JP4712569B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチング素子にＦＥＴが使用された電力変換装置によって圧縮機を駆動する冷凍サイクル装置に関する。

近年、スーパージャンクションＭＯＳＦＥＴのようにＯＮ抵抗が小さいことにより効率の良いＭＯＳＦＥＴが開発されている。また従来、誘導性負荷を駆動する電力変換装置内のインバータ回路に設けられたスイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを使用する電力変換装置が提案されている（特許文献１参照）。

この提案における電力変換装置では、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴのＯＮ、ＯＦＦに従ってＭＯＳＦＥＴに逆並列接続された寄生ダイオード（ＭＯＳＦＥＴの構造上、自然に回路上に作成されてしまうダイオード）に生じる逆方向電流による損失を低減するために逆電圧印加回路を設けている。すなわち、この逆電圧印加回路によって一方のＭＯＳＦＥＴがＯＮからＯＦＦに変化した場合に、そのＭＯＳＦＥＴと対になる他方のＭＯＳＦＥＴのＯＮタイミング前に寄生ダイオードへ逆電圧を印加する。
特開平１０−３２７５８５号公報

しかしながら、上述の特許文献１には、逆電圧印加回路が故障等の異常な状態となった場合に、その異常な状態を検出する方法については何らの開示もされていない。

すなわち、例えば、逆電圧印加回路が故障すると、ＯＮしたスイッチング素子と、対となるＭＯＳＦＥＴに逆並列接続された寄生ダイオードに非常に大きな逆方向電流が流れる。このことによってＯＮしているスイッチング素子に大電流が流れ、スイッチング素子が発熱する。この状態が繰り返されると、徐々にスイッチング素子の温度が上昇し、最終的にはスイッチング素子が熱のために破壊され、故障状態に至る可能性がある。そのため、逆電圧印加回路が故障した場合には、その故障状態を検出して、例えばスイッチング素子の動作を停止させる等の対応をとる必要がある。しかしながら、電力変換装置の運転中における故障検出は非常に困難であった。

例えば、図８はインバータ回路１００の上下１相分を示しており、上相にはスイッチング素子としてＩＧＢＴ１０１が下相にはＭＯＳＦＥＴ１０２が設けられている。このような構成のインバータ回路の場合、下相の電源をＯＮにすることにより流れる電流が第１の電解コンデンサ１０３に充電され、マイクロコンピュータ１０４からの信号によるＯＮ、ＯＦＦのタイミングでこの充電された電流を基にして駆動回路１０５を介してＩＧＢＴ１０１が駆動される。第１の電解コンデンサ１０３が充電される際の電流の流れる経路は、図８の点線ａに示すような経路である。

一方、下相の電源がＯＮにされている状態で逆電圧印加回路１０６がＯＮされると、一点鎖線ｂ及び二点鎖線ｃのような経路で通電される。一点鎖線ｂは逆電圧印加スイッチング素子１０７を経由し、二点鎖線ｃは逆電圧印加スイッチング素子１０７を駆動する駆動回路１０８に電源を供給する第２のコンデンサ１０９を経由する。したがって、モータを流れる通常のモータ電流以外に、下相のＭＯＳＦＥＴ１０２の部分には、上述したａ、ｂ、ｃ３種の経路を辿ってきた様々な電流が流れることになる。さらに、下相のスイッチング素子と逆電圧印加回路とが同時にＯＮしている状態では、逆電圧印加回路における状態変化を把握しにくくなり、その故障状態を検出することが難しくなる。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、簡易な構成で逆電圧印加回路の故障を確実に検出することのできる冷凍サイクル装置を提供することである。

本発明の実施の形態に係る特徴は、圧縮機、蒸発器、凝縮器を備えた冷凍サイクル装置において、直流電圧源に接続され、ＯＮ、ＯＦＦ駆動により圧縮機に電力を供給する上側スイッチング素子及びＦＥＴからなる下側スイッチング素子を有する三相電力変換装置と、下側スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードと、ダイオードに直流電源の電圧より低い逆電圧を印加する逆電圧印加回路と、圧縮機の起動前に逆電圧印加回路をＯＮした場合に、下側スイッチング素子に流れる電流を測定して故障を検出する検出手段とを備える。

