(57)【要約】【課題】本願発明は、冷却システムで採用される可変容量コンプレッサのための周波数インバータの補助電力源（１９）を遠隔的に接続し切断するシステムおよび方法に関する。【解決手段】ここで、このインバータは、それが外部信号を受信するときに、その補助電源（１９）が接続されるべきであることを示す補助電力源（３０）を起動させるように動作する回路ブレーカ（１０）を備える。この回路ブレーカ（１０）が、前記インバータの運転を起動する前記補助電力源（１９）の運転を可能にし、インバータが送信を開始する。連続的に、前記回路ブレーカ（１０）へ、補助電源が運転を維持するべきであることを示す前記補助電源（４０）を起動させる前記内部メンテナンス信号は、回路ブレーカ（１９）に対して、補助電力源のが運転可能状態を維持させ、回路ブレーカ（１０）が、補助電源（３０）から補助電源が切断されるべきであることを示す外部非活性化信号を受信するとき、インバータは、前記補助電源を起動させた状態を保つための信号（４０）の、前記回路ブレーカへの送信を停止し、そして、回路ブレーカ（１０）は、補助電力源（１９）を使用不可にして、前記インバータの運転を停止状態にする。【選択図】図５
2014507624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量コンプレッサ（６０）の電子制御システムであって、
外部制御信号を受信し、該コンプレッサを駆動する信号を生成するインバータ（３）を備え、
該インバータは、
交流電流の供給入力と、連続電圧バスと、コンプレッサに供給する可変振幅・可変周波数電圧出力を有する、前記コンプレッサの供給電圧を調節するための電源回路（１１）と、
少なくとも１つの内部処理回路と、内部供給電圧をイ前記ンバータに提供して、その運転を起動する補助電力源（１９）と、
を有し、
前記インバータは、また、
前記補助電力源を起動させるために、前記インバータの内部処理回路から外部信号を受信する第１の入力（３０）と、前記補助電源の起動状態を維持するために、前記インバータの内部処理回路から信号を受信する第２の入力（４０）と、前記補助電力源の入力に接続している出力と、を有する回路ブレーカ（１０）を備え、
前記補助電源（３０）を起動させる前記外部信号が、前記補助電源は接続されるべきであることを示すときに、前記回路ブレーカ（１０）が、前記インバータの運転を起動する前記補助電力源（１９）の運転を可能にし、
前記インバータの前記内部処理回路は、連続的に、前記回路ブレーカ（１０）へ、前記補助電源を接続したままにすべきことを示す、前記補助電源（４０）を起動させる前記内部メンテナンス信号の送信を開始し、前記回路ブレーカを、前記補助電力源（１９）を使用可能状態のままにさせるようにし、前記補助電源（３０）を起動させる前記外部信号が、前記補助電源は切断されるべきであることを示すときに、前記インバータの前記内部処理回路は、前記回路ブレーカ（１０）へ、前記補助電源を起動状態に維持する信号（４０）を送信することを停止し、前記回路ブレーカ（１０）が、前記補助電力源（１９）を使用禁止にし、前記インバータの運転を停止状態にする、
ことを特徴とする、電子制御システム。
【請求項２】
前記インバータの前記内部処理回路は、前記補助電力源（１９）を接続するべきか、切断するべきかを示す前記インバータで受信される外部コマンド信号に応答して、前記補助電力源（３０）を起動させるための外部信号を、前記回路ブレーカに（１０）に送ることを特徴とする請求項１に記載の電子制御システム。
【請求項３】
前記インバータで受信される前記外部コマンド信号は、また、前記コンプレッサを接続し、切断するためのコマンドを含むことを特徴とする請求項１に記載の電子制御システム。
【請求項４】
前記回路ブレーカ（１０の出力に接続している補助電力源（１９）の入力が、イネーブル入力であり、
前記補助電力源（１９）は、また、前記電源回路の前記平流電圧バスに接続している電源供給入力を有し、前記補助電源（３０）を起動させる前記信号が、前記補助電源は接続されるべきであることを示すときに、前記回路ブレーカ（１０）は、補助電力源（１９）のイネーブル入力に対して、前記補助電力源（１９）を使用可能にする起動信号を送る
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電子制御システム。
【請求項５】
前記回路ブレーカ（１０）の出力に接続している補助電力源（１９）の入力が、電源供給入力であり、
前記回路ブレーカ（１０）は、また、前記電源回路の前記平流電圧バスに接続している第３の入力を含み、前記補助電源（３０）を起動させる前記信号が、前記補助電源は接続されるべきであることを示すときに、前記回路ブレーカは、前記補助電力源（１９）の電源供給入力と前記電源回路の平流電圧バスとの間の電気的接続を確立し、補助電力源（１９）を電源供給し、使用可能にして、前記補助電力源（１９）と前記平流電圧バスとの間の前記電気的接続は、前記回路ブレーカ（１０）が、前記補助電源の起動状態を維持するための信号を受信する間、維持される
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電子制御システム。
【請求項６】
前記インバータは、また、内部処理回路として、通信ユニット（１６）と制御ブロックとを備え、
通信ユニット（６）は、前記補助電源を接続する、または、切断するための外部制御信号を受信するための入力と、前記コンプレッサの運転制御信号を送信するための、前記制御ブロックに接続している出力と、前記補助電源（３０）を起動させる前記信号を送るための、前記回路ブレーカ（１０）の前記第１の入力に接続している出力と、前記補助電力源（１９）が切断されるとき、前記通信ユニット（１６）を電源供給し起動状態を保つ前記電源回路との更なる電源供給接続（２０）と、を有し、
前記制御ブロックは、前記通信ユニットにより送られる前記コンプレッサの前記制御信号を受信し、該信号を解釈するための入力と、前記コンプレッサの前記供給電圧を調節するためのコマンド信号を、前記電源回路に送信するための出力と、前記回路ブレーカへ、前記補助電源が接続したままでいるべき期間に、前記補助電源を起動状態に維持する信号（４０）を送信するための出力と、を有する、
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電子制御システム。
【請求項７】
前記補助電源を接続する、または、切断するための外部制御信号を受信する前記通信ユニット（１６）の入力が、前記補助電源を接続する、または、切断するための前記制御信号を送信するサーモスタット（２１）に接続していることを特徴とする請求項６に記載の電子制御システム。
【請求項８】
前記サーモスタット（２１）は、また、補助電力源を接続、切断するための前記制御信号を送信するために使用される、接続の同一の物理的手段として前記コンプレッサの運転制御信号を通信ユニット（１６）に送信し、前記通信ユニット（１６）は、前記制御ブロックに、解釈するのに適切な、前記コンプレッサの前記動作制御信号を送信し、前記制御ブロックが前記回路ブレーカ（１０）に、前記補助電源が起動状態に保つべきであることを示す前記メンテナンス信号を送信するとき、前記サーモスタット（２１）は、前記通信ユニットに（１６）に、前記コンプレッサの運転制御信号だけを送信する
ことを特徴とする請求項７に記載の電子制御システム。
【請求項９】
前記制御ブロックは、制御回路（１７）とコマンド回路（１８）とを備え、前記制御回路（１７）は、前記通信ユニット（１６）から前記信号を受信し、前記メンテナンス信号（４０）を、前記回路ブレーカ（１０）に送信し、前記コマンド回路（１８）に、前記制御信号を送信し、前記コンプレッサから電気的大きさを受信して、該コンプレッサの運転をモニターし、前記コマンド回路（１８）は、コマンド信号を前記電源回路に送信し、前記制御回路と前記コマンド回路は、また、前記補助電力源から電源供給電圧信号を各々受信することを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載の電子制御システム。
【請求項１０】
前記電源回路は、前記回路ブレーカ（１０）が接続される平流電圧バスを備えることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の電子制御システム。
【請求項１１】
前記制御ブロックは、前記コンプレッサの過去の動作記録を格納する不揮発性メモリ（７０）を備え、前記サーモスタット（２１）が前記通信ユニット（１６）に、前記補助電源を接続または切断するための外部制御信号だけを送信するとき、前記制御ブロックは、前記コンプレッサの動作を制御することを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の電子制御システム。
【請求項１２】
可変容量コンプレッサの電子制御方式であって、
