JPH10501057A - 冷凍サイクル装置並びに該装置に適用される冷蔵庫の制御装置及びブラシレスモータの起動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ロック検出手段１７が起動時のＤＣモータ４のロック状態を検出すると、すぐにトルクアップ手段１８，２７，２９，３１が一段階出力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択して起動シーケンス制御手段１３に出力することにより、圧縮機５は、起動失敗を繰り返すことなく、しかも速やかに再起動できる。また、シェル内部が吸い込みガスとほぼ同じ圧力である圧縮機４１と、その駆動手段としてのＤＣモータ４３と、変速可能なインバータ５３と、冷蔵庫の庫内温度が安定したときにＤＣモータ４３の回転数を商用電源以下の回転数とする回転数設定回路５６を設けたことにより、消費電力を大幅に低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】 冷凍サイクル装置並びに該装置に適用される冷蔵庫の制御装置及びブラシレスモ ータの起動装置 技術分野 本発明は、圧縮機用電動制御装置と冷凍サイクルから成る冷凍サイクル装置に 関し、更に詳しくは、冷蔵庫用圧縮機の回転数を制御する冷蔵庫用制御装置、及 び、インバータにより回転数制御する直流ブラシレスモータのロータ磁極位置検 出をセンサレス方式で行うブラシレスモータの起動装置に関するものである。 背景技術 圧縮機の回転数を可変速にすることにより、省エネや急速冷凍性能の向上など を狙った冷蔵庫についてはこれまで数多く提案されている。例えば、特開平２− １４０５７７号公報などに示されているように、冷蔵庫の圧縮機をインバータに て回転数を可変にすることにより効果を見いだそうとするものである。 また、インバータで回転数を可変速する圧縮機としては前記従来公報に書かれ ているとおり、ロータリ式圧縮機が一般的であった。その理由は回転数の変化に 応じて冷凍能力がほぼリニアに変化することや、給油性能が比較的回転数に依存 しないという点において優れた性能を持っていたからである。 しかしながら、従来の構成では、ロータリ式圧縮機を使用する場合つぎのよう な課題があった。 ロータリ式圧縮機は一般的にはシェル内部は高圧であった。すなわち、低圧の 吸い込みガスを直接圧縮部のシリンダ内に吸い込み、圧縮後一旦シェル内部に放 出し、その後吐出管を通して冷却システム内に送り出すものであった。このよう に、シェル内部が高圧であるために、圧縮部のシリンダ内にはシェル内の高圧、 高温のガスがシリンダ内に漏れて侵入し、圧縮機の圧縮効率を低下させる（漏れ 受熱損失）要因となっていることは広く知られている。 しかしながら、この漏れ受熱損失は回転数に関係なく、高圧の圧力と低圧の圧 力とにより決まるものである。すなわち回転数が低くなり圧縮機の冷凍能力自体 が小さくなったとき、漏れ受熱損失の割合が大きくなり、その結果圧縮機の効率 が低下するという現象が生じていた。 その結果、特に冷蔵庫の庫内温度が安定し、大きな冷却能力がいらなくなった ときインバータで回転数を落とし冷却能力を落とすことにより、省エネを図る場 合、この圧縮機の効率ダウンのため省エネが得られないという課題があった。 また、レシプロ式圧縮機の場合、オイル給油性能が回転数に依存するために特 に低回転数での信頼性が悪いという課題があり、また圧縮機起動時の起動トルク が大きく起動立ち上がりがうまく立ち上がらないという課題があった。 更に、インバータにより回転数制御する直流ブラシレスモータのロータ磁極位 置検出をステータ巻線の誘起電圧を利用してセンサレス方式で行う圧縮機用電動 制御装置の起動方法は、停止状態では誘起電圧が発生しないため、センサレス方 式での位置検出はできない。このため、位置検出が可能となるある回転数までは 、あらかじめ決めておく起動シーケンスパターンにより起動させ、その後にセン サレス方式に切り替えるのが一般的である。このような従来の圧縮機用電動制御 装置の起動方法としては、例えば特開平１−５４９６０号公報に示されている。 この特徴は、ＤＣモータの起動時にはセンサレス回路に用いられているフィル タ回路の過渡直流分が十分に減衰しないためにセンサレス方式への切り替えが不 安定になり切り替え失敗することを防ぐために、過渡直流分が十分に減衰してか らセンサレス方式に切り替えるものであり、起動失敗のない圧縮機用電動制御装 置を可能にするというものである。 しかしながら、上記のような構成では、起動シーケンスパターンが一種類であ るため、起動時のＤＣモータの負荷トルクが大きい場合、センサレス方式に切り 替える前の起動シーケンスパターン運転中に圧縮機がロック状態になり、起動失 敗するという課題を有していた。 また、ブラシレスモータは効率が高く、回転数制御も電圧制御で可能であると いう点から広く利用されている。特に、近年ブラシレスモータの回転位置を検出 する位置検出素子を不要にする技術としてモータの巻線電圧に発生する逆起電圧 から回転位置を検出する方法が提案されてから、特に圧縮機など高温であり、し かも内部に冷媒、オイルなどがある非常に使用環境が悪いところでも多く使用さ れるようになってきた。 しかしながら、逆起電圧を検出する際のＰＷＭ（パルス幅変調）による電圧波 形の影響を除去するため、フィルタ回路が一般的によく用いられているが、モー タの立ち上がり時などの過渡的な状態において、その位置検出が不安定になると いう問題があり、その改善方法についても、例えば特開昭５８−１９０２８７号 公報等に提案されている。以下従来のブラシレスモータの起動方法について図面 を参照しながら説明する。 図１９は従来のブラシレスモータの起動方法の説明図である。 図１９において、停止したモータを動作させるときは、逆起電圧が発生してい ないため同期モータとして動作をさせる（低周波同期起動）。この時、モータの 回転数が徐々に上昇するように駆動周波数を加速していく。それにともない回転 数も増加する。 モータの回転数がある一定回転数に到達すると、逆起電圧から位置を検出する ことが可能となり、切り換えることによりブラシレスモータとして動作するよう になる。その後は電圧を制御することによって加速、減速、回転数維持などがで きるようになる。 この切り換え時に、一定時間加速をしない時間（ｔ４、ｔ５）を設け、フィル タ回路の過渡直流成分が十分減衰するのを待って切り換えたり、あるいは切り換 えの過渡現象が終わってから加速を始めることにより切り換え時の安定性を確保 するものであった。 しかしながら従来の構成では、次のような課題があった。 逆起電圧にて位置を検出するブラシレスモータにおいてはモータ立ち上げ時に は、低周波同期起動を用いて同期モータとして運転を開始する。この時は一定の トルクが発生するようにモータに電圧、周波数を印加することとなる。この時ト ルクを高く出しすぎると騒音、振動などの原因となり、またトルクが足りないと 脱調を引き起こすおそれがあるので、できるだけ最適な状態で電圧、周波数をか けるように工夫されている。 また、逆起電圧による位置検出においても、もともとフィルタ回路が通常運転 の領域にて最適となるように設計されているため、低速において高いトルクが印 加されたとき脱調しやすくなっている。 従って、従来のような方法は、起動時に負荷トルクの少ないものや、低回転数 において負荷トルクの小さいもの（例えばファンモータなど）にとっては有効な 手段であった。 ところが、冷凍装置や空調装置などに用いられている圧縮機などにおいては、 起動時から数秒後に高い負荷がかかるような場合がある。一般的に、圧縮機は起 動後すぐに圧縮ガスの圧力差がつき、負荷トルクが大きくなる。特に数秒後に大 きな負荷トルクがかかることはよく知られている。 このような場合、従来のような方法を用いると、高い負荷トルクがかかってい るときに加速停止区間を設けることになるので、低周波同期起動中であれ、逆起 電圧位置検出による運転中であれ、高い負荷トルクのために脱調を引き起こすと いう課題があった。 特に電源投入時においては、フィルタ回路のコンデンサが全て完全に放電され ているため、安定な状態になるまではかなりの加速停止区間が必要であった。そ のため、加速停止区間中に脱調しやすくなるという課題があった。 本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、 起動シーケンスパターン運転時の圧縮機のロック状態を検出した場合には、すぐ に一段階出力トルクの大きい起動シーケンスパターンで再起動させることにより 、起動失敗の少ない冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。 本発明の別の目的は、冷凍サイクル周囲温度、冷却器温度、吸入圧力により起 動時のＤＣモータの負荷トルクを検出し、初めから負荷トルクに応じた起動シー ケンスパターンで起動することにより、さらに起動失敗の少ない冷凍サイクル装 置を提供することである。 本発明の更に別の目的は、漏れ受熱損失による圧縮機の効率ダウンを防止し、 低回転数でも効率が高く、消費電力量の大幅な低減ができる冷蔵庫の制御装置を 提供することである。 本発明の別の目的は、起動時に一定のトルクを発生させることにより、安定し た立ち上がりができ、起動直後に脱調することなく安定した運転を行うことがで きる冷蔵庫の制御装置を提供することである。 本発明の別の目的は、起動立ち上がり時のオイル給油を早くするとともに、低 回転時においてガスの混入など不測の事態が発生し、オイル切れが生じた場合に も十分な給油を確保することにより、信頼性の向上した冷蔵庫の制御装置を提供 することである。 本発明の更に別の目的は、加速停止区間を設けることなく過渡直流分が十分に 減少するようにし、圧縮機など起動後に高い負荷トルクを必要とする場合におい ても脱調することなく運転できるブラシレスモータの起動装置を提供することで ある。 本発明の別の目的は、特に位置検出が不安定となり易い電源投入時においても その処理を速やかに終了させることにより安定した起動ができるとともに、その 処理が判定により終了しない場合でも強制的に終了させることにより、その後安 定した起動ができるブラシレスモータの起動装置を提供することである。 発明の開示 上記した目的を達成するため、本発明の冷凍サイクル装置は、複数個の半導体 スイッチ及びダイオードをブリッジ結線したインバータ回路と、前記インバータ 回路により動作するＤＣモータと、前記ＤＣモータにより駆動される圧縮機と、 前記圧縮機を含む冷凍サイクルを構成する凝縮器と、冷却器と、前記ＤＣモータ のロータの位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段の出力を基に前記 インバータ回路の半導体スイッチの動作を決定する転流パルスを出力する転流手 段と、前記位置検出手段の出力を基に前記圧縮機の回転数を検出する回転数検出 手段と、前記回転数検出手段の出力を基に前記圧縮機のロック状態を検出するロ ック検出手段と、前記ＤＣモータの回転数を可変にするチョッピングを行うため の チョッピング信号を発生するチョッピング信号発生手段と、前記転流パルスと前 記チョッピング信号とを合成する合成手段と、前記合成手段の出力により前記イ ンバータ回路の半導体スイッチをオン／オフさせるドライブ手段と、前記ＤＣモ ータの起動時には前記位置検出手段の出力が得られないため、前記合成手段にあ らかじめ決められた転流パルスとチョッピング信号を出力するとともに、前記ロ ック検出手段が前記圧縮機のロックを検出した場合には一定時間後に再び転流パ ルスとチョッピング信号を出力し再起動を行う起動シーケンス制御手段と、前記 起動シーケンス制御手段が出力する前記転流パルスと前記チョッピング信号の起 動シーケンスパターンを記憶し、各々が記憶している起動シーケンスパターンの 出力トルクが異なっている複数個の起動シーケンスパターン記憶手段と、起動時 には出力トルクの最も小さい起動シーケンスパターンを選択し、再起動時には一 段階出力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択して前記起動シーケンス 制御手段に出力するトルクアップ手段と、起動時には前記起動シーケンス制御手 段と前記合成手段とを接続し、起動後は前記転流手段と前記チョッピング信号発 生手段とを前記合成手段に接続する運転モード切り替え手段とからなることを特 徴とする。 