JPH09250484A

JPH09250484A - コンプレッサ

Info

Publication number: JPH09250484A
Application number: JP5349596A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sugiyama; 誠杉山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-03-11
Filing date: 1996-03-11
Publication date: 1997-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却能力の変化に係わらずモータの効率を最適
化して省電力化を実現可能なコンプレッサを提供する。【解決手段】ロータ１６、ロータ１６に回転磁界を与え
るステータ１５を有する誘導モータ１１と、誘導モータ
１１の回転に基づいて冷媒を圧縮する圧縮機構１２（図
２参照）と、圧縮機構１２の圧縮能力を複数段に可変制
御する能力可変機構３０（図２参照）と、能力可変機構
３０による圧縮能力の可変制御に応じて、誘導モータ１
１の出力トルクを可変制御するためにステータ１５の主
巻線４０の抵抗値を可変制御するタップｔ及び切り替え
スイッチ４４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機構の圧縮能
力を可変制御する能力可変機構を備えたコンプレッサに
係り、特に、その能力可変に応じた最適なモータ効率を
得るコンプレッサに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、コンプレッサは、各種冷凍機械
や冷蔵庫，空気調和機（エアコン）等の冷凍サイクルに
組み込まれており、各種の商品が盛んに開発されてい
る。

【０００３】ところで、このようなコンプレッサを用い
た各種装置では、省電力化等の理由から、負荷に応じて
冷却能力を可変制御することが重要である。従来では、
上述した負荷に応じた冷却能力の可変制御は、大別して
（１）コンプレッサモータの回転数の変化によるもの、
（２）コンプレッサから吐出される冷媒量を変化させる
もの、の２つの方法が考案され、実用化されていた。

【０００４】特に、（１）のコンプレッサモータの回転
数を変化させる方式として、インバータによりモータを
可変駆動するもの、及びモータの極数を切替るもの等が
ある。また、（２）のコンプレッサから吐出される冷媒
量を変化させる方式として、圧縮機構自体の構造を改良
して能力可変機構を設け、その能力可変機構により、冷
媒吐出量の可変制御を行なうものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た各種の冷却能力可変制御手段には、それぞれ次に述べ
る問題点があった。

【０００６】インバータを用いてコンプレッサモータの
回転数を変化させる場合では、インバータ自体のコスト
が非常に高く、またインバータ制御に必要なマイコンの
開発、設計、動作試験、及び動作確認等に大きな時間と
人手がかかること等から、コンプレッサの製作時間及び
製作費用が増大してしまった。さらに、インバータ駆動
方式のモータを有するコンプレッサを使用しても、もし
インバータが故障した場合には、そのインバータ部分を
基板毎交換する必要があるため、修理費用が高くついて
しまった。

【０００７】また、モータの磁極数切替によりコンプレ
ッサモータの回転数を変化させる場合では、確かに上記
インバータ方式の場合よりもコストアップは少なくでき
る。

【０００８】しかしながら、磁極数を切替ることは、モ
ータ自体の効率を低下させてしまうため、省電力化を実
現することができなかった。

【０００９】さらに、能力可変機構により冷媒吐出量を
変化させて冷却能力を可変制御する場合においても、冷
却能力の変化に応じてモータの特性が変わってしまい、
この結果、例えば冷却能力を低くした場合にモータの効
率をも低下させてしまうため、省電力化を実現するには
至らなかった。

【００１０】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、能力可変機構により冷媒吐出量を変化させて
冷却能力を可変制御するコンプレッサにおいて、冷却能
力の変化に係わらずモータの効率を最適化して省電力化
を実現可能なコンプレッサを提供することをその目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載したコンプレッサによれば、モ
ータと、このモータの回転に基づいて冷媒を圧縮する圧
縮機構と、この圧縮機構の圧縮能力を複数段に可変制御
する能力可変機構と、この能力可変機構による前記圧縮
能力の可変制御に応じて、前記モータの出力トルクを可
変制御する出力トルク制御手段とを備えている。

【００１２】請求項２に記載したコンプレッサによれ
ば、前記モータは、ロータと、このロータに回転磁界を
与えるステータとを有する誘導モータであり、前記出力
トルク制御手段は、前記能力可変機構による前記圧縮能
力の可変制御に応じて前記ステータの巻線の抵抗値を可
変制御する手段である。

