WO2003027583A1 - Dispositif de commande d'electrovalve et climatiseur comprenant un tel dispositif - Google Patents

Description

明 細 書 電磁弁制御装置および電磁弁制御装置を備えた空気調和機 技術分野

この発明は、 電磁弁の切換動作を制御する電磁弁制御装置および電磁弁制御装 置を備えた空気調和機に関する。 背景技術

従来、 電磁弁制御装置を備えた空気調和機としては、 冷房運転時に四方切換電 磁弁の弁コイルに通電しない状態で四方切換電磁弁が一方の切換位置にあり、 暖 房運転時に四方切換電磁弁の弁コイルに通電することにより四方切換電磁弁を他 方の切換位置に切り換えるものがある。

ところが、 上記電磁弁制御装置を備えた空気調和機では、 暖房運転時に四方切 換電磁弁の弁コイルに常時通電するため、 電力損失が大きいという欠点がある。 発明の開示

そこで、 この発明の目的は、 簡単な構成で消費電力を低減できる電磁弁制御装 置および電磁弁制御装置を備えた空気調和機を提供することにある。

上記目的を達成するため、 第 1の発明の電磁弁制御装置は、 電磁弁の弁コイル に通電することにより上記電磁弁の切換動作を制御する電磁弁制御装置において、 一端が上記電磁弁の弁コイルに接続され、 他端が直流高電圧に接続される第 1ス イッチ手段と、 一端が上記電磁弁の弁コイルに接続され、 他端が直流低電圧に接 続される第 2スィッチ手段と、 上記電磁弁の弁コイルに通電するとき、 上記第 1 スィッチ手段をオンして切換動作を行い、 その切換動作後に上記第 2スィッチ手 段をオンした後またはほぼ同時に上記第 1スィッチ手段をオフにして保持動作す るように、 上記第 1 ,第 2スィツチ手段を制御する制御部とを備えたことを特徴 としている。

上記構成の電磁弁制御装置によれば、 上記制御部によって、 上記電磁弁の弁コ ィルに通電するとき、 上記第 1スィツチ手段をオンして弁コイルに直流高電圧を 印加して電磁弁の切換動作を行い、 その切換動作後に第 2スィツチ手段をオンし た後またはほぼ同時に第 1スィツチ手段をオフにして、 上記第 2スィツチ手段を 介して弁コイルに直流低電圧を印加して、 電磁弁を保持動作させる。 したがって、 保持動作時に弁コイルに保持可能な最低限の直流低電圧を印加することによって、 消費電力を低減できる。 また、 印加電圧の極性を反転させるようなラッチ式の電 磁弁に比べて構造が簡単になり、 コス トを低減できる。

また、 一実施形態の電磁弁制御装置は、 上記電磁弁の弁コイルと上記第 1スィ ッチ手段との間に接続された正特性温度係数素子を備えたことを特徴としている。 上記実施形態の電磁弁制御装置によれば、 上記正特性温度係数素子は流れる電 流が大きくなるほど温度上昇して抵抗が大きくなるので、 上記第 1スィツチ手段， 正特性温度係数素子を介して弁コイルに流れる電流は、 第 1スィツチ手段のオン 状態が継続しても正特性温度係数素子により制限され、 切換動作のための弁コィ ルへの電流は正特性温度係数素子により制御されることになる。 また、 上記正特 性温度係数素子を用いることによって、 弁コィルに印加される直流高電圧が変動 しても、 直流高電圧の電圧値が高くなるほど弁コイルに流れる電流は大きくなる ίΚ 大電流の流れる時間は短くなり、 すぐに小電流になるので、 弁コイルに供給 される電力が略一定となり、 電磁弁の動作が安定する。 したがって、 上記正特个生 温度係数素子の特性を最適に選択することによって、 弁コィルに直流高電圧を印 加するときに過剰な電力が消費されることがなく、 適正電力で切換動作させるこ とができる。 また、 上記第 1スィッチ手段が故障してオン状態のままとなっても、 上記正特性温度係数素子により弁コイル電流を制限するので、 弁コイルの損傷を 防止できる。

