(57)【要約】  【課題】  三相交流電源で駆動する能力可変圧縮機と一定速圧縮機を備えた空気調和機において、電源供給される三相のうち一相が欠相した場合にも、空調運転を停止せず冷暖房効果の低下を軽減させるようにする。【解決手段】一相欠相を検出した際に、第一の運転モードよりも能力可変圧縮機の能力上限値を大きくした第二の運転モードへと制御方法を切り換えることにより、通常の制御方法で空調運転を継続するよりも、高い運転能力を発揮させる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流電源を電源とする空気調和機の室外機であって、前記室外機は能力可変圧縮機と、一定速圧縮機と、三相交流電源の各相の欠相を検出する欠相検出部と、これらを制御する室外機制御部とを備え、前記室外機制御部は、通常運転時に前記一定速圧縮機と、能力上限値を予め定めた前記能力可変圧縮機の一方または両方を運転する第一の運転モードと、前記能力上限値を前記第一の運転モードよりも大きくして前記能力可変圧縮機を単独で運転する第二の運転モードとを有し、前記室外機制御部は、前記欠相検出部で一相欠相を検出した場合に前記第一の運転モードから前記第二の運転モードへと切り換えることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記室外機制御部は、前記欠相検出部で一相欠相を検出した時に前記一定速圧縮機が停止した、又は停止している場合と、前記欠相検出部で一相欠相を検出している期間中に前記一定速圧縮機が停止した場合に、前記第一の運転モードから前記第二の運転モードへと切り換えることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、能力可変圧縮機と一定速圧縮機とを備えた空気調和機に係わり、より詳細には三相交流電源で運転を行う室外機における一相が欠相した場合の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
室内機と室外機とを分離して配置する空気調和機には、複数の室内機と一台の室外機で構成されるマルチ型空気調和機がある。このようなマルチ型空気調和機には複数の室内機からの冷暖房要求に応じるため、一台の室外機に複数の圧縮機が搭載されている。
【０００３】
また、空気調和機の圧縮機は近年、消費電力低減や高効率化のため従来の一定速型から能力可変型に置き換わっている状況であるが、複数の圧縮機が搭載される空気調和機においては、能力可変圧縮機とそれに比較し安価な一定速圧縮機とを組合せ、両圧縮機それぞれの特徴を生かした運転を行う製品がある。
【０００４】
このような、能力可変圧縮機と一定速圧縮機とを備えた空気調和機の室外機には、三相交流電源を電源とするものが一般的であるが、三相電源のうち一相が欠相した場合には交流電源が入力される一定速圧縮機では、起動する時に起動電流が流れ続けることや、高負荷状態で動作を継続させることで保護回路の働きによって起動や動作状態が維持できなくなるのに対し、インバータによって交流電源を直流電源に変換し入力される能力可変圧縮機では、一相欠相状態の影響で運転能力が低下するものの起動や動作状態の維持が可能となるために、一相の欠相が発生した時に能力可変圧縮機のみ動作している状態では運転を継続し、運転要求などにより負荷の変動に応じて一定速圧縮機を起動させようと制御した時に一定速圧縮機が動作せずこの異常を検知して運転を停止する仕様となっているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２３８５７７号公報（第３頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、能力可変圧縮機と一定速圧縮機とを備えた空気調和機を設置する建物での電源供給は、図１に記すようにメインブレーカーから分岐したブレーカーを介して空気調和機の各装置のうち１台へと配線することが望まれるが、古い建物などでは図２に記すようにブレーカーに代わり安価なヒューズによって分配して異常電流の遮断に対応する配電設備があり、既存の電気設備の配線事情からやむを得ず空気調和機の室外機と他の機器とを同一のヒューズ系統から配線する場合があり、他の機器で短絡が発生した際に三相のうち一相のみヒューズが溶断し、室外機への電源供給が一相欠相することがある。
