(57)【要約】【課題】空気調和機などのヒートポンプ装置に用いられる圧縮機内の電動機の潤滑油の状態を正確に検出する。【解決手段】交流インピーダンス測定部６０は、圧縮機１が停止しているときに、駆動端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗの各組合せにおいて、２つの駆動端子間の交流インピーダンスの周波数特性を測定する。演算部３８は、駆動端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗの各組合せにおいて測定された交流インピーダンスの周波数特性のうち、交流インピーダンスが最大値となるときの周波数及び当該最大値を、共振周波数ｆｒ及び共振点交流インピーダンスＺｒとして取得する。メモリ４０は、電動機が運転不可能であるときの共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとの関係を示すマップデータをあらかじめ格納する。判定部３９は、取得された共振周波数ｆｒ及び共振点交流インピーダンスＺｒに基づいてマップデータを参照して、圧縮機１が運転可能であるか否かを判定する。【選択図】図１
2014051886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１乃至第３の駆動端子間に接続された第１乃至第３の駆動コイルを有する電動機を備えた圧縮機のための潤滑油状態判定装置において、
上記圧縮機が停止しているときに、上記第１乃至第３の駆動端子から２つの駆動端子をすべての組合せで選択し、上記すべての組合せの各駆動端子間の交流インピーダンスの周波数特性を測定する交流インピーダンス測定手段と、
上記すべての組合せの各駆動端子間で測定された交流インピーダンスの周波数特性のうち、交流インピーダンスが最大値となるときの周波数及び当該最大値を、共振周波数及び共振点交流インピーダンスとして取得する演算手段と、
上記電動機が運転可能であるとき又は運転不可能であるときの上記共振周波数と上記共振点交流インピーダンスとの組合せを含む領域を示すマップデータをあらかじめ格納する記憶手段と、
上記取得された共振周波数及び共振点交流インピーダンスに基づいて上記マップデータを参照して、上記取得された共振周波数及び共振点交流インピーダンスの組合せが上記領域に含まれるか否かを判定することにより、上記圧縮機が運転可能であるか否かを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする潤滑油状態判定装置。
【請求項２】
上記演算手段は、
上記電動機の潤滑油が冷媒を含まないときに上記潤滑油の液面高さを上記電動機のステーター及びローターの下面から上記ステーター及びローターの上面まで変化させたときの共振周波数と共振点交流インピーダンスとの間の関係と、
上記潤滑油と上記冷媒の混合物の潤滑油濃度が、上記電動機が運転可能であるときの最小の潤滑油濃度であるときに、上記混合物の液面高さを上記ステーター及びローターの下面から上記ステーター及びローターの上面まで変化させたときの共振周波数と共振点交流インピーダンスとの間の関係と、
上記冷媒の液面高さを上記ステーター及びローターの下面から上記ステーター及びローターの上面まで変化させたときの共振周波数と共振点交流インピーダンスとの間の関係とに基づいて、上記マップデータを作成し、上記記憶手段にあらかじめ格納することを特徴とする請求項１記載の潤滑油状態判定装置。
【請求項３】
上記マップデータは、上記電動機のステーター及びローターが上記潤滑油に浸されていないときの共振周波数と共振点交流インピーダンスとをさらに含み、
上記判定手段は、上記取得された共振周波数が、上記電動機のステーター及びローターが上記潤滑油に浸されていないときの共振周波数から所定の範囲内にあり、かつ上記取得された共振点交流インピーダンスが、上記電動機のステーター及びローターが上記潤滑油に浸されていないときの共振点交流インピーダンスから所定の範囲内にあるとき、上記圧縮機が運転可能であると判断することを特徴とする請求項２記載の潤滑油状態判定装置。
【請求項４】
上記マップデータは、上記第１乃至第３の駆動端子から２つの駆動端子をすべての組合せで選択するときの各駆動端子の組合せ毎に、
上記潤滑油の比誘電率が上記冷媒の比誘電率より大きいときの第１のマップデータと、
上記潤滑油の比誘電率が上記冷媒の比誘電率より小さいときの第２のマップデータとを含むことを特徴とする請求項２又は３記載の潤滑油状態判定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載の潤滑油状態判定装置を備えた圧縮機駆動装置であって、
上記圧縮機が運転不可能であると上記判定手段が判断したときは、上記圧縮機が運転可能であると上記判定手段が判定するまで、上記圧縮機の潤滑油を加熱して上記潤滑油の濃度を上げる一方、上記圧縮機が運転可能であると上記判定手段が判定したときは上記潤滑油を加熱することなく上記圧縮機を運転させる圧縮機制御手段を備えたことを特徴とする圧縮機駆動装置。
【請求項６】
第１乃至第３の駆動端子間に接続された第１乃至第３の駆動コイルを有する電動機を備えた圧縮機のための潤滑油状態判定装置によって実行される潤滑油状態判定方法において、
上記圧縮機が停止しているときに、上記第１乃至第３の駆動端子から２つの駆動端子をすべての組合せで選択し、上記すべての組合せの各駆動端子間の交流インピーダンスの周波数特性を測定する交流インピーダンス測定ステップと、
上記すべての組合せの各駆動端子間で測定された交流インピーダンスの周波数特性のうち、交流インピーダンスが最大値となるときの周波数及び当該最大値を、共振周波数及び共振点交流インピーダンスとして取得する演算ステップと、
上記電動機が運転可能であるとき又は運転不可能であるときの上記共振周波数と上記共振点交流インピーダンスとの組合せを含む領域を示すマップデータを記憶手段にあらかじめ格納する記憶ステップと、
上記取得された共振周波数及び共振点交流インピーダンスに基づいて上記マップデータを参照して、上記取得された共振周波数及び共振点交流インピーダンスの組合せが上記領域に含まれるか否かを判定することにより、上記圧縮機が運転可能であるか否かを判定する判定ステップとを含むことを特徴とする潤滑油状態判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機などのヒートポンプ装置に用いられる圧縮機（コンプレッサ）内の電動機の潤滑油の状態を判定する潤滑油状態判定装置及び方法、並びに潤滑油状態判定装置を備えた圧縮機駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機のローター軸受けに用いられる潤滑油が冷媒によって希釈されると、潤滑油の粘度が低下し、圧縮機構の回転部や陽動部のロック事故や摩耗故障の発生につながる。従来、圧縮機の潤滑油が冷媒により希釈されることを事前に予防する方法として、電動機の駆動コイル（巻線コイル）に通電して潤滑油を加熱することで潤滑油から冷媒を気化させて除去し、潤滑油の粘度及び濃度を保つ拘束通電方法がある。一般に、拘束通電は、潤滑油の状態をリアルタイムに把握して当該把握した状態に基づいて実施されるのではなく、事前の検証作業に基づいてシーケンスを組んで実施される。従って、拘束通電を行っても、潤滑油が所望の状態にならない場合もあり得る。さらに、拘束通電は電力を消費するので、近年の省電力化に対応するためには最小限の拘束通電しか行えず、圧縮機の動作信頼性への影響が懸念される。このため、圧縮機内部の潤滑油の状態を把握できる手段及び当該手段を組み込んだ圧縮機駆動装置が求められている。
