JP5391677B2

JP5391677B2 - ヒートポンプ式空気調和装置の室外機

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Publication number: JP5391677B2
Application number: JP2008317391A
Authority: JP
Inventors: 智彦加藤; 大輔尾崎
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2028-12-12
Also published as: JP2010142052A

Description

本発明は、ヒートポンプ式空気調和装置の室外機に関するものである。

従来、ヒートポンプ式空気調和装置として種々のものが提案されている（例えば特許文献１〜４など）。こうした空気調和装置では、室外機内部の電源として、ガス電磁弁、エンジン点火装置（イグナイタ）、エンジンや冷媒を制御する主制御回路、当該室外機と室内機との間の通信を行う通信回路、電動補機駆動用のインバータなどに使用する複数の電源が存在しており、これら電源の電圧・電流などの要求スペックも互いに異なることが通例である。
特開２００４−３６４４９１号公報特開平９−５３８７２号公報特開２００１−３０４６５１号公報特開平７−１９８１５４号公報

ところで、従来のヒートポンプ式空気調和装置の室外機では、内部の複数の回路ごとに使用される複数電源を搭載することになり、これら電源は互いに略独立した回路構成を呈する。このため、例えば瞬時電圧低下・停電に対する各電源の検出方式・電圧がバラバラとなって、これら電源間で保護協調をしたり、装置の円滑な動作を確保しつつ各電源の停止保証をしたりすることが困難であった。

具体的には、例えば停電に伴う電圧低下で主制御回路の電源電圧が不安定になった後に、ガス電磁弁やエンジン点火装置などの電源電圧を遮断しようとしても、その信頼性は低いものとなる。あるいは、電源の立ち上がり時（電源投入時）、主制御回路の電源電圧が未だ不安定な状態で、通信回路やその他の回路を初期化しようとしても、やはりその信頼性は低いものとなる。

本発明の目的は、複数の回路ごとに使用される複数電源間で保護協調することができるヒートポンプ式空気調和装置の室外機を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、電動補機、燃料により駆動されるエンジン、該エンジンにより駆動されて冷媒を吸入するとともに該吸入した冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサ及び冷房運転時は冷媒の凝縮器として機能し暖房運転時は冷媒の蒸発器として機能する室外機熱交換器を有する室外機であって、室内機に設けられ冷房運転時は冷媒の蒸発器として機能し暖房運転時は冷媒の凝縮器として機能する室内機熱交換器及び前記室外機熱交換器に冷媒回路を通じて冷媒が循環されるヒートポンプ式空気調和装置の室外機において、前記電動補機を駆動するインバータと、前記エンジン及び冷媒を制御する主制御回路と、当該室外機と前記室内機又は他の室外機との間の通信を行う通信回路と、商用電源から直流電源を生成する電源回路と、前記電源回路に電気的に接続され、前記電源回路の生成した直流電源をＤＣ／ＤＣ変換して前記インバータ、前記主制御回路及び前記通信回路に個別に電源供給するマルチ出力電源と、前記電源回路に電気的に接続され、前記電源回路の生成した直流電源を監視して、前記マルチ出力電源による前記インバータ、前記主制御回路及び前記通信回路への電源供給の開始又は停止を個別に切り替える切替手段と、前記主制御回路により駆動制御される燃料供給電磁弁と、前記主制御回路により駆動制御されるエンジン点火装置とを備え、前記マルチ出力電源は、前記電源回路の生成した直流電源をＤＣ／ＤＣ変換して前記燃料供給電磁弁及び前記エンジン点火装置にも個別に電源供給しており、前記切替手段は、前記電源回路の生成した直流電源を監視して、前記マルチ出力電源による前記燃料供給電磁弁及び前記エンジン点火装置への電源供給の開始又は停止も個別に切り替えており、前記切替手段が前記マルチ出力電源による前記燃料供給電磁弁、前記エンジン点火装置、前記インバータ、前記主制御回路及び前記通信回路への電源供給を停止に切り替えるときの前記監視する直流電源の電圧レベルをそれぞれＶｇ、Ｖｉｇ、Ｖｉ、Ｖｍ及びＶｓで表すと、Ｖｇ≧Ｖｉｇ≧Ｖｉ≧Ｖｓ≧Ｖｍ（ただし、全て等値を除く）の関係を満たすように設定されていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のヒートポンプ式空気調和装置の室外機において、前記電源回路は、商用電源としての単相又は三相の交流商用電源をＡＣ／ＤＣ変換して直流電源を生成することを要旨とする。

上記各構成によれば、前記マルチ出力電源は、前記電源回路の生成した直流電源をＤＣ／ＤＣ変換して前記インバータ、前記主制御回路及び前記通信回路に個別に電源供給する。そして、前記切替手段は、前記電源回路の生成した直流電源を監視して、前記マルチ出力電源による前記インバータ、前記主制御回路及び前記通信回路への電源供給の開始又は停止を個別に切り替える。このように、室外機の複数回路への電源供給は前記マルチ出力電源で集約的に行われており、それらの開始又は停止は共通の直流電源（電源回路の生成した直流電源）を監視する前記切替手段によって個別に切り替えられる。従って、例えば停電に伴う電圧低下の際、他の回路に対して主動的な役割を担う一の回路（例えば主制御回路）の電源が不安定になる前に、他の回路（通信回路など）の電源供給を停止しておくことで、より信頼性の高い保護協調を保つことができる。あるいは、電源の立ち上がり時（電源投入時）、他の回路に対して主動的な役割を担う一の回路の電源を最初に立ち上げることで、他の回路の立ち上げ（イニシャライズ）に際し、より信頼性の高い保護協調を保つことができる。

