JP6031974B2 - Air conditioner outdoor unit - Google Patents
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Description
本発明は、空気調和機に係わり、より詳細には、室外機の圧縮機モータを確実に起動させる構成に関する。 The present invention relates to an air conditioner, and more particularly to a configuration that reliably starts a compressor motor of an outdoor unit.
従来、空気調和機は例えば図4のブロック図のように構成されている。
この空気調和機は、室内機2と室外機100とが通信線3で通信接続されている。また、室外機100には交流電源4が接続されている。なお、空気調和機としては上記以外に冷媒回路が備えられているが、本願と直接関係ないため図示と説明とを省略する。
Conventionally, an air conditioner is configured as shown in the block diagram of FIG. 4, for example.
In this air conditioner, the
室外機100は、入力電流を検出する電流検出部17と、電流検出部17を介して交流電源4に接続された整流器11と、整流器11から出力された脈流電圧を昇圧する昇圧部12と、昇圧部12から出力される直流電圧を検出する電圧検出部13と、圧縮機モータ15と、昇圧部12から出力される直流電圧を入力し、PWM制御されたモータ駆動信号に従って圧縮機モータ15に印加する交流電圧を生成する駆動部14と、電流検出部17から出力される電流検出信号と電圧検出部13から出力される電圧検出信号とが入力されると共に、指示された目標電圧指令値に従って昇圧部12にPWM制御されたスイッチング信号を出力して出力電圧(直流電圧)の制御を行なう昇圧制御部300と、昇圧制御部300に目標電圧指令値を出力すると共に、室内機2からの通信による運転指示信号に基づいて目標電圧指令値の値を出力し、また、駆動部14にモータ駆動信号を出力する室外機制御部116とを備えている。
The
一方、昇圧部12は、正極入力端12eと、負極入力端12fと、正極出力端12gと、負極出力端12hと、スイッチング信号入力端12iと、リアクタ12aと、ダイオード12cと、トランジスタ12bと、コンデンサ12dとを備えている。そして、整流器11の正極側に昇圧部12の正極入力端12eが、また、整流器11の負極側に昇圧部12の負極入力端12fが、それぞれ接続され、昇圧部12の正極出力端12gと負極出力端12hとが駆動部14に、また、スイッチング信号入力端12iはスイッチング信号を入力するために室外機制御部116に、それぞれ接続されている。さらに、正極出力端12gと負極出力端12hとの間に電圧検出部13が接続されている。
On the other hand, the
そして昇圧部12の内部では、正極入力端12eがリアクタ12aの一端に、リアクタ12aの他端はダイオード12cのアノード端子に、ダイオード12cのカソード端子とコンデンサ12dの正極とは正極出力端12gに、それぞれ接続されている。また、トランジスタ12bのコレクタ端子はリアクタ12aの他端に接続され、負極入力端12fとトランジスタ12bのエミッタ端子とコンデンサ12dの負極と、負極出力端12hとがそれぞれ接続されている。また、トランジスタ12bのベース端子はスイッチング信号入力端12iに接続されている。
In the
一方、昇圧制御部300は図5に示すように、入力された電圧検出信号をA/D変換して直流電圧値として出力するA/D変換部31と、目標電圧指令値と直流電圧値とが入力されると目標電圧指令値に対応する目標デューティー値を生成し、さらに、目標電圧指令値と直流電圧値との差に対応して目標デューティー値を調整したPWMデューティ値を出力する目標デューティー生成部37と、入力されたPWMデューティ値に対応してPWM制御されたスイッチング信号を出力するスイッチング信号発生部38と、電流検出信号を入力して内部に格納された電流判定閾値、例えば6アンペアと比較し、電流検出信号がこの閾値を超えた時にハイレベル(昇圧許可信号)の信号を出力する電流判定部39と、スイッチング信号と昇圧許可信号とが入力され、昇圧許可信号がハイレベルの時にスイッチング信号を出力するアンド回路40とを備えている。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the
次に室外機制御部116と昇圧制御部300との動作について説明する。
室外機制御部116は、室内機2から送信される運転指示信号を受信すると、この運転指示信号と対応するように圧縮機モータ15を回転させるため、昇圧制御部300に目標電圧指令値を出力し、次に駆動部14へモータ駆動信号を出力して圧縮機モータ15を回転させて空調制御を開始する。
Next, operations of the outdoor
When the outdoor
一方、昇圧制御部300は、電流判定部39によって監視している電流が所定値(電流判定閾値)を超えた場合、スイッチング信号の昇圧部12への出力を許可する。このスイッチング信号が入力された昇圧部12は直流電圧の昇圧動作を開始する。そして昇圧制御部300は、電圧検出部13の電圧と目標電圧指令値との差を目標デューティー生成部37で算出し、直流電圧値が目標電圧指令値となるように目標デューティー値を調整するフィードバック制御を行い、指示された電圧を維持するようにスイッチング信号のパルス幅(PWMデューティー)を制御する。なお、電流判定部39によって監視している電流が所定値を超えない場合、昇圧制御部300は昇圧部12による昇圧動作を行なわせない。
On the other hand, the
一方、室内機2の運転指示により空調能力を低下させる場合、室外機制御部116は駆動部14に出力するモータ駆動信号のパルス幅を狭くすることによって圧縮機モータ15の回転数を低下させる。この時、昇圧制御部300は電流判定部39によって監視している電流が所定値以下となった時、スイッチング信号の出力を禁止することで昇圧部12の昇圧動作を停止させる。
On the other hand, when the air conditioning capability is reduced by the operation instruction of the
このように、空気調和機の運転において昇圧制御部300は、電流判定部39によって監視している電流が所定値以下となる空調負荷(空気調和機の運転負荷)が軽い場合は昇圧部12の動作を停止させて、昇圧部12でのスイッチングロスを低減させている(例えば、特許文献1参照。)。
