(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機モータの回転数を検知する回転数検知部と、該回転数検知部からの信号により圧縮機モータを駆動制御する駆動制御部と、圧縮機駆動に関する異常を判定する異常判定部と、圧縮機駆動に関する異常発生時の圧縮機モータの回転数と、異常発生時までの圧縮機動作時間を記憶する記憶部とを備え、
前記駆動制御部は、異常発生時に、以後の運転において、前記記憶部に記憶した圧縮機動作時間に応じた制限時間を設定し、異常発生時からの経過時間が前記制限時間内であれば、前記記憶部に記憶した圧縮機モータの回転数に応じて異常発生が起こりにくい回転数に制限して駆動制御することを特徴とする圧縮機モータの制御装置。
【請求項２】
前記駆動制御部は、異常発生時の圧縮機モータの回転数が、使用範囲回転数のうち高回転数域である場合、その回転数付近には上昇しないように圧縮機モータの回転数を制限し、異常発生時の回転数が使用範囲回転数の低回転数域である場合はその回転数付近には下降しないように圧縮機モータの回転数を制限し、異常発生時の回転数が使用範囲回転数の中回転数域である場合はその回転数付近にはとどまらないように圧縮機モータの回転数を制限して駆動制御することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機モータの制御装置。
【請求項３】
前記駆動制御部は、前記制限時間を前記記憶部に記憶した圧縮機動作時間、又はその圧縮機動作時間よりも所定の割合で長い時間に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮機モータの制御装置。
【請求項４】
前記駆動制御部は、前記記憶部に記憶した圧縮機動作時間の前後所定割合を前記制限時間とし、その制限時間中は、前記記憶部に記憶した異常発生時の圧縮機モータの回転数の上下所定幅の回転数での圧縮機モータの動作を禁止するように駆動制御することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機モータの制御装置。
【請求項５】
前記駆動制御部は、圧縮機モータの異常発生後に圧縮機モータの回転数を制限し、前記制限時間を経過しても異常が発生しなかった場合、その制限条件である回転数および制限時間を記憶部に記憶し、次回以降の運転時に記憶部に記憶した制限条件に従って運転を行なうことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮機モータの制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかの圧縮機モータの制御装置を搭載したことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ制御により圧縮機の回転数を可変することができる圧縮機モータの制御装置およびこれを搭載した空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、空気調和機や冷蔵庫等に搭載される圧縮機モータは、様々な条件で、その回転数が制御されている。
【０００３】
特許文献１には、圧縮機モータが異常停止した際の回転数を記憶し、その回転数を上限とするか又は下限とし、所定期間の制限を行い、異常信号の発生回数によって所定期間を調整することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2011-259640号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、圧縮機モータの駆動制御は、圧縮機の負荷の影響を受けるが、圧縮機の負荷は、例えば、空気調和機では、環境温度（室内・室外）や冷凍サイクル状態の過渡変化により無限の状態が考えられるため、全ての負荷条件で動作確認を行なうことはできない。
【０００６】
