JP2003328954A - 冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御装置及びその方法 - Google Patents

冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御装置及びその方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷蔵庫の運転負荷の変動による運転効率の低
下を低減し常に高効率で所定のストロークを得ることが
可能なリニアモータが収納された冷蔵庫用往復動式圧縮
機の運転制御装置及びその方法を提供する。 【解決手段】 トライアックのオン/オフ動作によって
ピストンのストロークを可変にすることによって、冷力
を調節する冷蔵庫用往復動式圧縮機400の運転を制御す
る装置であって、モータM自体に巻線されたコイルのイ
ンダクタンスを相殺する第1コンデンサC1と、この第1コ
ンデンサC1に並列に接続された第2コンデンサC2と、第2
コンデンサC2に直列に接続されてオン/オフされるリレ
ーRYと、冷蔵庫の運転負荷によってリレーRYをオン/オ
フさせるための制御信号を出力するマイクロコンピュー
タ406と、を包含して、リニアモータが収納された冷蔵
庫用往復動式圧縮機の運転制御装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リニアモータ(Lin
ear Motor)を適用した冷蔵庫用往復動式圧縮機(Recipr
ocating Compressor)に係るもので、詳しくは、運転負
荷の変動に従ってキャパシタンスを可変にして圧縮機の
運転効率を向上し得るリニアモータが収納された冷蔵庫
用往復動式圧縮機の運転制御装置及びその方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、圧縮機はエアコン、冷蔵庫のよ
うな冷気装置の内部に収納されて、その装置の内部を循
環する冷媒を高温高圧に圧縮する作用をする。このよう
な圧縮機には、色々な形態があるが、例えば、往復動式
(reciprocating)圧縮機、回転式(rotary)圧縮機、又はB
LDC(Brushless Direct Current)圧縮機若しくはイン
バータ式圧縮機と命名される回転速度が可変にされる能
力可変型往復動圧縮機がある。
【０００３】ここで、リニアモータを適用した往復動式
圧縮機は、モータに印加されるモータ電圧(Motor Volt
age)によって往復動式圧縮機のピストンのストロークを
可変にすることができるために、使用者の意図通りに冷
力(cooling Capacity）を制御し得るという長所があ
る。
【０００４】従来の往復動式圧縮機の運転制御装置は、
図6に示したように、使用者により設定されたストロー
ク指令値(Stroke Reference Value)に従い内部モータ
Mに供給されるモータ電圧によって内部ピストン(Pisto
n)(図示されず）の上下方向の運動を調節してピストン
のストロークを可変にして冷力を調節する往復動式圧縮
機100と、往復動式圧縮機100のピストンのストロークを
変えるときに往復動式圧縮機100に印加されるモータ電
圧を検出する電圧検出部(Voltage DetectingUnit)102
と、往復動式圧縮機100のピストンのストロークを変え
るときに往復動式圧縮機100に供給される電流を検出す
る電流検出部104と、電圧検出部102及び電流検出部104
から検出された電圧及び電流を利用してストローク(Str
oke)を計算し、この計算されたストローク値とストロー
ク指令値とを比較して、その比較結果に基づいてスイッ
チング制御信号(Switching Control Signal)を出力す
るマイクロコンピュータ(Microcomputer)106と、マイク
ロコンピュータ106のスイッチング制御信号によって、
交流電源をトライアック(Triac)Tr1により断続させ、往
復動式圧縮機100に印加されるモータ電圧の大きさを制
御する電気回路部108と、を包含して構成されていた。
【０００５】以下、このように構成された従来の往復動
式圧縮機の運転制御装置の動作に対して説明する。
【０００６】往復動式圧縮機100は、使用者により設定
されたストローク指令値に従いモータMに与えられるモ
ータ電圧によって、ピストンを上下方向に運動させて、
ピストンのストロークを可変にすることにより冷力を調
節する。
【０００７】ここで、上記のストロークとは、往復動式
圧縮機100の内部のピストンが往復運動しながら移動す
る距離を示す。
【０００８】電気回路部108のトライアックTr1は、マイ
クロコンピュータ106のスイッチング制御信号(Control
Signal)によりオン期間が制御され、このオン期間が
長くなるとストロークが増加する。また、電圧検出部10
2及び電流検出部104は、往復動式圧縮機100に印加され
る電圧及び電流を夫々検出し、この検出された電圧及び
電流をマイクロコンピュータ106に出力する。
【０００９】次いで、マイクロコンピュータ106は、電
圧検出部102及び電流検出部104から検出された電圧及び
電流を利用してストロークを計算し、この計算されたス
トロークを使用者により設定されたストローク指令値と
比較し、その比較結果に基づいてスイッチング制御信号
をトライアックTr1に出力する。
【００１０】即ち、マイクロコンピュータ106は、上記
の計算されたストロークがストローク指令値より小さい
と、トライアックTr1のオン期間を長くするスイッチン
グ制御信号を出力して往復動式圧縮機100に印加される
電圧を増加させる。
【００１１】また、マイクロコンピュータ106は、計算
