(57)【要約】【課題】待機状態以外でアクチュエーターが停止している条件でも常時電源供給しているため不要な電力消費をしている。【解決手段】商用電源の交流電圧を整流した高圧直流電圧から低圧出力電圧に変換する電圧変換手段２と、前記電圧変換手段から出力された直流電圧を制御電源として動作し、前記高圧直流をスイッチングしてモーター巻き線に印加することでモーターの回転数が制御されるファンモーター６と、前記モーター制御電源電圧を可変する可変手段７と、運転開始指令を受け取って前記モーターに回転数指令を出力するとともに、前記可変手段に可変幅信号を入力してモーターへの制御電源電圧を可変するマイクロコンピューターを核とする制御部８を備えかつ、待機条件以外においてもファンモーター停止条件を満足する場合にはファンモーターの制御電源電圧を低下させる制御とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源の交流電圧を整流した高圧直流電圧から少なくとも一つの低圧出力電圧に変換する電圧変換手段と、前記電圧変換手段から出力された直流電圧を制御電源として動作し、前記高圧直流をスイッチングしてモーター巻き線に印加することでモーターの回転数が制御されるファンモーターと、前記モーター制御電源電圧を可変する可変手段と、運転開始指令を受け取って前記モーターに回転数指令を出力するとともに、前記可変手段に可変幅信号を入力してモーターへの制御電源電圧を可変するマイクロコンピューターを核とする制御部を備え、待機条件以外においてもファンモーター停止条件を満足する場合にはファンモーターの制御電源電圧を低下させる構成としたことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
ファンモーターの回転数を常時監視する回転数検知手段を備え、ファンモーターの停止指示直後の慣性による回転継続時はファンモーターの制御電源を低下させない構成とした請求項１に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンモーターの制御電源を制御することにより待機時電力およびアクチュエーター停止時の電力を削減する空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ファンモーターは、高圧直流をＯＮ／ＯＦＦさせ三相交流を作り出し、モーター巻き線に印加するＰＷＭ駆動方式を採用したモーター駆動部が採用されている。
【０００３】
この方式では駆動部にＰＷＭ制御部とドライブ素子を組み合わせたＰＷＭ駆動回路または、これらを１パッケージ化したＩＣが使用される。これらの回路またはＩＣには稼動させるための制御電源が必要である
一方、前記制御電源やマイクロコンピューターを核とし、空気調和機を制御する制御回路の電源は、商用電源を全波整流した直流電圧を一次入力としてスイッチングさせることで低圧出力電圧を二次側に作り出すスイッチング電源を採用している。
【０００４】
スイッチング電源は二次出力へ変換出力する際一定の変換効率を持つため、二次消費電力に変換損失分上乗せされた電力を一次側で消費することになる。
【０００５】
制御回路が動作していない状態であっても、マイクロコンピューターを核とする制御回路含めた二次回路は電源が供給されている限り、一定の電力損失がある。この状態を待機電力損失と定義付ける。
【０００６】
従来の空気調和気は待機電力損失を低減するために制御電源の変換効率を向上させたり、不要回路の遮断や制御回路の動作を低下させたり、負荷の間欠動作により平均電力の低減を行ってきた。
【０００７】
例えば特許文献１あるいは特許文献２では、制御回路用電源と負荷駆動用電源の２電源を有し、待機時には負荷駆動用電源を遮断することにより電力を軽減しようとするものであった。
【０００８】
また、特許文献３では待機時に空気調和機の制御を行うマイクロコンピユーターの動作速度を運転時よりも遅くすることによりマイクロコンピューターが消費する電力を低減するものであった。
【０００９】
また、特許文献４では電力損失源であるファンモーター駆動ＩＣの高圧回路を遮断することにより待機時の電力を軽減するものであった。
【００１０】
ファンモーターは一般的に高圧ＰＷＭ方式と呼ばれる駆動方式を採用しており、図４に従来技術における空気調和機のファンモーター駆動構成図を示す。このファンモーターは、商用電源の交流電圧を整流器１により整流した高圧直流電圧から少なくとも一つの低圧出力電圧に変換するスイッチング電源に代表されるような電圧変換手段２により出力する低圧直流電圧を制御電源として使用する。前記制御電源が印加されるＰＷＭ制御部３は前記低圧直流電圧により稼動状態となりマイクロコンピューターからの指令によりＰＷＭ信号を作り出す。さらにこのＰＷＭ信号により前記高圧直流をＯＮ／ＯＦＦさせることで三相交流を作り出し、モーター巻き線に印加することによりＰＷＭ駆動を行うモーター駆動部４により構成される。また、これらの構成はモーター駆動部と、ＰＷＭ制御部を個々の部品、回路で組み合わせたり、ＰＷＭ駆動ＩＣとして１パッケージ化したＩＣが使用され
ることがある。
【００１１】
一方このＰＷＭ駆動部は前述したように制御用の電源を要する。このことはわずかではあるが回路内部の電力損失が存在することを意味する。空気調和機はその装置としての特性上、一般的に年中コンセントを接続した状態で保管することが往々にしてある。従って空気調和として運転していないときでも電力損失があり、待機電力として仕事をしていないのに使用者に不利益をもたらす一因となっている。この待機電力の原因の一部が前述したファンモーターのＰＷＭ駆動部に存在する制御電源の損失である。