As described above, in the operation of the air conditioner, the
図6はサーモオン/オフ運転時における従来の室外機100の動作を示す説明図であり、横軸はすべて時間を、また、縦軸には5つの項目をそれぞれ示している。
図6(1)は交流電源4の入力電圧を、図6(2)は直流電圧の状態を、図6(3)は圧縮機モータ15の状態を、図6(4)は電流検出部17で検出した入力電流を、図6(5)は昇圧部12に入力されるスイッチング信号をそれぞれ表している。なお、t0〜t4は時刻を示している。
前述したようにサーモオン/オフ運転を交互に行なう場合は室温の維持が目的であり、室温がユーザーによって設定された温度設定と大きく乖離しない限り空調負荷が軽い状態が維持される。従って昇圧部12の動作も停止状態となっている場合が多いため、昇圧部12の動作が停止している状態を前提条件とする。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the operation of the conventional
6 (1) shows the input voltage of the
As described above, when the thermo-on / off operation is performed alternately, the purpose is to maintain the room temperature, and the air-conditioning load is kept light unless the room temperature greatly deviates from the temperature setting set by the user. Accordingly, since the operation of the
図6(1)において入力電圧はt0〜t3の間で、例えば同じ電源ラインに接続された図示しない冷凍庫などのオン/オフ動作で電圧変動が発生している。そして、図6(2)に示すように、この入力電圧の変動により直流電圧も連動して変動している。
そして、室外機制御部116が圧縮機モータ15の起動処理を開始させたt0のタイミングでは、室外機100の動作保証電圧の範囲である入力電圧が90〜110ボルトの範囲外である85ボルトまで一時的に低下している。
In FIG. 6 (1), the input voltage varies between t0 and t3, for example, by an on / off operation of a freezer (not shown) connected to the same power line. As shown in FIG. 6 (2), the DC voltage also fluctuates in conjunction with the fluctuation of the input voltage.
Then, at the timing t0 when the outdoor
このため、入力電圧不足による圧縮機モータ15の起動処理失敗によって、室外機制御部116は起動処理をt1のタイミングで強制的に中断している。一方、室外機制御部116はt4において起動処理を再実行しているが、この場合は入力電圧が動作保証電圧の範囲内である100ボルトであるため起動処理に成功している。
For this reason, the outdoor
なお、例えばユーザーによって設定された温度設定と室温とが大きく乖離した場合、空調負荷が上昇することになる。このため、室外機制御部116は室内機2の指示に基づいて圧縮機モータ15の回転数を増加させる。そして図6(4)に示すように入力電流が所定電流値(電流判定閾値)以上になれば、図6(2)に示すように、昇圧制御部300は強制的に昇圧部12を動作させて直流電圧の昇圧を行なう。
Note that, for example, when the temperature setting set by the user and the room temperature greatly deviate from each other, the air conditioning load increases. For this reason, the outdoor
ところで、空気調和機は例えば暖房時において、室内機2の室温センサ21で検出した温度が図示しないリモコンで温度設定された値よりも大きくなった場合、圧縮機モータ15の運転を中止してサーモオン運転を終了し、室内機2のファンモータ23だけを回転させるサーモオフ運転を開始する。そして室温センサ21で検出した温度が図示しないリモコンで温度設定された値よりも小さくなった場合、圧縮機モータ15の運転を再開し、再び室温が温度設定された値となるようにするサーモオン運転を行なう。つまり、空調運転される部屋の室温が設定された温度付近となった空調負荷が軽い運転時に、比較的短時間で圧縮機モータ15の運転と停止とが繰り返される状態が継続する。
By the way, when the temperature detected by the
以上説明したように空調負荷が軽い場合は昇圧部12の動作を停止させて昇圧部12での損失を低減させる構成の場合、空調負荷が軽いサーモオン/オフの運転が繰り返される時には昇圧部12の動作が停止している場合が多く、交流電源4の入力電圧の低下によっては圧縮機モータ15の起動に失敗する場合があった。この結果、もう一度起動処理をやり直すことになり、再起動での無駄な電力消費が増えたり、再起動に時間がかかって空調運転が一時的にできなくなり、ユーザーに不快な思いをさせてしまう場合があった。
As described above, when the air conditioning load is light, when the operation of the
本発明は以上述べた問題点を解決し、直流電圧の昇圧回路を備え、空調負荷が軽い場合に電力損失を低減できるように昇圧回路を停止させる室外機において、空調負荷が軽い場合の圧縮機モータの起動失敗を低減させることを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and includes a DC voltage booster circuit and an outdoor unit that stops the booster circuit so that power loss can be reduced when the air conditioning load is light. The purpose is to reduce motor start failure.
