JPH076662B2 - 空気調和機の制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、室内機と室外機間に信号線を接続して運転制
御する空気調和機の制御回路に関するものである。

［従来の技術］ 室内熱交換器および室内機用送風機等を内蔵した室内機
と、圧縮機、室外熱交換器、四方切換弁および室外機用
送風機等を内蔵した室外機を備えたセパレート型空気調
和機においては、室内外機に共通の交流三相電流を供給
すると共に、該交流三相電流の二相から操作回路用の線
を取り出し、高圧電源の場合はトランスにより低圧電に
落し、低圧電源の場合はそのまま、各機器の操作電源と
して使用している。したがって、二相のうち一相をコモ
ンラインとし、他のラインに圧縮機運転用電磁接触器、
送風機運転用電磁接触器、四方切換弁、各種電磁弁、等
を接続する。そして、これらの各機器は、コイルの電圧
降下を防ぐため並列に配線する必要がある。

冷房・暖房兼用ヒートポンプ式セパレート型空気調和機
では、このような室内外機内の各機器に信号を与え運転
する場合は、室内機側から室外機側へは、圧縮機の運転
信号を伝送する信号線と、四方切換弁の制御信号を伝送
する信号線を必要とし、室外機側から室内機側へは、圧
縮機の過電流に対する保護などの保護機器動作を示す信
号を伝送する信号線と、除霜動作中信号を伝送する信号
線を必要とし、計４本の信号線を必要とする。

上記の如く、従来の伝送回路では、室外機の機器を操作
するために室内機から室外機へ伝送する信号（操作信
号）と、室外機の機器の動作を示すために室外機から室
内機へ伝送する信号（情報信号）とは、信号一つが各別
に夫々信号線１本を専有し、かつ別にコモンラインを必
要としていたため信号の数に比例して信号線が増える。
このため、材料費・工事費のコスト高を招いたり、配線
工事での接続ミスなどの確率も高いなどの欠点があっ
た。

上記の点に鑑みて、更に室内外機間の信号伝達線を減ら
す試みとして実公昭55−31476号、特開昭55−20305号等
がある。

前者の実公昭55−31476号のものは、半導体デアイサー
本体を室内外部分に分割して、この室内外間を直流の信
号線で接続し、この信号線に出力レベルによる意味あり
信号を伝送するものである。したがって、意味あり信号
の発信受信のための装置が複雑化する。

後者の特開昭55−20305号のものは、空気調和機を室内
ユニットと室外ユニットに分割し、この室内外ユニット
間を２本の直流信号線で接続し、パルス信号による意味
あり信号を伝送するものである。したがって、このもの
も前者のものと同様に意味あり信号の発信受信のための
装置が複雑化する。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は三相電源の一相を信号線のコモンライン
とし、操作信号と情報信号という異なった信号の双方向
伝送を、ヒートポンプ式空調機において、４本でなくて
２本の信号線で行なうようにして信号線の本数を少なく
するという点については充分な配慮がなされていなかっ
た。

本発明の目的は、２本の信号線で操作信号と情報信号と
を室内外両機間で双方向伝送するようにして信号線の本
数を少なくしたヒートポンプ式空気調和機の制御回路を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明による空気調和機の
制御回路は、室内熱交換器および室内機用送風機を含む
室内機と、圧縮機、室外熱交換器、四方切換弁および室
外機用送風機を含む室外機とを備えてなるセパレートタ
イプの空気調和機の制御回路において、前記室内機およ
び室外機には、それぞれ各別に三相電源線端子R.S.T.を
設けるとともに、室内機には２つの信号線端子４および
101を、また室内機には２つの信号線端子５および102を
設け、これらの信号線端子４と５とを及び101と102とを
室内外両機間においてそれぞれ各１本の信号線７および
100で接続し、前記室内機においては、該室内機の電源
線端子R2と前記信号線端子４との間に圧縮機運転用の電
磁リレーコイル用接点６と前記信号線７を流れる電流の
有無を検出する電流検出器８とを直列に接続して設け、
また電源線端子R2と前記信号線端子101との間に四方切
換弁作動用の電磁リレーコイル用接点80と前記信号線10
0を流れる電流の有無を検出する電流検出器90とを直列
に接続して設けるとともに、前記電流検出器８および90
によってそれぞれ検出された電流の有無の情報が入力さ
れる室内機用制御装置91を設け、前記室外機において
は、該室外機の電源線端子S3と前記信号線端子５との間
に圧縮機保護用接点10と圧縮機運転用電磁リレーコイル
12とを直列に接続して設け、また電源線端子S3と前記信
号線端子102との間に除霜用接点110と四方切換弁用電磁
リレーコイル130とを直列に接続して設けるとともに、
前記圧縮機保護用接点10および前記除霜用接点110を作
動させる室外機用制御装置140を設けた、ことを特徴と
するものである。

