(57)【要約】【課題】順風によってモータ１の回転数が増加した場合、巻き線１ａに発生する誘起電圧が直流電源４の電圧を超えない場合でも、上アームスイッチング素子２ａ，下アームスイッチング素子２ｂをスイッチングしているために、昇圧チョッパー動作となり直流電圧が増加し、過電圧が印加されるおそれがあった。【解決手段】直流電圧検出手段を有し、順風による回生電流によって直流電圧が所定の値以上になり、且つ圧縮機が停止している場合に、上下アームを全てオフ状態にする。【選択図】　図１
2004125209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相ブリッジ接続された上アームおよび下アームにそれぞれ３つのスイッチング素子を設けたモータ駆動部と、前記スイッチング素子を相順にオン、オフ制御する制御部と、前記モータ駆動部の入力側に接続される直流電源と、前記モータ駆動部の出力側に接続される室外ファン駆動用のブラシレスモータと、圧縮機と、前記直流電源の電圧を検知する直流電圧検知手段とにより構成される空気調和機において、前記圧縮機が停止し、且つ前記直流電圧が所定の電圧以上であると前記直流電圧検知手段が検知したとき、前記モータ駆動部の上下アームを全てオフ状態にさせることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
圧縮機が停止し、且つ直流電圧が所定の電圧以上であると直流電圧検知手段が検知したとき、上アームのみ全てオン状態もしくは前記下アームのみ全てオン状態のいずれかを行うことを特徴とする、請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】
制御部によってオン／オフ制御され、モータ駆動部と直流電源との間に接続され、前記モータ駆動部の直流電源の供給をコントロールする直流電源スイッチを具備し、圧縮機が停止し、且つ直流電圧が所定の電圧以上であると直流電圧検知手段が検知したとき、前記直流電源スイッチをオフし、前記モータ駆動部の電源を遮断することを特徴とする、請求項１記載の空気調和機。
【請求項４】
制御部によってオン／オフ制御され、直流電源の正極と負極間に接続される負荷切替えスイッチと、前記負荷切替えスイッチと直列に接続される負荷抵抗とを具備し、圧縮機が停止し、且つ直流電圧が所定の電圧以上であると前記直流電圧検知手段が検知したとき、前記負荷切り替えスイッチをオンし、前記直流電源の正極と負極間に前記負荷抵抗を接続することを特徴とする、請求項１記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機の室外ファンモータの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術について、図６を用いて説明する。
図６は、３相ブリッジ接続された上アームスイッチング素子１０２ａおよび下アームスイッチング素子１０２ｂを設けたモータ駆動部１０２と、モータ１０１の速度制御を行い、最小デューティ比検出回路１０５ａを内蔵する、制御部１０５と、制御部１０５の制御信号により上アームスイッチング素子１０２ａ、下アームスイッチング素子１０２ｂを相順にオン、オフ制御するモータ制御部１０２ｃと、商用電源１１０を全波整流し直流に変換する直流変換器１１１と、直流変換器１１１により変換されモータ駆動部１０２の入力側に接続される直流電源１０４と、直流電源１０４に用いられる平滑コンデンサ１０４ａと、室外ファン１０８と、モータ駆動部１０２の出力側に接続される室外ファン１０８駆動用のモータ１０１と、圧縮機１１４と、により、構成される空気調和機の構成図である。
【０００３】
３相ブラシレスモータは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３相巻線を有し、電子回路からなるモータ駆動部によって駆動制御される直流モータの一種であり、特に可変速が要求される用途に用いられる。
【０００４】
