(57)【要約】  複数のファンモータ（５１ａ，５２ａ）と、複数のファンモータ（５１ａ，５２ａ）のそれぞれを個別に駆動するための第一及び第二のインバータ（４１，４２）及びファンモータ（５１ａ，５２ａ）のそれぞれの制御演算を行い複数のインバータ（４１，４２）のそれぞれに付与する個別の駆動信号を生成する一つ且つ共通の制御部６を備える。
2016046992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気調和機の室内機であって、
複数のファンモータと、
前記複数のファンモータのそれぞれを個別に駆動するための複数の電力変換器と、
前記ファンモータのそれぞれの制御演算を行い前記複数の電力変換器のそれぞれに付与する個別の駆動信号を生成する一つ且つ共通の制御部と、
を備える室内機。
【請求項２】
前記ファンモータの少なくとも一つが駆動状態であり、前記駆動状態のファンモータ以外のファンモータのうち少なくとも一つがフリーラン状態であるとき、
前記制御部は、前記フリーラン状態のファンモータに接続される電力変換器のスイッチング素子のうち少なくとも一つを駆動して当該フリーラン状態のファンモータに制動力を付与した後に当該ファンモータを起動する請求項１に記載の室内機。
【請求項３】
前記ファンモータを起動する際に制御するスイッチング素子は前記電力変換器における下アームスイッチング素子である請求項１または２に記載の室内機。
【請求項４】
前記ファンモータを起動する際に制御するスイッチング素子は前記電力変換器における上アームスイッチング素子である請求項１または２に記載の室内機。
【請求項５】
前記ファンモータは永久磁石型同期モータである請求項１から４の何れか１項に記載の室内機。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１項に記載の室内機を備えた空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内機及び空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、下記特許文献１には、ＰＷＭ変調方式の３相インバータを備え、各インバータの負荷として複数のファンモータが接続され、さらに、各ファンモータのそれぞれを制御する複数且つファンモータの数と同数のファンモータ制御手段と、システム全体を制御するシステム制御手段とが設けられ、各ファンモータを制御するに当たって、システム制御手段と複数のファンモータ制御手段との間でデータ通信を行うことにより複数台のファンモータを制御する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８６１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の技術によれば、システム制御手段と複数のファンモータ制御手段の間でデータ通信を行う必要があり、各制御手段でのソフトウェア処理内容が複雑化すると共に、データ通信のためのデータ通信手段を設ける必要があり、装置が大型化するという課題がある。【０００５】
また、ファンモータ及び、それらを駆動するための電力変換器が複数台搭載されることにより、ファンモータを１つのみ備える室内機に対して発生ノイズが大きくなる。特に、各電力変換器で発生するノイズが干渉しあい、総合的に増幅する課題も想定される。上記特許文献１のように各ファンモータ毎に制御手段を備える場合、各制御手段の同期が取れないため、各電力変換器のスイッチングの管理が難しくなり、ノイズの干渉防止に対する対策が困難となる。【０００６】
更に、室内機といえども、外乱要素による制御性の影響も視野にいれなければならない。室内機において、ファンモータに対する外乱要素（例えば外風）の影響は、室外機よりも少ない。そのため、室内機においては、停止中のファンモータが、外乱要素によって駆動されている状態（以下「フリーラン状態」と称する）になることは少ないと思われている。しかしながら、室内機に複数のファンモータを備える場合、各ファン間で気流が干渉しあうため、フリーラン状態となる場合が発生する。【０００７】
