JP3584847B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機、特に、１台の室外機に複数の室内機が接続されたマルチタイプの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。また、このような空気調和機には、１台の室外機に複数の室内機を接続し、１台の室外機によって複数の部屋を暖房または冷房するものがあり、マルチタイプの空気調和機といわれている。
【０００３】
このマルチタイプの空気調和機は、圧縮機、四方切替弁、室外熱交換器、電動弁、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。室内機は、室内熱交換器と室内ファンとを備えている。室内ファンは、室内の空気を室内機に取り込み、室内熱交換器に接触させる。室内熱交換器は、室内熱交換器を流れる冷媒を凝縮または蒸発させることによって、取り込んだ空気を加熱または冷却し、これを暖気または冷気として室内に供給する。一方、室外機は、圧縮機、四方切替弁、電動弁、アキュムレータ等の機械装置と、室外熱交換器と室外ファンとを備えている。圧縮機は、冷媒を吸入し、圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出する。四方切替弁は、圧縮機吐出側に配置され、圧縮機から吐出される冷媒の流れを切り換えることによって、運転モードを冷房、暖房に切り換える。室外ファンは、外気を室外機に取り込み、室外熱交換器に接触させる。室外熱交換器は、外気と冷媒とで熱量の移動を行わせることによって、冷媒を蒸発または凝縮させる。電動弁は、高圧の冷媒を減圧し、蒸発しやすい状態にする。アキュムレータは、圧縮機の吸入側に配置され、液状の冷媒と気体状の冷媒とが混合するのを防止する。
【０００４】
このような圧縮機は、通常、ＡＣモータによって駆動される。ＡＣモータは、インバータ回路に接続されており、インバータ回路からの出力交流電圧によって駆動される。インバータ回路の入力側は、ＡＣ／ＤＣ変換回路に接続されており、ＡＣ／ＤＣ変換回路は商用電源に接続されている。ＡＣ／ＤＣ変換回路は、商用電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、直流電圧をインバータ回路に供給する。インバータ回路は、直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換し、ＡＣモータを駆動し、ＡＣモータは、圧縮機を駆動する。インバータ回路が出力する交流電圧の周波数を増減させることによって、圧縮機の回転数を増減させ、室内空気の加熱または冷却の程度を変更する。このようにして、冷房または暖房時において室温を調節する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
商用電源の電圧は、季節や時間帯によって変動する場合がある。また、同じ建物内で、他の電気製品を使用した場合と使用しない場合とでは、商用電源の電圧が変動する場合がある。
【０００６】
従来、マルチタイプの空気調和機のＡＣ／ＤＣ変換回路、インバータ回路では、商用電源の電圧が変動した場合、ＡＣ／ＤＣ変換回路が出力する直流電圧も変動し、インバータ回路の出力する交流電圧も変動することになる。このような場合、ＡＣモータの回転数を正確に制御することが困難となり、室温の正確な調節が困難になる。また、各国ごとに商用電源の公称電圧が異なるため、各国ごとに専用の機器を開発し対応する必要がある。このため、部品の共通化ができず、コストダウンの妨げとなっている。
【０００７】
また、１台の室外機によって複数の部屋を同時に冷房または暖房するため、室外機に配置される電気部品は、大電流に耐えるものを選択する必要がある。大電流に耐えうる電気部品は、市場に流通する量が極端に少なく、価格が割高である。また、電気工事を行う場合も、電線径が太いため、工数及び部品のコストが高くなる。このような事情から、マルチタイプの空気調和機は、製品コストが高くなっている。また、電気代が高いという欠点もある。
【０００８】
本発明の目的は、マルチタイプの空気調和機において、各国の公称電圧によらず部品を共通化することにある。
また本発明の別の目的は、商用電源の電圧が変動した場合であっても、室温調節を正確に行うことができるようにすることである。
【０００９】
