JP4639950B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、洗濯機、食器洗い機、空調装置、ヒートポンプ式給湯装置、誘導加熱装置等の各種機器に使用され、直流電源から負荷に交流電力を供給し、モータの駆動などを行うインバータ装置に関するものである。

従来、この種のインバータ装置は、整流器およびインバータ素子の熱を逃がすために設けられた放熱器の温度を検出する放熱器温度検出手段により、インバータの温度の検知を行うようにしていた（例えば、特許文献１参照）。

図７は、上記特許文献１に記載された従来のインバータ装置の回路図を示すものである。

図７において、従来のインバータ装置は、交流電力１を直流電力に変換する整流器２と、整流器２の出力である直流電力を任意の周波数の交流電力に変換するインバータ素子３と、インバータ素子３が駆動したときに発生する熱を放熱するための放熱器４と、圧縮機６を駆動する圧縮機駆動用モータ５とインバータ素子３を駆動するインバータ制御装置７を有しており、これらは空気調和機の室外機に設けられている。

室外機にはさらに、外気温度を検出する外気温度検出器８と、放熱器４の温度を検出する放熱器温度検出器９を設けている。

圧縮機６の停止中に、外気温度検出器８が検知した外気温度Ｔａが低い場合、寝込みの可能性があることから、冷媒寝込み防止制御部１０は、放熱器温度検出器９の出力が低い場合には、インバータ素子３を制御して圧縮機５を加熱するための拘束電流を供給するようにするが、放熱器温度検出器９の出力が駆動できないと想定できる所定温度以上である場合には、拘束電流の供給を停止するようにインバータ素子３を制御するものとなっている。

ここで、放熱器温度検出器９は、寝込み防止制御を行うために新たに設けたものではなく、既存の空気調和機に用いられているものであって、圧縮機６の駆動ができない程度にまで放熱器４の温度が上がっている状態においては、インバータ素子３の運転を停止し、インバータ素子３の破壊を防ぐために設けられたものである。
特開２０００−２９２０１４号公報

従来のインバータ装置が開示された上記特許文献１には、具体的な放熱器温度検出器９の構成は記載されていないが、実際に放熱器４に温度検知素子（サーミスタなど）を取り付けて、放熱器温度検出器９を構成しようとする場合には、整流器２、インバータ素子３、インバータ制御装置７などは一般にプリント配線板に実装されて構成されることから、放熱器４にドリルで穴をあけておき、その部分にサーミスタ素子などをビス止めし、そのサーミスタ素子からの２本のリード線に、前記プリント配線板の側に実装したコネクタに嵌合させるコネクタを取り付けて接続するというような構成となり、例えばサーミスタ素子の周りに絶縁チューブや穴あき板金材を被せるなど考えられるが、いずれにしても部品点数が多く、組立工数もかかる為、インバータ装置が高コストとなるという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、インバータ回路の温度を検知する温度検知手段にかかわる部品点数、および組立工数を低減させて、低コストのインバータ装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決するために、本発明のインバータ装置は、プリント配線板と、前記プリント配線板に実装され、第１の直流電源から電源を供給されるスイッチング素子を有するインバータ回路と、前記第１の直流電源の負極と前記インバータ回路の入力の陰極側端子の間に接続した電流検知抵抗と、前記電流検知抵抗の電圧を受けて前記インバータ回路の動作を停止する電流保護回路と、前記インバータ回路の温度を検知する温度検知手段を有し、前記温度検知手段は、一方の端子が前記インバータ回路の入力の陰極側端子に接続されると共に前記プリント配線板に実装されたサーミスタを有し、前記温度検知手段は、前記サーミスタの他の端子に接続された分圧抵抗と、前記電流検知抵抗と前記サーミスタおよび前記分圧抵抗の直列回路に接続した第２の直流電源を有し、前記第２の直流電源の負極は、前記第１の直流電源の負極に接続し、前記電流検知抵抗と前記サーミスタの直列回路の両端電圧より温度検知を行うようにしたもので、インバータ回路の入力の陰極側の端子から、スイッチング素子の損失による発熱が伝導を中心とした熱伝達によってプリント配線板に実装したサーミスタに伝達されて、サーミスタの素子の温度が上昇することから、前記スイッチング素子の温度を精度良く検知できると共に、サーミスタを接続するためのコネクタなどが不要になり、部品点数が少なく、組立工数の削減も可能となり、低コストのインバータ装置を提供することができる。

