(57)【要約】【課題】圧縮機の回転軸および軸受の摩耗低減の観点から、ターボ圧縮機装置を改善する。【解決手段】  ターボ圧縮機装置１００は、圧縮機モータ１０１を有するターボ圧縮機１２０と、ポンプモータ１０２を有する潤滑ポンプ１３０と、電源１１０から自身への電力供給が継続されているときに電源１１０の電圧と直流電圧部１０６の直流電圧Ｖdcとの間で電力変換を行うコンバータ１０７と、直流電圧Ｖdcと圧縮機モータ１０１の第１交流電圧ベクトルとの間で電力変換を行う第１インバータ１０３と、直流電圧Ｖdcとポンプモータ１０２の第２交流電圧ベクトルとの間で電力変換を行う第２インバータ１０５と、を備える。電源１１０からコンバータ１０７への電力供給が遮断されているときに、圧縮機モータ１０１は回生駆動により回生電力を生成し、ポンプモータ１０２はその回生電力で駆動する。【選択図】図１
2017131097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続されうるターボ圧縮機装置であって、
前記ターボ圧縮機装置は、
回転軸、
前記回転軸を支持する軸受、
前記回転軸が回転することで冷媒を圧縮および吐出する圧縮機構、
前記回転軸を回転させる圧縮機モータ、および、
前記軸受に潤滑剤を供給する潤滑剤供給路、
を有するターボ圧縮機と、
前記潤滑剤供給路を介して前記軸受に前記潤滑剤を供給する駆動力を発生するポンプモータ、
を有する潤滑ポンプと、
コンバータであって、前記電源から前記コンバータへの電力供給が継続されているときに、前記電源の電圧と直流電圧部の直流電圧Ｖdcとの間で電力変換を行うコンバータと、
前記直流電圧Ｖdcと前記圧縮機モータの第１交流電圧ベクトルとの間で電力変換を行う第１インバータと、
前記直流電圧Ｖdcと前記ポンプモータの第２交流電圧ベクトルとの間で電力変換を行う第２インバータと、
を備え、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が遮断されているときに、前記圧縮機モータは回生駆動により回生電力を生成し、前記ポンプモータは前記回生電力で駆動する、ターボ圧縮機装置。
【請求項２】
前記ターボ圧縮機装置は、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が継続されているときに、前記電源の電圧を用いて前記ポンプモータを駆動させる通常運転を行い、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が遮断されており、かつ、前記第１交流電圧ベクトルの振幅が第１閾値振幅以上であるときに、前記第１交流電圧ベクトルの振幅を前記直流電圧ＶdcのＲ1倍以下にする第１減速運転を行う、請求項１に記載のターボ圧縮機装置。
ここで、前記第１閾値振幅は、前記通常運転のときの前記第２交流電圧ベクトルの振幅以上であり、前記Ｒ1は、線形領域で前記第１インバータが動作する場合における前記直流電圧Ｖdcに対する前記第１交流電圧ベクトルの振幅の比率の上限値であり、前記第１インバータの前記線形領域は、前記直流電圧Ｖdcに対して前記第１交流電圧ベクトルの振幅が理論上線形に変化する動作領域である。
【請求項３】
前記第１減速運転において、前記圧縮機モータの回転数またはトルクを調整することによって、前記第１交流電圧ベクトルの振幅を前記直流電圧Ｖdcの前記Ｒ1倍以下にする、請求項２に記載のターボ圧縮機装置。
【請求項４】
前記ターボ圧縮機装置は、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が継続されているときに、前記電源の電圧を用いて前記ポンプモータを駆動させる通常運転を行い、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が遮断されており、かつ、前記第１交流電圧ベクトルの振幅が第２閾値振幅以上第１閾値振幅未満であるときに、前記直流電圧Ｖdcを目標直流電圧に近づける第２減速運転を行う、請求項１から３のいずれか１項に記載のターボ圧縮機装置。
ここで、前記第１閾値振幅は、前記通常運転のときの前記第２交流電圧ベクトルの振幅以上であり、前記第２閾値振幅は、前記通常運転のときの前記第２交流電圧ベクトルの振幅未満であり、前記目標直流電圧は、前記通常運転のときの前記第２交流電圧ベクトルの振幅の１／Ｒ2倍以上であり、前記Ｒ2は、線形領域で前記第２インバータが動作する場合における前記直流電圧Ｖdcに対する前記第２交流電圧ベクトルの振幅の比率の上限値であり、前記第２インバータの前記線形領域は、前記直流電圧Ｖdcに対して前記第２交流電圧ベクトルの振幅が理論上線形に変化する動作領域である。
【請求項５】
前記第２減速運転において、前記圧縮機モータの回転数またはトルクを調整することによって、前記直流電圧Ｖdcを前記目標直流電圧に近づける、請求項４に記載のターボ圧縮機装置。
【請求項６】
前記ターボ圧縮機装置は、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が継続されているときに、前記電源の電圧を用いて前記ポンプモータを駆動させる通常運転を行い、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が遮断されており、前記第１交流電圧ベクトルの振幅が第２閾値振幅未満であり、かつ、前記圧縮機モータの回転数が閾値回転数以上であるときに、前記圧縮機モータにゼロ電圧を印加するとともに前記第２交流電圧ベクトルの振幅を前記直流電圧ＶdcのＲ2倍以下にする第１停止運転を行う、請求項１から５のいずれか１項に記載のターボ圧縮機装置。
ここで、前記第２閾値振幅は、前記通常運転のときの前記第２交流電圧ベクトルの振幅未満であり、前記Ｒ2は、線形領域で前記第２インバータが動作する場合における前記直流電圧Ｖdcに対する前記第２交流電圧ベクトルの振幅の比率の上限値であり、前記第２インバータの前記線形領域は、前記直流電圧Ｖdcに対して前記第２交流電圧ベクトルの振幅が理論上線形に変化する動作領域である。
【請求項７】
前記第１停止運転において、前記ポンプモータの弱め磁束制御によって、および／または前記ポンプモータの回転数を調整することによって、前記第２交流電圧ベクトルの振幅を前記直流電圧Ｖdcの前記Ｒ2倍以下にする、請求項６に記載のターボ圧縮機装置。
【請求項８】
前記ターボ圧縮機装置は、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が継続されているときに、前記電源の電圧を用いて前記ポンプモータを駆動させる通常運転を行い、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が遮断されており、前記第１交流電圧ベクトルの振幅が第２閾値振幅未満であり、かつ、前記圧縮機モータの回転数が閾値回転数未満であるときに、前記圧縮機モータに直流電流を流すとともに前記第２交流電圧ベクトルの振幅を前記直流電圧ＶdcのＲ2倍以下にする第２停止運転を行う、請求項１から７のいずれか１項に記載のターボ圧縮機装置。
ここで、前記第２閾値振幅は、前記通常運転のときの前記第２交流電圧ベクトルの振幅未満であり、前記Ｒ2は、線形領域で前記第２インバータが動作する場合における前記直流電圧Ｖdcに対する前記第２交流電圧ベクトルの振幅の比率の上限値であり、前記第２インバータの前記線形領域は、前記直流電圧Ｖdcに対して前記第２交流電圧ベクトルの振幅が理論上線形に変化する動作領域である。
【請求項９】
前記第２停止運転において、前記ポンプモータの弱め磁束制御によって、および／または前記ポンプモータの回転数を調整することによって、前記第２交流電圧ベクトルの振幅を前記直流電圧Ｖdcの前記Ｒ2倍以下にする、請求項８に記載のターボ圧縮機装置。
【請求項１０】
前記ターボ圧縮機装置は、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が継続されているときに、前記電源の電圧を用いて前記ポンプモータを駆動させる通常運転を行い、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が遮断されており、前記第１交流電圧ベクトルの振幅が第２閾値振幅未満であり、かつ、前記圧縮機モータの回転数が閾値回転数未満であるときに、前記圧縮機モータに直流電流を流すとともに前記ポンプモータの回転数をゼロにする、請求項１から７のいずれか１項に記載のターボ圧縮機装置。
ここで、前記第２閾値振幅は、前記通常運転のときの前記第２交流電圧ベクトルの振幅未満である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ターボ圧縮機装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機を用いたシステムおよびモータ制御について、種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、図１２に示すような冷凍機９００が記載されている。冷凍機９００は、圧縮機９０１、蒸発器９０２、凝縮器９０４、冷却塔９１６、および冷却水ポンプ９１８を備えている。冷凍機９００では、水が冷媒として用いられている。圧縮機９０１は、回転軸９１０、翼車９１２、および軸受９２０を有している。冷却水ポンプ９１８の吐出圧は、水を、冷却塔９１６から凝縮器９０４に供給するとともに、冷却塔９１６から軸受９２０に供給する。軸受９２０に供給された水は、潤滑剤として作用する。特許文献２および非特許文献１では、モータ制御について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５７５３７９号
【特許文献２】特開２０１５−１２６５９８号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】前田雄一郎、井上征則、森本茂雄、真田雅之、「インバータの過変調領域を利用する埋込磁石同期モータのための直接トルク制御システムの運転特性（Operating Characteristics of Direct Torque Control System for Interior Permanent Magnet Synchronous Motors in Overmodulation Region）」平成２４年電気学会産業応用部門大会、Vol.３,  ｐｐ２４３−２４６（２０１２−８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧縮機の回転軸と軸受との接触により、回転軸が摩耗したり軸受が摩耗したりすることがある。特許文献１の技術には、摩耗低減の観点から改善の余地がある。本開示は、このような事情に鑑みてなされたものである。
【０００６】
すなわち、本開示は、
電源に接続されうるターボ圧縮機装置であって、
前記ターボ圧縮機装置は、
回転軸、
前記回転軸を支持する軸受、
前記回転軸が回転することで冷媒を圧縮および吐出する圧縮機構、
前記回転軸を回転させる圧縮機モータ、および、
前記軸受に潤滑剤を供給する潤滑剤供給路、
を有するターボ圧縮機と、
前記潤滑剤供給路を介して前記軸受に前記潤滑剤を供給する駆動力を発生するポンプモータ、
を有する潤滑ポンプと、
コンバータであって、前記電源から前記コンバータへの電力供給が継続されているときに、前記電源の電圧と直流電圧部の直流電圧Ｖdcとの間で電力変換を行うコンバータと、
前記直流電圧Ｖdcと前記圧縮機モータの第１交流電圧ベクトルとの間で電力変換を行う第１インバータと、
前記直流電圧Ｖdcと前記ポンプモータの第２交流電圧ベクトルとの間で電力変換を行う第２インバータと、
を備え、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が遮断されているときに、前記圧縮機モータは回生駆動により回生電力を生成し、前記ポンプモータは前記回生電力で駆動する、ターボ圧縮機装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示に係るターボ圧縮機装置は、回転軸および軸受の摩耗低減の観点から有利である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ターボ圧縮機装置の構成図
【図２】圧縮機の構成図
【図３】空気調和装置の構成図
【図４】制御方法を示すフロー図
【図５】制御を説明するためのタイミング図
【図６】空気調和装置の構成図
【図７】空気調和装置の構成図
【図８】座標系の説明図
