JPH09322586A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 室外ファンをＤＣブラシレスモータで駆動す
る構成であって、直流電源を作動させずにモータ駆動部
を保護することを可能とし、また機器のより一層の省エ
ネルギーを図る。 【解決手段】 直流電源１は、出力端間に平滑コンデン
サ１ａを備える。圧縮機用モータ５を駆動する第１ドラ
イブ回路３の正負の電源供給路３ａ、３ｂと、室外ファ
ン用のＤＣブラシレスモータ６を駆動する第２ドライブ
回路４の正負の電源供給路４ａ、４ｂと、制御部７に電
源を供給するスイッチング電源２の入力側とを、直流電
源１の出力端に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＤＣブラシレス
モータによって室外ファンを駆動する空気調和機に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機の運転効率を改善するため、
ファン駆動用モータを従来の誘導モータからＤＣブラシ
レスモータへと転換することが行われている。特にセパ
レート形空気調和機においては、すでに室内ファンの多
くがＤＣブラシレスモータによって駆動されるようにな
り、これに引き続くようにして室外ファンのＤＣブラシ
レスモータ化が図られている。

【０００３】ところが室外ファンの駆動モータとしてＤ
Ｃブラシレスモータを用いた場合、逆風等の外力によっ
て室外ファンが強制的に駆動されるとモータの回転によ
って発電を生じるため、これによってモータドライブ回
路のパワートランジスタ等が破壊されるおそれがある。
そこでこのような問題を解決するために、モータドライ
ブ回路に印加されている直流電圧を検知し、これが一定
値以上であればＤＣブラシレスモータとモータドライブ
回路との間をリレー等によって遮断することが従来より
行われている（例えば特開昭６３−１０３６２１号公
報）。

【０００４】図４は、上記従来の空気調和機のモータド
ライブに関する基本構成を示している。同図において３
８は交流電源であり、この交流電源３８にはフィルタ３
９を介して第１直流電源３１の入力側と第２直流電源４
１の入力側とが接続されている。そして上記第１直流電
源３１の出力端には、圧縮機用モータ３５を駆動する第
１ドライブ回路３３の正負の電源供給路３３ａ、３３ｂ
と、室外ファン用のＤＣブラシレスモータ３６を駆動す
る第２ドライブ回路３４の正負の電源供給路３４ａ、３
４ｂとが接続されている。一方、上記第２直流電源４１
の出力端には、スイッチング電源３２の入力側が接続さ
れている。このスイッチング電源３２は、マイクロコン
ピュータの機能を含む制御部３７に電源を供給するもの
である。また同図において４０はリレーであり、これは
ＤＣブラシレスモータ３６と第２ドライブ回路３４との
間を開閉するものである。そしてこれらのリレー４０、
第１ドライブ回路３３及び第２ドライブ回路３４は、上
記制御部３７によって制御されるようになっている。さ
らに同図において３１ａは第１直流電源３１の出力端間
に設けられた平滑コンデンサであり、また４１ａは第２
直流電源４１に設けられた同様の平滑コンデンサであ
る。

【０００５】上記従来の空気調和機では、第２ドライブ
回路３４の正負の電源供給路３４ａ、３４ｂ間の電圧を
検出し、これが一定値を超えると、制御部３７がリレー
４０を一定時間ＯＦＦする。このようにすることによっ
て、逆風等の外力によるＤＣブラシレスモータ３６の回
転で生じた過大電流が、第１ドライブ回路３３あるいは
第２ドライブ回路３４に流れてパワートランジスタ等が
破壊されるのを防止できるようになっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の空気調和機では、ドライブ回路３３、３４を保護する
ためには制御部３７を作動させておく必要があるため、
常に交流電源３８を接続して第２直流電源４１を作動さ
せ、スイッチング電源３２から制御部３７に電源を供給
し続けなければならない。従ってこれが機器の省エネル
ギー化を阻害するという問題があった。またリレー４０
のシーケンスにより、交流電源３８を接続していないと
きにはリレー４０を常にＯＦＦにしておくことも考えら
れるが、このようにすると逆風等の外力によるＤＣブラ
シレスモータ３６の回転で生じた発電電力は何ら有効に
活用されず、放置されたままとなる。しかしながら機器
のさらなる省エネルギーを図りたいという要求に応える
ためには、このような逆風等の外力によって生じた発電
電力をも有効に利用する必要がある。

