(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への印加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への印加電圧の変圧、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、電圧を変化させる前と変化させた後のどちらの印加電圧でも運転可能な回転速度となるように、前記コントローラーが前記負荷用電力供給モジュールに指令し、その回転速度にて前記電動機を運転させながら、電圧を変化させ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への印加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への印加電圧の変圧、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、
前記電動機をより高速回転させるのに伴い、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昇圧させる際に、前記コントローラーが前記負荷用電力供給モジュールへ指令し、印加電圧が一定な状態で前記電動機の変速を行い、前記電動機の回転速度が一定な状態で印加電圧の昇圧を行う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への印加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への印加電圧の変圧、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、
前記電動機をより低速回転させるのに伴い、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降圧させる際に、前記コントローラーが前記負荷用電力供給モジュールへ指令し、印加電圧が一定な状態で前記電動機の変速を行い、前記電動機の回転速度が一定な状態で印加電圧の降圧を行うことを特徴とするインバーター装置。
【請求項４】
電動機の回転速度を変化させるのに伴い、負荷用電力モジュールへの印加電圧を変化させる際に、変圧時においてより好適な回転速度である中間速度となるように、前記コントローラーが前記負荷用電力供給モジュールに指令し、前記中間速度まで前記電動機の回転速度を変化させ、前記中間速度に到達した後に変圧を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインバーター装置。
【請求項５】
冷凍システムを構成する圧縮機を有し、インバーター装置が、前記圧縮機の電動機を駆動させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のインバーター装置を備えた冷蔵庫。
【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、交流電源１のゼロクロスを検出する回路のような、インバータ回路３の印加電圧を緩やかに変圧するための手段を備えていないため、全波整流回路と倍電圧整流回路の切換がモード切替回路１０ａによって瞬時に行われ、インバータ回路３の印加電圧が瞬時に昇圧されることになる。したがって、非常に大きな電流が流れることから、電流容量の大きなスイッチ手段が必要となり、スイッチ手段が大型化してしまうという欠点があった。
【００１２】
さらに、インバータ回路３に印加する電圧を変化させる際に、例えば高速回転から低速回転にモータ４を減速するため、インバータ回路３の印加電圧を倍電圧整流から全波整流に切り替えた後に、モータ４を低速回転に減速させる。ここで、インバータ回路３の印加電圧が倍電圧の時には回転可能であった回転数でも、全波整流の全電圧の時には、モータ４に供給できる電力がインバータ回路３の印加電圧にともなって小さくなる。このため、モータ４の回転数がその回転数まで到達できず、制御回路１１は、モータ４がその環境下において実現可能な最大の回転数で運転するように指令を出すため、回転数が不定な状態のままモータ４は回転し続ける、という欠点があった。
【００１３】
さらに、モータ４の回転数が不定の状態で運転中に、インバータ回路３の印加電圧、もしくは負荷が変動した場合、モータ４の回転数は変動し、異音・騒音が発生するという欠点があった。
【００１４】
本発明は、従来の課題を解決するもので、交流電源のゼロクロスを検出する回路を設けることで、インバータ回路に印加する電圧の変圧時には緩やかな変圧を無接点スイッチ手段によって実現し、倍電圧時には電力損失の小さな機械式スイッチ手段に切り替えることでスイッチ手段の小型化を実現し、かつ、電動機の回転数を考慮し、変圧後も到達できる回転数で電動機が回転している状態にて、変圧を行うことを目的とする。
【００１５】
また、交流電源１のゼロクロスを検出する回路のような、インバータ回路３の印加電圧を緩やかに変圧するための手段を備えていないため、全波整流回路と倍電圧整流回路の切換がモード切替回路１０ａによって瞬時に行われる。すなわちインバータ回路３の印加電圧が瞬時に昇圧されることになり、非常に大きな電流が流れることから、電流容量の大きなスイッチ手段が必要となり、スイッチ手段が大型化してしまうという欠点があった。
【００１６】
