JP5189458B2 - 突入電流制限回路を備えた空気調和機 - Google Patents

Description

この発明はＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源投入時の突入電流を制限する突入電流制限回路を備えた空気調和機に関するもので、突入電流を制限する抵抗とリレーとを有する突入電流制限回路を備えた空気調和機に関する。

従来から、ＡＣ電源投入時の突入電流を制限する回路構成として、突入電流制限用抵抗とリレーは用いられてきた。しかしながら、回路構成・部品定数選定が適切でないために構成部品の中で故障率の一番高いリレー接点のオープン故障が発生した際に、突入電流制限回路が正常に作動しなくなり、機器が動作しない等の不具合が発生するという課題があった。

例えば、下記の特許文献１（特開平２−１０６１７４号公報）は、突入電流制限回路に関する記載がある。特開平２−１０６１７４号公報では突入電流制限回路を確実に動作させるため突入電流制限回路の制御回路を負荷側から入力する回路構成としている。この構成により、突入電流制限抵抗器にオープンモードの不具合が発生しても、制御回路が接点を駆動することが出来ないことから、機器や整流平滑回路内部の素子に過大な負荷を負わせることのない構成としている。また、リレー制御方法としてはＡＣ電源投入後一定時間経過するとリレー接点をショートし、機器運転後の運転電流によって発生する電力損失を無くす制御となっている。
特開平２−１０６１７４号公報

上記特許文献１では、突入電流を制限するために突入電流制限抵抗定数を整流平滑回路内部の素子、機器に過大な負荷を負わせない定数としている。しかしながら突入電流制限回路内の構成部品で故障率の一番高いリレー接点のオープン故障が発生した場合、機器運転後の運転電流が全て突入電流制限抵抗に流れてしまうという構成となっている。そのため、突入電流制限抵抗がスペックオーバーのためオープンモードの破壊が発生した場合には、機器の運転が出来ないという不具合を発生していたという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、抵抗・リレーで構成された突入電流制限回路内で故障率の一番高いリレー接点のオープン故障が発生し、突入電流制限回路が正常に作動しない場合においても、機器の運転に支障をきさないことを実現することを目的とする。

この発明の突入電流制限回路を備えた空気調和機は、
ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源の投入時に瞬時的に印加される突入電流を制限する突入電流制限用抵抗器と前記突入電流制限用抵抗器に並列に接続され、オープンとクローズとに開閉可能であると共にクローズ状態時に前記突入電流制限用抵抗器を短絡する接点とを有する突入電流制限回路を備えた空気調和機において、
前記突入電流制限用抵抗器は、
前記ＡＣ電源投入時には前記接点がオープン状態となっていることにより前記突入電流を制限すると共に、前記接点のオープン状態時において前記空気調和機の運転中の連続的な安定した定常運転電流が印加される場合には、印加される前記定常運転電流に対して、使用可能であることを特徴とする。

この発明により、抵抗・リレー（リレー接点）で構成された突入電流制限回路内でリレー接点のオープン故障が発生し、突入電流制限回路が正常に作動しない場合においても、機器の運転に支障をきたさない突入電流制限回路を備えた空気調和機を提供することができる。

実施の形態１．
図１を用いて実施の形態１を説明する。以下に、図１を参照して、抵抗とリレーを有する突入電流制限回路を備えた空気調和機を説明する。

図１は、抵抗とリレーとを使用した突入電流制限回路を備えた空気調和機のブロック図である。

突入電流制限回路５は、突入電流制限用抵抗器１（以下、突入電流制限用抵抗１という）と、リレー接点２とリレー励磁コイル３とからなるリレー４とから構成される。

図１に示すように、突入電流制限回路５は、ＡＣ電源の投入時に瞬時的に印加される突入電流を制限する突入電流制限用抵抗１と、突入電流制限用抵抗１に並列に接続され、オープンとクローズとに開閉可能であると共にクローズ状態時に突入電流制限用抵抗１を短絡するリレー接点２とを備えている。

空気調和機にＡＣ電源が投入された際には、まず、リレー接点２がオープン状態の突入電流制限回路５に電圧が印加される。その際に、突入電流制限用抵抗１により、電流が制限される。

その後、ダイオードブリッジ６と平滑用コンデンサ７とによって形成されている整流平滑回路により、交流電圧が直流電圧に変換される。直流電圧に変換された後に、電源トランス８と電源ＩＣ１０とその電源生成用ダイオード９とコンデンサ１１、トランス２次側整流ダイオード１２、リレー励磁コイル電源用コンデンサ１３、マイコン駆動用電源ＩＣ１４およびマイコン駆動電源用コンデンサ１５からなる電源回路１６によって、リレー励磁用コイル電源とマイコン駆動用電源を生成している。このように、リレー励磁用コイル電源とマイコン駆動用電源とは、突入電流制限回路５の負荷側から取得している。

