(57)【要約】【課題】過電流の誤検出によるモータの異常停止を防ぐことができるモータ駆動装置及び該モータ駆動装置を備えた空気調和機を提供する。【解決手段】交流電力を直流電力に整流する整流回路１１と、整流回路１１が整流した直流電力にてモータ２を駆動するインバータ１３と、インバータ１３における過電流を検出するシャント抵抗１４及び過電流検出回路１５とを備え、過電流検出回路１５が過電流を検出した場合、モータ２の駆動を停止させるようにしてあるモータ駆動装置１に、整流回路１１に入力する交流電力の電流を検出する交流電流検出回路１８と、過電流検出回路１５が過電流を検出し、交流電流検出回路１８にて検出した電流が閾値電流以上である場合、インバータ１３によるモータ２の駆動を停止させる制御回路１６とを備える。【選択図】図１
2008017551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を直流電力に整流する整流回路と、該整流回路が整流した直流電力にてモータを駆動するインバータと、該インバータにおける過電流を検出する過電流検出回路とを備え、該過電流検出回路が過電流を検出した場合、モータの駆動を停止させるようにしてあるモータ駆動装置において、
前記整流回路に入力する交流電力の電流を検出する検出回路と、
前記過電流検出回路が過電流を検出し、前記検出回路にて検出した電流が閾値電流以上である場合、前記インバータによるモータの駆動を停止させる制御回路と
を備えることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記制御回路は、
前記検出回路にて検出した電流が前記閾値電流未満である場合、モータを駆動させるようにしてある
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記制御回路がモータの駆動を停止させた場合、モータの異常を報知する信号を出力する手段を備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
モータの回転数を調速する回路を備え、
前記閾値電流はモータの回転数に応じて異なる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載のモータ駆動装置と、
該モータ駆動装置にて駆動するモータの回転力で、空調用の冷媒を圧縮する圧縮機と
を備えることを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、整流された直流電力にてモータを駆動するインバータを備え、過電流が発生した場合、モータの駆動を停止させるようにしてあるモータ駆動装置及び該モータ駆動装置を備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来のモータ駆動装置１０１の構成を示すブロック図である。
モータ駆動装置１０１は、整流回路１１、平滑コンデンサ１２、インバータ１３、及び制御回路１６を備えている。整流回路１１は、商用電源Ａが供給する交流電力を直流電力に整流し、整流された直流電力は平滑コンデンサ１２にて平滑化される。インバータ１３は、複数のスイッチング素子からなり、整流された直流電力にてモータ２を駆動する。モータ２は、例えば空気調和機の室外機が備える圧縮機用の３相ブラシレスモータである。
また、モータ駆動装置１０１は、整流回路１１及びインバータ１３間に介装されたシャント抵抗１４、及びシャント抵抗１４で生じた電圧によって過電流を検出する過電流検出回路１５を備えている。制御回路１６は、過電流検出回路１５が過電流を検出した場合、モータ２の駆動を停止させ、モータ２の異常を報知する（例えば、特許文献１）。
【０００３】
一方、過電流を連続的に所定回数検出した場合、モータの回転を停止させるように構成したモータ駆動装置が提案されている（例えば、特許文献２）。
特許文献２に係るモータ駆動装置によれば、インバータのスイッチング素子の入切等によって単発的に発生したノイズを過電流と誤検出して、モータが停止することを防ぐことができる。
【特許文献１】特開２０００−２３４８５号公報
【特許文献２】特開平８−６５８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、連続的に所定回数以上発生したノイズが過電流検出回路を通じて制御回路に入力した場合、過電流が発生していないにも関わらずモータが異常停止するという問題があった。