されたストロークがストローク指令値より大きいと、ト
ライアックTr1のオン期間を短くするスイッチング制御
信号を出力して往復動式圧縮機100に印加される電圧を
減少させる。
【００１２】このとき、往復動式圧縮機100のモータMに
印加される電圧VとストロークSとの関係を数式に表現す
ると次のように表される。
【００１３】（式１）
【００１４】
【数１】
【００１５】上式中、αは電気的力を機械的力に変換す
るモータ常数、Sはストローク、Rはモータ内部抵抗、L
はモータM自体のインダクタンスを夫々示す。
【００１６】式1において、インダクタンス電圧(VL)は
逆起電力(αωS)と同程度で、往復動式圧縮機100の内部
抵抗Rの電圧(Ri)は、インダクタンス電圧(VL)及び逆起
電力(αωS)に比べて無視し得る程度に小さい値であ
る。
【００１７】従って、モータMに印加される電圧Vは、イ
ンダクタンス電圧(VL)と逆起電力(αωS）との合計によ
り決定される。
【００１８】従って、往復動式圧縮機のより大きなスト
ロークを得るためには、モータに印加される電圧Vを大
きくしなければならない。
【００１９】また、このような往復動式圧縮機の効率を
向上させるためには、モータMに巻線されたコイルのイ
ンダクタンスLの値を小さく設計しなければならない。
【００２０】そこで、図7に示したように、コンデンサC
をモータMに直列に連結してモータMに巻線されたコイル
のインダクタンスLを相殺させることによって往復動式
圧縮機の効率を向上させることができる。
【００２１】図7は、従来の往復動式圧縮機の構成を示
したブロック図である。
【００２２】以下、コイルのインダクタンスを相殺する
作用について、図7を用いて説明する。
【００２３】モータMとコンデンサの直列回路の両端に
印加される電圧Vは、下記の式で表される。
【００２４】（式２）
【００２５】
【数２】
【００２６】上式中、キャパシタンス(C)を数式に表現
すると、次のようである。
【００２７】（式３）
【００２８】
【数３】
【００２９】この場合、上式中のキャパシタンス(C)と
インダクタンスLは、共振を起こす値に予め設定され
る。
【００３０】従って、キャパシタンス(C)とインダクタ
ンスLとは相互に共振して相殺されるために、モータMと
コンデンサの直列回路の両端に印加される電圧Vは、下
記の式で表される。
【００３１】（式４）
【００３２】
【数４】
【００３３】式4のように、印加電圧Vは、インダクタン
ス電圧(VL)とコンデンサ電圧(VC)とが相互に共振して相
殺されるために、逆起電力(αωS)と同程度の大きさを
有することになるので、往復動式圧縮機は、低い印加電
圧Vでも必要なストロークを得ることができる。
【００３４】また、コンデンサに充電された電圧(VC)が
印加電圧Vと同様にモータMに印加されるので小さい印加
電圧でも大きいストロークを得ることができるために、
過負荷対応能力が向上する。
【００３５】このように構成された従来の往復動式圧縮
機が冷蔵庫に収納されて運転される場合、冷蔵庫の運転
負荷によって往復動式圧縮機100のモータMが所定のスト
ロークを得るために必要な電圧が相違する。
【００３６】即ち、往復動式圧縮機100のモータMは、冷
蔵庫の運転負荷が大きい場合には電源電圧(例えばAC22
0)より大きい電圧が必要となり、冷蔵庫の運転負荷が小
さい場合には電源電圧(例えばAC220)より小さい電圧が
必要となる。そこで、モータのインダクタンス電圧(VL)
をコンデンサ電圧(VC)により相殺してモータの必要電圧
を得るための所要供給電圧(即ち、モータの必要電圧と
コンデンサ電圧との合成電圧)が電源電圧以下になるよ
うにする。
【００３７】そして、マイクロコンピュータ106は、冷
蔵庫の運転負荷が大きい場合は、トライアックTr1のオ
フ(off)時間を短く調節してモータMに印加される電圧を
増加させ、冷蔵庫の運転負荷が小さい場合は、トライア
ックTr1のオフ時間を長く調節してモータMに印加される
電圧を減少させる。
【００３８】このとき、冷蔵庫の運転負荷によってモー
タMに印加される電圧による電流の波形が図8(A)、（B)
に示されている。
【００３９】即ち、図8(A)は、冷蔵庫の運転負荷が大き
い場合の電流波形図で、図8(B)は冷蔵庫の運転負荷が小
さい場合の電流波形図である。
【００４０】
【発明が解決しようとする課題】然るに、このような従
来の往復動式圧縮機においては、運転負荷が小さい場
合、モータに印加される電圧を減少させるためにトライ
アックTr1のオフ時間を長く調節するため、高調波の損
失が増加して往復動式圧縮機の効率が低下するという不
都合な点があった。
【００４１】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたもので、冷蔵庫の運転負荷の変動に従ってキャ
パシタンスを可変にして、圧縮機の運転効率を向上させ
るためにモータの必要電圧を調節し得るリニアモータが
収納された冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御装置及び
その方法を提供することを目的とする。
【００４２】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明に係るリニアモータが収納された冷蔵庫
用往復動式圧縮機の運転制御装置は、トライアックのオ
ン/オフ動作によって、内部モータに印加される電圧に
より上下方向に運動するピストンのストロークを可変に
することによって冷力を調節する冷蔵庫用往復動式圧縮
機の運転制御装置であって、モータ自体に巻線されたコ
イルのインダクタンスを相殺する第1コンデンサと、該
第1コンデンサに並列に接続される第2コンデンサと、該
第2コンデンサに直列に接続されてオン/オフされるリレ
