JP6925448B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、突入電流制限回路を備えた空気調和機に関する。

空気調和機においては、従来から、商用交流電源からの電力投入時における突入電流を制限する回路として、突入電流制限抵抗およびリレーで構成される突入電流制限回路が用いられてきた。

例えば、特許文献１においては、機器の待機状態でリレー接点をオープンさせた状態とすることで突入電流制限回路を確実に動作させることにより、リレーの故障によって機器が動作しないといった不具合を解消している。そして、特許文献１においては、商用交流電源からの電力投入後から一定時間経過するとリレー接点をショートすることにより機器運転後の運転電流によって発生する電力損失をなくすようなリレー制御を用いている。

特許文献１では、突入電流を制限するための突入電流制限抵抗の抵抗値を、整流平滑回路内部の素子および機器に過大な負荷を負わせず、パルス限界電力を満足させるようにして突入電流制限抵抗自身を破壊せず、さらに定格電力を満足するような値となるように選定してある。

特開２０１０−１０４１０９号公報

しかしながら、上記のように機器の待機時にリレー接点が開状態となるようなリレー制御方法を採用している場合、突入電流制限回路に異常電圧がかかってしまった場合に、突入電流制限抵抗が発熱したままとなり突入電流制限抵抗の抵抗値が正常値に戻らないことがある。その場合、待機時から運転開始する場合に突入電流制限回路が正常に動作せず、空気調和機が動作しないで運転ができないといった不具合が発生するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、突入電流制限回路を構成する抵抗が発熱した場合でも安定した運転を実現することができる空気調和機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１および第２の入力端子を有し、第２の入力端子は商用交流電源に接続されていて、第１および第２の入力端子から入力される第１の交流電圧を直流電圧に変換して出力するコンバータ部と、商用交流電源と第１の入力端子との間に接続された複数の抵抗器と、複数の抵抗器それぞれの両端の短絡または開放が可能な複数のリレーとを有する突入電流制限回路と、コンバータ部が出力する直流電圧を第２の交流電圧に変換してモータに供給するインバータ部を備える。さらに、本発明は、抵抗器の温度を検出する温度検出部と、モータの運転にかかる信号を受け付けた後であって、コンバータ部およびインバータ部を動作させる前に、温度と閾値との比較に基づいてリレーの制御を実行する制御部を備える。

本発明にかかる空気調和機は、突入電流制限回路を構成する抵抗が発熱した場合でも安定した運転を実現することが可能になるという効果を奏する。

本発明の実施の形態にかかる突入電流制限回路を備えた空気調和機のブロック図 実施の形態にかかる空気調和機の動作を説明するフローチャート 実施の形態にかかるマイクロコンピュータの構成を示すブロック図

以下に、本発明の実施の形態にかかる空気調和機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態にかかる突入電流制限回路８を備えた空気調和機１００のブロック図である。空気調和機１００は、突入電流を制限するための突入電流制限回路８と、突入電流制限回路８の突入電流制限抵抗の温度を検出する温度検出部９と、商用交流電源１から供給される第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータ部１３と、コンバータ部１３から供給される直流電力を第２の交流電力に変換してモータ２１に供給するインバータ部１４と、モータ２１と、リレーコイル駆動回路１５と、制御部であるマイクロコンピュータ５０と、電源回路２２と、を備える。

突入電流制限回路８は、突入電流制限のために直列接続された抵抗器２および抵抗器５と、リレー４およびリレー７とを備える。抵抗器２および抵抗器５は、商用交流電源１からの電力投入時に瞬時的に印加される突入電流を制限するための抵抗器である。第１のリレーであるリレー４は、第１の抵抗器である抵抗器２に並列接続されたリレー接点３０、およびリレー接点３０の開閉を制御するリレー励磁コイル３から構成される。リレー接点３０の両端は、抵抗器２の両端にそれぞれ接続される。リレー接点３０が閉じて抵抗器２の両端が短絡した状態をリレー４の閉状態とし、リレー接点３０が開いて抵抗器２の両端が開放した状態をリレー４の開状態とする。第２のリレーであるリレー７は、第２の抵抗器である抵抗器５に並列接続されたリレー接点６０およびリレー接点６０の開閉を制御するリレー励磁コイル６から構成される。リレー接点６０の両端は、抵抗器５の両端にそれぞれ接続される。リレー接点６０が閉じて抵抗器５の両端が短絡した状態をリレー７の閉状態とし、リレー接点６０が開いて抵抗器５の両端が開放した状態をリレー７の開状態とする。リレーコイル駆動回路１５がリレー励磁コイル３，６を駆動することにより、リレー４，７の開閉状態が制御される。なお、突入電流制限回路８が備える抵抗器は複数であれば個数に制限はなく、また直列接続ではなくて、並列接続または直列接続と並列接続の併用であってもかまわない。

