JP2015017734A - 空気調和機 - Google Patents
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Abstract
【課題】室外機に搭載されたインバータ回路のスイッチング素子を熱破壊から保護することができる空気調和機を提供する。
【解決手段】室外機１００は、直流電力を複数のスイッチング素子のスイッチング動作により交流電力に変換し、この交流電力で圧縮機モータ１０３の駆動制御を行う圧縮機インバータ回路１０２と、この交流電力で室外ファンモータ１０５の駆動制御を行うファンインバータ回路１０４と、圧縮機インバータ回路１０２に流れる電流を検出する架線電流センサ１０６と、を備える。制御部は、各スイッチング素子１１〜１６の温度を検出するフィンサーミスタ１０７と、フィンサーミスタ１０７の検出温度と架線電流センサ１０６の検出電流値との双方に係る電流温度検出値が、予め設定された電流閾値を超えた場合に、室外ファンモータ１０５を所定の回転数まで加速させる制御を行う。
【選択図】図１
【解決手段】室外機１００は、直流電力を複数のスイッチング素子のスイッチング動作により交流電力に変換し、この交流電力で圧縮機モータ１０３の駆動制御を行う圧縮機インバータ回路１０２と、この交流電力で室外ファンモータ１０５の駆動制御を行うファンインバータ回路１０４と、圧縮機インバータ回路１０２に流れる電流を検出する架線電流センサ１０６と、を備える。制御部は、各スイッチング素子１１〜１６の温度を検出するフィンサーミスタ１０７と、フィンサーミスタ１０７の検出温度と架線電流センサ１０６の検出電流値との双方に係る電流温度検出値が、予め設定された電流閾値を超えた場合に、室外ファンモータ１０５を所定の回転数まで加速させる制御を行う。
【選択図】図１
Description
本発明は、インバータ回路を用いて、圧縮機モータの駆動制御を行う空気調和機に関する。
空気調和機室外機（単に室外機ともいう）には、ＩＧＢＴ（Insulated-Gate- Bipolar-Transistor）や、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等の複数のスイッチング素子を有して直流電力を三相交流電力に変換する三相インバータ回路が搭載されている。この三相インバータ回路のスイッチング素子を順次オン／オフさせることで三相交流電力を生成して圧縮機モータ（単に、モータともいう）を駆動している。モータを高速で駆動した場合、スイッチング素子には大きな電流が流れる。この際、スイッチング素子の接合部温度が最大定格を超えて発熱し、場合によっては、熱破壊するおそれがある。この熱破壊を防ぐために、従来、例えば特許文献１に係る技術が開示されている。なお、接合部温度とは、一般的に言われる半導体パッケージ内の半導体チップのジャンクション温度である。
特許文献１記載のインバータ装置は、モータの回転を制御するスイッチング回路と、パルス幅変調された矩形波を用いてスイッチング回路をドライブするドライブ回路と、温度変化に伴うサーミスタの緩やかな抵抗値の変化を捉えて温度検出信号として出力する温度検出回路と、モータ電流が所定値を超えた場合に異常信号を出力する過電流検出回路とを備え、温度検出信号が変化した場合は、その変化に応じてドライブ回路の出力を変化させ、異常信号が変化した場合は、直ちにドライブ回路の出力を停止する。
特許文献１記載のインバータ装置では、温度変化に伴うサーミスタの緩やかな抵抗値の変化に応じてドライブ回路の出力を変化させている。サーミスタは、その性質上、過電流通流時のように短時間での急激な温度変化は捉えにくい。このため、例えば、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴのように発熱し易い素子を用いた場合、サーミスタの温度検出のみでは素子の急激な温度変化を捉えきれない。この場合、ドライブ回路の出力を停止することができないので、スイッチング素子が熱破壊に至るといった問題が生じる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、インバータ回路のスイッチング素子を熱破壊から保護することができる空気調和機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の空気調和機は、直流電力を複数のスイッチング素子のスイッチング動作により交流電力に変換し、前記交流電力でモータの駆動制御を行う第１インバータ回路と、交流電力で、前記スイッチング素子を冷却するファンモータの駆動制御を行う第２インバータ回路と、前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出部と、前記第１インバータ回路に流れる電流を検出する電流検出部と、前記第１インバータ回路に流れる電流と前記スイッチング素子の温度とに対応付けられた電流閾値情報を記憶する記憶部と、前記温度検出部の検出温度と、前記電流検出部の検出電流値との双方に係る電流温度検出値が、その温度で予め設定された電流閾値を超えた場合に、前記ファンモータを所定の回転速度まで加速させる制御部と、を備える。
本発明によれば、インバータ回路のスイッチング素子を熱破壊から保護することができる空気調和機を提供する。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（原理説明）
まず、本発明の概要について説明する。インバータ回路に使用されるスイッチング素子は、高負荷領域になる程に回路に流れる電流が増え、素子で発生する発熱量が増えるので、熱破壊する危険性がある。特にスイッチング素子にＭＯＳＦＥＴのように発熱しやすい素子を用いた場合、熱破壊の危険性は増大する。
（原理説明）
まず、本発明の概要について説明する。インバータ回路に使用されるスイッチング素子は、高負荷領域になる程に回路に流れる電流が増え、素子で発生する発熱量が増えるので、熱破壊する危険性がある。特にスイッチング素子にＭＯＳＦＥＴのように発熱しやすい素子を用いた場合、熱破壊の危険性は増大する。
そこで、本発明では次のような制御を行うこととした。すなわち、室外機において、圧縮機インバータ回路に流れる圧縮機モータ電流の電流値と、圧縮機インバータに搭載されるスイッチング素子の温度との双方を検出する。これら検出値から、スイッチング素子が熱破壊するような危険状態に達したと判定した場合、室外機に搭載されている室外ファンモータの回転速度を加速させて、スイッチング素子の冷却効果を高める。これにより、スイッチング素子の発熱を抑制して熱破壊を防ぐ。
また、本発明者らの研究によると、スイッチング素子の最大定格電流は、素子の接合部温度が低い領域では、大きく、当該接合部温度がその低い領域よりも高い領域では、小さくなるように、当該接合部温度の変化に追従して変動することがわかっている。但し、本発明でいう最大定格電流とは、温度特性を有する相対的な最大定格電流であり、絶対的な最大定格電流とは異なる。
仮に、ファンモータの回転速度を加速するか否かの判定基準となる電流閾値を、素子の接合部温度が高い場合を基準として低い固定値に設定したとする。この場合、実際に素子の接合部温度が低い場合において、事実上、素子が熱破壊する危険状態に達した際のファンモータ加速動作を行うまでには、まだ接合部温度が低いので余裕がある。しかし、上記のように電流閾値を低い固定値に設定していると、低い接合部温度でも危険状態に達したと判定されてしまいファンモータの加速を行ってしまう。このため、無駄な消費電力が発生してしまい、空気調和機の効率的な駆動を行うことができない。
そこで、本発明の空気調和機では、素子の接合部温度が予め定められた温度よりも低い領域では、電流閾値が大きく（又は高く）なり、素子の接合部温度がその低い領域よりも高い領域では、電流閾値が小さく（又は低く）なるように、素子の接合部温度の変化に応じた可変温度特性を有する電流閾値を設定するようにした。
（第１の実施形態）
図１は、上記基本的な考え方に基づく本発明の第１の実施形態に係る空気調和機の構成を示す図である。空気調和機は、室外機と図示しない室内機が、図示しない配管を介して接続されている。本実施形態の空気調和機は、空気調和機室外機に搭載されたインバータ回路を用いて、圧縮機モータの駆動制御を行う空気調和機に適用した例である。
図１は、上記基本的な考え方に基づく本発明の第１の実施形態に係る空気調和機の構成を示す図である。空気調和機は、室外機と図示しない室内機が、図示しない配管を介して接続されている。本実施形態の空気調和機は、空気調和機室外機に搭載されたインバータ回路を用いて、圧縮機モータの駆動制御を行う空気調和機に適用した例である。
[室外機の構成]
図１に示すように、室外機（空気調和機）１００は、コンバータ回路１０１と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により圧縮機モータ１０３の駆動制御を行う圧縮機インバータ回路１０２（第１インバータ回路）と、ＰＷＭ制御により室外ファンモータ１０５の駆動制御を行うファンインバータ回路１０４（第２インバータ回路）と、架線電流センサ１０６（電流検出部）と、フィンサーミスタ１０７（温度検出部）と、過電流判定部１０８ａ及び過電流停止指令部１０８ｂを有する過電流停止制御部１０８と、ファン加速判定部１０９と、ファン速度指令部１１０と、ファンインバータ駆動部１１１と、圧縮機インバータ駆動部１１２と、を備えて構成される。上記過電流停止制御部１０８、ファン加速判定部１０９、ファン速度指令部１１０、ファンインバータ駆動部１１１及び圧縮機インバータ駆動部１１２は、制御部を構成する。
図１に示すように、室外機（空気調和機）１００は、コンバータ回路１０１と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により圧縮機モータ１０３の駆動制御を行う圧縮機インバータ回路１０２（第１インバータ回路）と、ＰＷＭ制御により室外ファンモータ１０５の駆動制御を行うファンインバータ回路１０４（第２インバータ回路）と、架線電流センサ１０６（電流検出部）と、フィンサーミスタ１０７（温度検出部）と、過電流判定部１０８ａ及び過電流停止指令部１０８ｂを有する過電流停止制御部１０８と、ファン加速判定部１０９と、ファン速度指令部１１０と、ファンインバータ駆動部１１１と、圧縮機インバータ駆動部１１２と、を備えて構成される。上記過電流停止制御部１０８、ファン加速判定部１０９、ファン速度指令部１１０、ファンインバータ駆動部１１１及び圧縮機インバータ駆動部１１２は、制御部を構成する。