そのため、本来であれば動作することに全く問題のない回転数であるのに、環境温度やその他の負荷が限られた特定の条件であるために、圧縮機駆動制御に関する異常停止が同じような回転数の付近（例えば３３５０ｒｐｍで運転指示していて起こる場合は、圧縮機の回転数は少しふらつくので、３３５０ｒｐｍで運転指示していても実際の回転数は例えば３３４０〜３３６０ｒｐｍ）で頻発する場合が稀に起こり得る。このような回転数の付近とは圧縮機の実際の回転数のふらつきを考慮してのものである。
【０００７】
このような、限定された条件は、圧縮機回転数をわずかに上昇もしくは下降させることで避けることができる。また、このような特定の条件は冷凍サイクル状態の過渡変化中に生じることが多く、その冷凍サイクル状態の過渡期を過ぎれば同じ回転数であっても問題なく駆動できることが多い。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、異常発生のタイミングによらず、圧縮機の回転数の制限を所定期間行うので、不必要に制限を行う時間が長くなる。また、ある一定時間経過後の冷凍サイクル状態の過渡変化により異常発生する場合は、所定期間が短すぎれば全く効果がないことも考えられる。
【０００９】
そのため、異常発生毎に少しづつ所定期間を延長することを行なっているが、効果が発揮されるまでに幾度も異常発生が起こり、使用性が悪くなる。
【００１０】
本発明は、上記に鑑み、圧縮機の異常発生時から必要な時間のみ圧縮機の回転数を制限し、不必要な能力の制限を抑制して快適性を向上させることができる圧縮機モータの制御装置およびこれを搭載した空気調和機の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る圧縮機モータの制御装置は、圧縮機モータの回転数を検知する回転数検知部と、該回転数検知部からの信号により圧縮機モータを駆動制御する駆動制御部と、圧縮機駆動に関する異常を判定する異常判定部と、圧縮機駆動に関する異常発生時の圧縮機モータの回転数と、異常発生時までの圧縮機動作時間を記憶する記憶部とを備え、前記駆動制御部は、異常発生時に、以後の運転において、前記記憶部に記憶した圧縮機動作時間に応じた制限時間を設定し、異常発生時からの経過時間が前記制限時間内であれば、前記記憶部に記憶した圧縮機モータの回転数に応じて異常発生が起こりにくい回転数に制限して駆動制御することを特徴とする。
【００１２】
上記構成によると、圧縮機駆動の異常発生時に、圧縮機駆動に関する異常発生時の圧縮機モータの回転数や異常発生までの圧縮機動作時間等の異常発生状態を記憶部に記憶し、次回以降は、その異常発生が起こりにくい制限条件で、記憶した制限時間に応じて、圧縮機の駆動制御を行なうので、圧縮機モータの異常判定によるモータ停止の発生確率を低減させることができる。
【００１３】
ここで、圧縮機モータの異常判定後の制御は、異常判定により圧縮機モータをすぐに停止し、再起動する態様のみならず、何回かの異常判定を繰り返す態様もあり得る。したがって、記憶部に記憶する圧縮機動作時間の始期は、圧縮機モータの起動もしくは再起動時、または圧縮機モータの異常判定時のいずれかを採用することができる。
【００１４】
また、次回以降の圧縮機モータの駆動制御において、異常発生が起こりにくい回転数に制限して駆動制御する態様として、以下の態様が考えられる。すなわち、駆動制御部は、異常発生時の圧縮機モータの回転数が、使用範囲回転数のうち高回転数域である場合、その回転数付近には上昇しないように圧縮機モータの回転数を制限し、異常発生時の回転数が使用範囲回転数の低回転数域である場合はその回転数付近には下降しないように圧縮機モータの回転数を制限し、異常発生時の回転数が使用範囲回転数の中回転数域である場合はその回転数付近にはとどまらないように圧縮機モータの回転数を制限して駆動制御する。
【００１５】
この場合の制限時間としては、前記記憶部に記憶した圧縮機動作時間、又はその圧縮機動作時間よりも所定の割合で長い時間に設定することができる。
【００１６】
上記構成によると、制限時間を圧縮機動作時間に応じた時間に設定しているので、特許文献１のように、異常発生毎に一律に所定期間を延長する場合に比べて、異常発生状態に応じた時間で制限することができる。
【００１７】
