JPH11101515A - 空気調和装置のコンプレッサ用モータ冷却制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ制御コンプレッサが低い周波数で
連続して運転される場合でも、十分な冷却能力を確保す
ることを目的とする。 【解決手段】 室外機のコンプレッサ用モータ６へ供給
される電力をインバータ５で周波数可変とした空気調和
装置において、前記コンプレッサ用モータ６が低い周波
数で所定時間以上連続して運転したときに、前記コンプ
レッサ用モータ６に供給される電力の周波数を一定時間
強制的に増大させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和装置のコ
ンプレッサ用モータ冷却制御方法及びその装置に関し、
特にビル用空調システムとして有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】一台の室外機で複数台の室内機を個々に
制御する多室型空気調和装置（以下、マルチエアコンと
称す。）は、従来の空調システムに較べ、低コスト、省
工事等の利点を有する点に鑑み、現在ではビル空調の主
流となっている。図３はこの種のマルチエアコンを概念
的に示す説明図である。同図に示すように、当該マルチ
エアコンは、例えばビルの屋上等に設置される一台の室
外機０１と、この室外機０１に冷媒配管０２を介して接
続され、例えばビルの各部屋等に設置されている室内機
０３₁ 、０３₂ 、・・・、０３_n とからなる。

【０００３】室外機０１及び各室内機０３₁ 〜０３_n は
それぞれ熱交換器を有するとともに、室外機０１は冷媒
を圧縮するコンプレッサを有している。また、各室内機
０３₁ 〜０３_n は遠隔操作部０３_1a、０３_2a、・・・、
０３_naを有しており、この遠隔操作部０３_1a〜０３_naで
室温等の空調条件を設定するようになっている。各室内
機０３₁ 〜０３_n における空調条件は通信線を介して送
出され、これを受けて制御部がコンプレッサの駆動速
度、各種弁の開度の調整等、必要な制御を行うようにな
っている。

【０００４】かかる、マルチエアコンにおいては、各室
内機０３₁ 〜０３_n の設定温度等、空調条件の変動によ
り室外機０１におけるコンプレッサの負荷は大きく変動
するのが一般的である。そこで、かかる負荷変動に良好
に追従し得るよう、この種のマルチエアコンでは、コン
プレッサを駆動する電動機をインバータで速度制御する
インバータ制御コンプレッサを用いている。

【０００５】図４はインバータ制御コンプレッサを有す
る従来技術に係るマルチエアコンの電動機の制御系を示
すブロック線図である。なお、同図中、室内機は室内機
０３ ₁ のみを代表して示すが、他の室内機０３₂ 〜０３
_n に関しても同様の構成となっている。図４に示すよう
に、室外機０１側には、熱交換器のファンモータ０４及
びインバータ０５で回転制御されるコンプレッサ駆動用
のコンプレッサモータ０６を有しており、室外機０３₁
側には熱交換器のファンモータ０７を有している。

【０００６】ここでインバータ０５は、室内機０３₁ の
インバータ要求周波数発生部０８が送出する要求周波数
Ａ₀ に応じてインバータ周波数決定部０９が決定する周
波数Ａ₁ の電力をコンプレッサモータ０６に供給するよ
うに制御される。このときの室内機０３₁ が送出する要
求周波数Ａ₀ はその設定温度等の空調条件に応じて決定
され、通信線を介して室外機０１のインバータ周波数決
定部０９に送出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した空調設備にお
けるインバータ制御コンプレッサは、５０／６０Ｈｚで
設計される定速コンプレッサを前提として設計されるの
が一般的である。そのため、インバータ制御コンプレッ
サが、定速コンプレッサよりも低い周波数で運転する状
態が長く続くと、冷媒の循環量が少ないため、吸入側か
ら戻ってくる冷媒によるモータコイルの冷却能力が不足
していた。

