特開 2024-143578 空気調和機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024143578

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】空気調和機

(51)【国際特許分類】

   F24F 13/20 20060101AFI20241003BHJP

   F24F 8/192 20210101ALI20241003BHJP

   F24F 1/0076 20190101ALI20241003BHJP

   F24F 11/88 20180101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

F24F1/0007 401E

F24F8/192

F24F1/0076

F24F11/88

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023056333

(22)【出願日】2023-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 泰斗

(72)【発明者】

【氏名】池端 一樹

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼藤 翔平

【テーマコード（参考）】

3L051

3L260

【Ｆターム（参考）】

3L051BC01

3L051BJ10

3L260AB02

3L260BA49

3L260BA61

3L260CB77

3L260FC34

(57)【要約】

【課題】高圧電源ユニットの電源制御を安価に行う。
【解決手段】実施形態の空気調和機は、空気清浄ユニットと、入力電源とトランスで絶縁され、かつ、入力電源の電圧より降圧された直流電圧が印加される低電圧回路と、を備える。低電圧回路には、第１スイッチと、第２スイッチと、直流電圧を昇圧した電圧を空気清浄ユニットへ供給する高圧電源ユニットとが直列に接続される。第１スイッチは、空気清浄ユニットの動作を制御する制御信号に基づいて低電圧回路の接続または切断を行う。第２スイッチは、空気清浄ユニットを覆う筐体における開閉自在のパネルが閉まっている場合に低電圧回路を接続し、パネルが開いている場合に低電圧回路を切断する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気清浄ユニットと、
入力電源とトランスで絶縁され、かつ、前記入力電源の電圧より降圧された直流電圧が印加される低電圧回路と、を備え、
前記低電圧回路には、第１スイッチと、第２スイッチと、前記直流電圧を昇圧した電圧を前記空気清浄ユニットへ供給する高圧電源ユニットとが、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記高圧電源ユニットの順に直列に接続され、
前記第１スイッチは、前記空気清浄ユニットの動作を制御する制御信号に基づいて前記低電圧回路の接続または切断を行い、
前記第２スイッチは、前記空気清浄ユニットを覆う筐体における開閉自在のパネルが閉まっている場合に前記低電圧回路を接続し、前記パネルが開いている場合に前記低電圧回路を切断する、
ことを特徴とする空気調和機。

【請求項2】

前記第２スイッチから前記高圧電源ユニットに至る回路と並列に、前記低電圧回路の接続または切断を検出するフォトカプラが接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。

【請求項3】

前記低電圧回路は、回路基板に形成された、前記第１スイッチから前記第２スイッチに至る第１の回路パターンと、前記第２スイッチから前記高圧電源ユニットに至る第２の回路パターンとを含み、
前記第２の回路パターンと、前記第１の回路パターンを含む他の回路パターンとは、前記回路基板上において所定の距離をおいて形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。

【請求項4】

前記第２の回路パターン間に接続される電気部品の幅は、前記第２の回路パターンの最大幅以下である、
ことを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。

【請求項5】

前記電気部品は、前記回路基板上に表面実装される、
ことを特徴とする請求項４に記載の空気調和機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、空気調和機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、高圧電源ユニットで昇圧した高電圧を空気清浄ユニットに印加することで空気中の塵埃を集塵する空気清浄機能を備えた空気調和機が知られている。このような空気調和機では、空気清浄ユニットに触れても感電しないように、吸込グリルが開いている時は高圧電源ユニットへの電源供給をＯＦＦするスイッチを備え、スイッチがＯＦＦの時は高圧電源ユニットに通電されないように電源制御を行うものがある（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平６－７４４８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記の従来技術では、吸込グリルの開閉状態の検知を行うためのフォトカプラと、空気清浄機能の運転をＯＮ／ＯＦＦするためのフォトカプラとの、２つのフォトカプラを使用しており、高圧電源ユニットの電源制御にコストがかかっていた。

【0005】

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、高圧電源ユニットの電源制御を安価に行うことができる空気調和機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様による空気調和機は、空気清浄ユニットと、入力電源とトランスで絶縁され、かつ、入力電源の電圧より降圧された直流電圧が印加される低電圧回路と、を備える。低電圧回路には、第１スイッチと、第２スイッチと、直流電圧を昇圧した電圧を空気清浄ユニットへ供給する高圧電源ユニットとが直列に接続される。第１スイッチは、空気清浄ユニットの動作を制御する制御信号に基づいて低電圧回路の接続または切断を行う。第２スイッチは、空気清浄ユニットを覆う筐体における開閉自在のパネルが閉まっている場合に低電圧回路を接続し、パネルが開いている場合に低電圧回路を切断する。

