(57)【要約】  電動機制御装置は、互いに並列に接続された２台の電動機に三相電圧を供給する電力変換装置と、２台の電動機のうち、一方の電動機と電力変換装置とを接続する三相電力線と、２台の電動機のうち、他方の電動機と電力変換装置とを接続し、三相電力線から分岐した分岐三相電力線と、分岐三相電力線のうち、２つの相の電力線に設けられ、電力線を電気的に接続するオン状態または切断するオフ状態にする２つのスイッチを備えた切替装置と、２台の電動機に流れる三相電流を検知する電流検出装置と、制御装置とを有し、制御装置は、三相電力線および分岐三相電力線のうち、電流が流れていない電力線の相を特定して切替装置の故障判定を行う故障判定手段と、故障判定の結果、２つのスイッチのうち、１つのスイッチの故障を検出すると、正常に動作するスイッチのオン状態またはオフ状態を、故障したスイッチの状態と同じになるように制御する切替制御手段とを有するものである。
2020217310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並列に接続された２台の電動機に電力を変換して三相電圧を供給する電力変換装置と、
前記２台の電動機のうち、一方の電動機と前記電力変換装置とを接続する三相電力線と、
前記２台の電動機のうち、他方の電動機と前記電力変換装置とを接続し、前記三相電力線から分岐した分岐三相電力線と、
前記分岐三相電力線のうち、２つの相の電力線に設けられ、前記他の電動機と前記電力変換装置との間で各電力線を電気的に接続するオン状態または切断するオフ状態にする２つのスイッチを備えた切替装置と、
前記２台の電動機に流れる三相電流を検知する電流検出装置と、
速度指令値と前記電流検出装置によって検出された電流の情報とに対応して前記電力変換装置および前記切替装置を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記三相電力線および前記分岐三相電力線のうち、電流が流れていない電力線の相を特定することで、前記切替装置の故障箇所を特定する故障判定を行う故障判定手段と、
前記故障判定の結果、前記２つのスイッチのうち、１つのスイッチの故障を検出すると、正常に動作するスイッチの前記オン状態または前記オフ状態を、故障したスイッチの状態と同じになるように制御する切替制御手段と、を有する
電動機制御装置。
【請求項２】
前記故障判定手段は、
前記三相電力線および前記分岐三相電力線のうち、電流が流れていない１つの相または２つ以上の相の組み合わせを特定することで、前記２つのスイッチ、前記電力変換装置、前記三相電力線および前記分岐三相電力線のうち、いずれの箇所に異常が生じているかを特定する、請求項１に記載の電動機制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記切替装置の故障が検出された後、前記切替装置の故障状態に対応して前記２台の電動機に対する回転数指令値を変更する電力制御手段を有する、請求項１または２に記載の電動機制御装置。
【請求項４】
前記故障判定手段は、
前記切替制御手段によって前記切替装置の状態が切り替えられた後、前記故障判定を行う、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機制御装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記切替装置の状態が切り替えられた後、前記２台の電動機に対して同期引き込み制御を行う電力制御手段を有し、
前記故障判定手段は、同期引き込み制御中に前記電流検出装置が検出した電流を、前記故障判定に利用する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動機制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動機制御装置と、
冷媒回路において並列に接続された２台の熱交換器と、
前記２台の熱交換器に対応して設けられた２台のファンと、
前記２台のファンに対応する、前記電動機制御装置の制御対象となる２台の電動機と、を有し、
前記制御装置は、
前記切替装置が故障した場合、前記切替装置が前記分岐三相電力線を介して接続された電動機に対応して設けられた前記熱交換器に冷媒が流入しないように制御する、
空気調和装置。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記切替装置の故障、前記電力変換装置の故障、および前記電動機に接続された配線の断線のうち、いずれかの異常を検出すると、異常箇所を発報し、運転を停止させるか運転を継続させるかの選択を入力できるようにする、請求項６に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置を用いて電動機の回転を制御する電動機制御装置およびこれを備えた空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスＤＣモータなどの電動機は、例えば、空気調和装置のファンの駆動など、様々な用途に用いられている。電動機の回転を制御する電動機制御装置には、１つの電力変換装置に複数の電動機がリレー等の切替装置を介して並列に接続され、切替装置の切り替えにより駆動する電動機を選択できるものがある。電力変換装置は、例えば、インバータである。このような電動機制御装置の適用例として、空気調和装置の室外機の送風装置がある。送風装置は、複数の電動機と各電動機に取付けられた送風ファンとを有する。電動機制御装置は、必要な風量に応じてリレーの切り替えを行うことで、複数の送風ファンのうち、一部の送風ファンを選択的に回転させたり、全ての送風ファンを同時に回転させたりする。【０００３】
複数の電動機の各電動機がリレーを介して並列に電力変換装置に接続されるモータ駆動装置において、リレーの故障判定を行い、リレーの故障を検出した場合、安全性の観点からシステム電源をオフ状態にする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５３０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のモータ駆動装置では、リレーの故障が検出されると、システム電源が落とされる構成であるため、故障の生じていないリレーに接続された電動機が動作できる状態であっても、全ての電動機が停止してしまう。そのため、ユーザの利便性が損なわれてしまう。【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、切替装置の故障が検出されても、全ての電動機を停止せずに、一部の運転できる電動機の運転を継続できる電動機制御装置およびこれを備えた空気調和装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電動機制御装置は、互いに並列に接続された２台の電動機に電力を変換して三相電圧を供給する電力変換装置と、前記２台の電動機のうち、一方の電動機と前記電力変換装置とを接続する三相電力線と、前記２台の電動機のうち、他方の電動機と前記電力変換装置とを接続し、前記三相電力線から分岐した分岐三相電力線と、前記分岐三相電力線のうち、２つの相の電力線に設けられ、前記他の電動機と前記電力変換装置との間で各電力線を電気的に接続するオン状態または切断するオフ状態にする２つのスイッチを備えた切替装置と、前記２台の電動機に流れる三相電流を検知する電流検出装置と、速度指令値と前記電流検出装置によって検出された電流の情報とに対応して前記電力変換装置および前記切替装置を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記三相電力線および前記分岐三相電力線のうち、電流が流れていない電力線の相を特定することで、前記切替装置の故障箇所を特定する故障判定を行う故障判定手段と、前記故障判定の結果、前記２つのスイッチのうち、１つのスイッチの故障を検出すると、正常に動作するスイッチの前記オン状態または前記オフ状態を、故障したスイッチの状態と同じになるように制御する切替制御手段と、を有するものである。【０００８】
本発明に係る空気調和装置は、上記の電動機制御装置と、冷媒回路において並列に接続された２台の熱交換器と、前記２台の熱交換器に対応して設けられた２台のファンと、前記２台のファンに対応する、前記電動制御装置の制御対象となる２台の電動機と、を有し、前記制御装置は、前記切替装置が故障した場合、前記切替装置が前記分岐三相電力線を介して接続された電動機に対応して設けられた前記熱交換器に冷媒が流入しないように制御するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、切替装置の故障が発生した場合、全ての電動機を停止させることなく、一部の運転できる電動機の運転を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る電動機制御装置を含む空気調和装置の一例を示す冷媒回路図である。
