JP3801067B2

JP3801067B2 - 電源電圧検出装置および空気調和機

Info

Publication number: JP3801067B2
Application number: JP2002040199A
Authority: JP
Inventors: 基久雄山本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2002-02-18
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2022-02-18
Also published as: JP2003240315A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接続される商用電源の電圧を検出して異電圧電源への誤配線や電圧異常を検出可能な電源電圧検出装置およびこのような電源電圧検出装置を備える空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転数制御されるモータを搭載した電化製品において、入力される電源電圧とデューティ制御信号に基づいて回転数が制御されるものがある。このようなモータに入力されるデューティ制御信号はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成されるマイコンによって制御される。
【０００３】
通常、マイコンは定電圧電源回路からのＤＣ５Ｖ電源により駆動されるものであり、モータに入力される交流電源を供給する電源回路とは異なる回路で構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
モータに入力される電源電圧の大きさは、接続される商用電源の電圧に基づくが、絶対的な基準電圧を生成する手段をもっていないことから、異電圧電源が接続された場合にはこれを検出することが困難である。
マイコンにＤＣ５Ｖを供給する定電圧電源回路から基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、電源電圧を絶縁状態で導出する出力電圧導出回路と、基準電圧生成回路で生成された基準電圧と電源電圧から導出された電圧とを比較する電圧検知手段とを設け、接続されている商用電源の電圧を検出することが考えられる。
【０００５】
しかしながら、このような回路を付加する必要があるため、回路構成が複雑になるとともに、装置全体のコストアップにつながるという問題がある。
空気調和機では、室外熱交換器と室内熱交換器とを備える冷媒回路内に冷媒を循環させ、室外ファンによって室外空気を導入して室外熱交換器内の冷媒との間で熱交換を行うとともに、室内ファンによって室内空気を導入して室内熱交換器との間で熱交換を行うようにしている。ここで、室内空気を所望の温度に制御するために、冷媒回路内を循環する冷媒循環量を制御するとともに、室外ファンおよび室内ファンの回転数を制御する必要がある。室外ファンおよび室内ファンを駆動する室外ファンモータおよび室内ファンモータをマイコンによりデューティ比を制御して回転数の制御を行う場合、仕様と異なる電圧の商用電源に接続されると、正常な制御が困難となり、場合によっては部品の損傷につながるおそれもある。
【０００６】
本発明では、接続された商用電源の電圧を簡単な構成で検出することを可能とする電源電圧検出装置およびこのような電源電圧検出装置を備える空気調和機を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る電源電圧検出装置は、入力される電源電圧とデューティ制御信号とに基づく回転数で回転駆動するモータと、モータの現在の回転数情報を取得する回転数検出手段と、回転検出手段で検出されるモータの回転数が制御目標値となるようにデューティ比を決定し、このデューティ比に基づいてデューティ制御信号を出力するデューティ制御手段と、デューティ制御手段により決定されたデューティ比と回転数検出手段の取得した回転数情報とに基づいて、接続されている電源電圧を検出する電源電圧検出手段とを備える。
【０００８】
この場合、現在モータに入力されているデューティ制御信号と回転数情報に基づいて、現在接続されている商用電源の電圧を検出することが可能となる。モータに備わるホールＩＣやロータリエンコーダなどの検出信号によりモータの回転数を検出している場合には、回転数検出手段を別途設ける必要がない。また、デューティ制御手段をマイコン内の機能ブロックとして構成する場合には、このマイコンに電源電圧検出手段を実現する機能を持たせるように構成することができ、複雑な回路を別途用意する必要がなく、コストアップを招くおそれがない。