［作用］ 三相電源の一相をコモンラインとする信号回路が形成さ
れ、１本の信号線により圧縮機の運転制御がされ、もう
１本の信号線により四方切換弁が制御され、合計２本の
信号線で運転制御される。

すなわち、本発明の上記構成により、１本の信号線で圧
縮機運転用の操作信号と圧縮機運転状態把握用の情報信
号という２種類の異なった信号の双方向伝送ができ、他
方、もう１本の信号線で四方切換弁操作用の操作信号と
除霜動作中であることを把握するための情報信号という
二種類の異なった信号の双方向伝送ができ、しかも伝送
信号は信号レベルの大きさやパルス等による特別の意味
あり信号ではないので、信号変換器などの特別な装置は
必要とせず簡単な制御回路とすることができる。

パルスなどにより意味あり信号を伝送する場合は、電源
は直流電源とすることが必要であるが、本発明のものは
意味あり信号ではないので、交流でよく、夫々１本の信
号線で操作信号と情報信号という異なった信号の双方向
伝送ができる。

したがって、四方切換弁を用いたヒートポンプサイクル
の空気調和機であって三相交流電源を使った空気調和機
において、三相交流電源の例えばＲ相をコモンラインと
して共用することにより室内外機間の信号線は、圧縮機
制御用と四方切換弁制御用の２本でよいことになる。

［発明の実施例］ 実施例の説明に入るまえに、冷房・暖房切換用の四方切
換弁を用いていない空気調和機の制御回路について、第
１図乃至第３図を参照して説明する。

第１図において、セパレート型空気調和機は室内器20と
室外器30に分離されており、室内外両機は共通の交流三
相電源１を電源回路として接続されている。そして、室
内機20の信号線端子４と室外機30の信号線端子５との間
には１本の信号線７が接続されている。そして、室内機
20のＲ相端子２と信号線端子４との間には圧縮機運転用
電磁リレーコイル12を動作させる直流リレーのａ接点６
と電流検出装置８が直流に接続されており、他方、室外
機30の信号線端子５とＳ相端子３との間には圧縮機用保
護接点10と圧縮機運転用電磁リレーコイル12が直列に接
続されている。９は室内機側制御装置、11は室外機側制
御装置である。

第２図は、冷房のための冷凍サイクル配管系統図で、室
内機20と室外機30に分離されたセパレート型である。21
は蒸発器で、入口側には膨脹弁22が冷媒配管23により接
続されている。24は室内機用送風機である。また、室外
機30内には、レシプロ型、スクリュー型あるいはスクロ
ール型の圧縮機31が配設されており、該圧縮機31の吐出
側は配管25により凝縮器32に接続されている。33は室外
機用送風機である。そして、前記圧縮機31の吸入側と室
内機側蒸発器21とは配管26により接続され、全体として
冷凍サイクルを形成している。

第３図は、室内機20内の制御装置９と電流検出装置８の
内部を詳細に示したものである。

制御装置９は、マイクロコンピュータ51と、該マイクロ
コンピュータ51の出力端子52に接続した抵抗53、トラン
ジスタ54、そして、直流リレー55とダイオード56の並列
回路から構成されている。電流検出装置８は入力端子57
に接続したフォトカプラ60、整流器70から構成されてい
る。このフォトカプラ60は、フォトトランジスタ61、抵
抗62およびコンデンサ63からなり、整流器70は、整流ブ
リッジ71とダイオード72,73,74、抵抗75、および発光ダ
イオード76と抵抗77の直列回路から構成されている。

次に前述の如く構成された制御回路の作用について説明
する。

空気調和機の運転をマイクロコンピュータ51により指示
すると、その信号はトランジスタ54を経て直流リレー55
を励磁し、そのａ接点６は閉じる。該ａ接点６が閉じる
ことにより、Ｒ相をコモンラインとする信号回路が形成
される。圧縮機用保護接点10は通常時は閉じているか
ら、電流検出装置８、圧縮機運転用電磁リレーコイル12
に通電し、圧縮機31が起動する。

該圧縮機31の運転により、圧縮された高圧高温冷媒ガス
は配管25により凝縮器32へ送られ、ここで送風機33によ
り送風される外気と熱交換作用を行い放熱して凝縮液化
する。凝縮した中温高圧の液化ガスは配管23により室内
機20側へ送られ、膨脹弁22により減圧膨脹して低温低圧
ガスとなって蒸発器21へ送られる。

