(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒回路（１）中の圧縮機（１１）に流れる電流を制御することによって、室内温度を調節する空気調和機において、
前記空気調和機に供給される入力電流を検出する電流検出部（５）と、前記入力電流を低下させる電流抑制手段（４）とを備え、
前記電流抑制手段（４）は、前記入力電流が、ブレーカーをダウンさせないためのブレーカ保護電流及び電装部品の熱保護のための熱保護電流とから設定される制御電流と、ブレーカ保護電流より小さく設定されるレート変更電流と、の両方より大きい場合には、所定の低下速度で前記入力電流を低下させ、前記入力電流が前記制御電流より大きくかつ前記レート変更電流より小さい場合には、前記所定の低下速度より遅い速度で前記入力電流を低下させる空気調和機。
【請求項２】
前記電流検出部（５）は、前記圧縮機（１１）に流れる圧縮機電流を検出し、
前記電流抑制手段（４）は、前記圧縮機電流が前記制御電流及び前記レート変更電流より大きい場合には、所定の低下速度で前記入力電流を低下させ、前記圧縮機電流が、前記制御電流より大きくかつ前記レート変更電流より小さい場合には、前記所定の低下速度より遅い速度で前記入力電流を低下させる、
請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
所定の温度を超えて室外温度が高いほど前記制御電流は低く設定される、請求項１または２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記レート変更電流は、前記入力電流または圧縮機電流と前記制御電流との差によって複数設定される、請求項１〜３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、空気調和機、特に、ブレーカダウン防止や電装部品の熱保護のための電流抑制手段を備えた空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
室内機と室外機とから構成されるセパレート型の空気調和機は、比較的簡単な工事で冷風・温風が得られ、１台ごとの単独運転が可能なので広く普及している。このセパレート型の空気調和機は、圧縮機、四方切替弁、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交換器、アキュムレータから構成される冷媒回路を備えている。室内熱交換器は、室内機中に配置され、冷媒と室内空気とで熱交換することによって冷房または暖房する。室外熱交換器は、室外機に配置され、冷媒と室外空気とで熱交換することで、冷媒を蒸発または凝縮させる。圧縮機、四方切替弁、膨張弁は、冷媒を圧縮／凝縮し、冷房／暖房を行う。
【０００３】
このような空気調和機の運転時に室内温度の急激な変動などで空気調和機の負荷が大きくなると、圧縮機に流れる圧縮機電流が過大になることがある。このような場合には、空気調和機に流れ込む電流がブレーカの遮断電流を超過してブレーカをダウンさせたり、圧縮機を駆動させるインバータ回路等の電装部品が発熱によって破壊されるおそれがある。
【０００４】
従来、このような場合にブレーカダウン防止や、電装部品等を発熱による破壊防止のために、圧縮機を流れる電流が所定の値を超過したときに、圧縮機を流れる電流を抑制している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
圧縮機電流がブレーカの遮断電流に近づいた場合、ブレーカダウンを防止するため速やかに圧縮機電流を低下させる必要があるが、圧縮機電流を速い低下速度で低下させる場合、圧縮機の回転数が急激に減少し、圧縮機のトルクが低下する。冷媒が高圧である場合には、圧縮機の負荷が大きくなり、最悪の場合は圧縮機が停止してしまうことがある。