JP2000249052A

JP2000249052A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2000249052A
Application number: JP4932199A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Karato; 宏唐土
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2000-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】電動機部の効率特性を変更し、トルク負荷に応
じて最適な効率特性を利用することで効率の高い圧縮機
を提供すること。【解決手段】複数の電動機部と、それぞれの前記電動機
部からの動力を伝達する共通のシャフトと、前記シャフ
トによって駆動される圧縮機構部とを備え、複数の前記
電動機部を、個別に又は複数個同時に運転可能とした圧
縮機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば空気調和装置等
の冷凍サイクル装置に用いられる圧縮機、この圧縮機を
用いる空気調和装置、及び圧縮機などの駆動に用いられ
る電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、図８を用いて従来の密閉型圧縮機
の構成について説明する。同図に示す密閉型圧縮機は、
圧縮機構部がスクロール式の横型タイプの圧縮機を示し
ている。密閉型圧縮機５０は、吸入した冷媒を圧縮し、
圧縮した高圧冷媒を吐出する。電動機５１の固定子５１
ａは、密閉容器５４に焼バメ等の方法で固定され、電動
機５１の回転子５１ｂは、同じくシャフト５２に焼バメ
等の方法で固着されている。次にこのような圧縮機の動
作について説明する。電動機５１は、シャフト５２に係
合されている可動スクロール５８を回動させることで、
固定スクロール５７に対して旋回運動させて、圧縮機構
５３を駆動する。そして、圧縮機構５３の吐出孔５９か
らは、圧縮された高温高圧の冷媒ガスが密閉容器５４内
へ吐出される。この吐出された冷媒ガスは、電動機５１
の固定子５１ａと回転子５１ｂとの隙間通路などを通過
して吐出管５６から密閉容器５４の外部へ導かれる。５
５は密閉容器５４に設けられた電動機５１への電力供給
端子である。図９は、図８に示す従来の密閉型圧縮機を
１台搭載した一室用のインバータ式空気調和装置の構成
図を示すものである。四方弁６２は、冷房運転時、暖房
運転時、そして除霜運転時などで、冷凍サイクル中の冷
媒の流れを切替えるものである。室内熱交換器６３は、
冷房運転時は蒸発器として、又暖房運転時は凝縮器とし
て機能する。減圧器６４は、凝縮器を出てきた高圧の冷
媒を減圧して低圧冷媒にするものである。室外熱交換器
６５は、冷房運転時は高圧冷媒の熱を屋外へ放熱する凝
縮器として働き、暖房運転時は屋外から低圧冷媒に吸熱
する蒸発器として機能する。そして、これらの密閉型圧
縮機５０，四方弁６２、室内熱交換器６３、減圧器６
４、室外熱交換器６５は、環状に配管にて連結されてヒ
ートポンプ回路（冷凍サイクル）を構成している。イン
バータ６６は、室内熱交換器６３の近辺に設けた空調負
荷検知手段６７によって検出した空調負荷に応じて密閉
型圧縮機５０内の電動機５１の回転数を変化させ、吐出
させる高温・高圧の冷媒ガス量を制御する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１１は、図８及び図
９に示す従来の空気調和装置の密閉型圧縮機５０にかか
るトルクを変化させた場合の電動機５１の効率特性（回
転数一定）を示す。図１１より明らかなように、電動機
の効率特性は、一般的に回転数にかかわらず定格トルク
付近での効率は高いが、低トルク域や高トルク域では低
くなるという特性を有する。即ち、従来のインバータ式
空気調和装置の効率面での課題として、以下の点が考え
られる。電動機にかかるトルクが低い場合、すなわち、密閉型
圧縮機の吐出圧力と吸入圧力との差圧が小さい場合や、
吸入圧力が低い場合のように低い空調負荷時には、電動
機はその効率が低い状態での使用状態になる。空調負荷が極めて高い時のように電動機にかかるトル
クが大きい場合、すなわち、密閉型圧縮機の吐出圧力と
吸入圧力との差圧が極めて大きい場合や、吸入圧力が極
めて高い場合にも、電動機はその効率が低い状態での使
用状態になる。従って、これらの運転域での高効率化を
図ることができれば、空気調和装置の運転に必要な電力
の大幅な削減になる。図１０は、図８に示す従来の密閉
型圧縮機を２台搭載したインバータ式空気調和装置の構
成図を示すものであるが、図９に示す１台の密閉型圧縮
機に対して、半分の容量の密閉型圧縮機が２台搭載され
ている。すなわち、２台の密閉型圧縮機で１台の能力を
果たすものである。これは特に大容量が必要な業務用の
空気調和装置などで採用されている構成である。このよ
うな構成は、量産台数が少なく比較的高コストの大馬力
（容量）の圧縮機を用いるよりも、量産性のある比較的
低コストの圧縮機を２台搭載した方が安価に済むために
採用されている。なお、図９と同一機能部品については
同一番号を付与している。密閉型圧縮機６０ａ、６０ｂ
は、図９に示す密閉型圧縮機５０の半分の容量からなる
圧縮機であり、密閉型圧縮機６０ａと密閉型圧縮機６０
ｂとは、同一容量の圧縮機としている。これらの密閉型
圧縮機６０ａ、６０ｂは、インバータ６６によって２台
同時に周波数制御されている。均油管６８は、２台の密
閉型圧縮機６０ａ、６０ｂ内の潤滑油の過不足を防ぎ油
面レベルを合わせるためのものである。この場合も図９
の１台の圧縮機を搭載したときの空気調和装置と同様
に、２台の密閉型圧縮機６０ａ、６０ｂを同時に運転し
ていたので、上記、の効率上の課題を依然として有
している。従って、密閉型圧縮機６０ａ、６０ｂの効率
特性は、図９に示す一台の密閉型圧縮機の場合と同様で
ある。図中、逆止弁６９ａ、６９ｂは、冷媒の逆流を防
止するものである。更に、図１０に示す構成は、それぞ
れの密閉型圧縮機６０ａ、６０ｂの振動から、均油管６
８の折損を防止する必要があり、またそれぞれの密閉型
圧縮機６０ａ、６０ｂの潤滑油不足による焼損を防止す
るために、潤滑油を２台の密閉型圧縮機６０ａ、６０ｂ
に均等に戻すための構成が必要であるという課題を有す
る。また、他方においては、２台の密閉型圧縮機を１台
づつまたは同時にインバータ制御で運転させたり、１台
のみ一定速で運転する圧縮機とし、他方をインバータ制
御で運転させることで幅広くかつ効率よく能力制御する
方法も考えられるが、家庭用のインバータ空気調和機の
場合には、２台の密閉型圧縮機を搭載するには価格の点
から実用化が難しく、上述のごとく２台の密閉型圧縮機
間の均油バランスの課題は勿論のこと、インバータ駆動
と一定速運転との切替え制御性の煩雑さ等の課題があ
る。