例えば、複数のファンモータの中で一部は駆動中、残りは停止中の場合、停止中のファンモータは駆動中のファンモータから受ける気流によりフリーラン状態となる。このフリーラン状態での回転数が高い場合、停止中のファンモータを起動することが難しくなるため、ファンモータの制御性が悪化するという課題がある。このように、複数のファンモータを備える室内機には、当該室内機特有の課題があるが、特許文献１にはこの課題への対処手法については、記載も示唆もされていない。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、フリーラン状態下にあるファンモータの制御性を向上することができる室内機及び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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、空気調和機の室内機であって、複数のファンモータと、前記複数のファンモータのそれぞれを個別に駆動するための複数の電力変換器と、前記ファンモータのそれぞれの制御演算を行い前記複数の電力変換器のそれぞれに付与する個別の駆動信号を生成する一つ且つ共通の制御部とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、空気調和機の室内機において、フリーラン状態下にあるファンモータの制御性を向上することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１に係る空気調和機の一構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１の室内機に設けられる電力変換装置及び当該電力変換装置の周辺回路の一構成例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る制御部の一構成例を示す図である。
【図４】図４は、一方のファンモータが駆動中で他方のファンモータが停止中である状況を示す図である。
【図５】図５は、フリーラン状態から起動する場合の制御フローを示す図である。
【図６】図６は、実施の形態２の室内機に設けられる電力変換装置及び当該電力変換装置の周辺回路の一構成例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態２に係る制御部の一構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係る空気調和機について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る空気調和機の一構成例を示す図である。図１に示すように、実施の形態１に係る空気調和機は、室内機４０、室外機８０、これらの室内機４０と室外機８０との間を接続するガス冷媒配管５８及び液冷媒配管５９並びに、絞り装置８７を備えている。
【００１４】
室外機８０は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機８１を備えている。圧縮機８１の吐出側には、冷媒の流路を切り替える流路切り替え手段である四方弁８２、室外熱交換器８６及び、絞り装置８７が順次配管で接続され、冷媒回路の一部を構成している。圧縮機８１の吸入側には、四方弁８２及びアキュムレータ８４が順次配管で接続されている。四方弁８２はガス冷媒配管５８と接続されている。室外熱交換器８６の近傍には室外機ファン８５が設けられている。
【００１５】
室外熱交換器８６は、例えば伝熱管と多数のフィンにより構成されたチューブ型熱交換器により構成され、冷房運転時には凝縮器として作用し、暖房運転時には蒸発器として作用する。室外機ファン８５は、図示しないファンモータにより駆動され、モータ回転数を変化させることにより風量を調整し、送風量を調整することが可能になっている。
【００１６】
絞り装置８７は、例えば電子膨張弁により構成され、開度が設定されることで冷媒流量を調整し、減圧弁および膨張弁として機能して冷媒を減圧して膨張させるものである。なお、図１では、絞り装置８７が室外機８０に設けられる場合を例示したが、絞り装置８７が室内機４０に設けられる場合もある。
【００１７】
室内機４０は、室内熱交換器５５、第一及び第二の室内機ファン（５１，５２）、並びに、第一及び第二の室内機ファン（５１，５２）のそれぞれを個別に駆動するための電力変換器である第一及び第二のインバータ（４１，４２）を備えている。第一の室内機ファン５１は、第一のインバータ４１によって駆動される第一のファンモータ５１ａ及び、第一のファンモータ５１ａによって回転させられる第一の羽根５１ｂを備えている。第二の室内機ファン５２も同様な構成であり、第二のインバータ４２によって駆動される第二のファンモータ５２ａ及び、第二のファンモータ５２ａによって回転させられる第二の羽根５２ｂを備えている。なお、第一及び第二のファンモータ（５１ａ，５２ａ）としては、誘起電圧定数が高く、高効率な永久磁石型同期モータが好適である。
【００１８】
室内熱交換器５５は、ガス冷媒配管５８と液冷媒配管５９との間に接続され、室外機８０の冷媒回路と共に空気調和機の冷媒回路を構成する。室内熱交換器５５は、例えば伝熱管と多数のフィンにより構成されたチューブ型熱交換器により構成され、冷房運転時には蒸発器として作用し、暖房運転時には凝縮器として作用する。
【００１９】
