JP4509518B2 - コンプレッサの駆動装置及びそれを用いた冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、インバータ回路によりコンプレッサのモータを駆動するコンプレッサの駆動装置に関するものである。

従来より、冷蔵庫のコンプレッサの駆動源として、レシプロ式コンプレッサが用いられている。

この種のコンプレッサとしては、モータの回転軸と一体のクランクピンからクランクを延在させ、このクランクとシリンダ室に収容されるピストンとをボールジョイント機構部を介して連結させ、ボールジョイント機構部は、クランクの端部に一体的に設けられるボールと、ピストンに設けられボールを摺動自在に抱持するボール受け座とからなり、前記モータを回転させて、ピストンをシリンダ室で報復運動させて冷媒を圧縮する（例えば、特許文献１参照）。

ところで、このようなコンプレッサのモータを制御する場合に、モータの回転子の位置を検出する必要がある。そのため、ホールＩＣなどの位置検出素子を用いれば、回転子の確実に位置検出ができるが、コストがかかることとなる。そこで、通常のインバータ制御においては、二相通電により起動させているために、通電していない他の一相により生じた誘起電力によって位置検出をすることができるセンサレス制御を行っている。
特開２００３−２１４３４３

しかし、ベクトル制御においては、三相を同時に通電させてシャント抵抗によって回転子の位置を検出しているので、モータの起動時に所定速度に達するまでは、モータの回転子の位置が正確に捉えられないため、起動時には回転子が前記の所定速度に達した後に速度制御を開始している。

しかし、６スロット４極のブラシレスＤＣモータには、モータ１回転の中に電気的な制御位置が１８０°対称に２ヶ所存在するため、回転子の停止位置次第で次の起動時に回転子が２ヶ所のどちらから起動するかわからないという問題点がある。

また、上記コンプレッサは１回転することでピストンによる圧縮動作を行っているため回転中の位置により回転子にかかるトルクが常に変動している。そのため、コンプレッサの吸込口と吐出口に圧力差がある状態でコンプレッサを起動する場合において、稀に起動に失敗するという問題点がある。

そこで、本発明は、前記問題点を解決するため、起動失敗のないコンプレッサの駆動装置を提供する。

本発明は、三相４極のブラシレスＤＣモータで回転するレシプロ式のコンプレッサと、凝縮器と、蒸発器を少なくとも有する冷凍サイクルを備え、前記コンプレッサによって冷媒を圧縮して前記蒸発器を冷却するコンプレッサの駆動装置において、前記ブラシレスＤＣモータの固定子巻線へ三相の駆動電流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路へＰＷＭ信号を供給するＰＷＭ回路と、前記三相の駆動電流を検知する駆動電流検知手段と、前記検知した三相の駆動電流に基づいて、前記ブラシレスＤＣモータの回転子の磁束に対応した電流成分であるｄ軸電流と、前記ブラシレスＤＣモータのトルクに対応した電流成分であるｑ軸電流とに変換するｄｑ変換手段と、前記変換したｄ軸電流とｑ軸電流と外部から入力する速度指令信号に基づいて、基準ｑ軸電流と基準ｄ軸電流を出力する制御手段と、前記基準ｑ軸電流と基準ｄ軸電流とを、基準ｑ軸電圧と基準ｄ軸電圧に変換する電圧変換手段と、前記変換した基準ｑ軸電圧と基準ｄ軸電圧を三相電圧に変換して前記ＰＷＭ回路へ出力する三相変換手段と、前記コンプレッサのピストンの位置と圧縮上死点と下死点を結ぶ線を基準として４０°から５０°回転した位置である起動初期位置に、前記ブラシレスＤＣモータの回転子を回転移動させるための起動モータ定数として、回転初期位置、起動加速度、始動ｄ軸電流、始動ｑ軸電流が予め設定された初期パターン出力手段と、吸込口と吐出口に圧力差がある前記コンプレッサの起動を行う前に、前記ブラシレスＤＣモータに前記起動モータ定数に基づいて少なくとも一相に駆動電流を流して前記回転子の位置を起動初期位置に待機させ、その後、起動回転数で前記コンプレッサを起動させる起動手段と、を有することを特徴とするコンプレッサの駆動装置である。