蒸発器21内では送風機24により送風される室内空気と熱
交換し、室内空気から吸熱して空気を冷却する。冷却さ
れた空気は送風機24によって再び室内に送風され冷房に
利用される。一方、冷媒ガスは配管26により再び室外機
30内の圧縮機31に吸引され圧縮される。

このような冷媒の循環作用を繰返して冷房運転が行われ
る。

もし、冷房運転中に室外機側制御装置11により圧縮機の
過電流を検出すると、接点10は開き、信号線７には電流
が流れなくなり、圧縮機運転用電磁リレーコイル12は消
磁され、圧縮機31は運転を停止する。一方、マイクロコ
ンピュータ51は電流検出装置８内の発光ダイオード76か
らの発光がなくなったことにより、フォトカプラ60から
の信号を受けて、今まで運転信号を発信していた（すな
わち接点６がオンしていた）にもかからわず信号線７に
電流が流れていないことを検出して異常状態と判断し、
パネル上で異常であることの表示を行い、また所定の制
御動作を行う。

しかし、人間がパネル上のスイッチを操作してマイクロ
コンピュータ51に運転停止の指示を与えれば、そのとき
は、マイクロコンピュータ51からの出力信号により直流
リレー55を介してａ接点６を開き、圧縮機運転用電磁リ
レーコイル12を消磁させ圧縮機31の運転を停止させるの
で、異常とは判断されない。

このように、コモンラインを交流三相電源回路の例えば
Ｒ相とし、圧縮機運転用操作信号と圧縮機運転状態把握
用の情報信号としての電流信号とを組合せることによ
り、室内外機間の１本の信号線で運転制御できる。

このことは、単に材料費、工事費のコストを低減させる
だけでなく、配線工事がきわめて容易となり配線ミスが
なくなる。

前記した室外機30側の制御装置11には、逆転防止リレー
を備えて、上記接点10と接続しておけば、例えばスクロ
ール圧縮機のように逆転を絶対不可とするものにおいて
は有効である。また、一般に冷凍装置においては、圧力
の異常高圧、異常低圧に備えてのデュアルプレッシャス
イッチ、ロープレッシャスイッチを設けているので、こ
れらのスイッチと上記接点10と接続しておくことによ
り、より安全な運転管理ができる。

さて第４図および第５図は、本発明の実施例を示すもの
で、ヒートポンプ式空気調和機の制御回路と冷凍サイク
ル配管系統図である。

第４図および第５図において、第１図乃至第２図と同一
部分は同一の符号で表わし、その説明を省略する。

室内機200室外機300との間には、信号線７と並列に、も
う１本の信号線100が端子101と端子102の間を接続して
いる。そして、室内機200の信号線端子101とＲ相端子２
との間には四方切換弁用電磁リレーコイル130を動作さ
せる直流リレーのａ接点80と電流検出装置90が直列に接
続されている。また、室外機300の信号線端子102とＳ相
端子３との間には四方切換弁用電磁リレーコイル130と
除霜用接点110が直列に接続されている。91は室内機内
の制御装置で、第３図で説明した電流検出装置８と制御
装置９、およびこれと同様のものが並列に設けられてお
り、この後者は電流検出装置90と接続されている。140
は室内機内の制御装置で、圧縮機用保護接点10は作動さ
せる過電流検出手段、逆転防止リレー、デュアルプレッ
シャスイッチ、ロープレッシャスイッチなどの保護リレ
ーと並列に接続されている除霜指示装置を内蔵してお
り、この除霜指示装置によって除霜用接点110が作動す
るようになっている。

302は四方切換弁で、圧縮機31の吐出側に接続されてい
る。301は室外機側の熱交換器で、冷房運転のときは凝
縮器として作用し、暖房運転のときは蒸発器として作用
する。303は暖房運転用膨脹弁で、逆止弁304と並列に接
続されており、配管305により室外機300から室内機200
内の冷房用膨脹弁22および逆止弁204に接続されてい
る。201は室内機側の熱交換器で、冷房運転のときは蒸
発器として作用し、暖房運転のときは凝縮器として作用
する。202は配管で、前記四方切換弁302と接続されてい
る。

冷房運転のときの冷凍サイクルは、四方切換弁302の実
線方向に冷媒を流し、熱交換器301、逆止弁304、配管30
5、冷房用膨脹弁、熱交換器201、配管202、および四方
切換弁302を経て圧縮機31に戻る。暖房運転のときは冷
媒は逆方向に流れ、四方切換弁の点線方向に流れ、配管
202、熱交換器201、逆止弁204、配管305、暖房用膨脹弁
303、熱交換器301および四方切換弁302を経て圧縮機31
に戻る。