【０００５】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、整流回路に入力する交流電力の電流を検出する検出回路を備え、過電流検出回路が過電流を検出し、且つ検出回路にて検出した電流が閾値電流以上である場合、モータを停止させるように構成することにより、過電流の誤検出によるモータの異常停止を防ぐことができるモータ駆動装置及び該モータ駆動装置を備えた空気調和機を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の他の目的は、過電流検出回路及び検出回路にて過電流を検出し、モータの駆動を停止させた場合、モータの異常を報知する信号を出力するように構成することにより、モータの異常を誤り無く報知することができるモータ駆動装置及び該モータ駆動装置を備えた空気調和機を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、過電流検出回路が過電流を検出し、且つ検出回路にて検出した電流がモータの回転数に応じて異なる閾値電流以上である場合、モータを停止させるように構成することにより、モータの回転数に関わらず、過電流を誤り無く検出し、モータの異常停止を防ぐことができるモータ駆動装置及び該モータ駆動装置を備えた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】
【０００８】
本発明に係るモータ駆動装置は、交流電力を直流電力に整流する整流回路と、該整流回路が整流した直流電力にてモータを駆動するインバータと、該インバータにおける過電流を検出する過電流検出回路とを備え、該過電流検出回路が過電流を検出した場合、モータの駆動を停止させるようにしてあるモータ駆動装置において、前記整流回路に入力する交流電力の電流を検出する検出回路と、前記過電流検出回路が過電流を検出し、前記検出回路にて検出した電流が閾値電流以上である場合、前記インバータによるモータの駆動を停止させる制御回路とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るモータ駆動装置は、前記制御回路は、前記検出回路にて検出した電流が前記閾値電流未満である場合、モータを駆動させるようにしてあることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るモータ駆動装置は、前記制御回路がモータの駆動を停止させた場合、モータの異常を報知する信号を出力する手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るモータ駆動装置は、モータの回転数を調速する回路を備え、前記閾値電流はモータの回転数に応じて異なることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る空気調和機は、上述のいずれか一つのモータ駆動装置と、該モータ駆動装置にて駆動するモータの回転力で、空調用の冷媒を圧縮する圧縮機とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、インバータは、整流回路にて整流された直流電力にてモータを駆動する。過電流検出回路は、モータ、インバータ等の異常動作時に発生する過電流を検出する。また、検出回路は、前記異常動作を検知するために、整流回路に入力する交流電力の電流を検出する。
過電流検出回路は、モータ、インバータ等で発生したノイズを過電流として誤検出する虞があるところ、制御回路は、過電流検出回路が過電流を検出し、且つ検出回路が閾値電流以上の電流を検出した場合、モータを停止させる。過電流が発生していない場合、交流電力の電流は、閾値電流未満であり、インバータ又はモータで発生したノイズが整流回路の入力側まで回り込む虞はないため、ノイズによる過電流の誤検出によってモータが停止することはない。
逆に検出回路が閾値電流未満の電流を検出した場合、制御回路はモータの駆動を継続する。
【００１４】
本発明にあっては、制御回路がモータの駆動を停止させた場合、モータ駆動装置はモータの異常を報知する信号を出力する。
従って、該信号によって、モータの異常を誤り無く報知することができる。
【００１５】
本発明にあっては、モータの回転数が調速される。整流回路へ入力する交流電力の電流は、モータの回転数に応じて異なる。制御回路は、モータの回転数に応じて異なる閾値電流を用いて、過電流の有無を判断する。従って、モータの回転数に関わらず、過電流を誤り無く検出することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、過電流の誤検出によるモータの異常停止を防ぐことができる。
【００１７】
本発明によれば、ノイズによる過電流の誤検出を防ぎ、モータの異常を誤り無く報知することができる。
【００１８】
本発明によれば、モータの回転数に関わらず、過電流を誤り無く検出し、モータの異常停止を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るモータ駆動装置１の構成を示すブロック図、図２は、モータ駆動装置１を構成する各種回路の回路図である。モータ駆動装置１は、整流回路１１、平滑コンデンサ１２、インバータ１３及び制御回路１６を備えており、商用電源Ａの交流電力にてモータ２を駆動するように構成されている。
【００２０】
