專利名稱：空調(diào)機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及空調(diào)機，特別是具有電機和利用該電機驅動的壓縮機的空調(diào)機。
迄今人們所熟知的空調(diào)機備有分別設置在室內(nèi)和室外通過制冷劑進行熱交換的一對熱交換器、對制冷劑進行壓縮的壓縮機、切換制冷劑的流通方向的四通閥和毛細管等，利用四通閥的切換等可在暖氣、冷氣、除濕等各種運轉模式下進行空氣調(diào)節(jié)。
裝設在家用空調(diào)機等內(nèi)部的壓縮機幾乎都是從電機獲得用于壓縮的驅動力。然而，在電機起動時和運轉時由于該電機產(chǎn)生振動和聲音，所以，上述電機和從電機獲得驅動力的壓縮機通常都設置在室外機組內(nèi)。
但是，如果采用上述結構，設置在室外機組內(nèi)的壓縮機和電機便被置于與室外氣溫接近的溫度環(huán)境中，特別是到了冬季便處于溫度很低的環(huán)境中。在低溫環(huán)境下，電機的驅動線圈的電阻值將增大，另外，使壓縮機內(nèi)的可動部件潤滑用的潤滑油的粘性也增大。因此，不管壓縮機的周圍溫度如何，在電機起動時供給一定電壓的空調(diào)機中，當壓縮機的周圍溫度低時，流過驅動線圈中的電流將減小，另外，由于潤滑油的粘性阻力增大，電機起動所需要的轉矩也增大，于是，有可能發(fā)生不能將電機起動的情況。特別是為了減小起動時的沖流，一個顯著的傾向就是將起動電壓設定得較低。
另外，為了解決這個問題，也出現(xiàn)了當電機起動失敗時便將供給電機的電壓提高若干，再次使電機起動，如此反復試行的空調(diào)機。但是，由于是在低溫時對電機反復試行起動的，所以，在電機起動時要浪費電力，同時，使電機實際起動起來需要一定的時間。
因此，鑒于上述事實，本發(fā)明的目的在于提供一種可以在周圍溫度低時不浪費電力并且使電機平滑地起動的空調(diào)機。
為了達到上述目的，本發(fā)明的第一方面所述的空調(diào)機的特征在于具有電機、壓縮機、溫度檢測裝置和控制裝置。壓縮機由上述電機驅動；溫度檢測裝置用于檢測上述壓縮機的安裝部位附近的溫度；控制裝置用于當上述溫度檢測裝置檢測的溫度小于指定溫度時，控制上述電機起動時供給該電機的電壓高于上述檢測的溫度大于上述指定溫度時的電壓值。
另外，本發(fā)明的第二方面所述的空調(diào)機的特征在于本發(fā)明的第一方面所述的空調(diào)機中，上述控制裝置在上述溫度檢測裝置檢測的溫度小于指定溫度時，控制上述電機起動時供給該電機的電壓隨著上述檢測的溫度降低而升高。
在本發(fā)明的空調(diào)機中，溫度檢測裝置檢測壓縮機的安裝部位附近的溫度。當該檢測溫度小于指定溫度時，控制裝置在電機起動時使供給該電機的電壓比檢測溫度高于指定溫度時的起動電壓還高。通常，當壓縮機安裝部位附近的溫度低時，由于驅動該壓縮機的電機的驅動線圈的電阻值增大，所以，流過驅動線圈中的電流減小，并且，由于壓縮機內(nèi)的潤滑油的粘性增大，所以，使電機起動所需要的轉矩也增大，但是，如上所述，通過在電機起動時提高供給該電機的電壓，便可避免電機的驅動轉矩減小，從而可以避免電機的起動失敗。因此，由于不必反復進行電機的起動，所以，在周圍溫度低時也可以不浪費電力而平滑地使電機起動。
另外，當檢測溫度高于指定溫度時，控制裝置控制供給電機的起動電壓低于檢測溫度小于指定溫度時的起動電壓。因此，與不論檢測溫度如何都將起動電壓設定為一定的高數(shù)值的情況相比，可以節(jié)約電力，并且可以減小起動時的沖流。
