(57)【要約】【課題】本発明は、差圧起動後に停止することなく安定して電動圧縮機を駆動できる空調装置を提供することを目的としたものである。【解決手段】電動機の回転数制御において、起動時空調に必要となる第１の回転数と、電動機起動に必要となる第２の回転数とを比較し、大きい方の回転数で電動機を起動する。  これにより、特に、頻繁に起動、停止が繰り返される車両用空調装置においては、差圧起動後に電動機が停止することなく確実に、かつ安定して電動圧縮機を起動することができ、快適な空調が得られる。【選択図】図３
2005127234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機により駆動される圧縮機と、前記電動機の回転数を制御する回転数制御手段と、空調に必要となる前記電動機の第１の回転数を決定する第１決定手段と、前記電動機を起動するために必要となる前記電動機の第２の回転数を決定する第２決定手段と、前記第１の回転数と前記第２の回転数とを比較し大きい方を選択する回転数選択手段とを具備した圧縮機の駆動制御装置。
【請求項２】
前記第１決定手段は、前記第１の回転数を、熱負荷に基づいて決定する請求項１記載の圧縮機の駆動制御装置。
【請求項３】
前記第１決定手段は、前記第１の回転数を、手動により決定する請求項１記載の圧縮機の駆動制御装置。
【請求項４】
前記第２決定手段は、前記第２の回転数を、最大回転数に到達した後、徐々にその回転数を低下させる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の圧縮機の駆動制御装置。
【請求項５】
前記第２決定手段は、前記第２の回転数を、最大回転数に到達した後、所定時間最大回転数を維持し、その回転数を低下させる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の圧縮機の駆動制御装置。
【請求項６】
第２の回転数が選択された後、第２の回転数が低下し第１の回転数が選択されると、第１の回転数は所定値に低減される請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の圧縮機の駆動制御装置。
【請求項７】
前記第２決定手段と、前記回転数選択手段は、前記回転数制御手段に備えられている請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の圧縮機の駆動制御装置。
【請求項８】
前記圧縮機は、ハイブリッド型圧縮機である請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の圧縮機の駆動制御装置。
【請求項９】
車両用空調装置に搭載される請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の圧縮機の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空気調和装置あるいは、冷凍装置等に用いられる電動圧縮機の駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動圧縮機搭載の車両用空調装置として、圧縮機駆動にセンサレスＤＣブラシレスモータを用いた車両用空調装置が知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
図１１において、１０１は送風ダクトであり、室内送風ファン１０２の作用により空気導入口１０３から空気を吸い込み、室内熱交換器１０４で熱交換した空気を空気吹き出し口１０５から車室内に吹き出す。
【０００４】
室内熱交換器１０４は、センサレスＤＣブラシレスモータを駆動源とする電動圧縮機１０６、冷媒の流れを切替えて冷房と暖房を選択するための四方切替弁１０７、絞り装置１０８および室外ファン１０９の作用で車室外空気と熱交換する室外熱交換器１１０とともに冷凍サイクルを構成している。
【０００５】
１１１は電動圧縮機１０６の駆動源であるセンサレスＤＣブラシレスモータを駆動するインバータ装置であり、室内送風ファン１０２、四方切替弁１０７、および室外送風ファン１０９とともに、エアコンコントローラ１１２により動作が制御されている。
【０００６】
前記エアコンコントローラ１１２は、室内送風の自動・強・弱・ＯＦＦを設定する室内送風ファンスイッチ１１３、冷房・暖房・運転ＯＦＦを選択するエアコンスイッチ１１４、温度調節スイッチ１１５、空調用温度センサ１１７および車両コントローラ（図示せず）との通信を行うための通信装置１１６と接続されている。
【０００７】
図１２に、上記電動圧縮機１０６の一例として、センサレスＤＣブラシレスモータを備えた電動圧縮機を示す。
【０００８】
