(57)【要約】【課題】冷凍サイクルの異常発生時に、空気調和機が備えるインバータモータを確実に停止し、かつ、メインリレーの接点の劣化および溶着を防止する。【解決手段】空気調和機の電源回路１は、整流回路ＲＣ、コンデンサＣ（平滑部）、整流回路ＲＣとコンデンサＣとの間の電流経路上に設けられたメインリレー１０、インバータ回路３０、マイコン１００、および遅延回路４０を備える。マイコン１００は、インバータ回路制御部１１０、メインリレー開閉制御部１２０、波形強制遮断部１３０、遮断信号出力部１４０を備える。メインリレー１０が閉状態の場合に、高圧圧力スイッチ２００（異常検知部）が高圧異常を検知して高圧異常信号を波形強制遮断部１３０に出力すると、波形強制遮断部１３０は、インバータ回路制御部１１０を電気的に遮断し、遮断信号出力部１４０は、メインリレー１０を開状態とする遮断信号を、遅延回路４０を介してメインリレー１０に出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、熱源側熱交換器、膨張弁、および利用側熱交換器が配管接続された冷媒回路に冷媒を循環させて冷凍サイクルを実行する空気調和機の電源回路であって、
外部電源から供給される交流電力を整流する整流回路（ＲＣ）と、
前記整流回路（ＲＣ）の出力を平滑化する平滑部（Ｃ）と、
前記整流回路（ＲＣ）と前記平滑部（Ｃ）との間の電流経路上に設けられたメインリレー（１０）と、
前記平滑部（Ｃ）と負荷であるインバータモータ（Ｍ）との間に接続され、当該インバータモータ（Ｍ）に供給する交流電力を生成するインバータ回路（３０）と、
前記メインリレー（１０）に開閉を指示する開閉制御信号を出力するメインリレー開閉制御部（１２０）、前記インバータ回路（３０）に駆動信号を出力するインバータ回路制御部（１１０）、前記空気調和機の異常を検知する異常検知部（２００）が当該異常を検知した場合に出力する異常信号が入力され、当該異常信号の入力時に前記インバータ回路制御部（１１０）を電気的に遮断する波形強制遮断部（１３０）、および前記波形強制遮断部（１３０）に前記異常信号が入力された場合に、前記メインリレー（１０）を開状態とする制御信号である遮断信号を当該メインリレー（１０）に出力する遮断信号出力部（１４０）を有し、前記メインリレー（１０）の開閉動作および前記インバータ回路（３０）の動作を制御するマイコン（１００）と、
前記遮断信号が入力され、当該入力から予め定められた時間の後に、当該遮断信号を前記メインリレー（１０）に出力する遅延回路（４０）を備え、
前記メインリレー（１０）が閉状態の場合であって、前記異常信号が前記波形強制遮断部（１３０）に入力されたときに、前記波形強制遮断部（１３０）は、前記インバータ回路制御部（１１０）を電気的に遮断し、前記遮断信号出力部（１４０）から出力された前記遮断信号は前記遅延回路（４０）を介して前記メインリレー（１０）に入力され、当該メインリレー（１０）は当該遮断信号の入力により開状態となる電源回路（１）。
【請求項２】
前記インバータ回路（３０）が接続される前記インバータモータは、前記圧縮機を駆動するインバータモータ（Ｍ）である請求項１に記載の電源回路（１）。
【請求項３】
前記異常検知部は、前記冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇を検出する高圧圧力スイッチ（２００）であり、
前記異常信号は、前記高圧圧力スイッチ（２００）が前記冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時に出力する高圧異常信号である請求項２に記載の電源回路。
【請求項４】
圧縮機、熱源側熱交換器、膨張弁、および利用側熱交換器が配管接続された冷媒回路に冷媒を循環させて冷凍サイクルを実行する空気調和機の電源回路であって、
外部電源から供給される交流電力を整流する整流回路（ＲＣ）と、
前記整流回路（ＲＣ）の出力を平滑化する平滑部（Ｃ）と、
前記整流回路（ＲＣ）と前記平滑部（Ｃ）との間の電流経路上に設けられたメインリレー（１０）と、
前記平滑部（Ｃ）と負荷であるインバータモータ（Ｍ）との間に接続され、当該インバータモータ（Ｍ）に供給する交流電力を生成するインバータ回路（３０）と、
前記メインリレー（１０）の開閉動作および前記インバータ回路（３０）の動作を制御するマイコン（１００Ａ）と、を備え、
前記マイコン（１００Ａ）は、
前記メインリレー（１０）に開閉を指示する開閉制御信号を出力するメインリレー開閉制御部（１２０）と、
前記インバータ回路（３０）に駆動信号を出力するインバータ回路制御部（１１０）と、
前記空気調和機の異常を検知する異常検知部（２００）が当該異常を検知した場合に出力する異常信号が入力され、当該異常信号の入力時に前記インバータ回路制御部（１１０）を電気的に遮断する波形強制遮断部（１３０）と、を有し、
前記メインリレー（１０）が閉状態の場合であって、前記異常信号が前記波形強制遮断部（１３０）に入力されたときに、前記波形強制遮断部（１３０）は前記インバータ回路制御部（１１０）を電気的に遮断し、前記メインリレー開閉制御部（１２０）は前記メインリレー（１０）の閉状態を維持する電源回路（２）。
【請求項５】
圧縮機、熱源側熱交換器、膨張弁、および利用側熱交換器が配管接続された冷媒回路に冷媒を循環させて冷凍サイクルを実行する空気調和機の電源回路であって、
外部電源（Ｅ）から供給される交流電力を整流する整流回路（ＲＣ）と、
前記整流回路（ＲＣ）の出力を平滑化する平滑部（Ｃ）と、
前記整流回路（ＲＣ）と前記平滑部（Ｃ）との間の電流経路上に設けられたメインリレー（１０）と、
前記平滑部（Ｃ）と負荷であるインバータモータ（Ｍ）との間に接続され、当該インバータモータ（Ｍ）に供給する交流電力を生成するインバータ回路（３０Ｂ）と、
前記インバータ回路（３０Ｂ）を駆動するゲートＩＣ（１０１）と、
前記メインリレー（１０）の開閉動作および前記ゲートＩＣ（１０１）の動作を制御するマイコン（１００Ｂ）と、を備え、
前記ゲートＩＣ（１０１）は、
前記マイコン（１００Ｂ）から出力された制御信号が入力される制御信号入力部（１６０）と、
前記制御信号に応じて前記インバータ回路（３０Ｂ）に駆動信号を出力する駆動信号出力部（１７０）と、
前記空気調和機の異常を検知する異常検知部（２００）が当該異常を検知した場合に出力する異常信号が入力され、当該異常信号の入力時に前記駆動信号出力部（１７０）を電気的に遮断する波形強制遮断部（１３０）と、を有し、
前記メインリレー（１０）が閉状態の場合であって、前記異常信号が前記波形強制遮断部（１３０）に入力されたときに、前記波形強制遮断部（１３０）は前記駆動信号出力部（１７０）を電気的に遮断し、前記マイコン（１００Ｂ）は前記メインリレー（１０）の閉状態を維持する電源回路（３）。
【請求項６】
前記インバータ回路は、前記マイコンから出力された制御信号が入力される制御信号入力部と、前記制御信号に応じて前記インバータに駆動信号を出力する駆動信号出力部と、前記空気調和機の異常を検知する異常検知部が当該異常を検知した場合に出力する異常信号が入力され、当該異常信号の入力時に前記駆動信号出力部を電気的に遮断する波形強制遮断部と、を有する前記ゲートＩＣの機能を備えるインテリジェントパワーモジュールである請求項５に記載の電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータモータを備える空気調和機の電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機、熱源側熱交換器、膨張弁、および利用側熱交換器が配管接続された冷媒回路に冷媒を循環させて冷凍サイクルを実行する空気調和機の電源回路は、当該電源回路に接続され圧縮機等を駆動するインバータモータへの通電を遮断し、当該インバータモータを停止するために、当該電源回路の電流経路にメインリレーを備えている。従来、当該メインリレーは、前記電源回路において、外部電源と交流電力を整流する整流回路との間の電流経路上に設けられていた（例えば特許文献１参照（空気調和機メインスイッチ２１））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４５６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示すような、前記メインリレーが交流電流経路上に設けられている電源回路の場合、外部電源に接続される各相の交流電源線各々に当該メインリレーが必要となるので、当該電源回路のサイズアップやコストアップを招く。
【０００５】
前記メインリレーを、整流回路と平滑部との間の直流電流経路上に設けるようにすれば、各相の交流電源線にメインリレーを設ける必要がなくなり、電源回路のサイズダウンやコストダウンが可能となる。しかしながら、この場合には、以下の理由によりメインリレーの劣化や溶着の可能性が増加する。
