WO2019155620A1 - 空気調和機 - Google Patents

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WO2019155620A1
WO2019155620A1 PCT/JP2018/004657 JP2018004657W WO2019155620A1 WO 2019155620 A1 WO2019155620 A1 WO 2019155620A1 JP 2018004657 W JP2018004657 W JP 2018004657W WO 2019155620 A1 WO2019155620 A1 WO 2019155620A1
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WO
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coil
relay contact
current
voltage
switching element
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Application number
PCT/JP2018/004657
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English (en)
French (fr)
Inventor
加藤　崇行
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/46—Improving electric energy efficiency or saving
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/02—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay
    • H01H47/04—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay for holding armature in attracted position, e.g. when initial energising circuit is interrupted; for maintaining armature in attracted position, e.g. with reduced energising current
    • H01H47/10—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay for holding armature in attracted position, e.g. when initial energising circuit is interrupted; for maintaining armature in attracted position, e.g. with reduced energising current by switching-in or -out impedance external to the relay winding
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioner including an inrush current prevention circuit.
  • An air conditioner uses a power conversion circuit that supplies power to a motor that drives a compressor, a blower fan, and the like, and an inrush current prevention circuit that prevents an inrush current from an AC power supply to the power conversion circuit.
  • an inrush current prevention circuit a resistor and a relay drive circuit for preventing inrush current are combined.
  • the relay drive circuit controls a relay contact connected in parallel to the resistor, a coil for switching the relay contact to an open state or a closed state, and a current flowing through the coil to make the coil non-excited or excited. Circuit.
  • the control circuit immediately after the air conditioner is started, in order to suppress the inrush current, the control circuit opens the relay contact by putting the coil in a non-excited state. Then, after a certain period of time has elapsed since the start of the air conditioner, that is, after the inrush current is suppressed, the control circuit energizes the coil by causing the current to flow through the coil. Thereby, since a relay contact will be in a closed state and an electric current will flow through a relay contact, the power loss in a resistor will be controlled.
  • a first current which is a current for generating an operating voltage in the coil
  • a second current that is a current for causing the coil to generate a holding voltage flows through the coil.
  • the operating voltage is a voltage applied to the coil to change the relay contact from the open state to the closed state.
  • the holding voltage is a voltage applied to the coil to hold the relay contact in a closed state, and is lower than the operating voltage.
  • the coil used in the relay drive circuit has the property that the open circuit voltage increases as the coil ambient temperature rises and the coil resistance value increases. This is because as the resistance value of the coil increases, the voltage generated in the coil decreases and the holding voltage becomes lower than the open voltage.
  • the open voltage is a voltage generated in the coil when the relay contact in the closed state is returned to the open state, and is also called a return voltage.
  • Factors that increase the ambient temperature of the coil include heat generated at a relay contact due to current flow, heat generated at components provided around the relay drive circuit, and the like.
  • the present invention has been made in view of the above, and obtains an air conditioner capable of maintaining a closed state of a relay contact during energization while suppressing an increase in power loss generated in a coil of an inrush current prevention circuit. With the goal.
  • an air conditioner including an inrush current prevention circuit for preventing an inrush current from an AC power source to a power conversion circuit
  • the inrush current prevention circuit includes a coil and a relay contact that is provided between the AC power source and the power conversion circuit and is switched from an open state to a closed state when the coil is excited.
  • the inrush current prevention circuit includes a first switching element that causes the coil to generate a first voltage for switching the relay contact from the open state to the closed state, and a second switching device that maintains the closed state of the relay contact lower than the first voltage.
  • the inrush current prevention circuit includes a control unit that complementarily turns on the first switching element and the second switching element twice or more after the first voltage is generated in the coil.
  • the air conditioner according to the present invention has an effect that the relay contact can be kept closed during energization while suppressing an increase in power loss generated in the coil of the inrush current prevention circuit.
  • the block diagram of the air conditioner which concerns on Embodiment 1 of this invention Configuration diagram of the motor drive circuit shown in FIG. Flowchart showing the operation of the inrush current prevention circuit shown in FIG. Timing chart showing the operation of the inrush current prevention circuit shown in FIG.
  • movement of the inrush current prevention circuit shown in FIG. The figure which shows an example of the hardware constitutions which implement
  • FIG. FIG. 1 is a configuration diagram of an air conditioner according to Embodiment 1 of the present invention.
  • An air conditioner 100 shown in FIG. 1 includes an indoor unit 102, an outdoor unit 101, an indoor / outdoor connection pipe 7, and an indoor / outdoor connection pipe 10.
  • the indoor unit 102 includes an indoor heat exchanger 8 and an indoor fan 9.
  • the outdoor unit 101 is built in the outdoor heat exchanger 3, the compressor 1, the four-way valve 2, the outdoor fan 4, the fan motor 5 that drives the outdoor fan 4, the linear electronic expansion valve 6, and the compressor 1.
  • the motor 300 is, for example, a single-phase or three-phase synchronous rotating electric machine.
  • the motor drive circuit 200 may be any circuit that drives the motor using the power supplied from the AC power supply 110 and is not limited to a circuit that drives the motor 300 built in the compressor 1.
  • AC power supply 110 that outputs a single-phase AC voltage is used.
  • AC power supply 110 may be a power supply that outputs a three-phase AC voltage.
  • the indoor heat exchanger 8, the indoor / outdoor connection pipe 10, the four-way valve 2, the compressor 1, the outdoor heat exchanger 3, and the indoor / outdoor connection pipe 7 are connected in an annular shape using the refrigerant pipe, so that the air conditioner 100 Constitutes a refrigerant circulation circuit through which the refrigerant circulates.
  • the compressor 1 includes a motor 300 and a refrigerant compression mechanism 301 driven by the motor 300. As the motor 300 rotates, the refrigerant compressed by the refrigerant compression mechanism 301 circulates in the refrigerant circuit.
  • FIG. 2 is a block diagram of the motor drive circuit shown in FIG.
  • the motor driving circuit 200 converts the AC power supplied from the AC power source 110 into an AC voltage for driving the motor 300 and outputs the AC voltage to the motor 300, and the AC power source 110 to the power conversion circuit 201.
  • an inrush current prevention circuit 202 for preventing an inrush current.
  • the power conversion circuit 201 converts a rectifier 20 that rectifies AC power supplied from the AC power supply 110, a capacitor 21 that smoothes the power rectified by the rectifier 20, and power that is smoothed by the capacitor 21 into AC power. And an inverter circuit 22 for outputting.
  • the power conversion circuit 201 may be any circuit as long as it converts AC power supplied from the AC power supply 110 into AC voltage for driving the motor 300 and outputs the AC voltage. The detailed explanation is omitted.
  • the inrush current prevention circuit 202 includes a first wire 23 having one end connected to the AC power supply 110, a relay contact 24 having one end connected to the other end of the first wire 23, and one end being the other end of the relay contact 24. And a second wiring 25 having the other end connected to the first input end 20a of the rectifier 20.
  • the inrush current prevention circuit 202 has one end connected to the first wiring 23 and the other end connected to the second wiring 25, and one end connected to the control power source 27, and the relay contact 24. And a coil 28 for switching to an open state or a closed state.