【０００９】
本発明の請求項２に係る空気調和機は、内部を冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒回路内を循環する冷媒との間で熱交換を行う空気流を生成するファンとを備える空気調和機であって、入力される電源電圧とデューティ制御信号とに基づく回転数で回転駆動するファンモータと、ファンモータの現在の回転数情報を取得する回転数検出手段と、回転検出手段で検出されるファンモータの回転数が制御目標値となるようにデューティ比を決定し、このデューティ比に基づいてデューティ制御信号を出力するデューティ制御手段と、デューティ制御手段により決定されたデューティ比と、回転数検出手段の取得した回転数情報とに基づいて、接続されている電源電圧を検出する電源電圧検出手段とを備える。
【００１０】
この場合、現在ファンモータに入力されているデューティ制御信号と回転数情報とに基づいて、現在接続されている商用電源の電圧を検出することが可能となり、空気調和機の制御を正常に行い、故障の発生を防止できる。
本発明の請求項３に係る空気調和機は請求項２に記載の空気調和機であって、冷媒回路は室内熱交換器と室外熱交換器とを備え、ファンは前記室内熱交換器との間で熱交換を行う空気流を生成するための室内ファンで構成される。
【００１１】
室外空気を導入して室外熱交換器との熱交換を行うための空気流を生成する室外ファンは、通常屋外に設置される室外機内に設けられており、風の吹き込みなどによる室外空気の流動に伴って負荷変動が大きい。これに比して室内空気を導入して室内熱交換器との熱交換を行うための空気流を生成する室内ファンは、負荷変動の少ない室内機内に設置されている。したがって、室内ファンを駆動するためのファンモータの回転数情報と入力されているデューティ制御信号に基づいて商用電源の電圧を検出することによって、正確に電源電圧を検出することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
〔空気調和機の外観〕
本発明の１実施形態が採用される空気調和機の外観を図１に示す。
この空気調和機１は、室内の壁面などに取り付けられる室内機２と、室外に設置される室外機３と備えている。室外機３は、室外熱交換器や室外ファンなどを収納する室外空調ユニット５を備えている。
【００１３】
室内機２内には室内熱交換器が収納され、室外機３内には室外熱交換器が収納されており、各熱交換器が冷媒配管６により接続されることにより冷媒回路を構成している。
〔冷媒回路の概略構成〕
空気調和機１で用いられる冷媒回路の一例を、図２に示す。
【００１４】
室内機２内には、室内熱交換器１１が設けられている。この室内熱交換器１１は、長さ方向両端で複数回折り返されてなる伝熱管と、伝熱管が挿通される複数のフィンとからなり、接触する空気との間で熱交換を行う。
また、室内機２内には、室内空気を吸い込んで室内熱交換器１１との間で熱交換を行った後の空気を室内に排出するためのクロスフローファン１２が設けられている。クロスフローファン１２は、円筒形状に構成され、周面には回転軸方向に羽根が設けられているものであり、回転軸と交わる方向に空気流を生成する。このクロスフローファン１２は、室内機２内に設けられる室内ファンモータ１３によって回転駆動される。
【００１５】
室外空調ユニット５には、圧縮機２１と、圧縮機２１の吐出側に接続される四路切換弁２２と、圧縮機２１の吸入側に接続されるアキュムレータ２３と、四路切換弁２２に接続された室外熱交換器２４と、室外熱交換器２４に接続された電動膨張弁でなる減圧器２５とが設けられている。減圧器２５は、フィルタ２６および液閉鎖弁２７を介して現地配管３１に接続されており、この現地配管３１を介して室内熱交換器１１の一端と接続される。また、四路切換弁２２は、ガス閉鎖弁２８を介して現地配管３２に接続されており、この現地配管３２を介して室内熱交換器１１の他端と接続されている。この現地配管３１，３２は図１の冷媒配管６に相当する。
【００１６】
室外空調ユニット５内には、室外熱交換器２４での熱交換後の空気を外部に排出するためのプロペラファン２９が設けられている。このプロペラファン２９は、室外ファンモータ３０によって回転駆動される。
〔制御ブロック図〕
室外空調ユニット５、室内機２の制御ブロック図を図３に示す。
【００１７】
室外空調ユニット５は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インターフェイスなどを含む室外ユニット制御部５０１を備えている。