本発明は上述の課題を解決するため、本発明に関わる空気調和機の室外機は、圧縮機モータを駆動する駆動部と、交流電圧が整流された脈流電圧が印加され、入力されたスイッチング信号に従って前記脈流電圧を昇圧した直流電圧を前記駆動部に出力する昇圧部と、前記駆動部で消費される電流を検出し、同電流と対応する電流検出信号を出力する電流検出部と、前記直流電圧を検出して対応する電圧検出信号を出力する電圧検出部と、前記電流検出信号に対応して昇圧動作の開始/停止を実行する昇圧制御部と、これらを制御する室外機制御部とを備えた空気調和機の室外機であって、
前記昇圧制御部は、前記直流電圧値を順次サンプリングして更新し、予め定めた電圧状態判定時間分だけ記憶する記憶部と、PWM制御された前記スイッチング信号を出力するスイッチング信号発生部と、前記記憶部内のサンプリングされた前記直流電圧値が前記圧縮機モータを起動することが可能な予め定めた所定電圧値未満の場合、前記所定電圧値未満と対応する電圧低下信号を出力する電圧状態判定部とを備え、
前記昇圧制御部は、モータ動作信号が入力された場合、同モータ動作信号が入力される前の前記電圧状態判定時間における前記電圧低下信号が出力されていれば、前記スイッチング信号発生部から出力されたスイッチング信号を前記昇圧部へ出力して前記昇圧部を起動することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, an outdoor unit of an air conditioner according to the present invention is provided with a driving unit that drives a compressor motor, a pulsating voltage obtained by rectifying an AC voltage, and input switching. A step-up unit that outputs a DC voltage obtained by stepping up the pulsating voltage according to a signal to the drive unit, a current detection unit that detects a current consumed by the drive unit, and outputs a current detection signal corresponding to the current; A voltage detection unit that detects the DC voltage and outputs a corresponding voltage detection signal; a boost control unit that executes start / stop of a boost operation in response to the current detection signal; and an outdoor unit control unit that controls these units An air conditioner outdoor unit equipped with
The step-up control unit sequentially samples and updates the DC voltage value, stores only a predetermined voltage state determination time, stores a switching signal generation unit that outputs the PWM-controlled switching signal, and When the sampled DC voltage value in the storage unit is less than a predetermined voltage value that can start the compressor motor, a voltage state determination unit that outputs a voltage drop signal corresponding to the less than the predetermined voltage value And
When the motor operation signal is input, the boost control unit is output from the switching signal generation unit if the voltage drop signal at the voltage state determination time before the motor operation signal is input is output. The switching signal is output to the boosting unit to start the boosting unit.
以上の手段を用いることにより、本発明による空気調和機によれば、直流電圧の昇圧回路を備え、入力電流が小さい、つまり、空調負荷が軽い場合に電力損失を低減できるように昇圧回路を停止させる室外機において、圧縮機モータを起動する時に交流電圧低下が一時的に発生する場合であっても、圧縮機モータの起動失敗を低減させることができる。 By using the above means, the air conditioner according to the present invention includes a DC voltage booster circuit, and stops the booster circuit so that the power loss can be reduced when the input current is small, that is, the air conditioning load is light. Even if the AC voltage drop temporarily occurs when the compressor motor is started in the outdoor unit to be operated, the start failure of the compressor motor can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail as examples based on the attached drawings.
図1は本発明による室外機を備えた空気調和機の実施例を示すブロック図である。
この空気調和機は、室内機2と室外機1とが通信線3で通信接続されている。また、室外機1には交流電源4が接続されている。なお、空気調和機としては上記以外に冷媒回路が備えられているが、本願と直接関係ないため図示と説明とを省略する。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an air conditioner equipped with an outdoor unit according to the present invention.
