JP2001178149A - 振動型圧縮機の駆動装置 - Google Patents

振動型圧縮機の駆動装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、パワー系での機械的接点を無くし、
信頼性の向上を図ると共に、ＡＣ入力時のＡＣ／ＤＣ変
換効率を向上させることを目的としている。 【解決手段】本発明の振動型圧縮機の駆動装置は、直流
電源として、バッテリ電源をＤＣ／ＤＣコンバータ１７
により電圧変換した第１の電源と、ＡＣ商用電源電圧を
ＡＣ／ＤＣコンバータ８により直流電圧に変換した第２
の電源とをダイオードＯＲ接続して（ダイオード２５，
２６）構成し、この第２の電源電圧を検出したときに
は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を制御するＤＣ／ＤＣコ
ンバータ制御部２７を介して第１の電源出力を停止させ
る手段を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータにより
電力を供給する構成の振動型圧縮機の駆動装置に関し、
特に、機械的な切換部を有することなく交流及び直流の
いずれにも対応可能にした振動型圧縮機の駆動装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、振動型圧縮機の駆動装置として、
図１４に示されるような交直両用型の電源装置が知られ
ている（特開平７−１１１７８１号公報参照）。振動型
圧縮機１は低電圧の交流電圧、例えば１２Ｖ系或いは２
４Ｖ系で動作する冷蔵庫の圧縮機であり、バッテリ２は
自動車に搭載されている如き直流電源で１２Ｖ或いは２
４Ｖの電圧を有している。
【０００３】バッテリの直流電圧Ｅ、又はこの電圧Ｅに
等しくなるように、商用交流電源１０をＡＣ／ＤＣコン
バータ８で直流に変換した電圧が、自動切換器により切
り換えられ、インバータ６を通して交流電圧に変換され
て振動型圧縮機１に供給される。インバータ６は、第１
のトランジスタ５２と第２のトランジスタ５３とを備え
ており、これらトランジスタ５２、５３が交互にオンと
なって交流電圧を発生させる。
【０００４】第１のトランジスタ５２には、バッテリ又
はＡＣ／ＤＣ変換された電圧Ｅが印加される一方、第２
のトランジスタ５３には、極性反転回路３を通して電圧
−Ｅが印加される。極性反転回路３は、トランジスタ１
１、パルス発生回路１２、チョークコイル１３、ダイオ
ード１４及びコンデンサ１５を備え、アースに対する直
流電圧Ｅに対しその極性を逆にした直流電圧−Ｅを発生
させる回路である。
【０００５】制御部７は、第１及び第２のトランジスタ
５２、５３の各出力波形のデューティ比を変え、インバ
ータ６から出力される交流電圧を実質的に可変して振動
型圧縮機１に印加する周波数を変化させるよう制御して
いる。
【０００６】振動型圧縮機１は負荷変動によって、また
使用環境によっても振動型圧縮機１の共振周波数が変わ
るので、振動型圧縮機１に供給する電源周波数を一定に
していたのでは効率が悪く、そのため、振動型圧縮機１
に流れる電流波形の前半と後半のピークの差が最小とな
るように周波数を制御することにより振動型圧縮機１の
効率が最大となることも従来より知られている。
【０００７】図１４に示した周波数追従回路２４は、発
振器２１から発生する発信周波数の１周期における半周
期対応でシャント抵抗２０に流れる電流の平均値をそれ
ぞれ比較し、その差分が予め定められた値になるように
発振器２１の発信周波数を可変制御させる制御信号を出
力している。従って、発振器２１からは当該制御信号に
対応した周波数のパルスを発信させ、これを分周器２２
で分周して、トランジスタ制御回路２３により第１及び
第２のトランジスタ５２、５３を制御するので、振動型
圧縮機１の負荷変動に伴う共振周波数の変化に追従した
周波数の交流電圧を発生させることができ、最も効率の
良好な状態で振動型圧縮機１を駆動させることができ
る。
【０００８】しかし、このような従来の駆動装置は、自
動切換器に機械的接点を有しているために、故障が生じ
ることがあり、また、ＡＣ入力時にはＡＣ→ＤＣ→ＤＣ
→ＡＣという変換をするために、変換効率すなわち消費
電力が悪いという問題があった。
【０００９】また、従来の駆動装置のインバータ出力の
波形は、一周期の中で１８０°の位相でオン、次の１８
０°の位相でオフの矩形波である。このように、正弦波
ではなく、１８０°のプラスマイナス矩形波を振動型圧
縮機に供給していたために、運転効率が悪かった。
【００１０】また、前述の電源装置は、振動型圧縮機に
零電位を中心とした正負を有する交流電圧が印加される
ため、振動型圧縮機の一端をアースに落とすことが可能
となり、振動型圧縮機のケースそのものにコードを接続
することが可能であるが、そのため、前述のような極性
反転回路を必要とした。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明は、か
かる問題点を解決して、ＡＣとＤＣの機械的な切換部を
なくして、ＡＣ商用電源はＡＣ／ＤＣコンバータを介し
て直接インバータ部ヘダイオードオアで接続することに
より、パワー系での機械的接点を無くし、故障率を低下
して、信頼性の向上を図ると共に、ＡＣ入力時のＡＣ→
ＤＣ→ＤＣ→ＡＣという変換から、ＡＣ→ＤＣ→ＡＣの
変換にして、変換効率を向上させて消費電力の低減を図
ることを目的としている。
【００１２】また、本発明は、インバータの上下アーム
のＦＥＴには１００°から１２０°位相で交互にオンさ
せることにより、１８０°交互の給電と比較して、より
