(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定電圧の入力交流電力を直流電力に変換する整流・平滑回路と、
前記整流・平滑回路で変換された直流電力を所要の電力に変換して圧縮機用電動機などの負荷に供給する負荷用電力供給モジュールと、
前記負荷用電力供給モジュールを駆動する駆動手段と、
前記電動機の回転速度を検出する位置検出回路と、
前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧を監視する印加電圧検出回路と、
前記整流・平滑回路を全波整流回路と倍電圧整流回路とに切り替える機械式スイッチ手段と、
前記機械式スイッチ手段が前記整流・平滑回路を切り替える際に前記負荷用電力供給モジュールに印加する電圧を緩やかに変化させる無接点スイッチ手段と、前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧の変圧、前記電動機の回転速度の変速などを指令するコントローラーとを有するインバーター装置において、
前記電動機の回転速度を変化させるのに伴い、前記負荷用電力供給モジュールへの印加電圧を全波整流から倍電圧整流の範囲で変化させる際に、入力交流電圧のゼロクロス検出回路と、その検出信号をもとに前記コントローラーから出力される位相制御駆動信号によって駆動する無接点スイッチ手段とを用いて、前記印加電圧を滑らかに変化させ、変化させた後は比較的電力損失の少ない機械式スイッチ手段に切り替え、
所要の電力を負荷に供給する前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧を、前記機械式スイッチ手段を閉じることにより倍電圧としている間に、前記印加電圧が取りうる電圧の下限値を下回っていることを、前記印加電圧検出回路から出力される信号をもとに前記コントローラーが検知し、異常状態であると判定し、電動機などの負荷の運転を停止することを特徴とするインバーター装置。
【請求項２】
一定電圧の入力交流電力を直流電力に変換する整流・平滑回路と、
前記整流・平滑回路で変換された直流電力を所要の電力に変換して圧縮機用電動機などの負荷に供給する負荷用電力供給モジュールと、
前記負荷用電力供給モジュールを駆動する駆動手段と、
前記電動機の回転速度を検出する位置検出回路と、
前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧を監視する印加電圧検出回路と、
前記整流・平滑回路を全波整流回路と倍電圧整流回路とに切り替える機械式スイッチ手段と、
前記機械式スイッチ手段が前記整流・平滑回路を切り替える際に前記負荷用電力供給モジュールに印加する電圧を緩やかに変化させる無接点スイッチ手段と、前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧の変圧、前記電動機の回転速度の変速などを指令するコントローラーとを有するインバーター装置において、
前記電動機の回転速度を変化させるのに伴い、前記負荷用電力供給モジュールへの印加電圧を全波整流から倍電圧整流の範囲で変化させる際に、入力交流電圧のゼロクロス検出回路と、その検出信号をもとに前記コントローラーから出力される位相制御駆動信号によって駆動する無接点スイッチ手段とを用いて、前記印加電圧を滑らかに変化させ、変化させた後は比較的電力損失の少ない機械式スイッチ手段に切り替え、
所要の電力を負荷に供給する前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧を倍電圧まで昇圧してから前記機械式スイッチ手段に切り替えるまでの間に、前記印加電圧が取りうる電圧の下限値を下回っていることを、前記印加電圧検出回路から出力される信号をもとに前記コントローラーが検知し、前記無接点スイッチ手段を異常状態であると判定し、前記無接点スイッチ手段の動作を停止し、前記機械式スイッチ手段を閉じて、前記負荷用電力供給モジュールに常時倍電圧を印加することを特徴とするインバーター装置。
【請求項３】
一定電圧の入力交流電力を直流電力に変換する整流・平滑回路と、
前記整流・平滑回路で変換された直流電力を所要の電力に変換して圧縮機用電動機などの負荷に供給する負荷用電力供給モジュールと、
前記負荷用電力供給モジュールを駆動する駆動手段と、
前記電動機の回転速度を検出する位置検出回路と、
前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧を監視する印加電圧検出回路と、
前記整流・平滑回路を全波整流回路と倍電圧整流回路とに切り替える機械式スイッチ手段と、
前記機械式スイッチ手段が前記整流・平滑回路を切り替える際に前記負荷用電力供給モジュールに印加する電圧を緩やかに変化させる無接点スイッチ手段と、前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧の変圧、前記電動機の回転速度の変速などを指令するコントローラーとを有するインバーター装置において、
前記電動機の回転速度を変化させるのに伴い、前記負荷用電力供給モジュールへの印加電圧を全波整流から倍電圧整流の範囲で変化させる際に、入力交流電圧のゼロクロス検出回路と、その検出信号をもとに前記コントローラーから出力される位相制御駆動信号によって駆動する無接点スイッチ手段とを用いて、前記印加電圧を滑らかに変化させ、変化させた後は比較的電力損失の少ない機械式スイッチ手段に切り替え、
