JP2012197727A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータの駆動が停止してから駆動を開始するまでの時間が短い場合において、差圧による電動モータにかかるトルクを低減し、電動モータを確実に始動すること。
【解決手段】 可動スクロール部材２３は、固定スクロール部材２２に対して正回転することにより、固定スクロール部材２２との間に形成される密閉空間において冷媒を圧縮する。電動モータ２１は、可動スクロール部材２３を正回転または逆回転させる。駆動制御部１１は、電動モータ２１の駆動を停止してから電動モータ２１の駆動を開始するまでの第１時間が閾値以下の場合に、可動スクロール部材２３を逆回転させた後に正回転させる制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車両または家屋に備えられたエアーコンディショナに搭載するスクロール圧縮機に関する。

近年、低炭素社会を実現するために、電気自動車およびハイブリッド車が注目されている。電気自動車およびハイブリッド車では、電動モータの駆動力で冷媒を圧縮するコンプレッサを設けたエアーコンディショナを用いて、車内の空調を行う。

車両用のコンプレッサには、スクロール圧縮機が用いられる。このスクロール圧縮機では、圧縮機構部が低温外気中で長時間停止した場合、起動時に圧縮機構部において液圧縮を生じることにより、電動モータの負荷トルクが大きくなる。そして、この場合には、圧縮機構部を破損するおそれがある。

このような圧縮機構部の破損を防ぐ従来のスクロール圧縮機として、特許文献１のスクロール圧縮機が知られている。特許文献１のスクロール圧縮機は、電動モータの駆動を停止してから経過した時間が長いほど大きくなる電動モータの負荷トルクを低減するものである。

具体的には、特許文献１では、電動モータの停止している状態が一定時間以上継続する場合には、電動モータの起動初期において、電動モータを逆回転させる。また、特許文献１では、電動モータを所定時間逆回転させた後に正回転させることにより正規の運転に入る。一方、特許文献１では、電動モータの停止している状態が一定時間以上継続しない場合には、電動モータを逆回転させることなく直ちに正回転させる。これにより、特許文献１では、圧縮機構部の吸入管路の冷媒の寝込みによる起動時の電動モータの負荷トルクの増大を防止することができる。

特開平５−２０３２６８号公報

スクロール圧縮機においては、電動モータの駆動が停止した直後には、冷媒の吸込口の吸入口圧力と、圧縮した冷媒の吐出口の吐出口圧力との圧力差（以下、「差圧」と記載する）が大きい。また、このような差圧により生じる電動モータの負荷トルクは、電動モータが停止してから駆動を開始するまでの時間が短いほど大きくなる。

このように、スクロール圧縮機においては、冷媒の寝込みによる電動モータの負荷トルクの増大以外に、電動モータの駆動を開始した際の差圧によっても電動モータの負荷トルクが増大する。

しかしながら、従来のスクロール圧縮機は、電動モータの駆動開始時の負荷トルクの低減について考慮されていない。このため、従来のスクロール圧縮機においては、差圧により電動モータに大きな起動トルクが必要となり、電動モータが始動しないことがあるという問題がある。

本発明の目的は、電動モータの駆動が停止してから駆動を開始するまでの時間が短い場合において、可動スクロール部材を逆回転させて上記の圧力差を低減することにより、上記の圧力差に起因する電動モータにかかる負荷トルクを低減することができ、電動モータを確実に始動することができるスクロール圧縮機を提供することである。

本発明のスクロール圧縮機は、エアーコンディショナに搭載されるスクロール圧縮機であって、第１のスクロール部材と、前記第１のスクロール部材に対して正回転することにより、前記第１のスクロール部材との間に形成される密閉空間において冷媒を圧縮する第２のスクロール部材と、前記第２のスクロール部材を前記正回転または逆回転させる電動モータと、前記電動モータの駆動を停止してから前記電動モータの駆動を開始するまでの第１時間が閾値以下の場合に、前記第２のスクロール部材を前記逆回転させた後に前記正回転させる制御を行い、前記第１時間が前記閾値より大きい場合に、前記第２のスクロール部材を前記逆回転させずに前記正回転させる制御を行う制御手段と、を具備する構成を採る。

本発明では、可動スクロール部材を逆回転させることにより、固定スクロール部材と可動スクロール部材との間の密閉空間内に密閉されていた冷媒を外部に放出し、冷媒の吸込口の吸入口圧力と、冷媒の吐出口の吐出口圧力との圧力差を低減する。これにより、本発明によれば、電動モータの駆動が停止してから駆動を開始するまでの時間が短い場合において、可動スクロール部材を逆回転させて上記の圧力差を低減することにより、上記の圧力差に起因する電動モータにかかる負荷トルクを低減することができ、電動モータを確実に始動することができる。

