(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、前記コンバータからの直流電圧をキャリア周波数でチョッピングして、三相誘導モータを駆動するためにモータに印加される電圧を制御する電圧型ＰＷＭ方式のインバータと、照度を検知する照度検知手段と、人体を検知する人体検知手段とを備え、前記照度検知手段で検知する照度が設定値よりも高い場合は、三相誘導モータの駆動方式について、二相変調方式を選択し、照度が設定値よりも低い場合は、三相変調方式を選択し、前記人体検知手段で人が居ると判断された場合は、照度が設定値よりも低い場合であっても、二相変調方式を選択することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
時刻を検知する時刻検知手段を備え、前記人体検知手段で人が居ると判断された場合であっても、前記時刻検知手段で所定の時刻の間である場合は三相変調方式を選択す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】
前記所定の時刻を設定可能に構成したことを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータをＰＷＭ方式にて制御する空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＰＷＭインバータ装置が内蔵された空気調和機において、ＩＧＢＴ等のパワーデバイス、論理回路を含むモータ駆動部、モータ駆動部を制御する制御部、及び圧縮機等のモータが搭載されている。図６は、従来のＰＷＭインバータ装置が内蔵された空気調和機
のブロック図である。
【０００３】
従来から、空気調和機の電源は、電源コンセント１０１から室内機１０２へ電気が供給され、室内機１０２の内部にある制御部１０３を経由して、室外機１０５の室外機制御部１０６やコンバータ部１０７に供給されている。そして、室外機１０５では、コンバータ部１０７にて交流電圧を直流電圧に変換した後、モータ駆動部１０９にその直流電圧を供給し、モータ１１０を駆動する構成となっている。
【０００４】
また、モータ駆動は、モータ駆動部１０９に供給される直流電圧を、室外機制御部１０６によって制御されたキャリア周波数でチョッピングして、モータ１１０に印加される電圧を電圧型ＰＷＭ方式のインバータ１３０によって制御する。
【０００５】
このようなＰＷＭインバータ装置が内蔵されている空気調和機においては、モータの駆動方式として、三相のうちのある一相の電圧レベルを順番に所定レベルに固定し、残りの二相で変調する方式の二相変調方式や、二相変調方式のように一相の固定を行わない三相変調方式がある。一般的に、二相変調方式においては電磁波ノイズ及びスイッチングロスの低減や電力変換効率の向上を図ることが可能である一方で、モータ電流の歪みが三相変調方式に比べ大きくなり、騒音が増加してしまう。
【０００６】
このような事情を鑑み、二相変調方式と三相変調方式とを切り換えることを提案するものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、二相変調方式から三相変調方式への切り換えは、インバータの出力電圧振幅が所定レベル以下となる場合に対応する電圧ベクトル指令値が、所定レベル以下となる場合に行われる。それにより、インバータの出力条件によって発生しうる二相変調方式時のインバータの出力電圧のひずみ率が極端に大きくなることを防止している。
【０００７】
また、三相誘導モータの状態が、力行状態か回生状態か判断し、二相変調方式か三相変調方式かを選択することで、特許文献１よりもより細かい条件により二相変調方式時のインバータ出力電圧、電流のひずみを防止することを提案しているものもある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−２９０１７０号公報
【特許文献２】特開平８−２３６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来の技術では、二相変調方式を選択しているときのノイズ音が、使用される環境によっては騒音と感じられないレベルであっても、三相変調方式が選択されてしまい、二相変調方式が有するスイッチング損失低減効果などの省エネ性の恩恵が受けられないという課題を有していた。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、モータの駆動方式による騒音の違和感を抑制し、かつ、スイッチング素子の損失を低減することが可能な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】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、交流電源の電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、コンバータからの直流電圧をキャリア周波数でチョッピング
して、三相誘導モータを駆動するためにモータに印加される電圧を制御する電圧型ＰＷＭ方式のインバータと、照度を検知する照度検知手段と、人体を検知する人体検知手段とを備え、照度検知手段で検知する照度が設定値よりも高い場合は、三相誘導モータの駆動方式について、二相変調方式を選択し、照度が設定値よりも低い場合は、三相変調方式を選択することにより、夜間や就寝時のような騒音が許容されない環境においては、三相変調方式を選択することで二相変調方式のモータ電流のひずみによる騒音を与えることを防ぎ、昼間のような騒音が許容される環境においては二相変調方式を選択し、前記人体検知手段で人が居ると判断された場合は、照度が設定値よりも低い場合であっても、二相変調方式を選択することにより、スイッチング素子の損失を低減することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の空気調和機は、モータの駆動方式による騒音の違和感を抑制し、かつ、スイッチング素子の損失を低減することが可能な空気調和機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における空気調和機のモータ駆動方式選択フロー図