  • the inrush current prevention circuit 202 is provided in the third wiring 29 having one end connected to the other end of the coil 28 and the third wiring 29, and detects the current flowing through the third wiring 29, thereby 28, a current detection unit 37 for estimating the value of the current flowing through 28, and a diode 30 whose cathode is connected to the control power supply 27 and whose anode is connected to the third wiring 29.
  • the inrush current prevention circuit 202 includes a first switching element 31 having a collector connected to the third wiring 29 and an emitter connected to the ground 50, and a second resistor having one end connected to the third wiring 29. 32 and a second switching element 33 having a collector connected to the other end of the second resistor 32 and an emitter connected to the ground 50.
  • the inrush current prevention circuit 202 includes a control unit 34 connected to the gates of the first switching element 31 and the second switching element 33, and one end connected to the AC power supply 110 and the other end connected to the second of the rectifier 20. And a fourth wiring 35 connected to the input terminal 20b.
  • the current detection unit 37 may be a current sensor using an instrumental current transformer called a CT (Current Transformer), or may be a current sensor using a shunt resistor.
  • the current detection unit 37 may be a combination of these. Note that the current detection unit 37 may be provided in a wiring between the coil 28 and the control power supply 27 to detect a current flowing through this wiring. The current information detected by the current detection unit 37 is transmitted to the control unit 34.
  • CT Current Transformer
  • the relay contact 24 and the coil 28 constitute a relay circuit 40.
  • the relay contact 24 is a normally open movable part formed of a magnetic material.
  • the relay contact 24 has a restoring force to return from the closed state to the open state.
  • the restoring force of the relay contact 24 is a force obtained by an elastic member such as a leaf spring or a coil spring.
  • the relay contact 24 In order to switch the relay contact 24 from the open state to the closed state against the restoring force, it is necessary to generate an operating voltage in the coil 28.
  • the value of the operating voltage is defined by the product specification of the relay circuit 40.
  • the operating voltage when the ambient temperature of the coil 28 is + 20 ° C. is defined as 80% or more of the coil rated voltage.
  • the relay contact 24 can be switched from the open state to the closed state by causing the coil 28 to generate an operating voltage of 19.2 [V] or higher.
  • the holding voltage is defined by the product specification of the relay circuit 40.
  • the holding voltage when the ambient temperature of the coil 28 is + 20 ° C. is defined as 10% or more of the coil rated voltage.
  • the relay contact 24 can be kept closed by continuously generating a holding voltage of 2.4 [V] or more in the coil 28.
  • the value of the open circuit voltage is specified by the product specifications of the relay circuit 40.
  • the open circuit voltage when the ambient temperature of the coil 28 is + 20 ° C. is defined as less than 10% of the coil rated voltage.
  • the relay contact 24 can be returned from the closed state to the open state by the voltage generated in the coil 28 being less than 2.4 [V].
  • the relay circuit 40, the diode 30, the third wiring 29, the first switching element 31, the second resistor 32, the second switching element 33, and the control unit 34 constitute a relay drive circuit 41.
  • each of the first switching element 31 and the second switching element 33 an npn bipolar transistor is used.
  • Each of the first switching element 31 and the second switching element 33 may be a switching element that can control the current flowing in the coil 28, and may be a transistor other than an npn-type bipolar transistor.
  • the control unit 34 controls the operation of the first gate signal 34 a for controlling the operation of the first switching element 31 and the operation of the second switching element 33 when power is supplied from the control power supply 36.
  • the second gate signal 34b is generated and output.
  • Each of the first gate signal 34a and the second gate signal 34b takes a binary potential of High level or Low level.
  • the potentials of the first gate signal 34a and the second gate signal 34b are at a high level.
  • the potentials of the first gate signal 34a and the second gate signal 34b are at a low level.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the inrush current prevention circuit shown in FIG.
  • FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the inrush current prevention circuit shown in FIG.
  • the state of the relay contact 24 in order from the top, the state of the relay contact 24, the current flowing through the first resistor 26, the state of the first gate signal 34a, the state of the second gate signal 34b, The generated voltage is shown.
  • the relay contact 24 Before the motor drive circuit 200 starts operation, the relay contact 24 is in an open state, and both the first gate signal 34a and the second gate signal 34b are set to Low.
  • step S1 When the power of the motor drive circuit 200 is turned on at the time t0 in FIG. 4 to start the operation of the motor drive circuit 200, the supply of power from the AC power supply 110 to the motor drive circuit 200 is started (step S1). ). At this time, since a current flows to the first resistor 26, an inrush current to the power conversion circuit 201 is suppressed.
  • the control unit 34 measures the elapsed time from the time t0 when the power of the motor drive circuit 200 is turned on, and whether or not this elapsed time exceeds the inrush current convergence time T1, that is, whether the inrush current convergence time T1 has elapsed. It is determined whether or not (step S2).
  • the inrush current convergence time T1 is set based on the time until the inrush current converges. For example, when the time until the inrush current converges is 1 [ms], the inrush current convergence time T1 is set to a value having a sufficient margin, for example, 100 [ms].
  • step S2 When the inrush current convergence time T1 has not elapsed (step S2, No), the control unit 34 repeats the process of step S2 until the inrush current convergence time T1 has elapsed.
  • control unit 34 sets the first gate signal 34a to High at time t1 after the inrush current convergence time T1 has elapsed from time t0 (step S3). ).
  • the first gate signal 34a When the first gate signal 34a is set to High, the first switching element 31 is turned on, so that the current supplied from the control power supply 27 passes through the coil 28 and the first switching element 31. Flows to ground 50. When the current flows through the coil 28, the operating voltage described above is generated in the coil 28.
  • the first voltage V1 shown in FIG. 4 is a voltage generated in the coil 28 to switch the relay contact 24 from the open state to the closed state, and corresponds to an operating voltage.
  • the operating voltage is generated, the coil 28 is excited, and the relay contact 24 is attracted to the excited coil 28 and switched from the open state to the closed state.
  • the relay contact 24 is closed, the current flowing to the first resistor 26 is reduced, and the power loss in the first resistor 26 is suppressed.
  • the control unit 34 measures the elapsed time from the time t1, and determines whether or not the elapsed time exceeds the switching current output time T2, that is, whether or not the switching current output time T2 has elapsed (step S4).
  • the switching current output time T2 is set in consideration of a margin for the switching stabilization time.
  • the switching stabilization time is a time during which the current needs to continue to flow through the coil 28 when the relay contact 24 is switched from the open state to the closed state, and is defined by the product specifications of the relay circuit 40. For example, when the switching stabilization time is 100 [ms], the switching current output time T2 is set to a sufficiently long time, for example, 1 [s] because the relay contact 24 is switched to the closed state.
  • step S4 When the switching current output time T2 has not elapsed (step S4, No), the control unit 34 repeats the process of step S4 until the switching current output time T2 has elapsed.
  • control unit 34 sets the second gate signal 34b to High at time t2 after the switching current output time T2 has elapsed from time t1 (step S5). ).
  • control unit 34 sets the first gate signal 34a to Low at time t3 after the on duration T3 has elapsed from time t2 (step S6).
  • the ON continuation time T3 is provided in order to continue the ON state of both the first switching element 31 and the second switching element 33 so that the energized relay contact 24 does not return to the open state.
  • the second switching element 33 is turned on and the first switching element 31 is turned off. Therefore, the current supplied from the control power supply 27 flows to the ground 50 through the coil 28, the second resistor 32, and the second switching element 33.