第一及び第二の室内機ファン（５１，５２）は、室内熱交換器５５により熱交換された空気を、室内のうちの空調対象空間へ送風する。第一及び第二のファンモータ（５１ａ，５２ａ）は、第一及び第二の室内機ファン（５１，５２）における第一及び第二の羽根（５１ｂ，５２ｂ）を個別に駆動する。第一及び第二のインバータ（４１，４２）は、第一及び第二のファンモータ（５１ａ，５２ａ）のそれぞれを個別に駆動し、モータ回転数を変化させることにより、第一及び第二の室内機ファン（５１，５２）から送出される送風量を調整する。
【００２０】
なお、図１では、２つの室内機ファン及び、２つのインバータを備える構成を示したが、２という個数に限定されるものではなく、それぞれ３つ以上の室内機ファン及び、当該室内機ファンに対応するインバータを備える構成も本発明の要旨を成すものである。
【００２１】
図２は、実施の形態１の室内機に設けられる電力変換装置及び当該電力変換装置の周辺回路の一構成例を示す図である。
【００２２】
図２に示すように、第一のインバータ４１及び第二のインバータ４２は平滑手段３の出力側に並列接続され、整流器２で整流された後に、平滑手段３によって平滑された直流電力が供給される構成である。なお、整流器２には、交流電源１からの交流電力が供給される。
【００２３】
また、平滑手段３によって平滑された直流電力は、第一のインバータ４１及び第二のインバータ４２によって３相交流電力に変換され、それぞれの３相交流電力が第一のファンモータ５１ａ及び第二のファンモータ５２ａに供給される構成である。
【００２４】
第一のインバータ４１は、第一のファンモータ５１ａに３相交流電力を供給するための主たる構成要素として、Ｕ相上アームスイッチング素子４１１ａ、Ｖ相上アームスイッチング素子４１２ａ及び、Ｗ相上アームスイッチング素子４１３ａ並びに、Ｕ相下アームスイッチング素子４１１ｂ、Ｖ相下アームスイッチング素子４１２ｂ及び、Ｗ相下アームスイッチング素子４１３ｂを備えて構成される。Ｕ相上アームスイッチング素子４１１ａとＵ相下アームスイッチング素子４１１ｂとは直列に接続されて１つのアームを構成する。他のスイッチング素子についても同様である。すなわち、第一のインバータ４１は、Ｕ相アーム、Ｖ相アーム及びＷ相アームからなる３つのアームで構成される。なお、以下、Ｕ相上アームスイッチング素子、Ｖ相上アームスイッチング素子及びＷ相上アームスイッチング素子を総称する場合には各相上アームスイッチング素子と称し、Ｕ相下アームスイッチング素子、Ｖ相下アームスイッチング素子及びＷ相下アームスイッチング素子を総称する場合には各相下アームスイッチング素子と称する。
【００２５】
第二のインバータ４２も同様である。すなわち、第二のインバータ４２は、第二のファンモータ５２ａに３相交流電力を供給するための主たる構成要素として、Ｕ相上アームスイッチング素子４２１ａ、Ｖ相上アームスイッチング素子４２２ａ及び、Ｗ相上アームスイッチング素子４２３ａ並びに、Ｕ相下アームスイッチング素子４２１ｂ、Ｖ相下アームスイッチング素子４２２ｂ及び、Ｗ相下アームスイッチング素子４２３ｂを備えて構成される。Ｕ相上アームスイッチング素子４２１ａとＵ相下アームスイッチング素子４２１ｂとは直列に接続されて１つのアームを構成する。他のスイッチング素子についても同様であり、第二のインバータ４２は、Ｕ相アーム、Ｖ相アーム及びＷ相アームからなる３つのアームで構成される。
【００２６】
第一のファンモータ５１ａは、ロータの回転位置に応じた第一の位置信号Ｈｕ１，Ｈｖ１，Ｈｗ１を出力する第一のロータ回転位置検出手段５１１を備える。同様に、第二のファンモータ５２ａは、ロータの回転位置に応じた第二の位置信号Ｈｕ２，Ｈｖ２，Ｈｗ２を出力する第二のロータ回転位置検出手段５２１を備える。
【００２７】
制御部６は、例えばマイコンまたはＣＰＵ等の演算器で構成され、入力されたアナログの電気信号をデジタル値に変換して、第一のファンモータ５１ａ及び第二のファンモータ５２ａの制御アプリケーションに応じた演算及び制御を行う制御手段である。制御部６には、第一の位置信号Ｈｕ１，Ｈｖ１，Ｈｗ１が入力され、第一のファンモータ５１ａの制御演算を行い、第一のインバータ４１の駆動信号を出力する。同様に、第二の位置信号Ｈｕ２，Ｈｖ２，Ｈｗ２を入力し、第二のファンモータ５２ａの制御演算を行い、第二のインバータ４２の駆動信号を出力する。
【００２８】
母線電圧検出部７は、第一のインバータ４１及び第二のインバータ４２の入力母線電圧Ｖｄｃを検出し、入力母線電圧Ｖｄｃの検出値を制御部６へ出力する。
【００２９】
図３は、実施の形態１に係る制御部６の一構成例を示す図である。実施の形態１に係る制御部６は、図３に示すように、第一のファンモータ５１ａを制御するための制御演算部６１、第二のファンモータ５２ａを制御するための制御演算部６２、第一のファンモータ５１ａの速度指令値ωｍ１＊、及び第二のファンモータ５２ａの速度指令値ωｍ２＊を生成する速度指令値生成部６３並びに、第一のインバータ４１のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成するためのキャリア信号ｆｃ１及び第二のインバータ４２のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成するためのキャリア信号ｆｃ２を生成するキャリア信号生成部６４を備えて構成される。