In this air conditioner, an
室外機1は、入力電流を検出する電流検出部17と、電流検出部17を介して交流電源4に接続された整流器11と、整流器11から出力された脈流電圧を昇圧する昇圧部12と、昇圧部12から出力される直流電圧を検出する電圧検出部13と、圧縮機モータ15と、昇圧部12から出力される直流電圧を入力し、PWM制御されたモータ駆動信号に従って圧縮機モータ15に印加する交流電圧を生成する駆動部14と、電流検出部17から出力される電流検出信号と電圧検出部13から出力される電圧検出信号と圧縮機モータ15の動作/停止を示すモータ動作信号とが入力されると共に、指示された目標電圧指令値に従って昇圧部12にPWM制御されたスイッチング信号を出力して出力電圧(直流電圧)の制御を行なう昇圧制御部30と、昇圧制御部30に目標電圧指令値とモータ動作信号とを出力すると共に、室内機2からの通信による運転指示信号に基づいて目標電圧指令値の値を出力し、また、駆動部14にモータ駆動信号を出力する室外機制御部16とを備えている。
The
一方、昇圧部12は、正極入力端12eと、負極入力端12fと、正極出力端12gと、負極出力端12hと、スイッチング信号入力端12iと、リアクタ12aと、ダイオード12cと、トランジスタ12bと、コンデンサ12dとを備えている。そして、整流器11の正極側に昇圧部12の正極入力端12eが、また、整流器11の負極側に昇圧部12の負極入力端12fが、それぞれ接続され、昇圧部12の正極出力端12gと負極出力端12hとが駆動部14に、また、スイッチング信号入力端12iはスイッチング信号を入力するために室外機制御部16に、それぞれ接続されている。さらに、正極出力端12gと負極出力端12hとの間に電圧検出部13が接続されている。
On the other hand, the boosting
そして昇圧部12の内部では、正極入力端12eがリアクタ12aの一端に、リアクタ12aの他端はダイオード12cのアノード端子に、ダイオード12cのカソード端子とコンデンサ12dの正極とは正極出力端12gに、それぞれ接続されている。また、トランジスタ12bのコレクタ端子はリアクタ12aの他端に接続され、負極入力端12fとトランジスタ12bのエミッタ端子とコンデンサ12dの負極と、負極出力端12hとがそれぞれ接続されている。また、トランジスタ12bのベース端子はスイッチング信号入力端12iに接続されている。
Inside the
一方、昇圧制御部30は図2に示すように、入力された電圧検出信号をA/D変換して直流電圧値として出力するA/D変換部31と、目標電圧指令値と直流電圧値とが入力されると目標電圧指令値に対応する目標デューティー値を生成し、さらに、目標電圧指令値と直流電圧値との差に対応して目標デューティー値を調整して出力する目標デューティー生成部37と、目標デューティー値が入力され、これに対応してPWM制御されたスイッチング信号を出力するスイッチング信号発生部38と、電流検出信号を入力して内部に格納された電流判定閾値と比較し、電流検出信号がこの閾値を超えた時にハイレベル(昇圧許可信号)の信号を出力する電流判定部39と、スイッチング信号と昇圧許可信号とが入力され、昇圧許可信号がハイレベルの時にスイッチング信号を出力するアンド回路40とを備えている。ここまでは背景技術で説明した構成と同じである。なお、アンド回路40の出力はオア回路41に接続されている。そしてオア回路41の出力は昇圧部12のスイッチング信号入力端12iに接続されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
さらに昇圧制御部30は直流電圧値を所定タイミング、例えば10ミリセカンド毎に取り込んで時系列で記憶すると共に、記憶した直流電圧値を出力する記憶部32と、記憶部32から読み込んだ直流電圧値により所定期間(電圧状態判定時間)の入力電圧状態を判定し、この状態が予め定めた所定電圧以下の時に電圧低下信号を出力する電圧状態判定部33と、入力されたモータ動作信号の立ち上がりに同期して所定幅、例えば5分間のパルスからなる昇圧期間信号を出力する昇圧期間発生部35と、電圧低下信号と昇圧期間信号とスイッチング信号とが入力されるアンド回路36と、アンド回路36とアンド回路40との出力信号が入力され、出力信号が昇圧制御部30から出力されるスイッチング信号となるオア回路41とを備えている。
Further, the
なお、記憶部32と電圧状態判定部33とにはモータ動作信号が入力されており、この信号がローレベル(圧縮機モータ15が停止状態)の時に直流電圧のサンプリングと記憶、そして入力電圧状態の判定をそれぞれ行なうようになっている。そして、モータ動作信号がローレベルからハイレベルになった時に直前の状態を維持し、モータ動作信号がハイレベルからローレベルになった時に、記憶部32は記憶データを0ボルトとして記憶し、電圧状態判定部33は判定動作を再開する。
A motor operation signal is input to the
次に室外機制御部16と昇圧制御部30との動作について説明する。
室外機制御部16は、室内機2から送信される運転指示信号を受信すると、この運転指示信号に基づいて圧縮機モータ15を回転させるため、昇圧制御部30に対して目標電圧指令値の指示と圧縮機モータ15の動作状態と対応するモータ動作信号とを出力する。次に駆動部14へモータ駆動信号を出力して圧縮機モータ15の回転を開始する。
Next, operations of the outdoor
When the
一方、昇圧制御部30は、電流判定部39によって監視している電流が6アンペア(電流判定閾値)を超えた場合、スイッチング信号を昇圧部12へ出力する。このスイッチング信号が入力された昇圧部12は直流電圧の昇圧動作を開始する。そして昇圧制御部30は、電圧検出部13の電圧と目標電圧指令値との差を目標デューティー生成部37で算出し、直流電圧値が目標電圧指令値となるように目標デューティー値を調整するフィードバック制御を行い、指示された電圧を維持するようにスイッチング信号のパルス幅(PWMデューティー)を制御する。
On the other hand, when the current monitored by the
