(57)【要約】【課題】本発明は、新たな部品を追加することなくスイッチング素子を熱破壊から保護する空気調和機を提供することを課題とする。【解決手段】本発明の空気調和機はモータ制御装置を備え、モータ制御装置は、スイッチング素子を有して直流電力を三相交流電力に変換する三相インバータ回路と、三相インバータ回路により三相モータを駆動制御するモータ制御部と、三相インバータ回路に流れる電流を検出する電流検出部と、スイッチング素子の接合部の温度を推定する接合部温度推定部と、電流検出部で検出された電流が、予め設定されて過電流か否かを判定する際の基準となる過電流閾値を超えた場合、三相モータの駆動を停止させる制御部と、を有し、過電流閾値は接合部温度が高いほど低く接合部温度が低いほど高くなるように設定され、接合部温度推定部は電流検出部の検出結果及び外気温度サーミスタの検出結果に基づいてスイッチング素子の接合部の温度を推定する。【選択図】図１
2015029395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内機と、室外機と、を備え、
前記室内機は、室内熱交換器と、室内ファンと、を有し、
前記室外機は、室外熱交換器と、室外ファンと、モータ制御装置と、外気温度サーミスタと、前記室外熱交換器の温度を測定する室外熱交換器サーミスタと、を有し、
前記モータ制御装置は、
スイッチング素子を有して直流電力を三相交流電力に変換する三相インバータ回路と、
前記三相インバータ回路により三相モータを駆動制御するモータ制御部と、
前記三相インバータ回路に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記スイッチング素子の接合部の温度を推定する接合部温度推定部と、
前記電流検出部で検出された電流が、予め設定されて過電流か否かを判定する際の基準となる過電流閾値を超えた場合、前記三相モータの駆動を停止させる制御部と、
を有し、
前記過電流閾値は、前記接合部温度が高いほど低く、前記接合部温度が低いほど高くなるように設定され、
前記接合部温度推定部は、前記電流検出部の検出結果及び前記外気温度サーミスタの検出結果に基づいて、前記スイッチング素子の前記接合部の温度を推定する空気調和機。
【請求項２】
請求項１において、前記接合部温度推定部は、前記電流検出部の検出結果、前記外気温度サーミスタの検出結果、前記室外ファンの回転数、及び、前記室外熱交換器サーミスタの検出結果に基づいて、前記スイッチング素子の前記接合部の温度を推定する空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のスイッチング素子を有して直流電力を三相交流電力に変換する三相インバータ回路では、スイッチング素子を順次オン／オフさせることで三相交流電力を生成して三相同期モータを駆動する。三相同期モータを高速で駆動した場合、スイッチング素子に大きな電流が流れ、スイッチング素子の接合部温度が最大定格を超えて発熱する可能性がある。このようなスイッチング素子の発熱や発熱による熱破壊を防ぐために、特許文献１に記載のインバータ回路装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１は、モータの回転を制御するスイッチング回路と、パルス幅変調された矩形波を用いてスイッチング回路をドライブするドライブ信号と、温度変化に伴うサーミスタの緩やかな抵抗値の変化を捉えて温度検出信号として出力する温度検出回路と、モータ電流が所定値を超えた場合に異常信号を出力する過電流検出回路とを備え、温度検出回路が変化した場合は、その信号に応じてドライブ回路の出力を変化させ、異常信号が変化した場合は、直ちにドライブ回路の出力を停止する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２９１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に係る技術を空気調和機に適用する場合、モータの回転を制御するスイッチング素子に新たにサーミスタを追加しなければならない。このため、サーミスタの追加によるコスト増加や、配線パターンの引きなおしなどが必要であった。
【０００６】
本発明は、空気調和機において、新たな部品を追加することなくスイッチング素子を熱破壊から保護することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の空気調和機は、室内機と室外機とを備え、室内機は室内熱交換器と室内ファンとを有し、室外機は室外熱交換器と室外ファンとモータ制御装置と外気温度サーミスタと室外熱交換器の温度を測定する室外熱交換器サーミスタとを有し、モータ制御装置は、  スイッチング素子を有して直流電力を三相交流電力に変換する三相インバータ回路と、三相インバータ回路により三相モータを駆動制御するモータ制御部と、三相インバータ回路に流れる電流を検出する電流検出部と、スイッチング素子の接合部の温度を推定する接合部温度推定部と、電流検出部で検出された電流が、予め設定されて過電流か否かを判定する際の基準となる過電流閾値を超えた場合、三相モータの駆動を停止させる制御部と、
