(57)【要約】【課題】磁束量を数段階に可変可能な永久磁石電動機を用いて、断続運転することなく、高効率、且つ、高能力な運転が可能な空気調和機を提供する。【解決手段】空気調和機１００は、磁束量を可変可能な永久磁石電動機１６を有する密閉型圧縮機１と、室内熱交換器３と、膨張装置４と、室外熱交換器５と、室温検出器７と、外気温検出器８と、制御部９と、を備え、制御部９により、空気調和機１００の運転において、空調負荷が大きいと判断されたときに、永久磁石電動機１６の磁束量を小さくする構成とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束量を少なくとも２段階に可変可能な永久磁石電動機を有する密閉型圧縮機を具備する空気調和機において、
前記密閉型圧縮機の運転前に空調負荷を予測する予測手段と、
前記密閉型圧縮機を運転するとともに、前記予測手段により予測された空調負荷に基づいて前記磁束量を可変する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記予測手段により前記空調負荷が大と予測されたときに前記永久磁石電動機の磁束量を小に設定して、前記密閉型圧縮機を運転することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記予測手段は、前記運転開始時の外気温に基づいて、前記空調負荷を予測することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記予測手段は、前記密閉型圧縮機の前回停止時の前記運転モードを、前記密閉型圧縮機の次回運転時の前記運転モードとして予測し、暖房運転と予測したときに前記空調負荷を大と予測することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記制御部は、前記永久磁石電動機の予熱が可能に形成され、
前記予測手段は、前記永久磁石電動機が予熱されたときに、前記空調負荷を大と予測することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記制御部は、室外熱交換器に付着した霜を除霜する除霜運転又は室温が目標室温に空気調和されたときに前記密閉型圧縮機を一時的に停止させるサーモオフが可能に形成され、
前記除霜運転時又は前記サーモオフ時に、前記小に設定された磁束量を大に変更することを特徴とする請求項１乃至４に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁束量を可変可能な永久磁石電動機を有する密閉型圧縮機を用いた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機は、密閉型圧縮機に永久磁石電動機を用いるものが知られている。この永久磁石電動機は、巻線を有する固定子および永久磁石を有する回転子からなる。回転子は、円形の多数枚の鋼板を積層してなるコアの中心部に回転軸の挿通孔を有し、この挿通孔を囲む位置に複数の直線状の磁石収容孔を有する。これら磁石収容孔は、回転軸の軸方向に沿ってコアを貫通する深さ形状を持ち、それぞれ永久磁石を収容している。これら永久磁石の磁界と固定子の巻線が発する磁界との相互作用により、回転子に回転力が生じる。
【０００３】
このような永久磁石電動機の例として、回転軸の軸方向に沿って配列された複数のコアからなる回転子を用い、この回転子の一方のコアに低保磁力の永久磁石を収容し、他方のコアに高保磁力の永久磁石を収容し、固定子の各相巻線に着磁用または減磁用の励磁電流を流すことで、低保磁力の永久磁石の磁力を変化させるものがある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０４２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した永久磁石電動機を用いた空気調和機では次のような問題があった。即ち、上述した永久磁石電動機では、着磁用または減磁用の励磁電流を各相巻線に供給することで低保磁力の永久磁石の磁力を変化させることができる。
【０００６】
このような永久磁石電動機は、その停止時において、磁束量を数段階、例えば二段に可変できる。このため、空気調和機は、空調負荷に応じて一度密閉型圧縮機を停止させ、永久磁石電動機の磁束量を可変させて磁束量を最適な磁束量に変えることで、効率のよい周波数で、密閉型圧縮機を駆動可能となる。
【０００７】
しかし、磁束量を変更させるために密閉型圧縮機を停止させると、断続運転による室温変動により、快適性の悪化や電力のロスという問題もある。また、暖房の立ち上がりに時間を要するという問題がある。
【０００８】
そこで本発明は、磁束量を数段階に可変可能な永久磁石電動機を用いて、高効率な運転が可能な空気調和機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の空気調和機は、次のように構成されている。
【００１０】
