JP2016082700A - インバータ圧縮機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく低コストで信頼性の高い、インバータ圧縮機の制御装置を提供することにある。【解決手段】インバータ圧縮機５０の制御装置１０では、インバータ圧縮機５０の運転周波数の上昇に伴いインバータ圧縮機５０からの漏れ電流も上昇するが、漏れ電流のピークを過ぎてから力率改善回路２２のスイッチング素子２２３をオン・オフさせるので、漏れ電流の増加するタイミングでの力率改善回路２２のオンを避けることができる。その結果、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく漏れ電流の規格値オーバーを防止することができる。【選択図】図２Ｃ

Description

本発明は、インバータ圧縮機の制御装置、特に空調機に用いられるインバータ圧縮機の制御装置に関する。

従来、圧縮機をインバータ回路により制御する装置では、力率の向上を目的として整流回路と平滑コンデンサとの間に力率改善回路（以下、ＰＦＣという。）が設けられている。ＰＦＣの動作は平滑コンデンサ両端の電圧（ＤＣ電圧）を昇圧させるので、漏れ電流の増加を招来する。

他方、圧縮機の運転周波数を大きくしたときも漏れ電流が大きくなる。この場合、漏れ電流は、一旦は大きくなるものの、徐々に低下していくという現象が見られる。

通常、ＰＦＣの動作は、圧縮機モータに入力される電力を監視して動作させており、圧縮機の運転周波数が大きくなったと同時に開始されるので、運転周波数の増加とＰＦＣの動作とが同時に行われるよって漏れ電流が規格値を超える虞がある。

この一時的な現象を防止するために、特許文献１（特開２００８−９９５０５号公報）に開示されているインバータ装置では、漏れ電流検出器で漏れ電流を検出し、その検出値が閾値を超えたときに圧縮機電圧調整器を介して圧縮機電圧を降下させている。

しかし、特許文献１の方法では、圧縮機電圧調整器が必要となるので、コスト増大の要因となる。また、他の方法として、漏れ電流キャンセラを実装することも考えられるが、同様にコストの増大を招く。

本発明の課題は、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく低コストで信頼性の高い、インバータ圧縮機の制御装置を提供することにある。

本発明の第１観点に係るインバータ圧縮機の制御装置は、インバータ圧縮機の起動時に運転周波数を段階的に上昇させていく起動制御を行う、インバータ圧縮機の制御装置であって、インバータ回路と、平滑コンデンサと、力率改善回路と、制御部とを備えている。平滑コンデンサは、インバータ回路と並列に接続されている。力率改善回路は、スイッチング素子及びチョークコイルを有し、そのスイッチング素子をオン・オフさせることによってチョークコイルに蓄えられた電力を平滑コンデンサに供給する。制御部は、力率改善回路のスイッチング素子をオン・オフさせる。また、制御部は、起動制御において、力率改善回路のスイッチング素子をオン・オフさせていない状態で且つインバータ圧縮機からの漏れ電流がピークになった後、力率改善回路のスイッチング素子をオン・オフさせる。

このインバータ圧縮機の制御装置では、インバータ圧縮機の運転周波数の上昇に伴いインバータ圧縮機からの漏れ電流も上昇するが、漏れ電流のピークを過ぎてから力率改善回路のスイッチング素子をオン・オフさせるので、漏れ電流の増加するタイミングでの力率改善回路のオンを避けることができる。その結果、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく漏れ電流の規格値オーバーを防止することができる。

本発明の第２観点に係るインバータ圧縮機の制御装置は、第１観点に係るインバータ圧縮機の制御装置であって、制御部が、予め、インバータ圧縮機の運転周波数を段階的に上昇させたときの段階毎に、漏れ電流の増加の有無、及び漏れ電流が最大値となる時期を記憶している。さらに制御部は、起動制御において、運転周波数が漏れ電流の増加を伴う段階のうちの最終段階に到達した時点から所定時間が経過した後、力率改善回路のスイッチング素子をオン・オフさせる。

このインバータ圧縮機の制御装置では、起動制御において、設定された各段階で運転周波数を上昇させており、各段階で漏れ電流の増加の有無、ピークを迎える時期を予め把握することができるので、起動制御における漏れ電流が最大値となる時期を見越した所定時間が力率改善回路をオンさせるタイミングとして設定される。その結果、漏れ電流の増加するタイミングでの力率改善回路のオンを避けることができ、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく漏れ電流の規格値オーバーを防止することができる。

本発明の第３観点に係るインバータ圧縮機の制御装置は、第１観点に係るインバータ圧縮機の制御装置であって、漏れ電流を検出する漏れ電流検出手段をさらに備えている。制御部は、起動制御において、運転周波数の上昇が所定の段階に到達し且つ漏れ電流が予め設定した閾値を下回ったとき、力率改善回路のスイッチング素子をオン・オフさせる。

このインバータ圧縮機の制御装置では、起動制御における漏れ電流が最大値となる運転周波数の段階は予め把握することが可能であるので、制御部はその段階に到達し且つ漏れ電流が閾値を下回ったときに、漏れ電流の最大値となるタイミングが去ったと判定し、力率改善回路のスイッチング素子をオン・オフさせる。その結果、漏れ電流の増加するタイミングでの力率改善回路のオンを避けることができ、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく漏れ電流の規格値オーバーを防止することができる。