同図において、金属製筐体３２の中に圧縮機構部２８、モータ３１等が設置されている。
【０００９】
冷媒は、吸入口３３から吸入され、圧縮機構部２８（この例ではスクロール）がモータ３１で駆動されることにより圧縮される。この圧縮された冷媒は、金属製筐体３２内においてモータ３１を通過し（冷却し）、吐出口３４より吐出される。内部でモータ３１の巻き線に接続されているターミナル３９は、図１１のインバータ装置１１１に接続される。
【００１０】
この様な構成において、例えば、室内送風ファンスイッチ１１３で送風が弱と操作され、エアコンスイッチ１１４により冷房が指示されると、エアコンコントローラ１１２は、四方切替弁１０７を図１１の実線状態に設定し、室内熱交換器１０４を蒸発器、室外熱交換器１１０を凝縮器としてそれぞれ作用させ、室外送風ファン１０９をＯＮし、室内送風ファン１０２を弱に設定運転する。
【００１１】
また、温度調節スイッチ１１５に従い、室内熱交換器１０４の温度を、インバータ装置１１１を用いて電動圧縮機１０６の回転数を可変することにより調節する。
【００１２】
エアコンスイッチ１１４により冷房ＯＦＦもしくは暖房ＯＦＦとされると、電動圧縮機
１０６・室外送風ファン１０９はＯＦＦとなる。
【００１３】
また、室内送風ファンスイッチ１１３がＯＦＦとされると、室内送風ファン１０２はＯＦＦとされ、電動圧縮機１０６・室外送風ファン１０９も冷凍サイクル保護のためＯＦＦとされる。
【００１４】
一方、車両コントローラ（図示せず）から、電力節減・バッテリ保護等の理由により冷房ＯＦＦもしくは暖房ＯＦＦの指令が、通信装置１１６経由で受信されると、エアコンコントローラ１１２はエアコンスイッチ１１４による冷房ＯＦＦもしくは暖房ＯＦＦと同様の処置をする。
【００１５】
エアコンコントローラ１１２は、空調用温度センサ１１７からの入力に基づいて熱負荷を演算し、車室内の温度を自動調節することができる。
【００１６】
図１３にその作動の一例を示す。同図において、室内送風ファンスイッチ１１３で送風自動、エアコンスイッチ１１４で冷房、温度調節スイッチ１１５で２５℃に設定されており、車室内温度は６０℃とする。
【００１７】
エアコンが始動すると、空調用温度センサ１１７からの車室内温度入力に基づいて、エアコンコントローラ１１２は熱負荷を演算し、電動圧縮機１０６の回転数を決定する。この場合、エアコン始動時は、車室内の温度が２５℃より高い温度であるため熱負荷が大きく、電動圧縮機１０６の回転数は高く、図１３の特性ａで示すように例えば４５００ｒｐｍに設定される。但し、インバータ装置１１１、電動圧縮機１０６の性能・保護等により、回転数の立上りには傾斜が設けられる。
【００１８】
そして、４５００ｒｐｍで暫く駆動された後、車室内の温度が低下するに従い回転数も徐々に低下してゆく。そして、車室内の温度を２５℃に維持できる冷房能力となる回転数（１８００ｒｐｍ）に到達し維持される。
【００１９】
図１３の特性ｂに、先の説明の場合より熱負荷の小さい場合を示す。
【００２０】
同図において、この場合も同様に電動圧縮機１０６は、空調負荷（例えば設定温度と車室内温度の差）に見合った回転数まで駆動され、その後車室内の温度を２５℃に維持できる冷房能力となる回転数（１５００ｒｐｍ）に制御され、維持される。
【００２１】
図１３の特性ｃはさらに熱負荷が小さく、エアコンが始動時と安定時ともに電動圧縮機１０６の回転数が、９００ｒｐｍに設定された場合を示す。
【００２２】
このようにエアコン始動直後から回転数が低い場合は、冷房運転が既に行われて車室内の温度が２５℃度近辺に達したことにより冷房運転が停止され、再び冷房運転が開始された場合、あるいは春・秋などの環境における熱負荷の軽い場合などが想定される。また、上記の如く車室内の温度を自動調節する場合ではなく、乗員が手動で電動圧縮機１０６の回転数を設定できるようにした空調装置において、乗員が回転数を低く設定した場合も想定される（例として、温度調節スイッチ１１５が、温度ではなく回転数を入力するように使用され、その回転数がエアコンコントローラ１１２からインバータ装置１１１に指令されるような場合がある）。
【特許文献１】特開平６−１５６０５５号公報（図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
このような電動圧縮機を搭載した車両用空調装置あるいは車両用冷凍装置においては、圧縮機の駆動、停止動作が、エアコンスイッチ１１４やファンスイッチ１１３、さらには温度調節スイッチ１１５の設定に伴う温度調節動作等に委ねられているため、一般のルームエアコンに比較して頻繁に発生する。しかも、圧縮機の起動は、冷凍サイクルの高圧側と低圧側が十分にバランスされないまま行われることが多く、大きな残存圧力差（以下差圧と称す）が存在する状態での起動が、しかも頻繁に行われる環境にある。