また、前記冷凍サイクルの周囲温度を検出する周囲温度検出手段を更に設け、 前記トルクアップ手段を、起動時に前記周囲温度検出手段が検出した周囲温度と あらかじめ設定された基準周囲温度とを比較して、周囲温度が高い場合には温度 に応じた出力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択し、再起動時にはさ らに一段階出力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択して前記起動シー ケンス制御手段に出力するようにしてもよい。 あるいは、前記冷却器温度を検出する冷却器温度検出手段を設け、前記トルク アップ手段を、起動時に前記冷却器温度検出手段が検出した冷却器温度とあらか じめ設定された冷却器基準温度とを比較して、冷却器温度が高い場合には温度に 応じた出力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択し、再起動時にはさら に一段階出力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択して前記起動シーケ ンス制御手段に出力するようにしてもよい。 あるいは、前記圧縮機の吸入圧力を検出する吸入圧力検出手段を設け、前記ト ルクアップ手段を、起動時に前記吸入圧力検出手段が検出した吸入圧力とあらか じめ設定された基準圧力とを比較して、吸入圧力が高い場合には圧力に応じた出 力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択し、再起動時にはさらに一段階 出力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択して前記起動シーケンス制御 手段に出力するようにすることもできる。 また、本発明の冷蔵庫の制御装置は、シェル内部が吸い込みガスとほぼ同じ圧 力である圧縮機と、前記圧縮機を動作させるモータと、前記モータの起動時にモ ータを一定時間一定回転させた後に庫内温度に応じてインバータ運転させてなる ことを特徴とする。 あるいは、シェル内部が吸い込みガスとほぼ同じ圧力である圧縮機と、前記圧 縮機の圧縮部を動作させるためのＤＣモータと、前記ＤＣモータのロータの回転 位置をステータ巻線に生じる逆起電圧から検出する逆起電圧検出回路と、通常の 運転中は前記逆起電圧検出回路の出力により転流を行い前記ＤＣモータを可変速 運転させるインバータと、冷蔵庫の庫内温度が安定したとき前記ＤＣモータの回 転数を商用電源未満の回転数とする回転数設定回路とで構成してもよい。 上記構成において、回転数設定回路により停止から動作状態に変化したときに インバータの所定の相をオンにすると共に一定電圧を出力するように指示するロ ータ固定回路と、ロータ固定回路の出力を一定時間維持する第１タイマ回路とを 更に設けてもよい。 あるいは、ＤＣモータが短時間で加速を行うための所定の転流パターンを予め 記憶する起動転流パターン記憶回路と、ＤＣモータが一定のトルクを出すための 所定の電圧パターンを予め記憶する起動電圧パターン記憶回路と、ＤＣモータの 起動時には前記起動転流パターン記憶回路からの出力を選択しインバータを転流 動作させる転流選択回路と、前記転流パターンに同期してインバータの出力電圧 を起動電圧パターン記憶回路の出力に応じて変化させる電圧選択回路と、前記起 動転流パターン記憶回路の出力が完了したときに通常の逆起電圧検出回路の出力 による転流に切り替える転流選択回路とを設けることもできる。 あるいは、ＤＣモータが起動した後インバータの出力電圧を上昇させることに より加速を行う速度を選択する上昇速度選択回路と、起動完了後一定時間動作す る第２タイマ回路とを設け、前記第２タイマ回路が動作中は加速の小さな第１の 上昇速度を選択し、前記第２タイマ回路が動作完了したあとは加速の大きな第２ の上昇速度を選択するようにしてもよい。この場合、前記上昇速度選択回路によ り選択された上昇速度において、ＤＣモータが商用周波数まで上昇する時間が所 定時間以内になるように第２の上昇速度を調整する上昇速度調整回路を設けるこ ともできる。 また、ＤＣモータの立ち上がり時に一定時間動作する第３タイマ回路と、商用 周波数付近の回転数を固定回転数とし、前記第３タイマ回路動作中には回転数設 定回路による指令回転数を無視し、前記固定回転数をインバータの出力目標とす る回転数選択回路を設けるようにしてもよい。この場合、回転数設定回路による 指令回転数が所定回転数より低いことを判定する回転数判定回路と、前記回転数 判定回路が低い回転数であると判定したとき動作する第４タイマ回路とを更に設 け、前記第４タイマ回路が動作完了したときに前記第３タイマ回路の動作を開始 することもできる。 また、本発明のブラシレスモータの起動装置は、直流電圧を交流電圧に変換す るインバータと、前記インバータにより駆動されるブラシレスモータと、前記ブ ラシレスモータの逆起電圧からロータの回転位置を検出する逆起電圧検出回路と 、前記逆起電圧検出回路の信号から前記インバータを駆動させる波形を作る転流 回路と、ブラシレスモータの起動をさせるための波形を出力する起動回路と、ブ ラシレスモータが回転しないレベルの電圧、周波数の波形を一定時間出力する第 １強制出力回路と、前記ブラシレスモータの起動の際前記第１強制出力回路の出 力を選択し、次に前記起動回路の出力を選択し、最後に前記転流回路の出力を選 択して前記インバータを動作させるようにした切換回路とを有することを特徴と する。 あるいは、直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、前記インバータによ り駆動されるブラシレスモータと、前記ブラシレスモータの逆起電圧からロータ の回転位置を検出する逆起電圧検出回路と、前記逆起電圧検出回路の信号から前 記インバータを駆動させる波形を作る転流回路と、ブラシレスモータを起動させ るための波形を出力する起動回路と、ブラシレスモータが回転しないレベルの電 圧、周波数の波形を出力する第２強制出力回路と、電源が投入されたことを判定 する電源投入判定回路と、電源投入時と判定された時前記第２強制出力回路の出 力を選択し前記インバータを動作させるようにした切換回路とで、ブラシレスモ ータの起動装置を構成することもできる。 また、直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、前記インバータにより駆 動されるブラシレスモータと、前記ブラシレスモータの逆起電圧からロータの回 転位置を検出する逆起電圧検出回路と、前記逆起電圧検出回路の信号から前記イ ンバータを駆動させる波形を作る転流回路と、ブラシレスモータを起動させるた めの波形を出力する起動回路と、電源が投入されたことを判定する電源投入判定 回路と、前記逆起電圧検出回路からの信号から動作が安定したかどうかを判定す る判定回路と、ブラシレスモータが回転しないレベルの電圧、周波数の波形を出 力し、前記判定回路が安定と判定したとき波形の出力を停止する第２強制出力回 路と、電源投入時と判定された時前記第２強制出力回路の出力を選択して前記イ ンバータを動作させるようにした切換回路とで、ブラシレスモータの起動装置を 構成してもよい。 あるいは、直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、前記インバータによ り駆動されるブラシレスモータと、前記ブラシレスモータの逆起電圧からロータ の回転位置を検出する逆起電圧検出回路と、前記逆起電圧検出回路の信号から前 記インバータを駆動させる波形を作る転流回路と、ブラシレスモータを起動させ るための波形を出力する起動回路と、電源が投入されたことを判定する電源投入 判定回路と、前記逆起電圧検出回路からの信号から動作が安定したかどうかを判 定する判定回路と、電源投入時から動作を開始する第２タイマ回路と、ブラシレ スモータが回転しないレベルの電圧、周波数の波形を出力し前記判定回路が安定 と判定したとき、または、前記第２タイマ回路が一定時間完了したとき波形の出 力を停止する第２強制出力回路と、電源投入時と判定された時前記第２強制出力 回路の出力を選択して前記インバータを動作させるようにした切換回路とで、ブ ラシレスモータの起動装置を構成してもよい。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の第一実施形態にかかる冷凍サイクル装置の全体構成図である 。 図２は、図１の冷凍サイクル装置の起動シーケンスパターンＡを示す図である 。 図３は、図１の冷凍サイクル装置の起動シーケンスパターンＢを示す図である 。 図４は、図１の冷凍サイクル装置の起動シーケンスパターンＣを示す図である 。 図５は、図１の冷凍サイクル装置の起動シーケンス運転部のフローチャートで ある。 図６は、冷凍サイクル装置の変形例の全体構成図である。 図７は、冷凍サイクル装置の別の変形例の全体構成図である。 図８は、冷凍サイクル装置の更に別の変形例の全体構成図である。 図９は、本発明の第二実施形態にかかる冷蔵庫の制御装置の回路図である。 図１０は、図９の制御装置の動作を示すフローチャートである。 図１１（ａ）は、圧縮機の相対効率を示す特性図であり、図１１（ｂ）は、圧 縮機の相対冷凍能力を示す特性図である。 図１２は、同期モータとしての回転数とトルクの特性図である。 図１３は、給油ポンプによる給油性能の特性図である。 図１４は、本発明の第三実施形態にかかるブラシレスモータの起動装置のブロ ック図である。 図１５は、図１４のブラシレスモータの起動装置の動作を示すフローチャート である。 図１６は、逆起電圧検出回路の回路図である。 図１７（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、安定運転時における図１６の逆起 電圧検出回路のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧の波形図であり、（ｄ），（ｅ），（ｆ ）はそれぞれ、安定運転時における図１６の逆起電圧検出回路に設けられた第１ フィルタ回路，第２フィルタ回路，第３フィルタ回路の出力の波形図であり、（ ｇ）， （ｈ），（ｉ）はそれぞれ、安定運転時における図１６の逆起電圧検出回路に設 けられた第２比較回路、第３比較回路、第１比較回路の出力の波形図である。 図１８（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、起動時における逆起電圧検出回路 の出力である位置検出信号Ｘ，Ｙ，Ｚの波形図であり、（ｄ），（ｅ），（ｆ） はそれぞれ、起動時における第１フィルタ回路、第２フィルタ回路、第３フィル タ回路の出力の波形図である。 図１９は、従来のブラシレスモータの起動方法を示す説明図である。 発明を実施するための最良の形態 以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 図１は，本発明の第一実施形態にかかる冷凍サイクル装置の全体構成図である 。図１において、１は交流電源である。２は交流電源１の交流電圧を直流電圧に 変換する倍電圧整流回路であり、ダイオード２ａ〜２ｄとコンデンサ２ｅ〜２ｆ が接続された構成となっている。 ３はインバータ回路であり、半導体スイッチ（トランジスタ）３ａ〜３ｆが３ 相ブリッジ接続されており、かつ各々のトランジスタに並列・逆方向でダイオー ド３ｇ〜３１が接続されている。 ４はＤＣモータであり、前記インバータ回路３の出力により駆動される。５は 圧縮機であり前記ＤＣモータ４により駆動される。６は前記ＤＣモータ４のロー タ（図示せず）の回転位置を検出すると共に、回転パルスを発生する位置検出手 段であり、前記ＤＣモータ４の逆起電圧から位置を検出する方式である。 ７は前記位置検出手段６の出力から前記インバータ回路３の半導体スイッチ３ ａ〜３ｆを転流させる転流パルスを作り出す転流手段である。８は回転数指令手 段であり、前記ＤＣモータ４の回転数指令信号を出力する。９は回転数検出手段 であり、前記位置検出手段６の回転パルスを一定期間（例えば０．５秒など）カ ウントする。 １０はデューティ設定手段であり、前記回転数指令手段８の回転数指令信号と 、前記回転数検出手段９で検出された実際の回転数の差から、両者が一致するよ うにデューティ値を出力する。１１はチョッピング信号発生手段であり、前記Ｄ Ｃ モータ４の回転数を可変にするために、前記デューティ値に従い一定周波数でオ ン／オフ比率の異なる波形を作り出す。 １２はセンサレス運転部であり、前記位置検出手段６、前記転流手段７、前記 回転数指令手段８、前記回転数検出手段９、前記デューティ設定手段１０、前記 チョッピング信号発生手段１１とから構成される。 １３は起動シーケンス制御手段であり、前記ＤＣモータ４の起動時には前記位 置検出手段６の出力が得られないため、あらかじめ決められた転流パルスとチョ ッピング信号とを出力するとともに、後述するロック検出手段１７が前記圧縮機 ５のロックを検出した場合には一定時間後に再び転流信号とチョッピング信号を 出力する再起動を行う。 １４、１５、１６はそれぞれ起動シーケンスパターン記憶手段Ａ、起動シーケ ンスパターン記憶手段Ｂ、起動シーケンスパターン記憶手段Ｃであり、それぞれ 前記起動シーケンス制御手段が出力する前記転流パルスと前記チョッピング信号 の起動シーケンスパターンＡ、起動シーケンスパターンＢ、起動シーケンスパタ ーンＣを記憶している。 図２、図３、図４にそれぞれ前記起動シーケンスパターンＡ、前記起動シーケ ンスパターンＢ、前記起動シーケンスパターンＣを示す。 図２、図３、図４において、Ａ＋、Ｂ＋、Ｃ＋、Ａ−、Ｂ−、Ｃ−はそれぞれ 、前記半導体スイッチ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆを動作させる前記転 流パルスである。また、チョッピングデューティは前記チョッピング信号のオン ／オフ比率である。前記起動シーケンスパターンＡ、前記起動シーケンスパター ンＢ、前記起動シーケンスパターンＣの順に、チョッピングデューティが一段階 ずつ大きくなっており、したがって、出力トルクも一段階ずつ大きくなっている 。 １７はロック検出手段であり、前記回転数検出手段９で検出された前記ＤＣモ ータ４のロータの回転数が、あらかじめ決めておく回転数（例えば５Ｈｚ）より も低い場合に、前記ＤＣモータ４がロック状態にあると判断しロック信号を出力 する。 １８は、トルクアップ手段Ａであり、起動時には出力トルクの最も小さい起動 シーケンスパターンを選択し、再起動時には一段階出力トルクの大きい起動シー ケンスパターンを選択して前記起動シーケンス制御手段１３に出力する １９は起動シーケンス運転部であり、前記起動シーケンス制御手段１３、前記 起動シーケンスパターン記憶手段Ａ１４、前記起動シーケンスパターン記憶手段 Ｂ１５と、前記起動シーケンスパターン記憶手段Ｃ１６と、前記ロック検出手段 １７と、前記トルクアップ手段Ａ１８とから構成される。 ２０は運転モード切り替え手段であり、起動時には前記起動シーケンス制御手 段１３と後述する合成手段２１とを接続し、起動後は前記転流手段７と前記チョ ッピング信号発生手段１１とを前記合成手段２１に接続する。 ２１は合成手段であり、前記転流パルスと前記チョッピング信号とを合成する 。 ２２はドライブ手段であり、前記合成手段２１の出力により前記インバータ回 路３の半導体スイッチ３ａ〜３ｆをオン／オフさせる。 ２３は凝縮器、２４は冷却器である。２５は冷凍サイクルであり、前記圧縮器 ５、前記凝縮器２３、前記冷却器２４から構成されている。 次に、前記起動シーケンス運転部１９の動作について図５のフローチャートを 用いて説明する。 まず、ＳＴＥＰ１で起動時ならば前記運転モード切り替え手段２０は前記起動 シーケンス制御手段１３と前記合成手段２１とを接続する。そして、ＳＴＥＰ２ で前記トルクアップ手段Ａ１８は前記起動シーケンスパターン記憶手段Ａ１４が 記憶する起動シーケンスパターンＡを前記起動シーケンス制御手段１３に出力す ることにより、前記圧縮機５は最も出力トルクの小さい起動シーケンスパターン で運転される。 次に、ＳＴＥＰ３で前記ロック検出手段１７が前記圧縮機５がロックしたか否 かを判断し、正常起動ならば終了し、ロックしたならばＳＴＥＰ４に進む。 ＳＴＥＰ４で前記トルクアップ手段Ａ１８は前記起動シーケンスパターン記憶 手段Ｂ１５が記憶する起動シーケンスパターンＢを前記起動シーケンス制御手段 １３に出力することにより、前記圧縮機５は一段階出力トルクの大きい起動シー ケンスパターンで運転される。 次に、ＳＴＥＰ５で前記ロック検出手段１７が前記圧縮機５がロックしたか否 かを判断し、正常起動ならば終了し、ロックしたならばＳＴＥＰ６に進む。 ＳＴＥＰ６で前記トルクアップ手段Ａ１８は前記起動シーケンスパターン記憶 手段Ｃ１５が記憶する起動シーケンスパターンＣを前記起動シーケンス制御手段 １３に出力することにより、前記圧縮機５はさらに一段階出力トルクの大きい起 動シーケンスパターンで運転される。 次に、ＳＴＥＰ７で前記ロック検出手段１７が前記圧縮機５がロックしたか否 かを判断し、正常起動ならば終了し、ロックしたならばＳＴＥＰ８に進む。 ＳＴＥＰ８では一定時間起動待ち（例えば５分間）を行い再びＳＴＥＰ１に戻 る。 このため、起動時の圧縮機のロック状態を検出した場合には、すぐに一段階出 力トルクの大きい起動シーケンスパターンで再起動させることにより、起動失敗 の少ない冷凍サイクル装置を実現できる。 図６は、図１の冷凍サイクル装置の変形例を示しており、トルクアップ手段Ａ １８に代えて、トルクアップ手段Ｂ２７と周囲温度検出手段２６とを備えている 。 周囲温度検出手段２６は、冷凍サイクル２５の周囲温度を検出し、トルクアッ プ手段Ｂ２７は、起動時に前記周囲温度検出手段２６が検出した周囲温度とあら かじめ設定された基準周囲温度とを比較して、（表１）に示すように周囲温度が 高い場合には温度に応じた出力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択し 、再起動時にはさらに一段階出力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択 して前記起動シーケンス制御手段１３に出力する。 上記構成により、冷凍サイクル周囲温度に基づいて起動時のＤＣモータの負荷 トルクを検出し、初めから負荷トルクに応じた起動シーケンスパターンで起動す ることにより、周囲温度が高いために起動時の負荷トルクが大きい場合の起動失 敗の影響をさらに少なくできる。 図７は、冷凍サイクル装置の更に別の変形例を示しており、図１の冷凍サイク ル装置におけるトルクアップ手段Ａ１８に代えて、トルクアップ手段Ｃ２９と冷 却器温度検出手段２８とを備えている。 冷却器温度検出手段２８は、冷却器２４の温度を検出し、トルクアップ手段Ｃ ２９は、起動時に前記冷却器温度検出手段２８が検出した冷却器温度とあらかじ め設定された基準周囲温度とを比較して、（表２）に示すように冷却器温度が高 い場合には温度に応じた出力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択し、 再起動時にはさらに一段階出力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択し て前記起動シーケンス制御手段１３に出力する。 この構成により、冷却器温度に基づいて起動時のＤＣモータの負荷トルクを検 出し、初めから負荷トルクに応じた起動シーケンスパターンで起動することによ り、前記冷凍サイクル２５のイニシャルプルダウン（最初に冷凍を開始するとき ）や前記冷却器２４の除霜後等の起動時の負荷トルクが大きい場合の起動失敗を さらに少なくできる。 図８は、冷凍サイクル装置の別の変形例を示しており、図１の冷凍サイクル装 置におけるトルクアップ手段Ａ１８に代えて、トルクアップ手段Ｄ３１と吸入圧 力検出手段３０とを備えている。 吸入圧力検出手段３０は、圧縮機５の吸入圧力を検出し、トルクアップ手段Ｄ ３１は、起動時に前記吸入圧力検出手段３０が検出した吸入圧力とあらかじめ設 定された吸入圧力とを比較して、（表３）に示すように吸入圧力が高い場合には 圧力に応じた出力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択し、再起動時に はさらに一段階出力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択して前記起動 シーケンス制御手段１３に出力する。 上記構成により、吸入圧力に基づいて直接的に起動時のＤＣモータの負荷トル クを検出し、初めから負荷トルクに応じた起動シーケンスパターンで起動するこ とにより、負荷トルクが大きい場合の起動失敗をさらに少なくできる。 以上説明したように、本発明の第一実施形態にかかる冷凍サイクル装置は、ロ ック検出手段が起動時の圧縮機のロック状態を検出した場合には、すぐにトルク アップ手段Ａが一段階出力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択して起 動シーケンス制御手段に出力することにより、圧縮機は起動失敗を繰り返すこと なく、しかも速やかに再起動できる。従って、起動時の負荷トルクが大きいため に最初は起動に失敗してもすぐに再起動するため、起動失敗の少ない冷凍サイク ル装置を実現できる。 また、トルクアップ手段Ｂが冷凍サイクル周囲温度により起動時のＤＣモータ ４の負荷トルクを推定し、初めから負荷トルクに応じた起動シーケンスパターン を選択することにより、周囲温度が高いために起動時の負荷トルクが大きい場合 の起動失敗を少なくした冷凍サイクル装置を実現できる。 また、トルクアップ手段Ｃが、冷却器温度により起動時のＤＣモータの負荷ト ルクを推定し、初めから負荷トルクに応じた起動シーケンスパターンを選択する ことにより、冷凍サイクルのイニシャルプルダウン（最初に冷凍を開始するとき ）や冷却器の除霜後等の起動時の負荷トルクが大きい場合の起動失敗を少なくし た冷凍サイクル装置を実現できる。 また、トルクアップ手段Ｄが、吸入圧力により直接的に起動時のＤＣモータの 負荷トルクを検出し、初めから負荷トルクに応じた起動シーケンスパターンで起 動することにより、負荷トルクが大きい場合の起動失敗の影響をさらに少なくし た冷凍サイクル装置を実現できる。 図９は、本発明の第二実施形態を示しており、冷凍サイクル装置として採用さ れた冷蔵庫の制御装置の回路図である。 図９において、４１は圧縮機であり、４２は圧縮機４１のシェルである。４３ はＤＣモータで、４３ａのロータと４３ｂのステータとからなる。４３ａのロー タは周囲に永久磁石を配置してある（例えば４極の場合、９０度毎にＮＳＮＳの 極を配置）。 ４４はシャフトであり、ロータ４３ａに固定され、ロータ４３ａの回転時には ベアリング４５の中を回転する。またシャフト４４の下部には偏心部４４ａが設 けてある。さらにその下部には給油ポンプ４６が設けてある。 ４７はピストンであり、シャフト４４の回転運動が偏心部４４ａによって往復 運動に変えられピストン４７がシリンダ４８内を往復することにより、冷媒を圧 縮する。圧縮された冷媒は吐出管４９から出ていき、冷却システム（凝縮器、膨 張器、蒸発器）を通って吸込管５０より圧縮機４１のシェル４２内部に放出され る。 ５１は商用電源であり、例えば一般家庭における１００Ｖ６０Ｈｚの交流電源 である。