【００３０】
第一のファンモータ５１ａの制御演算部６１は、ロータ回転位置及び実行速度演算部６１１、速度制御部６１２並びに、駆動信号生成部６１３を備える。ロータ回転位置及び実行速度演算部６１１は、第一の位置信号Ｈｕ１，Ｈｖ１，Ｈｗ１に基づき、第一のファンモータ５１ａの実行回転数ωｍ１及びロータ回転位置θｍ１を算出する。速度制御部６１２は、実行回転数ωｍ１、速度指令値ωｍ１＊、及び入力母線電圧Ｖｄｃに基づき、第一のインバータ出力電圧指令値ＶＬｕ＊＿ａ，ＶＬｖ＊＿ａ，ＶＬｗ＊＿ａを算出する。駆動信号生成部６１３は、第一のインバータ出力電圧指令値ＶＬｕ＊＿ａ，ＶＬｖ＊＿ａ，ＶＬｗ＊＿ａ、ロータ回転位置θｍ１及びキャリア信号ｆｃ１に基づき、第一のインバータ４１への駆動信号Ｓｕｐ＿ａ，Ｓｕｎ＿ａ，Ｓｖｐ＿ａ，Ｓｖｎ＿ａ，Ｓｗｐ＿ａ，Ｓｗｎ＿ａを出力する。
【００３１】
同様に、第二のファンモータ５２ａの制御演算部６２は、ロータ回転位置及び実行速度演算部６２１、速度制御部６２２並びに、駆動信号生成部６２３を備える。ロータ回転位置及び実行速度演算部６２１は、第二の位置信号Ｈｕ２，Ｈｖ２，Ｈｗ２に基づき、第二のファンモータ５２ａの実行回転数ωｍ２及びロータ回転位置θｍ２を算出する。速度制御部６２２は、実行回転数ωｍ２、速度指令値ωｍ２＊、及び入力母線電圧Ｖｄｃに基づき、第二のインバータ出力電圧指令値ＶＬｕ＊＿ｂ，ＶＬｖ＊＿ｂ，ＶＬｗ＊＿ｂを算出する。駆動信号生成部６２３は、第二のインバータ出力電圧指令値ＶＬｕ＊＿ｂ，ＶＬｖ＊＿ｂ，ＶＬｗ＊＿ｂ、ロータ回転位置θｍ２及びキャリア信号ｆｃ２に基づき、第二のインバータ４２への駆動信号Ｓｕｐ＿ｂ，Ｓｕｎ＿ｂ，Ｓｖｐ＿ｂ，Ｓｖｎ＿ｂ，Ｓｗｐ＿ｂ，Ｓｗｎ＿ｂを出力する。
【００３２】
以上の構成及び制御手法より、複数の室内機ファンを備える室内機において、複数のファンモータ及びインバータを用いて、複数の室内機ファンを個々に且つ独立して制御することが可能となる。
【００３３】
また、各ファンモータ及びインバータを制御部に設けられる一つの演算器、すなわち共通の演算器で制御することにより、様々な以下の効果が得られる。
【００３４】
まず、第一に、室内機におけるノイズ低減が容易となる効果がある。一般的に室内機は、騒音に対する市場要求が高く、各インバータは可聴域以上のキャリア周波数（例えば１６ｋＨｚ以上）で駆動することが多く、インバータ単体での発生ノイズが大きくなる。また、１つの室内機に複数のインバータを備えると、各インバータが発生するノイズが干渉しあい、全体として増幅する場合がある。各ファンモータを共通の演算器で制御すれば、各インバータを駆動するキャリア信号を共に演算器内に持ち、各インバータのスイッチングを同期して管理可能であるため、各インバータが発生するノイズ同士で相殺するアルゴリズム（例えばキャリア信号間位相差変更、各インバータの電圧指令値補正）の実装が容易となる。
【００３５】
第二に、干渉音抑制による室内機の静音性向上の効果がある。演算器内の速度制御器でファンモータの速度制御（例えばＰＩＤ制御）を行ったとしても、ファンモータの速度には少なからず脈動が発生する。ファンモータが複数配置されていると、その速度脈動が干渉しあい、干渉音が発生する。各ファンモータを共通の演算器で制御すれば、各ファンモータの速度制御状態量を常に把握し、また、比較することが可能なため、静音性向上のためのアルゴリズム（例えば、各ファンモータ速度脈動の位相差を制御することで干渉音を相殺）の実装が容易となる。
【００３６】
第三に、母線電圧脈動の影響の抑制による室内機静音性向上の効果がある。コンバータで交流電圧を直流電圧に変換する際、直流電圧には電源周波数に比例した脈動成分を含む（例えば、単相交流電圧の場合は、交流電圧周波数の２倍の脈動成分）。演算器内では、各インバータの各相出力電圧指令値をインバータの母線電圧検出値で除した変調率を算出し、インバータスイッチング素子の駆動信号を生成するため、母線電圧の脈動成分が変調率及びインバータスイッチング素子の駆動信号生成に影響するため、各ファンモータの速度も脈動する。この速度脈動は上記干渉音へ影響する。各ファンモータを共通の演算器で制御することで、共通の母線電圧検出値を用いて変調率算出が可能となるため、母線電圧脈動の影響を抑制するアルゴリズム（例えば各インバータ出力電圧指令値の補正）の実装が容易となる。
【００３７】