所要の電力を負荷に供給する前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧を、前記機械式スイッチ手段を開くことにより全電圧としている間に、前記印加電圧が取りうる電圧の上限値を上回っていることを、前記印加電圧検出回路から出力される信号をもとに前記コントローラーが検知し、異常状態であると判定し、電動機などの負荷の運転を停止することを特徴とするインバーター装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫などの冷凍システムに用いられる圧縮機用電動機等の負荷を駆動するインバーター装置の負荷運転制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冷蔵庫などに用いるインバーター装置においては、圧縮機の運転状態によって印加する電圧を変化させ、圧縮機の低速回転時における運転効率を改善している。
【０００３】
従来のインバーター装置としては特開平１１−３２４９８号公報に示されているものがある。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来のインバーター装置を説明する。
【０００５】
図７は、従来のインバーター装置のブロック図である。従来のインバーター装置は、以下の７つの構成要素を備えていた。
【０００６】
（１）交流電源（商用１００Ｖ）１をコンバータ１０で整流、平滑化した直流電源を、３相ブリッジ接続された半導体スイッチ（トランジスタ）などによりスイッチングして三相のブラシレスモータ４の電機子巻線に印加するインバータ回路３と、
（２）位置検出回路５からの位置検出信号をもとに制御回路１１から出力される信号により、インバータ回路３の半導体スイッチ（トランジスタ）Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ，Ｘ，Ｙ，Ｚをオン、オフ駆動させる駆動回路７と、
（３）全波整流回路２ａ、倍電圧回路２ｂおよび平滑用コンデンサ２ｃ、全波整流回路２ａと倍電圧回路２ｂとの間で倍電圧動作を不動作状態とするモード切替回路１０ａを有するコンバータ１０と、
（４）位置検出回路５からの位置検出信号によりブラシレスモータ４の回転数を算出する回転数算出部１１ａ、この回転数をもとにして前記倍電圧回路２ｂの倍電圧なしモードに切り替えるか否かを判定するモード判定部１１ｂと、
（５）このモード判定にしたがって前記モード切替回路を制御する一方、ＰＷＭチョッピングのデューティの可変指示を出すモード切替部１１ｃと、
（６）一定時間の間そのモード切り替え等を禁止するためのタイマ１１ｄ、そのデューティの可変指示にしたがってＰＷＭチョッピングのオン時間幅を変更するデューティ設定部１１ｅおよびチョッピングを通電タイミングに重畳した駆動信号を生成する波形生成部１１ｆを有する制御回路（マイクロコンピュータ）１１と、
（７）この制御回路１１からの制御信号によりモード切替回路１０を駆動するドライバ１２とを備えている。
【０００７】
以上のように構成されたインバーター装置について、以下その動作を説明する。
【０００８】
まず、コンバータ１０により、商用電源からのＡＣ１００Ｖの交流電力を整流平滑し、これらはモード切替回路１０ａをＯＮすることで倍電圧整流回路を形成し、ＯＦＦすることで全波整流回路を形成する。そしてインバータ回路３に印加する直流電圧は無負荷時において、モード切替回路１０ａがＯＮ時は２８０Ｖ程度、モード切替回路１０ａがＯＦＦ時は１４０Ｖ程度となる。
【０００９】
この直流電圧はインバータ回路３に通電され、数ｋＨｚから数十ｋＨｚのＰＷＭ信号でチョッピングすることでブラシレスモータ４に所要電力を供給している。インバータ回路３の構成要素である半導体スイッチをオン・オフ制御するＰＷＭ信号はマイコン等からなる制御回路１１により生成される。
【００１０】
また、高速回転時には、モード切替回路１０ａをＯＮすることでインバータ回路３に印加する電圧を高くし、低速回転時にはモード切替回路１０ａをＯＦＦすることで、インバータ回路３に印加する電圧を低くする。ここで、例えばモータ４を高速回転から低速回転に減速する際には、モード切替回路１０ａをＯＮからＯＦＦにすることで、インバータ回路３に印加する電圧を２８０Ｖ程度（無負荷時条件）から１４０Ｖ程度（無負荷時条件）に降圧した後に、モータ４の回転数を減速するように制御回路１１からインバータ回路３に指令が与えられる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、モード切替回路１０ａにおけるスイッチ手段が一つであり、インバーター回路３に印加される電圧をなめらかに変圧するためにそのスイッチ手段にトライアック等の無接点スイッチ手段を使うと、無接点スイッチ手段は、倍電圧整流回路に切り替えている間は常時ＯＮ／ＯＦＦを繰り返し、スイッチング電力損失が発生するために端子雑音、ならびに電波雑音を著しく生じるという欠点があった。
【００１２】
本発明は、従来の課題を解決するもので、インバータ回路の印加電圧が倍電圧である間は、リレーなどの機械式スイッチ手段により倍電圧整流回路に切り替えることで、スイッチング電力損失をなくすることを目的とする。
【００１３】
また、インバータ回路３に印加している電圧を監視する手段を備えていなかったため、倍電圧整流回路に切り替えている間に万一印加電圧が異常に低くなったとしても、その異常を検知することができず、電動機へ供給する電力が不足したまま運転を長時間継続したり、冷却能力の低い状態のまま運転を継続するため鈍冷となるなどの欠点があった。