この３相ブラシレスモータを駆動する空気調和機において、室外ファン１０８が強い順風によって正回転方向に加速されることで、モータ１０１の回転数が増大され、この回転数を一定にするため、制御信号のデューティを絞っていく。さらに、オンデューティ比を最小に絞った状態においても、モータ１０１が通常の制御回転数を超えたとき、最小デューティ比検出回路１０５ａで、最小デューティ比が検出されている間、上アームスイッチング素子１０２ａと、下アームスイッチング素子１０２ｂをオフ状態にすることで、巻き線１０１ａに発生する誘起電圧を抑えようとするものであり、また、モータ１０１の回転数が最大の制御回転数よりも低く設定された値以下に降下すると、回転数制御に復帰するので、強い順風に伴う直流電源部１０４の電圧上昇及び上下アームスイッチング素子１０２ａ及び、１０２ｂの破壊を未然に防ぐことができる（例えば特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０９−２３６８５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記空気調和機は、最小デューティ比検出回路１０５ａにおいてオンデューティ比が最小であると検知されている場合のみ、モータ１０１の回転数が順風により増加することを前提として考えられたものである。
【０００７】
しかし、圧縮機１１４が停止し、モータ１０１が運転されている動作モードにおいて、順風によってモータ１０１の回転数が増加した場合、オンデューティ比が最小でなく、巻き線１０１ａに発生する誘起電圧が直流電源１０４の電圧を超えない場合でも、上アームスイッチング素子１０２ａ，下アームスイッチング素子１０２ｂをスイッチングしているがために回生電流が平滑コンデンサ１０４ａを充電する経路が形成され、昇圧チョッパー動作となり直流電圧が増加し、回路の構成部品へ耐圧を上回る過電圧が印加される可能性があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであり、回路の構成部品への過電圧の印加を防止することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため本発明は、直流電圧検出手段を有し、順風による回生電流により直流電圧がある一定以上になり、且つ、圧縮機が停止している場合のみ、上下アームを全てオフ状態にすることで、直流電圧の上昇を防止する。
【００１０】
また、上アーム、または下アームいずれかを全てオン状態にすることで、直流電圧の上昇を防止する。
【００１１】
また、モータの直流電源を遮断することで、直流電圧の上昇を防止する。
【００１２】
また、直流電源の正極と負極間に抵抗をスイッチの切り替えにより接続することで、直流電圧の上昇を防止する。
【００１３】
また、圧縮機が運転中の場合には、過電圧保護を動作させないため、負荷変動や商用電源の電圧変動等により過電圧保護が誤動作することを防止する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１、図４、図５を用いて本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は、３相ブリッジ接続された上アームスイッチング素子２ａおよび下アームスイッチング素子２ｂを設けたモータ駆動部２と、制御部５と、制御部５の制御信号により上アームスイッチング素子２ａ、下アームスイッチング素子２ｂを相順にオン、オフ制御するモータ制御部２ｃと、商用電源１０を全波整流し直流に変換する直流変換器１１と、直流変換器１１により変換されモータ駆動部２の入力側に接続される直流電源４と、直流電源４に用いられる耐圧３３０Ｖの平滑コンデンサ４ａと、室外ファン８と、モータ駆動部２の出力側に接続される室外ファン８駆動用のモータ１と、圧縮機１４と、直流電源４の電圧を検出する直流電圧検出手段３により、構成される空気調和機の構成図である。
【００１７】
図４は、横軸は順風の風速、縦軸は直流電源４に接続される負荷が略０Ｗのとき順風によって発生し得る直流電圧、そして、その関係を示す直線４０ａとである。
【００１８】
市場における最大風速は３０ｍ程度であり、風速３０ｍ時に直流電圧は１３００Ｖとなる。平滑コンデンサ４ａの耐圧は３３０Ｖであり、風速１７ｍ以上で平滑コンデンサの耐圧を超える。
【００１９】
図５は、直流電源４の直流電圧が３３０Ｖとなるときの順風の風速と、負荷との関係を示す特性図であり、横軸は順風の風速、縦軸は直流電圧である。
【００２０】
風速３０ｍにて負荷が１０Ｗのときに、直流電源４の直流電圧が３３０Ｖとなる。
【００２１】
つまり、１０Ｗより大きい負荷の場合には、風速３０ｍにて、部品の耐圧である３３０Ｖを超えることはない。
【００２２】
５０ａよりも左上側の領域５０ｄでは、直流電源４の直流電圧は３３０Ｖ以下で、右下側の領域５０ｅで３３０Ｖ以上となる。
【００２３】
尚、圧縮機１４の運転時における負荷は１０Ｗよりもはるかに大きい。
【００２４】
