(57)【要約】【課題】吐出弁の破損等の異常を的確に認識できるとともに、吐出弁異常時の圧縮機の運転を防止し他の機器への悪影響を確実に防止できる圧縮機の制御方法および制御機構を提供する。【解決手段】圧縮機用の駆動源としての電動モータをインバータ回路を用いて制御するに際し、前記電動モータのモータ巻き線に接続されたインバータ回路の各端子電圧を、モータ停止中に検出手段により監視することにより電動モータの逆起電力の発生を検出し、逆起電力の発生時には圧縮機の吐出弁の異常を認識することを特徴とする、圧縮機の制御方法、および制御機構。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機用の駆動源としての電動モータをインバータ回路を用いて制御するに際し、前記電動モータのモータ巻き線に接続されたインバータ回路の各端子電圧を、モータ停止中に検出手段により監視することにより電動モータの逆起電力の発生を検出し、逆起電力の発生時には圧縮機の吐出弁の異常を認識することを特徴とする、圧縮機の制御方法。
【請求項２】
前記検出手段が、常時Ａ／Ｄ変換することにより各端子電圧を監視し、そこに電位を認めたとき、電動モータに逆起電力が発生しているとみなす、請求項１の圧縮機の制御方法。
【請求項３】
前記検出手段が、比較回路により各端子電圧を監視し、比較回路の出力が反転したとき、電動モータの逆起電力が発生しているとみなす、請求項１の圧縮機の制御方法。
【請求項４】
吐出弁の異常を認識した際に、インバータ回路の電源入力部にあるリレーを、インバータ回路に接続された制御部の指示によりオフとする、請求項１ないし３のいずれかに記載の圧縮機の制御方法。
【請求項５】
吐出弁の異常を認識した際に、いかなる運転要求があっても前記制御部の指示により圧縮機の運転を中止する、請求項４の圧縮機の制御方法。
【請求項６】
前記圧縮機が、前記電動モータと他の圧縮機用駆動源を備えたハイブリッド圧縮機であって、吐出弁の異常を認識したときに、ハイブリッド圧縮機の外部動力伝達側のクラッチをオフする、請求項１ないし５のいずれかに記載の圧縮機の制御方法。
【請求項７】
圧縮機用駆動源として電動モータを有する圧縮機の制御機構であって、前記駆動モータのモータ巻き線に接続されたインバータ回路の各端子電圧をモータ停止中に監視し電動モータの逆起電力の発生を検出する検出手段と、前記逆起電力検出時に圧縮機の吐出弁の異常を認識する制御部とを有することを特徴とする圧縮機の制御機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば車両用空調装置の冷凍回路に用いられ、少なくとも駆動源として電動モータを有する圧縮機の制御方法および制御機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、自動車用空調装置の冷凍回路に用いられる圧縮機としては、電動圧縮機、駆動回路組み込み型電動圧縮機、ハイブリッド圧縮機が知られている。このような圧縮機においては、冷媒を圧縮して自動車用空調装置のエバポレータ等に送られるようになっている。また、このような圧縮機においては、吐出した高圧な冷媒の逆流を防止するため、吐出孔には吐出弁が設けられている（特許文献１）。しかし、吐出弁は、常に高圧の冷媒の流れに曝されるため、ごく稀にではあるが、吐出弁の作動不良や吐出弁の破損等の異常が発生するおそれがある。なお、吐出弁は圧縮機の内部に設けられるものであるから、外部からは吐出弁の状態を観察することはできない。このため、吐出弁の異常検知は極めて困難であり、場合によっては吐出弁に異常があっても圧縮機の運転が継続されるおそれがある。
【０００３】
【特許文献１】
実開昭６２−１４１８６号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、吐出弁の作動不良等の異常がある場合に、圧縮機の運転が継続されると、高圧の冷媒が圧縮機内に逆流するおそれがある。このような冷媒の逆流が発生すると、電動モータを駆動源とする圧縮機においては、該電動モータが逆回転し発電機として機能するため逆起電力が発生するおそれがある。とくに、ハイブリッド圧縮機においては、外部の駆動源（たとえば、自動車のエンジン）により圧縮機が駆動されると冷媒逆流が発生し、逆起電力が発生し易い。
【０００５】