正弦波に近い給電をすることを可能にして、振動型圧縮
機そのものの運転効率を向上させることを目的としてい
る。
【００１３】さらにこの１００°から１２０°のオン期
間を振動型圧縮機の周囲温度を検出して、オン期間を微
妙に可変させることによつて、更なる効率アップと振動
型圧縮機特有のバルブ打ち現象を防止することを目的と
している。
【００１４】さらに、本発明は、例えば、１００Ｖ又は
２００Ｖの交流、或いは１２Ｖ又は２４Ｖの直流に対し
て、ワイドに対応することができると共に、このような
ワイド入力に関わらず、電源電圧の低下を判断可能にす
ることを目的としている。
【００１５】さらに、本発明は、マイナス電源を生成す
る極性反転回路を必要とすることなく、振動型圧縮機の
片側をアースに落とすことを可能にすることを目的とし
ている。
【００１６】さらに、本発明は、電流波形の前半と後半
のピーク差の検出を、周波数の変動に関わらず、簡単な
構成にして確実かつ正確に検出することを目的としてい
る。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の振動型圧縮機の
駆動装置は、直流電源と、２個のスイッチング素子（Ｆ
ＥＴ４，５）を備えその交互のスイッチングにより直流
を交流に変換するインバータ６と、該インバータ６から
振動型圧縮機１に供給する交流出力を制御するインバー
タ制御部７とを備えている。この直流電源として、バッ
テリ電源をＤＣ／ＤＣコンバータ１７により電圧変換し
た第１の電源と、ＡＣ商用電源電圧をＡＣ／ＤＣコンバ
ータ８により直流電圧に変換した第２の電源とをダイオ
ードＯＲ接続して（ダイオード２５，２６）構成し、こ
の第２の電源電圧を検出したときには、ＤＣ／ＤＣコン
バータ１７を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ制御部２７
を介して第１の電源出力を停止させる手段を備えてい
る。
【００１８】また、本発明の振動型圧縮機の駆動装置
は、前記第１の電源及び第２の電源のそれぞれの２つの
端子の中の一方をアースし、該アースした側を前記イン
バータ６の一方のスイッチング素子（ＦＥＴ５）の一端
に接続すると共に、該一方のスイッチング素子（ＦＥＴ
５）の他端を、他方のスイッチング素子（ＦＥＴ４）と
直列に接続し、かつ、その他方のスイッチング素子（Ｆ
ＥＴ４）の他方に前記第１の電源と第２の電源をダイオ
ードＯＲ接続した出力側からの電圧を供給する。電流検
出用抵抗（Ｒ）は、２個のスイッチング素子（ＦＥＴ
４，５）のいずれかと直列に接続される。そして、２個
のスイッチング素子（ＦＥＴ４，５）の接続点からコン
デンサ１９を介して振動型圧縮機１の一端に接続すると
共に、前記一方のスイッチング素子（ＦＥＴ５）の一端
を振動型圧縮機１の他端に接続して、該他端をアース可
能にしたことを特徴としている。
【００１９】また、本発明の振動型圧縮機の駆動装置の
インバータ制御部７は、２個のスイッチング素子の交互
のスイッチングのオン期間を１００゜から１４０°位相
に制御すること、そしてさらに、この１００゜から１４
０°位相のオン期間は、検出された振動型圧縮機の周囲
温度に基づきさらに可変させられるよう制御されること
を特徴としている。
【００２０】また、本発明の振動型圧縮機の駆動装置の
インバータ制御部７は、一方又は他方のスイッチング素
子が交互に導通する交流出力半周期の間に流れる電流瞬
時値の波形における最初のピークを検出し、保持すると
共に、この電流瞬時値の波形が再びこの保持された最初
のピーク値に達するタイミングを検出して、インバータ
の２つのスイッチング素子の交互のスイッチングのタイ
ミングを制御し、これによってインバータの出力周波数
を可変に制御することを特徴としている。
【００２１】さらに、本発明の振動型圧縮機の駆動装置
は、インバータ制御部７及びＤＣ／ＤＣコンバータ制御
部２７に制御用定電圧を供給する定電圧生成回路２８を
備え、該定電圧生成回路２８にバッテリ２から電源を供
給すると共に、ＡＣ商用電源接続時には、前記ＡＣ／Ｄ
Ｃコンバータ８からの出力に切り換えて供給するＡＣ／
ＤＣ切換部９を備えたことを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明を適用する振動型
圧縮機の駆動装置を例示する概略ブロック図である。図
において、２はバッテリ、１７はＤＣ／ＤＣコンバー
タ、１０は商用交流電源、８はＡＣ／ＤＣコンバータ、
６はインバータ、７はインバータ６の制御部であって、
振動型圧縮機１に供給する電力の周波数を制御する。
【００２３】振動型圧縮機１は、例えば自動車などに搭
載されている冷蔵庫、或いはコンテナ自体が冷蔵庫とな
っている場合の冷蔵庫を駆動するためのものであり、低
電圧の交流電圧で動作する。このような振動型圧縮機１
は、自動車が稼働中は、自動車に搭載されている如きバ
ッテリ２によって、また、稼働中でないときは、商用交
流電源１０によって電力を供給することができる。バッ
テリ２と商用交流電源１０との切換接続は、ＡＣとＤＣ
の機械的な切換部をなくして、バッテリ２又は商用交流
電源１０から、ダイオードＯＲ（ショットキーダイオー
ド２５，２６）で接続される。バッテリ２から、ＤＣ／
ＤＣコンバータ１７を介して、さらにダイオード２６を
介して給電されている状態において、自動車が停車地等
に到着し、商用交流電源１０が端子に接続されると、Ａ
Ｃ／ＤＣコンバータ８からの直流電圧がダイオード２５
を介してインバータ６に給電される。なお、その際、詳
細は後述するように、バッテリ２からＤＣ／ＤＣコンバ
