(57)【要約】【課題】従来の空気機の制御装置は３相電源に欠相がある場合、３相電源の第１相、第２相で室外機コントローラを動作させ、第２相、第３相で室内機を動作させる構成であるため、全く運転できないという問題がある。【解決手段】３相電源に接続される室外機と室内機で構成される空調機において、室内機のコントローラへは３相電源の第１相、第２相、第３相のうち第１相、第２相の電源線を接続し、室外機のコントローラへも同じ第１相、第２相を接続し、室外機の圧縮機駆動用回路に第１相、第２相、第３相を接続し、第３相には電流検出器を設けるよう構成するので、第３相が欠相しても空調機の運転が可能となる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相電源の第１相、第２相及び第３相の電源線のうち、共通の２相の電源線と接続した室外機を制御する室外機コントローラと室内機を制御する室内機コントローラとを備えた冷凍空調装置の制御装置であって、
前記接続２相の電源線に電源欠相があるとき、電源線切換手段により前記電源欠相の電源線を前記共通の２相の電源線と異なる相の電源線に切換えることを特徴とする冷凍空調装置の制御装置。
【請求項２】
前記室外機コントローラと前記室内機コントローラとに接続した共通の２相の電源線と異なる相の電源線に電流検出器を設置し、検出値を前記室外機コントローラに送付することを特徴とする請求項１に記載の冷凍空調装置の制御装置。
【請求項３】
前記３相電源が、コンバータ、平滑コンデンサ及びインバータより成る電力供給装置の前記コンバータに接続され、また前記室外機の圧縮機の電動機が前記電力供給装置の前記インバータに接続され、
電圧検出器による前記圧縮機の電動機への出力電圧の検出と、周波数検出器による前記圧縮機の電動機への出力周波数の検出と、電流検出器による前記圧縮機の電動機への出力電流の検出とのうち、少なくとも１検出が行われ、検出値が前記室外機コントローラに入力され、
前記入力された検出値に所定の値以上のものがあり、かつ、前記３相電源と前記コンバータ間で、前記共通の２相の電源線と異なる相の電源線に設置した電流検出器の検出値が所定の値以下の時、前記室外機コントローラが前記電源欠相による異常停止指令を出力することを特徴とする請求項２に記載の冷凍空調装置の制御装置。
【請求項４】
前記室外機コントローラは、前記所定値を前記圧縮機毎に定められた閾値として記憶する記憶部と制御プログラムとを有し、設定装置からの入力により、前記閾値を設定することを特徴とする請求項３に記載の冷凍空調装置の制御装置。
【請求項５】
前記請求項１〜請求項４のいずれかの請求項に記載の制御装置を備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍空調装置の制御装置に関し、特に３相電源の電源欠相時の冷凍空調装置の制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機の３相電源の欠相時の制御に関する従来の技術としては、次のものがある。
３相交流電源に、室内制御ユニット及び室外制御ユニットが接続されて成る空気調和機の電気回路に対し、室内制御ユニットにＳ相及びＴ相より給電し、室外制御ユニットにＲ相及びＳ相より給電する。１相が欠相すると、室内制御ユニット及び室外制御ユニットの少なくとも一方が作動不良状態となり、これによって欠相発生を検知し、欠相を検出するための特別な検出回路等を不要とし、簡単な構成で欠相の検知を可能とする（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、３相電源欠相検出装置に関して、いずれか１相の３相電流だけを検出し、この検出信号をもとに欠相の有無を判定し、装置の小型化信頼性の向上等を図った３相電源欠相検出装置が記載されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２８４９８５号公報（第３頁〜第４頁、図１、図２）
【特許文献２】
特開平２−１７９４８１号公報（第２頁〜第３頁、第１図〜第４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記の特許文献１の空気調和機は、３相電源の何れかの相が欠相したとき、空気調和機は動作しないものであり、又特許文献２は、３相電源欠相検出装置を提供するものである。
要するに、特許文献１及び特許文献２ともに、３相電源の電源欠相の発生を検出して、電源欠相によりインバータ回路等の電力供給装置の電気部品が損傷を受けるのを防止することを考慮したものであり、欠相が発生しても、電気部品に損傷を与えない範囲で空気調和機の運転を行うことについては考慮されていない。