圧縮機インバータ回路１０２は、室外機１００に、直流電力を複数のスイッチング素子のスイッチング動作により交流電力に変換し、この交流電力で圧縮機モータ１０３の駆動制御を行う。
圧縮機インバータ回路１０２は、圧縮機インバータ駆動部１１２から出力されるパルス幅変調波信号（ＰＷＭ信号）である駆動制御信号ｄｓ１に基づいて、コンバータ回路１０１から供給される直流の出力電力（出力電圧ＤＣＶ）を、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の擬似正弦波である三相交流電力に変換し、この変換された三相交流電力で圧縮機モータ１０３の駆動制御を行う。
圧縮機インバータ回路１０２は、第１〜第６のスイッチング素子（単に、素子ともいう）１１，１２，１３，１４，１５，１６と、還流ダイオード２１，２２，２３，２４，２５，２６と、を備える。
圧縮機インバータ回路１０２は、圧縮機インバータ駆動部１１２から出力されるパルス幅変調波信号（ＰＷＭ信号）である駆動制御信号ｄｓ１に基づいて、コンバータ回路１０１から供給される直流の出力電力（出力電圧ＤＣＶ）を、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の擬似正弦波である三相交流電力に変換し、この変換された三相交流電力で圧縮機モータ１０３の駆動制御を行う。
圧縮機インバータ回路１０２は、第１〜第６のスイッチング素子（単に、素子ともいう）１１，１２，１３，１４，１５，１６と、還流ダイオード２１，２２，２３，２４，２５，２６と、を備える。
各スイッチング素子１１〜１６は、コンバータ回路１０１の正極側に接続された直流母線ＰＬと、負極側に接続された直流母線ＮＬとの間の上下アームに接続されている。上アームには第１，第３，第５のスイッチング素子１１，１３，１５としてＩＧＢＴが接続され、下アームには第２，第４，第６スイッチング素子１２，１４，１６としてＭＯＳＦＥＴが接続されている。つまり、上アームと下アームとで特性の異なるスイッチング素子が接続されている。
ＭＯＳＦＥＴ１２，１４，１６には、構造的に還流ダイオードとして寄生ダイオード２２，２４，２６が備えられる。
ＭＯＳＦＥＴ１２，１４，１６には、構造的に還流ダイオードとして寄生ダイオード２２，２４，２６が備えられる。
なお、上アームのスイッチング素子１１，１３，１５を、ＩＧＢＴ１１，１３，１５又は上アーム素子１１，１３，１５とも表現し、下アームのスイッチング素子１２，１４，１６を、ＭＯＳＦＥＴ１２，１４，１６又は下アーム素子１２，１４，１６とも表現する。
第１の上アーム素子１１及び第２の下アーム素子１２は、正負の直流母線ＰＬ，ＮＬ間に、第１の接続点Ｎｄ１を介して直列接続されており、第１の上アーム素子１１のコレクタ−エミッタ間には還流ダイオード２１が逆並列接続され、第２の下アーム素子１２のドレイン−ソース間には寄生ダイオード２２が逆並列接続されている。第１の接続点Ｎｄ１は、圧縮機モータ１０３のＵ相動力線に接続されている。
第１の上アーム素子１１及び第２の下アーム素子１２は、正負の直流母線ＰＬ，ＮＬ間に、第１の接続点Ｎｄ１を介して直列接続されており、第１の上アーム素子１１のコレクタ−エミッタ間には還流ダイオード２１が逆並列接続され、第２の下アーム素子１２のドレイン−ソース間には寄生ダイオード２２が逆並列接続されている。第１の接続点Ｎｄ１は、圧縮機モータ１０３のＵ相動力線に接続されている。
第３の上アーム素子１３及び第４の下アーム素子１４は、正負の直流母線ＰＬ，ＮＬ間に、第２の接続点Ｎｄ２を介して直列接続されており、第３の上アーム素子１３のコレクタ−エミッタ間には還流ダイオード２３が逆並列接続され、第４の下アーム素子１４のドレイン−ソース間には寄生ダイオード２４が逆並列接続されている。第２の接続点Ｎｄ２は、圧縮機モータ４のＶ相動力線に接続されている。
第５の上アーム素子１５及び第６の下アーム素子１６は、正負の直流母線ＰＬ，ＮＬ間に、第３の接続点Ｎｄ３を介して直列接続されており、第５の上アーム素子１５のコレクタ−エミッタ間には還流ダイオード２５が逆並列接続され、第６の下アーム素子１６のドレイン−ソース間には寄生ダイオード２６が逆並列接続されている。第３の接続点Ｎｄ３は、圧縮機モータ１０３のＷ相動力線に接続されている。
また、各スイッチング素子１１〜１６のゲートは、それぞれ圧縮機インバータ駆動部１１２の駆動制御信号ｄｓ１の出力端に接続されている。
また、各スイッチング素子１１〜１６のゲートは、それぞれ圧縮機インバータ駆動部１１２の駆動制御信号ｄｓ１の出力端に接続されている。
ファンインバータ回路１０４は、交流電力で、室外ファンモータ１０５の駆動制御を行う。ファンインバータ回路１０４は、ファンインバータ駆動部１１１から出力されるＰＷＭ信号である駆動制御信号ｄｓ２に基き、コンバータ回路１０１から供給される直流の出力電力（出力電圧ＤＣＶ）を、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の擬似正弦波である三相交流電力に変換し、この変換された三相交流電力で室外ファンモータ１０５の駆動制御を行うものである。
架線電流センサ１０６は、圧縮機インバータ回路１０２に流れる電流を検出する。架線電流センサ１０６は、負の直流母線ＮＬに近接して配置されており、コンバータ回路１０１から圧縮機インバータ回路１０２へ流れる回路電流Ｉｏを検出し、この検出された回路電流Ｉｏを過電流判定部１０８ａ及びファン加速判定部１０９へ出力する。なお、回路電流Ｉｏは上述した圧縮機モータ電流に対応している。
フィンサーミスタ１０７は、各スイッチング素子１１〜１６の温度を検出する。フィンサーミスタ１０７は、第１〜第６のスイッチング素子１１〜１６に設けられた図示せぬ放熱フィンの温度を検出し、この検出したフィン温度Ｔｆを過電流判定部１０８ａ及びファン加速判定部１０９へ出力する。
過電流判定部１０８ａは、後記する記憶部１０９ａと同様に、後記する図６に示す回路電流Ｉｏとフィン温度Ｔｆとに対応付けられた過電流閾値情報３０及び第１〜第３電流制限閾値情報３１〜３３を記憶する記憶部１０８ｃを備える。過電流判定部１０８ａは、昇圧指令ｕｉが入力された後、一定時間ｔ１（図示せず）内に、フィンサーミスタ１０７で検出されるフィン温度Ｔｆが定常領域Ｄｓ（後記図６参照）に戻らなかった場合、又は停止領域Ｄｐに到達した場合、各スイッチング素子１１〜１６のスイッチング動作を停止する必要（停止要という）があると判定する。
過電流停止指令部１０８ｂは、過電流判定部１０８ａで停止要と判定された場合、圧縮機インバータ駆動部１１２へ停止指令ｐｉを出力する。
過電流停止指令部１０８ｂは、過電流判定部１０８ａで停止要と判定された場合、圧縮機インバータ駆動部１１２へ停止指令ｐｉを出力する。
ファン加速判定部１０９は、フィンサーミスタ１０７の検出温度と、架線電流センサ１０６の検出電流値との双方に係る電流温度検出値（電流温度交点）が、その温度で予め設定された電流閾値を超えた場合に、室外ファンモータ１０５を所定の回転数（回転速度）まで加速させる制御を行う。ファン加速判定部１０９は、後記図６に示す縦軸の回路電流Ｉｏと横軸のフィン温度Ｔｆとに対応付けられた過電流閾値情報３０及び第１〜第３電流閾値情報３１，３２，３３を記憶する記憶部１０９ａを備える。ファン加速判定部１０９は、架線電流センサ１０６で検出された回路電流Ｉｏと、フィンサーミスタ１０７で検出されたフィン温度Ｔｆとの双方を、記憶部１０９ａに記憶された過電流閾値情報３０及び第１〜第３電流閾値情報３１，３２，３３と照合することにより、第１〜第６のスイッチング素子１１〜１６が熱破壊に至る可能性がある危険レベルか否か、又は短時間で熱破壊する危険状態（熱破壊危険状態という）にあるか否かを判定し、これら判定結果に応じて、室外ファンモータ１０５の回転速度を加速するか否かを決定する。なお、危険レベル及び熱破壊危険状態の判定方法については後記する。
また、ファン加速判定部１０９は、第１〜第６のスイッチング素子１１〜１６が危険レベル又は熱破壊危険状態にあると判定した場合、室外ファンモータ１０５が予め定められた回転数まで加速するための指令（加速指令）ｕｉをファン速度指令部１１０へ出力する。その加速指令ｕｉは、過電流判定部１０８ａ及びファン速度指令部１１０へも同時に出力されるようになっている。
また、ファン加速判定部１０９は、加速指令ｕｉによる室外ファンモータ１０５の加速動作後、予め定められた一定時間（所定時間）ｔ１内にフィン温度Ｔｆが予め定められた所定温度（図６に示す定常領域Ｄｓ）に低下した場合、室外ファンモータ１０５の回転数を加速前の回転数に戻す指令を行う復帰指令ｒｉを、ファン速度指令部１１０へ出力する。定常領域Ｄｓとは、第１〜第６のスイッチング素子１１〜１６が過剰に発熱しないで圧縮機モータ１０３を定常駆動させることが可能な領域である。
また、ファン加速判定部１０９は、加速指令ｕｉによる室外ファンモータ１０５の加速動作後、予め定められた一定時間（所定時間）ｔ１内にフィン温度Ｔｆが予め定められた所定温度（図６に示す定常領域Ｄｓ）に低下した場合、室外ファンモータ１０５の回転数を加速前の回転数に戻す指令を行う復帰指令ｒｉを、ファン速度指令部１１０へ出力する。定常領域Ｄｓとは、第１〜第６のスイッチング素子１１〜１６が過剰に発熱しないで圧縮機モータ１０３を定常駆動させることが可能な領域である。
ファン速度指令部１１０は、加速指令ｕｉが入力された際に、室外ファンモータ１０５を予め定められた回転速度まで加速させる指令を行う加速指令ｓｉをファンインバータ駆動部１１１へ出力する。また、復帰指令ｒｉが入力された際に、室外ファンモータ１０５を減速前の回転数に戻す指令を行う回転数復帰指令ｒｒｉをファンインバータ駆動部１１１へ出力する。
ファンインバータ駆動部１１１は、加速指令ｓｉが入力された際に、室外ファンモータ１０５が所定の回転数まで加速するように、ファンインバータ回路１０４のスイッチング動作を制御する。また、ファンインバータ駆動部１１１は、復帰指令ｒｒｉが入力された際に、室外ファンモータ１０５が加速前の回転数まで減速するように、ファンインバータ回路１０４のスイッチング動作を制御する。
圧縮機インバータ駆動部１１２は、後述の過電流停止指令部１０８ｂから入力される停止指令ｐｉに従い、第１〜第６のスイッチング素子１１〜１６のスイッチング動作を停止させることで、圧縮機モータ１０３を停止させるように制御する。
