JPH06265244A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンプレッサモータとしてブラシレスモータ
を用いた場合であっても、必要なときに容易にコンプレ
ッサを発熱させることを可能にする。 【構成】 発熱指令出力手段３は運転状態の検出に基
き、常時は非発熱指令を出力する。モータ運転モード制
御手段４はブラシレスモータとして運転させるため、モ
ータ駆動信号選択手段７に指令を出力しブラシレスモー
タ駆動信号生成回路５からの信号を選択させる。そし
て、除霜時等コンプレッサを発熱させる必要がある場
合、手段３は発熱指令を出力する。手段４は同期モータ
として運転させるための指令を手段７に出力し、同期モ
ータ駆動信号生成回路６からの信号を選択させる。さら
に、手段４はＰＷＭ回路４５に対するデューティ信号を
可変し、ＰＷＭ信号Ｐ₁ のパルス幅を大きくする。これ
により、モータ電圧が上昇し、損失が大きくなってコン
プレッサが発熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンプレッサ駆動モー
タとして、インバータ装置の出力制御により可変速駆動
されるブラシレスモータを用いた空気調和機に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、空気調和機の高性能化のため、コ
ンプレッサ駆動モータにブラシレスモータが用いられる
ことが多くなっている。これは、ブラシレスモータが、
従来から広く用いられていた誘導モータに比べて高効率
であり、空気調和機の省エネルギー化あるいは高能力化
を図る上で有利だからである。図８はこのようなブラシ
レスモータを用いた従来の空気調和機の概略構成図であ
る。

【０００３】図８において、交流電源２１に接続される
直流電源回路２２は、全波整流回路２３、リアクトル２
４ａおよび平滑用コンデンサ２４ｂからなり、この直流
電源回路２２の直流母線２５，２６間にはスイッチング
回路としてスイッチング素子例えばスイッチング用トラ
ンジスタ２７〜３２からなる三相ブリッジ回路３３が接
続され、その出力端子３４ｕ，３４ｖ，３４ｗにブラシ
レスモータ３５の各巻線３５ｕ，３５ｖ，３５ｗが接続
される。

【０００４】三相ブリッジ回路３３の各トランジスタ２
７〜３２が所定の順序でオンオフ制御されるとブラシレ
スモータ３５はその各巻線３５ｕ〜３５ｗが１２０度
（電気角、以下同様）の位相差をもって順次繰り返し通
電されることにより回転駆動される。この場合、一つの
トランジスタは１２０度オン、２４０度オフのオンオフ
周期で制御され且つオン周期では、図９に示すＰＷＭ信
号Ｐ₁ によってデューティの制御がなされるので、ブラ
シレスモータ３５の各巻線３５ｕ〜３５ｗの端子電圧Ｖ
ｕ，Ｖｖ，Ｖｗは図９に示す波形になる。

【０００５】図１０はＰＷＭ制御を伴わない場合の巻線
３５ｕの端子電圧Ｖｕおよび電流Ｉｕの波形を示す。こ
の波形において、約６０度（期間Ｔ_a ）の区間に渡る傾
斜部分は巻線の誘起電圧、細長い正負パルスは三相ブリ
ッジ回路３３の各トランジスタと並列に接続されたダイ
オードＤによるパルス電圧、また、Ｖｏは直流母線２
５，２６間に接続された抵抗分圧回路３６によって形成
された基準電圧である。この図１０から、転流タイミン
グは誘起電圧と基準電圧Ｖｏとがクロスする時点（以下
ゼロクロス時点と称する）から約３０度遅れていること
が理解される。

【０００６】前記端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは位置検出
手段としての位置検出回路３７に設けられたコンパレー
タ３８〜４０によって前記基準電圧Ｖｏと比較されるこ
とにより、図９に示すような端子電圧Ｖｕ〜Ｖｗの１８
０度区間認識用の基本波信号Ｖｕ′，Ｖｖ′，Ｖｗ′に
変換される。更に、これら基本波信号Ｖｕ′，Ｖｖ′，
Ｖｗ′は位置信号回路３７からフォトカプラー４１〜４
３を介してマイクロコンピュータ４４に与えられ、ここ
で正パルス成分のみの時間幅１８０度の連続方形波から
なり且つ互いに１２０度の位相差を有する認識波形信号
Ｕａ，Ｖａ，Ｗａに変換される。この認識波形信号Ｕ
ａ，Ｖａ，Ｗａの開始点（立上り時点）および終了点
（立下り時点）は誘起電圧と基準電圧Ｖ０とがクロスす
る時点に一致している。