【０００８】例えば、３０Ｈｚ以下の低い周波数の運転
が長時間続くと、モータコイルが焼ける虞があった。本
発明は、上記従来技術に鑑みて成されたものであり、イ
ンバータ制御コンプレッサが低い周波数で連続して運転
される場合でも、十分な冷却能力を確保することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の請求項１に係る空気調和装置のコンプレッサ用モ
ータ冷却制御方法は、室外機のコンプレッサ用モータへ
供給される電力をインバータで周波数可変とした空気調
和装置において、前記コンプレッサ用モータが低い周波
数で所定時間以上連続して運転したときに、前記コンプ
レッサ用モータに供給される電力の周波数を一定時間強
制的に増大させることを特徴とする。

【００１０】また、上記目的を達成する本発明の請求項
２に係る空気調和装置のコンプレッサ用モータ冷却制御
装置は、室外機のコンプレッサ用モータへ供給される電
力をインバータで周波数可変とした空気調和装置におい
て、前記インバータへ周波数を設定する周波数決定部
と、前記コンプレッサ用モータが低い周波数で所定時間
以上連続して運転したときに、前記インバータへ設定さ
れる周波数を一定時間強制的に上昇させる補正値を前記
周波数決定部へ出力する補正部とを備えることを特徴と
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。本発
明の第１の実施例を図１、図２に示す。図１は、本実施
例に係るマルチエアコンを示す構成図、図２は多室型空
気調和装置のファン制御装置を示す構成図である。本実
施例に係るマルチエアコンは、図１に示すように、定速
コンプレッサ１４及びインバータ制御コンプレッサ１３
を室外機１に組み込んだものである。

【００１２】即ち、本実施例に係るマルチエアコンは、
例えばビルの屋上等に設置される一台の室外機１と、こ
の室外機１に冷媒配管２を介して接続され、例えばビル
の各部屋等に設置されている室内機３₁ 、・・・、３_n
とからなる。室外機１及び各室内機３₁ 〜３_n はそれぞ
れファンモータ４、７₁ 〜７_n 及び熱交換器１１、１２
₁ 、・・・、１２_n を有するとともに、室外機１は冷媒
を圧縮するコンプレッサ１３、１４を有している。

【００１３】このように本実施例は２台のコンプレッサ
１３、１４を有するが、これらのうちコンプレッサ１３
はその駆動源であるモータをインバータで制御するよう
にしたインバータ制御コンプレッサであり、コンプレッ
サ１４はインバータ制御を行わない一定回転のモータを
駆動源とする定速コンプレッサである。そして、これら
のインバータ制御コンプレッサ１３及び定速コンプレッ
サ１４の駆動時には、先ずインバータ制御コンプレッサ
１３を駆動して低負荷に対応し、負荷の増大に伴いイン
バータ制御コンプレッサ１３の出力が最大になった時点
でこのインバータ制御コンプレッサ１３の出力を零若し
くはその近傍として定速コンプレッサ１４を駆動し、そ
の後の負荷の増大に対応してインバータ制御コンプレッ
サの出力を増大させるように制御して負荷変動に対処す
るようになっている。

【００１４】このとき、インバータ制御コンプレッサ１
３と定速コンプレッサ１４とは同出力のものを用いてい
る。すなわち、当該マルチエアコンで要求される定格出
力が１０馬力であるとすると、インバータ制御コンプレ
ッサ１３及び定速コンプレッサ１４の定格出力は何れも
５馬力のものを使用する。この場合、勿論１０馬力の１
台のインバータ制御コンプレッサを使用することもでき
るが、本実施例の如く２台のコンプレッサ１３、１４を
用いることにより、これらの制御部の小形化を図ること
ができ、これに伴う部品の小形化により大幅なコストの
低減を図ることができるという利点を有する。