【０００４】そこで本発明は、電動機部の効率特性を変
更し、トルク負荷に応じて最適な効率特性を利用するこ
とで効率の高い圧縮機を提供することを目的とする。ま
た本発明は、このような圧縮機を用いることで、運転効
率の高い空気調和装置を提供することを目的とする。ま
た本発明は、このような圧縮機等のトルク変動が大きな
対象物の駆動に適した電動機を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明の
圧縮機は、複数の電動機部と、それぞれの前記電動機部
からの動力を伝達する共通のシャフトと、前記シャフト
によって駆動される圧縮機構部とを備え、複数の前記電
動機部を、個別に又は複数個同時に運転可能としたこと
を特徴とする。請求項２の本発明は、請求項１に記載の
圧縮機において、前記電動機部のそれぞれの容量を異な
らせたことを特徴とする。請求項３の本発明は、請求項
２に記載の圧縮機において、前記電動機部を第１の電動
機部と第２の電動機部で構成し、前記第２の電動機部の
容量を、前記第１の電動機部の容量の０．４〜０．７倍
としたことを特徴とする。請求項４の本発明は、請求項
３に記載の圧縮機において、前記第１の電動機部を、前
記圧縮機構部側に設けたことを特徴とする。請求項５の
本発明は、請求項１に記載の圧縮機において、前記電動
機部のそれぞれの回転子を共通一体に構成したことを特
徴とする。請求項６記載の本発明の空気調和装置は、請
求項１から請求項５のいずれかに記載の圧縮機を用いた
空気調和装置であって、室温、外気温、又は設定温度等
から決定される空調負荷に応じて前記電動機部の運転状
態を変更することを特徴とする。請求項７記載の本発明
の空気調和装置は、請求項１から請求項５のいずれかに
記載の圧縮機を用いた空気調和装置であって、暖房運
転、冷房運転、除湿運転又は除霜運転等の運転モードに
応じて前記電動機部の運転状態を変更することを特徴と
する。請求項８記載の本発明の空気調和装置は、請求項
２記載の圧縮機を用いた空気調和装置であって、前記電
動機部を第１の電動機部と第２の電動機部で構成し、暖
房運転モード時には、前記第１の電動機部及び前記第２
の電動機部、又は容量の大きな第１の電動機部を選択的
に運転し、冷房運転モード時には、前記第１の電動機部
又は前記第２の電動機部を選択的に運転することを特徴
とする。請求項９記載の本発明の空気調和装置は、請求
項２記載の圧縮機を用いた空気調和装置であって、前記
電動機部を容量の異なる２つの電動機部で構成し、暖房
運転モード時には、容量の大きい電動機部を運転し、冷
房運転モード時には、容量の小さな電動機部を運転する
ことを特徴とする。請求項１０記載の本発明の電動機
は、回転子と固定子を有する電動機部を複数個備え、そ
れぞれの電動機部の回転子を共通のシャフトに固着した
ことを特徴とする。請求項１１記載の本発明の電動機
は、電動機部を構成する固定子を複数に分割し、分割し
た固定子ごとに電力を供給可能としたことを特徴とす
る。請求項１２記載の本発明の圧縮機は、請求項１０又
は請求項１１記載の電動機を用いて圧縮機構部を駆動す
ることを特徴とする圧縮機。請求項１３記載の本発明の
冷凍サイクル装置は、請求項１２記載の圧縮機を用いた
ことを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態による
圧縮機は、複数の電動機部を共通のシャフトで連結し、
これらの電動機部を、個別に又は複数個同時に運転可能
としたものである。本実施の形態によれば、複数の電動
機部を、個別に又は複数個同時に運転可能とすること
で、トルク負荷に応じて、それぞれの電動機部の高効率
の領域を有効に利用することができる。

