(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力周波数が可変の電力変換装置を構成するスイッチング素子を介して圧縮機を駆動すると共に、前記電力変換装置の出力周波数を起動周波数から目標周波数に到達させて以降、予め定めた周波数制御範囲及び周波数の時間変化率で空調負荷に応じて変化させる空気調和機において、
起動時に、前記電力変換装置の出力周波数を、前記周波数範囲の最低値よりも所定値だけ低い起動周波数から、前記通常運転時における周波数の時間変化率よりも大きな変化率で、前記周波数制御範囲の最低値以下の周波数に向かうように上昇させ、その後通常運転時における周波数の時間変化率で周波数制御範囲の最高値まで上昇させたのち通常運転に移行させるように前記電力変換装置の出力周波数を制御する起動制御手段を備えたことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
室外温度を検出する室外温度検出手段を備え、前記起動制御手段は検出された室外温度が高い場合ほど前記起動周波数を高い値に変更することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
室外温度を検出する室外温度検出手段を備え、前記起動制御手段は検出された室外温度が高い場合ほど前記起動周波数を高い値に変更することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項４】
室外温度が予め定めた基準温度より低いとき前記圧縮機の巻線を加熱する巻線加熱手段を備え、前記起動制御手段は前記巻線加熱手段の動作時に、非動作時よりも前記起動周波数を低い値に変更する ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項５】
室内温度を検出する室内温度検出手段と、室外温度を検出する室外温度検出手段とを備え、前記起動制御手段は検出された室内温度と室外温度との差が予め定めた基準値より大きい場合、前記起動周波数を低い値に変更することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項６】
出力周波数が可変の電力変換装置を構成するスイッチング素子を介して圧縮機を駆動すると共に、前記電力変換装置の出力周波数を起動周波数から目標周波数に到達させて以降、予め定めた周波数制御範囲及び周波数の時間変化率で空調負荷に応じて変化させる空気調和機において、
起動時に、前記電力変換装置の出力周波数を、前記周波数範囲の最低値よりも所定値だけ低い起動周波数から、前記通常運転時における周波数の時間変化率よりも大きな変化率で、前記周波数制御範囲の最低値以下の周波数に向かうように上昇させ、その後通常運転時における周波数の時間変化率で前記目標周波数より低い第１の設定周波数まで上昇させ、前記第１の設定周波数に到達して以降、前記起動周波数より高く前記第１の設定周波数より低い第２の設定周波数まで下降させ、この第２の設定周波数に到達してから所定時間だけ前記第２の設定周波数に保持し、所定時間の経過後に前記目標周波数まで上昇させる起動制御手段を備えたことを特徴とする空気調和機。
【請求項７】
前記第１の設定周波数は、前記目標周波数よりも低く、前記第２の設定周波数は空調負荷に応じて変化させる前記電力変換装置の出力周波数範囲の最低値である ことを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。
【請求項８】
室外温度を検出する室外温度検出手段を備え、前記起動制御手段は検出された室外温度が予め定めた基準温度よりも低いとき前記第１及び第２の設定周波数を低い値に変更することを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。
【請求項９】
前記圧縮機の前回の運転停止時から今回の運転開始時までの運転停止時間を検出する停止時間検出手段を備え、前記起動制御手段は検出された運転停止時間が予め定めた基準値より長いとき前記第１及び第２の設定周波数を低い値に変更することを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。
【請求項１０】
室外温度が予め定めた基準温度より低いとき前記圧縮機の巻線を加熱する巻線加熱手段を備え、前記起動制御手段は前記巻線加熱手段の動作時に、非動作時よりも前記第１及び第２の設定周波数を低い値に変更することを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。
【請求項１１】
室内温度を検出する室内温度検出手段と、室外温度を検出する室外温度検出手段とを備え、前記起動制御手段は検出された室内温度と室外温度との差が予め定めた基準値より大きい場合、前記第１及び第２の設定周波数を低い値に変更することを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。
【請求項１２】