【発明の効果】

【0007】

一態様によれば、高圧電源ユニットの電源制御を安価に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態にかかる空気調和機の室内機の外観を示す外観図である。

【図2】図２は、実施形態にかかる空気調和機の空気清浄ユニットにかかる回路構成を例示するブロック図である。

【図3】図３は、回路基板の一部を例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して、実施形態にかかる空気調和機を説明する。実施形態において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、以下の実施形態で説明する空気調和機は、一例を示すに過ぎず、実施形態を限定するものではない。また、以下の各実施形態は、矛盾しない範囲内で適宜組みあわせてもよい。

【0010】

図１は、実施形態にかかる空気調和機の室内機の外観を示す外観図である。図１に示すように、空気調和機１の室内機２は、筐体１０内に空気中の塵埃を集塵する空気清浄ユニット３を備えており、熱交換器（図示しない）による温度調節機能だけでなく、空気清浄機能も有している。

【0011】

室内機２の筐体１０の前面には、開閉パネル１１と、風向板１２とが設けられている。開閉パネル１１は、筐体１０内部に設けられたフィルタ、熱交換器（いずれも図示しない）、空気清浄ユニット３等のメンテナンス（例えば清掃）を行うために開閉自在なパネルである。例えば、開閉パネル１１は、上方に向かってはね上がる構造になっている。風向板１２は、運転時に展開することで、所定の向きに風を送るような吹出し口を形成する板である。なお、図示例では、運転停止時において風向板１２が閉じた状態を例示している。

【0012】

また、空気調和機１は、筐体１０内に開閉パネル１１の開閉によりＯＮ／ＯＦＦされるスイッチ４を備えている。具体的には、スイッチ４は、開閉パネル１１が開いている場合にＯＦＦ（回路を切断）し、開閉パネル１１が閉まっている場合にＯＮ（回路を接続）するスイッチである。

【0013】

図２は、実施形態にかかる空気調和機１の空気清浄ユニット３にかかる回路構成を例示するブロック図である。なお、本願と直接関係のない熱交換器、電子膨張弁、ファンモータなどは、図示と説明を省略する。

【0014】

図２に示すように、空気調和機１の空気清浄ユニット３にかかる回路構成では、入力電源２１が入力される入力電源回路２０と、入力電源２１とトランス２５で絶縁され、かつ、入力電源２１の電圧より降圧された直流電圧が印加される低電圧回路３０とを備える。

【0015】

入力電源回路２０は、例えばスイッチング方式のＡＣ－ＤＣ変換を行い、入力電源２１の交流電圧（ＡＣ２４０Ｖ）を降圧した直流電圧（例えばＤＣ１２Ｖ）に変換して低電圧回路３０に印加する。具体的には、入力電源回路２０は、整流回路２２と、コンデンサ２３と、スイッチング素子２４と、トランス２５と、整流ダイオード２６と、コンデンサ２７とを備える。なお、入力電源回路２０におけるＡＣ－ＤＣ変換は、入力電源２１とトランス２５で絶縁される構成であればよく、例えばトランス方式であってもよい。

【0016】

整流回路２２は、交流電圧（例えばＡＣ２４０Ｖ）の入力電源２１を整流する。コンデンサ２３は、整流回路２２により整流された電圧を平滑する。スイッチング素子２４は、制御回路（図示しない）によりＯＮ・ＯＦＦが切り替えられる素子であり、整流後の直流電圧より高周波パルスを生成する。トランス２５は、スイッチング素子２４により生成された高周波パルスを、より降圧したＡＣに変換する。トランス２５の後段（低電圧回路３０側）には、整流ダイオード２６とコンデンサ２７が設けられており、降圧されたＡＣをＤＣ（ＤＣ１２Ｖ）に整流（変換）する。入力電源回路２０、低電圧回路３０の負極側はＧＮＤに接続されており、入力電源回路２０、低電圧回路３０の負電圧をＧＮＤ電位とする。

