(57)【要約】【課題】汎用の電動圧縮機を用いることができ、筐体温度上昇時に、より確実に筐体温度の上昇を抑制可能な圧縮機システムを提供する。【解決手段】圧縮機システムにおいて、圧縮機構部及び電動機部が収容される筐体と、電動機部に三相交流電力を供給するインバータと、三相交流電力の各相についてそれぞれ設けられ、電動機部の固定子のコイルとインバータとを電気的に接続する給電線と、三相の給電線のうちの二相のそれぞれの給電線の電流値を検出する電流検出手段と、電流検出手段が検出した二相の電流値に基づいて三相交流電力の残りの一相の電流値を求め、得られた三相の電流値を用いてインバータを制御する制御装置と、電流検出手段が電流値を検出する二相の給電線のうちの一方に設けられ、筐体の温度が第１の基準温度以上となった場合に、当該一方の給電線を電気的に切断する電流遮断手段と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を圧縮するための圧縮機構部及び前記圧縮機構部を駆動する電動機部が収容される筐体と、
前記電動機部に三相交流電力を供給するインバータと、
前記三相交流電力の各相についてそれぞれ設けられ、前記電動機部の固定子のコイルと前記インバータとを電気的に接続する給電線と、
三相の前記給電線のうちの二相のそれぞれの前記給電線の電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段が検出した二相の電流値に基づいて前記三相交流電力の残りの一相の電流値を求め、得られた三相の電流値を用いて前記インバータを制御する制御装置と、
前記電流検出手段が電流値を検出する二相の前記給電線のうちの一方に設けられ、前記筐体の温度が予め設定された第１の基準温度以上となった場合に、当該一方の前記給電線を電気的に切断する電流遮断手段と、を備えた圧縮機システム。
【請求項２】
前記筐体の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記制御装置は、前記温度検出手段が検出した前記筐体の温度が予め設定された第２の基準温度以上となった場合に、前記インバータから前記電動機部への電力供給を停止させ、
前記第１の基準温度は、前記第２の基準温度よりも高い請求項１に記載の圧縮機システム。
【請求項３】
前記制御装置は、三相の前記給電線のいずれかの電流値が予め設定された電流基準値以上となった場合に、前記インバータから前記電動機部への電力供給を停止させる請求項１又は請求項２に記載の圧縮機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧縮機システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機システムにおいては、電動圧縮機の三相電動機の三相巻線の中性点にバイメタル式熱動過負荷保護装置を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６３−００７９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示されるような圧縮機システムにおいては、電動圧縮機の三相巻線の中性点は電動圧縮機の密閉容器内に収容されている。このため、汎用の電動圧縮機を用いようとしても、三相巻線の中性点に過負荷保護装置を取り付けることが困難であり、汎用の電動圧縮機を用いることができない。一方、電動圧縮機の筐体の外側にサーミスタ等の温度センサを取り付け、温度センサの検出結果に応じて電動圧縮機に供給する電力を制御する場合、制御側に何らかの異常が生じてしまうと、筐体温度の上昇を抑制することができなくなってしまう。
【０００５】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものである。その目的は、汎用の電動圧縮機を用いることが可能であって、かつ、電動圧縮機の圧縮機構部を駆動する電動機部のロック等の異常で筐体温度が上昇した場合に、より確実に筐体温度の上昇を抑制することができる圧縮機システムを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る圧縮機システムは、気体を圧縮するための圧縮機構部及び前記圧縮機構部を駆動する電動機部が収容される筐体と、前記電動機部に三相交流電力を供給するインバータと、前記三相交流電力の各相についてそれぞれ設けられ、前記電動機部の固定子のコイルと前記インバータとを電気的に接続する給電線と、三相の前記給電線のうちの二相のそれぞれの前記給電線の