前記電力変換装置に供給される電源電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記起動制御手段は検出された電源電圧が定格電圧に対して予め定めた基準値より低い場合、前記第１及び第２の設定周波数を低い値に変更し、電源電圧が定格電圧に対して予め定めた基準値より高い場合、前記第１及び第２の設定周波数を高い値に変更する ことを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は出力周波数が可変の電力変換装置を介して圧縮機を駆動すると共に、その出力周波数を空調負荷に応じて変化させる空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、インバータと総称されるこの種の電力変換装置は、一次側交流電流を直流に変換した後、スイッチング素子としての例えば大電力トランジスタ（以下、ＧＴＲいう）のオン、オフにより必要な周波数に変換して二次側へ出力する装置であり、回転数制御による容量制御法の一般的な手段となりつつある。
【０００３】
図９はこの電力変換装置による起動制御運転時における時間ｔと電力変換装置の出力周波数Ｆとの関係を示す線図である。周知の如く、空調負荷に応じて圧縮機を能力制御する電動機の回転速度範囲に対応して電力変換装置の出力周波数が決定される。そして、起動制御運転時には速度範囲の最低回転数に対応するＡ点の周波数、例えば、１０〜２０Ｈｚから、室内ユニットに冷媒が急激に流入した場合に発生する冷媒音の発生を抑えるべく、所定の時間変化率にてＣ点、例えば、５７Ｈｚまで上昇させ、その周波数にて１〜２分程度保持して冷凍サイクルを安定させた後、再び所定の時間変化率にて段階的に周波数の上昇、保持（図示を省略）を繰り返して速度範囲の最高回転数に対応するＤ点の周波数、例えば、１０５Ｈｚまで上昇させて起動制御運転を終了する。この起動制御運転の終了後、空調負荷に応じて電力変換装置の出力周波数Ｆの制御が行われ、圧縮機の能力制御に移行する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の起動制御運転にあっては、起動時のＡ点から冷凍サイクルを安定させるために保持するＣ点まで、電力変換装置の出力周波数を上昇させる周波数の時間変化率として、空調負荷の変化に対応させて周波数を変える場合の変化率、例えば、１Ｈｚ／秒程度の比較的小さな時間変化率を採用していたので、圧縮機の振動が大きくなるという問題があった。
【０００５】
また、起動時のＡ点を速度制御範囲の最低回転数に対応する周波数に設定していたので、最低周波数が高めに定められている場合には、ＧＴＲ等のスイッチング素子に比較的大きな電流が流れて、稀にではあるがこのスイッチング素子を破壊させるという問題もあった。
【０００６】
さらに、従来の起動制御では、Ａ点の起動周波数を決定するに当たり、圧縮機における冷媒の寝込み量（残留量）や外気温等、負荷の増大要因を考慮しておらず、これらがスイッチング素子を破壊させる一因にもなっていた。
【０００７】
一方、起動時のＡ点の周波数、すなわち、速度制御範囲の最低周波数を低めに定めた場合、３相電源の１相が断線した欠相状態で運転しても電流値が小さいために過電流保護回路が動作しないという問題もあった。
【０００８】
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の目的は起動時の電流値を低く抑えて電力変換装置を構成するスイッチング素子の破壊を未然に防止することのできる空気調和機を提供するにある。
【０００９】
本発明の第２の目的は、起動時の振動を低く抑えることのできる空気調和機を提供するにある。
【００１０】
本発明の第３の目的は欠相時の過電流保護を確実に実行することのできる空気調和機を提供するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、出力周波数が可変の電力変換装置を構成するスイッチング素子を介して圧縮機を駆動すると共に、前記電力変換装置の出力周波数を起動周波数から目標周波数に到達させて以降、予め定めた周波数制御範囲及び周波数の時間変化率で空調負荷に応じて変化させる空気調和機において、
起動時に、前記電力変換装置の出力周波数を、前記周波数範囲の最低値よりも所定値だけ低い起動周波数から、前記通常運転時における周波数の時間変化率よりも大きな変化率で、前記周波数制御範囲の最低値以下の周波数に向かうように上昇させ、その後通常運転時における周波数の時間変化率で周波数制御範囲の最高値まで上昇させたのち通常運転に移行させるように前記電力変換装置の出力周波数を制御する起動制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の空気調和機において、室外温度を検出する室外温度検出手段を備え、前記起動制御手段は検出された室外温度が高い場合ほど前記起動周波数を高い値に変更する ことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の空気調和機において、室外温度を検出する室外温度検出手段を備え、前記起動制御手段は検出された室外温度が高い場合ほど前記起動周波数を高い値に変更することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の空気調和機において、室外温度が予め定めた基準温度より低いとき前記圧縮機の巻線を加熱する巻線加熱手段を備え、前記起動制御手段は前記巻線加熱手段の動作時に、非動作時よりも前記起動周波数を低い値に変更することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項１に記載の空気調和機において、室内温度を検出する室内温度検出手段と、室外温度を検出する室外温度検出手段とを備え、前記起動制御手段は検出された室内温度と室外温度との差が予め定めた基準値より大きい場合、前記起動周波数を低い値に変更することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項６に係る発明は、出力周波数が可変の電力変換装置を構成するスイッチング素子を介して圧縮機を駆動すると共に、前記電力変換装置の出力周波数を起動周波数から目標周波数に到達させて以降、予め定めた周波数制御範囲及び周波数の時間変化率で空調負荷に応じて変化させる空気調和機において、
起動時に、前記電力変換装置の出力周波数を、前記周波数範囲の最低値よりも所定値だけ低い起動周波数から、前記通常運転時における周波数の時間変化率よりも大きな変化率で、前記周波数制御範囲の最低値以下の周波数に向かうように上昇させ、その後通常運転時における周波数の時間変化率で前記目標周波数より低い第１の設定周波数まで上昇させ、前記第１の設定周波数に到達して以降、前記起動周波数より高く前記第１の設定周波数より低い第２の設定周波数まで下降させ、この第２の設定周波数に到達してから所定時間だけ前記第２の設定周波数に保持し、所定時間の経過後に前記目標周波数まで上昇させる起動制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の空気調和機において、前記第１の設定周波数は、前記目標周波数よりも低く、前記第２の設定周波数は空調負荷に応じて変化させる前記電力変換装置の出力周波数範囲の最低値である ことを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。
【００１８】
請求項８に係る発明は、請求項６に記載の空気調和機において、室外温度を検出する室外温度検出手段を備え、前記起動制御手段は検出された室外温度が予め定めた基準温度よりも低いとき前記第１及び第２の設定周波数を低い値に変更することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項９に係る発明は、請求項６に記載の空気調和機において、前記圧縮機の前回の運転停止時から今回の運転開始時までの運転停止時間を検出する停止時間検出手段を備え、前記起動制御手段は検出された運転停止時間が予め定めた基準値より長いとき前記第１及び第２の設定周波数を低い値に変更することを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１０に係る発明は、請求項６に記載の空気調和機において、室外温度が予め定めた基準温度より低いとき前記圧縮機の巻線を加熱する巻線加熱手段を備え、前記起動制御手段は前記巻線加熱手段の動作時に、非動作時よりも前記第１及び第２の設定周波数を低い値に変更することを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１１に係る発明は、請求項６に記載の空気調和機において、室内温度を検出する室内温度検出手段と、室外温度を検出する室外温度検出手段とを備え、前記起動制御手段は検出された室内温度と室外温度との差が予め定めた基準値より大きい場合、前記第１及び第２の設定周波数を低い値に変更することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項１２に係る発明は、請求項６に記載の空気調和機において、前記電力変換装置に供給される電源電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記起動制御手段は検出された電源電圧が定格電圧に対して予め定めた基準値より低い場合、前記第１及び第２の設定周波数を低い値に変更し、電源電圧が定格電圧に対して予め定めた基準値より高い場合、前記第１及び第２の設定周波数を高い値に変更することを特徴とするものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明の第１の実施形態の制御系統の概略構成を示すブロック図である。同図において、１は単相交流電源であり、２はリモコン装置である。単相交流電源１に室内ユニット１０が接続され、リモコン装置２から赤外線による制御信号が送信される。室内ユニット１０は制御手段としてのマイクロコンピュータを含んでなる室内制御部１１と、リモコン装置２の信号を受信して室内制御部１１に加える受光部１２と、室内制御部１１によって回転数制御が行われる室内ファンモータ１３と、室内温度を検出して室内制御部１１に加える室内温度センサ１４と、室内熱交換器温度を検出して室内制御部１１に加える室内熱交換器温度センサ１５とで構成されている。そして、この室内ユニット１０に室外ユニット２０が接続されている。