また、 第 2の発明の電磁弁制御装置を備えた空気調和機は、 7令房運転または暖 房運転のいずれか一方のときに四方切換電磁弁の弁コイルに通電することにより 上記四方切換電磁弁の切換動作を制御する電磁弁制御装置を備えた空気調和機に おいて、 一端が上記四方切換電磁弁の弁コイルに接続され、 他端が直流高電圧に 接続される第 1スイツチ手段と、 一端が上記四方切換電磁弁の弁コィルに接続さ れ、 他端が直流低電圧に接続される第 2スィッチ手段と、 上記四方切換電磁弁の 弁コイルに通電するとき、 上記第 1スィッチ手段をオンして切換動作を行い、 そ の切換動作後に上記第 2スィツチ手段をオンした後またはほぼ同時に上記第 1ス ィツチ手段をオフにして保持動作するように、 上記第 1，第 2スィツチ手段を制 御する制御部とを備えたことを特徴としている。

上記構成の電磁弁制御装置を備えた空気調和機によれば、 上記制御部によって、 上記四方切換電磁弁の弁コイルに通電するとき、 上記第 1スィツチ手段をオンし て弁コイルに直流高電圧を印加して四方切換電磁弁の切換動作を行レ、、 その切換 動作後に第 2スィツチ手段をオンした後またはほぼ同時に第 1スィツチ手段をォ フにして、 上記第 2スィッチ手段を介して弁コイルに直流低電圧を印加して、 四 方切換電磁弁を保持動作させる。 したがって、 保持動作時に弁コイルに保持可能 な最低限の直流低電圧を印加することによって、 消費電力を低減できる。 また、 印加電圧の極性を反転させるようなラツチ式の電磁弁に比べて構造が簡単になり、 コストを低減できる。

また、 一実施形態の電磁弁制御装置を備えた空気調和機は、 上記直流高電圧は、 空気調和機の圧縮機を駆動するためのィンバータ用電源部から供給されるィンバ ータ駆動用の直流高電圧であり、 上記直流低電圧は、 空気調和機の制御用電源部 力 ら供給される制御用の直流低電圧であることを特徴としている。

上記実施形態の電磁弁制御装置を備えた空気調和機によれば、 空気調和機の圧 縮機を駆動するためのィンバータ用電源部から上記直流高電圧が供給され、 空気 調和機の制御用電源部から上記直流低電圧が供給されるので、 別に電磁弁駆動用 電源を設ける必要がなく、 コストを低減できる。

また、 一実施形態の電磁弁制御装置を備えた空気調和機は、 上記四方切換電磁 弁の弁コイルと上記第 1スィツチ手段との間に接続された正特性温度係数素子を 備えたことを特徴としている。

上記実施形態の電磁弁制御装置を備えた空気調和機によれば、 上記正特性温度 係数素子は流れる電流が大きくなるほど温度上昇して抵抗が大きくなるので、 上 記第 1スィツチ手段，正特性温度係数素子を介して弁コイルに流れる電流は、 第 1スィツチ手段のオン状態が継続しても正特性温度係数素子により制限され、 切 換動作のための弁コイルへの電流は正特性温度係数素子により制御されることに なる。 また、 上記正特性温度係数素子を用いることによって、 弁コイルに印加さ れる直流高電圧が変動しても、 直流高電圧の電圧値が高くなるほど弁コイルに流 れる電流は大きくなる力 大電流の流れる時間は短くなり、 すぐに小電流になる ので、 弁コイルに供給される電力が略一定となり、 四方切換電磁弁の動作が安定 する。 したがって、 上記正特性温度係数素子の特性を最適に選択することによつ て、 弁コイルに直流高電圧を印加するときに過剰な電力が消費されることがなく、 適正電力で切換動作させることができる。 また、 上記第 1スィッチ手段が故障し てオン状態のままとなっても、 上記正特性温度係数素子により弁コイル電流を制 P艮するので、 弁コイルの損傷を防止できる。 図面の簡単な説明

