WO2004029456A1 - モータ駆動制御装置及びその装置を用いたヒートポンプ式給湯機 - Google Patents

モータ駆動制御装置及びその装置を用いたヒートポンプ式給湯機 Download PDF

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WO2004029456A1
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Atsuyuki Hiruma
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Toshiba Carrier Corporation
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    • G10K11/1787—General system configurations
    • G10K11/17879—General system configurations using both a reference signal and an error signal
    • G10K11/17883—General system configurations using both a reference signal and an error signal the reference signal being derived from a machine operating condition, e.g. engine RPM or vehicle speed

Definitions

  • the present invention relates to a motor drive control device for canceling the sound of a motor and a motor while driving the motor and a heat pump water heater using the device.
  • noise from motors such as compressors is transmitted to residents as noise, which may cause discomfort to residents.
  • an active silencing technique also called active silencing
  • an active silencing technique that generates and emits a sound having a waveform having a phase opposite to that of the noise source.
  • Japanese Patent No. 2530039 (refrigerator), Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-214576 (active silencer), Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-134590 (active silencer) Apparatus), Transactions of the Opportunity Society of Japan (Vol. C) 61 Vol. 5886 (1995-6) Paper No. 94-1443 p.228-233.
  • FIGS 10 and 11 show the basic configuration of the active silencer.
  • the reference microphone 2 is installed near the noise source 1, and the additional sound source 3 and the evaluation microphone 4 are placed in the space where the sound of the noise source 1 is transmitted. is set up.
  • the sound captured by the microphones 2 and 4 is supplied to the active silence unit 5.
  • Active mute unit 5 Based on the sound captured by phones 2 and 4, a sound signal is generated to cancel the sound transmitted from noise source 1.
  • the generated sound signal is converted into an actual sound by the additional sound source 4 and emitted.
  • a reference vibration pickup (vibration sensor) 6 is attached to the housing of the noise source 1 instead of installing the reference microphone 2.
  • the active silencer When such an active silencer is incorporated into a device, the active silencer is housed in a limited space inside the device, and the reference microphone 2, the additional sound source 3, and the microphone microphone for evaluation are used. There may be restrictions on the installation location such as ⁇ 4. Depending on the installation location, the sound radiated from the additional sound source 3 may enter the reference microphone 2 and cause howling.
  • An object of the present invention is to provide a reliable microphone that can cancel motor noise without using a reference microphone that may cause howling, without using an expensive reference vibration pickup.
  • An object of the present invention is to provide a motor drive control device excellent in performance and cost, and a heat pump water heater using the device.
  • the motor drive control device of the present invention includes an inverter, a sound detector for evaluation, a main control unit, and an additional sound source.
  • the main control unit has a motor control unit that detects the rotation of the motor from the current flowing through the motor, and controls the switching of the members in synchronization with the detected rotation.
  • An active silencer is provided for generating a sound signal for canceling a phase opposite to that of the motor sound in response to the detected rotation and the sound detected by the sound detector. The sound signal generated by this active silencer is converted to actual sound by the additional sound source and emitted.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of one embodiment.
  • FIG. 2 is a waveform diagram of a rotor rotation position signal in one embodiment.
  • FIG. 3 is a time chart showing the relationship between the execution of the motor drive control and the execution of the active silencing process in one embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a heat pump water heater according to one embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing an appearance of a heat pump water heater according to one embodiment.
  • FIG. 6 is a front view of the internal configuration of the heat source unit of the heat pump water heater according to one embodiment.
  • FIG. 7 is a view of the internal configuration of the heat source unit of the heat pump water heater according to one embodiment as viewed from above.
  • FIG. 8 is a diagram of an internal configuration of a heat source unit of a heat pump water heater according to a modification of the embodiment as viewed from above.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of another modification of the embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing a basic configuration of a conventional active silencer.
  • FIG. 11 is a diagram showing another basic configuration of a conventional active silencer.
  • a rectifier circuit 11 is connected to a commercial AC power supply 10.
  • a switching circuit 12 is connected to an output terminal of the rectifier circuit 11.
  • the switching circuit 12 includes a series circuit of an upstream switching element and a downstream switching element for three phases, and is used as a U-phase upstream and downstream switching element in the form of a transistor Tu + , Tu-are provided, and the transistors TV +, TV- are provided as upstream and downstream switching elements for the V phase, and the transistors Tw + are provided as the upstream and downstream switching elements for the W phase. , Tw-.
  • a damper diode D for preventing back electromotive force is connected in parallel to each of the above transistors.