【０００３】
特許文献１及び２記載の圧縮機における冷媒溶け込み量検出方法によれば、内部に潤滑油と冷媒が収容された密閉容器と、この密閉容器内に配置された電動機と、同じく密閉容器内に配置されかつ電動機に連結されて駆動される圧縮機構とを有し、低圧冷媒を吸入・圧縮し高圧冷媒として吐出する圧縮機において、密閉容器内の潤滑油と冷媒に浸された電動機コイルの線間インピーダンスを潤滑油への冷媒溶け込み量として検出する。具体的には、潤滑油の液面レベルに従って変化する電動機のステーターコイルの線間静電容量を、線間インピーダンスとして検出している。これにより、潤滑油の粘度低下を検出し、圧縮機構の回転部や陽動部のロック事故や摩耗故障の発生を予防する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７３２６８５号公報
【特許文献２】特開平３−１４５５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
３相電動機において、ステーターコイルのインダクタンスは、ローター磁石の磁界の影響による抵抗成分を含む。また、回転するローターの停止位置はランダムであるため、ステーターとローターとの間の相対的な位置関係に応じて、上述した抵抗成分を含む駆動コイルのインダクタンスと、線間容量及び浮遊容量とからなるキャパシタンスとを含む線間インピーダンスは大きく変化する。特許文献１及び２記載の冷媒溶け込み量検出方法の原理は、上述したように比較的単純であるが、このような線間インピーダンスの変化を考慮していないので、潤滑油の稀釈の程度を正確に検出できなかった。
【０００６】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、空気調和機などのヒートポンプ装置に用いられる圧縮機内の電動機の潤滑油の状態を、従来技術に比較して正確に検出できる潤滑油状態判定装置及び方法、並びに潤滑油状態判定装置を備えた圧縮機駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る潤滑油状態判定装置は、第１乃至第３の駆動端子間に接続された第１乃至第３の駆動コイルを有する電動機を備えた圧縮機のための潤滑油状態判定装置において、上記圧縮機が停止しているときに、上記第１乃至第３の駆動端子から２つの駆動端子をすべての組合せで選択し、上記すべての組合せの各駆動端子間の交流インピーダンスの周波数特性を測定する交流インピーダンス測定手段と、上記すべての組合せの各駆動端子間で測定された交流インピーダンスの周波数特性のうち、交流インピーダンスが最大値となるときの周波数及び当該最大値を、共振周波数及び共振点交流インピーダンスとして取得する演算手段と、上記電動機が運転可能であるとき又は運転不可能であるときの上記共振周波数と上記共振点交流インピーダンスとの組合せを含む領域を示すマップデータをあらかじめ格納する記憶手段と、上記取得された共振周波数及び共振点交流インピーダンスに基づいて上記マップデータを参照して、上記取得された共振周波数及び共振点交流インピーダンスの組合せが上記領域に含まれるか否かを判定することにより、上記圧縮機が運転可能であるか否かを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る潤滑油状態判定装置、潤滑油状態判定方法及び圧縮機駆動装置によれば第１乃至第３の駆動端子から２つの駆動端子をすべての組合せで選択し、すべての組合せの各駆動端子間の交流インピーダンスの周波数特性を測定し、すべての組合せの各駆動端子間で測定された交流インピーダンスの周波数特性のうち、交流インピーダンスが最大値となるときの周波数及び当該最大値を、共振周波数及び共振点交流インピーダンスとして取得するので、空気調和機などのヒートポンプ装置に用いられる圧縮機内の電動機の潤滑油の状態を、従来技術に比較して正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る圧縮機駆動装置２の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の駆動端子ＴｕとＴｖとの間の等価回路を示す回路図である。
【図３】図１の駆動端子ＴｖとＴｗとの間の等価回路を示す回路図である。
【図４】図１の駆動端子ＴｗとＴｕとの間の等価回路を示す回路図である。
【図５】図１の圧縮機１のローターが所定の位置に停止しているときの駆動端子ＴｕとＴｖとの間の交流インピーダンス｜Ｚｕｖｓ｜の測定結果の一例を示すグラフである。
【図６】図１の圧縮機１のローターが所定の位置に停止しているときの駆動端子ＴｖとＴｗとの間の交流インピーダンス｜Ｚｖｗｓ｜の測定結果の一例を示すグラフである。
【図７】図１の圧縮機１のローターが所定の位置に停止しているときの駆動端子ＴｗとＴｕとの間の交流インピーダンス｜Ｚｗｕｓ｜の測定結果の一例を示すグラフである。
【図８】図１の圧縮機１において潤滑油の比誘電率εｒｏが冷媒の比誘電率εｒｏより大きいときの共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとの関係を示すグラフである。
【図９】図１の圧縮機１において潤滑油の比誘電率εｒｏが冷媒の比誘電率εｒｏより小さいときの共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとの関係を示すグラフである。
【図１０】図１のマップデータ４１ｉｊに対応する共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとの関係を示すグラフである。
【図１１】図１のマップデータ４２ｉｊに対応する共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとの関係を示すグラフである。
【図１２】図１の潤滑油状態判定装置３によって実行される潤滑油状態判定処理の第１の部分を示すフローチャートである。
【図１３】図１の潤滑油状態判定装置３によって実行される潤滑油状態判定処理の第２の部分を示すフローチャートである。
【図１４】駆動端子ＴｉとＴｊとの間の交流インピーダンス｜Ｚｉｊ｜を測定するときの本発明の実施の形態２に係る潤滑油状態判定装置３Ａの構成を示すブロック図である。
【図１５】駆動端子ＴｉとＴｊとの間の交流インピーダンス｜Ｚｉｊ｜を測定するときの本発明の実施の形態３に係る潤滑油状態判定装置３Ｂの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施の形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機駆動装置２の構成を示すブロック図である。図１において、本実施の形態に係る圧縮駆動装置２は、空気調和機などのヒートポンプ装置に用いられる圧縮機１を駆動する。圧縮機１と圧縮機駆動装置２は、例えば空気調和機の室外機に設けられる。圧縮機１は、例えばロータリ圧縮機又はスクロール圧縮機であって、３相交流電動機を備えて構成され、３相交流電動機は、Ｕ相の駆動コイル１１と、Ｖ相の駆動コイル１２と、Ｗ相の駆動コイル１３とを備えて構成される。ここで、駆動コイル１１，１２及び１３は、圧縮機駆動装置２のＵ相の駆動端子Ｔｕと、Ｖ相の駆動端子Ｔｖと、Ｗ相の駆動端子Ｔｗとの間に、中性点Ｃを介してスター結線される。
【００１２】
