JP2001183017A - 冷凍サイクルの制御装置及びその方法 - Google Patents

冷凍サイクルの制御装置及びその方法

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JP2001183017A JP36957099A JP36957099A JP2001183017A JP 2001183017 A JP2001183017 A JP 2001183017A JP 36957099 A JP36957099 A JP 36957099A JP 36957099 A JP36957099 A JP 36957099A JP 2001183017 A JP2001183017 A JP 2001183017A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動機の回転数制御装置が、定常及び非定常
に関わらず、電動機のトルク変動に比例する電流を直接
出力できる冷凍サイクルの制御装置を提供するものであ
る。 【解決手段】 圧縮機の吐出圧力と吸込み圧力と電動機
の回転子の回転角に基づいて、圧縮機の負荷変動に対す
る電動機の電流変動値を電流変動推定部４２で推定し、
目標電流とこの電流変動値を負荷し、実電流を差し引い
た値に基づいて目標電圧演算部４４において目標電圧を
演算して、電動機２６を駆動するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫やエアコン
等に用いられる冷凍サイクルの制御装置、その方法及び
その記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】冷蔵庫やエアコン等の冷凍サイクルは、
圧縮機、凝縮器、減圧器及び蒸発器等から構成され、こ
の冷凍サイクルの冷却能力を可変にするために、圧縮機
も能力を変化させることができる能力可変式圧縮機が用
いられている。
【０００３】この能力可変式圧縮機に用いられている電
動機の回転数の制御は、目標回転数と、電動機の実際の
回転数である実回転数との偏差に応じた操作量を出力す
るフィードバック制御によって行っている。そして、従
来のフィードバック制御では、電動機の１回転中に１か
ら数十回の制御間隔で電動機への印加電圧を操作量とし
て、目標回転数と実回転数とを一致する方式が一般的で
あった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のフィードバック制御では、圧縮機の１回転中の負
荷トルクの変動が大きいため、このような単純な制御で
はその影響を取り除くことが難しく、１回転中の回転数
の変動が発生する。その結果、圧縮機全体が電動機の回
転方向に振動し、これを搭載した冷蔵庫やエアコン等の
振動及び騒音の発生源となり、商品性を損なう場合があ
った。
【０００５】また、この電動機の回転数の変動を減少さ
せるために、電動機の回転数制御装置の出力電圧に対し
て、圧縮機の負荷変動パターンに応じて予め定められた
電圧パターンにより補正を行い電動機に出力する技術が
あるが、この技術では電動機の回転数制御装置が出力す
る値はあくまでも電圧であるため、振動及び騒音の根本
的な原因である圧縮機の負荷トルク変動を、空調負荷変
動や圧縮機回転数の変動等からのあらゆる環境条件にお
いて、完全にうち消すことは難しいという問題点があっ
た。
【０００６】そこで、本発明は上記問題点に鑑み、電動
機の回転数制御装置が、定常及び非定常に関わらず、電
動機のトルク変動に比例する電流を直接出力できる冷凍
サイクルの制御装置、その制御方法及び記録媒体を提供
するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の発明
は、電動機に印加する電圧によって能力が可変する圧縮
機と、凝縮器と、減圧器と、蒸発器とを有し、その内部
に冷媒を封入した冷凍サイクルの制御装置において、前
記電動機の実電流を検出する電流検出手段と、前記電動
機の回転数を検出する回転数検出手段と、前記電動機の
目標回転数と、前記回転数検出手段が検出した実回転数
の偏差に基づいて、実回転数を目標回転数に一致させる
ための目標電流を演算する目標電流演算手段と、前記目
標電流演算手段が演算した目標電流と、前記電流検出手
段が検出した実電流との偏差に基づいて、実電流を目標
電流に一致させるための前記電動機に印加する目標電圧
を演算する目標電圧演算手段と、前記圧縮機の吐出圧力
を検出する吐出圧力検出手段と、前記圧縮機の吸い込み
圧力を検出する吸い込み圧力検出手段と、前記吐出圧力
検出手段が検出した吐出圧力と、前記吸い込み圧力検出
手段が検出した吸い込み圧力と、前記電動機の回転子の
回転角に基づいて、前記圧縮機の負荷変動に対する電動
機の電流変動値を推定する推定手段と、前記推定手段の
推定した電流変動値に基づいて目標電圧演算手段で演算
される目標電圧を補正する補正手段とを、有したことを
特徴とする冷凍サイクルの制御装置である。
【０００８】請求項２の発明は、前記圧縮機が往復式の
圧縮機の場合に、前記推定手段において推定する電流変