また、昇圧制御部30は、モータ動作信号がローレベルからハイレベル(圧縮機モータ15が動作開始状態)になった時、昇圧期間発生部35から所定幅、この実施例では5分のパルスからなる昇圧期間信号を出力する。この昇圧期間信号とスイッチング信号発生部38から出力されるスイッチング信号とはアンド回路36に入力されており、電圧状態判定部33から出力される電圧低下信号がハイレベルとなった時にオア回路41からスイッチング信号が出力され、昇圧部12が昇圧動作を行なうようになっている。
Further, when the motor operation signal changes from the low level to the high level (the
記憶部32は圧縮機モータ15が停止状態で昇圧部12が停止状態の時、つまり、モータ動作信号がローレベルの時に、A/D変換部31から出力された直流電圧値を10ミリセカンド毎に順次記憶し、また、5分以上前のデータを順次消去することで直前の5分間分の直流電圧値の変化を記憶する。入力電圧と整流・平滑された直流電圧とは相関関係があるため、直流電圧値の変化で入力電圧の変化を推測することができる。
The
電圧状態判定部33は、10ミリセカンド毎に記憶部32に記憶している直流電圧値を読み出し、直流電圧値の変化から過去5分間の入力電圧の状態を判定する。なお、実際に圧縮機モータ15を動作させるのはこの5分間以降であるが、この圧縮機モータ15の動作開始直前の5分間の入力電圧の状態が圧縮機モータ15の動作開始以降の5分間も継続される可能性が高いため、昇圧制御部30は電圧状態判定部33の判定結果に従って電圧状態が悪い場合はスイッチング信号を出力して昇圧部12を動作させ、電圧状態が良い場合はスイッチング信号を停止させて昇圧部12を停止させる。
The voltage
このため電圧状態判定部33は、10ミリセカンド毎に過去5分間の直流電圧値に関して、予め定めた所定電圧である動作電圧の下限値未満になったか否かと、瞬間的な電圧低下値(瞬時低下電圧)未満になったか否かとの2つの状態をチェックし、総合的に電圧状態を判定する。なお、瞬時低下電圧とは室外機1の運転が継続可能な瞬間的な電圧低下における最低値であり、室外機1の仕様として決められる電圧低下の継続時間(例えば10ミリセカンド以内)における低下電圧を示す。従って、この継続時間内であれば瞬時低下電圧まで入力電圧が低下しても室外機1は運転を継続することができる。つまり、室外機の運転に支障がない電圧低下である。
For this reason, the voltage
電圧状態判定部33は記憶部32から読み出した電圧状態判定時間における直流電圧値を用いて前述した電圧状態を判定する。なお、昇圧部12が停止している場合、入力電圧と直流電圧とは相関関係があるため、この実施例では直流電圧=入力電圧×1.4の関係があるとして説明するが予め実験的に関係を求めておく。以下の説明ではこの関係に基づいて直流電圧値と入力電圧値とを説明する。
The voltage
空気調和機の動作電圧下限値、例えば定格AC100ボルトで±10%の動作電圧範囲が保証されている場合、動作電圧下限値はAC90ボルトとなる。これを直流電圧に換算すると定格入力電圧時の直流電圧は140ボルト±10%となり、動作電圧下限の直流電圧値は126ボルトに換算される。従って、電圧状態判定部33は、読み出した直流電圧値が126ボルト未満の場合は電圧状態が悪いと判断し、電圧低下信号をハイレベルにする。ただし、電圧状態判定部33は前述した10ミリセカンド以内における電圧低下の値を調べ、予め室外機1として規定されている限度閾値である瞬時低下電圧値以上の場合は電圧状態が良いと判断し、電圧低下信号をローレベルにする。
一方、電圧状態判定部33は読み出した電圧値が126ボルト以上の場合は電圧状態が良いと判断し、電圧低下信号をローレベルにする。
When an operating voltage lower limit value of the air conditioner, for example, an operating voltage range of ± 10% is guaranteed at a rated AC of 100 volts, the operating voltage lower limit value is AC 90 volts. When this is converted to a DC voltage, the DC voltage at the rated input voltage is 140 volts ± 10%, and the DC voltage value at the lower limit of the operating voltage is converted to 126 volts. Therefore, when the read DC voltage value is less than 126 volts, the voltage
On the other hand, when the read voltage value is 126 volts or more, the voltage
前述した瞬時低下電圧はAC100ボルトの機器の場合、例えばAC75ボルト(10ミリセカンド幅)と規定されており、直流電圧に換算した105ボルトを瞬時低下電圧閾値とする。
このため、電圧状態判定部33は、記憶部32内の過去5分間の直流電圧値の中で瞬時低下電圧閾値(105ボルト)未満の電圧が有るか確認する。そして、瞬時低下電圧閾値未満の電圧が有る場合、電圧状態が悪いと判断し、電圧低下信号をハイレベルにする。
In the case of a device with
For this reason, the voltage
なお、電圧状態を判定する方法としては上記以外の方法でもよい。例えば直流電圧値そのものを記憶するのでなく、直流電圧値を記憶する10ミリセカンドの隣接するタイミングで直流電圧値の差分を算出して記憶ビット数を減らして記憶することで記憶容量を低減させたり、例えばタイマー機能を備えた記憶部が、瞬時低下電圧閾値未満となる直流電圧発生時の時刻値を記憶し、電圧状態判定部33では現在時刻から過去5分間内の時刻値があるか判断するなどの方法でもよい。