  • the interconnection points of the transistors ⁇ +, Tu ⁇ , the interconnection points of the transistors Tv +, ⁇ , and the interconnection points of the transistors Tw +, Tw ⁇ of the switching circuit 12 Each phase winding of motor 13 is connected.
  • the motor 13 is, for example, a permanent magnet type synchronous motor composed of a roaster with a permanent magnet mounted and a stay with the respective phase windings mounted.
  • a current flows sequentially through each phase winding of the motor 13 and a magnetic field generated from each phase winding is generated. Interaction with the magnetic field generated by the permanent magnet in the mouth causes the rotor of the motor 13 to rotate.
  • Current detectors 21 and 22 are provided in the conduction path between the switching circuit 12 and the motor 13. The outputs of the current detectors 21 and 22 are supplied to the main control unit MCU 30.
  • the MCU 30 has a motor control unit 40 and an active muffling unit 50.
  • the motor control unit 40 detects the rotation of the motor 13 from the current flowing through the motor 13 (the detection output of the current detectors 21 and 22), and synchronizes with the detected rotation. To control the switching of the members.
  • the active silencer 50 cancels the phase of the motor 13 and the opposite phase in response to the rotation detected by the motor controller 40 and the sound detected by the evaluation microphone port phone 52 described later. Generates a sound signal.
  • the control unit 40 of the MCU 30 is configured as follows.
  • Command value co m rotor rotational speed is supplied to the PI control unit 4 2 via the addition section 4 1.
  • PI control unit 4 based on the command value omega m, issues a command value i qt of stearyl Isseki winding current.
  • the command value iqt is supplied to the PI control unit 44 via the adding unit 43.
  • This PI control unit 4 4 the command value V Q t of stearyl Isseki winding voltage is generated.
  • This command value V qt is supplied to the drive signal generator 45 .
  • the detection outputs of the current detectors 21 and 22 are taken into the current detection unit 46.
  • the current detection unit 46 outputs a voltage signal of a level corresponding to the detection current of the current detectors 21 and 22 and detects a torque current iq of the detection current. Among them, a voltage signal of a level corresponding to the detection current of the current detectors 21 and 22 is supplied to the drive signal generation unit 45 for generating a drive signal. Torque current iq is supplied to the adder 4 3 a subtraction element for the command value iq t, it is supplied to the rotational speed detector 4 7.
  • the rotation speed detector 47 is connected to the motor according to the torque current iq.
  • the rotation speed ⁇ of 3 is detected.
  • the rotational speed ⁇ is the command value co and the monitor is supplied to the adder 4 1 as a subtraction element for m, is integrated by the integrator 4 8 1 rotates one cycle mouth Isseki as shown in FIG. 2
  • the rotor rotation position signal 0 has a corresponding sawtooth voltage waveform. This rotor rotation position signal ⁇ is supplied to the drive signal generation section 45 and the active muffling section 50.
  • the drive signal generator 45 generates a drive signal for each transistor of the switching circuit 12 based on the command value V qt , the output of the current detector 46 , and a vector control operation corresponding to the rotor rotational position signal 0. Generate and output
  • the motor noise is due to the rotation of the motor, and the frequency of the particularly remarkable noise (peak) is an integer multiple of the motor rotation speed.
  • the rotating magnetic field generated when the motor is driven has a period that is an integral multiple of the motor rotation speed.
  • the torque fluctuation of the motor is also an integral multiple of the motor speed.
  • motor noise can be significantly reduced by eliminating noise at a frequency that is an integral multiple of the motor speed. Also, since the noise that makes the user feel uncomfortable is at a low frequency, it is important for the motor to reduce the frequency to twice the rotation speed.
  • the active silencer 50 of the MCU 30 captures the number of rotations of the motor 13 from the rotor rotation position signal of the motor controller 40, and cancels an integral multiple of the rotation, for example, twice the frequency.
  • the active silencer 50 calculates an operation coefficient for determining the phase and amplitude of the sound signal for cancellation in accordance with the sound detected by the evaluation microphone 52, which is a sound detector for evaluation. To correct. With this correction, it has a predetermined frequency (frequency that is an integral multiple of the number of rotations, for example, twice) corresponding to the rotation of motor 13 and the phase according to the detection sound of evaluation microphone 52.
  • a sound signal of a waveform whose amplitude has been adjusted is generated as a countermeasure for the morning and evening sounds.
  • the adjustment of the phase and the amplitude here is a so-called feedback control for adjusting the sound signal to a waveform having a phase opposite to that of the sound.