本発明のインバータ装置は、プリント配線板に実装したサーミスタでインバータ回路の温度を精度よく検知できると共に、低コストで形成することができる。

第１の発明は、プリント配線板と、前記プリント配線板に実装され、第１の直流電源から電源を供給されるスイッチング素子を有するインバータ回路と、前記第１の直流電源の負極と前記インバータ回路の入力の陰極側端子の間に接続した電流検知抵抗と、前記電流検知抵抗の電圧を受けて前記インバータ回路の動作を停止する電流保護回路と、前記インバータ回路の温度を検知する温度検知手段を有し、前記温度検知手段は、一方の端子が前記インバータ回路の入力の陰極側端子に接続されると共に前記プリント配線板に実装されたサーミスタを有し、前記温度検知手段は、前記サーミスタの他の端子に接続された分圧抵抗と、前記電流検知抵抗と前記サーミスタおよび前記分圧抵抗の直列回路に接続した第２の直流電源を有し、前記第２の直流電源の負極は、前記第１の直流電源の負極に接続し、前記電流検知抵抗と前記サーミスタの直列回路の両端電圧より温度検知を行うようにしたもので、インバータ回路の入力の陰極側の端子から、スイッチング素子の損失による発熱が伝導を中心とした熱伝達によってプリント配線板に実装したサーミスタに伝達されて、サーミスタの素子の温度が上昇することから、前記スイッチング素子の温度を精度良く検知できると共に、サーミスタを接続するためのコネクタなどが不要になり、部品点数が少なく、組立工数の削減も可能となり、低コストのインバータ装置を提供することができる。

また、前記サーミスタの温度を例えばマイクロコンピュータなどに電圧として読み込ませるための温度検知手段の回路を比較的簡単な構成で実現することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の電流検知抵抗を、金属板で構成したもので、耐過電圧性能、耐ラッシュ性能、難燃性能が要求される電流検知抵抗を小型のもの、もしくは少
ない抵抗器数で構成することが可能となり、インバータ回路からの熱伝達に対する前記電流検知抵抗へ逃げる分の比率が少なくてすむことから、サーミスタで検知する温度とインバータ回路のスイッチング素子の温度との相関、応答が優れたものとなり、よりスイッチング素子の温度が正確に検知できるものとなり、またプリント配線板のスペースが有効に利用することもできる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の電流検知抵抗を、複数の抵抗器からなる直列回路を含んで構成したもので、インバータ回路の入力の陰極側端子に直接に接続される抵抗器の素子数を、電流検知抵抗の全抵抗器の数よりも少なくすることができることから、その分インバータ回路からの発熱に対して、電流検知抵抗を構成する抵抗器に逃げる熱量の比率を抑えることができるので、温度検知手段のサーミスタはよりスイッチング素子の温度に対応した温度検知を行うことが可能となるものである。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明のサーミスタを、プリント配線板に面実装したもので、インバータ回路の入力の陰極側端子からの熱伝達性が優れ、かつ実装スペース面でも小さくて済むものとなる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明の第１の直流電源は、交流電源を整流する整流回路を有し、前記整流回路の入力電流を検知する入力電流検知回路を有し、前記入力電流検知回路の出力を受けてインバータ回路の温度検知を行うもので、サーミスタの電圧検知に加わる電流検知抵抗の電圧降下分を補正することができることから、電流検知抵抗に流れる電流が大きい場合であっても、補正が可能となり、スイッチング素子の温度の検知精度を高く確保することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１におけるインバータ装置について、図１〜５を用いて説明する。図１は、本実施の形態におけるインバータ装置の回路図を示している。

図１において、第１の直流電源２０は、１００ボルト５０／６０Ｈｚの交流電源２１に接続されて入力されるものであり、交流電源２１の一方の線に設けられた１５Ａのヒューズ２２、６．５ｍＨのインダクタンスを持つリアクタ２３、４個のシリコンダイオード素子（図示せず）を内蔵し、交流から直流へと整流する整流回路２４、倍電圧整流するための電解式のコンデンサ２６、および直流電圧を平滑するための電解式のコンデンサ２７によって構成されている。

なお、本実施の形態においては、第１の直流電源２０を倍電圧整流形としているので、交流電源２１から実効値１００ボルトを入力することにより、第１の直流電源２０として、２百数十ボルトという高い値が得られるものとなり、パワー面においては８００Ｗ程度のものとしながらも、後段の電流値を抑えて低コストのインバータ装置を実現することができるという効果を上げている。