本発明の第４観点に係るインバータ圧縮機の制御装置は、第３観点に係る制御装置であって、交流電源と力率改善回路との間に設けられるノイズフィルタをさらに備えている。ノイズフィルタは、コモンモードチョークコイルと、コモンモードチョークコイルに対する２次側巻き線とを有している。漏れ電流検出手段は、２次側巻き線の両端電圧に基づいて漏れ電流を検出する。

このインバータ圧縮機の制御装置では、既存のコモンモードチョークコイルを利用して漏れ電流を検出することができるので、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく漏れ電流の規格値オーバーを防止することができる。

本発明の第５観点に係るインバータ圧縮機の制御装置は、第３観点に係るインバータ圧縮機の制御装置であって、交流電源と力率改善回路との間に設けられるノイズフィルタをさらに備えている。ノイズフィルタは、コモンモードチョークコイルと、交流電源線とアース線との間に接続されるコンデンサとを有している。漏れ電流検出手段は、コンデンサの両端電圧に基づいて漏れ電流を検出する。

このインバータ圧縮機の制御装置では、既存のコンデンサを利用して漏れ電流を検出することができるので、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく漏れ電流の規格値オーバーを防止することができる。

本発明の第６観点に係るインバータ圧縮機の制御装置は、第３観点に係るインバータ圧縮機の制御装置であって、インバータ回路とインバータ圧縮機との間に設けられるノイズフィルタをさらに備えている。ノイズフィルタは、磁性体コアと、磁性体コアに巻かれたコイルとを有している。漏れ電流検出手段は、コイルの両端電圧に基づいて漏れ電流を検出する。

このインバータ圧縮機の制御装置では、既存の磁性体コアを利用して漏れ電流を検出することができるので、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく漏れ電流の規格値オーバーを防止することができる。

本発明の第７観点に係るインバータ圧縮機の制御装置は、第３観点に係るインバータ圧縮機の制御装置であって、交流電源と力率改善回路との間に設けられる電流センサをさらに備えている。漏れ電流検出手段は、電流センサの値に基づいて漏れ電流を検出する。

このインバータ圧縮機の制御装置では、新たに電流センサを設けることになるが、所定の閾値に対する大小の判定をすることができればよく、高精度である必要はないので、電流センサの低コスト化を図ることができる。

本発明の第８観点に係るインバータ圧縮機の制御装置であって、第１観点から第７観点のいずれか１つに係るインバータ圧縮機の制御装置であって、制御部が、力率改善回路のスイッチング素子をオン・オフさせる条件として、平滑コンデンサへの入力電流が所定値を超えていることを含む。

このインバータ圧縮機の制御装置では、通常の力率改善回路のオン条件を重畳させることによって、力率の改善と漏れ電流対策の両立を図る。

本発明の第１観点に係るインバータ圧縮機の制御装置では、インバータ圧縮機の運転周波数の上昇に伴いインバータ圧縮機からの漏れ電流も上昇するが、漏れ電流のピークを過ぎてから力率改善回路のスイッチング素子をオン・オフさせるので、漏れ電流の増加するタイミングでの力率改善回路のオンを避けることができる。その結果、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく漏れ電流の規格値オーバーを防止することができる。

本発明の第２観点に係るインバータ圧縮機の制御装置では、起動制御において、設定された段階で運転周波数を上昇させており、各段階で漏れ電流の増加の有無、ピークを迎える時期を予め把握することができるので、起動制御における漏れ電流が最大値となる時期を見越した所定時間が力率改善回路をオンさせるタイミングとして設定される。その結果、漏れ電流の増加するタイミングでの力率改善回路のオンを避けることができ、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく漏れ電流の規格値オーバーを防止することができる。

本発明の第３観点に係るインバータ圧縮機の制御装置では、起動制御における漏れ電流が最大値となる運転周波数の段階は予め把握することが可能であるので、制御部はその段階に到達し且つ漏れ電流が閾値を下回ったときに、漏れ電流の最大値となるタイミングが去ったと判定し、力率改善回路のスイッチング素子をオン・オフさせる。その結果、漏れ電流の増加するタイミングでの力率改善回路のオンを避けることができ、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく漏れ電流の規格値オーバーを防止することができる。

本発明の第４観点に係るインバータ圧縮機の制御装置では、既存のコモンモードチョークコイルを利用して漏れ電流を検出することができるので、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく漏れ電流の規格値オーバーを防止することができる。

本発明の第５観点に係るインバータ圧縮機の制御装置では、既存のコンデンサを利用して漏れ電流を検出することができるので、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく漏れ電流の規格値オーバーを防止することができる。

本発明の第６観点に係るインバータ圧縮機の制御装置では、既存の磁性体コアを利用して漏れ電流を検出することができるので、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく漏れ電流の規格値オーバーを防止することができる。

本発明の第７観点に係るインバータ圧縮機の制御装置では、新たに電流センサを設けることになるが、所定の閾値に対する大小の判定をすることができればよく、高精度である必要はないので、電流センサの低コスト化を図ることができる。

