(57)【要約】【課題】冷凍サイクルの異常発生時に、メインリレーの接点が劣化もしくは溶着することを防止する。【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、異常信号受信部１３０を備える。異常検知部２００が空気調和機の異常を検知して異常信号を異常信号受信部１３０に出力すると、インバータ回路制御部１１０は、インバータ回路３０を停止させる駆動信号を出力し、当該出力から予め定められた第１遅延時間の後に、メインリレー開閉制御部１２０は、メインリレー１０を開状態とする制御信号を出力する。【選択図】図１
2010252580.tif 000002
【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（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（３０）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制御部（１００）と、を備え、
前記制御部（１００）は、
前記メインリレー（１０）に開閉を指示する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を受信する異常信号受信部（１３０）と、を備え、
前記異常信号受信部（１３０）が前記異常信号を受信した場合に、前記インバータ回路制御部（１１０）は前記インバータ回路（３０）を停止させる駆動信号を出力し、当該出力から予め定められた第１遅延時間の後に、前記メインリレー開閉制御部（１２０）は、前記メインリレー（１０）を開状態とする制御信号を出力する電源回路。
【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。
【請求項３】
前記異常信号受信部（１３０）はさらに、前記冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時に高圧圧力スイッチ（３００）が出力する前記メインリレーを開状態とさせる高圧遮断信号を前記異常信号として受信し、
前記高圧遮断信号が入力され、当該入力から前記第１遅延時間よりも長い予め定められた第２遅延時間の後に、当該高圧遮断信号を前記メインリレー（１０）に出力する遅延回路（４０）をさらに備え、
前記高圧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）に入力される請求項１または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に設けられ、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、を備える電源回路の制御プログラムであって、
前記空気調和機の異常を報知する異常信号を受信する第１のステップと、
前記異常信号を受信した場合に前記インバータ回路を停止させる第２のステップと、
前記第２のステップを実行後、予め定められた時間の後に前記メインリレーを開放する第３のステップと、を前記マイコンに実行させる制御プログラム。
【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の技術に関する。
【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交流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、メインリレーの接点が劣化もしくは溶着すること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制御部と、を備え、前記制御部は、前記メインリレーに開閉を指示する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制御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を受信する異常信号受信部と、を備え、前記異常信号受信部が前記異常信号を受信した場合に、前記インバータ回路制御部は前記インバータ回路を停止させる駆動信号を出力し、当該出力から予め定められた第１遅延時間の後に、前記メインリレー開閉制御部は、前記メインリレーを開状態とする制御信号を出力する。
【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、前記異常信号受信部が前記異常信号を受信した場合に、前記インバータ回路制御部は前記インバータ回路を停止させる駆動信号を出力し、当該出力から予め定められた第１遅延時間の後に、前記メインリレー開閉制御部は、前記メインリレーを開状態とする制御信号を出力する。したがって、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、前記異常信号受信部はさらに、前記冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時に高圧圧力スイッチが出力する前記メインリレーを開状態とさせる高圧遮断信号を前記異常信号として受信するとともに、前記高圧遮断信号が入力され、当該入力から前記第１遅延時間よりも長い予め定められた第２遅延時間の後に、当該高圧遮断信号を前記メインリレーに出力する遅延回路をさらに備えるようにして、前記高圧遮断信号が、前記遅延回路を介して前記メインリレーに入力される構成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の制御プログラムは、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に設けられ、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、を備える電源回路の制御プログラムであって、前記空気調和機の異常を報知する異常信号を受信する第１のステップと、前記異常信号を受信した場合に前記インバータ回路を停止させる第２のステップと、前記第２のステップを実行後、予め定められた時間の後に前記メインリレーを開放する第３のステップと、を前記マイコンに実行させる。
【発明の効果】
【００１７】
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、通電状態でメインリレーが開放されることがなくなるので、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、前記メインリレーの長寿命化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電源回路を示す回路図である。