本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１における可動スクロール部材の動作を示す図 本発明の実施の形態１における電動モータの制御方法を示すフロー図 本発明の実施の形態１における電動モータの制御方法を示すタイムチャート 本発明の実施の形態１における駆動停止後における吸入口圧力と、吐出口圧力と、差圧Ｐａとの関係を時間推移で示す図 本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２における電動モータの制御方法を示すフロー図 本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３における電動モータの制御方法を示すフロー図 本発明の実施の形態３における第２時間の算出方法を示すフロー図 本発明の実施の形態４に係るスクロール圧縮機の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４における電動モータの制御方法を示すフロー図 本発明の実施の形態４における回転数の算出方法を示すフロー図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機１の構成を示すブロック図である。なお、図１では、スクロール圧縮機１とともに蓄電池２及びエアコン制御装置（エアコンＥＣＵ）５も記載する。

図１より、インバータ部３は、計測部１０と、駆動制御部１１と、駆動回路１２と、パワー素子１３とを含む。また、圧縮機構部４は、電動モータ２１と、固定スクロール部材２２と、可動スクロール部材２３とを含む。インバータ部３は、電動モータ２１に対して駆動制御を行う。圧縮機構部４は、インバータ部３の制御により冷媒を圧縮する。

計測部１０は、エアコン制御装置５から駆動ＯＦＦのエアコン制御信号が入力された際にタイマを起動し、時間の計測を開始する。また、計測部１０は、エアコン制御装置５から駆動ＯＮのエアコン制御信号が入力された際にタイマを停止し、時間の計測を停止する。また、計測部１０は、計測した時間を第１時間として駆動制御部１１へ出力する。ここで、第１時間は、電動モータ２１の駆動を停止してから駆動ＯＮのエアコン制御信号が入力されるまでの時間である。

駆動制御部１１は、電動モータ２１の駆動開始を指示する駆動ＯＮのエアコン制御信号がエアコン制御装置５から入力された際に、電動モータ制御信号を駆動回路１２へ出力し、電動モータ２１の駆動を開始する制御を行う。また、駆動制御部１１は、エアコン制御装置５から駆動ＯＦＦのエアコン制御信号が入力された際に、電動モータ制御信号を駆動回路１２へ出力し、電動モータ２１の駆動を停止する制御を行う。

また、駆動制御部１１は、計測部１０から入力した第１時間に基づいて、電動モータ２１を制御する。

具体的には、駆動制御部１１は、固定スクロール部材２２に対する可動スクロール部材２３の位置を示す信号を、電動モータ２１から取得する。駆動制御部１１は、第１時間が閾値以下の場合に、可動スクロール部材２３を第２時間だけ逆回転させた後に正回転させる制御を行う。また、駆動制御部１１は、第１時間が閾値より大きい場合に、可動スクロール部材２３を逆回転させずに正回転させる制御を行う。この際、駆動制御部１１は、可動スクロール部材２３の回転方向に応じて、駆動回路１２を通してパワー素子１３から電動モータ２１に印加する印加電圧パターンを変化させる制御を行う。また、本実施の形態では、閾値は、予め定めた固定値とする。また、本実施の形態では、第２時間は、予め定めた固定値とする。なお、電動モータ２１の制御方法の詳細については、後述する。

駆動回路１２は、パワー素子１３を駆動する回路であり、駆動制御部１１により制御される。具体的には、駆動回路１２は、駆動制御部１１から入力する電動モータ制御信号に基づいて、パワー素子１３を通電または遮断する制御を行う。

パワー素子１３は、駆動回路１２の制御に従って、蓄電池２から供給される直流電流を通電または遮断する。これにより、パワー素子１３は、蓄電池２から供給される直流電流を交流電流に変換して電動モータ２１に供給する。また、パワー素子１３は、蓄電池２から印加される直流電圧を、電動モータ２１を制御するための制御電圧に変換して電動モータ２１に供給する。この際、パワー素子１３は、駆動回路１２の制御に従って、電動モータ２１に供給する制御電圧の印加電圧パターンを変化させる。

電動モータ２１は、パワー素子１３から供給される制御電圧の印加電圧パターンに応じて、固定スクロール部材２２に対して、可動スクロール部材２３を正回転または逆回転させる。

固定スクロール部材２２は、圧縮機構部４の図示しないハウジングに固定されている。

可動スクロール部材２３は、電動モータ２１により、固定スクロール部材２２に対して、正回転する。これにより、固定スクロール部材２２と可動スクロール部材２３との間に形成された密閉空間において冷媒を圧縮することができる。また、可動スクロール部材２３は、電動モータ２１により、固定スクロール部材２２に対して、逆回転する。