従来は、室外温度が低い場合も高い場合も、速い低下速度で圧縮機電流を低下させているため圧縮機の負担が大きく、圧縮機の寿命を縮めるおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、空気調和機において、ブレーカダウンの防止または電装部品の熱保護のために圧縮機電流を抑制する際に、圧縮機の負担を軽減することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明１に係る空気調和機は、冷媒回路中の圧縮機に流れる電流を制御することによって室内温度を調節する空気調和機において、空気調和機に供給される入力電流を検出する電流検出部と、電流抑制手段とを備えている。電流抑制手段では、入力電流と、ブレーカーをダウンさせないためのブレーカ保護電流及び電装部品の熱保護のための熱保護電流とから設定される制御電流と、ブレーカ保護電流より小さく設定されるレート変更電流とが比較される。入力電流が、制御電流及びレート変更電流より大きい場合は、所定の低下速度で入力電流が低下される。また入力電流が、制御電流より大きくかつレート変更電流より小さい場合には、上記所定の低下速度より遅い速度で入力電流が低下される。
【０００８】
レート変更電流は、ブレーカがダウンするおそれがあるか否かを判断する基準となる電流の値であり、圧縮機電流がレート変更電流を越えなければブレーカダウンのおそれはない。したがって、圧縮機電流が制御電流を越えかつレート変更電流を越える場合は、ブレーカダウンのおそれがあるため、速やかに、速い低下速度で圧縮機電流を低下させる必要がある。一方、圧縮機電流が制御電流を越えるがレート変更電流を越えない場合は、上記より遅い低下速度で圧縮機電流を低下させてもよい。
【０００９】
このような空気調和機によれば、入力電流が制御電流より大きくレート変更電流より小さい場合には、比較的遅い低下速度で入力電流を低下させることができ、圧縮機の負担を軽くすることができる。
発明２に係る空気調和機は、発明１に係る空気調和機において、電流検出部は、圧縮機に流れる圧縮機電流を検出する。また電流抑制手段は、圧縮機電流が制御電流及びレート変更電流より大きい場合には、所定の低下速度で入力電流を低下させ、圧縮機電流が制御電流より大きくかつレート変更電流より小さい場合には、所定の低下速度より遅い速度で入力電流を低下させる。
【００１０】
この場合、電流検出部は入力電流を検出するのではなく圧縮機電流を検出する。入力電流のうち空気調和機の運転状況により顕著に変動するのは、圧縮機電流のみであり、ファンモータ等に流れるその他の電流値はほぼ一定であると考えてよいからである。したがって、圧縮機電流のみを検出し、圧縮機電流のみを抑制すれば、入力電流全体を抑制することができる。
【００１１】
発明３に係る空気調和機は、発明１または２に係る空気調和機において、室外温度が所定の温度を超えてが高いほど、制御電流は低く設定される。
室外温度が所定の温度より高い場合、制御電流は電装部品の熱保護電流によって決まる。熱保護電流は、電装部品に流すことが許容される電流の大きさであり、電装部品が配置されている周囲の温度が高いほど小さくなる。
【００１２】
この場合、室外温度が所定の温度を超えて高いほど制御電流を低く設定することで、電装部品に流すことが許容される電流に対応して、入力電流を抑制することができる。
発明４に係る空気調和機は、発明１から３のいずれかの空気調和機において、レート変更電流は、入力電流または圧縮機電流と制御電流との差によって複数設定される。
【００１３】
この場合、入力電流または圧縮機電流と制御電流との差が小さくなるにつれて、電装部品の発熱による破壊のおそれが小さいので、その差が小さくなるほど入力電流または圧縮機電流の低下速度を遅くすることにより、圧縮機の負担がより軽減される。
【００１４】
【実施の形態】
〔全体構成〕
本発明の一実施形態が採用される空気調和機の概略構成を示すブロック図を図１に示す。
この空気調和機は、圧縮機、四方切替弁、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交換器、アキュムレータ等が環状に接続して構成される冷媒回路１と、冷媒回路１を駆動するための駆動回路２と、駆動回路２を介して冷媒回路１の圧縮機の運転周波数を制御する周波数制御手段３と、後述する条件の下で周波数制御手段３の出力を制限して圧縮機電流を抑制する電流抑制手段４と、冷媒回路１の圧縮機を流れる電流を検出する電流検出部５とを備えている。
【００１５】
