JP2014011869A - モータ駆動装置及びヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ始動前にモータの回転の有無を判別して始動前の回転によって異常が発生しないようにモータを始動することのできる安価なモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】モータ駆動装置５２は、室外ファンモータ５１の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに駆動電力を供給して室外ファンモータ５１を駆動する。このモータ駆動装置５２の電流検出部６２は、室外ファンモータ５１の始動前に電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに生じる誘起電圧に起因して流れる電流を検出する。モータ制御部５４は、電流検出部６２が検出する電流の電流値に基づいて室外ファンモータ５１の始動の可否を決定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、モータの巻き線に駆動電力を供給してモータを駆動するためのモータ駆動装置、及び当該モータ駆動装置を備えるヒートポンプ装置に関する。

ヒートポンプ装置の室外機においては、例えばファンモータなどに、高効率かつ長寿命で電気的ノイズや機械的ノイズの小さいブラシレス直流モータ（以下ブラシレスＤＣモータという）の需要が増えている。このようなブラシレスＤＣモータなどの多相モータには、エネルギー効率の高いインバータ回路から電力が供給されて駆動されるタイプがある。さらに、このようなブラシレスＤＣモータを駆動するモータ駆動装置においては、低コスト化を促進させるべく、ホールセンサ等のロータ位置センサを用いずにブラシレスＤＣモータのロータ位置と回転数とを推定してモータ駆動を行う、いわゆるロータ位置センサレス方式が採られることがある。

ところで、室外機の室外熱交換器において冷媒と室外空気の熱交換を行うヒートポンプ装置では、ファンモータの起動前から室外空気の流れ等の影響によって既にファンモータが回転していることがある。しかし、ロータの位置をホールセンサなどを用いずに推定するロータ位置センサレス方式では、一般にモータの起動後すなわちモータ駆動状態でなければロータ位置を推定することが難しいため、起動していない状態のモータに接続されたファンが例えば風等の影響により既に回転していたとしても、簡易な構成で起動前のロータ位置を推定することは難しい。

ファンモータの起動前からファンが回転していると、ファンモータの始動時に過電圧や過電流などの異常が発生することがある。そのため、ファンモータの始動時にファンモータが外力を受けて回転しているか否かを判別することが必要になる場合があり、例えば特許文献１（特開平７−３３７０８０号公報）に記載されているように、起動前にファンモータの端子電圧からファンモータの回転方向や回転数（単位時間当たり）を検出することが行われている。

特許文献１に記載されているように、ファンモータの端子電圧から回転方向や回転数を検出するためには、端子電圧検出回路などを別途設ける必要があり、ファンモータ駆動装置の価格の上昇に繋がる。

本発明の課題は、モータ始動前にモータの回転の有無を判別して始動前の回転によって異常が発生しないようにモータを始動することのできる安価なモータ駆動装置を提供することである。

本発明の第１観点に係るモータ駆動装置は、モータの巻き線に駆動電力を供給してモータを駆動するためのモータ駆動装置であって、モータの始動前に巻き線に生じる誘起電圧に起因して流れる電流を検出するための電流検出部と、電流検出部が検出する電流の電流値に基づいてモータの始動の可否を決定する、モータの制御を行うための制御部と、を備える。

第１観点に係るモータ駆動装置によれば、電流検出部で検出される電流値が０又は０近傍の値であれば、モータの始動前に、外力などによってモータが強制的に回転させられていてもその回転数が低いと判断できる。そのため、電流値に基づいてモータの始動の可否を決定することで、制御部はモータ始動前にモータが停止しているか又はわずかに回転している状態でモータを始動することができ、過電圧や過電流などの異常を発生させずに安定した起動を行うことができる。

本発明の第２観点に係るモータ駆動装置は、第１観点に係るモータ駆動装置において、モータの複数の巻き線に駆動電力を供給してモータを駆動するためのモータ駆動装置であって、モータの始動前に複数の巻き線に生じる誘起電圧に起因して流れる２相以上の電流を検出するための電流検出部と、電流検出部が検出する２相以上の電流の電流値に基づいてモータの始動前の回転位相を推定する、モータの制御を行うための制御部と、を備える。

第２観点に係るモータ駆動装置によれば、巻き線に生じる誘起電圧に起因して流れる２相以上の電流値から制御部によって、モータの始動前の回転位相を推定することができるので、より確実に始動前のモータの回転状態を推定し、位相に合わせた始動を行なうことができる。

本発明の第３観点に係るモータ駆動装置は、第１観点のモータ駆動装置において、電流検出部は、巻き線に生じる誘起電圧に起因する電流がモータの停止時に流れる電流経路に直列に挿入されている抵抗成分に生じる電圧から電流値を検出する。

第３観点に係るモータ駆動装置によれば、誘起電圧に起因する電流の電流値が小さくても、抵抗成分を使って簡単に電流値を検出できる。また、過電流保護や電流制御のために設けた抵抗を共用することができるため、回路を追加することがない。

本発明の第４観点に係るモータ駆動装置は、第１観点から第３観点のいずれかのモータ駆動装置において、モータの始動前に抵抗成分に直列に接続されて電流経路の一部を形成するモータ以外の負荷をさらに備える。

第４観点に係るモータ駆動装置によれば、電流検出部では、負荷を通して電流経路に電流を流すことができ、平滑コンデンサがあってもその影響を小さくできることから、流れる電流が大きくなるため、電流の検出が容易になる。

本発明の第５観点に係るモータ駆動装置は、第４観点のモータ駆動装置において、負荷に直列に接続されている第１スイッチをさらに備え、第１スイッチは、モータの始動前に閉じられ、モータの始動後に開放されるように構成されている。

第５観点に係るモータ駆動装置によれば、モータ始動後には負荷を通じて電流が流れないため、余分な電流が流れるのを防止することができ、負荷を設けたことが原因となって消費電力が増加するのを防止することができる。

本発明の第６観点に係るモータ駆動装置は、第１観点から第５観点のいずれかのモータ駆動装置において、直流電源が供給する直流電圧が電流経路に印加されないようにモータの始動前に直流電源を遮断することが可能な第２スイッチをさらに備える。

第６観点に係るモータ駆動装置によれば、始動前に直流電源の直流電圧を遮断することによって始動前に電流経路に流れる電流が直流電圧の影響を受けなくなり、低い回転数でも検出し易くなる。

本発明の第７観点に係るヒートポンプ装置は、冷媒と熱交換される空気の流れを発生させるためのファンモータと、ファンモータの巻き線に駆動電力を供給してファンモータを駆動するための第１観点から第５観点のいずれかのモータ駆動装置と、を備える。

本発明の第１観点に係るモータ駆動装置又は第７観点に係るヒートポンプ装置では、モータ始動前にモータの回転有無の判別に、従来からモータ駆動装置に設けられている電流検出部を使うことができるので、付加する回路を減らすことができ、安価なモータ駆動装置を提供することができる。

本発明の第２観点に係るモータ駆動装置では、制御部はモータ始動前にモータが停止しているかわずかに回転している状態を確実に把握して、過電圧や過電流などの異常を発生させずに安定した起動を確実に行わせることができる。