ー及び冷蔵庫の運転負荷によってリレーをオン/オフさ
せるための制御信号を出力するマイクロコンピュータ
と、を包含して構成されることを特徴とする。
【００４３】ここで、上記のマイクロコンピュータは、
冷蔵庫の運転負荷が小さい場合はリレーをオンさせる制
御信号を出力し、冷蔵庫の運転負荷が大きい場合はリレ
ーをオフさせる制御信号を出力することを特徴とする。
【００４４】また、本発明に係るリニアモータが収納さ
れた冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御装置は、トライ
アックのオン/オフ動作によって、内部モータに印加さ
れる電圧により上下方向に運動するピストンのストロー
クを可変にすることによって、冷力を調節する冷蔵庫用
往復動式圧縮機の運転制御装置であって、モータに接続
される第1コンデンサと、該第1コンデンサに直列に接続
される第2コンデンサと、該第2コンデンサに並列に接続
されてオン/オフされるリレー及び冷蔵庫の運転負荷に
よってリレーをオン/オフさせるための制御信号を出力
するマイクロコンピュータと、を包含して構成され、前
記第1コンデンサと第2コンデンサとの直列の組合せがモ
ータ自体に巻線されたコイルのインダクタンスを相殺す
ることを特徴とする。
【００４５】また、本発明に係るリニアモータが収納さ
れた冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御方法は、トライ
アックのオン/オフ動作によって、内部モータに印加さ
れる電圧により上下方向に運動するピストンのストロー
クを可変にすることによって、冷力を調節する冷蔵庫用
往復動式圧縮機の運転を制御方法であって、前記冷蔵庫
は、モータ自体に巻線されたコイルのインダクタンスを
相殺する第1コンデンサと、該第1コンデンサに並列に接
続される第2コンデンサと、該第2コンデンサに直列に接
続されてオン/オフされるリレーと、を包含して構成さ
れ、前記トライアックのオフ時間を感知する段階と、該
感知されたトライアックのオフ時間により冷蔵庫の運転
負荷の大小を判断する段階と、該判断の結果、前記冷蔵
庫の運転負荷が小さい場合はリレーをオンさせる制御信
号を出力し、前記冷蔵庫の運転負荷が大きい場合はリレ
ーをオフさせる制御信号を出力する段階と、を有するこ
とを特徴とする。
【００４６】また、本発明に係るリニアモータが収納さ
れた冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御方法は、トライ
アックのオン/オフ動作によって、内部モータに印加さ
れる電圧により上下方向に運動するピストンのストロー
クを可変にすることによって、冷力を調節する冷蔵庫用
往復動式圧縮機の運転を制御方法であって、前記冷蔵庫
は、モータに接続された第1コンデンサと、該第1コンデ
ンサに直列に接続される第2コンデンサと、該第2コンデ
ンサに並列に接続されてオン/オフされるリレーと、を
包含して構成され、前記第1コンデンサと第2コンデンサ
との直列の組合せがモータ自体に巻線されたコイルのイ
ンダクタンスを相殺するように設定され、トライアック
のオフ時間を感知する段階と、該感知されたトライアッ
クのオフ時間により冷蔵庫の運転負荷の大小を判断する
段階と、該判断の結果、前記冷蔵庫の運転負荷が小さい
場合はリレーをオンさせる制御信号を出力し、前記冷蔵
庫の運転負荷が大きい場合はリレーをオフさせる制御信
号を出力する段階と、を有し、前記第1コンデンサと第2
コンデンサとの直列の組合せがモータ自体に巻線された
コイルのインダクタンスを相殺することを特徴とする。
【００４７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に対
し、図面を用いて説明する。
【００４８】本発明に係る冷蔵庫用往復動式圧縮機の運
転制御装置の第1実施形態の構成においては、図１に示
したように、設定されたストローク指令値に従い印加さ
れる電圧によりピストンのストロークを可変にすること
によって、冷力を調節する往復動式圧縮機400と、往復
動式圧縮機400に供給される電圧を検出する電圧検出部4
02と、往復動式圧縮機400に供給される電流を検出する
電流検出部404と、電圧検出部402及び電流検出部404に
より検出された電圧及び電流により計算されたストロー
クとストローク指令値とを比較し、その比較結果に基づ
いてスイッチング制御信号を出力し、運転負荷の大小を
判断してそれに応じてリレー制御信号を出力するマイク
ロコンピュータ406と、マイクロコンピュータ406のスイ
ッチング制御信号によってトライアックTr1をオン/オフ
させて往復動式圧縮機400に電圧を印加する電圧供給部4
08及びマイクロコンピュータ406のリレー制御信号によ
ってキャパシタンスを可変にすることによって往復動式
圧縮機400の印加電圧を調節する電圧調節部410からなる
電気回路部と、を包含して運転制御装置が構成されてい
る。
【００４９】ここで、電圧調節部410は、往復動式圧縮
機400のモータM自体に巻線されたコイルのインダクタン
スを相殺させるためにモータMに接続された第1コンデン
サC1と、この第1コンデンサC1に並列接続された第2コン
デンサC2と、第2コンデンサC2に直列接続されてマイク
ロコンピュータ406のリレー制御信号によってオン/オフ
されるリレーRyと、を包含して構成される。
【００５０】以下、上記のように構成される本発明に係
る冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御装置の動作に対し
て説明する。
【００５１】往復動式圧縮機400は、使用者により設定
されたストローク指令値に基づいてモータMに印加され
る電圧により上下方向に運動するピストン(図示され