【００２５】
室外ユニット２０は制御手段としてのマイクロコンピュータを含んでなる室外制御部２１と、交流を直流に変換した後、空調負荷に応じた周波数の交流を出力する電力変換装置としてのインバータ回路２２と、その出力端に接続された圧縮機モータ２３と、室外制御部２１によって回転制御が行われる室外ファンモータ２４と、インバータ回路２２の入力電流を検出して室外制御部２１に加える電流センサ２５と、室外熱交換器の温度を検出して室外制御部２１に加える室外熱交換器温度センサ２６と、室外温度を検出して室外制御部２１に加える室外温度センサ２７とで構成されており、このうち、室外制御部２１が前述の室内制御部１１に対して２本の電源線ＡＣＬと１本の信号線ＳＬとで接続され、室内制御部１１から室外制御部２１に動作電力を供給し、それぞれ内蔵するマイクロコンピュータどうしが制御情報を送受信するようになっている。
【００２６】
上記のように構成された第１の実施形態の動作を、運転モードが暖房である場合について以下に説明する。
【００２７】
単相交流電源１の電圧が室内制御部１１に加えられると共に、電源線ＡＣＬを介して、室外制御部２１に加えられる。室内制御部１１は交流を整流、平滑してマイクロコンピュータ、受光部１２及び室内ファンモータ１３の動作に必要な直流に変換する。室外制御部２１もまた交流を整流、平滑してマイクロコンピュータ、インバータ回路２２、室外ファンモータ２４等の動作に必要な直流に変換する。室内制御部１１は室内ファンモータ１３を速度制御するためのインバータを、室外制御部２１は室外ファンモータ２４を速度制御するするためのインバータをそれぞれ含むが、本発明に直接的に関係しないのでその説明を省略する。
【００２８】
ここで、リモコン装置２から運転指令と、運転モード、室内温度、風量等の設定信号とが赤外線の直列信号として放射されると、受光部１２がそれらの信号を受信し、並列信号に変換して室内制御部１１を構成する図示省略のマイクロコンピュータに加える。このマイクロコンピュータは室内熱交換器温度センサ１５の温度検出値に応じて室内ファンモータ１３を起動制御すると共に、リモコン装置２の設定風量に追随するように制御する。また、室内制御部１１を構成するマイクロコンピュータはリモコン装置２による設定室温と、室内温度センサ１４による検出温度とを比較し、そのときの空調負荷に応じた空調能力を発揮するようなインバータ回路２２の出力周波数を演算し、運転モード信号と併せて室外制御部２１に送信する。
【００２９】
次に、室外制御部２１を構成するマイクロコンピュータは運転モードに応じて図示を省略した四方弁を制御すると共に、室内制御部から送信された周波数の交流が出力されるようにインバータ回路２２を制御して、圧縮機モータ２３を速度制御すると共に、室外ファンモータ２４の速度をも制御する。また、室外制御部２１を構成するマイクロコンピュータは室外熱交換器温度センサ２６の温度検出値に基づいて、暖房運転時における室外熱交換器の着霜の有無を判定し、着霜時には短時間だけ四方弁を切換える等の操作を実行して除霜する。また、室外制御部２１を構成するマイクロコンピュータは電流センサ２５の検出信号に基づいてインバータ回路２２の入力電流が予め定めた閾値を超えるとき、インバータ回路２２の動作を停止してスイッチング素子の破壊を未然に防止する機能をも備えている。
【００３０】
なお、上述した空調負荷に対応する通常運転時におけるインバータ回路２２の制御、起動時における室内ファンモータ１３の制御、除霜制御等については種々に提案され、かつ、公知でもあるのでこれ以上の説明を省略し、起動制御について図２乃至図５及び図９をも参照して以下に説明する。
【００３１】
図９に示した従来の起動制御におけるＡ点の起動周波数は、空調負荷に対応した制御範囲の最低値Ｆmin に設定したのに対して、本実施形態では起動周波数Ｆst0 として制御範囲の最低値Ｆmin よりも低い値に設定する。そして、起動周波数Ｆst0 から時間変化率ｄＦ／ｄｔ＝βにて上昇せしめ、制御範囲の最低値Ｆmin よりも低い周波数Ｆa に到達した時点にて通常運転時の時間変化率ｄＦ／ｄｔ＝αにて、制御範囲の最高値Ｆmax まで、段階的に上昇（図面では簡単化のために直線で示した）させ、これ以降、通常運転に移行すると共に、周波数を下降させる場合には上昇時と同一の時間変化率ｄＦ／ｄｔ＝αにて変化させる。
【００３２】
因みに、空調負荷に応じた周波数制御範囲の最低値が３０Ｈｚ、最高値が１０５Ｈｚであったとすると、起動周波数Ｆst0 を１０Ｈｚに、時間変化率変更周波数Ｆa を２０Ｈｚに設定し、通常運転時の時間変化率αが１Ｈｚ／秒であれば、起動時の時間変化率βを３Ｈｚ／秒程度に設定すると好結果が得られる。
【００３３】
一般に、圧縮機モータ２３の回転数に対応する電力変換装置の出力周波数と入力電流との間には、図３（ａ）の曲線Ｐに示すように回転数の増大に応じて指数関数的に単調に増大する。従って、図２に示したように、起動周波数Ｆst0 を周波数制御範囲の最低値Ｆmin よりも低く設定することによって、起動電流を低く抑えることができる。また、起動周波数Ｆst0 から周波数を上昇させる際に、通常運転時の時間変化率よりも大きい時間変化率を採用することによって、時間変化率を低くしたことに起因する振動の発生を防止することができる。