【００１５】両コンプレッサ１３、１４の吐出側の冷媒
配管２にはオイルセパレータ１５、１６が配設してあ
る。これらのオイルセパレータ１５、１６はコンプレッ
サ１３、１４でそれぞれ圧縮して吐出した高温・高圧の
冷媒中に含まれる潤滑油を分離し、キャピラリ１７、１
８を介して両コンプレッサ１３、１４に戻すためのもの
である。これによりコンプレッサ１３、１４の摺動部の
焼付きを防止している。ちなみに、コンプレッサ１３、
１４はモータ及びこれに駆動される圧縮部等、多くの摺
動部を有しており、これらの潤滑を行うべく潤滑油が封
入されているが、この潤滑油が冷媒とともに流出して減
少した場合には摺動部で焼付きを起こす虞がある。

【００１６】オイルセパレータ１６の吐出側の冷媒配管
２には逆止弁１９が配設してある。この逆止弁１９はイ
ンバータ制御コンプレッサ１３の駆動により圧縮されて
高圧となった冷媒ガスの圧力が定速コンプレッサ１４の
吐出側に作用するのを防止するためのものである。この
ことにより、前述の如くインバータ制御コンプレッサ１
３よりも後に起動される定速コンプレッサ１４の起動時
に余分な負荷が作用して過負荷となるのを防止すること
ができる。本実施例では常にインバータ制御コンプレッ
サ１３が定速コンプレッサ１４よりも先に起動するよう
な制御を行うためオイルセパレータ１５側には逆止弁を
設ける必要はない。

【００１７】四方向切換弁２０は当該マルチエアコンの
冷房運転時と暖房運転時とにおける冷媒の流れ方向を切
り換えるためのものである。アキュムレータ２１は冷媒
の気体と液体とを分離するためのものである。冷暖房運
転に伴う所定の熱交換を終了した冷媒は気体と液体が混
合した気液混合状態となっているが、これをそのままコ
ンプレッサ１３、１４に戻した場合、コンプレッサ１
３、１４は冷媒ガスのみならず冷媒液も圧縮することと
となる。

【００１８】かかる液圧縮はコンプレッサ１３、１４に
とって過負荷となり焼付き等の故障の原因となるので避
けなければならない。そこで、アキュムレータ２１は気
液混合状態の冷媒を取り込んで気液分離を行い、冷媒ガ
スのみがコンプレッサ１３、１４に戻るようにしてい
る。膨張弁２２は直列に接続されたキャピラリ２３及び
逆止弁２４と相互に並列になるように熱交換器１１の近
傍で冷媒配管２に配設してある。膨張弁２２は電気信号
によりその開度を調節して冷媒の流量を調節可能な電子
膨張弁であり、主に暖房運転時に冷媒を流通させ、熱交
換器１１を蒸発器として機能させるためのものである。

【００１９】キャピラリ２３及び逆止弁２４は冷房運転
時に冷媒を流通させ、熱交換器１１を凝縮器として機能
させるためのものである。なお、暖房時にも膨張弁２２
を介して冷媒を流すことができ、この場合にはキャピラ
リ２３及び逆止弁２４は必ずしも必要ではないが、膨張
弁２２を介して冷媒を流した場合には冷媒の流動音が大
きいので、膨張弁２２を絞り、キャピラリ２３及び逆止
弁２４を介して冷媒を流通させればこの流動音を低減す
ことができる。すなわち、キャピラリ２３及び逆止弁２
４は騒音低減効果をも得るためのものである。同様の機
能を有する膨張弁２５₁ 、・・・、２５_n 、キャピラリ
２６₁、・・・、２６_n 及び逆止弁２７₁ 、・・・、２
７_n は各室内機３₁ 〜３_n において各熱交換器１２₁ 〜
１２_n の近傍にも設けてある。

【００２０】なお、前述の如きキャピラリ２３及び逆止
弁２４による騒音低減効果は、人が居ることが多い室内
に設置された各室内機３₁ 〜３_n 側において特に有用な
ものとなる。なお、図１中、２８、２９、３０、３１は
キャピラリであり、何れも冷媒に対する流動抵抗となる
よう冷媒配管２の途中に配設されている。