【００１２】
この待機電力を削減する手段として、図５に示すように前記制御電源にリレー等のスイッチ１５を設け、待機時には制御電源を遮断する方法がある。この方法によるところの課題として、待機状態から復帰したときの電源突入がある。制御部にはその電源入力部に電源安定用としてコンデンサ等容量成分を設置することが一般的に行われる。待機電力削減用スイッチにより待機中に電源を遮断する構成とした場合、待機からの復帰時に前記安定用コンデンサへのチャージが行われる。従ってこの瞬間に多大な突入電流が流れることになり、このことは電圧変換手段の出力が突入に耐えられるよう、電源容量のマージン確保や耐突入電流の整流ダイオードなどの部品を使用しなければならないなど、コストアップの原因であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−６９９９２号公報
【特許文献２】特開２０００−５５４３９号公報
【特許文献３】特許第３４８３４８３号公報
【特許文献４】特許第４１５３５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以上のように、特許文献１及び２及び４に記載の空気調和機にあっては、待機時に負荷を遮断することから待機状態から復帰する際には電源より負荷に突入電流が流れ、特に負荷側に電源安定用としてコンデンサが挿入されていると多大な突入電流となる。多大な突入電流の発生はスイッチング電源の大きな負荷になるため本来不必要な電源容量の確保や多大な突入電流による破壊を発生させないよう、十分なディレーティングを確保した部品を必要とするため、部品、回路のコストを押し上げる結果となる課題を有していた。
【００１５】
また、特許文献３に記載の空気調和機にあってはマイクロコンピューターの中でも動作速度を任意に可変できるような特殊な機能を持ったものを採用する必要があるという課題を有していた。
【００１６】
一方、ここで定義する待機状態とはリモコン等から空気調和機への停止命令が確定した後、完全に停止となった状態を示すが、前記以外でも暖房のディアイス時やＯＮタイマー設定時など空気調和機としては機能しているがファンモーターは停止している状態は待機時の処理は行わないため、ファンモーターによる内部損失は常時存在するという課題を有していた。
【００１７】
また、ファンモーターを制御している専用ＩＣは制御電源が遮断されると、不定の状態つまり負荷の駆動回路が制御不能となる可能性があり、ファンモーターが回転している最中は慣性で回転中であっても、巻き線の誘起電圧や還流電流がＩＣの負荷駆動素子に印加されている最中では素子の破壊につながる可能性があるといった課題を有していた。
【００１８】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、待機からの復帰時に多大な突入電流を発生させず、かつ簡単な構成によりマイクロコンピューターによる電力損失をも削減し、特殊な機能を持った部品を採用することなくまた、不必要なコストを回路、部品にかけずに電力を低減する省エネの空気調和機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明は、商用電源の交流電圧を整流した高圧直流電圧から少なくとも一つの低圧出力電圧に変換する電圧変換手段と、前記電圧変換手段から出力された直流電圧を制御電源として動作し、前記高圧直流をスイッチングしてモーター巻き線に印加することでモーターの回転数が制御されるファンモーターと、前記モーター制御電源電圧を可変する可変手段と、運転開始指令を受け取って前記モーターに回転数指令を出力するとともに、前記可変手段に可変幅信号を入力してモーターへの制御電源電圧を可変するマイクロコンピューターを核とする制御部を備え、待機条件以外においてもファンモーター停止条件を満足する場合にはファンモーターの制御電源電圧を低下させる構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の空気調和機は、待機状態から復帰時に多大な突入電流を発生させない構成により、特殊な機能を持った部品を採用することなくまた、不必要なコストを回路、部品にかけずに待機電力およびアクチュエーター停止時の電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１における空気調和機のファンモーター駆動構成図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１における制御電圧回路の詳細図（ｂ）特性図
【図３】本発明の実施の形態２における構成図
【図４】従来技術における空気調和機のファンモーター駆動構成図
【図５】従来技術における制御電圧切替え回路の詳細図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
