JPH06123470A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は圧縮機を回転数制御するインバータ
装置と暖房用補助ヒータとを備えた空気調和機におい
て、ヒートポンプ運転を優先し、安定した運転を行うこ
とができる空気調和機を提供することを目的とする。 【構成】 圧縮機１を回転数制御するインバータ装置７
の入出力電流があらかじめ設定された第１の所定値より
も大きいときに第１の検知信号を発信し、その後、同入
出力電流が設定された第２の所定値よりも小さくなった
ときに第２の検知信号を発信する電流検知手段９と、第
１の検知信号を受信した後、所定時間経過後に再び第１
の検知信号を受信したとき圧縮機１の運転周波数を低下
させるようインバータ装置７を制御するインバータ制御
手段１０と、第１の検知信号を受けてから第２の検知信
号を受けるまでの間、室内側熱交換器３の風上側に配し
た補助ヒータ１１への通電を停止させるヒータ制御手段
１２とから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧縮機の回転数を制御す
るインバータ装置を備えた空気調和機に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、空気調和機においては圧縮機を運
転する電源の周波数を可変にするインバータ装置を用い
て圧縮機の回転数を増減し、能力制御を行なうようにし
たものも数多く利用されてきている。一方、寒冷地にお
いて、暖房能力を確保するため補助ヒータを併用する場
合も多いが、室外側ユニット、室内側ユニットともにま
すます小型化が要求され、室内側ユニットにおいて暖房
用補助ヒータを室内側熱交換器に直接内蔵したり、室内
側熱交換器の風上側に配するようにしている。

【０００３】従来の技術としては、例えば、特開昭６２
−２５８９６５号公報に開示されるように、圧縮機と、
前記圧縮機の運転周波数を変更して前記圧縮機の容量を
複数段に調整するインバータ装置と、前記インバータ装
置の入力側または出力側での過電流を検知する過電流検
知手段とを備え、前記過電流検知手段により過電流が検
出された場合には、圧縮機の運転周波数を低く設定変更
し、圧縮機の回転数を低下させ、インバータ装置を過電
流から保護するようにしたものが知られている。

【０００４】以下に従来の空気調和機の一例について説
明する。図４は従来の空気調和機の動作の一例を示すタ
イミングチャートである。図４において、上段はインバ
ータ出力電流、中段は圧縮機運転周波数の変化を示して
いる。

【０００５】まず、実線で示すように、周波数一定で負
荷がだんだん重くなってくると出力電流もそれにしたが
って増加してくる。そして時間ｔ１１において保護の設
定電流ｉ１１に達すると保護動作を行ない、周波数を一
段下げる。それにより時間Δｔ１の後、出力電流が減少
し保護の設定電流ｉ１１を下回ると、もとの周波数に復
帰する。また、時間ｔ１２において、再び保護の設定電
流ｉ１１に達すると保護動作を行ない、周波数を一段下
げる。従来例ではこのような動作を繰り返しインバータ
装置を過電流から保護するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、冷房運転時や補助ヒータを使用していない
ときには図４において実線で示したように有効に保護動
作を行うことができるが、暖房運転時補助ヒータを使用
すると、凝縮器として作用する室内側熱交換器の風上側
に配した補助ヒータが、室内側熱交換器を加熱して凝縮
圧力を高め、ひいては圧縮機の吐出圧力を高めるため、
圧縮機運転電流（インバータ出力電流）を大きくし、図
４において一点鎖線で示すように設定電流ｉ１１に達し
た時間ｔ１１において保護動作を行ない、周波数を一段
下げても出力電流は有効には下がらず、時間Δｔ１の
後、再び周波数が一段下がり、圧縮機の運転を制限する
ことになる。

【０００７】このように補助ヒータを使用することで圧
縮機運転に保護制御がかかり、ヒートポンプ暖房運転が
制限され省エネルギー運転ができなくなるという欠点を
有していた。

