ＰＴＣヒータの制御方法及び空気調和機
【課題】始動時の過電流を確実に防止できるＰＴＣヒータの制御方法及び空気調和機を提供する。
【解決手段】ＰＴＣヒータ５５をＤＵＴＹ制御するヒータ制御部５４と、ＰＴＣヒータ５５の電流値を検知する電流検知部５３とを備え、所定のＤＵＴＹ比でＰＴＣヒータ５５の駆動を開始し、電流検知部５３により検知した電流値が極大値Ｐとなった際にＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比を所定量だけ増加させるＤＵＴＹ増加処理をＤＵＴＹ比が１００％になるまで繰り返すようにした。
【解決手段】ＰＴＣヒータ５５をＤＵＴＹ制御するヒータ制御部５４と、ＰＴＣヒータ５５の電流値を検知する電流検知部５３とを備え、所定のＤＵＴＹ比でＰＴＣヒータ５５の駆動を開始し、電流検知部５３により検知した電流値が極大値Ｐとなった際にＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比を所定量だけ増加させるＤＵＴＹ増加処理をＤＵＴＹ比が１００％になるまで繰り返すようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＴＣヒータの制御方法及びＰＴＣヒータを備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気調和機は特許文献１に開示されている。この空気調和機は室内に配される室内部が前部に配され、室外に配される室外部が後部に配された一体型に構成される。室外部には冷凍サイクルを運転する圧縮機と、圧縮機に接続される室外熱交換器とが配される。室内部は吸込口及び吹出口が開口し、内部には冷媒管を介して圧縮機に接続される室内熱交換器と、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータを有する加熱部とが配される。
【０００３】
冷房運転を開始すると圧縮機の駆動によって冷凍サイクルが運転され、室内熱交換器が冷凍サイクルの低温側の蒸発器となり、室外熱交換器が冷凍サイクルの高温側の凝縮器となる。室内の空気は吸込口から室内部に流入し、室内熱交換器と熱交換して降温された空気が吹出口から室内に送出される。これにより、室内の冷房が行われる。
【０００４】
暖房運転を開始すると圧縮機の駆動によって冷凍サイクルが運転され、室内熱交換器が冷凍サイクルの高温側の凝縮器となり、室外熱交換器が冷凍サイクルの低温側の蒸発器となる。室内の空気は吸込口から室内部に流入し、室内熱交換器と熱交換して昇温される。また、加熱部の駆動によって室内部に流入した空気が更に昇温される。昇温された空気は吹出口から室内に送出され、室内の暖房が行われる。
【０００５】
加熱部のＰＴＣヒータはＰＴＣ特性を有する発熱素子を電極で挟んで形成され、電極間に電圧を印加して駆動される。発熱素子はキュリー点を超えると抵抗値が急激に増加して電流値及び発熱量が減少する。これにより、加熱部の発熱量が安定して所定の温度の温風を容易に発生させることができるとともに、過加熱を防止することができる。
【０００６】
この時、ＰＴＣヒータは始動時に低温であるため発熱素子の抵抗値が低く、過電流が流れて電源容量を超える危険がある。発熱素子にＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）特性を有する成分を含有すると、始動時の過電流を抑制することができることが知られている。しかし、ＰＴＣ特性を有する成分とＮＴＣ特性を有する成分との熱膨張係数の差によってＰＴＣヒータの特性劣化が早くなる。
【０００７】
このため、特許文献２には始動時にＰＴＣヒータに流れる電流を監視して電源容量を超えないようにＰＴＣヒータの駆動を制御する制御方法が開示されている。即ち、ＰＴＣヒータはトライアック制御され、トライアックのゲート信号のパルス幅を可変するＤＵＴＹ制御が行われる。
【０００８】
ＰＴＣヒータはゲート信号のパルス幅を０にして駆動開始され、その後パルス幅が１ビットずつ増加される。そして、ＰＴＣヒータの電流値が所定の許容範囲内に入るとパルス幅の増加を停止し、許容範囲を超えるとゲート信号のパルス幅を減少させる。また、許容範囲よりも電流値が下がるとパルス幅を増加する。これにより、ＰＴＣヒータを流れる電流が該許容範囲内で推移し、始動時の過電流を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１５２１７９号公報（第３頁−第５頁、第２図）
【特許文献２】特開２００３−５９６２３号公報（第３頁−第６頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献２に開示されたＰＴＣヒータの駆動制御によると、周囲温度や風量によってＰＴＣヒータの初期温度が非常に低温となる場合がある。この時、トライアックのゲート信号のパルス幅を増加させるタイミングが速いとＰＴＣヒータに過電流が流れ、電源容量を超えてブレーカが遮断される問題があった。
【００１１】
本発明は、始動時の過電流を確実に防止できるＰＴＣヒータの制御方法を提供することを目的とする。また本発明は、始動時の過電流を確実に防止できるＰＴＣヒータを備えた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】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、ＰＴＣヒータと、前記ＰＴＣヒータをＤＵＴＹ制御するヒータ制御部と、前記ＰＴＣヒータの電流値を検知する電流検知部とを備え、前記ＰＴＣヒータにより昇温された空気を室内に送出して暖房運転を行う空気調和機において、所定のＤＵＴＹ比で前記ＰＴＣヒータの駆動を開始し、前記電流検知部により検知した電流値が極大値となった際に前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比を所定量だけ増加させるＤＵＴＹ増加処理をＤＵＴＹ比が１００％になるまで繰り返すことを特徴としている。
【００１３】
この構成によると、暖房運転が開始されるとヒータ制御部によって例えばＤＵＴＹ比が５０％の駆動電圧がＰＴＣヒータに印加される。電流検知部はＰＴＣヒータの電流値を監視し、ヒータ制御部はＰＴＣヒータの電流値が極大値になるとＤＵＴＹ比を例えば１０％分増加する。この処理を繰り返してＤＵＴＹ比が徐々に増加し、ＤＵＴＹ比が１００％でＰＴＣヒータが駆動される。そして、ＰＴＣヒータにより昇温された空気が室内に送出される。
【００１４】
また本発明は、上記構成の空気調和機において、前記電流検知部により検知した電流値が所定値よりも小さいときに前記ＤＵＴＹ増加処理を行うとともに、前記電流検知部により検知した電流値が所定値よりも大きいときに前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比を所定量だけ減少させるＤＵＴＹ減少処理を行うことが好ましい。
【００１５】
この構成によると、電流検知部により検知した電流値が所定の閾値よりも小さい場合は、ＤＵＴＹ増加処理によって電流値が極大値となるとＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が例えば１０％分増加する。電流検知部により検知した電流値が所定の閾値よりも大きくなると、ＤＵＴＹ減少処理によってＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が例えば１０％分減少する。これにより、ＰＴＣヒータの過電流が防止される。ＤＵＴＹ増加処理に切り替える閾値がＤＵＴＹ減少処理に切り替える閾値よりも低くてもよく、一致してもよい。また、ＤＵＴＹ増加処理によるＤＵＴＹ比の増加量とＤＵＴＹ減少処理によるＤＵＴＹ比の減少量とは異なってもよい。
【００１６】
また本発明は、上記構成の空気調和機において、前記ＰＴＣヒータに向かう気流を発生する送風機を備え、前記ＰＴＣヒータの駆動開始時に前記送風機を第１の回転数で駆動するとともに、前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が１００％になった際に前記送風機を第１の回転数よりも大きな第２の回転数で駆動することが好ましい。