【００１４】
本発明の他の目的は、印加電圧が倍電圧より低いことを検出して異常と判定し、圧縮機などの負荷の異常状態での運転を回避することである。
【００１５】
また、インバータ回路３に印加している電圧を監視する手段を備えていなかったため、印加電圧が全電圧から倍電圧まで昇圧された時点から、リレー等の機械式スイッチ手段を閉じて倍電圧整流回路に切り替える時点までの間に、すなわち、トライアック等の無接点スイッチ手段のみで倍電圧回路に切り替えている間、万一印加電圧が異常に低くなったとしても無接点スイッチ手段の異常を検知することができず、機械式スイッチ手段のみで電圧を切り替えるので瞬時に圧縮機に供給する電圧を昇圧することとなり、インバーター回路３，ならびに電動機に非常に大きな電流を流してしまうという欠点があった。
【００１６】
また、インバーター回路３などに、その異常に大きな電流を検知して、安全のために電動機を停止する手段が備わっている場合でも、電圧を倍電圧に切り替える度に異常な電流が発生し、その度に電動機を停止するために、低速回転から高速回転に電動機を加速させることができず、冷蔵庫の使用者による急速な冷凍要求に応答できないという欠点もあった。
【００１７】
本発明の他の目的は、印加電圧が全電圧から倍電圧まで昇圧された時点から、機械式スイッチ手段（リレー）を閉じて倍電圧整流回路に切り替える時点までの間、印加電圧が倍電圧のレベルより低いことを検出して無接点スイッチ手段（トライアック）の異常と判定し、リレーなどの機械式スイッチ手段を常に閉じておき、低速回転も高速回転も実現可能である倍電圧整流回路に常時切り替えたまま運転を継続することである。
【００１８】
また、インバータ回路３に印加している電圧を監視する手段を備えていなかったため、全波整流回路に切り替えている間に万一印加電圧が異常に高くなったとしても、その異常を検知することができず、電動機へ供給する電力が大きすぎるため非効率的な状態のまま運転を継続したり、異常な印加電圧の急上昇が起こり、異音・騒音を発生するなどの欠点があった。
【００１９】
本発明の他の目的は、印加電圧が全電圧より高いことを検出して異常と判定し、圧縮機などの負荷の異常状態での運転を回避することである。
【００２０】
また、交流電源１の周波数を検出する手段を備えていないため、異常な電源環境下での使用・運転の回避ができず、モード切替回路１０ａのスイッチ手段としてトライアックを用いる場合、電圧切換時にインバータ回路３に印加される電圧を緩やかに変圧できなくなり、異常な電圧変動をともない、非常に大きな電流をインバータ回路３に流したり、電動機の回転数が変動して著しく異音・騒音を生じてしまうなどの欠点があった。
【００２１】
本発明の他の目的は、入力交流電源の周波数を監視し、異常な環境下での使用・運転を回避することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、一定電圧の入力交流電力を直流電力に変換する整流・平滑回路と、前記整流・平滑回路で変換された直流電力を所要の電力に変換して圧縮機用電動機などの負荷に供給する負荷用電力供給モジュールと、前記負荷用電力供給モジュールを駆動する駆動手段と、前記電動機の回転速度を検出する位置検出回路と、前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧を監視する印加電圧検出回路と、前記整流・平滑回路を全波整流回路と倍電圧整流回路とに切り替える機械式スイッチ手段と、前記機械式スイッチ手段が前記整流・平滑回路を切り替える際に前記負荷用電力供給モジュールに印加する電圧を緩やかに変化させる無接点スイッチ手段と、前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧の変圧、前記電動機の回転速度の変速などを指令するコントローラーとを有するインバーター装置において、前記電動機の回転速度を変化させるのに伴い、前記負荷用電力供給モジュールへの印加電圧を全波整流から倍電圧整流の範囲で変化させる際に、入力交流電圧のゼロクロス検出回路と、その検出信号をもとに前記コントローラーから出力される位相制御駆動信号によって駆動する無接点スイッチ手段とを用いて、前記印加電圧を滑らかに変化させ、変化させた後は比較的電力損失の少ない機械式スイッチ手段に切り替え、所要の電力を負荷に供給する前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧を、前記機械式スイッチ手段を閉じることにより倍電圧としている間に、前記印加電圧が取りうる電圧の下限値を下回っていることを、前記印加電圧検出回路から出力される信号をもとに前記コントローラーが検知し、異常状態であると判定し、電動機などの負荷の運転を停止するものであり、前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧を変圧しているとき以外は、トライアックなどの無接点スイッチ手段を動作させなくすることで、スイッチング電力損失による端子雑音、ならびに電波雑音の低減を実現できるという作用を有する。また、異常を検知して運転を停止することで、冷却能力の低い状態での運転継続を回避できるという作用を有する。