JP2011158169A - Air-conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ファンモーターの制御電源を制御することにより待機時電力およびアクチュエーター停止時の電力を削減する空気調和機に関するものである。 The present invention relates to an air conditioner that reduces standby power and actuator stop power by controlling a fan motor control power supply.
ファンモーターは、高圧直流をON/OFFさせ三相交流を作り出し、モーター巻き線に印加するPWM駆動方式を採用したモーター駆動部が採用されている。 The fan motor employs a motor drive unit that employs a PWM drive method in which high-voltage direct current is turned on and off to create a three-phase alternating current and applied to the motor winding.
この方式では駆動部にPWM制御部とドライブ素子を組み合わせたPWM駆動回路または、これらを1パッケージ化したICが使用される。これらの回路またはICには稼動させるための制御電源が必要である
一方、前記制御電源やマイクロコンピューターを核とし、空気調和機を制御する制御回路の電源は、商用電源を全波整流した直流電圧を一次入力としてスイッチングさせることで低圧出力電圧を二次側に作り出すスイッチング電源を採用している。
In this method, a PWM drive circuit in which a PWM control unit and a drive element are combined in the drive unit or an IC in which these are packaged is used. These circuits or ICs require a control power supply for operation. On the other hand, the control power supply for controlling the air conditioner using the control power supply or microcomputer as a core is a DC voltage obtained by full-wave rectification of a commercial power supply. Is used as a primary input to create a low-voltage output voltage on the secondary side.
スイッチング電源は二次出力へ変換出力する際一定の変換効率を持つため、二次消費電力に変換損失分上乗せされた電力を一次側で消費することになる。 Since the switching power supply has a certain conversion efficiency when converted to the secondary output, the power that is added to the secondary power consumption by the conversion loss is consumed on the primary side.
制御回路が動作していない状態であっても、マイクロコンピューターを核とする制御回路含めた二次回路は電源が供給されている限り、一定の電力損失がある。この状態を待機電力損失と定義付ける。 Even when the control circuit is not operating, the secondary circuit including the control circuit having the microcomputer as a core has a certain power loss as long as power is supplied. This state is defined as standby power loss.
従来の空気調和気は待機電力損失を低減するために制御電源の変換効率を向上させたり、不要回路の遮断や制御回路の動作を低下させたり、負荷の間欠動作により平均電力の低減を行ってきた。 Conventional air-conditioning air has improved the conversion efficiency of the control power supply to reduce standby power loss, cuts unnecessary circuits, reduces the operation of the control circuit, and reduces the average power by intermittent operation of the load. It was.
例えば特許文献1あるいは特許文献2では、制御回路用電源と負荷駆動用電源の2電源を有し、待機時には負荷駆動用電源を遮断することにより電力を軽減しようとするものであった。
For example,
また、特許文献3では待機時に空気調和機の制御を行うマイクロコンピユーターの動作速度を運転時よりも遅くすることによりマイクロコンピューターが消費する電力を低減するものであった。
Moreover, in
また、特許文献4では電力損失源であるファンモーター駆動ICの高圧回路を遮断することにより待機時の電力を軽減するものであった。
Moreover, in
ファンモーターは一般的に高圧PWM方式と呼ばれる駆動方式を採用しており、図4に従来技術における空気調和機のファンモーター駆動構成図を示す。このファンモーターは、商用電源の交流電圧を整流器1により整流した高圧直流電圧から少なくとも一つの低圧出力電圧に変換するスイッチング電源に代表されるような電圧変換手段2により出力する低圧直流電圧を制御電源として使用する。前記制御電源が印加されるPWM制御部3は前記低圧直流電圧により稼動状態となりマイクロコンピューターからの指令によりPWM信号を作り出す。さらにこのPWM信号により前記高圧直流をON/OFFさせることで三相交流を作り出し、モーター巻き線に印加することによりPWM駆動を行うモーター駆動部4により構成される。また、これらの構成はモーター駆動部と、PWM制御部を個々の部品、回路で組み合わせたり、PWM駆動ICとして1パッケージ化したICが使用され
ることがある。
