(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ電圧を整流するダイオードブリッジと、ＡＣ電流を検出するＡＣ電流検出回路と、前記ダイオードブリッジより整流された電圧を平滑するコンデンサと、圧縮機を駆動する圧縮機用ＤＣモータと、３相ブリッジ接続されたスイッチング素子をＰＷＭ動作させることにより前記コンデンサにより平滑されたＤＣ電圧を擬似３相交流電圧として前記圧縮機用ＤＣモータに印可する圧縮機用ＤＣモータドライブ回路と、前記圧縮機用ＤＣモータドライブ回路に前記圧縮機用ＤＣモータを回転させるＰＷＭ信号を出力する制御回路と、前記圧縮機用ＤＣモータドライブ回路の負極電圧側に挿入されＤＣ電流が一定値以上になれば過大電流信号を出力する電流検出回路と、前記制御回路と前期圧縮機用ＤＣモータドライブ回路間のＰＷＭ信号部に挿入された電流制限回路から構成され、前記電流検出回路からの出力が前記制御回路と前記電流制限回路に入力され、前記ＡＣ電流検出回路からの出力が前記制御回路に入力されている空気調和機において、前記制御回路は前記電流検出回路から過大電流信号が入力されたときにＡＣ電流が一定値以下であれば前記圧縮機用ＤＣモータの駆動を停止させ、前記制御回路は前記電流検出回路から過大電流信号が入力されたときにＡＣ電流が一定値以上であれば前記圧縮機用ＤＣモータの駆動を継続させ前記電流制限回路により前記圧縮機用ＤＣモータに流れる電流の制限動作を行うことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機の圧縮機用ＤＣモータの過電流保護動作に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の空気調和機としては、過電流発生時に圧縮機用ＤＣモータの駆動を停止
させるものがあった（特許文献１、２参照）。図１１は従来の空気調和機を示すものであり、ＡＣ電圧を整流するダイオードブリッジ１と、ダイオードブリッジ１により整流された電圧を平滑するコンデンサ２と、圧縮機を駆動する圧縮機用ＤＣモータ３と、３相ブリッジ接続されたスイッチング素子をＰＷＭ動作させることによりコンデンサ３により平滑されたＤＣ電圧を擬似３相交流電圧として圧縮機用ＤＣモータ３に印可する圧縮機用ＤＣモータドライブ回路４と、圧縮機用ＤＣモータドライブ回路４に圧縮機用ＤＣモータ３を回転させるＰＷＭ信号を出力する制御回路２８と、圧縮機用ＤＣモータドライブ回路４の負極電圧側に挿入されＤＣ電流が一定値以上になれば過大電流信号を出力する電流検出回路６と、制御回路５から構成され、電流検出回路６からの出力が制御回路５に入力されている。制御回路５は電流検出回路６から過大電流信号が入力されたときに圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を停止させる。
【特許文献１】特開平２−２６２８３０号公報
【特許文献２】特開平３−１７２５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の構成では、過大電流信号を検知して圧縮機を停止させる構成となっているため、空気調和機の空調条件の変化によって圧縮機用ＤＣモータ電流が変化した場合に冷凍動作が停止してしまうのを防ぐために、過大電流を検知する電流値を製品動作させる全空調条件の中での最大電流より大きく設定する必要があり、ＤＣモータドライブ回路と圧縮機用ＤＣモータの電流定格が通常の空調条件で使用する電流値よりもかなり大きくなっており、空気調和機のコストを引上げていた。また、ＤＣモータドライブ回路と圧縮機用ＤＣモータの電流定格を引き下げたものは、圧縮機の停止を防ぐために過大電流を検知する電流値のレベルに近づくと圧縮機用ＤＣモータの回転数を引き下げるようにしており、空調条件によっては空気調和機の能力が制限されてしまっていた。
【０００４】
本発明は、上記従来の課題を解決することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、空気調和機の故障時以外の過大電流に対しては電流制限動作を行い圧縮機の駆動を止めないようにするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の空気調和機は、空気調和機の故障時以外の過大電流に対しては電流制限動作を行い圧縮機の駆動を止めないようにすることで、従来の課題であったＤＣモータドライブ回路と圧縮機用ＤＣモータの電流定格が大きくなるか、空調条件によっては空気調和機の能力が制限されてしまうことを解決するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、過大電流検知時にＡＣ電流値が一定値以下であれば圧縮機の停止を行い、その他の場合は電流制限動作を行いながら圧縮機を継続動作させることで、ＤＣモータドライブ回路と圧縮機用ＤＣモータの電流定格を引下げても空気調和機の全空調条件においても能力制限をかけることなく運転を継続させることが可能となる。
【０００８】
以下、本発明の実施の形態と参考例について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【０００９】
（参考例１）