  • the sound signal generated by the active silencer 50 is converted into an actual sound by the additional sound source 51 and emitted to space.
  • the rotor rotation position signal 0 changes.
  • the active silencer 50 changes the frequency of the sound signal for cancellation to a new frequency corresponding to the changed rotational speed.
  • the active muffling section 50 determines the phase and amplitude of the sound signal for canceling based on the sound detected by the microphone microphone 52 for evaluation.
  • the additional sound source 51 is installed near the monitor 13 together with the evaluation microphone 52. In this case, it is best that the additional sound source 51, the evaluation microphone 52, and the motor 13 are arranged at the respective apexes of the equilateral triangle.
  • the MCU 30 executes the motor drive control by the motor control unit 40 at a predetermined control cycle for a fixed time, and the active mute is performed during the execution of the motor drive control.
  • the motor 13 is used, for example, as a compressor motor for a heat pump water heater.
  • the heat pump water heater stores hot and cold water in a hot water storage tank by operating a refrigeration cycle, and as shown in Fig. 4, a compressor 61, a water heat exchanger 62, an expansion valve 63, and outdoor heat
  • the heat exchanger 62 is provided with a refrigeration cycle connected with piping
  • the water heat exchanger 62 is provided with a water circulation cycle in which a hot water storage tank 66 and a pump 67 are connected.
  • the refrigerant circulates through the water heat exchanger 62 by the operation of the compressor 61, and the water in the hot water storage tank 66 is changed by the operation of the pump 67.
  • the compressor 61, the expansion valve 63, and the outdoor heat exchanger 64 are housed together with the outdoor fan 65 in a heat source unit 60 shown in FIG.
  • a hot water storage tank 66 is installed adjacent to this heat source unit 60. Is placed.
  • the inside of the heat source unit 60 is partitioned into two spaces by a partition wall 68. Of these two spaces, the outdoor heat exchanger 64 and the outdoor fan 65 are housed in the space corresponding to the ventilation port 60a, and the compressor 61 is housed in the other space. . 6 1 s is the succinct cup.
  • a controller box 69 is mounted on the inner ceiling of the heat source unit 60 in a manner desired for both spaces.
  • the controller box 69 accommodates the rectifier circuit 11, the switching circuit 12, the MCU 30, and the like.
  • At least one of the speakers 5 la, 51 b, 51 c, 51 d, 51 e, and 5 is provided as the additional sound source 51, and the speaker is used as the evaluation microphone 52. Together with the compressor 61.
  • the operation sound of the motor 13 is generated as the motor 13 starts and the operation of the compressor 61 starts, but the operation sound of the MCU 30 has a waveform opposite in phase to the operation sound. Generated by the active silencer 50.
  • the generated sound is radiated from the additional sound source 51 (one of the speakers 51a, 51b, 51c, 51d, 51e, and 51f). Due to this radiation, the operating noise of the motor 13 is canceled.
  • a reference signal that may cause howling as in the related art is generated. It is possible to cancel noise (especially low-frequency sounds) without using microphone mouthpieces and without using expensive reference vibration pickups. Since howling does not occur, the quality is improved, and the cost can be reduced because an expensive reference vibration pickup is not used.
  • the active silencer In the case where the active silencer is incorporated into the device as in the past, the active silencer must be connected to the control unit of the device by a signal line. 0 and the active silencer 50 are integrated into the MCU 30 so that no signal line connection is required, and no reference microphone or reference vibration pickup is required. The structure can be simplified and downsized.
  • voice synthesis means is incorporated in the MCU 30 to generate voice information for notifying outdoor workers of guidance and cautions for maintenance and inspection, and the generated voice information is added for silencing. It is also possible to emit from the sound source 51.
  • the compression in the heat source unit 60 The sound generator 61 and the suction cup 61 s may be surrounded by a soundproof material 70, and any of the vibrators 51 g and 51 may be attached to the soundproof material 70 as an additional sound source 51.
  • one of the vibrators 51 and 51 h serves as a vibration sound source
  • the soundproofing material 70 serves as a diaphragm (or cone paper), and sound for noise reduction is generated from the soundproofing material 70.
  • the generated noise can cancel the noise over night. If the sound insulating material 70 having heat insulating properties is adopted, a heat insulating effect of preventing the high-temperature heat generated from the compressor 61 from spreading to the surroundings can also be obtained.
  • the configuration shown in FIG. 9 may be adopted instead of the configuration shown in FIG.
  • the voltage induced in the non-energized phase windings of the phase windings of each phase of mode 13 is applied to one input terminal of each of comparators 24, 25, and 26.