【００１３】請求項３に記載したコンプレッサによれ
ば、前記抵抗値可変制御手段は、前記能力可変制御手段
により前記圧縮能力が低能力に制御される場合には、前
記ステータの巻線の抵抗値を増大させ、前記能力可変制
御手段により前記圧縮能力が高能力に制御される場合に
は、前記ステータの巻線の抵抗値を減少させるようにし
ている。

【００１４】請求項４に記載したコンプレッサによれ
ば、前記抵抗値可変制御手段は、前記ステータの巻線の
途中の所定位置に設けられたタップと、前記能力可変機
構による前記圧縮能力の可変制御に応じて前記タップ及
び当該巻線の端部の端子のどちらか一方を前記モータの
電源供給ラインに切替接続する切替接続回路とを備えて
いる。

【００１５】請求項５に記載したコンプレッサによれ
ば、前記抵抗値可変制御手段は、前記ステータの巻線を
一対有し、前記能力可変機構による前記圧縮能力の可変
制御に応じて当該一対の巻線を並列及び直列のどちらか
一方に切り替えて前記モータの電源供給ラインに接続す
る接続回路を備えている。

【００１６】請求項６に記載したコンプレッサによれ
ば、前記巻線は前記ステータの主巻線である。

【００１７】請求項７に記載したコンプレッサによれ
ば、前記ステータの巻線は前記主巻線と補助巻線とを有
し、前記モータは、前記補助巻線に並列に接続された運
転コンデンサを有するとともに、前記主巻線の巻線抵抗
値の可変制御と同時に前記運転コンデンサの容量値を可
変制御する容量値可変制御手段を備えている。

【００１８】請求項８に記載したコンプレッサによれ
ば、前記容量値可変制御手段は、前記能力可変機構によ
り前記圧縮能力が減少した場合に、その圧縮能力の減少
に応じて前記運転コンデンサの容量値を低減させるよう
にしている。

【００１９】請求項９に記載したコンプレッサによれ
ば、前記抵抗値可変制御手段は、前記ステータの巻線抵
抗値の可変制御を前記コンプレッサの駆動を停止させる
ことなく行なうようにしている。

【００２０】請求項１０に記載したコンプレッサによれ
ば、前記能力可変機構による前記圧縮能力の切り替えタ
イミング及び前記抵抗値可変制御手段の前記ステータ巻
線の抵抗値の切り替えタイミングは、前記圧縮能力が高
能力から低能力へ切り替え制御される場合には、前記能
力可変機構による切り替えが行なわれた後に前記抵抗値
可変制御手段の切り替えが行なわれるように設定されて
いる。

【００２１】請求項１１に記載したコンプレッサによれ
ば、前記能力可変機構による前記圧縮能力の切り替えタ
イミング及び前記抵抗値可変制御手段の前記ステータ巻
線の抵抗値の切り替えタイミングは、前記圧縮能力が低
能力から高能力へ切り替え制御される場合には、前記能
力可変機構による切り替えが行なわれる前に前記抵抗値
可変制御手段の切り替えが行なわれるように設定されて
いる。

【００２２】請求項１乃至１１に記載した発明によれ
ば、コンプレッサは、モータの回転に基づいて冷媒を圧
縮する圧縮機構を有しており、その圧縮能力が能力可変
機構により、例えば高圧縮能力（定常運転時等）及び低
圧縮能力（レリース運転時等）に可変制御される。

【００２３】このとき、出力制御手段としての例えば抵
抗値可変制御手段によりモータのステータの例えば主巻
線の抵抗値が可変制御され、その結果、モータの出力ト
ルクが変化する。

【００２４】例えば、圧縮能力が低能力に制御される場
合には、抵抗値可変制御手段によりステータの主巻線の
抵抗値が増大するためモータの出力トルクが減少する。
圧縮能力が高能力に制御される場合には、ステータの主
巻線の抵抗が減少するため、モータの出力トルクが増大
する。

【００２５】このように、モータの出力トルクを圧縮能
力に応じて変化させることができるため、当該圧縮能力
に応じた最適なモータ効率が得られる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るコンプレッサ
の実施形態について添付図面を参照して説明する。