【図２】図１に示した電動機制御装置の一構成例を示すブロック図である。
【図３】図２に示す電力変換装置がインバータである場合の一構成例を示す図である。
【図４】図２に示した制御装置の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図５】実施の形態１に係る電動機制御装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態２に係る電動機制御装置における制御装置の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図７】実施の形態２において、オフ故障を検出するために制御装置が実行する動作の手順を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態２において、オフ故障を検出するために制御装置が実行する動作の手順を示すフローチャートである。
【図９】図２に示した制御装置のメモリが記憶するテーブルの一例を示す図である。
【図１０】実施の形態２において、オン故障を検出するために制御装置が実行する動作の手順を示すフローチャートである。
【図１１】図２に示した制御装置のメモリが記憶する別のテーブルの一例を示す図である。
【図１２】実施の形態２において、切替装置に対する故障判定を行うタイミングを示すタイムチャートである。
【図１３】実施の形態３の制御装置による、初回起動時のオフ故障判定実施後の処理の一部を示すフローチャートである。
【図１４】実施の形態３の上位制御装置において、初回起動時のオフ故障判定実施後の処理の一部を示すフローチャートである。
【図１５】実施の形態３の制御装置による、初回起動時以外のオフ故障判定実施後の処理の一部を示すフローチャートである。
【図１６】実施の形態３の上位制御装置において、初回起動時以外のオフ故障判定実施後の処理の一部を示すフローチャートである。
【図１７】実施の形態３の制御装置による、オン故障判定実施後の処理の一部を示すフローチャートである。
【図１８】実施の形態３の上位制御装置において、オン故障判定実施後の処理の一部を示すフローチャートである。
【図１９】実施の形態４に係る空気調和装置の一構成例を示す冷媒回路図である。
【図２０】実施の形態４の制御装置による初回起動時以外のオフ故障検出判定後の処理の一部を示すフローチャートである。
【図２１】実施の形態４の上位制御装置において、初回起動時以外のオフ故障判定実施後の処理の一部を示すフローチャートである。
【図２２】実施の形態４の制御装置によるオン故障判定実施後の処理の一部を示すフローチャートである。
【図２３】実施の形態４の上位制御装置において、オン故障判定実施後の処理の一部を示すフローチャートである。
【図２４】実施の形態５の制御装置において、切替装置がオン状態になった後の第１電動機の駆動制御に関わる処理の一部を示すフローチャートである。
【図２５】実施の形態５の制御装置において、切替装置がオフ状態になった後の第１電動機の駆動制御に関わる処理の一部を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
本実施の形態１の電動機制御装置を含む空気調和装置の構成を説明する。図１は、実施の形態１に係る電動機制御装置を含む空気調和装置の一例を示す冷媒回路図である。図１に示すように、空気調和装置２４は、熱源側ユニット１３および負荷側ユニット１４を有する。熱源側ユニット１３は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１８と、冷媒の流通方向を切り替える四方弁１９と、冷媒を外気と熱交換させる熱源側熱交換器１５と、冷媒を減圧して膨張させる電磁弁２１と、上位制御装置２３とを有する。また、熱源側ユニット１３は、熱源側熱交換器１５に外気を供給するファン３および４と、ファン３を駆動する第１電動機１と、ファン４を駆動する第２電動機２と、第１電動機１および第２電動機２に三相電圧を供給する電動機制御装置３０とを有する。負荷側ユニット１４は、冷媒を空調対象空間の空気と熱交換させる負荷側熱交換器１７と、冷媒を減圧して膨張させる電磁弁２２とを有する。
【００１２】
図１に示すことを省略しているが、上位制御装置２３は、四方弁１９と、圧縮機１８と、電磁弁２１および２２と、電動機制御装置３０と信号線を介して接続されている。圧縮機１８、熱源側熱交換器１５、電磁弁２１および２２、ならびに負荷側熱交換器１７が冷媒配管４５で接続され、冷媒が循環する冷媒回路４８が構成される。上位制御装置２３は、冷媒回路４８を循環する冷媒の冷凍サイクルを制御する。空気調和装置２４が冷房運転を行う場合、熱源側熱交換器１５が凝縮器として機能し、負荷側熱交換器１７が蒸発器として機能する。空気調和装置２４が暖房運転を行う場合、熱源側熱交換器１５が蒸発器として機能し、負荷側熱交換器１７が凝縮器として機能する。
【００１３】
なお、図１に示す構成例では、空気調和装置２４に電磁弁２１および２２が設けられているが、電磁弁２１および２２のうち、いずれか一方が設けられていてもよい。また、図１に示す構成例では、ファン３および４と、第１電動機１および第２電動機２と、電動機制御装置３０とが熱源側ユニット１３に設けられた場合の構成を示しているが、この場合に限らない。これらの構成が、熱源側ユニット１３および負荷側ユニット１４のうち、いずれか一方または両方に設けられていてもよい。
【００１４】
また、図に示していないが、負荷側ユニット１４の空調対象空間の温度を検出する室温センサ、および熱源側熱交換器１５等の冷媒機器を流れる冷媒の温度を検出する冷媒温度センサを含む複数の温度センサが空気調和装置２４に設けられていてもよい。圧縮機１８が吸入する冷媒の圧力を検出する圧力センサが圧縮機１８に設けられていてもよい。上位制御装置２３は、これらのセンサの検出値を用いて、空調対象空間の温度がユーザの設定温度に一致するように圧縮機１８と電磁弁２１および２２とを制御するが、本実施の形態１では、その詳細な説明を省略する。
【００１５】
図２は、図１に示した電動機制御装置の一構成例を示すブロック図である。図３は、図２に示す電力変換装置がインバータである場合の一構成例を示す図である。電動機制御装置３０は、電源６に接続される電力変換装置３５と、電力変換装置３５の動作を制御する制御装置７と、電流検出装置８と、切替装置９とを有する。第１電動機１および第２電動機２は、電力変換装置３５に相互に並列に接続されている。電源６は、電力変換装置３５を介して、第１電動機１および第２電動機２に電力を供給する直流電圧電源である。電源６は、例えば、電動機制御装置３０の外部の単相電源または三相電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換して出力する整流回路である。
【００１６】
図２に示すように、第１電動機１は三相電力線１０を介して電力変換装置３５と接続されている。三相電力線１０の途中で分岐した分岐三相電力線１１に第２電動機２が接続されている。第２電動機２は、分岐三相電力線１１および三相電力線１０を介して電力変換装置３５と接続される。切替装置９は分岐三相電力線１１に設けられている。制御装置７は、電力変換装置３５、電流検出装置８および切替装置９のそれぞれと信号線を介して接続されている。
【００１７】
第１電動機１にファン３が取り付けられ、第２電動機２にファン４が取り付けられている。電動機制御装置３０は、第１電動機１および第２電動機２のうち、駆動させる電動機の台数と、駆動する電動機の回転数とを制御することで、熱源側熱交換器１５の熱交換能力を制御する。
【００１８】
第１電動機１および第２電動機２は、例えば、ブラシレスＤＣモータである。第１電動機１および第２電動機２のそれぞれは、図に示さない回転子および固定子を有する。固定子は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の三相の巻線を有する。回転子には永久磁石が設けられている。電力変換装置３５から各電動機に印加される三相電圧に対応して巻線に電流が流れることで、固定子は、回転子の周囲に回転磁界を発生させる。
【００１９】
ブラシレスＤＣモータは、回転子の位置に応じて適切な位相および周波数の三相交流電圧を固定子に印加し、回転子の周囲に回転磁界を発生させ、回転磁界と回転子との吸引および反発を利用して回転子を所望の回転数で回転させる。その際、回転子の位置を検出する必要がある。回転子の位置を検出する方法として、例えば、電動機に設置されたホールセンサによって検出する方法、および電動機に流れる三相電流から演算によって算出する方法がある。本実施の形態１では、電動機制御装置３０は、電動機に流れる三相電流から演算によって回転子の位置を推定している。