前記コンプレッサの動作を制御するインバータであって、該インバータは、前記コンプレッサの供給電圧を調節するための電源回路を有しており、前記補助電力源（１９）は、前記電源回路によって電力供給され、該電源回路は、前記インバータ内部の供給電圧を提供して、その運転を起動する、インバータと、
前記補助電力源（１９）を起動させる回路ブレーカ（１０）と、
少なくとも１つの内部処理回路と、を備えるシステムによって実行される方法であり、−  前記インバータに、前記補助電源を接続する外部コマンド信号を送信するステップと、
−  該外部コマンド信号に応答して、前記インバータの内部処理回路が、前記補助電源は接続されるべきであることを示している前記補助電源（３０）を起動させるために、回路ブレーカ（１０）に外部信号を送るステップと、
−  前記回路ブレーカ（１０）が、前記補助電力源（１９）の運転を可能にするステップと、
−  補助電力源（１９）が、内部供給電圧を前記インバータに提供するステップであって、その運転を起動させる、ステップと、
−  前記補助電源が接続されたままでなければならない期間に、前記インバータが、前記補助電源を起動させた状態を保つための信号（４０）の、前記回路ブレーカへの送信を開始するステップと、
−  前記補助電源が切断されなければならないとき、前記補助電源を切断するために、前記インバータに外部コマンド信号を送信するステップと、
−  前記インバータの前記内部処理回路が、前記回路ブレーカ（１０）に、前記補助電源を切断するべきであり、前記回路インバータが、前記補助電源を起動させた状態に保つための信号（４０）を前記回路ブレーカ（１０）に送信するのを停止することを示す非活性化信号を送信するステップと、
−  前記回路ブレーカ（１０）が、前記補助電力源（１９）の運転を不可にするステップであって、前記インバータの運転を停止状態にする、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記インバータで受信される前記外部コマンド信号は、また、前記コンプレッサを接続し、または、切断するためのコマンドを含み、前記インバータが起動したとき、それは、また、動作を制御するためにコンプレッサに制御信号の送信を開始することを特徴とする請求項１２に記載の電子制御方法。
【請求項１４】
前記補助電力源（１９）は、前記回路ブレーカ（１０）の前記出力に接続しているイネーブル入力と、前記電源回路の前記平流電圧バスに接続している電源供給入力とを有し、
前記回路ブレーカ（１０）が前記補助電力源（１９）の運転を可能にする前記ステップにおいて、前記回路ブレーカ（１０）は、前記補助電力源（１９）のイネーブル入力に、前記補助電力源（１９）を使用可能にする起動信号を送信する
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の電子制御方法。
【請求項１５】
前記補助電力源（１９）は、前記回路ブレーカ（１０）の前記出力に接続している電源供給入力を有し、
前記回路ブレーカ（１０）は、前記電源回路の前記平流電圧バスに接続している入力を備え、
前記回路ブレーカ（１０）が、前記補助電力源（１９）の運転を可能にする前記ステップにおいて、前記回路ブレーカは、前記補助電力源（１９）の前記電源供給入力と前記電源回路の前記平流電圧バスとの間の電気的接続を確立し、前記補助電力源（１９）を電源供給し、起動して、前記補助電力源（１９）と前記平流電圧バスとの間の電気的接続は、前記回路ブレーカ（１０）が前記補助電源の起動状態を維持するための信号（４０）を受信する間保たれる
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の電子制御方法。
【請求項１６】
前記インバータの外部のサーモスタット（２１）が、前記インバータを接続し、切断するための前記コマンド信号を送信することを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の電子制御方法。
【請求項１７】
前記サーモスタット（２１）は、また、前記コンプレッサの動作制御信号を前記回路インバータを送信することを特徴とする請求項１６に記載の電子制御方法。
【請求項１８】
前記回路インバータは、内部処理として、通信ユニット（１６）と制御ブロックとを備え、
該通信ユニットは、前記補助電源を接続し、または、切断するための外部コマンド信号を受信する前記ステップを実行し、前記制御ブロックによる解釈のためにこれらの信号を調整し、前記回路ブレーカに（１０）に前記補助電源が接続されるべきであることを示す補助電源（３０）を起動させるための前記信号を送信し、前記制御ブロックは、前記通信ユニットにより送信される前記コンプレッサの前記制御信号を受信して、解釈するステップを実行し、前記電源回路に、前記コンプレッサの前記供給電圧を調整するためのコマンド信号を送信し、補助電源が接続されたままでなければならない期間に、前記回路ブレーカに（１０）に、前記補助電源（４０）を起動状態に維持するための前記信号を送信し、前記コンプレッサから電気的大きさを受信して、その運転をモニターする
ことを特徴とする請求項１２ないし１７のいずれか１項に記載の電子制御方法。
【請求項１９】
前記制御ブロックが、前記回路ブレーカ（１０）に、前記補助電源の起動状態を維持する信号（４０）を送る間、前記サーモスタットは、前記通信ユニットに、前記コンプレッサの動作制御信号だけを送信することを特徴とする請求項１８に記載の電子制御方法。
【請求項２０】
前記サーモスタット（２１）は、前記通信ユニット（１６）に、前記補助電源を接続する、または、切断するための外部制御信号だけを送信し、前記方法は、また、不揮発性メモリにおいて前記コンプレッサの過去の動作記録を格納するステップを含むことを特徴とする請求項１６ないし１８のいずれか１項に記載の電子制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、コンプレッサのダウン時間の間の電力量の消費を減らし、それにより、冷却システムの効率を強化することを目的として、冷却システムで可変容量コンプレッサを駆動するために採用される、周波数インバータにおいて使用される補助電力源を遠隔で接続し、切断する、コンプレッサの電子制御システムと方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー効率と冷却の大きな要求条件を満たすために、家庭用および商用の冷却システムは、冷却のシステムの必要とその要求に従って、冷却ガスのポンプ輸送（つまり、質量流量）の速度を変えることによって、冷却能力の調整を可能とする、可変容量コンプレッサを使うというオプションを有する。
【０００３】
この可変容量コンプレッサは、電動機の回転を変えることによって、質量流量の極小値の可動域を、最大値まで拡大する。回転変化は、周波数インバータと呼ばれる電子制御の手段によって、得られ、電動機に印加される電圧と周波数を調節する。
【０００４】
この周波数インバータは、例えば、電磁干渉（ＥＭＩ）フィルタリングのために入力段や送電網の交流を平流電圧に変えるための「ブリッジ整流器」と呼ばれる段を有する電源回路、制御回路（マイクロコントローラまたはＤＳＰデジタル・シグナル・プロセッサ）、インバータの他の回路またはコンポーネントのために内部電圧を生成するための補助電力源、コンプレッサの中に採用される電動機を駆動するために電源半導体で形成される回路などの異なる機能を有する種々の電子回路から成る。
【０００５】
図１は、簡略した形で、可変容量コンプレッサ６０に適用される、既存技術による周波数インバータの主要構成要素を示す。交流送電網５０とその入力のクーラーのサーモスタットおよびその出力のコンプレッサは、周波数インバータに接続しており、それが運転を制御する。インバータの電源回路１１の主なコンポーネントは、電磁干渉フィルタ、ダイオード・ブリッジ整流器、ＣＢバス・コンデンサおよび三相インバータ・ブリッジである、ＣＢコンデンサの電圧は、入力交流の整流の結果であり、インバータのＣＣバスを形成し、そこに、補助電圧源が接続している。この電源は、供給電圧をインバータの他のコンポーネント、例えば、コマンド、通信、周波数インバータの制御回路などに提供する役割を果たし、電源回路のＣＣバスの上で生成された平流高電圧を、これらのコンポーネントに供給するのに適切な、平流低振幅電圧に、変換し、これらのサブ回路がパワーアップされると、それらは正常に動作し、コマンド信号がサーモスタットから受信され、インバータ・ブリッジを駆動して、コンプレッサの電気的大きさをモニターする制御回路により、それを制御するために解釈される。補助電力源が、ＣＣバスに永久に接続しており、コンプレッサの状態（ＯＮまたはＯＦＦ）に関係なくエネルギーを消費することが図１から見ることができる。
【０００６】