整流回路１１は、交流電力を昇圧及び整流して出力する回路であり、商用電源Ａの交流電力を昇圧する昇圧トランス１１ａを備えている。昇圧トランス１１ａを構成している１次コイルの両端には商用電源Ａが接続されている。また、整流回路１１は、順接続された２個のダイオード１１ｂ、１１ｃからなる直列回路を２組並列接続した回路を備えており、昇圧トランス１１ａを構成している２次コイルの両端は、各直列回路におけるダイオード１１ｂ、１１ｃの接続節点に接続されている。各直列回路のカソード側は、整流回路１１の正側出力端子に接続され、アノード側は負側出力端子に接続されている。
【００２１】
整流回路１１の正側出力端子には平滑コンデンサ１２の一端が接続され、負側出力端子には平滑コンデンサ１２の他端が接続されている。また、負側出力端子には、過電流を検出するためのシャント抵抗１４の一端が接続されており、整流回路１１の正側出力端子及びシャント抵抗１４の他端は、インバータ１３の正側入力端子及び負側入力端子に接続されている。シャント抵抗１４の抵抗値は、例えば０．００２〜０．０２Ωである。
【００２２】
インバータ１３は、モータ２をインバータ制御にて駆動する回路であり、６個のスイッチング素子１３ａ、１３ｂ、例えばパワートランジスタを備えている。インバータ１３の正側入力端子には、スイッチング素子１３ａのドレインが接続され、スイッチング素子１３ａのソースには、スイッチング素子１３ｂのドレインが接続されている。スイッチング素子１３ｂのソースは、インバータ１３の負側入力端子に接続されている。また、各スイッチング素子１３ａ、１３ｂのドレイン及びソースには、フライバックダイオード１３ｃ、１３ｄのカソード及びアノードが接続されている。
【００２３】
モータ２は、Ｙ結線されたコイルを備えた３相ブラシレスモータであり、インバータ１３を構成しているスイッチング素子１３ｂのドレインは、モータ２を構成するコイルの端子Ｕ，Ｖ，Ｗに夫々接続されている。
【００２４】
各スイッチング素子１３ａ、１３ｂのゲートは、制御回路１６に接続され、制御回路１６は、各スイッチング素子１３ａ、１３ｂを入切することで、モータ２の回転を一定にインバータ制御、又は調速する。
【００２５】
シャント抵抗１４の両端には、過電流検出回路１５の入力端子が接続されており、過電流検出回路１５は、シャント抵抗１４の両端に所定電圧、例えば０．５Ｖ以上の電圧が所定時間発生した場合、過電流検出信号を制御回路１６に与える。モータ２が毎分１０００回転で正常に回転している場合、シャント抵抗１４の両端には、約０．１〜０．２Ｖの電圧が発生する。
例えば、過電流検出回路１５の入力端子には、所定パルス幅以上の電圧を透過させるフィルタ回路１５ａが接続されており、フィルタ回路１５ａは透過した電圧を比較器１５ｂに与える。比較器１５ｂは、フィルタ回路１５ａを透過した電圧と、所定の基準電圧、例えば０．５Ｖとを比較し、基準電圧以上である場合、過電流検出信号を制御回路１６に与える。
【００２６】
また、整流回路１１の昇圧トランス１１ａを構成している１次コイルの一端側と、交流電源との間には、カレントトランス１７が設けられており、カレントトランス１７は交流電流検出回路１８に接続されている。
【００２７】
交流電流検出回路１８は、電気抵抗器１８ａを備えており、電気抵抗器１８ａの両端には、カレントトランス１７を構成するコイルの両端が接続されている。また、電気抵抗器１８ａの両端には、整流ダイオード１８ｂが接続されている。整流ダイオード１８ｂは、電気抵抗器１８ａで生じた電圧を整流し、整流した電圧を増幅器１８ｃに与える。増幅器１８ｃは、整流された電圧を増幅し、増幅した電圧をＡ／Ｄ変換器１８ｄに与える。Ａ／Ｄ変換器１８ｄは、入力した電圧をデジタルの交流電流値にＡＤ変換し、ＡＤ変換した交流電流値を制御回路１６に与える。
【００２８】
制御回路１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等を備えている。ＲＯＭは、モータ２の回転をインバータ制御するためのプログラムを記憶しており、ＣＰＵは、該プログラムをＲＡＭに展開して実行することで、モータ２の駆動及び停止を制御する。
【００２９】
制御回路１６の一の入出力ポートには、モータ２の異常を報知する異常報知部１９が接続されている。異常報知部１９は、モータ２の異常を報知する音又は光を出力する回路である。
【００３０】
図３は、過電流検出及びモータ２の停止に係る制御回路１６の処理手順を示すフローチャートである。
制御回路１６は、過電流検出回路１５が出力する過電流検出信号によって、過電流を検出したか否かを判定する（ステップＳ１１）。過電流を検出したと判定した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、制御回路１６は、交流電流検出回路１８が出力する交流電流値を取得する（ステップＳ１２）。
【００３１】