本発明であると、コンプレッサの起動時のブラシレスＤＣモータの回転子の起動初期位置に移動させることにより、正弦波インバータによる起動においてコンプレッサの吸込口と吐出口に圧力差がある状態においてもコンプレッサが起動でき、最適な冷凍サイクル制御を行える。

この起動初期位置としては、コンプレッサのピストンの位置と圧縮上死点と下死点を結ぶ線を基準として４０°から５０°回転した位置、特に４５°の位置が好適である。

そして、このコンプレッサの駆動装置は、冷蔵庫の冷凍サイクルに用いるのが好適である。

請求項１に係る発明は、三相のブラシレスＤＣモータで回転するレシプロ式のコンプレッサと、凝縮器と、蒸発器を少なくとも有する冷凍サイクルを備え、前記コンプレッサによって冷媒を圧縮して前記蒸発器を冷却するコンプレッサの駆動装置において、前記ブラシレスＤＣモータの固定子巻線へ三相の駆動電流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路へＰＷＭ信号を供給するＰＷＭ回路と、前記三相の駆動電流を検知する駆動電流検知手段と、前記検知した三相の駆動電流に基づいて、前記ブラシレスＤＣモータの回転子の磁束に対応した電流成分であるｄ軸電流と、前記ブラシレスＤＣモータのトルクに対応した電流成分であるｑ軸電流とに変換するｄｑ変換手段と、前記変換したｄ軸電流とｑ軸電流と外部から入力する速度指令信号に基づいて、基準ｑ軸電流と基準ｄ軸電流を出力する制御手段と、前記基準ｑ軸電流と基準ｄ軸電流とを、基準ｑ軸電圧と基準ｄ軸電圧に変換する電圧変換手段と、前記変換した基準ｑ軸電圧と基準ｄ軸電圧を三相電圧に変換して前記ＰＷＭ回路へ出力する三相変換手段と、前記コンプレッサのピストンの位置と圧縮上死点と下死点を結ぶ線を基準として４０°から５０°回転した位置である起動初期位置に、前記ブラシレスＤＣモータの回転子を回転移動させる初期パターン出力手段と、前記起動初期位置から前記コンプレッサを起動させる起動手段と、を有することを特徴とするコンプレッサの駆動装置である。

請求項２に係る発明は、前記ブラシレスＤＣモータが、三相４極であることを特徴とする請求項１記載のコンプレッサの駆動装置である。

請求項３に係る発明は、前記起動初期位置が、前記ピストンの位置と圧縮上死点と下死点を結ぶ線を基準として４５°回転した位置であることを特徴とする請求項１記載のコンプレッサの駆動装置である。

請求項４に係る発明は、前記冷凍サイクルは、冷蔵庫の冷凍サイクルであることを特徴とする請求項１から３の中で少なくとも一項に記載のコンプレッサの駆動装置である。

（実施形態）
以下、本発明の一実施形態の冷蔵庫１を説明する。

（１）冷蔵庫１の構成
まず、冷蔵庫１の構成について図６と図７に基づいて説明する。

図６は、本実施形態を示す冷蔵庫１の断面図で、図７は冷蔵庫１の冷凍サイクルである。

冷蔵庫１のキャビネットは、断熱箱体９と内箱８で形成され、断熱仕切壁２によって冷蔵温度帯３０と冷凍温度帯３１に区画され、両温度帯３０、３１の冷気は完全に独立し、各冷気が混合することのない構造となっている。

