JP3080120B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は室内機および室外機
からなる空気調和機に係り、さらに詳しく言えば、室外
機に設けられる誘導電動機およびブラシレスモータの制
御技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種家電機器のモータとして、ブ
ラシレスモータが利用されようとしている。このことか
ら、ブラシレスモータを各種機器に適用し、かつ、容易
に利用可能とするため、ブラシレスモータを制御するブ
ラシレスモータ制御回路が種々提案されている。

【０００３】空気調和機の室外機においては、室外送風
機および圧縮機を駆動するために２つのモータが必要と
される。室外送風機のモータにブラシレスモータ、圧縮
機のモータに誘導電動機を使用する場合、ブラシレスモ
ータについては、可変直流電圧を出力する直流電源、こ
の可変直流電圧を交流に変換してブラシレスモータの複
数の固定子巻線に印加する駆動回路およびブラシレスモ
ータを回転制御する制御回路が必要とされる。

【０００４】また、誘導電動機については、所定の直流
電圧を出力する直流電源、この所定の直流電圧を交流に
変換して誘導電動機に供給する駆動回路、および誘導電
動機を回転制御する制御回路が必要とされ、さらに両モ
ータに共通として、室外機の制御に必要な入出力機能を
有し、室外機を制御するマイクロコンピュータが必要と
される。

【０００５】具体的には、図７に示されているように、
室外機には、空気調和機の冷凍サイクルを構成し、冷媒
を循環させる圧縮機のモータ（誘導電動機）１と、熱交
換器において該冷媒の熱交換を行う室外送風機のモータ
（ブラシレスモータ）８とが設けられている。

【０００６】そして、誘導電動機１側には、商用交流電
源２により同誘導電動機１の駆動用の所定の直流電圧
（例えば２８０Ｖ）を得るための整流回路３ａ、倍電圧
回路３ｂおよび平滑用コンデンサ３ｃ等で構成した電源
回路３と、この電源回路３から出力される所定の直流電
圧を交流に変換して誘導電動機１に供給するための複数
のスイッチング素子であるトランジスタで構成された第
１の駆動回路４と、同第１の駆動回路４の各トランジス
タをオン、オフする第１のドライブ回路６とが設けられ
ている。

【０００７】また、この室外機には、図示しない室内機
から必要な制御信号が入力され、空気調和機の室外機の
制御に必要な各種入出力を行ない、室外機を制御すると
ともに、誘導電動機１を回転制御するために、第１のド
ライブ回路６を介して第１の駆動回路４の各トランジス
タを所定にオン、オフ制御し、電源回路３からの所定の
直流電圧を交流に変換して上記誘導電動機１に供給する
駆動信号を出力し、かつ、上記ブラシレスモータ８の回
転数指令を出力するマイクロコンピュータ５と、電源回
路３から出力される所定の直流電圧をマイクロコンピュ
ータ５および当該室外機の他の制御回路の電源電圧に降
圧する第１の電圧制御回路７とが設けられている。

【０００８】一方、ブラシレスモータ８側には、商用交
流電源２を整流・平滑化する整流回路９およびコンデン
サ１０による電源回路と、この整流・平滑化された電圧
をスイッチングし、このスイッチングされた電圧を平滑
化して可変直流電圧を得るためのトランス１１ａ、トラ
ンジスタ１１ｂ、ダイオード１１ｃおよびコンデンサ１
１ｄなどからなる電源回路（スイッチング電源）１１
と、この電源回路１１で得られた可変直流電圧を交流に
変換してブラシレスモータ８の複数の固定子巻線に印加
するための複数のスイッチング素子であるトランジスタ
で構成された第２ の駆動回路１２と、ブラシレスモータ
８の回転子の位置を検出して位置検出信号を出力するブ
ラシレスモータ８内部の位置検出センサ（例えばホール
素子）１３と、電源回路１１のトランジスタ１１ｂをス
イッチングするスイッチング信号を出力するとともに、
マイクロコンピュータ５からの回転数指令に基づいて電
源回路１１から第２の駆動回路１２に供給される直流電
圧を可変させるために上記スイッチング信号のオン、オ
フ比を可変し、かつ、上記ブラシレスモータ８を回転さ
せるために上記位置検出信号を入力し、この位置検出信
号に基づいて上記第２の駆動回路１２の各トランジスタ
を所定にオン、オフ制御して電源回路１１から出力され
る可変直流電圧を交流に変換して上記ブラシレスモータ
８の複数の固定子巻線に印加する駆動信号を出力するブ
ラシレスモータ制御回路１４と、このブラシレスモータ
制御回路１４からの駆動信号によって第２の駆動回路１
２の各トランジスタをオン、オフする第２のドライブ回
路１５と、電源回路１１の出力可変直流電圧をブラシレ
スモータ制御回路１４の電源電圧に降圧する第２の電圧
制御回路１６とが設けられている。

【０００９】ところで、図８に示すように、誘導電動機
１が三相である場合、第１の駆動回路４には、６個のト
ランジスタＵ１，Ｘ１，Ｖ１，Ｙ１，Ｗ１，Ｚ１を三相
ブリッジ接続してなるものが用いられる。

