(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電動機と、複数のスイッチング素子から構成されて前記直流電動機を駆動する駆動手段と、直流電圧を出力して前記駆動手段に印加する電源回路と、前記直流電動機の運転を制御するための制御手段と、前記直流電動機に流れる電流を検知する電流検知手段とを備え、前記制御手段は前記電流検知手段が検知する電流値に基づき、前記直流電動機の起動時、前記駆動手段に印加される前記電源回路の出力電圧を低く保持した後、上昇させることを特徴とする直流電動機の制御装置。
【請求項２】
制御手段は、直流電動機の起動時に流れる電流が、当該直流電動機の回転安定時程度の値となるように、電源回路の出力電圧を調整することを特徴とする請求項１の直流電動機の制御装置。
【請求項３】
複数の直流電動機と、各直流電動機をそれぞれ駆動する駆動手段を備え、電源回路の出力電圧を各駆動手段に印加すると共に、制御手段は、前記各直流電動機を起動する際、所定の時間間隔をおいて順次起動させることを特徴とする請求項１又は請求項２の直流電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば冷蔵庫などにおいて、庫内に冷気を循環させるための送風機を駆動する直流電動機の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より食品を冷却するための冷蔵庫は、業務用・家庭用などに種々使用されているが、例えば家庭内では冷蔵庫の占める電力使用率が一般的に約２０％といわれており、家庭用・業務用を問わず最も大きな消費量を持つ機器の１つとされている。また、近年では省エネルギーが社会的に求められてきており、冷蔵庫についても省電力化の要求が強いにもかかわらず、内容積の増大に伴う消費電力量の増大が生起している。従って、消費電力の増大を抑えるために、冷蔵庫の電力消費の大部分を占める圧縮機を含めた冷凍サイクル、マイコンやその電源などの制御回路、ファンなどの低消費電力化を図ってきていた。これらの従来技術としては例えば特開平９−７９７２７号公報に記載がある。
【０００３】
前記発明は、送風用ファンモータとして直流電動機を用い、その電源としてスイッチングレギュレータを使用し、更に係る電源に電圧可変手段を設け、温度制御手段によって、庫内温度や外気温情報で電源電圧を変化させることでファンの回転数を変化させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、直流電動機の回転開始時においては、ある程度の電源容量が必要となり、そのため、直流電動機を駆動するためのスイッチングレギュレータを構成するスイッチング素子は、係る電源容量に耐えられるだけの容量を有するものでなければならない。前記公報においては、係る問題を解決するために、モータ駆動回路に、それぞれトランジスタと直列接続された二種類の抵抗から成る並列回路を直列に接続し、起動時には大きい抵抗が接続されたトランジスタをＯＮして突入電流を下げ、所定時間経過後に小さい抵抗が接続されたトランジスタをＯＮする構成としていた。
【０００５】
しかしながら、係る構成では突入電流の減少のための抵抗で消費される電力が問題となり、実際上の省エネルギー化には限界があった。
【０００６】
そこで、本発明は係る従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、直流電動機を駆動する際の駆動手段を構成するスイッチング素子の低容量化と省エネルギーを図ることができる制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の制御装置は、直流電動機と、複数のスイッチング素子から構成されて直流電動機を駆動する駆動手段と、直流電圧を出力して駆動手段に印加する電源回路と、直流電動機の運転を制御するための制御手段と、直流電動機に流れる電流を検知する電流検知手段とを備え、制御手段は電流検知手段が検知する電流値に基づき、直流電動機の起動時、駆動手段に印加される電源回路の出力電圧を低く保持した後、上昇させるものである。
【０００８】
本発明によれば、直流電動機と、複数のスイッチング素子から構成されて直流電動機を駆動する駆動手段と、直流電圧を出力して駆動手段に印加する電源回路と、直流電動機の運転を制御するための制御手段と、直流電動機に流れる電流を検知する電流検知手段とを設け、制御手段により、電流検知手段が検知する電流値に基づいて、直流電動機の起動時は、駆動手段に印加される電源回路の出力電圧を低く保持した後、上昇させるよう構成したので、直流電動機の起動時に流れる電流を低く抑えることができるようになる。
