JPS61223446A - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、インバータ装置により可変速駆動される圧縮
機を有する空気調和機に係り、特に空気調和機の負荷状
態や電源電圧の変動にも拘わらず常に高効率の運転を行
なうことができるものに関する。

［発明の技術的背景］ 従来、空気調和機の圧縮機を可変速駆動するインバータ
装置の電圧対周波数（Ｖ／ｌ　）パターンは第一１４図
に示す如く１本であり、空気調和機の負荷状態や電源電
圧の変動にも拘わらず、通常負荷に合わせて設定したそ
の１本のＶ／ｆパターンによる一定のＶ／ｆ比で圧縮機
の電動機駆動を行なっていた。

］１技術のｎｍｍコ コかし、上記従来のＶ／ｆ一定制一によるとＶ／ｆパタ
ーンが１本であるため、次のような問題があった。

■　高効率の圧縮機駆動が困難である。

即ち、第１３図に示すごとく、負荷状態又は電源電圧変
動に対応するインバータ直流電流Ｉｒｙｃやインバータ
直８！電圧Ｖｏｃが変化すると、所定のＶ／ｆバター゛
ンにもとづいて駆動される圧縮機の電動機効率は大きく
変化するが、空気Ｗ４和機は絶えず負荷状態が変化する
ため、高効率の圧縮機駆動を得ようとしても、１本のＶ
／ｌパターンのみでは対応できない。

■　負荷変動によって圧縮機の運転が不安定になる。

即ち、負荷が急に重くなった場合に電動機がブレークダ
ウンしたり、過電流が流れたりし、また負荷が急に軽く
なった場合に過大な励磁電流が電動機に流れて圧縮機の
過熱を招く。

［発明の目的］ 本発明は上記事情を考慮してなされたもので、空気調和
機の負荷状態や電源電圧の変動にも拘わらず、安定で高
効率の運転が可能な空気調和機を提供することを目的と
したものである。

［発明の概要］ 本発明は上記の目的を達成するために、インバータ装置
内の電気量を検出する検出手段と、この検出手段により
検出された電気量に応じて記憶手段に記憶された複数の
異なるＶ／ｆパターンの中から１つのＶ／ｆパターンを
選択する選択手段とを備えて、空気調和機の負荷状態や
電源電圧変動を検出し、この状態に応じて最適なＶ／ｆ
パターンを選択して圧縮機の電動機を制御するようにし
たものである。

Ｅ発明の実ＩＩＭ例］ 以下本発明の実施例につき第１図〜第１２図を参照して
説明する。

第１図は本発明空気調和機が有するインバータ装置の第
１実施例を示す。同図に示す如く、インバータ主回路部
１は、単゛相又は三相電源２を整流部３で整流した後、
平滑コンデンサ４を主要−とするフィルタ部５で平滑し
て直流電流を得、この得られた直流電流を電流センサ６
を介してインバータ部７へ送って、このインバータ部出
力によって圧縮ａｍ動機８を駆動するようになっている
。

また、室外側のインバータ制御部９は、例えば第４図に
示すようなＩ’ｌ！！５！ＩＤｃを３つのゾーンＡ。

Ｂ、Ｃに振り分けるようにした電流選択部１０に、イン
バータ主回路部１で検出された１ＩＩｉ流ＩＤＣを導い
て、ここでこの検出電流に応じたいずれかのゾーンを選
択させる。この選択部１０からの選択信号を受ける記憶
部１１は、第３図に示すような上記３つのゾーンＡ、Ｂ
、Ｃに対応する３本の異なるＶ／ｆパターンＡ、Ｂ、Ｃ
を記憶しており、この記憶部１１で選択信号に応じて上
記Ｖ／ｆパターンのうちのいずれかを選択すると共に、
室内側周波数指令部１２の指令を受けて周波数指令部１
３が指定した周波数「に対応する電圧Ｖを上記選択され
たＶ／ｆパターンから読み取って、指定周波数「ととも
にドライブ部１４へ送る。このドライブ部１４からのｖ
、ｆ信号がインバータ制御部９の出力となり、これによ
ってインバータ主回路部１のインバータ部７を制御する
ように構成されている。