さらに、電動機をより高速回転させる際に、モード切替回路１０ａが、全波整流回路から倍電圧整流回路に一瞬間で切り替えるので、電動機の回転数が加速するのに加えて、インバータ回路３に印加する電圧も急峻に上昇し、電動機が目標の回転数よりも高く回転し過ぎて、圧縮機が固有に持つ共振点の通過時機や通過時間を制御できず、異音・騒音の抑制が不可能となるという欠点があった。
【００１７】
本発明の他の目的は、交流電源のゼロクロスを検出する回路を設けることで、インバータ回路に印加する電圧の変圧時には緩やかな変圧を無接点スイッチ手段によって実現し、倍電圧時には電力損失の小さな機械式スイッチ手段に切り替えることでスイッチ手段の小型化を実現し、かつ、電動機をより高速回転させる際に、回転数の加速を印加電圧一定の状態にて行い、印加電圧の昇圧を回転数が一定の状態にて行うことで、共振点の通過時機ならびに通過時間を制御可能とすることである。
【００１８】
また、交流電源１のゼロクロスを検出する回路のような、インバータ回路３の印加電圧を緩やかに変圧するための手段を備えていないため、全波整流回路と倍電圧整流回路の切換がモード切替回路１０ａによって瞬時に行われ、すなわちインバータ回路３の印加電圧が瞬時に昇圧されることになる。したがって、非常に大きな電流が流れることから、電流容量の大きなスイッチ手段が必要となり、スイッチ手段が大型化してしまうという欠点があった。
【００１９】
さらに、電動機をより低速回転させる際に、モード切替回路１０ａが、倍電圧整流回路から全波整流回路に一瞬間で切り替えるために、電動機の回転数が減速するのに加えて、インバータ回路３に印加する電圧も急峻に下降し、電動機が目標の回転数よりも低くなり過ぎて、場合によっては電動機の給油が可能な回転数の下限値を下回り、電動機に過度な摩耗を生じるという欠点があった。
【００２０】
本発明の他の目的は、交流電源のゼロクロスを検出する回路を設けることで、インバータ回路に印加する電圧の変圧時には緩やかな変圧を無接点スイッチ手段によって実現し、倍電圧時には電力損失の小さな機械的スイッチ手段に切り替えることでスイッチ手段の小型化を実現し、かつ、電動機をより低速回転させる際に、回転数の減速を印加電圧一定の状態にて行い、印加電圧の降圧を回転数が一定の状態にて行うことで、正規の回転数制御を可能とし、目標回転数を大きく下回らないようにすることである。
【００２１】
また、上記のようにインバータ回路３の印加電圧を変圧する際に回転数を一定としているが、例えば給油可能な回転数の下限値近傍など不適切な回転数のまま変圧を行うと、微量の負荷変動や電圧変動が影響して、電動機への給油が不可能となるという欠点があった。
【００２２】
本発明の他の目的は、印加電圧を変圧させる際の回転数を給油可能回転数の下限値よりも十分速い回転数などの適切な回転数とすることで、電動機のより良好な運転を保持することである。
【００２３】
さらに、本発明の他の目的は、インバーター装置を用いた冷蔵庫の信頼性を向上することである。
【００２４】
【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への印加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への印加電圧の変圧、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、電圧を変化させる前と変化させた後のどちらの印加電圧でも運転可能な回転速度となるように、前記コントローラーが前記負荷用電力供給モジュールに指令し、その回転速度にて前記電動機を運転させながら、電圧を変化させるものであり、変圧後も安定した回転数で電動機が回転できるため、比較的小さい電圧変動や負荷変動に対しては回転数が不安定となることが無く、異音・騒音を発生しない回転速度制御を実現できるという作用を有する。
【００２５】
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への印加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への印加電圧の変圧、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、前記電動機をより高速回転させるのに伴い、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昇圧させる際に、前記コントローラーが前記負荷用電力供給モジュールへ指令し、印加電圧が一定な状態で前記電動機の変速を行い、前記電動機の回転速度が一定な状態で印加電圧の昇圧を行うものであり、圧縮機が固有に持つ共振点の通過時機や通過時間を制御できるようになり、異音・騒音を最小限に抑制できるという作用を有する。
【００２６】
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への印加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への印加電圧の変圧、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、前記電動機をより低速回転させるのに伴い、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降圧させる際に、前記コントローラーが前記負荷用電力供給モジュールへ指令し、印加電圧が一定な状態で前記電動機の変速を行い、前記電動機の回転速度が一定な状態で印加電圧の降圧を行うものであり、正規の回転速度制御を可能となり、電動機の給油が可能な回転速度の下限値を下回ることもなくなり、電動機の摩耗を最小限に抑制できるという作用を有する。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、電動機の回転速度を変化させるのに伴い、負荷用電力モジュールに印加する電圧を変化させる際に、変圧時においてより好適な回転速度である中間速度まで電動機の回転速度を変化させ、前記中間速度に到達した後に変圧を行うものであり、印加電圧を変圧させる際の回転速度を給油可能回転速度の下限値よりも十分速い回転速度などの最適な速度とすることで、電動機をより良好な運転状態に保持することができるという作用を有する。
