(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機の電源電圧を検出する検出手段と、検出した電圧を基準電圧と比較して電圧の大小を判定する比較判定手段と、判定結果に応じて圧縮機の駆動回路を制御して予熱通電電流を調整する制御手段とからなり、
前記比較判定手段は、検出電圧と第１基準電圧との大小を比較する第１比較判定手段と、検出電圧と前記第１基準電圧より高い第２基準電圧との大小を比較する第２比較判定手段とからなり、
前記制御手段は、第１および第２比較判定手段の判定結果に基づき、第１および第２基準電圧に応じて設定した予熱通電データに基づいて圧縮機の駆動回路を制御し、予熱通電電流を調整することを特徴とする圧縮機の予熱制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、検出電圧が前記第１基準電圧より低いときには第１基準電圧に応じて設定した予熱通電データに基づいて圧縮機の駆動回路を構成するパワートランジスタのＯＮ／ＯＦＦのデューティ比を大きくし、検出電圧が前記第２基準電圧より高いときには第２基準電圧に応じて設定した予熱通電データに基づいて前記パワートランジスタのＯＮ／ＯＦＦのデューティ比を小さくして予熱通電電流を調整するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の予熱制御装置。
【請求項３】
圧縮機駆動用の直流電源電圧間より抵抗により分圧させて電源電圧を検出する検出手段と、検出した電圧と基準電圧を比較する電圧比較器並びにこの電圧比較器の出力に応じて動作するフォトカプラとによって構成される比較判定手段と、このフォトカプラの信号を受けて圧縮機の駆動回路を構成するパワートランジスタのＯＮ／ＯＦＦのデューティ比を調節して予熱通電電流を調整する制御手段とからなることを特徴とする圧縮機の予熱制御装置。
【請求項４】
前記検出手段及び比較判定手段からなる検知回路は高電圧検知回路と低電圧検知回路からなり、
前記制御手段は、各検知回路において設定した限界基準電圧と比較して電圧が高い場合は基準電圧に応じて設定した予熱通電データに基づき前記デューティ比を小さくし、電圧が低い場合は基準電圧に応じて設定した予熱通電データに基づき前記デューティ比を大きくして予熱通電電流を調整するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の圧縮機の予熱制御装置。
【請求項５】
上記電源電圧の検出を圧縮機とファン等の停止時で予熱前に行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮機の予熱制御装置。
以上
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
本発明は空気調和機において圧縮機の起動性の低下や暖房運転の効率性の低下を防止するために行われる圧縮機の予熱制御の改良に関するものである。
【従来の技術】
空気調和機等に用いられる圧縮機が冷却された状態で起動されると、潤滑油中に多量の液冷煤が溶存し、潤滑油が希薄になって圧縮機の破損を招くおそれがある。そこで従来からもこれを防止するため、また暖房時の立ち上がりを良くするために圧縮機の温度や外気温をモニターして圧縮機のコイルを予熱する方法がとられている。
圧縮機の予熱制御方法については、圧縮機の３相中の２相に微弱電流を流したり、また、圧縮機を回転させないいわゆる回転磁界をつくらない通電方法や、さらには回転磁界をつくる通電方法であっても通電スピードをかなりの高速に通電させ、圧縮機が回転しない様にする方法等、各種の制御方法がとられていたが、それぞれ一長一短があった。