図１において、圧縮機駆動装置２は、圧縮機制御部２５と、圧縮機駆動部２４と、Ｕ相ドライバ２１と、Ｖ相ドライバ２２と、Ｗ相ドライバ２３と、潤滑油状態判定装置３と、Ｕ相の駆動端子Ｔｕと、Ｖ相の駆動端子Ｔｖと、Ｗ相の駆動端子Ｔｗとを備えて構成される。また、潤滑油状態判定装置３は、演算部３８と、判定部３９と、交流インピーダンス測定部６０と、マップデータ４１ｕｖ，４１ｖｗ，４１ｗｕ，４２ｕｖ，４２ｖｗ及び４２ｗｕをあらかじめ格納するメモリ４０とを備えて構成され、交流インピーダンス測定部６０は、接続リレーＲｕ，Ｒｖ及びＲｗと、マルチプレクサ（多段切換器）３４及び３５と、信号源３６と、検出部３７とを備えて構成される。圧縮機制御部２５は、圧縮機駆動装置２及び圧縮機１を制御する制御手段であって、圧縮機１を駆動するための制御信号を発生して圧縮機駆動部２４に出力する。また、圧縮機駆動部２４は、圧縮機制御部２５からの制御信号に従って、Ｕ相ドライバ２１と、Ｖ相ドライバ２２と、Ｗ相ドライバ２３とを駆動するための駆動信号を発生して、Ｕ相ドライバ２１と、Ｖ相ドライバ２２と、Ｗ相ドライバ２３とにそれぞれ出力する。Ｕ相ドライバ２１と、Ｖ相ドライバ２２と、Ｗ相ドライバ２３とは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ又はパワーＭＯＳ電界効果トランジスタなどのスイッチング素子を備えて構成され、圧縮機駆動部２４からの駆動信号に従ってオンオフして、圧縮機１に高電圧及び大電流を供給する。
【００１３】
図１において、マルチプレクサ３４は接点ａ，ｂ，ｃ及びｄを有し、マルチプレクサ３４は接点ａ，ｂ，ｃ及びｄを有する。マルチプレクサ３４及び３５の各設定ａは接続リレーＲｕを介して駆動端子Ｔｕに接続され、マルチプレクサ３４及び３５の各設定ｂは接続リレーＲｖを介して駆動端子Ｔｖに接続され、マルチプレクサ３４及び３５の各設定ｃは接続リレーＲｗを介して駆動端子Ｔｗに接続され、マルチプレクサ３４及び３５の各設定ｄは互いに接続される。信号源３６は、演算部３８からの制御の下で、所定の電圧と、所定の電流と、所定の周波数ｆｓとを有する交流信号Ｓ３６を発生して検出部３５及びマルチプレクサ３４に出力する。
【００１４】
圧縮機１の停止時に、演算部３８は、信号源３６からの交流信号Ｓ３６が、駆動端子Ｔｕ，Ｔｖ及びＴｗのうちの１つの駆動端子Ｔｉ（ｉ＝ｕ，ｖ又はｗ）と、駆動端子ＴｉとＴｊ（ｊ＝ｖ，ｗ又はｕ）との間の２つの駆動コイルと、駆動端子Ｔｊとを介して、検出信号Ｓ３５として検出部３５に出力されるように、マルチプレクサ３４及び３５と、接続リレーＲｕ、Ｒｖ及びＲｗとを制御する。なお、圧縮機１が停止ししているときは、Ｕ相ドライバ２１、Ｖ相ドライバ２２及びＷ相ドライバ２３は停止状態にあり、Ｕ相ドライバ２１、Ｖ相ドライバ２２及びＷ相ドライバ２３の各スイッチング素子はハイインピーダンス状態にされている。一方、圧縮機１が駆動されているときは、演算部３８は、接続リレーＲｕ、Ｒｖ及びＲｗをそれぞれ開放状態又はハイインピーダンス状態にし、潤滑油状態判定装置３は圧縮機１から切り離される。
【００１５】
交流信号Ｓ３６は、マルチプレクサ３４と、接続リレーＲｉ（ｉ＝ｕ，ｖ又はｗ）と、駆動端子Ｔｉと、駆動端子ＴｉとＴｊ（ｊ＝ｖ，ｗ又はｕ）との間の２つの駆動コイルと、駆動端子Ｔｊ（ｊ＝ｖ，ｗ又はｕ）と、マルチプレクサ３５と介して、検出信号Ｓ３５として検出部３７に出力される。検出部３７は、交流信号Ｓ３６を基準として検出信号Ｓ３５を検出し、検出信号Ｓ３５の電圧及び電流の各実効値を検出し、当該各実効値に基づいて、詳細後述するように、周波数ｆｓにおける駆動端子ＴｉとＴｊとの間の交流インピーダンスＺｉｊｓの大きさ｜Ｚｉｊｓ｜（以下、交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜という。）を算出して演算部３８に出力する。さらに、演算部３８は、交流信号Ｓ３６の周波数ｆｓを所定の開始周波数ｆａから所定の終了周波数ｆｂ（ｆｂ＞ｆａ）まで所定の周波数間隔Δｆで掃引して、すべての駆動端子Ｔｕ，Ｔｖ及びＴｗ間の交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜を、開始周波数ｆａから終了周波数ｆｂまでの各周波数において、検出部３７から取得する。なお、開始周波数は例えば０Ｈｚに設定され、終了周波数ｆｂは例えば１０００ｋＨｚに設定され、周波数間隔Δｆは例えば１０Ｈｚに設定される。
【００１６】
さらに、演算部３８は、交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜が最大値となるときの２つの駆動端子の情報と、周波数ｆｓと、交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜とを、駆動端子Ｔｉｒ及びＴｊｒの情報と、共振周波数ｆｒと、共振点交流インピーダンスＺｒとして判定部３９に出力する。そして、判定部３９は、詳細後述するように、駆動端子Ｔｉｒ及びＴｊｒの情報と、共振周波数ｆｒと、共振点交流インピーダンスＺｒと、潤滑油の比誘電率εｒｏと、冷媒の比誘電率εｒｆとに基づいて、マップデータ４１ｉｊ又は４２ｉｊを参照して、圧縮機１が運転可能であるか否かを判定し、判定結果を圧縮機制御部２５に出力する。
【００１７】
次に、圧縮機１内の潤滑油の液面高さ及び濃度を示す駆動端子Ｔｉ（ｉ＝ｕ，ｖ又はｗ）とＴｊ（ｊ＝ｖ，ｗ又はｕ）との間の交流インピーダンスＺｉｊｓを説明する。図１に示すように、駆動コイル１１は、インダクタンスＬｕを有するインダクタと、キャパシタンスＣｕを有する容量と、抵抗値Ｒｕを有する抵抗とを中性点Ｃと駆動端子Ｔｕとの間に並列接続した並列接続回路と等価である。ここで、インダンクタンスＬｕは駆動コイル１１のインダクタンスであり、キャパシタンスＣｕは、駆動コイル１１の線間容量及び浮遊容量と、駆動コイル１１が潤滑油に浸されることにより増加する容量成分とを含む。また、抵抗値Ｒｕは、ローター磁石の磁界により発生する駆動コイル１１の抵抗成分の抵抗値である。駆動コイル１１と同様に、駆動コイル１２は、インダクタンスＬｖを有するインダクタと、キャパシタンスＣｖを有する容量と、抵抗値Ｒｖを有する抵抗とを中性点Ｃと駆動端子Ｔｖとの間に並列接続した並列接続回路と等価であり、インダクタンスＬｗを有するインダクタと、キャパシタンスＣｗを有する容量と、抵抗値Ｒｗを有する抵抗とを中性点Ｃと駆動端子Ｔｗとの間に並列接続した並列接続回路と等価である。
【００１８】
図２は、図１の駆動端子ＴｕとＴｖとの間の等価回路を示す回路図であり、図３は、図１の駆動端子ＴｖとＴｗとの間の等価回路を示す回路図であり、図４は、図１の駆動端子ＴｗとＴｕとの間の等価回路を示す回路図である。上述したように、圧縮機１が駆動されていないとき、図１の駆動コイル１１，１２及び１３のうちの２つの駆動コイルが信号源３６と検出部３７との間に直列に接続される。このとき、図２に示すように、駆動端子ＴｕとＴｖとの間の等価回路は、駆動端子ＴｕとＴｖとの間のインダクタンスＬｕｖを有するインダクタと、駆動端子ＴｕとＴｖとの間のキャパシタンスＣｕｖを有する容量と、駆動端子ＴｕとＴｖとの間の抵抗Ｒｕｖを有する抵抗と並列に接続した並列共振回路となる。図２と同様に、図３において、駆動端子ＴｖとＴｗとの間の等価回路は、駆動端子ＴｖとＴｗとの間のインダクタンスＬｖｗを有するインダクタと、駆動端子ＴｖとＴｗとの間のキャパシタンスＣｖｗを有する容量と、駆動端子ＴｖとＴｗとの間の抵抗Ｒｖｗを有する抵抗と並列に接続した並列共振回路となる。さらに、図２と同様に、図４において、駆動端子ＴｗとＴｕとの間の等価回路は、駆動端子ＴｗとＴｕとの間のインダクタンスＬｗｕを有するインダクタと、駆動端子ＴｗとＴｕとの間のキャパシタンスＣｗｕを有する容量と、駆動端子ＴｗとＴｕとの間の抵抗Ｒｗｕを有する抵抗と並列に接続した並列共振回路となる。なお、図２乃至図４において、Ｒｓは駆動コイル１１〜１３の巻線抵抗を表すが、圧縮機１では電力損失を防止するために、交流インピーダンスＺｉｊの計算において無視できる程度に十分に小さく設定されているので、以下の議論では無視する。
