JP5505528B1 - 消費電力削減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を削減できる装置を提供することである。
【解決手段】モータ駆動装置３０の電圧位相検出部３４は、商用電源７０と電気的に接続され、内部に電流が流れることにより商用電源７０から供給される電圧の特性を検出する。駆動電圧生成部３６は、電圧位相検出部３４の検出結果に基づいて、室内ファンモータＭ２２を駆動するための駆動信号を生成する。スイッチ５１は、商用電源７０と電圧位相検出部３４との間において電圧位相検出部３４に直列に接続され、電圧位相検出部３４内への電流の流れを遮断可能である。本体制御用マイコン６０は、室内ファンモータＭ２２が駆動する運転モード時には電圧位相検出部３４内へ電流が流れ、室内ファンモータＭ２２が駆動を停止している待機モード時には電圧位相検出部３４内へ電流が流れないように、切換部５０を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、消費電力を削減する装置に関する。

従来、モータなどの負荷をインバータにより駆動する装置などにおいては、供給される電圧の、位相、ゼロクロス点および極性などのいわゆる電圧特性情報を検出し、その検出結果に応じて制御等をおこなうものが知られている。例えば、特許文献１（特開２０１２−１２５０１８号公報）では、交流電源から出力される交流電圧を直流電圧に変換する際に、電圧極性検出部によって交流電圧の極性を検出し、その検出結果に応じてスイッチを切り換えてノイズを抑制する直流電圧変換装置が開示されている。

ところで、上述のような装置においては、交流電源から装置に対して常時電流が供給されており、常時電力を消費しているものがある。例えば、特許文献１に記載される直流電圧変換装置においては、負荷が動作状態にない場合においても、電圧極性検出部に電流が流れて電力を消費することが想定される。かかる場合には、消費電力の増大が懸念される。

そこで、本発明の課題は、消費電力を削減できる装置を提供することである。

本発明の第１観点に係る消費電力削減装置は、電圧特性検出部と、駆動信号生成部と、スイッチ部と、スイッチ制御部と、を備える。電圧特性検出部は、電源と電気的に接続され、内部に電流が流れることにより電源から供給される電圧の特性を検出する。駆動信号生成部は、電圧特性検出部の検出結果に基づいて、アクチュエータを駆動するための駆動信号を生成する。スイッチ部は、電源と電圧特性検出部との間において電圧特性検出部に直列に接続され、電圧特性検出部内への電流の流れを遮断可能である。スイッチ制御部は、スイッチ部の切換えを制御する。スイッチ制御部は、アクチュエータが駆動する運転モード時には電圧特性検出部内へ電流が流れ、アクチュエータが駆動を停止している待機モード時には電圧特性検出部内へ電流が流れないように、スイッチ部を切り換える。

本発明の第１観点に係る消費電力削減装置では、スイッチ制御部は、アクチュエータが駆動する運転モード時には電圧特性検出部内へ電流が流れ、アクチュエータが駆動を停止している待機モード時には電圧特性検出部内へ電流が流れないように、スイッチ部を切り換える。これにより、運転モード時には電圧特性検出部内へ電流が流れ、待機モード時には電圧特性検出部内へ電流が流れなくなる。その結果、待機モード時における電圧特性検出部の消費電力が削減される。したがって、消費電力を削減できる。

本発明の第２観点に係る消費電力削減装置は、電圧特性検出部と、検出結果利用部と、スイッチ部と、スイッチ制御部と、を備える。電圧特性検出部は、電源と電気的に接続され、内部に電流が流れることにより電源から供給される電圧の特性を検出する。検出結果利用部は、電圧特性検出部の検出結果に基づいて動作する。スイッチ部は、電源と電圧特性検出部との間において電圧特性検出部に直列に接続され、電圧特性検出部内への電流の流れを遮断可能である。スイッチ制御部は、スイッチ部の切換えを制御する。スイッチ制御部は、検出結果利用部において電圧特性検出結果が必要な時には電圧特性検出部内へ電流が流れ、検出結果利用部において電圧特性検出結果が不要な時には電圧特性検出部内へ電流が流れないようにスイッチ部を切り換える。

本発明の第２観点に係る消費電力削減装置では、スイッチ制御部は、検出結果利用部において電圧特性検出結果が必要な時には電圧特性検出部内へ電流が流れ、検出結果利用部において電圧特性検出結果が不要な時には電圧特性検出部内へ電流が流れないようにスイッチ部を切り換える。これにより、電圧特性検出結果が必要な時には電圧特性検出部内へ電流が流れ、電圧特性検出結果が不要な時には電圧特性検出部内へ電流が流れなくなる。その結果、電圧特性検出結果が不要な時における電圧特性検出部の消費電力が削減される。したがって、消費電力を削減できる。

本発明の第３観点に係る消費電力削減装置は、第１観点に係る消費電力削減装置であって、スイッチ制御部は、アクチュエータが駆動を停止してから所定時間が経過した時に電圧特性検出部内への電流の流れを遮断するように、スイッチ部を切り換える。

本発明の第３観点に係る消費電力削減装置では、スイッチ制御部は、アクチュエータが駆動を停止してから所定時間が経過した時に電圧特性検出部内への電流の流れを遮断するように、スイッチ部を切り換える。これにより、電圧特性検出部内への電流の流れが、確実に遮断されてもよい場合に遮断される。その結果、安定したスイッチ部の切換制御を実現できる。

本発明の第４観点に係る消費電力削減装置は、第１観点または第３観点に係る消費電力削減装置であって、アクチュエータは、空調機に含まれている複数の機器の、少なくとも１つの駆動源であるモータである。駆動信号生成部は、決定部と、出力部と、を含む。決定部は、電圧特性検出部の検出結果を用いて駆動信号を決定する制御を行う。出力部は、決定部により決定された駆動信号を生成してアクチュエータに出力する。また、統括制御部をさらに備える。統括制御部は、空調機に含まれている複数の機器を統括的に制御する。統括制御部は、スイッチ制御部を含む。

本発明の第４観点に係る消費電力削減装置では、アクチュエータは、空調機に含まれている複数の機器の、少なくとも１つの駆動源であるモータである。これにより、空調機の消費電力を削減することができる。

本発明の第５観点に係る消費電力削減装置は、第１観点から第４観点のいずれかに係る消費電力削減装置であって、電圧特性検出部は、電源から供給される電圧の位相を検出する。

本発明の第５観点に係る消費電力削減装置では、電圧特性検出部は、電源から供給される電圧の位相を検出する。これにより、電源電圧の位相の検出が不要な時における電圧特性検出部の消費電力が削減される。

本発明の第６観点に係る消費電力削減装置は、第１観点から第４観点のいずれかに係る消費電力削減装置であって、電圧特性検出部は、電源から供給される電圧の極性を検出する。

本発明の第６観点に係る消費電力削減装置では、電圧特性検出部は、電源から供給される電圧の極性を検出する。これにより、電源電圧の極性の検出が不要な時における電圧特性検出部の消費電力が削減される。

本発明の第７観点に係る消費電力削減装置は、第１観点から第４観点のいずれかに係る消費電力削減装置であって、電圧特性検出部は、電源から供給される電圧のゼロクロス点を検出する。

本発明の第７観点に係る消費電力削減装置では、電圧特性検出部は、電源から供給される電圧のゼロクロス点を検出する。これにより、電源電圧のゼロクロス点の検出が不要な時における電圧特性検出部の消費電力が削減される。

本発明の第１観点に係る消費電力削減装置では、待機モード時における電圧特性検出部の消費電力が削減される。したがって、消費電力を削減できる。

本発明の第２観点に係る消費電力削減装置では、電圧特性の検出が不要な時における電圧特性検出部の消費電力が削減される。したがって、消費電力を削減できる。

本発明の第３観点に係る消費電力削減装置では、安定したスイッチ部の切換制御を実現できる。

本発明の第４観点に係る消費電力削減装置では、空調機においてモータの駆動が停止している待機モード時の消費電力を削減することができる。

本発明の第５観点に係る消費電力削減装置では、電圧位相の検出が不要な時における電圧特性検出部の消費電力が削減される。

本発明の第６観点に係る消費電力削減装置では、電圧極性の検出が不要な時における電圧特性検出部の消費電力が削減される。

本発明の第７観点に係る消費電力削減装置では、電圧のゼロクロス点の検出が不要な時における電圧特性検出部の消費電力が削減される。

本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置の概略構成図。 空調機の概略構成図。 電圧位相検出部の概略構成図。 交流電圧と、電圧位相検出部から出力されるパルス信号と、の関係を示した模式図。 空調機のモードに応じた各部の状態の変化を示すタイミングチャート。 交流電圧と、電圧位相検出部から出力されるパルス信号と、の関係を示した模式図。 変形例１Ｇに係るモータ駆動装置の概略構成図。 直流電圧と、電圧位相検出部から出力されるパルス信号と、の関係を示した模式図。 変形例１Ｈに係るモータ駆動装置の概略構成図。 変形例１Ｍに係る直流電源装置の概略構成図。

