JP3221317B2 - 空気調和機における電力供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機におけ
る電力保護装置に係り、特に、電源電力の欠相保護対策
の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特開平８−３７３８３号公報
に開示されているような、三相交流電源に電源配線を介
して接続された電気回路を有する空気調和装置が知られ
ている。そして、この種の空気調和装置の冷媒回路に備
えられる圧縮機の一タイプとしてインバータ回路により
運転周波数が可変とされたものがある。つまり、電源か
らの三相交流を全波整流して一旦直流に変換し、それを
平滑にした後、この直流を所望の周波数の交流に変換し
て、その電圧を圧縮機モータに印加するようにしてい
る。

【０００３】そして、この種の電気回路にあっては、電
源からの三相交流のうち１相が欠相した場合、インバー
タ回路の直流部にリップル電圧が発生するので、これを
検知することで欠相を認識するようにしている。具体的
には、室内機を制御する室内制御手段及び室外機を制御
する室外制御手段を共に三相のうちのＲ相及びＳ相に接
続し、欠相が生じた場合、上記直流部にリップル電圧が
発生することになるので、これを検出することにより欠
相を認識している。そして、このような欠相が生じた場
合には、インバータ回路に備えられたコンデンサが破壊
されてしまうことを防止するために電力供給を停止する
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
欠相時の回路保護を行うようにした構成では、上記リッ
プル電圧を検出するための専用の検出回路が必要であ
り、また、この検出信号を処理するための制御部も必要
になる。このため、構成部品の増大化及び構成の複雑化
を招くことになり、製造コストが大幅に増大してしまう
といった不具合がある。

【０００５】本発明は、この点に鑑みてなされたもので
あって、欠相を検出するための特別な検出回路等を不要
とし、簡単な構成で欠相の検知を可能とすることを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、三相のうち一相でも欠相すると室内制
御手段及び室外制御手段のうち少なくとも一方が作動不
能状態となるように電源配線を各制御手段に接続するよ
うにした。

【０００７】具体的に、請求項１記載の発明は、室内機
を制御する室内制御手段（50）及び室外機を制御する室
外制御手段（30）が、第１相から第３相の交流電流
（R，S，T）を給電する三相交流電源（PS）に電源配線
（60R，60S，60T）を介して接続された電気回路を有す
る空気調和機を前提としている。そして、上記室内制御
手段（50）を、第１相の交流電流（S）を給電する第１
電源配線（60S）及び第２相の交流電流（T）を給電する
第２電源配線（60T）を介して交流電源（PS）に接続す
る一方、室外制御手段（30）を、第１電源配線（60S）
及び第２電源配線（60T）のうちの一方と、第３相の交
流電流（R）を給電する第３電源配線（60R）とを介して
交流電源（PS）に接続する。加えて、上記第１及び第２
の電源配線（60S，60T）の間に、室内制御手段（50）に
給電される二相のうち一方が欠相した際に、第１及び第
２の電源配線（60S，60T）を流れる電流を室内制御手段
（50）に対してバイパスさせるコンデンサ（C4）を設け
ている。

【０００８】この構成により、室内制御手段（50）は、
電源配線（60S，60T）により第１相及び第２相の交流電
流（S，T）が給電される一方、室外制御手段（30）は、
電源配線（60R，60S，60T）により第１相及び第２相の
うちの一方の交流電流と、第３相の交流電流（R）とが
給電される。

【０００９】そして、室内制御手段（50）に対して電流
をバイパスさせるコンデンサ（C4）を設けない場合、室
内制御手段（50）に給電される二相のうち一方が欠相し
た場合に、それまで室内制御手段（50）に給電されてい
なかった残りの一相が室外制御手段（30）やその他の線
間回路（例えばノイズフィルタ回路）を経て室内制御手
段（50）に給電されるような状況が生じる可能性があ
る。そして、この場合、室内制御手段（50）が不必要な
異常判定信号を発する可能性がある。

