特許 5910264 圧縮機制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5910264

(24)【登録日】2016年4月8日

(45)【発行日】2016年4月27日

(54)【発明の名称】圧縮機制御装置

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/10 20060101AFI20160414BHJP

【ＦＩ】

   F04B49/10 331K

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-90040(P2012-90040)

(22)【出願日】2012年4月11日

(65)【公開番号】特開2013-217327(P2013-217327A)

(43)【公開日】2013年10月24日

【審査請求日】2014年3月12日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(74)【代理人】

【識別番号】100103229

【弁理士】

【氏名又は名称】福市 朋弘

(72)【発明者】

【氏名】小栗 昭彦

(72)【発明者】

【氏名】池田 基伸

(72)【発明者】

【氏名】堂前 浩

【審査官】 尾崎 和寛

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−０３１１９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ ４９／００ − ５１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吐出口(10a)と吸入口(10b)と電動機(M1)とを有し、前記電動機の動作によって、前記吸入口から吸入した気体を圧縮して前記吐出口から吐出する圧縮機(10)、を制御する圧縮機制御装置であって、
電源(E1)に接続され、前記電源からの電圧を所望の電圧に変換して前記電動機へと印加する電力変換部(1)と、
前記電動機の回転速度を取得する回転速度取得部(32)と、
前記電動機へと流れる電流を検出する電流検出部(33)と、
前記電流(I)と電流基準値(Iref)とを比較する比較部(351)を有し、前記電流が前記電流基準値よりも大きいときに前記電力変換部を制御して前記電動機を停止する圧縮機停止部(35)と、
前記回転速度(ω)が回転速度基準値(ωref1)よりも小さいときに前記電流基準値として第１値を前記圧縮機停止部に与え、前記回転速度が前記回転速度基準値よりも大きいときに前記電流基準値として前記第１値よりも大きい第２値を前記圧縮機停止部に与える電流基準値設定部(34)と
を備え、
前記電動機(M1)は界磁子と電機子とを備え、
前記圧縮機制御装置は、
前記回転速度(ω)が前記回転速度基準値(ωref1)よりも大きいときに、前記界磁子からの前記電機子への界磁を弱める弱め界磁制御または弱め磁束制御により前記電力変換部を制御する制御部(31)
を備える、圧縮機制御装置。

【請求項2】

吐出口(10a)と吸入口(10b)と電動機(M1)とを有し、前記電動機の動作によって、前記吸入口から吸入した気体を圧縮して前記吐出口から吐出する圧縮機(10)、を制御する圧縮機制御装置であって、
電源(E1)に接続され、前記電源からの電圧を所望の電圧に変換して前記電動機へと印加する電力変換部(1)と、
前記電動機の回転速度を取得する回転速度取得部(32)と、
前記電動機へと流れる電流を検出する電流検出部(33)と、
前記電流(I)と電流基準値(Iref)とを比較する比較部(351)を有し、前記電流が前記電流基準値よりも大きいときに前記電力変換部を制御して前記電動機を停止する圧縮機停止部(35)と、
前記回転速度(ω)が回転速度基準値(ωref1)よりも小さいときに前記電流基準値として第１値を前記圧縮機停止部に与え、前記回転速度が前記回転速度基準値よりも大きいときに前記電流基準値として前記第１値よりも大きい第２値を前記圧縮機停止部に与える電流基準値設定部(34)と
を備え、
前記電流基準値設定部(34)は、前記回転速度(ω)が前記回転速度基準値(ωref1)よりも大きく第２回転速度基準値(ωref2)よりも小さいときに前記電流基準値(Iref)として前記第２値を前記圧縮機停止部(35)に与え、前記回転速度が前記第２回転速度基準値よりも大きいときに前記電流基準値として前記第２値よりも大きい第３値を前記圧縮機停止部に与える、圧縮機制御装置。

【請求項3】

吐出口(10a)と吸入口(10b)と電動機(M1)とを有し、前記電動機の動作によって、前記吸入口から吸入した気体を圧縮して前記吐出口から吐出する圧縮機(10)、を制御する圧縮機制御装置であって、
電源(E1)に接続され、前記電源からの電圧を所望の電圧に変換して前記電動機へと印加する電力変換部(1)と、
前記電動機の回転速度を取得する回転速度取得部(32)と、
前記電動機へと流れる電流を検出する電流検出部(33)と、
前記電流(I)と電流基準値(Iref)とを比較する比較部(351)を有し、前記電流が前記電流基準値よりも大きいときに前記電力変換部を制御して前記電動機を停止する圧縮機停止部(35)と、
前記回転速度(ω)が回転速度基準値(ωref1)よりも小さいときに前記電流基準値として第１値を前記圧縮機停止部に与え、前記回転速度が前記回転速度基準値よりも大きいときに前記電流基準値として前記第１値よりも大きい第２値を前記圧縮機停止部に与える電流基準値設定部(34)と
を備え、
前記電源(E1)は直流電源であり、
前記電力変換部(1)は、前記直流電源の正極と負極との間で互いに直列に接続される一対のスイッチング素子(1xp,1xn)を有し、前記一対のスイッチング素子の間の接続点が前記電動機に接続され、前記一対のスイッチング素子の各々は制御電極を有し、前記制御電極にパルス状の制御電圧が入力されて導通／非導通し、
前記回転速度取得部(32)は、
前記一対のスイッチング素子の一方の前記制御電極に印加される前記制御電圧を検出する制御電圧検出部(321)と、
前記制御電圧を平均化して前記制御電圧を略正弦波状の正弦波電圧に変換するパルス／正弦波変換部(322)と、
前記正弦波電圧と所定値との比較結果に応じて活性／非活性する信号を出力する比較部(323)と、
前記信号の周波数を検出し、前記周波数に基づいて前記回転速度を前記電流基準値設定部に与える回転速度算出部(324)と
を備える、圧縮機制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧縮機制御装置に関し、特に圧縮機の吐出側の圧力が所定値を超えることを防止する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

