(57)【要約】【課題】モータ電力を精度良く求めることができる電力算出装置、これを備えた空気調和装置、及び電力算出方法を提供する。【解決手段】第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂは、直流電力算出部９１と、損失電力算出部９２と、モータ電力算出部９３とを備える。直流電力算出部９１は、インバータ８４の動作中に、インバータ８４に印加される直流電圧Ｖｄｃとインバータ８４に通電される直流電流Ｉｄｃとに基づいて、直流電力Ｗｄｃを算出する。損失電力算出部９２は、インバータ８４において損失された損失電力Ｗｌｓを算出する。モータ電力算出部９３は、直流電力算出部９１により算出された直流電力Ｗｄｃから、損失電力算出部９２により算出された損失電力Ｗｌｓを減算することで、第１及び第２ファンモータ７ａ，７ｂにおけるモータ電力Ｗｍｔを算出する。【選択図】図４
2009195065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力（Ｗｄｃ）を交流電力に変換する変換部（８４）からの前記交流電力により駆動するモータ（７ａ，７ｂ）の電力算出装置（９ａ，９ｂ）であって、
前記変換部（８４）の動作中に、前記変換部（８４）に印加される直流電圧（Ｖｄｃ）と前記変換部（８４）に通電される直流電流（Ｉｄｃ）とに基づいて前記直流電力（Ｗｄｃ）を算出する直流電力算出部（９１）と、
前記変換部（８４）において損失された損失電力（Ｗｌｓ)を算出する損失電力算出部（９２）と、
前記直流電力算出部（９１）により算出された前記直流電力（Ｗｄｃ）から前記損失電力算出部（９２）により算出された前記損失電力（Ｗｌｓ）を減算することで、前記モータ（７ａ，７ｂ）におけるモータ電力（Ｗｍｔ）を算出するモータ電力算出部（９３）と、
を備える、電力算出装置（９ａ，９ｂ）。
【請求項２】
前記損失電力算出部（９２）は、前記損失電力（Ｗｌｓ）の算出を前記変換部（８４）の動作中に行う、
請求項１に記載の電力算出装置（９ａ，９ｂ）。
【請求項３】
前記変換部（８４）は、オンまたはオフして前記直流電力を前記交流電力に変換する複数のスイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）を有しており、
前記損失電力算出部（９２）は、前記変換部（８４）に通電される直流電流（Ｉｄｃ）のデューティ、及び前記スイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）がオン及びオフするキャリア周波数の少なくとも１つを用いて前記損失電力（Ｗｌｓ）の算出を行う、
請求項２に記載の電力算出装置（９ａ，９ｂ）。
【請求項４】
前記モータ（７ａ，７ｂ）には、前記モータ（７ａ，７ｂ）を駆動源とするアクチュエータ（６ａ，６ｂ）が接続され、
前記アクチュエータ（６ａ，６ｂ）の動作中に、算出された前記モータ電力（Ｗｍｔ）に基づいて前記モータ（７ａ，７ｂ）をフィードバック制御する第１制御部（９４）を更に備える、
請求項１〜３のいずれかに記載の電力算出装置（９ａ，９ｂ）。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の電力算出装置（９ａ，９ｂ）と、
前記直流電力（Ｗｄｓ）を前記交流電力に変換する変換部（８４）と、
前記変換部（８４）から前記交流電力を供給されるファンモータ（７ａ，７ｂ）と、
前記ファンモータ（７ａ，７ｂ）を駆動源とするファン（６ａ，６ｂ）と、
前記電力算出装置（９ａ，９ｂ）の前記モータ電力算出部（９３）により算出された前記モータ電力（Ｗｍｔ）に基づいて、前記ファン（６ａ，６ｂ）から室内に送られる風量の制御を行う第２制御部（１０）と、
を備える、空気調和装置（１）。
【請求項６】
直流電力（Ｗｄｃ）を交流電力に変換する変換部（８４）と、前記変換部（８４）からの前記交流電力に基づいて駆動するモータ（７ａ，７ｂ）とを有するモータ駆動システムにおいて、前記モータ（７ａ，７ｂ）におけるモータ電力（Ｗｍｔ）を算出する電力算出方法であって、
前記変換部（８４）の動作中に、前記変換部（８４）に印加される直流電圧（Ｖｄｃ）と前記変換部（８４）に通電される直流電流（Ｉｄｃ）とに基づいて前記直流電力（Ｗｄｃ）を算出する第１ステップと、
前記変換部（８４）において損失された損失電力（Ｗｌｓ）を算出する第２ステップと、
前記第１ステップにおいて算出した前記直流電力（Ｗｄｃ）から前記第２ステップにおいて算出した前記損失電力（Ｗｌｓ）を減算することで、前記モータ電力（Ｗｍｔ）を算出する第３ステップと、
を備える、電力算出方法。
【請求項７】
前記第２ステップは、前記変換部（８４）の動作中に行われる、
請求項６に記載の電力算出方法。
【請求項８】
前記変換部（８４）は、オンまたはオフして前記直流電力を前記交流電力に変換する複数のスイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）を有しており、
前記第２ステップでは、前記変換部（８４）に通電される直流電流（Ｉｄｃ）のデューティ、前記スイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）がオン及びオフするキャリア周波数の少なくとも１つを用いて前記損失電力（Ｗｌｓ）の算出が行われる、
請求項７に記載の電力算出方法。
【請求項９】
前記モータ（７ａ，７ｂ）には、前記モータ（７ａ，７ｂ）を駆動源とするアクチュエータ（６ａ，６ｂ）が接続され、
前記アクチュエータ（６ａ，６ｂ）の動作中に、前記第３ステップにおいて算出した前記モータ電力（Ｗｍｔ）に基づいて前記モータ（７ａ，７ｂ）をフィードバック制御する第４ステップを更に備える、