【００１７】
この構成によると、ＰＴＣヒータの駆動が開始されると送風機が低速の第１の回転数で回転し、ＰＴＣヒータの昇温が促進される。ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が１００％になると送風機が高速の第２の回転数で回転し、ＰＴＣヒータと空気との熱交換が促進される。
【００１８】
また本発明は、上記構成の空気調和機において、前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が１００％になるまでの間に、前記送風機の回転数を第１の回転数から徐々に低下させることが好ましい。この構成によると、ＰＴＣヒータの駆動が開始されると送風機が第１の回転数で回転し、徐々に回転数が低下して低速で回転する。これにより、ＰＴＣヒータの熱交換を促進する度合を弱め、発熱素子の熱衝撃が抑制される。そして、ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が１００％になると送風機が高速の第２の回転数で回転する。
【００１９】
また本発明は、上記構成の空気調和機において、前記電流検知部により検知される電流値を所定周期で取得し、前回の電流値に対して同じまたは低下した際に極大値と判断することが好ましい。
【００２０】
また本発明は、上記構成の空気調和機において、前記ヒータ制御部は前記ＰＴＣヒータをトライアック制御することが好ましい。
【００２１】
また本発明のＰＴＣヒータの制御方法は、ＰＴＣヒータをＤＵＴＹ制御するヒータ制御部と、前記ＰＴＣヒータの電流値を検知する電流検知部とを備え、所定のＤＵＴＹ比で前記ＰＴＣヒータの駆動を開始し、前記電流検知部により検知した電流値が極大値となった際に前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比を所定量だけ増加させるＤＵＴＹ増加処理をＤＵＴＹ比が１００％になるまで繰り返すことを特徴としている。
【００２２】
また本発明は、上記構成のＰＴＣヒータの制御方法において、前記ＰＴＣヒータに向かう気流を発生する送風機を備え、前記ＰＴＣヒータの駆動開始時に前記送風機を第１の回転数で駆動するとともに、前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が１００％になった際に前記送風機を第１の回転数よりも大きな第２の回転数で駆動することが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、所定のＤＵＴＹ比でＰＴＣヒータの駆動を開始し、ＰＴＣヒータの電流値が極大値となった際にＤＵＴＹ比を所定量だけ増加させるＤＵＴＹ増加処理をＤＵＴＹ比が１００％になるまで繰り返すので、駆動開始時にＰＴＣヒータが低温であってもＤＵＴＹ比を増加させるタイミングが速くならず、ＰＴＣヒータの始動時の過電流を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態の空気調和機を示す斜視図
【図２】本発明の第１実施形態の空気調和機を示す側面断面図
【図３】本発明の第１実施形態の空気調和機の構成を示すブロック図
【図４】本発明の第１実施形態の空気調和機のＰＴＣヒータの駆動動作を示すフローチャート
【図５】本発明の第１実施形態の空気調和機のＰＴＣヒータの駆動動作を示すタイムチャート
【図６】本発明の第２実施形態の空気調和機のＰＴＣヒータの駆動動作を示すフローチャート
【図７】本発明の第３実施形態の空気調和機のＰＴＣヒータの駆動動作を示すフローチャート
【図８】本発明の第４実施形態の空気調和機のＰＴＣヒータの駆動動作を示すフローチャート
【図９】本発明の第４実施形態の空気調和機のＰＴＣヒータの駆動動作を示すタイムチャート
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１、図２は第１実施形態の空気調和機の斜視図及び側面断面図を示している。尚、図１は外装カバー３０（図２参照）を取り外した状態を示している。空気調和機１は室内に配される室内部２と、室内部２に隣接して室外に配される室外部４とを有した一体型に構成される。
【００２６】
室内部２の正面には吸込口２１が設けられ、室外部４の正面には室外熱交換器４２が設けられる。以下の説明において、吸込口２１側を前側、室外熱交換器４２側を後側（背面側）と称する。また、吸込口２１に正面対峙した際の右側及び左側を空気調和機１の右側、左側と称する。
【００２７】
室内部２と室外部４とは底板３上に設置され、仕切壁５で前後に分離される。室内部２は底板３、仕切壁５及び外装カバー３０によって外側を囲まれた筐体２０を形成する。室外部４も同様に底板３、仕切壁５及び外装カバー（不図示）によって外側を囲まれた筐体４０を形成する。
【００２８】
室外部４には冷凍サイクルを運転する圧縮機４１が右側の端部に配される。室外部４の背面には冷媒管４７を介して圧縮機４１に接続される室外熱交換器４２が配される。プロペラファンから成る室外ファン４３は室外熱交換器４２に対峙して左右方向の中央部に配され、室外熱交換器４２を冷却する。室外ファン４３及び室外熱交換器４２はハウジング４４内に配され、ハウジング４４によって室外ファン４３から気流を室外熱交換器４２に導くダクトが形成される。ハウジング４４はブラケット４５を介して仕切壁５に支持される。
【００２９】
室内部２を覆う外装カバー３０の前面には吸込口２１が開口し、吸込口２１の上方には吹出口２２が開口する。室内部２内には吸込口２１と吹出口２２とを連結する送風ダクト２４によって送風通路２３が形成される。送風ダクト２４は外装カバー３０を取り外した際に着脱自在のダクト部材２９を上部に有し、送風通路２３の吹出口２２近傍の下壁はダクト部材２９により形成されている。
【００３０】
送風通路２３内にはクロスフローファンから成る室内ファン２５（送風機）が設けられる。送風通路２３内の吹出口２２の近傍には風向を可変するルーバ２６が設けられる。室内ファン２５と吸込口２１との間には冷媒管４７を介して圧縮機４１に接続される室内熱交換器２７が配される。
【００３１】
室内ファン２５と室内熱交換器２７との間には複数のＰＴＣヒータ５５（図３参照）を有する加熱部２８が配される。室内ファン２５によって吸込口２１から加熱部２８に向かって流通する気流が送風通路２３内に形成される。室内熱交換器２７及び加熱部２８の上方はダクト部材２９により覆われる。ダクト部材２９を取り外して加熱部２８を着脱自在になっている。
【００３２】
図３は空気調和機１の構成を示すブロック図である。空気調和機１は各部を制御する制御部５０を有している。制御部５０には圧縮機４１、室内ファン２５、室外ファン４３、操作部５１、記憶部５２ 電流検知部５３及びヒータ制御部５４が接続される。ヒータ制御部５４には加熱部２８のＰＴＣヒータ５５が接続される。
【００３３】
操作部５１は筐体２０の表面に設けられた操作ボタンやリモートコントローラから成り、空気調和機１の運転指示や設定入力を行う。記憶部５２はＲＯＭ及びＲＡＭから成り、空気調和機１の動作プログラムや設定条件等を記憶するとともに、制御部５０の演算の一時記憶を行う。尚、記憶部５２を制御部５０の外部に接続しているが、制御部５０の内部に記憶部５２を設けてもよい。
【００３４】
電流検知部５３はＰＴＣヒータ５５に流れる電流値を検知する。ヒータ制御部５４はＰＴＣヒータ５５の駆動を制御する。ヒータ制御部５４はトライアック回路やリレー回路から成り、ＰＴＣヒータ５５をＤＵＴＹ制御する。ヒータ制御部５４をトライアック回路により形成するとリレー回路よりもスイッチングの入切音を低減することができるのでより望ましい。ＰＴＣヒータ５５はＰＴＣ特性を有する発熱素子を電極で挟んで形成され、ヒータ制御部５４により電極間に駆動電圧が印加されて発熱する。
【００３５】