【００２８】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のインバーター装置を用いた冷蔵庫であって、請求項１及び請求項２に記載の発明を用いた冷蔵庫であれば、冷凍システムを構成する圧縮機の電動機の運転に関し異音・騒音をなくすことにより、冷蔵庫が故障しているのではないかといった不安・不信感を冷蔵庫使用者に抱かせることを防止することで、冷蔵庫の信頼性を向上する。また、請求項３及び請求項４に記載の発明を用いた冷蔵庫であれば、圧縮機の電動機の過度な摩耗を抑制し、より長期的な寿命確保ができ、冷蔵庫の信頼性を向上する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるインバーター装置とこの装置を備えた冷蔵庫の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
（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。
【００３１】
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。
【００３２】
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（本実施の形態の場合、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２２をトライアック２２ａとリレー２２ｂとしているが、必ずしもその限りではない。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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、電動機２５の回転速度監視などを行う。
【００４０】
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。
【００４１】
３１は位置検出回路であり、電動機２５の回転子の位置を検出し、コントローラー２９に出力する。
【００４２】
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。
【００４３】
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ＯＮ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。
【００４４】
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。
【００４５】
以上のように構成されたインバーター装置とこの装置を備えた冷蔵庫について、以下その動作について図１を参照しながら説明する。
【００４６】
インバーター装置を有する冷蔵庫（図示せず）などの機器において、電動機２５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、電動機２５が高速回転時には倍電圧に、停止時を含む低速回転時にはその半分程度の電圧に切り替え、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。
【００４７】
例えば、リレー２２ｂをＯＮして倍電圧整流回路を構成し、負荷用電力供給モジュール２４に２８０Ｖ程度の電圧が印加されている状態のもと、印加電圧が１４０Ｖ程度の電圧では実現することができないような高速回転で電動機２５が運転されている場合について、説明する。
【００４８】
冷蔵庫内の温度がねらいの温度に近づいたなどの要因から電動機２５の回転速度を減速させるに伴い、コントローラー２９が、電動機２５の回転速度を下げる前に、リレー２２ｂをＯＦＦにする指令を与える。コントローラー２９が指令している回転速度を実現するには、電動機２５に供給されている電力が足りないため、その回転速度まで電動機２５は到達することができず、不定な回転速度のまま運転を続けることになる。
【００４９】
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を参照しながら説明する。
【００５０】
冷蔵庫内の温度がねらいの温度に近づいたなどの電動機２５の速度を減速させる機会が生じた時刻ｔ１に、全電圧時に回転可能な速度の上限値より低い回転速度の指令を、コントローラー２９から電動機２５に与える。そして、コントローラー２９が、位置検出回路３１から得られた信号をもとに電動機２５の回転速度を検出する。
【００５１】