請求項６〜８のいずれかに記載の電力算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力算出装置、特に、直流電力を交流電力に変換する変換部からの交流電力により駆動するモータの電力算出装置に関する。本発明は、この電力算出装置を備えた空気調和装置に関する。更に、本発明は、直流電力を交流電力に変換する変換部と、変換部からの交流電力に基づいて駆動するモータとを有するモータ駆動システムにおいて、モータにおけるモータ電力を算出する電力算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置は、圧縮機やファン等の各種機器を備えている。これらの機器の動力源としては、例えば特許文献１に示すように、モータが良く用いられる。モータは、複数のパワーモジュールからなるインバータと接続される。インバータは、各パワーモジュールがオン及びオフを行うことで直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力をモータに供給する。これにより、モータは回転することができる。
【特許文献１】特開２００４−３６４４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、インバータが直流電力を交流電力に変換する場合、直流電力全てが交流電力に変換されモータに供給されるのではなく、インバータにより電力損失が生じる場合がある。即ち、モータには、必ずしも所望する電力が供給されるとは限らない。
【０００４】
また、モータに供給される電力（以下、モータ電力という）は、例えばモータの制御に用いられる場合がある。このような場合において、所望するモータ電力がモータに供給されない時には、モータの制御が適切になされない恐れがある。
【０００５】
そこで、本発明は、モータ電力を精度良く求めることができる電力算出装置、これを備えた空気調和装置、及び電力算出方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明１に係る電力算出装置は、直流電力を交流電力に変換する変換部からの交流電力により駆動するモータの電力算出装置である。この電力算出装置は、直流電力算出部と、損失電力算出部と、モータ電力算出部とを備える。直流電力算出部は、変換部の動作中に、変換部に印加される直流電圧と変換部に通電される直流電流とに基づいて、直流電力を算出する。損失電力算出部は、変換部において損失された損失電力を算出する。モータ電力算出部は、直流電力算出部により算出された直流電力から、損失電力算出部により算出された損失電力を減算することで、モータにおけるモータ電力を算出する。
【０００７】
この電力算出装置によると、モータ電力は、変換部の動作中に求められた直流電力から変換部における損失電力を減算することで求められる。これにより、モータ電力は、変換部における電力損失分を考慮して精度良く求められる。
【０００８】
発明２に係る電力算出装置は、発明１に係る電力算出装置であって、損失電力算出部は、損失電力の算出を変換部の動作中に行う。
【０００９】
この電力算出装置によると、変換部の動作中に損失電力が算出されるため、その時々の損失電力が得られるようになる。従って、より精度の良いモータ電力が算出される。
【００１０】
発明３に係る電力算出装置は、発明２に係る電力算出装置であって、変換部は、複数のスイッチング素子を有している。スイッチング素子は、オンまたはオフして直流電力を交流電力に変換する。そして、損失電力算出部は、変換部に通電される直流電流のデューティ、及びスイッチング素子がオン及びオフするキャリア周波数の少なくとも１つを用いて、損失電力の算出を行う。
【００１１】
この電力算出装置によると、直流電流のデューティ及びスイッチング素子のキャリア周波数の少なくとも１つを用いて、損失電力の算出が行われる。そのため、損失電力は、より精度良く算出される。
【００１２】
発明４に係る電力算出装置は、発明１〜３のいずれかに係る電力算出装置であって、モータには、モータを駆動源とするアクチュエータが接続されている。そして、電力算出装置は、第１制御部を更に備える。第１制御部は、アクチュエータの動作中に、算出されたモータ電力に基づいて、モータをフィードバック制御する。
【００１３】
この電力算出装置によると、算出されたモータ電力に基づいてモータはフィードバック制御される。そのため、モータは、その時々のモータ電力に基づいてより適した制御がなされるようになる。
【００１４】
発明５に係る空気調和装置は、電力算出装置と、変換部と、ファンモータと、ファンと、第２制御部とを備える。電力算出装置は、発明１〜３のいずれかに係る電力算出装置である。変換部は、直流電力を交流電力に変換する。ファンモータは、変換部から交流電力を供給される。ファンは、ファンモータを駆動源とする。第２制御部は、電力算出装置のモータ電力算出部により算出されたモータ電力に基づいて、ファンから室内に送られる風量の制御を行う。
【００１５】
この空気調和装置は、算出されたその時々のモータ電力に基づいてファンを回転駆動させることができる。従って、空気調和装置は、室内に送られる風量が一定となるような制御を行うことができる。
【００１６】
発明６に係る電力算出方法は、直流電力を交流電力に変換する変換部と、変換部からの交流電力に基づいて駆動するモータとを有するモータ駆動システムにおいて、モータにおけるモータ電力を算出する方法である。この電力算出方法は、以下の第１ステップ、第２ステップ及び第３ステップを備える。第１ステップでは、変換部の動作中に、変換部に印加される直流電圧と変換部に通電される直流電流とに基づいて、直流電力が算出される。第２ステップでは、変換部において損失された損失電力が算出される。第３ステップでは、第１ステップにおいて算出された直流電力から、第２ステップにおいて算出された損失電力を減算することで、モータ電力が算出される。
【００１７】
この電力算出方法によると、モータ電力は、変換部の動作中に求められた直流電力から変換部における損失電力を減算することで求められる。これにより、モータ電力は、変換部における電力損失分を考慮して精度良く求められる。
【００１８】
発明７に係る電力算出方法は、発明６に係る電力算出方法であって、第２ステップは、変換部の動作中に行われる。
