CN1697954A

CN1697954A - 空调机

Info

Publication number: CN1697954A
Application number: CNA2004800002158A
Authority: CN
Inventors: 神野宁; 渡部安司
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2024-03-15
Also published as: JP4265601B2; JPWO2004083744A1; KR20050003440A; CN100412464C; KR100590352B1; WO2004083744A1

Abstract

在利用抑制压缩机电动机的转子速度变动的扭矩控制逆变器驱动的空调机中，本发明的压缩机可在发出运转停止指示时，变更压缩机速度至扭矩控制的控制量为一定值以上的压缩机速度，然后，在抑制停止时的振动中，在最适合的转子位置上使压缩机停止。另外，可根据压缩机负荷决定转子停止位置和上述停止控制中的压缩机速度变更比率。

Description

空调机

技术领域

本发明涉及空调机的压缩机停止时的控制。

背景技术

在近年来的空调机中，装有由扭矩控制方式的逆变器驱动的直流电动一活塞旋转式压缩机的机种增加。

一活塞旋转的结构简单，可以廉价地制造，并且机械损失少。因此，利用高性能的直流电动机驱动它，可以设计高性能和廉价的空调机。但是，具有转子1转中的负荷变动引起的转子的速度变动造成振动大的缺点。此外，从地球环境保护方面来看，需要有代替冷媒，这样使HFC冷媒(主要为R410A冷媒)成为主流。然而与现有的HCFC冷媒(R22冷媒)比较，由于HFC冷媒压力高，速度变动显著，成为振动增大的主要原因。

作为解决振动问题的方法，特开2001-37281号公报公开了一种通过微细地控制压缩机电动机的转子1转中的逆变器输出，抑制速度变动的扭矩控制方式的逆变器(以下称为扭矩控制逆变器)。利用扭矩控制逆变器检测转子的速度变化，由于调节转子1转中的逆变器输出，使它为一定。因此可使转子速度大致保持一定，抑制压缩机的振动。

利用这种扭矩控制逆变器，可以大幅度地抑制运动时压缩机的振动，但由于停止时的振动是由逆变器通电切断后的压缩机转子的惯性引起的，因此不能抑制。由于这样，压缩机本身和压缩机周围的管路停止时的振动和应力显著增大，会产生噪声。

为了解决停止时的振动问题，一般的方法是，将压缩机周围的管路设计成柔软的形状，而且利用橡胶部件等防振材料，吸收停止时的振动。但是，由于成为利用长的管路的复杂形状的管路设计，还需要许多防振材料，材料费和设计工序也是负担。如特开2001-37281号公报中所述，公开了具有可以检测压缩机电动机的转子位置的扭矩控制逆变器的优点，根据停止时压缩机速度和相电流的大小，在可以有效抑制停止时的振动的转子位置上，切断逆变器通电的方法，和停止时利用制动器的输出，更加抑制停止时的振动的方法。

其次，说明上述控制方法的问题。在扭矩控制的逆变器中，如图1所示，扭矩控制量大时，逆变器的输出相应于压缩机的转动引起的负荷变化而较大地变化。为了抑制停止时的振动，最适合的转子停止位置主要是在压缩机的负荷最轻的附近，即转子到达冷媒气体刚喷出后附近时。所述时刻可利用扭矩控制时的逆变器输出的变动而检测出。

然而，如压缩机高速运转时扭矩控制量增大，则压缩机的相电流的峰值显著增大，使运转效率恶化。为了避免这种恶化，在高速运转时，必须减小扭矩控制的控制量。然而，当减小扭矩控制量时，如图2所示，逆变器的输出很难反映压缩机负荷的变动。结果，在高速动转停止时，转子位置的检测精度降低，有在抑制停止时振动的最适合的转子位置上不停止的情况。在这种情况下，具有产生较大的停止时的振动、噪声的问题。

另外，在高速运转的压缩机停止时，即使可在适当的转子位置上停止，但因为转子本身具有的惯性大小，限制了停止时抑制振动的效果，使得使用控制振动用的橡胶和带子材料这些辅助材料不可缺少，这成为产品成本上涨的主要原因。另外，在高速运转的压缩机停止时，在适当的转子位置处停止的情况下，由于根据停止时的压缩机速度和压缩机负荷，最适合的转子停止位置变化较大，因此，在根据来自运转条件或空调条件的推定负荷，或者现有技术中通过压缩机相电流得到的负荷检测值而在最适合的转子停止位置上停止的方法中，必须根据多种情况而设定，这样，控制复杂。