  • a series circuit of resistors 14 and 15 is connected to the output terminal of the rectifier circuit 11 and the reference voltage generated at the resistor 15 is connected to the other input terminals of the comparators 24, 25 and 26, respectively. Supplied.
  • signals whose pulse widths change according to the rotation of the motor 13 are obtained from the comparators 24, 25, and 26.
  • the output signals of the comparators 24, 25, 26 are supplied to the rotational position detector 48.
  • the rotation position detector 48 outputs a rotor rotation position signal 0 having a sawtooth voltage waveform. This output signal is supplied to the drive signal generation unit 45 and the active mute unit 50.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
  • Industrial applicability According to the present invention, it is possible to apply the present invention to a motor drive control device that cancels the sound of a motor while driving a motor, and to a heat pump water heater using the same.

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Abstract

モータ（１３）の回転がモータ制御部（４０）で検出され、モータ（１３）の音が評価用マイクロフォン（５２）で検知される。この検出された回転および検知された音に応じて、モータ（１３）の音と逆位相の打消用の音信号が、アクティブ消音部（５０）で生成される。この生成される音信号が、付加音源（５１）で実際の音に変換されて放射される。

Description

明 細 書
モータ駆動制御装置及びその装置を用いたヒ一 トポンプ式給 湯機
技術分野
本発明は、 モー夕を駆動しながらモー夕の音を打ち消すモー 夕駆動制御装置及びその装置を用いたヒー トポンプ式給湯機 に関する。
背景技術
空気調和機や冷蔵庫が設置されている場所では、 圧縮機な どのモータ音が騒音となって居住者に伝わり、 居住者に不快 感を与える ことがある。
このような騒音を防ぐ手段と して、 騒音源の音と逆位相の 波形の音を生成して放射するアクティ ブ消音 （能動消音とも いう） の技術が知られている。 例えば、 特許第 2 5 3 0 0 3 9 号公報 （冷蔵庫） 、 特開平 6 — 2 1 4 5 7 6号公報 （能動 消音装置） 、 特開平 7 — 1 3 4 5 9 0 号公報 （能動消音装 置） 、 日本機会学会論文集 （ C編） 6 1巻 5 8 6号（ 1995-6) 論文 No.94-1443 p.228-233。
アクティ ブ消音装置の基本的な構成を図 1 0および図 1 1 に示している。
図 1 0 の例は、 騒音源 1 の近傍に参照用マイ ク ロ フォ ン 2 が設置されるとともに、 騒音源 1 の音が伝わる空間に付加音 源 3 および評価用マイ ク ロ フォ ン 4が設置されている。 マイ ク ロ フオ ン 2， 4で取込まれる音は、 アクティ ブ消音ュニッ ト 5 に供給される。 アクティ ブ消音ユニッ ト 5 は、 マイ ク ロ フォン 2 ， 4で取込まれた音に基づき、 騒音源 1 から伝わる 音を打消すための音信号を生成する。 この生成された音信号 が、 付加音源 4 によ り実際の音に変換されて放射される。
図 1 1 の例は、 参照用マイ ク ロフォン 2 の設置に代えて、 参照用振動ピックアップ （振動センサ） 6が騒音源 1 の筐体 に取付けられている。
