JPH0674576A - 空気調和装置の運転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インバータを備えた空気調和装置において、
インバータ回路部品の放熱フィン温度の過上昇による異
常停止を回避し、連続運転を確保する。 【構成】 空気調和装置の室外ユニットにおいて、室外
ファンの通風路に、インバータモジュール１とその放熱
フィン２とを配設し、放熱フィン２に、その温度を検出
するフィン温度センサＴhfを配設する。フィン温度Ｔｆ
が第１設定値Ｔs1に達すると、異常停止制御手段５２に
より、空気調和装置を異常停止させる。一方、フィン温
度Ｔｆが第１設定値よりも低い第２設定値Ｔs2以上にな
ると、インバータ周波数を通常制御による周波数値から
所定周波数だけ低減し、その後、フィン温度Ｔｆが第２
設定値Ｔs2よりも低くなるまで、インバータ周波数を一
定時間ごとに一定周波数ずつ低減する。これにより、フ
ィン温度Ｔｆが第１設定値Ｔs1に達するのを回避し、連
続運転を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮機の運転周波数を
可変に調節するインバータを備えた空気調和装置の運転
制御装置に係り、特に連続運転機能の向上対策に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、圧縮機の運転周波数を可変に
調節するインバータを備えた冷凍装置の運転制御装置と
して、例えば本出願人が平成３年特許出願第１７０１２
９号で提案するごとく、圧縮機の起動時に、インバータ
周波数を一定の加速レートで加速するとともに、インバ
ータの過電流状態を検出すると、インバータ周波数を低
減し、その後インバータ周波数の加速レートを低減する
等のいわゆる垂下制御を行うことにより、過電流状態を
解消し、もって、信頼性の向上を図ろうとするものがあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、インバータ
回路のパワートランジスタ等の電気部品を搭載したイン
バータモジュールには、高い電流が流れるため、高温に
なりやすい。そのため、インバータモジュールに放熱フ
ィンを取り付け、室外ファンの通風路に設置するように
構成されている。そして、設計上、電気部品の品質に悪
影響を及ぼすような異常高温にならないよう考慮がなさ
れているとともに、室外ファンの故障等による放熱フィ
ンの冷却不良などの原因でインバータモジュールが異常
過熱した場合には、その状態をフィンサーモで検出し、
フィンサーモが作動すると、空気調和装置の運転を停止
するようになされている。

【０００４】すなわち、図５の（ａ）〜（ｃ）に示すよ
うに、ある時刻ｔa にフィン温度Ｔｆが上限値（例えば
９０℃程度の温度）に達すると（同図の（ａ）参照）、
フィンサーモが作動し（同図（ｂ）参照）、インバータ
周波数（ステップ値）Ｎを「０」につまり空気調和装置
の運転を停止させる（同図の（ｃ）参照）。そして、そ
の後、時刻ｔb にフィン温度Ｔｆが上限値（９０℃）よ
りも低い復帰温度（例えば８０℃程度の温度）に達する
と（同図の（ａ）参照）、フィンサーモの作動が停止す
る（同図の（ｂ）参照）。また、その後、インバータ周
波数Ｎは、空気調和装置が異常停止のままのときにはそ
のまま「０」に、リトライ制御を行うものでは、自動復
帰して再び能力制御等による周波数値に制御される。

【０００５】このようなインバータモジュールの過熱状
態は、上述のごとく、通常の条件下では生じないように
考慮されており、インバータモジュールが過熱したとき
はなんらかの装置の異常と考えられるので、上記従来の
技術のような本出願人が提案するごときインバータ周波
数の低減制御をフィン温度について適用せずに、空気調
和装置を異常停止させてもそれほど不都合ではない。

【０００６】しかしながら、空気調和装置の設置場所の
状態や天候などの特殊条件下でも、インバータモジュー
ルの過熱が生じることがある。例えば、夏期に外気温度
が異常に高温となったり、室外ユニットが強い日射を受
ける場所に設置されていたり、室外ユニットの空気吸込
口を雑草が塞いでいたりするなどの特殊条件下である。

【０００７】かかる場合、インバータモジュールが過熱
するのは、１日のうち短時間に限られることが多く、最
悪でも日没後には正常な運転が可能となる場合が多い。
したがって、フィンサーモの作動に応じて空気調和装置
の運転を異常停止させるようにしただけでは、空調の快
適性が損なわれるという問題があった。