同構成によれば、例えば停電に伴う電圧低下の際、主制御回路の電源供給が停止される前に、他の回路（特に、燃料供給電磁弁及びエンジン点火装置）の電源供給が速やかに停止されることで、より信頼性の高い保護協調を保つことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のヒートポンプ式空気調和装置の室外機において、前記エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機を回生制御して直流電力を得るとともに、前記電源回路が前記生成した直流電源を前記マルチ出力電源に出力する出力部に回生出力するコンバータとを備え、前記マルチ出力電源は、前記電源回路の生成した直流電源をＤＣ／ＤＣ変換して前記コンバータにも個別に電源供給しており、前記切替手段は、前記電源回路の生成した直流電源を監視して、前記マルチ出力電源による前記コンバータへの電源供給の開始又は停止も個別に切り替えており、前記切替手段が前記マルチ出力電源による前記コンバータへの電源供給を停止に切り替えるときの前記監視する直流電源の電圧レベルをＶｃで表すと、Ｖｃ≧Ｖｇの関係を満たすように設定されていることを要旨とする。

同構成によれば、例えば停電に伴う電圧低下の際、前記発電機の回生制御に係る前記コンバータへの電源供給が最優先で停止されることで、例えば発電機負荷の電源を速やかに停止することができ、交流商用電源負荷と発電機負荷が混在するシステムが不安定になることがないため、より信頼性の高い保護協調を保つことができる。

本発明では、複数の回路ごとに使用される複数電源間で保護協調することができるヒートポンプ式空気調和装置の室外機を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態に係るガスヒートポンプ式空気調和装置を示す冷媒系統の回路図である。同図に示されるように、このガスヒートポンプ式空気調和装置は、室外機１０と、一つ又は複数の室内機３０とを備えて構成されている。

室外機１０に設置され、駆動源としてのガスエンジン１１により駆動されるコンプレッサ１２は、冷媒を吸入するとともに該吸入した冷媒を圧縮して、冷媒配管１３ａを介して接続された四方弁１４に冷媒を送り出す。なお、冷媒配管１３ａには、オイルセパレータ２６が設けられている。

四方弁１４は、冷媒配管１３ｂを介して室外機熱交換器１５に接続されるとともに、冷媒配管１３ｃを介してサブ熱交換器１６に接続され、更に冷媒配管１３ｄを介して開閉弁１７に接続されている。また、四方弁１４は、冷媒配管１３ｅを介してアキュームレータ１８に接続されるとともに、該アキュームレータ１８は、冷媒配管１３ｆを介して前記コンプレッサ１２に接続されている。

なお、前記室外機熱交換器１５は、冷房運転時は冷媒の凝縮器として機能し暖房運転時は冷媒の蒸発器として機能するもので、冷媒配管１３ｇを介して過冷却熱交換器１９に接続されている。また、冷媒配管１３ｇには、過冷却熱交換器１９側への冷媒の流れを許容する逆止弁２１が配置されるとともに、該逆止弁２１と並列で流量調整弁２２ａが配置されている。さらに、前記サブ熱交換器１６は、暖房運転時は冷媒の蒸発器として機能するもので、冷媒配管１３ｈを介して過冷却熱交換器１９に接続されている。そして、冷媒配管１３ｈには、流量調整弁２２ｂが配置されている。また、過冷却熱交換器１９は、冷媒配管１３ｉを介して開閉弁２０に接続されている。

室内機３０に設置された室内機熱交換器３１は、冷媒配管３２ａを介して前記開閉弁１７に接続されるとともに、冷媒配管３２ｂを介して前記開閉弁２０に接続されている。そして、冷媒配管３２ｂには、電子膨張弁３３が配置されている。なお、前記室内機熱交換器３１は、冷房運転時は冷媒の蒸発器として機能し暖房運転時は冷媒の凝縮器として機能する。

冷媒配管１３ａ〜１３ｉ，３２ａ，３２ｂは、コンプレッサ１２から吐出された冷媒が該コンプレッサ１２に吸入されるまでの流路を形成して、室外機熱交換器１５及び室内機熱交換器３１に冷媒を循環させる冷媒回路Ｌを構成する。

ここで、冷媒の流れについて説明する。なお、図１では、冷房運転時及び暖房運転時の冷媒の流れを実線矢印及び破線矢印で表している。
冷房運転時、コンプレッサ１２を出た冷媒は、オイルセパレータ２６及び四方弁１４を通過した後、室外機熱交換器１５に導かれる。ここで、冷媒は、外気により熱を奪われて凝縮・液化し、更に過冷却熱交換器１９により過冷却状態となる。その後、冷媒配管３２ｂを通り室内機３０の電子膨張弁３３で減圧された冷媒は、室内機熱交換器３１で室内の熱を奪い気化する。その後、冷媒は、冷媒配管３２ａを通り四方弁１４及びアキュームレータ１８を経てコンプレッサ１２に戻る。

