JPS6029558A - ヒ−トポンプ式空気調和機 - 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】 本発明はヒートポンプ式空気調和機の暖房時におけ条過
負荷対策に関する。

（１） 従来、モータによって圧縮機を駆動するヒートポンプ式
空気調和機（以下ヒートポンプとする）において、暖房
運転の際の過負荷時に圧縮機の吐出圧力が高くなり、そ
れに伴って圧縮機駆動用モータの電流値も上昇し、規定
電流値以上となリモータが停止してしまい、空気調和機
の運転ができなくなるという恐れがある。

そこで、その対策として室内熱交換器とアキュムレータ
の間にバイパス路を設け、このバイパス通路に制御弁を
配設し、圧縮機の吐出圧力が高くなる暖房運転の過負荷
時には、制御弁を開弁し、吐出ガスを吸入側にバイパス
させるようにしているものが案出されている。

しかし、この場合装置が高価なものとなり、また高温の
吐出冷媒を低温の吸入側に導入させるため、圧縮機の吐
出圧力は下がるが、圧縮機モータが過熱するという不具
合が生ずる。

そこで、本発明は、上記点に鑑み、ヒートポンプの暖房
時の過負荷による圧縮機モータの過電流上昇を確実に、
しかも安価に防止できることを目（２） 的とする。

以下、本発明を図に示す実施例によって説明する。

第１図は、本実施例のヒートポンプサイクル図を示し、
圧縮機１は、後述の駆動用モータによって駆動され冷媒
を圧縮するようになっている。圧縮機１の吸入側は異常
時に液冷媒がアキュムレータ２に接続され、このアキエ
ムレータ２および圧縮機ｌの吐出側は、冷房運転と暖房
運転の冷媒の流れを切り換える四方弁３に接続されてい
る。四方弁３は、室内熱交換器４および室外熱交換器５
に接続され、上記熱交換器４．５の間には、冷房時の減
圧装置、例えばキャピラリチューブ６およびこれと並列
の逆止弁７と、暖房時の減圧装置８およびこれと並列の
逆止弁９が接続されている。

また上記熱交換器５．６には、周囲空気を送風するため
の室内ファン５、室外ファン６がそれぞれ設けられてい
る。

第２図は、本実施例のヒートポンプの電気回路を示す。

圧縮機駆動用のモータ１２、室内ファン（３） １０の駆動用のモータ１３、室外ファン１１の駆動用の
モータ１４、四方弁３は、それぞれ駆動回路１６．１７
．１８．１９を介シテ交流電源２゜に接続されている。

圧縮機駆動モータ１２は、変流器２１を介して比較回路
２２に接続されており、比較回路２２はモータ１２の電
流と基準電流値、例えば１８Ａを比較して、マイクロコ
ンピュータ２３にディジタル信号を出力するようになっ
ている。またマイクロコンピュータ２３には、室内温度
を検出してその温度に応じたディジタル信号を出力する
温度検出回路２４が接続されている。さらに、マイクロ
コンピュータ２３内部には、室外ファンモータ１４停止
用のタイマー回路２３ａと、除霜用タイマー回路２３ｂ
を内蔵している。マイクロコンピュータ２３は、これら
タイマ回路２３ａ、２３ｂの状筋および、比較回路２２
、温度検出回路２４からの入力信号をもとに、駆動回路
１６．１７．１８．１９に出力信号を送り、圧縮機モー
タ１２、室内ファンモータ１３、室外ファンモータ１４
、四方弁３の制御を行うようになって（４） いる。

次に、上記構成における本実施例の作動について説明す
る。

まず、ヒートポンプの冷房運転を行う場合は、四方弁３
は第１図実線のように切り換えられ、圧縮機ｌにより高
温高圧に圧縮されたガス冷媒は、実線で示す矢印方向に
送られ、室外熱交換器５で室外ファン１１により冷却さ
れて高温高圧の液冷媒となり、減圧装置６により急激に
膨張され、室内熱交換器４で蒸発される。このとき室内
熱交換器４の周囲空気は冷却され、室内ファンｌＯによ
って室内に送風される。一方、蒸発した冷媒はアキュム
レータ２によってガス冷媒のみが圧縮機１内部に吸入さ
れる。

次に、ヒートポンプを暖房運転する場合は、四方弁３は
ｆｓ１図の点線で示すように切り換わり、冷媒は点線の
矢印で示すように流れる。したがって冷媒は、室内熱交
換器５で、凝縮され、減圧装置８で急激に膨張され、室
外熱交換器５で蒸発するようになっている。この場合、
室内熱交換器４（５） は、冷媒の凝縮熱を周囲空気に放出し、それにより加熱
された空気は、室外ファン１０によって送風される。

