JP6692696B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
[直流電源および交流電源と空気調和機との接続方式]
図1は、第1の実施形態による空気調和機と直流電源および商用交流電源との接続について説明するための図である。図1では、直流電源として蓄電池41が用いられた例を示している。
図2は、図1の空気調和機50の冷媒回路10の構成を模式的に示す図である。図2を参照して、冷媒回路10は、室外機70に設けられた、圧縮機84、室外熱交換器35、膨張弁88、および四方弁90と、室内機60に設けられた室内熱交換器36とを備える。さらに、室外機70には室外ファン86が備えられ、室内機60には室内ファン65が備えられる。
(室内機の構成)
図3は、図1の空気調和機の電気システム構成を示す図である。図3を参照して、室内機60は、室内機用電源回路62(室内電源回路62とも称する)と、内部回路63と、リレー64(開閉スイッチ)と、室内ファン65とを含む。
室外機70は、室外機用電源回路21(室外電源回路21とも称する)と、この電源回路21によって駆動される圧縮機84、室外ファン86、膨張弁88、マイクロコンピュータ89、および通信回路94とを含む。さらに、室外機70は、室内機60を介して供給される交流電圧によって駆動される四方弁90を含む。
上記の電気システム構成の特徴は、昇圧コンバータ81の前段に切替回路76を設けることによって、昇圧コンバータ81に直流電圧および整流電圧の一方が選択的に入力されるようにしたことにある。これによって、従来は別々に設けられていた直流電源用のDC/DCコンバータと、力率改善回路用の昇圧コンバータとを1つにまとめることができる。
以下、図3のシステム構成の空気調和機の動作について説明する。以下では、切替回路76が直流電源側に切替えられた場合を直流運転モードと称し、切替回路76が交流電源側に切替えられた場合を交流運転モードと称する。そして、直流電源に基づく直流運転モードと交流電源に基づく交流運転モードとの切替手順について詳しく説明する。なお、以下の各ステップは制御部としてのマイクロコンピュータ89によって制御プログラムが実行されることによって実現される。
以下では、圧縮機を停止せずに、AC電源からDC電源への切替えまたはその逆の切替えを行う場合の問題点について説明する。
図6は、第1の実施形態において、圧縮機への電力供給をAC電源からDC電源へ切替える手順を示すフローチャートである。
図7は、第1の実施形態において、圧縮機への電力供給をDC電源からAC電源へ切替える手順を示すフローチャートである。
以上のとおり、第1の実施形態の空気調和機によれば、圧縮機の電源を交流電源から直流電源またはその逆方向への切り替えを行う際に圧縮機の周波数が低下される(たとえば、設定可能な最低周波数(0より大きい値)に設定される)。これによって、コンデンサ82の電圧低下を抑えることができるので、圧縮機84を停止することなく電源切替えを行うことができる。なお、上記において、切替回路76の切替え時に、DC電源との接続用のリレーをオフ状態(開状態)とする理由は、AC電源とDC電源とが誤って短絡しないようにするためである。
第2の実施形態では、電源切替工程でのコンデンサ82の電圧低下を抑えるために、予め昇圧コンバータ81の出力電圧を高く設定し、その後、電源切替えを行う。以下、図8および図9のフローチャートを参照して、図4の電源切替工程(ステップS135,S145)について説明する。
図8は、第2の実施形態において、圧縮機への電力供給をAC電源からDC電源へ切替える手順を示すフローチャートである。図9は、第2の実施形態において、圧縮機への電力供給をDC電源からAC電源へ切替える手順を示すフローチャートである。図8および図9では、図6および図7のステップS200A,S240AがステップS200B,S240Bにそれぞれ変更される。
第2の実施形態の空気調和機によれば、圧縮機の電源を交流電源から直流電源またはその逆方向への切り替えを行う際に昇圧コンバータ81の出力電圧がより高い電圧値に変更される。これによって、コンデンサ82の電圧が低下しても圧縮機の動作が不能とならないようにすることができるので、圧縮機84を停止することなく電源切替えを行うことができる。
第3の実施形態では、電源切替工程でのコンデンサ82の電圧低下を抑えるために、室外ファン86の回転速度を減少させるか、もしくは室外ファン86を停止し、その後、電源切替えを行う。以下、図10および図11のフローチャートを参照して、図4の電源切替工程(ステップS135,S145)について説明する。