【０００７】マイクロコンピュータ４４では、これに保
有された第１および第２のタイマー機能のうち、第１の
タイマー機能によって前記３つの認識波形信号Ｕａ，Ｖ
ａ，Ｗａから時間幅Ｔｂが各々６０度をもつ６個の第１
の位相区分パターンＸ１〜Ｘ６を形成し、更に第２のタ
イマー機能によって第１の各位相区分パターンＸ１〜Ｘ
６の終点を起点とする時間幅が各々３０度をもつ６個の
第２の位相区分パターンＹ１〜Ｙ６を形成する。そし
て、マイクロコンピュータ４４は、最終的に上記のよう
な第２の位相区分信号から図９に示す通電信号Ｕｐ，Ｕ
ｎ，Ｖｐ，Ｖｎ，Ｗｐ，Ｗｎを合成する。

【０００８】ここで、通電信号Ｕｐ，Ｕｎ，Ｖｐ，Ｖ
ｎ，Ｗｐ，Ｗｎの開始点は、第２の位相区分パターンＹ
１〜Ｙ６の終了点に一致しているので、誘起電圧と基準
電圧Ｖｏとがクロスする時点から３０度遅れた時点とな
り、従って、これら通電信号Ｕｐ，Ｕｎ，Ｖｐ，Ｖｎ，
Ｗｐ，Ｗｎの位相パターンは、三相ブリッジ回路３３の
トランジスタ２７〜３２に要求された転流タイミングパ
ターンに一致することとなる。

【０００９】一方、マイクロコンピュータ４４は、第１
の各位相区分パターンＸ１〜Ｘ６において、現在実行中
の位相区分パターン以前の６パターン（ブラシレスモー
タ半回転）或いは１２パターン（ブラシレスモータ１回
転）の時間の和からブラシレスモータの単位時間当たり
の回転数（回転速度）を判定し、これを室温に基づいて
設定した速度指令値と比較して速度偏差を判定し、その
速度偏差に対応したデューティ信号Ｓｄをパルス幅変調
回路４５に与える。そして、このパルス幅変調回路４５
はデューティ信号Ｓｄに示されたデューティＤ１をもつ
ＰＷＭ信号Ｐ１を出力する。

【００１０】なお、温度センサ６１は室内熱交換器（図
示せず）の空気吸込側に設けられて室温を検出するもの
であり、その検出信号Ｔａはマイクロコンピュータ４４
に入力されるようになっている。そして、マイクロコン
ピュータ４４により、この温度センサ６１の検出温度ｔ
ａと設定温度との差に基づきブラシレスモータ３５の速
度指令値が設定され、前述したようにＰＷＭ信号Ｐ１に
よるデューティ制御によってブラシレスモータ３５の速
度制御がなされる。

【００１１】また、温度センサ６２，６３，６４は、そ
れぞれ室外熱交換器温度ｔｂ、コンプレッサ温度ｔｃ、
室内熱交換器温度ｔｄをマイクロコンピュータ４４に与
えるものである。マイクロコンピュータ４４は、これら
の検出温度の入力により、冷媒回路の各機器の制御を行
うが、これらの制御動作の説明は省略する。

【００１２】このようにデューティが制御されたＰＷＭ
信号Ｐ１は、駆動回路を構成するゲート回路４６の各ゲ
ート部４７〜５２のうち、プラス側のゲート部４７，４
９，５１によって前記通電信号Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐ、と合
成例えば論理積をとられながら三相ブリッジ回路３３の
各トランジスタ２７，２９，３１のベースにベース制御
信号として供給される。この結果、トランジスタ２７〜
３２が通電信号Ｕｐ〜Ｗｎによる図９に示すパターンで
オンオフ制御されることによってブラシレスモータ３５
が駆動を継続すると共に図９に示されるＰＷＭ信号Ｐ１
によるデューティ制御によってその速度制御がなされ
る。

【００１３】なお、端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗおよび基
本波信号Ｖｕ′，Ｖｖ′，Ｖｗ′は実際にはＰＷＭ信号
を伴った波形となるが、図９では省略してある。

【００１４】以上のように形成される通電信号Ｕｐ〜Ｗ
ｎのパターンはブラシレスモータ３５を高効率で運転す
る正規のパターンに相当するもので、通常運転では、ブ
ラシレスモータ３５はこの正規のパターンで制御され
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、室外側熱交
換器は、室内の冷房時には放熱機（コンデンサ）として
機能し、室内の暖房時には吸熱機（エバポレータ）とし
て機能するが、特に冬季等におけ室内の暖房時にあって
は、室外機の環境温度（外気温）が低くなると、室外側
熱交換器に霜が付着し、暖房能力が低下してしまう。