図４、図５（ａ）、（ｂ）はヒータ制御部５４によるＰＴＣヒータ５５の駆動制御の動作を示すフローチャート及びタイムチャートである。図５（ａ）はＰＴＣヒータ５５の駆動電圧のＤＵＴＹ比（単位：％）を示している。図５（ｂ）は電流検知部５３により検知される電流値（図中、Ｉで示す）及びＰＴＣヒータ５５の温度（図中、Ｔで示す）を示している。
【００３６】
図４のステップ＃１１では室内ファン２５が所定の回転数（例えば、１１４０ｒｐｍ）で駆動される。ステップ＃１２ではＤＵＴＹ比が５０％でＰＴＣヒータ５５が駆動開始される（時間ｔ０）。これにより、ＰＴＣヒータ５５の温度が上昇するとともに、発熱素子がキュリー点に到達するまでＰＴＣヒータ５５に流れる電流が増加する。
【００３７】
尚、駆動開始時のＤＵＴＹ比はＰＴＣヒータ５５の発熱素子がキュリー点を僅かに超えて抵抗値が増加し始める温度まで昇温されるように設定される。このため、ＰＴＣヒータ５５の特性や風量に応じて異なるＤＵＴＹ比が設定される。
【００３８】
ヒータ制御部５４は所定時間の周期で電流検知部５３の検知結果を取得し、ステップ＃１３では該所定時間が経過するまで待機する。所定時間が経過するとステップ＃２１で電流検知部５３で検知された電流値が取得される。ステップ＃２５では電流検知部５３から取得した電流値が前回取得された電流値に対して低下したか否かが判断される。電流検知部５３から取得した電流値が前回取得された電流値に対して低下していない場合はステップ＃１３に戻り、ステップ＃１３〜＃２５が繰り返し行われる。
【００３９】
ＰＴＣヒータ５５の温度が上昇して発熱素子がキュリー点を超えると発熱素子の抵抗値が増加し、ＰＴＣヒータ５５の電流値が極大値Ｐ（図５（ｂ）参照）をとる。このため、電流検知部５３から取得した電流値が前回取得された電流値に対して低下すると、極大値Ｐが発生したと判断してステップ＃２６に移行する。
【００４０】
ステップ＃２６ではＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比を１０％分（１００％に対する１０％を表わしている）だけ増加させるＤＵＴＹ増加処理が行われる。これにより、ＤＵＴＹ比が６０％でＰＴＣヒータ５５が駆動される。ＤＵＴＹ比の増加によってＰＴＣヒータ５５の電流値が再度上昇する。尚、ＤＵＴＹ比の増加量は１０％以外でもよい。
【００４１】
ステップ＃２７ではＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比が１００％に到達したか否かが判断される。ＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比が１００％に到達していない場合はステップ＃１３に戻り、ステップ＃１３〜＃２７が繰り返し行われる。そして、上記と同様に、ＰＴＣヒータ５５の温度が上昇すると発熱素子の抵抗値が増加してＰＴＣヒータ５５の電流値が極大値Ｐを取る。これにより、ＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比がステップ＃２６のＤＵＴＹ増加処理によって１０％分ずつ増加し、電流値が徐々に増加する。
【００４２】
ＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比が１００％に到達するとステップ＃３１に移行し、操作部５１による停止の指示があるまでＰＴＣヒータ５５の駆動が継続される。停止の指示があるとステップ＃３２でＰＴＣヒータ５５が停止され、ステップ＃３３で室内ファン２５が停止されて終了する。
【００４３】
上記構成の空気調和機１において、冷房運転を開始すると圧縮機４１の駆動によって冷凍サイクルが運転される。これにより、室内熱交換器２７が冷凍サイクルの低温側の蒸発器となり、室外熱交換器４２が冷凍サイクルの高温側の凝縮器となる。室外熱交換器４２は室外ファン４３により冷却されて放熱する。室内ファン２５の駆動によって室内の空気が吸込口２１から送風通路２３内に流入し、室内熱交換器２７と熱交換して降温された空気が吹出口２２から室内に送出される。これにより、室内の冷房が行われる。
【００４４】
暖房運転を開始すると圧縮機４１の駆動によって冷凍サイクルが運転される。これにより、室内熱交換器２７が冷凍サイクルの高温側の凝縮器となり、室外熱交換器４２が冷凍サイクルの低温側の蒸発器となる。室外熱交換器４２は室外ファン４３により昇温される。室内ファン２５の駆動によって室内の空気が吸込口２１から送風通路２３内に流入し、室内熱交換器２７と熱交換して昇温される。
【００４５】
また、加熱部２８が駆動されるとＰＴＣヒータ５５が前述の制御方法によって駆動制御され、送風通路２３内の空気がＰＴＣヒータ５５により更に昇温される。室内熱交換器２７及び加熱部２８により昇温された空気は吹出口２２から室内に送出され、室内の暖房が行われる。暖房運転時に圧縮機４１を停止して加熱部２８のみによって空気を昇温してもよい。
【００４６】
本実施形態によると、所定のＤＵＴＹ比でＰＴＣヒータ５５の駆動を開始し、ＰＴＣヒータ５５の電流値が極大値Ｐとなった際にＤＵＴＹ比を所定量だけ増加させるＤＵＴＹ増加処理（ステップ＃２６）をＤＵＴＹ比が１００％になるまで繰り返すので、駆動開始時にＰＴＣヒータ５５が低温であってもＤＵＴＹ比を増加させるタイミングが速くならず、ＰＴＣヒータ５５の始動時の過電流を確実に防止することができる。
【００４７】
また、電流検知部５３によりＰＴＣヒータ５５の電流値を所定周期で取得し、前回の電流値に対して低下した際に極大値Ｐと判断するので、電流値の極大値Ｐを容易に検知することができる。尚、電流検知部５３から取得した電流値が前回の電流値と同じ時に極大値Ｐが発生したと判断してもよい。
【００４８】
次に、図６は第２実施形態の空気調和機１のヒータ制御部５４によるＰＴＣヒータ５５の駆動制御の動作を示すフローチャートである。本実施形態は前述の図４に示す第１実施形態の動作に対してステップ＃２２〜＃２４の処理が追加されている。その他の部分は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４９】
ステップ＃２１で電流検知部５３により検知されたＰＴＣヒータ５５の電流値が取得されると、ステップ＃２２に移行する。ステップ＃２２では電流検知部５３から取得した電流値が所定の電流値Ｉ１よりも大きいか否かが判断される。電流値Ｉ１は電源容量に基づいて設定され、電流値Ｉ１を超えるとＰＴＣヒータ５５に流れる電流が大きく、電源容量を超える可能性がある過電流状態となる。
【００５０】
このため、電流検知部５３から取得した電流値が電流値Ｉ１よりも大きい場合はステップ＃２３でＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比を１０％分だけ下げるＤＵＴＹ減少処理が行われる。これにより、過電流状態から脱することができ、ステップ＃１３に戻る。
【００５１】
電流検知部５３から取得した電流値が電流値Ｉ１よりも大きくない場合はステップ＃２４で所定の電流値Ｉ２よりも小さいか否かが判断される。電流値Ｉ２は電流値Ｉ１よりも低く設定される。電流検知部５３から取得した電流値が電流値Ｉ２よりも小さい場合はステップ＃２５に移行し、極大値Ｐが検出されるとステップ＃２６のＤＵＴＹ増加処理が行われる。
【００５２】
電流検知部５３から取得した電流値が電流値Ｉ２よりも小さくない場合はステップ＃１３に戻る。即ち、極大値Ｐの発生に拘わらず、ＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比が維持される。これにより、電流値Ｉ１と電流値Ｉ２との間ではＤＵＴＹ比の増減が行われず、過電流状態になることを未然に防ぐことができる。
【００５３】
本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。加えて、電流検知部５３から取得した電流値が電流値Ｉ１よりも大きい場合にステップ＃２３のＤＵＴＹ減少処理を行うので、ＰＴＣヒータ５５の過電流状態を脱して電流値が電源容量を超えることをより確実に防止することができる。
【００５４】