圧縮機の吐出側の圧力が所定値よりも大きくなると圧縮機を停止させる高圧保護装置が存在する。この高圧保護装置は、圧縮機の吐出側の圧力を検出する圧力センサを備え、圧力センサが検出した圧力値が所定の圧力基準値を超えたときに、圧縮機を停止させる。

【0003】

なお本発明に関連する技術として特許文献１，２が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３−２２２４１５号公報

【特許文献2】特開平８−８２４３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、圧力センサは比較的高価なのでこのような高圧保護装置を省略することが、コストダウンの観点では望ましい。

【0006】

そこで、本発明は、圧力センサを用いずに圧縮機を保護することができる圧縮機制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明にかかる圧縮機制御装置の第１の態様は、吐出口(10a)と吸入口(10b)と電動機(M1)とを有し、前記電動機の動作によって、前記吸入口から吸入した気体を圧縮して前記吐出口から吐出する圧縮機(10)、を制御する圧縮機制御装置であって、電源(E1)に接続され、前記電源からの電圧を所望の電圧に変換して前記電動機へと印加する電力変換部(1)と、前記電動機の回転速度を取得する回転速度取得部(32)と、前記電動機へと流れる電流を検出する電流検出部(33)と、前記電流(I)と電流基準値(Iref)とを比較する比較部(351)を有し、前記電流が前記電流基準値よりも大きいときに前記電力変換部を制御して前記電動機を停止する圧縮機停止部(35)と、前記回転速度(ω)が回転速度基準値(ωref1)よりも小さいときに前記電流基準値として第１値を前記圧縮機停止部に与え、前記回転速度が前記回転速度基準値よりも大きいときに前記電流基準値として前記第１値よりも大きい第２値を前記圧縮機停止部に与える電流基準値設定部(34)とを備え、前記電動機(M1)は界磁子と電機子とを備え、前記圧縮機制御装置は、前記回転速度(ω)が前記回転速度基準値(ωref1)よりも大きいときに、前記界磁子からの前記電機子への界磁を弱める弱め界磁制御または弱め磁束制御により前記電力変換部を制御する制御部(31)を備える。

【0009】

本発明にかかる圧縮機制御装置の第２の態様は、吐出口(10a)と吸入口(10b)と電動機(M1)とを有し、前記電動機の動作によって、前記吸入口から吸入した気体を圧縮して前記吐出口から吐出する圧縮機(10)、を制御する圧縮機制御装置であって、電源(E1)に接続され、前記電源からの電圧を所望の電圧に変換して前記電動機へと印加する電力変換部(1)と、前記電動機の回転速度を取得する回転速度取得部(32)と、前記電動機へと流れる電流を検出する電流検出部(33)と、前記電流(I)と電流基準値(Iref)とを比較する比較部(351)を有し、前記電流が前記電流基準値よりも大きいときに前記電力変換部を制御して前記電動機を停止する圧縮機停止部(35)と、前記回転速度(ω)が回転速度基準値(ωref1)よりも小さいときに前記電流基準値として第１値を前記圧縮機停止部に与え、前記回転速度が前記回転速度基準値よりも大きいときに前記電流基準値として前記第１値よりも大きい第２値を前記圧縮機停止部に与える電流基準値設定部(34)とを備え、前記電流基準値設定部(34)は、前記回転速度(ω)が前記回転速度基準値(ωref1)よりも大きく第２回転速度基準値(ωref2)よりも小さいときに前記電流基準値(Iref)として前記第２値を前記圧縮機停止部(35)に与え、前記回転速度が前記第２回転速度基準値よりも大きいときに前記電流基準値として前記第２値よりも大きい第３値を前記圧縮機停止部に与える。

【0010】

本発明にかかる圧縮機制御装置の第３の態様は、吐出口(10a)と吸入口(10b)と電動機(M1)とを有し、前記電動機の動作によって、前記吸入口から吸入した気体を圧縮して前記吐出口から吐出する圧縮機(10)、を制御する圧縮機制御装置であって、電源(E1)に接続され、前記電源からの電圧を所望の電圧に変換して前記電動機へと印加する電力変換部(1)と、前記電動機の回転速度を取得する回転速度取得部(32)と、前記電動機へと流れる電流を検出する電流検出部(33)と、前記電流(I)と電流基準値(Iref)とを比較する比較部(351)を有し、前記電流が前記電流基準値よりも大きいときに前記電力変換部を制御して前記電動機を停止する圧縮機停止部(35)と、前記回転速度(ω)が回転速度基準値(ωref1)よりも小さいときに前記電流基準値として第１値を前記圧縮機停止部に与え、前記回転速度が前記回転速度基準値よりも大きいときに前記電流基準値として前記第１値よりも大きい第２値を前記圧縮機停止部に与える電流基準値設定部(34)とを備え、前記電源(E1)は直流電源であり、前記電力変換部(1)は、前記直流電源の正極と負極との間で互いに直列に接続される一対のスイッチング素子(1xp,1xn)を有し、前記一対のスイッチング素子の間の接続点が前記電動機に接続され、前記一対のスイッチング素子の各々は制御電極を有し、前記制御電極にパルス状の制御電圧が入力されて導通／非導通し、前記回転速度取得部(32)は、前記一対のスイッチング素子の一方の前記制御電極に印加される前記制御電圧を検出する制御電圧検出部(321)と、前記制御電圧を平均化して前記制御電圧を略正弦波状の正弦波電圧に変換するパルス／正弦波変換部(322)と、前記正弦波電圧と所定値との比較結果に応じて活性／非活性する信号を出力する比較部(323)と、前記信号の周波数を検出し、前記周波数に基づいて前記回転速度を前記電流基準値設定部に与える回転速度算出部(324)とを備える。