【０００６】
本発明は、前記に鑑み、電源欠相状態でも応急的に冷凍空調装置の運転を可能とする制御装置及び該制御装置を備えた冷凍空調装置を得ることを目的とする。また、電力供給装置の電気部品故障を防止しつつ、冷凍空調装置の運転を可能とする制御装置及び該制御装置を備えた冷凍空調装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の制御装置は、３相電源の第１相、第２相及び第３相の電源線のうち、共通の２相の電源線と接続した室外機を制御する室外機コントローラと室内機を制御する室内機コントローラとを備えた冷凍空調装置の制御装置であって、接続２相の電源線に電源欠相があるとき、電源線切換手段により電源欠相の電源線を共通の２相の電源線と異なる相の電源線に切換えるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を図により説明する。
図１は、本実施の形態１の冷凍空調装置の制御装置と圧縮機の電動機への電力供給装置とを示す図である。
図１において、３相電源装置１は、第１相１ａ、第２相１ｂ、第３相１ｃから成り、冷凍空調装置の室外機を制御する室外機コントローラ２は、３相電源１の第１相１ａ及び第２相１ｂの電源線が接続され、また、室内機を制御する室内機コントローラ３は、同じく第１相１ａ及び第２相１ｂの電源線が接続される。即ち、制御装置を構成する室外機コントローラ２と室内機コントローラ３は、３相電源１の共通の２相の電源線が接続される。
３相電源１は、コンバータ５、平滑コンデンサ６及びインバータ７から成る電力供給装置のコンバータ５に接続される。コンバータ５へは３相電源１の第１相１ａ、第２相１ｂ及び第３相１ｃの電源線を接続する。圧縮機の電動機４は電力供給装置のインバータ７に接続され、インバータ駆動される。
また、３相電源とコンバータ５間で、室外コントローラ２、室内コントローラ３に接続する共通の２相の電源線と異なる相の電源線に、即ち、第３相１ｃの電源線に電流検出器８を設け、第３相１ｃの電源線の電流検出値を室外機コントローラ２へ入力する。
【０００９】
次に、本冷凍空調装置の制御装置の動作を説明する。
３相電源１の第３相１ｃが欠相した場合には、室外機コントローラ２、室内機コントローラ３はいずれも動作可能であり、冷凍空調装置の運転は可能である。３相電源１の第１相１ａ、第２相１ｂの何れかが欠相した場合には、室外機コントローラ２、室内機コントローラ３はいずれも動作せず、冷凍空調装置の運転は不可能になり、電源欠相の発生を認識することが可能となる。このとき、３相電源１の欠相していない第３相１ｃを第１相１ａ、第２相１ｂの欠相のある電源線と切換え接続することにより室外機コントローラ２、室内機コントローラ３は動作可能となり、電源が欠相したことを認識した上で冷凍空調装置の運転が可能となる。この場合、電源線を切換え接続することにより、３相電源１の第３相１ｃが欠相した場合と同じ動作となる。
【００１０】
第１相１ａ、第２相１ｂに欠相発生時、３相電源１の欠相していない第３相１ｃと切換え接続するのは、開閉器やリレー回路等（図示省略）の電源線切換手段により行う。この際、第１相１ａ、第２相１ｂのどちらに欠相発生かを判別するのは、一方づつ切換接続して、動作するかどうかで行ってもいいが、第１相１ａ、第２相１ｂの少なくともどちらかの電源線に電流検出器を設けて、検出値を室外コントローラ２に入力するようにして、例えば、電流値が所定量以下となる等で設置電源線の欠相の発生を判断してもよい。
以上のように、３相電源１に電源欠相があっても冷凍空調装置の運転が可能であり、特に、電源側に異常があっても冷凍空調装置の動作確認を行うことができ有効である。
【００１１】
また、第３相の電源線に設けた電流検出器８は、かならずしも必要ではないが、電流検出器８を設け、その検出値を室外コントローラへの入力することにより、例えば、検出値が所定量以下となることにより、冷凍空調装置の運転中に第３相の欠相は検出でき、警報表示、警報発生させることにより、緊急の運転時を除いて補修手配が可能となる。
【００１２】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２について説明する。
図２は、本実施の形態２の冷凍空調装置の制御装置と圧縮機の電動機への電力供給装置とを示す図であり、図３は、同じく電源欠相時に発生し得る平滑コンデンサ６のリップル電流増加による破壊等の電気部品故障を防止する制御装置の制御フロー図であり、図４は、同じく電源欠相時に発生しえる平滑コンデンサ６のリップル電流増加による破壊等の電気部品故障を防止する制御装置の別の制御フロー図である。