【０００７】
このように、図２のように配線された建物では、図１のように配線された建物と比較し一相欠相が生じる可能性が高く、また一相欠相状態の回復にはヒューズ交換などの対応も要することから、一相欠相が回復するまでの間は定格能力が出せない状態であっても空気調和機を運転させたいと考える利用者もおり、このような利用者に対しては特許文献１のように欠相を検出した時に装置の保護を目的として空気調和機の運転を停止する制御や、能力可変圧縮機のみが動作する範囲では運転を継続するが、一定速圧縮機を起動させようと制御された時に運転を停止させる制御では、運転が継続できないという問題があった。
【０００８】
本発明は以上述べた問題点を解決し、空気調和機の運転開始時及び運転中に一相欠相を検出した際にはその状態を利用者へ通知し、利用者へ欠相状態の回復措置を促しつつ、利用者が望む場合には一相欠相時の室外機制御方法によって運転能力の低下を軽減した空調運転を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上述の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は、三相交流電源を電源とする空気調和機の室外機であって、前記室外機は能力可変圧縮機と、一定速圧縮機と、三相交流電源の各相の欠相を検出する欠相検出部と、これらを制御する室外機制御部とを備え、前記室外機制御部は、通常運転時に前記一定速圧縮機と、能力上限値を予め定めた前記能力可変圧縮機の一方または両方を運転する第一の運転モードと、前記能力上限値を前記第一の運転モードよりも大きくして前記能力可変圧縮機を単独で運転する第二の運転モードとを有し、前記室外機制御部は、前記欠相検出部で一相欠相を検出した場合に前記第一の運転モードから前記第二の運転モードへと切り換えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、前記室外機制御部は、前記欠相検出部で一相欠相を検出した時に前記一定速圧縮機が停止した、又は停止している場合と、前記欠相検出部で一相欠相を検出している期間中に前記一定速圧縮機が停止した場合に、前記第一の運転モードから前記第二の運転モードへと切り換えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上の手段を用いることにより、本発明による空気調和機によれば一相欠相時にも動作可能である能力可変圧縮機の能力上限値を大きくし運転を継続することができるため、運転能力の低下を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一般的に行われる空気調和機の電源系統の配線図である。
【図２】古いビルなどで行われる空気調和機の電源系統の配線図である。
【図３】本発明による空気調和機の冷媒系統を説明する接続図である。
【図４】本発明による室外機の概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明による圧縮機の制御を説明する説明図である。
【図６】本発明による室外機制御部の処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。なお
、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【００１４】