補助電力源は、一般に、スイッチ・モード電源（ＳＭＰＳ）と呼ばれる高周波エネルギー変換方法、または、例えば、リニア電源、容量電源などの低周波方法を採用することができる。補助電力源のトポロジに関係なく、既存技術において、コンプレッサが動作しているか否かを問わず、それはＣＣバスに平流的に接続している。インバータが送電網の交流から切段されない限り、この電源は、数Ｗｈ（ワット時）または数百ｍＷｈ（ミリ・ワット時）のエネルギーを絶えず消費している。コンプレッサ停止時間の間のエネルギーの消費は、「待機電力消費」と呼ばれ、その機能は、基本的に、冷却システムの新たな冷却サイクルにおいて再びコンプレッサを駆動する準備ができている周波数インバータの制御回路を維持する際に再び始めることができる。
【０００７】
待機電力消費は、コンプレッサが動作している間のエネルギー消費と比較して、小さいとしても、冷却システム・コンプレッサが、冷却ガスの動きと圧縮によって冷却システムから熱を取り除くというその主機能を実行していない時間間隔におけるエネルギー浪費を意味するので、好ましくないと考えられる。したがって、周波数インバータの待機電力消費は、全く重要でない無駄であり、冷却システムのエネルギー・ロスの源である。
【０００８】
既存技術においては、冷却システムの効率を上げる目的で、コンプレッサが停止しているときはいつでも、周波数インバータは送電網から切り離され、補助電力源を切断し、待機中電力の消費を取り除く。この方法は、例えば、リレーまたは電気機械サーモスタット、または半導体のようなスイッチを採用する。両方の場合とも、このスイッチは、コンプレッサが運転中である高振幅の周波数インバータの入力電流に耐えることができるようにするのに必要な大きさにされる。リレーを使用する場合には、コンプレッサが作動中であるインターバルの間にこのリレーで消費を有する欠点も存在する。これにより、インバータを送電網から切断することによって得られるゲインを最小にし、結果として、待機電力消費を取り除く。さらに、リレーでの切断は、冷却システム（「電子サーモスタット」と参照される制御）に存在する別の電子制御によって実行されるとき、この第２の制御が、例えば、リレーを駆動するデジタル出力、リレー自体の存在、コンプレッサが運転中である間にこのリレーを駆動することができる電力源などの電子回路を大きすぎるサイズにすることを要求する。対照的に、例えば、周波数インバータの電源供給を中断する、ＴＲＩＡＣなど半導体の使用は、また、インバータ（突入電流）のＣＢバス・コンデンサからの初期チャージ電流に耐えるために、伝導損失とこの半導体のオーバーサイズの必要性の欠点を有する。
【０００９】
図２ａ、図２ｂおよび図２ｃは、既存技術によるインバータの構成を表す。上の記載から分かるように、どの場合にも、インバータの補助電源を切断するために用いられる、インバータと外部サーモスタットの間での、コマンド信号、あるいは、物理インタフェース手段（ケーブル）はない。
【００１０】
図２ａは、冷却システム構成１を表す。ここで、電子サーモスタット２は、コンプレッサの動作状態を定めることに責任をもつ制御回路４を有する。電子サーモスタットは、ケーブル８を通して周波数インバータ３にコマンド信号を送る。インバータは、サーモスタットから信号を受信して、それを、制御回路６を解釈するように調整する役割を果たす回路５を有し、この回路はコンプレッサの動作を制御し、通信ユニットと呼ぶことができる。この構成において、サーモスタットのコマンド信号は、冷却システムの各々のメーカーの通信プロトコルに従って異なるフォーマットを取ることができる。例えば、コンプレッサにとって望ましい回転に比例した周波数信号、ある周波数値、または、コンプレッサを切断したままにする信号（ゼロ）の不存在、その他を送信することができる。この冷却システムは、サーモスタットと通信回路５との間の通信のためのケーブル８を有する。この接続は、コンプレッサの動作制御信号を送るために、サーモスタットにより用いられることに留意する。たとえば、コンプレッサの電源供給信号からの周波数と振幅の参照である。この図は、サーモスタットと通信回路との間の２つのリンクを示すが、１つは参照（ゼロ）であって、他は信号自体であり、１つのケーブルがあるだけである。
【００１１】
図２ｂは、既存技術によるコンプレッサ制御システムの別の構成を示す。ここで、電子サーモスタット２の制御回路４は、スイッチ９を駆動し、電圧信号が送電網に参照文に引用した周波数インバータの入力回路５に送る。つまり周波数インバータ３の制御回路６は、送電網の同一の周波数をもつパルスを受信する。サーモスタットは、コンプレッサの接続／切断を命令する信号と、スイッチ９を調整することによって得られるコマンド信号との両方を、通信入力回路５に送信する。しかし、後者は、あまり普通ではない。スイッチ９は、送電網に関係づけられる、電気機械リレー接点と半導体との両方であり得る。通常は、コンプレッサが切断されることが望ましいとき、それは開いたままに保たれる。
【００１２】
図２ｃは、既存技術によるコンプレッサ制御システムのより単純な構成を示す。ここでサーモスタット１０は、電子回路ではないが、しかし、電気機械式のものである。サーモスタットは、冷却システムの温度が基準値より上がるとき、閉じられる接点を有する。この構成において、コンプレッサを切断しておくことが望ましい場合にはいつでも、電気機械サーモスタットの接点は開いている。この構成と、また、図２ｂの場合の両方とも、コンプレッサの内部の電動機の回転は、サーモスタットによってではなく、周波数インバータによって調節される。サーモスタットからの唯一のコマンドは、コンプレッサを接続あるいは切断することである。図２ａにおいて、また、可能性として、図２ｂにおいて、サーモスタットは、コンプレッサを接続する信号、切断する信号の両方をインバータに送信し、また、周波数やコンプレッサの供給電圧を制御するコマンド信号をも送信する。
【００１３】
既存技術において記述されるすべての構成において、周波数インバータは、ケーブル７を通して、交流送電網に永久に接続される。したがって、たとえ、コンプレッサが切断されるとしても、図１で示される、ＣＣバスのＣＢコンデンサは、送電網からの整流化された電圧をチャージされ、インバータの補助電力源は、制御を保つために、かなりエネルギーの量を消費し、インバータの通信およびコマンド回路は、コンプレッサを再接続するために用意され、サーモスタットを接続する続くコマンドにおいて、動作する。
【００１４】
図３は、また、既存技術からの制御システムを用いた周波数インバータの入力電力を表すグラフである。このグラフにおいて、２つの電力レベルを、見ことができる。１つは、コンプレッサが接続されるときに起こる、およそ４０Ｗであり、そして、もう１つは、待機中の間の、すなわち、コンプレッサが切断されるインターバルにおける、およそ０．７Ｗである。エネルギー消費を減らして、冷却システムの効率を上げるために、この０．７Ｗの値を大幅に減らすことが望ましい。図３で示されるような電力消費のふるまいをする既存技術のシステムにおいて、平均的有効電力は、２４Ｗｈである（ピークの４０Ｗ、６０％のワーク・サイクル、６０分のサイクルのうち、コンプレッサは３６分間接続されたまま）。待機電力消費が０．１Ｗになる場合には、平均的消費において、０．２４Ｗｈのゲインとなり、システムの効率において、１％の改善となる。
【００１５】
図４は、周波数インバータ３が交流送電網に永久に関係がない構成を使用して、インバータの待機電力消費を除こうとする既存技術の回路を示す。ここで送電網の位相または中性点は、サーモスタット２に現れるスイッチ９を経由して、インバータから切り離される。このスイッチは、電気機械式リレーの接点、または、ＴＲＩＡＣ系の半導体であり得、コンプレッサを切断することが必要なときはいつでも、インバータの電源供給をオープンにするように命令される。コンプレッサ電動機を接続しなければならないとき、インバータは、スイッチを介して回線を閉鎖することによって、送電網に再び接続される。次に、コンプレッサの内部の電動機の回転を定めるためのコマンドは、ケーブル８を介して、サーモスタット２からインバータに送信される。ケーブル８は、インバータを接続、切断するものとは別の接続である。図２ｃに図示されたものに類似した他の構成もあり、サーモスタットが、インバータを接続あるいは切断するだけのコマンドを送信し、一方で、それが電動機の回転を制御する。しかしながら，後者の場合には、インバータをパワーアップしたすぐ後の回転状態を定めるために、コンプレッサの以前の動作状態を記憶するように、インバータに、不揮発性メモリがなければならない。
【００１６】