図 1はこの発明の実施の一形態の電磁弁制御装置を備えた空気調和機の概略構 成図である。

図 2は上記電磁弁制御装置を備えた空気調和機により制御される四方切換電磁 弁の模式図である。

図 3は上記電磁弁制御装置を備えた空気調和機の動作時の弁コイル電圧の変化 を示す図である。

図 4は上記電磁弁制御装置を備えた空気調和機の動作時の弁コイル電流の変化 を示す図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 この発明の電磁弁制御装置および電磁弁制御装置を備えた空気調和機を 図示の実施の形態により詳細に説明する。

図 1はこの発明の実施の一形態の電磁弁制御装置を備えた空気調和機の概略構 成図である。 図 1に示すように、 この電磁弁制御装置を備えた空気調和機は、 四 方切換電磁弁（図示せず)の弁コイル L 1の一端に一端が接続された正特性温度係 数素子 P T Cと、 その正特性温度係数素子 P T Cの他端に一端が接続された第 1 スィッチ手段としてのリレー R Yと、 上記弁コイル L 1の一端に力ソードが接続 されたダイォード D 1と、 上記ダイォード D 1のァノードにコレクタが接続され た第 2スィツチ手段としてのトランジスタ Q 1と、 上記リレー RYに制御信号を 出力すると共に上記トランジスタ Q 1のベースに抵抗 R 1を介して制御信号を出 力する制御部 1とを備えている。

上記リレー R Yの他端には、 空気調和機の圧縮機を駆動するインバータ回路 (図示せず）のためのインバータ用電源部 2からの直流高電圧（D C 2 8 0 V)が印 加され、 上記トランジスタ Q 1のェミッタに空気調和機のィンバータ回路の制御 用電源 3からの直流低電圧（D C 1 6 V)が印加されている。 なお、 上記四方切換 電磁弁 (図示せず）の弁コイル L 1の他端をグランドに接続している。 また、 上記 弁コィレ L 1の両端に逆電圧防止用ダイォード D 2を接続している（弁コィノレ L 1の P T C側の一端に力ソード、 弁コイル L 1のグランド側の他端にアノード）。 また、 図 2はこの電磁弁制御装置を備えた空気調和機に用いられる四方切換電 磁弁の模式図を示しており、 この四方切換電磁弁は、 図 2に示すように、 4ポー ト 2ポジションタイプの弁本体 1 1と、 上記弁本体 1 1を矢印 R 2の方向に付勢 するスプリング 1 2と、 上記弁本体 1 1を通電時に矢印 R 3の方向にスライ ドさ せる弁コィノレ 1 3とを備えている。