【００２０】
上位制御装置２３は、例えば、マイクロコンピュータである。上位制御装置２３は、プログラムを記憶するメモリ８２と、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）８１とを有する。上位制御装置２３は、信号系統において、制御装置７の上流側に位置する。上位制御装置２３は、制御装置７に指令を出す制御装置である。指令は、例えば、電動機の回転速度の指令値である速度指令値ω_ｒｅｆ、および電動機の回転の停止を指示する停止指令などである。図に示していないが、上位制御装置２３に、ユーザが指示を入力するためのリモートコントローラが接続されていてもよい。
【００２１】
なお、以下では、説明の便宜上、第１電動機１および第２電動機２の２台の電動機を指すとき、単に電動機と称する。また、電力変換装置３５がインバータ５の場合で説明するが、電力変換装置３５はインバータ５に限定されず、直流電圧を交流電圧に変換できる構成であればよい。
【００２２】
電流検出装置８は、第１電動機１に流れる三相電流Ｉｕｖｗ１および第２電動機２に流れる三相電流Ｉｕｖｗ２を検出する。図２に示す構成例において、三相電力線１０上で第１電動機１に流れる電流と第２電動機２に流れる電流との和を検出できる位置をＰＡとする。また、三相電力線１０上で第１電動機１に流れる電流のみを検出できる位置をＰＢとする。さらに、分岐三相電力線１１上で第２電動機２に流れる電流のみを検出できる位置をＰＣとする。三相電力線１０を構成する三相をＵ１相、Ｖ１相およびＷ１相とする。分岐三相電力線１１を構成する三相をＵ２相、Ｖ２相およびＷ２相とする。電流検出装置８は、位置ＰＡ、ＰＢおよびＰＣの各位置に流れる電流から、全ての相を流れる電流を検出する。図２に示す構成では、電流検出装置８は、位置ＰＢにおいて、Ｕ１相およびＷ１相に流れる電流を検出する第１の電流検出器８ａと、位置ＰＣにおいて、Ｕ２相およびＷ２相に流れる電流を検出する第２の電流検出器８ｂとを有する。第１の電流検出器８ａおよび第２の電流検出器８ｂは、例えば、カレントトランスである。
【００２３】
Ｖ１相に流れる電流については、制御装置７は、Ｕ１相およびＷ１相に流れる電流値から演算によって算出する。Ｖ２相に流れる電流については、制御装置７は、Ｕ２相およびＷ２相に流れる電流値から演算によって算出する。また、位置ＰＡに流れる電流については、制御装置７は、位置ＰＢに流れる電流と位置ＰＣに流れる電流との和として算出する。
【００２４】
なお、各電流を検出する位置は図１に示す位置の場合に限らない。位置ＰＡおよび位置ＰＢの２箇所であってもよく、位置ＰＡおよび位置ＰＣの２箇所であってもよい。位置ＰＡに流れる電流を検出する場合、位置ＰＡに電流検出装置８を設ける代わりに、インバータ５にシャント抵抗を用いた電流検出部を設けてもよい。電流検出装置８の配置も図１に示す位置に限らない。例えば、位置ＰＢにおいて、Ｕ１相およびＶ１相の電流を第１の電流検出器８ａが検出してもよい。
【００２５】
切替装置９は、Ｕ２相の電力線に接続されたスイッチ９ａと、Ｗ２相の電力線に接続されたスイッチ９ｂとを有する。スイッチ９ａは、Ｕ２相の電力線を電気的に接続または切断する。スイッチ９ｂは、Ｗ２相の電力線を電気的に接続または切断する。切替装置９は、制御装置７から切替信号ＳＷを受信すると、切替信号ＳＷにしたがって、三相電力線１０に第２電動機２を接続したり、三相電力線１０から第２電動機２を切り離したりする。切替信号ＳＷは、切替装置９に対するオフ状態からオン状態への切替信号ＳＷ＿ＯＮと、オン状態からオフ状態への切替信号ＳＷ＿ＯＦＦとを含む。切替装置９は、例えば、リレーである。この場合、スイッチ９ａおよび９ｂのそれぞれは、リレーの接点部である。
【００２６】
切替装置９の故障モードとして、２種類の故障モードがある。制御装置７がオフ状態の切替装置９に切替信号ＳＷ＿ＯＮを出力しても、スイッチ９ａおよび９ｂがオフ状態からオン状態に切り替わらない故障モードがある。この故障モードをオフ故障と称する。オフ故障は、スイッチ９ａおよび９ｂのうち、一方または両方がオフ状態からオン状態に切り替わらないことが原因で発生する故障である。また、制御装置７がオン状態の切替装置９に切替信号ＳＷ＿ＯＦＦを出力しても、スイッチ９ａおよび９ｂがオン状態からオフ状態に切り替わらない故障モードがある。この故障モードをオン故障と称する。オン故障は、スイッチ９ａおよび９ｂのうち、一方または両方がオン状態からオフ状態に切り替わらないことが原因で発生する故障である。
【００２７】
次に、図３を参照して、インバータ５の構成を説明する。インバータ５は、Ｕ相に関して、電源６の正極側に接続されるスイッチング素子５１と、電源６の負極側に接続されるスイッチング素子５２とを有する。スイッチング素子５１には逆流防止素子６１が並列に接続され、スイッチング素子５２には逆流防止素子６２が並列に接続されている。また、インバータ５は、Ｖ相に関して、電源６の正極側に接続されるスイッチング素子５３と、電源６の負極側に接続されるスイッチング素子５４とを有する。スイッチング素子５３に逆流防止素子６３が並列に接続され、スイッチング素子５４に逆流防止素子６４が並列に接続されている。インバータ５は、Ｗ相に関して、電源６の正極側に接続されるスイッチング素子５５と、電源６の負極側に接続されるスイッチング素子５６とを有する。スイッチング素子５５に逆流防止素子６５が並列に接続され、スイッチング素子５６に逆流防止素子６６が並列に接続されている。
【００２８】
インバータ５には、制御装置７から三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆが入力される。インバータ５は、三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆの波形とキャリア波とを比較し、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御による電力変換を行う。インバータ５は、制御装置７から受け取る三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆに対応して電源６の直流電圧をＰＷＭ制御し、直流電圧を三相電圧に変換して第１電動機１および第２電動機２に供給する。スイッチング素子５１〜５６は、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。逆流防止素子６１〜６６は、例えば、ダイオードである。
【００２９】
制御装置７は、上位制御装置２３から入力される回転数指令値ω＿ｒｅｆと、検出された三相電流Ｉｕｖｗ１およびＩｕｖｗ２とに基づいてベクトル制御を行い、インバータ５に三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆを出力する。また、制御装置７は、切替装置９に切替信号ＳＷを出力する。制御装置７は、例えば、マイクロコンピュータである。
【００３０】
図４は、図２に示した制御装置の一構成例を示す機能ブロック図である。図２に示すように、制御装置７は、プログラムを記憶するメモリ７２と、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ７１とを有する。図４に示すように、制御装置７は、電力制御手段７３と、故障判定手段７４と、切替制御手段７５とを有する。ＣＰＵ７１がプログラムを実行することで、電力制御手段７３、故障判定手段７４および切替制御手段７５が構成される。電力制御手段７３は、インバータ５に三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆを出力する。故障判定手段７４は、電流検出装置８によって検出された電流の情報に基づいて、切替装置９の故障箇所を特定する故障判定を行う。切替制御手段７５は、電力制御手段７３から接続の切り替えを指示する指示信号にしたがって切替信号ＳＷを切替装置９に出力する。また、切替制御手段７５は、故障判定手段７４の判定結果にしたがって、切替信号ＳＷを切替装置９に出力する。
【００３１】
次に、本実施の形態１の電動機制御装置３０の動作を説明する。図５は、実施の形態１に係る電動機制御装置の動作手順を示すフローチャートである。故障判定手段７４は、切替装置９の故障判定を行う（ステップＳ１０１およびＳ１０２）。故障判定のタイミングは、例えば、切替制御手段７５が、電力制御手段７３から指示信号を受信し、受信した切替信号に対応する切替信号ＳＷを切替装置９に出力した後である。
