特許 7686138 給電切替回路及び空気調和機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-05-22

(45)【発行日】2025-05-30

(54)【発明の名称】給電切替回路及び空気調和機

(51)【国際特許分類】

   H02J 9/06 20060101AFI20250523BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20250523BHJP

   F24F 11/88 20180101ALI20250523BHJP

【ＦＩ】

H02J9/06

H02J7/00 A

F24F11/88

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024504272

(86)(22)【出願日】2022-03-03

(86)【国際出願番号】 JP2022009167

(87)【国際公開番号】W WO2023166670

(87)【国際公開日】2023-09-07

【審査請求日】2024-02-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 遼平

(72)【発明者】

【氏名】田嶋 友樹

(72)【発明者】

【氏名】杉山 裕太

【審査官】滝谷 亮一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１１０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２８１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２６３６６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１９８４４７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ９／０６

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｆ２４Ｆ １１／８８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源である外部電源とアクチュエータとの間に配置され、前記アクチュエータへの給電を前記外部電源と内部電源との間で切り替える給電切替回路であって、
前記給電切替回路は、
内部電源による電圧が常時印加され、前記アクチュエータの動作を制御する制御部を有する制御回路と、
前記外部電源が出力する交流電圧の異電圧を検知する電圧検知部と、
前記外部電源と前記電圧検知部とが接続される接続点と前記制御回路との間に配置され、前記制御回路を介して前記アクチュエータに印加される前記交流電圧の前記アクチュエータへの給電を遮断する第１の遮断部と、
前記第１の遮断部が開動作したときに前記内部電源から出力される電圧が前記制御回路に印加されるように閉動作する切替部と、
を備える給電切替回路。

【請求項2】

前記電圧検知部が異電圧を検出した場合、前記第１の遮断部は開動作し、前記切替部は閉動作する
請求項１に記載の給電切替回路。

【請求項3】

前記第１の遮断部及び前記切替部の動作は、前記制御部によって制御される
請求項１又は２に記載の給電切替回路。

【請求項4】

前記給電切替回路は、前記外部電源と前記制御回路とを電気的に接続するためのもう一方の電気配線に配置され、前記第１の遮断部と同一の動作をする第２の遮断部を更に備える
請求項１に記載の給電切替回路。

【請求項5】

アクチュエータと、内部電源と、前記アクチュエータへの給電を交流電源である外部電源と前記内部電源との間で切り替える給電切替回路とを備える空気調和機であって、
前記給電切替回路は、
内部電源による電圧が常時印加され、前記アクチュエータの動作を制御する制御部を有する制御回路と、
前記外部電源が出力する交流電圧の異電圧を検知する電圧検知部と、
前記外部電源と前記電圧検知部とが接続される接続点と、前記制御回路との間に配置され、前記制御回路を介して前記アクチュエータに印加される前記交流電圧の前記アクチュエータへの給電を遮断する第１の遮断部と、
前記第１の遮断部が開動作したときに前記内部電源から出力される電圧が前記制御回路に印加されるように閉動作する切替部と、
を備える空気調和機。

【請求項6】

前記内部電源は、前記第１の遮断部と前記制御回路とが電気的に接続されているときは、前記外部電源による前記アクチュエータへの給電と、前記外部電源による前記内部電源への充電とが同時に実施されるように前記給電切替回路に接続されている
請求項５に記載の空気調和機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、機器に搭載されるアクチュエータへの給電を外部電源と内部電源との間で切り替える給電切替回路及び空気調和機に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、外部電源である商用電源からの電力を受けて充電されると共に、２次電力を空気調和機のアクチュエータに供給するための内部電源であるバッテリが搭載された空気調和機が開示されている。この特許文献１では、商用電源からの電力の供給状態を検出し、当該電力の供給が遮断されたと判断した場合には、コントローラが制御動作を継続できるように、電力切替手段によってバッテリの２次電力をコントローラに供給するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１１－７２２６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に代表される従来技術では、商用電源からの電力が遮断された場合には、空調運転を一旦停止する必要がある。このため、従来技術では、内部電源であるバッテリからの給電に切り替えるには、機器の運転を停止する必要があるという課題がある。