動値を直線関数と正弦波関数値とを組み合わせた関数を
用いて近似することを特徴とする請求項１記載の冷凍サ
イクルの制御装置である。
【０００９】請求項３の発明は、前記圧縮機がロータリ
ー式の圧縮機の場合に、前記推定手段において推定する
電流変動値を正弦波関数を用いて近似することを特徴と
する請求項１記載の冷凍サイクルの制御装置である。
【００１０】請求項４の発明は、電動機に印加する電圧
によって能力が可変する圧縮機と、凝縮器と、減圧器
と、蒸発器とを有し、その内部に冷媒を封入した冷凍サ
イクルの制御装置において、前記電動機の実電流を検出
する電流検出手段と、前記電動機の回転数を検出する回
転数検出手段と、前記電動機の目標回転数と、前記回転
数検出手段が検出した実回転数の偏差に基づいて、実回
転数を目標回転数に一致させるための目標電流を演算す
る目標電流演算手段と、前記目標電流演算手段が演算し
た目標電流と、前記電流検出手段が検出した実電流との
偏差に基づいて、実電流を目標電流に一致させるための
前記電動機に印加する目標電圧を演算する目標電圧演算
手段と、前記凝縮器の温度を検出する凝縮器温度検出手
段と、前記蒸発器の蒸発温度を検出する蒸発温度検出手
段と、前記凝縮器温度検出手段の検出した凝縮温度と、
前記蒸発温度検出した蒸発温度と、前記電動機の回転子
の回転角に基づいて、前記圧縮機の負荷変動に対する電
流変動値を推定する推定手段と、前記推定手段の推定し
た電流変動値に基づいて目標電圧演算手段で演算される
目標電圧を補正する補正手段とを、有したことを特徴と
する冷凍サイクルの制御装置である。
【００１１】請求項５の発明は、前記圧縮機が往復式の
圧縮機の場合に、前記推定手段において推定する電流変
動値を直線関数と正弦波関数値とを組み合わせた関数を
用いて近似することを特徴とする請求項４記載の冷凍サ
イクルの制御装置である。
【００１２】請求項６の発明は、前記圧縮機がロータリ
ー式の圧縮機の場合に、前記推定手段において推定する
電流変動値を正弦波関数を用いて近似することを特徴と
する請求項４記載の冷凍サイクルの制御装置である。
【００１３】請求項７の発明は、電動機に印加する電圧
によって能力が可変する圧縮機と、凝縮器と、減圧器
と、蒸発器とを有し、その内部に冷媒を封入した冷凍サ
イクルの制御方法において、前記電動機の実電流を検出
する電流検出ステップと、前記電動機の回転数を検出す
る回転数検出ステップと、前記電動機の目標回転数と、
前記回転数検出ステップで検出した実回転数の偏差に基
づいて、実回転数を目標回転数に一致させるための目標
電流を演算する目標電流演算ステップと、前記目標電流
演算ステップで演算した目標電流と、前記電流検出ステ
ップで検出した実電流との偏差に基づいて、実電流を目
標電流に一致させるための前記電動機に印加する目標電
圧を演算する目標電圧演算ステップと、前記圧縮機の吐
出圧力を検出する吐出圧力検出ステップと、前記圧縮機
の吸い込み圧力を検出する吸い込み圧力検出ステップ
と、前記吐出圧力検出ステップで検出し吐出圧力と、前
記吸い込み圧力検出ステップで検出した吸い込み圧力
と、前記電動機の回転子の回転角に基づいて、前記圧縮
機の負荷変動に対する電動機の電流変動値を推定する推
定ステップと、前記推定ステップで推定した電流変動値
に基づいて目標電圧演算ステップで演算される目標電圧
を補正する補正ステップとを、有したことを特徴とする
冷凍サイクルの制御方法である。
【００１４】請求項８の発明は、前記圧縮機が往復式の
圧縮機の場合に、前記推定ステップにおいて推定する電
流変動値を直線関数と正弦波関数値とを組み合わせた関
数を用いて近似することを特徴とする請求項７記載の冷
凍サイクルの制御方法である。
【００１５】請求項９の発明は、前記圧縮機がロータリ
ー式の圧縮機の場合に、前記推定ステップにおいて推定
する電流変動値を正弦波関数を用いて近似することを特
徴とする請求項７記載の冷凍サイクルの制御方法であ
る。
【００１６】請求項１０の発明は、電動機に印加する電
圧によって能力が可変する圧縮機と、凝縮器と、減圧器
と、蒸発器とを有し、その内部に冷媒を封入した冷凍サ
イクルの制御方法において、前記電動機の実電流を検出
する電流検出ステップと、前記電動機の回転数を検出す
る回転数検出ステップと、前記電動機の目標回転数と、
前記回転数検出ステップで検出した実回転数の偏差に基
づいて、実回転数を目標回転数に一致させるための目標
電流を演算する目標電流演算ステップと、前記目標電流
演算ステップで演算した目標電流と、前記電流検出ステ
ップで検出した実電流との偏差に基づいて、実電流を目
標電流に一致させるための前記電動機に印加する目標電
圧を演算する目標電圧演算ステップと、前記凝縮器の温
度を検出する凝縮温度検出ステップと、前記蒸発器の蒸
発温度を検出する蒸発温度検出ステップと、前記凝縮温
度検出ステップの検出した凝縮温度と、前記蒸発温度検
出した蒸発温度と、前記電動機の回転子の回転角に基づ
いて、前記圧縮機の負荷変動に対する電流変動値を推定
する推定ステップと、前記推定ステップで推定した電流
変動値に基づいて目標電圧演算ステップで演算される目
標電圧を補正する補正ステップとを、有したことを特徴