對于在大型空調(diào)機中使用的驅動壓縮機用的電機等那種輸出大的電機，在通常情況下，電機起動時也需要很大的轉矩，從而需要供給高電壓。因此，隨著壓縮機安裝部位附近的溫度降低，上述那種電機的驅動電流的減小和起動所需要的轉矩增大的影響很大，所以，若將本發(fā)明應用于輸出大的電機，將顯著地表現(xiàn)出本發(fā)明的效果。
通常，隨著壓縮機安裝部位附近的溫度降低，電機的驅動線圈的電阻值增大，并且壓縮機內(nèi)的潤滑油的粘性也增大。因此，隨著壓縮機安裝部位附近的溫度降低，電機起動所需要的供給電壓也增大。
因此，如本發(fā)明的第二方面所述，當溫度檢測裝置檢測的溫度小于指定溫度時，控制裝置控制電機起動時供給該電機的電壓，使其隨著該檢測溫度的降低而升高，更具體地說，就是最好隨著檢測溫度的降低，逐級地慢慢提高或者連續(xù)地提高電壓。
本發(fā)明的第一方面也包含以指定溫度為界限分2級改變供給電機的電壓的情況，但是，這時，為了在溫度很低的環(huán)境下也能使電機起動成功，必須將比該指定溫度略低的溫度下的電壓設定得與溫度很低時電壓相等，即，必須設定為在溫度很低的環(huán)境下也能使電機起動的高電壓。另一方面，如上所述，隨著檢測溫度降低而提高供給電機的電壓時，由于與指定溫度的溫差很小，所以雖然比該指定溫度略低的溫度下的電壓與指定溫度下的電壓之差小，但是，該電壓也能可靠地使電機起動。根據(jù)上述情況，供給電機的電壓隨著檢測溫度的降低而改變該電壓的情況與按2級改變該電壓的情況相比，在很寬的溫度范圍內(nèi)用較低的電壓即可完成，所以，可以進一步減少使電機起動的電力消耗。


圖1是本發(fā)明的實施例中的空調(diào)機的制冷劑回路圖。
圖2是空調(diào)機的室內(nèi)機組的電路圖。
圖3是空調(diào)機的室外機組的電路圖。
圖4是壓縮機和壓縮機電機的簡略結構圖。
圖5是壓縮機和壓縮室周邊的簡略結構6是壓縮機電機的繞組接線的簡圖。
圖7是控制程序的流程圖。
圖8是在本實施例的控制中參照的壓縮機安裝部位附近的溫度與電機的起動電壓之間的對應關系曲線圖。
圖9是可以應用本發(fā)明的壓縮機安裝部位附近的溫度與電機的起動電壓之間的對應關系曲線圖。
10-室內(nèi)機組12-室外機組26-壓縮機72C-微處理器102F-微處理器106-壓縮機電機(電機)110C-壓縮機溫度熱敏電阻(溫度檢測裝置)下面，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。
如圖1所示，本實施例的空調(diào)機包括室內(nèi)機組10和室外機組12，同時，在室內(nèi)機組10和室外機組12中設有使制冷劑循環(huán)的制冷循環(huán)回路。
在室內(nèi)機組10中設有室內(nèi)熱交換器16。在該室內(nèi)熱交換器16的附近，設有使風通過室內(nèi)熱交換器16送風用的由后面所述的風扇電機70E驅動的風扇17。
室內(nèi)熱交換器16通過用粗管構成的制冷劑配管18與室外機組12的閥門20連接。另外，閥門20通過消聲器22與四通閥36連接。四通閥36通過儲壓器24、壓縮機26、消聲器38和四通閥36與室外熱交換器28連接。
室外熱交換器28通過毛細管30和過濾網(wǎng)42與閥門32連接，同時，通過電磁閥40連接在消聲器38和四通閥36之間。并且，閥門32通過用細管構成的制冷劑配管34與室內(nèi)熱交換器16連接，這樣，便形成封閉的制冷劑循環(huán)回路即制冷循環(huán)。在室外熱交換器28的附近，設有使風通過室外熱交換器28送風用的由后面所述的風扇電機112A驅動的風扇29。
