(57)【要約】  ベクトル制御によってセンセンサレス直流モータ３Ｍの巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対する通電制御用のパターン信号を生成し且つ室内機の動作を制御する制御部３０を設け、その制御部３０としてマイクロコンピュータを採用する。この制御部３０を、インバータ２０と共に、１つの室内プリント基板４０に設けた。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内ファンと、
複数の巻線を有し、前記室内ファンを駆動するセンサレス直流モータと、
前記センサレス直流モータの各巻線に流れる電流に基づくベクトル制御により、前記センサレス直流モータの各巻線に対する通電制御用のパターン信号を生成するマイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータで生成されるパターン信号に応じたスイッチングにより、前記センサレス直流モータの各巻線に対する通電を切換えるインバータと、
前記マイクロコンピュータおよび前記インバータが共に設けられた室内プリント基板と、
を備えていることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記室内ファンが収容された室内機、をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記マイクロコンピュータは、さらに、前記室内機の動作を制御する、ことを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記インバータと前記センサレス直流モータとを接続するための配線、をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記室内プリント基板上の前記マイクロコンピュータは、前記配線から離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の空気調和機。
【請求項６】
前記室内ファンの運転により生じる風の流路を有し、その流路の風上側に前記室内プリント基板上のマイクロコンピュータが位置し、前記流路の風下側に前記室内プリント基板上のインバータが位置するように、前記室内プリント基板を収容する電気部品箱、をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項７】
前記マイクロコンピュータは、動作用の直流電圧が入力される電源端子を有し、その電源端子の負側が前記インバータの負側電源ラインと接続されていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、室内機に収容された室内ファン、およびこの室内ファンを駆動するセンサレス直流モータを備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホール素子などのロータ位置検出素子を備えたセンサレス直流モータ（ブラシレスＤＣモータともいう）のモータ駆動装置が知られている（例えば特許３４４２０２４号公報）。このモータ駆動装置は、センサレス直流モータの各巻線に対する通電を切換えるスイッチング素子、このスイッチング素子を駆動する駆動回路、この駆動回路を制御してセンサレス直流モータの回転数を調節する制御回路などを備え、これらスイッチング素子、駆動回路、制御回路をモータ内部基板に搭載している。【０００３】
このモータ駆動装置の制御回路の構成を図３に示している。  
すなわち、商用交流電源１００に整流回路１０１および平滑コンデンサ１０２を介してスイッチング回路１０３が接続され、そのスイッチング回路１０３の出力端にファンモータとして用いられるセンサレス直流モータ１０４が接続されている。このセンサレス直流モータ１０４にロータ位置検出素子たとえばホール素子１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃが装着され、これらホール素子の出力が制御回路１０６に供給される。制御回路１０６は、ホール素子１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃの出力からセンサレス直流モータ１０４におけるロータの回転位置を検出し、その検出結果に応じて駆動回路１０７を制御する。駆動回路１０７は、制御回路１０６の指令に応じた通電制御用のパターン信号を出力する。スイッチング回路１０３は、このパターン信号に応じて、各スイッチング素子をオン，オフ駆動する。駆動回路１０７とスイッチング回路１０３との間は、パターン信号供給用の６本の信号ライン１２０で接続されている。【０００４】