【００１０】誘導電動機１の回転制御に際し、マイクロ
コンピュータ５は図９（ａ）に示す変調波の半周期Ｔｆ
毎に、この変調波と基本波Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１との交点を
求め、この求めた交点に基づいて同図（ｂ）、（ｄ）、
（ｆ）に示す交点までの時間Ｔｕ１，Ｔｖ１，Ｔｗ１を
求め、このＴｕ１，Ｔｖ１，Ｔｗ１に基づいてＰＷＭ信
号Ｕ１，Ｘ１，Ｖ１，Ｙ１，Ｗ１，Ｚ１を発生して出力
し（同図（ｂ）乃至（ｇ）に示す）、このＰＷＭ信号Ｕ
１，Ｘ１，Ｖ１，Ｙ１，Ｗ１，Ｚ１が、第１のドライブ
回路６を介して第１の駆動回路４の各トランジスタＵ
１，Ｘ１，Ｖ１，Ｙ１，Ｗ１，Ｚ１をオン、オフ制御す
る駆動信号とされる。

【００１１】このようにして、第１の駆動回路４の各ト
ランジスタが上記の駆動信号にしたがってオン、オフさ
れると、第１の駆動回路４に入力された上記電源回路３
からの所定の直流電圧が図９（ｈ）に示すように三相交
流Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に変換されて誘導電動機１の三相巻
線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に供給される。

【００１２】これと同時に、マイクロコンピュータ５に
おいては、誘導電動機１が所定の回転数になるように、
その回転数に応じて基本波Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を所定の波
高値、所定の周波数に可変し、この可変によって変調波
と基本波との交点が可変され、Ｔｕ１，Ｔｖ１，Ｔｗ１
が可変されてＰＷＭ信号のパルス幅（オン、オフのタイ
ミング）が可変されるため、第１の駆動回路４から誘導
電動機１の三相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に供給される三相
交流Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１が所定の周波数、所定の電圧に可
変され、誘導電動機１が所定の回転数で回転制御され
る。

【００１３】図１０に示すように、ブラシレスモータ８
が三相である場合、上記第２の駆動回路１２には、６個
のトランジスタＵ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２を
三相ブリッジ接続したものが用いられる。

【００１４】また、ブラシレスモータ８の回転制御に際
しては、同ブラシレスモータ８の回転子の位置を検出す
る内部のホール素子１３からの位置検出信号（図１１
（ａ）乃至（ｃ）に示す）が、ブラシレスモータ制御回
路１４に入力される。これにより、ブラシレスモータ制
御回路１４において、その入力された位置検出信号に基
づいてブラシレスモータ８が回転するように、駆動信号
Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２が第２のドライブ
回路１５に出力される（図１１（ｄ）乃至（ｉ）に示
す）。

【００１５】これら駆動信号によって第２の駆動回路１
２の各トランジスタＵ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｘ２，Ｙ２，Ｚ
２が第２のドライブ回路１５によってオン、オフされ、
第２の駆動回路１２に入力された可変直流電圧が交流電
圧Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に変換されてブラシレスモータ８の
各固定子巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に印加される（同図
（ｋ）乃至（ｍ）に示す）。

【００１６】さらに、ブラシレスモータ制御回路１４か
ら、電源回路１１のトランジスタ１１ｂをスイッチング
制御するためのスイッチング信号が出力され（図１１
（ｊ）に示す）、かつ、マイクロコンピュータ５からの
回転数指令に基づいて、そのスイッチング信号のオン、
オフ比が可変される。

【００１７】これにより、上記電源回路１１の出力直流
電圧が可変されて第２の駆動回路１２に入力され、この
可変された直流電圧が交流電圧に変換されて上記ブラシ
レスモータの固定子巻線に印加されるため、同固定子巻
線に印加される交流電圧が可変され、上記ブラシレスモ
ータ８が可変速制御されることになる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の空
気調和機においては、室外機の圧縮機および室外送風機
を駆動する２つのモータを制御するために、誘導電動機
１を制御するマイクロコンピュータ５と、ブラシレスモ
ータ８を制御するブラシレスモータ制御回路１４とを必
要とし、また、２つのモータを駆動するために誘導電動
機１駆動用の所定の直流電圧を得るための電源回路３お
よびブラシレスモータ駆動用の可変直流電圧を得るため
の電源回路１１のスイッチング電源が必要とされる。

【００１９】すなわち、室外機の制御に２つの制御手
段、マイクロコンピュータ５およびブラシレスモータ制
御回路１４ばかりでなく、所定の直流電圧および可変直
流電圧を得る２つの電源回路３，１１が必要とされ、さ
らには、マイクロコンピュータ５および室外機の他の制
御回路やブラシレスモータ制御回路１４等の電源電圧を
得るために、第１および第２の電圧制御回路７，１６が
必要とされるため、複雑な制御手段および電源回路を設
けなければならず、部品点数が多く、制御装置が大型化
し、室外機のコスト低下や小型化が難しいという問題点
があった。

【００２０】また、他方において、電源回路１１のスイ
ッチング電源のトランジスタ１１ｂのスイッチングのオ
ン、オフ比がマイクロコンピュータ５からの回転数指令
により決まっていることから、負荷が変動し、ブラシレ
スモータ８の回転数が変化しても、スイッチングのオ
ン、オフ比が変わらず、実際の回転数が回転数指令の値
と一致せず、回転数が負荷の変動とともに変化するとい
う不具合があった。