図10は、第3の実施形態において、圧縮機への電力供給をAC電源からDC電源へ切替える手順を示すフローチャートである。図11は、第3の実施形態において、圧縮機への電力供給をDC電源からAC電源へ切替える手順を示すフローチャートである。図10および図11では、図6および図7のステップS200A,S240AがステップS200C,S240Cにそれぞれ変更される。
第3の実施形態の空気調和機によれば、圧縮機の電源を交流電源から直流電源またはその逆方向への切り替えを行う際に室外ファン86の回転速度を減少させるか、もしくは室外ファン86が停止される。これによって、コンデンサ82の電圧低下を抑えることができるので、圧縮機84を停止することなく電源切替えを行うことができる。
第4の実施形態では、電源切替工程でのコンデンサ82の電圧低下を抑えるために、室内ファン65の回転速度を増加させ、その後、電源切替えを行う。なお、室内ファン65は常に交流電源から電源供給されるので、室内ファン65の消費電力はコンデンサ82の電圧低下と無関係である。
図12は、第4の実施形態において、圧縮機への電力供給をAC電源からDC電源へ切替える手順を示すフローチャートである。図13は、第4の実施形態において、圧縮機への電力供給をDC電源からAC電源へ切替える手順を示すフローチャートである。図12および図13では、図6および図7のステップS200AがステップS200D,S202D,S204Dに変更され、ステップS240AがステップS240Dにそれぞれ変更される。以下、図3、図12および図13を参照して具体的に説明する。
第4の実施形態の空気調和機によれば、圧縮機の電源を交流電源から直流電源またはその逆方向への切り替えを行う際に室内ファン65の回転速度を増加させる。これによって、コンデンサ82の電圧低下を抑えることができるので、圧縮機84を停止することなく電源切替えを行うことができる。
第5の実施形態では、電源切替工程でのコンデンサ82の電圧低下を抑えるために、膨張弁88の開度を増加させてそのまま維持した(膨張弁の動作を停止した)状態で、電源切替えを行う。
図14は、第5の実施形態において、圧縮機への電力供給をAC電源からDC電源へ切替える手順を示すフローチャートである。図15は、第5の実施形態において、圧縮機への電力供給をDC電源からAC電源へ切替える手順を示すフローチャートである。図14および図15では、図6および図7のステップS200A,S240AがステップS200E,S240Eにそれぞれ変更される。
第5の実施形態の空気調和機によれば、圧縮機の電源を交流電源から直流電源またはその逆方向への切り替えを行う際に膨張弁88の開度を増加させて、その状態で維持する。これによって、コンデンサ82の電圧低下を抑えることができるので、圧縮機84を停止することなく電源切替えを行うことができる。
第6の実施形態では、電源切替工程でのコンデンサ82の電圧低下を抑えるために、マイクロコンピュータ89、膨張弁88、および通信回路94の消費電力を最小限にした状態で、電源切替えを行う。たとえば、マイクロコンピュータ89は、空気調和機の運転制御に必要な動作のみを行うようにし、膨張弁88および通信回路94の動作を停止させる。マイクロコンピュータ89は通常動作モードと低消費電力モード(クロック周波数を低下させるなどして、通常動作モードよりも消費電力が小さい動作モード)とを有し、電源切替え工程では低消費電力モードで動作するようにしてもよい。
図16は、第6の実施形態において、圧縮機への電力供給をAC電源からDC電源へ切替える手順を示すフローチャートである。図17は、第6の実施形態において、圧縮機への電力供給をDC電源からAC電源へ切替える手順を示すフローチャートである。図16および図17では、図6および図7のステップS200A,S240AがステップS200F,S240Fにそれぞれ変更される。
以上のとおり、第6の実施形態の空気調和機によれば、圧縮機の電源を交流電源から直流電源またはその逆方向への切り替えを行う際にマイクロコンピュータ89、膨張弁88、および通信回路94の消費電力を最小限にする。これによって、コンデンサ82の電圧低下を抑えることができるので、圧縮機84を停止することなく電源切替えを行うことができる。
以上、第1〜第6の実施形態は、任意に組み合わせることができる。これによって、電源切替工程におけるコンデンサ82の電圧低下をさらに抑えることができる。
上記の各実施形態によって開示された発明の一部を以下に列挙する。
Claims (8)
