专利名称：空调机的制作方法
技术领域：
本发明涉及空调机，特别是具有电机和利用该电机驱动的压缩机的空调机。
迄今人们所熟知的空调机备有分别设置在室内和室外通过制冷剂进行热交换的一对热交换器、对制冷剂进行压缩的压缩机、切换制冷剂的流通方向的四通阀和毛细管等，利用四通阀的切换等可在暖气、冷气、除湿等各种运转模式下进行空气调节。
装设在家用空调机等内部的压缩机几乎都是从电机获得用于压缩的驱动力。然而，在电机起动时和运转时由于该电机产生振动和声音，所以，上述电机和从电机获得驱动力的压缩机通常都设置在室外机组内。
但是，如果采用上述结构，设置在室外机组内的压缩机和电机便被置于与室外气温接近的温度环境中，特别是到了冬季便处于温度很低的环境中。在低温环境下，电机的驱动线圈的电阻值将增大，另外，使压缩机内的可动部件润滑用的润滑油的粘性也增大。因此，不管压缩机的周围温度如何，在电机起动时供给一定电压的空调机中，当压缩机的周围温度低时，流过驱动线圈中的电流将减小，另外，由于润滑油的粘性阻力增大，电机起动所需要的转矩也增大，于是，有可能发生不能将电机起动的情况。特别是为了减小起动时的冲流，一个显著的倾向就是将起动电压设定得较低。
另外，为了解决这个问题，也出现了当电机起动失败时便将供给电机的电压提高若干，再次使电机起动，如此反复试行的空调机。但是，由于是在低温时对电机反复试行起动的，所以，在电机起动时要浪费电力，同时，使电机实际起动起来需要一定的时间。
因此，鉴于上述事实，本发明的目的在于提供一种可以在周围温度低时不浪费电力并且使电机平滑地起动的空调机。
为了达到上述目的，本发明的第一方面所述的空调机的特征在于具有电机、压缩机、温度检测装置和控制装置。压缩机由上述电机驱动；温度检测装置用于检测上述压缩机的安装部位附近的温度；控制装置用于当上述温度检测装置检测的温度小于指定温度时，控制上述电机起动时供给该电机的电压高于上述检测的温度大于上述指定温度时的电压值。
另外，本发明的第二方面所述的空调机的特征在于本发明的第一方面所述的空调机中，上述控制装置在上述温度检测装置检测的温度小于指定温度时，控制上述电机起动时供给该电机的电压随着上述检测的温度降低而升高。
在本发明的空调机中，温度检测装置检测压缩机的安装部位附近的温度。当该检测温度小于指定温度时，控制装置在电机起动时使供给该电机的电压比检测温度高于指定温度时的起动电压还高。通常，当压缩机安装部位附近的温度低时，由于驱动该压缩机的电机的驱动线圈的电阻值增大，所以，流过驱动线圈中的电流减小，并且，由于压缩机内的润滑油的粘性增大，所以，使电机起动所需要的转矩也增大，但是，如上所述，通过在电机起动时提高供给该电机的电压，便可避免电机的驱动转矩减小，从而可以避免电机的起动失败。因此，由于不必反复进行电机的起动，所以，在周围温度低时也可以不浪费电力而平滑地使电机起动。
另外，当检测温度高于指定温度时，控制装置控制供给电机的起动电压低于检测温度小于指定温度时的起动电压。因此，与不论检测温度如何都将起动电压设定为一定的高数值的情况相比，可以节约电力，并且可以减小起动时的冲流。
对于在大型空调机中使用的驱动压缩机用的电机等那种输出大的电机，在通常情况下，电机起动时也需要很大的转矩，从而需要供给高电压。因此，随着压缩机安装部位附近的温度降低，上述那种电机的驱动电流的减小和起动所需要的转矩增大的影响很大，所以，若将本发明应用于输出大的电机，将显著地表现出本发明的效果。
通常，随着压缩机安装部位附近的温度降低，电机的驱动线圈的电阻值增大，并且压缩机内的润滑油的粘性也增大。因此，随着压缩机安装部位附近的温度降低，电机起动所需要的供给电压也增大。
因此，如本发明的第二方面所述，当温度检测装置检测的温度小于指定温度时，控制装置控制电机起动时供给该电机的电压，使其随着该检测温度的降低而升高，更具体地说，就是最好随着检测温度的降低，逐级地慢慢提高或者连续地提高电压。