【００１９】
図２乃至図４の等価回路を参照すると、駆動端子Ｔｉ（ｉ＝ｕ，ｖ又はｗ）とＴｊ（ｊ＝ｖ，ｗ又はｕ）との間の交流インピーダンスＺｉｊｓは次式で表される。
【００２０】
【数１】
2014051886.tif 000003
【００２１】
従って、次式が得られる。
【００２２】
【数２】
2014051886.tif 000004
【００２３】
従って、駆動端子ＴｉとＴｊとの間の並列共振回路は（１／ωＬｉｊ）＝ωＣｉｊであるとき共振し、共振時に交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜は最大値となる。このとき、共振周波数ｆｉｊは次式で表される。
【００２４】
【数３】
2014051886.tif 000005
【００２５】
図５、図６及び図７は、図１の圧縮機１のローターが所定の位置に停止しているときの駆動端子ＴｕとＴｖとの間の交流インピーダンス｜Ｚｕｖｓ｜と、駆動端子ＴｖとＴｗとの間の交流インピーダンス｜Ｚｖｗｓ｜と、駆動端子ＴｗとＴｕとの間の交流インピーダンス｜Ｚｗｕｓ｜との各測定結果の一例を示すグラフである。圧縮機１のローターとステーターとの間の相対的な位置関係により、各駆動端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ間の抵抗成分Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕは互いに異なり、キャパシタンスＣｕｖ，Ｃｖｗ，Ｃｗｕは互いに異なるので、図５乃至図７に示すように、交流インピーダンス｜Ｚｕｖｓ｜，｜Ｚｖｗｓ｜，｜Ｚｗｕｓ｜の各周波数特性は互いに異なり、共振周波数も互いに異なる。上述したように、すべての駆動端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗの組合せにおいて、開始周波数ｆａから終了周波数ｆｂまでの各周波数で得られた交流インピーダンスの大きさのうち、交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜が最大値となるときの周波数ｆｓを共振周波数ｆｒと定義し、交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜の最大値を共振点交流インピーダンスＺｒと定義した。これは、交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜のピーク値が大きいほどＱ値が大きく（半値幅が小さく）、ピーク値を分別し易いためである。図５乃至図７に示した例では、共振周波数ｆｒは図７に示すように約１５０ｋＨｚであり、共振点交流インピーダンスＺｒは約７２ｋΩである。
【００２６】
次に、潤滑油の液面高さ及び濃度と、共振周波数ｆｒと、共振点交流インピーダンスＺｒとの間の関係を説明する。冷媒が溶け込んでいない潤滑油が圧縮機１に充填されると、ステーターとローターと潤滑油とで形成される静電容量のキャパシタンスは、圧縮機１に潤滑油が充電されていないときのεｒｏ倍に大きくなり、共振周波数ｆｒと共振点インピーダンスＺｒとは低下する。また、圧縮機１に冷媒が充填されると、ステーターとローターと潤滑油とで形成される静電容量のキャパシタンスは、圧縮機１に潤滑油が充電されていないときのεｒｆ倍に大きくなり、共振周波数ｆｒと共振点インピーダンスＺｒとは低下する。さらに、圧縮機１に潤滑油と冷媒との混合物が充填されると、ステーターとローターと潤滑油とで形成される静電容量のキャパシタンスは、潤滑油と冷媒の混合物比（潤滑油の濃度）に応じて、潤滑油のみの場合のキャパシタンスと、冷媒のみの場合のキャパシタンスとの間の値になる。従って、共振周波数ｆｒ及び共振点インピーダンスＺｒも、潤滑油のみの場合の共振周波数ｆｒ及び共振点インピーダンスＺｒと、冷媒のみの場合の共振周波数ｆｒ及び共振点インピーダンスＺｒとの間の値になる。
【００２７】
図８は、図１の圧縮機１において潤滑油の比誘電率εｒｏが冷媒の比誘電率εｒｆより大きいときの共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとの関係を示すグラフである。図８に示すように、潤滑油の比誘電率εｒｏが冷媒の比誘電率εｒｆより大きいとき、潤滑油濃度が小さいほど共振周波数ｆｒは高くなる。また、所定の濃度の潤滑油をローターとステーターと間の下部から充填していくと、液面高さの上昇に伴って共振周波数ｆｒ及び共振点インピーダンスＺｒは低くなっていく。
【００２８】
図９は、図１の圧縮機１において潤滑油の比誘電率εｒｏが冷媒の比誘電率εｒｆより小さいときの共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとの関係を示すグラフである。図９に示すように、潤滑油の比誘電率εｒｏが冷媒の比誘電率εｒｆより小さいとき、潤滑油濃度が小さいほど共振周波数ｆｒは低くなる。また、所定の濃度の潤滑油をローターとステーターと間の下部から充填していくと、液面高さの上昇に伴って共振周波数ｆｒ及び共振点インピーダンスＺｒは低くなっていく。
【００２９】
次に、図１のマップデータ４１ｉｊ及び４２ｉｊの作成方法を説明する。圧縮機１のステーターコイル及びローターは機種毎に異なるので、図８及び図９の共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとの間の関係は機種毎に異なる。また、駆動端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗの組合せに応じて、図８及び図９の共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとの間の関係は変化する。本実施の形態では、駆動する圧縮機１において、駆動端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗの組合せ毎に、あらかじめ圧縮機１が運転不可能であるときの共振点交流インピーダンスＺｒと共振周波数ｆｒとの間の関係を示すマップデータ４１ｉｊ及び４２ｉｊを作成してメモリ４０に格納する。
【００３０】
図１０は、図１のマップデータ４１ｉｊに対応する共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとの関係を示すグラフである。マップデータ４１ｉｊは、潤滑油の比誘電率εｒｏが冷媒の比誘電率εｒｆより大きい場合における、圧縮機１が運転不可能であるときの、駆動端子Ｔｉ（ｉ＝ｕ，ｖ又はｗ）と駆動端子Ｔｊ（ｊ＝ｖ，ｗ又はｕ）との間の共振周波数ｆｒと共振点インピーダンスＸｒとの関係を示す。図１０において、領域Ａは、圧縮機１が運転不可能であるときの共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとの各組合せに対応する。
【００３１】
