JP3032318B2 - 空気調和機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧縮機の回転数を制御す
るインバータ装置を備えた空気調和機の制御装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電源の周波数を可変にするインバ
ータ回路を用いて圧縮機の回転数を増減し、能力制御を
行なう空気調和機の制御装置が数多く利用されてきてい
る。従来の技術としては、例えば、実開昭６１−１６５
０９３号公報に開示されている。

【０００３】以下、図面を参照しながら上述した空気調
和機の制御装置について説明する。図５は従来の空気調
和機の制御装置の構成図、図６は従来の電圧検知手段の
回路図である。図５において、１は三相の商用交流電
源、２は３個の接点を有する電磁接触器、３は交流電力
を直流電力に変換するコンバータ回路で、電磁接触器２
の一端がそれぞれ商用交流電源１に、他端がそれぞれコ
ンバータ回路３の交流入力部に接続されている。

【０００４】４は突入電流制限抵抗、５は２個の接点５
ａ、５ｂを有する突入電流制限リレーであり、突入電流
制限抵抗４の一端は商用交流電源１のＲ相に、他端は突
入電流制限リレー５の接点５ａのコモン端子に接続され
て、突入電流制限リレー５の接点５ａのノーマルオープ
ン端子はコンバータ回路３のＲ相に接続されている。

【０００５】突入電流制限リレー５の接点５ｂのコモン
端子は商用交流電源１のＳ相に接続されて、ノーマルオ
ープン端子はコンバータ回路３のＳ相に接続されてい
る。これらの電流制限抵抗４、電流制限リレー５とを総
称して、突入電流制限回路６と呼ぶ。

【０００６】７はコンバータ回路３の出力の直流電力を
平滑するコンデンサで、コンデンサ７の正極側がコンバ
ータ回路３の正極側に、負極側がコンデンサ７の負極側
にそれぞれ接続されている。８はインバータ回路で、コ
ンデンサ７で平滑された直流電力を入力し、三相の交流
電力に変換して圧縮機９へ出力する。

【０００７】１０は圧縮機９の運転・停止を決定する運
転指令入力部、１１はインバータ制御手段、１２は商用
交流電源の電圧不足をコンバータ３で直流化されたコン
デンサ７の電圧で検知する電圧検知手段、１３はリレー
駆動手段で、インバータ制御手段１１から信号を入力
し、電磁接触器２および突入電流制限リレー５への信号
Ｓ５およびＳ３を出力する。１４はインバータベースド
ライブ回路で、インバータ制御手段１１からの信号Ｓ６
を入力しインバータ回路８へ信号Ｓ７を出力する。

【０００８】次に図５において、１２は電圧検知手段
で、電圧比較器１５、コンデンサ７の信号Ｓ８は抵抗１
６を介して電圧比較器１５の正極側に接続され、また電
圧比較器１５の正極側は抵抗１７を介してコンデンサ７
の信号Ｓ９に接続されている。コンデンサ７の信号Ｓ９
は、抵抗１８を介して電圧比較器１５の負極側に接続さ
れ、また電圧比較器１５の負極側は抵抗１９を介して、
インバータ制御手段と同一５Ｖ電源に接続されている。

【０００９】また電圧比較器１５の出力はＳ４に接続さ
れている。尚、抵抗１９と抵抗１８の分圧比で発生する
電圧を比較電圧と呼ぶ。

【００１０】以上のように構成された空気調和機の制御
装置について、その動作を図７、図８、図９および図１
０を用いて説明する。図７はコンデンサ７の充電時の動
作を説明するフローチャート、図８はコンデンサ７の充
電時の動作を説明するタイムチャート、図９はコンデン
サ７の放電時の動作をしめすタイムチャート、図１０は
従来の商用交流電源１とコンデンサ７の電圧の関係を示
す特性図である。

