WO2007132889A1

WO2007132889A1 - 空気調和機

Info

Publication number: WO2007132889A1
Application number: PCT/JP2007/060036
Authority: WO
Inventors: Yukiko Takeshima; Harunobu Nukushina; Takahisa Endo
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Carrier Japan Corp
Priority date: 2006-05-17
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2008-11-17
Also published as: JPWO2007132889A1; CN101432577A; CN101432577B

Abstract

　ベクトル制御によってセンセンサレス直流モータ３Ｍの巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対する通電制御用のパターン信号を生成し且つ室内機の動作を制御する制御部３０を設け、その制御部３０としてマイクロコンピュータを採用する。この制御部３０を、インバータ２０と共に、１つの室内プリント基板４０に設けた。

Description

明細書

空気調和機

技術分野

[0001] この発明は、室内機に収容された室内ファン、およびこの室内ファンを駆動するセンサレス直流モータを備えた空気調和機に関する。

背景技術

[0002] ホール素子などのロータ位置検出素子を備えたセンサレス直流モータ（ブラシレス DCモータともいう）のモータ駆動装置が知られている（例えば特許 3442024号公報 ) oこのモータ駆動装置は、センサレス直流モータの各卷線に対する通電を切換えるスイッチング素子、このスイッチング素子を駆動する駆動回路、この駆動回路を制御してセンサレス直流モータの回転数を調節する制御回路などを備え、これらスィッチング素子、駆動回路、制御回路をモータ内部基板に搭載している。

[0003] このモータ駆動装置の制御回路の構成を図 3に示している。

すなわち、商用交流電源 100に整流回路 101および平滑コンデンサ 102を介してスイッチング回路 103が接続され、そのスイッチング回路 103の出力端にファンモータとして用いられるセンサレス直流モータ 104が接続されて!、る。このセンサレス直流モータ 104にロータ位置検出素子たとえばホール素子 105a, 105b, 105cが装着され、これらホール素子の出力が制御回路 106に供給される。制御回路 106は、ホール素子 105a, 105b, 105cの出力力もセンサレス直流モータ 104におけるロータの回転位置を検出し、その検出結果に応じて駆動回路 107を制御する。駆動回路 107 は、制御回路 106の指令に応じた通電制御用のパターン信号を出力する。スィッチング回路 103は、このパターン信号に応じて、各スイッチング素子をオン，オフ駆動する。駆動回路 107とスイッチング回路 103との間は、パターン信号供給用の 6本の信号ライン 120で接続されている。

[0004] このスイッチング回路 103、センサレス直流モータ 104、ホーノレ素子 105a, 105b, 105c,制御回路 106、駆動回路 107、および信号ライン 120など力室内ファンのモータ内部基板に搭載されている。 [0005] また、整流回路 101の出力端に制御用電源回路 111が接続され、その制御用電源回路 111から出力される制御用の動作電圧がマイクロコンピュータを用いた室内制御回路 (MCU) 112および上記モータ内部基板に供給される。室内制御回路 112 は、各種入力データに応じた回転数設定データをモータ内部基板の制御回路 106 に供給する。

[0006] この整流回路 101、平滑コンデンサ 102、制御用電源回路 111、および室内制御回路 112などが、制御部品箱内の室内プリント基板に搭載されている。この室内プリント基板とモータ内部基板との間は、 2本の直流電源ライン 121、 2本の制御用電源ライン 122、 2本のデータ信号ライン 123で接続されている。

[0007] このようなモータ駆動装置では、ロータ位置検出のために用いられるホール素子 10 5a, 105b, 105cの採用力コストアップを招いてしまう。そこで、近年、位置検出素子なしで、モータ卷線に流れる電流に基づくベクトル演算によりロータの回転位置を推定してモータを駆動するベクトル制御が適用されはじめている（例えば特許 36728 76号公報)。

発明の開示

[0008] しかしながら、ファンモータのベクトル制御を行なう場合、ホール素子などのロータ位置検出素子を備えた駆動装置に比べ、はるかに複雑な演算 '制御が必要となるため、その駆動のための制御回路として高性能なマイクロコンピュータ等の電子部品を用いなければならない。したがって、マイクロコンピュータを用いた室内制御回路とは別に、ファンモータのベクトル制御用のもう 1つのマイクロコンピュータが必要になってしまうという問題がある。