図３は、本発明による空気調和機の冷媒系統を説明する接続図である。尚、本発明と直接関係ない構成と、同一の構成となる３台目以降の室内機については図示と説明を省略している。図３において、室外機１には液圧縮を防ぐために冷媒の気液を分離するアキュームレータ１４と、アキュームレータ１４の出口側に２分割された配管に接続された能力可変圧縮機１１と一定速圧縮機１２と、両圧縮機の出口側に接続され両圧縮機から吐出／吸入される冷媒の循環方向を切り換える四方弁１３と、四方弁１３の両圧縮機側を入口側として接続された切換口の冷房運転における出口側に接続された室外機熱交換器１５と、室外機熱交換器１５の出口側に接続された室外機電子膨張弁１６とを備えている。また、四方弁１３の室外機１からの出口側には冷媒配管５ａが接続され、室外機電子膨張弁１６の室外機１からの出口側には冷媒配管５ｂが接続されている。
【００１５】
続いて、室内機２ａは室内機熱交換器２１ａと室内機電子膨張弁２２ａとを備え、室内機熱交換器２１ａの入口側に室内機電子膨張弁２２ａの出口側が接続される。室内機２ｂは室内機熱交換器２１ｂと室内機電子膨張弁２２ｂとを備え、室内機熱交換器２１ｂの入口側に室内機電子膨張弁２２ｂの出口側が接続される。そして室内機２ａ、２ｂのそれぞれの室内機電子膨張弁２２ａ、２２ｂの各室内機への入口側には冷媒配管５ｂが接続され
、室内機熱交換器２１ａ、２１ｂの各室内機からの出口側には冷媒配管５ａが接続されている。
【００１６】
本発明による空気調和機はこのような冷媒系統によって、室外機１に備わる能力可変圧縮機１１と一定速圧縮機１２とを、利用者からの運転要求と各圧縮機の能力に応じて一方あるいは両方を動作させることにより各室内機の冷暖房を行う。
【００１７】
図４は、本発明による室外機の概略構成を示すブロック図である。室外機１は、三相交流電源を入力する電源部３２と、電源部３２の各相のうちいずれかの欠相が発生した時に
、例えば三相交流電源のＲ相、Ｓ相、Ｔ相の各相のゼロクロス点を検出し、一相のゼロクロス点検出時から続く二相分の位相差時間内に、一相分のゼロクロス点のみ検出した場合に一相欠相状態と判定する欠相検出部３３と、室内機２ａと室内機２ｂもしくは同一冷媒系統に接続されるその他の室内機との通信を行う通信部３１と、運転情報などを記憶する記憶部３５と、能力可変圧縮機１１を駆動する能力可変圧縮機駆動部３６と、一定速圧縮機１２を駆動するとともに動作状態を検知する一定速圧縮機駆動部３７と、これらを制御する室内機制御部３４を備えている。
【００１８】
なお、電源部３２の欠相を検出した欠相検出部３３は、欠相状態に応じた信号を室内機制御部３４へ通知する。また、記憶部３５には一相欠相時の動作に係わる「停止」もしくは「運転」のいずれかの動作設定が記憶される。この動作設定は室内機２ａのリモコンなどから利用者により予め設定されたものであり、通信部３１を介して受信した室内機制御部３４によって記憶される。
【００１９】
図５は、本発明による圧縮機の制御を説明する説明図であり、能力可変圧縮機１１と一定速圧縮機１２との制御を２つのグラフで示している。なお２つのグラフのうち第一の運転モードは通常運転時の制御であり、第二の運転モードは三相交流電源のうち一相が欠相した状態で空調運転を行う本発明に係わる圧縮機の制御を記している。
【００２０】
まず、第一の運転モードのグラフから、通常運転時に縦軸の負荷の割合に応じて、能力可変圧縮機１１と一定速圧縮機１２とをどのように制御するかを説明する。負荷は一般に利用者から運転要求された設定温度に対し室温や外気温との温度差が少ない場合に小さく
、同温度差が乖離する程大きくなる。例えば室温が３０℃の部屋に設置された室内機に設定温度を２２℃とした運転要求があった場合、運転要求直後は室温と設定温度との温度差が８℃あり空気調和機は圧縮機を高速で回転させようとするため圧縮機への負荷は高まる
。そしてこの状態でしばらく運転を継続すると室温は次第に低下し、室温と設定温度との温度差が小さくなると、空気調和機は圧縮機を低速で回転させようとするため圧縮機への負荷は低下するというように、運転要求と空調環境の状況に応じた負荷の変化が常に発生する。なお、負荷１００％とは本実施例による空気調和機の最大定格能力を表し、能力可変圧縮機１１と一定速圧縮機１２の能力が空気調和機の最大定格能力に対して５０％ずつであることを表している。