本発明の一態様として、磁束量を少なくとも２段階に可変可能な永久磁石電動機を有する密閉型圧縮機を具備する空気調和機において、前記密閉型圧縮機の運転前に空調負荷を予測する予測手段と、前記密閉型圧縮機を運転するとともに、前記予測手段により予測された空調負荷に基づいて前記磁束量を可変する制御部と、を備え、前記制御部は、前記予測手段により前記空調負荷が大と予測されたときに前記永久磁石電動機の磁束量を小に設定して、前記密閉型圧縮機を運転することを特徴とする空気調和機が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、磁束量を数段階に可変可能な永久磁石電動機を用いて、高効率、且つ、高能力な運転が可能な空気調和機を提供することができる。また、空気調和機は、その運転モードを予め予測し、この予測した運転モードで効率の良い周波数となる磁束量とすることで、立ち上がり運転を高効率、且つ、高能力で行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る空気調和機の構成を模式的に示す説明図。
【図２】同空気調和機に用いられる永久磁石電動機の第１コア及び第２コアの構成を示す斜視図。
【図３】同空気調和機の運転における密閉型圧縮機の運転周波数と時間との関係の一例を示す説明図。
【図４】同空気調和機の運転における密閉型圧縮機の運転周波数と時間との関係の一例を示す説明図。
【図５】同空気調和機の運転の一例を示す流れ図。
【図６】同空気調和機の運転モードの予測の一例を示す流れ図。
【図７】同空気調和機の運転モードの予測の一例を示す流れ図。
【図８】同空気調和機の運転モードの予測の一例を示す流れ図。
【図９】同空気調和機の運転における密閉型圧縮機の運転周波数と時間との関係の変形例を示す説明図。
【図１０】同空気調和機の運転モードの変形例を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る空気調和機の室内機について詳細に説明する。  
図１は本発明の一実施の形態に係る空気調和機１００の構成、及び、この空気調和機１００に設けられた密閉型圧縮機１の構成を断面で示す説明図、図２は同密閉型圧縮機１に用いられる永久磁石電動機１６の第１コア２３ａ及び第２コア２３ｂの構成を示す斜視図、図３は同空気調和機１００の暖房運転及び除霜運転における密閉型圧縮機１の運転周波数と経過時間との関係の一例を示す説明図、図４は同空気調和機１００の暖房運転及びサーモオフ運転における密閉型圧縮機１の運転周波数と経過時間との関係の一例を示す説明図、図５は同空気調和機１００の運転の一例を示す流れ図、図６は同空気調和機１００の運転モードの予測の一例を示す流れ図、図７は同空気調和機１００の運転モードの予測の一例を示す流れ図、図８は同空気調和機１００の運転モードの予測の一例を示す流れ図をそれぞれ示している。なお、図１中、Ｆは暖房運転時の冷媒の流れを、Ｇは冷房運転時の冷媒の流れを、Ｓは信号線を、それぞれ示している。
【００１４】
図１に示すように、空気調和機１００は、密閉型圧縮機１と、四方弁２と、室内熱交換器３と、膨張装置４と、室外熱交換器５と、アキュムレータ６と、を備えている。空気調和機１００は、密閉型圧縮機１から吐出された冷媒が四方弁２を介して室内熱交換器３、膨張装置４及び室外熱交換器５を順次、又は、逆方向に順次移動するとともに、四方弁２及びアキュムレータ６を介して密閉型圧縮機１へ移動可能に形成されている。
【００１５】
空気調和機１００は、密閉型圧縮機１とアキュムレータ６とが接続されるとともに、この密閉型圧縮機１とアキュムレータ６とが、四方弁２に接続されている。また、空気調和機１００は、室内熱交換器３、膨張装置４及び室外熱交換器５が順次接続され、四方弁２に接続されている。
【００１６】
空気調和機１００は、四方弁２を切り換えることにより、図１に示す実線及び破線の矢印Ｆ、Ｇに示すように、密閉型圧縮機１から吐出された冷媒の流れ方向を可変可能に形成されている。また、空気調和機１００は、室温検出器７と、外気温検出器８と、制御部９と、を備えている。
【００１７】
密閉型圧縮機１は、金属製の密閉容器１０を有している。この密閉容器１０の下部に２つの吸込口１１ａ、１１ｂが取付けられ、上部に１本の吐出管１２が取付けられている。この吐出管１２に高圧側配管を介して四方弁２が接続されている。なお、四方弁２に接続されたアキュムレータ６が、２本の吸込管１３ａ，１３ｂを介して上記吸込口１１ａ，１１ｂに接続される。
【００１８】
密閉容器１０の内部には、永久磁石電動機１６および圧縮機構部１７が上下に分かれて収容されている。永久磁石電動機１６は、密閉容器１０の内周面に接するように設けられ、電力供給部２１に接続された筒状の固定子２２、この固定子２２の内側に回転可能に設けられた回転子２３を有している。この回転子２３の中心部に回転軸２４が挿通され、その回転軸２４の下方が圧縮機構部１７に結合されている。
【００１９】