また、温度検出部９は、具体的には、抵抗器２および抵抗器５の温度をそれぞれ検出する。

抵抗器２および抵抗器５の具体例は、正の温度係数を有するサーミスタ、即ちＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタである。正の温度係数を有するとは、温度の上昇に対して抵抗値が上昇する抵抗変化特性である。ＰＴＣサーミスタは、温度がサーミスタごとに定まるキュリー温度を超えると温度の上昇に対して急激に抵抗値が増大して電流が流れなくなるサーミスタである。突入電流制限回路８が備える複数の抵抗器のうちの少なくとも１つが正の温度係数を有するサーミスタであってもよい。

コンバータ部１３は、第１の入力端子１３１、第２の入力端子１３２、第１の出力端子１３３、第２の出力端子１３４、昇圧回路１０、ダイオードブリッジ１１および平滑化コンデンサ１２を備える。第１の入力端子１３１と商用交流電源１との間に抵抗器２および抵抗器５が接続されていて、第２の入力端子１３２は商用交流電源１に接続されている。なお、抵抗器２および抵抗器５が第２の入力端子１３２と商用交流電源１との間に接続されて、第１の入力端子１３１が商用交流電源１に接続されていてもかまわない。コンバータ部１３は、第１の入力端子１３１および第２の入力端子１３２から与えられる第１の交流電圧を直流電圧に変換して第１の出力端子１３３および第２の出力端子１３４に出力する。インバータ部１４は、コンバータ部１３の第１の出力端子１３３および第２の出力端子１３４が出力する直流電圧を第２の交流電圧に変換して、モータ２１に供給する。

マイクロコンピュータ５０は、専用の電源回路２２によって駆動される。使用者は、図示していないリモートコントローラ（以下、リモコンと呼ぶ）を操作することができ、マイクロコンピュータ５０は、使用者からのリモコン操作が入力されるまでリモコン待機状態を維持する。マイクロコンピュータ５０は、リレーコイル駆動回路１５を制御するリレー制御部１６と、使用者のリモコン操作によるリモコンからの信号であるリモコン信号を受け付けるリモコン制御部１７と、温度検出部９が検出した検出温度に基づいて温度判定を実行する温度判定部１８とを備える。リモコン信号は、運転開始、運転停止、暖房開始、冷房開始といったモータ２１の運転にかかる信号である。リモコン待機状態は、マイクロコンピュータ５０がリモコン信号を受け付け可能な状態である。

突入電流制限回路８は、空気調和機１００の運転開始時に商用交流電源１からの電力が供給されると、開状態になっているリレーに対応する抵抗器によって電流を制限する。しかし、空気調和機１００の停止状態において、リレー４，７は開状態であるため、異常電圧が印加された場合に抵抗器２は発熱により抵抗値が増大して電流が流れなくなることがある。この場合、リレー４が開状態のまま、空気調和機１００が停止状態から運転を開始すると、突入電流制限回路８から後段の回路に電圧が印加されない状態になってしまう。

そこで、本実施の形態にかかる空気調和機１００においては、使用者のリモコン操作によってリモコン制御部１７にリモコン信号が入力されたときに、温度検出部９が検出した抵抗器２の温度に基づいて、マイクロコンピュータ５０の温度判定部１８が温度判定を実行する。そして、温度検出部９が検出した抵抗器２の温度が抵抗器２に対して設定された第１の閾値より大きいと温度判定部１８が判定したとき、リレー制御部１６からリレーコイル駆動回路１５にリレー励磁コイル３を駆動させるように指示する信号が出力され、リレーコイル駆動回路１５によりリレー４が閉状態となるように制御される。

すなわち、空気調和機１００の停止中に異常電圧が印加され、抵抗器２が発熱した状態で停止状態から運転が開始される場合には、リレー４が閉状態に制御されているので、突入電流制限回路８は抵抗器５のみを使用した状態になるので、突入電流を制限した状態で空気調和機１００の運転を開始することができる。

図２は、実施の形態にかかる空気調和機１００の動作を説明するフローチャートである。以下、図２を参照して空気調和機１００の動作について説明する。

まず、専用の電源回路２２によって駆動されているマイクロコンピュータ５０はリモコン待機状態になっている（ステップＳ１１）。マイクロコンピュータ５０のリモコン制御部１７は、使用者のリモコン操作によるリモコン信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ１２）。リモコン信号を受信していない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻る。