The fan motor generally employs a drive system called a high voltage PWM system, and FIG. 4 shows a fan motor drive configuration diagram of an air conditioner in the prior art. This fan motor uses a control power supply for a low-voltage DC voltage output by a voltage conversion means 2 represented by a switching power supply that converts a high-voltage DC voltage obtained by rectifying an AC voltage of a commercial power supply from a
一方このPWM駆動部は前述したように制御用の電源を要する。このことはわずかではあるが回路内部の電力損失が存在することを意味する。空気調和機はその装置としての特性上、一般的に年中コンセントを接続した状態で保管することが往々にしてある。従って空気調和として運転していないときでも電力損失があり、待機電力として仕事をしていないのに使用者に不利益をもたらす一因となっている。この待機電力の原因の一部が前述したファンモーターのPWM駆動部に存在する制御電源の損失である。 On the other hand, this PWM drive unit requires a power supply for control as described above. This means that there is a slight power loss inside the circuit. Due to the characteristics of the air conditioner, the air conditioner is often stored with the outlet connected throughout the year. Therefore, even when not operating as air conditioning, there is a power loss, which causes a disadvantage to the user even though he does not work as standby power. Part of the cause of this standby power is the loss of the control power source existing in the PWM drive unit of the fan motor described above.
この待機電力を削減する手段として、図5に示すように前記制御電源にリレー等のスイッチ15を設け、待機時には制御電源を遮断する方法がある。この方法によるところの課題として、待機状態から復帰したときの電源突入がある。制御部にはその電源入力部に電源安定用としてコンデンサ等容量成分を設置することが一般的に行われる。待機電力削減用スイッチにより待機中に電源を遮断する構成とした場合、待機からの復帰時に前記安定用コンデンサへのチャージが行われる。従ってこの瞬間に多大な突入電流が流れることになり、このことは電圧変換手段の出力が突入に耐えられるよう、電源容量のマージン確保や耐突入電流の整流ダイオードなどの部品を使用しなければならないなど、コストアップの原因であった。
As a means for reducing this standby power, there is a method of providing a
以上のように、特許文献1及び2及び4に記載の空気調和機にあっては、待機時に負荷を遮断することから待機状態から復帰する際には電源より負荷に突入電流が流れ、特に負荷側に電源安定用としてコンデンサが挿入されていると多大な突入電流となる。多大な突入電流の発生はスイッチング電源の大きな負荷になるため本来不必要な電源容量の確保や多大な突入電流による破壊を発生させないよう、十分なディレーティングを確保した部品を必要とするため、部品、回路のコストを押し上げる結果となる課題を有していた。
As described above, in the air conditioners described in
また、特許文献3に記載の空気調和機にあってはマイクロコンピューターの中でも動作速度を任意に可変できるような特殊な機能を持ったものを採用する必要があるという課題を有していた。
In addition, the air conditioner described in
一方、ここで定義する待機状態とはリモコン等から空気調和機への停止命令が確定した後、完全に停止となった状態を示すが、前記以外でも暖房のディアイス時やONタイマー設定時など空気調和機としては機能しているがファンモーターは停止している状態は待機時の処理は行わないため、ファンモーターによる内部損失は常時存在するという課題を有していた。 On the other hand, the standby state defined here refers to a state where the air conditioner has been completely stopped after the stop command from the remote control etc. has been confirmed. When the fan motor is functioning as a harmony machine but the fan motor is stopped, processing during standby is not performed, and thus there is a problem that internal loss due to the fan motor always exists.
また、ファンモーターを制御している専用ICは制御電源が遮断されると、不定の状態つまり負荷の駆動回路が制御不能となる可能性があり、ファンモーターが回転している最中は慣性で回転中であっても、巻き線の誘起電圧や還流電流がICの負荷駆動素子に印加されている最中では素子の破壊につながる可能性があるといった課題を有していた。 Also, the dedicated IC that controls the fan motor may become indeterminate, that is, the load drive circuit may become uncontrollable if the control power supply is cut off, and it is inertial while the fan motor is rotating. Even during rotation, there is a problem that the induced voltage of the winding or the reflux current may be destroyed while being applied to the load driving element of the IC.