圖2所示是室內(nèi)機組10的電路，該電路具有電源基板70和控制基板72。在電源基板70上設有調(diào)整向室內(nèi)的送風量的風扇電機70E(直流無刷電機)連接的驅動電路70A、生成用于驅動電機的電功率的電機電源電路70B、生成控制電路用的電功率的控制電路用電源電路70C和生成串行電路用的電功率的串行電路用電源電路70D。
因此，通過改變從電機電源電路70B向驅動電路70A供給的直流電的電壓，便可由微處理器任意調(diào)節(jié)風扇電機70E的轉數(shù)即送風裝置的送風量。在本實施例中，例如在12V-36V的范圍內(nèi)分為256級控制該電壓。
在控制基板72上設有與串行電路用電源電路連接的串行電路72A、驅動電機的驅動電路72B和作為控制電路的微處理器72C。使導風板上下動的上下導風板用的步進電機74A、左右導風板用的步進電機74B，74C和改變檢測地面溫度的地板溫度傳感器的方向用的步進電機74D等都與驅動電路72B連接。這些步進電機由微處理器72C的信號控制轉動角。
另外，微處理器72C由圖中未示出的CPU、RAM、ROM、輸入輸出控制部等構成。設在顯示基板76上的顯示運轉模式等的顯示用LED和接收遙控器的操作信號的接收電路連接的并且設在傳感器基板78上的檢測地面溫度的地板溫度傳感器和光傳感器都與該微處理器72C連接。并且，檢測室溫的室溫傳感器80A、檢測室內(nèi)熱交換器16的溫度的熱交換器用溫度傳感器80B都與微處理器72C連接，同時設在開關基板82上的自診斷用LED、切換為通常的運轉和試運轉的切換開關和自診斷開關也與微處理器72C連接。
圖3是室外機組12的電路，該電路具有整流電路100和控制基板102。另外，室外機組12的電路通過用①～③表示的多個端子與圖2中的室內(nèi)機組10的電路連接。
在控制基板102上，設有與室內(nèi)機組10中的串行電路用電源電路70D連接的串行電路102A、消除噪聲的噪聲濾波器102B，102C，102D、生成用于轉換倒相器104的電功率的轉換電源電路102E和作為控制電路的微處理器102F。該微處理器102F由圖中未示出的CPU、RAM、ROM、及輸入輸出控制部等構成，并通過室內(nèi)機組10的串行電路72A和串行電路102A，根據(jù)從室內(nèi)機組10中的微處理器72C傳送來的控制信號，控制供給壓縮機的交流電的頻率(18Hz～150Hz)及各個機器的動作。
倒相器104與轉換電源電路102E連接，向壓縮制冷劑的壓縮機26供給驅動力的壓縮機電機106與倒相器104連接。
另外，作為檢測室外溫度的室外溫度傳感器的室外溫度熱敏電阻110A、作為檢測室外熱交換器28的溫度的盤管溫度傳感器的盤管溫度熱敏電阻110B、作為檢測壓縮機的溫度的溫度傳感器的壓縮機溫度熱敏電阻110C等也與微處理器102F連接。另外，四通閥36和電磁閥40與室外機組12連接。112A是風扇電機，112B是風扇電機用電容器。
如果采用本空調(diào)機，則在關閉電磁閥40的狀態(tài)下切換四通閥36，使制冷劑按照室內(nèi)熱交換器16、制冷劑配管18、閥門20、消聲器22、四通閥36、儲壓器24、壓縮機26、消聲器38、四通閥36、室外熱交換器28、毛細管30、過濾網(wǎng)42、閥門32、制冷劑配管34和室內(nèi)熱交換器16的順序進行循環(huán)時，由于在室內(nèi)熱交換器16中制冷劑蒸發(fā)，并且在室外熱交換器28中制冷劑冷凝，所以，可以向室內(nèi)提供冷氣。另外，若使制冷劑沿著與上述相反的方向循環(huán)時，則在室內(nèi)熱交換器16中制冷劑冷凝，在室外熱交換器28中制冷劑蒸發(fā)，所以，可以向室內(nèi)提供暖氣。
在暖氣運轉時，通過將電磁閥40打開，使從壓縮機26排出的高溫制冷劑的一部分流入室外熱交換器28內(nèi)，可提高室外熱交換器28的溫度，使其不易結霜。
