JP3061882B2 - 空気調和機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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機の制御装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電源の周波数を可変にするインバ
ータ回路を用いて圧縮機の回転数を増減し、能力制御を
行なう空気調和機の制御装置が数多く利用されてきてい
る。従来の技術としては、例えば、特開昭５８−１５３
５８９号公報に開示されている。

【０００３】以下、図面を参照しながら上述した空気調
和機の制御装置について説明する。図４は従来の空気調
和機の制御装置の概略構成図、図５はその電源投入時の
動作を説明するフローチャート、図６はその動作を説明
するタイムチャートである。

【０００４】図４において、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。

【０００５】４は突入電流制限抵抗、５は主電流リレ
ー、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、突入電流制限抵抗４は主電流リレー５と
並列に接続されその一端がコンバータ回路３の正極側
に、他端がコンデンサ６の正極側にそれぞれ接続されて
いる。コンデンサ６の負極側はコンバータ回路の負極側
に接続されている。 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。

【０００６】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の両端電圧を検出する電圧検出手段で、インバー
タ制御手段１０は運転指令入力部９および電圧検出手段
１１からの信号をそれぞれ入力している。

【０００７】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および主電流
リレー５への信号を出力する。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からの信号を
入力しインバータ回路７へ出力する。１４はインバータ
ベースドライブ回路１３へ電圧を供給するベースドライ
ブ電源である。

【０００８】以上のように構成された従来の空気調和器
の制御装置について以下図５ 、および図６を用いてそ
の動作について説明する。

【０００９】図５においてステップａで商用交流電源１
が投入される。次にステップｂで運転指令入力部９より
信号Ｓ１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ｃへ、それ以外の場合はステップｂを繰
り返す。

【００１０】次にステップｃではインバータ制御手段１
０より信号Ｓ２をリレー駆動手段１２に出力し、更にリ
レー駆動手段１２より信号Ｓ３を電磁接触器２へ出力し
電磁接触器２をオンさせる。電磁接触器２がオンすると
コンバータ回路３および突入電流制限抵抗４を介してコ
ンデンサ６に充電が行なわれる。

【００１１】次にステップｄにおいてコンデンサ６の充
電電圧を電圧検出手段１１により検出しインバータ制御
手段１０へ信号Ｓ４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ｅへ、それ以外の場合はステップ
ｄを繰り返す。

【００１２】次にステップｅにおいてはインバータ制御
手段１０より信号Ｓ２をリレー駆動手段１２に出力し、
更にリレー駆動手段１２より信号Ｓ５を主電流リレー５
へ出力し主電流リレー５をオンさせ、インバータ回路７
へ直流電力を供給する。

【００１３】次にステップｆにおいてインバータ制御手
段１０より信号Ｓ６（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、更にイ
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へ供給する（ステップｇ）。この時インバータ
ベースドライブ回路１３へ供給される電源電圧は前期ス
テップｃにおける電磁接触器２がオンされると同時にベ
ースドライブ電源１４を介し供給される。

【００１４】図６のタイムチャートは上述した動作の時
間的な変化を示したもので運転指令入力が運転になると
同時に、電磁接触器２をオンさせ、コンデンサ６の充電
が開始され徐々に電圧が上昇していくとともに、運転開
始後時間ｔ経過後にコンデンサ６の充電電圧が規定電圧
に達すると同時に主電流リレー５がオンし、圧縮機８の
運転開始を行なっている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、コンデンサ６の充電が完了した後、圧
縮機８が運転している間、主電流リレー５は常に接点が
オンした状態を継続しておかなければならないし、また
圧縮機８に供給する電流値をその接点容量として確保す
る必要があるために、接点電流容量が大きなものを用い
る必要があり、装置が大型化するばかりでなく、コスト
アップにもなる。また主電流リレー５を駆動させるため
に大きな電力が必要となり、リレーに電圧を供給する電
源も大型化するという課題を有していた。

