JP2012110183A

JP2012110183A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2012110183A
Application number: JP2010258692A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Niwa; 守丹羽; Eiji Goto; 英二後藤
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2012-06-07
Anticipated expiration: 2030-11-19
Also published as: JP5793645B2

Abstract

【課題】突入電流抑制回路を有する空気調和機において、ＤＣ電圧の充電不足による空気調和機の停止や、限流抵抗の焼損を防止する空気調和機を提供すること。
【解決手段】本発明の空気調和機は、交流電源の電圧を直流電圧に整流する整流用ダイオードと、平滑用コンデンサと、平滑用コンデンサの初期充電時の突入電流を限流する限流抵抗と、限流抵抗に並列接続して短絡と開放の切り替えが可能な充電用リレーと、充電用リレーの短絡と開放の切り替えを制御する制御部と、直流電圧をインバータ制御により駆動する負荷と、平滑用コンデンサによって平滑された直流電圧を検知する電圧検知手段とを備え、電圧検知手段で検知する電圧が設定値まで降下した場合には、負荷を停止させ、その後、充電用リレーを開放する。
【選択図】図１

Description

本発明は、突入電流抑制回路を有する空気調和機に関するものである。

従来の空気調和機において、交流電源の電圧を直流電圧に整流するコンバータ装置では、起動時の平滑用コンデンサの初期充電時の大きな突入電流により、整流用ダイオード等の整流回路が破損することを防止するために、充電回路に限流抵抗と短絡／開放の切り替えが可能な充電用リレーとを並列接続し、起動時は充電用リレーを開放することで限流抵抗を介して平滑用コンデンサを充電して整流回路が破損することを防止し、平滑用コンデンサに十分なＤＣ電圧が充電されて突入電流による整流回路破損の恐れがなくなったら充電用リレーを短絡し、通常の運転を行うようにしていた。

図５は、従来のコンバータ装置の構成図である。図５に示すように、従来のコンバータ装置は、交流電源１０１、限流抵抗１０２、充電用リレー１０３、整流用ダイオード４〜７、平滑用コンデンサ１０８、圧縮機等の負荷１０９で構成されている。

また、電源の瞬時停電や瞬時低電圧（以下、瞬停）が発生した場合は、ＤＣ電圧が平滑用コンデンサ１０８と、平滑用コンデンサ１０８に充電されたＤＣ電圧をインバータ制御により駆動する圧縮機やファンモータ等の負荷１０９による時定数で放電することから、ＤＣ電圧を検出し、ＤＣ電圧が所定の値まで下がると、充電用リレーを開放することで、瞬停復帰時に限流抵抗を介さずに大きな突入電流が流れることを防止していた。

また、ＤＣ電圧の絶対値ではなく、設定された差分値を検出することにより、差分値が大きい場合に充電用リレーを開放することで、大きな突入電流が流れることを防止していた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−７４８８４号公報

しかしながら、ＤＣ電圧を用いて圧縮機やファンモータ等の負荷を駆動するインバータを搭載した空気調和機において、負荷が駆動している状態で充電用リレーを開放し、電源電圧が瞬停復帰した場合に、負荷の消費電力を賄うために限流抵抗に大電流が流れることとなり、ＤＣ電圧の充電不足による空気調和機の停止や、限流抵抗の焼損が発生してしまう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、突入電流抑制回路を有する空気調和機において、ＤＣ電圧の充電不足による空気調和機の停止や、限流抵抗の焼損を防止する空気調和機を提供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、本発明の空気調和機は、交流電源の電圧を直流電圧に整流する整流用ダイオードと、平滑用コンデンサと、平滑用コンデンサの初期充電時の突入電流を限流する限流抵抗と、限流抵抗に並列接続して短絡と開放の切り替えが可能な充電用リレーと、充電用リレーの短絡と開放の切り替えを制御する制御部と、直流電圧を
インバータ制御により駆動する負荷と、平滑用コンデンサによって平滑された直流電圧を検知する電圧検知手段とを備え、電圧検知手段で検知する電圧が設定値まで降下した場合には、負荷を停止させ、その後、充電用リレーを開放することにより、充電用リレー開放時における限流抵抗を焼損させることなく、または限流抵抗を介して平滑コンデンサに充電することにより生じる充電不足による運転停止を発生させることなく、瞬停復帰時の突入電流を抑制し、さらに再起動時における冷凍サイクルの不均衡も防止することで、安定した空気調和機の起動を可能とする。

本発明は、突入電流抑制回路を有する空気調和機において、ＤＣ電圧の充電不足による空気調和機の停止や、限流抵抗の焼損を防止する空気調和機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の電源回路の構成図同実施の形態１における制御のフロー図本発明の実施の形態２における制御のフロー図本発明の実施の形態３における制御のフロー図従来の空気調和機の電源回路の構成図

