JP2016125737A - 空気調和装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変圧器の容量を抑える。
【解決手段】空気調和装置の制御装置（50）は、変圧器（52）の出力を整流して出力する整流回路（63）と、冷媒回路（20）における冷媒の流れを制御する電子膨張弁（36）と、整流回路（63）から電流が供給され、電子膨張弁（36）を駆動する膨張弁駆動回路（71）と、整流回路（63）から電流が供給され、空気調和装置における上記電子膨張弁（36）以外の機能を実現する機能回路（73）と、膨張弁駆動回路（71）及び機能回路（73）を制御するプロセッサ（66）とを有する。プロセッサ（66）は、膨張弁駆動回路（71）が電子膨張弁（36）を駆動する期間においては、機能回路（73）の消費電力を低下させる。
【選択図】図２

Description

本開示は、空気調和装置及びその制御装置に関する。

従来から、空気調和装置においては、負荷である各回路に電力を供給する変圧器が用いられている。例えば下記特許文献１には、いくつかの出力電圧のそれぞれに対応する２次側巻線が設けられた変圧器が記載されている。

特開２０１３−１４１３４４号公報

このような変圧器は、全ての回路が同時に動作する場合に必要な電力を供給することができるような容量を有している。しかし、膨張弁等の構成要素を電気的に制御するようになる毎に、変圧器の容量を増加させる必要があり、変圧器の大型化及びそのコスト増が問題となっている。

本発明は、空気調和装置における変圧器の容量を抑えることを目的とする。

本開示による第１の発明は、冷媒回路（20）を有する空気調和装置の制御装置（50）であって、交流を変圧して出力する変圧器（52）と、上記変圧器（52）の出力を整流して出力する整流回路（63）と、上記冷媒回路（20）における冷媒の流れを制御する電子膨張弁（36）と、上記整流回路（63）から電流が供給され、上記電子膨張弁（36）を駆動する膨張弁駆動回路（71）と、上記整流回路（63）から電流が供給され、上記空気調和装置における上記電子膨張弁（36）以外の機能を実現する機能回路（73）と、上記膨張弁駆動回路（71）及び上記機能回路（73）を制御するプロセッサ（66）とを有する。上記プロセッサ（66）は、上記膨張弁駆動回路（71）が上記電子膨張弁（36）を駆動する期間においては、上記機能回路（73）の消費電力を低下させる。

これによると、プロセッサ（66）は、膨張弁駆動回路（71）が電子膨張弁（36）を駆動する期間においては、機能回路（73）の消費電力を低下させる。制御装置（50）全体のピーク消費電力を抑えることができるので、変圧器（52）の容量を抑えることができる。

本開示による第２の発明は、第１の発明において、第１スイッチ（76）と、第２スイッチ（78）とを更に有する。上記膨張弁駆動回路（71）には上記第１スイッチ（76）を介して電流が供給される。上記機能回路（73）には上記第２スイッチ（78）を介して電流が供給される。上記プロセッサ（66）は、上記第２スイッチ（78）をオフにすることによって、上記機能回路（73）への電流供給を遮断する。

これによると、プロセッサ（66）は、第２スイッチ（78）をオフにすることによって、機能回路（73）への電流供給を遮断するので、容易に機能回路（73）の消費電力を低下させることができる。

本開示による第３の発明では、第２の発明において、上記機能回路（73）は、上記空気調和装置が有するヒータエレメント（84）に通電するための電磁接触器（82）を駆動する回路である。上記プロセッサ（66）は、上記第２スイッチ（78）をオフにすることによって、上記電磁接触器（82）に上記ヒータエレメント（84）への通電を停止させる。

これによると、プロセッサ（66）は、第２スイッチ（78）をオフにすることによって、電磁接触器（82）にヒータエレメント（84）への通電を停止させる。プロセッサ（66）は、電磁接触器（82）を駆動するため比較的消費電流が大きい機能回路（73）への電流供給を遮断することができ、その結果、ヒータエレメント（84）への通電を停止させることもできる。