上記、暖房運転時において、例えば室内温度や室外温度
が高い場合、または、室内ファン１０の送風量を少なく
したときに、室内熱交換器４の凝縮圧力は高くなり、従
って圧縮機１の吐出圧力は高くなり、いわゆる過負荷運
転となる。このとき、第３図に示すように、圧縮機１の
吐出圧力が上昇するに従い、圧縮機駆動モータ１２の電
源値も上昇する。なお曲線（イ）は、交流電源２０の周
波数が６０Ｈｚの場合、曲線（ｔｌｌ）は５０Ｈｚの場
合を示している。上記のように電流値が上昇し、ある限
界値を越えるとモータ１２は、異常停止してしまう。

そこで本実施例では、圧縮機駆動モータ１２の電流値を
検出し、電流値が基準電流値、例えば１８Ａ以上になる
と、一定時間の間、例えば３０秒間は室外ファン１１を
停止させ、室外熱交換器５の熱交換率を低下させ、圧縮
機１の吐出圧力を下（６） げ、従って圧縮機駆動モータ１２の電流値を低下させる
ようにしている。

また、ヒートポンプには、ある一定時間例えば４５分間
ごとに、室外熱交換器の除霜を行うための除霜用タイマ
２３ｂが設けられているが、上記のような過負荷時には
除霜する必要がないため、室外ファン１１が停止してい
る間は、除霜タイマ２３ｂはリセットされた状態にして
いる。

以下に、その−例を具体的に示す。

まず、ヒートポンプの図示しない暖房運転スイッチを投
入すると、マイクロコンピュータ２３は駆動回路１６．
１７．１Ｂ、１９に出力信号を送り、四方弁３は暖房側
に切り換わり、モータ１２．１３．１４は回転し始める
。

以下第４図を併用して説明する。図中横軸は経過時間を
示し、縦軸は圧縮機駆動モータ１２の電流値、Ａはタイ
マ回路２３ａのオンオフ、Ｂは室外ファンモータ１４の
オンオフ、Ｃはタイマ回路２３ｂのオンオフを示してい
る。

まず、圧縮機駆動モータ１２は、第４図のａ点（７） に示す非常に大きい始動電流（１８Ａ以上）が流れるが
、マイクロコンピュータ２３のタイマー回路２３ａはカ
ウントを行い、１８１Ｊ上がある時間、例えば１０秒以
内であれば、室外ファンモータ１４は停止しない。

次に、ヒートポンプが過負荷となり、圧縮機駆動モータ
１２の電流値が例えば１８Ａ以上となる（第４図のｂ点
）と、タイマー回路２３ａは通電時間のカウントを行い
、１０秒経過すると（ｂ点）室外ファンモータ１４はオ
フとなり、除霜タイマ２３ｂはリセットされる。通電か
らある一定時間、例えば３０秒経過しており、しかも電
流が１８Ａより低くなっているとき（ｅ点）は、室外フ
ァンモータ１４は再びオンとなり、除霜タイマ回路２３
ｂは再び零からカウントを始める。

しかし、３０秒経過しても電流値が１８Ａ以上のときは
、電流値が１８Ａより低くなる時（ｄ点）まで、室外フ
ァンモータ１４はオフのままであり、除霜タイマ回路２
３ｂもリセット状態である。

上記除霜タイマ回路２３ｂが、ある時間、例え（８） ば４５分経過したことをカウントすると、マイクロコン
ピュータ２３は、駆動回路１７．１８．１９に出力し、
四方弁３を冷房運転に切り換え、室内ファンモータ１３
、および室外ファンモータ１４を停止する。したがって
、室外熱交換器５は、高温の圧縮流体が通過するため除
霜が行われる。

また、ヒートポンプを冷房運転しているとき、室内温度
が設定値より低くなると、つまり、室内が冷え過ぎの場
合は、温度検出回路２４からマイクロコンピュータ２３
に信号が入力され、マイクロコンピュータ２３は、駆動
回路１６に信号を送り、圧縮機駆動モータ１２を停止さ
せる。

次に、上記マイクロコンビエータ２３の制御の流れを第
５図のフローチャートを用いて説明する。

ただし、この場合の制御は、過負荷制御用のフローチャ
ートを示し、入力信号は、圧縮機駆動モータ１２の電流
値を比較回路２２によって変換した信号のみとする。

まず、ステップ２５では、入力された電流値を読み込み
、ステップ２６に進む。ステップ２６で（９） は、フラッグがセットされているかどうかを判断し、フ
ラッグがセントされていれば、ステップ３２に進み、セ
ットされていなければステップ２７に進む。ステップ２
７は、電流値が１８Ａ以上ならば、ステップ２日に進み
、タイマー回路２３ａが作動してカウントを始める。一
方、電流値が１８Ａより低いときは、ステップ３１に進
みタイマー回路２３ａをリセットした後、ステップ３７
に進む。ステップ２８のカウントの後、ステップ２９に
進み、カウントした値が１０秒以上経過しているかどう
かを判断し、１０秒以上の時はステップ３０に進んでフ
ラッグセットし、ステップ３７に進む。ｌＯ経過してい
ない時は、直接ステップ３７に進む。ステップ３７では
、室外ファンモータ１４をオンとし、除霜タイマー２３
ｂをセット状態とし、除霜までの時間をカウントする。