まず始めに、図１０の潤滑油がなく、電動機のステーター及びローターが潤滑油に浸されていないときのときの初期動作点Ｓ０の共振周波数及び共振点交流インピーダンスを求めるために、圧縮機１と圧縮機駆動装置２とを備えた室外機の動作試験時に、潤滑油が重力で十分に下降して圧縮機１の下方に留まっているとき、圧縮機駆動装置２によりランダムに圧縮機１の初期駆動と停止とを繰り返す。そして、駆動端子Ｔｉ（ｉ＝ｕ，ｖ又はｗ）とＴｊ（ｊ＝ｖ，ｗ又はｕ）との間の並列共振回路の共振周波数及び共振点インピーダンスを繰り返して算出し、得られた共振周波数の最小値を初期動作点Ｓ０の共振周波数とし、得られた共振点インピーダンスの最小値を初期動作点Ｓ０の共振点交流インピーダンスとする。また、得られた共振周波数の最小値の平均値及び標準偏差と、得られた共振点インピーダンスの最小値の平均値及び標準偏差とをメモリ４０に記憶する。
【００３２】
次に、冷媒が混入していない潤滑油を圧縮機１に徐々に充填し、ステーター及びローターの下面に潤滑油が接触するときの動作点Ｊ０ｍａｘにおいて、共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとを算出する。さらに、潤滑油を圧縮機１に充填し、ステーター及びローターの上面に達したときの動作点Ｊ０ｍｉｎにおいて、共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとを算出する。また、冷媒を圧縮機１に徐々に充填し、ステーター及びローターの下面に冷媒が接触するときの動作点Ｒ０ｍａｘにおいて、共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとを算出する。さらに、冷媒を圧縮機１に充填し、冷媒がステーター及びローターの上面に達したときの動作点Ｒ０ｍｉｎにおいて、共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとを算出する。次に、所定のしきい値潤滑油濃度を有する潤滑油と冷媒の混合物を圧縮機１に徐々に充填し、混合物がステーター及びローターの下面に接触するときの動作点Ｋ０ｍａｘにおいて、共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとを算出する。さらに、上述した混合物を圧縮機１に充填し、ステーター及びローターの上面に混合物が達したときの動作点Ｋ０ｍｉｎにおいて、共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとを算出する。ここで、潤滑油と冷媒の混合物のしきい値潤滑油濃度（混合比）は、電動機が運転可能であるときの潤滑油と冷媒の混合物の最小の潤滑油濃度に設定される。
【００３３】
演算部３８は、図１０の各動作点Ｊ０ｍｉｎ，Ｊ０ｍａｘ，Ｋ０ｍｉｎ，Ｋ０ｍａｘ，Ｒ０ｍｉｎ，Ｒ０ｍａｘの共振点周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとに基づいて、電動機が運転不可能であるときの共振点交流インピーダンスＺｒと共振周波数ｆｒとの間の関係を示すマップデータ４１ｉｊを作成して、メモリ４０に格納する。
【００３４】
図１１は、図１のマップデータ４２ｉｊに対応する共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとの関係を示すグラフである。マップデータ４２ｉｊは、潤滑油の比誘電率εｒｏが冷媒の比誘電率εｒｆより小さい場合における、圧縮機１が運転不可能であるときの、駆動端子Ｔｉ（ｉ＝ｕ，ｖ又はｗ）と駆動端子Ｔｊ（ｊ＝ｖ，ｗ又はｕ）との間の共振周波数ｆｒと共振点インピーダンスＸｒとの関係を示す。図１１において、領域Ｂは、圧縮機１が運転不可能であるときの共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとの各組合せに対応する。演算部３８は、図１０のマップデータ４１ｉｊと同様に、各動作点Ｊ０ｍｉｎ，Ｊ０ｍａｘ，Ｋ０ｍｉｎ，Ｋ０ｍａｘ，Ｒ０ｍｉｎ，Ｒ０ｍａｘの共振点周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとに基づいて、電動機が運転不可能であるときの共振点交流インピーダンスＺｒと共振周波数ｆｒとの間の関係を示すマップデータ４２ｉｊを作成して、メモリ４０に格納する。
【００３５】
図１２及び図１３は、図１の潤滑油状態判定装置３によって実行される潤滑油状態判定処理を示すフローチャートである。潤滑油状態判定処理は、圧縮機１と圧縮機駆動装置２とを備えた室外機がフィールドに設置された後に実行される。潤滑油状態判定装置３は、圧縮機駆動装置２の電源起動時及び圧縮機制御部２５から潤滑油状態判定処理の開始時を指示する所定の制御信号を受信した後、圧縮機１が動作していないときに、図１２及び図１３の潤滑油状態判定処理を実行して潤滑油状態を判定する。圧縮機１が動作していないとき、圧縮機制御部２５は、圧縮機駆動部２４を停止させている。このため、Ｕ相ドライバ２１、Ｖ相ドライバ２２及びＷ相ドライバ２３は停止状態にあり、各ドライバ２１〜２３のスイッチング素子はハイインピーダンス状態にある。従って、各ドライバ２１〜２３が駆動端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ間の交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜に与える影響は、無視できる程度に非常に小さい。
【００３６】
図１２において、まず始めに、ステップＳ１において、潤滑油状態判定装置３は、所定の初期設定を行う。次に、ステップＳ２において、演算部３８が、接続リレーＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗのうち、交流インピーダンス測定対象の２つの駆動端子Ｔｉ（ｉ＝ｕ，ｖ又はｗ）及びＴｊ（ｊ＝ｖ，ｗ又はｕ）に対応する２つの接続リレーＲｉ及びＲｊを閉鎖する。さらに、ステップＳ３において、接続リレーＲｉに信号源３６を接続するように、演算部３８がマルチプレクサ３４を制御し、ステップＳ４において、接続リレーＲｊに検出部３７を接続するように、演算部３８がマルチプレクサ３５を制御する。次に、演算部３８が、ステップＳ５において、交流信号Ｓ３６の周波数ｆｓを開始周波数ｆａに設定し、ステップＳ６において、周波数ｆｓを有する交流信号Ｓ３６を発生するように信号源３６を制御する。
【００３７】
さらに、ステップＳ７において、検出部３７が、交流信号Ｓ３６を参照信号として用いて、マルチプレクサ３５から入力される検出信号Ｓ３５の電圧及び電流の各実効値Ｅ及びＩを検出する。次に、ステップＳ８において、検出部３７が、周波数ｆｓにおける駆動端子ＴｉとＴｊとの間の交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜を算出する。具体的には、交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜は、次式により算出される。
【００３８】
【数４】
2014051886.tif 000006
【００３９】