【0005】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、機器の運転を停止せずに内部電源からの給電に切り替えることができる給電切替回路を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本開示に係る給電切替回路は、交流電源である外部電源とアクチュエータとの間に配置され、アクチュエータへの給電を外部電源と内部電源との間で切り替える。給電切替回路は、制御部を有する制御回路と、電圧検知部と、第１の遮断部と、切替部とを備える。制御部は、内部電源による電圧が常時印加され、アクチュエータの動作を制御する。電圧検知部は、外部電源が出力する交流電圧の電圧値を検知する。第１の遮断部は、外部電源と電圧検知部とが接続される接続点と制御回路との間に配置され、制御回路を介してアクチュエータに印加される交流電圧のアクチュエータへの給電を遮断する。切替部は、第１の遮断部が開動作したときに内部電源から出力される電圧が制御回路に印加されるように閉動作する。

【発明の効果】

【0007】

本開示に係る給電切替回路によれば、機器の運転を停止せずに内部電源からの給電に切り替えることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係る空気調和機の構成例を示す図

【図2】実施の形態１における給電切替動作の説明に供するフローチャート

【図3】実施の形態１における給電切替動作の説明に供するタイムチャート

【図4】実施の形態１における制御部の機能を実現するためのハードウェア構成の一例を示すブロック図

【図5】実施の形態１における制御部の機能を実現するためのハードウェア構成の他の例を示すブロック図

【図6】実施の形態２に係る空気調和機の構成例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に添付図面を参照し、本開示の実施の形態に係る給電切替回路及び空気調和機について詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は例示であって、以下の実施の形態によって本開示の範囲が限定されるものではない。

【0010】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る空気調和機１００の構成例を示す図である。実施の形態１に係る空気調和機１００は、バッテリ３と、アクチュエータ２２と、給電切替回路５０とを備える。給電切替回路５０は、交流電源２０とアクチュエータ２２との間に配置されている。交流電源２０が外部電源であるのに対し、バッテリ３は空気調和機１００に内蔵される内部電源である。給電切替回路５０は、アクチュエータ２２への給電を交流電源２０とバッテリ３との間で切り替える機能を有する。

【0011】

給電切替回路５０は、電圧検知部１と、制御回路２と、遮断部４と、切替部５とを備える。また、制御回路２は、制御部７を備える。制御回路２には、アクチュエータ２２が接続されている。アクチュエータ２２の一例は、図示しないが、空気調和機１００の室内機もしくは室外機の送風ファン、又は室内機の風向きを調整するフラップである。制御回路２の制御部７は、送風ファンを駆動するファンモータ、又はフラップを操作するステッピングモータに流れる駆動電流を制御することで、アクチュエータ２２の動作を制御する。電圧検知部１は、交流電源２０の両端に接続されて交流電源２０が出力する交流電圧の電圧値を検知する。なお、空気調和機１００は機器の一例であり、アクチュエータ２２は、空気調和機以外の機器に具備される装置又はデバイスであってもよい。

【0012】

遮断部４は、図示しない開閉接点を有する。遮断部４の開閉動作は、制御部７によって制御される。遮断部４は、交流電源２０と電圧検知部１との間を繋ぐ一方の電気配線８に配置される。具体的に、遮断部４は、交流電源２０と電圧検知部１とが接続される一方の接続点１２と、制御回路２との間に配置される。なお、遮断部４は、交流電源２０と電圧検知部１との間を繋ぐもう一方の電気配線９に配置されていてもよい。この場合、遮断部４は、交流電源２０と電圧検知部１とが接続されるもう一方の接続点１３と、制御回路２との間に配置される。これらの何れかの構成により、交流電源２０から出力される交流電圧は、遮断部４及び制御回路２を介してアクチュエータ２２に印加される。また、遮断部４は、制御部７による制御を受け、アクチュエータ２２に印加される交流電圧のアクチュエータ２２の給電を遮断する。なお、本稿では、遮断部４を「第１の遮断部」と記載することがある。

