JP5068576B2 - Heat pump unit, heat pump water heater - Google Patents
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Description
本発明は,電源から圧縮機への電力供給経路上にアクティブフィルタが設けられた制御回路を有するヒートポンプユニットに関し,特に,その制御回路上における過電圧や過電流の発生を防止するための技術に関するものである。 The present invention relates to a heat pump unit having a control circuit provided with an active filter on a power supply path from a power source to a compressor, and more particularly to a technique for preventing the occurrence of overvoltage and overcurrent on the control circuit. It is.
従来,例えば特許文献1に開示されているように,ヒートポンプユニットに設けられた圧縮機には,商用交流電源から供給される交流電圧を整流して昇圧させた後の直流電圧が稼働電力として供給される。具体的に,ヒートポンプユニットの制御回路には,商用交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と,整流回路から出力された直流電圧を昇圧するアクティブフィルタと,アクティブフィルタから圧縮機に向けて出力される直流電圧を平滑する平滑コンデンサとが設けられる。
アクティブフィルタは,該アクティブフィルタの出力側の直流電圧(以下,「出力電圧」という)が,予め設定された基準電圧となるように入出力ゲインを制御するものである。なお,アクティブフィルタが停止されると,該アクティブフィルタへの入力電圧は昇圧されることなくそのまま出力される。
Conventionally, as disclosed in
The active filter controls the input / output gain so that a DC voltage on the output side of the active filter (hereinafter referred to as “output voltage”) becomes a preset reference voltage. When the active filter is stopped, the input voltage to the active filter is output as it is without being boosted.
ここで,商用交流電源に停電が発生して交流電圧の供給が停止すると,平滑コンデンサに蓄積されていた電荷が放電することになる。即ち,アクティブフィルタの出力側の電位が低下する。したがって,商用交流電源が停電から復旧した際,アクティブフィルタの出力電圧と基準電圧との差が大きくなり,アクティブフィルタの入出力ゲインが過大になる。そのため,前記出力電圧がオーバーシュートして過電圧が発生することになり,制御回路上の電子部品や圧縮機などが故障するおそれがある。
そのため,例えば特許文献1では,アクティブフィルタからの出力電圧が一定電圧以下であることを検知した場合に,アクティブフィルタを停止させている。
Therefore, for example, in
しかしながら,特許文献1の技術では,商用交流電源の停電時などのようにアクティブフィルタへの入力電圧が完全に遮断されるような場合ではなく,商用交流電源から供給される交流電圧が低下する低電圧異常が発生した場合に対応することができない。以下,この点について,図4を参照しつつ説明する。
ここに,図4(a)は商用交流電源から供給される交流電圧E11,図4(b)はアクティブフィルタへの入力電圧V11,図4(c)はアクティブフィルタからの出力電圧V21,図4(d)はアクティブフィルタの入出力ゲインG11,図4(e)はアクティブフィルタの作動の有無を示すものである。
ここでは,交流電圧E11の正常値が200V,入力電圧V11の正常値が280V,アクティブフィルタにおける基準電圧が340V,低電圧異常を検知するための低電圧異常検知電圧が280Vに設定されているものとする。
However, the technique of
4A is an AC voltage E11 supplied from a commercial AC power source, FIG. 4B is an input voltage V11 to the active filter, FIG. 4C is an output voltage V21 from the active filter, and FIG. (D) shows the input / output gain G11 of the active filter, and FIG. 4 (e) shows whether or not the active filter is activated.
Here, the normal value of the AC voltage E11 is set to 200V, the normal value of the input voltage V11 is set to 280V, the reference voltage in the active filter is set to 340V, and the low voltage abnormality detection voltage for detecting the low voltage abnormality is set to 280V. And
まず,図4(a)に示すように,商用交流電源に低電圧異常が発生して交流電圧E11が低下し始めると(図4のt11),図4(b)に示すように,整流回路で整流されてアクティブフィルタに入力される入力電圧V11が低下し始める(図4のt11)。
そして,入力電圧V11が低下し始めると,図4(d)に示すように,アクティブフィルタでは,入出力ゲインG11が現在の入出力ゲインG21から徐々に増加する(図4のt11〜t12)。これにより,図4(c)に示すように,アクティブフィルタからの出力電圧V21は基準電圧の340Vで維持される。
しかし,図4(d)に示すように,アクティブフィルタの入出力ゲインG11が最大値G22に達すると(図4のt12),入力電圧V11の低下に追従できず,出力電圧V21が基準電圧の340Vから低下し始める。
First, as shown in FIG. 4A, when a low voltage abnormality occurs in the commercial AC power supply and the AC voltage E11 starts to decrease (t11 in FIG. 4), a rectifier circuit as shown in FIG. 4B. The input voltage V11 that is rectified and input to the active filter begins to decrease (t11 in FIG. 4).
