JP2011117621A

JP2011117621A - ヒートポンプ式給湯機の制御装置

Info

Publication number: JP2011117621A
Application number: JP2009273072A
Authority: JP
Inventors: Yoshinao Nakamoto; 善直中本; Shigeru Yamaguchi; 繁山口
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-01
Also published as: JP5413157B2

Abstract

【課題】第１のスイッチ手段がオンするときのコンデンサ両端の電圧に関わらず第１のスイッチ手段の故障を判定できるようにする。
【解決手段】商用電源１１を整流するダイオードブリッジ１２と、ダイオードブリッジ１２により整流された電圧を平滑化するコンデンサ１３と、コンデンサ１３への突入電流を防止するための電流制限素子１４と、第１および第２のスイッチ手段１５、１６と、コンデンサ１３により平滑された電圧を検出する電圧検出手段１８と、制御部１９から構成されるヒートポンプ式給湯機の制御装置において、電圧検出手段１８により制御部１９が第１のスイッチ手段１５へオン信号を出力する直前、および出力した直後のコンデンサ１３両端の電圧を検出し、その値の変化量がある一定の閾値を超えたか否かで、第１のスイッチ手段１５が正常に動作しているか否かの判定を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を有したヒートポンプ式給湯機を制御する制御装置に関するものである。

図４は従来の実施の形態におけるヒートポンプ式給湯機の制御装置の回路図、図５は第１、第２のスイッチ手段の制御フローを示したものである。
図４において、商用電源１１を整流するダイオードブリッジ１２と、ダイオードブリッジ１２により整流された電圧を平滑化するコンデンサ１３と、コンデンサ１３への充電電流である突入電流を防止するための電流制限素子１４と、第１および第２のスイッチ手段１５、１６と、コンデンサ１３により平滑化された電圧を電源として駆動する負荷１７と、コンデンサ１３により平滑された電圧を検出する電圧検出手段１８と、電圧検出手段１８により検出された電圧を入力し、その電圧の値によって第１のスイッチ手段１５が正常に動作しているかどうかを判定する、あるいはヒートポンプ式給湯機の制御装置の各回路からの異常信号を検知する制御部１９から構成されている。本構成において、まず第１のスイッチ手段１５は制御部１９によってオンとなり、電流制限素子１４により突入電流が制限されてコンデンサ１３へ充電され、コンデンサ１３へある程度充電された後、制御部１９によって第２のスイッチ手段１６をオンする制御となっている。

この中で、図５に示す通り、まず電圧検出手段１８により制御部１９が第１のスイッチ手段１５へオン信号を出力した直後のコンデンサ１３両端の電圧を検出し、その値がある一定の閾値を超えたか否かで、第１のスイッチ手段１５が正常に動作しているか否かの判定を行っている。

特開２００８−９６０７９号公報

しかしながら、前記従来のような制御装置では、ヒートポンプ式給湯機が、停止（第１および第２のスイッチ手段１５、１６がオフ）してから数分未満の短時間後に再稼働（第１および第２のスイッチ手段１５、１６がオン）した場合、コンデンサ１３が十分に放電されず、コンデンサ１３両端の電圧が閾値以上になってしまうため、仮に第１のスイッチ手段１５が正常に動作しなくても異常と判定できないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ヒートポンプ式給湯機が停止してから再稼働までの時間に関係なく、第１のスイッチ手段１５の故障検知を可能とすることを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ式給湯機の制御装置は、制御部が第１のスイッチ手段へオン信号を出力する直前、および出力した直後のコンデンサ両端の電圧を検出し、その値の変化量がある一定の閾値を超えたか否かで、前記第１のスイッチ手段が正常に動作しているか否かの判定を行う制御装置としたものである。これによって、前記第１のスイッチ手段がオンするときの前記コンデンサ両端の電圧に関わらず前記第１のスイッチ手段の故障を判定することができる。

本発明のヒートポンプ式給湯機の制御装置は、第１のスイッチ手段の故障を迅速に発見することができるため、ヒートポンプ式給湯機が停止時に意図せず通電されることにより発生する圧縮機の故障および漏電などの不安全な事故を未然に防止することが可能となる。

本発明実施の形態１における第１、第２のスイッチ手段の制御フロー図本発明の第２の実施の形態におけるコンデンサ両端電圧の変化量の閾値図本発明実施の形態３における第１、第２のスイッチ手段の制御フロー図従来の実施の形態におけるヒートポンプ式給湯機の制御装置の回路図従来の実施の形態における第１、第２のスイッチ手段の制御フロー図

第１の発明のヒートポンプ式給湯機の制御装置は、商用電源を整流するダイオードブリッジと、前記ダイオードブリッジにより整流された電圧を平滑化するコンデンサと、前記コンデンサを充電するときに流れる突入電流を防止するための電流制限素子と、商用電源ラインに直列に入れた第１および第２のスイッチ手段と、前記コンデンサにより平滑された電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段により検出された電圧を入力し、その電圧の値を使った演算によって前記第１のスイッチ手段が正常に動作しているかどうかを判定する、あるいはヒートポンプ式給湯機の制御装置の各回路からの異常信号を検知する制御部を備え、前記電圧検出手段により前記制御部が前記第１のスイッチ手段へオン信号を出力する直前、および出力した直後の前記コンデンサ両端の電圧を検出し、その値の変化量がある一定の閾値を超えたか否かで、前記第１のスイッチ手段が正常に動作しているか否かの判定を行うことにより、前記第１のスイッチ手段がオンするときの前記コンデンサ両端の電圧に関わらず前記第１のスイッチ手段の故障を判定することができる。