５２は商用電源５１を整流する整流回路であり、ここでは倍電圧整流方 式を採用しており、ＡＣ１００Ｖを入力とし、ＤＣ２５０Ｖを出力としている。 ５３はインバータであり、スイッチング素子を３相ブリッジ接続した構成であ り、整流回路５２の直流出力を３相の任意電圧、任意周波数の出力に変換し、Ｄ Ｃモータ４３に電力を供給する。 ５４は逆起電圧検出回路で、ＤＣモータ４３のステータ４３ｂの巻線の逆起電 圧からロータ４３ａの回転の相対位置を検出する。５５はインバータ５３のスイ ッチング素子をオン／オフさせるドライブ回路である。 ５６は回転数設定回路で、冷蔵庫の庫内温度（例えば冷凍室の温度）を検出し その時に最適な状態の回転数を設定し、指令回転数として出力する。５７は起動 回路であり、回転数設定回路５６の出力が停止状態（指令回転数＝０ｒ／ｓｅｃ ）から動作状態（例えば指令回転数＝４０ｒ／ｓｅｃ）になったときに信号を送 出し、起動状態であることを判定する。 ５８は転流選択回路で、その時の状態により転流（インバータ５３の３相の出 力電流の切り替え）の仕方を変え、ドライブ回路５５に出力する。５９は電圧選 択回路で、その時の状態によりインバータ５３の出力電圧を設定し、その電圧値 をＰＷＭ（パルス幅変調）信号として送出し、ドライブ回路５５で転流選択回路 ５８での出力と合成し、インバータ５３のスイッチング素子をオン／オフさせる 。 ６０は第１タイマ回路であり、起動回路５７の信号により一定時間出力を送出 する。６１はロータ固定回路であり、第１タイマ回路６０の動作中に所定の相を 選択し一定電圧でオンさせる信号を転流選択回路５８と電圧選択回路５９に送出 する。 第１タイマ回路６０の出力は起動回路５７にフィードバックされ第１タイマ回 路６０の時間カウント完了後、起動信号を起動転流パターン記憶回路６２と起動 電圧パターン記憶回路６３に送出され、その動作をスタートさせる。ここではパ ターン化された転流信号と電圧信号が各々転流選択回路５８と電圧選択回路５９ に送られそれに従ってインバータが動作する。 起動パターンが完了すると、転流選択回路５８は逆起電圧検出回路５４からの 出力により動作するようになり、また電圧選択回路５９は電圧調整回路６４から の出力によりＰＷＭ出力を出すようになる。 切り替え直後は、その前の起動電圧パターンの最終電圧と同じかもしくは若干 高めの電圧が設定されている。その後、電圧は上昇速度選択回路６５によって設 定されている速度に従って上昇する。 ６６は第２タイマ回路であり、起動回路５７により指示されるタイミングで一 定時間出力を上昇速度選択回路６５に出力を送出する。この時、上昇速度選択回 路６５では第２タイマ回路６６の動作中は第１上昇速度を選択し、第２タイマ回 路６６の動作完了後は第２上昇速度を選択する。ここで第１上昇速度＜第２上昇 速度となるように設定されている。 ６７は上昇速度調整回路であり、ＤＣモータ４３の回転数を逆起電圧検出回路 ５４の出力から演算し、所定回転数までの立ち上がり時間が所定時間以内となる ように上昇速度選択回路６５の第２上昇速度を調整する機能を有する。 ６８は第３タイマ回路であり、起動回路５７により指示されるタイミングで一 定時間出力を回転数選択回路６９に送出する。この時、回転数選択回路６９では 第３タイマ回路６８の動作中は回転数を回転数設定回路５６による指令回転数で はなく固定回転数７０を指示する。この固定回転数７０は商用周波数付近の回転 数とする。また第３タイマ回路６８の動作完了後は、回転数設定回路５６の指令 回転数に従う。 ７１は回転数判定回路であり、回転数設定回路５６の指令回転数がある一定回 転数（商用周波数よりも低い回転数）である場合、出力を送出する。７２は第４ タイマ回路であり、回転数判定回路７１の出力により動作を行い、一定時間のタ イマカウント完了後、第３タイマ回路６８を動作させるべく出力を送出する。 以上のように構成された冷蔵庫の制御装置について、以下その動作を説明する 。 まず、図９の圧縮機４１の動作について説明する。 ＤＣモータ４３のロータ４３ａが回転することにより、シャフト４４も同時に 回転する。ロータ４３ａとシャフト４４は完全に固定（焼きばめまたは圧入によ る）されている。その回転は固定されたベアリング４５と摺動することにより、 支持されている。 シャフト４４の下部には、偏心部４４ａがありシャフト４４の回転に従って偏 心した回転を行う。この偏心回転を往復運動に変えピストン４７をシリンダ４８ 内で往復運動させることにより冷媒の圧縮を行う。 更にシャフト４４の偏心部４４ａの下部には給油ポンプ４６が取り付けられて おり、本実施形態の場合は回転の遠心力を利用したポンプとしている。このポン プは構造的に非常に簡単であり、信頼性も高いことから良く使用されている。 この給油ポンプ４６はシェル４２の底部に貯留された潤滑用のオイルを圧縮機 の各部に給油するためのもので、シャフト４４とベアリング４５との間の摺動部 に関しては特に重要な給油動作を行っている。 しかしながら、この給油ポンプ４６は回転の遠心力を利用しているために、そ の回転数により給油能力が大きく変化するという課題を有している。 一方、インバータを用いて圧縮機の回転数を変化させ、冷凍負荷の状態によっ て冷凍システムの能力を可変にする冷蔵庫やエアコンはこれまで数多く提案され 、かつ、商品化されてきたが、その圧縮機はロータリ式やスクロール式のものが 使用されている。 その主な理由はロータリ式やスクロール式のものは回転運動をそのまま利用し て圧縮する構成であるために可変速の場合に冷凍能力が広い範囲で変化させるこ とができることや、差圧給油による給油（シェル内部の圧力が吐出ガスとほぼ同 一圧力である高圧シェルタイプのものに限る）を行っているために回転数による 給油性能の影響が少ないことである。 ところが、発明者が数々のデータを分析し、解析を進めてきた結果、つぎの点 に注目をした。それはロータリ式やスクロール式の圧縮機の場合、低回転数にお いて、効率が下がってくることである。特にこの効率の下がり方がモータ自身の 低速での効率の下がり方より大きいことが判明した。 さらに詳細に分析を進めていくと、漏れ受熱損失に起因するのではないかとい うことが判明した。圧縮機においてはピストンとシリンダ間から冷媒ガスが漏れ ていることはよく知られている。ところが従来のようにシェル内が高圧であるロ ータリ式やスクロール式の圧縮機の場合、その冷媒ガスの漏れの方向が、シェル 内から圧縮室内へ漏れてくる方向であるため、高温高圧の冷媒ガスによる受熱損 失が発生し、圧縮効率を下げている。 一方、この冷媒ガスの漏れは回転数に関係なく漏れてくるので、回転数が低く 圧縮機としての冷却能力が小さいときに、冷媒ガスの漏れによる漏れ受熱損失の 割合が大きくなり効率を低下させていることが判明した。 そこで、発明者は低圧シェル（シェル内部の圧力が吸込ガスとほぼ同一圧力で あるもの）タイプの圧縮機による回転数制御について着目を行った。低圧シェル タイプの圧縮機の場合、シェル内が低圧であり、シェル内圧力は常に圧縮室内の 圧力よりも低いため、冷媒ガスの漏れの方向は圧縮室内からシェル内に漏れるも のであるため、この漏れでは体積効率の低下にはつながるものの、漏れ受熱損失 はないため圧縮効率は下がらない。 以上の内容を検証するために、低圧シェルタイプの圧縮機としてレシプロ式圧 縮機を用いて実験を行った。その結果を図１１に示す。図１１は圧縮機の回転数 特性図である。図１１（ａ）は回転数と相対効率（回転数６０ｒ／ｓｅｃ時の効 率を１とする）の特性図であり、図１１（ｂ）は回転数と相対冷凍能力（回転数 ６０ｒ／ｓｅｃ時の冷凍能力を１とする）の特性図である。 図１１において、レシプロ式圧縮機の特性は実線で、ロータリ式圧縮機の特性 は点線で示している。ここでのレシプロ式圧縮機は低圧シェルタイプ、ロータリ 式圧縮機は高圧シェルタイプのものである。 まず、図１１（ａ）の相対効率について説明する。ロータリ式圧縮機は回転数 ６０ｒ／ｓｅｃを効率のピークとし低回転数になればなるほど効率は大きく低下 する。一方、レシプロ式圧縮機は回転数４０ｒ／ｓｅｃ付近で効率のピークはあ るものの６０ｒ／ｓｅｃから４０ｒ／ｓｅｃにおいてはほぼ横ばい状態の特性を 示した。 つぎに、図１１（ｂ）の相対冷凍能力について説明する。ロータリ式圧縮機は 回転数の変化とほぼリニアに冷凍能力は変化している。しかし、レシプロ式圧縮 機では、低回転数（３０ｒ／ｓｅｃから６０ｒ／ｓｅｃまで）ではほぼリニアに 冷凍能力は変化してはいるものの６０ｒ／ｓｅｃ以上では飽和状態から低下状態 になっている。これはシリンダ内への吸込弁が十分に応答できていないためであ る。 この結果、レシプロ式圧縮機の回転数制御は、冷凍能力の可変範囲は少ないが 効率は非常によいということが判明した。つまり用途を限れば非常によいシステ ムができあがるということになる。そこで、今回この応用として冷蔵庫に搭載す ることを提案する。 冷蔵庫はある一定サイズの箱体に限られたものであり、食品などにより内部負 荷は変化するが、負荷が十分に冷えてくると、箱体などからの熱侵入にのみ対応 できる程度の冷凍能力が必要なだけである。すなわち冷凍能力の変化幅は小さく ても支障はないということである。 また、冷蔵庫は他の家電商品とは異なり、１年中電源が入れられ動作している ものであり、その省エネを実現したときの効果は非常に大きい。したがってより 効率の高いシステムが要望されている。 ここでは、低圧シェルタイプの圧縮機としてレシプロ式圧縮機を対象としたが 効率が低回転数で高い原理から明らかなように、シェル内が低圧であるものは全 て同様のことがいえる。 しかしながら、すでに説明した通り、低圧シェルタイプの圧縮機では給油ポン プとして、回転数による影響が大きい遠心ポンプが多く使用されている。そのた め、低回転数における給油には特に気をつける必要がある。 また、独立したポンプをつける方法はあるものの、この方法では構成が非常に 複雑となり、コストが上がると共に信頼性も低下する。そこで給油性能を制御面 でカバーするということが非常に大きな課題となる。 つぎに、図９のように構成された冷蔵庫の制御装置について、図９および図１ ０を用いてその動作について説明する。図１０は第二実施形態にかかる冷蔵庫の 制御装置の動作のフローチャートである。 現在ＤＣモータ４３は停止状態である。回転数設定回路５６からの設定回転数 が０ｒ／ｓｅｃかどうかをＳＴＥＰ１１で判定する。設定回転数が０ｒ／ｓｅｃ であればＳＴＥＰ１２でＤＣモータ４３の停止状態を維持する。 設定回転数が０ｒ／ｓｅｃ以外（例えば４０ｒ／ｓｅｃなど）になったときＳ ＴＥＰ１３へ進む。ＳＴＥＰ１３では起動回路５７で起動状態であると判断し、 第１タイマ回路に信号を送出し、ＤＣモータ４３の動作を開始する。 ここで若干ＤＣモータについて補足説明を加える。一般的にＤＣモータ（ＤＣ ブラシレスモータ）はロータの回転位置を検出する位置検出センサ（例えばホー ル素子など）を有している。しかしながら、圧縮機の内部など非常に高温などの 環境の悪いところにおいては、信頼性面から課題を残している。 そこで最近モータの巻線の逆起電圧によってロータの相対位置を検出する方法 について提案がなされている。すなわちセンサを用いずにＤＣモータの優れた特 性を出そうとするものである。 しかし、この方法が逆起電圧を検出する方法であるため、モータ停止時には位 置検出が不可能であるという課題を持っている。そこでＤＣモータを起動させる ために初期状態においてはＤＣモータを同期モータとして動作させる方法が一般 的に広く使用されている。すなわちある一定の周波数と電圧を加え強制的に回転 させるという方法である（これを起動シーケンスと呼ぶ）。 この起動シーケンスでＤＣモータの回転数を逆起電圧検出ができるところまで 高くし、その後正規の運転に切り替えるという方法である。 しかし、同期モータとして動作している起動シーケンスの期間は、ロータの回 転とインバータの出力が必ずしも一致していないため、トルク的に非常に不安定 である。