マイコン駆動用電源が生成された後、マイコン１７（接点制御部の一例）はリモコン待機状態となる。

（突入電流制限用抵抗１の定数（特性））
突入電流制限用抵抗１の定数に関しては、突入電流が流れる際において、整流平滑回路内部のダイオードブリッジ６、及び空気調和機に過大な負荷を負わせず、突入電流によって自分自身（突入電流制限用抵抗）も破壊しない定数（パルス限界電力を満足した定数）を選定し、かつ空気調和機の運転中に送風用ファンモータ２０等のアクチュエータが動作して定常運転電流が増えた状態においても突入電流制限用抵抗のスペック上問題のない定数（定格電力を満足した定数）を選定してある。このように、突入電流制限用抵抗１の特性は、突入電流に対してパルス限界電力を満たし、かつ、空気調和機の運転中の連続的な安定した定常運転電流に対して定格電力を満たすものである。

このように突入電流制限回路５では、突入電流制限用抵抗定数をＡＣ電源投入時、抵抗に瞬時的に印加される突入電流においても抵抗のパルス限界電力内で、かつ突入電流防止の機能を満たす定数とする。また、空気調和機運転中の連続的な安定した運転電流においても抵抗の定格電力内で問題ない定数とする。これにより、突入時の瞬時的なパルス電流においても抵抗のパルス限界電力を満足し、定常運転時の連続した安定電流においても定格電力を満足することとする。

以下に、この動作を説明する。ＡＣ電源が投入された際には、リレー接点２はオフ（オープン状態）であるため、突入電流は、突入電流制限用抵抗１を介して流れ、整流平滑回路により交流電圧が直流電圧に変換される。次に電源回路１６に電圧が供給され、リレー励磁用コイル電源とマイコン駆動用電源が生成される。これによってマイコン１７（接点制御部）の判断に基づき、リレー接点のオン／オフ（オープン／クローズ）が可能となる。

この場合、突入電流制限用抵抗１は、ＡＣ電源投入時にはリレー接点２がオープン状態となっていることにより突入電流を制限すると共に、オープン故障によるリレー接点２のオープン状態時において空気調和機の運転中の連続的な安定した定常運転電流が印加される場合には、印加される定常運転電流に対して、使用可能である。

以上のような、突入電流制限回路５を備えた空気調和機であれば、突入電流制限回路５内で故障率の一番高いリレー接点のオープン故障が発生した場合においても、突入電流制限用抵抗１は突入電流を制限し、かつ、通常運転にも使用可能であるので、空気調和機の運転に支障をきたすことがないという効果がある。

前述の実施の形態１では、ＡＣ電源投入時の突入電流を制限する突入電流制限用抵抗１と、突入電流制限用抵抗１に並列に接続され突入電流制限用抵抗１を短絡する様に接続されたリレー接点２からなる突入電流制限回路を備えた空気調和機に以下の構成とした。
すなわち、
突入電流制限用抵抗定数をＡＣ電源投入時、抵抗に瞬時的に印加される突入電流においても抵抗のパルス限界電力内で、かつ突入電流防止の機能を満たす定数とし、また、空気調和機運転中の連続的な安定した運転電流においても抵抗の定格電力内で問題ない定数とし、突入時の瞬時的なパルス電流においても抵抗のパルス限界電力を満足し、定常運転時の連続した安定電流においても定格電力を満足するものとした。

実施の形態２．
次に図２を参照して実施の形態２における「突入電流制限回路を備えた空気調和機」を説明する。実施の形態２における突入電流制限回路を備えた空気調和機では、実施の形態１の空気調和機おいて、さらに、マイコン１７（接点制御部）は、ＡＣ電源投入後にリモコン待機となると共に、ＡＣ電源投入時からリモコン待機中の間はリレー接点２をオフ（オープン）とし、使用者がリモートコントローラ（リモコン）を操作することにより空気調和機が運転開始した時にリレー接点２をオン（クローズ）とする。そして、マイコン１７は、空気調和機が運転を停止してリモコン待機状態に戻る際はリレーをオフ（オープン）する制御を行う。

図２を参照して、実施の形態２における空気調和機の動作を説明する。空気調和機は、ＡＣ電源が投入されると、前記のようにそれぞれの電源が生成され、リモコン待機中となる。すなわちＡＣ電源が投入されると、マイコン１７はリモコン待機中となる（Ｓ１１）。使用者がリモコンを操作し（Ｓ１２）、マイコン１７がリモコン信号を受信したと判定し（Ｓ１３のＹｅｓ）、リモコン信号が「運転開始」を指令する場合（Ｓ１４）はリレー接点２をＯＮ（クローズ）する制御を行う（Ｓ１５ａ）。つまり、マイコン１７は「運転開始」指令の場合はリレーコイル駆動回路１８を介してリレー接点２をクローズ状態にする。一方、リモコン信号が「運転停止」を指令する場合（Ｓ１４）はリレー接点２をＯＦＦ（オープン）する制御を行う（Ｓ１５ｂ）。つまり、マイコン１７は「運転停止」指令の場合はリレーコイル駆動回路１８を介してリレー接点２をオープン状態にする。