室外ユニット制御部５０１は、吐出側圧力保護スイッチ５０２、吐出管サーミスタ５０３、吸入側圧力センサ５０４、外気サーミスタ５０５、室外熱交サーミスタ５０６などの各種センサが接続されており、各センサの検出信号が入力される。
【００１８】
また、室外ユニット制御部５０１は、圧縮機２１、四路切換弁２２、減圧器２５、室外ファンモータ３０などと接続されており、運転中の各部の制御を行うように構成されている。
室内機２は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インターフェイスなどを含む室内ユニット制御部２０１を備えている。
【００１９】
室内ユニット制御部２０１は、液管サーミスタ２０２、ガス管サーミスタ２０３、室内熱交サーミスタ２０４、室温センサ２０５、湿度センサ２０８、ガスセンサ２０９などの各種センサが接続されており、各センサの検出信号が入力される。
また、室内ユニット制御部２０１は、室内ファンモータ１３を駆動するための室内ファンモータ駆動部２１０、水平羽根作動モータを駆動するための水平羽根作動モータ駆動部２１１、垂直羽根作動モータを駆動するための垂直羽根作動モータ駆動部２１２、表示部２０６、赤外線送受信部２０７などに接続されており、各部に対して制御信号を供給することによって運転中の各部の制御を行うように構成されている。
【００２０】
室内ユニット制御部２０１は、赤外線送受信部２０７を介してリモコンから送信される指示信号を受信し、この指示信号中に含まれる目標温度または指示信号に対応して設定される目標温度と室温センサ２０５の検出値に基づいて空調指令信号を生成し、室外ユニット制御部５０１に送信する。
〔ファンモータ制御〕
室内機２内に設けられる室内ファンモータ１３の制御について説明する。
【００２１】
図４に示すように、室内ファンモータ１３は電源回路２５０に接続されており、接続されている商用電源２５１の電圧に基づく電源電圧が入力されている。
室内ファンモータ１３は、回転子の回転に基づいて回転検出信号を出力するホールＩＣを内蔵しており、検出信号を室内ユニット制御部２０１に入力する。
室内ユニット制御部２０１は、室内ファンモータ１３から送出される回転検出信号に基づいて回転数情報を取得する回転数検出部２６２と、回転数検出部２６２から現在の回転数情報と目標回転数とに基づいて設定されるデューティ制御信号を生成するデューティ制御部２６１を備えている。
【００２２】
室内ユニット制御部２０１には、さらに、電源電圧検出部２６３が設けられている。電源電圧検出部２６３は、デューティ制御部２６１からのデューティ制御情報と、回転数検出部２６２からの回転数情報とが入力され、このデューティ制御情報と回転数情報とに基づいて現在接続されている商用電源の電圧を判別し、判別結果を出力する。
【００２３】
室内ファンモータ１３として高圧DCモータを使用する場合の回路構成例を図５に示す。
この場合、商用電源２５１に接続される電源回路２５０は、ダイオードブリッジなどで構成される整流回路を含んでおり、商用電源２５１の電源電圧Ｖ_ACに基づく直流電源電圧Ｖ_DCを出力する。室内ファンモータ１３は、電源回路２５０から供給される電源電圧Ｖ_DCと室内ユニット制御部２０１から供給されるデューティ制御信号とに基づいてPWM制御を行う制御回路を内蔵している。
【００２４】
室内ファンモータ１３としてACモータを使用する場合の回路構成例を図６に示す。
この場合、商用電源２５１に接続される電源回路２５０は、ソリッドステートリレー(SSR）などでなるデューティ制御部を含んでおり、商用電源２５１の交流波形に対して、室内ユニット制御部２０１から供給されるデューティ制御信号に基づくデューティ制御を行うことで、室内ファンモータ１３に供給される有効電力を変化させる。
【００２５】
図７、図８に示すように、デューティ制御信号に基づいて電源回路２５０に設けられるリレーをオン・オフすることにより、室内ファンモータ１３に供給される有効電力を変更することができる。また、同じデューティ比であっても、接続される商用電源２５１の電源電圧の高低により、室内ファンモータ１３に供給される有効電圧が異なってくる（図８の場合、図７に比して電源電圧が低い）。
【００２６】
〈ファンモータのデューティ制御〉
デューティ制御部２６１では、目標回転数の変更に伴って室内ファンモータ１３のデューティ比を変更し、変更されたデューティ制御情報に基づいて制御信号を送出する。
たとえば、赤外線送受信部２０７を介して指示信号を受信した場合、室内ユニット制御部２０１は、この指示信号中に含まれる目標温度または指示信号に対応して設定される目標温度と室温センサ２０５の検出値に基づいて室外ユニット制御部５０１に対する空調指令信号を生成するとともに、室内ファンモータ１３の目標回転数を設定する。また、室内制御ユニット２０１は、室温センサ２０５の検出値や各部の運転状態の変化に基づいて、室外ユニット制御部５０１に対する空調指令信号を生成するとともに、室内ファンモータ１３の目標回転数を変更する。