【０００６】
前記電源回路にはインバータモータが接続されているので、当該インバータモータの駆動時には、当該電源回路内の前記電流経路に大電流が流れる。したがって、例えば冷凍サイクルの異常発生時に、駆動中の当該インバータモータを停止させるために前記メインリレーを開放する場合、通電状態で当該メインリレーを開放すると、当該メインリレーの接点に大きな負担がかかり、当該メインリレーの接点が劣化したり、溶着したりするおそれがある。
【０００７】
前記メインリレーが、交流電流経路上に設けられている電源回路では、前記外部電源から供給される交流電力のゼロクロスポイントで当該メインリレーを開放することで、非通電状態で当該メインリレーを開放し、当該メインリレーの接点の劣化や溶着を防ぐことができる。
【０００８】
一方、前記メインリレーが、直流電流経路上に設けられている電源回路では、ゼロクロスポイントで当該メインリレーを開放することができないため、メインリレーの劣化や溶着の可能性が増加するのである。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、冷凍サイクルの異常発生時に、空気調和機が備えるインバータモータを確実に停止できるとともに、メインリレーの接点の劣化および溶着を防止できる電源回路を、低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一の局面に係る空気調和機の電源回路は、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張弁、および利用側熱交換器が配管接続された冷媒回路に冷媒を循環させて冷凍サイクルを実行する空気調和機の電源回路であって、外部電源から供給される交流電力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力を平滑化する平滑部と、前記整流回路と前記平滑部との間の電流経路上に設けられたメインリレーと、前記平滑部と負荷であるインバータモータとの間に接続され、当該インバータモータに供給する交流電力を生成するインバータ回路と、前記メインリレーに開閉を指示する開閉制御信号を出力するメインリレー開閉制御部、前記インバータ回路に駆動信号を出力するインバータ回路制御部、前記空気調和機の異常を検知する異常検知部が当該異常を検知した場合に出力する異常信号が入力され、当該異常信号の入力時に前記インバータ回路制御部を電気的に遮断する波形強制遮断部、および前記波形強制遮断部に前記異常信号が入力された場合に、前記メインリレーを開状態とする制御信号である遮断信号を当該メインリレーに出力する遮断信号出力部を有し、前記メインリレーの開閉動作および前記インバータ回路の動作を制御するマイコンと、前記遮断信号が入力され、当該入力から予め定められた時間の後に、当該遮断信号を前記メインリレーに出力する遅延回路を備え、前記メインリレーが閉状態の場合であって、前記異常信号が前記波形強制遮断部に入力されたときに、前記波形強制遮断部は、前記インバータ回路制御部を電気的に遮断し、前記遮断信号出力部から出力された前記遮断信号は前記遅延回路を介して前記メインリレーに入力され、当該メインリレーは当該遮断信号の入力により開状態となる。
【００１１】
この構成によれば、前記メインリレーは、前記整流回路と前記平滑部との間の直流電流経路上に設けられ、当該電流経路を開閉する。そのため、外部電源に接続される各相の交流電源線各々に前記メインリレーが必要となる前記メインリレーが整流回路よりも外部電源側の交流電源線上に設けられる場合とは異なり、各相の交流電源線に前記メインリレーを設ける必要がなくなるので、電源回路のサイズダウンやコストダウンが可能となる。
【００１２】
さらに、この構成によれば、冷凍サイクルの異常発生時に前記メインリレーが閉状態の場合であって、前記異常信号が前記波形強制遮断部に入力されたときに、前記波形強制遮断部が前記インバータ回路制御部を電気的に遮断することで前記インバータモータを停止する。そのため、冷凍サイクルの異常発生時に当該インバータモータを確実に停止することができる。しかも、前記波形強制遮断部への前記異常信号の入力をうけて、前記遮断信号出力部から出力された前記遮断信号は、前記遅延回路を介して前記メインリレーに入力されるので、前記インバータモータが停止した後に、すなわち当該メインリレーに通電していない状態で、当該メインリレーが開放される。したがって、冷凍サイクルの異常発生時に前記メインリレーを開放する場合に、メインリレーの接点の劣化および溶着を防止することができる。
【００１３】
上記構成において、前記インバータ回路が接続される前記インバータモータは、前記圧縮機を駆動するインバータモータであることが好ましい。この構成によれば、冷凍サイクルの異常発生時に前記圧縮機が停止するので、異常が生じている冷凍サイクルを停止させることができる。
【００１４】
上記構成において、前記異常検知部を、前記冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇を検出する高圧圧力スイッチとし、前記異常信号を、前記高圧圧力スイッチが前記冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時に出力する高圧異常信号とすることができる。
【００１５】
この構成によれば、前記冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時に、確実に圧縮機を停止させて冷凍サイクルを停止させることができるので、空気調和機の安全性を向上させることができる。
【００１６】
本発明の他の局面に係る空気調和機の電源回路は、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張弁、および利用側熱交換器が配管接続された冷媒回路に冷媒を循環させて冷凍サイクルを実行する空気調和機の電源回路であって、外部電源から供給される交流電力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力を平滑化する平滑部と、前記整流回路と前記平滑部との間の電流経路上に設けられたメインリレーと、前記平滑部と負荷であるインバータモータとの間に接続され、当該インバータモータに供給する交流電力を生成するインバータ回路と、前記メインリレーの開閉動作および前記インバータ回路の動作を制御するマイコンと、を備え、前記マイコンは、前記メインリレーに開閉を指示する開閉制御信号を出力するメインリレー開閉制御部と、前記インバータ回路に駆動信号を出力するインバータ回路制御部と、前記空気調和機の異常を検知する異常検知部が当該異常を検知した場合に出力する異常信号が入力され、当該異常信号の入力時に前記インバータ回路制御部を電気的に遮断する波形強制遮断部と、を有し、前記メインリレーが閉状態の場合であって、前記異常信号が前記波形強制遮断部に入力されたときに、前記波形強制遮断部は前記インバータ回路制御部を電気的に遮断し、前記メインリレー開閉制御部は前記メインリレーの閉状態を維持する。
【００１７】
この構成によれば、前記メインリレーは、前記整流回路と前記平滑部との間の直流電流経路上に設けられ、当該電流経路を開閉する。そのため、外部電源に接続される各相の交流電源線各々に前記メインリレーが必要となる前記メインリレーが整流回路よりも外部電源側の交流電源線上に設けられる場合とは異なり、各相の交流電源線に前記メインリレーを設ける必要がなくなるので、電源回路のサイズダウンやコストダウンが可能となる。
【００１８】
さらに、この構成によれば、冷凍サイクルの異常発生時に前記メインリレーが閉状態の場合であって、前記異常信号が前記波形強制遮断部に入力されたときに、前記波形強制遮断部が前記インバータ回路制御部を電気的に遮断することで前記インバータモータを停止する。そのため、冷凍サイクルの異常発生時に当該インバータモータを確実に停止することができる。しかも、前記メインリレー開閉制御部は前記メインリレーの閉状態を維持するので、当該メインリレーが通電時に開放されることで発生する当該メインリレーの接点の劣化および溶着を防止することができる。
【００１９】
