― 高効率圧縮機からスマート制御まで、エアコンシステムにおけるホール電流センサーの重要な役割を解説
中国では、エアコンはすでに家庭生活に欠かせない家電製品となっており、ほぼすべての部屋に1台は設置されています。統計によると、2025年には中国のエアコン市場規模が8,000億元（約16兆円）を突破すると見込まれています。人々の生活水準が向上するにつれ、エアコンに対する要求も高まり、「省エネ」かつ「スマート化」された製品が求められています。
2025年11月13日、中国安徽省合肥市で開催された「第2025年中国家電技術大会」のエアコンフォーラムでは、大手エアコンメーカーおよび大学・研究機関の専門家・学者が集まり、「動的エネルギー効率」「省エネ技術」「スマート制御」「材料・構造の革新」など11の核心テーマについて深く議論し、エアコン産業における技術革新の最新成果と今後の方向性を包括的に示しました。
例えば、長虹（Changhong）エアコンチームはAIアルゴリズムを活用して冷媒量を高精度に識別することで、従来の検出方法が抱えていた「効率の低さ」と「誤差の大きさ」という業界課題を克服しました。
技術革新は業界発展の原動力となっており、エアコンシステムが省エネ化・スマート化・新冷媒への対応を進める中で、同時に厳しい技術的課題にも直面しています。たとえば、新しい国家基準によりエアコンのエネルギー効率等級が「1級」に引き上げられた場合、電流モニタリングの精度が不十分だと、エネルギー効率比（EER）が基準を満たせなくなる可能性があります。また、スマート化の観点からは、リアルタイムでの電流監視を通じて故障予測や動的調整を実現する必要がありますが、従来のセンサーやトランスデューサーでは応答速度が遅く、要件を満たせません。さらに、R32やR290などの新冷媒は、圧縮機の電流監視に対してより高い精度を要求します。
現代のエアコンシステムにおいて、電流監視はもはや単なる「過負荷保護」機能を超え、高効率運転・精密制御・スマート診断・新たな課題への対応を実現するためのキーテクノロジーとなっています。
圧縮機はエアコンの「心臓部」であり、その電流監視には最も厳しい技術要件が求められます。
高精度と高速応答性
理由：圧縮機の負荷は運転条件（蒸発温度／凝縮温度）によって変動し、電流値はその負荷を最も直接的に反映します。正確な電力・効率計算のためには、通常1%未満の誤差で高精度に監視する必要があります。また、負荷急変時のインパルス電流による誤アラームを防ぐために、高速応答性も不可欠です。
実現方法：クローズドループ型ホール電流センサー、または高精度シャント抵抗＋絶縁オペアンプ回路を採用し、1μ秒未満の応答時間と100kHz以上の帯域幅を確保します。
信頼性の高い電気絶縁と安全性
理由：圧縮機の駆動電圧は高圧（380V／220V）であるため、監視回路は主回路の高電圧から確実に絶縁され、低電圧制御ボードおよび作業者の安全を確保しなければなりません。
実現方法：ホールセンサーや電流トランスは本質的に絶縁性を備えています。シャント抵抗方式の場合は、絶縁オペアンプまたはリニアフォトカプラと組み合わせる必要があります。
広ダイナミックレンジでの測定能力
理由：インバーター圧縮機は回転数範囲が広く、軽負荷時には数アンペアから、満負荷時や起動時には数十アンペアまで電流が変化します。センサーはこの全範囲で良好な直線性を維持する必要があります。
実現方法：十分な測定レンジ（例：0～50A）を持ち、直線性が高いセンサーを選定します。
インバーターエアコン（特に永久磁石同期モーターを使用した直流インバーターエアコン）では、電流監視がベクトル制御アルゴリズムの基盤となります。
超高速リアルタイム性とマルチチャネル同期サンプリング
理由：ベクトル制御では、圧縮機の三相電流のうち二相をリアルタイムかつ高精度に取得し、磁界とトルクを分離制御する必要があります。サンプリング遅延やチャネル間の非同期は、制御歪み・トルクリップル・効率低下・騒音増加を引き起こします。
実現方法：高性能ホール電流センサーを複数使用し、MCU内蔵の高サンプリングレート同期ADCと組み合わせます。
極めて低い位相遅れと高帯域幅
理由：制御ループ（電流ループ・速度ループ）の安定性を確保するためには、フィードバック信号の位相遅れを極小に抑える必要があります。特に20kHz程度のPWMスイッチング周波数下では、センサーの帯域幅がPWM周波数を大幅に上回る必要があり、電流波形を忠実に再現できることが求められます。
実現方法：クローズドループ型ホール電流センサーが最適で、通常200kHz以上の帯域幅と極小の位相遅れを実現できます。
直流母線電流監視
理由：特定の変調アルゴリズム下では三相電流を再構成するために使用され、過電流保護やシステム入力電力の計算にも利用されます。
実現方法：直流母線の負側にホール電流センサーを直列接続するか、専用のシャント抵抗＋絶縁アンプ方式を採用します。
図：ホール電流センサーがエアコンインバーターに適用される構成図
電流信号は設備の健康状態を示す「心電図」であり、スマート診断は電流監視の高度な応用です。
高周波サンプリングと波形解析能力
