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発明の名称 空気調和装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−60855(P2007−60855A)
公開日 平成19年3月8日(2007.3.8)
出願番号 特願2005−245622(P2005−245622)
出願日 平成17年8月26日(2005.8.26)
代理人 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄
発明者 福西 孝浩
要約 課題
容易な構成で電磁接触器の不動作と突入電流制限リレーの溶着を検知することができ、突入電流制限抵抗の異常発熱を防止すること。

解決手段
コンデンサ6の直流端子電圧を検出する電圧検知手段11と、第1のタイマー手段40aを有する第1の判定手段40と、第2のタイマー手段41aを有する第2の判定手段41を備え、突入電流制限リレー15をオンさせる前にコンデンサ6の直流端子電圧を第1の規定電圧と比較することで突入電流制限リレー15の溶着判定を行い、コンデンサ6を充電させた後に突入電流制限リレー15をオフ、電磁接触器2をオンさせた上で、圧縮機8を制限したインバータ制御信号により運転させ、コンデンサ6の直流端子電圧を第2の規定電圧と比較することで電磁接触器2の不動作判定を行うようにすることで、突入電流制限抵抗14の異常発熱を防止することができる。
特許請求の範囲
【請求項1】
交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路と、前記コンバータ回路と商用交流電源とを開閉する電磁接触器と、前記コンバータ回路により変換された直流電力を平滑するコンデンサと、前記コンデンサにより平滑された直流電力を入力し交流電力に変換して圧縮機を制御するインバータ回路と、前記コンデンサの電圧を検知する電圧検知手段と、前記商用交流電源の2相が電流制御リレーと突入電流制限抵抗を介して前記電磁接触器の出力端に並列に接続された構成からなる突入電流制限部と、前記圧縮機の運転・停止を決定する運転指令入力部と、前記電磁接触器を駆動する電磁接触器駆動手段と、前記電流制御リレーを駆動するリレー駆動手段と、前記インバータ回路を駆動するインバータ制御手段と、前記電流制御リレーが閉動作してから一定時間カウントする第1のタイマー手段と、前記電流制御リレーが開動作してから一定時間カウントをする第2のタイマー手段とを備え、前記運転指令入力部から運転指令が出た時点で、前記電圧検知手段により検出された前記直流端子電圧が第1の所定の電圧を上回っている場合は運転を停止し、下回っている場合に前記電磁接触器を開、前記電流制御リレーを閉状態として前記コンデンサを充電した後に、前記第1のタイマー手段がカウントアップした時点において、前記電圧検知手段により検出された前記直流端子電圧が第1の所定の電圧を上回った場合に前記電流制御リレーを開、前記電磁接触器を閉とするとともに前記インバータ制御手段により前記圧縮機の運転周波数を制限して負荷として動作させ、前記第2のタイマー手段がカウントアップした時点において、前記電圧検知手段により検出された前記直流端子電圧が第2の所定の電圧を下回っている場合は前記インバータ制御手段の動作を停止し、上回っている場合は圧縮機の制限動作を解除することを特徴とした空気調和装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は圧縮機の回転数を制御するインバータ装置を備えた空気調和装置の制御装置に関するものであり、特に突入電流防止回路を有する機器の保護制御に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、交流電力を直流電力に変換するコンバータを備えたインバータエアコンの制御装置においては、コンバータにより変換された直流電力を平滑するコンデンサが備えられている場合が多い。電源投入時におけるこのコンデンサへの突入電流を抑制する技術として、突入電流制限抵抗が用いられる例がある(例えば特許文献1参照)。
【0003】
図4は従来のインバータエアコンにおける回路構成図を簡略化したものである。1は三相の商用交流電源、2は3個の接点を有する電磁接触器、3は交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路で、電磁接触器2の一端がそれぞれ商用交流電源1に、他端がそれぞれコンバータ回路3の交流入力部に接続されている。6はコンバータ回路3の出力の直流電力を平滑するコンデンサで、コンデンサ6の正極側がコンバータ回路3の正極側に、負極側がコンデンサ6の負極側にそれぞれ接続されている。7はインバータ回路で、コンデンサ6で平滑された直流電力を入力し、三相の交流電力に変換して圧縮機8へ出力する。