本実施の形態は、３相電源に欠相が生じた場合に、圧縮機の電動機４の電力供給装置の平滑コンデンサ６等の電気部品故障を防止しながら、冷凍空調装置を運転する制御装置の制御に関するものである。
【００１３】
これらの図において、第３相に設けた電流検出器８は必須の構成要件とし、また、圧縮機の電動機４の電流を検出する電流検出器９をインバータ７と電動機４を接続する接続線に設け、検出値を室外機コントローラ２に入力するようにし、さらに、圧縮機の電動機４への出力電圧を検出し、検出値を室外機コントローラ２に入力する電圧検出器（図示省略）及び圧縮機の電動機４への出力周波数を検出し、検出値を室外機コントローラ２に入力する周波数検出器（図示省略）を電動機４への接続線に設ける。その他は実施の形態１と同じであり、実施の形態１と同じものは、同一番号を付け、説明を省略する。
【００１４】
実施の形態１のとおり、室外機コントローラ２、室内機コントローラ３を動作させ、冷凍空調装置を運転し、かつ、圧縮機の電動機４の電力供給装置の平滑コンデンサ６等の電気部品故障を防止する制御装置（室外コントローラ２）の制御は、次のように行う。
図３において、冷凍空調装置が運転され、圧縮機の電動機４が駆動しているとき、ステップ７０でインバータ７へ出力されている出力電圧が所定値未満であれば運転継続、所定値以上であればステップ７１へ進む。
ステップ７１ではインバータ７へ出力されている出力周波数が所定値未満であれば運転継続、所定値以上であればステップ７２へ進む。
ステップ７２では圧縮機の電動機４の電流を検出する電流検出器９が所定値未満であれば運転継続、所定値以上であればステップ７３へ進む。
ステップ７３では３相電源１の第３相１ｃに設けられた電流検出器８で検出される電流値が所定値以下かの判定を行う。電流検出器６で検出される電流値が所定の値を越えていれば、３相電源１の第３相１ｃは欠相していないと判断し、運転を継続する。電流検出器８で検出される電流が所定の値以下であれば、室外機コントローラ２は、３相電源１の第３相１ｃは欠相しており、このまま運転を継続すると電気部品の故障、例えばリップル電流増加による平滑コンデンサ６の破壊を引き起こすと判断し、異常停止指令を出し、圧縮機を停止させ、冷凍空調装置を停止させる。
【００１５】
ここに、ステップ７０からステップ７２の所定値は、あらかじめ試験にて決定する。
例えば、平滑コンデンサ６の保護を考えた場合、３相電源１の第３相１ｃが欠相した状態で圧縮機の電動機４を動作させ、圧縮機の電動機４の負荷を変動させる。圧縮機の電動機４の負荷の大小により平滑コンデンサ６のリップル電流を測定し、平滑コンデンサ６が故障しないリップル電流となるときの圧縮機の電動機４への出力電圧、出力周波数、入力電流を測定し、測定値に基づき、閾値である所定値を決定する。
【００１６】
また、ステップ７０からステップ７２は、圧縮機の電動機４の負荷状態を判定するものであり、３条件判定のすべてを行う必要はなく、必要に応じて省略してもよいが、少なくとも１条件判定は行う。即ち、ステップ７０からステップ７２の条件判定とステップ７３の電源電流の判定により、欠相がある場合に負荷が危険領域にあり、第３相１ｃの欠相が重なったとき、冷凍空調装置を停止し、その他の場合は、緊急運転可能とする。
【００１７】
以上のように、室外機コントローラ及び室内機コントローラに接続しない第３相１ｃに欠相があり、かつ、負荷状態が電気部品の故障を引き起こすレベルであることを検出できる。
また、第１相１ａ及び第２相１ｂに室外機コントローラ及び室内機コントローラを接続し運転時に、何れかが欠相し、欠相していない第３相１ｃに切換えて運転する場合も上記と同様とする。なお、欠相した第１相１ａ又は第２相１ｂを第３相１ｃに切換える場合は、第３相１ｃの電源線に設けた電流検出器８が切換える第１相１ａ又は第２相１ｂに接続するように切換える。
但し、この場合は、欠相があることは自明であるので、図３のステップ７３は省略してもよい。
【００１８】
本実施の形態においては、電圧検出器による圧縮機の電動機４への出力電圧の検出値が所定の値以上、周波数検出器による圧縮機の電動機４への出力周波数の検出値が所定の値以上及び電流検出器による圧縮機の電動機４への出力電流の検出値が所定の値以上の３条件のうち、少なくとも１条件が成立し、かつ、３相電源１とコンバータ５間で、共通の２相の電源線と異なる相の電源線に設置した電流検出器８の検出値が所定の値以下の時、制御装置の室外機コントローラ２が電源欠相による異常停止指令を出力するので、電力供給装置の電気部品故障を防止しつつ、冷凍空調装置の運転を可能とする制御装置及び該制御装置を備えた冷凍空調装置を得ることができる。