【００１６】本発明は上記課題に鑑み、コンデンサ６へ
の充電のための装置を小型化・低コスト化するととも
に、無駄な消費電力の発生をさない空気調和機の制御装
置を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の空気調和機の制御装置は、従来の突入電流制
限抵抗と主電流リレーの代わりに、外部からの信号でオ
ンオフするリレーを有しリレーにより電磁接触器の一対
の入力と出力とを導通させ且つ電磁接触器の他の入力と
コンバータ回路の正出力とを電流制限抵抗と電磁接触器
の他の入力からコンバータ回路の正出力へ向かう方向を
順方向とするダイオードとを介して導通させる突入電流
制限回路を設けている。

【００１８】また電圧検出手段の出力を微分する微分手
段を設け、リレー駆動手段を電磁接触器と突入電流制限
回路に信号を出力して、電磁接触器の開閉と突入電流制
限回路のリレーのオンオフを制御するものにし、インバ
ータ制御手段を、運転指令入力部が運転の信号を入力し
たときリレー駆動手段にリレーをオンさせる信号を出力
させるものにしている。

【００１９】さらにインバータ制御手段を、微分手段の
微分により得られた値が予め定めた規定値以下になった
ときリレー駆動手段にリレーをオフさせる信号を出力さ
せるとともに電磁接触器を閉じさせる信号を出力させ、
さらにインバータベースドライブ回路にインバータ回路
を駆動させる信号を出力するものにしている。

【００２０】

【作用】本発明は上記した構成によって、コンデンサに
充電している時にのみ突入電流制限回路を動作させ、充
電終了後の圧縮機運転時には、突入電流制限回路はオフ
できるので無駄な電力が発生することはなく、電源回路
の小型化ができる。更に突入電流制限回路のリレーの接
点容量はコンデンサへの突入電流（電流制限抵抗にて制
限される）のみを保証できればよいので小さな接点容量
でよく、装置の小型化、低コスト化が可能となる。

【００２１】

【実施例】以下本発明の一実施例の空気調和機の制御装
空置について、図面を参照しながら説明する。なお、従
来と同一構成については同一符号を付し、その詳細な説
明を省略する。

【００２２】図１は本発明の一実施例における空気調和
機の制御装空置の構成を示している。図１において、１
５は電圧検出手段１１の出力を微分する微分手段であ
る。

【００２３】１６は突入電流制限回路で、２個の接点１
７ａ，１７ｂを有する電流制限リレー１７と、電流制限
抵抗１８と、ダイオード１９とからなる。電流制限抵抗
１８の一端は商用交流電源１のＲ相に、他端はダイオー
ド１９のアノード端子に接続されている。ダイオード１
９のカソード端子は接点１７ａのノーマルオープン端子
に接続されている。接点１７ａのコモン端子はコンデン
サ６の正極側に接続されている。接点１７ｂのコモン端
子は商用交流電源１のＳ相に接続され、接点１７ｂのノ
ーマルオープン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。 ２０は電磁接触器２と突入電流制限
回路に信号を出力するリレー駆動手段である。２１はリ
レー駆動手段２０の制御をするとともにインバータベー
スドライブ回路１３へ信号を出力するインバータ制御手
段で、運転指令入力部９と微分手段１５からの信号を受
ける。

【００２４】以上のように構成された空気調和器の制御
装置について、その動作を図２、図３および図７を用い
て説明する。

【００２５】図２は本発明の動作を説明するフローチャ
ート、図３は本発明の動作を説明するタイムチャート、
図７は本発明の充電時の充電電圧の電圧降下を示した図
である。

【００２６】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
信号Ｓ８をインバータ制御手段２１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においてはインバータ制御手段
２１より信号Ｓ９をリレー駆動手段２０に出力し、更に
リレー駆動手段２０より信号Ｓ１０を電流制限リレー１
７へ出力し接点１７ｂ、１７ｃをオンさせる。接点１７
ｂ、１７ｃがオンすると電流制限抵抗１８と電流制限リ
レー１７およびダイオード１９を介してコンデンサ６に
充電が行なわれる。 次にステップ４においてコンデン
サ６の充電電圧を電圧検出手段１１により検出し、更に
微分手段１５で微分された信号Ｓ１１をインバータ制御
手段２１へ出力し、その信号Ｓ１１が規定値以下であれ
ばステップ５へ、それ以外の場合はステップ３を繰り返
す。