とする冷凍サイクルの制御方法である。
【００１７】請求項１１の発明は、前記圧縮機が往復式
の圧縮機の場合に、前記推定ステップにおいて推定する
電流変動値を直線関数と正弦波関数値とを組み合わせた
関数を用いて近似することを特徴とする請求項１０記載
の冷凍サイクルの制御方法である。
【００１８】請求項１２の発明は、前記圧縮機がロータ
リー式の圧縮機の場合に、前記推定ステップにおいて推
定する電流変動値を正弦波関数を用いて近似することを
特徴とする請求項１０記載の冷凍サイクルの制御方法で
ある。
【００１９】請求項１３の発明は、電動機に印加する電
圧によって能力が可変する圧縮機と、凝縮器と、減圧器
と、蒸発器とを有し、その内部に冷媒を封入した冷凍サ
イクルの制御方法を実行するプログラムを記録した記録
媒体において、前記電動機の実電流を検出する電流検出
機能と、前記電動機の回転数を検出する回転数検出機能
と、前記電動機の目標回転数と、前記回転数検出機能で
検出した実回転数の偏差に基づいて、実回転数を目標回
転数に一致させるための目標電流を演算する目標電流演
算機能と、前記目標電流演算機能で演算した目標電流
と、前記電流検出機能で検出した実電流との偏差に基づ
いて、実電流を目標電流に一致させるための前記電動機
に印加する目標電圧を演算する目標電圧演算機能と、前
記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出機能と、前
記圧縮機の吸い込み圧力を検出する吸い込み圧力検出機
能と、前記吐出圧力検出機能で検出し吐出圧力と、前記
吸い込み圧力検出機能で検出した吸い込み圧力と、前記
電動機の回転子の回転角に基づいて、前記圧縮機の負荷
変動に対する電動機の電流変動値を推定する推定機能
と、前記推定機能で推定した電流変動値に基づいて目標
電圧演算機能で演算される目標電圧を補正する補正機能
とを、有したことを特徴とする冷凍サイクルの制御方法
の記録媒体である。
【００２０】請求項１４の発明は、電動機に印加する電
圧によって能力が可変する圧縮機と、凝縮器と、減圧器
と、蒸発器とを有し、その内部に冷媒を封入した冷凍サ
イクルの制御方法を実行するプログラムを記録した記録
媒体において、前記電動機の実電流を検出する電流検出
機能と、前記電動機の回転数を検出する回転数検出機能
と、前記電動機の目標回転数と、前記回転数検出機能で
検出した実回転数の偏差に基づいて、実回転数を目標回
転数に一致させるための目標電流を演算する目標電流演
算機能と、前記目標電流演算機能で演算した目標電流
と、前記電流検出機能で検出した実電流との偏差に基づ
いて、実電流を目標電流に一致させるための前記電動機
に印加する目標電圧を演算する目標電圧演算機能と、前
記凝縮器の温度を検出する凝縮温度検出機能と、前記蒸
発器の蒸発温度を検出する蒸発温度検出機能と、前記凝
縮温度検出機能の検出した凝縮温度と、前記蒸発温度検
出した蒸発温度と、前記電動機の回転子の回転角に基づ
いて、前記圧縮機の負荷変動に対する電流変動値を推定
する推定機能と、前記推定機能で推定した電流変動値に
基づいて目標電圧演算機能で演算される目標電圧を補正
する補正機能とを、有したことを特徴とする冷凍サイク
ルの制御方法の記録媒体である。
【００２１】本発明の冷凍サイクルの制御装置について
説明する。
【００２２】まず、目標電流演算手段が、電動機の目標
回転数と、実回転数の偏差に基づいて、実回転数を目標
回転数に一致させるための目標電流を演算する。
【００２３】次に、推定手段が、圧縮機の吐出圧力と吸
込み圧力と電動機の回転子の回転角に基づいて、圧縮機
の負荷変動に対する電動機の電流変動値を推定する。
【００２４】そして、目標電圧演算手段が、目標電流と
実電流との偏差に基づいて実電流を目標電流に一致させ
るための目標電圧を演算する場合に、補正手段は、推定
手段の推定した電流変動値に基づいてこの目標電圧を補
正するものである。
【００２５】すなわち、本発明は、いわゆるベクトル制
御を用い、圧縮機の１回転中におけるトルク変動に適合
した電流（トルク）を演算する。そして、この演算した
値によって電動機の回転数の制御のための出力電流を補
正することにより、トルク変動をうち消し、定常安定し
た回転数の制御を実現するものである。
【００２６】また、圧縮機が往復式の圧縮機の場合に
は、推定手段において推定する電流変動値を直線関数と
正弦波関数とを組み合わせた関数を用いて近似すると、
トルク変動を確実にうち消すことができる。
【００２７】さらに、圧縮機がロータリー式の圧縮機の
場合には、推定手段において推定する電流変動値を正弦
波関数を用いて近似することにより、トルク変動を確実
にうち消すことができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】（第１の実施例）以下、本発明の
第１の実施例の冷蔵庫における冷凍サイクル１０の制御
装置について説明する。
【００２９】図２は本実施例の冷凍サイクル１０の構成
図である。
【００３０】この図に示すように、能力の変化が可能な
往復式圧縮機１２の下流側には凝縮器１４、減圧器１