本発明のさらに他の局面に係る空気調和機の電源回路は、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張弁、および利用側熱交換器が配管接続された冷媒回路に冷媒を循環させて冷凍サイクルを実行する空気調和機の電源回路であって、外部電源から供給される交流電力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力を平滑化する平滑部と、前記整流回路と前記平滑部との間の電流経路上に設けられたメインリレーと、前記平滑部と負荷であるインバータモータとの間に接続され、当該インバータモータに供給する交流電力を生成するインバータ回路と、前記インバータ回路を駆動するゲートＩＣと、前記メインリレーの開閉動作および前記ゲートＩＣの動作を制御するマイコンと、を備え、前記ゲートＩＣは、前記マイコンから出力された制御信号が入力される制御信号入力部と、前記制御信号に応じて前記インバータに駆動信号を出力する駆動信号出力部と、前記空気調和機の異常を検知する異常検知部が当該異常を検知した場合に出力する異常信号が入力され、当該異常信号の入力時に前記駆動信号出力部を電気的に遮断する波形強制遮断部と、を有し、前記メインリレーが閉状態の場合であって、前記異常信号が前記波形強制遮断部に入力されたときに、前記波形強制遮断部は前記駆動信号出力部を電気的に遮断し、前記マイコンは前記メインリレーの閉状態を維持する。
【００２０】
この構成によれば、前記メインリレーは、前記整流回路と前記平滑部との間の直流電流経路上に設けられ、当該電流経路を開閉する。そのため、外部電源に接続される各相の交流電源線各々に前記メインリレーが必要となる前記メインリレーが整流回路よりも外部電源側の交流電源線上に設けられる場合とは異なり、各相の交流電源線に前記メインリレーを設ける必要がなくなるので、電源回路のサイズダウンやコストダウンが可能となる。
【００２１】
さらに、この構成によれば、冷凍サイクルの異常発生時に前記メインリレーが閉状態の場合であって、前記異常信号が前記波形強制遮断部に入力されたときに、前記波形強制遮断部が前記駆動信号出力部を電気的に遮断することで前記インバータモータを停止する。そのため、冷凍サイクルの異常発生時に当該インバータモータを確実に停止することができる。しかも、前記マイコンは前記メインリレーの閉状態を維持するので、当該メインリレーが通電時に開放されることで発生する当該メインリレーの接点の劣化および溶着を防止することができる。
【００２２】
上記構成において、前記インバータ回路を、前記マイコンから出力された制御信号が入力される制御信号入力部と、前記制御信号に応じて前記インバータに駆動信号を出力する駆動信号出力部と、前記空気調和機の異常を検知する異常検知部が当該異常を検知した場合に出力する異常信号が入力され、当該異常信号の入力時に前記駆動信号出力部を電気的に遮断する波形強制遮断部と、を有する前記ゲートＩＣの機能を備えるインテリジェントパワーモジュールとすることができる。
【００２３】
この構成によれば、前記ゲートＩＣがインバータ回路と一体に設けられているので、電源回路の小型化と、部品点数の削減によるコストダウンが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る空気調和機の電源回路によれば、冷凍サイクルの異常発生時に、空気調和機が備えるインバータモータを確実に停止することができ、かつ、メインリレーの接点の劣化および溶着を防止することができる。したがって、空気調和機の安全性の向上と前記メインリレーの長寿命化とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態１に係る電源回路を示す回路図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る電源回路の動作を示すタイムチャートである。（Ａ）は高圧異常信号の状態、（Ｂ）は駆動信号の状態、（Ｃ）は電源回路から出力される電流の波形出力の状態、（Ｄ）は電磁接触器の開閉状態、の経時変化をそれぞれ示す。
【図３】本発明の実施形態２に係る電源回路を示す回路図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る電源回路の動作を示すタイムチャートである。（Ａ）は高圧異常信号の状態、（Ｂ）は駆動信号の状態、（Ｃ）は電源回路から出力される電流の波形出力の状態、（Ｄ）は電磁接触器の開閉状態、の経時変化をそれぞれ示す。
【図５】本発明の実施形態３に係る電源回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態１〜３に係る電源回路につき詳細に説明する。
【００２７】
＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る電源回路を示す回路図である。電源回路１は、例えば図略の空気調和機に備えられる圧縮機のインバータモータＭを駆動する電源装置であり、整流回路ＲＣと、コイルＬと、メインリレー１０と、コンデンサＣ（平滑部）と、電圧検出回路２０と、シャント抵抗Ｒ３と、インバータ回路３０と、遅延回路４０と、マイコン１００とを備えて構成されている。
【００２８】
整流回路ＲＣは、例えばダイオードブリッジ回路からなり、例えば商用電源である外部電源Ｅの出力端子Ｔ１〜Ｔ３に接続され、外部電源Ｅから出力される交流電力を整流する。
【００２９】
コイルＬ、メインリレー１０、およびコンデンサＣは直列に接続されている。この直列回路の両端子は、整流回路ＲＣの各出力端子にそれぞれ接続されている。コンデンサＣは、平滑回路を構成し、整流回路ＲＣの出力を平滑化する。コイルＬは、インバータ回路３０の力率改善のために設けられたリアクトルである。
【００３０】
メインリレー１０は、電磁接触器１１（５２Ｃ）と図略のサーマルリレーを備える。メインリレー１０、より正しくは電磁接触器１１は、整流回路ＲＣとコンデンサＣとの間の電流経路上に設けられ、当該電流経路を開閉する。ここで、メインリレー１０を、整流回路ＲＣよりも外部電源Ｅ側の交流電源線上に設ける場合を想定する。この場合、外部電源Ｅに接続される各相の交流電源線各々にメインリレー１０が必要となるので、電源回路１のサイズアップやコストアップを招く。一方、本実施形態では、メインリレー１０は、整流回路ＲＣとコンデンサＣとの間の電流経路上、すなわち直流側に設けられているので、各相の交流電源線にメインリレー１０を設ける必要がなくなる。そのため、電源回路のサイズダウンやコストダウンが可能となる。
【００３１】
電圧検出回路２０は、コンデンサＣの両極間の電圧を検出するために、２つの分圧抵抗Ｒ１およびＲ２がコンデンサＣの両極間に直列に接続された回路である。分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２との接続点は、信号線Ｌ１１を介してマイコン１００が備えるインバータ回路制御部１１０と接続され、当該接続点における電圧値がインバータ回路制御部１１０に出力される。
【００３２】
シャント抵抗Ｒ３は、インバータモータＭを駆動するための電流をモニタするためにコンデンサＣとインバータ回路３０との間の電流経路上に接続され、シャント抵抗Ｒ３を通過後の電流値が、信号線Ｌ１２を介してインバータ回路制御部１１０に出力される。
【００３３】
インバータ回路３０は、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＩＧＢＴ）であるスイッチング素子やダイオード等から構成され、コンデンサＣから出力された直流電力を予め定められた周波数を有する交流電力に変換してインバータモータＭを駆動させる。インバータ回路３０は、インバータ回路制御部１１０から出力され、信号線Ｌ１５を介してインバータ回路３０に入力されるＰＷＭ信号である駆動信号を受けて、前記ＩＧＢＴをオンオフさせることで、前記の直流電力から交流電力への変換を行う。
【００３４】
マイコン１００は、圧縮機を駆動するインバータモータＭおよびファンモータの駆動や空気調和機が備える複数の電動弁の開度を制御することで当該空気調和機の運転を制御する。マイコン１００は、インバータ回路制御部１１０、メインリレー開閉制御部１２０、波形強制遮断部１３０、および遮断信号出力部１４０を備える。
【００３５】
インバータ回路制御部１１０は、信号線Ｌ１１を介して分圧抵抗Ｒ１とＲ２との接続点と接続され、信号線Ｌ１２を介してシャント抵抗Ｒ３と接続され、信号線Ｌ１３を介してインバータ回路３０と接続され、信号線Ｌ１１〜Ｌ１３を介して送出される種々の電気信号をモニタリングする。当該電気信号に応じて、インバータ回路制御部１１０は、インバータモータＭの駆動周波数が予め定められた値となるように、信号線Ｌ１５を介してインバータ回路３０にＰＷＭ信号である駆動信号を出力し、インバータ回路３０を制御する。
【００３６】
メインリレー開閉制御部１２０は、信号線Ｌ１６を介して電磁接触器１１の開閉を指示する開閉制御信号をメインリレー１０に出力し、整流回路ＲＣとコンデンサＣとの間の電流経路上に設けられた電磁接触器１１を開閉する。空気調和機の運転開始時や異常解消後の復帰時に、メインリレー開閉制御部１２０は電磁接触器１１を閉状態とする。このとき前記電流経路は導通状態となり、整流回路ＲＣからの出力がコンデンサＣやインバータ回路３０に供給され、インバータモータＭは駆動を開始する。一方、空気調和機の運転停止時や異常検知時に、メインリレー開閉制御部１２０は電磁接触器１１を開状態とする。このとき前記電流経路は遮断され、整流回路ＲＣからの出力がコンデンサＣやインバータ回路３０に供給されず、インバータモータＭは停止する。
