(57)【要約】【課題】  空気調和装置の室外機において、極端に温度の低い環境下でも、マイコンや半導体モジュールを含む電子回路を安定して動作させる。【解決手段】  室外機は、制御用のマイコンおよび電源回路が実装された制御基板と、圧縮機駆動用インバータを構成する半導体モジュールが実装されたインバータ基板とを備え、空気調和装置の電源がＯＮになった後、制御基板のマイコンの近傍に実装された発熱体に電源回路から電流を供給して加熱することにより、マイコンの温度を所定の第１の温度まで昇温させ、マイコンの温度が第１の温度を超えたとき、電源回路からマイコンに電力を供給して動作可能な状態とし、マイコンの制御により半導体モジュールのＯＮとＯＦＦを交互に繰り返して半導体モジュールの温度を所定の第２の温度まで昇温させ、半導体モジュールの温度が第２の温度を超えたとき、半導体モジュールの制御を通常運転の制御に移行可能と判断する。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御用のマイコンおよび電源回路が実装された制御基板と、圧縮機駆動用インバータを構成する半導体モジュールが実装されたインバータ基板とを備えた空気調和装置の室外機であって、
空気調和装置の電源がＯＮになった後、前記制御基板のマイコンの近傍に実装された発熱体に前記電源回路から電流を供給して加熱することにより、前記マイコンの温度を所定の第１の温度まで昇温させ、
前記マイコンの温度が前記第１の温度を超えたとき、前記電源回路から前記マイコンに電力を供給して動作可能な状態とし、
前記マイコンの制御により前記半導体モジュールのＯＮとＯＦＦを交互に繰り返して当該半導体モジュールの温度を所定の第２の温度まで昇温させ、
前記半導体モジュールの温度が前記第２の温度を超えたとき、前記半導体モジュールの制御を通常運転の制御に移行可能と判定するように構成されたことを特徴とする空気調和装置の室外機。
【請求項２】
前記第１の温度は、前記制御基板のうち前記マイコンの近傍に実装されたバイメタルスイッチを用いて検出され、
前記バイメタルスイッチは、前記第１の温度を超えるとＯＮからＯＦＦに切り換わることを特徴とする、請求項１に記載の空気調和装置の室外機。
【請求項３】
前記第２の温度は、前記半導体モジュールに内蔵された温度センサを用いて検出されることを特徴とする、請求項１または２に記載の空気調和装置の室外機。
【請求項４】
前記発熱体は、ヒータ、もしくは前記制御器を構成する回路のうち発熱を伴う部品を含む回路のいずれかであることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の空気調和装置の室外機。
【請求項５】
制御用のマイクロコンピュータおよび電源回路が実装された制御基板と、圧縮機駆動用インバータを構成する半導体モジュールが実装されたインバータ基板とを備えた空気調和装置の室外機の制御方法であって、
空気調和装置の運転がＯＮになった後、前記制御基板のマイクロコンピュータの近傍に実装された発熱体に前記電源回路から電流を供給して加熱することにより、前記マイクロコンピュータの温度を所定の第１の温度まで昇温させるステップと、
前記マイクロコンピュータの温度が前記第１の温度を超えたとき、前記電源回路から前記マイクロコンピュータに電力を供給して動作可能な状態とするステップと、
前記マイクロコンピュータからの制御信号により前記半導体モジュールのＯＮとＯＦＦを交互に繰り返して当該半導体モジュールの温度を所定の第２の温度まで昇温させるステップと、
前記半導体モジュールの温度が前記第２の温度を超えたとき、前記マイクロコンピュータの制御を通常運転の制御に移行可能と判定するステップと、を有することを特徴とする空気調和装置の室外機の制御方法。
【請求項６】
前記発熱体は、ヒータ、もしくは前記制御器を構成する回路のうち発熱を伴う部品を含む回路のいずれかであることを特徴とする、請求項５に記載の室外機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は空気調和装置の室外機およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置の用途によっては、寒冷地域や低温倉庫内のように極端に温度の低い環境下で使用される場合があり、このような温度的に過酷な環境下においては、制御用のマイクロコンピュータ（以降、「マイコン」と略記する）やその他の電子回路が誤動作する恐れがある。
【０００３】
車載用のハードディスク駆動装置のように極端に低い温度環境下で使用される可能性のある電子機器では、マイコンの誤動作を防止し、正常な起動や安定動作を保証するために、ヒータ等のウオームアップ手段によりマイコンを適温まで上昇させている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５５７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、インバータにより圧縮機モータの可変速制御を行う空気調和装置においては、マイコンを適温に上昇させるだけでは、インバータを含む全ての電子回路の安定動作を保証できず、更なる改善が求められていた。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、極端に温度の低い環境下でも、マイコンおよびインバータを含む電子回路を安定して動作させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明にかかる空気調和装置の室外機は、制御用のマイコンおよび電源回路が実装された制御基板と、圧縮機駆動用インバータを構成する半導体モジュールが実装されたインバータ基板とを備えた空気調和装置の室外機であって、