また逆起電圧検出信号に切り替えた後も回転数が低いときは逆起電圧の レベルも低く運転状態としては不安定である。 ロータリ式圧縮機などの場合、構造的に起動トルクはあまりいらないことや回 転し始めてもすぐには圧縮仕事を始めないために大きなトルクはいらないことな どがあり、ＤＣモータを採用することは比較的容易であった。 しかし、レシプロ式圧縮機の場合、構造的に起動トルクは比較的大きなトルク が必要であり、回転し始めたときすぐに圧縮仕事を行うため大きなトルクが必要 であるなどの課題を有している。 以上で補足説明を終わり、本題の動作の説明に戻る。 ＳＴＥＰ１４で第１タイマ回路６０の動作をスタートさせる。第１タイマ回路 ６０が動作中は、ＳＴＥＰ１５でロータ固定回路６１を動作させる。ＳＴＥＰ１ ６で第１タイマ回路６０の動作完了の判定を行い、完了していない場合はＳＴＥ Ｐ１５を繰り返す。完了した場合にはＳＴＥＰ１７に進む。 ロータ固定回路６１はつぎのような動作を行う。３相のＤＣモータの場合の入 力端子をＵ相、Ｖ相、Ｗ相とするとある決められた相に所定の電圧を印加し、電 流を流す。するとステータ４３ｂ内部にある決まった磁界が発生する。その磁界 にしたがってロータ４３ａがある所定位置に停止することになる。 この所定位置は圧縮機４１の圧縮部が最も起動トルクが少なくなるところがよ く、レシプロ式圧縮機の場合はピストン４７がシリンダ４８へ最も入り込んだと ころ（上死点）と、逆にピストン４７がシリンダ４８から最も離れたところ（下 死点）の２点が最も起動トルクが少なくなるところである。 また、磁界に引き込まれたロータ４３ａは減衰振動を持った回転運動を行って いるので、完全に停止するまでロータ固定回路６１を動作させるのがよく、第１ タイマ回路６０での所定時間はロータ４３ａの減衰振動が完全に停止するまでの 時間以上を設定する。 ロータ４３ａが所定位置に停止し、第１タイマ回路６０の動作が完了すればつ ぎにロータ固定回路６１で固定された所定位置から回転磁界が発生するように起 動シーケンスをスタートさせる（ＳＴＥＰ１７）。 起動転流パターン記憶回路６２はインバータ５３のスイッチング素子を順次切 り替えていくパターンが記憶されている。また起動電圧パターン記憶回路６３は 起動転流パターンの出力周波数にしたがって出力する最適な電圧が記憶されてい る。 ここで、起動転流パターン記憶回路６２と起動電圧パターン記憶回路６３とに 予め記憶されているパターンの決め方について図１２を用いて説明する。図１２ は同期モータとしての回転数とトルクの特性図である。 この図１２の特性はインバータから所定周波数、所定電圧を出力した場合の最 大トルクをプロットしている。すなわちＤＣモータをインバータによって同期モ ータとして動作させた場合の特性である。この特性からパターンを決定する。 前述したように、レシプロ式圧縮機の場合、回転初期から大きなトルクが必要 である。起動シーケンスの状態は動作としては不安定であるためできるだけ早く 逆起電圧検出信号による運転に切り替える必要がある。具体的にはロータの２回 転以内程度で切り替えるのが望ましい。 このように短時間でうまくＤＣモータを回転させるには、その発生トルクの設 定が重要になってくる。発生トルクが小さすぎるとＤＣモータが回転せず、発生 トルクが大きすぎると逆にブレーキトルクが発生し加速がスムーズにいかず、切 り替えが失敗することが多い。 そこでスムーズに起動を行うために、図１２に示す特性を測定しパターンを設 定する方法について説明する。ＤＣモータの発生トルクＴ１を必要な起動トルク の約１０％増し程度で設定する。そのトルクから電圧、回転数をパターン化する 。 図１２においては、つぎのようにパターンを設定した。回転数Ｆ１／電圧Ｖ１ にて１／２回転、回転数Ｆ２／電圧Ｖ２にて１／２回転、回転数Ｆ３／電圧Ｖ３ にて１／２回転した後に、逆起電圧検出信号よる運転に切り替える。すなわち、 １回転半で起動シーケンスが完了するようにしている。 ＳＴＥＰ１８でパターン出力動作完了かどうかの判定を行う。完了していない 場合はＳＴＥＰ１７を繰り返す。完了した場合は起動転流パターン記憶回路６２ と起動電圧パターン記憶回路６３から終了信号が起動回路５７、転流選択回路５ ８、電圧選択回路５９に送られ、ＳＴＥＰ１９に移行する。 ＳＴＥＰ１９では転流選択回路５８での出力をこれまでの起動転流パターン記 憶回路６２による動作から逆起電圧検出回路５４による動作に切り替える。これ によりＤＣモータの正規の運転状態（位置検出による運転）となる。 つぎにＳＴＥＰ２０では第２タイマ回路６６と第３タイマ回路６８の動作を開 始する。ＳＴＥＰ２１で上昇速度選択回路６５は第１上昇速度を選択して送出し 、それを受けて電圧調整回路６４は電圧を順次上昇し、回転数を上げていく。 ＳＴＥＰ２２では第２タイマ回路６６の動作完了を判定し、動作中の時はＳＴ ＥＰ２１を繰り返し、動作が完了するとＳＴＥＰ２３に進む。ＳＴＥＰ２３では 上昇速度選択回路６５は第２上昇速度を選択して送出し、それを受けて電圧調整 回路６４は電圧を順次上昇し、回転数を上げていく。 ここで第１上昇速度と第２上昇速度について説明する。逆起電圧検出回路５４ の出力は回転数が低いときは不安定であり、またレシプロ式圧縮機は起動初期か ら大きなトルクがかかることは前述の通りである。したがって、できるだけ回転 数が低いところは早く通過するように電圧の上昇速度を定めるべきである。 しかし、電圧をあまり早く上げすぎると、逆起電圧検出回路５４の出力が十分 に追随しないことになり、脱調してモータが停止することがある。したがって、 その両者のかねあいで決めた速度が第２上昇速度である。 一方、起動シーケンスから切り替えた直後は特に動作が不安定であり、また起 動シーケンスで起動トルクが大きすぎて回転できない場合なども考えられその時 に早い上昇速度で電圧を上げていくことは、電流の急激な増加をともない非常に 危険である。特にスイッチング素子の破壊やＤＣモータのロータマグネットの減 磁など完全に故障になることにつながる可能性がある。 そこで、切り替えた直後は第１上昇速度を設定し、第２タイマ回路６６の動作 中の時間内に確実に回転していることを判断するようにし、確実に回転している ときにのみ第２上昇速度に切り替えるようにしている。すなわち第１上昇速度は 第２上昇速度より遅くなるように設定されている。 つぎにＳＴＥＰ２４では回転数選択回路６９は回転数設定回路５６の指令回転 数に関係なく固定回転数７０を選択しているため、電圧調整回路６４ではこの固 定回転数７０を目指して、回転数制御を行う。 ＤＣモータでは回転数制御は電圧制御にて行うため、電圧調整回路６４では逆 起電圧検出回路５４の出力から現在の回転数を求め、それに近づくように電圧を 調整している。 つぎにＳＴＥＰ２５では、第３タイマ回路６８の動作完了を判定し、動作中の 時はＳＴＥＰ２４を繰り返し、動作が完了するとＳＴＥＰ２６に進む。ＳＴＥＰ ２６では第３タイマ回路６８の動作完了信号を受け、回転数選択回路６９は回転 数設定回路５６の指令回転数を選択し、電圧調整回路６４に送出する。 ここで固定回転数７３は商用周波数で運転したときの回転数に近い回転数とし ている。その理由について図１３を用いて説明する。図１３は給油ポンプによる 給油性能の特性図である。 ここでは、通常のインバータを用いないときの給油能力が、回転数の立ち上が りが非常に高速のため、最も初期給油が早いことがわかる。インバータを用いる と現行と同様の６０ｒ／ｓｅｃにおいても立ち上がり速度が遅いため、初期給油 は遅くなっている。 また、給油ポンプが遠心力ポンプであるため回転数による給油能力には非常に 差があり、４０ｒ／ｓｅｃでは非常に初期給油が遅くなる。また３０ｒ／ｓｅｃ になると給油能力自体がなくなり、そのままではオイルが最上部まで届かなくな ってしまうことがわかる。 ただし、図１３はその回転数で立ち上げた場合の特性であり、例えば初期給油 を６０ｒ／ｓｅｃで行いその後回転数を３０ｒ／ｓｅｃまで低下させた場合はオ イルの表面張力の働きで最上部までオイルが到達している。 したがって、立ち上がり時に固定周波数（例えば６０ｒ／ｓｅｃ）で立ち上げ た場合、その後の低速運転（例えば３０ｒ／ｓｅｃ）時においても十分に給油性 能は確保できる。 上昇速度調整回路６７において、これらの一連の立ち上がりの状態を監視して おり、起動し始めてから商用周波数相当回転数（ここでは５０ｒ／ｓｅｃとする ）に至るまでの時間を測定し、図１３における商用６０Ｈｚでのオイルが最上部 まで到達する時間の倍の時間以内になるように、第２上昇速度を調整する。 商用周波数相当の倍の時間以内にオイルが最上部に到達するようになるため， 無給油状態での摺動時間は現行の２倍になるが、冷蔵庫の安定運転時には低回転 数で運転するので、圧縮機自体のオン／オフ回数は半減し、結局摺動距離が等し くなり、従来と同様の摩耗状態に抑えられることになる。 つぎにＳＴＥＰ２７では設定回転数が所定回転数より低いかどうか判定する。 所定回転数より高い場合はＳＴＥＰ２８で第４タイマ回路７２の動作を停止させ る。所定回転数より低い場合はＳＴＥＰ２９で第４タイマ回路７２の動作を継続 させる。 ここで、所定回転数とは図１３における給油能力が非常に低い状態の回転数を いい、例えば３０ｒ／ｓｅｃなどとする。 つぎにＳＴＥＰ３０で第４タイマ回路７２の動作が完了したかどうか判定を行 う。動作が完了していない場合はＳＴＥＰ２６から再度繰り返す。動作が完了し た場合はＳＴＥＰ３１で第３タイマ回路６８を再動作させＳＴＥＰ２４から繰り 返す。 給油能力が非常に低い状態の回転数においては、最上部までオイルを上げた後 は低回転になっても表面張力があるので最上部までの給油は継続されるのは前述 した通りではあるが、例えば給油ポンプ４６の下部で泡立ち等が発生し、冷媒ガ スなどがオイルと一緒に給油された場合、給油切れを起こす可能性がある。 この時、給油能力があれば再度最上部までの給油は行うことになるが、給油能 力がないため最上部まで給油は届かなくなる。したがって、一定時間低い回転数 が継続した場合は、再度固定回転数まで回転数を上げ給油を確保することになる 。 以上のように、本発明の第二実施形態にかかる圧縮機の制御装置を、シェル内 部が吸い込みガスとほぼ同じ圧力である圧縮機４１と、圧縮機４１の圧縮部を動 作させるためのＤＣモータ４３と、ＤＣモータ４３のロータ４３ａの回転位置を ステータ巻線に生じる逆起電圧から検出する逆起電圧検出回路５４と、通常の運 転中は逆起電圧検出回路５４の出力により転流を行いＤＣモータ４３を可変速運 転させるインバータ５３と、冷蔵庫の庫内温度が安定したときＤＣモータ４３の 回転数を商用電源未満の回転数とする回転数設定回路５６とで構成することによ り、冷蔵庫の庫内温度が安定したときに圧縮機４１を低速で回転させることによ り漏れ受熱損失の影響を受けず、すなわち低回転数においても高効率を維持でき 大幅な消費電力量の低減が図れることができる。 また、回転数設定回路５６により停止から動作状態に変化したときにインバー タ５３の所定の相をオンにすると共に一定電圧を出力するように指示するロータ 固定回路６１と、ロータ固定回路６１の出力を一定時間維持する第１タイマ回路 ６０とを更に設けることにより、起動時に所定の相を一定時間オンさせることが でき、ロータが所定位置に固定され、常に同じ位置からの起動が可能になり安定 した起動立ち上がりが得られる。 あるいは、ＤＣモータ４３が短時間で加速を行うための所定の転流パターンを 予め記憶する起動転流パターン記憶回路６２と、ＤＣモータ４３が一定のトルク を出すための所定の電圧パターンを予め記憶する起動電圧パターン記憶回路６３ と、ＤＣモータ４３の起動時には起動転流パターン記憶回路６３からの出力を選 択しインバータ５３を転流動作させる転流選択回路５８と、転流パターンに同期 してインバータの出力電圧を起動電圧パターン記憶回路６３の出力に応じて変化 させる電圧選択回路５９と、起動転流パターン記憶回路６３の出力が完了したと きに通常の逆起電圧検出回路５４の出力による転流に切り替える転流選択回路５ ８とを設けることにより、一定トルクがでるように予め短時間で回転できるよう 設定された転流パターンと電圧パターンとによって出力を出し起動させることに より、短時間での起動立ち上がりが可能になり、初期無給油状態での摺動回数が 減り、信頼性が向上する。 