JP3599846B2 - 空気調和装置の電源装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置の電源装置、特にコンプレッサの電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、空気調和装置のコンプレッサの電源回路にはコンプレッサへの電源の供給を入切(投入、遮断)するためのマグネットスイッチが介在されている。このマグネットスイッチには、電源変動やマグネットスイッチ自体の故障等に起因して、接点の動作が安定せず振動的に入切を繰り返す異常現象、すなわちチャタリングが発生する場合がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
チャタリングの発生は、当該マグネットスイッチの接点の損傷のみならずコンプレッサの巻線の焼き付きを発生させるおそれがある。しかし、従来の空気調和装置の電源装置では、チャタリングに起因する電源異常を検出し、当該空気調和装置の動作停止を行うことはできなかった。
【0004】
本発明の目的は、電源回路のマグネットスイッチ等のスイッチ手段に発生する異常を確実に検出し安全性を向上しうる空気調和装置の電源装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、電源から空気調和装置のコンプレッサへの電源回路に挿入されてコンプレッサに対する電源の投入、遮断を行うスイッチ手段と、電源回路に設けられた電流検出手段と、この電流検出手段からの検出信号に基づいて前記スイッチ手段の入切動作を制御する電源制御回路と、を有する空気調和装置の電源装置において、前記電源制御回路は、前記電流検出手段から出力される電流検出信号のピーク電流値が、当該電流検出信号の実効値計算により求められるピーク電流値よりも所定倍以上である場合に、前記スイッチ手段にチャタリングが発生していることを示す異常判定信号を出力すると共に、前記電流検出信号のピーク電流値が、当該電流検出信号の実効値計算により求められるピーク電流値よりも所定倍以下である場合には、前記過電流、或いは、過負荷ロックが発生していることを示す異常判定信号を出力する判定手段を備えて構成される。
【0009】
この発明によれば、電流検出手段から電流検出信号が出力されると、判定手段は電流検出信号のピーク電流値と当該電流検出信号の実効値計算により求められるピーク電流値とに基づいてスイッチ手段の動作の異常を判定し、異常判定信号を出力する。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0015】
図1に、空気調和装置の構成を示す。図1において、符号10はAC200Vの電源を示し、この電源10からの3相の電流は、マグネットスイッチ12を介してコンプレッサ14に供給される。マグネットスイッチ12とコンプレッサ14との間の電流経路には、電流検出手段としてのカレントトランス(CT)16が設けられ、このCT16からの検出信号はコントローラ18に供給される。コントローラ18は、この検出信号に基づいてマグネットスイッチ12の異常動作を判定するとこのマグネットスイッチ12をオフ作動してコンプレッサ14への電流を遮断する。
【0016】
次に、図2に、コントローラ18の回路を示す。図2において、CT16からの検出信号は、コントローラ18に供給され、コントローラ18内の抵抗R3 の両端に供給される。この抵抗R3 は、CT負荷抵抗すなわちI/V(電流/電圧)変換用の抵抗である。抵抗R3 の一端は、抵抗R1 (=10KΩ)と抵抗R2 (=10KΩ)との結合点に接続され、抵抗R3 の他端は、マイコン20のA/D入力端に接続されている。抵抗R1 の他端はマイコンの基準電圧Vres (=+5V)に接続され、抵抗R2 の他端は接続されている。
【0017】
なお、前記抵抗R1 、R2 はマイコン20のA/D入力端への入力を中点が2.5Vであるサイン波形で入力するためのものである。
【0018】
CT16に電流I1 が流れた場合に、抵抗R3 の両端に所定の電圧Vが発生するように、抵抗R3 が設定される。電流I1 と電圧V1 との関係は、例えば図3(A)、(B)の波形になるように予め調整される。すなわち、図3(A)において、電流I1 のP−P(ピーク・ピーク)は50Aであり、電圧V1 のP−P(ピーク・ピーク)は2.5Vである。電流I1 がOAの場合には、電圧V1 =0Vであるから、マイコン20のA/D入力端には、抵抗R1 とR2 とのバイアス電圧2.5VのDCが加わる。電圧V1 が0Vから変化してある値になると、マイコン20のA/D入力端には、2.5Vを中心にした電圧V1 が印加される。