次いで、制御回路１６は、交流電流値が閾値電流以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。閾値電流は、例えば５Ａであり、制御回路１６のＲＯＭが予め記憶している。モータ２が毎分１０００回転で正常に回転している場合の交流電力の電流は、２〜３Ａである。閾値電流以上であると判定した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、制御回路１６は、モータ２の駆動を停止させる（ステップＳ１４）。そして、制御回路１６は、モータ２の異常を報知する信号を異常報知部１９に与えて、モータ２の異常を報知する（ステップＳ１５）。
【００３２】
ステップＳ１１で過電流を検出していないと判定した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ１３で閾値電流未満であると判定した場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、又はステップＳ１５の処理を終えた場合、制御回路１６は、過電流検出及びモータ２の停止に係る処理を終える。
【００３３】
このように構成されたモータ駆動装置１にあっては、過電流検出回路１５を通じて制御回路１６にノイズが入力した場合であっても、制御回路１６は、交流電流検出回路１８が検出した交流電流値に基づいて、入力信号が過電流検出信号又はノイズのいずれであるかを判別することができるため、過電流の誤検出によるモータ２の異常停止を防ぐことができる。
【００３４】
また、ノイズによる過電流の誤検出を防ぎ、モータ２の異常を誤り無く報知することができる。
【００３５】
なお、整流回路、インバータ、過電流検出回路、及び交流電流検出回路の構成は一例であり、同様の機能を有する回路構成であれば他の回路構成でモータ駆動装置を構成しても良い。
【００３６】
また、整流回路とインバータとの間にシャント抵抗を介装させた構成を説明したが、モータ、インバータに生じた過電流を検出できるのであれば、他の箇所、例えばインバータとモータとの間にシャント抵抗を介装させても良い。
【００３７】
（実施の形態２）
実施の形態２に係るモータ駆動装置１は、モータ２の駆動制御に係る処理手順のみが実施の形態１に係るモータ駆動装置１と異なるため以下では主に上記相違点を説明する。
図４は、実施の形態２における過電流検出及びモータ２の停止に係る制御回路１６の処理手順を示すフローチャートである。
【００３８】
制御回路１６は、過電流検出回路１５が出力する過電流検出信号によって、過電流を検出したか否かを判定する（ステップＳ２１）。過電流を検出したと判定した場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、制御回路１６は、交流電流検出回路１８が出力する交流電流値を取得する（ステップＳ２２）。
【００３９】
そして、制御回路１６は、モータ２の回転数に応じた閾値電流を特定する（ステップＳ２３）。制御回路１６は、モータ２の回転数を調速する機能を有し、制御回路１６のＲＯＭはモータ２の回転数と閾値電流とを対応付けたテーブルを記憶している。そして、制御回路１６は、駆動しているモータ２の回転数と該テーブルとに基づいて閾値電流を特定する。
【００４０】
次いで、制御回路１６は、交流電流値が閾値電流以上であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。閾値電流以上であると判定した場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、制御回路１６は、モータ２の駆動を停止させる（ステップＳ２５）。
【００４１】
ステップＳ２１で過電流を検出していないと判定した場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、ステップＳ２４で閾値電流未満であると判定した場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、又はステップＳ２５の処理を終えた場合、制御回路１６は、過電流検出及びモータ２の停止に係る処理を終える。
【００４２】
実施の形態２に係るモータ駆動装置１にあっては、モータ２の回転数に関わらず、過電流を誤り無く検出し、モータ２の異常停止を防ぐことができる。
【００４３】
実施の形態２に係るモータ駆動装置１の他の構成、作用及び効果は、実施の形態１に係るモータ駆動装置１の構成、作用及び効果と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４４】
（実施の形態３）
図５は、実施の形態３に係る空気調和機の構成を示すブロック図である。空気調和機は、冷媒配管５にて接続された室内機３及び室外機４を備えている。
【００４５】
室内機３は、図示しない略直方体の筐体に収容された電源回路３１、室内熱交換器３３、室内機制御回路３２及び受信部３４を備えている。筐体は、前面上部に吸込口を、前面下部に送風口を夫々形成しており、吸込口から吸い込まれて、室内熱交換器３３で熱交換された空気が送風口から送風されるように構成されている。