- 室外熱交換器、室内熱交換器、膨張弁、および圧縮機を含む冷媒回路と、
交流電源および直流電源のいずれか一方からの電力供給によって前記圧縮機を駆動するように、前記交流電源および前記直流電源のうち一方から他方へ電力供給経路を切替える切替回路を含む電源回路と、
前記電源回路、前記圧縮機、および前記膨張弁を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記圧縮機を動作させたままで前記切替回路を切替える場合に、前記切替回路を切替える前に前記圧縮機の周波数を減少させ、前記切替回路を切替えた後に前記圧縮機の周波数を元に戻すように前記圧縮機を制御する、空気調和機。 - 前記電源回路は、前記交流電源からの交流電圧を整流することによって整流電圧を生成する整流回路を含み、
前記切替回路は、前記整流電圧および前記直流電源からの直流電圧のうち一方のみを出力するように電圧経路を切替え、
前記電源回路は、さらに、
前記切替回路から出力された前記整流電圧または前記直流電圧のうちの一方を昇圧することによって昇圧電圧を生成する昇圧コンバータと、
前記昇圧電圧に基づいて前記圧縮機をインバータ駆動する第1のインバータ回路とを含む、請求項1に記載の空気調和機。 - 前記切替回路は、前記交流電源からの交流電圧および前記直流電源からの直流電圧のうちの一方のみを出力するように電圧経路を切替え、
前記電源回路は、
前記切替回路から出力された交流電圧を整流することによって整流電圧を生成するか、前記切替回路から出力された直流電圧をそのまま出力する整流回路と、
前記整流回路から出力された前記整流電圧または前記直流電圧のうちの一方を昇圧することによって昇圧電圧を生成する昇圧コンバータと、
前記昇圧電圧に基づいて前記圧縮機をインバータ駆動する第1のインバータ回路とを含む、請求項1に記載の空気調和機。 - 前記制御部は、前記圧縮機を動作させたままで前記切替回路を切替える場合に、前記切替回路を切替える前に前記昇圧電圧の値を増加させ、前記切替回路を切替えた後に前記昇圧電圧の値を元に戻すように前記電源回路を制御する、請求項2または3に記載の空気調和機。
- 前記室外熱交換器に外気を送風する室外ファンをさらに備え、
前記電源回路は、前記切替回路によって電力供給経路を切替えることによって、前記交流電源および前記直流電源のいずれか一方からの電力供給によって前記室外ファンを駆動し、
前記制御部は、前記圧縮機を動作させたままで前記切替回路を切替える場合に、前記切替回路を切替える前に前記室外ファンの回転速度を低下させるか、または前記室外ファンを停止させ、前記切替回路を切替えた後に前記室外ファンの回転速度を元に戻すように前記電源回路を制御する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の空気調和機。 - 前記空気調和機は、
前記室内熱交換器によって熱交換された室内空気を室内に送風する室内ファンと、
前記交流電源からの交流電圧を整流した直流電圧により前記室内ファンを駆動する室内電源回路と、
室内機に設けられ、前記室内ファンおよび前記室内電源回路を制御する室内制御部とをさらに備え、
前記冷媒回路は、冷房運転と暖房運転とで冷媒の巡回方向を切替えるための四方弁をさらに含み、
前記制御部は、室外機に設けられた室外制御部として動作し、
前記室外制御部は、前記暖房運転中に前記圧縮機を動作させたままで前記切替回路を切替える場合に、前記室内制御部に指令信号を送り、前記指令信号に基づく前記室内制御部による制御によって、前記切替回路を切替える前に前記室内ファンの回転数を増加させ、前記切替回路を切替えた後に前記室内ファンの回転数を元に戻す、請求項1〜5のいずれか1項に記載の空気調和機。 - 前記制御部は、前記圧縮機を動作させたままで前記切替回路を切替える場合に、前記切替回路を切替える前に前記膨張弁の開度を増加させた状態で前記膨張弁の動作を停止させ、前記切替回路を切替えた後に前記膨張弁を動作させて前記膨張弁の開度を元に戻すように前記膨張弁を制御する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の空気調和機。
- 前記制御部は、通常動作モードと低消費電力モードとを有し、
前記制御部は、前記圧縮機を動作させたままで前記切替回路を切替える場合に、前記切替回路を切替える前に前記低消費電力モードに切替わり、前記切替回路を切替えた後に前記通常動作モードに戻る、請求項1〜7のいずれか1項に記載の空気調和機。
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