【００３７】
波形強制遮断部１３０には、冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇を検出する高圧圧力スイッチ２００（異常検知部）が当該高圧圧力の異常上昇を検知した場合に出力する高圧異常信号が、信号線Ｌ１４を介して入力される。波形強制遮断部１３０は、いわゆるＰＯＥ（Ｐｏｒｔ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｅｎａｂｌｅ）であり、当該高圧異常信号の入力時に、インバータ回路制御部１１０による信号線Ｌ１５からの駆動信号出力を自動的にハイインピーダンスにすることで、インバータ回路制御部１１０を電気的に遮断する。
【００３８】
遮断信号出力部１４０は、波形強制遮断部１３０に前記高圧異常信号が入力された場合に、電磁接触器１１を開状態とする制御信号である遮断信号を、信号線Ｌ１７を介してメインリレー１０に出力する。
【００３９】
遅延回路４０は、信号線Ｌ１７に設けられた、例えば抵抗とコンデンサとから構成されるＲＣ回路である。遮断信号出力部１４０が出力する前記遮断信号は、遅延回路４０に入力され、当該入力から予め定められた時間の後に、遅延回路４０は、当該遮断信号をメインリレー１０に出力する。
【００４０】
次に、図２に示すタイムチャートに基づいて、電磁接触器１１が閉状態の場合であって、前記高圧異常信号が波形強制遮断部１３０に入力されたときの電源回路１の動作を説明する。図２（Ａ）は高圧異常信号の状態、図２（Ｂ）は駆動信号の状態、図２（Ｃ）は電源回路１から出力される電流の波形出力の状態、図２（Ｄ）は電磁接触器１１（５２Ｃ）の開閉状態、の経時変化をそれぞれ示す。
【００４１】
電磁接触器１１が閉状態の場合に（図２（Ｄ））、前記高圧異常信号が波形強制遮断部１３０に入力されると（図２（Ａ））、波形強制遮断部１３０がインバータ回路制御部１１０を電気的に遮断するので、インバータ回路制御部１１０からの駆動信号の出力が停止する（図２（Ｂ））。そのため、電源回路１からの波形出力が停止し（図２（Ｃ））、インバータモータＭの駆動も停止する。このとき、遮断信号出力部１４０は、前記遮断信号をメインリレー１０に出力するが、当該遮断信号は遅延回路４０を介してメインリレー１０に入力されるので、電源回路１からの波形出力が停止した後、すなわち非通電状態で電磁接触器１１は開放される（図２（Ｄ））。なお、電源回路１からの波形出力停止後に再び出力されている波形は、安全のためにコンデンサＣに帯電していた電力をインバータモータＭに出力して放電するコンデンサ放電による波形である（図２（Ｄ））。
【００４２】
インバータモータＭの駆動時には、電磁接触器１１に大電流が流れる。したがって、メインリレー１０を整流回路ＲＣよりも外部電源Ｅ側の交流電源線上に設けた電源回路において、電磁接触器１１を開放することで駆動中のインバータモータＭを停止させる場合、外部電源Ｅから供給される交流電力のゼロクロスポイントで電磁接触器１１を開放しなければ、電磁接触器１１の接点に大きな負担がかかり、電磁接触器１１の接点が劣化したり、溶着したりするおそれがある。しかし、前記ゼロクロスポイントを検出するためには、ある程度の時間が必要である。そのため、この構成では、冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時に電磁接触器１１を即時に開放してインバータモータＭを停止させることが困難である。
【００４３】
一方、電源回路１においては、波形強制遮断部１３０がインバータ回路制御部１１０を電気的に遮断することでインバータモータＭを停止する。そのため、冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時にインバータモータＭを即時に停止させて冷凍サイクルを停止させることができる。
【００４４】
しかも、波形強制遮断部１３０はマイコン１００で実行されている制御プログラムから独立して機能するハードウェアであるから、当該制御プログラムのエラー発生時に高圧圧力の異常上昇が発生した場合にも、インバータモータＭを確実に停止させて冷凍サイクルを停止させることができる。したがって、空気調和機に電源回路１を用いることによって、空気調和機の安全性を向上させることができる。
【００４５】
さらに電源回路１によれば、波形強制遮断部１３０への前記高圧異常信号の入力をうけて、遮断信号出力部１４０から出力された前記遮断信号は、遅延回路４０を介してメインリレー１０に入力される。そのため、インバータモータＭが停止した後に、すなわち電磁接触器１１に通電していない状態で、電磁接触器１１が開放される。したがって、冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時に電磁接触器１１を開放する場合に、電磁接触器１１の接点の劣化および溶着を防止することができる。
【００４６】
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２に係る電源回路２について以下に説明する。なお、実施形態１に係る電源回路１と相違のない点については、必要がない限り説明を省略する。図３は、電源回路２を示す回路図である。電源回路１と同一の構成については同一の符号を付している。電源回路２は、電源回路１から遮断信号出力部１４０と遅延回路４０とを除いた構成とされている。そのため、電源回路２が備えるマイコン１００Ａは、インバータ回路制御部１１０、メインリレー開閉制御部１２０、および波形強制遮断部１３０を備え、電源回路１が備えるマイコン１００から遮断信号出力部１４０を除いた構成となる。
【００４７】
このように、電源回路２は電源回路１と構成が異なるため、図４に示すタイムチャートに基づいて以下に説明する通り、電磁接触器１１が閉状態の場合であって、前記高圧異常信号が波形強制遮断部１３０に入力されたときの電源回路２の動作は、電源回路１とは異なる。なお、図４（Ａ）は高圧異常信号の状態、図４（Ｂ）は駆動信号の状態、図４（Ｃ）は電源回路２から出力される電流の波形出力の状態、図４（Ｄ）は電磁接触器１１（５２Ｃ）の開閉状態、の経時変化をそれぞれ示す。
【００４８】
電磁接触器１１が閉状態の場合に（図４（Ｄ））、前記高圧異常信号が波形強制遮断部１３０に入力されると（図４（Ａ））、波形強制遮断部１３０がインバータ回路制御部１１０を電気的に遮断するので、インバータ回路制御部１１０からの駆動信号の出力が停止する（図４（Ｂ））。そのため、電源回路２からの波形出力が停止する（図４（Ｃ））。このとき、メインリレー開閉制御部１２０は、前記開閉制御信号をメインリレー１０に出力することなく、電磁接触器１１を閉状態に維持する（図４（Ｄ））。すなわち、電磁接触器１１が閉状態の場合に、前記高圧異常信号が波形強制遮断部１３０に入力されても、電磁接触器１１が閉状態を維持する点で電源回路２は電源回路１と相異する。
【００４９】
このように、電源回路２においては、冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時にメインリレー開閉制御部１２０は電磁接触器１１を閉状態に維持するので、電磁接触器１１が通電時に開放されることで発生する電磁接触器１１の接点の劣化および溶着を防止することができる。
【００５０】
しかも、電磁接触器１１が閉状態であるので、インバータモータＭとともに電源回路３に接続されている図略の熱交換器のファンモータの駆動は可能である。そのため、熱交換器における冷媒と室内空気および室外空気との熱交換効率が低下しないので、電磁接触器１１を開放する場合と比較して、空気調和機の高圧圧力異常からの復帰が速くなる。
【００５１】
電源回路２のその他の効果は、電源回路１と同様である。
【００５２】
＜実施形態３＞
本発明の実施形態３に係る電源回路３について以下に説明する。なお、実施形態１および２と相違のない点については、必要がない限り説明を省略する。図３は、電源回路３を示す回路図である。電源回路１および２と同一の構成については同一の符号を付している。電源回路３は、インバータ回路３０Ｂが駆動にゲートＩＣ１０１を必要とし、冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時に、ゲートＩＣ１０１がインバータ回路３０Ｂに出力する駆動信号を遮断することで、インバータモータＭを停止させる点で、電源回路２と相異する。
【００５３】