図１は本発明の参考例１における空気調和機を示すものである。ＡＣ電圧を整流するダイオードブリッジ１と、ダイオードブリッジ１により整流された電圧を平滑するコンデン
サ２と、圧縮機を駆動する圧縮機用ＤＣモータ３と、３相ブリッジ接続されたスイッチング素子をＰＷＭ動作させることによりコンデンサ２により平滑されたＤＣ電圧を擬似３相交流電圧として圧縮機用ＤＣモータ３に印可する圧縮機用ＤＣモータドライブ回路４と、圧縮機用ＤＣモータドライブ回路４に圧縮機用ＤＣモータ３を回転させるＰＷＭ信号を出力する制御回路５と、圧縮機用ＤＣモータドライブ回路４の負極電圧側に挿入されＤＣ電流が一定値以上になれば過大電流信号を出力する電流検出回路６と、制御回路５と圧縮機用ＤＣモータドライブ回路４間のＰＷＭ信号部に挿入された電流制限回路７から構成され、電流検出回路６からの出力が制御回路５と電流制限回路７に入力され、制御回路５は電流検出回路６から過大電流信号が入力されたときに圧縮機用ＤＣモータ３の回転数が一定値以下であれば圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を停止させ、制御回路５は電流検出回路６から過大電流信号が入力されたときに圧縮機用ＤＣモータ３の回転数が一定値以上であれば圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を継続させながら電流制限回路７により圧縮機用ＤＣモータ３に流れる電流の制限動作を行う。
【００１０】
図２は電流制限動作時の波形を示す。制御回路５から出力されるＰＷＭ信号８により圧縮機用ＤＣモータドライブ回路４がスイッチング動作し、圧縮機用ＤＣモータの相電流９を得る。電流検出回路６により検知される電流レベル１０を圧縮機用ＤＣモータの相電流が超えると電流検出回路６より過大電流信号１１が出力され、電流制限回路７はＰＷＭ信号８のオン信号を過大電流信号１１の発生区間と連続して次のＰＷＭパルスのオン信号までの間の駆動信号を強制的にオフさせるように変換された出力波形により圧縮機用ＤＣモータドライブ回路４を駆動することにより、圧縮機用ＤＣモータ３にながれる電流を電流検出回路６により検知される電流レベル１０に制限することが可能となる。
【００１１】
電流検出回路６が過大電流を検出するのは、空調条件の変化によって圧縮機用ＤＣモータ３に流れる電流が増大する場合の他に、圧縮機用ＤＣモータの巻線ショートの場合と圧縮機の機構部分がロックした場合と圧縮機用ＤＣモータドライブ回路４が故障した場合があり、空調条件の変化によって圧縮機用ＤＣモータ３に流れる電流が増大する場合は電流制限動作にて圧縮機の駆動を継続する必要があり、圧縮機用ＤＣモータ３の巻線ショートの場合と圧縮機の機構部分がロックした場合と圧縮機用ＤＣモータドライブ回路４が故障した場合は、空気調和機として運転を継続できない状態であるので運転を停止させる必要がある。圧縮機用ＤＣモータの巻線ショートの場合と圧縮機の機構部分がロックした場合と圧縮機用ＤＣモータドライブ回路４が故障した場合はどれにおいても圧縮機用ＤＣモータ３の駆動が正常に行われていないので圧縮機用ＤＣモータ３の回転数が低下する特徴を持つので、制御回路５は電流検出回路６から過大電流信号を受けたときに圧縮機用ＤＣモータ３の回転数が一定値より大きいか小さいかによって圧縮機の駆動を電流制限動作をさせながら継続させるか、空気調和機の故障として圧縮機の駆動を停止させるかを判断することができる。
【００１２】
以上のように構成された空気調和機では、ＤＣモータドライブ回路４と圧縮機用ＤＣモータ３の電流定格を引下げても空気調和機の全空調条件においても能力制限をかけることなく運転を継続させることが可能となる。
【００１３】
（参考例２）
図３は参考例２における空気調和機を示すものである。参考例１と同じ機能を持つ部分については同一の番号を付与し説明を省略する。
【００１４】
制御回路１３は、電流検出回路６から過大電流信号が入力されたときに圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を電流制限動作をかけながら継続させるとともに圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数を記憶し過大電流信号から一定時間経過後の圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数の変化が一定値以上でれば圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を停止させる。
【００１５】
図４は電流検出回路６からの過大電流信号出力と圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数の変化を示している。図４−ａは空気調和機の空調条件が一定の場合に圧縮機用ＤＣモータの駆動周波数を徐々に増加させた場合の過大電流信号出力１４と圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数の変化１５を示す。過大電流信号１４が最初に発生した時に、電流制限動作となるが、圧縮機用ＤＣモータ３の駆動トルクも電流制限動作にて制限されるのでその後の圧縮機用ＤＣモータ３の回転数変化はない。過大電流信号１４が最初に発生した以降は圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数の変化がないので、圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を停止させることがない。