また本発明の別の目的は、マルチタイプの空気調和機において、空調効率を向上させ、製品コストを低減し、設置工事を容易にし、省エネルギー化を図ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る空気調和機は、室外機と１以上の室内機と冷媒回路と室外ファン及び室内ファンと制御手段とを備える空気調和機であって、ＤＣ電源回路と１以上のインバータ回路と複数のＤＣモータとを備える。室内機は、室外機に接続される。冷媒回路は、室内熱交換器並びに圧縮機、四方切替弁、室外熱交換器及び電動弁を有する。室内熱交換器は、室内機に配置される。圧縮機、四方切替弁、室外熱交換器及び電動弁は、室外機に配置される。室外ファンは、室外熱交換器に空気流を発生させる。室内ファンは、室内熱交換器に空気流を発生させる。制御手段は、冷媒回路に接続され、冷媒回路の冷媒の流れを制御することによって室温を調節する。ＤＣ電源回路は、商用電源から入力される交流電圧を変換して直流電圧を出力し、出力する直流電圧を増減可能である。インバータ回路は、ＤＣ電源回路が出力する直流電圧をパルス電圧に変換する。ＤＣモータは、１以上のインバータ回路からのパルス電圧が入力され、圧縮機及び室外ファンのいずれかを駆動する。ＤＣ電源回路は、整流回路とコンデンサとスイッチング素子と検出回路とマイコンと制御回路とを有する。整流回路は、商用電源に接続され、商用電源からの入力を整流する。コンデンサは、直流電圧を出力する。スイッチング素子は、商用電源と整流回路との間に接続される。検出回路は、コンデンサが出力する直流電圧を検出する。マイコンは、少なくとも直流電圧に基づいて、設定電圧を生成して出力する。設定電圧は、直流電圧を設定するために生成される電圧である。制御回路は、直流電圧と設定電圧とに基づいて、スイッチング素子の駆動を制御する。
【００１１】
このような空気調和機では、複数のＤＣモータのそれぞれの回転数は、１以上のインバータ回路が出力するパルス電圧のオン時間を増減することによって行われる。
【００１２】
このような空気調和機では、各国の公称電圧が異なる場合でも、１以上のインバータ回路のそれぞれのパルス電圧のオン時間を調節することによって、圧縮機及び室外ファンのいずれかの正確な制御を行うことができ、部品を共通化することができる。
【００１３】
このような空気調和機では、商用電源の電圧が変動しＤＣ電源回路の出力電圧が変動したとしても、上記と同様の理由により、室温調節を正確に行うことができる。
【００１４】
このようなＤＣ電源回路によれば、各国の公称電源が異なる場合でも、直流電圧を設定するために入力される電圧である入力設定電圧と直流電圧とに基づいて設定電圧をマイコンが生成して制御回路に出力することができ、直流電圧と設定電圧とに基づいて制御回路がスイッチング素子を制御することにより、商用電源からコンデンサに供給される電流が増減し、ＤＣ電源回路の出力電圧を設定電圧に維持することができる。このため、室温調節を正確に行うことができる。
【００１５】
このようなＤＣ電源回路によれば、商用電源の電圧が変動したとしても、直流電圧を設定するために入力される電圧である入力設定電圧と直流電圧とに基づいて設定電圧をマイコンが生成して制御回路に出力することができ、直流電圧と設定電圧とに基づいて制御回路がスイッチング素子を制御することにより、商用電源からコンデンサに供給される電流が増減し、ＤＣ電源回路の出力電圧を設定電圧に維持することができる。このため、室温調節を正確に行うことができる。
【００１６】
このようなＤＣ電源回路によれば、ＤＣ電源回路の負荷が変動した場合でも、直流電圧を設定するために入力される電圧である入力設定電圧と直流電圧とに基づいて設定電圧をマイコンが生成して制御回路に出力することができ、直流電圧と設定電圧とに基づいて制御回路がスイッチング素子を制御することにより、商用電源からコンデンサに供給される電流が増減し、ＤＣ電源回路の出力電圧を設定電圧に維持することができる。このため、室温調節を正確に行うことができる。
このようなＤＣ電源回路によれば、商用電源の電圧が低下した場合であっても、ＤＣ電源回路の出力電圧を維持し、複数のＤＣモータの運転効率を向上させることができる。このため、空調効率を向上させることができる。この結果、空気調和機の製品コストを低減し、設置工事を容易にし、省エネルギー化を図ることができる。
【００１７】
第２発明に係る空気調和機は、第１発明の空気調和機であって、ＤＣ電源回路のマイコンには、入力設定電圧が入力される。入力設定電圧は、直流電圧を設定するために入力される電圧である。ＤＣ電源回路のマイコンは、直流電圧と入力設定電圧とに基づいて、設定電圧を生成して出力する。
【００１８】
第３発明に係る空気調和機は、第２発明の空気調和機であって、ＤＣ電源回路のマイコンは、直流電圧が入力設定電圧よりも大きいと判断する場合に、直流電圧が減少するように設定電圧を生成する。ＤＣ電源回路のマイコンは、直流電圧が入力設定電圧よりも小さいと判断する場合に、直流電圧が増加するように設定電圧を生成する。