【００２１】本発明は、上記した課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、２つのモータの電源
回路を共用することができ、また、その２つのモータの
制御手段を室外機を制御するマイクロコンピュータに含
ませ、室外機の全ての制御を１つのマイクロコンピュー
タで済ませることができ、結果として、部品点数を削減
し、室外機のコスト低下および小型化を図ることができ
るとともに、ブラシレスモータに負荷の変動があって
も、その回転数を一定にできるようにした空気調和機を
提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、圧縮機および室外送風機を有する室外機
と、室内機とを含み、上記圧縮機もしくは上記室外送風
機の一方が誘導電動機で駆動されるとともに、その他方
がブラシレスモータで駆動され、かつ、これらの誘導電
動機およびブラシレスモータが、上記室外機の制御に必
要な入出力機能を有するマイクロコンピュータによって
制御される空気調和機において、商用交流電源を所定の
直流電圧に変換して出力する一つの電源回路と、複数の
第１スイッチング素子をオン、オフし、上記電源回路か
らの直流電圧を交流に変換して上記誘導電動機に供給す
る第１の駆動回路と、複数の第２スイッチング素子を上
記ブラシレスモータの複数の固定子巻線の電流供給路を
形成する上アームおよび同複数の固定子巻線の電流帰路
を形成する下アームとして用い、これらの各第２スイッ
チング素子をオン、オフすることにより、上記電流供給
路および上記電流帰路を切り替えて、上記電源回路から
の直流電圧を交流に変換して上記ブラシレスモータの複
数の固定子巻線に印加する第２の駆動回路と、上記ブラ
シレスモータの回転子の位置を検出して位置検出信号を
出力する位置検出手段とを備え、上記マイクロコンピュ
ータは、上記第１の駆動回路の各第１スイッチング素子
をオン、オフ制御して上記電源回路からの直流電圧を所
定周波数、所定電圧の交流に変換して上記誘導電動機に
供給する駆動信号を出力して、同誘導電動機を所定の回
転数で回転制御するとともに、上記位置検出信号からの
位置検出信号に基づいて、上記第２の駆動回路の各第２
スイッチング素子をオン、オフ制御して上記電源回路か
らの直流電圧を交流に変換して上記ブラシレスモータの
駆動信号を発生すると同時に、同駆動信号のうち、上記
第２の駆動回路の少なくとも一方のアーム側のスイッチ
ング素子をオン、オフ制御する駆動信号のオン部分を同
駆動信号の周波数よりも高い周波数でチョッピングして
同一方のアーム側のスイッチング素子をチョッピング制
御するとともに、同チョッピングのオン、オフ比を可変
として、上記ブラシレスモータを回転制御することを特
徴としている。

【００２３】本発明において、上記マイクロコンピュー
タは、上記位置検出信号からの位置検出信号に基づい
て、上記ブラシレスモータの回転数を算出し、かつ、同
算出回転数が所定値となるように上記駆動信号のチョッ
ピングのオン、オフ比を可変することが好ましい。

【００２４】上記電源回路からの直流電圧を、上記マイ
クロコンピュータおよび上記室外機の制御に必要な他の
制御回路の電源電圧に降圧する電圧制御回路を有し、上
記直流電圧を上記室外機の制御系の電源として共用でき
るようにしたことも、本発明の特徴の一つである。

【００２５】また、本発明の別の特徴としては、上記マ
イクロコンピュータは、上記第１の駆動回路への駆動信
号を発生する第１の駆動信号発生手段と、上記第２の駆
動回路への駆動信号を発生する第２の駆動信号発生手段
とを有しており、上記第１の駆動信号発生手段が、上記
第１の駆動回路の各第１スイッチング素子を所定にオ
ン、オフ制御する駆動信号として複数のＰＷＭ信号を発
生し、かつ、同複数のＰＷＭ信号のオン、オフのタイミ
ングをタイマ手段により制御するＰＷＭ信号発生手段か
らなるとともに、上記第２の駆動信号発生手段は、上記
位置検出信号に基づいて上記第２の駆動回路の各第２ス
イッチング素子を所定にオン、オフ制御し、上記電源回
路からの直流電圧を交流に変換して上記ブラシレスモー
タの複数の 固定子巻線に印加する駆動信号を発生する駆
動信号発生手段と、上記駆動信号の周波数より高い周波
数のチョッピング信号を発生し、かつ、同チョッピング
信号のオン、オフのタイミングをタイマ手段により発生
するチョッピング信号発生手段と、上記駆動信号のう
ち、上記第２の駆動回路の少なくとも一方のアーム側の
スイッチング素子を所定にオン、オフ制御する駆動信号
のオン部分を上記チョッピング信号によりチョッピング
するチョッピング手段とを備えていることを挙げること
ができる。

【００２６】この場合において、上記チョッピング手段
は、上記チョッピングされる駆動信号と上記チョッピン
グ信号との論理積あるいは論理和をとり、上記駆動信号
のオン部分を同チョッピング信号によりチョッピングす
ることが好ましい。

【００２７】このように、本発明によれば、室外機に設
けられる圧縮機および室外送風機駆動用の誘導電動機お
よびブラシレスモータを駆動するための電源回路が１つ
で済ませられ、また、誘導電動機およびブラシレスモー
タを回転制御する手段を含む当該室外機の制御手段とし
て１つのマイクロコンピュータで済ませられることか
ら、当該室外機の電源回路および制御回路の簡略化、部
品点数の削減、コスト低下、小型化を図ることができ
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】次に、本発明を図面に示された実
施例に基づいて、より詳しく説明する。なお、この実施
例において、先に説明した従来例と同一もしくは同一と
見なされる部分には、それと同じ参照符号が付されてい
る。

【００２９】図１のブロック図に示されているように、
この空気調和機の室外機においては、圧縮機の駆動源と
して誘導電動機１、室外送風機の駆動源としてブラシレ
スモータ８を使用している。