本発明の第８観点に係るインバータ圧縮機の制御装置では、通常の力率改善回路のオン条件を重畳させることによって、力率の改善と漏れ電流対策の両立を図る。

本発明の実施形態に係るインバータ圧縮機の制御装置を示すブロック図。 空調機に搭載されたインバータ圧縮機の起動制御における運転周波数と漏れ電流との関係を示すグラフ。 空調機に搭載されたインバータ圧縮機の起動制御における運転周波数と漏れ電流との関係を示すグラフであって、運転周波数の上昇時に力率改善回路をオンさせたときの漏れ電流の変化を示したグラフ。 空調機に搭載されたインバータ圧縮機の起動制御における運転周波数と漏れ電流との関係を示すグラフであって、第４段階に突入した時点から所定時間ｔｓ経過時に力率改善回路をオンさせたときの漏れ電流の変化を示したグラフ。 空調機に搭載されたインバータ圧縮機の起動制御における運転周波数と漏れ電流との関係を示すグラフであって、第３段階に突入した時点から所定時間ｔｓ´経過時に力率改善回路をオンさせたときの漏れ電流の変化を示したグラフ。 インバータ圧縮機の起動制御における力率改善回路をオンさせるタイミングを示す制御フロー。 本発明の第２実施形態に係るインバータ圧縮機の制御装置を示すブロック図。 第２実施形態のインバータ圧縮機の起動制御における力率改善回路をオンさせるタイミングを示す制御フロー。 本発明の第３実施形態に係るインバータ圧縮機の制御装置を示すブロック図。 本発明の第４実施形態に係るインバータ圧縮機の制御装置を示すブロック図。 本発明の第５実施形態に係るインバータ圧縮機の制御装置を示すブロック図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

＜第１実施形態＞
（１）制御装置１０
図１は、本発明の第１実施形態に係るインバータ圧縮機５０の制御装置１０を示すブロック図である。図１において、制御装置１０は、ノイズフィルタ１９、コンバータ回路２１、力率改善回路２２、平滑コンデンサ２３、及びインバータ回路２５を備えている。これらはプリント基板上に配置されている。

また、制御装置１０には、商用電源９０が接続されて交流電力が供給されている。この例では、商用電源９０はＡＣ１００Ｖである。商用電源９０の出力には、直列接続されたコンデンサＣ１，Ｃ２が接続されている。２つのコンデンサＣ１、Ｃ２間の中間点は、アース線１７に接続されている。

（２）制御装置１０の詳細
（２−１）ノイズフィルタ１９
ノイズフィルタ１９は、商用電源９０に接続され、コモンモードノイズを低減させる。ノイズフィルタ１９は、Ｙコンデンサ１９５、コモンモードチョークコイル１９３、及びＸコンデンサ１９１を備えている。Ｙコンデンサ１９５は、交流電源線Ａ，Ｂとアース線１７との間に設けられたコンデンサである。Ｘコンデンサ１９１は、交流電源線Ａ，Ｂ間に設けられたコンデンサである。また、コモンモードチョークコイル１９３は、交流電源線Ａ，Ｂのそれぞれに接続された一対のコイルである。

（２−２）コンバータ回路２１
コンバータ回路２１は、ノイズフィルタ１９を介して商用電源９０から交流が入力され、該交流を整流する。コンバータ回路２１は、ダイオードがブリッジ状に結線されたダイオードブリッジ回路である。

（２−３）力率改善回路２２
力率改善回路２２は、チョークコイル２２１と、ダイオード２２２と、スイッチング素子２２３とを有している。チョークコイル２２１とダイオード２２２とは直列状態でコンバータ回路２１のプラス側と平滑コンデンサ２３のプラス側との間に接続されている。ダイオード２２２は、チョークコイル２２１から平滑コンデンサ２３のプラス側に向かって順方向になるように接続されている。

スイッチング素子２２３は、チョークコイル２２１とダイオード２２２との間と、コンバータ回路２１のマイナス側と平滑コンデンサ２３のマイナス側との間を、制御部４０から与えられる制御信号により導通又は遮断できるように設けられている。

力率改善回路２２では、制御部４０からスイッチング素子２２３に入力される制御信号に基づいてスイッチング素子２２３がオン・オフし、コンバータ回路２１からチョークコイル２２１を介して入力される直流電流を高速でチョップする。これにより、コンバータ回路２１からの直流電流が平滑コンデンサ２３を充電して得られる電圧を調節する。

力率改善回路２２は、直流電流を高速でチョップするためノイズが発生し、そのノイズ対策として前述のノイズフィルタ１９が設けられている。

制御部４０は、平滑コンデンサ２３の電圧を検出し、その検出結果等に基づいてスイッチング素子２２３のオン・オフを制御信号により変化させることにより、インバータ回路２５への供給電圧を調節して力率改善を図っている。

（２−４）平滑コンデンサ２３
平滑コンデンサ２３は、一端がコンバータ回路２１のプラス側に接続され、他端がコンバータ回路２１のマイナス負に接続されている。平滑コンデンサ２３は、コンバータ回路２１によって整流された電圧を平滑する。以下、説明の便宜上、この電圧を“直流電圧Ｖｄｃ”という。