【0017】

低電圧回路３０には、第１スイッチとしてのＯＮ／ＯＦＦ制御部４０のトランジスタ４２と、開閉パネル１１の開閉に応じてＯＮ／ＯＦＦされる第２スイッチとしてのスイッチ４と、低電圧回路３０の直流電圧を昇圧して空気清浄ユニット３へ供給する高圧電源ユニット３ａとが、入力電源回路２０の正極側からＧＮＤと接続する負極側に至るまでの間において直列に接続される。具体的には、トランス２５を介して印加された直流電圧（例えばＤＣ１２Ｖ）は、端子部３１、３２と、ＯＮ／ＯＦＦ制御部４０と、スイッチ検出回路５０と、電圧／電流モニタ回路６０とを有する回路基板３０ａを介して高圧電源ユニット３ａに対して印加される。なお、回路基板３０ａは、入力電源回路２０をさらに有するように構成されてもよい。

【0018】

ＯＮ／ＯＦＦ制御部４０は、トランジスタ４１、４２を有し、トランジスタ４１を介して空気清浄ユニット３の運転（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御する制御部（図示しない）より入力された空清ＯＮ／ＯＦＦ信号をもとに、トランジスタ４２が低電圧回路３０の接続または切断を行う。これにより、トランス２５を介して印加された直流電圧（例えばＤＣ１２Ｖ）が、空気清浄ユニット３の運転時にはＯＮ、運転停止時にはＯＦＦされる。

【0019】

回路基板３０ａでは、このＯＮ／ＯＦＦ制御部４０に続いて、端子部３１を介してスイッチ４が接続される。これにより、空気調和機１では、空気清浄ユニット３の運転時／運転停止時にかかわらず、開閉パネル１１が開いている場合には高圧電源ユニット３ａに直流電圧が印加されることはない。なお、トランス２５を介して印加された直流電圧がＯＮ／ＯＦＦ制御部４０、端子部３１を介してスイッチ４へ至るまでのラインは、「１２Ｖ」と表記する。また、スイッチ４から端子部３１を介した後段側（スイッチ検出回路５０、高圧電源ユニット３ａ）のラインは、「１２Ｖ－２」と表記する。

【0020】

端子部３１の後段側のライン（１２Ｖ－２）には、スイッチ検出回路５０と、高圧電源ユニット３ａとが並列に接続される。スイッチ検出回路５０は、ライン（１２Ｖ－２）に接続されたフォトカプラ５１を有する。つまり、フォトカプラ５１は、スイッチ４から高圧電源ユニット３ａに至る回路と並列に接続される。フォトカプラ５１は、ライン（１２Ｖ－２）のＯＮ／ＯＦＦ、すなわち、低電圧回路３０の接続または切断を検出し、検出結果をスイッチ検出信号として空気清浄ユニット３の運転を制御する制御部へ出力する。これにより、空気清浄ユニット３の運転を制御する制御部は、空気清浄ユニット３に運転を指示する空清ＯＮ／ＯＦＦ信号を出力しているにもかかわらず空気清浄ユニット３が動作しない場合に、開閉パネル１１が開いているために動作しないのか、空気清浄ユニット３の故障により動作しないのか判別することができる。例えば、空気清浄ユニット３の運転を制御する制御部は、フォトカプラ５１から低電圧回路３０の切断を検出したスイッチ検出信号が入力されているときは、開閉パネル１１が開いているために動作しないと判断し、フォトカプラ５１から低電圧回路３０の切断を検出したスイッチ検出信号が入力されていないときは、空気清浄ユニット３の故障により動作しないと判断することができる。

【0021】

高圧電源ユニット３ａは、端子部３２を介してライン（１２Ｖ－２）に接続される。高圧電源ユニット３ａは、上記の回路基板３０ａを介して印加された直流電圧を昇圧し、空気清浄ユニット３へ供給する。これにより、空気清浄ユニット３は、空気中の塵埃を集塵する空気清浄機能を提供する。

【0022】

電圧／電流モニタ回路６０は、端子部３２を介して高圧電源ユニット３ａに関する電圧／電流のモニタリングを行う回路である。電圧／電流モニタ回路６０は、高圧電源ユニット３ａのモニタリングによる電圧／電流およびその変動（パルス）を示す電流モニタ信号、電圧モニタ信号およびパルス検出信号を空気清浄ユニット３の運転を制御する制御部へ出力する。