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く、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

（１）概要および空調機１０の構成
図１は、モータ駆動装置３０の概略構成図である。図１では、アクチュエータとしての室内ファンモータＭ２２と、この室内ファンモータＭ２２を駆動制御するための本実施形態に係るモータ駆動装置３０の構成を示している。

室内ファンモータＭ２２は、空調機１０の室内ユニット２１（図２参照）に含まれる機器の１つである室内ファン２２の駆動源として用いられるファンモータであって、交流電圧を印加されることによって駆動する交流モータである。

モータ駆動装置３０は、室内ユニット２１内に搭載されており、室内ファンモータＭ２２に流れる電流であるモータ電流Ｉｍに基づいて室内ファンモータＭ２２をベクトル制御（Ｆｉｅｌｄ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）する装置である。

以下、図２を参照して空調機１０の構成について説明する。図２は、空調機１０の概略構成図である。

空調機１０は、主として、屋外に設置される室外ユニット１１と、室内の天井や壁面等に設置される室内ユニット２１とを有する、セパレートタイプの空調機である。これらのユニット１１、２１は、冷媒配管Ｐｉ１、Ｐｉ２によって接続されており、蒸気圧縮式の冷媒回路１０ａが構成されている。空調機１０は、冷房運転および暖房運転等を行うことが可能となっており、運転モードおよび停止モードを含む制御モードを有している。運転モードは、空調機１０を運転させる場合に選択される。停止モードは、空調機１０の運転を停止させる場合に選択される。

（１−１）室外ユニット１１
室外ユニット１１は、主として、圧縮機１２、四路切換弁１３、室外熱交換器１４、膨張弁１５、および室外ファン１６を有している。

圧縮機１２は、低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮して高圧のガス冷媒とした後に吐出する機構である。ここでは、圧縮機１２として、ケーシング（図示省略）内に収容されたロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素（図示省略）が、同じくケーシング内に収容された圧縮機モータＭ１２を駆動源として駆動される密閉式圧縮機が採用されており、これにより圧縮機１２の容量制御が可能になっている。すなわち、圧縮機１２は、容量可変自在なタイプの圧縮機である。圧縮機モータＭ１２は、３相のブラシレスＤＣモータであって、ステータおよびロータ等を有している。

四路切換弁１３は、冷房運転と暖房運転との切換時に、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁である。四路切換弁１３は、冷房運転時には、圧縮機１２の吐出側と室外熱交換器１４のガス側とを接続するとともに後述の室内熱交換器２３のガス側と圧縮機１２の吸入側とを接続する。また、四路切換弁１３は、暖房運転時には、圧縮機１２の吐出側と室内熱交換器２３のガス側とを接続するとともに室外熱交換器１４のガス側と圧縮機１２の吸入側とを接続する。つまり、四路切換弁１３の採り得る接続状態は、空調機１０の運転種類に応じて変化する。

室外熱交換器１４は、冷房運転時には冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。室外熱交換器１４は、その液側が膨張弁１５に接続されており、ガス側が四路切換弁１３に接続されている。

膨張弁１５は、電動膨張弁で構成されている。膨張弁１５は、冷房運転時には、室外熱交換器１４において放熱した高圧の液冷媒を室内熱交換器２３に送る前に減圧する。また、膨張弁１５は、暖房運転時には、室内熱交換器２３において放熱した高圧の液冷媒を室外熱交換器１４に送る前に減圧する。

室外ファン１６は、室外空気を室外ユニット１１内に吸入して室外熱交換器１４に供給した後に、当該空気を室外ユニット１１の外に排出する。室外ファン１６としては、例えばプロペラファンが採用されており、室外ファンモータＭ１６を駆動源として回転駆動される。室外ファンモータＭ１６は、例えばステータおよびロータを有する３相のブラシレスモータである。

その他、室外ユニット１１は、冷媒圧力センサ、冷媒温度検知センサ、外気温度検知センサ等の様々なセンサの他、室外ユニット１１内の各種機器を制御する室外ユニット制御部（図示省略）等を有している。

（１−２）室内ユニット２１
室内ユニット２１は、主として、室内ファン２２および室内熱交換器２３を有しており、これらは、室内ユニット２１のケーシング内部に配置されている。

室内ファン２２は、室内空気を吸込口（図示省略）を介してケーシング内に吸い込むとともに、室内熱交換器２３にて熱交換された後の空気を吹出口（図示省略）を介してケーシング内から室内に吹き出す送風機である。室内ファン２２は、例えばクロスフローファンで構成され、室内ファンモータＭ２２を駆動源として回転駆動される。室内ファンモータＭ２２は、モータ駆動装置３０によって駆動制御される。

ここで、室内ファンモータＭ２２について、図１を参照して詳述する。室内ファンモータＭ２２は、他のモータＭ１２、Ｍ１６と同様、３相のブラシレスＤＣモータにて構成されており、ステータ２２ａとロータ２２ｂとを有している。

ステータ２２ａは、スター結線されたＵ相、Ｖ相およびＷ相の駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗを含む。各駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの一方端は、それぞれインバータ３７（後述）から延びるＵ相、Ｖ相およびＷ相の各配線の駆動コイル端子ＴＵ、ＴＶ、ＴＷに接続されている。各駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの他方端は、互いに端子ＴＮとして接続されている。これら３相の駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗは、ロータ２２ｂが回転することにより、その回転速度とロータ２２ｂの位置に応じた誘起電圧を発生させる。

ロータ２２ｂは、Ｎ極およびＳ極からなる複数極の永久磁石を含み、ステータ２２ａに対し回転軸を中心として回転する。ロータ２２ｂの回転トルクは、この回転軸と同一軸心上にある出力軸（図示省略）を介して室内ファン２２に伝達される。ロータの構造に着目すると、モータの種類には、大きく分けて表面磁石型モータ（Surface Permanent Magnet Motor：以下、ＳＰＭモータと記載する）と埋め込み磁石型モータ（Interior Permanent Magnet Motor：以下、ＩＰＭモータと記載する）とがある。以下の説明では、室内ファンモータＭ２２として使用されるブラシレスＤＣモータが、主に一般的なＳＰＭモータである場合を想定することとする。

室内熱交換器２３は、冷房運転時には、冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時には、冷媒の凝縮器として機能する熱交換器である。室内熱交換器２３は、各冷媒配管Ｐｉ１、Ｐｉ２に接続されており、例えば、複数のフィンと、このフィンに挿入された複数の伝熱管とで構成されている。室内熱交換器２３は、ケーシング内に吸い込まれた室内の空気と、伝熱管を流れる冷媒との間で、熱交換を行う。

その他、室内ユニット２１は、図示してはいないが、吹出口に設けられた水平フラップ、吸込空気温度センサ等の各種センサ、室内ユニット２１内の各種機器を制御する室内ユニット制御部等を有している。

（２）モータ駆動装置３０の構成
以下、図１を参照してモータ駆動装置３０の構成について説明する。モータ駆動装置３０は、例えば１枚のプリント基板上に実装されており、室内ファンモータＭ２２と接続されている。モータ駆動装置３０は、商用電源７０から電力供給されている。なお、モータ駆動装置３０と商用電源７０とは、例えば家屋内のコンセントを介して電源コードによって接続される。

モータ駆動装置３０は、主として、直流電圧生成部３１と、電圧位相検出部３４と、電流検出部３５と、駆動電圧生成部３６と、レベルシフタ４１と、切換部５０と、本体制御用マイコン６０と、から構成されている。

（２−１）直流電圧生成部３１
直流電圧生成部３１は、商用電源７０と直列に接続されており、商用電源７０から入力される交流電圧Ｖａｃを直流電圧Ｖｄｃに変換している。直流電圧生成部３１は、主として、整流部３２と平滑コンデンサ３３とを有する。

整流部３２は、４つのダイオードＤ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ２ａ、Ｄ２ｂによってブリッジ状に構成されている。具体的には、ダイオードＤ１ａとＤ１ｂ、Ｄ２ａとＤ２ｂは、それぞれ互いに直列に接続されている。ダイオードＤ１ａ、Ｄ２ａの各カソード端子は、ともに平滑コンデンサ３３のプラス側端子に接続されており、整流部３２の正側出力端子として機能する。