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、一定電圧の入力交流電力を直流電力に変換する整流・平滑回路と、前記整流・平滑回路で変換された直流電力を所要の電力に変換して圧縮機用電動機などの負荷に供給する負荷用電力供給モジュールと、前記負荷用電力供給モジュールを駆動する駆動手段と、前記電動機の回転速度を検出する位置検出回路と、前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧を監視する印加電圧検出回路と、前記整流・平滑回路を全波整流回路と倍電圧整流回路とに切り替える機械式スイッチ手段と、前記機械式スイッチ手段が前記整流・平滑回路を切り替える際に前記負荷用電力供給モジュールに印加する電圧を緩やかに変化させる無接点スイッチ手段と、前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧の変圧、前記電動機の回転速度の変速などを指令するコントローラーとを有するインバーター装置において、前記電動機の回転速度を変化させるのに伴い、前記負荷用電力供給モジュールへの印加電圧を全波整流から倍電圧整流の範囲で変化させる際に、入力交流電圧のゼロクロス検出回路と、その検出信号をもとに前記コントローラーから出力される位相制御駆動信号によって駆動する無接点スイッチ手段とを用いて、前記印加電圧を滑らかに変化させ、変化させた後は比較的電力損失の少ない機械式スイッチ手段に切り替え、所要の電力を負荷に供給する前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧を倍電圧まで昇圧してから前記機械式スイッチ手段に切り替えるまでの間に、前記印加電圧が取りうる電圧の下限値を下回っていることを、前記印加電圧検出回路から出力される信号をもとに前記コントローラーが検知し、前記無接点スイッチ手段を異常状態であると判定し、前記無接点スイッチ手段の動作を停止し、前記機械式スイッチ手段を閉じて、前記負荷用電力供給モジュールに常時倍電圧を印加するものであり、前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧を変圧しているとき以外は、トライアックなどの無接点スイッチ手段を動作させなくすることで、スイッチング電力損失による端子雑音、ならびに電波雑音の低減を実現できるという作用を有する。また、異常を検知して倍電圧を前記負荷用電力供給モジュールに常時印加し、運転を継続することで、非常に大きな電流の発生を防止でき、急速な冷凍要求に応答できないという状況を回避できるという作用を有する。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、一定電圧の入力交流電力を直流電力に変換する整流・平滑回路と、前記整流・平滑回路で変換された直流電力を所要の電力に変換して圧縮機用電動機などの負荷に供給する負荷用電力供給モジュールと、前記負荷用電力供給モジュールを駆動する駆動手段と、前記電動機の回転速度を検出する位置検出回路と、前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧を監視する印加電圧検出回路と、前記整流・平滑回路を全波整流回路と倍電圧整流回路とに切り替える機械式スイッチ手段と、前記機械式スイッチ手段が前記整流・平滑回路を切り替える際に前記負荷用電力供給モジュールに印加する電圧を緩やかに変化させる無接点スイッチ手段と、前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧の変圧、前記電動機の回転速度の変速などを指令するコントローラーとを有するインバーター装置において、前記電動機の回転速度を変化させるのに伴い、前記負荷用電力供給モジュールへの印加電圧を全波整流から倍電圧整流の範囲で変化させる際に、入力交流電圧のゼロクロス検出回路と、その検出信号をもとに前記コントローラーから出力される位相制御駆動信号によって駆動する無接点スイッチ手段とを用いて、前記印加電圧を滑らかに変化させ、変化させた後は比較的電力損失の少ない機械式スイッチ手段に切り替え、所要の電力を負荷に供給する前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧を、前記機械式スイッチ手段を開くことにより全電圧としている間に、前記印加電圧が取りうる電圧の上限値を上回っていることを、前記印加電圧検出回路から出力される信号をもとに前記コントローラーが検知し、異常状態であると判定し、電動機などの負荷の運転を停止するものであり、前記負荷用電力供給モジュールの印加電圧を変圧しているとき以外は、トライアックなどの無接点スイッチ手段を動作させなくすることで、スイッチング電力損失による端子雑音、ならびに電波雑音の低減を実現できるという作用を有する。また、異常を検知して運転を停止することで、効率の低い状態での運転継続を回避でき、印加電圧の異常な急上昇による異音・騒音の発生の防止もできるという作用を有する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるインバーター装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１によるインバーター装置のブロック図、図２は同実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。
【００２９】
図１において、２１は整流回路であり、４つの整流ダイオードから構成され、入力された一定電圧の入力交流電力を整流して、平滑回路２３に出力する。