上記の圧縮機の予熱制御は、電源電圧の大小にかかわらず制御手段たるマイコン内部の予熱通電データに基づきマイコン出力によってフォトカプラ等のドライバを介し圧縮機の駆動回路を構成するパワートランジスタをＯＮ／ＯＦＦすることによって圧縮機を予熱させていた。圧縮機の予熱通電電流レベルいわゆる予熱レベルは、このパワートランジスタのＯＮ／ＯＦＦのデューティー比を変えることにより決定している。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらマイコンで決まった1つのデータを出力するだけでは電源電圧等の大きさでパワートランジスタ等の半導体の破壊を招いたり、暖房時の立ち上がりが非常に遅くなる問題が生じる場合がある。
図１は空気調和機の駆動回路としてインバータ回路を用いた一例を示すもので、交流の電源電圧をダイオード１により整流し、後部の倍電圧コンデンサ２及び平滑コンデンサ３によって平滑するとともに倍電圧した直流電圧とし、この直流電圧を圧縮機駆動電圧としてパワートランジスタ４で構成されるインバータ回路５を介して圧縮機６に通電させている。
このような回路構成において、たとえば電源電圧が高い場合、それに比例して圧縮機６の予熱通電電流も大きくなり、また電源電圧が低い場合、これに比例して圧縮機６の予熱通電電流も小さくなる。圧縮機６の予熱通電電流が大きくなると、この電流を流しているパワートランジスタ４や回生用ダイオード７のチップの温度上昇が大きくなり、使用周囲温度等の影響が加わった場合、パワートランジスタ４のチップ温度が高くなり最悪これらのチップを破壊してしまうおそれがある。また圧縮機の予熱通電電流が小さいと圧縮機内のコイルへ供給されるエネルギーが小さく、暖房時の立ち上がりが思ったよりもうまくいかないという問題が発生してしまう。
このためマイコンの開発段階において、1つのマイコン予熱通電データにおいて上記の様な問題が発生しないように電源電圧の変動を考慮しながら圧縮機の予熱通電電流のデータを決定すればよいが、実際には非常に困難である。
従って、圧縮機の起動性の向上や暖房運転の効率向上等を目的として圧縮機コイルの予熱を行う場合、電源電圧等によりこの予熱レベルが変動した際、圧縮機の起動性や暖房運転の効率性の低下、また圧縮機を駆動させるパワー素子の破壊を招いてしまう問題があり、何らかの解決策が待たれていたのである。
本発明は上記の様な点に鑑み、電源電圧の変動が発生した場合、圧縮機への予熱通電電流を制御する制御回路を設け、これによって圧縮機の起動性や暖房運転の効率性の低下を防止するとともに、圧縮機を駆動させるパワー素子の破壊を招かない圧縮機の予熱制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明においては、圧縮機を予熱させる前にこの圧縮機駆動電源電圧をモニターして電源電圧の大小を判定し、この判定結果に応じて圧縮機の駆動回路を制御して予熱通電電流を調整するようにしたものである。すなわち、本発明に係る圧縮機の予熱制御装置は、圧縮機の電源電圧を検出する検出手段と、検出した電圧を基準電圧と比較して電圧の大小を判定する比較判定手段と、判定結果に応じて圧縮機の駆動回路を制御して予熱通電電流を調整する制御手段で構成したことを特徴とする。
前記比較判定手段は、検出電圧と第１基準電圧との大小を比較する第１比較判定手段と、検出電圧と前記第１基準電圧より高い第２基準電圧との大小を比較する第２比較判定手段とからなり、前記制御手段は、第１及び第２比較判定手段の判定結果に基き、第１及び第２基準電圧に応じて設定した予熱通電データに基いて圧縮機の駆動回路を制御し、予熱通電電流を調整するものである。
具体的には、前記制御手段は、検出電圧が前記第１基準電圧より低いときには第１基準電圧に応じて設定した予熱通電データに基いて圧縮機の駆動回路を構成するパワートランジスタのＯＮ／ＯＦＦのデューティー比を大きくし、検出電圧が前記第２基準電圧より高いときには第２基準電圧に応じて設定した予熱通電データに基いて前記パワートランジスタのＯＮ／ＯＦＦのデューティー比を小さくして予熱通電電流を調整する。