ダイオードＤ１ｂ、Ｄ２ｂの各アノード端子同士は平滑コンデンサ３３のマイナス側端子に接続されており、整流部３２の負側出力端子として機能する。ダイオードＤ１ａ、Ｄ１ｂ同士の接続点およびダイオードＤ２ａ、Ｄ２ｂ同士の接続点は、それぞれ商用電源７０に接続されている。すなわち、ダイオードＤ１ａ、Ｄ１ｂ同士の接続点、およびダイオードＤ２ａ、Ｄ２ｂ同士の接続点は、それぞれ整流部３２の入力の役割を担っている。

このような構成を有する整流部３２は、後述するスイッチ５１を介して商用電源７０から入力される交流電圧Ｖａｃを整流し、これを平滑コンデンサ３３に供給する。

平滑コンデンサ３３は、一端が整流部３２の正側出力端子に接続され、他端が整流部３２の負側出力端子に接続されている。平滑コンデンサ３３は、整流部３２によって整流された電圧を平滑する。平滑コンデンサの容量が比較的小さい場合には、平滑された電圧は、リップルのある直流電圧Ｖｄｃであり、平滑コンデンサ３３の後段、すなわち出力側に接続されたインバータ３７に印加される。このコンデンサの他端側が、基準電位（以下ＧＮＤと略す）となる。

なお、コンデンサの種類としては、電解コンデンサやセラミックコンデンサ、タンタルコンデンサ等が挙げられるが、本実施形態においては、平滑コンデンサ３３として電解コンデンサが採用される場合を例に採る。

（２−２）電圧位相検出部３４
電圧位相検出部３４は、後述する切換部５０を介して商用電源７０と電気的に接続されている。具体的には、電圧位相検出部３４は、商用電源７０と直流電圧生成部３１との間において、整流部３２と並列に接続されている。また、電圧位相検出部３４は、後述のセンサレス制御部４０と接続されており、信号の送受信を行っている。

電圧位相検出部３４は、交流電圧Ｖａｃに伴う電流が電圧位相検出部３４の内部を流れることで、交流電圧Ｖａｃの位相を検出している。より詳細には、電圧位相検出部３４は、商用電源７０から供給される交流電圧Ｖａｃが所定の電圧に達したときの交流電圧Ｖａｃの位相を検出して、その検出された位相に応じたパルス幅を有するパルス信号をセンサレス制御部４０に出力している。なお、電圧位相検出部３４は、交流電圧Ｖａｃに伴う電流が電圧位相検出部３４の内部を流れることで、交流電圧Ｖａｃの位相を検出しているため、商用電源７０は、電圧位相検出部３４内部に電流を供給するための「電流供給部」ともいえる。

図３は、電圧位相検出部３４の概略構成図である。電圧位相検出部３４は、ダイオード３４１と、第１抵抗３４２と、第２抵抗３４３と、フォトカプラ３４４と、第３抵抗３４５と、から構成されている。フォトカプラ３４４の１次側は、ダイオード３４１および第１抵抗３４２を介して、第２抵抗３４３と並列に商用電源７０に接続されている。第１抵抗３４２および第２抵抗３４３は、交流電圧Ｖａｃが後述の基準電圧Ｖｓ１（図４参照）を超える期間においてのみフォトカプラ３４４がＯＮするように、交流電圧Ｖａｃを分圧している。フォトカプラ３４４の２次側は、出力トランジスタのエミッタが第３抵抗３４５によってプルダウンされて、センサレス制御部４０の入力ポートに接続されており、出力トランジスタのコレクタは制御電圧Ｖｃｃにプルアップされている。なお、このような電圧位相検出部３４の構成は、一例にすぎず、適宜変更が可能である。

ここから、交流電圧Ｖａｃと、電圧位相検出部３４から出力されるパルス信号と、の関係について説明する。図４は、交流電圧Ｖａｃと、電圧位相検出部３４から出力されるパルス信号との関係を示した模式図である。交流電圧Ｖａｃの電源周波数は、一定に保たれており、交流電圧Ｖａｃの周期Ｔは一定である。

電圧位相検出部３４には、交流電圧Ｖａｃの位相を検出する基準として、基準電圧Ｖｓ１が設定されている。ここで、基準電圧Ｖｓ１は、フォトカプラ３４４の特性を考慮して、０Ｖではない適当な電圧に設定される。そして、電圧位相検出部３４は、交流電圧Ｖａｃが基準電圧Ｖｓ１よりも低い期間である時間ｔ１においては、フォトカプラ３４４の２次側がオンせず、パルス信号の出力レベルがＬｏｗ（ＧＮＤ）となるように構成されている。一方、交流電圧Ｖａｃが位相検出基準電圧Ｖｓ１よりも高い期間である時間ｔ２においては、フォトカプラ３４４の２次側がオンし、電圧位相検出部３４は、パルス信号の出力レベルとしてＨｉｇｈ（Ｖｃｃ）をセンサレス制御部４０に出力するようになっている。つまり、時間ｔ２は、電圧位相検出部３４から出力されるパルス信号の立上りから立下りまでの時間であり、当該パルス信号のパルス幅に相当する。

ここで、交流電圧Ｖａｃが低くなると時間ｔ１が長くなり、交流電圧Ｖａｃが高くなると時間ｔ２が短くなる。すなわち、出力されるパルス信号のパルス幅は、交流電圧Ｖａｃの大きさに依存するようになっている。

なお、電圧位相検出部３４は、交流電圧Ｖａｃが基準電圧Ｖｓ１よりも高くなった時（すなわち時間ｔ２）に、電圧位相検出部３４から出力されるパルス信号がＬｏｗとなり、交流電圧Ｖａｃが基準電圧Ｖｓ１よりも低くなった時（すなわち時間ｔ１）に、電圧位相検出部３４から出力されるパルス信号がＨｉｇｈとなるように構成してもよい。また、基準電圧Ｖｓ１は正の電圧ではなく、負の電圧に設定されてもよい。

（２−３）電流検出部３５
電流検出部３５は、平滑コンデンサ３３と駆動電圧生成部３６におけるインバータ３７との間であって、かつ平滑コンデンサ３３の負側出力端子側に接続されている。電流検出部３５は、室内ファンモータＭ２２の起動後、室内ファンモータＭ２２に流れるモータ電流Ｉｍを検出する。このような電流検出部３５は、例えばシャント抵抗および増幅回路によって構成される（図示省略）。

シャント抵抗は、平滑コンデンサ３３の負側出力端子に接続されているＧＮＤ配線Ｌ１上において、直列に接続されている。増幅回路は、シャント抵抗の両端の電圧を所定の倍率で増幅させるためのオペアンプなどからなる回路であって、２つの入力はシャント抵抗の両端に接続されており、１つの出力はセンサレス制御部４０に接続されている。

室内ファンモータＭ２２を流れる電流（すなわちモータ電流Ｉｍ）はＧＮＤ配線Ｌ１上を流れるため、電流検出部３５は、このモータ電流Ｉｍに伴うシャント抵抗の両端電圧を通電状態に応じて検出することによって、モータ電流Ｉｍを検出することができる。

（２−４）駆動電圧生成部３６
駆動電圧生成部３６は、室内ファンモータＭ２２を駆動するための三相交流電圧である駆動電圧ＳＵ、ＳＶ、ＳＷ（駆動信号に相当）を、電圧位相検出部３４および電流検出部３５の検出結果等に基づいて生成し、生成した駆動電圧ＳＵ、ＳＶ、ＳＷを室内ファンモータＭ２２に出力する。特に、本実施形態に係る駆動電圧生成部３６は、検出された電圧位相より求めた直流電圧Ｖｄｃの推定値等を用いて、ロータ位置センサレス方式に基づく駆動電圧ＳＵ、ＳＶ、ＳＷを生成する。

駆動電圧生成部３６は、図１に示すように、インバータ３７（出力部に相当）と、室内ファン制御部３８（決定部に相当）とによって構成されている。

（２−４−１）インバータ３７
インバータ３７は、平滑コンデンサ３３の出力側に接続されている。インバータ３７は、図１に示すように、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）Ｑ３ａ、Ｑ３ｂ、Ｑ４ａ、Ｑ４ｂ、Ｑ５ａ、Ｑ５ｂおよび複数の還流用ダイオードＤ３ａ、Ｄ３ｂ、Ｄ４ａ、Ｄ４ｂ、Ｄ５ａ、Ｄ５ｂを含む。