しかし、必ずしも倍電圧整流の構成にする必要はなく、全波整流などの構成であってもかまわない。第１の直流電源２０から電源が供給されるインバータ回路３０は、いわゆるＩＰＭ（インテリジェント・パワー・モジュール）と呼ばれ、複数の半導体チップを樹脂でモールドした形のもので構成し、任意の周波数と電圧の３相の交流電力をＵ、Ｖ、Ｗ端子から出力するものとなっている。

インバータ回路３０の構成においては、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート形のバイポーラトランジスタ）およびコレクタ・エミッタ間に逆並列に接続して構成した６個のスイッチング素子３１、３２、３３、３４、３５、３６、および６個のスイッチング素子３１、３２、３３、３４、３５、３６のゲートにかかる電圧を入り切りしてオン／オフを制御する駆動回路３７、および電圧比較器３８と電圧比較器３８の入力の一方に接続された０．４８ボルトの直流電源３９によって構成された電流保護回路４０を有している。

駆動回路３７は、６個のスイッチング素子３１、３２、３３、３４、３５、３６のそれぞれに対してオン／オフの状態を制御するための６個の入力端子ＵＰ、ＵＮ、ＶＰ、ＶＮ、ＷＰ、ＷＮを有しており、Ｈｉｇｈの信号が入力された場合に当該スイッチング素子３１、３２、３３、３４、３５、３６をオンし、Ｌｏｗの信号が入力された場合にオフとするが、これらの動作は、ＳＣ端子がＨｉｇｈの状態にのみなされるものであり、一旦ＳＣ端子がＬｏｗとなった時点で、すべてのスイッチング素子３１、３２、３３、３４、３５、３６は入力端子ＵＰ、ＵＮ、ＶＰ、ＶＮ、ＷＰ、ＷＮの論理に関わらずオフの状態とされるものとなっている。

第１の直流電源２０の負極であるＧＮＤ端子と、インバータ回路３０の入力の陰極側の端子Ｎの間には、金属板で構成した３個の面実装形の抵抗器４１、４２、４３の直列回路で構成した電流検知抵抗４４が接続され、ここに流れる電流に応じた電圧を発生させるシャント抵抗などとも称されるものとなる。

電流検知抵抗４４の電圧Ｖｓｈは、抵抗４５とコンデンサ４６によって濾波された電圧Ｖｃがインバータ回路３０のＣ端子に接続されており、Ｖｃが０．４８Ｖを越えた時点で、電圧比較器３８の出力がＨｉｇｈからＬｏｗに変化し、駆動回路３７はＳＣ端子にＬｏｗ信号を電圧比較器３８から受けた時点で、過電流と判定し、スイッチング素子３１、３２、３３、３４、３５、３６のすべてをオフ状態に制御して、インバータ回路３０の動作を停止させることによって各スイッチング素子３１、３２、３３、３４、３５、３６が破壊しないよう保護するものとなっている。

さらに、本実施の形態において、インバータ回路３０の温度を検知する温度検知手段５０は、インバータ回路３０の入力の陰極側の端子Ｎに、一方の端子を接続したサーミスタ５１と、サーミスタ５１に並列に接続したダイオード５２を有しており、サーミスタ５１のもう一方の端子には分圧抵抗５３が接続され、分圧抵抗５３の他の端子については、５Ｖを出力する第２の直流電源５５の正極に接続されたものとなっている。

なお、本実施の形態においてダイオード５２は、インバータ回路３０が動作中に発生するスパイク状の高電圧パルス波形、並びに万が一いずれかのスイッチング素子が破壊してショート状態となった場合に、サーミスタ５１に印加される過電圧からサーミスタ５１を保護し、二次的な破壊を防ぐ作用をするために設けたものであるが、通常のインバータ回路３０の運転状態においては、ダイオード５２を通過する電流は、ごく僅かであって、各部の電圧波形に与える影響は、非常に小さいものとなっている。

一方第２の直流電源５５の負極は、ＧＮＤに接続されていることから、本実施の形態においては、電流検知抵抗４４とサーミスタ５１および分圧抵抗５３の直列回路が第２の直流電源５５に接続された構成となっている。