When the input voltage V11 starts to decrease, as shown in FIG. 4D, in the active filter, the input / output gain G11 gradually increases from the current input / output gain G21 (t11 to t12 in FIG. 4). As a result, as shown in FIG. 4C, the output voltage V21 from the active filter is maintained at the reference voltage of 340V.
However, as shown in FIG. 4D, when the input / output gain G11 of the active filter reaches the maximum value G22 (t12 in FIG. 4), the input voltage V11 cannot be tracked and the output voltage V21 is equal to the reference voltage. It starts to drop from 340V.
そして,図4(c)に示すように,出力電圧V21が前記低電圧異常検知電圧の280V以下に達すると(図4のt13),図4(e)に示すように,アクティブフィルタが停止される。なお,アクティブフィルタが停止されると,そのときの入力電圧V11(例えば180V)が,そのまま出力電圧V21として出力される。
このようにしてアクティブフィルタを停止させると,その後で商用交流電源の低電圧異常が正常に復旧した場合における電圧のオーバーシュートを防止することができる。なお,商用交流電源が正常に復旧した場合には,基準電圧が徐々に増加され,アクティブフィルタの入出力ゲインが徐々に増加される。
As shown in FIG. 4 (c), when the output voltage V21 reaches 280V or less of the low voltage abnormality detection voltage (t13 in FIG. 4), the active filter is stopped as shown in FIG. 4 (e). The When the active filter is stopped, the input voltage V11 (for example, 180V) at that time is output as it is as the output voltage V21.
If the active filter is stopped in this way, it is possible to prevent voltage overshoot when the low voltage abnormality of the commercial AC power supply is restored normally. When the commercial AC power supply is restored normally, the reference voltage is gradually increased and the input / output gain of the active filter is gradually increased.
しかしながら,図4(d)に示したように,アクティブフィルタの入出力ゲインG11は,入力電圧V11が低下し始める時間t11から時間t12までの間は徐々に増加し,時間t12からアクティブフィルタが停止される時間t13までの間は最大値G22で保持される。
そのため,例えば図4(a),(b)に破線で示すように,時間t11から時間t13の間の時点である時間t21や時間t22,即ちアクティブフィルタが作動している状態で,交流電圧E11が正常な200Vに復旧して,入力電圧V11が280Vに復旧されると,アクティブフィルタの出力電圧V21は,図4(c)に破線で示すように,過大な入出力ゲインG11によってオーバーシュートすることになる。
一方,アクティブフィルタを停止する際に圧縮機の作動が継続されていると,アクティブフィルタで昇圧される前の低い直流電圧が急に,作動中の圧縮機に供給されることになるため,該圧縮機の動作負荷に対応して過電流が発生するという問題もある。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,電源の低電圧異常の発生をできるだけ早期に検知してアクティブフィルタを停止させると共に,その低電圧異常が復旧した際における過電圧や過電流の発生のおそれを従来よりも低減させることのできるヒートポンプユニット及びこれを備えたヒートポンプ式給湯機を提供することにある。
However, as shown in FIG. 4D, the input / output gain G11 of the active filter gradually increases from time t11 to time t12 when the input voltage V11 starts to decrease, and the active filter stops from time t12. Is held at the maximum value G22 until time t13.
Therefore, for example, as shown by the broken lines in FIGS. 4A and 4B, the AC voltage E11 is obtained when the time t21 or the time t22, which is the time between the time t11 and the time t13, that is, the active filter is operating. When the input voltage V11 is restored to 280V, the output voltage V21 of the active filter overshoots due to an excessive input / output gain G11 as shown by the broken line in FIG. It will be.
On the other hand, if the operation of the compressor is continued when the active filter is stopped, the low DC voltage before being boosted by the active filter is suddenly supplied to the operating compressor. There is also a problem that overcurrent occurs in response to the operating load of the compressor.
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to detect the occurrence of a low voltage abnormality of the power source as early as possible to stop the active filter and restore the low voltage abnormality. An object of the present invention is to provide a heat pump unit and a heat pump water heater provided with the heat pump unit that can reduce the risk of occurrence of overvoltage and overcurrent when compared with the conventional one.