【００３０】
２２はスイッチ手段であり、並列接続されたトライアック（無接点スイッチ手段）２２ａとリレー（機械式スイッチ手段）２２ｂとにより構成されており、コントローラー２９から出力される信号によってＯＮ／ＯＦＦが切り替えられ、平滑回路２３に出力する電圧を、無負荷時では波高値にして１４０Ｖから２８０Ｖの範囲（本実施例の場合、入力交流電力の電圧値はＡＣ１００Ｖ）で変化させる。ただし、ここでは２つのスイッチ手段をトライアックとリレーとしているが、必ずしもその限りではない。
【００３１】
２３は平滑回路であり、直列接続された２つの平滑コンデンサにより構成されており、整流回路２１によって整流された電圧を平滑し、直流電力として後述する負荷用電力供給モジュール２４に出力する。
【００３２】
２４は負荷用電力供給モジュールであり、半導体スイッチ（トランジスタ）が３相ブリッジ接続されており、かつ各々のトランジスタに並列・逆方向でダイオードが接続されており、コントローラー２９から出力される信号によって、平滑回路２３から出力された直流電力を所要の電力に変換して負荷（後述する電動機２５）に供給する。
【００３３】
２５は電動機であり、負荷用電力供給モジュール２４の出力により、所要の回転速度で運転する。
【００３４】
２６はゼロクロス検出回路であり、集積回路（オペアンプ）などから構成されており、入力交流電力の電圧値が０Ｖになる時を検出し、適切な位相制御駆動信号をトライアック駆動回路２７に出力するために、入力ＡＣゼロクロス信号をコントローラー２９に出力する。
【００３５】
２７はトライアック駆動回路であり、コントローラー２９から出力された位相制御駆動信号により適切にトライアックをＯＮ／ＯＦＦさせる。
【００３６】
２８は印加電圧検出回路であり、負荷用電力供給モジュール２４に印加している電圧を検出して、印加電圧検出信号をコントローラー２９に出力する。
【００３７】
２９はコントローラーであり、マイクロコンピュータ、前記負荷用電力供給モジュール２４の駆動手段である波形生成回路などから構成されており、前述の各種信号の入出力、リレー駆動回路３０へのリレー駆動信号出力、位置検出回路３１から出力される信号をもとに前記電動機２５の回転速度監視などを行う。
【００３８】
３０はリレー駆動回路であり、半導体スイッチなどから構成されており、コントローラー２９から出力されたリレー駆動信号により、リレーのＯＮ／ＯＦＦを適切に制御する。
【００３９】
３１は位置検出回路であり、前記電動機２５の回転子の位置を検出し、前記コントローラー２９に出力する。
【００４０】
２つのスイッチ手段２２ａ，２２ｂは、動作によって使い分ける。負荷用電力供給モジュール２４に印加する電圧を変圧する際には、ゼロクロス検出回路２６からの信号をもとに、コントローラー２９が位相制御により、トライアック２２ａをＯＮ／ＯＦＦさせて変圧を緩やかに行う。
【００４１】
また、電動機２５を任意の回転速度以上の高速回転で運転させる際には電動機２５に大きな電力を供給する必要があるため、コントローラー２９がリレー駆動回路３０に信号を出力し、リレー２２ｂをオンして倍電圧整流回路を構成し、無負荷時の波高値にして２８０Ｖ程度の電圧を負荷用電力供給モジュール２４に印加する。
【００４２】
逆に、任意の回転速度未満の低速回転で電動機２５を運転させる際には、あまり電力を必要としないため、コントローラー２９の指令により、リレー２２ｂをＯＦＦして全波整流回路を構成し、無負荷時の波高値にして１４０Ｖ程度の電圧を負荷用電力供給モジュール２４に印加する。
【００４３】
以上のように構成されたインバーター装置について、以下その動作について図１を参照しながら説明する。
【００４４】
インバーター装置を有する冷蔵庫などの機器において、電動機などの負荷をより効率よく運転させるために、負荷用電力供給モジュール２４に印加する電圧を、電動機２５の回転速度などの負荷状態によって変化させる。例えば、冷蔵庫使用者の急速な冷却を要求したときなどのように、電動機２５が高速回転している時には倍電圧に、逆に、冷蔵庫使用者が省エネ運転を要求したときなどのように、電動機２５が低速回転している時、ならびに停止している時には倍電圧の半分程度の電圧（全電圧）に切り替え、その電圧をもとにして負荷用電力供給モジュール２４が所要電力に変換した後に、電動機２５に供給する。
【００４５】
ここで、負荷用電力供給モジュール２４に印加する電圧を倍電圧とするために、のトライアック２２ａを閉じた場合、トライアック２２ａの特性上入力交流電力の周波数に同期してＯＮ／ＯＦＦを繰り返すためにスイッチング電力損失が顕著となり、効率が著しく低下する。さらに、この損失成分が端子雑音、ならびに電波雑音となって外部に放出されてしまうという問題がある。
【００４６】
そこで、電力損失が少なく、スイッチング損失のないリレー２２ｂを閉じることで、倍電圧を負荷用供給電力モジュール２４に印加している。
【００４７】
次に、本実施の形態によるインバーター装置について、以下その動作について図２を参照しながらさらに詳しく説明する。
【００４８】