【発明の効果】

【0011】

本発明にかかる圧縮機制御装置の第１の態様によれば、電動機で駆動される圧縮機において、電動機に流れる電流が同じなら、圧縮機の高圧側の圧力（以下、高圧と呼ぶ）が低いほど速く回転し、高圧が高いほど同じ回転速度を得るのに必要な電流が大きい。

【0012】

請求項１によれば、電流が電流基準値を超えれば圧縮機を停止できるので、圧力センサを用いずとも高圧が所定の値を超えることを防止できる。しかも、回転速度が回転速度基準値よりも高い領域において、電流基準値としてより大きい第２値が採用される。よって当該領域においてより高い高圧まで圧縮機を運転させつつも、高圧が所定の値を超えることを防止できる。

【0013】

しかも回転速度が高い領域において弱め界磁制御を実行する場合、電動機に流れる電流が同じであれば回転速度が高まるに従って圧縮機の高圧側の圧力は低下する。したがって、弱め界磁制御を行った場合に回転速度が高い領域でより高い高圧まで圧縮機を運転させつつも、高圧が所定の値を超えることを防止できる。

【0014】

本発明にかかる圧縮機制御装置の第２の態様によれば、更に回転速度が第２回転速度基準値よりも高い領域でより高い高圧まで運転しつつも、高圧が所定の値を超えることを防止できる。

【0015】

本発明にかかる圧縮機制御装置の第３の態様によれば、電動機に出力される交流電圧を検出してその周波数に基づいて回転速度を取得する場合に比べて、小さい制御電圧を検出して回転速度を検出している。したがって、パルス／正弦波変換部、比較部、回転速度算出部の耐圧を低減できる。また制御電圧検出部が抵抗を用いて電圧を検出する場合には、交流電圧を検出する場合に比して容量（例えば電流容量）の小さい抵抗を採用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】圧縮機を制御する装置の概念的な一例を示す図である。

【図2】電流基準値の模式的な一例を示す図である。

【図3】回転速度−高圧の座標状における等電流線の模式的な一例を示す図である。

【図4】回転速度−高圧の座標状における等電流線の模式的な一例を示す図である。

【図5】圧縮機を制御する装置の概念的な一例を示す図である。

【図6】回転速度検出部の概念的な構成の一例を示す図である。

【図7】出力線に印加される電圧の一例を示す模式的な図である。

【図8】制御電圧と、制御電圧を変形して得られる電圧と、信号との一例を示す概念的な図である。

【図9】出力線に印加される交流電圧を検出する装置の概念的な構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

実施の形態．
図１に例示するように、圧縮機１０は吐出口１０ａと吸入口１０ｂと電動機Ｍ１と圧縮機構（不図示）とを備えている。圧縮機構は電動機Ｍ１によって駆動されて吸入口１０ｂから吸入される気体を圧縮し、圧縮後の気体を吐出口１０ａから吐出する。

【0018】

このような圧縮機１０は例えば公知の冷媒回路に用いられて冷媒を圧縮する。この冷媒回路は例えばヒートポンプユニット（例えば給湯システム、空気調和機又は冷凍装置など）に搭載される。なお圧縮機１０が搭載される装置はこれに限らず任意である。

【0019】

電動機Ｍ１には電力変換部１が接続され、電力変換部１には電源Ｅ１が接続される。電力変換部１は圧縮機制御部３によって制御されて電源Ｅ１からの電圧を適宜に変換し、これを電動機Ｍ１へと印加する。電動機Ｍ１は印加される電圧に応じて回転し、圧縮機１０を駆動する。

【0020】

ここでは電動機Ｍ１として、例えば永久磁石を有する界磁子と、巻線を有する電機子とを備えた公知の永久磁石同期電動機を想定する。この電動機Ｍ１の巻線には電力変換部１によって電圧が印加されて電流が流れる。巻線に適切に電流が流れることで、電機子は回転磁界を界磁子に印加する。界磁子は印加された回転磁界に応じて電機子に対して相対的に回転する。なお電動機Ｍ１は必ずしもこれに限らず、例えば永久磁石に替わりに巻線を有する界磁子が採用されてもよい。

【0021】

またこのような電動機Ｍ１には電力変換部１によって例えば交流電圧が印加される。このとき電力変換部１は例えばインバータであり、電源Ｅ１としては例えば図１のように直流電源が採用される。電力変換部１は電源Ｅ１からの直流電圧を交流電圧に変換し、当該交流電圧を電動機Ｍ１（より詳細には電機子の巻線）へと印加する。