【００２７】図１は本発明に係るコンプレッサを用いた
冷凍サイクルを示す図である。

【００２８】図１に示した冷凍サイクルは、多気筒形ロ
ータリーコンプレッサ１、四方弁２、室内熱交換器３、
減圧機構（膨張弁）４、及び室外熱交換器５を備えてい
る。

【００２９】多気筒型ロータリーコンプレッサ１は、特
開平７−５４７８２号公報に記載した圧縮能力可変機構
を有するコンプレッサである。すなわち、ロータリーコ
ンプレッサ１は、図２に示すように縦型をなし、密閉状
の圧縮機ケース１０内上部に電動機（モータ）１１が、
ケース１０下部に圧縮機構１２が収容されている。圧縮
機構１２は、ツインのシリンダ（第１のシリンダ１２ａ
1 及び第２のシリンダ１２ａ2 ）を有し、両シリンダ１
２ａ1 ，１２ａ2 間には中間仕切板１３が設けられてい
る。

【００３０】電動機（モータ）１１は密閉ケーシング１
０内に圧入して固定されるステータ１５と、このステー
タ１５内に収容されるロータ１６とを備えている。ロー
タ１６は出力シャフトである回転シャフト１７に軸装さ
れ、回転自在に支持される。

【００３１】シャフト１７は、メインベアリング１８と
サブベアリング１９とによって回転自在に軸支されてい
る。このシャフト１７の前記第１のシリンダ１２ａ1 及
び第２のシリンダ１２ａ2 に対応する部分には互いに１
８０度位相をずらした偏心軸部２０，２１が設けられ、
これら偏心軸部２０，２１には第１のローラ２２及び第
２のローラ２３が嵌合されている。この嵌合により、各
ローラ２２，２３は、偏心軸部２０，２１の回転により
１８０度位相がずれた偏心回転が与えられるようにな
る。また、第１、第２のシリンダ１２ａ1 ，１２ａ2 の
吸込管２４，２４は、図示しない吸込ポート及び四方弁
２を介して室外熱交換器５に接続され、吐出管２５は、
図示しない吐出ポート及び四方弁２を介して室内熱交換
器３に接続されている。

【００３２】さらに、第１、第２のシリンダ１２ａ1 ，
１２ａ2 には、前記ローラ２２，２３の外周面と常時接
触し合う図示しないブレードとが設けられ、各ローラ２
２，２３及びブレードにより圧縮室２６，２６が作られ
るようになっている。

【００３３】そして、このロータリーコンプレッサ１で
は、圧縮機構１２に、その圧縮機構１２の圧縮能力を可
変制御する圧縮能力可変機構３０を設けている。

【００３４】すなわち、圧縮能力可変機構３０は、中間
仕切板１３に設けられた、高圧室側となる一方の例えば
第１のシリンダ１２ａ1 及び低圧室側となる他方の第２
のシリンダ１２ａ2 を連絡する連絡通路３１と、この連
絡通路３１を横切る弁案内孔３２とを有している。

【００３５】弁案内孔３２内には、当該連絡通路３１を
開閉するスライド可能なスライド弁と、このスライド弁
の連絡通路３１を「開」とするスライド位置を定める第
１ストッパと、スライド弁の連絡通路３１を「閉」とす
るスライド位置を定める第２ストッパとがそれぞれ設け
られている。

【００３６】第１ストッパには、スライド弁を開口スラ
イド位置へ付勢する付勢ばねが設けられている。

【００３７】第２ストッパには、図２に示すように、弁
案内孔３２内と連通し合うスライド弁制御通路となるキ
ャピラリチューブ３３の一端が接続連通し、他端は密閉
ケーシング１０内の潤滑油液面下Ｇに接続連通してい
る。キャピラリチューブ３３には二方弁となる開閉弁３
４が設けられ、開又は閉の操作が可能になっている。

【００３８】このように構成されたロータリーコンプレ
ッサ１の能力可変機構３０は、次のように動作して、通
常運転及び低負荷時のレリース運転を行なうようになっ
ている。すなわち、開閉弁３４を開にすると、吐出圧力
をもった潤滑油が弁案内孔３２に導かれ、付勢ばねのば
ね圧に打ち勝ってスライド弁を第１ストッパ側にスライ
ドさせる。これにより、スライド弁は連絡通路３１を遮
断し、各シリンダ１２ａ1 ，１２ａ2 による定常運転状
態となる。

【００３９】次に、開閉弁３４を閉にすると、潤滑油は
スライド弁の外周クリアランスからリークして圧力が低
下すると同時に付勢ばねのばね圧によってスライド弁を
第２ストッパ側へ押圧し連絡通路３１を開口する。これ
により当該連絡通路３１を介して高圧側のシリンダ１２
ａ1 から低圧側のシリンダ１２ａ2 へ冷媒が流れるた
め、圧縮時の冷媒吐出量が減少し、レリース運転状態が
得られるようになる。