【０００７】この発明は、上記従来の欠点を解決するた
めになされたものであって、その目的は、室外ファンを
ＤＣブラシレスモータで駆動する構成であって、直流電
源を作動させずにモータ駆動部を保護することを可能と
し、また機器のより一層の省エネルギーを図ることが可
能な空気調和機を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１の空気調
和機は、出力側に平滑コンデンサ１ａが設けられた直流
電源１と、圧縮機を駆動する圧縮機用モータ５と、この
圧縮機用モータ５に流れるモータ電流を制御する半導体
スイッチング素子群を備えた圧縮機用モータ駆動部３
と、室外ファンを駆動するファン用ＤＣブラシレスモー
タ６と、このファン用ＤＣブラシレスモータ６に流れる
モータ電流を制御する半導体スイッチング素子群を備え
たファン用モータ駆動部４と、上記圧縮機用モータ駆動
部３を制御する制御部７と、この制御部７用のスイッチ
ング電源２とを備え、上記圧縮機用モータ駆動部３に備
えられた半導体スイッチング素子群に接続された正負の
電源供給路３ａ、３ｂと、ファン用モータ駆動部４に備
えられた半導体スイッチング素子群に接続された正負の
電源供給路４ａ、４ｂとを、上記直流電源１の出力側に
接続した空気調和機において、上記スイッチング電源２
は、その入力側を上記直流電源１の出力側に接続してい
ることを特徴としている。

【０００９】上記請求項１の空気調和機では、逆風等の
外力によるＤＣブラシレスモータ６の回転で生じ平滑コ
ンデンサ１ａに蓄電された電荷は、スイッチング電源２
にて放電される。従って直流電源１を作動させることな
くモータ駆動部３、４を保護することが可能となる。

【００１０】また請求項２の空気調和機は、上記制御部
７は、上記直流電源１が作動中であるか否かを判別し、
作動中でないと判断したときには、圧縮機用モータ５に
対しこれを回転させずに通電がなされるよう上記圧縮機
用モータ駆動部３を制御することを特徴としている。

【００１１】上記請求項２の空気調和機では、逆風等の
外力によるＤＣブラシレスモータ６の回転で生じた電力
によって、圧縮機の予熱を行うことが可能となる。

【００１２】さらに請求項３の空気調和機は、上記スイ
ッチング電源２の入力端に蓄電コンデンサ２ａを設けた
ことを特徴としている。

【００１３】上記請求項３の空気調和機では、逆風等の
外力によるＤＣブラシレスモータ６の回転で生じた電力
を、蓄電コンデンサ２ａにも蓄積しておくことができ
る。従って、平滑コンデンサ１ａの容量にかかわらず、
直流電流１が作動中でない場合にも制御部７に必要な動
作を確実に行わせることが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次にこの発明の空気調和機の具体
的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明
する。

【００１５】図１は、上記空気調和機のモータドライブ
に関する基本構成を示している。同図において８は交流
電源であり、この交流電源８にはフィルタ９を介して直
流電源１の入力側が接続されている。この直流電源１
は、ダイオードをブリッジ結線して成る整流器１ｂと、
その出力側に接続された比較的大容量の平滑コンデンサ
１ａとを備えて構成されたものである。また同図におい
て５は圧縮機用のモータであり、３は、上記圧縮機用モ
ータ５を駆動する第１ドライブ回路（圧縮機用モータ駆
動部）である。この第１ドライブ回路３は、図２にその
回路図を示すように、６個のパワートランジスタ（半導
体スイッチング素子）Ｔｕａ、Ｔｕｂ、Ｔｖａ、Ｔｖ
ｂ、Ｔｗａ、Ｔｗｂを正電源供給路（平滑コンデンサ１
ａの＋側）３ａと負電源供給路（平滑コンデンサ１ａの
−側）３ｂとの間に備えている。そして後述する制御部
７からの指令に基づき、これらの各パワートランジスタ
をＯＮ─ＯＦＦして圧縮機用モータ５のＵ相コイルＣ
ｕ、Ｖ相コイルＣｖ及びＷ相コイルＣｗに流れる電流を
制御するものである。なお同図に示す１０は帰還ダイオ
ードである。

【００１６】さらに、上記図１において４は、室外ファ
ン用のＤＣブラシレスモータ６を駆動する第２ドライブ
回路（ファン用モータ駆動部）である。この第２ドライ
ブ回路４は、図示はしないが上記第１ドライブ回路３と
略同様の構成を成し、正負の電源供給路４ａ、４ｂ間に
設けたパワートランジスタ群を制御部７の指令に基づい
てＯＮ─ＯＦＦして、上記ＤＣブラシレスモータ６に流
れるモータ電流を制御するものである。また同図におい
て２は、制御部７に電源を供給するスイッチング電源で
あり、その入力端には蓄電コンデンサ２ａが設けられて
いる。そして以上のうち第１ドライブ回路３の正負の電
源供給路３ａ、３ｂ、第２ドライブ回路４の正負の電源
供給路４ａ、４ｂ及びスイッチング電源２の入力側が、
上記直流電源１の出力端に接続されている。