このスイッチング回路１０３、センサレス直流モータ１０４、ホール素子１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ、制御回路１０６、駆動回路１０７、および信号ライン１２０などが、室内ファンのモータ内部基板に搭載されている。【０００５】
また、整流回路１０１の出力端に制御用電源回路１１１が接続され、その制御用電源回路１１１から出力される制御用の動作電圧がマイクロコンピュータを用いた室内制御回路（ＭＣＵ）１１２および上記モータ内部基板に供給される。室内制御回路１１２は、各種入力データに応じた回転数設定データをモータ内部基板の制御回路１０６に供給する。【０００６】
この整流回路１０１、平滑コンデンサ１０２、制御用電源回路１１１、および室内制御回路１１２などが、制御部品箱内の室内プリント基板に搭載されている。この室内プリント基板とモータ内部基板との間は、２本の直流電源ライン１２１、２本の制御用電源ライン１２２、２本のデータ信号ライン１２３で接続されている。【０００７】
このようなモータ駆動装置では、ロータ位置検出のために用いられるホール素子１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃの採用が、コストアップを招いてしまう。そこで、近年、位置検出素子なしで、モータ巻線に流れる電流に基づくベクトル演算によりロータの回転位置を推定してモータを駆動するベクトル制御が適用されはじめている（例えば特許３６７２８７６号公報）。
【発明の開示】
【０００８】
しかしながら、ファンモータのべクトル制御を行なう場合、ホール素子などのロータ位置検出素子を備えた駆動装置に比べ、はるかに複雑な演算・制御が必要となるため、その駆動のための制御回路として高性能なマイクロコンピュータ等の電子部品を用いなければならない。したがって、マイクロコンピュータを用いた室内制御回路とは別に、ファンモータのべクトル制御用のもう１つのマイクロコンピュータが必要になってしまうという問題がある。
【０００９】
そこで、室内制御回路の機能とファンモータのベクトル制御の機能とを併せ持つ１つのマイクロコンピュータの採用が考えられる。しかしながら、この場合、マイクロコンピュータを従来装置のようにモータ内部基板に搭載すると、もともと室内制御回路で実行していたモータ以外の各種室内制御用の多数の配線がモータ内部基板に接続されることになり、現実的でない。また、モータ内部基板はモータの運転中に温度が上昇し、マイクロコンピュータを破壊するおそれもある。
【００１０】
対策として、マイクロコンピュータを室内プリント基板側に搭載し、そこからモータ内部基板側に通電制御用のパターン信号を供給することが考えられる。ところが、この配置では、室内プリント基板とモータ内部基板との間に、パターン信号供給用の６本の信号ラインを設ける必要がある。しかも、モータ内部基板にはセンサレス直流モータの三相分の巻線電流を検出するための検出用端子を用意しなければならない。これらのことから、１つのマイクロコンピュータに室内制御回路の機能とファンモータのベクトル制御の機能を併せ持たせる構成を採用しても、室内プリント基板とモータ内部基板との間の配線数が今まで以上に増加してしまうという問題がある。
【００１１】
この発明の一態様の目的は、上記の事情を考慮したもので、ロータ位置検出素子を要することなく、しかも１つのマイクロコンピュータで、またマイクロコンピュータの破壊の心配なく、配線数の増加を招くこともなく、センサレス直流モータを適正に駆動することができる空気調和機を提供することである。
【００１２】
この発明の一態様の空気調和機は、
室内ファンと、
複数の巻線を有し、前記室内ファンを駆動するセンサレス直流モータと、
前記センサレス直流モータの各巻線に流れる電流に基づくベクトル制御により、前記センサレス直流モータの各巻線に対する通電制御用のパターン信号を生成するマイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータで生成されるパターン信号に応じたスイッチングにより、前記センサレス直流モータの各巻線に対する通電を切換えるインバータと、
前記マイクロコンピュータおよび前記インバータが共に設けられた室内プリント基板と、
を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態における室内機の筐体の構成を分解して示す図である。
