JP2007333237A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】室内機に小容量の電磁リレーを用いた場合であっても、接点溶着を発生させることなく、室内機と室外機との間の配線数を低減することができる空気調和機を提供する。
【解決手段】室外機２０は、室内機１０からの交流電圧が入力される入力端子Ｃ１、及びＣ２、コンプレッサー用のモータ２２、モータ２２の端子２２ａと入力端子Ｃ１との間に接続され接点２１ａ、２１ｂ及びコイル２１１を有するリレー２１（電磁リレー）などを備えている。入力端子Ｃ１には、コイル２１１の一端２１１ａが接続され、コイル２１１の他端２１１ｂは、モータ２２の端子２２ｃに接続されるとともに、入力端子Ｃ２に接続してある。また、コイル２１１の一端２１１ａは、リレー２１の接点２１ａに接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、室内機及び室外機を備え、室内機から室外機へ供給される電力をオン／オフして室外機に設けられたモータを駆動／停止する空気調和機に関する。

オフィス又は一般家庭では、大容量の空気調和機（エアコンディショナー）が使用されるようになり、室内における設置スペースを小さくするため、室内機と室外機とに分離して、圧縮機（コンプレッサー）などを室外機に設けた分離型空気調和機が主流になってきている。

例えば、冷房時に室内の温度を調節する場合、温度センサで検出した室内温度と設定温度とを比較し、室温を下げるときには、コンプレッサーをオンする（より具体的には、コンプレッサー用のモータを所定の回転数で回転させる）。また、室温が設定温度に達したときは、コンプレッサーをオフする（より具体的には、コンプレッサー用のモータを停止させる）。

大容量のコンプレッサー用のモータをオン／オフさせるためのリレー（電磁リレー）を室内機に配置する場合、接点定格が大容量の大型のリレーを用いる必要があり、リレーの動作音が大きくなり利用者に不快感を与えるとともに、室内機内部の占有容積が大きくなり、室内機を小さくすることができない。そこで、比較的接点定格が小容量の小型のリレーを用いて、コンプレッサー用のモータをオン／オフさせていた。

しかし、例えば、２４０００ＢＴＵ（ブリティッシュ・サーマルユニット）クラスの大型エアコンに使用されるコンプレッサー用のモータをオンする場合、モータの巻線には、数百ｍｓ程度の時間の間、７０Ａ程度の始動電流が流れ、この始動電流がリレー接点のバウンズ時間（例えば、数ｍｓ程度）に流れることにより、リレーの接点溶着が生じ、室内機に設けたリレーの寿命が短くなるという問題があった。

リレーの長寿命化を図るため、リレー作動初期の短時間だけリレーコイルに定格電圧より高い電圧を印加することにより、リレー作動初期時にコイル部の吸引力を高め、接点バウンズ等によるアークの発生量を減少させて接点の耐久性を向上させることができるリレー駆動回路が提案されている（特許文献１参照）。

また、従来の分離型空気調和機では、コンプレッサー用のモータをオン／オフさせるために、接点定格が大容量で大型のリレーを室外機に配置し、室内機に配置した小型のリレーで室外機の大容量のリレーを制御する方法が行われている。

図３は従来の空気調和機２００の要部構成を示すブロック図である。空気調和機２００は、室内機３０、室外機４０などを備え、室内機３０と室外機４０との間は電源線などを配線している。

室内機３０は、５０／６０Ｈｚの交流電源からの電源線が接続される入力端子Ａ１、Ａ２、室外機４０へ交流電圧を出力する出力端子Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、入力端子Ａ１と出力端子Ｂ１との間に接続され接点３１ａ、３１ｂを有するリレー３１、及びマイコロコンピュータで構成されリレー３１の動作を制御する制御部３２などを備えている。また、入力端子Ａ１は、出力端子Ｂ３に接続されている。

室外機４０は、室内機３０の出力端子Ｂ１、Ｂ２及びＢ３に接続された電源線（配線）を通じて、室内機３０からの交流電圧が入力される入力端子Ｃ１、Ｃ２及びＣ３、コンプレッサー用のモータ４２、モータ４２の端子４２ｂ、４２ｃ間に接続され電圧の位相をシフトさせるためのコンデンサ４３、比較的小容量の送風ファン用のモータ４４、モータ４４の端子４４ｂ、４４ｃ間に接続され電圧の位相をシフトさせるためのコンデンサ４５、並びにモータ４２の端子４２ａと入力端子Ｃ３との間に接続され接点４１ａ、４１ｂ及びコイル４１１（電磁コイル）を有するリレー４１などを備えている。