【００２７】
デューティ制御部２６１では、目標回転数の変更に伴って図９に示すフローチャートに基づいて動作する。
ステップＳ１１では、室内ファンモータ１３に対する目標回転数の変更があったか否かを判別する。指示信号を受信するか、現在の運転状態に基づいて設定される室内ファンモータ１３の目標回転数の変更があった場合にはステップＳ１２に移行する。
【００２８】
ステップＳ１２では、ＲＡＭまたはレジスタなどの一時格納手段に格納されている室内ファンモータ１３の目標回転数を変更された値に更新する。
ステップＳ１３では、室内ファンモータ１３の現在の回転数を取得する。ここでは、回転数検出部２６２が取得した回転数情報に基づいて、ＲＡＭまたはレジスタなどの一時格納手段に格納された回転数情報を更新する。
【００２９】
ステップＳ１４では、室内ファンモータ１３の現在の回転数が目標回転数と同一であるか否かを判別する。室内ファンモータ１３の現在の回転数が、目標回転数と一致していない場合には、ステップＳ１５に移行する。
ステップＳ１５では、室内ファンモータ１３の制御に用いるデューティ比を決定する。
【００３０】
ステップＳ１６では、室内ファンモータ１３に対するデューティ制御信号を生成し、これを室内ファンモータ１３に出力する。
ステップＳ１７では、室内ファンモータ１３に対して停止の指示があったか否かを判別する。室内ファンモータ１３に対する停止の指示があったと判断した場合にはこの制御を終了し、そうでない場合にはステップＳ１１に移行する。
【００３１】
〈電源電圧検出〉
電源電圧検出部２６３では、図１０に示すフローチャートに基づいて動作を行う。
ステップＳ２１では、デューティ制御部２６１から出力されるデューティ制御情報を取得する。
【００３２】
ステップＳ２２では、回転数検出部２６２から出力される室内ファンモータ１３の現在の回転数を取得する。
ステップＳ２３では、取得したデューティ制御情報および室内ファンモータ１３の現在の回転数情報に基づいて電源電圧を判定する。室内ファンモータ１３の回転数は、電源電圧値とデューティ比によって決定される。したがって、現在の回転数情報とデューティ制御情報との関係に基づいて、電源回路２５０に接続されている商用電源の電圧を知ることが可能である。
【００３３】
室内ファンモータ１３の現在の回転数とデューティ比との関係を、接続される商用電源の電圧毎にプロットした特性図を図１１に示す。
図１１では、接続される商用電源の電圧が１００Ｖである場合には回転数−デューティ比の関係は曲線▲１▼で示され、２００Ｖである場合には曲線▲２▼、２２０Ｖである場合には曲線▲３▼で示されている。したがって、図１１に直線（曲線）▲４▼として示すような閾値関数ｒ＝ｆ（ｄ）（ここで、ｒは室内ファンモータ１３の現在回転数、ｄはデューティ比（％））を設定し、これよりも下の領域にある場合には接続されている商用電源が１００Ｖであり、これよりも上の領域にある場合には接続されている商用電源が２００Ｖまたは２２０Ｖであると判断できる。
【００３４】
ステップＳ２４では、接続されている商用電源の電圧が正常であるか否かを判別する。接続されている商用電源の電圧が正常でないと判断した場合にはステップＳ２５に移行する。
ステップＳ２５では、正常な電源に接続されていない旨の警告表示を行う。現在接続されている商用電源の電圧を表示部２０６（図３参照）に表示するように構成することも可能である。
【００３５】
〔他の実施形態〕
（Ａ）図１１の閾値関数▲４▼は、直線とすることもでき、デューティ比ｄに関する２次以上の曲線とすることも可能である。
（Ｂ）図１１の閾値関数▲４▼に加えて、商用電源の電圧が２００Ｖであるか２２０Ｖであるかを判別するための第２閾値関数を設定することも可能である。さらに、その他の電源電圧が考えられる場合には、その各々に閾値関数を設定するように構成できる。
（Ｃ）図１１の閾値関数▲４▼上の座標データをテーブル化してＲＯＭまたはEEPROMなどの不揮発性メモリに格納しておくことも可能である。
（Ｄ）室内ファンモータ１３に対する負荷の有無により、同じデューティ比であっても回転数の変動があると考えられる。このような負荷変動に基づく回転数の変動を考慮して、閾値関数を設定するように構成できる。
【００３６】