【００２１】
そして、この負荷の割合が一定速圧縮機１２の定格能力よりも小さい負荷となる５０％未満の低負荷の領域では、能力可変圧縮機１１のみを動作させることで無駄な電力消費を抑え、一定速圧縮機１２の定格能力５０％よりも大きい負荷となる高負荷の領域では、能力可変圧縮機１１と一定速圧縮機１２との両方を動作させることで能力可変圧縮機１１の能力不足を補うと共に、無駄な電力消費も抑えることができるように制御される。また、一定速圧縮機１２の定格能力と等しい負荷となる５０％の１点においては、一定速圧縮機１２のみを動作させる。
【００２２】
しかしながら、このような第一の運転モードでは三相交流電源のうち一相が欠相した時
、あるいは一相が欠相した状態で運転を開始した時には、一定速圧縮機１２はほとんどの場合で起動できなくなるために、室外機は低負荷時に動作させる能力可変圧縮機１１で負荷が５０％未満の運転能力しか出せなくなる。
【００２３】
このように一相が欠相した状態では通常の圧縮機の制御を一定速圧縮機１２が起動できない状態で継続するようにしたとしても、能力可変圧縮機１１だけでは通常時の能力を発揮することができないため冷暖房能力が低下する。このため、能力可変圧縮機１１の運転能力を一時的に高めることで、冷暖房能力の低下を軽減したものが次に説明する第二の運転モードである。
【００２４】
第二の運転モードは、三相交流電源のうち一相が欠相した時に第一の運転モードから切り換える制御であり、一相の欠相が回復した時には第一の運転モードへと復帰するものであり、動作が可能な能力可変圧縮機１１のみを運転し、能力可変圧縮機１１の能力の上限値を通常時より上げて空気調和機の最大定格能力に対する能力の割合を５０％から５０％＋α％とする。これによって冷暖房能力の低下を一相欠相への回復措置が開始されるまでの間軽減することが可能となる。
【００２５】
次に、第一の運転モードのグラフに記した（ａ）〜（ｃ）の圧縮機の負荷状況に応じた
、一相欠相時の第二の運転モードへの切り換えについて説明する。能力可変圧縮機１１のみを動作させる（ａ）においては、一相欠相が検出された時にそのまま第二の運転モードへと切り換える。能力可変圧縮機１１と一定速圧縮機１２との両方を動作させる（ｂ）においては、一相欠相が検出された時に一定速圧縮機１２が動作中の場合には第一の運転モードを継続し、停止中の場合には第二の運転モードへと切り換える。また、一定速圧縮機１２のみを動作させる（ｃ）においても、（ｂ）と同様である。なお、一定速圧縮機１２が動作中もしくは停止中の状態を切り換えの条件としているのは、一定速圧縮機１２は動作中に欠相状態となった時には負荷の減少や、高負荷状態での継続動作によってやがて停止することを考慮しているためである。
【００２６】
すなわち一相欠相が検出された時に一定速圧縮機１２が停止中の場合にのみ第二の運転モードへと切り換えることで、一定速圧縮機１２が停止するまでの間はより高い運転能力を発揮することができる第一の運転モードを優先する。一定速圧縮機１２が停止しそれ以降に第二の運転モードの方がより高い運転能力を発揮することができる条件では運転モードの切り換えが行われる。
【００２７】
図６は、本発明による室外機制御部３４の処理を説明するフローチャートである。なお
、図６のフローチャートに記載のＳＴはステップを表し、これに続く数字はステップ番号を、またＹはＹｅｓをＮはＮｏをそれぞれ表している。
【００２８】
室外機制御部３４は、欠相検出部３３において検出される一相欠相の検出通知が有るか否かを確認する（ＳＴ１）。一相欠相の検出通知が無い場合（ＳＴ１−Ｎ）、各室内機２ａなどから通信部３１を介して運転停止の信号を受信しているか否かを確認する（ＳＴ２）。運転停止の信号を受信していない場合（ＳＴ２−Ｎ）、運転モードを第一の運転モードへと切り換える、または継続する（ＳＴ３）。次に、各室内機２ａなどから通信部３１を介して運転要求の信号を受信しているか否かを確認する（ＳＴ４）。運転要求の信号を受信している場合（ＳＴ４−Ｙ）、運転要求の信号の内容に従い第一の運転モードを継続する（ＳＴ５）。一方、運転要求の信号を受信していない場合（ＳＴ４−Ｎ）、ＳＴ１へジャンプする。