ステップＳ８に続いて、ステップＳ９において、検出部３７が、圧縮機１のケーシングの温度に基づいて、交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜を温度補正し、補正後の交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜をメモリ４０に格納する。ここで、メモリ４０のメモリアドレスは各周波数ｆｓに割り当てられており、交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜は周波数ｆｓに対応するメモリアドレスに格納される。また、圧縮機１のケーシングの温度は、圧縮機１に設けられた温度センサ（図示せず。）からの信号に基づいて、圧縮機制御部２５によって取得され、検出部３７に出力される。次に、ステップＳ１０において、演算部３８が、交流信号Ｓ３６の周波数ｆｓが終了周波数ｆｂであるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１２に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１１に進む。ステップＳ１１において、演算部３８が、交流信号Ｓ３６の周波数ｆｓに周波数間隔Δｆを加算しステップＳ６に戻る。
【００４０】
ステップＳ１２において、演算部３８が、駆動端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗのすべての組合せにおいて交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜を測定したか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２に戻る。
【００４１】
図１３のステップＳ１３において、演算部３８が、交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜が最大値となるときの２つの駆動端子Ｔｉｒ及びＴｊｒを特定し、交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜が最大値となるときの周波数ｆｓを共振周波数ｆｒとして取得し、交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜の最大値を共振点交流インピーダンスＺｒとして取得する。そして、ステップＳ１４において、演算部３８が、駆動端子Ｔｉｒ及びＴｊｒの情報と、共振周波数ｆｒと、共振点交流インピーダンスＺｒとを判定部３９に出力する。さらに、ステップＳ１５において、判定部３９が、駆動端子Ｔｉｒ及びＴｊｒの情報と、共振周波数ｆｒと、共振点交流インピーダンスＺｒと、潤滑油の比誘電率εｒｏと、冷媒の比誘電率εｒｆとに基づいて、マップデータ４１ｉｊ又は４２ｉｊを参照して、圧縮機１が運転可能か否かを判定し、判定結果を示す判定信号を圧縮機制御部２５に出力して潤滑油状態判定処理を終了する。なお、圧縮機１が運転可能である場合は判定信号の電圧レベルはハイレベルであり、圧縮機１が運転不可能である場合は判定信号の電圧レベルはローレベルである。
【００４２】
具体的には、ステップＳ１５において、判定部３９は、潤滑油の比誘電率εｒｏが冷媒の比誘電率εｒｆより大きいときは、マップデータ４１ｉｊを参照して、演算部３８により得られた共振周波数ｆｒ及び共振点交流インピーダンスＺｒが図１０の領域Ａ内に存在するときは電動機が運転不可能であると判定し、領域Ａの外に存在するときは電動機が運転可能であると判定する。また、判定部３９は、潤滑油の比誘電率εｒｏが冷媒の比誘電率εｒｆより小さいときは、マップデータ４２ｉｊを参照して、演算部３８により得られた共振周波数ｆｒ及び共振点交流インピーダンスＺｒが図１１の領域Ｂ内に存在するときは電動機が運転不可能であると判定し、領域Ａの外に存在するときは電動機が運転可能であると判定する。さらに、演算部３８により得られた共振周波数ｆｒ及び共振点交流インピーダンスＺｒの組合せが初期動作点Ｓ０（図１０及び図１１参照。）から所定の範囲内にあるときは、圧縮機１内の潤滑油はステーター及びローター付近になく、圧縮機１の下方にあると判定し、電動機が運転可能であると判定する。
【００４３】
図１において、圧縮機制御部２５は、判定部３９からの判定信号に応答して、圧縮機１が運転可能である場合は拘束通電を行うことなく圧縮機１の運転を直ちに開始する一方、圧縮機１が運転不可能である場合は、圧縮機１のステーターコイルに拘束通電してステーターを発熱させる。これにより潤滑油を加熱し、潤滑油に混合している冷媒を蒸発させて潤滑油の濃度を上げる。圧縮機制御部２５は、潤滑油濃度が所定のしきい値潤滑油濃度以上になって、圧縮機１が運転可能になるまで、潤滑油状態判定装置３に潤滑油状態判定処理を実行させることと、拘束通電とを繰り返す。これにより、圧縮機１内の潤滑油濃度を所定のしきい値潤滑油濃度以上に保持できるため、圧縮機１の駆動時の故障の発生を、従来技術に比較して低減できる。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態に係る潤滑油状態判定装置３は、駆動端子間Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗに接続された駆動コイル１１〜１３を有する電動機を備えた圧縮機１のための潤滑油状態判定装置３において、
（ａ）圧縮機１が停止しているときに、駆動端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗから２つの駆動端子をすべての組合せで選択し、すべての組合せの各駆動端子間の交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜の周波数特性を測定する交流インピーダンス測定部６０と、
（ｂ）すべての組合せの各駆動端子間で測定された交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜の周波数特性のうち、交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜が最大値となるときの周波数及び当該最大値を、共振周波数ｆｒ及び共振点交流インピーダンスＺｒとして取得する演算部３８と、
（ｃ）電動機が運転不可能であるときの共振周波数ｆｒと共振点交流インピーダンスＺｒとの組合せを含む領域Ａ及びＢを示すマップデータ４１ｕｖ，４１ｖｗ，４１ｗｕ，４２ｕｖ，４２ｖｗ及び４２ｗｕをあらかじめ格納するメモリ４０と、
（ｄ）取得された共振周波数ｆｒ及び共振点交流インピーダンスＺｒに基づいてマップデータ４１ｕｖ，４１ｖｗ，４１ｗｕ，４２ｕｖ，４２ｖｗ又は４２ｗｕを参照して、取得された共振周波数ｆｒ及び共振点交流インピーダンスＺｒの組合せが領域Ａ又はＢに含まれるか否かを判定することにより、圧縮機１が運転可能であるか否かを判定する判定部３９とを備えたことを特徴とする。
【００４５】
また、演算部３８は、電動機の潤滑油が冷媒を含まないときに潤滑油の液面高さを電動機のステーター及びローターの下面からステーター及びローターの上面まで変化させたときの共振周波数と共振点交流インピーダンスとの間の関係と、潤滑油と冷媒の混合物の潤滑油濃度が、電動機が運転可能であるときの最小の潤滑油濃度であるときに、混合物の液面高さをステーター及びローターの下面からステーター及びローターの上面まで変化させたときの共振周波数と共振点交流インピーダンスとの間の関係と、冷媒の液面高さをステーター及びローターの下面からステーター及びローターの上面まで変化させたときの共振周波数と共振点交流インピーダンスとの間の関係とに基づいて、マップデータ４１ｕｖ，４１ｖｗ，４１ｗｕ，４２ｕｖ，４２ｖｗ及び４２ｗｕを作成し、メモリ３０にあらかじめ格納することを特徴とする。
【００４６】