なお、上記インバータ制御部９を構成する選択部１０に
よるＡ、Ｂ、Ｃゾーンの決定には時開も考慮され、また
その選択には安定動作のため遅延やヒステリシスを持た
せである。

さて、上記のようなＩＩＲｇｃにおいて、通常負荷では
、この負荷で圧縮機電動機８が最高効率運転となる従来
と同じＶ／ｌパターンＢに基づ＜　Ｖ／ｆ比で駆動され
る。ところが、負荷状態が変わるとパターンＢとは異な
るＶ／ｆパターンによって駆動されることになる。

即ち、負荷状態が重くなると、これに伴なってインバー
タ部７の入力電流が大きくなり、電流センサ６によって
検出されるこの入力電流が第４図に示すＩＤ２を超える
と選択部１０はＡゾーンを決定して記憶部１１内の３つ
のパターンから電圧レベルの高いＶ／ｆパターンＡを選
択する。したがって、第２図の圧縮機の電動機効率特性
図に示す如く、高負荷でピークを得るこのＶ／ｌパター
ンＡに基づくｖ／ｆ比で圧縮機電動機８は駆動されるこ
とになる。

また、負荷状態が軽くなると、選択部１０はＣゾーンを
決定して低負荷で効率ピークを得る■／ｆパターンＣに
基づ＜Ｖ／ｆ比で圧縮機電動機８が駆動されることにな
る。

このように、上記実施例によれば、各Ｖ／ｆパターンの
高効率部分を組み合わせて圧縮機電動機を駆動するよう
にしたので、空気調和機の負荷状息め変化に起因する電
動機効率の低下に対応でき１、常に高効率の圧縮機駆動
を維持できる。

また、負荷が急激に変化した場合にもフィードバック系
が構成されているので、電動機のブレークダウンや過電
流の発生又は過大な励磁電流の発生にもとづく電動ａ巻
線の過熱を有効に防止することができ、常に安定した圧
縮機運転を行なうことができる。

更に、電流センサは既存の過電流センサと併用できる。

なお、Ｖ／ｆパターンを大ぎくすると、これに伴なって
インバータ部７の入力電流が低下するた　。

めパターン選択が不安定になるが、ヒステリシス等をゾ
ーン選択部１０に持たせであるので、その心配はない。

次に第５図に示す本発明空気調和機が有するインバータ
装置の第２実施例について説明する。

第１図のインバータ装置と異なる点は、空気調和機の電
源電圧や負荷状態を検出する検出手段を、イバータ主回
路部のフィルタ部５を構成する平滑コンデンサ４の両Ｍ
電圧を検出する電圧センサ１５とすると共に、選択部を
例えば第６図に示すように電圧ＶＤＣを３つのゾーンＡ
、８．０に撮り分け、インバータ主回路部で検出された
電圧ＶＯＣに応じてそれらのゾーンから１つのゾーンを
選択。

させる電圧選択部１６とした点である。

なお、平滑コンデンサ４の両端電圧は瞬時の変動がある
ため選択部１６に遅延やヒステリシスを持たせである。

したがって、検出電圧が高い場合はＶ／ｆパターンＣが
選択されてＶ／ｆパターンの電圧レベルがシフトダウン
し、逆に検出電圧が低い場合はＶ／ｆパターン八が選択
されてＶ／Ｉパターンの電圧レベルがシフトアップし、
これにより電動機８が駆動される。

ところで、空気調和機の電源電圧を検出しないＶ／ｆパ
ターン制御では、同じ周波数でも電圧が高い時にはイン
バータ部７から高電圧が出力されたり、電圧が低い時に
は低電圧が出力されたりして電源電圧の変動に大きく左
右される傾向があった。また空気調和機の負荷が重くな
った時にも平滑コンデンサ４の電圧降下が無視できな（
なり、この電圧降下分による出力電圧の影響も大きかっ
た。

ところが、本実施例では、平滑コンデンサ４の両端電圧
を検出することにより電源電圧や負荷状態を読み取り、
最適なＶ／ｆパターンによって圧縮機電動機が駆動され
るので、電源電圧や負荷の変動による出力電圧の影響を
可及的に小さくすることができ、常に安定且つ高効率の
運転が行なえる。