上記目的を達成するために本発明は,冷媒を圧縮する圧縮機を少なくとも有してなるヒートポンプサイクルと,所定の電源から入力される入力電圧と自己の出力電圧とに基づいて入出力ゲインを制御することにより前記入力電圧を予め設定された基準電圧まで昇圧させて前記圧縮機に向けて出力する昇圧手段と,を備えてなるヒートポンプユニットに適用されるものであって,前記昇圧手段に入力される前記入力電圧を検出する入力電圧検出手段の検出電圧が,予め設定された下限電圧以下に達した場合に,前記圧縮機及び前記昇圧手段を略同時に停止させ,前記入力電圧が前記下限電圧に達するまでは,前記入出力ゲインの制御によって前記昇圧手段の出力電圧は前記基準電圧に維持されており,前記昇圧手段を停止させてから該昇圧手段の作動を再開させるまでの間に,前記昇圧手段における前記入出力ゲインを所定の下限値に戻し,作動を再開するときには前記入出力ゲインを前記下限値から徐々に増加させることを特徴とするヒートポンプユニットとして構成される。
本発明によれば,例えばアクティブフィルタ等の前記昇圧手段の入力電圧の低下を監視して該昇圧手段を停止させているため,従来技術(例えば特許文献1参照)のように出力電圧の低下を監視する場合よりも早く前記所定の電源の異常を検知して前記昇圧手段を停止させることができ,前記所定の電源が正常に復旧した場合における過電圧の発生のおそれを低減させることができる。また,本発明によれば,前記昇圧手段を停止させる際に,前記圧縮機が略同時に停止されるため,前記昇圧手段の停止により急激に低下した出力電圧が作動中の前記圧縮機に供給されることに起因する過電流の発生を防止することができる。
In order to achieve the above object, the present invention controls an input / output gain based on a heat pump cycle having at least a compressor for compressing a refrigerant, an input voltage input from a predetermined power source, and its own output voltage. And a booster that boosts the input voltage to a preset reference voltage and outputs the boosted voltage to the compressor, and is applied to the booster. When the detection voltage of the input voltage detection means for detecting the input voltage reaches a predetermined lower limit voltage or less, the compressor and the boosting means are stopped substantially simultaneously, and the input voltage becomes the lower limit voltage. until it reaches the output voltage of the boosting means by the control of the input and output gain is kept to the reference voltage, said boosting means said boosting means after stopping Until resuming the operation, returning the output gain in the boosting means to a predetermined lower limit value, the heat pump unit, characterized in that to gradually increase the output gain from the lower limit value when resuming the operation Configured as
According to the present invention, since the booster is stopped by monitoring the decrease in the input voltage of the booster such as an active filter, the output voltage is reduced as in the prior art (see, for example, Patent Document 1). The booster can be stopped by detecting the abnormality of the predetermined power supply earlier than the case of monitoring, and the possibility of occurrence of overvoltage when the predetermined power supply is restored normally can be reduced. Further, according to the present invention, when the booster is stopped, the compressor is stopped almost simultaneously, so that the output voltage suddenly decreased by the stop of the booster is supplied to the operating compressor. It is possible to prevent the occurrence of overcurrent caused by this.
さらに,前記昇圧手段の作動が再開されたときの前記出力電圧のオーバーシュートを確実に防止することができる。
なお,前記昇圧手段及び前記圧縮機の作動の再開は,前記入力電圧検出手段による検出電圧が予め設定された上限電圧を超えた場合におこなえばよい。
より具体的には,前記入力電圧検出手段による検出電圧が前記上限電圧を超えた場合に,前記昇圧手段の作動を再開させた後,所定の時間経過後に前記圧縮機の作動を再開させるものであることが考えられる。これにより,前記所定の時間を,前記昇圧手段からの出力電圧が前記基準電圧に安定するまでに要する時間に設定しておくことで,前記圧縮機の作動を再開した場合における過電流の発生を防止することができる。
ところで,本発明は,前記ヒートポンプユニットを備えてなるヒートポンプ式給湯機の発明として捉えてもよい。なお,前記ヒートポンプ式給湯機では,前記冷媒が,水との熱交換による水の沸き上げや,室内空気との熱交換による冷暖房などに用いられる。
Furthermore , it is possible to reliably prevent overshoot of the output voltage when the operation of the boosting means is resumed.
The operation of the booster and the compressor may be resumed when the detected voltage by the input voltage detector exceeds a preset upper limit voltage.
More specifically, when the voltage detected by the input voltage detecting means exceeds the upper limit voltage, the operation of the compressor is resumed after a predetermined time has elapsed after the operation of the boosting means is resumed. It is possible that there is. As a result, the predetermined time is set to a time required for the output voltage from the boosting means to stabilize to the reference voltage, thereby preventing the occurrence of overcurrent when the operation of the compressor is resumed. Can be prevented.
By the way, this invention may be grasped | ascertained as invention of the heat pump type water heater provided with the said heat pump unit. In the heat pump type water heater, the refrigerant is used for boiling water by heat exchange with water, air conditioning by heat exchange with room air, and the like.
本発明によれば,例えばアクティブフィルタ等の前記昇圧手段の入力電圧の低下を監視して該昇圧手段を停止させているため,従来技術(例えば特許文献1参照)のように出力電圧の低下を監視する場合よりも早く前記所定の電源の異常を検知して前記昇圧手段を停止させることができ,前記所定の電源が正常に復旧した場合における過電圧の発生のおそれを低減させることができる。また,本発明によれば,前記昇圧手段を停止させる際に,前記圧縮機が略同時に停止されるため,前記昇圧手段の停止により急激に低下した出力電圧が作動中の前記圧縮機に供給されることに起因する過電流の発生を防止することができる。 According to the present invention, since the booster is stopped by monitoring the decrease in the input voltage of the booster such as an active filter, the output voltage is reduced as in the prior art (see, for example, Patent Document 1). The booster can be stopped by detecting the abnormality of the predetermined power supply earlier than the case of monitoring, and the possibility of occurrence of overvoltage when the predetermined power supply is restored normally can be reduced. Further, according to the present invention, when the booster is stopped, the compressor is stopped almost simultaneously, so that the output voltage suddenly decreased by the stop of the booster is supplied to the operating compressor. It is possible to prevent the occurrence of overcurrent caused by this.