【００１０】そこで、室内制御手段（50）に対して電流
をバイパスさせるコンデンサ（C4）を設けたことによ
り、このような状況において室内制御手段（50）に不必
要な給電（本来、室外制御手段への給電専用の一相から
の給電）が行われることはなくなり、作動不能状態にな
る。

【００１１】このような状態が生じた場合、例えば電力
供給回路を遮断するようにすれば、 欠相の発生に伴う回
路の損傷（例えばリップル電圧の発生に伴うコンデンサ
の破損）等を回避することができ、特別な電圧検知回路
等を必要とすることなしに欠相に対する回路保護を行う
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態を図
面に基づいて詳細に説明する。

【００１３】図１に示すように、本形態に係る空気調和
装置の電気回路は三相交流電源（PS）に接続された室外
制御手段としての室外制御ユニット（30）及び室内制御
手段としての室内制御ユニット（50）を備えており、室
外制御ユニット（30）は図示しない室外ユニットに備え
られている圧縮機の誘導電動機（CM）等を制御し、室内
制御ユニット（50）は図示しない室内ユニットに備えら
れた室内ファン等の制御を行うようになっている。

【００１４】以下、圧縮機の誘導電動機（CM）の制御を
行うための構成について説明する。図１に示すように、
（10）は、空気調和装置の室外ユニットに設けられる圧
縮機の誘導電動機（CM）の制御装置であって、電力変換
回路（20）と上記室外制御ユニット（30）とを備え、電
源（PS）より電力変換回路（20）を介して制御電力を誘
導電動機（CM）に供給している。

【００１５】上記電力変換回路（20）は、電源（PS）か
ら供給される三相交流電力を制御された三相交流電力に
変換するものであって、整流回路（21）と平滑回路（2
2）とインバータ回路（23）とを備えている。そして、
上記整流回路（21）は、６個のダイオード（d1，d1，
…）を備え、スイッチング回路（11）を介して電源（P
S）に接続されたダイオードモジュールであって、電源
（PS）からの交流を全波整流している。

【００１６】上記平滑回路（22）は、整流回路（21）に
よって全波整流された直流を平滑するものであって、リ
アクトル（2L）が設けられると共に、平滑コンデンサ
（2C）を有するコンデンサ回路（2a）と、放電用抵抗
（2R）を有する抵抗回路（2b）とが電源ライン（2P，2
N）の間に接続されて構成されている。また、上記平滑
回路（22）には、直流部電流、つまり、誘導電動機（C
M）の電流であるモータ電流を検出する電流検出器であ
るカレントトランス（CT）が電源ライン（2N）に設けら
れている。

【００１７】上記インバータ回路（23）は、６個のパワ
ートランジスタ（Tr，Tr，…）を備えたトランジスタ・
ブリッジ回路よりなり、平滑回路（22）が平滑した直流
を交流に変換するトランジスタモジュールであって、誘
導電動機（CM）が接続されて三相交流の制御電力を誘導
電動機（CM）に供給している。そして、上記パワートラ
ンジスタ（Tr，Tr，…）には、エミッタ・コレクタ間に
還流ダイオード（d2，d2，…）が接続され、該パワート
ランジスタ（Tr，Tr，…）は、上記室外制御ユニット
（30）によってＯＮ・ＯＦＦされる。

【００１８】上記室外制御ユニット（30）は、カレント
トランス（CT）より電流信号が入力される一方、駆動回
路（31）とマイコン（40）とが設けられている。該駆動
回路（31）は、平滑回路（22）が平滑した直流部電圧を
パワートランジスタ（Tr，Tr，…）がＰＷＭ変調するよ
うに該パワートランジスタ（Tr，Tr，…）に駆動信号を
出力する。そして、上記マイコン（40）には、室内温度
などの空調負荷信号が入力されると共に、速度制御手段
（41）と最適制御手段（42）とが設けられている。

