JP2008107047A - ヒートポンプ式給湯機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転時損失をさらに削減しつつ、信頼性の高い制御装置を提供する。
【解決手段】ＡＣ入力ラインの片側にＡＣラインをＯＮ／ＯＦＦする第1のスイッチ手段２と直列に接続した電流制限素子１４と電流検出手段１７と、これらと並列に接続した第２のスイッチ手段３を備え、運転起動時、第１のスイッチ手段２と第２のスイッチ手段３をある所定時間差を持たせてＯＮさせ、さらに所定時間後に第１のスイッチ手段２をＯＦＦさせることで、運転中は第１のスイッチ手段２をＯＦＦさせることが可能となり損失の低減が可能となる。また、第１のスイッチ手段２がＯＮされた後、電流検出手段１７にて平滑コンデンサへ８の充電電流を検出されない場合は第１のスイッチ手段２を異常と判断し、第２のスイッチ手段３をＯＮせず、平滑コンデンサへ８の突入電流を保護しつつ第１のスイッチ手段２の異常を判断することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明はヒートポンプ式給湯機の制御装置に関するものである。

従来は図５に示すとおり、ＡＣラインの片側に第１のスイッチ手段２ともう一方のＡＣラインに第２のスイッチ手段３を挿入し、第１、第２のスイッチ手段の前のＡＣラインに第１の電源回路６と第１、第２のスイッチ手段の後ろに第２の電源回路９を備え、圧縮機１２等を駆動しない時には第１のスイッチ手段１と第２のスイッチ手段を遮断し、圧縮機１２を駆動しないときには制御部１０用の第１の電源回路５のみ駆動することで常時制御部１０のみを駆動できるので待機電力を低減することを行っていた(特許文献１参照)。
特開２００５-２４９２９３号公報

しかしながら、上述のような制御装置では、待機時は制御部１０のみへの通電で待機時の消費電力を削減できるが、運転時は常に第１、第２のスイッチが導通されているので、第１、第２のスイッチにて常時損失が発生する課題がある。

また、第１のスイッチ手段が何らかの要因で故障していた場合、電解コンデンサ８へ十分な電圧が供給されない為、電源回路９が起動しないまま第２のスイッチＯＮ信号を制御部１０より指示される。その後アクチュエーター系の異常信号を検出してしまい、第１のスイッチ手段の故障にも関わらずにアクチュエーター系の異常と判断される為、メンテナンス性が低下してしまう。

上記従来の課題を解決する為に、本発明のヒートポンプ式の制御装置は、ＡＣ入力ラインの片側にＡＣラインをＯＮ／ＯＦＦする第1のスイッチ手段と、第１のスイッチ手段と直列に接続した電流制限素子と電流検出手段と前記第１のスイッチ手段と電流制限素子と電流検出手段と並列に第２のスイッチ手段を備え、運転起動時、第１のスイッチ手段のＯＮするタイミングと、第２のスイッチ手段のＯＮするタイミングをある所定時間差を持たせてＯＮさせてさらに所定時間後に第１のスイッチをＯＦＦさせる構成としたものである。また、第１のスイッチ手段がＯＮされた後、電流検出手段にて平滑コンデンサへの充電電流を検出されない場合は第１のスイッチ手段を異常と判断し、第２のスイッチ手段をＯＮしないことで、平滑コンデンサへの突入電流を保護しつつ第１のスイッチ手段の異常を判断することが可能となる。

本発明のヒートポンプ式の制御装置は、ＡＣラインの充電用リレーにて常時消費される損失を低減させつつ、充電用リレーの故障を即時検出することが出来る。

ＡＣ入力ラインの片側にＡＣラインをＯＮ／ＯＦＦする第1のスイッチ手段と、第１のスイッチ手段と直列に接続した電流制限素子と電流検出手段と前記第１のスイッチ手段と電流制限素子と電流検出手段と並列に第２のスイッチ手段を備え、運転起動時、第１のスイッチ手段のＯＮするタイミングと、第２のスイッチ手段のＯＮするタイミングをある所定時間差を持たせてＯＮさせて、さらに所定時間後に第１のスイッチをＯＦＦさせることで、運転中は第１のスイッチ手段をＯＦＦさせることが可能となり損失の低減が可能とな
る。

