(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケースヒータを有する圧縮機を備えた空気調和機において、
前記圧縮機に電力を供給する導体と前記クランクケースヒータに電力を供給する導体とをそれぞれ一次コイルとして単一の磁芯に貫通又は巻装し、この単一の磁芯に二次コイルを巻装した変流器と、
前記変流器の二次コイルに流れる電流に基づいて、前記圧縮機の電流を検出する電流検出手段と、
前記変流器の二次コイルに流れる電流に基づいて、前記クランクケースヒータ回路の異常を判別する異常判別手段とを備えたことを特徴とする空気調和機の制御装置。
【請求項２】
クランクケースヒータを有する圧縮機を備えた空気調和機において、
前記圧縮機に電力を供給する導体と前記クランクケースヒータに電力を供給する導体とをそれぞれ一次コイルとして単一の磁芯に貫通又は巻装し、この単一の磁芯に二次コイルを巻装した変流器と、
前記変流器の二次コイルに流れる電流を交流電圧に変換すると共に、この交流電圧を所定の直流電圧に重畳させた第１の信号、並びにこの第１の信号を所定の直流電圧と比較して矩形波状の第２の信号を出力する波形整形回路と、
前記第１の信号に基づいて、前記圧縮機の電流を検出する電流検出手段と、
前記第２の信号に基づいて、前記クランクケースヒータ回路の異常を判別する異常判別手段とを備えたことを特徴とする空気調和機の制御装置。
【請求項３】
クランクケースヒータを有する圧縮機を備えた空気調和機において、
前記圧縮機に電力を供給する導体を一次コイルとして単一の環状磁芯に貫通し、前記クランクケースヒータに電力を供給する導体を一次コイルとして前記圧縮機電流に近似した起磁力を得る回数だけ前記単一の環状磁芯に巻装し、この単一の環状磁芯に二次コイルを巻装した変流器と、
前記変流器の二次コイルに流れる電流に基づいて、前記圧縮機の電流を検出する電流検出手段と、
前記変流器の二次コイルに流れる電流に基づいて、前記クランクケースヒータ回路の異常を判別する異常判別手段とを備えたことを特徴とする空気調和機の制御装置。
【請求項４】
クランクケースヒータを有する圧縮機を備えた空気調和機において、
運転指令によってオン動作する主接点を介して前記圧縮機に駆動電力を供給し、前記主接点に連動し、かつ、オン、オフ状態が逆の補助接点を介して前記クランクケースヒータに加熱電力を供給する電磁接触器と、
前記圧縮機に電力を供給する導体と前記クランクケースヒータに電力を供給する導体とをそれぞれ一次コイルとして単一の磁芯に貫通又は巻装し、この単一の磁芯に二次コイルを巻装した変流器と、
前記変流器の二次コイルに流れる電流に基づいて、前記圧縮機の電流を検出する電流検出手段と、
前記変流器の二次コイルに流れる電流に基づいて、前記クランクケースヒータ回路の異常を判別する異常判別手段とを備えたことを特徴とする空気調和機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランクケースヒータを有する圧縮機を備えた空気調和機の制御装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、クランクケースヒータを有する圧縮機を備えた空気調和機では、圧縮機の運転停止中に、当該クランクケースヒータに通電することによって、冷凍機油中に溶解した液冷媒を分離、気化させた状態にしてから、当該圧縮機を運転することが行われている。仮に、前記クランクケースヒータが断線したことを検知せずに、そのまま圧縮機を運転したとすると、液圧縮が発生して当該圧縮機の破損等のトラブルにつながるからである。
【０００３】
従来の断線検知としては、圧縮機に電力を供給する経路に電磁接触器を設け、この電磁接触器から見て電源側の配線にクランクケースヒータを接続し、かつ、圧縮機及びクランクケースヒータに共通する配線に変流器を設け、この変流器の二次巻線電流に基づいてクランクケースヒータ回路が正常であるか否かを判別し、正常と判定した場合に補助リレーを動作させて、電磁接触器のオン動作を可能にする技術が提案されている（特開平５−１８０５４７号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成では、クランクケースヒータの電流が、所定のしきい値を越えるか否かによりクランクケースヒータ回路が正常か否かを判別する構成になっているため、圧縮機に流れる大電流を検出する変流器の出力を用いて、圧縮機電流よりも電流値が格段に小さいクランクケースヒータ電流を検出するには検出感度が低下してしまうという問題がある。