【図９】制御部のブロック図
【図１０】制御部のブロック図
【図１１】上位制御装置の説明図
【図１２】従来技術における冷凍機の構成図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（本発明者らによる知見）
特許文献１に記載されているような冷凍機を駆動させるためには、圧縮機を駆動させるためのインバータおよび冷却水ポンプを駆動させるためのインバータを設けることが考えられる。しかし、何らかの原因で電力系統からの電力供給が遮断されると、圧縮機および冷却水ポンプは、これらのインバータから電力が供給されない状態となる。また、制御されない状態（フリーラン状態）になる。このような状況において、冷却水ポンプの回転数は、冷却水ポンプ前後の差圧により低下し、比較的短時間でゼロになる。特許文献１の冷凍機では冷却水ポンプを利用して潤滑剤（水）を圧縮機の軸受に供給するので、比較的短時間で潤滑剤の軸受への供給が不可能となる。一方、特許文献１の冷凍機では、水が冷媒として用いられているため、圧縮機を通過する冷媒は大気圧よりも低い負圧状態になっている。そのため、上記の状況において、圧縮機の回転エネルギーはゆっくりと低下する。そして、比較的長期間にわたり圧縮機の回転軸の高速回転が維持される。結果として、潤滑剤が圧縮機の軸受に送られることなく圧縮機の回転軸が高速回転する期間が生じる。この期間では、圧縮機の回転軸と軸受とが接触し易いため、回転軸および軸受が摩耗し易い。摩耗は、圧縮機の寿命を短くしたり、圧縮機を故障し易くしたりする。
【００１０】
このような事情に鑑み、本発明者らは、電源からの電力供給が遮断されても、圧縮機の軸受への潤滑剤の供給を維持できる技術を検討した。
【００１１】
すなわち、本開示の第１態様は、
電源に接続されうるターボ圧縮機装置であって、
前記ターボ圧縮機装置は、
回転軸、
前記回転軸を支持する軸受、
前記回転軸が回転することで冷媒を圧縮および吐出する圧縮機構、
前記回転軸を回転させる圧縮機モータ、および、
前記軸受に潤滑剤を供給する潤滑剤供給路、
を有するターボ圧縮機と、
前記潤滑剤供給路を介して前記軸受に前記潤滑剤を供給する駆動力を発生するポンプモータ、
を有する潤滑ポンプと、
コンバータであって、前記電源から前記コンバータへの電力供給が継続されているときに、前記電源の電圧と直流電圧部の直流電圧Ｖdcとの間で電力変換を行うコンバータと、
前記直流電圧Ｖdcと前記圧縮機モータの第１交流電圧ベクトルとの間で電力変換を行う第１インバータと、
前記直流電圧Ｖdcと前記ポンプモータの第２交流電圧ベクトルとの間で電力変換を行う第２インバータと、
を備え、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が遮断されているときに、前記圧縮機モータは回生駆動により回生電力を生成し、前記ポンプモータは前記回生電力で駆動する、ターボ圧縮機装置を提供する。
【００１２】
第１態様によれば、電源からコンバータへの電力供給が遮断されているときに、圧縮機モータが、ジェネレータとして駆動し、回生電力を生成する。この回生電力によって、潤滑ポンプを駆動させる。このようにすれば、電源からコンバータへの電力供給が遮断されても、潤滑ポンプの駆動を維持して軸受への潤滑剤の供給を継続することができる。従って、軸受の潤滑を継続しつつ、ターボ圧縮機を減速および停止することができる。すなわち、第１態様よれば、信頼性の高いターボ圧縮機装置を提供することができる。
【００１３】
本開示の第２態様は、第１態様に加え、
前記ターボ圧縮機装置は、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が継続されているときに、前記電源の電圧を用いて前記ポンプモータを駆動させる通常運転を行い、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が遮断されており、かつ、前記第１交流電圧ベクトルの振幅が第１閾値振幅以上であるときに、前記第１交流電圧ベクトルの振幅を前記直流電圧ＶdcのＲ1倍以下にする第１減速運転を行うターボ圧縮機装置を提供する。
ここで、前記第１閾値振幅は、前記通常運転のときの前記第２交流電圧ベクトルの振幅以上であり、前記Ｒ1は、線形領域で前記第１インバータが動作する場合における前記直流電圧Ｖdcに対する前記第１交流電圧ベクトルの振幅の比率の上限値であり、前記第１インバータの前記線形領域は、前記直流電圧Ｖdcに対して前記第１交流電圧ベクトルの振幅が理論上線形に変化する動作領域である。
【００１４】
第２態様の第１減速運転は、第１交流電圧ベクトルの振幅が第１閾値振幅以上であるときに行われる。第１閾値振幅は通常運転のときの第２交流電圧ベクトルの振幅以上であり十分に大きいため、第１交流電圧ベクトルの振幅が不十分であるときに第１減速運転が行われて同振幅がさらに低下する事態を招き難い。すなわち、同振幅が不足し難く、圧縮機モータの回生電力が不足し難く、直流電圧Ｖdcが不足し難く、第２交流電圧ベクトルの振幅が不足し難く、圧縮機の軸受への潤滑剤の供給が不足し難い。また、第２態様の第１減速運転では、第１インバータの動作領域が線形領域となる。つまり、第２態様によれば、第１インバータが過変調領域で動作することが防止され、圧縮機モータの電圧波形が大きく歪むことが防止される。このため、圧縮機の安定制御を維持することができる。
【００１５】
本開示の第３態様は、第２態様に加え、
前記第１減速運転において、前記圧縮機モータの回転数またはトルクを調整することによって、前記第１交流電圧ベクトルの振幅を前記直流電圧Ｖdcの前記Ｒ1倍以下にするターボ圧縮機装置を提供する。
【００１６】
圧縮機モータの回転数またはトルクの調整によれば、容易に第１交流電圧ベクトルの振幅を直流電圧ＶdcのＲ1倍以下にすることができる。
【００１７】
本開示の第４態様は、第１から第３態様のいずれか１つに加え、
前記ターボ圧縮機装置は、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が継続されているときに、前記電源の電圧を用いて前記ポンプモータを駆動させる通常運転を行い、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が遮断されており、かつ、前記第１交流電圧ベクトルの振幅が第２閾値振幅以上第１閾値振幅未満であるときに、前記直流電圧Ｖdcを目標直流電圧に近づける第２減速運転を行う、ターボ圧縮機装置を提供する。
ここで、前記第１閾値振幅は、前記通常運転のときの前記第２交流電圧ベクトルの振幅以上であり、前記第２閾値振幅は、前記通常運転のときの前記第２交流電圧ベクトルの振幅未満であり、前記目標直流電圧は、前記通常運転のときの前記第２交流電圧ベクトルの振幅の１／Ｒ2倍以上であり、前記Ｒ2は、線形領域で前記第２インバータが動作する場合における前記直流電圧Ｖdcに対する前記第２交流電圧ベクトルの振幅の比率の上限値であり、前記第２インバータの前記線形領域は、前記直流電圧Ｖdcに対して前記第２交流電圧ベクトルの振幅が理論上線形に変化する動作領域である。
【００１８】
第１交流電圧ベクトルの振幅が低下すると、回生電力が低下し、直流電圧Ｖdcが不足し易くなる。直流電圧Ｖdcが不足すると、第２交流電圧ベクトルの振幅が不足し、圧縮機の軸受への潤滑剤の供給が不足するおそれがある。また、直流電圧Ｖdcが不足しているにも関わらず第２交流電圧ベクトルの振幅を無理に大きくしようとすると、第２インバータの動作領域が過変調領域となり、ポンプモータの制御が不安定になるおそれがある。このため、第１交流電圧ベクトルの振幅が低下しても、十分な直流電圧Ｖdcを確保することが望ましい。この点、第４態様の第２減速運転では、第１交流電圧ベクトルの振幅が第１閾値振幅未満であるときに、直流電圧Ｖdcを目標直流電圧に近づける。目標直流電圧は、通常運転のときの第２交流電圧ベクトルの振幅の１／Ｒ2倍以上であり、Ｒ2は、線形領域で第２インバータが動作する場合における直流電圧Ｖdcに対する第２交流電圧ベクトルの振幅の比率の上限値である。このため、直流電圧Ｖdcは、第２インバータを線形領域で動作させつつ通常運転のときと同じ第２交流電圧ベクトルの振幅を得ることができる直流電圧に近づく。すなわち、第４態様の第２減速運転によれば、ポンプモータの安定制御を維持しつつ潤滑剤を十分かつ安定的に軸受に供給することが可能な程度に直流電圧Ｖdcを大きくすることが容易となる。
【００１９】
本開示の第５態様は、第４態様に加え、
前記第２減速運転において、前記圧縮機モータの回転数またはトルクを調整することによって、前記直流電圧Ｖdcを前記目標直流電圧に近づける、ターボ圧縮機装置を提供する。
【００２０】
圧縮機モータの回転数またはトルクの調整によれば、容易に直流電圧Ｖdcを目標直流電圧に近づけることができる。
【００２１】
本開示の第６態様は、第１から第５態様のいずれか１つに加え、
前記ターボ圧縮機装置は、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が継続されているときに、前記電源の電圧を用いて前記ポンプモータを駆動させる通常運転を行い、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が遮断されており、前記第１交流電圧ベクトルの振幅が第２閾値振幅未満であり、かつ、前記圧縮機モータの回転数が閾値回転数以上であるときに、前記圧縮機モータにゼロ電圧を印加するとともに前記第２交流電圧ベクトルの振幅を前記直流電圧ＶdcのＲ2倍以下にする第１停止運転を行う、ターボ圧縮機装置を提供する。
ここで、前記第２閾値振幅は、前記通常運転のときの前記第２交流電圧ベクトルの振幅未満であり、前記Ｒ2は、線形領域で前記第２インバータが動作する場合における前記直流電圧Ｖdcに対する前記第２交流電圧ベクトルの振幅の比率の上限値であり、前記第２インバータの前記線形領域は、前記直流電圧Ｖdcに対して前記第２交流電圧ベクトルの振幅が理論上線形に変化する動作領域である。
【００２２】
第１交流電圧ベクトルの振幅が十分に小さいときは、同振幅が大きいときに比べて、ターボ圧縮機装置の停止運転を安全に行うことができる。この点、第６態様では、第１交流電圧ベクトルの振幅が第２閾値振幅未満であるときに、圧縮機モータにゼロ電圧を印加する第１停止運転を行う。圧縮機モータにゼロ電圧が印加されることによって、圧縮機モータの回転数が低下する。また、第６態様の第１停止運転では、第２交流電圧ベクトルの振幅を直流電圧ＶdcのＲ2倍以下にする。Ｒ2は、線形領域で第２インバータが動作する場合における直流電圧Ｖdcに対する第２交流電圧ベクトルの振幅の比率の上限値である。このため、第２インバータを線形領域で動作させることができる。すなわち、第６態様の第１停止運転によれば、停止運転がある程度進行したとき（圧縮機モータの回転数が低いとき）においても、潤滑ポンプの安定制御および軸受への潤滑剤の安定供給を維持し易く、軸受および回転軸の摩耗を抑制し易い。
【００２３】
本開示の第７態様は、第６態様に加え、
前記第１停止運転において、前記ポンプモータの弱め磁束制御によって、および／または前記ポンプモータの回転数を調整することによって、前記第２交流電圧ベクトルの振幅を前記直流電圧Ｖdcの前記Ｒ2倍以下にする、ターボ圧縮機装置を提供する。
【００２４】
ポンプモータの弱め磁束制御および／またはポンプモータの回転数の調整によれば、容易に第２交流電圧ベクトルの振幅を直流電圧ＶdcのＲ2倍以下にすることができる。
【００２５】
本開示の第８態様は、第１から第７態様のいずれか１つに加え、
前記ターボ圧縮機装置は、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が継続されているときに、前記電源の電圧を用いて前記ポンプモータを駆動させる通常運転を行い、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が遮断されており、前記第１交流電圧ベクトルの振幅が第２閾値振幅未満であり、かつ、前記圧縮機モータの回転数が閾値回転数未満であるときに、前記圧縮機モータに直流電流を流すとともに前記第２交流電圧ベクトルの振幅を前記直流電圧ＶdcのＲ2倍以下にする第２停止運転を行う、ターボ圧縮機装置を提供する。
ここで、前記第２閾値振幅は、前記通常運転のときの前記第２交流電圧ベクトルの振幅未満であり、前記Ｒ2は、線形領域で前記第２インバータが動作する場合における前記直流電圧Ｖdcに対する前記第２交流電圧ベクトルの振幅の比率の上限値であり、前記第２インバータの前記線形領域は、前記直流電圧Ｖdcに対して前記第２交流電圧ベクトルの振幅が理論上線形に変化する動作領域である。