【０００８】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、圧縮機を回転数制御するインバータ装置と、インバ
ータ装置の入出力電流により前記圧縮機の運転周波数を
制御する手段とを有する空気調和機において、インバー
タ装置の保護を計りながらも、暖房補助ヒータの使用よ
りヒートポンプ暖房運転を優先させることで省エネルギ
ー運転を行うことができる空気調和機を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の空気調和機は、圧縮機を回転数制御する前記
インバータ装置の入出力電流があらかじめ設定された第
１の所定値よりも大きいときに第１の検知信号を発信
し、前記第１の検知信号を発信した後で、前記インバー
タ装置の入出力電流があらかじめ設定された第２の所定
値よりも小さくなったときに第２の検知信号を発信する
電流検知手段と、前記第１の検知信号を受信した後、所
定時間経過後に再び前記第１の検知信号を受信したと
き、前記圧縮機の運転周波数を低下させるよう前記イン
バータ装置を制御するインバータ制御手段と、前記第１
の検知信号を受けてから、前記第２の検知信号を受ける
までの間、室内側熱交換器の風上側に配した補助ヒータ
への通電を停止させるヒータ制御手段とを有している。

【００１０】

【作用】この構成によって、本発明ではインバータ装置
の入出力電流があらかじめ設定された所定値よりも大き
いことを検知したときに、まず補助ヒータへの通電を停
止し、その後、所定時間経過後も依然インバータ装置の
入出力電流が大きいときにはじめて圧縮機の運転周波数
を低下させるよう前記インバータ装置を制御すること
で、ヒートポンプ暖房運転を優先した省エネルギー運転
を行うことができるとともに、圧縮機運転周波数の制限
を解除した後も補助ヒータへの通電停止を継続させ、十
分にインバータ装置の入出力電流が小さくなってから、
補助ヒータへの通電を復帰させることで、インバータ装
置の保護と暖房補助ヒータの使用とに協調を図り、安定
した運転を行うことができる。

【００１１】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施例における空気調和
機の概略構成図である。図１において、１は圧縮機、２
は四方弁、３は室内側熱交換器、４は減圧装置、５は室
外側熱交換器であり、これらを環状に連接して冷凍回路
を構成している。冷房運転時は実線矢印Ａの方向に冷媒
が流れ、暖房運転時は四方弁２が切り換わることで破線
矢印Ｂの方向に冷媒が流れる。

【００１３】６は三相交流電源、７はインバータ装置で
圧縮機１をその運転周波数を可変制御しつつ駆動する。
８はインバータ装置７の出力電流を検知する電流センサ
である。９は電流検知手段であり、電流センサ８の出力
により流れている電流値があらかじめ設定された第１の
所定値よりも大きいときに第１の検知信号を発信し、第
１の検知信号を発信した後で、電流センサ８の出力があ
らかじめ設定された第２の所定値よりも小さくなったと
きに第２の検知信号を発信する。

【００１４】１０は第１の検知信号を受信した後、所定
時間経過後に再び第１の検知信号を受信したとき、圧縮
機１の運転周波数を低下させるようインバータ装置７を
制御するインバータ制御手段である。また、室内側熱交
換器３の近傍、熱交換空気風上側には補助ヒータ１１が
配せられる。図中矢印Ｃは室内側熱交換器３を流れる空
気の方向を示す。１２は第１の検知信号を受けてから第
２の検知信号を受けるまでの間、補助ヒータ１１への通
電を停止させるヒータ制御手段である。

【００１５】以上のように構成された空気調和機につい
て、その動作を説明する。図１において、暖房運転時、
圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁
２を通り室内側熱交換器３へ行き、図示しない室内側送
風機によって室内側から吸い込まれた空気に冷却され凝
縮し、反対に空気を暖めて室内を暖房する。

【００１６】このときの圧縮機運転周波数は、図示しな
い制御装置によって、例えば室内設定温度と室内温度と
に応じて決定され、インバータ装置７により制御、駆動
される。

【００１７】また、補助ヒータ１１は寒さが厳しい時や
暖房運転開始初期の暖房能力不足を補うために設置され
るが、その通電制御は図示しない制御装置によって、例
えば室内設定温度と室内温度とに応じて行なわれる。補
助ヒータ１１に通電されると、室内側熱交換器３へ供給
される空気が補助ヒータ１１によって加熱されるので室
内温度よりも数度高い空気が室内側熱交換器３へ供給さ
れ、室内側熱交換器３内部の冷媒凝縮温度が上昇する。

【００１８】やがて凝縮温度、すなわち凝縮圧力の上昇
にともなって、電流センサ８が検知しているインバータ
の出力電流が増加し、あらかじめ設定された第１の所定
値よりも大きくなると、電流検知手段９は第１の検知信
号を発信する。この第１の検知信号を受けてヒータ制御
手段１２は、直ちに補助ヒータ１１への通電を停止させ
る。