【００２１】かかるマルチエアコンにおいて冷房運転を
行うときには、四方向切換弁２０の切り換えにより図中
に実線の矢印で示す経路により冷媒を流す。すなわち、
コンプレッサ１３、１４で圧縮された高温・高圧の冷媒
ガスは四方向切換弁２０を通り熱交換器１１に至る。こ
こで冷媒ガスはファンモータ４で駆動されるファンが送
給する空気と熱交換して冷却され、凝縮して高温の冷媒
液となり、キャピラリ２３、逆止弁２４及び冷媒配管２
を介して各室内機３₁ 〜３_n に至る。

【００２２】この結果冷媒は各室内機３₁ 〜３_n の膨張
弁２５₁ 〜２５_n を通過する際に膨張し、気液混合状態
となって熱交換器１２₁ 〜１２_n に至り、ファンモータ
７₁〜７_n で駆動されるファンが送給する空気と熱交換
し、温められて蒸発する。ここで冷媒は液体と混合状態
した状態の冷媒ガスとなり、四方向切換弁２０を介して
アキュムレータ２１に至る。このアキュムレータ２１で
気液分離され冷媒ガスとしてコンプレッサ１３、１４に
戻る。このように、冷房運転においては室外機１側の熱
交換器１１が凝縮器として機能し、室内機３₁ 〜３_n が
蒸発器として機能する。

【００２３】一方、暖房運転を行うときには、四方向切
換弁２０の切り換えにより図中に点線の矢印で示す経路
により冷媒を流す。すなわち、コンプレッサ１３、１４
から吐出された冷媒は四方向切換弁２０、各室内機３₁
〜３_n 、キャピラリ２６₁ 〜２６_n 、逆止弁２７₁ 〜２
７_n 、膨張弁２２、熱交換器１１、四方向切換弁２０及
びアキュムレータ２１を通ってコンプレッサ１３、１４
に戻る。このとき室内機３₁ 〜３_n 側の熱交換器１２₁
〜１２_n は凝縮器として機能し、室外機１側の熱交換器
１１は蒸発器として機能する。

【００２４】図２は上記実施例に係るマルチエアコンの
電動機の制御系を示すブロック線図である。なお、同図
中、室内機は室内機３₁ のみを代表して示すが、他の室
内機０３_n に関しても同様の構成となっている。図２に
示すように、室外機１側には、インバータ５、インバー
タ５で回転制御されるコンプレッサ駆動用のコンプレッ
サモータ６、インバータ周波数決定部９等が備えられて
いる。

【００２５】ここで、インバータ５は、インバータ周波
数決定部９が決定する周波数の電力をコンプレッサモー
タ６に供給し、これにより、コンプレッサモータ６は、
インバータ周波数決定部９が決定する周波数で制御され
る。このときの室内機３₁ のインバータ要求周波数発生
部８が送出する要求周波数Ａ₀ はその設定温度等の空調
条件に応じて決定され、通信線を介して室外機１のイン
バータ周波数決定部９に送出される。

【００２６】また、インバータ周波数決定部９は、室内
機３₁ のインバータ要求周波数発生部８が送出する要求
周波数Ａ₀ に応じてインバータ周波数を決定する。ここ
で、インバータ要求周波数発生部８が送出する要求周波
数Ａ₀ が低い場合には、コンプレッサモータ６は、定速
コンプレッサ１４よりも低い周波数で運転する場合があ
り得る。そのような状態が長時間続くと、冷媒の循環量
が少ないため、吸入側から戻ってくる冷媒によるモータ
コイルの冷却能力が不足する虞がある。