ータ１７を介して供給される直流電圧出力はＤＣ／ＤＣ
コンバータ制御部２７の制御によりオフにされる。これ
によって、パワー系での機械的接点がなくなり、故障率
の低下すなわち信頼性の向上と共に、ＡＣ入力時のＡＣ
→ＤＣ→ＤＣ→ＡＣという変換から、ＡＣ→ＤＣ→ＡＣ
の変換になり、変換効率が向上し、消費電力が低減する
という効果がある。ＡＣ／ＤＣ切換部９は、制御用電源
を切り換えるためのものである。
【００２４】ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、バッテリ２
として、例えば、１２Ｖ、２４Ｖのいずれに対しても、
インバータ６には一定電圧の直流電圧を供給し、これは
次に振動型圧縮機１に一定電圧値の交流低電圧を供給す
るよう構成することができる。なお、以下、バッテリ電
圧として、ＤＣ１２Ｖ及び２４Ｖを例にして説明する
が、より多種類の電圧、例えば、ＤＣ１２Ｖ及び２４Ｖ
に、３２Ｖを加えるように回路を変更することは容易で
ある。
【００２５】ＡＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧値は、
ダイオードＯＲで接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ出力
の電圧値と望ましくは略同一、例えばＤＣ３９Ｖのよう
な電圧値にされる。異なる商用電源電圧、例えばＡＣ１
００Ｖ或いは２００Ｖに対してもＡＣ／ＤＣコンバータ
出力電圧値を一定にする必要があるが、これは、ＡＣ／
ＤＣコンバータ出力電圧を一定値になるよう制御するこ
とによって達成することも可能であるし、また、特定の
地域の商用電源電圧が、ＡＣ１００Ｖ又は２００Ｖ等に
固定されていることを考慮すれば、その地域仕様のＡＣ
／ＤＣコンバータを用いて一定電圧を出力することがで
きる。
【００２６】インバータ制御部７は、詳細は後述するよ
うに、制御用定電圧生成回路２８から、バッテリ又は商
用電源の異常時を除いて、一定の直流電圧、例えば１２
Ｖが供給されて、インバータ６を構成する第１及び第２
のＦＥＴの各出力波形のパルス周波数を変え、インバー
タ６から振動型圧縮機１に印加する周波数を変化させる
よう制御している。このとき、インバータ６の上下アー
ムのＦＥＴ４，５は１２０°位相で交互にオンさせてお
り、コンデンサ結合によつて、振動型圧縮機には、３０
°のデッドタイム、１２０°のプラス期間、６０°のデ
ッドタイム、１２０°のマイナス期間、３０°のデッド
タイム、これを一周期とした電圧波形を印加している。
これによって、従来の１８０°交互の給電と比較して、
より正弦波に近づくので、振動型圧縮機そのものの運転
効率を向上させることが可能になる。図１５は、オン期
間に対する振動型圧縮機の効率の関係を示す実験データ
のグラフである。図に示すように、１２０゜近辺で効率
が最大になることがわかった。また、図からわかるよう
に、オン期間１００゜〜１４０゜の範囲では、効率８０
％を越えており、十分に満足のいくものであることがわ
かった。
【００２７】さらにこのオン期間を振動型圧縮機の周囲
温度を検出して、微妙に可変させることによつて、更な
る効率アップと振動型圧縮機特有のバルブ打ち現象を防
止することができる。
【００２８】インバータ６の出力は、コンデンサ１９を
介して振動型圧縮機１に供給されるが、その際、このコ
ンデンサ両側からは、略一定の直流低電圧を取り出すこ
とができるので、これによって、冷蔵庫の放熱器冷却用
の直流ファンモータ１８を駆動することができる。ま
た、振動型圧縮機１の一端は、アースされる。
【００２９】以下、本発明の振動型圧縮機の駆動装置の
各回路について、さらに詳細に説明する。
【００３０】図２は、図１に示したＤＣ／ＤＣコンバー
タ１７及びＤＣ／ＤＣコンバータ制御部２７の回路の一
例を詳細に示す図である。例示のＤＣ／ＤＣコンバータ
１７は、接続されているバッテリ電圧が、１２Ｖと２４
Ｖのいずれであっても、その出力には、例えばＤＣ３９
Ｖ或いは４８Ｖのような一定の直流電圧を発生するよう
動作する。ＦＥＴ３２のオン時に、バッテリ２よりイン
ダクタンスコイルＬ２にエネルギーを蓄積し、ＦＥＴ３
２のオフ時にコンデンサＣ１端子電圧とインダクタンス
コイルＬ２の電圧との和の電圧をコンデンサＣ２に供給
し、コンデンサＣ２の電圧を次段のインバータ６に供給
するよう構成されている。インダクタンスコイルＬ１
は、サージ電圧がバッテリ２側から来たときでも安定し
たＤＣ／ＤＣコンバータとしての作用を確保するための
ものである。
【００３１】ＦＥＴ３２の制御を行うのは、図示のＤＣ
／ＤＣコンバータ制御部２７であり、この制御部２７
は、後述の制御用定電圧生成回路２８より供給される１
２Ｖの定電圧を電源として動作する。そして、この制御
部２７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の出力電圧及び電
流を制御信号として帰還して、スイッチング制御ＩＣ３
０によりドライバ３１を介してパルス出力のデューティ
比を制御して、ＦＥＴ３２にゲート信号として供給す
る。これによって、制御部２７は、ＤＣ／ＤＣコンバー
タ１７の出力電圧を一定値に維持する。図示のスイッチ
ング制御ＩＣ３０に印加される停止信号は、後述するよ
うに、ＡＣ商用交流電源が接続されているときにＤＣ／
ＤＣコンバータ１７の動作を停止させるための信号であ
る。
【００３２】図３は、周波数追従回路の一例を詳細に例
示する回路図である。周波数追従回路は、振動型圧縮機
１の機械的共振周波数に追従する周波数に制御するよう
に、検出したインバータ電流に基づき、発振回路３４