【００３２】
故障判定手段７４は、同一の分岐三相電力線１１に接続される２つのスイッチ９ａおよび９ｂにオフ故障があるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。１つのスイッチにオフ故障がある場合、切替制御手段７５は、２つのスイッチ９ａおよび９ｂのうち、正常に動作するスイッチのオン状態を、故障したスイッチのオフ状態と同じにするために、切替信号ＳＷ＿ＯＦＦを切替装置９に送信する（ステップＳ１０３）。
【００３３】
また、故障判定手段７４は、同一の分岐三相電力線１１に接続される２つのスイッチ９ａおよび９ｂにオン故障があるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。１つのスイッチにオン故障がある場合、切替制御手段７５は、２つのスイッチ９ａおよび９ｂのうち、正常に動作するスイッチのオフ状態を、故障したスイッチのオン状態と同じにするために、切替信号ＳＷ＿ＯＮを切替装置９に送信する（ステップＳ１０４）。
【００３４】
このようにして、分岐三相電力線１１に接続される２つのスイッチ９ａおよび９ｂのうち、１つのスイッチがオン故障またはオフ故障した場合に、正常に動作するスイッチの状態を、故障したスイッチの状態と同じにする。これにより、故障したスイッチが接続された分岐三相電力線１１を介してインバータ５と接続されている第２電動機２が欠相状態になることを防止できる。
【００３５】
本実施の形態１の電動機制御装置３０は、第１電動機１および第２電動機２に三相電圧を供給する電力変換装置３５と、第２電動機２に接続される分岐三相電力線１１に設けられた切替装置９と、三相電流を検知する電流検出装置８と、制御装置７とを有する。制御装置７は、故障判定手段７４と、切替制御手段７５とを有する。故障判定手段７４は、第２電動機２の三相の電力線のうち、電流が流れていない電力線の相を特定することで、切替装置９の故障判定を行う。切替制御手段７５は、故障判定の結果、切替装置９が有する２つのスイッチ９ａおよび９ｂのうち、１つのスイッチの故障を検出すると、正常に動作するスイッチのオン状態またはオフ状態を、故障したスイッチの状態と同じにする。
【００３６】
本実施の形態１の作用および効果について説明する。本実施の形態１では、同一の分岐三相電力線１１に接続されている２つのスイッチ９ａおよび９ｂのうち、１つのスイッチがオン故障、またはオフ故障した場合、正常に動作するスイッチの状態を、故障したスイッチの状態と同じにする。第２電動機２は、故障したスイッチが接続された分岐三相電力線１１を介してインバータ５と接続されているが、オフ故障の場合、切替装置９がオフ状態になることで、欠相状態になることを防止できる。オン故障の場合、切替装置９がオン状態になることで、欠相状態になることを防止できる。
【００３７】
第２電動機２が欠相状態で駆動すると、第２電動機２を所望の状態で駆動し続けることが困難となり、第２電動機２へ過電流が流れることがある。この場合、従来の制御装置は、第２電動機２とインバータ５を保護する目的でインバータ５を停止させるため、第１電動機１および第２電動機２の両方が運転できない状態になる。これに対して、本実施の形態１では、切替装置９のスイッチ９ａおよび９ｂのうち、１つのスイッチがオフ故障すると、上述したように、故障したスイッチに合わせて正常なスイッチもオフ状態になる。そのため、第２電動機２が欠相状態になることを防止し、正常な第１電動機１が運転できる状態に維持され、空気調和装置２４の運転を継続できる。また、切替装置９のスイッチ９ａおよび９ｂのうち、１つのスイッチがオン故障すると、上述したように、故障したスイッチに合わせて正常なスイッチもオン状態になる。そのため、第２電動機２が欠相状態になることを防止し、正常な第１電動機１が運転できる状態に維持され、空気調和装置２４の運転を継続できる。
【００３８】
本実施の形態１の電動機制御装置３０を備えた空気調和装置２４では、切替装置９のスイッチ９ａおよび９ｂのうち、１つのスイッチがオフ故障すると、運転できるファンの台数が減少して能力が制限されたとしても、検出された故障状態に応じて適切な制御を行う。これにより、全ての電動機を運転できない状態にしないで、運転可能な電動機の運転を継続する応急運転を行うことができる。一方、電動機制御装置３０を備えた空気調和装置２４では、切替装置９のスイッチ９ａおよび９ｂのうち、１つのスイッチがオン故障になると、風量が過剰になるが、全ての電動機を運転できない状態にしないで、運転可能な電動機の運転を継続する応急運転を行うことができる。
【００３９】
実施の形態２．
本実施の形態２は、実施の形態１で説明した故障判定の方法の具体例である。本実施の形態２では、実施の形態１で説明した構成と同一の構成について同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４０】
本実施の形態２の電動機制御装置３０の構成を説明する。図６は、実施の形態２に係る電動機制御装置における制御装置の一構成例を示す機能ブロック図である。制御装置７ａは、図４に示した制御装置７の構成の他に、時間を計測するタイマー７６を有する構成である。また、図２に示したメモリ７２が、故障箇所を特定するためのテーブル、および故障判定の基準となる複数の閾値を記憶している。
【００４１】
次に、本実施の形態２の電動機制御装置３０の動作を説明する。具体的には、故障判定手段７４が行う、切替装置９の故障検出方法について説明する。ここでは、電流検出装置８は故障していないものとする。メモリ７２が、電流閾値Ｘ１〜Ｘ４、時間閾値Ｔｔｈ１〜Ｔｔｈ３を記憶している。
【００４２】
はじめに、オフ故障の検出方法について説明する。図７および図８は、実施の形態２において、オフ故障を検出するために制御装置が実行する動作の手順を示すフローチャートである。
【００４３】
故障判定手段７４は、切替装置９をオフ状態からオン状態へ切り替えるための切替信号ＳＷ＿ＯＮを切替装置９に送信すると、切替信号ＳＷ＿ＯＮを送信したときから経過する時間Ｔ５の計測を開始する（ステップＳ２０１）。故障判定手段７４は、位置ＰＢで検出された電流Ｉｕ１の実効値と電流閾値Ｘ２とを比較する（ステップＳ２０２）。故障判定手段７４は、比較の結果、電流Ｉｕ１の実効値がＸ２未満である場合、電流Ｉｕ１の実効値が電流閾値Ｘ２未満になっている時間Ｔ６＿ｕ１を計測する（ステップＳ２０３）。
【００４４】
また、故障判定手段７４は、位置ＰＢで検出された電流Ｉｖ１の実効値と電流閾値Ｘ２とを比較し（ステップＳ２０２）、電流Ｉｖ１の実効値が電流閾値Ｘ２未満である場合、電流Ｉｖ１の実効値がＸ２未満になっている時間Ｔ６＿ｖ１を計測する（ステップＳ２０３）。さらに、故障判定手段７４は、位置ＰＢで検出された電流Ｉｗ１の実効値と電流閾値Ｘ２とを比較し（ステップＳ２０２）、電流Ｉｗ１の実効値がＸ２未満である場合、電流Ｉｗ１の実効値がＸ２未満になっている時間Ｔ６＿ｗ１を計測する（ステップＳ２０３）。
【００４５】
故障判定手段７４は、時間Ｔ６＿ｕ１、Ｔ６＿ｖ１およびＴ６＿ｗ１を時間閾値Ｔｔｈ１と比較する（ステップＳ２１２）。比較の結果、時間Ｔ６＿ｕ１、Ｔ６＿ｖ１およびＴ６＿ｗ１のうち、時間閾値Ｔｔｈ１以上の時間Ｔ６＿Ｋ（Ｋはｕ１、ｖ１またはｗ１）がある場合、故障判定手段７４は、時間Ｔ６＿Ｋに対応する相には電流が流れていないと判断する。一方、ステップＳ２０２の判定の結果、いずれの条件にも該当しない場合、故障判定手段７４は、時間Ｔ６＿ｕ１、Ｔ６＿ｖ１およびＴ６＿ｗ１をリセットする（ステップＳ２０４）。
【００４６】
故障判定手段７４は、位置ＰＣで検出された電流Ｉｕ２の実効値と電流閾値Ｘ３とを比較する（ステップＳ２０５）。故障判定手段７４は、比較の結果、電流Ｉｕ２の実効値がＸ３未満である場合、電流Ｉｕ２の実効値が電流閾値Ｘ３未満になっている時間Ｔ７＿ｕ２を計測する（ステップＳ２０６）。また、故障判定手段７４は、位置ＰＣで検出された電流Ｉｖ２の実効値と電流閾値Ｘ３とを比較し（ステップＳ２０５）、電流Ｉｖ２の実効値が電流閾値Ｘ３未満である場合、電流Ｉｖ２の実効値がＸ３未満になっている時間Ｔ７＿ｖ２を計測する（ステップＳ２０６）。
【００４７】
さらに、故障判定手段７４は、位置ＰＣで検出された電流Ｉｗ２の実効値と電流閾値Ｘ３とを比較し（ステップＳ２０５）、電流Ｉｗ２の実効値がＸ３未満である場合、電流Ｉｗ２の実効値がＸ３未満になっている時間Ｔ７＿ｗ２を計測する（ステップＳ２０６）。故障判定手段７４は、時間Ｔ７＿ｕ２、Ｔ７＿ｖ２およびＴ７＿ｗ２を時間閾値Ｔｔｈ１と比較する（ステップＳ２１２）。比較の結果、時間Ｔ７＿ｕ２、Ｔ７＿ｖ２およびＴ７＿ｗ２のうち、時間閾値Ｔｔｈ１以上の時間Ｔ７＿Ｌ（Ｌはｕ２、ｖ２またはｗ２）がある場合、故障判定手段７４は、時間Ｔ７＿Ｌに対応する相には電流が流れていないと判断する。一方、ステップＳ２０５の判定の結果、いずれの条件にも該当しない場合、故障判定手段７４は、時間Ｔ７＿ｕ２、Ｔ７＿ｖ２およびＴ７＿ｗ２をリセットする（ステップＳ２０７）。