本発明の課題は、電動モータの逆起電力の発生を確実に検出し、吐出弁の作動不良等の不具合を迅速かつ正確に認識することにより、自動車用空調装置の他の機器への悪影響を防止できる圧縮機の制御方法および制御機構を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る圧縮機の制御方法は、圧縮機用の駆動源としての電動モータをインバータ回路を用いて制御するに際し、前記電動モータのモータ巻き線に接続されたインバータ回路の各端子電圧を、モータ停止中に検出手段により監視することにより電動モータの逆起電力の発生を検出し、逆起電力の発生時には圧縮機の吐出弁の異常を認識することを特徴とする方法からなる。
【０００７】
上記検出手段は、モータ停止中常時Ａ／Ｄ変換することにより各端子電圧を監視し、そこに電位が生じたとき、つまり各端子電圧が変動したとき、電動モータに逆起電力が発生しているとみなすものから構成することができる。また、上記検出手段は、比較回路（コンパレータ回路）により各端子電圧を監視し、比較回路の出力が反転したとき、電動モータに逆起電力が発生しているものとみなすものから構成することができる。
【０００８】
上記吐出弁の異常を認識したときは、インバータ回路の電源入力部にあるリレーを、インバータ回路に接続された制御部の指示によりオフとすることが好ましい。リレーをオフとすることにより、インバータ回路が開とされ電源が遮断されるので、電動モータすなわち圧縮機の運転が確実に防止される。
【０００９】
また、上記吐出弁の異常が制御部により認識されたときは、該制御部はいかなる運転要求も拒否し、圧縮機の運転を中止することが好ましい。つまり、いかなる運転要求も拒否し、圧縮機の運転を確実に中止することにより、冷媒が高圧になることがなくなり、冷媒の逆流が防止されるので、電動モータの逆回転が防止され逆起電力の発生を完全に防止できる。
【００１０】
本発明に係る圧縮機の制御方法および制御機構は、圧縮機構の駆動源として電動モータを有する圧縮機に対して広く適用できる。したがって、たとえば、車両（自動車）のエンジンと電動モータとの２つの異なる駆動源を有するハイブリッド圧縮機にも適用できる。圧縮機がハイブリッド圧縮機である場合には、制御部が吐出弁の異常を認識したときは、ハイブリッド圧縮機の外部動力伝達側のクラッチをオフすることが好ましい。これにより吐出弁の異常発生時における圧縮機の運転を確実に防止できる。
【００１１】
また、上記課題を解決するための、本発明に係る圧縮機の制御機構は、圧縮機用駆動源として電動モータを有する圧縮機の制御機構であって、前記駆動モータのモータ巻き線に接続されたインバータ回路の各端子電圧をモータ停止中に監視し電動モータの逆起電力の発生を検出する検出手段と、前記逆起電力検出時に圧縮機の吐出弁の異常を認識する制御部とを有することを特徴とするものからなる。
【００１２】
上記のような圧縮機の制御方法および制御機構においては、電動モータのモータ巻き線に接続されたインバータ回路の端子電圧は、モータ停止中に検出手段（たとえば、Ａ／Ｄ変換回路、比較回路）により監視される。端子電圧は逆起電力により電圧変動が生じる。したがって、端子電圧の変化を検出手段により監視すれば間接的に電動モータの逆起電力の発生を的確に検出することができる。また、逆起電力の発生時は電動モータが逆回転しているときであるから、高圧の冷媒が逆流している場合、つまり吐出弁の異常発生を認識できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の圧縮機の制御機構の望ましい実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１実施態様に係る圧縮機の制御機構が用いられるハイブリッド圧縮機を示している。図１において、１はハイブリッド圧縮機を示している。ハイブリッド圧縮機１は、第１圧縮機構２と第２圧縮機構３とを有している。
【００１４】
第１圧縮機構２は後述のよにエンジン１５により駆動され、また、第２圧縮機構３は３相の電動モータ３２により駆動されるようになっている。エンジン１５、モータ３２はそれぞれ同時にも、単独でも駆動可能になっている。したがって、両圧縮機構２、３も同時駆動、単独駆動が可能になっている。第１圧縮機構２は、端板４と該端板４に一体化された渦巻体５とからなる可動スクロール６と、端板７と該端板７に一体化された渦巻体８とからなる固定スクロール９とを有している。可動スクロール６の渦巻体５と固定スクロール９の渦巻体８は互いに角度をずらせてかみ合されている。本実施態様においては可動スクロール６は圧縮機１のハウジング１ａに一体に形成されている。
【００１５】