次に、可動スクロール部材２３の動作について、図２を用いて説明する。図２は、可動スクロール部材２３の動作を示す図である。

図２（ａ）は、冷媒の吸入完了と同時に圧縮を始める状態の可動スクロール部材２３と固定スクロール部材２２との位置関係を示す。また、図２（ｂ）、図２（ｃ）、図２（ｄ）は、それぞれ図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）の状態から可動スクロール部材２３が反時計方向に９０度回転した状態を示す。

図２（ａ）から図２（ｂ）、及び図２（ｂ）から図２（ｃ）に移るに従って、可動スクロール部材２３と固定スクロール部材２２とによって形成される密閉空間６０が減少し、密閉空間６０内の冷媒は圧縮される。また、密閉空間６０が吐出口５０と通じることにより、密閉空間６０において圧縮された冷媒が吐出口５０より吐出される。

そして、図２（ｄ）の状態から可動スクロール部材２３が更に９０度回転することにより、元の状態、即ち図２（ａ）の状態に戻る。図２（ａ）〜図２（ｄ）において、密閉空間６０は、可動スクロール部材２３と固定スクロール部材２２との半径方向接点７０により形成される。

図２（ａ）〜図２（ｄ）より、固定スクロール部材２２に対して可動スクロール部材２３を正回転させる場合には、可動スクロール部材２３は、図２（ｄ）→図２（ａ）→図２（ｂ）→図２（ｃ）の順に動作する。

また、固定スクロール部材２２に対して可動スクロール部材２３を逆回転させる場合には、可動スクロール部材２３は、図２（ａ）→図２（ｄ）→図２（ｃ）→図２（ｂ）の順に動作する。この際、図２（ａ）から図２（ｄ）になることにより、半径方向接点７０が吐出口５０側に移動し、可動スクロール部材２３の外周側端部２３ａと固定スクロール部材２２とが当接することにより形成されていた密閉空間６０が外部に開放される。これにより、密閉空間６０内に密閉されていた冷媒が外部に放出され、差圧が低減する。

なお、図２（ｄ）の状態においては、可動スクロール部材２３の外周側端部２３ａ近傍の圧力は、吸入口５０の吸入口圧力とほぼ同じになる。

次に、電動モータ２１の制御方法について、図３を用いて説明する。図３は、電動モータ２１の制御方法を示すフロー図である。

まず、電動モータ２１が駆動している状態において、駆動制御部１１は、電動モータ２１が停止したか否かを判定する（ステップＳＴ３０１）。

停止していないと判定した場合には（ステップＳＴ３０１：ＮＯ）、駆動制御部１１は、処理を終了する。

一方、停止したものと判定した場合には（ステップＳＴ３０１：ＹＥＳ）、計測部１０は、タイマを起動して時間を計測する（ステップＳＴ３０２）。

次に、駆動制御部１１は、駆動ＯＮのエアコン制御信号が入力したか否かを判定する（ステップＳＴ３０３）。

駆動ＯＮのエアコン制御信号の入力が無いと判定した場合には（ステップＳＴ３０３：ＮＯ）、駆動制御部１１は、再度駆動ＯＮのエアコン制御信号が入力したか否かを判定する（ステップＳＴ３０３）。

一方、駆動ＯＮのエアコン制御信号の入力が有ると判定した場合には（ステップＳＴ３０３：ＹＥＳ）、駆動制御部１１は、電動モータ２１を停止してから駆動ＯＮのエアコン制御信号が入力するまでの第１時間Ｔｄを算出する（ステップＳＴ３０４）。また、駆動制御部１１は、計測部１０のタイマをリセットする（ステップＳＴ３０４）。

次に、駆動制御部１１は、第１時間Ｔｄが閾値Ｔａ以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ３０５）。

第１時間Ｔｄが閾値Ｔａより大きいと判定した場合には（ステップＳＴ３０５：ＮＯ）、スクロール圧縮機１は、後述するステップＳＴ３０６の処理をスキップして、後述するステップＳＴ３０７に処理を進める。

一方、第１時間Ｔｄが閾値Ｔａ以下であると判定した場合には（ステップＳＴ３０５：ＹＥＳ）、駆動制御部１１は、電動モータ２１を逆回転制御する（ステップＳＴ３０６）。即ち、電動モータ２１は、可動スクロール部材２３を第２時間だけ逆回転させる。

次に、駆動制御部１１は、電動モータ２１を正回転制御する（ステップＳＴ３０７）。即ち、電動モータ２１は、可動スクロール部材２３を正回転させる。

次に、電動モータ２１の制御方法について、図４を用いてさらに詳細に説明する。図４は、電動モータ２１の制御方法を示すタイムチャートである。

図４より、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１において、電動モータ２１の可動スクロール部材２３は、駆動制御部１１の制御により正回転している。また、差圧Ｐａ＝Ｐａ１になっている。この状態において、駆動ＯＦＦのエアコン制御信号が駆動制御部１１に入力する。

