(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相誘導電動機により駆動される圧縮機の運転を制御する制御装置と、上記圧縮機へ電源を供給する電源部と、上記電源部からの電源を変換処理して制御装置へ供給する電源変換装置とを有し、
上記制御装置が、リセット信号の入力によりリセットして上記圧縮機を停止させる空気調和装置の圧縮機制御システムにおいて、
上記電源部の電源状態を監視し、上記電源部の電源遮断時に、上記制御装置へ上記リセット信号を出力する電源監視装置を備えたことを特徴とする空気調和装置の圧縮機制御システム。
【請求項２】
上記電源監視装置は、電源部の電源遮断から一定時間経過後に、制御装置へリセット信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置の圧縮機制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置の圧縮機制御システムに係り、特にロータリ型圧縮機の運転制御を改善した空気調和装置の圧縮機制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に知られている空気調和装置では、その多くが冷媒の凝縮と蒸発による冷凍サイクルで冷房及び暖房を行い、冷媒を高温高圧化すると共に、冷媒に循環力を与えるために冷媒が圧縮される。この冷媒の圧縮にはロータリ型やスクロール型の圧縮機が多く用いられ、また、その電動機には誘導電動機や直流電動機が多く用いられる。このような圧縮機のうちには、単相電源で駆動する単相誘導電動機を内蔵した図３に示すロータリ型の圧縮機１がある。
【０００３】
ここで、誘導電動機は、一般に、交流電源を用いて複数個のコイルに位相の異なる電圧を印加することで回転磁界を形成し、これにより回転子を駆動するものであるが、単相誘導電動機は、電源の相が単一なので、電源電圧を主巻線に、コンデンサを直列に挿入して位相を進ませた電圧を補助巻線にそれぞれ印加することで、回転磁界を形成するコンデンサラン形が多く用いられる。このときの回転磁界は、三相交流電源による三相誘導電動機よりも不完全であり、発生する回転力も不均一である。
【０００４】
この圧縮機１の単相誘導電動機には、図３に示すように、電源部２から約２００Ｖの交流電源が供給される。また、この圧縮機１は、制御装置３からの運転信号によりその運転（起動、停止）が制御される。この制御装置３は圧縮機１のみならず、空気調和装置の他の機器の制御も司る。
【０００５】
この制御装置３には、変圧器５、整流・平滑回路６及び定電圧回路７からなる電源変換装置４により、電源部２からの電源が安定化されて供給される。停電により電源部２の電源が遮断された時には、電源変換装置４の定電圧回路７から制御装置３へリセット信号が出力されて制御装置３がリセットし、この制御装置３から圧縮機１へ出力されている運転信号が消滅する。
【０００６】
しかし、電源変換装置４の整流・平滑回路６に電解コンデンサが使用されているので、停電発生から数百ｍｓｅｃの間は定電圧回路７から制御装置３へ電圧が供給され続け、したがって、定電圧回路７から制御装置３へリセット信号が出力されず、制御装置３は作動を継続して、圧縮機１へ運転信号を出力し続ける。
【０００７】
一方、圧縮機１には、停電発生と同時に電源部２からの電源が遮断され、図４に示すように、圧縮機１のローラ８Ａは、慣性力により正規の方向Ａへ回転し続けて、やがて停止する。この圧縮機１は、冷媒の圧縮過程で停電が発生すると、図４の２点鎖線に示す圧縮過程にあるローラ８Ａが、圧縮された冷媒によって、正規の方向と反対方向（逆方向）Ｂの反力をうける。尚、図４中の符号８Ｂはシリンダであり、符号８Ｃはベーンであり、符号８Ｄ、８Ｅは、シリンダ８Ｂに設けられたそれぞれ吸込口、吐出口である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