温度検知手段５０は、さらに抵抗５７、電圧の振幅を抑えるためのダイオード５８、５９、および電解式のコンデンサ６０、フィルム式のコンデンサ６１が接続されており、マイクロコンピュータ６５の入力端子Ａ１にアナログ電圧Ｖ１を出力するものとなっている。

したがって、本実施の形態においては、電流検知抵抗４４とサーミスタ５１の直列回路の両端電圧より、抵抗５７、コンデンサ６０、６１、ダイオード５８、５９によるノイズ除去や電圧振幅制限などがなされたアナログ信号電圧がＶ１となっている。

さらに、本実施の形態においては、整流回路２０の入力電流Ｉｉｎを検知する入力電流検知回路７０を有しており、マイクロコンピュータ６５は、入力電流検知回路７０からも整流回路２４の入力電流Ｉｉｎの大きさに応じたアナログの検知出力電圧Ｖ２を受けるものとなっている。

本実施の形態における入力電流検知回路７０の構成は、整流回路２０の入力電流が流れる経路に１次巻線に接続した電流トランス７１、電流トランス７１の２次巻線に接続した４個のダイオード７２、７３、７４、７５は全波整流の構成となっている。

さらに、電流トランス７１の負荷となる抵抗７７を設け、抵抗７８とダイオード７９の並列回路を経由させ、平滑効果を有する電解式のコンデンサ８０を接続し、電圧が過大となることを防ぐためのクランプ用のダイオード、高周波のノイズ成分を除去するための抵抗８２、コンデンサ８３によって、入力電流Ｉｉｎに応じたアナログ電圧Ｖ２が得られる構成となっている。

マイクロコンピュータ６５は、Ａ１端子とＡ２端子に入力された両者のアナログ電圧をいずれも内部のＡＤ変換器でデジタル値に変換し、プログラムを実行することにより、サーミスタ５１の温度検知を行い、インバータ回路３０の温度、さらに詳細には各スイッチング素子３１、３２、３３、３４、３５、３６の温度を検知するものであり、温度が所定値よりも高い場合には、インバータ回路３０の駆動回路３７に接続されている６本の信号ＵＰ、ＵＮ、ＶＰ、ＶＮ、ＷＰ、ＷＮについて、それらの論理をすべてＬｏｗとすることにより、インバータ回路３０の動作を停止して負荷であるモータ８５を停止し、インバータ回路３０が過剰な温度上昇によって破壊するのを防止する。

なお、温度検知手段５０が検知した温度に対して、例えばインバータ回路３０を完全に停止させるという温度設定値よりも低い温度において、モータ８５の速度・トルクを低くするなど、インバータ回路３０の発熱が減少する方向に保護をかける制御を行うこともできる。

図２は、本実施の形態における、インバータ回路３０、電流検知抵抗４４、サーミスタ５１の実装断面図である。

図２において、コンポジット製のプリント配線板９０に、インバータ回路３０がパッケージの両側にムカデ状に出ている多数の脚９１、９２をプリント配線板９０の貫通穴９０ａに通して反対の面（図２の上側の面）でハンダ付けする方法で実装されたものとなっている。

本実施の形態では、プリント配線板９０は、両面基板としているが、図２に示した部分については、上側の面に銅箔のパターン９４、９５、９６、９７、９８、９９が存在しており、インバータ回路３０の脚９１、９２は、それぞれパターン９７、９９にハンダ付けされている状態となっており、脚９１は図１に示した回路図におけるインバータ回路３０の入力の陰極側の端子Ｎとなっている。

なお、インバータ回路３０には、アルミニウムを引き抜いて構成した放熱器１０１が、放熱器１０１に開けられたタップ穴１０１ａに、Ｍ４のビス１０２によって固定され、接
合面に塗られたシリコングリスを介して、インバータ回路３０の内部の各スイッチング素子３１、３２、３３、３４、３５、３６からの発熱を効果的に逃がすものとなっている。

電流検知抵抗４４を構成する面実装形の抵抗器４１、４２、４３は、いずれも内部に安定した電気抵抗を持った金属板を使用して実現した金属板抵抗なども呼ばれる構成のものを使用しており、抵抗器４１はパターン９６、９７間にハンダ付けされ、抵抗器４２はパターン９５、９６間にハンダ付けされ、抵抗器４３はパターン９４、９５間にハンダ付けされ、直列に接続された状態で実装されたものとなっている。

