(57)【要約】【課題】起動の精度を向上させることが可能な圧縮機モータ制御システムを提供する。【解決手段】圧縮機モータ制御システムは、多相モータを有する圧縮機と、多相交流電圧により前記多相モータを制御する制御装置とを含む。制御装置は、多相モータの起動の失敗の有無を検知し、多相モータの起動の失敗を検知した場合には、次に起動する際の電圧をある範囲内で大小交互に変化させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相モータを有する圧縮機と、
多相交流電圧により前記多相モータを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記多相モータの起動の失敗の有無を検知し、
前記多相モータの起動の失敗を検知した場合には、次に起動する際の電圧をある範囲内で大小交互に変化させる、圧縮機モータ制御システム。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記多相モータの起動の失敗の回数をさらにカウントし、
前記起動の失敗回数に応じて、前記次に起動する際の電圧の範囲内を狭く、かつ低くする、請求項１記載の圧縮機モータ制御システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記起動の失敗回数に従って前記次に起動する際の電圧の範囲内における最大値を所定値ずつ低くする、請求項２記載の圧縮機モータ制御システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記起動の失敗回数が所定数以上である場合には、エラー処理を実行する、請求項２記載の圧縮機モータ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電圧から交流電圧を得る電圧型ＰＷＭインバータに係わり、たとえば空気調和機などに代表される圧縮機駆動に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般家庭やオフィス等においては、モータ（例えば、ＤＣブラシレスモータ）を有する圧縮機を備えた空気調和機が、広く用いられている。このような空気調和機は、例えば、所定の起動電圧が当該モータに供給されることによって起動する。
【０００３】
しかしながら起動時において、何らかの原因によって当該モータが回転せず、起動に失敗する場合がある。このような場合、前回と同じ条件にて再度起動を試みても、起動の失敗を招いた原因が除去されていない限り、同様の失敗を繰り返す可能性が高いと考えられる。
【０００４】
このような課題を解決すべく、起動の失敗ごとに起動電圧を上げながら、起動を繰り返すものが提案されている。これによれば、起動を繰り返す度に、モータの回転トルクを増大させることが可能となる（特許文献１〜４）。
【０００５】
その結果、例えば回転トルクがやや不足していたことが起動失敗の原因であった場合には、最終的に起動を成功させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１―１１９９９５号公報
【特許文献２】特開平１０−２６７４３２号公報
【特許文献３】特許第３３３２３８３号
【特許文献４】特開２００９−２７０７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記の方式では、起動失敗を重ねて起動電圧が上がりすぎた場合、逆にモータ電流が大きくなりすぎて、パワー素子を破壊または、過電流保護により起動失敗を改善できない場合がある。
【０００８】
とくに負荷、冷却サイクルのバランスなどが不明な場合、最適な起動電圧を決定するのは困難であり、ある程度の範囲を試行錯誤する必要がある。
【０００９】
しかしながら、何度も起動を繰り返すと、空気調和機としての出力の立ち上がり性能が低減してしまう。
【００１０】
本発明の目的は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、起動の精度を向上させることが可能な圧縮機モータ制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のある局面に従う圧縮機モータ制御システムは、多相モータを有する圧縮機と、多相交流電圧により前記多相モータを制御する制御装置とを備え、制御装置は、多相モータの起動の失敗の有無を検知し、多相モータの起動の失敗を検知した場合には、次に起動する際の電圧をある範囲内で大小交互に変化させる。
【００１２】
好ましくは、制御装置は、多相モータの起動の失敗の回数をさらにカウントし、起動の失敗回数に応じて、前記次に起動する際の電圧の範囲内を狭く、かつ低くする。
【００１３】
特に、制御装置は、前記起動の失敗回数に従って前記次に起動する際の電圧の範囲内における最大値を所定値ずつ低くする。
【００１４】