本発明によれば、簡易な構成で逆電圧印加回路の故障を確実に検出することのできる冷凍サイクル装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る冷凍サイクル装置１においては、直流電圧源２の電源ラインに直列に電力変換装置であるインバータ回路３が接続され、このインバータ回路３の出力側には、負荷４及び冷凍サイクル５が接続されている。

このインバータ回路３においては、スイッチング素子である上側素子パッケージ６ｕないし６ｗ及び下側素子パッケージ６ｘないし６ｚが三相ブリッジ接続される。ここでは上側素子パッケージ６ｕないし６ｗが設けられている部分を上相、下側素子パッケージ６ｘないし６ｚが設けられている部分を下相と表わし、上側素子６ｕ及び下側素子６ｘ、６ｖ及び６ｙ、６ｗ及び６ｚがそれぞれ一対のスイッチング素子を構成している。

上側素子パッケージは、図１においては例えばＩＧＢＴとして示されているが、スイッチング素子としての役割を果たす素子であればその種類は問わない。一方、下側素子パッケージ６ｘないし６ｚは、例えば、スーパージャンクションＭＯＳＦＥＴからなる。ＭＯＳＦＥＴ６ｘないし６ｚのソース及びドレイン間には、ダイオード（寄生ダイオード）７ｘないし７ｚが逆並列に接続される。

上側素子パッケージ６ｕないし６ｗ及び下側素子パッケージ６ｘないし６ｚのゲートには駆動手段８ｕないし８ｗ及び８ｘないし８ｚが各々設けられ、各スイッチング素子６は、マイクロコンピュータ１６からそれぞれに対して出力されるスイッチング信号に基づく駆動手段８の出力によってＯＮ、ＯＦＦ駆動される。

ダイオード７ｘないし７ｚには、それぞれ逆電圧印加回路としての逆電圧印加スイッチング素子９ｘないし９ｚが接続されている。これら各逆電圧印加回路９（図１において二点鎖線で囲んで示している。）は、直流電圧源２よりも電圧が低い低電圧直流電源１０を有し、逆電圧印加スイッチング素子９ｘないし９ｚにおいては１つの低電圧直流電源１０を共用している。この低電圧直流電源１０はＭＯＳＦＥＴ６ｘないし６ｚのソース及びドレイン間にそれぞれ接続されている。

逆電圧印加スイッチング素子９ｘないし９ｚのゲートにはゲート駆動手段１１ｘないし１１ｚが各々設けられ、各逆電圧印加回路９は、マイクロコンピュータ１６からそれぞれの回路に対して出力されるスイッチング信号に基づくゲート駆動手段１１の出力によってＯＮ、ＯＦＦ駆動される。なお、駆動手段８やゲート駆動手段１１には、例えば高電圧用のＨＶＩＣ等のＩＣを使用することができる。

逆電圧印加回路９の低電圧直流電源１０と直列に抵抗１２ｘないし１２ｚが設けられ、コンデンサ１３ｘないし１３ｚが並列に接続されている。抵抗１２は、コンデンサ１３のチャージに伴う突入電流を防止するために設けられている。また、逆電圧印加スイッチング素子９ｘないし９ｚ、電流の逆流を防ぐダイオード１４ｘないし１４ｚが低電圧直流電源１０の電源ライン上に接続されている。ここで逆電圧印加スイッチング素子９ｘないし９ｚには、電力消費の少ないＭＯＳＦＥＴが好適に使用される。

下側素子パッケージ６ｘないし６ｚと直列にシャント抵抗１５ｘないし１５ｚが設けられており、このシャント抵抗１５ｘないし１５ｚは、第１の実施の形態において逆電圧印加回路９に流れる電流を検出する役割を有する。なお、このシャント抵抗１５は運転中は各相のモータ電流を検出し、モータを駆動するためのベクトル制御用の電流検出素子として用いられる。