金属板を使用して実現した抵抗器４１、４２、４３は、炭素皮膜形などと比較すると、耐パルス性能、耐サージ電圧性能に優れたものとなっており、特にスイッチング素子３１、３４など上下に重なるようにしたブリッジ構成が存在するインバータ回路３０の構成においては、各スイッチング素子の内部にあるダイオードのリカバリ時にごく短い時間ではあるが、瞬間的な高電圧が電流検知抵抗４４に加わるものとなり、そのような電圧パルスに対する信頼性を、一般的によく使用される炭素皮膜抵抗において、十分に確保しようとした場合、かなりパワー面での定格に余裕を設けることが必要となり、それによって例えば大型の抵抗器を相当多数、直列や並列に組み合わせて使用する構成とならざるを得ないというものとなって、実装面積が大きくなり、インバータ装置が小型にするということができなくなる傾向があるが、金属板を使用した抵抗器としていることから、十分な信頼性を確保した上で、抵抗器の数を絞ることができて実装面積の削減が可能となり、もってインバータ装置の小型化も可能になるという効果も得られるのに加え、パターン９７が小さい面積で実現できることから、パターン９７からの熱の逃げが少ないものとなっている。

また、万が一インバータ回路３０内のスイッチング素子３１、３２、３３、３４、３５、３６がショート状態となる故障が発生した場合などには、ヒューズ２２が溶断して交流電源２１からの継続的な過電流の供給を止めるものとなるが、電流検知抵抗４４に関しても、難燃性が優れていることから、さらに安全性が高まる方向となる。

面実装形で非常に小型のサーミスタ５１が、パターン９７、９８の間に実装されており、インバータ回路３０の入力の陰極側の端子Ｎである脚９１から接続されるパターン９７の長さが数ｍｍと短いこと、およびパターン９７の面積が比較的小でありパターン９７からの熱の逃げが少ないことから、パターン９７を通して、インバータ回路３０の内部のスイッチング素子３１、３２、３３、３４、３５、３６からの発熱が伝導してくるものとなる。

さらに、本実施の形態においては、ちょうどプリント配線板９０を挟んで、インバータ回路３０の裏側となる位置にサーミスタ５１の実装が行われていることから、輻射や空気の対流などによってもサーミスタ５１への熱伝達がなされる結果、インバータ回路３０の内部の各スイッチング素子の温度との相関が高い温度をサーミスタ５１の温度とすることができるものとなっている。

なお、図３には実装した部分の平面図の一例を示しており、ムカデ状に脚が生えた樹脂パッケージ形状を有するインバータ回路３０は、図３に対しては裏面からの実装がなされていることから、破線の長方形にて示しており、その両側に２列に並んだ脚の先端部分が、プリント配線板９０のこちら側に出ており、各端子周囲にはハンダのフィレットが見えた状態となっている。

図３において、左側の列はパワー系の端子であって、Ｐ端子、Ｎ端子、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の出力端子などが並んでおり、右側は制御系の端子群である、ＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮ、Ｃ端子などが並んでいるものとなっており、特にＰ端子とＮ端子のみに関して
は、主なパターンを図３に図示している。

なお、図３においては電流検知抵抗４４を構成する、金属板を使用した面実装形の抵抗器４１、４２、４３は、一直線でなくカタカナのコの字の形に並べるような配置をしており、そのような配置とすることにより、インバータ回路３０のＰ端子とＮ端子からの直流電圧（電解式のコンデンサ２７のプラス端子およびマイナス端子からの供給を受ける）の入力経路のパターン配線長を短くし、パターンのインダクタンス成分などを抑えることができ、スパイク電圧の発生などによるインバータ回路３０の誤動作や、内部の各スイッチング素子の損失の増大についても抑える構成となっている。

図３においても示されているごとく、インバータ回路３０の入力の陰極側端子Ｎがハンダ付けされている銅箔製のパターン９７は、小面積として、その右側、つまりそれはインバータ回路３０がプリント配線板９０を介して、ちょうど裏面同士となる位置になるよう小型の面実装形であるサーミスタ５１の片側の端子がハンダ付けされており、インバータ回路３０の内部の各スイッチング素子３１、３２、３３、３４、３５、３６の損失によって生ずる発熱を、サーミスタ５１がパターン９７を経由してＮ端子からの伝導熱を効果的に受けるとともに、輻射・対流などの熱伝達によっても、受けやすいサーミスタ５１の位置とされている。