【0022】

より詳細には電力変換部１は例えばスイッチング素子１ｕｐ，１ｕｎ，１ｖｐ，１ｖｎ，１ｗｐ，１ｗｎを備える。一対のスイッチング素子１ｘｐ，１ｘｎ（ｘはｕ，ｖ，ｗを代表する）は電源Ｅ１の正極と負極との間で互いに直列に接続される。また一対のスイッチング素子１ｘｐ，１ｘｎの間の接続点が出力線１ｘを介して電動機Ｍ１に接続される。なお図１の例示では電動機Ｍ１として三相電動機を想定しているため、電力変換部１は一対のスイッチング素子を三相分備えている。ただし電動機Ｍ１の相数と電力変換部１の相数（出力線の数）とはこれに限らず、任意である。

【0023】

図１の例示ではスイッチング素子１ｘｐ，１ｘｎは絶縁ゲートバイポーラトランジスタであるが、これに限らず、任意のトランジスタが採用され得る。また図１に例示するように電力変換部１は、スイッチング素子１ｘｐ，１ｘｎの各々に並列に接続されるダイオードを備えていても良い。ダイオードはそのアノードを電源Ｅ１の負極側に向けて設けられる。これによってスイッチング素子１ｘｐ，１ｘｎに逆電圧が印加されることを抑制できる。なおスイッチング素子１ｘｐ，１ｘｎが例えばＭＯＳ電界効果トランジスタのように寄生ダイオードを有する場合には当該ダイオードは寄生ダイオードで代用され得る。

【0024】

また電力変換部１はインバータに限らず、例えば交流電圧を任意の振幅・周波数を有する交流電圧に変換するマトリックスコンバータなどであってもよい。ここでは一例として電力変換部１はインバータであるとして説明する。

【0025】

圧縮機制御部３はスイッチング信号生成部３１と電流基準値設定部３４と圧縮機停止部３５と回転速度検出部３２とを備える。スイッチング信号生成部３１は電力変換部１に与えるスイッチング信号を生成する。例えばスイッチング信号生成部３１は外部から指令値（例えば電動機Ｍ１の回転速度、トルク又は電流などの指令値）を受け取って当該指令値に基づいて公知のパルス幅変調方式によってスイッチング信号を生成する。

【0026】

このようなスイッチング信号生成部３１は、電動機Ｍ１の回転速度が高まるにしたがって電力変換部１の出力電圧の大きさ（ここでは交流電圧の振幅、以下同様）が高まるように、スイッチング信号を生成する。一方で、出力電圧の大きさが所定の基準値（例えば上限値）に達すると、より高い回転速度で電動機Ｍ１を駆動すべく、スイッチング信号生成部３１は弱め界磁制御を実行してスイッチング信号を生成してもよい。このような弱め界磁制御は従来公知であるので、詳細な説明は省略し、その概要のみを説明する。

【0027】

弱め界磁制御とは、界磁子の界磁を弱めることで電機子の巻線に生じる誘起電圧を低減し、これによって出力電圧の大きさを高めることなく回転速度を高める制御である。ここでは電動機Ｍ１の界磁子は永久磁石を有するものを想定しているので、界磁そのものを直接制御することはできない。そこで電機子の巻線に流すｄ軸電流として負の値を採用することで、電機子反作用による減磁効果を利用してｄ軸方向の界磁磁束を低減し、等価的な弱め界磁制御を実現する。

【0028】

なお永久磁石を有する界磁子を例に挙げて説明したが、永久磁石の代わりに巻線を有する界磁子を採用してもよい。この場合、界磁子の巻線に流れる電流を制御して界磁を直接に弱めてもよい。また、永久磁石を有する界磁子における上述の制御は、界磁を直接に弱める弱め界磁制御と区別して、弱め磁束制御とも呼ばれる。また弱め磁束制御として、電機子の巻線に生じる誘起電圧を略一定に維持しつつ、つまり出力電圧の大きさを例えば上限値に維持しつつ、ｄ軸電流として負の値を採用する制御を行っても良い。以下では弱め界磁制御も弱め磁束制御も、弱め界磁制御と総称する。

【0029】

また図１に示すように圧縮機制御部３には電流検出部３３が接続される。電流検出部３３は電動機Ｍ１へと流れる電流を検出する。ただし図１の例示では、電流検出部３３は電力変換部１に入力される直流電流（以下、電流Ｉ）を検出する。これは、当該直流電流が例えば電力変換部１によって三相交流電流に変換されて電動機Ｍ１を流れるので、当該直流電流も電動機Ｍ１を流れる電流として把握することができるからである。なお図１の例示とは異なって、電流検出部３３は電動機Ｍ１を流れる三相の交流電流（線電流）の少なくとも何れか１相の線電流を検出しても良い。