  • the second voltage V2 corresponds to the holding voltage described above, and is a voltage lower than the first voltage V1.
  • the second voltage V ⁇ b> 2 is a voltage generated in the coil 28 in order to keep the relay contact 24 closed.
  • the reason why the second voltage V2 is lower than the first voltage V1 is that the second resistor 32 for limiting current is provided between the second switching element 33 and the coil 28, so that the coil 28 has This is because the flowing current decreases.
  • control unit 34 compares the detected current, which is the current detected by the current detection unit 37, with the first current threshold value a, and determines whether the detected current is equal to or less than the first current threshold value a. It is determined whether or not (step S7).
  • the detected current value tends to decrease as the ambient temperature of the coil 28 increases.
  • Factors that increase the ambient temperature of the coil 28 include heat generated at the relay contact 24 by energization from the AC power supply 110 to the power conversion circuit 201 after time t1, and is provided around the relay drive circuit 41 by the energization. Heat generated by the electronic components.
  • the first current threshold value a is set in the control unit 34 in advance.
  • the degree of change in the current flowing through the coil 28 varies depending on the product specifications of the relay circuit 40, the installation environment of the relay circuit 40, the rated output of the motor drive circuit 200, and the like. Therefore, the first current threshold value a is obtained by using the value of the current detected by the current detection unit 37 when the motor drive circuit 200 is actually energized, for example, due to an increase in the ambient temperature of the coil 28. Since the open circuit voltage of the relay circuit 40 becomes higher than the holding voltage and the second voltage V2 becomes equal to or higher than the open circuit voltage, it can be determined that there is a high possibility that the relay contact 24 changes from the closed state to the open state. Set to current value.
  • Step S7 When the detected current is higher than the first current threshold value a (No in step S7), the control unit 34 sets the first gate signal 34a to Low and sets the second gate signal 34b to High. (Step S8). That is, the control unit 34 maintains the state of steps S5 and S6. Thereby, the power loss in the coil 28 is suppressed while the relay contact 24 is held in the closed state. After step S8, the control unit 34 executes the process of step S7.
  • step S7 when the current detected at time t4 shown in FIG. 4 is equal to or less than the first current threshold value a (step S7, Yes), the control unit 34 sets the first gate signal 34a to High. Thereafter, the second gate signal 34b is set to Low (step S9). That is, the control unit 34 determines that the open voltage is relatively high and the relay contact 24 is likely to change from the closed state to the open state, and changes the first switching element 31 from the off state to the on state. Change.
  • the current flowing through the coil 28 has a higher value than the current flowing when the second gate signal 34b is in the ON state, and the first voltage V1 higher than the second voltage V2 is generated in the coil 28. . Therefore, even when the open circuit voltage of the coil 28 increases due to an increase in the ambient temperature of the coil 28, the relay contact 24 does not change from the closed state to the open state. Therefore, no arc is generated in the energized relay contact 24, and the relay contact 24 can be prevented from being damaged.
  • step S10 the control unit 34 determines whether or not the detected current is equal to or less than the second current threshold value b (step S10).
  • the second current threshold value b is set in the control unit 34 in advance and is set to a value larger than the first current threshold value a.
  • the second current threshold value b is obtained by using the value of the current detected by the current detection unit 37 when the motor drive circuit 200 is actually energized, for example, because the ambient temperature of the coil 28 is low. Is set to a current value at which it can be determined that the relay contact 24 is unlikely to change from the closed state to the open state.
  • Step S10 when the current detected after time t4 becomes higher than the first current threshold value a, the control unit 34 determines whether or not the detected current is equal to or less than the second current threshold value b. to decide.
  • step S10 When the detected current is equal to or smaller than the second current threshold value b (step S10, Yes), the control unit 34 determines that the detected current is within the range from the first current threshold value a to the second current threshold value b. Therefore, it is determined that the detected current may become the first current threshold a or less again due to the change in the ambient temperature of the coil 28, the first gate signal 34a is set to High, and The second gate signal 34b is set to Low (step S11). That is, the control unit 34 maintains the state of step S9. Thereby, damage to the relay contact 24 is prevented. After step S11, the control unit 34 executes the process of step S10.
  • step S10 when the current detected at time t5 shown in FIG. 4 becomes higher than the second current threshold value b (No in step S10), the control unit 34 determines that the relay contact 24 is in the open state from the closed state. In order to suppress the power loss in the coil 28, the second gate signal 34b is set to High, and then the first gate signal 34a is set to Low (step S12). ). After step S12, the control unit 34 executes the process of step S7.
  • the first switching element 31 and the second switching element 33 are complementarily turned on twice or more. As a result, an increase in power loss in the coil 28 can be suppressed.
  • the first switching element 31 and the second switching element 33 are complementarily turned on twice or more to prevent the relay contact 24 being energized from opening due to fluctuations in the open voltage. And failure of the relay contact 24 can be prevented. Therefore, according to Embodiment 1, the reliability of the air conditioner 100 can be improved while reducing the power consumption in the air conditioner 100.
  • FIG. FIG. 5 is a configuration diagram of a motor drive circuit provided in the air conditioner according to Embodiment 2 of the present invention.
  • a motor drive circuit 200A shown in FIG. 5 includes an inrush current prevention circuit 202A instead of the inrush current prevention circuit 202 of the first embodiment.
  • the inrush current prevention circuit 202A includes a relay drive circuit 41A instead of the relay drive circuit 41.
  • the relay drive circuit 41A includes a temperature detection unit 38 and a control unit 34A instead of the current detection unit 37 and the control unit 34.
  • symbol is attached
  • the temperature detection unit 38 is a temperature sensor that is installed in, for example, the housing of the relay circuit 40 and indirectly detects the temperature of the coil 28 and the ambient temperature of the coil 28 by detecting the temperature of the housing.
  • the temperature detection part 38 should just be temperature sensors, such as a thermistor, a resistance temperature detector, or a thermocouple, The kind is not limited.
  • Temperature information detected by the temperature detection unit 38 is transmitted to the control unit 34A.
  • the current flowing through the coil 28 is controlled according to the state of the detected temperature that is the temperature detected by the temperature detecting unit 38.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the inrush current prevention circuit shown in FIG.
  • the processing operations from step S1 to step S6 are the same as those in the first embodiment. Only processing operations different from those of the first embodiment will be described below.
  • control unit 34A compares the detected temperature with the first temperature threshold c and determines whether the detected temperature is equal to or higher than the first temperature threshold c (step S17). .
  • the detected temperature value tends to increase as the ambient temperature of the coil 28 increases.
  • the first temperature threshold c is preset in the control unit 34A.
  • the first temperature threshold value c is obtained by using a temperature value detected by the temperature detection unit 38 when the motor drive circuit 200A is actually energized, for example, due to an increase in the ambient temperature of the coil 28. Since the open voltage of 40 becomes relatively high and the second voltage V2 becomes equal to or higher than the open voltage, the relay contact 24 is set to a temperature at which it is determined that there is a high possibility that the relay contact 24 changes from the closed state to the open state.
  • step S17 When the detected temperature is lower than the first temperature threshold c (step S17, No), the control unit 34A sets the first gate signal 34a to Low and sets the second gate signal 34b to High. Set (step S18). That is, the control unit 34A holds the state of steps S5 and S6. Thereby, the power loss in the coil 28 is suppressed while the relay contact 24 is held in the closed state. After step S18, the control unit 34A executes the process of step S17.