【００４０】なお、本実施形態では、定常運転時の圧縮
能力を約１００％とすると、レリース運転時の圧縮能力
は約５０％となるように、能力可変機構による能力可変
制御が行なわれる。

【００４１】一方、本実施形態において、モータ１１
は、例えば単相誘導モータ（インダクションモータ）を
用いている。この誘導モータ１１の回路接続を図３に示
す。

【００４２】図３によれば、モータ回路は、ステータ巻
線に主巻線（ＭＡＩＮ）４０とそれに電気角で９０度位
置の違う補助巻線（ＡＵＸ）４１とを設け、この主巻線
４０及び補助巻線４１に単相交流電源４２を接続して交
流電流を流すことにより、回転磁界を発生するようにな
っている。ロータ１６は、当該ロータ１６自体に働く誘
導磁界と前記回転磁界との相互作用により回転する。な
お、補助巻線４１に対して直列に接続されたコンデンサ
Ｒc は、効率改善のために設けられた運転用コンデンサ
である。

【００４３】そして、本発明におけるモータの出力トル
クを制御する手段として、本実施形態のモータ回路の主
巻線４０には、その巻線途中の所定位置に当該主巻線４
０の巻線抵抗値を切替可能とする切替端子（中間タッ
プ）ｔが設けられている。すなわち、図３に示すよう
に、切替スイッチ４４により、中間タップｔに接続され
たラインの接点Ｓ1 と主巻線に接続されたラインの接点
Ｓ2 とのどちらか一方が、交流電源４２と補助巻線４１
とを接続するラインの接点Ｓ3 に接続されるようになっ
ている。この切替スイッチ４４は、例えばモータ外部に
接続され、モータ外部から切替制御可能になっている。

【００４４】切替スイッチ４４の切替制御に応じて主巻
線４０の巻線抵抗値を切替ることにより、ロータ１６に
働くトルク（モータ１１の出力トルク）が変化する。す
なわち、本実施形態では、中間タップｔに接続されたラ
インの接点Ｓ1 を補助巻線接続側接点Ｓ3 に接続させる
と主巻線４０の巻線抵抗値が減少して出力トルクが増大
し、主巻線４０に接続されたラインの接点Ｓ2 を補助巻
線接続側接点Ｓ3 に接続させると巻線抵抗値が増大して
出力トルクが減少する。中間タップｔの設定位置は、当
該中間タップｔ側接点Ｓ1 及び補助巻線接続側接点Ｓ3
を接続した場合の出力トルクＴ1 と主巻線接続側接点Ｓ
2 及び補助巻線接続側接点Ｓ3 を接続した場合の出力ト
ルクＴ2 との変化率をどの値に設定するかによって定め
られる。そして、この変化率は、上述した圧縮能力の変
化に応じて設定されるようになっている。なお、本実施
形態では、出力トルクＴ1 ＝１２Ｋｇ・ｃｍ、出力トル
クＴ2 ＝６Ｋｇ・ｃｍに設定されている。

【００４５】次に本実施形態の作用について説明する。

【００４６】今、上述した能力可変機構３０の制御によ
りロータリーコンプレッサ１が圧縮能力５０％のレリー
ス運転を行なっているとすると、能力可変機構３０の開
閉弁３４は閉に設定され、切替スイッチ４４により主巻
線側の接点Ｓ2 が補助巻線接続側接点Ｓ3 に接続されて
いる。

【００４７】この状態において、能力可変機構３０を制
御してロータリーコンプレッサ１の運転をレリース運転
から定常運転に切り換える際には、まず、外部からの切
替スイッチ４４の切替制御により、中間タップｔに接続
されたラインの接点Ｓ1 が補助巻線接続側接点Ｓ3 に接
続される。この結果、主巻線４０の巻線抵抗値が減少し
て出力トルクＴ1 が増大する（Ｔ1 ＝１２Ｋｇ・ｃ
ｍ）。続いて、能力可変機構３０の開閉弁３４を閉から
開に切替えることにより、ロータリーコンプレッサ１
は、圧縮能力１００％の定常運転を行なう。