直流電圧Ｖｄｃは、平滑コンデンサ２３の出力側に接続されるインバータ回路２５へ印加される。

（２−５）インバータ回路２５
インバータ回路２５は、平滑コンデンサ２３の出力側に接続される。図１において、インバータ回路２５は、複数の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（以下、単にトランジスタという）２５ａ及び複数の還流ダイオード２５ｂを含む。

インバータ回路２５は、６個のトランジスタ２５ａを有しており、２つのトランジスタ２５ａが直列接続されることによって３つのスイッチングレグを構成し、各スイッチングレグにおいて上アームのトランジスタ２５ａと下アームのトランジスタ２５ａとの中点が、それぞれモータ５１のコイルに接続されている。

また、トランジスタ２５ａのコレクタ端子と還流ダイオード２５ｂのカソード端子が、また、トランジスタ２５ａのエミッタ端子と還流ダイオード２５ｂのアノード端子が接続されるよう、トランジスタ２５ａと還流ダイオード２５ｂとが並列接続されている。

インバータ回路２５は、平滑コンデンサ２３からの直流電圧Ｖｄｃが印加され、かつ所定のタイミングで各トランジスタ２５ａがオン及びオフを行うことによって、インバータ圧縮機５０のモータ５１を駆動する駆動電圧を生成する。

制御装置１０では、コンバータ回路２１、平滑コンデンサ２３、及びインバータ回路２５が、ノイズフィルタ１９を介して入力された交流をトランジスタ２５ａのスイッチング動作によって電力変換してモータ５１に供給する。すなわち、コンバータ回路２１、平滑コンデンサ２３及びインバータ回路２５は電力変換回路を構成している。

（２−６）制御部４０
制御部４０は、自己が決定したデューティを有するパルス状の駆動電圧がインバータ回路２５からモータ５１に出力されるように、インバータ回路２５の各トランジスタ２５ａのオン及びオフの状態を変化させる。そのために、各トランジスタ２５ａのゲートに印加するゲート制御電圧を生成するゲート駆動回路（図示せず。制御部４０に内蔵）に指令電圧を出力する。

その際、制御部４０は、平滑コンデンサ２３両端の直流電圧Ｖｄｃを調節して力率改善を図りつつ、インバータ回路２５を制御するため、当該直流電圧Ｖｄｃを検出し、力率改善回路２２のスイッチング素子２２３に制御信号を適切なタイミングで出力して、スイッチング素子２２３をオン・オフ動作させる。

（３）インバータ圧縮機５０
第１実施形態では、インバータ圧縮機５０の圧縮機構の構成として、例えば、ロータリー式圧縮機構など種々の圧縮機構を採用できる。この圧縮機構には、冷媒を吸入する冷媒配管や吐出する冷媒配管が接続されている。

モータ５１は、三相の交流モータであり、インバータ回路２５の出力（三相交流Ｕ，Ｖ，Ｗ）が供給されている。

（４）インバータ圧縮機５０からの漏れ電流の経路
モータ５１には、巻き線とアース間に静電容量がそれぞれ形成される。この状態で、インバータ回路２５でスイッチングが行われると、モータ５１の静電容量には接続されたインバータ回路２５におけるスイッチングのタイミングに、パルス状の電圧（すなわちコモンモード電圧）が発生する。このコモンモード電圧の急峻な変化に伴って、この静電容量には、漏れ電流が流れる。

モータ５１から流出した漏れ電流の伝播経路の１つとして、冷媒配管−閉鎖弁−筐体−電装箱−アース線１７の順で、ノイズフィルタ１９に流れる（図１の矢印を参照）。

（５）インバータ圧縮機５０の運転周波数と漏れ電流との関係
図２Ａは、空調機に搭載されたインバータ圧縮機５０の起動制御における運転周波数と漏れ電流との関係を示すグラフである。図２Ａにおいて、制御部４０は、起動制御が開始してから時間ｔ１が経過するまでは、空調機の電動膨張弁（図示せず）が初期化動作を行っているので、インバータ圧縮機５０の運転周波数を上昇させない。

時間ｔ１が経過し電動膨張弁の初期化動作が終了すると、制御部４０は、インバータ圧縮機５０を段階的に、且つ段階毎に予め設定されている運転周波数となるように上昇させる。

図２Ａに示すように、インバータ圧縮機５０の起動時の運転周波数は、第１段階から第４段階を経てｆ１からｆ４まで上昇する。このとき、漏れ電流は、運転周波数が上昇するごとに上昇しており、運転周波数が安定すると漏れ電流は徐々に低下していく傾向が見られる。

（６）力率改善回路２２のオン動作と漏れ電流との関係
インバータ圧縮機５０からの漏れ電流は、Ｖｄｃ（図１参照）が高くなるほど大きくなる。通常、制御部４０は平滑コンデンサ２３への入力電流が所定値を超えているときに、力率改善回路２２のスイッチング素子２２３をオン・オフさせるので、その動作によってＶｄｃは昇圧され、漏れ電流は増加する。

図２Ｂは、空調機に搭載されたインバータ圧縮機５０の起動制御における運転周波数と漏れ電流との関係を示すグラフであって、運転周波数の上昇時に力率改善回路２２をオンさせたときの漏れ電流の変化を示したグラフである。