  • the control unit 34A sets the first gate signal 34a to High and then sets the second gate signal 34b to Low. Set (step S19). That is, the control unit 34A determines that there is a high possibility that the open circuit voltage is relatively high and the relay contact 24 changes from the closed state to the open state, and changes the first switching element 31 from the off state to the on state. Change. Thereby, even when the ambient temperature of the coil 28 rises, the relay contact 24 that is energized does not change from the closed state to the open state. Therefore, no arc is generated in the energized relay contact 24, and the relay contact 24 can be prevented from being damaged.
  • the control unit 34A determines whether or not the detected temperature is equal to or higher than the second temperature threshold value d (step S20).
  • the second temperature threshold value d is set in advance in the control unit 34A and is set to a value smaller than the first temperature threshold value c.
  • the second temperature threshold value d is obtained by using the temperature value detected by the temperature detection unit 38 when the motor drive circuit 200A is actually energized, for example, because the ambient temperature of the coil 28 is low. Is set to a current value at which it can be determined that the relay contact 24 is unlikely to change from the closed state to the open state.
  • step S20 When the detected temperature is equal to or higher than the second temperature threshold value d (step S20, Yes), the control unit 34A determines that the detected temperature is within the range from the first temperature threshold value c to the second temperature threshold value d. Therefore, it is determined that the detected temperature may become the first temperature threshold c or more again due to the change in the ambient temperature of the coil 28, the first gate signal 34a is set to High, and The second gate signal 34b is set to Low (step S21). That is, the control unit 34A maintains the state of step S19. Thereby, damage to the relay contact 24 is prevented. After step S21, the control unit 34A executes the process of step S20.
  • step S20 When the detected temperature is lower than the second temperature threshold value d (step S20, No), the control unit 34A determines that the possibility that the relay contact 24 changes from the closed state to the open state is low, and the coil 28 In order to suppress the power loss at, the second gate signal 34b is set to High, and then the first gate signal 34a is set to Low (step S22). As a result, the relay contact 24 is kept closed, and power loss in the coil 28 is suppressed. After step S22, the control unit 34A executes the process of step S17.
  • the inrush current prevention circuit 202A of the second embodiment even when the current detection unit 37 cannot be installed in the third wiring 29, for example, by using the temperature detection unit 38, it is energized as in the first embodiment. Therefore, the relay contact 24 can be prevented from being opened due to fluctuations in the open circuit voltage, and the reliability of the air conditioner 100 can be improved.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration for realizing the control unit according to the first and second embodiments.
  • the control units 34 and 34A described in the first and second embodiments are realized by the processor 400 and the memory 401.
  • the processor 400 is a CPU (Central Processing Unit, a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a processor, a DSP (Digital Signal Processor)), or a system LSI (Large Scale Integration).
  • the memory 401 is a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), or an EEPROM (Registered Trademark) (Electrically Promable Memory). .