【００１９】
この電力算出方法によると、変換部の動作中に損失電力が算出されるため、その時々の損失電力が得られるようになる。従って、より精度の良いモータ電力が算出される。
【００２０】
発明８に係る電力算出方法は、発明７に係る電力算出方法であって、変換部は、複数のスイッチング素子を有している。スイッチング素子は、オンまたはオフして直流電力を交流電力に変換する。そして、第２ステップでは、変換部に通電される直流電流のデューティ、及びスイッチング素子がオン及びオフするキャリア周波数の少なくとも１つを用いて、損失電力の算出が行われる。
【００２１】
この電力算出方法によると、直流電流のデューティ及びスイッチング素子のキャリア周波数の少なくとも１つを用いて損失電力の算出が行われる。そのため、損失電力は、より精度良く算出される。
【００２２】
発明９に係る電力算出方法は、発明６〜８のいずれかに係る電力算出方法であって、モータには、モータを駆動源とするアクチュエータが接続されている。そして、電力算出方法は、第４ステップを更に備える。第４ステップでは、アクチュエータの動作中に、第３ステップにおいて算出されたモータ電力に基づいて、モータをフィードバック制御する。
【００２３】
この電力算出方法によると、算出されたモータ電力に基づいてモータはフィードバック制御される。そのため、モータは、その時々のモータ電力に基づいてより適した制御がなされるようになる。
【発明の効果】
【００２４】
発明１に係る電力算出装置によると、モータ電力は、変換部における電力損失分を考慮して精度良く求められる。
【００２５】
発明２に係る電力算出装置によると、変換部の動作中に損失電力が算出されるため、その時々の損失電力が得られるようになる。従って、より精度の良いモータ電力が算出される。
【００２６】
発明３に係る電力算出装置によると、直流電流のデューティ及びスイッチング素子のキャリア周波数の少なくとも１つを用いて、損失電力の算出が行われる。そのため、損失電力は、より精度良く算出される。
【００２７】
発明４に係る電力算出装置によると、算出されたモータ電力に基づいてモータはフィードバック制御される。そのため、モータは、その時々のモータ電力に基づいてより適した制御がなされるようになる。
【００２８】
発明５に係る空気調和装置は、算出されたその時々のモータ電力に基づいてファンを回転駆動させることができる。従って、空気調和装置は、室内に送られる風量が一定となるような制御を行うことができる。
【００２９】
発明６に係る電力算出方法によると、モータ電力は、変換部における電力損失分を考慮して精度良く求められる。
【００３０】
発明７に係る電力算出方法によると、変換部の動作中に損失電力が算出されるため、その時々の損失電力が得られるようになる。従って、より精度の良いモータ電力が算出される。
【００３１】
発明８に係る電力算出方法によると、直流電流のデューティ及びスイッチング素子のキャリア周波数の少なくとも１つを用いて損失電力の算出が行われる。そのため、損失電力は、より精度良く算出される。
【００３２】
発明９に係る電力算出方法によると、算出されたモータ電力に基づいてモータはフィードバック制御される。そのため、モータは、その時々のモータ電力に基づいてより適した制御がなされるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明に係るモータ電力の電力算出装置、これを備えた空気調和装置、及びモータ電力の電力算出方法について、図面を用いて説明する。
【００３４】
（１）空気調和装置の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置１の構成を示す平面概略図である。図１の空気調和装置１は、熱交換器の表面にシリカゲル等の吸着剤を担持したデシカント式の外調機であって、室内空間に供給される空気に対して冷房除湿運転、あるいは暖房加湿運転を行う。
【００３５】
このような空気調和装置１は、図１〜図４及び図６に示すように、主として、ケーシング２、第１及び第２熱交換器３ａ，３ｂ、圧縮機４、圧縮機用モータ５、第１及び第２ファン６ａ，６ｂ（アクチュエータに相当）、第１及び第２ファンモータ７ａ，７ｂ（モータに相当）、第１及び第２モータ駆動部８ａ，８ｂ、第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂ、空調制御部１０（第２制御部に相当）を備える。そして、第１熱交換器３ａ、第２熱交換器３ｂ及び圧縮機４は、図２に示すような冷媒回路を構成している。
【００３６】
（１−１）ケーシング
ケーシング２は、略直方体の形状を有しており、その内部には第１及び第２熱交換器３ａ，３ｂや圧縮機４、第１及び第２ファン６ａ，６ｂ等が収納されている。図１において、ケーシング２の左側面板２１ａには、室外空気ＯＡをケーシング２内部に吸い込むための第１吸込口２２と、室内空気ＲＡをケーシング２内部に吸い込むための第２吸込口２３とが形成されている。一方、ケーシング２の右側面板２１ｂには、排出空気ＥＡを室外に排出するための第１吹出口２４と、調湿後の空気ＳＡを室内に供給するための第２吹出口２５とが形成されている。尚、第２吹出口２５には、室内に延びる配管が接続されており、調湿された後の空気ＳＡはこの配管を通じて室内に供給される。
【００３７】
また、ケーシング２の内部には、ケーシング２の内部を仕切る仕切板２６が設けられている。この仕切板２６により、ケーシング２の内部は、空気室Ｓ１と機械室Ｓ２とに分けられている。空気室Ｓ１には、第１及び第２熱交換器３ａ，３ｂや、各熱交換器３ａ，３ｂの仕切部材が配置されており、機械室Ｓ２には、第１及び第２熱交換器３ａ，３ｂを除く他の機器（具体的には、圧縮機４や第１及び第２ファン６ａ，６ｂ等）が配置されている。
【００３８】
（１−２）熱交換器