また、電流検知部５３から取得した電流値が電流値Ｉ１と電流値Ｉ２との間の場合にステップ＃２６のＤＵＴＹ増加処理を行わないので、ＰＴＣヒータ５５が過電流状態になることを未然に防ぐことができる。
【００５５】
尚、電流値Ｉ１と電流値Ｉ２とを一致させ、ステップ＃２４を省いてもよい。また、ステップ＃２６のＤＵＴＹ増加処理によるＤＵＴＹ比の増加量とステップ＃２３のＤＵＴＹ減少処理によるＤＵＴＹ比の減少量とは異なってもよい。
【００５６】
次に、図７は第３実施形態の空気調和機１のヒータ制御部５４によるＰＴＣヒータ５５の駆動制御の動作を示すフローチャートである。本実施形態は前述の図６に示す第２実施形態の動作に対してステップ＃１１の動作が異なり、ステップ＃２８の処理が追加されている。その他の部分は第２実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５７】
ステップ＃１１では室内ファン２５が第１の回転数（例えば、６００ＲＰＭ）で駆動され、ステップ＃１２でＰＴＣヒータ５５がＤＵＴＹ比５０％で駆動される。そして、ＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比が１００％になると、ステップ＃２８で室内ファン２５が第１の回転数よりも大きな第２の回転数（例えば、１１４０ＲＰＭ）で駆動される。
【００５８】
従って、第２実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、始動時の室内ファン２５の風量を減らすことによってＰＴＣヒータ５５と空気との熱交換が促進される。従って、ＰＴＣヒータ５５の昇温を速くすることができる。
【００５９】
また、空気調和機１は設置する際にＤＵＴＹ比が１００％の時の電流値が電源容量よりも低くなるように複数のＰＴＣヒータ５５の接続数量が決められる。ＰＴＣヒータ５５の発熱素子はＤＵＴＹ比が１００％の時よりも７０〜８０％の時に電流値が最大となる特性を有する場合がある。このため、ＤＵＴＹ比が７０〜８０％の時に電源容量を超える危険がある。しかし、ＤＵＴＹ比が１００％の時に対して室内ファン２５の風量を減らすことによってＰＴＣヒータ５５の温度を急速に上昇させ、電流値を下げることができる。
【００６０】
次に、図８、図９（ａ）〜（ｃ）は第４実施形態の空気調和機１のヒータ制御部５４によるＰＴＣヒータ５５の駆動制御の動作を示すフローチャート及びタイムチャートである。本実施形態は前述の図７に示す第３実施形態の動作に対してステップ＃１１の動作が異なり、ステップ＃１４の処理が追加されている。その他の部分は第３実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００６１】
図９（ａ）はＰＴＣヒータ５５の駆動電圧のＤＵＴＹ比（単位：％）を示している。図９（ｂ）は電流検知部５３により検知される電流値（図中、Ｉで示す）及びＰＴＣヒータ５５の温度（図中、Ｔで示す）を示している。図９（ｃ）は室内ファン２５の回転数（単位：ＲＰＭ）を示している。
【００６２】
ステップ＃１１では室内ファン２５が第１の回転数（例えば、９００ＲＰＭ）で駆動され、ステップ＃１２でＰＴＣヒータ５５がＤＵＴＹ比５０％で駆動される。ステップ＃１３で電流検知部５３から電流値を取得する周期が経過すると、ステップ＃１４で室内ファン２５の回転数を所定量だけ低下させる。これにより、室内ファン２５の回転数は徐々に低下する。本実施形態では時間ｔ１（例えば、１０分）が経過した時に室内ファン２５の回転数が９００ＲＰＭから５５０ＲＰＭになる低下率で低下させている。
【００６３】
そして、ＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比が１００％になると、ステップ＃２８で室内ファン２５が第１の回転数よりも大きな第２の回転数（例えば、１１４０ＲＰＭ）で駆動される。この時、ＰＴＣヒータ５５の冷却量が増加してＰＴＣヒータ５５の温度Ｔが若干低下する（前述の第３実施形態も同様である）。
【００６４】
本実施形態によると、第１〜第３実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第３実施形態に比してＰＴＣヒータ５５の熱交換を促進する度合が弱められる。これにより、発熱素子の熱衝撃が抑制され、クラック等の発生を抑制することができる。従って、ＰＴＣヒータ５５の短寿命化を抑制しつつ、ＰＴＣヒータ５５の昇温を速くすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によると、ＰＴＣヒータを有する空気調和機や暖房機等に利用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 空気調和機
２ 室内部
３ 底板
４ 室外部
５ 仕切壁
２０ 筐体
２１ 吸込口
２２ 吹出口
２３ 送風通路
２４ 送風ダクト
２５ 室内ファン
２６ ルーバー
２７ 室内熱交換器
２８ 加熱部
３０ 外装カバー
４１ 圧縮機
４２ 室外熱交換器
４３ 室外ファン
４７ 冷媒管
５０ 制御部
５１ 操作部
５２ 記憶部
５３ 電流検知部
５４ ヒータ制御部
５５ ＰＴＣヒータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＴＣヒータの制御方法及びＰＴＣヒータを備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気調和機は特許文献１に開示されている。この空気調和機は室内に配される室内部が前部に配され、室外に配される室外部が後部に配された一体型に構成される。室外部には冷凍サイクルを運転する圧縮機と、圧縮機に接続される室外熱交換器とが配される。室内部は吸込口及び吹出口が開口し、内部には冷媒管を介して圧縮機に接続される室内熱交換器と、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータを有する加熱部とが配される。
【０００３】
冷房運転を開始すると圧縮機の駆動によって冷凍サイクルが運転され、室内熱交換器が冷凍サイクルの低温側の蒸発器となり、室外熱交換器が冷凍サイクルの高温側の凝縮器となる。室内の空気は吸込口から室内部に流入し、室内熱交換器と熱交換して降温された空気が吹出口から室内に送出される。これにより、室内の冷房が行われる。
【０００４】
暖房運転を開始すると圧縮機の駆動によって冷凍サイクルが運転され、室内熱交換器が冷凍サイクルの高温側の凝縮器となり、室外熱交換器が冷凍サイクルの低温側の蒸発器となる。室内の空気は吸込口から室内部に流入し、室内熱交換器と熱交換して昇温される。また、加熱部の駆動によって室内部に流入した空気が更に昇温される。昇温された空気は吹出口から室内に送出され、室内の暖房が行われる。
【０００５】
加熱部のＰＴＣヒータはＰＴＣ特性を有する発熱素子を電極で挟んで形成され、電極間に電圧を印加して駆動される。発熱素子はキュリー点を超えると抵抗値が急激に増加して電流値及び発熱量が減少する。これにより、加熱部の発熱量が安定して所定の温度の温風を容易に発生させることができるとともに、過加熱を防止することができる。
【０００６】
この時、ＰＴＣヒータは始動時に低温であるため発熱素子の抵抗値が低く、過電流が流れて電源容量を超える危険がある。発熱素子にＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）特性を有する成分を含有すると、始動時の過電流を抑制することができることが知られている。しかし、ＰＴＣ特性を有する成分とＮＴＣ特性を有する成分との熱膨張係数の差によってＰＴＣヒータの特性劣化が早くなる。
【０００７】
このため、特許文献２には始動時にＰＴＣヒータに流れる電流を監視して電源容量を超えないようにＰＴＣヒータの駆動を制御する制御方法が開示されている。即ち、ＰＴＣヒータはトライアック制御され、トライアックのゲート信号のパルス幅を可変するＤＵＴＹ制御が行われる。
【０００８】
