JPH031032A - ヒートポンプ式空気調和機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ヒートポンプ式空気調和機の制御装置、より
詳細には、コンプレッサと、少なくとも強風運転か弱風
運転かに切換え可能な室内ファンを有し放熱器として機
能する室内熱交換器と、室外ファンを有し吸熱器として
機能する室外熱交換器とを含んで構成された冷凍サイク
ルを備え、コンブレッサ、室内ファンおよび室外ファン
はそれぞれコンプレッサモータ、室内ファンモータおよ
び室外ファンモータによって駆動され、暖房すべき室内
の検出温度と設定温度との偏差をゼロにするように所定
のプログラムに従って各モータを制御するヒートポンプ
式空気調和機の制御装置に関する。

（従来の技術） 第７図は、上述のヒートポンプ式空気調和機を構成する
冷凍サイクルの典型的な系統構成を示すものである。第
７図は、コンプレッサ１の吸排気側に四路切換弁２を備
えていて、それを切換えることにより、暖房運転（実線
矢印）および冷房運転（破線矢印）の両運転が出来るよ
うにした冷凍サイクルを示すものである。本発明が対象
とする暖房運転時には、冷媒がコンプレッサ１から四路
切換弁２、室内熱交換器３、膨張弁４、室外熱交換器５
および四路切換弁２を通ってコンプレッサ１に還流する
方向で通流する。室内熱交換器３は室内ファン３Ｆを備
えており、暖房運転時は放熱器として機能する。室内フ
ァン３Ｆは、ここでは図示が省略されているが、複数段
階に、例えば強風（Ｈ）　・弱風（Ｌ）の２段階に、切
換え運転することができるように構成されているものと
する。

室外熱交換器５は室外ファン５Ｆを備えており、暖房運
転時は吸熱器として機能する。なお、冷房運転時には、
冷媒がコンプレッサ１から四路切換弁２、室外熱交換器
５、膨張弁４、室外熱交換器３および四路切換弁２を通
ってコンプレッサ１に還流する方向で通流する。この場
合、室内熱交換器３は吸熱器として機能し、室外熱交換
器５は放熱器として機能する。

第７図の冷凍サイクルにおいて、コンプレッサ１はコン
プレッサモータＩＭによっ、て駆動され、室内ファン３
Ｆは室内ファンモータ３Ｍによって駆動され、室外ファ
ン５Ｆは室外ファンモータ５Ｍによって駆動される。室
内ファンモータ３Ｍは、室内ファン３Ｆの強風（Ｈ）　
　・弱風（Ｌ）の運転に従って回転速度を切換えるため
の手段、例えば巻線タップと切換スイッチを持っている
ものとする。

さて、第７図に示すような冷凍サイクルにおいて、コン
プレッサ１の負荷をコンプレッサモータＩＭの一次側に
流れる電流によって検出し、その検出電流の増大に伴い
、ある設定値に達すると、負荷軽減のため、第１段階と
して室外ファンモータ５Ｍを停止させる方式が知、られ
ている。室外ファンモータ５Ｍの停止にもかかわらず、
コンプレッサモータ１Ｍの電流がさらに増大する場合は
、第２段階として室内ファンモータ３Ｍを強の方向に切
換える。このようにコンプレッサモータ１Ｍの検出電流
に基づいて室内ファンモータ３　Ｍないし室外ファンモ
ータ５Ｍのオン−オフないし強度切換を行う方式を電流
レリーズ方式と称して知られているところである。

（発明が解決しようとする課題） 上述のような冷凍サイクルにおいて、室内ファンモータ
３Ｍの回転速度すなわち室内ファン３Ｆの運転強度は使
用者の設定に従うのが原則である。