【００２４】
従って、特に車両用の圧縮機の駆動装置には、あらゆる作動状態を考慮した上で、しかも大きな差圧でも起動できるという性能（以下、差圧起動性能という）が必要とされる。
【００２５】
具体的には、ＨＦＣ１３４ａ冷媒においては、吐出圧力と吸入圧力の圧力差が、２０（ｋｇ／ｃｍ2Ｇ）程度であっても起動することが求められている。これは、一般のルームエアコン用のさほど差圧起動を必要としない駆動装置の場合の数倍にも及ぶ値である。
【００２６】
こうした差圧が大きい状態からの差圧起動直後は、凝縮器のファン１０９も起動直後で凝縮作用が安定しておらず、圧縮機の負荷としての冷凍サイクルは不安定な状態にある。
【００２７】
また、図１４に、差圧１０（ｋｇ／ｃｍ2Ｇ）において駆動される電動圧縮機の電流と回転数との関連を示している。低回転数領域では回転数が低いほど電流が急激に大きくなっている。
【００２８】
従って、図１３の特性ｃのように、差圧起動直後から回転数が低い場合おいては、圧縮機の回転数が不安定となり、インバータ装置１１１の制御が追従できずに過電流保護が作動して、電動圧縮機１０６が停止してしまうことがあった。
【００２９】
そして、一旦電動圧縮機１０６が停止してしまうと、乗員は、電動圧縮機１０６が再度起動するまで（冷凍サイクル内の差圧が充分に起動可能な範囲内に収まるまで）待たされ、その間に冷房時においては車室内温度が上昇し、不快な思いをすることとなる。特に、車両においては、窓が大きく、また日射の影響を受けやすいことから、車室内の熱負荷の変動が頻繁であり、不快感は一挙に増大する。
【００３０】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、差圧起動後に停止することなく安定して電動圧縮機が駆動できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上記課題を解決するために本発明は、電動機により駆動される圧縮機と、電動機の回転数を制御する回転数制御手段と、空調に必要となる電動機の第１の回転数を決定する第１決定手段と、電動機を起動するために必要となる電動機の第２の回転数を決定する第２決定手段と、前記第１の回転数と前記第２の回転数とを比較し大きい方を選択する回転数選択手段とを具備したものである。
【００３２】
これにより、空調に必要となる電動機の第１の回転数が低く差圧起動ができない場合において、電動機を起動するために必要となる電動機の第２の回転数が選択されるので、電動機（圧縮機）の差圧起動を行うことができる。
【００３３】
圧縮機の起動が行われた後は、空調に必要となる第１の回転数により、空調の快適さを維持することができる。第１決定手段は、第１の回転数を熱負荷に基づいて決定する自動調節の場合、第１の回転数を手動により決定する場合、いずれにおいても適用可能である。
【００３４】
また、本発明は、第２の回転数が最大回転数に到達した後、徐々にその回転数を低下させるようにしたものである。これにより、冷凍サイクル、電動機を徐々に安定させることができる。よって、、円滑に電動機（圧縮機）の差圧起動を行うことができる。
【００３５】
また、本発明は、第２の回転数が最大回転数に到達した後、所定時間最大回転数を維持し、その後回転数を低下させるようにしたものである。これにより、冷凍サイクル、電動機を充分に安定させることができる。よって、、円滑かつ確実に電動機（圧縮機）の差圧起動を行うことができる。
【００３６】
また、本発明は、第２の回転数が選択された後、第２の回転数が低下し第１の回転数が選択されると、第１の回転数を所定値低減するものである。これにより、空調に必要となる第１の回転数より大きい第２の回転数で圧縮機が駆動されることによる過冷房、過暖房を、第１の回転数が選択された後所定値低減することでキャンセルすることができる。もって、確実な起動と快適な空調が実現できる。第１の回転数を熱負荷に基づいて決定する自動調節の場合、第１の回転数が選択された後、いずれ過冷房、過暖房をキャンセルするように、第１の回転数が決定されるが、温度検出フィードバックの遅れなどでレスポンスが遅れるので、この手段は有効である。
【００３７】
また、本発明は、第２決定手段と、回転数選択手段は、回転数制御手段に備えられるものである。これにより、圧縮機の駆動制御装置の機能を、空調に必要となる回転数を決定する機能と、電動機を駆動することに関連する機能とに大別できる。そして、第１決定手段は、空調対象（車両等）により異なる第１の回転数を決定する。また、回転数制御手段は、駆動対象（電動機、圧縮機、冷凍サイクル等）により異なる第２の回転数を決定し、第１の回転数と第２の回転数とを比較し大きい方を選択して電動機を駆動する。よって、第１決定手段、回転数制御手段それぞれ個別に開発して、圧縮機の駆動制御装置を完成させることができるので開発効率を向上できる。また、第１決定手段、回転数制御手段それぞれが各種存在しても、組み合わせに制約はなく汎用性が高くなる。