冷蔵温度帯３０の庫内は冷蔵仕切板３によって冷蔵貯蔵室４と野菜室５とに仕切られ、冷凍温度帯３１の庫内は第１冷凍室６と第２冷凍室７から成り、各室はそれぞれ開閉ドア４ａ、５ａ、６ａ、７ａを有している。また、冷蔵貯蔵室４には、庫内温度を検知するための温度センサ（以下、Ｒセンサという）３４と、脱臭装置３５が配されている。

野菜室５の背面には冷蔵室蒸発器１０と冷蔵室冷却ファン１１が配置され、冷蔵室冷却ファン１１は庫内温度変動やドア開閉によって任意に運転される。そして、冷蔵貯蔵室４の背面は、冷気を冷蔵温度帯３０内に供給するための冷気循環路１８となっている。冷凍室蒸発器１２の下部には、除霜ヒータ２６が配されてれいる。

冷凍室蒸発器１２と冷凍室冷却ファン１３は第１及び第２冷凍室６、７の背壁に配置され、冷気を循環することで第１及び第２冷凍室６、７が冷却される。

冷蔵庫１の背壁下部の機械室１４には、図７に示すように冷凍サイクルを構成するコンプレッサ１５、凝縮器２１がそれぞれ配置され、コンプレッサ１５から吐出された可燃性冷媒は、凝縮器２１を通った後、切替弁２２の冷媒切換機構によって冷媒流路が交互に切り替えられて冷凍モードと冷蔵モードを交互に実現できる。

切替弁２２の一方の出口には冷蔵キャピラリーチューブ２３と冷蔵室蒸発器１０が順次接続され、切替弁２２の他方の出口には冷凍キャピラリーチューブ２４と冷凍室蒸発器１２が順次接続され、冷凍室蒸発器１２にアキュームレータ１６が接続されている。

上記構成の冷蔵庫１によれば、切替弁２２によって冷媒流路が切り替わり、冷凍温度帯３１冷却時の冷凍モードでは、可燃性冷媒が冷凍キャピラリーチューブ２４で減圧されて冷凍室蒸発器１２に入り、冷凍温度帯３１を冷却した後、再びコンプレッサ１５に戻る。

一方、冷蔵温度帯３０冷却時の冷蔵モードでは、可燃性冷媒は冷蔵キャピラリーチューブ２３で減圧され、冷蔵室蒸発器１０に入り、冷蔵温度帯３０を冷却した後、冷凍室蒸発器１２を通って再びコンプレッサ１５に戻る冷凍サイクルを構成する。

冷凍モード時の可燃性冷媒は、冷凍キャピラリーチューブ２４、冷凍室蒸発器１２、アキュームレータ１６の順で流れ、冷凍室冷却ファン１３の運転によって冷気が庫内を循環し、第１及び第２冷凍室６、７の冷却が行われる。

冷蔵モード時は、切替弁２２が切り替わり、冷媒流路が冷凍温度帯３１側から冷蔵温度帯３０側に切り替わると可燃性冷媒は冷蔵室蒸発器１０に流れ、冷蔵室ファン１１の運転によって冷蔵貯蔵室４と野菜室５を冷却する。

（２）冷蔵庫１の電気系統の構造
冷蔵庫１の電気系統の構造について、図８のブロック図に基づいて説明する。

図８に示すように、コンプレッサ１５を駆動する三相のブラシレスＤＣモータ（以下、コンプモータという）２８と、このコンプモータ２８を駆動する駆動装置（以下、コンプ駆動装置という）３２と、このコンプ駆動装置３２を制御する冷蔵庫１の主制御部３３とから構成されている。さらに、主制御部３３には、各部屋４，５，６，７のドア４ａ〜７ａにそれぞれ設けられたドアスイッチ４ｂ〜７ｂが接続されている。さらに、主制御部３３には、脱臭装置３５、除霜ヒータ２６、Ｒセンサ３４が接続されている。