【0013】

切替部５は、図示しない開閉接点を有する。切替部５の開閉動作は、制御部７によって制御される。切替部５は、電気配線８とバッテリ３との間に接続される。ここで、遮断部４の接点が開に制御されるとき、切替部５の接点は閉に制御される。従って、切替部５は、遮断部４が開動作したときには、バッテリ３から出力される電圧が制御回路２に印加されるように閉動作する。

【0014】

制御部７は、バッテリ３による電圧が常時印加されるように構成されている。この構成により、制御部７は、アクチュエータ２２への給電が交流電源２０からバッテリ３に切り替わった場合でも、空気調和機１００による空調運転を停止せずに給電の切り替えを行うことができる。また、この構成により、交流電源２０からバッテリ３への給電の切り替えが外部信号に頼ることなく、空気調和機１００によって自己完結することができる。

【0015】

また、バッテリ３は、電気配線８と電気配線９との間に接続されている。電気配線８側の接続点は、遮断部４と制御回路２との間に存在する。従って、バッテリ３は、遮断部４と制御回路２とが電気的に接続されているときは、バッテリ３によるアクチュエータ２２への給電と、交流電源２０によるバッテリ３への充電とが同時に実施されるように給電切替回路５０に接続されている。

【0016】

次に、制御部７による給電切替動作について、図２及び図３を参照して説明する。図２は、実施の形態１における給電切替動作の説明に供するフローチャートである。図３は、実施の形態１における給電切替動作の説明に供するタイムチャートである。なお、図２及び図３の説明では、交流電源２０を「外部電源」と呼ぶ。また、図３において、バッテリ「ＯＦＦ」は、バッテリ３と制御回路２とが電気的に接続されていないことを意味し、バッテリ「ＯＮ」は、バッテリ３と制御回路２とが電気的に接続されていることを意味する。

【0017】

制御部７は、電圧検知部１の検知結果に基づいて、遮断部４及び切替部５の開閉動作を制御する。制御部７は、アクチュエータ２２への給電が外部電源からの給電である状態において（ステップＳ１１）、電圧検知部１の検知結果に基づいて交流電圧が異電圧であるか否かを検知する（ステップＳ１２）。ここで、「異電圧」とは、交流電圧が正常電圧ではないことを意味し、交流電圧が異常電圧であることを含む概念とする。なお、本稿では、交流電圧が異電圧であるか否かの判定は、図３に示されるように、電圧検知部１の検出値が、より高電位側のしきい値である第１のしきい値と、より低電位側のしきい値である第２のしきい値とに基づいて判定する実施例とする。具体的に、制御部７は、交流電圧の検出値が第１のしきい値と第２のしきい値との範囲内である場合には、交流電圧が正常電圧であると判定する。また、交流電圧の検出値が第１のしきい値と第２のしきい値との範囲外である場合、制御部７は、交流電圧が異電圧であると判定する。

【0018】

図２のフローチャートの説明に戻る。ステップＳ１２において、正常電圧が検知された場合、ステップＳ１２の処理が繰り返される。一方、ステップＳ１２において、異電圧が検知された場合、制御部７は、バッテリ３からの給電に切り替える（ステップＳ１３）。

【0019】

更に、制御部７は、アクチュエータ２２への給電がバッテリ３から行われているステップＳ１３の状態において、電圧検知部１の検知結果に基づいて交流電圧が異電圧であるか否かを検知する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４において、異電圧が検知された場合、即ち異電圧が継続して検知された場合、制御部７は、バッテリ３からの給電を継続する（ステップＳ１５）。その後、ステップＳ１４の処理に戻る。一方、ステップＳ１４において、正常電圧が検知された場合、制御部７は、外部電源からの給電に切り替える（ステップＳ１６）。その後、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２からの処理が繰り返される。