本開示によれば、空気調和装置における変圧器の容量を抑えることができる。したがって、変圧器のコストを抑え、空気調和装置の低コスト化を図ることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る空気調和装置の例を示す構成図である。 図２は、図１の制御装置の構成例を示す回路図である。 図３は、図２のリレー及び図１のヒーターユニットに関する回路の例を示す回路図である。 図４は、消費電力の制御を行わない場合における制御の参考例を示すタイミングチャートである。 図５は、図２の空気調和装置（10）の制御装置（50）による制御の例を示すタイミングチャートである。

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。図面において同じ参照番号で示された構成要素は、同一の又は類似の構成要素である。

図１は、本発明の実施形態に係る空気調和装置（10）の例を示す構成図である。図１の空気調和装置（10）は、熱源側ユニットである室外ユニット（11）と、利用側ユニットである室内ユニット（13）とを有する。なお、室内ユニット（13）の台数は、１台に限定されるものではなく、複数であってもよい。

室外ユニット（11）内には、熱源側回路である室外回路（21）が設けられている。室内ユニット（13）内には、利用側回路である室内回路（22）が設けられている。この空気調和装置（10）は、室外回路（21）と室内回路（22）とを液側連絡配管（23）及びガス側連絡配管（24）で接続することによって構成されて蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を有している。

室外ユニット（11）の室外回路（21）には、圧縮機（30）、室外熱交換器（熱源側熱交換器）（34）、膨張弁（膨張機構）（36）及びアキュムレータ（35）が設けられている。室外回路（21）の一端には、液側連絡配管（23）が接続される液側閉鎖弁（25）が設けられている。室外回路（21）の他端には、ガス側連絡配管（24）が接続されるガス側閉鎖弁（26）が設けられている。

液側閉鎖弁（25）には、液側サービスポート（27）が設けられている。液側サービスポート（27）は、液側閉鎖弁（25）の閉鎖位置の液側連絡配管（23）側に開口している。一方、ガス側閉鎖弁（26）には、ガス側サービスポート（28）が設けられている。ガス側サービスポート（28）は、ガス側閉鎖弁（26）の閉鎖位置のガス側連絡配管（24）側に開口している。これらのポート（27,28）は、冷媒回路（20）内の冷媒を回収する時や、冷媒回路（20）へ冷媒を充填する時に使用され、冷房運転時は閉鎖されている。

圧縮機（30）は、密閉型で高圧ドーム型の圧縮機により構成されている。圧縮機（30）の吐出側は、吐出管（40）を介して室外熱交換器（34）に接続されている。圧縮機（30）の吸入側は、吸入管（41）を介してガス側閉鎖弁（26）に接続されている。

室外熱交換器（34）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器により構成されている。室外ユニット（11）において、この室外熱交換器（34）の近傍には、室外ファン（12）が設けられている。この室外熱交換器（34）では、室外ファン（12）によって送られる室外空気と伝熱管を流通する冷媒との間で熱交換が行われる。室外熱交換器（34）の一端は、吐出管（40）を介して圧縮機（30）に接続されている。室外熱交換器（34）の他端は、液配管（42）を介して液側閉鎖弁（25）に接続されている。

液配管（42）には、室外熱交換器（34）と液側閉鎖弁（25）との間に、冷媒回路（20）における冷媒の流れを制御する膨張弁（36）が設けられている。この膨張弁（36）は開度可変の電子膨張弁により構成されている。

吸入管（41）には、アキュムレータ（35）が設けられている。アキュムレータ（35）は、密閉容器状に形成されて、圧縮機（30）が液冷媒を吸入しないように圧縮機（30）へ向かう冷媒から液冷媒を分離して内部に貯留するように構成されている。

室内ユニット（13）の室内回路（22）には、室内熱交換器（37）が設けられている。室内回路（22）の一端には、液側連絡配管（23）が接続される液側フレア継手（38）が設けられている。室内回路（22）の他端には、ガス側連絡配管（24）が接続されるガス側フレア継手（39）が設けられている。

室内熱交換器（37）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器により構成されている。この室内熱交換器（37）の近傍には、室内ファン（14）が設けられている。この室内熱交換器（37）では、室内ファン（14）によって送られる室内空気と伝熱管を流通する冷媒との間で熱交換が行われる。

次に、空気調和装置（10）の冷房運転動作について説明する。圧縮機（30）を運転すると、冷媒回路（20）では室外熱交換器（34）が凝縮器となって室内熱交換器（37）が蒸発器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。膨張弁（36）の開度は適宜調節される。