【０００７】本発明の第２の実施の形態は、第１の実施
の形態における圧縮機において、電動機部のそれぞれの
容量を異ならせたものである。本実施の形態によれば、
電動機部の容量を異ならせることで、それぞれの電動機
部の効率特性を異ならせることができるので、トルク負
荷に応じた電動機の選択を行うことができ、それぞれの
電動機部の高効率の領域を有効に利用することができ
る。

【０００８】本発明の第３の実施の形態は、第２の実施
の形態における圧縮機において、第２の電動機部の容量
を、第１の電動機部の容量の０．４〜０．７倍としたも
のである。本実施の形態によれば、一方の電動機部の容
量を、他方の電動機部の容量の半分程度とすることで、
電動機の効率特性を大きく異ならせることができ、相互
の高効率の領域を有効に利用することができる。

【０００９】本発明の第４の実施の形態は、第３の実施
の形態における圧縮機において、容量の大きな電動機部
を、圧縮機構部側に設けたものである。本実施の形態に
よれば、容量が大きくトルク負荷の大きな電動機部を圧
縮機構部に近接させることができるので、電動機部と圧
縮機構部との間のシャフトに加わる曲げモーメントを小
さくすることができる。

【００１０】本発明の第５の実施の形態は、第１の実施
の形態における圧縮機において、電動機部のそれぞれの
回転子を共通一体に構成したものである。本実施の形態
によれば、回転子のシャフトへの固着工程を１回で行う
ことができる。また、本実施の形態によれば、回転子を
共通とすることで、固定子との間での芯出しや隙間調整
を容易に行うことができる。

【００１１】本発明の第６の実施の形態による空気調和
装置は、第１〜第５の実施の形態における圧縮機を用
い、室温、外気温、又は設定温度等から決定される空調
負荷に応じて電動機部の運転状態を変更するものであ
る。本実施の形態によれば、空調負荷の変動に伴って生
じるトルク負荷に応じて、電動機の選択を行うことがで
き、それぞれの電動機部の高効率の領域を有効に利用す
ることができる。従って、本実施の形態によれば、空気
調和装置を高効率で運転することができる。

【００１２】本発明の第７実施の形態による空気調和装
置は、第１〜第５の実施の形態における圧縮機を用い、
暖房運転、冷房運転、除湿運転又は除霜運転等の運転モ
ードに応じて前記電動機部の運転状態を変更するもので
ある。本実施の形態によれば、空気調和装置の運転モー
ドに伴って生じるトルク負荷領域に応じて、電動機の選
択を行うことができ、それぞれの電動機部の高効率の領
域を有効に利用することができる。従って、本実施の形
態によれば、空気調和装置を高効率で運転することがで
きる。

【００１３】本発明の第８実施の形態による空気調和装
置は、第２の実施の形態における圧縮機を用い、電動機
部を第１の電動機部と第２の電動機部で構成し、暖房運
転モード時には、第１の電動機部及び第２の電動機部、
又は容量の大きな第１の電動機部を選択的に運転し、冷
房運転モード時には、第１の電動機部又は第２の電動機
部を選択的に運転するものである。本実施の形態によれ
ば、空調負荷の大きな暖房運転モード時には、２つの電
動機部をともに運転するか容量の大きな電動機部を運転
し、空調負荷の小さな冷房運転モード時には、いずれか
の電動機部を運転することで、空気調和装置の運転モー
ドに伴って生じるトルク負荷領域に応じて、電動機部の
高効率の領域を有効に利用することができる。従って、
本実施の形態によれば、空気調和装置を高効率で運転す
ることができる。