上記構成の電磁弁制御装置を備えた空気調和機において、 冷房運転時、 リレー R Yおよびトランジスタ Q 1がいずれもオフ状態で、 図 2に示すようにスプリン グ 1 2により弁本体 1 1が矢印 R 2の方向に付勢され、 四方切換電磁弁が一方の 切り換え位置にあるものとする。 次に、 冷房運転から暖房運転に切り換える場合、 図 1に示す制御部 1によりリレー R Yをオンし、 インバータ用電源部 2からリレ 一 R Y，正特性温度係数素子 P T Cを介して直流高電圧である D C 2 8 0 Vを弁 コイル L 1に印加する。 それによつて、 図 2に示す弁コイル 1 3により弁本体 1 1が矢印 R 3の方向にスライドして、 四方切換電磁弁（図 2に示す）を他方の切り 換え位置に切り換える。 そうして、 上記リレー R Yを約 3秒間オンした後、 リレ 一 R Yをオフする。 上記制御部 1は、 このリレー R Yがオフする前にトランジス タ Q 1をオンすることによって、 リレー R Yがオフした後に制御用電源部 3から トランジスタ Q 1，ダイォード D 1を介して直流低電圧である D C 1 6 Vが弁コ ィル L 1に印加される。 それによつて、 四方切換電磁弁（図 2に示す）を他方の切 り換え位置に保持する。 図 3は上記電磁弁制御装置を備えた空気調和機の動作時の弁コイル電圧の変化 を示している。 なお、 図 3では弁コイル電圧としているが、 実際は、 直列接続さ れた正特性温度係数素子 P T Cと弁コイル L 1の両端の印加電圧を表している。 図 3に示すように、 リレー R Yを約 3秒オンしている間は、 弁コイル電圧は D C 2 8 0 Vとなり、 リレー R Yがオフすると、 弁コイル電圧は D C 1 6 Vとなる。 すなわち、 リレー R Yがオフする所定時間前にトランジスタ Q 1をオンしている ので、 弁コイル電圧が D C 2 8 0 Vの供給がなくなっても 0 Vにならない。 また、 図 4は上記電磁弁制御装置を備えた空気調和機の動作時の弁コイル電流 の変化を示している。 図 4に示すように、 リレー R Yがオンすると、 弁コイル電 流値が大きくなるが、 正特性温度係数素子 P T Cは流れる電流が大きくなるほど 温度上昇して抵抗が大きくなり、 リレー R Yがオフする前にすでに電流値は、 保 持動作時の電流に近い値にまで制限される。 図 4では、 弁コイル L 1に流れる電 流は、 リレー R Yがオンしてから約 1秒で保持動作時の電流に近い値になってい る。

このように、 上記四方切換電磁弁の弁コイル L 1に通電するとき、 リレー R Y をオンすることにより弁コイル L 1に直流高電圧を印加して、 四方切換電磁弁の 切換動作を行い、 その切换動作後にトランジスタ Q 1をオンしてからリレー R Y をオフにして、 上記トランジスタ Q 1 ,ダイォード D 1を介して弁コィル L 1に 直流低電圧を印加して、 四方切換電磁弁を保持動作させることによって、 保持動 作時は弁コイル L 1に直流低電圧を印加しているので、 消費電力を低減すること ができる。 また、 印加電圧の極性を反転させるようなラツチ式の電磁弁に比べて 構造が簡単になり、 コストを低減することができる。

また、 空気調和機の圧縮機を駆動するためのインバータ用電源部 2から直流高 電圧（D C 2 8 0 V)が供給され、 空気調和機の制御用電源部 3から直流低電圧 (D C 1 6 V)が供給されるので、 別に電磁弁駆動用電源を用意する必要がなく、 コストを低減することができる。

また、 上記正特性温度係数素子 P T Cを用いることによって、 たとえ直流高電 圧が変動しても、 弁コイル L 1に供給される電力が略一定となり、 四方切換電磁 弁の動作が安定する。 また、 上記正特性温度係数素子 P T Cを最適な特性に設定 することによって、 弁コイル L 1に直流高電圧を印力 Πするときに過剰な電力が消 費されることがなく、 適正な電力で切換動作させることができる。 また、 上記リ レー R Yが故障してオン状態のままとなつても、 正特性温度係数素子 P T Cによ り弁コイル L 1に流れる電流を制限するので、 弁コィノレ L 1が損傷するのを防止 することができる。

上記実施の形態では、 電磁弁制御装置を備えた空気調和機について説明したが、 この発明の電磁弁制御装置は、 空気調和機に限らず、 電磁弁を用いる他の装置に 適用してもよい。

また、 上記実施の形態では、 正特性温度係数素子としてサーミスタを用いたが、 他の正特性温度係数素子を用いてもよい。

また、 上記実施の形態では、 暖房運転時に四方切換電磁弁の弁コイル L 1に通 電することにより四方切換電磁弁の切換動作を行ったが、 冷房運転時に四方切換 電磁弁の弁コイルに通電することにより四方切換電磁弁の切換動作を行うもので あってもよいのは勿論である。