【００２７】次にステップ５においてはインバータ制御
手段２１より信号Ｓ９をリレー駆動手段２０に出力し、
更にリレー駆動手段２０より信号Ｓ１０を電流制限リレ
ー１７へ出力し接点１７ａは接点１７ｂに切り替わり、
接点１７ｃはオフさせる。次にステップ６においてリレ
ー駆動手段２０より信号Ｓ１２を電磁接触器２へ出力し
電磁接触器２をオンさせる。この時接点１７ａはベース
ドライブ電源１４に接続されていて、インバータベスド
ライブ回路１３はベースドライブ電源１４の発生する電
源電圧を得ることができ、インバータ回路７へ直流電力
を供給する。

【００２８】次にステップ７においてインバータ制御手
段２１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、更
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へ供給する（ステップ８）。

【００２９】図３のタイムチャートは上述した動作の時
間的な変化を示したもので運転指令入力が運転になると
同時に、電流制限リレー１７をオンさせ、コンデンサ６
の充電が開始され徐々に上昇していくとともに、運転開
始後時間ｔ経過後にコンデンサ６の充電電圧の時間変化
率（微分手段１５の出力）が規定値以下になると同時に
電流制限リレー１７をオフさせ、電磁接触器２をオン、
圧縮機８の運転開始を行なっている。

【００３０】図７は横軸に入力電圧、縦軸にコンデンサ
６の充電電圧を示す。図７において、電流制限リレー１
７がＯＮの時の充電電圧を波線で示し、電磁接触器２が
ＯＮの時の充電電圧を実線で示す（ΔＶは、電圧降下を
示す）。電流制限リレー１７がＯＮの時は電流制限抵抗
１８を介して、コンデンサ６に充電されるが、ベースド
ライブ電源１４で消費される電流により電流制限抵抗１
８で生じる電圧降下により充電電圧の低下が生じる。そ
こでコンデンサ６への充電の完了を判定するために、微
分手段１５を用いて充電電圧の時間変化を検出するよう
にしている。

【００３１】以上のように本実施例によれば、商用交流
電源１のＲ相−電流制限抵抗１８−電流制限リレー１７
の接点１７ａ−ダイオード１９−コンデンサー６の正極
側と、商用交流電源１のＳ相−電流制限リレー１７の接
点１７ｂ−コンバータ回路３のＳ相入力部を構成する突
入電流制限回路１６を設けることにより、コンデンサ６
の充電する時のみ電流制限リレー１７はオンにするもの
であるから、その接点の電流容量は充電するときの電流
のみでよいため、従来に比べて明らかに小さくなる。

【００３２】従って突入電流制限回路１６全体を小型化
することができる。また、運転時は電流制限リレー１７
はＯＦＦでよく、制御回路の電源も小型化することがで
きると共に、無駄な電力消費を抑えることができる。ま
た、充電の完了の検出は充電電圧の絶対値ではなくその
変化率で行っているため、充電中の突入電流制限抵抗１
８による電圧降下の影響や、入力電圧変動の影響を全く
受けず、理想的な充電終了の検出ができる。

【００３３】尚、突入電流制限回路１６はＲ−Ｓ相間に
設けたが、Ｓ−Ｔ相間、Ｔ−Ｒ相間に設けてもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明は、従来の突入電流
制限抵抗と主電流リレーの代わりに、外部からの信号で
オンオフするリレーを有しリレーにより電磁接触器の一
対の入力と出力とを導通させ且つ電磁接触器の他の入力
とコンバータ回路の正出力とを電流制限抵抗と電磁接触
器の他の入力からコンバータ回路の正出力へ向かう方向
を順方向とするダイオードとを介して導通させる突入電
流制限回路を設けている。