另外，在高速·高负荷运转时，进行制动器输出的情况下，由于电流增加大，需要增大动力元件的容量，这成为产品成本上涨的主要原因。

发明内容

本发明的空调机由抑制压缩机电动机的转子速度变动的扭矩控制逆变器驱动，可在发出运转停止指示时，变更压缩机速度至扭矩控制的控制量为一定值以上的压缩机速度，然后，在停止时的振动抑制中，在最适合的转子位置上，使压缩机停止。采用本结构，可以在停止时可靠地检测转子的位置，同时，由于转子的惯性小，可以充分发挥抑制停止时的振动的效果。另外，因为转子的惯性小，可将停止时的压缩机负荷引起的最适合转子位置的变化抑制至极小，控制简单。另外，因为可限定停止的压缩机速度，因此可以进行简单控制。

附图说明

图1为说明扭矩控制逆变器中，扭矩控制量大时逆变器的输出状态的图；

图2为说明扭矩控制逆变器中，扭矩控制量小时逆变器的输出状态的图；

图3A为本发明的一个实施方式的空调机的结构图；

图3B为本发明的一个实施方式的控制部的结构图；

图4为表示扭矩控制逆变器中压缩机速度和扭矩控制量的关系的图；

图5为表示本发明的一个实施方式的停止控制表A的图；

图6为本发明的一个实施方式的控制的流程图；

图7为用时间序列表示本发明的一个实施方式的流程图的一系列动作的图；

图8为表示本发明的一个实施方式的停止控制表B的图；

图9A为表示本发明的一个实施方式的停止控制表C的图；

图9B为表示本发明的一个实施方式的停止控制表D的图；

图10为本发明的一个实施方式的控制的流程图；

图11为用时间序列表示本发明的一个实施方式的流程图的一系列动作的图；

图12为本发明的一个实施方式的控制的流程图；

图13为用时间序列表示本发明的一个实施方式的流程图的一系列动作的图；

图14为表示本发明的一个实施方式的室内机运转灯的显示例子。

具体实施方式

以下，图3A表示本发明的一个实施方式的空调机的结构。如图3A所示，空调机的压缩机1，减压机2，室内热交换器3，室外热交换器4和四通阀10通过管路连接。压缩机1具有驱动用的电动机，驱动用电动机有转子。另外，室内热交换器3通过室内送风机5的送风进行热交换，在室内热交换器3中，设置检测热交换器温度的室内管路传感器7。同样，室外热交换器4利用室外送风机6的送风进行热交换，在室外热交换器4中设置检测热交换器温度的室外管路传感器8。压缩机1由逆变器9驱动，由控制部11控制逆变器9的动作。控制部11由微型计算机构成，如图3B所示，它具有速度检测装置111，停止位置决定装置112，还可以具有负荷量判定装置113或速度变更比率可变装置114。图3B中，表示控制部11包含全部装置111，112，113和114的情况。其中，装置111和装置112是必须的，但控制部11没有装置113和装置114的情况或只有任何一个装置的情况，也包含在本发明中。

以下，参照图3A和图3B，通过实施例，说明本发明的一个实施方式。

(实施方式1)

图4为表示在本发明的实施例1中，扭矩控制逆变器中的压缩机速度和扭矩控制量的关系的图。在图4的扭矩控制设定的情况下，在压缩机速度为0～fb，扭矩控制量在Ga％下保持一定，在压缩机速度为fb～fd，慢慢地使控制量减小，在fd以上的压缩机速度下，设定扭矩控制量为Gc％。在扭矩控制中，由于无论在什么运转状态下，都可以高精度地决定转子位置而停止，因此需要Gb％以上的扭矩控制量，这时的压缩机速度为fc。

在这样的扭矩控制量设定中，当压缩机在fc以上的高速下运转时，在空调机的操作者利用遥控器指示运转停止的情况下，压缩机速度在变化至fc以下后，在最适合的转子位置切断逆变器的通电而停止，可以可靠地抑制振动。实际停止的压缩机速度越低抑制振动的效果越好。并且在低速下停止时，由负荷决定的最适合停止位置变化少，可以减少控制参数，因此优选尽可能设定至最低速度。然而，在以最高速运转时，在由操作者发出停止指示的情况下，由于变化至最低速度需要相当长的时间，因此也可根据发出停止指示时的运转速度，将停止速度按情况区分。