待機電力消費を取り除くための既存技術のソリューションでは、不満足な効率増加しか提供できず、より高価なコンポーネントを使用する必要がある。インバータの電源供給が電気機械リレー接点によって中断される場合には、コンプレッサが接続されるリレーのボビンによる電力消費が存在する。したがって、従来のリレーの電力消費が２６０ｍＷであることを考慮すると、図３に類似した動作挙動を持つ冷却システムに対するゲインは、０．１２４Ｗｈまたは０．５２％となる。サーモスタット自体の他に、この２６０ｍＷの追加的な能力をもつ電圧源を有しなければならないのであるから、この違いよりも、さらに重要なものは、リレーによるソリューションのためのコストである。これに対して、インバータの電源供給が、ＴＲＩＡＣ半導体により、取り除かれる場合には、コンプレッサが動作している間における、このコンポーネント内の導通による損失が存在する。インバータのＲＭＳ入力電流が０．３Ａ（４０Ｗ、２３０Ｖ、０．５８の力率）であることを考えれば、ＴＲＩＡＣの導通による損失は、およそ３６０ｍＷである。すなわち、図３に類似した動作挙動による冷却システムのためのゲインは、０．１０Ｗｈ未満であるか、０．４％未満となる。ちょうどリレーの場合のように、ＴＲＩＡＣの、コマンド回路の、そして、熱放散のポテンシャル形のコストも存在する。コンプレッサがより大きな電力と電流を送電網に要求するときに、伝導損失がＴＲＩＡＣを過熱する可能性があるからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本願発明の目的は、可変容量コンプレッサのシステムと電子制御方式を提供することである。それにより、コンプレッサが停止しているとき、待機中の、インバータのエネルギー消費を大幅に減らすことができる。したがって、可変容量コンプレッサを持つ冷却システムの効率を上げることができ、マーケットが要求する効率のより高いレベルの達成を可能にする。
【００１８】
電流を導通するために、低い容量コンポーネントを使用し、インプリメンテーション・コストを下げる、可変容量コンプレッサの電子制御システムを提供することは、また、本願発明の目的でもある。
【００１９】
本願発明の別の目的は、現在のサーモスタット・ソリューションのハードウェアを変える必要なしで、コンプレッサ電動機の制御信号を周波数インバータに送信するために現在採用される同一の物理手段を介して、周波数インバータの補助電力源を切断し再接続することができる可変容量コンプレッサの電子制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の目的は、外部制御信号を受信するインバータを含み、コンプレッサを駆動する信号を生成する、可変容量コンプレッサの電子制御システムによって達成される。このインバータは、交流電流の供給入力と、平流電圧バスと、コンプレッサに電源供給するための可変周波数と振幅電圧出力と、を有する、そのコンプレッサの供給電圧を調節するための電源回路と、少なくとも１つの内部処理回路と、電圧をインバータの内部回路へ供給し、その実行の可能性を保証する補助電力源と、を有し、このインバータは、また、補助電力源を起動させるために、インバータの内部処理回路から外部信号を受信する第１の入力と、補助電力源を起動させるために、内部処理回路インバータからメンテナンス信号を受信する第２の入力と、前記補助電力源の入力に接続している出力と、をもつ回路ブレーカを備える。外部の起動信号が、補助電力源が切断されるべきであることを示すとき、回路ブレーカは、インバータの運転を起動する補助電力源の運転を可能にし、インバータの前記内部処理回路は、連続的に、補助電源と、必要に応じて、コンプレッサも運転しつづけなればならないことを示し、回路ブレーカに、補助電力源を使用可能にしておかせる、回路ブレーカに補助電力源を起動させる内部のメンテナンス信号の送信を開始し、補助電源を起動させる外部信号が、補助電源が切れなければならないことを示すとき、インバータの内部処理回路は、回路ブレーカに、補助電力源を起動させるためのメンテナンス信号を送るのを止め、回路ブレーカは、補助電力源を使用不可にして、インバータの、および、適用可能な場合には、コンプレッサも運転を停止状態にする。
【００２１】
回路ブレーカの出力に接続される補助電力源の入力は、イネーブル入力でありえ、補助電力源は、また、電源回路の平流電圧バスに接続される電源供給入力を有し、補助電源を起動させる信号が、コンプレッサが接続されなければならないことを示すときに、回路ブレーカは、補助電力源を起動させる補助電力源のイネーブル入力に、起動信号を送信する。
【００２２】
代替的に、回路ブレーカの出力に接続された補助電力源の入力は、電源供給入力でありえ、そして、回路ブレーカは、また、電源回路の平流電圧バスに接続された第３の入力を備え、補助電源を起動させる信号が、補助電源のそれが接続されなければならないことを示すときに、回路ブレーカは、補助電力源の電源供給入力と電源回路の平流電圧バスとの間の電気的接続を確立し、補助電力源を供給して、起動させ、補助電力源と平流電圧バスの間の電気的接続は、回路ブレーカが、補助電源を起動状態に維持するための信号を受信する間、維持される。
【００２３】
好適には、インバータは、また、内部処理回路として、通信ユニットと制御ブロックとを備える。通信ユニットは、前記補助電源を接続する、または、切断するための外部制御信号を受信するための入力と、前記コンプレッサの運転制御信号を送信するための、前記制御ブロックに接続している出力と、前記補助電源を起動させる前記信号を送るための、前記回路ブレーカの前記第１の入力に接続している出力と、前記補助電力源が切断されるとき、前記通信ユニットを電源供給し起動状態を保つ前記電源回路との更なる電源供給接続と、を有する。この制御ブロックは、通信ユニットにより送られるコンプレッサの前記制御信号を受信し、その信号を解釈するための入力と、コンプレッサの前記供給電圧を調節するためのコマンド信号を、電源回路に送信するための出力と、回路ブレーカへ、電源が接続されたままでなければならない期間に、補助電源を起動状態に維持する信号を送信するための出力と、を有する。
【００２４】
電力源を接続あるいは切断するための外部制御信号を受信する通信ユニットの入力は、コンプレッサを接続、切断するためのこれらの制御信号を送信する・サーモスタットに好適には接続される。サーモスタットは、また、通信ユニットに、コンプレッサの動作制御信号を、補助電源とコンプレッサとを接続、切断するための、制御信号を送るのに用いられる接続の同一の手段で、送信することができる。この通信ユニットは、制御ブロックに、解釈するのに適切である、コンプレッサの動作制御信号を送信することができ、制御ブロックが前記回路ブレーカに、電源を接続したままにすべきことを示す、メンテナンス信号を送信するとき、サーモスタットは、通信ユニットに、コンプレッサの動作制御信号だけを送信することができる。
【００２５】
制御ブロックは、好適には、制御回路とコマンド回路とを備え、制御回路は、通信ユニットから信号を受信し、回路ブレーカにメンテナンス信号を送信し、コマンド回路に制御信号を送信し、コンプレッサから電気的大きさを受信して、その運転をモニターし、コマンド回路は、コマンド信号を電源回路に送信し、制御回路とコマンド回路との両方とも、補助電力源から供給電圧を受ける。
【００２６】
電源回路は、好適には、交流入力に接続される電磁干渉フィルタと、フィルタ出力に接続される波整流器と、整流器と並列に接続されるバス・コンデンサと、バス・コンデンサと並列に、電源回路の電圧出力で接続されるインバータ・ブリッジと、を備える。回路ブレーカは、電源回路の平流電圧バスのいかなる点においても接続することができる。
【００２７】
サーモスタットは、代替的に、通信ユニットに、コンプレッサを接続、切断するための外部制御信号だけを送信し、コンプレッサの動作制御信号を送信しないことができる。この場合において、制御ブロックは、好適には、過去の動作記録に基づいて、コンプレッサの動作を制御する。したがって、本願発明によるシステムは、コンプレッサの過去の動作記録を格納する不揮発性メモリを備えることができる。
【００２８】
本願発明の目的は、コンプレッサの動作を制御するインバータを備えるシステムによって、可変容量コンプレッサの電子制御方式としても達成される。このインバータは、コンプレッサの供給電圧を調節するための電源回路と、少なくとも１つの内部処理回路と、インバータの内部電源供給信号を送信し、その動作を起動する電源回路によって駆動される補助電力源と、補助電力源を起動させる回路ブレーカと、を有しており、この方法は、以下のステップを含む。−補助電源を接続する外部コマンド信号を回路インバータと、必要に応じて、コンプレッサとに送信するステップと、−外部コマンド信号に応答して、インバータの内部の処理回路が、回路ブレーカに、補助電源が接続されるべきであることを示す、補助電源を起動させるための外部信号を送信するステップと、−回路ブレーカが、補助電力源の運転を可能にするステップと、−補助電力源は、供給電圧をインバータのコンポーネントに提供し、その運転を起動するステップと、−補助電源が接続されたままでなければならない期間に、インバータが、補助電源を起動させた状態を保つための信号と、必要に応じて、その動作を制御するコンプレッサへの制御信号とを回路ブレーカへ送信することを開始するステップと、−補助電源が切断されなければならないとき、それが接続されているならば、補助電源とコンプレッサを切るために、インバータに外部コマンド信号を送信するステップと、−それが接続されているならば、回路インバータは、コンプレッサを切断し、回路ブレーカに、補助電源が切断されるべきであることを示す非活性化信号を送信し、回路インバータが、回路ブレーカに補助電源の動作状態を維持するための信号を送信することを停止するステップと、−回路ブレーカが、補助電力源の運転を不可にして、前記インバータの運転を停止状態にするステップ。