【００４８】この定常運転時のモータ１１の効率特性を
図４に実線で示す。図４に示すように、もし定常運転時
において主巻線４０の巻線抵抗値をそのまま用いたので
は、モータ１１の出力トルクはＴ2 ＝６Ｋｇ・ｃｍとな
ってしまい、モータ１１の効率も図４に示すように約７
０％の効率となってしまう。

【００４９】しかしながら、本実施形態によれば、定常
運転時においては、巻線抵抗値を減少させて出力トルク
Ｔ1 を１２Ｋｇ・ｃｍに設定することができるため、モ
ータ１１の効率を８０％以上の高効率に設定することが
できる。

【００５０】一方、この状態において、能力可変機構３
０を制御してロータリーコンプレッサ１の運転を定常運
転からレリース運転に切り換える際には、先に能力可変
機構３０の開閉弁３４を開から閉に切替えてロータリー
コンプレッサ１の圧縮能力を５０％にダウンさせてレリ
ース運転を開始させてから、外部からの切替スイッチ４
４の切替制御を行なう。この結果、主巻線側接点Ｓ2 が
補助巻線接続側接点Ｓ3 に接続され、主巻線４０の巻線
抵抗値が増大して出力トルクが減少する（Ｔ2＝６Ｋｇ
・ｃｍ）。

【００５１】このレリース運転時のモータ１１の効率特
性を図４に破線で示す。図４に示すように、レリース運
転時においては、巻線抵抗値を増大させて出力トルクＴ
2 を６Ｋｇ・ｃｍに設定しているため、モータ効率を８
０％以上の高効率な値（最適値）に設定することができ
る。

【００５２】以上述べたように、本実施形態によれば、
能力可変機構３０により冷媒吐出量を変化させて圧縮能
力を可変制御する場合においても、その能力変化に応じ
てモータ１１のステータ巻線抵抗を変化させて当該モー
タ１１の出力トルクを制御することができるため、モー
タ効率を常に最適に維持することができ、省電力化を実
現することができる。

【００５３】言い換えれば、モータ効率を最適に維持し
ながら、インバータを用いた場合と同様の冷却能力可変
効果を得ることができる。すなわち、能力１００％（定
常運転時）の運転時間と能力減（例えば５０％、レリー
ス運転時）の運転時間とを効率良く組み合わせることに
より、トータルとしての能力可変を実現でき、インバー
タと略同様の効果を得ることができる。

【００５４】また、インバータを用いることなく冷却能
力可変を実現できるため、インバータを用いた場合と比
べて、材料費、設計・開発コスト等の低減が可能であ
り、安価なコンプレッサを製作することができる。

【００５５】さらに、上述したステータ巻線抵抗値の切
り替えは、コンプレッサの運転を停止することなく実行
可能であるため、本構造のメリットを生かすことができ
る。

【００５６】また、本実施形態によれば、レリース運転
から定常運転に切り換える際には、主巻線４０の抵抗値
を先に減少（モータ１１の出力トルクを増大）させてか
ら能力可変機構３０による運転切替を行ない、一方、定
常運転からレリース運転に切り換える際には、先に能力
可変機構３０による運転切替を行なってから、主巻線４
０の抵抗値を増大（モータ１１の出力トルクを減少）さ
せている。

【００５７】つまり、どちらの場合においても、コンプ
レッサ１を定常運転させるときにはモータ１１の出力ト
ルクを高く維持しておき、モータ１１の出力トルクがコ
ンプレッサ１の機械負荷トルクを常に上回るようにして
いる。

【００５８】したがって、機械負荷トルクがモータ１１
の出力トルクを上回ることにより発生するブレークダウ
ン等のコンプレッサ停止の問題を回避することができ
る。

【００５９】なお、本実施形態においては、主巻線４０
の巻線途中の所定位置に中間タップｔを設けて巻線抵抗
値の切替制御を行なったが、本発明はこれに限定される
ものではなく、例えば図５に示すように、主巻線を直列
接続あるいは並列接続に切替ることにより、巻線抵抗値
を切替制御することもできる。

【００６０】すなわち、図５に示す誘導モータ１１ａの
モータ回路によれば、主巻線は並べて配置され、その主
巻線５０、５１の内の一方の主巻線５０の一方の端部は
接点Ｓ4 を介して単相交流電源４２に接続されている。
主巻線５０の他方の端部は、他方の主巻線５１の一方の
端部に接続され、その接続端子は、オンオフスイッチ５
２を介して交流電源４２と補助巻線４１とを接続するラ
インＬ1 に接続されている。オンオフスイッチ５２とラ
インＬ1 とを接続するラインＬ2 には分岐ラインＬ3 が
接続され、この分岐ラインＬ3 は、主巻線５１の一方の
端部側へ延設される。延設された分岐ラインＬ3 の端部
は接点Ｓ5 として主巻線５０の接点Ｓ4の近傍に配置さ
れる。