【００１６】そこで、ヒートポンプ式空気調和機におい
ては、暖房運転中室外側熱交換器に付着した霜を取り除
くための除霜運転を行うようにしている。除霜運転方式
には、四方弁により冷房サイクルに切替えて運転する方
式（室外側熱交換器は放熱器に切り替えられる）や、四
方弁は暖房サイクルの状態に維持したままコンプレッサ
（通常密閉容器内に圧縮部とその駆動用モータを収納し
て構成されている）の吐出冷媒を直接室外側熱交換器に
送るバイパス路を開いて運転する方式がある。いずれも
コンプレッサの高温吐出冷媒を室外側熱交換器に直接送
ることにより、当該室外側熱交換器の温度を上昇させて
付着した霜を解かすものである。

【００１７】なお、除霜運転開始の検出は、室外側熱交
換器の温度低下の検出によることが一般的であるが、こ
れに限らず、室内側熱交換器の温度変化、室内側熱交換
器の温度と室温との差の変化、室外側熱交換器と外気音
との差の変化の検出、これらの検出と時間との組み合わ
せなどが公知である。

【００１８】そして、この除霜運転中は室内に対する暖
房能力が低下し、または暖房能力が全くなくなるため、
除霜運転は極力短時間で終らせることが室温低下を少な
くする上で望ましい。この除霜時間の短縮化のために、
室外側熱交換器と共に室外機を構成しているコンプレッ
サの特に駆動用モータが発生する熱を霜の溶解に利用す
るようにもしているが、この場合には、逆に、除霜運転
時のモータの発熱量が大きいこと、つまりモータ効率が
低く、損失の大なることが要求される。

【００１９】また、除霜準備運転時や、通常運転中にお
けるコンプレッサ温度低下時にも、コンプレッサの発熱
が要求されることがある。

【００２０】すなわち、除霜準備運転は、除霜運転時間
を短縮させるために、除霜運転を開始する前にコンプレ
ッサを発熱させておくものであり、コンプレッサに溜め
た熱を室外側熱交換器の除霜に用いるものである。この
除霜準備運転は、除霜が必要と予想される時、または除
霜運転に入る直前に、ヒートポンプを暖房サイクルのま
まに維持した状態で、室内ファンを停止したり、減圧装
置を絞ったり、コンプレッサのモータの回転数を室温に
基く指令値よりも高く上昇させたりすることで、コンプ
レッサの温度を上昇させるもので、この除霜準備運転の
結果、コンプレッサの温度が所定値以上となった時、ま
たは除霜準備運転が所定時間行われた時のいずれか少な
くとも一方の条件が満たされた場合に終了し、除霜運転
へと切り替えられる。

【００２１】この除霜準備運転は上述のように除霜のた
めの熱をコンプレッサに溜めておくためのものであるか
ら、この除霜準備運転も極力短時間で終わらせることが
必要である。

【００２２】そして、通常の運転中はコンプレッサの温
度は８０℃程度の高温に保たれるが、運転中モータのオ
ン・オフを短期間で繰り返す等の状態が発生すると、コ
ンプレッサの温度が上昇せず、コンプレッサの温度が低
い状態で運転が行われる。この際、凝縮器温度（暖房運
転時には室内側熱交換器温度、冷房運転時には室外側熱
交換器温度）とコンプレッサ温度との差が小さくなる
と、コンプレッサの中の潤滑油に冷媒が溶け込むように
なって潤滑油の粘度が低下、ひいては潤滑性能が低下
し、コンプレッサの損傷を招くおそれがあるので、この
場合にもコンプレッサの温度を短時間で上昇させること
が必要である。

【００２３】さらに、暖房運転の立上がり時に室外側熱
交換器を速く暖め、温風が吹き出す迄の時間を短かくし
ようとする場合、あるいは、低外気温の暖房時に暖房能
力の低下を補おうとする場合等にもコンプレッサの発熱
が効果を発揮する。

【００２４】このように、空気調和機においては、種々
の場合に、コンプレッサを発熱させることが要求され
る。この場合、誘導モータであれば、その運転特性は図
１１のようになっており、駆動電圧を高める等の方法に
より損失を増大させることができるので、コンプレッサ
を容易に発熱させることが可能である。

【００２５】しかし、ブラシレスモータの場合、通常、
一定回転数又は一定負荷の下では駆動状態は一義的に定
まり、駆動電圧を高くして損失を増大させるようなこと
はできない（例えば、一定負荷において、電圧を高くす
ると、それに応じて回転数も上昇してしまう。）。すな
わち、コンプレッサ駆動モータとしてブラシレスモータ
を用いた場合、常に、高効率で運転がなされてしまい、
コンプレッサを発熱させることは困難であった。