本発明の第３観点に係るモータ駆動装置では、抵抗成分を使うことで電流検出部の構成が簡単になり、モータ駆動装置を安価に構成できる。

本発明の第４観点に係るモータ駆動装置では、電流値の検出が容易になることによって電流検出部の構成を簡素化でき、モータ駆動装置を安価に構成できる。

本発明の第５観点に係るモータ駆動装置では、消費電力の増加を抑制してモータ駆動装置の消費電力が大きくなるのを抑制することができる。

本発明の第６観点に係るモータ駆動装置では、始動前のモータの低い回転数も検出し易くなるので、過電圧や過電流などの異常の発生を抑制する効果を向上させることができる。

第１実施形態に係る空気調和装置の外観を示す斜視図。 空気調和装置の冷媒回路及びその周辺の概要を示す回路図。 室外機の内部構造を説明するための斜視図。 室内機の内部構造を示す断面図。 制御部による制御系統の概要を示すブロック図。 第１実施形態に係る室外ファンモータ部及びその周辺回路の一例を示す回路図。 電流検出部の構成の一例を示す回路図。 始動前のプロペラファンの回転に係わる制御の一例を説明するためのフローチャート。 第１実施形態に係る室外ファンモータ部及びその周辺回路の他の例を示す回路図。 始動前のプロペラファンの回転に係わる制御の他の例を説明するためのフローチャート。 第１実施形態に係る室外ファンモータ部及びその周辺回路の他の例を示す回路図。 電流検出部の構成の他の例を示す回路図。 第２実施形態に係る室外ファンモータ部及びその周辺回路の一例を示す回路図。 電流検出部の構成の一例を示すための回路図。 （ａ）ロータ磁極の変化の一例を示すタイミングチャート、（ｂ）誘起電圧の変化の一例を示す波形図、（ｃ）電流波形の一例を示す波形図、（ｄ）角度補間を説明するための図。 モータ制御部におけるロータ位置の推定手順を示すフローチャート。 第２実施形態に係る室外ファンモータ部及びその周辺回路の他の例を示す回路図。 電流検出部の構成の他の例を示すための回路図。 （ａ）ロータ磁極の変化の一例を示すタイミングチャート、（ｂ）誘起電圧の変化の一例を示す波形図、（ｃ）電流波形の一例を示す波形図、（ｄ）電流波形の他の例を示す波形図。 （ａ）始動時のプロペラファン及び多翼ロータの気流と動作の関係を示すグラフ、（ｂ）運転停止時のプロペラファン及び多翼ロータの気流と動作の関係を示すグラフ。 運転停止後すぐにプロペラファンを始動する場合のモータ制御部の制御を示すフローチャート。

＜第１実施形態＞
以下、本発明のモータ駆動装置について、ヒートポンプ式空気調和装置の室外ファンモータ部のモータ駆動装置を例に挙げて説明する。このヒートポンプ式空気調和装置の室外ファンモータ部は、ブラシレス直流モータ（以下、ブラシレスＤＣモータという）とブラシレスＤＣモータを駆動するためのモータ駆動装置を備えている。

（１）ヒートポンプ式空気調和装置の概要
（１−１）空気調和装置の構成の概要
図１は、本発明の第１実施形態に係るヒートポンプ式空気調和装置（以下、空気調和装置という）の外観を示す斜視図である。図１の空気調和装置１０は、室内機２０と室外機３０とを備えている。室外機３０は、室内に設置される室内機２０に冷媒配管によって接続されて、室内機２０とともに空気調和装置１０の冷媒回路を構成する。そのために、冷媒配管や通信線や伝送線路などが通る連絡配管１２によって室内機２０と室外機３０が連絡されている。

図２は、図１の空気調和装置１０の構成の概要を示す回路図である。図２において、各装置を繋ぐ実線は冷媒配管を表しており、各装置を繋ぐ破線は信号伝送線路を表している。図２に示されている冷媒回路１４を構成するために、室内機２０には、室内熱交換器２１などが設けられ、室外機３０には、圧縮機３１、四路切換弁３２、室外熱交換器３３、電動弁３４及びアキュムレータ３５などが設けられている。

ここで、冷媒が循環する冷媒回路１４の回路構成について簡単に説明する。圧縮機３１の吐出側には四路切換弁３２の第１ポートが接続されている。四路切換弁３２の第２ポートには室外熱交換器３３の一方の出入口が接続され、第３ポートにはアキュムレータ３５が接続され、第４ポートには冷媒連絡配管１２ｂが接続されている。四路切換弁３２は、冷房時には実線で示されている経路に切り換えられ、第１ポートと第２ポートの間を冷媒が流れるとともに第３ポートと第４ポートの間を冷媒が流れる。一方、暖房時に四路切換弁３２は、破線で示されている経路に切り換えられ、第１ポートと第４ポートの間を冷媒が流れるとともに、第２ポートと第３ポートの間を冷媒が流れる。室外熱交換器３３の他方の出入口は、電動弁３４と冷媒連絡配管１２ａとを介して室内熱交換器２１の一方の出入口に接続されている。室内熱交換器２１の他方の出入口は、冷媒連絡配管１２ｂを介して四路切換弁３２の第４ポートに接続されている。また、圧縮機３１の吸入側は、アキュムレータ３５を介して四路切換弁３２の第３ポートに接続されている。

冷房時には、圧縮機３１で圧縮されて吐出された冷媒が四路切換弁３２を介して室外熱交換器３３に送られる。冷房時には室外熱交換器３３は凝縮器として働き、凝縮により外気との熱交換が行われて熱を奪われた冷媒は、次に電動弁３４に送られる。電動弁３４は膨張弁として働き、高圧液状の冷媒が低圧の湿り蒸気の状態に変化する。このように電動弁３４で膨張した冷媒は、冷媒連絡配管１２ａを通って室内熱交換器２１に入る。冷房時には室内熱交換器２１は蒸発器として働き、蒸発により室内空気と冷媒との間で熱交換が行われ、熱を奪って温度が上昇した冷媒は、冷媒連絡配管１２ａと四路切換弁３２を通って、圧縮機３１の吸入側に接続されているアキュムレータ３５に送られる。

暖房時には、圧縮機３１で圧縮されて吐出された冷媒が四路切換弁３２から冷媒連絡配管１２ｂを経由して凝縮器として働く室内熱交換器２１に送られる。そして、冷房時とは逆の経路をたどって、蒸発器として働く室外熱交換器３３を出た冷媒は圧縮機３１に送られる。つまり、圧縮機３１から、四路切換弁３２、冷媒連絡配管１２ｂ、室内熱交換器２１、冷媒連絡配管１２ａ、電動弁３４、室外熱交換器３３、四路切換弁３２、アキュムレータ３５を順に経て圧縮機３１に戻る経路を冷媒が循環する。

室内機２０及び室外機３０には、それぞれ、室内熱交換器２１及び室外熱交換器３３における熱交換を促すために、室内熱交換器２１に室内空気を送る室内ファン２２及び、室外熱交換器３３に外気を送るプロペラファン３７が設けられている。そして、これら室内ファン２２及びプロペラファン３７を駆動するための室内ファンモータ部２３及び室外ファンモータ部５０がそれぞれ室内機２０及び室外機３０に設けられている。

（１−２）室外機の構造
図１に示されているように、室外機３０は、略直方体状の形状をしており、ケーシング１５によって覆われている。ケーシング１５の前面には、前板組立体１６が配置されており、前板組立体１６には、その略中央部にファン吹出口１７が設けられている。

図３には、ケーシング１５を外した状態の室外機３０が示されている。ケーシング１５の背面から一方の側面にかけて、室外熱交換器３３が露出している。プロペラファン３７は、ファン吹出口１７の背面側に配置され、プロペラファン３７を駆動する室外ファンモータ部５０は、プロペラファン３７の背面側に配置されている。そして、ケーシング１５の背面及び一方の側面から吸込まれた外気は、室外熱交換器３３を通過してケーシング１５の前面のファン吹出口１７から吹き出される。

ファン吹出口１７から吹き出される気流は、プロペラファン３７が室外ファンモータ５１によって駆動され、反時計回り（ＣＣＷの方向）にプロペラファン３７が回転することにより発生する。しかし、プロペラファン３７が室外ファンモータ部５０によって駆動されていないときでも、室外で発生している外気流による外力がプロペラファン３７に作用してプロペラファン３７を回転させるトルクが発生することがある。例えば、ファン吹出口１７から室外熱交換器３３の方向に外気流が通り抜けると、その外気流によりプロペラファン３７に生じるトルクによってプロペラファン３７は時計回り（ＣＷの方向）に回転する。

（１−３）室内機の構造
図４に示されているように、室内機２０は、本体ケーシング２０ａの上部に吸込口２０ｂが設けられ、下部に吹出口２０ｃが設けられている。本体ケーシング２０ａの内部には、吸込口２０ｂの下方に断面逆Ｖ字型に配置されている室内熱交換器２１がある。また、室内熱交換器２１のさらに下部には、室内熱交換器２１で熱交換された室内空気を吹出口２０ｃから吹き出させるための多翼ロータ２２ａを有するクロスフロー型の室内ファン２２がある。図４には示されていないが、本体ケーシング２０ａの側面の近傍に室内ファン２２のモータ及びモータ駆動装置がある。この多翼ロータ２２ａが時計回りに回転することで、吸込口２２ｂから室内空気が吸い込まれ、室内熱交換器２１で熱交換された調和空気が吹出口２０ｃから吹き出される。