【００３０】すなわち、商用電源２を源とする電源回路
３によって得た所定の直流電圧（例えば２８０Ｖ）を第
１および第２の駆動回路４，１２に供給するため、圧縮
機用の誘導電動機１（例えば三相誘導電動機：以下誘導
電動機と記す）として定格電圧２８０Ｖのものを用い、
室外送風機用のブラシレスモータ（例えば三相ブラシレ
スモータ；以下ブラシレスモータと記す）８として高圧
型のもの（例えば定格電圧２８０Ｖ）を用い、また第１
および第２の駆動回路４，１２の複数のスイッチング素
子である各トランジスタとして高圧型のもの（例えば定
格電圧２８０Ｖ）を用いている。

【００３１】この室外機は、室外送風機用のブラシレス
モータ８の回転子の位置を検出するブラシレスモータ８
内部の位置検出センサ（ホール素子）１３およびこのホ
ール素子１３の出力信号を入力し、位置検出信号を出力
する例えば比較手段および増幅手段で構成された位置検
出回路１７による位置検出手段と、当該室外機の制御に
必要な入出力機能を有し、上記位置検出回路１７からの
位置検出信号を入力して室外送風機用のブラシレスモー
タ８を回転制御する一方、従来例と同様の方法で圧縮機
用の誘導電動機１を回転制御し、さらに当該室外機全体
を制御するマイクロコンピュータ１８とを備えている。

【００３２】なお、上記位置検出手段は、この例に限ら
ず、ブラシレスモータ８の回転子の位置を検出して位置
検出信号を出力するものであればよく、例えば、上記ホ
ール素子１３を位置検出手段とし、上記位置検出回路１
７を構成する比較手段、増幅手段をマイクロコンピュー
タ１８の内部に具備させ、そのホール素子１３の出力を
位置検出信号としてマイクロコンピュータ１８に入力す
るようにしてもよい。また、位置検出手段として上記ホ
ール素子１３および位置検出回路１７を合わせたホール
ＩＣを用い、このホールＩＣの出力を位置検出信号とし
て上記マイクロコンピュータ１８に入力するようにして
もよく、この場合同マイクロコンピュータ１８には当然
比較手段、増幅手段を必要としない。

【００３３】さらに、上記ブラシレスモータ８の各固定
子巻線に誘起される逆起電圧を検出して例えば積分手
段、比較手段からなる位置検出回路により位置検出信号
を得、この得た位置検出信号を上記マイクロコンピュー
タ１８に入力するようにしてもよく、この場合、各固定
子巻線および位置検出回路によって位置検出手段が構成
される。また、あるいはその積分手段、比較手段をマイ
クロコンピュータ１８の内部に具備し、各固定子巻線を
位置検出手段とし、検出した逆起電圧を位置検出信号と
してマイクロコンピュータに入力するようにしてもよ
い。

【００３４】さらにまた、当該室外機の電源としては、
第１および第２の駆動回路４，１２に所定の直流電圧を
供給する電源回路３の他に、この電源回路３による所定
の直流電圧をマイクロコンピュータ１８や室外機の他の
制御回路の電源電圧に降圧する電圧制御回路１９を備え
ており、当該空気調和機の電源回路としては１つの電源
回路３のみで済ませられる。

【００３５】なお、図２に示すように、上記第２の駆動
回路１２は複数のスイッチング素子である６個のトラン
ジスタＵ３，Ｖ３，Ｗ３，Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３を三相ブリ
ッジ接続し、ブラシレスモータ８の各固定子巻線Ｕ３，
Ｖ３，Ｗ３の電流供給路を形成する上アーム１２ａ（ト
ランジスタＵ３，Ｖ３，Ｗ３）、および各固定子巻線Ｕ
３，Ｖ３，Ｗ３の電流帰路を形成する下アーム１２ｂ
（トランジスタＸ３，Ｙ３，Ｚ３）に構成し、上記電流
供給路である３つのトランジスタおよび電流帰路である
３つのトランジスタをオン、オフして切替えることによ
り所定の直流電圧を交流に変換してブラシレスモータ８
の各固定子巻線Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３に印加する。

【００３６】図３のタイムチャート図に示すように、上
記ホール素子１３からの出力信号（同図（ａ）乃至
（ｃ）に示す）が上記位置検出回路１７に入力され、こ
の位置検出回路１７によって得られた位置検出信号（同
図（ｄ）乃至（ｆ）に示す）がマイクロコンピュータ１
８に入力される。

【００３７】すると、このマイクロコンピュータ１８に
よって、上記位置検出信号に基づいてブラシレスモータ
８が回転するように上記第２の駆動回路１２の各トラン
ジスタＵ３，Ｖ３，Ｗ３，Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３を第２のド
ライブ回路１５を介してオン、オフ制御する駆動信号Ｕ
３，Ｖ３，Ｗ３，Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３が出力される（同図
（ｇ）乃至（ｌ））。

【００３８】このようにして、室外送風機用のブラシレ
スモータ８の固定子巻線Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３には、所定の
直流電圧が変換された交流電圧が印加されると同時に、
マイクロコンピュータ１８から出力される駆動信号のう
ち、第２の駆動回路１２の上アーム１２ａおよび下アー
ム１２ｂの少なくとも一方のアームの各トランジスタを
オン、オフする駆動信号のオン部分は、同駆動信号の周
波数よりも高い周波数でマイクロコンピュータ１８内部
でチョッピングされてマイクロコンピュータ１８から出
力されている。

【００３９】これにより、第２の駆動回路１２の上記一
方のアームの各トランジスタが、そのオン時にチョッピ
ング制御され、所定の直流電圧が交流電圧に変換される
際にチョッピングされ、このチョッピングされた交流電
圧がブラシレスモータ８の各固定子巻線に印加され、ブ
ラシレスモータ８が回転制御される。