第１の発明の空気調和機は、交流電源の電圧を直流電圧に整流する整流用ダイオードと、平滑用コンデンサと、平滑用コンデンサの初期充電時の突入電流を限流する限流抵抗と、限流抵抗に並列接続して短絡と開放の切り替えが可能な充電用リレーと、充電用リレーの短絡と開放の切り替えを制御する制御部と、直流電圧をインバータ制御により駆動する負荷と、平滑用コンデンサによって平滑された直流電圧を検知する電圧検知手段とを備え、電圧検知手段で検知する電圧が設定値まで降下した場合には、負荷を停止させ、その後、充電用リレーを開放することにより、充電用リレー開放時における限流抵抗を焼損させることなく、または限流抵抗を介して平滑コンデンサに充電することにより生じる充電不足による運転停止を発生させることなく、瞬停復帰時の突入電流を抑制し、さらに再起動時における冷凍サイクルの不均衡も防止することで、安定した空気調和機の起動を可能とする。

第２の発明の空気調和機は、特に第１の発明において、電圧検知手段で検知する電圧が設定値まで降下した場合に、負荷を停止させ、その後、充電用リレーを開放するとともに、電圧検知手段で検知する電圧が設定値以上まで上昇した場合には、充電用リレーを短絡し、その後、負荷の動作を開始することにより、充電用リレー開放時における限流抵抗を焼損させることなく、または限流抵抗を介して平滑コンデンサに充電することにより生じる充電不足による運転停止を発生させることなく、瞬停復帰時の突入電流を抑制することが可能となる。

第３の発明の空気調和機は、特に第１の発明において、電圧検知手段で検知する電圧が設定値まで降下した場合に、負荷を停止させ、その後、充電用リレーを開放するとともに、負荷を停止してから所定時間が経過し、かつ、電圧検知手段で検知する電圧が設定値以上まで上昇した場合には、充電用リレーを短絡し、その後、負荷の動作を開始することにより、充電用リレー開放時における限流抵抗を焼損させることなく、または限流抵抗を介して平滑コンデンサに充電することにより生じる充電不足による運転停止を発生させることなく、瞬停復帰時の突入電流を抑制し、さらに再起動時における冷凍サイクルの不均衡も防止することで、安定した空気調和機の起動を可能とする。

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、本発明の実施の形態１における空気調和機の電源回路の構成図である。

図１において、交流電源１の電圧を整流用ダイオード４〜７によって直流電圧に整流し、平滑用コンデンサ８によって前記直流電圧を平滑する。

そして、平滑された直流電圧（以下、ＤＣ電圧）をインバータ制御することにより、圧縮機やファンモータ等の負荷９を駆動する。

また、平滑用コンデンサ８の初期充電時の突入電流を限流するために、限流抵抗２と、限流抵抗２に並列接続する短絡および開放の切り替えが可能な充電用リレー３を充電回路に接続し、起動時は充電用リレー３を開放することで限流抵抗２を介して平滑用コンデンサ８を充電して整流回路が破損することを防止する。

また、平滑用コンデンサ８に十分なＤＣ電圧が充電されて、突入電流による整流回路破損の恐れがなくなったら、充電用リレー３を短絡し、通常の運転を行う。

そしてＤＣ電圧が設定値まで降下した場合に、圧縮機やファンモータ等の負荷９を停止し、負荷が停止した後で充電用のリレーを開放する構成としている。また、様々な制御を行う制御部１０を有する。

図２は本発明の実施の形態１における瞬停時の突入電流を抑制する制御のフロー図である。

まず、ＤＣ電圧の電圧検知手段（Ｓ２１）により検知されたＤＣ電圧が、設定値以下かどうか判定（Ｓ２２）し、ＤＣ電圧が設定値以下ではないと判定された場合には、圧縮機やファンモータなどの負荷の動作を継続する。なお、本実施の形態における電圧検知手段は、制御部１０がその機能を兼ねている。

そして、ＤＣ電圧が設定値以下であると判定された場合には、圧縮機やファンモータ等の負荷が駆動中かどうかを判定（Ｓ２３）し、駆動中でないと判定された場合には、制御部１０が充電用リレーを開放（Ｓ２５）する。

そして、負荷が駆動中であると判定された場合には、圧縮機やファンモータ等の負荷を停止（Ｓ２４）させ、さらに負荷９が停止した後で、制御部１０が充電用リレーを開放（Ｓ２５）する。

