JPH0118862Y2

JPH0118862Y2 -

Info

Publication number: JPH0118862Y2
Application number: JP1979127512U
Authority: JP
Priority date: 1979-09-14
Filing date: 1979-09-14
Publication date: 1989-06-01
Also published as: JPS5646768U

Description

【考案の詳細な説明】本考案はヒートポンプ冷暖房機などの空気調和
機に係り、特に電動圧縮機の能力制御を電動機の
極数変換操作によつて行う場合に、配線機器の火
花閃絡による焼損などの事故を未然に防止すると
ともに、確実かつ円滑な極数変換を行い得るごと
く成した空気調和機の保護装置に関する。

１基の室外ユニツトに対して複数基の室内ユニ
ツトを並列接続してなる多室用冷暖房機におい
て、例えば１室のみを冷房運転する場合と、２室
同時に冷房運転する場合とでは、冷房能力の面で
当然に差を生じるものであつて、一般家庭用の小
容量装置などでは圧縮機に連結した電動機の回転
数を高・低速に切換えることによつて圧縮能力を
制御することが通常行われている。

そして、この種の装置では圧縮機用モータに極
数変換形２速度モータを用いることが多いが、極
数切換えによつてモータの速度を変換する場合
に、例えば２極、４極の２速度モータについて考
えると、高速極から低速極にあるいはその逆に素
早く切換えたとすると、一方の電磁開閉器におけ
る開放時の発生アークが完全に消弧されないうち
に他方の電磁開閉器を投入すると、アークによる
短絡事故が発生する。

従つて回転数切換えを行うには、適切なタイミ
ングをとらせることが従来から成されていたが、
現状の制御回路は、このタイミングをとるのに専
ら補助リレーを用いる機械的遅延作動方式によつ
ていたので、火花閃絡を防止するのに十分なタイ
ミングがとれるものの、この時間が秒単位と長い
ために一旦失速してから低速あるいは高速に投入
させることとなつて過大な起動電流が流れる上に
円滑さを欠く切換えが行われて好ましくなく、さ
らには起動時の負荷が大きくて起動不良を起すな
どの欠点は依然として解消されない嫌いがあつ
た。

このような事実に着目して、本考案は従来装置
の欠点を解消するべく種々検討の結果なされたも
のであつて、特に圧縮機の原動機として用いる極
数変換形２速度モータの運転制御装置として、高
低速極用両電磁接触器に付設してなる有接点方式
のインタロツク用保護機構と、長時間と短時間と
の２つの遅延時限回路とを設けて、機械的、電子
的の併用になる二重のインタロツク安全装置を備
えしめ、さらに、低速極から高速極への切換え時
には十分な起動トルクが保証されるところから電
磁接触子でのアークが消滅する時間に相応した短
時間遅延回路で切換えを行う一方、高速極から低
速極への切換え時には、起動トルクの減少を考慮
して圧縮機の高低圧々力差が低速極で再起動する
に足る圧力差に低下するまでの時間に相応した長
時間遅延回路で切換えを行わせる如くした構成を
特徴とする。

かかる特徴を備えた本考案の具体的内容につい
て添付図面により、以下詳細に説明する。

本考案装置に係る空気調和機、例えば多室用冷
暖房装置は周知の冷凍回路であるので、これを図
示しないが概略説明すると次の構成になる。

室外ユニツト１基に対して複数基（本例におい
ては２基）の室内ユニツトをガス管、液管により
並列的に接続してなり、各室内ユニツトに接続し
ている分岐液管および分岐ガス管に夫々介設した
液側電磁弁およびガス側電磁弁を開閉操作するこ
とで、対応する室内ユニツトの発停を行わせるよ
うになつている。

室外ユニツトに設けられた圧縮機は室内ユニツ
トの運転台数に応じて圧縮能力を変じ得るもので
あることが好ましいので、原動機として直結せし
めたモータ１を極数変換形２速度モータ、例えば
４極−２極モータ１により構成して高能力を必要
とする際には２極（60Hz地域で3600回／分）で運
転する一方、低能力で済む際には４極（同じく
1800回／分）で運転するようにしている。

この４極−２極モータ１によつて駆動される圧
縮機のトルク特性は第３図に示す如く４極と２極
とでは大巾な差を有しており、停止状態から２極
側に起動すると過大な起動トルクを要するもので
あり、また、圧縮機の停止直後では吐出と吸込と
の間の高低圧々力差が可成り大きくて停止後直ち
に起動したのでは矢張り大きい起動トルクを必要
とする。