【００１９】インバータ制御手段１０は前記検知信号に
よって直ちに所定時間の計時を開始するが、補助ヒータ
１１への通電を停止したことにより、室内側熱交換器３
へ送られる空気温度が低くなり、凝縮圧力が低下し、所
定時間経過後にインバータの出力電流が所定値を下回り
検知信号が解除している場合は、圧縮機１の運転周波数
を制限することなく、ヒートポンプ暖房運転を継続す
る。

【００２０】しかし、検知信号によって補助ヒータ１１
への通電を停止させた後、所定時間経過後も依然インバ
ータの出力電流が所定値より高く検知信号が出ている場
合には、インバータ制御手段１０は圧縮機１の運転周波
数を制限する（１ランク下げる）ようインバータ装置７
に指示を送る。

【００２１】次の所定時間経過後に電流センサ８の出力
が第１の所定値を下回り、電流検知手段９からの第１の
検知信号が解除している場合、インバータ制御手段１０
は圧縮機１の運転周波数を元に戻すが、ヒータ制御手段
１２は電流センサ８が検知しているインバータの出力電
流がさらに減少し、あらかじめ設定された第２の所定値
よりも小さくなり、電流検知手段９から第２の検知信号
が発信されるまで補助ヒータ１１への通電を停止させ
る。

【００２２】ここでインバータ出力電流の変化、圧縮機
運転周波数の変化、補助ヒータ１１の通電の様子を図２
を用いて説明する。図２は本発明の一実施例の空気調和
機の動作の一例を示すタイミングチャートである。図２
において、上段はインバータ出力電流、中段は圧縮機運
転周波数、下段は補助ヒータ１１の通電の様子を示す。

【００２３】周波数一定で室内温度がだんだん高くなっ
てくると凝縮圧力も高くなり、それにともない出力電流
も増加してくる。そして時間ｔ１において第１の所定値
ｉ１に達すると、直ちに補助ヒータ１１への通電は停止
する。

【００２４】この後、実線で示すように、所定時間Δｔ
経過後の時間ｔ２に出力電流値が第１の所定値ｉ１より
さがらなければ、圧縮機運転周波数は１ランク下げられ
る。もちろん、所定時間Δｔ経過以前に出力電流値が低
下していれば圧縮機運転周波数は制限されることなくヒ
ートポンプ暖房運転を継続する。

【００２５】さらに実線で示すように、次の所定時間Δ
ｔ経過後の時間ｔ３において出力電流値が第１の所定値
ｉ１より低下すれば、圧縮機運転周波数はもとの周波数
に復帰するが、補助ヒータ１１への通電は停止されたま
まで、出力電流がさらに減少し、あらかじめ設定された
第２の所定値よりも小さくなった時間ｔ４において、通
電停止が解除される。

【００２６】次に、以上の動作を図３のフローチャート
にもとづき説明する。ステップ３０において、実際にイ
ンバータ装置７に流れている電流（本実施例の場合はイ
ンバータ回路７の出力電流）を検知し、あらかじめ設定
された第１の所定値よりも大きいかどうかを判定し、大
きいときには第１の検知信号を発信する。

【００２７】ステップ３１において、第１の検知信号の
有無を調べ、信号ありのときにはステップ３２へ、信号
なしのときにはステップ３７へ進む。

【００２８】ステップ３２において、補助ヒータ１１へ
の通電を停止させる。ステップ３３において、インバー
タ制御手段１０内にある所定時間を計時するタイマーが
リセット状態か否かを判定し、タイマーがリセット状態
のときはステップ３６へ進み、タイマーをスタートさせ
る。また、リセット状態ではないときにはステップ３４
に進む。

【００２９】ステップ３４においては、タイマーが計時
終了か計時中かを判定し、計時終了のときは、ステップ
３５へ進む。

【００３０】ステップ３５においては、圧縮機１の運転
周波数を１ランク下げ、ステップ３６へ進む。

【００３１】ステップ３６においては、タイマーをスタ
ート（あるいは、再スタート）させる。

【００３２】ステップ３７は、ステップ３１において検
知信号なしのときに分岐してくるが、ここではインバー
タ装置７の通常運転を行い、ステップ３８へ進む。

【００３３】ステップ３８においては、タイマーをリセ
ットする。ステップ３９では、第２の検知信号の有無を
調べ、信号ありのときにはステップ４０へ、信号なしの
ときにはエンドへ進む。