トランジスタＱ３ａとＱ３ｂ、Ｑ４ａとＱ４ｂ、Ｑ５ａとＱ５ｂは、それぞれ互いに直列に接続されている。各ダイオードＤ３ａ〜Ｄ５ｂは、トランジスタのコレクタ端子とダイオードのカソード端子とが接続されるとともにトランジスタのエミッタ端子とダイオードのアノード端子とが接続されることで、各トランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂに対して逆並列に接続されている。

インバータ３７には、平滑コンデンサ３３からの直流電圧Ｖｄｃが印加される。そして、インバータ３７は、ゲート駆動部３９（後述）により指示されたタイミングで各トランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂがオンおよびオフを行うことで、所望のデューティを有する駆動電圧ＳＵ、ＳＶ、ＳＷ（駆動信号に相当）を生成する。この駆動電圧ＳＵ、ＳＶ、ＳＷは、各トランジスタＱ３ａとＱ３ｂ、Ｑ４ａとＱ４ｂ、Ｑ５ａとＱ５ｂの各接続点ＮＵ、ＮＶ、ＮＷから室内ファンモータＭ２２に出力される。すなわち、インバータ３７は、室内ファンモータＭ２２に電力を供給する。

（２−４−２）室内ファン制御部３８
室内ファン制御部３８は、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＣＰＵからなるマイコンであって、インバータ３７と接続されている。室内ファン制御部３８は、室内ファンモータＭ２２専用の駆動制御用コンピュータであり、インバータ３７が室内ファンモータＭ２２に出力すべき駆動電圧ＳＵ、ＳＶ、ＳＷを、電圧位相検出部３４から出力されるパルス信号等を用いて決定する制御を行う。

このような室内ファン制御部３８は、図１に示すように、主として、ゲート駆動部３９およびセンサレス制御部４０を有する。

（２−４−２−１）ゲート駆動部３９
ゲート駆動部３９は、センサレス制御部４０からの電圧指令値Ｖｐｗｍに基づき、インバータ３７の各トランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂのオンおよびオフの状態を変化させる。具体的には、ゲート駆動部３９は、センサレス制御部４０によって決定されたデューティを有する駆動電圧ＳＵ、ＳＶ、ＳＷがインバータ３７から室内ファンモータＭ２２に出力されるように、各トランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂのゲートに印加するゲート制御電圧Ｇｕ、Ｇｘ、Ｇｖ、Ｇｙ、Ｇｗ、Ｇｚを生成する。生成されたゲート制御電圧Ｇｕ、Ｇｘ、Ｇｖ、Ｇｙ、Ｇｗ、Ｇｚは、それぞれのトランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂのゲート端子に印加される。

ここで、電圧指令値Ｖｐｗｍとは、駆動電圧ＳＵ、ＳＶ、ＳＷに関するパラメータを定めるための指令値である。電圧指令値Ｖｐｗｍは、電流検出部３５によって検出されたモータ電流Ｉｍの値およびセンサレス制御部４０によって推定される直流電圧Ｖｄｃの推定値などに関連して決定され、センサレス制御部４０から出力される。駆動電圧ＳＵ、ＳＶ、ＳＷに関するパラメータとしては、駆動電圧ＳＵ、ＳＶ、ＳＷそれぞれのデューティ、周波数、電圧値等が挙げられるが、本実施形態では、電圧指令値Ｖｐｗｍが駆動電圧ＳＵ、ＳＶ、ＳＷのデューティを定めるための指令値である場合、つまりは室内ファンモータＭ２２がＰＷＭ制御される場合を例に採る。

（２−４−２―２）センサレス制御部４０
センサレス制御部４０は、電圧位相検出部３４、電流検出部３５、ゲート駆動部３９、および本体制御用マイコン６０と接続されている。センサレス制御部４０は、室内ファンモータＭ２２をセンサレス方式（より具体的には、ロータ位置センサレス方式）にて駆動制御するための機能部である。

具体的には、室内ファンモータＭ２２は、まずは、直流励磁方式または強制駆動方式にて起動する。直流励磁方式とは、起動直前の室内ファンモータＭ２２に対して直流通電を行うことで、室内ファンモータＭ２２におけるロータ２２ｂの位置を所定位置に一旦固定させ、ロータ２２ｂが固定した状態から室内ファンモータＭ２２の駆動を開始させる方式である。また、強制駆動方式とは、ロータ２２ｂの位置に関係なく、ある程度の電圧値および周波数を有する駆動電圧ＳＵ、ＳＶ、ＳＷを室内ファンモータＭ２２に印加する強制通電を行うことで、室内ファンモータＭ２２を強制的に起動させる方式である。

そして、センサレス制御部４０は、起動後の室内ファンモータＭ２２のロータ２２ｂの位置を推定するとともに、推定したロータ２２ｂの位置に基づいて室内ファンモータＭ２２の回転数を推定する。推定された室内ファンモータＭ２２の回転数は、回転数信号ＦＧとして、本体制御用マイコン６０に入力される。

さらに、センサレス制御部４０は、本体制御用マイコン６０から回転数指令Ｖｆｇを含む運転指令が送られてくると、この運転指令、推定したロータ２２ｂの位置、推定した回転数、推定した直流電圧Ｖｄｃの電圧値および電流検出部３５の検出結果を用いて、ロータ位置センサレス方式により各制御タイミングにおける駆動電圧ＳＵ、ＳＶ、ＳＷのデューティを、電圧指令値Ｖｐｗｍとして決定していく。

ここで、直流電圧Ｖｄｃの電圧値は、電圧位相検出部３４から出力されたパルス信号に基づいて、推定される。具体的には、センサレス制御部４０は、電圧位相検出部３４から出力されたパルス信号のパルス幅と直流電圧Ｖｄｃの電圧値との対応関係が定義されたテーブルを予め保持しており、出力されるパルス幅に応じて当該テーブルを参照することで直流電圧Ｖｄｃの電圧値を推定している。なお、図４において、推定される直流電圧Ｖｄｃの一例を示している。図４に示すように、直流電圧Ｖｄｃは、電源電圧の２倍の周波数で電源電圧に同期したリプルを持ち、コンデンサ容量と負荷（電流）の大きさに依存した変化となる。このように、直流電圧Ｖｄｃは負荷（電流）の大きさに応じて変化するため、更に電流検出値を考慮したテーブルを設けるなどすることにより、さらに正確に直流電圧を推定することが可能である。

なお、ロータ位置センサレス方式とは、室内ファンモータＭ２２の特性を示す各種パラメータ、直流電圧Ｖｄｃの電圧値、モータ電流Ｉｍ（すなわち、電流検出部３５の検出結果）、および室内ファンモータＭ２２の制御に関する所定の数式モデル等を用いて、ロータ２２ｂの位置の推定、回転数の推定、回転数に対するＰＩ制御、およびモータ電流Ｉｍに対するＰＩ制御等を行う方式である。室内ファンモータＭ２２の特性を示す各種パラメータとしては、使用される室内ファンモータＭ２２の巻線抵抗、インダクタンス成分、誘起電圧、極数などが挙げられる。

（２―５）レベルシフタ４１
レベルシフタ４１は、図１に示すように、平滑コンデンサ３３に対し並列に接続されており、平滑コンデンサ３３の両端電圧（つまりは直流電圧Ｖｄｃ）が印加される。レベルシフタ４１の出力は、室内ファン制御部３８、本体制御用マイコン６０および駆動用電源供給部５２に接続されている。

レベルシフタ４１は、印加された直流電圧Ｖｄｃを、３つの所定電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に変換し、変換後の所定電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を電源電圧として室内ファン制御部３８、駆動用電源供給部５２および本体制御用マイコン６０それぞれに印加する。すなわち、レベルシフタ４１は、室内ファン制御部３８、駆動用電源供給部５２および本体制御用マイコン６０の電源として機能する。一例として、直流電圧Ｖｄｃが１４０Ｖであるとして、レベルシフタ４１は、この直流電圧Ｖｄｃを、３Ｖの電圧Ｖ１と、５Ｖの電圧Ｖ２およびＶ３と、に変換する。３Ｖの電圧Ｖ１は、本体制御用マイコン６０に印加される電源電圧である。５Ｖの電圧Ｖ２またはＶ３は、室内ファン制御部３８または駆動用電源供給部５２に印加される電源電圧である。なお、レベルシフタ４１は、上記と同様に、インバータ３７を制御するための制御用電源電圧（例えば１５Ｖ）をさらに変換してもよい。