【図２】図２は、一実施形態における室内機の電気回路を示すブロック図である。
【図３】図３は、従来の空気調和機の電気回路の構成を示す図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。【００１５】
図１に示すように、室内壁面に据付板１が固定され、その据付板１に後板２が引っ掛け固定される。そして、後板２の内側に横長形状で横流ファンからなる室内ファン３が設けられる。室内ファン３は、一端がファンモータであるセンサレス直流モータ（ブラシレスＤＣモータともいう）３Ｍに支持され、他端が軸受け３ａに支持される。後板２には、さらに、室内ファン３を囲むように熱交換器４が設けられ、その熱交換器４を被う状態に前板５が設けられる。前板５には化粧板６が設けられ、その前板５と化粧板６との間にフィルタ７が着脱自在に装着される。そして、前板５の下部および化粧板６の下部に形成される吹出口に、垂直ルーバ８および水平ルーバ９が設けられる。また、後板２のファンモータ３Ｍ側部に、制御部品箱５０が装着される。【００１６】
これら据付板１から水平ルーバ９の構成および制御部品箱５０によって室内機が構成され、その制御部品箱５０に各種電気回路が収容される。図２は制御部品箱５０内に収納される室内プリント基板４０およびその周辺回路を示す。【００１７】
商用交流電源１０に整流回路１１を介してインバータ２０が接続され、そのインバータ２０の出力端にコネクタ１３を介してセンサレス直流モータ３ＭのＵ相巻線Ｌｕ，Ｖ相巻線Ｌｖ，Ｗ相巻線Ｌｗが接続される。インバータ２０は、整流回路１１から出力される直流電圧を後述する制御部３０の制御に応じたスイッチングにより所定周波数の交流電圧に変換して出力するもので、駆動回路２１、６つのスイッチング素子たとえばＭＯＳＦＥＴ２２u+，２２u-，２２v+，２２v-，２２w+，２２w-を有するスイッチング回路、このスイッチング回路におけるＭＯＳＦＥＴ２２u+，２２u-の直列回路に挿接された電流検出用抵抗２３ｕ、同スイッチング回路におけるＭＯＳＦＥＴ２２v+，２２v -の直列回路に挿接された電流検出用抵抗２３ｖ、ＭＯＳＦＥＴ２２w+，２２w-の直列回路に挿接された電流検出用抵抗２３ｗなどにより、構成されている。駆動回路２１は、後述の制御部３０から供給されるパターン信号に応じて、スイッチング回路の各ＭＯＳＦＥＴをオン，オフ駆動する。この駆動回路２１とスイッチング回路との間は、６本の信号ライン（配線）Ｒ１で接続されている。インバータ２０とセンサレス直流モータ３Ｍとの間は、３本の通電ライン（配線）Ｒ２で接続されている。電流検出用抵抗２３ｕ，２３ｖ，２３ｗには、センサレス直流モータ３Ｍの巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流に対応するレベルの電圧が生じる。【００１８】
上記整流回路１１の出力端に制御用電源回路１２が接続され、その制御用電源回路１２から出力される制御用の動作電圧Ｖddがマイクロコンピュータを用いた制御部（ＭＣＵ）３０の電源端子および上記インバータ２０の駆動回路２１に供給される。この場合、制御部３０の電源端子の負側が、インバータ２０の負側電源ラインに接続される。したがって、制御部３０とインバータ２０の負側が共通となり、制御部３０は直接電流検出用抵抗２３ｕ，２３ｖ，２３ｗに生じる電圧を取込み、これを内部のＡ／Ｄ変換機能によって電圧値として読取ることができる。【００１９】
制御部３０には、表示部３１、室内・外通信回路３２、ルーバ駆動回路３３、受光部３４が接続されるとともに、インバータ２０の駆動回路２１および電流検出用抵抗２３ｕ，２３ｖ，２３ｗが接続される。表示部３１は、室内機の運転に関わる種々の情報を表示する。室内・外通信回路３２は、制御部３０と室外機（図示しない）との間のデータの送受信を行う。ルーバ駆動回路３３は、上記ルーバ９を駆動するルーバモータ９Ｍを駆動する。受光部３４は、リモートコントロール式の操作器（リモコンという）３５から発せられる赤外線光を受ける。制御部３０と駆動回路２１との間は、パターン信号供給用の６本の信号ライン（配線）Ｒ３で接続されている。【００２０】
制御部３０は、電流検出用抵抗２３ｕ，２３ｖ，２３ｗにそれぞれ生じる電圧からセンサレス直流モータ３Ｍの巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流を検出し、その検出電流に基づくベクトル制御によりセンサレス直流モータ３Ｍの巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対する通電制御用のパターン信号を生成するとともに、前述のリモコン３５からの赤外線光の読取り、室外機とのデータの送受信、ルーバモータ９Ｍに対する駆動指令等の当該室内機の各種動作を制御する。【００２１】
