JPH11211253A - 分離型空気調和機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分離型空気調和機の長配管（多冷媒）使用に
おいて、圧縮機保護を正確，確実にするとともに、待機
時電力を削減するものである。 【解決手段】 三相巻線を有する電動の圧縮機に四方弁
と室外熱交換器とキャピラリチューブと室内熱交換器を
配管接続してなる冷凍サイクルに、圧縮機を駆動させる
インバータと、圧縮機温度センサ６を設け、さらに圧縮
機温度センサ６に抵抗２２と抵抗２３とトランジスタ２
４とからなる低温検知用の高抵抗と高温検知用の低抵抗
とに切替可能な回路を接続する。そして、空気調和機の
運転開始時には高抵抗に切り替えて電圧を検知し、その
検知電圧が所定値以下の場合はインバータを介して圧縮
機の三相巻線に単相電力を印加した後、検知電圧が所定
値に達するとインバータを三相出力運転に切り替える。
さらに運転中は低抵抗に切り替え、検知温度が所定値に
達すると圧縮機を停止させるように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に分離型空気調
和機を長配管（多冷媒）で使用する際に圧縮機を保護す
るための分離型空気調和機の制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の分離型ルーム・エアコンの
制御装置の回路構成を示す電子回路図であり、１は圧縮
機、２は圧縮機１と接続したインバータ、３は室外機、
４はインバータ２を制御する室外制御装置、５は外気温
度センサ、６は圧縮機温度センサ、７は室内機、８は室
内制御装置、９は交流電源、１０，１１，１２はリレ
ー、１３は室外送風機、１４は四方弁、１５は室内送風
機を示す。

【０００３】交流電源９は室内機７と接続し、室内制御
装置８の制御のもとに室内送風機１５が駆動制御され
る。この室内機７と室外機３とは電源線ａ，ｂおよび室
内制御装置８からの通信線ｃによって接続されており、
電源線ａ，ｂに対してインバータ２，室外制御装置４，
室外送風機１３，四方弁１４等が並列に接続されてい
る。また、インバータ２にはリレー１０，室外送風機１
３にはリレー１１，四方弁１４にはリレー１２がそれぞ
れ直列に設けられており、リレー１０のオン／オフによ
ってインバータ２が制御され、同様にリレー１１，１２
のオン／オフによって室外送風機１３，四方弁１４が制
御される。さらに、室外制御装置４には通信線ｃ，外気
温度センサ５および圧縮機温度センサ６が接続されてい
る。

【０００４】一般に、分離型ルーム・エアコンにおける
その接続配管の許容配管長が長い長配管仕様（通常２０
ｍ以上）の室外制御装置４においては、外気温度センサ
５と圧縮機温度センサ６の温度を検知するために、電源
線ａ，ｂと通信線ｃを介して室内制御装置８とともにブ
レーカを介して交流電源９に接続され常時通電してい
る。

【０００５】ここで、長配管仕様のルーム・エアコンは
設置時に配管長が所定以上の場合は、配管延長に応じて
冷媒の追加充填を行い性能低下を補う仕様としているの
が一般的である。しかし、この仕様で冬期に室外機が低
温状態（通常１０℃以下）で長時間放置されると、圧縮
機や室外熱交換器に冷凍サイクル内の冷媒が移動して凝
縮し、多量の液冷媒と潤滑油が２層分離を起こすおそれ
がある。さらに、２層分離が起きた状態でエアコンを運
転すると、圧縮機は潤滑不良や液圧縮現象などにより破
壊故障に至ることがある。

【０００６】このような不具合を防止して圧縮機の保護
のために、一般的にクランクケース・ヒータ等で圧縮機
１の温度を維持するようにしている。したがって、エア
コン停止中においても室外機に常時通電する構成となっ
ている。

【０００７】すなわち、図７に示すように、運転待機中
に圧縮機温度などを検知して、冬期などに温度が長時間
低下した場合は、圧縮機１の巻線に微弱電流を印加して
クランクケース・ヒータと同様に圧縮機１を加熱（４０
Ｗ程度）して低温保護を行っている。また、エアコン運
転時には圧縮機温度センサ６により圧縮機温度の過昇
（通常１１５℃）を検知して圧縮機１の運転停止を行う
高温保護を行っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし前述の構成で
は、圧縮機１の温度を低温域から高温域まで幅広く検知
するように設定されているため、図８（ｂ）に示すよう
に圧縮機温度センサ６に３２ＫΩの抵抗を接続して形成
した分圧回路における電圧を検知することで圧縮機１の
温度を検知するように構成すると、図８（ａ）の温度検
知特性に示すように低温および高温の所要温度付近にお
ける温度分解能（検知電圧変化幅）が小さくなることが
わかる。