【００１１】図７においてステップ１で商用交流電源１
が投入される。次にステップ２で運転指令入力部１０よ
り信号Ｓ１をインバータ制御手段１１へ出力し”運転”
であればステップ３へ、それ以外の場合はステップ２を
繰り返す。

【００１２】次にステップ３において、図９に示す通り
インバータ制御手段１１より信号Ｓ２をリレー駆動手段
１３に出力し、更にリレー駆動手段１３より信号Ｓ３を
電流制限リレー５へ出力し接点５ａ、５ｂをオンさせ
る。接点５ａ、５ｂがオンすると突入電流制限抵抗４と
突入電流制限リレー５を介してコンデンサ７に充電が行
なわれる。

【００１３】次にステップ４においてコンデンサ７の充
電した電圧を電圧検知手段１２により検知し、インバー
タ制御手段１１へ信号Ｓ４を出力し、その充電した電圧
が比較電圧Ｖａ以上であればステップ５へ、それ以外の
場合はステップ３に戻る。尚、信号Ｓ８、信号Ｓ９間に
発生するコンデンサの充電した電圧を抵抗１６、抵抗１
７で分圧した電圧が比較電圧より大きくなった場合、つ
まりコンデンサの電圧がＶａになった場合、電圧比較器
１５の出力信号Ｓ４は、”Ｈ→Ｌ”に変化する。

【００１４】また電圧比較器１５の動作した時は、突入
電流制限回路６は単相全波の回路になるため、図１０の
コンデンサ７の電圧と商用交流電源の関係により、コン
デンサ７の検知する電圧がＶａの時、商用交流電源はＶ
ｂとなる。

【００１５】次にステップ５においてはインバータ制御
手段１１より信号Ｓ２をリレー駆動手段１３に出力し、
更にリレー駆動手段１３より信号Ｓ３を突入電流制限リ
レー５へ出力し接点５ａ、接点５ｂはオフさせる。

【００１６】次にステップ６においてリレー駆動手段１
３より信号Ｓ５を電磁接触器２へ出力し電磁接触器２を
オンさせる。次にステップ７においてインバータ制御手
段１１から信号Ｓ７（実際にはインバータの波形信号）
をインバータベースドライブ回路１３へ出力し、インバ
ータ回路８を駆動させ、所定周波数の交流電圧を圧縮機
９へ供給する。（ステップ８）。

【００１７】次に図９において、瞬時停電などでコンバ
ータ回路３への商用交流電源１が供給されなくなった場
合について説明する。圧縮機運転中に商用交流電源１が
停止すると、コンデンサ７の電圧が降下し、電圧検知手
段１２にてコンデンサ７の電圧がＶａになった時点を検
知する。

【００１８】この時、図１０のコンデンサ７の電圧と商
用交流電源１の関係により、圧縮器９が運転中の時、電
磁接触器２はオン状態であるため３相全波で供給されて
おり、コンデンサの電圧Ｖａを検知する時の商用交流電
源１はＶｃとなり、コンデンサ７の充電時と異なる。そ
の後、圧縮機９を停止させる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、圧縮機運転開始時、コンデンサの充電
時での電圧検知手段の検知するコンデンサの電圧と、瞬
時停電などによるコンデンサの放電時での電圧検知手段
が検知するコンデンサの電圧が、商用交流電源供給方法
の単相全波、３相全波のちがいによるリップル電圧の
差、及び電流制限抵抗により負荷（インバータ制御手段
等）に供給する電流が制限されるため単相全波、と３相
全波のコンデンサ両端電圧の電圧降下が、単相全波のほ
うが大きくなる傾向があるため、商用交流電源の電圧が
コンデンサの電圧の検知する電圧に対して異なる。

【００２０】故に電圧検知手段としての機能であるイン
バータ回路に対する商用交流電源の不足電圧保護、及び
インバータの動作電圧範囲を保証するように精度よくコ
ンデンサの検知する電圧を設定することができないとい
う課題を有していた。