なお、本実施の形態においては、サーミスタ５１は、インバータ回路３０とはプリント配線板９０を挟んで反対側の面に実装したものとしており、これによって絶縁距離などが確保しやすいものとなっているが、必ずしもこのように表裏の面をインバータ回路３０とサーミスタ５１で反対となるように実装することに限定されるというものではなく、プリント配線板９０の同じ側面に、インバータ回路３０とサーミスタ５１を設けてもかまわず、その場合には、例えばインバータ回路３０がサーミスタ５１の上に覆い被さるような形で実装するなどの構成とした場合には、さらにインバータ回路３０内部のスイッチング素子３１、３２、３３、３４、３５、３６の温度に近い温度をサーミスタ５１によって検知することも可能となる設計となり、スイッチング素子３１、３２、３３、３４、３５、３６の過剰な温度に対しての保護を行うという性能に関しては優れたものとなる。

サーミスタ５１のもう一方の端子である、ＴＨ端子については、図示されていないが図１に示されている回路図の通りになるよう接続がなされているものである。

図４は、サーミスタ５１を用いてなる温度検知手段５０の等価回路図を示すもので、特にインバータ回路３０内の各スイッチング素子３１、３２、３３、３４、３５、３６のオンオフ動作によって発生する高周波の信号分を平均化した値、すなわち直流成分のみを表した等価回路図として示したものとなっている。

図４において、５Ｖ（＝ＶＤＤ）の直流電圧を出力する、第２の直流電源５５の正極（プラス側）端子から、分圧抵抗５３、サーミスタ５１の順に接続されたものとなり、その後にＶｓｈの電圧を持つ電圧源１１０のプラス端子が接続されてマイナス端子がＧＮＤと接続された状態として表すことができる状況となっており、ここでＶｓｈは、インバータ回路３０の入力に供給される直流電流分に電流検知抵抗４１の抵抗値を乗じた値となる。

図１に示した回路にあるように、本実施の形態における温度検知手段５０にあっては、図４のサーミスタ５１と分圧抵抗５３の接続点の電圧Ｖ１をマイクロコンピュータ６５にて読み込むものとなっていることから、サーミスタ５１の温度を正確に検知するには、読み込んだＶ１の値に対して、Ｖｓｈの値に応じた計算を入れる必要がある。

次に、本実施の形態においてＶｓｈ値の求め方の説明に移る。

図５は、本実施の形態の入力電流検知回路７０の特性グラフを示すものである。

横軸の入力電流Ｉｉｎが増加するに従い、出力Ｖｏｕｔのアナログ電圧値は増加する特性となっており、Ｉｉｎ＝５［Ａｒｍｓ］においてＶｏｕｔ＝１．７［Ｖ］、Ｉｉｎ＝１０［Ａｒｍｓ］においてＶｏｕｔ＝３．５［Ｖ］という特性のものとなっている。

本実施の形態において、マイクロコンピュータ６５は、何らかの原因が作用して負荷であるモータ８５の機械的負荷が大きくなった場合などにおいて、Ｖｏｕｔが３．５Ｖを越えそうになってきた状態においては、駆動回路３７への信号のＰＷＭ値を減少させることにより、結果的にモータ８５の回転速度を低下させ、モータ８５が供給する機械的パワーを減少させて、入力電流が１０［Ａｒｍｓ］を越えないように制御し、過大なパワーからインバータ装置を保護するという作用を行うものとなっている。

発明者らの検討によると、図４のＶｓｈ値と入力電流Ｉｉｎとは、ほぼ直線関係となっており、このような特性を持った入力電流検知回路７０からＶｓｈ値を推定して用いるというプログラム構成を実現したものとしている。

次に、推定したＶｓｈ値から、サーミスタ５１の抵抗値を求める段階については、分圧抵抗５３の抵抗値をＲ５３とし、サーミスタ５１の抵抗値をＲｔｈとすると、
Ｖ１＝（ＶＤＤ−Ｖｓｈ）＊Ｒｔｈ／（Ｒｔｈ＋Ｒ５３）＋Ｖｓｈ
という関係があることから、上式からＲｔｈを求めることが可能であり、本実施の形態においては、マイクロコンピュータ６５にＣ言語でプログラムを起こすことにより実現しているが、テーブルを用いる方法でもあってもよく、テーブルによって直接サーミスタ５１の温度に変換する方法や、インバータ回路３０内のスイッチング素子３１、３２、３３、３４、３５、３６の温度の推定値に変換する方法、あるいは運転が可能な温度状態であるのか否かの論理のみを出力するものでもよい。