電流値を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段が検出した二相の電流値に基づいて前記三相交流電力の残りの一相の電流値を求め、得られた三相の電流値を用いて前記インバータを制御する制御装置と、前記電流検出手段が電流値を検出する二相の前記給電線のうちの一方に設けられ、前記筐体の温度が予め設定された第１の基準温度以上となった場合に、当該一方の前記給電線を電気的に切断する電流遮断手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る圧縮機システムによれば、汎用の電動圧縮機を用いることが可能であって、かつ、電動圧縮機の圧縮機構部を駆動する電動機部のロック等の異常で筐体温度が上昇した場合に、より確実に筐体温度の上昇を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る圧縮機システムの全体構成を模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る圧縮機システムが備える筐体を上面側から見た模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る圧縮機システムの動作を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この発明を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。各図において、同一又は相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化又は省略する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【００１０】
実施の形態１．
図１から図３は、この発明の実施の形態１に係るもので、図１は圧縮機システムの全体構成を模式図、図２は圧縮機システムが備える筐体を上面側から見た模式図、図３は圧縮機システムの動作を示すフロー図である。
【００１１】
この発明の実施の形態１に係る圧縮機システムは、図１に示すように、筐体１を備えている。筐体１は、図示しない圧縮機構部と電動機部１００とを内部に収容している。筐体１は、例えば鋼鉄製の中空の密閉容器である。圧縮機構部は、気体を圧縮するためのものである。筐体１に収容される圧縮機構部は、周知の気体圧縮機構の一部又は全部である。周知の気体圧縮機構としては、具体的に例えばスクロール式、ロータリー式等の気体圧縮機構が挙げられる。
【００１２】
電動機部１００は、圧縮機構部を駆動するためのものである。電動機部１００は、同期電動機である。電動機部１００は、図示しない、固定子、回転子、回転軸等を備えている。電動機部１００が備える、固定子、回転子、回転軸等の構成は、周知のものを採用することができる。すなわち、一例として、以下のように構成される。
【００１３】
回転子には永久磁石が埋め込まれている。回転子の中心に回転軸が固定されている。電動機部１００の回転軸は、圧縮機構部に接続されている。固定子は回転子の周囲を包囲するように配置されている。固定子は回転子に作用する磁力を発生させるためのものである。固定子は固定子鉄心を備えている。固定子鉄心は複数の鉄の板材を積層して形成されている。固定子は固定子鉄心にコイルを巻回することで構成される。
【００１４】
具体的には、電動機部１００は、第１の固定子コイル１１１、第２の固定子コイル１１２及び第３の固定子コイル１１３を備えている。なお、以降においては、第１の固定子コイル１１１、第２の固定子コイル１１２及び第３の固定子コイル１１３を総称して、単に「固定子コイル」と呼ぶ場合がある。第１の固定子コイル１１１の一端、第２の固定子コイル１１２の一端及び第３の固定子コイル１１３の一端は、互いに電気的に接続される。この接続点は中性点を形成している。
【００１５】
第１の固定子コイル１１１の他端は、図２に示す第１の端子１２１に接続されている。第１の端子１２１には、第１の給電線１１が電気的に接続される。第２の固定子コイル１１２の他端は、同図に示す第２の端子１２２に接続されている。第２の端子１２２には、第２の給電線１２が電気的に接続される。第３の固定子コイル１１３の他端は、同図に示す第３の端子１２３に接続されている。第３の端子１２３には、第３の給電線１３が電気的に接続される。以降においては、第１の給電線１１、第２の給電線１２及び第３の給電線１３を総称して、単に「給電線」と呼ぶ場合がある。
【００１６】