従つて４極から２極に、またその逆に切換える
場合には、適当なタイミングをとることが従来か
ら行われているが、前記空気調和機はこのタイミ
ングをとるための運転切換回路を含む運転回路が
第１図々示の強電回路部と第２図々示の弱電回路
部とによつて形成されている。

この運転回路を以下逐次説明すると、第１図に
おいて４，５は２極回転用電磁接触器、６は４極
回転用電磁接触器、７は運転用電磁接触器であつ
て、２極−４極モータ１の固定子巻線回路中に介
設している。

制御母線L₁，L₂間には、各電磁接触器４，５，
６，７のコイル４ｓ，５ｓ，６ｓ，７ｓ、室外フ
アン用モータ８、通電によつて冷房サイクルにセ
ツトする四路切換弁のソレノイド９、各室内ユニ
ツトに対応させて設けた冷暖房運転用リレー１
０，１１、冷暖切換用リレー１２、各室内ユニツ
トの運転スイツチS_WA，S_WB、各室内ユニツトの
フアンモータ１３，１４、同じく室内サーモ１
５，１６ならびに低電圧電源用トランスTrが
夫々電気的に接続されている。

コイル７ｓおよび室外フアン用モータ８は冷暖
房運転用リレー１０，１１の少くとも一方が励磁
即ち冷房あるいは暖房の運転の必要があるときに
付勢される。一方、コイル４ｓ，５ｓは、後述す
る２極用リレー１７が付勢して、その接点１７ａ
が閉成し、かつコイル６ｓの消勢により接点６ｂ
が閉成しているときに付勢してモータ１を２極で
回転させる。

コイル６ｓは後述する４極用リレー１８が付勢
して、その接点１８ａが閉成し、かつ、コイル４
ｓ，５ｓの消勢により接点４ｂ，５ｂが閉成して
いるときに付勢してモータ１を４極で回転させ
る。

ソレノイド９は冷暖切換用リレー１２の付勢に
伴う該接点１２ａの閉成により付勢して冷凍回路
を冷房サイクルに切換える如く作動する。

冷暖房運転用リレー１０，１１は各室内ユニツ
トにおける冷暖兼用室内サーモ１５，１６の運転
指令によつて付勢するが、第１図では省略してい
るがこの付勢により対応する室内ユニツトのガス
側、液側電磁弁を開放させるためのリレーとして
も利用されている。

冷暖切換用リレー１２は両室内ユニツトが少く
とも１基冷房運転にスイツチ操作されると付勢し
て四路切換弁を冷房サイクル側にセツトするとと
もに、該接点１２ｃが冷房運転と暖房運転の何れ
の場合にも圧縮機の運転切換えを行わせる回路の
切換要素として機能しているが、その詳細につい
ては後述する。

低電圧電源用トランスTrは二次側低電圧端子
に極数変換を行うための運転切換回路PCを接続
していて、該回路PCによつて圧縮機の能力制御
が成されるようになつている。

第２図は前記運転切換回路PCの要部を展開示
しているが、該回路PCは２極用リレー１７、４
極用リレー１８、冷房時に２極４極の切換えを
行う指令器としての低圧々力開閉器１９、暖房時
に２極４極の切換えを行う指令器としての高
圧々力開閉器２０、補助リレー２１、短時間遅延
回路２、長時間遅延回路３から構成されている。

なお、２個の前記室内サーモ１５，１６と、前
記冷暖切換用リレー１２と、低圧圧力開閉器１９
と、高圧圧力開閉器２０と、補助リレー２１とに
よつて負荷検出回路を形成し、空調負荷の程度に
よつて高負荷信号（接点２１ａの開放状態を示
す）と低負荷信号（逆に閉成状態を示す）とを切
換えて発信するようになつている。

短時間遅延回路２はアンドゲート（AND）、充
電回路２２、出力トランジスタQ₂を要素となし
ていて、アンドゲート（AND）の入力端子に加
えられる２つの入力が共に論理「Ｈ」であれば充
電回路２２の充電が開始され、約25msecの時間
経過に伴つて部の電位が上昇し、トランジスタ
Q₂を導通せしめて２極用リレー１７を付勢する
よう作動する。