【００２１】本発明は上記課題に鑑み、コンデンサへの
充電、放電にかかわらず電圧検知手段の電圧検知を正確
に精度よく検知し、インバータに対する不足電圧保護を
確実に働かせ、インバータの動作電圧範囲を保証する空
気調和機の制御装置を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の空気調和機の制御装置は、リレー駆動手段か
ら電流制限リレーへ出力する信号と連動し、電圧検知手
段内部にあるコンデンサの電圧を検知するための、比較
する電圧を切り替える電圧切り替え手段を設けている。

【００２３】

【作用】この構成により、コンデンサへの充電、放電の
際に、電圧検知手段のコンデンサの検知する電圧を電圧
検知手段内部にある電圧切り替え手段により変更するこ
とにより商用交流電源の不足電圧の値を正確に精度よく
設定し、インバータに対する不足電圧保護を確実に働か
せ、インバータの使用動作電圧範囲内で不足電圧保護が
かからない様にすることができる。

【００２４】

【実施例】以下本発明の一実施例の空気調和機の制御装
置について、図面を参照しながら説明する。

【００２５】図１は本発明の一実施例における空気調和
機の制御装置の構成図である。図２は本発明の電圧検知
手段の回路図である 図１において、１は三相の商用交
流電源、２は３個の接点を有する電磁接触器、３は交流
電力を直流電力に変換するコンバータ回路で、電磁接触
器２の一端がそれぞれ商用交流電源１に、他端がそれぞ
れコンバータ回路３の交流入力部に接続されている。

【００２６】４は突入電流制限抵抗、５は２個の接点５
ａ、５ｂを有する突入電流制限リレー、で突入電流制限
抵抗４の一端は商用交流電源１のＲ相に、他端は突入電
流制限リレー５の接点５ａのコモン端子に接続されてい
る。突入電流制限リレー５の接点５ａのノーマルオープ
ン端子はコンバータ回路３のＲ相に接続されている。ま
た電流制限抵抗４のカソード端子は、接点５ｂのノーマ
ル端子に接続されている。突入電流制限リレー５の接点
５ｂのコモン端子は商用交流電源１のＳ相に接続されて
いる。これらの電流制限抵抗４、電流制限リレー５とを
総称して、突入電流制限回路６と呼ぶ。

【００２７】７はコンバータ回路３の出力の直流電力を
平滑するコンデンサで、コンデンサ７の正極側がコンバ
ータ回路３の正極側に、負極側がコンデンサ７の負極側
にそれぞれ接続されている。８はインバータ回路で、コ
ンデンサ７で平滑された直流電力を入力し、三相の交流
電力に変換して圧縮機９へ出力する。

【００２８】１０は圧縮機９の運転・停止を決定する運
転指令入力部、１１はインバータ制御手段、１２’はコ
ンデンサ７の両端電圧を検知する電圧検知手段、１３は
リレー駆動手段で、インバータ制御手段１１から信号を
入力し、電磁接触器２および突入電流制限リレー５への
信号Ｓ３およびＳ５を出力する。信号Ｓ３は電圧検知手
段にも入力されている。１４はインバータベースドライ
ブ回路で、インバータ制御手段１１からの信号Ｓ６を入
力しインバータ回路８へＳ７を出力する。

【００２９】次に図２において、１２’は電圧検知手段
で、電圧比較器１５、コンデンサ７の電圧信号Ｓ８は抵
抗１６を介して電圧比較器１５の正極側に接続され、ま
た電圧比較器１５の正極側は抵抗１７を介してコンデン
サ７の電圧信号Ｓ９に接続されている。コンデンサ７の
電圧の信号Ｓ９は、抵抗１８を介して電圧比較器１５の
負極側に接続され、また電圧比較器１５の負極側は抵抗
１９を介して、５Ｖ電源に接続されている。また電圧比
較器１５の出力はＳ４に接続されている。