第四に、各検出値の検出タイミング管理による制御性向上の効果がある。ファンモータが駆動している限り、各検出値（実施の形態１ではロータ位置信号）は時間ごとに変化する。そのため、各検出値の検出タイミングを管理しなければ、各検出値を時間軸上で同等に扱うことができない。各ファンモータを共通の演算器で制御することで、各検出値の検出タイミングを共有の演算器内で任意に決定することができるため、各検出タイミングの管理が容易となる。また、各検出タイミング間に時間差があった場合でも、検出タイミングを共通の演算器内で把握・比較することができるため、前記時間差を算出し、時間差に基づいて検出値を補正することも可能となる。以上より、各検出値の検出タイミングの管理や、検出値の補正を行うことで、各検出値を時間軸上で同等に取り扱うことが可能となるため、上記で述べた３点の効果の実現がより容易となる。
【００３８】
第五に、製品としての品質及び信頼性向上の効果がある。実施の形態１では各ファンモータの位置検出信号を演算器で検出するため、ファンモータの位置検出部と演算器が実装された基板を接続するためにコネクタを使用することが多い。同様に、第一のファンモータと第一のインバータとを接続し、また、第二のファンモータと第二のインバータとを接続するためにコネクタを使用することが多い。室内機製造において、当該コネクタを接続する際に第一のファンモータと第二のファンモータとの間で接続を間違える場合が想定される。各ファンモータを共通の演算器で制御することで、各ファンモータの位置検出信号を共通の演算器内で把握し、比較することができるため、接続誤配線を検出するアルゴリズムを追加することで、製造時の検査工程にて接続誤配線を指摘することができ、また、接続修正も容易になるため、製品としての品質向上及び信頼性向上を図ることが可能となる。
【００３９】
以上のように、各ファンモータを共通の演算器で制御することにより、上記５つの効果を奏する。
【００４０】
次に、フリーラン状態下にあるファンモータの起動手法について説明する。
【００４１】
図４に示すように、第一のファンモータ５１ａが駆動中であり、第二のファンモータ５２ａが停止中である場合を考える。この場合、気流の流れは室内機４０の図示しない吸入口から第一のファンモータ５１ａによって回転させられる第一の羽根５１ｂを通過して室内機４０の図示しない吹き出し口を通る。このとき、第二の羽根５２ｂは、気流を受けてフリーラン状態となる。このときのフリーラン回転数は、第一のファンモータ５１ａの実行回転数に比例する。
【００４２】
ここで、第二のファンモータ５２ａがフリーラン状態から起動するとき、フリーラン回転数が高いと起動が難しくなるという課題がある。そのため、第一のファンモータ５１ａの回転数指令値ωｍ１を下げてから第二のファンモータ５２ａを起動するなどの対策が必要であり、室内機としての制御性が悪化する。
【００４３】
そこで、実施の形態１では、第二のインバータ４２の各相下アームスイッチング素子４２１ｂ，４２２ｂ，４２３ｂをＯＮ状態に制御する。このとき、第二のファンモータ５２ａからブレーキトルクが発生するため、第一のファンモータ５１ａの回転数を下げることなく第二のファンモータ５２ａのフリーラン回転数を下げることができる。
【００４４】
ここで、ブレーキトルクについて三相ブラシレスＤＣモータの電圧方程式より求める。一般的に、三相ブラシレスＤＣモータの電圧方程式及びトルクは、以下の式（１），式（２）で表される。
【００４５】
【数１】
2016046992.tif 000003
【００４６】
【数２】
2016046992.tif 000004
【００４７】
なお、上記式（１）および式（２）に示される記号の意味は、以下の通りである。
ｖｄ，ｖｑ：ｄ，ｑ軸モータ印加電圧
ｉｄ，ｉｑ：ｄ，ｑ軸モータ電流
τｍ：モータ出力トルク
Ｌｄ，Ｌｑ：ｄ，ｑ軸モータインダクタンス
Ｒ：モータ相抵抗
ω：角速度
φｆ：モータ誘起電圧定数
Ｐ：極対数
ｓ：ラプラス演算子
【００４８】
式（１）において、ωはフリーラン回転数であるため固定値とし、インバータの下アームスイッチング素子をＯＮするため、ｄ軸モータ印加電圧ｖｄ及びｑ軸モータ印加電圧ｖｑはゼロとなる。また、定常状態のみを考えたとき、微分項は無視できるので、以下の式（３）に書き換えられる。
【００４９】
【数３】
2016046992.tif 000005
【００５０】
式（３）をｄ軸モータ電流ｉｄ、ｑ軸モータ電流ｉｑについて解くと以下の式（４）及び式（５）が得られる。
【００５１】
【数４】
2016046992.tif 000006
【００５２】
【数５】
2016046992.tif 000007
【００５３】
式（２）へ、式（４）及び式（５）を代入すると、モータのブレーキトルクは、以下の式（６）で表すことができる。
【００５４】
【数６】
2016046992.tif 000008
【００５５】
したがって、第二のファンモータ５２ａがフリーラン状態である場合、第二のインバータ４２の下アームスイッチング素子４２１ｂ，４２２ｂ，４２３ｂをＯＮとすることにより、第二のファンモータ５２ａからは式（６）で表されるブレーキトルクが出力されるため、フリーラン回転数を下げることができる。