電源回路３は、整流回路ＲＣと、コイルＬと、メインリレー１０と、コンデンサＣ（平滑部）と、電圧検出回路２０と、シャント抵抗Ｒ３と、インバータ回路３０Ｂと、マイコン１００Ｂと、ゲートＩＣ１０１とを備えて構成されている。整流回路ＲＣ、コイルＬ、メインリレー１０、コンデンサＣ、電圧検出回路２０、シャント抵抗Ｒ３、およびインバータ回路３０Ｂの、それぞれの回路上での互いの接続関係は電源回路１および２と同様である。
【００５４】
インバータ回路３０Ｂは、電源回路１および２と同様に、ＩＧＢＴ（スイッチング素子）やダイオード等から構成され、コンデンサＣから出力された直流電力を予め定められた周波数を有する交流電力に変換してインバータモータＭを駆動させる。インバータ回路３０Ｂは、ゲートＩＣ１０１が備える駆動信号出力部１７０から出力され、信号線Ｌ１５Ｂ２を介してインバータ回路３０Ｂに入力されるＰＷＭ信号である駆動信号を受けて、前記ＩＧＢＴをオンオフさせることで、前記の直流電力から交流電力への変換を行う。
【００５５】
マイコン１００Ｂは、電源回路１および２と同様に、圧縮機を駆動するインバータモータＭおよびファンモータの駆動や空気調和機が備える複数の電動弁の開度を制御することで当該空気調和機の運転を制御する。マイコン１００Ｂが、インバータ回路制御部１１０に換えてゲートＩＣ制御部１５０を備え、波形強制遮断部１３０は、マイコン１００ＢではなくゲートＩＣ１０１に設けられている点で電源回路２のマイコン１００Ａと相異する。
【００５６】
ゲートＩＣ制御部１５０は、信号線Ｌ１１を介して分圧抵抗Ｒ１とＲ２との接続点と接続され、信号線Ｌ１２を介してシャント抵抗Ｒ３と接続され、信号線Ｌ１３を介してインバータ回路３０と接続され、信号線Ｌ１１〜Ｌ１３を介して送出される種々の電気信号をモニタリングする。当該電気信号に応じて、ゲートＩＣ制御部１５０は、インバータモータＭの駆動周波数が予め定められた値となるように、信号線Ｌ１５Ｂ１を介してゲートＩＣ１０１に制御信号を出力し、ゲートＩＣ１０１を制御する。
【００５７】
ゲートＩＣ１０１は、制御信号入力部１６０、駆動信号出力部１７０、および波形強制遮断部１３０を備える。制御信号入力部１６０には、ゲートＩＣ制御部１５０が出力した制御信号が信号線Ｌ１５Ｂ１を介して入力される。駆動信号出力部１７０は、制御信号入力部１６０に入力された前記制御信号に応じたＰＷＭ信号を駆動信号として生成し、信号線Ｌ１５Ｂ２を介して当該駆動信号をインバータ回路３０に出力する。
【００５８】
電磁接触器１１が閉状態の場合であって、前記高圧異常信号が波形強制遮断部１３０に入力されたときの、電源回路３における、高圧異常信号の状態、駆動信号の状態、電源回路３から出力される電流の波形出力の状態、および電磁接触器１１の開閉状態、のそれぞれの経時変化は、タイムチャート図４に示す電源回路２の場合と同様である。
【００５９】
空気調和機に電源回路３を用いることによって、実施形態２と同様の効果が得られる。
【００６０】
以上、本発明の実施形態１〜３に係る電源回路１〜３について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を取ることもできる。
【００６１】
（１）上記実施形態３に係る電源回路３において、インバータ回路として駆動にゲートＩＣ１０１を必要とするインバータ回路３０Ｂを用いているが、インバータ回路３０Ｂに換えて、制御信号入力部１６０、駆動信号出力部１７０、および波形強制遮断部１３０を有するゲートＩＣの機能を備える、いわゆるインテリジェントパワーモジュールをインバータ回路として用いることができる。インテリジェントパワーモジュールを用いることで、電源回路の小型化と、部品点数の削減によるコストダウンが可能となる。
【００６２】
（２）上記実施形態１〜３では、メインリレー１０は電源回路内に１つのみ設けられているが、大容量の電源回路の場合には、メインリレーを並列に複数設けるようにしてもよい。これにより、大容量用のメインリレーを使用する必要がなくなるので、メインリレーの調達が容易となり、コストダウンも可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
Ｃ  コンデンサ（平滑部）
Ｅ  外部電源
Ｍ  インバータモータ
ＲＣ  整流回路
１〜３  電源回路
１０  メインリレー
１１  電磁接触器
３０、３０Ｂ  インバータ回路
４０  遅延回路
１００、１００Ａ、１００Ｂ  マイコン
１０１  ゲートＩＣ
１１０  インバータ回路制御部
１２０  メインリレー開閉制御部
１３０  波形強制遮断部
１４０  遮断信号出力部
１５０  ゲートＩＣ制御部
１６０  制御信号入力部
１７０  駆動信号出力部
２００  高圧圧力スイッチ（異常検知部）
【図１】
2010252567.tif 000003
【図２】
2010252567.tif 000004
【図３】
2010252567.tif 000005
【図４】
2010252567.tif 000006
【図５】
2010252567.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成22年8月19日(2010.8.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、熱源側熱交換器、膨張弁、および利用側熱交換器が配管接続された冷媒回路に冷媒を循環させて冷凍サイクルを実行する空気調和機の電源回路であって、
外部電源から供給される交流電力を整流する整流回路（ＲＣ）と、
前記整流回路（ＲＣ）の出力を平滑化する平滑部（Ｃ）と、
前記整流回路（ＲＣ）と前記平滑部（Ｃ）との間の電流経路上に設けられたメインリレー（１０）と、
前記平滑部（Ｃ）と負荷であるインバータモータ（Ｍ）との間に接続され、当該インバータモータ（Ｍ）に供給する交流電力を生成するインバータ回路（３０）と、
前記メインリレー（１０）に開閉を指示する開閉制御信号を出力するメインリレー開閉制御部（１２０）、前記インバータ回路（３０）に駆動信号を出力するインバータ回路制御部（１１０）、前記空気調和機の異常を検知する異常検知部（２００）が当該異常検知時に出力する異常信号が入力されたときに自動的に駆動信号出力をハイインピーダンスとするハードウェアであって前記インバータ回路制御部（１１０）を電気的に遮断する波形強制遮断部（１３０）、および前記メインリレー開閉制御部（１２０）とは別個に、前記波形強制遮断部（１３０）に前記異常信号が入力された場合に前記メインリレー（１０）を開状態とする制御信号である遮断信号を当該メインリレー（１０）に出力する遮断信号出力部（１４０）とを有し、前記メインリレー（１０）の開閉動作および前記インバータ回路（３０）の動作を制御するマイコン（１００）と、
前記遮断信号出力部（１４０）と前記メインリレー（１０）を繋ぐ配線上に設けられて前記遮断信号が入力され、当該入力から予め定められた時間の後に、当該遮断信号を前記メインリレー（１０）に出力する遅延回路（４０）を備え、
前記メインリレー（１０）が閉状態の場合であって、前記異常信号が前記波形強制遮断部（１３０）に入力されたときに、前記波形強制遮断部（１３０）は、前記インバータ回路制御部（１１０）を電気的に遮断し、前記遮断信号出力部（１４０）から出力された前記遮断信号は前記遅延回路（４０）を介して前記メインリレー（１０）に入力され、当該メインリレー（１０）は当該遮断信号の入力により開状態となる電源回路（１）。
【請求項２】
前記インバータ回路（３０）が接続される前記インバータモータは、前記圧縮機を駆動するインバータモータ（Ｍ）である請求項１に記載の電源回路（１）。
【請求項３】
前記異常検知部は、前記冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇を検出する高圧圧力スイッチ（２００）であり、
前記異常信号は、前記高圧圧力スイッチ（２００）が前記冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時に出力する高圧異常信号である請求項２に記載の電源回路。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータモータを備える空気調和機の電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機、熱源側熱交換器、膨張弁、および利用側熱交換器が配管接続された冷媒回路に冷媒を循環させて冷凍サイクルを実行する空気調和機の電源回路は、当該電源回路に接続され圧縮機等を駆動するインバータモータへの通電を遮断し、当該インバータモータを停止するために、当該電源回路の電流経路にメインリレーを備えている。従来、当該メインリレーは、前記電源回路において、外部電源と交流電力を整流する整流回路との間の電流経路上に設けられていた（例えば特許文献１参照（空気調和機メインスイッチ２１））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４５６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示すような、前記メインリレーが交流電流経路上に設けられている電源回路の場合、外部電源に接続される各相の交流電源線各々に当該メインリレーが必要となるので、当該電源回路のサイズアップやコストアップを招く。