如圖4所示，本實施例的壓縮機26與驅動該壓縮機26的壓縮機電機106整體裝配到機殼120內(nèi)。壓縮機26設在機殼120內(nèi)的下部，壓縮機電機106設在機殼120內(nèi)的大致中央部。
壓縮機電機106由將驅動轉矩傳遞給壓縮機26用的轉軸130、與轉軸130整體轉動的轉子132、定子128和繞在定子128上的繞組126構成。略呈圓筒狀的轉子132設在機殼120的中央部，其轉動中心軸沿上下方向設置。轉軸130固定在轉子132的中心部，上下方向的中心軸與轉子132的中心軸相互一致，一直廷長到后面所述的設置壓縮機26的機殼120的下部。從周圍將轉子132包圍住而設置的定子128，其外側固定在機殼120的內(nèi)壁上，其內(nèi)側表面與定子128的側面之間留有很小的間隙。
另外，如圖6所示，上述壓縮機電機106是三相繞組126A，126B，126C連接成星形的無劇直流電機，通過按順序將電壓供給3個接點A，B，C中的2個接點之間，而將驅動轉矩供給轉子132和轉軸130。即，首先將電壓供給接點A與接點B之間，經(jīng)過指定時間后將電壓供給接點B與接點C之間，再經(jīng)過指定時間后將電壓供給接點C與接點A之間，通過按順序轉換被供給電壓的繞組，將驅動轉矩供給轉子132和轉軸130。
向上述繞組供給電壓，必須使轉子132的轉動位置與時間相符合，所以，必須檢測轉子132的轉動位置。通常，無刷直流電機的轉子的位置檢測大多利用由采用InSb(銻化銦)的n型半導體構成的霍爾元件進行檢測。但是，由于霍爾元件耐熱性差，在高溫下有可能發(fā)生誤動作，所以，在本實施例中檢測除被供給電壓的2個接點間的繞組以外的另一個繞組中由電磁感應引起的感應電壓，根據(jù)該感應電壓值檢測轉子132的轉動位置。
在壓縮機26內(nèi)設有2個形成后面所述的壓縮制冷劑用的壓縮室的汽缸142，150。在汽缸142與上述轉子132之間設有軸承136，上述轉軸130從該軸承136中穿過。另外，在汽缸150與機殼120的底面之間設有軸承152，上述轉軸130也穿過該軸承152。在2個汽缸142，150之間，設有隔板144、由隔板144和軸承136從上下方向將汽缸142夾在中間，從而在汽缸142中形成壓縮室。
如圖5所示，在圓筒狀的汽缸142內(nèi)，如上所述，轉軸130從中心位置穿過，偏心部138偏心地固定在該轉軸130上，再將滾柱140固定在偏心部138的外側。滾柱140的外側表面與汽缸142的內(nèi)周面接觸。該滾柱140的外周面與汽缸142的內(nèi)周面之間的空間構成壓縮制冷劑的壓縮室170。另外，在汽缸142上設有將制冷劑吸入壓縮室170內(nèi)用的吸入口174、將制冷劑從壓縮室170內(nèi)排出用的排出口178和調(diào)節(jié)制冷劑的排出量用的排出閥180。固定設在槽176中的圖中未示出的彈簧上的葉片172在該彈簧的壓力作用下與滾柱140接觸。這樣，壓縮室170便被分割成2個部分，即在圖5中分割為吸入的制冷劑由滾柱140進行壓縮的右半部分和成為壓縮過的制冷劑通向排出口178的通路的左半部分。
另外，汽缸150也由隔板144和軸承152從上下方向夾在中間，因此在汽缺150中形成壓縮室。在該汽缸150的壓縮室內(nèi)，設有相對于轉軸130的軸線偏心地固定的圓盤狀的偏心部148和固定在偏心部148的外周部的環(huán)形滾輪146。上述偏心部138和偏心部148固定在相對于轉軸130對稱的位置，以180度的位相差與轉軸130一起轉動。