圧縮機構部１７は、上記吸込口１１ａ，１１ｂにそれぞれ連通する２つの圧縮室２６ａ、２６ｂ、及び、これら圧縮室２６ａ、２６ｂ内で回転軸２４の回動を受けて偏心回転するローラ２７ａ，２７ｂを備えている。圧縮機構部１７は、これらローラ２７ａ，２７ｂの偏心回転により圧縮室２６ａ，２６ｂ内の冷媒を圧縮して密閉容器１０内に吐出可能に形成されている。なお、吐出された冷媒は、吐出管１２に接続された四方弁２を介して、室内熱交換器３又は室外熱交換器５の一方に流れる。
【００２０】
永久磁石電動機１６の回転子２３は、図２に示すように、円形の多数枚の鋼板を積層してなる第１コア２３ａと、第１コア２３ａと同様に円形の多数枚の鋼板を積層してなる第２コア２３ｂと、を備えている。なお、これら第１コア２３ａ及び第２コア２３ｂは、回転軸２４の軸方向に沿って配列してなる。
【００２１】
第１コア２３ａおよび第２コア２３ｂは、図２に示すように、中心部に回転軸２４を挿通孔可能に形成されている。また、第１コア２３ａ及び第２コア２３ｂは、回転軸２４を囲む略正方形の四辺の位置にそれぞれ直線状、且つ、回転軸２４に沿って第１、第２コア２３ａ，２３ｂを貫通する磁石収容孔をそれぞれ有している。
【００２２】
第１コア２３ａの４つの磁石収容孔に、板状で低保磁力の４極（＝４個）の第１永久磁石２８がそれぞれ収容される。これら第１永久磁石２８は、磁石収容孔の四辺方向の幅よりも小さい幅を有し、その中央位置が磁石収容孔の中央位置に対応する状態に収容および固定される。
【００２３】
第２コア２３ｂの４つの磁石収容孔に、板状で高保磁力の４極の第２永久磁石２９がそれぞれ収容される。これら第２永久磁石２９は、磁石収容孔の細長方向の幅とほぼ同じ幅を有している。即ち、第１永久磁石２８の幅は、第２永久磁石２９の幅より小さく形成されている。
【００２４】
また、固定子２２の内周面には複数の磁極歯が形成され、これら磁極歯に３つの相巻線が集中巻き装着される。これら相巻線が発する磁界と各永久磁石２８，２９が発する磁界との相互作用により、回転子２３が回転する。
【００２５】
なお、相巻線は中性点で星形結線されており、その相巻線の非結線端に駆動装置が接続される。この駆動装置は、商用交流電源の交流電圧を直流電圧に変換する順変換部、この順変換部の出力端に接続されたスイッチング回路、スイッチング回路のスイッチングを制御する制御部、スイッチング回路と相巻線との間の各通電線に接続された２相通電位置検出部、スイッチング回路と相巻線との間の２つの通電線に設けられた電流センサ、電流センサに接続されたセンサレスベクトル制御部等で構成される。
【００２６】
このような構成の永久磁石電動機１６において、回転子２３の第１コア２３ａに収容されている低保磁力の各第１永久磁石２８は、相巻線に励磁電圧を印加して相巻線に励磁電流を供給することにより、着磁または減磁して磁力を変化させることができる。
【００２７】
このとき、回転子２３の第２コア２３ｂに収容されている高保磁力の各第２永久磁石２９は、保磁力が高いことから、相巻線に励磁電流が供給されても磁力が変化することはない。つまり、第１コア２３ａが磁束量可変となり、第２コア２３ｂが磁束量非可変となる。
【００２８】
なお、例えば、この磁束量の可変幅は数段、例えば、２段階に可変可能に形成されている。なお、永久磁石電動機１６の他の構成の詳細は省略する。また、このような磁束量の可変は、永久磁石電動機１６の駆動を停止しているときに、制御部９からの指示により行われる。
【００２９】
以下、２段階に可変した磁束量は、大小で示す。なお、可変した磁束量が大の場合には、永久磁石電動機１６の低回転側で効率が高い。なお、磁束量が大の場合には、回転数の増加割合に対する永久磁石電動機１６の逆起電力の増加割合が高いため、所定の駆動電圧範囲では、回転数を高くできない。
【００３０】
また、可変した磁束量が小の場合には、回転数の増加割合に対する永久磁石電動機１６の逆起電力の増加割合が低いため、所定の駆動電圧範囲では、回転数を高くできる。但し、磁束量が小さい場合には、低回転数側で効率が低い。このため、空調負荷が大きく、高周波数（高い回転数）で密閉型圧縮機１が運転される場合には、磁束量を小さく、空調負荷が小さく、低周波数（低い回転数）で密閉型圧縮機１が運転される場合には、磁束量を大きくして運転されることが多く、このような磁束量により密閉型圧縮機１を運転することで、効率が良い運転が可能となる。
【００３１】
室温検出器７は、室内の温度を検出可能に形成されている。なお、室温検出器７は、例えば信号線Ｓを介して制御部９に接続されている。室温検出器７は、制御部９に検出した室温の情報を送信可能に形成されている。
【００３２】
外気温検出器８は、外気、例えば、室外熱交換器５周囲の外気温を検出可能に形成されている。なお、外気温検出器８は、例えば信号線Ｓを介して制御部９に接続されている。外気温検出器８は、制御部９に検出した外気温の情報を送信可能に形成されている。
【００３３】
制御部９は、例えば、四方弁２、膨張装置４、室温検出器７、外気温検出器８及び電力供給部２１、に信号線Ｓを介して接続されている。なお、制御部９は、他構成品とも信号線Ｓを介して接続されているが、ここでは、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