ＰＴＣヒータはゲート信号のパルス幅を０にして駆動開始され、その後パルス幅が１ビットずつ増加される。そして、ＰＴＣヒータの電流値が所定の許容範囲内に入るとパルス幅の増加を停止し、許容範囲を超えるとゲート信号のパルス幅を減少させる。また、許容範囲よりも電流値が下がるとパルス幅を増加する。これにより、ＰＴＣヒータを流れる電流が該許容範囲内で推移し、始動時の過電流を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１５２１７９号公報（第３頁−第５頁、第２図）
【特許文献２】特開２００３−５９６２３号公報（第３頁−第６頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献２に開示されたＰＴＣヒータの駆動制御によると、周囲温度や風量によってＰＴＣヒータの初期温度が非常に低温となる場合がある。この時、トライアックのゲート信号のパルス幅を増加させるタイミングが速いとＰＴＣヒータに過電流が流れ、電源容量を超えてブレーカが遮断される問題があった。
【００１１】
本発明は、始動時の過電流を確実に防止できるＰＴＣヒータの制御方法を提供することを目的とする。また本発明は、始動時の過電流を確実に防止できるＰＴＣヒータを備えた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】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、ＰＴＣヒータと、前記ＰＴＣヒータをＤＵＴＹ制御するヒータ制御部と、前記ＰＴＣヒータの電流値を検知する電流検知部とを備え、前記ＰＴＣヒータにより昇温された空気を室内に送出して暖房運転を行う空気調和機において、所定のＤＵＴＹ比で前記ＰＴＣヒータの駆動を開始し、前記電流検知部により検知した電流値が極大値となった際に前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比を所定量だけ増加させるＤＵＴＹ増加処理をＤＵＴＹ比が１００％になるまで繰り返すことを特徴としている。
【００１３】
この構成によると、暖房運転が開始されるとヒータ制御部によって例えばＤＵＴＹ比が５０％の駆動電圧がＰＴＣヒータに印加される。電流検知部はＰＴＣヒータの電流値を監視し、ヒータ制御部はＰＴＣヒータの電流値が極大値になるとＤＵＴＹ比を例えば１０％分増加する。この処理を繰り返してＤＵＴＹ比が徐々に増加し、ＤＵＴＹ比が１００％でＰＴＣヒータが駆動される。そして、ＰＴＣヒータにより昇温された空気が室内に送出される。
【００１４】
また本発明は、上記構成の空気調和機において、前記電流検知部により検知した電流値が所定値よりも小さいときに前記ＤＵＴＹ増加処理を行うとともに、前記電流検知部により検知した電流値が所定値よりも大きいときに前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比を所定量だけ減少させるＤＵＴＹ減少処理を行うことが好ましい。
【００１５】
この構成によると、電流検知部により検知した電流値が所定の閾値よりも小さい場合は、ＤＵＴＹ増加処理によって電流値が極大値となるとＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が例えば１０％分増加する。電流検知部により検知した電流値が所定の閾値よりも大きくなると、ＤＵＴＹ減少処理によってＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が例えば１０％分減少する。これにより、ＰＴＣヒータの過電流が防止される。ＤＵＴＹ増加処理に切り替える閾値がＤＵＴＹ減少処理に切り替える閾値よりも低くてもよく、一致してもよい。また、ＤＵＴＹ増加処理によるＤＵＴＹ比の増加量とＤＵＴＹ減少処理によるＤＵＴＹ比の減少量とは異なってもよい。
【００１６】
また本発明は、上記構成の空気調和機において、前記ＰＴＣヒータに向かう気流を発生する送風機を備え、前記ＰＴＣヒータの駆動開始時に前記送風機を第１の回転数で駆動するとともに、前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が１００％になった際に前記送風機を第１の回転数よりも大きな第２の回転数で駆動することが好ましい。
【００１７】
この構成によると、ＰＴＣヒータの駆動が開始されると送風機が低速の第１の回転数で回転し、ＰＴＣヒータの昇温が促進される。ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が１００％になると送風機が高速の第２の回転数で回転し、ＰＴＣヒータと空気との熱交換が促進される。
【００１８】
また本発明は、上記構成の空気調和機において、前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が１００％になるまでの間に、前記送風機の回転数を第１の回転数から徐々に低下させることが好ましい。この構成によると、ＰＴＣヒータの駆動が開始されると送風機が第１の回転数で回転し、徐々に回転数が低下して低速で回転する。これにより、ＰＴＣヒータの熱交換を促進する度合を弱め、発熱素子の熱衝撃が抑制される。そして、ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が１００％になると送風機が高速の第２の回転数で回転する。
【００１９】
また本発明は、上記構成の空気調和機において、前記電流検知部により検知される電流値を所定周期で取得し、前回の電流値に対して同じまたは低下した際に極大値と判断することが好ましい。
【００２０】
また本発明は、上記構成の空気調和機において、前記ヒータ制御部は前記ＰＴＣヒータをトライアック制御することが好ましい。
【００２１】
また本発明のＰＴＣヒータの制御方法は、ＰＴＣヒータをＤＵＴＹ制御するヒータ制御部と、前記ＰＴＣヒータの電流値を検知する電流検知部とを備え、所定のＤＵＴＹ比で前記ＰＴＣヒータの駆動を開始し、前記電流検知部により検知した電流値が極大値となった際に前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比を所定量だけ増加させるＤＵＴＹ増加処理をＤＵＴＹ比が１００％になるまで繰り返すことを特徴としている。
【００２２】
また本発明は、上記構成のＰＴＣヒータの制御方法において、前記ＰＴＣヒータに向かう気流を発生する送風機を備え、前記ＰＴＣヒータの駆動開始時に前記送風機を第１の回転数で駆動するとともに、前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が１００％になった際に前記送風機を第１の回転数よりも大きな第２の回転数で駆動することが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、所定のＤＵＴＹ比でＰＴＣヒータの駆動を開始し、ＰＴＣヒータの電流値が極大値となった際にＤＵＴＹ比を所定量だけ増加させるＤＵＴＹ増加処理をＤＵＴＹ比が１００％になるまで繰り返すので、駆動開始時にＰＴＣヒータが低温であってもＤＵＴＹ比を増加させるタイミングが速くならず、ＰＴＣヒータの始動時の過電流を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態の空気調和機を示す斜視図
【図２】本発明の第１実施形態の空気調和機を示す側面断面図
【図３】本発明の第１実施形態の空気調和機の構成を示すブロック図
【図４】本発明の第１実施形態の空気調和機のＰＴＣヒータの駆動動作を示すフローチャート
【図５】本発明の第１実施形態の空気調和機のＰＴＣヒータの駆動動作を示すタイムチャート
【図６】本発明の第２実施形態の空気調和機のＰＴＣヒータの駆動動作を示すフローチャート
【図７】本発明の第３実施形態の空気調和機のＰＴＣヒータの駆動動作を示すフローチャート
【図８】本発明の第４実施形態の空気調和機のＰＴＣヒータの駆動動作を示すフローチャート
【図９】本発明の第４実施形態の空気調和機のＰＴＣヒータの駆動動作を示すタイムチャート