A method other than the above may be used as a method for determining the voltage state. For example, instead of storing the DC voltage value itself, the storage capacity can be reduced by calculating the difference of the DC voltage value at the timing adjacent to 10 milliseconds for storing the DC voltage value and storing it by reducing the number of storage bits. For example, a storage unit having a timer function stores a time value when a DC voltage is generated that is less than the instantaneous voltage drop threshold, and the voltage
なお、前述したようにモータ動作信号がハイレベルになった時、電圧状態判定部33から出力される電圧低下信号は、モータ動作信号がハイレベルになる直前の信号状態を保持しているが、モータ動作信号がハイレベルからローレベルになった時、記憶部32は記憶している直流電圧値をリセットする。この直流電圧値のリセットとは、記憶している直流電圧値をすべて電圧状態が悪い場合の値、例えばすべてゼロボルトに書き換えることである。このため、モータ動作信号がハイレベルからローレベルになった後、5分が経過して実際の直流電圧値に書き換えられるまで、電圧状態判定部33から出力される
が出力される。
As described above, when the motor operation signal becomes high level, the voltage drop signal output from the voltage
以上説明したように圧縮機モータ15を起動する直前の5分間の直流電圧の状態、つまり直流電圧と相関する入力電圧状態により昇圧部12の動作/非動作を選択するため、入力電圧が安定して状態が良い場合に昇圧部12の動作を停止させた状態で圧縮機モータ15を起動できる。このため、不要な昇圧部12の動作による損失を低減することができる。
As described above, since the operation / non-operation of the
一方、圧縮機モータ15が動作中に、室内機2の運転指示に基づいて圧縮機モータ15の回転数を低下させる場合、室外機制御部16は駆動部14に出力するモータ駆動信号のパルス幅を狭くすることによって回転数を低下させる。この時、昇圧制御部30は電流判定部39によって監視している電流が所定値以下となった時、スイッチング信号の出力を禁止することで昇圧部12の昇圧動作を停止させる。
On the other hand, when the rotation speed of the
この空気調和機の運転において昇圧制御部30は、電流判定部39によって監視している電流が所定値以下となる空調負荷が軽い場合は昇圧部12の動作を停止させて、昇圧部12でのスイッチングロスを低減させることができる。
In the operation of the air conditioner, the
次に図3示す説明図を用いて本室外機1の動作を説明する。
図3において横軸はすべて時間を、また、縦軸には8種類の項目をそれぞれ示している。図3(1)は入力電圧(交流電源4の電圧)を、図3(2)は昇圧部12から出力される直流電圧を、図3(3)はモータ動作信号を、図3(4)は圧縮機モータ15の状態を、図3(5)は昇圧期間信号を、図3(6)は電圧低下信号を、図3(7)は昇圧部12へ出力するスイッチング信号を、図3(8)は電流検出信号をそれぞれ示している。なお、t0〜t6は時刻を示す。
Next, operation | movement of this
In FIG. 3, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates eight types of items. 3 (1) shows the input voltage (voltage of the AC power supply 4), FIG. 3 (2) shows the DC voltage output from the
図3(1)において、図示しない機器の影響によりt0からt3の間で入力電圧が変動している。このため昇圧部12が動作していないt2以前と、t3〜t6の期間では、この入力電圧の変動が図3(2)に示す直流電圧の変動として現れる。ここで室外機制御部16は室内機2からの要求に従って、t2において図3(3)、図3(4)に示すように圧縮機モータ15を起動すると同時にモータ動作信号を昇圧制御部30へ出力する。
In FIG. 3 (1), the input voltage fluctuates between t0 and t3 due to the influence of a device not shown. Therefore, the fluctuation of the input voltage appears as the fluctuation of the DC voltage shown in FIG. 3 (2) before t2 when the
前述したように記憶部32はモータ動作信号の立ち上がり時点から5分前までの直流電圧値を記憶しており、電圧状態判定部33はこの5分間(t0〜t2)の電圧状態をt2の時点で判定済みである。つまり、電圧状態判定部33は記憶部32に記憶されているt0〜t2の直流電圧値を読み出し、これが126ボルトであった場合、動作電圧下限値:126ボルト(入力電圧換算値でAC90ボルト)未満でないため、空気調和機の動作可能電圧範囲と判断し、次にt0〜t2の直流電圧値の範囲内で瞬時低下電圧値:105ボルト(入力電圧換算で75ボルト)未満の値を検索する。図3(2)の場合、t1にて98ボルト(入力電圧値換算で70ボルト)であるため、電圧状態判定部33は電圧状態がよくないと判断し、t1以降で電圧低下信号をハイレベルにしている。