ず）のストロークを可変にして冷力を調節する。
【００５２】ここで、上記のストロークとは、往復動式
圧縮機400内部のピストンが往復運動しながら移動する
距離を示す。
【００５３】この場合、電圧供給部408のトライアックT
r1が、マイクロコンピュータ406のスイッチング制御信
号によりオン期間が長くなるように制御されると、スト
ロークが増加する。このとき、電圧検出部402及び電流
検出部404は、往復動式圧縮機400に印加される電圧及び
電流を夫々検出してマイクロコンピュータ406に出力す
る。
【００５４】次いで、マイクロコンピュータ406は、電
圧検出部402及び電流検出部404から検出された電圧及び
電流を利用してストロークを計算し、この計算されたス
トロークをストローク指令値と比較してその比較結果に
基づいてスイッチング制御信号を出力する。
【００５５】即ち、マイクロコンピュータ406は、計算
されたストロークがストローク指令値より小さいと、ト
ライアックTr1のオン時間を長くするスイッチング制御
信号を出力して往復動式圧縮機400のモータMに印加され
る電圧を増加させる。
【００５６】また、マイクロコンピュータ406は、計算
されたストロークがストローク指令値より大きいと、ト
ライアックTr1のオン時間を短くするスイッチング制御
信号を出力して往復動式圧縮機400のモータMに印加され
る電圧を減少させる。
【００５７】また、マイクロコンピュータ406は、トラ
イアックTr1のオフ時間を感知し、このトライアックTr1
のオフ時間によって冷蔵庫の運転負荷が大きいかあるい
は、小さいかを判断する。
【００５８】即ち、マイクロコンピュータ406は、トラ
イアックTr1のオフ時間が予め設定された値より長い
と、冷蔵庫の運転負荷が小さいと判断し、トライアック
Tr1のオフ時間が予め設定された値より短いと、冷蔵庫
の運転負荷が大きいと判断する。
【００５９】この場合、往復動式圧縮機400のモータM
は、冷蔵庫の運転負荷が大きい場合には、所定のストロ
ークを発生させるために電源電圧(例えばAC 220V)より
大きい電圧を必要とし、冷蔵庫の運転負荷が小さい場合
には、所定のストロークを得るために電源電圧(例えばA
C 220V)より小さい電圧を必要とする。
【００６０】そこで、マイクロコンピュータ406は、ト
ライアックTr1のオフ時間によって冷蔵庫の運転負荷が
大きいかあるいは小さいかを判断した後、その判断の結
果に基づいて電圧調節部410のリレーRyをオン/オフさせ
るためのリレー制御信号を電圧調節部410に出力する。
【００６１】即ち、マイクロコンピュータ406は、冷蔵
庫の運転負荷が大きい場合には、リレーRyをオフさせる
ためのリレー制御信号を出力し、冷蔵庫の運転負荷が小
さい場合には、リレーRyをオンさせるためのリレー制御
信号を出力する。
【００６２】次いで、電圧調節部410はマイクロコンピ
ュータ406から入力されるリレー制御信号によってリレ
ーRyをオン/オフさせ、第1コンデンサC1と第2コンデン
サC2の合成キャパシタンスを変えて等価コンデンサを調
節し、それにより所定のストロークを得るためのモータ
Mの印加電圧を調節する。
【００６３】以下、本発明に係る冷蔵庫用往復動式圧縮
機の運転制御装置の動作に対し、詳しく説明する。
【００６４】冷蔵庫の運転負荷が大きい場合は、マイク
ロコンピュータ406から入力されるリレー制御信号によ
り電圧調節部410のリレーRyがオフになるために、第1コ
ンデンサC1のみがモータMに接続され、第1コンデンサC1
の電圧がモータMに印加される。
【００６５】この場合、モータMに印加された第1コンデ
ンサC1のコンデンサ電圧とコイルのインダクタンス電圧
とが相殺され、所定のストロークを得るためのモータM
の必要電圧とコンデンサ電圧との合成電圧(以下、所要
供給電圧と称する)は電源電圧(AC 220V)以下でそれに
近い値に減少する。この場合、第1コンデンサC1のキャ
パシタンスはコイルのインダクタンスと共振を起こす値
に予め設定される。
【００６６】また、冷蔵庫の運転負荷が小さい場合は、
マイクロコンピュータ406から入力されるリレー制御信
号により電圧調節部410のリレーRyはオンにされること
によって、第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2がモー
タMに接続される。
【００６７】従って、第1コンデンサC1の第1キャパシタ
ンスと第2コンデンサC2の第2キャパシタンスとが合成さ
れた等価キャパシタンスによるコンデンサ電圧がモータ
Mに印加される。
【００６８】このときは、第1キャパシタンスと第2キャ
パシタンスとが合成された等価キャパシタンスとモータ
Mのインダクタンスとの共振がはずれるために、所定の
ストロークを得るためのモータMの必要電圧とコンデン
サ電圧との合成電圧(所要供給電圧)は電源電圧(AC 220
V)以下でそれに近い値に増加する。
【００６９】即ち、マイクロコンピュータ406は、冷蔵
庫の運転負荷が大きい場合は、所望のストロークを発生
するためのモータMの必要電圧が電源電圧より大きくな
るために、リレーRyをオフさせることにより第1コンデ
ンサC1による電圧とモータMのインダクタンス電圧をLC
共振により相殺させる。これにより上記の所要供給電圧
はモータの必要電圧より低くなり、従って、モータM
は、モータの必要電圧よりも低い電源電圧により所定の
ストロークを得ることができるようになる。
【００７０】また、マイクロコンピュータ406は、冷蔵
庫の運転負荷が小さい場合は、所定のストロークを得る
ためのモータMの必要電圧が電源電圧より小さくなるた
めに、リレーRyをオンさせ、第1コンデンサC1及び第2コ
ンデンサC2による電圧によりモータMのインダクタンス