【0030】

電流検出部３３によって検出された電流Ｉは圧縮機停止部３５に入力される。圧縮機停止部３５は電流Ｉと電流基準値Ｉｒｅｆとの大小を比較する比較器３５１を備えている。比較器３５１は例えばオペアンプによって形成される。圧縮機停止部３５は電流Ｉが電流基準値Ｉｒｅｆよりも大きいときに電力変換部１を制御して電動機Ｍ１を停止させる。ひいては圧縮機１０を停止させる。なお電動機Ｍ１の停止は例えば次のようにして実行することができる。即ち、例えばスイッチング素子１ｕｐ，１ｕｎ，１ｖｐ，１ｖｎ，１ｗｐ，１ｗｎの全てを非導通とする。これによって電動機Ｍ１を停止させることができる。或いはスイッチング素子１ｕｐ，１ｖｐ，１ｗｐの全て若しくはスイッチング素子１ｕｎ，１ｖｎ，１ｗｎの全てを導通させてもよい。これによって電動機Ｍ１へを停止させることができる。或いはスイッチング素子１ｕｐ，１ｖｐ，１ｗｐの全て若しくはスイッチング素子１ｕｎ，１ｖｎ，１ｗｎの全てを導通させてもよい。これによって出力線１ｕ，１ｖ，１ｗが短絡するので電動機Ｍ１を停止させることができる。

【0031】

図１の例示では、例えば圧縮機停止部３５は論理回路３５２を備えている。論理回路３５２は比較器３５１の出力とスイッチング信号生成部３１の出力とが入力される。論理回路３５２は、電流Ｉが電流基準値Ｉｒｅｆよりも大きいときに電力変換部１を停止させるスイッチング信号を出力し、電流Ｉが電流基準値Ｉｒｅｆよりも小さいときにスイッチング信号生成部３１からのスイッチング信号を電力変換部１に出力する。例えば比較器３５１は電流Ｉが電流基準値Ｉｒｅｆよりも大きいときに活性した信号を出力する。また例えばスイッチング素子１ｘｐ，１ｘｎはいずれも活性したスイッチング信号（制御電圧）が入力されて導通する。この場合、論理回路３５２は例えばアンド回路である。これによって論理回路３５２は、比較器３５１から活性した信号を受け取っているときにスイッチング信号生成部３１からのスイッチング信号を電力変換部１に出力し、比較器３５１から非活性した信号を受け取っているときに、非活性したスイッチング信号を電力変換部１に出力する。

【0032】

電流基準値Ｉｒｅｆは電流基準値設定部３４によって設定される。電流基準値設定部３４は電動機Ｍ１の回転速度ωに応じて電流基準値Ｉｒｅｆを設定する。回転速度ωは回転速度検出部３２によって取得される。例えば回転速度検出部３２は電動機Ｍ１に取り付けられる回転速度検出センサである。またスイッチング信号生成部３１が例えば外部から入力される回転速度指令値に基づいてスイッチング信号を生成する場合、回転速度検出部３２は当該回転速度指令値を受け取ってこれを回転速度ωとして取得しても良い。

【0033】

電流基準値設定部３４は回転速度検出部３２から回転速度ωを受け取り、当該回転速度に応じて電流基準値Ｉｒｅｆを設定する。より詳細には、回転速度ωが回転速度基準値ωｒｅｆよりも小さいときには、電流基準値Ｉｒｅｆとして第１値を圧縮機停止部３５（より詳細には比較器３５１）に与える（図２も参照）。また回転速度ωが回転速度基準値ωｒｅｆよりも大きいときには電流基準値Ｉｒｅｆとして第２値（＞第１値）を圧縮機停止部３５（より詳細には比較器３５１）に与える。

【0034】

図１の例示では、例えば電流基準値設定部３４は回転速度基準値出力部３４１と比較器３４２と電流基準値出力部３４３とを備えている。回転速度基準値出力部３４１は予め設定された回転速度基準値ωｒｅｆを比較器３４２に出力する。また比較器３４２には回転速度検出部３２からの回転速度ωも入力される。比較器３４２は回転速度ωと回転速度基準値ωｒｅｆとを比較し、その比較結果を電流基準値出力部３４３に出力する。電流基準値出力部３４３は、回転速度ωが回転速度基準値ωｒｅｆよりも小さいときには電流基準値Ｉｒｅｆとして第１値を出力し、回転速度ωが回転速度基準値ωｒｅｆよりも大きいときには電流基準値Ｉｒｅｆとして第２値（＞第１値）を出力する。

【0035】

したがって本圧縮機制御部３によれば、回転速度ωが回転速度基準値ωｒｅｆよりも小さい場合には電流Ｉが第１値よりも大きいときに圧縮機１０を停止する。また回転速度ωが回転速度基準値ωｒｅｆよりも大きい場合には電流Ｉが第２値（＞第１値）よりも大きいときに圧縮機１０を停止する。

【0036】

図３には、回転速度ωを横軸に採り、圧縮機１０の吐出口１０ａ側を流れる気体の圧力（以下、高圧と呼ぶ）Ｈｐを縦軸に採った座標上での、電動機Ｍ１に流れる電流（電流Ｉ或いは線電流の振幅）の等電流線が例示される。図３の例示では、四角形、三角形、逆三角形、菱形、円形、星形、五角形および台形が付記された等電流線が、それぞれ電流値１０Ａ，１２Ａ，１４Ａ，１６Ａ，１７Ａ，１８Ａ，２０Ａ及び２２Ａを示す。

【0037】

図３から理解できるように、回転速度ωが一定であれば電動機Ｍ１に流れる電流が大きいほど高圧Ｈｐは高い。

【0038】

また図３の例示では、回転速度ωが高い領域において、電流が一定であれば高圧Ｈｐは回転速度ωが高まるに伴って比較的急峻に低下する。言い換えれば、回転速度ωが８０ｒｐｓより大きいときの、高圧Ｈｐの回転速度ωに対する低下率は、回転速度ωが８ｒｐｓよりも小さいときの、当該低下率よりも高い。