図１に示すように、インバータ回路３の負荷４として冷凍サイクル装置の圧縮機モータが接続され、この圧縮機４と四方弁５１、室内熱交換器５２、膨張弁５３、室外熱交換器５４が配管５５を介して順次接続され、冷凍サイクル５が構成されている。例えば、ヒートポンプ方式の暖房サイクルにおける空調動作は、次のように行われる。すなわち、負荷４で高温高圧になった冷媒は、配管５５を通り凝縮器として作用する室内熱交換器５２で凝縮され、この凝縮熱を室内に送風することで室内を暖房する。次に、凝縮されて低温になった冷媒は、膨張弁５３で低温低圧の液冷媒となり、蒸発器として作用する室外熱交換器５４で蒸発し、外気から熱を奪い低温低圧の気体となる。この冷媒が再度圧縮機４に吸い込まれ、圧縮されて高温高圧になり上述したサイクルを繰り返す。なお、図１に示す実線の矢印が暖房時に冷媒が流れる経路であり、点線の矢印が冷房時の経路である。

マイクロコンピュータ１６は、上側素子パッケージ６ｕないし６ｗの駆動手段８ｕないし８ｗに印加するスイッチング信号を出力する出力端子Ａと、下側素子パッケージ６ｘないし６ｚの駆動手段８ｘないし８ｚに印加するスイッチング信号を出力する出力端子Ｂと、Ｘ相ないしＺ相のゲート駆動手段１４を介して逆電圧印加回路９を駆動する信号を出力する出力端子Ｃと、シャント抵抗１５に流れる電流を入力するＡ／Ｄ変換入力端子Ｄを介して、インバータ回路３と接続されている。

図２に示すように、マイクロコンピュータ１６は、スイッチング素子である上側素子パッケージ６ｕないし６ｗ及び下側素子パッケージ６ｘないし６ｚに印加するスイッチング素子駆動信号を生成するスイッチング素子駆動信号生成手段１６ａと、このスイッチング素子駆動信号生成手段１６ａにおいて生成されたスイッチング信号を基に逆電圧印加回路９に印加する信号を生成する逆電圧印加信号生成手段１６ｂと、シャント抵抗１５を介してインバータ回路３に流れる電流等を検出する検出手段１６ｃと、検出された電流からインバータ回路３の故障の有無を判断する判断手段１６ｄとから構成されている。

スイッチング素子駆動信号生成手段１６ａでは、スイッチング素子６を駆動するＰＷＭ信号を基準信号及び三角波信号から生成し、所定の遅延をかけて各スイッチング素子６に印加する。なお、図１及び図２に示すように、上側素子パッケージ６ｕないし６ｗへのスイッチング素子駆動信号の印加は出力端子Ａから、下側素子パッケージ６ｘないし６ｚへのスイッチング素子駆動信号の印加は出力端子Ｂから行われる。

逆電圧印加信号生成手段１６ｂでは、逆電圧印加スイッチング素子９を駆動するためにゲート駆動手段１１ｘないし１１ｚに印加する信号を生成する。この信号により逆電圧印加スイッチング素子９が駆動されて下側素子パッケージ６ｘないし６ｚに逆電圧が印加されることで、下側素子パッケージ６ｘないし６ｚのＯＮ、ＯＦＦによりダイオード７に流れる逆方向電流による損失を低減することができる。この逆電圧印加信号は、出力端子Ｃからゲート駆動手段１１ｘないし１１ｚに印加される
検出手段１６ｃは、この第１の実施の形態においては、インバータ回路３に設けられているシャント抵抗１５ｘないし１５ｚで測定された電流を検出し、判断手段１６ｄに送る。判断手段１６ｄでは検出された電流から逆電圧印加回路９が故障状態にあるか否かを判断する。逆電圧印加回路９が正常であると判断された場合は冷凍サイクル装置１の運転を開始し、故障していると判断された場合には、図示しない表示手段に対して故障状態を表示させる信号を送るとともに、冷凍サイクル装置１の運転を開始させない（停止保持）信号を送る。ここで、逆電圧印加回路９が故障とは、オープン（開放）故障とショート（短絡）故障の２つが考えられる。逆電圧印加回路９は、上述のように逆電圧印加スイッチング素子９ｘ〜９ｚ以外は受動素子であるため、ほとんど故障の可能性はない。そこで故障する要因としては、唯一能動素子である逆電圧印加スイッチング素子９ｘないし９ｚのオープン故障、ショート故障が主に想定される。