第２の発明のヒートポンプ式給湯装置の制御装置は、前記第１の発明に記載の閾値を、前記制御部が前記第１のスイッチ手段へオン信号を出力する直前に検出した前記コンデンサ両端の電圧の値に応じて変えるものである。前記第１のスイッチ手段が正常に動作した場合、前記コンデンサ両端の電圧の変化量は、前記第１のスイッチ手段がオンするときの前記コンデンサ両端の電圧に依存する（電圧が高いほど変化量が小さくなる）。これに対応して、前記コンデンサ両端の電圧の変化量が小さくても前記第１のスイッチ手段の故障を判別できるよう、検出した前記コンデンサ両端の電圧の値が高いほど閾値を小さい値に設定する。これにより、前記第１のスイッチ手段の故障をより厳密に判定することができる。

第３の発明のヒートポンプ式給湯装置の制御装置は、前記第１または前記第２の発明において、前記制御部が前記第１のスイッチ手段へオン信号を出力する直前に検出した前記コンデンサ両端の電圧の値がある一定の値未満の場合に限り、前記第１のスイッチ手段が正常に動作しているか否かの判定を行うものである。前記コンデンサ両端の電圧が高い、すなわち前記コンデンサ両端の電圧の変化量が小さいとき、前記第１のスイッチ手段が正常に動作している場合でも異常と誤判定する可能性が高くなる。そのため、誤判定する可能性があるような前記コンデンサ両端の電圧の変化量が小さいときは、判定を行わないようにする。これにより、前記第１のスイッチ手段における故障の誤判定を防止することができる。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ式給湯機の制御装置の回路図は、従来
のヒートポンプ式給湯機の制御装置の回路図と同様であるため、図４を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態における第１、第２のスイッチ手段の制御フローを示したものである。

図４において、まず第１のスイッチ手段１５は制御部１９によってオンとなり、電流制限素子１４により突入電流が制限されてコンデンサ１３へ充電され、コンデンサ１３へある程度充電された後、制御部１９によって第２のスイッチ手段１６をオンする制御となっている。

この中で、図１に示す通り、電圧検出手段１８により制御部１９が第１のスイッチ手段１５へオン信号を出力する直前、および出力した直後のコンデンサ１３両端の電圧を検出し、その値の変化量がある一定の閾値を超えたか否かで、第１のスイッチ手段１５が正常に動作しているか否かの判定を行う。第１のスイッチ手段１５が正常に動作した場合、第１のスイッチ手段１５へオン信号を出力した直後のコンデンサ１３両端の電圧は、直前の電圧に対し必ず増加するため、閾値を適切に設定することにより第１のスイッチ手段１５へオン信号を出力する直前のコンデンサ１３両端の電圧に関わらず第１のスイッチ手段１５の故障を判定することが可能となる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態におけるコンデンサ両端電圧の変化量の閾値を一例として示したものである。

図２において、例えば第１のスイッチ手段１５がオンするときのコンデンサ１３両端の電圧がＤＣ０Ｖ〜ＤＣ５０Ｖのとき電圧変化量の閾値を２０Ｖ、ＤＣ５０Ｖ〜ＤＣ１００Ｖのとき１０Ｖ、ＤＣ１００Ｖ以上のとき電圧変化量の閾値を５Ｖに設定する。これにより、第１のスイッチ手段１５が正常の場合における実際のコンデンサ１３両端電圧の変化量に応じて、判定する変化量の閾値を調整することが可能となるため、第１のスイッチ手段１５の故障をより厳密に判定することができる。

（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の実施の形態における第１、第２のスイッチ手段の制御フローを示したものである。

図３において、例えば、制御部１９が第１のスイッチ手段１５へオン信号を出力する直前に検出したコンデンサ１３両端の電圧の値が所定の値（例えばＤＣ２８０Ｖ）以上のときは、コンデンサ１３両端の電圧変化量に関わらず第２のスイッチ手段１６をオンさせる。これにより、コンデンサ１３両端の電圧変化量が小さいことによる第１のスイッチ手段１５における故障の誤検出を防止することができる。

以上のように、本発明にかかる制御装置は通常、２個のスイッチ手段の駆動で商用電源ラインを接続・遮断する場合にスイッチ手段の故障検出が可能となるため、同様の回路構成を持つ空気調和機の室内機などにも適応できる。

１１商用電源
１２ダイオードブリッジ
１３コンデンサ
１４電流制限素子
１５第１のスイッチ手段
１６第２のスイッチ手段
１７負荷
１８電圧検出手段
１９制御部

Claims

商用電源を整流するダイオードブリッジと、前記ダイオードブリッジにより整流された電圧を平滑化するコンデンサと、前記コンデンサを充電するときに流れる突入電流を防止するための電流制限素子と、商用電源ラインに直列に入れた第１および第２のスイッチ手段と、前記コンデンサにより平滑された電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段により検出された電圧を入力し、その電圧の値を使った演算によって前記第１のスイッチ手段が正常に動作しているかどうかを判定すると共にヒートポンプ式給湯機の制御装置の各回路からの異常信号を検知する制御部を備え、前記電圧検出手段により前記制御部が前記第１のスイッチ手段へオン信号を出力する直前、および出力した直後の前記コンデンサ両端の電圧を検出し、その値の変化量がある一定の閾値を超えたか否かで、前記第１のスイッチ手段が正常に動作しているか否かの判定を行うことを特徴とするヒートポンプ式給湯機の制御装置。
前記制御部が前記第１のスイッチ手段へオン信号を出力する直前に検出した前記コンデンサ両端の電圧の値に応じて、閾値を変える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。
前記制御部が前記第１のスイッチ手段へオン信号を出力する直前に検出した前記コンデンサ両端の電圧の値がある一定の値未満の場合に限り、前記第１のスイッチ手段が正常に動作しているか否かの判定を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒートポンプ式給湯機の制御装置。