【0039】

これは例えば次の理由に依る。即ち、ここでは回転速度ωが高い領域（例えば回転速度ωが回転速度基準値ωｒｅｆよりも高い領域）において、スイッチング信号生成部３１は電動機Ｍ１を弱め界磁制御により駆動するからである。弱め界磁制御では回転速度ωを高めるほど界磁を弱める必要があるので、回転速度ωが高まるほどｄ軸電流の負の値を小さくする必要がある（絶対値としては大きくする必要がある）。言い換えれば、電動機Ｍ１に流れる三相電流が同じであれば、回転速度ωが高まるほど電動機Ｍ１のトルクが低下し、ひいては圧縮機１０の高圧Ｈｐが低下する。

【0040】

また高圧Ｈｐには上限値Ｈｐｍａｘ（例えば５５．１ｋｇｆ／ｃｍ^２）が設定される。電流基準値Ｉｒｅｆは、高圧Ｈｐが上限値Ｈｐｍａｘを超えた状態で圧縮機１０を駆動しないように、設定される。一例として回転速度基準値ωｒｅｆとして例えば８５ｒｐｓを採用し、回転速度ωが８５ｒｐｓよりも小さいときの電流基準値Ｉｒｅｆ（即ち第１値）として例えば１８Ａを採用し、回転速度ωが８５ｒｐｓよりも大きいときの電流基準値Ｉｒｅｆ（即ち第２値）として例えば２２Ａを採用する。よって、電流基準値Ｉｒｅｆは図３において太線で示された線で表される。

【0041】

本圧縮機制御部３によれば、圧縮機停止部３５は電流Ｉが電流基準値Ｉｒｅｆよりも大きいときに圧縮機１０を停止させる。よって、図３において電流基準値Ｉｒｅｆよりも上側の領域では圧縮機１０は停止する。したがって高圧Ｈｐがその上限値Ｈｐｍａｘを超えることを防止できる。

【0042】

また本圧縮機制御部３とは異なって、電流基準値Ｉｒｅｆが回転速度ωによらずに例えば一定の１８Ａを採る場合であれば、１８Ａの等電流線（図３の星印）よりも上側で圧縮機１０は停止する。一方、本圧縮機制御部３によれば、回転速度ωが８５ｒｐｓよりも大きい領域では２２Ａの等電流線（図３の台形）よりも上側で圧縮機１０は停止する。したがって、電流基準値Ｉｒｅｆが回転速度ωによらずに例えば１８Ａを採る場合に比べて、圧縮機１０の運転領域を拡大することができる。より詳細には、回転速度ωが８５ｒｐｓよりも大きい領域であって１８Ａの等電流線と２２Ａの等電流線とによって挟まれる領域（図３において斜線の領域）の分、運転領域を広げることができる。

【0043】

しかも本実施の形態によれば、圧力センサを有する高圧保護装置を設ける必要がない。圧力センサは電流検出回路や電圧検出回路に比べて高コストであるので、圧力センサの省略は有効である。また回転速度検出部３２は電動機Ｍ１の制御に用いられることが多く、電流検出部３３も電動機Ｍ１の制御に用いられることが多い。よってこれらは既設である場合が多い。したがってこの場合であれば新たなセンサなどを追加する必要がなく、従来からのコストアップを抑制することもできる。

【0044】

なお上述の例では、電流基準値Ｉｒｅｆとして第１値および第２値を採用した。しかしながら電流基準値Ｉｒｅｆとして採用される値は２つの値に限らず２以上の値を採用してもよい。例えば図４に例示するように、回転速度ωが回転速度基準値ωｒｅｆ１（例えば８５ｒｐｓ）よりも小さいときに第１値（例えば１８Ａ）を採り、回転速度ωが回転速度基準値ωｒｅｆ１よりも大きく回転速度基準値ωｒｅｆ２（例えば９５ｒｐｓ）よりも小さいときに第２値（＞第１値、例えば２２Ａ）を採り、回転速度ωが回転速度基準値ωｒｅｆ２よりも大きいときに第３値（＞第２値、例えば２４Ａ）を採っても良い。これによって圧縮機１０の運転領域を更に広げることができる。

【0045】

また図１の例示では、圧縮機停止部３５は比較器３５１と論理回路３５２とを有している。よって高圧Ｈｐをその上限値Ｈｐｍａｘ以下に維持することをハードウェアで実現できる。したがってソフトウェアで実現する場合に比べて信頼性が高い。

【0046】

また図５に例示するように電力変換部１はスイッチＳ１を備えていても良い。スイッチＳ１は電源Ｅ１と電力変換部１ａとの間に設けられ、電源Ｅ１から電力変換部１ａへの電源の供給／遮断を選択する。なお電力変換部１ａは図１の電力変換部１と同じであって例えば電源Ｅ１からの直流電圧を交流電圧に変換する。また図５の例示では２つスイッチＳ１が電源Ｅ１と電力変換部１ａとの間に設けられているが、いずれか一方のみが設けられてもよい。

【0047】

そして比較器３５１は電流Ｉと電流基準値Ｉｒｅｆとを比較し、電流Ｉが電流基準値Ｉｒｅｆよりも大きいときにスイッチＳ１を遮断する信号をスイッチＳ１へと与える。これによって電動機Ｍ１が停止し、ひいては圧縮機１０が停止する。このような構成でも、ハードウェアで圧縮機停止部３５を実現できるので信頼性が高い。

