(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から空気調和装置のコンプレッサへの電源回路に挿入されてコンプレッサに対する電源の投入、遮断を行うスイッチ手段と、電源回路に設けられた電流検出手段と、この電流検出手段からの検出信号に基づいて前記スイッチ手段の入切動作を制御する電源制御回路と、を有する空気調和装置の電源装置において、
前記電源制御回路は、
前記電流検出手段から出力される電流検出信号のピーク電流値が、当該電流検出信号の実効値計算により求められるピーク電流値よりも所定倍以上である場合に、前記スイッチ手段にチャタリングが発生していることを示す異常判定信号を出力すると共に、
前記電流検出信号のピーク電流値が、当該電流検出信号の実効値計算により求められるピーク電流値よりも所定倍以下である場合には、前記過電流、或いは、過負荷ロックが発生していることを示す異常判定信号を出力する判定手段
を備えたことを特徴とする空気調和装置の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置の電源装置、特にコンプレッサの電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空気調和装置のコンプレッサの電源回路にはコンプレッサへの電源の供給を入切（投入、遮断）するためのマグネットスイッチが介在されている。このマグネットスイッチには、電源変動やマグネットスイッチ自体の故障等に起因して、接点の動作が安定せず振動的に入切を繰り返す異常現象、すなわちチャタリングが発生する場合がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
チャタリングの発生は、当該マグネットスイッチの接点の損傷のみならずコンプレッサの巻線の焼き付きを発生させるおそれがある。しかし、従来の空気調和装置の電源装置では、チャタリングに起因する電源異常を検出し、当該空気調和装置の動作停止を行うことはできなかった。
【０００４】
本発明の目的は、電源回路のマグネットスイッチ等のスイッチ手段に発生する異常を確実に検出し安全性を向上しうる空気調和装置の電源装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、電源から空気調和装置のコンプレッサへの電源回路に挿入されてコンプレッサに対する電源の投入、遮断を行うスイッチ手段と、電源回路に設けられた電流検出手段と、この電流検出手段からの検出信号に基づいて前記スイッチ手段の入切動作を制御する電源制御回路と、を有する空気調和装置の電源装置において、前記電源制御回路は、前記電流検出手段から出力される電流検出信号のピーク電流値が、当該電流検出信号の実効値計算により求められるピーク電流値よりも所定倍以上である場合に、前記スイッチ手段にチャタリングが発生していることを示す異常判定信号を出力すると共に、前記電流検出信号のピーク電流値が、当該電流検出信号の実効値計算により求められるピーク電流値よりも所定倍以下である場合には、前記過電流、或いは、過負荷ロックが発生していることを示す異常判定信号を出力する判定手段を備えて構成される。
【０００９】
この発明によれば、電流検出手段から電流検出信号が出力されると、判定手段は電流検出信号のピーク電流値と当該電流検出信号の実効値計算により求められるピーク電流値とに基づいてスイッチ手段の動作の異常を判定し、異常判定信号を出力する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１に、空気調和装置の構成を示す。図１において、符号１０はＡＣ２００Ｖの電源を示し、この電源１０からの３相の電流は、マグネットスイッチ１２を介してコンプレッサ１４に供給される。マグネットスイッチ１２とコンプレッサ１４との間の電流経路には、電流検出手段としてのカレントトランス（ＣＴ）１６が設けられ、このＣＴ１６からの検出信号はコントローラ１８に供給される。コントローラ１８は、この検出信号に基づいてマグネットスイッチ１２の異常動作を判定するとこのマグネットスイッチ１２をオフ作動してコンプレッサ１４への電流を遮断する。
【００１６】