【００３８】
また、本発明は、ハイブリッド型圧縮機に適用することにより、エンジンによる駆動から電動機による駆動に切替えた際の差圧起動への対処が容易となる。
【００３９】
また、本発明は、車両用空調装置に適用することにより、各種スイッチ操作などに起因する差圧起動への対処が容易となり、快適な車両空調が可能となる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明は、冷凍サイクル内の差圧が大きくても、確実に圧縮機を起動し、圧縮機の起動後は、圧縮機の回転数が空調に必要な回転数に維持され、空調の快適さを維持することができる。また、本発明は、圧縮機（電動機）の起動後、空調に必要な回転数に制御されるため、冷凍サイクル、圧縮機を安定させつつ、過冷房、過暖房を速やかに解消することができる。
【００４１】
また、本発明は、圧縮機の駆動制御装置の機能を、空調に必要となる回転数を決定する機能と、電動機を駆動することに関連する機能とに大別でき、それぞれ個別に開発したものを用い、組み合わせることによって圧縮機の駆動制御装置を完成させることができるので、開発効率を向上でき、また、第１決定手段、回転数制御手段それぞれが各種存在しても、組み合わせに制約はなく汎用性が高くなる。
【００４２】
また、本発明は、ハイブリッド型圧縮機に適用することにより、エンジンによる駆動から電動機による駆動に切替えた際の回転数の急激な変動に伴う差圧起動への対処が容易となる。
【００４３】
また、本発明は、車両用空調装置に適用することにより、各種スイッチ操作などに起因する差圧起動への対処が容易となり、快適な車両空調が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
第１の発明は、空調に必要となる電動機の第１の回転数が低く、差圧起動ができない場合において、電動機を起動するために必要となる電動機の第２の回転数（第１の回転数＜第２の回転数）を選択するもので、電動機（圧縮機）の差圧起動を行うことができる。
【００４５】
また、第２の発明は、圧縮機の起動が行われた後は、空調に必要となる第１の回転数により、空調の快適さを維持することができる。この第１の回転数及び第２の回転数の決定については、熱負荷に基づいて決定する自動調節の場合、あるいは体感に応じて手動により決定する場合、いずれにおいても適用可能である。
【００４６】
また、第３の発明は、第２の回転数が最大回転数に到達した後、徐々にその回転数を低下させることにより、冷凍サイクル、電動機を徐々に安定させることができ、また、第２の回転数が最大回転数に到達した後、所定時間最大回転数を維持し、その後回転数を低下させることにより、冷凍サイクル、電動機を充分に安定させることができ、その結果、円滑かつ確実に電動機（圧縮機）の差圧起動を行うことができる。
【００４７】
また、第４の発明は、第２の回転数が選択された後、第２の回転数が低下し第１の回転数が選択されると、第１の回転数を所定値低減することにより、空調に必要となる第１の回転数より大きい第２の回転数で圧縮機が駆動されることによる過冷房、過暖房を、第１の回転数が選択された後において、所定値低減することでキャンセルすることができる。
【００４８】
その結果、確実な起動と快適な空調が実現でき、特に、第１の回転数を熱負荷に基づいて決定する自動調節の場合、第１の回転数が選択された後、いずれ過冷房、過暖房をキャンセルするように、第１の回転数が決定されるが、温度検出フィードバックの遅れなどでレスポンスが遅れても、快適さが損なわれることはなく、この手段は有効である。
【００４９】
また、第５の発明は、決定手段と、回転数選択手段は、回転数制御手段に備えられるものである。これにより、圧縮機の駆動制御装置の機能を、空調に必要となる回転数を決定する機能と、電動機を駆動することに関連する機能とに大別できる。そして、第１決定手段は、空調対象（車両等）により異なる第１の回転数を決定する。また、回転数制御手段は、駆動対象（電動機、圧縮機、冷凍サイクル、熱負荷等）により異なる第２の回転数を決定し、第１の回転数と第２の回転数とを比較し大きい方を選択して電動機を駆動する。よって、第１決定手段、回転数制御手段はそれぞれ個別に開発したものを用い、組み合わせることによって圧縮機の駆動制御装置を完成させることができるので、開発効率を向上できる。また、第１決定手段、回転数制御手段それぞれが各種存在しても、組み合わせに制約はなく汎用性が高くなる。
【００５０】