【0023】

図３は、回路基板の一部を例示する図である。図３に示すように、回路基板３０ａには、回路パターンＰ１～Ｐ３の回路パターンが形成されている。ここで、本実施例では、低電圧回路の一部を構成する第１の回路パターンである回路パターンＰ１は、トランジスタ４２からスイッチ４に至るライン「１２Ｖ」に対応する回路パターンである。また、本実施例では、低電圧回路のさらに一部を構成する第２の回路パターンである回路パターンＰ２は、スイッチ４から高圧電源ユニット３ａに至るライン「１２Ｖ－２」に対応する回路パターンである。本実施例では、前記した「低電圧回路のさらに一部」を除いた他の回路パターンである回路パターンＰ３は、回路パターンＰ２以外の回路パターンであり、回路パターンＰ１を含む。

【0024】

ここで、図２に示すように、回路パターンＰ２のラインと回路パターンＰ１のラインとは隣接するため、回路基板においても回路パターンＰ２と回路パターンＰ１は隣接して形成されるのが望ましい。図３に示すように、回路パターンＰ２と、回路パターンＰ１を含む他の回路パターンＰ３とは、回路基板上において所定の距離Ｈ１～Ｈ７をおいて形成されている。具体的には、距離Ｈ１～Ｈ７は、機能絶縁（Operational Insulation）が確保される距離であり、例えば１．２５ｍｍである。このように、回路パターンＰ２と、回路パターンＰ１を含む他の回路パターンＰ３とは、機能絶縁が確保される距離Ｈ１～Ｈ７を空けて形成されることで、回路パターンＰ２と、回路パターンＰ１を含む他の回路パターンＰ３とが隣接して形成されても、より確実に絶縁されることとなる。

【0025】

また、回路パターンＰ２間に接続される電気部品５２、５３（例えば抵抗やコンデンサ）は、その幅Ｈ１０が、回路パターンＰ２の最大幅Ｈ１１以下とする。また、電気部品５２、５３は、表面実装（SMT：Surface Mount Technology ）されるものとする。空気調和機１では、回路パターンＰ２間に接続される電気部品５２、５３をこのように実装することで、電気部品５２、５３が埃等によって周辺の回路と短絡しづらくなり、空気清浄ユニット３が誤ってＯＮされることを抑制できる。

【0026】

以上のように、空気調和機１は、空気清浄ユニット３と、入力電源２１とトランス２５で絶縁され、かつ、入力電源２１の電圧より降圧された直流電圧が印加される低電圧回路３０とを備える。低電圧回路３０には、第１スイッチとしてのトランジスタ４２と、第２スイッチとしてのスイッチ４と、直流電圧を昇圧した電圧を空気清浄ユニット３へ供給する高圧電源ユニット３ａとが、トランジスタ４２、スイッチ４、高圧電源ユニット３ａの順に直列に接続される。トランジスタ４２は、空気清浄ユニット３の動作を制御する制御信号（空清ＯＮ／ＯＦＦ信号）に基づいて低電圧回路３０の接続または切断を行う。スイッチ４は、空気清浄ユニット３を覆う筐体１０における開閉自在の開閉パネル１１が閉まっている場合に低電圧回路３０を接続し、開閉パネル１１が開いている場合に低電圧回路３０を切断する。

【0027】

このように、空気調和機１は、空気清浄ユニット３にかかる低電圧回路３０を、入力電源２１とトランス２５で絶縁され、かつ、入力電源２１の電圧より降圧された直流電圧が印加されるようにしているので、第１、第２スイッチを小型かつ安価なものを適用できる。例えば、空気清浄ユニット３の動作を制御する制御信号（空清ＯＮ／ＯＦＦ信号）に基づいて低電圧回路３０の接続または切断を行う第１スイッチとしてのトランジスタ４２は入力電源２１の電圧より降圧された直流電圧が印加される低電圧回路３０に設けられることから、空気清浄ユニット３の運転を制御する制御部と絶縁を取る必要がない。そのため、実装面において端子間で短絡するおそれの少ないフォトカプラを用いずに安価なトランジスタを採用しても安全性を確保できる。同様に、第２スイッチとしてのスイッチ４は、入力電源２１の電圧より降圧された直流電圧が印加される低電圧回路３０に設けられることから、比較的小型かつ安価なスイッチを採用できる。また、空気調和機１では、第１スイッチとしてのトランジスタ４２、第２スイッチとしてのスイッチ４、高圧電源ユニット３ａとが、トランジスタ４２、スイッチ４、高圧電源ユニット３ａの順に直列に接続されている。すなわち、トランジスタ４２と高圧電源ユニット３ａの間にスイッチ４が接続されている。これにより、例えば、開閉パネル１１が開いているときに第１スイッチとしてのトランジスタ４２が実装面において端子間で短絡し、電圧が印加されたとしても、空気清浄ユニット３に電圧が印加されることがない。