また、異常発生が起こりにくい別の態様としては、記憶部に記憶した圧縮機動作時間の前後所定割合を前記制限時間とし、その制限時間中は、前記記憶部に記憶した異常発生時の圧縮機モータの回転数の上下所定幅の回転数での圧縮機モータの動作を禁止するように駆動制御する態様が挙げられる。
【００１８】
この態様によれば、圧縮機動作時間の前後所定割合の時間中は、異常発生時回転数の上下所定幅での動作を禁止しているので、少なくとも、異常判定が起こりやすい時間帯における、異常発生確率の高い回転数での動作が禁止され、異常発生が起こりにくい状態となる。
【００１９】
なお、駆動制御部は、圧縮機モータの異常発生後に圧縮機モータの回転数を制限し、前記制限時間を経過しても異常が発生しなかった場合、その制限条件である回転数および制限時間を記憶部に記憶し、次回以降の運転時に記憶部に記憶した制限条件に従って運転を行なうことができる。
【００２０】
これにより、異常判定後、次回以降での圧縮機モータの異常判定による停止発生確率を低減することができる。
【００２１】
本発明に係る圧縮機モータの制御装置は、冷凍サイクル用の圧縮機を搭載する冷蔵庫や空気調和機のいずれにも採用することができるが、特に、圧縮機の停止に伴う室内温度のハンチングが頻発し、不快感を生じるおそれのある空気調和機に適用すると、圧縮機の停止発生確率が低減され室内温度のハンチング回数が低減するため、快適性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のとおり、本発明によると、圧縮機駆動に関する異常発生時の圧縮機モータの回転数や異常発生までの圧縮機動作時間等の異常発生状態を記憶部に記憶し、次回以降は、その異常発生が起こりにくい制限条件で、記憶した制限時間に応じて、圧縮機の駆動制御を行なうので、圧縮機モータの異常判定によるモータ停止の発生確率を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態である圧縮機を構成要素とする冷凍サイクル図である。
【図２】本発明の圧縮機モータの駆動回路図である。
【図３】本発明の圧縮機モータの駆動制御フローチャートである。
【図４】本発明の別の圧縮機モータの駆動制御フローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施形態は本発明を具現化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００２５】
以下に示す実施形態は、圧縮機モータの制御装置を空気調和機に搭載して例を示す。図１に示すように、室内機と室外機とが配管接続されたセパレート型の空気調和機においては、室外機側に圧縮機１、切換弁（四方弁）２、室外熱交換器３、絞り装置４が設けられ、室内機側に室内熱交換器５が設けられており、これら各構成部材が冷媒配管６で順次接続されて冷媒を循環させる冷凍サイクル７が構成されている。そして、室外熱交換器３および室内熱交換器５にはそれぞれ送風機８，９が対向配置されている。
【００２６】
圧縮機１は、冷媒を圧縮する圧縮機構（図示略）と圧縮機構を駆動する圧縮機モータ１０とから構成される。圧縮機モータ１０は、図示しない、回転軸、ロータ、ステータおよびステータコイルを備えたもので、図２に示す圧縮機モータの駆動回路図により駆動される。
【００２７】
図２に示すモータ駆動回路では、交流電源１２から商用電源の交流電圧がリアクタ１３を介して整流回路１４に与えられる。リアクタ１３は、平滑回路１５での力率低下を改善するための力率改善回路として挿入されている。整流回路１４は交流電圧を直流電圧に整流し、平滑回路１５によって直流電圧のリップル分が平滑化される。ここでは、全波整流回路になっているが、倍電圧整流回路であってもよい。
【００２８】
整流された直流電圧はインバータ回路１６に与えられる。インバータ回路１６は、６個の半導体スイッチング素子１６ａ〜１６ｆが三相ブリッジ状に結線されており、インバータ回路１６の出力側は三相ブラシレスモータ１０に接続されている。
【００２９】