一方、暖房運転時、コンプレッサ１２を出た冷媒は、オイルセパレータ２６及び四方弁１４を通過した後、室内機熱交換器３１（室内機３０）に導かれる。ここで、冷媒は、室内へ熱を放出し、凝縮・液化する。その後、室内機３０の電子膨張弁３３で減圧された冷媒は、冷媒配管３２ｂを通り、室外機１０の流量調整弁２２ａ，２２ｂでそれぞれ減圧され、該流量調整弁２２ａを通過した冷媒は室外機熱交換器１５に、流量調整弁２２ｂを通過した冷媒はサブ熱交換器１６にそれぞれ導かれる。冷媒は、室外機熱交換器１５では外気から熱を吸収、気化し、サブ熱交換器１６ではエンジン排熱から熱を吸収、気化する。その後、室外機熱交換器１５を通過し四方弁１４を経た冷媒と、サブ熱交換器１６を通過した冷媒とが合流し、アキュームレータ１８を経てコンプレッサ１２に戻る。

図１に併せ示したように、室外機１０には、前記室外機熱交換器１５に外気を送風する一対のファン４４，４５と、ガスエンジン１１に冷却液を循環させる冷却液ポンプ４６とが配設されている。これらファン４４，４５、冷却液ポンプ４６は、室外機１０の電動補機（補助機器）を構成するものである。ファン４４，４５、冷却液ポンプ４６を回転駆動する駆動源は、同期モータからなるＤＣブラシレスモータ４４ａ，４５ａ，４６ａで構成されている。

また、室外機１０には、前記ガスエンジン１１の点火に係るエンジン点火装置の電源を構成するイグナイタ電源４７（図２参照）と、燃料ガスの供給に係る燃料供給電磁弁としてのガス電磁弁４８とが配設されている。

次に、室外機１０に搭載される制御ユニット４０の電気的構成について説明する。図２は、制御ユニット４０を示す電気回路図である。同図に示されるように、制御ユニット４０は、三相の交流商用電源ＡＣ（例えば２００Ｖ）に３本の交流電線５１ａ，５１ｂ，５１ｃを介して電気的に接続されたＤＣブラシレスモータ駆動基板（以下、「ＤＣＢＬ基板５２」という）を備える。なお、これら交流電線５１ａ〜５１ｃには、ブレーカ５３及びノイズフィルタを構成するＥＭＣ基板５４が電気的に接続されている。

ＤＣＢＬ基板５２は、三相ダイオードブリッジ５５において交流電線５１ａ〜５１ｃと電気的に接続されている。この三相ダイオードブリッジ５５は、６個のダイオードを有しており、交流商用電源ＡＣの交流電圧を整流する。三相ダイオードブリッジ５５は、プラス側の直流電線５６ａ及びマイナス側の直流電線５６ｂをそれぞれ介してインバータ５７に電気的に接続されるとともに、両直流電線５６ａ，５６ｂは、平滑用の電解コンデンサ５８を介して電気的に接続されている。従って、インバータ５７には、電解コンデンサ５８での平滑化によって生成された直流電源としての直流電圧（つまり、三相ダイオードブリッジ５５及び電解コンデンサ５８でＡＣ／ＤＣ変換された直流電圧）が供給されている。三相ダイオードブリッジ５５及び電解コンデンサ５８は、電源回路を構成する。

インバータ５７は、６個のスイッチング素子を有しており、３本の交流電線６０ａ，６０ｂ，６０ｃを介して前記ＤＣブラシレスモータ４４ａ，４５ａ，４６ａと電気的に接続されている。これらＤＣブラシレスモータ４４ａ，４５ａ，４６ａは、インバータ５７のスイッチング制御によりＰＷＭ駆動されることで回転速度を変化させる。図２では、便宜的にＤＣブラシレスモータ４４ａ〜４６ａ及びインバータ５７を各１個で描画しているが、ファン４４，４５及び冷却液ポンプ４６に対応して３個ずつ配設されている。なお、インバータ５７は、ＤＣＢＬ基板５２に設けられた制御回路５９によってスイッチング制御されている。

直流電線５６ａ，５６ｂには、インバータ５７及び電解コンデンサ５８間の接続点Ｐ，Ｎ（電源回路の出力部）において電源基板４１が電気的に接続されている。電源基板４１は、直流電線５６ａのプラス側の電位Ｖ＋及び直流電線５６ｂのマイナス側の電位Ｖ−をそれぞれ入力する。この電源基板４１は、フライバック型の電源及びコンパレータを１単位とする組を複数組備えており、両接続点Ｐ，Ｎ間の直流電圧をＤＣ／ＤＣ変換した直流電圧を主制御基板４２、通信基板４３及び前記制御回路５９（インバータ５７）に個別に供給する。あるいは、電源基板４１は、主制御基板４２からの指令信号に基づき、両接続点Ｐ，Ｎ間の直流電圧をＤＣ／ＤＣ変換した直流電圧を前記イグナイタ電源４７及びガス電磁弁４８に個別に供給する。