コントローラー２９は、電動機２５がその指令回転速度に到達した（時刻ｔ２）後の時刻ｔ３に、負荷用電力供給モジュール２４に印加する電圧を緩やかに降圧し始める。また、コントローラー２９は、リレー駆動回路３０にはリレー２２ｂをＯＦＦするための信号を与える。そして同時に、コントローラー２９は、トライアック駆動回路２７には、トライアック２２ａがＯＮ／ＯＦＦを繰り返すように位相制御駆動信号を与える。
【００５２】
そして、時刻ｔ４に負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧が全電圧に到達したことを、印加電圧検出回路２８から送られてきた信号をもとにコントローラー２９が検知した後に、スイッチ手段２２への信号を完全に停止する。また、時刻ｔ３までの間、すなわち負荷用電力供給モジュール２４に倍電圧が印加されている間は、リレー２２ｂはＯＮ、トライアック２２ａはＯＦＦの状態としている。
【００５３】
これにより、電動機２５の回転速度が、負荷用電力供給モジュール２４に印加される電圧が全電圧になる時刻ｔ４よりも前に、全電圧時に回転可能な速度の上限値よりも低い回転速度になっているため、不定な回転速度にて運転することが無くなり、また、正常な回転速度制御が行われるため、多少の負荷変動や電圧変動が生じても、回転速度が不安定となることもなくなる。また、倍電圧時にはリレーだけをＯＮし、変圧時にはリレーをＯＦＦしてトライアックのみを動作させることで、より電流が小さくなるような動作を実現している。
【００５４】
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際に、スイッチ手段２２（ここではトライアック２２ａとリレー２２ｂ）に指令を与える前に電動機２５の回転速度を変速させることで、回転速度が不定となることが無く、異音・騒音を発生しない回転速度制御を実現できる。また、倍電圧時にはリレー２２ｂのみをＯＮし、電圧を変圧する際にはトライアック２２ａのみを動作させることで、スイッチ手段２２の小型化を実現できる。
【００５５】
また、冷蔵庫の冷凍システムを構成する圧縮機の電動機２５の運転に関し、異音・騒音をなくすことにより、冷蔵庫が故障しているのではないかといった不安・不信感を冷蔵庫使用者に抱かせることを防止することで、冷蔵庫の信頼性を向上できる。
【００５６】
（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タイミングチャートである。
【００５７】
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、電動機２５の回転速度を高速にする際に、負荷用電力供給モジュール２４に印加する電圧を昇圧が終了した後に、前記電動機２５の回転速度を高速にする機能を設けたものである。
【００５８】
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のタイミングチャートを参照して説明する。
【００５９】
使用者による急凍指令などの電動機２５の速度を加速させる機会が生じた時刻ｔＵ１に、コントローラー２９が、トライアック駆動回路２７にトライアック２２ａがＯＮ／ＯＦＦを繰り返すように位相制御駆動信号を与えて、負荷用電力供給モジュール２４に印加する電圧の昇圧を開始する。
【００６０】
コントローラー２９は、印加電圧検出回路２８から出力される信号により、時刻ｔＵ２に負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧が倍電圧に到達したことを検知し、リレー駆動回路３０にリレー２２ｂをＯＮさせる信号を与える。
【００６１】
リレー２２ｂがＯＮされた後、時刻ｔＵ３にコントローラー２９が、位置検出回路３１からの信号をもとに回転速度の加速を開始し、電動機２５を現状の回転速度（低速回転）から目標の回転速度（高速回転）まで加速させ、位置検出回路３１からの信号をもとに検出した回転速度が目標の高速回転に到達したことを、時刻ｔＵ４に前記コントローラー２９が検知し、回転速度の加速を停止する。
【００６２】
これにより、負荷用電力供給モジュール２４に印加される電圧が昇圧され倍電圧に到達する時刻ｔＵ２よりも後に、すなわち電圧が一定である間に電動機２５の回転速度を加速させることにより、目標の回転速度まで加速させる時間の制御が可能となる。また、電動機２５の回転速度が目標の回転速度を大きく上回ることも防止できるようになる。
【００６３】
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の印加電圧が一定である間に、電動機２５の回転速度を加速させることで、圧縮機が固有に持つ共振点を通過する時機や通過するのにかかる時間を制御することが可能となり、異音・騒音を最小限に抑制するような回転速度制御が実現できる。
【００６４】
また、冷蔵庫の冷凍システムを構成する圧縮機の電動機２５の運転に関し、異音・騒音をなくすことにより、冷蔵庫が故障しているのではないかといった不安・不信感を冷蔵庫使用者に抱かせることを防止することで、冷蔵庫の信頼性を向上できる。
【００６５】
（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タイミングチャートである。
【００６６】
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、電動機２５の回転速度を低速にする際に、電動機２５の回転速度を低速にした後に、負荷用電力供給モジュール２４に印加する電圧を昇圧する機能を設けたものである。
【００６７】
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のタイミングチャートを参照して説明する。
