JP2008069992A - ヒートポンプ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】待機時および運転時の消費電力の削減。
【解決手段】ＡＣ電源の片方をオン・オフする第１のスイッチ手段１２と、前記ＡＣ電源のもう一方をオン・オフする第２のスイッチ手段１３と、ＡＣ電源を整流するダイオードブリッジ２５，２６と、第１の電源回路１４と、本システムを制御する制御部１６と、５Ｖレギュレータ２４と、冷媒圧縮手段１８と、前記冷媒圧縮手段を駆動する圧縮機駆動手段１９と、電流制限素子２０と、電源出力を遮断する電源出力スイッチ手段２１を備え、待機時には前記制御部を常時駆動しながら、ＡＣラインに挿入されている前記第１、第２のスイッチ手段と制御部位外への電源出力を遮断し、制御部を駆動する電源のみを出力することで待機時の消費電力を削減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明はヒートポンプの制御装置に関するものである。

従来、この種のヒートポンプ制御装置では、ヒートポンプの霜付きの有無を判断するためにヒートポンプ側の状況を確認する必要がある。その際、ヒートポンプ側に常時電源を供給するとヒートポンプ側の電源全てが駆動してしまうため、ヒートポンプの待機時の消費電力を増やしてしまう。また、ヒートポンプの状況を確認する時以外に電源の供給を停止した場合、ヒートポンプの状況を常時確認することができない。そこで、室内機側とヒートポンプ側の常時通電を行ないつつ、ヒートポンプ側の制御部以外の電源は、ヒートポンプの運転時以外は動作させずに待機時の消費電力を低減する構成となっていた。

図６は特許文献１に記載された従来のヒートポンプ制御装置を示すものである。図？に示すように、ＡＣ入力ラインの両側に各々のＡＣラインをＯＮ・ＯＦＦする第１及び第２のスイッチ手段と、前記第２のスイッチ手段と並列に接続した電流制限素子と、前記第１及び第２のスイッチ手段の前のＡＣラインに接続した第１の電源回路と、前記第１及び第２のスイッチ手段の後ろ側のＡＣラインに接続した第２の電源回路と、制御部から構成されている。
特開２００５−１１４２４９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、前記従来のヒートポンプ制御装置では、制御部へ電源を供給する第１の電源回路と、圧縮機駆動手段等へ電源を供給する第２の電源回路という２つの電源回路が必要なためヒートポンプの運転時には２つの電源回路が動作し、運転時の消費電力が増加してしまうという課題と、２つの電源回路を有しているため、ヒートポンプ制御装置のコストが増加してしまうという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、室内機側とヒートポンプ側の常時通電を行ないつつ、待機時および運転時の消費電力を低減し、かつコストを削減することができるヒートポンプ制御装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ制御装置は、１つの電源回路と電源出力をオン・オフするスイッチ手段を有し、待機時には制御部以外の電源出力を遮断し、運転時には全電源出力を供給する制御装置としたものである。

これによって室内機側とヒートポンプ側の常時通電を行ないつつ、待機時には１つの電源回路で電源を供給することで、待機時および運転時の消費電力を低減することができる

本発明のヒートポンプ制御装置は、１つの電源回路と電源出力をオン・オフするスイッチ手段を制御することで室内機側とヒートポンプ側の常時通電を行ないつつ、待機時および運転時の消費電力を低減することができ、かつコストの削減を実現することができる。

第１の発明は、ＡＣ電源の片方のラインをオン・オフする第１のスイッチ手段と、前記
ＡＣ電源のもう一方のラインをオン・オフする第２のスイッチ手段と、ＡＣ電源を整流するダイオードブリッジと、第１の電源回路と、本システムを制御する制御部と、５Ｖレギュレータと、冷媒圧縮手段と、前記冷媒圧縮手段を駆動する圧縮機駆動手段と、電流制限素子と、電源出力を遮断する電源出力スイッチ手段を備え、待機時には前記制御部を常時駆動しながら、ＡＣラインに挿入されている前記第１、第２のスイッチ手段と制御部位外への電源出力を遮断し、制御部を駆動する電源のみを出力することで待機時の消費電力を削減することができる。