このようなアクティ ブ消音装置を機器に組み込む場合、 機 器内の限られた空間にアクティ ブ消音装置を収容する ことに なり、 参照用マイクロフォ ン 2 、 付加音源 3、 評価用マイ ク 口フォ ン 4などの設置場所に制限を受ける ことがある。 設置 場所によっては、 付加音源 3 から放射された音が参照用マイ ク ロフオ ン 2 に入り込み、 ハウ リ ングが生じる ことがある。
参照用振動ピックアップ 6 のような高価な部品が使用され たアクティ ブ消音装置が組み込まれた場合には、 コス 卜の上 昇を招く という問題がある。
発明の開示
この発明の目的は、 ハウ リ ングを起こす可能性のある参照 用マイ ク ロフォ ンを用いる こ となく、 高価な参照用振動ピッ クアップを用いることもなく 、 モー夕騒音を打ち消すこ とが できる信頼性およびコス 卜性にすぐれたモータ駆動制御装置 及びその装置を用いたヒー トポンプ式給湯機を提供する こと にある。
この発明のモー夕駆動制御装置は、 イ ンバー夕、 評価用の 音検知器、 主制御部、 および付加音源によ り、 構成されてい る。 イ ンバー夕は、 スイ ッチングによ りモータへの駆動電力 を作る。 主制御部は、 モータに流れる電流から同モータの回 転を検出しその検出した回転に同期してィ ンバ一夕のスィ ッ チングを制御するモータ制御部を有する とともに、 このモー 夕制御部で検出される回転および上記音検知器の検知音に応 じてモー夕の音と逆位相の打消用の音信号を生成するァクテ イ ブ消音部を有している。 このアクティ ブ消音部で生成され る音信号が、 付加音源で実際の音に変換されて放射される。 図面の簡単な説明
図 1 は、 一実施形態の構成を示すブロック図である。
図 2 は、 一実施形態におけるロータ回転位置信号の波形図 である。
図 3 は、 一実施形態におけるモー夕駆動制御の実行とァク ティ プ消音処理の実行との関係を示すタイムチヤ一 トである。
図 4 は、 一実施形態に関わる ヒー トポンプ式給湯機の構成 を示す図である。
図 5 は、 一実施形態に関わる ヒー トポンプ式給湯機の外観 を示す図である。
図 6 は、 一実施形態に関わる ヒー トポンプ式給湯機の熱源 ュニッ トの内部構成を正面側から見た図である。
図 7 は、 一実施形態に関わるヒー トポンプ式給湯機の熱源 ュニッ 卜の内部構成を上方から見た図である。
図 8 は、 一実施形態の変形例におけるヒー トポンプ式給湯 機の熱源ュニッ 卜の内部構成を上方から見た図である。
図 9 は、 一実施形態の他の変形例の構成を示すブロ ック図 である。 図 1 0 は、 従来のアクティ ブ消音装置の基本的な構成を示 す図である。
図 1 1 は、 従来のアクティ ブ消音装置の他の基本的な構成 を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、 この発明の一実施形態について図面を参照して説明 する。
図 1 に示すよう に、 商用交流電源 1 0 に整流回路 1 1 が接 続されている。 この整流回路 1 1 の出力端に、 スイ ッチング 回路 1 2 が接続されている。
スイ ッチング回路 1 2 は、 上流側スイ ッチング素子と下流 側スイ ッチング素子との直列回路を三相分備えたもので、 U 相用の上流側および下流側スィ ツチング素子として トランジ ス夕 T u +, T u -が設けられ、 V相用の上流側および下流側 スイ ッチング素子として トランジスタ T V +, T V -が設けら れ、 W相用の上流側および下流側スィ ツチング素子として ト ランジス夕 T w+， T w-が設けられている。 なお、 逆起電力 防止用のダンパダイオー ド Dが、 上記各 トランジスタに並列 に接続されている。
このスイ ッチング回路 1 2 の ト ランジスタ Τ ιι +, T u -の 相互接続点、 トランジスタ T v +， Τ ν -の相互接続点、 およ びトランジスタ T w+， T w-の相互接続点に、 モータ 1 3 の 各相巻線が接続されている。 モー夕 1 3 は、 たとえば、 永久 磁石が装着されたロー夕および各相巻線が装着されたステー 夕からなる永久磁石型同期モータである。 スイ ッチング回路 1 2 の各 トランジスタが所定のシーケン スでオン， オフされる ことによ り、 モ一夕 1 3 の各相巻線に 順次に電流が流れ、 その各相巻線から発せられる磁界と口一 夕の永久磁石が発する磁界との相互作用によ り、 モータ 1 3 のロータが回転する。
スイ ッチング回路 1 2 とモータ 1 3 との間の通電路に電流 検知器 2 1 , 2 2 が設けられている。 この電流検知器 2 1 ， 2 2 の出力が、 主制御部である M C U 3 0 に供給される。