【００２６】
第８態様の第２停止運転では、圧縮機モータに直流電流を流す（直流励磁制御を行う）。これにより、圧縮機モータの回転数を速やかにゼロにすることができる。従って、軸受および回転軸の摩耗を抑制することができる。また、第８態様の第２停止運転では、第２交流電圧ベクトルの振幅を直流電圧ＶdcのＲ2倍以下にする。上述のように、このようにすれば、第２インバータを線形領域で動作させることができる。このため、潤滑ポンプの安定制御を維持することができる。
【００２７】
本開示の第９態様は、第８態様に加え、
前記第２停止運転において、前記ポンプモータの弱め磁束制御によって、および／または前記ポンプモータの回転数を調整することによって、前記第２交流電圧ベクトルの振幅を前記直流電圧Ｖdcの前記Ｒ2倍以下にする、ターボ圧縮機装置を提供する。
【００２８】
ポンプモータの弱め磁束制御および／またはポンプモータの回転数の調整によれば、容易に第２交流電圧ベクトルの振幅を直流電圧ＶdcのＲ2倍以下にすることができる。
【００２９】
本開示の第１０態様は、第１から第７態様のいずれか１つに加え、
前記ターボ圧縮機装置は、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が継続されているときに、前記電源の電圧を用いて前記ポンプモータを駆動させる通常運転を行い、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が遮断されており、前記第１交流電圧ベクトルの振幅が第２閾値振幅未満であり、かつ、前記圧縮機モータの回転数が閾値回転数未満であるときに、前記圧縮機モータに直流電流を流すとともに前記ポンプモータの回転数をゼロにする、ターボ圧縮機装置を提供する。
ここで、前記第２閾値振幅は、前記通常運転のときの前記第２交流電圧ベクトルの振幅未満である。
【００３０】
第１０態様の第２停止運転では、圧縮機モータに直流電流を流す（直流励磁制御を行う）。これにより、圧縮機モータの回転数を速やかにゼロにすることができる。従って、軸受および回転軸の摩耗を抑制することができる。また、第１０態様の第２停止運転では、ポンプモータの回転数をゼロにする。これにより、ターボ圧縮機装置の速やかな停止が可能となる。
【００３１】
本開示の第１１態様は、
第１態様から第１０態様のいずれか１つのターボ圧縮機装置を含む流体装置を提供する。
【００３２】
第１１態様の流体装置は、第１態様と同じ理由で、信頼性が高い。なお、流体装置は、例えば空気調和装置である。
【００３３】
本開示の第１２態様は、第１１態様に加え、
前記冷媒は組成Ｃを有する流体であり、前記潤滑剤も前記組成Ｃを有する流体である、流体装置を提供する。
【００３４】
第１２態様では、冷媒および潤滑剤が同じ組成を有する流体である。このため、ターボ圧縮機内で冷媒と潤滑剤とが混ざったとしても、これらを分離する必要がない。このことは、装置の簡素化に繋がる。
【００３５】
本開示の第１３態様は、第１２態様に加え、
前記組成Ｃを有する流体は、水を主成分とする流体である、流体装置を提供する。
【００３６】
水が地球環境に与える負荷は小さい。例えば、オゾン層を破壊したり、地球温暖化の原因になったりしない。すなわち、第１３態様の流体装置は、地球環境にやさしい。
【００３７】
本開示の第１４態様は、第１１〜第１３態様のいずれか１つに加え、
前記潤滑剤は、組成Ｃを有する流体であり、
前記ターボ圧縮機は、前記軸受を潤滑後の前記潤滑剤を排出する潤滑剤排出路を有し、
前記流体装置は、前記組成Ｃを有する流体が循環する１または複数の流路を含み、
前記潤滑剤供給路および前記潤滑剤排出路は、前記１または複数の流路と前記軸受とを接続している、流体装置。
【００３８】
第１４態様では、潤滑剤が流体装置内を循環する。すなわち、第１４態様によれば、潤滑剤を有効利用することができる。
【００３９】
本開示の第１５態様は、
回転軸、
前記回転軸を支持する軸受、
前記回転軸が回転することで冷媒を圧縮および吐出する圧縮機構、
前記回転軸を回転させる圧縮機モータ、および、
前記軸受に潤滑剤を供給する潤滑剤供給路、
を有するターボ圧縮機と、
前記潤滑剤供給路を介して前記軸受に前記潤滑剤を供給する駆動力を発生するポンプモータ、
を有する潤滑ポンプと、
コンバータであって、電源から前記コンバータへの電力供給が継続されているときに、前記電源の電圧と直流電圧部の直流電圧Ｖdcとの間で電力変換を行うコンバータと、
前記直流電圧Ｖdcと前記圧縮機モータの第１交流電圧ベクトルとの間で電力変換を行う第１インバータと、
前記直流電圧Ｖdcと前記ポンプモータの第２交流電圧ベクトルとの間で電力変換を行う第２インバータと、
を備えたターボ圧縮機装置の制御方法であって、
前記電源から前記コンバータへの電力供給が遮断されているときに、前記圧縮機モータに回生駆動をさせて回生電力を生成させ、前記ポンプモータを前記回生電力で駆動させる、ターボ圧縮機装置の制御方法を提供する。
【００４０】
第１５態様によれば、第１態様の効果と同じ効果を得ることができる。
【００４１】
本開示の第１６態様は、
第１５態様のターボ圧縮機装置を含む流体装置の制御方法であって、
前記ターボ圧縮機装置を第１５態様の制御方法で制御する流体装置の制御方法を提供する。
【００４２】
第１６態様によれば、第１１態様の効果と同じ効果を得ることができる。
【００４３】
ターボ圧縮機装置および流体装置の技術は、ターボ圧縮機装置の制御方法および流体装置の制御方法に適用できる。ターボ圧縮機装置の制御方法および流体装置の制御方法の技術は、ターボ圧縮機装置および流体装置に適用できる。
【００４４】
以下、本実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００４５】
（第一の実施形態）
図１は、本実施形態のターボ圧縮機装置１００の概略構成図である。図１に示すように、ターボ圧縮機装置１００は、圧縮機インバータ（第１インバータ）１０３、ポンプインバータ（第２インバータ）１０５、コンバータ１０７、直流電圧部１０６、制御装置１０４、圧縮機１２０、潤滑ポンプ１３０、電圧センサ１０８、および電圧センサ１０９を有している。圧縮機１２０は、圧縮機モータ１０１を有している。潤滑ポンプ１３０は、ポンプモータ１０２を有している。ターボ圧縮機装置１００は、電源１１０と接続されうる。具体的には、コンバータ１０７は、電源１１０と接続されうる。
【００４６】
電源１１０は、ターボ圧縮機装置１００に電圧Ｖsを入力する。電圧Ｖsは、交流電圧である。本実施形態では、電源１１０は、系統電源である。電源１１０は、単相の系統電源であってもよく、３相の系統電源であってもよい。つまり、電圧Ｖsは、単相の系統電圧であってもよく、３相の系統電圧であってもよい。電源１１０は、系統電源以外の外部電源であってもよい。
【００４７】
直流電圧部１０６は、典型的には電線である。以下では、直流電圧部１０６の直流電圧を、直流電圧Ｖdcと称する。図１に示す例では、直流電圧部１０６に、コンバータ１０７、圧縮機インバータ１０３およびポンプインバータ１０５が接続されている。つまり、コンバータ１０７、圧縮機インバータ１０３およびポンプインバータ１０５は、直流電圧部１０６によって電気的に接続されている。
【００４８】
コンバータ１０７は、１次側端子および２次側端子を有する。１次側端子は、電源１１０側の端子である。２次側端子は、インバータ１０３，１０５側の端子であり、直流電圧部１０６に接続されている。
【００４９】
電源１１０からコンバータ１０７への電力供給が継続されているときには、コンバータ１０７は、電源１１０の電圧と直流電圧部１０６の直流電圧Ｖdcとの間で電力変換を行う。具体的には、電圧Ｖsを整流することによって、電圧Ｖsを直流電圧Ｖdcに変換する。本実施形態のコンバータ１０７は、直流電圧Ｖdcを変化させることができる。なお、圧縮機モータ１０１が回生駆動するときは、直流電圧Ｖdcは、圧縮機モータ１０１の回生電力由来のものとなる。コンバータ１０７として、公知のコンバータを採用できる。コンバータ１０７の例は、ダイオードブリッジを含む。コンバータ１０７の具体例は、３相ＰＷＭコンバータである。
【００５０】
圧縮機インバータ１０３は、直流電圧部１０６および圧縮機モータ１０１に接続されている。圧縮機インバータ１０３は、直流電圧部１０６の直流電圧Ｖdcと圧縮機モータ１０１の第１交流電圧ベクトルとの間で電力変換を行う。圧縮機インバータ１０３は、圧縮機モータ１０１が力行駆動するときは、第１交流電圧ベクトルが所望の交流電圧ベクトルになるように、直流電圧Ｖdcを第１交流電圧ベクトルに変換することができる。圧縮機インバータ１０３は、圧縮機モータ１０１が回生駆動するときは、直流電圧Ｖdcが所望の直流電圧になるように、第１交流電圧ベクトルを直流電圧Ｖdcに変換することができる。本実施形態の圧縮機インバータ１０３は、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子を用いた３相交流インバータである。本実施形態の圧縮機インバータ１０３は、ＰＷＭインバータである。本実施形態の第１交流電圧ベクトルは、３相交流電圧である。
【００５１】
圧縮機１２０は、ターボ（遠心型）圧縮機である。図２に示す本実施形態の圧縮機１２０は、筐体１２１と、回転体１２３と、軸受１２４と、圧縮機モータ１０１と、圧縮機吸入管１２５と、圧縮機吐出管１２６と、潤滑剤供給路１２７と、潤滑剤排出路１２８とを有している。なお、圧縮機１２０は、１段で構成されていても、多段で構成されていてもよい。
【００５２】
筐体１２１は、内部空間を有している。この内部空間には、回転体１２３、軸受１２４および圧縮機モータ１０１が配置されている。
【００５３】
回転体１２３は圧縮機構１２３ａおよび回転軸１２３ｂを含んでいる。圧縮機モータ１０１は、ステータ１０１ａおよびロータ１０１ｂを含んでいる。回転軸１２３ｂに、圧縮機構１２３ａおよびロータ１０１ｂが取り付けられている。圧縮機モータ１０１の駆動力によってロータ１０１ｂ、回転軸１２３ｂおよび圧縮機構１２３ａが回転し、圧縮機構１２３ａが冷媒（作動流体）を圧縮する。冷媒は、具体的には冷媒ガスであり、より具体的には水を主成分とする蒸気である。冷媒は、筐体１２１外から圧縮機吸入管１２５を通じて圧縮機構１２３ａに吸入される。圧縮後の冷媒は、圧縮機構１２３ａから圧縮機吐出管１２６を通じて筐体１２１外へと排出される。圧縮機吸入管１２５および圧縮機吐出管１２６は、圧縮機構１２３ａに接続されている。
【００５４】
本実施形態では、軸受１２４は複数存在する。複数の軸受１２４は、回転軸１２３ｂに沿って、間隔をあけて配置されている。本実施形態では、軸受１２４は、すべり軸受であり、圧縮機モータ１０１の両端を含む位置に設置されている。すべり軸受の例は、ジャーナル軸受とスラスト軸受とを含む。軸受１２４には、筐体１２１外から潤滑剤供給路１２７を通じて潤滑剤（この例では水を主成分とする潤滑剤）が供給される。また、潤滑後の潤滑剤は、潤滑剤排出路１２８を通じて筐体１２１外へと排出される。なお、軸受１２４は、ころがり軸受であってもよい。ころがり軸受も、すべり軸受と同様に潤滑されうる。
【００５５】
圧縮機モータ１０１の例は、同期モータまたは誘導モータである。圧縮機モータ１０１の具体例は、永久磁石モータの一種である埋込磁石同期モータ（ＩＰＭＳＭ：Interior Permanent Magnet Synchronous Motor）である。埋込磁石同期モータは、ｄ軸インダクタンスＬdとｑ軸インダクタンスＬqとが相違する突極性（一般には、Ｌd＞Ｌqの逆突極性）を有し、マグネットトルクに加えてリラクタンストルクも利用できる。このため、埋込磁石同期モータのモータ効率は極めて高い。さらに、圧縮機モータ１０１は、制動時に回生動作を行うときに、極めて高いジェネレータ効率を示す。圧縮機モータ１０１の軸出力は、圧縮機１２０の圧縮機構１２３ａに伝達される。
【００５６】
図１に戻って、ポンプインバータ１０５は、直流電圧部１０６およびポンプモータ１０２に接続されている。ポンプインバータ１０５は、直流電圧部１０６の直流電圧Ｖdcとポンプモータ１０２の第２交流電圧ベクトルとの間で電力変換を行う。ポンプインバータ１０５は、第２交流電圧ベクトルが所望の交流電圧ベクトルになるように、直流電圧Ｖdcを第２交流電圧ベクトルに変換することができる。本実施形態のポンプインバータ１０５は、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子を用いた３相交流インバータである。本実施形態のポンプインバータ１０５は、ＰＷＭインバータである。本実施形態では、ポンプインバータ１０５は、圧縮機インバータ１０３と同じインバータである。ただし、ポンプインバータ１０５は、圧縮機インバータ１０３と異なるインバータであってもよい。本実施形態の第２交流電圧ベクトルは、３相交流電圧である。