図４を見ると分かるが、多翼ロータ２２ａの羽根が多翼ロータ２２ａの外周に対して同じ角度をなすように傾斜している。そのため、室内ファン２２を駆動するモータが駆動されず、多翼ロータ２２ａに室内ファンモータ部２３から駆動力が掛かっていない場合には、吸込口２０ｂから室内空気が吹き込んで多翼ロータ２２ａを回転させても、逆に吹出口２０ｃから室内空気が吹き込んで多翼ロータ２２ａを回転させても、多翼ロータ２２ａは、反時計回りに回転する。つまり、外部から本体ケーシング２０ａの内部に吹き込む室内空気の力で回転する多翼ロータ２２ａの回転方向は、室内ファンモータ部２３によって駆動されるときの回転方向に対して逆方向になる。

（２）制御系統
（２−１）制御系統の概要
空気調和装置１０における空気調和の動作を正しく効率よく行わせるために、室内機２０及び室外機３０は、それぞれの機器の中に組み込まれた室内制御装置９１及び室外制御装置９２によって制御される。図５は制御系統の構成の概略を示すブロック図である。室内制御装置９１と室外制御装置９２とは、通信線１２ｃを介して互いに接続されて互いにデータの送受信を行っている。室内制御装置９１及び室外制御装置９２は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリや周辺回路などを含んで構成されている。

室外機３０には、室外機３０の各部の温度を測定するため多数の温度センサが設けられており、室外熱交換器温度センサ４１、熱交換器出入口温度センサ４２、吸入側温度センサ４３、吐出側温度センサ４４及び外気温度センサ４５などが設けられている。

室外熱交換器温度センサ４１では、室外熱交換器３３の内部の冷媒の温度が測定される。室外熱交換器３３の出入口に設けられている熱交換器出入口温度センサ４２では、室外熱交換器３３から室内機２０へと流れる冷媒の温度が測定される。吸入側温度センサ４３では、圧縮機３１に吸入される冷媒の温度が測定される。吐出側温度センサ４４では、圧縮機３１から吐出される冷媒の温度が測定される。外気温度センサ４５では、室外機３０の周囲の外気温度が測定される。これらの温度センサ４１〜４５で測定された温度のデータは、室外制御装置９２に送信される。

室外機３０には、圧縮機３１に吸入される冷媒の圧力を測定するための吸入側圧力センサ４６及び、圧縮機３１から吐出される冷媒の圧力を測定するための吐出側圧力センサ４７などの圧力センサが設けられている。吸入側圧力センサ４６及び吐出側圧力センサ４７などで測定された冷媒の圧力のデータは室外制御装置９２に送信される。

さらに、室外制御装置９２には、圧縮機３１の圧縮機モータ部３８、四路切換弁３２、電動弁３４及び室外ファンモータ部５０が接続されている。この室外制御装置９２により、例えば圧縮機モータ部３８や室外ファンモータ部５０の回転数やそれらの運転・停止が制御され、四路切換弁３２の切換えが制御され、電動弁３４の開度が制御される。

室内機２０には、室内熱交換器２１の出入口の冷媒の温度を測定するための液側温度センサ２４とガス側温度センサ２５が設けられ、室内の温度を測定するための室内温度センサ２６が設けられている。これらの温度センサ２４〜２６で測定された温度のデータは、室内制御装置９１に送信される。また、室内制御装置９１には、室内ファン２２の室内ファンモータ部２３、風向調節機構２７及び表示部２８などが接続されている。この室内制御装置９１により、例えば室内ファンモータ部２３の回転数や運転・停止が制御される。風向調節機構２７が室内機２０に設けられた風向調調節板２０ｃ，２０ｄなどの角度を変更することにより、吹出口２０ｃから室内に吹き出される調和空気の向きが調節される。室内制御装置９１は、各種の表示を行うため表示部２８に対して表示を指示する制御信号を出力する。例えば、後述する室外ファンモータ部５０での異常発生に伴って、室内制御装置９１は、異常発報の表示を表示部２８に行わせることもできる。

（３）室外ファンモータ部及びその周辺の構成
図６に、室外ファンモータ部とモータ制御部とそれらの周辺の構成が示されている。室外ファンモータ部５０は、室外ファンモータ５１とモータ駆動装置５２とを備えている。室外ファンモータ部５０のモータ駆動装置５２には、商用交流電源４８から電力が供給される。

（３−１）室外ファンモータ
図６に示されている室外ファンモータ５１は、ロータ位置センサレス方式で駆動されるブラシレスＤＣモータである。室外ファンモータ５１は、ロータ５１ａとステータ５１ｂとを備えている。ステータ５１ｂは、電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの一端が中性点ｎで共通に接続されたスター結線を有している。プロペラファン３７に結合されているロータ５１ａは、多極の永久磁石を有している。ロータ５１ａは、その回転軸を中心に、永久磁石と電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗとの間で発生する電磁力によってステータ５１ｂに対して相対的に回転する。室外ファンモータ５１を回転させるための駆動電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、インバータ回路５３から電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに供給される。

（３−２）モータ駆動装置
モータ駆動装置５２は、インバータ回路５３とモータ制御部５４と整流回路５５と平滑コンデンサ５６と電圧検出部６１と電流検出部６２と放電部６３とを備えている。

（３−２−1）整流回路及び平滑コンデンサ
モータ駆動装置５２の整流回路５５は、商用交流電源４８に接続されている。整流回路５５で整流された直流バス電圧は、直流バスライン５５ａ，５５ｂによってインバータ回路５３に供給される。整流回路５５の高電圧側の直流バスライン５５ａと低電圧側の直流バスライン５５ｂとの間に平滑コンデンサ５６が接続されている。整流回路５５、あるいは整流回路５５と平滑コンデンサ５６で、インバータ回路用の直流電源を形成していると言うこともできる。

（３−２−２）インバータ回路
インバータ回路５３は、これら電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端と高電圧側の直流バスライン５５ａとの間に接続されている上アームの絶縁ゲート型バイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３及び、これら電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端と低電圧側の直流バスライン５５ｂとの間に接続されている下アームの絶縁ゲート型バイポーラトランジスタＱ４，Ｑ５，Ｑ６をスイッチング素子として備えている。以下、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタＱ１をトランジスタＱ１と略記し、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタＱ２〜Ｑ６についても同様に記載する。トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６には、それぞれ還流ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６が逆並列に接続されている。各還流ダイオードＤ１〜Ｄ６は、各々が接続されているトランジスタＱ１〜Ｑ６に逆電圧が印加された場合にそれぞれ導通して逆電圧から各トランジスタＱ１〜Ｑ６を保護する。

このインバータ回路５３は、上アームのトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３をオン状態にすることによって、それぞれのトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３を介して高電圧側の直流バスライン５５ａから電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端に高電圧を印加する。また、このインバータ回路５３は、下アームのトランジスタＱ４，Ｑ５，Ｑ６をオン状態にすることによって、それぞれのトランジスタＱ４，Ｑ５，Ｑ６を介して低電圧側の直流バスライン５５ｂから電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端に低電圧を印加する。

（３−２−３）電圧検出部
直流バスライン５５ａ，５５ｂの間に接続されている電圧検出部６１によって、直流バスライン５５ａ，５５ｂの間の過電圧が検出される。このような電圧検出部６１は、例えば直流バスライン５５ａ，５５ｂの間に接続された複数の抵抗により分圧された電圧が閾値電圧を超えたか否かを検知するトランジスタや基準電圧と比較するコンパレータなどとで構成される。

（３−２−４）電流検出部
電流検出部６２は、低電圧側の直流バスライン５５ｂに直列に挿入されており、室外ファンモータ部５０に流れている電流を検出する。電流検出部６２は、例えば図７に示されているような、直流バスライン５５ｂに接続されているシャント抵抗６２ａと、シャント抵抗６２ａの電圧を比較する比較器６２ｂと基準電圧Ｖrefを発生するＤＡ変換器（ＤＡＣ）６２ｃとで構成される。

ＤＡＣ６２ｃに与えられる電圧指示信号Ｄ１により、ＤＡＣ６２ｃは複数の基準電圧Ｖrefを発生する。モータ制御部５４は、プロペラファン３７（室外ファンモータ５１）の駆動時には、電圧指示信号Ｄ１により過電流を検出するための第１の基準電圧Ｖref1を発生させる。また、モータ制御部５４は、プロペラファン３７（室外ファンモータ５１）の始動前には、電圧指示信号Ｄ１によりプロペラファン３７の外気流による回転の有無を検出するための第２の基準電圧Ｖref2を発生させる。