さらに、マップデータ４１ｕｖ，４１ｖｗ，４１ｗｕ，４２ｕｖ，４２ｖｗ及び４２ｗｕは、電動機のステーター及びローターが潤滑油に浸されていないときの共振周波数と共振点交流インピーダンスとをさらに含み、判定部３９は、取得された共振周波数ｆｒが、電動機のステーター及びローターが潤滑油に浸されていないときの共振周波数から所定の範囲内にあり、かつ取得された共振点交流インピーダンスＺｒが、電動機のステーター及びローターが潤滑油に浸されていないときの共振点交流インピーダンスから所定の範囲内にあるとき、圧縮機１が運転可能であると判断することを特徴とする。
【００４７】
またさらに、マップデータ４１ｕｖ，４１ｖｗ，４１ｗｕ，４２ｕｖ，４２ｖｗ及び４２ｗｕは、潤滑油の比誘電率が冷媒の比誘電率より大きいときの第１のマップデータ４１ｕｖ，４１ｖｗ，４１ｗｕと、潤滑油の比誘電率が冷媒の比誘電率より小さいときの第２のマップデータ４２ｕｖ，４２ｖｗ，４２ｗｕとを含むことを特徴とする。
【００４８】
また、圧縮機制御部２５は、圧縮機１が運転不可能であると判定部３９が判断したときは、圧縮機１が運転可能であると判定部３９が判定するまで、圧縮機１の潤滑油を加熱して潤滑油の濃度を上げる一方、圧縮機１が運転可能であると判定部３９が判定したときは潤滑油を加熱することなく圧縮機１を運転させることを特徴とする。
【００４９】
従って、本実施の形態によれば、駆動端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗのすべての組合せにおいて、周波数ｆｓを掃引して交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜を検出するので、電動機のステーターとローターとの相対的な位置関係が不特定でも、共振周波数ｆｒ及び共振点交流インピーダンスＺｒを検出できる。従って、従来技術に比較して潤滑油の濃度及び液面高さを正確に検出できる。このため、電動機が運転可能か否かを従来技術に比較して正確に判定し、潤滑油濃度低下による故障を予防できる。また、検出した潤滑油の濃度及び液面高さに応じて拘束通電を行うので、潤滑油が稀釈状態にある場合の拘束通電電力を従来技術に比較して削減でき、低消費電力の圧縮機駆動装置２を提供できる。さらに、本実施の形態に係る潤滑油状態判定装置３によれば、圧縮機１の外部から潤滑油の状態を判定できる。
【００５０】
なお、本実施形態において、駆動端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗのすべての組合せにおいて、開始周波数ｆａから停止周波数ｆｂまでの各周波数ｆｓでの交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜を算出し、当該算出された交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜の最大値と、交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜が最大値となるときの周波数ｆｓとに基づいて、圧縮機１が運転可能か否かを判定したが、本発明はこれに限られない。駆動端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗのすべての組合せにおいて、開始周波数ｆａから停止周波数ｆｂまでの各周波数ｆｓでの交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜の積分値を算出し、当該積分値が最大となる駆動端子の組合せを特定し、交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜の積分値の最大値を、特定した駆動端子の組合せの基準となる交流インピーダンスの積分値と比較して、圧縮機１が運転可能か否かを判定してもよい。なお、交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜のピーク値が大きいほどＱ値が大きく、開始周波数ｆａから停止周波数ｆｂまでの各周波数ｆｓでの交流インピーダンス｜Ｚｉｊｓ｜の積分値は大きくなる。
【００５１】
実施の形態２．
実施の形態１では、交流信号Ｓ３６の周波数ｆｓを掃引して共振周波数ｆｒ及び共振点交流インピーダンスＺｒを検出したが、実施の形態２及び３では、交流信号Ｓ３６の周波数ｆｓを掃引することなく共振周波数ｆｒ及び共振点交流インピーダンスＺｒを検出する。
【００５２】
図１４は、駆動端子ＴｉとＴｊとの間の交流インピーダンス｜Ｚｉｊ｜を測定するときの本発明の実施の形態２に係る潤滑油状態判定装置３Ａの構成を示すブロック図である。図１４において、潤滑油状態判定装置３Ａは、演算部３８Ａと、判定部３９と、メモリ４０と、交流インピーダンス測定部６０Ａとを備えて構成され、交流インピーダンス測定部６０Ａは、信号源３６Ａと、広帯域ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）５０と、接続リレーＲｉ（ｉ＝ｕ，ｖ，ｗ）とを備えて構成される。なお、交流インピーダンス測定部６０Ａは、交流インピーダンス測定部６０と同様に、マルチプレクサ３４及び３５を備えるが、図１４では省略されている。信号源３６Ａは、所定の電圧と所定の繰り返し周波数とを有する矩形波信号Ｓ３６Ａを発生し、接続リレーＲｉと、駆動端子Ｔｉと、駆動端子ＴｉとＴｊとの間の並列共振回路と、駆動端子Ｔｊとを介して、通過電圧信号Ｖｉｊｔとして広帯域ＡＤコンバータ５０に出力する。
【００５３】
広帯域ＡＤコンバータ５０は、矩形波信号Ｓ３６Ａに同期して通過電圧信号Ｖｉｊｔを高速サンプリングし、メモリ４０に記憶する。通過電圧信号Ｖｉｊｔは、駆動端子ＴｉとＴｊとの間の並列共振回路の通過特性を示す。演算部３８Ａは、あらかじめ測定した電動機内に潤滑油及び冷媒がないときの通過電圧信号Ｖｉｊｔの大きさと、潤滑油及び冷媒が圧縮機１に充填されたときの通過電圧信号Ｖｉｊｔの大きさとの間の差信号を算出する。そして、得られた差信号を周波数スペクトルに高速フーリエ変換する。ここで、上述した差信号の周波数スペクトルは、駆動端子ＴｉとＴｊとの間の並列共振回路の共振周波数と交流インピーダンスを表しており、判定部３９は、演算部３８Ａによって得られた共振周波数と交流インピーダンスとに基づいて、実施の形態１と同様に、電動機が運転可能か否かを判定する。
【００５４】
なお、演算部３８Ａは、電動機内に潤滑油及び冷媒がないときの通過電圧信号Ｖｉｊｔの周波数スペクトルと、潤滑油及び冷媒が圧縮機１に充填されたときの通過電圧信号Ｖｉｊｔの周波数スペクトルとの相関値に基づいて、駆動端子ＴｉとＴｊとの間の並列共振回路の共振周波数と交流インピーダンスを算出してもよい。具体的には、電動機内に潤滑油及び冷媒がないときの通過電圧信号Ｖｉｊｔの周波数スペクトルベクトルと、潤滑油及び冷媒が圧縮機１に充填されたときの通過電圧信号Ｖｉｊｔの周波数スペクトルベクトルの内積の対角成分は、上述した相関値に対応する。
【００５５】
実施の形態３．
図１５は、駆動端子ＴｉとＴｊとの間の交流インピーダンス｜Ｚｉｊ｜を測定するときの本発明の実施の形態３に係る潤滑油状態判定装置３Ｂの構成を示すブロック図である。図１５において、潤滑油状態判定装置３Ｂは、交流インピーダンス測定部６０Ｂと、演算部３８Ｂと、判定部３９と、メモリ４０とを備え構成され、交流インピーダンス測定部６０Ｂは、信号源３６Ａと、広帯域ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）５０と、接続リレーＲｉ（ｉ＝ｕ，ｖ，ｗ）と、スイッチ４とを備えて構成される。なお、交流インピーダンス測定部６０Ｂは、交流インピーダンス測定部６０と同様に、マルチプレクサ３４及び３５を備えるが、図１５では省略されている。