【０００５】
また、従来の構成では、クランクケースヒータ回路が正常であると判定した場合に補助リレーを動作させて、電磁接触器のオン動作を可能にする構成になっているため、補助リレーの使用を余儀なくされるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、圧縮機電流を検出する変流器を用いて、クランクケースヒータ回路が正常か否かを高感度にて検出することのできる空気調和機の制御装置を提供することにある。
【０００７】
また、第２の目的は、クランクケースヒータ回路が正常であることを条件に電磁接触器のオン動作を可能にする補助リレーを不要化して、構成を一層簡易化することのできる空気調和機の制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の空気調和機の制御装置は、クランクケースヒータを有する圧縮機の電流検出、及び、クランクケースヒータ回路の異常を判別するための変流器として、単一の磁芯に、圧縮機に電力を供給する導体及びクランクケースヒータに電力を供給する導体をそれぞれ一次コイルとして貫通又は巻装されたものを用い、この変流器の二次コイルに流れる電流に基づいて、圧縮機の電流検出とクランクケースヒータ回路の異常判別とを行うようにしたので、例えば、圧縮機電流と比較してクランクヒータ電流が格段に小さい場合には、クランクケースヒータに電力を供給する導体の巻き回数を増やすことによって、二次コイルに誘導される電流を高めクランクケースヒータ回路の異常判別感度を高めることができる。
【０００９】
請求項２に記載の空気調和機の制御装置は、クランクケースヒータを有する圧縮機の電流検出、及び、クランクケースヒータ回路の異常を判別するための変流器として、単一の磁芯に、圧縮機に電力を供給する導体及びクランクケースヒータに電力を供給する導体をそれぞれ一次コイルとして貫通又は巻装されたものを用い、この変流器の二次コイルに流れる電流を交流電圧に変換すると共に、この交流電圧を所定の直流電圧に重畳させた第１の信号、並びにこの第１の信号を所定の直流電圧と比較して矩形波状の第２の信号を出力する波形整形回路を設け、第１の信号に基づいて、圧縮機の電流を検出し、第２の信号に基づいて、クランクケースヒータ回路の異常判別をするようにしたので、マイクロコンピュータの処理に適した電圧レベルに変換することができ、また、クランクケースヒータの異常判定に際して、矩形波状の信号の有無で判定することができるため、予め設定したしきい値を用いる場合と比較して、異常判別の感度をさらに高めることができる。
【００１０】
請求項３に記載の空気調和機の制御装置は、クランクケースヒータを有する圧縮機の電流検出、及び、クランクケースヒータ回路の異常を判別するための変流器として、単一の磁芯に、圧縮機に電力を供給する導体及びクランクケースヒータに電力を供給する導体をそれぞれ一次コイルとして貫通又は巻装されたものを用い、この変流器の二次コイルに流れる電流に基づいて、圧縮機の電流検出とクランクケースヒータ回路の異常の判別を行うに当たり、クランクケースヒータに電力を供給する導体が、圧縮機電流に近似する起磁力が得られる回数だけ巻装されているので、信号の取扱いが容易化され、この点でもクランクケースヒータ回路の異常判別の感度が高められる。
【００１１】
請求項４に記載の空気調和機の制御装置は、クランクケースヒータを有する圧縮機への通電期間と、クランクケースヒータに対する通電期間とが重なることがなく、また、電磁接触器の一般的な構成として、主接点と連動する補助接点を備えている点に着目したもので、電磁接触器の主接点を介して圧縮機に駆動電力を供給し、主接点に連動し、かつ、オン、オフ状態が逆の補助接点を介してクランクケースヒータに加熱電力を供給するようにしたので、クランクケースヒータが正常であることを確認して圧縮機を運転するための補助リレーを不要化することができ、これによって、クランクケースヒータ回路の異常判別の感度の向上と併せて、構成を一層簡易化することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す好適な実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施の形態を示す回路図である。同図において、三相交流電源１から圧縮機２に三相の交流電力を供給する経路に電磁開閉器３が接続されている。電磁開閉器３の三つの主接点５２Ｃは三相交流回路のＲ，Ｓ，Ｔの各相に接続され、コイル５２Ｃを励磁したときこれらの主接点５２Ｃがオン状態になって、圧縮機２に駆動電力を供給する。