なお、本実施の形態においては、インバータ回路３０は、いわゆるＩＰＭと呼ばれるモジュール形のものを使用しているため、インバータ回路３０を構成する各スイッチング素子３１〜３６、および駆動回路３７は１つの樹脂の固まり（モジュール）となって、個々の温度差が抑えられるものとなることから、１個のサーミスタ５１によって、信頼性の高い過熱保護が可能になるという効果が得られるものとなっているが、必ずしも１つのモジュールにまとめられたものを使用することが必要というわけではなく、例えば個別部品（ディスクリート）のスイッチング素子、および駆動回路を組み合わせて構成してもかまわず、またスイッチング素子の種類としてもＩＧＢＴ以外の種類、例えばＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタ、炭化シリコンなどであっても良く、さらにインバータ回路構成としても３相以外の形式であってもかまわない。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２におけるインバータ装置について、特にインバータ回路３０のＮ端子に、サーミスタ５１の一方の端子が接続された接続点から、ＧＮＤ端子（第１の直流電源２０の負極側端子）との間に、いずれも複数の抵抗器を組み合わせて構成した電流検知抵抗の接続構成として可能性のあるものを（ア）〜（オ）として示した部分回路図である。

なお、図示されていない部分の回路構成は、上記第１の実施の形態におけるインバータ装置と同一であるので、その説明は省略する。

（ア）は、電流検知抵抗１２０を、抵抗器１２１、１２２を直列接続し、抵抗器１２３
、１２４を直列接続した上で、これら２つを並列に接続することにより、合計４個の抵抗器で構成したものであり、直列回路を含んで構成したものである。

（イ）は、電流検知抵抗１３０を、抵抗器１３１、１３２を並列接続し、抵抗器１３３、１３４を並列接続した上で、これら２つを直列に接続することにより、合計４個の抵抗器で構成したものであり、やはり直列回路を含んで構成したものである。

（ウ）は、電流検知抵抗１４０を、５本の抵抗器１４１、１４２、１４３、１４４、１４５をすべて並列接続して、構成したものであり、直列回路は含んでいない。

（エ）は、電流検知抵抗１５０を、Ｎ端子に片側を接続した抵抗器１５１と、抵抗器１５２、１５３を並列接続したものを直列に接続して、合計３個の抵抗器で構成したものであり、直列回路を含んで構成したものとなっている。

（オ）は、電流検知抵抗１６０を、抵抗器１６１、１６２を並列にして、Ｎ端子に片側を接続した上に、さらに抵抗器１６３を直列に接続して、合計３個の抵抗器で構成したものであり、直列回路を含んで構成したものとなっている。

よって、（ウ）以外の構成については、複数の抵抗器を直列回路を含んで電流検知回路１２０、１３０、１５０、１６０が構成されたものとなっている。

一般に抵抗器を複数個用いて、直列あるいは並列接続して合成抵抗値が所望の抵抗値になるようにした場合、個々の抵抗器の抵抗値とパワー定格を適正に設計することにより、個々の抵抗器のパワー定格の合計値を、合成抵抗のパワー定格とすることができるものとなり、本実施の形態においても、（ア）〜（オ）のそれぞれに関して、いずれもそのような個々の抵抗器の抵抗値とパワー定格の設計がなされており、よって比較的大きなパワー定格を必要とする電流検知抵抗が、例えば１Ｗ程度の定格パワーの面実装品で個々の抵抗器を実現できるものとなる。

さらに、（ア）、（イ）、（エ）、（オ）に示したような直列回路を含んで電流検知抵抗を構成したものについては、Ｎ端子に直接接続される抵抗器の数は、合計の抵抗器の数よりも少なくすることができるものとなる。

すなわち、（ア）では合計抵抗器の数が４個であるのに対してＮ端子に直接接続されるのは、抵抗器１２１、１２３の２個となり、（イ）でも合計抵抗器の数が４個であるのに対してＮ端子に直接接続されるのは、抵抗器１３１、１３２の２個となり、（エ）では合計抵抗器の数が３個であるのに対してＮ端子に直接接続されるのは、抵抗器１５１の１個のみとなり、（オ）では合計抵抗器の数が３個であるのに対してＮ端子に直接接続されるのは、抵抗器１６１、１６２の２個となる。