以下添付図面を参照しながら,本発明の実施の形態について説明し,本発明の理解に供する。尚,以下の実施の形態は,本発明を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに,図1は本発明の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機Xの概略構成を示すブロック図,図2は本発明の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機Xの制御回路Yの概略構成を示すブロック図,図3は本発明の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機Xの制御回路Yの動作例を説明するための図である。
まず,図1を用いてヒートポンプ式給湯機Xの概略構成について説明し,次に,図2を用いてヒートポンプ式給湯機Xの制御回路Yについて説明する。
図1に示すように,ヒートポンプ式給湯機Xは,大別すると,ヒートポンプユニット1及び貯湯タンクユニット2を備えている。ヒートポンプユニット1に設けられた水熱交換器12と,貯湯タンクユニット2に設けられた貯湯タンク21とは,水又は温水が流通される水配管3によって接続されている。
ヒートポンプユニット1は,圧縮機11,水熱交換器12,膨張弁13及び室外空気熱交換器14が順に接続されたヒートポンプサイクル(冷凍サイクル)10や,水熱交換器12及び貯湯タンクユニット2の貯湯タンク21の間に接続された水配管3に水を循環させるための循環ポンプ15,当該ヒートポンプ式給湯機Xを制御する後述の制御回路Y(図2参照)などを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the heat pump type hot water heater X according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration of the control circuit Y of the heat pump type hot water heater X according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram for explaining an operation example of the control circuit Y of the heat pump type hot water heater X according to the embodiment of the present invention.
First, a schematic configuration of the heat pump type hot water heater X will be described with reference to FIG. 1, and then, a control circuit Y of the heat pump type hot water heater X will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the heat pump type hot water heater X includes a
The
ヒートポンプユニット1では,後述の制御回路Yに設けられたマイコン41(図2参照)によって圧縮機11及び循環ポンプ15に設けられた不図示のモータなどの稼働制御が行われることにより,ヒートポンプサイクル10に,例えば水を90℃程度の高温まで加熱することができる炭酸ガス冷媒の一例であるCO2冷媒が循環され,水配管3に貯湯タンク21からの水が循環される。なお,ヒートポンプサイクル10に循環される冷媒は,CO2冷媒に限られず他の冷媒(例えば,他の自然冷媒や,フロン系冷媒など)を用いてもよい。
具体的に,圧縮機11において圧縮して吐出された高温高圧のCO2冷媒は,水熱交換器12に流入して水配管3に循環される水との間の熱交換によって冷却された後,膨張弁13において膨張する。その後,膨張弁13で膨張した低温低圧のCO2冷媒は,室外空気熱交換器14に流入し,送風ファンで送風される室外空気との間の熱交換によって吸熱して気化した後,再度圧縮機11に流入する。
これにより,水熱交換器12では,ヒートポンプサイクル10に循環されるCO2冷媒と水配管3に循環される水との間で熱交換が行われることにより水が加熱される。
なお,ここではヒートポンプサイクル10に循環される前記冷媒が水の沸き上げに用いられる場合について説明しているが,前記冷媒を,室内空気との熱交換によって冷暖房を実現する空気調和機に用いることも他の実施例として考えられる。
In the
Specifically, the high-temperature and high-pressure CO 2 refrigerant compressed and discharged by the
As a result, in the
In addition, although the case where the said refrigerant | coolant circulated to the
一方,貯湯タンクユニット2は,水熱交換器12で加熱された後の温水を貯溜する貯湯タンク21や,貯湯タンク21から給湯経路22を通じて給湯口25に向けて供給される温水に給水口24からの水を混合して給湯温度を調節するための給湯混合弁23などを備えている。