を有し、過電流閾値は接合部温度が高いほど低く接合部温度が低いほど高くなるように設定され、接合部温度推定部は電流検出部の検出結果及び外気温度サーミスタの検出結果に基づいてスイッチング素子の接合部の温度を推定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、接合部温度推定部は電流検出部の検出結果及び外気温度サーミスタの検出結果に基づいてスイッチング素子の接合部の温度を推定するので、空気調和機に新たに温度検出部を追加することなく、スイッチング素子を熱破壊から保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】モータ制御装置の全体構成を表すブロック図
【図２】接合部温度に対する過電流閾値情報及び電流制限閾値情報を表す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施例の空気調和機は、室内機と室外機とを備え、室内機は室内熱交換器と室内ファンとを有し、室外機は室外熱交換器と室外ファンとモータ制御装置と外気温度サーミスタと室外熱交換器の温度を測定する室外熱交換器サーミスタとを有し、モータ制御装置は、  スイッチング素子を有して直流電力を三相交流電力に変換する三相インバータ回路と、三相インバータ回路により三相モータを駆動制御するモータ制御部と、三相インバータ回路に流れる電流を検出する電流検出部と、スイッチング素子の接合部の温度を推定する接合部温度推定部と、電流検出部で検出された電流が、予め設定されて過電流か否かを判定する際の基準となる過電流閾値を超えた場合、三相モータの駆動を停止させる制御部と、
を有し、過電流閾値は接合部温度が高いほど低く接合部温度が低いほど高くなるように設定され、接合部温度推定部は電流検出部の検出結果及び外気温度サーミスタの検出結果に基づいてスイッチング素子の接合部の温度を推定する。本実施例の空気調和機によれば、接合部温度推定部は電流検出部の検出結果及び外気温度サーミスタの検出結果に基づいてスイッチング素子の接合部の温度を推定するので、空気調和機に新たに温度検出部を追加することなく、スイッチング素子を熱破壊から保護することができる。
【００１１】
まず、本実施例のモータ制御装置が適用される空気調和機について説明する。空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交換器を順次冷媒配管により接続して構成された冷凍サイクルを備える。また、空気調和機は室内機及び室外機を備える。室内機は、  空気吸込口及び空気吹出口を有する筐体、室内空気と熱交換する室内熱交換器、空気吸込口から吸い込み室内熱交換器と熱交換した室内空気を空気吹出口より吹き出す送風ファン、及び、空気吹出口から吹き出す空気を制御する風向板、を備える。また、室外機は、冷媒を圧縮する圧縮機、室外空気と熱交換する室外熱交換器、室外熱交換器に室外空気を流す室外ファン、室外温度を計測する外気温度サーミスタ、室外熱交換器の温度を測定する室外熱交換器サーミスタ、及び、モータ制御装置を備える。モータ制御装置は、交流電源を直流に変換してモータ駆動用のインバータ回路に提供し、例えば、圧縮機の内部に配置されている三相同期モータを駆動する。
【００１２】
モータ駆動装置の構成について説明する。図１はモータ制御装置の全体構成を表すブロック図である。モータ制御装置は三相モータを駆動する三相インバータ回路を備え、インこのバータ回路にはスイッチング素子が使用される。本実施例においては、スイッチング素子の温度を推定するため、空気調和機に搭載されているサーミスタと室外機ファンの回転数の情報を用いる。空気調和機に取り付けられているサーミスタとしては、外気温サーミスタと熱交換器温度検出サーミスタ（以下「ＤＥＦサーミスタ」という。）を備える。室外機ファンの回転数は、スイッチング素子の放熱性を高めるため取り付けられた放熱フィンにあたる風量を推定するために用いられる。
【００１３】
モータ制御装置は、直流電源と、三相同期モータを駆動制御する三相インバータ回路と、電磁誘導式の架線電流センサと、接合部温度推定部と、過電流停止制御部と、インバータ駆動回路と、を備える。
【００１４】
尚、直流電源としては、交流電源と、この交流電源に接続されるコンバータ回路（例えば、不図示のリアクタ、全波整流回路、および、平滑回路を含んでなる。）から構成されるものを採用してもよい。
【００１５】