（３−２−５）放電部
放電部６３は、室外制御装置９２によって制御され、平滑コンデンサ５６の放電を行う。この放電部６３によって行われる平滑コンデンサ５６の放電により、高電圧側の直流バスライン５５ａと低電圧側の直流バスライン５５ｂの間の電圧が調整される。

（３−２−６）検知部
検知部６０は、室外ファンモータ５１のロータ位置の位置検出に必要なモータの電圧や電流に関する検知を行う回路構成を有している。このような回路構成が従来から公知であることから回路構成の記載をここでは省略しているが、例えば、モータ制御部５４が室外ファンモータ５１の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに誘起される誘起電圧によって制御を行う場合には、検知部６０は、電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗのうちの駆動電圧が０Ｖになっている電機子コイルに誘起される誘起電圧を検出する回路構成が採用される。

また、モータ制御部５４がロータ位置センサレスベクトル制御を行う場合には、検知部６０は、例えばモータ電流検出回路とモータ電圧検出回路により構成される。モータ電流検出回路は、インバータ回路５３の母線電流や相電流をシャント抵抗の両端電圧で検出する回路構成が採用される。この場合は、モータ制御部５４におけるロータ位置の検出方式いわゆる１シャント方式や２シャント方式や３シャント方式に応じて、検知部６０で検出する電流が決まる。また、必要に応じてシャント両端電圧がオペアンプ等により増幅されて制御に使用される。モータ電圧検出回路は、モータ端子電圧を直接検出する場合や、前述の電圧検出部で分圧された電圧からインバータのスイッチング状態に応じて推定された電圧とする場合などがある。

（３−２−７）モータ制御部
室外ファンモータ部５０を制御するためのモータ制御部５４には、位置検出部５４ａとＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ−Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御部５４ｂとゲート制御電圧生成部５４ｃと放電制御部５４ｄと過電流保護部５４ｅが含まれる。

〔位置検出部〕
位置検出部５４ａは、検知部６０の検知結果に基づいて、室外ファンモータ５１におけるロータ５１ａの位置に係る検出を行う。そして、室外ファンモータ５１の回転方向や回転数などのモータ制御に必要なロータ位置に係るデータを出力する。ロータ位置センサレスベクトル制御の場合には、上述の電流検出値・電圧検出値より、ロータ位置の推定を行なう。

〔ＰＷＭ制御部〕
ＰＷＭ制御部５４ｂは、室外ファンモータ５１の回転方向や回転数に基づいてデューティ値などを決定し、パルス幅変調を行うためのＰＷＭ制御信号をゲート制御電圧生成部５４ｃに出力する。

〔ゲート制御電圧生成部〕
ゲート制御電圧生成部５４ｃは、図５に示すように、インバータ回路５３のトランジスタＱ１〜Ｑ６のオン・オフを制御するための６つのゲート制御電圧Ｇｕ，Ｇｖ，Ｇｗ，Ｇｘ，Ｇｙ，ＧｚをＰＷＭ制御部５４ｂから出力されるＰＷＭ制御信号に応じて出力する。ゲート制御電圧生成部５４ｃから出力されるゲート制御電圧Ｇｕ，Ｇｖ，Ｇｗ，Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚにより、駆動電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗがロータ位置に基づくタイミングでインバータ回路５３から室外ファンモータ５１に出力される。

〔放電制御部〕
放電制御部５４ｄは、放電部６３を制御する。具体的には、放電制御部５４ｄは、電圧検出部６１により検出された直流バス電圧が閾値電圧を超えた場合に、平滑コンデンサ５６に蓄積された電荷の少なくとも一部が放電されるように、放電部６３を制御する。例えば、放電制御部５４ｄは、放電される電荷量を、閾値電圧と直流バス電圧との差に基づいて決定し、決定した電荷量から放電部６３が放電を行う時間を決定する。ここで、閾値電圧は、インバータ回路５３内の各トランジスタＱ１〜Ｑ６等の定格により決定される。

直流バス電圧が昇圧されて閾値電圧を超えたことが電圧検出部６１で検出されると、電圧検出部６１から放電制御部５４ｄに閾値電圧を超えたことが通知され、放電制御部５４ｄが放電部６３に放電を行わせる。すると、平滑コンデンサ５６に蓄積された電荷量が減少するため、直流バス電圧は、インバータ回路５３内の各トランジスタＱ１〜Ｑ６の定格以下に抑えられる。このように、放電制御部５４ｄは、電圧検出部６１により検出された電圧に基づいて平滑コンデンサ５６の両端の電圧の調整を行い、直流バス電圧がインバータ回路５３の各トランジスタＱ１〜Ｑ６の定格電圧を超える恐れがある場合に直流バス電圧が定格電圧以下に収まるように制御する。

〔過電流保護部〕
過電流保護部５４ｅは、電流検出部６２により検出された電流に基づいて室外ファンモータ５１に流れる電流の調整を行い、インバータ回路５３の各トランジスタＱ１〜Ｑ６の定格電流を超えないようにする。例えば、電流検出部６２で検出された電流値が閾値電流を超えた場合に、過電流保護部５４ｅはゲート制御電圧生成部５４ｃに対してインバータ回路５３の駆動の停止を指示する信号を出力する。

〔タイマー〕
タイマー５４ｆは、予め設定されている条件に従って、モータ制御部５４の種々の動作のタイミングを指示する信号を基準となるクロック（図示省略）から生成する。例えば、室外制御装置９２から室外ファンモータ部５０のモータ制御部５４に対して始動を指示する信号が与えられてから予め決められた時間が経過して初めて、ゲート制御電圧生成部５４ｃがゲート制御電圧Ｇｕ，Ｇｖ，Ｇｗ，Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを出力するタイミングを示す信号をタイマー５４ｆが出力する。

（４）モータ制御部による制御
（４−１）プロペラファンの駆動時の制御
プロペラファン３７を室外ファンモータ部５０で駆動しているときは、室外制御装置９２から室外ファンモータ部５０に対してプロペラファン３７の回転数が指示される。室外ファンモータ部５０は、プロペラファン３７が指示された回転数になるように、モータ制御部５４でインバータ回路５３から室外ファンモータ５１に供給される駆動電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが制御される。過電流保護部５４ｅは、室外ファンモータ５１を駆動時にもインバータ回路５３の保護を行うように構成されているが、過電流保護部５４ｅの詳しい動作は後述する。

（４−２）プロペラファンの始動時の制御
プロペラファン３７（室外ファンモータ５１）の始動時には、図３に示したように、プロペラファン３７が外気流によって時計回りＣＷや反時計回りＣＣＷに回転している可能性がある。そのため、室外ファンモータ５１の始動時にプロペラファン３７が回転しているか否かを判定する。

始動時におけるモータ駆動装置５２の動作を図８のフローチャートに沿って説明する。始動時には、室外制御装置９２から室外ファンモータ部５０のモータ制御部５４に対して始動を指示する信号が与えられる（ステップＳ１）。

モータ制御部５４は、室外制御装置９２からの始動の指示を受けた時点で、電流検出部６２の設定を始動用設定に切り換える（ステップＳ２）。具体的には、モータ制御部５４は、始動時に電流検出部６２の設定を始動用設定に切り換え、ＤＡＣ６２ｃに対して第２の基準電圧Ｖref2の出力を指示する信号Ｄ１を与える。

第２の基準電圧Ｖref2は、第１の基準電圧Ｖref1に比べて小さな値に設定されている。そのため、プロペラファン３７が外気流によって時計回りＣＷや反時計回りＣＣＷに所定の回転数を超えてロータ５１ａが回転したときにシャント抵抗６２ａに流れる電流を電流検出部６２により検知することができる。回転数はシャント抵抗６２ａに流れる電流の周波数から求めることができる。