特に、制御装置は、前記起動の失敗回数が所定数以上である場合には、エラー処理を実行する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の圧縮機モータ制御システムは、圧縮機の多相モータなどの起動時において、最適な起動電圧が不明であっても、起動の失敗の有無に従って次に起動する際の電圧をある範囲内で大小交互に変化させることにより、できる限り少ない回数にて起動の成功率を格段に上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に従う空気調和機の概略的な構成を表すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に１に従う電力供給系統について説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態に従う空気調和機１の起動処理を説明するフロー図である。
【図４】本発明の実施の形態に従う起動回数と起動電圧との関係を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態の変形例に従う起動回数と起動電圧との関係を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態の変形例に従う空気調和機１の起動処理を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を附してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１８】
（実施の形態）
本発明の実施の形態に従う圧縮機モータ制御システムを説明するために、一例として空気調和機を用いて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態に従う空気調和機の概略的な構成を表すブロック図である。
【００２０】
図１を参照して、空気調和機１は、室内用熱交換器２、室外用熱交換器３、圧縮機４、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１、モータ駆動回路１２、ＤＣモータ１３、操作部１４、起動失敗検知部１６、カウンタ１７、制御部１８、および記憶部１９等を備えている。
【００２１】
室内用熱交換器２は、室内の壁などへ設置される熱交換器であり、送風機能も備えている。室外用熱交換器３は、室外（室内用熱交換機２が設置される部屋の外であって、屋外も含む）に設置される熱交換器である。いずれの熱交換器も、一般的な空気調和機と同様に、冷媒と空気との間で熱を交換させる役割を果たす。
【００２２】
圧縮機４は、ＤＣモータ１３を有しており、室外用熱交換器３と同様に室外に設置される。そしてこのＤＣモータ１３の回転を動力源として、送られてきた冷媒（ガス）を圧縮して、何れかの熱交換機（２、３）に向けて送り出す。また圧縮機４は、吐出管を備えており、冷媒はこの吐出管を通って送り出されることになる。
【００２３】
ＡＣ−ＤＣコンバータ１１は、商用電源などの交流電源（ＡＣ電源）から供給された電力を、直流に変換して後段回路へ送り出す。
【００２４】
モータ駆動回路１２は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１から送られてくる電力を用いて、ＤＣモータ１３側に所定の電圧（起動電圧や駆動電圧）を印加し、ＤＣモータ１３を駆動させる。なおＤＣモータ１３に印加する電圧の大きさについては、制御部１８から送られてくる制御信号に従って、調整されるようになっている。またＤＣモータ１３の回転トルクは、当該印加される電圧に対応している。そのため、ＤＣモータ１３の回転トルクは、制御部１８によって制御可能となっている。
【００２５】
ＤＣモータ１３は、例えば三相のＤＣブラシレスモータであり、一般的なモータと同様に、ステータ（固定子）とロータ（回転子）を備えている。ロータの回転による動力は、先述した通り、圧縮機４における冷媒の圧縮に用いられる。
【００２６】
操作部１４は、例えばユーザによって操作されるキースイッチを備えており、ユーザインターフェースとしての役割を果たす。操作の内容は制御部１８に伝送され、各種処理にユーザの意図が反映される。
【００２７】
起動失敗検知部１６は、空気調和機１の起動が失敗したか否かを検知する。なお起動失敗の検知は、例えば、ＤＣモータ１３に起動電圧が印加された時に、ロータが動かなかったことを検知することにより実現される。
【００２８】
カウンタ１７は、空気調和機１における起動失敗の回数をカウントする。なお起動が成功した場合には、カウント数をゼロに戻して、次の起動時におけるカウントに備える。
【００２９】
制御部１８は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）によって構成されており、演算制御機能を有している。これにより制御部１８は、空気調和機１において実行される各処理を制御する。また、制御部１８は、起動処理において起動電圧を設定する起動電圧調整部２０を含む。なお空気調和機１の起動のために実行される処理（起動処理）の内容については、あらためて説明する。
【００３０】
記憶部１９は、例えば書換え可能な不揮発性メモリによって構成されており、種々の情報を記憶する。