【００１４】
一般に、電磁開閉器３は、主接点５２Ｃとはオン、オフ動作が逆になった補助接点１５を備えている。そして、クランクヒーター４が、この補助接点１５を介して、Ｒ相とＳ相の電源線間に接続される。
【００１５】
一方、電磁開閉器３から見て三相交流電源１側に変流器１０が設けられている。この変流器１０は、環状磁芯１１を有し、これにＲ相の電源線が一次導体１２として貫通し、また、クランクヒーター４に接続する導線が一次巻線１３として複数回に亘って巻装され、さらに、電流信号を取り出すための二次巻線１４が巻装されている。二次巻線１４には電流検出信号波形整形回路７が接続されている。この電流検出信号波形整形回路７は、二次巻線１４に流れる電流を電圧に変換して所定のレベルの直流電圧に重畳させた電圧信号Ｖo と、交流電圧に同期した矩形波電圧信号Ｖo ′とを出力して、マイクロコンピュータ５の互いに異なる入力ポートに加えるものである。
【００１６】
また、Ｒ相とＳ相の電源線間に制御用電源回路６が接続され、この制御用電源回路６がマイクロコンピュータ５、補助リレー８及び異常表示ランプ９を動作させる直流電圧を出力している。電磁開閉器３のコイル５２Ｃがこの補助リレー８の常開接点Ｘを介して、Ｒ相とＳ相の電源線間に接続されている。
【００１７】
図２は変流器１０の二次巻線１４に接続された電流検出信号波形整形回路７の詳細な構成を示す回路図である。ここで、変流器１０は環状磁芯１１に貫通した一次導体１２と、環状磁芯１１に巻装された一次巻線１３及び二次巻線１４とで構成されている。このうち、二次巻線１４の出力端子間にノイズ除去用のコンデンサＣ1 が接続され、さらに、抵抗器（以下、抵抗器を単に抵抗と言う）Ｒ1 とＲ2 の直列接続回路が接続されている。また、５Ｖの直流電圧源と接地点との間に、抵抗Ｒ3 とＲ4 の直列接続回路と、ダイオードＤ1 とＤ2 の直列接続回路とが接続されている。この場合、抵抗Ｒ3 とＲ4 との相互接合点が抵抗Ｒ2 と二次巻線１４との接合点に接続され、ダイオードＤ1 とＤ2 との相互接合点が抵抗Ｒ1 とＲ2 の相互接合点に接続されている。
【００１８】
また、ダイオードＤ1 とＤ2 の相互接合点がマイクロコンピュータ５の入力ポートＰ1 に接続されると共に、演算増幅器でなるコンパレータ１６の非反転入力端子（＋）に接続されている。Ｒｆはヒステリシスをもたせてノイズレベルを不感帯として無視させるためのフィードバック抵抗である。一方、直流電圧源と接地点間には可変抵抗器ＶＲが接続され、その摺動端子がコンパレータ１６の反転入力端子（−）に接続されると共に、コンデンサＣ2 の一端に接続されている。このコンデンサＣ2 の他端は接地されている。
【００１９】
上記のように構成された本実施の形態の動作について以下に説明する。
【００２０】
空気調和機の運転停止中、電磁開閉器３の主接点５２Ｃはオフ状態にあり、反対に補助接点１５はオン状態にある。従って、クランクヒーター４にはＲ，Ｓ相の各電源線の線間電圧が印加され、冷凍機油の加熱動作が行われる。この場合、圧縮機２を運転した場合のＲ相の線電流と比較すれば、クランクヒーター４の電流は数十分の一以下である。このため、Ｒ相の電源線から導出されてクランクヒーター４に接続される線は、変流器１０の環状磁芯１１に対して数十回に亘って巻装されている。
【００２１】
空気調和機の運転停止中は、二次巻線１４の両端に発生した電圧が抵抗Ｒ1 とＲ2 の直列接続回路に印加され、これらの抵抗の抵抗値の比で分圧され、抵抗Ｒ2 の両端には例えば、０．３ＶP-P 程度の交流電圧が発生する。この場合、コンデンサＣ1 はノイズ除去の役目をする。
【００２２】