長時間（数百ｍｓｅｃ以上）の停電において、停電発生時に圧縮機１が冷媒の圧縮過程にあった時には、圧縮機１への電源の遮断により、圧縮された冷媒からの反力が圧縮機１を逆転させ始める。しかし、この長時間の停電中に、定電圧回路７から制御装置３への電源の供給が遮断されて、定電圧回路７から制御装置３へリセット信号が出力され、制御装置３がリセットして、この制御装置３から圧縮機１への運転信号が消滅するので、圧縮機１の逆転は停止する。
【０００９】
一方、短時間（数十（約４０）ｍｓｅｃ以上から数百ｍｓｅｃ以下）の停電において、停電発生時に圧縮機１が冷媒の圧縮過程にあったときには、圧縮された冷媒からの反力が圧縮機１を逆転させはじめ、しかも、この停電中には定電圧回路７から制御装置３へ給電がなされて、定電圧回路７から制御装置３へリセット信号が出力されず、制御装置３が圧縮機１へ運転信号を出力し続ける。従って、この短時間の停電後電源が復帰した時に、圧縮機１の単相誘導電動機は回転磁界が不完全で、正規の方向への回転力が弱いので、圧縮機１は逆転を継続してしまう。
【００１０】
圧縮機１の逆転は、圧縮機１内の圧力の上昇や発熱を伴い、それによって、圧縮機１内の潤滑油が劣化して、圧縮機１が故障する恐れがある。
【００１１】
ところで、圧縮機１には、通常、出口の圧力や運転電流を監視して圧縮機１の故障を防止する装置があるが、逆転状態では出口の圧力や運転電流が通常とあまり変化しないので、上述の監視装置では逆転現象を検知できない。また、圧縮機１の電動機の巻線に、温度上昇を検知するサーモスタット等が設けられていても、このサーモスタットが作動する温度まで巻線温度が上昇するのに時間がかかり、圧縮機１の逆転により、この場合も圧縮機１が故障に至る恐れがある。
【００１２】
また、上述のように、電源変換装置４の定電圧回路７から制御装置３へリセット信号を出力する場合には、電源部２の電源発生によっては、制御装置３がリセットするまでの時間にばらつきが生じたり、特に、電源部２の電源電圧が低下した場合に、定電圧回路７が制御装置３へ誤ってリセット信号を出力してしまう場合がある。
【００１３】
本発明の課題は、上述の事情を考慮してなされたものであり、停電時における圧縮機の逆転現象を確実に防止できる空気調和装置の圧縮機制御システムを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、単相誘導電動機により駆動される圧縮機の運転を制御する制御装置と、上記圧縮機へ電源を供給する電源部と、上記電源部からの電源を変換処理して制御装置へ供給する電源変換装置とを有し、上記制御装置が、リセット信号の入力によりリセットして上記圧縮機を停止させる空気調和装置の圧縮機制御システムにおいて、上記電源部の電源状態を監視し、上記電源部の電源遮断時に、上記制御装置へ上記リセット信号を出力する電源監視装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記電源監視装置は、電源部の電源遮断から一定時間経過後に、制御装置へリセット信号を出力することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項１に記載の発明には、次の作用がある。
【００１７】
電源監視装置が電源部の電源遮断時に制御装置へリセット信号を出力し、制御装置がこのリセット信号によりリセットされて圧縮機を停止させることから、圧縮機の電動機が単相誘導電動機である場合、電源遮断時に圧縮機が冷媒を圧縮する圧縮過程にあり、電源遮断によって圧縮機が、圧縮された冷媒の反力により逆転しようとしても、電源変換装置から電源が供給され続けている制御装置をリセットして圧縮機を停止させるので、圧縮機の逆転現象を確実に防止できる。
【００１８】