As described above, the
一方、モータ動作信号がローレベルからハイレベルになった時、昇圧期間発生部35は5分間持続するハイレベル信号からなる昇圧期間信号を発生させる。この信号の発生時間は圧縮機モータ15の起動処理時間よりも長く設定されており、昇圧部12が動作する場合、確実に起動処理が行なわれるようになっている。
On the other hand, when the motor operation signal changes from the low level to the high level, the boosting
図3(5)の昇圧期間信号と図3(6)の電圧低下信号とがt2において共にハイレベルになっているためスイッチング信号発生部38から出力されるスイッチング信号はアンド回路36を通過し、図3(7)に示すように昇圧制御部30から昇圧部12へスイッチング信号として出力される。このため、昇圧制御部30は、室外機制御部16が出力する目標電圧指令値(例えば160ボルト)に従ってt2からt3の間で昇圧部12から出力される直流電圧が160ボルトになるまで昇圧させ、駆動部14はこの電圧で圧縮機モータ15を起動する。
Since the boosting period signal in FIG. 3 (5) and the voltage drop signal in FIG. 3 (6) are both high at t2, the switching signal output from the
圧縮機モータ15の起動処理が完了した後、昇圧期間発生部35は昇圧期間信号をハイレベルにしてから所定時間経過(ここでは5分間)でローレベルにする。本実施例による空気調和機では、サーモオン/オフの運転が繰り返される空調負荷が軽い場合にできるだけ昇圧部12の動作を停止させるようになっているため、圧縮機モータ15が起動処理を終了し安定的に動作するタイミング(5分間経過)になったら昇圧部12の動作を停止させるようになっている。
After the start-up process of the
一方、空調運転により室温が設定温度になった時、室外機制御部16は室内機2の指示に従って圧縮機モータ15の運転を停止すると同時にモータ動作信号をハイレベルからローレベルにしてサーモオフ運転を開始する。この立ち下がりの信号変化により、記憶部32は記憶していた直流電圧値を全て0ボルトに書き換え、新たに直流電圧値を順次記憶する動作を再開する。このため、電圧状態判定部33は記憶部32にt3からt4までの5分間の直流電圧値が書き換えられるまで電圧低下信号をハイレベルのままとする。なお、図3(1)に示すようにt3以降では入力電圧変動がないため、電圧状態判定部33はt4以降、電圧低下信号をローレベルにしている。
On the other hand, when the room temperature becomes the set temperature by the air conditioning operation, the outdoor
一方、空調運転により室温が設定温度から乖離した時、室外機制御部16は室内機2の指示に従って図3(3)と図3(4)とに示すようにt5のタイミングで圧縮機モータ15の運転を開始すると同時にモータ動作信号をローレベルからハイレベルにしてサーモオン運転を開始する。
前述したようにt5のタイミングでも昇圧期間信号がハイレベルとなるが、t5の5分間以前の入力電圧(直流電圧)は良好であるため電圧低下信号はローレベルのままである。従って昇圧制御部30からはスイッチング信号が出力されずに圧縮機モータ15の起動処理が開始される。
On the other hand, when the room temperature deviates from the set temperature due to the air-conditioning operation, the
As described above, the boost period signal becomes high level at the timing of t5, but the voltage drop signal remains at low level because the input voltage (DC voltage) for 5 minutes before t5 is good. Therefore, the boosting
その後、図3(8)に示すように負荷の増大によって電流検出信号が増大する。電流判定部39は電流検出信号を監視しており、この値が電流判定閾値、ここでは6アンペアを超えると昇圧許可信号をハイレベルにする。このため、スイッチング信号発生部38から出力されたスイッチング信号はアンド回路40とオア回路41とを通過し、昇圧部12へ出力される。昇圧制御部30は、室外機制御部16が出力する目標電圧指令値(例えば200ボルト)に従ってt6のタイミング以降、昇圧部12から出力される直流電圧が200ボルトになるように昇圧させる。
Thereafter, as shown in FIG. 3 (8), the current detection signal increases due to the increase in the load. The
以上説明したように、昇圧制御部30は、圧縮機モータ15を起動する前に電圧状態判定時間における交流電圧変動を参照し、この電圧の変動状態により昇圧部12による直流電圧の昇圧動作/停止を行なうため、交流電圧が動作下限値や瞬時低下電圧値未満の場合には昇圧部12を動作させて圧縮機モータ15を確実に起動させる一方、交流電圧が動作下限値や瞬時低下電圧値以上の場合には昇圧部12を停止させて昇圧部12によるスイッチングロスを低減させることができる。
As described above, the
