JPH0136040Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） 本考案は、ヒートポンプ式空気調和機に関す
る。

（従来の技術） 従来、ヒートポンプ式空気調和機は、暖房運転
を開始すると、直ちに圧縮機が回転して圧縮が開
始される。しかしながら圧縮機の長期停止後（１
時間以上）では圧縮機温度は外気温度に近い値ま
で低下しており、圧縮機の温度が十分に上昇する
までに５〜８分程度必要である。特に高圧容器形
のロータリー圧縮機の場合には、運転開始時の吐
出ガスは圧縮機容器内に液化滞留し、吐出ガス圧
力が上昇するためにはより多くの時間を必要とす
る。

そして、圧縮機吐出ガス圧力が上昇し、室内熱
交換器温度が所定値以上に上昇して初めて室内暖
房が開始されることになる。

このため、現在電源周波数を制御して能力を可
変とした圧縮機を使用し、立上り時に高能力運転
することにより圧縮機の温度上昇、吐出ガス温度
上昇を促進させ、立上り時間を短縮させたヒート
ポンプ式空気調和機がある。

第１図にこのようなヒートポンプ式空気調和機
の運転開始前後の圧縮機、室内熱交換器の温度変
化を示す。同図では、運転開始時を基準とし０分
としている。

この０分までは、圧縮機は室外温度４℃、室内
熱交換器は室内温度20℃となつている。そして運
転開始とともに圧縮機温度が上昇していく。これ
に対し室内熱交換器の温度は、圧縮機温度が室温
以上となつてから上昇を始める。

この後、室内熱交換器の温度が所定値（40℃）
以上になつて初めて室内送風機が作動開始する。
これにより室内暖房が行なわれる。この間、ほぼ
５分程度の時間が経過している。

（考案が解決しようとする課題） 以上のように、能力可変圧縮機を有するヒート
ポンプ式空気調和機においても、立上り時間を４
〜６分程度必要とし、石油ストーブ等の暖房器具
に較べて立上りスピードが遅いという欠点は解消
できないものであつた。

また、特開昭58−140571号公報に示されるよう
に圧縮機加熱の制御に整流回路、平滑コンデンサ
及びスイツチング部５からなるインバータ装置を
用いたヒートポンプ式空気調和機として、暖房運
転の運転停止中、外気温低下等の条件によりイン
バータ装置から圧縮機に低電力を引加し、圧縮機
を加熱するものがある。

しかしながら、特開昭58−140571号公報に示さ
れるヒートポンプ式空気調和機では、運転停止中
の圧縮機への通電／非通電はインバータ装置の出
力で制御しているため、インバータ装置には常時
電源が供給されている。

このため、外気温低下等の条件を満たさないと
きもインバータ装置には通電され、インバータ装
置の電源側に設けられている平滑コンデンサの両
端間には高電圧が引加されることとなり平滑コン
デンサの寿命を短くしてしまうという問題があつ
た。

そこで、本考案はかかる事情を考慮してなされ
たもので、その目的はインバータ装置を用いて暖
房運転開始の立上がりスピードを向上させるとと
もに、インバータ装置を構成する平滑コンデンサ
の寿命の延長を目的とする。

〔考案の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本考案は、ヒート
ポンプ式空気調和機において、交流電源からの入
力を整流する整流回路と、この整流回路の出力に
接続された平滑コンデンサと、この平滑コンデン
サの出力に接続され、圧縮機を可変速駆動する出
力および圧縮機を停止状態で通電し加熱する出力
を圧縮機に供給するスイツチング部と、交流電源
と整流回路間に設けられ整流回路へ通電制御する
リレーと、暖房時の運転停止中、所定条件が満た
されない場合、リレーを開として整流回路への通
電を断ち、所定条件が満たされた場合、リレーを
閉とするとともにスイツチング部に圧縮機を停止
状態で通電し加熱する出力を行なわせる制御手段
とを備えたヒートポンプ式空気調和機を提供す
る。

（作用） 暖房時の運転停止中、所定条件が満たされた場
合、スイツチング部から圧縮機に停止状態で加熱
する出力を供給することにより暖房運転開始の立
上がりスピードを向上させるとともに、暖房時の
運転停止中、圧縮機に停止状態で加熱する出力を
供給する時のみリレーが閉じ、平滑コンデンサに
電圧が印加されるため、平滑コンデンサの寿命が
延長できる。