次に上記ヒートポンプ式空気調和機に関する本実施例の
作用を説明する。

空気調和機が暖房運転する場合の動作を例にとって説明
すると、正常運転時においては、圧縮機、四方切換弁と
も、室内機側制御装置91からの信号で接点６と接点80が
オン又はオフすることにより動作することになる。つま
り、接点６は設定温度に未達の場合はオンになって圧縮
機を運転し、設定温度に達したらオフになって圧縮機を
停止する。四方切換弁については、冷凍サイクルが暖房
運転中は、接点80がオンされて四方切換弁用電磁リレー
コイル130が励磁されて四方切換弁302は暖房側に切換え
られている。室外機用制御装置140により除霜用接点110
がオフとされて除霜運転になった時は上記電磁リレーコ
イル130が消磁されて四方切換弁302は冷房側に切換わる
ということになる。

今、暖房運転の場合を例にとって述べると、２本の信号
線7,100に対して夫々直列の電流検出装置８と90は該各
信号線に流れる電流の有無を夫々検出して、これを室内
機用制御装置91に入力する。室内機用制御装置91では、
圧縮機の運転信号が出ていて（つまり、接点６がオンで
あって）且つ電流検出装置８で検出した電流信号が有る
ことを付き合せて、又、四方切換弁の作動信号が出てい
て（つまり、接点80がオンであって）且つ電流検出装置
90で検出した電流信号が有ることを付き合せて、正常運
転であることを確認しながら制御する。

次に、室外機側制御装置140から除霜制御信号が出ると
除霜用接点110がオフして、信号線100に流れていた電流
が途絶え、四方切換弁用電磁リレーコイル130がオフ
し、四方切換弁は冷房側に切換わり、電流検出装置90は
室内制御装置91に信号線100に電流が流れていないこと
を報らせる。この時、室内機制御装置91は四方切換弁用
電磁リレーコイル130の動作信号を出している（つまり
接点80がオンである）のにもかかわらず信号線100に電
流が流れていないということで除霜中という判断を行
い、所定の制御を実施する。除霜が終了すると室外機制
御装置140により接点110がオンにされ、四方切換弁が復
帰して暖房運転を再開する。室内機側制御装置91では電
流検出装置90により電流が検出され、除霜が完了したこ
とを知る。

また、圧縮機に関しては、室外機側制御装置140により
圧縮機の過電流などを検出すると、接点10がオフして圧
縮機運転用電磁リレーコイル12をオフし、圧縮機は停止
する。電流検出装置８により室内機側制御装置91は圧縮
機運転信号を出している（つまり接点６がオンになって
いる）のに信号線７に電流が流れていないことを検知し
て、異常と判断し所定の制御を行う。

冷房時については、接点80はオフとされ、四方切換弁作
動用電磁リレーコイル130に電流を流さないことによっ
て四方切換弁は冷房側に切換えられ、圧縮機のみが制御
されるが、動作は前述した暖房時と同じである。

このように、ヒートポンプ式空気調和機において、圧縮
機運転用の操作信号を室内機側から室外機側へ、且つ圧
縮機運転状態把握用の情報信号を室外機側から室内機側
へ送る１本の信号線と、四方切換弁作動用の操作信号を
室内機側から室外機側へ、且つ除霜動作中であることを
示す情報信号を室外機側から室内機側へ送る１本の信号
線と、の合計２本の信号線（コモンラインを交流三相電
源回路のＲ相を使用する）でよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、冷房・暖房兼用ヒートポンプ式セパレ
ート型空調機において、室内機と室外機間の信号線が２
本で良いため、従来より信号線本数が少なくなり、材料
費・工事費のコストを低減でき、配線工事が容易となり
配線ミスなども少なくできるなどの効果がある。

しかも、圧縮機運転のために室内機から室外機へ送る操
作信号と圧縮機が運転中か否かの状態を把握するために
室外機から室内機へ送る情報信号という空気調和機にと
って最も基本的な重要な二種類の信号の双方向伝達が、
および、四方切換弁作動用に室内機から室外機へ送る操
作信号と除霜中であることを示すために室外機から室内
機へ送る情報信号という二種類の信号の双方向伝達が、
夫々１本、計２本の信号線で可能であり、そしてこれら
の信号は信号レベルの大きさに応じた意味あり信号やパ
ルス信号による意味あり信号でなくオン・オフの形の信
号であるから、発信・受信装置構成が複雑化しない。