電動機２５の加速にともない、負荷用電力供給モジュール２４への印加電圧を昇圧する機会が生じた時刻ｔ１１に、コントローラー２９がトライアック駆動回路２７に出力する位相制御駆動信号により、トライアック２２ａが緩やかな昇圧を開始し、時刻ｔ１１から任意の時間が経過した時刻ｔ１２にほぼ倍電圧と同等の電圧まで負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧が昇圧され、同時にコントローラー２９からトライアック駆動回路２７に与えられる信号によりトライアック２２ａは位相制御から全導通制御に切り替わり、時刻ｔ１２からしばらく経った時刻ｔ１３に、コントローラー２９からリレー駆動回路３０に出力される信号によりリレー２２ｂはＯＮされ、ｔ１３からしばらく経った時刻ｔ１４に、コントローラー２９からトライアック駆動回路２７に出力される信号によりトライアック２２ａは全導通制御を終了し動作を停止する。
【００４９】
負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧を降圧する際は、昇圧の時とほぼ逆の動作となり、降圧の機会が生じた時刻ｔ１５に、トライアック２２ａの全導通制御が開始され、しばらく経った時刻ｔ１６に、リレー２２ｂがＯＦＦされ、しばらく経った時刻ｔ１７にトライアック２２ａが全導通制御から位相制御に切り替えられて緩やかな降圧を開始し、任意の時間が経過した時刻ｔ１８にほぼ全電圧となり、トライアック２２ａは位相制御を終了し動作を停止する。
【００５０】
これにより、負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧が、全電圧の時にスイッチ手段２２は動作を停止しており、倍電圧の時にリレー２２ｂのみがＯＮされトライアック２２ａの動作は停止しており、印加電圧が変圧されている非常に短い時間だけトライアック２２ａは動作していることから、トライアック２２ａのＯＮ／ＯＦＦの繰り返し動作によるスイッチング電力損失は、ほとんど生じていない。
【００５１】
以上のように、本実施の形態のインバーター装置は、負荷用電力供給モジュール２９に印加する電圧を変圧する時のみ、トライアック２２ａを動作させ、スイッチング電力損失をほとんど発生させていないため、端子雑音、ならびに電波雑音の低減を実現できる。
【００５２】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２によるインバーター装置の動作を示すフローチャートである。
【００５３】
本実施の形態は、実施の形態１によるインバーター装置に、さらに、コントローラー２９により倍電圧と指令されている際に、すなわち、図１における時刻ｔ１２からｔ１７の間において、印加電圧検出回路２８から出力される信号をもとに、コントローラー２９が負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧の異常を検知し、電動機２５などの負荷を停止する機能を設けたものである。
【００５４】
以上のように構成されたインバーター装置について、以下その動作を図３のフローチャートを参照して説明する。
【００５５】
まず、印加電圧検出回路２８からの信号を入力して印加電圧検出処理をコントローラー２９が行い（ステップＳＴ２１）、その信号をもとにコントローラー２９が負荷用電力供給モジュールの印加電圧を求める（ステップＳＴ２２）。
【００５６】
次に、ステップＳＴ２２にて求めた電圧Ｖが、倍電圧指令中に正常時に取りうる電圧の下限値ＶＬ２以上であるかどうかをある任意の周期ごとに判定し（ステップＳＴ２３）、ＶＬ２以上であれば正常と判定すると同時に異常検知回数カウンタＣに０を代入し（ステップＳＴ２４）、ステップＳＴ２３の判定によりＶＬ２未満であるとなれば異常と判定すると同時に異常検知回数カウンタＣを＋１カウントアップする（ステップＳＴ２５）。
【００５７】
そして、ステップＳＴ２５にてカウントアップされたカウンタ値が任意の回数ｎ未満であるかを判定し（ステップＳＴ２６）、ｎ未満であればその時点ではまだ異常とは判定せずに運転状態を維持し（ステップＳＴ２７）、ｎ以上であれば異常と判定すると同時にコントローラー２９は電動機２５の運転を停止する（ステップＳＴ２８）。
【００５８】
以上のように、本実施の形態のインバーター装置は、負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧に対して、コントローラー２９が倍電圧と指令している間に、その印加電圧が異常に低くなっている状態を検知し、異常と判定して、電動機２５などの負荷を停止させることで、冷却能力が低い状態での運転の継続を回避できる。
【００５９】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３によるインバーター装置の動作を示すフローチャートである。
【００６０】
本実施の形態は、実施の形態１によるインバーター装置に、さらに、コントローラー２９によりリレー２２ｂをＯＦＦし、トライアック２２ａを全電圧制御している際に、すなわち、図１における時刻ｔ１２からｔ１３、もしくは時刻ｔ１６からｔ１７の間において、印加電圧検出回路２８から出力される信号をもとに、コントローラー２９が負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧の異常を検知し、トライアック２２ａが異常状態であると判定し、リレー２２ｂを閉じて負荷用電力供給モジュールの印加電圧を常時倍電圧とすることで、印加電圧の変圧をすることなく運転を継続する機能を設けたものである。
【００６１】
以上のように構成されたインバーター装置について、以下その動作を図４のフローチャートを参照して説明する。
【００６２】
まず、印加電圧検出回路２８からの信号を入力して印加電圧検出処理をコントローラー２９が行い（ステップＳＴ３１）、その信号をもとにコントローラー２９が負荷用電力供給モジュールの印加電圧を求める（ステップＳＴ３２）。