【図２】同実施の形態１における空気調和機のブロック図
【図３】本発明の実施の形態２における空気調和機のブロック図
【図４】本発明の実施の形態３における空気調和機のブロック図
【図５】本発明の実施の形態４における空気調和機のブロック図
【図６】従来のＰＷＭインバータ装置が内蔵された空気調和機のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明の空気調和機は、交流電源の電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、コンバータからの直流電圧をキャリア周波数でチョッピングして、三相誘導モータを駆動するためにモータに印加される電圧を制御する電圧型ＰＷＭ方式のインバータと、照度を検知する照度検知手段と、人体を検知する人体検知手段とを備え、照度検知手段で検知する照度が設定値よりも高い場合は、三相誘導モータの駆動方式について、二相変調方式を選択し、照度が設定値よりも低い場合は、三相変調方式を選択し、前記人体検知手段で人が居ると判断された場合は、照度が設定値よりも低い場合であっても、二相変調方式を選択することにより、夜間や就寝時のような騒音が許容されない環境においては、三相変調方式を選択することで二相変調方式のモータ電流のひずみによる騒音を与えることを防ぎ、昼間のような騒音が許容される環境においては二相変調方式を選択することにより、スイッチング素子の損失を低減することができる。そして、人体検知手段で人が居ると判断された場合は、照度が設定値よりも低い場合であっても、二相変調方式を選択することにより、使用環境が暗い場合、すなわち照度から夜間や就寝時等であろうと判断される場合であっても、人体検知手段により人体が活動していると判断される場合は、騒音が許容されるであろうと判断し、二相変調方式を選択し、スイッチング素子の損失を低減することができる。
【００１５】
第２の発明の空気調和機は、特に第１の発明において、時刻を検知する時刻検知手段を備え、人体検知手段で人が居ると判断された場合であっても、時刻検知手段で所定の時刻の間である場合は三相変調方式を選択することにより、所定の時刻の間は騒音を極力抑えることができる。
【００１６】
第３の発明の空気調和機は、特に第２の発明において、所定の時刻を設定可能に構成したことにより、所定の時刻を自由に決定することができ、空気調和機が設置されている家以外へ与える影響を確実に抑えることができ、その環境に適した時刻を設定することができる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるモータの駆動方式を決定するチャート図、図２は本発明の実施の形態１における空気調和機の構成図である。
【００１９】
まず、図２を用いて本実施の形態における空気調和機の電源構成について説明する。図２に示すように、空気調和機は室内機２と室外機５とは電源通信線４で接続されている。そして、電源は、電源コンセント１から室内機制御部３を経由して室外機５の室外機制御部６やコンバータ部７に供給されている。
【００２０】
そして、室外機５では、コンバータ部７にて交流電圧を直流電圧に変換した後、ＩＧＢＴ等のパワーデバイス、論理回路を含むモータ駆動部９にその直流電圧を供給し、三相誘導モータ１０を駆動する構成となっている。
【００２１】
そして、圧縮機等を駆動するためのモータ駆動は、モータ駆動部９に供給される直流電圧を室外機制御部６によって制御されたキャリア周波数でチョッピングして、三相誘導モータ１０に印加される電圧を電圧型ＰＷＭ方式のインバータ３０によって制御される。なお、図２に示すように、モータ駆動部９にインバータ３０が含まれている。
【００２２】
また、室内機２には照度検知手段である室内の照度を検知する室内照度検知部１１が設けられている。なお室内照度検知部１１は照度を検知できる照度センサおよびその周辺を構成する電子回路等で構成される。
【００２３】
以上のように構成されている空気調和機において、本実施の形態では室内照度検知部１１で検出される照度に応じて三相誘導モータ１０の駆動方式が決定されている。具体的には以下で説明するが、室内環境の明暗を検知して、使用環境の照度が設定値よりも低い場合は、三相誘導モータ１０の駆動方式を三相変調方式とし、使用環境の照度が設定値よりも高い場合は、三相誘導モータ１０の駆動方式を二相変調方式とする。
【００２４】
次に、図１に基づいて本実施の形態における三相誘導モータ１０の駆動変調方式を決定するフローについて説明する。
【００２５】
まず、ステップＳＰ２１では室内照度検知部１１で使用環境の明るさを検知する。そして、ステップＳＰ２２では室内照度検知部１１で検知された照度が、所定の設定値よりも低いかどうかを判断する。
【００２６】
そして使用環境が設定値よりも低いと判断されると、ステップＳＰ２３へ進み、三相誘導モータ１０の駆動変調方式に三相変調方式を選択する。一方、ステップＳＰ２２で使用環境が設定値よりも高いと判断されると、ステップＳＰ２４へ進み、三相誘導モータ１０の駆動変調方式に二相変調方式を選択する。
【００２７】
そして、ステップＳＰ２３もしくはステップＳＰ２４で決定された駆動変調方式で三相誘導モータ１０を駆動する（ステップＳＰ２５）。
【００２８】
以上のように、室内環境が明るいと判断されると、ある程度騒音が許容されると判断して、三相誘導モータ１０の駆動方式に二相変調方式を選択し、スイッチング素子の損失を低減することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、図３に示すように、実施の形態１の構成に加えて、室外機５に室外照度検知部１２を備えている。なお、実施の形態１とは同じ構成部位については、実施の形態１と同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００３０】