【０００５】
前記メインリレーを、整流回路と平滑部との間の直流電流経路上に設けるようにすれば、各相の交流電源線にメインリレーを設ける必要がなくなり、電源回路のサイズダウンやコストダウンが可能となる。しかしながら、この場合には、以下の理由によりメインリレーの劣化や溶着の可能性が増加する。
【０００６】
前記電源回路にはインバータモータが接続されているので、当該インバータモータの駆動時には、当該電源回路内の前記電流経路に大電流が流れる。したがって、例えば冷凍サイクルの異常発生時に、駆動中の当該インバータモータを停止させるために前記メインリレーを開放する場合、通電状態で当該メインリレーを開放すると、当該メインリレーの接点に大きな負担がかかり、当該メインリレーの接点が劣化したり、溶着したりするおそれがある。
【０００７】
前記メインリレーが、交流電流経路上に設けられている電源回路では、前記外部電源から供給される交流電力のゼロクロスポイントで当該メインリレーを開放することで、非通電状態で当該メインリレーを開放し、当該メインリレーの接点の劣化や溶着を防ぐことができる。
【０００８】
一方、前記メインリレーが、直流電流経路上に設けられている電源回路では、ゼロクロスポイントで当該メインリレーを開放することができないため、メインリレーの劣化や溶着の可能性が増加するのである。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、冷凍サイクルの異常発生時に、空気調和機が備えるインバータモータを確実に停止できるとともに、メインリレーの接点の劣化および溶着を防止できる電源回路を、低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一の局面に係る空気調和機の電源回路は、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張弁、および利用側熱交換器が配管接続された冷媒回路に冷媒を循環させて冷凍サイクルを実行する空気調和機の電源回路であって、
外部電源から供給される交流電力を整流する整流回路（ＲＣ）と、
前記整流回路（ＲＣ）の出力を平滑化する平滑部（Ｃ）と、
前記整流回路（ＲＣ）と前記平滑部（Ｃ）との間の電流経路上に設けられたメインリレー（１０）と、
前記平滑部（Ｃ）と負荷であるインバータモータ（Ｍ）との間に接続され、当該インバータモータ（Ｍ）に供給する交流電力を生成するインバータ回路（３０）と、
前記メインリレー（１０）に開閉を指示する開閉制御信号を出力するメインリレー開閉制御部（１２０）、前記インバータ回路（３０）に駆動信号を出力するインバータ回路制御部（１１０）、前記空気調和機の異常を検知する異常検知部（２００）が当該異常検知時に出力する異常信号が入力されたときに自動的に駆動信号出力をハイインピーダンスとするハードウェアであって前記インバータ回路制御部（１１０）を電気的に遮断する波形強制遮断部（１３０）、および前記メインリレー開閉制御部（１２０）とは別個に、前記波形強制遮断部（１３０）に前記異常信号が入力された場合に前記メインリレー（１０）を開状態とする制御信号である遮断信号を当該メインリレー（１０）に出力する遮断信号出力部（１４０）とを有し、前記メインリレー（１０）の開閉動作および前記インバータ回路（３０）の動作を制御するマイコン（１００）と、
前記遮断信号出力部（１４０）と前記メインリレー（１０）を繋ぐ配線上に設けられて前記遮断信号が入力され、当該入力から予め定められた時間の後に、当該遮断信号を前記メインリレー（１０）に出力する遅延回路（４０）を備え、
前記メインリレー（１０）が閉状態の場合であって、前記異常信号が前記波形強制遮断部（１３０）に入力されたときに、前記波形強制遮断部（１３０）は、前記インバータ回路制御部（１１０）を電気的に遮断し、前記遮断信号出力部（１４０）から出力された前記遮断信号は前記遅延回路（４０）を介して前記メインリレー（１０）に入力され、当該メインリレー（１０）は当該遮断信号の入力により開状態となる。
【００１１】
この構成によれば、前記メインリレーは、前記整流回路と前記平滑部との間の直流電流経路上に設けられ、当該電流経路を開閉する。そのため、外部電源に接続される各相の交流電源線各々に前記メインリレーが必要となる前記メインリレーが整流回路よりも外部電源側の交流電源線上に設けられる場合とは異なり、各相の交流電源線に前記メインリレーを設ける必要がなくなるので、電源回路のサイズダウンやコストダウンが可能となる。
【００１２】
さらに、この構成によれば、冷凍サイクルの異常発生時に前記メインリレーが閉状態の場合であって、前記異常信号が前記波形強制遮断部に入力されたときに、前記波形強制遮断部が前記インバータ回路制御部を電気的に遮断することで前記インバータモータを停止する。そのため、冷凍サイクルの異常発生時に当該インバータモータを確実に停止することができる。しかも、前記波形強制遮断部への前記異常信号の入力をうけて、前記遮断信号出力部から出力された前記遮断信号は、前記遅延回路を介して前記メインリレーに入力されるので、前記インバータモータが停止した後に、すなわち当該メインリレーに通電していない状態で、当該メインリレーが開放される。したがって、冷凍サイクルの異常発生時に前記メインリレーを開放する場合に、メインリレーの接点の劣化および溶着を防止することができる。
【００１３】
上記構成において、前記インバータ回路が接続される前記インバータモータは、前記圧縮機を駆動するインバータモータであることが好ましい。この構成によれば、冷凍サイクルの異常発生時に前記圧縮機が停止するので、異常が生じている冷凍サイクルを停止させることができる。
【００１４】
上記構成において、前記異常検知部を、前記冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇を検出する高圧圧力スイッチとし、前記異常信号を、前記高圧圧力スイッチが前記冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時に出力する高圧異常信号とすることができる。
【００１５】
この構成によれば、前記冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時に、確実に圧縮機を停止させて冷凍サイクルを停止させることができるので、空気調和機の安全性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る空気調和機の電源回路によれば、冷凍サイクルの異常発生時に、空気調和機が備えるインバータモータを確実に停止することができ、かつ、メインリレーの接点の劣化および溶着を防止することができる。したがって、空気調和機の安全性の向上と前記メインリレーの長寿命化とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態１に係る電源回路を示す回路図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る電源回路の動作を示すタイムチャートである。（Ａ）は高圧異常信号の状態、（Ｂ）は駆動信号の状態、（Ｃ）は電源回路から出力される電流の波形出力の状態、（Ｄ）は電磁接触器の開閉状態、の経時変化をそれぞれ示す。
【図３】本発明の実施形態２に係る電源回路を示す回路図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る電源回路の動作を示すタイムチャートである。（Ａ）は高圧異常信号の状態、（Ｂ）は駆動信号の状態、（Ｃ）は電源回路から出力される電流の波形出力の状態、（Ｄ）は電磁接触器の開閉状態、の経時変化をそれぞれ示す。
【図５】本発明の実施形態３に係る電源回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態１〜３に係る電源回路につき詳細に説明する。
【００１９】
＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る電源回路を示す回路図である。電源回路１は、例えば図略の空気調和機に備えられる圧縮機のインバータモータＭを駆動する電源装置であり、整流回路ＲＣと、コイルＬと、メインリレー１０と、コンデンサＣ（平滑部）と、電圧検出回路２０と、シャント抵抗Ｒ３と、インバータ回路３０と、遅延回路４０と、マイコン１００とを備えて構成されている。