[0009] そこで、室内制御回路の機能とファンモータのベクトル制御の機能とを併せ持つ 1 つのマイクロコンピュータの採用が考えられる。しかしながら、この場合、マイクロコンピュータを従来装置のようにモータ内部基板に搭載すると、もともと室内制御回路で実行していたモータ以外の各種室内制御用の多数の配線がモータ内部基板に接続されることになり、現実的でない。また、モータ内部基板はモータの運転中に温度が上昇し、マイクロコンピュータを破壊するおそれもある。

[0010] 対策として、マイクロコンピュータを室内プリント基板側に搭載し、そこ力もモータ内部基板側に通電制御用のパターン信号を供給することが考えられる。ところが、この配置では、室内プリント基板とモータ内部基板との間に、パターン信号供給用の 6本の信号ラインを設ける必要がある。し力も、モータ内部基板にはセンサレス直流モータの三相分の卷線電流を検出するための検出用端子を用意しなければならない。これらのことから、 1つのマイクロコンピュータに室内制御回路の機能とファンモータのベクトル制御の機能を併せ持たせる構成を採用しても、室内プリント基板とモータ内部基板との間の配線数が今まで以上に増加してしまうという問題がある。

[0011] この発明の一態様の目的は、上記の事情を考慮したもので、ロータ位置検出素子を要することなぐし力も 1つのマイクロコンピュータで、またマイクロコンピュータの破壊の心配なぐ配線数の増加を招くこともなぐセンサレス直流モータを適正に駆動することができる空気調和機を提供することである。

[0012] この発明の一態様の空気調和機は、

室内ファンと、

複数の卷線を有し、前記室内ファンを駆動するセンサレス直流モータと、前記センサレス直流モータの各卷線に流れる電流に基づくベクトル制御により、前記センサレス直流モータの各卷線に対する通電制御用のパターン信号を生成するマイクロコンピュータと、

前記マイクロコンピュータで生成されるパターン信号に応じたスイッチングにより、前記センサレス直流モータの各卷線に対する通電を切換えるインバータと、

前記マイクロコンピュータおよび前記インバータが共に設けられた室内プリント基板と、

を備える。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1]図 1は、本発明の一実施形態における室内機の筐体の構成を分解して示す図である。

[図 2]図 2は、一実施形態における室内機の電気回路を示すブロック図である。

[図 3]図 3は、従来の空気調和機の電気回路の構成を示す図。

発明を実施するための最良の形態 [0014] 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。

[0015] 図 1に示すように、室内壁面に据付板 1が固定され、その据付板 1に後板 2が引つ掛け固定される。そして、後板 2の内側に横長形状で横流ファン力もなる室内ファン 3 が設けられる。室内ファン 3は、一端がファンモータであるセンサレス直流モータ (ブラシレス DCモータともいう） 3Mに支持され、他端が軸受け 3aに支持される。後板 2には、さらに、室内ファン 3を囲むように熱交 4が設けられ、その熱交 4を被う状態に前板 5が設けられる。前板 5には化粧板 6が設けられ、その前板 5と化粧板 6との間にフィルタ 7が着脱自在に装着される。そして、前板 5の下部およびィ匕粧板 6の下部に形成される吹出口に、垂直ルーバ 8および水平ルーバ 9が設けられる。また、後板 2のファンモータ 3M側部に、制御部品箱 50が装着される。

[0016] これら据付板 1から水平ルーバ 9の構成および制御部品箱 50によって室内機が構成され、その制御部品箱 50に各種電気回路が収容される。図 2は制御部品箱 50内に収納される室内プリント基板 40およびその周辺回路を示す。

