JP2012244863A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＲＤを使用したダイオードブリッジ形の整流回路を有する空気調和機において、ＦＲＤと直列にヒューズを追加することで、インバータ負荷ショート時の大電流が流れ込んだ場合であっても、安全に電子制御装置を停止させることができ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、直流電圧を指令値に応じて昇圧を行いながら交流電源の入力電圧波形と入力電流波形を一致させるＰＦＣ回路と、短絡および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、直流電圧により駆動する負荷とを備え、整流用ダイオードにディスクリートタイプのダイオードを用い、整流用ダイオードに直列にヒューズを接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、力率改善手段を有する空気調和機に関するものである。

従来から、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からなる整流回路と、整流回路によって生成される直流電圧を指令値に応じて昇圧を行いながら交流電源の入力電圧波形と入力電流波形を一致させるＰＦＣ回路を有する空気調和機において、インバータ負荷のショートなどで大電流が整流回路へ流れ込み部品を破壊することを防止するために、整流用のダイオードは溶断電流の高いダイオードブリッジを採用することが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

図３は、従来の電源回路の構成図である。図３に示すように、従来の電源回路は、交流電源１０１、充電用リレー１０２、整流用ダイオード１０３〜１０７、平滑用コンデンサ１０９、圧縮機等の負荷１１０、ＰＦＣ回路１１２で構成されている。

特開２０００−１４１９３号公報

しかしながら、一般的に、ダイオードブリッジの逆回復時間は遅く、高速スイッチングを行うＰＦＣ回路の逆回復電流を抑制することができず、ノイズレベルを減衰することができないため、ノイズ除去のために高価なフェライトコア等を追加することになる。

そこで、低ノイズおよび高効率化を実現するために、整流用ダイオードに逆回復時間の早いＦＲＤのようなディスクリートタイプのダイオードを使用して整流回路を構成するという方法が考えられるが、ディスクリートタイプのＦＲＤは構造上、内部ボンディングワイヤーの溶断電流が低く、インバータ負荷のショートなどで大電流がＦＲＤに流れ込むと、ボンディングワイヤーが溶断し、ＦＲＤが激しく破壊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、ＦＲＤを使用したダイオードブリッジ形の整流回路を有する空気調和機において、ＦＲＤと直列にヒューズを追加することで、インバータ負荷ショート時の大電流が流れ込んだ場合であっても、安全に電子制御装置を停止させ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。

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、直流電圧を指令値に応じて昇圧を行いながら交流電源の入力電圧波形と入力電流波形を一致させるＰＦＣ回路と、短絡および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、直流電圧により駆動する圧縮機と、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、圧縮機を停止させ、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、かつ、圧縮機の高低圧差が設定値以下になった場合に、充電用リレーを短絡し、その後、圧縮機の動作を開始することにより、瞬時
停電復帰のコンデンサ充電時に大きな突入電流を流さないようにし、溶断電流値の小さいヒューズを溶断させずに、さらに圧縮機の高低圧差が小さいため、圧縮機の起動をスムーズに行え、安全に空気調和機を運転することが可能となる。

また、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、直流電圧を指令値に応じて昇圧を行いながら交流電源の入力電圧波形と入力電流波形を一致させるＰＦＣ回路と、短絡および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、直流電圧により駆動する圧縮機と、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、圧縮機を停止させ、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、かつ、圧縮機の冷媒の不均等検出手段によって得られた数値が設定値以下になった場合に、充電用リレーを短絡し、その後、圧縮機の動作を開始することにより、圧縮機の冷媒不均等による圧縮機起動の不安定さを改善し、溶断電流値の小さいヒューズを溶断させずに、安全に空気調和機を運転することが可能となる。

本発明は、ＦＲＤと直列にヒューズを追加することで、インバータ負荷ショート時の大電流が流れ込んだ場合であっても、安全に電子制御装置を停止させることができ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 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、直流電圧を指令値に応じて昇圧を行いながら交流電源の入力電圧波形と入力電流波形を一致させるＰＦＣ回路と、短絡および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、直流電圧により駆動する圧縮機と、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、圧縮機を停止させ、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、かつ、圧縮機の高低圧差が設定値以下になった場合に、充電用リレーを短絡し、その後、圧縮機の動作を開始することにより、瞬時停電復帰のコンデンサ充電時に大きな突入電流を流さないようにし、溶断電流値の小さいヒューズを溶断させずに、さらに圧縮機の高低圧差が小さいため、圧縮機の起動をスムーズに行え、安全に空気調和機を運転することが可能となる。

第２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、直流電圧を指令値に応じて昇圧を行いながら交流電源の入力電圧波形と入力電流波形を一致させるＰＦＣ回路と、短絡および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、直流電圧により駆動する圧縮機と、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、圧縮機を停止させ、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、かつ、圧縮機の冷媒の不均等検出手段によって得られた数値が設定値以下になった場合に、充電用リレーを短絡し、その後、圧縮機の動作を開始することにより、圧縮機の冷媒不均等による圧縮機起動の不安定さを改善し、溶断電流値の小さいヒューズ
を溶断させずに、安全に空気調和機を運転することが可能となる。