【００１９】
第４発明に係る空気調和機は、第１発明から第３発明のいずれかの空気調和機であって、制御回路は、スイッチング素子がＯＮする時間を制御することにより、商用電源からの入力が整流回路を経由してコンデンサに供給される時間を制御する。
【００２０】
第５発明に係る空気調和機は、第１発明から第４発明のいずれかの空気調和機であって、室外機に接続される室内機は、複数存在する。制御手段は、冷房時に、圧縮機の吐出温度及び吸入圧力に基づいて、ＤＣモータの回転数と電動弁の開度とを同時に制御する。
【００２１】
このような空気調和機では、圧縮機の回転数と電動弁の開度とを別々に制御するのではなく、冷房時に、圧縮機の吐出温度及び吸入圧力の両方に基づいて、圧縮機の回転数と電動弁の開度とを同時に制御する。
このような空気調和機では、圧縮機の回転数と電動弁の開度とのアンバランスによって生じる熱損失を低減することができる。このような熱損失を低減することによって、より少ない電源容量で能力を引き出せるようになる。これによって、省エネルギー化を図ることができる。また、部品の汎用化及び小型化を図ることができ、製品コストを低減し、設置工事を容易にすることができる。
【００２２】
第６発明に係る空気調和機は、第５発明の空気調和機であって、室外機に接続される室内機は、複数存在する。
【００２３】
【実施の形態】
〔全体構成〕
図１は、本発明の一実施形態が採用されるマルチタイプの空気調和機の概略構成を示したものである。
【００２４】
この空気調和機１は、室外機２と、配管７，８，９，１０と、分岐ユニット６と、室内機３，４，５とを備えている。室外機２は、圧縮機、四方切替弁、室外熱交換器、電動弁、アキュムレータ及び室外ファン等を備えている。配管７は、室外機２と分岐ユニット６とを接続し、この中を冷媒が流れる。分岐ユニット６は、室外機２から供給される冷媒を、配管８，９，１０に分配する。配管８，９，１０は、分岐ユニット６から供給される冷媒を、それぞれ室内機３，４，５に供給する。室内機３，４，５は、配管８，９，１０から供給される冷媒を用いて室内を暖房または冷房する。このような空気調和機１では、室外機２と、分岐ユニット６と、と各室内機３，４，５が環状の冷媒回路を構成し、例えば、冷媒を室外機２、分岐ユニット６、各室内器３，４，５、分岐ユニット６、室外機２という順に流すことによって冷房または暖房する。
【００２５】
図２は、空気調和機１の概略構成を示すブロック図である。空気調和機１は、冷媒回路１１と、第２モータ１５及び第３モータ１６と、駆動手段１３と、制御手段１４とを備えている。冷媒回路１１は、室外機２に配置されている圧縮機、四方切替弁、室外熱交換器、電動弁、アキュムレータと、室内機３，４，５に配置されている室内熱交換器とが環状に接続して構成されている。第２モータ１５、第３モータ１６は、室外機２に配置され、室外熱交換器に空気流を発生させるための室外ファンを駆動する。駆動手段１３は、冷媒回路１１、第２モータ１５、第３モータ１６を駆動する。制御手段１４は、冷媒回路１１及び駆動手段１３に接続され、冷房／暖房の切り換えや室温調節を行う。
【００２６】
〔冷媒回路の構成〕
冷媒回路１１の構成を、図３を参照して説明する。この冷媒回路１１は、圧縮機２１と、圧縮機２１の吐出側に接続された四方切替弁２２と、四方切替弁２２に接続された室外熱交換器２３と、室外熱交換器２３に接続された電動弁２４と、四方切替弁２２及び電動弁２４に接続された分岐ユニット６と、分岐ユニット６に接続された複数の室内熱交換器２５，２６，２７と、圧縮機２１の吸引側に接続され、気体状の冷媒と液状の冷媒が混合するのを防止するアキュムレータ２８とを備えている。
【００２７】
圧縮機２１、四方切替弁２２、室外熱交換器２３、電動弁２４、アキュムレータ２８が室外機２に設けられており、室内熱交換器２５，２６，２７はそれぞれ別の複数の室内機３，４，５に設けられている。
【００２８】
このような冷媒回路１１において、冷房運転時には、四方切替弁２２を実線の位置とし、電動弁２４を所定の開度に絞り、圧縮機２１を起動する。圧縮機２１から吐出される高圧冷媒は、室外熱交換器２３で凝縮した後、電動弁２４で減圧される。減圧された低圧冷媒は、室内熱交換器２５，２６，２７で蒸発した後、四方切替弁２２、アキュムレータ２８を介して圧縮機２１に戻る。室内熱交換器２５，２６，２７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。
【００２９】