第２の発明は、第１の発明のヒートポンプ制御装置を、電源出力用電流制限素子を電源出力部へ追加した構成とすることを特徴とした制御装置とすることにより、運転時に電源出力スイッチ手段がオンとなったときに突入電流が流れることを防止することができる。

第３の発明は、特に第１の発明のヒートポンプ制御装置を、電力を供給するＡＣ電源と、前記ＡＣ電源をオン・オフする第１のスイッチ手段と、前記ＡＣ電源をオン・オフする第２のスイッチ手段と、ＡＣ電源を整流するダイオードブリッジと、第１の電源回路と、本システムを制御する制御部と、５Ｖレギュレータと、冷媒圧縮手段と、前記冷媒圧縮手段を駆動する圧縮機駆動手段と、電流制限素子１と、冷媒の圧力の状態によりオン・オフを行なう圧力スイッチと、前記圧力スイッチの信号を前記演算制御手段に入力すると共に前記演算制御手段を経由しない回路で前記通信回路の動作を停止できるように接続した圧力スイッチ信号回路を備え、ヒートポンプが待機状態には前記圧力スイッチへ供給されている電源出力を遮断し。前記圧力スイッチがオフ状態になった場合でも制御部で圧力スイッチの異常を異常としないことを特徴とした制御装置とすることにより、誤って圧力スイッチの異常を検知することなく待機時の消費電力を削減することができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明のヒートポンプ制御装置を、電源出力スイッチ手段の遮断後一定期間は制御部が各種異常を検知しないことを特徴とした制御装置とすることにより、遮断直後に電圧が変化した際に誤って各種異常を検知することを防止することができる。

第５の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明のヒートポンプ制御装置を、電源出力スイッチ手段のオン後一定期間は制御部が各種異常を検知しないことを特徴とした制御装置とすることにより、オン直後に電圧が変化した際に誤って各種異常を検知することを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ制御装置の回路図を示すものである。

図１は、ＡＣ電源１１と、ＡＣ電源に挿入された第１のスイッチ手段１２と、もう一方のＡＣ電源に挿入された第２のスイッチ手段１３と、第１のスイッチ手段１２と第２のスイッチ手段１３の前のＡＣ電源に接続されている整流用のダイオードブリッジ２５と、平滑用のコンデンサ２７と、前記ダイオードブリッジ２５と前記コンデンサ２７により変換されたＤＣ電圧を各種の低電圧に変換する第１の電源回路１４と、前記第１のスイッチ手段１２と前記第２のスイッチ手段１３の後ろのＡＣ電源に接続されている整流用のダイオードブリッジ２６と、平滑用のコンデンサ２８と、電子制御装置を制御する制御部１６と、前記第１の電源回路１４により作られた電圧より前記制御部１６用の電圧に変換するレギュレータ２４と、ヒートポンプに搭載されている冷媒圧縮手段１８と、前記冷媒圧縮手
段１８を駆動する圧縮機駆動手段１９と、前記第２のスイッチ手段１３と並列に接続されている電流制限素子２０と電源出力スイッチ手段２１から構成されている。

以上のように構成されたヒートポンプ制御装置について、以下にその動作、作用を説明する。

まず、前記ＡＣ電源１１が立ち上がると前記ダイオードブリッジ２５と前記電解コンデンサ２７によりＡＣ電圧がＤＣ電圧に変換され、前記第１の電源回路１４が立ち上がり動作を開始する。前記第１の電源回路１４は各種必要な低圧のＤＣ電圧に変換され、そのうちの一つの電圧が前記レギュレータ２４に入力され、前記制御部１６が立ち上がり動作を開始する。前記制御部１６の動作後、前記電源出力スイッチ手段２１をオンして全電源出力を供給し、前記第１のスイッチ手段１２と第２のスイッチ手段１３をオンすることで前記ダイオードブリッジ２６と前記電解コンデンサ２８によりＡＣ電圧がＤＣ電圧に変換され前記冷媒圧縮手段１８および圧縮機駆動手段１９へ供給され、圧縮機が動作する。