を、そしてそこから駆動制御回路３３を介してインバー
タ６を制御する回路である。
【００３３】インバータ６に流れる電流瞬時値は、イン
バータ６を構成するＦＥＴ５と直列の抵抗Ｒによって電
圧信号として検出される。この抵抗Ｒは、ＦＥＴ４と直
列に接続して、そこを流れる電流を検出するよう構成す
ることもできるが、例示したように、振動型圧縮機の駆
動インバータの下アームのＦＥＴ５の電流を検出するよ
うに構成すると、検出抵抗Ｒの一端がアースできるの
で、後段に差動増幅器に代えて通常のアンプを使用で
き、安定度と精度の向上を図ることが可能になる。この
検出電流は、増幅器５７に入力され、その出力には、イ
ンバータ６のＦＥＴ５に流れる電流瞬時値に対応した電
圧瞬時値波形（図４のＰ参照）を取り出すことができ
る。
【００３４】この電圧瞬時値波形は、ピークホールド回
路３６に入力される。ダイオードＤ１０を通して入力さ
れた電圧波形は、図５に示すように、その第１のピーク
が、コンデンサＣ６においてある時定数で保持され、こ
の保持された第１のピーク電圧が差動増幅器５８の非反
転端子に印加される。この非反転端子側に接続された抵
抗Ｒ３０は、この時定数を調整するためのものである。
このコンデンサＣ６で保持されたピークを、図５に示す
ように、差動増幅器５８の反転端子に入力される電圧瞬
時値波形の第２のピークが越えるとき、差動増幅器５８
は出力を発生する（図４のＱ参照）。この出力は、発振
回路３４に制御電圧として入力される（図４のＴ参
照）。ここで、抵抗Ｒ２９及びコンデンサＣ７は、時定
数を調整して、その出力パルスの幅を制御するものであ
る。
【００３５】発振回路３４は、このように、差動増幅器
５８の出力のタイミングによってその周波数を可変に制
御することができる。その発振周波数の出力は、駆動制
御回路３３に入力して、図６を参照して後述するよう
に、インバータ６を、振動型圧縮機１の機械的共振周波
数に追従する周波数に制御する。
【００３６】不要パルス除去回路３７は、差動増幅器５
８の出力に第１の山付近で不要なパルス状ひげ（図４の
Ｑ参照）が出て誤動作することを確実に防止するためで
ある。これは発振回路（ＩＣ）３４のピン２，６に出る
基準三角波（図４のＲ参照）に閾値を設けて、不要なパ
ルス状ひげが出る可能性のある区間（図４のＳ参照）
に、電圧を差動増幅器５８の出力に強制的に与えてマス
クする。
【００３７】また、振動型圧縮機が異常を起こした場合
にインバータを保護するために異常時停止回路３９が備
えられる。異常を起こしてロックしたような場合、電流
波形は大きな半波交流になるので（図４のＰ’参照）、
積分回路を用いて閾値以上の電流が検出されたら、発振
回路（ＩＣ）３４のピン２，６の基準三角波を吸収し
て、その作動を停止させ、インバータを保護する。
【００３８】また、例示の回路は、サーモコントロール
部３８を備えて、ユーザーが温度設定用ボリウムにより
設定した庫内設定温度と、温度検出用サーミスタで検出
されたエバボレータ温度を比較して、発振回路ＩＣのピ
ン２，６の基準三角波を吸収して作動を止めたり、基準
三角波の発生を許して再作動させることができる。
【００３９】図６は、図１に示したインバータ制御部７
を構成する駆動制御回路３３の詳細を示す回路図であ
る。発振回路（ＩＣ）３４からの出力波形は、図３を参
照して前述したように、周波数の制御された矩形波とな
る（図７のＯ参照）。駆動制御回路３３は、このような
矩形波を用いて、１２０°駆動を達成する。即ち、イン
バータ６のＦＥＴ４を駆動する上アームについていえ
ば、発振回路（ＩＣ）３４からの矩形波に積分器を通し
てそれを積分すると、その際の波形は、図７のａに示し
たような鋸歯状波となる。これを閾値と比較することに
よつて、図７のｃに示すように、オン期間の前縁から６
０゜の遅延を有するパルス波形とすることができる。こ
れは、ドライバを介してインバータ６のＦＥＴ４に供給
される。同様に、ＦＥＴ５を駆動する下アームにおいて
も、発振回路（ＩＣ）３４からの出力矩形波を積分器に
通して鋸歯状波を作り（図７のｂ参照）、閾値と比較す
ることによつて、オン期間の前縁からディレーを持たせ
て、先のパルス波形ｃとは、１８０゜の位相差を有する
パルス波形ｄを発生させ、これをＦＥＴ５に供給するこ
とにより、１２０°駆動を達成している。さらに、上記
閾値との比較に際しては、振動型圧縮機の周囲温度を、
サーミスタで検出してこの閾値を微妙に変化させ、低温
時に振動型圧縮機特有のバルブ打ち現象を防止すると共
に高温時には出力を増加させる。また、インバータ出力
が短絡したときにインバータ上アームのＦＥＴ４を停止
させて保護するためのトランジスタを図示したように備
えることができる。
【００４０】インバータ６に、例えばＤＣ４５Ｖのパワ
ー系プラス電圧が印加されている状態で、ＦＥＴ４がオ
ンで、ＦＥＴ５がオフのとき、ＦＥＴ５両端の電圧は４
５Ｖとなる一方、ＦＥＴ４がオフになりＦＥＴ５がオン
のとき電圧は０Ｖとなる。この電圧は、直列接続のコン
デンサ１９により直流分をカットして、＋側に２２Ｖと
−側に２２Ｖの交流電圧（図８の（Ａ）参照）となっ
て、平滑用のリアクタンスコイル２０を介して振動型圧
縮機１の両端に印加される。図８の（Ｂ）は、コンデン
サ１９両端の電圧を示している。このように、若干の脈
流分を含むが、略一定の直流電圧である。このコンデン
サ両端に直流ファンモータを接続することにより、バッ
テリ電圧の変化にも関わらず、略一定の直流電圧をファ
ンモータに供給することができる。
【００４１】図６に例示したファン駆動制御部２１は、
サーミスタ４０によって検出される周囲温度が上昇した