この状態で、圧縮機（30）から吐出された冷媒は、室外熱交換器（34）で室外空気と熱交換して凝縮する。室外熱交換器（34）で凝縮した冷媒は、膨張弁（36）を通過する際に減圧され、その後に室内熱交換器（37）で室内空気と熱交換して蒸発する。室内熱交換器（37）で蒸発した冷媒は、圧縮機（30）へ吸入されて圧縮される。冷房運転時には、冷媒が以上のように冷媒回路（20）内を循環して室内が冷却される。

室内ユニット（13）は、空気調和装置（10）の制御装置（50）と、ヒーターユニット（80）とを更に有する。制御装置（50）は、膨張弁（36）等、空気調和装置（10）の構成要素の動作を制御する。

図２は、図１の制御装置（50）の構成例を示す回路図である。制御装置（50）は、変圧器（52）と、制御回路（60）とを有している。制御回路（60）は、整流回路としてのダイオード（63）と、キャパシタ（64）と、レギュレータ（65）と、プロセッサ（66）と、膨張弁駆動回路（71）と、シリアル通信回路（72）と、機能回路としてのリレー（73）と、リモコン通信回路（74）と、スイッチ（76,77,78,79）とを有している。制御回路（60）は、例えば、プリント回路基板上に形成されている。プリント回路基板上には、変圧器（52）が更に搭載されていてもよい。

変圧器（52）の１次側は、交流電源（2）に接続されている。変圧器（52）の２次側は、ダイオード（63）に接続されている。変圧器（52）は、１次側に入力された交流を降圧して、２次側に出力する。

ダイオード（63）は、変圧器（52）から入力された交流を半波整流して、直流を出力する。ダイオード（63）の出力ノードには、キャパシタ（64）が接続されている。キャパシタ（64）は、ダイオード（63）から出力された直流を平滑化する。レギュレータ（65）は、ダイオード（63）の出力を所定の電圧に安定化して、プロセッサ（66）、膨張弁駆動回路（71）、シリアル通信回路（72）、リレー（73）、及びリモコン通信回路（74）に供給する。膨張弁駆動回路（71）、シリアル通信回路（72）、リレー（73）、及びリモコン通信回路（74）には、スイッチ（76,77,78,79）をそれぞれ介して、電流が供給される。

プロセッサ（66）は、スイッチ（76〜79）及び膨張弁駆動回路（71）の制御等、空気調和装置（10）の様々な制御を行う。膨張弁駆動回路（71）は、図１の膨張弁（36）を駆動する。シリアル通信回路（72）は、室外機やリモートコントローラとの通信を行う。リレー（73）は、ヒータエレメント（84）への通電を制御する。リモコン通信回路（74）は、リモートコントローラとの通信を行う。

図３は、図２のリレー（73）及び図１のヒーターユニット（80）に関する回路の例を示す回路図である。ヒーターユニット（80）は、電磁接触器（82）と、ヒータエレメント（84）とを有する。リレー（73）及び電磁接触器（82）の接点は、通常は開いている。電磁接触器（82）には交流電源（4）から、ヒータエレメント（84）には交流電源（6）から、電流が供給され得る。交流電源（4）の電圧の実効値は例えば２４Ｖ、交流電源（6）の電圧の実効値は例えば２００Ｖである。

プロセッサ（66）がスイッチ（78）をオンにすると、リレー（73）のコイルに電流が流れ、リレー（73）は接点を閉じる。すると、電磁接触器（82）のコイルに交流電源（4）の電流が流れ、電磁接触器（82）は接点を閉じる。接点を閉じている間のみ、電磁接触器（82）はヒータエレメント（84）に交流電源（6）の電流を流し、ヒータエレメント（84）が発熱する。このように、リレー（73）は、ヒータエレメント（84）に通電するための電磁接触器（82）を駆動する。一方、プロセッサ（66）は、スイッチ（78）をオフにすることによって、リレー（73）の接点を開き、電磁接触器（82）にヒータエレメント（84）への通電を停止させる。

図４は、消費電力の制御を行わない場合における制御の参考例を示すタイミングチャートである。図５は、図２の空気調和装置（10）の制御装置（50）による制御の例を示すタイミングチャートである。図４及び図５では、膨張弁駆動回路（71）、シリアル通信回路（72）、リレー（73）、及びリモコン通信回路（74）のそれぞれが動作する期間、並びに、これらの回路の消費電力の合計（TP）が示されている。