【００１９】該速度制御手段（41）は、室内温度などの
空調負荷信号が入力されており、この空調負荷信号に対
応して圧縮機の運転周波数である誘導電動機（CM）の供
給周波数を導出し、この供給周波数になるように駆動回
路（31）に制御信号を出力していている。

【００２０】つまり、上記速度制御手段（41）は、誘導
電動機（CM）の供給周波数と供給電圧とが予め設定され
た基準電圧周波数特性に基いて変化するようにインバー
タ回路（23）を駆動制御する制御信号であって、誘導電
動機（CM）の供給周波数を制御して誘導電動機（CM）を
可変速制御する制御信号を駆動回路（31）に出力してい
る。そして、該駆動回路（31）が制御信号に基いて駆動
信号を電力変換回路（20）のインバータ回路（23）に出
力している。

【００２１】上記最適制御手段（42）は、誘導電動機
（CM）の供給電圧を所定の変動量でもって微小変動させ
てモータ電流が最小となるように供給電圧を調整するた
めの調整信号を駆動回路（31）に出力している。そし
て、該駆動回路（31）が調整信号に基いて駆動信号を電
力変換回路（20）のインバータ回路（23）に出力してい
る。

【００２２】次に、上記室外制御ユニット（30）及び室
内制御ユニット（50）へ電力を供給するための回路構成
について説明する。

【００２３】上記室外制御ユニット（30）は、電源電力
のＲ相及びＳ相から交流電流が給電され、一方、室内制
御ユニット（50）は電源電力のＳ相及びＴ相から交流電
流が給電されるようになっている。詳しくは、室外制御
ユニット（30）は、Ｒ相電源配線（60R）及びＳ相電源
配線（60S）を介し、室内制御ユニット（50）は、Ｓ相
電源配線（60S）及びＴ相電源配線（60T）を介して電源
（PS）に夫々接続されている。つまり、Ｓ相電源配線
（60S）は、その途中から室外側配線（60S-1）と室内側
配線（60S-2）とに分岐され、室外側配線（60S-1）が室
外制御ユニット（30）に、室内側配線（60S-2）が室内
制御ユニット（50）に夫々給電するようになっている。
このような構成により、室外制御ユニット（30）は、Ｒ
相及びＳ相の電流が共に給電されることにより作動し、
室内制御ユニット（50）は、Ｓ相及びＴ相の電流が共に
給電されることにより作動するようになっている（尚、
Ｓ相はＲ相に対して、Ｔ相はＳ相に対して夫々１２０°
の位相遅れを有している）。

【００２４】上述した構成では、Ｓ相やＴ相の欠相時に
室内制御ユニット（50）が作動して、この室内制御ユニ
ット（50）に繋る図示しないリモコンに、欠相時とは異
なる 異常コードが表示されてしまう可能性がある。これ
を確実に阻止するための構成を詳しく説明すると、図２
は、上述した室外及び室内の各制御ユニット（30，50）
への各電源配線（60R，60S，60T）の接続状態を概略的
に示した回路図である。このように、各電源配線（60
R，60S，60T）の相互間にはノイズフィルタとして機能
する線間コンデンサ（C1，C2，C3）が設けられている。

【００２５】そして、Ｓ相が欠相した際、本来、室内制
御ユニット（50）にはＴ相のみから給電されることにな
るが、実際には、図２に実線の矢印で示すように、Ｒ相
−Ｓ相間の線間コンデンサ（C1）や室外制御ユニット
（30）を経て室内側配線（60S-2）にＲ相の電流が流れ
る。つまり、室内制御ユニット（50）にＴ相とＲ相の給
電が行われてしまう。一方、Ｔ相が欠相した際、本来、
室内制御ユニット（50）にはＳ相のみから給電されるこ
とになるが、実際には、図２に破線の矢印で示すよう
に、Ｒ相−Ｔ相間の線間コンデンサ（C3）を経て室内側
配線（60S-2）にＲ相の電流が流れる。つまり、室内制
御ユニット（50）にＳ相とＲ相の給電が行われてしま
う。このような状況では、室内制御ユニット（50）が不
必要な動作若しくは誤った動作を行ってしまう可能性が
ある。