図３は逆電圧印加回路９が故障状態にあるか否かについてのチェックを行う際に、下側素子パッケージ６ｘないし６ｚ、逆電圧印加回路９及びシャント抵抗１５ｘないし１５ｚにおいて現われる電流波形を示すタイムチャートである。このタイムチャートは一点鎖線によって大きく分けて５段に分かれており、１段目はＵ、Ｖ、Ｗ相の素子パッケージ６ｕないし６ｗの駆動状態、２段目ないし４段目は、それぞれＸ相、Ｙ相、Ｚ相の状態、５段目は逆電圧印加回路９の破壊の状態をＸ相を例にとって「ショート（短絡）した場合」と「オープン（開放）した場合」とに分けて示したものである。また、このタイムチャートは、上段がＯＮ、下段がＯＦＦを示すアクティブ・ハイの形で記載されている。

図４は、逆電圧印加回路９が故障状態にあるか否かを検出する手順を示すフローチャートである。以下、図３のタイムチャート及び図４のフローチャートを用いて、逆電圧印加回路９の故障状態の検出手順を説明する。なお、図３のタイムチャートの１段目に示すように、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の素子パッケージ６ｕないし６ｗの駆動状態は、逆電圧印加回路９の故障状態検出の間ＯＦＦの状態にある。

まず、冷凍サイクル装置１の運転が開始されたか否かを判断する（ＳＴ１）。ここでの「運転開始」は冷凍サイクル装置１に運転開始が指示された状態を示す。本発明における故障状態の検出は、この運転開始が指示されてから圧縮機４が運転を始めるまでの間に行われることになる。

次に、タイマＴをスタートさせる（ＳＴ２）。このタイマＴは、故障検出の間の時間を計測するものであり、図３のタイムチャートにおいてはｔ１時間からｔ５時間までが示されている。また、図３のタイムチャートにおいては、向かって左から右に向かって（ｔ１時間側からｔ５時間側へ）時間が経過する。

まず駆動手段８ｘないし８ｚを介して、下側素子パッケージ６ｘないし６ｚをＯＮする（ＳＴ３）。これは図３のタイムチャートからも明らかなように、三相同時にｔ１時間からｔ５時間の間ＯＮする。

下側素子パッケージ６ｘないし６ｚをＯＮされると、上相では図８に示す第１の電解コンデンサ１０３にチャージ電流が流れて充電が行われる。この時の波形が図３における各Ｘ相、Ｙ相、Ｚ相の「１５ｘ電流」「１５ｙ電流」「１５ｚ電流」のｔ１時間のａの部分に現われている。このチャージ電流は、ｔ１時間が経過するまでにほとんど充電が完了し、減少していく。

ｔ１時間が経過したか否かをタイマＴにより計測し（ＳＴ４）、ｔ１時間が経過した時に逆電圧印加回路９ｘをＯＮする（ＳＴ５）。この場合に、ｔ１時間における逆電圧印加回路９のＯＮと素子パッケージ６ｘないし６ｚのＯＮとを同時にＯＮさせないのは、同時にＯＮしてしまうと上相の素子パッケージ６ｕないし６ｗを構成する第１の電解コンデンサ１０３の充電電流と逆電圧印加回路９の動作電流が同時に回路を流れることになり、逆電圧印加回路９の動作電流の検出が困難であるとともに、低電圧直流電源１０の出力電圧の異常低下を招く可能性があるからである。この出力電圧の異常低下に対応するためには、例えば別途低電圧直流電源１０の出力容量を増やさなければならず、インバータ回路３の部品の大型化を招くことになる。

この逆電圧印加回路９ｘのＯＮはｔ２時間の間なされ（ＳＴ６）、ｔ２時間が経過した時点でシャント抵抗１５ｘに流れる電流が逆電圧印加回路９ｘをＯＮしているにも拘わらず、零に近い値を取っているか否かが判断される（ＳＴ７）。

すなわち、図３の５段目に示すように、逆電圧印加回路９がオープンすることにより故障状態となった場合、上述したｔ１時間ａの部分においてチャージ電流が検出された後、逆電圧印加回路９ｘのＯＮ、ＯＦＦの如何に拘わらず、Ｘ相の素子パッケージ６ｘがＯＮしている間も逆電圧印加回路９から電流が流れない状態となる。換言すれば、逆電圧印加回路９ｘがＯＮされてもシャント抵抗１５ｘは電流を検出しない。