（実施例） 本考案の一実施例を第２図乃至第６図を参照し
て説明する。第２図は、圧縮機モータ１を可変速
駆動する電源であるインバータを示すブロツク図
である。このインバータでは、まず交流電源２か
らの交流を整流回路３によつて直流に変換し、こ
の直流を平滑コンデンサからなる平滑回路４によ
つて平滑し、リツプルを減少させて複数のスイツ
チング素子から構成されるスイツチング部５に供
給している。

また、交流電源２と整流回路３間には、電源ス
イツチ（図示しない）に連動し２接点を有するメ
インリレー６が接続されている。そして、このメ
インリレー６のOFF側接点と整流回路３間にサ
ブリレー７が挿入されている。

スイツチング部５では個々のスイツチング素子
をON／OFFすることにより凝似正弦波交流を発
生させ、圧縮機モータ１に供給している。このス
イツチング素子は、制御部８からの信号によつて
ON／OFFされる。

制御部８は、交流電源２から直流電圧を得る定
電圧回路９を電源としている。

この制御部８にはあらかじめスイツチング素子
のON／OFFタイミングが書き込まれたROM、
ROMの内容を引き出すCPU等から構成されてい
る。

ROMに書き込まれたスイツチング素子の
ON／OFFタイミングは、圧縮機モータ１のトル
クを一定に保つ必要からスイツチング部５の出力
周波数と出力電圧が略正比例の関係となるように
設定されている。すなわち、第３図に示すよう
に、最低周波数30Hz、図中Ａ点から最高周波数90
Hz、図中Ｂ点に至る間に、出力電圧は80Vから
180Vへと直線的に変化するように設定されてい
る。

さらに、本実施例では停止中の加熱パターンと
して図中Ｃ点で示す90Hzの高周波で20Vの低電圧
パターンがROMに書き込まれている。

また、制御部８には圧縮機温度を検知する温度
センサ１０とサブリレー７を動作させるリレー回
路が設けられている。この温度センサ１０の検出
温度は、制御部８内のCPUで２つの設定値と比
較され、この結果に応じてリレー回路の動作が行
なわれる。

すなわち本実施例では圧縮機温度の低下を条件
として圧縮機モータ１を加熱するものである。

そして、本実施例の冷凍サイクルは第４図に示
す既知のヒートポンプ式冷凍サイクルで、圧縮機
１、四方弁１１、室内熱交換器１２、減圧器１
３、室外熱交換器１４を順次連通して構成されて
いる。

以上の構成において、その動作を説明する。空
気調和機の暖房時の運転停止中（サーモOFFで
はない）は、メインリレー６がOFFで、圧縮機
１温度は外気温に応じて低下していく。この際温
度センサ１０の検知温度が下限設定値（20℃）以
下となると、制御部８内でCPUはリレー回路を
作動させサブリレー７をONし、インバータと交
流電源２を接続する。さらにCPUはROMに加熱
パターンの出力を指定する。これによりスイツチ
ング素子は加熱パターンである90Hz、20Vの出力
を発生させ、圧縮機モータ１に供給する。

この90Hz、20Vの高周波数、低電圧ではトルク
が小さいため圧縮機モータ１は始動することがで
きず、回転しない。そして圧縮機モータ１のコイ
ルは90Hz、20Vの交流により発熱し、圧縮機モー
タ１は加熱される。加熱により圧縮機の温度セン
サ１０の検知温度が上限設定値40℃を越えると、
CPUは加熱パターンの出力を停止し、同時にサ
ブリレー７をOFFする。

このリレー７のOFFにより平滑回路４内の平
滑コンデンサ両端には電源からの電圧が印加され
なくなる。

上述の制御を行なつた場合の圧縮機の温度変化
を第５図に示す。同図中Ｅ点で圧縮機温度は下限
設定値以下となりインバータの加熱パターンで圧
縮機は加熱され、Ｆ点で上限設定値に達し、以後
再び下限設定値となるまでゆるやかに温度低下す
る。

以上のように本実施例では暖房時の運転停止中
空気調和機のOFF状態で、加熱、自然温度低下
が繰り返され、圧縮機温度は常に20℃〜40℃の範
囲に保たれている。

このため、いつ空気調和機が使用者、タイマ等
によつて暖房運転を開始しても、圧縮機温度は下
限設定温度以上であり、空気調和機の立上り時間
は大幅に短縮できる。一例を第６図に沿つて説明
する。同図では運転開始時を０（分）としている。
この時圧縮機温度は加熱後の温度低下時で、約28
℃であり、室内熱交温度20℃である。そして暖房
開始時には圧縮機とともに圧縮機内部の油、冷媒
等も28℃程度となつている。