図４では、シリアル通信回路（72）及びリモコン通信回路（74）は、一定時間毎に通信を行っている。リレー（73）は、時刻（T1）以降オンになる。膨張弁駆動回路（71）は、時刻（T2）からの期間（P1）においてオンになる。消費電力の合計は、期間（P1）内の一部において電力（PK1）である。

一方、図５では、膨張弁駆動回路（71）がオンになる期間（P1）において、プロセッサ（66）は、スイッチ（78）をオフにする。すると、リレー（73）の消費電力が零になるので、消費電力の合計（TP）は電力（PK2）に抑えられる。リレー（73）の消費電力は、例えば膨張弁駆動回路（71）に次いで大きい。期間（P1）が終了すると、プロセッサ（66）は、スイッチ（78）をオンにして、リレー（73）及び電磁接触器（82）の接点を閉じ、ヒータエレメント（84）への通電を開始させる。

期間（P1）においてヒータエレメント（84）への通電が停止されるが、膨張弁（36）が動作する期間（P1）は短い（例えば２〜３秒程度）。このため、ヒータエレメント（84）の発熱による暖房には、ほとんど影響がない。

このように、プロセッサ（66）は、膨張弁駆動回路（71）がオンになる期間（P1）において、比較的消費電力が大きいリレー（73）の消費電力を低下させるように制御を行う。このため、制御装置（50）全体のピーク消費電力を抑えることができる。制御装置（50）の全回路が同時に動作することがないので、変圧器（52）の容量を抑えることができる。したがって、変圧器（52）の小型化及び低コスト化を図ることができる。

プロセッサ（66）がリレー（73）の消費電力を零にするような制御について説明したが、これは一例であり、プロセッサ（66）が他の回路の消費電力を零にするような制御を行ってもよい。その回路の消費電力が可変である場合には、プロセッサ（66）は、その回路の消費電力を低下させるような制御を行ってもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、空気調和装置の制御装置等について有用である。

10 空気調和装置
13 室内ユニット
36 電子膨張弁
50 制御装置
52 変圧器
63 ダイオード（整流回路）
66 プロセッサ
71 膨張弁駆動回路
73 リレー（機能回路）
76 スイッチ（第１スイッチ）
78 スイッチ（第２スイッチ）
82 電磁接触器
84 ヒータエレメント

Claims (3)

1. 冷媒回路（20）を有する空気調和装置の制御装置（50）であって、
   交流を変圧して出力する変圧器（52）と、
   上記変圧器（52）の出力を整流して出力する整流回路（63）と、
   上記冷媒回路（20）における冷媒の流れを制御する電子膨張弁（36）と、
   上記整流回路（63）から電流が供給され、上記電子膨張弁（36）を駆動する膨張弁駆動回路（71）と、
   上記整流回路（63）から電流が供給され、上記空気調和装置における上記電子膨張弁（36）以外の機能を実現する機能回路（73）と、
   上記膨張弁駆動回路（71）及び上記機能回路（73）を制御するプロセッサ（66）とを備え、
   上記プロセッサ（66）は、上記膨張弁駆動回路（71）が上記電子膨張弁（36）を駆動する期間においては、上記機能回路（73）の消費電力を低下させる
   ことを特徴とする制御装置。
2. 請求項１において、
   第１スイッチ（76）と、
   第２スイッチ（78）とを更に備え、
   上記膨張弁駆動回路（71）には上記第１スイッチ（76）を介して電流が供給され、
   上記機能回路（73）には上記第２スイッチ（78）を介して電流が供給され、
   上記プロセッサ（66）は、上記第２スイッチ（78）をオフにすることによって、上記機能回路（73）への電流供給を遮断する
   ことを特徴とする制御装置。
3. 請求項２において、
   上記機能回路（73）は、上記空気調和装置が有するヒータエレメント（84）に通電するための電磁接触器（82）を駆動する回路であり、
   上記プロセッサ（66）は、上記第２スイッチ（78）をオフにすることによって、上記電磁接触器（82）に上記ヒータエレメント（84）への通電を停止させる
   ことを特徴とする制御装置。

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