駆動軸１０の一端には、クランク機構１１を有するクランクシャフトが一体的に形成されている。クランク機構１１のクランクピン１２は、駆動軸１０の軸心から偏心した位置に設けられており、偏心ブッシュ１３に一定の遊び量をもって挿入嵌合されている。偏心ブッシュ１３は可動スクロール６の突起内に挿入されたドライブベアリング１４に回転自在に挿入されている。本実施態様においては、第１圧縮機構２のみを駆動する車両用原動機としてのエンジン１５からの動力が駆動軸１０の他端に設けられたクラッチ機構１６を介して駆動軸１０に伝達されると、クランクピン１２が挿入嵌合される偏心ブッシュ１３が回転する。これに伴い自転阻止機構としてのボールカップリング３３により自転が阻止された可動スクロール６に旋回運動が付与されるようになっている。エンジン１５からの駆動力は、クラッチ機構１６のオン、オフにより、駆動軸１０へ伝達されたり遮断されるようになっている。なお、本実施態様においては、第１圧縮機構２を駆動する車両用駆動源としてエンジン１５が用いられているが、たとえば電気自動車においては車両駆動用モータを駆動源とすることも可能である。
【００１６】
吸入孔１７から圧縮機１内に吸入された流体は、可動スクロール６の旋回運動に伴って、両渦巻体５、８の外端の第１圧縮機構の吸入室４２から渦巻体内部に取り込まれる。そして、両渦巻体５、８により形成される流体ポケットがその容積を減少しながら中央に向かって移動されるに伴って流体が圧縮され、端板７換言すればハウジング１ａに穿設された吐出孔１８およびこれに連通される吐出通路１９へと吐出されるようになっている。
【００１７】
第２圧縮機構３は、端板２１と該端板２１に一体化された渦巻体２２とからなる固定スクロール２３と、端板２４と該端板２４に一体化された渦巻体２５とからなる可動スクロール２６を有している。本実施態様においては、固定スクロール２３は、ハウジング１ａに一体に形成されている。つまり、本実施態様においては、第１圧縮機構２の固定スクロール９と第２圧縮機構３の固定スクロール２３とは背中合せに一体形成されている。したがってハイブリッド圧縮機１全体のコンパクト化が図られるようになっている。
【００１８】
駆動軸２７の一端には、クランク機構２８を有するクランクシャフトが一体的に形成されている。クランク機構２８のクランクピン２９は、駆動軸２７の軸心から偏心した位置に設けられており、偏心ブッシュ３０に一定の遊び量をもって挿入嵌合されている。偏心ブッシュ３０は、可動スクロール２６の突起内に挿入されたドライブベアリング３１に回転自在に挿入されている。本実施態様においては、第２圧縮機構３のみを駆動する第２駆動源としての内蔵電動モータ３２からの動力が回転子３５を介して駆動軸２７に伝達されると、クランクピン２９が挿入嵌合される偏心ブッシュ３０が回転する。これに伴い自転阻止機構としてのボールカップリング３４により自転が阻止された可動スクロール２６に旋回運動が付与されるようになっている。３６は内蔵電動モータ３２の固定子を示しており、３相の各線Ｕ、Ｖ、Ｗから構成されている。
【００１９】
冷媒吸入通路１７から圧縮機１内に吸入された流体は、ハウジング１ａに設けられた通路４０を通って第２圧縮機構の吸入室４１から渦巻体２２、２５内部に取り込まれる。そして、可動スクロール２６の旋回運動に伴って、両渦巻体により形成される流体ポケットがその容積を減少しながら中央に向かって移動されるに伴って流体が圧縮され、端板２１に設けられた吐出孔３７およびこれに連通される吐出通路１９へと吐出されるようになっている。
【００２０】
吐出通路１９の吐出孔１８、３７との連通部には球状の吐出弁（チェック弁）３９が設けられており、該吐出弁３９が移動することにより、吐出孔１８、３７のいずれか一方を閉塞したり、吐出孔１８、３７の両方を開放したりするようになっている。つまり、エンジン１５により第１圧縮機構２のみが駆動された際には、吐出孔１８からの流体により吐出弁３９は吐出孔３７側に移動され、該吐出孔３７が閉塞され吐出孔１８が開放される。一方、内蔵電動モータ３２により第２圧縮機構のみが移動された際には、吐出孔３７からの流体により吐出弁３９は吐出孔１８側に移動され、該吐出孔１８が閉塞され吐出孔３７が開放される。さらに、第１圧縮機構２と第２圧縮機構３とが同時に駆動された際には吐出弁３７は図１に示すように吐出孔１８、３７の双方を開放する位置に移動されるようになっている。
【００２１】