次に、図２に、コントローラ１８の回路を示す。図２において、ＣＴ１６からの検出信号は、コントローラ１８に供給され、コントローラ１８内の抵抗Ｒ３  の両端に供給される。この抵抗Ｒ３  は、ＣＴ負荷抵抗すなわちＩ／Ｖ（電流／電圧）変換用の抵抗である。抵抗Ｒ３  の一端は、抵抗Ｒ１  （＝１０ＫΩ）と抵抗Ｒ２  （＝１０ＫΩ）との結合点に接続され、抵抗Ｒ３  の他端は、マイコン２０のＡ／Ｄ入力端に接続されている。抵抗Ｒ１  の他端はマイコンの基準電圧Ｖｒｅｓ  （＝＋５Ｖ）に接続され、抵抗Ｒ２  の他端は接続されている。
【００１７】
なお、前記抵抗Ｒ１  、Ｒ２  はマイコン２０のＡ／Ｄ入力端への入力を中点が２．５Ｖであるサイン波形で入力するためのものである。
【００１８】
ＣＴ１６に電流Ｉ１  が流れた場合に、抵抗Ｒ３  の両端に所定の電圧Ｖが発生するように、抵抗Ｒ３  が設定される。電流Ｉ１  と電圧Ｖ１  との関係は、例えば図３（Ａ）、（Ｂ）の波形になるように予め調整される。すなわち、図３（Ａ）において、電流Ｉ１  のＰ−Ｐ（ピーク・ピーク）は５０Ａであり、電圧Ｖ１  のＰ−Ｐ（ピーク・ピーク）は２．５Ｖである。電流Ｉ１  がＯＡの場合には、電圧Ｖ１  ＝０Ｖであるから、マイコン２０のＡ／Ｄ入力端には、抵抗Ｒ１  とＲ２  とのバイアス電圧２．５ＶのＤＣが加わる。電圧Ｖ１  が０Ｖから変化してある値になると、マイコン２０のＡ／Ｄ入力端には、２．５Ｖを中心にした電圧Ｖ１  が印加される。
【００１９】
マイコン２０では、電圧Ｖ１  の振幅と電流Ｉ１  との関係が図４の関係になるように予め設定されており、図５示されるように、過負荷検知やロックの検知を行っている。例えば、図５において、点ａの電流では過負荷、点ｂの電流ではロックと判定されるようにしておく。
【００２０】
次に、図６に、マグネットスイッチ１２をオンオフ作動させるための回路を示す。図６において、電源１０からの３相の電流は、マグネットスイッチ１２を介してコンプレッサモータ（ＣＭ）１４に供給されるようになっており、前記マグネットスイッチ１２は３相の電流に対応して３個のスイッチ片１２Ｒ、１２Ｓ、１２Ｔを有する。更に、マグネットスイッチ１２は、スイッチ片１２Ｒ、１２Ｓ、１２Ｔをオンオフ作動させるための励磁コイル１３を有し、この励磁コイル１３の一端は３相の電流のうちＳ相に接続され、励磁コイル１３の他端はコントローラ（制御基板）１８内のスイッチ１９を介して３相電流のうちＲ相に接続されている。そして、コントローラ１８内のスイッチ１９をオンオフ作動させることにより励磁コイル１３が励磁状態になったり非励磁状態になり、この結果、スイッチ片１２Ｒ、１２Ｓ、１２Ｔがオンオフ作動してコンプレッサ１４に電流が供給されたり遮断されたりする。
【００２１】
図６の回路において、例えば、電流が電圧低下（２００Ｖ→１００〜１１０Ｖ）を生じると、マグネットスイッチ１２の励磁コイル１３の励磁力が低下し、接点１２Ｒ、１２Ｓ、１２Ｔは容易にチャタリング状態になる。この様子を図７の電流波形で示す。正常時には、図７（Ａ）に示す電流波形であるが、前記チャタリング時には、図７（Ｂ）に示す電流波形になる。このチャタリング時には、図７（Ｂ）に示す如く、不規則に半波が欠けた電流が流れ続け、このチャタリング状態を放置すると、コンプレッサ１４の巻線焼け等のトラブルが発生する。図７（Ｂ）のチャタリング時の電流波形が前記図５の点ｂを越える場合には、警報動作や装置の停止動作が可能であるが、マイコン内部での実効値計算では、前記図５の点ｂ以下になったり点Ａ以下になる場合があり、このような場合には、警報動作や装置の停止動作を行うことができない。
【００２２】
そこで、本発明の実施の形態では、マイコン内部において以下の方法によりチャタリング状態を検知する。
【００２３】
第１のチャタリング状態検知方法では、実効値計算を用いてチャタリング状態を判定する。すなわち、ピーク電流Ｉｐが正常運転では考えられない大電流であるのに、実効値計算では低い値の場合には、チャタリング状態であると判断して、装置を停止させる。一方、ピーク電流Ｉｐが大電流で且つ実効値計算で大きい値の場合には、過電流もしくはロック状態であると判断して、装置を停止させる。なお、チャタリング時と過電流もしくはロック状態とを区別して告知するため、警報や表示を異ならせてもよい。
【００２４】