M C U 3 0 は、 モータ制御部 4 0およびアクティ ブ消音部 5 0 を有している。 モ一夕制御部 4 0 は、 モ一夕 1 3 に流れ る電流 （電流検知器 2 1 , 2 2 の検知出力） から同モ一夕 1 3 の回転を検出し、 その検出した回転に同期してィ ンバ一夕 1 2 のスイ ッチングを制御する。 アクティ ブ消音部 5 0 は、 モー夕制御部 4 0 で検出される回転および後述する評価用マ イク口フォ ン 5 2 の検知音に応じて、 モータ 1 3 の音と逆位 相の打消用の音信号を生成する。
M C U 3 0 のモ一夕制御部 4 0 は、 次のよう に構成されて いる。
ロータ回転速度の指令値 co mが、 加算部 4 1 を介して P I 制御部 4 2 に供給される。 P I 制御部 4 2 は、 指令値 ω mに 基づき、 ステ一夕巻線電流の指令値 i q t を発する。 この指 令値 i q t が、 加算部 4 3 を介して P I 制御部 4 4 に供給さ れる。 この P I 制御部 4 4から、 ステ一夕巻線電圧の指令値 V Q t が発せられる。 この指令値 V q t が、 駆動信号生成部 4 5 に供給される。 上記電流検知器 2 1 , 2 2 の検知出力が、 電流検出部 4 6 に取込まれる。 電流検出部 4 6 は、 電流検知器 2 1 , 2 2 の 検知電流に対応する レベルの電圧信号を出力する とともに、 検知電流のうち トルク分電流 i q を検出する。 このうち、 電 流検知器 2 1 , 2 2 の検知電流に対応する レベルの電圧信号 は、 駆動信号生成用 として駆動信号生成部 4 5 に供給される。 トルク分電流 i q は、 上記指令値 i q t に対する減算要素と して加算部 4 3 に供給される とともに、 回転速度検出部 4 7 に供給される。
回転速度検出部 4 7 は、 トルク分電流 i q に応じてモータ
1 3 の回転速度 ωを検出する。 この回転速度 ωは、 上記指令 値 co mに対する減算要素として加算部 4 1 に供給されるとと もに、 積分部 4 8で積分されて図 2 のよう に 1 周期が口一夕 1 回転に対応する鋸波状電圧波形のロータ回転位置信号 0 と なる。 このロータ回転位置信号 Θ は、 上記駆動信号生成部 4 5およびアクティ ブ消音部 5 0 に供給される。
駆動信号生成部 4 5 は、 指令値 V q t 、 電流検出部 4 6 の 出力、 およびロータ回転位置信号 0 に応じたべク トル制御演 算によ り、 スイ ッチング回路 1 2 の各 トランジスタに対する 駆動信号を生成し出力する。
こ こで、 モー夕の騒音は、 モータの回転に起因するもので、 特に顕著な騒音 （ピーク） の周波数は、 モー夕の回転数の整 数倍となっている。 これは、 D Cモータでは、 モータ駆動時 に発生させる回転磁界が、 モー夕の回転数の整数倍の周期で あることが理由である。 また圧縮機では、 冷媒ガスが吸込ま れてから吐出されるまでの圧力がモータの回転数の整数倍で あるため、 モー夕の トルク変動もモータの回転数の整数倍と なる ことが理由である。 このため、 モー夕の騒音は、 モータ の回転数の整数倍の周波数の騒音を消すこ とで、 大幅に低減 できる。 また、 使用者に不快感を感じさせる騒音は低周波で ある ことから、 モータも回転数の 2倍の周波数を低減する こ とが重要である。
M C U 3 0 のアクティ ブ消音部 5 0 は、 モ一夕制御部 4 0 のロータ回転位置信号 Θからモー夕 1 3 の回転数を捕らえ、 その回転数の整数倍例えば 2倍の周波数を、 打消用の音信号 の周波数と して設定する。 続いて、 アクティ ブ消音部 5 0 は、 打消用の音信号の位相及び振幅を決定するための演算係数を、 評価用の音検知器である評価用マイ ク ロフォ ン 5 2 の検知音 に応じて補正する。 この補正によ り、 モー夕 1 3 の回転に応 じた所定周波数 （回転数の整数倍たとえば 2倍の周波数） を 有し、 かつ評価用マイ ク ロフォ ン 5 2 の検知音に応じて位相 および振幅が調整された波形の音信号が、 モー夕音に対する 打消用 と して生成される。 こ こでの位相および振幅の調整は、 音信号をモ一夕音と逆位相の波形に合わせ込むためのいわゆ るフィ ー ドバック制御である。