暖房運転時には、四方切替弁２２を点線の位置とし、電動弁２４を所定の開度に絞り、圧縮機２１を起動する。圧縮機２１から吐出される高圧冷媒は、室内熱交換器２５，２６，２７で凝縮した後、電動弁２４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２３で蒸発した後、四方切替弁２２、アキュムレータ２８を介して圧縮機２１の吐出側に戻る。室内熱交換器２５，２６，２７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。
【００３０】
〔駆動手段の構成〕
駆動手段１３の構成を、図４を参照して説明する。駆動手段１３は、ＤＣ電源回路３１と、第１インバータ回路３２と、第２インバータ回路３３と、第３インバータ回路３４とを備えている。第１インバータ回路３２は、冷媒回路１１中の圧縮機２１（第１モータ２１ａ）を駆動する。第２インバータ回路３３、第３インバータ回路３４は、室外機２に配置される室外ファン（第２モータ１５、第３モータ１６）を駆動する。
【００３１】
ＤＣ電源回路３１は、商用電源から入力（交流電圧）を直流電圧に変換する。ＤＣ電源回路３１は、整流回路ＤＢと、リアクタＬと、スイッチング素子ＴＲ０と、ダイオードＤ１と、コンデンサＣとを備えている。整流回路ＤＢは、直列に接続される２個のダイオード同士を並列に接続したダイオードブリッジによって構成されており、直列に接続されたダイオードの接続部に商用電源からの入力が接続されている。この整流回路ＤＢは、商用電源から入力される交流電圧を全波整流する。リアクタＬは、一端が整流回路の出力側の高電位側に接続されており、他端がスイッチング素子ＴＲ０の高電位側に接続されている。リアクタＬは、コンデンサＣに電流を供給する電流源の機能を有する。スイッチング素子ＴＲ０は、一端がリアクタＬの一端及びダイオードＤ１のアノード側に接続されており、他端が低電位側に接続されている。スイッチング素子ＴＲ０は、制御手段１４からの信号に基づいて、整流回路ＤＢで全波整流された電流をスイッチングし、コンデンサＣに供給する電流を調節する。ダイオードＤ１は、スイッチング素子ＴＲ０が導通した際に、コンデンサＣからスイッチング素子ＴＲ０に電流が環流するのを防止する。コンデンサＣは、一端がダイオードＤ１のカソード側に接続され、他端がスイッチング素子ＴＲ０の低電位側に接続されており、整流回路ＤＢによって全波整流された整流電圧を平滑するための素子であり、通常は、容量の大きいアルミ電界コンデンサが用いられる。
【００３２】
第１インバータ回路３２は、直列に接続されたスイッチング素子ＴＲ１の３組を互いに並列に接続したブリッジ回路で構成される。第１インバータ回路３２は、制御手段４からの信号に基づいてスイッチング素子ＴＲ１をスイッチングさせ、ＤＣ電源回路３１から出力される直流電圧をパルス電圧に変換する。第１インバータ回路３２から出力されるパルス電圧は、第１モータ２１ａに入力されている。圧縮機２１（第１モータ２１ａ）は、第１インバータ回路３２からのパルス電圧によって駆動される。この場合、第１インバータ回路３２が出力するパルス電圧のオン時間を増加させると、第１モータ２１ａに流れる電流も大きくなる。したがって、制御手段４の信号によって第１インバータ回路３２が出力するパルス電圧のオン時間を調節し、圧縮機２１（第１モータ２１ａ）の回転数を制御する。
【００３３】
第２インバータ回路３３及び第３インバータ回路３４は、直列に接続されたスイッチング素子ＴＲ２またはＴＲ３の３組を互いに並列に接続したブリッジ回路で構成される。第２インバータ回路３３及び第３インバータ回路３４は、制御手段４からの信号に基づいてスイッチング素子ＴＲ２及びＴＲ３をスイッチングさせ、ＤＣ電源回路３１から出力される直流電圧をパルス電圧に変換する。第２インバータ回路３３及び第３インバータ回路３４から出力されるパルス電圧は、第２モータ１５及び第３モータ１６に入力されている。室外ファン（第２モータ、第３モータ）は、第２インバータ回路３３及び第３インバータ回路３４からのパルス電圧によって駆動される。この場合、第２インバータ回路３３及び第３インバータ回路３４が出力するパルス電圧のオン時間を増加させると、それぞれ第２モータ１５及び第３モータ１６に流れる電流も大きくなる。したがって、制御手段４の信号によって第２インバータ回路３３及び第３インバータ回路３４が出力するパルス電圧のオン時間を調節し、室外ファン（第２モータ、第３モータ）の回転数を制御することができる。
【００３４】
〔圧縮機モータ、ファンモータ〕