【００１７】次に上記制御部（マイクロコンピュータ
等）７による制御について説明する。この制御部７は、
マイクロコンピュータ等によって構成されたものであ
り、上記スイッチング電源２から電源の供給を開始され
ると、図３にそのフローチャートを示すルーチンを実行
する。そしてこのルーチンの実行を開始すると、まずス
テップＳ１において交流電源８が印加されているか否か
を判断する。この判断は、例えば上記直流電源１の入力
端電圧を検知し、この検知した電圧値Ｖｄに基づいて行
うことができるが、他の方法を用いてもよいのは勿論で
ある。ところで上述のように制御部７はスイッチング電
源２から電源を供給され、このスイッチング電源２の入
力側は直流電源１の出力端に接続されている。従ってス
テップＳ１では、直流電源１が作動中、すなわち交流電
源８が印加されていると判断されるのが通常である。そ
してこのようにステップＳ１で交流電源８が印加されて
いると判断されると、次にステップＳ２に進む。このス
テップＳ２では、空気調和機全体の制御装置（図示せ
ず）からの指令に従って、圧縮機用モータ５及びファン
用ＤＣブラシレスモータ６の回転制御を行う。この回転
制御は、圧縮機用モータ５に対しては第１ドライブ回路
３に回転数指令Ｃｆを出力することにより、またファン
用ＤＣブラシレスモータ６に対しては、入力したＤＣブ
ラシレスモータ６の回転数信号Ｄｓに応じて第２ドライ
ブ回路４に回転数指令Ｄｆを出力することにより行って
いる。そして以上の制御が終わると再びステップＳ１に
戻り、以後、交流電源８の印加の監視と、上記制御装置
の指令に従ったドライブ回路３、４の制御とを続行す
る。

【００１８】一方、ステップＳ１で交流電源８が印加さ
れていないと判断されたときには、次にステップＳ３へ
と進む。このとき交流電源８が印加されていないのに制
御部７が動作するのは、逆風等の外力によるＤＣブラシ
レスモータ６の回転で生じた電荷がコンデンサ１ａ、２
ａに蓄電され、蓄電されたこれらのコンデンサ１ａ、２
ａが、スイッチング電源２に対する直流電源として機能
するからである。従って上記コンデンサ１ａ、２ａはま
た、第１ドライブ回路３に対する直流電源としても機能
することになる。そこで上記ステップＳ３では、第１ド
ライブ回路３を制御して、圧縮機用モータ５に欠相運転
をさせている。すなわち、圧縮機用モータ５は三相モー
タであるから通常はＵ相コイルＣｕ、Ｖ相コイルＣｖ及
びＷ相コイルＣｗのそれぞれにＵ相波形、Ｖ相波形、Ｗ
相波形を与えて回転駆動するのであるが、このような圧
縮機用モータ５に対し、例えばＶ相コイルＣｖとＷ相コ
イルＣｗとの双方にＶ相波形を与えることにより、Ｗ相
波形を欠相させて回転させずに通電を行うのである。そ
してこのような欠相運転をさせるための指令を上記第１
ドライブ回路３に出力した後は、再びステップＳ１に戻
って交流電源８の印加を監視する。

【００１９】上記のように構成され制御される空気調和
機では、スイッチング電源２の入力側を、平滑コンデン
サ１ａが設けられた直流電源１の出力端に接続してい
る。従って逆風等の外力によるＤＣブラシレスモータ６
の回転で生じてコンデンサ１ａに蓄電される電荷を、上
記スイッチング電源２で、少なくともスイッチングトラ
ンジスタやスイッチングトランス等によってスイッチン
グ動作を行うのに必要とされる分だけは放電することが
できる。このときに制御部７が何らかの動作をすること
は必要とされないので、交流電源８を印加することな
く、ドライブ回路３、４を保護することができる。従っ
てこれにより機器の省エネルギーを図ることができる。

【００２０】また上記の場合に、平滑コンデンサ１ａに
ある程度の電荷が蓄電されて制御部７が作動するように
なると、圧縮機用モータ５に上記平滑コンデンサ１ａを
直流電源とする欠相運転を行わせている。従って特に冬
季等においては、逆風等の外力によるＤＣブラシレスモ
ータ６の回転で生じた電力を有効に利用して、圧縮機の
予熱を行うことができる。従って速暖性の優れた空気調
和機の省エネルギーを図ることができる。