【００４８】
故障判定手段７４は、電流Ｉｕ１およびＩｕ２から算出される、位置ＰＡに流れる電流Ｉｕの実効値と電流閾値Ｘ４とを比較する（ステップＳ２０８）。そして、故障判定手段７４は、電流Ｉｕの実効値が電流閾値Ｘ４未満である場合、電流Ｉｕの実効値が電流閾値Ｘ４未満になっている時間Ｔ８＿ｕを計測する（ステップＳ２０９）。また、故障判定手段７４は、電流Ｉｖ１およびＩｖ２から算出される、位置ＰＡに流れる電流Ｉｖの実効値と電流閾値Ｘ４とを比較する（ステップＳ２０８）。そして、故障判定手段７４は、電流Ｉｖの実効値が電流閾値Ｘ４未満である場合、電流Ｉｖの実効値がＸ４未満になっている時間Ｔ８＿ｖを計測する（ステップＳ２０９）。
【００４９】
さらに、故障判定手段７４は、電流Ｉｗ１およびＩｗ２から算出される、位置ＰＡに流れる電流Ｉｗの実効値と電流閾値Ｘ４とを比較する（ステップＳ２０８）。そして、故障判定手段７４は、電流Ｉｗの実効値が電流閾値Ｘ４未満である場合、電流Ｉｗの実効値がＸ４未満になっている時間Ｔ８＿ｗを計測する（ステップＳ２０９）。故障判定手段７４は、時間Ｔ８＿ｕ、Ｔ８＿ｖおよびＴ８＿ｗと時間閾値Ｔｔｈ１とを比較する（ステップＳ２１２）。比較の結果、時間Ｔ８＿ｕ、Ｔ８＿ｖおよびＴ８＿ｗのうち、時間閾値Ｔｔｈ１以上の時間Ｔ８＿Ｍ（Ｍは、ｕ、ｖまたはｗ）がある場合、時間Ｔ８＿Ｍに対応する相には電流が流れていないと判断する。一方、ステップＳ２０８の判定の結果、いずれの条件にも該当しない場合、故障判定手段７４は、時間Ｔ８＿ｕ、Ｔ８＿ｖおよびＴ８＿ｗをリセットする（ステップＳ２１０）。
【００５０】
スイッチにオフ故障が発生すると、故障したスイッチが接続されている相の電力線は常に断線状態となり、電流は流れない。そのため、上述した手順にしたがって、故障判定手段７４が、電流が流れていない相を検出することができる。電流が流れていない相を検出することで、故障判定手段７４は、検出した相に接続されているスイッチがオフ故障している可能性があると判定できる。電流が流れない故障の原因として、スイッチのオフ故障以外に、インバータ５と第１電動機１とを接続する電力線の断線、インバータ５と第２電動機２とを接続する電力線の断線、およびインバータ５の故障も考えられる。そのため、故障判定手段７４は、メモリ７２が記憶する、故障判定パターンのテーブルを参照し（ステップＳ２１３）、故障箇所を特定する。一方、ステップＳ２１１において、判定基準である時間閾値Ｔｔｈ２は、故障判定手段７４が少なくとも１回はステップＳ２１２の判定を行う時間に設定されている。そのため、故障判定手段７４は、ステップＳ２１１の１回目の判定ではステップＳ２１２に進み、ステップＳ２１２の判定において、いずれの条件も満たさない場合、ステップＳ２０２に戻る。故障判定手段７４は、ステップＳ２１１の２回目以降の判定で、時間Ｔ５が時間閾値Ｔｔｈ２以上である場合、切替装置９はオフ故障しておらず、正常と判定する（ステップＳ２１４）。
【００５１】
オフ故障の判定に用いるテーブルについて説明する。図９は、図２に示した制御装置のメモリが記憶するテーブルの一例を示す図である。このテーブルは、電流が検出された相および電流が検出されなかった相を示す故障パターンから故障箇所を特定するものである。図９はテーブルの一部を抜粋したものである。図９のテーブルにおいて、丸印は最上段の欄に記載された相に電流が流れていることを検出できたことを意味し、バツ印は最上段の欄に記載された相に電流が流れていないことを意味する。
【００５２】
図９に記載された複数の故障パターンのうち、故障パターン１、故障パターン７および故障パターン１０を例に挙げて説明する。故障パターン１は、電流Ｉｕが検出されなかったが、その他の電流は全て検出された場合である。故障パターン１では、三相電力線が分岐する前の位置ＰＡにおいて電流が検出できていないことから、インバータ５のＵ相がオンしていないと断定できる。故障パターン１において、電流Ｉｕ１およびＩｕ２が検出できているのは、第１電動機１と第２電動機２との間に循環電流が流れているためである。第１電動機１と第２電動機２との間に循環電流が流れない場合は故障パターン４に該当し、故障パターン１と同様にインバータ５のＵ相の故障と断定できる。
【００５３】
故障パターン７は、電流Ｉｕ１が検出されなかったが、その他の電流は全て検出された場合である。故障パターン７では、電流Ｉｕが検出できていることからインバータ５は正常に動作していることがわかる。故障パターン７において、電流Ｉｕ２が検出できていることから、Ｕ２相に接続されているスイッチ９ａは正常に動作し、かつ、Ｕ２相の配線は断線していないことがわかる。Ｕ１相にはスイッチが接続されていないことを考慮すると、故障パターン７はＵ１相の配線が断線していると断定できる。
【００５４】
故障パターン１０は、電流Ｉｕ２が検出されなかったが、その他の電流は全て検出された場合である。故障パターン１０では、電流Ｉｕが検出できていることからインバータ５は正常に動作していることがわかる。故障パターン１０において、電流Ｉｕ１が検出できていることから、Ｕ１相の配線は断線していないことがわかる。一方、電流Ｉｕ２を検出できていないことから、故障パターン１０はスイッチ９ａのオフ故障、または、Ｕ２相の配線が断線していると断定できる。
【００５５】
ここで、図９に示す故障パターン１１および故障パターン１３において、故障箇所が切替装置９のオフ故障と配線の断線とのうち、いずれであるかを判別する方法の一例を説明する。第２電動機２を接続しない状態でインバータ５を駆動し、切替信号ＳＷ＿ＯＮを送信後に位置ＰＣにおいて、判定対象となる相と他の１つの相との間の線間電圧を測定する方法がある。これにより、線間電圧が正しく測定できなければ、切替装置９は正常に動作しておらず、オフ故障していると断定できる。
【００５６】
次に、オン故障の検出方法について説明する。図１０は、実施の形態２において、オン故障を検出するために制御装置が実行する動作の手順を示すフローチャートである。
【００５７】
切替制御手段７５は、オン状態からオフ状態へ切り替えるための切替信号ＳＷ＿ＯＦＦを切替装置９に送信し、切替信号ＳＷ＿ＯＦＦを送信してから経過する時間Ｔ１の計測を開始する（ステップＳ３０１）。故障判定手段７４は、位置ＰＣにおいて検出された電流Ｉｕ２の実効値と電流閾値Ｘ１とを比較する（ステップＳ３０２）。そして、故障判定手段７４は、電流Ｉｕ２の実効値が電流閾値Ｘ１以上である場合、電流Ｉｕ２の実効値が電流閾値Ｘ１以上になっている時間Ｔ２＿ｕ２を計測する（ステップＳ３０３）。
【００５８】
また、故障判定手段７４は、位置ＰＣにおいて検出された電流Ｉｖ２の実効値と電流閾値Ｘ１とを比較する（ステップＳ３０２）。そして、故障判定手段７４は、電流Ｉｖ２の実効値が電流閾値Ｘ１以上である場合、電流Ｉｖ２の実効値が電流閾値Ｘ１以上になっている時間Ｔ２＿ｖ２を計測する（ステップＳ３０３）。さらに、故障判定手段７４は、位置ＰＣにおいて検出された電流Ｉｗ２の実効値と電流閾値Ｘ１とを比較する（ステップＳ３０２）。そして、故障判定手段７４は、電流Ｉｗ２の実効値が電流閾値Ｘ１以上である場合、電流Ｉｗ２の実効値が電流閾値Ｘ１以上になっている時間Ｔ２＿ｗ２を計測する（ステップＳ３０３）。
【００５９】
故障判定手段７４は、時間Ｔ２＿ｕ２、Ｔ２＿ｖ２およびＴ２＿ｗ２と時間閾値Ｔｔｈ３とを比較する（ステップＳ３０６）。比較の結果、時間Ｔ２＿ｕ２、Ｔ２＿ｖ２およびＴ２＿ｗ２のうち、時間閾値Ｔｔｈ３以上である時間Ｔ２＿Ｎ（Ｎは、ｕ２、ｖ２またはｗ２）がある場合、故障判定手段７４は、時間Ｔ２＿Ｎに対応する相には電流が流れていると判断する。
【００６０】
図１１は、図２に示した制御装置のメモリが記憶する別のテーブルの一例を示す図である。図１１に示すテーブルは、電流が検出された相および電流が検出されなかった相を示す故障パターンから故障したスイッチを特定するものである。図１１のテーブルにおいて、丸印は最上段の欄に記載された相に電流が流れていることを検出できたことを意味し、バツ印は最上段の欄に記載された相に電流が流れていないことを意味する。
【００６１】