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１、図２は第１実施形態の空気調和機の斜視図及び側面断面図を示している。尚、図１は外装カバー３０（図２参照）を取り外した状態を示している。空気調和機１は室内に配される室内部２と、室内部２に隣接して室外に配される室外部４とを有した一体型に構成される。
【００２６】
室内部２の正面には吸込口２１が設けられ、室外部４の正面には室外熱交換器４２が設けられる。以下の説明において、吸込口２１側を前側、室外熱交換器４２側を後側（背面側）と称する。また、吸込口２１に正面対峙した際の右側及び左側を空気調和機１の右側、左側と称する。
【００２７】
室内部２と室外部４とは底板３上に設置され、仕切壁５で前後に分離される。室内部２は底板３、仕切壁５及び外装カバー３０によって外側を囲まれた筐体２０を形成する。室外部４も同様に底板３、仕切壁５及び外装カバー（不図示）によって外側を囲まれた筐体４０を形成する。
【００２８】
室外部４には冷凍サイクルを運転する圧縮機４１が右側の端部に配される。室外部４の背面には冷媒管４７を介して圧縮機４１に接続される室外熱交換器４２が配される。プロペラファンから成る室外ファン４３は室外熱交換器４２に対峙して左右方向の中央部に配され、室外熱交換器４２を冷却する。室外ファン４３及び室外熱交換器４２はハウジング４４内に配され、ハウジング４４によって室外ファン４３から気流を室外熱交換器４２に導くダクトが形成される。ハウジング４４はブラケット４５を介して仕切壁５に支持される。
【００２９】
室内部２を覆う外装カバー３０の前面には吸込口２１が開口し、吸込口２１の上方には吹出口２２が開口する。室内部２内には吸込口２１と吹出口２２とを連結する送風ダクト２４によって送風通路２３が形成される。送風ダクト２４は外装カバー３０を取り外した際に着脱自在のダクト部材２９を上部に有し、送風通路２３の吹出口２２近傍の下壁はダクト部材２９により形成されている。
【００３０】
送風通路２３内にはクロスフローファンから成る室内ファン２５（送風機）が設けられる。送風通路２３内の吹出口２２の近傍には風向を可変するルーバ２６が設けられる。室内ファン２５と吸込口２１との間には冷媒管４７を介して圧縮機４１に接続される室内熱交換器２７が配される。
【００３１】
室内ファン２５と室内熱交換器２７との間には複数のＰＴＣヒータ５５（図３参照）を有する加熱部２８が配される。室内ファン２５によって吸込口２１から加熱部２８に向かって流通する気流が送風通路２３内に形成される。室内熱交換器２７及び加熱部２８の上方はダクト部材２９により覆われる。ダクト部材２９を取り外して加熱部２８を着脱自在になっている。
【００３２】
図３は空気調和機１の構成を示すブロック図である。空気調和機１は各部を制御する制御部５０を有している。制御部５０には圧縮機４１、室内ファン２５、室外ファン４３、操作部５１、記憶部５２ 電流検知部５３及びヒータ制御部５４が接続される。ヒータ制御部５４には加熱部２８のＰＴＣヒータ５５が接続される。
【００３３】
操作部５１は筐体２０の表面に設けられた操作ボタンやリモートコントローラから成り、空気調和機１の運転指示や設定入力を行う。記憶部５２はＲＯＭ及びＲＡＭから成り、空気調和機１の動作プログラムや設定条件等を記憶するとともに、制御部５０の演算の一時記憶を行う。尚、記憶部５２を制御部５０の外部に接続しているが、制御部５０の内部に記憶部５２を設けてもよい。
【００３４】
電流検知部５３はＰＴＣヒータ５５に流れる電流値を検知する。ヒータ制御部５４はＰＴＣヒータ５５の駆動を制御する。ヒータ制御部５４はトライアック回路やリレー回路から成り、ＰＴＣヒータ５５をＤＵＴＹ制御する。ヒータ制御部５４をトライアック回路により形成するとリレー回路よりもスイッチングの入切音を低減することができるのでより望ましい。ＰＴＣヒータ５５はＰＴＣ特性を有する発熱素子を電極で挟んで形成され、ヒータ制御部５４により電極間に駆動電圧が印加されて発熱する。
【００３５】
図４、図５（ａ）、（ｂ）はヒータ制御部５４によるＰＴＣヒータ５５の駆動制御の動作を示すフローチャート及びタイムチャートである。図５（ａ）はＰＴＣヒータ５５の駆動電圧のＤＵＴＹ比（単位：％）を示している。図５（ｂ）は電流検知部５３により検知される電流値（図中、Ｉで示す）及びＰＴＣヒータ５５の温度（図中、Ｔで示す）を示している。
【００３６】
図４のステップ＃１１では室内ファン２５が所定の回転数（例えば、１１４０ｒｐｍ）で駆動される。ステップ＃１２ではＤＵＴＹ比が５０％でＰＴＣヒータ５５が駆動開始される（時間ｔ０）。これにより、ＰＴＣヒータ５５の温度が上昇するとともに、発熱素子がキュリー点に到達するまでＰＴＣヒータ５５に流れる電流が増加する。
【００３７】
尚、駆動開始時のＤＵＴＹ比はＰＴＣヒータ５５の発熱素子がキュリー点を僅かに超えて抵抗値が増加し始める温度まで昇温されるように設定される。このため、ＰＴＣヒータ５５の特性や風量に応じて異なるＤＵＴＹ比が設定される。
【００３８】
ヒータ制御部５４は所定時間の周期で電流検知部５３の検知結果を取得し、ステップ＃１３では該所定時間が経過するまで待機する。所定時間が経過するとステップ＃２１で電流検知部５３で検知された電流値が取得される。ステップ＃２５では電流検知部５３から取得した電流値が前回取得された電流値に対して低下したか否かが判断される。電流検知部５３から取得した電流値が前回取得された電流値に対して低下していない場合はステップ＃１３に戻り、ステップ＃１３〜＃２５が繰り返し行われる。
【００３９】
ＰＴＣヒータ５５の温度が上昇して発熱素子がキュリー点を超えると発熱素子の抵抗値が増加し、ＰＴＣヒータ５５の電流値が極大値Ｐ（図５（ｂ）参照）をとる。このため、電流検知部５３から取得した電流値が前回取得された電流値に対して低下すると、極大値Ｐが発生したと判断してステップ＃２６に移行する。
【００４０】
ステップ＃２６ではＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比を１０％分（１００％に対する１０％を表わしている）だけ増加させるＤＵＴＹ増加処理が行われる。これにより、ＤＵＴＹ比が６０％でＰＴＣヒータ５５が駆動される。ＤＵＴＹ比の増加によってＰＴＣヒータ５５の電流値が再度上昇する。尚、ＤＵＴＹ比の増加量は１０％以外でもよい。
【００４１】
ステップ＃２７ではＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比が１００％に到達したか否かが判断される。ＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比が１００％に到達していない場合はステップ＃１３に戻り、ステップ＃１３〜＃２７が繰り返し行われる。そして、上記と同様に、ＰＴＣヒータ５５の温度が上昇すると発熱素子の抵抗値が増加してＰＴＣヒータ５５の電流値が極大値Ｐを取る。これにより、ＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比がステップ＃２６のＤＵＴＹ増加処理によって１０％分ずつ増加し、電流値が徐々に増加する。
【００４２】
ＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比が１００％に到達するとステップ＃３１に移行し、操作部５１による停止の指示があるまでＰＴＣヒータ５５の駆動が継続される。停止の指示があるとステップ＃３２でＰＴＣヒータ５５が停止され、ステップ＃３３で室内ファン２５が停止されて終了する。
【００４３】
上記構成の空気調和機１において、冷房運転を開始すると圧縮機４１の駆動によって冷凍サイクルが運転される。これにより、室内熱交換器２７が冷凍サイクルの低温側の蒸発器となり、室外熱交換器４２が冷凍サイクルの高温側の凝縮器となる。室外熱交換器４２は室外ファン４３により冷却されて放熱する。室内ファン２５の駆動によって室内の空気が吸込口２１から送風通路２３内に流入し、室内熱交換器２７と熱交換して降温された空気が吹出口２２から室内に送出される。これにより、室内の冷房が行われる。
【００４４】