第２のチャタリング状態検知方法では、ピーク電流値によりチャタリング状態を判定する。すなわち、ピーク電流値がある電流値以上で連続している場合には、過電流もしくはロック状態であると判断し、ピーク電流値が不連続である場合においても、上記第１の検知方法と同様に、チャタリング状態あるいは過電流もしくはロック状態であると判断すると、装置を停止することになり、また、チャタリング時と過電流もしくはロック時とを区別して告知するため、警報や表示を異ならせてもよい。
【００２５】
まず、図８に、ＣＴによる検出電流に基づく異常検出のための全体制御フローチャートを示す。図８において、ステップ１００でＣＴ制御を開始し、ステップ１０２で電流値を算出し、ステップ１０４で電流値算出が終了していないとステップ１０５で次の制御に移る。前記ステップ１０４で電流値算出が終了しているとステップ１０６、１０８、１１０、１１２に進み、このステップ１０６、１０８、１１０、１１２では、算出した電流値に基づいて、以下の各種の制御を行う。すなわち、ステップ１０６でチャタリング検出制御を行い、ステップ１０８でロック電流制御を行い、ステップ１１０で過電流制御を行い、ステップ１１２でＣＴセンサー異常検出を行い、その後、ステップ１０５で次の制御に移る。なお、ステップ１０２の電流値算出とステップ１０６のチャタリング検出制御は、本発明の実施の形態における重要な部分である。
【００２６】
図９に電流値算出ステップ１０２の詳細フローを示す。図９において、ステップ１２０で電流を算出し、ステップ１２２でＸ［μｓ］経過したか否かを判断する。なお、サンプリングスピードは、できる限り高速で行うことにより、より高精度な電流実効値をサンプルすることができ、ここでは、例として、１０μｓ〜５００μｓ位とする。このステップ１２２でＸ［μｓ］経過していないとステップ１２４で次の制御に移るが、ステップ１２２でＸ［μｓ］経過していると、ステップ１２６でＡ／Ｄ入力サンプリングを行い、ステップ１２８でＹ周期分サンプリングしたか否かを判定する。なお。、Ｙ周期は、例えば０．５周期〜５周期程度とする。ステップ１２８でＹ周期分サンプリングしていない場合にはステップ１２４で次の制御に移るが、ステップ１２８でＹ周期分サンプリングした場合には、ステップ１３０でサンプリングデータから実効値の算出及びピーク値の算出を行い、ステップ１２４で次の制御に移る。尚、前記ステップ１３０においては、サンプリングデータの電流値を積算し、そこから実効値を計算により求め、その中でのピーク電流値を求めてメモリしておく。
【００２７】
次に、図１０に、第１のチャタリング状態検知方法を実行するための実効値計算での判定方法フローチャートを示す。ピーク値検知による判定方法を示す。
【００２８】
図１０において、ステップ１４０で実効値計算での判定方法を開始し、ステップ運転１４２でピーク電流値が正常運転範囲外であるか否かが判定される。なお、正常運転範囲外について、正常運転電流×１．５倍〜５倍程度が異常運転と考えられる。ステップ１４２でピーク電流値が正常運転範囲外でないと、ステップ１４４で次の処理に移るが、ステップ１４２でピーク電流値が正常運転範囲外であると、ステップ１４６に進み、ピーク電流値（Ｉｐ）と実効値から求められるピーク電流値（Ｉｊｐ）比較してＩｐがＩｊｐよりもＺ倍であるか否かが判定される。なお、Ｉｐ＝サンプリングしたピーク電流値、Ｉｊｐ＝実効値を逆算して求めたピーク電流値、Ｚ倍＝Ｉｊｐの約１．３〜５程度と考えるが、その他の方法として、Ｉｐから実効値を求めてＩｐと比較をすることも考えられる。ステップ１４６でＩｐがＩｊｐよりもＺ倍であると、ステップ１４８に進む。このステップ１４８では、チャタリングと判断し、Ａ秒間にＢ回同現象がおきた場合には、空気調和装置のユニットを停止し、このとき、警報表示等の処理を行うことも考えられ、ステップ１４８からはステップ１４４に進み、次の処理に移る。
【００２９】
図１１に、第２のチャタリング状態検知方法を実行するためのピーク値検知による判定方法フローチャートを示す。図１１において、ステップ１５０でピーク値電流による判定方法を開始し、ステップ１５２でピーク電流（Ｉｐ）がある電流値（Ｉｒｅｆ）を越えているか否かを判定する。なお、ある電流値（Ｉｒｅｆ）は、機種により異なるが、通常運転状態での運転電流の１．５倍〜５倍程度の範囲で考える。
【００３０】