【０００８】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、放熱フィンの温度そのものを温度セ
ンサにより検出し、空気調和装置を異常停止させる判断
となる温度よりも低い所定温度に達したときに、インバ
ータ周波数の低減制御を行うことにより、フィン温度を
低下させて空気調和装置の連続運転を確保し、もって、
空調の快適性を良好に維持することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１の発明に講じた手段は、図１に示すように、室
外ユニットの室外ファンによる通風路に、圧縮機の運転
周波数を可変に調節するインバータ（１）と、該インバ
ータ（１）のパワートランジスタ等の熱を放熱するため
の放熱フィン（２）とを配設してなる空気調和装置を前
提とする。

【００１０】そして、空気調和装置の運転制御装置とし
て、放熱フィン（２）に取り付けられ、フィン温度を検
出するフィン温度センサ（Ｔhf）と、該フィン温度セン
サ（Ｔhf）の出力を受け、フィン温度が第１設定値以上
になると、空気調和装置の運転を異常停止させるよう制
御する異常停止制御手段（５２）と、上記フィン温度セ
ンサ（Ｔhf）の出力を受け、フィン温度が上記第１設定
値よりも低い第２設定以上になると、上記インバータ
（１）の周波数を所定周波数だけ低減した後、フィン温
度が上記第２設定値よりも低くなるまでの間、インバー
タ周波数を一定時間毎に一定周波数ずつ低減するよう制
御する周波数低減制御手段（５１）とを設ける構成とし
たものである。

【００１１】請求項２の発明の講じた手段は、図１の破
線部分に示すように、上記請求項１の発明において、周
波数低減制御手段（５１）によるインバータ周波数の低
減中に、フィン温度センサ（Ｔhf）の検出値が第２設定
値以下になると、所定時間の間、インバータ周波数の上
昇を制限するよう制御する上昇制限制御手段（５３）を
設けたものである。

【００１２】

【作用】以上の構成により、請求項１の発明では、空気
調和装置の通常運転中に、フィン温度が第１設定値以上
になると、異常停止制御手段（５２）により、空気調和
装置の運転が異常停止されるが、空気調和装置の異常停
止により、空調が中断され、或いは自動復帰してもすぐ
に異常停止されるなど、空調感の悪化をきたす虞れがあ
る。

【００１３】ここで、本発明では、フィン温度が第１設
定値よりも低い第２設定値以上になると、周波数低減制
御手段（５１）により、フィン温度が第２設定値よりも
低くなるまで、インバータ（１）の周波数を一定時間毎
に一定周波数ずつ低減するよう制御されるので、インバ
ータ回路の電気部品の電流が低減し、フィン温度の過上
昇が抑制され、第１設定値に達するような事態が可及的
に回避される。つまり異常停止制御手段（５２）の作動
が回避され、空気調和装置の連続運転が確保されること
になる。

【００１４】請求項２の発明では、請求項１の発明の作
用において、周波数低減制御手段（５１）による制御中
に、フィン温度が第２設定値以下になると、上昇制限制
御手段（５３）により、インバータ周波数の上昇が制限
されるので、フィン温度が安定し、周波数低減制御−通
常制御−周波数低減制御−…の頻繁な繰り返しつまり制
御のハンチングが回避されることになる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図２以下の
図面に基づき説明する。

【００１６】図２及び図３は本発明の実施例に係るイン
バータモジュール（１）の構造を示し、放熱フィン
（２）上には、インバータのシャント抵抗，放電抵抗等
の抵抗回路部品（３）と、ダイオード回路の部品を集積
してなるダイオードモジュール（４）と、パワートラン
ジスタ回路の部品を集積してなるパワートランジスタモ
ジュール（５）とが配設されている。すなわち、図示し
ないが、このインバータモジュール（１）は空気調和装
置の室外ユニットのケーシング内で、室外ファンの通風
路に設置されていて、放熱フィン（２）における室外空
気との熱交換により、各電気部品からの発熱を放熱する
ようになされている。

【００１７】また、放熱フィン（２）表面の中央部に
は、フィン温度Ｔf を検出するためのフィン温度センサ
（Ｔhf）が配設されており、このフィン温度センサ（Ｔ
hf）の信号は、図示しないが、空気調和装置のコントロ
ーラに接続されている。

【００１８】図４は、コントローラにより行われるフィ
ン温度Ｔｆに基づくインバータ周波数（ステップ値）Ｎ
の垂下制御内容を示し、同図（ａ）はフィン温度Ｔｆの
時間変化を、同図（ｂ）はそれに対応するインバータ周
波数Ｎの時間変化を示すタイムチャート図である。