【０００９】その結果、温度検知のばらつきが大きく
（±５Ｋ程度）なり保護機能の設計上好ましくなかっ
た。また低温保護機能を動作させるために、空気調和機
の運転開始３０分前までにブレーカ（電源スイッチ）を
入れる必要があるなど取り扱いが不便であった。

【００１０】そして圧縮機の低温保護は、深夜や昼間な
どエアコン待機中は長時間にわたり連続加熱動作となる
ため電力ロスが多くなる。さらに室外制御装置は常時通
電状態で待機電力を消費する等の問題があった。

【００１１】そこで本発明は、このような問題を解決し
て、低温域および高温域とも温度検知精度を向上して性
能改善を図り、特に圧縮機の低温保護を確実に行うとと
もに、待機中の無駄な消費電力を削減して効率の良い運
転制御を行うことのできる分離型空気調和機の制御装置
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで本発明の分離型空
気調和機の制御装置は、三相巻線を有する電動の圧縮機
に四方弁と室外熱交換器とキャピラリチューブと室内熱
交換器を配管接続した冷凍サイクル内に、前記圧縮機を
駆動する電圧，周波数の可変機能を備えた駆動制御手段
と室外送風機と室内送風機を設けた能力可変式の分離型
空気調和機の制御装置において、前記圧縮機に温度検知
手段を設け、この温度検知手段に低温域を検知する低温
検知手段と高温域を検知する高温検知手段とを接続し、
前記温度検知手段に対して前記低温検知手段または前記
高温検知手段に切り替える温度検知切替手段を設け、前
記空気調和機の運転開始時に前記温度検知切替手段によ
り前記温度検知手段と前記低温検知手段とを接続し、前
記低温検知手段による検知温度が所定値以下の場合は前
記駆動制御手段を介して前記圧縮機の三相巻線に単相電
力を印加した後、前記低温検知手段による検知温度が所
定値に達した時に前記駆動制御手段を三相出力運転に切
り替えるように構成したことを特徴とする。このように
構成したことにより、圧縮機温度センサに低温検知手段
と高温検知手段を付加して切替選択でき、圧縮機の低温
保護制御は空気調和機の運転開始時に低温検知手段によ
り行うようにするとともに、圧縮機の加熱電力（単相）
を大幅に増加（数１００Ｗ）することにより、短時間で
加熱制御ができるようになる。その結果、圧縮機温度の
検知精度が向上するため低温保護および高温保護が正確
になり、また圧縮機の低温保護は空気調和機の運転開始
時に行うため、低温保護を確実に行うことができるとと
もに、加熱電力の無駄と室外制御装置の待機動作（電
力）を不要にすることができる。

【００１３】また本発明は、前記低温検知手段による検
知温度が所定値以下の場合に前記圧縮機の三相巻線に印
加する単相電力を数１００Ｗになるように前記駆動制御
手段を可変制御することを特徴とする。このように構成
したことにより、短時間で加熱制御ができるようにな
り、電力ロスを抑えることができる。

【００１４】また本発明は、前記低温検知手段による検
知温度が所定値に達した後は、前記温度検知切替手段に
より前記温度検知手段を前記高温検知手段に切り替え
て、前記高温検知手段による検知温度が所定値に達する
と前記圧縮機を停止するように構成したことを特徴とす
る。このように構成したことにより、圧縮機の高温保護
を正確に行うことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面に基づいて説明する。なお、図６に示した従来
の技術における部材と同一の部材については同一の符号
を付すことにより詳細な説明は省略した。

【００１６】図１は本発明の一実施形態の装置における
室外送風機側の要部の回路構成を示す電子回路図であ
り、２０はマイコン、２１，２２，２３，２５は抵抗、
２４はトランジスタ、２６，２７は駆動用ドライバ、２
８は直流電源を示す。

【００１７】室外制御装置４のマイコン２０のＡ／Ｄ変
換入力端子には外気温度センサ５および抵抗２１が接続
されており、他のＡ／Ｄ変換入力端子には圧縮機温度セ
ンサ６，抵抗２２および抵抗２３が接続されている。マ
イコン２０の出力端子にはトランジスタ２４におけるベ
ース端子が抵抗２５を介して接続され、コレクタ端子に
は抵抗２３が接続されており、抵抗２１，２２およびト
ランジスタ２４におけるエミッタ端子は接地されてい
る。マイコン２０の他の出力端子にはリレー１１，１２
の駆動用ドライバ２６，２７がそれぞれ接続されてい
る。さらに、リレー１１，１２，外気温度センサ５およ
び圧縮機温度センサ６には直流電源２８がそれぞれ接続
されている。