ときに、ファンが回り冷却するように構成されている。
これによって、必要なときのみファンに電力を供給する
ので、省エネとなる。また、ファン１８の電機回路が短
絡したときには、これを検出して回路を遮断するトラン
ジスタ２２をファン１８と直列に挿入している。これに
よって、短絡時には、ファン１８の駆動は停止するが、
振動型圧縮機１の制御には影響しないよう構成されてい
る。
【００４２】図８の（Ｃ）は、ＦＥＴ４に流れる電流で
あり、かつ（Ｅ）は、ＦＥＴ５に流れる電流である。
（Ｅ）に流れる電流の方向を反対にして、（Ｃ）に流れ
る電流と加えたものが、（Ｄ）に示すように圧縮機電流
となる。
【００４３】このようにして、図６に示した駆動制御回
路３３は、前述の周波数追従回路２４により制御された
発振回路３４よりパルス出力を受けて、ＦＥＴ４及びＦ
ＥＴ５を駆動する。このパルス出力は、振動型圧縮機１
の機械的共振周波数に追従するよう制御された周波数を
有している。この駆動制御回路３３は、詳細は後述する
制御用定電圧生成回路２８よりＤＣ１２Ｖの直流電圧を
電源として供給されているので、バッテリ電圧が低下し
たときには、この電源電圧はオフにされ、それ故、その
ときインバータのＦＥＴ４、５は、動作しない。さら
に、図示したように、振動型圧縮機１の一端は、何らの
素子も介することなく、直接バッテリ２のアース側に接
続されるから、振動型圧縮機１の一端をアースすること
も可能となっている。
【００４４】図９は、無接点構成のＡＣ／ＤＣ切換部９
の詳細、及び制御用電源に付属した回路構成の第１の例
を示す図である。バッテリを電源として、例えば冷蔵庫
用の振動型圧縮機１を使っていても、ＡＣ商用電源に接
続した場合には、バッテリを外すことなくＡＣ商用を優
先して運転することになる。
【００４５】バッテリは乗用車・トラック・バス・マリ
ン（船舶）を想定したワイド入力が可能で、１２Ｖ系・
２４Ｖ系を問わず、例えば１０Ｖ〜３２Ｖで動作する仕
様にすることができる。ＡＣ商用電源は１００Ｖ（１１
０Ｖ）や２００Ｖ（２４０Ｖ）等、現地仕様のＡＣ／Ｄ
Ｃコンバータを選択搭載する。これらパワー系はショッ
トキーダイオードによるダイオードＯＲで接続されてい
るが、その制御系も切換える必要がある。
【００４６】バッテリ２が接続されているとき、その電
圧は、図９のトランジスタＴｒｌをオンさせて有効にし
て、電圧モニタ回路１６にはバッテリ電圧が供給され
る。この状態で、ＡＣ商用電源が接続された時には、Ａ
Ｃ／ＤＣコンバータ８（図１）からの電圧でトランジス
タＴｒ２（図９）をオンさせると共に、トランジスタＴ
ｒｌのベース電流を阻止してトランジスタＴｒｌを無効
化してバッテリ側を遮断する。並びにＡＣ商用入力時に
はＤＣ／ＤＣコンバータ制御部２７のスイッチング制御
ＩＣ３０に電圧信号を送り（図２）、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータ１７を停止させてバッテリをパワー系から切り離
す。従つてパワー系のダイオードＯＲは両方生きた状態
のＯＲではなく、無接点構成の切換えである。
【００４７】電圧モニタ回路１６は、図１０を参照して
後述するように、接続されている電源の電圧値を検出
し、その正常時には、１２Ｖの定電圧を出力して、ＤＣ
／ＤＣコンバータ制御部２７及びインバータ制御部７に
供給する。バッテリ電圧又はＡＣ／ＤＣコンバータ出力
電圧が、基準値以下に低下するとこれを検知して、電圧
モニタ回路１６は出力をオフする。
【００４８】電圧モニタ回路１６の出力電圧は、冷蔵庫
等の装置を作動するスイッチＳＷと表示を行う発光ダイ
オード４７を介して、さらにブザー回路４５を介して制
御用定電圧生成回路２８に供給される。従来の表示は、
分岐させて電流制限抵抗を挿入して「電圧」を検出する
ことにより行う方法をとるが、この従来方式だと発光ダ
イオードに流れる電流分が全体の効率を低下させること
になる。これに対して、図９に例示の回路においては、
スイッチ投入の表示を行う発光ダイオードをメインの電
流路に直接挿入しているため、回路全体の効率を低下さ
せることがない。
【００４９】ブザー回路４５は、冷蔵庫コンデンサ付近
の温度を図示のサーミスタで検出して高温になった場合
には冷蔵庫の電源を自動的に遮断するとともにブザード
ライバ４３を介してブザー４４を鳴動させ、ユーザーが
電源スイッチＳＷを切るまで保持して知らせる。特に船
舶や自動車の壁の凹部に埋め込んで冷蔵庫を装着するビ
ルドインタイプの場合、空気の流通に制限があり、放熱
性が低下するので、その際に冷蔵庫自体の故障を防止す
る必要がある。
【００５０】このブザー回路４５は、温度検出に際し
て、その閾値に大きなヒステリシスを持たせている。ま
た、このブザー回路４５は、高温を検出したとき、ブザ
ー４４を鳴動させるだけでなく、冷蔵庫を自動停止させ
てバッテリの放電を防止するよう構成している。これ
は、トランジスタＴｒ３をオフさせて制御用定電圧生成
回路２８に電圧を送らないことにより達成される。この
ブザー回路４５の電源は、トランジスタＴｒ３の前段に
位置する定電圧回路４２を介して供給されているので、
使用者がスイッチＳＷを切るまで、ブザーの鳴動は続
く。
【００５１】制御用定電圧生成回路２８は、例えば、三
端子レギュレータによって構成することができ、電圧モ
ニタ回路１６の出力電圧が印加されている限り、その電
圧が１２Ｖ又は２４Ｖのいずれであっても、１２Ｖの定
電圧を発生するよう機能する。
【００５２】図１０は、電圧モニタ回路１６を詳細に例
示する図である。この例は、バッテリ或いはＡＣ／ＤＣ