【００３０】また２０は電圧切り替え手段で電圧比較器
１５の負極側から抵抗２１を介して、及びトランジスタ
２２のコレクタを経由し、トランジスタ２２のエミッタ
より信号Ｓ１９に接続されている。またトランジスタ２
２のベースはリレー駆動手段１３からの信号Ｓ１３に接
続されている。故に抵抗１９、抵抗１８による分圧の電
圧である比較電圧Ｖ１とトランジスタ２２の動作によ
る、抵抗１８、抵抗１９、抵抗２１からの比較電圧Ｖ２
の２つの比較電圧を切り替えることができる。

【００３１】以上のように構成された空気調和器の制御
装置について、その動作を図３、図４、図７及び図８を
用いて説明する。図３は本発明の商用交流電源とコンデ
ンサの電圧の関係を示す特性図、図４は本発明のコンデ
ンサ７の放電時の動作を示すタイムチャートである。

【００３２】図７においてステップ１で商用交流電源１
が投入される。次にステップ２で運転指令入力部１０よ
り信号Ｓ１をインバータ制御手段１１へ出力し”運転”
であればステップ３へ、それ以外の場合はステップ２を
繰り返す。

【００３３】次にステップ３においてはインバータ制御
手段１１より信号Ｓ２をリレー駆動手段１３に出力し、
更にリレー駆動手段１３より信号Ｓ３を電流制限リレー
５へ出力し接点５ａ、５ｂをオンさせる。接点５ａ、５
ｂがオンすると突入電流制限抵抗４と突入電流制限リレ
ー５を介してコンデンサ７に充電が行なわれる。

【００３４】次にステップ４においてコンデンサ７の充
電電圧を電圧検知手段１２’により検出、インバータ制
御手段１１へ信号Ｓ４を出力し、その充電電圧が比較電
圧以上であればステップ５へ、それ以外の場合はステッ
プ３へ戻る。この時リレー駆動手段１３の信号Ｓ３の出
力は”Ｈ”レベルとなるため図２のトランジスタ２０は
オン状態になり、抵抗２１と抵抗１８は並列接続し、電
圧比較器１５の負極側での比較電圧Ｖ１になる。

【００３５】これより図３の商用交流電源１とコンデン
サの電圧の関係により、突入電流制限リレー５はオン状
態であるので単相全波、比較電圧に対するコンデンサの
電圧はＶａであるから、商用交流電源の検知値はＶｂと
なる。その後電圧比較器１５の出力はインバータ制御手
段に信号Ｓ４を”Ｈ→Ｌ”と出力する。

【００３６】次にステップ５においてはインバータ制御
手段１１より信号Ｓ２をリレー駆動手段１３に出力し、
更にリレー駆動手段１３より信号Ｓ３を突入電流制限リ
レー５へ出力し接点５ａ、接点５ｂはオフさせる。次に
ステップ６においてリレー駆動手段１３より信号Ｓ５を
電磁接触器２へ出力し電磁接触器２をオンさせる。

【００３７】次にステップ７においてインバータ制御手
段１１より信号Ｓ７（実際にはインバータの波形信号）
をインバータベースドライブ回路１３へ出力し、更にイ
ンバータ回路８を駆動させ、所定の周波数の交流電力を
圧縮機９へ供給する。（ステップ８）。

【００３８】次に図４において、瞬時停電などでコンバ
ータ回路３への商用交流電源１が供給されなくなった場
合について説明する。圧縮機運転中に商用交流電源１が
停止すると、コンデンサ７の電圧が降下し、電圧検知手
段１２’にてコンデンサの電圧を検知する、この時信号
Ｓ３は”Ｌ”レベルであるためトランジスタ２２はオフ
状態になり、電圧比較器１５の負極側の比較電圧は抵抗
１９、抵抗１８の分圧からＶ２となり、商用交流電源
は、電磁接触器２オン状態から３相全波であるため図３
の商用交流電源１とコンデンサ７の電圧の関係により比
較電圧Ｖ２の時コンデンサの検知する電圧はＶａ’とな
り、商用交流電源１のコンデンサ充電時と同様のＶｂで
検知となる。その後圧縮機９を停止させる。