【００３４】ステップ４０において、補助ヒータ１１へ
の通電停止を解除する。このようにして、電流検知手段
８からの第１の検知信号がなくなった後も補助ヒータ１
１への通電停止を継続させ、十分にインバータの出力電
流が減少した後に、補助ヒータ１１への通電停止を解除
する。

【００３５】以上のように本実施例は、圧縮機１を回転
数制御するインバータ装置７の入出力電流があらかじめ
設定された第１の所定値よりも大きいときに第１の検知
信号を発信し、その後、インバータ装置７の入出力電流
があらかじめ設定された第２の所定値よりも小さくなっ
たときに第２の検知信号を発信する電流検知手段９と、
第１の検知信号を受信した後、所定時間経過後に再び第
１の検知信号を受信したとき圧縮機１の運転周波数を低
下させるようインバータ装置７を制御するインバータ制
御手段１０と、第１の検知信号を受けてから、第２の検
知信号を受けるまでの間、室内側熱交換器３の風上側に
配した補助ヒータ１１への通電を停止させるヒータ制御
手段１２とを有しているので、補助ヒータ１１を併用運
転している暖房運転中に、インバータ装置７の出力電流
が大きくなったとき、まず、補助ヒータ１１への通電を
停止することで、ヒートポンプ暖房運転を優先させるこ
とができ、その後、補助ヒータ１１への通電を停止して
も依然としてインバータ装置７の出力電流が大きいとき
には圧縮機１の運転周波数に制限をかけ、インバータ装
置７を有効に保護することができる。

【００３６】さらに、インバータ装置７の出力電流が十
分に小さくなるまで補助ヒータ１１への通電停止を継続
させるので、インバータ装置７の保護制御解除によるイ
ンバータ装置７の出力電流の増加と補助ヒータ１１への
通電再開による出力電流の増加が重なりあって、上記保
護制御が繰り返すことを防ぐことができ、安定した運転
をすることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、圧縮機を
回転数制御するインバータ装置の入出力電流があらかじ
め設定された第１の所定値よりも大きいときに第１の検
知信号を発信し、前記第１の検知信号を発信した後で、
前記インバータ装置の入出力電流があらかじめ設定され
た第２の所定値よりも小さくなったときに第２の検知信
号を発信する電流検知手段と、前記第１の検知信号を受
信した後、所定時間経過後に再び前記第１の検知信号を
受信したとき前記圧縮機の運転周波数を低下させるよう
前記インバータ装置を制御するインバータ制御手段と、
前記第１の検知信号を受けてから、前記第２の検知信号
を受けるまでの間、室内側熱交換器の風上側に配した補
助ヒータへの通電を停止させるヒータ制御手段とを備え
ているので、補助ヒータを併用した暖房運転時、インバ
ータ装置の保護を計りながら、補助ヒータ運転よりもヒ
ートポンプ暖房運転を優先した省エネルギー運転を行う
ことができるとともに、インバータ制御と補助ヒータ制
御とが干渉することなく安定した運転をすることができ
る優れた空気調和機を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における空気調和機の概略構
成図

【図２】本発明の一実施例における空気調和機の動作の
一例を示すタイミングチャート

【図３】本発明の一実施例における空気調和機の動作内
容を示すフローチャート

【図４】従来の空気調和機の動作の一例を示すタイミン
グチャート

【符号の説明】

１ 圧縮機 ３ 室内側熱交換器 ７ インバータ装置 ９ 電流検知手段 １０ インバータ制御手段 １１ 補助ヒータ １２ ヒータ制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機と、前記圧縮機と冷媒流路を介し
   て凝縮器として作用するように接続された室内側熱交換
   器と、前記室内側熱交換器の風上側に配した補助ヒータ
   と、前記圧縮機を回転数制御するインバータ装置と、前
   記インバータ装置の入出力電流があらかじめ設定された
   第１の所定値よりも大きいときに第１の検知信号を発信
   し、前記第１の検知信号を発信した後で、前記インバー
   タ装置の入出力電流があらかじめ設定された第２の所定
   値よりも小さくなったときに第２の検知信号を発信する
   電流検知手段と、前記第１の検知信号を受信した後、所
   定時間経過後に再び前記第１の検知信号を受信したとき
   前記圧縮機の運転周波数を低下させるよう前記インバー
   タ装置を制御するインバータ制御手段と、前記第１の検
   知信号を受けてから、前記第２の検知信号を受けるまで
   の間、前記補助ヒータへの通電を停止させるヒータ制御
   手段とを備えた空気調和機。