【００５６】
図５にフリーラン状態から起動する場合の制御フローを示している。第二のファンモータ５２ａの実行回転数ωｍ２がフリーラン状態で停止（フリーラン回転数ωｆ）の場合を想定する。フリーラン回転数ωｆが起動可能回転数ωｓより大きい場合、一度、第二のインバータ４２の下アームスイッチング素子４２１ｂ，４２２ｂ，４２３ｂを全てＯＮする。それにより、式（６）に示すブレーキトルクがモータより出力されるため、第二のファンモータ５２ａの実行回転数ωｍ２は下がる。この状態を、第二のファンモータ５２ａの実行回転数ωｍ２が起動可能回転数ωｓより小さくなるまで継続する。そして、第二のファンモータ５２ａの実行回転数ωｍ２が起動可能回転数ωｓより小さくなった段階から、第二のファンモータ５２ａの起動処理を開始する。
【００５７】
ここで、図５では第二のインバータ４２の下アームスイッチング素子４２１ｂ，４２２ｂ，４２３ｂをＯＮ状態としたが、この場合、突入電流として過大な電流が流れ、ファンモータのロータ磁石が減磁する可能性がある。そこで、第二のインバータ４２の下アームスイッチング素子４２１ｂ，４２２ｂ，４２３ｂのデューティ比を徐々に上げていくことで、突入電流を抑制することも可能である。この際、第二のインバータ４２の下アームスイッチング素子４２１ｂ，４２２ｂ，４２３ｂの全てを同時にＯＮせずに、例えば、何れか一つの下アームスイッチング素子、または何れか二つの下アームスイッチング素子をＯＮしてから残りの下アームスイッチング素子をＯＮすればよい。
【００５８】
また、ここでは、第二のインバータ４２の下アームスイッチング素子４２１ｂ，４２２ｂ，４２３ｂをＯＮ状態としたが、第二のインバータ４２の上アームスイッチング素子４２１ａ，４２２ａ，４２３ａをＯＮ状態とする制御を行ってもよい。
【００５９】
以上説明したように、実施の形態１の制御手法によれば、フリーラン状態からの起動において、フリーラン回転数が高い場合には、ファンモータからブレーキトルクが出力されるようにインバータの下アームスイッチング素子をＯＮする処理を挟むことにより、フリーラン状態からの起動が容易となるという効果を奏する。この手法を用いることにより、駆動中のファンモータの制御状態を変更することなく起動可能なため、ユニットとしての制御性を損なうことがないという効果も得られる。
【００６０】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２の室内機に設けられる電力変換装置及び当該電力変換装置の周辺回路の一構成例を示す図である。
【００６１】
実施の形態２に係る電力変換装置は、図６に示すように、第一のインバータ４１では、各相に流れる電流を検出するためのＵ相下アームシャント抵抗４１１ｃ、Ｖ相下アームシャント抵抗４１２ｃ及びＷ相下アームシャント抵抗４１３ｃを備え、第二のインバータ４２では、各相に流れる電流を検出するためのＵ相下アームシャント抵抗４２１ｃ、Ｖ相下アームシャント抵抗４２２ｃ及びＷ相下アームシャント抵抗４２３ｃを備える構成である。なお、以下、Ｕ相下アームシャント抵抗、Ｖ相下アームシャント抵抗及びＷ相下アームシャント抵抗を総称する場合には各相下アームシャント抵抗と称する。
【００６２】
上記の構成により、実施の形態２の電力変換装置では、実施の形態１では有していた第一のロータ回転位置検出手段５１１及び第二のロータ回転位置検出手段５２１に代えて、各相下アームシャント抵抗４１１ｃ，４１２ｃ，４１３ｃ，４２１ｃ，４２２ｃ，４２３ｃの電位（以下、「各相下アーム電圧」という）Ｖｕ＿１，Ｖｖ＿１，Ｖｗ＿１及びＶｕ＿２，Ｖｖ＿２，Ｖｗ＿２を検出する各相下アーム電圧検出部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ及び７２ａ，７２ｂ，７２ｃが設けられている。各相下アーム電圧検出部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ及び７２ａ，７２ｂ，７２ｃが検出した検出値は、各相に流れる電流の電流情報として，制御部６に入力される。なお，以下必要に応じて、第一のインバータ４１の電流情報である各相下アーム電圧Ｖｕ＿１，Ｖｖ＿１，Ｖｗ＿１を第一の下アーム電圧Ｖｕ＿１，Ｖｖ＿１，Ｖｗ＿１と称し、第二のインバータ４２の電流情報である各相下アーム電圧Ｖｕ＿２，Ｖｖ＿２，Ｖｗ＿２を第二の下アーム電圧Ｖｕ＿２，Ｖｖ＿２，Ｖｗ＿２と称する。
【００６３】
なお、上記以外の構成は、図２に示す実施の形態１の構成と同一又は同等であり、それら同一又は同等の構成部には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６４】