[0017] 商用交流電源 10に整流回路 11を介してインバータ 20が接続され、そのインバータ 20の出力端にコネクタ 13を介してセンサレス直流モータ 3Mの U相卷線 Lu, V相卷線 Lv, W相卷線 Lwが接続される。インバータ 20は、整流回路 11から出力される直流電圧を後述する制御部 30の制御に応じたスイッチングにより所定周波数の交流電圧に変換して出力するもので、駆動回路 21、 6つのスイッチング素子たとえば MOSF ET22u+, 22u-, 22v+, 22v- , 22w+, 22w-を有するスイッチング回路、このスィッチング回路における MOSFET22u+, 22u_の直列回路に揷接された電流検出用抵抗 23u、同スイッチング回路における MOSFET22v+, 22v -の直列回路に揷接された電流検出用抵抗 23v、 MOSFET22w+, 22w-の直列回路に揷接された電流検出用抵抗 23wなどにより、構成されている。駆動回路 21は、後述の制御部 30から供給されるパターン信号に応じて、スイッチング回路の各 MOSFETをオン，オフ駆動する。この駆動回路 21とスイッチング回路との間は、 6本の信号ライン (配線) R1で接続されている。インバータ 20とセンサレス直流モータ 3Mとの間は、 3本の通電ライン（配線) R2で接続されている。電流検出用抵抗 23u, 23v, 23wには、センサレス直流モータ 3Mの卷線 Lu, Lv, Lwに流れる電流に対応するレベルの電圧が生じる。 [0018] 上記整流回路 11の出力端に制御用電源回路 12が接続され、その制御用電源回路 12から出力される制御用の動作電圧 Vddがマイクロコンピュータを用いた制御部（ MCU) 30の電源端子および上記インバータ 20の駆動回路 21に供給される。この場合、制御部 30の電源端子の負側が、インバータ 20の負側電源ラインに接続される。したがって、制御部 30とインバータ 20の負側が共通となり、制御部 30は直接電流検出用抵抗 23u, 23v, 23wに生じる電圧を取込み、これを内部の AZD変換機能によつて電圧値として読取ることができる。

[0019] 制御部 30には、表示部 31、室内 ·外通信回路 32、ルーバ駆動回路 33、受光部 34 が接続されるとともに、インバータ 20の駆動回路 21および電流検出用抵抗 23u, 23 V, 23wが接続される。表示部 31は、室内機の運転に関わる種々の情報を表示する。室内'外通信回路 32は、制御部 30と室外機（図示しない）との間のデータの送受信を行う。ルーバ駆動回路 33は、上記ルーバ 9を駆動するルーバモータ 9Mを駆動する。受光部 34は、リモートコントロール式の操作器 (リモコンという） 35から発せられる赤外線光を受ける。制御部 30と駆動回路 21との間は、パターン信号供給用の 6本の信号ライン (配線) R3で接続されて、る。

[0020] 制御部 30は、電流検出用抵抗 23u, 23v, 23wにそれぞれ生じる電圧力もセンサレス直流モータ 3Mの卷線 Lu, Lv, Lwに流れる電流を検出し、その検出電流に基づくベクトル制御によりセンサレス直流モータ 3Mの卷線 Lu, Lv, Lwに対する通電制御用のパターン信号を生成するとともに、前述のリモコン 35からの赤外線光の読取り、室外機とのデータの送受信、ルーバモータ 9Mに対する駆動指令等の当該室内機の各種動作を制御する。

[0021] これら整流回路 11、インバータ 20、制御用電源回路 12、制御部 30、室内，外通信回路 32、ルーバ駆動回路 33などが、室内プリント基板 40に搭載されている。この室内プリント基板 40が、上記制御部品箱 50に収容される。

[0022] 制御部品箱 50は、室内ファン 3の運転により生じる風の流路を有し、その流路の風上側に室内プリント基板 40上の制御部 30が対応して、風下側に室内プリント基板 40 上のインバータ 20が対応するように、室内プリント基板 40を収容する。

[0023] 以上のように、ベクトル制御によってセンセンサレス直流モータ 3Mの卷線 Lu, Lv, Lwに対する通電制御用のパターン信号を生成し且つ当該室内機の動作を制御する制御部 30を設け、その制御部 30としてマイクロコンピュータを採用することにより、 1つのマイクロコンピュータで、センサレス直流モータ 3Mを適正に駆動することができる。