なお、アンドゲート（AND）が論理積をとつ
て論理出力「Ｈ」を出す条件は次の２つが成立し
たときである。

即ち、１つは、冷房時に低圧々力開閉器１９が
所定圧以上で接点を開放し、暖房時に高圧々力開
閉器２０が所定圧以下で接点を開放していて、共
に空調負荷が大なるとき、例えば２つの室内ユニ
ツトが同時運転をなす場合であつて、補助リレー
２１の消勢により該接点２１ａを開放しているこ
とであり、今１つは、長時間遅延回路３が非作動
で後述するインバータ（INV）から論理出力
「Ｈ」を発していることである。

次に長時間遅延回路３は、放電回路２３、演算
増幅器（IC）、インバータ（INV）および出力ト
ランジスタQ₁を要素となしていて、放電回路２
３が充電々荷を漸次放電して、約１分経過して
部の電位が低下すると演算増幅器（IC）から論
理出力「Ｈ」が発せられ出力トランジスタQ₁を
導通させて４極用リレー１８を付勢する一方、イ
ンバータ（INV）で反転された出力「Ｌ」が前
記アンドゲート（AND）の入力端子に加えられ
るようになつている。

なお、放電回路２３が充電を開始するのは前記
接点２１ａが閉成から開放に転じるときであり、
そして演算増幅器（IC）における非反転入力端
子が所定の「Ｈ」レベルに達するには約0.6secを
要するので、この時間に達してトランジスタQ₁
は非導通に切り換り、それから25msecの時間経
過してトランジスタQ₂が導通するようになる。

一方、放電回路２３が放電を開始するのは前記
接点２１ａが開放から閉成に転じるときであつて
約１分経過後にトランジスタQ₁が導通する。

かかる構造を有する運転切換回路（PC）にお
ける各部の作動、電位変化は、第４図のタイムチ
ヤートによつて、相互の関係を明らかにしている
通りである。

次いで前記空気調和機の運転態様を説明する
と、室内側でのスイツチS_WAあるいはS_WBの操作
により接点１０ａあるいは１１ａが閉成して、フ
アンモータ８および圧縮機モータ１が付勢し運転
に入つた後に、１室運転から２室運転に変つた
り、あるいは空調負荷が増大して低圧圧力開閉器
１９が閉成から開放に転じ（冷房時）、もしくは
高圧圧力開閉器２０が閉成から開放に転じると
（暖房時）、補助リレー２１が消勢し、該接点２１
ａが開放することにより、放電回路２３の規定電
位までの時間（0.6sec）経過後にトランジスタQ₁
が非導通となり、長時間遅延回路が非作動に転じ
て４極用リレー１８が消勢して４極回転用電磁接
触器６が瞬時的に釈放され、４極運転中のモータ
１への通電が断たれる。

トランジスタQ₁の非導通と同時にアンドゲー
ト（AND）が作動して充電回路２２は充電を開
始し、25msec経過時点でトランジスタQ₂が導通
に転じ、即ち短時間遅延回路２がカウントアツプ
して２極用リレー１７を付勢する。

かくして２極回転用電磁接触器４，５が投入さ
れてモータ１を２極側で付勢する。

このときの付勢時点では圧縮機が慣性によつて
完全に停止しておらなく、しかも電磁接触器６の
釈放に伴つて生じたアークは既に消弧している。

従つて、短絡事故が起ることはないし、４極か
ら２極への円滑な切り換えが成される。

なお、第２図々示のものは、短時間遅延回路２
のカウント開始（計時開始）を長時間遅延回路３
が充電を完了して低速極で運転される低速運転指
令信号を消去している条件によつて行わせている
ので、低速極用の電磁接触器６の接触子と高速極
用電磁接触器４，５の接触子とが同時に閉成する
状態を皆無とすることができ、増速時の圧縮機停
止を防ぎながらアークの完全消弧を果すことがで
きる利点がある。

一方、２室運転から１室運転に変つたり、ある
いは空調負荷が軽減する逆の状態のときには、補
助リレー２１が付勢し、該接点２１ａが閉成する
ことにより、トランジスタQ₂は瞬時的に非導通
となり短時間遅延回路２はリセツトされ、２極用
リレー１７が消勢して電磁接触器４，５が釈放さ
れる２極運転中のモータ１への通電が断たれる。