【0004】
9は圧縮機8の運転・停止を決定する運転指令入力部、10はインバータ制御手段、11はコンデンサ6の両端電圧を検知する電圧検知手段、12はリレー駆動手段で、インバータ制御手段10から信号を入力し、電磁接触器2および突入電流制限リレー15への信号S12およびS10を出力する。13はインバータベースドライブ回路で、インバータ制御手段10からの信号S13を入力しインバータ回路7へ出力する。14は突入電流制限抵抗、15は2個の接点15a、15bを有する突入電流制限リレー、16はダイオードであり、突入電流制限抵抗14の一端は商用交流電源1のR相に、他端は突入電流制限リレー15の接点15aのコモン端子に接続されている。突入電流制限リレー15の接点15aのNO端子はダイオード16のアノード端子に接続されている。さらにダイオード16のカソード端子はコンデンサ6の正極側に接続されている。
【0005】
突入電流制限リレー15の接点15bのコモン端子は商用交流電源1のS相に接続され、接点15bのNO端子はコンバータ回路3のS相入力部に接続されている。これらの突入電流制限抵抗14、突入電流制限リレー15、ダイオード16とを総称して、突入電流制限部と呼ぶ。18は異常検知手段で、電圧検知手段11の出力信号S11およびインバータ制御手段10のリレー駆動出力S9を入力とし、突入電流制限リレーの故障等の異常を検知する。19は異常検知手段18で異常が検知された時に使用者に異常があることを知らせる異常表示手段である。
【0006】
図5は、図4における異常検知手段18の詳細なブロック図である。図5において、20はタイマ手段であり、インバータ制御手段10のリレー駆動信号S9がオンになったときから一定時間(t1)カウントをしたのち信号を送出する。21は判定手段であり、タイマ手段20がカウントアップした時に電圧検知手段11により一定電圧が検出されなかった時(信号S11がオフ状態)に異常と判定し、信号S20を出力する。判定手段21はANDゲート21aとフリップフロップ21bからなる回路であり、タイマ手段20からの信号が発生したときに電圧検知手段11からの信号が送出されていない時に、フリップフロップ21bをセットする。29は立ち上がり検出手段であり、運転指令入力部からの信号S8の立ち上がり時(オフ→オン)にパルスを発生し、フリップフロップ23をリセットする(異常状態の解除)。
【0007】
図6は図4におけるリレー駆動手段12の詳細なブロック図である。図6において、30はANDゲートであり、リレー駆動信号S9がオンでかつ電圧検知手段11からの信号S11がオフの時に突入電流制限リレー15をオンにする信号S10を発生する。31はANDゲートであり、リレー駆動信号S9がオンでかつ電圧検知手段11からの信号S11がオンの時に電磁接触器2をオンにする信号S12を発生する。以上のように構成された従来の空気調和装置の制御装置について、以下図4、図5、図7、図8を用いてその動作を説明する。
【0008】
図7は従来の空気調和装置の制御装置の動作を説明するフローチャート、図8はタイムチャートである。図7においてステップ1で商用交流電源1が投入される。次にステップ2で運転指令入力部9より信号S8をインバータ制御手段10へ出力し“運転”であればステップ3へ、それ以外の場合はステップ2を繰り返す。次にステップ3では第1のタイマ手段20のタイマをスタートさせる。次にステップ4ではインバータ制御手段10より信号S9をリレー駆動手段12に出力し、さらにリレー駆動手段12より信号S10を突入電流制限リレー15へ出力し、突入電流制限リレー15をオンさせる。突入電流制限リレー15がオンすると突入電流制限抵抗14およびダイオード16を介してコンデンサ6に充電が行われる。
【0009】