將制冷劑向壓縮室內(nèi)吸引用的吸引管154，156分別設在汽缺142，150上。接收從設在汽缸142上的后面所述的排出口178(參見圖5)排出的制冷劑的略呈漏斗狀的排出消聲器158設置成從上方覆蓋住軸承136的下部。另外，接收從設在汽缸150上的圖中未示出的排出口排出的制冷劑的略呈碟狀的排出消聲器160設在軸承152的下部。作為從機殼120的下部通向中央部的制冷劑的通路而使用的旁通管134設在機殼120的外面，該旁通管兩端的管口從機殼120的側壁貫通。制冷劑的排出管122設在機殼120的上面中央部。上述排出消聲器158和排出消聲器160使用圖中未示出的管路與旁通管134連通，該旁通管134也使用圖中未示出的管路與排出管122連通。
另外，在機殼120的上面還設有向上述壓縮機電機106供電用的3個端子124A。124B，124C和已說明過的壓縮機溫度熱敏電阻110C。
下面，說明本實施例的工作情況。
當接收到從遙控器傳送來的指示空調(diào)機開始運轉的信號時，執(zhí)行圖7所示的控制程序。該控制程序在室外機組12的微處理器102F中執(zhí)行。
在S200，讀入由壓縮機溫度熱敏電阻110C檢測的壓縮機安裝部位附近的溫度T，然后在S202，判斷溫度T是否小于指定溫度T1。
當溫度T高于指定溫度T1時，進入S206，作為壓縮機電機106的起動電壓設定為通常時的電壓，并進入S208，另一方面，當溫度T小于指定溫度T1時，便進入S204，根據(jù)存儲在圖中未示出的組裝在微處理器72C內(nèi)的ROM內(nèi)的壓縮機安裝部位附近的溫度與壓縮機電機的起動電壓之間的對應曲線(圖8所示的實線曲線)讀取與溫度T對應的壓縮機電機的起動電壓V2，將該電壓V2設定為壓縮機電機106的起動電壓，然后進入S208，上述電壓V2設定為高于通常時的電壓V1的數(shù)值。
在S208，將在上述S204或S206設定的起動電壓供給壓縮機電機106的繞組126，進行起動。這樣，壓縮機電機106的轉軸130便向圖5中的R方向旋轉，與此同時，滾柱140與汽缸142的內(nèi)周面滑動地接觸著向R方向偏心地轉動。
這時，制冷劑從圖4所示的吸引管154，156進入壓縮機26內(nèi)。從吸引管154吸引的制冷劑從圖5中的吸入口174進入壓縮室170內(nèi)，通過上述滾柱140的偏心轉動，由滾柱140的外周面與汽缸142的內(nèi)周面進行壓縮。壓縮之后，制冷劑便向圖5中的左半部分移動，從開口大小由排出閥180調(diào)整過的排出口178向壓縮室外排出。排出的制冷劑通過排出消聲器158后，再通過圖中未示出的管路和旁通管134從排出管122向機殼120之外排出。從吸引管154吸引的制冷劑和上述一樣，也在汽缸150內(nèi)的圖中未示出的壓縮室內(nèi)被壓縮后，通過同樣的路線從排出管122向機殼120之外排出。
并且，在S210，以和設在室內(nèi)機組10內(nèi)的微處理器72C的指示對應的轉數(shù)進行空調(diào)運轉。更詳細地說，就是微處理器72C根據(jù)目標溫度與室溫的溫差和該溫差的變化量進行模糊運算，計算出壓縮機26的運轉能力(頻率)的變化量，并通過接口電路和信號線將該運轉能力的變化量傳送給室外機組12的微處理器102F。另外，室外機組12的微處理器102F將現(xiàn)在供給壓縮機26的交流電的頻率加上該增減量的頻率后的新的頻率的交流電供給壓縮機26。
這樣，根據(jù)目標溫度和室溫，增減供給壓縮機26的交流電的頻率，求出維持目標溫度所需要的壓縮機26的運轉能力(交流電的頻率)，以該運轉能力維持壓縮機26的運轉。另外，在該狀態(tài)下改變目標溫度時，微處理器72C重新計算壓縮機26的運轉能力的變化量，并設定維持目標溫度(空調(diào)負荷)所需要的運轉能力(頻率)。
從上述說明可知，在壓縮機安裝部位附近的溫度小于指定溫度時，將高于通常時的電壓V1的電壓V2設定為電機的起動電壓，所以，可以避免電機的起動失敗，從而可以不浪費電力而平穩(wěn)地起動電機。