また、第１のスイッチ手段がＯＮされた後、電流検出手段にて平滑コンデンサへの充電電流を検出されない場合は第１のスイッチ手段を異常と判断し、第２のスイッチ手段をＯＮしないことで、平滑コンデンサへの突入電流を保護しつつ第１のスイッチ手段の異常を判断することが可能となる。また、第１のスイッチ手段が異常と判断された場合、所定時間後に再度第１のスイッチ手段の再始動動作を行い、再始動動作が所定回数継続した時、第１のスイッチ手段の再始動動作を停止することで、第１のスイッチ手段の異常検出に対する信頼性を向上させることが可能となる。

また、第１のスイッチ手段の再始動動作を停止した後、貯湯タンク側へ第１のスイッチ手段異常であることを発信しユーザーに異常とすることを知らせることでメンテナンス性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図1は本発明における電源回路の構成の第１の実施例を示している。図1において図５と同じ構成要素については、同じ符号を用い、説明を省略する。

図1において、ＡＣ電源１と、ＡＣラインに挿入された第１のスイッチ手段２と、第２のスイッチ手段３と、第１のスイッチ手段２と第２のスイッチ手段３の前のＡＣラインに接続されている整流用のダイオードブリッジ４と、平滑用の電解コンデンサ５と、ダイオードブリッジ４と電解コンデンサ５により変換されたＤＣ電圧を各種の低電圧に変換する第１の電源回路６と、第１のスイッチ手段２と第２のスイッチ手段３の後ろのＡＣラインに接続されている整流用のダイオードブリッジ７と、平滑用の電解コンデンサ８と、ダイオードブリッジ７と電解コンデンサ８により変換されたＤＣ電圧を各種の低電圧に変換する第２の電源回路９と、電子制御装置を制御する制御部１０と、第１の電源回路６により作られた電圧より制御部１０用の電圧に変換するレギュレータ１１と、ヒートポンプに搭載されている圧縮機１２と、圧縮機１２を駆動するインバータ部１３と、第１のスイッチ手段２と直列に接続されている電流制限素子１４（以下ＰＴＣサーミスタ）と充電電流検出手段１７から構成されている。以上のように構成された給湯機の電気回路について、以下その動作、作用を説明する。

まず、ＡＣ電源１が立ち上がるとダイオードブリッジ４と電解コンデンサ５によりＡＣ電圧がＤＣ電圧に変換され、第１の電源回路６が立ち上がり動作を開始する。第１の電源回路６は各種必要な低圧のＤＣ電圧に変換され、そのうちの一つの電圧がレギュレータ１１に入力され、制御部１０が立ち上がり動作を開始する。これにより貯湯タンクの制御部とヒートポンプの制御部２０は通信が可能になりヒートポンプの様々な情報を貯湯タンク側の制御部１８に送信することが出来る。

ところで貯湯式の電気給湯機は安価な深夜電力を使用して大量のお湯を沸き上げるが、深夜になり圧縮機１２を駆動してお湯を沸かすときには、安価な深夜電力の適応時刻になると貯湯タンクの制御部１８より沸き上げ指示がヒートポンプの制御部１０にくる。それによりヒートポンプの制御部１０が第１のスイッチ手段２のＯＮ指示を出すことにより、ＡＣラインの第１のスイッチ手段２側は導通し、突入電流防止用のＰＴＣサーミスタ１４を介して導通しているため、ダイオードブリッジ７、電解コンデンサ８によりＡＣ電圧がＤＣ電圧に変換され、第２の電源回路９が立ち上がり動作を開始する。

その後、第２の電源回路９が十分立ち上がった後に第２のスイッチ手段３をＯＮさせ、その後、第１のスイッチ手段２をＯＦＦすることで運転中の負荷電流は第１のスイッチ手段２を経由しないことで第１のスイッチ手段２にて消費される損失を無くすことが可能となる（図２参照）。その後、圧縮機１２駆動の準備が整い、制御部１０の信号によりインバータ部１３を動作させ、圧縮機１２を駆動する。これによりお湯を沸き上げることが可能となる
沸き上げ動作としては、深夜電力を活用する為、昼間にはヒートポンプ側への通電の必要はないが、水配管の凍結防止等の為に、ヒートポンプ側の情報を常時送信する必要がある。本実施の形態においては、夜間の深夜電力を使いお湯を沸かし上げたら第２のスイッチ手段３を遮断する。それにより運転していないときには第１の電源回路１６のみを駆動することで常時通信を行いつつ、圧縮機１２の運転を停止しているときの消費電力の低減をすることが出来る。また第１の電源回路６は制御部１０の電源を供給するだけの必要最低限の小出力電源で構成でき、効率を向上することができる。