入力端子Ｃ１には、モータ４４の端子４４ａ及びコイル４１１の一端４１１ａが接続され、コイル４１１の他端４１１ｂは、モータ４２の端子４２ｃ、モータ４４の端子４４ｂに接続されるとともに、入力端子Ｃ２に接続してある。

コンプレッサー用のモータ４２を駆動（回転）させる場合、制御部３２は、モータ４２を回転させるための制御信号をリレー３１の駆動部（例えば、電磁コイルなど）へ出力してリレー３１の接点３１ａ及び３１ｂを閉じる。これにより、交流電圧がリレー４１のコイル４１１に印加され、コイル４１１に交流電圧が印加された時点から約数十ｍｓ後にリレー４１の接点４１ａ及び４１ｂが閉じられ、モータ４２には、約数百ｍｓの時間始動電流（例えば、７０Ａ程度）が流れた後に、定常電流（例えば、１６Ａ程度）が流れる。リレー３１の接点３１ａ、３１ｂのバウンズ時間は数ｍｓ程度であるため、モータ４２に始動電流が流れ始める時点では、接点３１ａ、３１ｂはすでに閉じられており、接点溶着の虞はない。
特開平８−２７９４１４号公報

しかしながら、特許文献１のリレー駆動回路にあっては、電源電圧が直流１２Ｖと比較的低電圧であり、小容量接点のリレーの接点耐久性を向上することができるものの、空気調和機に使用されるコンプレッサーのオン／オフの如く大電流が流れる交流電圧回路を開閉する場合には適用することができないという問題があった。

また、従来の空気調和機の例にあっては、室内機に配置された小容量のリレーの接点溶着を防止することができるものの、室内機と室外機とに夫々リレーを設けるため、室内機と室外機との間の電源線の配線数が増加するという問題があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、室内機に設けられ、室外機へ供給する電力をオン／オフする第１の電磁リレーと、前記室外機に設けられ、前記第１の電磁リレーの動作に応じて、モータに供給される電力をオン／オフする第２の電磁リレーとを備え、前記第１の電磁リレーの接点を通じて前記第２の電磁リレーのコイル及びモータへ電力を供給することにより、室内機に小容量の電磁リレーを用いた場合であっても、接点溶着を発生させることなく、室内機と室外機との間の配線数を低減することができる空気調和機を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、第２の電磁リレーの一方の接点をモータに接続してあり、前記第２の電磁リレーの他方の接点を該第２の電磁リレーのコイルに接続してあり、第１の電磁リレーの接点を前記他方の接点に接続することにより、室内機に小容量の電磁リレーを用いた場合であっても、接点溶着を発生させることなく、室内機と室外機との間の配線数を低減することができる空気調和機を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、モータは、圧縮機モータであることにより、室内機に小容量の電磁リレーを用いた場合であっても、室内機と室外機との間の配線数を増加させることなく、圧縮機のオン／オフを行うことができる空気調和機を提供することにある。

本発明に係る空気調和機は、室内機及び室外機を備え、該室内機から室外機へ供給される電力をオン／オフして前記室外機に設けられたモータを駆動／停止する空気調和機において、前記室内機に設けられ、前記室外機へ供給する電力をオン／オフする第１の電磁リレーと、前記室外機に設けられ、前記第１の電磁リレーの動作に応じて、前記モータに供給される電力をオン／オフする第２の電磁リレーとを備え、前記第１の電磁リレーの接点を通じて前記第２の電磁リレーのコイル及びモータへ電力を供給するように構成してあることを特徴とする。

本発明に係る空気調和機は、前記第２の電磁リレーの一方の接点をモータに接続してあり、前記第２の電磁リレーの他方の接点を該第２の電磁リレーのコイルに接続してあり、前記第１の電磁リレーの接点を前記他方の接点に接続するように構成してあることを特徴とする。

本発明に係る空気調和機は、前記モータは、圧縮機モータであることを特徴とする。

本発明にあっては、室内機に設けられた第１の電磁リレーがオン、すなわち、第１の電磁リレーの接点が閉じた場合、室内機から室外機へ供給される電力（例えば、交流電圧）は、まず第１の電磁リレーの接点を通じて室外機に配置された第２の電磁リレーのコイルに供給される。第２の電磁リレーのコイルに電流が流れ、所定の時間（第１の電磁リレーのバウンズ時間よりも長い）が経過後に第２の電磁リレーはオン、すなわち、第２の電磁リレーの接点が閉じる。第２の電磁リレーの接点を閉じることにより、第１の電磁リレーの接点を通じて室外機のモータに電力を供給する。これにより、第１の電磁リレーがオンして第１の電磁リレーの接点が閉じた初期段階のバウンズ時間の間は、第２の電磁リレーの接点は閉じないため、モータへの急激な始動電流は流れず、バウンズによる接点の溶着を生じない。また、第１の電磁リレーの接点を通じて第２の電磁リレーのコイル及びモータの両者へ電力を供給するため、室内機と室外機との間の配線数を従来に比べて少なくできる。