【００２９】
補助電力源は、回路ブレーカの出力に接続されるイネーブル入力と、電源回路の平流電圧バスに接続している電源供給出力とを有することができる。回路ブレーカが補助電力源の運転を可能にするステップにおいて、回路ブレーカは、補助電力源を起動させる補助電力源のイネーブル入力に、起動信号を送る。
【００３０】
代替的に、補助電力源は、回路ブレーカの出力に接続される電源供給入力を有し、回路ブレーカは、電源回路の平流電圧バスに接続される入力を備える。回路ブレーカが補助電力源の運転を可能にするステップにおいて、回路ブレーカは、補助電力源の電源供給入力と、電源回路の平流電圧バスと、の間での電気的接続を確立し、補助電力源を電源供給して、起動させ、回路ブレーカが補助電源を起動させるためのメンテナンス信号を受信する間、補助電力源と平流電圧バスとの間の電気的接続が保たれる。
【００３１】
好適には、インバータの外部サーモスタットは、インバータを接続、切断するためのコマンド信号をインバータに送信し、より好適には、サーモスタットも、また、コンプレッサの動作制御信号を回路インバータに送信する。
【００３２】
回路インバータは、内部処理回路として、通信ユニットと制御ブロックを備えることができる。通信ユニットは、電源を接続、または、切断するための外部コマンド信号を受信するステップを実行し、前記制御ブロックによる解釈のためにこれらの信号を調整し、補助電源が接続されるべきであることを示す、補助電源を起動させるための信号を、回路ブレーカに送る。制御ブロックは、通信ユニットにより送信される前記コンプレッサの前記制御信号を受信して、解釈するステップを実行し、電源回路に、コンプレッサの前記供給電圧を調整するためのコマンド信号を送信し、補助電源が接続されたままでなければならない期間に、補助電源を起動状態に維持するための信号を回路ブレーカに送信し、コンプレッサから電気的大きさを受信して、その運転をモニターする。
【００３３】
好適には、制御ブロックが、前記回路ブレーカに、補助電源の起動状態を維持する信号を送る間、前記サーモスタットは、前記通信ユニットに、前記コンプレッサの動作制御信号だけを送信する。
【００３４】
代替的に、サーモスタットは、通信ユニット（１６）に、コンプレッサを接続、または、切断するための外部制御信号だけを送信し、そして、不揮発性メモリにコンプレッサの過去の動作記録を格納するステップが実行される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
本願発明は、図面に基づいて、つぎに、より詳細に記述される。
【図１】ブロック図により、冷却システムにおいて可変容量コンプレッサにたいして、既存技術の電子制御システムで採用される周波数インバータの主回路コンポーネントを図示する。
【図２ａ】ブロック図により、周波数インバータと、既存技術の電子制御システムで使用される電子あるいは電気機械サーモスタットとの接続を図示する。
【図２ｂ】ブロック図により、周波数インバータと、既存技術の電子制御システムで使用される電子あるいは電気機械サーモスタットとの接続を図示する。
【図２ｃ】ブロック図により、周波数インバータと、既存技術の電子制御システムで使用される電子あるいは電気機械サーモスタットとの接続を図示する。
【図３】既存技術の制御システムを用いたコンプレッサの動作サイクルにおけるエネルギー消費を示し、コンプレッサ・ダウン時間の間の残留消費を示すグラフである。
【図４】インバータの電気エネルギーの残留消費を取り除こうとする既存技術における回路構成を示す。
【図５】本願発明による、冷却システムで採用される可変容量コンプレッサのための周波数インバータの補助電力源のリモート接続と切断のシステムのブロック図を示す。
【図６】本願発明によるシステムに含まれる回路構成の第１の実施形態を示す。
【図７】本願発明によるシステムに含まれる回路構成の第２の実施形態を示す。
【図８】本願発明によるシステムに含まれる回路構成の第３の実施形態を示す。
【図９】本願発明によるシステムのコンポーネントの、補助電力源を接続時と、切断時との間の電圧グラフを示す。
【図１０】本願発明による方法の好適な実施形態のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図５は、そのコンポーネントのブロック図の形で、本願発明を図示する。周波数インバータの補助電力源のリモート接続と切断とのシステムが、冷却システムで使われる可変容量コンプレッサ６０のためのインバータにおいて使用される。図５に見ることができるように、本願発明によるシステムは、コンポーネントとして電源回路１１と、インバータを駆動する内部処理回路とを有するインバータ３を備える。
【００３７】
電源回路１１は、コンプレッサ６０の供給電圧と、電源供給信号の周波数を調節する役割をし、既存技術のシステムで使用されており、本明細書の始めに記述されたモデルに類似している。この電源回路は、電源５０、通常は、交流電源ソースに接続された交流電流のための電源供給入力を有する、一般に、この入力は、交流電圧を提供する送電網に直接接続される。電源回路は、また、その電源回路が、基本的に、コンプレッサが動作しなければならない条件に依存する種々の振幅および周波数出力電圧に対するＡＣ入力電圧コンバータとしての動作をするように、コンプレッサ６０の電源供給入力に接続される電圧出力を有する。この機能を実行するために、この電源回路は、好適には、交流入力に接続される電磁干渉フィルタ１２と、フィルタ出力に接続しているブリッジ整流器であり得る波整流器１３と、整流器の出力と並列に接続したＣＢバス・コンデンサと、ＣＢバス・コンデンサと並列に接続した入力と、電源回路の電圧出力に接続した出力を有するインバータ・ブリッジ１５（三相である場合がある）と、を備える。この回路が動作しているとき、この回路に印加されたＡＣ入力電圧からの干渉と雑音は、電磁干渉フィルタ１２によって減らされる。その後、交流電圧は、波整流器１３で整流され、エネルギーはＣＢバス・コンデンサに蓄えられ、この点において、回路インバータの他のコンポーネントが電源供給される回路においてＣＣバスを形成する。電源回路の出力は、コンプレッサに印加される電圧を調整するインバータ・ブリッジ１５から制御される。
【００３８】
本願発明による、システムのインバータの内部処理回路の１つは、コンプレッサ電動機の運転を制御しモニターする冷却システムの周波数インバータと他の要素との間の通信を実行するインバータの通信ユニット１６を含む。つぎに、通信ユニット６は、電力源を接続または切断するために、可能性として、また、コンプレッサを接続／切断するために、インバータへの外部制御信号を受信し、そして、周波数インバータを構成する内部処理回路の１つでもある制御ブロックを解釈するために、それらを調節する。通信ユニット１６も、また、コンプレッサ電動機に印加されるべき周波数と信号振幅に関係するコンプレッサの動作制御信号と冷却システムの、または、コンプレッサのパラメータをもつ信号とを受信する。しかし、これらの信号は、コンプレッサ電動機に接続する必要はなく、インバータに送信することができる。
【００３９】
制御ブロックは、通信ユニットにより送信されるコンプレッサからの制御信号を受信して、解釈する役割を果たし、コンプレッサの供給電圧を調節するためのコマンド信号を電源回路に送信する。制御ブロックは、制御回路１７とコマンド回路１８とを備える。制御回路１７（一般には、マイクロコントローラまたはＤＳＰ−デジタル・シグナル・プロセッサ）は、通信ユニットから、補助電力源とコンプレッサとの両方を接続し、切断する信号と、コンプレッサの動作制御信号とを受信する。この制御回路は、通信ユニット１６から受信した信号を内部的に処理し、コマンド回路（１８）に、制御信号を送信する。制御回路１７は、また、コンプレッサの電気的大きさをモニターする手段によって、その運転を制御するために、電源回路から、信号を受信する。コマンド回路は、制御回路から信号を受信して、電源回路１にコマンド信号を送信し、インバータ・ブリッジを駆動する。
【００４０】