【００３１】
なお、電力供給系統５は、ＡＣ電源、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１、モータ駆動回路１２、およびＤＣモータ１３を含む。
【００３２】
図２は、本発明の実施の形態に１に従う電力供給系統について説明する図である。
図２を参照して、ここでは、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１とモータ駆動回路１２との間には抵抗Ｒが配置されており、電流検出回路２１によって、抵抗Ｒを流れる電流を検出することが可能となっている。またモータ駆動回路１２は、複数のトランジスタ（Ｔｕ〜Ｔｚ）が、図２に示すように接続されて構成されている。
【００３３】
空気調和機１は、上述した構成によって、室内用熱交換器２が設置された室内の空調を行うことが可能となっている。例えば冷房運転がなされる場合には、圧縮機４によって圧縮された冷媒のガスが、室外用熱交換器３に送られて凝縮液化される。その後、冷媒は減圧されて室内用熱交換機２に送られ、周囲の熱を奪うことにより、室内を冷却することになる。
【００３４】
次に、ここで空気調和機１を起動させる処理（起動処理）、すなわち、ＤＣモータ１３のロータを、静止状態から運転時の回転状態に移行させる処理の内容について説明する。
【００３５】
図３は、本発明の実施の形態に従う空気調和機１の起動処理を説明するフロー図である。
【００３６】
図３を参照して、まず、電源が投入される（ステップＳ１）。
操作部１４における操作を通じて、ユーザからの起動命令が有るかどうかを判断する（ステップＳ２）。
【００３７】
ステップＳ２において、制御部１８は、起動命令があったことが検知されると（ステップＳ２においてＹＥＳ）、起動電圧を負荷の上限、下限それぞれに最適な電圧値Ｖｍａｘ、Ｖｍｉｎの中間値である（Ｖｍａｘ＋Ｖｍｉｎ）／２に設定する（ステップＳ３）。
【００３８】
そして、起動回数を初期値である「１」に設定する（ステップＳ４）。
そして、次に、制御部１８は、起動動作を開始する（ステップＳ５）。具体的には、設定された値（大きさ）の起動電圧がＤＣモータ１３に印加されるように、換言すれば、設定された大きさの回転トルクをＤＣモータ１３に発生させるように、モータ駆動回路１２を制御する。
【００３９】
次に、起動失敗検知部１６は、ＤＣモータ１３の起動が失敗したか否かを判断する（ステップＳ６）。
【００４０】
ステップＳ６において、ＤＣモータ１３の起動が成功したと判断された場合（ステップＳ６においてＮＯ）には、制御部１８は、操作部１４における操作を通じて、ユーザからの停止命令があるかどうかを判断する（ステップＳ７）。すなわち、起動が成功したと判断された場合には、起動処理の目的は達成されたことになり、起動処理は完了する。その後、空気調和機１は、停止命令があるまで通常の空調運転を続けることになる。
【００４１】
ステップＳ７において、ユーザからの停止命令があったことが検知されると（ステップＳ７においてＹＥＳ）、制御部１８は、停止動作を実行する（ステップＳ８）。
【００４２】
そして、ステップＳ２に戻り、ユーザからの操作部１４における操作に従う起動命令があるまで待機する。
【００４３】
一方、起動失敗検知部１６は、ＤＣモータ１３の起動が失敗したと判断した場合（ステップＳ６においてＹＥＳ）には、その旨を制御部１８に通知し、制御部１８は、停止動作を実行する（ステップＳ９）。
【００４４】
そして、制御部１８は、起動回数を加算「＋１」する（ステップＳ１０）。
次に、制御部１８は、起動回数が１２回を超えたかどうかを判断する（ステップＳ１１）。なお、当該１２回は一例であり、他の値をしきい値とすることも可能である。
【００４５】
ステップＳ１１において、制御部１８は、起動回数が１２回を超えたと判断した場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）には、エラーサインを表示する（ステップＳ１５）。そして、処理を終了する（エンド）。
【００４６】
一方、ステップＳ１１において、制御部１８は、起動回数が１２回を超えていないと判断した場合（ステップＳ１１においてＮＯ）には、起動回数が偶数であるかどうかを判断する（ステップＳ１２）。
【００４７】
ステップＳ１２において、制御部１８は、起動回数が偶数であると判断した場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）には、起動電圧調整部２０により起動電圧を（Ｖｍａｘ−ΔＶ＊（起動回数−２）／２）に設定する。
【００４８】
そして、ステップＳ５に戻り、制御部１８は、起動動作を再開する。
一方、ステップＳ１１において、制御部１８は、起動回数が偶数でないと判断した場合、すなわち、起動回数が奇数であると判断した場合（ステップＳ１２においてＮＯ）には、起動電圧調整部２０により起動電圧をＶｍｉｎに設定する。
【００４９】
そして、ステップＳ５に戻り、制御部１８は、起動動作を再開する。