電圧とのLC共振点をはずして運転する。従って、モータ
Mは、上記の所要供給電圧を高くして、電源電圧以下で
それに近い電圧で所望のストロークを得ることができる
ようになる。
【００７１】冷蔵庫の運転負荷の高低によるモータの必
要電圧は図2のグラフ(b)に示したようになり、低負荷時
には、モータMの必要電圧が電源電圧より小さく、高負
荷時には、モータMの必要電圧が電源電圧より大きくな
る。
【００７２】そこで、グラフ(a)に一点鎖線で囲んで示
したように、高負荷時には、モータMに巻線されたコイ
ルのインダクタンス電圧と共振を起こすコンデンサ電圧
を有するコンデンサを利用して、所要供給電圧、即ちモ
ータの必要電圧とコンデンサ電圧との合成電圧をモータ
の必要電圧より下げて、電源電圧より低く、かつそれに
近い値にしてモータMの必要電圧を得る。
【００７３】また、低負荷時には、モータMに巻線され
たコイルのインダクタンス電圧と異なる大きさのコンデ
ンサ電圧を有するコンデンサを利用して、所要供給電圧
をモータの必要電圧に近づけて、電源電圧より低い、グ
ラフ(b)の一点鎖線で囲んで示した電圧に近い値にして
モータMの必要電圧を得る。
【００７４】図3は、本発明の場合の、運転負荷の高低
による電流の波形を示した図であり、図3(A)は、運転負
荷が大きい場合の電流波形で、図3（B)は、運転負荷が
小さい場合の電流波形である。
【００７５】図3（B)に示したように、運転負荷が小さ
い場合、リレーRyがオンされることによって、第1コン
デンサC1及び第2コンデンサC2により所定のストローク
を得るためのモータMの必要電圧を得るための所要供給
電圧が増加して、トライアックTr1のオフ時間が低減
し、電流の振幅も減少する。従って、軽負荷の場合も、
従来の場合(図8)のようにトライアックTr1のオフ時間が
著しく大きくなり高調波が増大することはなくなる。
【００７６】本発明に係る冷蔵庫用往復動式圧縮機の運
転制御装置の第1実施形態の動作を数式で表現すると、
次のようである。
【００７７】（式５）
【００７８】
【数５】
【００７９】式中、Mは可動体質量[kg]を、Cfは負荷減
衰係数[Ns/m]を、Kは運動系スプリング常数[N/m]を、α
はモータ力-電流相関係数[N/A]を、Vは可動体速度[m/s]
を、V′はVの微分値を、Iはモータに流れる運転電流[A]
を、I′はIの微分値を、Rはモータ抵抗[Ω]を、Lはイン
ダクタンス[H]を、Cはキャパシタンス[F]を、Uは印加電
圧[V]を夫々示す。
【００８０】式5は、往復動式圧縮機からトライアック
の制御による非線形性を除去して線形化することによっ
て求められた数式で、この式5をベクトルで表現し、次
の式6で表されるZm, Zeを用いて表し、更に電流ベクト
ルIを用いて１つの数式で表すと式7のようになる。
【００８１】（式６）
【００８２】
【数６】
【００８３】（式７）
【００８４】
【数７】
【００８５】往復動式圧縮機の全体インピーダンス(Zt)
は、式7に示されており、この場合、インピーダンスの
虚数成分が"0"になるとき、所定のストロークを得るた
めのモータの必要電圧が最も小さくなる。
【００８６】また、式7のように、往復動式圧縮機の運
転負荷(Zm)が変化することによって、インピーダンスZt
の値が変化し、それによって所定のストロークを得るた
めのモータの必要電圧が変化する。
【００８７】以下、このように構成された本発明に係る
冷蔵庫用往復動式圧縮機の第1実施形態の運転制御方法
に対し、図面を用いて説明する。
【００８８】本発明に係る冷蔵庫用往復動式圧縮機の第
1実施形態の運転制御方法においては、図4に示したよう
に、先ず、マイクロコンピュータ406は、往復動式圧縮
機400を駆動(オン)させ(S700)、トライアックTr1のオン
・オフ時間を調節してピストンのストロークを制御する
(S702)。
【００８９】次いで、マイクロコンピュータ406は、ト
ライアックTr1のオフ時間を感知する(S704)と共に、リ
レーRyのオン/オフ状態を判断する(S706)。
【００９０】マイクロコンピュータ406は、リレーRyが
オン状態の場合(S706のYesの場合)、上記の段階(S704)
で感知されたトライアックTr1のオフ時間と予め設定さ
れた高負荷判断時間(T1）とを比較する(S708)。
【００９１】上記の比較の結果、トライアックTr1のオ
フ時間が予め設定された高負荷判断時間(T1)より小さい
場合は、マイクロコンピュータ406は、冷蔵庫の運転負
荷が大きいと判断し、リレーRyをオフさせるためのリレ
ー制御信号を電圧調節部410に出力する(S710)。
【００９２】上記のS708での比較の結果、トライアック
Tr1のオフ時間が予め設定された高負荷判断時間(T1)よ
り大きいときは、リレーRyのオン状態を維持する。
【００９３】また、マイクロコンピュータ406は、リレ
ーがオフ状態の場合(S706のNoの場合)、感知されたトラ
イアックTr1のオフ時間と予め設定された低負荷判断時
間(T2）とを比較する(S712)。
【００９４】ここで、予め設定された低負荷判断時間(T
2）は、予め設定された高負荷判断時間(T1)より大きい
時間値である。
【００９５】上記の比較の結果、段階(S712)で、感知さ
れたトライアックTr1のオフ時間が予め設定された低負
荷判断時間(T2)より大きい場合は、マイクロコンピュー
タ406は、冷蔵庫の運転負荷が小さいと判断してリレーR
yをオンさせるためのリレー制御信号を電圧調節部410に
出力する(S714)。
【００９６】また、比較段階(S712)で、感知されたトラ
イアックTr1のオフ時間が予め設定された低負荷判断時
間(T2)より小さい場合は、マイクロコンピュータ406
は、リレーRyのオフ状態を維持する。