冷媒回路２の構成を図２示す。この冷媒回路２は、圧縮機１１と、圧縮機１１の吐出側に接続された四方切替弁１２と、四方切替弁１２に接続された室外熱交換器１３と、室外熱交換器１３に接続された電動膨張弁でなる膨張弁１４と、膨張弁１４に接続された室内熱交換器１５と、圧縮機１１の吸引側に接続され、圧縮機１１に液状の冷媒が混入するのを防止するアキュムレータ１６とを備えている。圧縮機１１，四方切替弁１２、アキュムレータ１６、室外熱交換器１３、膨張弁１４とが室外機に設けられており、室内熱交換器１５は室内機に設けられている。
【００１６】
冷媒回路１を駆動する駆動回路２を図３に示す。駆動回路２は、主に、Ａ／Ｄコンバータ２２とインバータ２３とを備えている。Ａ／Ｄコンバータ２２は、商用の交流電源２１から供給される電圧をＤＣ電圧に変換する。インバータ２３は、周波数制御手段３からの信号にしたがってＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換する。このインバータ２３からの出力電圧によって、圧縮機１１のモータ２４が駆動され、冷媒の流れを形成する。またインバータ２３と圧縮機１１の間には、圧縮機１１に流れる電流を検出するための電流検出部５が配置される。
【００１７】
周波数制御手段３及び電流抑制手段４は、図４に示すようなマイクロプロセッサでなる制御部３１で構成されている。制御部３１には、冷媒回路１、駆動回路２、電流検出部５が接続されている。また制御部３１には、室内機及び室外機に設けられているファンを駆動するためのファンモータ３２が接続されている。さらに、リモコンから送信されてくる指示を受信するための受信部３３が制御部３１に接続されている。制御部３１には、受信部３３で受信した指示に基づいて目標温度を設定する目標温度設定部３４が接続されている。この目標温度設定部３４は、制御部３１に接続されるメモリの所定領域として設定できる。また制御部３１には、室内温度を検出する温度センサでなる室内温度検出部３５と、室外機のケース内部の温度を検出する温度センサでなる室外温度検出部３６とが接続されている。
【００１８】
このような空気調和機において、冷房運転時には、四方切替弁１２を実線の位置とし、膨張弁１４を所定の開度に絞り、圧縮機１１を起動する。圧縮機１１から吐出される高圧冷媒は、室外熱交換器１３で凝縮した後、膨張弁１４で減圧される。減圧された低圧冷媒は、室内熱交換器１５で蒸発した後、四方切替弁１２、アキュムレータ１６を介して圧縮機１１に戻る。室内熱交換器１５で冷媒が蒸発する際に、室内空気は冷媒に熱を奪われ、この熱を奪われた室内空気が冷気として働く。
【００１９】
暖房運転時には、四方切替弁１２を点線の位置とし、膨張弁１４を所定の開度に絞り、圧縮機１１を起動する。圧縮機１１から吐出される高圧冷媒は、室内熱交換器１５で凝縮した後、膨張弁１４によって減圧される。減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器１３で蒸発した後、四方切替弁１２、アキュムレータ１３を介して圧縮機１１の吐出側に戻る。室内熱交換器１５で冷媒が凝縮する際に、室内空気に熱を放出するため、この熱を吸収した室内空気が暖気として働く。
【００２０】
〔電流抑制手段〕
このような空気調和機における運転制御を図５に基づいて説明する。同図の横軸は室外温度であり、縦軸は電流値を表す。電流値１５Ａの横軸に平行な直線は、ブレーカの遮断電流を表すブレーカダウンラインであり、圧縮機電流がこの直線を越えればブレーカがダウンする。室外温度４３℃においてブレーカダウンラインと交差する、右下がりの直線は、電装部品が発熱により破壊される限界の温度を表す熱保護ラインである。圧縮機電流がこの直線を越えれば、電装部品が発熱により破壊されるおそれがある。電装部品は多数あるが、最も破壊されやすい電装部品の熱保護ラインを用いるべきである。
【００２１】
室外温度４３℃以上で階段状でなる折れ線は、各室外温度における制御電流を表しており、圧縮機電流はこの値を越えないように制御される。制御電流は、ブレーカダウンライン及び熱保護ラインより下の領域に設定する必要があり、同図のように、室外温度が４３℃以下ではブレーカダウンラインに沿って設定され、室外温度が４３℃以上では熱保護ラインに沿って階段状に設定されている。
