JPH02130285A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スクロールタイプの圧縮機を備えた空気調和
機に関する。

（従来の技術） 従来、空気調和機には、冷媒を圧縮する圧１１機を備え
ており、圧縮機としては、レシプロ型、あるいはローリ
ングピストン型の圧縮機を使用したものや、スクロール
形の圧縮機を用いたものが知られている（特開昭５７−
７３８８６号公報）。

上記レシプロ型やローリングピストン型の圧縮機は、圧
縮室の吸入側と吐出側にそれぞれ逆止弁を備え、これら
の逆止弁の作用により冷媒の逆流を阻止しつつ、各圧縮
室での冷媒の圧縮を行なう構造となっている。

上記スクロール形の圧縮機は、冷媒の吸入側と吐出側と
の間に複数の圧縮室が独立的に形成されるので、冷媒の
逆流がなく、冷媒の吸入側や吐出側に逆止弁を設けるこ
となく、冷媒の圧縮が行なえる利点を有し、このような
スクロール形の圧縮機を駆動する電動機には誘導電動機
が用いられている。

ところが、上記スクロール形圧縮機では、圧縮機の駆動
停止後に、吐出側の高圧の冷媒圧力により吐出側の圧縮
室から吸入側の圧縮室に冷媒が逆流し、可動側スクロー
ル部材が逆転してしまう。

そして、逆回転により、固定側スクロール部材と可動側
スクロール部材の荷重方向が変化し、双方のスクロール
部材での摩耗箇所が異なることとなり、異音な発生する
とともに耐久性を低下させるといった悪影響を生ずるお
それがある。

この場合、逆回転を阻止するために、可動側スクロール
部材に直結された誘導電動機の回転子を、電気的に固定
させることも考えられるが、誘導電動機では、回転子を
電気的に固定することはその駆動原理からして非常に困
難である。

そこで、従来のスクロール形圧縮機では、冷媒の吸入側
と吐出側のいずれかに逆止弁を設け（−般に吐出側に設
けられている）、これにより、駆動停止時の逆転防止を
図っている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したような従来のスクロール形圧縮
機によれば、冷媒の吸入側か吐出側のいずれかに逆止弁
を設ける必要があるために、圧縮機の高速駆動時には、
逆止弁により冷媒の通流抵抗が増大し、高速駆動時にお
ける体積効率が悪化し性能の向上が妨げられるという問
題を有していた。

そこで、本発明では、無刷子直流電動機を用いて、駆動
停止後に回転子の逆回転を電気的に阻止することにより
、スクロール形圧縮機の逆回転を防止して逆止弁を不要
とし、上記問題点を解決することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明の空気調和機は、スクロール形圧縮機と、この圧
縮機の駆動軸に直結された電動機とを備えた空気調和機
であって、前記電動機を、回転子に永久磁石を有する無
刷子直流電動機とするとともに、この電動機を駆動する
駆動回路に、電動機の巻線コイルを励磁することにより
回転子の逆回転を阻止する制動回路を設ける構成として
いる。

（作　用） 圧縮機が駆動停止すると、吐出側の高圧の冷媒圧力によ
り、圧縮機および電動機の回転子が逆回転しようとする
が、この逆回転状態を制動回路において検出して固定子
の巻線コイルが励磁され、回転子の永久磁石との間に作
用する正方向への回転力により、逆回転しようとする回
転子が電気的に固定される。したがって、圧縮機の吸入
側や吐出側に設けられる逆上弁を削除することが可能と
なる。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図中、１は圧縮機、ＩＡ、ＩＢは互いに密閉状態に
接合された圧縮ケース、２Ａ、２Ｂは互いに接合されケ
ースＩＡに固定された上部軸受支持部材、３はケースＩ
Ｂに固定された下部軸受支持部材であり、上部軸受支持
部材２Ａ又は２Ｂには軸受４又は５を介し、下部軸受支
持部材３には軸受６を介して電動機７の駆動軸８が支承
されている。

駆動軸８には筒状の回転子９が固着され、この回転子９
は、磁石背面継鉄１０と、この周面にＮ極とＳ極となる
ように配設された永久磁石１１により構成されている。

また、永久磁石１１の周囲には、積層鉄心からなる筒状
の固定子１２が、支持部材１３を介して下部軸受支持部
材３に固定されている。上記固定子１２には三相の磁界
を形成するように複数の巻線コイル１４が設けられ、無
刷子直流電動ｉ７を構成している。そして、電動機７の
巻線コイル１４にはリード線１５を通じて後述する駆動
回路２５が接線され、この駆動回路２５により巻線コイ
ル１４の励磁が行なわれる。