【0019】
マイコン20では、電圧V1 の振幅と電流I1 との関係が図4の関係になるように予め設定されており、図5示されるように、過負荷検知やロックの検知を行っている。例えば、図5において、点aの電流では過負荷、点bの電流ではロックと判定されるようにしておく。
【0020】
次に、図6に、マグネットスイッチ12をオンオフ作動させるための回路を示す。図6において、電源10からの3相の電流は、マグネットスイッチ12を介してコンプレッサモータ(CM)14に供給されるようになっており、前記マグネットスイッチ12は3相の電流に対応して3個のスイッチ片12R、12S、12Tを有する。更に、マグネットスイッチ12は、スイッチ片12R、12S、12Tをオンオフ作動させるための励磁コイル13を有し、この励磁コイル13の一端は3相の電流のうちS相に接続され、励磁コイル13の他端はコントローラ(制御基板)18内のスイッチ19を介して3相電流のうちR相に接続されている。そして、コントローラ18内のスイッチ19をオンオフ作動させることにより励磁コイル13が励磁状態になったり非励磁状態になり、この結果、スイッチ片12R、12S、12Tがオンオフ作動してコンプレッサ14に電流が供給されたり遮断されたりする。
【0021】
図6の回路において、例えば、電流が電圧低下(200V→100〜110V)を生じると、マグネットスイッチ12の励磁コイル13の励磁力が低下し、接点12R、12S、12Tは容易にチャタリング状態になる。この様子を図7の電流波形で示す。正常時には、図7(A)に示す電流波形であるが、前記チャタリング時には、図7(B)に示す電流波形になる。このチャタリング時には、図7(B)に示す如く、不規則に半波が欠けた電流が流れ続け、このチャタリング状態を放置すると、コンプレッサ14の巻線焼け等のトラブルが発生する。図7(B)のチャタリング時の電流波形が前記図5の点bを越える場合には、警報動作や装置の停止動作が可能であるが、マイコン内部での実効値計算では、前記図5の点b以下になったり点A以下になる場合があり、このような場合には、警報動作や装置の停止動作を行うことができない。
【0022】
そこで、本発明の実施の形態では、マイコン内部において以下の方法によりチャタリング状態を検知する。
【0023】
第1のチャタリング状態検知方法では、実効値計算を用いてチャタリング状態を判定する。すなわち、ピーク電流Ipが正常運転では考えられない大電流であるのに、実効値計算では低い値の場合には、チャタリング状態であると判断して、装置を停止させる。一方、ピーク電流Ipが大電流で且つ実効値計算で大きい値の場合には、過電流もしくはロック状態であると判断して、装置を停止させる。なお、チャタリング時と過電流もしくはロック状態とを区別して告知するため、警報や表示を異ならせてもよい。
【0024】
第2のチャタリング状態検知方法では、ピーク電流値によりチャタリング状態を判定する。すなわち、ピーク電流値がある電流値以上で連続している場合には、過電流もしくはロック状態であると判断し、ピーク電流値が不連続である場合においても、上記第1の検知方法と同様に、チャタリング状態あるいは過電流もしくはロック状態であると判断すると、装置を停止することになり、また、チャタリング時と過電流もしくはロック時とを区別して告知するため、警報や表示を異ならせてもよい。
【0025】
まず、図8に、CTによる検出電流に基づく異常検出のための全体制御フローチャートを示す。図8において、ステップ100でCT制御を開始し、ステップ102で電流値を算出し、ステップ104で電流値算出が終了していないとステップ105で次の制御に移る。前記ステップ104で電流値算出が終了しているとステップ106、108、110、112に進み、このステップ106、108、110、112では、算出した電流値に基づいて、以下の各種の制御を行う。すなわち、ステップ106でチャタリング検出制御を行い、ステップ108でロック電流制御を行い、ステップ110で過電流制御を行い、ステップ112でCTセンサー異常検出を行い、その後、ステップ105で次の制御に移る。なお、ステップ102の電流値算出とステップ106のチャタリング検出制御は、本発明の実施の形態における重要な部分である。
【0026】
