(57)【要約】【課題】商用電源電圧が２００Ｖ圏内の電圧実情が悪い地域でも、直流ブラシレスモータの運転可能とし、１００Ｖ圏内、２００Ｖ圏内同一回路で直流ブラシレスモータの運転を可能とする冷蔵庫を提供する。【解決手段】冷蔵庫圧縮機に搭載する直流ブラシレスモータ３２を回転制御するインバータと、このインバータの入力段に直流電圧を供給するコンバータと、コンバータの直流出力電圧値を検出する電圧検知手段とを備え、前記コンバータはインバータへ出力する直流電圧の可変手段として倍電圧整流と全波整流を切替えるための双方向性スイッチ２７を有し、前記電圧検知手段から検知した電圧値が、予め設定した電圧値より低い場合は、双方向性スイッチ２７をオンさせることにより、２種類の直流電圧をインバータ回路３０へ供給することが可能となって直流ブラシレスモータ３２の運転電圧範囲を広げることができる。【選択図】図２
2005221147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷蔵庫圧縮機に搭載する直流ブラシレスモータと、この直流ブラシレスモータを回転制御するインバータ回路と、このインバータ回路の入力段に直流電圧を供給するコンバータ回路と、前記直流電圧を変化させるコンバータ制御手段とを備え、このコンバータ回路は前記インバータ回路へ出力する直流電圧の可変手段として倍電圧整流と全波整流を切替えるための双方向性スイッチを有していることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
コンバータ回路の直流出力電圧値を検出する電圧検知手段を備え、前記電圧検知手段から検知した電圧値が、予め設定した電圧値より低い場合は、双方向性スイッチをオンさせることを特徴とした請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項３】
直流ブラシレスモータの回転数を検知する回転数検知手段を備え、設定回転数に対する実回転数が低くい時に、インバータの通電率が予め設定した通電率より大きくなった場合に双方向性スイッチをオンさせることを特徴とした請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
双方向性スイッチとして、パワーリレーを使用したことを特徴とした請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項５】
双方向性スイッチとして、トライアックを使用したことを特徴とした請求項１に記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は交流を整流し所望の直流電圧を出力するコンバータ回路と、圧縮機を駆動する直流ブラシレスモータを回転制御するインバータ回路から構成されるインバータ冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、交流入力電圧を高低２種類の複数の直流電圧に変換する整流回路と、複数個の半導体スイッチ及びダイオードブリッジ結線したインバータ回路を組み合わせ、直流電動機の回転制御を行う制御装置がある。（例えば、特許文献１参照）
図６は、特許文献１に記載された従来の冷蔵庫の直流ブラシレスモータ制御回路を示すものである。図６に示すように、交流入力電圧を高低２種類の直流電圧に変換する整流回路１と、複数個の半導体スイッチ２及びダイオード３をブリッジ結線したインバータ回路４と、このインバータ回路４により動作する直流電動機５と、この直流電動機の回転子６の位置を検出する位置検出回路７と、この位置検出回路からの信号に基づいて前記インバータ回路４の半導体スイッチ２をオン、オフさせるドライブ回路８に回転数指令を出すマイクロコンピュータ９とから構成される。整流回路１は、４個の整流ダイオードを２相ブリッジ結線されたブリッジ回路１０と、ブリッジ回路の出力側に接続された２個の平滑コンデンサ１１、１２と、ブリッジ回路１０の一方の入力と２個の平滑コンデンサ１１、１２の接続点を開閉するスイッチ１３とで構成されている。整流部切り替えスイッチ１３は、高い直流電圧を出力する時は閉じられ、低い直流電圧を出力する時は開放される。
【０００３】