上記比較判定手段及び制御手段は単一のマイコン内に組み込むことも可能である。また一方電圧比較器とフォトカプラとによって構成される比較判定手段とすることもできる。
すなわち、圧縮機駆動用の直流電源電圧間より抵抗により分圧させて電源電圧を検出する検出手段と、検出した電圧と基準電圧を比較する電圧比較器並びにこの電圧比較器の出力に応じて動作するフォトカプラとによって構成される比較判定手段と、このフォトカプラの信号を受けて圧縮機の駆動回路を構成するパワートランジスタのＯＮ／ＯＦＦのデューティー比を調節して予熱通電電流を調整する制御手段とによって構成される圧縮機の予熱制御装置である。
前記検出手段及び比較判定手段からなる検知回路は、高電圧検知回路と低電圧検知回路の２種類用意され、前記制御手段は、各検知回路において設定した限界基準電圧と比較して電圧が高い場合は基準電圧に応じて設定した予熱通電データに基づき前記デューティー比を小さくし、電圧が低い場合は基準電圧に応じて設定した予熱通電データに基づき前記デューティ比を大きくして予熱通電電流を調整するようにしている。
上記電源電圧の検出は負荷変動の少ない状態、すなわち圧縮機とファン等の停止時で予熱前に行うことが望まれる。
【発明の実施の形態】
以下、駆動回路としてインバータ回路を用いた空気調和機の圧縮機の予熱制御装置について説明する。圧縮機を駆動するための基本回路構成は図１と同様であり、交流の電源電圧をダイオード１により整流し、後部の倍電圧コンデンサ２及び平滑コンデンサ３によって平滑するとともに倍電圧した直流電圧とし、この直流電圧を圧縮機駆動電圧としてパワートランジスタ４で構成されるインバータ回路５を介して圧縮機６に通電させている。
図２は電源電圧が高い場合の予熱通電電流の制御回路について示したもので、図１における直流電源電圧間より抵抗８ａにより分圧させた電圧を電圧比較器（コンパレータ）９ａの−側に入力（以下入力Ａ）し、この電圧比較器９ａのもう片方の入力＋側（以下入力Ｂ）には抵抗１０ａによって定まる基準電圧が入力されている。この基準電圧とは許容される最大限の電圧である。この電圧比較器９ａの入力Ａの電圧が入力Ｂの電圧より大きくなつた時、電圧比較器９ａの出力がＬレベル（０Ｖ）になるように接続されている。入力Ａの電圧が大きくなるということは圧縮機６の直流電圧が許容される最大限の電圧よりも高くなったということになる。この電圧比較器９ａの出力には電源絶縁のためのフォトカプラ１１ａが接続され、電圧比較器９ａの出力がＬレベル（０Ｖ）になればこのフォトカプラ１１ａが動作する。このフォトカプラ１１ａが動作することによりマイコン１２ヘ信号が入力され、圧縮機６の直流電圧が高くなったことがマイコン１２に伝えられる。これに基づきマイコン１２は基準電圧に応じて予め設定した予熱通電データに基づき、パワートランジスタ４のＯＮ／ＯＦＦのデューティー比を小さくして圧縮機６の予熱通電電流を調整する様にする。
図３は逆に電源電圧が低い場合の制御回路を示したもので、図１における直流電源電圧間より抵抗８ｂにより分圧させた電圧を電圧比較器（コンパレータ）９ｂの＋側に入力（以下入力Ｃ）し、この電圧比較器９ｂのもう片方の入力−側（以下入力Ｄ）には抵抗１０ｂによって定まる基準電圧が入力されている。この電圧比較器９ｂの入力Ｃの電圧が入力Ｄの電圧より小さくなった時、電圧比較器９ｂの出力がＬレベル（０Ｖ）になるように接続されている。入力Ｃの電圧が小さくなるということは圧縮機６の直流電圧が低くなつたということになる。この電圧比較器９ｂの出力には電源絶縁のためのフォトカプラ１１ｂが接続され電圧比較器９ｂの出力がＬレベル（０Ｖ）になればこのフォトカプラ１１ｂが動作する。このフォトカプラ１１ｂが動作することによりマイコン１２ヘ信号が入力され、圧縮機６の直流電圧が高くなったことがマイコン１２に伝えられる。これに基づきマイコン１２は基準電圧に応じて予め設定した予熱通電データに基づき、電源電圧が低い分、パワートランジスタ４のＯＮ／ＯＦＦのデューティー比を大きくして圧縮機６の予熱通電電流を調整する様にしており、これによって圧縮機６の起動性を良くしている。