第１熱交換器３ａ及び第２熱交換器３ｂは、図３に示すように、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型の熱交換器であって、略長方形板状に形成されたアルミニウム製の多数のフィン３１と、このフィン３１を貫通する銅製の伝熱管３２とを備えている。各フィン３１及び伝熱管３２の外表面には、各熱交換器３ａ，３ｂを通過する空気に含まれる水分を吸着させる吸着剤がディップ成形（浸漬成形）等によって担持されている。ここで、吸着剤としては、ゼオライト、シリカゲル、活性炭、親水性または吸水性を有する有機高分子ポリマー系材料、カルボン酸基またはスルホン酸基を有するイオン交換樹脂系材料、感温性高分子等の機能性高分子材料等を使用することができる。
【００３９】
このような第１及び第２熱交換器３ａ，３ｂは、図２に示すように、膨張弁１３を介して互いに接続されている。例えば、第１熱交換器３ａは、第２吸込口２３から吸い込まれた室内空気ＲＡと熱交換を行い、第２熱交換器３ｂは、第１吸込口２２から吸い込まれた室外空気ＯＡと熱交換を行う。熱交換後の室内空気ＲＡは、排出空気ＥＡとして室外に排出され、熱交換後の室外空気ＯＡは、調湿後の空気ＳＡとして室内に供給される。
【００４０】
尚、上記第１及び第２熱交換器３ａ，３ｂは、第１熱交換器３ａが凝縮器、第２熱交換器３ｂが蒸発器として機能する第１状態と、第１熱交換器３ａが蒸発器、第２熱交換器３ｂが凝縮器として機能する第２状態とのいずれかを採り得るように、空調制御部１０により制御される。第１状態においては、第１熱交換器３ａが凝縮器として機能する際に吸着剤から水分を脱離させる吸着剤の再生動作、第２熱交換器３ｂが蒸発器として機能する際に吸着剤に水分を吸着させる吸着動作が行われる。また、第２状態においては、第１熱交換器３ａが蒸発器として機能する際に吸着剤に水分を吸着させる吸着動作、第２熱交換器３ｂが凝縮器として機能する際に吸着剤から水分を脱離させる吸着剤の再生動作が行われる。このように、吸着動作と再生動作とが交互に行われると共に、各熱交換器３ａ，３ｂを通過して室内外へ供給される空気ＥＡ，ＳＡの流路が切り換わることで、吸着剤における水分の吸着と放出（即ち脱離）とを継続して行うことができる。従って、空気調和装置１は、除湿性能或いは加湿性能を維持しつつ各種運転を行うことができる。
【００４１】
ここで、各熱交換器３ａ，３ｂを通過して室内外へ供給される空気ＥＡ，ＳＡの流路切換は、図示しない切換ダンパにより行われる。切換ダンパは、室外空気ＯＡや室内空気ＲＡが第１熱交換器３ａ及び第２熱交換器３ｂのいずれかを通過した後第１吹出口２４または第１吹出口２５から吹き出されるように、空気の流路を切り換えるものである。
【００４２】
（１−３）圧縮機及び圧縮機用モータ
圧縮機４は、図２に示すように、四路切換弁１２を介して第１熱交換器３ａ及び第２熱交換器３ｂに接続されている。圧縮機４は、蒸発器として機能する第１熱交換器３ａまたは第２熱交換器３ｂからの冷媒を圧縮する。圧縮動作を行う圧縮機４は、圧縮機用モータ５により駆動される。
【００４３】
圧縮機用モータ５は、圧縮機４と接続されている。このような圧縮機用モータ５は、例えば３相のブラシレスＤＣモータであって、圧縮機用のモータ駆動部５１（図６）により回転駆動される。
【００４４】
（１−４）ファン及びファンモータ
〔ファン〕
第１ファン６ａは、図１に示すように、第１吹出口２４に対応する位置に設けられており、排出空気ＥＡを第１吹出口２４を介してケーシング２外部（具体的には室外）に送り出す。第２ファン６ｂは、第２吹出口２５に対応する位置に設けられており、調湿後の空気ＳＡを第２吹出口２５を介してケーシング２外部（具体的には室内）に送り出す。このような第１ファン６ａ及び第２ファン６ｂは、例えばクロスフローファンであって、それぞれ第１ファンモータ７ａ及び第２ファンモータ７ｂを駆動源として回転する。
【００４５】
〔ファンモータ〕
第１ファンモータ７ａ及び第２ファンモータ７ｂは、それぞれ第１ファン６ａ及び第２ファン６ｂと接続されている。第１ファンモータ７ａ及び第２ファンモータ７ｂは、圧縮機用モータ５と同様、例えば３相のブラシレスＤＣモータであって、具体的には複数の磁極を有する永久磁石からなるロータと、駆動コイルを有するステータとを有している。第１ファンモータ７ａ及び第２ファンモータ７ｂは、第１モータ駆動部８ａ及び第２モータ駆動部８ｂにより駆動する。
【００４６】
（１−５）モータ駆動部
第１及び第２モータ駆動部８ａ，８ｂは、第１及び第２ファンモータ７ａ，７ｂそれぞれに交流電力を供給し、第１及び第２ファンモータ７ａ，７ｂを駆動させるためのものである。第１及び第２モータ駆動部８ａ，８ｂにおける第１及び第２ファンモータ７ａ，７ｂの駆動制御方法としては、ＰＷＭ（Ｐｌｕｓｅ−Ｗｉｄｔｈ−Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）駆動制御や、ＰＡＭ（Ｐｌｕｓｅ−Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ−Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）駆動制御、ＰＷＭ駆動制御とＰＡＭ駆動制御との組み合わせによる駆動制御等が挙げられる。ここで、第１及び第２モータ駆動部８ａ，８ｂは、同様の構成を有するため、以下では、第１モータ駆動部８ａの構成を例にとり説明する。
【００４７】
第１モータ駆動部８ａは、図４に示すように、電源部８１、電圧検出部８２、電流検出部８３、インバータ８４（変換部に相当）及びゲートドライバ８５を有する。
【００４８】
〔電源部〕
電源部８１は、電源電圧を生成し、電源配線Ｌ１を介してインバータ８４に供給する。ここで、電源部８１の種類としては、ドロッパー方式の電源やスイッチング電源等が挙げられる。
【００４９】
〔電圧検出部〕
電圧検出部８２は、インバータ８４に印加される電源電圧（以下、直流電圧Ｖｄｃという）を検出する。このような電圧検出部８２は、抵抗やオペアンプ等で構成される。抵抗は、電源配線Ｌ１とインバータ８４のＧＮＤ配線Ｌ２との間に接続されている。オペアンプの２つの入力端子は、それぞれ抵抗の両端部に接続され、出力端子は、後述する第１電力算出装置９ａに接続されている。このような構成を有する電圧検出部８２により検出された結果（即ち、直流電圧Ｖｄｃ）は、第１電力算出装置９ａに出力される。