受信部３４は、図示しない遠隔操作装置から送信された遠隔操作信号を受信し、室内機制御回路３２に与える。室内機制御回路３２は、受信した遠隔操作信号に基づいて、モータ駆動装置１によるモータ２の駆動を制御する。
【００４６】
室外機４は、例えば屋外に設置されるものであり、冷媒を圧縮する圧縮機４１、室外熱交換器４２、及びキャピラリチューブ４３を備えており、圧縮機４１、室外熱交換器４２、キャピラリチューブ４３、及び室内機３の室内熱交換器３３は、この順で冷媒配管５にて接続され、冷媒が循環する冷媒サイクルを構成している。
圧縮機４１は、冷媒を圧縮するためのモータ２を備えており、室外機４は、モータ２を駆動する実施の形態１又は実施の形態２に係るモータ駆動装置１を備えている。モータ駆動装置１には室内機３を通じて、商用電源Ａが接続されており、制御回路１６によって制御されるように構成されている。
【００４７】
また、室外機４は、図示しない室外ファン駆動部、及び室外ファンを備えている。室外ファンは、室外ファン駆動部により駆動され、室外機４の筐体に形成された図示しない吸込口から熱交換する為の空気を筐体内に吸い込み、熱交換された空気を吹出口から吹き出す。
【００４８】
圧縮機４１は、モータ駆動装置１によって駆動されて、冷媒を圧縮する。室外熱交換器４２は、冷房運転の場合、圧縮機４１で圧縮された高温・高圧の気体の冷媒を、室外ファンによって空冷することで凝縮させる。冷媒の凝縮によって室外熱交換器４２で発生した熱は、室外ファンにより室外機４内に吸い込まれた空気に与えられ、該空気は室外機４外へ吹き出される。
【００４９】
キャピラリチューブ４３は、室外熱交換器４２からの冷媒を減圧し、減圧された冷媒は、室内熱交換器３３で蒸発する。室内ファンにより室内機３内に吸い込まれた空気は、室内熱交換器３３によって吸熱され、吸熱された空気は、室内機３外へ吹き出される。冷媒の凝縮及び蒸発によって、室外機４及び室内機３における空気が熱交換され、室内の空気が空調される。
【００５０】
また、圧縮機４１は、四方弁を備えており、四方弁は、冷房運転の場合、圧縮機４１が圧縮した冷媒の流れる方向を室外熱交換器４２側へ、暖房運転の場合、室内熱交換器３３側へ切り換える。冷媒が、圧縮機４１から室内熱交換器３３側へ循環する場合、室内熱交換器３３及び室外熱交換器４２は夫々凝縮器及び蒸発器として機能して、空気調和機は、暖風を室内に送風する。冷媒が、圧縮機４１から室外熱交換器４２側へ循環する場合、室外熱交換器４２及び室内熱交換器３３は夫々凝縮器及び蒸発器として機能して、空気調和機は、冷風を室内に送風する。
【００５１】
このように構成された空気調和機にあっては、過電流の誤検出による圧縮機４１の異常停止を防ぐことができる。また、ノイズによる過電流の誤検出を防ぎ、圧縮機４１の異常を誤り無く報知することができる。
【００５２】
なお、モータ駆動装置を空気調和機に備えた場合を説明したが、モータを有する他の電気機器に実施の形態１又は実施の形態２に係るモータ駆動装置を備えても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態１に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】モータ駆動装置を構成する各種回路の回路図である。
【図３】過電流検出及びモータの停止に係る制御回路の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態２における過電流検出及びモータの停止に係る制御回路の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態３に係る空気調和機の構成を示すブロック図である。
【図６】従来のモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５４】
Ａ  商用電源
２  モータ
１  モータ駆動装置
３  室内機
４  室外機
５  冷媒配管
１１  整流回路
１１ａ  昇圧トランス
１１ｂ、１１ｃ  ダイオード
１２  平滑コンデンサ
１３  インバータ
１３ａ、１３ｂ  スイッチング素子
１３ｃ、１３ｄ  フライバックダイオード
１４  シャント抵抗
１５  過電流検出回路
１５ａ  フィルタ回路
１５ｂ  比較器
１６  制御回路
１７  カレントトランス
１８  交流電流検出回路
１８ａ  電気抵抗器
１８ｂ  整流ダイオード
１８ｃ  増幅器
１８ｄ  Ａ／Ｄ変換器
１９  異常報知部
３１  電源回路
３２  室内機制御回路
３３  室内熱交換器
４１  圧縮機
４２  室外熱交換器
４３  キャピラリチューブ
【図１】
2008017551.tif 000003
【図２】
2008017551.tif 000004
【図３】
2008017551.tif 000005
【図４】
2008017551.tif 000006
【図５】
2008017551.tif 000007
【図６】
2008017551.tif 000008