また、電源監視装置が電源部の電源状態を監視し、電源遮断時に制御装置へリセット信号を出力することから、電源部の電源電圧が瞬時に低下した時には制御装置へリセット信号が出力されることがない。従って、電源電圧の瞬時低下時に、制御装置がリセットして圧縮機が停止することがないので、圧縮機の誤動作を回避でき、空気調和装置の運転の信頼性を確保できる。
【００１９】
請求項２に記載の発明には、次の作用がある。
【００２０】
電源監視装置が電源部の電源遮断から一定時間経過後に制御装置へリセット信号を出力することから、上記一定時間を、圧縮機が冷媒を圧縮する圧縮過程で電源遮断が発生した場合に、圧縮された冷媒からの反力によっても圧縮機が逆転を開始しない時間に設定すれば、電源遮断から一定時間経過しても電源遮断状態が続く短時間の停電時には、圧縮機が逆転を開始しているが、制御装置がリセットされて圧縮機が停止されるので、圧縮機の逆転現象を確実に防止できる。
【００２１】
一方、電源遮断から一定時間経過前に電源遮断状態が終了する極短時間の停電時には、電源監視装置から制御装置へリセット信号が出力されず、この間、圧縮機が逆転を開始していないので、この極短時間の停電終了後も圧縮機を継続して正規の方向へ回転させることができ、空気調和装置の運転性能の低下をまねくことがない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１に示すように、空気調和装置１０は、室外機１１、室内機１２及び制御装置１３を有してなり、室外機１１の室外冷媒配管１４と室内機１２の室内冷媒配管１５とが、連結配管２４、２５を介して連結されている。
【００２４】
室外機１１は室外に設置され、室外冷媒配管１４に圧縮機１６が配設され、この圧縮機１６の吸込側にアキュムレータ１７が、吐出側に四方弁１８が室外冷媒配管１４を介してそれぞれ接続され、この四方弁１８に室外熱交換器１９が室外冷媒配管１４を介して接続されて構成される。室外熱交換器１９には、この室外熱交換器１９へ向かって送風する室外ファン２０が隣接して配置されている。
【００２５】
一方、室内機１２は室内に設置され、室内冷媒配管１５に室内熱交換器２１が配設されると共に、室内冷媒配管１５において室内熱交換器２１近傍に電動膨張弁２２が配設されて構成される。上記室内熱交換器２１には、この室内熱交換器２１へ送風する室内ファン２３が隣接して配置されている。
【００２６】
また、上記制御装置１３は、室外機１１及び室内機１２の運転を制御し、具体的には、室外機１１における圧縮機１６、四方弁１８及び室外ファン２０の並びに室内機１２における電動膨張弁２２、及び室内ファン２３をそれぞれ制御する。
【００２７】
制御装置１３により四方弁１８が切り換えられることにより、空気調和装置１０が冷房運転又は暖房運転に設定される。つまり、制御装置１３が四方弁１８を冷房側に切り換えたときには、冷媒が実線矢印の如く流れ、室外熱交換器１９が凝縮器に、室内熱交換器２１が蒸発器になって冷房運転状態となり、室内機１２の室内熱交換器２１が室内を冷房する。また、制御装置１３が四方弁１８を暖房側に切り換えたときには、冷媒が破線矢印の如く流れ、室内熱交換器２１が凝縮器に、室外熱交換器１９が蒸発器になって暖房運転状態となり、室内機１２の室内熱交換器２１が室内を暖房する。
【００２８】
また、制御装置１３は、室内機１２の空調負荷に応じて、室内機１２における電動膨張弁２２の開度を強制し、室内機１２における室内ファン２３のファン駆動系を制御する。
【００２９】
制御装置１３による圧縮機１６の運転制御は、図２に示す圧縮機制御システム３０により実施され、この圧縮機制御システム３０は前記制御装置１３のほか、電源部３１、電源変換装置３２及び電源監視装置３３を有して構成される。
【００３０】