ちなみに、（ウ）については抵抗器の合計数の５個に対して、すべての片側の端子がＮ端子に接続されるものとなる。

直列回路を含んだ形で複数の抵抗器を接続して電流検知抵抗を構成する場合には、Ｎ端子に直接接続される抵抗器の数が合計抵抗器数に対して小さくなることから、Ｎ端子を接続するパターンの大きさは、複数の抵抗器をすべて並列に接続して実現する場合よりも小さくすることが可能となり、Ｎ端子、およびサーミスタ５１を接続しているパターンからの熱の放散が小さく抑えられるものとなり、その分サーミスタ５１の温度検知とインバータ回路３０との相関が鋭いものとすることができ、応答性も優れたものとすることができる。

なお、複数の抵抗器を組み合わして電流検知抵抗を実現する際に、個々の抵抗のパワー定格や型式の仕様はすべて同じものにしてもよいが、異なった仕様・形状のものを組み合わせて使用してもかまわず、例えば、電流検知抵抗を構成する複数の抵抗器の内の、Ｎ端子に直接接続されるものに関しては、熱抵抗の大きい型のものを使用して、Ｎ端子から余分な熱放散を抑えるようにするなどしてもかまわない。

以上のように、本発明にかかるインバータ装置は、安価な構成でインバータ回路の温度を精度良く検知できるので、洗濯機、乾燥機、洗濯乾燥機、食器洗い器、ヒートポンプ式衣類乾燥機、ヒートポンプ式給湯機、空調機、誘導加熱装置など各種機器に内蔵されたモータを駆動するインバータ装置のインバータ回路の温度過昇保護などに幅広く使用することができる。

本発明の実施の形態１におけるインバータ装置の回路図 同インバータ装置の電流検知抵抗、サーミスタの実装断面図 同電流検知抵抗、サーミスタの実装平面図 同サーミスタ周辺の等価回路図 同インバータ装置の入力電流検知回路の動作特性図 （ア）〜（オ）本発明の実施の形態２におけるインバータ装置の電流検知抵抗の構成例を示す回路図 従来のインバータ装置の回路図

２０ 第１の直流電源
２１ 交流電源
２４ 整流回路
３０ インバータ回路
３１、３２、３３、３４、３５、３６ スイッチング素子
４０ 電流保護回路
４１、４２、４３、１２１、１２２、１２３、１２４、１３１、１３２、１３３、１３４、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１５１、１５２、１５３、１６１、１６２、１６３ 抵抗器
４４、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０ 電流検知抵抗
５０ 温度検知手段
５１ サーミスタ
５３ 分圧抵抗
５５ 第２の直流電源
７０ 入力電流検知回路
９０ プリント配線板

Claims (5)

1. プリント配線板と、前記プリント配線板に実装され、第１の直流電源から電源を供給されるスイッチング素子を有するインバータ回路と、前記第１の直流電源の負極と前記インバータ回路の入力の陰極側端子の間に接続した電流検知抵抗と、前記電流検知抵抗の電圧を受けて前記インバータ回路の動作を停止する電流保護回路と、前記インバータ回路の温度を検知する温度検知手段を有し、前記温度検知手段は、一方の端子が前記インバータ回路の入力の陰極側端子に接続されると共に前記プリント配線板に実装されたサーミスタを有し、前記温度検知手段は、前記サーミスタの他の端子に接続された分圧抵抗と、前記電流検知抵抗と前記サーミスタおよび前記分圧抵抗の直列回路に接続した第２の直流電源を有し、前記第２の直流電源の負極は、前記第１の直流電源の負極に接続し、前記電流検知抵抗と前記サーミスタの直列回路の両端電圧より温度検知を行うようにしたインバータ装置。
2. 電流検知抵抗を、金属板で構成した請求項１に記載のインバータ装置。
3. 電流検知抵抗を、複数の抵抗器からなる直列回路を含んで構成した請求項１又は２に記載のインバータ装置。
4. サーミスタを、プリント配線板に面実装した請求項１〜３のいずれか１項に記載のインバータ装置。
5. 第１の直流電源は、交流電源を整流する整流回路を有し、前記整流回路の入力電流を検知する入力電流検知回路を有し、前記入力電流検知回路の出力を受けてインバータ回路の温度検知を行う請求項１〜４のいずれか１項に記載のインバータ装置。