また、 上記実施の形態では、 弁コイル L 1に印加する直流低電圧として空気調 和機のィンバータ回路の制御用電源 3からの直流低電圧（D C 1 6 V)を用いたが、 直流低電圧はこれに限らず、 空気調和機に備わる他の制御用電源の直流低電圧を 用いてもよい。

また、 上記実施の形態では、 四方切換電磁弁の切換動作後にトランジスタ Q 1 をオンしてからリレー R Yをオフにしたが、 切換動作後のトランジスタ Q 1のォ ンとほぼ同時にリレー R Yをオフにしてもよい。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 電磁弁の弁コイル（L 1 )に通電することにより上記電磁弁の切換動作を制 御する電磁弁制御装置において、

—端が上記電磁弁の弁コイル（L 1 )に接続され、 他端が直流高電圧に接続され る第 1スィッチ手段（R Y)と、

一端が上記電磁弁の弁コイル（L 1 )に接続され、 他端が直流低電圧に接続され る第 2スィッチ手段（Q 1 )と、

上記電磁弁の弁コィル（ L 1 )に通電するとき、 上記第 1スイツチ手段（ R Y)を オンして切換動作を行い、 その切換動作後に上記第 2スィッチ手段（Q 1 )をオン した後またはほぼ同時に上記第 1スィツチ手段（R Y)をオフにして保持動作する ように、 上記第 1 ,第 2スィツチ手段（R Y， Q 1 )を制御する制御部（ 1 )とを備え たことを特徴とする電磁弁制御装置。

2 . 請求項 1に記載の電磁弁制御装置において、

上記電磁弁の弁コイル（L 1 )と上記第 1スィッチ手段（R Y)との間に接続され た正特性温度係数素子（P T C)を備えたことを特徴とする電磁弁制御装置。

3 . 冷房運転または暖房運転のいずれか一方のときに四方切換電磁弁の弁コィ ル（L 1 )に通電することにより上記四方切換電磁弁の切換動作を制御する電磁弁 制御装置を備えた空気調和機において、

一端が上記四方切換電磁弁の弁コイル（L 1 )に接続され、 他端が直流高電圧に 接続される第 1スィツチ手段（R Υ)と、

—端が上記四方切換電磁弁の弁コイル（L 1 )に接続され、 他端が直流低電圧に 接続される第 2スィッチ手段（Q 1 )と、

上記四方切換電磁弁の弁コイル（ L 1 )に通電するとき、 上記第 1スイツチ手段 (R Y)をオンして切換動作を行い、 その切換動作後に上記第 2スィツチ手段（Q 1 )をオンした後またはほぼ同時に上記第 1スィツチ手段（R Υ)をオフにして保 持動作するように、 上記第 1，第 2スィツチ手段（R Υ, Q 1 )を制御する制御部 ( 1 )とを備えたことを特徴とする電磁弁制御装置を備えた空気調和機。

4. 請求項 3に記載の電磁弁制御装置を備えた空気調和機において、

上記直流高電圧は、 空気調和機の圧縮機を駆動するためのィンバータ用電源部

( 2 )から供給されるインバータ駆動用の直流高電圧であり、

上記直流低電圧は、 空気調和機の制御用電源部（3 )から供給される制御用の直 流低電圧であることを特徴とする電磁弁制御装置を備えた空気調和機。

5 . 請求項 3乃至 4のいずれか 1つに記載の電磁弁制御装置を備えた空気調和 機において、

上記四方切換電磁弁の弁コイル（L 1 )と上記第 1スィツチ手段（R Y)との間に 接続された正特性温度係数素子（ P T C)を備えたことを特徴とする電磁弁制御装 置を備えた空気調和機。