ここで、圧縮機１６は、冷媒回路内で凝縮と圧縮を繰り返す冷媒に循環力を与えると共に、冷媒を高温高圧化するものであり、本実施の形態ではロータリ型の圧縮機が採用されている。ロータリ型又はスクロール型の圧縮機１６は、従来技術に述べたように、圧縮過程において圧縮機１６へ供給される電源が遮断されると、圧縮された冷媒から正規の回転方向と反対方向（逆方向）の反力を受ける。
【００３１】
また、圧縮機１６の電動機は、従来技術と同様に単相誘導電動機が使用されている。この単相誘導電動機は、三相誘導電動機に比べ回転磁界が不完全で、回転力が不均一ではあるが、簡単な構造で低コストである利点を有する。
【００３２】
さて、上記電源部３１は、空気調和装置１０へ作動電源を供給するものであり、圧縮機１６、室外ファン２０、四方弁１８及び室内ファン２３などへ電源を直接供給し、上記電源変換装置３２を介して制御装置１３及び電動膨張弁２２へ、変換された電源を供給する。電源部３１が供給する電源電圧は、日本国内では交流２００Ｖ±１０％であるが、自家発電の場合や海外においては、上記範囲とは限らないことがある。
【００３３】
上記電源変換装置３２は、電源部３１の電源を直流に変換し、電圧を安定化処理して、制御装置１３及び電動膨張弁２２などの直流電源で駆動される部品へ、その変換処理された電源を供給するものである。この電源変換装置３２は、変圧器３４、整流・平滑回路３５及び定電圧回路３６を有して構成されるが、これらと同様の機能を果たすスイッチング電源であってもよい。
【００３４】
変圧器３４は、電源部３１の約２００Ｖ交流電源を、例えば２４Ｖの低電圧電源に変換する。また、整流・平滑回路３５は、変圧器３４からの低電圧交流電源をブリッジダイオード等で全波整流した後、電解コンデンサで平滑して、１２Ｖの直流電源とする。また、定電圧回路３６は、整流・平滑回路３５からの直流電源を電源レギュレータ等によって安定化した後、例えば５Ｖの低電圧直流電源とする。
【００３５】
前記制御装置１３は、図１に示すように、前述のごとく圧縮機１６、四方弁１８、室外ファン２０、電動膨張弁２２及び室内ファン２３を制御して、空気調和装置１０の全体を制御するものであり、特に圧縮機１６に対しては、図２に示す運転信号αを図示しないリレー等へ出力し、このリレー等を作動させて圧縮機１６を起動又は停止させ、圧縮機１６の運転（起動、停止）を制御する。
【００３６】
この制御装置１３はマイクロコンピュータを備えてなり、電源の投入時にはマイクロコンピュータが不安定となることが多いので、電源投入後所定時間の間は制御装置１３のマイクロコンピュータがリセットされる必要がある。この制御装置１３のマイクロコンピュータのリセットは、リセットポート（不図示）にリセット信号β（ハイレベル電圧又はローレベル電圧）を入力させることにより実施される。制御装置１３が上述のようにリセットされた時には、圧縮機１６への運転信号αが消滅して圧縮機１６が停止され、その他、四方弁１８、室外ファン２０、電動膨張弁２２及び室内ファン２３も同様に作動が停止される。
【００３７】
前記電源監視装置３３は、電源部３１の電源状態を監視し、電源部３１の電源遮断時（つまり、停電発生時）に制御装置１３へリセット信号βを出力するものであり、パルス生成回路３７及びパルス監視回路３８を有して構成される。
【００３８】
パルス生成回路３７は、電源部３１の電源周波数に同期したパルスを発生させる回路であり、例えば、フォトカプラを使用して、電源部３１の電源周波数の１／２の周期のパルスを発生させる。停電時には、電源部３１の電源が遮断されて、パルス生成回路３７からのパルスの信号が途絶える。
【００３９】
パルス監視回路３８は、パルス生成回路３７から発生するパルスを監視することによって、電源部３１の電源状態を監視する。また、このパルス監視回路３８はタイマを内蔵し、停電が発生してパルス生成回路３７からパルスが発生しなくなってから一定時間経過後（停電発生から数十（約４０）ｍｓｅｃ経過後）に制御装置１３へリセット信号βを出力する。
【００４０】