【００１９】
図４により、室外コントローラ２による別の制御方法の説明をする。このようにしても図３と同じ効果を得る。
ステップ８０で、電流検出器８で検出される電流値が所定値以上かの判定を行う。電流検出器６で検出される電流値が所定の値を越えていれば、３相電源１の第３相１ｃは欠相していないと判断し、運転を継続する。電流検出器８で検出される電流が所定の値以下であれば３相電源１の第３相１ｃは欠相していると判断し、ステップ８１で、表示装置に欠相の表示をする又は警報を出し、ステップ８２に進む。
ステップ８２からステップ８４は、前記図３のステップ７０からステップ７２と同じである。
ステップ８４で、出力電流が所定値以上であれば、負荷が危険領域にあり、第３相の欠相が重なるので、ステップ８５で、冷凍空調装置を停止する。
その他は場合は、緊急運転可能とする。
この場合も、図３と同様に、ステップ８２からステップ８４は、少なくと１条件判定を行えばよい。
この制御によれば、図３の場合の効果に加えて、冷凍空調装置の運転中は、常に第３相に欠相があることが認識でき、緊急運転時以外に行う補修を失念する恐れがない。
【００２０】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
図５は、実施の形態３の冷凍空調装置の制御装置と圧縮機の電動機への電力供給装置とを示す図である。
本実施の形態は、実施の形態２において、図３のステップ７０からステップ７２の３条件判定の閾値及び図４のステップ８２からステップ８４の３条件判定の閾値を室外機コントローラ２の記憶部（不揮発メモリを有する）に圧縮機の種類毎に記憶しておき、設定装置１０から圧縮機の種類の入力により、制御プログラムにより設定する。
その他は、実施の形態１又は実施の形態２と同じである。
【００２１】
本実施の形態では、室外機コントローラ２は、圧縮機毎に定められた３条件の閾値である所定値を記憶する記憶部と制御プログラムとを有し、設定装置１０からの入力により、閾値を設定するので、複数の種類の圧縮機に対して、室外機コントローラ２の共通化が図れる。
【００２２】
前記の実施の形態では、冷凍空調装置を空気調和機で説明したが、前記の実施の形態に記載の制御装置は空気調和機の他に冷凍装置、冷蔵庫等にも適用でき、前記の作用効果を発揮する。その場合は、前記実施の形態に記載した「室内機」、「室外機」、「室内機コントローラ」、「室外機コントローラ」を、それぞれ、「利用機」、「熱源機」、「利用機コントローラ」、「熱源機コントローラ」と呼び替えるものとする。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の制御装置は、３相電源の第１相、第２相及び第３相の電源線のうち、共通の２相の電源線と接続した室外機を制御する室外機コントローラと室内機を制御する室内機コントローラとを備えた冷凍空調装置の制御装置であって、接続２相の電源線に電源欠相があるとき、電源線切換手段により電源欠相の電源線を共通の２相の電源線と異なる相の電源線に切換えるので、３相電源の１相が欠相しても、冷凍空調装置を運転可能とできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の冷凍空調装置の制御装置と圧縮機の電動機への電力供給装置とを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態２の冷凍空調装置の制御装置と圧縮機の電動機への電力供給装置とを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２の電源欠相時に発生しえる平滑コンデンサ６のリップル電流増加による破壊等の電気部品故障を防止する制御装置の制御フロー図である。
【図４】本発明の実施の形態２の電源欠相時に発生しえる平滑コンデンサ６のリップル電流増加による破壊等の電気部品故障を防止する制御装置の別の制御フロー図である。
【図５】本発明の実施の形態３の冷凍空調装置の制御装置と圧縮機の電動機への電力供給装置とを示す図である。
【符号の説明】
１　３相電源、１ａ　３相電源の第１相、１ｂ　３相電源の第２相、１ｃ　３相電源の第３相、２　室外機コントローラ（制御装置）、３　室内機コントローラ（制御装置）、４　電動機、５　コンバータ、６　平滑コンデンサ、７　インバータ、８　共通２相と異なる電源線の電流検出器、９　圧縮機への出力電流検出の電流検出器。
【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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