【００２０】
整流回路ＲＣは、例えばダイオードブリッジ回路からなり、例えば商用電源である外部電源Ｅの出力端子Ｔ１〜Ｔ３に接続され、外部電源Ｅから出力される交流電力を整流する。
【００２１】
コイルＬ、メインリレー１０、およびコンデンサＣは直列に接続されている。この直列回路の両端子は、整流回路ＲＣの各出力端子にそれぞれ接続されている。コンデンサＣは、平滑回路を構成し、整流回路ＲＣの出力を平滑化する。コイルＬは、インバータ回路３０の力率改善のために設けられたリアクトルである。
【００２２】
メインリレー１０は、電磁接触器１１（５２Ｃ）と図略のサーマルリレーを備える。メインリレー１０、より正しくは電磁接触器１１は、整流回路ＲＣとコンデンサＣとの間の電流経路上に設けられ、当該電流経路を開閉する。ここで、メインリレー１０を、整流回路ＲＣよりも外部電源Ｅ側の交流電源線上に設ける場合を想定する。この場合、外部電源Ｅに接続される各相の交流電源線各々にメインリレー１０が必要となるので、電源回路１のサイズアップやコストアップを招く。一方、本実施形態では、メインリレー１０は、整流回路ＲＣとコンデンサＣとの間の電流経路上、すなわち直流側に設けられているので、各相の交流電源線にメインリレー１０を設ける必要がなくなる。そのため、電源回路のサイズダウンやコストダウンが可能となる。
【００２３】
電圧検出回路２０は、コンデンサＣの両極間の電圧を検出するために、２つの分圧抵抗Ｒ１およびＲ２がコンデンサＣの両極間に直列に接続された回路である。分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２との接続点は、信号線Ｌ１１を介してマイコン１００が備えるインバータ回路制御部１１０と接続され、当該接続点における電圧値がインバータ回路制御部１１０に出力される。
【００２４】
シャント抵抗Ｒ３は、インバータモータＭを駆動するための電流をモニタするためにコンデンサＣとインバータ回路３０との間の電流経路上に接続され、シャント抵抗Ｒ３を通過後の電流値が、信号線Ｌ１２を介してインバータ回路制御部１１０に出力される。
【００２５】
インバータ回路３０は、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＩＧＢＴ）であるスイッチング素子やダイオード等から構成され、コンデンサＣから出力された直流電力を予め定められた周波数を有する交流電力に変換してインバータモータＭを駆動させる。インバータ回路３０は、インバータ回路制御部１１０から出力され、信号線Ｌ１５を介してインバータ回路３０に入力されるＰＷＭ信号である駆動信号を受けて、前記ＩＧＢＴをオンオフさせることで、前記の直流電力から交流電力への変換を行う。
【００２６】
マイコン１００は、圧縮機を駆動するインバータモータＭおよびファンモータの駆動や空気調和機が備える複数の電動弁の開度を制御することで当該空気調和機の運転を制御する。マイコン１００は、インバータ回路制御部１１０、メインリレー開閉制御部１２０、波形強制遮断部１３０、および遮断信号出力部１４０を備える。
【００２７】
インバータ回路制御部１１０は、信号線Ｌ１１を介して分圧抵抗Ｒ１とＲ２との接続点と接続され、信号線Ｌ１２を介してシャント抵抗Ｒ３と接続され、信号線Ｌ１３を介してインバータ回路３０と接続され、信号線Ｌ１１〜Ｌ１３を介して送出される種々の電気信号をモニタリングする。当該電気信号に応じて、インバータ回路制御部１１０は、インバータモータＭの駆動周波数が予め定められた値となるように、信号線Ｌ１５を介してインバータ回路３０にＰＷＭ信号である駆動信号を出力し、インバータ回路３０を制御する。
【００２８】
メインリレー開閉制御部１２０は、信号線Ｌ１６を介して電磁接触器１１の開閉を指示する開閉制御信号をメインリレー１０に出力し、整流回路ＲＣとコンデンサＣとの間の電流経路上に設けられた電磁接触器１１を開閉する。空気調和機の運転開始時や異常解消後の復帰時に、メインリレー開閉制御部１２０は電磁接触器１１を閉状態とする。このとき前記電流経路は導通状態となり、整流回路ＲＣからの出力がコンデンサＣやインバータ回路３０に供給され、インバータモータＭは駆動を開始する。一方、空気調和機の運転停止時や異常検知時に、メインリレー開閉制御部１２０は電磁接触器１１を開状態とする。このとき前記電流経路は遮断され、整流回路ＲＣからの出力がコンデンサＣやインバータ回路３０に供給されず、インバータモータＭは停止する。
【００２９】
波形強制遮断部１３０には、冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇を検出する高圧圧力スイッチ２００（異常検知部）が当該高圧圧力の異常上昇を検知した場合に出力する高圧異常信号が、信号線Ｌ１４を介して入力される。波形強制遮断部１３０は、いわゆるＰＯＥ（Ｐｏｒｔ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｅｎａｂｌｅ）であり、当該高圧異常信号の入力時に、インバータ回路制御部１１０による信号線Ｌ１５からの駆動信号出力を自動的にハイインピーダンスにすることで、インバータ回路制御部１１０を電気的に遮断する。
【００３０】
遮断信号出力部１４０は、波形強制遮断部１３０に前記高圧異常信号が入力された場合に、電磁接触器１１を開状態とする制御信号である遮断信号を、信号線Ｌ１７を介してメインリレー１０に出力する。
【００３１】
遅延回路４０は、信号線Ｌ１７に設けられた、例えば抵抗とコンデンサとから構成されるＲＣ回路である。遮断信号出力部１４０が出力する前記遮断信号は、遅延回路４０に入力され、当該入力から予め定められた時間の後に、遅延回路４０は、当該遮断信号をメインリレー１０に出力する。
【００３２】
次に、図２に示すタイムチャートに基づいて、電磁接触器１１が閉状態の場合であって、前記高圧異常信号が波形強制遮断部１３０に入力されたときの電源回路１の動作を説明する。図２（Ａ）は高圧異常信号の状態、図２（Ｂ）は駆動信号の状態、図２（Ｃ）は電源回路１から出力される電流の波形出力の状態、図２（Ｄ）は電磁接触器１１（５２Ｃ）の開閉状態、の経時変化をそれぞれ示す。
【００３３】
電磁接触器１１が閉状態の場合に（図２（Ｄ））、前記高圧異常信号が波形強制遮断部１３０に入力されると（図２（Ａ））、波形強制遮断部１３０がインバータ回路制御部１１０を電気的に遮断するので、インバータ回路制御部１１０からの駆動信号の出力が停止する（図２（Ｂ））。そのため、電源回路１からの波形出力が停止し（図２（Ｃ））、インバータモータＭの駆動も停止する。このとき、遮断信号出力部１４０は、前記遮断信号をメインリレー１０に出力するが、当該遮断信号は遅延回路４０を介してメインリレー１０に入力されるので、電源回路１からの波形出力が停止した後、すなわち非通電状態で電磁接触器１１は開放される（図２（Ｄ））。なお、電源回路１からの波形出力停止後に再び出力されている波形は、安全のためにコンデンサＣに帯電していた電力をインバータモータＭに出力して放電するコンデンサ放電による波形である（図２（Ｄ））。
【００３４】
インバータモータＭの駆動時には、電磁接触器１１に大電流が流れる。したがって、メインリレー１０を整流回路ＲＣよりも外部電源Ｅ側の交流電源線上に設けた電源回路において、電磁接触器１１を開放することで駆動中のインバータモータＭを停止させる場合、外部電源Ｅから供給される交流電力のゼロクロスポイントで電磁接触器１１を開放しなければ、電磁接触器１１の接点に大きな負担がかかり、電磁接触器１１の接点が劣化したり、溶着したりするおそれがある。しかし、前記ゼロクロスポイントを検出するためには、ある程度の時間が必要である。そのため、この構成では、冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時に電磁接触器１１を即時に開放してインバータモータＭを停止させることが困難である。
【００３５】
一方、電源回路１においては、波形強制遮断部１３０がインバータ回路制御部１１０を電気的に遮断することでインバータモータＭを停止する。そのため、冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時にインバータモータＭを即時に停止させて冷凍サイクルを停止させることができる。
【００３６】
しかも、波形強制遮断部１３０はマイコン１００で実行されている制御プログラムから独立して機能するハードウェアであるから、当該制御プログラムのエラー発生時に高圧圧力の異常上昇が発生した場合にも、インバータモータＭを確実に停止させて冷凍サイクルを停止させることができる。したがって、空気調和機に電源回路１を用いることによって、空気調和機の安全性を向上させることができる。