時刻Ｔ１において、駆動制御部１１は、駆動ＯＦＦのエアコン制御信号を検出することにより、電動モータ２１の駆動を停止する制御を開始する。そして、電動モータ２１は、駆動を停止する。この際、差圧Ｐａは最大値Ｐａ１である。また、計測部１０は、タイマを起動して時間の計測を開始する。

時刻Ｔ１から時刻Ｔ２において、駆動ＯＦＦのエアコン制御信号の駆動制御部１１への入力が継続する。また、駆動制御部１１は、電動モータ２１の駆動を停止する制御を継続する。これにより、電動モータ２１は、駆動を停止した状態を維持する。また、計測部１０は、駆動ＯＦＦのエアコン制御信号が入力してからの時間を計測する。この際、差圧Ｐａは、時間の経過と共に徐々に小さくなる。

時刻Ｔ２において、駆動制御部１１は、駆動ＯＮのエアコン制御信号を検出する。また、計測部１０は、時間の計測を停止し、計測した時間を第１時間Ｔｄとして駆動制御部１１へ出力する。

時刻Ｔ２から時刻Ｔ３において、駆動ＯＮのエアコン制御信号の駆動制御部１１への入力が継続する。また、駆動制御部１１は、計測部１０より第１時間Ｔｄを取得し、第１時間Ｔｄと閾値とを比較する。また、この間、電動モータ２１は、駆動を停止する。また、駆動ＯＦＦのエアコン制御信号の駆動制御部１１への入力が継続する。また、差圧Ｐａは、時間の経過と共に徐々に小さくなり、時刻Ｔ３において差圧Ｐａ＝Ｐａ２（ただし、Ｐａ１＞Ｐａ２）になる。

時刻Ｔ３から時刻Ｔ４において、駆動制御部１１は、第１時間Ｔｄが閾値以下の場合に、可動スクロール部材２３を逆回転させる制御を行う。これにより、電動モータ２１は、駆動を開始するとともに、可動スクロール部材２３を逆回転させる。この間、駆動ＯＮのエアコン制御信号の駆動制御部１１への入力が継続する。

時刻Ｔ４において、駆動制御部１１は、可動スクロール部材２３を正回転させる制御を開始する。この際、差圧Ｐａ＝Ｐａ３（ただし、Ｐａ２＞Ｐａ３）になる。また、差圧Ｐａは、所定値Ｐｂ（ただし、Ｐａ２＞Ｐｂ＞Ｐａ３）より小さくなる。

時刻Ｔ４から時刻Ｔ５において、駆動制御部１１は、可動スクロール部材２３を正回転させる制御を継続する。そして、電動モータ２１は、可動スクロール部材２３を正回転させる。これにより、差圧Ｐａは、最大値Ｐａ４まで急激に大きくなる。時刻Ｔ４から時刻Ｔ５の時間は、予め定めた固定の時間でも良く、また、実施の形態２に記載するような、可変な時間でも良い。

図５は、駆動停止後における吸入口圧力と、吐出口圧力と、差圧Ｐａとの関係を時間推移で示す図である。図５において、時間０は、電動モータ２１を停止させた時刻である。また、図５において、横軸は時間であり、縦軸は圧力である。

図５より、吸入口の圧力値は、電動モータ２１を停止させた時刻から時間が経過するほど増加するため、上に凸の曲線を描く。また、吐出口の圧力値は、電動モータ２１を停止した時刻から時間が経過するほど減少するため、下に凸の曲線を描く。従って、差圧Ｐａは、電動モータ２１を停止させた時刻から時間が経過するほど小さくなるため、下に凸の曲線になる。

図５において、例えば、図４のＰｂを１．８に設定した場合は、電動モータ２１を停止させた時刻から約４秒経過するまでの間に電動モータ２１を再び駆動する際に、電動モータ２１を逆回転させる。

このように、本実施の形態では、電動モータの駆動を停止してから所定時間内に再び駆動する際に、可動スクロール部材を逆回転させた後に正回転させる。これにより、本実施の形態によれば、電動モータの駆動が停止してから駆動を開始するまでの時間が短い場合において、差圧により電動モータにかかるトルクを低減することができ、電動モータを始動することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態は、圧力センサで測定した圧力値より求めた差圧に基づいて、閾値を可変にするものである。

図６は、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機１００の構成を示すブロック図である。

図６に示すスクロール圧縮機１００は、図１に示す実施の形態１に係るスクロール圧縮機１に対して、閾値設定部１１１と、第１の圧力センサ１２１と、第２の圧力センサ１２２とを追加する。なお、図６において、図１と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