アクティ ブ消音部 5 0 で生成された音信号は、 付加音源 5 1 で実際の音に変換されて空間に放射される。 モー夕の回転 数が変化した場合には、 ロー夕回転位置信号 0 が変化する。 この変化に伴い、 アクティ ブ消音部 5 0 は、 変化後の回転数 に対応した新たな周波数へと、 打消用の音信号の周波数を変 化させる。 続いて、 アクティ ブ消音部 5 0 は、 評価用マイ ク 口フォ ン 5 2 の検知音に基づき、 打消用の音信号の位相及び 振幅を決定する。
付加音源 5 1 は、 評価用マイ ク ロ フォ ン 5 2 と共に、 モ一 夕 1 3 の近傍に設置される。 この場合、 付加音源 5 1 、 評価 用マイ ク ロフォ ン 5 2、 およびモータ 1 3 が正三角形の各頂 点位置に配置されるのが最良である。
なお、 M C U 3 0 は、 図 3 に示すよう に、 モータ制御部 4 0 によるモー夕駆動制御を所定の制御周期で一定時間ずつ実 行し、 そのモー夕駆動制御の実行の合間にアクティ ブ消音部
5 0 によるァクティ ブ消音処理を実行する。
上記モー夕 1 3 は、 たとえばヒー トポンプ式給湯機の圧縮 機モー夕 として使用される。 ヒー トポンプ式給湯機は、 冷凍 サイ クルの運転によ り貯湯タンクに湯水を蓄えるもので、 図 4 に示すよう に、 圧縮機 6 1 、 水熱交換器 6 2 、 膨張弁 6 3 、 室外熱交換器 6 4が配管接続された冷凍サイクルを備える と ともに、 水熱交換器 6 2 に貯湯タンク 6 6 、 ポンプ 6 7 が配 管接続された水循環サイクルを備えている。 圧縮機 6 1 の運 転によ り水熱交換器 6 2 を通して冷媒が循環する とともに、 ポンプ 6 7 の運転によ り貯湯タンク 6 6 内の水が水熱交換器
6 2 を通して循環する ことによ り、 圧縮機 6 1 から吐出され る冷媒の熱が湯水と貯湯タンク 6 6 に蓄えられる。
圧縮機 6 1 、 膨張弁 6 3、 室外熱交換器 6 4 は、 室外フ ァ ン 6 5 と共に、 図 5 に示す熱源ュニッ ト 6 0 に収容されてい る。 この熱源ユニッ ト 6 0 に隣接して、 貯湯タンク 6 6が設 置される。
熱源ユニッ ト 6 0 は、 図 6および図 7 に示すよう に、 内部 が仕切壁 6 8 によって 2つの空間に仕切られている。 この 2 つの空間のうち、 通気口 6 0 a と対応する側の空間に室外熱 交換器 6 4および室外ファ ン 6 5 が収容され、 もう一つの空 間に圧縮機 6 1 が収容されている。 6 1 s はサクシヨ ンカ ツ プである。
熱源ユニッ ト 6 0 の内側天井面には、 両空間に望む状態に、 制御器ボックス 6 9 が取付けられている。 この制御器ボッ ク ス 6 9 に、 上記整流回路 1 1 、 スイ ッチング回路 1 2 、 M C U 3 0 などが収容されている。
上記付加音源 5 1 としてスピーカ 5 l a , 5 1 b , 5 1 c , 5 1 d , 5 1 e ， 5 I f の少なく とも 1 つが用意され、 その スピーカが上記評価用マイ ク ロ フォ ン 5 2 と共に圧縮機 6 1 の近傍に配置されている。
したがって、 モ一夕 1 3 が起動して圧縮機 6 1 の運転が始 まるのに伴い、 モー夕 1 3 の動作音が生じるが、 その動作音 と逆位相の波形の音が M C U 3 0 のアクティ ブ消音部 5 0 で 生成される。 生成された音は、 付加音源 5 1 (スピーカ 5 1 a , 5 1 b , 5 1 c , 5 1 d , 5 1 e , 5 1 f のいずれか） から放射される。 この放射によ り、 モータ 1 3 の動作音が打 ち消される。
三次元消音を行う場合のスピーカ配置については、 騒音源 となるモータに近接していたほうが消音効果が大きいこ とが、 例えば 「三次元空間における能動消音に関する研究」 日本機 会学会論文集 （ C編） 6 1 巻 5 8 6号（1995-6) 論文 No .94- 1443 p .228-233などにより、 知られている。
以上のよう に、 モータ 1 3 のモータの回転を捕らえてモ一 夕 1 3 の音に対する打消用の音信号を生成する ことによ り、 従来のようなハウリ ングを起こす可能性のある参照用マイ ク 口フォ ンを用いる ことなく 、 高価な参照用振動ピックアップ を用いる こ ともなく、 モ一夕騒音 （とく に低周波音） を打ち 消すこ とができる。 ハウリ ングが起きないので品質が向上す るとともに、 高価な参照用振動ピッ クアップを用いないので、 コス 卜の低減が図れる。
安価な深夜電力時間帯に運転される ことが多いヒー トボン プ式給湯機であっても、 周囲に騒音の迷惑をかける ことがな く、 製品としての信頼性が向上する。