図9に電流値算出ステップ102の詳細フローを示す。図9において、ステップ120で電流を算出し、ステップ122でX[μs]経過したか否かを判断する。なお、サンプリングスピードは、できる限り高速で行うことにより、より高精度な電流実効値をサンプルすることができ、ここでは、例として、10μs〜500μs位とする。このステップ122でX[μs]経過していないとステップ124で次の制御に移るが、ステップ122でX[μs]経過していると、ステップ126でA/D入力サンプリングを行い、ステップ128でY周期分サンプリングしたか否かを判定する。なお。、Y周期は、例えば0.5周期〜5周期程度とする。ステップ128でY周期分サンプリングしていない場合にはステップ124で次の制御に移るが、ステップ128でY周期分サンプリングした場合には、ステップ130でサンプリングデータから実効値の算出及びピーク値の算出を行い、ステップ124で次の制御に移る。尚、前記ステップ130においては、サンプリングデータの電流値を積算し、そこから実効値を計算により求め、その中でのピーク電流値を求めてメモリしておく。
【0027】
次に、図10に、第1のチャタリング状態検知方法を実行するための実効値計算での判定方法フローチャートを示す。ピーク値検知による判定方法を示す。
【0028】
図10において、ステップ140で実効値計算での判定方法を開始し、ステップ運転142でピーク電流値が正常運転範囲外であるか否かが判定される。なお、正常運転範囲外について、正常運転電流×1.5倍〜5倍程度が異常運転と考えられる。ステップ142でピーク電流値が正常運転範囲外でないと、ステップ144で次の処理に移るが、ステップ142でピーク電流値が正常運転範囲外であると、ステップ146に進み、ピーク電流値(Ip)と実効値から求められるピーク電流値(Ijp)比較してIpがIjpよりもZ倍であるか否かが判定される。なお、Ip=サンプリングしたピーク電流値、Ijp=実効値を逆算して求めたピーク電流値、Z倍=Ijpの約1.3〜5程度と考えるが、その他の方法として、Ipから実効値を求めてIpと比較をすることも考えられる。ステップ146でIpがIjpよりもZ倍であると、ステップ148に進む。このステップ148では、チャタリングと判断し、A秒間にB回同現象がおきた場合には、空気調和装置のユニットを停止し、このとき、警報表示等の処理を行うことも考えられ、ステップ148からはステップ144に進み、次の処理に移る。
【0029】
図11に、第2のチャタリング状態検知方法を実行するためのピーク値検知による判定方法フローチャートを示す。図11において、ステップ150でピーク値電流による判定方法を開始し、ステップ152でピーク電流(Ip)がある電流値(Iref)を越えているか否かを判定する。なお、ある電流値(Iref)は、機種により異なるが、通常運転状態での運転電流の1.5倍〜5倍程度の範囲で考える。
【0030】
ステップ152でピーク電流(Ip)がある電流値(Iref)を越えていないと、ステップ154に進んで次の制御に移るが、ステップ152でピーク電流(Ip)がある電流値(Iref)を越えている場合には、ステップ156に進み、C秒間(D周期)にE回、ピーク電流(Ip)がある電流値(Iref)を越えたか否かを判定する。なお、参考の数値データとしてはC秒間は約0.1秒〜1秒程度であり、D周期は5周期〜50周期程度であり、E回は3回〜10回程度と考える。
【0031】
ステップ156でNOの場合には、ステップ154で次の制御に進むが、ステップ156でYESの場合にはステップ158でチャタリング状態であると判断し、空気調和装置ユニットの停止や警報表示等を行い、ステップ154で次の制御に移る。
【0032】
本発明のその他の態様
(I) 第1のチャタリング状態検知に関して、電源制御回路に、前記異常判定信号に基づいて当該空気調和装置を停止させる停止手段を備えて構成する。この態様によれば、判定手段は、電流検出手段から電流検出信号のピーク電流値と当該電流検出信号の実効値計算により求められるピーク電流値とに基づいてスイッチ手段の動作の異常を判定し異常判定信号を出力する。停止手段は、異常判定信号に基づいて当該空気調和装置を停止させ、駆動電流のコンプレッサへの供給を停止する。
【0033】
(II)第1のチャタリング状態検知に関して、電源制御回路に、異常判定信号に基づいて警告を表示する警告表示手段を備えて構成する。この態様によれば、判定手段は、電流検出手段から電流検出信号のピーク電流値と当該電流検出信号の実効値計算により求められるピーク電流値とに基づいてスイッチ手段の動作の異常を判定し異常判定信号を出力する。停止手段は、異常判定信号に基づいて当該空気調和装置を停止させ、異常な駆動電流のコンプレッサへの供給を停止する。それと同時に、警告表示手段は、異常判定信号に基づいて警告を表示し、スイッチ手段の異常を告知する。
【0034】