次にステップ5で第1のタイマ手段20のタイマ時間がカウントアップしたか否かを調べ、タイムアップしていないときにはステップ6へ、タイムアップした場合はステップ7を実行する。次にステップ6においてコンデンサ6の充電電圧を電圧検知手段11により検出しインバータ制御手段10へ信号S11を出力し、その充電電圧が規定電圧以上であればステップ11へ、それ以外の場合はステップ4から繰り返す。次にステップ7では、突入電流制限リレー15をオンにしているにもかかわらずコンデンサ6がいつまでたっても充電されないため、突入電流制限リレー15のコイルの断線などの異常が発生していると判定し、突入電流制限リレー15をオフにするとともに、運転指令入力部からの運転信号S8を“運転”から“切”状態に強制的に設定し(ステップ8)、異常表示手段19で異常を表示し(ステップ9)、システム全体は停止状態となる(ステップ10)。なお、ここで第1のタイマ手段20のタイムアップの時間(t1)はコンデンサ6の充電時間よりも十分に大きく設定しているものとする。
【0010】
次にステップ11においては突入電流制限リレー12をオフとし、ステップ12において電磁接触器2をオンとし、インバータ回路7へ直流電力を供給する。この動作は電圧検知手段11の出力信号S11により図6に示す回路(リレー駆動手段12)にて自動的に処理される。次にステップ13においてインバータ制御手段10より信号S13(実際にはインバータの波形信号)をインバータベースドライブ回路13へ出力し、さらにインバータ回路7を駆動させ、所定の周波数の交流電力を圧縮機8へ供給し、圧縮機8を運転する(ステップ14)。
【特許文献1】特開平4−165994号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、前記従来の構成では、突入電流制限リレーが短絡(例えば接点の溶着)かつ電磁接触器が不動作(例えばコイルの断線)において、これらの異常を検出することができず、圧縮機を駆動するステップに移行してしまう。その結果、突入電流制限抵抗に圧縮機負荷電流が全て流れることになり、発熱してしまうという課題があった。
【0012】
本発明の空気調和装置の制御装置は、前記従来の課題を解決するものであり、従来と同等の構成で、突入電流制限リレーの短絡かつ電磁接触器の不動作の検出を容易に実現する
ことのできる空気調和装置の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
前記従来の課題を解決するために本発明の空気調和装置は、コンバータ回路と商用交流電源とを開閉する電磁接触器と並列に、電流制御リレーと突入電流制限抵抗からなる突入電流制限部を設けるとともに、コンバータ回路の出力を平滑するコンデンサの直流端子電圧を検出する電圧検知手段を設け、電流制御リレーと電磁接触器を動作させる前にコンデンサの直流端子電圧を第1の判定手段により第1の規定電圧と比較することで、電流制御リレーの溶着検知を行い、電流制御リレーの閉動作からカウントする第1のタイマー手段、電流制御リレーの開動作からカウントを開始する第2のタイマー手段により、電流制御リレーが閉動作した後、および開動作して圧縮機を負荷動作させた後のコンデンサの直流端子電圧を、それぞれ第1の判定手段および第2の判定手段により、第1の所定の電圧および第2の所定の電圧と比較することで、電流制御リレーの不動作および電磁接触器の不動作を検出し、異常であれば圧縮機の運転を停止するようにしたものである。
【発明の効果】
【0014】
本発明の空気調和装置は、電流制御リレーが短絡かつ電磁接触器が不動作の場合においても、特別な検知手段を設けることなく異常の検出が可能になるため、該異常時における圧縮機の運転を防止することができ、突入電流制限抵抗の異常発熱を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
本発明の空気調和装置は、コンバータからの交流電力を平滑するコンデンサの直流端子電圧を検出する電圧検知手段と、突入電流制限部の突入電流制限リレーが閉動作してから一定時間カウントする第1のタイマー手段と、突入電流制限リレーが開動作してから一定時間カウントする第2のタイマー手段を設け、突入電流制限リレーおよび電磁接触器が開の場合にコンデンサの直流端子電圧が第1の規定電圧を上回った場合は、突入電流制限リレーもしくは電磁接触器が溶着していると判断し、突入電流制限リレーが閉動作した後に第1のタイマー手段がカウントアップした時点でコンデンサの直流端子電圧が第1の規定電圧を上回っていない場合は、突入電流制限リレーが不動作であると判断し、電流制御リレーが開、電磁接触器が開となった後に圧縮機を駆動させ、第2のタイマー手段がカウントアップした時点でコンデンサの直流端子電圧が第2の規定電圧を下回った場合は、電磁接触器の溶着を判断するようにしたもので、これにより、突入電流制限部および電磁接触器の異常を容易に検出することができ、突入電流制限部の異常発熱を防止することができる。