貯湯タンク21は,水熱交換器12で加熱された後の温水を貯溜するものであって,該貯湯タンク21の下層及び上層は水熱交換器12を介して水配管3で接続されている。
貯湯タンクユニット2では,給湯口25が開かれると,給水口24から給湯経路22を通じて貯湯タンク21の下層部にかかる水圧によって,該貯湯タンク21の上層部の温水が給湯経路22を通じて給湯口25から給湯される。
On the other hand, the hot water
The hot
In the hot water
次に,図2を用いて,ヒートポンプ式給湯機Xのヒートポンプユニット1に設けられた制御回路Yについて説明する。なお,制御回路Yは,ヒートポンプユニット1及び貯湯タンクユニット2のいずれに配置されていてもよく,或いはヒートポンプユニット1及び貯湯タンクユニット2に分けて配置されていてもかまわない。
図2に示すように制御回路Yは,マイコン41,整流回路42,アクティブフィルタ43(昇圧手段の一例),アクティブフィルタ駆動回路44,平滑回路45,DC/DCコンバータ46,パワーモジュール47,パワーモジュール駆動回路48,出力電圧検出回路51,入力電圧検出回路52などを有しており,外部の商用交流電源など(所定の電源の一例)である電源40から供給される交流電圧に基づいて圧縮機11を稼働させるための回路である。
Next, the control circuit Y provided in the
As shown in FIG. 2, the control circuit Y includes a
マイコン41は,MPUやRAM,ROMなどの制御機器を有しており,該ROMに記憶された制御プログラムに従って当該ヒートポンプ式給湯機Xを統括的に制御するものである。
マイコン41は,入力電圧検出回路52による検知結果などに基づいて,アクティブフィルタ駆動回路44及びパワーモジュール駆動回路48などを制御することにより,アクティブフィルタ43及び圧縮機11の作動の有無を切り換える。特に,マイコン41は,入力電圧検出回路52による検出電圧が予め設定された低電圧異常検知電圧以下に達した場合に,アクティブフィルタ43及び圧縮機11を停止させるが,この点については,後段で詳述する。
なお,マイコン41は,膨張弁13の開度や室外空気熱交換器14の送風ファンの回転数,循環ポンプ15の流量などの他の制御も行うが,これらの点については従来装置と異なるところがないため,ここでは説明を省略する。
The
The
The
整流回路42は,周知のダイオードブリッジ回路などを有しており,電源40から供給される交流電圧を全波整流によって直流電圧(全波整流された電圧)に変換してアクティブフィルタ43に出力するものである。
アクティブフィルタ43は,チョークコイルやトランジスタなどを有してなり,整流回路42から入力される直流電圧(全波整流された電圧)を予め設定された基準電圧まで昇圧させて圧縮機11に向けて出力するものである。具体的に,アクティブフィルタ43には,該アクティブフィルタ43に入力される直流電圧と自己の出力電圧とに基づいて入出力ゲインを制御するための電子回路が含まれている。なお,アクティブフィルタ43の構成については従来周知(例えば特許文献1参照)のものを用いればよいためここでは説明を省略する。
また,アクティブフィルタ43の作動の有無は,アクティブフィルタ駆動回路44によって切り替えられる。具体的に,アクティブフィルタ駆動回路44は,マイコン41からの制御信号に応じて,アクティブフィルタ43に設けられたトランジスタのスイッチング動作のON/OFFを制御することにより,該アクティブフィルタ43による昇圧動作の有無(作動の有無)を切り換える。
The rectifier circuit 42 has a known diode bridge circuit and the like, converts the AC voltage supplied from the
The
Further, whether or not the
平滑回路45は,アクティブフィルタ43の出力に並列接続された平滑コンデンサを有しており,該アクティブフィルタ43から出力される直流電圧を平滑化する。この平滑コンデンサには,アクティブフィルタ43からの出力電圧によって電荷が蓄積され,その電荷は,アクティブフィルタ43からの出力電圧が遮断されたときに放電される。そのため,電源40に停電や低電圧異常などが発生した場合であっても,平滑回路45の平滑コンデンサが完全に放電するまでの間は,DC/DCコンバータ46やパワーモジュール47,圧縮機11などに電圧が供給されることになる。
DC/DCコンバータ46は,アクティブフィルタ43から出力されて平滑回路45で平滑化された直流電圧を5Vや18Vなどの低電圧に変圧した直流電圧を,マイコン41やアクティブフィルタ駆動回路44,パワーモジュール駆動回路48などに動作電圧として供給する。
パワーモジュール47は,アクティブフィルタ43から出力されて平滑回路45で平滑化された直流電圧を3相交流に変換して圧縮機11に出力するものであって,例えばダイオードやトランジスタなどを有する周知のインバータ回路である。パワーモジュール47から圧縮機11への電力供給の有無は,マイコン41からの指示に基づいてパワーモジュール駆動回路48によって制御される。例えば,パワーモジュール駆動回路48は,パワーモジュール47に設けられたトランジスタのスイッチング動作を制御することにより,該パワーモジュール47から圧縮機11へ供給される電力を制御するインバータ制御回路を含んでいる。