また、第１のスイッチ手段２をＯＮさせた瞬間、電解コンデンサ８への充電電流がＰＴＣサーミスタ１４と電流検出手段１７とダイオードブリッジ７を介して流れる。この時、通常第１のスイッチ手段２が正常に動作していれば十分な充電電流が瞬時に流れる。しかし何らかの異常が第１のスイッチ手段２に発生した場合、（例えばはんだクラックなどによる接点側、コイル側の導通不良）平滑コンデンサ８への充電電流は流れず、そのまま第２のスイッチ手段３をＯＮさせた場合はＰＴＣサーミスタ１４を介さずに平滑コンデンサ８へ突入電流が流れ、第２のスイッチ手段３、ダイオードブリッジ７、平滑コンデンサ８が破壊してしまう可能性がある。そこで第1のスイッチ手段２をＯＮ後に電流検出手段１７にて平滑コンデンサ８への充電電流を検出されない場合は第２のスイッチ手段３をＯＮさせない構成とする（図３参照）ことで第1のスイッチ手段２異常時の突入電流を防止することができる。

また、第１のスイッチ手段２が異常と判断された場合は、所定時間（ｔ２）後に第１のスイッチ手段２の再起動動作を実施する。所定回数（ｎ１）リトライ後、すべて電流検出手段１７にて充電電流が検出されなければ、再起動動作を中止して貯湯タンク側の制御部１８へ異常信号を送信し表示操作部１９にエラーコードを表示させることで、ユーザーへ確実に異常を知らせることが可能となる（図４参照）。

以上のように、本発明にかかる制御装置は常時通電しても待機電力の大幅削減が可能となるので、常時通電の必要なマルチ式空気調和機等で室外機の状態を常時監視する必要がある機器にも適用できる。

本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機の制御装置の回路図 第２、第３のスイッチ手段のタイミング図 電流検出手段１７の電流検出タイミング図 第1のスイッチ手段異常時のタイミング図 従来のヒートポンプ給湯機の制御装置の回路図

符号の説明

１ ＡＣ電源
２ 第１のスイッチ手段
３ 第２のスイッチ手段
４，７ ダイオードブリッジ
５，８ 電解コンデンサ
６ 第１の電源回路
９ 第２の電源回路
１０ 制御部
１１ レギュレータ
１２ 圧縮機
１３ インバータ部
１４ ＰＴＣサーミスタ（電流制限素子）
１６ 第１の電源回路
１７ 電流検出手段
１８ 貯湯タンク制御部
１９ 貯湯タンク表示操作部
２０ ヒートポンプ制御部

Claims (4)

1. ＡＣ入力ラインの片側にＡＣラインをＯＮ／ＯＦＦする第1のスイッチ手段と、第１のスイッチ手段と直列に接続した電流制限素子と電流検出手段と、前記直列接続した第１のスイッチ手段と電流制限素子と電流検出手段とに並列に接続した第２のスイッチ手段を備え、運転起動時、第１のスイッチ手段のＯＮするタイミングと、第２のスイッチ手段のＯＮするタイミングをある所定時間差を持たせてＯＮさせて、さらに所定時間後に第１のスイッチをＯＦＦさせることを特徴とするヒートポンプ式給湯機の制御装置。
2. 第１のスイッチ手段がＯＮされた後、電流検出手段にて平滑コンデンサへの充電電流を検出されない場合は第１のスイッチ手段を異常と判断し、第２のスイッチ手段をＯＮしないことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式給湯機の制御装置。
3. 第１のスイッチ手段が異常と判断された場合、所定時間後に再度第１のスイッチ手段の再始動動作を行い、再始動動作が所定回数継続した時、第１のスイッチ手段の再始動動作を停止することを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ式給湯機の制御装置。
4. 第１のスイッチ手段の再始動動作を停止した後、貯湯タンク側へ第１のスイッチ手段が異常であることを発信しユーザーに異常を知らせることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ式給湯機の制御装置。

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