【0020】

図３において、時刻ｔ１以前の期間、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間、及び時刻ｔ４以降の期間は、電圧検知部１の検出値が正常電圧である期間を示している。これらの期間では、バッテリ３がＯＦＦとなるように、遮断部４の接点が閉に制御され、切替部５の接点が開に制御される。また、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間、及び時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間は、電圧検知部１の検出値が異電圧である期間を示している。これらの期間では、バッテリ３がＯＮとなるように、遮断部４の接点が開に制御され、切替部５の接点が閉に制御される。

【0021】

次に、実施の形態１における制御部７の機能を実現するためのハードウェア構成について、図４及び図５の図面を参照して説明する。図４は、実施の形態１における制御部７の機能を実現するためのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１における制御部７の機能を実現する場合には、図４に示されるように、演算を行うプロセッサ２００、プロセッサ２００によって読みとられるプログラムが保存されるメモリ２０２、及び信号の入出力を行うインタフェース２０４を含む構成とすることができる。

【0022】

プロセッサ２００は、演算手段の一例である。プロセッサ２００は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）と称される演算手段であってもよい。また、メモリ２０２には、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ＥＰＲＯＭ）といった不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）を例示することができる。

【0023】

メモリ２０２には、実施の形態１における制御部７の機能を実行するプログラム及び前述した２つのしきい値が格納されている。プロセッサ２００は、インタフェース２０４を介して必要な情報を授受し、メモリ２０２に格納されたプログラムをプロセッサ２００が実行し、メモリ２０２に格納された２つのしきい値をプロセッサ２００が参照することにより、上述した処理を行うことができる。プロセッサ２００による演算結果は、メモリ２０２に記憶することができる。

【0024】

また、実施の形態１における制御部７の機能の実現する場合には、図５に示す構成でもよい。図５は、実施の形態１における制御部７の機能を実現するためのハードウェア構成の他の例を示すブロック図である。図５では、図４に示すプロセッサ２００及びメモリ２０２が処理回路２０３に置き替えられている。前述した２つのしきい値は、処理回路２０３に保持される。処理回路２０３は、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。処理回路２０３に入力する情報、及び処理回路２０３から出力する情報は、インタフェース２０４を介して入手することができる。

【0025】

以上説明したように、実施の形態１に係る給電切替回路は、交流電源である外部電源とアクチュエータとの間に配置され、アクチュエータへの給電を外部電源と内部電源との間で切り替える。給電切替回路は、制御部を有する制御回路と、電圧検知部と、第１の遮断部と、切替部とを備える。制御部は、内部電源による電圧が常時印加され、アクチュエータの動作を制御する。電圧検知部は、外部電源が出力する交流電圧の電圧値を検知する。第１の遮断部は、外部電源と電圧検知部とが接続される接続点と制御回路との間に配置され、制御回路を介してアクチュエータに印加される交流電圧のアクチュエータへの給電を遮断する。切替部は、第１の遮断部が開動作したときに内部電源から出力される電圧が制御回路に印加されるように閉動作する。これにより、アクチュエータへの給電が外部電源から内部電源に切り替わった場合でも、空気調和機による空調運転を停止せずに給電の切り替えを行うことができる。また、外部電源から内部電源への給電の切り替えは、外部信号に頼ることなく、空気調和機によって自己完結することができる。

【0026】

上記の構成において、電圧検知部が異電圧を検出した場合、第１の遮断部は開動作し、切替部は閉動作する。第１の遮断部及び切替部の動作は、内部電源による電圧が常時印加される制御部によって制御される。これにより、アクチュエータに対する外部電源から内部電源への切り替えを、空気調和機による空調運転を停止することなく、円滑且つ確実に実施することができる。