第７図は本発明空気調和機が有するインバータ装置の第
３実施例を示すもので、第１図、第５図の実施例と基本
原理は同じであるが、１本のＶ／ｆパターンでも複数の
Ｖ／ｆパターンを有していると同等の制御ができるよう
にしたものである。

即ち、第１図、第５図の実施例と異なる点は、記憶部１
７は１本のＶ／ｆパターンを記憶しているだけであり、
しかも周波数指令部１３からの指合同波数ｆが入る入力
部には補正周波数ｒ′を加える加算部１８を有している
と共に、この補正周波数ｔ′を出力する選択部が検出電
流又は検出電圧（図示例は検出電流ＩＤＣ）を、例えば
第９図に示すように、２つのゾーンｌ−１，１に分け、
電流が少ないｌゾーンではｆ’　＝　Ｏであるが電流の
大きい）１ゾーンのとぎには　「′〜０とするような電
流ゾーン選択部１９となっている点である。

したがって、検出電流がＩＤＩ　よりも大きいと、第８
図に示すように、周波数指令部１３からのｆに補正周波
数ｆ′が加えられて、このｆ＋ｒ′に対応する電圧ｖ２
がＶ／ｆパターンＢから求められ、この■２がドライブ
部１４へ送られるが、室内外からの周波数指令による周
波数「はそのままドライブ部１４に送られるので、同一
周波数でも電圧シフトＶ！→Ｖ２状態を作ることができ
、記憶部１７に異なるＶ／ｆパターンを２本持っている
ことと等価になる。なお、検出電流を３本以上とすれば
勿論その数分のＶ／ｆパターンを有することに・なる。

これによれば、１本のＶ／ｌパターンを記憶すれば良い
ので記憶部１７の記憶容量が小さくて済むという利点が
得られる。

第１０〜第１２図は上記主回路を構成するフィルタ部５
の平滑コンデンサ４に必要とされる放電回路の実施例を
示している。

即ち第１０図は放電回路の第１実施例を示すもので、三
相電源２と主回路部を構成する整流部３との間に介設し
た三相電磁接触器２０は、電源ラインとは５ｇ１Ｉ係な
り接点２１を有している。この日接点２１を介して放電
抵抗２２が平滑コンデンサ４と並列接続されている。上
記放電抵抗２２は平滑コンデンサ４に蓄積された電荷を
素早く放電させるため低抵抗値に設定しである。

したがって、インバータ装置が運転しているときは、電
磁接触器２０はＯＮＬでいるけれども、Ｂ接点２１はＯ
ＦＦ状態にあり放電抵抗２２は平滑コンデンサ４に対し
てオーブンとなる。

また、インバータ装置が停止しているときは、ｒＲｆｊ
１接触器２０はＯＦＦ、！：なるが、Ｂ接点２１はＯＮ
状態どなって放電抵抗２２が平滑コンデンサ４に並列に
接続され、この放電抵抗２２を介して平滑コンデンサ４
に蓄積された電荷が放電される。

ところで、通常のインバータ装置の平滑コンデンサにあ
っては、制御電源としているスイッチング電源等により
自然放電させており、特に放電抵抗を設けていないので
、スイッチング電源が破壊するとコンデンサのエネルギ
ーが消費できなくなり、充電状態がそのまま維持される
ので修理等のときに非常に危険となる。

また、単に平滑コンデンサに並列に放電抵抗を接続した
ものでは、これによる漏れ電流を小さくするために放電
抵抗値を高くするので、放電時間が良くなり、また運転
中放電抵抗による電力損失が生じる。

ところが、本実施例では、インバータ装置が停止してい
るときのみ平滑コンデンサ４のエネルギーが放出される
ので、使用づ°る抵抗の抵抗値と容量とを共に小さくす
ることができる。小さな抵抗により短時間且つ確実に放
電するので修理等の場合でも極めて安全である。また運
転中は放電しないので消費電力の損失がなく、既存の回
路構成がそのまま利用できる。

第１１図及び第１２図は放電回路の第２、第３実施例を
示すもので、整流部３と平滑コンデンサ４との間に介設
される突入電流制罪用の保護スイッチの８接点２１を使
用している点で共通するが、第１１図に示すものが？！
魁接触器２３で、第１２図に示すものがリレー２４であ
る点で異なる。いずれも＠１０図の実施例と同様の作用
効果を秦する。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば次のような優れた効果を発
揮する。