第１モータ２１ａは、上述したように、圧縮機２１を駆動するためのＤＣモータであり、第１インバータ回路３２からのパルス電圧によって駆動される。また、第１モータ２１ａの回転数は、パルス電圧のオン時間を調節することによって調節される。
【００３５】
第２モータ１５及び第３モータ１６は、上述したように、それぞれ室外ファンを駆動するためのＤＣモータであり、第２インバータ回路３３及び第３インバータ回路３４からのパルス電圧によって駆動される。また、第２モータ１５及び第３モータ１６の回転数は、パルス電圧のオン時間を調節することによって調節される。
【００３６】
このようなＤＣモータによれば、各国の公称電圧が異なる場合でも、第１インバータ回路（３２）、第２インバータ回路（３３）、第３インバータ回路（３４）のパルス電圧のオン時間を調節することによって、圧縮機２１（第１モータ２１ａ）、室外ファン（第２モータ１５、第３モータ１６）の正確な制御を行うことができ、部品を共通化することができる。
【００３７】
このようなＤＣモータによれば、商用電源の電圧が変動しＤＣ電源回路３１の出力電圧が変動したとしても、上記と同様の理由により、室温調節を正確に行うことができる。
【００３８】
〔室外ファン〕
室外機２に配置される室外ファン４１の構造を、図５乃至図７を参照して説明する。図５は室外ファン４１の斜視図、図６は室外ファン４１の平面図、図７は図６のＩ−Ｉ’に沿った室外ファン４１の翼の断面図である。室外ファン４１は、円筒形状のハブ４２と、ハブ４２の外周面に送風方向に所定の傾斜角を有して接合される３枚の翼４３とから構成されている。ハブ４２の円周部には、第３モータ１６の回転軸と回転不能に嵌合する溝等（図示せず）が形成されている。なお、ここでは３枚の翼を有する室外ファン４１を採用しているが、４枚あるいは５枚の翼を備えるものであってもよい。
【００３９】
翼４３は、図５に示すように、翼本体４４と蓋４５とから構成されている。翼本体４４と蓋４５とが超音波接合などによって張り合わせられると、図７に示すように、両者４４，４５の間に中空部４３ａが形成される。図６に示すように、翼４３は、いわゆる前進翼であり、空力性能の向上のために回転方向側（前縁）が外周側ほど回転方向に前進している形状のものである。また図７に示すように、中空構造を採用しており、翼４３は、厚翼（エアフォイル形状の翼）かつ軽量の翼となっている。この翼４３は、厚翼であるため前縁が丸みを帯びており、翼４３にいろいろな方向から流入してくる気流（空気）に対する剥離の発生度合い、特に前縁剥離の発生度合いを減少させることができる。このような室外ファン４１によれば、空気の流入角の変動にかかわらず空気流の剥離が抑制されるので、薄翼のものに比較して送風性能が向上する。したがって室外ファン４１によれば、室外熱交換器２３が外気と効率よく熱交換を行えるようになり、より少ない電源容量で能力を引き出せるようになる。これによって、省エネルギー化を図ることができる。また、部品の汎用化及び小型化を図ることができ、製品コストを低減し、設置工事を容易にすることができる。
【００４０】
〔制御手段の構成〕
制御手段１４は、図８に示すようなマイクロプロセッサでなる制御部５１で構成されている。制御部５１には、冷媒回路１１、駆動手段１３が接続されている。また制御部５１には、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５２と、受信部５２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５３とが接続されている。この目標温度設定部５３は、制御部５１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５１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５４が接続されている。さらに、圧縮機２１の吐出側における冷媒の温度（吐出温度）を検出する吐出温度検出部５５と、圧縮機２１の吸入側における冷媒の圧力（吸入圧力）を検出する吸入圧力検出部５６とが接続されている。
【００４１】
〔運転制御〕
次に、本実施形態における運転制御を、図９に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４２】
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５２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５３に格納し、ステップＳ２へ移行する。
【００４３】
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場合には、ステップＳ３へ移行する。ステップＳ３では、通常のドライ運転を実行する。