（２−６）切換部５０
切換部５０は、電圧位相検出部３４への電流の流れを切換えるためのものであり、上述のように商用電源７０と電圧位相検出部３４との間において電圧位相検出部３４と直列に接続されている。このように切換部５０が配設されていることにより、モータ駆動装置３０においては、電圧位相検出部３４への電力供給を遮断できるようになっている。切換部５０は、主として、スイッチ５１と、駆動用電源供給部５２と、から構成されている。

（２−６−１）スイッチ５１
スイッチ５１は、電圧Ｖａｃが印加されていれば電流が流れてしまう構成となっている電圧位相検出部３４において、不必要に電力が消費されてしまうのを防ぐための電気部品である。

スイッチ５１は、例えば半導体スイッチの一種であるＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）で構成されており、電圧位相検出部３４に電流が流れるか流れないかを切換えるスイッチの役割を担っている。ＭＯＳＦＥＴは、ゲート端子の電位をソース端子の電位に対して閾値以上とすることによりオンする。そのため、ゲート端子に適切な電圧を印加することにより、ＭＯＳＦＥＴで構成されたスイッチ５１は、オンとオフとを切換えるスイッチとして動作することができる。

（２−６−２）駆動用電源供給部５２
駆動用電源供給部５２は、複数のトランジスタ等によって構成されている。

駆動用電源供給部５２の入力は、本体制御用マイコン６０およびレベルシフタ４１に接続されている。また、駆動用電源供給部５２の出力は、スイッチ５１のゲート端子に接続されている。駆動用電源供給部５２は、レベルシフタ４１から所定電圧Ｖ３を供給される。駆動用電源供給部５２は、本体制御用マイコン６０からの指示に応じて、スイッチ５１のスイッチ駆動用電源Ｖｓｗを生成し、これを駆動用電源供給部５２に出力する。すなわち、スイッチ５１がオンおよびオフする動作は、本体制御用マイコン６０によって制御されている。

具体的に、駆動用電源供給部５２は、例えば５Ｖであるスイッチ駆動用電源Ｖｓｗをスイッチ５１に供給することでスイッチ５１をオンさせ、電圧位相検出部３４に電流が流れるようにする。また、駆動用電源供給部５２は、スイッチ駆動用電源Ｖｓｗのスイッチ５１への供給を断つことによって、スイッチ５１をオフさせて、電圧位相検出部３４に電流が流れないようにする。

なお、スイッチ５１が、具体的にどのタイミングでオンからオフまたはオフからオンへと切換えられるのかについては、「（３）スイッチ５１および室内ファンモータＭ２２の動作について」において説明する。

（２−７）本体制御用マイコン６０
本体制御用マイコン６０は、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＣＰＵからなるマイコンである。本体制御用マイコン６０は、レベルシフタ４１から電源電圧Ｖ１を供給される。本体制御用マイコン６０は、室内ファン制御部３８の他に、図示してはいないが、リモートコントローラ、室内ユニット制御部、室外ユニット制御部等とも接続されている。

本体制御用マイコン６０は、空調機１０に含まれる複数の機器（具体的には、圧縮機１２、四路切換弁１３、室外ファン１６、室内ファン２２等）を、統括的に制御する。例えば、本体制御用マイコン６０は、リモートコントローラから運転開始の指示がなされた場合には、室外ユニット制御部に対し、圧縮機モータＭ１２や室外ファンＭ１６の起動指示を運転開始指示として出力する。

また、本体制御用マイコン６０は、リモートコントローラから運転開始の指示がなされた場合には、室内ユニット制御部に対し、室内ファンモータＭ２２の起動指示を出力する。さらに、本体制御用マイコン６０は、室内ファンモータＭ２２の回転数を示す回転数信号ＦＧの監視を行ったり、回転数指令Ｖｆｇを含む運転指令をセンサレス制御部４０に出力したりする。

また、本体制御用マイコン６０は、スイッチ駆動用電源Ｖｓｗのスイッチ５１への供給および遮断を駆動用電源供給部５２に行わせることで、切換部５０の制御を行っている。

具体的に、本体制御用マイコン６０は、室内ファンモータＭ２２が駆動している運転モード時には、スイッチ５１をオンするように制御する。これにより、運転モード時には電圧位相検出部３４に電流が流れるようになっている。また、本体制御用マイコン６０は、室内ファンモータＭ２２が駆動していない停止モード時には、スイッチ５１をオフするように制御する。これにより、電圧位相検出部３４に電流が流れないようになっている。

このように、本体制御用マイコン６０は、運転モードか停止モードかによって、スイッチ５１のオンまたはオフを切り換えている。これにより、停止モード時に電圧位相検出部３４に電流が流れることを抑制しており、停止モード時に電圧位相検出部３４に電流が流れる場合と比較してモータ駆動装置３０の消費電力が０．０２Ｗ〜０．２４Ｗ程度削減される。なお、当該消費電力の削減値は、製品の設計仕様や設置環境に応じて変化する。

（３）スイッチ５１および室内ファンモータＭ２２の動作について
以下、図５を参照して、スイッチ５１がオンからオフへと切換えられるタイミング、およびオフからオンへと切換えられるタイミング、室内ファンモータＭ２２の動作等について説明する。図５は、空調機１０の採り得るモード、室内ファン制御部３８に印加される電源電圧Ｖ２および駆動用電源供給部５２に印加される電源電圧Ｖ３、室内ファンモータＭ２２の駆動状態、スイッチ５１の採り得る状態、および電圧位相検出部３４の動作が、時間の経過と共にどのように変化するかを表したタイミングチャートである。

図５に示す「運転モード」の場合、空調機１０は運転している状態である。具体的には、室内ファンモータＭ２２に着目すると、「運転モード」の場合、室内ファン制御部３８には５Ｖの電源電圧Ｖ２が印加されており、室内ファン制御部３８は、室内ファンモータＭ２２の駆動を制御している状態にある。そのため、室内ファンモータＭ２２は駆動している。そして、駆動用電源供給部５２は、スイッチ駆動用電源Ｖｓｗをスイッチ５１に供給している。スイッチ５１はオンしており、電圧位相検出部３４にはスイッチ５１を介して商用電源７０から電源電圧が供給され、電圧位相検出部３４の内部には電流が流れている。これにより、電圧位相検出部３４は、室内ファンモータＭ２２の駆動制御において必要となる交流電圧Ｖａｃの位相を検出できるようになっている。

例えば、図示しないリモートコントローラを介してユーザにより運転停止指示がなされた場合、モードは、「運転モード」から「停止モード」へと移行し、空調機１０は運転を停止する状態となる。「停止モード」は、更なる詳細なモードとして、「待機判断モード」と「待機モード」とを有しているが、運転停止指示がなされてから所定時間までの間は、「待機判断モード」があてられる。

「待機判断モード」は、「待機モード」に移行してもよいか否かを判断するためのモードである。一方で、「待機モード」は、例えばレベルシフタ４１から室内ファン制御部３８および駆動用電源供給部５２への電源電圧Ｖ２またはＶ３の供給を断っておくことによって、可能な限り空調機１０内の各種機器の運転を停止させておくモードである。つまり、「待機モード」では、次に運転指示を受信した際には直ちに各種機器の起動ができるよう、最低限の機器のみを立ち上げた状態（待機状態）としておくことで、空調機１０が消費する電力量を可能な限りセーブするモードである。「待機判断モード」から「待機モード」へと移行してよいか否かの判断は、本体制御用マイコン６０によって行われる。

具体的には、運転停止指示がなされ、「運転モード」から「停止モード」における「待機判断モード」へと移行したタイミングにて、先ずは室内ファンモータＭ２２の駆動が停止され、室内機１０の運転が停止される。そして、運転停止指示から所定時間が経過して「待機判断モード」から「待機モードへ」と移行したタイミングにて、本体制御用マイコン６０は、スイッチ５１をオンからオフへと切換える制御を行うと共に、室内ファン制御部３８および駆動用電源供給部５２への電源電圧Ｖ２またはＶ３の供給を断つべくレベルシフタ４１の制御を行う。

これにより、運転停止指示がなされてから所定時間が経過した時、室内ファン制御部３８は室内ファンモータＭ２２の制御動作を停止した状態となる。また、駆動用電源供給部５２への電源電圧Ｖ３が断たれることで、スイッチ５１がオンからオフへと切換えられる。したがって、商用電源７０から電圧位相検出部３４への電流経路が遮断され、電圧位相検出部３４内部には電流が流れなくなる。よって、電圧位相検出部３４は、交流電圧Ｖａｃの値の検出を行えない状態となる。