一方、Ｒ，Ｓ相の各電源線に接続された制御用電源回路６は制御用電源として、５Ｖの直流電圧を発生してマイクロコンピュータ５に加えると共に、図示省略の配線によって電流検出信号波形整形回路７にも供給する。電流検出信号波形整形回路７に供給された直流電圧は抵抗Ｒ3 とＲ4 とで分圧され、これらの抵抗の相互接合点に発生した直流電圧に、前述した抵抗Ｒ2 の両端に発生した交流電圧が重畳され、脈流電圧（以下、単に電圧と言う）Ｖo がコンパレータ１６の非反転入力端子に加えられる。ここで、抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 として抵抗値が等しいものを用いたとすれば、図３に示したように、２．５Ｖの直流電圧に０．３ＶP-P の交流電圧が重畳された電圧Ｖo が得られる。また、可変抵抗ＶＲによって、直流電源電圧５Ｖを分圧して２．５Ｖの直流電圧を作り、これを基準電圧Ｖref としてコンパレータ１６の反転入力端子に加える。なお、コンデンサＣ2 はこの基準電圧Ｖref を安定化する役目を果たしている。
【００２３】
コンパレータ１６の非反転端子の電圧と比較して、反転入力端子の電圧が低いとき、コンパレータ１６の出力はＨレベルとなり、反対に、反転入力端子の電圧が高いとき、コンパレータ１６の出力はＬレベルとなる。従って、図３に示す電圧Ｖo がコンパレータ１６の反転入力端子に加えられたとすると、図３に示したように、振幅が格段に大きい矩形波電圧Ｖo ′がマイクロコンピュータ５の入力ポートＰ2 に加えられる。マイクロコンピュータ５は、入力ポートＰ2 にこの矩形波電圧Ｖo ′が加えられたとき、クランクヒーター４が正常に動作しているものと判定して、補助リレー８を動作させる。従って、接点Ｘがオン状態となり、電磁開閉器３のコイル５２ＣにＲ，Ｓ相の電源線間電圧を印加してこれを励磁する。これによって、主接点５２Ｃがオン動作して、圧縮機２に三相交流電圧を供給して、運転を開始する。
【００２４】
圧縮機２の運転中、一次導体１２の電流によって二次巻線１４に誘起された交流電圧が抵抗Ｒ1 と抵抗Ｒ2 とで分圧され、抵抗Ｒ2 の両端に５ＶP-P の交流電圧が発生し、この交流電圧が２．５Ｖの直流に重畳された電圧Ｖo がマイクロコンピュータ５の入力ポートＰ1 に加えられる。すなわち、図４に示すように、接地点の電圧０Ｖと５Ｖの間に振動する正弦波交流電圧がマイクロコンピュータ５の入力ポートＰ1 に加えられる。マイクロコンピュータ５はこの電圧信号を、例えば、ディジタル信号に変換し、所定のしきい値と比較して、圧縮機２に過大な電流が流れたか否かを判定し、もし、過大な電流が流れていると判定した場合には、異常表示ランプ９を点灯させてオペレータに報知する。
【００２５】
なお、図２に示したダイオードＤ1 は正方向のピーク電圧を５Ｖに抑制し、ダイオードＤ2 は負方向のピーク電圧を−５Ｖに抑制して、マイクロコンピュータ５の入力ポートＰ1 に加わる電圧の絶対値を制限している。
【００２６】
上記の実施の形態によれば、クランクヒーター４を有する圧縮機２の電流検出、及び、クランクケースヒータ４の回路異常を判別するための変流器１０として、単一の環状磁芯１１に、それぞれ一次コイルとして圧縮機に電力を供給する一次導体１２を貫通させ、かつ、クランクヒーター４に電力を供給する導体を複数回巻装したものを用い、この変流器１０の二次巻線１４に流れる電流に基づいて、圧縮機２の電流検出とクランクケースヒータ４の異常を判別するようにしたので、圧縮機電流と比較してクランクヒータ電流が格段に小さい場合でも、クランクケースヒータ４の回路異常を判別する感度を高めることができる。
【００２７】
また、変流器１０の二次巻線１４に流れる電流を交流電圧に変換すると共に、この交流電圧を所定の直流電圧に重畳させた信号Ｖo 、並びにこの信号Ｖo を所定の直流電圧と比較して矩形波状の信号Ｖo ′を出力する電流検出信号波形整形回路７を設け、信号Ｖo に基づいて、圧縮機の電流を検出し、信号Ｖo ′に基づいて、クランクケースヒータ４の回路異常を判別するようにしたので、マイクロコンピュータの処理に適した電圧レベルに変換することができ、また、クランクケースヒータ４の異常判定に際して、矩形波状の信号の有無で判定することができるため、予め設定したしきい値を用いる場合と比較して、判別の感度をさらに高めることができる。
【００２８】