そこで、逆電圧印加回路９ｘがＯＮされても電流が検出されない状態の場合は（ＳＴ７のＹ）、逆電圧印加回路９ｘがオープンとなっていると判断し、逆電圧印加回路９ｘが開放故障を起こしている旨表示する（ＳＴ８）。

正常な場合（ＳＴ７のＮＯ）の場合は、逆電圧印加回路９ｘはＯＦＦされ、逆電圧印加回路９ｙがＯＮとなる（ＳＴ９）。

次に、このｔ２時間が終了する時点をもってシャント抵抗１５ｘに流れる電流値が規定値（ｉｓ）よりも大きな値を示すか否かが判断される（ＳＴ１０）。

すなわち、図３の５段目に示すように、逆電圧印加回路９がショート（短絡）することにより故障状態となった場合、上述したｔ１時間ａの部分においてチャージ電流が検出された後、逆電圧印加回路９ｘのＯＮ、ＯＦＦの如何に拘わらず、Ｘ相の素子パッケージ６ｘがＯＮしている状態の間逆電圧印加回路９から電流が流れている状態となる。換言すれば、逆電圧印加回路９ｘがＯＦＦとされてもシャント抵抗１５ｘには電流が流れ続ける。

一方、逆電圧印加回路９ｘが正常な状態にある場合は、逆電圧印加回路９ｘのＯＮ、ＯＦＦに同期してシャント抵抗１５ｘに電流が流れ、或いは流れなくなる（図３の２段目の「１５ｘ電流」を参照）。

そこで、逆電圧印加回路９ｘがＯＦＦにされても継続して電流が検出される状態の場合は（ＳＴ１０のＮ）、逆電圧印加回路９ｘがショートしていると判断し、逆電圧印加回路９ｘが短絡故障を起こしている旨表示する（ＳＴ１１）。

これら逆電圧印加回路９に短絡若しくは開放の故障が発見された場合には、下側素子パッケージ６及び逆電圧印加回路９をＯＦＦにして、異常停止を行う（ＳＴ１２）。

逆電圧印加回路９ｘがショートしていない場合は、逆電圧印加回路９ｙ（ＳＴ１３ないしＳＴ１６）、９ｚ（ＳＴ１７ないしＳＴ２０）の故障状態を次々とチェックする。Ｘ相、Ｙ相、Ｚ相の三相で逆電圧印加回路９のＯＮのタイミングをずらす、すなわち、順番に逆電圧印加回路９の故障状態を検出することで、三相のうちいずれの逆電圧印加回路９が故障状態にあるかを判断することが可能となる。

逆電圧印加回路９ｚの故障状態のチェックまで終了後、ｔ５時間経過した後に（ＳＴ２１）、Ｘ相、Ｙ相、Ｚ相の素子パッケージ６ｘないし６ｚがＯＦＦされて逆電圧印加回路９の故障状態の検出が終了する（ＳＴ２２）。このチェックが終了することで、冷凍サイクル装置１は通常運転を開始する（ＳＴ２３）。

このように冷凍サイクル装置の圧縮機を起動する前にインバータ回路を構成する逆電圧印加回路の故障を電流値を用いて各相ごとに検出することで、新たな故障検出の装置を設けることなく既存の装置構成で逆電圧印加回路の故障状態を確実に検出することのできる冷凍サイクル装置を提供することができる。

（第２の実施の形態）
次に本発明における第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態において、上述の第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。

第１の実施の形態と相違するのは、第１の実施の形態においては、逆電圧印加回路９の故障状態を検出するためにシャント抵抗１５を用いて電流値を検出したが、第２の実施の形態においては、電圧値を検出して逆電圧印加回路９の故障状態を検出する。 図５は電圧検出回路３０の回路構成を簡易に示した回路図である。直流電圧源２からの電力は、図示しない制御回路からのスイッチング信号に基づいてＯＮ、ＯＦＦするスイッチング素子３１によってスイッチングトランス３２を介してマイクロコンピュータ１６などを含む制御手段３３の直流電源と、図５の回路図において、スイッチングトランス３２の二次側で向かって右側下に示されている逆電圧印加回路９の低電圧直流電源１０へ供給される。スイッチングトランス３２の出力ラインには直列にダイオード３４が接続され、並列にコンデンサ３５及び分圧抵抗３６が接続されている。第２の実施の形態においては、この分圧抵抗３６に流れる電流により生じる電圧をマイクロコンピュータ１６内の検出手段１６ｃで検出する。