６、蒸発器１８が接続され、圧縮機１２に冷媒が循環す
る構造となっている。
【００３１】また、圧縮機１２の吐出側にはこの圧縮機
１２の吐出圧力を検出するための吐出圧力検出部２０が
設けられ、同じく圧縮機１２の吸込み側には圧縮機１２
の吸込み圧力を検出するための吸込み圧力検出部２２が
設けられている。
【００３２】次に、冷凍サイクル１０の制御装置２４に
ついて説明する。
【００３３】往復式の圧縮機１２を駆動するための電動
機２６は、３相２極円筒型永久磁石型の同期電動機より
なる。
【００３４】この電動機２６は、次の各手段によって制
御されている。すなわち、インバータ回路２８、回転数
検出部３０、回転角度検出部３２、電流検出部３４、３
／２相変換部３６、ｄｑ変換部３８、目標電流演算部４
０、電流変動推定部４２、目標電圧演算部４４、逆ｄｑ
変換部４６、２／３相変換部４８とよりなる。
【００３５】以下、この制御内容を詳しく説明してい
く。
【００３６】本実施例では、目標電流演算部４０が電動
機２６のトルクに比例する目標電流を直接出力できるよ
うにするために、いわゆるベクトル制御を用いる制御系
を構成している。ここで「ベクトル制御」とは、一般的
に電動機の回転数の制御を目的とした速度ループと、電
動機の電流の制御を目的とした電流ループから構成され
る。
【００３７】まず、図１における速度ループについて説
明する。
【００３８】外部の制御系統から電動機２６の目標回転
数（目標角速度）ωｒｅｆが入力される。また、回転数
検出部３０から実回転数ωが目標電流演算部４０に入力
される。ここで、回転数検出部３０はエンコーダ、レゾ
ルバまたは誘起電圧の０クロス点から回転数を導くもの
である。
【００３９】そして、目標回転数（目標角速度）ω
ｒｅｆと実回転数ωに基づいて、下記の（１）式から偏
差ｅωを計算する。
【００４０】
【数１】 （１）式で求められた偏差ｅωを目標電流演算部４０に
入力する。目標電流演算部４０は、フィードバック制御
器であり、電動機２６のトルクに比例するｄｑ軸上の目
標電流（Ｉｄｒｅｆ、Ｉｑｒｅｆ）を偏差ｅωに基づい
て出力する。
【００４１】この演算方法は、例えば、フィードバック
制御系にＰＩＤ制御器を採用したものとすると、力率を
最大として設計すると、下記の（２）式、（３）式によ
って表すことができる。
【００４２】
【数２】 但し、ＫＰω、ＫＩω、ＫＤωはＰＩＤ定数を表す。
【００４３】次に、図１における電流ループについて説
明する。
【００４４】電流検出部３４で検出される電動機２６の
相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを３／２相変換部３６において
３相から２相に変換する。この３相から２相に変換する
座標軸は図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すとおりである。
【００４５】そして、この３／２相変換部３６において
次の（４）式の変換が行われる。
【００４６】
【数３】 そして、２相に変換されたＩα、Ｉβを図３（ｃ）に示
すように、回転子の座標系であるｄｑ座標に変換する。
【００４７】このｄｑ変換は、ｄｑ変換部３８におい
て、次の（５）式で行う。
【００４８】
【数４】 以上により、電動機２６の相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを２
相の実電流Ｉｄ、Ｉｑに変換できる。
【００４９】そして、次に本実施例の特徴であるトルク
変動に基づく電流変動値を計算する。
【００５０】本実施例では、圧縮機２６として往復式圧
縮機を用いるため、圧縮負荷トルクＰｒｅｃは、電動機
２６の回転角θに関して、図４に示すような特性を示
す。但し、図４におけるΔＰは、吐出圧力Ｐｄと吸込み
圧力Ｐｓの差を示している。
【００５１】永久磁石型同期電動機では、その出力トル
クは、ｄｑ座標におけるｑ軸電流Ｉ ｑに比例することか
ら、図４に示す負荷トルク変動特性に応じた電流変動値
を電流変動推定部４２で演算することができる。
【００５２】本実施例では、電流変動値を（７）式、
（８）式に示すように直線と正弦波を用いて近似する。
【００５３】
【数５】 但し、Ｋは予め定められた定数を示す。
【００５４】以上のようにして目標電流（Ｉｄｒｅｆ、
Ｉｑｒｅｆ）と実電流（Ｉｄ、Ｉｑ）と電流変動値（Ｉ
ｄｒｅｆ′、Ｉｑｒｅｆ′）に基づいて、下記の（９）
（１０）式から偏差（ｅｄ、ｅｑ）を求める。
【００５５】
【数６】 このような偏差（ｅｄ、ｅｑ）を求めることにより、往
復式の圧縮機２６の１回転中のトルク変動に適合した電
動機トルクを出力することができる。
【００５６】上記で計算した偏差（ｅｄ、ｅｑ）を目標
電圧演算部４４に入力する。ここで、目標電圧演算部４
４は、偏差（ｅｄ、ｅｑ）に基づいてｄｑ軸上の電動機
の印加電圧（Ｅｄ、Ｅｑ）を出力するフィードバック制
御器である。
【００５７】この目標電圧演算部４４も２本の独立した
ＰＩＤ制御を用いて構成したとすると、２相の印加電圧
（Ｅｄ、Ｅｑ）を（１１）（１２）式に基づいて表すこ
とができる。
【００５８】
【数７】 但し、ＫＰｄ、ＫＩｄ、ＫＤｄ、ＫＰｑ、ＫＩｑ、Ｋ