なお、本実施例で規定している所定電圧や所定タイミング、電圧状態判定時間などは昇圧部12やその他の回路定数、仕様などで決定されるため適宜変更されるものである。また、昇圧制御部30はハードウェアとして説明しているが、A/D変換部31を除けばソフトウェアでも実現可能であり、本発明をハードウェアに制限するものではない。
Note that the predetermined voltage, the predetermined timing, the voltage state determination time, and the like defined in this embodiment are appropriately changed because they are determined by the
1 室外機
2 室内機
3 通信線
4 交流電源
11 整流器
12 昇圧部
12a リアクタ
12b トランジスタ
12c ダイオード
12d コンデンサ
12e 正極入力端
12f 負極入力端
12g 正極出力端
12h 負極出力端
12i スイッチング信号入力端
13 電圧検出部
14 駆動部
15 圧縮機モータ
16 室外機制御部
17 電流検出部
30 昇圧制御部
31 A/D変換部
32 記憶部
33 電圧状態判定部
35 昇圧期間発生部
36 アンド回路
37 目標デューティー生成部
38 スイッチング信号発生部
39 電流判定部
40 アンド回路
41 オア回路
116 室外機制御部
300 昇圧制御部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記昇圧制御部は、前記直流電圧値を順次サンプリングして更新し、予め定めた電圧状態判定時間分だけ記憶する記憶部と、PWM制御された前記スイッチング信号を出力するスイッチング信号発生部と、前記記憶部内のサンプリングされた前記直流電圧値が前記圧縮機モータを起動することが可能な予め定めた所定電圧値未満の場合、前記所定電圧値未満と対応する電圧低下信号を出力する電圧状態判定部とを備え、
前記昇圧制御部は、モータ動作信号が入力された場合、同モータ動作信号が入力される前の前記電圧状態判定時間における前記電圧低下信号が出力されていれば、前記スイッチング信号発生部から出力されたスイッチング信号を前記昇圧部へ出力して前記昇圧部を起動することを特徴とする空気調和機の室外機。 A driving unit that drives the compressor motor; a pulsating voltage obtained by rectifying an AC voltage; and a boosting unit that outputs a DC voltage obtained by boosting the pulsating voltage according to the input switching signal to the driving unit; A current detection unit that detects a current consumed by the driving unit and outputs a current detection signal corresponding to the current; a voltage detection unit that detects the DC voltage and outputs a corresponding voltage detection signal; and the current detection An outdoor unit of an air conditioner including a boost control unit that executes start / stop of a boost operation in response to a signal, and an outdoor unit control unit that controls these,
The step-up control unit sequentially samples and updates the DC voltage value, stores only a predetermined voltage state determination time, stores a switching signal generation unit that outputs the PWM-controlled switching signal, and When the sampled DC voltage value in the storage unit is less than a predetermined voltage value that can start the compressor motor, a voltage state determination unit that outputs a voltage drop signal corresponding to the less than the predetermined voltage value And
When the motor operation signal is input, the boost control unit is output from the switching signal generation unit if the voltage drop signal at the voltage state determination time before the motor operation signal is input is output. The outdoor unit of the air conditioner is characterized in that the boosting unit is started by outputting the switching signal to the boosting unit.
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