本发明的第一方面也包含以指定温度为界限分2级改变供给电机的电压的情况，但是，这时，为了在温度很低的环境下也能使电机起动成功，必须将比该指定温度略低的温度下的电压设定得与温度很低时电压相等，即，必须设定为在温度很低的环境下也能使电机起动的高电压。另一方面，如上所述，随着检测温度降低而提高供给电机的电压时，由于与指定温度的温差很小，所以虽然比该指定温度略低的温度下的电压与指定温度下的电压之差小，但是，该电压也能可靠地使电机起动。根据上述情况，供给电机的电压随着检测温度的降低而改变该电压的情况与按2级改变该电压的情况相比，在很宽的温度范围内用较低的电压即可完成，所以，可以进一步减少使电机起动的电力消耗。
图1是本发明的实施例中的空调机的制冷剂回路图。
图2是空调机的室内机组的电路图。
图3是空调机的室外机组的电路图。
图4是压缩机和压缩机电机的简略结构图。
图5是压缩机和压缩室周边的简略结构6是压缩机电机的绕组接线的简图。
图7是控制程序的流程图。
图8是在本实施例的控制中参照的压缩机安装部位附近的温度与电机的起动电压之间的对应关系曲线图。
图9是可以应用本发明的压缩机安装部位附近的温度与电机的起动电压之间的对应关系曲线图。
10-室内机组12-室外机组26-压缩机72C-微处理器102F-微处理器106-压缩机电机(电机)110C-压缩机温度热敏电阻(温度检测装置)下面，参照附图详细说明本发明的实施例。
如图1所示，本实施例的空调机包括室内机组10和室外机组12，同时，在室内机组10和室外机组12中设有使制冷剂循环的制冷循环回路。
在室内机组10中设有室内热交换器16。在该室内热交换器16的附近，设有使风通过室内热交换器16送风用的由后面所述的风扇电机70E驱动的风扇17。
室内热交换器16通过用粗管构成的制冷剂配管18与室外机组12的阀门20连接。另外，阀门20通过消声器22与四通阀36连接。四通阀36通过储压器24、压缩机26、消声器38和四通阀36与室外热交换器28连接。
室外热交换器28通过毛细管30和过滤网42与阀门32连接，同时，通过电磁阀40连接在消声器38和四通阀36之间。并且，阀门32通过用细管构成的制冷剂配管34与室内热交换器16连接，这样，便形成封闭的制冷剂循环回路即制冷循环。在室外热交换器28的附近，设有使风通过室外热交换器28送风用的由后面所述的风扇电机112A驱动的风扇29。
图2所示是室内机组10的电路，该电路具有电源基板70和控制基板72。在电源基板70上设有调整向室内的送风量的风扇电机70E(直流无刷电机)连接的驱动电路70A、生成用于驱动电机的电功率的电机电源电路70B、生成控制电路用的电功率的控制电路用电源电路70C和生成串行电路用的电功率的串行电路用电源电路70D。
因此，通过改变从电机电源电路70B向驱动电路70A供给的直流电的电压，便可由微处理器任意调节风扇电机70E的转数即送风装置的送风量。在本实施例中，例如在12V-36V的范围内分为256级控制该电压。
在控制基板72上设有与串行电路用电源电路连接的串行电路72A、驱动电机的驱动电路72B和作为控制电路的微处理器72C。使导风板上下动的上下导风板用的步进电机74A、左右导风板用的步进电机74B，74C和改变检测地面温度的地板温度传感器的方向用的步进电机74D等都与驱动电路72B连接。这些步进电机由微处理器72C的信号控制转动角。
另外，微处理器72C由图中未示出的CPU、RAM、ROM、输入输出控制部等构成。设在显示基板76上的显示运转模式等的显示用LED和接收遥控器的操作信号的接收电路连接的并且设在传感器基板78上的检测地面温度的地板温度传感器和光传感器都与该微处理器72C连接。并且，检测室温的室温传感器80A、检测室内热交换器16的温度的热交换器用温度传感器80B都与微处理器72C连接，同时设在开关基板82上的自诊断用LED、切换为通常的运转和试运转的切换开关和自诊断开关也与微处理器72C连接。
图3是室外机组12的电路，该电路具有整流电路100和控制基板102。另外，室外机组12的电路通过用①～③表示的多个端子与图2中的室内机组10的电路连接。