コンバータ出力として、１２Ｖ又は２４Ｖのいずれかが
接続されると仮定して説明する。トランジスタＴｒ４
は、接続されているバッテリ或いはＡＣ／ＤＣコンバー
タ出力が、１２Ｖと２４Ｖのいずれであるかを判断する
ためのものである。この回路は、バッテリから印加され
る入力電圧が、例えば１２Ｖと２４Ｖの中間の１８Ｖを
しきい値として、１８Ｖより高い場合、ゼナーダイオー
ドＺＤ４が導通して、トランジスタＴｒ４がオンになる
よう回路定数が設定されている。即ち、これによって、
バッテリ（或いは商用電源）の電圧種別を判別してい
る。
【００５３】最初に１２Ｖ系のバッテリが接続されてい
る場合を考える。前述のようにトランジスタＴｒ４はオ
フした状態を維持するから、１２Ｖを、Ｒ４２：（Ｒ４
３＋Ｒ４５）の比で比例配分した電圧（例えば、これを
５Ｖに設定する）が演算増幅器５４の非反転端子に印加
される。このとき、演算増幅器５４の反転端子には、ゼ
ナーダイオードＺＤ５両端の一定電圧をＲ５０とＲ５３
の比で比例配分した電圧（例えば、これも５Ｖに設定す
る）が印加される。ただし、演算増幅器５４の反転端子
に印加される電圧は、ゼナーダイオードＺＤ５により一
定の電圧に維持されるのに対して、演算増幅器５４の非
反転端子に印加される電圧は、バッテリ電圧に比例して
いる。それ故、バッテリ電圧が１２Ｖ以下では、演算増
幅器５４の非反転端子に印加される電圧は、その反転端
子に印加される一定電圧よりも低く、演算増幅器は出力
を発生しない。このとき、バッテリ電圧が１２Ｖを越え
ると、演算増幅器の反転端子に印加される一定電圧より
も、非反転端子に印加される電圧が高くなり、演算増幅
器５４は正の出力を発生する。
【００５４】また、演算増幅器５４の出力は、帰還抵抗
Ｒ４７を通して、非反転端子側に帰還されているので、
この電源装置がバッテリにより動作中に、即ち、演算増
幅器５４が出力を正常に発生していた状態において、バ
ッテリ電圧が降下してきた場合、１２Ｖ以下に降下した
からといって演算増幅器５４は直ちにはオフしない。さ
らに、電圧が降下して、例えばバッテリ電圧が１１Ｖ以
下になったときに初めて演算増幅器をオフにするよう回
路常数を設定することができる。なお、この回路は、バ
ッテリ電圧が１８Ｖを越えたときに、前述のように、２
４Ｖ系のバッテリが接続されていると判断するので、以
下の説明から明らかなように、演算増幅器５４はオフに
なる（２４Ｖ以下の場合）。
【００５５】次に、２４Ｖ系のバッテリが接続されてい
る場合を考える。この場合、トランジスタＴｒ４はオン
になるから、２４Ｖを、Ｒ４２：（Ｒ４３＋Ｒ４４・Ｒ
４５／（Ｒ４４＋Ｒ４５））の比で比例配分した電圧が
演算増幅器５４の非反転端子に印加されることになる。
また、演算増幅器５４の反転端子には、ゼナーダイオー
ドＺＤ５によって１２Ｖ系の場合と同一の電圧が印加さ
れている。このため、非反転端子に印加されるバッテリ
比例電圧を、前述の１２Ｖ系のバッテリを接続した場合
と同じ電圧（例えば５Ｖ）になるように設定することに
より、この回路は１２Ｖ系の場合と全く同様に動作す
る。即ち、例えば、バッテリ電圧が２４Ｖを越えると、
演算増幅器５４は出力を発生し、かついったん出力を発
生した後は、２２Ｖ以下に降下したときに初めて演算増
幅器はオフするよう構成することができる。
【００５６】演算増幅器５４が出力を発生すると、これ
は次にトランジスタＴｒ５をオンにし、そしてトランジ
スタＴｒ６をオンにして、入力端子に印加されているバ
ッテリ電圧を出力電圧として次段に出力する。
【００５７】このようにして、１２Ｖ或いは２４Ｖの電
源が接続されることを想定するとき、いずれの電圧種別
が接続されているかを検知して、電圧が、例えば、１１
Ｖ以下、或いは２２Ｖ以下に降下したとき異常と判断し
て出力をオフすると共に、そうでなければ、正常と判断
し、いずれの電圧種別が接続されているときも、制御用
定電圧生成回路２８によって、ＤＣ１２Ｖの定電圧を出
力するよう構成している。以上、１２Ｖ系及び２４Ｖ系
の電圧種別が接続されることを想定して説明したが、若
干の回路変更により、より多くの種類のバッテリ或いは
ＡＣ／ＤＣコンバータに対応することができ、いかなる
電源が接続されても、その電源に応じた電圧降下を自動
的に検出することができる。
【００５８】図１１は、無接点構成のＡＣ／ＤＣ切換部
９の詳細、及び制御用電源に付属した回路構成の第２の
例を示す図である。図示のＡＣ／ＤＣ切換部９の構成
は、図９に例示した回路と基本的に同じであるが、ＡＣ
商用入力時にＤＣ／ＤＣコンバータを停止するためにＤ
Ｃ／ＤＣコンバータ制御部２７に送られる信号を、ＡＣ
／ＤＣコンバータ８からの電圧でオンになるトランジス
タＴｒ２の出力電圧から取った点において相違する。こ
れによって、部品数を減少させると共に、消費電流を低
減させることができる。
【００５９】また、電圧モニタ回路１６及びブザー回路
４５の異常停止時の遮断回路を電源ラインに設けずに、
電源ラインからはセンシングだけ行い、各々の出力をダ
イオードＯＲで制御用定電圧生成回路２８のアース側に
接続されたトランジスタＴｒ４を制御することで行って
いる。これによって、電源ラインに挿入されるトランジ
スタの数が減つて、バッテリの最低作動電圧が下がつて
実質的なバッテリ入力電源電圧幅が広くなる。なお、表
示用の発光ダイオード４７には、図示のように分流用抵
抗を接続することができる。
【００６０】図１２は、無接点構成のＡＣ／ＤＣ切換部
９の詳細、及び制御用電源に付属した回路構成の第３の
例を示す図である。この回路はＡＣ商用入力時のＡＣ／
ＤＣコンバータの出力電圧を３９Ｖ等のバッテリ電圧入