[コンバータ回路１０１の回路構成]
図２は、コンバータ回路１０１の構成を示す回路図である。
図２に示すように、コンバータ回路１０１は、商用電源１２１に直列に接続されたリアクタ１２２と、商用電源１２１の交流電圧を直流電圧に整流するダイオードブリッジ１２３と、ダイオードブリッジ１２３で整流された直流電圧に含まれる脈動成分を平滑する平滑キャパシタ１２４と、ダイオードブリッジ１２５ａとトランジスタ１２５ｂとが逆並列に接続された双方向性スイッチ１２５と、を備える。また、コンバータ回路１０１は、商用電源１２１の交流電圧がゼロ電位を通過するタイミングであるゼロクロス点の電圧（ゼロクロス電圧）ＺＶを検出するゼロクロス検出部１２６と、コンバータ回路１０１の出力電圧ＤＣＶを検出する直流電圧検出部１２７と、コンバータ制御部１２８と、を備える。
図２は、コンバータ回路１０１の構成を示す回路図である。
図２に示すように、コンバータ回路１０１は、商用電源１２１に直列に接続されたリアクタ１２２と、商用電源１２１の交流電圧を直流電圧に整流するダイオードブリッジ１２３と、ダイオードブリッジ１２３で整流された直流電圧に含まれる脈動成分を平滑する平滑キャパシタ１２４と、ダイオードブリッジ１２５ａとトランジスタ１２５ｂとが逆並列に接続された双方向性スイッチ１２５と、を備える。また、コンバータ回路１０１は、商用電源１２１の交流電圧がゼロ電位を通過するタイミングであるゼロクロス点の電圧（ゼロクロス電圧）ＺＶを検出するゼロクロス検出部１２６と、コンバータ回路１０１の出力電圧ＤＣＶを検出する直流電圧検出部１２７と、コンバータ制御部１２８と、を備える。
コンバータ制御部１２８は、ゼロクロス検出部１２６で検出されたゼロクロス電圧ＺＶと直流電圧検出部１２７で検出された直流出力電圧ＤＣＶとに基づいて、双方向性スイッチ１２５のトランジスタ１２５ｂの動作を制御する。この制御により、商用電源１２１からの交流電圧のセロクロス点に同期して、商用電源１２１に直列に接続されたリアクタ１２２に流れる電流が制御される。このため、ダイオードブリッジ１２３は、同期整流を行いながら電圧が所定レベルに制御された直流電圧を出力することができる。これにより、コンバータ回路１０１は、直流電圧が制御されて平滑キャパシタ１２４で平滑された直流出力電圧ＤＣＶを、図１に示す圧縮機インバータ回路１０２とファンインバータ回路１０４へ出力することができる。
すなわち、コンバータ制御部１２８は、ゼロクロス検出部１２６が検出した交流出力電圧波形のゼロクロス電圧ＺＶに同期させながら、直流電圧検出部１２７で検出した直流出力電圧ＤＣＶに基き、双方向性スイッチ１２５を短絡動作させる制御を行うので、商用電源１２１側のリアクタ１２２に流れる交流電流を制御することができる。これによって、コンバータ回路１０１は、ダイオードブリッジ１２３から出力される直流電圧を制御することができるとともに、力率改善と高調波抑制とを行うことができる。
[制御回路構成]
図３は、図２に示す室外機１００のコンバータ回路１０１のコンバータ制御部１２８、図２に示す過電流停止制御部１０８、ファン加速判定部１０９、ファン速度指令部１１０、ファンインバータ駆動部１１１及び圧縮機インバータ駆動部１１２にそれぞれ共通の回路部分１３０の構成例を示すブロック図である。
図３に示すように、コンバータ制御部１２８、過電流停止制御部１０８、ファン加速判定部１０９、ファン速度指令部１１０、ファンインバータ駆動部１１１、及び圧縮機インバータ駆動部１１２の回路部分１３０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１３１、ＲＯＭ(Read Only Memory)１３２、ＲＡＭ(Random Access Memory)１３３、記憶装置(HDD：Hard Disk Drive等)１３４を備え、これら１３１〜１３４がバス１３６に接続された一般的な構成となっている。ＣＰＵ１３１は、ＲＯＭ１３２に記憶されたプログラム１３５を読み出してＲＡＭ１３３に展開し、ＣＰＵ１３１がコンバータ制御部１２８、過電流停止制御部１０８、ファン加速判定部１０９、ファン速度指令部１１０、ファンインバータ駆動部１１１、及び圧縮機インバータ駆動部１１２の制御を実行するようになっている。
ここで、第１〜第６のスイッチング素子１１〜１６に用いられているＩＧＢＴ及びＭＯＳＦＥＴの特性について図４及び図５を参照して説明する。
図３は、図２に示す室外機１００のコンバータ回路１０１のコンバータ制御部１２８、図２に示す過電流停止制御部１０８、ファン加速判定部１０９、ファン速度指令部１１０、ファンインバータ駆動部１１１及び圧縮機インバータ駆動部１１２にそれぞれ共通の回路部分１３０の構成例を示すブロック図である。
図３に示すように、コンバータ制御部１２８、過電流停止制御部１０８、ファン加速判定部１０９、ファン速度指令部１１０、ファンインバータ駆動部１１１、及び圧縮機インバータ駆動部１１２の回路部分１３０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１３１、ＲＯＭ(Read Only Memory)１３２、ＲＡＭ(Random Access Memory)１３３、記憶装置(HDD：Hard Disk Drive等)１３４を備え、これら１３１〜１３４がバス１３６に接続された一般的な構成となっている。ＣＰＵ１３１は、ＲＯＭ１３２に記憶されたプログラム１３５を読み出してＲＡＭ１３３に展開し、ＣＰＵ１３１がコンバータ制御部１２８、過電流停止制御部１０８、ファン加速判定部１０９、ファン速度指令部１１０、ファンインバータ駆動部１１１、及び圧縮機インバータ駆動部１１２の制御を実行するようになっている。
ここで、第１〜第６のスイッチング素子１１〜１６に用いられているＩＧＢＴ及びＭＯＳＦＥＴの特性について図４及び図５を参照して説明する。
図４は、ＩＧＢＴとＭＯＳＦＥＴの電流に対する電圧特性を表す図である。図５は、ＩＧＢＴとＭＯＳＦＥＴの電流に対する損失特性を表す図である。
図４に示すように、線Ｉ１で示すＩＧＢＴのコレクタ電流に対するコレクタ−エミッタ間電圧特性は、コレクタ電流の立ち上がり区間において右肩上がりに急増し、その後、なだらかな右肩上がりの略線形の増加特性を描く。一方、線Ｍ１で示すＭＯＳＦＥＴのドレイン電流に対するドレイン−ソース間電圧特性は、全ての電流区間においてなだらかな右肩上がりの略線形の増加特性を描く。これら特性Ｉ１及び特性Ｍ１は、図４に示すように、臨界点において交差している。つまり、臨界点に比べて低入力領域では、ＩＧＢＴに係るコレクタ−エミッタ間電圧特性Ｉ１がＭＯＳＦＥＴに係るドレイン−ソース間電圧特性Ｍ１を上回っているが、臨界点に比べて高入力領域では、両者Ｔ１，Ｍ１の関係が逆転している。
図４に示すように、線Ｉ１で示すＩＧＢＴのコレクタ電流に対するコレクタ−エミッタ間電圧特性は、コレクタ電流の立ち上がり区間において右肩上がりに急増し、その後、なだらかな右肩上がりの略線形の増加特性を描く。一方、線Ｍ１で示すＭＯＳＦＥＴのドレイン電流に対するドレイン−ソース間電圧特性は、全ての電流区間においてなだらかな右肩上がりの略線形の増加特性を描く。これら特性Ｉ１及び特性Ｍ１は、図４に示すように、臨界点において交差している。つまり、臨界点に比べて低入力領域では、ＩＧＢＴに係るコレクタ−エミッタ間電圧特性Ｉ１がＭＯＳＦＥＴに係るドレイン−ソース間電圧特性Ｍ１を上回っているが、臨界点に比べて高入力領域では、両者Ｔ１，Ｍ１の関係が逆転している。
図４に表す関係に起因して、図５に示すように、臨界点に比べて低入力領域では、線Ｉ２で示すＩＧＢＴに係る損失特性が、線Ｍ２で示すＭＯＳＦＥＴに係る損失特性を上回っているが、臨界点に比べて高入力領域では、両者Ｉ２，Ｍ２の関係が逆転している。つまり、ＭＯＳＦＥＴの損失は、低入力領域ではＩＧＢＴよりも小さいが、高入力領域では、ＩＧＢＴよりも大きくなる。これは、ＭＯＳＦＥＴの損失が電流の２乗で増大するからである。このため、ＭＯＳＦＥＴは、高負荷時の温度上昇割合がＩＧＢＴと比べて大きく、熱破壊を起こしやすい、という欠点がある。
この欠点を無くすために、仮に、室外ファンモータ１０５の回転速度を加速するかしないかを判定する際の基準となる電流閾値を、余裕をみて低い固定値に設定したとする。この場合、前述した通り、本来の加速するための接合部温度となるまでにはまだ余裕があるにも関わらず、電流閾値が低い接合部温度に対応して設定されているため、熱破壊危険状態に達したと判定して、室外ファンモータ１０５が加速されてしまう。このため、室外ファンモータ１０５で必要以上の消費電力が発生してしまい、空気調和機の高効率制御を行う妨げになる。
そこで、室外機１００では、高効率に運転しながらも、第１〜第６のスイッチング素子１１〜１６の熱破壊を未然に防ぐことを可能とするため、図６に示す過電流閾値情報３０及び第１〜第３電流閾値情報３１，３２，３３を用いる。そして、ファン加速判定部１０９（図１参照：制御部の一部）は、フィンサーミスタ１０７の検出温度と架線電流センサ１０６の検出電流値との双方に係る電流温度検出値（電流温度交点）が、その温度で予め設定された電流閾値を超えた場合に、室外ファンモータ１０５を所定の回転数（回転速度）まで加速させる制御を行う。
[電流閾値情報及び特性領域]
図６は、圧縮機インバータ回路１０２へ流れる回路電流Ｉｏと、各スイッチング素子１１〜１６のフィン温度Ｔｆとの双方に係る特性領域上に対応付けられた過電流閾値情報３０及び第１〜第３電流閾値情報３２〜３４を表す図である。図６の縦軸は、インバータ回路１０２へ流れる回路電流Ｉｏ[Ａ]、横軸はフィン温度又は周囲温度[℃]であり、縦軸と横軸との双方に係る特性領域が、過電流閾値情報３０及び第１〜第３電流閾値情報３１〜３３により区画される。また、第１〜第３電流閾値情報３１〜３３は、定常領域Ｄｓと第１〜第３ファンモータ加速領域Ｄ１〜Ｄ３と停止領域Ｄｐを決定する。
図６は、圧縮機インバータ回路１０２へ流れる回路電流Ｉｏと、各スイッチング素子１１〜１６のフィン温度Ｔｆとの双方に係る特性領域上に対応付けられた過電流閾値情報３０及び第１〜第３電流閾値情報３２〜３４を表す図である。図６の縦軸は、インバータ回路１０２へ流れる回路電流Ｉｏ[Ａ]、横軸はフィン温度又は周囲温度[℃]であり、縦軸と横軸との双方に係る特性領域が、過電流閾値情報３０及び第１〜第３電流閾値情報３１〜３３により区画される。また、第１〜第３電流閾値情報３１〜３３は、定常領域Ｄｓと第１〜第３ファンモータ加速領域Ｄ１〜Ｄ３と停止領域Ｄｐを決定する。