【図２】図１に示す電源回路の冷凍サイクルの異常発生時における動作を示すタイムチャートである。（Ａ）は異常フラグの状態、（Ｂ）は電源回路から出力される電流の波形出力の状態、（Ｃ）は電磁接触器の開閉状態、の経時変化をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態に係る電源回路１および電源回路１の制御プログラムにつき詳細に説明する。図１は、電源回路１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（制御部）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リングするために、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、および異常信号受信部１３０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。当該電気信号に基づいて、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】
異常信号受信部１３０は、冷凍サイクルの異常を検出する異常検知部２００が当該異常を検知した場合に出力する異常信号を、信号線Ｌ１４を介して受信する。異常信号受信部１３０は、前記異常信号を受信すると異常フラグを出力し、当該異常フラグをトリガーにして、インバータ回路制御１１０部はインバータ回路３０を停止させる駆動信号を出力し、当該異常フラグをトリガーにして、メインリレー開閉制御部１２０は、当該出力から予め定められた、例えば１０ｍｓの第１遅延時間の後に、メインリレー１０の電磁接触器１１を開状態とする制御信号を出力する。
【００３０】
なお、メインリレー１０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３００が当該高圧圧力の異常上昇を検知した場合に出力する信号であって、電磁接触器１１を開状態とする制御信号である高圧遮断信号も、信号線Ｌ１７を介して入力される。さらに、信号線Ｌ１７は分岐されて異常信号受信部１３０にも接続され、前記高圧遮断信号は、異常信号受信部１３０にも入力される。当該高圧遮断信号を受信した異常信号受信部１３０は、当該高圧遮断信号を前記異常信号として処理し、異常フラグを出力する。
【００３１】
遅延回路４０は、メインリレー１０に接続される信号線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。高圧圧力スイッチ３００がメインリレー１０に出力する前記高圧遮断信号は、まず遅延回路４０に入力され、当該入力から予め定められた第１遅延時間よりも長い第２遅延時間の後に、遅延回路４０は当該高圧遮断信号をメインリレー１０に出力する。
【００３２】
そのため、マイコン１００の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、第１遅延時間後にメインリレー１０の電磁接触器１１が開放されない場合にも、第２遅延時間の後に電磁接触器１１が開放されるので、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、空気調和機の安全性を向上させることができる。
【００３３】
次に、図２に示すタイムチャートに基づいて、冷凍サイクルの異常発生時における電源回路１の動作を説明する。図２（Ａ）は異常フラグの状態、図２（Ｂ）は電源回路から出力される電流の波形出力の状態、図２（Ｃ）は電磁接触器の開閉状態、の経時変化をそれぞれ示す。
【００３４】
冷凍サイクルに異常が発生し、異常検知部２００が出力した前記異常信号が異常信号受信部１３０に入力されると、異常信号受信部１３０は、当該異常信号とノイズとを判別する異常確定を行った後、異常フラグを出力する（図２（Ａ））。当該異常フラグをトリガーにして、インバータ回路制御１１０部はインバータ回路３０を停止させる駆動信号を出力するので、電源回路１からの波形出力が停止し（図２（Ｂ））、インバータモータＭの駆動も停止する。一方、当該異常フラグをトリガーにして、メインリレー開閉制御部１２０は、当該出力から１０ｍｓの第１遅延時間の後に、メインリレー１０の電磁接触器１１を開状態とする制御信号を出力するので、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（Ｃ））。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（Ｃ））。
【００３５】
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、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。
【００３６】
一方、電源回路１においては、インバータ回路３０を停止させる駆動信号をインバータ回路制御部１１０が出力することで、インバータモータＭを停止させる。そのため、冷凍サイクルの異常発生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。
【００３７】
上記実施形態によれば、冷凍サイクルの異常発生時、すなわち異常信号受信部１３０が前記異常信号を受信した場合に、インバータ回路制御部１１０はインバータ回路３０を停止させる駆動信号を出力し、当該出力から予め定められた第１遅延時間（上記実施形態では１０ｍｓ）の後に、メインリレー開閉制御部１２０は、メインリレー１０の電磁接触器１１を開状態とする制御信号を出力する。したがって、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、冷凍サイクルの異常発生時に電磁接触器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。しかも、前記第１遅延時間は、上記実施形態で１０ｍｓであるように、ゼロクロスポイントの判定時間よりも短い時間とすることができる。
【００３８】
さらに上記実施形態によれば、冷凍サイクルの異常発生時に圧縮機を駆動するインバータモータＭ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、空気調和機を保護することができる。
【００３９】
以上、本発明の一実施形態に係る電源回路１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。
【００４０】
（１）上記実施形態では、冷凍サイクルの異常発生時に、インバータモータＭを停止させ、電磁接触器１１を非通電状態とした後に電磁接触器１１を開放することで、電磁接触器１１の接点の劣化および溶着を防止している。これに換えて、冷凍サイクルの異常発生時にインバータモータＭを停止させる点では上記実施形態と同様であるが、冷凍サイクルの異常発生時に、メインリレー開閉制御部１２０は、メインリレー１０の電磁接触器１１を開状態とする制御信号は出力せず、電磁接触器１１を閉状態に維持するようにしても、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。この構成によれば、圧縮機のインバータモータＭとともに電源回路１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という利点がある。
【００４１】
（２）大容量の電源回路の場合には、メインリレー１０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】
【００４２】
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  電源回路