図１の様に構成された空気調和機の、モータ１が運転されている動作モードにおいて、直流電源４の負荷による消費電力が、圧縮機１４が停止しているため略１０Ｗ以下であり、ある風速以上の順風が発生し、モータ１の回転数が増加した場合、巻き線１ａに発生する誘起電圧が直流電源４の電圧を超えない場合でも、上アームスイッチング素子２ａ，下アームスイッチング素子２ｂをスイッチングしているがために回生電流が平滑コンデンサ４ａを充電する経路を形成し、直流電圧が増加する。
【００２５】
このとき、制御部５が直流電圧検出手段３で直流電圧が３２５Ｖ以上であると検出した場合、上アームスイッチング素子２ａ、および、下アームスイッチング素子２ｂを全てオフ状態にすることで、昇圧チョッパー動作を停止し、直流電圧の上昇を防止する。
【００２６】
尚、圧縮機１４が運転中の場合には、過電圧保護を動作させないため、負荷変動や商用電源の電圧変動等により過電圧保護が誤動作することを防止している。
（実施の形態２）
第２の実施の形態における空気調和機の構成は第１の実施の形態と同様、図１、図４、図５の通りである。
【００２７】
前記の様に構成された空気調和機のモータ１が運転されている動作モードにおいて、直流電源４の負荷による消費電力が、圧縮機１４が停止しているため１０Ｗ以下であり、モータ１を加速する方向にある風速以上の順風が発生し回転数が増加した場合、巻き線１ａに発生する誘起電圧が直流電源４の電圧を超えない場合でも、上アームスイッチング素子２ａ，下アームスイッチング素子２ｂをスイッチングしているがために、回生電流が平滑コンデンサ４ａを充電する経路を形成し、直流電圧が増加していく。
【００２８】
このとき、制御部５が直流電圧検出手段３で直流電圧を３２５Ｖ以上であると検出した場合、上アームスイッチング素子２ａ、および、下アームスイッチング素子２ｂのいずれかを全てオンし、ブレーキ動作させることで、直流電圧の上昇を防止する。
【００２９】
尚、圧縮機１４が運転中の場合には、過電圧保護を動作させないため、負荷変動や商用電源の電圧変動等により過電圧保護が誤動作することを防止している。
（実施の形態３）
第３の実施の形態における空気調和機の構成は、図２、図４、図５の通りである。
【００３０】
また、図４、図５は第１の実施の形態と同様である。
【００３１】
図２は、第１第２実施の形態における構成に加え、制御部５によってオン／オフ制御され、モータ１の直流電圧供給ライン６に接続され、モータ１の直流電圧の供給をコントロールするスイッチ６ａとで構成される空気調和機の構成図である。
【００３２】
図２のように構成される空気調和器においてモータ１が運転されている動作モードにおいて、直流電源４の負荷による消費電力が、圧縮機１４が停止しているため１０Ｗ以下であり、モータ１を加速する方向にある風速以上の順風が発生し回転数が増加した場合、巻き線１ａに発生する誘起電圧が直流電源４の超えない場合でも、上アームスイッチング素子２ａ，下アームスイッチング素子２ｂをスイッチングしているがために、回生電流が平滑コンデンサ４ａを充電する経路を形成し、直流電圧が増加していく。
【００３３】
このとき、制御部５が直流電圧検出手段３で直流電圧を３２５Ｖ以上であると検出した場合、スイッチ６ａを遮断することにより、平滑コンデンサ４ａを充電する経路をなくし、直流電圧の上昇を防止する。
【００３４】
尚、圧縮機１４が運転中の場合には、過電圧保護を動作させないため、負荷変動や商用電源の電圧変動等により過電圧保護が誤動作することを防止している。
（実施の形態４）
第４の実施の形態における空気調和機の構成は、図３、図４、図５の通りである。
【００３５】
また、図４、図５は実施例１と同様である。
【００３６】
図３は、第１第２の実施の構成に加え、制御部５によってオン／オフ制御され、モータ１の直流電圧供給ライン６の正極と負極間に接続され、抵抗７ｂと直列に接続されたスイッチ７ａとで構成される空気調和機の構成図である。
【００３７】
図３のように構成される空気調和器において、モータ１が運転されている動作モードにおいて、直流電源４の負荷による消費電力が、圧縮機１４が停止しているため略１０Ｗ以下であり、モータ１を加速する方向にある風速以上の順風が発生し回転数が増加した場合、巻き線１ａに発生する誘起電圧が直流電源４の電圧を超えない場合でも、上アームスイッチング素子２ａ，下アームスイッチング素子２ｂをスイッチングしているがために、回生電流が平滑コンデンサ４ａを充電する経路を形成し、直流電圧が増加していく。
【００３８】
このとき、制御部５が直流電圧検出手段３で直流電圧を３２５Ｖ以上であると検出した場合のみ、スイッチ７ａをオンし、１０Ｗ以上の負荷を持つ放電回路を形成することにより、順風による平滑コンデンサ４ａへの充電以上の放電を行うことで、直流電圧の上昇を防止する。