スイッチにオン故障が発生すると、故障したスイッチが接続されている相の電力線は常に導通状態となり、電流が流れる。そのため、上述した手順にしたがって、故障判定手段７４は、電流が流れている相を検出することで、電流が流れる相に接続されているスイッチがオン故障していることを検出できる。故障判定手段７４は、時間Ｔ２＿ｕ２、Ｔ２＿ｖ２およびＴ２＿ｗ２のうち、時間閾値Ｔｔｈ３以上の時間Ｔ２＿Ｎ（Ｎは、ｕ２、ｖ２またはｗ２）がある場合、図１１に示す故障判定パターンのテーブルを参照して故障箇所を特定する（ステップＳ３０７）。一方、ステップＳ３０５において、判定基準である時間閾値Ｔｔｈ４は、故障判定手段７４が少なくとも１回はステップＳ３０６の判定を行う時間に設定されている。そのため、故障判定手段７４は、ステップＳ３０５の１回目の判定ではステップＳ３０６に進み、ステップＳ３０６の判定において、いずれの条件も満たさない場合、ステップＳ３０２に戻る。故障判定手段７４は、ステップＳ３０５の２回目以降の判定で、時間Ｔ１が時間閾値Ｔｔｈ４以上である場合、切替装置９はオン故障しておらず、正常と判定する（ステップＳ３０８）。
【００６２】
図１２は、実施の形態２において、切替装置に対する故障判定を行うタイミングを示すタイムチャートである。電動機の運転中に１台運転から２台運転に切り替えることは難しい。そのため、ここでは、制御装置７は、２台運転に切り替える際、インバータ５の出力を一度停止させた後、切替装置９をオンにし、第１電動機１および第２電動機２を並列接続した状態で再起動するものとする。また、初回起動時も第１電動機１および第２電動機２を並列接続した状態で起動するものとする。
【００６３】
初回起動前、制御装置７は、切替装置９をオン状態に切り替える前に、インバータ５の上下アーム短絡の有無、および、第１電動機１および第２電動機２の巻線の線間短絡等の負荷側の短絡が発生していないことを確認する。例えば、電力制御手段７３は、インバータ５における３組の上下アームを組み毎に動作させ、各組の上下アームの異常の有無を判定する。続いて、切替制御手段７５が切替装置９をオンし、故障判定手段７４は切替装置９のオフ故障の判定を行う。２台運転で起動した後、２台運転から１台運転に切り替わると、故障判定手段７４は、オン故障の判定を行う。その後、再び、切替制御手段７５が１台運転から２台運転に切り替え、故障判定手段７４はオフ故障の判定を行う。
【００６４】
本実施の形態２の電動機制御装置３０は、第１電動機１および第２電動機２の三相のうち、電流が流れていない１つの相または２つ以上の相の組み合わせを特定することで、故障箇所を特定する。
【００６５】
本実施の形態２の作用および効果について説明する。制御装置７は、故障判定パターンのテーブルを記憶し、電流検出装置８によって検出した電流の情報から故障判定パターンのテーブルを参照することで、切替装置９の故障箇所を特定することができる。また、切替装置９の故障だけでなく、制御装置７は、インバータ５の故障箇所、および三相電力線の断線箇所も特定することができる。さらに、切替装置９の故障判定は、電動機が運転中の場合にも行うことができる。よって、上位制御装置２３は、電動機が運転中の場合であっても、故障箇所に応じて空気調和装置２４を制御することができる。
【００６６】
実施の形態３．
本実施の形態３は、実施の形態１で説明した電動機制御装置において、故障検知後の動作を追加したものである。本実施の形態３では、実施の形態１および２で説明した構成と同一の構成に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、切替装置９の故障判定方法は実施の形態２で説明した方法と同様であるため、本実施の形態３では、その詳細な説明を省略する。本実施の形態３の電動機制御装置３０の構成は実施の形態２で説明した構成と同様なため、その詳細な説明を省略する。
【００６７】
本実施の形態３の電動機制御装置３０の動作を説明する。故障判定手段７４がオフ故障検出またはオン故障検出によって故障が検出された後の動作について説明する。図１３は、実施の形態３の制御装置による、初回起動時のオフ故障判定実施後の処理の一部を示すフローチャートである。図１４は、実施の形態３の上位制御装置において、初回起動時のオフ故障判定実施後の処理の一部を示すフローチャートである。
【００６８】
故障判定手段７４がオフ故障判定を行った結果、故障判定パターンのうち、いずれかの故障パターンに該当する故障が検出されると（ステップＳ４０１）、電力制御手段７３は、インバータ５に対して停止指令を送信する（ステップＳ４０２）。そして、故障判定手段７４は、オフ故障判定によって判定された故障パターンの情報を上位制御装置２３に送信する（ステップＳ４０３）。
【００６９】
上位制御装置２３は、故障パターンの情報を制御装置７から受信し（ステップＳ４５１）、受信した故障パターンに基づいて、ユーザに故障箇所を発報する（ステップＳ４５２）。発報方法として、例えば、警報音を出力する方法がある。また、上位制御装置２３に接続されるリモートコントローラが図に示さないディスプレイを有している場合、上位制御装置２３はディスプレイに故障箇所をメッセージで表示してもよい。
【００７０】
次に、初回起動時以外にオフ故障判定を実施する場合を説明する。図１５は、実施の形態３の制御装置による、初回起動時以外のオフ故障判定実施後の処理の一部を示すフローチャートである。図１６は、実施の形態３の上位制御装置において、初回起動時以外のオフ故障判定実施後の処理の一部を示すフローチャートである。
【００７１】
故障判定手段７４が、オフ故障判定を行う（ステップＳ５０１およびＳ５０４）。判定の結果、同一の分岐三相電力線１１に接続された全てのスイッチ９ａおよび９ｂのオフ故障が検出されると（ステップＳ５０１）と、故障判定手段７４は、オフ故障判定によって判定された故障パターンを上位制御装置２３に通知する（ステップＳ５０２）。この場合の故障パターンは、例えば、図９に示した故障パターン１３である。
【００７２】
上位制御装置２３は、制御装置７から故障パターンを受信し（ステップＳ５５１）、受信した故障パターンがスイッチ９ａおよび９ｂのオフ故障である場合（ステップＳ５５２）、回転数指令値を変更して制御装置７に送信する（ステップＳ５５４）。具体的には、上位制御装置２３は、第１電動機１の最大回転数以下の回転数で、所望の熱交換を行うために必要な風量をできる限り確保できる回転数で第１電動機１を駆動できる回転数指令値を制御装置７に送信する。
【００７３】
その後、上位制御装置２３は、制御装置７から受信した故障パターンに基づいて、ユーザに故障箇所を知らせる（ステップＳ５５５）。続いて、上位制御装置２３は、インバータ５を停止させるか、または、運転を継続させるかをユーザに指示を促す（ステップＳ５５６）。ユーザが図に示さないリモートコントローラを操作してインバータ５の停止を選択すると（ステップＳ５５７）、上位制御装置２３は、制御装置７を介してインバータ５に対して停止指令を送信する（ステップＳ５５８）。ユーザが運転の継続を選択、または何も選択しない場合は、電力制御手段７３は上位制御装置２３から受信する回転数指令値に対応する三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆをインバータ５に送信する（ステップＳ５０３）。
【００７４】
また、故障判定手段７４がオフ故障判定を行った結果（ステップＳ５０４）、スイッチ９ａおよび９ｂのうち、１つのスイッチのオフ故障が検出されると、切替制御手段７５は、実施の形態１で説明した、切替装置９の制御を行う（ステップＳ５０５）。この場合の故障パターンは、例えば、図９に示した故障パターン１０または１２である。続いて、故障判定手段７４は、オフ故障判定によって判定された故障パターンを上位制御装置２３に通知する（ステップＳ５０２）。
【００７５】
上位制御装置２３は、制御装置７から故障パターンを受信し（ステップＳ５５１）、受信した故障パターンがスイッチ９ａおよび９ｂのうち、いずれか一方のオフ故障である場合（ステップＳ５５２）、回転数指令値を変更する（ステップＳ５５４）。具体的には、上位制御装置２３は、第１電動機１の最大回転数以下の回転数で、所望の熱交換を行うために必要な風量をできる限り確保できる回転数で第１電動機１を駆動できる回転数指令値を制御装置７に送信する。
【００７６】
その後、上位制御装置２３は、制御装置７から受信した故障パターンに基づいて、ユーザに故障箇所を知らせる（ステップＳ５５５）。続いて、上位制御装置２３は、インバータ５を停止させるか、または、運転を継続させるかをユーザに指示を促す（ステップＳ５５６）。ユーザが図に示さないリモートコントローラを操作してインバータ５の停止を選択すると（ステップＳ５５７）、上位制御装置２３は、制御装置７を介してインバータ５に対して停止指令を送信する（ステップＳ５５８）。
【００７７】
ユーザが運転の継続を選択、または何も選択しない場合は、電力制御手段７３は上位制御装置２３から受信する回転数指令値に対応する三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆをインバータ５に送信する（ステップＳ５０３）。
【００７８】