この場合、空気調和装置１０は、始動開始前には商用電源ライン４８ａ，４８ｂからの電力の供給はないタイプであるとする。ファンモータ５１の始動前にプロペラファン３７が回転することによる電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの誘起電圧が還流ダイオードＤ１〜Ｄ６の閾値電圧を超えると、図６の矢印Ａｒ１の向きに、還流ダイオードＤ１〜Ｄ６を通して電流が流れて平滑コンデンサ５６に電荷が蓄積される。この時にシャント抵抗６２ａの両端に生じる電圧を検出することにより、モータ制御部５４は、始動前のプロペラファン３７の回転数が所定値を超えたか否かの情報を電流検出部６２から得ることができる（ステップＳ３）。具体的には、シャント抵抗６２ａの両端電圧を第２の基準電圧Ｖref2と比較してシャント抵抗６２ａの両端電圧の方が高ければ、比較器６２ｂから過電流保護部５４ｅに過電流の発生を通知するのと同じ信号がプロペラファン３７のファン回転信号として出力される。ただし、プロペラファン３７の回転数を検出するため、シャント抵抗６２ａに流れる電流の周波数が分かるような出力になっている。例えば、過電流保護の場合に、一度電流値が第１の基準電圧Ｖref1を超えたときに一定期間出力を保持する機能が電流検出部６２に付加されているときは、始動前にその機能を停止させてシャント抵抗６２ａに流れる電流の周波数と同じもしくは所定倍の周波数を持つ信号を電流検出部６２が出力できるように構成される。

ステップＳ３で、電流検出部６２の比較器６２ｂから過電流保護部５４ｅにファン回転信号が出力されると、過電流保護部５４ｅは、所定期間だけファン回転信号をカウンタなどでカウントし、所定値以上のプロペラファン３７の回転数が計測されると、ゲート制御電圧生成部５４ｃに対して過電流保護のためにインバータ回路５３を停止させる停止指示信号を出力する。

ゲート制御電圧生成部５４ｃは、プロペラファン３７の始動前に過電流保護部５４ｅから停止指示信号を受け取ると、モータ制御部５４がゲート制御電圧生成部５４ｃに対してプロペラファン３７の駆動を指示していてもインバータ回路５３を動作させない（ステップＳ４）。具体的には、始動前に過電流保護部５４ｅから停止指示信号を受け取ったゲート制御電圧生成部５４ｃは、ＰＷＭ制御部５４ｂからどのように信号を受け取ってもインバータ回路５３を構成する全てのトランジスタＱ１〜Ｑ６のオフ状態を保たせるように、ゲート制御電圧Ｇｕ，Ｇｖ，Ｇｗ，Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚをローレベルにする。

ステップＳ３で、プロペラファン３７の回転数が所定値未満であることが確認されれば、インバータ回路５３を駆動する（ステップＳ５）。具体的には、プロペラファン３７の回転数が所定値未満であると、電流検出部６２においてシャント抵抗６２ａの両端電圧が所定期間内に第２の基準電圧Ｖref2を境にして変化する回数も所定値未満になるため、過電流保護部５４ｅにおける電流検出部６２からのファン回転信号の周波数が低くなる。そのため、過電流保護部５４ｅは、インバータ回路５３を停止させる停止指示信号を出力しない。それにより、従来と同様にモータ制御部５４による制御のもとでインバータ回路５３が動作して、通常のプロペラファン３７の駆動が開始される。

なお、平滑コンデンサに電荷が蓄積されていくと平滑コンデンサの電圧が高くなっていくため、モータの誘起電圧が平滑コンデンサ電圧とダイオードの閾値電圧の和を超えた場合のみ、電流が流れるようになる。

（５）変形例
（５−１）変形例１Ａ
上記第１実施形態では、空気調和装置１０が室外ファンモータ部５０の始動開始前には商用電源ライン４８ａ，４８ｂからの電力の供給はないタイプであるとして、室外ファンモータ部５０の始動前にプロペラファン３７が外気流により回転していることを検出する構成と動作について説明した。

しかし、空気調和装置１０が室外ファンモータ部５０の始動開始前に商用電源ライン４８ａ，４８ｂからの電力の供給があるタイプの場合には、図９に示されているように、直流バスライン５５ａ，５５ｂに電源スイッチ５７を備えるように構成することもできる。電源スイッチ５７は、モータ制御部５４によって制御され、始動開始前にプロペラファン３７が外気流によって回転しているか否かを判定する間だけインバータ回路５３に供給される直流電源を遮断する。

（５−２）変形例１Ｂ
上記第１実施形態では、放電部６３は、室外ファンモータ部５０がプロペラファン３７の駆動を始めてからモータ制御部５４の制御のもとで動作をするように構成されている。しかし、放電部６３は、図９に示されているように、平滑コンデンサ５６に並列に接続される抵抗６３ａと、抵抗６３ａに直列に接続されている放電用スイッチ６３ｂとを含む回路構成とすることもできる。

この場合に、モータ制御部５４は、始動前にプロペラファン３７が外気流により回転していることを検出するときには、放電用スイッチ６３ｂをオン状態にして抵抗６３ａに電流が流れるように構成する。図９のように構成すると、平滑コンデンサ５６の電荷が放電され続けるために平滑コンデンサの両端電圧が下がり、始動前にプロペラファン３７が外気流により回転していることを検出するときに平滑コンデンサ５６に電荷を溜め続けるだけの場合に比べて、プロペラファン３７が外気流により回転している間は、より長い期間、電流をシャント抵抗６２ａに流し続けることができる。

図９のような構成を取ることで、比較的長い時間に渡ってシャント抵抗６２ａに多くの電流を流すことができるため、図８のフローチャートを図１０のように変更することができる。図１０のフローと図８のフローで異なるのは、ステップＳ６〜Ｓ８が追加されている点である。ステップＳ６〜Ｓ８を追加することで、タイマー５４ｆを用いてプロペラファン３７の回転数が所定値未満になるか否かを判断する期間が設けられている。

始動前に過電流保護部５４ｅから停止指示信号を受け取ったタイマー５４ｆは、所定時間が経過する毎に、モータ制御部５４に対して時間の経過を示すタイミング信号を出力する（ステップＳ６）。タイマー５４ｆからのタイミング信号を受ける毎に、モータ制御部５４では、始動前にインバータ回路５３の停止を保っている状態であるか否かを判断する（ステップＳ７）。

もし、モータ制御部５４は、始動前に所定回数以上インバータ回路５３の停止が維持されていることを確認すると（ステップＳ７）、例えば室内機２０の表示部２８を用いて異常発報を行った後に空気調和装置１０の運転を停止する（ステップＳ８）。

ステップＳ７で始動前のインバータ回路５３の停止維持の確認回数が所定回数未満であれば、ステップＳ３に戻ってプロペラファン３７の回転数が所定値未満になったか否かを確認する。

（５−３）変形例１Ｃ
上記変形例１Ａは、平滑コンデンサ５６の電源側にスイッチ５７を設けて電源を遮断しているが、図１１に示すように、平滑コンデンサ５６までを直流電源とみなして、平滑コンデンサ５６のインバータ側で電源を遮断すると共に、直流バスライン間に抵抗６３ａとスイッチ６３ｂからなる放電部６３を挿入して電流経路を構成してもよい。

（５−４）変形例１Ｄ
上記第１実施形態や上述の変形例１Ａ，１Ｂでは、ブラシレスＤＣモータが室外機３０に設けられている空気調和装置１０を例に挙げて説明したが、室内機２０の室内ファンモータ部２３にブラシレスＤＣモータが設置されている場合には室内ファンモータ部２３に対しても本発明を適用することができる。

（５−５）変形例１Ｅ
上記第１実施形態や上述の変形例１Ａ，１Ｂでは、プロペラファン３７が回転していると判断されたときに、室外ファンモータ部５０を停止する場合について説明したが、プロペラファン３７が回転しているときに他の措置を取るように構成することもできる。例えば、インバータ回路５３の出力によってロータ位置を固定した後に、プロペラファン３７を起動するように構成することもできる。

（５−６）変形例１Ｆ
上記実施形態では、プロペラファン３７の回転数を検出するために、シャント抵抗６２ａに流れる電流の周波数と同じもしくは所定倍の周波数を持つ信号を電流検出部６２が出力できるように構成されていたが、電流検出部の構成はこれに限らない。例えば図１２に示すように、シャント抵抗６２ａの後段に比較的周期の長いローパスフィルタ（ＬＰＦ）６２ｄを設けることによって、シャント抵抗６２ａの両端電圧から、電流値の平均値に応じた出力を得ることができる。図１２にはＬＰＦを設ける例を示したが、ＬＰＦ６２ｄに代えて平均値回路などを設けて、電流値の平均値に応じた出力を得てもよい。流れる電流値は誘起電圧の大きさによって変化するので、言い換えれば電流値は回転数によって変化すると言える。その電流値に応じた出力を適切なＶrefと比較することにより、所定回転数以上で信号出力を行なうような電流検出部６２を構成することができる。