【００５７】
潤滑ポンプ１３０は、ポンプモータ１０２を用いて潤滑剤を軸受１２４へ圧送する。具体的に、潤滑ポンプ１３０は、潤滑剤を吸い込み、潤滑剤を圧縮機１２０の潤滑剤供給路１２７経由で軸受１２４に供給する。
【００５８】
ポンプモータ１０２の例は、圧縮機モータ１０１と同様、同期モータまたは誘導モータである。ポンプモータ１０２の具体例は、圧縮機モータ１０１と同様、埋込磁石同期モータ（ＩＰＭＳＭ：Interior Permanent Magnet Synchronous Motor）である。ポンプモータ１０２の軸出力は、潤滑ポンプ１３０の圧送機構に伝達される。
【００５９】
電圧センサ１０９は、電圧Ｖsを検出する。電圧センサ１０９は、コンバータ１０７の一次端子側（電源１１０側）に設けられている。
【００６０】
電圧センサ１０８は、直流電圧Ｖdcを検出する。電圧センサ１０８は、コンバータ１０７の２次端子側（インバータ１０３，１０５側）に設けられている。
【００６１】
図３は、空気調和装置１４０の構成図である。図３に示すように、空気調和装置１４０は、ターボ圧縮機装置１００と、冷媒回路１４４と、第１循環路１４５と、第２循環路１４６とを備えている。本実施形態では、冷媒回路１４４、第１循環路１４５および第２循環路１４６内には、水を主成分とする冷媒が充填されている。本明細書では、「主成分」とは、重量基準で最も多く含まれる成分を意味する。冷媒は、凍結防止剤等の成分を含んでいてもよい。冷媒回路１４４、第１循環路１４５および第２循環路１４６内は、大気圧よりも低い負圧状態になっている。
【００６２】
潤滑ポンプ１３０は、ターボ圧縮機装置１００の構成要素の一部である。本実施形態の潤滑ポンプ１３０は、冷媒回路１４４、第１循環路１４５および第２循環路１４６のうちのいずれかの場所から潤滑剤（この例では水を主成分とする潤滑剤）を吸い込む。潤滑ポンプ１３０は、吸い込んだ潤滑剤を、潤滑剤供給路１２７を通じて軸受１２４に圧送する。こうして、潤滑剤が軸受１２４に供給される。軸受１２４を潤滑後の潤滑剤は、潤滑剤排出路１２８を通じて排出される。本実施形態の潤滑剤の排出先は、冷媒回路１４４、第１循環路１４５および第２循環路１４６のいずれの場所であってもよい。
【００６３】
冷媒回路１４４は、蒸発器１４１、圧縮機１２０、凝縮器１４２および減圧機構１４３を含んでいる。冷媒回路１４４では、蒸発器１４１、圧縮機１２０、凝縮器１４２および減圧機構１４３が、流路によってこの順に接続されている。冷媒回路１４４は、冷媒を循環させる。
【００６４】
蒸発器１４１は、冷媒液を貯留するとともに内部で冷媒液を蒸発させる。
【００６５】
圧縮機１２０は、冷媒回路１４４の構成要素の一部であり、ターボ圧縮機装置１００の構成要素の一部でもある。圧縮機１２０の詳細は、図２を用いて説明したとおりである。
【００６６】
凝縮器１４２は、内部で冷媒蒸気を凝縮させるとともに冷媒液を貯留する。
【００６７】
減圧機構１４３は、凝縮器１４２から蒸発器１４１に導かれる冷媒液を減圧する。減圧機構１４３は、減圧幅を変更可能である。本実施形態では、減圧機構１４３として電子膨張弁が採用されている。減圧機構１４３は、所望のサイクル運転ポイントが確保されるように調整されうる。
【００６８】
第１循環路１４５は、第１熱交換器１４７、第１送り路１４９および第１戻し路１５０を含んでいる。第１熱交換器１４７は、送風機１５１を有している。第１送り路１４９は、第１ポンプ１４８を有している。第１循環路１４５は（具体的には、第１循環路１４５の両端は）、蒸発器１４１に接続されている。第１循環路１４５は、蒸発器１４１に貯留された冷媒液を、第１熱交換器１４７を経由するように循環させる。
【００６９】
具体的には、第１ポンプ１４８によって、冷媒液が圧送される。第１送り路１４９は、蒸発器１４１から第１熱交換器１４７に冷媒液を導く。第１熱交換器１４７は、室内または室外に設置され、送風機１５１により供給される空気を冷媒液との熱交換により冷却する。第１戻し路１５０は、第１熱交換器１４７から蒸発器１４１に冷媒液を導く。
【００７０】
このようにして、冷媒液は、第１熱交換器１４７で加熱され、その後第１循環路１４５の下流端から当該蒸発器１４１内に戻る。この戻った冷媒液は、蒸発器１４１内において、減圧条件下で沸騰する。なお、蒸発器１４１内に戻る冷媒液は、第１循環路１４５の下流端から噴霧されてもよい。
【００７１】
第２循環路１４６は、第２熱交換器１５２、第２送り路１５４および第２戻し路１５５を含んでいる。第２熱交換器１５２は、送風機１５６を有している。第２送り路１５４は、第２ポンプ１５３を有している。第２循環路１４６は（具体的には、第２循環路１４６の両端は）、凝縮器１４２に接続されている。第２循環路１４６は、凝縮器１４２に貯留された冷媒液を、第２熱交換器１５２を経由するように循環させる。
【００７２】
具体的には、第２ポンプ１５３によって、冷媒液が圧送される。第２送り路１５４は、凝縮器１４２から第２熱交換器１５２に冷媒液を導く。第２熱交換器１５２は、第１熱交換器１４７とは逆に室外または室内に設置され、送風機１５６により供給される空気を冷媒液との熱交換により加熱する。第２戻し路１５５は、第２熱交換器１５２から凝縮器１４２に冷媒液を導く。
【００７３】
このようにして、冷媒液は、第２熱交換器１５２で冷却され、第２循環路１４６の下流端から凝縮器１４２内に戻る。この戻った冷媒液と圧縮機１２０から吐出された冷媒蒸気とが蒸発器１４１内において直接接触することにより、冷媒蒸気は冷却されて凝縮する。なお、凝縮器１４２内に戻る冷媒液は、第２循環路１４６の下流端から噴霧されてもよい。
【００７４】
第１熱交換器１４７および第２熱交換器１５２としては、例えば、フィンアンドチューブ型熱交換器を用いることができる。第１熱交換器１４７を室内に設置した場合には冷房専用の空気調和装置１４０が得られ、第２熱交換器１５２を室内に設置した場合には暖房専用の空気調和装置１４０が得られる。なお、第１熱交換器１４７および第２熱交換器１５２のうちの室外に設置される方は、必ずしも空気と冷媒液との間で熱交換を行うものである必要はなく、例えば工業用水等の液体と冷媒液との間で熱交換を行うものであってもよい。
【００７５】
図１に戻って、制御装置１０４は、圧縮機インバータ１０３およびポンプインバータ１０５を制御する。制御装置１０４は、例えば、マイクロコンピュータまたはＤＳＰ（digital signal processor）と、メモリとを用いて構成することができる。制御装置１０４は、通常運転時（電源１１０からターボ圧縮機装置１００への電力供給が継続されている時）等の圧縮機モータ１０１が力行駆動する場合においても、電源遮断時（電源１１０からターボ圧縮機装置１００への電力供給が遮断されている時）等の圧縮機モータ１０１が回生駆動する場合においても、適切な制御を行う。
【００７６】
通常運転のときには、制御装置１０４は、圧縮機１２０が後述する空気調和装置１４０において要求される能力を発揮するように、圧縮機インバータ１０３を制御する。制御装置１０４は、圧縮機インバータ１０３を制御することによって、一例では圧縮機モータ１０１の回転数ωCaを調整し、別例では圧縮機モータ１０１のトルクを調整する。制御装置１０４は、圧縮機モータ１０１の回転数ωCaに応じた必要な潤滑剤が圧縮機１２０の軸受１２４に供給されるように、ポンプインバータ１０５を制御する。制御装置１０４は、ポンプインバータ１０５の制御によって、一例ではポンプモータ１０２の回転数ωPaを調整する。
【００７７】
本実施形態では、制御装置１０４は、電圧センサ１０９を用いて、電源１１０からターボ圧縮機装置１００への（具体的にはコンバータ１０７への）電力供給が継続されているか遮断されているかを判断する。電力供給が遮断されている場合、制御装置１０４は、電圧センサ１０８の検出電圧と圧縮機モータ１０１の電圧に応じて、圧縮機モータ１０１を回生駆動させる。また、制御装置１０４は、電圧センサ１０８の検出電圧とポンプモータ１０２の電圧に応じて、ポンプモータ１０２の回転数ωPa、電圧等を変更する。
【００７８】
＜通常運転＞
ターボ圧縮機装置１００の通常運転について説明する。通常運転は、電源１１０からコンバータ１０７への電力供給が継続されているときに行われる。通常運転において、ターボ圧縮機装置１００は、電源１１０の電圧を用いてポンプモータ１０２を駆動させる。以下、具体的に説明する。
【００７９】
通常運転において、圧縮機インバータ１０３は、指令回転数ωC*に基づいて圧縮機モータ１０１に電圧を印加する。指令回転数ωC*は、例えば、上位制御装置からターボ圧縮機装置１００（具体的には制御装置１０４）に与えられる。指令回転数ωC*は、圧縮機モータ１０１の回転数ωCaが追従するべき回転数である。本実施形態の通常運転では、圧縮機モータ１０１が最大効率（最小銅損）で動作するように圧縮機モータ１０１に電圧が印加される。具体的に、最小の電流で最大のトルクを発生できる最大トルク／電流制御（ＭＴＰＡ）が実行される。ポンプインバータ１０５は、指令回転数ωP*に基づいてポンプモータ１０２に電圧を印加する。指令回転数ωP*は、例えば、上位制御装置からターボ圧縮機装置１００（具体的には制御装置１０４）に与えられる。指令回転数ωP*はポンプモータ１０２の回転数ωPaが追従するべき回転数である。本実施形態の通常運転では、ポンプモータ１０２が最大効率（最小銅損）で動作するようにポンプモータ１０２に電圧が印加される。具体的に、ＭＴＰＡが実行される。これらの制御を実施するには、モータのロータの位置に同期して回転する回転座標（ｄ−ｑ座標）に基づく方式、静止している座標（α―β座標）に基づく方式等を利用することができる。
【００８０】
本実施形態では、指令回転数ωC*から第１指令交流電圧ベクトルが特定される。第１指令交流電圧ベクトルは圧縮機モータ１０１の第１交流電圧ベクトルが追従するべき電圧ベクトルである。具体的には、α―β座標に基づいて、２相の指令電圧ＶCα*，ＶCβ*が演算される。そして、（数１）に基づいて、指令電圧ＶCα*，ＶCβ*から３相の指令電圧ＶCu*，ＶCv*，ＶCw*が演算される。第１指令交流電圧ベクトルの振幅ＶCaは、（数２）に基づいて演算できる。これらの演算は、制御装置１０４が担う。なお、異なる座標系で表示されている点を除けば、第１指令交流電圧ベクトル、指令電圧ＶCα*，ＶCβ*および指令電圧ＶCu*，ＶCv*，ＶCw*は同じである。α―β座標に基づいて指令回転数ωC*から指令電圧ＶCu*，ＶCv*，ＶCw*を特定する方法の詳細については、例えば特許文献２（図４等）を参照されたい。本実施形態でも、特許文献２に倣い、圧縮機モータ１０１の電流の測定値を用いた制御を行うことができる。本明細書では、「振幅」は、単に大きさ（絶対値）を指す場合がある。
【００８１】
【数１】
2017131097.tif 000003
【００８２】
【数２】
2017131097.tif 000004
【００８３】
本実施形態では、指令回転数ωP*から第２指令交流電圧ベクトルが特定される。第２指令交流電圧ベクトルはポンプモータ１０２の第２交流電圧ベクトルが追従するべき電圧ベクトルである。具体的には、ｄ―ｑ座標に基づいて、２相の指令電圧ＶPd*，ＶPq*が演算される。そして、（数３）に基づいて、指令電圧ＶPd*，ＶPq*から３相の指令電圧ＶPu*，ＶPv*，ＶPw*が演算される。（数３）の角度θは、Ｕ軸からみたｄ軸の進み角である。第２指令交流電圧ベクトルの振幅ＶPaは、（数４）に基づいて演算できる。これらの演算は、制御装置１０４が担う。なお、異なる座標系で表示されている点を除けば、第２指令交流電圧ベクトル、指令電圧ＶPd*，ＶPq*および指令電圧ＶPu*，ＶPv*，ＶPw*は同じである。ｄ―ｑ座標に基づいて指令回転数ωP*から指令電圧ＶPu*，ＶPv*，ＶPw*を特定する方法の詳細については、例えば公知の文献（武田洋次、森本茂雄、松井信行、本田幸夫、「埋込磁石同期モータの設計と制御」、株式会社オーム社、２００１年１０月２５日発行、等）を参照されたい。
【００８４】
【数３】
2017131097.tif 000005
【００８５】
【数４】
2017131097.tif 000006
【００８６】