これらの給電線は、電動機部１００の固定子コイルとインバータ２とを電気的に接続している。インバータ２は、電動機部１００に三相交流電力を供給する。給電線は、この三相交流電力の各相についてそれぞれ設けられている。すなわち、第１の給電線１１、第２の給電線１２及び第３の給電線１３は、三相交流電力の各相にそれぞれ対応している。
【００１７】
インバータ２と第１の固定子コイル１１１とを接続する第１の給電線１１には、第１の変流器２１が介挿されている。インバータ２と第２の固定子コイル１１２とを接続する第２の給電線１２には、第２の変流器２２が介挿されている。第１の変流器２１及び第２の変流器２２は、いずれもＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）である。第１の変流器２１によって、第１の給電線１１の電流値を検出することができる。第２の変流器２２によって、第２の給電線１２の電流値を検出することができる。第１の変流器２１及び第２の変流器２２は、三相の給電線のうちの二相のそれぞれの給電線の電流値を検出する電流検出手段を構成している。
【００１８】
図１に示すように、この発明の実施の形態１に係る圧縮機システムは、制御装置３を備えている。制御装置３は、主にインバータ２の動作を制御することで、圧縮機システムの気体圧縮動作を制御する。制御装置３は、具体的に例えば、インバータ２等の制御回路が搭載された制御基板である。
【００１９】
制御装置３は、電流検出手段である第１の変流器２１及び第２の変流器２２が検出した二相の電流値に基づいて三相交流電力の残りの一相の電流値を求める。より詳しくは、給電線を介してインバータ２から電動機部１００へと供給される三相交流電力の三相の電流値の総和は０になる。そこで、第１の変流器２１が検出した第１の給電線１１の電流値と第２の変流器２２が検出した第２の給電線１２の電流値との和の正負を反転させることで、残りの第３の給電線１３の電流値を得ることができる。
【００２０】
そして、制御装置３は、こうして得られた三相の電流値を用いて、インバータ２を制御する。すなわち、制御装置３は、第１の変流器２１が検出した第１の給電線１１の電流値と、第２の変流器２２が検出した第２の給電線１２の電流値と、これらの電流値から計算で求めた第３の給電線１３の電流値と、を用いて、インバータ２から電動機部１００に供給する電力を制御する。
【００２１】
なお、この実施の形態１においては、制御装置３は、三相の給電線すなわち第１の給電線１１、第２の給電線１２及び第３の給電線１３のいずれかの電流値が電流基準値以上となった場合に、インバータ２から電動機部１００への電力供給を停止させる。電流基準値の具体的な値は、予め設定されている。
【００２２】
図１に示すように、この発明の実施の形態１に係る圧縮機システムは、サーミスタ４を備えている。サーミスタ４は、具体的に例えば、筐体１の側部の外表面に接触するようにして取り付けられている。サーミスタ４は、筐体１の温度を検出する温度検出手段である。サーミスタ４は、検出から筐体１の温度に応じた電気信号を出力する。
【００２３】
制御装置３は、サーミスタ４から出力された電気信号に応じて、インバータ２による電動機部１００への電力供給を制御する。具体的には、制御装置３は、温度検出手段であるサーミスタ４が検出した筐体１の温度が温度基準値以上となった場合に、インバータ２から電動機部１００への電力供給を停止させる。温度基準値の具体的な値は予め設定されている。
【００２４】
図１に示すように、この発明の実施の形態１に係る圧縮機システムは、通電遮断器５を備えている。通電遮断器５は、前述の電流検出手段が電流値を検出する二相の給電線のうちの一方に設けられている。電流検出手段が電流値を検出する二相の給電線とは、この実施の形態１で説明する例では、第１の変流器２１が設けられている第１の給電線１１と、第２の変流器２２が設けられている第２の給電線１２である。したがって、通電遮断器５は、これらの第１の給電線１１及び第２の給電線１２の一方に設けられる。この実施の形態１で説明する例では、通電遮断器５は、第１の給電線１１に設けられている。
【００２５】
図２に示すように、通電遮断器５は筐体１の例えば上面に接触するように取り付けられる。通電遮断器５は、具体的に例えば、モータープロテクター、サーモスタット又は温度ヒューズ等を用いることができる。通電遮断器５の温度が作動温度に達すると、通電遮断器５は、第１の給電線１１を電気的に切断する。作動温度の具体的な値は予め設定されている。作動温度は、具体的に例えば１１０℃に設定される。通電遮断器５の温度は、筐体１の温度と同一であると考えてよい。したがって、通電遮断器５の温度が作動温度以上であることと、筐体１の温度が作動温度以上であることとは、同一視することができる。