リモコン制御部１７がリモコン信号を受信したと判定すると（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、温度検出部９が検出した抵抗器２の温度が第１の閾値以下であるか否かを温度判定部１８が判定する（ステップＳ１３）。第１の閾値は、抵抗器２の素子温度特性、抵抗器２の動作可能な温度データおよび抵抗器２の破壊温度などによって定められた値であり、マイクロコンピュータ５０の記憶部に予め保持されている。

第１の抵抗器である抵抗器２の温度が第１の閾値より大きいと判定された場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、リレー制御部１６がリレーコイル駆動回路１５に信号を送って第１のリレーであるリレー４が閉状態となるように制御する（ステップＳ１４）。一方、抵抗器２の温度が第１の閾値以下と判定された場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、およびステップＳ１４の後は、リモコン制御部１７は、受信したリモコン信号が「運転開始」を指示する信号か否かの判定を行う（ステップＳ１５）。

ステップＳ１５において、受信されたリモコン信号が「運転開始」を指示する信号であると判定された場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、空気調和機１００は運転を開始する（ステップＳ１６）。具体的には、マイクロコンピュータ５０がコンバータ部１３およびインバータ部１４を動作させる。ステップＳ１６の後、温度検出部９が検出した第１，第２の抵抗器である抵抗器２，５の温度が共に第２の閾値以下であるか否かを温度判定部１８が判定する（ステップＳ１７）。第２の閾値は、抵抗器２，５の素子温度特性、抵抗器２，５の動作可能な温度データおよび抵抗器２，５の破壊温度などによって定められた値であり、マイクロコンピュータ５０の記憶部に予め保持されている。第２の閾値は第１の閾値と同じ値であっても異なる値であってもかまわない。

一方、ステップＳ１５において、受信されたリモコン信号が「運転停止」を指示する信号であるときのように「運転開始」を指示する信号でないと判定された場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、リレー制御部１６がリレーコイル駆動回路１５に信号を送って第１，第２のリレーであるリレー４，７が共に開状態となるように制御する（ステップＳ１９）。ステップＳ１９の後は、空気調和機１００は運転を停止し（ステップＳ２０）、リモコン待機状態（ステップＳ１１）に戻る。

ステップＳ１７において、抵抗器２，５の温度が共に第２の閾値以下であると判定された場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、リレー制御部１６がリレーコイル駆動回路１５に信号を送って第１，第２のリレーであるリレー４，７が共に閉状態となるように制御する（ステップＳ１８）。ステップＳ１４を経由していて、既にリレー４が閉状態になっている場合は、さらにリレー７が閉状態となるように制御することになる。ステップＳ１８の後は、リモコン待機状態（ステップＳ１１）に戻る。

上述したように、抵抗器２の検出された温度が第１の閾値より大きいと判定された場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）は、リレー４を閉状態（ステップＳ１４）にしておく。これにより、突入電流制限回路８は抵抗器５のみを使用した状態になるので、突入電流を制限した状態で空気調和機１００の運転を開始する（ステップＳ１６）ことができる。そして、空気調和機１００の運転の開始後は、抵抗器２，５の温度が共に第２の閾値以下であると判定された場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）に、リレー４，７が共に閉状態となるように制御する（ステップＳ１８）。これにより、突入電流制限抵抗である抵抗器２，５を介さずに、商用交流電源１からの電力をコンバータ部１３に供給することが可能となるので、空気調和機１００を最大の効率で運転させることが可能になる。

一方、ステップＳ１７において、抵抗器２，５の温度のいずれかが第２の閾値より大きいと判定された場合（ステップＳ１７：Ｎｏ）、リレー制御部１６がリレーコイル駆動回路１５に信号を送って第１，第２のリレーであるリレー４，７が共に開状態となるように制御する（ステップＳ１９）。ステップＳ１９の後は、空気調和機１００は運転を停止し（ステップＳ２０）、リモコン待機状態（ステップＳ１１）に戻る。

なお、ステップＳ１３において、温度判定部１８は、抵抗器２の温度が第１の閾値以下であるか否かを判定するとしたが、抵抗器５の温度を閾値と比較して閾値より大きい場合にリレー７を閉状態に制御するようにしてもかまわない。ステップＳ１３で温度が閾値より大きいと判定されてステップＳ１４で短絡される対象となる抵抗器は、他方の抵抗器よりも抵抗値が大きいといった理由で選択してもよい。他方の抵抗器よりも抵抗値が大きければ、通電により温度が上昇しやすいと考えられるからである。