【００２９】
室外機制御部３４は、ＳＴ１において欠相検出部３３で検出される一相欠相の検出通知
が有る場合（ＳＴ１−Ｙ）、通信部３１を介して一相欠相の状態を各室内機２ａなどへ通知する（ＳＴ６）。次に、記憶部３５へ記憶された一相欠相時の動作設定が、“運転”もしくは“停止”のいずれかを確認する（ＳＴ７）。動作設定が“運転”の場合（ＳＴ７−運転）、一定速圧縮機駆動部３７で一定速圧縮機１２の停止を検知しているか否かを確認する（ＳＴ８）。一定速圧縮機１２の停止を検知している場合（ＳＴ８−停止）、運転モードを第二の運転モードへと切り換える、または継続する（ＳＴ９）。なお、ＳＴ６において一相欠相の検出通知を受信した各室内機２ａなどは、一相欠相の状態を図示しない表示部に表示して利用者へ報知する。
【００３０】
室外機制御部３４は、各室内機２ａなどから通信部３１を介して運転停止の信号を受信しているか否かを確認する（ＳＴ１０）。運転停止の信号を受信していない場合（ＳＴ１０−Ｎ）、各室内機２ａなどから通信部３１を介して運転要求の信号を受信しているか否かを確認する（ＳＴ１１）。運転要求の信号を受信している場合（ＳＴ１１−Ｙ）、運転要求の信号の内容に応じて第二の運転モードを継続する（ＳＴ１２）。欠相検出部３３において検出される一相欠相の検出通知が有るか否かを確認する（ＳＴ１３）。一相欠相の検出通知が無い場合（ＳＴ１３−Ｎ）、通信部３１を介して一相欠相状態からの回復を各室内機２ａなどへ通知する（ＳＴ１４）。そしてＳＴ３へジャンプする。なお、ＳＴ１４において一相欠相からの回復通知を受信した各室内機２ａなどは、図示しない表示部に表示させた一相欠相の状態表示を消去する。
【００３１】
一方、室外機制御部３４は、ＳＴ７において動作設定が“停止”の場合（ＳＴ７−停止）、室外機１の運転を停止する（ＳＴ１５）。そして制御を終了する。また、ＳＴ８において一定速圧縮機１２の停止を検知していない場合（ＳＴ８−動作）、ＳＴ８へジャンプする。また、ＳＴ１１において各室内機２ａなどから運転要求の信号を受信していない場合（ＳＴ１１−Ｎ）、ＳＴ１３へジャンプする。また、ＳＴ１３において欠相検出部３３で検出される一相欠相の検出通知が有る場合（ＳＴ１３−Ｙ）、ＳＴ１０へジャンプする。
【００３２】
一方、室外機制御部３４は、ＳＴ２において運転停止の信号を受信している場合（ＳＴ２−Ｙ）、ＳＴ１５へジャンプする。また、ＳＴ１０において運転停止の信号を受信している場合（ＳＴ１０−Ｙ）、ＳＴ１５へジャンプする。
【００３３】
以上の実施例では欠相検出部３３において電源部３２の三相交流電源の各相の欠相を検出し、室内機制御部３４へ検出した欠相状態を通知する方法を用いて説明したが、本発明の欠相検出方法はこれに限るものではなく、三相交流電源の各相のうち一相の欠相を検出する種々の検出方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１    室外機
２    室内機（２ａ，２ｂ）
５    冷媒配管（５ａ，５ｂ）
１１  能力可変圧縮機
１２  一定速圧縮機
１３  四方弁
１４  アキュームレータ
１５  室外熱交換器
１６  室外電子膨張弁
２１  室内熱交換機（２１ａ，２１ｂ）
２２  室内電子膨張弁（２２ａ，２２ｂ）
３１  通信部
３２  電源部
３３  欠相検出部
３４  室内機制御部
３５  記憶部
３６  能力可変圧縮機駆動部
３７  一定速圧縮機駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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