(57)【要約】【課題】電源電圧が低い時でも圧縮機能力を適正に維持する空気調和機の制御装置を得ることを目的とする。【解決手段】圧縮機の電動機の回転数を制御するインバータ回路と、このインバータ回路に電力を供給するスイッチングコンバータ回路と、このコンバータ回路の入力電流を検出する入力電流検出回路と、前記コンバータ回路の直流電圧を検出する直流電圧検出回路と、この直流電圧検出回路及び前記入力電流検出回路の検出結果に基づいて前記コンバータ回路の短絡通電時間を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置が、前記電動機の最大回転数の電源電圧上限値における前記短絡通電時間の値を予め決め、この決めた値を前記直流電圧検出回路及び前記入力電流検出回路の検出結果から求めた電源電圧値に応じて長くするものである。【選択図】        図１
2004254425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機の電動機と、この電動機の回転数を制御するインバータ回路と、このインバータ回路に電力を供給するスイッチングコンバータ回路と、このスイッチングコンバータ回路の入力電流を検出する入力電流検出回路と、前記スイッチングコンバータ回路の直流電圧を検出する直流電圧検出回路と、この直流電圧検出回路及び前記入力電流検出回路の検出結果に基づいて前記スイッチンコンバータ回路の短絡通電時間を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置が、前記直流電圧検出回路の直流電圧を目標直流電圧にする短絡通電時間及び前記入力電流検出回路の検出結果に基づいて予め設定された電源電圧と入力電流と短絡通電時間との関係から求めた電源電圧に応じて前記コンバータ回路の短絡通電時間を前記電動機の上限設定回転数の入力電流値における電源電圧上限値での前記予め設定された短絡通電時間よりも長くなるように制御することを特徴とする空気調和機の制御装置。
【請求項２】
前記制御装置が、前記電動機の上限設定回転数の入力電流における各電源電圧の前記予め設定された短絡通電時間を前記コンバータ回路のスイチング素子を破壊しない時間以内で制御することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源電圧や空調負荷が変化しても、その変化に応じて圧縮機電動機の回転速度を適正に維持する空気調和機の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、空気調和機の圧縮機電動機の回転速度を高く設定しようとしたときには、スイッチングコンバータ回路内の短絡通電回路のスイッチング素子をターンオンする時間（以下、短絡通電時間）を長くして、インバータ回路に供給する直流電圧を高くする必要がある。
しかし、この短絡通電時間を長くして直流電圧を高くし過ぎると、入力電流ピーク値が大きくなり、特に、空気調和機の高空調負荷時に、ブレーカが作動したり、或いはスイッチング素子が破壊したりする。
【０００３】
そのため、短絡通電時間を制限して直流電圧を制限し、圧縮機回転数の上昇による入力電流の増加を抑制して、ブレーカが作動したり、或いは、スイッチング素子が破壊したりするのを防止している。
その結果、ブレーカやスイッチング素子は保護されるものの、短絡通電時間の制限により直流電圧が低くなり、その分だけ電動機回転数が制限され、圧縮機の能力が制限されいた。
【０００４】
即ち、従来の空気調和機の制御装置は、ブレーカやスイッチング素子の保護観点から、使用上限電源電圧における入力電流ピーク値を想定して短絡通電時間を決め、電源電圧が低下しても、その短絡通電時間を維持するようにしていたので、電源電圧が低下した時は、電動機の回転速度が制限された状態となり、圧縮機能力が制限されるものとなっていた（例えば、特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２００２−６１５５７号公報（第４−６頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の空気調和機の制御装置においては、使用上限電源電圧における入力電流がブレーカを作動させたり、或いはスイッチング素子を破壊したりするのを防止するために、電源電圧が低下しても、短絡通電時間を制限して電動機の回転速度を決める直流電圧を規制しているので、圧縮機の能力が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、入力電流によるブレーカ作動やスイッチング素子の破壊を防止しながら、電源電圧が低い時でも圧縮機の能力を適正に維持する空気調和機の制御装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、圧縮機の電動機と、この電動機の回転数を制御するインバータ回路と、このインバータ回路に電力を供給するスイッチングコンバータ回路と、このスイッチングコンバータ回路の入力電流を検出する入力電流検出回路と、前記スイッチングコンバータ回路の直流電圧を検出する直流電圧検出回路と、この直流電圧検出回路及び前記入力電流検出回路の検出結果に基づいて前記スイッチンコンバータ回路の短絡通電時間を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置が、前記直流電圧検出回路の直流電圧を目標直流電圧にする短絡通電時間及び前記入力電流検出回路の検出結果に基づいて予め設定された電源電圧と入力電流と短絡通電時間との関係から求めた電源電圧に応じて前記コンバータ回路の短絡通電時間を前記電動機の上限設定回転数の入力電流値における電源電圧上限値での前記予め設定された短絡通電時間よりも長くなるように制御するものである。
【０００９】
また、前記制御装置が、前記電動機の上限設定回転数の入力電流における各電源電圧の前記予め設定された短絡通電時間を前記コンバータ回路のスイチング素子を破壊しない時間以内で制御するものである。
【００１０】
【発明実施の形態】
実施の形態１
以下、この発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。
まず、この図１は空気調和機の制御装置の概略構成図であり、この図において、１は交流電源、２はこの交流電源の一端に直列に接続されたリアクトル、１５はこのリアクトル２の出力側と交流電源１の他端との間に接続され、電流波形を正弦波にする短絡通電回路、１６はこの短絡通電回路１５と並列に接続され、交流波形を直流波形にする倍電圧整流回路、１７はこの倍電圧整流回路１６の直流出力端に接続され、直流から交流に変換して交流周波数を出力するインバータ回路、３０はこのインバータ回路１７に接続された空気調和機の圧縮機の電動機である。
【００１１】
なお、スイッチングコンバータ回路としての短絡通電回路１５は、全波整流回路を構成するダイオード３、４、５、６と、これら全波整流回路の直流出力端に接続されたスイッチング素子１４とで構成されている。
また、スイッチングコンバータ回路としての倍電圧整流回路１６は、全波整流回路を構成するダイオード７、８、９、１０と、これら全波整流回路の直流出力端に直列に接続された倍電圧コンデンサ１１、１２と、これらの倍電圧コンデンサと並列に接続された平滑コンデンサ１３とで構成されている。
【００１２】
また、この図に示すように、ゼロクロス検出回路１９は交流電源１とリアクトル２の相互接続点に接続され、交流電圧のゼロクロスを検出するものである。また、スイッチング制御装置１８は短絡通電回路１５内のスイッチング素子１４の端子に接続され、短絡通電時間を調整するものである。
なお、この短絡通電時間はスイッチング素子１４をターンオンして交流電源とリアクトルを閉回路にしたときに得られるものであるから、リアクトル特性の影響を受ける。
【００１３】
また、この図の２０はインバータ制御装置であり、このインバータ制御装置２０はインバータ回路１７の入力端に接続され、周波数をコントロールするインバータ回路１７のスイッチング素子を制御するものである。
また、２１は直流電圧検出回路であり、この直流電圧検出回路２１は倍電圧整流回路１６の直流出力端に接続され、倍電圧整流回路１６の直流出力端の直流電圧を検出するものである。
また、２２は入力電流検出回路２２であり、この入力電流検出回路２２はリアクトル２の入力側に直列に接続され、スイッチングコンバータ回路の入力電流を検出するものである。
【００１４】
次に、このように構成された動作について図１、２を用いながら説明する。
まず、電源が投入され、圧縮機の電動機が駆動すると、入力電流検出回路２２は入力電流を検出し、ゼロクロス検出回路１９は電源電圧ゼロクロスを検出し、また、直流電圧検出回路２１は倍電圧整流回路１６により整流された直流電圧を検出する。
【００１５】
次に、これら検出手段の直流電圧検出回路２１が検出した直流電圧と、入力電流検出回路２２が検出した入力電流とからスイッチング制御装置１８は、まず、直流電圧が電動機の上限設定回転数を維持できる目標直流電圧となっている否かを判断し、直流電圧が目標直流電圧となっていない時は、短絡通電回路１５内のスイッチング素子１４のターンオフ動作を制御して、短絡通電時間を制御する。
【００１６】
即ち、直流電圧が目標直流電圧以下の時は、短絡通電時間を長くして直流電圧を上げ、直流電圧が目標直流電圧以上の時は、短絡通電時間を短くして直流電圧を下げ、目標直流電圧となるようにする。
【００１７】
次に、この目標直流電圧にした短絡通電時間と前述の入力電流検出回路２２が検出した入力電流とから、予め設定された短絡通電時間と入力電流に対する電源電圧の関係を示した図２を用いて現状の電源電圧を求める。
【００１８】