まず、コンプ駆動装置３２の構造について説明する。

コンプ駆動装置３２は、インバータ回路４２と、整流回路４４と、交流電源４６と、ＰＷＭ形成部４８と、ＡＤ変換部５０と、ｄｑ変換部５２と、速度検出部５４と、速度指令出力部５６と、速度ＰＩ制御部５８と、ｑ軸電流ＰＩ制御部６０と、ｄ軸電流ＰＩ制御部６２と、三相変換部６４と、初期パターン出力部６６より構成されている。

コンプレッサ１５を回転させるコンプモータ２８は、上記したように三相のブラシレスＤＣモータである。このコンプモータ２８の三相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）の固定子巻線４０ｕ，４０ｖ，４０Ｗにインバータ回路４２が三相の駆動電流を流す。

このインバータ回路４２は、６個のパワースイッチング半導体であるトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６より構成されたフルブリッジインバータ回路である。なお、図では示されていないが、このスイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に対して並列に逆方向にダイオードが接続されている。また、スイッチングトランジスタＴ１とＴｒ４に直列に駆動電流を検知するための検知抵抗Ｒ１が接続され、スイッチングトランジスタＴｒ２とＴｒ５に直列に検知抵抗Ｒ２が接続され、スイッチングトランジスタＴｒ２８とＴｒ６に直列に検知抵抗Ｒ２８が接続されている。

整流回路４４は商用電源（ＡＣ１００Ｖ）である交流電源４６から交流電圧が供給され、これを整流してインバータ回路４２に供給する。

ＰＷＭ形成部は、６個のスイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲート端子に、ＰＷＭ信号を供給する。ＰＷＭ形成部４８は、後から説明する三相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいてパルス幅変調を行い、所定のタイミングで各スイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をＯＮ／ＯＦＦする。

ＡＤ変換部５０は、シャント抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ２８における電圧値を検知して、各相の電圧値をアナログ値からデジタル値に変換し、三相の駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを出力する。

ｄｑ変換部５２は、ＡＤ変換部５０から出力された駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、磁束に対応した電流成分であるｄ軸（direct-axis）の電流Ｉｄと、コンプモータ２８のトルクに対応した電流成分であるｑ軸（quadrature-axis）の電流Ｉｑに変換する。

この変換方法は、（１）式に示すように、三相のＩｕ，Ｉｖ，Ｉｗを二相のＩα，Ｉβに変換する。この三相の電流と二相の電流との関係を表したベクトル図が図９である。

次に、このように変換した二相の電流Ｉα，Ｉβをｑ軸電流Ｉｑとｄ軸電流Ｉｄに（２）式を用いて変換する。この二相の駆動電流と変換（検知）したｑ軸電流Ｉｑとｄ軸電流Ｉｄとの関係は図１０に示すベクトル図のような関係を有する。

速度検出部５４では、検知したｑ軸電流Ｉｑとｄ軸電流Ｉｄに基づいて、コンプモータ２８の回転角θと回転速度ωを検出する。ｑ軸電流とｄ軸電流に基づいてコンプモータ２８の回転子の位置である回転角θを求め、このθを微分することにより回転速度ωを求める。

冷蔵庫１の主制御部３３では、ｄｑ変換部５２から送られてきたｑ軸電流Ｉｑに基づいて速度指令信号Ｓを出力する。

速度指令出力部５６は、主制御部３３からの速度指令信号Ｓと、速度検出部５４からの回転速度ωに基づいて基準回転速度ωｒｅｆを出力する。基準回転速度ωｒｅｆは、現在の回転速度ωと共に速度ＰＩ制御部５８に入力される。

速度ＰＩ制御部５８では、基準回転速度ωｒｅｆと現在の回転速度ωとの差分量に基づいてＰＩ制御を行い、基準ｑ軸電流Ｉｑｒｅｆと基準ｄ軸電流Ｉｄｒｅｆを出力し、現在のｑ軸電流Ｉｑと現在のｄ軸電流Ｉｄと共にｑ軸電流ＰＩ制御部６０とｄ軸電流ＰＩ制御部６２にそれぞれ出力する。

