JP2013121306A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】電力量を正確に測定することができる空気調和機を提供すること。
【解決手段】本発明の空気調和機は、交流電源から直流電源に変換する整流回路と、モータ負荷を駆動するインバータと、チョッピング素子と昇圧用整流回路からなる昇圧回路と、交流電流の電流値を測定する電流センサと、前記電流センサの測定値を検知する電流検出手段と、前記昇圧回路のチョッピング素子の半周期に対するチョッピング回数をカウントするチョッピング回数検出手段と、前記電流検出手段からの電流値と前記チョッピング回数から力率を選択し出力する回数別力率テーブル記憶手段と、前記電流検出手段からリアクタのＬ値バラツキを検出するＬ値バラツキ検出手段と、前記Ｌ値バラツキ検出手段から補正係数を算出する補正係数算出手段とを備え、選択された前記力率に前記補正係数による補正を加えた力率を用いて電力量を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、専用部品を追加せずに精度良く電力量を検出できる空気調和機に関する。

交流電源から直流電源に変換する整流回路と共に、モータ負荷を駆動するインバータを有する空気調和機であって、電源電圧と入力電流との積に力率を乗じて算出する際、入力電流のみのデータに基づいて力率を決定する空気調和機は考案されている（例えば特許文献１参照）。

図３は、従来の空気調和機を示すブロック図である。従来の空気調和機は、図３に示すように、交流電源１５から直流電源に変換する整流回路３と共に、モータ５を駆動するインバータ４を有する空気調和機であって、前記整流回路３と、チョッピング素子７と昇圧用整流回路６からなる昇圧回路２と、交流電源１５の電流値を測定する電流センサ１と前記電流センサ１の測定値を検知する電流検出手段８と、力率テーブル記憶手段２０と、あらかじめ設定された電圧値を出力する電圧値記憶手段１２と、前記電圧値記憶手段１２から出力された電圧値と前記力率テーブル記憶手段２０から出力された力率テーブル値とにより電力量を算出する電力量算出手段１１を備えている。

特開２００３−１６６７４８号公報

しかしながら、前記従来の構成では、電力量の測定は可能であるが、昇圧回路のチョッピング回数により電流波形が変動するため、入力負荷電流が同値でも力率値が変動するので、電流と電圧と力率の積で求められる電力量の測定精度を向上させることが出来ない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、昇圧回路の動作状態に係わらず電力量を正確に測定できる空気調和機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、本発明の空気調和機は、交流電源から直流電源に変換する整流回路と、モータ負荷を駆動するインバータと、チョッピング素子と昇圧用整流回路からなる昇圧回路と、交流電流の電流値を測定する電流センサと、前記電流センサの測定値を検知する電流検出手段と、前記昇圧回路のチョッピング素子の半周期に対するチョッピング回数をカウントするチョッピング回数検出手段と、前記電流検出手段からの電流値と前記チョッピング回数から力率を選択し出力する回数別力率テーブル記憶手段と、前記電流検出手段からリアクタのＬ値バラツキを検出するＬ値バラツキ検出手段と、前記Ｌ値バラツキ検出手段から補正係数を算出する補正係数算出手段とを備え、選択された前記力率に前記補正係数による補正を加えた力率を用いて電力量を算出するものである。

これによって、電流波形が変動することによる入力負荷電流が同値で力率値が変動した場合でも、昇圧回路のチョッピング回数により、予め規定されたチョッピング回数範囲毎の力率テーブルを記憶することにより、最適な力率の値を出力し、精度の高い電力量を算出することができる。また、リアクタのＬ値のバラツキによる補正を力率テーブルに加え
ることで、より最適な力率の値で電力量を算出することができる。

本発明は、高価な力率計測用の部品を実装せず、精度の高い電力量を算出できる空気調和機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における空気調和機のブロック図 本発明の実施の形態２における空気調和機のブロック図 従来の電力量算出手段を備えた空気調和機のブロック図