  • the semiconductor memory may be a nonvolatile memory or a volatile memory.
  • the memory 401 may be a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, or a DVD (Digital Versatile Disc).
  • a program for executing the processing shown in FIGS. 3 and 6 is stored in the memory 401, and the processor 400 reads out and executes the program stored in the memory 401, so that the functions of the control units 34 and 34A are performed. Realized.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

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Abstract

交流電源から電力変換回路への突入電流を防止する突入電流防止回路を備えた空気調和機であって、突入電流防止回路（２０２）は、コイル（２８）と、交流電源（１１０）と電力変換回路（２０１）との間に設けられ、コイル（２８）が励磁されることにより開状態から閉状態に切替わるリレー接点（２４）と、リレー接点（２４）を開状態から閉状態に切替える第１の電圧をコイル（２８）に発生させる第１のスイッチング素子（３１）とを備える。突入電流防止回路（２０２）は、第１の電圧よりも低くリレー接点（２４）の閉状態を保持する第２の電圧を、コイル（２８）に発生させる第２のスイッチング素子（３３）と、第１の電圧がコイル（２８）に発生した後、第１のスイッチング素子（３１）及び第２のスイッチング素子（３３）を相補的に２回以上オン状態にする制御部（３４）とを備える。

Description

空気調和機
　本発明は、突入電流防止回路を備える空気調和機に関する。
　空気調和機には、圧縮機、送風ファンなどを駆動するモータへ電力を供給する電力変換回路と、交流電源から電力変換回路への突入電流を防止する突入電流防止回路とが用いられる。突入電流防止回路には、突入電流を防止するための抵抗器とリレー駆動回路とが組み合わされる。
　リレー駆動回路は、抵抗器に並列接続されるリレー接点と、リレー接点を開状態又は閉状態に切替えるためのコイルと、コイルを非励磁状態又は励磁状態にするためコイルに流れる電流を制御する制御回路とを備える。
　例えば空気調和機が起動した直後には、突入電流を抑制するため、制御回路は、コイルを非励磁状態にすることでリレー接点を開状態にする。そして、空気調和機が起動してから一定時間経過後、すなわち突入電流が抑制された後に、制御回路は、コイルに電流を流すことによってコイルを励磁状態する。これにより、リレー接点が閉状態になり、リレー接点を通じて電流が流れるため、抵抗器での電力損失が抑制される。
　特許文献１に開示されるリレー駆動回路では、リレー接点を開状態から閉状態に変化させるときには、まず動作電圧をコイルに発生させるための電流である第１の電流がコイルに流れ、第１の電流がコイルに一定時間流れた後、保持電圧をコイルに発生させるための電流である第２の電流がコイルに流れる。動作電圧は、リレー接点を開状態から閉状態に変化させるためコイルに印加される電圧である。保持電圧は、リレー接点を閉状態に保持するためにコイルに印加される電圧であり、動作電圧より低い。
　特許文献１に開示されるリレー駆動回路によれば、第２の電流がコイルに流れることによって、リレー接点が閉状態を保持するときに第１の電流よりも電流値が低い第２の電流がコイルに流れるため、コイルでの電力損失が抑制される。
特開平１０－２５５６２７号公報
　リレー駆動回路に用いられるコイルには、コイルの周囲温度が上昇してコイルの抵抗値が増加すると開放電圧が高くなる性質がある。これは、コイルの抵抗値が増加することによってコイルに発生する電圧が低下して保持電圧が開放電圧に対して低くなるためである。開放電圧は、閉状態のリレー接点を開状態へ復帰させるときにコイルに発生する電圧であり、復帰電圧とも呼ばれる。コイルの周囲温度が上昇する要因としては、電流が流れることによってリレー接点で発生した熱、リレー駆動回路の周囲に設けられる部品で発生した熱などである。
　特許文献１に開示されるリレー駆動回路では、リレー接点を閉状態にするときにコイルに発生する保持電圧が、コイルの周囲温度の上昇によって低下すると、開放電圧が相対的に高くなり、リレー接点が開状態に変化する場合がある。このようなリレー駆動回路を空気調和機に用いた場合、リレー接点への通電中に閉状態のリレー接点が開状態に変化したときに、リレー接点にアークが生じて、リレー接点が損傷するおそれがあるという課題があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、突入電流防止回路のコイルで発生する電力損失の上昇を抑制しながら、通電中におけるリレー接点の閉状態を保持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、本発明に係る空気調和機は、交流電源から電力変換回路への突入電流を防止する突入電流防止回路を備えた空気調和機であって、突入電流防止回路は、コイルと、交流電源と電力変換回路との間に設けられ、コイルが励磁されることにより開状態から閉状態に切替わるリレー接点とを備える。突入電流防止回路は、リレー接点を開状態から閉状態に切替える第１の電圧をコイルに発生させる第１のスイッチング素子と、第１の電圧よりも低くリレー接点の閉状態を保持する第２の電圧を、コイルに発生させる第２のスイッチング素子とを備える。突入電流防止回路は、第１の電圧がコイルに発生した後、第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子を相補的に２回以上オン状態にする制御部を備える。
　本発明に係る空気調和機は、突入電流防止回路のコイルで発生する電力損失の上昇を抑制しながら、通電中におけるリレー接点の閉状態を保持できるという効果を奏する。
本発明の実施の形態１に係る空気調和機の構成図 図１に示すモータ駆動回路の構成図 図１に示す突入電流防止回路の動作を示すフローチャート 図１に示す突入電流防止回路の動作を示すタイミングチャート 本発明の実施の形態２に係る空気調和機が備えるモータ駆動回路の構成図 図５に示す突入電流防止回路の動作を示すフローチャート 実施の形態１，２の制御部を実現するハードウェア構成の一例を示す図
　以下に、本発明の実施の形態に係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１．
　図１は本発明の実施の形態１に係る空気調和機の構成図である。図１に示す空気調和機１００は、室内機１０２と、室外機１０１と、室内外接続配管７と、室内外接続配管１０とを備える。室内機１０２は、室内熱交換器８及び室内ファン９を備える。室外機１０１は、室外熱交換器３と、圧縮機１と、四方弁２と、室外ファン４と、室外ファン４を駆動するファンモータ５と、リニア電子膨張弁６と、圧縮機１に内蔵されるモータ３００を駆動するモータ駆動回路２００とを備える。モータ３００は例えば単相又は三相の同期回転電機である。
　なお、モータ駆動回路２００は、交流電源１１０から供給される電力を用いてモータを駆動する回路であればよく、圧縮機１に内蔵されるモータ３００を駆動する回路に限定されない。また本実施の形態では単相交流電圧を出力する交流電源１１０が用いられるが、交流電源１１０は、三相交流電圧を出力する電源でもよい。
　冷媒配管を用いて室内熱交換器８、室内外接続配管１０、四方弁２、圧縮機１、室外熱交換器３及び室内外接続配管７が環状に接続されることによって、空気調和機１００には、冷媒が循環する冷媒循環回路が構成される。
　圧縮機１は、モータ３００と、モータ３００によって駆動される冷媒圧縮機構３０１とを備える。モータ３００が回転することによって、冷媒圧縮機構３０１で圧縮された冷媒が冷媒循環回路内を循環する。
　図２は図１に示すモータ駆動回路の構成図である。モータ駆動回路２００は、交流電源１１０から供給される交流電力をモータ３００を駆動するための交流電圧に変換してモータ３００へ出力する電力変換回路２０１と、交流電源１１０から電力変換回路２０１への突入電流を防止する突入電流防止回路２０２とを備える。
　電力変換回路２０１は、交流電源１１０から供給される交流電力を整流する整流器２０と、整流器２０で整流された電力を平滑化するコンデンサ２１と、コンデンサ２１で平滑化された電力を交流電力に変換して出力するインバータ回路２２とを備える。なお、電力変換回路２０１は、交流電源１１０から供給される交流電力をモータ３００を駆動するための交流電圧に変換して出力するものであればよく、その構成は公知であるため、以下では詳細な説明を省略する。
　突入電流防止回路２０２は、一端が交流電源１１０に接続される第１の配線２３と、一端が第１の配線２３の他端に接続されるリレー接点２４と、一端がリレー接点２４の他端に接続され他端が整流器２０の第１の入力端２０ａに接続される第２の配線２５とを備える。
　また突入電流防止回路２０２は、一端が第１の配線２３に接続され他端が第２の配線２５に接続される第１の抵抗器２６と、一端が制御電源２７に接続され、リレー接点２４を開状態又は閉状態に切替えるためのコイル２８とを備える。
　また突入電流防止回路２０２は、一端がコイル２８の他端に接続される第３の配線２９と、第３の配線２９に設けられ、第３の配線２９に流れる電流を検出することによって、コイル２８に流れる電流の値を推定するための電流検出部３７と、カソードが制御電源２７に接続されアノードが第３の配線２９に接続されるダイオード３０とを備える。
　また突入電流防止回路２０２は、コレクタが第３の配線２９に接続されエミッタがアース５０に接続される第１のスイッチング素子３１と、一端が第３の配線２９に接続される第２の抵抗器３２と、コレクタが第２の抵抗器３２の他端に接続されエミッタがアース５０に接続される第２のスイッチング素子３３とを備える。
　また突入電流防止回路２０２は、第１のスイッチング素子３１及び第２のスイッチング素子３３のそれぞれのゲートに接続される制御部３４と、一端が交流電源１１０に接続され他端が整流器２０の第２の入力端２０ｂに接続される第４の配線３５とを備える。
　電流検出部３７はＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）と呼ばれる計器用変流器を用いた電流センサであってもよいし、シャント抵抗を用いた電流センサであってもよい。また電流検出部３７は、これらを組み合わせたものでもよい。なお電流検出部３７は、コイル２８と制御電源２７との間の配線に設けて、この配線に流れる電流を検出してもよい。電流検出部３７で検出された電流情報は制御部３４へ伝送される。
　リレー接点２４及びコイル２８は、リレー回路４０を構成する。リレー接点２４は、磁性体で形成されるノーマリオープンの可動部品である。リレー接点２４は、閉状態から開状態に復帰する復元力を有する。リレー接点２４の復元力は、板ばね又はコイルばねといった弾性部材で得られる力である。
　復元力に抗してリレー接点２４を開状態から閉状態に切替えるためには、コイル２８に動作電圧を発生させる必要がある。動作電圧の値は、リレー回路４０の製品仕様で規定される。例えば、コイル２８の周囲温度が＋２０°Ｃのときの動作電圧はコイル定格電圧の８０％以上と規定される。例えば、コイル定格電圧が２４．０［Ｖ］の場合、１９．２［Ｖ］以上の動作電圧をコイル２８に発生させることにより、リレー接点２４を開状態から閉状態へ切替えることができる。
　リレー接点２４を閉状態に保持するためには、コイル２８に保持電圧を発生させる必要がある。保持電圧の値は、リレー回路４０の製品仕様で規定される。例えば、コイル２８の周囲温度が＋２０°Ｃのときの保持電圧は、コイル定格電圧の１０％以上と規定される。例えば、コイル定格電圧が２４．０［Ｖ］の場合、２．４［Ｖ］以上の保持電圧をコイル２８に発生させ続けることにより、リレー接点２４の閉状態を保持できる。
　リレー接点２４を閉状態から開状態に復帰させるためには、コイル２８に開放電圧が発生するようにコイル２８へ流れる電流を低下させる必要がある。
　開放電圧の値は、リレー回路４０の製品仕様で規定される。例えば、コイル２８の周囲温度が＋２０°Ｃのときの開放電圧は、コイル定格電圧の１０％未満と規定される。例えば、コイル定格電圧が２４．０［Ｖ］の場合、コイル２８に発生する電圧が２．４［Ｖ］未満になることによって、リレー接点２４を閉状態から開状態に復帰させることができる。
　リレー回路４０、ダイオード３０、第３の配線２９、第１のスイッチング素子３１、第２の抵抗器３２、第２のスイッチング素子３３及び制御部３４は、リレー駆動回路４１を構成する。
　第１のスイッチング素子３１及び第２のスイッチング素子３３のそれぞれにはｎｐｎ型バイポーラトランジスタが用いられる。なお、第１のスイッチング素子３１及び第２のスイッチング素子３３のそれぞれは、コイル２８に流れる電流を制御できるスイッチング素子であればよく、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ以外のトランジスタでもよい。
　制御部３４は、制御電源３６から電力が供給されることにより、第１のスイッチング素子３１の動作を制御するための第１のゲート信号３４ａと、第２のスイッチング素子３３の動作を制御するための第２のゲート信号３４ｂとを生成して出力する。第１のゲート信号３４ａ及び第２のゲート信号３４ｂのそれぞれは、Ｈｉｇｈレベル又はＬｏｗレベルの２値の電位を取る。第１のスイッチング素子３１及び第２のスイッチング素子３３のそれぞれをオン状態にするとき、第１のゲート信号３４ａ及び第２のゲート信号３４ｂのそれぞれの電位はＨｉｇｈレベルである。第１のスイッチング素子３１及び第２のスイッチング素子３３のそれぞれをオフ状態にするとき、第１のゲート信号３４ａ及び第２のゲート信号３４ｂのそれぞれの電位はＬｏｗレベルである。
　次に図２から図４を用いて突入電流防止回路２０２の動作について説明する。図３は図１に示す突入電流防止回路の動作を示すフローチャートである。図４は図１に示す突入電流防止回路の動作を示すタイミングチャートである。図４には、上から順に、リレー接点２４の状態と、第１の抵抗器２６に流れる電流と、第１のゲート信号３４ａの状態と、第２のゲート信号３４ｂの状態と、コイル２８に発生する電圧とが示される。
　モータ駆動回路２００が動作を開始する前には、リレー接点２４が開状態であり、第１のゲート信号３４ａ及び第２のゲート信号３４ｂが共にＬｏｗに設定されている。
　モータ駆動回路２００が動作を開始するため図４の時刻ｔ０のタイミングでモータ駆動回路２００の電源が投入されると、交流電源１１０からモータ駆動回路２００への電力の供給が開始される（ステップＳ１）。このとき第１の抵抗器２６へ電流が流れるため、電力変換回路２０１への突入電流が抑制される。
　制御部３４は、モータ駆動回路２００の電源が投入された時刻ｔ０からの経過時間を測定し、この経過時間が突入電流収束時間Ｔ１を超えたか否か、すなわち突入電流収束時間Ｔ１が経過したか否かを判定する（ステップＳ２）。
　突入電流収束時間Ｔ１は突入電流が収束するまでの時間に基づき設定される。例えば、突入電流が収束するまでの時間が１［ｍｓ］である場合、突入電流収束時間Ｔ１には、十分にマージンを持った値、例えば１００［ｍｓ］が設定される。
　突入電流収束時間Ｔ１が経過していない場合（ステップＳ２，Ｎｏ）、制御部３４は、突入電流収束時間Ｔ１が経過するまでステップＳ２の処理を繰り返す。
　突入電流収束時間Ｔ１が経過した場合（ステップＳ２，Ｙｅｓ）、制御部３４は、時刻ｔ０から突入電流収束時間Ｔ１経過後の時刻ｔ１において、第１のゲート信号３４ａをＨｉｇｈに設定する（ステップＳ３）。
　第１のゲート信号３４ａがＨｉｇｈに設定されると、第１のスイッチング素子３１がオン状態となるため、制御電源２７から供給される電流は、コイル２８及び第１のスイッチング素子３１を介して、アース５０へ流れる。コイル２８に電流が流れることにより、コイル２８には前述した動作電圧が発生する。
　図４に示す第１の電圧Ｖ１は、リレー接点２４を開状態から閉状態に切替えるためコイル２８に発生する電圧であり、動作電圧に相当する。動作電圧が発生することによりコイル２８が励磁され、リレー接点２４は、励磁されたコイル２８に引き付けられて、開状態から閉状態へ切替えられる。リレー接点２４が閉状態になることにより、第１の抵抗器２６へ流れる電流が低減し、第１の抵抗器２６での電力損失が抑制される。
　制御部３４は、時刻ｔ１からの経過時間を測定し、この経過時間が切替電流出力時間Ｔ２を超えたか否か、すなわち切替電流出力時間Ｔ２が経過したか否かを判定する（ステップＳ４）。