【００２６】そこで、本形態では、図３に示すように、
Ｓ相電源配線（60S）の室内側配線（60S-2）とＴ相電源
配線（60T）との間に新たな電流バイパス用の線間コン
デサ（C4）を設けている。これによれば、Ｓ相やＴ相の
欠相時に室内制御ユニット（50）に流れていたＲ相の電
流が、図３の矢印に示すように、室内制御ユニット（5
0）をバイパスして線間コンデサ（C4）に流されること
になり、この室内制御ユニット（50）にＲ相の電流が流
れることはない。つまり、Ｓ相とＴ相との間に線間コン
デサ（C4）を設けてインピーダンスを下げ、欠相時にお
けるＳ相とＴ相との相間電圧を下げることで、室内制御
ユニット（50）やこの室内制御ユニット（50）に繋って
いるリモコンが作動しないようにし、上述したような不
必要な異常コードの表示を阻止することができるように
している。

【００２７】−誘導電動機（CM）の制御動作− 次に、上述した誘導電動機（CM）の制御動作について説
明する。

【００２８】先ず、電源（PS）が投入されてスイッチン
グ回路（11）がＯＮした状態において、図示しないリモ
コンより冷房運転等の運転指令が出力されると、この運
転指令をマイコン（40）が受信して速度制御手段（41）
が制御信号を出力する。この制御信号を駆動回路（31）
が受信して駆動信号をインバータ回路（23）に出力し、
パワートランジスタ（Tr，Tr，…）がＯＮ・ＯＦＦす
る。

【００２９】一方、上記電源（PS）からの三相交流電力
は、整流回路（21）によって全波整流されて直流に変換
された後、平滑回路（22）によって平滑された後、イン
バータ回路（23）に出力される。そして、該インバータ
回路（23）の６個のパワートランジスタ（Tr，Tr，…）
は、直流を交流に変換すると共に、ＰＷＭ変調して所定
の供給電圧を誘導電動機（CM）に印加することになる。

【００３０】また、上記マイコン（40）には、室内温度
などの空調負荷信号が入力され、速度制御手段（41）
が、この空調負荷信号に対応して圧縮機の運転周波数で
ある誘導電動機（CM）の供給周波数を導出すると共に、
この供給周波数になるように駆動回路（31）に制御信号
を出力する。つまり、上記速度制御手段（41）は、誘導
電動機（CM）の供給周波数と供給電圧とが予め設定され
た基準電圧周波数特性に基いて変化するようにインバー
タ回路（23）を駆動制御する制御信号を出力し、駆動回
路（31）がこの制御信号に基いて駆動信号をインバータ
回路（23）に出力する。この結果、誘導電動機（CM）が
空気調和負荷に対応して回転することになる。

【００３１】また、上記誘導電動機（CM）の回転時にお
いて、最適制御手段（42）は、誘導電動機（CM）の供給
電圧を所定の変動量でもって微小変動させてモータ電流
が最小となるように調整信号を駆動回路（31）に出力す
る。そして、該駆動回路（31）がこの調整信号に基いて
駆動信号をインバータ回路（23）に出力し、誘導電動機
（CM）が最も効率の良い最小電流値で回転するようにし
ている。

【００３２】−欠相動作− 次に、電源電力の三相のうち一相が欠相した場合の動作
について説明する。

【００３３】三相のうちＳ相やＴ相の欠相時に室内制御
ユニット（50）に流れていたＲ相の電流が、図３の矢印
に示すように、室内制御ユニット（50）をバイパスして
線間コンデサ（C4）に流されることになり、この室内制
御ユニット（50）にＲ相の電流が流れることはない。つ
まり、Ｓ相とＴ相との間に線間コンデサ（C4）を設けて
インピーダンスを下げ、欠相時におけるＳ相とＴ相との
相間電圧を下げることで、室内制御ユニット（50）やこ
の室内制御ユニット（50）に繋っているリモコンが作動
しないようにし、不必要な異常コードの表示を阻止する
ことができるようにしている。