【００１６】
図４（ｂ）は、空気調和機を運転中に空調条件の変化により圧縮機用ＤＣモータ３の駆動電流が増大した場合の過大電流信号出力１６と圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数の変化１７を示す。過大電流信号１６が発生すると電流制限動作となり圧縮機用ＤＣモータ３の駆動トルクが減少し圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数が低下して回転数が安定する。その後空調条件がもとにもどると過大電流信号１６はなくなり電流制限動作が解除され圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数はもとの回転数に復帰する。過大電流信号１６が最初に発生した以降の圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数の低下は空調条件の変化によるものなのでその低下は遅く、本参考例における一定時間経過後の圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数の変化が一定値以上という条件を想定されうる空調条件の変化において条件を満たさないように一定時間と変化量を設定することで圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を継続させることが可能である。
【００１７】
図４（ｃ）は、圧縮機用ＤＣモータ３の巻線がショートした場合または圧縮機の機構部分がロックした場合または圧縮機用ＤＣモータドライブ回路４が故障した場合の過大電流信号出力１８と１９を示す。この場合の圧縮機用ＤＣモータは正常に駆動できていないので回転数変化の割合が早く、図４−ｂで示した空調条件の変化による回転数の変化を切り分ける事が可能である。
【００１８】
以上のように構成された空気調和機では、ＤＣモータドライブ回路４と圧縮機用ＤＣモータ３の電流定格を引下げても空気調和機の全空調条件においても能力制限をかけることなく運転を継続させることが可能となる。
【００１９】
（参考例３）
図５は参考例３における空気調和機を示すものである。参考例１と同じ機能を持つ部分については同一の番号を付与し説明を省略する。制御回路２０は、電流検出回路６から過大電流信号が入力されたときに圧縮機用ＤＣモータ３の回転数が一定値以下であれば圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を停止させ、圧縮機用ＤＣモータ３の回転数が一定値以上であれば圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を電流制限動作をさせながら継続させるとともに圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数を記憶し過大電流信号から一定時間経過後の圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数の変化が一定値以上でれば圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を停止させる。
【００２０】
運転の初期状態から圧縮機用ＤＣモータ３の巻線がショートしている場合または圧縮機の機構部分がロックしている場合または圧縮機用ＤＣモータドライブ回路４が故障している場合は、圧縮機用ＤＣモータ３の回転数によって故障を検知すると共に、圧縮機を駆動中に圧縮機用ＤＣモータ３の巻線がショートした場合または圧縮機の機構部分がロックした場合または圧縮機用ＤＣモータドライブ回路４が故障した場合は圧縮機の回転数の絶対値ではなく変化量にて故障を検知する。
【００２１】
以上のように構成された空気調和機では、ＤＣモータドライブ回路４と圧縮機用ＤＣモータ３の電流定格を引下げても空気調和機の全空調条件においても能力制限をかけること
なく運転を継続させることが可能となるとともに、参考例２の形態の空気調和機よりも圧縮機運転中の故障の検知スピードが速く、故障時に他の部品に与える影響が少なくてすむ。
【００２２】
（参考例４）
図６は参考例４における空気調和機を示すものであり、参考例３における空気調和機の制御回路２０を電流検出回路６から過大電流信号が入力されたときに圧縮機用ＤＣモータ３の回転数が一定値以下で、かつ、圧縮機を起動後一定時間経過後であれば圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を停止させ、圧縮機用ＤＣモータ３の回転数が一定値以上であれば圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を電流制限動作をさせながら継続させるとともに圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数を記憶し過大電流信号から一定時間経過後の圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数の変化が一定値以上でれば圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を停止させる制御回路２１に置き換えたものである。参考例３と同じ機能を持つ部分については同一の番号を付与し説明を省略する。