ＤｑはＰＩＤ定数を表す。
【００５９】そして、電動機２６には相電圧を印可する
必要があるので、電流検出のときとは逆に、逆ｄｑ変換
部４６と２／３相変換部４８において（１３）式と（１
４）式の計算を行い、２相の印加電圧（Ｅｄ、Ｅｑ）を
（Ｅα、Ｅβ）に変換した後、相電圧（Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅ
ｗ）を計算する。
【００６０】
【数８】
【数９】 そしてこの出力された相電圧（Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗ）をイ
ンバータ回路２８を通して電動機２６に出力する。
【００６１】これにより、圧縮機１２の振動を激減させ
ることができる。すなわち、圧縮機１２は電動機２６の
回転数の安定化により、その圧縮効率を向上させること
ができるので、本実施例の圧縮機１２を搭載した冷蔵庫
は、従来と比較して低騒音、低振動、省エネルギーを満
足した食品保存環境を使用者に提供することができる。
【００６２】（第１の実施例を用いた実験）上記の冷凍
サイクル１０の制御装置２４を用いた場合と従来例を比
較した場合の実験結果を次に説明する。
【００６３】まず、その比較結果を説明する前に、圧縮
機１２における振動方向を図５に基づいて説明してお
く。
【００６４】図５に示すように、圧縮機２６のｘ、ｙ、
θ方向を定義すると、ｘ、ｙ方向の振動は圧縮機２６の
往復式のピストンの移動に基づくものであり、θ方向の
振動は電動機２６の回転速度の斑に基づいて発生するも
のである。
【００６５】そして、これら振動は、加速度ピックアッ
プ５０によって測定するものとする。
【００６６】図６が従来例の回転数（角速度）ωを測定
したものであり、図７が本実施例の角速度ωを測定した
ものである。いずれも縦軸が角速度ωであり横軸が時間
である。
【００６７】図８がθ方向の加速度振幅と周波数の関係
を示すものであり、図９がｘ方向の加速度振幅と周波数
の関係を示すものであり、図１０がｙ方向の加速度振幅
と周波数の関係を示すものであり、いずれも実線が本実
施例であり点線が従来例である。
【００６８】図６に示すように、従来例では、往復式圧
縮機の１回転中の負荷トルク変動の影響により、回転数
（角速度）も大きく変動している。しかしながら、本実
施例の結果では、図７に示すように、負荷トルク変動に
適合した目標電流の補正を行うフィードフォワード制御
の影響で、回転数（角速度）の変動が約１／２に抑えら
れていることが分かる。
【００６９】さらに、図８〜図１０に示すように、従来
例と本実施例による圧縮機の振動解析結果では、従来例
では回転方向θの振動解析結果において目標回転数であ
る３０（ｒｐｓ）の周波数でピークがあるが、本実施例
ではその振動振幅が１／１０以下に減少していることが
分かる。
【００７０】以上の結果においても、本実施例の制御装
置２４では、圧縮機２６の振動を激減させることができ
る。
【００７１】（第２の実施例）第１の実施例では往復式
の圧縮機を用いたが、本実施例ではロータリ式の圧縮機
２６を用いる場合について説明する。
【００７２】図１１が、ロータリ式の圧縮機の１回転中
の負荷トルクの変動を示すものである。
【００７３】このロータリ式の圧縮機の場合にも第１の
実施例の往復式圧縮機の場合と同様に、図１１に示す負
荷トルク変動に適合した目標電流を電流変動推定部４２
によって補正すればよい。
【００７４】但し、この場合には、図１１に示す負荷ト
ルク変動に適合させるために（６）（７）（８）式に変
えて、（１５）式と（１６）式を用いて電流変動値を計
算する。
【００７５】
【数１０】 以上の方法を用いれば、ロータリ式の圧縮機２６であっ
ても往復式の圧縮機と同様に１回転中のトルク変動に適
合した電動機トルクを出力することが可能となる。
【００７６】（第３の実施例）本実施例と第１の実施例
の異なる点は、第１の実施例では吐出圧力と吸込み圧力
との差によって電流変動値を計算していたが、本実施例
では、図１３の冷凍サイクル１０に示すように、凝縮器
１４に凝縮温度検出部５２を設け、蒸発器１８に蒸発温
度検出部５４を設けて、この検出した凝縮温度と蒸発温
度により吐出圧力と吸込み圧力を推定して、吐出圧力と
吸込み圧力の差を求めるものである。
【００７７】なお、凝縮温度検出部５２と蒸発温度検出
部５４はそれぞれ冷媒が必ず２相状態にある位置に取り
付ける必要がある。例えば、凝縮温度検出部５２につい
ては凝集器１４の中間位置に取り付け、蒸発温度検出部
５４については蒸発器１８の入口側、すなわち減圧器１
６側に取り付けることが有効である。
【００７８】このようにして求めた凝縮温度Ｔｃと蒸発
温度Ｔｅをその冷凍サイクル１０で使用されている冷媒
物性値関数ｆに代入して、（１７）式と（１８）式から
吐出圧力と吸込み圧力を推定する。
【００７９】
【数１１】 但し、Ｔｃは凝縮温度、Ｔｅは蒸発温度、ΔＰｄは吐出
パイプの圧力損失、ΔＰｓはサクションパイプの圧力損
失、ｆは冷媒物性値関数を表す。
【００８０】以上のようにして推定した吐出圧力Ｐ
ｄｐｒｅと吸込み圧力Ｐｑｐｒｅとに基づいて圧力差Δ