図６より、インバータ部１３０は、計測部１０と、駆動制御部１１と、駆動回路１２と、パワー素子１３と、閾値設定部１１１とを含む。また、圧縮機構部１４０は、電動モータ２１と、固定スクロール部材２２と、可動スクロール部材２３と、第１の圧力センサ１２１と、第２の圧力センサ１２２とを含む。

閾値設定部１１１は、第１の圧力センサ１２１から入力する圧力値と、第２の圧力センサ１２２から入力する圧力値との差圧に基づいて、閾値を算出する。また、閾値設定部１１１は、算出した閾値を駆動制御部１１へ出力する。なお、閾値を算出する方法について、後述する。

駆動制御部１１は、計測部１０から入力した第１時間と、閾値設定部１１１から入力した閾値とに基づいて、電動モータ２１を制御する。

第１の圧力センサ１２１は、電動モータ２１の駆動停止時における、冷媒を吸入する図示しない吸入口における吸入口圧力を検出する。また、第１の圧力センサ１２１は、検出した吸入口の圧力値を閾値設定部１１１へ出力する。

第２の圧力センサ１２２は、電動モータ２１の駆動停止時における、圧縮した冷媒を吐出する図示しない吐出口における吐出口圧力を検出する。また、第２の圧力センサ１２２は、検出した吐出口の圧力値を駆動制御部１１へ出力する。

なお、可動スクロール部材２３の動作は図２と同一であるので、その説明を省略する。

次に、電動モータ２１の制御方法について、図７を用いて説明する。図７は、電動モータ２１の制御方法を示すフロー図である。

なお、図７において、図３と同一動作である箇所については同一符号を付して、その説明を省略する。図７のフロー図は、図３のフロー図のステップＳＴ３０４とステップＳＴ３０５との間に、ステップＳＴ７０１及びステップＳＴ７０２が追加されたものである。

ステップＳＴ３０４の後、閾値設定部１１１は、第１の圧力センサ１２１において検出した圧力と、第２の圧力センサ１２２において検出した圧力との差圧Ｐａを算出する（ステップＳＴ７０１）。

具体的には、閾値設定部１１１は、第１の圧力センサ１２１より吸入口の圧力値Ｐｉを入力し、第２の圧力センサ１２２より吐出口の圧力値Ｐｏを入力する。そして、閾値設定部１１１は、圧力値Ｐｏから圧力値Ｐｉを減算して差圧Ｐａを算出する（Ｐａ＝Ｐｏ−Ｐｉ）。

また、閾値設定部１１１は、差圧Ｐａを用いて、第１時間と比較する閾値である閾値Ｔａを算出する（ステップＳＴ７０２）。例えば、閾値設定部１１１は、差圧Ｐａに定数Ｋ（Ｋ＞０）を乗算して閾値Ｔａを算出する（Ｔａ＝Ｐａ＊Ｋ）。定数Ｋは、予め定めた固定の値である。

このように、本実施の形態では、差圧が大きいほど閾値を大きくするので、差圧が大きいほど、可動スクロール部材を逆回転させる制御を行うものと判定する第１時間が長くなる。これにより、本実施の形態によれば、上記の実施の形態１の効果に加えて、差圧が大きい場合において、電動モータの正規の運転開始時のトルクを確実に低減することができる。

また、本実施の形態によれば、圧力センサで検出した圧力値を用いて差圧を求めるので、演算のみにより差圧を求める場合に比べて、差圧の算出処理に伴う処理負荷を軽減することができる。

なお、本実施の形態において、第１の圧力センサ１２１及び第２の圧力センサ１２２を用いて差圧Ｐａを算出したが、本発明はこれに限らず、電動モータ２１の駆動電流Ｉａを用いて差圧Ｐａを算出してもよい。

この際、駆動制御部１１は、電動モータ２１の停止時から所定時間前の電動モータ２１の駆動電流Ｉａに基づいて差圧Ｐａを算出する。具体的には、駆動制御部１１は、定数Ｎ（Ｎ＞０）と駆動電流Ｉａとを乗算して差圧Ｐａを算出する（Ｐａ＝Ｎ＊Ｉａ）。これより、差圧Ｐａは、駆動電流Ｉａが大きいほど大きくなる。定数Ｎは、予め定めた固定の値である。

駆動電流Ｉａを用いる場合には、圧力センサ等の部品を追加せずに差圧を算出するので、圧力センサを用いる場合に比べて、部品点数を抑制することができ、製造コストを低減することができる。

（実施の形態３）
本実施の形態は、圧力センサで測定した圧力値より求めた差圧に基づいて、第２時間を可変にするものである。

図８は、本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機２００の構成を示すブロック図である。

図８に示すスクロール圧縮機２００は、図６に示す実施の形態２に係るスクロール圧縮機１００に対して、閾値設定部１１１を削除し、第２時間設定部２１１を追加する。なお、図８において、図１及び図６と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