過電流閾値情報３０は、各スイッチング素子１１〜１６の温度が熱破壊危険状態に到達していることを判定するための電流閾値である。過電流閾値情報３０は、フィンサーミスタ１０７（図１参照）で検出されるフィン温度Ｔｆが低い領域（４０〜５０℃）では、高く、フィン温度Ｔｆが低い領域と比べて高い領域（５０〜９０℃）では、低くなるように、フィン温度Ｔｆの変化に応じた可変温度特性を有して設定されている。実際には、過電流閾値情報３０は、各スイッチング素子１１〜１６の前述した最大定格電流が有する温度特性を考慮した温度特性を有して設定される。
また、過電流閾値情報３０の上方領域には、圧縮機モータ１０３を停止させる判定を行うための停止領域Ｄｐが区画されている。この停止領域Ｄｐを区画する過電流閾値情報３０の下方領域には、当該過電流閾値情報３０と類似のカーブを描く第１〜第３電流閾値情報３１〜３３が所定間隔で設けられている。最も低いレベルの第１電流閾値情報３１の下方領域には、定常領域Ｄｓが区画されている。圧縮機モータ１０３が定常駆動している場合は、各スイッチング素子１１〜１６のフィン温度Ｔｆが危険レベル又は熱破壊危険状態に至る温度となることはない。
各電流閾値情報３１〜３３は、フィンサーミスタ１０７で検出されるフィン温度Ｔｆが低い領域（４０〜５０℃）では、高く、フィン温度Ｔｆが低い領域と比べて高い領域（５０〜９０℃）では、低くなるように、フィン温度Ｔｆの変化に応じた可変温度特性を有して設定されている。具体的には、各電流閾値情報３１〜３３は、例えば、各スイッチング素子１１〜１６のフィン温度Ｔｆが、一般的なパワースイッチング素子の動作保証温度である１５０℃に対して３０％のマージンをとった温度である１０５℃を超えないことを考慮して設定される。
各電流閾値情報３１〜３３は、各スイッチング素子１１〜１６のフィン温度Ｔｆが熱破壊危険状態に至る前の高温状態（危険レベル）であることを判定する電流閾値である。ここで、フィン温度Ｔｆが第１電流閾値情報３１を超えた場合を第１危険レベル、第２電流閾値情報３２を超えた場合を第２危険レベル、第３電流閾値情報３３を超えた場合を第３危険レベルとする。
言い換えれば、最も低い第１危険レベルを判定するための電流閾値が第１電流閾値情報３１、第１危険レベルよりも所定レベル高い第２危険レベルを判定するための電流閾値が第２電流閾値情報３２、第２危険レベルよりも所定レベル高い第３危険レベルを判定するための電流閾値が第３電流閾値情報３３である。
言い換えれば、最も低い第１危険レベルを判定するための電流閾値が第１電流閾値情報３１、第１危険レベルよりも所定レベル高い第２危険レベルを判定するための電流閾値が第２電流閾値情報３２、第２危険レベルよりも所定レベル高い第３危険レベルを判定するための電流閾値が第３電流閾値情報３３である。
ファン加速判定部１０９（図１参照）は、各々の危険レベルであると判定する都度、コンバータ回路１０１の出力電圧ＤＣＶを、各危険レベルに対応付けられた回転数に加速するための第１〜第３加速指令ｕｉ１，ｕｉ２，ｕｉ３を出力する。ファン加速指令部１１０は、それら加速指令ｕｉ１，ｕｉ２，ｕｉ３に応じて、加速レートが異なる回転速度で室外ファンモータ１０５を加速するための第１〜第３加速指令ｓｉ１，ｓｉ２，ｓｉ３をファンインバータ駆動部１１１へ出力する。これによって、各危険レベルに応じてファンインバータ回路１０４がスイッチング制御され、室外ファンモータ１０５が加速される。つまり、危険レベルに応じて室外ファンモータ１０５を加速することで、各スイッチング素子１１〜１６の接合部温度を低下させ、極力、熱破壊危険状態とさせないようになっている。
第１〜第３危険レベルに応じた、室外ファンモータ１０５の回転速度の加速レートは、下記のように設定される。
図６に示す各電流閾値情報３１〜３３の各々の間には、第１電流閾値情報３１と第２電流閾値情報３２との間に、第１危険レベルに対応する第１ファンモータ加速領域Ｄ１が区画され、第２電流閾値情報３２と第３電流閾値情報３３との間に、第２危険レベルに対応する第２ファンモータ加速領域Ｄ２が区画され、第３電流閾値情報３３と過電流閾値情報３０との間に、第３危険レベルに対応する第３ファンモータ加速領域Ｄ３が区画されている。
図６に示す各電流閾値情報３１〜３３の各々の間には、第１電流閾値情報３１と第２電流閾値情報３２との間に、第１危険レベルに対応する第１ファンモータ加速領域Ｄ１が区画され、第２電流閾値情報３２と第３電流閾値情報３３との間に、第２危険レベルに対応する第２ファンモータ加速領域Ｄ２が区画され、第３電流閾値情報３３と過電流閾値情報３０との間に、第３危険レベルに対応する第３ファンモータ加速領域Ｄ３が区画されている。
<第１加速レート>
第１ファンモータ加速領域Ｄ１では、室外ファンモータ１０５の定常回転速度に、当該定常回転速度より高くするための割合である第１加速レート（例えば１１０％）を乗算して得られる第１回転速度で室外ファンモータ１０５が加速される。
ファン加速判定部１０９は、架線電流センサ１０６で検出される回路電流Ｉｏと、フィンサーミスタ１０７で検出されるフィン温度Ｔｆとの交点（電流温度交点という）が、第１ファンモータ加速領域Ｄ１にあると判定した場合、室外ファンモータ１０５を第１回転速度に加速するための第１加速指令ｕｉ１を出力する。第１加速指令ｕｉ１に応じて、ファン加速指令部１１０は、室外ファンモータ１０５を第１回転速度で加速するための第１加速指令ｓｉ１をファンインバータ駆動部１１１へ出力する。
そして第１加速指令ｓｉ１に応じたファンインバータ駆動部１１１によるファンインバータ回路１０４のスイッチング制御で、室外ファンモータ１０５が定常回転速度に第１加速レート（１１０％）を乗算した第１回転速度に加速される。
第１ファンモータ加速領域Ｄ１では、室外ファンモータ１０５の定常回転速度に、当該定常回転速度より高くするための割合である第１加速レート（例えば１１０％）を乗算して得られる第１回転速度で室外ファンモータ１０５が加速される。
ファン加速判定部１０９は、架線電流センサ１０６で検出される回路電流Ｉｏと、フィンサーミスタ１０７で検出されるフィン温度Ｔｆとの交点（電流温度交点という）が、第１ファンモータ加速領域Ｄ１にあると判定した場合、室外ファンモータ１０５を第１回転速度に加速するための第１加速指令ｕｉ１を出力する。第１加速指令ｕｉ１に応じて、ファン加速指令部１１０は、室外ファンモータ１０５を第１回転速度で加速するための第１加速指令ｓｉ１をファンインバータ駆動部１１１へ出力する。
そして第１加速指令ｓｉ１に応じたファンインバータ駆動部１１１によるファンインバータ回路１０４のスイッチング制御で、室外ファンモータ１０５が定常回転速度に第１加速レート（１１０％）を乗算した第１回転速度に加速される。
<第２加速レート>
第２ファンモータ加速領域Ｄ２では、室外ファンモータ１０５の定常回転速度に、第１加速レートよりも所定速度加速するための第２加速レート（例えば１２０％）を乗算して得られる第２回転速度に室外ファンモータ１０５が加速される。
ファン加速判定部１０９は、電流温度交点が、第２ファンモータ加速領域Ｄ２にあると判定した場合、室外ファンモータ１０５を第２回転速度に加速するための第２加速指令ｕｉ２を出力する。この第２昇加速指令ｕｉ２に応じて、ファン速度指令部１１０は、室外ファンモータ１０５を第２回転速度で加速するための第２加速指令ｓｉ２を出力する。これらの出力に応じて、ファンインバータ駆動部１１１のスイッチング制御で、室外ファンモータ１０５が定常回転速度に第２加速レート（１２０％）を乗算した第２回転速度に加速される。
第２ファンモータ加速領域Ｄ２では、室外ファンモータ１０５の定常回転速度に、第１加速レートよりも所定速度加速するための第２加速レート（例えば１２０％）を乗算して得られる第２回転速度に室外ファンモータ１０５が加速される。
ファン加速判定部１０９は、電流温度交点が、第２ファンモータ加速領域Ｄ２にあると判定した場合、室外ファンモータ１０５を第２回転速度に加速するための第２加速指令ｕｉ２を出力する。この第２昇加速指令ｕｉ２に応じて、ファン速度指令部１１０は、室外ファンモータ１０５を第２回転速度で加速するための第２加速指令ｓｉ２を出力する。これらの出力に応じて、ファンインバータ駆動部１１１のスイッチング制御で、室外ファンモータ１０５が定常回転速度に第２加速レート（１２０％）を乗算した第２回転速度に加速される。
<第３加速レート>
第３ファンモータ加速領域Ｄ３では、室外ファンモータ１０５の回転速度が、室外ファンモータ１０５の定常回転速度に第２加速レートよりも所定速度加速するための第３加速レート（例えば１３０％）を乗算して得られる第３回転速度に室外ファンモータ１０５が加速される。
ファン加速判定部１０９は、電流温度交点が、第３ファンモータ加速領域Ｄ３にあると判定した場合、室外ファンモータ１０５の回転速度を第３回転速度に加速するための第３加速指令ｕｉ３を出力する。この第３加速指令ｕｉ３に応じて、ファン加速指令部１１０は、室外ファンモータ１０５を第３回転速度に加速するための第３加速指令ｓｉ３を出力する。この出力に応じてファンインバータ駆動部１１１のスイッチング制御で、室外ファンモータ１０５が定常回転速度に第３加速レート（１３０％）を乗算した第３回転速度に加速される。
以上、過電流閾値情報３０、第１〜第３電流閾値情報３１〜３３、第１〜第３加速レートについて一例を示したが、実際には本発明を使用する実際の環境に応じた適正な値を予め検討して設定する。
第３ファンモータ加速領域Ｄ３では、室外ファンモータ１０５の回転速度が、室外ファンモータ１０５の定常回転速度に第２加速レートよりも所定速度加速するための第３加速レート（例えば１３０％）を乗算して得られる第３回転速度に室外ファンモータ１０５が加速される。
ファン加速判定部１０９は、電流温度交点が、第３ファンモータ加速領域Ｄ３にあると判定した場合、室外ファンモータ１０５の回転速度を第３回転速度に加速するための第３加速指令ｕｉ３を出力する。この第３加速指令ｕｉ３に応じて、ファン加速指令部１１０は、室外ファンモータ１０５を第３回転速度に加速するための第３加速指令ｓｉ３を出力する。この出力に応じてファンインバータ駆動部１１１のスイッチング制御で、室外ファンモータ１０５が定常回転速度に第３加速レート（１３０％）を乗算した第３回転速度に加速される。
以上、過電流閾値情報３０、第１〜第３電流閾値情報３１〜３３、第１〜第３加速レートについて一例を示したが、実際には本発明を使用する実際の環境に応じた適正な値を予め検討して設定する。