このモータ駆動回路には、圧縮機モータ１０の回転数を検知する回転数検知部２１と、該回転数検知部２１からの信号により圧縮機モータ１０を駆動制御する駆動制御部２２と、圧縮機駆動に関する異常を判定する異常判定部２３と、圧縮機駆動に関する異常発生時の圧縮機モータ１０の回転数と異常発生時までの圧縮機動作時間を記憶する記憶部２４とを備えている。さらに、モータ駆動回路における異常を検知するために電流検知部２５が設けられている。
【００３０】
これらの回転数検知部２１、駆動制御部２２、異常判定部２３、記憶部２４、および電流検知部２５の各要素が、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭが内蔵された一つのマイクロコンピュータから構成されている。また、マイクロコンピュータにはタイマー２８が付設されている。
【００３１】
回転数検知部２１は、モータ１０の回転数を検知すると共に、その検知した回転数に基づいてモータの駆動に関する異常も検知することができる。すなわち、回転数検知部２１では、モータ１０の三相の各巻線からモータのロータ位置に応じた誘起電圧を検出し、その検出電圧を基準電圧と比較することでロータの位置に応じたパルス信号の出力を受け、このパルス信号に基づいて、そのときのモータの回転数を検出することができる。
【００３２】
検出された回転数信号は駆動制御部２２および異常判定部２３に入力される。駆動制御部２２では、検知回転数と目標回転数とが比較され、目標回転数に近付くようにＰＷＭ（Pulse Width Modulation）デューティを調整し、インバータ回路１６の各半導体スイッチング素子１６ａ〜１６ｆを転流させる駆動信号を作成し、ドライブ回路２８に出力される。すなわち、駆動制御部２２は、ＰＷＭ制御部として機能する。
【００３３】
また、回転数検知部２１により検出された回転数の信号は、圧縮機モータの駆動に関する異常判定にも利用される。例えば、異常判定部２３は、脱調等の異常によりモータ１０が停止した場合、ＰＷＭ制御部２２からの駆動信号の出力にも拘わらずモータ１０が停止するので、モータ１０の回転数を検知して、その異常を判定することができる。
【００３４】
また、異常判定部２３は、整流回路１４とインバータ回路１６との間に設けたシャント抵抗２７を備えた電流検知部２５からの電流信号に基づいても行うことができる。異常判定部２３では、電流検知部２５により得た電流値からモータ１０が正常に駆動しているか、またはモータロック等の異常停止状態かを判定することができる。あるいは異常判定部２３は、電流検知部２５からの信号に基づいて、速度に対して印加電圧が大きすぎるため、モータ誘起電圧に対し電流位相が遅れている遅れ制御状態や、速度に対して負荷が大きすぎ、モータ誘起電圧に対する電流位相が大きく進んだ、進みすぎ制御状態にあるか等の異常も判定することができる。
【００３５】
また、異常判定部２３では、特許文献１に示すように、インバータ回路１６のスイッチング素子１６ａ〜１６ｆの過電流や過熱を検知する保護回路（図示略）からのＩＰＭ（Intelligent Power Module）信号の入力を受けて異常と判定することもできる。
【００３６】
なお、圧縮機モータ１０の駆動に関する異常を判定するために取得した上記のパラメータは一例に過ぎず、これらの単独あるいは複数を組み合わせ、あるいは別種のパラメータをさらに組み合わせて異常判定することができる。
【００３７】
記憶部２４は、圧縮機駆動に関する異常発生時の圧縮機モータの回転数と、異常発生時までの圧縮機動作時間を記憶する。記憶部２４に記憶する圧縮機動作時間の始期は、圧縮機モータ１０の起動もしくは再起動時、または圧縮機モータ１０の異常判定時のいずれであってもよい。本例では、圧縮機モータ１０の異常判定により圧縮機モータ１０を停止し、その後、再起動するので、圧縮機モータの起動もしくは再起動時を始期として、圧縮機の動作時間を記憶する。
【００３８】
なお、異常発生時からの経過時間カウントは圧縮機動作が停止しているときは行わず、圧縮機動作中のみ行うようにし、これにより、圧縮機が実際に稼働した時間を算出するようにする。
【００３９】