次に、この求めた電源電圧において、空調負荷等の変化によって入力電流が変化すると、この変化を入力電流検出回路２２が検出し、この変化に対応して圧縮機電動機３０の回転速度を維持できるように、短絡通電時間を予め設定された各電源電圧毎の入力電流に対する短絡通電時間の関係を示した図２から求め、この求めた短絡通電時間となるように、スイッチング制御装置１８は短絡通電回路１５のスイッチング素子１４のターンオン時間（短絡通電時間）を制御し、直流電圧が目標直流電圧となるようにして、圧縮機の回転速度を空調負荷の変化に対応できるようにする。
【００１９】
即ち、この発明は、図２に示すように、電動機の上限設定回転速度の入力電流での電源電圧の使用上限値における短絡通電時間は、ブレーカの作動やスイッチング素子の破壊を防止するために、従来技術と同じ値とするものの、電源電圧が使用上限値以下になった時は、その低下した分だけ短絡通電時間を長くなるようにして直流電圧を上げ、電動機の上限設定回転速度を維持できる目標直流電圧にして圧縮機電動機の回転速度を上げられるようにする。
【００２０】
また、電動機３０の回転速度が低下したり、或いは電源電圧が低下したりして、入力電流が低下した時は、何れが変化して低下したのかを判断し、その判断結果の基に、電動機の上限設定回転速度の入力電流での電源電圧の使用上限値における短絡通電時間以上の短絡通電時間を維持するように、スイッチング制御装置１８は短絡通電回路１５のスイッチング素子１４のターンオン時間（短絡通電時間）を図２の如く制御し、電動機の上限設定回転速度を維持できる目標直流電圧にして圧縮機電動機の回転速度を上げられるようにする。
【００２１】
なお、この時、電動機３０の上限設定回転速度の入力電流における各電源電圧毎の短絡通電時間を余り長くし、直流電圧を上昇させ過ぎると、入力電流のピーク電流値が大幅に上昇し、スイッチング素子１４を破壊させたり、ブレーカを作動させたりするため、これを防ぐために、電動機の上限設定回転速度の入力電流における各電源電圧毎の短絡通電時間を決めているので、ブレーカの作動やスイッチング素子１４の破壊を防止できるようになる。
【００２２】
以上説明したように、この実施の形態１においては、電動機の上限設定回転速度の入力電流における電源電圧上限値での短絡通電時間を電源電圧が低下する毎に上げ、空調負荷が高くなっても、この負荷の変化に対応して圧縮機の回転数を上げられるようにしたので、圧縮機電動機の回転速度を適切に制御する経済的な空気調和機の制御装置が得られる。
また、圧縮機電動機の回転速度を適切に維持しながら、ブレーカの作動やスイッチング素子の破壊を防止した信頼性の高い空気調和機の制御装置が得られる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の空気調和機の制御装置においては、圧縮機の電動機と、この電動機の回転数を制御するインバータ回路と、このインバータ回路に電力を供給するスイッチングコンバータ回路と、このスイッチングコンバータ回路の入力電流を検出する入力電流検出回路と、前記スイッチングコンバータ回路の直流電圧を検出する直流電圧検出回路と、この直流電圧検出回路及び前記入力電流検出回路の検出結果に基づいて前記スイッチンコンバータ回路の短絡通電時間を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置が、前記直流電圧検出回路の直流電圧を目標直流電圧にする短絡通電時間及び前記入力電流検出回路の検出結果に基づいて予め設定された電源電圧と入力電流と短絡通電時間との関係から求めた電源電圧に応じて前記コンバータ回路の短絡通電時間を前記電動機の上限設定回転数の入力電流値における電源電圧上限値での前記予め設定された短絡通電時間よりも長くなるように制御するので、電源電圧が低下しても圧縮機電動機の回転速度を上げられるにようになるため、圧縮機の能力を適正に維持する空気調和機の制御装置が得られる。
【００２４】
また、前記制御装置が、前記電動機の上限設定回転数の入力電流における各電源電圧の前記予め設定された短絡通電時間を前記コンバータ回路のスイチング素子を破壊しない時間以内で制御するので、イッチング素子の破壊を防止しながら、圧縮機の能力を適正に維持する空気調和機の制御装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における空気調和機の制御装置の概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における入力電流と電源電圧に対する短絡通電時間の関係を示した図である。
【符号の説明】
１５  短絡通電回路、  １６  倍電圧整流回路、  １７  インバータ回路、１８  スイッチン制御装置、  １９  ゼロクロス検出回路、  ２１  直流電圧検出回路、  ２２  入力電流検出回路、  ３０  圧縮機電動機。
【図１】
2004254425.tif 000003
【図２】
2004254425.tif 000004