以上のように構成された直流ブラシレスモータ制御回路において、整流回路1は、直流電動機の回転数が低回転数のときには、整流部切り替えスイッチ１３をオフして低い直流電圧（全電圧整流）を選択する。また、直流電動機の回転数が高回転数のときには、整流部切り替えスイッチ１３をオンして高い直流電圧（倍電圧整流）が選択される。これにより、低回転数時にもチョピングデューティのオンの比率を大きくできるため、低回転数時の効率低下を抑えることができる。
【特許文献１】特開２００３−１８８７７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、上記従来の構成では、商用電源電圧が高い２００Ｖ圏内の電圧実情のわるい地域で使用した場合、低電圧変動に対して、直流ブラシレスモータを駆動するに足りる十分な直流電圧が得られず、圧縮機が停止してしまうといった課題を有していた。
【０００５】
また、２００Ｖ圏内向け、１００Ｖ圏内向けでそれぞれ直流ブラシレスモータの駆動回路を変更しなければならず、部品の共用化が図れないばかりか、グローバル冷蔵庫開発のあしかせとなっていた。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、電圧実情のわるい２００Ｖ圏内の低い電
圧地域でも圧縮機の運転を可能とさせ、また２００Ｖ圏、１００Ｖ圏の両地域に同一回路で使用できる冷蔵庫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】
【０００７】
上記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、冷蔵庫圧縮機に搭載する直流ブラシレスモータと、このブラシレスモータを回転制御するインバータと、このインバータの入力段に直流電圧を供給するコンバータと、前記直流電圧を変化させるコンバータ制御手段とを備え、このコンバータは前記インバータへ出力する直流電圧の可変手段として倍電圧整流と全波整流を切替えるための双方向性スイッチを有するものである。
【０００８】
また、本発明の冷蔵庫はコンバータの出力直流電圧値を検出する電圧検知手段を備えたものである。
【０００９】
これによって、ブラシレスモータを回転制御するインバータへは、大小二種類の直流電圧をインバータ回路へ供給することになり、ブラシレスモータを駆動するに足りる十分な直流電圧が供給されることになる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の冷蔵庫は、コンバータの出力直流電圧値が低下した時に対して倍電圧制御するものであり、電圧実情のわるい２００Ｖ圏内の低い電圧地域でも圧縮機の運転を可能とさせることができる。
【００１１】
また、本発明の冷蔵庫は、２００Ｖ圏内はもちろんのこと、１００Ｖ圏内でも同一回路でインバータ圧縮機の運転を可能とさせるため、部品の共用、グローバル冷蔵庫の開発が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、本発明の冷蔵庫は、冷蔵庫圧縮機に搭載する直流ブラシレスモータと、このブラシレスモータを回転制御するインバータと、このインバータの入力段に直流電圧を供給するコンバータと、前記直流電圧を変化させるコンバータ制御手段とを備え、このコンバータは前記インバータへ出力する直流電圧の可変手段として倍電圧整流と全波整流を切替えるための双方向性スイッチを有したものであるため、ブラシレスモータを駆動するに足りる十分な直流電圧が供給されることになる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の冷蔵室にコンバータの出力直流電圧値を検出する電圧検知手段を備えたものであるため、ブラシレスモータを回転制御するインバータへは、大小二種類の直流電圧を選択してインバータ回路へ供給することになり、ブラシレスモータを駆動するに足りる十分な直流電圧が供給されることになる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明の冷蔵室にブラシレスモータの回転数を検知する回転数検知手段を備え、設定回転数に対する実回転数が低くい時に、インバー