【００４０】この場合、マイクロコンピュータ１８から
出力される上記下アーム１２ｂのトランジスタＸ３，Ｙ
３，Ｚ３を駆動する駆動信号Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３のオン部
分がマイクロコンピュータ１８内部でチョッピングされ
て出力されており（同図（ｊ）乃至（ｌ）に示す）、上
記下アーム１２ｂのトランジスタＸ３，Ｙ３，Ｚ３がそ
のオン時にチョッピング制御され、ブラシレスモータ８
の各固定子巻線Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３にはチョッピングされ
た各交流電圧Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３が印加される（同図
（ｍ）乃至（ｏ）に示す）。

【００４１】なお、この例では第２の駆動回路１２の下
アーム１２ｂの各トランジスタの駆動信号のオン部分を
チョッピングしたが、これに限らず、上アーム１２ａの
各トランジスタの駆動信号のオン部分をチョッピングし
てもよく、また、上アーム１２ａおよび下アーム１２ｂ
の各トランジスタの駆動信号のオン部分をチョッピング
してもよい。

【００４２】次に、図４のフローチャート図を参照し
て、上記マイクロコンピュータ１８の動作を詳しく説明
すると、まず当該空気調和機の室内機からの必要な制御
信号等により室外機が動作しているものとする。この場
合、マイクロコンピュータ１８によって空気調和機の室
外機の制御に必要な入出力が行なわれ、当該室外機が制
御される。

【００４３】そして、上記マイクロコンピュータ１８に
おいて、室外送風機のブラシレスモータ８を回転制御す
るために、入力ポートを介して入力された位置検出信号
に基づいて第２の駆動回路１２の各トランジスタを所定
にオン、オフ制御する駆動信号が出力ポートを介して出
力される。この出力された駆動信号のうち、第２の駆動
回路１２の下アーム１２ｂの各トランジスタをオン、オ
フ制御する駆動信号のオン部分は、マイクロコンピュー
タ１８内部にて、同駆動信号の周波数よりも高い周波数
で、かつ所定のオン、オフ比でチョッピングされてい
る。これにより、ブラシレスモータ８の固定子巻線には
所定のオン、オフ比でチョッピングされた所定の交流電
圧が印加され、同ブラシレスモータ８が回転される。

【００４４】このとき、上記マイクロコンピュータ１８
においては位置検出回路１７によって得られた位置検出
信号に基づいてブラシレスモータ８の回転数が算出され
（ステップＳＴ１）、この算出回転数とブラシレスモー
タ８の回転数の所定値とが比較される（ステップＳＴ
２，ＳＴ４）。この場合、例えば図３（ｄ）乃至（ｆ）
に示す３本の位置検出信号間の立ち上がり、立ち下がり
間の時間を計測することにより、マイクロコンピュータ
１８においてブラシレスモータ８の回転数を算出するこ
とができる。

【００４５】上記算出回転数が所定値より小さいときに
は（ステップＳＴ２）、第２の駆動回路１２を構成する
下アーム１２ｂの各トランジスタをオン、オフする駆動
信号のオン部分におけるチョッピングのオン時間が増加
され（オフ時間が減少され、オン、オフ比が可変され）
（ステップＳＴ３）、つまりブラシレスモータ８の固定
子巻線に印加される交流電圧が高くされ、ブラシレスモ
ータ８の回転数が上昇する。

【００４６】一方、上記算出回転数が所定値より大きい
ときには（ステップＳＴ４）、上記下アーム１２ｂの各
トランジスタをオン、オフする駆動信号のオン部分にお
けるチョッピングのオン時間が減少され（オフ時間が増
加され、オン、オフ比が可変され）（ステップＳＴ
５）、つまりブラシレスモータ８の固定子巻線に印加さ
れる交流電圧が低くされ、ブラシレスモータ８の回転数
が下降する。

【００４７】上記ステップＳＴ１乃至ＳＴ５の繰り返し
により、上記室外送風機用のブラシレスモータ８の回転
数が可変制御され、所定値に近付けられるとともに、同
ブラシレスモータ８は所定回転数で一定に回転制御され
る。

【００４８】ところで、図５に示すように、上記マイク
ロコンピュータ１８は、当該空気調和機の室外機を制御
するために必要な入出力機能を有する空気調和機の室外
機制御手段１８ｓを有し、同室外機制御手段１８ｓによ
って室外機を制御するとともに、誘導電動機１を回転制
御するために、第１の駆動回路４の各トランジスタの駆
動信号として複数のＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号発
生手段である第１の駆動信号発生手段１８ａと、ブラシ
レスモータ８を回転制御するために、第２の駆動回路１
２の各トランジスタの駆動信号を発生する第２の駆動信
号発生手段１８ｂとを内部に備えている。

【００４９】上記第１の駆動信号発生手段１８ａはタイ
マ手段を有し、この例の場合三相の誘導電動機１を回転
制御するために６本のＰＷＭ信号を駆動信号Ｕ１，Ｘ
１，Ｖ１，Ｙ１，Ｗ１，Ｚ１として出力する（図９
（ｂ）乃至（ｇ）を参照）。このとき、マイクロコンピ
ュータ１８は変調波の半周期Ｔｆにおいて、変調波と基
本波Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１との交点を求め（図９（ａ）を参
照）、各交点までの時間Ｔｕ１，Ｔｖ１，Ｔｗ１を求め
る（図９（ｂ）、（ｄ），（ｆ）を参照）。するとマイ
クロコンピュータ１８は、変調波の半周期Ｔｆをメモリ
１８ｃにセットするとともに、求めた値Ｔｕ１，Ｔｖ
１，Ｔｗ１をメモリ１８ｄ，１８ｅ，１８ｆにセットす
る。