【０００９】
これにより、駆動手段を構成するスイッチング素子として低容量のものを使用することができるようになり、著しいコストの削減を図ることが可能となる。また、駆動手段に印加する電圧を低く保持するので、駆動手段自体で消費される電力も低く抑えられるようになり、省エネルギーに寄与する。特に、直流電動機に実際に流れている電流値に基づいて的確に電源回路の出力電圧を調整することが可能となるものである。
【００１０】
請求項２の直流電動機の制御装置は、上記に加えて制御手段は、直流電動機の起動時に流れる電流が、当該直流電動機の回転安定時程度の値となるように、電源回路の出力電圧を調整するものである。
【００１１】
請求項２の発明によれば、上記に加えて制御手段は、直流電動機の起動時に流れる電流が、当該直流電動機の回転安定時程度の値となるように、電源回路の出力電圧を調整するようにしたので、直流電動機の起動時における電流を、回転安定時程度に確実に抑えることが可能となるものである。
【００１２】
請求項３の直流電動機の制御装置は、上記に加えて、複数の直流電動機と、各直流電動機をそれぞれ駆動する駆動手段を備え、電源回路の出力電圧を各駆動手段に印加すると共に、制御手段は、各直流電動機を起動する際、所定の時間間隔をおいて順次起動させるものである。
【００１３】
請求項３の発明によれば、複数の直流電動機と、各直流電動機をそれぞれ駆動する駆動手段を設けた場合に、電源回路の出力電圧を各駆動手段に印加すると共に、制御手段により、各直流電動機を起動する際、所定の時間間隔をおいて順次起動させるようにしたので、各直流電動機が同時に起動する際に流れる大電流を防止し、それによって各素子の低容量化を一層促進することが可能となるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。実施例では業務用冷蔵庫に本発明を適用した場合を説明する。図１は本発明を適用した直流電動機としてのＤＣファンモータ７及び８の制御装置１の電気回路のブロック図、図２は本発明の実施例におけるＤＣファンモータ７または８の起動時の制御を示すタイミングチャートである。制御装置１は、商用交流電源（例えば単相１００Ｖ）２より直流電源を生成する電源回路としてのスイッチング電源３と、図示しない業務用冷蔵庫の温度制御を司る制御手段としての制御回路４と、凝縮器冷却用のＤＣファンモータ７及び庫内冷気循環用のＤＣファンモータ８をそれぞれ駆動する駆動手段としてのＤＣモータ駆動回路９、１０とにより構成されている。
【００１５】
上記スイッチング電源３は汎用のマイクロコンピュータから構成される制御回路４への電源の供給及び前記ＤＣファンモータ７及び８を駆動するための直流電源を生成するものであり、トランスや平滑回路、複数のスイッチング素子（トランジスタなど）から構成されている。
【００１６】
そして、スイッチング電源３からＤＣモータ駆動回路９、１０に至る電線路にはＤＣファンモータ７、８のコイルに流れる励磁電流をそれぞれ検知するための電流検知手段としての励磁電流検出部１１、１１が設けられ、制御回路４の入力に接続されている。また、制御回路４からは電圧コントロール信号が出力され、これにより前記スイッチング電源３のＤＣファンモータ７、８への出力電圧の制御が行われる。
【００１７】
一方、ＤＣファンモータ７、８には、それぞれ凝縮器冷却用ファン５及び庫内冷気循環用ファン６が取り付けられており、上記ＤＣモータ駆動回路９、１０の出力がＤＣファンモータ７、８にそれぞれ接続されている。各駆動回路９、１０はそれぞれ複数のトランジスタなどのスイッチング素子から構成され、スイッチング電源３から出力された直流電源を所定のタイミングで各モータ７、８の固定子コイルに印加して各モータ７、８を駆動するものである。
【００１８】
次に、係るＤＣファンモータ７または８の制御動作について図２を参照して詳細に説明する。例えば、ＤＣファンモータ７または８として定格電圧２４Ｖ，４Ｗのものを使用した場合について説明する。尚、このモータ７、８の回転安定時（図２）のコイルの励磁電流は例えば０．８Ａであったものとする。係るＤＣファンモータ７または８の起動時においては、何の制御もされることがなければ、実線で示す如く回転安定時の３〜４倍の電流、即ち、２〜３Ａの電流が起動から数ｍｓｅｃの間流れる。そのため、このままではＤＣモータ駆動回路９、１０を構成するトランジスタなどのスイッチング素子の容量として、係る２〜３Ａの電流に耐えられる容量のものを使用せざるを得なくなる。