タの通電率が予め設定した通電率より大きくなった場合に双方向性スイッチをオンさせるようにしたものであり、圧縮機負荷増大時の回転数低下に対してインバータ回路への供給直流電圧を引き上げることになり、圧縮機は所定回転数まで引き上げられ、所定能力を出力することができるようになる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明の冷蔵室の双方向性スイッチとして、パワーリレーを使用したものであるため、安価な部品にて全波整流、倍電圧整流の切り替えができる。
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明の冷蔵室の双方向性スイッチとして、トライアックを使用したものであるため、全波整流、倍電圧整流切り替え時の騒音の発生がなく、静音タイプの冷蔵庫を提供することができるようになる。
【００１６】
以下、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。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の直流ブラシレスモータの制御回路図を示すものである。
【００１８】
商用電源２１はフィルタ回路２２を経てコンバータ回路２３へ接続されている。コンバータ回路２３は整流用ブリッジダイオード２４、２個の平滑コンデンサ２５、２６、及び双方向性スイッチ２７で構成される。双方向性スイッチ２７は前記コンバータ回路２３の一方の入力と、前記２個の平滑コンデンサ２５、２６の接続点を開閉する。双方向性スイッチ２７がオンすると、倍電圧整流されコンバータ回路２３の出力電圧は商用電源電圧値のおよそ２倍の直流電圧が得られる。逆に、双方向性スイッチ２７がオフすると、全電圧整流されコンバータ回路２３の出力電圧は商用電源電圧値にちかい直流電圧が得られる。
【００１９】
コンバータ回路２３の線間電圧は、直流電圧検出抵抗２８、２９を並列接続して、インバータ回路３０を経て、圧縮機３１に内蔵された直流ブラシレスモータ３２へ供給される。インバータ回路３０はインバータブリッジを構成する半導体スイッチング素子３３〜３８と、還流ダイオード３９〜４４で構成されている。第一のマイクロコンピュータ４５はインバータ回路３０の半導体スイッチング素子３３〜３８を駆動するドライバ４６に接続、また、双方向性スイッチ２７、ロータ磁極位置検出信号作成用の比較器４７、さらには図示しないが冷蔵庫内の各送風機、各温度センサ、各種ヒータ等の制御を司る第二のマイクロコンピュータ４９に接続される。ロータ磁極位置検出信号作成用の比較器４７はモータ端子電圧検出用抵抗５０〜５２に接続され、さらには直流ブラシレスモータ３２の各相に接続され構成されている。
【００２０】
以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作、作用を説明する。
【００２１】
電源プラグから電源電圧Ｖが供給されると、商用電源はフィルタ回路２２を経てコンバータ回路２３へ供給される。この時、双方向性スイッチ２７はオフしており、コンバータ回路２３内の４個の整流用ブリッジダイオードにより交流電圧は全波整流され、約1.4Ｖの直流電圧に変換される。変換された直流電圧はコンバータ回路２３の出力側に接続されている２本の直流電圧検出抵抗２８、２９で分圧され、直流電圧検出抵抗２９の両端に発生した直流電圧値が第一のマイクロコンピュータ４５に取り込まれる。第一のマイクロコンピュータ４５は、取り込んだ直流電圧値を予め設定されていた電圧値、例えば１４０Ｖと比較演算し、取り込んだ直流電圧値が低ければ双方向性スイッチ２７をオン、取り込んだ直流電圧値が高ければ双方向性スイッチ２７をオフさせる。
【００２２】
このようにしてコンバータ回路２３で作成された直流電圧はインバータ回路３０へ送り込まれる。一方、第二のマイクロコンピュータ４９は、各温度センサ情報に基づき圧縮機３１、各送風機及び各種ヒータ等の制御指令を行う。直流ブラシレスモータ３２の回転数指令信号を入力した第一のマイクロコンピュータ４５は直流ブラシレスモータ３２のモータ端子電圧検出用抵抗５０〜５２を介して入力した信号から直流ブラシレスモータ３２のロータ磁極位置検出信号作成用の比較器４７で作成されたロータ位置信号を入力し、このロータ位置情報を基に直流ブラシレスモータ３２の実回転数を演算して、演算結果から直流ブラシレスモータ３２の実回転数と回転数指令の偏差が零になるように、ロータ位置情報に見合ったインバータ用半導体スイッチング素子３３〜３８を駆動する信号をインバータ回路３０用ドライバ４６に出力する。