（１）　　空気調和機の負荷又は電ｍ電圧を検出し、こ
の検出層に応じた最適Ｖ／ｆパターンを選択し、この最
適Ｖ／ｆパターンによりインバータ装置を制御するよう
に構成したことにより、負荷変動や電源電圧の変動にも
拘わらず常に高効率の圧縮機駆動ができる。

（２）　　検出量に応じてインバータ装置を制御する制
御系が電源電圧の変動にも拘わらず、安定したフィード
バック系を構成するので、不安定現争が現われず、常に
安定した圧縮機運転を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による空気調和機のインバータ装置の第
１実施例を示すブロック構成図、第２図は第１図に示す
インバータ装置により得られる圧縮機の電動機効率特性
図、第３図は第１図に示ずインバータ装置の記憶部に記
憶される複数のことなるＶ／ｆパターンを示す図、第４
図は第１図に示すインバータ装置の選択部の機能を説明
する図、第５図は本発明による空気調和機のインバータ
装置の第２実施例を示すブロック構成図、第６図は第５
図に示すインバータ装置の選択部の機能を説明する図、
第７図は本発明による空気調和機のインバータ装置の第
３実施例を示すブロック構成図、第８図は第７図に示す
インバータ装置の記憶部に記憶される１本のＶ　／　ｆ
パターンと、これに基づく記憶部の機能を説明する図、
第９図は第７図に示すインバータ装置の選択部の機能を
説明する図、第１０図〜第１２図は第１図、第５図及び
第７図に示すインバータ装置の平滑コンデンサの放電回
路の第１〜第３実施例を示す回路構成図、第１３図は従
来のインバータ装置により得られる圧縮機の電動機効率
特性、第１４図は同じくインバータ装置の記憶部に記憶
される１本のＶ／ｆパターンを示す図である。 図中、１と９はそれぞれインバータ装置を構成するイン
バータ主回路部及びインバータ制御部、２は空気講和機
の電源、３は整流部、４は平滑コンデンサ、５はフィル
タ部、６は検出手段としての電流センサ、８は圧縮機の
Ｔｉ動機、１０．１６゜１９は選択部、１１．１７は記
憶部、１４はドライブ部、１５は検出手段としての電圧
センサ、２０は電源スィッチとしての′Ｒ１１接触器、
２１はＢ接点、２２は放電抵抗、２３は突入電流制御用
の保護スイッチとしてのｆｆｉ！１接触器、２４は同じ
くリレーである。 特許出願人　　　株式会社　　東　　芝代理人弁理士　
　絹　　谷　　信　　雄第３９　　　　第１４図 第５図 第６図 第７Ｅ 第８１　　　　第９図 第１０図 第１１図 第１２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）インバータ装置により可変駆動される圧縮機を有
   する空気調和機において、該空気調和機の負荷又は電源
   電圧に応じて上記圧縮機の電動機効率特性を変化させる
   ために用意した複数本の異なるＶ／ｆパターンを記憶す
   る記憶手段と、上記空気調和機の負荷又は電源電圧を検
   出する検出手段と、該検出手段により検出された検出量
   に応じて上記記憶手段から電動機効率を高効率とする最
   適なＶ／ｆパターンを選択する選択手段と、該選択手段
   により選択されたＶ／ｆパターンのＶ／ｆ比出力を上記
   インバータ装置から出力させるドライブ手段とを備えた
   ことを特徴とする空気調和機。
2. （２）上記空気調和機の負荷を検出する検出手段が上記
   インバータ装置を構成するインバータ部の入力電流を検
   出する電流センサであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の空気調和機。
3. （３）上記空気調和機の負荷及び電源電圧を検出する検
   出手段が上記インバータ装置のフィルタ部を構成する平
   滑コンデンサの両端電圧を検出する電圧センサであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空気調和機
   。
4. （４）上記記憶手段が、１本のＶ／ｆパターンを記憶す
   るとともに、このＶ／ｆパターンの周波数に対する電圧
   が上記検出量に応じて段階的にシフト補正されて等価的
   に複数本のＶ／ｆパターンを有することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の空気
   調和機。