トランジスタQ₁の非導通と同時に放電回路２
３は放電を開始し、１分経過時点でトランジスタ
Q₁が導通に転じて即ち長時間遅延回路３がカウ
ントアツプして４極用リレー１８を付勢する。

かくして電磁接触器６が投入されてモータ１を
４極側で付勢するが、この時点では圧縮機は完全
に停止した状態から起動される。

しかしながら、この１分間の時間経過の間に圧
縮機の高圧と低圧との圧力差が漸次小さくなつて
きて、４極で再起動するのに何等支障を来さない
圧力差まで低下しているので、起動に際して何等
問題は生じない。

以上詳記したように、本考案は圧縮機の原動機
としての極数変換形２速度モータ１を高速から低
速に、またその逆に切換える運転回路に、低速極
から高速極への切換時、電磁接触子でアークが消
弧する時間に相応して遅延させる短時間遅延回路
２と、高速極から低速極への切換時、圧縮機の高
低圧々力差が低速極で再起動するに適した圧力差
に低下するまでの時間に相応して遅延させる長時
間遅延回路３とを備えしめたので、高速への切換
えに際しては接点焼けを防いで電磁接触器の長寿
命化を果しながら圧縮機をほゞ連続的に運転する
ことができ切換え時の能力低下を解消し得る。

一方、低速への切換えに際しては接点焼けの防
止を果し得ることはもとより慣性下で回転中に切
換えることによる逆制動トルクの発生で圧縮機に
軸折れなどの損傷が生じるおそれを未然に防止し
得る。

また、２種の電磁接触器４，５と６との間で有
接点式のインタロツク機構を設けるとともに、前
記両遅延回路２，３の間でも無接点式のインタロ
ツク機構を設けているので、二重の安全装置を有
することによつて機器の保護が万全にはかられ
る。

さらに、本考案は実施例のように両遅延回路
２，３を電子的回路に形成することによつてコン
パクトな制御装置を提供し得てコスト低減がはか
れるばかりでなく、機械的な補助リレーを使用し
ていた従来のこの種装置では信頼性が劣るし短い
時間の遅延回路が形成できなくて、特に増速切換
時に圧縮機の完全停止が避けられなかつた欠点を
解消することが可能である。

以上のように本考案は種々のすぐれた特徴を発
揮し得る空気調和機の制御装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置例の実施に係る空気調和機
の強電回路、第２図は同じく弱電回路、第３図は
前記空気調和機における圧縮機のトルク特性線
図、第４図は第２図々示回路部の作動状態を示す
タイムチヤートである。１……極数変換形２速度モータ、２……短時間
遅延回路、３……長時間遅延回路、４，５……高
速極用電磁接触器、６……低速極用電磁接触器、
４ｂ，５ｂ，６ｂ……インタロツク用接点。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】極数変換形２速度モータ１により駆動される圧
縮機を有する空気調和機において、前記２速度モータ１を高速極で運転させるため
の高速極用電磁接触器４，５と、上記２速度モータ１を低速極で運転させるため
の低速極用電磁接触器６と、高速極用電磁接触器４，５と低速極用電磁接触
器６との間での同時投入を制限するために、各電
磁接触器４，５，６に夫々設けたインタロツク用
の各接点４ｂ，５ｂ，６ｂと、空調負荷を検出して高負荷信号と低負荷信号と
を切換えて発信する負荷検出回路と、前記高負荷信号の発信により充電を開始すると
ともに、低速極用電磁接触器６を投入するための
低速運転指令信号を消去し、かつ、充電した電荷
を前記低負荷信号の発信により放電させて、高速
極から低速極への切換時に圧縮機の高低圧圧力差
が低速極で再起動するのに適した値に低下するま
での時間に相応する約１分程度の所定放電完了時
間の経過によつて前記低速運転指令信号を出力す
る長時間遅延回路３と、前記低負荷信号の発信により高速極用電磁接触
器４，５を投入するための高速運転指令信号を消
去し、一方、前記長時間遅延回路３が充電を完了
していて前記高負荷信号が発信することにより充
電を開始し、低速極から高速極への切換時に前記
低速極用電磁接触器６の接触子でアークが消弧す
る時間に相応する約25msecの所定充電時間の経
過によつて前記高速運転指令信号を出力する短時
間遅延回路２とを備えてなることを特徴とする空
気調和機の制御装置。