　切替電流出力時間Ｔ２は、切替安定時間にマージンを考慮した時間が設定される。切替安定時間は、リレー接点２４を開状態から閉状態に切替える際、コイル２８へ電流を流し続ける必要のある時間であり、リレー回路４０の製品仕様で規定される。例えば、切替安定時間が１００［ｍｓ］の場合、切替電流出力時間Ｔ２には、リレー接点２４が閉状態に切替わるため十分に長い時間、例えば１［ｓ］が設定される。
　切替電流出力時間Ｔ２が経過していない場合（ステップＳ４，Ｎｏ）、制御部３４は、切替電流出力時間Ｔ２が経過するまでステップＳ４の処理を繰り返す。
　切替電流出力時間Ｔ２が経過した場合（ステップＳ４，Ｙｅｓ）、制御部３４は、時刻ｔ１から切替電流出力時間Ｔ２経過後の時刻ｔ２において、第２のゲート信号３４ｂをＨｉｇｈに設定する（ステップＳ５）。
　その後、制御部３４は、時刻ｔ２からオン継続時間Ｔ３経過後の時刻ｔ３において、第１のゲート信号３４ａをＬｏｗに設定する（ステップＳ６）。オン継続時間Ｔ３は、通電中のリレー接点２４が開状態に復帰することがないように、第１のスイッチング素子３１及び第２のスイッチング素子３３の双方のオン状態を継続させるために設けられる。
　第１のゲート信号３４ａをＬｏｗに設定することにより、時刻ｔ３では、第２のスイッチング素子３３がオン状態となり、第１のスイッチング素子３１がオフ状態となる。従って、制御電源２７から供給される電流は、コイル２８、第２の抵抗器３２及び第２のスイッチング素子３３を介してアース５０へ流れる。
　このときコイル２８には、図４に示す第２の電圧Ｖ２が発生する。第２の電圧Ｖ２は、前述した保持電圧に相当し、第１の電圧Ｖ１よりも低い電圧である。第２の電圧Ｖ２は、リレー接点２４の閉状態を保持するためコイル２８に発生する電圧である。第２の電圧Ｖ２が第１の電圧Ｖ１よりも低い理由は、第２のスイッチング素子３３とコイル２８との間に電流制限用の第２の抵抗器３２が設けられているため、コイル２８に流れる電流が低下するためである。
　このようにコイル２８へ流れる電流を制御することによって、リレー接点２４の閉状態が保持されて交流電源１１０から電力変換回路２０１への電力供給を継続できると共に、コイル２８での電力損失を抑制できる。
　次に、制御部３４は、電流検出部３７で検出された電流である検出電流と第１の電流しきい値ａとを比較し、検出電流が第１の電流しきい値ａ以下であるか否かを判定する（ステップＳ７）。
　検出電流の値は、コイル２８の周囲温度が上昇することによって低下する傾向を示す。コイル２８の周囲温度が上昇する要因としては、時刻ｔ１の後、交流電源１１０から電力変換回路２０１へ通電されることによってリレー接点２４で発生する熱、当該通電によってリレー駆動回路４１の周囲に設けられる電子部品で発生する熱などである。
　第１の電流しきい値ａは予め制御部３４に設定されている。コイル２８に流れる電流の変化の度合いは、リレー回路４０の製品仕様、リレー回路４０の設置環境、モータ駆動回路２００の定格出力などによって異なる。そのため、第１の電流しきい値ａは、実際にモータ駆動回路２００へ通電した際に電流検出部３７で検出される電流の値を利用して、例えば、コイル２８の周囲温度の上昇によって、リレー回路４０の開放電圧が保持電圧に対して高くなり、第２の電圧Ｖ２が開放電圧以上になってしまうために、リレー接点２４が閉状態から開状態に変化する可能性が高いと判断できる電流値に設定される。
　検出電流が第１の電流しきい値ａより高い場合（ステップＳ７，Ｎｏ）、制御部３４は、第１のゲート信号３４ａをＬｏｗに設定し、かつ、第２のゲート信号３４ｂをＨｉｇｈに設定する（ステップＳ８）。すなわち、制御部３４は、ステップＳ５，Ｓ６の状態を保持する。これにより、リレー接点２４が閉状態に保持されつつコイル２８での電力損失が抑制される。ステップＳ８の後、制御部３４はステップＳ７の処理を実行する。
　例えば、図４に示す時刻ｔ４で検出される電流が第１の電流しきい値ａ以下となった場合（ステップＳ７，Ｙｅｓ）、制御部３４は、第１のゲート信号３４ａをＨｉｇｈに設定した後、第２のゲート信号３４ｂをＬｏｗに設定する（ステップＳ９）。すなわち、制御部３４は、開放電圧が相対的に高くなってリレー接点２４が閉状態から開状態に変化する可能性が高いと判断して、第１のスイッチング素子３１をオフ状態からオン状態に変化させる。
　これにより、コイル２８に流れる電流は、第２のゲート信号３４ｂがオン状態のときに流れる電流よりも高い値となり、コイル２８には第２の電圧Ｖ２よりも高い第１の電圧Ｖ１が発生する。そのため、コイル２８の周囲温度が上昇することによってコイル２８の開放電圧が上昇した場合でも、リレー接点２４が閉状態から開状態に変化することがない。従って、通電中のリレー接点２４にアークが生じることがなく、リレー接点２４が損傷することを防止できる。
　ステップＳ９の後、制御部３４は、検出電流が第２の電流しきい値ｂ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。第２の電流しきい値ｂは、予め制御部３４に設定され、第１の電流しきい値ａよりも大きい値に設定される。
　第２の電流しきい値ｂは、実際にモータ駆動回路２００へ通電した際に電流検出部３７で検出される電流の値を利用して、例えば、コイル２８の周囲温度が低いため、第２の電圧Ｖ２が開放電圧以上になることがなく、リレー接点２４が閉状態から開状態に変化する可能性が低いと判断できる電流値に設定される。
　次に、時刻ｔ４以降で検出される電流が第１の電流しきい値ａよりも高くなった場合、制御部３４は、検出電流が第２の電流しきい値ｂ以下であるか否かを判断する。（ステップＳ１０）。
　検出電流が第２の電流しきい値ｂ以下の場合（ステップＳ１０，Ｙｅｓ）、制御部３４は、検出電流が第１の電流しきい値ａから第２の電流しきい値ｂまでの範囲内にあるため、コイル２８の周囲温度の変化によって検出電流が再び第１の電流しきい値ａ以下になる可能性があると判断して、第１のゲート信号３４ａをＨｉｇｈに設定し、かつ、第２のゲート信号３４ｂをＬｏｗに設定する（ステップＳ１１）。すなわち制御部３４は、ステップＳ９の状態を維持する。これにより、リレー接点２４の損傷が防止される。ステップＳ１１の後、制御部３４はステップＳ１０の処理を実行する。
　次に、図４に示す時刻ｔ５で検出される電流が、第２の電流しきい値ｂより高くなった場合（ステップＳ１０，Ｎｏ）、制御部３４は、リレー接点２４が閉状態から開状態に変化する可能性が低いと判断し、コイル２８での電力損失を抑制するために、第２のゲート信号３４ｂをＨｉｇｈに設定した後、第１のゲート信号３４ａをＬｏｗに設定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の後、制御部３４はステップＳ７の処理を実行する。
　実施の形態１の突入電流防止回路２０２では、リレー接点２４が開状態から閉状態に変化した後、第１のスイッチング素子３１及び第２のスイッチング素子３３を相補的に２回以上オン状態にすることによって、コイル２８での電力損失の上昇を抑制できる。また、第１のスイッチング素子３１及び第２のスイッチング素子３３を相補的に２回以上オン状態にすることによって、通電中のリレー接点２４が開放電圧の変動に伴って開状態になることを防止でき、リレー接点２４の故障を防止できる。従って、実施の形態１によれば、空気調和機１００における消費電力を低減しながら空気調和機１００の信頼性を向上させることができる。
実施の形態２．
　図５は本発明の実施の形態２に係る空気調和機が備えるモータ駆動回路の構成図である。図５に示すモータ駆動回路２００Ａは、実施の形態１の突入電流防止回路２０２の代わりに突入電流防止回路２０２Ａを備える。突入電流防止回路２０２Ａは、リレー駆動回路４１の代わりにリレー駆動回路４１Ａを備える。リレー駆動回路４１Ａは、電流検出部３７及び制御部３４の代わりに温度検出部３８及び制御部３４Ａを備える。その他の構成については、実施の形態１の構成と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
　温度検出部３８は、例えばリレー回路４０の筐体に設置され、筐体の温度を検出することにより、コイル２８の温度及びコイル２８の周囲温度を間接的に検出する温度センサである。温度検出部３８は、サーミスタ、測温抵抗体又は熱電対といった温度センサであればよく、その種類は限定されるものではない。
　温度検出部３８で検出された温度情報は制御部３４Ａへ伝送される。実施の形態２では、温度検出部３８で検出された温度である検出温度の状態に応じてコイル２８に流れる電流が制御される。