また、制御部９は、空気調和機１００の遠隔操作盤による指示に基づいて、空気調和機１００を各運転モードで運転可能に形成されている。具体的には、制御部９は、空気調和機１００を暖房運転モード、冷房運転モード及び除湿運転モードで運転可能に形成されている。なお、暖房運転モードにより空気調和機１００が運転される場合には、暖房運転の立ち上がり時において、空調負荷が大きく、密閉型圧縮機１は、高周波数で運転される。また制御部９は、少なくとも密閉型圧縮機１の前回停止時の運転モードを含む過去の空気調和機１００の運転モード及び各設定を記憶する記憶手段３１を備えている。
【００３５】
制御部９は、各運転モードでの空気調和機１００の運転中、又は、運転前に、各運転モードの運転制御として、除霜運転制御、サーモオフ運転制御、及び、予熱運転制御を行う機能を有している。
【００３６】
除霜運転制御を行なう機能は、室外熱交換器５の温度を検知し、この室外熱交換器５の検知温度が所定温度以下になった場合に、室外熱交換器５に霜が付着していると判断し、室外熱交換器５への送風の停止や、四方弁２を切り換えて、室外熱交換器５に付着した霜の除霜を行う機能である。なお、除霜運転は、所定の時間として例えば予め設定された室外熱交換器５の除霜が終了すると想定される時間の経過、又は、室外熱交換器５の温度が所定温度以上となるまで行われる。
【００３７】
除霜運転について図３を用いて説明する。なお、図３の縦軸は密閉型圧縮機１の運転周波数を、横軸は経過時間をそれぞれ示す。図３に示すように、先ず、空気調和機１００の暖房運転の運転により、室外熱交換器５の温度が所定温度以下になった場合に、暖房運転を一時的に停止させ、除霜運転を行う。除霜運転が所定の時間経過するか、又は、室外熱交換器５の温度が所定温度以上となることで、制御部９は、空気調和機１により、再度暖房運転を行う。このように、除霜運転は、暖房運転と交互に繰返し行われる。
【００３８】
このように、除霜運転制御を行なう機能は、空気調和機１００により、暖房運転の途中に、室外熱交換器５の除霜運転を、所定の時間、又は、室外熱交換器５の温度に基づいて行なう機能である。なお、通常、１回目の除霜運転前までに、室温がある程度高くなり、１回目の除霜運転後は大きな暖房能力は要求されないことが多い。
【００３９】
サーモオフ運転制御を行なう機能は、例えば、室温Ｔｃが目標設定温度Ｔｄより高い温度に調和された際に、密閉型圧縮機１の運転を一時的に停止させるとともに、密閉型圧縮機１の運転停止時に室温Ｔｃが目標設定温度Ｔｄ以下となった場合に、運転を再開する機能である。なお、密閉型圧縮機１は永久磁石電動機１６により駆動されていても、圧縮機構部１７の機能を停止可能であればよい。即ち、空気調和機１００の空調機能が停止されていればよい。
【００４０】
サーモオフ運転について、図４を用いて説明する。なお、図４の縦軸は密閉型圧縮機１の運転周波数を、横軸は経過時間をそれぞれ示す。図４に示すように、先ず、空気調和機１００が暖房運転の運転により、室温Ｔｃが目標設定温度Ｔｄよりも高い温度となった場合には、無駄な暖房運転を避けるために、暖房運転を停止（サーモオフ）させる。
【００４１】
その後、室温Ｔｃが目標設定温度Ｔｄ以下となった場合には、暖房運転を再開（サーモオン）させる。このように、サーモオフ運転制御は、室温Ｔｃに応じて、暖房運転の運転・停止を切り換える機能である。なお、１回目のサーモオフ後は、大きな暖房能力は要求されない。
【００４２】
予熱運転制御を行なう機能は、空気調和機１００に電力が供給された状態であって、運転が停止状態である所謂待機中に、暖房運転の立ち上がりを向上させるために予め永久磁石電動機１６等の各構成要素に通電し、予熱する機能である。なお、これらの各運転制御を行なう機能は、その詳細は省略する。
【００４３】
また、制御部９は、磁束量を可変させる機能を有している。この磁束量を可変させる機能として、制御部９は、空気調和機１００の起動後の運転モードを予測可能な予測手段３２を備え、予測手段３２により予測された運転モードに適した磁束量に可変可能に形成されている。
【００４４】
さらに、制御部９は、磁束量を可変させる機能として、空気調和機１００の運転が所定の時間経過後、室温Ｔｃが目標設定温度Ｔｄとなった場合に、磁束量を可変させる機能を有している。これは、暖房運転モードにより空気調和機１００を運転させた場合であって、室温Ｔｃが目標設定温度Ｔｄとなった場合に、空気調和機１００は、密閉型圧縮機１が低能力での運転となる。このため、永久磁石電動機１６の回転数は低周波数でよい。
【００４５】
即ち、暖房運転は、特に、立ち上がり時に空調負荷が大きく、高能力運転が必要となり、高い周波数で密閉型圧縮機１が運転される必要がある。しかし、室温Ｔｃが目標設定温度Ｔｄとなった場合には空調負荷は小さくなるため、低周波数で密閉型圧縮機１が運転される。
【００４６】