なお、指令回転数ωC*ではなく指令トルクＴC*に基づいて圧縮機モータ１０１に電圧を印加することもできる。本実施形態の別例では、そのようにして圧縮機モータ１０１に電圧を印加する。指令トルクＴC*は、圧縮機モータ１０１のトルクＴCaが追従するべきトルクである。指令トルクＴC*は、例えば、上位制御装置からターボ圧縮機装置１００（具体的には制御装置１０４）に与えられる。通常運転では、圧縮機モータ１０１が最大効率（最小銅損）で動作するように圧縮機モータ１０１に電圧が印加されうる。具体的に、ＭＴＰＡが実行されうる。具体的に、指令トルクＴC*から第１指令交流電圧が特定されうる。これらの演算も、制御装置１０４が担いうる。
【００８７】
本実施形態の通常運転では、圧縮機モータ１０１の指令回転数ωC*は、圧縮機用の目標回転数に設定される。典型的には、この目標回転数は、一定である（つまり、時間変化しない）。このため、第１指令交流電圧ベクトルの振幅も一定に維持される。第１交流電圧ベクトルの振幅も一定に維持される。ポンプモータ１０２の指令回転数ωP*は、ポンプ用の目標回転数に設定される。典型的には、この目標回転数は、一定である。このため、第２指令交流電圧ベクトルの振幅も一定に維持される。第２交流電圧ベクトルの振幅も一定に維持される。指令トルクＴC*に基づいて圧縮機モータ１０１に電圧を印加する別例では、指令トルクＴC*は圧縮機用の目標トルクに設定することができる。目標トルク、第１指令交流電圧ベクトルの振幅および第１交流電圧ベクトルの振幅は、一定でありうる。
【００８８】
波形歪みの少ない第１交流電圧ベクトルを圧縮機モータ１０１に印加したり、波形歪みの少ない第２交流電圧ベクトルをポンプモータ１０２に印加するには、直流電圧Ｖdcは十分に大きい必要がある。具体的に、振幅ＶCaおよび直流電圧Ｖdcが（数５Ａ）に示す関係を満たし、振幅ＶPaおよび直流電圧Ｖdcが（数５Ｂ）に示す関係を満たす必要がある。なお、（数５Ａ）の等号が成立するのは圧縮機インバータ１０３が線形領域と過変調領域の境界で動作するときであり、（数５Ｂ）の等号が成立するのはポンプインバータ１０５が線形領域と過変調領域の境界で動作するときである。つまり、（数５Ａ）が成立するのは圧縮機インバータ１０３が線形領域で動作するときであり、（数５Ｂ）が成立するのはポンプインバータ１０５が線形領域で動作するときである。本実施形態の通常運転では、圧縮機インバータ１０３およびポンプインバータ１０５は、線形領域で動作する。なお、（数５Ａ）および（数５Ｂ）の右辺の係数√３／２√２はインバータ１０３，１０５の変調方式として正弦波ＰＷＭ方式が採用された場合の係数である。別の変調方式を用いる場合には、別の係数が用いられうる。例えば、第３調波注入変調方式が採用される場合には、（数５Ａ）および（数５Ｂ）の右辺の係数は√３／２√２から１／√２に変更される。
【００８９】
【数５】
2017131097.tif 000007
【００９０】
念のため、線形領域について説明する。線形領域は、インバータの１次側の直流電圧に対してインバータの２次側の交流電圧ベクトルの振幅が理論上線形に変化する動作領域である。すなわち、圧縮機インバータ１０３の線形領域は、直流電圧Ｖdcに対して第１交流電圧ベクトルの振幅が理論上線形に変化する動作領域である。また、ポンプインバータ１０５の線形領域は、直流電圧Ｖdcに対して第２交流電圧ベクトルの振幅が理論上線形に変化する動作領域である。線形領域の説明は、公知の文献（例えば非特許文献１）でもなされている。上述のように、インバータを線形領域で動作させれば、波形歪みの少ない交流電圧ベクトルを得ることができる。
【００９１】
上記演算を逐次（典型的には制御周期毎に）実施することで、制御装置１０４は圧縮機モータ１０１およびポンプモータ１０２を駆動させるための指令電圧ＶCu*，ＶCv*，ＶCw*および指令電圧ＶPu*，ＶPv*，ＶPw*を生成する。生成された指令電圧に基づいて、圧縮機インバータ１０３およびポンプインバータ１０５は、圧縮機モータ１０１およびポンプモータ１０２に実電圧を印加する。これにより、圧縮機モータ１０１およびポンプモータ１０２は、所望の回転数で駆動する。具体的に、圧縮機モータ１０１の回転数ωCaは指令回転数ωC*に追従し、ポンプモータ１０２の回転数ωPaは指令回転数ωP*に追従する。
【００９２】
また、上記のようにポンプモータ１０２が駆動することによって、潤滑ポンプ１３０は、冷媒を圧送することができる。潤滑ポンプ１３０により圧送された冷媒は、圧縮機１２０における潤滑剤供給路１２７を軸受１２４へと流れ、潤滑剤として軸受１２４に供給される。供給された冷媒（潤滑剤）は、潤滑剤排出路１２８を通じて筐体１２１の外部へ排出される。これにより、圧縮機１２０が高速で駆動している際にも、所定量の潤滑剤を軸受１２４に供給することが可能となり、信頼性の高いターボ圧縮機装置１００が実現される。
【００９３】
次に、本実施形態の空気調和装置１４０の通常運転について説明する。蒸発器１４１内で気化した飽和状態の冷媒蒸気は、圧縮機１２０に吸入されて圧縮されることにより過熱状態となる。圧縮機１２０から吐出された冷媒蒸気は、凝縮器１４２において、第２熱交換器１５２で過冷却された冷媒液と熱交換することで凝縮する。凝縮器１４２において凝縮した冷媒液の大部分は、第２ポンプ１５３により第２熱交換器１５２へ圧送される。第２熱交換器１５２に圧送された冷媒液は、ここで空気に放熱した後に凝縮器１４２に戻る。凝縮器１４２において凝縮した冷媒液の残りは、減圧機構１４３により減圧され、その後蒸発器１４１に導入される。減圧機構１４３の開度は、所望の運転ポイントが確保されるように調整される。具体的には、圧縮機１２０から吐出された冷媒蒸気の圧力が所定値よりも高いときは、減圧機構１４３の開度を小さくする制御がなされる。蒸発器１４１内の冷媒液の大部分は、第１ポンプ１４８により第１熱交換器１４７へ圧送される。第１熱交換器１４７に圧送された冷媒液は、ここで空気から吸熱し、その後に蒸発器１４１に戻る。蒸発器１４１内の冷媒液は、減圧条件下での沸騰により蒸発し、気化した冷媒蒸気が圧縮機１２０に吸入される。圧縮機１２０により冷媒蒸気が再び圧縮される。こうして、飽和蒸気線および飽和液線に基づく冷凍サイクルが繰り返される。
【００９４】
＜減速運転および停止運転＞
本実施形態のターボ圧縮機装置１００および空気調和装置１４０は、減速運転および停止運転を行うことができる。本実施形態の減速運転および停止運転は、電源１１０からコンバータ１０７への電力供給が遮断されたときに行われる。ターボ圧縮機装置１００は、減速運転および停止運転において、通常運転のときとは異なる指令回転数ωC*および指令回転数ωP*に基づいて動作する。このため、空気調和装置１４０も、通常運転のときとは異なる動作をする。
【００９５】
本実施形態では、減速運転において、潤滑ポンプ１３０による軸受１２４の潤滑を維持する目的で、ポンプモータ１０２の指令回転数ωP*を、通常運転のときと同じポンプ用の目標回転数に設定する。第２指令交流電圧ベクトルも、その振幅も、第２交流電圧ベクトルも、その振幅も、通常運転のときと同じである。停止運転でも同様としてもよいが、軸受１２４への潤滑剤の供給量を低下させてもよい場合等には指令回転数ωP*を低下させてもよい。なお、本実施形態の停止運転では、ポンプモータ１０２の弱め磁束制御を行うことがある。弱め磁束制御は、モータの電圧ベクトルの大きさを電圧制限値以下に抑えるための制御である。弱め磁束制御の詳細については、非特許文献１、上記の文献「埋込磁石同期モータの設計と制御」等を参照されたい。
【００９６】
＜通常運転、減速運転および停止運転の制御フローおよびタイムチャート＞
従来技術では、電源１１０からコンバータ１０７への電力供給が遮断された場合、直流電圧部１０６の直流電圧Ｖdcが低下してゼロになる。この場合、ポンプインバータ１０５からポンプモータ１０２への電力供給が不可能となり、潤滑ポンプ１３０による軸受１２４の潤滑も不可能となる。しかし、本実施形態では、電力供給が遮断された場合であっても、潤滑ポンプ１３０による軸受１２４の潤滑はある程度の期間継続される。本実施形態のターボ圧縮機装置１００および空気調和装置１４０の通常運転、減速運転および停止運転の制御フローおよびタイムチャートは、図４および図５に示すとおりである。図５の横軸は、時間である。縦軸は、電圧である。実線は、直流電圧Ｖdcの時間変化を表す。一点鎖線は、ポンプモータ１０２の第２指令交流電圧ベクトルの振幅ＶPaの時間変化を表す。二点鎖線は、圧縮機モータ１０１の第１指令交流電圧ベクトルの振幅ＶCaの時間変化を表す。
【００９７】
まず、ステップＳ１０１において、電圧センサ１０８が直流電圧部１０６の直流電圧Ｖdc（コンバータの２次側端子の直流電圧）を検出し、電圧センサ１０９が電圧Ｖs（コンバータの１次側端子の電圧）を検出する。その後、ステップＳ１０２に進む。
【００９８】
ステップＳ１０２において、電源１１０からコンバータ１０７への電力供給が遮断されているか否かを判断する。
【００９９】
電源１１０からコンバータ１０７への電力供給が継続されている場合（ステップＳ１０２でＮｏの場合）は、ステップＳ１０３に進み、通常運転を行う。上述のように、本実施形態の通常運転では、圧縮機モータ１０１の回転数ωCaを圧縮機モータ用の目標回転数に維持し、ポンプモータ１０２の回転数ωPaをポンプモータ用の目標回転数に維持する。この例の通常運転では、両目標回転数は一定である（時間変化しない）。なお、図５のＶdc_uは、通常運転のときの直流電圧Ｖdcを表す。
【０１００】
電源１１０からコンバータ１０７への電力供給が遮断されている場合（ステップＳ１０２でＹｅｓの場合）は、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、圧縮機モータ１０１の第１指令交流電圧ベクトルの振幅ＶCaと第１閾値振幅Ｖth1とを比較する。本実施形態では、第１閾値振幅Ｖth1は、定数である。図５に示す例では、第１閾値振幅Ｖth1は、通常運転のときのポンプモータ１０２の第２指令交流電圧ベクトルの振幅ＶPaと同じである。別例では、第１閾値振幅Ｖth1は、通常運転のときの振幅ＶPaよりも大きい。
【０１０１】
振幅ＶCaが第１閾値振幅Ｖth1以上である場合（ステップＳ１０４でＮｏの場合）、ステップＳ１０５に進み、第１減速運転を行う。第１閾値振幅Ｖth1は十分に大きいため、振幅ＶCaが不十分である場合には第１減速運転が行われることはない。従って、第１減速運転が原因で、直流電圧Ｖdcが不十分となり、振幅ＶPaが不十分となり、ポンプモータ１０２の回転数ωPaを確保できなくなることはない。本実施形態の第１減速運転では、振幅ＶCaが直流電圧Ｖdcに√３／２√２を乗じた値以下となるように、圧縮機モータ１０１の回転数ωCaを調節する。このようにすれば、圧縮機インバータ１０３の動作領域が線形領域となり、圧縮機モータ１０１の安定制御が可能となる。なお、圧縮機モータ１０１の安定制御の観点からは、振幅ＶCaが直流電圧Ｖdcに√３／２√２を乗じた値よりもやや小さいことが望ましい。この観点から、振幅ＶCaを、例えば直流電圧Ｖdcに√３／２√２を乗じた値の８０％〜９５％とすることができる。なお、圧縮機モータ１０１の回転数ωCaを調整する代わりに、トルクＴCaを調整することによって、振幅ＶCaを直流電圧Ｖdcに√３／２√２を乗じた値以下にすることもできる。本実施形態の第１減速運転では、振幅ＶPaは、通常運転のときと同じ（この例では第１閾値振幅Ｖth1と同じ）に維持される。この例の第１減速運転では、ポンプ用の目標回転数は通常運転のときと同じである。このため、ポンプモータ１０２の回転数ωPaは、通常運転のときと同じ目標回転数に維持される。
【０１０２】
振幅ＶCaが第１閾値振幅Ｖth1未満である場合（ステップＳ１０４でＹｅｓの場合）、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、振幅ＶCaと第２閾値振幅Ｖth2とを比較する。本実施形態では、第２閾値振幅Ｖth2は、定数であり、通常運転のときのポンプモータ１０２の第２指令交流電圧ベクトルの振幅ＶPa未満である。第２閾値振幅Ｖth2は、例えば、通常運転のときのポンプモータ１０２の第２指令交流電圧ベクトルの振幅ＶPaの５％〜３０％である。
【０１０３】