图5为本实施例的停止控制表A。当操作者的停止指示在图4所示的fc以上速度的运转中进行的情况下，控制部11在使转子速度变化为作为可高精度地检测转子位置的速度上限的停止速度fc后，在速度fc下停止，可以在最适合的转子位置ωc下停止。这里，所谓停止速度fc是指逆变器的扭矩控制量在规定值以上的转子速度。另一方面，在不足fc的速度的运转中发出停止指示的情况下，控制部11在将转子速度变化至与可以稳定运转的最低速度相当的停止速度fa后，决定在速度fa的停止中，在最适合的转子位置ωa停止。例如可通过实验求出在重负荷时的停止中，停止时振动最小的转子位置，从而来设定位置ωc和ωa。

图6为本实施例1的控制流程图。在步骤101中，当运转中的空调机接受操作者用遥控器发出的停止指示时，速度检测装置111检测停止指示时的转子旋转速度。在步骤102中，停止位置决定装置112在停止控制表A中查询检测出的转子旋转速度，决定压缩机的停止速度fs和与fs对应的转子停止位置ωs。在下一步骤103中，控制部11开始向着停止速度fs改变压缩机的速度。在最后的步骤104中，在压缩机速度达到在步骤102中设定的停止速度fs的时刻，在步骤102中设定的转子停止位置ωs上，切断逆变器的通电，使压缩机停止。图7以时间系列表示这个流程图的一系列动作。

(实施方式2)

图8表示本发明的实施例2的停止控制表B。停止控制表B以本发明的实施方式1的停止控制表A为基础，增加了在压缩机停止时的凝缩侧热交换器的管路温度传感器的输出作为转子停止位置设定表。在实施方式2中，除了速度检测装置111和停止位置决定装置112以外，控制部11还具有负荷量判定装置113。负荷量判定装置113判定压缩机的负荷量是否在规定值以上。控制部11根据负荷量判定装置113的判定，将压缩机1停止时的转子停止位置设定为最适合位置。在实施例2中，通过负荷量判定装置113判定压缩机1停止时的凝缩侧的热交换器所具有的管路温度传感器输出，控制部11决定与传感器输出相应的转子停止位置的设定。如图3A所示，管路温度传感器的输出，指在制热时室内管路温度传感器7的输出，在制冷时室外管路温度传感器8的输出。

利用实施例1所述的停止控制表A的设定，在以图4所示的fc以上的速度运转中，操作者发出停止指示的情况下，在速度变化为fc后，停止压缩机。实施例2的停止控制表B的设定可以参照停止时的凝缩侧管路温度Ts。即：负荷量判定装置113判定Ts是否在Tc以上或不足Tc。当Ts在Tc以上的情况下，控制部11在与负荷适应的最适合的转子停止位置ωc1的位置上，使压缩机停止。在不足Tc的情况下，可在与该负荷适应的最适合的转子停止位置ωc2的位置上，停止压缩机。

另外，根据停止控制表A的设定，在不足fc的速度下运转中，操作者发出停止指示的情况下，在将速度变化为fa后，停止压缩机。实施例2的停止控制表B的设定，可参照停止时凝缩侧的管路温度Ts。即：负荷量判定装置113判定Ts在Ta以上或不足Ta。当Ts在Ta以上时，控制部11在该负荷适应的最适合的转子停止位置ωa1的位置停止；而当不足Ta时，可在与该负荷适应的最适合的转子停止位置ωa2的位置停止。这样，各个转子停止位置ωs，可以实验求出的数据为基础进行设定。

这样，即使在各种运转条件下进行停止的控制，也可以更有效地抑制停止时的振动。在本实施方式中，作为判别负荷的手段利用传感器7或8检测的管路温度，但不限于此。

(实施例3)

图9A表示本发明的实施例3中的停止控制表C。停止控制表C，以实施例1中所述的停止控制表A为基础，又增加了压缩机速度变更比率设定表。

在实施例3中，控制部11除了速度检测装置111，停止位置决定装置112和负荷量判定装置113以外，还具有速度变更比率可变装置114。负荷量判定装置113检测发出停止指示时的压缩机负荷，速度变更比率设定装置再根据检测的压缩机负荷，设定在将压缩机速度变更至停止速度时的压缩机速度变更比率。速度变更比率设定装置参照凝缩侧的热交换器的管路温度传感器的输出作为压缩机负荷。

在以图4所示的fc以上的速度运转中，操作者发出停止指示的情况下，根据实施例1所述的停止控制表A的设定，在变化至停止速度fc后，使压缩机停止。在实施例3的停止控制表C的设定中，还参照停止指示发出时的凝缩侧的热交换器的管路温度Tk。负荷量判定装置113判定Tk在Tc以上或不足Tc。当不足Tc时，速度变更比率可变装置114在通常的压缩机变更速度比率Rt下，实施至停止速度的速度变更。当在Tc以上时，判定为负荷重的运转时，则速度变更比率可变装置114，在比通常的压缩机变更速度比率R缓慢的压缩机变更速度比率Rc下，实施至停止速度的速度变更。