空気調和装置の電源がＯＮになった後、前記制御基板のマイコンの近傍に実装された発熱体に前記電源回路から電流を供給して加熱することにより、前記マイコンの温度を所定の第１の温度まで昇温させ、
前記マイコンの温度が前記第１の温度を超えたとき、前記電源回路から前記マイコンに電力を供給して動作可能な状態とし、
前記マイコンの制御により前記半導体モジュールのＯＮとＯＦＦを交互に繰り返して当該半導体モジュールの温度を所定の第２の温度まで昇温させ、
前記半導体モジュールの温度が前記第２の温度を超えたとき、前記半導体モジュールの制御を通常運転の制御に移行可能と判定するように構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明における空気調和装置の室外機は、マイコンが実装された基板のマイコン近傍を、マイコンが安定して動作する第１の温度まで加熱し、更にインバータ基板に実装された圧縮機駆動用インバータを構成する半導体モジュールが安定して動作する第２の温度以上になった後に通常運転に移行するようにしたので、極端に温度の低い環境下でも、室外機を確実に安定して動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１における空気調和装置の室外機の正面図（ａ）および側面図（ｂ）である。
【図２】実施の形態1における制御基板の部品の配置を示す図である。
【図３】実施の形態1におけるインバータ基板の部品の配置を示す図である。
【図４】実施の形態１における空気調和装置の室外機の起動時における制御の流れを示すフローチャートである。
【図５】実施の形態1における制御器内の温度の変化を示すグラフである。
【図６】実施の形態２における制御基板の部品の配置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における空気調和装置の室外機の概略の構成を示したもので、図（ａ）は正面図、図（ｂ）は側面図である。
【００１１】
本発明は、インバータにより圧縮機モータの可変速制御を行う空気調和装置に適用することを前提としている。空気調和装置の室外機１の外側面上部に制御器２が設置され、また室外機1の下部に冷媒を圧縮する圧縮機３が設置されている。
【００１２】
制御器２は圧縮機３を含む室外機１の動作を制御するもので、マイコンが実装された制御基板４と、圧縮機３の駆動用インバータを構成する半導体モジュールが実装されたインバータ基板５が板金製の箱６内に収容されたものである。板金製の箱６の外側面は図示しない板金製のカバーで覆われており、メンテナンスの際には、カバーを取り外して基板等の状態を確認する。
【００１３】
図２に制御基板４上の部品の配置を示すが、制御基板４には、マイコン４１と、マイコン４１やインバータ基板５に電力を供給する電源回路４２とが実装されている。マイコン４１のメモリには空気調和装置の動作を制御するプログラムが格納されており、マイコン４１は、このプログラムを読み出してＣＰＵで実行することにより、室外機１の動作を制御する。
【００１４】
制御基板４のマイコン４１の近傍には、バイメタルスイッチ４３とヒータ４４が実装されている。バイメタルスイッチ４３は、ヒータ４４およびマイコン４１との間に接続され、自身の温度が所定の第１の温度になると、スイッチが閉（ＯＮ）から開（ＯＦＦ）に切り換わる。バイメタルスイッチ４３がＯＮになると、電源回路４２の電力がヒータ４４に供給され、その一方、バイメタルスイッチ４３がＯＦＦになると、電源回路４２の電力がマイコン４１に供給される。発熱体の一種であるヒータ４４はマイコン４１を温めるもので、電源回路４２から供給される電流によって発熱する。
【００１５】
図３にインバータ基板５上の部品の配置を示すが、インバータ基板５には、スイッチング素子であるＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)やダイオードで構成された、圧縮機３の駆動用インバータを構成する半導体モジュール５１と、半導体モジュール５１の動作を制御する制御用ＩＣ５２が実装されている。半導体モジュール５１は、必要な冷媒循環量に応じて出力する周波数が変化するように構成されている。
【００１６】
また半導体モジュール５１には温度センサ５３が内蔵されており、温度センサ５３で検出された信号はマイコン４１に入力される。マイコン４１は、温度センサ５３の検出値が所定の第２の温度になると、前記半導体モジュールの制御を通常運転に移行可能と判定する。
【００１７】
次に、図４および図５を参照して室外機１の動作を説明する。図４は、室外機１の起動時の動作を説明するフローチャート、図５は、制御器２内の温度の時間的な変化を示すグラフである。
【００１８】
本発明では、ヒータ４４を用いてマイコン４１を加熱し、マイコン４１が安定して動作する温度に到達した後、いわゆる拘束通電によって半導体モジュール５１を温め、制御器２内の温度を、マイコン４１および半導体モジュール５１を含めた全ての電子回路が安定して動作する温度まで高めている。
【００１９】