これにより、瞬停発生時に負荷９が駆動している状態で、平滑用コンデンサ８への充電電流抑制のため充電用リレー３を開放し、交流電源１が瞬停復帰した場合には、負荷９が消費する電力を賄うための大電流が、限流抵抗２に流れることを防ぎ、限流抵抗２を焼損させることを防止することが可能となる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における瞬停時の突入電流を抑制する制御のフロー図である。なお、本実施の形態２における電源回路の構成および制御フローの一部は、実施の形態１と同じであるので、実施の形態１と同じ符号を付して、その説明を省略する。

まず、図３において、負荷９が停止した後で、充電用リレーを開放（Ｓ２５）した後、
ＤＣ電圧を検知する電圧検知手段（Ｓ２６）により検知されたＤＣ電圧が、設定値以上かどうか判定（Ｓ２７）し、設定値以上でないと判定された場合には充電用リレーを開放した状態を継続する。

また、ＤＣ電圧が設定値以上であると判定された場合には、まず充電用リレー３を短絡（Ｓ２８）し、その後で、瞬停発生前の圧縮機やファンモータ等の負荷９が駆動中かどうかを判定（Ｓ２３）時に、駆動中であると判定された場合には、負荷９を駆動する（Ｓ２９）構成としている。

このことにより、瞬停復帰後に充電用リレー３が開放の状態で負荷９が復帰し駆動することで、負荷９が消費する電力を賄うための大電流が限流抵抗２に流れることを防ぎ、限流抵抗２を焼損させることを防止することが可能となる。

（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３における瞬停時の突入電流を抑制する制御のフロー図である。なお、本実施の形態３における電源回路の構成および制御フローの一部は、実施の形態１および２と同じであるので、実施の形態１および２と同じ符号を付して、その説明を省略する。

図４において、負荷９が停止した後で充電用リレーを開放（Ｓ２５）し、ＤＣ電圧を検知する電圧検知手段（Ｓ２６）により検知されたＤＣ電圧が、設定値以上であり、かつ負荷９が停止してから設定値以上の時間が経過しているかどうかを判定（Ｓ３７）する。

そして、ＤＣ電圧が設定値以上でないと判定された場合、またはＤＣ電圧が設定値以上であるが負荷停止から設定値以上の時間が経過していないと判定された場合には、充電用リレー３を開放した状態を継続する。

また、ＤＣ電圧が設定値以上であり、かつ負荷９が停止してから所定時間が経過していると判定された場合には、まず充電用リレー３を短絡（Ｓ２８）し、その後で、瞬停発生前の圧縮機やファンモータ等の負荷９が駆動中かどうかを判定（Ｓ２３）時に、負荷９が駆動中であると判定された場合には、負荷９を駆動する（Ｓ２９）構成としている。

このことにより、瞬停復帰後に充電用リレー３が開放の状態で負荷９が復帰し駆動することで、負荷９が消費する電力を賄うための大電流が限流抵抗２に流れることを防ぎ、限流抵抗２を焼損させることを防止することが可能となるとともに、圧縮機や室外ファンモータといった負荷９が停止することによる再起動時の冷凍サイクルの不均衡も防ぎ、安定した空気調和機の起動を可能とする。

本発明は、突入電流抑制回路を有する全ての空気調和機に適用できる。

１交流電源
２限流抵抗
３充電用リレー
４整流用ダイオード
５整流用ダイオード
６整流用ダイオード
７整流用ダイオード
８平滑用コンデンサ
９負荷
１０制御部

Claims

交流電源の電圧を直流電圧に整流する整流用ダイオードと、平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサの初期充電時の突入電流を限流する限流抵抗と、前記限流抵抗に並列接続して短絡と開放の切り替えが可能な充電用リレーと、前記充電用リレーの短絡と開放の切り替えを制御する制御部と、直流電圧をインバータ制御により駆動する負荷と、前記平滑用コンデンサによって平滑された直流電圧を検知する電圧検知手段とを備え、前記電圧検知手段で検知する電圧が設定値まで降下した場合には、前記負荷を停止させ、その後、前記充電用リレーを開放することを特徴とした空気調和機。
前記電圧検知手段で検知する電圧が設定値まで降下した場合に、前記負荷を停止させ、その後、前記充電用リレーを開放するとともに、前記電圧検知手段で検知する電圧が設定値以上まで上昇した場合には、前記充電用リレーを短絡し、その後、前記負荷の動作を開始することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
前記電圧検知手段で検知する電圧が設定値まで降下した場合に、前記負荷を停止させ、その後、前記充電用リレーを開放するとともに、前記負荷を停止してから所定時間が経過し、かつ、前記電圧検知手段で検知する電圧が設定値以上まで上昇した場合には、前記充電用リレーを短絡し、その後、前記負荷の動作を開始することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。