另外，在停止控制表A的设定中，在不足fc的速度下运转中，操作者发出停止指示的情况下，在变化至停止速度fa后，使压缩机停止。实施例3的停止控制表B的设定还参照发出停止指示时的凝缩侧管路温度Tk。负荷量判定装置113判定Tk在Ta以上或不足Ta。当不足Ta时，速度变更比率可变装置114在通常的压缩机变更速度比率Rt下，实施至停止速度的速度变更。当在Ta以上时，判定为负荷重的运转时，则速度变更比率可变装置114，在比通常的压缩机变更速度比率Rt缓慢的压缩机变更速度比率Ra下，实施至停止速度的速度变更。

在上述停止控制表C中，在达到停止速度fc或fa后，转子分别停止在停止位置ωc或ωa。另一方面，根据图9B所示的停止控制表D控制也可以。在停止控制表D中，在到达停止速度fc或fa后，控制部11参照凝缩侧热交换器的管路温度Tk，选择停止位置。例如，在停止速度fc下，而且在管路温度在Tc以上情况下，选择停止位置ωc1。

这样，重负荷的压缩机的速度变更可缓慢地进行。这时，可以稳定地进行扭矩控制。在本实施方式中，作为判别负荷的手段利用了管路温度。但不限于此。

(实施例4)

图10为本发明的实施例4的控制流程图。在本实施方式中，停止控制表采用与实施例1相同的停止控制表A，省略其说明。在步骤401中，当运转中的空调机接受操作者用遥控器发出的停止指示时，速度检测装置111检测出停止指示时的转子旋转速度。在步骤402中，停止位置决定装置112在停止控制表A中查询检测出的转子旋转速度，决定压缩机的停止速度fs和停止的转子停止位置ωs。其次，在步骤403中，开始使压缩机速度向着停止速度fs变更。在步骤404中，在压缩机速度达到步骤402中设定的停止速度fs的时刻，控制部11切换图3A所示的四通阀10。这样，使空调机的压力平衡。以后，在步骤405中设定的转子停止位置ωs上，切断逆变器的通电，使压缩机停止。图11以时间系列表示这个流程图的一系列动作。

通过在停止前进行切换四通阀10的操作可以减轻压缩机停止时的负荷，进一步减小停止时的振动；同时，可抑制负荷引起的最适合的转子位置的变化，可用较少的控制参数，进行停止控制。

(实施例5)

图12为本发明的实施例5的控制流程图。本实施例5的停止控制表，由于采用与实施例1相同的停止控制表A，省略其说明。在步骤501中，当运转中的空调机接受操作者用遥控器发出的停止指示时，速度检测装置1011检测出停止指示时的转子旋转速度。在步骤502中，停止位置决定装置112在停止控制表A中查询检测出的转子旋转速度，决定压缩机的停止速度fs和停止的转子停止位置ωs。其次，在步骤503中，开始使压缩机速度向着停止速度变更的同时，控制部11停止蒸发侧热交换器的送风机，在步骤504中，在压缩机速度达到步骤502中设定的停止速度fs时刻的同时，控制部11停止凝缩侧热交换器的送风机。在步骤505中，在步骤502中设定的转子停止位置ωs上，切断逆变器的通电，使压缩机停止。图13以时间系列表示这个流程图的一系列动作。

这样，在停止控制时，空调机的蒸发器不吸热，另一方面，由于冷凝器继续放热，因此可减轻压缩机停止时的负荷，进一步减小停止时的振动，同时，抑制由负荷引起的最适合的转子位置的变化，可用较少的控制参数进行停止控制。

(实施例6)

图14为表示本发明的实施例6的室内机运转灯的显示例子。室内机运转灯设置在室内机中，运转时点亮。在实施例6中，控制部11在停止控制中，即从操作者利用遥控器发出停止指示至压缩机实际上停止期间，控制运转灯的点亮和熄灭动作。例如图14所示，以点亮2秒，熄灭1秒作为1个循环，反复进行点亮熄灭显示动作，控制室内机运转灯，可向操作者显示用于停止的控制正在进行中。以本发明的实施例5为例，在控制流程图中，从步骤501至步骤505之间，进行点亮和熄灭动作。当然，在点亮熄灭动作为其他目的而必要的情况下，也可设定另外的显示动作模式。这样，不论操作空调机的人是否用遥控器送出运转停止的指示，对于压缩机驱动或由外送风机的动作，可防止故障和受到误解。