【００１４】本発明の第９実施の形態による空気調和装
置は、第２の実施の形態における圧縮機を用い、暖房運
転モード時には、容量の大きい電動機部を運転し、冷房
運転モード時には、容量の小さな電動機部を運転するも
のである。本実施の形態によれば、空調負荷の大きな暖
房運転モード時には、容量の大きな電動機部を運転し、
空調負荷の小さな冷房運転モード時には、容量の小さな
電動機部を運転することで、空気調和装置の運転モード
に伴って生じるトルク負荷領域に応じて、電動機部の高
効率の領域を有効に利用することができる。従って、本
実施の形態によれば、空気調和装置を高効率で運転する
ことができる。

【００１５】本発明の第１０の実施の形態による電動機
は、複数の電動機部の回転子を共通のシャフトに固着も
のである。本実施の形態によれば、複数の電動機部を、
個別に又は複数個同時に運転することで、トルク負荷に
応じて、それぞれの電動機部の高効率の領域を有効に利
用することができる。

【００１６】本発明の第１１の実施の形態による電動機
は、電動機部を構成する固定子を複数に分割し、分割し
た固定子ごとに電力を供給可能としたものである。本実
施の形態によれば、分割した固定子ごとに電力を供給可
能とすることで、電動機部の高効率の領域を変更するこ
とができ、トルク負荷に応じて高効率の領域で駆動する
ことができる。

【００１７】本発明の第１２実施の形態による圧縮機
は、第１０又は第１１の実施の形態における電動機を用
いて圧縮機構部を駆動するものである。本実施の形態に
よれば、電動機の高効率の領域を変更することができ、
トルク負荷に応じて高効率の領域で圧縮機構部を駆動す
ることができる。従って、本実施の形態によれば、圧縮
機を高効率で運転することができる。

【００１８】本発明の第１３実施の形態による冷凍サイ
クル装置は、第１２の実施の形態における圧縮機を用い
たものである。本実施の形態によれば、圧縮機を高効率
で運転することができるので、冷凍サイクル装置の運転
効率を向上させることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参考
に説明する。図１は、本発明の一実施例を示す密閉型圧
縮機の構成図、図２は、本発明の別の実施例を示す密閉
型圧縮機の構成図である。また図３は、本発明の一実施
例を示すインバータ空気調和装置の冷凍サイクルを示す
構成図、図４は、本発明の一実施例による密閉型圧縮機
内の電動機の効率特性図である。また図５は、本発明の
一実施例による密閉型圧縮機を搭載したインバータ空気
調和機の電動機選定フロー、図６、図７はそれぞれ本発
明の一実施例による密閉型圧縮機を搭載したインバータ
空気調和機の冷房運転時と暖房運転時における電動機選
定制御フローである。

【００２０】図１において、密閉型圧縮機Ａはスクロー
ル式の横型タイプの圧縮機である。直流型の親電動機１
は、密閉容器５に固定された親固定子１ａと、シャフト
３に固着された親回転子１ｂから構成されている。ここ
で親回転子１ｂは、永久磁石、即ちフェライト磁石また
は希土類磁石などで構成されている。なお、親電動機１
の容量は、日本の一般家庭の６〜８畳の一室では１馬力
程度、８〜１２畳では１．５馬力程度とする。子電動機
２は、密閉容器５に固定された子固定子２ａと、シャフ
ト３に固着された子回転子２ｂから構成されている。子
回転子２ｂについても親回転子１ｂと同じく永久磁石な
どで構成されている。なお、子電動機２は、親電動機１
の半分程度の容量とし、親電動機１と同じく直流電動機
である。これら親電動機１と子電動機２の合計容量は、
日本の一般家庭の一室用では親電動機１の１．４〜１．
７倍程度で構成することが好ましい。従って、子電動機
２の容量は親電動機２の半分程度、即ち０．４〜０．７
倍程度とする。子電動機２の容量を親電動機１の０．４
倍程度よりもっと小さめに構成すると、低トルク域での
効率は良いが、暖房運転や高トルク域には馬力（電動機
トルク）不足気味になり、従って全体としての効率が低
下してしまうことになる。逆に子電動機２の容量を０．
７倍程度より更に大きめにすると、暖房運転や高トルク
域には馬力（トルク）面や効率面で良いが、低空調負荷
時には全体としての効率が低下してしまうことになり、
又大きめの容量で子電動機２を構成するのはコストの点
で割に合わない。これら親電動機１と子電動機２は、同
一のシャフト３に連結して構成している。そしてシャフ
ト３には、スクロール式の圧縮機構部４が設けられてい
る。圧縮機構部４は、固定スクロール１１に対して可動
スクロール１２が旋回運動することにより冷媒を圧縮す
る構成となっており、吸入管１３より吸引して圧縮した
冷媒を、吐出孔１４より密閉容器５の中へ吐出する。密
閉容器５には、親電動機１へ外部から電力供給する電力
供給端子６ａと、子電動機２へ外部から電力供給する電
力供給端子６ｂがそれぞれ設けられている。また、密閉
容器５の圧縮機構部４とは反対側には、圧縮機構部４か
ら吐出された高温・高圧の冷媒を密閉容器４の外部へ導
く吐出管７が設けられている。ここで、図示のように、
親電動機１は圧縮機構部４側で、子電動機２は親電動機
１よりも吐出管７側でシャフト３に連結されている。そ
してシャフト３は、密閉容器５に固定された軸受部品１
５の主軸受１６と、副軸隔壁１７に設けられた副軸受
（この場合転がり軸受で構成されている）１８によって
支持されている。