また、第６の発明は、ハイブリッド型圧縮機に適用することにより、エンジンによる駆動から電動機による駆動に切替えた際の差圧起動への対処が容易となる。
【００５１】
また、第７の発明は、車両用空調装置に適用することにより、各種スイッチ操作などに起因する差圧起動への対処が容易となり、快適な車両空調が可能となる。
【００５２】
以下、本発明の実施の形態について車両用空調装置を例に、図面を参照して説明する。
【００５３】
（実施の形態１）
図１において、５３は送風ダクトであり、室内送風ファン５１の作用により空気導入口５２から空気を吸い込み、室内熱交換器５４で熱交換した空気を空気吹き出し口５５から車室内に吹き出す。
【００５４】
室内熱交換器５４は、センサレスＤＣブラシレスモータを駆動源とする電動圧縮機６０、冷媒の流れを切替えて冷房と暖房を選択するための四方切替弁５９、絞り装置５６および室外ファン５７の作用で車室外空気と熱交換する室外熱交換器５８とともに冷凍サイクルを構成している。
【００５５】
６１は電動圧縮機６０の駆動源であるセンサレスＤＣブラシレスモータを駆動する回転数制御手段としてのインバータ装置であり、室内送風ファン５１、四方切替弁５９、および室外送風ファン５７とともに、エアコンコントローラ６２により動作が制御されている。
【００５６】
エアコンコントローラ６２は、室内送風の自動・強・弱・ＯＦＦを設定する室内送風ファンスイッチ６３、冷房・暖房・運転ＯＦＦを選択するエアコンスイッチ６４、温度調節スイッチ６５、車室内温度センサ６７、車室外温度センサ６８および車両コントローラ（図示せず）との通信を行うための通信装置６６と接続されている。また、エアコンコントローラ６２には、空調演算部（第１決定手段）６９、起動制御部（第２決定手段）７０、比較部（回転数選択手段）７１が備えられている。各スイッチによる作動等基本的作動は図１１の従来例と同様である。
【００５７】
図２に、熱負荷に基き車室内の温度を自動調節する冷房における制御仕様の一例を示す。
【００５８】
図２（ａ）において、車室外温度により基準回転数が決定される。このとき、車室外温度が高いほど基準回転数は高くなる。次に、図２（ｂ）において、車室内温度と設定温度との差から補正回転数が決定される。設定温度に対し車室内温度が高いほど補正回転数は高くなる。暖房の場合は、この逆にすれば良い。
【００５９】
したがって、基準回転数と補正回転数との和が空調に必要な第１の回転数となる。この方法に限らず日射の要素を加味しても良い。この制御仕様は、車両、冷凍サイクルの能力等により異なる。車室内温度と車室外温度はそれぞれ車室内温度センサ６７、車室外温度センサ６８により検出される。これらの演算は、エアコンコントローラ６２の空調演算部（第１決定手段）６９で行われる。
【００６０】
図３にその作動の一例を示す。
【００６１】
同図において、室内送風ファンスイッチ６３は送風自動に、エアコンスイッチ６４は冷房に、温度調節スイッチ６５は２５℃にそれぞれ設定されている。
特性ａにおいて、車室内温度は６０℃、車室外温度は４０℃の場合を示す。
【００６２】
エアコンコントローラ６２の空調演算部（第１決定手段）６９は、温度調節スイッチ６５から設定温度２５℃を、車室内温度センサ６７から車室内温度６０℃を、車室外温度センサ６８から車室外温度４０℃を入力し、図２の方法に基づいて、空調に必要な第１の回転数を決定する。
【００６３】
本実施の形態においては、図２（ａ）より基準回転数１８００ｒｐｍ、図２（ｂ）より補正回転数２７００ｒｐｍとなり、図３の特性ａで示すようにスタートは両者の和４５００ｒｐｍに設定される。当初は車室内温度が下がらないので４５００ｒｐｍが暫く維持さ
れ、車室内温度が下がり始めると、補正回転数が小さくなり、図３の特性ａで示すように下がり始める。車室内温度が設定温度２５℃に一致すると、補正回転数は０となり、基準回転数１８００ｒｐｍになる。
【００６４】
図３に示す特性ｂは特性ａより熱負荷の小さい場合を示している。車室内温度は、すぐに下がり始めるのでスタートの回転数はすぐに下がり始める。
【００６５】
次に、差圧起動後、停止することなく安定して電動圧縮機を駆動することができる例について、説明する。
【００６６】
図３に示す特性ｃは、特性ｂより更に熱負荷の小さい場合を示している。車室内温度は２５℃、車室外温度は３０℃とする。冷房運転が既に行われて車室内の温度が２５℃近辺に達しており、冷房運転が停止されている。
【００６７】
冷房運転が再度始動（差圧起動）すると、エアコンコントローラ６２の空調演算部（第１決定手段）６９は、温度調節スイッチ６５から設定温度２５℃を、車室内温度センサ６７から車室内温度２５℃を、車室外温度センサ６８から車室外温度３０℃を入力し、図２の方法に基づいて、空調に必要な第１の回転数を決定する。
【００６８】