しかし、上述の第１段階ないし第２段階の制御態様によ
る制御方式においては、例えば使用者が当初「弱風（Ｌ
）」設定をしても、第２段階に入ると強制的に「強風（
Ｈ）」とされてしまう。使用者の設定を機械が一方的に
変更する、このような制御方式は、使用者に不快感を与
えるので、できれば避けた方がよいのはもちろんである
。しかし、冷凍サイクルの配管距離が長いような場合、
例えば室内熱交換器３を含む室内ユニットと室外熱交換
器５を含む室外ユニットとの間の配管距離が長いような
場合、冷凍サイクルのオン・オフのためコンプレッサモ
ータＩＭのオン・オフすなわちコンプレッサ１のオン・
オフを行っても、冷凍サイクル内を循環する冷媒の挙動
の追従性が悪くなる。

そのため、第１段階の制御態様による制御を行っても、
コンプレッサモータＩＭの電流が速やかに低下するとは
限らず、不本意ながら第２段階の制御態様による制御に
まで行ってしまうことが多かった。

この制御態様を、第３図を参照して説明する。

第３図において、横軸は時間Ｔを示し、縦軸はコンブレ
ッサモーターＭの電流！　　（以下、これをＣ 負荷電流Ｉ　という）を示している。負荷電流■　に対
し、電流軽減のため室外ファン５Ｆを停止するための第
１の設定値■１、室内ファン３Ｆを強風側に切換えるた
めの第２の設定値Ｉ２、室内ファン３Ｆを弱風側に復帰
させ、かつ室外ファン５Ｆを再運転（復帰）させるため
の第３の設定値Ｉ３が設定されている。これらの各設定
値の相互関係は、Ｉａ　＜　Ｉ　ｔ　＜　１２である。

破線で示すように、負荷電流ｌ　が、Ｉ、＜　１１の領
域から徐々に増加し、第１の設定値１□に達すると、室
外ファン５Ｆを停止する。しかし、この場合、冷媒の挙
動の追従性が悪いと、負荷電流１８は、そのまま増加し
続け、遂には第２の設定値Ｉ２に達してしまい、室内フ
ァン３Ｆを強風側に切換えてしまうことになる。この切
換によってやっと負荷電流ｌ　は減少し始めるというこ
とになる。

本発明は以上の事情を考慮してなされたもので、第２段
階の制御態様に至る頻度を可及的に抑制し得るヒートポ
ンプ式空気調和機の制御装置を提供することを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明のヒートポンプ式空気調和機の制御装置は、コン
プレッサと、少なくとも強風運転か弱風運転かに切換え
可能な室内ファンを有し放熱器として機能する室内熱交
換器と、室外ファンを有し吸熱器として機能する室外熱
交換器とを含んで構成された冷凍サイクルを備え、コン
プレッサ、室内ファンおよび室外ファンはそれぞれコン
プレッサモータ、室内ファンモータおよび室外ファンモ
ータによって駆動され、暖房すべき室内の検出温度と設
定温度との偏差をゼロにするように所定のプログラムに
従って各モータを制御するヒートポンプ式空気調和機の
制御装置において、コンプレッサモータの電流を検出す
る電流検出手段と、コンプレッサの電流の大きさに応じ
て、相対的に小さい第１の設定値および相対的に大きい
第２の設定値を設定する電流設定手段と、電流検出手段
によって検出される電流の増大に伴い、電流に所定値を
加えた値が第１段階として第１の設定値に達したとき室
外ファンモータを停止し、この室外ファンモータの停止
にもかかわらずコンプレッサモータの電流がさらに増大
して前記第２の設定値に達したとき室内ファンを強制的
に強風運転に切換える制御手段を備えたことを特徴とす
る。