【００５０】
〔電流検出部〕
電流検出部８３は、インバータ８４のＧＮＤ配線Ｌ２上を流れる直流電流Ｉｄｃを検出する。このような電流検出部８３は、電圧検出部８２と同様、ＧＮＤ配線Ｌ１上に直列に接続された抵抗や、２つの入力端子が抵抗の両端部それぞれに接続されたオペアンプ等で構成されている。電流検出部８３による検出結果（即ち、直流電流Ｉｄｃ）は、第１電力算出装置９ａに出力される。
【００５１】
〔インバータ〕
インバータ８４は、直流電力を交流電力に変換して第１ファンモータ７ａに供給するためのものであって、複数のパワーモジュールＱ１〜Ｑ６及び複数の還流用のダイオードＤ１〜Ｄ６を含む。パワーモジュールＱ１〜Ｑ６は、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下、簡単にトランジスタという）であって、トランジスタＱ１及びＱ２、Ｑ３及びＱ４、Ｑ５及びＱ６は、電源配線Ｌ１とＧＮＤ配線Ｌ２との間に直列に接続されている。トランジスタＱ１及びＱ２、Ｑ３及びＱ４、Ｑ５及びＱ６の間の各接続点ＮＵ，ＮＶ，ＮＷは、それぞれ第１ファンモータ７ａのＵ相、Ｖ相及びＷ相の各駆動コイル（図示せず）に接続されている。ダイオードＤ１〜Ｄ６は、各トランジスタＱ１〜Ｑ６に逆電圧が印加された場合に導通するような特性を有しており、各トランジスタＱ１〜Ｑ６に並列に接続されている。
【００５２】
このような構成を有するインバータ８４では、ゲートドライバ８５から出力されるゲート信号Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚが各トランジスタＱ１〜Ｑ６のゲート端子に印加されることで、トランジスタＱ１〜Ｑ６はオン及びオフする。これにより、直流電力は交流電力に変換される。そして、第１ファンモータ７ａには、この交流電力に基づく駆動信号ＳＵ，ＳＶ，ＳＷが印加される。
【００５３】
〔ゲートドライバ〕
ゲートドライバ８５は、例えばＣＰＵ及びメモリからなるマイクロコンピュータで構成されている。ゲートドライバ８５は、第１電力算出装置９ａのフィードバック制御部９４または空調制御部１０により指示された駆動信号ＳＵ，ＳＶ，ＳＷが第１ファンモータ７ａに印加されるように、ゲート信号Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚを生成し、これをインバータ８４に出力する。
【００５４】
（１−６）電力算出装置
第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂは、各ファンモータ７ａ，７ｂのモータ電力Ｗｍｔを算出する装置である。本実施形態に係る第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂは、それぞれＣＰＵ及びメモリからなるマイクロコンピュータで構成されており、既に述べたゲートドライバ８５とは別のマイクロコンピュータで構成されている。ここで、第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂは、同様の構成を有するため、以下では、第１電力算出装置９ａの構成を例に取り説明する。
【００５５】
第１電力算出装置９ａは、図４に示すように、第１モータ駆動部８ａと共にプリント基板Ｐ１上に実装されており、電圧検出部８２、電流検出部８３、インバータ８４及びゲートドライバ８５と配線されている。このような第１電力算出装置９ａは、直流電力算出部９１と、損失電力算出部９２と、モータ電力算出部９３と、フィードバック制御部９４（第１制御部に相当）とを備えている。
【００５６】
〔直流電力算出部〕
直流電力算出部９１は、インバータ８４に印加される直流電圧Ｖｄｃとインバータ８４に通電される直流電流Ｉｄｃとに基づいて、直流電力Ｗｄｃを算出する。具体的に、本実施形態に係る直流電力算出部９１は、インバータ８４の動作中に、電圧検出部８２が検出した直流電圧Ｖｄｃと、電流検出部８３が検出した直流電流Ｉｄｃとを乗算することで、直流電力Ｗｄｃを算出する（下記の式（１））。
【００５７】
Ｖｄｃ×Ｉｄｃ＝Ｗｄｃ      ・・・（１）
尚、本実施形態に係る直流電力算出部９１は、所定時間毎に直流電力Ｗｄｃを算出する。ここで、所定時間としては、例えば３μｓｅｃが挙げられる。この場合、直流電力Ｗｄｃは、３μｓｅｃ毎に算出されるため、比較的精度のよい直流電力Ｗｄｃが得られるようになる。
【００５８】
〔損失電力算出部〕
損失電力算出部９２は、インバータ８４において損失された損失電力Ｗｌｓを算出する。ここで、損失電力Ｗｌｓとは、インバータ８４により直流電力Ｗｄｃが交流電力に変換される際、直流電力Ｗｄｃのうち、交流電力に変換されずにインバータ８４中のパワーモジュールであるトランジスタＱ１〜Ｑ６において損失されてしまう電力をいう。一般的に、モータの容量が大きくなる程、モータに通電されるモータ電流Ｉｍが多くなるため、損失電力Ｗｌｓは大きくなる。例えば、第１ファンモータ７ａが、駆動するのに４００Ｗのモータ電力Ｗｍｔを必要とするようなものである場合、インバータ８４における損失電力Ｗｌｓは、約３０Ｗに及ぶ。このようなインバータ８４における電力の損失は、インバータ８４の動作中に発生するため、本実施形態に係る損失電力算出部９２は、損失電力Ｗｌｓの算出動作を、インバータ８４の動作中に行う。
【００５９】