振幅ＶCaが第２閾値振幅Ｖth2以上である場合（ステップＳ１０６でＮｏの場合）、ステップＳ１０７に進み、第２減速運転を行う。本実施形態の第２減速運転では、直流電圧Ｖdcが目標直流電圧Ｖdc1に近づくように、圧縮機モータ１０１の回転数ωCaを調節する。目標直流電圧Ｖdc1は、（数６）で与えられる。マージンΔＶは０以上であり、例えば第１閾値振幅Ｖth1の２０％以下であり、一具体例では第１閾値振幅Ｖth1の５〜１５％である。そのような目標直流電圧Ｖdc1に直流電圧Ｖdcを近づけることで、図５に示すように振幅ＶCaが低下しても、電圧Ｖdcが確保され、ポンプインバータ１０５の動作領域を線形領域としつつ振幅ＶPaを確保することが可能となる。なお、圧縮機モータ１０１の回転数ωCaを調整する代わりに、トルクＴCaを調整することによって、直流電圧Ｖdcを目標直流電圧Ｖdc1に近づけることもできる。本実施形態の第２減速運転では、振幅ＶPaは、通常運転のときと同じ（この例では第１閾値振幅Ｖth1と同じ）一定値に維持される。ポンプモータ１０２の回転数ωPaは、通常運転のときと同じ目標回転数に維持される。
【０１０４】
【数６】
2017131097.tif 000008
【０１０５】
振幅ＶCaが第２閾値振幅Ｖth2未満である場合（ステップＳ１０６でＹｅｓの場合）、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、圧縮機モータ１０１の回転数ωCaと閾値回転数ωthとを比較する。本実施形態では、閾値回転数ωthは、定数であり、通常運転のときの回転数ωCaの０．１〜５％である。
【０１０６】
回転数ωCaが閾値回転数ωth以上である場合（ステップＳ１０８でＮｏの場合）、ステップＳ１０９に進み、第１停止運転を行う。本実施形態の第１停止運転では、圧縮機インバータ１０３を用いて圧縮機モータ１０１に対してゼロ電圧を印加する（ゼロ電圧制御を行う）。ゼロ電圧を印加せずとも回転数ωCaは低下するが、ゼロ電圧を印加することにより回転数ωCaを積極的に低下させることができる。また、本実施形態の第１停止運転では、ポンプインバータ１０５を用いてポンプモータ１０２を弱め磁束制御で駆動させる。具体的に、弱め磁束制御により、第２指令交流電圧ベクトルの振幅ＶPaを、直流電圧Ｖdcの√３／２√２倍以下の振幅にする。このようにすれば、ポンプインバータ１０５の動作領域を線形領域とすることができ、潤滑ポンプ１３０の安定制御を維持することができる。ポンプモータ１０２の回転数ωPaを、通常運転のときと同じに維持することが容易となる。本実施形態の別例では、弱め磁束制御を行う代わりに、または弱め磁束制御を行いつつ、ポンプモータ１０２の回転数ωPaを低下させる。このようにしても、振幅ＶPaが低下するので、ポンプインバータ１０５の動作領域を線形領域に維持できる。
【０１０７】
回転数ωCaが閾値回転数ωth未満である場合（ステップＳ１０８でＹｅｓの場合）、ステップＳ１１０に進み、第２停止運転を行う。本実施形態の第２停止運転では、圧縮機インバータ１０３を用いて圧縮機モータ１０１に直流電流を流す（直流励磁制御を実行する）。直流励磁制御によれば、圧縮機１２０のロータを磁気的にロックでき、回転数ωCaを速やかかつ確実にゼロにすることができる。また、本実施形態の第２停止運転では、ポンプインバータ１０５を用いてポンプモータ１０２を弱め磁束制御で駆動させる。具体的に、弱め磁束制御により、第２指令交流電圧ベクトルの振幅ＶPaを、直流電圧Ｖdcの√３／２√２倍以下の振幅に維持する。このようにすれば、ポンプインバータ１０５の動作領域を線形領域に維持でき、潤滑ポンプ１３０の安定制御を維持することができる。本実施形態の別例では、弱め磁束制御を行う代わりに、または弱め磁束制御を行いつつ、ポンプモータ１０２の回転数ωPaを低下させる。このようにしても、振幅ＶPaが低下するので、ポンプインバータ１０５の動作領域を線形領域に維持できる。また、本実施形態の第２停止運転のさらなる別例では、ポンプモータ１０２を停止させる（回転数ωPaをゼロにする）。潤滑ポンプ１３０の前後には差圧があるので、ポンプモータ１０２をフリーラン状態にしてポンプモータ１０２を停止させることができる。フリーラン状態は、ポンプモータ１０２が制御装置１０４（およびポンプインバータ１０５）により制御されない状態である。また、ポンプインバータ１０５を用いて（例えばポンプモータ１０２にゼロ電圧を印加したり直流電流を流したりして）ポンプモータ１０２を停止させてもよい。
【０１０８】
なお、圧縮機モータ１０１の回転数ωCaは指令回転数ωC*に追従するため、回転数ωCaは指令回転数ωC*と実質的に同じである。同様の理由で、ポンプモータ１０２の回転数ωPaは指令回転数ωP*と実質的に同じである。圧縮機モータ１０１のトルクＴCaは、指令トルクＴC*と実質的に同じである。第１交流電圧ベクトルは、第１指令交流電圧ベクトルと実質的に同じである。第１指令交流電圧ベクトルの振幅は、第１指令交流電圧ベクトルの振幅ＶCaと実質的に同じである。第２流電圧ベクトルは、第２指令交流電圧ベクトルと実質的に同じである。第２指令交流電圧ベクトルの振幅は、第２指令交流電圧ベクトルの振幅ＶPaと実質的に同じである。
【０１０９】
（効果）
本実施形態の効果をまとめる。本実施形態のターボ圧縮機装置１００では、電源１１０からコンバータ１０７への電力供給が遮断されているときに、圧縮機モータ１０１は回生駆動により回生電力を生成し、ポンプモータ１０２はその回生電力で駆動する。従って、電源１１０からコンバータ１０７への電力供給が遮断されても、潤滑ポンプ１３０の駆動を維持して軸受１２４への潤滑剤の供給を継続することができる。従って、軸受１２４の潤滑を継続しつつ、圧縮機１２０を減速および停止することができる。
【０１１０】
本実施形態のターボ圧縮機装置１００は、電源１１０からコンバータ１０７への電力供給が継続されているときに、電源１１０の電圧を用いてポンプモータ１０２を駆動させる通常運転を行う。また、本実施形態のターボ圧縮機装置１００は、電源１１０からコンバータ１０７への電力供給が遮断されており、かつ、第１交流電圧ベクトルの振幅が第１閾値振幅以上であるときに、第１交流電圧ベクトルの振幅を直流電圧ＶdcのＲ1倍以下にする第１減速運転を行う。具体的には、圧縮機モータ１０１の回転数ωCaまたはトルクＴCaを調整することによって、第１交流電圧ベクトルの振幅を直流電圧ＶdcのＲ1倍以下にす
る。第１閾値振幅は、通常運転のときの第２交流電圧ベクトルの振幅以上であり、Ｒ1は、線形領域で圧縮機インバータ（第１インバータ）１０３が動作する場合における直流電圧Ｖdcに対する第１交流電圧ベクトルの振幅の比率の上限値であり、圧縮機インバータ１０３の線形領域は、直流電圧Ｖdcに対して第１交流電圧ベクトルの振幅が理論上線形に変化する動作領域である。Ｒ1は、例えば√３／２√２〜１／√２である。具体的に、Ｒ1は、圧縮機インバータ１０３が正弦波ＰＷＭ方式に基づいて動作する場合は√３／２√２であり、圧縮機インバータ１０３が第３調波注入変調方式に基づいて動作する場合は１／√２である。このように、本実施形態の第１減速運転は、第１交流電圧ベクトルの振幅が第１閾値振幅以上であるときに行われる。第１閾値振幅は通常運転のときの第２交流電圧ベクトルの振幅以上であり十分に大きいため、第１交流電圧ベクトルの振幅が不十分であるときに第１減速運転が行われて同振幅がさらに低下する事態を招き難い。すなわち、同振幅が不足し難く、圧縮機モータ１０１の回生電力が不足し難く、直流電圧Ｖdcが不足し難く、第２交流電圧ベクトルの振幅が不足し難く、圧縮機１２０の軸受１２４への潤滑剤の供給が不足し難い。また、本実施形態の第１減速運転では、圧縮機インバータ１０３の動作領域が線形領域となる。つまり、本実施形態によれば、圧縮機インバータ１０３が過変調領域で動作することが防止され、圧縮機モータ１０１の電圧波形が大きく歪むことが防止される。このため、圧縮機１２０の安定制御を維持することができる。なお、「通常運転のときの第２交流電圧ベクトルの振幅」は、第２交流電圧ベクトルが正常に制御されているときの振幅を指し、外乱（制御を乱すような外的な作用）等が原因で第２交流電圧ベクトルが正常に制御されていないときの振幅は指さない。
【０１１１】
本実施形態のターボ圧縮機装置１００は、電源１１０からコンバータ１０７への電力供給が遮断されており、かつ、第１交流電圧ベクトルの振幅が第２閾値振幅以上第１閾値振幅未満であるときに、直流電圧Ｖdcを目標直流電圧に近づける第２減速運転を行う。具体的には、圧縮機モータ１０１の回転数ωCaまたはトルクＴCaを調整することによって直流電圧Ｖdcを目標直流電圧に近づける。第２閾値振幅は、通常運転のときの第２交流電圧ベクトルの振幅未満であり、目標直流電圧は、通常運転のときの第２交流電圧ベクトルの振幅の１／Ｒ2倍以上であり、Ｒ2は、線形領域でポンプインバータ（第２インバータ）１０５が動作する場合における直流電圧Ｖdcに対する第２交流電圧ベクトルの振幅の比率の上限値であり、ポンプインバータ１０５の線形領域は、直流電圧Ｖdcに対して第２交流電圧ベクトルの振幅が理論上線形に変化する動作領域である。Ｒ2は、例えば√３／２√２〜１／√２である。具体的に、Ｒ2は、ポンプインバータ１０５が正弦波ＰＷＭ方式に基づいて動作する場合は√３／２√２であり、ポンプインバータ１０５が第３調波注入変調方式に基づいて動作する場合は１／√２である。第１交流電圧ベクトルの振幅が低下すると、回生電力が低下し、直流電圧Ｖdcが不足し易くなる。直流電圧Ｖdcが不足すると、第２交流電圧ベクトルの振幅が不足し、圧縮機１２０の軸受１２４への潤滑剤の供給が不足するおそれがある。また、直流電圧Ｖdcが不足しているにも関わらず第２交流電圧ベクトルの振幅を無理に大きくしようとすると、ポンプインバータ１０５の動作領域が過変調領域となり、ポンプモータ１０２の制御が不安定になるおそれがある。このため、第１交流電圧ベクトルの振幅が低下しても、十分な直流電圧Ｖdcを確保することが望ましい。この点、本実施形態の第２減速運転では、第１交流電圧ベクトルの振幅が第１閾値振幅未満であるときに、直流電圧Ｖdcを目標直流電圧に近づける。目標直流電圧は、通常運転のときの第２交流電圧ベクトルの振幅の１／Ｒ2倍以上であり、Ｒ2は、線形領域で第２インバータが動作する場合における直流電圧Ｖdcに対する第２交流電圧ベクトルの振幅の比率の上限値である。このため、直流電圧Ｖdcは、ポンプインバータ１０５を線形領域で動作させつつ通常運転のときと同じ第２交流電圧ベクトルの振幅を得ることができる直流電圧に近づく。すなわち、本実施形態の第２減速運転によれば、ポンプモータ１０２の安定制御を維持しつつ潤滑剤を十分かつ安定的に軸受１２４に供給することが可能な程度に直流電圧Ｖdcを大きくすることが容易となる。
【０１１２】
本実施形態のターボ圧縮機装置１００は、電源１１０からコンバータ１０７への電力供給が遮断されており、第１交流電圧ベクトルの振幅が第２閾値振幅未満であり、かつ、圧縮機モータ１０１の回転数ωCaが閾値回転数ωth以上であるときに、圧縮機モータ１０１にゼロ電圧を印加するとともに第２交流電圧ベクトルの振幅を直流電圧ＶdcのＲ2倍以下にする第１停止運転を行う。第１交流電圧ベクトルの振幅が十分に小さいときは、同振幅が大きいときに比べて、ターボ圧縮機装置１００の停止運転を安全に行うことができる。この点、本実施形態では、第１交流電圧ベクトルの振幅が第２閾値振幅未満であるときに、圧縮機モータ１０１にゼロ電圧を印加する第１停止運転を行う。圧縮機モータ１０１にゼロ電圧が印加されることによって、圧縮機モータ１０１の回転数ωCaが低下する。また、本実施形態の第１停止運転では、第２交流電圧ベクトルの振幅を直流電圧ＶdcのＲ2倍以下にする。Ｒ2は、線形領域でポンプインバータ１０５が動作する場合における直流電圧Ｖdcに対する第２交流電圧ベクトルの振幅の比率の上限値である。このため、ポンプインバータ１０５を線形領域で動作させることができる。すなわち、本実施形態の第１停止運転によれば、停止運転がある程度進行したとき（圧縮機モータ１０１の回転数ωCaが低いとき）においても、潤滑ポンプ１３０の安定制御および軸受１２４への潤滑剤の安定供給を維持し易く、軸受１２４および回転軸１２３ｂの摩耗を抑制し易い。
【０１１３】
本実施形態の第１停止運転では、ポンプモータ１０２の弱め磁束制御によって、および／またはポンプモータ１０２の回転数ωPaを調整することによって、第２交流電圧ベクトルの振幅を直流電圧ＶdcのＲ2倍以下にする。ポンプモータ１０２の弱め磁束制御および／またはポンプモータ１０２の回転数ωPaの調整によれば、容易に第２交流電圧ベクトルの振幅を直流電圧ＶdcのＲ2倍以下にすることができる。
【０１１４】