（作　用） 本発明のヒートポンプ式空気調和機の制御装置において
は、第３図を参照して説明すれば、第１段階の切換の判
断をコンプレッサモーターＭの電流Ｉ　そのものと第１
の設定値■１との直接比較によって行うのではなく、あ
る値すなわち付加設定値ΔＩを考慮し、実線Ａで示すよ
うに、１．＋ΔＩが第１の設定値Ｉｔに達したら室外フ
ァンモータを停止する。すなわち、室外ファンモータの
停止条件を、夏　＋ΔＩ≧１１とする。室外ファンモー
タの停止後は、付加設定値Δｌを無視し、電流Ｉ　がさ
らに増大したとしても、本来の電流Ｉ　と第２の設定値
■２とを比較する。つまり室外フアンモータを停止した
時は設定値■１より付加設定値Δ■だけ小さい負荷電流
点Ｐからスタートすることになり、付加設定値ΔＩを考
慮しないときと比べて時間的にΔｔだけ余裕を持つこと
ができる。この余裕時間Δｔの分だけ第２の設定値Ｉ２
に達してしまう頻度を減少させることができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明を説明する。

第２図は本発明によるヒートポンプ式空気調和機の制御
装置における各モータ、すなわち室内ファンモータ３Ｍ
、室外ファンモータ５ＭおよびコンプレッサモータＩＭ
と制御装置１０を示すものである。室内ファンモータ３
Ｍ、室外ファンモータ５ＭおよびコンプレッサモータＩ
Ｍは、それぞれスイッチ１２ａ−，１２ｂ、１２ｃ、ス
イッチ１３およびスイッチ１４を介して交流電源１１に
接続されている。室内ファンモータ３Ｍは、ここでは３
段階、すなわち弱風（Ｌ）、中風（Ｍ）、強風（Ｈ）に
選択的に切換可能なものとして示されている。これらの
各スイッチは、マイクロコンピユータから成る制御装置
１０によって制御される。コンプレッサモーターＭの電
流■。が電流検出器１５によって検出され、その検出電
流信号は制御装置１０に導入される。制御装置１０は、
検出電流信号のほかに、種々のセンサ出力、例えば室温
センサー６の検出出力などをも入力し、所定の演算処理
を施した上、上述の各スイッチや冷凍サイクルの配管中
に設けられている電磁弁などの制御を行う。

次に本発明に従って行われる電流レリーズ方式について
第１図および第３図を参照して説明する。

なお、以下の説明において、コンプレッサモータ１Ｍの
停止・運転というのはコンプレッサーのそれに対応し、
同様に室内ファンモータ３Ｍの強弱運転というのは室内
ファン３Ｆのそれに対応し、室外ファンモータ５Ｍのオ
ン・オフというのは室外ファン５Ｆのそれに対応する。

まず電流検出器１５によって検出されたコンプレッサモ
ーターＭの電流■　に対して付加設定値ΔＩが設定され
、■　＋ΔＩと室外ファン５Ｆを停止するための第１の
設定値１１との比較が行われる（ステップＳｌ、Ｓ２）
。付加設定値ΔＩの大きさは、制御動作上のハンチング
を防止するために、第１および第３の設定値１１．Ｉ３
との関係において、ΔＩ＜ｌｌ−Ｉ３となるように設定
される。ステップＳ２での比較の結果、Ｉ　＋ΔＩ＜Ｉ
ｔ（ステップＳ２：　“Ｙ”）なら、通常運転を継続す
る（ステップ５３−５ｌ−３２−８３・・・）。■　＋
Δ■≧Ｉｌになる（ステップＳ２二　“Ｎ“）と第１段
階の電流レリーズ制御として、まず室外ファンモータ５
Ｍのオフすなわち運転停止が行われる（ステップＳ４）
。本発明は、この第１段階の電流レリーズによる室外フ
ァンモータ５Ｍのオフ（Ｐ点）が、破線で示す従来方式
（Ｙ点）と比較して時間Δｔだけ早めに行われるのが特
徴である。この後は付加設定値ΔＩは無視され、電流！
　そのものと、室内ファン３Ｆを強風側に切換えるため
の第２の設定値Ｉ２、あるいは室内ファン３Ｆを弱風側
に復帰させ、あるいは室外ファンモータ５Ｍを運転させ
るための第３の設定値１３との比較が行われる（ステッ
プＳ５゜Ｓ６．Ｓ７．Ｓ９）。ステップＳ４において室
外ファンモータ５Ｍをオフとした後、第３図に示すよう
に電流Ｉ　が増大し続けたとしても、大抵は、！、＜１
２の範囲で室外ファン５Ｆを停止させた効果が現れ、室
内ファンモータ３Ｍを強風側（高速側）に切換える必要
性が生ずることはまずない。