【００３４】また、Ｓ相やＴ相が欠相した場合、室内制
御ユニット（50）への給電が正常に行われず作動不能状
態になり、スイッチング回路（11）のＯＦＦ作動等によ
り回路の保護動作を行う。

【００３５】このように、本形態の構成によれば、従来
のリップル電圧を検出することによって欠相を判定する
もののように該リップル電圧を検出するための専用の検
出回路や、この検出信号を処理するための制御部を必要
とすることがなく、簡単な構成で、しかも三相のうちＳ
相やＴ相に欠相が生じた場合でも該欠相に対する回路の
保護を行うことができる。このため、構成部品の削減及
び構成の簡素化を図ることができ、製造コストを低減す
ることができる。

【００３６】また、１個のコンデンサ（C4）を設けると
いった極めて簡単な構成でもって欠相時の誤作動（不要
異常コードの出力）を回避することができ信頼性の向上
を図ることができる。

【００３７】尚、上述した実施形態におけるインバータ
回路（23）は６個のパワートランジスタ（Tr，Tr，…）
を用いたが、本発明では、６個のＩＧＢＴ（Insulated
GateBipolar Transistor）を用いたものであってもよ
い。

【００３８】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、第１及び第２の電源配線の間にコンデンサを設け、
室内制御手段に給電される二相のうち一方が欠相した際
に、第１及び第２の電源配線を流れる電流を室内制御手
段に対してバイパスさせるようにしたために、室内制御
手段に不必要な給電が行われることがなくなり、作動不
能状態となるようにしたので、この作動不能状態が生じ
た場合に、例えば電力供給回路を遮断するようにすれ
ば、欠相の発生に伴う回路の損傷等を回避することがで
きる。このため、従来のようなリップル電圧を検知する
ための特別な回路やこのリップル電圧を検知した際の信
号処理を行うための制御部を必要とせず、構成部品の増
大化及び構成の複雑化に伴う製造コストの大幅な増大を
招くことなしに欠相に対する回路保護を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態における誘導電動機の制御回路及び制
御ユニットへの電力供給回路を示す図である。

【図２】各制御ユニットへの電力供給回路の概略を説明
するための図である。

【図３】電力供給回路の概略を示す図である。

【符号の説明】

30 室外制御ユニット（室外制御手段） 43 欠相判定手段 50 室内制御ユニット（室内制御手段） 60R Ｒ相電源配線 60S Ｓ相電源配線 60T Ｔ相電源配線 PS 電源 C4 バイパス用コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩田 友宏 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工 業株式会社 堺製作所 金岡工場内 (56)参考文献 特開 昭63−263356（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−37725（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−123693（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02H 3/353 F25B 49/02 570 H02H 3/34 H02H 7/00 H02H 7/09

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室内機を制御する室内制御手段（50）及
   び室外機を制御する室外制御手段（30）が、第１相から
   第３相の交流電流（R，S，T）を給電する三相交流電源
   （PS）に電源配線（60R，60S，60T）を介して接続され
   た電気回路を有する空気調和機において、 上記室内制御手段（50）は、第１相の交流電流（S）を
   給電する第１電源配線（60S）及び第２相の交流電流
   （T）を給電する第２電源配線（60T）を介して交流電源
   （PS）に接続されている一方、室外制御手段（30）は、
   第１電源配線（60S）及び第２電源配線（60T）のうちの
   一方と、第３相の交流電流（R）を給電する第３電源配
   線（60R）とを介して交流電源（PS）に接続され、 上記 第１及び第２の電源配線（60S，60T）の間には、室
   内制御手段（50）に給電される二相のうち一方が欠相し
   た際に、第１及び第２の電源配線（60S，60T）を流れる
   電流を室内制御手段（50）に対してバイパスさせるコン
   デンサ（C4）が設けられていることを特徴とする空気調
   和機における電力供給装置。