さらに、故障判定手段７４がオフ故障判定を行った結果（ステップＳ５０６）、切替装置９の故障以外の故障が検出されると、電力制御手段７３はインバータ５に対して停止指令を送信する（ステップＳ５０７）。続いて、故障判定手段７４は、オフ故障判定によって判定された故障パターンを上位制御装置２３に通知する（ステップＳ５０８）。この場合の故障パターンは、例えば、図９に示した故障パターン１〜９または１１である。上位制御装置２３は、制御装置７から受信した故障パターンに基づいて、ユーザに故障箇所を知らせる（ステップＳ５５３）。
【００７９】
次に、初回起動時以外にオン故障判定を実施する場合を説明する。図１７は、実施の形態３の制御装置による、オン故障判定実施後の処理の一部を示すフローチャートである。図１８は、実施の形態３の上位制御装置において、オン故障判定実施後の処理の一部を示すフローチャートである。
【００８０】
故障判定手段７４が、オン故障判定を行う（ステップＳ６０１およびＳ６０２）。判定の結果、同一の分岐三相電力線１１に接続された全てのスイッチ９ａおよび９ｂのオン故障が検出される（ステップＳ６０１）と、故障判定手段７４は、オン故障判定によって判定された故障パターンを上位制御装置２３に通知する（ステップＳ６０３）。この場合の故障パターンは、例えば、図１１に示した故障パターン１である。
【００８１】
上位制御装置２３は、制御装置７から故障パターンを受信し（ステップＳ６５１）、受信した故障パターンがスイッチ９ａおよび９ｂのオン故障である場合、回転数指令値を変更して制御装置７に送信する（ステップＳ６５２）。この場合の回転数指令値は、第１電動機１および第２電動機２の並列駆動ができる最低回転数以上の回転数で、所望の熱交換を行うために必要な風量をできる限り確保できる回転数で第１電動機１および第２電動機２を駆動するものである。
【００８２】
その後、上位制御装置２３は、制御装置７から受信した故障パターンに基づいて、ユーザに故障箇所を知らせる（ステップＳ６５３）。続いて、上位制御装置２３は、インバータ５を停止させるか、または、運転を継続させるかをユーザに指示を促す（ステップＳ６５４）。ユーザが図に示さないリモートコントローラを操作してインバータ５の停止を選択すると（ステップＳ６５５）、上位制御装置２３は、制御装置７を介してインバータ５に対して停止指令を送信する（ステップＳ６５６）。
【００８３】
ユーザが運転の継続を選択、または何も選択しない場合は、電力制御手段７３は上位制御装置２３から受信する回転数指令値に対応する三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆをインバータ５に送信する（ステップＳ６０４）。
【００８４】
また、故障判定手段７４がオン故障判定を行った結果（ステップＳ６０２）、スイッチ９ａおよび９ｂのうち、１つのスイッチのオン故障が検出されると、切替制御手段７５は、実施の形態１で説明した、切替装置９の制御を行う（ステップＳ６０５）。この場合の故障パターンは、例えば、図１１に示した故障パターン２または３である。続いて、故障判定手段７４は、オン故障判定によって判定された故障パターンを上位制御装置２３に通知する（ステップＳ６０３）。
【００８５】
上位制御装置２３は、制御装置７から故障パターンを受信し（ステップＳ６５１）、受信した故障パターンがスイッチ９ａおよび９ｂのうち、いずれか一方のオン故障である場合、回転数指令値を変更して制御装置７に送信する（ステップＳ６５２）。この場合の回転数指令値は、第１電動機１および第２電動機２の並列駆動ができる最低回転数以上の回転数で、所望の熱交換を行うために必要な風量をできる限り確保できる回転数で第１電動機１および第２電動機２を駆動するものである。
【００８６】
その後、上位制御装置２３は、制御装置７から受信した故障パターンに基づいて、ユーザに故障箇所を知らせる（ステップＳ６５３）。続いて、上位制御装置２３は、インバータ５を停止させるか、または、運転を継続させるかをユーザに指示を促す（ステップＳ６５４）。ユーザが図に示さないリモートコントローラを操作してインバータ５の停止を選択すると（ステップＳ６５５）、上位制御装置２３は、制御装置７を介してインバータ５に対して停止指令を送信する（ステップＳ６５６）。
【００８７】
ユーザが運転の継続を選択、または何も選択しない場合は、電力制御手段７３は上位制御装置２３から受信する回転数指令値に対応する三相電圧指令値Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆをインバータ５に送信する（ステップＳ６０４）。
【００８８】
本実施の形態３の空気調和装置２４は、切替装置９の故障、インバータ５の故障、ならびに第１電動機１および第２電動機２に接続された配線の断線のうち、いずれかの異常を検出すると、異常箇所をユーザに発報する。また、空気調和装置２４は、異常箇所をユーザに発報した後、運転を停止させるか運転を継続させるかをユーザに選択できるようにする。
【００８９】
本実施の形態３の作用および効果について説明する。制御装置７が切替装置９のオン故障判定、およびオフ故障判定を実行することにより、駆動中の電動機の状態を把握することができる。そのため、空気調和装置２４は、切替装置９のオン故障、または、オフ故障が発生した後でも電動機の運転を継続する場合、制御装置７は、駆動中の電動機の数に応じて回転数指令を変更する。これにより、空気調和装置２４の熱源側熱交換器１５に供給される空気の風量を、実際に必要としている風量に近づけることができる。空気調和装置２４は、要求される熱交換能力と実際の熱交換能力との差を緩和して、運転することができる。また、制御装置７は、故障箇所を特定し、故障箇所を上位制御装置２３を介してユーザに知らせることができる。これにより、ユーザが故障箇所を速やかに把握でき、故障検知から正常状態へ復旧するまでの時間を短縮することができる。
【００９０】
実施の形態４．
本実施の形態４は、実施の形態３と比較すると、空気調和装置の冷媒回路と、制御装置による故障検知後の動作の一部が異なるものである。本実施の形態４では、実施の形態１〜３で説明した構成と同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、本実施の形態４で説明する動作については、実施の形態３で説明した動作と異なる点を詳しく説明し、実施の形態３と同様な動作についての詳細な説明を省略する。
【００９１】
本実施の形態４の電動機制御装置を含む空気調和装置の構成を説明する。図１９は、実施の形態４に係る空気調和装置の一構成例を示す冷媒回路図である。図１９では、第１電動機１、第２電動機２および電動機制御装置３０を図示すことを省略している。
【００９２】
図１９に示すように、熱源側ユニット１３ａにおいて、熱源側熱交換器１５および１６が冷媒回路４８に並列に設けられている。熱源側熱交換器１５に対応してファン３が設置され、熱源側熱交換器１６に対応してファン４が設置されている。熱源側熱交換器１５は、ファン３が発生する風があたるようにファン３の近くに位置している。熱源側熱交換器１６は、ファン４が発生する風があたるようにファン４の近くに位置している。また、熱源側熱交換器１６に冷媒が流れる冷媒配管４５には電磁弁２０が設けられている。電磁弁２０は、電磁弁２１と熱源側熱交換器１６との間に接続され、熱源側熱交換器１６に流入する冷媒量を調節する。
【００９３】
本実施の形態４の空気調和装置の動作を説明する。図２０は、実施の形態４の制御装置による初回起動時以外のオフ故障検出判定後の処理の一部を示すフローチャートである。図２１は、実施の形態４の上位制御装置において、初回起動時以外のオフ故障判定実施後の処理の一部を示すフローチャートである。図２２は、実施の形態４の制御装置によるオン故障判定実施後の処理の一部を示すフローチャートである。図２３は、実施の形態４の上位制御装置において、オン故障判定実施後の処理の一部を示すフローチャートである。
【００９４】
図２０に示すステップＳ７０１〜Ｓ７０８の動作は、図１５を参照して説明したステップＳ５０１〜Ｓ５０８と同様であるため、その詳細な説明を省略する。図２２に示すステップＳ８０１〜８０５の動作は、図１７を参照して説明したステップＳ６０１〜Ｓ６０５と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【００９５】
図２１に示すフローと実施の形態３で説明した図１６とを比較すると、本実施の形態４では、上位制御装置２３が回転数指令値を制御装置７に送信する前に、図２１のステップＳ７５４の動作が１つ増えている。また、図２３に示すフローと実施の形態３で説明した図１８とを比較すると、本実施の形態４では、上位制御装置２３が回転数指令値を制御装置７に送信する前に、図２３のステップＳ８５２の動作が１つ増えている。