しかしながら、Ｉｏ≧１２になる（ステップＳ７：“Ｎ
”）と、第２段階の電流レリーズとして室内ファンモー
タ３Ｍを強風側（Ｈ側）に切換える（ステップＳ８）。

また、！。くＩ２　（ステップＳ７：’Ｙ″）の範囲内
でＩ０≦１３になる（ステップＳ９：　“Ｎ”）と室内
ファンモータ３Ｍを弱風側（Ｈ側）に復帰させる（ステ
ップ５１０）。

電流Ｉ　が減少し、Ｉ、＜１３になる（ステップＳ６：
　“Ｙ”）と、室外ファンモータ５Ｍをオンとする（ス
テップ５１１）。

以上の実施例によれば、第３図から容易に分かるように
、コンプレッサーの電流Ｉ　が第２の設定値Ｉ２に達し
て第２段階の電流レリーズすなわち室内ファン３Ｆの強
風運転に至る頻度を大幅に減少させることができる。

なお、図示は省略しているが、コンプレッサモータ電流
■　に対する一般的な異常電流保護手段、例えば短絡や
過電流保護などに対する保護手段は別途設けられるもの
とし、それが動作した場合は電源遮断器（図示せず）が
オフ動作される。

第４図は本発明の他の実施例を示すものである。

この実施例においては、電流Ｉ　に対する定格値付近に
第４の設定値１４を設定しておき、Ｉ０≧Ｉ４となった
とき、コンプレッサモーターＭをオフとする手段を設け
た制御装置において、第１段階電流レリーズとして室外
ファンモータ５Ｍを運転停止（ステップＳ４）としたと
き、それにもかかわらず冷凍す′イクルの追従性が悪い
ために電流ｌ　がさらに増大して行ってコンプレッサ停
止の事態になるのを可及的に防止するために、ステップ
Ｓ４の後に第４の設定値Ｉ４を数十秒の時間Ｔの間、例
えば６０秒間だけ、機能停止するステップＳ１２を設け
たものである。他は、第１図の実施例と変わりが無い。

この程度の電流レリーズ機能の停止時間を設定しても、
異常時の電流増加に対する保護動作に支障を来たすこと
はない。

この実施例においても、冷凍サイクルの追従性が悪いた
めに生ずる電流増加のためコンプレッサ停止に至る事態
を可及的に防止することができる。

なお、第４図の実施例においては、付加設定値ΔＩを設
定した第１図の実施例に付加する形でステップ１２を設
けるものとしたが、このステップ１２は、付加設定値Δ
ｌを設定しない場合にも適用することができる。

第１〜３図の実施例においては付加設定値Δｌを制御装
置１０内に設定するものとしたが、それと異なる実施例
を第５図および第６図に示す。第５図においては、コン
プレッサモータＩＭおよび室外ファンモータ５Ｍに共通
の電流検出器１７を設け、両モータＩＭ、５Ｍのトータ
ル電流ＩＬを検出してそれを制御装置１０に導入するよ
うにしている。図示のごとくコンプレッサモータＩＭと
室外ファンモータ５Ｍとに共通の電線が存在する場合は
、図示のごとく、その共通の電線に対して１個の電流検
出器１７を設ければよいが、両電線が別々に配設されて
いる場合は、電流検出器１７として例えば貫通型変流器
を用い、その貫通窓孔に両電線を共通に貫通させるよう
にすればよい。