本発明にあっては、第２の電磁リレーの一方の接点をモータに接続してあり、第２の電磁リレーの他方の接点を第２の電磁リレーのコイルに接続してある。さらに、第１の電磁リレーの接点を第２の電磁リレーの他方の接点に接続する。すなわち、第１の電磁リレーの接点は、第２の電磁リレーのコイル及び第２の電磁リレーの接点を通じてモータに接続される。これにより、室内機からの電力を第１の電磁リレーの接点を通じて、第２の電磁リレーのコイル及び第２の電磁リレーの接点を通じてモータの両者に供給する。

本発明にあっては、モータは、圧縮機モータである。

本発明にあっては、室内機に設けられ、室外機へ供給する電力をオン／オフする第１の電磁リレーと、前記室外機に設けられ、前記第１の電磁リレーの動作に応じて、モータに供給される電力をオン／オフする第２の電磁リレーとを備え、前記第１の電磁リレーの接点を通じて前記第２の電磁リレーのコイル及びモータへ電力を供給することにより、室内機に小容量の電磁リレーを用いた場合であっても、接点溶着を発生させることなく、室内機と室外機との間の配線数を低減することができる。

本発明にあっては、第２の電磁リレーの一方の接点をモータに接続してあり、前記第２の電磁リレーの他方の接点を該第２の電磁リレーのコイルに接続してあり、第１の電磁リレーの接点を前記他方の接点に接続することにより、室内機に小容量の電磁リレーを用いた場合であっても、接点溶着を発生させることなく、室内機と室外機との間の配線数を低減することができる。

本発明にあっては、モータは、圧縮機モータであることにより、室内機に小容量の電磁リレーを用いた場合であっても、室内機と室外機との間の配線数を増加させることなく、圧縮機のオン／オフを行うことができる。

以下、本発明に係る空気調和機を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。 図１は本発明に係る空気調和機１００の要部構成を示すブロック図である。空気調和機１００は、室内機１０、室外機２０などを備え、室内機１０と室外機２０との間は電源線などを配線している。

室内機１０は、５０／６０Ｈｚの交流電源からの電源線が接続される入力端子Ａ１、Ａ２、室外機２０へ交流電圧を出力する出力端子Ｂ１、Ｂ２、入力端子Ａ１と出力端子Ｂ１との間に接続され接点１１ａ、１１ｂを有するリレー１１（電磁リレー）、及びマイクロコンピュータで構成されリレー１１の動作を制御する制御部１２などを備えている。なお、室内機１０に設けるリレー１１は、比較的電流容量が小さいもので足りるため、小型の機械式リレー、交流開閉用ソリッドステートリレーなど、いずれのものであってもよい。

室外機２０は、室内機１０の出力端子Ｂ１及びＢ２に接続される電源線（配線）を通じて、室内機１０からの交流電圧が入力される入力端子Ｃ１、及びＣ２、コンプレッサー用のモータ２２、モータ２２の端子２２ｂ、２２ｃ間に接続され電圧の位相をシフトさせるためのコンデンサ２３、比較的小容量の送風ファン用のモータ２４、モータ２４の端子２４ｂ、２４ｃ間に接続され電圧の位相をシフトさせるためのコンデンサ２５、並びにモータ２２の端子２２ａと入力端子Ｃ１との間に接続され接点２１ａ、２１ｂ及びコイル２１１を有するリレー２１（電磁リレー）などを備えている。

入力端子Ｃ１には、モータ２４の端子２４ａ及びコイル２１１の一端２１１ａが接続され、コイル２１１の他端２１１ｂは、モータ２２の端子２２ｃ、モータ２４の端子２４ｂに接続されるとともに、入力端子Ｃ２に接続してある。また、コイル２１１の一端２１１ａは、リレー２１の接点２１ａに接続されている。

コンプレッサー用のモータ２２を駆動（回転）させる場合、制御部１２は、モータ２２を回転させるための制御信号を出力してリレー１１の接点１１ａ及び１１ｂを閉じる。これにより、交流電圧がリレー２１のコイル２１１に印加され、コイル２１１に交流電圧が印加された時点から約数十ｍｓ後にリレー２１の接点２１ａ及び２１ｂが閉じられ、モータ２２には、約数百ｍｓの時間始動電流（例えば、７０Ａ程度）が流れた後に、定常電流（例えば、１６Ａ程度）が流れる。リレー１１の接点１１ａ、１１ｂのバウンズ時間は数ｍｓ程度であるため、モータ２２に始動電流が流れ始める時点では、接点１１ａ、１１ｂはすでに閉じられており、接点溶着の虞はない。