【0048】

＜回転速度検出部３２＞
図６の例示では、回転速度検出部３２は電力変換部１が有するスイッチング素子の制御電極に印加される制御電圧Ｖｓｕ１を検出し、制御電圧Ｖｓｕ１に基づいて電動機Ｍ１の回転速度ωを取得する。以下、まず電力変換部１について詳述した後に回転速度検出部３２について述べる。

【0049】

電力変換部１は図１に例示するように一対のスイッチング素子１ｘｐ，１ｘｎを有するインバータである。これらのスイッチング素子１ｘｐ，１ｘｎはそれぞれ制御電極を有し、この制御電極に印加される制御電圧に応じて導通／非導通する。この制御電圧はスイッチング信号生成部３１によって印加される。そしてスイッチング信号生成部３１がスイッチング素子１ｘｐ，１ｘｎを適切に制御することで、電力変換部１に電源Ｅ１からの直流電圧を交流電圧に変換させて、この交流電圧を電動機Ｍ１へと出力させる。以下に、まず直流電圧から交流電圧への変換について概説する。

【0050】

スイッチング素子１ｘｐ，１ｘｎは互いに排他的に制御される。これは、スイッチング素子１ｘｐ，１ｘｎが同時に導通することによってスイッチング素子１ｘｐ，１ｘｎに大電流が流れることを防止するためである。

【0051】

スイッチング素子１ｘｐが導通しスイッチング素子１ｘｎが非導通すれば、出力線１ｘには電源Ｅ１の正極が接続されて高電圧が印加される。一方、スイッチング素子１ｘｐが非導通しスイッチング素子１ｘｎが導通すれば、出力線１ｘには電源Ｅ１の負極が接続されて低電圧が印加される。よってスイッチング素子１ｘｐ，１ｘｎの導通／非導通を適宜に制御することで、出力線１ｘに高電圧および低電圧を繰り返し印加することができる。

【0052】

そして、出力線１ｘに高電圧を印加する期間と低電圧を印加する期間とを調整することで、例えば図７のように出力線１ｘに印加される交流電圧Ｖｘを近似的に正弦波に近づけることができる。つまり、正弦波の山となる部分においてパルス幅を広げ、谷となる部分でパルス幅を狭めることで、交流電圧Ｖｘを近似的に正弦波に近づける。

【0053】

電動機Ｍ１は入力される交流電圧Ｖｘの周波数に応じた回転速度ωで回転する。上述のように交流電圧Ｖｘは一対のスイッチング素子１ｘｐ，１ｘｎの導通／非導通に基づいて生成される。言い換えれば、交流電圧Ｖｘはスイッチング素子１ｘｐ，１ｘｎの制御電圧と対応し、交流電圧Ｖｘの基本波成分の周波数はスイッチング素子１ｘｐ，１ｘｎの制御電圧の基本波成分の周波数とほぼ等しい。よって回転速度検出部３２はこの制御電圧を検出する。

【0054】

より詳細には回転速度検出部３２は図６に例示するように、制御電圧検出部３２１とパルス／正弦波変換部３２２と比較部３２３と回転速度算出部３２４とを備える。制御電圧検出部３２１は一対のスイッチング素子１ｘｐ，１ｘｎの一方の制御電極に印加される制御電圧を検出する。図１の例示ではスイッチング素子１ｘｐ，１ｘｎの三組が設けられているものの、制御電圧検出部３２１はいずれか一つの組のスイッチング素子１ｘｐまたはスイッチング素子１ｘｎの制御電圧を検出すればよい。ここではスイッチング素子１ｕｎの制御電圧を検出する。

【0055】

制御電圧検出部３２１は例えば抵抗を有し、当該抵抗は、スイッチング素子１ｕｎの制御電極（例えばゲート電極）と、スイッチング素子１ｕｎの両端のうち電源Ｅ１の負極側の一端（例えばエミッタ電極）との間に設けられる。制御電圧検出部３２１は当該抵抗に印加されるパルス状の制御電圧Ｖｓｕ１（図８も参照）をパルス／正弦波変換部３２２へと出力する。

【0056】

なお図６の例示では、制御電圧検出部３２１とパルス／正弦波変換部３２２との間にバッファ３２５が設けられている。バッファ３２５は必須要件ではないものの、バッファ３２５によって、スイッチング素子１ｕｎの制御電極に印加される制御電圧Ｖｓｕ１が、パルス／正弦波変換部３２２以降の動作によって変動することを抑制できる。このようなバッファとしては例えばオペアンプを採用することができる。反転入力端子と出力端子とを接続したオペアンプは高入力インピーダンス且つ低出力インピーダンスのバッファとして機能するからである。よって、非反転入力端子に制御電圧検出部３２１の出力を入力し、出力端子をパルス／正弦波変換部３２２に接続すればよい。