本実施の形態では、実施の形態１のように室内の照度に加えて、室外の照度を検知できるように構成している。本実施の形態では、例えば昼間であるにもかかわらず、雨戸やカーテンを閉めていることによって室内の照度が暗い場合においても、適切に三相誘導モータ１０の駆動変調方式を選択することができる。
【００３１】
本実施の形態では、図１のステップＳＰ２２において、室外照度検知部１２で検知する照度が所定の設定値よりも低いと判断されると、夜間であると判断して、三相誘導モータ１０の駆動変調方式に三相変調方式を選択する。また、室外照度検知部１２で検知する照度が所定の設定値よりも高いと判断されると、昼間であると判断して、ある程度の騒音が許容されると判断し、三相誘導モータ１０の駆動変調方式に二相変調方式を選択する。
【００３２】
以上のように、本実施の形態では室内ではなく室外の照度を検知することで周囲環境の状況を把握しているので、さらに周りへ与える影響を考慮した運転を行うことができる。なお、本実施の形態では室外に室外照度検知部１２を設けたが、室内照度検知部１１を併せて設けても問題はない。
【００３３】
（実施の形態３）
本実施の形態では、図４に示すように、実施の形態１または実施の形態２の構成に加えて、人体の検知を行なう人体検知部１３を備えている。なお、人体検知部１３は焦電型赤外線センサもしくはサーモパイル型赤外線センサ等で構成される人体検知センサで構成されており、室内に人体が居る場合に、人体の検出を可能とするものである。なお、実施の形態１とは同じ構成部位については、実施の形態１と同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００３４】
本実施の形態では、室内照度検知部１１もしくは室外照度検知部１２で検知される照度が所定の設定値よりも低いと判断された場合であっても、人体検知部１３で人体がいると判断され、かつある程度の活動を行なっていると判断された場合は、三相誘導モータ１０の駆動方式を二相変調方式としている。
【００３５】
人体検知部１３では人体の在不在を検知し、なおかつ、人体検知部１３で人体の活動を検知することが可能となっている。本実施の形態では人体検知部１３では人の在不在に加えて、検知結果に基づいて人体の活動量を算出している。その結果、人体が活動時か、安静時かを判断しており、人体が活動時であると判断された場合は、時刻的に未だ騒音が許容される時間帯であると判断し、二相変調方式を選択する。
【００３６】
また、人体検知部１３において人体がいることを検知しているけれども、安静時である場合は、騒音に敏感な状態であると判断し、三相変調方式を選択する。
【００３７】
以上のように、使用環境が暗い場合であっても、人体の活動に応じて、二相変調方式を選択することで、スイッチング素子の損失低減が可能となり、更なる省エネ性の向上となる。
【００３８】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１から３の構成に加えて、時刻の判断を行なう時刻検知手段１４を設けている。本実施の形態では時刻検知手段１４で検知される時刻が、予め設
定されている時刻の期間であるときに、確実に騒音を低減できるように、三相変調方式を選択するようにしている。
【００３９】
実施の形態１から３に示すように、照度や人体の活動量に基づいて三相誘導モータ１０の駆動変調方式を選択するのに加えて、さらに時刻という条件に基づいて駆動変調方式を決定している。本実施の形態４の空気調和機のブロック図を図５に示す。
【００４０】
例えば、実施の形態１から３の制御に基づいて、照度や人体の活動量に基づいて三相誘導モータ１０の駆動変調方式が二相変調方式であると選択されたとしても、時刻検知手段１４で検知される時刻が所定の時刻の期間であるときは、三相変調方式を選択する。
【００４１】
所定の時刻の期間は、例えば１９時〜翌７時と設定されており、これは人間の活動が活発にされておらず、騒音に敏感な時間帯であると予め設定されている時刻であるため、確実に騒音を抑えたい時刻である。ところが、照度などに基づくと、日の出からすぐに三相誘導モータ１０の駆動変調方式が二相変調方式になってしまうことになり、騒音を増大させてしまうことになる。
【００４２】
そこで、本実施の形態では予め設定されている時刻の間は、三相変調方式を選択することで騒音を確実に防止することができる。なお、この所定時刻は、実際にその環境を良く知っている使用者によって設定可能に構成されており、このようにすることで、その環境に応じて適宜適切な時刻を設定できるようになる。
【００４３】
なお、本実施の形態では室外機５に時刻検知手段１４を設けたが、これに限定されることはなく、室内機２に設けても良い。また時刻検知手段１４とは、予め内臓されている時計機能であっても良いし、設置後に使用者が設定する時計機能であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明にかかる空気調和機は、ＰＷＭ方式のインバータによって三相誘導モータを駆動する全ての空気調和機に適用できる。
【符号の説明】
【００４５】
１  電源コンセント
２  室内機
３  室内機制御部
４  電源通信線
５  室外機
６  室外機制御部
７  コンバータ部
９  モータ駆動部
１０  三相誘導モータ
１１  室内照度検知部
１２  室外照度検知部
１３  人体検知部
１４  時刻検知手段
３０  インバータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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