ここで、本実施形態に係る損失電力算出部９２が、どのようにして損失電力Ｗｌｓを算出するかについて説明する。図５は、第１ファンモータ７ａのＵ相駆動コイル及びＶ相駆動コイルに各駆動電圧ＳＵ，ＳＶが印加された場合に、Ｕ相駆動コイル及びＶ相駆動コイルに発生する誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎ、直流電流Ｉｄｃの一例を示している。損失電力算出部９２は、図５の直流電流Ｉｄｃのデューティ、及びトランジスタＱ１〜Ｑ６がオン及びオフするキャリア周波数の少なくとも１つを用いて、損失電力Ｗｌｓを算出する。より具体的には、損失電力算出部９２は、先ず直流電流Ｉｄｃの値を読むことで、第１ファンモータ７ａに通電されるモータ電流Ｉｍの大きさを求める。次いで、損失電力算出部９２は、このモータ電流Ｉｍ、直流電圧Ｖｄｃ、直流電流Ｉｄｃのデューティ、ゲート信号Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚの周波数（即ち、キャリア周波数）に基づいて、損失電力Ｗｌｓを算出する。ここで、本実施形態では、より精度のよい損失電力Ｗｌｓを算出すべく、損失電力Ｗｌｓの算出には、直流電流Ｉｄｃ及びキャリア周波数のみならず、直流電圧Ｖｄｃ及びモータ電流Ｉｍが用いられている場合を例に取る。
【００６０】
尚、上述した損失電力Ｗｌｓは、直流電力Ｗｄｃと同様、例えば３μｓｅｃ毎などの所定時間毎に損失電力算出部９２により算出される。これにより、比較的精度のよい損失電力Ｗｌｓが得られるようになる。
【００６１】
〔モータ電力算出部〕
モータ電力算出部９３は、直流電力算出部９１により算出された直流電力Ｗｄｃと、損失電力算出部９２により算出された損失電力Ｗｌｓとを用いて、モータ電力Ｗｍｔを算出する。より具体的には、モータ電力算出部９３は、直流電力Ｗｄｃから損失電力Ｗｌｓを減算することで、モータ電力Ｗｍｔを算出する（下記の式（２））。
【００６２】
Ｗｄｃ−Ｗｌｓ＝Ｗｍｔ      ・・・（２）
直流電力Ｗｄｃ及び損失電力Ｗｌｓは、いずれもインバータ８４の動作中に算出されることから、モータ電力Ｗｍｔも、インバータ８４の動作中に求められる。更に、直流電力Ｗｄｃ及び損失電力Ｗｌｓの算出と同様、モータ電力Ｗｍｔの算出動作も、例えば３μｓｅｃ毎などの所定時間毎に行われる。これにより、比較的精度のよいモータ電力Ｗｍｔが得られるようになる。
【００６３】
〔フィードバック制御部〕
フィードバック制御部９４は、第１ファン６ａの動作中に、モータ電力算出部９３により算出されたモータ電力Ｗｍｔに基づいて第１ファンモータ７ａをフィードバック制御する。例えば、フィードバック制御部９４は、モータ電力Ｗｍｔが著しく低くなった場合には、何らかの異常によりインバータ８４における損失電力Ｗｌｓが大きくなったと推測し、第１ファンモータ７ａの回転が停止するようなゲート信号Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚの生成指示を、ゲートドライバ８５に出力する。ここで、生じた異常としては、インバータ８４中のパワーモジュールであるトランジスタＱ１〜Ｑ６のいずれかに不具合が生じ、パワーモジュールＱ１〜Ｑ６に流れる電流が増大したこと等が挙げられる。
【００６４】
（１−７）空調制御部
空調制御部１０は、ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリとＣＰＵとで構成されるマイクロコンピュータである。本実施形態では、空調制御部１０が、各電力算出装置９ａ，９ｂやゲートドライバ８５とは別のマイクロコンピュータで設けられている場合を例に取る。空調制御部１０は、図６に示すように、四路切換弁１２や膨張弁１３、圧縮機用モータ駆動部５１、第１及び第２モータ駆動部８ａ，８ｂと接続されており、接続された各機器の制御を行う。例えば、空調制御部１０は、四路切換弁１２の経路切換制御や、圧縮機用モータ駆動部５１の駆動制御、第１及び第２モータ駆動部８ａ，８ｂの駆動制御等を行う。
【００６５】
特に、本実施形態に係る空調制御部１０は、第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂとも接続されており、これらの装置の制御を行う。具体的には、空調制御部１０は、各電力算出装置９ａ，９ｂにより算出された各ファンモータ７ａ，７ｂのモータ電力Ｗｍｔに基づいて、第２ファン６ｂから室内に送られる風量の制御を行う。例えば、空調制御部１０は、室内への風量がほぼ一定となるような第１及び第２ファンモータ７ａ，７ｂの回転数を、モータ電力Ｗｍｔに基づいて割り出し、割り出した回転数が得られるようなゲート信号Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚの生成指示を、ゲートドライバ８５に出力する。これにより、ゲートドライバ８５からは、空調制御部１０により割り出された回転数が得られるようなゲート信号Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚがインバータ８４に出力される。そして、インバータ８４の各トランジスタＱ１〜Ｑ６が、このゲート信号Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚに基づいてオンオフすることで、各ファンモータ７ａ，７ｂには、室内に送られる風量が一定となるような交流電力に基づく駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷが印加される。
【００６６】
上述したように、空調制御部１０がモータ電力Ｗｍｔを用いて第１及び第２ファンモータ７ａ，７ｂの回転数制御を行い、室内への風量制御を行うことにより、例えば第２吹出口２５から室内に延びる配管の長さや室内の広さにより変化する気圧等の影響を受けやすい風量を、ほぼ一定に保つことができる。
【００６７】
尚、本実施形態において述べているように、空調制御部１０による風量制御とフィードバック制御部９４によるフィードバック制御とは、内容が別々であって、それぞれ独立した制御として個別に行われても良い。また、フィードバック制御の内容が風量制御と同時に実行可能なものである場合は、風量制御及びフィードバック制御は、同時に行われても良い。更に、風量制御及びフィードバック制御が排他的な制御であって、フィードバック制御の内容が風量制御と同時には実行不可能なものである場合は、風量制御及びフィードバック制御のいずれかが優先して行われても良い。