【００９７】マイクロコンピュータ406は、感知された
トライアックTr1のオフ時間が低負荷判断時間(T2)と高
負荷判断時間(T1)間の値である場合、リレーRyの現在状
態を維持する。
【００９８】即ち、マイクロコンピュータ406は、低負
荷判断時間(T2)と高負荷判断時間(T1)の間に所定の間隔
を有するようにすることにより、トライアックTr1のオ
フ時間が微細に変動する場合、リレーRyが不必要にオン
/オフ動作することを防止する。
【００９９】上記の場合、リレーRyのオン/オフにより
所定のストロークを得るためのモータMの必要電圧に対
し所要供給電圧、即ちモータの必要電圧とコンデンサ電
圧の合成電圧を増加あるいは減少させる動作は、前述し
たので、これに対する説明は、ここでは省略する。
【０１００】本発明に係る冷蔵庫用往復動式圧縮機の運
転制御装置の第2実施形態においては、図5に示したよう
に、電圧調節部800が第1コンデンサC1と、この第1コン
デンサC1に直列に連結された第2コンデンサC2と、第2コ
ンデンサC2に並列に連結されたリレーRyと、を包含して
構成され、第1コンデンサC1と第2コンデンサC2との直列
接続の合成値は往復動式圧縮機400のモータ自体に巻線
されたコイルのインダクタンスを相殺するように構成さ
れ、その他は、前記の第1実施形態と同様に構成されて
いる。
【０１０１】以下、上記ように構成された本発明に係る
冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御装置の第2実施形態
の制御方法及び動作について説明する。
【０１０２】マイクロコンピュータ406は、トライアッ
クTr1のオフ時間を感知し、この感知されたトライアッ
クTr1のオフ時間により冷蔵庫の運転負荷が大きいか又
は、小さいかを判断し、それによりリレーRyをオン/オ
フさせるためのリレー制御信号を電圧調節部800に出力
する。
【０１０３】即ち、マイクロコンピュータ406は、冷蔵
庫の運転負荷が大きい場合、リレーRyをオフさせるため
のリレー制御信号を出力し、冷蔵庫の運転負荷が小さい
場合、リレーRyをオンさせるためのリレー制御信号を出
力する。
【０１０４】次いで、電圧調節部800は、マイクロコン
ピュータ406から入力されるリレー制御信号によりリレ
ーRyをオン/オフさせることによって、第1コンデンサC1
と第2コンデンサC2の合成容量を変えて等価キャパシタ
ンスを調節し、それにより所定のストロークを得るため
のモータMの必要電圧を得るための所要供給電圧を調節
する。
【０１０５】以下、上記の第２実施形態の制御方法及び
動作に対し、詳細に説明する。
【０１０６】冷蔵庫の運転負荷が大きい場合は、マイク
ロコンピュータ406から入力されるリレー制御信号によ
り電圧調節部800のリレーRyはオフされて、第1コンデン
サC1と第2コンデンサC2とが直列にモータMに接続され、
第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2により等価キャパ
シタンスC＝C1×C2/(C1+C2)の電圧がモータMに印加され
る。
【０１０７】このとき、モータMに印加された等価キャ
パシタンスCのコンデンサ電圧とコイルのインダクタン
ス電圧とが相殺され、所定のストロークを得るためのモ
ータMの必要電圧を得るための所要供給電圧は電源電圧
(AC 220V)と同程度の値に小さくなる。このとき、等価
キャパシタンスCはコイルのインダクタンスと共振を起
こす値に予め設定される。
【０１０８】また、冷蔵庫の運転負荷が小さい場合、マ
イクロコンピュータ406から入力されるリレー制御信号
により電圧調節部800のリレーRyはオンされ、それによ
り第1コンデンサC1がモータMに接続される。
【０１０９】従ってこの場合は、第1コンデンサC1の電
圧がモータMに印加される。このとき、第1コンデンサC1
のキャパシタンスとモータMのインダクタンスとは共振
からはずれるために、所定のストロークを得るためのモ
ータMの必要電圧を得るための所要供給電圧は電源電圧
(AC 220V)に近い値に増加する。
【０１１０】即ち、マイクロコンピュータ406は、冷蔵
庫の運転負荷が大きい場合には、所望のストロークを発
生するためのモータMの必要電圧が電源電圧より大きく
なるために、リレーRyをオフさせることによって第1コ
ンデンサC1と第2コンデンサC2による等価キャパシタン
スC＝C1×C2/(C1+C2)の電圧とモータMのインダクタンス
電圧とをLC共振により相殺させる。従って、モータの必
要電圧を得るための所要供給電圧はモータの必要電圧よ
り小さくなり、モータMはモータの必要電圧より低い電
源電圧により所望のストロークを得ることができる。
【０１１１】また、マイクロコンピュータ406は、冷蔵
庫の運転負荷が小さい場合は、所定のストロークを得る
ためのモータMの必要電圧が電源電圧より小さくなるた
めに、リレーRyをオンさせ、第1コンデンサC1のコンデ
ンサ電圧によりモータMのインダクタンス電圧とのLC共
振からはずすことによって、モータMは、モータの必要
電圧を得るための所要供給電圧を高めて電源電圧に近づ
けて所定のストロークを得ることができる。
【０１１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る冷蔵
庫用往復動式圧縮機の運転制御装置及びその方法におい
ては、冷蔵庫の運転負荷の大小によって等価キャパシタ
ンスを可変にし、所定のストロークを得るためのモータ
の必要電圧を得るための所要供給電圧を調節し得るとい
う効果がある。
【０１１３】また、本発明は、冷蔵庫の運転負荷が小さ
い場合、所定のストロークを得るためのモータの必要電
圧を得るための所要供給電圧を増加させ、運転負荷が大