制御部６には、各相下アーム電圧Ｖｕ＿１，Ｖｖ＿１，Ｖｗ＿１，Ｖｕ＿２，Ｖｖ＿２，Ｖｗ＿２が入力され、第一のファンモータ５１ａの制御演算を行って第一のインバータ４１に駆動信号を出力すると共に、第二のファンモータ５２ａの制御演算を行って第二のインバータ４２の駆動信号を出力する。
【００６５】
図７は、実施の形態２に係る制御部６の一構成例を示す図である。実施の形態２にかかる制御部６は、図７に示すように、第一のファンモータ５１ａを制御するための制御演算部６５、第二のファンモータ５２ａを制御するための制御演算部６６、第一のファンモータ５１ａの速度指令値ωｍ１＊、及び第二のファンモータ５２ａの速度指令値ωｍ２＊を生成する速度指令値生成部６７並びに、第一のインバータ４１のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成するためのキャリア信号ｆｃ１及び第二のインバータ４２のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成するためのキャリア信号ｆｃ２を生成するキャリア信号生成部６８を備えて構成される。
【００６６】
第一のファンモータ５１ａの制御演算部６５は、電流演算部６５１、座標変換部６５２、速度及び位置推定部６５３、速度制御部６５４並びに駆動信号生成部６５５を備える。電流演算部６５１は、第一の下アーム電圧Ｖｕ＿１，Ｖｖ＿１，Ｖｗ＿１に基づき、第一のファンモータ５１ａのモータ電流ｉｕ＿ａ，ｉｖ＿ａ，ｉｗ＿ａを算出する。座標変換部６５２は、第一のファンモータ５１ａのモータ電流ｉｕ＿ａ、ｉｖ＿ａ、ｉｗ＿ａを用いて、二相回転座標系電流ｉγ＿ａ、ｉδ＿ａを算出する。速度及び位置推定部６５３は、二相回転座標系電流ｉγ＿ａ、ｉδ＿ａに基づき、第一のファンモータ５１ａの実行回転数ωｍ１及びロータ回転位置θｍ１を算出する。速度制御部６５４は、二相回転座標系電流ｉγ＿ａ，ｉδ＿ａ、実行回転数ωｍ１及びロータ回転位置θｍ１、速度指令値ωｍ１＊、並びに、母線電圧検出値Ｖｄｃに基づき、第一のインバータ出力電圧指令値ＶＬｕ＊＿ａ，ＶＬｖ＊＿ａ，ＶＬｗ＊＿ａを算出する。駆動信号生成部６５５は、第一のインバータ出力電圧指令値ＶＬｕ＊＿ａ，ＶＬｖ＊＿ａ，ＶＬｗ＊＿ａ、及びキャリア信号ｆｃ１に基づき、第一のインバータ４１への駆動信号Ｓｕｐ＿ａ，Ｓｕｎ＿ａ，Ｓｖｐ＿ａ，Ｓｖｎ＿ａ，Ｓｗｐ＿ａ，Ｓｗｎ＿ａを出力する。
【００６７】
同様に、第二のファンモータ５１ａの制御演算部６６は、電流演算部６６１、座標変換部６６２、速度及び位置推定部６６３、速度制御部６６４並びに駆動信号生成部６６５を備える。電流演算部６６１は、第二の下アーム電圧Ｖｕ＿２，Ｖｖ＿２，Ｖｗ＿２に基づき、第二のファンモータ５１ａのモータ電流ｉｕ＿ｂ，ｉｖ＿ｂ，ｉｗ＿ｂを算出する。座標変換部６６２は、第二のファンモータ５１ａのモータ電流ｉｕ＿ｂ、ｉｖ＿ｂ、ｉｗ＿ｂを用いて、二相回転座標系電流ｉγ＿ｂ、ｉδ＿ｂを算出する。速度及び位置推定部６６３は、二相回転座標系電流ｉγ＿ｂ、ｉδ＿ｂに基づき、第二のファンモータ５１ａの実行回転数ωｍ２及びロータ回転位置θｍ２を算出する。速度制御部６６４は、二相回転座標系電流ｉγ＿ｂ，ｉδ＿ｂ、実行回転数ωｍ２及びロータ回転位置θｍ２、速度指令値ωｍ２＊、並びに、母線電圧検出値Ｖｄｃに基づき、第二のインバータ出力電圧指令値ＶＬｕ＊＿ｂ，ＶＬｖ＊＿ｂ，ＶＬｗ＊＿ｂを算出する。駆動信号生成部６６５は、第二のインバータ出力電圧指令値ＶＬｕ＊＿ｂ，ＶＬｖ＊＿ｂ，ＶＬｗ＊＿ｂ、及びキャリア信号ｆｃ２に基づき、第二のインバータ４２への駆動信号Ｓｕｐ＿ｂ，Ｓｕｎ＿ｂ，Ｓｖｐ＿ｂ，Ｓｖｎ＿ｂ，Ｓｗｐ＿ｂ，Ｓｗｎ＿ｂを出力する。
【００６８】
以上の構成及び制御手法より、複数の室内機ファンを備える室内機において、複数のファンモータ及びインバータを用いて、複数の室内機ファンを個々に且つ独立して制御することが可能となる。
【００６９】
ここで、実施の形態１と同様に、第一のファンモータ５１ａが駆動中であり、第二のファンモータ５２ａが停止中である場合を考える（図４参照）。この場合、気流の流れは室内機４０の図示しない吸入口から第一のファンモータ５１ａによって回転させられる第一の羽根５１ｂを通過して室内機４０の図示しない吹き出し口を通る。このとき、第二の羽根５２ｂは、気流を受けてフリーラン状態となる。このときのフリーラン回転数は、第一のファンモータ５１ａの実行回転数に比例する。
【００７０】
ここで、第二のファンモータ５２ａがフリーラン状態から起動するとき、フリーラン回転数が高いと起動が難しくなるという課題がある。そのため、第一のファンモータ５１ａの回転数指令値ωｍ１を下げてから第二のファンモータ５２ａを起動するなどの対策が必要であり、室内機としての制御性が悪化する。
【００７１】
そこで、実施の形態１と同様に、第二のインバータ４２の各相下アームスイッチング素子４２１ｂ，４２２ｂ，４２３ｂをＯＮ状態に制御する。このとき、第二のファンモータ５２ａからブレーキトルクが発生するため、第一のファンモータ５１ａの回転数を下げることなく第二のファンモータ５２ａのフリーラン回転数を下げることができる。