【００６１】そして、主巻線５１の他方の端部は動接点
Ｓ6 となり、当該動接点Ｓ6 、接点Ｓ4 、及び接点Ｓ5
により切替スイッチ５３を構成する。この切替スイッチ
５３は、オンオフスイッチ５２のオン／オフ制御に応じ
て（連動して）、動接点Ｓ6を接点Ｓ4 及び接点Ｓ5 の
どちらか一方に接続するように切替え制御される。な
お、オンオフスイッチ５２及び切替えスイッチ５３は、
例えばモータ外部に接続され、モータ外部からそれぞれ
オン／オフ制御及び切替制御可能になっている。

【００６２】オンオフスイッチ５２のオンオフタイミン
グ及び切替スイッチ５３の切替タイミングは次のように
設定される。すなわち、オンオフスイッチ５２「オン」
→切替スイッチ５３の動接点Ｓ6 を接点Ｓ4 に接続、オ
ンオフスイッチ５２「オフ」→切替スイッチ５３の動接
点Ｓ6 を接点Ｓ5 に接続、となる。

【００６３】図５から分かるように、切替スイッチ５３
の動接点Ｓ6 が接点Ｓ4 に接続されたときには、主巻線
５０、５１は並列接続となり、動接点Ｓ6 が接点Ｓ5 に
接続されたときには、主巻線５０、５１は直列接続とな
る。

【００６４】つまり、主巻線５０、５１を並列接続させ
ると主巻線５０、５１全体の巻線抵抗値は直列接続した
場合と比べて減少して出力トルクが増大し、主巻線５
０、５１を直列接続させると主巻線５０、５１全体の巻
線抵抗値は並列接続した場合と比べて増大して出力トル
クが減少する。

【００６５】また、オンオフスイッチ５２が「オン」に
設定されるのは、コンプレッサ１の圧縮能力が１００
％、つまり定常運転時であり、オンオフスイッチ５２が
「オフ」に設定されるのは、コンプレッサ１の圧縮能力
が５０％、つまりレリース運転時である。

【００６６】このとき、並列接続時の出力トルクをＴ1'
（＝１２Ｋｇ・ｃｍ）と設定し、直列接続時の出力トル
クをＴ2'（＝６Ｋｇ・ｃｍ）と設定すれば、上述した実
施形態と同様に、コンプレッサ１の定常運転時→オンオ
フスイッチ５２「オン」→ステータ主巻線５０、５１並
列接続→主巻線５０、５１全体の巻線抵抗値減少及び出
力トルクＴ1'増大（１２Ｋｇ・ｃｍ），並びにコンプレ
ッサ１のレリース運転時→オンオフスイッチ５２「オ
フ」→ステータ主巻線５０、５１直列接続→主巻線５
０、５１全体の巻線抵抗値増大及び出力トルクＴ2'減少
（６Ｋｇ・ｃｍ）と変化することになる。したがって、
上述した実施形態と同様に図４に示したように、定常運
転時（能力１００％時）及びレリース運転時（能力５０
％時）のいずれにおいても、モータ効率を８０％以上の
高効率な値（最適値）に設定することができ、省電力化
が図れる。

【００６７】なお、本実施形態では、巻線抵抗値の切替
を主巻線側で行なったが、もちろん補助巻線側で行なう
ことも可能である。ただ、主巻線４０（５０，５１）に
流れる電流の方が、補助巻線４１に流れる電流よりも大
きいため効率が良い。すなわち、本実施形態で示したよ
うに、主巻線側で巻線抵抗値の切替を行なった方が、よ
り大きな効率改善が可能である。

【００６８】ところで、上述した本実施形態の構成をベ
ースにして種々の構成を付加することにより、いくつか
の変形が可能である。

【００６９】図６に本実施形態の第１の変形例を示す。
図６によれば、図１に示した誘導モータ１１ｂの回路接
続構成において、運転コンデンサを２つ（Ｒc1、Ｒc2）
設けている。すなわち、補助巻線４１に直列に一方の運
転コンデンサＲc1及びスイッチ（リレー接点）６０を接
続し、他方の運転コンデンサＲc2を運転コンデンサＲc1
及びスイッチ６０に対して並列に接続している。