【００４４】
ステップＳ２で指示信号がドライ運転を指示しない場合には、ステップＳ２からステップＳ４へ移行する。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場合には、ステップＳ５へ移行する。ステップＳ５では、通常の冷房運転を実行する。
【００４５】
ステップＳ４で指示信号が冷房運転を指示しない場合には、ステップＳ４からステップＳ６へ移行する。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場合には、ステップＳ７へ移行する。ステップＳ７では、通常の暖房運転を実行する。
【００４６】
ステップＳ６で指示信号が暖房運転を指示しない場合には、ステップＳ６からステップＳ８に移行する。ステップＳ８では他の処理を実行し、ステップＳ１に戻る。
【００４７】
〔ＤＣ電源回路の制御〕
ＤＣ電源回路３１の制御について図１０及び図１１を参照して説明する。ここで、Ｉ及びＶＩは、それぞれアクティブフィルタ６１の入力電流及び入力電圧である。またＶＯは、コンデンサＣの両端の電圧であり、ＤＣ電源回路３１の出力電圧でもある。ＤＣ電源回路３１の出力電圧ＶＯは、アクティブフィルタ６１、出力電圧検出回路６３、マイコン６４、出力電圧設定回路６５によって、設定電圧ＶＳに制御される。
【００４８】
アクティブフィルタ６１は、前述したリアクタＬ、スイッチングＴＲ０、ダイオードＤ１と、直流電圧制御手段６２とから構成されている。アクティブフィルタ６１は、直流電圧制御手段６２からの駆動信号に基づいてスイッチング素子ＴＲ０をスイッチングすることにより、コンデンサＣに供給する電流を調節する。
【００４９】
出力電圧検出回路６３は、ＤＣ電源回路３１の出力電圧ＶＯを検出する。マイコン６４は、設定電圧ＶＳと出力電圧ＶＯとを比較し、設定電圧ＶＳを増加または減少させて、新しい設定電圧ＶＳ１を算出する。
【００５０】
直流電圧制御手段６２は、出力電圧ＶＯと、新しい設定電圧ＶＳ１と、入力電流Ｉと、入力電圧ＶＩとに基づき、出力電圧ＶＯが新しい設定電圧ＶＳ１になるように、かつ、入力電流Ｉの波形が入力電圧ＶＩの波形と相似形になるように、スイッチング素子ＴＲ０に駆動信号を出力する。出力電圧設定回路６５は、新しい設定電圧ＶＳ１を直流電圧制御手段６２に入力できる電圧に変換する。
【００５１】
次にＤＣ電源回路３１の制御について図１１のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ２１では、出力電圧検出回路６３が出力電圧ＶＯを検出し、マイコン６４及び直流電圧制御手段６２に出力する。
【００５２】
ステップＳ２２では、マイコン６４において出力電圧ＶＯを設定電圧ＶＳと比較する。出力電圧ＶＯが設定電圧ＶＳより大きい場合は、ステップＳ２４に移行する。ステップＳ２４では、出力電圧ＶＯを減少させるため、設定電圧ＶＳより小さい新たな設定電圧ＶＳ１を出力し、ステップＳ２５に移行する。
【００５３】
一方、ステップＳ２２で出力電圧ＶＯが設定電圧ＶＳより小さい場合は、ステップＳ２２からステップＳ２３に移行する。ステップＳ２３では、出力電圧ＶＯを増加させるため、設定電圧ＶＳより大きい新たな設定電圧ＶＳ１を出力し、ステップＳ２５に移行する。
【００５４】
ステップＳ２５では、出力電圧ＶＯと新しい設定電圧ＶＳ１とを比較しかつ入力電流Ｉの波形と入力電圧ＶＩの波形とを比較して、出力電圧ＶＯが新しい設定電圧ＶＳ１に一致するようにかつ入力電流Ｉの波形と入力電圧ＶＩの波形とが相似形になるように、スイッチング素子ＴＲ０に駆動信号を出力する。
【００５５】
このようなＤＣ電源回路３１によれば、各国の公称電源が異なる場合でも、アクティブフィルタがコンデンサに供給する電流を増減し、ＤＣ電源回路の出力電圧を設定値に維持することができる。
【００５６】
このようなＤＣ電源回路３１によれば、商用電源の電圧が変動したとしても、アクティブフィルタ６１がコンデンサＣに供給する電流を増減し、出力する直流電圧を設定値ＶＳに維持することができる。
【００５７】
このようなＤＣ電源回路３１によれば、ＤＣ電源回路３１の負荷が変動した場合でも、アクティブフィルタ６１がコンデンサＣに供給する電流を増減することによって、ＤＣ電源回路３１の出力を設定値ＶＳに維持することができる。
【００５８】