すなわち、図２（ａ）より基準回転数９００ｒｐｍ、図２（ｂ）より補正回転数０ｒｐｍとなり、図３の特性ｃで示すようにスタートは両者の和９００ｒｐｍに設定される。車室内温度は２５℃なので以降も９００ｒｐｍに設定される
そして、この状態が連続し、温度調節等の理由で圧縮機が一旦停止し、再起動を試みた場合、差圧起動直後から回転数が低いため、安定な起動ができないが、次の手順により安定な起動が可能となる。
【００６９】
エアコンコントローラ６２は、起動制御部（第２決定手段）７０による電動機を起動するために必要となる第２の回転数と前記第１の回転数とを、比較部（回転数選択手段）７１にて比較し大きい方を選択する。第２の回転数は、特性ｄ（破線）で示される。よって、差圧起動直後暫くは回転数の高い特性ｄが選択される。これにより、冷凍サイクルを早急に安定させることができる。第２の回転数を低下させる際、更に冷凍サイクルの安定、電動機の安定を期するため徐々に低下させる。そして特性ｄと特性ｃとが交差する点以降で特性ｃが選択されｅで示す回転数（一点鎖線）となる。これら選択された回転数は、エアコンコントローラ６２からインバータ装置６１へ出力される。
【００７０】
よって、空調に必要となる電動機の第１の回転数が低く差圧起動ができない場合において、電動機を起動するために必要となる電動機の第２の回転数が選択されるので、電動機（圧縮機）の差圧起動を停止することなく安定して行うことができる。圧縮機の起動が行われた後は、空調に必要となる第１の回転数により、空調の快適さを維持することができる。
【００７１】
上記図３の特性は説明便宜上の一例であり、車両、冷凍サイクルの能力、図2等の制御仕様により異なる。また、第２の回転数の最大値を１８００ｒｐｍとしたがインバータ装置、電動機、冷凍サイクル等の条件により適切な値とすればよい。、
また、上記の如く車室内の温度を自動調節する場合ではなく、乗員が手動で電動圧縮機６０の回転数を設定できるようにした場合、乗員が回転数を上記の如く低い回転数に設定したとしても、乗員が指定した回転数は第１の回転数として同様に制御される。例として、温度調節スイッチ６５が、温度ではなく回転数を入力するように使用され、その回転数がエアコンコントローラ６２からインバータ装置６１に指令されるような場合がある。
【００７２】
図４に、比較部（回転数選択手段）７１の動作をのフローチャートで示す。
ステップ１０にて、空調演算部（第１決定手段）６９から第１の回転数を入力する。ステップ２０にて、起動制御部（第２決定手段）７０から第２の回転数を入力する。ステップ３０にて、第１の回転数が第２の回転数より大きいか否かを判断する。大きければ（Ｙ：Ｙｅｓ）、ステップ４０にて、第１の回転数を選択し、ステップ４５にて、第１の回転数をインバータ装置（回転数制御手段）６１へ出力する。そして、ステップ１０へ戻る。小さければ（Ｎ：Ｎｏ）、ステップ５０にて、第２の回転数を選択し、ステップ５５にて、第２の回転数をインバータ装置（回転数制御手段）６１へ出力する。そして、ステップ１０へ戻る。ステップ１０に戻るのは、空調演算部（第１決定手段）６９からの次の第１の回転数、起動制御部（第２決定手段）７０からの次の第２の回転数を入力し、ステップ３０にて常時比較しておくためである。
【００７３】
上記により、差圧起動において、第１の回転数が圧縮機の回転が不安定な低速の回転数であった場合、一旦第１の回転数での駆動を避け、圧縮機の回転が安定となる高い第２の回転数まで上昇させることができる。そして、高い回転数の第２の回転数により、冷凍サイクルを早急に安定させることができる。よって、差圧起動後に停止することなく安定して電動圧縮機を駆動することができる。
【００７４】
図５及び図６により、本実施の形態１における電気回路について説明する。
【００７５】
図５において、１はバッテリであり、Ｉはインバータモジュールで、バッテリー１に接続された複数のインバータ動作用スイッチング素子２、およびインバータ動作用ダイオード３を具備している。
【００７６】
ここで、スイッチング素子２について、上アームスイッチング素子をＵ、Ｖ、Ｗ、下アームスイッチング素子をＸ、Ｙ、Ｚと定義し、また、各スイッチング素子Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚに対応するダイオードを、３Ｕ、３Ｖ、３Ｗ、３Ｘ、３Ｙ、３Ｚと定義する。
【００７７】
ＭはセンサレスＤＣブラシレスモータ（以下、モータと称す）で、モータの固定子巻線４、およびモータの磁石回転子５を具備している。６は電源電流を検出する電流センサ、８はＵ相の電流を検出する電流センサ、９はＷ相の電流を検出する電流センサである。７はエアコンコントローラ６２からの回転数指示値（図示せず）、電流センサ６、８、９等からの信号に基づいてスイッチング素子２を制御する制御回路である。２０は回転数制御手段としてのインバータ装置を示す。