【００６８】
使用者による省エネ指令などの電動機２５の速度を減速させる機会が生じた時刻ｔＤ１に、コントローラー２９が位置検出回路３１からの信号をもとに回転速度の減速を開始し、電動機２５を現状の回転速度（高速回転）から目標の回転速度（低速回転）まで減速させ、コントローラー２９は、位置検出回路３１からの信号をもとに検出した回転速度が、目標の低速回転に到達したことを時刻ｔＤ２に検知し、回転速度の減速を停止する。
【００６９】
回転速度の減速を停止した後、時刻ｔＤ３にコントローラー２９が、リレー駆動回路３０にはリレー２２ｂをＯＦＦさせる信号を与える。そして、トライアック駆動回路２７にはトライアック２２ａが、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返すように位相制御駆動信号を与えて、負荷用電力供給モジュール２４に印加する電圧の降圧を開始する。そして、コントローラー２９は、印加電圧検出回路２８から出力される信号により、時刻ｔＤ４に負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧が全電圧に到達したことを検知した後に、スイッチ手段２２に与える信号を完全に停止する。
【００７０】
これにより、負荷用電力供給モジュール２４に印加される電圧の降圧が開始される時刻ｔＤ３よりも前に、すなわち電圧が一定である間に電動機２５の回転速度を減速させることにより、目標の回転速度まで加速させる時間の制御が可能となる。また、電動機２５の回転速度が目標の回転速度を大きく下回ることも防止できるようになる。
【００７１】
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の印加電圧が一定である間に、電動機２５の回転速度を減速させることで、電動機２５への給油が可能な回転速度の下限値を下回ることはなくなり、電動機の摩耗を最小限に抑制するような回転数制御が実現できる。
【００７２】
また、冷蔵庫の冷凍システムを構成する圧縮機の電動機２５の運転に関し、電動機２５の過度の摩耗を抑制することにより、冷蔵庫の寿命をより長期に渡って確保でき、冷蔵庫の信頼性を向上できる。
【００７３】
（実施の形態４）
図５ならびに図６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タイミングチャートである。
【００７４】
本実施の形態は、実施の形態１から３のいずれかによるインバーター装置に、さらに、負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧を変圧する際に、電動機２５の回転速度制御をより好適に行う機能を設けたものである。
【００７５】
以上のように構成されたインバーター装置とこの装置を備えた冷蔵庫について、以下その動作を図５のタイミングチャートを参照して説明する。
【００７６】
冷蔵庫内の温度が上昇したなどの電動機２５の速度を加速させる機会が生じた時刻ｔＰ１に、コントローラー２９が、位置検出回路３１からの信号をもとに回転速度の加速を開始する。コントローラー２９は、電動機２５を現状の回転速度（低速回転）から、負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧を昇圧する際に好適な回転速度（中間速度）まで加速させる。
【００７７】
そして、コントローラー２９は、位置検出回路３１からの信号をもとに検出した回転速度が、中間速度に到達したことを時刻ｔＰ２に検知し、回転速度の加速を停止する。回転速度の加速を停止した後、時刻ｔＰ３にコントローラー２９が、トライアック駆動回路２７にトライアック２２ａがＯＮ／ＯＦＦを繰り返すように位相制御駆動信号を与えて負荷用電力供給モジュール２４に印加する電圧の昇圧を開始し、時刻ｔＰ４に負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧が倍電圧に到達したことを、印加電圧検出回路２８から出力される信号により前記コントローラー２９が検知し、リレー駆動回路３０にリレー２２ｂをＯＮさせる信号を与える。
【００７８】
リレー２２ｂがＯＮされた後、時刻ｔＰ５にコントローラー２９が位置検出回路３１からの信号をもとに回転速度の加速を開始し、電動機２５を中間速度から目標の回転速度（高速回転）まで加速させ、位置検出回路３１からの信号をもとに検出した回転速度が目標の高速回転に到達したことを、時刻ｔＵ６にコントローラー２９が検知し、回転速度の加速を停止する。
【００７９】
これにより、負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧を昇圧する際に、電動機２５を好適な回転速度である中間速度で回転させることで、すなわち前記負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧が変化しているため、電動機２５の回転速度は変動しやすいが、圧縮機が固有に持つ共振点などの不適切な回転速度から十分かけ離れた回転速度で前記電動機２５を回転させることで、電動機２５の回転速度が万一変動した場合でも共振点を通過しないような回転速度制御ができるようになる。
【００８０】
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の印加電圧を変圧する際に、より好適な回転速度である中間速度で電動機２５を回転させるため、共振点の通過を防止できるようになり、電動機２５をより良好な運転状態に保持するような回転速度制御を実現できる。