これら整流回路１１、インバータ２０、制御用電源回路１２、制御部３０、室内・外通信回路３２、ルーバ駆動回路３３などが、室内プリント基板４０に搭載されている。この室内プリント基板４０が、上記制御部品箱５０に収容される。【００２２】
制御部品箱５０は、室内ファン３の運転により生じる風の流路を有し、その流路の風上側に室内プリント基板４０上の制御部３０が対応して、風下側に室内プリント基板４０上のインバータ２０が対応するように、室内プリント基板４０を収容する。【００２３】
以上のように、ベクトル制御によってセンセンサレス直流モータ３Ｍの巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対する通電制御用のパターン信号を生成し且つ当該室内機の動作を制御する制御部３０を設け、その制御部３０としてマイクロコンピュータを採用することにより、１つのマイクロコンピュータで、センサレス直流モータ３Ｍを適正に駆動することができる。【００２４】
制御部３０をインバータ２０と共に１つの室内プリント基板４０に設けているので、室内プリント基板４０から導出される配線はインバータ２０とセンサレス直流モータ３Ｍとの間の通電ラインＲ２のみとなる。室内プリント基板４０から導出される配線数の削減により、ノイズの影響を低減できるとともに、コストの低減が図れる。【００２５】
従来のような密閉されたモータ内部基板に制御部３０を搭載しないので、熱による制御部３０の破壊の心配はない。【００２６】
また、室内プリント基板４０において、制御部３０の搭載位置とコネクタ１３の位置とを極力離し、マイクロコンピュータである制御部３０をインバータ２０とセンサレス直流モータ３Ｍとの間の通電ラインＲ２から離れた位置に設けている。これにより、通電ラインＲ２から発生するノイズが詳細な電子部品である制御部３０に届き難くなり、この点でも異常停止や誤動作を回避できて、制御部３０の常に安定した動作が可能である。【００２７】
電流検出用抵抗２３ｕ，２３ｖ，２３ｗによって捉えた各モータ巻線に流れる電流値に基づくベクトル制御によってセンサレス直流モータ３Ｍの巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対する通電制御用のパターン信号を生成する構成であるから、従来のようなロータ位置検出素子が不要であり、コストの低減が図れる。ロータ位置検出素子の故障による誤動作の心配もない。【００２８】
室内ファン３の運転により生じる風が制御部品箱５０に流入し、その通風経路の風上側に制御部３０が存して、風下側にインバータ２０が存する構成であるから、インバータ２０の各ＭＯＳＦＥＴおよび各電流検出用抵抗から発生する熱が制御部３０に当たることなく制御部品箱５０内にこもることもなく、効率的に排出される。これにより、制御部３０の安定した動作が可能となり、制御の信頼性が大幅に向上する。しかも、この制御部品箱５０の良好な通気性の確保により、室内プリント基板４０に搭載される部品の耐熱性に関する仕様ダウンを図ることができる。これは、部品コストの低減につながる。【００２９】
制御部３０の電源端子の負側がインバータ２０の負側電源ラインに接続されているので、電流検出用抵抗２３ｕ，２３ｖ，２３ｗによる電流検出のための回路構成が簡素化される。この点でも、ノイズの影響を低減できて、制御の信頼性が向上する。【００３０】
なお、上記実施形態では、インバータ２０の各直列回路に電流検出用抵抗２３ｕ，２３ｖ，２３ｗを挿接する構成としたが、図２に破線で示すように、インバータ２０の負側電源ラインに電流検出用抵抗２４を挿接し、その電流検出用抵抗２４に生じる電圧を制御部３０に供給して、センサレス直流モータ３Ｍの巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流を検出する構成としてもよい。【００３１】
その他、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
この発明は、室内ファンを駆動するセンサレス直流モータを備えた空気調和機への利用が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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