【００２２】
電流値１４Ａの横軸に平行な直線はレート変更電流を表している。レート変更電流は、ブレーカダウンのおそれがあるか否かを判断する基準になる圧縮機電流の大きさである。即ち、圧縮機電流がレート変更電流以下であれば、ブレーカがダウンするおそれはなく、圧縮機電流がレート変更電流以上になると、ブレーカダウンを確実に防止するため、速い低下速度で圧縮機電流を低下させなければならない。
【００２３】
例えば圧縮機電流が点Ａ、Ｂ、またはＣまで上昇した場合には、圧縮機電流が、制御電流を超過しており、またレート変更電流をも超過しているので、速い低下速度で圧縮機電流を低下させる必要がある。しかし、点ＤまたはＥまで圧縮機電流が上昇した場合には、圧縮機電流が、制御電流を超過しているがレート変更電流を超過していないため、上記より遅い低下速度で圧縮機電流を低下させてもよい。レート変更電流を超過していなければ、ブレーカダウンのおそれがなく、ブレーカダウンのおそれがある場合に比べて遅い低下速度で圧縮機電流を低下させてもよい。このように、遅い低下速度で圧縮機電流を低下させることで、圧縮機の負担を軽減することができる。
【００２４】
図６は、上記のような２種類の低下速度で圧縮機電流を低下させた場合の、圧縮機の回転数が低下する様子を示したものである。横軸は時刻であり、縦軸は圧縮機の１秒当たりの回転数である。
同図において、２種類の階段状折れ線は、それぞれ図５の点Ｃ及び点Ｄに圧縮機電流がある場合に、圧縮機の回転数が時刻とともに低下していく様子を示している。圧縮機の目標回転数は、図５の制御電流に相当する回転数である。圧縮機電流が点Ｃにある場合は、ブレーカダウンのおそれがあるため、圧縮機電流が速い低下速度で低下され、圧縮機の回転数も速い速度で低下していく様子が分かる。これに対して、圧縮機電流が点Ｄにある場合は、ブレーカダウンのおそれがないため、圧縮機電流が上記より遅い速度で低下され、圧縮機の回転数も上記より遅い速度で低下しているのが分かる。
【００２５】
このように、ブレーカダウンのおそれがなく遅い低下速度でもよい場合は、圧縮機の回転数を遅い低下速度で低下させることにより、圧縮機の負担を軽減することができる。
〔運転制御〕
次に、図７に示すフローチャートを参照して、本実施例の電流抑制の制御について説明する。
【００２６】
ステップＳ１では、リモコンからの運転指示の信号を受信したか否かを判別する。ここでは、リモコンからの指示信号を受信部３３によって受信した場合には、指示信号に含まれる目標温度または予め設定されている標準的な目標温度を目標温度設定部３４に格納し、ステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、指示信号がドライ運転を指示するものであるか否かを判別する。指示信号がドライ運転を指示するものであると判断した場合には、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、室温によって冷房運転、暖房運転、再熱ドライモードの運転のいずれかで運転される。
【００２７】
ステップＳ２において、指示信号がドライ運転を指示するものでないと判断した場合には、ステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、指示信号が冷房運転を指示するものであるか否かを判別する。指示信号が冷房運転を指示するものであると判断した場合には、ステップＳ５に移行する。ステップＳ５では、通常の冷房運転を実行する。
【００２８】
ステップＳ４において、指示信号が冷房運転を指示するものでないと判断した場合には、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、指示信号が暖房運転を指示するものであるか否かを判別する。指示信号が暖房運転を指示するものであると判断した場合には、ステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、通常の暖房運転を実行する。
【００２９】
ステップＳ８では、他の処理を実行し、ステップＳ１に移行する。
