(57)【要約】【課題】昇圧回路による直流電圧の昇圧回数を減少させ、スイッチングリレーの動作回数を抑えることで、スイッチングリレーの寿命延長、モータ駆動中のスイッチング音の発生頻度の抑制、を可能とするインバータ駆動装置を提供する。【解決手段】交流電源１より印加される交流電圧を直流電圧に変換する整流回路２と、前記整流回路２によって変換された直流電圧を所望の直流電圧値に昇圧する昇圧回路３と、直流電圧を交流電圧に変換してモータ５に印加させるインバータ回路４と、を備えたインバータ駆動装置において、前記インバータ駆動装置外の温度センサの値に応じて、前記昇圧回路３による直流電圧の昇圧可否を切替える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源より印加される交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、前記整流回路によって変換された直流電圧を所望の直流電圧値に昇圧する昇圧回路と、直流電圧を交流電圧に変換してモータに印加させるインバータ回路と、を備えたインバータ駆動装置において、前記インバータ駆動装置外の温度センサの値に応じて、前記昇圧回路による直流電圧の昇圧可否を切替える、ことを特徴とするインバータ駆動装置。
【請求項２】
交流電源より印加される交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、前記整流回路によって変換された直流電圧を所望の直流電圧値に昇圧する昇圧回路と、直流電圧を交流電圧に変換してモータに印加させるインバータ回路と、を備えたインバータ駆動装置において、前記モータの起動回転数の指令を受信して前記モータが動き出した後、前記起動回転数による運転の後に採用する回転数を推定し、前記推定値が所定値以上の場合は、前記昇圧回路による直流電圧の昇圧を行って前記モータを運転し、前記推定値が前記所定値未満の場合は、昇圧せずに前記モータを運転する、ことを特徴とするインバータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のインバータ駆動装置において、前記昇圧回路および前記インバータ回路を制御する演算器をさらに備え、前記昇圧回路による直流電圧の昇圧は、前記演算器からの昇圧信号によって行い、前記インバータ回路の駆動は、前記演算器からの駆動信号によって行う、ことを特徴とするインバータ駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載のインバータ駆動装置において、前記モータの回転数指令値を決定する回転数指令部をさらに備え、前記演算器の駆動信号は、前記回転数指令部によって送信された前記回転数指令によって決定される、ことを特徴とするインバータ駆動装置。
【請求項５】
交流電源より印加される交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、前記整流回路によって変換された直流電圧を所望の直流電圧値に昇圧する昇圧回路と、直流電圧を交流電圧に変換してモータに印加させるインバータ回路と、を備えたインバータ駆動装置を搭載した圧縮機を有する冷蔵庫において、庫内の温度を検出するセンサの値に応じて、前記昇圧回路による直流電圧の昇圧可否を切替える、ことを特徴とする冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ駆動装置およびこれを用いた冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機等のモータを駆動するために用いられるインバータ駆動装置は、主に、整流回路、昇圧回路、インバータ回路で構成される。これらの回路をマイコン等の演算器によって制御することで、モータを回転させる。
【０００３】
例えば、モータの回転数によって、昇圧回路による直流電圧の昇圧を行うか否かを切替える手段が特許文献１に開示されている。
【０００４】
この特許文献１には、「インバータ装置１０は、直流電力の電圧を昇圧させる昇圧回路１８と、昇圧回路１８によって昇圧された直流電力を交流電力に変換し、圧縮機用モータ１２へ供給するインバータ回路２０と、を備える。圧縮機用モータ１２の最小回転数から中間回転数以下のＡ領域では、昇圧回路１８は昇圧しない。また、中間回転数を超えて定格回転数未満のＢ領域では、昇圧回路１８は圧縮機用モータ１２の回転数に比例して昇圧する。また、定格回転数以上かつ最大回転数以下であるＣ領域では、昇圧回路１８は一定値で昇圧する。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１４４５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
直流電圧を昇圧回路によって昇圧する場合、昇圧回路内のスイッチングリレーを動作させる必要がある。ただし、昇圧回数が多いと、スイッチングリレーの動作回数も多くなるため、スイッチングリレーの寿命を縮め、故障に至る可能性が高まる。スイッチングリレーが故障した場合、インバータ回路への十分な直流電圧の印加ができなくなる可能性がある。また、スイッチングリレーの動作には、スイッチング音が生じるため、家電製品等に搭載されるインバータ駆動装置の場合、使用者に不快感を与える可能性がある。
【０００７】