たとえば、図１２に示すように、接続された商用電源が２００Ｖである場合の回転数−デューティ比の関係が、室内ファンモータ１３に加わる負荷変動に伴って曲線▲１▼〜▲３▼のように変動する場合を考える。この場合には、負荷変動の影響がないような直線（または曲線）を閾値関数▲４▼として選択することにより、室内ファンモータ１３に負荷がかかった場合であっても、正確に接続される電源電圧を検出することができる。
（Ｅ）室外空調ユニット５内に設けられる室外ファンモータ３０を制御する室外ユニット制御部５０１に同様の構成を適用することが可能である。この場合、室外ファンモータ３０の現在の回転数とデューティ比とに基づいて、接続されている商用電源の電圧を検出することが可能となる。
【００３７】
ただし、室外空調ユニット５は屋外に設置されるため、風の影響による負荷変動が大きく、回転数とデューティ比との関係が正確に導くことができないおそれがある。したがって、上述したような負荷変動を考慮した閾値関数の設定が必要となる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る電源電圧検出装置では、現在モータに入力されているデューティ制御信号と回転数情報とに基づいて、現在接続されている商用電源の電圧を検出することが可能となる。ホールＩＣなどの回転検出手段がモータに内蔵する場合には、回転数検出手段を別途設ける必要がなくコストダウンを図ることが可能である。また、デューティ制御手段をマイコン内の機能ブロックとして構成する場合には、このマイコンに電源電圧検出手段を実現する機能を持たせるように構成することができ、複雑な回路を別途用意する必要がなく、コストアップを招くおそれがない。
【００３９】
本発明の請求項２に係る空気調和機では、現在ファンモータに入力されているデューティ制御信号と回転数情報とに基づいて、現在接続されている商用電源の電圧を検出することが可能となり、空気調和機の制御を正常に行い、故障の発生を防止できる。
本発明の請求項３に係る空気調和機では、負荷変動の少ない室内に設置された室内ファンを駆動するためのファンモータの回転数情報とデューティ制御信号とに基づいて商用電源の電圧を検出することによって、正確に電源電圧を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気調和機の外観構成を示す斜視図。
【図２】冷媒回路の説明図。
【図３】制御ブロック図。
【図４】要部の機能ブロック図。
【図５】高圧DCモータを用いた場合の回路構成例を示す回路図。
【図６】 ACモータを用いた場合の回路構成例を示す回路図。
【図７】 ACモータのデューティ制御例を示す電圧波形図。
【図８】 ACモータのデューティ制御例を示す電圧波形図。
【図９】デューティ比制御部のフローチャート。
【図１０】電源電圧検出部のフローチャート。
【図１１】回転数−デューティ比の関係を示す特性図。
【図１２】負荷変動に基づく回転数−デューティ比の関係を示す特性図。
【符号の説明】
１３室内ファンモータ
２０１室内ユニット制御部
２５０電源回路
２６１デューティ制御部
２６２回転数検出部
２６３電源電圧検出部

Claims

入力される電源電圧とデューティ制御信号とに基づく回転数で回転駆動するモータと、
前記モータの現在の回転数情報を取得する回転数検出手段と、
前記回転検出手段で検出されるモータの回転数が制御目標値となるようにデューティ比を決定し、このデューティ比に基づいてデューティ制御信号を出力するデューティ制御手段と、
前記デューティ制御手段により決定されたデューティ比と、前記回転数検出手段の取得した回転数情報とに基づいて、接続されている電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、
を備える電源電圧検出装置。
内部を冷媒が循環する冷媒回路と、前記冷媒回路内を循環する冷媒との間で熱交換を行う空気流を生成するファンとを備える空気調和機であって、
入力される電源電圧とデューティ制御信号とに基づく回転数で回転駆動するファンモータと、
前記ファンモータの現在の回転数情報を取得する回転数検出手段と、
前記回転検出手段で検出されるファンモータの回転数が制御目標値となるようにデューティ比を決定し、このデューティ比に基づいてデューティ制御信号を出力するデューティ制御手段と、
前記デューティ制御手段により決定されたデューティ比と、前記回転数検出手段の取得した回転数情報とに基づいて、接続されている電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、
を備える空気調和機。
前記冷媒回路は室内熱交換器と室外熱交換器とを備え、前記ファンは前記室内熱交換器との間で熱交換を行う空気流を生成するための室内ファンである、請求項２に記載の空気調和機。