【００３４】
ところで、起動周波数Ｆst0 を決定する場合、暖房運転時の外気温度が低いときの負荷は必然的に大きくなり、また、圧縮機に残留する冷媒量、すなわち、冷媒寝込み量が多くなると、これを駆動する入力電流も図３（ｂ）の曲線Ｑに示すように指数関数的に増大する。このような場合、起動周波数Ｆst0 をより低く設定することによって、起動電流を低く抑えることができる。反対に、室温と外気温との温度差が大きい場合には負荷が大きく、その温度差が少ないときには負荷も小さい。従って、温度差が大きいとき起動周波数Ｆst0 を下げ、温度差が小さいとき起動周波数を上げることによって起動電流の抑制のみならず、起動特性を向上させることができる。
【００３５】
以下、起動周波数Ｆst0 の決定を含めた制御について、例えば、室内制御部１１を構成するマイクロコンピュータの処理手順を図４及び図５を参照して説明する。
先ず、ステップ101 で起動指令が与えられたとすると、ステップ102 で設定された電力変換装置の周波数制御範囲の最高値Ｆmax 、最低値Ｆmin 、リモコン装置２による設定室温Ｔs 、室内温度センサ１４による検出室温Ｔa 、設定された時間変化率変更周波数Ｆa 、時間変化率α，βを読込む。続いて、ステップ103 にて、図５（ａ）〜（ｅ）に示すいずれかの方法で起動周波数Ｆst0 を決定する。続いて、ステップ104 で時間ｔを計測すると共に、起動周波数Ｆst0 から時間変化率βに従って運転周波数Ｆを増大させる。次のステップ105 では運転周波数Ｆが時間変化率変更周波数Ｆa に到達したか否かを判定し、到達するまでステップ104 の処理を繰返す。
【００３６】
次に、運転周波数Ｆが時間変化率変更周波数Ｆa に到達したと判定すると、ステップ106 にて、時間変化率変更周波数Ｆa から時間変化率αに従って運転周波数Ｆを増大させる。次のステップ107 では運転周波数Ｆが最高値Ｆmax に到達したか否かを判定し、到達するまでステップ106 の処理を繰返す。なお、ここでは、図面の簡単化のために、周波数を所定時間だけ保持しつつ順次増大する処理を省略して示してある。
【００３７】
次に、運転周波数Ｆが最高値Ｆmax に到達したと判定すると、空調負荷に対応した通常の空調制御に移行する。そこで、ステップ108 にて設定室温Ｔs が検出室温Ｔa より大きいか否かを判定する。このとき、設定室温Ｔs が検出室温Ｔa より小さい場合にはステップ110 にて時間変化率αにて運転周波数Ｆを減少させ、その後、ステップ111 で停止指令の有無を判定して、停止指令が無い場合には再びステップ108 の処理に戻り、このステップ108 にて設定室温Ｔs が検出室温Ｔa より大きいと判定した場合には、ステップ109 にて時間変化率αにて運転周波数Ｆを増大させる処理を実行してステップ111 の処理に進む。そして、停止指令が有れば、そこで処理を終了する。
【００３８】
図５は起動周波数Ｆst0 を決定する種々の方法を示したもので、（ａ）のステップ103Aに示したように一定値ａＨｚに決定したり、（ｂ）のステップ103Bに示したようにそのときの外気温をＴo （℃）として、Ｔo ＋１５Ｈｚに決定したりする。あるいは、（ｃ）のステップ103Cに示したように前回の停止時刻から今回起動するまでの停止時間をｈ（時間）として、２・ｈ＋１０Ｈｚに設定することにより、圧縮機における冷媒寝込み量に応じて起動周波数Ｆst0 を適切に定める。（ｄ）は圧縮機モータ２３が巻線加熱器を備え、気温の低いときにのみ巻線加熱器に通電する加熱手段を動作させるものを対象として、ステップ103Dにて加熱手段が動作中か否かを判定し、動作中であればステップ103Eにて起動周波数Ｆst0 を１０Ｈｚに設定し、動作中でなれければステップ103Fにて１５Ｈｚに設定する。この結果、圧縮機の負荷に応じて起動周波数Ｆst0 を適切に変更することができる。（ｅ）は設定室温Ｔs と検出室温Ｔa との差、すなわち、空調負荷に応じて起動周波数Ｆst0 を変更しようとするもので、ステップ103GにてＴs とＴa との差が基準偏差ΔＴref より小さいか否かを判定し、小さい場合にはステップ103Hにて一定値ａＨｚに決定し、小さくない場合にはステップ103Iにてａ−ρＨｚに決定する。
【００３９】
かくして、第１の実施形態によれば、起動周波数を負荷に応じて適当に設定することにより起動時の電流値を低く抑えることができる。また、起動周波数の時間変化率を大きくすることにより起動時の振動を低く抑えることができる。
【００４０】
なお、上記実施形態では、室内制御部１１を構成するマイクロコンピュータに図４及び図５に示す処理機能を持たせたが、これらの処理機能を室外制御部２１を構成するマイクロコンピュータに持たせたり、あるいは、室内制御部１１を構成するマイクロコンピュータと室外制御部２１を構成するマイクロコンピュータにこれらの処理機能を分散させるようにしても良い。
【００４１】
また、上記第１の実施形態では、外気温、運転停止時間、巻線加熱手段の動作状態、空調負荷等、電流値の増大や冷媒流通音の発生に影響する要因毎に起動周波数Ｆst0 を変更したが、これら電流値の増大や冷媒流通音の発生に影響する複数の要因を加味して起動周波数Ｆst0 を設定変更することにより、起動特性をさらに改善することができる。