電動モータ３２はインバータ回路４３により回転が制御されるようになっている。インバータ回路４３は、図２に示すように直流電源４４を有している。直流電源４４の（＋）側にはスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３および還流ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３が接続され、（−）側にはスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６および還流ダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６が接続されている。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御部４５からの信号に基づいてオン、オフ駆動されるようになっている。インバータ回路４３では、直流電源が６個のスイッチング素子で３相交流電源に変換され、３相の電動モータ３２が駆動されるようになっている。
【００２２】
電動モータ３２の３相各線Ｕ、Ｖ、Ｗが接続されるインバータ回路４３の各端子電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は、検出手段としてのＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器４６により検出されるようになっている。また、Ａ／Ｄ変換器４６は制御部４５に電気的に接続されている。制御部４５には、直流電源４４をオン、オフするリレー４７が接続されている。
【００２３】
本実施態様のような圧縮機１を用いて、本発明に係る圧縮機の制御方法は、以下のように実施される。電動モータ３２が停止され、第２圧縮機構３の駆動が停止されると、インバータ回路４３の各端子電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は一定に推移するはずである。そこで本発明においては、電動モータ３２の停止中における各端子電圧Ｖ１〜Ｖ３を検出する。しかし、該端子電圧は、連続的なアナログ信号として検出されるので、Ａ／Ｄ変換器４６においてディジタル信号に変換する。該ディジタル信号は制御部４５に受信される。制御部４５は、受信されるディジタル信号の変化、すなわち、各端子電圧Ｖ１〜Ｖ３の変化を監視する。そして、仮に端子電圧Ｖ１〜Ｖ３が大きく変動したときは、モータ３２の逆起電力が発生していると判定する。また、電動モータ３２に逆起電力が発生しているときは該モータ３２が逆回転し発電機として機能しているときであり、この場合は吐出孔３７から冷媒が第２圧縮機構３内へ逆流している場合、すなわち吐出弁３９の異常を認識できる。
【００２４】
また、制御部４５において、端子電圧Ｖ１〜Ｖ３の変動が検出された際には、制御部４５から信号が発せられ、リレー４７がオフされ、直流電源４４の回路が開かれる。また、この場合には、クラッチ機構１６がオフとなりエンジン１５からの動力も遮断される。つまり、吐出弁３９の異常が認識された場合は、すべての運転要求が拒否されるようになっている。したがって、吐出弁３９に異常が発生した際の圧縮機１の運転を確実に防止できる。
【００２５】
なお、本実施態様においては、端子電圧の検出手段としてＡ／Ｄ変換機４６が用いられているが、図３に示すようにコンパレータ回路（比較回路）４８を用いることもできる。つまり、端子電圧Ｖ１〜Ｖ３と基準電圧を比較し、端子電圧Ｖ１〜Ｖ３が基準電圧を超え回路４８の出力が反転したときはモータ３２の逆起電力が発生しているとして吐出弁３９の異常を認識することができる。
【００２６】
図４は、本発明の第２実施態様に係る圧縮機の制御機構が用いられる電動圧縮機を示している。
図４において、５０は電動圧縮機を示している。電動圧縮機５０のハウジング５１内には圧縮機構５２が設けられている。圧縮機構５２は、固定スクロール５３と可動スクロール５４とを有している。固定スクロール５３は、ハウジング５１に固定される端板５５と該端板５５に一体化された渦巻体５６とからなっている。また、可動スクロール５４は、端板５７と該端板５７に一体化された渦巻体５８とからなっている。そして、固定スクロール５３の渦巻体５６と可動スクロール５４の渦巻体５８とは互いに角度をずらせてかみ合されている。
【００２７】
固定スクロール５３の端板５５には、吐出孔５９が設けられている。吐出孔５９は、吐出弁６０により開閉されるようになっている。また、吐出室６１内には吐出弁６０の開度を規制するリテーナ６２が設けられている。