【００６８】
（２）動作
次に、各電力算出装置９ａ，９ｂ及び空調制御部１０の一連の動作について説明する。図７は、第１及び第２ファンモータ７ａ，７ｂ及び第１及び第２モータ駆動部８ａ，８ｂを有するモータ駆動システムにおいて、第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂ及び空調制御部１０により行われる一連の動作を説明するためのフロー図である。尚、図７では、説明の便宜上、２つの電力算出装置９ａ，９ｂのうち、第１電力算出装置９ａの動作を例に取る。
【００６９】
ステップＳ１〜Ｓ３：第１ファンモータ７ａが回転しており、インバータ８４及び第１ファン６ａが動作中である場合（Ｓ１のＹｅｓ）、第１電力算出装置９ａの直流電力算出部９１は、直流電流Ｉｄｃ及び直流電圧Ｖｄｃを用いて直流電力Ｗｄｃを算出する（Ｓ２）。そして、損失電力算出部９２は、直流電流Ｉｄｃにより求めたモータ電流Ｉｍ、直流電圧Ｖｄｃ、直流電流Ｉｄｃのデューティ、トランジスタＱ１〜Ｑ６のキャリア周波数を用いて、損失電力Ｗｌｓを算出する（Ｓ３）。
【００７０】
ステップＳ４：モータ電力算出部９３は、ステップＳ２における直流電力ＷｄｃからステップＳ３における損失電力Ｗｌｓを減算して、モータ電力Ｗｍｔを算出する（Ｓ４）。
【００７１】
ステップＳ５〜Ｓ６：ステップＳ４において算出されたモータ電力Ｗｍｔが所定電力以下であって、通常のモータ電力Ｗｍｔよりも著しく低い等の、モータ電力Ｗｍｔのエラーが発生した場合には（Ｓ５のＹｅｓ）、第１電力算出装置９ａのフィードバック制御部９４は、第１ファンモータ７ａについて第１ファンモータ７ａの回転を停止するためのフィードバック制御を行う（Ｓ６）。
【００７２】
ステップＳ７：ステップＳ５において、モータ電力Ｗｍｔのエラーが発生していない場合には（Ｓ５のＮｏ）、空調制御部１０は、モータ電力Ｗｍｔを用いて風量一定制御を行う（Ｓ７）。
【００７３】
ステップＳ８：第１ファンモータ７ａが回転を停止し、かつインバータ８及び第１ファン６ａが動作を停止するまで、第１電力算出装置９ａ及び空調制御部１０は、ステップＳ２以降の動作を繰り返し行う（Ｓ８のＮｏ）。第１ファンモータ７ａが回転を停止し、かつインバータ８４及び第１ファン６ａが動作を停止した場合には（Ｓ８のＹｅｓ）、第１電力算出装置９ａ及び空調制御部１０は、一連の動作を終了する。
【００７４】
（３）効果
（Ａ）
本実施形態に係る第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂによると、モータ電力Ｗｍｔは、インバータ８４の動作中に求められた直流電力Ｗｄｃからインバータ８４における損失電力Ｗｌｓを減算することで求められる。これにより、モータ電力Ｗｍｔは、インバータ８４における電力損失分を考慮して、精度良く求められる。
【００７５】
（Ｂ）
また、本実施形態に係る第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂによると、インバータ８４の動作中に損失電力Ｗｌｓが算出されるため、その時々の損失電力Ｗｌｓが得られるようになる。従って、より精度の良いモータ電力Ｗｍｔが算出される。
【００７６】
（Ｃ）
また、本実施形態に係る第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂによると、直流電流Ｉｄｃのデューティ及びトランジスタＱ１〜Ｑ６のキャリア周波数の少なくとも１つを用いて、損失電力Ｗｌｓの算出が行われる。そのため、損失電力Ｗｌｓは、より精度良く算出される。
【００７７】
（Ｄ）
また、本実施形態に係る第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂによると、第１及び第２ファンモータ７ａ，７ｂは、モータ電力Ｗｍｔに基づいてフィードバック制御部９４によりフィードバック制御される。そのため、第１及び第２ファンモータ７ａ，７ｂは、その時々のモータ電力Ｗｍｔに基づいて、より適した制御がなされるようになる。
【００７８】
（Ｅ）
本実施形態に係る第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂを搭載した空気調和装置１は、算出されたその時々のモータ電力Ｗｍｔに基づいて、室内に送られる風量が一定となるような制御を行うことができる。
【００７９】
＜その他の実施形態＞
（ａ）
上記実施形態では、本発明に係る空気調和装置が、いわゆるデシカント外調機に用いられた場合を例に取り説明した。しかし、本発明に係る空気調和装置は、デシカント外調機以外の空調機に適用されてもよい。
【００８０】
（ｂ）
上記実施形態では、本発明に係る第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂが、第１ファン６ａ及び第２ファン６ｂの駆動源である第１ファンモータ７ａ及び第２ファンモータ７ｂについてのモータ電力Ｗｍｔを算出するための装置として適用された場合について説明した。しかし、本発明に係る第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂの用途は、これに限定されず、精度の良いモータ電力Ｗｍｔを算出する必要のある場合に適用することができる。本発明の第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂのその他の適用例としては、例えば圧縮機用モータ５のモータ電力ｍｔを算出するための装置としての利用が挙げられる。
【００８１】
（ｃ）