【００８１】
なお、本実施の形態において電動機２５の回転速度を加速させる機会が生じた場合、電動機２５の回転速度を中間速度まで加速させた後、負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧を昇圧し、そして電動機２５の回転速度を目標の高速回転まで加速するとしたが、電動機２５の回転速度を減速させる機会が生じた場合には、図６に示したように電動機２５の回転速度を中間速度まで減速させた後、負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧を降圧し、そして電動機２５の回転速度を目標の低速回転まで減速すればよい。
【００８２】
これにより、負荷用電力供給モジュール２４の印加電圧を降圧中に、万一電動機２５の回転数が変動しても、給油不可能な回転速度になることはなく、より良好な運転状態を保持するような回転速度制御が実現できる。
【００８３】
また、冷蔵庫の冷凍システムを構成する圧縮機の電動機２５の運転に関し、電動機２５の過度の摩耗を抑制することにより、冷蔵庫の寿命をより長期に渡って確保でき、冷蔵庫の信頼性を向上できる。
【００８４】
【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in過電圧を変圧する際には無接点スイッチ手段によって緩やかに変圧し、倍電圧時には比較的電力損失の小さな機械式スイッチ手段に切り替えることで、スイッチ手段の小型化を可能とし、かつ、負荷用電力供給モジュールの印加電圧を変圧した後も実現可能な回転速度で電動機を回転させながら変圧を行うことで、比較的小さな電圧変動、ならびに負荷変動に対しては電動機の回転速度は不安定とならず、異音・騒音を発生しないような回転速度制御が可能となる。
【００８５】
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際には無接点スイッチ手段によって揺るやかに変圧し、倍電圧時には比較的電力損失の小さな機械式スイッチ手段に切り替えることで、スイッチ手段の小型化を可能とし、かつ、負荷用電力供給モジュールの印加電圧が一定な状態で電動機の回転速度を加速することで、目標の回転速度（高速回転）を大きく上回ることが無くなり、また、圧縮機が固有に持つ共振点を通過する時機、ならびに通過するのにかかる時間を制御できるようになり、異音・騒音を最小限に抑制するような回転速度制御が可能となる。
【００８６】
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際には無接点スイッチ手段によって揺るやかに変圧し、倍電圧時には比較的電力損失の小さな機械式スイッチ手段に切り替えることで、スイッチ手段の小型化を可能とし、かつ、負荷用電力供給モジュールの印加電圧が一定な状態で電動機の回転速度を減速することで、目標の回転速度（低速回転）を大きく下回ることが無くなり、電動機への給油が可能な回転速度の下限値を下回らないような回転速度制御ができるようになり、電動機の摩耗を最小限に抑制するような回転速度制御が可能となる。
【００８７】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明において、電動機の回転速度を変速する際に、負荷用電力供給モジュールの印加電圧の変圧に対して、より好適である中間速度まで電動機の回転速度を変速させた後に、印加電圧を変圧し、変圧が終了した後に、目標の回転速度まで変速させることで、電動機の回転速度が共振点を通過したり、電動機への給油が不可能な回転速度になるなどの現象がなくなり、電動機をより良好な運転状態に保持するような回転速度制御が可能となる。
【００８８】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のインバーター装置を用いた冷蔵庫において、請求項１及び請求項２に記載の発明を用いた冷蔵庫であれば、冷凍システムを構成する圧縮機の電動機の運転に関し異音・騒音をなくすことにより、冷蔵庫が故障しているのではないかといった不安・不信感を冷蔵庫使用者に抱かせることを防止することで、冷蔵庫の信頼性を向上できる。また、請求項３及び請求項４に記載の発明を用いた冷蔵庫であれば、圧縮機の電動機の過度な摩耗を抑制し、より長期的な寿命確保ができ、冷蔵庫の信頼性を向上できる。
【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のタイミングチャート
【図３】本発明によるインバーター装置の実施の形態２のタイミングチャート
【図４】本発明によるインバーター装置の実施の形態３のタイミングチャート
【図５】本発明によるインバーター装置の実施の形態４のタイミングチャート
【図６】本発明によるインバーター装置の実施の形態４のタイミングチャート
【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】
0003827927.tif 000002
【図２】
0003827927.tif 000003
【図３】
0003827927.tif 000004
【図４】
0003827927.tif 000005
【図５】
0003827927.tif 000006
【図６】
0003827927.tif 000007
【図７】
0003827927.tif 000008