力範囲（１０Ｖ〜３２Ｖ）に重ならない電圧として、ダ
イオードＯＲで接続している。また、電圧モニタ回路１
６およびブザー回路４５の異常停止時の遮断を電源ライ
ンに設けずに、電源ラインからはセンシングだけ行い、
各々の出力をダイオードＯＲで制御用トランジスタＴｒ
４を介して、ラインに設けたトランジスタＴｒ３を制御
することによって、異常時に遮断する構成にしている。
トランジスタＴｒ２は、定電圧化のためのものである。
このような回路配置によって、回路構成が簡単になる。
【００６１】図１３は、無接点構成のＡＣ／ＤＣ切換部
９の詳細、及び制御用電源に付属した回路構成の第４の
例を示す図である。この回路は図１２に示した第３の例
と同様に、ＡＣ商用入力時のＡＣ／ＤＣコンバータの出
力電圧を３９Ｖ等のバッテリ電圧入力範囲（１０Ｖ〜３
２Ｖ）に重ならない電圧として、ダイオードＯＲで接続
していることと、図１１に示した第２の例と同様に、電
圧モニタ回路１６およびブザー回路４５の異常停止時の
遮断を電源ラインに設けずに、電源ラインからはセンシ
ングだけ行い、各々の出力をダイオードＯＲで制御用定
電圧生成ＩＣのアース側に接続されたトランジスタＴｒ
４を制御することとを組み合わせたものである。
【００６２】
【発明の効果】本発明は、バッテリ２と商用交流電源１
０との切換接続を、ＡＣとＤＣの機械的な切換部をなく
して、バッテリ２又は商用交流電源１０から、ダイオー
ドＯＲで接続したことにより、パワー系での機械的接点
がなくなり、故障率の低下すなわち信頼性の向上と共
に、ＡＣ入力時のＡＣ→ＤＣ→ＤＣ→ＡＣという変換か
ら、ＡＣ→ＤＣ→ＡＣの変換になり、変換効率が向上
し、すなわち消費電力が低減するという効果がある。
【００６３】また、本発明は、インバータの上下アーム
のＦＥＴには１００゜から１４０°位相で交互にオンさ
せることにより、１８０°交互の給電と比較して、より
正弦波に近い給電をすることを可能にして、振動型圧縮
機そのものの運転効率を向上させることができる。さら
にこのオン期間を振動型圧縮機の周囲温度を検出して、
オン期間を微妙に可変させることによつて、更なる効率
アップと振動型圧縮機特有のバルブ打ち現象を防止する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する振動型圧縮機の駆動装置の一
例を例示する概略ブロック図である。
【図２】図１に示したＤＣ／ＤＣコンバータ１７及びＤ
Ｃ／ＤＣコンバータ制御部２７の回路を詳細に示す図で
ある。
【図３】周波数追従回路の一例を詳細に例示する回路図
である。
【図４】図３に示した周波数追従回路各部の電圧波形を
示す図である。
【図５】インバータを構成する一方のＦＥＴに流れる電
流の第２のピークの検出を説明するための図である。
【図６】図１に示したインバータ制御部７を構成する駆
動制御回路３３の詳細を示す回路図である。
【図７】図６に示した駆動制御回路３３の各部における
電圧波形を示す図である。
【図８】本発明の振動型圧縮機の駆動装置の種々の位置
における電流、又は電圧波形を例示する図である。
【図９】無接点構成のＡＣ／ＤＣ切換部９の詳細、及び
制御用電源に付属した回路構成の第１の例を示す図であ
る。
【図１０】電圧モニタ回路１６を詳細に例示する図であ
る。
【図１１】無接点構成のＡＣ／ＤＣ切換部９の詳細、及
び制御用電源に付属した回路構成の第２の例を示す図で
ある。
【図１２】無接点構成のＡＣ／ＤＣ切換部９の詳細、及
び制御用電源に付属した回路構成の第３の例を示す図で
ある。
【図１３】無接点構成のＡＣ／ＤＣ切換部９の詳細、及
び制御用電源に付属した回路構成の第４の例を示す図で
ある。
【図１４】従来技術の振動型圧縮機の駆動装置の概略ブ
ロック図である。
【図１５】オン期間に対する振動型圧縮機の効率の関係
を示す実験データのグラフである。
【符号の説明】
１ 振動型圧縮機 ２ バッテリ ４ 第１のＦＥＴ ５ 第２のＦＥＴ ６ インバータ ７ インバータ制御部 ８ ＡＣ／ＤＣコンバータ ９ ＡＣ／ＤＣ切換部 １０ 商用交流電源 １６ 電圧モニタ回路 １７ ＤＣ／ＤＣコンバータ １８ ファンモータ １９ コンデンサ ２０ リアクタンスコイル ２１ ファン駆動制御部 ２２ トランジスタ ２４ 周波数追従回路 ２５ ダイオード ２６ ダイオード ２７ ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部 ２８ 制御用定電圧生成回路 ３０ スイッチング制御ＩＣ ３１ ドライバ ３３ 駆動制御回路 ３４ 発振回路 ３６ ピークホールド回路 ３７ 不要パルス除去回路 ３８ サーモコントロール部 ３９ 異常時停止回路 ４０ サーミスタ ４２ 定電圧回路 ４３ ブザードライバ ４４ ブザー ４５ ブザー回路 ４７ 発光ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H076 AA40 BB21 BB50 CC01 CC07 5H007 BB06 CA02 CB17 CC12 DA03 DA06 DC02 DC08 GA08 5H730 AS13 BB14 CC12 CC17 FD01 FD31 FG01

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】直流電源と、２個のスイッチング素子を備
    えその交互のスイッチングにより直流を交流に変換する
    インバータと、該インバータから振動型圧縮機に供給す
    る交流出力を制御するインバータ制御部とを備えた振動
    型圧縮機の駆動装置において、 前記直流電源として、バッテリ電源をＤＣ／ＤＣコンバ