理由：ベアリングのわずかな摩耗、ローターバーの破損、冷媒漏れなどの初期故障は、電流波形に微小な歪みや特定の高調波成分として現れます。これらは単純な実効値監視では検出できません。
実現方法：高周波サンプリングとデータ記録機能を備え、FFT（高速フーリエ変換）による高調波分析や時領域波形の特徴抽出を行います。
トレンド記録と学習能力
理由：スマート診断は長期的なデータに基づきます。起動時のピーク電流や平均運転電流などの履歴データを記録し、正常時のベースラインを構築します。運転電流が緩やかに上昇するなど、継続的なトレンド変化があれば、効率低下や機械的摩耗を事前に警告できます。
実現方法：組込みシステムまたはクラウドプラットフォーム上で、閾値ベースのアラートや機械学習モデルによるトレンド分析アルゴリズムを実装します。
多パラメータ相関分析
理由：単一の電流値だけでは故障原因を特定できません。電流データを圧力・温度・振動などの他のセンサーデータと関連付けて分析する必要があります。例えば、電流が高くかつ吐出圧力も高い場合はコンデンサーの詰まりが疑われますが、電流が高くても吐出圧力が正常であれば、機械的な引っかかりが原因かもしれません。
実現方法：監視システムまたはクラウドプラットフォーム上で、マルチセンサーデータ融合分析を実現します。
環境規制への対応として、R32・R454B・R290などの新冷媒が導入されており、これに伴い電流監視にも新たな要件が生じています。
より高い吐出圧力・温度への対応
理由：一部の新冷媒（例：R32）は運転圧力が高いため、圧縮機の負荷が増大し、ピーク電流も高くなる可能性があります。そのため、圧縮機が安全領域内で動作するよう、より精密な電流監視が必要です。
実現方法：過電流保護のしきい値を再校正し、センサーがより高い電流範囲でも精度を維持できるようにします。
可燃性冷媒（例：R290）の安全監視
理由：R290（プロパン）は可燃性があるため、圧縮機のロックや過熱といったリスクを一切許容できません。電流監視はモーターの過負荷・過熱を防止する第一の防衛線であり、その信頼性と応答速度が極めて重要です。
実現方法：冗長設計またはより高い安全等級の電流監視方式を採用し、最悪時でも迅速に電源を遮断できるようにします。
システム最適化と効率向上
理由：新冷媒システムの特性曲線は従来冷媒とは異なります。高精度な電流・電力監視により、インバーター制御アルゴリズムを最適化し、新冷媒システムの最適エネルギー効率ポイントを見つけ出すことが可能です。
実現方法：高精度な電流・電力データを活用し、開発段階および運転中に制御モデルを継続的に校正・最適化します。
CR1V PB00シリーズは、芯森電子（Xinsen Electronics）が独自開発したホール素子原理に基づくクローズドループ（補償型）電流センサーで、直流・交流・パルス電流の測定が可能です。素材はUL94-V0に準拠しており、優れた直線性・高精度・極めて低い温度ドリフトを実現し、挿入損失もありません。準拠規格：IEC 60664-1:2020、IEC 61800-5-1:2022、IEC 62109-1:2010。
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 定格測定電流（IPN） | ±25 A |
| 測定可能ピーク電流 | ±75 A |
| 出力電圧（VOUT） | 2.5 V ± 0.625 V（25 mV/A） |
| 精度（25℃） | ±0.5% |
| 帯域幅（-3dB） | ≥200 kHz |
| 応答時間 | ＜1 μs |
| 電源電圧 | +5 V ±5% |
| 使用温度範囲 | -40℃ ～ +105℃ |
| 応用シーン | 推奨モデル | CR1Vのコアバリュー |
|---|---|---|
| 圧縮機電流監視 | CR1V 25 PB00（主流の家庭用インバーター圧縮機向け） | 高帯域幅・安全絶縁・高精度 |
| インバーター制御（直流母線） | 母線定格電流に応じて選択（例：CR1V 15/25 PB00） | 高直線性・安全絶縁・リアルタイム性 |
| スマート故障診断 | いずれのモデルも可（信号取得回路の精度が重要） | 高帯域幅・高精度・低ノイズ → 高品質な診断信号を提供 |
| 新冷媒対応 | システム保護用センサーとして、実際の電流値に適合するものを選択 | 高信頼性・高速応答 → システムの安全冗長性を強化 |
システムにおける最大持続電流およびピーク電流に基づいて具体的なモデル（CR1V 6/15/25 PB00）を選んでください。
例：定格電流約10Aの圧縮機の場合、ピーク電流は20～30Aに達する可能性があるため、CR1V 25 PB00（定格±25A、ピーク±75A）を選定するのが適切です。
図：CR1Vの典型的なアプリケーション回路図
以上のように、エアコンシステムにおける電流監視技術の要件は、より高精度・より高速・よりスマートな分析・より高い信頼性へと進化しています。それはもはや受動的な保護手段ではなく、能動的な制御の中核および予知保全（Predictive Maintenance）を可能にするキーエネーブリング技術へと変貌を遂げており、エアコンシステムが「高効率・環境対応・スマート化」という将来のトレンドに適応していく上で極めて重要です。