さらに、クランクケースヒータ４に電力を供給する導体が、数十回に亘って巻装されているので、信号の取扱いが容易化され、クランクケースヒータ４の回路の異常判別の感度をさらに高める効果がある。
【００２９】
またさらに、電磁開閉器３の主接点５６２Ｃを介して圧縮機２に駆動電力を供給し、この主接点５２Ｃとはオン、オフ状態が逆の補助接点１５を介してクランクケースヒータ４に加熱電力を供給するようにしたので、クランクケースヒータ４が正常であることを確認して圧縮機２を運転するための補助リレーを不要化することができ、これによって、クランクケースヒータ回路の異常判別の感度の向上と併せて、構成を一層簡易化することができる。
【００３０】
なお、上記の実施の形態によれば、圧縮機２の電流がクランクヒーター４の電流と比較して格段に大きいことに対応して、環状磁芯１１に一次導体１２を貫通させたが、圧縮機の電流値に応じて適宜の回数だけ環状磁芯１１に巻装するようにしても良いことは明らかである。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、請求項１に記載の空気調和機の制御装置によれば、単一の磁芯に、圧縮機に電力を供給する導体及びクランクケースヒータに電力を供給する導体をそれぞれ一次コイルとして貫通又は巻装されたものを用いたので、圧縮機電流と比較してクランクヒータ電流が格段に小さい場合でも、クランクケースヒータ回路の異常を判別する感度を高めることができる。
【００３２】
また、請求項２に記載の空気調和機の制御装置によれば、単一の磁芯に、圧縮機に電力を供給する導体及びクランクケースヒータに電力を供給する導体をそれぞれ一次コイルとして貫通又は巻装されたものを用い、この変流器の二次コイルに流れる電流を交流電圧に変換すると共に、この交流電圧を所定の直流電圧に重畳させた第１の信号、並びにこの第１の信号を所定の直流電圧と比較して矩形波状の第２の信号を出力する波形整形回路を設け、第１の信号に基づいて、圧縮機の電流を検出し、第２の信号に基づいて、クランクケースヒータ回路の異常を判別するようにしたので、マイクロコンピュータの処理に適した電圧レベルの矩形波状の信号の有無で判定することができるため、予め設定したしきい値を用いる場合と比較して、異常判別の感度をさらに高めることができる。
【００３３】
請求項３に記載の空気調和機の制御装置によれば、圧縮機の電流検出とクランクケースヒータ回路の異常判別に当たり、クランクケースヒータに電力を供給する導体が、圧縮機電流に近似した起磁力が得られる回数だけ巻装された変流器を用いたので、信号の取扱いが容易化され、クランクケースヒータ回路の異常判別の感度が高められる。
【００３４】
請求項４に記載の空気調和機の制御装置によれば、電磁接触器の主接点を介して圧縮機に駆動電力を供給し、主接点に連動し、かつ、オン、オフ状態が逆の補助接点を介してクランクケースヒータに加熱電力を供給するようにしたので、クランクケースヒータが正常であることを確認して圧縮機を運転するための補助リレーを不要化することができ、これによりクランクケースヒータ回路の異常判別の感度の向上と併せて、構成を一層簡易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成を示す回路図。
【図２】図１に示した実施の形態の主要素の詳細な構成を示す回路図。
【図３】図１に示した実施の形態の動作を説明するために、電圧と時間との関係を示した線図。
【図４】図１に示した実施の形態の動作を説明するために、電圧と時間との関係を示した線図。
【符号の説明】
２  圧縮機
３  電磁開閉器
４  クランクヒーター
５  マイクロコンピュータ
６  制御用電源回路
７  電流検出信号波形整形回路
８  補助リレー
９  異常表示ランプ
１０  変流器
１１  環状磁芯
１２  一次導体
１３  一次巻線
１４  二次巻線
１５  補助接点
１６  コンパレータ
【図１】
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【図２】
0003706445.tif 000003
【図３】
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【図４】
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