この実施例においては、トータル電流Ｉ　のうち、室外
ファンモータ５Ｍの電流成分が第１〜３図の実施例にお
ける付加設定値Δ■の代わりの機能を・果たすので、第
６図のフローチャートに示すように、第１〜３図の実施
例における電流！　＋エ　ないし電流Ｉ　の代わりに電
流ＩＬを用いるＯ　　　　　　　　　　　　　に とにより、第１図を参照して説明したのと同等の作用・
効果を達成することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、以上詳述したように、コンプレッサモ
ータの電流を減少させるべく室外ファンを停止させる場
合、本来の第１段階電流レリーズのための設定値に達す
る前に早めに停止させるようにしたので、冷凍サイクル
の追従性が悪くコンプレッサモータ電流がさらに増大す
るような事態においても、室外ファンモータの停止後は
、見掛は上、設定値より所定値だけ小さい負荷電流点Ｐ
からスタートすることになり、時間的にΔｔだけ余裕を
持つことができ、この余裕時間Δｔの分だけ室内ファン
を強に切換える第２段階の電流レリーズの頻度を大幅に
減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の動作を説明するためのフロ
ーチャート、第２図は本発明の一実施例の冷凍サイクル
と制御装置との関係を示す結線図、第３図は第２図の実
施例の動作例を説明するためのグラフ、第４図は本発明
の他の実施例の動作を説明するためのフローチャート、
第５図は本発明のさらに異なる実施例の冷凍サイクルと
制御装置との関係を示す結線図、第６図は第５図の実施
例の動作を説明するためのフローチャート、第７図は本
発明を適用するヒートポンプ式空気調和機の典型的な冷
凍サイクルの構成例を示す系統図である。 １・・・コンプレッサ、ＩＭ・・・コンプレッサモータ
、３・・・室内熱交換器、３Ｆ・・・室内ファン、３Ｍ
・・・室内ファンモータ、５・・・室外熱交換器、５Ｆ
・・・室外ファン、３Ｍ・・・室外ファンモータ、１０
・・・制御装置、１．２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３．’
Ｊ−４−７．イッチ、１５．１７・・・電流検出器、１
６・・・室温センサ、ＩＣ・・・コンプレッサモータ電
流、Ｉ。・・・室外ファンモータ電流、■　・・・トー
タル電流、ＩＩ・・・【 第１の設定値、■２・・・第２の設定値、Ｉ３・・・第
３の設定値、■４・・・第４の設定値、Δ■・・・付加
設定値。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　コンプレッサと、少なくとも強風運転か弱風運転かに
   切換え可能な室内ファンを有し放熱器として機能する室
   内熱交換器と、室外ファンを有し吸熱器として機能する
   室外熱交換器とを含んで構成された冷凍サイクルを備え
   、前記コンプレッサ、室内ファンおよび室外ファンはそ
   れぞれコンプレッサモータ、室内ファンモータおよび室
   外ファンモータによって駆動され、暖房すべき室内の検
   出温度と設定温度との偏差をゼロにするように所定のプ
   ログラムに従って前記各モータを制御するヒートポンプ
   式空気調和機の制御装置において、前記コンプレッサモ
   ータの電流を検出する電流検出手段と、前記コンプレッ
   サの電流の大きさに応じて、相対的に小さい第１の設定
   値および相対的に大きい第２の設定値を設定する電流設
   定手段と、前記電流検出手段によって検出される電流の
   増大に伴い、前記電流に所定値を加えた値が第１段階と
   して前記第１の設定値に達したとき前記室外ファンモー
   タを停止し、この室外ファンモータの停止にもかかわら
   ず前記コンプレッサモータの電流がさらに増大して前記
   第２の設定値に達したとき前記室内ファンを強制的に強
   風運転に切換える制御手段を備えたことを特徴とするヒ
   ートポンプ式空気調和機の制御装置。