図８より、インバータ部２３０は、計測部１０と、駆動制御部１１と、駆動回路１２と、パワー素子１３と、第２時間設定部２１１とを含む。

計測部１０は、計測した時間を第１時間として駆動制御部１１及び第２時間設定部２１１へ出力する。

第２時間設定部２１１は、計測部１０から入力する第１時間、及び第１の圧力センサ１２１から入力する圧力値と、第２の圧力センサ１２２から入力する圧力値との差圧に基づいて、第２時間を算出する。また、第２時間設定部２１１は、算出した第２時間を駆動制御部１１へ出力する。第２時間は、電動モータ２１を駆動する際に可動スクロール部材２３を逆回転させる時間である。なお、第２時間を算出する方法について、後述する。

駆動制御部１１は、計測部１０から入力した第１時間と、第２時間設定部２１１から入力した第２時間とに基づいて、電動モータ２１を制御する。

具体的には、駆動制御部１１は、計測部１０から入力した第１時間が閾値以下の場合に、第２時間設定部２１１から入力した第２時間だけ可動スクロール部材２３を逆回転させ、第２時間経過後に可動スクロール部材２３を正回転させる制御を行う。なお、駆動制御部１１の他の動作については上記の実施の形態１と同一であるので、その説明を省略する。

次に、電動モータ２１の制御方法について、図９を用いて説明する。図９は、電動モータ２１の制御方法を示すフロー図である。

なお、図９において、図３と同一動作である箇所については同一符号を付して、その説明を省略する。図９のフロー図は、図３のフロー図のステップＳＴ３０５とステップＳＴ３０６との間に、ステップＳＴ９０１及びステップＳＴ９０２が追加されたものである。

第１時間Ｔｄが閾値Ｔａ以下であると判定した場合に（ステップＳＴ３０５：ＹＥＳ）、第２時間設定部２１１は、第１の圧力センサ１２１において検出した圧力と、第２の圧力センサ１２２において検出した圧力との差圧Ｐａを算出する（ステップＳＴ９０１）。なお、本実施の形態における差圧Ｐａの算出方法は、上記の実施の形態２における差圧Ｐａの算出方法と同一であるので、その説明を省略する。

次に、駆動制御部１１は、第１時間Ｔｄ及び差圧Ｐａを用いて、可動スクロール部材２３を逆回転させる第２時間Ｔｇを算出する（ステップＳＴ９０２）。

次に、可動スクロール部材２３を逆回転させる第２時間Ｔｇの算出方法について、図１０を用いて説明する。図１０は、第２時間Ｔｇの算出方法を示すフロー図である。

まず、第２時間設定部２１１は、差圧Ｐａが所定値Ｐｂ以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ１００１）。

差圧Ｐａが所定値Ｐｂより大きいと判定した場合には（ステップＳＴ１００１：ＮＯ）、第２時間設定部２１１は、定数Ｌと差圧Ｐａとの乗算結果から、定数Ｍと第１時間Ｔｄとの乗算結果を減算して第２時間Ｔｇを算出する（Ｔｇ＝Ｌ＊Ｐａ−Ｍ＊Ｔｄ）（ステップＳＴ１００２）。ただし、Ｌ及びＭは定数であり、予め定めた固定の値である。また、Ｌ＞０、Ｍ＞０及び（Ｌ＊Ｐａ）≧（Ｍ＊Ｔｄ）である。ここで、第２時間Ｔｇは、差圧Ｐａが同一の場合には、第１時間Ｔｄが短いほど長くなる。また、第２時間Ｔｇは、第１時間Ｔｄが同一の場合には、差圧Ｐａが大きいほど長くなる。

また、差圧Ｐａが所定値Ｐｂ以下であると判定した場合には（ステップＳＴ１００１：ＹＥＳ）、第２時間設定部２１１は、第２時間Ｔｇ＝０とする。この場合、駆動制御部１１は、可動スクロール部材２３を逆回転させずに正回転させる。

このように、本実施の形態によれば、上記の実施の形態１の効果に加えて、差圧が大きいほど第２時間を長くするので、差圧が大きい場合において、電動モータの正規の運転開始時のトルクを確実に低減することができる。

また、本実施の形態によれば、第１時間が短いほど第２時間を長くするので、電動モータのトルクを充分低減した後に正規の運転を開始することができる。

また、本実施の形態によれば、差圧が所定値以下の場合には可動スクロール部材を逆回転させないので、電動モータのトルクが低い場合には早期に正規の運転を開始することができる。

なお、本実施の形態において、図１０のステップＳＴ１００１がＮＯの場合、第２時間を算出したが、本発明はこれに限らず、第２時間を算出せずに逆回転を開始し、圧力センサで測定した差圧Ｐａが所定値Ｐｂより小さくなった場合に逆回転を終了するようにしてもよい。