【００２１】吐出孔１４から密閉容器５内へ吐出された
高温・高圧の冷媒は、親電動機１の親固定子１ａと密閉
容器５との間の通路隙間（図示せず）や、親固定子１ａ
と親回転子１ｂとの間のエアーギャップ（隙間）を通過
する。このとき冷媒は、電力ロス分により発熱される親
電動機１を冷却する。この親電動機１を通過した冷媒
は、その後、子電動機２の子固定子２ａと密閉空間５と
の間の通路隙間（図示せず）や、子固定子２ａと子回転
子２ｂとの間のエアーギャップ（隙間）を通過する。こ
のとき冷媒は、子電動機２を冷却し、吐出される冷媒に
含まれる若干の潤滑油で副軸受１８を潤滑して吐出管７
から密閉容器４の外へ吐出される。上記のように、子電
動機２より容量が大きく、従って発熱量も大きく、かつ
体積に対して放熱面積の割合が少ないために放熱性で不
利な親電動機１を、吐出冷媒の流れの上流側に配置する
ことで、親電動機１の冷却がより有効になる。また、大
きなトルク負荷を受持つ親電動機１を子電動機２よりも
圧縮機構部４側に近接させることで、トルク負荷がかか
る圧縮機構部４と親電動機１との距離を短くできるため
に、圧縮機構部４と親電動機１によって生じるシャフト
３への曲げモーメント負荷を小さくすることができる。

【００２２】図２は本発明の他の実施例による密閉型圧
縮機を示すものであり、図１と同じ機能部品については
同一の番号を付与している。この密閉型圧縮機Ｂにおい
て、親電動機１の親固定子１ａと子電動機２の子固定子
２ａとはそれぞれ別体で構成しているが、親電動機１の
親回転子１ｃと子電動機２の子回転子１ｃとは共通一体
に構成し、シャフト３に固着されている。ここでシャフ
ト３は、密閉容器５に固定された軸受部品１５の主軸受
１６と副軸隔壁１７に設けられた副軸受１８によって支
持されていることは図１に示す実施例と同様である。本
実施例によれば、シャフト３への回転子１ｃの焼バメに
よる固着工程が一回の工程で済み、２つの固定子１ａ、
２ａと１つの固定子１ｃとの中心合わせも容易となる。
従って、いわゆる芯出しが容易となり、固定子１ａ、２
ａと回転子１ｃとの間のエアーギャップ（隙間）も均一
な寸法を確保しやすくなる。

【００２３】図３は上記実施例で説明した密閉型圧縮機
Ａまたは密閉型圧縮機Ｂを搭載したインバータ空気調和
装置の構成図である。四方弁３２は、冷房運転時と暖房
運転時で冷凍サイクル中の冷媒の流れを切替えるもので
ある。密閉型圧縮機Ａ、Ｂは、四方弁３２，室内熱交換
器３３、減圧器３４、室外熱交換器３５とともに配管に
て連結されてヒートポンプ回路（冷凍サイクル）を構成
している。インバータ（周波数変換器）３６は、室内熱
交換器３３の近辺に設けた空調負荷検知手段３７によっ
て検出した室内の空調負荷（例えば設定室内温度と実際
の室内温度との差など）に応じて電力供給端子６ａ、６
ｂを通じて１台の密閉型圧縮機Ａ、Ｂ内の２台の電動機
１、２の同時運転またはそれぞれの単独運転の選択判断
と周波数決定を行い運転制御する。電動機１、２は、共
にインバータ駆動の直流電動機であり、回転数スリップ
（滑り）のある誘導型電動機と異なり回転数がインバー
タ周波数により定るので、一つのインバータ３６からの
同一周波数（回転数）での駆動となる。従って、親電動
機１から子電動機２への切換え、または子電動機２から
親電動機１への切換え、またはそれぞれの追加同時運転
も問題なくスムーズに移行できる。