ｑ軸電流ＰＩ制御部６０では、ＰＩ制御を行うと共に電流／電圧変換を行い、基準ｑ軸電圧Ｖｑを出力する。

ｄ軸電流ＰＩ制御部６２では、ＰＩ制御を行うと共に電流／電圧変換を行い、基準ｄ軸電圧Ｖｄを出力する。

三相変換部６４では、基準ｄ軸電圧Ｖｄと基準ｑ軸電圧Ｖｑを、まず二相の電圧に（３）式に基づいて変換する。

この変換された二相の電圧Ｖα，Ｖβを、三相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに（４）式に基づいて変換する。

この変換された三相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを前記したＰＷＭ形成部４８に出力する。

以上のコンプ駆動装置３２によれば、検知したｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑに基づいて回転速度を検知し、この回転速度ωと、主制御部からの速度指令信号Ｓに基づいてフィードバック制御を行い、速度指令信号Ｓに合わせた回転速度ωｒｅｆでコンプモータ２８が回転するようにＰＷＭ形成部４８からＰＷＭ信号をインバータ回路４２に出力する。インバータ回路４２はこれに基づいて、三相の駆動電流をコンプモータ２８の三相の固定子巻線４０に出力する。

そして、初期パターン出力部６６は、コンプレッサ１５の起動時の起動モータ定数が設定されており、起動時はこの設定された起動モータ定数により起動特性が決まる。設定されている起動モータ定数としては、回転初期位置θinit、起動加速度ωinit、始動ｄ軸電流Ｉdinit、始動ｑ軸電流Ｉqinitであり、起動加速度ωinitは速度指令出力部５６に出力され、回転初期位置θinitは、ｄｑ変換部５２に出力され、始動ｄ軸電流Ｉdinit、始動ｑ軸電流Ｉqinitは、速度ＰＩ制御部５８に出力される。この起動時の制御については、後から説明する。

（３）コンプレッサ１５の構造と動作状態
（３−１）コンプレッサ１５の構造
次に、レシプロ式密閉型のコンプレッサ１５の構造について、図１〜図４に基づいて説明する。

図１は、コンプレッサ１５を縦断面にした正面図を示す。

圧縮流体である冷媒は、上記したように自然の可燃性冷媒であるイソブタン（Ｒ６００ａ）である。

コンプレッサ１５の縦型の密閉ケース１０１内の上下方向ほぼ中間部には、フレーム１０２がスプリング１０２ａを介して弾性的に支持されている。フレーム１０２の上部側には圧縮機構部１０３が載設され、下部側にはコンプモータ２８が設けられている。圧縮機構部１０３は、いわゆるレシプロ式圧縮機構が採用されている。

フレーム１０２の中心部に沿って枢支用孔１０２ｂが設けられ、主軸である回転軸１０５が回転自在に嵌め込まれている。回転軸１０５の上端部には、フレーム１０２上面に摺動自在に載る鍔部１０５ａが一体に設けられ、鍔部１０５ａの上部には、回転軸１０５の中心軸とは所定量偏心する中心軸をもったクランクピン１０５ｂが連設されている。そのため、回転軸１０５が回転駆動すると、鍔部１０５ａはフレーム１０２上面で摺接状態で回転し、かつ、クランクピン１０５ｂは回転軸１０５中心の周囲に沿って偏心回転する。

圧縮機構部１０３は、フレーム１０２上面に載設され、軸方向を水平に向けたシリンダ１０６を備えられている。このシリンダ１０６の内部は、ピストン１０７が往復動自在に収容されるシリンダ室１０８である。ピストン１０７には、クランク１０９の一端がボールジョイント機構部１１０を介して連結されている。クランク１０９の他端には、クランクピン１０５ｂに回転自在に嵌め合う端部１１１が設けられている。