【００１９】なお、インバータ周波数のステップ値Ｎ
は、最低周波数から最大周波数迄の間を数ヘルツ間隔で
２０ステップ程度に分割したものである。

【００２０】空気調和装置の運転中、インバータ周波数
を要求能力等に応じて制御しているときに、フィン温度
Ｔｆが第２設定値Ｔs2（例えば８０℃程度の温度値）以
上になると、このままでは空気調和装置を異常停止させ
る事態に陥る虞れがあると判断し、インバータ周波数Ｎ
を一定周波数に対応する２ステップだけ低減し（図中の
時刻ｔ１）、そのまま一定時間（５分間）の間運転し、
その後、５分間が経過すると、さらに２ステップだけイ
ンバータ周波数Ｎを低減する（同図の時刻ｔ２）。そし
て、５分間の間、この容量で運転を行い、５分間が経過
すると、また、インバータ周波数Ｎを２ステップ低減す
る（同図の時刻ｔ３）。

【００２１】一方、このインバータ周波数Ｎの低減によ
りインバータモジュール（１）の発熱量が低減して、フ
ィン温度Ｔｆが低下し、第２設定値Ｔs2以下になると
（同図の時刻ｔ４）、その後所定時間（１５分間）の
間、インバータ周波数Ｎをそのときのステップ値以下に
維持し、つまりインバータ周波数Ｎの上昇を制限し、そ
の後一定時間が経過すると、インバータ周波数Ｎを要求
能力に応じて制御する通常制御に切換える（図中の時刻
ｔ５）。

【００２２】なお、通常制御に切り換えてから、フィン
温度Ｔｆが第２設定値Ｔs2以上になると、上記垂下制御
が繰り返される。

【００２３】また、上記垂下制御によっても、フィン温
度Ｔｆが低下せずに上昇し、第１設定値（例えば９０℃
程度の温度値）に達すると、何等かの抑制できないトラ
ブルがあると判断し、空気調和装置の運転そのものを異
常停止させるようになされている。

【００２４】また、上記周波数低減制御手段（５１）に
よるインバータ周波数の低減は、Ｎ＝４になるまでに制
限されている。それ以上の周波数低減は、空調能力を極
端に低下させるので、空調感の悪化をきたす虞れがある
からである 上記タイムチャートにおいて、フィン温度Ｔｆが第２設
定値Ｔs2以上になったときに、フィン温度Ｔｆが第２設
定値Ｔs2よりも低くなるまで、一定時間ごとに２ステッ
プ値ずつ低減する制御によって、本発明にいう周波数低
減制御手段（５１）が構成され、フィン温度Ｔｆが第１
設定値Ｔs1に達すると空気調和装置の運転を異常停止さ
せる制御により、本発明にいう異常停止制御手段（５
２）が構成されている。また、フィン温度Ｔｆが第２設
定値Ｔs2よりも低くなってから一定時間の間その上昇を
制限する制御により、請求項２の発明にいう上昇制限制
御手段（５３）が構成されている。

【００２５】したがって、上記実施例では、空気調和装
置の通常運転中に、フィン温度Ｔｆが第１設定値Ｔs1
（上記実施例では、９０℃）以上になると、異常停止制
御手段（５２）により、空気調和装置の運転が異常停止
される。一般的に、放熱フィン（２）の形状や、放熱フ
ィン（２）への通風量等は、放熱フィン（２）上の電気
部品の品質を損なわないよう設計されているので、通常
の条件下では、フィン温度Ｔｆが過上昇することはほと
んどないが、例えば夏期に外気温度が異常に高いとき
や、雑草が茂って空気吸込口を塞いでいるような特殊な
状態が生じうる。そのような条件下では、設計上の措置
だけでは、放熱フィン（２）の温度過上昇を抑制し切れ
ないので、異常停止により、電気部品の品質悪化を防止
するものである。

【００２６】しかるに、空気調和装置の異常停止によ
り、空調が中断され、或いは自動復帰してもすぐに異常
停止されるなど、所望の空調効果が得られなくなる。し
かも、このようなフィン温度Ｔｆの異常上昇は、日中の
特に外気温度が高い数時間だけであることが多く、その
ために空調が継続できなくなるのでは、不便である。

【００２７】ここで、上記実施例では、フィン温度Ｔｆ
が第１設定値Ｔs1よりも低い第２設定値Ｔs2（上記実施
例では、８０℃）以上になると、周波数低減制御手段
（５１）により、所定周波数（上記実施例では２ステッ
プ）だけインバータ周波数が低減され、その後、フィン
温度Ｔｆが第２設定値Ｔs2よりも低くなるまで、インバ
ータ周波数Ｎが一定時間（上記実施例では、５分間）毎
に一定周波数（上記実施例では２ステップ）ずつ低減さ
れるので、パワートランジスタ等の電流が低減し、フィ
ン温度Ｔｆの過上昇が抑制される。したがって、空気調
和装置の連続運転が確保され、空調の快適性が維持され
る。