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、待機からの復帰時に多大な突入電流を発生させず、かつ簡単な構成によりマイクロコンピューターによる電力損失をも削減し、特殊な機能を持った部品を採用することなくまた、不必要なコストを回路、部品にかけずに電力を低減する省エネの空気調和機を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and does not generate a large inrush current when returning from standby, and also reduces power loss due to a microcomputer with a simple configuration. The purpose is to provide an energy-saving air conditioner that reduces power without using parts with special functions and without applying unnecessary costs to circuits and parts.
上記目的を達成するために、本発明は、商用電源の交流電圧を整流した高圧直流電圧から少なくとも一つの低圧出力電圧に変換する電圧変換手段と、前記電圧変換手段から出力された直流電圧を制御電源として動作し、前記高圧直流をスイッチングしてモーター巻き線に印加することでモーターの回転数が制御されるファンモーターと、前記モーター制御電源電圧を可変する可変手段と、運転開始指令を受け取って前記モーターに回転数指令を出力するとともに、前記可変手段に可変幅信号を入力してモーターへの制御電源電圧を可変するマイクロコンピューターを核とする制御部を備え、待機条件以外においてもファンモーター停止条件を満足する場合にはファンモーターの制御電源電圧を低下させる構成としたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention controls voltage conversion means for converting a high-voltage DC voltage obtained by rectifying an AC voltage of a commercial power supply into at least one low-voltage output voltage, and controls the DC voltage output from the voltage conversion means. A fan motor that operates as a power source, controls the high-speed direct current and applies it to the motor winding to control the rotation speed of the motor, variable means that varies the motor control power supply voltage, and receives an operation start command Provided with a control unit based on a microcomputer that outputs a rotation speed command to the motor and inputs a variable width signal to the variable means to vary the control power supply voltage to the motor, and stops the fan motor even in other than standby conditions If the condition is satisfied, the control power supply voltage of the fan motor is reduced.
本発明の空気調和機は、待機状態から復帰時に多大な突入電流を発生させない構成により、特殊な機能を持った部品を採用することなくまた、不必要なコストを回路、部品にかけずに待機電力およびアクチュエーター停止時の電力を低減することができる。 The air conditioner of the present invention has a configuration that does not generate a large inrush current when returning from the standby state, so that standby power can be used without using parts with special functions and without applying unnecessary costs to circuits and parts. In addition, electric power when the actuator is stopped can be reduced.
第1の発明は、商用電源の交流電圧を整流した高圧直流電圧から少なくとも一つの低圧出力電圧に変換する電圧変換手段と、前記電圧変換手段から出力された直流電圧を制御電源として動作し、前記高圧直流をスイッチングしてモーター巻き線に印加することでモーターの回転数が制御されるファンモーターと、前記モーター制御電源電圧を可変する可変手段と、運転開始指令を受け取って前記モーターに回転数指令を出力するとともに、前記可変手段に可変幅信号を入力してモーターへの制御電源電圧を可変するマイクロコンピューターを核とする制御部を備え、待機条件以外においてもファンモーター停止条件を満足する場合にはファンモーターの制御電源電圧を低下させる構成としたことにより待機からの復帰時に発生する多大な突入電流を低減することができるとともに、待機中でなくともファンモーターが停止している条件であれば消費電力を低減することができる。 The first invention operates as voltage control means for converting a high voltage DC voltage obtained by rectifying an AC voltage of a commercial power source into at least one low voltage output voltage, and the DC voltage output from the voltage conversion means as a control power source, A fan motor that controls the motor speed by switching high-voltage direct current and applying it to the motor winding, a variable means that varies the motor control power supply voltage, and an operation start command that receives the operation start command. And a control unit having a microcomputer as a core for changing the control power supply voltage to the motor by inputting a variable width signal to the variable means and satisfying the fan motor stop condition other than the standby condition. Is a configuration that lowers the control power supply voltage of the fan motor, resulting in a large rush that occurs when returning from standby It is possible to reduce the flow, it is possible to reduce the power consumption as long as conditions that the fan motor is stopped without waiting.