このように、密閉型圧縮機１は、暖房運転モードによる暖房運転では、高周波数運転後に低周波数運転となる。このため、制御部９は、暖房運転モードで空気調和機１００が運転されている場合であって室温Ｔｃが目標設定温度Ｔｄとなった場合に、磁束量を小から大に可変可能に形成されている。
【００４７】
次に、予測手段３２について説明する。予測手段３２は、空気調和機１の空調負荷の大小、即ち、密閉型圧縮機１が高周波数運転及び低周波運転のいずれかで運転されるかを予測可能に形成されている。ここで、高周波数による密閉型圧縮機１の運転は、主として暖房運転の立ち上がり時に用いられるため、以下、空調負荷が大の場合を暖房運転として以下説明する。
【００４８】
予測手段３２は、空調負荷の予測として、次回の運転モードが暖房運転か否かを判断し、暖房運転の場合には、密閉型圧縮機１を高周波数で運転する旨の判断を行う予測機能を有している。
【００４９】
具体的には、予測手段３２は、外気温Ｔ０から運転モードを予測する機能（予測機能１）、前回の運転モードから運転モードを予測する機能（予測機能２）、及び、予熱制御の有無により運転モードを予測する機能（予測機能３）のいずれかを有している。
【００５０】
予測機能１である、外気温Ｔ０から運転モードを予測する機能は、例えば、予測手段３２が、外気温検出器８により検出された外気温Ｔ０を、所定の温度Ｔと比較し、外気温Ｔ０が、所定の温度Ｔと同等又は温度Ｔよりも低い温度の場合には、高周波運転を予測する機能である。
【００５１】
なお、ここで、所定の温度Ｔとは、制御部９に設けられた記憶手段３１に記憶された設定温度であって、例えば、設定された低外気温である（以下、「低外気温Ｔ」として説明）。この低外気温Ｔとは、例えば低外気暖房能力として空気調和機１００のカタログに表示される温度等であり、２℃程度に設定されることが多い。
【００５２】
予測機能２である、前回の運転モードから予測する機能は、制御部９の記憶手段３１に記憶された前回の空気調和機１００（前回の密閉型圧縮機１の停止時）の運転モードに基づいて、予測手段３２が次回の空気調和機１００（密閉型圧縮機１）の運転時の運転モードを予測する機能である。例えば、前回の空気調和機１００の運転モードが暖房運転モードである場合には、次回も暖房運転モードであることを予測する。なお、前回の空気調和機１００の運転モードだけでなく、外気温の情報をさらに加えて予測してもよい。
【００５３】
予測機能３である予熱制御の有無により運転モードを予測する機能は、制御部９により空気調和機１００の予熱がなされているときに、次回暖房運転モードが行われることから、予測手段３２が次回の運転モードを暖房運転モードであると判断するものである。
【００５４】
なお、上述した暖房運転（高周波運転）が予測された場合には、制御部９は、磁束量を小とし、他の運転モード（低周波運転）が予測され場合には、制御部９は、磁束量を大とする。
【００５５】
次に、このように構成された磁束量を可変可能な永久磁石電動機１６を用いた密閉型圧縮機１を有する空気調和機１００の運転の一例を、図５〜８の流れ図、及び、図３，４の説明図を用いて説明する。
【００５６】
図５の流れ図に示すように、先ず、制御部９は、予測手段３２により空気調和機１００の運転モードを予測する（ステップＳＴ１）。制御部９は、予測手段３２で予測された運転モードを受信し、この予測された運転モードが暖房運転か否か、即ち、密閉型圧縮機１を高周波数で運転させるか否かの判断を行う（ステップＳＴ２）。予測手段３２により予測された運転モードが暖房運転である場合、即ち、高周波数運転により密閉型圧縮機１を運転させる場合（ステップＳＴ２のＹＥＳ）には、制御部９は、永久磁石電動機１６の磁束量を小にする（ステップＳＴ３）。
【００５７】
磁束量を小に可変させた状態で、遠隔操作盤等から空気調和機１００の暖房運転モードによる運転指示があった場合には、制御部９は、空気調和機１００を暖房運転モードで制御する（ステップＳＴ４）。制御部９は、空気調和機１００を暖房運転させるとともに、除霜運転を行うか否かの判断を行う（ステップＳＴ５）。例えば、空気調和機１００を所定の時間運転し、室外熱交換器５の温度が所定温度以下になった場合に、制御部９は、除霜運転を行う判断をする（ステップＳＴ５のＹＥＳ）。
【００５８】
除霜運転を行う判断により、図３に示すように、制御部９は、先ず、空気調和機１００の運転を一度停止させる（ステップＳＴ６）。空気調和機１００の運転停止後、制御部９は、磁束量を小から大に可変させる（ステップＳＴ７）。次に制御部９は、除霜運転を行う（ステップＳＴ８）。
【００５９】
制御部９は、所定時間の経過又は室外熱交換器５の温度を確認し、除霜運転の運転又は停止を判断する（ステップＳＴ９）。所定時間の経過又は室外熱交換器５の温度が所定温度以下の場合（ステップＳＴ９のＮＯ）には、除霜運転を継続させる（ステップＳＴ８）。所定時間の経過又は室外熱交換器５の温度が所定温度以上となった場合（ステップＳＴ９のＹＥＳ）には、制御部９は、空気調和機１００を暖房運転モードにより運転させる（ステップＳＴ１０）。制御部９は、空気調和機１００を暖房運転モードで運転させるとともに、除霜運転を行うか否かの判断を行う（ステップＳＴ１１）。