【００２６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、コンプレッサモータとしてブラシレスモータを用
いた場合であっても、必要な時には容易にコンプレッサ
を発熱させることが可能な空気調和機を提供することを
目的としている。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するための手段として、インバータ装置の出力を制御す
ることによりコンプレッサ駆動用ブラシレスモータを可
変速駆動する空気調和機において、運転状態又は運転環
境状態についての検出信号を入力し、コンプレッサの発
熱を必要と判断した場合に、コンプレッサを発熱させる
ための指令を出力する発熱指令出力手段と、前記発熱指
令出力手段から発熱指令を入力しない場合は、ブラシレ
スモータ運転モード指令を出力し、また、発熱指令を入
力した場合は、同期モータ運転モード指令を出力するモ
ータ運転モード制御手段と、ブラシレスモータのロータ
位置の検出を行うロータ位置検出手段から位置信号を入
力し、ブラシレスモータ駆動信号を生成するブラシレス
モータ駆動信号生成回路と、前記ブラシレスモータ駆動
信号と一定の許容範囲内で同期化した同期モータ駆動信
号を生成する同期モータ駆動信号生成回路と、前記モー
タ運転モード制御手段からのブラシレスモータ運転モー
ド指令又は同期モータ運転モード指令の入力に基いて、
前記ブラシレスモータ駆動信号又は前記同期モータ駆動
信号のいずれかを選択して出力するモータ駆動信号選択
手段と、前記モータ駆動信号選択手段からのモータ駆動
信号に基いて、前記インバータ装置に対し制御信号を出
力するインバータ駆動手段と、を備え、前記コンプレッ
サを発熱させようとする場合は、前記ブラシレスモータ
を同期モータとして運転すると共に、そのモータ電圧を
増大させることを特徴とするものである。

【００２８】

【作用】上記構成において、通常時、すなわち、発熱指
令出力手段がコンプレッサの発熱を必要とないと判断し
た場合、モータ運転モード制御手段はブラシレスモータ
運転モード指令を出力する。この場合は、ブラシレスモ
ータ駆動信号生成回路の信号がモータ駆動信号選択手段
を介してインバータ駆動手段に出力される。したがっ
て、この場合、ブラシレスモータは、そのままブラシレ
スモータとして高効率の運転が行われる。

【００２９】しかし、発熱指令出力手段がコンプレッサ
の発熱を必要と判断した場合、モータ運転モード制御手
段は同期モータ運転モード指令を出力する。この場合
は、同期モータ駆動信号生成回路の信号がモータ駆動信
号選択手段を介してインバータ駆動手段に出力される。
したがって、この場合、ブラシレスモータは同期モータ
として運転されるので、モータ電圧を増大させれば損失
も増大し、コンプレッサが発熱する。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図７及び図
１２に基き説明する。但し図８乃至図１０と同様の構成
要素には同一符号を付して重複した説明を省略する。

【００３１】図１は本発明の実施例の構成を示すブロッ
ク図である。この図において、インバータ装置１は全波
整流回路２３、スイッチング回路３３等により構成され
ている。また、ブラシレスモータ３５は、巻線３５Ｕ，
３５Ｖ，３５Ｗ及びロータの磁極２を有している。

【００３２】マイクロコンピュータ４４は、発熱指令出
力手段３、モータ運転モード制御手段４、ブラシレスモ
ータ駆動信号生成回路５、同期モータ駆動信号生成回路
６、モータ駆動信号選択手段７を有している。

【００３３】次に、図１の動作につき説明する。発熱指
令出力手段３は、図示を省略した室内機及び室外機の所
定箇所に設けられている各温度センサ、インバータ装置
１の入力電流検出用電流センサ等から、常時、運転状態
又は運転環境状態を検出し、コンプレッサの発熱が必要
か否かを判断している。

【００３４】コンプレッサの発熱が必要でないと判断し
た場合、発熱指出力令手段３は非発熱指令をモータ運転
モード制御手段４に出力する。モータ運転モード制御手
段４は、この非発熱指令の入力に基き、モータ駆動信号
選択手段７に対して、ブラシレスモータ運転モード指令
信号を出力する。モータ駆動信号選択手段７は、この指
令信号の入力に基き、ブラシレスモータ駆動信号生成回
路５から送られてくる信号を選択し、これをインバータ
駆動手段４６に出力する。

【００３５】ロータ位置検出手段３７は、図２に示すよ
うなブラシレスモータ３５の端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ
を入力し、誘起電圧と基準電圧Ｖ₀ との間のゼロクロス
点の検出から基本波信号Ｖｕ′，Ｖｖ′，Ｖｗ′を出力
する。ブラシレスモータ駆動信号生成回路５は、この基
本波信号Ｖｕ′，Ｖｖ′，Ｖｗ′の入力に基き通電信号
Ｕｐ，Ｕｎ，Ｖｐ，Ｖｎ，Ｗｐ，Ｗｎを出力する。モー
タ駆動信号選択手段７は、先にモータ運転モード制御手
段４に指令されている通り、ブラシレスモータ駆動信号
生成回路５からのこれらの通電信号を選択し、これらを
インバータ駆動手段４６に出力する。