【００３９】以上のように本実施例によれば、コンデン
サへの充電、放電にかかわらず電圧検知手段のコンデン
サの検知する電圧を正確に精度よく検知し、インバータ
に対する不足電圧保護を確実に働かせ、インバータの商
用交流電源での使用動作電圧範囲内で不足電圧保護がか
からない様になる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、リレー駆
動手段から電流制限リレーへ出力する信号と連動し、電
圧検知手段内部にあるコンデンサの電圧を検知するため
の、比較する電圧を切り替える電圧切り替え手段を設け
ているためコンデンサへの充電、放電にかかわらず電圧
検知手段のコンデンサの検知する電圧を正確に精度よく
設定し、インバータに対する不足電圧保護を確実に働か
せ、インバータの使用動作電圧範囲内で不足電圧保護が
かからず、正確に動作することができる空気調和機の制
御装空置を実現するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における空気調和機の制御装
置の概略構成図

【図２】同実施例における電圧検知手段の回路図

【図３】同実施例における商用交流電源とコンデンサの
電圧の関係を示す特性図

【図４】同実施例におけるコンデンサ放電時の動作を説
明するためのタイミングチャート

【図５】従来例における空気調和機の制御装置の概略構
成図

【図６】従来例における電圧検知手段の回路図

【図７】従来例におけるコンデンサ充電時の動作説明の
ための電源投入時のフローチャート

【図８】従来例におけるコンデンサ充電時の動作説明の
ための電源投入時のタイムチャート

【図９】従来例におけるコンデンサ放電時の動作説明の
ための電源投入時のタイムチャート

【図１０】従来例における商用交流電源とコンデンサ電
圧の関係を示す特性図

【符号の説明】

１ 三相の商用交流電源 ２ 電磁接触器 ３ コンバータ回路 ６ 突入電流制限回路 ７ コンデンサー ８ インバータ回路 ９ 圧縮機 １０ 運転指令入力部 １１ インバータ制御手段 １２’ 電圧検知手段 １３ リレー駆動手段 １４ インバータベースドライブ回路 １９ 電圧切り替え手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西尾 安則 大阪府東大阪市高井田本通３丁目22番地 松下冷機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−234867（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−17865（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−77698（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 7/00 - 7/98 H02H 7/10 - 7/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３相の交流電力を直流電力に変換するコ
   ンバータ回路と、前記コンバータ回路と３相の商用交流
   電源とを開閉する電磁接触器と、前記コンバータ回路に
   より変換された直流電力を平滑するコンデンサと、前記
   コンデンサにより平滑された直流電力を入力し３相の交
   流電力に変換して圧縮機を制御するインバータ回路と、
   前記電磁接触器の１相の入出力を電流制限リレーの第１
   の接点を介して接続するとともに他の１相の入出力を前
   記電流制限リレーの第２の接点、電流制限抵抗を介して
   接続した突入電流制限回路と、前記圧縮機の運転・停止
   を決定する運転指令入力部と、前記商用交流電源の電圧
   不足を前記コンデンサの電圧で検知する電圧検知手段
   と、前記運転指令入力部と前記電圧検知手段とからの信
   号を入力とするインバータ制御手段と、前記インバータ
   制御手段からの信号を入力とし、前記電磁接触器および
   前記突入電流制限回路への信号を出力するリレー駆動手
   段と、前記インバータ制御手段からの信号を入力とし前
   記インバータ回路への信号を出力するインバータベース
   ドライブ回路と、前記リレー駆動手段から前記電流制限
   リレーへ出力する信号と連動し、前記電圧検知手段内部
   にある前記コンデンサの電圧を検知するための、比較す
   る電圧を切り替える電圧切り替え手段を備えたことを特
   徴とする空気調和機の制御装置。