【００６０】
例えば、室外熱交換器５の温度が所定温度以下となった場合には、制御部９は、除霜運転を行なう判断を行い（ステップＳＴ１１のＹＥＳ）、ステップＳＴ８に戻り再び除霜運転を行う。ステップＳＴ９以下、同様の動作が行われる。なお、図３にもあるように、２回目以降の除霜運転においては、磁束量が可変されることはない。
【００６１】
制御部９は、除霜運転を行なわない判断を行った場合（ステップＳＴ１１のＮＯ）に、遠隔操作盤からの空気調和機１００の停止指示を確認（ステップＳＴ１２）し、停止指示がない場合（ステップＳＴ１２のＮＯ）には、ステップＳＴ１０に戻り暖房運転を継続する。ステップＳＴ１１以下、同様の動作が行われる。
【００６２】
停止指示があった場合（ステップＳＴ１２のＹＥＳ）には、制御部９は、空気調和機１００を停止させる。これにより、空気調和機１００の運転が終了する。
【００６３】
なお、ステップＳＴ５において、除霜運転の判断が成されない場合（ステップＳＴ５のＮＯ）には、制御部９は、サーモオフ運転、即ち、室温Ｔｃが目標設定温度Ｔｄであるか否かを判断する（ステップＳＴ１３）。なお、室温Ｔｃが目標設定温度Ｔｄ以下（Ｔｃ≦Ｔｄ）である場合には、制御部９は、暖房運転を継続させる（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ５以下、同様の動作が行われる。
【００６４】
室温Ｔｃが目標設定温度Ｔｄよりも高温である場合（ステップＳＴ１３のＹＥＳ）には、図４に示すように、制御部９は、暖房運転を停止させる（ステップＳＴ１４）。制御部９は、空気調和機１００の運転停止後、磁束量を小から大に可変させる（ステップＳＴ１５）。次に制御部９は、室温Ｔｃが目標設定温度Ｔｄ以下となるまで、運転停止状態を維持する（ステップＳＴ１６）。制御部９は、運転停止状態を維持するとともに、室温検出器７により室温Ｔｃを監視する（ステップＳＴ１７）。制御部９は、室温Ｔｃが目標設定温度Ｔｄ以下でない場合（ステップＳＴ１７のＮＯ）には、ステップＳＴ１６に戻り、引き続き運転停止状態を維持する。ステップＳＴ１７以下、同様の動作が行われる。
【００６５】
制御部９は、室温Ｔｃが目標設定温度Ｔｄ以下となった場合（ステップＳＴ１７のＹＥＳ）に、暖房運転を再開させる（ステップＳＴ１８）。制御部９は、再びサーモオフ運転を判断し（ステップＳＴ１９）、室温Ｔｃが目標設定温度Ｔｄより高い温度である場合には、（ステップＳＴ１９のＹＥＳ）として、ステップＳＴ１６に戻り、空気調和機１００の運転を停止させる。ステップＳＴ１７以下、同様の動作が行われる。なお、２回目以降のサーモオフ運転においては、磁束量が可変されることはない。
【００６６】
次に、室温Ｔｃが目標設定温度Ｔｄ以下である場合には、制御部９は、暖房運転を継続させるとともに、遠隔操作盤からの空気調和機１００の停止指示を確認（ステップＳＴ２０）し、停止指示がない場合（ステップＳＴ２０のＮＯ）には、ステップＳＴ１８に戻り、暖房運転を継続する。ステップＳＴ１８以下、同様の動作が行われる。
【００６７】
なお、停止指示があった場合（ステップＳＴ２０のＹＥＳ）には、制御部９は、空気調和機１００を停止させる。これにより、空気調和機１００の運転が終了する。
【００６８】
ステップＳＴ２において、予測手段３２により予測された運転モードが除湿運転又は冷房運転である場合、即ち、低周波数運転により密閉型圧縮機１を運転させる場合（ステップＳＴ２のＮＯ）には、制御部９は、永久磁石電動機１６の磁束量を大にする（ステップＳＴ２１）。
【００６９】
磁束量を大に可変した状態で、遠隔操作盤等から空気調和機１００の除湿又は冷房運転モードによる運転指示があった場合には、制御部９は、空気調和機１００により除湿又は冷房運転を行う（ステップＳＴ４）。制御部９は、除湿又は冷房運転を行いながら、遠隔操作盤からの空気調和機１００の停止指示を確認（ステップＳＴ２３）し、停止指示がない場合（ステップＳＴ２３のＮＯ）には、ステップＳＴ２２に戻り、運転を維持する。遠隔操作盤からの空気調和機１００の停止指示があった場合（ステップＳＴ２３のＹＥＳ）には、制御部９は、空気調和機１００の運転を停止し、これにより空気調和機１００の運転が終了する。
【００７０】
以上のように、運転モードに基づいて磁束量を可変可能な密閉型圧縮機１を用いた空気調和機１００の運転が行われる。なお、上述したステップＳＴ１の運転モードの予測について、予測機能１〜３を用いた例を以下図６〜８を用いて説明する。
【００７１】
（予測機能１）
図６に示すように、運転モードの予測として、先ず、外気温検出器８により検出された外気温Ｔ０を検出する（ステップＳＴ３１）。制御部９は、この外気温Ｔ０の情報を外気温検出器８から受信後、制御部９の記憶手段３１に記憶された低外気温Ｔと比較する（ステップＳＴ３２）。
【００７２】
外気温Ｔ０が低外気温Ｔ以下（Ｔ０≦Ｔ）である場合（ステップＳＴ３２のＹＥＳ）には、制御部９は、外気温Ｔ０が低温であるとの事から、次回の空気調和機１００の運転モードは暖房運転であると判断する。即ち、制御部９は、暖房運転である判断から、密閉型圧縮機１が高周波運転されることを予測する（ステップＳＴ３３）。