一方で、「待機モード」中に、ユーザにより運転指示がなされたタイミングにて、レベルシフタ４１から室内ファン制御部３８および駆動用電源供給部５２への電源電圧Ｖ２またはＶ３の供給が再開される。これにより、室内ファンモータＭ２２の起動動作が開始される。同時に、スイッチ５１には、スイッチ駆動用電源Ｖｓｗが供給されるため、スイッチ５１はオンする。

したがって、商用電源７０から電圧位相検出部３４への電流経路が再度形成され、電圧位相検出部３４へと電流が流れるようになる。よって、電圧位相検出部３４は、商用電源７０から供給される電源電圧（つまりは、交流電圧Ｖａｃ）の位相を検出することが可能となる。

なお、上記からわかるように、モードの移行の判断は、本体制御用マイコン６０が行なっているため、本体制御用マイコン６０には電源電圧が供給され続ける必要がある。言い換えれば、「待機モード」中においても、本体制御用マイコン６０への電源電圧Ｖ１の供給が必要である。これに伴い、レベルシフタ４１、および、その変換元である直流電圧生成部３１も、少なくとも電源電圧Ｖ１の供給に関わる部分だけは、「待機モード」中においても、動作し続ける必要がある。

（４）特徴
（４−１）
上記実施形態では、本体制御用マイコン６０は、アクチュエータである室内ファンモータＭ２２が駆動する運転モード時には電圧位相検出部３４内へ電流が流れ、室内ファンモータＭ２２が駆動を停止している待機モード時には電圧位相検出部３４内へ電流が流れないように、切換部５０を切り換えている。これにより、運転モード時には電圧位相検出部３４内へ電流が流れ、待機モード時には電圧位相検出部３４内へ電流が流れないようになっている。その結果、待機モード時における電圧位相検出部３４の消費電力が削減されている。したがって、空調機１０の消費電力を削減できている。

（４−２）
上記実施形態では、本体制御用マイコン６０は、電圧位相検出部３４の検出結果を利用する室内ファン制御部３８において、電圧位相検出部３４の検出結果が必要な時である運転モード時には電圧位相検出部３４内へ電流が流れ、電圧位相検出部３４の検出結果が不要な時である待機モード時には電圧位相検出部３４内へ電流が流れないように切換部５０を切り換えている。これにより、室内ファン制御部３８において、電圧位相検出部３４の検出結果が必要な時である運転モード時には電圧位相検出部３４内へ電流が流れ、電圧位相検出部３４の検出結果が不要な時である待機モード時には電圧位相検出部３４内へ電流が流れないようになっている。その結果、電圧位相検出部３４の検出結果が不要な時である待機モード時における電圧位相検出部３４の消費電力が削減されている。したがって、空調機１０の消費電力を削減できている。

（４−３）
上記実施形態では、本体制御用マイコン６０は、アクチュエータである室内ファンモータＭ２２が駆動を停止してから所定時間が経過した時に待機モードに移行して、電圧位相検出部３４内への電流の流れを遮断するように、切換部５０を切り換えている。これにより、電圧位相検出部３４内への電流の流れが、確実に遮断されてもよい場合に遮断されるようになっている。その結果、安定した切換部５０の制御を実現できている。

（４−４）
上記実施形態では、アクチュエータは、空調機１０に含まれている複数の機器の、少なくとも１つの駆動源である室内ファンモータＭ２２である。これにより、空調機１０の消費電力を削減できている。

（４−５）
上記実施形態では、電圧位相検出部３４は、商用電源７０から供給される交流電圧Ｖａｃの位相を検出している。これにより、検出された交流電圧Ｖａｃの位相に基づいてアクチュエータである室内ファンモータＭ２２の制御を行う空調機１０において、交流電圧Ｖａｃの位相の検出が不要な時である待機モード時の消費電力が削減されている。

（５）変形例
（５−１）変形例１Ａ
上記実施形態では、モータ駆動装置３０が、室内ファン２２の駆動源である室内ファンモータＭ２２を駆動制御するための装置として用いられる場合について説明した。しかし、モータ駆動装置３０の駆動対象は、室内ファンモータＭ２２に限定されず、室外ファンモータＭ１６や圧縮機モータＭ１２、膨張弁１５であってもよい。また、モータ駆動装置３０は、空調機１０ではなく、給湯器などの他のヒートポンプ装置に含まれる圧縮機モータやポンプ用モータ、室外ファンモータ等の駆動用装置として用いられてもよい。

（５−２）変形例１Ｂ
上記実施形態では、モータ駆動装置３０が、ロータ位置センサレス方式にて室内ファンモータＭ２２の駆動を制御する場合について説明した。しかし、これに限定されず、例えばロータ２２ｂの位置を検出する位置検出センサ（例えば、ホール素子）が搭載されている室内ファンモータＭ２２に対し、当該センサの検出結果に基づく制御を行うタイプの装置であってもよい。

また同様に、モータ駆動装置３０の駆動対象であるモータは、ブラシレスＤＣモータではなく、インバータで駆動する誘導モータなど、他の種類のモータであってもよい。

（５−３）変形例１Ｃ
上記実施形態では、電圧指令値Ｖｐｗｍが、駆動電圧ＳＵ、ＳＶ、ＳＷのデューティを定めるための指令値である場合、つまりは室内ファンモータＭ２２がＰＷＭ制御される場合について説明した。しかし、室内ファンモータＭ２２がＰＷＭ制御される場合に限定されず、電圧指令値Ｖｐｗｍは、駆動電圧ＳＵ、ＳＶ、ＳＷの周波数および／または電圧値を定めるための指令値であってもよい。

（５−４）変形例１Ｄ
上記実施形態では、室内ファンモータＭ２２がブラシレスＤＣモータであって、さらに具体的にはＳＰＭモータである場合について説明した。しかし、本発明に係るブラシレスＤＣモータの種類は、ＳＰＭモータに限定されない。

（５−５）変形例１Ｅ
上記実施形態では、電圧位相検出部３４は、商用電源７０とスイッチ５１を介して接続され電力供給されるように構成されていたが、商用電源ではない電源とスイッチ５１を介して接続され電力供給されるように構成されてもよい。

（５−６）変形例１Ｆ
上記実施形態では、電圧位相検出部３４は商用電源７０から供給される交流電圧Ｖａｃの位相を検出し、センサレス制御部４０は当該検出結果に基づいて直流電圧Ｖｄｃの値を推定していたが、これに限定されない。

例えば、電圧位相検出部３４は、交流電圧Ｖａｃのゼロクロス点を検出することで極性を識別するようにしてもよい。言い換えると、電圧位相検出部３４は交流電圧Ｖａｃの極性の変化を検出し、当該極性の変化に基づいてパルス信号を出力するように構成してもよい。具体的には、図６に示すように、電圧位相検出部３４は、交流電圧Ｖａｃの極性が正である期間にあたる時間ｔ３においてパルス信号を出力し、交流電圧Ｖａｃの極性が負である期間にあたる時間ｔ４においては、パルス信号の生成および出力を行わないようにしてもよい。かかる場合、時間ｔ３は、電圧位相検出部３４から出力されるパルス信号の立上りから立下りまでの時間であり、当該パルス信号のパルス幅に相当する。

そして、センサレス制御部４０が、電圧位相検出部３４から出力されたパルス信号のパルス幅と直流電圧Ｖｄｃの電圧値との対応関係が定義されたテーブルを参照することで、直流電圧Ｖｄｃの電圧値を推定するように構成してもよい。なお、かかる場合には、電圧位相検出部３４から出力されるパルス信号は、時間ｔ３においてＬｏｗ出力となり、時間ｔ４においてＨｉｇｈ出力となるように構成してもよい。

上述のような構成とすることによっても、交流電圧Ｖａｃの極性またはゼロクロス点の検出が不要な時における電圧位相検出部３４の消費電力が削減され、空調機１０の消費電力を削減できる。

（５−７）変形例１Ｇ
上記実施形態では、電圧位相検出部３４は、商用電源７０と直流電圧生成部３１との間において、整流部３２と並列に接続されていたが、これに限定されず、例えば図７に示すように、直流電圧生成部３１とインバータ３７との間において、平滑コンデンサ３３と並列に接続されるように配設されてもよい。かかる場合、上記実施形態と同様に切換部５０を電圧位相検出部３４に直列に接続することで、上記実施形態と同様の効果を実現できる。