１０  メインリレー
１１  電磁接触器
３０  インバータ回路
４０  遅延回路
１００  マイコン（制御部）
１１０  インバータ回路制御部
１２０  メインリレー開閉制御部
１３０  異常信号受信部
２００  異常検知部
３００  高圧圧力スイッチ
【図１】
2010252580.tif 000003
【図２】
2010252580.tif 000004
【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（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（３０）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制御部（１００）と、を備え、
前記制御部（１００）は、
前記メインリレー（１０）に開閉を指示する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、
前記冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時に高圧圧力スイッチ（３００）が出力する前記メインリレーを開状態とさせる高圧遮断信号を受信する異常信号受信部（１３０）とを備え、
さらに、前記高圧圧力スイッチ（３００）から出力される前記高圧遮断信号が入力され、当該高圧遮断信号を予め定められた時間だけ遅延させて前記メインリレー（１０）に出力する遅延回路（４０）を備え、
前記異常信号受信部（１３０）が前記高圧遮断信号を受信した場合に、前記インバータ回路制御部（１１０）は前記インバータ回路（３０）を停止させる駆動信号を出力し、当該出力から予め定められた第１遅延時間の後に、前記メインリレー開閉制御部（１２０）は、前記メインリレー（１０）を開状態とする制御信号を出力し、
前記遅延回路（４０）は、前記高圧遮断信号が入力されたとき、当該入力から前記第１遅延時間よりも長い予め定められた第２遅延時間を前記予め定められた時間として、当該高圧遮断信号を前記メインリレー（１０）に出力するものとされた電源回路。
【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。
【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の技術に関する。
【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交流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、メインリレーの接点が劣化もしくは溶着すること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（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（３０）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制御部（１００）と、を備え、
前記制御部（１００）は、
前記メインリレー（１０）に開閉を指示する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、
前記冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時に高圧圧力スイッチ（３００）が出力する前記メインリレーを開状態とさせる高圧遮断信号を受信する異常信号受信部（１３０）とを備え、
さらに、前記高圧圧力スイッチ（３００）から出力される前記高圧遮断信号が入力され、当該高圧遮断信号を予め定められた時間だけ遅延させて前記メインリレー（１０）に出力する遅延回路（４０）を備え、
前記異常信号受信部（１３０）が前記高圧遮断信号を受信した場合に、前記インバータ回路制御部（１１０）は前記インバータ回路（３０）を停止させる駆動信号を出力し、当該出力から予め定められた第１遅延時間の後に、前記メインリレー開閉制御部（１２０）は、前記メインリレー（１０）を開状態とする制御信号を出力し、
前記遅延回路（４０）は、前記高圧遮断信号が入力されたとき、当該入力から前記第１遅延時間よりも長い予め定められた第２遅延時間を前記予め定められた時間として、当該高圧遮断信号を前記メインリレー（１０）に出力するものとされている。
【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、前記異常信号受信部が前記高圧遮断信号を受信した場合に、前記インバータ回路制御部は前記インバータ回路を停止させる駆動信号を出力し、当該出力から予め定められた第１遅延時間の後に、前記メインリレー開閉制御部は、前記メインリレーを開状態とする制御信号を出力する。したがって、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、冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇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】
これにより、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。
【００１４】
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。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る空気調和機の電源回路によれば、冷凍サイクルの高圧圧力の異常上昇時に、通電状態でメインリレーが開放されることがなくなるので、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、前記メインリレーの長寿命化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る電源回路を示す回路図である。
【図２】図１に示す電源回路の冷凍サイクルの異常発生時における動作を示すタイムチャートである。（Ａ）は異常フラグの状態、（Ｂ）は電源回路から出力される電流の波形出力の状態、（Ｃ）は電磁接触器の開閉状態、の経時変化をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態に係る電源回路１および電源回路１の制御プログラムにつき詳細に説明する。図１は、電源回路１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（制御部）とを備えて構成されている。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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リングするために、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、および異常信号受信部１３０を備える。
【００２５】