本実施形態のターボ圧縮機装置１００は、電源１１０からコンバータ１０７への電力供給が遮断されており、第１交流電圧ベクトルの振幅が第２閾値振幅未満であり、かつ、圧縮機モータ１０１の回転数ωCaが閾値回転数ωth未満であるときに、圧縮機モータ１０１に直流電流を流すとともに第２交流電圧ベクトルの振幅を直流電圧ＶdcのＲ2倍以下にする第２停止運転を行う。このように、本実施形態の第２停止運転では、圧縮機モータ１０１に直流電流を流す（直流励磁制御を行う）。これにより、圧縮機モータ１０１の回転数ωCaを速やかにゼロにすることができる。従って、軸受１２４および回転軸１２３ｂの摩耗を抑制することができる。また、本実施形態の第２停止運転では、第２交流電圧ベクトルの振幅を直流電圧ＶdcのＲ2倍以下にする。上述のように、このようにすれば、ポンプインバータ１０５を線形領域で動作させることができる。このため、潤滑ポンプ１３０の安定制御を維持することができる。
【０１１５】
本実施形態の第２停止運転では、ポンプモータ１０２の弱め磁束制御によって、および／またはポンプモータ１０２の回転数ωPaを調整することによって、第２交流電圧ベクトルの振幅を直流電圧ＶdcのＲ2倍以下にする。ポンプモータ１０２の弱め磁束制御および／またはポンプモータ１０２の回転数ωPaの調整によれば、容易に第２交流電圧ベクトルの振幅を直流電圧ＶdcのＲ2倍以下にすることができる
【０１１６】
本実施形態のターボ圧縮機装置１００は、電源１１０からコンバータ１０７への電力供給が遮断されており、第１交流電圧ベクトルの振幅が第２閾値振幅未満であり、かつ、圧縮機モータ１０１の回転数ωCaが閾値回転数ωth未満であるときに、圧縮機モータ１０１に直流電流を流すとともにポンプモータ１０２の回転数ωPaをゼロにする。本実施形態の第２停止運転では、圧縮機モータ１０１に直流電流を流す（直流励磁制御を行う）。これにより、圧縮機モータ１０１の回転数ωCaを速やかにゼロにすることができる。従って、軸受１２４および回転軸１２３ｂの摩耗を抑制することができる。また、本実施形態の第２停止運転では、ポンプモータ１０２の回転数ωPaをゼロにする。これにより、ターボ圧縮機装置１００の速やかな停止が可能となる。
【０１１７】
本実施形態の流体装置（空気調和装置）１４０は、ターボ圧縮機装置１００を含む。このため、流体装置１４０には、ターボ圧縮機装置１００と同じメリットがある。
【０１１８】
本実施形態では、冷媒は組成Ｃを有する流体であり、潤滑剤も組成Ｃを有する流体である。すなわち、冷媒および潤滑剤が同じ組成を有する流体である。このため、圧縮機１２０内で冷媒と潤滑剤とが混ざったとしても、これらを分離する必要がない。このことは、装置の簡素化に繋がる。
【０１１９】
本実施形態では、組成Ｃを有する流体は、水を主成分とする流体である。水が地球環境に与える負荷は小さい。例えば、水は、オゾン層を破壊したり、地球温暖化の原因になったりしない。本実施形態の流体装置１４０は、地球環境にやさしい。ただし、組成Ｃを有する流体は、フロン冷媒あるいは代替フロン冷媒であってもよい。
【０１２０】
本実施形態では、潤滑剤は、組成Ｃを有する流体である。圧縮機１２０は、軸受１２４を潤滑後の潤滑剤を排出する潤滑剤排出路１２８を有している。流体装置１４０は、組成Ｃを有する流体が循環する１または複数の流路１４４，１４５，１４６を含む。潤滑剤供給路１２７および潤滑剤排出路１２８は、１または複数の流路１４４，１４５，１４６と軸受１２４とを接続している。本実施形態では、潤滑剤が流体装置１４０内を循環する。すなわち、本実施形態によれば、潤滑剤を有効利用することができる。
【０１２１】
（第二の実施形態）
以下、第二の実施形態について説明する。なお、第二の本実施形態では、第一の実施形態と同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
【０１２２】
図６に、第二の実施形態の空気調和装置２４０を示す。空気調和装置２４０では、第２送り路１５４が第２ポンプ２５３を有している。第２送り路１５４における第２ポンプ２５３よりも下流側の位置に分岐路２２７が接続されている。この分岐路２２７は圧縮機１２０に接続されている。第２ポンプ２５３は、冷媒を、第２熱交換器１５２のみならず圧縮機１２０にも圧送する。こうして、圧縮機１２０に導かれた冷媒は、潤滑剤として軸受１２４に供給される。すなわち、第２ポンプ２５３は潤滑ポンプであり、分岐路２２７は潤滑剤供給路であると言える。第二の実施形態のターボ圧縮機装置２００は、第一の実施形態のターボ圧縮機装置１００の潤滑ポンプ１３０および潤滑剤供給路１２７に代えて、潤滑ポンプ（第２ポンプ）２５３および潤滑剤供給路（分岐路）２２７を有している。
【０１２３】
第二の実施形態では、１つのポンプ（第２ポンプ２５３）が第一の実施形態の潤滑ポンプ１３０および第２ポンプ１５３の役割を担っている。このため、第二の実施形態は、システムの小型化および低コスト化に有利である。
【０１２４】
（第三の実施形態）
以下、第三の実施形態について説明する。なお、第三の実施形態では、第一の実施形態または第二の実施形態と同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
【０１２５】
図７に、第三の実施形態の空気調和装置３４０を示す。空気調和装置３４０では、第２戻し路１５５に分岐路３２７が接続されている。この分岐路３２７は圧縮機１２０に接続されている。第２ポンプ２５３は、冷媒を、第２熱交換器１５２のみならず圧縮機１２０にも圧送する。こうして、圧縮機１２０に導かれた冷媒は、潤滑剤として軸受１２４に供給される。すなわち、第２ポンプ２５３は潤滑ポンプであり、分岐路３２７は潤滑剤供給路であると言える。第三の実施形態のターボ圧縮機装置３００は、第一の実施形態のターボ圧縮機装置１００の潤滑ポンプ１３０および潤滑剤供給路１２７に代えて、潤滑ポンプ（第２ポンプ）２５３および潤滑剤供給路（分岐路）３２７を有している。
【０１２６】
第三の実施形態では、１つのポンプ（第２ポンプ２５３）が第一の実施形態の潤滑ポンプ１３０および第２ポンプ１５３の役割を担っている。このため、第三の実施形態は、システムの小型化および低コスト化に有利である。
【０１２７】
（参考：指令トルクまたは指令回転数から指令電圧ベクトルを特定する手法の具体例）
圧縮機モータ１０１の指令トルクＴC*または指令回転数ωC*から３相の指令電圧ＶCu*，ＶCv*，ＶCw*を演算したり、ポンプモータ１０２の指令回転数ωP*から３相の指令電圧ＶPu*，ＶPv*，ＶPw*を演算したりする手法の具体例を説明する。なお、以下で説明する手法は一例であり、他の演算も採用されうる。
【０１２８】
図８を用いてα−β座標およびｄ−ｑ座標を説明する。α−β座標は、固定座標である。α−β座標は、静止座標とも交流座標とも称される。α軸は、Ｕ軸（図８では省略）と同一方向に延びる軸として設定される。ｄ−ｑ座標は、回転座標である。θは、Ｕ軸からみたｄ軸の進み角である。θは、ロータ位置とも称される。
【０１２９】
図９に、α−β座標に基づいて指令回転数ωref*から３相の指令電圧Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を演算するための制御部５３１を示す。制御部５３１は、ｕ，ｗ／α，β変換部５０６、電圧指令演算部５０７、磁束演算部５０８、トルク演算部５０９、速度・位置演算部５１０、トルク指令演算部５２１、トルク偏差演算部５１１、振幅指令生成部５２２、磁束指令演算部５１２、α軸磁束偏差演算部５１３ａ、β軸磁束偏差演算部５１３ｂおよびα，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部５１４を備えている。制御部５３１は、制御装置１０４によって実現されうる。
【０１３０】
（ｕ，ｗ／α，β変換部５０６）
ｕ，ｗ／α，β変換部５０６は、モータの相電流ｉu，ｉwを軸電流ｉα，ｉβに変換する。具体的に、ｕ，ｗ／α，β変換部５０６は、（数７）、（数８）により、相電流ｉu，ｉwを軸電流ｉα，ｉβに変換する。相電流ｉu，ｉwは、公知の電流センサを用いて測定され得る。
【０１３１】
【数７】
2017131097.tif 000009
【０１３２】
【数８】
2017131097.tif 000010
【０１３３】
（磁束演算部５０８）
磁束演算部５０８は、モータの磁束（モータ磁束）を推定する。具体的には、磁束演算部５０８は、軸電流ｉα，ｉβおよび指令軸電圧ｖα*，ｖβ*から、推定磁束Ψs（推定磁束Ψα，Ψβ）を求める。より具体的には、磁束演算部５０８は、（数９）、（数１０）および（数１１）を用いて、推定磁束Ψα，Ψβ、および推定磁束Ψsの絶対値｜Ψs｜を求める。（数９）および（数１０）におけるΨα|t=0、Ψβ|t=0は、それぞれ推定磁束Ψα，Ψβの初期値である。（数９）および（数１０）におけるＲは、モータの巻線抵抗である。磁束演算部５０８がＤＳＰ、マイクロコンピュータ等のディジタル制御装置に組み込まれている場合は、（数９）および（数１０）における演算のために必要となる積分器は離散系で構成され得る。この場合には、１制御周期前における推定磁束Ψα，Ψβに、現在の制御周期に由来する値を加減算すればよい。
【０１３４】
【数９】
2017131097.tif 000011
【数１０】
2017131097.tif 000012
【数１１】
2017131097.tif 000013
【０１３５】
（トルク演算部５０９）
トルク演算部５０９は、モータのトルク（モータトルク）を推定する。具体的には、トルク演算部５０９は、軸電流ｉα，ｉβおよび推定磁束Ψs（推定磁束Ψα，Ψβ）から推定トルクＴeを求める。より具体的には、トルク演算部５０９は、（数１２）を用いて、推定トルクＴeを求める。（数１２）におけるＰnは、モータの極対数である。
【０１３６】
【数１２】
2017131097.tif 000014
【０１３７】
（速度・位置演算部５１０）
速度・位置演算部５１０は、推定磁束Ψs（推定磁束Ψα，Ψβ）から推定磁束Ψsの位相θsを求める。具体的に、速度・位置演算部５１０は、（数１３）により、推定磁束Ψsの位相θsを求める。また、速度・位置演算部５１０は、現在の制御周期において求めた位相θs（ｎ）と、前回の制御周期において求めた位相θs（ｎ−１）とを用いて、（数１４）により、推定回転数ωrを求める。速度・位置演算部５１０は、公知の位相推定器である。ここで、Ｔsは制御周期（サンプリング周期）を意味する。ｎは、タイムステップである。
【０１３８】
【数１３】
2017131097.tif 000015
【数１４】
2017131097.tif 000016
【０１３９】
（トルク指令演算部５２１）
トルク指令演算部５２１は、指令回転数ωref*および推定回転数ωrから、指令トルクＴe*を求める。具体的に、トルク指令演算部５２１は、（数１５）により、指令トルクＴe*を求める。（数１５）におけるＫsPは比例ゲインである。ＫsIは積分ゲインである。トルク指令演算部５２１は、公知のＰＩ補償器である。
【０１４０】
【数１５】
2017131097.tif 000017
【０１４１】
（振幅指令生成部５２２）
振幅指令生成部５２２は、指令トルクＴe*から、指令振幅｜Ψs*｜を求める。振幅指令生成部５２２は、ルックアップテーブル、計算式（近似式）が格納された演算子等を用いて構成できる。ルックアップテーブルを用いる場合、指令トルクＴe*と指令振幅｜Ψs*｜との対応関係を表すルックアップテーブルを事前に準備すればよい。演算子における計算式も、事前に準備できる。このようなルックアップテーブルおよび計算式は、予め行った測定データまたは理論に基づいて設定できる。指令振幅｜Ψs*｜の具体的な特定方法は、公知の文献（武田洋次、森本茂雄、松井信行、本田幸夫、「埋込磁石同期モータの設計と制御」、株式会社オーム社、２００１年１０月２５日発行、等）を参照することにより理解されうる。最小の電流で最大のトルクを発生できる最大トルク／電流制御（ＭＴＰＡ）を満たすトルクと磁束との関係を利用することもできる。
【０１４２】
（トルク偏差演算部５１１）
トルク偏差演算部５１１は、指令トルクＴe*と推定トルクＴeとの偏差（トルク偏差ΔＴ：Ｔe*−Ｔe）を求める。トルク偏差演算部５１１としては、公知の演算子を用いればよい。
【０１４３】
（磁束指令演算部５１２）
磁束指令演算部５１２は、指令振幅｜Ψs*｜、トルク偏差ΔＴおよび位相θsから、指令磁束ベクトルΨs*（指令磁束Ψα*，Ψβ*）を求める。具体的には、（数１６）により、モータ磁束の回転量Δθsを求める（数１７）を用いて、指令磁束ベクトルΨs*の位相θs*を求める。（数１８）および（数１９）を用いて、指令磁束Ψα*，Ψβ*を求める。（数１６）におけるＫθPは比例ゲインである。ＫθIは積分ゲインである。磁束指令演算部５１２は、トルク偏差ΔＴをゼロに近づける。この点で、磁束指令演算部５１２は、トルクの補償機構を構成するともいえる。磁束指令演算部５１２がＤＳＰ、マイクロコンピュータ等のディジタル制御装置に組み込まれている場合は、（数１６）における演算のために必要となる積分器は離散系で構成され得る。