（実施の形態４）
本実施の形態は、圧力センサで測定した圧力値より求めた回転数に基づいて、電動モータを制御するものである。

図１１は、本発明の実施の形態４に係るスクロール圧縮機３００の構成を示すブロック図である。

図１１に示すスクロール圧縮機３００は、図６に示す実施の形態２に係るスクロール圧縮機１００に対して、閾値設定部１１１を削除し、回転数設定部３１１を追加する。なお、図１１において、図１及び図６と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

図１１より、インバータ部３３０は、計測部１０と、駆動制御部１１と、駆動回路１２と、パワー素子１３と、回転数設定部３１１とを含む。

計測部１０は、計測した時間を第１時間として駆動制御部１１及び回転数設定部３１１へ出力する。

回転数設定部３１１は、計測部１０から入力する第１時間、及び第１の圧力センサ１２１から入力する圧力値と、第２の圧力センサ１２２から入力する圧力値との差圧に基づいて、所定時間における回転数を算出する。また、回転数設定部３１１は、算出した回転数を駆動制御部１１へ出力する。回転数は、電動モータ２１を駆動する際に可動スクロール部材２３を逆回転させる際の回転数である。なお、回転数を算出する方法について、後述する。

駆動制御部１１は、計測部１０から入力した第１時間と、回転数設定部３１１から入力した回転数とに基づいて、電動モータ２１を制御する。

具体的には、駆動制御部１１は、計測部１０から入力した第１時間が閾値以下の場合に、回転数設定部３１１から入力した回転数だけ可動スクロール部材２３を逆回転させ、その後に可動スクロール部材２３を正回転させる制御を行う。なお、駆動制御部１１の他の動作については上記の実施の形態１と同一であるので、その説明を省略する。

次に、電動モータ２１の制御方法について、図１２を用いて説明する。図１２は、電動モータ２１の制御方法を示すフロー図である。

なお、図１２において、図３と同一動作である箇所については同一符号を付して、その説明を省略する。図１２のフロー図は、図３のフロー図のステップＳＴ３０５とステップＳＴ３０６との間に、ステップＳＴ１２０１及びステップＳＴ１２０２が追加されたものである。

第１時間Ｔｄが閾値Ｔａ以下であると判定した場合に（ステップＳＴ３０５：ＹＥＳ）、回転数設定部３１１は、第１の圧力センサ１２１において検出した圧力と、第２の圧力センサ１２２において検出した圧力との差圧Ｐａを算出する（ステップＳＴ１２０１）。なお、本実施の形態における差圧Ｐａの算出方法は、上記の実施の形態２における差圧Ｐａの算出方法と同一であるので、その説明を省略する。

次に、駆動制御部１１は、第１時間Ｔｄ及び差圧Ｐａを用いて、可動スクロール部材２３を逆回転させる回転数Ｒｎを算出する（ステップＳＴ１２０２）。なお、回転数Ｒｎの算出方法については後述する。

次に、可動スクロール部材２３を逆回転させる回転数Ｒｎの算出方法について、図１３を用いて説明する。図１３は、回転数Ｒｎの算出方法を示すフロー図である。

まず、回転数設定部３１１は、差圧Ｐａが所定値Ｐｂ以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ１３０１）。

差圧Ｐａが所定値Ｐｂより大きいと判定した場合には（ステップＳＴ１３０１：ＮＯ）、回転数設定部３１１は、定数Ｌと差圧Ｐａとの乗算結果から、定数Ｍと第１時間Ｔｄとの乗算結果を減算して回転数Ｒｎを算出する（Ｒｎ＝Ｌ＊Ｐａ−Ｍ＊Ｔｄ）（ステップＳＴ１３０２）。ただし、Ｌ及びＭは定数であり、予め定めた固定の値である。また、Ｌ＞０、Ｍ＞０及び（Ｌ＊Ｐａ）≧（Ｍ＊Ｔｄ）である。ここで、回転数Ｒｎは、差圧Ｐａが同一の場合には、第１時間Ｔｄが短いほど多くなる。また、回転数Ｒｎは、第１時間Ｔｄが同一の場合には、差圧Ｐａが大きいほど多くなる。

また、差圧Ｐａが所定値Ｐｂ以下であると判定した場合には（ステップＳＴ１３０１：ＹＥＳ）、回転数設定部３１１は、回転数Ｒｎ＝０とする。この場合、駆動制御部１１は、可動スクロール部材２３を逆回転させずに正回転させる。

このように、本実施の形態によれば、回転数により可動スクロール部材を逆回転させることにより、可動スクロール部材の所定時間における回転数に誤差がある場合においても、電動モータの正規の運転開始時のトルクを確実に低減することができる。