第１の発明の空気調和機は、交流電源から直流電源に変換する整流回路と、モータ負荷を駆動するインバータと、チョッピング素子と昇圧用整流回路からなる昇圧回路と、交流電流の電流値を測定する電流センサと、前記電流センサの測定値を検知する電流検出手段と、前記昇圧回路のチョッピング素子の半周期に対するチョッピング回数をカウントするチョッピング回数検出手段と、前記電流検出手段からの電流値と前記チョッピング回数から力率を選択し出力する回数別力率テーブル記憶手段と、前記電流検出手段からリアクタのＬ値バラツキを検出するＬ値バラツキ検出手段と、前記Ｌ値バラツキ検出手段から補正係数を算出する補正係数算出手段とを備え、選択された前記力率に前記補正係数による補正を加えた力率を用いて電力量を算出することにより、電流波形が変動することによる入力負荷電流が同値で力率値が変動した場合でも、昇圧回路のチョッピング回数により、予め規定されたチョッピング回数範囲毎の力率テーブルを記憶することにより、最適な力率の値を出力し、精度の高い電力量を算出することができる。また、リアクタのＬ値のバラツキによる補正を力率テーブルに加えることで、より最適な力率の値で電力量を算出することができる。

第２の発明の空気調和機は、特に第１の発明において、回数別力率テーブル記憶手段は、複数のテーブルを有し、チョッピング回数に応じて、複数のテーブルから最適なテーブルを選択することにより、より正確な電力量を算出することができる。

第３の発明の空気調和機は、特に第１の発明において、チョッピング回数に応じて算出される回数対応係数記憶手段を備え、回数別力率テーブル記憶手段は、標準のテーブルを一つで構成され、標準のテーブルによって算出された力率に、回数対応係数記憶手段で算出される係数を掛けて力率を補正することにより、複数のテーブルを持たずに正確な力率を算出することができるので、データ量を増やすことなく正確な電力量を得ることができる。

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、本発明の実施の形態１における空気調和機のブロック図を示すものである。

図１に示すように、交流電源１５から直流電源に変換する整流回路３と、モータ５を駆動するインバータ４と、チョッピング素子７と昇圧用整流回路６からなる昇圧回路２と、交流電流の電流値を測定する電流センサ１と、電流センサ１の測定値を検知する電流検出手段８と、昇圧回路２のチョッピング素子７の半周期に対するチョッピング回数をカウントするチョッピング回数検出手段１０と、電流検出手段８からの電流値とチョッピング回数検出手段１０からのチョッピング回数から回数別力率テーブルを選択し、力率を出力す
る回数別力率テーブル記憶手段１３と、あらかじめ設定された電圧値を出力する電圧値記憶手段１２と、前記電流検出手段８からリアクタ１９のＬ値バラツキを検出するＬ値バラツキ検出手段１７と、前記Ｌ値バラツキから補正係数を算出する補正係数算出手段１８と、前記補正係数により力率テーブルに補正を加え求めた力率値と前記電圧値とにより電力量を算出する電力量算出手段１１で構成されている。

以上のように構成された空気調和機について、以下、その動作、作用を説明する。

まず、モータ５を駆動するインバータ４を要する空気調和機は、能力を改善するために整流電圧を昇圧させる。そのため、ＭＯＳＦＥＴ等で代表されるチョッピング素子７をＯＮＯＦＦさせているが、そのＯＮＯＦＦの回数により電流波形が変動し、同じ負荷電流においても力率が変動する。

基本となる５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚで標準環境での力率データだけでは、負荷電流に対する正確な力率の値が算出できない。そのため、あらかじめ規定されたチョッピング回数（例えば、１、〜５、〜３０、〜２００、〜１０００回）から最適な力率の値を出力する回数別力率テーブル記憶手段１３を用いて、昇圧させるためのチョッピング回数をカウントするチョッピング回数検出手段１０でカウントされた回数から、最適な力率の値を出力する。これにより、負荷電流に係わらず、最適な力率の値で電力量を算出することができる。