従来のよう にアクティ ブ消音装置を機器に組込む場合、 ァ クティ ブ消音装置を機器の制御部に信号線接続する必要があ るが、 当該モー夕駆動制御装置の場合は、 モー夕制御部 4 0 およびアクティ ブ消音部 5 0が M C U 3 0 に一体的に組込ま れているので、 信号線接続が不要であ り、 参照用マイク ロフ オ ンや参照用振動ピックアップが不要である こ とと合わせ、 構成の簡略化および小形化が図れる。
なお、 M C U 3 0 に音声合成手段を組込み、 保守 · 点検時 の案内や注意を室外の作業員に知らせるための音声情報をそ の音声合成手段で生成し、 生成した音声情報を消音用の付加 音源 5 1 から発する ことも可能である。
また、 図 8 に示すように、 熱源ユニッ ト 6 0 における圧縮 機 6 1 およびサクシヨ ンカップ 6 1 s を防音材 7 0 で囲み、 その防音材 7 0 に付加音源 5 1 として加振器 5 1 g , 5 1 の いずれかを取付ける構成としてもよい。 この場合、 加振器 5 1 , 5 1 h のいずれかが振動音源、 防音材 7 0が振動板 (またはコーン紙） となり、 消音用の音が防音材 7 0から発 生する。 この発生音によりモ一夕騒音を打ち消すこ とができ る。 断熱性を有する防音材 7 0 を採用すれば、 圧縮機 6 1 か ら発生する高温度の熱が周囲に拡がるのを防ぐ断熱効果も得 られる。
図 1 の構成に代えて、 図 9 に示す構成を採用 してもよい。 すなわち、 モ一夕 1 3 の各相のステ一夕巻線のうち、 非通電 相のステ一夕巻線に誘起する電圧が比較器 2 4， 2 5 , 2 6 のそれぞれ一方の入力端子に供給される。 整流回路 1 1 の出 力端に抵抗 1 4， 1 5 の直列回路が接続され、 抵抗 1 5 に生 じる基準電圧が比較器 2 4， 2 5 ， 2 6 のそれぞれ他方の入 力端子に供給される。 このような構成によ り、 モー夕 1 3 の 回転に応じてパルス幅変化する信号が、 比較器 2 4， 2 5 ， 2 6 カゝら得られる。 この比較器 2 4 , 2 5， 2 6 の出力信号 が、 回転位置検出部 4 8 に供給される。 回転位置検出部 4 8 は、 鋸波状電圧波形のロータ回転位置信号 0 を出力.する。 こ の出力信号が、 駆動信号生成部 4 5およびアクティ ブ消音部 5 0 に供給される。
その他、 この発明は、 上記各実施形態に限定されるもので はなく 、 要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。 産業上の利用可能性 本発明によれば、 モータを駆動しながらモ一夕の音を打ち 消すモー夕駆動制御装置及びそれを用いたヒー トポンプ式給 湯機への適用が可能である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . スイ ッチングによ り モー夕への駆動電力を作るイ ンバ 一夕と、
前記モー夕の音が伝わる空間に設けられた評価用の音検知 器と、
前記モータに流れる電流から同モ一夕の回転を検出しその 回転に同期して前記ィ ンバ一夕のスィ ツチングを制御するモ 一夕制御部、 およびこのモー夕制御手段で検出される回転お よび前記音検知手段の検知音に応じて前記モータの音と逆位 相の打消用の音信号を生成するァクティ ブ消音部を有する主 制御部と、
前記アクティ ブ消音部で生成された音信号を音に変換して 放射する付加音源と、
を備えたことを特徴とするモー夕駆動制御装置。
2 . 前記アクティ ブ消音部で生成される音信号は、 前記モ —夕制御部で検出される回転に応じた所定周波数を有し、 前 記音検知器の検知音に応じて波形の位相および振幅が調整さ れる こ とを特徴とする請求項 1 に記載のモータ駆動制御装置。
3 . 前記主制御部は、 前記モー夕制御部によるイ ンバー夕 制御の合間に、 前記アクティ ブ消音部による消音処理を実行 する こ とを特徴とする請求項 1 に記載のモータ駆動制御装置。
4 . 請求項 1 に記載のモー夕駆動制御装置を用いたヒー ト ポンプ式給湯機において、
前記モー夕は、 冷凍サイ クルの運転によ り貯湯タンク に湯 水を蓄えるヒー トポンプ式給湯機の圧縮機モータである こと を特徴とするヒー トポンプ式給湯機。
5 . 前記付加音源は、 前記モー夕の周囲に設けられている こ とを特徴とする請求項 1 に記載のモータ駆動制御装置。
6 . 前記付加音源は、 前記モータの周囲の防音材に設けら れている ことを特徴とする請求項 1 に記載のモー夕駆動制御
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121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase