JP2015057003A - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】整流回路14cとインバータ回路とを接続する2本の直流電源線LH,LL間に設けられ、クランプコンデンサ14f3を含むクランプ回路14fを有する第1室外側電源回路14と、室内側電源回路22と、室内側電源回路22から電力が供給される室内側制御回路23と、室内側制御回路23によってオンオフ制御されるスイッチK2Rと、クランプコンデンサ14f3を電圧平滑用として用いる第2室外側電源回路12と、直流電源線LH,LLを含むとともにスイッチK2Rによって断接され、第2室外側電源回路12の起動のためにクランプコンデンサ14f3を充電する充電電路P1とを備え、充電電路P1には、2本の直流電源線LH,LLが短絡したときの過電流を制限する保護手段26が設けられる。
【選択図】図2
Description
前記交流電源から電力が供給されて起動する室内側電源回路と、
前記室内側電源回路から電力が供給される室内側制御回路と、
前記室内側制御回路によってオンオフ制御されるスイッチと、
前記クランプコンデンサを電圧平滑用として用いる第2室外側電源回路と、
前記直流電源線を含むとともに、前記スイッチによって断接され、かつ前記第2室外側電源回路を起動させるために前記クランプコンデンサを充電する充電電路と、を備え、
前記充電電路には、前記2本の直流電源線が短絡したときの過電流を制限する保護手段が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、2本の直流電源線に短絡が生じ、充電電路に過電流が流れたとしても、PTCサーミスタが昇温することによって抵抗値が増大し、当該過電流を好適に制限することができる。
〔全体構成〕
図1は、本発明の一実施の形態に係る空気調和装置1の電装系統のブロック図である。
この空気調和装置1は、運転停止中に室外機10への電力供給を遮断することができる空気調和装置である。空気調和装置1は、図1に示されるように、室外機10、室内機20、及びリモートコントローラ30を備えている。
室外機10は、電装系統として、第1室外側電源回路14、第2室外側電源回路12、室外機伝送回路11、室外側制御回路13、リレーK13R,K14R,K15Rを備えている。
第1室外側電源回路14は、交流電源40から受電した3相交流を直流に変換し、インバータ回路や室外ファンモータに供給する。インバータ回路は、入力された直流を所定の周波数及び電圧の交流に変換し、電動圧縮機のモータに交流電力を供給する。本実施の形態では、第1室外側電源回路14は、フィルタ回路14a、2つのメインリレー14b、ダイオードブリッジ回路(整流回路)14c、リアクトル14d、コンデンサ14e、及びクランプ回路14f等を備えている。
第2室外側電源回路12は、第1,第2直流電源線LH,LLから直流を受けて所定電圧の直流に変換し、室外側制御回路13に供給する。本実施の形態の第2室外側電源回路12は、クランプ回路14fを構成するクランプコンデンサ14f3と、スイッチング電源12cとを備えている。すなわち、第2室外側電源回路12は、クランプ回路14fのクランプコンデンサ14f3を利用してダイオードブリッジ回路14cの出力を平滑化し、スイッチング電源12cに入力する。スイッチング電源12cは、例えばDC−DCコンバータで構成され、入力された直流を所定の電圧(例えば、5V)に変換して室外側制御回路13に出力する。このようにクランプ回路14fのクランプコンデンサ14f3を第2室外側電源回路12の平滑コンデンサとして用いることによって回路構成を簡素化することができ、製造コストの低減を図ることができる。
室外機伝送回路11は、室内機伝送回路21との間で信号の通信を行う。この通信では、信号線Sと共通線Nとの間の電位差に基づいて、ハイレベル及びローレベルの2値のデジタル信号の通信を行う。室外機伝送回路11内の通信回路(図示は省略)は、一端が共通線Nに接続され、通信回路の他端はリレーK14Rを介して信号線Sに接続されている。
リレーK13Rは、第2室外側電源回路12への交流供給の経路を切り替えるリレーである。リレーK13Rは、いわゆるC接点リレーで構成されている。詳しくは、リレーK13Rは、2つの固定接点と、ひとつの可動接点を有し、リレーK13Rのコイルに通電されていない場合は、一方の固定接点(ノーマルクローズ接点とよぶ)と可動接点とが接続され、該コイルに通電されると、もう一方の固定接点(ノーマルオープン接点とよぶ)と可動接点とが接続される。リレーK13Rの切換え(コイルへの通電の有無)は、室外側制御回路13が制御する。
リレーK14Rは、信号線Sと室外機伝送回路11との接続及び非接続を切り替えるリレーである。リレーK14Rのオンオフは、室外側制御回路13が制御する。
リレーK15Rは、室外機伝送回路11への電力供給の有無を切り替えるリレーである。リレーK15Rをオンにすれば、交流電源40から室外機伝送回路11に電力供給され、リレーK15Rをオフにすれば、交流電源40から室外機伝送回路11への給電が断たれる。リレーK15Rのオンオフは、室外側制御回路13が制御する。
室外側制御回路13は、マイクロコンピュータと、それを動作させるプログラムを格納したメモリー等を含んでいる。室外側制御回路13は、例えば室外機伝送回路11が室内機伝送回路21から受信した信号に応じて電動圧縮機等の制御を行う他、室外機10の起動時の制御(後述)も行う。室外側制御回路13は、空気調和装置1がサスペンド状態(詳しくは後述)の場合には、電力供給が断たれて動作を停止する。
室内機20は、電装系統として、室内側電源回路22、室内機伝送回路21、室内側制御回路23、リレーK2R、及びダイオードD1等を備えている。
室内側電源回路22は、ダイオードブリッジ回路22b、平滑コンデンサ22c、及びスイッチング電源22dを備えている。室内側電源回路22は、電力配線L及び共通線Nを介して交流電源40から供給された交流を直流(例えば、5Vの直流)に変換し、室内側制御回路23に供給する。
室内機伝送回路21は、既述の通り、室外機伝送回路11との間で信号の通信を行う。この通信では、信号線Sと共通線Nとの間の電位差に基づいて、デジタル信号の通信を行うので、室内機伝送回路21の通信回路の一端は信号線Sに接続され、他端は共通線Nに接続されている。
リレーK2Rは、電力配線Lと信号線Sとを結ぶバイパス線25に設けられており、電力配線Lと信号線Sとの接続及び非接続を切り換えるスイッチとして機能する。すなわち、このリレーK2Rをオンにすれば、電力配線Lと信号線Sとが接続され、リレーK2Rをオフにすれば、電力配線Lと信号線Sとが切断される。リレーK2Rのオンオフは、室内側制御回路23が制御する。このリレーK2Rは、本発明におけるスイッチの一例であり、電力供給が遮断された室外機10に対して電力供給を開始する起動手段としての機能を有する。
ダイオードD1は、電力配線Lと信号線Sとを結ぶバイパス線25にリレーK2Rと直列に設けられている。具体的には、ダイオードD1は、アノードがバイパス線25と信号線Sとの接続ノードND1に接続され、カソードがリレーK2Rに接続されている。ダイオードD1は、室内機伝送回路21へ流入する方向の交流電流を阻止する機能を有する。
室内側制御回路23は、マイクロコンピュータと、それを動作させるプログラムを格納したメモリーを含んでいる。室内側制御回路23は、リモートコントローラ30からの指令を受けて、空気調和装置1の運転状態を制御する。室内側制御回路23は、リモートコントローラ30からの指令を受信するために、常に室内側電源回路22によって給電されている。
リモートコントローラ30は、ユーザーの操作を受け付けるとともに、ユーザーの操作に応じた信号を室内側制御回路23に送信する。ユーザーは、例えば、リモートコントローラ30のボタン操作により、空気調和装置1の運転開始、停止、設定温度調整などを行えるようになっている。リモートコントローラ30は、信号線で室内側制御回路23と結線されたいわゆるワイヤードリモコンとして構成してもよいし、赤外線や電波を用いて室内側制御回路23と通信を行う、いわゆるワイヤレスリモコンとして構成してもよい。
本実施の形態の空気調和装置1は、図5に示されるように、サスペンド状態、充電状態、ウエイト状態、及び運転状態の4つの状態を遷移する。そして、空気調和装置1の運転を開始する場合には、図5に実線矢印で示した順で、サスペンド状態から運転状態に遷移し、運転停止する場合には、同図に破線矢印で示した順で、運転状態からサスペンド状態に遷移するようになっている。
なお、以下において、待機電力とは「機器が非使用状態、若しくは何らかの入力(命令指示等)待ちの時に定常的に消費している電力」をいう。具体的に、空気調和装置1では、リモートコントローラ30の待ち受けのみを行うのに必要な電力が待機電力である。
サスペンド状態とは、室内機20には電力が供給され、室外機10には電力が供給されていない状態である。
本実施の形態のサスペンド状態は、一例として、空気調和装置1全体として消費電力が最小になる状態となっている。具体的に、本実施の形態のサスペンド状態では、室外機10は電力を受電してそれを室内機20へ供給はするが、室外機10内部の各回路や電動圧縮機などには電力が供給されていない状態である。このように、サスペンド状態では、室外機10の各回路への電力供給が断たれ、待機電力の低減を図ることができる。
充電状態とは、室外機10では、第2室外側電源回路12の平滑コンデンサ(クランプコンデンサ)14f3に充電される回路が形成され、室外機伝送回路11と室内機伝送回路21の間の信号伝送が開始されるまでの期間における状態をいう。このとき、室内機20の電力消費は、サスペンド状態と同様である。
ウエイト状態とは、運転開始時には前記充電状態を抜けた状態であり、運転停止時には運転状態(後述)から遷移する状態である。何れも、室外機10が、即時、運転状態(後述)へ移行可能な状態をいう。ウエイト状態では、室外機伝送回路11及び室外側制御回路13の動作も可能である。特に、運転停止時のウエイト状態は、電動圧縮機における冷媒圧力を均圧させるためや、運転開始と運転停止を繰り返すスケジュール運転が設定されている場合などのために設けられており、その時間は例えば10分である。なお、室内機20の電力消費はサスペンド状態と同様である。なお、図5において、ウエイト状態からサスペンド状態に戻った後は、リモートコントローラ30の操作による運転開始の指示等により、再び充電状態〜ウエイト状態への遷移がなされる。
運転状態とは、第1室外側電源回路14のメインリレー14bをオンにして、電動圧縮機や室外ファンが運転可能な状態、若しくは運転している状態をいう。いわゆる欠相通電やサーモオフ状態もこれにあたる。なお、室内機20では、室内ファン等が運転状態となり、電力消費は、上記の各状態よりも増える。
サスペンド状態における電装系統の状態を説明する。
図1において、サスペンド状態では、室外機10は、メインリレー14bがオフの状態であり、第1室外側電源回路14からインテリジェントパワーモジュールや室外ファンモータには電力が供給されていない。また、リレーK14R及びリレーK15Rもオフ状態である。そのため、室外機伝送回路11は、信号線Sとの接続が断たれるとともに、電力の供給も断たれている。また、室内側電源回路22における平滑コンデンサ22cは、交流電源40からの電力により充電され、スイッチング電源22dが立ち上がった状態となり、室内側制御回路23は、室内側電源回路22からの給電により起動した状態となる。
図2は、第2室外側電源回路12の平滑コンデンサ14f3に充電される回路が形成された時点の各リレーの状態を示す電装系統のブロック図である。