なお、上記説明においては、使用者がリモコンを介して操作を行うとして説明したが、空気調和機１００のコントローラは空気調和機１００本体に設置されていてもよい。したがって、マイクロコンピュータ５０がリモコン制御部１７の代りに運転制御部を備えていて、運転制御部がモータ２１の運転にかかる信号を受信したか否かをステップＳ１２において判定する構成にしてもかまわない。

以上、説明したように、突入電流制限回路８を備えた空気調和機１００において、使用者がリモコンを操作したときの、突入電流制限回路８を構成する抵抗器２，５の温度に基づいてリレー４，７を制御する。これにより、空気調和機１００の運転停止時に異常電圧が印加された場合であっても、リレー接点開放時の突入電流制限抵抗の発熱に起因する運転開始時の動作不良を回避して、突入電流を制限することが可能になる。また、運転時の素子加熱による故障も防ぐことが可能となり、安定した運転を実現することができる。

図３は、実施の形態にかかるマイクロコンピュータ５０の構成を示すブロック図である。マイクロコンピュータ５０は、演算および制御を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）５１と、ＣＰＵ５１がワークエリアに用いるＲＡＭ（Random Access Memory）５２と、プログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）５３と、外部と信号をやりとりするハードウェアであるＩ／Ｏ（Input／Output）５４と、クロックを生成する発振子を含む周辺装置５５と、を備える。マイクロコンピュータ５０のリレー制御部１６、リモコン制御部１７および温度判定部１８が図２に示したフローチャートに従って実行する制御は、ＲＯＭ５３に記憶されるソフトウェアであるプログラムをＣＰＵ５１が実行することにより実現される。ＲＯＭ５３は、書き換え可能なフラッシュメモリといった不揮発性のメモリであってもよい。したがって、第１，第２の閾値を記憶するマイクロコンピュータ５０の記憶部は、ＲＯＭ５３などにより実現される。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 商用交流電源、２，５ 抵抗器、３，６ リレー励磁コイル、４，７ リレー、８ 突入電流制限回路、９ 温度検出部、１０ 昇圧回路、１１ ダイオードブリッジ、１２ 平滑化コンデンサ、１３ コンバータ部、１４ インバータ部、１５ リレーコイル駆動回路、１６ リレー制御部、１７ リモコン制御部、１８ 温度判定部、２１ モータ、２２ 電源回路、３０，６０ リレー接点、５０ マイクロコンピュータ、５１ ＣＰＵ、５２ ＲＡＭ、５３ ＲＯＭ、５４ Ｉ／Ｏ、５５ 周辺装置、１００ 空気調和機、１３１ 第１の入力端子、１３２ 第２の入力端子、１３３ 第１の出力端子、１３４ 第２の出力端子。

Claims (4)

1. 第１および第２の入力端子を有し、前記第２の入力端子は商用交流電源に接続されていて、前記第１および第２の入力端子から入力される第１の交流電圧を直流電圧に変換して出力するコンバータ部と、
   前記商用交流電源と前記第１の入力端子との間に接続された複数の抵抗器と、前記複数の抵抗器それぞれの両端の短絡または開放が可能な複数のリレーとを有する突入電流制限回路と、
   前記コンバータ部が出力する直流電圧を第２の交流電圧に変換してモータに供給するインバータ部と、
   前記抵抗器の温度を検出する温度検出部と、
   前記モータの運転にかかる信号を受け付けた後であって、前記コンバータ部および前記インバータ部を動作させる前に、前記温度と閾値との比較に基づいて前記リレーの制御を実行する制御部と、
   を備える空気調和機。
2. 前記複数の抵抗器は、直列接続された第１の抵抗器および第２の抵抗器であり、
   前記制御部は、前記信号を受け付けた後であって、前記コンバータ部および前記インバータ部を動作させる前に、前記第１の抵抗器の温度が第１の閾値より大きい場合に、前記第１の抵抗器の両端を短絡するように前記リレーを制御する請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記制御部は、前記第１の抵抗器の温度が第１の閾値より大きいことにより前記第１の抵抗器の両端を短絡させた後、前記第１の抵抗器および前記第２の抵抗器の温度がいずれも第２の閾値以下である場合に、前記第２の抵抗器の両端を短絡するように前記リレーを制御する請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記複数の抵抗器のうちの少なくとも１つは、正の温度係数を有するサーミスタである請求項１から３のいずれか１つに記載の空気調和機。

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