【００６３】
次に、ステップＳＴ３２にて求めた電圧Ｖが、倍電圧指令中に正常時に取りうる電圧の下限値ＶＬ３以上であるかどうかをある任意の周期ごとに判定し（ステップＳＴ３３）、ＶＬ３以上であれば正常と判定すると同時に異常検知回数カウンタＣに０を代入し（ステップＳＴ３４）、ステップＳＴ３３の判定によりＶＬ３未満であるとなれば異常と判定すると同時に異常検知回数カウンタＣを＋１カウントアップする（ステップＳＴ３５）。
【００６４】
そして、ステップＳＴ３５にてカウントアップされたカウンタ値が任意の回数ｎ未満であるかを判定し（ステップＳＴ３６）、ｎ未満であればその時点ではまだ異常とは判定せずに運転状態を維持し（ステップＳＴ３７）、ｎ以上であれば異常と判定すると同時にコントローラー２９はリレー２２ｂをＯＮする（ステップＳＴ３８）。ここで、ステップＳＴ３８において電動機２５などの負荷が運転中であれば、電動機２５の急激な回転速度の変動が原因となり、異常な電流が発生したり、異音・騒音が発生するという現象を回避するために、まず、電動機２５を停止した後にリレー２２ｂをＯＮするという方法も考えられる。
【００６５】
以上のように、本実施の形態のインバーター装置は、負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧に対して、コントローラー２９がトライアック２２ａを全電圧制御している間に、その印加電圧が異常に低くなっている状態を検知し、トライアック２２ａを異常状態と判定して、リレー２２ｂをＯＮし、負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧を常時倍電圧とすることで、異常電流の発生、ならびに異音・騒音の発生の防止が実現できる。さらに、電動機２５を減速するにともない負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧を降圧する際に、トライアック２２ａが異常動作するために電動機２５の回転速度が異常に低くなり、電動機２５への給油が不足するといったような異常運転状態の回避なども実現できる。
【００６６】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４によるインバーター装置の動作を示すフローチャートである。
【００６７】
本実施の形態は、実施の形態１によるインバーター装置に、さらに、コントローラー２９により全電圧と指令されている際に、すなわち、図１における時刻ｔ１１からｔ１８の間を除く範囲において、印加電圧検出回路２８から出力される信号をもとに、コントローラー２９が負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧の異常を検知し、電動機２５などの負荷を停止する機能を設けたものである。
【００６８】
以上のように構成されたインバーター装置について、以下その動作を図５のフローチャートを参照して説明する。
【００６９】
まず、印加電圧検出回路２８からの信号を入力して印加電圧検出処理をコントローラー２９が行い（ステップＳＴ４１）、その信号をもとにコントローラー２９が負荷用電力供給モジュールの印加電圧を求める（ステップＳＴ４２）。
【００７０】
次に、ステップＳＴ４２にて求めた電圧Ｖが、全電圧指令中に正常時に取りうる電圧の上限値ＶＨ４以下であるかどうかをある任意の周期ごとに判定し（ステップＳＴ４３）、ＶＨ４以下であれば正常と判定すると同時に異常検知回数カウンタＣに０を代入し（ステップＳＴ４４）、ステップＳＴ４３の判定によりＶＨ４を超えているとなれば異常と判定すると同時に異常検知回数カウンタＣを＋１カウントアップする（ステップＳＴ４５）。
【００７１】
そして、ステップＳＴ４５にてカウントアップされたカウンタ値が任意の回数ｎ未満であるかを判定し（ステップＳＴ４６）、ｎ未満であればその時点ではまだ異常とは判定せずに運転状態を維持し（ステップＳＴ４７）、ｎ以上であれば異常と判定すると同時にコントローラー２９は電動機２５の運転を停止する（ステップＳＴ４７）。
【００７２】
なお、コントローラー２９における処理を簡単化するために、図１における時刻ｔ１１からｔ１８の間を除くすべての範囲においてこのような処理を行うのではなく、例えば、コントローラー２９がトライアック２２ａを位相制御して負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧を昇圧し始める時刻ｔ１１の直前のみで処理を行うという方法も考えられる。このように、処理を行う時機については、本実施の形態で示した時機の限りではない。
【００７３】
以上のように、本実施の形態のインバーター装置は、負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧に対して、コントローラー２９が全電圧と指令している間に、その印加電圧が異常に高くなっている状態を検知し、異常と判定して、電動機２５などの負荷を停止させることで、電動機２５が低速回転しているときでも印加電圧が倍電圧となっているような、効率の低い状態での運転の継続を回避でき、また、連続的に外部から雑音が注入されるなどして、スイッチ手段２２が異常な時機に動作し続けることも防止できる。
【００７４】
（実施の形態５）
図６は、本発明の実施の形態５によるインバーター装置の動作を示すフローチャートである。
【００７５】