また、ＤＣモータ４３が起動した後インバータ５３の出力電圧を上昇させるこ とにより加速を行う速度を選択する上昇速度選択回路６９と、起動完了後一定時 間動作する第２タイマ回路６６と、第２タイマ回路６６が動作中は加速の小さな 第１の上昇速度を選択し、第２タイマ回路６６が動作完了したあとは加速の大き な第２の上昇速度を選択する上昇速度選択回路６５とを設けることで、起動後の 加速時に上昇速度を遅くすることにより、脱調のない安定した運転が得られ、更 にその後上昇速度を早めることにより、オイル給油速度が早くなり信頼性が向上 する。この場合、上昇速度選択回路６５により選択された上昇速度において、Ｄ Ｃモータが商用周波数まで上昇する時間が所定時間以内になるように第２の上昇 速度を調整する上昇速度調整回路６７を設けると、商用周波数と同等回転数まで 一定時間以内になるよう上昇速度を調整することにより無給油状態での摺動回数 が従来と同じ状態が得られるので、信頼性が向上する。 また、ＤＣモータ４３の立ち上がり時に一定時間動作する第３タイマ回路６８ を設け、商用周波数付近の回転数を固定回転数とし、第３タイマ回路６８動作中 には回転数設定回路５６による指令回転数を無視し固定回転数７０をインバータ の出力目標とする回転数選択回路６９を更に設けると、立ち上がり時に一定時間 固定回転数で運転することにより、特に低回転での給油不足を解消し、信頼性が 向上する。この場合、回転数設定回路５６による指令回転数が所定回転数より低 いことを判定する回転数判定回路７１と、回転数判定回路７１が低い回転数であ ると判定したとき動作する第４タイマ回路７２とを更に設け、第４タイマ回路７ ２が動作完了したとき第３タイマ回路６８の動作を開始するようにすると、低回 転数が一定時間継続したときに一定時間固定回転数で運転することにより、低回 転時においてもガスの混入など不測の事態が発生し、オイル切れが生じた場合に も十分な給油を確保し信頼性を向上する。 図１４は本発明の第三実施形態にかかる冷蔵庫の制御装置のブロック図であり 、特にブラシレスモータの起動装置を示している。図１４において、図９に示さ れる構成要素と同一の構成要素についてはその説明を省略する。 図１４において、７６は転流回路であり、ブラシレスモータ４３が定常運転し ているときに逆起電圧検出回路５４の出力によりインバータ５３のどの素子をオ ンさせるか決定する。５７は起動回路であり、ブラシレスモータ３が停止してい るときから逆起電圧検出回路５４の動作が可能になるときまで、ブラシレスモー タ４３を同期モータとして運転することによって、回転をスタートさせる。７８ は第１強制出力回路であり、ブラシレスモータ４３が回転しないような周波数、 電圧の出力を第１タイマ回路７９の動作時間ｔ１中のみ発生する。８０は電源投 入判定回路であり、商用電源５１がはじめて投入されたときを判定する。８１は 第２強制出力回路であり、電源投入判定回路８０が電源投入されたと判断したと きに、ブラシレスモータ４３が回転しないような周波数、電圧の出力を発生する 。８２は判定回路であり、第２強制出力回路８１の出力中に逆起電圧検出回路５ ４の出力を判定し、逆起電圧検出回路５４が安定したかどうかを判定する。安定 したと判定したとき第２強制出力回路８１の出力を停止させる。８３は第２タイ マ回路であり、２種類のタイマ時間ｔ２、ｔ３（ｔ２＜ｔ３）を有しており、時 間がｔ２未満の時は判定回路８２の出力によらず第２強制出力回路８１の出力を 出し続け、時間がｔ３以上の時は判定回路８２の出力によらず第２強制出力回路 ８１の出力を停止させる。８４は切換回路であり、転流回路７６、起動回路５７ 、第１強制出力回路７８、第２強制出力回路８１のうち決められた出力を選択し 、ドライブ回路５５に出力する。 以上のように構成されたブラシレスモータの起動装置について、以下その動作 を図１４および図１５を用いて説明する。図１５は本発明の第三実施形態にかか るブラシレスモータの起動装置の動作を示すフローチャートである。 現在商用電源５１はオフされている状態とする。商用電源５１がオンされた時 （即ち電源投入されたとき）、ＳＴＥＰ４１で電源投入判定回路８０が電源投入 であると判定し、第２タイマ回路８３のカウントをスタートさせる。 つぎにＳＴＥＰ４２で第２強制出力回路８１から第２強制出力波形を出力し、 切り換え回路８４、ドライブ回路５５を経てインバータ５３を動作させ、ブラシ レスモータ４３に出力を印加する。この時出力レベルはモータが回転しない電圧 、周波数に設定しているため、ブラシレスモータ４３は回転しない。 つぎにＳＴＥＰ４３で第２タイマ回路８３のカウント値がｔ２以上であるかど うか判定する。ここでｔ２未満であればＳＴＥＰ４２を継続する。即ち第２強制 出力波形を出力し続ける。判定がｔ２以上であればＳＴＥＰ４４へ進む。 ＳＴＥＰ４４では第２強制出力回路８１からの第２強制出力波形の出力を出し 続ける。 つぎにＳＴＥＰ４５で逆起電圧検出回路５４からの信号が安定しているか否か を安定判定回路８２で判定する。安定していればＳＴＥＰ４７へ進み、安定して いなければＳＴＥＰ４６へ進む。 ＳＴＥＰ４６では第２タイマ回路８３のカウント値がｔ３以上であるかどうか 判定する。ここでｔ３未満であればＳＴＥＰ４４を継続する。即ち第２強制出力 波形を出力し続ける。判定がｔ３以上であればSＴＥＰ４７へ進む。 ＳＴＥＰ４７で第２強制出力回路８１の出力を停止させ、ＳＴＥＰ４８へ進む 。以上の処理は電源投入時の１回目のみ行われるものである。 ＳＴＥＰ４８で現在設定されている回転数が０か否かを判定する。ここで回転 数は様々な状態（例えば温度、圧力など）を検知して指令されるもので本明細書 ではその説明については省略する。回転数設定が０であれば、ＳＴＥＰ４９でモ ータ運転停止を行い、ＳＴＥＰ４８を継続する。回転数設定が０以外であればＳ ＴＥＰ５０へ進む。 つぎにＳＴＥＰ５０で第１タイマ回路のカウントをスタートさせ、ＳＴＥＰ５ １で第１強制出力回路７８から第１強制出力波形を出力し、切り換え回路８４、 ドライブ回路５５を経てインバータ５３を動作させ、ブラシレスモータ４３に出 力を印加する。この時出力レベルはモータが回転しない電圧、周波数に設定して いるため、ブラシレスモータ４３は回転しない。 つぎにＳＴＥＰ５２で第１タイマ回路７８のカウント値がｔ１以上であるかど うか判定する。ここでｔ１未満であればＳＴＥＰ５１を継続する。即ち第１強制 出力波形を出力し続ける。判定がｔ１以上であればSＴＥＰ５３へ進む。 つぎにＳＴＥＰ５３で起動回路５７から起動波形を出力し、切り換え回路８４ 、ドライブ回路５５を経てインバータ５３を動作させ、ブラシレスモータ４３に 出力を印加する。ここではブラシレスモータ４３を同期モータとして運転をスタ ートさせる様にしている。即ち低い回転数でまず同期運転に引き込み、その後順 次加速していく低周波同期起動という方法でブラシレスモータ４３を起動させる 。 つぎにＳＴＥＰ５４で逆起電圧検出回路５４による転流回路７６の信号に切り 換えブラシレスモータ４３の回転を続ける。この時点においては既にブラシレス モータとして駆動されているので、後は電圧の調整にて回転数が調整できる。 つぎにＳＴＥＰ５５で回転数制御運転を行う。ここでは回転数設定に合うよう に電圧値を調整する。つぎにＳＴＥＰ５６にて回転数設定が０になっていないか どうか判定し、回転数設定が０でなければＳＴＥＰ５５を継続し、回転数設定が ０であればＳＴＥＰ４８に進み、再度繰り返す。 つぎに更に詳しい説明を行う。図１６は逆起電圧検出回路５４の回路図である 。 図１６において、９０は第１フィルタ回路であり、基本的にはＲＣによる１次 フィルタから作られており、その入力はブラシレスモータ４３のＵ相に接続され ている。９１、９２は第２フィルタ回路、第３フィルタ回路であり、その入力は 各々ブラシレスモータ４３のＶ相、Ｗ相に接続されている。 ９３は第１合成回路であり、第２フィルタ回路９１の出力と第３フィルタ回路 ９２との出力を抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２で合成している（合成比はＲ１１／Ｒ１２ である）。９４は第１比較回路であり、第１フィルタ回路９０の出力と第１合成 回路９３の出力とを比較し、位置検出信号Ｚを出力する。 ９５は第２合成回路であり、第３フィルタ回路９２の出力と第１フィルタ回路 ９０との出力を抵抗器Ｒ２１、Ｒ２２で合成している（合成比はＲ２１／Ｒ２２ である）。９６は第２比較回路であり、第２フィルタ回路９１の出力と第２合成 回路９５の出力とを比較し、位置検出信号Ｘを出力する。 ９７は第３合成回路であり、第１フィルタ回路９０の出力と第２フィルタ回路 ９１との出力を抵抗器Ｒ３１、Ｒ３２で合成している（合成比はＲ３１／Ｒ３２ である）。９８は第３比較回路であり、第３フィルタ回路９２の出力と第３合成 回路９７の出力とを比較し、位置検出信号Ｙを出力する。 以上の構成において、次にその動作を図１７を用いて説明する。図１７は逆起 電圧検出回路５４の動作中の各部の波形を示す図である。 図１７において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧波形 であり、各々第１フィルタ回路９０、第２フィルタ回路９１、第３フィルタ回路 ９２に入力されている。ここでは説明簡略化のためこの電圧波形は模式図で示し たが、実際の波形はＰＷＭ（パルス幅変調）などで電圧制御を行っているため、 もっと複雑な波形となっている。 また、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は各々第１フィルタ回路９０、第２フィルタ回 路９１、第３フィルタ回路９２の出力であり、（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）は各々第 ２比較回路９６、第３比較回路９８、第１比較回路９４の出力である。 この図でも明らかなように、ブラシレスモータの巻線電圧から逆起電圧成分の みをフィルタ回路で取り出し、比較することによってロータの位置検出信号が得 られることがわかる。 ここでは、安定した運転状態における逆起電圧検出回路５４の動作説明を行っ たが、起動時においては若干異なる現象が起こる。その現象について次に説明す る。 停止時には巻線に電圧が印加されておらず、フィルタ回路のコンデンサはその 電荷の大部分が放電されている。従って、次の起動時には低周波同期起動からす ぐにスタートするとフィルタ回路の出力が過渡直流成分を有しているために完全 に安定せず、その結果逆起電圧検出回路５４の出力も不安定になるという現象が あった。そのためにモータが脱調してしまっていた。 そこで、起動回路５７における低周波同期起動にはいる前に予めフィルタ回路 の過渡直流成分を除去するため、第１強制出力回路７８で一定時間強制的に電圧 、周波数を印加した。 その内容について更に詳しく説明する。図１８は起動時における波形図である 。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々図１６における位置検出信号Ｘ、Ｙ、Ｚであり 、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は各々図１６における第１フィルタ回路９０、第２フ ィルタ回路９１、第３フィルタ回路９２の出力である。 ここで、第１強制出力回路７８から出力を出すことにより各フィルタ回路にお ける出力がこの間にほぼ初期充電の状態に達成する。この状態から低周波同期起 動を行うので、各フィルタ回路の出力の安定が非常に早く逆起電圧検出に至るま でに十分に安定した位置検出の信号が得られることとなる。 