図2に示されるように、サスペンド状態においてからユーザーがリモートコントローラ30を操作して空気調和装置1の運転開始(例えば冷房運転の開始)を指示した場合等に、室内側制御回路23は、リレーK2Rをオン状態にする。そうすると、三相交流のR相から、電力配線L、バイパス線25上のリレーK2R及びダイオードD1、信号線S、リレーK13R、充電線27上の抵抗29、ダイオード28、PTCサーミスタ26、クランプ回路14f、リアクトル14d、ダイオードブリッジ回路14cを介してS相へ繋がる送電経路(図2に太線で示す第1充電電路P1)が形成される。これにより、平滑コンデンサ14f3を充電する回路が形成された状態になる。
図4は、ウエイト状態への移行完了後の各リレーの状態を示す電装系統のブロック図である。
図4に示されるように、室内機20において、室内側制御回路23は、リレーK2Rをオンにしてから所定の時間(少なくとも室外側制御回路13が起動するに十分な時間)が経過した後に、リレーK2Rをオフにする。これにより、信号線Sを信号の送受信に使用できるようになる。
以上により、空気調和装置1は、充電状態を抜け、即時運転状態へ移行可能な状態(すなわちウエイト状態)となる。
図4に示されるウエイト状態から運転状態へ移行する際には、室外側制御回路13は、2つのメインリレー14bをオンにする。これにより、第1室外側電源回路14によって、前記インテリジェントパワーモジュールや室外ファンモータに電力が供給されて、電動圧縮機などが運転状態になり、例えば冷房が行われる。
以上のように構成された空気調和装置1においては、例えば図2に示されるように、基板上の塵埃の付着等によって第1室外側電源回路14の第1、第2直流電源線LH,LLに短絡(PN(正負極間)短絡)SHが生じることがある。しかし、例えばサスペンド状態から充電状態に移行するときにこのような短絡が生じていると、リレーK2Rがオンされたときに、太線で示す充電電路P1が形成されるべきところが、クランプ回路14fを経由せずに短絡SHを介した状態(第1,第2直流電源線LH,LLと充電線27とが直接的に接続された状態)で形成されてしまう。この場合、充電電路P1上には、S相からR相への電流の流れを阻止するコンデンサ等の素子が存在しなくなるので、過電流が流れてしまう可能性がある。
例えば、リレーK2R、K14Rの代わりに半導体スイッチ(例えばトランジスタなど)を用いてもよい。
商用交流電源40には単相交流を用いてもよい。
12 :第2室外側電源回路
14 :第1室外側電源回路
14c :ダイオードブリッジ回路(整流回路)
14f :クランプ回路
14f3 :クランプコンデンサ
22 :室内側電源回路
23 :室内側制御回路
26 :PTCサーミスタ
40 :交流電源
LH :第1直流電源線
LL :第2直流電源線
P1 :第1充電電路
Claims (2)
- 交流電源(40)に接続される整流回路(14c)、2本の直流電源線(LH,LL)を介して前記整流回路(14c)に接続されるインバータ回路、及び、2本の直流電源線(LH,LL)の間に設けられた、クランプコンデンサ(14f3)を含むクランプ回路(14f)を有する第1室外側電源回路(14)と、
前記交流電源(40)から電力が供給されて起動する室内側電源回路(22)と、
前記室内側電源回路(22)から電力が供給される室内側制御回路(23)と、
前記室内側制御回路(23)によってオンオフ制御されるスイッチ(K2R)と、
前記クランプコンデンサ(14f3)を電圧平滑用として用いる第2室外側電源回路(12)と、
前記直流電源線(LH,LL)を含むとともに、前記スイッチ(K2R)によって断接され、かつ前記第2室外側電源回路(12)を起動させるために前記クランプコンデンサ(14f3)を充電する充電電路(P1)と、を備え、
前記充電電路(P1)には、前記2本の直流電源線(LH,LL)が短絡したときの過電流を制限する保護手段(26)が設けられていることを特徴とする空気調和装置。 - 前記保護手段(26)が、前記充電電路(P1)上を流れる過電流による昇温で抵抗値が増大するPTCサーミスタである、請求項1に記載の空気調和装置。
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