駆動制御部２２では、圧縮機の駆動に関する異常発生時に、次回以降の運転において、記憶部２４に記憶した圧縮機動作時間に応じた制限時間を設定し、同じく記憶部２４に記憶した圧縮機モータの回転数に応じて異常発生が起こりにくい回転数に制限して駆動制御する。
【００４０】
具体的には、駆動制御部２２は、異常発生時の圧縮機モータ１０の回転数が、使用範囲回転数のうち高回転数域である場合、その回転数付近には上昇しないように圧縮機モータ１０の回転数を制限する。異常発生時の回転数が使用範囲回転数の低回転数域である場合、その回転数付近には下降しないように圧縮機モータ１０の回転数を制限する。さらに、異常発生時の回転数が使用範囲回転数の中回転数域である場合、その回転数付近にはとどまらないように圧縮機モータ１０の回転数を制限して駆動制御する。
【００４１】
このときの制限時間は、記憶部２４に記憶した圧縮機動作時間、又はその圧縮機動作時間よりも所定の割合で長い時間（例えば、１．１倍）に設定する。
【００４２】
なお、駆動制御部２２は、圧縮機モータの異常発生後に圧縮機モータ１０の回転数を制限し、前記制限時間を経過しても異常が発生しなかった場合、その制限条件である回転数および制限時間を記憶部２４に記憶し、次回以降の運転時に記憶部２４に記憶した制限条件に従って運転を行なうようにすることもできる。
【００４３】
図３は本例の圧縮機モータの駆動制御に関するフローチャートである。このフローチャートに基づいて圧縮機モータ１０の駆動制御について説明する。圧縮機の動作中（ステップＳ１）に、圧縮機駆動に関する異常が発生した場合に、圧縮機モータ１０を停止する。
【００４４】
このとき、タイマー２８により異常発生時からの経過時間カウントを開始し、また、異常発生時の回転数を記憶し、異常発生時の圧縮機動作時間を記憶する。異常発生時からの経過時間カウントは圧縮機動作が停止している時は行わず、動作中のみ行うこととする。
【００４５】
圧縮機動作中（Ｓ１）は、異常後経過時間が記憶時間（記憶した圧縮機動作時間）を超 えるまで（Ｓ２）、あるいは記憶時間（記憶した圧縮機動作時間）よりも所定割合長い時間（例えば１．１倍）を超えるまで（Ｓ２−１）、圧縮機モータ１０の回転数を制限して、次回に同様の異常が発生しないようにする。
【００４６】
そして、記憶時間（記憶した圧縮機動作時間）に応じた制限時間を超えれば（Ｓ２：ＹＥＳ）、圧縮機モータの回転数の制限を解除し（Ｓ３）、圧縮機駆動に関する異常が発生しているか判定する（Ｓ４）。
【００４７】
ステップ２（Ｓ２）において、異常後経過時間が記憶時間を超えていなければ（Ｓ２：ＮＯ）、回転数の制限として、閾値を高回転判定値と低回転判定値の２段階に設けて、異常発生時の回転数が高回転判定値よりも高い場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、記憶している異常発生時回転数付近（例えば、異常発生時回転数−５０ｒｐｍ）を上限として回転数を制限する（Ｓ６）。
【００４８】
異常発生時回転数が低回転判定値よりも低い場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、記憶している異常発生時回転数付近（例えば異常発生回転数＋５０ｒｐｍ）を下限として回転数を制限する（Ｓ８）。
【００４９】
その他の場合、すなわち、異常発生時の回転数が使用範囲回転数の中回転数域である場合、その回転数付近にはとどまらないように圧縮機モータ１０の回転数を制限して駆動制御する。すなわち、異常発生時回転数付近（例えば、異常発生回転数±５０ｒｐｍ）を停滞禁止回転数とし（Ｓ９）、この回転数付近に停滞しないように制御する。
【００５０】
そして、圧縮機駆動に関する異常が再び発生しないか監視し（Ｓ４）、異常が発生すれば（Ｓ４：ＹＥＳ）、次回に向けて、異常後経過時間のカウントを開始すると共に（Ｓ１０）、異常発生時の回転数を記憶し（Ｓ１１）、異常発生時の圧縮機動作時間を記憶し（Ｓ１２）、ステップ２に戻って異常後経過時間が記憶時間に応じた制限時間に達したかを判断する（Ｓ２）。
【００５１】