なお、主制御基板４２及び通信基板４３間でデジタル信号が伝送（送受）されるようになっている。そして、通信基板４３は、所定の伝送方式（例えばシリアル・ベースバンド伝送）に従って、当該室外機１０と室内機３０又は冷媒系統を跨いだ他の室外機との間の通信を行う。

ここで、主制御基板４２は、室外機１０に配設された各種センサを通じて該室外機１０における冷媒等の情報（温度情報等）を取得する。また、主制御基板４２は、通信基板４３を通じて室内機３０又は他の室外機に要求信号を送信し、該室内機３０等に配設された各種センサの取得した冷媒等の情報（温度情報等）をデジタル信号で応答させるとともに、これらを通信基板４３を介して受信する。そして、主制御基板４２は、これらの情報に基づいて室外機１０に配設されたコンプレッサ１２、一対のファン４４，４５、冷却液ポンプ４６、イグナイタ電源４７及びガス電磁弁４８を駆動制御する。あるいは、主制御基板４２は、通信基板４３を通じて室内機３０又は他の室外機に指令信号を送信し、該室内機３０等に配設された電子膨張弁３３等を駆動制御する。

なお、直流電線５６ａ，５６ｂは、接続点Ｐ，Ｎにおいてコンバータとしての発電コンバータ６１に電気的に接続されている。そして、発電コンバータ６１には、前記電源基板４１により両接続点Ｐ，Ｎ間の直流電圧がＤＣ／ＤＣ変換されてなる直流電圧が供給されている。この発電コンバータ６１は、前記インバータ５７と同様に６個のスイッチング素子を有しており、前記ガスエンジン１１により駆動される同期モータからなる発電機（図示略）と３本の交流電線を介して電気的に接続されている。発電コンバータ６１は、主制御基板４２又は適宜の制御回路により駆動制御されており、発電機を回生制御して直流電圧（直流電力）を生成するとともに、該直流電圧を両接続点Ｐ，Ｎに回生出力する。発電により生成される直流電圧は、交流商用電源ＡＣ（２００Ｖ）から生成された両接続点Ｐ，Ｎ間の直流電圧（例えば３１２Ｖ）を嵩上げした電圧（例えば３２０Ｖ）に設定されている。両接続点Ｐ，Ｎに回生出力された直流電圧は、充電装置に充電される。充電装置に充電された電力は、例えばガスエンジン１１の始動に係るスタータモータの駆動に利用される。

次に、電源基板４１の電気的構成について図３に基づき更に説明する。
同図に示されるように、電源基板４１は、主制御基板４２に電源供給する第１電源Ｐ１及び第１コンパレータＣＯＭ１、通信基板４３に電源供給する第２電源Ｐ２及び第２コンパレータＣＯＭ２、制御回路５９（ＤＣＢＬ基板５２）に電源供給する第３電源Ｐ３及び第３コンパレータＣＯＭ３、発電コンバータ６１に電源供給する第４電源Ｐ４及び第４コンパレータＣＯＭ４、イグナイタ電源４７に電源供給する第５電源Ｐ５及び第５コンパレータＣＯＭ５、ガス電磁弁４８に電源供給する第６電源Ｐ６及び第６コンパレータＣＯＭ６を備えて構成される。なお、第１〜第６電源Ｐ１〜Ｐ６は、マルチ出力電源ＰＭを構成しており、第１〜第６コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ６は、切替手段ＳＷを構成する。

第１電源Ｐ１は、高周波トランスＴを有する。高周波トランスＴの一次コイルＬ１の一端は前記接続点Ｐに電気的に接続されており、該一次コイルＬ１の他端はＮチャネルＭＯＳＦＥＴからなるトランジスタＱのドレインに電気的に接続されている。そして、トランジスタＱのソースは、前記接続点Ｎに電気的に接続されている。また、トランジスタＱのゲートには、発振部ＯＳＣが電気的に接続されている。トランジスタＱは、発振部ＯＳＣの生成する信号周波数に応じたデューティ比でスイッチング（オン・オフ）動作する。一方、高周波トランスＴの二次コイルＬ２の一端はダイオードＤのアノードに電気的に接続されている。そして、二次コイルＬ２の他端はグランドＧＮＤに電気的に接続されており、ダイオードＤのカソードは接続点ＣＮに電気的に接続されている。また、これら接続点ＣＮ及びグランドＧＮＤは、平滑用の電解コンデンサＣを介して電気的に接続されている。

また、接続点ＣＮは、前記発振部ＯＳＣが備えるエラーアンプＡの一方の入力端子に電気的に接続されている。そして、エラーアンプＡの他方の入力端子には、所定レベルＶｒｅｆの基準電圧が入力されている。なお、前記トランジスタＱのゲートは、エラーアンプＡの出力端子において発振部ＯＳＣに電気的に接続されている。エラーアンプＡは、接続点ＣＮからのフィードバック電圧のレベルと所定レベルＶｒｅｆとの比較結果に応じた周波数でオン・オフする出力信号をトランジスタＱのゲートに出力する。