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。当該電気信号に基づいて、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。
【００２６】
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。
【００２７】
異常信号受信部１３０は、冷凍サイクルの異常を検出する異常検知部２００が当該異常を検知した場合に出力する異常信号を、信号線Ｌ１４を介して受信する。異常信号受信部１３０は、前記異常信号を受信すると異常フラグを出力し、当該異常フラグをトリガーにして、インバータ回路制御１１０部はインバータ回路３０を停止させる駆動信号を出力し、当該異常フラグをトリガーにして、メインリレー開閉制御部１２０は、当該出力から予め定められた、例えば１０ｍｓの第１遅延時間の後に、メインリレー１０の電磁接触器１１を開状態とする制御信号を出力する。
【００２８】
なお、メインリレー１０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３００が当該高圧圧力の異常上昇を検知した場合に出力する信号であって、電磁接触器１１を開状態とする制御信号である高圧遮断信号も、信号線Ｌ１７を介して入力される。さらに、信号線Ｌ１７は分岐されて異常信号受信部１３０にも接続され、前記高圧遮断信号は、異常信号受信部１３０にも入力される。当該高圧遮断信号を受信した異常信号受信部１３０は、当該高圧遮断信号を前記異常信号として処理し、異常フラグを出力する。
【００２９】
遅延回路４０は、メインリレー１０に接続される信号線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。高圧圧力スイッチ３００がメインリレー１０に出力する前記高圧遮断信号は、まず遅延回路４０に入力され、当該入力から予め定められた第１遅延時間よりも長い第２遅延時間の後に、遅延回路４０は当該高圧遮断信号をメインリレー１０に出力する。
【００３０】
そのため、マイコン１００の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、第１遅延時間後にメインリレー１０の電磁接触器１１が開放されない場合にも、第２遅延時間の後に電磁接触器１１が開放されるので、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、空気調和機の安全性を向上させることができる。
【００３１】
次に、図２に示すタイムチャートに基づいて、冷凍サイクルの異常発生時における電源回路１の動作を説明する。図２（Ａ）は異常フラグの状態、図２（Ｂ）は電源回路から出力される電流の波形出力の状態、図２（Ｃ）は電磁接触器の開閉状態、の経時変化をそれぞれ示す。
【００３２】
冷凍サイクルに異常が発生し、異常検知部２００が出力した前記異常信号が異常信号受信部１３０に入力されると、異常信号受信部１３０は、当該異常信号とノイズとを判別する異常確定を行った後、異常フラグを出力する（図２（Ａ））。当該異常フラグをトリガーにして、インバータ回路制御１１０部はインバータ回路３０を停止させる駆動信号を出力するので、電源回路１からの波形出力が停止し（図２（Ｂ））、インバータモータＭの駆動も停止する。一方、当該異常フラグをトリガーにして、メインリレー開閉制御部１２０は、当該出力から１０ｍｓの第１遅延時間の後に、メインリレー１０の電磁接触器１１を開状態とする制御信号を出力するので、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（Ｃ））。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（Ｃ））。
【００３３】
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、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。
【００３４】
一方、電源回路１においては、インバータ回路３０を停止させる駆動信号をインバータ回路制御部１１０が出力することで、インバータモータＭを停止させる。そのため、冷凍サイクルの異常発生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。
【００３５】
上記実施形態によれば、冷凍サイクルの異常発生時、すなわち異常信号受信部１３０が前記異常信号を受信した場合に、インバータ回路制御部１１０はインバータ回路３０を停止させる駆動信号を出力し、当該出力から予め定められた第１遅延時間（上記実施形態では１０ｍｓ）の後に、メインリレー開閉制御部１２０は、メインリレー１０の電磁接触器１１を開状態とする制御信号を出力する。したがって、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、冷凍サイクルの異常発生時に電磁接触器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。しかも、前記第１遅延時間は、上記実施形態で１０ｍｓであるように、ゼロクロスポイントの判定時間よりも短い時間とすることができる。
【００３６】
さらに上記実施形態によれば、冷凍サイクルの異常発生時に圧縮機を駆動するインバータモータＭ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、空気調和機を保護することができる。
【００３７】
以上、本発明の一実施形態に係る電源回路１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。
【００３８】
（１）上記実施形態では、冷凍サイクルの異常発生時に、インバータモータＭを停止させ、電磁接触器１１を非通電状態とした後に電磁接触器１１を開放することで、電磁接触器１１の接点の劣化および溶着を防止している。これに換えて、冷凍サイクルの異常発生時にインバータモータＭを停止させる点では上記実施形態と同様であるが、冷凍サイクルの異常発生時に、メインリレー開閉制御部１２０は、メインリレー１０の電磁接触器１１を開状態とする制御信号は出力せず、電磁接触器１１を閉状態に維持するようにしても、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。この構成によれば、圧縮機のインバータモータＭとともに電源回路１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という利点がある。
【００３９】
（２）大容量の電源回路の場合には、メインリレー１０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】
【００４０】
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  電源回路
１０  メインリレー
１１  電磁接触器
３０  インバータ回路
４０  遅延回路
１００  マイコン（制御部）
１１０  インバータ回路制御部
１２０  メインリレー開閉制御部
１３０  異常信号受信部
２００  異常検知部
３００  高圧圧力スイッチ