停電発生後の一定時間は、圧縮機１６が冷媒を圧縮する過程で停電が発生した場合に、圧縮された冷媒が、慣性力の作用で正規方向に回転する圧縮機１６のローラ（図４の符号８Ａ参照）へ反対方向（逆方向）の反力を作用させ、この反力によっても圧縮機１６のローラが逆転を開始しない時間に設定される。この一定時間経過後には、圧縮機１６のローラは上記反力によって逆転を開始する。
【００４１】
さらに、パルス監視回路３８は、電源部３１の電源が復帰して、電源部３１からパルスが発生し始めてから所定時間経過するまでは、制御装置１３へリセット信号βを出力させ続け、制御装置１３のコンピュータの内部が安定化した段階で（所定時間経過後に）、上記リセット信号βを解消させて制御装置１３を作動させる。
【００４２】
次に、停電時における圧縮機制御システム３０の運転制御を、長時間の停電（数百ｍｓｅｃ以上の停電）、短時間の停電（数十（約４０）ｍｓｅｃ〜数百ｍｓｅｃの停電）、極短時間の停電（数十（約４０）ｍｓｅｃ以下の停電）の各場合に区分して説明する。
【００４３】
（１）長時間停電（数百ｍｓｅｃ以上の停電）
圧縮機１６は、停電発生と同時に電源部３１からの電源の供給が遮断され、冷媒圧縮過程で停電が発生した場合には、圧縮された冷媒から正規回転方向とは逆方向の反力を受けて逆転する。また、この長時間の停電中には、電源監視装置３３のパルス監視回路３８が、停電発生から一定時間経過後（数十（約４０）ｍｓｅｃ経過後）に、制御装置１３へリセット信号βを出力して、制御装置１３がリセットされており、このリセットにより、制御装置１３から圧縮機１６へ出力される運転信号αが消滅している。従って、制御装置１３から圧縮機１６へ運転信号αが出力されていないので、圧縮機１６の逆転は継続せず、やがて停止する。
【００４４】
尚、この長時間の停電中には、停電発生から数百ｍｓｅｃ経過後に、電源変換装置３２における定電圧回路３６から制御装置１３へ供給される電源が遮断される。
【００４５】
（２）短時間の停電（数十（約４０）ｍｓｅｃ〜数百ｍｓｅｃの停電）
圧縮機１６は、上述の長時間停電の場合と同様に、停電発生と同時に電源部３１からの電源の供給が遮断され、冷媒圧縮過程で停電が発生した場合には、圧縮された冷媒から正規回転方向とは逆方向の反力を受け、逆転を開始してしまう。また、この短時間の停電中には、電源変換装置３２における定電圧回路３６から制御装置１３へ電源が供給され続ける。しかし、電源監視装置３３のパルス監視回路３８が、停電発生から一定時間経過後（数十（約４０）ｍｓｅｃ経過後）に、制御装置１３へリセット信号βを出力して、制御装置１３をリセットさせ、このリセットにより、制御装置１３から圧縮機１６へ出力されていた運転信号αが消滅するので、この場合も、圧縮機１６の逆転は継続せず停止する。
【００４６】
（３）極短時間の停電（数十（約４０）ｍｓｅｃ以下の停電）
この場合も、圧縮機１６は、停電発生と同時に電源部３１からの電源の供給が遮断され、冷媒圧縮過程で停電が発生した場合には、圧縮された冷媒から正規回転方向とは逆方向の反力を受けるが、未だ逆転を開始する前であり、慣性力によって正規方向に回転している。この極短時間の停電中には、電源変換装置３２における定電圧回路３６から制御装置１３へ電源が供給されており、しかも、電源監視装置３３のパルス監視回路３８から制御装置１３へリセット信号βが出力されていないので、制御装置１３は作動状態にある。従って、この状態で電源部３１の電源が復帰した時には、圧縮機１６は、停電前と同様な正規方向への回転力を増し、空気調和装置１０は停電前の運転（冷房運転又は暖房運転）を継続する。
【００４７】
以上のように構成されたことから、この空気調和装置１０の圧縮機制御システム３０は次の効果▲１▼〜▲３▼を奏する。
【００４８】