【0027】

また、実施の形態１に係る空気調和機は、アクチュエータと、内部電源と、アクチュエータへの給電を交流電源である外部電源と内部電源との間で切り替える給電切替回路とを備える。給電切替回路は、制御部を有する制御回路と、電圧検知部と、第１の遮断部と、切替部とを備える。制御部は、内部電源による電圧が常時印加され、アクチュエータの動作を制御する。電圧検知部は、外部電源が出力する交流電圧の電圧値を検知する。第１の遮断部は、外部電源と電圧検知部とが接続される接続点と制御回路との間に配置され、制御回路を介してアクチュエータに印加される交流電圧のアクチュエータへの給電を遮断する。切替部は、第１の遮断部が開動作したときに内部電源から出力される電圧が制御回路に印加されるように閉動作する。これにより、アクチュエータへの給電が外部電源から内部電源に切り替わった場合でも、空気調和機による空調運転を停止せずに給電の切り替えを行うことができる。また、外部電源から内部電源への給電の切り替えは、外部信号に頼ることなく、空気調和機によって自己完結することができる。

【0028】

また、実施の形態１に係る空気調和機において、内部電源は、第１の遮断部と制御回路とが電気的に接続されているときは、外部電源によるアクチュエータへの給電と、外部電源による内部電源への充電とが同時に実施されるように給電切替回路に接続されている。これにより、特別な充電動作を行うことなく、内部電源を動作可能な状態にしておくことができる。

【0029】

実施の形態２．
図６は、実施の形態２に係る空気調和機１００Ａの構成例を示す図である。図６において、実施の形態２に係る空気調和機１００Ａでは、図１に示す実施の形態１に係る空気調和機１００の構成において、給電切替回路５０が給電切替回路５０Ａに置き替えられている。給電切替回路５０Ａでは、図１の構成において、更に遮断部６が追加されている。遮断部６は、図示しない開閉接点を有する。遮断部６の開閉動作は、制御部７によって制御される。遮断部６は、交流電源２０と電圧検知部１との間を繋ぐもう一方の電気配線９に配置されている。具体的に、遮断部６は、交流電源２０と電圧検知部１とが接続されるもう一方の接続点１３と、制御回路２との間に配置されている。その他の構成については、図１と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。なお、本稿では、遮断部６を「第２の遮断部」と記載することがある。

【0030】

遮断部６は、給電切替回路５０Ａの動作を確実に実施するために設けられている。このため、遮断部６は、遮断部４と同様に制御される。従って、遮断部４が閉動作するときは、遮断部６も閉動作し、遮断部４が開動作するときは、遮断部６も開動作する。

【0031】

上記のように構成された給電切替回路５０Ａによれば、遮断部４，６の何れか１つの接点が短絡故障した場合でも、短絡故障していないもう一方の遮断部によって、交流電源２０からの給電を行う回路部が確実に遮断される。これにより、遮断部４，６以外の回路要素への波及故障を防止して、給電切替回路５０Ａの保護を確実に実施することができる。

【0032】

以上説明したように、実施の形態２に係る給電切替回路は、外部電源と制御回路とを電気的に接続するためのもう一方の電気配線に配置され、第１の遮断部と同一の動作をする第２の遮断部を更に備える。これにより、第１及び第２の遮断部以外の回路要素への波及故障を防止して、給電切替回路の保護を確実に実施することができる。

【0033】

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

【符号の説明】

【0034】

１ 電圧検知部、２ 制御回路、３ バッテリ、４，６ 遮断部、５ 切替部、７ 制御部、８，９ 電気配線、１２，１３ 接続点、２０ 交流電源、２２ アクチュエータ、５０，５０Ａ 給電切替回路、１００，１００Ａ 空気調和機、２００ プロセッサ、２０２ メモリ、２０３ 処理回路、２０４ インタフェース。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】