【００２３】
図７は、圧縮機用ＤＣモータに流れる電流２２と過大電流信号２３の波形を示している。ＤＣモータは起動直後に大きな電流が流れる為、この領域の過大電流信号では圧縮機を停止させないようにすることで、過電流制限の値をさらに小さくすることができる。
【００２４】
以上のように構成された空気調和機では、ＤＣモータドライブ回路４と圧縮機用ＤＣモータ３の電流定格を引下げても空気調和機の全空調条件においても能力制限をかけることなく運転を継続させることが可能いなるとともに、参考例３の空気調和機よりもさらにＤＣモータドライブ回路４と圧縮機用ＤＣモータ３の電流定格を引き下げることが可能となる。
【００２５】
（実施の形態１）
図８は本発明の第１の実施の形態における空気調和機を示すものであり、参考例１における空気調和機にＡＣ電流検知回路２４が追加され、制御回路５を電流検知回路６から過大電流信号が入力されたときにＡＣ電流検知回路２４から入力される空気調和機のでＡＣ電流が一定値以下であれば圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を停止させ、ＡＣ電流が一定値以上であれば圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を電流制限動作をさせながら継続させる制御回路２５に置き換えたものである。参考例１と同じ機能を持つ部分については同一の番号を付与し説明を省略する。
【００２６】
空気調和機の空調条件の変化によって圧縮機用ＤＣモータ３の電流が増大する場合はＡＣ電流も増加し、圧縮機用ＤＣモータ３の巻線がショートした場合または圧縮機の機構部分がロックした場合または圧縮機用ＤＣモータドライブ回路４が故障した場合はＡＣ電流が増加しないので過大電流信号が入力されたときにＡＣ電流がある一定値より大きいかどうかを判断することで故障発生時には圧縮機を停止させ、空調条件の変化によって圧縮機用ＤＣモータ３の電流が増大した場合は電流制限動作をさせながら圧縮機用ＤＣモータの駆動を継続させることが可能である。また、参考例１における空気調和機と比べ圧縮機用ＤＣモータ３が低回転数域で重い負荷となっている場合においてもＡＣ電流の増大によってその検出が可能となり、圧縮機用ＤＣモータ３の負荷が重い場合の検出制度が高くなる。
【００２７】
以上のように構成された空気調和機では、ＤＣモータドライブ回路４と圧縮機用ＤＣモータ３の電流定格を引下げても空気調和機の全空調条件においても能力制限をかけることなく運転を継続させることが可能になるとともに、参考例１における空気調和機と比べ圧縮機用ＤＣモータ３の負荷が重い場合の検出制度を高くすることができる。
【００２８】
（参考例５）
図９は参考例５における空気調和機を示すものであり、第５の実施の形態における空気調和機の制御回路２５を、電流検知回路６から過大電流信号が入力されたときにＡＣ電流検知回路２４から入力される空気調和機のでＡＣ電流が一定値以下であれば圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を停止させ、ＡＣ電流が一定値以上であれば圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を電流制限動作をさせながら継続させるとともに、圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数を記憶し過大電流信号から一定時間経過後の圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数の変化が一定値以上でれば圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を停止させる制御回路２６に置き換えたものである。第１の実施の形態と同じ機能を持つ部分については同一の番号を付与し説明を省略する。
【００２９】
圧縮機の駆動中に圧縮機用ＤＣモータ３の巻線がショートした場合または圧縮機の機構部分がロックした場合または圧縮機用ＤＣモータドライブ回路４が故障した場合はＡＣ電流の低下よりも圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数変化の方が早く変化するので、第１の実施の形態の空気調和機よりも圧縮機運転中の故障の検知スピードが速なる。
【００３０】
以上のように構成された空気調和機では、ＤＣモータドライブ回路４と圧縮機用ＤＣモータ３の電流定格を引下げても空気調和機の全空調条件においても能力制限をかけることなく運転を継続させることが可能になるとともに、第１の実施の形態における空気調和機と比べ圧縮機運転中の故障の検知スピードが速く、故障時に他の部品に与える影響が少なくてすむ。
【００３１】
（参考例６）