【００１８】そして、トランジスタ２４がオフの場合に
は圧縮機温度センサ６と抵抗２２の分圧回路が形成さ
れ、トランジスタ２４がオンの場合には圧縮機温度セン
サ６と抵抗２２，２３の合成抵抗とからなる分圧回路が
形成される。

【００１９】すなわち、マイコン２０は、外気温度セン
サ５および抵抗２１からなる分圧回路からの出力をもと
に外気温度を検出し、抵抗２２または抵抗２２，２３の
合成抵抗と圧縮機温度センサ６とからなる分圧回路から
の出力をもとに圧縮機１の温度が検出される。

【００２０】図２は本発明の一実施形態の装置の回路構
成を示す電子回路図であり、２９はリレーを示す。本実
施形態の装置の回路構成は、図６に示す従来技術におけ
るリレー１０の代わりに、室内機７における電源線ａの
部分にリレー２９をメイン・リレーとして設けたもので
ある。

【００２１】また図２において、室外機３の室外制御装
置４は、外気温度センサ５と圧縮機温度センサ６を入力
とし、圧縮機１を駆動するインバータ２と室外送風機１
３を制御するリレー１１と四方弁１４を制御するリレー
１２に制御出力する。

【００２２】図３は冷凍サイクルを示す説明図であり、
３０は室外熱交換器、３１は室内熱交換器、３２はキャ
ピラリチューブを示す。圧縮機１の近傍に圧縮機温度セ
ンサ６が備えられており、室外熱交換器３０の近傍に外
気温度センサ５が備えられている。

【００２３】次に動作について、図４を参照しながら説
明する。外気温度が低い中で長時間の停止（待機）を経
た状態で空気調和機を暖房運転すると、室内制御装置８
のリレー２９がオンになって室外機３に通電するととも
に、室外制御装置４が四方弁１４をオンにして冷凍サイ
クルを暖房サイクルにする（Ｓ１）。さらに、トランジ
スタ２４をオフにして圧縮機温度センサ６と抵抗２１の
分圧回路による温度検知に設定する。以下、トランジス
タ２４をオフにして圧縮機温度センサ６と抵抗２２との
分圧回路による温度検知を低温検知モード、トランジス
タ２４をオンにして圧縮機温度センサ６と抵抗２２，２
３の合成抵抗との分圧回路による温度検知を高温検知モ
ードと称することにする。

【００２４】ここで抵抗２２は低温時における圧縮機温
度センサ６の抵抗値と同程度の抵抗値に設定されている
ため、圧縮機温度センサ６と抵抗２２の分圧回路の電圧
変化率は最大となる。すなわち温度検知の電圧分解能が
上がることにより温度検知のばらつきは、従来の１／２
（約２Ｋ）に抑えることができる。

【００２５】また、図４に示すように、圧縮機１の温度
が設定温度以下の場合は（Ｓ２のＮ）、始動保護のため
圧縮機１の温度上昇が必要と判断して圧縮機加熱制御に
移行する（Ｓ３）。この加熱制御はインバータ２の導通
時間を制御して圧縮機１が回転しないように圧縮機１の
三相巻線に単相電力を印加して巻線加熱を行うものであ
り、数１００Ｗを印加して短時間で加熱制御を終了する
ようにしている。なお消費電力は従来例の４００Ｗ（４
０Ｗ×１０時間／日）に比較して本実施形態では２００
Ｗ（４００Ｗ×１０分×３回／日）程度に半減すること
が可能である。またこの時間は室外送風機１３の運転は
行わない。

【００２６】圧縮機加熱制御の終了に引き続いて（Ｓ４
のＹ）低温時の圧縮機立ち上げ（始動）へ移行すると
（Ｓ５）インバータ２は単相出力運転から三相出力運転
に切り替わり、室外送風機１３の運転を行い、圧縮機１
は潤滑性能を維持できる低速回転で運転しながら冷凍サ
イクルを安定化する。この種の立ち上げ制御は一般的に
所定時間継続するが、圧縮機１の温度を検知して的確に
終了させることは容易である。

【００２７】低温時の圧縮機立ち上げが終了すると、マ
イコン２０はトランジスタ２４をオンにして抵抗２３と
抵抗２２を並列接続として、合成抵抗値を低抵抗に切り
替えて高温検知モードにすると同時に（Ｓ６）、通常の
圧縮機立ち上げ制御を経て（Ｓ７）目標とする高速回転
の運転を行う（Ｓ８）。この状態を図５のタイムチャー
トのＡ域に示す。