ここで、第１強制出力波形は様々な試行錯誤を繰り返し、出力周波数５０Ｈｚ で、チョッピングデューティ０.７％（ＰＷＭ制御のパルスのオン比率である） の波形を１５５ｍｓｅｃ間印加することが効果があると判明した。もちろん、こ のレベルでは周波数が十分に高く、なおかつ電圧（デューティ）が十分低いため ブラシレスモータ４３は回転トルクが発生できず、回転はしない。また電圧を非 常に小さく設定しているため、入力電力が極端に増大するなどの問題も発生しな い。 この電圧を印加することにより、フィルタ回路におけるコンデンサに起動前に 十分な充電をさせることができるため、低周波同期起動における過渡直流成分は その起動回路５７の動作中にほぼゼロにすることができ、安定な起動が得られる ことになる。 またこの処理は低周波同期起動の時間が特に長く取れない場合にも、有効であ り、例えば圧縮機のように起動後早い時間で高いトルクが発生するような負荷に 対しては特に有効な方法である。 これまでは停止している状態からオンする場合について説明を行ったが、次に 電源投入時について説明する。回路が電源を切断された状態で長時間放置される とフィルタ回路の充電電圧は完全に放電しきっている。この状態においては、フ ィルタ回路を安定させるためには、強制出力をもっと強力に、長時間行う必要が ある。 次にこの方法について説明する。電源投入判定回路８０が電源投入と判断した ときには第２強制出力回路８１の出力を行う。この出力は第１強制出力回路７８ よりも電圧の高い状態で出力を印加するのが望ましい。 ここで、我々は第２強制出力波形について様々な試行錯誤を繰り返し、出力周 波数５０Ｈｚで、チョッピングデューティ１０.１％（ＰＷＭ制御のパルスのオ ン比率である）の波形を１秒以上印加することが効果があると判明した。この時 電圧は高いが周波数も高いのでブラシレスモータ４３は回転しない。また入力電 力は高いが電源投入時のみの処理であるのでその後のオン／オフの入力増加には ならない。 このように電源投入時に第１強制出力回路７８よりも電圧の高い波形を第２強 制出力回路８１から出力することにより、逆起電圧検出回路５４の位置検出信号 が非常に不安定になる現象をなくし、さらに安定した起動が得られることになる 。 また、安定判定回路８２を設けることにより、個体ばらつきまで加味した条件 での最適な波形出力の終了について次に説明する。 フィルタ回路の状態は同じ電源投入時においても異なるものである。例えば同 じ回路を用いても、電源切断の時間が短期間のものから長時間のものまで様々で ある。また回路間の部品のばらつき、モータのばらつきなどによっても異なって くるものである。 その状態を検出するために、本実施形態においては安定判定回路８２を設けた 。この回路の動作について次に説明する。 安定の判定は強制出力波形１周期（本実施形態の場合は２０ｍｓｅｃ）の間に 、逆起電圧検出回路５４の出力（位置検出信号Ｘ、Ｙ、Ｚ）のＥｘ．ＯＲ（イク スクルシブオア）の論理出力のパルス変化が６回あったことを検知すれば安定し たことと判定するようにした。 正常時には位置検出信号のＥｘ．ＯＲは３入力の奇数／偶数を判定する回路と して動作し、正規の位置検出信号となった場合にはそのパルス変化が６回になる ことを利用したものである。この時安定していないときは６回未満の変化となっ ている。 なお、本実施形態では、このようにパルスの変化回数で安定を判定しているが 、この限りではなく、例えばパルス幅を検出し、安定を判定してももちろん変わ らないのは明かである。 また、第２タイマ回路８３を設け、２種類のタイマ時間ｔ２、ｔ３（ｔ２＜ｔ ３、例えばt２＝１秒、ｔ３＝５秒など）を有しており、時間がｔ２未満の時は 判定回路８２の出力によらず第２強制出力回路８１の出力を出し続け、時間がｔ ２以上になってはじめて判定回路８２が安定であると判定していればその時に第 ２強制出力回路８１の出力を停止する。このようにすることにより、短時間での 判定回路８２の誤動作による第２強制出力回路８１の出力停止が回避でき適切な 終了ができるようになる。 また、第２タイマ回路の時間がｔ２以上ｔ３未満の時は判定回路８２の出力が 安定であると判定した時点で第２強制出力回路８１の出力を停止させる。また、 時間がｔ３以上の時は判定回路８２の出力に関わらず第２強制出力回路８１の出 力を停止させる。このようにすることにより、判定回路８２が安定と判定できな い場合でも速やかに処理を終了することができる。この場合でもフィルタ回路と してはほぼ安定状態にあるので、その後の起動は安定しており脱調することはな い。 以上のように、本実施形態にかかるブラシレスモータの起動装置は、ブラシレ スモータ４３が回転しないレベルの電圧、周波数の波形を一定時間出力する第１ 強制出力回路７８を設け、停止状態から起動する直前に、第１強制出力回路７８ からの出力をブラシレスモータ４３に印加することにより、逆起電圧検出回路５ ４のフィルタ回路の過渡直流成分の影響が少なくなり、起動直後の逆起電圧検出 回路５４の出力が安定することにより、負荷トルクが高くなっても脱調しなくな る。 また、ブラシレスモータ４３が回転しないレベルの電圧、周波数の波形を出力 する第２強制出力回路８１と、電源が投入された事を判定する電源投入判定回路 ８０とを設け、電源投入時と判定された時には第２強制出力回路８１の出力でイ ンバータ５３を動作させブラシレスモータ４３に電圧を印加することにより、特 にフィルタ回路が十分に放電されてしまい、位置検出が不安定となり易い電源投 入時においても安定した起動ができる。 また、逆起電圧検出回路５４からの信号から動作が安定したかどうかを判定す る判定回路８２を設けることにより、位置検出が不安定となり易い電源投入時に おける処理を速やかに終了させることができる。 また、電源投入時から動作を開始する第２タイマ回路８３を設けることにより 、位置検出が不安定となり易い電源投入時においてもその処理が判定により終了 しない場合でも速やかに、かつ強制的に終了させることができ、更にその後安定 した起動ができる。 なお、本実施形態では往復動式圧縮機を例にして説明を行ったが、これは特に 起動時の負荷のかかり方が大きいために本実施形態の説明で用いたが、回転式圧 縮機やその他起動時に大きな負荷がかかるものに対して有効な起動装置であるこ とはいうまでもない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ７／１６０３９９ (32)優先日 1995年６月27日 (33)優先権主張国 日本国（ＪＰ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，Ｓ Ｅ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 小川原 秀治 大阪府大阪市北区池田町１番２号棟215号 室 (72)発明者 辻井 康浩 大阪府大阪市鶴見区浜３丁目11番41号803 号室 (72)発明者 栗本 和典 大阪府大阪市城東区天王田５番21号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線したインバータ回路 と、前記インバータ回路により動作するＤＣモータと、前記ＤＣモータにより駆 動される圧縮機と、前記圧縮機を含む冷凍サイクルを構成する凝縮器と、冷却器 と、前記ＤＣモータのロータの位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手 段の出力を基に前記インバータ回路の半導体スイッチの動作を決定する転流パル スを出力する転流手段と、前記位置検出手段の出力を基に前記圧縮機の回転数を 検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段の出力を基に前記圧縮機のロッ ク状態を検出するロック検出手段と、前記ＤＣモータの回転数を可変にするチョ ッピングを行うためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生手段と 、前記転流パルスと前記チョッピング信号とを合成する合成手段と、前記合成手 段の出力により前記インバータ回路の半導体スイッチをオン／オフさせるドライ ブ手段と、前記ＤＣモータの起動時には前記位置検出手段の出力が得られないた め、前記合成手段にあらかじめ決められた転流パルスとチョッピング信号を出力 するとともに、前記ロック検出手段が前記圧縮機のロックを検出した場合には一 定時間後に再び転流パルスとチョッピング信号を出力し再起動を行う起動シーケ ンス制御手段と、前記起動シーケンス制御手段が出力する前記転流パルスと前記 チョッピング信号の起動シーケンスパターンを記憶し、各々が記憶している起動 シーケンスパターンの出力トルクが異なっている複数個の起動シーケンスパター ン記憶手段と、起動時には出力トルクの最も小さい起動シーケンスパターンを選 択し、再起動時には一段階出力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択し て前記起動シーケンス制御手段に出力するトルクアップ手段Ａと、起動時には前 記起動シーケンス制御手段と前記合成手段とを接続し、起動後は前記転流手段と 前記チョッピング信号発生手段とを前記合成手段に接続する運転モード切り替え 手段とからなる冷凍サイクル装置。 ２．複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線したインバータ回路 と、前記インバータ回路により動作するＤＣモータと、前記ＤＣモータにより駆 動される圧縮機と、前記圧縮機を含む冷凍サイクルを構成する凝縮器と、冷却器 と、前記ＤＣモータの回転子の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手 段の出力を基に前記インバータ回路の半導体スイッチの動作を決定する転流パル スを出力する転流手段と、前記位置検出手段の出力を基に前記圧縮機の回転数を 検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段の出力を基に前記圧縮機のロッ ク状態を検出するロック検出手段と、前記ＤＣモータの回転数を可変にするチョ ッピングを行うためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生手段と 、前記転流パルスと前記チョッピング信号とを合成する合成手段と 、前記合成手段の出力により前記インバータ回路の半導体スイッチをオン／オフ させるドライブ手段と、前記ＤＣモータの起動時には前記位置検出手段の出力が 得られないため、前記合成手段にあらかじめ決められた転流パルスとチョッピン グ信号を出力するとともに、前記ロック検出手段が前記圧縮機のロックを検出し た場合には一定時間後に再び転流パルスとチョッピング信号を出力する再起動を 行う起動シーケンス制御手段と、前記起動シーケンス制御手段が出力する前記転 流パルスと前記チョッピング信号の起動シーケンスパターンを記憶しており、各 々が記憶している起動シーケンスパターンの出力トルクが異なっている複数個の 起動シーケンスパターン記憶手段と、前記冷凍サイクルの周囲温度を検出する周 囲温度検出手段と、起動時に前記周囲温度検出手段が検出した周囲温度とあらか じめ設定された基準周囲温度とを比較して、周囲温度が高い場合には温度に応じ た出力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択し、再起動時にはさらに一 段階出力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択して前記起動シーケンス 制御手段に出力するトルクアップ手段Ｂと、起動時には前記起動シーケンス制御 手段と前記合成手段とを接続し、起動後は前記転流手段と前記チョッピング信号 発生手段とを前記合成手段に接続する運転モード切り替え手段とからなる冷凍サ イクル装置。 ３．