【0016】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【0017】
(実施の形態1)
図1は本発明のインバータエアコンにおける制御装置の回路構成図を簡略化したものである。
【0018】
1は三相の商流交流電源、2は3個の接点を有する電磁接触器、3は交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路で、電磁接触器2の一端がそれぞれ商用交流電源1に、他端がそれぞれコンバータ回路3の交流入力部に接続されている。6はコンバータ回路3の出力の直流電力を平滑するコンデンサで、コンデンサ6の正極側がコンバータ回路3の正極側に、負極側がコンデンサ6の負極側にそれぞれ接続されている。7はインバータ回路で、コンデンサ6で平滑された直流電力を入力し、三相の交流電力に変換して圧縮機8へ出力する。9は圧縮機8の運転・停止を決定する運転指令入力部、10はインバータ回路7
を駆動するインバータ制御手段、11はコンデンサ6の両端電圧を検知する電圧検知手段、12aは電磁接触器2を駆動する電磁接触器駆動手段である。
【0019】
第1の判定手段40は第1のタイマー手段40aを有し、第1のタイマー手段40aはリレー駆動手段12bからリレー駆動オン信号を入力された場合にカウントを開始する。第1の判定手段40は、第1のタイマー手段がカウントアップした後に、電圧検知手段11により検知したコンデンサ6の直流端子電圧と、第1の所定の電圧を比較する。一方、第2の判定手段41は第2のタイマー手段41aを有し、第2のタイマー手段41aはリレー駆動信号12bからリレー駆動オフ信号を入力された場合にカウントを開始する。第2の判定手段41は、第2のタイマー手段がカウントアップした後に、電圧検知手段11により検知したコンデンサ6の直流端子電圧と、第2の所定の電圧を比較する。
【0020】
運転指令入力部9は、圧縮機8の運転・停止指令を第1の判定手段40と第2の判定手段41に入力し、第1の判定手段40はリレー駆動手段12bへリレー駆動信号を送出するとともに、インバータ制御手段10へインバータ駆動信号を送出する。また、第2の判定手段41は電磁接触器駆動手段12aへ電磁接触器駆動信号を送出するとともに、インバータ制御手段10へインバータ駆動信号を送出する。
【0021】
14は突入電流制限抵抗、15は2個の接点15a,15bを有する突入電流制限リレーであり、突入電流制限抵抗14の一端は商用交流電源1のR相に、他端は突入電流制限リレー15の接点15aのコモン端子に接続されている。突入電流制限リレー15の接点15aのNO端子はコンバータ回路3のR相入力部に接続されており、接点15bのコモン端子およびNO端子は、それぞれ商用交流電源1のS相およびコンバータ回路3のS相入力部に接続されている。突入電流制限リレー15および突入電流制限抵抗14からなるこれらのブロックを突入電流制限部と呼ぶ。
【0022】
以上のように構成された本発明の空気調和装置の制御装置について、図2を用いてその動作を説明する。図2は本発明の空気調和装置の制御装置の動作を説明するフローチャートである。図2においてステップ1で商用交流電源1が投入される。次にステップ2で運転指令入力部9より圧縮機8の運転・停止信号が第1の判定手段40と第2の判定手段41に送出される。信号が“運転”である場合はステップ3に進み、電圧検知手段11により検出された直流端子電圧と第1の規定電圧とを比較する。直流端子電圧が第1の規定電圧を上回っている場合、ステップ31に進み、突入電流制限リレー15および電磁接触器2がオフであるにも関わらずコンデンサ6が充電されていることから、突入電流制限リレー15もしくは電磁接触器2が溶着していると判断して異常出力手段18aより異常信号を出力し、ステップ32でシステムを停止させる。直流端子電圧が第1の規定電圧を下回っている場合はステップ4に進み、第1の判定手段よりリレー駆動手段12bにオン信号が送出され、突入電流制限リレー15をオンさせる。
【0023】
次にステップ5で第1のタイマー手段40aのタイマーをスタートさせる。ステップ6で第1のタイマー手段40aがカウントアップしたか否かを調べ、タイムアップした場合は、ステップ7に進む。ステップ7では電圧検知手段11により検出したコンデンサ6の直流端子電圧が、第1の規定電圧を上回っているか否かを調べ、上回っている場合はステップ8に進み、下回っている場合は突入電流制限部によりコンデンサ6が充電されていないことになるので、突入電流制限部の異常と判定しステップ71で異常出力手段18aより異常信号を出力し、ステップ72でシステム停止させる。ステップ8では第1の判定手段40よりリレー駆動手段12bにオフ信号が入力され、突入電流制限リレー15がオフされる。ステップ9では第2のタイマー手段41aのタイマーをスタートさせ、ステップ10では第2の判定手段より電磁接触器12aにオン信号が送出され、電磁接触器2をオンさせる。