【００２８】また外気温度が低い状態で空気調和機を再
運転した際には（Ｓ１）、前回運転の圧縮機１の予熱状
況により圧縮機温度が所定値以上であれば（Ｓ２の
Ｙ）、圧縮機１の温度検知を高温検知モードに切り替え
るとともに（Ｓ６）、直ちに通常の圧縮機立ち上げ制御
により運転をスタートした後（Ｓ７）、運転周波数を上
昇させて目標とする高速回転で運転を行うことができる
ようにしている（Ｓ８）。この場合も低温の温度検知精
度がよいため的確な運転ができる。この状態を図５のタ
イムチャートのＢ域に示す。

【００２９】そして、圧縮機１が運転中に（Ｓ８，Ｓ９
のＹ，Ｓ１１）外気温度が上昇する等して冷凍サイクル
が過負荷となり、圧縮機１の温度が上昇して所定値に達
すると（Ｓ９のＮ）、圧縮機１の温度検知が高温検知モ
ードに切り替えられているため、運転が停止する（Ｓ１
０）。ここで圧縮機温度センサ６と分圧回路を構成する
前述の合成抵抗値は、高温保護時のセンサ抵抗値と同等
の値に設定しているため、高温時の検知精度が向上して
おり正確な保護制御ができる。この状態を図５のタイム
チャートのＣ域に示す。

【００３０】

【発明の効果】以上、説明したように構成された本発明
によれば、低温時には空気調和機の運転開始時に圧縮機
の温度検知手段に低温検知手段を接続することにより、
圧縮機の加熱制御を正確，確実に行うため圧縮機の信頼
性が向上するとともに、加熱電力の低域と室外制御装置
の待機電力が不要になるため省電力を図ることができ
る。また運転前の電源スイッチ（ブレーカ）の取り扱い
が容易になり利便性が向上する。さらに空気調和機の運
転中は高温検知手段に切替選択して圧縮機の高温保護を
正確に行うことができる等、多くの利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の分離型空気調和機の制御
装置における室外送風機側の要部の電子回路図

【図２】本発明の一実施形態の分離型空気調和機の制御
装置の電気回路図

【図３】冷凍サイクルを示す説明図

【図４】本発明の一実施形態の装置の動作フローチャー
ト

【図５】本発明の一実施形態の装置の制御を示すタイミ
ングチャート

【図６】従来の分離型空気調和機の制御装置の電気回路
図

【図７】従来の分離型空気調和機の制御装置の動作フロ
ーチャート

【図８】従来の分離型空気調和機の制御装置の温度検知
回路特性を示すグラフ

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ インバータ ４ 室外制御装置 ６ 圧縮機温度センサ ８ 室内制御装置 １３ 室外送風機 １４ 四方弁 ２０ マイコン ２２，２３ 抵抗 ２４ トランジスタ ２９ リレー ３０ 室外熱交換器 ３１ 室内熱交換器 ３２ キャピラリチューブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三相巻線を有する電動の圧縮機に四方弁
   と室外熱交換器とキャピラリチューブと室内熱交換器を
   配管接続した冷凍サイクル内に、前記圧縮機を駆動する
   電圧，周波数の可変機能を備えた駆動制御手段と室外送
   風機と室内送風機を設けた能力可変式の分離型空気調和
   機の制御装置において、 前記圧縮機に温度検知手段を設け、この温度検知手段に
   低温域を検知する低温検知手段と高温域を検知する高温
   検知手段とを接続し、前記温度検知手段に対して前記低
   温検知手段または前記高温検知手段に切り替える温度検
   知切替手段を設け、 前記空気調和機の運転開始時に前記温度検知切替手段に
   より前記温度検知手段と前記低温検知手段とを接続し、
   前記低温検知手段による検知温度が所定値以下の場合は
   前記駆動制御手段を介して前記圧縮機の三相巻線に単相
   電力を印加した後、前記低温検知手段による検知温度が
   所定値に達した時に前記駆動制御手段を三相出力運転に
   切り替えるように構成したことを特徴とする分離型空気
   調和機の制御装置。
2. 【請求項２】 前記低温検知手段による検知温度が所定
   値以下の場合に前記圧縮機の三相巻線に印加する単相電
   力を数１００Ｗになるように前記駆動制御手段を可変制
   御することを特徴とする請求項１記載の分離型空気調和
   機の制御装置。
3. 【請求項３】 前記低温検知手段による検知温度が所定
   値に達した後は、前記温度検知切替手段により前記温度
   検知手段を前記高温検知手段に切り替えて、前記高温検
   知手段による検知温度が所定値に達すると前記圧縮機を
   停止するように構成したことを特徴とする請求項１記載
   の分離型空気調和機の制御装置。