在控制基板102上，设有与室内机组10中的串行电路用电源电路70D连接的串行电路102A、消除噪声的噪声滤波器102B，102C，102D、生成用于转换倒相器104的电功率的转换电源电路102E和作为控制电路的微处理器102F。该微处理器102F由图中未示出的CPU、RAM、ROM、及输入输出控制部等构成，并通过室内机组10的串行电路72A和串行电路102A，根据从室内机组10中的微处理器72C传送来的控制信号，控制供给压缩机的交流电的频率(18Hz～150Hz)及各个机器的动作。
倒相器104与转换电源电路102E连接，向压缩制冷剂的压缩机26供给驱动力的压缩机电机106与倒相器104连接。
另外，作为检测室外温度的室外温度传感器的室外温度热敏电阻110A、作为检测室外热交换器28的温度的盘管温度传感器的盘管温度热敏电阻110B、作为检测压缩机的温度的温度传感器的压缩机温度热敏电阻110C等也与微处理器102F连接。另外，四通阀36和电磁阀40与室外机组12连接。112A是风扇电机，112B是风扇电机用电容器。
如果采用本空调机，则在关闭电磁阀40的状态下切换四通阀36，使制冷剂按照室内热交换器16、制冷剂配管18、阀门20、消声器22、四通阀36、储压器24、压缩机26、消声器38、四通阀36、室外热交换器28、毛细管30、过滤网42、阀门32、制冷剂配管34和室内热交换器16的顺序进行循环时，由于在室内热交换器16中制冷剂蒸发，并且在室外热交换器28中制冷剂冷凝，所以，可以向室内提供冷气。另外，若使制冷剂沿着与上述相反的方向循环时，则在室内热交换器16中制冷剂冷凝，在室外热交换器28中制冷剂蒸发，所以，可以向室内提供暖气。
在暖气运转时，通过将电磁阀40打开，使从压缩机26排出的高温制冷剂的一部分流入室外热交换器28内，可提高室外热交换器28的温度，使其不易结霜。
如图4所示，本实施例的压缩机26与驱动该压缩机26的压缩机电机106整体装配到机壳120内。压缩机26设在机壳120内的下部，压缩机电机106设在机壳120内的大致中央部。
压缩机电机106由将驱动转矩传递给压缩机26用的转轴130、与转轴130整体转动的转子132、定子128和绕在定子128上的绕组126构成。略呈圆筒状的转子132设在机壳120的中央部，其转动中心轴沿上下方向设置。转轴130固定在转子132的中心部，上下方向的中心轴与转子132的中心轴相互一致，一直廷长到后面所述的设置压缩机26的机壳120的下部。从周围将转子132包围住而设置的定子128，其外侧固定在机壳120的内壁上，其内侧表面与定子128的侧面之间留有很小的间隙。
另外，如图6所示，上述压缩机电机106是三相绕组126A，126B，126C连接成星形的无剧直流电机，通过按顺序将电压供给3个接点A，B，C中的2个接点之间，而将驱动转矩供给转子132和转轴130。即，首先将电压供给接点A与接点B之间，经过指定时间后将电压供给接点B与接点C之间，再经过指定时间后将电压供给接点C与接点A之间，通过按顺序转换被供给电压的绕组，将驱动转矩供给转子132和转轴130。
向上述绕组供给电压，必须使转子132的转动位置与时间相符合，所以，必须检测转子132的转动位置。通常，无刷直流电机的转子的位置检测大多利用由采用InSb(锑化铟)的n型半导体构成的霍尔元件进行检测。但是，由于霍尔元件耐热性差，在高温下有可能发生误动作，所以，在本实施例中检测除被供给电压的2个接点间的绕组以外的另一个绕组中由电磁感应引起的感应电压，根据该感应电压值检测转子132的转动位置。
在压缩机26内设有2个形成后面所述的压缩制冷剂用的压缩室的汽缸142，150。在汽缸142与上述转子132之间设有轴承136，上述转轴130从该轴承136中穿过。另外，在汽缸150与机壳120的底面之间设有轴承152，上述转轴130也穿过该轴承152。在2个汽缸142，150之间，设有隔板144、由隔板144和轴承136从上下方向将汽缸142夹在中间，从而在汽缸142中形成压缩室。