図２Ｂに示すように、起動制御の開始から時間ｔ３経過後に第３段階としてインバータ圧縮機５０の運転周波数をｆ３まで上昇させるが、それと同時に力率改善回路２２をオン動作させたとき、オンさせなかったときよりも高い漏れ電流が観測され、それが規格値を超えるおそれがある。

そこで、第１実施形態では、インバータ圧縮機５０の起動制御において、漏れ電流が増加するタイミング、つまり運転周波数を上昇させるタイミングでは力率改善回路２２をオン動作させない制御を行っている。

図３は、インバータ圧縮機５０の起動制御における力率改善回路２２をオンさせるタイミングを示す制御フローである。

図３において、制御部４０は、ステップＳ１において起動指令の有無を判定し、起動指令があったときはステップＳ２へ進み、起動指令がないときは引き続き判定を継続する。

次に制御部４０は、ステップＳ２において、起動指令を受けてから、つまり起動制御開始からの経過時間を計時するためにタイマーをオンする。

次に、制御部４０は、ステップＳ３において、起動制御を実行する。起動制御は、起動制御開始からの経過時間に基づいて運転周波数を段階的に上昇させる制御である。

具体的には、図２Ａに示すように、制御部４０は、第１段階として起動制御開始から時間ｔ１経過後に運転周波数をｆ１へ上昇させ、第２段階として起動制御開始から時間ｔ２経過後に運転周波数をｆ２へ上昇させ、第３段階として起動制御開始から時間ｔ３経過後に運転周波数をｆ３へ上昇させ、第４段階として起動制御開始から時間ｔ４経過後に運転周波数をｆ４へ上昇させる。

次に、制御部４０は、ステップＳ４において、起動制御開始から時間ｔ５後であってｔ４との差がｔｓに到達したか否か判定し、ｔ５−ｔ４≧ｔｓのときはステップＳ５へ進み、ｔ５−ｔ４≧ｔｓでないときは引き続き判定を継続する。

そして、制御部４０は、ステップＳ５において力率改善回路２２のスイッチング素子２２３をオン・オフさせる。図２Ｃは、空調機に搭載されたインバータ圧縮機５０の起動制御における運転周波数と漏れ電流との関係を示すグラフであって、第４段階に突入した時点から所定時間ｔｓ経過時に力率改善回路２２をオンさせたときの漏れ電流の変化を示したグラフである。

図２Ｃにおいて、段階毎の運転周波数の上昇に対する漏れ電流の上昇傾向および運転周波数安定後の漏れ電流の減少傾向は実験室レベルで把握することができるので、制御部４０は、段階毎に漏れ電流の増加の有無、及び漏れ電流が最大値となる時期を記憶している。

第１実施形態では、制御部４０は、起動制御において、運転周波数が漏れ電流の増加を伴う第１段階から第４段階のうち最終の第４段階に突入した時点から所定時間ｔｓが経過した後、力率改善回路２２のスイッチング素子２２３をオン・オフさせている。

運転周波数が上昇しなければ漏れ電流は徐々に低下して平衡するので、所定時間ｔｓは「漏れ電流が力率改善回路２２オン時の漏れ電流上昇幅を加味しても規格値を超えないレベルまで低下する」時間を見越して設定されている。

それゆえ第１実施形態では、漏れ電流を検出する専用の検出器を備えることなく、力率改善回路２２がオンすることによる漏れ電流の規格値オーバーを防止することができる。

（７）変形例
図２Ｄは、空調機に搭載されたインバータ圧縮機５０の起動制御における運転周波数と漏れ電流との関係を示すグラフであって、第３段階に突入した時点から所定時間ｔｓ´経過時に力率改善回路２２をオンさせたときの漏れ電流の変化を示したグラフである。

図２Ｄにおいて、運転周波数のｆ３とｆ４との差が、ｆ１とｆ２との差、又はｆ２とｆ３との差に比べて小さく、運転周波数がｆ３へ上昇した直後に漏れ電流が最大値となり、ｆ４へ上昇しても漏れ電流は当該最大値を超えることはない。

それゆえ、運転周波数が漏れ電流の増加を伴う段階を第１段階から第３段階と見做して、第３段階に突入した時点から所定時間ｔｓ´が経過した後、つまりｔ５−ｔ３≧ｔｓ´のときに力率改善回路２２のスイッチング素子２２３をオン・オフさせてもよい。

（８）特徴
（８−１）
インバータ圧縮機５０の制御装置１０では、インバータ圧縮機５０の運転周波数の上昇に伴いインバータ圧縮機５０からの漏れ電流も上昇するが、漏れ電流のピークを過ぎてから力率改善回路２２のスイッチング素子２２３をオン・オフさせるので、漏れ電流の増加するタイミングでの力率改善回路２２のオンを避けることができる。その結果、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく漏れ電流の規格値オーバーを防止することができる。

（８−２）
インバータ圧縮機５０の制御装置１０では、起動制御における漏れ電流が最大値となる時期を見越した時間が、力率改善回路２２をオンさせるタイミングとして設定される。その結果、漏れ電流の増加するタイミングでの力率改善回路２２のオンを避けることができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、制御部４０は、「漏れ電流が、力率改善回路２２オン時の漏れ電流上昇幅を加味しても規格値を超えないレベルまで低下する」時間を待って、力率改善回路２２をオンさせている。