【００３６】モータ運転モード制御手段４は、図１にお
いては図示を省略しているが、ブラシレスモータ３５の
回転速度の検出値を入力しており、この検出値と設定値
との偏差に対応したデューティ信号をＰＷＭ回路４５に
出力している。ＰＷＭ回路４５は、このデューティ信号
の入力に基き、図２に示すようなＰＷＭ信号Ｐ₁ を出力
している。そして、インバータ駆動手段４６は、このＰ
ＷＭ信号Ｐ₁ と通電信号Ｕｐ，Ｕｎ，Ｖｐ，Ｖｎ，Ｗ
ｐ，Ｗｎとの各論理積をとった駆動信号Ｕｐ′，Ｕ
ｎ′，Ｖｐ′，Ｖｎ′，Ｗｐ′，Ｗｎ′をスイッチング
回路３３に出力する。但し、図２では、図示の都合上、
Ｕｐ′のみの波形を示してある。

【００３７】図３は、モータ運転モード制御手段４がデ
ューティを高くし、ＰＷＭ信号Ｐ₁のパルス幅を大きく
した場合の各信号の波形図である。この図に示すよう
に、例えば端子電圧Ｖｕにおいて、ゼロクロス点がなく
なっているため、ロータ位置検出手段３７は位置検出を
行うことができなくなっているが、この場合の対処につ
いては後述する。

【００３８】さて、このようにブラシレスモータ運転モ
ードで運転が行われているうちに、運転状態又は運転環
境状態が変化して発熱指令出力手段３がコンプレッサの
発熱を必要と判断し、発熱指令をモータ運転モード制御
手段４に出力したとする。

【００３９】すると、モータ運転モード制御手段４は、
今度は同期モータ運転モード指令信号を出力し、モータ
駆動信号選択手段７に、同期モータ駆動信号生成回路６
からの信号を選択させるようにする。

【００４０】図４は、負荷あるいは回転数を一定とした
場合の同期モータの運転特性図であり、実線部分が入力
特性、点線部分が効率特性を示している。ブラシレスモ
ータ３５の運転モードがブラシレスモータ運転モードか
ら同期モータ運転モードに切換えられた時点の電圧値を
Ｖ₀ とすると、通常、このＶ₀ よりも充分に高い電圧の
安定領域で運転が行われるのが好ましい。これは、負荷
の急変等による脱調を防止するためである。

【００４１】したがって、同期モータ運転モードに切換
えられた後、電圧を高くし、入力特性における運転点Ｂ
がＡ点に上昇するが、このとき、効率特性における運転
点Ｂ′は、逆に、Ａ′点に下降する。すなわち、入力を
上昇させると、逆に効率が低下するため、損失が大きく
なり、コンプレッサが発熱することになる。

【００４２】ところで、同期モータ運転モードの場合、
本来ならばロータ位置とは無関係にブラシレスモータ３
５の運転が行われるはずである。しかし、ブラシレスモ
ータとしての運転から同期モータとしての運転に切換え
る際に、運転状態が大きく変化したのでは脱調してしま
うおそれがある。そこで、モータ運転モード制御手段４
は、ブラシレスモータ駆動信号生成回路５から位相信号
を入力し、これに基いて同期化信号を同期モータ駆動信
号生成回路６に出力する。

【００４３】これにより、切替時点における同期モータ
駆動信号生成回路６の出力を、ブラシレスモータ駆動信
号生成回路５の出力と一定範囲内で同期化させることが
でき、脱調を防止することができる。したがって、ブラ
シレスモータの運転を停止させなくても、容易に、ブラ
シレスモータとしての運転から同期モータとしての運転
に切換えることができる。

【００４４】このように、モータ駆動信号選択手段７が
出力をブラシレスモータ駆動信号から同期モータ駆動信
号に切換えた後、モータ運転モード制御手段４は、ＰＷ
Ｍ回路４５に対して出力するデューティ信号を可変し、
ＰＷＭ信号Ｐ₁ のパルス幅が大きくなるようにする。こ
れにより、図４における運転点Ｂ，Ｂ′がＡ，Ａ′に移
動するため、低効率で損失の大きな運転が行われ、コン
プレッサが発熱することになる。

【００４５】このようなコンプレッサの発熱により運転
状態、運転環境状態が変化すると、発熱指令出力手段３
は再び非発熱指令を出力し、モータ運転モード制御手段
４は、運転モードを同期モータ運転モードからブラシレ
スモータ運転モードに戻すようにする。