ここで、拘束通電は圧縮機３のモータの巻線を温めるために行われるもので、半導体モジュール５１が誤動作しない程度の時間間隔で半導体モジュールのＯＮとＯＦＦを繰り返すものである。半導体モジュール５１はこのスイッチング動作によって自己発熱し、半導体モジュール５１が安定して動作する温度まで上昇する。
【００２０】
通常、マイコン４１が安定して動作する第１の温度は、半導体モジュール５１が安定して動作する第２の温度よりも低い。また、回路に使用される半導体（マイコンを含む）以外の電子部品が安定して動作する温度は、マイコン４１が安定して動作する第１の温度よりも低く、−３０℃程度でも安定して動作する。
【００２１】
図５に示すように、電源を入れた直後すなわち電源回路４２から各基板に電力が供給されていない状態では、制御器２内の温度はＴ０である。
【００２２】
ユーザが、電源をＯＮにして運転を開始する（ステップＳ１）。この状態では、バイメタルスイッチ４３は閉（ＯＮ）となっているため、電源回路４２からヒータ４４に電力が供給され、ヒータ４４に電流が流れて加熱される（ステップＳ２）。マイコン４１とバイメタルスイッチ４３はヒータ４４の近傍に設置されているため、ヒータ４４によってほとんど同じ温度に温められる。このとき、マイコン４１には電源回路４２から電力が供給されない。
【００２３】
前述したように、バイメタルスイッチ４３は、マイコン４１が誤動作する可能性のある第１の温度Ｔ１未満では閉（ＯＮ）となり、Ｔ１を超えると開（ＯＦＦ）となるように予め設定されている。マイコン４１およびバイメタルスイッチ４３の温度がＴ１になるまでは(ステップＳ３でＮｏ)、ヒータ４４で加熱され続ける。
【００２４】
マイコン４１の温度すなわちバイメタルスイッチ４３の温度がＴ１を超えると（ステップＳ３でＹｅｓ）、バイメタルスイッチ４３がＯＦＦになり、電源回路４２からヒータ４４への電力供給が停止され、マイコン４１への電力供給が開始されて動作状態となる（ステップＳ４）。
【００２５】
その後、温度センサ５３によって検出した半導体モジュール５１の温度がＴ２を超えるまでは（ステップＳ６でＹｅｓ）、通常運転は行われず、マイコン４１の制御に従って半導体モジュール５１の拘束通電が行われる（ステップＳ４）。半導体モジュール５１はこのスイッチング動作によって自己発熱し、半導体モジュール５１の温度が上昇する。
【００２６】
温度センサ５３により検出した半導体モジュール５１の温度がＴ２を超えると（ステップＳ６でＹｅｓ）、マイコン４１は半導体モジュール５１が安定して動作する温度になったと判断して、通常運転の制御に移行可能と判断する（ステップＳ７）。
【００２７】
上述したように、制御基板４に実装されたヒータ４４の発熱によりマイコン４１が所定の第１の温度Ｔ１を超えてから、半導体モジュール５１のＯＮとＯＦＦを繰り返し、この繰り返し動作によって半導体モジュール５１を加熱し、半導体モジュール５１が所定の第２の温度Ｔ２を超えてから通常運転を開始することで、極端に温度の低い環境下でも、マイコン４１や半導体モジュール５１を含む制御器２を、確実に安定して動作させることができる。
【００２８】
実施の形態２．
上述した実施の形態１では、制御基板４にヒータ４４を実装してマイコン４１の近傍を加熱したが、本実施の形態では、発熱回路、すなわち発熱を伴う部品を含む回路をマイコン４１の近傍に配置することによって、マイコン４１を所定の第１の温度Ｔ１を超えるまで昇温している。
【００２９】
図６は、本実施の形態２における制御基板４Ａの構成を示した図である。本実施の形態では、制御基板４Ａ上に実装されたマイコン４１の近傍に、レギュレータ等の発熱を伴う部品を含む回路４５と、マイコン４１の温度を検出する温度センサ４６とを設置している。
【００３０】
本実施の形態における制御器２の動作は、図４および図５を用いて説明した実施の形態１における制御器２の動作と基本的に変わりがない。空気調和装置の電源投入後、温度センサ４６を用いてマイコン４１の温度を検出する。
【００３１】
マイコン４１近傍に設置した発熱回路４５の発熱によりマイコン４１が所定の第１の温度Ｔ１を超えたら、次に、温度センサ５３によって半導体モジュール５１の温度を確認する。半導体モジュール５１の温度が所定の第２の温度Ｔ２未満であったら、半導体モジュール５１を、拘束通電すなわち単純なＯＮ／ＯＦＦ動作のみさせることにより加熱する。
【００３２】
半導体モジュール５１の加熱により半導体モジュール５１の温度が安定して動作する第２の温度Ｔ２を越えたら、半導体モジュール５１のＯＮ／ＯＦＦ動作を停止して、通常運転を開始する。
【００３３】
上述したように、本実施の形態では、本来の必要に応じて実装されている発熱回路の発熱を利用してマイコンの近傍を加熱しているので、加熱用の部品を追加することなく、極端に温度の低い環境下でも、制御器２を確実に安定して動作させることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  室外機
２  制御器
３  圧縮機
４  制御基板
５  インバータ基板
６  箱
４１  マイコン
４２  電源回路
４３  バイメタルスイッチ
４４  ヒータ
４５  発熱回路
４６、５３  温度センサ
５１  半導体モジュール
５２  制御用ＩＣ
【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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