【００５０】そして、タイマカウンタ１８ｈをリセット
してスタートし、これと同時に、比較手段１８ｇから出
力される３本のＵ１，Ｖ１，Ｗ１の信号（図９（ｂ）、
（ｄ）、（ｆ）に示す）がＬレベルにされる。しかる
後、同比較手段１８ｇにてタイマカウンタ１８ｈのカウ
ント値とメモリ１８ｄ，１８ｅ，１８ｆの値Ｔｕ１，Ｔ
ｖ１，Ｔｗ１とが比較され、一致するとそれぞれの信号
が反転される。

【００５１】また、上記タイマカウンタ１８ｈのカウン
ト値が変調波の半周期Ｔｆであるメモリ１８ｃの値と一
致すると、上記比較手段１８ｇはタイマカウンタ１８ｈ
をリセットする。この間にマイクロコンピュータ１８内
部では、変調波の次の半周期における変調波と基本波Ｕ
１，Ｖ１，Ｗ１との交点が求められ、この交点から新た
にＴｕ１，Ｔｖ１，Ｔｗ１が得られている。マイクロコ
ンピュータ１８は、この新たに求めたＴｕ１，Ｔｖ１，
Ｔｗ１をメモリ１８ｄ，１８ｅ，１８ｆに再びセット
し、タイマカウンタを再スタートさせる。

【００５２】以後上記同様の処理を繰り返して、図９
（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）に示すＰＷＭ信号が得られる。

【００５３】また、上記３本のＰＷＭ信号が反転手段１
８ｉ，１８ｊ，１８ｋによりそれぞれ反転されて図９
（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）に示すＸ１，Ｙ１，Ｚ１の信号
にされ、これら反転された信号Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１および
非反転の信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１がデットタイム発生手段
１８ｌに入力される。

【００５４】このデットタイム発生手段１８ｌは遅延手
段であり、第１の駆動回路４の同相の２つのトランジス
タ（Ｕ１とＸ１、Ｖ１とＹ１、Ｗ１とＺ１）が同時にオ
ンして電源を短絡するのを防止するため、例えば入力さ
れたＵ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１の信号の立ち
上がりを所定時間遅らせ、同相の２つのトランジスタが
同時にＨレベル（オン）になるのを防止するものであ
る。

【００５５】このようにして、第１の駆動回路４の各ト
ランジスタＵ１，Ｘ１，Ｖ１，Ｙ１，Ｗ１，Ｚ１の駆動
信号である６本のＰＷＭ信号Ｕ１，Ｘ１，Ｖ１，Ｙ１，
Ｗ１，Ｚ１はデットタイム発生手段１８ｌから出力され
る。

【００５６】これと同時に、マイクロコンピュータ１８
内部において、基本波Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１が所定の波高
値、所定の周波数に可変され、変調波との交点が可変さ
れ、上記比較値Ｔｕ１，Ｔｖ１，Ｔｗ１が可変されてメ
モリにセットされるため、出力されるＰＷＭ信号のパル
ス幅（オン、オフのタイミング）が可変される。

【００５７】このようにして、誘導電動機１に所定の周
波数、所定の電圧の三相交流Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を供給
し、誘導電動機１を所定の回転数で回転制御するＰＷＭ
信号がマイクロコンピュータ１８から出力される。な
お、必要に応じて変調波の半周期であるＴｆを可変して
もよい。

【００５８】一方、上記第２の駆動信号発生手段１８ｂ
は、駆動信号発生手段１８ｍにおいて、位置検出回路１
７からの位置検出信号（図６（ａ）乃至（ｃ）に示す）
を入力し、この位置検出信号に基づいて、室外送風機用
のブラシレスモータ８が回転するように、第２の駆動回
路１２の各トランジスタＵ３，Ｖ３，Ｗ３，Ｘ３，Ｙ
３，Ｚ３をオン、オフし、直流電圧を交流に変換してブ
ラシレスモータ８の固定子巻線に印加するための図６
（ｄ）乃至（ｉ）に示す駆動信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３，Ｘ
３，Ｙ３，Ｚ３を発生する。

【００５９】チョッピング信号発生手段はタイマ手段を
有し、さらに詳しくは比較手段１８ｎ、タイマカウンタ
１８ｑ、メモリ１８ｏ，１８ｐを有し、上記発生駆動信
号の周波数より高い周波数のチョッピング信号を発生す
る（図６（ｊ）に示す）。

【００６０】マイクロコンピュータ１８によって、メモ
リ１８ｏ，１８ｐにはチョッピング信号の周期Ｔｃ，チ
ョッピング信号のオン時間Ｔｏｎがセットされ、タイマ
カウンタ１８ｑがリセットされ、スタートされると同時
に出力チョッピング信号がＨレベル（オン）にされる。

【００６１】すると、比較手段１８ｎによってタイマカ
ウンタ１８ｑのカウント値とメモリ１８ｐのチョッピン
グ信号のオン時間Ｔｏｎとが比較され、一致すると上記
出力チョッピング信号がＬレベル（オフ）にされ、続い
てタイマカウンタ１８ｑのカウント値とメモリ１８ｏの
チョッピング信号の周期Ｔｃとが一致するとタイマカウ
ンタがリセットされ、再びスタートされるとともに、上
記出力チョッピング信号が再びＨレベル（オン）にされ
る。

【００６２】以後、上記と同様の処理が繰り返され図６
（ｊ）に示すチョッピング信号が発生する。この発生し
たチョッピング信号と上記発生駆動信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ
３，Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３とをチョッピング手段１８ｒに入
力し、このチョッピング手段１８ｒにて第２の駆動回路
１２の上アーム１２ａまたは下アーム１２ｂの少なくと
も一方のアーム、例えば下アーム１２ｂの各トランジス
タＸ３，Ｙ３，Ｚ３をオン、オフする発生駆動信号Ｘ
３，Ｙ３，Ｚ３のオン部分がチョッピング信号に基づい
てチョッピングされる。