インバータのこれらの内部コンポーネントの各々、すなわち、通信ユニット１６と、制御回路１７と、コマンド回路１８とは、インバータ１９の補助電力源から受ける供給電圧と、これらのコンポーネントが通常運転するためにパワーアップする電源供給電圧信号のための入力を有する。補助電力源１９は、電源回路のＣＣバスの上で生成された平流高電圧を、インバータのコンポーネントを電源供給するのに適切である平流低振幅電圧に変換する。この電源１９は、本願発明による、インバータの補助電力源のリモート接続・切断システムによって、コンプレッサの動作状態に基づいて、コンプレッサが動作状態にあるときに、電源１９は接続したままに保たれ、コンプレッサの内部コンポーネントが運転したままに保たれるように、遠隔で接続、切断される。コンプレッサがオフのとき、エネルギー消費を止めるように、電源１９は切断され、インバータのコンポーネントも運転不可にされ、これにより、システムのエネルギー効率を上ける。コンプレッサが接続される必要がないときであっても、冷却システムのデータとパラメータをもつ信号だけをインバータに送ることが必要である場合には、補助電力源１９は、また、接続することができる。
【００４１】
このリモート接続、切断の動作を実行するために、本願発明によるシステムは、また、回路ブレーカ１０を備える。回路ブレーカの主機能は、コンプレッサが停止しているときはいつでも、または、一般に、インバータが接続される必要がないときには、補助電力源を切断することである。したがって、インバータの通信、制御、コマンド回路の供給電圧も切断され、待機電気エネルギー消費を減少する。
【００４２】
回路ブレーカ１０は、補助電力源１９と電源回路１１のＣＣバスとの間で接続され、補助電源１９の運転を可に、あるいは、不可にする。
【００４３】
図５で示される本願発明の実施形態において、回路ブレーカは、ＣＣバスで供給１９の電源供給接続を確立している、あるいは、中断している補助電源９を、インバータのコンポーネントを接続するか、切断するかの必要性に依存して、使用可能または使用不可にする、したがって、回路ブレーカ１０は能動スイッチの働きをする。回路ブレーカは、周波数インバータの外部信号および内部信号によって命令され、インバータ内部へのドライブ・コマンドの存在は、外部コマンドを提供するのに用いられる物理的手段が、現在、冷却システムの電子サーモスタットとインバータとの間で、基準信号を送信するために使用されているのと同じであることを許容する。
【００４４】
回路ブレーカ１０は、補助電源３０を起動させるためにインバータから、補助電力源が接続されるべきか、切断されるべきかを示す信号を受信する第１の入力を有する。これは、外部デバイスからインバータによって受信される外部の接続・切断コマンドに依存するので、インバータの外部から発信される前述の信号である。回路ブレーカ１０の第２の入力は、電源回路の平流電圧バスに接続される。回路ブレーカ１０の第３の入力は、補助電源４０の起動状態を維持するための信号を、インバータから受信する。それはコンプレッサが動作し続けることを示す。このメンテナンス信号は、前述したインバータの内部ドライブ・コマンドに対応する。回路ブレーカ１０の出力は、補助電力源１９の電源供給入力に接続される。
【００４５】
インバータが補助電源１９を起動させるための、補助電源が切断されるべきであることを示す外部信号を受信するとき、回路ブレーカ１０の第１の入力に、補助電源が接続されるべきであることを示す信号３０を送信する。図５で示される本願発明の好適な実施形態において、この信号３０は、通信ユニット１６により回路ブレーカ１０に送信され、それは、補助電源を起動させるための外部信号を受信するものである。
【００４６】
次に、回路ブレーカ１０は、補助電力源１９の電源供給入力と、電源回路１１の平流電圧バスとの間で、電気的接続を確立し、補助電力源１９を接続させ、供給電圧をインバータのコンポーネント、すなわち、通信ユニット１６、制御回路１７とコマンド回路１８に提供し、インバータをフル運転させる。
【００４７】
インバータが、たとえば、サーモスタットから、補助電力源が切断されるべきであることを示す外部信号を受信するとき、インバータは、たとえば、通信ユニット１６として、回路ブレーカ１０の第１の入力に、電源が切断されるべきであることを示す信号３０を送信する。補助電力源の起動信号３０が、電源が切断されるべきであることを示すとき、制御回路１７は、回路ブレーカ１０の第３の入力に、電源が切断されるべきであることを示す信号４０を送信する。次に、回路ブレーカ１０は、補助電力源１９の電源供給入力と、電源回路１１の平流電圧バスとの間の電気的接続を中断し、補助電力源１９の切断を開始する。後でより詳細に記述するが、補助電力源の完全に切断した後に、通信ユニット１６と、制御回路１７とコマンド回路１８とは、補助電力源１９から供給電圧を受けるのを止め、電源回路のＣＣバスからの第２の電源供給信号の受信を継続する通信ユニット１６を除いて運転停止する。
【００４８】
補助電力源を接続して切断する信号の間の期間に、インバータのすべてのコンポーネントが正常に動作し続けるように、回路ブレーカ１０は、接続しておかれなければならない。この期間において、外部制御信号を受信するインバータのインタフェースが、コンプレッサの動作制御信号を受信するのに用いることができ、接続／切断信号を受信し続ける必要はないように、回路インバータは、回路ブレーカ１０の第３の入力に、補助電源の接続が維持されなければならないことを示すメンテナンス信号４０を送信する。図５で示される本願発明の実施形態において、メンテナンス信号４０は、インバータの制御ブロックにより、特に制御回路１７によって、回路ブレーカに送られ、コンプレッサの運転をモニターする役割を果たすこともする。次に、回路ブレーカ１０は、補助電力源１９の電源供給入力と、電源回路の平流電圧バスとの間の電気的接続を保ち、回路ブレーカの第１の入力の信号が情報を提供する必要なく、インバータを正常に動作させ続ける。
【００４９】
本願発明の好ましい実施形態において、インバータの補助電源１９の接続と切断の両方のためのインバータの外部制御信号と、コンプレッサの動作制御信号とが、電動機に印加される周波数と信号振幅に関係し、サーモスタット２１によってインバータに送信される。好適には、サーモスタットは、インバータの通信ユニット１６と、直接のデータ接続を有する。この同一の接続は、補助電力源１９を接続、切断するための信号を送信するために、また、コンプレッサの動作制御信号に送信するために、サーモスタットにより用いられ、すでに述べたように、コンプレッサと補助電力源が接続されている間でさえ、通信ユニット１６は、電源回路のＣＣバスに直接リンクされる、その更なる電源供給接続２０によって、待機状態で動作中のままである。通信ユニットは、補助電源が接続されるべきであることを示すサーモスタットからの信号を受信するのがこのユニットなので、作動中のままでなければならず、回路ブレーカ１０を駆動し、補助電力源１９と、従って制御ブロックをパワーアップすることを許容する。
【００５０】
インバータ自体が回路ブレーカ１０にメンテナンス信号４０を内部的に送信するので、補助電力源１９が接続されたままであることを保証し、したがって、サーモスタット２１は通信ユニットとの接続を継続的に占める必要はなく、補助電源が接続されていることを示す信号を送信する。補助電源１９が接続されるままである、この連続動作期間において、サーモスタット２１は、コンプレッサの動作制御信号を送るだけのために、通信ユニット１６とのこの同一の接続を使用することができる。
【００５１】
図６、７、８は、本願発明によるインバータの補助電力源を遠隔で接続し、切断するシステムの、マイクロエレクトロニクス・スケールでの回路ブレーカを実現する３つの異なる形を図示する。図６で示される実施形態において、オプト・アイソレータＵ１は、サーモスタットからＶＴ電圧によって表された接続信号と切断信号およびポテンシャル制御信号を受信する通信ユニットに対応し、それらをインバータ回路の残りに送信する。回路ブレーカ１０は、トランジスタのペアＮＰＮＱ１とＰＮＰＱ２とを備える。ダイオードＤ１またはＤ２の１つのアノードにおける電圧が高レベルにあるときはいつでも、これらのトランジスタは、コンデンサＣ１にＣＣバス電圧をチャージするように、極性を与えられており、これは、ＣＢバス・コンデンサの電圧と等価である。コンデンサがチャージされるとき、補助電圧源は、電源供給され、起動する。
【００５２】
この回路構成において、補助電源を接続する信号は、低レベルのＶＴ電圧に対応する。したがって、サーモスタット２１から来ているＶＴ電圧が高レベルにあるときはいつでも、抵抗器Ｒ８上の電圧は、低レベル（約０）にあり、回路ブレーカ１０は、ブロックされたままである。すなわち、トランジスタＱ１、Ｑ２は、カットオフされており、補助電力源１９との電源回路のＣＣバスの電気的接続を中断され、そして、切断されたままである。サーモスタットＶＴの電圧が低レベル（ゼロ）にあるとき、抵抗器Ｒ１として、ＣＣバスの電圧プラグがあるので、電圧Ｒ２は上昇する。ダイオードＤ１は導通し始め、回路ブレーカのトランジスタのペアＱ１とＱ２とを駆動し、コンデンサＣ１をチャージし、補助電力源１９が、電源供給され、接続されるのを許容する。その後に、供給電圧をインバータの他のコンポーネントに提供する。一旦、周波数インバータの制御回路がパワーアップされると、補助電源４０を起動状態に維持する信号（図５に示す）を、抵抗器Ｒ８に接続されるその出力において発し、たとえサーモスタットのＶＴ電圧が高レベルに戻ることがあっても、トランジスタのペアを導通状態に保つ。