【００４２】
図６は本発明の第２の実施形態に対応する暖房モードにおける起動制御運転時の電力変換装置の出力周波数Ｆと時間との関係を示す線図である。この場合、ハードウェアの構成は図１に示した第１の実施形態と同一であるのでその説明を省略し、起動周波数Ｆst0 の決定及び起動時の時間変化率もまた第１の実施形態と同様である。しかるに、本実施形態では時間変化率変更周波数Ｆa に到達した以降、通常の時間変化率αで増大させるが、周波数変更範囲の最低値Ｆmin よりも大きい第１の設定周波数Ｆs1としてのＢ点、例えば４５Ｈｚまで上昇させる。続いて、周波数変更範囲の最低値Ｆmin 又はこれに近い第２の設定周波数Ｆs2としてのＣ点、例えば、２８Ｈｚまで下降させ、この周波数にて１８０秒間保持し、続いて、通常の時間変化率αにてＤ点、例えば、５７Ｈｚまで上昇させ、この周波数にて６０秒間保持した後、さらに、通常の時間変化率αにて９０Ｈｚまで上昇させ、この周波数にて１８０秒間保持した後、起動制御運転の最終的な目標周波数としての周波数変更範囲の最高値Ｆmax 、例えば、１０５Ｈｚまで上昇させ、１８０秒間保持して起動制御運転を終了する。その後、通常運転に移行すると共に、周波数を下降させる場合には上昇時と同一の時間変化率ｄＦ／ｄｔ＝αにて変化させる。
【００４３】
上述したように、時間変化率変更周波数Ｆa に到達した以降、通常の時間変化率αで周波数変更範囲の最低値Ｆmin よりも大きい第１の設定周波数Ｆs1まで上昇させた後、第２の設定周波数Ｆs2に下降させる操作を加えることにより、インバータ回路２２と圧縮機モータ２３との３相結線のうちの１本が断線する、いわゆる、欠相を早期に検出することができる。すなわち、時間変化率変更周波数Ｆa から順次階段状に周波数を上昇させる場合、初期段階では周波数が低いために電流センサ２５の検出値も小さく、欠相を判断できる電流を生じない。そのため、周波数をＤ点まで増大させる段階で漸く欠相と判定し得る電流値に至る。本実施形態では起動制御運転期間の初期の段階にて時間変化率変更周波数Ｆa から第１の設定周波数Ｆs1に上昇させてから第２の設定周波数Ｆs2に下降させることにより、欠相を判断できる電流を生じさせる。この結果、インバータ回路２２を構成するスイッチング素子としてのＧＴＲを破損させる原因を早期に検出し、必要な措置を講じることができる。
【００４４】
以下、第１及び第２の設定周波数Ｆs1，Ｆs2を含めた制御について、例えば、室内制御部１１を構成するマイクロコンピュータの処理手順を示す図７及び図８を参照して説明する。
先ず、図７に示したように、ステップ201 で起動指令が与えられたとすると、ステップ202 で設定された電力変換装置の周波数制御範囲の最高値Ｆmax 、最低値Ｆmin 、リモコン装置２による設定室温Ｔs 、室内温度センサ１４による検出室温Ｔa 、設定された起動周波数Ｆst0 ，時間変化率変更周波数Ｆa 、時間変化率α，β、階段状に上昇させる途中の周波数Ｆ1 ，Ｆ2 及び周波数保持時間ｔs1〜ｔs4を読込む。続いて、ステップ203 にて、図８（ａ）〜（ｆ）に示すいずれかの方法で第１及び第２の設定周波数Ｆs1，Ｆs2を決定する。続いて、ステップ204 で時間ｔを計測すると共に、起動周波数Ｆst0 から時間変化率βに従って運転周波数Ｆを増大させる。次のステップ205 では運転周波数Ｆが時間変化率変更周波数Ｆa に到達したか否かを判定し、到達するまでステップ204 の処理を繰返す。
【００４５】
次に、運転周波数Ｆが時間変化率変更周波数Ｆa に到達したと判定すると、ステップ206 にて、時間変化率変更周波数Ｆa から時間変化率αに従って運転周波数Ｆを増大させる。次のステップ207 では運転周波数Ｆが第１の設定周波数Ｆs1、例えば、４５Ｈｚに到達したか否かを判定し、到達するまでステップ206 の処理を繰返す。そして、運転周波数Ｆが第１の設定周波数Ｆs1に到達したと判定すると、ステップ208 にて、第１の設定周波数Ｆs1から時間変化率αに従って運転周波数Ｆを減少させる。次のステップ209 では運転周波数Ｆが第２の設定周波数Ｆs2、例えば、２８Ｈｚに到達したか否かを判定し、到達するまでステップ208 の処理を繰返す。運転周波数Ｆが第２の設定周波数Ｆs2に到達すると、ステップ210 で時間計測を開始すると共に、計測時間が設定値ｔs1、例えば、１８０秒を経過したか否かを判定し、設定値ｔs1を経過した時点にてステップ211 以下の処理を実行する。
【００４６】
ステップ211 では第２の設定周波数Ｆs2から時間変化率αに従って運転周波数Ｆを増大させる。次のステップ212 では運転周波数Ｆが階段状に上昇させる最初の周波数Ｆ1 、例えば、５７Ｈｚに到達したか否かを判定し、到達するまでステップ211 の処理を繰返す。そして、運転周波数Ｆが周波数Ｆ1 に到達したと判定すると、ステップ213 にて、時間設定値ｔs2、例えば、６０秒を経過したか否かを判定し、設定値ｔs2を経過した以降、同様な周波数増大操作を繰返す。
【００４７】