上記実施形態では、損失電力Ｗｌｓが、例えば３μｓｅｃ等の所定時間毎に、直流電流Ｉｄｃのデューティやゲート信号Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚの周波数（即ち、キャリア周波数）などに基づいて算出される場合について説明した。しかし、損失電力Ｗｌｓは、例えばインバータ８４やファンモータ７ａ，７ｂの仕様に基づいてシミュレーションや机上計算、実験等を行うことにより、予め決定されていてもよい。この場合、電力算出装置９ａ、９ｂのモータ電力算出部９３は、所定時間毎に求められた直流電力Ｗｄｃから、予め決定されている損失電力Ｗｌｓを減算することで、モータ電力Ｗｍｔを求めることができる。
【００８２】
また、損失電力Ｗｌｓの算出方法についても、損失電力Ｗｌｓが算出可能であれば、上記実施形態に限定されず、どのような方法が用いられても良い。例えば、インバータを含むモータ駆動部の仕様書に損失電力Ｗｌｓの算出方法が記載されている場合には、この算出方法を用いて損失電力Ｗｌｓが算出されてもよい。
【００８３】
（ｄ）
上記実施形態の図７は、損失電力Ｗｌｓを算出するステップＳ３が、直流電力Ｗｄｃを算出するステップＳ２の後に行われる場合を表している。しかし、本発明に係る電力算出方法では、直流電力Ｗｄｃと損失電力Ｗｌｓとが算出され、これらの電力Ｗｄｃ，Ｗｌｓを用いてモータ電力Ｗｍｔが算出されればよいため、ステップＳ２とステップＳ３の順番は、図７に限定されない。ステップＳ２とステップＳ３は、同時に行われても良い。また、ステップＳ３の後にステップＳ２が行われても良い。
【００８４】
（ｅ）
上記実施形態では、第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂが、空調制御部１０を構成しているマイクロコンピュータ及びゲートドライバ８５を構成しているマイクロコンピュータとは別のマイクロコンピュータで構成されている場合について説明した。しかし、第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂ、空調制御部１０及びゲートドライバ８５は、１つのマイクロコンピュータで構成されていてもよい。この場合、１つのマイクロコンピュータのメモリには、モータ電力算出用プログラム、各種機器制御用プログラム及びゲート信号生成用プログラムが格納されているとする。このようなマイクロコンピュータは、メモリ内のモータ電力算出用プログラム、各種機器制御用プログラム及びゲート信号生成用プログラムのいずれかを適宜読み出して実行することで、第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂ、空調制御部１０及びゲートドライバ８５のいずれかとして機能することができる。
【００８５】
（ｆ）
上記実施形態では、第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂのフィードバック制御部９４が行う第１及び第２ファンモータ７ａ，７ｂについてのフィードバック制御が、空調制御部１０における風量一定制御とは別の制御である場合について説明した。しかし、本発明に係るフィードバック制御は、上記実施形態に記載したようなモータ電力Ｗｍｔのエラー発生時用制御ではなく、風量一定制御であってもよい。この場合、風量一定制御を行うための制御部が、フィードバック制御部９４として第１及び第２電力算出装置９ａ，９ｂに設けられるか、または空調制御部１０として空気調和装置１に設けられれば良い。即ち、この場合、フィードバック制御部９４と空調制御部１０との２つを別々に設けずとも、いずれか一方を設ければよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明に係る電力算出装置及び電力算出方法は、変換部における電力損失分を考慮して、モータ電力を精度良く求められるという効果を有する。このような電力算出装置及び電力算出方法は、例えばファンモータや圧縮機モータのモータ電力を算出するための装置として、空気調和装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本実施形態に係る空気調和装置の構成を示す平面概略図。
【図２】本実施形態に空気調和装置の冷媒回路図。
【図３】空気調和装置が備えている第１及び第２熱交換器の斜視図。
【図４】本実施形態に係る第１及び第２モータ駆動部、第１及び第２電力算出装置が共に実装されているプリント基板内部の回路構成と示す図。
【図５】第１ファンモータのＵ相駆動コイル及びＶ相駆動コイルに各駆動電圧ＳＵ，ＳＶが印加された場合に、Ｕ相駆動コイル及びＶ相駆動コイルに発生する誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎ、直流電流Ｉｄｃの一例。
【図６】本実施形態に係る空気調和装置の構成を模式的に示すブロック図。
【図７】本実施形態に係るモータ駆動システムにおいて、電力算出装置及び空調制御部により行われる一連の動作を説明するためのフロー図。
【符号の説明】
【００８８】
１  空気調和装置
２  ケーシング
３ａ  第１熱交換器
３ｂ  第２熱交換器
４  圧縮機
５  圧縮機用モータ
６ａ，６ｂ  ファン
７ａ，７ｂ  第１ファンモータ、第２ファンモータ
８ａ，８ｂ  第１モータ駆動部、第２モータ駆動部
８１  電源部
８２  電圧検出部
８３  電流検出部
８４  インバータ
８５  ゲートドライバ
９ａ，９ｂ  第１電力算出装置、第２電力算出装置
９１  直流電力算出部
９２  損失電力算出部
９３  モータ電力算出部
９４  フィードバック制御部
１０  空調制御部
Ｌ１  電源配線
Ｌ２  ＧＮＤ配線
Ｖｄｃ  直流電圧
Ｉｄｃ  直流電流
Ｗｄｃ  直流電力
Ｗｌｓ  損失電力
Ｗｍｔ  モータ電力
Ｑ１〜Ｑ６  トランジスタ
Ｄ１〜Ｄ６  ダイオード
【図１】
2009195065.tif 000003
【図２】
2009195065.tif 000004
【図３】
2009195065.tif 000005
【図４】
2009195065.tif 000006
【図５】
2009195065.tif 000007
【図６】
2009195065.tif 000008
【図７】
2009195065.tif 000009