また、第2の発明はファンモーターの回転数を常時監視する回転数検知手段を備え、ファンモーターの停止指示直後の完成による回転継続時は制御電源を低下させないことによりファンモーター制御ICが破壊することを防止することができる。 Further, the second invention is provided with a rotation speed detecting means for constantly monitoring the rotation speed of the fan motor, and the fan motor control IC is destroyed by not lowering the control power supply when the rotation continues due to completion immediately after the instruction to stop the fan motor. This can be prevented.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における空気調和機の概略構成図、図2(a)は制御電圧回路の詳細図、(b)はその特性図である。
(Embodiment 1)
1 is a schematic configuration diagram of an air conditioner according to
商用電源の交流電圧を整流した高圧直流電圧から少なくとも一つの低圧出力電圧に変換
する電圧変換手段2と前記電圧変換手段から出力された低圧直流電圧を制御電源として動作し、前記高圧直流をスイッチングしてモーター巻き線に印加することでモーターの回転数を制御するPWM駆動部5を有するファンモーター6と、前記モーター制御電源電圧を可変する可変手段7と、運転開始指令を受け取って前記モーターに回転数指令を出力するとともに、前記可変手段に可変幅信号を入力してモーターへの制御電源電圧を可変するマイクロコンピューターを核とする制御部8による構成において、電圧変換手段2により出力された低圧直流電圧を前記可変手段7により通常動作時にはPWM制御部3が稼動するに必要な電圧V2に変換して前記PWM制御部3に印加し、待機時にはPWM制御部3が消費する電力を最低レベルV1に保持するとともに、電源安定用に設けた容量に0Vよりも高い低電圧を充電しておくことにより待機からの復帰時に前記容量へのチャージにより発生する突入電流を抑制することで電圧変換手段であるスイッチング電源の出力容量を不要に増加させたり、過大な電力に耐えるような、部品をオーバースペックで使用するなど不要なコストアップを避けることができる。
A voltage conversion means 2 for converting a high-voltage DC voltage obtained by rectifying an AC voltage of a commercial power supply into at least one low-voltage output voltage, and a low-voltage DC voltage output from the voltage conversion means are operated as a control power supply, and the high-voltage DC is switched. A
一例として、V2=20Vの場合、V1は0.2V〜2V程度の電圧が待機時の消費電力低減と待機からの復帰時の突入電流の抑制を両立することができる制御電源電圧の範囲となる。この値は使用するモーター駆動ICの種類等によって異なる。 As an example, when V2 = 20V, V1 is in the range of a control power supply voltage in which a voltage of about 0.2V to 2V can achieve both power consumption reduction during standby and suppression of inrush current during return from standby. . This value varies depending on the type of motor driving IC used.
一般的に容量成分として電解コンデンサが使用されるが、電解コンデンサは0Vから電圧を印加すると内部インピーダンスはほぼゼロとなるため多大な充電電流が突入電流として発生するが、若干でも充電状態にあると内部インピーダンスは一定の高さとなり充電電流はゆるやかな上昇となるため過大な突入電流は発生しない。 In general, an electrolytic capacitor is used as a capacitance component. However, when the voltage is applied from 0V, the internal impedance becomes almost zero, so a large charging current is generated as an inrush current. Since the internal impedance is constant and the charging current rises slowly, an excessive inrush current does not occur.