これは、運転周波数が上昇しなければ漏れ電流は徐々に低下して平衡するという観点に基づいている。そうすると、漏れ電流の値が一定レベルを下回ったことを確認できさえすれば、高精度の検出器を用いなくても力率改善回路２２のオンのタイミングを決定することができるはずである。

ここでは、ノイズフィルタ１９のＹコンデンサ１９５の両端電圧から漏れ電流を計測して、力率改善回路２２のオンのタイミングを決定する方法を説明する。

（１）制御装置１１０の構成
図４は、本発明の第２実施形態に係るインバータ圧縮機５０の制御装置１１０を示すブロック図である。図４において、制御装置１１０は、第１実施形態に係る制御装置１０（図１参照）に、漏れ電流検出回路３１を追加した構成である。

漏れ電流検出回路３１の原理は、例えば、互いに直列に接続された２つの抵抗がＹコンデンサ１９５に並列接続され、Ｙコンデンサ１９５の両端電圧が分圧されるように構成されている。制御部４０は、それら２つの抵抗同士の接続点の電圧値から漏れ電流Ｉｌを算出し、その値が一定レベルを下回ったか否かを判定することができる。

（２）力率改善回路２２のオン動作と漏れ電流との関係
図５は、インバータ圧縮機５０の起動制御における力率改善回路２２をオンさせるタイミングを示す制御フローである。

図５において、制御部４０は、ステップＳ１１において起動指令の有無を判定し、起動指令があったときはステップＳ１２へ進み、起動指令がないときは引き続き判定を継続する。

次に制御部４０は、ステップＳ１２において、起動指令を受けてから、つまり起動制御開始からの経過時間を計時するためにタイマーをオンする。

次に、制御部４０は、ステップＳ１３において、起動制御を実行する。起動制御は、起動制御開始からの経過時間に基づいて運転周波数を段階的に上昇させる制御である。（図２Ａ参照）。

次に、制御部４０は、ステップＳ１４において、漏れ電流Ｉｌが一定レベルＩｓを下回ったか否かを判定し、Ｉｌ＜ＩｓのときステップＳ１５へ進み、Ｉｌ＜Ｉｓでないときは引き続き判定を継続する。

ここで、漏れ電流Ｉｌは運転周波数の上昇に伴って高くなるので、当初はＩｌ＜Ｉｓであるが、ステップＳ１３で起動制御を実行しているので、運転周波数は第４段階のｆ４に到達している。それゆえ、漏れ電流Ｉｌは、一旦は、一定レベルＩｓを超えていることは確実であり、ステップＳ１４では漏れ電流Ｉｌが一定レベルＩｓを下回ったか否かが判定されるだけでよい。

そして、制御部４０は、ステップＳ１５において力率改善回路２２のスイッチング素子２２３をオン・オフさせる。

（３）特徴
上記のように、第２実施形態では、既存のＹコンデンサ１９５を利用して漏れ電流を検出することができるので、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく漏れ電流の規格値オーバーを防止することができる。

＜第３実施形態＞
（１）制御装置２１０の構成
図６は、本発明の第３実施形態に係るインバータ圧縮機５０の制御装置２１０を示すブロック図である。図６において、制御装置２１０は、第１実施形態に係る制御装置１０（図１参照）に、漏れ電流検出回路３３と、ノイズフィルタ１９のコモンモードチョークコイル１９３に対する二次側巻線３３１とを追加した構成である。

（２）漏れ電流検出回路３３の構成
漏れ電流検出回路３３は、たとえば変圧回路と、コンバータ回路とで構成されてもよい。具体的には、ノイズフィルタ１９のコモンモードチョークコイル１９３に流れる電流の変動により発生する誘起電圧が二次側巻線３３１によって変圧され、二次側巻線３３１の両端電圧がコンバータ回路で整流及び平滑された直流電圧となり、制御部４０に入力される。すなわち、ノイズフィルタ１９のコモンモードチョークコイル１９３の誘起電圧に応じた直流電圧が制御部４０に入力され、制御部４０がその電圧値から漏れ電流Ｉｌを算出し、その値が一定レベルを下回ったか否かを判定することができる。

制御部４０は、漏れ電流Ｉｌが一定レベルを下回ったことを確認できさえすればよいので、漏れ電流検出回路３３から制御部４０に入力された直流電圧に基づいて漏れ電流Ｉｌの値が一定レベルを下回ったか否かを判定することができる。したがって、高精度の検出は不要である。

（３）力率改善回路２２のオン動作と漏れ電流との関係
インバータ圧縮機５０の起動制御における力率改善回路２２をオンさせるタイミングを示す制御フローは、先に説明した図５の第２実施形態を示す制御フローのステップＳ１４の表現を変更するだけで説明することができる。

つまり、制御部４０は、図５のステップＳ１４において、漏れ電流検出回路３３から入力された電圧値に基づいて漏れ電流Ｉｌを算出し、その値が一定レベルＩｓを下回ったか否かを判定し、Ｉｌ＜ＩｓのときステップＳ１５へ進み、Ｉｌ＜Ｉｓでないときは引き続き判定を継続する。