【００２４】以上のように構成されたインバータ空気調
和装置における基本的な運転制御フローを図５〜図７に
示す。図５〜図７に示す運転制御方法は、１台の密閉型
圧縮機Ａ、Ｂ内の２台の電動機１、２を、空調負荷の大
きさによって効率良く使い分けるものである。図５に示
す運転制御方法は、空調負荷が低いときには子電動機２
を、空調負荷が中のときには親電動機１を、空調負荷が
高いときには親電動機１と子電動機２の両方を運転させ
るものである。また図６、図７に示す運転制御方法は、
図５に示す運転制御方法を更に具体的に示すものであ
る。すなわち、冷房運転時は、暖房運転時と比較すると
空調負荷が小さいために、親電動機１又は子電動機２の
いずれかを運転するものとし、暖房運転時は、親電動機
１の運転か又は親電動機と子電動機２との同時運転を行
うようにしたものである。なお、上記の運転制御方法に
よる効率特性を図４に示す。同図において、実線部分は
運転を行う領域を示し、破線部分は運転をさせない領域
である。

【００２５】Ａ〜Ｃの各領域は下記の通りである。Ａ領
域は、低い空調負荷時（冷房軽負荷運転や除湿運転で電
動機にかかる負荷トルクが低い場合）に、子電動機２の
みでインバータによる周波数制御運転を行う領域であ
る。Ｂ領域は、中間の空調負荷時（冷房運転や暖房軽負
荷運転で電動機にかかる負荷トルクが中間的な場合）
に、親電動機１のみでインバータによる周波数制御運転
を行う領域である。Ｃ領域は、高い空調負荷時（暖房運
転で電動機にかかる負荷トルクが高い場合）に、親電動
機１及び子電動機２の同時運転でインバータによる周波
数制御運転を行う領域である。インバータによる周波数
制御運転は、空調負荷検出手段３７によって空調負荷を
検出し、この検出した空調負荷に応じて領域Ａ〜Ｃを判
断し、電動機１，２の切り替えを行う。

【００２６】図６及び図７に示す実施例の場合には、冷
房運転時は、図６に示すように親電動機１のみ（運転パ
ターンＢ領域）と子電動機２のみ（Ａ領域）との使い分
け、暖房運転時は、図７に示すように親電動機１と子電
動機２の同時運転（Ｃ領域）と親電動機１のみ（Ｂ領
域）の使い分けとなる。冷房運転時、最初の始動時は空
気負荷が高く、親電動機１で効率よく早急に空調を立ち
上げ（Ｂ領域）、空調負荷が低下して安定状態に達する
と親電動機１を停止させて子電動機２のみの運転（Ａ領
域）とする。このとき、インバータ３６から一つのシャ
フト３に連結された２つの電動機１、２への駆動制御
は、同一周波数（回転数）で行う。従って、親電動機１
から子電動機２への切換え、又はその逆の切換えも問題
なくスムーズに移行できる。更に空調負荷が低下する
と、子電動機２も停止する。そして、再度、空調負荷が
生じた場合は、低い空調負荷での再起動となり、子電動
機２のみ通電させて運転し（Ａ領域）、更に空調負荷が
増加してくると上記と逆の課程をたどり、親電動機１の
運転（Ｂ領域）に切り換える。暖房運転時での最初の始
動時は、空調負荷が高いために、親電動機１と子電動機
２の両方にインバータ３６から同一周波数の信号を与え
て駆動する（Ｃ領域）。このように、同時運転で効率よ
く早急に立ち上げ、かつ通常の暖房運転でも継続して同
時運転（Ｃ領域）を行う。そして空調負荷が低下して安
定状態に達すると親電動機１のみの運転（Ｂ領域）とす
る。それでも更に空調負荷が低下すると、親電動機１も
停止させる。再度、空調負荷が生じた場合は、低い空調
負荷での再起動となり、親電動機２のみの運転（Ｂ領
域）となり、更に空調負荷が増加してくると上記と逆の
課程をたどり、子電動機２も運転を行う（Ｃ領域）。

【００２７】図４から明らかなように、従来の１台の電
動機による場合（Ｂ領域のみの運転となる）の特性に比
べて、低空調負荷領域であるＡ領域と、高空調負荷領域
であるＣ領域とで効率が良くなることが分かる。空調負
荷が大きければ電動機１、２にかかる負荷トルクも大き
くなるので、本実施例の場合２台の電動機１、２の同時
運転、またはそれぞれの単独運転の選択判断を間接的に
空調負荷検知手段３７によって、例えば室内設定温度と
実際の室内温度との差を空調負荷として行っているが、
電動機１、２にかかる負荷トルクを直接検出するもので
あってもよい。負荷トルクを検出する方法としては、ヒ
ートポンプ回路内の高圧側の吐出冷媒圧力と低圧側の吸
入冷媒圧力を密閉型圧縮機Ａ、Ｂの吐出管７及び吸入管
１３から検出して行うことができる。電動機１、２にか
かる圧縮機構部４の負荷トルクは、直接的には吐出冷媒
圧力と吸入冷媒圧力の圧力差及び吸入冷媒圧力によって
定るので、これらの度合を考慮して空調負荷とする。