The smoothing
The DC /
The
出力電圧検出回路51は,アクティブフィルタ43から出力される直流電圧(以下,「出力電圧V21」という)を検出するための回路であって,直列接続された二つの分圧抵抗の中点の電位をマイコン41に入力する周知の分圧回路である。
そして,マイコン41では,出力電圧検出回路51からの入力電圧に基づいてアクティブフィルタ43の出力電圧V21が検出される。
The output
In the
一方,入力電圧検出回路52は,アクティブフィルタ43に入力される電圧(以下,「入力電圧V11」という)を検知するための回路であって,電源40から供給される交流電圧を直流電圧に変換する整流回路511と,整流回路511から出力される直流電圧を平滑化する平滑回路512と,平滑回路512から出力される直流電圧を検出するための分圧回路513とを備えている。
整流回路511は,整流回路42と同様に構成されたものであって,周知のダイオードブリッジ回路などを有しており,電源40から供給される交流電圧を全波整流などによって直流電圧に変換して平滑回路512に出力する。即ち,整流回路42及び整流回路511からの出力電圧は略同一であると考えることができる。
On the other hand, the input
The
平滑回路512は,平滑回路45と同様に構成されたものであって,整流回路511の出力に並列接続された平滑コンデンサを有しており,該整流回路511から入力される直流電圧を平滑化して分圧回路513に出力する。
分圧回路513は,直列接続された二つの分圧抵抗の中点の電位をマイコン41に入力する周知の分圧回路である。マイコン41では,分圧回路513からの入力電圧に基づいて,整流回路512から出力されている直流電圧,即ちアクティブフィルタ43に入力される入力電圧V11を検出する。ここに,かかる検出処理を行うときのマイコン41及び入力電圧検出回路52が入力電圧検出手段に相当する。なお,アクティブフィルタ43への入力電圧V11や,アクティブフィルタ43からの出力電圧V21の検出手法は,これに限られず,他の従来手法を用いてもよい。
また,平滑回路512は,アクティブフィルタ43に入力される入力電圧V11を検出するためだけに用いられるものであるため,内部の平滑コンデンサに容量の小さいものを用いて,例えば電源40から供給される交流電圧が低下した場合に,短い時間で放電させることが望ましい。これにより,例えば電源40から供給される交流電圧が低下した場合に,分圧回路513からマイコン41への入力電圧が早期に低下することになるため,マイコン41で交流電圧の低下を早期に判断することができる。
The smoothing
The
Further, since the smoothing
以下,図3のタイミングチャートを用いて,ヒートポンプ式給湯機Xのヒートポンプユニット1における制御回路Yの動作例について説明する。
ここに,図3(a)は電源40から供給される交流電圧E11,図3(b)はアクティブフィルタ43への入力電圧V11,図3(c)はアクティブフィルタ43からの出力電圧V21,図3(d)はアクティブフィルタ43の入出力ゲインG11,図3(e)はアクティブフィルタ43の作動の有無,図3(f)は圧縮機11の作動の有無を示すものである。なお,入力電圧V11,出力電圧V21は,入力電圧検出回路52,出力電圧検出回路51及びマイコン41によって検出される電圧値を示している。
ここでは,交流電圧E11の正常値が200V,入力電圧V11の正常値が280V,アクティブフィルタ43における基準電圧が340V,低電圧異常を検知するための低電圧異常検知電圧(下限電圧に相当)が230Vに予め設定されているものとする。
Hereinafter, an operation example of the control circuit Y in the
3A shows the AC voltage E11 supplied from the
Here, the normal value of the AC voltage E11 is 200V, the normal value of the input voltage V11 is 280V, the reference voltage in the
まず,図3(a)に示すように,商用交流電源に低電圧異常が発生して交流電圧E11が低下し始めると(図3のt11),図3(b)に示すように,入力電圧V11も低下し始める(図3のt11)。
そして,入力電圧V11が低下し始めると,図3(d)に示すように,アクティブフィルタ43では,入出力ゲインG11が現在の入出力ゲインG21から徐々に増加する。これにより,図3(c)に示すように,アクティブフィルタ43からの出力電圧V21は基準電圧の340Vで維持される。
First, as shown in FIG. 3A, when a low voltage abnormality occurs in the commercial AC power supply and the AC voltage E11 starts to decrease (t11 in FIG. 3), as shown in FIG. V11 also begins to decrease (t11 in FIG. 3).