もちろん上記いずれの判定信号も入力されない場合は、マイコン１２は直流電源電圧が定格（１００Ｖ機種では１００Ｖ）と判断しており圧縮機の予熱通電電流の調整は行わない。
上記動作状態を要約すれば次の通りである。
電圧                大          定格        小
フォトカプラ１１a  ｏｎ        ｏｆｆ      ｏｆｆ
フォトカプラ１１b  ｏｆｆ      ｏｆｆ      ｏｎ
デューティ比      小さくする    無調整    大きくする
また、図４は、比較判定手段及び制御手段を単一のマイコン内に組み込んだ場合の制御状態の一例を示すフローチャートで、比較判定手段は、検出電圧Ｖと第１基準電圧Ｖ１との大小を比較する第１比較判定手段１３と、検出電圧Ｖと前記第１基準電圧Ｖ１より高い第２基準電圧Ｖ２との大小を比較する第２比較判定手段１４とからなり、制御手段は、第１及び第２比較判定手段の判定結果に基き、第１及び第２基準電圧に応じて設定した予熱通電データに基いて圧縮機の駆動回路を制御するようにしたもので、具体的には、検出電圧Ｖが前記第１基準電圧Ｖ１より低いときには第１基準電圧Ｖ１に応じて設定した予熱通電データに基いて圧縮機の駆動回路を構成するパワートランジスタのＯＮ／ＯＦＦのデューティー比を大きくし、検出電圧Ｖが前記第２基準電圧Ｖ２より高いときには第２基準電圧Ｖ２に応じて設定した予熱通電データに基いて前記パワートランジスタのＯＮ／ＯＦＦのデューティー比を小さくして予熱通電電流を調整するようにしたものである。なお、検出電圧Ｖが第１基準電圧Ｖ１より高く、第２基準電圧Ｖ２よりも低い場合は適正電圧と判断される。
【発明の効果】
本発明においては、圧縮機を予熱させる前にこの圧縮機駆動電源電圧をモニターして許容される上下の限界基準電圧と比較して電源電圧の大小を判定し、この判定結果に応じて圧縮機の駆動回路を制御して予熱通電電流を基準電圧に応じて予め設定した予熱通電データに基づき、予熱通電電流を調整するようにしたものであるから、電源電圧の変動に拘わらず、圧縮機への予熱通電電流を所定範囲に制御することができ、圧縮機の起動性や暖房運転の効率性の低下を防止し得るとともに、圧縮機を駆動させるパワー素子の破壊を招かない圧縮機の予熱制御装置を提供し得たのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】インバータ回路を使用した圧縮機の駆動回路図
【図２】電源電圧が高い場合の予熱通電電流の制御回路の一例を示す。
【図３】電源電圧が低い場合の予熱通電電流の制御回路の一例を示す。
【図４】マイコンによる制御状態の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
１  ダイオード（整流器）
２  倍電圧コンデンサ
３  平滑コンデンサ
４ パワートランジスタ
５ インバータ回路
６  圧縮機
７  回生用ダイオードチップ
８ａ、８ｂ  抵抗
９ａ、９ｂ  電圧比較器（コンパレータ）
１０ａ、１０ｂ  抵抗
１１ａ、１１ｂ  フォトカプラ
１２  マイコン
１３  第１比較判定手段
１４  第２比較判定手段
Ｖ  検出電圧
Ｖ１  第１基準電圧
Ｖ２  第２基準電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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