【0057】

パルス／正弦波変換部３２２はパルス状の制御電圧Ｖｓｕ１を入力し、これを平均して略正弦波状の電圧（以下、正弦波電圧と呼ぶ）ＷＶ１を出力する（図８も参照）。パルス／正弦波変換部３２２は例えばフィルタであって、制御電圧Ｖｓｕ１の高調波成分を除去することで略正弦波状の正弦波電圧ＷＶ１を生成する。図６の例示では、パルス／正弦波変換部３２２として抵抗３２２１とコンデンサ３２２３とからなるローパスフィルタが例示される。これによれば簡単な構成でパルス／正弦波変換部３２２を実現することができる。またローパスフィルタの時定数を調整することで、正弦波電圧ＷＶ１の波形を調整することができる。時定数は、制御電圧Ｖｓｕ１の基本波成分の周波数がその最小値からその最大値を採る範囲の全てにおいて、制御電圧Ｖｓｕ１を適切に略正弦波に変換できるように、設定される。

【0058】

比較部３２３は正弦波電圧ＷＶ１を入力し、正弦波電圧ＷＶ１と所定値とを比較してその比較結果に応じて活性／非活性する信号ＰＳ１（図８も参照）を出力する。図８の例示では、所定値として正弦波電圧ＷＶ１の振幅の中心が採用される。ただし所定値はこれに限らず、正弦波電圧ＷＶ１と交差する値であれば任意の値が採用される。また例えば所定値は予め設定される。図６の例示ではこの所定値は設定部３２３１によって設定され、設定部３２３１は当該所定値を比較部３２３に出力する。

【0059】

比較部３２３によって出力される信号ＰＳ１は正弦波電圧ＷＶ１の周波数とほぼ同じ周波数で立ち上がり、同様に正弦波電圧ＷＶ１の周波数とほぼ同じ周波数で立ち下がる。

【0060】

回転速度算出部３２４は信号ＰＳ１を入力し、信号ＰＳ１が立ち上がる時点または立ち下がる時点に基づいて信号ＰＳ１の周波数ｆを検出する。正弦波電圧ＷＶ１の周波数は制御電圧Ｖｓｕ１の基本波成分の周波数とほぼ同じであり、制御電圧Ｖｓｕ１の基本波成分の周波数は交流電圧Ｖｕの基本波成分の周波数とほぼ同じである。したがって、周波数ｆは交流電圧Ｖｕの基本波成分の周波数と見なすことができる。回転速度算出部３２４は検出した周波数ｆに基づいて電動機Ｍ１の回転速度ωを算出する。例えば電動機Ｍ１が永久磁石同期電動機であれば、回転速度ωは周波数ｆを界磁子の極対数Ｐで除算することで求まる。

【0061】

以上のように、回転速度検出部３２によれば、制御電圧Ｖｓｕ１を検出して回転速度を算出している。この制御電圧Ｖｓｕ１（例えば５Ｖ）は出力線１ｕに印加される交流電圧Ｖｕ（例えば振幅が数百Ｖ）に比べて小さい。したがって、交流電圧Ｖｕを検出する場合に比べて、パルス／正弦波変換部３２２、比較部３２３、回転速度算出部３２４の耐圧を低減することができる。

【0062】

また交流電圧Ｖｕを検出する場合、耐圧の低い回転速度検出部３２を採用するためには例えば図９に示すように抵抗Ｒ１，Ｒ２を有する分圧回路で交流電圧Ｖｕを低減して電圧Ｖｕ１として検出する。これによって交流電圧Ｖｕよりも小さい電圧Ｖｕ１を検出できる。一方で制御電圧検出部３２１が抵抗を用いて電圧を検出する場合には、一つの抵抗を採用すればよいので製造コストが低い。また交流電圧Ｖｕを検出する場合には抵抗Ｒ１，Ｒ２には比較的大きな電力が供給されるので容量（例えば電流容量）の高い抵抗Ｒ１，Ｒ２を採用する必要があるのに対して、回転速度検出部３２によれば容量の小さい抵抗を採用することができる。

【0063】

変形例．
実施の形態では回転速度ωに応じて電流基準値Ｉｒｅｆを設定した。本変形例では電流基準値Ｉｒｅｆよりも小さい電流基準値Ｉｒｅｆ２を設ける。電流基準値Ｉｒｅｆ２は例えば電流基準値Ｉｒｅｆよりも予め決められた値の分小さい値である。

【0064】

スイッチング信号生成部３１は電流Ｉが電流基準値Ｉｒｅｆ２よりも大きいときに、垂下制御を行ってスイッチング信号を生成する。ここでいう垂下制御とは、電力変換部１の出力電力を低減するための制御である。この垂下制御は例えば次のようにして実行できる。即ち、例えばスイッチング信号生成部３１は生成したスイッチング信号のパルス幅を所定の割合で低減する補正を行い、補正後のスイッチング信号を電力変換部１に与える。或いは、スイッチング信号生成部３１が電力変換部１の出力電流、出力電圧または電動機Ｍ１のトルクなどの指令値に基づいてスイッチング信号を生成する場合には、当該指令値を低減する補正を行い、補正後の指令値に基づいてスイッチング信号を生成する。

【0065】

このような垂下制御によって圧縮機１０の高圧の増大を抑制することができるので、圧縮機１０の運転を継続することができる。そして、このような垂下制御によっても電流Ｉが電流基準値Ｉｒｅｆよりも大きくなると、実施の形態と同様にして圧縮機１０を停止する。

【符号の説明】

【0066】

１ 電力変換部
１０ 圧縮機
３２ 回転速度検出部
３３ 電流検出部
３４ 電流基準値設定部
３５ 圧縮機停止部
３２１ 制御電圧検出部
３２２ パルス／正弦波変換部
３２３ 比較部
３２４ 回転速度算出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】