空気調和機の各運転モードでは、室内温度検出部３５で検出された室内温度ＤＩと目標温度設定部３４で検出された目標温度ＤＳとの偏差に基づいて、圧縮機１１の運転周波数が制御され、室内温度を目標温度に近づける。運転中に、圧縮機電流が前述した制御電流以上になった場合、本実施形態の電流制御手段により圧縮機電流を制御する。
【００３０】
図８は、図７のステップＳ３、Ｓ５、Ｓ７における制御を示したフローチャートである。
ステップＳ１１では、室内温度ＤＩと目標温度ＤＳとの温度差ＤＩ−ＤＳが算出される。この温度差ＤＩ−ＤＳが小さくなるように、後述するステップ１３で運転周波数の指令が圧縮機１１に出力される。次にステップ１２に移行する。
【００３１】
ステップＳ１２では、電流検出部５で検出された圧縮機電流と制御電流との大小が判断され、圧縮機電流が制御電流より小さければ、ステップ１３に移行する。ステップＳ１３では、ステップＳ１１で算出されたＤＩ−ＤＳに基づいて駆動回路２に周波数指令が出力される。
ステップＳ１２で圧縮機電流が制御電流を越えている場合は、ステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では、圧縮機電流とレート変更電流との大小が判断され、圧縮機電流がレート変更電流を越えていれば、ステップ１５に移行する。ステップＳ１５では、所定の低下速度で圧縮機電流を低下させるように、駆動回路２に周波数指令が出力される。ステップＳ１４で、圧縮機電流がレート変更電流以下であれば、ステップ１６に移行する。ステップＳ１６では、ステップＳ１５より遅い低下速度で圧縮機電流を低下させるように、駆動回路２に周波数指令が出力される。
【００３２】
このようにして、圧縮機電流がレート変更電流より小さい場合、即ちブレーカダウンのおそれがない場合には、圧縮機電流を遅い低下速度で低下させ、圧縮機の回転数を遅い低下速度で低下させる。これにより、圧縮機のトルクの低下を防止し、圧縮機の負担を軽減することができる。
〔他の実施形態〕
上記実施形態では、圧縮機電流のみを検出してブレーカダウン防止及び電装部品の熱保護のために圧縮機電流を抑制したが、圧縮機電流に加えてファンモータ等の電流をも検出して圧縮機電流を抑制してもよい。この場合、圧縮機だけでなく他の電装部品に流れる電流の変動をも考慮することができるため、ブレーカダウン防止及び電装部品の熱保護の精度が高まる。
【００３３】
上記実施形態ではレート変更電流を１つの値のみ設定したが、圧縮機電流と制御電流との差によって複数のレート変更電流の値を設定してもよい。この場合、圧縮機電流が制御電流に近づくほど圧縮機電流の低下速度はより遅くてもよいため、複数のレート変更電流を設定することで、圧縮機の負担がより軽減される。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、ブレーカダウン防止及び電装部品の熱保護のために圧縮機電流を抑制する際に、ブレーカダウンのおそれがない場合には圧縮機電流を遅い低下速度で低下させ、圧縮機のトルクが低下するのを防止し、圧縮機の負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態が採用される空気調和機の概略構成を示すブロック図。
【図２】その冷媒回路の構成図。
【図３】その駆動回路の構成図。
【図４】その制御ブロック図。
【図５】制御電流とレート変更電流の関係を示す図。
【図６】圧縮機の回転数の低下の様子を示す図。
【図７】制御フローチャート。
【図８】制御フローチャート。
【符号の説明】
１  冷媒回路
４  電流抑制手段
５  電流検出部
１１  圧縮機
【図１】
0004224915.tif 000002
【図２】
0004224915.tif 000003
【図３】
0004224915.tif 000004
【図４】
0004224915.tif 000005
【図５】
0004224915.tif 000006
【図６】
0004224915.tif 000007
【図７】
0004224915.tif 000008
【図８】
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