また、リアクタ１９の初期偏差のバラツキにより特性値が変動し、力率に影響を与えるため、結果にバラツキが発生する。このバラツキを補正するため、チョッピング時の一定の電流に到達する時間（ｄｉ／ｄｔ）を測定し、Ｌ値バラツキ検出手段１７が予め記憶しているＴＹＰ品のｄｉ／ｄｔ値との差を補正係数算出手段１８より補正係数として算出し、前記力率テーブルに補正係数を積算することで、より最適な力率の値で電力量を算出することができる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における空気調和機のブロック図を示すものである。

図２において、回数別力率テーブル記憶手段１３は、一つの標準的な力率テーブルを出力する標準力率テーブル記憶手段１６で構成され、さらに、チョッピング回数に応じてチョッピング回数別係数を算出する回数別係数記憶手段１４を備えている。

以上のように構成された空気調和機について、以下その動作、作用を説明する。

まず、実施の形態１のように回数別力率テーブル記憶手段１３では、チョッピング回数別に複数のテーブルが必要になるためＲＯＭデータ量が膨大になるデメリットがあるが、実施の形態２においては標準的な力率テーブルのみを有する構成となっている。

よって、チョッピング回数に基づいて、回数別係数記憶手段１４から予め記憶されているチョッピング回数別係数を算出する。このチョッピング回数別係数は、例えば、チョッピング回数が１であれば０．８５、チョッピング回数が５までであれば０．８８、以降、チョッピング回数が３０までであれば０．９３、チョッピング回数が２００までであれば０．９５、チョッピング回数が１０００までであれば０．９９というように、チョッピング回数に応じて係数を持っている。

そして、標準力率テーブル記憶手段によって算出される力率に、回数別係数記憶手段１４によって算出されるチョッピング回数別係数を掛け合わせて、最適な力率の値を出力す
ることができる。

これによって、負荷電流に関わらず、最適な力率の値を算出することができるので、正確な電力量を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、安価で精度の高い電力量を算出することが出来るため、電気代の積算等の用途に応用できる。

１ 電流センサ
２ 昇圧回路
３ 整流回路
４ インバータ
５ モータ
６ 昇圧用整流回路
７ チョッピング素子
８ 電流検出手段
１０ チョッピング回数検出手段
１１ 電力量算出手段
１２ 電圧値記憶手段
１３ 回数別力率テーブル記憶手段
１４ 回数別係数記憶手段
１５ 交流電源
１６ 標準力率テーブル記憶手段
１７ Ｌ値バラツキ検出手段
１８ 補正係数算出手段
１９ リアクタ

Claims (3)

1. 交流電源から直流電源に変換する整流回路と、モータ負荷を駆動するインバータと、チョッピング素子と昇圧用整流回路からなる昇圧回路と、交流電流の電流値を測定する電流センサと、前記電流センサの測定値を検知する電流検出手段と、前記昇圧回路のチョッピング素子の半周期に対するチョッピング回数をカウントするチョッピング回数検出手段と、前記電流検出手段からの電流値と前記チョッピング回数から力率を選択し出力する回数別力率テーブル記憶手段と、前記電流検出手段からリアクタのＬ値バラツキを検出するＬ値バラツキ検出手段と、前記Ｌ値バラツキ検出手段から補正係数を算出する補正係数算出手段とを備え、選択された前記力率に前記補正係数による補正を加えた力率を用いて電力量を算出することを特徴とする空気調和機。
2. 前記回数別力率テーブル記憶手段は、複数のテーブルを有し、前記チョッピング回数に応じて、前記複数のテーブルから最適なテーブルを選択することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記チョッピング回数に応じて算出される回数別係数記憶手段を備え、前記回数別力率テーブル記憶手段は、標準のテーブルを一つ有し、前記標準のテーブルによって算出された力率に、前記回数別係数記憶手段で算出される係数を掛けて前記力率を補正することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。