次に、ステップ214 にて周波数制御範囲の最高値に到達したか否かを判定し、到達すればステップ215 にて時間計測を開始すると共に、計測時間が設定値ｔs4、例えば、１８０秒を経過したか否かを判定し、設定値ｔs4を経過した時点から空調負荷に応じた能力制御に移行する。そこで、ステップ216 にて設定室温Ｔs が検出室温Ｔa より高いか否かを判定する。このとき、設定室温Ｔs が検出室温Ｔa より低い場合にはステップ218 にて時間変化率αにて運転周波数Ｆを減少させ、その後、ステップ219 で停止指令の有無を判定して、停止指令が無い場合には再びステップ216 以下の処理に戻り、このステップ216 にて設定室温Ｔs が検出室温Ｔa より高いと判定した場合には、ステップ217 にて時間変化率αにて運転周波数Ｆを増大させる処理を実行してステップ219 の処理に進む。そして、停止指令が有れば、そこで処理を終了する。
【００４８】
図８は第１及び第２の設定周波数Ｆs1，Ｆs2を決定する種々の方法を示したもので、（ａ）のステップ203Aに示したようにＦs1をｂＨｚに、Ｆs2をｃＨｚに決定したり、（ｂ）に示したようにステップ203Bにて外気温をＴo が予め定めた閾値Ｔref より低いか否かを判定し、Ｔref より低い場合にははステップ203CにてＦs1，Ｆs2としてｂ−γＨｚ，ｃ−γＨｚに決定し、Ｔref 以上であればステップ203DにてＦs1，Ｆs2としてｂＨｚ，ｃＨｚに決定する。
【００４９】
あるいは、（ｃ）のステップ203Eに示したように前回の停止時刻から今回起動するまでの停止時間をｈ（時間）を計測し、ステップ203Fにて停止時間ｈが基準値ｈref より長いか否かを判定し、長いと判定したとき、ステップ203GにてＦs1＝ｂ−δＨｚに、Ｆs2＝ｃ−δＨｚにそれぞれ設定し、停止時間ｈが基準値ｈref より長くない場合にはステップ203HでＦs1，Ｆs2としてｂ，ｃに決定することにより、圧縮機における冷媒寝込み量に応じて第１及び第２の設定周波数を適切に定める。
【００５０】
（ｄ）は圧縮機モータ２３が巻線加熱器を備え、気温の低いときにのみ巻線加熱器に通電する加熱手段を動作させるものを対象として、ステップ203Iにて加熱手段が動作中か否かを判定し、動作中であればステップ203JにてＦs1＝ｂ−εＨｚに、Ｆs2＝ｃ−εＨｚにそれぞれ設定し、動作中でなれければステップ203KでＦs1＝ｂＨｚ、Ｆs2＝ｃＨｚに決定する。この結果、圧縮機の負荷に応じて第１及び第２の設定周波数を適切に変更することができる。
【００５１】
（ｅ）は室内温度Ｔa と室外温度Ｔo との差、すなわち、空調負荷に応じて設定周波数Ｆs1，Ｆs2を変更しようとするもので、ステップ203LにてＴa とＴo との差が基準偏差ΔＴref より大きいか否かを判定し、大きい場合にはステップ203Mにて、Ｆs1＝ｂ−ηＨｚ、Ｆs2＝ｃ−ηＨｚにそれぞれ設定し、大きくない場合にはステップ203NにてＦs1＝ｂＨｚ、Ｆs2＝ｃＨｚに設定する。
【００５２】
（ｆ）は電源電圧の許容範囲が±１５％に制限されている場合に、この許容範囲にあってもその定格電圧Ｖs に対して一定値以上の差がある場合に第１及び第２の周波数設定値Ｆs1，Ｆs2を変更するもので、ステップ203Oにて第１及び第２の周波数設定値としてＦs1＝ｂＨｚ、Ｆs2＝ｃＨｚに設定した後、ステップ203Pにて定格電圧Ｖs と測定電圧Ｖa との偏差分が基準値ΔＶref 以上か否かを検出し、基準値以上であればステップ203Qにて定格電圧Ｖs に対して測定電圧Ｖa が低いか否かを判定し、低い場合にはステップ203Rにて、Ｆs1＝ｂ−θＨｚ、Ｆs2＝ｃ−θＨｚにそれぞれ設定し、低くない場合にはステップ203SにてＦs1＝ｂ＋θＨｚ、Ｆs2＝ｃ＋θＨｚにそれぞれ設定する。一方、ステップ203Pにて定格電圧Ｖs と測定電圧Ｖa との偏差分が基準値ΔＶref より小さいと判定した場合には第１及び第２の周波数設定値Ｆs1＝ｂ、Ｆs2＝ｃをそのまま採用する。
【００５３】
ところで、図６に示した第２の実施形態では、起動制御運転の最終の目標周波数を圧縮機の能力制御範囲の最高値Ｆmax としたが、この目標周波数は最高値Ｆmax に近似した値であれば上述したと同様な動作をさせることができる。なお、上述した、定数ｂ，ｃ，γ，δ，ε，η，θ，ρは予め定めておくものとする。
【００５４】
かくして、第２の実施形態によれば、負荷の大小、電源電圧の高低等、インバータ回路２２を構成するスイッチング素子に大きな電流が流れやすいとき第１及び第２の設定周波数を高く設定し、反対に、電流が少ないと予測されるとき第１及び第２の設定周波数を低く設定することにより、インバータ回路２２を構成するスイッチング素子としてのＧＴＲを破損させる欠相を早期に検出し、必要な措置を講じることができる。
【００５５】
なお、上記実施形態では、室内制御部１１を構成するマイクロコンピュータに図７及び図８に示す処理機能を持たせたが、これらの処理機能を室外制御部２１を構成するマイクロコンピュータに持たせたり、あるいは、室内制御部１１を構成するマイクロコンピュータと室外制御部２１を構成するマイクロコンピュータにこれらの処理機能を分散させるようにしても良い。
【００５６】