図４は、本発明の実施の形態に従う起動回数と起動電圧との関係を説明する図である。
【００５０】
図４を参照して、上記フロー図に従い起動回数が１回の場合には、負荷の上限、下限それぞれに最適な電圧値Ｖｍａｘ、Ｖｍｉｎの中間値である（Ｖｍａｘ＋Ｖｍｉｎ）／２に設定する。そして、起動回数が２回の場合には、Ｖｍａｘに設定する。起動回数が３回の場合には、Ｖｍｉｎに設定する。起動回数が４回の場合には、Ｖｍａｘ−ΔＶに設定する。以降、同様の方式に従って起動電圧を起動回数に従って設定する。例えば、ΔＶとして、Ｖｍａｘの５％とすることが可能である。なお、再起動のインターバル時間や冷却機の規模等により調整することが可能である。
【００５１】
一般的に、負荷である冷却サイクルのバランス等が不明な場合、最適な起動電圧を一意に決定することは難しく、ある程度の範囲で最適な起動電圧を探す必要がある。
【００５２】
当該方式では、まず、起動電圧をＶｍａｘとＶｍｉｎとの間の中間値に設定して、それ以降、起動が失敗した場合に設定する起動電圧の値を大きくしたり、あるいは小さくしたりして大小交互に起動電圧の値を設定して、負荷状態に対応した起動電圧となるように調整する。また、起動回数が増える場合、すなわち、再起動を繰り返すうちに時間が経過し、サイクルの圧力バランスが徐々に安定して、負荷も低くなる傾向がある。したがって、その負荷に合わせて起動電圧を大きくする場合の値も徐々に低くするようにして起動電圧を調整することにより、起動の成功率の精度を向上させることが可能である。すなわち、空気調和機の立ち上がり性能を向上させることが可能である。
【００５３】
（変形例）
図５は、本発明の実施の形態の変形例に従う起動回数と起動電圧との関係を説明する図である。
【００５４】
図５を参照して、ここでは、大小交互に起動回数に従って起動電圧を変化させる場合に関して、電圧値Ｖｍｉｎに設定する回数を間引いた場合が示されている。
【００５５】
図４で説明した場合においては、起動電圧の値を大きくしたあと、再起動する際には、起動電圧を電圧値Ｖｍｉｎに設定していたが、特に起動失敗が生じやすいのは負荷が大きい場合であり、起動電圧の電圧値が大きい回数を積極的に増やす方が起動の成功率の精度を向上させることが可能である。すなわち、空気調和機の立ち上がりの性能を向上させることが可能である。
【００５６】
図６は、本発明の実施の形態の変形例に従う空気調和機１の起動処理を説明するフロー図である。
【００５７】
図６を参照して、ステップＳ１０までの処理については同様である。次に、ステップＳ１１において、制御部１８は、起動回数が１０回を超えたかどうかを判断する（ステップＳ１１＃）。なお、当該１０回は一例であり、他の値をしきい値とすることも可能である。
【００５８】
ステップＳ１１＃において、制御部１８は、起動回数が１０回を超えたと判断した場合（ステップＳ１１＃においてＹＥＳ）には、エラーサインを表示する（ステップＳ１５）。そして、処理を終了する（エンド）。
【００５９】
一方、ステップＳ１１＃において、制御部１８は、起動回数が１０回を超えていないと判断した場合（ステップＳ１１＃においてＮＯ）には、起動回数が３の倍数であるかどうかを判断する（ステップＳ１６）。
【００６０】
ステップＳ１６において、制御部１８は、起動回数が３の倍数であると判断した場合（ステップＳ１６においてＹＥＳ）には、起動電圧調整部２０により起動電圧をＶｍｉｎに設定する。
【００６１】
そして、ステップＳ５に戻り、制御部１８は、起動動作を再開する。
一方、ステップＳ１６において、制御部１８は、起動回数が３の倍数でないと判断した場合には、ステップＳ１７に進む。
【００６２】
そして、ステップＳ１７において、起動回数を３で除算し、その商をＹとする。
そして、次に、制御部１８は、起動電圧調整部２０により起動電圧を（Ｖｍａｘ−ΔＶ＊（起動回数−２−Ｙ））に設定する（ステップＳ１８）。
【００６３】
そして、ステップＳ５に戻り、制御部１８は、起動動作を再開する。
当該処理により起動電圧の電圧値が大きい回数を積極的に増やして起動の成功率の精度を向上させることが可能である。なお、間引きの例は一例であり、さらに間引くようにしても良い。
【００６４】
なお、上記においては、空気調和機に対する圧縮機モータ制御システムについて説明したが、上記空気調和機以外に、冷凍サイクルに組み入れられる圧縮機を有する冷蔵庫あるいは除湿機等にも本願は適用可能である。
【００６５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６６】
１  空気調和機、２  室内用熱交換器、３  室外用熱交換器、４  圧縮機、５  電力供給系統、１１  ＡＣ−ＤＣコンバータ、１２  モータ駆動回路、１３  ＤＣモータ、１４  操作部、１６  起動失敗検知部、１７  カウンタ、１８  制御部、１９  記憶部、２０  起動電圧調整部、２１  電流検出回路。
【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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