このようなＤＣ電源回路３１によれば、商用電源の電圧が低下した場合であっても、ＤＣ電源回路３１の出力電圧を維持し、第１から第３モータの運転効率を向上させることができる。また、アクティブフィルタ６１により入力電流Ｉ及び電圧Ｖの波形が相似形になるように制御されるため、商用電源からの入力力率を改善することができ、より少ない電源容量で能力を引き出せるようになる。これによって、空気調和機の省エネルギー化を図ることができる。また、空気調和機の部品の汎用化及び小型化を図ることができ、製品コストを低減し、設置工事を容易にすることができる。
〔圧縮機、電動弁制御方法〕
圧縮機２１の回転数Ｆ及び電動弁２４の開度ＱＲの制御方法について、図１２及び図１３の制御ブロック図を参照して説明する。図１２は暖房運転時の制御を、図１３は冷房運転時の制御を示している。回転数Ｆ及び開度ＱＲの制御は、ＭＩＯ（Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｏｕｔｐｕｔ）制御回路７１と、ＤＯｓ算出部７２、加算部７３、ＤＣｓ算出部７４またはＬｐｓ算出部７５、加算部７６によって行われる。これらは、制御手段１４の一部として構成されている。
【００５９】
ＭＩＯ制御回路７１は、加算部７３，７６と、駆動手段１３に接続され、駆動手段１３に回転数Ｆ及び開度ＱＲを指令する。ＤＯｓ算出部７２は、冷媒回路１１及び加算部７３に接続されており、凝縮温度ＤＣＭＡＸ、蒸発温度ＤＥＭＩＮ、圧縮機２１の目標回転数ＦＭＫ、外気吸入温度ＤＯＡ等に基づいて吐出温度設定値ＤＯｓを算出する。ここで凝縮温度ＤＣＭＡＸとは、暖房時においては室内熱交換器２５，２６，２７の温度のうち最大の温度であり、冷房時においては室外熱交換器２３の温度である。また蒸発温度ＤＥＭＩＮとは、暖房時においては室外熱交換器２３の温度であり、冷房時においては室内熱交換器２５，２６，２７のうち最低の温度である。ＤＣｓ算出部７４及びＬｐｓ算出部７５は、室温偏差α０、前回の室温偏差α１等に基づいて、凝縮温度設定値ＤＣｓ及び吸入圧力設定値Ｌｐｓを算出する。ここで、吸入圧力Ｌｐとは、圧縮機２１の吸入側における冷媒の圧力である。加算部７３，７６は、それぞれ、吐出温度設定値ＤＯｓと吐出温度検出値ＤＯとの偏差ΔＤＯ、及び凝縮温度設定値ＤＣｓと凝縮温度ＤＣとの偏差ΔＤＣまたは吸入圧力設定値Ｌｐｓと吸入圧力Ｌｐとの偏差ΔＬｐを算出する。
【００６０】
暖房運転時において、ＤＯｓ算出部７２及びＤＣｓ算出部７４は、上述した検出値に基づいて吐出温度設定値ＤＯｓ及び凝縮温度設定値ＤＣｓを算出する。次に加算部７３，７６は、吐出温度偏差ΔＤＯ及び凝縮温度偏差ΔＤＣを算出し、ＭＩＯ制御部７１に出力する。ＭＩＯ制御部７１は、吐出温度偏差ΔＤＯ及び凝縮温度偏差ΔＤＣに基づいて、回転数Ｆ及び開度ＱＲを同時に算出し、これを駆動手段１３に指令する。
【００６１】
冷房運転時において、ＤＯｓ算出部７２及びＬｐｓ算出部７５は、上述した検出値に基づいて吐出温度設定値ＤＯｓ及び吸入圧力設定値Ｌｐｓを算出する。次に加算部７３，７６は、吐出温度偏差ΔＤＯ及び吸入圧力偏差ΔＬｐを算出し、ＭＩＯ制御部７１に出力する。ＭＩＯ制御部７１は、吐出温度偏差ΔＤＯ及び吸入圧力偏差ΔＬｐに基づいて、回転数Ｆ及び開度ＱＲを同時に算出し、これを駆動手段１３に指令する。
【００６２】
このような制御によれば、圧縮機２１の回転数Ｆと電動弁２４の開度ＱＲとのアンバランスによって生じる熱損失を低減することができる。このような熱損失を低減することによって、より少ない電源容量で能力を引き出せるようになる。これによって、省エネルギー化を図ることができる。また、部品の汎用化及び小型化を図ることができ、製品コストを低減し、設置工事を容易にすることができる。
【００６３】
〔他の実施形態〕
上記実施形態では、１台の室外機２に３台の室内機３，４，５が接続されている場合であるが、１台の室外機２に２台の室内機を接続しても良いし、１台の室外機に４台以上の室内機を接続しても良い。
【００６４】
【発明の効果】
本発明のマルチタイプの空気調和機では、アクティブフィルタ及びＤＣモータの採用により、各国の公称電圧によらず使用することができ、部品を共通化することができる。
【００６５】
また本発明のマルチタイプの空気調和機では、アクティブフィルタ及びＤＣモータの採用により、商用電源の電圧が変動した場合であっても、室温調節を正確に行うことができる。
【００６６】
また本発明のマルチタイプの空気調和機では、アクティブフィルタ、ＤＣモータ及び中空厚翼形状の室外ファンを採用することにより、空調効率が向上する。これによって、空気調和機の製品コストを低減し、設置工事を容易にし、省エネルギー化を図ることができる。
【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図。
【図２】その概略ブロック図。
【図３】その冷媒回路の構成図。