【００６３】これは、図６（ｇ）乃至（ｉ）に示す上記
下アーム１２ｂの各トランジスタＸ３，Ｙ３，Ｚ３をオ
ン、オフするための発生駆動信号Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３と、
図６（ｊ）に示すチョッピング信号との論理積あるいは
論理和をとることで行なわれ、例えばこの例では論理積
をとっており、この論理積をとり、オン部分がチョッピ
ングされた駆動信号が上記下アーム１２ｂの各トランジ
スタＸ３，Ｙ３，Ｚ３の駆動信号Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３とな
る（図６（ｎ）乃至（ｐ）に示す）。なお、上記上アー
ム１２ａの各トランジスタをオン、オフする駆動信号は
図６（ｄ）乃至（ｆ）に示す発生駆動信号が、そのまま
図６（ｋ）乃至（ｍ）に示す駆動信号となる。

【００６４】マイクロコンピュータ１８は、これらの図
６（ｋ）乃至（ｐ）に示す信号を第２の駆動回路１２の
各トランジスタＵ３，Ｖ３，Ｗ３，Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３の
駆動信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３，Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３として出
力し、直流電圧をチョッピングした交流電圧Ｕ３，Ｖ
３，Ｗ３に変換し、ブラシレスモータ８の各固定子巻線
Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３に印加するとともに図４に示す方法
で、上記メモリ１８ｐにセットするチョッピング信号の
オン時間Ｔｏｎを可変して発生するチョッピング信号の
オン時間を可変し、駆動信号のオン部分におけるチョッ
ピングのオン時間を可変してブラシレスモータ８の固定
子巻線に印加する交流電圧を可変し、ブラシレスモータ
８を所定の回転数で一定に回転制御する。なお、必要に
応じてチョッピング信号の周期Ｔｃを可変してもよい。

【００６５】このように、圧縮機用の誘導電動機１およ
び室外送風機用のブラシレスモータ８を駆動する第１お
よび第２の駆動回路４，１２の電源電圧（所定の直流電
圧）を１つの電源、つまり上記電源回路３で得ており、
また、この電源回路３による所定の直流電圧を電圧制御
回路１９で降圧してマイクロコンピュータ１８および当
該室外機の他の制御回路の電源電圧を得ていることか
ら、当該室外機の電源が少なくて済むことになる。換言
すると、当該室外機の電源回路としては１組の電源回路
だけで済むため、同室外機の電源回路の簡略化、部品点
数の削減が図れ、これによって同室外機のコスト低下、
小型化が図れる。

【００６６】また、空気調和機の室外機に必要な圧縮機
および室外送風機の２つのモータを回転制御する制御手
段を室外機を制御するマイクロコンピュータに含め、１
つのマイクロコンピュータ１８で室外機の制御ができる
ため、室外機の制御回路の簡略化、部品点数の削減が図
れ、室外機のコスト低下および小型化を図ることができ
る。

【００６７】さらに、上記ブラシレスモータの回転数を
算出して所定の回転数となるように制御を行なっている
ことから、負荷の変動があった場合に、回転数が変動す
るということもない。なお、本実施例では室外送風機の
駆動用としてブラスレスモータを、また、圧縮機の駆動
用として誘導電動機を使用したが、これに限らず、誘導
電動機を室外送風機にまたブラシレスモータを圧縮機に
使用してもよい。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
空気調和機の室外機に必要な圧縮機、室外送風機に誘導
電動機、ブラシレスモータを使用する場合、１つの電源
回路によって空気調和機の室外機に使用される２つのモ
ータである誘導電動機およびブラシレスモータを駆動す
る直流電圧を得、かつ、室外機に必要な各種入出力機能
を有する１つのマイクロコンピュータによって誘導電動
機およびブラシレスモータおよび当該室外機の全てを制
御することができることから、室外機の電源回路および
制御回路の簡略化、部品点数の削減を図ることができ、
ひいては同室外機のコスト低下、小型化を図ることがで
き、さらにはブラシレスモータの回転数を算出し、所定
の回転数となるように制御を行なっているので、負荷の
変動があってもその回転数を所定の回転数で一定に制御
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す空気調和機の室外機の
制御回路の概略的ブロック線図。