また、周知の如く、且つ前記実施例の説明にも見られる
如く、室内機制御装置91は室内機内に設けた、圧縮機運
転用電磁リレーコイル12励磁用の接点６の開閉状態を示
す情報を別途持っているので、これと電流検出装置８の
検出した電流有無の情報との付き合せによって、圧縮機
が正常運転中か否か、また、圧縮機の停止が上記接点６
の開による正常な停止か又は保護接点10の開による異常
停止かを判別できるように設計されることが可能であ
り、且つ、この判別に応じて所定の制御動作を行なうよ
うにできる。同様に、室内機制御装置91は、四方切換弁
作動用電磁リレーコイル130励磁用の接点80の開閉状態
を示す情報を別途持っているので、これと電流検出装置
90の検出した電流の有無の情報との付き合せによって、
四方切換弁が正規に冷房暖房いずれに切換っているか、
又、除霜中か否かの判別ができ、これに応じて所定の制
御動作を行うように設計し得る。

なお、四方切換弁は圧縮機で圧縮されたガスの一部を該
弁切換用操作ガスとして用いるのが一般に通例であり、
従って該弁の切換は圧縮機の回転中に行なうことが必要
であるが、本発明によれば、室内機側制御装置91は、電
流検出装置８により圧縮機運転中という情報を得た後に
四方切換弁の切換用の操作信号を出すように設計すれ
ば、上記のことを容易になし得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は交流電源を用いた冷房専用機の制御回路図、第
２図は室内機と室外機に分離させたセパレート形の冷房
専用冷凍サイクル配管系統図、第３図は室内機側の制御
装置、電流検出装置部分の詳細図、第４図は本発明の実
施例であるヒートポンプ式空気調和機の制御回路図、第
５図はセパレート型のヒートポンプ式空気調和機の冷凍
サイクル配管系統図である。 １…交流三相電源、２…Ｒ相端子 ３…Ｓ相端子、4,5…信号線端子 ７…信号線、８…電流検出装置 ９…室内機側制御装置、10…圧縮機用保護接点 11…室外機側制御装置 12…圧縮機運転用電磁リレーコイル 20…室内機、21…蒸発器 22…膨脹弁、23…冷媒配管 24…室内機用送風機、32…凝縮器 33…室外機用送風機 51…マイクロコンピュータ 54…トランジスタ、60…フォトカプラ 70…整流器、80…四方切換弁用接点 90…電流検出器、91…室内機側制御装置 100…信号線、101…信号線端子 102…信号線端子、110…除霜用接点 130…四方切換弁用電磁リレーコイル 140…室外機側制御装置 200…室内機、300…室外機 302…四方切換弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉岡 和雄 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所清水工場内 (56)参考文献 特開 昭57−157947（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】室内熱交換器および室内機用送風機を含む
   室内機と、圧縮機、室外熱交換器、四方切換弁および室
   外機用送風機を含む室外機とを備えてなるセパレートタ
   イプの空気調和機の制御回路において、 前記室内機および室外機には、それぞれ各別に三相電源
   線端子R.S.T.を設けるとともに、室内機には２つの信号
   線端子（４）および（101）を、また室外機には２つの
   信号線端子（５）および（102）を設け、これらの信号
   線端子（４）と（５）とを及び（101）と（102）とを室
   内外両機間においてそれぞれ各１本の信号線（７）およ
   び（100）で接続し、 前記室内機においては、該室内機の電源線端子Ｒ（２）
   と前記信号線端子（４）との間に圧縮機運転用の電磁リ
   レーコイル用接点（６）と前記信号線（７）を流れる電
   流の有無を検出する電流検出器（８）とを直列に接続し
   て設け、また電源線端子Ｒ（２）と前記信号線端子（10
   1）との間に四方切換弁作動用の電磁リレーコイル用接
   点（80）と前記信号線（100）を流れる電流の有無を検
   出する電流検出器（90）とを直列に接続して設けるとと
   もに、前記電流検出器（８）および（90）によってそれ
   ぞれ検出された電流の有無の情報が入力される室内機用
   制御装置（91）を設け、 前記室外機においては、該室外機の電源線端子Ｓ（３）
   と前記信号線端子（５）との間に圧縮機保護用接点（1
   0）と圧縮機運転用電磁リレーコイル（12）とを直列に
   接続して設け、また電源線端子Ｓ（３）と前記信号線端
   子（102）との間に除霜用接点（110）と四方切換弁用電
   磁リレーコイル（130）とを直列に接続して設けるとと
   もに、前記圧縮機保護用接点（10）および前記除霜用接
   点（110）を作動させる室外機用制御装置（140）を設け
   た、 ことを特徴とする空気調和機の制御回路。