【００７３】
外気温Ｔ０が低外気温Ｔより高い（Ｔ０＞Ｔ）場合（ステップＳＴ３２のＮＯ）には、除湿又は冷房運転であると判断する。即ち、制御部９は、この判断から、密閉型圧縮機１が低周波運転されることを予測する（ステップＳＴ３４）。このようにして、制御部９は予測手段３２の予測機能１により、次回の空気調和機１００の運転モードを予測する。
【００７４】
なお、上述したステップＳＴ３２のＮＯの判断（Ｔ０＞Ｔ）において、暖房運転が成されることも十分に想定されるが、設定温度が低い、又は、外気温との差が少ないため、低周波運転でも対応可能である。また、この判断は、記憶手段３１に記憶された低外気温Ｔにより異なるため、ここではその詳細は省略する。
【００７５】
（予測機能２）
図７に示すように、運転モードの予測として、先ず、制御部９は、記憶手段３１に記憶された前回の空気調和機１００の運転モードを確認する（ステップＳＴ４１）とともに、前回の空気調和機１００の運転モードが暖房運転か否かの判断を行う（ステップＳＴ４２）。前回の運転モードが暖房運転である場合（ステップＳＴ４２のＹＥＳ）には、制御部９は、次回の空気調和機１００の運転モードは暖房運転であると判断する。即ち、制御部９は、暖房運転である判断から、密閉型圧縮機１が高周波運転されることを予測する（ステップＳＴ４３）。
【００７６】
前回の運転モードが除湿運転又は冷房運転である場合（ステップＳＴ４２のＮＯ）には、制御部９は、次回の運転モードが除湿又は冷房運転であると判断する。即ち、制御部９は、この判断から、密閉型圧縮機１が低周波運転されることを予測する（ステップＳＴ４４）。このようにして、制御部９は予測手段３２の予測機能２により、次回の空気調和機１００の運転モードを予測する。
【００７７】
（予測機能３）
図８に示すように、運転モードの予測として、先ず、制御部９は、予熱制御の確認を行い（ステップＳＴ５１）、予熱制御を実行しているか否かの判断を行う（ステップＳＴ５２）。予熱制御を実行している場合（ステップＳＴ５２のＹＥＳ）には、制御部９は、次回の空気調和機１００の運転モードは暖房運転であると判断する。即ち、制御部９は、暖房運転である判断から、密閉型圧縮機１が高周波運転されることを予測する（ステップＳＴ５３）。
【００７８】
予熱制御が行なわれていない場合（ステップＳＴ５２のＮＯ）には、制御部９は、次回の運転モードが除湿又は冷房運転であると判断する。即ち、制御部９は、この判断から、密閉型圧縮機１が低周波運転されることを予測する（ステップＳＴ５４）。このようにして、制御部９は予測手段３２の予測機能２により、次回の空気調和機１００の運転モードを予測する。
【００７９】
これらの予測手段３２の予測機能１〜３のいずれかを用いて、次回の運転モードの予測が行われ、この予測された運転モードに基づいて制御部９が次回の運転モードを判断する（ステップＳＴ２）。運転モードの判断から、制御部９が、次回の運転モードに適した回転数で効率のよい磁束量に永久磁石電動機１６の磁束量を変更することで、効率のよい密閉型圧縮機１の運転が可能となる。
【００８０】
このように構成された空気調和機１００によれば、予測手段３２により運転モードを予測し、各運転モードに適した永久磁石電動機１６の磁束量とすることで、空気調和機１００を停止することなく、磁束可変後に空気調和機１００を運転可能となり、空気調和機１００を高効率に運転することが可能となる。
【００８１】
また、予測手段３２は、空気調和機１００の使用に適した予測機能１〜３のいずれかを用いて、確実に次回の運転モードの、特に暖房運転を予測することで、磁束量を小にした状態で密閉型圧縮機１を高周波数運転で運転可能となり、暖房運転の立ち上がりを高効率、且つ、高能力とすることが可能となる。
【００８２】
特に、暖房運転の立ち上がりは、高い能力を必要とするため、高い回転周波数で密閉型圧縮機１を運転する必要がある。このため、磁束量を小とすることで、高周波数で高い効率の良い運転が可能となる。また、暖房運転を一定時間経過、又は、目標設定温度Ｔｄとなった後は、密閉型圧縮機１の回転数は低周波数にて運転させるため、磁束量を大とすることで、低周波数で高効率の運転が可能となる。
【００８３】
即ち、空気調和機１００の運転の状況に応じて、効率がよい磁束量とすることで、高効率、且つ、高能力の運転が可能な空気調和機１００とすることが可能となる。
【００８４】
また、暖房運転モードにおいて、磁束量を小から大に変更する際には、除湿運転又はサーモオフ運転時に、磁束量を変更することで、不必要に空気調和機１００を停止することがない。このため、空気調和機１００の断続運転を防止することが可能となり、断続運転による損失を防止し、効率のよい空気調和機１００の運転となる。
【００８５】