【0024】
ステップ11では第2の判定手段41がインバータ制御手段10にインバータ駆動信号を入力し、インバータ制御手段10がインバータ回路7を動作させることで、圧縮機8へ交流電力を供給し動作させる。ここで第2の判定手段から入力されるインバータ駆動信号は、圧縮機8への供給電力を小さく制限するようにしたものであり、商用交流電源1の1周期あたりのコンデンサ6への供給電力より大きく下回るように設定することで、コンデンサ6の直流端子電圧の変動が微小となるようにする。
【0025】
次にステップ12では第2のタイマー手段41aのタイマーがカウントアップしたか否かを調べ、カウントアップしていればステップ13へ進み、していなければ圧縮機8の制限動作を引き続き行う。ステップ13では電圧検知手段11により検出したコンデンサ6の直流端子電圧が第2の規定電圧を上回っているか否かを調べ、上回っている場合はステップ14に進み、第2の判定手段から送出されていた制限されたインバータ制御信号の制限を解除し、通常の圧縮機運転を行う。下回っている場合は、商用交流電源1から電力供給がなされていないことから例えば動作コイル断線などによる電磁接触器2の不動作であると判定し、ステップ131で異常出力手段18aより異常信号を出力し、ステップ132でシステム停止させる。
【0026】
ここで、第2のタイマー手段41aのタイマーがカウントアップする時間t1は、第2の判定手段により送出される制限されたインバータ制御信号で圧縮機8が消費しうる交流電力とコンデンサ6に蓄えられた直流電力により決定され、商用交流電源1からの供給電力がない状態でコンデンサ6の直流端子電圧が第2の規定電圧を下回る時間t2より大きくなるように設定されるものとする。
【0027】
よって、圧縮機8が駆動される場合、すなわち商用交流電源1から大電力を供給する場合に事前に突入電流制御部および電磁接触器2の溶着・不動作の検知を容易に行うことが可能になり、突入電流制限抵抗の異常発熱を防止することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【0028】
以上のように、本発明にかかる空気調和機の制御装置は、電流制御リレーの開閉動作と圧縮機の負荷動作、およびコンデンサの直流端子電圧の検出手段の組み合わせにより電流制御リレーを含む突入電流制限部の異常検出を行っており、突入電流制御部を有するインバータ機器等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】本発明の空気調和装置の制御装置の回路構成図
【図2】本発明の空気調和装置の制御装置の動作を説明するフローチャート
【図3】本発明の空気調和装置の制御装置の動作を説明するタイムチャート
【図4】従来の空気調和装置の制御装置の回路構成図
【図5】図4における異常検知手段18の詳細なブロック図
【図6】図4におけるリレー駆動手段12の詳細なブロック図
【図7】従来の空気調和装置の制御装置の動作を説明するフローチャート
【図8】従来の空気調和装置の制御装置の動作を説明するタイムチャート
【符号の説明】
【0030】
1 商用交流電源
2 電磁接触器
3 コンバータ回路
6 コンデンサ
7 インバータ回路
9 運転指令入力部
10 インバータ制御手段
11 電圧検知手段
12 リレー駆動手段
12a 電磁接触器駆動手段
12b リレー駆動手段
13 インバータベースドライブ回路
14 突入電流制限抵抗
15 突入電流制限リレー
15a 突入電流制限リレー15の第1の接点
15b 突入電流制限リレー15の第2の接点
16 ダイオード
18 異常検知手段
18a 異常出力手段
20 タイマー手段
21 判定手段
21a ANDゲート
21b フリップフロップ
23 フリップフロップ
29 立ち上がり検出手段
30 ANDゲート
31 ANDゲート
40 第1の判定手段
40a 第1のタイマー手段
41 第2の判定手段
41a 第2のタイマー手段




 

 


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