以下、上述のように構成された室外機１００の動作について説明する。
図７は、室外機１００の動作を示すフローチャートである。図中、Ｓはフローの各ステップを示す。本フローは、図３のマイクロコンピュータ等からなる回路部分１３０において実行される。
まず、ステップＳ１では、図１に示す空気調和機１００の図示せぬ電源スイッチがオンにされると、圧縮機インバータ駆動部１１２は、圧縮機インバータ回路１０２により圧縮機モータ１０３を駆動する。具体的には、圧縮機インバータ回路１０２において、第１〜第６のスイッチング素子１１〜１６が順次オン／オフされることで疑似正弦波の三相交流電力が生成される。そして、この三相交流電力で圧縮機モータ１０３が駆動される。
ステップＳ２では、ファン加速判定部１０９は、圧縮機モータ１０３の駆動中、架線電流センサ１０６で検出される回路電流Ｉｏと、フィンサーミスタ１０７で検出されるフィン温度Ｔｆとの電流温度交点を、記憶部１０９ａに記憶された図６に示す過電流閾値情報３０及び第１〜第３電流閾値情報３１〜３３と照合する。
この照合により、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ８，Ｓ１０において、その電流温度交点が、図６に示す定常領域Ｄｓ、第１〜第３ファンモータ加速領域Ｄ１〜Ｄ３及び停止領域Ｄｐのそれぞれの領域に存在するか否かが判定される。
図７は、室外機１００の動作を示すフローチャートである。図中、Ｓはフローの各ステップを示す。本フローは、図３のマイクロコンピュータ等からなる回路部分１３０において実行される。
まず、ステップＳ１では、図１に示す空気調和機１００の図示せぬ電源スイッチがオンにされると、圧縮機インバータ駆動部１１２は、圧縮機インバータ回路１０２により圧縮機モータ１０３を駆動する。具体的には、圧縮機インバータ回路１０２において、第１〜第６のスイッチング素子１１〜１６が順次オン／オフされることで疑似正弦波の三相交流電力が生成される。そして、この三相交流電力で圧縮機モータ１０３が駆動される。
ステップＳ２では、ファン加速判定部１０９は、圧縮機モータ１０３の駆動中、架線電流センサ１０６で検出される回路電流Ｉｏと、フィンサーミスタ１０７で検出されるフィン温度Ｔｆとの電流温度交点を、記憶部１０９ａに記憶された図６に示す過電流閾値情報３０及び第１〜第３電流閾値情報３１〜３３と照合する。
この照合により、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ８，Ｓ１０において、その電流温度交点が、図６に示す定常領域Ｄｓ、第１〜第３ファンモータ加速領域Ｄ１〜Ｄ３及び停止領域Ｄｐのそれぞれの領域に存在するか否かが判定される。
上記判定は、まず、ステップＳ３において、ファン加速判定部１０９は、電流温度交点（図には交点と記載）が定常領域Ｄｓにあるか否かを判定する。電流温度交点が定常領域Ｄｓにあると判定された場合（Ｓ３：Ｙｅｓ）、上記ステップＳ３に戻る。圧縮機モータ１０３は、定常駆動を行っているので、ステップＳ３の判定処理が継続されることになる。
一方、上記ステップＳ３で電流温度交点が定常領域Ｄｓにないと判定された場合（Ｓ３：Ｎｏ）、ステップＳ４でファン加速判定部１０９は、電流温度交点が第１加速領域Ｄ１にあるか否かを判定する。第１加速領域Ｄ１にあると判定された場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、ステップＳ５でファン速度指令部１１０は、室外ファンモータ１０５を第１回転速度に加速する。すなわち、室外ファンモータ１０５が、定常領域Ｄｓでの回転速度に第１加速レート（例えば１１０％）を乗算した結果である第１回転速度に加速される。
一方、上記ステップＳ３で電流温度交点が定常領域Ｄｓにないと判定された場合（Ｓ３：Ｎｏ）、ステップＳ４でファン加速判定部１０９は、電流温度交点が第１加速領域Ｄ１にあるか否かを判定する。第１加速領域Ｄ１にあると判定された場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、ステップＳ５でファン速度指令部１１０は、室外ファンモータ１０５を第１回転速度に加速する。すなわち、室外ファンモータ１０５が、定常領域Ｄｓでの回転速度に第１加速レート（例えば１１０％）を乗算した結果である第１回転速度に加速される。
上述した加速の制御を適宜図１を参照して詳細に説明する。
まず、上記ステップＳ４において、ファン加速判定部１０９は、電流温度交点が第１加速領域Ｄ１にあると判定した場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、判定に応じた第１加速指令ｕｉ１が、ファン速度指令部１１０へ出力される。
さらに、ファン速度指令部１１０は、第１加速指令ｕｉ１が入力されると、第１加速指令ｕｉ１に応じた室外ファンモータ１０５の第１加速指令ｓｉ１をファンインバータ駆動部１１１へ出力する。ファンインバータ駆動部１１１は、第１加速指令ｓｉ１に従った駆動制御信号ｄｓ２をファンインバータ回路１０４内スイッチング素子のゲートへ出力する。これにより、室外ファンモータ１０５が第１回転速度に加速するように、ファンインバータ回路１０４のスイッチング制御が行われる。
まず、上記ステップＳ４において、ファン加速判定部１０９は、電流温度交点が第１加速領域Ｄ１にあると判定した場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、判定に応じた第１加速指令ｕｉ１が、ファン速度指令部１１０へ出力される。
さらに、ファン速度指令部１１０は、第１加速指令ｕｉ１が入力されると、第１加速指令ｕｉ１に応じた室外ファンモータ１０５の第１加速指令ｓｉ１をファンインバータ駆動部１１１へ出力する。ファンインバータ駆動部１１１は、第１加速指令ｓｉ１に従った駆動制御信号ｄｓ２をファンインバータ回路１０４内スイッチング素子のゲートへ出力する。これにより、室外ファンモータ１０５が第１回転速度に加速するように、ファンインバータ回路１０４のスイッチング制御が行われる。
上記制御開始後、ステップＳ６では、ファン加速判定部１０９は、一定時間ｔ１内に、電流温度交点が定常領域Ｄｓにあるか否かを判定する。定常領域Ｄｓにあると判定された場合（Ｓ６：Ｙｅｓ）、ステップＳ７で室外ファンモータ１０５を加速前の回転速度に戻して上記ステップＳ３に戻って処理が継続される。すなわち、ファン加速判定部１０９から復帰指令ｒｉがファン加速指令部１１０へ出力される。復帰指令ｒｉが入力されたファン速度指令部１１０からは、回転数復帰指令ｒｒｉがファンインバータ駆動部１１１へ出力される。回転数復帰指令ｒｒｉを受けたファンインバータ駆動部１１１により、ファンインバータ回路１０４のスイッチング動作が、室外ファンモータ１０５が加速前の回転数に戻るように制御される。これによって室外ファンモータ１０５が加速前の回転速度に戻される。
一定時間ｔ１内に、電流温度交点が定常領域Ｄｓにない場合（Ｓ３：Ｎｏ）、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、ファン加速判定部１０９は、電流温度交点が第１昇圧・減速領域Ｄ１にあるか否かを判定する。電流温度交点が第１昇圧・減速領域Ｄ１にないと判定された場合（Ｓ４：Ｎｏ）、ステップＳ８でファン加速判定部１０９は、電流温度交点が第１昇圧・減速領域Ｄ２にあるか否かを判定する。第２加速領域Ｄ２にあると判定された場合（Ｓ８：Ｙｅｓ）、ステップＳ９でファン速度指令部１１０は、室外ファンモータ１０５を第２回転速度に加速する。すなわち、室外ファンモータ１０５が、定常領域Ｄｓでの回転速度に第２加速レート（例えば１２０％）を乗算した結果である第２回転速度に加速される。この加速の制御は、上記ステップＳ５の制御と、加速レートの割合が異なるだけであるため詳細な説明を省略する。
上記ステップＳ９の制御開始後、ステップＳ６及びＳ７において、上記同様の処理が行われ、ステップＳ４又はＳ３に戻る。
上記ステップＳ９の制御開始後、ステップＳ６及びＳ７において、上記同様の処理が行われ、ステップＳ４又はＳ３に戻る。
一方、上記ステップＳ８で電流温度交点が第２加速領域Ｄ２にないと判定された場合（Ｓ８：Ｎｏ）、ステップＳ１０でファン加速判定部１０９は、電流温度交点が第３昇圧・減速領域Ｄ３にあるか否かを判定する。第２加速領域Ｄ３にあると判定された場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１でファン速度指令部１１０は、室外ファンモータ１０５を第３回転速度に加速する。すなわち、室外ファンモータ１０５が、定常領域Ｄｓでの回転速度に第３加速レート（例えば１３０％）を乗算した結果である第３回転速度に加速される。この加速の制御は、上記ステップＳ５の制御と、加速レートの割合が異なるだけであるため詳細な説明を省略する。
上記ステップＳ１１の制御開始後、ステップＳ６及びＳ７において、上記同様の処理が行われ、ステップＳ４又はＳ３に戻る。
上記ステップＳ１１の制御開始後、ステップＳ６及びＳ７において、上記同様の処理が行われ、ステップＳ４又はＳ３に戻る。
一方、上記ステップＳ１０で電流温度交点が第３加速領域Ｄ３にないと判定された場合（Ｓ１０：Ｎｏ）、ステップＳ１２でファン加速判定部１０９は、電流温度交点が停止領域Ｄｐにあって熱破壊危険状態と判定する。この時、図１に示す過電流判定部１０８ａにおいても、電流温度交点が停止領域Ｄｐにあると判定される。
上記熱破壊危険状態判定時、ステップＳ１３で過電流停止制御部１０８は、圧縮機インバータ駆動部１１２を介して圧縮機モータ１０３を停止して本フローを終了する。具体的には、過電流停止制御部１０８の過電流停止指令部１０８ｂから圧縮機インバータ駆動部１１２へ停止指令ｐｉが出力される。停止指令ｐｉを受けた圧縮機インバータ駆動部１１２からの駆動制御信号ｄｓ１による制御により、第１〜第６のスイッチング素子１１〜１６のスイッチング動作が停止され、圧縮機モータ１０３が停止する。