しかし、前記特許文献１のように、回転数領域によって、昇圧を行うか否かを切替えると、モータ起動時の回転数が昇圧を行う領域であった場合に必然的に昇圧が発生し、スイッチングリレーが動作することとなり、スイッチングリレーの動作回数を増やしてしまうという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、昇圧回路による直流電圧の昇圧回数を減少させ、スイッチングリレーの動作回数を抑えることで、スイッチングリレーの寿命延長、モータ駆動中のスイッチング音の発生頻度の抑制、を可能とするインバータ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明では、交流電源より印加される交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、前記整流回路によって変換された直流電圧を所望の直流電圧値に昇圧する昇圧回路と、直流電圧を交流電圧に変換してモータに印加させるインバータ回路と、を備えたインバータ駆動装置において、前記インバータ駆動装置外の温度センサの値に応じて、前記昇圧回路による直流電圧の昇圧可否を切替える。
【００１０】
あるいは、本発明では、交流電源より印加される交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、前記整流回路によって変換された直流電圧を所望の直流電圧値に昇圧する昇圧回路と、直流電圧を交流電圧に変換してモータに印加させるインバータ回路と、を備えたインバータ駆動装置において、前記モータの起動回転数の指令を受信して前記モータが動き出した後、前記起動回転数による運転の後に採用する回転数を推定し、前記推定値が所定値以上の場合は、前記昇圧回路による直流電圧の昇圧を行って前記モータを運転し、前記推定値が前記所定値未満の場合は、昇圧せずに前記モータを運転する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、モータ駆動中の昇圧回路による直流電圧の昇圧回数を低減させ、昇圧回路に用いるスイッチングリレーの動作回数を低減させることで、スイッチングリレーの寿命延長およびスイッチング音発生回数を低減させることが可能なインバータ駆動装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】インバータ駆動装置の概要図である。
【図２】温度センサを用いた直流電圧の昇圧要否判定制御フローを示す図である。
【図３】モータ駆動時のモータ回転数変動および直流電圧の昇圧動作挙動を示す図である。
【図４】モータ起動時のモード判定制御フローを示す図である。
【図５】冷蔵庫の構成例および庫内温度センサ位置の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例に関して図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１４】
図1は、インバータ駆動装置の全体図である。インバータ駆動装置は、左から順に、交流電源１、整流回路２、昇圧回路３、インバータ回路４で構成される。また、インバータ駆動装置によって駆動できるモータ５は、磁石が埋め込まれたロータ６と３相のコイルからなるステータ７で構成される。演算器８は、インバータ駆動装置を回転数指令部９の回転数指令に従い、６個のスイッチング素子で構成されるインバータ回路４と昇圧回路３のスイッチングリレー１０とを制御する。
【００１５】
ここで、演算器８で回転数指令を決定すると、演算量が増加し、高いスペックの演算器８が必要となり、演算器８のコストアップに繋がる可能性がある。そこで、回転数指令部９で回転数指令の決定を行うことで、コストアップすることなく実施できる。
【００１６】
また、演算器８は、昇圧回路３のスイッチングリレーのＯＮ／ＯＦＦ信号制御と、インバータ回路４の駆動信号出力と、を行う。インバータ回路４の各スイッチング素子を演算器８によってＯＮ／ＯＦＦさせることで、整流回路２によって整流された直流電圧を、ステータ７の各相に印加し、電流を流すことが可能となる。ステータ７に電流が流れることで、ステータ７に磁束が発生し、この磁束にロータ６の磁石磁束が引きつけられることでロータ６が回転する。スイッチング素子のスイッチングパターンによって、ステータ７に印加される電圧の向きや大きさを変化させることで、ステータ７に発生する磁束の向きや大きさを調節し、ロータ６の回転数を変化させることができる。
【００１７】
前述の通り、モータ駆動を実現するためには、ステータ７へ電圧を印加することで実現される。ロータ６の回転数が上がるにつれて必要な印加電圧も上昇する。また、ロータ６に掛かる負荷が大きい場合においても、ロータ６が回転するために必要なトルクが大きくなるため、必要な印加電圧が上昇する。ステータ７への印加電圧は、整流回路３によって整流された直流電圧を印加するため、高い回転数でモータを駆動させる場合は、昇圧回路３によって直流電圧を昇圧する。演算器８からの昇圧信号によってスイッチングリレーをＯＮとすることで、回路構成を変化させ、直流電圧を昇圧させることが可能となる。
【００１８】
モータ５の周囲温度やモータ温度が高い場合、ロータ６へ掛かる負荷が大きくなる傾向にあるため、直流電圧を昇圧する必要がある。しかし、温度が低い場合は、ロータ６へ掛かる負荷が小さくなる傾向にあるため、温度が高い場合に比べ、小さなトルクでロータ６を回転させることができる。このことから、インバータ駆動装置外（例えばモータ５）に温度センサを設け、この温度センサの値を演算器８へ取り込み、取り込んだ温度値が昇圧の必要な温度値であった場合は、スイッチングリレーをＯＮし、直流電圧を昇圧する。温度値が昇圧の必要な温度値に達していない場合は、スイッチングリレーをＯＦＦし、昇圧せずにモータ駆動を行う。