上述したように本実施の形態に係る空気調和機１００によれば、予測手段３２に予測された運転モードに適した磁束量により密閉型圧縮機１を駆動することで、高効率、且つ、高能力で空気調和機１００を運転することが可能となる。また、暖房運転の状況に応じて断続運転を防止して磁束量を変更することで、断続運転による損失を防止するとともに、効率のよい空気調和機１００の運転が可能となる。
【００８６】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、図３、５に示すように、暖房運転後の除霜運転において、磁束量を小から大に変えてから除霜運転を行うとしたがこれに限定されない。例えば、図９に示すように、暖房運転後に連続して除霜運転を行った後、暖房運転に切り換える際に、磁束量を小から大に変えても良い。
【００８７】
また、上述した例では、予測手段３２に予測機能１〜３を有し、これら予測機能のいずれかを用いて運転モードを予測すると説明したが、空気調和機１００は、これら予測機能１〜３の全てを有していても、いずれか一を有していてもよい。即ち、空気調和機１００の使用の用途によって、少なくとも暖房運転が予測可能な予測機能を有していれば良い。さらに言うなら、上述の予測機能のいずれかを有していることが望ましいが、暖房運転を予測可能であれば、上述の予測機能１〜３以外の予測機能であってもよい。
【００８８】
また、上述した例では、サーモオフ運転は、室温Ｔｃが目標設定温度Ｔｄよりも高い温度で暖房運転を停止するとしたがこれに限定されない。具体的に説明すると、暖房運転において、室温Ｔｃが目標設定温度Ｔｄよりも高い温度に調和された場合に、暖房運転を停止させるものであるが、室温Ｔｃが目標設定温度Ｔｄにあがらないことがある。
【００８９】
このような場合には、サーモオフが成されない。このため、磁束量を小から大に変更することができずに、磁束量が小であるにもかかわらず、低周波数で密閉型圧縮機１が駆動させることもある。このため、制御部９は、図１０に示すように、一回目のサーモオフ時には、二回目以降のサーモオフよりも目標設定温度Ｔｄを低温としてもよい。
【００９０】
具体的に説明すると、制御部９は、サーモオフの回数をカウントする機能を有する。制御部９は、図５のステップＳＴ１３におけるサーモオフの判断において、図１０に示すように暖房運転モード開始後の次回サーモオフの回数をカウントする（ステップＳＴ６１）。例えば、サーモオフがまだ行われていない場合（ｎ＝０）には、次回のサーモオフ回数は、ｎ＝ｎ＋１＝０＋１として、次回のサーモオフが一回目とカウントする。
【００９１】
次に制御部９は、次回サーモオフが一回目（ｎ＝１）であるか否かの判断を行う（ステップＳＴ６２）。例えば、次回サーモオフが一回目である場合（ステップＳＴ６２のＹＥＳ）には、目標設定温度をＴｄ−ΔＴとする（ステップＳＴ６３）。即ち、任意の温度ΔＴだけ低い温度を目標設定温度とする。
【００９２】
なお、二回目以降のサーモオフ（ステップＳＴ６２のＮＯ）においては、目標設定温度Ｔｄとする。このように、一回目のサーモオフを行う目標設定温度Ｔｄ＝Ｔｄ−ΔＴとすることで、目標設定温度より低い温度でサーモオフとなり、磁束量を大とすることとなる。このため、確実に磁束量を変化可能となり、効率のよい磁束量とすることが可能となる。これにより、高効率な空気調和機１００の運転が可能となる。
【００９３】
また、上述した例では、空気調和機１００の暖房運転モードの立ち上がりにおいて、永久磁石電動機１６の磁束量を小さくして運転するとしたが、これに限定されない。即ち、磁束量を小さくして運転することで、空調負荷が大きい高周波数での密閉型圧縮機１の運転の一例として暖房運転モードについて説明したが、暖房運転モードに限定されず、他の運転モードであってもよい。即ち、空気調和機１００の運転モードにおいて、空調負荷の大きさ、例えば、密閉型圧縮機１の運転周波数の高低や、空気調和機に必要な熱量の大きさによって、磁束量を小大と可変させる構成であれば適用である。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１…密閉型圧縮機、２…四方弁、３…室内熱交換器、４…膨張装置、５…室外熱交換器、６…アキュムレータ、７…室温検出器、８…外気温検出器、９…外気温検出器、１０…密閉容器、１１ａ．１１ｂ…吸込口、１２…吐出管、１３ａ．１３ｂ…吸込管、１６…永久磁石電動機、１６…密閉型圧縮機、１７…圧縮機構部、２１…電力供給部、２２…固定子、２３…回転子、２３ａ…第１コア、２３ｂ…第２コア、２４…回転軸、２６ａ．２６ｂ…圧縮室、２７ａ．２７ｂ…ローラ、２８…第１永久磁石、２９…第２永久磁石、３１…記憶手段、３２…予測手段、１００…空気調和機、Ｆ…暖房運転時の冷媒の流れ、Ｇ…冷房運転時の冷媒の流れ、Ｓ…信号線、Ｔ…所定の温度（低外気温）、Ｔｃ…室温、Ｔｄ…目標設定温度、Ｔ０…外気温。
【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】
2011067079.tif 000010
【図９】
2011067079.tif 000011
【図１０】
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