ステップ１５２でピーク電流（Ｉｐ）がある電流値（Ｉｒｅｆ）を越えていないと、ステップ１５４に進んで次の制御に移るが、ステップ１５２でピーク電流（Ｉｐ）がある電流値（Ｉｒｅｆ）を越えている場合には、ステップ１５６に進み、Ｃ秒間（Ｄ周期）にＥ回、ピーク電流（Ｉｐ）がある電流値（Ｉｒｅｆ）を越えたか否かを判定する。なお、参考の数値データとしてはＣ秒間は約０．１秒〜１秒程度であり、Ｄ周期は５周期〜５０周期程度であり、Ｅ回は３回〜１０回程度と考える。
【００３１】
ステップ１５６でＮＯの場合には、ステップ１５４で次の制御に進むが、ステップ１５６でＹＥＳの場合にはステップ１５８でチャタリング状態であると判断し、空気調和装置ユニットの停止や警報表示等を行い、ステップ１５４で次の制御に移る。
【００３２】
本発明のその他の態様
（Ｉ）  第１のチャタリング状態検知に関して、電源制御回路に、前記異常判定信号に基づいて当該空気調和装置を停止させる停止手段を備えて構成する。この態様によれば、判定手段は、電流検出手段から電流検出信号のピーク電流値と当該電流検出信号の実効値計算により求められるピーク電流値とに基づいてスイッチ手段の動作の異常を判定し異常判定信号を出力する。停止手段は、異常判定信号に基づいて当該空気調和装置を停止させ、駆動電流のコンプレッサへの供給を停止する。
【００３３】
（ＩＩ）第１のチャタリング状態検知に関して、電源制御回路に、異常判定信号に基づいて警告を表示する警告表示手段を備えて構成する。この態様によれば、判定手段は、電流検出手段から電流検出信号のピーク電流値と当該電流検出信号の実効値計算により求められるピーク電流値とに基づいてスイッチ手段の動作の異常を判定し異常判定信号を出力する。停止手段は、異常判定信号に基づいて当該空気調和装置を停止させ、異常な駆動電流のコンプレッサへの供給を停止する。それと同時に、警告表示手段は、異常判定信号に基づいて警告を表示し、スイッチ手段の異常を告知する。
【００３４】
本発明の参考例として、第２のチャタリング状態検知に関して、電源制御回路に、異常確認判定信号に基づいて当該空気調和装置を停止させる停止手段および警告表示手段を備えて構成する。この態様によれば、電流検出手段から電流検出信号が出力されると、判定手段は電流検出信号のピーク電流値に基づいてスイッチ手段の動作の異常を判定し、異常判定信号を出力する。発生頻度判定手段は、異常判定信号の所定時間内における発生頻度を判断し（または発生回数を計数し、）、判断値が基準頻度を越えた場合に異常確認信号を出力する。停止手段は、異常確認判定信号に基づいて当該空気調和装置を停止させ、警告表示手段はスイッチ手段の異常を告知する。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電源回路のマグネットスイッチ等のスイッチ手段に発生する異常を確実に検出し空気調和装置の電源装置の安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気調和装置のコンプレッサの電源回路の概要図である。
【図２】コントローラおよび検出信号の入力部の回路図である。
【図３】検出信号の電流Ｉ１  および電圧Ｖ１  の波形図である。
【図４】検出信号の電流Ｉ１  と電圧Ｖ１  との関係を示す説明図である。
【図５】検出信号の電流Ｉ１  と電圧Ｖ１  との関係および過負荷、ロックを示す説明図である。
【図６】電源回路の一部を示す回路図である。
【図７】正常時、チャタリング時の電流波形を示す波形図である。
【図８】異常検出のための全体を示す概要フローチャート図である。
【図９】異常検出のための電流算出のフローチャート図である。
【図１０】チャタリング検出のための実効値計算での判定方法を示すフローチャートである。
【図１１】チャタリング検出のためのピーク値電流検知による判定方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  電源
１２  マグネットスイッチ
１４  コンプレッサ
１６  カレントトランス（ＣＴ）
１８  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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