そして、第１電源Ｐ１は、発振部ＯＳＣの信号周波数（デューティ比）に応じて前記接続点Ｐ，Ｎ間の直流電圧を降圧した電圧レベルＶ１（例えば１２Ｖ）の直流電圧を接続点ＣＮに出力する。この直流電圧は、高周波トランスＴにより前記接続点Ｐ，Ｎ（交流商用電源ＡＣ）から電気的に絶縁された状態で生成されている。

第１コンパレータＣＯＭ１は、一方の入力端子が前記接続点Ｐに電気的に接続されており、他方の入力端子に所定レベルＶｍの基準電圧が入力されている。そして、第１コンパレータＣＯＭ１の出力端子は、前記発振部ＯＳＣに電気的に接続されている。第１コンパレータＣＯＭ１は、接続点Ｐの電圧レベルと所定レベルＶｍとの大小関係に応じてレベル（論理）の切り替わる出力信号を生成し、これを前記発振部ＯＳＣに出力する。本実施形態の発振部ＯＳＣ（エラーアンプＡ）は、第１コンパレータＣＯＭ１から入力する出力信号のレベルに応じて活性化されるように構成されており、接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｍ以上のときに発振可能である。つまり、第１電源Ｐ１は、接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｍ以上のときに電圧レベルＶ１を有する直流電圧の出力を開始（継続）し、接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｍ未満のときに当該直流電圧の出力を停止（遮断）する。

一方、前記主制御基板４２には、前述したガスエンジン１１や冷媒の各種制御を司る主制御回路としてのメインマイコン７１が実装されている。このメインマイコン７１は、前記第１電源Ｐ１の接続点ＣＮに電気的に接続されており、電圧レベルＶ１を有する直流電圧が供給される。なお、メインマイコン７１（主制御基板４２）への電源供給の切り替えに係る前記所定レベルＶｍは、メインマイコン７１が安定して動作し得る接続点Ｐの電圧レベルに基づき設定されている。

第２電源Ｐ２は、第１電源Ｐ１に準じた回路構成を有しており、その内蔵する発振部ＯＳＣの信号周波数（デューティ比）に応じた電圧レベルＶ２（例えば１６Ｖ）を有する直流電圧を出力する。また、第２コンパレータＣＯＭ２は、接続点Ｐの電圧レベルと所定レベルＶｓとの大小関係に応じてレベル（論理）の切り替わる出力信号を生成しており、第２電源Ｐ２は、接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｓ以上のときに電圧レベルＶ２を有する直流電圧の出力を開始（継続）し、接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｓ未満のときに当該直流電圧の出力を停止する。

一方、前記通信基板４３には、前述した通信の各種制御を司る通信回路としての通信マイコン７２が実装されている。この通信マイコン７２には、電圧レベルＶ２を有する直流電圧が供給されている。なお、通信マイコン７２（通信基板４３）への電源供給の切り替えに係る前記所定レベルＶｓは、通信マイコン７２が安定して動作し得る接続点Ｐの電圧レベルに基づき設定されている。

また、第３電源Ｐ３も、第１電源Ｐ１に準じた回路構成を有しており、その内蔵する発振部ＯＳＣの信号周波数（デューティ比）に応じた電圧レベルＶ３（例えば１５Ｖ）を有する直流電圧を出力する。また、第３コンパレータＣＯＭ３は、接続点Ｐの電圧レベルと所定レベルＶｉとの大小関係に応じてレベル（論理）の切り替わる出力信号を生成しており、第３電源Ｐ３は、接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｉ以上のときに電圧レベルＶ３を有する直流電圧の出力を開始（継続）し、接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｉ未満のときに当該直流電圧の出力を停止する。

そして、この電圧レベルＶ３を有する直流電圧は、ＤＣＢＬ基板５２の制御回路５９に供給されている。なお、制御回路５９（ＤＣＢＬ基板５２）への電源供給の切り替えに係る前記所定レベルＶｉは、制御回路５９が安定して動作し得る接続点Ｐの電圧レベルに基づき設定されている。

さらに、第４電源Ｐ４も、第１電源Ｐ１に準じた回路構成を有しており、その内蔵する発振部ＯＳＣの信号周波数（デューティ比）に応じた電圧レベルＶ４を有する直流電圧を出力する。また、第４コンパレータＣＯＭ４は、接続点Ｐの電圧レベルと所定レベルＶｃとの大小関係に応じてレベル（論理）の切り替わる出力信号を生成しており、第４電源Ｐ４は、接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｃ以上のときに電圧レベルＶ４を有する直流電圧の出力を開始（継続）し、接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｃ未満のときに当該直流電圧の出力を停止する。

そして、この電圧レベルＶ４を有する直流電圧は、発電コンバータ６１に供給されている。なお、発電コンバータ６１への電源供給の切り替えに係る前記所定レベルＶｃは、発電コンバータ６１が安定して動作し得る接続点Ｐの電圧レベルに基づき設定されている。