上記駆動軸８の上端側には、駆動軸８から所定寸法文だ
け偏心した偏心部８Ａが一体的に固着され、この偏心部
８Ａが可動側スクロール部材１６の連結部１６Ａに軸受
１７を介して挿入されており、偏心部８Ａの旋回によっ
て可動側スクロール部材１６が旋回駆動される。可動側
スクロール部材１６は、ケースＩＡに固定された固定側
スクロール部材１８に噛み合っており、可動側スクロー
ル部材１６の背面側と上部軸受支持部材２Ａとの間には
、可動側スクロール部材１６の自転をさせずに公転のみ
を許容するボール２４が介装されている。そして、可動
側スクロール部材１６は、固定側スクロール部材１８と
駆動軸８の偏心量に従って摺動し、噛み合いにより形成
される密閉小室の容積を次第に減少させて冷媒を圧縮し
、固定側スクロール部材１８の吐出口１９より吐出する
。尚、図中、２１は冷媒吸入パイプ、２２は冷媒吐出パ
イプである。

また、上記支持部材１３には、各相に対応した磁石１１
に対向するようホール素子２３が取付けられ、これによ
って、回転子９の各相の磁石１１の位置検出が行なわれ
、磁石１１の検出信号Ｕ。

ｖ、ｗか駆動回路２５に入力されている。このホール素
子２３は、潤滑油がガス中に混入している密閉電動機内
においても、汚れ等の影響を受けずに安定した磁石位置
検出を行なうことができる。そして、このホール素子２
３による回転時の磁石位置の検出に基づいて、パルスレ
ートモジュレーション（パルス幅変調、以下ＰＷＭとい
う）による電圧制御を用いて駆動される構成であり、こ
れにより簡単にしかも低コストで高効率の回転数制御が
できる。

駆動回路２５は、第２図に示すように、圧縮機の駆動ス
イッチ或いは駆動停止スイッチの投入により、ＰＷＭ発
振器２７を制御するコントローラ２６と、ＰＷＭ発振器
２７からの駆動指令信号Ｐ０　（ＰＷＭ信号）により、
電動機７の巻線コイル１４に三相の回転磁界を形成する
プリドライバ回路２８およびトランジスタブリッジ回路
２９等により構成されており、回転子９を停止させる制
動回路３０を備えている。制動回路３０は、ホール素子
２３かうなる磁石位置センサからの位置検出信号ｕ、ｖ
、ｗの波形を整える波形成形回路３１と、波形成形回路
３１の各相の出力パルス信号ｕ、ｖ、ｗをパルス列に変
換する論理和回路３２と、波形回路３１の出力パルス信
号Ｕ、Ｖ、Ｗに基づいて回転子の回転方向を検出する方
向判別回路３３と、この方向判別回路３３の回転方向信
号Ｆにより切換られるスイッチ回路３４と、論理和回路
３２からのパルス列を計数するアップダウンカウンタ３
５と、このアップダウンカウンタ３５のカウント値Ｃｎ
をアナログ変換し、ＰＷＭ発振器２７の指令信号Ｐ０の
パルス幅を制御するＤ／Ａ変換器３６とにより構成され
ている。

このような圧縮機１において、圧縮機の駆動時には駆動
スイッチの投入により、コントローラ２６によりＰＷＭ
発振器２７が制御され、ＰＷＭ発振器２７の駆動指令信
号Ｐ０に基づいてプリドライバ回路２８およびトランジ
スタラリッジ回路２９により、固定子１２の巻線コイル
１４に三相の直流励磁電流Ｕ、Ｖ、Ｗが通流されて回転
磁界が形成され、回転子９が回転し、圧縮機１が駆動さ
れる。

圧縮機１の駆動停止時には、駆動停止スイッチの投入に
より、コントローラ２６からＰＷＭ発振器２７の駆動停
止信号Ｐ０が出力され、各巻線コイル１４には各相電流
Ｕ、Ｖ、Ｗの通流が停止され、これに伴い回転子９が停
止する。

圧縮機１の駆動停止後には、吐出側の高圧の冷媒圧力に
より可動側スクロール部材１６とともに回転子９が逆回
転しようとするが、制動回路３０により第３図のフロー
チャートに示すように回転子９を制動する制御が行なわ
れる。