【００１９】
次に、温度センサを用いた直流電圧の昇圧要否判定について図２の制御フロー図を用いて説明する。ステップ１０１で回転数指令部からの回転数指令を受信する。ステップ１０２で、受信した回転数指令を目標回転数とし、ステータ７への印加電圧を算出する。ステップ１０３で、算出した印加電圧をステータ７に印加できるようなインバータ回路４のスイッチング素子のスイッチングパターンを決定する。ステップ１０４で、決定したスイッチングパターンとなるようなスイッチングのＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。ステップ１０５で、印加電圧が予め設定した昇圧要電圧以上であるかの判定を行い、判定結果がＹｅｓ（昇圧要電圧以上）であれば、ステップ１０６に移行する。ステップ１０６で、温度センサから取得した値が予め設定した昇圧要温度値以上であるかの判定を行い、判定結果がＹｅｓ（昇圧要温度値以上）であればステップ１０７に移行する。ステップ１０７で、スイッチングリレーへＯＮ信号を出力し、昇圧回路のスイッチングリレーをＯＮさせ、直流電圧を昇圧する。なお、ステップ１０５またはステップ１０６での判定結果がＮｏであった場合は、昇圧を行わない。これにより、モータ駆動中の昇圧回数を低減させることで、昇圧回路３のスイッチングリレー１０のスイッチング回数を低減させ、スイッチングリレーの寿命延長と、モータ駆動中のスイッチング音の発生頻度の抑制と、が可能となる。
【実施例２】
【００２０】
次に、モータを起動するときの昇圧動作について説明する。図３は、モータ起動時のモータ回転数変動および直流電圧の昇圧動作挙動を示している。
【００２１】
モータの回転数は、モータによって駆動する負荷や使用状況によって変化する。例えば、ロータの齧り防止のために給油機構を備えたモータの場合、モータ起動時にモータ内部へ油を行き渡らせるため、給油に必要な回転数で一定時間モータを運転した後、所望の回転数へ移行させる。このように、モータ停止中から１回目の回転数指令を起動回転数とすると、モータ停止中から２回目の回転数指令が起動回転数と異なる可能性がある。そのため、従来のインバータ駆動装置では、モータ起動時に昇圧回路のスイッチングリレーがＯＮとなり、その後、ロータにかかる負荷が小さくなった場合、昇圧の必要がなくなるため昇圧回路のスイッチングリレーがＯＦＦとなる。このとき、モータ停止中から２回目の回転数指令による運転までに２回のスイッチングが行われてしまう（図３の(2)）。
【００２２】
そこで、本実施例では、モータ停止中から１回目の回転数指令を受信した際に、モータ停止中から２回目の回転数指令値を推定し、直流電圧の昇圧を行って起動するモードと、昇圧せずに起動するモードと、を切替える。具体的には、周囲温度を検出する温度センサによる温度値等を用いて、起動後に移行する回転数を推定する。
【００２３】
次に、図４は、モータ起動時におけるモード判定制御フローを示したものである。ステップ２０１で回転数指令部から回転数指令を受信したか否かの判定を行う。回転数指令を受信した場合、ステップ２０２で回転数指令値受信回数を１カウントする。ステップ２０３で回転数指令値受信回数が１回目であるかを判定する。１回目であれば、ステップ２０４でモータ停止中から２回目の回転数指令値を推定（算出）する。ステップ２０５で、算出した回転数指令値が昇圧回転数以上（例えばプルダウン時）であれば、ステップ２０６で昇圧起動モードとし、昇圧回転数未満（例えば安定状態時）であれば、ステップ２０７で昇圧なし起動モードとする（図３の(3)）。
【００２４】
このように、起動時のモータにかかる負荷を推定し、その負荷状態によって昇圧回路による直流電圧の昇圧を行うか否かを判定することで、負荷が小さい場合には昇圧を行わずにモータを起動でき、結果としてリレー動作回数の減少が可能となる。
【実施例３】
【００２５】
実施例１および実施例２のようなインバータ駆動装置は、一例として、図５に示す冷蔵庫の圧縮機１９に搭載することが考えられる。この冷蔵庫は、庫内が冷蔵室１２と冷凍室１３と野菜室１４とに区切られており、各部屋に冷蔵室温度センサ１５、野菜室温度センサ１６、冷凍室温度センサ１７を備えている。そして、各温度センサのセンサ値を演算器８で取り込み、実施例１や実施例２に記載の方法で昇圧可否を判定する。また、外気温度センサ１８のセンサの値を用いる方法であっても良い。
【００２６】
なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部をほかの実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１：交流電源、２：整流回路、３：昇圧回路、４：インバータ回路、５：モータ、６：ロータ、７：ステータ、８：演算器、９：回転数指令部、１０：スイッチングリレー、１１：温度センサ値検出手段、１２：冷凍室、１３：冷凍室、１４：野菜室、１５：冷蔵室温度センサ、１６：冷凍室温度センサ、１７：野菜室温度センサ、１８：外気温度センサ、１９：圧縮機
【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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