きい場合、所定のストロークを得るためのモータの必要
電圧を得るための所要供給電圧を減少させることによっ
て、冷蔵庫の運転負荷の大小によるトライアックのオフ
時間の変化を低減し得るという効果がある。
【０１１４】また、本発明は、運転負荷の変動に対する
往復動式圧縮機の過負荷対応特性を増加させることがで
きることによって、往復動式圧縮機の運転効率を向上さ
せ得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制
御装置の第1実施形態の構成を示したブロック図であ
る。
【図２】本発明に係る冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制
御装置の運転負荷によるモータの所要電圧を示したグラ
フである。
【図３】本発明の運転制御装置の第1実施形態のモータ
に印加される電流の波形を示した波形図である。
【図４】本発明の運転制御装置の第1実施形態の運転制
御方法を表示したフローチャートである。
【図５】本発明に係る冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制
御装置の第2実施形態の構成を示したブロック図であ
る。
【図６】従来の往復動式圧縮機の運転制御装置の構成の
例を示したブロック図である。
【図７】従来の往復動式圧縮機の運転制御装置の構成の
他の例を示したブロック図である。
【図８】図7において、モータに供給される電流の波形
を示した波形図である。
【符号の説明】
400…往復動式圧縮機 402…電圧検出部 404…電流検出部 406…マイクロコンピュータ 408…電圧供給部 410…電圧調節部
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H045 AA03 AA08 AA27 BA33 CA21 CA23 CA25 CA28 CA29 DA03 DA24 EA38 3H076 AA01 BB21 CC02 CC83 3L045 AA02 BA02 LA12 MA20 NA19

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 トライアックのオン/オフ動作によって
    内部モータに印加される電圧により上下方向に運動する
    ピストンのストロークを可変にして、冷力を調節する冷
    蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御装置であって、 前記モータ自体に巻線されたコイルのインダクタンスを
    相殺する第1コンデンサと、 該第1コンデンサに並列に接続される第2コンデンサと、 該第2コンデンサに直列に接続されてオン/オフするリレ
    ーと、 前記冷蔵庫の運転負荷によって前記リレーをオン/オフ
    させるための制御信号を出力するマイクロコンピュータ
    と、を包含して構成されることを特徴とするリニアモー
    タが収納された冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御装
    置。
  2. 【請求項２】 前記マイクロコンピュータは、前記トラ
    イアックのオフ時間によって前記冷蔵庫の運転負荷の大
    小を判断することを特徴とする請求項1に記載のリニア
    モータが収納された冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御
    装置。
  3. 【請求項３】 前記マイクロコンピュータは、前記トラ
    イアックのオフ時間が予め設定された低負荷判断時間よ
    り大きいときは前記冷蔵庫の運転負荷が小さいと判断
    し、前記トライアックのオフ時間が予め設定された高負
    荷判断時間より小さいときは前記冷蔵庫の運転負荷が大
    きいと判断し、前記予め設定された低負荷判断時間は、
    前記予め設定された高負荷判断時間より大きい時間であ
    ることを特徴とする請求項2に記載のリニアモータが収
    納された冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御装置。
  4. 【請求項４】 前記マイクロコンピュータは、前記冷蔵
    庫の運転負荷が小さい場合に前記リレーをオンさせる制
    御信号を出力し、前記冷蔵庫の運転負荷が大きい場合は
    前記リレーをオフさせる制御信号を出力することを特徴
    とする請求項1に記載のリニアモータが収納された冷蔵
    庫用往復動式圧縮機の運転制御装置。
  5. 【請求項５】 トライアックのオン/オフ動作によって
    内部モータに印加される電圧により上下方向に運動する
    ピストンのストロークを可変にして、冷力を調節する冷
    蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御装置であって、 前記モータに接続される第1コンデンサと、 該第1コンデンサに直列に接続される第2コンデンサと、 該第2コンデンサに並列に接続されてオン/オフするリレ
    ーと、 前記冷蔵庫の運転負荷によって前記リレーをオン/オフ
    させるための制御信号を出力するマイクロコンピュータ
    と、を包含して構成され、 前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの直列の組合
    せがモータ自体に巻線されたコイルのインダクタンスを
    相殺するように設定されることを特徴とするリニアモー
    タが収納された冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御装
    置。