【００３５】また電圧検出手段の出力を微分する微分手
段を設け、リレー駆動手段を電磁接触器と突入電流制限
回路に信号を出力して、電磁接触器の開閉と突入電流制
限回路のリレーのオンオフを制御するものにし、インバ
ータ制御手段を、運転指令入力部が運転の信号を入力し
たときリレー駆動手段にリレーをオンさせる信号を出力
させるものにしている。

【００３６】さらにインバータ制御手段を、微分手段の
微分により得られた値が予め定めた規定値以下になった
ときリレー駆動手段にリレーをオフさせる信号を出力さ
せるとともに電磁接触器を閉じさせる信号を出力させ、
さらにインバータベースドライブ回路にインバータ回路
を駆動させる信号を出力するものにしている。

【００３７】以上のように空気調和機の制御装空置を構
成することにより、コンデンサに充電する時にのみ突入
電流制限回路を動作させ、充電終了後の圧縮機運転時に
は、突入電流制限回路はオフできるので無駄な電力が発
生することはなく、更にその接点容量はコンデンサへの
突入電流（電流制限抵抗にて制限される）のみを保証で
きればよいので小さな接点容量でよく、装置の小型化、
低コスト化が可能となる。

【００３８】更に、微分手段を設けることにより、充電
の完了の検知を充電電圧の絶対値ではなくその変化率で
行うようにしたため、充電中の電流制限抵抗による電圧
降下の影響や、入力電圧変動の影響を全く受けず、信頼
性の高い充電終了の検知ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における空気調和機の制御装
置の概略構成図

【図２】同実施例における空気調和機の制御装置の動作
説明のためのフローチャート

【図３】同実施例における空気調和機の制御装置の動作
説明のためのタイムチャート

【図４】従来の空気調和機の制御装置の概略構成図

【図５】従来の空気調和機の制御装置の動作説明のため
のフローチャート

【図６】従来の空気調和機の制御装置の動作説明のため
のタイムチャート

【図７】入力電圧と充電電流の相関図

【符号の説明】

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 １１ 電圧検出手段 １３ インバータベースドライブ回路 １５ 微分手段 １６ 突入電流制限回路 １７ 電流制限リレー １８ 電流制限抵抗 １９ ダイオード ２０ リレー駆動手段 ２１ インバータ制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｍ 7/32 Ｈ０２Ｍ 7/32 (72)発明者 西尾 安則 大阪府東大阪市高井田本通３丁目22番地 松下冷機株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−183276（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−161097（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−233073（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−234867（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−81663（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−165093（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−77698（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 7/48 H02M 1/16 H02M 7/06 H02M 7/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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外部
   からの信号により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
   ３相の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、外部からの信号でオンオフするリレーを有し前
   記リレーにより前記電磁接触器の一対の入力と出力とを
   導通させ且つ前記電磁接触器の他の入力と前記コンバー
   タ回路の正出力とを電流制限抵抗と前記電磁接触器の他
   の入力から前記コンバータ回路の正出力へ向かう方向を
   順方向とするダイオードとを介して導通させる突入電流
   制限回路と、前記圧縮機の運転・停止を決定する運転指
   令入力部と、前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出
   手段と、前記電圧検出手段の出力を微分する微分手段
   と、前記インバータ回路を駆動するインバータベースド
   ライブ回路と、前記電磁接触器と前記突入電流制限回路
   に信号を出力するリレー駆動手段と、前記リレー駆動手
   段の制御をするとともに前記インバータベースドライブ
   回路へ信号を出力するインバータ制御手段とからなり、
   前記インバータ制御手段は前記運転指令入力部が運転の
   信号を出力したとき前記リレー駆動手段に前記リレーを
   オンさせる信号を出力させ、前記微分手段の微分により
   得られた値が予め定めた規定値以下になったとき前記リ
   レー駆動手段に前記リレーをオフさせる信号を出力させ
   るとともに前記電磁接触器を閉じさせる信号を出力さ
   せ、さらに前記インバータベースドライブ回路に前記イ
   ンバータ回路を駆動させる信号を出力することを特徴と
   する空気調和機の制御装置。