【００２８】本実施例のように、一台の密閉型圧縮機
Ａ、Ｂ内に２台の別々の電動機１、２を搭載しているの
で、２台の密閉型圧縮機の場合と違って信頼性の点で問
題のあった均油管を設ける必要がなく、従って圧縮機の
振動のために均油管が折損するという問題もない。ま
た、潤滑油が均等に戻らず圧縮機が潤滑油不足により焼
損するという問題もない。なお、１台の密閉型圧縮機の
中に２台の電動機１、２を設けることにより全体として
当然コストアップとなるが、子電動機２は量産性にも優
れ低コストであること、そして空気調和機のＬＣＡ（Li
fe Cycle Assessment）的な観点からの消費エネルギ
はエアコンの製造に要するエネルギよりも使用期間中の
運転電力エネルギが９割以上を占めることを考慮する
と、運転時の効率アップにより省エネ効果は十分図られ
ることが分かる。本実施例での子電動機２の容量を親電
動機１の半分程度としたが、これは図４から明らかなよ
うに２台の電動機１、２の使い分けにおいて最も双方を
効率よく使用出来、効果が大きく実現できるもので、子
電動機２の容量が半分程度から多少ずれても本発明の作
用効果が発揮されることは明らかである。

【００２９】また、本実施例においては、圧縮機として
スクロール式の圧縮機で説明したが、ロータリ式の圧縮
機でも同じ作用効果を奏することは明らかである。ま
た、上記実施例では、空気調和装置を用いて説明した
が、同様に圧縮機を用いる冷凍サイクル装置においても
適用できる。また、必ずしも圧縮機構部を対象とするも
のでなくても、負荷トルクの変動が生じる対象物を駆動
するために用いられる電動機にも適用できるものであ
り、複数の電動機部を共通の駆動シャフトで連結するこ
とによって、上記と同様の効果を得ることができる。ま
た、上記実施例では、親電動機と子電動機の２つの電動
機を用いて説明したが、３つ以上の電動機を用いること
で、更に高効率の運転を実現することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明の圧縮機によれ
ば、複数の電動機部を、個別に又は複数個同時に運転可
能とすることで、トルク負荷に応じて、それぞれの電動
機部の高効率な領域を有効に利用することができる。ま
た、本発明の圧縮機によれば、電動機部の容量を異なら
せることで、それぞれの電動機部の効率特性を異ならせ
ることができるので、トルク負荷に応じた電動機部の選
択を行うことができ、それぞれの電動機部の高効率な領
域を有効に利用することができる。また、本発明の圧縮
機によれば、一方の電動機部の容量を、他方の電動機部
の容量の半分程度とすることで、電動機の効率特性を大
きく異ならせることができ、相互の高効率の領域を有効
に利用することができる。また、本発明の圧縮機によれ
ば、容量が大きくトルク負荷の大きな電動機部を圧縮機
構部に近接させることができるので、電動機部と圧縮機
構部との間のシャフトに加わる曲げモーメントを小さく
することができる。また、本発明の圧縮機によれば、電
動機部のそれぞれの回転子を共通一体に構成すること
で、回転子のシャフトへの固着工程を１回で行うことが
できる。また、回転子を共通とすることで、固定子との
間での芯出しや隙間調整を容易に行うことができる。ま
た、本発明の空気調和装置によれば、空調負荷の変動に
伴って生じるトルク負荷に応じて、それぞれの電動機部
の高効率な領域を有効に利用することができる。従っ
て、空気調和装置を高効率で運転することができる。ま
た、本発明の空気調和装置によれば、空気調和装置の運
転モードに伴って生じるトルク負荷領域に応じて、それ
ぞれの電動機部の高効率な領域を有効に利用することが
できる。従って、空気調和装置を高効率で運転すること
ができる。また、本発明の空気調和装置によれば、空調
負荷の大きな暖房運転モード時には、２つの電動機部を
ともに運転するか容量の大きな電動機部を運転し、空調
負荷の小さな冷房運転モード時には、いずれかの電動機
部を運転することで、空気調和装置の運転モードに伴っ
て生じるトルク負荷領域に応じて、電動機部の高効率の
領域を有効に利用することができる。従って、空気調和
装置を高効率で運転することができる。また、本発明の
空気調和装置によれば、空調負荷の大きな暖房運転モー
ド時には、容量の大きな電動機部を運転し、空調負荷の
小さな冷房運転モード時には、容量の小さな電動機部を
運転することで、空気調和装置の運転モードに伴って生
じるトルク負荷領域に応じて、電動機部の高効率の領域
を有効に利用することができる。従って、空気調和装置
を高効率で運転することができる。また、本発明の電動
機によれば、複数の電動機部を、個別に又は複数個同時
に運転することで、トルク負荷に応じて、それぞれの電
動機部の高効率の領域を有効に利用することができる。
また、本発明の電動機によれば、分割した固定子ごとに
電力を供給可能とすることで、電動機部の高効率の領域
を変更することができ、トルク負荷に応じて高効率の領
域で駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す密閉型圧縮機の構成図