図６は、逆電圧印加回路が故障状態にあるか否かを電圧値から検出する手順を示すフローチャートである。以下、図６のフローチャート及び適宜図３または図７を用いて、主に逆電圧印加回路９ｘを例にとって故障状態の検出手順を説明する。なお、図３のタイムチャートの１段目に示すように、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の素子パッケージ６ｕないし６ｗの駆動状態は、逆電圧印加回路９の故障状態検出の間ＯＦＦの状態にある。

まず、冷凍サイクル装置１の運転が開始されたか否かを判断し（ＳＴ３１）、タイマＴをスタートさせる（ＳＴ３２）。そして駆動手段８ｘないし８ｚを介して、下側素子パッケージ６ｘないし６ｚを三相同時に図３のタイムチャートに示すｔ１時間からｔ５時間の間ＯＮする（ＳＴ３３）。

ｔ１時間が経過したか否かをタイマＴにより計測し（ＳＴ３４）、ｔ１時間が経過した時に逆電圧印加回路９ｘをＯＮする（ＳＴ３５）。ｔ１時間における逆電圧印加回路９のＯＮと素子パッケージ６ｘないし６ｚのＯＮとを同時にＯＮさせないのは、同時にＯＮしてしまうと第１の電解コンデンサ１０３の充電電流と逆電圧印加回路９の動作電流が同時に回路を流れることになり、出力電圧の異常低下を招く可能性があるからである。

この逆電圧印加回路９ｘのＯＮはｔ２時間の間なされ（ＳＴ３６）、ｔ２時間が経過時点で分圧抵抗３６に生じる電圧値Ｖが許容範囲の上限値ＶＳ１よりも小さな値を示すか否かが判断される（ＳＴ３７）。電圧値Ｖが上限値ＶＳ１以上の値にある場合は、ひとまず正常と判断し、続いて逆電圧印加回路９ｘはＯＦＦされ、同時に逆電圧印加回路９ｙがＯＮとなる（ＳＴ３８）。このような確認作業が各逆電圧印加回路９ｘ〜９ｚに対して順次実施される（ＳＴ４０〜ＳＴ４５）
図７は、出力電流と検出電圧の関係を示すグラフである。図７（ａ）に示すように逆電圧印加回路９が正常な状態にある場合は、逆電圧印加回路から適切な電流が流れ、低電圧直流電源１０の出力電圧は適度に低下し、上限値ＶＳ１と下限値ＶＳ２の間に検出される電圧値Ｖが収まる。一方、逆電圧印加回路９ｘがオープンしている場合は、回路に電流が流れないため、検出手段１６ｃにおいて検出される電圧値Ｖは上限値ＶＳ１よりも高いまま保持され、図７（ｂ）に示すような状態となる。

したがって、ＳＴ３７にて電圧値Ｖが上限値ＶＳ１よりも高い場合（ＳＴ３７のＮＯ）は、判断手段１６ｄが逆電圧印加回路９ｘがオープンしていると判断し、逆電圧印加回路９ｘが開放故障を起こしている旨表示する（ＳＴ３９）。そして上述のように、順次Ｙ相及びＺ相についても逆電圧印加回路９ｙ、９ｚが開放故障の状態にあるか否かをチェックし、逆電圧印加回路９ｚのチェックまで終了すると、逆電圧印加回路９ｚをＯＦＦする（ＳＴ４０ないしＳＴ４５）。