Ｐを（１９）式から求める。
【００８１】
【数１２】 以上のようにして求めた圧力差ΔＰを、第１の実施例の
（８）式または第２の実施例の（１６）式に代入して、
電流変動値を求める。
【００８２】この方法であっても第１の実施例と第２の
実施例と同様に、圧縮機２６特有の１回転中の負荷トル
ク変動の影響をうち消すことが可能であり、電動機２６
の回転数を安定に保つことができ、圧縮機１２の振動を
激減させることができる。
【００８３】また、本実施例を搭載した圧縮機１２は電
動機２６の回転数の安定化により、その圧縮効率を向上
させることができるので、この圧縮機１２を搭載した冷
蔵庫は、低騒音、低振動、省エネルギーを満足した食品
保存環境を使用者に提供することが可能である。
【００８４】（変更例１）上記各実施例では冷蔵庫に搭
載する圧縮機１０について説明したが、これに代えてエ
アコンに搭載する圧縮機においても本制御装置を用いる
ことができる。
【００８５】（変更例２）また、上記各実施例では制御
装置２４を実行するために装置として説明したが、これ
に代えて、各手段の実行をプログラムで実現できるよう
にして、そのプログラムをハードディスク、ＬＯＭ等に
記録させて上記効果を実現してもよい。
【００８６】
【発明の効果】以上により本発明であると、圧縮機特有
の１回転中の負荷トルクの影響をうち消すことが可能で
あり、電動機の回転数を安定に保つことができ、圧縮機
の振動を激減させることができる。
【００８７】また、本発明を搭載した圧縮機は電動機の
回転数の安定化により、その圧縮効率を向上させること
ができるので、この冷凍サイクルを搭載した冷蔵庫やエ
アコンは、従来と比較して低騒音、低振動、省エネルギ
ーを満足したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例の制御装置のブロック図である。
【図２】同じく冷凍サイクルの構成図である。
【図３】（ａ）は固定子の３相座標系を示し、（ｂ）は
固定子の２相座標系を示し、（ｃ）は回転子のｄｑ座標
系を示すものである。
【図４】往復式圧縮機の圧縮負荷トルク特性を示すもの
である。
【図５】圧縮機の振動方向を示すものである。
【図６】従来の圧縮機の角速度と時間の関係を示すグラ
フである。
【図７】第１の実施例の角速度と時間との関係を示すグ
ラフである。
【図８】圧縮機のθ方向の加速度振幅と周波数との関係
を示すグラフである。
【図９】ｘ方向の加速度振幅と周波数との関係を示すグ
ラフである。
【図１０】圧縮機のｙ方向の加速度振幅と周波数との関
係を示すグラフである。
【図１１】ロータリ式圧縮機の圧縮負荷トルク特性を示
すグラフである。
【図１２】第２の実施例のブロック図である。
【図１３】第２の実施例の冷凍サイクルの構成図であ
る。
【符号の説明】
２０ 吐出圧力検出部 ２２ 吸込み圧力検出部 ２４ 制御装置 ２６ 電動機 ２８ インバータ回路 ３０ 回転数検出部 ３２ 回転角度検出部 ３４ 電流検出部 ３６ ３／２相変換部 ３８ ｄｑ変換部 ４０ 目標電流演算部 ４２ 電流変動推定部 ４４ 目標電圧演算部 ４６ 逆ｄｑ変換部 ４８ ２／３相変換部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村中 俊明 大阪府茨木市太田東芝町１番６号 株式会 社東芝大阪工場内 Ｆターム(参考） 3H045 AA03 AA05 AA09 AA12 AA27 BA12 BA33 BA38 CA02 CA03 CA09 CA10 CA21 CA30 DA05 DA47 EA01 EA04 EA13 EA17 EA20 EA37 EA42

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電動機に印加する電圧によって能力が可変
    する圧縮機と、凝縮器と、減圧器と、蒸発器とを有し、
    その内部に冷媒を封入した冷凍サイクルの制御装置にお
    いて、 前記電動機の実電流を検出する電流検出手段と、 前記電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、 前記電動機の目標回転数と、前記回転数検出手段が検出
    した実回転数の偏差に基づいて、実回転数を目標回転数
    に一致させるための目標電流を演算する目標電流演算手
    段と、 前記目標電流演算手段が演算した目標電流と、前記電流
    検出手段が検出した実電流との偏差に基づいて、実電流
    を目標電流に一致させるための前記電動機に印加する目
    標電圧を演算する目標電圧演算手段と、 前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と、 前記圧縮機の吸い込み圧力を検出する吸い込み圧力検出
    手段と、 前記吐出圧力検出手段が検出した吐出圧力と、前記吸い
    込み圧力検出手段が検出した吸い込み圧力と、前記電動
    機の回転子の回転角に基づいて、前記圧縮機の負荷変動
    に対する電動機の電流変動値を推定する推定手段と、 前記推定手段の推定した電流変動値に基づいて目標電圧