【００７８】
電流センサ６の検出電流値は、制御回路７へ送られ、消費電力算出・スイッチング素子２等の保護のための判断に用いられる。電流センサ６としては、周知の如くホール素子を用いたセンサ、シャント抵抗等、スイッチング素子２によるスイッチング電流のピークが検出できるものであれば良い。図５においては、電流センサ６は電源ラインのマイナス側に設けられているが、電流は同じなのでプラス側に設けても良い。本実施の形態においては、電流センサ６にシャント抵抗を用いている。
【００７９】
次に、磁石回転子５の位置検出方法について述べる。
【００８０】
図５における固定子巻線４には、インダクタンスＬとともに抵抗Ｒも存在している。誘起電圧、インダクタンスＬの電圧、抵抗Ｒの電圧の和がインバータ装置２０からの印加電圧に等しい。ここで、Ｕ相における誘起電圧をＥＵ、相電流をｉＵ、印加電圧をＶＵとする。誘起電圧ＥＵは、図５に示す磁石回転子５の回転により固定子巻線４に誘起する電圧であるので、誘起電圧ＥＵを算出できれば磁石回転子５の位置検出ができる。これらの関係は、次式で表すことができる。
【００８１】
ＶＵ＝ＥＵ＋Ｒ・ｉＵ＋Ｌ・ｄｉＵ／ｄｔ
したがって、誘起電圧ＥＵは、
ＥＵ＝ＶＵ−Ｒ・ｉＵ−Ｌ・ｄｉＵ／ｄｔ
で表される。
【００８２】
図５における制御回路７は、スイッチング素子２を制御しているので、印加電圧ＶＵは既知である。よって、制御回路７のプログラムソフトにインダクタンスＬと抵抗Ｒの値を入力しておけば、相電流ｉＵを検出することで誘起電圧ＥＵを算出することができる。２つの電流センサで２相分の電流が検出できる。そして、残りの相の電流は、固定子巻線４の中性点において、キルヒホッフの電流の法則を適用することにより求められる。
【００８３】
誘起電圧による磁石回転子５の位置検出は、上記算出による推定であるため、回転数の低い不安定な状況では誤差が生じやすくなり差圧起動性が低下する。よって、本発明を適用するのに好適である。
【００８４】
図６においては、Ｕ相の電流を検出する電流センサ８、Ｗ相の電流を検出する電流センサ９は備えられておらず、誘起電圧の算出にも電流センサ６の検出電流値が用いられる。したがって、インバータ装置２１は、小型軽量化を図ることができる。
【００８５】
次に、電流センサ６により、相電流ｉＵを検出する方法の概略を説明する。
【００８６】
上アームスイッチング素子Ｕ、Ｖ、Ｗのうち一つがＯＮしている時、電流センサ６にはその相の電流が流れる。二つがＯＮしている時、電流センサ６には残りの相の電流が流れる。制御回路７は、スイッチング素子２を制御しているので、どの素子がＯＮしているか判定できる。よって、相電流が検出できる。但し、各相Ｕ、Ｖ、ＷのＯＮの状況により、電流センサ６に相電流が流れない場合がり、ＯＮのタイミングの調整が必要になる。よって、差圧起動性能が図５に比べ若干低下する。よって、本発明を適用するのに好適である。
【００８７】
（実施の形態２）
図７に、第２の回転数（特性ｄ）が最大回転数に到達した後、所定時間最大回転数を維持し、その後回転数を低下させるようにしたものを示す。第２の回転数を低下させる際、特性ｄと特性ｃとが交差する点以降で特性ｃが選択されｅで示す回転数となる。
これにより、冷凍サイクル、電動機を充分に安定させることができる。よって、、円滑かつ確実に電動機（圧縮機）の差圧起動を行うことができる。
【００８８】
（実施の形態３）
図８に、第２の回転数が選択された後、第２の回転数が低下し第１の回転数が選択されると、第１の回転数を所定値低減するものを示す。第２の回転数を低下させる際、特性ｄと特性ｃとが交差する点以降で特性ｅで示す如く特性ｃより低い回転数を暫く維持する。その後、特性ｅは特性ｃに一致する。
【００８９】
これにより、空調に必要となる第１の回転数より大きい第２の回転数で圧縮機が駆動されることによる過冷房、過暖房を、第１の回転数が選択された後、所定値低減することでキャンセルすることができる。もって、確実な起動と快適な空調が実現できる。第１の回転数を熱負荷に基づいて決定する自動調節の場合、第１の回転数が選択された後、いずれ過冷房、過暖房をキャンセルするように、第１の回転数が決定されるが、室内温度検出フィードバックの遅れなどでレスポンスが遅れるので、この手段は有効である。
【００９０】
（実施の形態４）
図９に、第２決定手段と、回転数選択手段が、回転数制御手段に備えられたものを示す。
インバータ装置（回転数制御手段）６１に、起動制御部（第２決定手段）７０と比較部（回転数選択手段）７１が備えられている。