【００２６】
このようにして、通電遮断器５は、筐体１の温度が作動温度以上となった場合に、前述した一方の給電線、ここでは第１の給電線１１を電気的に切断する電流遮断手段を構成している。ここで、この作動温度は、前述のサーミスタ４に対する温度基準値よりも高い。すなわち、作動温度を第１の基準温度、温度基準値を第２の基準温度とそれぞれ言い換えれば、第１の基準温度は第２の基準温度よりも高い。
【００２７】
なお、図２に示すように、筐体１の上面には、上方に向かって吐出管６が設けられている。吐出管６は、圧縮機構部によって圧縮された気体を筐体１の外部に送出するための管である。
【００２８】
次に、以上のように構成された圧縮機システムの動作の流れについて、図３を参照しながら説明する。圧縮機システムの気体圧縮動作中においては、まず、ステップＳ１で、制御装置３は、インバータ２から電動機部１００へと供給している電流の波形に異常があるか否かについて判定する。この判定は、前述したように、第１の変流器２１が検出した第１の給電線１１の電流値と、第２の変流器２２が検出した第２の給電線１２の電流値と、これらの電流値から計算で求めた第３の給電線１３の電流値と、を用いて行われる。
【００２９】
電流波形に異常がある場合、処理はステップＳ２へと進む。ステップＳ２においては、制御装置３は、圧縮機同期エラーを出力する。そして、ステップＳ２の処理が完了すると、一連の動作フローは終了となる。
【００３０】
一方、ステップＳ１で、電流波形に異常がない場合、処理はステップＳ３へと進む。ステップＳ３においては、制御装置３は、三相の給電線すなわち第１の給電線１１、第２の給電線１２及び第３の給電線１３のいずれかの電流値が電流基準値以上であるか否かを判定する。
【００３１】
三相の給電線のいずれかの電流値が電流基準値以上である場合、処理はステップＳ４へと進む。ステップＳ４においては、制御装置３は、過電流異常エラーを出力する。また、この際、制御装置３は、インバータ２から電動機部１００への電力供給を停止させてもよい。そして、ステップＳ４の処理が完了すると、一連の動作フローは終了となる。
【００３２】
一方、ステップＳ３で、三相の給電線のいずれの電流値も電流基準値以上でない場合、処理はステップＳ５へと進む。ステップＳ５においては、制御装置３は、サーミスタ４が検出した筐体１の温度が温度基準値以上であるか否かを判定する。
【００３３】
サーミスタ４が検出した筐体１の温度が温度基準値以上である場合、処理はステップＳ６へと進む。ステップＳ６においては、制御装置３は、サーミスタ異常エラーを出力する。また、この際、制御装置３は、インバータ２から電動機部１００への電力供給を停止させてもよい。そして、ステップＳ６の処理が完了すると、一連の動作フローは終了となる。
【００３４】
一方、ステップＳ５で、サーミスタ４が検出した筐体１の温度が温度基準値以上でない場合、処理はステップＳ７へと進む。ステップＳ７においては、通電遮断器５の温度が問題となる。通電遮断器５の温度が作動温度に達した場合には、通電遮断器５が作動して第１の給電線１１が電気的に遮断され（ステップＳ８）、一連の動作フローは終了となる。一方、通電遮断器５の温度が作動温度に達しなければ、そのまま一連の動作フローは終了する。すなわち、通電遮断器５の温度が作動温度に達しなければ、第１の給電線１１は電気的に接続された状態が維持される。
【００３５】
以上のように構成された圧縮機システムにおいて、電動機部１００がロックしてしまった場合、すなわち、インバータ２から電動機部１００に電力が供給されているにもかかわらず、何らかの異常により電動機部１００の回転子が回転しなくなってしまった場合を考える。このようなロックが発生すると、電動機部１００が動作していないにもかかわらず電力供給が継続されてしまうため、電動機部１００及び筐体１の温度が異常上昇する。
【００３６】
この場合には、前述した図３のフロー図に従って、制御装置３は、電流波形、電流値及びサーミスタ４が検出した筐体１の温度について順に判定を行い、判定結果に応じてインバータ２から電動機部１００への電力供給を停止させる。しかしながら、以上の判定は、全て制御装置３が行うものであるため、制御装置３の判定機能部分にも異常が生じていた場合、電動機部１００への電力供給を正しく停止することができず、筐体１の温度上昇を止めることができない可能性がある。また、サーミスタ４に異常がある場合にも、制御装置３は電動機部１００への電力供給を正しく停止することができず、筐体１の温度が上昇し続けてしまうおそれがある。