さらにまた、第５電源Ｐ５も、第１電源Ｐ１に準じた回路構成を有しており、その内蔵する発振部ＯＳＣの信号周波数（デューティ比）に応じた電圧レベルＶ５（例えば１２Ｖ）を有する直流電圧を出力する。また、第５コンパレータＣＯＭ５は、接続点Ｐの電圧レベルと所定レベルＶｉｇとの大小関係に応じてレベル（論理）の切り替わる出力信号を生成しており、第５電源Ｐ５は、接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｉｇ以上のときに電圧レベルＶ５を有する直流電圧の出力を開始（継続）し、接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｉｇ未満のときに当該直流電圧の出力を停止する。

そして、この電圧レベルＶ５を有する直流電圧は、イグナイタ電源４７に供給されている。なお、イグナイタ電源４７への電源供給の切り替えに係る前記所定レベルＶｉｇは、イグナイタ電源４７が安定して動作し得る接続点Ｐの電圧レベルに基づき設定されている。

また、第６電源Ｐ６も、第１電源Ｐ１に準じた回路構成を有しており、その内蔵する発振部ＯＳＣの信号周波数（デューティ比）に応じた電圧レベルＶ６（例えば１２Ｖ）を有する直流電圧を出力する。また、第６コンパレータＣＯＭ６は、接続点Ｐの電圧レベルと所定レベルＶｇとの大小関係に応じてレベル（論理）の切り替わる出力信号を生成しており、第６電源Ｐ６は、接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｇ以上のときに電圧レベルＶ６を有する直流電圧の出力を開始（継続）し、接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｇ未満のときに当該直流電圧の出力を停止する。

そして、この電圧レベルＶ６を有する直流電圧は、ガス電磁弁４８に供給されている。なお、ガス電磁弁４８への電源供給の切り替えに係る前記所定レベルＶｇは、ガス電磁弁４８が安定して動作し得る接続点Ｐの電圧レベルに基づき設定されている。

ここで、前述した所定レベルＶｍ、Ｖｓ、Ｖｉ、Ｖｃ、Ｖｉｇ、Ｖｇは、
Ｖｃ＞Ｖｇ＞Ｖｉｇ＞Ｖｉ＝Ｖｓ＞Ｖｍ
の関係を満たすようにそれらの大小関係が設定されている。つまり、例えば停電に伴う電圧低下の際、発電コンバータ６１、ガス電磁弁４８、イグナイタ電源４７、ＤＣＢＬ基板５２及び通信基板４３、主制御基板４２の順番で電源供給が停止されるように設定されている。

図４は、電源電圧の立ち上がり時（電源投入時）からその後に電圧低下するまでの各回路（基板）への電源供給の開始又は停止の推移を示すタイムチャートである。同図に示されるように、室外機１０が起動され時刻ｔ０において前記ブレーカ５３がオンすると、前記接続点Ｐの電圧レベルが増加し始める。これに伴い、時刻ｔ１において接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｍ以上になると、主制御基板４２（メインマイコン７１）への電圧レベルＶ１の電圧供給が開始される。

接続点Ｐの電圧レベルの更なる増加に伴い、時刻ｔ２において接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｓ（＝Ｖｉ）以上になると、通信基板４３（通信マイコン７２）及びＤＣＢＬ基板５２（制御回路５９）への電圧レベルＶ２，Ｖ３の電圧供給が同時に開始される。

引き続き、接続点Ｐの電圧レベルが増加し、時刻ｔ３において接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｉｇ以上になると、イグナイタ電源４７への電圧レベルＶ５の電圧供給が開始される。

そして、接続点Ｐの電圧レベルが更に増加することで、時刻ｔ４において接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｇ以上になると、ガス電磁弁４８への電圧レベルＶ６の電圧供給が開始される。

なお、その後、接続点Ｐの電圧レベルは所定レベルＶｃを超えて最大値まで増加する。これにより、発電コンバータ６１による発電機の回生制御が行われるときは、接続点Ｐの電圧レベルは発電により生成される直流電圧によって嵩上げされる。

一方、室外機１０の起動停止、あるいは瞬時電圧低下・停電に伴い、時刻ｔ５において前記ブレーカ５３がオフすると、前記接続点Ｐの電圧レベルが減少し始める。これに伴い、接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｃを下回ると、発電コンバータ６１への電圧レベルＶ４の電圧供給が最初に停止される。

そして、接続点Ｐの電圧レベルの減少に伴い、時刻ｔ６において接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｇ未満になると、ガス電磁弁４８への電圧レベルＶ６の電圧供給が停止される。

接続点Ｐの電圧レベルの更なる減少に伴い、時刻ｔ７において接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｉｇ未満になると、イグナイタ電源４７への電圧レベルＶ５の電圧供給が停止される。

引き続き、接続点Ｐの電圧レベルが減少し、時刻ｔ８において接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｓ（＝Ｖｉ）未満になると、通信基板４３（通信マイコン７２）及びＤＣＢＬ基板５２（制御回路５９）への電圧レベルＶ２，Ｖ３の電圧供給が同時に停止される。