【００３９】
尚、圧縮機１４が運転中の場合には、過電圧保護を動作させないため、負荷変動や商用電源の電圧変動等により過電圧保護が誤動作することを防止している。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明は、３相ブリッジ接続された上アームおよび下アームにそれぞれ３つのスイッチング素子を設けたモータ駆動部と、前記スイッチング素子を相順にオン、オフ制御する制御部と、前記モータ駆動部の入力側に接続される直流電源と、前記モータ駆動部の出力側に接続される室外ファン駆動用のブラシレスモータと、圧縮機と、前記直流電源の電圧を検知する直流電圧検知手段とにより構成される空気調和機において、前記圧縮機が停止し、且つ前記直流電圧が所定の電圧以上であると前記直流電圧検知手段が検知したとき、前記モータ駆動部の上下アームを全てオフ状態にさせるものである。
【００４１】
また、本発明は、圧縮機が停止し、且つ直流電圧が所定の電圧以上であると直流電圧検知手段が検知したとき、上アームのみ全てオン状態もしくは前記下アームのみ全てオン状態のいずれかを行うものである。
【００４２】
また、本発明は、制御部によってオン／オフ制御され、モータ駆動部と直流電源との間に接続され、前記モータ駆動部の直流電源の供給をコントロールする直流電源スイッチを具備し、圧縮機が停止し、且つ直流電圧が所定の電圧以上であると直流電圧検知手段が検知したとき、前記直流電源スイッチをオフし、前記モータ駆動部の電源を遮断するものである。
【００４３】
また、本発明は、制御部によってオン／オフ制御され、直流電源の正極と負極間に接続される負荷切替えスイッチと、前記負荷切替えスイッチと直列に接続される負荷抵抗とを具備し、圧縮機が停止し、且つ直流電圧が所定の電圧以上であると前記直流電圧検知手段が検知したとき、前記負荷切り替えスイッチをオンし、前記直流電源の正極と負極間に前記負荷抵抗を接続するものである。
【００４４】
この構成をなすことで、直流電圧の上昇を防止することができ、構成部品への過電圧の印加による破壊を防止することができる。
【００４５】
尚、圧縮機が運転中の場合には、過電圧保護を動作させないため、負荷変動や商用電源の電圧変動等により過電圧保護が誤動作することを防止している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１第２の実施の形態における空気調和機の構成図
【図２】本発明の第３の実施の形態における空気調和機の構成図
【図３】本発明の第４の実施の形態における空気調和機の構成図
【図４】本発明における、風速と直流電圧の関係を示す特性図
【図５】本発明における、風速と負荷の関係を示す特性図
【図６】従来の空気調和機における空気調和機の構成図
【符号の説明】
１　モータ
１ａ　モータ巻き線
２　モータ駆動部
２ａ　上アームスイッチング素子
２ｂ　下アームスイッチング素子
２ｃ　モータ制御部
３　直流電圧検出手段
４　直流電源
４ａ　平滑コンデンサ
５　制御部
６　直流電圧供給ライン
６ａ　直流電源スイッチ
７　負荷切り替えスイッチ
７ａ　負荷抵抗
８　室外ファン
１０　商用電源
１１　直流変換器
１２　ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３　圧縮機駆動部
１４　圧縮機
４０ａ　順風の風速と発生し得る直流電圧の関係を示す直線
５０ａ　風速と直流電圧が３３０Ｖとなるときの負荷との関係を示す直線
５０ｂ　市場における最大風速を３０ｍを示す線
５０ｃ　風速３０ｍ時に直流電源４の直流電圧が３３０Ｖを超えない負荷
５０ｄ　直流電源４の直流電圧が３３０Ｖを超えない範囲を示す
５０ｅ　直流電源４の直流電圧が３３０Ｖを超える範囲を示す
１０１　モータ
１０１ａ　モータ巻き線
１０２　モータ駆動部
１０２ａ　上アームスイッチング素子
１０２ｂ　下アームスイッチング素子
１０２ｃ　モータ制御部
１０４　直流電源
１０４ａ　平滑コンデンサ
１０５　制御部
１０５ａ　最小デューティ比検出回路
１０８　室外ファン
１１０　商用電源
１１１　直流変換器
１１３　圧縮機駆動部
１１４　圧縮機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004125209.tif 000006
【図５】
2004125209.tif 000007
【図６】
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