すなわち、圧縮機が駆動停止されると（Ｓ□。、）、各
相のパルス信号Ｕ、Ｖ、Ｗに基づいて方向判別回路３３
において逆回転かどうかが判別され（Ｓ工。２）、逆回
転判別時には回転方向信号Ｆによりスイッチ回路３４が
アップダウンカウンタ３５のアップ側（ｕｐ）に接続さ
れるとともに、コントローラ２６によりアップダウンカ
ウンタ３４をリセットし、そのカウンタ値Ｃｒ１が初期
値Ｋにセットされる（Ｓｔ。３）。そして、コントロー
ラ２６によりＰＷＭ発振器２７が駆動されるとともに、
カウント値Ｃ１に基づいてＤ／Ａ変換器３６によりＰＷ
Ｍ発振器２７のパルス幅が制御される。これにより、巻
線コイル１４にはカウント値Ｃｎに対応した大きさの電
流が通流され、回転子９の永久磁石１１との間で正方向
への回転力を発生するように励磁されて制動が行なわれ
る。

この場合、コントローラ２６からアップダウンカウンタ
３５のダウン側（ｄｏｗｎ）には一定のパルス間隔Ｔ０
のパルスＰ。が出力され、このパルスＰ０のパルス間隔
Ｔ０に対し、論理和回路３２からアップ側（ｕｐ）に出
力されるパルス幅Ｐ１のパルス間隔Ｔ、が小さいかどう
かの判別が行なわれる（Ｓ　１０４）。

Ｔ、＜Ｔ、の場合には、回転子９が逆回転方向に加速状
態にあり、更に大きな励磁電流が必要であるとして、ア
ップダウンカウンタ３５では加算、即ちＣｎ＝Ｃｎ＋１
になる演算（Ｓｔｏｓ）によりカウント値を１つアップ
し、加算されたカウント値に基づき、更に大きい励磁電
流により、回転子９の制動が行なわれる。そして、この
ような加算カウント値に基づく制御がＴ、＞Ｔ、になる
まで行なわれる。この場合、カウント値を加算しながら
励磁電流が制御されるので過剰電流により逆に正回転と
ならないように制動が行なわれるとともに、過剰電流に
よるコイルの発熱の発生が防止される。

反対にＴ、＜Ｔ、でない場合には、制動が有効に作用し
て回転子９の逆回転加速度が次第に小さくなった状態で
あるとして、アップダウンカウンタ３５において減算、
すなわちＣｎ＝Ｃｎ−１なる演算が行なわれ（Ｓｔ。６
）、減算されたカウント値に対応した励磁電流による制
動が行なわれ、カウント値Ｃ１＝０となるまで（Ｓ　１
０７）、減算処理に対応した制動制御が繰返えされる。

そして、カウント値がＣｎ＝０となると（Ｓ１ｏ７）、
圧縮機１内の圧力バランスがとれて回転子９が停止状態
であるとして回転子９のホールドモードが解除され（Ｓ
１０６）、制動制御が終了する。

この場合、制動制御時に、何らかの原因により、回転子
９が正回転を始めた場合には、方向判別回路３３におい
て正回転が判別され、方向判別回路３３の回転方向信号
Ｆによりスイッチ回路３４がアップ側（ｕｐ）からダウ
ン側（ｄ　ｏ　ｗ　ｎ　）に切換えられ、アップダウン
カウンタ３５により減算処理が行なわれるため、巻線コ
イル１１に通流される励磁電流が減少し、電動機７の暴
走は回避される。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、圧縮機を駆動す
る電動機を無刷子直流電動機とするとともに、回転子の
駆動停止後の回転を阻止する制動回路を設けたことによ
り、駆動停止後の回転子の逆回転を電気的に防止するこ
とができるので、逆回転に伴う圧縮機の異音の発生や耐
久性の低下を回避でき、更に逆上弁をなくすることが可
能となるので、圧縮機の高速駆動時における通流抵抗が
減少し、高速駆動時の体積効率が大きくなり性能を向上
させることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示し、第１図
は圧縮機の縦断面図、第２図は制動回路を示す概略ブロ
ック図、第３図は制動制御の概略を示すフローチャート
である。 １・・・スクロール形圧縮機 ７・・・無刷子直流電動機

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　スクロール形圧縮機と、この圧縮機の駆動軸に直結さ
   れた電動機とを備えた空気調和機において、 前記電動機を、回転子に永久磁石を有する無刷子直流電
   動機とするとともに、この電動機を駆動する駆動回路に
   、電動機の巻線コイルを励磁することにより回転子の逆
   回転を阻止する制動回路を設けたことを特徴とする空気
   調和機。