なお、本実施の形態において、上記の実施の形態２に示す方法により閾値を算出し、第１時間と算出した閾値とを比較するようにしてもよい。

上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現することも可能である。

上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。

本発明に係るスクロール圧縮機は、例えば車両または家屋に備えられたエアーコンディショナに搭載するのに好適である。

１ スクロール圧縮機
２ 蓄電池
３ インバータ部
４ 圧縮機構部
５ エアコン制御装置
１０ 計測部
１１ 駆動制御部
１２ 駆動回路
１３ パワー素子
２１ 電動モータ
２２ 固定スクロール部材
２３ 可動スクロール部材

Claims (13)

1. エアーコンディショナに搭載されるスクロール圧縮機であって、
   第１のスクロール部材と、
   前記第１のスクロール部材に対して正回転することにより、前記第１のスクロール部材との間に形成される密閉空間において冷媒を圧縮する第２のスクロール部材と、
   前記第２のスクロール部材を前記正回転または逆回転させる電動モータと、
   前記電動モータの駆動を停止してから前記電動モータの駆動を開始するまでの第１時間が閾値以下の場合に、前記第２のスクロール部材を前記逆回転させた後に前記正回転させる制御を行い、前記第１時間が前記閾値より大きい場合に、前記第２のスクロール部材を前記逆回転させずに前記正回転させる制御を行う制御手段と、
   を具備するスクロール圧縮機。
2. 前記電動モータの駆動停止時における、冷媒の吸入口の吸入口圧力と、圧縮した冷媒の吐出口の吐出口圧力との圧力差が大きいほど、前記閾値を大きくする閾値設定手段をさらに具備する、
   請求項１記載のスクロール圧縮機。
3. 前記閾値設定手段は、前記電動モータの駆動停止時から所定時間経過前における前記電動モータの駆動電流が大きいほど、前記圧力差が大きいと判断する、
   請求項２記載のスクロール圧縮機。
4. 前記吸入口圧力を測定する第１の圧力センサーと、
   前記吐出口圧力を測定する第２の圧力センサーと、
   をさらに具備し、
   前記閾値設定手段は、前記第１の圧力センサーにより測定した前記吸入口圧力と、前記第２の圧力センサーにより測定した前記吐出口圧力との前記圧力差を取得する、
   請求項２記載のスクロール圧縮機。
5. 冷媒の吸入口の吸入口圧力と、圧縮した冷媒の吐出口の吐出口圧力との圧力差が大きいほど、および、前記第１時間が短いほど、前記第２のスクロール部材を前記逆回転させる第２時間を長くする第２時間設定手段をさらに具備する、
   請求項１記載のスクロール圧縮機。
6. 前記第２時間設定手段は、前記電動モータの駆動停止時から所定時間経過前における前記電動モータの駆動電流が大きいほど、前記圧力差が大きいと判断する、
   請求項５記載のスクロール圧縮機。
7. 前記吸入口圧力を測定する第１の圧力センサーと、
   前記吐出口圧力を測定する第２の圧力センサーと、
   をさらに具備し、
   前記第２時間設定手段は、前記第１の圧力センサーにより測定した前記吸入口圧力と、前記第２の圧力センサーにより測定した前記吐出口圧力との前記圧力差を取得する、
   請求項５記載のスクロール圧縮機。
8. 冷媒の吸入口の吸入口圧力と、圧縮した冷媒の吐出口の吐出口圧力との圧力差が大きいほど、および、前記第１時間が短いほど、前記第２のスクロール部材を前記逆回転させる回転数を多くする回転数設定手段をさらに具備する
   請求項１記載のスクロール圧縮機。
9. 前記回転数設定手段は、前記電動モータの駆動停止時から所定時間経過前における前記電動モータの駆動電流が大きいほど、前記圧力差が大きいと判断する、
   請求項８記載のスクロール圧縮機。
10. 前記吸入口圧力を測定する第１の圧力センサーと、
    前記吐出口圧力を測定する第２の圧力センサーと、
    をさらに具備し、
    前記回転数設定手段は、前記第１の圧力センサーにより測定した前記吸入口圧力と、前記第２の圧力センサーにより測定した前記吐出口圧力との前記圧力差を取得する、
    請求項８記載のスクロール圧縮機。
11. 前記制御手段は、前記第１時間が前記閾値以下の場合、かつ、冷媒の吸入口の吸入口圧力と、圧縮した冷媒の吐出口の吐出口圧力との圧力差が所定値より大きい場合に、前記第２のスクロール部材を前記逆回転させた後に前記正回転させる制御を行う、
    請求項１記載のスクロール圧縮機。
12. 請求項１記載のスクロール圧縮機を搭載したエアーコンディショナ。
13. 請求項１２記載のエアーコンディショナを備えた車両。

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