ボールジョイント機構部１１０について説明する。クランク１０９の一端にはボール１１２が一体的に設けられている。その一方で、ピストン１０７内部にはボール受け座１１３が設けられている。このボール受け座１１３は、ボール１１２を回動自在に抱持している。これにより、クランクピン１０５ｂの偏心回転に伴い、クランク１０９がボールジョイント機構部１１０を支点として揺動運動をなすことができ、ピストン１０７はシリンダ１０６内において往復運動する。

また、シリンダ１０６の開口端は、弁機構１１５によって閉塞され、かつ、バルブカバー１１６で覆われる。バルブカバー１１６には、内部を二分する仕切り部が設けられ、その一方空間は吸込み室となし、他方空間は吐出室である。

弁機構１１５は、吸込み口と、吐出口を備えた弁板が設けられ、それぞれの吸込み口と、吐出口は吸込み弁と吐出弁によって開閉される。吸込み口は吸込み室と対向し、吐出口は吐出室に対向する。

このようにして構成される圧縮機構部１０３に対して、コンプモータ２８は、回転軸１０５のフレーム１０２から下方に突出する部位に嵌着される回転子１１７と、この回転子１１７の周面と狭小の間隙を存する内周面を備え、フレーム１０２から適宜な手段で垂設固定される固定子１１８とからなる。

（３−２）コンプモータ２８の構造
図４に示すように、コンプモータ２８は、ブラシレスＤＣモータであって、三相６スロット４極モータである。すなわち、三相６スロットの固定子１１８の内周側で、４極の回転子１１７が回転する。

コンプ駆動装置３２によりコンプモータ２８の各相に電圧を印加した場合、モータ内部では１８０°対称に同じ制御を行う。また、図２に示すように、クランク１０９は一ヶ所のため、起動時の位置決めにおいて三相にある電流を流した場合、クランク１０９は停止位置により１８０°対称のどちらか（図２、３）に移動する。

（３−３）コンプレッサ１５の動作状態
次に、コンプレッサ１５の圧縮運転と、それに伴う冷凍サイクル作用について説明する。

コンプモータ２８に通電して回転軸１０５を回転駆動すると、クランクピン１０５ｂが一体に偏心回転する。この偏心回転に応じて、クランク１０９とボールジョイント機構部１１０を介してピストン１０７が、シリンダ室１０８内を往復運する。

密閉ケース１０１内には、蒸発器で蒸発して低圧化した冷媒ガスが導かれ充満している。この冷媒ガスは、バルブカバー１１６内の吸込み室に導かれ、さらにピストン１０７の移動（往動）にともなってシリンダ１０６のシリンダ室１０８に吸込まれる。

ピストン１０７が逆方向に移動（復動）することで、冷媒ガスが圧縮される。ピストン１０７が、いわゆる上死点位置まで移動すると、吐出弁が開放され、シリンダ室１０８で圧縮され高圧化した冷媒ガスがバルブカバー１１６の吐出室に吐出される。

この高圧化した冷媒ガスはケース内吐出管を介して密閉ケース１０１から外部冷媒管へ導出され、冷凍サイクルに導かれる。回転軸１０５が継続して回転しているところから、ピストン１０７が復動して冷凍サイクルが繰り返される。

図２と図３に示すように、回転軸１０５の回転にともなってクランクピン１０５ｂが偏心回転し、クランクピン１０５ｂの中心Ｐは偏心量を回転半径とする円形の回転軌跡Ａを描く。クランク１０９は、所定の揺動角度αをもつ揺動運動をなし、ボールジョイント機構部１１０においては、ボール１１２とボール受け座１１３とが互いに摺動する。

シリンダ室１０８に導入した冷媒ガスを圧縮する際に、ピストン１０７のトップ面に荷重（Ｆ）がかかり、その力はピストン１０７を介してボールジョイント機構部１１０に作用する。

（４）起動時の制御方法
コンプレッサ１５の起動は所定時間（例えば、３秒）通電して、回転子を所定の位置に移動させて起動を開始する。この場合、４極の回転子１１７のため１８０°対称のどちらに移動するかは回転子１１７の停止位置により変わる。