複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線したインバータ回路 と、前記インバータ回路により動作するＤＣモータと、前記ＤＣモータにより駆 動される圧縮機と、前記圧縮機を含む冷凍サイクルを構成する凝縮器と、冷却器 と、前記ＤＣモータの回転子の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手 段の出力を基に前記インバータ回路の半導体スイッチの動作を決定する転流パル スを出力する転流手段と、前記位置検出手段の出力を基に前記圧縮機の回転数を 検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段の出力を基に前記圧縮機のロッ ク状態を検出するロック検出手段と、前記ＤＣモータの回転数を可変にするチョ ッピングを行うためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生手段と 、前記転流パルスと前記チョッピング信号とを合成する合成手段と 、前記合成手段の出力により前記インバータ回路の半導体スイッチをオン／オフ させるドライブ手段と、前記ＤＣモータの起動時には前記位置検出手段の出力が 得られないため、前記合成手段にあらかじめ決められた転流パルスとチョッピン グ信号を出力するとともに、前記ロック検出手段が前記圧縮機のロックを検出し た場合には一定時間後に再び転流パルスとチョッピング信号を出力する再起動を 行う起動シーケンス制御手段と、前記起動シーケンス制御手段が出力する前記転 流パルスと前記チョッピング信号の起動シーケンスパターンを記憶しており、各 々が記憶している起動シーケンスパターンの出力トルクが異なっている複数個の 起動シーケンスパターン記憶手段と、前記冷却器温度を検出する冷却器温度検出 手段と、起動時に前記冷却器温度検出手段が検出した冷却器温度とあらかじめ設 定された冷却器基準温度とを比較して、冷却器温度が高い場合には温度に応じた 出力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択し、再起動時にはさらに一段 階出力トルクの大きい起動シーケンスパターンを選択して前記起動シーケンス制 御手段に出力するトルクアップ手段Ｃと、起動時には前記起動シーケンス制御手 段と前記合成手段とを接続し、起動後は前記転流手段と前記チョッピング信号発 生手段とを前記合成手段に接続する運転モード切り替え手段とからなる冷凍サイ クル装置。 ４．複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線したインバータ回路 と、前記インバータ回路により動作するＤＣモータと、前記ＤＣモータにより駆 動される圧縮機と、前記圧縮機を含む冷凍サイクルを構成する凝縮器と、冷却器 と、前記ＤＣモータの回転子の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手 段の出力を基に前記インバータ回路の半導体スイッチの動作を決定する転流パル スを出力する転流手段と、前記位置検出手段の出力を基に前記圧縮機の回転数を 検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段の出力を基に前記圧縮機のロッ ク状態を検出するロック検出手段と、前記ＤＣモータの回転数を可変にするチョ ッピングを行うためのチョッピング信号を発生するチョッピング信号発生手段と 、前記転流パルスと前記チョッピング信号とを合成する合成手段と 、前記合成手段の出力により前記インバータ回路の半導体スイッチをオン／オフ させるドライブ手段と、前記ＤＣモータの起動時には前記位置検出手段の出力が 得られないため、前記合成手段にあらかじめ決められた転流パルスとチョッピン グ信号を出力するとともに、前記ロック検出手段が前記圧縮機のロックを検出し た場合には一定時間後に再び転流パルスとチョッピング信号を出力する再起動を 行う起動シーケンス制御手段と、前記起動シーケンス制御手段が出力する前記転 流パルスと前記チョッピング信号の起動シーケンスパターンを記憶しており、各 々が記憶している起動シーケンスパターンの出力トルクが異なっている複数個の 起動シーケンスパターン記憶手段と、前記圧縮機の吸入圧力を検出する吸入圧力 検出手段と、起動時に前記吸入圧力検出手段が検出した吸入圧力とあらかじめ設 定された基準圧力とを比較して、吸入圧力が高い場合には圧力に応じた出力トル クの大きい起動シーケンスパターンを選択し、再起動時にはさらに一段階出力ト ルクの大きい起動シーケンスパターンを選択して前記起動シーケンス制御手段に 出力するトルクアップ手段Ｄと、起動時には前記起動シーケンス制御手段と前記 合成手段とを接続し、起動後は前記転流手段と前記チョッピング信号発生手段と を前記合成手段に接続する運転モード切り替え手段とからなる冷凍サイクル装置 。 ５．シェル内部が吸い込みガスとほぼ同じ圧力である圧縮機と、前記圧縮機を動 作させるモータと、前記モータの起動時にモータを一定時間一定回転させた後に 庫内温度に応じてインバータ運転させてなる冷蔵庫の制御装置。 ６．シェル内部が吸い込みガスとほぼ同じ圧力である圧縮機と、前記圧縮機の圧 縮部を動作させるためのＤＣモータと、前記ＤＣモータのロータの回転位置をス テータ巻線に生じる逆起電圧から検出する逆起電圧検出回路と、通常の運転中は 前記逆起電圧検出回路の出力により転流を行い前記ＤＣモータを可変速運転させ るインバータと、冷蔵庫の庫内温度が安定したとき前記ＤＣモータの回転数を商 用電源未満の回転数とする回転数設定回路とを有する冷蔵庫の制御装置。 ７．回転数設定回路により停止から動作状態に変化したときにインバータの所定 の相をオンにすると共に一定電圧を出力するように指示するロータ固定回路と、 ロータ固定回路の出力を一定時間維持する第１タイマ回路とを有する請求項６記 載の冷蔵庫の制御装置。 ８．ロータ固定回路により決定する所定の相は、圧縮機の圧縮部が最も起動トル クが少なくなるところとなるようにした請求項７記載の冷蔵庫の制御装置。 ９．第１タイマ回路で設定される一定時間はＤＣモータのロータの振動が完了す るまでの時間以上である請求項７記載の冷蔵庫の制御装置。 １０．ＤＣモータが短時間で加速を行うための所定の転流パターンを予め記憶す る起動転流パターン記憶回路と、ＤＣモータが一定のトルクを出すための所定の 電圧パターンを予め記憶する起動電圧パターン記憶回路と、ＤＣモータの起動時 には前記起動転流パターン記憶回路からの出力を選択しインバータを転流動作さ せる転流選択回路と、前記転流パターンに同期してインバータの出力電圧を起動 電圧パターン記憶回路の出力に応じて変化させる電圧選択回路と、前記起動転流 パターン記憶回路の出力が完了したときに通常の逆起電圧検出回路の出力による 転流に切り替える転流選択回路とからなる請求項６記載の冷蔵庫の制御装置。 １１．起動転流パターン記憶回路に記憶されている転流パターンはＤＣモータの ロータが少なくとも２回転するまでに完了するパターンである請求項１０記載の 冷蔵庫の制御装置。 １２．ＤＣモータが起動した後インバータの出力電圧を上昇させることにより加 速を行う速度を選択する上昇速度選択回路と、起動完了後一定時間動作する第２ タイマ回路と、前記第２タイマ回路が動作中は加速の小さな第１の上昇速度を選 択し、前記第２タイマ回路が動作完了したあとは加速の大きな第２の上昇速度が 選択される請求項６記載の冷蔵庫の制御装置。 １３．前記上昇速度選択回路により選択された上昇速度において、ＤＣモータが 商用周波数まで上昇する時間が所定時間以内になるように第２の上昇速度を調整 する上昇速度調整回路を設けた請求項１２記載の冷蔵庫の制御装置。 １４．所定時間はオイル無給油時間が２倍以内になるように設定された請求項１ ３記載の冷蔵庫の制御装置。 １５．ＤＣモータの立ち上がり時に一定時間動作する第３タイマ回路を設け、商 用周波数付近の回転数を固定回転数とし、前記第３タイマ回路動作中には回転数 設定回路による指令回転数を無視し前記固定回転数をインバータの出力目標とす る回転数選択回路を有する請求項６記載の冷蔵庫の制御装置。 １６．回転数設定回路による指令回転数が所定回転数より低いことを判定する回 転数判定回路と、前記回転数判定回路が低い回転数であると判定したとき動作す る第４タイマ回路とを設け、前記第４タイマ回路が動作完了したとき前記第３タ イマ回路の動作を開始するようにした請求項１５記載の冷蔵庫の制御装置。 １７．直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、前記インバータにより駆動 されるブラシレスモータと、前記ブラシレスモータの逆起電圧からロータの回転 位置を検出する逆起電圧検出回路と、前記逆起電圧検出回路の信号から前記イン バータを駆動させる波形を作る転流回路と、ブラシレスモータの起動をさせるた めの波形を出力する起動回路と、ブラシレスモータが回転しないレベルの電圧、 周波数の波形を一定時間出力する第１強制出力回路と、前記ブラシレスモータの 起動の際前記第１強制出力回路の出力を選択し、次に前記起動回路の出力を選択 し、最後に前記転流回路の出力を選択して前記インバータを動作させるようにし た切換回路とを有するブラシレスモータの起動装置。 １８．直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、前記インバータにより駆動 されるブラシレスモータと、前記ブラシレスモータの逆起電圧からロータの回転 位置を検出する逆起電圧検出回路と、前記逆起電圧検出回路の信号から前記イン バータを駆動させる波形を作る転流回路と、ブラシレスモータを起動させるため の波形を出力する起動回路と、ブラシレスモータが回転しないレベルの電圧、周 波数の波形を出力する第２強制出力回路と、電源が投入されたことを判定する電 源投入判定回路と、電源投入時と判定された時前記第２強制出力回路の出力を選 択し前記インバータを動作させるようにした切換回路とを有するブラシレスモー タの起動装置。 １９．直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、前記インバータにより駆動 されるブラシレスモータと、前記ブラシレスモータの逆起電圧からロータの回転 位置を検出する逆起電圧検出回路と、前記逆起電圧検出回路の信号から前記イン バータを駆動させる波形を作る転流回路と、ブラシレスモータを起動させるため の波形を出力する起動回路と、電源が投入されたことを判定する電源投入判定回 路と、前記逆起電圧検出回路からの信号から動作が安定したかどうかを判定する 判定回路と、ブラシレスモータが回転しないレベルの電圧、周波数の波形を出力 し前記判定回路が安定と判定したとき波形の出力を停止する第２強制出力回路と 、電源投入時と判定された時前記第２強制出力回路の出力を選択して前記インバ ータを動作させるようにした切換回路とを有するブラシレスモータの起動装置。 ２０．直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、前記インバータにより駆動 されるブラシレスモータと、前記ブラシレスモータの逆起電圧からロータの回転 位置を検出する逆起電圧検出回路と、前記逆起電圧検出回路の信号から前記イン バータを駆動させる波形を作る転流回路と、ブラシレスモータを起動させるため の波形を出力する起動回路と、電源が投入されたことを判定する電源投入判定回 路と、前記逆起電圧検出回路からの信号から動作が安定したかどうかを判定する 判定回路と、電源投入時から動作を開始する第２タイマ回路と、ブラシレスモー タが回転しないレベルの電圧、周波数の波形を出力し前記判定回路が安定と判定 したとき、または、前記第２タイマ回路が一定時間完了したとき波形の出力を停 止する第２強制出力回路と、電源投入時と判定された時前記第２強制出力回路の 出力を選択して前記インバータを動作させるようにした切換回路とを有するブラ シレスモータの起動装置。