【図２】図１に示す室外機に用いられる室外送風機用の
ブラシレスモータの第２の駆動回路の概略的回路図。

【図３】図１に示す室外機の室外送風機用のブラシレス
モータの制御方法の作用を説明するタイムチャート図。

【図４】図１に示す空気調和機の制御方法の一部を説明
するフローチャート図。

【図５】本発明の空気調和機の室外機を制御するマイク
ロコンピュータの概略的ブロック線図。

【図６】図５に示す空気調和機の室外機を制御するマイ
クロコンピュータによるブラシレスモータの制御方法の
作用を説明するタイムチャート図。

【図７】従来の空気調和機の室外機の制御回路の概略的
ブロック線図。

【図８】図７および図１に示す室外機に用いられる圧縮
機用の誘導電動機を駆動する第１の駆動回路の概略的回
路図。

【図９】図７および図１に示す圧縮機用の誘導電動機の
制御方法の作用を説明するタイムチャート図。

【図１０】図７に示す室外機に用いられる室外送風機用
のブラシレスモータを駆動する第２の駆動回路の概略的
回路図。

【図１１】図７に示す室外機に用いられる室外送風機の
ブラシレスモータの制御方法の作用を説明するタイムチ
ャート図。

【符号の説明】

１ 誘導電動機（圧縮機用モータ） ２ 商用交流電源 ３ 電源回路 ４ 第１の駆動回路 ６ 第１のドライブ回路 ８ ブラシレスモータ（室外送風機用モータ） １２ 第２の駆動回路 １２ａ 上アーム（第２の駆動回路） １２ｂ 下アーム（第２の駆動回路） １３ 位置検出センサ（ホール素子） １５ 第２のドライブ回路 １７ 位置検出回路 １８ マイクロコンピュータ １８ａ 第１の駆動信号発生手段 １８ｂ 第２の駆動信号発生手段 １８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆ，１８ｏ，１８ｐ メ
モリ １８ｓ 空気調和機の室外機制御手段 １９ 電圧制御回路

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−101893（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−60135（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−107092（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−13950（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 6/04 H02P 7/67

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機および室外送風機を有する室外機
   と、室内機とを含み、上記圧縮機もしくは上記室外送風
   機の一方が誘導電動機で駆動されるとともに、その他方
   がブラシレスモータで駆動され、かつ、これらの誘導電
   動機およびブラシレスモータが、上記室外機の制御に必
   要な入出力機能を有するマイクロコンピュータによって
   制御される空気調和機において、 商用交流電源を所定の直流電圧に変換して出力する一つ
   の電源回路と、 複数の第１スイッチング素子をオン、オフし、上記電源
   回路からの直流電圧を交流に変換して上記誘導電動機に
   供給する第１の駆動回路と、 複数の第２ スイッチング素子を上記ブラシレスモータの
   複数の固定子巻線の電流供給路を形成する上アームおよ
   び同複数の固定子巻線の電流帰路を形成する下アームと
   して用い、これらの各第２スイッチング素子をオン、オ
   フすることにより、上記電流供給路および上記電流帰路
   を切り替えて、上記電源回路からの直流電圧を交流に変
   換して上記ブラシレスモータの複数の固定子巻線に印加
   する第２の駆動回路と、上 記ブラシレスモータの回転子の位置を検出して位置検
   出信号を出力する位置検出手段とを備え、 上 記マイクロコンピュータは、上記第１の駆動回路の各
   第１スイッチング素子をオン、オフ制御して上記電源回
   路からの直流電圧を所定周波数、所定電圧の交流に変換
   して上記誘導電動機に供給する駆動信号を出力して、同
   誘導電動機を所定の回転数で回転制御するとともに、上 記位置検出信号からの位置検出信号に基づいて、上記
   第２の駆動回路の各第２スイッチング素子をオン、オフ
   制御して上記電源回路からの直流電圧を交流に変換して
   上記ブラシレスモータの駆動信号を発生すると同時に、 同駆動信号のうち、上記第２の駆動回路の少なくとも一
   方のアーム側のスイッチング素子をオン、オフ制御する
   駆動信号のオン部分を同駆動信号の周波数よりも高い周
   波数でチョッピングして同一方のアーム側のスイッチン
   グ素子をチョッピング制御するとともに、同チョッピン
   グのオン、オフ比を可変として、上記ブラシレスモータ
   を回転制御することを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 上記マイクロコンピュータは、上記位置
   検出信号からの位置検出信号に基づいて、上記ブラシレ
   スモータの回転数を算出し、かつ、同算出回転数が所定
   値となるように上記駆動信号のチョッピングのオン、オ
   フ比を可変することを特徴とする請求項１に記載の空気
   調和機。
3. 【請求項３】 上記電源回路からの直流電圧を、上記マ
   イクロコンピュータおよび上記室外機の制御に必要な他
   の制御回路の電源電圧に降圧する電圧制御回路を有し、
   上記直流電圧を上記室外機の制御系の電源として共用可
   能としたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和
   機。
4. 【請求項４】 上記マイクロコンピュータは、上記第１
   の駆動回路への駆動信号を発生する第１の駆動信号発生
   手段と、上記第２の駆動回路への駆動信号を発生する第
   ２の駆動信号発生手段とを有しており、上 記第１の駆動信号発生手段が、上記第１の駆動回路の
   各第１スイッチング素子を所定にオン、オフ制御する駆
   動信号として複数のＰＷＭ信号を発生し、かつ、同複数
   のＰＷＭ信号のオン、オフのタイミングをタイマ手段に
   より制御するＰＷＭ信号発生手段からなるとともに、 上 記第２の駆動信号発生手段は、上記位置検出信号に基
   づいて上記第２の駆動回路の各第２スイッチング素子を
   所定にオン、オフ制御し、上記電源回路からの直流電圧
   を交流に変換して上記ブラシレスモータの複数の固定子
   巻線に印加する駆動信号を発生する駆動信号発生手段
   と、上記駆動信号の周波数より高い周波数のチョッピン
   グ信号を発生し、かつ、同チョッピング信号のオン、オ
   フのタイミングをタイマ手段により発生するチョッピン
   グ信号発生手段と、上記駆動信号のうち、上記第２の駆
   動回路の少なくとも一方のアーム側のスイッチング素子
   を所定にオン、オフ制御する駆動信号のオン部分を上記
   チョッピング信号によりチョッピングするチョッピング
   手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の
   空気調和機。
5. 【請求項５】 上記チョッピング手段は、上記チョッピ
   ングされる駆動信号と上記チョッピング信号との論理積
   あるいは論理和をとり、上記駆動信号のオン部分を同チ
   ョッピング信号によりチョッピングする請求項４に記載
   の空気調和機。