本実施の形態は、実施の形態１によるインバーター装置に、さらに、ゼロクロス検出回路２６から出力される信号をもとに、コントローラー２９が入力交流電力の周波数の異常を検知し、電動機２５などの負荷を停止する機能を設けたものである。
【００７６】
以上のように構成されたインバーター装置について、以下その動作を図６のフローチャートを参照して説明する。
【００７７】
まず、ゼロクロス検出回路２６からの信号を入力して入力交流電力の周波数算出処理をコントローラー２９が行い（ステップＳＴ５１）、その信号をもとにコントローラー２９が入力交流電力の周波数ｆを求める（ステップＳＴ５２）。
【００７８】
次に、ステップＳＴ５２にて求めた周波数ｆが、正常な入力電源環境で取りうる周波数範囲内（ｆＬ以上でかつｆＨ以下）であるかどうかをある任意の周期ごとに判定し（ステップＳＴ５３）、範囲内であれば正常と判定すると同時に異常検知回数カウンタＣに０を代入し（ステップＳＴ５４）、ステップＳＴ５３の判定により範囲を外れているとなれば異常と判定すると同時に異常検知回数カウンタＣを＋１カウントアップする（ステップＳＴ５５）。
【００７９】
そして、ステップＳＴ５５にてカウントアップされたカウンタ値が任意の回数ｎ未満であるかを判定し（ステップＳＴ５６）、ｎ未満であればその時点ではまだ異常とは判定せずに運転状態を維持し（ステップＳＴ５７）、ｎ以上であれば異常と判定すると同時にコントローラー２９は電動機２５の運転を停止する（ステップＳＴ５７）。
【００８０】
以上のように、本実施の形態のインバーター装置は、ゼロクロス検出回路２６から出力される信号をもとに、コントローラー２９によって入力交流電力の周波数が正常な範囲を外れていることを検知し、異常と判定して、電動機２５などの負荷を停止させることで、冷蔵庫が正常に動作し得ないような異常環境下での使用・運転を回避できる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、負荷用電力供給モジュールの印加電圧を変圧する間以外には、無接点スイッチ手段を動作させないことで、スイッチング電力損失をほとんど発生しなくなり、端子雑音、ならびに電波雑音の低減が可能となる。また、負荷用電力供給モジュールの印加電圧に対しコントローラーが倍電圧と指令している際に、その印加電圧が取りうる下限電圧を下回っていることを検知し、異常状態と判定して、電動機などの負荷を停止させることで、冷却能力が低い状態で運転が継続されることを回避できるようになる。
【００８３】
請求項２に記載の発明は、負荷用電力供給モジュールの印加電圧を変圧する間以外には、無接点スイッチ手段を動作させないことで、スイッチング電力損失をほとんど発生しなくなり、端子雑音、ならびに電波雑音の低減が可能となる。また、コントローラーが無接点スイッチ手段を位相制御している際に、負荷用電力供給モジュールの印加電圧が取りうる下限電圧を下回っていることを検知し、無接点スイッチ手段を異常状態と判定して、電動機などの負荷を停止させると同時に機械式スイッチ手段を閉じて常時その印加電圧を倍電圧とすることで、異常な電流の発生を防止でき、さらに、冷蔵庫の使用者による急速な冷却用急などに応答できないと行った状況を回避できるようにもなる。
【００８４】
請求項３に記載の発明は、負荷用電力供給モジュールの印加電圧を変圧する間以外には、無接点スイッチ手段を動作させないことで、スイッチング電力損失をほとんど発生しなくなり、端子雑音、ならびに電波雑音の低減が可能となる。また、負荷用電力供給モジュールの印加電圧に対しコントローラーが全電圧と指令している際に、その印加電圧が取りうる上限電圧を上回っていることを検知し、異常状態と判定して、電動機などの負荷を停止させることで、低速回転で電動機などの負荷が運転しているにもかかわらず負荷用電力供給モジュールの印加電圧が倍電圧となっているといったような効率の低い状態での運転を回避でき、さらに、外部からの雑音などが原因でスイッチ手段が連続的に誤動作し、電動機の回転速度が乱れて異音・騒音を生じるといったような現象も回避できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるインバーター装置の実施の形態１のブロック図
【図２】本発明によるインバーター装置の実施の形態１のフローチャート
【図３】本発明によるインバーター装置の実施の形態２のフローチャート
【図４】本発明によるインバーター装置の実施の形態３のフローチャート
【図５】本発明によるインバーター装置の実施の形態４のフローチャート
【図６】本発明によるインバーター装置の実施の形態５のフローチャート
【図７】従来のインバーター装置のブロック図
【符号の説明】
２１  整流回路
２２  スイッチ手段
２２ａ  トライアック（無接点スイッチ手段）
２２ｂ  リレー（機械式スイッチ手段）
２３  平滑回路
２４  負荷用電力供給モジュール
２５  電動機
２６  ゼロクロス検出回路
２７  トライアック駆動回路
２８  印加電圧検出回路
２９  コントローラー
３０  リレー駆動回路
３１  位置検出回路
【図１】
0003814472.tif 000002
【図２】
0003814472.tif 000003
【図３】
0003814472.tif 000004
【図４】
0003814472.tif 000005
【図５】
0003814472.tif 000006
【図６】
0003814472.tif 000007
【図７】
0003814472.tif 000008