（６）特徴
（６−１）
以上説明したように、モータ制御部５４は、電流検出部６２で検出される電流値の周波数が所定値以下であれば、室外ファンモータ５１の始動前に、外力などによって室外ファンモータ５１が強制的に回転させられていてもその回転数が低いと判断できる。このように、始動前にシャント抵抗６２ａを流れる電流値に基づいて室外ファンモータ５１の始動の可否を決定することで、モータ制御部５４は始動前に室外ファンモータ５１が停止しているか又はわずかに回転している状態で室外ファンモータ５１を始動することができる。そのため、プロペラファン３７が外気流などで回転することに起因する過電圧や過電流などを防止することができ、過電圧や過電流などに起因する異常を発生させずに安定した起動を行うことができる。

このように、始動前に室外ファンモータ５１の回転有無の判別に従来からモータ駆動装置５２に設けられている電流検出部６２を使うことができるので、付加する回路を減らすことができ、安価なモータ駆動装置５２を提供することができる。

（６−２）
電流検出部６２は、電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗ（巻き線）に生じる誘起電圧に起因する電流が室外ファンモータ５１の停止時に流れる電流経路に直列に挿入されているシャント抵抗６２ａ（抵抗成分）に生じる電圧から電流値を検出する。比較器６２ｂの第２の基準電圧Ｖref2を小さくすることで、誘起電圧に起因する電流の電流値が小さくても、シャント抵抗６２ａを使って簡単に電流値を検出できる。シャント抵抗６２ａ（抵抗成分）を使うことで過電流検出回路と兼ねることができるため、電流検出部６２の構成が簡単になり、モータ駆動装置５２を安価に構成できる。

（６−３）
上述の変形例１Ｂの場合には、始動前には放電用スイッチ６３ｂがオンされ、平滑コンデンサの電荷が放電されるため、平滑コンデンサ５６のみがつながる場合に比べて流れる電流が大きくなり、電流の検出が容易になる。電流値の検出が容易になることによって電流検出部６２の構成が簡単になり、モータ駆動装置５２を安価に構成できる。また、比較的長い期間に渡ってプロペラファン３７が始動前に回転しているか否かを検出できるようになるため、始動前のプロペラファン３７の回転数が所定値未満になるまで待つことができ、所定値未満になってから始動する状態を実現し易くなって使い勝手が良くなる。

また、抵抗６３ａ（負荷）に直列に接続されている放電用スイッチ６３ｂ（第１スイッチ）は、室外ファンモータ５１の開始前に閉じられ、始動後には開放される。そのため、室外ファンモータ５１の始動後には抵抗６３ａを通じた電流が流れないため消費電力が大きくなるのを防止することができる。さらに、放電部６３にこのような機能を担わせることにより構成部品が増えるのを防いでコストの上昇を抑制することができる。

（６−４）
上述の変形例１Ａの場合には、整流回路５５（直流電源）が供給する直流バス電圧が平滑コンデンサ５２（電流経路の一部）に印加されないように、室外ファンモータ５１の始動前に電源スイッチ５７（第２スイッチ）で直流バス電圧を平滑コンデンサ５２から遮断することができる。それにより、平滑コンデンサ５２（電流経路）に整流回路５５からの直流バス電圧が印加されないので、平滑コンデンサ５２に流れる電流は室外ファンモータ５１の回転のみによって決まるため、低い回転数でも検出し易くなる。始動前のプロペラファン３７の低い回転数も検出し易くなり、過電圧や過電流などの異常の発生を抑制する効果を向上させることができる。

（６−５）
上述の変形例１Ｃの場合には、室外ファンモータ５１の始動前に電源スイッチ５７（第２スイッチ）により平滑コンデンサ５６のインバータ側で電源を遮断して、整流回路（直流電源）の供給する直流電圧が、シャント抵抗６２ａ（抵抗成分）の直列に挿入されている電流経路に印加されないように遮断できると共に、平滑コンデンサ５６の接続も遮断される。それにより、室外ファンモータ５１の始動前には、プロペラファン３７が外気流により回転している間、平滑コンデンサ５６の電圧上昇に妨げられず、常に電流をシャント抵抗６２ａに流し続けることができるため、より正確に回転数を検出することが可能となる。

（６−６）
上述の変形例１Ｆの場合には、電流検出部６２は、ローパスフィルタ６２ｄ又は平均値回路などを設けていることから、室外ファンモータ５１の始動前に電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗ（巻き線）に誘起電圧によって生じる電流値の平均値からプロペラファン３７の回転数が所定回転数以上か否かを判断してモータの始動の可否を決定できる。そのため、制御部が行うモータの制御において、ノイズなどの回転数検出の誤差を生じさせる電流値の変化の影響を抑制することができる。

＜第２実施形態＞
（１）ヒートポンプ式空気調和装置の概要
本発明の第２実施形態に係るヒートポンプ式空気調和装置の概要は、上述の＜第１実施形態＞（１）ヒートポンプ式空気調和装置の概要で説明した第１実施形態に係る空気調和装置の概要と同じであるため説明を省略する。

（２）制御系統
本発明の第２実施形態に係る空気調和装置の制御系統の構成は、上述の＜第１実施形態＞（２）制御系統で説明した第１実施形態に係る空気調和装置の制御系統の構成と同じであるため説明を省略する。

（３）室外ファンモータ部及びその周辺の構成
第２実施形態に係る室外ファンモータ部５０Ａは、ロータ位置の検出に、例えば３シャント方式の検出方式を用いている。そのため、図１３に示されているように、トランジスタＱ２，Ｑ４，Ｑ６のそれぞれのエミッタと直流バスライン５５ｂとの間に抵抗ｒ１，ｒ２，ｒ３が接続されている。そして、プロペラファン３７の始動前の回転を検出するための抵抗ｒ１，ｒ２の両端の電圧からそれぞれの抵抗ｒ１，ｒ２の電流値を電流検出部６２Ａで検出できるように構成されている。

（３−１）室外ファンモータ
室外ファンモータ５１の構成は、上述の第１実施形態の室外ファンモータ５１と同じであるため説明を省略する。

（３−２）モータ駆動装置
モータ駆動装置５２Ａは、上述の第１実施形態のモータ駆動装置５２と比較して、センサレスでロータ位置の検出をする検知部６０Ａが３シャント方式である点を限定している点と電流検出部６２Ａの構成が異なるだけである。

従って、モータ駆動装置５２Ａが備えている整流回路５５、平滑コンデンサ５６、インバータ回路５３Ａ、電圧検出部６１、電流検出部６２Ａ、放電部６３、検知部６０Ａ及びモータ制御部５４Ａのうちの整流回路５５、平滑コンデンサ５６、電圧検出部６１及び放電部６３については上述の第１実施形態と同じ構成であるため説明を省略する。また、モータ制御部５４Ａについては、ロータ位置を推定する機能以外の構成は第１実施形態に係るモータ制御部５４と同じであるため構成についての説明を省略し、追加されている機能については後ほど詳細に説明する。

また、既に説明したインバータ回路５３Ａの抵抗ｒ１，ｒ２，ｒ３以外の回路構成については、第１実施形態のインバータ回路５３と同じである。従って、以下では、電流検出部６２Ａの構成と、電流検出部６２Ａを用いたプロペラファン３７の始動前のロータ位置の推定を中心に説明する。

電流検出部６２Ａは、図１４に示されているように、抵抗ｒ１，ｒ２に流れる電流を検出するため、過電流を検出する以外に比較器６２ｂ１，６２ｂ２を備えている。比較器６２ｂ１，６２ｂ２は、第３の基準電圧Ｖref3と抵抗ｒ１，ｒ２の両端の電圧を比較する。そして、抵抗ｒ１，ｒ２の両端の電圧が第３の基準電圧Ｖref3を超えるときには、外気流によるプロペラファン３７の回転により電機子コイルＬｕ，Ｌｖに電流が流れていることを示す信号を出力する。

（４）モータ制御部による制御
第２実施形態に係るモータ制御部５４Ａによる制御が第１実施形態に係るモータ制御部５４による制御と異なる点は、上述したようにロータ位置の推定に関する機能だけであるため、その点について以下詳細に説明する。

図１５（ａ）はロータ磁極の変化の一例を示すタイミングチャート、図１５（ｂ）は誘起電圧の変化の一例を示す波形図、図１５（ｃ）は電流波形の一例を示す波形図、図１５（ｄ）は角度補間を説明するための図である。説明を簡単にするため、図１５には、電流値が一定で、片方向検出の場合が示されている。図１６は、図１４に示されているモータ制御部５４Ａにおけるロータ位置の推定手順を示すフローチャートである。ただし、実際にはモータのインダクタンスが無限大ではないために電流値は一定値とはならず、電流値が変動する。