このように、圧縮機駆動の異常発生時に、圧縮機駆動に関する異常発生時の圧縮機モータ１０の回転数や異常発生までの圧縮機動作時間等の異常発生状態を記憶部２４に記憶し、次回以降は、その異常発生が起こりにくい制限条件で、記憶した制限時間に応じて、圧縮機モータ１０の駆動制御を行なう。したがって、圧縮機モータ１０の異常判定によるモータ停止の発生確率を低減することができる。
【００５２】
本発明の別の実施形態として、図４に示すように、駆動制御部２２は、記憶部２４に記憶した圧縮機動作時間の前後所定割合を制限時間とし、その制限時間中は、記憶部２４に記憶した異常発生時の圧縮機モータ１０の回転数の上下所定幅の回転数での圧縮機モータの動作を禁止するように駆動制御する。
【００５３】
具体的な制御フローは図４のとおりである。圧縮機動作中（Ｓ２１）に圧縮機駆動に関する異常が発生した場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、異常発生時からの経過時間カウントを開始し（Ｓ２７）、異常発生時の回転数を記憶し（Ｓ２８）、異常発生時からの圧縮機動作時間を記憶する（Ｓ２９）。なお、異常発生時からの経過時間カウント（Ｓ２７）は圧縮機動作が停止している時は行わず、動作中のみ行なうこととする。
【００５４】
そして、圧縮機動作中（Ｓ２１）は、異常後経過時間が記憶時間の前後一定割合の時間内（例えば、記憶時間の０．９倍〜１．１倍）であれば（Ｓ２２：ＮＯ、Ｓ２３：ＮＯ）、その時間だけ圧縮機モータ１０の回転数を制限する。この場合の回転数の制限は異常発生時回転数付近（例えば、異常発生回転数±５０ｒｐｍ）とする（Ｓ２４）。また、上記の記憶時間の０．９倍〜１．１倍の時間を過ぎれば、回転数制限を解除し（Ｓ２５）、次の圧縮機駆動の異常発生が起こらないか判定する（Ｓ２６）。
【００５５】
そうすると、圧縮機モータ１０の駆動制御時間は、圧縮機モータ１０の異常が起こりやすい時間帯に限定され、それ以外の時間は通常の運転制御になるため、快適性を損なうのを防止することができる。
【００５６】
なお、制限する回転数は停滞禁止ではなく通過禁止回転数とする。これにより、異常が発生しやすい回転数は回避することができ、圧縮機の異常停止を極力抑えることができる。
【００５７】
なお、上記いずれの実施形態においても、圧縮機異常停止後に回転数制限を行い、制限時間を経過しても異常停止が発生しなかった場合、その制限条件（回転数・時間）を記憶し、次回以降の運転時（サーモＯＦＦ後の再起動の場合）にも同様に圧縮機起動から記憶した圧縮機動作時間が経過するまでは回転数制限を行うようにしても良い。なお、サーモＯＮ／ＯＦＦ制御とは、室内温度が設定温度になった際に圧縮機を停止（サーモＯＦＦ）し、室内温度が設定温度から離れたならば圧縮機を再起動させる（サーモＯＮ）制御である。
【００５８】
また、リモコンなどで空気調和機の空調運転が停止された場合は、次回の空気調和運転ＯＮ時には上記回転数制限は解除するようにしてもよい。この場合、リモコンなどによる停止指令に基づき、記憶部に記憶された異常発生状態（回転数・動作時間）をリセットする。
【００５９】
なお、上記実施形態では、空気調和機の圧縮機モータ制御について説明したが、これに限らず、冷凍庫、冷蔵庫等の冷凍サイクルに圧縮機を用いた電機機器についても本発明の圧縮機モータの制御装置を搭載することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１    圧縮機
２    切換弁（四方弁）
３    室外熱交換器
４    絞り装置
５    室内熱交換器
６    冷媒配管
７    冷凍サイクル
８，９    送風機
１０    圧縮機モータ
１２    交流電源
１３    リアクタ
１４    整流回路
１５    平滑回路
１６    インバータ回路
１６ａ〜１６ｆ    半導体スイッチング素子
２１    回転数検知部
２２    駆動制御部
２３    異常判定部
２４    記憶部
２５    電流検知部
【図１】
0005902521.tif 000002
【図２】
0005902521.tif 000003
【図３】
0005902521.tif 000004
【図４】
0005902521.tif 000005