【００９６】
本実施の形態４では、上位制御装置２３は、制御装置７に回転数指令値を送信する前に、電磁弁２０の開度を制御する（図２１のステップＳ７５４および図２３のステップＳ８５２）。具体的には、上位制御装置２３は、切替装置９のオフ故障またはオン故障が発生した場合、電磁弁２０を全閉にして、熱源側熱交換器１６に冷媒が流入しないように制御する。
【００９７】
本実施の形態４の空気調和装置２４は、電動機制御装置３０と、冷媒回路４８において並列に接続された２台の熱源側熱交換器１５および１６と、２台のファン３および４と、ファン３および４に対応する第１電動機１および第２電動機２とを有する。制御装置７は、切替装置９が故障した場合、第２電動機２に対応して設けられた熱源側熱交換器１６に冷媒が流入しないように制御する。
【００９８】
本実施の形態４の作用および効果について説明する。切替装置９がオフ故障した場合、切替装置９を介してインバータ５と接続されている第２電動機２に対応して配置された熱源側熱交換器１６に流入する冷媒量が制限される。この場合、電磁弁２０が全閉でない場合に熱源側熱交換器１６に流入する冷媒を熱源側熱交換器１５に流入させることができる。電磁弁２０が全閉である場合、電磁弁２０が全閉でない場合と比較して、熱源側熱交換器１５に流入する冷媒量を増加させることができるため、熱源側熱交換器１５における熱交換能力を向上させることができる。
【００９９】
また、切替装置９がオン故障した場合に、切替装置９を介してインバータ５と接続されている第２電動機２に対応して配置された熱源側熱交換器１６に流入する冷媒量が制限される。切替装置９が正常動作している場合と同様に、熱源側熱交換器１６において熱交換が行われなくなる。そのため、電磁弁２０が全閉である場合、電磁弁２０が全閉でない場合と比較して、熱源側熱交換器１５と熱源側熱交換器１６とを合わせた全体としての熱交換能力を抑制することができる。
【０１００】
上述したように、切替装置９がオフ故障、またはオン故障した場合に、電磁弁２０が全閉である場合、電磁弁２０が全閉でない場合と比較して、熱源側熱交換器１５と熱源側熱交換器１６とを合わせた全体としての熱交換能力の制御領域を拡大することができる。これにより、切替装置９が故障した場合に、要求される熱交換能力と実際の熱交換能力との差を緩和して運転する空気調和装置２４を提供することができる。
【０１０１】
また、切替装置９が故障した場合に、熱交換がほとんど行われない、または、熱交換が不要である熱源側熱交換器１６に冷媒が流入しないように制御することで、冷媒を効率よく利用することができる。切替装置９がオフ故障した場合、第２電動機２が駆動するファン４によって吸い込まれる風量は０[ｍ＾３／ｈ]になるため、熱源側熱交換器１６に冷媒が流入されてもほとんど熱交換されない。そのため、熱源側熱交換器１６に冷媒が流入しないように制御することで、冷媒の利用効率を高めることができる。
【０１０２】
さらに、オン故障を検知するのは第１電動機１と第２電動機２の並列運転から第１電動機１のみの運転に切り替えるときであり、第１電動機１のみの運転に切り替えると、熱源側熱交換器１６による熱交換は不要になる。切替装置９がオン故障した場合、第２電動機２が駆動するファン４によって風が吸い込まれるため、熱源側熱交換器１６に冷媒が流入すると、熱源側熱交換器１６において必要以上に熱交換が行われる。したがって、熱源側熱交換器１６に冷媒が流入しないように制御することで、熱源側熱交換器１６によって必要以上に熱交換されることを防ぎ、冷媒の利用効率を高めることができる。
【０１０３】
実施の形態５．
本実施の形態５は、実施の形態２と比較すると、故障判定に用いる電流検出のタイミングが異なるものである。本実施の形態５では、実施の形態１および２で説明した構成と同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、本実施の形態５で説明する動作については、実施の形態２で説明した動作と異なる点を詳しく説明し、実施の形態２と同様な動作についての詳細な説明を省略する。
【０１０４】
本実施の形態５の電動機制御装置３０の動作を説明する。図２４は、実施の形態５の制御装置において、切替装置がオン状態になった後の第１電動機の駆動制御に関わる処理の一部を示すフローチャートである。
【０１０５】
切替制御手段７５が切替信号ＳＷ＿ＯＮを切替装置９に送信した後、電力制御手段７３が起動制御を実行することで（ステップＳ９０１）、事前に停止させておいた第１電動機１および第２電動機２を再起動させる。続いて、電力制御手段７３は、第１電動機１および第２電動機２に対して、電流検出装置８が検出する電流を参照しながら同期引き込み制御を実行する（ステップＳ９０２）。ここで、同期引き込み制御では、電力制御手段７３は、ｄ軸電流を一定に制御し、電動機に流れる電流から推定されるｑ軸磁束推定値が０となるようにｄ軸電流を制御する。電力制御手段７３は、同期引き込み制御によって、第１電動機１および第２電動機２に流れる電流を一定にする。電力制御手段７３は、同期引き込み制御を実行した後、通常制御に移行し（ステップＳ９０３）、第１電動機１および第２電動機２を目標回転数まで加速する。
【０１０６】
図２５は、実施の形態５の制御装置において、切替装置がオフ状態になった後の第１電動機の駆動制御に関わる処理の一部を示すフローチャートである。切替制御手段７５が切替信号ＳＷ＿ＯＦＦを切替装置９に送信した後、電力制御手段７３は、電流検出装置８が検出する電流を参照しながら、第１電動機１に対して同期引き込み制御を実行する（ステップＳ１００１）。電力制御手段７３は、同期引き込み制御を実行した後、通常制御に移行し（ステップＳ１００２）、第１電動機１を目標回転数まで加速する。
【０１０７】
故障判定手段７４は、故障判定に用いる電流として、同期引き込み制御中に検出された電流を用いる。故障判定に用いる電流値は、例えば、同期引き込み制御中に一定間隔でサンプリングした電流値の平均値である。
【０１０８】
本実施の形態５の電動機制御装置３０は、切替装置９の状態が切り替えられた後、第１電動機１および第２電動機２に対して同期引き込み制御を行い、故障判定手段７４は、同期引き込み制御中に電流検出装置８が検出した電流を故障判定に利用するものである。
【０１０９】
本実施の形態５の作用および効果について説明する。電動機の負荷が小さいと、通常制御時に電動機に流れる電流が非常に小さくなることがあり、電流が流れているか否かを正確に判定できないことがある。一方、電送機の同期引き込み制御中は、負荷によらず一定の電流を流すことができる。本実施の形態５では、故障判定手段７４が、同期引き込み制御中に検出される電流を故障判定に用いることで、電流が流れているか否かを誤判定する確率を低減することができる。そのため、故障判定の精度を向上させることができる。
【０１１０】
なお、上述した実施の形態１〜５のうち、いずれか２つ以上組み合わせても、上述した効果を得ることができる。実施の形態１〜５では、制御装置７および上位制御装置２３を別々の構成で説明したが、制御装置７と上位制御装置２３が一体となった構成であってもよい。
【０１１１】
また、実施の形態１〜５では電動機の負荷が空気調和装置用のファンの場合で説明したが、負荷は空気調和装置用のファンに限らない。実施の形態１および２で説明した、切替装置９の故障判定、および、実施の形態３〜４で説明した、切替装置９の故障判定後の制御は、電動機の負荷の種類によらず、様々な負荷に適用できる。
【符号の説明】
【０１１２】
１  第１電動機、２  第２電動機、３、４  ファン、５  インバータ、６  電源、７、７ａ  制御装置、８  電流検出装置、８ａ  第１の電流検出器、８ｂ  第２の電流検出器、９  切替装置、９ａ、９ｂ  スイッチ、１０  三相電力線、１１  分岐三相電力線、１３、１３ａ  熱源側ユニット、１４  負荷側ユニット、１５、１６  熱源側熱交換器、１７  負荷側熱交換器、１８  圧縮機、１９  四方弁、２０〜２２  電磁弁、２３  上位制御装置、２４  空気調和装置、３０  電動機制御装置、３５  電力変換装置、４５  冷媒配管、４８  冷媒回路、５１〜５６  スイッチング素子、６１〜６６  逆流防止素子、７１  ＣＰＵ、７２  メモリ、７３  電力制御手段、７４  故障判定手段、７５  切替制御手段、７６  タイマー、８１  ＣＰＵ、８２  メモリ。
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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2020217310.tif 000029
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