【００４６】すなわち、再び、ロータ位置検出手段３７
のロータ位置検出に基いて運転が行なわれることになる
が、この時点では、まだ、図３のＶｕの波形に示すよう
に、ゼロクロス点が存在しないためにロータの位置検出
が不可能である。

【００４７】そこで、この場合には図５に示すように、
現在の運転点ＡをＢ点に移すために、電圧Ｖ₁ をＶ₀ ま
で低下させるようにする。これにより、図２のＶｕの波
形に示すように、再びゼロクロス点が現われるため、ロ
ータ位置検出手段３７はロータの位置検出が可能とな
り、ブラシレスモータとしての運転が行なえるようにな
る。

【００４８】あるいは、図６に示すように、電圧Ｖ₁ の
値は変化させずに、インバータ装置１の出力周波数を大
きくし、ブラシレスモータ３５の回転数を上げるように
してもよい。すなわち、周波数を大きくすることによ
り、現在の運転点Ａを、ゼロクロス点の検出が可能なレ
ベルであるＢ₁ 点に移すことができる。

【００４９】上記のように、同期モータ運転モードをブ
ラシレスモータ運転モードに切換える場合には、図５に
示した方法、あるいは図６に示した方法のうちのいずれ
を採用することも可能である。しかし、切換後（通常運
転時）の回転数が切換前（コンプレッサ発熱時）の回転
数より大きくなるような場合には図６の方法を採用し、
そうでない場合には図５の方法を採用するのが好まし
い。これにより、切換後における回転数の無駄な上下を
防止できるからである。

【００５０】ここで、図１２を用いてヒートポンプ式空
気調和機の除霜運転等における制御動作とブラシレスモ
ータ３５の制御との関連性を説明する。

【００５１】まず、コンプレッサ５３は圧縮部５４とブ
ラシレスモータ３５とを同一の鉄製密閉容器５３ａ内に
収納して構成され、圧縮部５４とブラシレスモータ３５
は主軸により直結されている。コンプレッサ５３、四方
弁５５、室内側熱交換器５６、減圧装置５７、室外側熱
交換器５８は冷媒配管で接続されており、コンプレッサ
５３の圧縮部５４で圧縮された高温冷媒は四方弁５５を
介して暖房時は室内側熱交換器５６へ、冷房時は四方弁
５５を図中破線で示す状態に切り替えて室外側熱交換器
５８へ流すようになっている。暖房時には室内側熱交換
器５６で凝縮した冷媒は減圧装置５７で減圧され、低温
となって室外側熱交換器５８へ流れる。この室外側熱交
換器５８で冷媒は蒸発し、コンプレッサ５３へと戻るサ
イクルとなっている。また、冷房時は逆に室外側熱交換
器５８で凝縮した冷媒は減圧装置５７で減圧され、低温
となって室内側熱交換器５６へ流れる。この室内側熱交
換器５６で冷媒は蒸発し、コンプレッサ５３へと戻るサ
イクルとなっている。そして、室内側、室外側の各熱交
換器５６，５８にはそれぞれファン５９，６０の送風作
用により風が通るようになっていて、その送風により各
熱交換器５６，５８における室内空気、室外空気との熱
交換が効率良く行なわれるように構成されている。

【００５２】さて、運転時は、室内側熱交換器５６の空
気吸込側に設けられた温度センサ６１により室温が検出
され、その検出信号はマイクロコンピュータ４４に入力
されるようになっている。そして、マイクロコンピュー
タ４４により、この温度センサ６１の検出温度ｔａと設
定温度との差に基きブラシレスモータ３５の速度指令値
が設定され、前述したようにＰＷＭ信号Ｐ１によるデュ
ーティ制御によってブラシレスモータ３５の速度制御が
なされる。

【００５３】また、室外側熱交換器５８にはその温度ｔ
ｂにより着霜状態を検出するための温度センサ６２が取
り付けられており、該温度センサ６２の検出信号はマイ
クロコンピュータ４４に入力される。さらに、コンプレ
ッサ５３の容器５３ａには、コンプレッサ温度ｔｃを検
出する温度センサ６３が、室内側熱交換器５６にはその
温度ｔｄを検出するための温度センサ６４が設けられ、
それぞれの検出信号はマイクロコンピュータ４４に入力
されている。

【００５４】ここで、マイクロコンピュータ４４の制御
動作を説明する。マイクロコンピュータ４４が温度セン
サ６２の検出温度ｔｂから、室外側熱交換器５８の着霜
状態が除霜の必要な程度になったと判断すると、まず、
除霜準備運転が開始される。この除霜準備運転は、ヒー
トポンプを暖房サイクルのままに維持し、室内ファン５
９を低速又は停止したり、減圧装置５７を絞ったり、ブ
ラシレスモータ３５の回転数を室温ｔａに基く速度指令
値よりも上昇させることでコンプレッサ５３の温度を上
昇させるものである。