次に、すべての逆電圧印加回路９ｘ〜９ｚをＯＦＦ（ＳＴ４５）した後に検出された電圧値Ｖが下限値ＶＳ２よりも大きな値であるか否かが判断手段１６ｄで判断される（ＳＴ４６）。逆電圧印加回路９ｘがショートしている場合には、逆電圧印加回路９ｘ〜９ｚをＯＦＦ、すなわち逆電圧印加スイッチング素子９ｘ〜９ｚのすべてをＯＦＦしても、その短絡部分から電流が継続して供給され続けるため、低電圧直流電源１０の供給電力を上回り、電圧値Ｖが図７（ｃ）に示すように下限値ＶＳ２よりも小さな値まで低下する。したがって、このような場合は、三相のいずれかの相の逆電圧印加回路９が短絡した状態にあると判断することができる。そこで、この状態にある場合は、逆電圧印加回路９ｘが短絡故障を起こしている旨表示する（ＳＴ４７）。これら逆電圧印加回路９に短絡若しくは開放の故障が発見された場合には、下側素子パッケージ６及び逆電圧印加回路９をＯＦＦにして、異常停止を行う（ＳＴ４８）。なお、それぞれの電圧検出において、電圧値を逆電圧印加回路の動作の最後の時点で判定するのは、直流電圧源２側に設けられているキャパシタの放電を待つためである。

逆電圧印加回路の短絡状態のチェックは、ｔ５時間だけ実施され、ｔ５時間が経過した後に（ＳＴ４９）、Ｘ相、Ｙ相、Ｚ相の素子パッケージ６ｘないし６ｚがＯＦＦされて逆電圧印加回路９の故障状態の検出が終了する（ＳＴ５０）。このチェックが終了することで、冷凍サイクル装置１は通常運転を開始する（ＳＴ５１）。

このように冷凍サイクル装置の圧縮機を起動する前にインバータ回路を構成する逆電圧印加回路の故障を電圧値を用いて各相ごとに検出することで、逆電圧印加回路の故障状態を確実に検出することのできる冷凍サイクル装置を提供することができる。

なお、この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施の形態における冷凍サイクル装置を示す全体構成図である。 本発明の実施の形態におけるマイクロコンピュータ等の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態における逆電圧印加回路の故障検出を行う際に逆電圧印加回路に印加する電流の波形を示すタイムチャートである。 第１の実施の形態における逆電圧印加回路の故障検出を行うステップを示すフローチャートである。 電圧検出回路の回路構成を簡易に示した回路図である。 第２の実施の形態における逆電圧印加回路の異常の検出を行うステップを示すフローチャートである。 出力電流と検出電圧の関係を示すグラフである。 インバータ回路における下相の電源をＯＮした場合に流れる電流の経路を説明するための回路図である。

符号の説明

１…冷凍サイクル装置、２…直流電圧源、３…インバータ回路、４…圧縮機、５…冷凍サイクル、６…素子パッケージ、７…ダイオード、８…駆動手段、９…逆電圧印加回路、１０…低電圧直流電源、１５…シャント抵抗、１６…マイクロコンピュータ、３０…電圧検出回路

Claims (4)

1. 圧縮機、蒸発器、凝縮器を備えた冷凍サイクル装置において、
   直流電圧源に接続され、ＯＮ、ＯＦＦ駆動により前記圧縮機に電力を供給する上側スイッチング素子及びＦＥＴからなる下側スイッチング素子を有する三相電力変換装置と、
   前記下側スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードと、
   前記ダイオードに前記直流電源の電圧より低い逆電圧を印加する逆電圧印加回路と、
   前記圧縮機の起動前に前記逆電圧印加回路をＯＮした場合に、前記下側スイッチング素子に流れる電流を測定して故障を検出する検出手段と、
   を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 圧縮機、蒸発器、凝縮器を備えた冷凍サイクル装置において、
   直流電圧源に接続され、ＯＮ、ＯＦＦ駆動により前記圧縮機に電力を供給する上側スイッチング素子及びＦＥＴからなる下側スイッチング素子を有する三相電力変換装置と、
   前記下側スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードと、
   前記ダイオードに前記直流電源の電圧より低い逆電圧を印加する逆電圧印加回路と、
   この逆電圧印加回路に電力を供給する低電圧直流電源と、
   前記圧縮機の起動前に前記逆電圧印加回路をＯＮした場合に、前記低電圧直流電源における出力電圧を測定して故障を検出する検出手段と、
   を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
3. 前記下側スイッチング素子をＯＮし、所定時間経過後に前記逆電圧印加回路をＯＮすることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記逆電圧印加回路は三相の各相に設けられており、各相の前記逆電圧印加回路はＯＮのタイミングが重ならないようにずらしてＯＮされることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
   
   
   
   
   

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