    演算手段で演算される目標電圧を補正する補正手段と
    を、 有したことを特徴とする冷凍サイクルの制御装置。
  2. 【請求項２】前記圧縮機が往復式の圧縮機の場合に、 前記推定手段において推定する電流変動値を直線関数と
    正弦波関数値とを組み合わせた関数を用いて近似するこ
    とを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクルの制御装
    置。
  3. 【請求項３】前記圧縮機がロータリー式の圧縮機の場合
    に、 前記推定手段において推定する電流変動値を正弦波関数
    を用いて近似することを特徴とする請求項１記載の冷凍
    サイクルの制御装置。
  4. 【請求項４】電動機に印加する電圧によって能力が可変
    する圧縮機と、凝縮器と、減圧器と、蒸発器とを有し、
    その内部に冷媒を封入した冷凍サイクルの制御装置にお
    いて、 前記電動機の実電流を検出する電流検出手段と、 前記電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、 前記電動機の目標回転数と、前記回転数検出手段が検出
    した実回転数の偏差に基づいて、実回転数を目標回転数
    に一致させるための目標電流を演算する目標電流演算手
    段と、 前記目標電流演算手段が演算した目標電流と、前記電流
    検出手段が検出した実電流との偏差に基づいて、実電流
    を目標電流に一致させるための前記電動機に印加する目
    標電圧を演算する目標電圧演算手段と、 前記凝縮器の温度を検出する凝縮器温度検出手段と、 前記蒸発器の蒸発温度を検出する蒸発温度検出手段と、 前記凝縮器温度検出手段の検出した凝縮温度と、前記蒸
    発温度検出した蒸発温度と、前記電動機の回転子の回転
    角に基づいて、前記圧縮機の負荷変動に対する電流変動
    値を推定する推定手段と、 前記推定手段の推定した電流変動値に基づいて目標電圧
    演算手段で演算される目標電圧を補正する補正手段と
    を、 有したことを特徴とする冷凍サイクルの制御装置。
  5. 【請求項５】前記圧縮機が往復式の圧縮機の場合に、 前記推定手段において推定する電流変動値を直線関数と
    正弦波関数値とを組み合わせた関数を用いて近似するこ
    とを特徴とする請求項４記載の冷凍サイクルの制御装
    置。
  6. 【請求項６】前記圧縮機がロータリー式の圧縮機の場合
    に、 前記推定手段において推定する電流変動値を正弦波関数
    を用いて近似することを特徴とする請求項４記載の冷凍
    サイクルの制御装置。
  7. 【請求項７】電動機に印加する電圧によって能力が可変
    する圧縮機と、凝縮器と、減圧器と、蒸発器とを有し、
    その内部に冷媒を封入した冷凍サイクルの制御方法にお
    いて、 前記電動機の実電流を検出する電流検出ステップと、 前記電動機の回転数を検出する回転数検出ステップと、 前記電動機の目標回転数と、前記回転数検出ステップで
    検出した実回転数の偏差に基づいて、実回転数を目標回
    転数に一致させるための目標電流を演算する目標電流演
    算ステップと、 前記目標電流演算ステップで演算した目標電流と、前記
    電流検出ステップで検出した実電流との偏差に基づい
    て、実電流を目標電流に一致させるための前記電動機に
    印加する目標電圧を演算する目標電圧演算ステップと、 前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出ステップ
    と、 前記圧縮機の吸い込み圧力を検出する吸い込み圧力検出
    ステップと、 前記吐出圧力検出ステップで検出し吐出圧力と、前記吸
    い込み圧力検出ステップで検出した吸い込み圧力と、前
    記電動機の回転子の回転角に基づいて、前記圧縮機の負
    荷変動に対する電動機の電流変動値を推定する推定ステ
    ップと、 前記推定ステップで推定した電流変動値に基づいて目標
    電圧演算ステップで演算される目標電圧を補正する補正
    ステップとを、 有したことを特徴とする冷凍サイクルの制御方法。
  8. 【請求項８】前記圧縮機が往復式の圧縮機の場合に、 前記推定ステップにおいて推定する電流変動値を直線関
    数と正弦波関数値とを組み合わせた関数を用いて近似す
    ることを特徴とする請求項７記載の冷凍サイクルの制御
    方法。
  9. 【請求項９】前記圧縮機がロータリー式の圧縮機の場合
    に、 前記推定ステップにおいて推定する電流変動値を正弦波
    関数を用いて近似することを特徴とする請求項７記載の
    冷凍サイクルの制御方法。
  10. 【請求項１０】電動機に印加する電圧によって能力が可
    変する圧縮機と、凝縮器と、減圧器と、蒸発器とを有
    し、その内部に冷媒を封入した冷凍サイクルの制御方法
    において、 前記電動機の実電流を検出する電流検出ステップと、 前記電動機の回転数を検出する回転数検出ステップと、 前記電動機の目標回転数と、前記回転数検出ステップで