これにより、エアコンコントローラ６２（第１決定手段）は、空調対象（車両等）の特性に基づき第１の回転数を決定する。そして、インバータ装置６１は、駆動対象（電動機、圧縮機、冷凍サイクル等）の特性に基づき第２の回転数を決定し、次にエアコンコントローラ６２より指令される第１の回転数と比較し、そして、大きい方を選択して電動圧縮機６０を駆動する。
【００９１】
よって、エアコンコントローラ６２、インバータ装置６１それぞれ個別に開発することが可能となる。もって、開発効率を向上できる。また、エアコンコントローラ６２、インバータ装置６１それぞれが各種存在しても、組み合わせは自由であり汎用性が高くなる。
【００９２】
（実施の形態５）
図１０に、電動圧縮機の左側にクラッチ44を搭載したハイブリッド圧縮機４０の例を示す。プーリ38にベルトがかけられ、エンジンに接続される。クラッチ44の軸は、モータ31の軸に直結している。
【００９３】
このハイブリッド圧縮機４０は、周知の如く金属製筐体３２の中に圧縮機構部２８、モータ３１等が設置された構成である。冷媒は、吸入口３３から吸入され、圧縮機構部２８（本実施の形態ではスクロール圧縮機構）がモータ３１で駆動されることにより、圧縮される。この圧縮された冷媒は、モータ３１を通過し（冷却し）、吐出口３４より吐出される。内部でモータ３１の巻き線に接続されているターミナル３９は、インバータ装置に接続される。
【００９４】
図１２の電動圧縮機１０６に比べ、モータ３１の固定子巻線を集中巻にして、横方向の長さを短縮している。
【００９５】
走行中でエンジンが駆動中は、クラッチ４４を介してエンジンの駆動力が圧縮機構部２８に伝えられる。停車時、アイドルストップする場合、エンジンは停止するので、モータ３１を起動させ圧縮機構部２８を駆動し空調を維持する。そのため、モータ３１を起動させる時、一旦圧縮機構部２８を停止させているので、吐出側は高圧、吸入側は低圧となっている。吸入側と吐出側の圧力差が大きいままの状態（負荷が大きい）で差圧起動させる必要がある。よって、本発明の適用例として好適である。
【００９６】
（実施の形態６）
上記実施の形態１において、実施の形態２あるいは実施の形態３に示す電動機（圧縮機）の回転数制御を行う制御装置を構成し、これを実施の形態４および実施の形態５に示す車両用空気調和装置の制御装置とすれば、車両用空調として安定した圧縮機（電動機）の起動が行え、快適さが向上する。
【００９７】
尚、上記各実施の形態において、直流電源としてのバッテリーに代わり、商用電源を直流に整流する等、電源を直流化すれば、他にも応用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、車両空調あるいは冷凍車両等のように、ルームエアコンに比較して差圧起動が頻繁に生じ易い冷凍装置に使用される圧縮機の起動制御装置に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施の形態１を示す車両用空調装置のシステム構成図
【図２】（ａ）同熱負荷に基く回転数決定方法で車室外温度から基準回転数を決定する方法を示す説明図（ｂ）同熱負荷に基く回転数決定方法で車室内温度と設定温度との差から補正回転数を決定する方法を示す説明図
【図３】同熱負荷に基く回転数の時間変化と電動機起動に必要となる回転数との関連を示す説明図
【図４】同回転数選択手段による回転数の選択を示すフローチャート
【図５】同インバータ装置における電気回路図
【図６】同インバータ装置における異なる形態の電気回路図
【図７】本発明の実施の形態２における熱負荷に基く回転数の時間変化と、電動機起動に必要となる回転数との関連を示す説明図
【図８】本発明の実施の形態３における熱負荷に基く回転数の時間変化と、電動機起動に必要となる回転数との関連を示す説明図
【図９】本発明の実施の形態４を示す車両用空調装置のシステム構成図
【図１０】本発明の実施の形態５を示すハイブリッド圧縮機の断面図
【図１１】従来例を示す電動圧縮機を搭載した車両用空調装置のシステム構成図
【図１２】同電動圧縮機の断面図
【図１３】熱負荷に基く回転数の時間変化を示す説明図
【図１４】差圧を維持するのに必要な電動圧縮機の電流と回転数との関連を示す説明図
【符号の説明】
【０１００】
２０  インバータ装置
２１  インバータ装置
２８  圧縮機構部
３１  モータ部
４０  ハイブリッド型圧縮機
６０  電動圧縮機
６１  インバータ装置（回転数制御手段）
６２  エアコンコントローラ
６７  車室内温度センサ
６８  車室外温度センサ
６９  空調演算部（第１決定手段）
７０  起動制御部（第２決定手段）
７１  比較部（回転数選択手段）
【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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