【図４】その駆動手段の構成図。
【図５】室外ファンの斜視図。
【図６】室外ファン排気側の平面図。
【図７】その翼の断面図。
【図８】制御ブロック図。
【図９】そのフローチャート。
【図１０】ＤＣ電源回路の制御ブロック図。
【図１１】その制御の説明図。
【図１２】ＭＩＯ制御のブロック図（暖房時）。
【図１３】ＭＩＯ制御のブロック図（冷房時）。
【符号の説明】
１１ 冷媒回路
１３ 駆動手段
１４ 制御手段
１５ 第２モータ
１６ 第３モータ
２１ 圧縮機
２１ａ第１モータ
２２ 四方切替弁
２３ 室外熱交換器
２４ 電動弁
２５，２６，２７ 室内熱交換器
２８ アキュムレータ
３１ ＤＣ電源回路
３２ 第１インバータ回路
３３ 第２インバータ回路
４１ 室外ファン
ＤＢ 整流回路
Ｌ リアクタ
ＴＲ０スイッチング素子
Ｄ１ ダイオード
Ｃ コンデンサ

Claims (6)

1. 室外機と、前記室外機に接続される１以上の室内機（３，４，５）と、前記室内機に配置される室内熱交換器（２５，２６，２７）並びに前記室外機に配置される圧縮機（２１）、四方切替弁（２２）、室外熱交換器（２３）及び電動弁（１４）を有する冷媒回路（１１）と、前記室外熱交換器（２３）及び前記室内熱交換器（２５，２６，２７）に空気流を発生させる室外ファン（４１）及び室内ファンと、前記冷媒回路（１１）に接続され、前記冷媒回路（１１）の冷媒の流れを制御することによって室温を調節する制御手段（１４）と、を備える空気調和機であって、
   商用電源から入力される交流電圧を変換して直流電圧を出力し、出力する前記直流電圧を増減可能であるＤＣ電源回路（３１）と、
   前記ＤＣ電源回路（３１）が出力する直流電圧をパルス電圧に変換する１以上のインバータ回路（３２，３３，３４）と、
   前記１以上のインバータ回路（３２，３３，３４）からのパルス電圧が入力され、前記圧縮機（２１）及び前記室外ファン（４１）のいずれかを駆動する複数のＤＣモータ（２１ａ，１５，１６）と、
   を備え、
   前記ＤＣ電源回路（３１）は、
   前記商用電源に接続され、前記商用電源からの入力を整流する整流回路（ＤＢ）と、
   前記直流電圧（ＶＯ）を出力するコンデンサ（Ｃ）と、
   前記商用電源と前記整流回路（ＤＢ）との間に接続されたスイッチング素子（ＴＲ０）と、
   前記コンデンサ（Ｃ）が出力する前記直流電圧（ＶＯ）を検出する検出回路（６３）と、
   少なくとも前記直流電圧（ＶＯ）に基づいて、前記直流電圧（ＶＯ）を設定するために生成される電圧である設定電圧（ＶＳ１）を生成して出力するマイコン（６４）と、
   前記直流電圧（ＶＯ）と前記設定電圧（ＶＳ１）とに基づいて、前記スイッチング素子（ＴＲ０）の駆動を制御する制御回路（６２）と、
   を有する、
   空気調和機。
2. 前記ＤＣ電源回路（３１）の前記マイコン（６４）は、前記直流電圧（ＶＯ）を設定するために入力される電圧である入力設定電圧（ＶＳ）が入力され、前記直流電圧（ＶＯ）と前記入力設定電圧（ＶＳ）とに基づいて、前記設定電圧（ＶＳ）を生成して出力する、
   請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記ＤＣ電源回路（３１）の前記マイコン（６４）は、前記直流電圧（ＶＯ）が前記入力設定電圧（ＶＳ）よりも大きいと判断する場合に、前記直流電圧（ＶＯ）が減少するように前記設定電圧（ＶＳ１）を生成し、前記直流電圧（ＶＯ）が前記入力設定電圧（ＶＳ）よりも小さいと判断する場合に、前記直流電圧（ＶＯ）が増加するように前記設定電圧（ＶＳ１）を生成する、
   請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記制御回路（６２）は、前記スイッチング素子（ＴＲ０）がＯＮする時間を制御することにより、前記商用電源からの入力が前記整流回路（ＤＢ）を経由して前記コンデンサ（Ｃ）に供給される時間を制御する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和機。
5. 前記制御手段（１４）は、冷房時に、圧縮機（２１）の吐出温度（ＤＯ）及び吸入圧力（Ｌｐ）に基づいて、前記ＤＣモータ（２１ａ）の回転数（Ｆ）と電動弁（２４）の開度（ＱＲ）とを同時に制御する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和機。
6. 前記室外機に接続される前記室内機は、複数存在する、
   請求項５に記載の空気調和機。

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