電流検出部６２Ａにおいて、図１５（ｃ）に示されている電流の検出が行われる。電流波形が高くなっている部分が電流の流れている箇所であるが、これらの箇所で電流検出部６２の比較器６２ｂ１，６２ｂ２は、抵抗ｒ１，ｒ２の両端の電圧が第３の基準電圧Ｖref3を超えるため電流が流れていることを示す信号を出力する。このような比較器６２ｂ１，６２ｂ２からの信号を受けてモータ制御部５４Ａが電流検出を行う（ステップＳ１１）。

モータ制御部５４Ａは、Ｕ相の電流波形及びＶ相の電流波形から電気角２４０度以上に渡って電流が流れない区間（パルス無し区間）を抽出する（ステップＳ１２）。その抽出結果を用いて、モータ制御部５４Ａは、電流が流れる区間を検出する。例えば、最も近い２つのパルス無し区間に挟まれた区間を電流が流れる区間として検出する。Ｕ相及びＶ相それぞれの電流が流れる区間は最大でも電気角１２０度以内であることから、このような検出によって電流が流れる区間が検出される。

図１５（ｃ）に示されている電流波形は、電気角１２０度以内の１パルスの電流波形であるが、例えば後述するような電気角１２０度以内で２パルスの電流波形となることもある。しかし、電流波形が室外ファンモータ５１の誘起電圧値やインピーダンスやＤＣバスの負荷などによって区々となるものの、電流が流れる区間の中央が電気角９０度の位置に対応する。そこで、電流が流れる区間の中央を特定して、誘起電圧の電気角９０度の位置を推定する（ステップＳ１３）。

次に、Ｕ相の電流波形に対してＶ相の電流波形が進んでいるか遅れているかを検出することで、プロペラファン３７の回転方向を特定する（ステップＳ１４）。例えば、Ｕ相の電流波形が立ち上がってから１８０度以内にＶ相の電流波形が立ち上がらなければ、Ｕ相の電流波形が進んでいると判断して、Ｕ相の電流波形が進む向きにプロペラファン３７が回転していると特定する。

最後に、電気角３６０度以内で角度の補間が行われて、ロータ位置が推定される（ステップＳ１５）。例えば、上述の例では、Ｕ相の電流波形から求まるＵ相の誘起電圧の電気角９０度の位置と、Ｖ相の電流波形から求まるＶ相の誘起電圧の電気角９０度の位置との間を補間することで、電気角０度から３６０度のどこにロータ位置があるかの推定が行える。

（５）変形例
（５−１）変形例２Ａ
上記第２実施形態ではプロペラファン３７の始動前に電流検出部６２Ａで抵抗ｒ１，ｒ２に流れる電流を検出する場合について説明したが、電機子コイルＬｕ，Ｌｖに流れる電流は、図１７に示すようにインバータ回路５３Ａの出力側で検出することもできる。抵抗ｒ５は、トランジスタＱ１のエミッタとトランジスタＱ２のコレクタの接続点に一方端を接続し、電機子コイルＬｕに他方端を接続している。抵抗ｒ６は、トランジスタＱ３のエミッタとトランジスタＱ４のコレクタの接続点に一方端を接続し、電機子コイルＬｖに他方端を接続している。

電流検出部６２Ｂは、例えば差動増幅器ＤＡ１，ＤＡ２を用いて図１８に示されているように構成することができる。電流検出部６２Ａでは、抵抗ｒ１，ｒ２に生じる電圧を比較器６２ｂ１，６２ｂ２で第３の基準電圧Ｖref3と直接比較したが、電流検出部６２Ｂの比較器６２ｂ１，６２ｂ２には差動増幅器ＤＡ１，ＤＡ２で増幅された抵抗ｒ４，ｒ５の両端の電圧が入力される。インバータ回路５３Ａの出力側では正方向と負方向の両方の向きに電流が流れるので、差動増幅器ＤＡ１，ＤＡ２の出力波形も、図１９（ｃ）や図１９（ｄ）に示されている電流波形と同様の波形になる。しかし、比較器６２ｂ１，６２ｂ２では、第３の基準電圧Ｖref3を超える区間だけ信号を出力するので、モータ制御部５４Ａは上記第２実施形態と同様に構成できる。ここで示した図１９（ａ）はロータ磁極の変化の一例を示すタイミングチャート、図１９（ｂ）は誘起電圧の変化の一例を示す波形図、図１９（ｃ）は電流波形の一例を示す波形図、図１９（ｄ）は電流波形の他の例を示す波形図である。

なお、回路の仕様によっては、ｒ４・ｒ５両端の電位がＤＣバスライン５５ｂの電位と大きく異なる場合があるため、検出回路の耐圧・絶縁性の設計に注意が必要となる。そのような場合には、絶縁アンプを用いたり、絶縁型のＣＴ（電流トランス）を用いたりすることで、回路設計が容易となる。

（５−２）変形例２Ｂ
上記第２実施形態や上述の変形例２Ａでは、ロータ位置センサレス方式のブラシレスＤＣモータが室外機３０に設けられている空気調和装置１０を例に挙げて説明したが、室内機２０の室内ファンモータ部２３にロータ位置センサレス方式のブラシレスＤＣモータが設置されている場合には室内ファンモータ部２３に対しても適用することができる。

室内ファンモータ部２３が多翼ロータ２２ａを駆動する場合には、既に説明したように、室内空気の流れで多翼ロータ２２ａが回転させられるときには回転方向が決まる。そのため、プロペラファン３７の場合に行った回転方向の推定（図１６のステップＳ１４参照）が必要なくなる。

このような多翼ロータ２２ａについて始動前の回転を検出する場合には、回転方向の推定に必要な２相の電流の検出は必要なくなる。例えば、上述の場合にはＵ相の電流検出だけでも回転方向は特定され、例えば図１４の比較器６２ｂ２や図１８の比較器６２ｂ２及び差動増幅器ＤＡ２を省くことができる。

ここでは、ロータ位置センサレス方式のブラシレスＤＣモータの場合について、機器外部から吹き込む気流で多翼ロータ２２ａの回転方向が一方向に制限されることの利点を説明したが、ホールセンサやホールＩＣなどの磁極位置センサなどを使ってロータ位置を検出するタイプのブラシレスＤＣモータの場合についても同様の効果を奏する。すなわち、プロペラファン３７の場合に、回転方向を知るために２つの磁極位置センサが必要であったものが、多翼ロータ２２ａの場合には回転方向が制限されるため、１つの磁極位置センサで回転方向の特定ができ、磁極位置センサを１個省くことができる。

（５−３）変形例１Ｅ及び変形例２Ｃ
上記第１実施形態及び第２実施形態では、比較的長期間に渡って空気調和装置１０が使用されていない状態が続いた後に、空気調和装置１０のプロペラファン３７や多翼ロータ２２ａ（室外ファンモータ部５０，５０Ａや室内ファンモータ部２３）が始動される場合について説明している。このような空気調和装置１０の長期の停止期間の後にプロペラファン３７を駆動する場合には、外力が働かない状態ではプロペラファン３７が止まっていることが前提になっている。

しかし、上記第１実施形態や第２実施形態のプロペラファン３７や多翼ロータ２２ａ（室外ファンモータ部５０，５０Ａや室内ファンモータ部２３）の始動前の制御は、空気調和装置１０が長期間停止していた場合には限られず、例えば運転停止後すぐにプロペラファン３７や多翼ロータ２２ａが再始動される場合にも適用できる。ただし、運転停止後すぐにプロペラファン３７や多翼ロータ２２ａを再始動させる場合には、外力がなければプロペラファン３７や多翼ロータ２２ａが停止しているという前提を設定できる状況を確認する。以下、このような状況の確認を含むプロペラファン３７や多翼ロータ２２ａの始動について説明する。