【００３７】
さらに電源回路１によれば、波形強制遮断部１３０への前記高圧異常信号の入力をうけて、遮断信号出力部１４０から出力された前記遮断信号は、遅延回路４０を介してメインリレー１０に入力される。そのため、インバータモータＭが停止した後に、すなわち電磁接触器１１に通電していない状態で、電磁接触器１１が開放される。したがって、冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時に電磁接触器１１を開放する場合に、電磁接触器１１の接点の劣化および溶着を防止することができる。
【００３８】
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２に係る電源回路２について以下に説明する。なお、実施形態１に係る電源回路１と相違のない点については、必要がない限り説明を省略する。図３は、電源回路２を示す回路図である。電源回路１と同一の構成については同一の符号を付している。電源回路２は、電源回路１から遮断信号出力部１４０と遅延回路４０とを除いた構成とされている。そのため、電源回路２が備えるマイコン１００Ａは、インバータ回路制御部１１０、メインリレー開閉制御部１２０、および波形強制遮断部１３０を備え、電源回路１が備えるマイコン１００から遮断信号出力部１４０を除いた構成となる。
【００３９】
このように、電源回路２は電源回路１と構成が異なるため、図４に示すタイムチャートに基づいて以下に説明する通り、電磁接触器１１が閉状態の場合であって、前記高圧異常信号が波形強制遮断部１３０に入力されたときの電源回路２の動作は、電源回路１とは異なる。なお、図４（Ａ）は高圧異常信号の状態、図４（Ｂ）は駆動信号の状態、図４（Ｃ）は電源回路２から出力される電流の波形出力の状態、図４（Ｄ）は電磁接触器１１（５２Ｃ）の開閉状態、の経時変化をそれぞれ示す。
【００４０】
電磁接触器１１が閉状態の場合に（図４（Ｄ））、前記高圧異常信号が波形強制遮断部１３０に入力されると（図４（Ａ））、波形強制遮断部１３０がインバータ回路制御部１１０を電気的に遮断するので、インバータ回路制御部１１０からの駆動信号の出力が停止する（図４（Ｂ））。そのため、電源回路２からの波形出力が停止する（図４（Ｃ））。このとき、メインリレー開閉制御部１２０は、前記開閉制御信号をメインリレー１０に出力することなく、電磁接触器１１を閉状態に維持する（図４（Ｄ））。すなわち、電磁接触器１１が閉状態の場合に、前記高圧異常信号が波形強制遮断部１３０に入力されても、電磁接触器１１が閉状態を維持する点で電源回路２は電源回路１と相異する。
【００４１】
このように、電源回路２においては、冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時にメインリレー開閉制御部１２０は電磁接触器１１を閉状態に維持するので、電磁接触器１１が通電時に開放されることで発生する電磁接触器１１の接点の劣化および溶着を防止することができる。
【００４２】
しかも、電磁接触器１１が閉状態であるので、インバータモータＭとともに電源回路３に接続されている図略の熱交換器のファンモータの駆動は可能である。そのため、熱交換器における冷媒と室内空気および室外空気との熱交換効率が低下しないので、電磁接触器１１を開放する場合と比較して、空気調和機の高圧圧力異常からの復帰が速くなる。
【００４３】
電源回路２のその他の効果は、電源回路１と同様である。
【００４４】
＜実施形態３＞
本発明の実施形態３に係る電源回路３について以下に説明する。なお、実施形態１および２と相違のない点については、必要がない限り説明を省略する。図３は、電源回路３を示す回路図である。電源回路１および２と同一の構成については同一の符号を付している。電源回路３は、インバータ回路３０Ｂが駆動にゲートＩＣ１０１を必要とし、冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時に、ゲートＩＣ１０１がインバータ回路３０Ｂに出力する駆動信号を遮断することで、インバータモータＭを停止させる点で、電源回路２と相異する。
【００４５】
電源回路３は、整流回路ＲＣと、コイルＬと、メインリレー１０と、コンデンサＣ（平滑部）と、電圧検出回路２０と、シャント抵抗Ｒ３と、インバータ回路３０Ｂと、マイコン１００Ｂと、ゲートＩＣ１０１とを備えて構成されている。整流回路ＲＣ、コイルＬ、メインリレー１０、コンデンサＣ、電圧検出回路２０、シャント抵抗Ｒ３、およびインバータ回路３０Ｂの、それぞれの回路上での互いの接続関係は電源回路１および２と同様である。
【００４６】
インバータ回路３０Ｂは、電源回路１および２と同様に、ＩＧＢＴ（スイッチング素子）やダイオード等から構成され、コンデンサＣから出力された直流電力を予め定められた周波数を有する交流電力に変換してインバータモータＭを駆動させる。インバータ回路３０Ｂは、ゲートＩＣ１０１が備える駆動信号出力部１７０から出力され、信号線Ｌ１５Ｂ２を介してインバータ回路３０Ｂに入力されるＰＷＭ信号である駆動信号を受けて、前記ＩＧＢＴをオンオフさせることで、前記の直流電力から交流電力への変換を行う。
【００４７】
マイコン１００Ｂは、電源回路１および２と同様に、圧縮機を駆動するインバータモータＭおよびファンモータの駆動や空気調和機が備える複数の電動弁の開度を制御することで当該空気調和機の運転を制御する。マイコン１００Ｂが、インバータ回路制御部１１０に換えてゲートＩＣ制御部１５０を備え、波形強制遮断部１３０は、マイコン１００ＢではなくゲートＩＣ１０１に設けられている点で電源回路２のマイコン１００Ａと相異する。
【００４８】
ゲートＩＣ制御部１５０は、信号線Ｌ１１を介して分圧抵抗Ｒ１とＲ２との接続点と接続され、信号線Ｌ１２を介してシャント抵抗Ｒ３と接続され、信号線Ｌ１３を介してインバータ回路３０と接続され、信号線Ｌ１１〜Ｌ１３を介して送出される種々の電気信号をモニタリングする。当該電気信号に応じて、ゲートＩＣ制御部１５０は、インバータモータＭの駆動周波数が予め定められた値となるように、信号線Ｌ１５Ｂ１を介してゲートＩＣ１０１に制御信号を出力し、ゲートＩＣ１０１を制御する。
【００４９】
ゲートＩＣ１０１は、制御信号入力部１６０、駆動信号出力部１７０、および波形強制遮断部１３０を備える。制御信号入力部１６０には、ゲートＩＣ制御部１５０が出力した制御信号が信号線Ｌ１５Ｂ１を介して入力される。駆動信号出力部１７０は、制御信号入力部１６０に入力された前記制御信号に応じたＰＷＭ信号を駆動信号として生成し、信号線Ｌ１５Ｂ２を介して当該駆動信号をインバータ回路３０に出力する。
【００５０】
電磁接触器１１が閉状態の場合であって、前記高圧異常信号が波形強制遮断部１３０に入力されたときの、電源回路３における、高圧異常信号の状態、駆動信号の状態、電源回路３から出力される電流の波形出力の状態、および電磁接触器１１の開閉状態、のそれぞれの経時変化は、タイムチャート図４に示す電源回路２の場合と同様である。
【００５１】
空気調和機に電源回路３を用いることによって、実施形態２と同様の効果が得られる。
【００５２】
以上、本発明の実施形態１〜３に係る電源回路１〜３について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を取ることもできる。
【００５３】
（１）上記実施形態３に係る電源回路３において、インバータ回路として駆動にゲートＩＣ１０１を必要とするインバータ回路３０Ｂを用いているが、インバータ回路３０Ｂに換えて、制御信号入力部１６０、駆動信号出力部１７０、および波形強制遮断部１３０を有するゲートＩＣの機能を備える、いわゆるインテリジェントパワーモジュールをインバータ回路として用いることができる。インテリジェントパワーモジュールを用いることで、電源回路の小型化と、部品点数の削減によるコストダウンが可能となる。
【００５４】
（２）上記実施形態１〜３では、メインリレー１０は電源回路内に１つのみ設けられているが、大容量の電源回路の場合には、メインリレーを並列に複数設けるようにしてもよい。これにより、大容量用のメインリレーを使用する必要がなくなるので、メインリレーの調達が容易となり、コストダウンも可能となる。
【符号の説明】
【００５５】
Ｃ  コンデンサ（平滑部）
Ｅ  外部電源
Ｍ  インバータモータ
ＲＣ  整流回路
１〜３  電源回路
１０  メインリレー
１１  電磁接触器
３０、３０Ｂ  インバータ回路
４０  遅延回路
１００、１００Ａ、１００Ｂ  マイコン
１０１  ゲートＩＣ
１１０  インバータ回路制御部
１２０  メインリレー開閉制御部
１３０  波形強制遮断部
１４０  遮断信号出力部
１５０  ゲートＩＣ制御部
１６０  制御信号入力部
１７０  駆動信号出力部
２００  高圧圧力スイッチ（異常検知部）