【００５６】
演算部３８Ｂは、電動機が動作しているときはスイッチ４をオンし、電動機が動作していないときはスイッチ４をオフする。圧縮機１が動作していないとき、信号源３６Ａは、所定の電圧と所定の繰り返し周波数とを有する矩形波信号Ｓ３６Ａを発生し、接続リレーＲｉと、駆動端子Ｔｉとを介して、駆動端子ＴｉとＴｊとの間の並列共振回路に出力する。矩形波信号Ｓ３６Ａは、オフされているスイッチ４で反射して、駆動端子ＴｉとＴｊとの間の並列共振回路と、駆動端子Ｔｉとを介して、反射電圧信号Ｖｉｊｒとして広帯域ＡＤコンバータ５０に出力される。
【００５７】
広帯域ＡＤコンバータ５０は、矩形波信号Ｓ３６Ａに同期して反射電圧信号Ｖｉｊｒを高速サンプリングし、メモリ４０に記憶する。反射電圧信号Ｖｉｊｒは、駆動端子ＴｉとＴｊとの間の並列共振回路の反射特性を示す。なお、上述した並列共振回路はＬＣＲ帯域阻止フィルタとして動作するので、共振周波数近傍では矩形波信号Ｓ３６Ａは減衰する。演算部３８Ｂは、あらかじめ測定した電動機内に潤滑油及び冷媒がないときの反射電圧信号Ｖｉｊｒの大きさと、潤滑油及び冷媒が圧縮機１に充填されたときの反射電圧信号Ｖｉｊｒの大きさとの間の差信号を算出する。そして、得られた差信号を周波数スペクトルに高速フーリエ変換する。ここで、上述した差信号の周波数スペクトルは、駆動端子ＴｉとＴｊとの間の並列共振回路の共振周波数と交流インピーダンスを表しており、判定部３９は、演算部３８Ｂによって得られた共振周波数と交流インピーダンスとに基づいて、実施の形態１と同様に、電動機が運転可能か否かを判定する。
【００５８】
なお、演算部３８Ｂは、電動機内に潤滑油及び冷媒がないときの反射電圧信号Ｖｉｊｒの周波数スペクトルと、潤滑油及び冷媒が圧縮機１に充填されたときの反射電圧信号Ｖｉｊｒの周波数スペクトルとの相関値に基づいて、駆動端子ＴｉとＴｊとの間の並列共振回路の共振周波数と交流インピーダンスを算出してもよい。具体的には、電動機内に潤滑油及び冷媒がないときの反射電圧信号Ｖｉｊｒの周波数スペクトルベクトルと、潤滑油及び冷媒が圧縮機１に充填されたときの反射電圧信号Ｖｉｊｒの周波数スペクトルベクトルの内積の対角成分は、上述した相関値に対応する。
【００５９】
なお、上記各実施の形態において、潤滑油状態判定装置３，３Ａ及び３Ｂは、圧縮機駆動装置２の内部に設けられたが、本発明はこれに限られず、圧縮機駆動装置２の外部に設けられてもよい。
【００６０】
また、上記各実施の形態において、駆動コイル１１〜１３はスター結線されたが、本発明はこれに限られず、デルタ結線されてもよい。
【００６１】
さらに、上記各実施の形態において、判定部３９は、圧縮機１が運転可能である場合はハイレベルの判定信号を出力する一方、圧縮機１が運転不可能である場合はローレベルの判定信号を出力したが、本発明はこれに限られない。判定部３９は、圧縮機１が運転可能である場合はローレベルの判定信号を出力する一方、圧縮機１が運転不可能である場合はハイレベルの判定信号を出力してもよい。
【００６２】
またさらに、上記各実施形態において、演算部３８及び判定部３９は潤滑油状態判定装置３，３Ａ又は３Ｂ内に設けられたが、本発明はこれに限られず、圧縮機制御部２５内に設けられてもよい。
【００６３】
また、上記各実施の形態において、圧縮機１の電動機が大型になると駆動電圧が上がるので、高耐圧の接続リレーＲｕ、Ｒｖ及びＲｗが必要となり、コストが上昇する。一方、電動機には、駆動電流を検知するカレントプローブ又はカレントセンサなどの電流検出手段が設けられている。このため、接続リレーＲｕ、Ｒｖ及びＲｗに代えて、電流検出手段のコイルを、潤滑油状態判定装置３，３Ａ又は３Ｂと圧縮機１とを磁気結合するための磁気結合コイルとして用いてもよい。これにより、コストの上昇を抑えることができる。
【００６４】
さらに、上記各実施の形態において、ランダムに圧縮機１の初期駆動と停止とを繰り返して、初期動作点Ｓ０の共振周波数及び共振点交流インピーダンスを算出したが、本発明はこれに限られず、ローターがステーターに対して所定の位置に停止するように圧縮機１の初期駆動と停止とを繰り返して、初期動作点Ｓ０の共振周波数及び共振点交流インピーダンスを算出してもよい。
【００６５】
またさらに、上記各実施の形態において、駆動端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗの組合せ毎に、あらかじめ圧縮機１が運転不可能であるときの共振点交流インピーダンスＺｒと共振周波数ｆｒとの間の関係を示すマップデータ４１ｉｊ及び４２ｉｊを作成してメモリ４０に格納したが、本発明はこれに限られない。駆動端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗの組合せ毎に、あらかじめ圧縮機１が運転可能であるときの共振点交流インピーダンスＺｒと共振周波数ｆｒとの間の関係を示すマップデータ４１ｉｊ及び４２ｉｊを作成してメモリ４０に格納してもよい。
【００６６】
また、上記各実施の形態において、圧縮機制御部２５は、圧縮機１が運転不可能であると判定３９が判定したときは、圧縮機１が運転可能であると判定部３９が判断するまで拘束通電を行い、圧縮機１が運転可能であると判定部３９が判定したときは拘束通電を行うことなく圧縮機１を運転させたが、本発明はこれに限られない。圧縮機制御部２５は、圧縮機１が運転不可能であると判定３９が判定したときは、圧縮機１が運転可能であると判定部３９が判断するまで、圧縮機１の潤滑油を加熱して潤滑油の濃度を上げ、圧縮機１が運転可能であると判定部３９が判定したときは潤滑油を加熱することなく圧縮機１を運転させればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上詳述したように、本発明に係る潤滑油状態判定装置、潤滑油状態判定方法及び圧縮機駆動装置によれば第１乃至第３の駆動端子から２つの駆動端子をすべての組合せで選択し、すべての組合せの各駆動端子間の交流インピーダンスの周波数特性を測定し、すべての組合せの各駆動端子間で測定された交流インピーダンスの周波数特性のうち、交流インピーダンスが最大値となるときの周波数及び当該最大値を、共振周波数及び共振点交流インピーダンスとして取得するので、空気調和機などのヒートポンプ装置に用いられる圧縮機内の電動機の潤滑油の状態を、従来技術に比較して正確に検出できる。
【符号の説明】
【００６８】
１  圧縮機、２  圧縮機駆動装置、３，３Ａ，３Ｂ  潤滑油状態判定装置、４  スイッチ、２１  Ｕ相ドライバ、１１，１２，１３  駆動コイル、２２  Ｖ相ドライバ、２３  Ｗ相ドライバ、２４  圧縮機駆動部、２５  圧縮機制御部、３４，３５  マルチプレクサ、３６，３６Ａ  信号源、３７  検出部、３８，３８Ａ，３８Ｂ  演算部、３９  判定部、４１ｕｖ，４１ｖｗ，４１ｗｕ，４２ｕｖ，４２ｖｗ，４２ｗｖ  マップデータ、５０  広帯域ＡＤコンバータ、６０  交流インピーダンス測定部、Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗ  接続リレー、Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ  駆動端子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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