以上説明したように、本実施形態に係る室外機１００は、直流電力を複数のスイッチング素子のスイッチング動作により交流電力に変換し、この交流電力で圧縮機モータ１０３の駆動制御を行う圧縮機インバータ回路１０２と、交流電力で室外ファンモータ１０５の駆動制御を行うファンインバータ回路１０４と、圧縮機インバータ回路１０２に流れる電流を検出する架線電流センサ１０６と、を備える。過電流停止制御部１０８、ファン加速判定部１０９、ファン速度指令部１１０及びファンインバータ駆動部１１１及び圧縮機インバータ駆動部１１２からなる制御部は、各スイッチング素子１１〜１６の温度を検出するフィンサーミスタ１０７と、フィンサーミスタ１０７の検出温度と架線電流センサ１０６の検出電流値との双方に係る電流温度検出値（電流温度交点）が、その温度で予め設定された電流閾値を超えた場合に、室外ファンモータ１０５を所定の回転数まで加速させる制御を行う。
この構成により、室外機１００に搭載された圧縮機インバータ回路１０２の各スイッチング素子１１〜１６を熱破壊から保護することが可能になり、安定した運転が可能な空気調和機を提供することができる。
また、本実施形態では、上記制御部が、電流温度検出値が複数の電流閾値（第１〜第３電流閾値情報３１〜３３）を超える都度、室外ファンモータ１０５の回転数を、各電流閾値が高くなる程に高回転となるように対応付けられた各々回転数の異なる加速値（第１〜第３回転速度）に、加速する制御を行うようにしている。
この構成によれば、各スイッチング素子１１〜１６の温度が所定値高くなる毎に、それら温度を当該温度に応じて下げるための室外ファンモータ１０５の加速制御を行うので、不要な加速制御による不要な消費電力発生の抑制しながらも、スイッチング素子の冷却効果を高めることができる。
また、本実施形態では、上記制御部が、減速の制御後、電流温度検出値が予め定められた一定時間ｔ１内に電流閾値以下に低下した場合、室外ファンモータ１０５の加速を加速前の回転数に戻す制御を行うようにしている。
この構成によれば、各スイッチング素子１１〜１６の温度が熱破壊の心配のない定常状態に戻った場合に、室外ファンモータ１０５を加速前の回転速度に戻すので、再度、素子温度が上昇した際に、加速制御を行って温度を低下させることが可能となる。
また、本実施形態では、上記制御部が、加速の制御後、電流温度検出値が予め定められた一定時間ｔ１内に電流閾値以下に下がらなかった場合、圧縮機モータ１０３の駆動制御を停止する制御を行うようにしている。
この構成によれば、加速の制御を行っても、一定時間ｔ１後に素子温度が所定温度に低下しない場合、熱破壊の恐れがあるので、圧縮機モータ１０３の駆動制御を停止する。これにより圧縮機モータ１０３が停止するので素子が熱破壊することがなくなる。
また、本実施形態では、上記制御部が、加速の制御後、電流温度検出値が予め定められた一定時間ｔ内に定常領域Ｄｓに戻らなかった場合、圧縮機モータ１０３の駆動制御を停止する制御を行うようにしている。
この構成によれば、加速の制御を行っても、一定時間ｔ１後に素子温度が素子破壊の恐れがない定常領域Ｄｓに下がらない場合、熱破壊のおそれがあるので、圧縮機モータ１０３の駆動制御を停止する。これにより圧縮機モータ１０３が停止するので素子が熱破壊することがなくなる。
また、本実施形態では、電流閾値よりも高いレベルに圧縮機モータ１０３の停止を指示する停止領域Ｄｐを設定し、制御部が、電流温度検出値が停止領域Ｄｐに到達した際に、圧縮機モータ１０３の駆動制御を停止する制御を行うようにしている。
この構成によれば、素子温度が熱破壊のおそれがある停止領域Ｄｐに到達した場合は、圧縮機モータ１０３の駆動制御を停止するようにしたので、素子の熱破壊を防止することができる。
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態に係る空気調和機の構成を示す図である。図１と同一構成部分には、同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図８に示すように、室外機２００は、図１のフィンサーミスタ１０７に代え、外気温サーミスタ２０７を備える。
外気温サーミスタ２０７は、圧縮機インバータ回路１０２の周囲温度Ｔｃを検出して、過電流判定部１０８ａ及びファン加速判定部１０９へ出力する。
図８は、本発明の第２の実施形態に係る空気調和機の構成を示す図である。図１と同一構成部分には、同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図８に示すように、室外機２００は、図１のフィンサーミスタ１０７に代え、外気温サーミスタ２０７を備える。
外気温サーミスタ２０７は、圧縮機インバータ回路１０２の周囲温度Ｔｃを検出して、過電流判定部１０８ａ及びファン加速判定部１０９へ出力する。
以上の構成において、ファン加速判定部１０９は、前述したフィン温度Ｔｆに代え、周囲温度Ｔｃを用いて各スイッチング素子１１〜１６が各危険レベル又は熱破壊危険状態にあるか否かを判定し、室外ファンモータ１０５を加速するか否かを決定する。
ファン加速判定部１０９は、図６に示すように、架線電流センサ１０６で検出される圧縮機インバータ回路１０２に流れる回路電流Ｉｏと、外気温サーミスタ２０７で検出される周囲温度Ｔｃとの電流温度交点を、記憶部１０９ａに記憶された過電流閾値情報３０及び第１〜第３電流閾値情報３１〜３３に照合する。次に、その照合により、電流温度交点が、図６に示す定常領域Ｄｓ、第１〜第３ファンモータ加速領域Ｄ１〜Ｄ３及び停止領域Ｄｐの何れの領域に存在するか否かを判定する。さらに、その判定に応じた加速指令ｕｉを、過電流判定部１０８ａ、ファン速度指令部１１０及び圧縮機インバータ駆動部１１２へ出力する。
ファン加速判定部１０９は、図６に示すように、架線電流センサ１０６で検出される圧縮機インバータ回路１０２に流れる回路電流Ｉｏと、外気温サーミスタ２０７で検出される周囲温度Ｔｃとの電流温度交点を、記憶部１０９ａに記憶された過電流閾値情報３０及び第１〜第３電流閾値情報３１〜３３に照合する。次に、その照合により、電流温度交点が、図６に示す定常領域Ｄｓ、第１〜第３ファンモータ加速領域Ｄ１〜Ｄ３及び停止領域Ｄｐの何れの領域に存在するか否かを判定する。さらに、その判定に応じた加速指令ｕｉを、過電流判定部１０８ａ、ファン速度指令部１１０及び圧縮機インバータ駆動部１１２へ出力する。
過電流判定部１０８ａも、フィン温度Ｔｆに代え、周囲温度Ｔｃを用いて各スイッチング素子１１〜１６の温度が停止領域Ｄｐにあるか否かを判定する。停止領域Ｄｐにあると判定された際に、過電流停止指令部１０８ｂから停止指令ｐｉが圧縮機インバータ駆動部１１２へ出力されることとなる。
このような制御により、前述同様に室外ファンモータ１０５の加速、並びに加速の復帰動作、さらには圧縮機モータ１０３の停止動作が行われる。
このように外気温サーミスタ２０７を用いても、図１に示した室外機１００と同様の効果を得ることができる。
また、通常、室外機には外気温サーミスタが搭載されているため、フィンサーミスタ１０７を用いない分、コストを削減することができる。
このように外気温サーミスタ２０７を用いても、図１に示した室外機１００と同様の効果を得ることができる。
また、通常、室外機には外気温サーミスタが搭載されているため、フィンサーミスタ１０７を用いない分、コストを削減することができる。
（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係る空気調和機の構成を示す図である。図１と同一構成部分には、同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図９に示すように、室外機３００は、図１の圧縮機インバータ回路１０２に代え、圧縮機インバータ回路３０２を備える。室外機３００が、図１に示した室外機１００と異なる点は、図９に示す圧縮機インバータ回路３０２の構成のみである。
圧縮機インバータ回路３０２は、図１に示した圧縮機インバータ回路１０２とは、上アームと下アームとの構成要素を反転させた点が異なる。すなわち、圧縮機インバータ回路３０２は、上アームに、ＭＯＳＦＥＴ１２，１４，１６と、寄生ダイオード２２，２４，２６とを用い、下アームに、ＩＧＢＴ１１，１３，１５と、還流ダイオード２１，２３，２５とを用いている。
図９は、本発明の第３の実施形態に係る空気調和機の構成を示す図である。図１と同一構成部分には、同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図９に示すように、室外機３００は、図１の圧縮機インバータ回路１０２に代え、圧縮機インバータ回路３０２を備える。室外機３００が、図１に示した室外機１００と異なる点は、図９に示す圧縮機インバータ回路３０２の構成のみである。
圧縮機インバータ回路３０２は、図１に示した圧縮機インバータ回路１０２とは、上アームと下アームとの構成要素を反転させた点が異なる。すなわち、圧縮機インバータ回路３０２は、上アームに、ＭＯＳＦＥＴ１２，１４，１６と、寄生ダイオード２２，２４，２６とを用い、下アームに、ＩＧＢＴ１１，１３，１５と、還流ダイオード２１，２３，２５とを用いている。
このような構成の圧縮機インバータ回路３０２を用いた室外機３００においても、図１の室外機１００と同様の効果を奏する。
また、室外機３００においても、上記図８に示した室外機２００と同様に、フィンサーミスタ１０７に代え、外気温サーミスタ２０７を用いることができ、同様の効果を得ることができる。
また、室外機３００においても、上記図８に示した室外機２００と同様に、フィンサーミスタ１０７に代え、外気温サーミスタ２０７を用いることができ、同様の効果を得ることができる。
（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る空気調和機の構成を示す図である。図１と同一構成部分には、同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図１０に示すように、室外機４００は、図１の圧縮機インバータ回路１０２に代え、圧縮機インバータ回路４０２を備える。室外機３００が、図１に示した室外機１００と異なる点は、図１０に示す圧縮機インバータ回路４０２の構成のみである。
圧縮機インバータ回路４０２は、図１に示した圧縮機インバータ回路１０２とは、上アームと下アームとの全てのスイッチング素子にＭＯＳＦＥＴを用いた点が異なる。すなわち、圧縮機インバータ回路４０２は、上アームに、ＭＯＳＦＥＴ１２ｕ，１４ｕ，１６ｕと、寄生ダイオード２２ｕ，２４ｕ，２６ｕとを用い、下アームに、ＭＯＳＦＥＴ１２，１４，１６と、寄生ダイオード２２，２４，２６とを用いている。