ステップ３７の後はステップ３８に進み、再びステップ
２５に戻り、その時の入力値に応じた処理を行う。

一方、ステップ２６でフラッグがセットされて（ｌＯ） いることを判断すれば、ステップ３２に進み室外ファン
モータ１４をオフとし、除霜タイマー回路２３ｂをリセ
ットにした後、ステップ３３に進み室外ファンモータ１
４の停止時間をカウントし、ステップ３４に進む。ステ
ップ３４では、上記停止時間がカウント開始から４０秒
経過していないと、再びステップ３２に戻り、４０秒経
過しているとステップ３５に進む。ステップ３５ではこ
の時の電流値が１８Ａ以上であれば、再びステップ３２
に戻り、１８Ａより低いときは、ステップ３６に進んで
フラッグをリセットした後、ステップ３７に進み室外フ
ァンモータ１４をオン、除霜タイマー回路２３ｂをセッ
トしてカウントを行う。

上記の実施例では、マイクロコンピュータ２３を用いて
ヒートポンプ暖房運転時の過負荷制御を行っているため
、従来のヒートポンプの他の制御に使用されていたマイ
クロコンピュータのＣＰＵ（中央制御処理装置）の回路
構成を多少変更するだけでよく、安価に実現可能となる
。

しかし、本発明は、上記実施例に限定されず、例えば、
マイクロコンピュータ２３を併用せずに、圧縮機駆動モ
ータ１２の電流を基準値と比較する比較回路と、この比
較回路の信号によって作動するタイマ回路と、このタイ
マ回路と比較回路の信号を受けて作動する駆動回路によ
って室外ファンモータ１４を回転させるようにしてもよ
い。

また、上記実施例では、変流器２１によって直接圧縮機
モータ１２の電流を検出するようにしているが、要する
に圧縮機モータ１２の電流値が基準値より大きいかどう
かが判別できればよく、例えば圧縮機モータ１２の電流
が変動すると、電気回路の電源側の電流値も変化するの
で、電源側の電流値を検出するようにしてもよい。

以上述べたように、本発明はヒートポンプの暖房運転時
に圧縮機駆動モータの電流値が、ある基準値を越え、し
かも一定時間以上継続すると電気信号により過負荷状態
と判断し、室外ファンモータを一定時間停止させて、圧
縮機の吐出圧力を低下させ、従って圧縮機駆動モータの
電流値を下げているため、従来に比べて確実な過負荷時
の通電流防止が可能となり、製品信頼性が向上するとい
う効果がある。

また、本発明は、電気信号により過負荷制御を行ってい
るため、従来のヒートポンプの既存の電気回路を若干変
更するだけで、安価に実施可能であるという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の実施例を示しており、第１図は
、ヒートポンプのサイクル図、第２図は本発明の電気回
路図、第３図は圧縮機の吐出圧力と圧縮機駆動モータの
電流値の関係を示す特性図、第４図は圧縮機駆動モータ
の電流の変化に対する、室外ファンモータおよび除霜タ
イマの動作を示す特性図、第５図はマイクロコンピュー
タの制御の流れを示すフローチャートである。 １・・・圧縮機、３・・・四方弁、４・・・室内熱交換
器。 ５・・・室外熱交換器、ｌｌ・・・室外ファン、１２・
・・圧縮機駆動モータ、１４・・・室内ファンモータ、
１８・・・駆動回路、２２・・・比較回路、２３・・・
コンピュータ、２３ａ・・・タイマ回路。 （１３） −炉≦　く■０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 圧縮機によって圧縮された冷媒の流れを四方弁によって
   切り換え、前記冷媒を室内熱交換器および室外熱交換器
   によって熱交換し、冷房または暖房を行うようにしたヒ
   ートポンプ式空気調和機において、 通電を受けて前記圧縮機を駆動させる圧縮機駆動モータ
   と、前記室外熱交換器に周囲空気を強制送風するように
   設けられた室外ファンと、これを駆動するように設けら
   れた室外ファンモータと、前記圧縮機駆動モータの電流
   値がある基準電流値以上のとき一定時間は前記室外ファ
   ンモータを停止させる制御回路とを具備することを特徴
   とするヒートポンプ式空気調和機。