暖房運転を開始すると圧縮機４１の駆動によって冷凍サイクルが運転される。これにより、室内熱交換器２７が冷凍サイクルの高温側の凝縮器となり、室外熱交換器４２が冷凍サイクルの低温側の蒸発器となる。室外熱交換器４２は室外ファン４３により昇温される。室内ファン２５の駆動によって室内の空気が吸込口２１から送風通路２３内に流入し、室内熱交換器２７と熱交換して昇温される。
【００４５】
また、加熱部２８が駆動されるとＰＴＣヒータ５５が前述の制御方法によって駆動制御され、送風通路２３内の空気がＰＴＣヒータ５５により更に昇温される。室内熱交換器２７及び加熱部２８により昇温された空気は吹出口２２から室内に送出され、室内の暖房が行われる。暖房運転時に圧縮機４１を停止して加熱部２８のみによって空気を昇温してもよい。
【００４６】
本実施形態によると、所定のＤＵＴＹ比でＰＴＣヒータ５５の駆動を開始し、ＰＴＣヒータ５５の電流値が極大値Ｐとなった際にＤＵＴＹ比を所定量だけ増加させるＤＵＴＹ増加処理（ステップ＃２６）をＤＵＴＹ比が１００％になるまで繰り返すので、駆動開始時にＰＴＣヒータ５５が低温であってもＤＵＴＹ比を増加させるタイミングが速くならず、ＰＴＣヒータ５５の始動時の過電流を確実に防止することができる。
【００４７】
また、電流検知部５３によりＰＴＣヒータ５５の電流値を所定周期で取得し、前回の電流値に対して低下した際に極大値Ｐと判断するので、電流値の極大値Ｐを容易に検知することができる。尚、電流検知部５３から取得した電流値が前回の電流値と同じ時に極大値Ｐが発生したと判断してもよい。
【００４８】
次に、図６は第２実施形態の空気調和機１のヒータ制御部５４によるＰＴＣヒータ５５の駆動制御の動作を示すフローチャートである。本実施形態は前述の図４に示す第１実施形態の動作に対してステップ＃２２〜＃２４の処理が追加されている。その他の部分は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４９】
ステップ＃２１で電流検知部５３により検知されたＰＴＣヒータ５５の電流値が取得されると、ステップ＃２２に移行する。ステップ＃２２では電流検知部５３から取得した電流値が所定の電流値Ｉ１よりも大きいか否かが判断される。電流値Ｉ１は電源容量に基づいて設定され、電流値Ｉ１を超えるとＰＴＣヒータ５５に流れる電流が大きく、電源容量を超える可能性がある過電流状態となる。
【００５０】
このため、電流検知部５３から取得した電流値が電流値Ｉ１よりも大きい場合はステップ＃２３でＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比を１０％分だけ下げるＤＵＴＹ減少処理が行われる。これにより、過電流状態から脱することができ、ステップ＃１３に戻る。
【００５１】
電流検知部５３から取得した電流値が電流値Ｉ１よりも大きくない場合はステップ＃２４で所定の電流値Ｉ２よりも小さいか否かが判断される。電流値Ｉ２は電流値Ｉ１よりも低く設定される。電流検知部５３から取得した電流値が電流値Ｉ２よりも小さい場合はステップ＃２５に移行し、極大値Ｐが検出されるとステップ＃２６のＤＵＴＹ増加処理が行われる。
【００５２】
電流検知部５３から取得した電流値が電流値Ｉ２よりも小さくない場合はステップ＃１３に戻る。即ち、極大値Ｐの発生に拘わらず、ＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比が維持される。これにより、電流値Ｉ１と電流値Ｉ２との間ではＤＵＴＹ比の増減が行われず、過電流状態になることを未然に防ぐことができる。
【００５３】
本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。加えて、電流検知部５３から取得した電流値が電流値Ｉ１よりも大きい場合にステップ＃２３のＤＵＴＹ減少処理を行うので、ＰＴＣヒータ５５の過電流状態を脱して電流値が電源容量を超えることをより確実に防止することができる。
【００５４】
また、電流検知部５３から取得した電流値が電流値Ｉ１と電流値Ｉ２との間の場合にステップ＃２６のＤＵＴＹ増加処理を行わないので、ＰＴＣヒータ５５が過電流状態になることを未然に防ぐことができる。
【００５５】
尚、電流値Ｉ１と電流値Ｉ２とを一致させ、ステップ＃２４を省いてもよい。また、ステップ＃２６のＤＵＴＹ増加処理によるＤＵＴＹ比の増加量とステップ＃２３のＤＵＴＹ減少処理によるＤＵＴＹ比の減少量とは異なってもよい。
【００５６】
次に、図７は第３実施形態の空気調和機１のヒータ制御部５４によるＰＴＣヒータ５５の駆動制御の動作を示すフローチャートである。本実施形態は前述の図６に示す第２実施形態の動作に対してステップ＃１１の動作が異なり、ステップ＃２８の処理が追加されている。その他の部分は第２実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５７】
ステップ＃１１では室内ファン２５が第１の回転数（例えば、６００ＲＰＭ）で駆動され、ステップ＃１２でＰＴＣヒータ５５がＤＵＴＹ比５０％で駆動される。そして、ＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比が１００％になると、ステップ＃２８で室内ファン２５が第１の回転数よりも大きな第２の回転数（例えば、１１４０ＲＰＭ）で駆動される。
【００５８】
従って、第２実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、始動時の室内ファン２５の風量を減らすことによってＰＴＣヒータ５５と空気との熱交換が促進される。従って、ＰＴＣヒータ５５の昇温を速くすることができる。
【００５９】
また、空気調和機１は設置する際にＤＵＴＹ比が１００％の時の電流値が電源容量よりも低くなるように複数のＰＴＣヒータ５５の接続数量が決められる。ＰＴＣヒータ５５の発熱素子はＤＵＴＹ比が１００％の時よりも７０〜８０％の時に電流値が最大となる特性を有する場合がある。このため、ＤＵＴＹ比が７０〜８０％の時に電源容量を超える危険がある。しかし、ＤＵＴＹ比が１００％の時に対して室内ファン２５の風量を減らすことによってＰＴＣヒータ５５の温度を急速に上昇させ、電流値を下げることができる。
【００６０】
次に、図８、図９（ａ）〜（ｃ）は第４実施形態の空気調和機１のヒータ制御部５４によるＰＴＣヒータ５５の駆動制御の動作を示すフローチャート及びタイムチャートである。本実施形態は前述の図７に示す第３実施形態の動作に対してステップ＃１１の動作が異なり、ステップ＃１４の処理が追加されている。その他の部分は第３実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００６１】
図９（ａ）はＰＴＣヒータ５５の駆動電圧のＤＵＴＹ比（単位：％）を示している。図９（ｂ）は電流検知部５３により検知される電流値（図中、Ｉで示す）及びＰＴＣヒータ５５の温度（図中、Ｔで示す）を示している。図９（ｃ）は室内ファン２５の回転数（単位：ＲＰＭ）を示している。
【００６２】
ステップ＃１１では室内ファン２５が第１の回転数（例えば、９００ＲＰＭ）で駆動され、ステップ＃１２でＰＴＣヒータ５５がＤＵＴＹ比５０％で駆動される。ステップ＃１３で電流検知部５３から電流値を取得する周期が経過すると、ステップ＃１４で室内ファン２５の回転数を所定量だけ低下させる。これにより、室内ファン２５の回転数は徐々に低下する。本実施形態では時間ｔ１（例えば、１０分）が経過した時に室内ファン２５の回転数が９００ＲＰＭから５５０ＲＰＭになる低下率で低下させている。
【００６３】
そして、ＰＴＣヒータ５５のＤＵＴＹ比が１００％になると、ステップ＃２８で室内ファン２５が第１の回転数よりも大きな第２の回転数（例えば、１１４０ＲＰＭ）で駆動される。この時、ＰＴＣヒータ５５の冷却量が増加してＰＴＣヒータ５５の温度Ｔが若干低下する（前述の第３実施形態も同様である）。
【００６４】