【００７０】例えばモータ外部からスイッチ６０は次の
ように制御される。すなわち、圧縮能力１００％（定常
運転時；巻線抵抗切替時）においては、スイッチ６０を
閉じて運転コンデンサＲc1及び運転コンデンサＲc2を並
列接続して運転コンデンサ全体の容量を増大させ、圧縮
能力５０％（レリース運転時）においては、スイッチ６
０を開いて運転コンデンサＲc2のみの回路（運転コンデ
ンサＲc1を非接続）としている。すなわち、圧縮能力１
００％のときは運転コンデンサ全体の容量は増大し、圧
縮能力５０％のときは運転コンデンサ全体の容量は低下
するため、より繊細な出力トルク制御を行なうことがで
きる。この結果、より最適なモータの特性が得られ、省
電力効果をさらに高めることができる。

【００７１】また、図７に本実施形態の第２の変形例を
示す。図７は、図１に示した誘導モータ１１の回路接続
構成において、運転コンデンサＲc に並列に起動用回路
７０（起動用（始動用）コンデンサＲca及び遠心スイッ
チ７１）を設けたコンデンサ始動型の誘導モータ１１ｃ
の回路接続図を示している。この起動用回路７０は、遠
心スイッチ７１の閉開制御により起動用コンデンサＲca
を介して始動電流を主巻線４０及び補助巻線４１に流し
て始動トルクを得るものである。

【００７２】このコンデンサ始動型の誘導モータにおい
て、図７に示したように、主巻線４０の巻線抵抗を切り
替える際には、前記実施形態で述べた効果に加えて新た
な効果が得られる。

【００７３】すなわち、主巻線４０の抵抗値の切替はで
きる限り短い時間で行なわれることが効率の良い運転を
行なう上では理想であるが、あまり短い時間で切り替え
ると、モータ１１が逆転する恐れが生じるため、両者の
間で折り合いを付けることが必要であった。

【００７４】しかしながら、図７に示した起動用回路７
０を備えたコンデンサ始動型の誘導モータ１１ｃにおい
て、主巻線４０の巻線抵抗を切り替える場合では、その
起動回路７０が逆転防止機能を有するため短時間の切替
が可能となり、図１の構成と比べてさらに効率の良いモ
ータ１１ｃの運転が可能になる。

【００７５】なお、本実施形態によれば、コンプレッサ
としてロータリーコンプレッサを用いたが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、往復式コンプレッサ等各
種のコンプレッサが適用可能であり、また、モータを単
相誘導モータとしたが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、ステータ巻線を有するタイプのモータであれ
ば、いずれのモータであってもよい。

【００７６】また、本実施形態では、圧縮機の可変能力
を２段階に可変制御しているが、レリース運転時のレリ
ース量を制御することにより、３段階以上の複数段に圧
縮能力を可変制御し、それぞれの圧縮能力に応じた出力
トルクを得るようにステータ巻線を切換制御してもよ
い。

【００７７】そして、本実施形態では、モータ１１の出
力トルクを可変制御するために、ステータ主巻線の巻線
抵抗値を変える手段を設けたが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、モータ１１の出力トルクを可変制御
可能な手段であれば、どのような手段であってもよい。

【００７８】

【発明の効果】以上に述べたように請求項１乃至１１記
載のコンプレッサによれば、高価なインバータを用いる
ことなく能力可変機構により冷却能力可変制御を実現す
るとともに、その冷却能力の変化に係わらずモータの効
率を最適化することができるため、材料費、設計開発費
等の余分なコストを掛けることなく省電力化を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係わる能力可変機構を備え
たロータリコンプレッサを含む冷凍サイクルを示す概略
構成図。