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３〜６によって直流電圧に整流し、平滑用コンデンサ９によって直流電圧を平滑する。また、ＰＦＣ回路１２を有する。

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１０を駆動する。

また、整流用ダイオード３と５には、ＰＦＣ回路１２のスイッチングノイズ低減用に逆回復時間の早いディスクリートタイプのファーストリカバリーダイオード（以下、ＦＲＤ）を使用し、整流回路内にはＦＲＤと直列にＦＲＤのボンディングワイヤーの溶断電流より低い溶断電流のヒューズ７およびヒューズ８が取り付けられている。また、整流用ダイオード４と６には、一般的なダイオードが用いられている。

そして、負荷１０が何らかの原因で破壊し、短絡状態になった場合、大電流が整流回路側に流れ込むことになる。しかし、溶断電流値が低いヒューズ７や８がＦＲＤのボンディングワイヤーが溶断するよりも早く溶断するため、ＦＲＤの破壊による発煙・発火を防止し、安全に電子制御装置を停止させることを可能とする。

図２は実施の形態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。なお、本実施の形態における電圧検知手段は、制御部１１がその機能を兼ねている。

交流電源が何らかの理由により、瞬時停電することは日常想定される出来事である。しかしながら、このような瞬時停電から復帰する時は、平滑用コンデンサ９に充電電圧が少ないため、平滑コンデンサを充電するために大きな突入電流が流れ込むことになる。

ところが、ヒューズ７およびヒューズ８は溶断電流値の低いものを選定しており、この突入電流により溶断する可能性がある。ヒューズが溶断すると電子制御装置は起動せず、空気調和機は運転することができない。

そこで、短絡および開放の切り替えが可能な充電用リレー２を、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１０を停止し、負荷が停止した後で開放し、ＤＣ電圧が設定値以上になると短絡する構成としている。

まず、図２において、電圧検知手段を備えた制御部によりＤＣ電圧を検出し(Ｓ２１) が、設定値以下かどうか判定（Ｓ２２）し、設定値以下でないと判定された場合には動作を継続する。

そして、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１０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充電用リレー２を開放（Ｓ２５）し、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１０を停止（Ｓ２４）し、負荷１０が停止した後で充電用リレー２を開放（Ｓ２５）する。

また、充電用リレー２を開放（Ｓ２５）した後、ＤＣ電圧検知を備えた制御部１１により検知されたＤＣ電圧（Ｓ２６）が、設定値以上であり、かつ、負荷１０が停止してから所定時間以上が経過しているかどうかを判定（Ｓ２７）し、条件を満たさない場合は、充電用リレーを開放した状態を継続する。

また、Ｓ２７において条件を満足する場合、すなわちＤＣ電圧が設定値以上であり、かつ負荷１０の停止から所定時間以上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２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１０が駆動中か判定（Ｓ２３）時に、駆動中であると判定された場合には、負荷１０を駆動する（Ｓ２９）構成としている。

このことにより、瞬停復帰後に前記充電用リレー２が開放の状態で負荷１０が復帰し駆動することで負荷１０が消費する電力を賄うための大電流が整流回路に流れることを防ぎ、ＦＲＤ保護用のヒューズの溶断防止することが可能となる。

さらに、負荷１０が停止してから所定時間以上が経過しているかどうかの判定を、Ｓ２７に代えて、圧縮機の高低圧差が設定値以下（Ｓ２７ａ）とすることで、圧縮機起動をスムーズにすることができる。

また、負荷１０が停止してから所定時間以上が経過しているかどうかの判定を、Ｓ２７に代えて、圧縮機の冷媒不均等検出手段１３から得られた数値が設定値以下（Ｓ２７ｂ）とすることで、圧縮機起動の不安定さを改善することが可能となる。

本発明は、ダイオードブリッジ方式の整流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 充電用リレー
３ 整流用ダイオード
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 ヒューズ
８ ヒューズ
９ 平滑用コンデンサ
１０ 負荷
１１ 制御部
１２ ＰＦＣ回路

Claims (2)

1. 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、前記直流電圧を指令値に応じて昇圧を行いながら交流電源の入力電圧波形と入力電流波形を一致させるＰＦＣ回路と、短絡および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、前記直流電圧により駆動する圧縮機と、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、前記圧縮機を停止させ、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、かつ、前記圧縮機の高低圧差が設定値以下になった場合に、前記充電用リレーを短絡し、その後、前記圧縮機の動作を開始することを特徴とする空気調和機。
2. 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、前記直流電圧を指令値に応じて昇圧を行いながら交流電源の入力電圧波形と入力電流波形を一致させるＰＦＣ回路と、短絡および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、前記直流電圧により駆動する圧縮機と、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、前記圧縮機を停止させ、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、かつ、前記圧縮機の冷媒の不均等検出手段によって得られた数値が設定値以下になった場合に、前記充電用リレーを短絡し、その後、前記圧縮機の動作を開始することを特徴とする空気調和機。

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