【００７２】
ここで、モータのブレーキトルクは、実施の形態１と同様に式（６）で表すことができる。
【００７３】
以上より、第二のファンモータ５２ａがフリーラン状態である場合、第二のインバータ４２の下アームスイッチング素子４２１ｂ，４２２ｂ，４２３ｂをＯＮとすることにより、第二のファンモータ５２ａからは式（６）で表されるブレーキトルクが出力されるため、フリーラン回転数を下げることができ、かつフリーラン状態からの起動が容易となる。
【００７４】
また、上述の手法を用いれば、第一のファンモータ５１ａの状態を操作することなく、第一のファンモータ５１ａが起動可能となるため、室内機ユニットとしての制御性が向上するという効果が得られる。
【００７５】
なお、以上の実施の形態１，２に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略し、一部を組み合わせる等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上のように、本発明は、室内機及び空気調和機に用いて好適である。
【符号の説明】
【００７７】
１  交流電源、２  整流器、３  平滑手段、６  制御部、７  母線電圧検出部、４０  室内機、４１  第一のインバータ、４２  第二のインバータ、５１  第一の室内機ファン、５１ａ  第一のファンモータ、５１ｂ  第一の羽根、５２  第二の室内機ファン、５２ａ  第二のファンモータ、５２ｂ  第二の羽根、５５  室内熱交換器、５８  ガス冷媒配管、５９  液冷媒配管、６１，６５  第一の制御演算部、６２，６６  第二の制御演算部、６３，６７  速度指令値生成部、６４，６８  キャリア信号生成部、７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ  各相下アーム電圧検出部、８０  室外機、８１  圧縮機、８２  四方弁、８４  アキュムレータ、８５  室外機ファン、８６  室外熱交換器、８７  絞り装置、４１１ａ，４１２ａ，４１３ａ，４２１ａ，４２２ａ，４２３ａ  各相上アームスイッチング素子、４１１ｂ，４１２ｂ，４１３ｂ，４２１ｂ，４２２ｂ，４２３ｂ  各相下アームスイッチング素子、４１１ｃ，４１２ｃ，４１３ｃ，４２１ｃ，４２２ｃ，４２３ｃ  各相下アームシャント抵抗、５１１，５２１  ロータ回転位置検出手段、６１１，６２１  ロータ回転位置及び実行速度演算部、６１２，６２２  速度制御部、６１３，６２３，６５５，６６５  駆動信号生成部、６５１，６６１  電流演算部、６５２，６６２  座標変換部、６５３，６６３  速度及び位置推定部、６５４，６６４  速度制御部。
【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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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年10月26日(2016.10.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気調和機の室内機であって、
複数のファンモータと、
前記複数のファンモータのそれぞれを個別に駆動するための複数の電力変換器と、
前記ファンモータのそれぞれを制御するための前記複数の電力変換器のそれぞれに付与する個別の駆動信号を生成する一つ且つ共通の制御部と、
を備える室内機。
【請求項２】
前記ファンモータの少なくとも一つが駆動状態であり、前記駆動状態のファンモータ以外のファンモータのうち少なくとも一つがフリーラン状態であるとき、
前記制御部は、前記フリーラン状態のファンモータに接続される電力変換器のスイッチング素子のうち少なくとも一つを駆動して当該フリーラン状態のファンモータに制動力を付与した後に当該ファンモータを起動する請求項１に記載の室内機。
【請求項３】
前記ファンモータを起動する際に制御するスイッチング素子は前記電力変換器における下アームスイッチング素子である請求項１または２に記載の室内機。
【請求項４】
前記ファンモータを起動する際に制御するスイッチング素子は前記電力変換器における上アームスイッチング素子である請求項１または２に記載の室内機。
【請求項５】
前記ファンモータは永久磁石型同期モータである請求項１から４の何れか１項に記載の室内機。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１項に記載の室内機を備えた空気調和機。
【国際調査報告】
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