【００２８】
圧縮機５０の駆動軸６３の一端には、クランク機構６４を有するクランクシャフトが一体的に形成されている。クランク機構６４のクランクピン６５が駆動軸６３の軸心から偏心した位置に設けられており、偏心ブッシュ６６に一定の遊び量をもって挿入嵌合されている。偏心ブッシュ６６は、可動スクロール５４の端板５７に設けられた突起内に挿入されたドライブベアリング６７に回転自在に挿入されている。
【００２９】
駆動軸６３には、駆動源としての電動モータ６８の回転子６９が固定されている。電動モータ６８からの動力が固定子６９を介して駆動軸６３に伝達されるとクランクピンが挿入嵌合される偏心ブッシュ６６が回転する。これに伴い自転阻止機構としてのボールカップリング７０により自転が阻止された可動スクロール５４に旋回運動が付与されるようになっている。
【００３０】
７１は電動モータ６８の固定子を示しており、図２、図３に示したように３相各線Ｕ、Ｖ、Ｗから構成されている。３相各線Ｕ、Ｖ、Ｗは、図２、図３に示した回路と同様の回路に接続されている。
【００３１】
本実施態様においても第１実施態様の作用に準じて、吐出弁６０の破損等の異常を確実に認識することができる。また、吐出弁６０に異常が生じた際の圧縮機５０の運転を確実に防止することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の圧縮機の制御方法および制御機構によるときは、電動モータの逆起電力の発生を確実に検出することができるので、破損等による吐出弁の異常を的確に認識することができる。また、吐出弁の異常を認識することにより、吐出弁の異常時における圧縮機の運転も確実に防止できるので、圧縮機やその他冷凍回路中の機器への不測の悪影響を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様に係る圧縮機の制御方法を実施するためのハイブリッド圧縮機の断面図である。
【図２】図１の圧縮機の制御の一例を示す回路図である。
【図３】図１の圧縮機の制御の他の例を示す回路図である。
【図４】本発明の第２実施態様に係る圧縮機の制御方法を実施するための電動式圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
１  ハイブリッド圧縮機
１ａ  ハウジング
２  第１圧縮機構
３  第２圧縮機構
４、７、２１、２４  端板
５、８、２２、２５  渦巻体
６、２６  可動スクロール
９、２３  固定スクロール
１０、２７  駆動軸
１１、２８  クランク機構
１２、２９  クランクピン
１３、３０  偏心ブッシュ
１４、３１  ドライブベアリング
１５  第１駆動源としてのエンジン
１６  クラッチ機構
１７  冷媒吸入通路
１８、３７  吐出孔
１９  吐出通路
３２  第２駆動源としての内蔵電動モータ
３３、３４  ボールカップリング
３５  回転子
３６  固定子
３９  吐出弁
４０  回路
４１、４２  吸入室
４３  インバータ回路
４４  直流電源
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３  （＋）側に接続されるスイッチング素子
Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６  （−）側に接続されるスイッチング素子
４５  制御部
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６  還流ダイオード
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３  端子電圧
４６  検出手段としてのＡ／Ｄ変換機
４７  リレー
４８  検出手段としてのコンパレータ回路
５０  電動圧縮機
５１  ハウジング
５２  圧縮機構
５３  固定スクロール
５４  可動スクロール
５５、５７  端板
５６、５８  渦巻体
５９  吐出孔
６０  吐出弁
６１  吐出室
６２  リテーナ
６３  駆動軸
６４  クランク機構
６５  クランクピン
６６  偏心ブッシュ
６７  ドライブベアリング
６８  電動モータ
６９  回転子
７０  ボールカップリング
７１  固定子
【図１】
2004245186.tif 000003
【図２】
2004245186.tif 000004
【図３】
2004245186.tif 000005
【図４】
2004245186.tif 000006