【００５５】なお、除霜準備運転の開始判別は、除霜運
転の開始判別と同様に、室外側熱交換器５８の温度変化
に限らず、室内側熱交換器５６の温度変化、室内側熱交
換器５６の温度と室温との差の変化、室外側熱交換器５
８と外気温との差の変化やこれらの検出と時間との組み
合わせなどが公知であり利用可能である。

【００５６】この除霜準備運転が開始すると、マイクロ
コンピュータ４４はインバータ装置１に、ブラシレスモ
ータ運転モードによる通常運転から、当該ブラシレスモ
ータ運転モードよりもモータの効率の低い、同期モータ
運転モードによる運転に切り替えるように指令する。こ
の結果、除霜準備運転時はコンプレッサ５３の発熱量が
通常よりも大きくなり、コンプレッサ５３の温度が短時
間で上昇する。そして、除霜準備運転により、温度セン
サ６３で検出されるコンプレッサ５３の温度ｔｃが所定
値以上となった時、または除霜準備運転時間が所定時間
経過した時のいずれか少なくとも一方の条件が満たされ
た場合に終了し、除霜運転へと切り替えられる。

【００５７】ここで、除霜準備運転終了後の除霜運転
は、四方弁５５により冷房サイクルに切り替えたり、四
方弁５５は暖房サイクル状態に維持したままコンプレッ
サ５３の吐出冷媒を直接室外側熱交換器５８の入口に送
るバイパス路６５に設けられた通常時閉の開閉弁６６を
開としたりして行われる。

【００５８】除霜準備運転が終了した後に除霜運転に切
り替わった場合も、マイクロコンピュータ４４はインバ
ータ装置１にモータの効率の低い、同期モータ運転モー
ドによる運転を継続して指示する。このため、除霜運転
の実行中も、ブラシレスモータ３５から大量の熱が発生
し、除霜の熱に用いられる。これにより、除霜時間は大
幅に短縮が可能となる。その後、室外側熱交換器５８の
温度の上昇が温度センサ６２により検知されるとマイク
ロコンピュータ４４は除霜終了と判断し、冷房サイクル
に切替えた除霜運転の場合は、四方弁５５を暖房サイク
ル位置に戻し、バイパス路６５を開放した除霜運転では
開閉弁６６を閉じ、暖房運転に復帰する。そして、この
暖房運転復帰に伴い、マイクロコンピュータ４４は同期
モータ運転モードによる運転から効率の良いブラシレス
モータ運転モードの運転へと切り替える。

【００５９】なお、除霜運転終了後は冷媒の温度が低下
しているため、コンプレッサ５３内の潤滑油の潤滑性能
向上のために除霜終了直後にブラシレスモータ運転モー
ドへ切り替えるのではなく、除霜終了後、タイマを動作
させ、所定時間経過後にブラシレスモータ運転モードの
運転へ切り替えるようにしても良い。

【００６０】次に、運転中のコンプレッサ５３の温度低
下につき説明する。通常、運転中はコンプレッサ５３の
温度が８０℃程度の高温に保たれるが、運転中、ブラシ
レスモータ３５のオン・オフを短時間で繰り返す等の状
態が発生するとコンプレッサ５３の温度が上昇せず、コ
ンプレッサ５３の温度が低い状態で運転が行われる。こ
の際、凝縮器温度（暖房運転時の室内側熱交換器５６の
温度、冷房運転時の室外側熱交換器５８の温度）とコン
プレッサ５３の温度との差が小さくなると、容器５３ａ
中の潤滑油に冷媒が溶け込んで潤滑油の粘度が低下し、
これがために潤滑性能が低下してコンプレッサ５３の損
傷を招くおそれがある。

【００６１】このため、運転中、コンプレッサ５３の温
度と凝縮器温度をそれぞれ検出し、その温度差が所定値
以下に低下した場合、コンプレッサ５３自体を発熱させ
ることが有効である。

【００６２】そこで、暖房運転時、温度センサ６３で検
出したコンプレッサ温度ｔｃと室内側熱交換器５６に設
けられた温度センサ６４の検出温度ｔｄとの差が所定値
以下になると、マイクロコンピュータ４４はブラシレス
モータ３５をブラシレスモータ運転モードから同期モー
タ運転モードによる運転に切り替える。一方、冷房運転
時は温度センサ６３で検出したコンプレッサ温度ｔｃと
室外側交換器５８に設けられた温度センサ６２の検出温
度ｔｂとの差が所定値以下になると、マイクロコンピュ
ータ４４はブラシレスモータ３５をブラシレスモータ運
転モードから同期モータ運転モードによる運転に切り替
える。この結果、ブラシレスモータ３５の損失が増大し
て、コンプレッサ５３の温度が上昇するため、潤滑油の
粘度低下を引き起こすことがなくなり、コンプレッサ５
３の信頼性を向上できる。