【００３７】
これに対し、この発明の実施の形態１に係る圧縮機システムは、これまでに説明したように通電遮断器５を備えている。前述したように、通電遮断器５の作動温度は、サーミスタ４の温度基準値よりも高い。したがって、仮に制御装置３等の異常によりサーミスタ４の温度基準値を超えて筐体１の温度が上昇した場合には、制御装置３を介することなく、通電遮断器５によって第１の給電線１１を電気的に切断することができる。
【００３８】
第１の給電線１１が電気的に切断されると、電動機部１００は、三相交流のうちの１相が欠けた状態での運転、いわゆる欠相運転を行うようになる。そして、電動機部１００を欠相運転させることで、インバータ２から電動機部１００に供給される電力量を抑制して、筐体１の温度上昇を抑制することができる。
【００３９】
また、電動機部１００のロック以外の原因により筐体１の温度が上昇した場合であっても、電動機部１００を欠相運転させることで、筐体１の温度上昇を抑制することができる。この際、急激に電動機部１００の動作を停止させることなく、欠相運転で電動機部１００の動作を継続させることで、衝撃的な音及び振動の発生等を抑制することも可能である。
【００４０】
なお、ここで、通電遮断器５は、第３の給電線１３ではなく、第１の給電線１１又は第２の給電線１２のいずれかを電気的に切断できるように設けられる。この理由は以下の通りである。まず、前述のように、第１の給電線１１については、第１の変流器２１で電流値を直接的に検出している。同様に、第２の給電線１２については、第２の変流器２２で電流値を直接的に検出している。これに対し、第３の給電線１３については、第１の変流器２１及び第２の変流器２２では直接的に電流値を検出しておらず、第１の変流器２１及び第２の変流器２２の検出値から計算によって間接的に電流値を求めている。
【００４１】
したがって、仮に通電遮断器５が第３の給電線１３を電気的に切断するようにした場合、通電遮断器５が作動して第３の給電線１３の電流値が０になっても、第１の給電線１１及び第２の給電線１２の電流値は０にならない。このため、第１の変流器２１及び第２の変流器２２による検出値からは、通電遮断器５が作動したことを制御装置３側で把握することができない。よって、通電遮断器５が作動して第３の給電線１３が電気的に切断されているにもかかわらず、制御装置３は、通常の三相交流電力により電動機部１００を運転させるようにインバータ２を制御し続けるため、適切に電動機部１００を欠相運転させることができず、筐体１の温度上昇を抑制するどころか、かえって筐体１の温度上昇を招くことにもなりかねない。
【００４２】
これに対し、通電遮断器５が第１の給電線１１又は第２の給電線１２を電気的に切断するようにすることで、通電遮断器５が作動した場合に、第１の変流器２１又は第２の変流器２２により検出される電流値が０になる。したがって、第１の変流器２１及び第２の変流器２２による検出値から、通電遮断器５が作動したことを制御装置３側で把握することができる。よって、制御装置３は、通常の三相交流電力による第１の変流器２１及び第２の変流器２２の検出値に基づいて、電動機部１００を欠相運転させるように適切にインバータ２を制御することができる。
【００４３】
以上のように構成された圧縮機システムは、圧縮機構部を駆動する電動機部のロック等の異常で筐体温度が上昇した場合に、制御装置３の制御に頼ることなく、モータープロテクター、サーモスタット又は温度ヒューズ等の通電遮断器５によって意図的に電動機部を欠相運転させることで、より確実に筐体温度の上昇を抑制することができる。この際、通電遮断器５は電動圧縮機の筐体１に外付けすればよいため、汎用の電動圧縮機に容易に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１    筐体
２    インバータ
３    制御装置
４    サーミスタ
５    通電遮断器
６    吐出管
１１    第１の給電線
１２    第２の給電線
１３    第３の給電線
２１    第１の変流器
２２    第２の変流器
１００    電動機部
１１１    第１の固定子コイル
１１２    第２の固定子コイル
１１３    第３の固定子コイル
１２１    第１の端子
１２２    第２の端子
１２３    第３の端子
【図１】
2019004592.tif 000003
【図２】
2019004592.tif 000004
【図３】
2019004592.tif 000005