待機時には前記第１のスイッチ手段１２と前記第２のスイッチ手段１３を遮断する。また、前記電源出力スイッチ手段２１を遮断することで不要な電源供給をなくし、前記制御部１６への電源のみ供給することで待機時でも常時駆動可能としている。

以上のように、本実施の形態においては待機時には前記制御部を常時駆動しながら、ＡＣラインに挿入されている前記第１、第２のスイッチ手段と制御部位外への電源出力を遮断し、制御部を駆動する電源のみを出力することで待機時の消費電力を削減することができる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態におけるヒートポンプ制御装置の回路図を示すものである。

図２において、図１の回路図から電源出力部に電源出力電流制限素子１７を追加したものである。

以上のように構成されたヒートポンプ制御装置について、以下にその動作、作用を説明する。

第１の実施例において、電源出力部にコンデンサなどの容量系負荷が接続されている場合、電源出力スイッチ手段２１がオンする際に大きな電流が流れる。それを防止するため、電源出力部に電源出力電流制限素子１７を追加する。

以上のように、本実施の形態においては本発明の第１の実施例の回路図で図１の回路図から電源出力部に電源出力電流制限素子１７を追加することにより、電源出力スイッチ手段がオンとなったときに突入電流が流れることを防止し、素子の破壊を防止することができる。

（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の実施の形態におけるヒートポンプ制御装置の回路図を示すものである。

図３において、本発明の第１の実施例の回路図で図１の回路図から、冷媒の状態の圧力によってＯＮ・ＯＦＦすることを目的とした圧力スイッチ２２と、スイッチ遮断手段２３を追加したものである。

以上のように構成されたヒートポンプ制御装置について、以下にその動作、作用を説明する。

まず、前記ＡＣ電源１１が立ち上がると前記ダイオードブリッジ２５と前記電解コンデンサ２７によりＡＣ電圧がＤＣ電圧に変換され、前記第１の電源回路１４が立ち上がり動作を開始する。前記第１の電源回路１４は各種必要な低圧のＤＣ電圧に変換され、そのうちの一つの電圧が前記レギュレータ２４に入力され、前記制御部１６が立ち上がり動作を開始する。前記制御部１６の動作後、前記電源出力スイッチ手段２１をオンして全電源出力を供給し、前記第１のスイッチ手段１２と第２のスイッチ手段１３をオンすることで前記ダイオードブリッジ２６と前記電解コンデンサ２８によりＡＣ電圧がＤＣ電圧に変換され前記冷媒圧縮手段１８および圧縮機駆動手段１９へ供給され、圧縮機が動作する。

ヒートポンプで二酸化炭素のような冷媒を使用した場合、圧力が温度から推定できない上に冷媒の特徴で圧力を非常に高圧にして運転しなくてはならない。そのため、何らかの異常により冷媒の圧力が異常に上がってしまったときには前記冷媒圧縮手段１８を停止しなくてはならない。そのため冷媒の圧力を測定する前記圧力スイッチ２２の出力を前記制御部１６と前記第２のスイッチ遮断手段２３に接続する。これにより冷媒が高圧になったときには前記第２のスイッチ遮断手段２３により前記第２のスイッチ１３を遮断し、また、前記制御部１６にも送信して、前記第１のスイッチ手段１２と前記第２のスイッチ手段１３のオン信号を停止する。

待機時には前記冷媒圧縮手段１８は停止しているため圧力が高くなることはなく、前記圧力スイッチ２２が動作する必要がない。そのため、待機時には前記圧力スイッチ２２を動作させるための電源供給部に前記電源出力スイッチ手段２１を追加し、待機時には電源供給を遮断する。その際、前記制御部１６は駆動しているため、電源供給を遮断したときに前記圧力スイッチ２２が動作したと誤認識してしまう。そのため待機時には前記制御部１６で前記圧力スイッチ２２の動作を異常として認識しない制御とする。

以上のように、本実施の形態においては待機時には前記圧力スイッチ２２への電源供給を遮断し、かつ待機時は前記圧力スイッチ２２が動作しても異常と認識しない制御とすることにより、待機時の消費電力を削減することができる。