【００２８】その場合、このようなフィン温度Ｔｆの上
昇を招く原因は依然として存在するが、たかだか数十分
に一度程度の垂下制御を行うことで、フィン温度Ｔｆは
最大限８７〜８９℃前後に維持される。そして、日中の
特に外気温度が高い時間帯が過ぎるか夜間になると、通
常制御を行ってもインバータモジュール（１）が異常過
熱する虞れはなくなる。

【００２９】特に、周波数低減制御手段（５１）の制御
中に、フィン温度Ｔｆが第２設定値Ｔs2以下になると、
上昇制限制御手段（５３）により、インバータ周波数Ｎ
の上昇を制限することにより、垂下制御−通常制御−垂
下制御−…の頻繁な繰り返しつまり制御のハンチングを
防止することができる利点がある。

【００３０】なお、上記実施例では、５分間に２ステッ
プずつインバータ周波数Ｎを低減させるようにしたが、
本発明はかかる実施例に限定されるものではない。しか
し、余りに一定時間が短いと、ハンチング状態になり、
反面、余りに一定時間が長いとフィン温度Ｔｆを十分低
下させることができない状態も生じうる。したがって、
通常、一定時間としては数分程度が適当であり、インバ
ータ周波数Ｎの上昇制限を行う所定時間は１５分前後が
適当である。

【００３１】また、上記実施例のように、垂下制御にお
けるインバータ周波数Ｎに下限値（Ｎ＝４）を設けるこ
とで、極端な能力不足による空調感の悪化を抑制しう
る。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、室外ユニットの室外ファンによる通風路に、圧
縮機の運転周波数を可変に調節するインバータとインバ
ータのの熱を放熱するための放熱フィンとを配設してな
る空気調和装置の運転制御装置として、放熱フィンに、
フィン温度を検出するフィン温度センサを取り付け、フ
ィン温度が第１設定値以上になると、空気調和装置の運
転を異常停止させるとともに、フィン温度が第１設定値
よりも低い第２設定以上になると、インバータ周波数を
所定周波数だけ低減した後、フィン温度が第２設定値よ
りも低くなるまでの間、インバータ周波数を一定時間毎
に一定周波数ずつ低減させるようにしたので、フィン温
度を第１設定値以下に維持することにより、空気調和装
置の異常停止を可及的に回避して、空気調和装置の連続
運転を確保することができ、よって、空調の快適性を良
好に維持することができる。

【００３３】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
において、インバータ周波数の段階的な低減中に、フィ
ン温度が第２設定値以下になると、その後所定時間の間
インバータ周波数の上昇を制限するようにしたので、フ
ィン温度が安定し、周波数低減制御−通常制御−周波数
低減制御−…の頻繁な繰り返しによる制御のハンチング
を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の構成を示すブロック図である。

【図２】実施例に係るインバータモジュールの平面図で
ある。

【図３】インバータモジュールの側面図である。

【図４】垂下制御におけるフィン温度とインバータ周波
数の時間変化を示すタイムチャート図である。

【図５】従来のフィンサーモ制御におけるフィン温度，
異常信号及びインバータ周波数の時間変化を示すタイム
チャート図である。

【符号の説明】

１ インバータ ２ 放熱フィン ５１ 周波数低減制御手段 ５２ 異常停止制御手段 ５３ 上昇制限制御手段 Ｔhf フィン温度センサ

フロントページの続き (72)発明者 室 昇一 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 宮田 賢治 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室外ユニットの室外ファンによる通風路
   に、圧縮機の運転周波数を可変に調節するインバータ
   （１）と、該インバータ（１）のパワートランジスタ等
   の熱を放熱するための放熱フィン（２）とを配設してな
   る空気調和装置において、 放熱フィン（２）に取り付けられ、フィン温度を検出す
   るフィン温度センサ（Ｔhf）と、 該フィン温度センサ（Ｔhf）の出力を受け、フィン温度
   が第１設定値以上になると、空気調和装置の運転を異常
   停止させるよう制御する異常停止制御手段（５２）と、 上記フィン温度センサ（Ｔhf）の出力を受け、フィン温
   度が上記第１設定値よりも低い第２設定以上になると、
   上記インバータ（１）の周波数を所定周波数だけ低減し
   た後、フィン温度が上記第２設定値よりも低くなるまで
   の間、インバータ周波数を一定時間毎に一定周波数ずつ
   低減するよう制御する周波数低減制御手段（５１）とを
   備えたことを特徴とする空気調和装置の運転制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の空気調和装置の運転制御
   装置において、 周波数低減制御手段（５１）によるインバータ周波数の
   低減中に、フィン温度センサ（Ｔhf）の検出値が第２設
   定値以下になると、所定時間の間、インバータ周波数の
   上昇を制限するよう制御する上昇制限制御手段（５３）
   を備えたことを特徴とする空気調和装置の運転制御装
   置。