ここで、図７に示す実施形態では、電圧位相検出部３４は、直流電圧Ｖｄｃの位相を検出してパルス信号を出力している。具体的には、図８に示すように、電圧位相検出部３４には、直流電圧Ｖｄｃの位相を検出する基準として、基準電圧Ｖｓ２が設定されている。ここで、基準電圧Ｖｓ２は、０Ｖを超える適当な電圧に設定されている。そして、電圧位相検出部３４は、直流電圧Ｖｄｃが基準電圧Ｖｓ２よりも低い期間である時間ｔ５においては、パルス信号の生成および出力を行わないようになっている。一方、直流電圧Ｖｄｃが位相検出基準電圧Ｖｓ２よりも高い期間である時間ｔ６においては、電圧位相検出部３４は、パルス信号を生成してセンサレス制御部４０に出力するようになっている。つまり、時間ｔ６は、電圧位相検出部３４から出力されるパルス信号の立上りから立下りまでの時間であり、当該パルス信号のパルス幅に相当する。

ここで、直流電圧Ｖｄｃが低くなると時間ｔ５が長くなり、直流電圧Ｖｄｃが高くなると時間ｔ６が短くなる。すなわち、出力されるパルス信号のパルス幅は、直流電圧Ｖｄｃの大きさに依存するようになっている。なお、かかる場合には、電圧位相検出部３４から出力されるパルス信号は、時間ｔ６においてＬｏｗ出力となり、時間ｔ５においてＨｉｇｈ出力となるように構成してもよい。

（５−８）変形例１Ｈ
上記実施形態では、図１に示すように、切換部５０がスイッチ５１と駆動用電源供給部５２とを有する場合について説明した。しかし、図９に示すように、切換部５０は、駆動用電源供給部５２を有さずに、スイッチ５１のみを有していていもよい。この場合には、スイッチ５１のゲート端子と本体制御用マイコン６０とを接続して、本体制御用マイコン６０が送るスイッチ制御信号をスイッチ駆動用電源Ｖｓｗとして印加することにより、スイッチ５１のオンおよびオフを切り換えることができる。

また、切換部５０が駆動用電源供給部５２を有していたとしても、スイッチ駆動用電源Ｖｓｗの供給および供給の遮断に応じてスイッチ５１をオンまたはオフするのではなく、本体制御用マイコン６０から送られてくるスイッチ制御信号の状態に応じて、スイッチ５１をオンまたはオフしてもよい。

（５−９）変形例１Ｉ
上記実施形態では、スイッチ５１が、ＭＯＳＦＥＴによって構成されている場合について説明した。しかし、本発明に係るスイッチ５１の構成は、ＭＯＳＦＥＴに限定されない。例えば、スイッチ５１は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やソリッドステートリレー等の他の半導体スイッチ、電磁リレーであってもよい。

（５−１０）変形例１Ｊ
上記実施形態では、本体制御用マイコン６０によって、スイッチ５１の切り替え制御がなされる場合について説明した。しかし、これに限定されず、スイッチ５１は、室内ファン制御部３８によって切り替え制御がなされてもよい。また、本体制御用マイコン６０に代えて新たにスイッチ制御部を配設してもよい。その場合、スイッチ制御部は、レベルシフタ４１から電源電圧の供給をうけて、スイッチ５１の切換制御を行う。なお、以上のような場合においてスイッチ５１の切換えを行うタイミングは、図４に示すタイミングと同様に構成すればよい。

（５−１１）変形例１Ｋ
上記実施形態では、図４に示すように、運転停止指示がなされた時、所定時間経過後に、モードが待機判断モードから待機モードへと移行する場合について説明した。しかし、これに限定されず、待機判断モードについては省略してもよい。すなわち、運転停止指示がなされたタイミングにおいて、モードが運転モードから直接待機モードへと移行するとともに、スイッチ５１がオンからオフへと切換えられてもよい。

また、上記実施形態では、運転指示がなされたタイミングにて、モードが「待機モード」から「運転モード」へと移行し、スイッチ５１がオフからオンへと切り換えられる場合について説明した。しかし、運転指示が為されてから所定時間が経過したタイミングにて、モードが「待機モード」から「運転モード」へと移行するとともに、スイッチ５１がオフからオンへと切換えられるように構成してもよい。

（５−１２）変形例１Ｌ
上記実施形態では、待機モード時において、室外ユニット１１への電力供給が遮断されるか否かについて言及しなかったが、待機モード時には、室外ユニット１１とその駆動用電源である商用電源７０との間の主電源リレーもしくはスイッチ（図示省略）をオフして、商用電源７０から室外ユニット１１への電力供給が断たれるようにしてもよいことはもちろんである。これにより、待機モード時に室外ユニット１１において消費される電力量を、抑えることができる。

（５−１３）変形例１Ｍ
上記実施形態においては、本発明に係る消費電力削減装置は、アクチュエータ駆動装置であるモータ駆動装置３０に適用されたが、アクチュエータ駆動装置ではない装置にも適用可能である。例えば、図１０に示すように、商用電源７０から供給される電源電圧の位相を常時検出して常時電力を消費しているような直流電源装置８０などにも適用できる。以下、図１０に示す直流電源装置８０について説明する。

直流電源装置８０は、商用電源７０から供給される交流電圧Ｖａｃを直流電圧Ｖｄｃに変換する装置である。直流電源装置８０は、主として、リアクタ８１と、力率改善スイッチ８２と、直流電圧生成部８３と、電圧位相検出部８４と、力率改善スイッチ制御部８５と、レベルシフタ８６と、切換制御部８７と、切換部８８と、から構成されており、商用電源７０および負荷９０と電気的に接続されている。負荷９０は、インバータ回路や、モータ等を想定しているが、これに限定されず、適宜選択が可能である。

なお、直流電圧生成部８３は、整流部８３ａと、平滑コンデンサ８３ｂと、から構成されるが、これらは直流電圧生成部３１と同一の構成であるため説明を省略する。また、電圧位相検出部８４は、電圧位相検出部３４と同様の構成であるため、説明を省略する。また、切換部８８は、主として、スイッチ８８ａおよび駆動用電源供給部８８ｂから構成されるが、これらは切換部５０と同一の構成であるため説明を省略する。

リアクタ８１は、商用電源７０と、直流電圧生成部８３の交流入力端との間に配設される。力率改善スイッチ８２は、商用電源７０を短絡するためのスイッチで、図１０では１つの素子で表されているが、実際には、電流を双方向に流すために、例えばダイオードブリッジや ＭＯＳＦＥＴ・ＩＧＢＴなどの半導体素子を組み合わせて構成されている。直流電圧生成部８３は、商用電源７０の交流電圧Ｖａｃおよび力率改善スイッチ８２の短絡・開放動作により流れる電流を整流して負荷９０へ供給する。

電圧位相検出部８４は、スイッチ８８ａを介して商用電源７０の両端に接続されており、商用電源７０とリアクタ８１との間において力率改善スイッチ８２と並列に配設されている。また、電圧位相検出部８４は、マイクロコンピュータである力率改善スイッチ制御部８５の入力ポートに接続されており、上述の図６に示したような方法で、交流電圧Ｖａｃのゼロクロス点を検出してパルス信号を力率改善スイッチ制御部８５へ出力している。

力率改善スイッチ制御部８５は、電圧位相検出部８４から出力されたパルス信号に対して、タイミングを補正した後、力率改善スイッチ８２を駆動する駆動信号を生成することによって、例えば電源半周期毎に１回、力率改善スイッチ８２の短絡・開放を繰り返す。具体的には、力率改善スイッチ制御部８５は、ゼロクロス点から所定時間後に短絡し、その後所定時間後に開放するよう、力率改善スイッチ８２を制御している。すなわち、直流電圧装置８０は、交流電源の電圧の位相を検出する場合における主要なばらつき要因であるフォトカプラによるばらつきを、電圧位相検出部８４から出力されるパルス信号のパルス幅に応じて力率改善スイッチ８２を短絡・開放するタイミングを補正することにより、力率のばらつきを抑制している。

レベルシフタ８６は、平滑コンデンサ８３ｂに対し並列に接続されており、平滑コンデンサ８３ｂの両端電圧（つまりは直流電圧Ｖｄｃ）が印加される。レベルシフタ８６の出力は、力率改善スイッチ制御部８５、駆動用電源供給部８８ｂおよび切換制御部８７に接続されている。