當壓縮機安裝部位附近的溫度小于指定溫度時，作為電機的起動電壓而設定的電壓值，不限于上述說明過的圖8中的實線所示的那樣取為隨溫度的變化而逐級地變化的值，也可以像圖9所示的那樣取隨溫度的變化而連續(xù)變化的值。另外，也可以如圖8的虛線所示的那樣，以2級改變電壓，以指定溫度為界限，在小于該指定溫度時提高電壓值。在上述各種方法中，圖8中的虛線所示的按2級改變電壓的情況，其優(yōu)點是控制簡單。另外，與此相比，圖8的實線所示的隨溫度的變化而逐級地改變電壓的情況，在小于指定溫度T1的溫度T電機起動時的供給電壓V2小于圖8的虛線所示的按2級改變電壓時的電壓V3，所以，可以節(jié)約與電壓值(V3-V2)對應的電力，即，可以進一步減少起動電機的電力消耗。
另外，在本實施例中，對設有多個壓縮室的壓縮機進行了說明，但是，本發(fā)明也可以應用于只有1個壓縮室的壓縮機。
在本實施例中，作為驅動壓縮機的電機，舉出了使用三相無刷直流電機的例子，但是，本發(fā)明也可以應用于使用其他直流電機或交流電機的情況。
另外，如本實施例所示的那樣，溫度檢測裝置可以使用空調(diào)機中已有的壓縮機用的溫度傳感器。這樣，比重新在壓縮機附近設置專用的溫度傳感器具有結構簡單的優(yōu)點。另外，在本實施例中，舉出了溫度傳感器設在內(nèi)裝壓縮機26的機殼120的上面的例子，但是，溫度傳感器的設置位置不限于這種情況。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，具有控制裝置，當由檢測壓縮機安裝部位附近的溫度用的溫度檢測裝置檢測到的溫度小于指定溫度時，該控制裝置控制電機起動時供給該電機的電壓高于上述檢測的溫度大于指定溫度時的電壓值，所以，當壓縮機安裝部位附近的溫度低時，可以避免電機的驅動轉矩減小，從而可以避免電機起動的失敗。因此，不必反復試行電機的起動，在周圍溫度低時，也可以不浪費電力而平穩(wěn)地起動電機。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，當由溫度檢測裝置檢測的溫度小于指定溫度時，控制裝置控制電機起動時供給該電機的電壓隨著檢測的溫度降低而升高，所以，與以指定溫度為界限按2級改變上述電壓的情況相比，在很寬的溫度范圍內(nèi)電機起動時供給的電壓以較低的數(shù)值即可達到目的，所以，可以進一步減少起動電機的電力消耗。
權利要求
1.空調(diào)機具有電機、壓縮機、溫度檢測裝置和控制裝置，壓縮機由上述電機進行驅動；溫度檢測裝置用于檢測上述壓縮機的安裝部位附近的溫度；控制裝置用于當由上述溫度檢測裝置檢測的溫度小于指定溫度時，控制上述電機起動時供給該電機的電壓高于上述檢測的溫度大于上述指定溫度時的電壓值。
2.按權利要求1所述的空調(diào)機的特征在于當上述溫度檢測裝置檢測的溫度小于指定溫度時，上述控制裝置控制上述電機起動時供給該電機的電壓隨著上述檢測的溫度降低而升高。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于當壓縮機的安裝部位附近的溫度低時可以不浪費電力而平穩(wěn)地使電機起動。當由壓縮機溫度熱敏電阻110℃檢測的壓縮機26附近的檢測溫度小于指定溫度時，壓縮機電機106起動時供給該壓縮機電機106的電壓高于通常的起動時供給的電壓。
文檔編號F25B1/00GK1124838SQ9511612
公開日1996年6月19日 申請日期1995年9月18日 優(yōu)先權日1994年9月19日
發(fā)明者中山義紀, 礒部知典 申請人:三洋電機株式會社