如图5所示，在圆筒状的汽缸142内，如上所述，转轴130从中心位置穿过，偏心部138偏心地固定在该转轴130上，再将滚柱140固定在偏心部138的外侧。滚柱140的外侧表面与汽缸142的内周面接触。该滚柱140的外周面与汽缸142的内周面之间的空间构成压缩制冷剂的压缩室170。另外，在汽缸142上设有将制冷剂吸入压缩室170内用的吸入口174、将制冷剂从压缩室170内排出用的排出口178和调节制冷剂的排出量用的排出阀180。固定设在槽176中的图中未示出的弹簧上的叶片172在该弹簧的压力作用下与滚柱140接触。这样，压缩室170便被分割成2个部分，即在图5中分割为吸入的制冷剂由滚柱140进行压缩的右半部分和成为压缩过的制冷剂通向排出口178的通路的左半部分。
另外，汽缸150也由隔板144和轴承152从上下方向夹在中间，因此在汽缺150中形成压缩室。在该汽缸150的压缩室内，设有相对于转轴130的轴线偏心地固定的圆盘状的偏心部148和固定在偏心部148的外周部的环形滚轮146。上述偏心部138和偏心部148固定在相对于转轴130对称的位置，以180度的位相差与转轴130一起转动。
将制冷剂向压缩室内吸引用的吸引管154，156分别设在汽缺142，150上。接收从设在汽缸142上的后面所述的排出口178(参见图5)排出的制冷剂的略呈漏斗状的排出消声器158设置成从上方覆盖住轴承136的下部。另外，接收从设在汽缸150上的图中未示出的排出口排出的制冷剂的略呈碟状的排出消声器160设在轴承152的下部。作为从机壳120的下部通向中央部的制冷剂的通路而使用的旁通管134设在机壳120的外面，该旁通管两端的管口从机壳120的侧壁贯通。制冷剂的排出管122设在机壳120的上面中央部。上述排出消声器158和排出消声器160使用图中未示出的管路与旁通管134连通，该旁通管134也使用图中未示出的管路与排出管122连通。
另外，在机壳120的上面还设有向上述压缩机电机106供电用的3个端子124A。124B，124C和已说明过的压缩机温度热敏电阻110C。
下面，说明本实施例的工作情况。
当接收到从遥控器传送来的指示空调机开始运转的信号时，执行图7所示的控制程序。该控制程序在室外机组12的微处理器102F中执行。
在S200，读入由压缩机温度热敏电阻110C检测的压缩机安装部位附近的温度T，然后在S202，判断温度T是否小于指定温度T1。
当温度T高于指定温度T1时，进入S206，作为压缩机电机106的起动电压设定为通常时的电压，并进入S208，另一方面，当温度T小于指定温度T1时，便进入S204，根据存储在图中未示出的组装在微处理器72C内的ROM内的压缩机安装部位附近的温度与压缩机电机的起动电压之间的对应曲线(图8所示的实线曲线)读取与温度T对应的压缩机电机的起动电压V2，将该电压V2设定为压缩机电机106的起动电压，然后进入S208，上述电压V2设定为高于通常时的电压V1的数值。
在S208，将在上述S204或S206设定的起动电压供给压缩机电机106的绕组126，进行起动。这样，压缩机电机106的转轴130便向图5中的R方向旋转，与此同时，滚柱140与汽缸142的内周面滑动地接触着向R方向偏心地转动。
这时，制冷剂从图4所示的吸引管154，156进入压缩机26内。从吸引管154吸引的制冷剂从图5中的吸入口174进入压缩室170内，通过上述滚柱140的偏心转动，由滚柱140的外周面与汽缸142的内周面进行压缩。压缩之后，制冷剂便向图5中的左半部分移动，从开口大小由排出阀180调整过的排出口178向压缩室外排出。排出的制冷剂通过排出消声器158后，再通过图中未示出的管路和旁通管134从排出管122向机壳120之外排出。从吸引管154吸引的制冷剂和上述一样，也在汽缸150内的图中未示出的压缩室内被压缩后，通过同样的路线从排出管122向机壳120之外排出。