【００２１】さらに上記においてはスイッチング電源２
の入力端にも蓄電コンデンサ２ａを設けている。そのた
め平滑コンデンサ１ａの容量にかかわらず、制御部７に
所定の動作を確実に行わせることができる。

【００２２】以上にこの発明の具体的な実施の形態につ
いて説明したが、この発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施するこ
とができる。上記においては、直流電源１が停止してい
る際におけるドライブ回路３、４の保護について説明し
たが、さらに第２ドライブ回路４と室外ファン用のＤＣ
ブラシレスモータ６との間にリレーを設け、従来例で説
明した空気調和機と同様の制御によって、直流電源１の
作動中におけるドライブ回路３、４の保護を行うように
してもよい。

【００２３】また上記では、圧縮機用モータ５に対し、
そのＶ相コイルＣｖとＷ相コイルＣｗとの双方にＶ相波
形を与えて欠相運転を行うようにしたが、これは、第１
ドライブ回路３によって例えばＷ相コイルＣｗの一端を
開放端とする欠相運転を行うようにしてもよい。また欠
相させるのは上記のようなＷ相波形に限らず、Ｕ相波形
でもＶ相波形でもよいのは勿論である。

【００２４】

【発明の効果】上記請求項１の空気調和機では、直流電
源を作動させることなく、モータ駆動部を保護すること
ができるので、モータ駆動部を確実に保護しつつ、機器
の省エネルギー化を図ることが可能となる。

【００２５】また請求項２の空気調和機では、逆風等の
外力によって生じた電力によって圧縮機の予熱を行うこ
とができるので、省エネルギー化とモータ駆動部の保護
とを図りつつ、さらに冬季等における速暖性の向上をも
図ることが可能となる。

【００２６】さらに請求項３の空気調和機では、モータ
駆動部の保護と省エネルギー化とを一層確実とすること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の空気調和機の一実施形態におけるモ
ータドライブに関する基本構成図である。

【図２】上記空気調和機の第１ドライブ回路の回路図で
ある。

【図３】上記空気調和機の制御部が行う制御ルーチンを
示すフローチャートである。

【図４】従来例の空気調和機におけるモータドライブに
関する基本構成図である。

【符号の説明】

１ 直流電源 １ａ 平滑コンデンサ ２ スイッチング電源 ２ａ 蓄電コンデンサ ３ 第１ドライブ回路 ３ａ 正電源供給路（平滑コンデンサの＋側） ３ｂ 負電源供給路（平滑コンデンサの−側） ４ 第２ドライブ回路 ４ａ 正電源供給路（蓄電コンデンサの＋側） ４ｂ 負電源供給路（蓄電コンデンサの−側） ５ 圧縮機用モータ ６ ＤＣブラシレスモータ ７ 制御部（マイクロコンピュータ等）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出力側に平滑コンデンサ（１ａ）が設け
   られた直流電源（１）と、圧縮機を駆動する圧縮機用モ
   ータ（５）と、この圧縮機用モータ（５）に流れるモー
   タ電流を制御する半導体スイッチング素子群を備えた圧
   縮機用モータ駆動部（３）と、室外ファンを駆動するフ
   ァン用ＤＣブラシレスモータ（６）と、このファン用Ｄ
   Ｃブラシレスモータ（６）に流れるモータ電流を制御す
   る半導体スイッチング素子群を備えたファン用モータ駆
   動部（４）と、上記圧縮機用モータ駆動部（３）を制御
   する制御部（７）と、この制御部（７）用のスイッチン
   グ電源（２）とを備え、上記圧縮機用モータ駆動部
   （３）に備えられた半導体スイッチング素子群に接続さ
   れた正負の電源供給路（３ａ）（３ｂ）と、ファン用モ
   ータ駆動部（４）に備えられた半導体スイッチング素子
   群に接続された正負の電源供給路（４ａ）（４ｂ）と
   を、上記直流電源（１）の出力側に接続した空気調和機
   において、上記スイッチング電源（２）は、その入力側
   を上記直流電源（１）の出力側に接続していることを特
   徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 上記制御部（７）は、上記直流電源
   （１）が作動中であるか否かを判別し、作動中でないと
   判断したときには、圧縮機用モータ（５）に対しこれを
   回転させずに通電がなされるよう上記圧縮機用モータ駆
   動部（３）を制御することを特徴とする請求項１の空気
   調和機。
3. 【請求項３】 上記スイッチング電源（２）の入力端に
   蓄電コンデンサ（２ａ）を設けたことを特徴とする請求
   項２の空気調和機。