【0028】

また、空気調和機１は、第２スイッチとしてのスイッチ４から高圧電源ユニット３ａに至る回路と並列に、低電圧回路３０の接続または切断を検出するフォトカプラ５１を有する。フォトカプラ５１は、昇圧した電圧を空気清浄ユニット３へ供給する前の直流電圧（例えば１２［Ｖ］）が印加される低電圧回路３０の接続または切断を検出することから、比較的に小型のものでよい。また、低電圧回路３０の接続または切断をトランジスタを用いて行う場合、例えば実装面においてトランジスタが端子間で短絡してしまうと、空気清浄ユニット３の運転を制御する制御部側の回路に印加されている直流電圧（例えば５Ｖ）が空気清浄ユニット３に印加され、空気清浄ユニット３が誤ってＯＮされる場合がある。これに対し、空気調和機１では、低電圧回路３０の接続または切断の検出をフォトカプラ５１を用いて行うことで、トランジスタを用いる場合よりも低電圧回路３０の絶縁を強化することができる。

【0029】

また、空気調和機１の低電圧回路３０は、回路基板３０ａに形成された、第１スイッチとしてのトランジスタ４２から第２スイッチとしてのスイッチ４に至る回路パターンＰ１と、スイッチ４から高圧電源ユニット３ａに至る回路パターンＰ２とを含む。回路パターンＰ２と、回路パターンＰ１を含む他の回路パターンＰ３とは、回路基板３０ａ上において所定の距離（距離Ｈ１～Ｈ７）をおいて形成される。これにより、空気調和機１では、回路パターンＰ２と、回路パターンＰ１を含む他の回路パターンＰ３とが短絡しづらくなる。スイッチ４から高圧電源ユニット３ａに至る回路パターンで短絡しづらい構成とすることにより、例えば、開閉パネル１１が開いているときに空気清浄ユニット３に電圧が印加されることを抑制でき、空気清浄ユニット３が誤ってＯＮされることを抑制できる。

【0030】

また、回路パターンＰ２間に接続される電気部品５２、５３の幅Ｈ１０は、回路パターンＰ２の最大幅Ｈ１１以下である。これにより、空気調和機１では、電気部品５２、５３が回路パターンＰ２間でコンパクトに配置され、埃等によって周辺の回路と短絡しづらくなる。スイッチ４から高圧電源ユニット３ａに至る回路パターンで短絡しづらい構成とすることにより、例えば、開閉パネル１１が開いているときに空気清浄ユニット３に電圧が印加されることを抑制でき、空気清浄ユニット３が誤ってＯＮされることを抑制できる。

【0031】

また、電気部品５２、５３は、回路基板３０ａ上に表面実装される。このように電気部品５２、５３が表面実装されることで、スルーホール実装のようにリード線が実装面に露出しないので、空気調和機１では、電気部品５２、５３が埃等によって表面周辺の回路と短絡しづらくなる。スイッチ４から高圧電源ユニット３ａに至る回路パターンで短絡しづらい構成とすることにより、例えば、開閉パネル１１が開いているときに空気清浄ユニット３に電圧が印加されることを抑制でき、空気清浄ユニット３が誤ってＯＮされることを抑制できる。

【符号の説明】

【0032】

１…空気調和機
２…室内機
３…空気清浄ユニット
３ａ…高圧電源ユニット
４…スイッチ
１０…筐体
１１…開閉パネル
１２…風向板
２０…入力電源回路
２１…入力電源
２２…整流回路
２３…コンデンサ
２４…スイッチング素子
２５…トランス
２６…整流ダイオード
２７…コンデンサ
３０…低電圧回路
３０ａ…回路基板
３１…端子部
３２…端子部
４０…ＯＮ／ＯＦＦ制御部
４１、４２…トランジスタ
５０…スイッチ検出回路
５１…フォトカプラ
５２…電気部品
５３…電気部品
６０…電圧／電流モニタ回路
７０…点線部分
Ｈ１～Ｈ７…距離
Ｈ１０…幅
Ｈ１１…最大幅
Ｐ１～Ｐ３…回路パターン

【図1】

【図2】

【図3】