以上の様に、突入電流制限回路５を備えた空気調和機において、使用者がリモートコントローラ（リモコン）を操作して運転状態とした時にのみリレー接点２をオン（クローズ）とし、リモコン待機時はリレー接点２をオフ（オープン）とする制御により、リモコン待機時の消費電力削減と、運転時の消費電力削減とを実現することが可能となる。

前述の実施の形態２では、突入電流制限回路を備えた空気調和機において、ＡＣ電源投入時、リモコン待機中に関してはリレー接点をオープンとし、空気調和機運転中に関しては、リレー接点をショートさせる制御方法の空気調和機を説明した。

実施の形態３．
次に図３を参照して実施の形態３を説明する。実施の形態３における突入電流制限回路を備えた空気調和機は、実施の形態１の空気調和機において、リモコン待機中はリレー接点２をオフ（オープン）とするとともに、使用者がリモートコントローラ（リモコン）を操作して空気調和機が運転を開始した場合に、ファンモータ２０（マイコン１７には、ファンモータ２０の回転数に対する規定値（閾値）が予め設定されている）の回転数に基づいて、マイコン１７がリレー接点２をオン、オフ制御する実施形態である。回転数は、ファンモータ２０の消費電力に対応する消費電力対応情報である。すなわち、マイコン１７は消費電力対応情報である回転数を取得することにより、ファンモータのある回転数時における空気調和機の消費電力が
「リレー接点オン時の消費電力＞リレー接点オフ時の消費電力」となる回転数の場合には、リレー接点をオフ（オープン）し、空気調和機の消費電力が「リレー接点オン時の消費電力＜リレー接点オフ時の消費電力」となる回転数の場合には、リレー接点をオン（クローズ）する制御を行う。

図３を参照して動作を説明する。図３のフローチャートでは、Ｓ２１〜Ｓ２４までの処理は、図２のＳ１１〜Ｓ１４と同じなので、この部分の説明は省略する。図３を参照して、実施の形態２における空気調和機の動作を説明する。

Ｓ２４において、マイコン１７がリモコン信号は「運転停止」を指令すると判定した場合は、図２の処理と同様に、マイコン１７は、リレー接点２をオープン（Ｓ２６ｂ）にし、リモコン待機状態（Ｓ２１）に戻る。Ｓ２４においてリモコン信号が「運転開始」を指令する場合は、マイコン１７は、ファンモータ制御回路１９を介してファンモータ２０を駆動する。またマイコン１７は、ファンモータ制御回路１９からファンモータ２０の回転数を取得する。マイコン１７は、ファンモータ制御回路１９から取得した回転数に基づいてリレー接点２のオープン、クローズを制御する。すなわち、マイコン１７は、予めファン回転数の規定値（閾値）を保有している。そして、取得した回転数が予め保有するこの規定値（閾値）以上の場合（Ｓ２５のＹｅｓ）には、リレーコイル駆動回路１８、リレー励磁コイル３を介して、リレー接点２をクローズ状態に制御する（Ｓ２６ａ）。一方、取得した回転数が規定値（閾値）未満の場合（Ｓ２５のＮｏ）には、リレー接点２をオープン状態に制御する（Ｓ２６ｂ）。

以上の様に、突入電流制限回路を備えた空気調和機において、使用者がリモートコントローラ（リモコン）を操作し、運転した際にファンモータ（予め指定されたアクチュエータの一例）の回転数（消費電力対応情報の一例）に応じてリレー接点のオン／オフを切り替えることによって全ての運転領域において消費電力削減を実現することが可能となる。また、空気調和機のアクチュエータとしてファンモータを一例としてあげたが、他のアクチュエータ（表示機能、ムーブアイ、風向制御用のステッピングモータ、空気清浄機能用の高圧電源、フィルターお掃除機能用のステッピング等）または他のアクチュエータの組み合わせにおいても同様な考え方の適用が可能である。具体的には、マイコン１７には、空気調和機の装備するアクチュエータ（前記の表示機能、ムーブアイ、風向制御用のステッピングモータ、空気清浄機能用の高圧電源、フィルターお掃除機能用のステッピング等）が予め指定されている。マイコン１７は、指定されているアクチュエータの現在の消費電力に対応する消費電力対応情報を取得し、取得した消費電力対応情報に基づいて、リレー接点２のオープン、クローズを制御する。