【００２７】そこで、本実施例においては、インバータ
周波数決定部９で決定するインバータ周波数を補正する
補正部４１を追加している。この補正部４１は、コンプ
レッサ用モータ６が低い周波数で所定時間以上連続して
運転したときに、インバータ５へ設定される周波数を一
定時間強制的に上昇させる補正値をインバータ周波数決
定部９へ出力する機能を有する。

【００２８】例えば、コンプレッサ用モータ６が３０Ｈ
ｚ以下の周波数で３０分以上連続して運転したら、イン
バータ５へ設定される周波数を３５Ｈｚに強制的に上昇
させて３分程度運転し、その後は、要求周波数の運転に
復帰するのである。これにより、空調能力が向上するこ
とに伴い、冷媒循環量が増大し、コンプレッサ用モータ
６の冷却能力が向上し、モータコイルの焼きつきを防止
できるのである。

【００２９】尚、上述した実施例においては、複数の室
内機を前提としたマルチエアコンに適用したものであっ
たが、室内機が１台の場合であっても、本発明を適用す
ることが可能である。また、上述した補正部４１とし
て、その機能をプログラムしたマイクロ・コンピュータ
を利用しても良い。

【００３０】

【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明の請求項１に係る空気調和装置のコン
プレッサ用モータ冷却制御方法は、室外機のコンプレッ
サ用モータへ供給される電力をインバータで周波数可変
とした空気調和装置において、前記コンプレッサ用モー
タが低い周波数で所定時間以上連続して運転したとき
に、前記コンプレッサ用モータに供給される電力の周波
数を一定時間強制的に増大させるため、インバータ制御
コンプレッサが低い周波数で連続して運転される場合で
も、冷媒循環量を増大させ、コンプレッサ用モータ冷却
能力を向上させ、モータコイルの焼きつきを防止でき
る。

【００３１】また、本発明の請求項２に係る空気調和装
置のコンプレッサ用モータ冷却制御装置は、室外機のコ
ンプレッサ用モータへ供給される電力をインバータで周
波数可変とした空気調和装置において、前記インバータ
へ周波数を設定する周波数決定部と、前記コンプレッサ
用モータが低い周波数で所定時間以上連続して運転した
ときに、前記インバータへ設定される周波数を一定時間
強制的に上昇させる補正値を前記周波数決定部へ出力す
る補正部とを備えるため、インバータ制御コンプレッサ
が低い周波数で連続して運転される場合でも、冷媒循環
量を増大させ、コンプレッサ用モータ冷却能力を向上さ
せ、モータコイルの焼きつきを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るマルチエアコンを
示す構成図である。

【図２】コンプレッサ用モータ冷却制御装置を示すブロ
ック図である。

【図３】マルチエアコンを示す概略図である。

【図４】マルチエアコンの制御系を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ 室外機 ２ 冷媒配管 ３₁ 〜３_n 室内機 ４ ファンモータ ５ インバータ ６ コンプレッサモータ ７ ファンモータ １１ 熱交換器 １２₁ 〜１２_n 熱交換器 １３ インバータ制御コンプレッサ １４ 定速コンプレッサ ４１ 補正部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室外機のコンプレッサ用モータへ供給さ
   れる電力をインバータで周波数可変とした空気調和装置
   において、前記コンプレッサ用モータが低い周波数で所
   定時間以上連続して運転したときに、前記コンプレッサ
   用モータに供給される電力の周波数を一定時間強制的に
   増大させることを特徴とする空気調和装置のコンプレッ
   サ用モータ冷却制御方法。
2. 【請求項２】 室外機のコンプレッサ用モータへ供給さ
   れる電力をインバータで周波数可変とした空気調和装置
   において、前記インバータへ周波数を設定する周波数決
   定部と、前記コンプレッサ用モータが低い周波数で所定
   時間以上連続して運転したときに、前記インバータへ設
   定される周波数を一定時間強制的に上昇させる補正値を
   前記周波数決定部へ出力する補正部とを備えることを特
   徴とする空気調和装置のコンプレッサ用モータ冷却制御
   装置。