そして、時刻ｔ９において接続点Ｐの電圧レベルが所定レベルＶｍ未満になると、主制御基板４２（メインマイコン７１）への電圧レベルＶ１の電圧供給が停止される。
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。

（１）本実施形態では、マルチ出力電源ＰＭ（第１〜第６電源Ｐ１〜Ｐ６）は、三相ダイオードブリッジ５５及び電解コンデンサ５８（電源回路）の生成した共通の直流電圧をＤＣ／ＤＣ変換して主制御基板４２（メインマイコン７１）、通信基板４３（通信マイコン７２）、ＤＣＢＬ基板５２（制御回路５９）、発電コンバータ６１、イグナイタ電源４７及びガス電磁弁４８に個別に電圧供給する。そして、切替手段ＳＷ（第１〜第６コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ６）は、三相ダイオードブリッジ５５及び電解コンデンサ５８（電源回路）の生成した共通の直流電圧を監視して、マルチ出力電源ＰＭによる主制御基板４２（メインマイコン７１）、通信基板４３（通信マイコン７２）、ＤＣＢＬ基板５２（制御回路５９）、発電コンバータ６１、イグナイタ電源４７及びガス電磁弁４８への電圧供給の開始又は停止を個別に切り替える。このように、室外機１０の複数回路への電圧供給は共通の接続点Ｐ，Ｎに電気的に接続されたマルチ出力電源ＰＭで集約的に行われており、それらの開始又は停止は共通の接続点Ｐの電圧レベルを監視する切替手段ＳＷによって個別に切り替えられる。従って、例えば停電に伴う電圧低下の際、他の回路に対して主動的な役割を担う一の回路（例えばメインマイコン７１）の電源が不安定になる前に、他の回路の電源供給を遮断しておくことで、より信頼性の高い保護協調を保つことができる。あるいは、電源の立ち上がり時（電源投入時）、他の回路に対して主動的な役割を担う一の回路の電源を最初に立ち上げることで、他の回路の立ち上げ（イニシャライズ）に際し、より信頼性の高い保護協調を保つことができる。そして、室外機１０の各回路の安定した動作により、装置全体として効率向上及びコスト削減を図ることができる。

（２）本実施形態では、例えば停電に伴う電圧低下の際、メインマイコン７１の電圧供給が停止される前に、他の回路（特に、イグナイタ電源４７及びガス電磁弁４８）の電圧供給が速やかに停止されることで、より信頼性の高い保護協調を保つことができる。

（３）本実施形態では、例えば停電に伴う電圧低下の際、発電機の回生制御に係る発電コンバータ６１への電圧供給が最優先で停止されることで、例えば発電機負荷（発電機により電力供給される機器等）の電源を速やかに停止することができ、交流商用電源負荷と発電機負荷が混在するシステムが不安定になることがないため、より信頼性の高い保護協調を保つことができる。

（４）本実施形態では、マルチ出力電源ＰＭを複数のフライバック型の電源（第１〜第６電源Ｐ１〜Ｐ６）からなる極めて簡易な回路構成にすることができる。
（５）本実施形態では、切替手段ＳＷを、複数のコンパレータ（第１〜第６コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ６）からなる極めて簡易な回路構成にすることができる。

（６）本実施形態では、室外機１０内部の複数回路ごとに独立した電源を配設する場合に比べて全体としての回路構成を簡易化することができ、ひいてはコストを削減することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態において、室外機１０の各回路への電源供給の切り替えに係る電圧レベルの大小関係は、
Ｖｃ≧Ｖｇ≧Ｖｉｇ≧Ｖｉ≧Ｖｓ≧Ｖｍ（ただし、全て等値を除く）
の関係を満たすのであれば適宜変更してもよい。

・前記実施形態において、室外機１０の各回路に供給される電圧レベルＶ１〜Ｖ６の大小関係は一例である。
・前記実施形態において、メインマイコン７１（主制御基板４２）による駆動制御の対象は、例えば室内機３０に設置される送風ファン用のモータや風向き変更用のモータなどであってもよい。

・前記実施形態において、発電機及びその回生制御に係る発電コンバータ６１等を割愛してもよい。
・前記実施形態において、第１〜第６電源Ｐ１〜Ｐ６は、フライバック型の電源に限定されるものではなく、ＤＣ／ＤＣ変換可能なその他の回路構成であってもよい。ただし、第１〜第６電源Ｐ１〜Ｐ６のＤＣ／ＤＣ変換の方式は互いに同等であることが好ましい。例えば、接続点ＣＮのフィードバック電圧に基づく周波数で発振する発振部ＯＳＣを採用したが、自励発振型の発振部を採用してもよい。

・前記実施形態において、交流商用電源ＡＣは単相であってもよい。
・本発明は、電気式ヒートポンプや灯油ヒートポンプの空気調和装置に適用してもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記マルチ出力電源は、前記電源回路の生成した直流電源を電気的に絶縁された状態でＤＣ／ＤＣ変換して前記個別の電源供給を行う複数のフライバック型の電源を有することを特徴とする。同構成によれば、前記マルチ出力電源を、複数のフライバック型の電源からなる極めて簡易な回路構成にすることができる。