図２０（ａ）は、空気調和装置１０が長期間停止しているときに風量一定の気流が発生した場合と気流が発生していない場合のプロペラファン３７及び多翼ロータ２２ａの動作を示すグラフである。気流が発生しない場合には、曲線Ｌ０で示されているように、プロペラファン３７も多翼ロータ２２ａも常に停止している状態を保つ。曲線Ｌ１は、プロペラファン３７に順風が吹きつけたときのプロペラファン３７の回転の状況を示している。プロペラファン３７は気流の発生に伴って正回転を始め、十分に時間が経過すると風量に応じた一定の回転数に達する。曲線Ｌ２は、プロペラファン３７に逆風が吹きつけたときのプロペラファン３７の回転の状況を示している。プロペラファン３７は気流の発生に伴って逆回転を始め、十分に時間が経過すると風量に応じた一定の回転数に達する。曲線Ｌ３は、多翼ロータ２２ａに順風が吹きつけたとき及び逆風が吹きつけたときの多翼ロータ２２ａの回転の状況を示している。順風の場合も逆風の場合にも、多翼ロータ２２ａは気流の発生に伴って逆回転を始め、十分に時間が経過すると風量に応じた一定の回転数に達する。

図２０（ｂ）は、空気調和装置１０が運転停止したときに風量一定の気流が発生した場合と気流が発生していない場合のプロペラファン３７及び多翼ロータ２２ａの動作を示すグラフである。気流が発生しない場合には、プロペラファン３７は曲線Ｌ１０で示されているように時間ｔ１で停止状態に達し、多翼ロータ２２ａは曲線Ｌ２０で示されているように時間ｔ２で停止状態に達する。

曲線Ｌ１１は、停止時にプロペラファン３７に順風が吹きつけたときのプロペラファン３７の回転の状況を示している。プロペラファン３７は停止後回転数が低下するが気流の影響で時間が経っても停止せずに正回転し、十分に時間が経過すると風量に応じた一定の回転数に達する。曲線Ｌ１２は、停止時にプロペラファン３７に逆風が吹きつけたときのプロペラファン３７の回転の状況を示している。プロペラファン３７は停止後回転数が低下するが気流の影響で時間が経っても停止せずに逆回転し、十分に時間が経過すると風量に応じた一定の回転数に達する。曲線Ｌ２１は、停止時に多翼ロータ２２ａに順風が吹きつけたとき又は逆風が吹きつけたときの多翼ロータ２２ａの回転の状況を示している。多翼ロータ２２ａは停止後回転数が低下するが気流の影響で時間が経っても停止せずに逆回転し、十分に時間が経過すると風量に応じた一定の回転数に達する。

図２０（ａ）及び図２０（ｂ）において所定値ｋ１，ｋ２は、プロペラファン３７や多翼ロータ２２ａが止まっていると判断して室外ファンモータ部５０，５０Ａや室内ファンモータ部２３を始動しても不具合を発生しない回転数である。室外ファンモータ部５０，５０Ａや室内ファンモータ部２３の始動は、プロペラファン３７や多翼ロータ２２ａが止まる時間ｔ１，ｔ２が経過した後に行うのが安全面からは好ましい。しかし、始動までの時間の短縮を図りたい場合には、不具合を発生しない所定値ｋ１，ｋ２未満の例えば時間ｔ３の状態で始動することもできる。以下の説明では、時間ｔ３を所定時間として室外ファンモータ部５０，５０Ａや室内ファンモータ部２３の始動について説明する。

図２１は、運転停止後すぐにプロペラファン３７を始動する場合のモータ制御部５４Ａの制御を示すフローチャートである。室内ファンモータ部２３も室外ファンモータ部５０と同様に構成することができるので、以下の説明では室内ファンモータ部２３についての説明は省略する。

まず、空気調和装置１０の運転の停止が指示されると、室外ファンモータ部５０，５０Ａのインバータ回路の波形出力が停止される（ステップＳ２０）。この波形出力の停止から室内ファンモータ部２３のタイマー５４ｆが停止時間の計測を始め、所定時間ｔ３が経過した時点でプロペラファン３７の回転数を検出する。プロペラファン３７の回転数が所定値ｋ１，ｋ２以上であれば、外気流により回転中と判断する（ステップＳ２３）。所定値ｋ１，ｋ２が２つあるが、例えばいずれか小さい方を用いて回転中か否かの判断が行われる。多翼ロータ２２ａの場合には逆転しかしないために所定回転数はｋ２に定まる。プロペラファン３７の回転の判断において、正回転中と逆回転中で回転しているか否かの判断基準を変えたいときには、ステップＳ２３の前に回転方向の判断が行われる。

回転数が所定値以上であれば、外気流によりプロペラファン３７が回転していると判断され（ステップＳ２３）、ロータ位置の固定が行われる（ステップＳ２４）。そして、ロータ固定後にインバータ回路５３，５３Ａから通常波形が出力され、室外ファンモータ５１が起動される。

もし、ステップＳ２５に進み、プロペラファン３７が停止していると判断されれば、ロータ位置の固定動作を省いてインバータ回路５３，５３Ａから通常波形が出力され、室外ファンモータ５１が起動される（ステップＳ１６）。

（６）特徴
（６−１）
上記第２実施形態では、電流検出部６２Ｂは、室外ファンモータ５１の始動前に電機子コイルＬｕ，Ｌｖ（複数の巻き線）に生じる誘起電圧に起因して流れるＵ相とＶ相の２相の電流を検出する。ここでは、２相の電流を検出しているが、電流検出部は３相以上の電流を検出するように構成されてもよい。モータ制御部５４Ａは、電流検出部６２Ｂが検出するＵ相とＶ相の電流の電流値に基づいて、室外ファンモータ５１の始動前の回転位相を推定する。室外ファンモータ５１の始動前の回転位相を推定することができるので、より確実に始動前のモータの回転数を推定することができる。

１０ 空気調和装置
２０ 室内機
３０ 室外機
３７ プロペラファン
５０，５０Ａ 室外ファンモータ部
５１ 室外ファンモータ
５２，５２Ａ モータ駆動装置
５３，５３Ａ インバータ回路
５４，５４Ａ モータ制御部
６２，６２Ａ，６２Ｂ 電流検出部
６２ａ シャント抵抗
９１ 室内制御装置
９２ 室外制御装置

特開平７−３３７０８０号公報

Claims (7)

1. モータ（５１）の巻き線（Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ）に駆動電力を供給して前記モータを駆動するためのモータ駆動装置（５２，５２Ａ）であって、
   前記モータの始動前に前記巻き線に生じる誘起電圧に起因して流れる電流を検出するための電流検出部（６２，６２Ａ，６２Ｂ）と、
   前記電流検出部が検出する電流の電流値に基づいて前記モータの始動の可否を決定する、前記モータの制御を行うための制御部（５４，５４Ａ）と、
   を備える、モータ駆動装置。
2. モータ（５１）の複数の巻き線（Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ）に駆動電力を供給して前記モータを駆動するためのモータ駆動装置（５２Ａ）であって、
   前記モータの始動前に複数の前記巻き線に生じる誘起電圧に起因して流れる２相以上の電流を検出するための電流検出部（６２Ａ，６２Ｂ）と、
   前記電流検出部が検出する２相以上の電流の電流値に基づいて前記モータの始動前の回転位相を推定する、前記モータの制御を行うための制御部（５４Ａ）と、
   を備える、モータ駆動装置。
3. 前記電流検出部は、前記巻き線に生じる誘起電圧に起因する電流が前記モータの停止時に流れる電流経路に直列に挿入されている抵抗成分（６２ａ，ｒ１，ｒ２，ｒ４，ｒ５）に生じる電圧から電流値を検出する、
   請求項１又は請求項２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記モータの始動前に前記抵抗成分に直列に接続されていて前記電流経路の一部を形成する前記モータ以外の負荷（６３ａ）をさらに備える、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
5. 前記負荷に直列に接続されている第１スイッチ（６３ｂ）をさらに備え、
   前記第１スイッチは、前記モータの始動前に閉じられ、前記モータの始動後に開放されるように構成されている、
   請求項４に記載のモータ駆動装置。
6. 前記モータを駆動するために前記モータの前記巻き線に印加される電圧を発生する直流電源（５５）と、
   前記直流電源が供給する直流電圧が前記電流経路に印加されないように前記モータの始動前に直流電源を遮断することが可能な第２スイッチ（５７）をさらに備える、
   請求項１から５のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
7. 冷媒と熱交換される空気の流れを発生させるためのファンモータ（５１）と、
   前記ファンモータの巻き線に駆動電力を供給して前記ファンモータを駆動するための請求項１から６のいずれか一項に記載のモータ駆動装置（５２）と、
   を備える、ヒートポンプ装置。

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