このようなレベルシフタ８６は、印加された直流電圧Ｖｄｃを、３つの所定電圧Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６に変換し、変換後の所定電圧Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６を電源電圧として力率改善スイッチ制御部８５、切換制御部８７および駆動用電源供給部８８ｂそれぞれに印加する。

すなわち、レベルシフタ８６は、力率改善スイッチ制御部８５、駆動用電源供給部８８ｂおよび切換制御部８７の電源として機能する。一例として、直流電圧Ｖｄｃが１４０Ｖであるとして、レベルシフタ８６は、この直流電圧Ｖｄｃを、３Ｖの電圧Ｖ４、Ｖ６と、５Ｖの電圧Ｖ５と、に変換する。３Ｖの電圧Ｖ４またはＶ５は、力率改善スイッチ制御部８５または切換制御部８７に印加される電源電圧である。５Ｖの電圧Ｖ６は、駆動用電源供給部８８ｂに印加される電源電圧である。

切換制御部８７は、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＣＰＵからなるマイクロコンピュータである。切換制御部８７は、レベルシフタ８６から電源電圧Ｖ５を供給される。切換制御部８７は、切換部８８の他に、図示しないリモートコントローラ等とも接続されている。また、切換制御部８７は、リモートコントローラを介してユーザからの指示をうけて、スイッチ駆動用電源Ｖｓｗ´のスイッチ８８ａへの供給および遮断を駆動用電源供給部８８ｂに行わせることで、切換部８８の制御を行っている。

切換部８８は、電圧位相検出部８４と直列に接続されている。このように切換部８８が配設されていることにより、直流電源装置８０においては、電圧位相検出部８４への電流の流れを遮断できるようになっている。

駆動用電源供給部８８ｂの入力は、切換制御部８７およびレベルシフタ８６に接続されている。また、駆動用電源供給部８８ｂの出力は、スイッチ８８ａのゲート端子に接続されている。駆動用電源供給部８８ｂは、レベルシフタ８６から所定電圧Ｖ６を供給される。駆動用電源供給部８８ｂは、切換制御部８７からの指示に応じて、スイッチ８８ａのスイッチ駆動用電源Ｖｓｗ１´を生成し、これを駆動用電源供給部８８ｂに出力する。すなわち、スイッチ８８ａがオンおよびオフする動作は、切換制御部８７によって制御されている。

具体的に、駆動用電源供給部８８ｂは、例えば５Ｖであるスイッチ駆動用電源Ｖｓｗ１´をスイッチ８８ａに供給することでスイッチ８８ａをオンさせ、電圧位相検出部８４に電流が流れるようにする。また、駆動用電源供給部８８ｂは、スイッチ駆動用電源Ｖｓｗ１´のスイッチ８８ａへの供給を断つことによって、スイッチ８８ａをオフさせて、電圧位相検出部８４に電流が流れないようにする。

図１０に示す直流電源装置８０では、力率改善スイッチ制御部８５が電圧位相検出部８４からの出力に基づいて力率改善スイッチ８２のオン・オフを制御している。言い換えると、力率改善スイッチ制御部８５は、電圧位相検出部８４の検出結果を利用している。ここで、力率改善スイッチ制御部８５による制御は、負荷９０が動作をしている場合において実行される。よって、負荷９０が動作をしている場合においては、電圧位相検出部８４の検出結果が必要であり、切換制御部８７はスイッチ８８ａがオンするように切換部８８を制御する。一方、力率改善スイッチ制御部８５による制御は、負荷９０が動作を停止している場合には実行されない。よって、負荷９０が動作を停止している場合には電圧位相検出部８４の検出結果が不要であり、切換制御部８７はスイッチ８８ａがオフするように切換部８８を制御する。

すなわち、直流電源装置８０では、切換制御部８７は、電圧位相検出部８４の検出結果を利用する力率改善スイッチ制御部８５において、当該検出結果が必要な時には電圧位相検出部８４内へ電流が流れ、当該検出結果が不要な時には電圧位相検出部８４内へ電流が流れないように切換部８８を切り換えている。これにより、電圧位相検出部８４の検出結果が必要な時には電圧位相検出部８４内へ電流が流れ、電圧位相検出部８４の検出結果が不要な時には電圧位相検出部８４内へ電流が流れないようになっている。その結果、電圧位相検出部８４の検出結果が不要な時における消費電力が削減されている。したがって、直流電源装置８０の消費電力を削減できるようになっている。

また、パルス信号のパルス幅から電源周波数を検出することができるため、その電源周波数を用いて制御を行ったり、タイマのカウントを行なうことなども可能である。

本発明は、例えば空調機におけるアクチュエータ駆動装置や直流電源装置などに利用可能である。

１０ 空調機
Ｍ２２ 室内ファンモータ
３０ モータ駆動装置
３１、８３ 直流電圧生成部
３４、８４ 電圧位相検出部
３５ 電流検出部
３６ 駆動電圧生成部
３７ インバータ
３８ 室内ファン制御部
３９ ゲート駆動部
４０ センサレス制御部
４１、８６ レベルシフタ
５０、８８ 切換部
５１、８８ａ スイッチ
５２、８８ｂ 駆動用電源供給部
６０ 本体制御用マイコン
７０ 商用電源
８０ 直流電源装置
８１ リアクタ
８２ 力率改善スイッチ
８５ 力率改善スイッチ制御部
８７ 切換制御部
９０ 負荷

特開２０１２−１２５０１８号公報

Claims (7)

1. 電源（７０）と電気的に接続され、内部に電流が流れることにより前記電源から供給される電圧（Ｖａｃ、Ｖｄｃ）の特性を検出する電圧特性検出部（３４、８４）と、
   前記電圧特性検出部の検出結果に基づいて、アクチュエータ（Ｍ２２）を駆動するための駆動信号（ＳＵ、ＳＶ、ＳＷ）を生成する駆動信号生成部（３６）と、
   前記電源と前記電圧特性検出部との間において前記電圧特性検出部に直列に接続され、前記電圧特性検出部内への電流の流れを遮断可能なスイッチ部（５０、８８）と、
   前記スイッチ部の切換えを制御するスイッチ制御部（６０、８７）と、
   を備え、
   前記スイッチ制御部は、前記アクチュエータが駆動する運転モード時には前記電圧特性検出部内へ電流が流れ、前記アクチュエータが駆動を停止している待機モード時には前記電圧特性検出部内へ電流が流れないように、前記スイッチ部を切り換える、
   消費電力削減装置（３０、８０）。
2. 電源（７０）と電気的に接続され、内部に電流が流れることにより前記電源から供給される電圧（Ｖａｃ、Ｖｄｃ）の特性を検出する電圧特性検出部（３４、８４）と、
   前記電圧特性検出部の検出結果に基づいて動作する検出結果利用部（３６、８５）と、
   前記電源と前記電圧特性検出部との間において前記電圧特性検出部に直列に接続され、前記電圧特性検出部内への電流の流れを遮断可能なスイッチ部（５０、８８）と、
   前記スイッチ部の切換えを制御するスイッチ制御部（６０、８７）と、
   を備え、
   前記スイッチ制御部は、前記検出結果利用部において電圧特性検出結果が必要な時には前記電圧特性検出部内へ電流が流れ、前記検出結果利用部において電圧特性検出結果が不要な時には前記電圧特性検出部内へ電流が流れないように前記スイッチ部を切り換える、
   消費電力削減装置（３０、８０）。
3. 前記スイッチ制御部は、前記アクチュエータが駆動を停止してから所定時間が経過した時に前記電圧特性検出部内への前記電流の流れを遮断するように、前記スイッチ部を切り換える、
   請求項１に記載の消費電力削減装置。
4. 前記アクチュエータは、空調機（１０）に含まれている複数の機器の、少なくとも１つの駆動源であるモータ（Ｍ２２）であって、
   前記駆動信号生成部は、前記電圧特性検出部の検出結果を用いて前記駆動信号を決定する制御を行う決定部（３８）と、前記決定部により決定された前記駆動信号を生成して前記アクチュエータに出力する出力部（３７）と、を含み、
   前記空調機に含まれている複数の前記機器を統括的に制御する統括制御部（６０）をさらに備え、
   前記統括制御部は、前記スイッチ制御部を含む、
   請求項１および３に記載の消費電力削減装置。
5. 前記電圧特性検出部は、前記電源から供給される電圧の位相を検出する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の消費電力削減装置。
6. 前記電圧特性検出部は、前記電源から供給される電圧の極性を検出する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の消費電力削減装置。
7. 前記電圧特性検出部は、前記電源から供給される電圧のゼロクロス点を検出する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の消費電力削減装置。

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