（ロ）前記切替手段は、前記電源回路の生成した直流電源と所定レベルを有する基準電源とを比較して、該比較の結果に応じた出力信号によって前記個別の電源供給の開始又は停止を個別に切り替える複数のコンパレータを有することを特徴とする。同構成によれば、前記切替手段を、複数のコンパレータからなる極めて簡易な回路構成にすることができる。

本発明の一実施形態の冷媒系統を示す回路図。同実施形態の電気系統を示す回路図。同実施形態の電気系統を示す回路図。同実施形態の動作を示すタイムチャート。

符号の説明

Ｌ…冷媒回路、ＡＣ…交流商用電源、Ｐ，Ｎ…接続点（出力部）、ＰＭ…マルチ出力電源、ＳＷ…切替手段、１０…室外機、１１…ガスエンジン（駆動源）、１２…コンプレッサ、１５…室外機熱交換器、３０…室内機、３１…室内機熱交換器、４２…主制御基板、４３…通信基板、４４，４５…ファン（電動補機）、４６…冷却液ポンプ（電動補機）、５２…ＤＣＢＬ基板、４７…イグナイタ電源（エンジン点火装置）、４８…ガス電磁弁（燃料供給電磁弁）、５５…三相ダイオードブリッジ（電源回路）、５７…インバータ、５８…電解コンデンサ（電源回路）、５９…制御回路、６１…発電コンバータ（コンバータ）、７１…メインマイコン（主制御回路）、７２…通信マイコン（通信回路）。

Claims

電動補機、燃料により駆動されるエンジン、該エンジンにより駆動されて冷媒を吸入するとともに該吸入した冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサ及び冷房運転時は冷媒の凝縮器として機能し暖房運転時は冷媒の蒸発器として機能する室外機熱交換器を有する室外機であって、室内機に設けられ冷房運転時は冷媒の蒸発器として機能し暖房運転時は冷媒の凝縮器として機能する室内機熱交換器及び前記室外機熱交換器に冷媒回路を通じて冷媒が循環されるヒートポンプ式空気調和装置の室外機において、
前記電動補機を駆動するインバータと、
前記エンジン及び冷媒を制御する主制御回路と、
当該室外機と前記室内機又は他の室外機との間の通信を行う通信回路と、
商用電源から直流電源を生成する電源回路と、
前記電源回路に電気的に接続され、前記電源回路の生成した直流電源をＤＣ／ＤＣ変換して前記インバータ、前記主制御回路及び前記通信回路に個別に電源供給するマルチ出力電源と、
前記電源回路に電気的に接続され、前記電源回路の生成した直流電源を監視して、前記マルチ出力電源による前記インバータ、前記主制御回路及び前記通信回路への電源供給の開始又は停止を個別に切り替える切替手段と、
前記主制御回路により駆動制御される燃料供給電磁弁と、
前記主制御回路により駆動制御されるエンジン点火装置とを備え、
前記マルチ出力電源は、前記電源回路の生成した直流電源をＤＣ／ＤＣ変換して前記燃料供給電磁弁及び前記エンジン点火装置にも個別に電源供給しており、
前記切替手段は、前記電源回路の生成した直流電源を監視して、前記マルチ出力電源による前記燃料供給電磁弁及び前記エンジン点火装置への電源供給の開始又は停止も個別に切り替えており、
前記切替手段が前記マルチ出力電源による前記燃料供給電磁弁、前記エンジン点火装置、前記インバータ、前記主制御回路及び前記通信回路への電源供給を停止に切り替えるときの前記監視する直流電源の電圧レベルをそれぞれＶｇ、Ｖｉｇ、Ｖｉ、Ｖｍ及びＶｓで表すと、
Ｖｇ≧Ｖｉｇ≧Ｖｉ≧Ｖｓ≧Ｖｍ（ただし、全て等値を除く）
の関係を満たすように設定されていることを特徴とするヒートポンプ式空気調和装置の室外機。
請求項１に記載のヒートポンプ式空気調和装置の室外機において、
前記電源回路は、商用電源としての単相又は三相の交流商用電源をＡＣ／ＤＣ変換して直流電源を生成することを特徴とするヒートポンプ式空気調和装置の室外機。
請求項１又は２に記載のヒートポンプ式空気調和装置の室外機において、
前記エンジンにより駆動される発電機と、
前記発電機を回生制御して直流電力を得るとともに、前記電源回路が前記生成した直流電源を前記マルチ出力電源に出力する出力部に回生出力するコンバータとを備え、
前記マルチ出力電源は、前記電源回路の生成した直流電源をＤＣ／ＤＣ変換して前記コンバータにも個別に電源供給しており、
前記切替手段は、前記電源回路の生成した直流電源を監視して、前記マルチ出力電源による前記コンバータへの電源供給の開始又は停止も個別に切り替えており、
前記切替手段が前記マルチ出力電源による前記コンバータへの電源供給を停止に切り替えるときの前記監視する直流電源の電圧レベルをＶｃで表すと、
Ｖｃ≧Ｖｇ
の関係を満たすように設定されていることを特徴とするヒートポンプ式空気調和装置の室外機。