[0024] 制御部 30をインバータ 20と共に 1つの室内プリント基板 40に設けているので、室内プリント基板 40から導出される配線はインバータ 20とセンサレス直流モータ 3Mとの間の通電ライン R2のみとなる。室内プリント基板 40から導出される配線数の削減により、ノイズの影響を低減できるとともに、コストの低減が図れる。

[0025] 従来のような密閉されたモータ内部基板に制御部 30を搭載しないので、熱による制御部 30の破壊の心配はな、。

[0026] また、室内プリント基板 40において、制御部 30の搭載位置とコネクタ 13の位置とを極力離し、マイクロコンピュータである制御部 30をインバータ 20とセンサレス直流モータ 3Mとの間の通電ライン R2から離れた位置に設けている。これにより、通電ライン R2から発生するノイズが詳細な電子部品である制御部 30に届き難くなり、この点でも異常停止や誤動作を回避できて、制御部 30の常に安定した動作が可能である。

[0027] 電流検出用抵抗 23u, 23v, 23wによって捉えた各モータ卷線に流れる電流値に基づくベクトル制御によってセンサレス直流モータ 3Mの卷線 Lu, Lv, Lwに対する通電制御用のパターン信号を生成する構成であるから、従来のようなロータ位置検出素子が不要であり、コストの低減が図れる。ロータ位置検出素子の故障による誤動作の心配もない。

[0028] 室内ファン 3の運転により生じる風が制御部品箱 50に流入し、その通風経路の風上側に制御部 30が存して、風下側にインバータ 20が存する構成であるから、インバータ 20の各 MOSFETおよび各電流検出用抵抗力も発生する熱が制御部 30に当たることなく制御部品箱 50内にこもることもなぐ効率的に排出される。これにより、制御部 30の安定した動作が可能となり、制御の信頼性が大幅に向上する。し力も、この制御部品箱 50の良好な通気性の確保により、室内プリント基板 40に搭載される部品の耐熱性に関する仕様ダウンを図ることができる。これは、部品コストの低減につながる [0029] 制御部 30の電源端子の負側力インバータ 20の負側電源ラインに接続されて、るので、電流検出用抵抗 23u, 23v, 23wによる電流検出のための回路構成が簡素化される。この点でも、ノイズの影響を低減できて、制御の信頼性が向上する。

[0030] なお、上記実施形態では、インバータ 20の各直列回路に電流検出用抵抗 23u, 2 3v, 23wを挿接する構成とした力図 2に破線で示すように、インバータ 20の負側電源ラインに電流検出用抵抗 24を挿接し、その電流検出用抵抗 24に生じる電圧を制御部 30に供給して、センサレス直流モータ 3Mの卷線 Lu, Lv, Lwに流れる電流を検出する構成としてもよい。

[0031] その他、この発明は上記実施形態に限定されるものではなぐ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

[0032] この発明は、室内ファンを駆動するセンサレス直流モータを備えた空気調和機への利用が可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 室内ファンと、

を備えて!/ヽることを特徴とする空気調和機。

[2] 前記室内ファンが収容された室内機、をさらに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。

[3] 前記マイクロコンピュータは、さらに、前記室内機の動作を制御する、ことを特徴とする請求項 2に記載の空気調和機。

[4] 前記インバータと前記センサレス直流モータとを接続するための配線、をさらに備えて、ることを特徴とする請求項 1に記載の空気調和機。

[5] 前記室内プリント基板上の前記マイクロコンピュータは、前記配線から離れた位置に設けられて!/ヽることを特徴とする請求項 4に記載の空気調和機。

[6] 前記室内ファンの運転により生じる風の流路を有し、その流路の風上側に前記室内プリント基板上のマイクロコンピュータが位置し、前記流路の風下側に前記室内プリント基板上のインバータが位置するように、前記室内プリント基板を収容する電気部品箱、をさらに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。

[7] 前記マイクロコンピュータは、動作用の直流電圧が入力される電源端子を有し、その電源端子の負側が前記インバータの負側電源ラインと接続されていることを特徴とする請求項 1に記載の空気調和機。