したがって、回転子１１７がどちらの始動位置からでも正常に起動できる必要がある。起動時に所定の加速度で加速する場合、始動位置により最もトルクのかかる圧縮仕事に入る位置での速度が変わってくるため、どちらからでもトルク最大のポイントを乗り越えられる速度になるように回転子１１７の起動位置を制御する必要がある。また、一般にベクトル制御では、コンプレッサ１５の吸込口と吐出口に圧力差がなくなってから起動を開始させるのがよいが、圧力差（例えば、３００Ｐａ）が起動を行う必要がある。すなわち、コンプレッサ１５の吸込口と吐出口に圧力差がある状態においてもコンプレッサ１５が正常に起動でき、最適な冷凍サイクル制御を行う必要がある。

そのため、この起動における最適な位置として、本実施形態では、ピストン１０７−圧縮上死点−下死点を結ぶ線を基準としてθinitを４５°回転した位置とする。以下、上死点、または、下死点の位置から４５°回転した位置を「起動初期位置」という。なお、この位置が最適な理由は、図５に示すように、０°にすると、下死点ではトルクは最小なるが上死点ではトルクが最大になり、回転子１１７が上死点で停止していると起動に失敗する可能性が高く、また、３０°や６０°でもトルクがまだ大きいので、４５°の位置が最も起動成功確率が高いからである。

この起動初期位置は、図２と図３に示すように１８０°対称に２ヶ所存在している。すなわち、図２と図３は、圧縮機構部１０３の一部を横断面にした概略の平面図であり、クランクピン１０５ｂの偏心回転運動と、それに伴うクランク１０９の揺動運動と、ボールジョイント機構部１１０及びピストン１０７との関係を示す。そして、図２と図３においては、圧縮上死点は０°の位置であり、下死点は１８０°の位置である。図２がクランク１０９が圧縮の上死点から４５°回転した位置であり、図３がクランク１０９が下死点から４５°回転した位置にある。

そして、クランク１０９が上死点にある時の回転子１１７の回転位置と、クランク１０９が下死点にある時の回転子１１７の回転位置とを対応付けておき、コンプ駆動装置３２によりコンプモータ２８の各相の少なくとも一相に通電を行って、回転子１１７の回転位置が上死点から４５°の回転した位置（図２参照）、下死点から４５°回転した位置（図３参照）に停止するように、予め上記の起動モータ定数を設定しておく。すなわち、起動初期位置に回転子１１７を移動させるための起動モータ定数として、回転初期位置θinit、起動加速度ωinit、始動ｄ軸電流Ｉdinit、始動ｑ軸電流Ｉqinitを予め初期パターン出力部６６に設定しておく。

以上により、コンプ駆動装置３２は、コンプレッサ１５の起動を行う前に、コンプモータ２８に上記の起動モータ定数に基づいて少なくとも一相に駆動電流を流し、回転子１１７の位置を起動初期位置に待機させる。その後、起動回転数（例えば、４０Ｈｚ）で回転させてこの起動初期位置から起動を始めることにより、起動トルクが小さい状態から開始でき、回転子１１７がどちらの始動位置からでも正常に起動できる。

なお、コンプレッサ１５の吸込口と吐出口に圧力差がない状態においては、回転速度が速すぎて起動に失敗する場合があるので、起動回転速度を下げたり（例えば、４０Ｈｚを１０Ｈｚ下げて３０Ｈｚにする）、または、起動初期位置を４５°でなく、１０°または６０°だけ位置を回転させてややトルクが重くなるようにして起動すれば回転速度が速すぎることがなく起動に失敗することがない。

（５）変更例
上記実施形態では、起動初期位置として、回転子１１７の回転位置が上死点から４５°の回転した位置（図２参照）、下死点から４５°回転した位置（図３参照）に停止するようにしたが、これに限らず４０°から５０°の範囲であれば、確実に起動できる。