そして、制御部４０は、ステップＳ１５において力率改善回路２２のスイッチング素子２２３をオン・オフさせる。

（４）特徴
上記のように、第３実施形態では、既存のコモンモードチョークコイル１９３を利用して漏れ電流を検出することができるので、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく漏れ電流の規格値オーバーを防止することができる。

＜第４実施形態＞
（１）制御装置３１０の構成
図７は、本発明の第４実施形態に係るインバータ圧縮機５０の制御装置３１０を示すブロック図である。図７において、制御装置３１０は、第１実施形態に係る制御装置１０（図１参照）に、ノイズフィルタ２７と漏れ電流検出回路３５とを追加した構成である。

（２）ノイズフィルタ２７の構成
ノイズフィルタ２７は、図７に示すように、磁性体コア２７１と、磁性体コア２７１に巻かれたコイル３５１とを有している。図７では、磁性体コア２７１は円環形状の閉磁路を形成しているが、割りコアであってもよい。コイル３５１は、磁性体コア２７１に複数回巻き付けられている。ノイズフィルタ２７は、力率改善回路２２が発生する高周波ノイズを抑制する作用があり、ノイズフィルタ１９の大型化を防止することができる。

（３）漏れ電流検出回路３５
漏れ電流検出回路３５では、磁性体コア２７１に流れる電流の変動により誘起電圧が発生すると、コイル３５１によって変圧され、コイル３５１の両端電圧が漏れ電流検出回路３５内で整流及び平滑化された直流電圧となり、制御部４０に入力される。

すなわち、磁性体コア２７１の誘起電圧に応じた直流電圧が制御部４０に入力され、制御部４０はその電圧値から漏れ電流Ｉｌを算出し、その値が一定レベルを下回ったか否かを判定する。

制御部４０は、漏れ電流Ｉｌが一定レベルを下回ったことを確認できさえすればよいので、漏れ電流検出回路３５から制御部４０に入力された直流電圧に基づいて漏れ電流Ｉｌの値が一定レベルを下回ったか否かを判定することができる。したがって、高精度の検出は不要である。

（４）力率改善回路２２のオン動作と漏れ電流との関係
インバータ圧縮機５０の起動制御における力率改善回路２２をオンさせるタイミングを示す制御フローは、先に説明した図５の第２実施形態を示す制御フローのステップＳ１４の表現を変更するだけで説明することができる。

つまり、制御部４０は、図５のステップＳ１４において、漏れ電流検出回路３５から入力された電圧値に基づいて漏れ電流Ｉｌを算出し、その値が一定レベルＩｓを下回ったか否かを判定し、Ｉｌ＜ＩｓのときステップＳ１５へ進み、Ｉｌ＜Ｉｓでないときは引き続き判定を継続する。

そして、制御部４０は、ステップＳ１５において力率改善回路２２のスイッチング素子２２３をオン・オフさせる。

（５）特徴
上記のように、第４実施形態では、既存の磁性体コア２７１を利用して漏れ電流を検出することができるので、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく漏れ電流の規格値オーバーを防止することができる。

＜第５実施形態＞
（１）制御装置４１０の構成
図８は、本発明の第５実施形態に係るインバータ圧縮機５０の制御装置４１０を示すブロック図である。図８において、制御装置４１０は、第１実施形態に係る制御装置１０（図１参照）に、電流センサ３７を追加した構成である。

（２）電流センサ３７の構成
電流センサ３７は、コンバータ回路２１のマイナス側と力率改善回路２２のマイナス側との間に接続されている。

電流センサ３７は、例えば、シャント抵抗及び該抵抗の両端の電圧を増幅させるオペアンプを用いた増幅回路で構成されてもよい。電流センサ３７によって検出された電圧は制御部４０に入力される。

すなわち、制御部４０はその電圧値から漏れ電流Ｉｌを算出し、その値が一定レベルを下回ったか否かを判定する。したがって、高精度の検出は不要である。

（３）力率改善回路２２のオン動作と漏れ電流との関係
インバータ圧縮機５０の起動制御における力率改善回路２２をオンさせるタイミングを示す制御フローは、先に説明した図５の第２実施形態を示す制御フローのステップＳ１４の表現を変更するだけで説明することができる。

つまり、制御部４０は、図５のステップＳ１４において、電流センサ３７から入力された電圧値に基づいて漏れ電流Ｉｌを算出し、その値が一定レベルＩｓを下回ったか否かを判定し、Ｉｌ＜ＩｓのときステップＳ１５へ進み、Ｉｌ＜Ｉｓでないときは引き続き判定を継続する。

そして、制御部４０は、ステップＳ１５において力率改善回路２２のスイッチング素子２２３をオン・オフさせる。

（４）特徴
上記のように、第５実施形態では、新たに電流センサ３７を設けることになるが、所定の閾値に対する大小の判定をすることができればよく、高精度である必要はないので、電流センサ３７の低コスト化を図ることができる。

＜その他＞
第１実施形態から第５実施形態のいずれの制御装置であっても、通常、制御部４０は平滑コンデンサ２３への入力電流が所定値を超えているときに、力率改善回路２２のスイッチング素子２２３をオン・オフさせるという条件が付随している。

