
の場合、保護動作が必要と判断され、室外機から
室内機へと転送されてくる実際のインバータ出力
周波数f_Rから１段階下げたf_R−１をｆに代入す
る。このブロツクP₄でのｆ＝f_R−１が加算動作に
相当する。

そして、ブロツクP₃，P₄，P₆，P₇，P₈はすべ
てブロツクP₉へと移り、ブロツクP₉では各ブロ
ツクで決定されたｆを再びfnへと代入し、ブロツ
クP₁₀へと移行する。ブロツクP₁₀ではブロツクP₉
で決定されたfnを室外側制御器へと運転指令とし
て送信する。そして、送信後所定時間の遅延（数
十秒）後（ブロツクP₁₁）、再び室外機からの運転
状況信号f_Rを読み取り（ブロツクP₁₂）、再びブロ
ツクP₁へと戻る。

また、室外側制御器５１は数秒間隔で電流セン
サ５２の検出値をモニタし、検出値に応じて従来
同様に保護動作を行なう。この保護作用により室
内機４０からの運転指令信号fnよりも圧縮機の速
度を低下させた場合、その低下させた後の周波数
f_Rを運転状況信号として室内機に供給する。そし
て室内機からの運転指令信号fnとf_Rを比較し、そ
の値の小さい方の周波数を選択し、インバータ装
置５６出力がこの周波数となるように制御する。

この加算動作においては、室外機側から実際の
圧縮機速度を室内機に転送し、室内機側での保護
動作時には、この実際の圧縮機速度から保護動作
分だけ圧縮機速度を低下させるように運転指令信
号を送るとともに、室外機では室内機からの運転
指令信号と実際の圧縮機速度の低い方を選択する
ように構成したため、室内機・室外機の両方の保
護装置が動作時には、両方の圧縮機速度低下量が
加算され、十分な保護が可能となるとともに室内
機から室外機への信号は運転指令信号だけで済む
ため、信号の長さが短かくて済むという効果があ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、室内・外に分離配置される室
内機、及び室外機にそれぞれ異常発生時に圧縮機
の速度を所定値だけ低下させる室内保護手段と室
外保護手段を設けるとともに、両保護手段が動作
時には両保護手段の圧縮機速度低下値を加算した
値だけ圧縮機の速度を低下させる加算手段を設け
たため、室内機、室外機両方の保護装置が動作し
ても遅れを生じることなく圧縮機の速度を必要量
だけ低下させることができ、素早く空気調和機全
体の保護が可能となり、さらに、検出値が遅く保
護動作を開始してから安定状態に復帰するまで長
い時間を要し、短時間では保護制御の反応が得ら
れず、短時間毎の異常検出を行うと逆に安定しな
い室内熱交換器温度による冷凍サイクルの異常検
出と、検出値の変化が速く短時間毎の緊急対応を
必要とするインバータ装置の入力電流値による圧
縮機モータの異常検出のそれぞれの適応させて検
出周期を異ならせているので、それぞれの異常検
出内容に応じた周期で適切な保護制御が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る空気調和機の
冷凍サイクル及び制御ブロツクを概略的に示す
図、第２図は室内熱交換温度を複数ゾーンに分け
た状態を示す図、第３図は室内機の保護装置の動
作を示すフローチヤート、第４図は電流値を複数
ゾーンに分けた状態を示す図、第５図は他の加算
動作を実施する空気調和機の制御ブロツク図、第
６図は同空気調和機の室内側制御器の動作を示す
フローチヤート。 １…圧縮機、３…室外熱交換器、６…室内熱交
換器、２５…室内熱交換器温度センサ、２６…室
温センサ、２７…室温設定器、２９…室内保護手
段、３０…電流センサ、３２…室外保護手段、３
３…加算手段、３４…速度決定手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可変速可能な圧縮機、室外熱交換器、減圧装
   置、室内熱交換器等を順次連通してなる冷凍サイ
   クルを有し、前記室内熱交換器を収納する室内機
   と、前記圧縮機及び前記室外熱交換器を収納する
   室外機とに分離配置され、前記室内機側の室内温
   度と設定温度の差を基に前記圧縮機の速度を決定
   する空気調和機において、 前記室内機に室内熱交換器の温度から冷凍サイ
   クルの異常を検出する室内保護手段を設け、前記
   室外機に前記圧縮機を可変速駆動させるインバー
   タ装置の入力電流値から過電流異常を検出する室
   外保護手段を設け、前記両保護手段の動作時には
   両保護手段の前記圧縮機速度低下を値加算した値
   だけ前記圧縮機の速度を低下させる加算手段を設
   け、前記室内保護手段の検出周期を前記室外保護
   手段の検出周期よりも長く設定したことを特徴と
   する空気調和機。