また、上記第２の実施形態では外気温、運転停止時間、巻線加熱手段の動作状態、空調負荷、電源電圧等、電流値に影響する要因毎に第１及び第２の設定周波数Ｆs1，Ｆs2を変更したが、これら電流値に影響する複数の要因を加味して第１及び第２の設定周波数Ｆs1，Ｆs2を設定変更することにより、欠相時の過電流保護をより一層確実にすることができる。
【００５７】
【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に係る発明によれば、暖房運転モードでの起動時に空調負荷に応じて変化させる周波数範囲の最低値よりも所定値だけ低い起動周波数から、通常時よりも大きな時間変化率で、周波数範囲の最低値に向かうように電力変化装置の出力周波数を制御するので、起動時の電流値を低く抑えて電力変換装置を構成するスイッチング素子の破壊を未然に防止すると共に、起動時の振動を低く抑えることができる。
【００５８】
請求項２に係る発明によれば、室外温度が高い場合ほど起動周波数を高い値に変更し、請求項３に係る発明によれば、圧縮機の運転停止時間が長くなるほど起動周波数を高い値に変更し、請求項４に係る発明によれば、巻線加熱手段の動作時に、非動作時よりも起動周波数を低い値に変更し、請求項５に係る発明によれば、室内温度と室外温度との差が大きい場合に、起動周波数を低い値に変更するので、それぞれスイッチング素子の破壊防止及び起動時の振動低減の効果が高められる。
【００５９】
請求項６に係る発明によれば、暖房運転モードでの起動時に、電力変換装置の出力周波数を、起動周波数から目標周波数より低い第１の設定周波数まで上昇させ、第１の設定周波数に到達して以降、起動周波数より高く第１の設定周波数より低い第２の設定周波数まで下降させ、この第２の設定周波数に到達してから所定時間だけ第２の設定周波数に保持し、所定時間の経過後に目標周波数まで上昇させるので、欠相時の過電流保護を確実に実行することのできる。
【００６０】
請求項７に係る発明によれば、第１の設定周波数は、目標周波数よりも低く、第２の設定周波数は空調負荷に応じて変化させる電力変換装置の出力周波数範囲の最低値に設定し、請求項８に係る発明によれば、室外温度が予め定めた基準温度よりも低いとき第１及び第２の設定周波数を低い値に変更し、請求項９に係る発明によれば、運転停止時間が予め定めた基準値より長いとき、第１及び第２の設定周波数を低い値に変更し、請求項１０に係る発明によれば、巻線加熱手段の動作時に、第１及び第２の設定周波数を非動作時よりも低い値に変更し、請求項１１に係る発明によれば、室内温度と室外温度との差が予め定めた基準値より大きい場合、第１及び第２の設定周波数を低い値に変更し、請求項１２に係る発明によれば、電源電圧が定格電圧比較して基準値よりも低い場合に第１及び第２の設定周波数を低い値に変更し、基準値よりも高い場合に第１及び第２の設定周波数を高い値に変更するので、それぞれ過電流保護の効果が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和機の第１の実施形態の制御部の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示した第１の実施形態の概略動作を説明するために、電力変換装置の出力周波数と時間との関係を示した線図。
【図３】図１に示した第１の実施形態の概略動作を説明するために、電力変換装置の入力電流と出力周波数との関係、及び、入力電流と冷媒寝込み量との関係をそれぞれ示した線図。
【図４】図１に示した第１の実施形態の動作を説明するために、室内制御部を構成するマイクロコンピュータの処理手順を示すフローチャート。
【図５】図４に示したフローチャートの主要な処理手順の一つの具体例を示した図。
【図６】本発明に係る空気調和機の第２の実施形態の室内制御部を構成するマイクロコンピュータの処理手順を示すフローチャート。
【図７】図６に示した第２の実施形態の概略動作を説明するために、電力変換装置の出力周波数と時間との関係を示した線図。
【図８】図７に示したフローチャートの主要な処理手順の一つの具体例を示した図。
【図９】従来の空気調和機の動作を説明するために、電力変換装置の出力周波数と時間との関係を示した線図。
【符号の説明】
１  単相交流電源
２  リモコン装置
１０  室内ユニット
１１  室内制御部
１２  受光部
１３  室内ファンモータ
１４  室内温度センサ
１５  室内熱交換器温度センサ
２０  室外ユニット
２１  室外制御部
２２  インバータ回路
２３  圧縮機モータ
２４  室外ファンモータ
２５  電流センサ
２６  室外熱交換器温度センサ
２７  室外温度センサ
【図１】
0004060429.tif 000002
【図２】
0004060429.tif 000003
【図３】
0004060429.tif 000004
【図４】
0004060429.tif 000005
【図５】
0004060429.tif 000006
【図６】
0004060429.tif 000007
【図７】
0004060429.tif 000008
【図８】
0004060429.tif 000009
【図９】
0004060429.tif 000010