【００５３】
図６で示される回路構成において、抵抗器Ｒ２の上の電圧は、オプト・アイソレータＵ１によって表された通信ユニットと制御回路１７との間の接続の電圧プラグに対応する。この接続において、抵抗器Ｒ９と、コンデンサＣ４と、ツェナ・ダイオードＺ１とが、また、接続されている。この接続を通して、通信ユニットは、制御回路に、コンプレッサの運転の制御に関連してサーモスタットから来るコマンドを送信する。これは、図５における、提案されたシステムの構成を実現する可能な形の１つである。補助電力源へのＣＣバスの電圧電源供給を中断する他の形、たとえば、ＭＯＳＦＥＴを使用するものを採用することができる。
【００５４】
本願発明による回路ブレーカ１０の別の電子回路構成が、図７において例証される。この場合において、回路ブレーカ１０は、基本的に、補助電力源１９のイネーブル入力またはディスエーブル入力に接続されるトランジスタＱ２を備える。補助電力源として使用することができる電源制御装置を駆動し、スイッチする集積回路において、この目的のために使用することができる入力を見出すことは一般的である。したがって、トランジスタＱ２が極性づけられ、導通を開始するとき、補助電力源１９のイネーブル入力に、電源を接続して、その運転を可能にする起動信号を送信する。電源が可能になったのちに、接続し、電源回路によって動かされ始める。次に、インバータ全体が、図６に関連して記述したのと同様に、運転を開始する。すなわち、補助電源１９は、供給電圧をインバータの他のコンポーネントに提供し、制御回路は、パワーアップされると、補助電源４０の起動状態を維持するための回路ブレーカ１０に信号を、抵抗器Ｒ８に接続されたその出力において、発し始め（図５で示される）、回路ブレーカを動作したままに保つ。また、本願発明のこの実施形態において、回路ブレーカが、補助電源の起動状態を維持するための信号によって接続されたままである間に、コンプレッサの運転の制御信号を送信するために、インバータを有するサーモスタットのインタフェースが使用される。補助電源を起動させる信号が、補助電源が切断されるべきであることを示し、インバータが、補助電力源に、補助電源４０の起動状態を維持するための信号を送信するのを止めるとき、回路ブレーカは、補助電力源のイネーブル入力への起動信号の送信を中断し、それを使用不可にさせ、インバータの運転を停止させる。
【００５５】
図８は、本願発明による、回路ブレーカ１０の別の電子回路構成を図示する。この場合において、この回路は、サーモスタットから来ているＶＴ信号が高レベルにあるとき、補助電力源が接続されるように構成される。したがって、トランジスタＱ３は、抵抗器Ｒ２と並列に、回路Ｕ１の出力に追加される。また、抵抗器Ｒ１０とＲ１１とが、追加され、トランジスタＱ３のベースとコレクターとに並列に、それぞれ接続される。ＶＴ電圧が高レベルであるときに、トランジスタＱ３は、カットオフされ、ＶＣノードを、高レベルまで上げる。抵抗器Ｒ１１は、Ｒ２より非常に小さくなければならず、したがって、ＶＡノードの電圧も、また、高レベルにある。つまり、ＶＡとＶＣノードは、それらの電圧がＶＴ信号の電圧変動とともに変化するので、サーモスタットから来ているＶＴ信号と同時発生である。次に、トランジスタＱ１とＱ２とが極性づけられ、導通を開始し、ポイントＶＬにおける電圧を、補助電力源を駆動するために、十分に高いレベルまで上げ、インバータの他のコンポーネントをパワーアップする。コンポーネントがパワーアップされると、それらは、通常のように動作し、インバータが、サーモスタットからコマンド信号を受信し、制御回路によって解釈され、それを制御するためにインバータ・ブリッジを駆動して、コンプレッサの電気的大きさをモニターする。制御回路によって回路ブレーカ１０に送信される、補助電源４０を起動状態に維持する信号は（図５で示される）、これは、また、制御回路が起動し、回路ブレーカにこの信号を送り始めるときに、高レベルまで上がるＶＢにおける電圧によって表される。
【００５６】
依然として、本願発明の概念の範囲内において、補助電力源１９の運転を中断する他の形を使用することができる。たとえば、ＭＯＳＦＥＴ系のトランジスタを使用して、それを使用不可にする、あるいは、ＣＣバスからの補助電力源への電圧給電を中断する。
【００５７】
本願発明による電子制御システムは、既存技術の、図２ｂ、図２ｃに示される種類の回路に適用することもでき、インバータは、サーモスタットから、補助電力源とコンプレッサとを接続し、切断するコマンド外部信号を受信するだけであり、必ずしも、コンプレッサの運転の制御信号を受信するのではない。これらのケースにおいて、それは、コンプレッサの動作ポイントを定めるインバータの制御回路であり、しばしば、過去の動作記録に基づいている。したがって、本願発明を実装し、補助電力源の切断を行うときに、電子制御システムは、また、コンプレッサの過去の動作記録を残すために、不揮発性メモリ７０も備えていなければならない。図４に示す種類の待機電力消費を減らす既存技術のいくつかの電流の形において、これらのメモリがすでに使われているので、このメモリは、本願発明を実装するための、追加コストとなるものではない。
【００５８】
これに対して、インバータの外部のコンプレッサからの、たとえばサーモスタットからの、コマンド信号を、インバータが受信する、本願発明の実施形態において、サーモスタットが常に起動しており、送電網に接続されているので、不揮発性メモリは、必要でない。
【００５９】
図１０で示されるフローチャートは、本願発明の好適な実施形態による可変容量コンプレッサの電子制御方式のステップを表す。この方法は、図８において示される種類の回路構成を使用する、補助電力源を接続、切断する瞬間における、本願発明によるシステムのいくつかのコンポーネントの電圧信号の挙動を示す図９のグラフと合わせて、よりよく理解されることができる。図９に示される、ＶＴ、ＶＬ、Ｖ３，３Ｖ、ＶＢ電圧は、これらの同一の文字で識別される図８の回路の中の、ポイントまたはノードに対応することに留意することができる。
【００６０】
この方法は、まず、補助電源およびコンプレッサを接続するためのコマンド信号を、回路インバータに送信するステップを含む。本願発明の好適な実施形態において、この信号は、サーモスタットによってインバータに送信され、その信号を受信するインバータの内部処理回路は、通信ユニットである。図９において、補助電源とコンプレッサを接続して、切断するためのサーモスタットの信号は、ＶＴ電圧によって表される。電圧ＶＬは、補助電力源の電圧入力を表す。コンプレッサが切断される初期条件において、瞬間ｔ０とｔ１の間で、サーモスタットは、インバータの入力に、低信号を送信し、補助電力源ＶＬの電圧入力は、また、低レベルにあり、補助電力源を切断したままに保つ。図９においてＶ３，３Ｖによって表される制御回路の供給電圧と、制御回路の出力電圧ＶＢも、また、低レベルにある。サーモスタットは、補助電源が切断されたままでなければならない時間に、ＶＴ電圧を低レベルに維持する。ｔ１において、サーモスタットは、オプト・アイソレータＵ１に極性を与えるために十分に高いレベルを有する電圧信号を送信する。この信号は、図９で図示されるように、一連のパルス、または平流高レベル電圧でありえる。
【００６１】
この方法の以下のステップにおいて、補助電源１９を接続するためのコマンド信号を受信した後に、回路インバータの内部処理回路は、特に通信ユニットは、回路ブレーカ１０に、補助電力源が接続されるべきであることを示す起動信号を送信する。このステップは、図８に示されるノードＶＡ、ＶＣの電圧が、高レベルまで上がるときに、瞬間ｔ１、ｔ２の間で起こり、電圧ＶＡは、ダイオードＤ１を分極化させ、それは、トランジスタＱ１のペアと回路ブレーカのＱ２を、それらが導通を開始するように分極化させる。
【００６２】
その後、回路ブレーカ１０は、電源回路と補助電力源との間で接点を確立している補助電力源の運転を可能にする。回路のトランジスタＱ１とＱ２のペアが導通を開始するとき、このステップは起こり、続いて、補助電力源の入力において、電圧ＶＬを作り、補助電力源が動作を開始するために十分高いレベルまで上がる。本願発明の方法の代替の実施形態において、図７に示される種類の回路を用いて、補助電力源の運転を可能にするステップは、補助電源を構成する集積回路のイネーブル信号（イネーブル入力）の回路ブレーカ１０による起動で起こる。
【００６３】