When the input voltage V11 starts to decrease, the input / output gain G11 gradually increases from the current input / output gain G21 in the
その後,入力電圧V11が前記低電圧異常検知電圧である230V以下に達すると(図3の時間t31),そのことがマイコン41で検知される。即ち,マイコン41は,入力電圧検出回路52からの入力電圧に基づいて検出される入力電圧V11が前記低電圧異常検知電圧である230V以下に達したか否かを監視している。
そして,マイコン41は,入力電圧V11が前記低電圧異常検知電圧である230V以下に達したと判断すると,アクティブフィルタ43及び圧縮機11を停止させるべく,アクティブフィルタ駆動回路44及びパワーモジュール48に停止信号を略同時に送信する。ここに,かかる処理を実行するときのマイコン41が電源異常停止手段に相当する。
これにより,アクティブフィルタ43及び圧縮機11は,アクティブフィルタ駆動回路44及びパワーモジュール48によって停止される(図3(e),(f)の時間t31)。ここで,アクティブフィルタ43が停止されると,該アクティブフィルタ43への入力電圧V11が昇圧されずそのまま出力電圧V21として出力されることになるが(図3(c)),当該制御回路Yでは,アクティブフィルタ43が停止されるときに,圧縮機11も略同時に停止されるため,アクティブフィルタ43の停止により急激に低下した出力電圧V21が作動中の圧縮機11に供給されることに起因する過電流の発生は防止される。
Thereafter, when the input voltage V11 reaches 230 V or less, which is the low voltage abnormality detection voltage (time t31 in FIG. 3), this is detected by the
When the
As a result, the
以上,説明したように,ヒートポンプ式給湯機Xのヒートポンプユニット1の制御回路Yでは,アクティブフィルタ43への入力電圧V11が,予め設定された前記低電圧異常検知電圧以下に達したか否かを監視することによって,電源40の低電圧異常の発生を検知し,アクティブフィルタ43を停止させている。
したがって,従来のようにアクティブフィルタ43の出力電圧V21を監視していた場合に比べて,電源40の低電圧異常を早期に検知してアクティブフィルタ43を停止させることができるため,低電圧異常の復旧時のオーバーシュートによる過電圧の発生のおそれを低減することができる。
具体的に,従来では,図4に破線で示したように,入力電圧V11が低下し始めた時間t11から,出力電圧V21が低下してアクティブフィルタ43が停止されるまでの時間t13の間の時間t21やt22の時点で,交流電圧E11及び入力電圧V11が正常値に復旧したときには,アクティブフィルタ43が動作している状態であったため,オーバーシュートによる過電圧が発生することになる。
しかしながら,本発明の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機Xでは,図3に示すように,入力電圧V11が低下し始めた後,該入力電圧V11が前記低電圧異常検知電圧以下に達する時間t31でアクティブフィルタ43が停止されている。即ち,従来の停止時間t13よりも早い時点で,アクティブフィルタ43が停止される。したがって,例えば図3(a),(b)に破線で示すように,従来では過電圧が生じていた時間t21やt22の時点(図4(c)参照)で,交流電圧E11及び入力電圧V11が正常値に復旧した場合におけるオーバーシュートによる過電圧を防止することができる。
As described above, in the control circuit Y of the
Therefore, compared with the conventional case where the output voltage V21 of the
Specifically, conventionally, as indicated by a broken line in FIG. 4, from the time t11 when the input voltage V11 begins to decrease, to the time t13 from when the output voltage V21 decreases to when the
However, in the heat pump type water heater X according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, after the input voltage V11 starts to decrease, the time t31 when the input voltage V11 reaches the low voltage abnormality detection voltage or less. The
ところで,電源40の低電圧異常が発生してアクティブフィルタ43及び圧縮機11が停止された後,マイコン41では,入力電圧検出回路52からの入力電圧に基づいて検出される入力電圧V11が前記低電圧異常検知電圧である230V(上限電圧の一例)を超えたか否かが監視される。
そして,マイコン41は,入力電圧V11が前記低電圧異常検知電圧である230Vを超えたと判断すると,アクティブフィルタ43や圧縮機11の作動を再開させるための処理を実行する。なお,本実施の形態では,下限電圧と上限電圧が同じ電圧(230V)としているが,上限電圧を下限電圧よりも大きい値(例えば250Vや280V)として,ヒステリシス(この場合は20Vまたは50Vのヒステリシスを持たせている)を持たせても良い。
ここで,アクティブフィルタ43や圧縮機11の作動を再開させる場合における過電圧を確実に防止するためには,アクティブフィルタ43を停止させてから作動を再開するまでの間に,アクティブフィルタ43の入出力ゲインG11をリセットしておくことが望ましい。以下,この点について説明する。
例えば,アクティブフィルタ43を停止させる時間t31やアクティブフィルタ43を作動させるときに入出力ゲインG11を初期値に戻すこと(リセット)が考えられる(図3(d)の破線参照)。ここに,入出力ゲインG11の初期値は,入力電圧V11がそのまま出力される1であることが一例として考えられる。
By the way, after the low voltage abnormality of the
When the
Here, in order to reliably prevent overvoltage when the operation of the
For example, the time t31 during which the
具体的には,アクティブフィルタ43に,アクティブフィルタ駆動回路44から作動が指示される度に入出力ゲインG11を初期値である1から徐々に増加させるソフトスタート機能を設けておくことが考えられる。このソフトスタート機能は,アクティブフィルタ駆動回路44から作動開始信号が入力される度に,アクティブフィルタ43における基準電圧を,本来の基準電圧よりも格段に低い電圧値や0Vなどから本来の基準電圧まで徐々に増加させるものであることが考えられる。これにより,マイコン41は,アクティブフィルタ駆動回路44に対してアクティブフィルタ43の作動の再開を指示するだけで,入出力ゲインG11をリセットさせた状態でアクティブフィルタ43の作動を再開させることができる。