【０１４４】
【数１６】
2017131097.tif 000018
【０１４５】
【数１７】
2017131097.tif 000019
【０１４６】
【数１８】
2017131097.tif 000020
【０１４７】
【数１９】
2017131097.tif 000021
【０１４８】
（α軸磁束偏差演算部５１３ａ、β軸磁束偏差演算部５１３ｂ）
α軸磁束偏差演算部５１３ａは、指令磁束Ψα*と推定磁束Ψαを取得し、これらの偏差（磁束偏差ΔΨα：Ψα*−Ψα）を求める。β軸磁束偏差演算部５１３ｂは、指令磁束Ψβ*と推定磁束Ψβを取得し、これらの偏差（磁束偏差ΔΨβ：Ψβ*−Ψβ）を求める。磁束偏差演算部５１３ａ，５１３ｂとしては、公知の演算子を用いればよい。
【０１４９】
（電圧指令演算部５０７）
電圧指令演算部５０７は、磁束偏差ΔΨα，ΔΨβおよび軸電流ｉα，ｉβから、指令軸電圧ｖα*，ｖβ*を求める。具体的に、電圧指令演算部５０７は、（数２０）を用いて、α軸指令電圧ｖα*を求める。また、電圧指令演算部５０７は、（数２１）を用いて、β軸指令電圧ｖβ*を求める。
【０１５０】
【数２０】
2017131097.tif 000022
【０１５１】
【数２１】
2017131097.tif 000023
（α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部５１４）
α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部５１４は、指令軸電圧ｖα*，ｖβ*を、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*に変換する。具体的に、α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部５１４は、（数２２）により、指令軸電圧ｖα*，ｖβ*を指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*に変換する。
【０１５２】
【数２２】
2017131097.tif 000024
【０１５３】
図９の例において、指令回転数ωref*として指令回転数ωC*を用いれば、３相の指令電圧ＶCu*，ＶCv*，ＶCw*が得られる。また、指令回転数ωref*として指令回転数ωP*を用いれば、３相の指令電圧ＶPu*，ＶPv*，ＶPw*が得られる。
【０１５４】
また、図９の例では、指令回転数ωref*から指令トルクＴe*を特定している。指令トルクＴe*が上位制御装置から与えられる場合には、指令回転数ωref*から指令トルクＴe*を特定する必要はない。その場合、トルク指令演算部５２１を省略し、与えられた指令トルクＴe*を振幅指令生成部５２２およびトルク偏差演算部５１１に入力すれば、図９の例と同様の制御が可能となる。当然ではあるが、指令トルクＴe*として指令トルクＴC*を用いることによって、指令トルクＴC*から３相の指令電圧ＶPu*，ＶPv*，ＶPw*を特定することもできる。
【０１５５】
図１０に、ｄ−ｑ座標に基づいて指令回転数ωref*から３相の指令電圧Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を演算するための制御部６００を示す。図１０に示すように、制御部６００は、位置検出部６０１と、速度検出部６０２と、電流ベクトル制御部６０３と、速度制御部６０４と、電流フィードバック制御部６０５と、を備えている。制御部６００は、制御装置１０４によって実現されうる。
【０１５６】
（位置検出部６０１）
位置検出部６０１は、モータの磁束（モータ磁束）の位相θsを検出する。位置検出部６０１は、位置センサ（エンコーダ、レゾルバ等）によって実現され得る。ただし、位置センサを用いずに位相θsを推定することもできる（例えば、「埋込磁石同期モータの設計と制御」の５章参照）。
【０１５７】
（速度検出部６０２）
速度検出部６０２は、モータの回転数ωrを検出する。位置検出部６０１は、速度センサによって実現され得る。ただし、速度センサを用いずに回転数ωrを推定することもできる（例えば、「埋込磁石同期モータの設計と制御」の５章参照）。（数１４）を用い、位相θsから回転数ωrを求めることもできる。
【０１５８】
なお、位置センサを用いた位相θsの検出および速度センサを用いた回転数ωrの検出は、図９の制御部５３１にも適用可能である。
【０１５９】
（速度制御部６０４）
速度制御部６０４は、回転数ωrおよび指令回転数ωref*からｑ軸指令電流ｉq*を特定する。具体的に、速度制御部６０４は、回転数ωrおよび指令回転数ωref*の偏差をゼロにするフィードバック制御（ＰＩ制御等）によって、ｑ軸指令電流ｉq*を特定する。
【０１６０】
（電流ベクトル制御部６０３）
電流ベクトル制御部６０３は、ｑ軸指令電流ｉq*および回転数ωrからｄ軸指令電流ｉd*を特定する。具体的に、ＭＴＰＡを行う際には、電流ベクトル制御部６０３は、（数２３）に基づいてｄ軸指令電流ｉd*を特定する。｜Ψa｜は、磁束パラメータである。磁束パラメータ｜Ψa｜は、モータにおける永久磁石が作る磁石磁束ベクトル（界磁磁束ベクトルとも呼ばれる）の振幅として与えられた定数である。Ｌdは、ｄ軸インダクタンスである。Ｌqは、ｑ軸インダクタンスである。弱め磁束制御を行う際には、電流ベクトル制御部６０３は、（数２４）に基づいてｄ軸指令電流ｉd*を特定する。Ｖomは、電圧制限値である。（数２４）に基づく制御によれば、モータの電圧ベクトルの大きさが電圧制限値Ｖomを超えることが防止される。（数２３）および（数２４）に基づいた制御の詳細については、「埋込磁石同期モータの設計と制御」の２章等を参照されたい。
【０１６１】
【数２３】
2017131097.tif 000025
【０１６２】
【数２４】
2017131097.tif 000026
【０１６３】
（電流フィードバック制御部６０５）
電流フィードバック制御部６０５は、指令軸電流ｉd*，ｉq*、モータの相電流ｉu，ｉwおよび位相θsから、指令電圧Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を特定する。相電流ｉu，ｉwは、公知の電流センサを用いて測定され得る。具体的に、電流フィードバック制御部６０５は、（数２５）および（数２６）に基づいて相電流ｉu，ｉwを軸電流ｉd，ｉqに変換する。電流フィードバック制御部６０５は、軸電流ｉd，ｉqおよび指令軸電流ｉd*，ｉq*の偏差をゼロにするフィードバック制御（具体的にはＰＩ制御）によって、指令軸電圧ｖd*，ｖq*を特定する。具体的に、電流フィードバック制御部６０５は、（数２７）および（数２８）に基づいて指令軸電圧ｖd*，ｖq*を特定する。（数２７）および（数２８）におけるＫcdPおよびＫcqPは比例ゲインである。ＫcdIおよびＫcqIは積分ゲインである。電流フィードバック制御部６０５は、位相θsおよび指令軸電圧ｖd*，ｖq*から指令電圧Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を特定する。具体的に、電流フィードバック制御部６０５は、（数２９）に基づいて、指令軸電圧ｖd*，ｖq*を指令電圧Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に変換する。
【０１６４】
【数２５】
2017131097.tif 000027
【０１６５】
【数２６】
2017131097.tif 000028
【０１６６】
【数２７】
2017131097.tif 000029
【０１６７】
【数２８】
2017131097.tif 000030
【０１６８】
【数２９】
2017131097.tif 000031
【０１６９】
図１０の例において、指令回転数ωref*として指令回転数ωC*を用いれば、３相の指令電圧ＶCu*，ＶCv*，ＶCw*が得られる。また、指令回転数ωref*として指令回転数ωP*を用いれば、３相の指令電圧ＶPu*，ＶPv*，ＶPw*が得られる。
【０１７０】
上位制御装置における指令回転数ωref*の特定方法は、特に限定されない。上位制御装置の一例は、図１１に従って動作する。具体的に、この例の上位制御装置は、第１指令交流電圧ベクトルの振幅ＶCaおよび目標電圧Ｖref*の偏差をゼロにするフィードバック制御（ＰＩ制御等）によって、指令回転数ωref*を特定できる。このようにして特定された指令回転数ωref*は、図９および図１０の制御に用いられ得る。なお、ターボ圧縮機装置が第２減速運転（図５のステップＳ１０７に対応）を行っているときには、圧縮機モータ１０１用の目標電圧Ｖref*を（数６）のＶth1＋ΔＶにすることができる。ターボ圧縮機装置が第１減速運転（図５のステップＳ１０５に対応）を行っているときには、圧縮機モータ１０１用の目標電圧Ｖref*をＶth1＋ΔＶ以上の範囲で徐々に小さくすることができる。なお、上位制御装置は、第１指令交流電圧ベクトルの振幅ＶCaおよび目標電圧Ｖref*の偏差をゼロにするフィードバック制御（ＰＩ制御等）によって、指令トルクＴe*を特定するものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
本開示に係る空気調和装置は、家庭用エアコン、業務用エアコン等に有用である。本開示に係るターボ圧縮機装置は、空気調和装置等に有用である。
【符号の説明】
【０１７２】
１００，２００，３００  ターボ圧縮機装置
１０１  圧縮機モータ
１０１ａ  ステータ
１０１ｂ  ロータ
１０２  ポンプモータ
１０３  圧縮機インバータ
１０４  制御装置
１０５  ポンプインバータ
１０６  直流電圧部
１０７  コンバータ
１０８  電圧センサ
１０９  電圧センサ
１１０  電源
１２０  （ターボ）圧縮機
１２１  筐体
１２３  回転体
１２３ａ  圧縮機構
１２３ｂ  回転軸
１２４  軸受
１２５  圧縮機吸入管
１２６  圧縮機吐出管
１２７  潤滑剤供給路
１２８  潤滑剤排出路
１３０  潤滑ポンプ
１４０，２４０，３４０  空気調和装置
１４１  蒸発器
１４２  凝縮器
１４３  減圧機構
１４４  冷媒回路
１４５  第１循環路
１４６  第２循環路
１４７  第１熱交換器
１４８  第１ポンプ
１４９  第１送り路
１５０  第１戻し路
１５１  送風機
１５２  第２熱交換器
１５３，２５３  第２ポンプ
１５４  第２送り路
１５５  第２戻し路
１５６  送風機
２２７，３２７  分岐路（潤滑剤供給路）
５０６  ｕ，ｗ／α，β変換部
５０７  電圧指令演算部
５０８  磁束演算部
５０９  トルク演算部
５１０  速度・位置演算部
５１１  トルク偏差演算部
５１２  磁束指令演算部
５１３ａ  α軸磁束偏差演算部
５１３ｂ  β軸磁束偏差演算部
５１４  α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部
５２１  トルク指令演算部
５２２  振幅指令生成部
５３１  制御部
６００  制御部
６０１  位置検出部
６０２  速度検出部
６０３  電流ベクトル制御部
６０４  速度制御部
６０５  電流フィードバック制御部
９００  冷凍機
９０１  圧縮機
９０２  蒸発器
９０４  凝縮器
９１０  回転軸
９１２  翼車
９１６  冷却塔
９１８  冷却水ポンプ
９２０  軸受
【図１】
2017131097.tif 000032
【図２】
2017131097.tif 000033
【図３】
2017131097.tif 000034
【図４】
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【図５】
2017131097.tif 000036
【図６】
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【図７】
2017131097.tif 000038
【図８】
2017131097.tif 000039
【図９】
2017131097.tif 000040
【図１０】
2017131097.tif 000041
【図１１】
2017131097.tif 000042
【図１２】
2017131097.tif 000043