（実施の形態４）
図４は、本発明の第４の実施の形態における前記電源出力スイッチ手段２１の遮断のタイミングと異常検知のタイミング図を示すものである。

以上のように構成されたヒートポンプ制御装置について、以下にその動作、作用を説明する。

前記電源出力スイッチ２１が遮断すると電源出力が不安定のため、前記制御部１６へ各異常信号が入力される。そこで、前記電源出力スイッチが遮断してから一定期間異常信号の入力を無視することにより、異常信号を誤検知して運転が停止するということを防止することができる。

（実施の形態４）
図５は、本発明の第５の実施の形態における前記電源出力スイッチ手段２１のオンのタイミングと異常検知のタイミング図を示すものである。

以上のように構成されたヒートポンプ制御装置について、以下にその動作、作用を説明
する。

前記電源出力スイッチ２１がオンした瞬間は電源出力が不安定のため、前記制御部１６へ各異常信号が入力される。そこで、前記電源出力スイッチが遮断してから一定期間異常信号の入力を無視することにより、異常信号を誤検知して運転が停止するということを防止することができる。

以上のように、本発明にかかる制御装置は常時通電しても待機電力の大幅削減が可能となるので、常時通電の必要なマルチ式空気調和機等で室外機の状態を常時監視する必要がある機器にも適用できる。

本発明の実施の形態１における給湯器のヒートポンプ制御装置の回路図 本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ制御装置の回路図 本発明の実施の形態３におけるヒートポンプ制御装置の回路図 本発明の実施の形態４における異常検知のタイミング図 本発明の実施の形態５における異常検知のタイミング図 従来のヒートポンプ制御装置の回路図

符号の説明

１１ ＡＣ電源
１２ 第１のスイッチ手段
１３ 第２のスイッチ手段
１４ 第１の電源回路
１６ 制御部
１７ 電源出力電流制限素子
１８ 冷媒圧縮手段
１９ 圧縮機駆動手段
２０ 電流制限素子
２１ 電源出力スイッチ手段
２２ 圧力スイッチ
２３ スイッチ遮断手段
２４ ５Vレギュレータ
２５ ダイオードブリッジ１
２６ ダイオードブリッジ２
２７ コンデンサ１
２８ コンデンサ２

Claims (5)

1. ＡＣ電源の片方のラインをオン・オフする第１のスイッチ手段と、前記ＡＣ電源のもう一方のラインをオン・オフする第２のスイッチ手段と、ＡＣ電源を整流するダイオードブリッジと、第１の電源回路と、本システムを制御する制御部と、５Ｖレギュレータと、冷媒圧縮手段と、前記冷媒圧縮手段を駆動する圧縮機駆動手段と、電流制限素子と、電源出力を遮断する電源出力スイッチ手段を備え、待機時には前記制御部を常時駆動しながら、ＡＣラインに挿入されている前記第１、第２のスイッチ手段と前記電源出力スイッチ手段を遮断し、前記制御部を駆動する電源のみを出力することで待機時の消費電力を削減することを特徴とするヒートポンプ制御装置。
2. 電源出力用電流制限素子を電源出力部へ追加した構成とすることを特徴とした請求項１に記載のヒートポンプ制御装置。
3. さらに、冷媒の圧力の状態によりオン・オフを行なう圧力スイッチと、前記圧力スイッチの信号を演算制御手段に入力すると共に前記演算制御手段を経由しない回路で通信回路の動作を停止できるように接続した圧力スイッチ信号回路を備え、ヒートポンプが待機状態には前記圧力スイッチへ供給されている電源出力を遮断し、前記圧力スイッチがオフ状態になった場合でも制御部で圧力スイッチの異常を異常としないことを特徴とした請求項１に記載のヒートポンプ制御装置。
4. 電源出力スイッチ手段の遮断後一定期間は、制御部が各種異常を検知しないことを特徴とした請求項１〜３に記載のヒートポンプ制御装置。
5. 電源出力スイッチ手段のオン後一定期間は、制御部が各種異常を検知しないことを特徴とした請求項１〜３に記載のヒートポンプ制御装置。

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