補助電力源が働き始める瞬間ｔ２において、それは、内部の供給電圧を、回路インバータのコンポーネントに提供する。図８、図９において見ることができるように、瞬間ｔ２において、Ｖ３，３Ｖで表される補助電力源の出力電圧は、３，３Ｖの高い値に上昇し、制御回路に電源供給し始め、ｔ３で起こる、その動作のスタートを起動する。その点から前方へ、制御回路が、補助電源を起動させた状態を保つための信号を、補助電源が接続したままでいるべき期間に、回路ブレーカへ送信することを開始する。このステップは、瞬間ｔ３で起こり、制御回路は、その出力において、電圧ＶＢを駆動し、高レベルまで上げ、第２の分極パスを、回路ブレーカのトランジスタＱ１、Ｑ２のペアに提供する。制御回路が動作を始めるとき、それは、また、サーモスタットから来て、通信ユニットにより送信されるコンプレッサの制御信号を解釈し始める。加えて、制御回路は、それがコンプレッサの動作を制御するように、たとえば、コンプレッサの供給電圧を調節するように、電源回路にコマンド信号を送信し始める。動作中において、制御ブロックは、また、コンプレッサから電気的大きさを受信して、その実行をモニターするステップを実行する。
【００６４】
したがって、瞬間ｔ３から前方へ、回路ブレーカは、分極化されたままに保たれ、補助電源の起動状態を維持するための信号によって、ＶＢノードの電圧により駆動される。そして、サーモスタットは、補助電力源を接続するのに役立つ信号を送信するのを止めることができ、それは、図９のグラフの中において、ｔ４で起こり、ＶＴ信号が、低レベルまで落ちる。ｔ４とｔ５の間において、コンプレッサは、正常に動作し、その期間、サーモスタットは、他の目的、例えば、速度参照、データ交換、その他などを有する周波数インバータに、コンプレッサの動作制御信号を構成するいかなる信号をも送信することができる。以前に瞬間ｔ４と瞬間ｔ５の間にサーモスタットによって送信された信号は、制御回路による解釈のために、それらを調整する通信ユニット１６を通過する。そして、次に、それらを、その制御回路に送信し、それらは、抵抗器Ｒ９に接続された回路の入力によって、読み込まれる。コンプレッサが動作に入る必要がない状況において、サーモスタットと通信回路との間のインタフェースが、データ交換のために使われるが、起動メンテナンス信号が補助電源を接続しておく間、インバータのコンポーネントを電源供給する。
【００６５】
瞬間ｔ５から前方へ、本願発明による方法の補助電力源を切断するための一連のステップが始まる。瞬間ｔ５において、回路インバータは、補助電源を切断するためのコマンド信号を受信し、それはサーモスタットによって送信されて、瞬間ｔ５と瞬間ｔ７との間のＶＴパルスのシーケンスとして図９に示される。補助電源を切断するこの信号は、また、回路ブレーカ１０に、インバータの通信ユニットにより送信される。
【００６６】
インバータの制御回路は、コンプレッサを切断する手順を開始し、それが動作している場合には、次に、ｔ６において、回路ブレーカに、補助電源の動作状態を維持するためにの信号の送信を中断する。図８で示される実施形態において、制御回路は、このステップを実行し、図９のグラフの中でも示されるように、低レベル（ゼロ）に電圧ＶＢを修正する。上記の通りであるから、回路ブレーカ１０は、補助電力源の運転を不可にする。（図６と図８との実施形態に従って）そのパワーアップを中断するか、または、（図７の実施形態に従って）イネーブル信号の送信を中断することによって、それを使用不可にする。図６と図８との実施形態において、回路ブレーカ１０のトランジスタＱ１とＱ２のペアが、瞬間ｔ７においてカットオフされ、電源回路のＣＢバス・コンデンサの上の電圧を有する補助電圧の供給の電源供給入力の接続が中断するので、これが起こる。次に、コンデンサＣ１上の電圧ＶＬが減少し、補助電力源が、ｔ８において切断する。したがって、補助電力源の出力における電圧Ｖ３，３Ｖも、また、低レベルに落ち、制御回路を切断する。
【００６７】
その点から前方へ、システムは、ｔ０におけるのと同じ状態にあり、新しい接続シーケンスの準備ができている。瞬間ｔ６とｔ７に起こるイベントは、また、逆になることもできる。すなわち、インバータの制御回路は、サーモスタットから来ている、補助電源を切断するコマンドの終了後、ＶＢ出力の補助電源を起動状態に維持する信号により、回路ブレーカを使用不可にすることができる。
【００６８】
つまり一般的に、通信ユニットにより送信される起動信号と、制御ブロックによって送信された補助電源の起動状態を維持する信号とが、補助電源が切断されうべきであることを示すときはいつでも、回路ブレーカ１０は、補助電力源と電源回路との接続を中断する、あるいは、補助電源を使用不可とする。代替的に、図７に従って、回路ブレーカ１０は、補助電力源のイネーブル入力として、補助電力源を使用可能または使用不可にする。
【００６９】
最後に、ここに記述された特徴に基づいて、本願発明のシステムと方法は、周波数インバータの補助電力源が、電流を導通するために低い容量コンポーネントを採用することによって切断し、インプリメンテーション・コストを下げることを許容することに留意することができる。
【００７０】
本願発明のシステムと方法は、また、周波数インバータの補助電力源が、現在、電子サーモスタットと周波数インバータとの間で、基準信号を送るために採用されている同一の物理手段により、切断され、再接続されることを許容する。周波数インバータの補助電力源の切断と再接続は、サーモスタットのための現在のソリューションのハードウェアを変更することの必要なしで、実行することができる。
【００７１】
好適な実施形態の例を記述したが、本願発明の範囲は、他の可能なバリエーションを含み、付随する特許請求の範囲の内容、その中に含まれている可能性のある等価物のみによって制限されることを理解すべきである。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成25年7月31日(2013.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
回路ブレーカ１０は、補助電源３０を起動させるためにインバータから、補助電力源が接続されるべきか、切断されるべきかを示す信号を受信する第１の入力を有する。これは、外部デバイスからインバータによって受信される外部の接続・切断コマンドに依存するので、インバータの外部から発信される前述の信号である。回路ブレーカ１０の第３の入力は、電源回路の平流電圧バスに接続される。回路ブレーカ１０の第２の入力は、補助電源４０の起動状態を維持するための信号を、インバータから受信する。それはコンプレッサが動作し続けることを示す。このメンテナンス信号は、前述したインバータの内部ドライブ・コマンドに対応する。回路ブレーカ１０の出力は、補助電力源１９の電源供給入力に接続される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
インバータが、たとえば、サーモスタットから、補助電力源が切断されるべきであることを示す外部信号を受信するとき、インバータは、たとえば、通信ユニット１６として、回路ブレーカ１０の第１の入力に、電源が切断されるべきであることを示す信号３０を送信する。補助電力源の起動信号３０が、電源が切断されるべきであることを示すとき、制御回路１７は、回路ブレーカ１０の第２の入力に、電源が切断されるべきであることを示す信号４０を送信する。次に、回路ブレーカ１０は、補助電力源１９の電源供給入力と、電源回路１１の平流電圧バスとの間の電気的接続を中断し、補助電力源１９の切断を開始する。後でより詳細に記述するが、補助電力源の完全に切断した後に、通信ユニット１６と、制御回路１７とコマンド回路１８とは、補助電力源１９から供給電圧を受けるのを止め、電源回路のＣＣバスからの第２の電源供給信号の受信を継続する通信ユニット１６を除いて運転停止する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
補助電力源を接続して切断する信号の間の期間に、インバータのすべてのコンポーネントが正常に動作し続けるように、回路ブレーカ１０は、接続しておかれなければならない。この期間において、外部制御信号を受信するインバータのインタフェースが、コンプレッサの動作制御信号を受信するのに用いることができ、接続／切断信号を受信し続ける必要はないように、回路インバータは、回路ブレーカ１０の第２の入力に、補助電源の接続が維持されなければならないことを示すメンテナンス信号４０を送信する。図５で示される本願発明の実施形態において、メンテナンス信号４０は、インバータの制御ブロックにより、特に制御回路１７によって、回路ブレーカに送られ、コンプレッサの運転をモニターする役割を果たすこともする。次に、回路ブレーカ１０は、補助電力源１９の電源供給入力と、電源回路の平流電圧バスとの間の電気的接続を保ち、回路ブレーカの第１の入力の信号が情報を提供する必要なく、インバータを正常に動作させ続ける。
【国際調査報告】
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