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る空気調和機の構成を示す図である。図１と同一構成部分には、同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図１０に示すように、室外機４００は、図１の圧縮機インバータ回路１０２に代え、圧縮機インバータ回路４０２を備える。室外機３００が、図１に示した室外機１００と異なる点は、図１０に示す圧縮機インバータ回路４０２の構成のみである。
圧縮機インバータ回路４０２は、図１に示した圧縮機インバータ回路１０２とは、上アームと下アームとの全てのスイッチング素子にＭＯＳＦＥＴを用いた点が異なる。すなわち、圧縮機インバータ回路４０２は、上アームに、ＭＯＳＦＥＴ１２ｕ，１４ｕ，１６ｕと、寄生ダイオード２２ｕ，２４ｕ，２６ｕとを用い、下アームに、ＭＯＳＦＥＴ１２，１４，１６と、寄生ダイオード２２，２４，２６とを用いている。
このように、本実施形態では、室外機４００は、圧縮機インバータ回路４０２の全てのスイッチング素子にＭＯＳＦＥＴを用いている。ＭＯＳＦＥＴは定常損失が小さいので、上記各実施形態の室外機１００，２００，３００に比べて、より効率の高い圧縮機モータ１０３の駆動を行わせることができる。
ここで、本実施形態では、圧縮機インバータ回路４０２の全てのスイッチング素子にＭＯＳＦＥＴ１２ｕ，１４ｕ，１６ｕ，１２，１４，１６を用いているので、素子の温度が上昇し易い。このため、素子の温度上昇には十分な注意が必要である。しかし、第１の実施形態の室外機１００で説明したように、過電流閾値情報３０及び第１〜第３の電流閾値情報３１〜３３のそれぞれを、フィンサーミスタ１０７の検出温度が低い領域では高く、その低い領域と比べて高い領域では低くなるように、フィンサーミスタ１０７の検出温度の変化に応じた可変温度特性を有して設定してある。このため、圧縮機インバータ回路４０２の全てのスイッチング素子にＭＯＳＦＥＴ１２ｕ，１４ｕ，１６ｕ，１２，１４，１６を用いている場合でも、第１の実施形態で説明した場合と同様に、より効率の高い圧縮機モータ１０３の駆動を行わせることができる。
また、全てのＭＯＳＦＥＴ１２ｕ，１４ｕ，１６ｕ，１２，１４，１６は、スーパー・ジャンクション・ＭＯＳＦＥＴ（ＳＪ−ＭＯＳ）であってもよい。ＳＪ−ＭＯＳは定常損失がＭＯＳＦＥＴよりもさらに小さいので、圧縮機モータ１０３を、より一層高効率で駆動させることができる。
また、全てのＭＯＳＦＥＴ１２ｕ，１４ｕ，１６ｕ，１２，１４，１６は、シリコン・カーバイド・ＭＯＳＦＥＴ（ＳｉＣ−ＭＯＳ）であってもよい。このＳｉＣ−ＭＯＳの場合、ＳＪ−ＭＯＳよりもさらにオン抵抗値の温度特性が良い。ＳＪ−ＭＯＳの場合、自温度が上がるとオン抵抗値も上がってスイッチング損失が増大するが、ＳｉＣ−ＭＯＳの場合は、自温度が上がってもオン抵抗値が上がらないので、スイッチング損失があまり変動しないというメリットがある。
さらに、全てのＭＯＳＦＥＴ１２ｕ，１４ｕ，１６ｕ，１２，１４，１６の内、上下アームの何れか一方がＳＪ−ＭＯＳ、他方がＳｉＣ−ＭＯＳであっても、上記同様の効果を得ることができる。
この他、全てのＭＯＳＦＥＴ１２ｕ，１４ｕ，１６ｕ，１２，１４，１６のドレイン・ソース間に寄生ダイオードと並列に、シリコン・カーバイド・ショットキーバリアダイオード（ＳｉＣ−ＳＢＤ）を接続してもよい。この場合、サチュレーション電圧が低くなるので、スイッチング損失が小さくなり、低消費電力となるというメリットが得られる。
また、室外機４００においても、上記図８に示した室外機２００と同様に、フィンサーミスタ１０７に代え、外気温サーミスタ２０７（図８参照）を用いることができ、同様の効果を得ることができる。
また、室外機４００においても、上記図８に示した室外機２００と同様に、フィンサーミスタ１０７に代え、外気温サーミスタ２０７（図８参照）を用いることができ、同様の効果を得ることができる。
（第５の実施形態）
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る空気調和機に用いられるコンバータ回路の構成を示す回路図である。図２と同一構成部分には、同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図１１に示すコンバータ回路５０１は、図２に示したコンバータ回路１０１の代わりに、図１，図８〜図１０に示した室外機１００〜４００に用いられる。
コンバータ回路５０１が、コンバータ回路１０１と異なる点は、下記の通りである。すなわち、コンバータ回路５０１は、図２の平滑キャパシタ１２４に代え、ダイオードブリッジ１２３の直流電圧出力間に、倍電圧コンデンサ５０２ａ，５０２ｂを直列に接続し、これら倍電圧コンデンサ５０２ａ及び５０２ｂの接続点と、ダイオードブリッジ１２３の出力側アームを構成する２つのダイオードの接続点とを、オン／オフ制御される全波倍電圧切替スイッチ５０３を介して接続する。また、全波倍電圧切替スイッチ５０３のオン／オフ制御用の端子を、コンバータ制御部１２８のオン／オフ制御信号線を接続している。
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る空気調和機に用いられるコンバータ回路の構成を示す回路図である。図２と同一構成部分には、同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図１１に示すコンバータ回路５０１は、図２に示したコンバータ回路１０１の代わりに、図１，図８〜図１０に示した室外機１００〜４００に用いられる。
コンバータ回路５０１が、コンバータ回路１０１と異なる点は、下記の通りである。すなわち、コンバータ回路５０１は、図２の平滑キャパシタ１２４に代え、ダイオードブリッジ１２３の直流電圧出力間に、倍電圧コンデンサ５０２ａ，５０２ｂを直列に接続し、これら倍電圧コンデンサ５０２ａ及び５０２ｂの接続点と、ダイオードブリッジ１２３の出力側アームを構成する２つのダイオードの接続点とを、オン／オフ制御される全波倍電圧切替スイッチ５０３を介して接続する。また、全波倍電圧切替スイッチ５０３のオン／オフ制御用の端子を、コンバータ制御部１２８のオン／オフ制御信号線を接続している。
以上の構成において、コンバータ回路５０１が用いられる場合、コンバータ制御部１２８は、全波倍電圧切替スイッチ５０３を後述のようにオン／オフ制御する機能を備える。このオン／オフ制御により、全波倍電圧の直流出力電圧ＤＣＶ１を、圧縮機インバータ回路１０２（図１参照），３０２（図９参照），４０２（図１０参照）の何れかへ供給することが可能となっている。
次に、コンバータ回路５０１が行う全波倍電圧の出力制御について説明する。
ダイオードブリッジ１２３が交流電圧の正の半サイクルで倍電圧コンデンサ５０２ａ，５０２ｂを充電しているときは、全波倍電圧切替スイッチ５０３は、コンバータ制御部１２８の制御によりオフとされている。このオフの時は、出力電圧ＤＣＶ１が通常の電圧となっている。
ダイオードブリッジ１２３が交流電圧の正の半サイクルで倍電圧コンデンサ５０２ａ，５０２ｂを充電しているときは、全波倍電圧切替スイッチ５０３は、コンバータ制御部１２８の制御によりオフとされている。このオフの時は、出力電圧ＤＣＶ１が通常の電圧となっている。
一方、ダイオードブリッジ１２３が交流電圧の負の半サイクルで整流を行うときは、コンバータ制御部１２８が、全波倍電圧切替スイッチ５０３をオンさせる。このオンの時に、出力電圧ＤＣＶ１が倍電圧となる。つまり、直列接続された倍電圧コンデンサ５０２ａ，５０２ｂの両端に全波倍電圧の出力電圧ＤＣＶ１が発生する。
本実施形態によれば、コンバータ回路５０１は、全波倍電圧の出力電圧ＤＣＶ１を発生して、インバータ回路１０２，３０２，４０２の何れかへ供給することができるので、例えば室外機１００〜４００を使用する機器が１００Ｖ機種であっても、２００Ｖ機種として使用可能となる。
（第６の実施形態）
図１２は、本発明の第６の実施形態に係る空気調和機に用いられるコンバータ回路の構成を示す回路図である。図２と同一構成部分には、同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図１２に示すコンバータ回路６０１は、図２に示したコンバータ回路１０１の代わりに、図１、図８乃至図１０に示した室外機１００〜４００に用いられる。
コンバータ回路６０１は、商用電源１２１の交流電圧を直流電圧に整流するダイオードブリッジ５２３と、ダイオードブリッジ５２３の正極側出力端子に直列接続されたリアクタ５２２と、リアクタ５２２の出力端子とダイオードブリッジ５２３の負極側出力側端子との間に順方向に接続されたトランジスタ５２４と、リアクタ５２２の出力側端子に順方向に接続された逆流防止ダイオード５２５と、ダイオードブリッジ５２３で整流された直流電圧に含まれる脈動成分を平滑する平滑キャパシタ１２４と、を備える。また、コンバータ回路６０１は、コンバータ回路６０１の直流出力電圧ＤＣＶを検出する直流電圧検出部１２７と、直流出力電流ＤＣＶを検出する直流電流検出部５２６と、を備える。
図１２は、本発明の第６の実施形態に係る空気調和機に用いられるコンバータ回路の構成を示す回路図である。図２と同一構成部分には、同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図１２に示すコンバータ回路６０１は、図２に示したコンバータ回路１０１の代わりに、図１、図８乃至図１０に示した室外機１００〜４００に用いられる。
コンバータ回路６０１は、商用電源１２１の交流電圧を直流電圧に整流するダイオードブリッジ５２３と、ダイオードブリッジ５２３の正極側出力端子に直列接続されたリアクタ５２２と、リアクタ５２２の出力端子とダイオードブリッジ５２３の負極側出力側端子との間に順方向に接続されたトランジスタ５２４と、リアクタ５２２の出力側端子に順方向に接続された逆流防止ダイオード５２５と、ダイオードブリッジ５２３で整流された直流電圧に含まれる脈動成分を平滑する平滑キャパシタ１２４と、を備える。また、コンバータ回路６０１は、コンバータ回路６０１の直流出力電圧ＤＣＶを検出する直流電圧検出部１２７と、直流出力電流ＤＣＶを検出する直流電流検出部５２６と、を備える。
コンバータ制御部１２８は、直流電圧検出部１２７からフィードバックした直流出力電圧ＤＣＶと、直流電流検出部５２６からフィードバックした直流出力電流ＤＣＩとに基づいて、トランジスタ５２４をオン／オフ制御する。この制御によって、ダイオードブリッジ５２３の出力側のリアクタ５２２に流れる直流電流の大きさを制御することができる。