このため、圧縮機運転開始と同時に圧縮機温度
は急速に上昇し、これに伴つて室内熱交換器温度
も上昇し、約1.5分後には室内暖房、すなわち室
内送風機を作動させるに足る温度40℃に達し、所
定の温風が室内へと吹き出す。

上述のように、本実施例によれば圧縮機温度は
20℃〜40℃の範囲に常時保たれ、立上り時間は１
〜２分ですみ、従来に較べ1/3〜1/5の立上がり時
間で運転が開始でき、ヒートポンプ式空気調和機
の暖房立上がり時間が大巾に短縮できる。

また、空気調和機を頻繁に使用する場合は、圧
縮機の始動時の高能力運転時間を短縮できるため
省エネルギー効果もある。

さらに、圧縮機モータ１を加熱する必要がない
暖房時の運転停止時には、サブリレー７がOFF
となり、平滑コンデンサには電源電圧が印加され
なくなるため、平滑コンデンサの寿命が延長でき
る。

なお、本実施例では、メインリレー６の後段に
サブリレー７を設け、このサブリレー７を用いて
圧縮機加熱時のインバータへの通電制御を行なつ
たが、サブリレー７を設けず、メインリレー６そ
のものを必要時のみONするように構成してもよ
い。

以上、本実施例では、圧縮機温度によつて圧縮
加熱の制御を行なつたが、空気調和機の停止中一
定時間毎という条件で圧縮機の加熱制御を行なつ
ても、略同様の効果が得られる。

また、空気調和機ONタイマーと圧縮機加熱を
組み合わせ、ONタイマー設定された時間の所定
時間前、例えば20分前に加熱パターンを出力する
等の条件で圧縮機加熱の制御を行ない、タイマー
使用時の暖房立上がり時間短縮を行なうことも可
能である。

〔考案の効果〕

本考案は、交流電源からの入力を整流する整流
回路と、この整流回路の出力に接続された平滑コ
ンデンサと、この平滑コンデンサの出力に接続さ
れ、圧縮機を可変速駆動する出力および圧縮機を
停止状態で通電し加熱する出力を圧縮機に供給す
るスイツチング部と、交流電源と整流回路間に設
けられ整流回路へ通電制御するリレーと、暖房運
転停止中、所定条件が満たされない場合、リレー
を開として整流回路への通電を断ち、所定条件が
満たされた場合、リレーを閉とするとともにスイ
ツチング部に圧縮機を停止状態で通電し加熱する
出力を行なわせる制御手段とを備えたため、暖房
運転停止中、所定の条件が満たされた場合、スイ
ツチング部から圧縮機に停止状態で加熱する出力
を供給することにより暖房運転開始の立上がりス
ピードが向上できるとともに、暖房運転停止中、
所定の条件が満たされ圧縮機を加熱する場合のみ
リレーが閉じ、平滑コンデンサに電圧が印加され
るため、平滑コンデンサの寿命延長を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のヒートポンプ式空気調和機の運
転開始前後の圧縮機及び室内熱交換器の温度変化
を示すグラフ、第２図は本考案の一実施例のヒー
トポンプ式空気調和機の回路接続を示す回路図、
第３図は同空気調和機に使用するインバータの電
圧・周波数の関係を示すグラフ、第４図は同空気
調和機の冷凍サイクル図、第５図は、同空気調和
機の圧縮機の温度変化を示すグラフ、第６図は、
同空気調和機の運転開始前後の圧縮機及び室内熱
交換器の温度変化を示すグラフである。 １……圧縮機（モータ）、２……交流電源、３
……整流回路、４……平滑回路、５……スイツチ
ング部、６……メインリレー、７……サブリレ
ー、８……制御部、１０……温度センサ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧装置、室
   外熱交換器を順次連通してなる冷凍サイクルを有
   するヒートポンプ式空気調和機において、 交流電源からの入力を整流する整流回路と、こ
   の整流回路の出力に接続された平滑コンデンサ
   と、この平滑コンデンサの出力に接続され、前記
   圧縮機３を可過変速する出力および前記圧縮機を
   停止状態で加熱する出力を前記圧縮機に供給する
   スイツチング部と、前記交流電源と整流回路間に
   設けられ前記整流回路へ通電制御するリレーと、 暖房時の運転停止中、所定条件が満たされない
   場合、前記リレーを開として、前記整流回路への
   通電を断ち、所定条件が満たされた場合、前記リ
   レーを閉とするとともに前記スイツチング部に前
   記圧縮機を停止状態で加熱する出力を行なわせる
   制御手段とを備えたことを特徴とするヒートポン
   プ式空気調和機。