このように,アクティブフィルタ43の作動開始時に,入出力ゲインG11を初期値から開始させることにより,出力電圧V21がオーバーシュートせず過電圧の発生を確実に防止することができる。具体的には,図3(e)に破線で示すように,交流電圧E11及び入力電圧V11が正常値に復旧した時間t21やt22において,アクティブフィルタ43の作動を再開させても,該アクティブフィルタ43の入出力ゲインG11は,図3(d)に破線で示すように,初期値から徐々に増加されることになるため,出力電圧V21も図3(c)に破線で示すように,徐々に増加されることになり,過電圧の発生は確実に防止される。
なお,瞬時停電や瞬時的な電圧異常など,出力電圧V21が前記低電圧異常検知電圧以下に達していなかった場合には,マイコン41からの停止指示がなされずアクティブフィルタ43の入出力ゲインG11がリセットされない。
Specifically, it is conceivable to provide the
In this way, by starting the input / output gain G11 from the initial value at the start of the operation of the
If the output voltage V21 does not reach the low voltage abnormality detection voltage or less due to an instantaneous power failure or an instantaneous voltage abnormality, the
一方,電源40が正常に復旧してアクティブフィルタ43の作動を再開するときに,圧縮機11の作動を同時に再開させると,該圧縮機11に安定していない低い電圧が供給されることになるため,図3(f)に破線で示すように,マイコン41は,アクティブフィルタ43からの出力電圧V21が基準電圧に達して安定した後,圧縮機11の作動を再開させる。
具体的には,アクティブフィルタ43の作動を再開してから出力電圧V21が基準電圧で安定するまでの準備時間(所定の時間)を予め実験やシミュレーションなどによって取得して設定しておき,アクティブフィルタ43の作動の再開後,その準備時間経過後に圧縮機11の作動を再開させればよい。もちろん,出力電圧検出回路51による検出電圧に基づいてアクティブフィルタ43の出力電圧V21が基準電圧で安定しているか否かを判断して,圧縮機11の作動の再開タイミングを決定してもよい。
なお,圧縮機11が停止して再度圧縮機11が運転開始する再開タイミングを,圧縮機11が停止してからヒートポンプサイクル10の圧力がバランスする時間(例えば3分)が経過していることも確認してからにすることがより好ましい。このようにすれば,圧力バランスが取れていないときに圧縮機11を作動させることで圧縮機11に過電流が流れてしまう可能性を低減することができる。
On the other hand, when the operation of the
Specifically, a preparation time (predetermined time) from when the operation of the
In addition, the time (for example, 3 minutes) when the pressure of the
1…ヒートポンプユニット
11…圧縮機
12…水熱交換器
13…膨張弁
14…室外空気熱交換器
15…循環ポンプ
2…貯湯タンクユニット
21…貯湯タンク
22…給湯経路
23…給湯混合弁
24…給水口
25…給湯口
3…水配管
40…電源
41…マイコン
42…整流回路
43…アクティブフィルタ(昇圧手段の一例)
44…アクティブフィルタ駆動回路
45…平滑回路
46…DC/DCコンバータ
47…パワーモジュール
48…パワーモジュール駆動回路
51…出力電圧検出回路
52…入力電圧検出回路
E11…交流電圧
V11…入力電圧
V21…出力電圧
G11…入出力ゲイン
DESCRIPTION OF
44 ... Active
Claims (4)
所定の電源から入力される入力電圧と自己の出力電圧とに基づいて入出力ゲインを制御することにより前記入力電圧を予め設定された基準電圧まで昇圧させて前記圧縮機に向けて出力する昇圧手段と,
を備えてなるヒートポンプユニットであって,
前記昇圧手段に入力される前記入力電圧を検出する入力電圧検出手段と,
前記入力電圧検出手段による検出電圧が予め設定された下限電圧以下に達した場合に,前記圧縮機及び前記昇圧手段を略同時に停止させる電源異常停止手段とを備え,
前記入力電圧が前記下限電圧に達するまでは,前記入出力ゲインの制御によって前記昇圧手段の出力電圧は前記基準電圧に維持されており,
前記電源異常停止手段が,前記昇圧手段を停止させてから該昇圧手段の作動を再開させるまでの間に,前記昇圧手段における前記入出力ゲインを所定の初期値に戻し,
前記昇圧手段は,作動を再開するとき,前記入出力ゲインを前記初期値から徐々に増加させる,ヒートポンプユニット。 A heat pump cycle having at least a compressor for compressing the refrigerant;
Boosting means for boosting the input voltage to a preset reference voltage and outputting the boosted voltage to the compressor by controlling an input / output gain based on an input voltage input from a predetermined power source and its own output voltage When,
A heat pump unit comprising:
Input voltage detection means for detecting the input voltage input to the boosting means;
Power supply abnormality stopping means for stopping the compressor and the boosting means substantially simultaneously when the detection voltage by the input voltage detecting means reaches a preset lower limit voltage or less,
Until the input voltage reaches the lower limit voltage, the output voltage of the boosting means by the control of the input and output gain is kept to the reference voltage,
The power supply abnormality stopping means returns the input / output gain in the boosting means to a predetermined initial value between when the boosting means is stopped and when the operation of the boosting means is restarted,
The heat pump unit , wherein the boosting means gradually increases the input / output gain from the initial value when the operation is resumed .
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