第１の発明は、商用電源の交流電圧を整流した高圧直流電圧から少なくとも一つの低圧出力電圧に変換する電圧変換手段と、前記電圧変換手段から出力された直流電圧を制御電源として動作し、前記高圧直流をスイッチングしてモーター巻き線に印加することでモーターの回転数が制御されるファンモーターと、前記モーター制御電源電圧を可変する可変手段と、運転開始指令を受け取って前記モーターに回転数指令を出力するとともに、前記可変手段に可変幅信号を入力してモーターへの制御電源電圧を可変するマイクロコンピューターを核とする制御部を備え、待機条件以外においてもファンモーター停止条件を満足する場合にはファンモーターの制御電源電圧を低下させる構成としたことにより待機からの復帰時に発生する多大な突入電流を低減することができるとともに、待機中でなくともファンモーターが停止している条件であれば消費電力を低減することができる。
【００２３】
また、第２の発明はファンモーターの回転数を常時監視する回転数検知手段を備え、ファンモーターの停止指示直後の完成による回転継続時は制御電源を低下させないことによりファンモーター制御ＩＣが破壊することを防止することができる。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における空気調和機の概略構成図、図２（ａ）は制御電圧回路の詳細図、（ｂ）はその特性図である。
【００２５】
商用電源の交流電圧を整流した高圧直流電圧から少なくとも一つの低圧出力電圧に変換
する電圧変換手段２と前記電圧変換手段から出力された低圧直流電圧を制御電源として動作し、前記高圧直流をスイッチングしてモーター巻き線に印加することでモーターの回転数を制御するＰＷＭ駆動部５を有するファンモーター６と、前記モーター制御電源電圧を可変する可変手段７と、運転開始指令を受け取って前記モーターに回転数指令を出力するとともに、前記可変手段に可変幅信号を入力してモーターへの制御電源電圧を可変するマイクロコンピューターを核とする制御部８による構成において、電圧変換手段２により出力された低圧直流電圧を前記可変手段７により通常動作時にはＰＷＭ制御部３が稼動するに必要な電圧Ｖ２に変換して前記ＰＷＭ制御部３に印加し、待機時にはＰＷＭ制御部３が消費する電力を最低レベルＶ１に保持するとともに、電源安定用に設けた容量に０Ｖよりも高い低電圧を充電しておくことにより待機からの復帰時に前記容量へのチャージにより発生する突入電流を抑制することで電圧変換手段であるスイッチング電源の出力容量を不要に増加させたり、過大な電力に耐えるような、部品をオーバースペックで使用するなど不要なコストアップを避けることができる。
【００２６】
一例として、Ｖ２＝２０Ｖの場合、Ｖ１は０．２Ｖ〜２Ｖ程度の電圧が待機時の消費電力低減と待機からの復帰時の突入電流の抑制を両立することができる制御電源電圧の範囲となる。この値は使用するモーター駆動ＩＣの種類等によって異なる。
【００２７】
一般的に容量成分として電解コンデンサが使用されるが、電解コンデンサは０Ｖから電圧を印加すると内部インピーダンスはほぼゼロとなるため多大な充電電流が突入電流として発生するが、若干でも充電状態にあると内部インピーダンスは一定の高さとなり充電電流はゆるやかな上昇となるため過大な突入電流は発生しない。
【００２８】
電圧可変の方法としては可変手段にパルス波形成型回路を設け、待機時にはマイクロコンピューターから狭いパルスを出力、待機から復帰したときには１００％のパルスを出力し、前記パルス波形成型回路から構成した電圧可変手段によりパルス幅に応じた電圧を生成する構成が考えられる。
【００２９】
このような構成においてすべてのアクチュエーターが停止している待機状態では、上記制御によりファンモーターの制御電源を低下させ電力を低減することができるが、空気調和機においてはＯＮタイマー設定や暖房ディアイス時のように何らかの機能は動作しているがファンモーターは停止しているといった中途半端な状態が存在する。このような状態においては機能していないアクチュエーターにも常時電力を消費させているという無駄がある。そこで本発明では、待機条件以外においてもファンモーター停止条件を満足する場合にはファンモーターの制御電源電圧を低下させる制御とした。このことにより不必要な電力消費を低減することができる。
【００３０】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における空気調和機の概略構成図である。
【００３１】
本実施の形態２では、ファンモーターの回転数を検知する回転数検知手段９によりファンモーターの動作状態を監視し、ファンモーター停止条件達成時においても慣性で回転を継続するファンモーターの挙動を検知し、回転が継続している間はファンモーターの制御電源を低下させない制御とした。このことにより、回転中に制御電源が低下し制御ＩＣが不定状態におちいり、慣性による回転継続中にドライブ素子に還流される電流やモーター巻き線に誘起されやはりドライブ素子に印加される高圧により制御ＩＣが破壊に至ることを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明にかかる空気調和機は、空気清浄機あるいは空気清浄装置または換気装置を具備
した空気調和機にも適用できる。
【符号の説明】
【００３３】
１  整流器
２  電圧変換手段
３  ＰＷＭ制御部
４  モーター駆動部
５  ＰＷＭ駆動部
６  ファンモーター
７  可変手段
８  制御部
９  回転数検知手段
【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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