本実施形態によると、第１〜第３実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第３実施形態に比してＰＴＣヒータ５５の熱交換を促進する度合が弱められる。これにより、発熱素子の熱衝撃が抑制され、クラック等の発生を抑制することができる。従って、ＰＴＣヒータ５５の短寿命化を抑制しつつ、ＰＴＣヒータ５５の昇温を速くすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によると、ＰＴＣヒータを有する空気調和機や暖房機等に利用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 空気調和機
２ 室内部
３ 底板
４ 室外部
５ 仕切壁
２０ 筐体
２１ 吸込口
２２ 吹出口
２３ 送風通路
２４ 送風ダクト
２５ 室内ファン
２６ ルーバー
２７ 室内熱交換器
２８ 加熱部
３０ 外装カバー
４１ 圧縮機
４２ 室外熱交換器
４３ 室外ファン
４７ 冷媒管
５０ 制御部
５１ 操作部
５２ 記憶部
５３ 電流検知部
５４ ヒータ制御部
５５ ＰＴＣヒータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＴＣヒータと、前記ＰＴＣヒータをＤＵＴＹ制御するヒータ制御部と、前記ＰＴＣヒータの電流値を検知する電流検知部とを備え、前記ＰＴＣヒータにより昇温された空気を室内に送出して暖房運転を行う空気調和機において、所定のＤＵＴＹ比で前記ＰＴＣヒータの駆動を開始し、前記電流検知部により検知した電流値が極大値となった際に前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比を所定量だけ増加させるＤＵＴＹ増加処理をＤＵＴＹ比が１００％になるまで繰り返すことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記電流検知部により検知した電流値が所定値よりも小さいときに前記ＤＵＴＹ増加処理を行うとともに、前記電流検知部により検知した電流値が所定値よりも大きいときに前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比を所定量だけ減少させるＤＵＴＹ減少処理を行う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ＰＴＣヒータに向かう気流を発生する送風機を備え、前記ＰＴＣヒータの駆動開始時に前記送風機を第１の回転数で駆動するとともに、前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が１００％になった際に前記送風機を第１の回転数よりも大きな第２の回転数で駆動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が１００％になるまでの間に、前記送風機の回転数を第１の回転数から徐々に低下させ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】
前記電流検知部により検知される前記ＰＴＣヒータの電流値を所定周期で取得し、前回の電流値に対して同じまたは低下した際に極大値と判断することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項６】
前記ヒータ制御部は前記ＰＴＣヒータをトライアック制御することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項７】
ＰＴＣヒータをＤＵＴＹ制御するヒータ制御部と、前記ＰＴＣヒータの電流値を検知する電流検知部とを備え、所定のＤＵＴＹ比で前記ＰＴＣヒータの駆動を開始し、前記電流検知部により検知した電流値が極大値となった際に前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比を所定量だけ増加させるＤＵＴＹ増加処理をＤＵＴＹ比が１００％になるまで繰り返すことを特徴とするＰＴＣヒータの制御方法。
【請求項８】
前記ＰＴＣヒータに向かう気流を発生する送風機を備え、前記ＰＴＣヒータの駆動開始時に前記送風機を第１の回転数で駆動するとともに、前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が１００％になった際に前記送風機を第１の回転数よりも大きな第２の回転数で駆動することを特徴とする請求項７に記載のＰＴＣヒータの制御方法。
【請求項１】
ＰＴＣヒータと、前記ＰＴＣヒータをＤＵＴＹ制御するヒータ制御部と、前記ＰＴＣヒータの電流値を検知する電流検知部とを備え、前記ＰＴＣヒータにより昇温された空気を室内に送出して暖房運転を行う空気調和機において、所定のＤＵＴＹ比で前記ＰＴＣヒータの駆動を開始し、前記電流検知部により検知した電流値が極大値となった際に前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比を所定量だけ増加させるＤＵＴＹ増加処理をＤＵＴＹ比が１００％になるまで繰り返すことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記電流検知部により検知した電流値が所定値よりも小さいときに前記ＤＵＴＹ増加処理を行うとともに、前記電流検知部により検知した電流値が所定値よりも大きいときに前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比を所定量だけ減少させるＤＵＴＹ減少処理を行う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ＰＴＣヒータに向かう気流を発生する送風機を備え、前記ＰＴＣヒータの駆動開始時に前記送風機を第１の回転数で駆動するとともに、前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が１００％になった際に前記送風機を第１の回転数よりも大きな第２の回転数で駆動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が１００％になるまでの間に、前記送風機の回転数を第１の回転数から徐々に低下させ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】
前記電流検知部により検知される前記ＰＴＣヒータの電流値を所定周期で取得し、前回の電流値に対して同じまたは低下した際に極大値と判断することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項６】
前記ヒータ制御部は前記ＰＴＣヒータをトライアック制御することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項７】
ＰＴＣヒータをＤＵＴＹ制御するヒータ制御部と、前記ＰＴＣヒータの電流値を検知する電流検知部とを備え、所定のＤＵＴＹ比で前記ＰＴＣヒータの駆動を開始し、前記電流検知部により検知した電流値が極大値となった際に前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比を所定量だけ増加させるＤＵＴＹ増加処理をＤＵＴＹ比が１００％になるまで繰り返すことを特徴とするＰＴＣヒータの制御方法。
【請求項８】
前記ＰＴＣヒータに向かう気流を発生する送風機を備え、前記ＰＴＣヒータの駆動開始時に前記送風機を第１の回転数で駆動するとともに、前記ＰＴＣヒータのＤＵＴＹ比が１００％になった際に前記送風機を第１の回転数よりも大きな第２の回転数で駆動することを特徴とする請求項７に記載のＰＴＣヒータの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１１２２８１（Ｐ２０１１−１１２２８１Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６８８８２（Ｐ２００９−２６８８８２）
【出願日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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