并且，在S210，以和设在室内机组10内的微处理器72C的指示对应的转数进行空调运转。更详细地说，就是微处理器72C根据目标温度与室温的温差和该温差的变化量进行模糊运算，计算出压缩机26的运转能力(频率)的变化量，并通过接口电路和信号线将该运转能力的变化量传送给室外机组12的微处理器102F。另外，室外机组12的微处理器102F将现在供给压缩机26的交流电的频率加上该增减量的频率后的新的频率的交流电供给压缩机26。
这样，根据目标温度和室温，增减供给压缩机26的交流电的频率，求出维持目标温度所需要的压缩机26的运转能力(交流电的频率)，以该运转能力维持压缩机26的运转。另外，在该状态下改变目标温度时，微处理器72C重新计算压缩机26的运转能力的变化量，并设定维持目标温度(空调负荷)所需要的运转能力(频率)。
从上述说明可知，在压缩机安装部位附近的温度小于指定温度时，将高于通常时的电压V1的电压V2设定为电机的起动电压，所以，可以避免电机的起动失败，从而可以不浪费电力而平稳地起动电机。
当压缩机安装部位附近的温度小于指定温度时，作为电机的起动电压而设定的电压值，不限于上述说明过的图8中的实线所示的那样取为随温度的变化而逐级地变化的值，也可以像图9所示的那样取随温度的变化而连续变化的值。另外，也可以如图8的虚线所示的那样，以2级改变电压，以指定温度为界限，在小于该指定温度时提高电压值。在上述各种方法中，图8中的虚线所示的按2级改变电压的情况，其优点是控制简单。另外，与此相比，图8的实线所示的随温度的变化而逐级地改变电压的情况，在小于指定温度T1的温度T电机起动时的供给电压V2小于图8的虚线所示的按2级改变电压时的电压V3，所以，可以节约与电压值(V3-V2)对应的电力，即，可以进一步减少起动电机的电力消耗。
另外，在本实施例中，对设有多个压缩室的压缩机进行了说明，但是，本发明也可以应用于只有1个压缩室的压缩机。
在本实施例中，作为驱动压缩机的电机，举出了使用三相无刷直流电机的例子，但是，本发明也可以应用于使用其他直流电机或交流电机的情况。
另外，如本实施例所示的那样，温度检测装置可以使用空调机中已有的压缩机用的温度传感器。这样，比重新在压缩机附近设置专用的温度传感器具有结构简单的优点。另外，在本实施例中，举出了温度传感器设在内装压缩机26的机壳120的上面的例子，但是，温度传感器的设置位置不限于这种情况。
根据本发明的第一方面，具有控制装置，当由检测压缩机安装部位附近的温度用的温度检测装置检测到的温度小于指定温度时，该控制装置控制电机起动时供给该电机的电压高于上述检测的温度大于指定温度时的电压值，所以，当压缩机安装部位附近的温度低时，可以避免电机的驱动转矩减小，从而可以避免电机起动的失败。因此，不必反复试行电机的起动，在周围温度低时，也可以不浪费电力而平稳地起动电机。
另外，根据本发明的第二方面，当由温度检测装置检测的温度小于指定温度时，控制装置控制电机起动时供给该电机的电压随着检测的温度降低而升高，所以，与以指定温度为界限按2级改变上述电压的情况相比，在很宽的温度范围内电机起动时供给的电压以较低的数值即可达到目的，所以，可以进一步减少起动电机的电力消耗。
权利要求
1.空调机具有电机、压缩机、温度检测装置和控制装置，压缩机由上述电机进行驱动；温度检测装置用于检测上述压缩机的安装部位附近的温度；控制装置用于当由上述温度检测装置检测的温度小于指定温度时，控制上述电机起动时供给该电机的电压高于上述检测的温度大于上述指定温度时的电压值。
2.按权利要求1所述的空调机的特征在于当上述温度检测装置检测的温度小于指定温度时，上述控制装置控制上述电机起动时供给该电机的电压随着上述检测的温度降低而升高。
全文摘要
本发明的目的在于当压缩机的安装部位附近的温度低时可以不浪费电力而平稳地使电机起动。当由压缩机温度热敏电阻110℃检测的压缩机26附近的检测温度小于指定温度时，压缩机电机106起动时供给该压缩机电机106的电压高于通常的起动时供给的电压。
文档编号F25B1/00GK1124838SQ9511612
公开日1996年6月19日 申请日期1995年9月18日 优先权日1994年9月19日
发明者中山义纪, 礒部知典 申请人:三洋电机株式会社