三相インバータ回路は、第１〜第６のスイッチング素子を有する。スイッチング素子としてはＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴを用いる。三相インバータ回路は、パルス幅変調波信号（ＰＷＭ信号）に基づいて、直流電源から与えられた直流電力を、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の擬似正弦波である三相交流電力に変換し、返還後の擬似正弦波である三相交流電力を三相同期モータに供給することで、三相同期モータを駆動制御する。
【００１６】
架線電流センサは、直流電源から三相インバータ回路へと流れる回路電流を検出する。架線電流センサで検出された回路電流は接合部温度推定部及び過電流判定部へとそれぞれ送られる。
【００１７】
本実施例の接合部温度推定部は、第１〜第６のスイッチング素子の接合部温度を外気温度サーミスタの温度情報と架線電流センサの電流情報から推定する。具体的には、まず、架線電流センサによる回路電流と実際にスイッチング素子の温度を測定した温度情報に基づいて、予め、架線電流センサによる回路電流とスイッチング素子の温度との相関を求めたテーブルデータを作成する。接合部温度推定部は、このテーブルデータに基づいて架線電流センサが測定した回路電流により素子の温度を推定し、さらに、外気温の温度情報より外気温が素子に与える影響を加味して、より正確に素子の温度を推定する。
【００１８】
次に、接合部素子推定部の温度と回路電流に基づいて決められる過電流閾値について説明する。図２は接合部温度に対する過電流閾値情報及び電流制限閾値情報を表す図である。
【００１９】
スイッチング素子の最大定格電流（ここでいう最大定格電流とは、温度特性を有する相対的な最大定格電流であり、絶対的な最大定格電流とは異なる。）は、素子の外気温度（周囲温度）が低い場合では高く、素子の外気温度が高い場合は低くなるように、素子の接合部温度の変化に追従して変動する。仮に、過電流か否かを判定する際の基準となる過電流閾値を、素子の接合部温度が高い場合を基準として低い固定値に設定すると、実際の素子の接合部温度が低い場合は、過電流までは余裕があるにもかかわらず、設定上の過電流に達したと判定してモータの駆動が遮断されてしまう。この場合、スイッチング素子の最大定格電流が温度特性を有する点を加味してモータを効率的に駆動することができない。
【００２０】
そこで、本実施例のモータ制御装置では、予め設定されて過電流か否かを判定する際の基準となる過電流閾値を、素子の接合部温度が低い場合は高く、素子の接合部温度が高い場合は低くなるように、素子の接合部温度の変化に応じて可変となる温度特性を有するように設定する。同様に、電流値が過電流閾値に到達する前に電流を制限すべきか否かを判定する際の基準となる電流制限閾値を、素子の接合部温度が低い場合は高く、素子の接合部温度が高い場合は低くなるように、素子の接合部温度の変化に応じて可変となる温度特性を有するように設定する。
【００２１】
このように、本実施例においては、過電流閾値情報は、図２に示すように、接合部温度検出部で検出された接合部温度が低い領域（４０〜５０°Ｃ）では高く、接合部温度が高い領域（５０〜９０°Ｃ）では低くなるように、接合部温度の変化に応じて可変となる温度特性を有して設定される。実際には、過電流閾値情報は、第１〜第６のスイッチング素子の最大定格電流が有する温度特性を考慮した適宜の温度特性を有して設定される。
【００２２】
また、電流制限閾値情報についても、図２に示すように、過電流閾値情報より電流が低い領域で第１、第２、第３の減速領域を設け、段階的に電流を制限することとした。第１減速領域では制限電流値を高めに設定するが、第３減速領域では低めに設定してより急激に電流を制限する。
【００２３】
ここで、スイッチング素子には放熱フィンが取り付けられているため、放熱フィンにあたる風の情報を読み取ることで素子温度をより正確に推定することができる。放熱フィンにあたる風の情報としては、室外機ファンによる風量が影響する。さらに、室外機ファンによる風は熱交換器の温度を放出しているため、ＤＥＦサーミスタの温度情報によって風の温度を測定することができる。これら２つの情報によって放熱フィンにあたる風の風量、温度を推定でき、この情報から過電流閾値情報、電流制限閾値情報について、風量が多く温度が低いときは高めにオフセットする、また、風量が少なく温度が高いときは低めにオフセットする等の制御を行うことができる。つまり上述したような外気温度サーミスタの温度情報と架線電流センサの電流情報に加えて、さらに、室外ファンの回転数、室外熱交換器サーミスタの検出結果を用いることにより、より正確に、スイッチング素子の接合部温度を推定することができる。
【図１】
2015029395.tif 000003
【図２】
2015029395.tif 000004