如上所述，采用本发明的压缩机停止控制方法，可以可靠地检测转子的位置，在各种情况下抑制停止时的振动和噪声中，均可以在最适合的转子位置上停止压缩机。另外，通过减小转子的惯性，可以更有效地发挥抑制停止时的振动和噪声的效果。另外，由于转子的惯性小，可以将停止时压缩机的负荷所决定的最适合的转子位置的变化抑制至很小，可以简单地进行控制。

为了限制停止时的压缩机速度，可将停止时压缩机速度引起的最适合的转子位置的变化抑制至很小，可以简单地进行控制。

另外，本发明根据停止时压缩机的负荷，决定压缩机电动机转子停止位置，在各种运转条件下进行停止控制，可以更有效地抑制停止时的振动和噪声。例如，缓慢地进行重负荷时的压缩机速度变更，可以稳定地进行这时的扭矩控制。

另外，本发明根据停止指示时压缩机的负荷，可改变上述速度变更比率，即使在各种运转条件下发出停止指示，也可稳定地进行停止控制中的动作。

另外，本发明通过在压缩机将要停止之前切换四通阀10，可使停止时的冷媒压力平衡，可以进一步减少停止时的振动和噪声。

另外，在本发明的停止控制中，在变更至停止压缩机速度的速度时，凝缩侧热交换器继续送风，停止蒸发侧热交换器的送风机。即：在停止控制时，空调机的蒸发器不吸热，另一方面，由于冷凝器继续放热，可以抑制停止控制中的负荷上升，可以稳定地进行停止控制中的动作。

另外，本发明在室内机中具有显示用于停止的控制动作的显示部。作为显示部，可以使用液晶显示装置、LED、EL元件，灯泡等。通过显示在动作中，在利用遥控器送出运转停止指示后，看见压缩机驱动、内外送风机动作的使用者，可防止空调机的故障和误解。

产业上利用的可能性

通过使用本发明的压缩机停止控制，由于可以可靠地检测转子位置，可以提供抑制停止时的振动和噪声的空调机。

Claims

1.一种空调机，其特征在于，具有：

压缩机；

具有转子，驱动所述压缩机的电动机；

驱动所述电动机的扭矩控制方式的逆变器；以及

控制所述逆变器动作的控制部，

所述控制部具有检测所述转子的旋转速度的速度检测装置；和根据所述旋转速度，决定所述转子的停止速度和停止位置的停止位置决定装置，

接受停止指示的所述控制部，利用所述速度检测装置检测出运转中的所述旋转速度，在逆变器的扭矩控制量减速至规定值以上的所述停止速度后，可在所述停止位置决定装置指定的转子位置上，使所述电动机停止。

2.如权利要求1所述的空调机，其特征在于，所述控制部还具有判定给与压缩机的负荷是否在规定值以上的负荷量判定装置，

所述停止位置决定装置参照所述判定，决定所述停止位置。

3.如权利要求2所述的空调机，其特征在于，还具有测定凝缩侧热交换器的管路温度的温度传感器，

所述负荷量判定装置将给与所述停止指示时刻的所述温度传感器的输出作为负荷量而判定。

4.如权利要求1所述的空调机，其特征在于，所述控制部还具有：

判定给与压缩机的负荷是否在规定值以上的负荷量判定装置；以及参照所述判定，将所述转子的速度减速至所述停止速度的速度变更比率可变装置。

5.如权利要求4所述的空调机，其特征在于，还具有测定凝缩侧热交换器的管路温度的温度传感器，

6.如权利要求5所述的空调机，其特征在于，所述停止位置决定装置参照所述判定，决定所述停止位置。

7.如权利要求1所述的空调机，其特征在于，还具有切换制冷和制热的四通阀，所述控制部在所述压缩机将要停止之前切换所述四通阀。

8.如权利要求7所述的空调机，其特征在于，所述控制部判定所述旋转速度到达所述停止速度，在所述压缩机将要停止之前切换所述四通阀。

9.如权利要求1所述的空调机，其特征在于，还具有：

凝缩侧热交换器的送风机；

蒸发侧热交换器的送风机；

所述控制部在向着所述停止速度开始减速时，使所述蒸发侧热交换器的送风机停止，判定达到所述停止速度，使所述凝缩侧热交换器的送风机停止。

10.如权利要求1所述的空调机，其特征在于，还具有显示器，

所述控制部，在从接受所述停止指示时至所述电动机停止的期间，控制所述显示器的点亮动作。