【図２】図１の能力可変機構を備えたロータリコンプレ
ッサの内部構造を示す縦断面図。

【図３】ロータリーコンプレッサが有するモータの回路
接続図。

【図４】主巻線の巻線抵抗値を可変制御した場合の定常
運転時（能力１００％時）及びレリース運転時（能力５
０％時）のモータ効率特性を表すグラフ。

【図５】主巻線の巻線抵抗値を切り替える手段のその他
の構成を示すためのモータの回路接続図。

【図６】実施形態の変形例を表すためのモータの回路接
続図。

【図７】実施形態の変形例を表すためのモータの回路接
続図。

【符号の説明】

１ロータリコンプレッサ１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ誘導モータ１２圧縮機構１５ステータ１６ロータ３０圧縮能力可変機構３１連絡通路３２弁案内孔３３キャピラリチューブ３４開閉弁４０，５０，５１主巻線４１補助巻線４２単相交流電源４４切替スイッチ５２オンオフスイッチ５３切替スイッチ６０スイッチ７０起動用回路７１遠心スイッチｔ中間タップＳ1 〜Ｓ5 接点Ｓ6 動接点Ｒc ，Ｒc1，Ｒc2 運転用コンデンサＲca 起動用コンデンサＬ1 〜Ｌ3 接続ライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータと、このモータの回転に基づいて
冷媒を圧縮する圧縮機構と、この圧縮機構の圧縮能力を
複数段に可変制御する能力可変機構と、この能力可変機
構による前記圧縮能力の可変制御に応じて、前記モータ
の出力トルクを可変制御する出力トルク制御手段とを備
えたことを特徴とするコンプレッサ。
【請求項２】前記モータは、ロータと、このロータに
回転磁界を与えるステータとを有する誘導モータであ
り、前記出力トルク制御手段は、前記能力可変機構によ
る前記圧縮能力の可変制御に応じて前記ステータの巻線
の抵抗値を可変制御する手段である請求項１記載のコン
プレッサ。
【請求項３】前記抵抗値可変制御手段は、前記能力可
変制御手段により前記圧縮能力が低能力に制御される場
合には、前記ステータの巻線の抵抗値を増大させ、前記
能力可変制御手段により前記圧縮能力が高能力に制御さ
れる場合には、前記ステータの巻線の抵抗値を減少させ
るようにした請求項２記載のコンプレッサ。
【請求項４】前記抵抗値可変制御手段は、前記ステー
タの巻線の途中の所定位置に設けられたタップと、前記
能力可変機構による前記圧縮能力の可変制御に応じて前
記タップ及び当該巻線の端部の端子のどちらか一方を前
記モータの電源供給ラインに切替接続する切替接続回路
とを備えた請求項３記載のコンプレッサ。
【請求項５】前記抵抗値可変制御手段は、前記ステー
タの巻線を一対有し、前記能力可変機構による前記圧縮
能力の可変制御に応じて当該一対の巻線を並列及び直列
のどちらか一方に切り替えて前記モータの電源供給ライ
ンに接続する接続回路を備えた請求項３記載のコンプレ
ッサ。
【請求項６】前記巻線は前記ステータの主巻線である
請求項４又は５記載のコンプレッサ。
【請求項７】前記ステータの巻線は前記主巻線と補助
巻線とを有し、前記モータは、前記補助巻線に並列に接
続された運転コンデンサを有するとともに、前記主巻線
の巻線抵抗値の可変制御と同時に前記運転コンデンサの
容量値を可変制御する容量値可変制御手段を備えた請求
項６記載のコンプレッサ。
【請求項８】前記容量値可変制御手段は、前記能力可
変機構により前記圧縮能力が減少した場合に、その圧縮
能力の減少に応じて前記運転コンデンサの容量値を低減
させるようにした請求項７記載のコンプレッサ。
【請求項９】前記抵抗値可変制御手段は、前記ステー
タの巻線抵抗値の可変制御を前記コンプレッサの駆動を
停止させることなく行なうようにした請求項３乃至６の
内何れか１項記載のコンプレッサ。
【請求項１０】前記能力可変機構による前記圧縮能力
の切り替えタイミング及び前記抵抗値可変制御手段の前
記ステータ巻線の抵抗値の切り替えタイミングは、前記
圧縮能力が高能力から低能力へ切り替え制御される場合
には、前記能力可変機構による切り替えが行なわれた後
に前記抵抗値可変制御手段の切り替えが行なわれるよう
に設定された請求項３乃至６の内何れか１項記載のコン
プレッサ。
【請求項１１】前記能力可変機構による前記圧縮能力
の切り替えタイミング及び前記抵抗値可変制御手段の前
記ステータ巻線の抵抗値の切り替えタイミングは、前記
圧縮能力が低能力から高能力へ切り替え制御される場合
には、前記能力可変機構による切り替えが行なわれる前
に前記抵抗値可変制御手段の切り替えが行なわれるよう
に設定された請求項３乃至６の内何れか１項記載のコン
プレッサ。