【００２３】
図２は、本発明の実施の形態１における電源電圧とコンバータ回路の直流出力電圧の関係を示したグラフである。図２において、横軸は商用電源電圧の交流値、縦軸はコンバータ回路の直流出力電圧を示す。商用電源０〜１４０Ｖに対して、コンバータ回路は倍電圧整流を行うので直流出力電圧はおよそ２√２倍となる。商用電源が１４０Ｖ以上に対しては、コンバータ回路は全波整流となるので直流出力電圧はおよそ√２倍となる。一方、直流ブラシレスモータの最低運転可能直流電圧は、おおよそ１８０Ｖであるが、１８０Ｖの直流電圧は倍電圧整流では一次側商用電源電圧換算６４Ｖから得られ、また、全波整流に切り替わる一次側電源電圧１４０Ｖに対しては直流電圧１９８Ｖが得られる。従って一次側電源電圧換算６４Ｖから直流ブラシレスモータの運転が可能となる。なお、直流ブラシレスモータの最低運転可能直流電圧をおおよそ１８０Ｖとしたが、適用する直流ブラシレスモータに応じて倍電圧整流、全波整流切り替え一次側電源電圧値を設定することによって最低運転電圧が異なるさまざまな直流ブラシレスモータに適用できる。
【００２４】
図３の実線は、圧縮機負荷に対するインバータ回路の半導体スイッチのチョッピングデューティのオン比率、回転数の推移、及び直流ブラシレスモータに加わる平均直流電圧の関係を表している。横軸は圧縮機負荷を示しているが、圧縮機負荷が増大していくと、第一のマイクロコンピュータは圧縮機の回転数を所定回転数に維持しようとして、半導体スイッチのチョッピングデューティのオン比率を増大させていく。これにつれて直流ブラシレスモータに加わる平均直流電圧も増加していくが、半導体スイッチのチョッピングデューティのオン比率が１００％に達すると、もはやこれ以上の直流ブラシレスモータに加わる平均直流電圧を上昇させることができず、このポイントから圧縮機の回転数は低下していく。このような現象、すなわち圧縮機の回転数が低下していくのはコンバータ回路の出力直流電圧値が比較的低い領域で、図２に示す電源電圧が１４０Ｖ〜１８０Ｖの範囲で発生する。
【００２５】
そこで、本発明の冷蔵庫は回転数が低下し、かつ半導体スイッチのチョッピングデューティのオン比率が予め設定しておいた値、例えば１００％を超えた場合には、双方向性スイッチをオンさせる制御を行わせる。これにより、コンバータ回路の出力直流電圧が引き上げられ、半導体スイッチのチョッピングデューティのオン比率も１００％以下となって圧縮機の回転数は所定回転数に維持されることになる。図３の破線は双方向性スイッチオン時の各特性値を示す。
【００２６】
図４は、双方向性スイッチとしてパワーリレーを適用した時の直流ブラシレスモータの要部制御回路図である。パワーリレー５３のＯＮ/ＯＦＦ接点５４は双方向性スイッチ２７として利用する。パワーリレーのコイル５５は一方を直流電圧１４Ｖのプラス側に、他方をトランジスタ５６（ＮＰＮトランジスタとして説明）のコレクタと接続する。トランジスタ５６のエミッタはグランドへ、またベースはベース抵抗５７を介して第一のマイクロコンピュータ４５のポート５８へ接続される。トランジスタ５６のコレクタ、エミッタ間にはクランプダイオード５９を接続する。
【００２７】
次に動作について説明する。第一のマイクロコンピュータ４５はコンバータ回路２３の倍電圧整流が必要と判断した場合、ポート５８にはＨＩレベルの５Ｖが出力され、トランジスタ５６をＯＮさせる。するとトランジスタ５６のコレクタ、エミッタ間は導通し、パワーリレーのコイル５５は励磁して接点５４は閉じられる。これによって双方向性スイッチ２７がオンし、コンバータ回路２３の倍電圧整流が実現する。
【００２８】
図５は、双方向性スイッチとしてトライアックを適用した時の直流ブラシレスモータの要部制御回路図である。トライアック６０のアノードＡ１、Ａ２はそれぞれコンバータ回路２３の一方の入力と、２個の平滑コンデンサ２５、２６の接続点に接続される。トライアック６０のゲートはフォトカプラ６１内のダイアック６２のアノードＡ３へ、他方アノードＡ４を抵抗６３を介してトライアック６０のアノードＡ１と接続される。フォトカプラ６１内のフォトダイオード６４のアノードは直流１４Ｖのプラス極へ、他方のカソードを電流制限用抵抗６５を介してトランジスタ６６（ＮＰＮトランジスタとして説明）のコレクタへ接続される。トランジスタ６６のエミッタはグランド接地、ベースはベース抵抗６７を介して、第一のマイクロコンピュータ４５のポート６８へ接続される。６９はトライアック６０の保護用抵抗及びコンデンサである。