また、上記実施形態では、可燃性冷媒で説明したが、不燃性冷媒であってもよい。

さらに、上記実施形態のコンプレッサ１５では、ボールジョイント式で説明したが、これに限らず、ピストンが移動するレシプロ式であれば他の構造であってもよい。

本発明のコンプレッサの駆動装置は、家庭用冷蔵庫や空調機のコンプレッサに使用できる。

本発明の一実施形態のレシプロ式密閉型のコンプレッサの縦断正面図である。 本実施形態の圧縮機構部の上死点の位置を説明するための図である。 本実施形態の圧縮機構部の下死点の位置を説明するための図である。 コンプモータの説明図である。 本実施形態においてθinitに対する起動成功確率を示すグラフである。 本実施形態を示す冷蔵庫の断面図である。 本実施形態の冷蔵庫の冷凍サイクル図である。 本実施形態の冷蔵庫のブロック図である。 三相からαβ変化を行うベクトル図である。 αβからｄｑ変化を行うベクトル図である。

符号の説明

１ 冷蔵庫
１５ コンプレッサ
２８ コンプモータ
３２ コンプ駆動装置
３３ 主制御部
４２ インバータ回路
４８ ＰＷＭ形成部
５２ ｄｑ変換部
６４ 三相変換部
６６ 初期パターン出力部
１０１ 密閉ケース
１０５ 回転軸
１０５ｂ クランクピン
１０７ ピストン
１０８ シリンダ室
１０９ クランク
１１０ ボールジョイント機構部

Claims (3)

1. 三相４極のブラシレスＤＣモータで回転するレシプロ式のコンプレッサと、凝縮器と、蒸発器を少なくとも有する冷凍サイクルを備え、
   前記コンプレッサによって冷媒を圧縮して前記蒸発器を冷却するコンプレッサの駆動装置において、
   前記ブラシレスＤＣモータの固定子巻線へ三相の駆動電流を供給するインバータ回路と、
   前記インバータ回路へＰＷＭ信号を供給するＰＷＭ回路と、
   前記三相の駆動電流を検知する駆動電流検知手段と、
   前記検知した三相の駆動電流に基づいて、前記ブラシレスＤＣモータの回転子の磁束に対応した電流成分であるｄ軸電流と、前記ブラシレスＤＣモータのトルクに対応した電流成分であるｑ軸電流とに変換するｄｑ変換手段と、
   前記変換したｄ軸電流とｑ軸電流と外部から入力する速度指令信号に基づいて、基準ｑ軸電流と基準ｄ軸電流を出力する制御手段と、
   前記基準ｑ軸電流と基準ｄ軸電流とを、基準ｑ軸電圧と基準ｄ軸電圧に変換する電圧変換手段と、
   前記変換した基準ｑ軸電圧と基準ｄ軸電圧を三相電圧に変換して前記ＰＷＭ回路へ出力する三相変換手段と、
   前記コンプレッサのピストンの位置と圧縮上死点と下死点を結ぶ線を基準として４０°から５０°回転した位置である起動初期位置に、前記ブラシレスＤＣモータの回転子を回転移動させるための起動モータ定数として、回転初期位置、起動加速度、始動ｄ軸電流、始動ｑ軸電流が予め設定された初期パターン出力手段と、
   吸込口と吐出口に圧力差がある前記コンプレッサの起動を行う前に、前記ブラシレスＤＣモータに前記起動モータ定数に基づいて少なくとも一相に駆動電流を流して前記回転子の位置を起動初期位置に待機させ、その後、起動回転数で前記コンプレッサを起動させる起動手段と、
   を有することを特徴とするコンプレッサの駆動装置。
2. 前記起動初期位置が、前記ピストンの位置と圧縮上死点と下死点を結ぶ線を基準として４５°回転した位置である
   ことを特徴とする請求項１記載のコンプレッサの駆動装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のコンプレッサの駆動装置を用いた
   ことを特徴とする冷蔵庫。

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