【００６３】図７は、本発明の他の実施例の構成を示す
ブロック図である。図１では、ブラシレスモータ３５の
端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの入力に基づき、ロータ位置
検出手段３７がロータの位置検出を行っていたが、図７
ではホール素子等のロータ位置検出器によりロータの位
置検出を行っている。

【００６４】したがって、この実施例によれば、端子電
圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗのレベル如何にかかわらず常にロー
タの位置検出を行うことができ、図５や図６の方法によ
らなくても、直ちに同期モータ運転モードをブラシレス
モータ運転モードに切換えることができる。

【００６５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、コンプ
レッサ駆動用のブラシレスモータを、ブラシレスモータ
としても同期モータとしても運転できる構成としたの
で、通常時はブラシレスモータとして運転することによ
り高効率の運転を行うことができ、また必要なときに
は、同期モータとして運転して損失を大きくすることに
より、容易にコンプレッサを発熱させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示すブロック図。

【図２】図１の動作を説明するためのタイムチャート。

【図３】図１の動作を説明するためのタイムチャート。

【図４】図１の動作を説明するための特性図。

【図５】図１の動作を説明するための特性図。

【図６】図１の動作を説明するための特性図。

【図７】本発明の他の実施例の構成を示すブロック図。

【図８】従来例の構成を示すブロック図。

【図９】図８の動作を説明するためのタイムチャート。

【図１０】図８の動作を説明するためのタイムチャー
ト。

【図１１】コンプレッサ駆動用モータとしての誘導モー
タの特性図。

【図１２】図１又は図７の空気調和機に係る冷媒回路構
成図。

【符号の説明】

１ インバータ装置 ３ 発熱指令出力手段 ４ モータ運転モード制御手段 ５ ブラシレスモータ駆動信号生成回路 ６ 同期モータ駆動信号生成回路 ７ モータ駆動信号選択手段 ３５ ブラシレスモータ ３７ ロータ位置検出手段 ４５ ＰＷＭ回路 ４６ インバータ駆動手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インバータ装置の出力を制御することによ
   りコンプレッサ駆動用ブラシレスモータを可変速駆動す
   る空気調和機において、 運転状態又は運転環境状態についての検出信号を入力
   し、コンプレッサの発熱を必要と判断した場合に、コン
   プレッサを発熱させるための指令を出力する発熱指令出
   力手段と、 前記発熱指令出力手段から発熱指令を入力しない場合
   は、ブラシレスモータ運転モード指令を出力し、また、
   発熱指令を入力した場合は、同期モータ運転モード指令
   を出力するモータ運転モード制御手段と、 ブラシレスモータのロータ位置の検出を行うロータ位置
   検出手段から位置信号を入力し、ブラシレスモータ駆動
   信号を生成するブラシレスモータ駆動信号生成回路と、 前記ブラシレスモータ駆動信号と一定の許容範囲内で同
   期化した同期モータ駆動信号を生成する同期モータ駆動
   信号生成回路と、 前記モータ運転モード制御手段からのブラシレスモータ
   運転モード指令又は同期モータ運転モード指令の入力に
   基いて、前記ブラシレスモータ駆動信号又は前記同期モ
   ータ駆動信号のいずれかを選択して出力するモータ駆動
   信号選択手段と、 前記モータ駆動信号選択手段からのモータ駆動信号に基
   いて、前記インバータ装置に対し制御信号を出力するイ
   ンバータ駆動手段と、を備え、前記コンプレッサを発熱
   させようとする場合は、前記ブラシレスモータを同期モ
   ータとして運転すると共に、そのモータ電圧を増大させ
   ることを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】請求項１記載の空気調和機において、前記
   ロータ位置検出手段は、前記ブラシレスモータの誘起電
   圧の検出に基いてロータ位置の検出を行うものであるこ
   とを特徴とする空気調和機。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の空気調和機におい
   て、前記モータ運転モード制御手段は、出力指令を同期
   モータ運転モード指令からブラシレス運転モード指令へ
   切換える際は、前記インバータ装置の出力電圧を所定レ
   ベルまで漸次減少させた後に、この切換えを行うことを
   特徴とする空気調和機。
4. 【請求項４】請求項１又は２記載の空気調和機におい
   て、前記モータ運転モード制御手段は、出力指令を同期
   モータ運転モード指令からブラシレス運転モード指令へ
   切換える際は、前記インバータ装置の出力周波数を所定
   レベルまで漸次増大させた後に、この切換えを行うこと
   を特徴とする空気調和機。