【００２９】
次に動作について説明する。第一のマイクロコンピュータ４５はコンバータ回路２３の倍電圧整流が必要と判断した場合、ポート６８にはＨＩレベルの５Ｖが出力され、トランジスタ６６をＯＮさせる。するとトランジスタ６６のコレクタ、エミッタ間は導通し、フォトダイオード６４がアクティブする。そうするとダイアック６２が導通し、トライアック６０にゲート信号が与えられ、トライアック６０のアノードＡ１及びＡ２間は導通される。この結果、コンバータ回路２３の一方の入力と、２個の平滑コンデンサ２５、２６の接続点を結ぶ回路が構成され、コンバータ回路２３の倍電圧整流が実現する。
【００３０】
以上のように本実施の形態においては、冷蔵庫圧縮機に搭載する直流ブラシレスモータと、このブラシレスモータを回転制御するインバータと、このインバータの入力段に直流電圧を供給するコンバータと、前記直流電圧を変化させるコンバータ制御手段とを備え、このコンバータは前記インバータへ出力する直流電圧の可変手段として倍電圧整流と全波整流を切替えるための双方向性スイッチを有したものであるため、ブラシレスモータを駆動するに足りる十分な直流電圧が供給されることになる。
【００３１】
また、冷蔵室にコンバータの出力直流電圧値を検出する電圧検知手段を備えたものであるため、ブラシレスモータを回転制御するインバータへは、大小二種類の直流電圧を選択してインバータ回路へ供給することになり、ブラシレスモータを駆動するに足りる十分な直流電圧が供給されることになる。
【００３２】
また、ブラシレスモータの回転数を検知する回転数検知手段を備え、設定回転数に対する実回転数が低くい時に、インバータの通電率が予め設定した通電率より大きくなった場合に双方向性スイッチをオンさせるようにしたものであり、圧縮機負荷増大時の回転数低下に対してインバータ回路への供給直流電圧を引き上げることになり、圧縮機は所定回転数まで引き上げられ、所定能力を出力することができるようになる。
【００３３】
また、双方向性スイッチとして、パワーリレーを使用したものであるため、安価な部品にて全波整流、倍電圧整流の切り替えができる。
【００３４】
また、双方向性スイッチとして、トライアックを使用したものであるため、全波整流、倍電圧整流切り替え時の騒音の発生がなく、静音タイプの冷蔵庫を提供することができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、直流ブラシレスモータを適用している機器であれば、１００Ｖ、２２０Ｖ用仕向け地に対して同一回路を適用することができ、家庭用機器、空調用機器等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の直流ブラシレスモータの制御回路図
【図２】本発明の実施の形態１における電源電圧とコンバータ回路の直流出力電圧の関係を示したグラフ
【図３】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機負荷とインバータ回路の半導体スイッチのチョッピングデューティのオン比率、回転数の推移、及び直流ブラシレスモータに加わる平均直流電圧の関係を示したグラフ
【図４】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の要部制御回路図
【図５】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の要部制御回路図
【図６】従来の冷蔵庫の直流ブラシレスモータの制御回路図
【符号の説明】
【００３７】
２３    コンバータ回路
２７    双方向性スイッチ
３０    インバータ回路
３２    直流ブラシレスモータ
５３    パワーリレー
６０    トライアック
【図１】
2005221147.tif 000003
【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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