本発明の参考例として、第2のチャタリング状態検知に関して、電源制御回路に、異常確認判定信号に基づいて当該空気調和装置を停止させる停止手段および警告表示手段を備えて構成する。この態様によれば、電流検出手段から電流検出信号が出力されると、判定手段は電流検出信号のピーク電流値に基づいてスイッチ手段の動作の異常を判定し、異常判定信号を出力する。発生頻度判定手段は、異常判定信号の所定時間内における発生頻度を判断し(または発生回数を計数し、)、判断値が基準頻度を越えた場合に異常確認信号を出力する。停止手段は、異常確認判定信号に基づいて当該空気調和装置を停止させ、警告表示手段はスイッチ手段の異常を告知する。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電源回路のマグネットスイッチ等のスイッチ手段に発生する異常を確実に検出し空気調和装置の電源装置の安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】空気調和装置のコンプレッサの電源回路の概要図である。
【図2】コントローラおよび検出信号の入力部の回路図である。
【図3】検出信号の電流I1 および電圧V1 の波形図である。
【図4】検出信号の電流I1 と電圧V1 との関係を示す説明図である。
【図5】検出信号の電流I1 と電圧V1 との関係および過負荷、ロックを示す説明図である。
【図6】電源回路の一部を示す回路図である。
【図7】正常時、チャタリング時の電流波形を示す波形図である。
【図8】異常検出のための全体を示す概要フローチャート図である。
【図9】異常検出のための電流算出のフローチャート図である。
【図10】チャタリング検出のための実効値計算での判定方法を示すフローチャートである。
【図11】チャタリング検出のためのピーク値電流検知による判定方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 電源
12 マグネットスイッチ
14 コンプレッサ
16 カレントトランス(CT)
18 コントローラ
Claims (1)
- 電源から空気調和装置のコンプレッサへの電源回路に挿入されてコンプレッサに対する電源の投入、遮断を行うスイッチ手段と、電源回路に設けられた電流検出手段と、この電流検出手段からの検出信号に基づいて前記スイッチ手段の入切動作を制御する電源制御回路と、を有する空気調和装置の電源装置において、
前記電源制御回路は、
前記電流検出手段から出力される電流検出信号のピーク電流値が、当該電流検出信号の実効値計算により求められるピーク電流値よりも所定倍以上である場合に、前記スイッチ手段にチャタリングが発生していることを示す異常判定信号を出力すると共に、
前記電流検出信号のピーク電流値が、当該電流検出信号の実効値計算により求められるピーク電流値よりも所定倍以下である場合には、前記過電流、或いは、過負荷ロックが発生していることを示す異常判定信号を出力する判定手段
を備えたことを特徴とする空気調和装置の電源装置。
Priority Applications (1)
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JP23195495A JP3599846B2 (ja) | 1995-08-16 | 1995-08-16 | 空気調和装置の電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP23195495A JP3599846B2 (ja) | 1995-08-16 | 1995-08-16 | 空気調和装置の電源装置 |
Publications (2)
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JPH0953872A JPH0953872A (ja) | 1997-02-25 |
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ID=16931670
Family Applications (1)
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JP23195495A Expired - Fee Related JP3599846B2 (ja) | 1995-08-16 | 1995-08-16 | 空気調和装置の電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (1)
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-
1995
- 1995-08-16 JP JP23195495A patent/JP3599846B2/ja not_active Expired - Fee Related
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