電圧可変の方法としては可変手段にパルス波形成型回路を設け、待機時にはマイクロコンピューターから狭いパルスを出力、待機から復帰したときには100%のパルスを出力し、前記パルス波形成型回路から構成した電圧可変手段によりパルス幅に応じた電圧を生成する構成が考えられる。 As a voltage variable method, a pulse waveform shaping circuit is provided in the variable means, a narrow pulse is output from the microcomputer during standby, and a 100% pulse is output when returning from standby, and the voltage variable means configured from the pulse waveform shaping circuit. Thus, a configuration for generating a voltage according to the pulse width is conceivable.
このような構成においてすべてのアクチュエーターが停止している待機状態では、上記制御によりファンモーターの制御電源を低下させ電力を低減することができるが、空気調和機においてはONタイマー設定や暖房ディアイス時のように何らかの機能は動作しているがファンモーターは停止しているといった中途半端な状態が存在する。このような状態においては機能していないアクチュエーターにも常時電力を消費させているという無駄がある。そこで本発明では、待機条件以外においてもファンモーター停止条件を満足する場合にはファンモーターの制御電源電圧を低下させる制御とした。このことにより不必要な電力消費を低減することができる。 In the standby state in which all the actuators are stopped in such a configuration, the control power of the fan motor can be reduced by the above control to reduce the power. However, in the air conditioner, the ON timer setting and the heating deice Thus, there is a halfway state in which some functions are operating but the fan motor is stopped. In such a state, there is a waste that the non-functioning actuator is always consuming power. Therefore, in the present invention, the control power supply voltage of the fan motor is reduced when the fan motor stop condition is satisfied even in a condition other than the standby condition. This can reduce unnecessary power consumption.
(実施の形態2)
図3は本発明の実施の形態2における空気調和機の概略構成図である。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an air conditioner according to
本実施の形態2では、ファンモーターの回転数を検知する回転数検知手段9によりファンモーターの動作状態を監視し、ファンモーター停止条件達成時においても慣性で回転を継続するファンモーターの挙動を検知し、回転が継続している間はファンモーターの制御電源を低下させない制御とした。このことにより、回転中に制御電源が低下し制御ICが不定状態におちいり、慣性による回転継続中にドライブ素子に還流される電流やモーター巻き線に誘起されやはりドライブ素子に印加される高圧により制御ICが破壊に至ることを防止することができる。 In the second embodiment, the operation state of the fan motor is monitored by the rotation speed detection means 9 that detects the rotation speed of the fan motor, and the behavior of the fan motor that continues to rotate even when the fan motor stop condition is achieved is detected. However, control was performed so as not to lower the control power of the fan motor while the rotation continued. As a result, the control power supply drops during rotation, the control IC falls into an indeterminate state, and is controlled by the current that flows back to the drive element and the high voltage applied to the drive element while it continues to rotate due to inertia. It is possible to prevent the IC from being destroyed.
本発明にかかる空気調和機は、空気清浄機あるいは空気清浄装置または換気装置を具備
した空気調和機にも適用できる。
The air conditioner according to the present invention can also be applied to an air conditioner equipped with an air purifier, an air purifier, or a ventilator.
1 整流器
2 電圧変換手段
3 PWM制御部
4 モーター駆動部
5 PWM駆動部
6 ファンモーター
7 可変手段
8 制御部
9 回転数検知手段
DESCRIPTION OF
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010020053A JP2011158169A (en) | 2010-02-01 | 2010-02-01 | Air-conditioner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010020053A JP2011158169A (en) | 2010-02-01 | 2010-02-01 | Air-conditioner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011158169A true JP2011158169A (en) | 2011-08-18 |
Family
ID=44590269
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010020053A Withdrawn JP2011158169A (en) | 2010-02-01 | 2010-02-01 | Air-conditioner |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011158169A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105823174A (en) * | 2016-03-23 | 2016-08-03 | 北京小米移动软件有限公司 | Control method and device for air purifier |
-
2010
- 2010-02-01 JP JP2010020053A patent/JP2011158169A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105823174A (en) * | 2016-03-23 | 2016-08-03 | 北京小米移动软件有限公司 | Control method and device for air purifier |
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