上記の通り、本願発明は、過剰な漏れ電流対策部品を設けることなく低コストで信頼性の高い、インバータ圧縮機の制御装置を提供することができるので、空調機、ヒートポンプ式給湯機に有用である。

１０ 制御装置
１９ ノイズフィルタ
１９３ コモンモードチョークコイル
１９５ Ｙコンデンサ
２２ 力率改善回路
２２１ チョークコイル
２２３ スイッチング素子
２３ 平滑コンデンサ
２５ インバータ回路
２７ ノイズフィルタ
２７１ 磁性体コア
３１ 漏れ電流検出回路（漏れ電流検出手段）
３３ 漏れ電流検出回路（漏れ電流検出手段）
３３１ 二次側巻線
３５ 漏れ電流検出回路（漏れ電流検出手段）
３５１ コイル
３７ 電流センサ（漏れ電流検出手段）
４０ 制御部
５０ インバータ圧縮機
１１０ 制御装置
２１０ 制御装置
３１０ 制御装置
４１０ 制御装置

特開２００８−９９５０５号公報

Claims (8)

1. インバータ圧縮機の起動時に運転周波数を段階的に上昇させていく起動制御を行う、インバータ圧縮機の制御装置であって、
   インバータ回路（２５）と、
   前記インバータ回路（２５）と並列に接続される平滑コンデンサ（２３）と、
   スイッチング素子（２２３）及びチョークコイル（２２１）を有し、前記スイッチング素子（２２３）をオン・オフさせることによって前記チョークコイル（２２１）に蓄えられた電力を前記平滑コンデンサ（２３）に供給する力率改善回路（２２）と、
   前記力率改善回路（２２）の前記スイッチング素子（２２３）をオン・オフさせる制御部（４０）と、
   を備え、
   前記制御部（４０）は、前記起動制御において、前記力率改善回路（２２）の前記スイッチング素子（２２３）をオン・オフさせていない状態で且つ前記インバータ圧縮機からの漏れ電流がピークになった後、前記力率改善回路（２２）の前記スイッチング素子（２２３）をオン・オフさせる、
   インバータ圧縮機の制御装置。
2. 前記制御部（４０）は、予め、前記インバータ圧縮機の運転周波数を段階的に上昇させたときの段階毎に、前記漏れ電流の増加の有無、及び前記漏れ電流が最大値となる時期を記憶しており、
   さらに前記制御部（４０）は、前記起動制御において、前記運転周波数が前記漏れ電流の増加を伴う前記段階のうちの最終段階に到達した時点から所定時間が経過した後、前記力率改善回路（２２）の前記スイッチング素子（２２３）をオン・オフさせる、
   請求項１に記載のインバータ圧縮機の制御装置。
3. 前記漏れ電流を検出する漏れ電流検出手段をさらに備え、
   前記制御部（４０）は、前記起動制御において、前記運転周波数の上昇が所定の段階に到達し且つ前記漏れ電流が予め設定した閾値を下回ったとき、前記力率改善回路（２２）の前記スイッチング素子（２２３）をオン・オフさせる、
   請求項１に記載のインバータ圧縮機の制御装置。
4. 交流電源と前記力率改善回路（２２）との間に設けられるノイズフィルタ（１９）をさらに備え、
   前記ノイズフィルタ（１９）は、
   コモンモードチョークコイル（１９３）と、
   前記コモンモードチョークコイル（１９３）に対する２次側巻線（３３１）と、
   を有し、
   前記漏れ電流検出手段は、前記２次側巻線（３３１）の両端電圧に基づいて前記漏れ電流を検出する、
   請求項３に記載のインバータ圧縮機の制御装置。
5. 交流電源と前記力率改善回路（２２）との間に設けられるノイズフィルタ（１９）をさらに備え、
   前記ノイズフィルタ（１９）は、
   コモンモードチョークコイル（１９３）と、
   交流電源線とアース線との間に接続されるコンデンサ（１９５）と、
   を有し、
   前記漏れ電流検出手段は、前記コンデンサ（１９５）の両端電圧に基づいて前記漏れ電流を検出する、
   請求項３に記載のインバータ圧縮機の制御装置。
6. 前記インバータ回路（２５）と前記インバータ圧縮機との間に設けられるノイズフィルタ（２７）をさらに備え、
   前記ノイズフィルタ（２７）は、
   磁性体コア（２７１）と、
   前記磁性体コアに巻かれたコイル（３５１）と、
   を有し、
   前記漏れ電流検出手段は、前記コイル（３５１）の両端電圧に基づいて前記漏れ電流を検出する、
   請求項３に記載のインバータ圧縮機の制御装置。
7. 交流電源と前記力率改善回路（２２）との間に設けられる電流センサ（３７）をさらに備え、
   前記漏れ電流検出手段は、前記電流センサ（３７）の値に基づいて前記漏れ電流を検出する、
   請求項３に記載のインバータ圧縮機の制御装置。
8. 前記制御部（４０）は、前記力率改善回路（２２）の前記スイッチング素子（２２３）をオン・オフさせる条件として、前記平滑コンデンサ（２３）への入力電流が所定値を超えていることを含む、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のインバータ圧縮機の制御装置。

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