図１０は本発明の参考例６における空気調和機を示すものであり、参考例５における空気調和機の制御回路２６を、電流検知回路６から過大電流信号が入力されたときにＡＣ電流検知回路２４から入力される空気調和機のでＡＣ電流が一定値以下であり、かつ、圧縮機起動後一定時間経過後であれば圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を停止させ、ＡＣ電流が一定値以上であれば圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を電流制限動作をさせながら継続させるとともに、圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数を記憶し過大電流信号から一定時間経過後の圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数の変化が一定値以上でれば圧縮機用ＤＣモータ３の駆動を停止させる制御回路２７に置き換えたものである。ＤＣモータは起動直後に大きな電流が流れる為、この領域の過大電流信号では圧縮機を停止させないようにすることで、過電流制限の値をさらに小さくすることができる。
【００３２】
以上のように構成された空気調和機では、ＤＣモータドライブ回路４と圧縮機用ＤＣモータ３の電流定格を引下げても空気調和機の全空調条件においても能力制限をかけることなく運転を継続させることが可能となるとともに、参考例５の空気調和機よりもさらにＤＣモータドライブ回路４と圧縮機用ＤＣモータ３の電流定格を引き下げることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の空気調和機は、全空調条件において能力制限をかけることなく運転を継続することが可能となるので、家庭用の他に、連続運転を行うオフィス用・産業用の空気調和機として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】参考例１における空気調和機の構成ブロック図
【図２】参考例１における空気調和機の電流制限動作時の回路波形図
【図３】参考例２における空気調和機の構成ブロック図
【図４】参考例における空気調和機の過大電流信号出力と圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数変化のタイムチャート
【図５】参考例における空気調和機の構成ブロック図
【図６】参考例４における空気調和機の構成ブロック図
【図７】参考例４における空気調和機の圧縮機用ＤＣモータに流れる電流と過大電流信号の波形図
【図８】本発明の実施の形態１における空気調和機の構成ブロック図
【図９】参考例５における空気調和機の構成ブロック図
【図１０】参考例６における空気調和機の構成ブロック図
【図１１】従来の空気調和機の構成ブロック図
【符号の説明】
【００３５】
１  ダイオードブリッジ
２  コンデンサ
３  圧縮機用ＤＣモータ
４  圧縮機用ＤＣモータドライブ回路
５  実施の形態１における制御回路
６  電流検出回路
７  電流制限回路
８  ＰＷＭ信号
９  圧縮機用ＤＣモータの相電流
１０  電流検出回路６により検知される電流レベル
１１  過大電流信号
１２  電流制限回路より出力される波形
１３  参考例２における制御回路
１４  空気調和機の空調条件が一定の場合に圧縮機用ＤＣモータの駆動周波数を徐々に増加させた場合の過大電流信号出力
１５  空気調和機の空調条件が一定の場合に圧縮機用ＤＣモータの駆動周波数を徐々に増加させた場合の圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数の変化
１６  空気調和機の空調条件の変化により圧縮機用ＤＣモータ３の駆動電流が増大した場合の過大電流信号出力
１７  空気調和機の空調条件の変化により圧縮機用ＤＣモータ３の駆動電流が増大した場合の圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数の変化
１８  圧縮機用ＤＣモータ３の巻線がショートした場合または圧縮機の機構部分がロックした場合または圧縮機用ＤＣモータドライブ回路４が故障した場合の過大電流信号出力
１９  圧縮機用ＤＣモータ３の巻線がショートした場合または圧縮機の機構部分がロックした場合または圧縮機用ＤＣモータドライブ回路４が故障した場合の圧縮機用ＤＣモータ３の駆動回転数の変化
２０  実施の形態３における制御回路
２１  実施の形態４における制御回路
２２  圧縮機用ＤＣモータに流れる電流
２３  過大電流信号
２４  ＡＣ電流検知回路
２５  実施の形態５における制御回路
２６  実施の形態６における制御回路
２７  実施の形態７における制御回路
２８  従来の空気調和機の制御回路
【図１】
0004561493.tif 000002
【図２】
0004561493.tif 000003
【図３】
0004561493.tif 000004
【図４】
0004561493.tif 000005
【図５】
0004561493.tif 000006
【図６】
0004561493.tif 000007
【図７】
0004561493.tif 000008
【図８】
0004561493.tif 000009
【図９】
0004561493.tif 000010
【図１０】
0004561493.tif 000011
【図１１】
0004561493.tif 000012