    ータにより電圧変換した第１の電源と、ＡＣ商用電源電
    圧をＡＣ／ＤＣコンバータにより直流電圧に変換した第
    ２の電源とをダイオードＯＲ接続して構成し、 前記第２の電源電圧を検出したときには、前記ＤＣ／Ｄ
    Ｃコンバータを制御するＤＣ／ＤＣコンバータ制御部を
    介して第１の電源出力を停止させる手段を備えた、 ことを特徴とする振動型圧縮機の駆動装置。
  2. 【請求項２】前記第１の電源及び第２の電源のそれぞれ
    の２つの端子の中の一方をアースし、 該アースした側を前記インバータの一方のスイッチング
    素子の一端に接続すると共に、該一方のスイッチング素
    子の他端を、他方のスイッチング素子と直列に接続し、
    かつ、その他方のスイッチング素子の他方に前記第１の
    電源と第２の電源をダイオードＯＲ接続した出力側から
    の電圧を供給し、 前記２個のスイッチング素子のいずれかと直列に電流検
    出用抵抗を接続し、 ２個のスイッチング素子の接続点からコンデンサを介し
    て前記振動型圧縮機の一端に接続すると共に、前記一方
    のスイッチング素子の前記一端を振動型圧縮機の他端に
    接続して、該他端をアース可能にした、 請求項１に記載の振動型圧縮機の駆動装置。
  3. 【請求項３】前記インバータ制御部は、前記２個のスイ
    ッチング素子の交互のスイッチングのオン期間を１００
    ゜から１４０゜位相に制御する請求項２に記載の振動型
    圧縮機の駆動装置。
  4. 【請求項４】前記インバータ制御部及びＤＣ／ＤＣコン
    バータ制御部に制御用定電圧を供給する定電圧生成回路
    を備え、該定電圧生成回路にバッテリから電源を供給す
    ると共に、ＡＣ商用電源接続時には、前記ＡＣ／ＤＣコ
    ンバータからの出力に切り換えて供給するＡＣ／ＤＣ切
    換部を備えた請求項２に記載の振動型圧縮機の駆動装
    置。
  5. 【請求項５】前記ＡＣ／ＤＣ切換部により切り換えられ
    た電圧が基準値以下に低下したことを検出して、前記定
    電圧生成回路の出力をオフにして、少なくとも前記イン
    バータの交流出力を事実上遮断する電圧低下検出手段を
    備え、該検出手段は、接続されている商用電源或いはバ
    ッテリの電圧種別を判別し、この電圧種別に基づき、検
    出電圧の低下を判断することを特徴とする請求項４に記
    載の振動型圧縮機の駆動装置。
  6. 【請求項６】前記ＡＣ／ＤＣ切換部から定電圧生成回路
    へのメインの電流路に装置作動を表示するための発光ダ
    イオードを挿入した請求項４に記載の振動型圧縮機の駆
    動装置。
  7. 【請求項７】前記ＡＣ／ＤＣ切換部は、前記ＡＣ／ＤＣ
    コンバータの出力電圧を、バッテリ電圧範囲に重ならな
    いように選択して、ダイオードＯＲで接続して構成した
    請求項４に記載の振動型圧縮機の駆動装置。
  8. 【請求項８】前記コンデンサ両端に直流ファンモータを
    接続したことを特徴とする請求項１に記載の振動型圧縮
    機の駆動装置。
  9. 【請求項９】直流電源と、２個のスイッチング素子を備
    えその交互のスイッチングにより直流を交流に変換する
    インバータと、該インバータから振動型圧縮機に供給す
    る交流出力を制御するインバータ制御部とを備えた振動
    型圧縮機の駆動装置において、 前記インバータは、前記２個のスイッチング素子の交互
    のスイッチングのオン期間を１００゜から１４０゜位相
    に制御することを特徴とする振動型圧縮機の駆動装置。
  10. 【請求項１０】前記１００゜から１４０゜位相のオン期
    間は、検出された振動型圧縮機の周囲温度に基づきさら
    に可変させられるよう制御される請求項３または９に記
    載の振動型圧縮機の駆動装置。
  11. 【請求項１１】前記インバータ制御部は、前記一方又は
    他方のスイッチング素子が交互に導通する交流出力半周
    期の間に流れる電流瞬時値の波形における最初のピーク
    を検出し、保持すると共に、この電流瞬時値の波形が再
    びこの保持された最初のピーク値に達するタイミングを
    検出して、インバータの２つのスイッチング素子の交互
    のスイッチングのタイミングを制御し、これによってイ
    ンバータの出力周波数を可変に制御することを特徴とす
    る請求項２または９に記載の振動型圧縮機の駆動装置。
  12. 【請求項１２】前記電流瞬時値を積分した値が基準値を
    超えるときこれを検出して、インバータの作動を停止さ
    せる手段を備えた請求項１１に記載の振動型圧縮機の駆
    動装置。
  13. 【請求項１３】前記直流電源として、バッテリ電源をＤ
    Ｃ／ＤＣコンバータにより電圧変換した第１の電源と、
    ＡＣ商用電源電圧をＡＣ／ＤＣコンバータにより直流電
    圧に変換した第２の電源とを切換えて供給するよう構成
    し、さらに、前記インバータ制御部及びＤＣ／ＤＣコン
    バータ制御部に制御用定電圧を供給する定電圧生成回路
    を備え、該定電圧生成回路にバッテリから電源を供給す
    ると共に、ＡＣ商用電源接続時には、前記ＡＣ／ＤＣコ
    ンバータからの出力に切り換えて供給するＡＣ／ＤＣ切
    換部を備えた請求項９に記載の振動型圧縮機の駆動装
    置。
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