このリアクタ５２２の直流電流制御により、コンバータ回路６０１は、ダイオードブリッジ５２３から出力される直流電圧を一定レベルに制御することができる。したがって、コンバータ回路６０１は、電圧が制御されて平滑キャパシタ１２４で平滑された直流出力電圧ＤＣＶを、圧縮機インバータ回路１０２，３０２，４０２、及びファンインバータ回路１０４の何れかへ供給することが可能となる。
このリアクタ５２２の直流電流制御により、コンバータ回路６０１は、ダイオードブリッジ５２３から出力される直流電圧を一定レベルに制御することができる。したがって、コンバータ回路６０１は、電圧が制御されて平滑キャパシタ１２４で平滑された直流出力電圧ＤＣＶを、圧縮機インバータ回路１０２，３０２，４０２、及びファンインバータ回路１０４の何れかへ供給することが可能となる。
本実施形態によれば、コンバータ回路６０１は、トランジスタ５２４のオン／オフ制御によって、ダイオードブリッジ５２３の出力側のリアクタ５２２に流れる直流電流の大きさを制御することができるので、力率を上げるといった力率改善を行うことができる。
また、負の直流母線ＮＬに近接させて設けた架線電流センサ１０６を、圧縮機インバータ回路１０２，３０２，４０２の出力ラインに設けて回路電流を検出し、また、圧縮機インバータ回路１０２，３０２，４０２の第１〜第３の下アームと接地端子との間にシャント抵抗器（図示せず）を介挿し、電流検出を行ってもよい。
また、負の直流母線ＮＬに近接させて設けた架線電流センサ１０６を、圧縮機インバータ回路１０２，３０２，４０２の出力ラインに設けて回路電流を検出し、また、圧縮機インバータ回路１０２，３０２，４０２の第１〜第３の下アームと接地端子との間にシャント抵抗器（図示せず）を介挿し、電流検出を行ってもよい。
本発明は上記の実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
例えば、圧縮機インバータ回路１０２に流れる電流検出は、上記各実施形態のように実測値であることが好ましいが、実測値に代えて、指令値でも可能である。また、本実施形態と同様の制御方法を、コンバータ回路に応用可能である。
例えば、圧縮機インバータ回路１０２に流れる電流検出は、上記各実施形態のように実測値であることが好ましいが、実測値に代えて、指令値でも可能である。また、本実施形態と同様の制御方法を、コンバータ回路に応用可能である。
また、図６に示すように、電流閾値よりも高いレベルに圧縮機モータ１０３の停止を指示する停止領域をさらに設定し、電流温度検出値が前記停止領域に到達した際に、圧縮機モータ１０３の駆動制御を停止することが好ましい。
また、温度検出部は、圧縮機インバータ回路１０２のスイッチング素子の放熱フィンの温度を検出するフィンサーミスタ、又は圧縮機インバータ回路１０２の周囲温度を検出する外気温サーミスタであってもよい。
また、圧縮機インバータ回路１０２内のスイッチング素子として、上下アームで異なる特性を有する素子が配置され、このスイッチング素子の何れか一方がＩＧＢＴであり、他方がＭＯＳＦＥＴであってもよい。この場合、前記スイッチング素子全てがＭＯＳＦＥＴであってもよく、このＭＯＳＦＥＴは、スーパー・ジャンクション・ＭＯＳＦＥＴであってもよい。
上記した実施形態例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態例の構成の一部を他の実施形態例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態例の構成に他の実施形態例の構成を加えることも可能である。また、各実施形態例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行するためのソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、ＩＣ（Integrated Circuit）カード、ＳＤ（Secure Digital）カード、光ディスク等の記録媒体に保持することができる。また、本明細書において、時系列的な処理を記述する処理ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）をも含むものである。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
１１，１３，１５ ＩＧＢＴ（スイッチング素子）
１２，１４，１６，１２ｕ，１４ｕ，１６ｕ ＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）
２１〜２６ 寄生ダイオード
１００，２００，３００，４００ 室外機（空気調和機）
１０１，５０１，６０１ コンバータ回路
１０２，３０２，４０２ 圧縮機インバータ回路（第１インバータ回路）
１０３ 圧縮機モータ
１０４ ファンインバータ回路（第２インバータ回路）
１０５ 室外ファンモータ
１０６ 架線電流センサ（電流検出部）
１０７ フィンサーミスタ（温度検出部）
１０８ 過電流停止制御部（制御部）
１０８ａ 過電流判定部
１０８ｂ 過電流停止指令部
１０８ｃ，１０９ａ 記憶部
１０９ ファン加速判定部（制御部）
１１０ ファン速度指令部
１１１ ファンインバータ駆動部（制御部）
１１２ 圧縮機インバータ駆動部（制御部）
１２１ 商用電源
１２２，５２２ リアクタ
１２３，５２３ ダイオードブリッジ
１２４ 平滑キャパシタ
１２６ ゼロクロス検出部
１２７ 直流電圧検出部
１３０ 回路部分
１３１ ＣＰＵ
１３２ ＲＯＭ
１３３ ＲＡＭ
１３４ 記憶装置
１３６ バス
２０７ 外気温サーミスタ（温度検出部）
５０２ａ，５０２ｂ 倍電圧コンデンサ
５０３ 全波倍電圧切替スイッチ
５２４ トランジスタ
５２５ 逆流防止ダイオード
５２６ 直流電流検出部
１２，１４，１６，１２ｕ，１４ｕ，１６ｕ ＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）
２１〜２６ 寄生ダイオード
１００，２００，３００，４００ 室外機（空気調和機）
１０１，５０１，６０１ コンバータ回路
１０２，３０２，４０２ 圧縮機インバータ回路（第１インバータ回路）
１０３ 圧縮機モータ
１０４ ファンインバータ回路（第２インバータ回路）
１０５ 室外ファンモータ
１０６ 架線電流センサ（電流検出部）
１０７ フィンサーミスタ（温度検出部）
１０８ 過電流停止制御部（制御部）
１０８ａ 過電流判定部
１０８ｂ 過電流停止指令部
１０８ｃ，１０９ａ 記憶部
１０９ ファン加速判定部（制御部）
１１０ ファン速度指令部
１１１ ファンインバータ駆動部（制御部）
１１２ 圧縮機インバータ駆動部（制御部）
１２１ 商用電源
１２２，５２２ リアクタ
１２３，５２３ ダイオードブリッジ
１２４ 平滑キャパシタ
１２６ ゼロクロス検出部
１２７ 直流電圧検出部
１３０ 回路部分
１３１ ＣＰＵ
１３２ ＲＯＭ
１３３ ＲＡＭ
１３４ 記憶装置
１３６ バス
２０７ 外気温サーミスタ（温度検出部）
５０２ａ，５０２ｂ 倍電圧コンデンサ
５０３ 全波倍電圧切替スイッチ
５２４ トランジスタ
５２５ 逆流防止ダイオード
５２６ 直流電流検出部
Claims (6)
- 直流電力を複数のスイッチング素子のスイッチング動作により交流電力に変換し、前記交流電力でモータの駆動制御を行う第１インバータ回路と、
交流電力で、前記スイッチング素子を冷却するファンモータの駆動制御を行う第２インバータ回路と、
前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出部と、
前記第１インバータ回路に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記第１インバータ回路に流れる電流と前記スイッチング素子の温度とに対応付けられた電流閾値情報を記憶する記憶部と、
前記温度検出部の検出温度と、前記電流検出部の検出電流値との双方に係る電流温度検出値が、その温度で予め設定された電流閾値を超えた場合に、前記ファンモータを所定の回転速度まで加速させる制御部と、を備える
ことを特徴とする空気調和機。 - 前記電流閾値は、前記スイッチング素子の温度が予め定められた温度よりも低い領域では大きく、該スイッチング素子の温度が前記低い領域よりも高い領域では小さくなるような該スイッチング素子の温度変化に応じた可変温度特性を有する
ことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。 - 前記電流閾値は、前記温度検出部の検出温度と前記電流検出部の検出電流値との双方に係る特性領域上において、前記スイッチング素子が熱破壊しない温度で前記モータを駆動させることが可能な定常領域よりも高い領域に、各電流制限閾値が高くなる程に高くなるように対応付けられた各々レベルの異なる複数の電流閾値である
ことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。 - 前記制御部は、前記電流温度検出値が前記複数の電流閾値を超える都度、各々レベルの異なる回転速度に前記ファンモータを加速させる
ことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。 - 前記制御部は、前記ファン加速の制御後、前記電流温度検出値が予め定められた一定時間内に前記電流閾値以下に低下した場合、前記ファンモータの回転速度を加速前の回転速度に戻す、又は、
前記ファン加速の制御後、前記電流温度検出値が予め定められた一定時間内に前記定常領域に戻った場合、前記ファンモータの回転速度を加速前の回転速度に戻す
ことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。 - 前記制御部は、前記ファン加速の制御後、前記電流温度検出値が予め定められた所定時間内に前記電流閾値以下に下がらなかった場合、前記モータの駆動制御を停止する、又は、
前記ファン加速の制御後、前記電流温度検出値が予め定められた所定時間内に前記定常領域に戻らなかった場合、前記モータの駆動制御を停止する
ことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
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