【００１９】
そこで、本発明では前記励磁電流検出部１１、１１により、ＤＣファンモータ７、８に流れる電流Ｉを検出し、各電流値を前記制御回路４によって取り込み、制御回路４からスイッチング電源３へ電圧コントロール信号を出力して、スイッチング電源３からＤＣファンモータ７または８に出力される電流Ｉが、回転安定時程度の値となるようにスイッチング電源３から出力される電圧Ｖを低く保持する。この制御は、ＤＣファンモータ７及び８の起動時から一定時間行われる。
【００２０】
この期間の実際の制御は、ＤＣファンモータ７及び８への出力電圧は励磁電流検出部１１、１１で検出された電流値に基づき電圧Ｖを図２下に示す如く段階的に徐々に上昇させていくかたちで行われる。ここで、ＤＣファンモータは印加電圧が低い場合には電流値も低下する特性を備える。
【００２１】
従って、ＤＣファンモータ７及び８の起動時に流れる電流Ｉは、図２上に破線で示す如く低く抑えられるようになる。そのため、駆動回路９、１０を構成するスイッチング素子として低容量のものを使用することができるようになり、著しいコストの削減を図ることができる。また、駆動回路９及び１０に印加する電圧を低く保持する方式であるので、駆動回路９、１０自体で消費される電力も低く抑えられるようになり、省エネルギーにも寄与することができる。
【００２２】
また、駆動回路９、１０に印加される電圧Ｖは、ＤＣファンモータ７及び８に実際に流れている電流Ｉに基づいて調整するようにしているので、的確な出力電圧の調整をすることが可能となる。
【００２３】
ここで、実施例の如く２台（３台以上でも同様）のＤＣファンモータ７及び８があってそれらを同時に起動させる場合、制御回路４は何れか一方のＤＣファンモータ７或いは８を起動した後、少なくとも前記一定時間の経過後に他方のＤＣファンモータ８或いは７を起動する。各起動時の制御は上記と同様である。
【００２４】
これにより、各ＤＣファンモータ７及び８を同時に起動する際に流れる大電流を防止し、それによって制御装置１を構成する各素子の低容量化を一層促進することが可能となる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、直流電動機と、複数のスイッチング素子から構成されて直流電動機を駆動する駆動手段と、直流電圧を出力して駆動手段に印加する電源回路と、直流電動機の運転を制御するための制御手段と、直流電動機に流れる電流を検知する電流検知手段とを設け、制御手段により、電流検知手段が検知する電流値に基づいて、直流電動機の起動時は、駆動手段に印加される電源回路の出力電圧を低く保持した後、上昇させるよう構成したので、直流電動機の起動時に流れる電流を低く抑えることができるようになる。
【００２６】
これにより、駆動手段を構成するスイッチング素子として低容量のものを使用することができるようになり、著しいコストの削減を図ることが可能となる。また、駆動手段に印加する電圧を低く保持するので、駆動手段自体で消費される電力も低く抑えられるようになり、省エネルギーに寄与する。特に、直流電動機に実際に流れている電流値に基づいて的確に電源回路の出力電圧を調整することが可能となるものである。
【００２７】
請求項２の発明によれば、上記に加えて制御手段は、直流電動機の起動時に流れる電流が、当該直流電動機の回転安定時程度の値となるように、電源回路の出力電圧を調整するようにしたので、直流電動機の起動時における電流を、回転安定時程度に確実に抑えることが可能となるものである。
【００２８】
請求項３の発明によれば、複数の直流電動機と、各直流電動機をそれぞれ駆動する駆動手段を設けた場合に、電源回路の出力電圧を各駆動手段に印加すると共に、制御手段により、各直流電動機を起動する際、所定の時間間隔をおいて順次起動させるようにしたので、各直流電動機が同時に起動する際に流れる大電流を防止し、それによって各素子の低容量化を一層促進することが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の制御装置の電気回路のブロック図である。
【図２】  本実施例におけるＤＣファンモータの起動時の制御を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  制御装置
２  商用交流電源
３  スイッチング電源
４  制御回路
５、６  ＤＣファン
７、８  ＤＣファンモータ
９、１０  ＤＣファンモータ駆動回路
１１  励磁電流検出部
【図１】
0004131588.tif 000002
【図２】
0004131588.tif 000003