実施の形態３で説明した突入電流制限回路は、ＡＣ電源投入時の突入電流を制限する突入電流制限用抵抗１と突入電流制限用抵抗１に並列に接続されリレー接点２がショート時に突入電流制限用抵抗１をショートするように接続されたリレー４、リレー接点２を駆動するリレーコイル駆動回路１８、リレーコイル駆動回路１８を制御する機能とファンモータ２０の回転数を計測する機能及びファンモータを制御する機能（ファンモータ制御回路１９を介してファンモータ２０を制御する）を保持するマイコン１７を備えている。また、突入電流制限用抵抗１の定数は、ＡＣ電源投入時における抵抗のパルス限界電力内で、整流平滑回路内部の素子、空気調和機に過大な負荷を負わせず、かつ空気調和機運転中の定常運転電流においても抵抗の定格電力上問題ない定数としてある。これにより、突入電流制限回路内で故障率の一番高いリレー接点のオープン故障が発生した場合においても空気調和機の運転を可能とする。

実施の形態１〜３で説明した「突入電流制限回路を備えた空気調和機」は、突入電流制限回路内で故障率の一番高いリレー接点のオープン故障が発生した場合においても、空気調和機の運転に支障をきたさないとう効果を有する。また、空気調和機の運転状態（ファンモータ２０の回転数）によって、リレー４の入り切りを制御するので、省エネ効果を最大限に引き出せるという効果を有する。

前述の実施の形態３では、突入電流制限回路を備えた空気調和機において、ＡＣ電源投入時、リモコン待機中に関してはリレー接点をオープンとし、空気調和機運転中に関しては空気調和機のファンモータ回転数によって、リレー接点のオープン、ショートを切り替える制御方法を備えた空気調和機を説明した。

実施の形態１における突入電流制限回路を備えた空気調和機のブロック図。 実施の形態２における空気調和機のフローチャート。 実施の形態３における空気調和機のフローチャート。

符号の説明

１ 突入電流制限用抵抗、２ リレー接点、３ リレー励磁コイル、４ リレー、５ 突入電流制限回路、６ ダイオードブリッジ、７ 平滑用コンデンサ、８ 電源トランス、９ 電源生成用ダイオード、１０ 電源ＩＣ、１１ 電源生成用コンデンサ、１２ トランス２次側整流ダイオード、１３ リレー励磁コイル電源用コンデンサ、１４ マイコン駆動用電源ＩＣ、１５ マイコン駆動電源用コンデンサ、１６ 電源回路、１７ マイコン、１８ リレーコイル駆動回路、１９ ファンモータ制御回路、２０ ファンモータ。

Claims (2)

1. ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源の投入時に瞬時的に印加される突入電流を制限する突入電流制限用抵抗器と前記突入電流制限用抵抗器に並列に接続され、オープンとクローズとに開閉可能であると共にクローズ状態時に前記突入電流制限用抵抗器を短絡する接点とを有する突入電流制限回路を備えた空気調和機において、
   前記突入電流制限用抵抗器は、
   前記ＡＣ電源投入時には前記接点がオープン状態となっていることにより前記突入電流を制限すると共に、前記接点のオープン状態時において前記空気調和機の運転中の連続的な安定した定常運転電流が印加される場合には、印加される前記定常運転電流に対して、使用可能であり、
   前記空気調和機は、
   前記空気調和機の装備する予め指定されたアクチュエータの現在の消費電力に対応する消費電力対応情報を取得し、取得した前記消費電力対応情報に基づいて前記接点のオープン、クローズを制御する接点制御部を備え、
   前記接点制御部は、
   取得した前記消費電力対応情報が予め保有する閾値以上の場合には前記接点をクローズ状態に制御し、取得した前記消費電力対応情報が前記閾値未満の場合には前記接点をオープン状態に制御し、
   前記予め指定されたアクチュエータがファンモータであり、前記消費電力対応情報が前記ファンモータの回転数であるときに、
   前記接点制御部は、
   前記ファンモータのある回転数時における前記空気調和機の消費電力の大小を比較し、接点クローズ時の消費電力が接点オープン時の消費電力よりも大となる回転数の場合には接点をオープンに制御し、
   接点クローズ時の消費電力が接点オープン時の消費電力よりも小となる回転数の場合には接点をクローズに制御する
   ことを特徴とする突入電流制限回路を備えた空気調和機。
2. 前記突入電流制限用抵抗器の特性は、
   前記突入電流に対してパルス限界電力を満たし、かつ、前記空気調和機の運転中の連続的な安定した定常運転電流に対して定格電力を満たすことを特徴とする請求項１記載の突入電流制限回路を備えた空気調和機。

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