コイル２１１の一端２１１ａは、リレー２１の接点２１ａに接続されているため、室内機１０から室外機２０へ供給される電力（交流電圧）は、室内機１０の出力端子Ｂ１及びＢ２と、室外機２０の入力端子Ｃ１及びＣ２との間の配線により供給され、従来の場合（図３）に比べて、室内機１０と室外機２０との間の電源線の配線数を１本低減することができる。これにより、室内機１０と室外機２０との間の配線の取り扱いが容易になるとともに、配線工事が一層容易になる。また、室内機１０、室外機２０で使用する接続端子用の端子板の極数を低減することができ、省スペース化、低コスト化を実現することができる。

図２は本発明の空気調和機１００の動作を説明するタイムチャートである。時点ｔ１において、リレー１１のコイルにコイル電流（励磁電流）が流れた場合（図２（ａ））、図２（ｂ）に示すように、リレー１１の接点１１ａ、１１ｂは、数ｍｓの間オン／オフを繰り返し（バウンズ）した後、時点ｔ２でオン状態になる。この場合、ｔ２−ｔ１がバウンズ時間となる。

時点ｔ２でリレー１１の接点１１ａ、１１ｂを通じて、交流電圧がリレー２１のコイル２１１に印加され、コイル電流が流れる（図２（ｃ））。リレー２１のコイル２１１に電流が流れた後、時点ｔ３でリレー２１の接点２１ａ、２１ｂがオンを開始し、数ｍｓの間オン／オフを繰り返し（バウンズ）した後、時点ｔ４でオン状態になる（図２（ｄ））。大容量のリレー２１の場合、コイル２１１に電流が流れて接点２１ａ、２１ｂがオンするまでの間、数十ｍｓの時間（図では、ｔ４−ｔ２）を要する。

時点ｔ４でリレー２１の接点２１ａ、２１ｂがオンすると、リレー１１の接点１１ａ、１１ｂには、モータ２２の始動電流（例えば、７０Ａ程度）が約数百ｍｓ間流れ、その後定格電流（例えば、１６Ａ）に収束していく（図２（ｅ））。室内機１０の小容量のリレー１１がオンし、室外機２０の大容量のリレー２１のコイル２１１に交流電圧が印加されると、数十ｍｓ後に接点２１ａ、２１ｂが閉路し、モータ２２の始動電流が流れる。リレー１１の接点１１ａ、１１ｂは、この時点では、すでにバウンズ時間を経過しているため、モータ２２の始動電流による接点溶着は生ぜず、リレー１１の劣化を防止することができる。

以上説明したように、本発明にあっては、室内機に小容量のリレーを用いた場合であっても、接点溶着を発生させることなく、室内機と室外機との間の配線数を低減することができる。また、室内機に小容量のリレーを用いた場合であっても、室内機と室外機との間の配線数を増加させることなく、圧縮機のオン／オフを行うことができる。

上述の実施の形態では、交流モータを使用する空気調和機について説明したが、これに限定されるものではなく、交流電圧を直流電圧に変換し、大容量の直流モータをオン／オフするような電気機器に対しても本発明を適用することができる。また、交流電圧は、単相に限定されるものではなく、三相など多相の電源を用いる場合であってもよい。

本発明に係る空気調和機の要部構成を示すブロック図である。 本発明の空気調和機の動作を説明するタイムチャートである。 従来の空気調和機の要部構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 室内機
１１ リレー
１２ 制御部
２０ 室外機
２１ リレー
２２、２４ モータ
２３、２５ コンデンサ
２１１ コイル

Claims (3)

1. 室内機及び室外機を備え、該室内機から室外機へ供給される電力をオン／オフして前記室外機に設けられたモータを駆動／停止する空気調和機において、
   前記室内機に設けられ、前記室外機へ供給する電力をオン／オフする第１の電磁リレーと、
   前記室外機に設けられ、前記第１の電磁リレーの動作に応じて、前記モータに供給される電力をオン／オフする第２の電磁リレーと
   を備え、
   前記第１の電磁リレーの接点を通じて前記第２の電磁リレーのコイル及びモータへ電力を供給するように構成してあることを特徴とする空気調和機。
2. 前記第２の電磁リレーの一方の接点をモータに接続してあり、
   前記第２の電磁リレーの他方の接点を該第２の電磁リレーのコイルに接続してあり、
   前記第１の電磁リレーの接点を前記他方の接点に接続するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記モータは、圧縮機モータであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気調和機。

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