【図２】本発明の別の実施例を示す密閉型圧縮機の構成
図

【図３】本発明の一実施例を示すインバータ空気調和装
置の冷凍サイクルを示す構成図

【図４】本発明の一実施例による密閉型圧縮機内の電動
機の効率特性図

【図５】本発明の一実施例による密閉型圧縮機を搭載し
たインバータ空気調和機の電動機選定フロー

【図６】本発明の一実施例による密閉型圧縮機を搭載し
たインバータ空気調和機の冷房運転時における電動機選
定制御フロー

【図７】同実施例による密閉型圧縮機を搭載したインバ
ータ空気調和機の暖房運転時における電動機選定制御フ
ロー

【図８】従来の密閉型圧縮機の構成図

【図９】図８に示す従来の密閉型圧縮機を１台搭載した
一室用のインバータ式空気調和装置の構成図

【図１０】図８に示す従来の密閉型圧縮機を２台搭載し
たインバータ式空気調和装置の構成図

【図１１】従来の空気調和装置の密閉型圧縮機にかかる
トルクを変化させた場合の電動機効率特性図

【符号の説明】

１親電動機１ａ親固定子１ｂ親回転子２子電動機２ａ子固定子２ｂ子回転子３シャフト４圧縮機構部５密閉容器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｋ 16/00 Ｈ０２Ｋ 16/00 Ｆターム(参考） 3H029 AA02 AA15 AB03 BB42 CC07 CC27 CC59 CC63 3H039 AA02 AA12 BB03 BB28 CC32 3H076 AA16 BB21 BB40 CC07 CC99 5H607 AA12 AA14 BB01 BB14 CC01 CC03 CC05 CC07 DD03 DD08 FF07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電動機部と、それぞれの前記電動
機部からの動力を伝達する共通のシャフトと、前記シャ
フトによって駆動される圧縮機構部とを備え、複数の前
記電動機部を、個別に又は複数個同時に運転可能とした
ことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】前記電動機部のそれぞれの容量を異なら
せたことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項３】前記電動機部を第１の電動機部と第２の
電動機部で構成し、前記第２の電動機部の容量を、前記
第１の電動機部の容量の０．４〜０．７倍としたことを
特徴とする請求項２記載の圧縮機。
【請求項４】前記第１の電動機部を、前記圧縮機構部
側に設けたことを特徴とする請求項３記載の圧縮機。
【請求項５】前記電動機部のそれぞれの回転子を共通
一体に構成したことを特徴とする請求項１記載の圧縮
機。
【請求項６】請求項１から請求項５のいずれかに記載
の圧縮機を用いた空気調和装置であって、室温、外気
温、又は設定温度等から決定される空調負荷に応じて前
記電動機部の運転状態を変更することを特徴とする空気
調和装置。
【請求項７】請求項１から請求項５のいずれかに記載
の圧縮機を用いた空気調和装置であって、暖房運転、冷
房運転、除湿運転又は除霜運転等の運転モードに応じて
前記電動機部の運転状態を変更することを特徴とする空
気調和装置。
【請求項８】請求項２記載の圧縮機を用いた空気調和
装置であって、前記電動機部を第１の電動機部と第２の
電動機部で構成し、暖房運転モード時には、前記第１の
電動機部及び前記第２の電動機部、又は容量の大きな第
１の電動機部を選択的に運転し、冷房運転モード時に
は、前記第１の電動機部又は前記第２の電動機部を選択
的に運転することを特徴とする空気調和装置。
【請求項９】請求項２記載の圧縮機を用いた空気調和
装置であって、前記電動機部を容量の異なる２つの電動
機部で構成し、暖房運転モード時には、容量の大きい電
動機部を運転し、冷房運転モード時には、容量の小さな
電動機部を運転することを特徴とする空気調和装置。
【請求項１０】回転子と固定子を有する電動機部を複
数個備え、それぞれの電動機部の回転子を共通のシャフ
トに固着したことを特徴とする電動機。
【請求項１１】電動機部を構成する固定子を複数に分
割し、分割した固定子ごとに電力を供給可能としたこと
を特徴とする電動機。
【請求項１２】請求項１０又は請求項１１記載の電動
機を用いて圧縮機構部を駆動することを特徴とする圧縮
機。
【請求項１３】請求項１２記載の圧縮機を用いたこと
を特徴とする冷凍サイクル装置。