    検出した実回転数の偏差に基づいて、実回転数を目標回
    転数に一致させるための目標電流を演算する目標電流演
    算ステップと、 前記目標電流演算ステップで演算した目標電流と、前記
    電流検出ステップで検出した実電流との偏差に基づい
    て、実電流を目標電流に一致させるための前記電動機に
    印加する目標電圧を演算する目標電圧演算ステップと、 前記凝縮器の温度を検出する凝縮温度検出ステップと、 前記蒸発器の蒸発温度を検出する蒸発温度検出ステップ
    と、 前記凝縮温度検出ステップの検出した凝縮温度と、前記
    蒸発温度検出した蒸発温度と、前記電動機の回転子の回
    転角に基づいて、前記圧縮機の負荷変動に対する電流変
    動値を推定する推定ステップと、 前記推定ステップで推定した電流変動値に基づいて目標
    電圧演算ステップで演算される目標電圧を補正する補正
    ステップとを、 有したことを特徴とする冷凍サイクルの制御方法。
  11. 【請求項１１】前記圧縮機が往復式の圧縮機の場合に、 前記推定ステップにおいて推定する電流変動値を直線関
    数と正弦波関数値とを組み合わせた関数を用いて近似す
    ることを特徴とする請求項１０記載の冷凍サイクルの制
    御方法。
  12. 【請求項１２】前記圧縮機がロータリー式の圧縮機の場
    合に、 前記推定ステップにおいて推定する電流変動値を正弦波
    関数を用いて近似することを特徴とする請求項１０記載
    の冷凍サイクルの制御方法。
  13. 【請求項１３】電動機に印加する電圧によって能力が可
    変する圧縮機と、凝縮器と、減圧器と、蒸発器とを有
    し、その内部に冷媒を封入した冷凍サイクルの制御方法
    を実行するプログラムを記録した記録媒体において、 前記電動機の実電流を検出する電流検出機能と、 前記電動機の回転数を検出する回転数検出機能と、 前記電動機の目標回転数と、前記回転数検出機能で検出
    した実回転数の偏差に基づいて、実回転数を目標回転数
    に一致させるための目標電流を演算する目標電流演算機
    能と、 前記目標電流演算機能で演算した目標電流と、前記電流
    検出機能で検出した実電流との偏差に基づいて、実電流
    を目標電流に一致させるための前記電動機に印加する目
    標電圧を演算する目標電圧演算機能と、 前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出機能と、 前記圧縮機の吸い込み圧力を検出する吸い込み圧力検出
    機能と、 前記吐出圧力検出機能で検出し吐出圧力と、前記吸い込
    み圧力検出機能で検出した吸い込み圧力と、前記電動機
    の回転子の回転角に基づいて、前記圧縮機の負荷変動に
    対する電動機の電流変動値を推定する推定機能と、 前記推定機能で推定した電流変動値に基づいて目標電圧
    演算機能で演算される目標電圧を補正する補正機能と
    を、 有したことを特徴とする冷凍サイクルの制御方法の記録
    媒体。
  14. 【請求項１４】電動機に印加する電圧によって能力が可
    変する圧縮機と、凝縮器と、減圧器と、蒸発器とを有
    し、その内部に冷媒を封入した冷凍サイクルの制御方法
    を実行するプログラムを記録した記録媒体において、 前記電動機の実電流を検出する電流検出機能と、 前記電動機の回転数を検出する回転数検出機能と、 前記電動機の目標回転数と、前記回転数検出機能で検出
    した実回転数の偏差に基づいて、実回転数を目標回転数
    に一致させるための目標電流を演算する目標電流演算機
    能と、 前記目標電流演算機能で演算した目標電流と、前記電流
    検出機能で検出した実電流との偏差に基づいて、実電流
    を目標電流に一致させるための前記電動機に印加する目
    標電圧を演算する目標電圧演算機能と、 前記凝縮器の温度を検出する凝縮温度検出機能と、 前記蒸発器の蒸発温度を検出する蒸発温度検出機能と、 前記凝縮温度検出機能の検出した凝縮温度と、前記蒸発
    温度検出した蒸発温度と、前記電動機の回転子の回転角
    に基づいて、前記圧縮機の負荷変動に対する電流変動値
    を推定する推定機能と、 前記推定機能で推定した電流変動値に基づいて目標電圧
    演算機能で演算される目標電圧を補正する補正機能と
    を、 有したことを特徴とする冷凍サイクルの制御方法の記録
    媒体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005315555A (ja) * 2004-03-31 2005-11-10 Fujitsu General Ltd 冷媒熱物性値の計算方法、当該熱物性値の計算プログラム、当該計算プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及びその計算プログラムを実装した計算装置
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