　図５及び図６を用いて突入電流防止回路２０２Ａの動作について説明する。図６は図５に示す突入電流防止回路の動作を示すフローチャートである。図６において、ステップＳ１からステップＳ６までの処理動作は実施の形態１と同様である。以下では実施の形態１と異なる処理動作のみ説明する。
　ステップＳ６の後、制御部３４Ａは、検出温度と第１の温度しきい値ｃとを比較し、検出温度が第１の温度しきい値ｃ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。
　検出温度の値は、コイル２８の周囲温度が上昇することによって増加する傾向を示す。第１の温度しきい値ｃは予め制御部３４Ａに設定されている。第１の温度しきい値ｃは、実際にモータ駆動回路２００Ａへ通電した際に温度検出部３８で検出される温度の値を利用して、例えば、コイル２８の周囲温度の上昇によって、リレー回路４０の開放電圧が相対的に高くなり、第２の電圧Ｖ２が開放電圧以上になってしまうために、リレー接点２４が閉状態から開状態に変化する可能性が高いと判断できる温度に設定される。
　検出温度が第１の温度しきい値ｃ未満である場合（ステップＳ１７，Ｎｏ）、制御部３４Ａは、第１のゲート信号３４ａをＬｏｗに設定し、かつ、第２のゲート信号３４ｂをＨｉｇｈに設定する（ステップＳ１８）。すなわち、制御部３４Ａは、ステップＳ５，Ｓ６の状態を保持する。これにより、リレー接点２４が閉状態に保持されつつコイル２８での電力損失が抑制される。ステップＳ１８の後、制御部３４ＡはステップＳ１７の処理を実行する。
　検出温度が第１の温度しきい値ｃ以上となった場合（ステップＳ１７，Ｙｅｓ）、制御部３４Ａは、第１のゲート信号３４ａをＨｉｇｈに設定した後、第２のゲート信号３４ｂをＬｏｗに設定する（ステップＳ１９）。すなわち、制御部３４Ａは、開放電圧が相対的に高くなってリレー接点２４が閉状態から開状態に変化する可能性が高いと判断して、第１のスイッチング素子３１をオフ状態からオン状態に変化させる。これにより、コイル２８の周囲温度が上昇した場合でも、通電中のリレー接点２４が閉状態から開状態に変化することがない。従って、通電中のリレー接点２４にアークが生じることがなく、リレー接点２４が損傷することを防止できる。
　ステップＳ１９の後、制御部３４Ａは、検出温度が第２の温度しきい値ｄ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。第２の温度しきい値ｄは、予め制御部３４Ａに設定され、第１の温度しきい値ｃよりも小さい値に設定される。
　第２の温度しきい値ｄは、実際にモータ駆動回路２００Ａへ通電した際に温度検出部３８で検出される温度の値を利用して、例えば、コイル２８の周囲温度が低いため、第２の電圧Ｖ２が開放電圧以上になることがなく、リレー接点２４が閉状態から開状態に変化する可能性が低いと判断できる電流値に設定される。
　検出温度が第２の温度しきい値ｄ以上の場合（ステップＳ２０，Ｙｅｓ）、制御部３４Ａは、検出温度が第１の温度しきい値ｃから第２の温度しきい値ｄまでの範囲内にあるため、コイル２８の周囲温度の変化によって検出温度が再び第１の温度しきい値ｃ以上になる可能性があると判断して、第１のゲート信号３４ａをＨｉｇｈに設定し、かつ、第２のゲート信号３４ｂをＬｏｗに設定する（ステップＳ２１）。すなわち制御部３４Ａは、ステップＳ１９の状態を維持する。これにより、リレー接点２４の損傷が防止される。ステップＳ２１の後、制御部３４ＡはステップＳ２０の処理を実行する。
　検出温度が第２の温度しきい値ｄ未満になった場合（ステップＳ２０，Ｎｏ）、制御部３４Ａは、リレー接点２４が閉状態から開状態に変化する可能性が低いと判断し、コイル２８での電力損失を抑制するために、第２のゲート信号３４ｂをＨｉｇｈに設定した後、第１のゲート信号３４ａをＬｏｗに設定する（ステップＳ２２）。これにより、リレー接点２４が閉状態に保持され、コイル２８での電力損失が抑制される。ステップＳ２２の後、制御部３４ＡはステップＳ１７の処理を実行する。
　実施の形態２の突入電流防止回路２０２Ａによれば、例えば第３の配線２９に電流検出部３７を設置できない場合でも、温度検出部３８を用いることによって、実施の形態１と同様に、通電中のリレー接点２４が開放電圧の変動に伴って開状態になることを防止でき、空気調和機１００の信頼性を向上させることができる。
　ここで、実施の形態１，２に係る空気調和機１００が備える制御部３４，３４Ａのハードウェア構成について説明する。図７は実施の形態１，２の制御部を実現するハードウェア構成の一例を示す図である。実施の形態１，２で説明した制御部３４，３４Ａは、プロセッサ４００及びメモリ４０１により実現される。
　プロセッサ４００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ともいう）、又はシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）である。メモリ４０１は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、又はＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）といった半導体メモリが該当する。半導体メモリは不揮発性メモリでもよいし揮発性メモリでもよい。またメモリ４０１は、半導体メモリ以外にも、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）でもよい。
　図３及び図６に示す処理を実行するためのプログラムをメモリ４０１に格納しておき、メモリ４０１に格納されているプログラムをプロセッサ４００が読み出して実行することにより、制御部３４，３４Ａの機能が実現される。
　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　圧縮機、２　四方弁、３　室外熱交換器、４　室外ファン、５　ファンモータ、６　リニア電子膨張弁、７，１０　室内外接続配管、８　室内熱交換器、９　室内ファン、２０　整流器、２０ａ　第１の入力端、２０ｂ　第２の入力端、２１　コンデンサ、２２　インバータ回路、２３　第１の配線、２４　リレー接点、２５　第２の配線、２６　第１の抵抗器、２７　制御電源、２８　コイル、２９　第３の配線、３０　ダイオード、３１　第１のスイッチング素子、３２　第２の抵抗器、３３　第２のスイッチング素子、３４，３４Ａ　制御部、３４ａ　第１のゲート信号、３４ｂ　第２のゲート信号、３５　第４の配線、３６　制御電源、３７　電流検出部、３８　温度検出部、４０　リレー回路、４１，４１Ａ　リレー駆動回路、５０　アース、１００　空気調和機、１０１　室外機、１０２　室内機、１１０　交流電源、２００，２００Ａ　モータ駆動回路、２０１　電力変換回路、２０２，２０２Ａ　突入電流防止回路、３００　モータ、３０１　冷媒圧縮機構、４００　プロセッサ、４０１　メモリ。

Claims (3)

  1. 　交流電源から電力変換回路への突入電流を防止する突入電流防止回路を備えた空気調和機であって、
    　前記突入電流防止回路は、
    　コイルと、
    　前記交流電源と前記電力変換回路との間に設けられ、前記コイルが励磁されることにより開状態から閉状態に切替わるリレー接点と、
    　前記リレー接点を開状態から閉状態に切替える第１の電圧を前記コイルに発生させる第１のスイッチング素子と、
    　前記第１の電圧よりも低く前記リレー接点の閉状態を保持する第２の電圧を、前記コイルに発生させる第２のスイッチング素子と、
    　前記第１の電圧が前記コイルに発生した後、前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子を相補的に２回以上オン状態にする制御部と、
    　を備える空気調和機。
  2. 　前記コイルに流れる電流を検出する電流検出部を備え、
    　前記制御部は、前記電流検出部で検出される電流を用いて、前記リレー接点が閉状態から開状態に変化する可能性が高いと判断したとき、前記第１のスイッチング素子をオフ状態からオン状態に変化させる請求項１に記載の空気調和機。
  3. 　前記コイルの温度を検出する温度検出部を備え、
    　前記制御部は、前記温度検出部で検出された温度を用いて、前記リレー接点が閉状態から開状態に変化する可能性が高いと判断したとき、前記第１のスイッチング素子をオフ状態からオン状態に変化させる請求項１に記載の空気調和機。
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