▲１▼電源監視装置３３が電源部３１の長時間又は短時間停電時に制御装置１３へリセット信号βを出力し、この制御装置１３がリセット信号βによりリセットされて圧縮機１６を停止させることから、圧縮機１６の電動機が単相誘導電動機である場合、長時間又は短時間の停電発生時に圧縮機１６が冷媒を圧縮する圧縮過程にあり、この圧縮された冷媒の反力により圧縮機１６が逆転しようとしても、電源変換装置３２の定電圧回路３６から電源が供給され続けている制御装置１３（短時間停電の場合）を強制的にリセットして圧縮機１６を停止させるので、圧縮機１６の逆転現象を確実に防止できる。
【００４９】
▲２▼電源監視装置３３が電源部３１の電源状態を、パルス生成回路３７にて発生したパルスによって監視し、電源遮断時（長時間又は短時間停電時）に制御装置１３へリセット信号βを出力することから、電源部３１の電源電圧が瞬時に低下した時には制御装置１３へリセット信号βが出力されることがない。従って、電源電圧の瞬時低下時に、制御装置１３がリセットして圧縮機１６が停止することがないので、圧縮機１６の誤操作を回避でき、空気調和装置１０の運転の信頼性を確保できる。
【００５０】
▲３▼電源監視装置３３が電源部３１の電源遮断（停電発生）から一定時間経過後に制御装置１３へリセット信号βを出力し、上記一定時間を、圧縮機１６が冷媒を圧縮する圧縮過程で停電が発生した場合に、圧縮された冷媒からの反力によっても圧縮機１６が逆転を開始しない時間に設定したことから、停電発生から一定時間経過しても電源遮断状態が続く短時間の停電時には、圧縮機１６が逆転を開始しているが、制御装置１３がリセットされて圧縮機１６へ運転信号αが出力されていないので、圧縮機１６の逆転現象を確実に防止できる。
【００５１】
一方、停電発生から一定時間経過前に電源遮断状態が終了する極短時間の停電時には、電源監視装置３３のパルス監視回路３８から制御装置１３へリセット信号βが出力されず、この間、圧縮機１６が逆転を開始していないので、この極短時間の停電終了後も圧縮機１６を継続して正規方向へ回転させることができ、空気調和装置１０の運転性能の低下を招くことがない。
【００５２】
以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５３】
例えば、上記実施例では、電源監視装置３３のパルス生成回路３７が電源部３１の電源に基づいてパルスを生成させるものを述べたが、電源変換装置３２の変圧器３４の電源に基づいてパルスを生成させてもよい。また、電源監視装置３３は、電源部３１又は変圧器３４の電源をパルスに変換することなく、例えば、電源電圧の変化を直接監視してもよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明に係る空気調和装置の圧縮機制御システムによれば、電源監視装置が電源部の電源状態を監視し、電源部の電源遮断時に、圧縮機の運転を制御する制御装置へリセット信号を出力し、制御装置がこのリセット信号によりリセットして圧縮機を停止させることから、圧縮機の圧縮過程で停電が発生しても、停電発生時における圧縮機の逆転現象を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２の圧縮機を含む空気調和装置の冷媒回路を示す回路図である。
【図２】本発明に係る空気調和装置の圧縮機制御システムの一実施の形態を示すブロック図である。
【図３】従来の空気調和装置の圧縮機制御システムを示すブロック図である。
【図４】圧縮機のシリンダ部を示す平断面図である。
【符号の説明】
１０  空気調和装置
１３  制御装置
１６  圧縮機
３０  圧縮機制御システム
３１  電源部
３２  電源変換装置
３３  電源監視装置
３７  パルス生成回路
３８  パルス監視回路
α  運転信号
β  リセット信号
【図１】
0003920440.tif 000002
【図２】
0003920440.tif 000003
【図３】
0003920440.tif 000004
【図４】
0003920440.tif 000005