  6. 【請求項６】 前記マイクロコンピュータは、前記トラ
    イアックのオフ時間によって前記冷蔵庫の運転負荷の大
    小を判断することを特徴とする請求項5に記載のリニア
    モータが収納された冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御
    装置。
  7. 【請求項７】 前記マイクロコンピュータは、前記トラ
    イアックのオフ時間が予め設定された低負荷判断時間よ
    り大きいときに、前記冷蔵庫の運転負荷が小さいと判断
    し、前記トライアックのオフ時間が予め設定された高負
    荷判断時間より小さいときに、前記冷蔵庫の運転負荷が
    大きいと判断し、前記予め設定された低負荷判断時間
    は、前記予め設定された高負荷判断時間より大きい時間
    であることを特徴とする請求項6に記載のリニアモータ
    が収納された冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御装置。
  8. 【請求項８】 前記マイクロコンピュータは、前記冷蔵
    庫の運転負荷が小さい場合に前記リレーをオンさせる制
    御信号を出力し、前記冷蔵庫の運転負荷が大きい場合に
    前記リレーをオフさせる制御信号を出力することを特徴
    とする請求項5に記載のリニアモータが収納された冷蔵
    庫用往復動式圧縮機の運転制御装置。
  9. 【請求項９】 内部モータに印加される電圧を変えるこ
    とによってストロークを可変にして冷力を調節する冷蔵
    庫用往復動式圧縮機の運転制御装置であって、 前記冷蔵庫の運転負荷の変動による制御信号を出力する
    マイクロコンピュータと、 該マイクロコンピュータの制御信号によってキャパシタ
    ンスを可変にして前記モータに印加される電圧を調節す
    る電気回路部と、 該電気回路部から印加される調節電圧によってストロー
    クを可変にすることによって冷力を調節する往復動式圧
    縮機と、を包含して構成されることを特徴とするリニア
    モータが収納された冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御
    装置。
  10. 【請求項１０】 前記電気回路部は、 前記モータ自体に巻線されたコイルのインダクタンスを
    相殺する第1コンデンサと、 該第1コンデンサに並列に接続される第2コンデンサと、 該第2コンデンサに直列に接続されてオン/オフされるリ
    レーと、を包含して構成されることを特徴とする請求項
    9に記載のリニアモータが収納された冷蔵庫用往復動式
    圧縮機の運転制御装置。
  11. 【請求項１１】 前記リレーは、前記マイクロコンピュ
    ータの制御信号によって冷蔵庫の運転負荷が小さい場合
    にオンすることを特徴とする請求項10に記載のリニアモ
    ータが収納された冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御装
    置。
  12. 【請求項１２】 前記電気回路部は、 前記モータに接続される第1コンデンサと、 該第1コンデンサに直列に接続される第2コンデンサと、 該第2コンデンサに並列に接続されてオン/オフされるリ
    レーと、を包含して構成され、 前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの直列の組合
    せがモータ自体に巻線されたコイルのインダクタンスを
    相殺するように設定されることを特徴とする請求項9に
    記載のリニアモータが収納された冷蔵庫用往復動式圧縮
    機の運転制御装置。
  13. 【請求項１３】 前記リレーは、前記マイクロコンピュ
    ータの制御信号によって冷蔵庫の運転負荷が小さい場合
    にオンすることを特徴とする請求項12に記載のリニアモ
    ータが収納された冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御装
    置。
  14. 【請求項１４】 トライアックのオン/オフ動作によっ
    て内部モータに印加される電圧により上下方向に運動す
    るピストンのストロークを可変にして、冷力を調節する
    冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御方法であって、 前記冷蔵庫は、前記モータ自体に巻線されたコイルのイ
    ンダクタンスを相殺する第1コンデンサと、該第1コンデ
    ンサに並列に接続される第2コンデンサと、該第2コンデ
    ンサに直列に接続されてオン/オフするリレーと、を包
    含して構成され、 前記トライアックのオフ時間を感知する段階と、 該感知されたトライアックのオフ時間により前記冷蔵庫
    の運転負荷の大小を判断する段階と、 前記判断の結果、前記冷蔵庫の運転負荷が小さい場合は
    前記リレーをオンさせる制御信号を出力し、前記冷蔵庫
    の運転負荷が大きい場合は前記リレーをオフさせる制御
    信号を出力する段階と、を有することを特徴とするリニ
    アモータが収納された冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制
    御方法。
  15. 【請求項１５】 トライアックのオン/オフ動作によっ
    て内部モータに印加される電圧により上下方向に運動す
    るピストンのストロークを可変にして、冷力を調節する
    冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御方法であって、 前記冷蔵庫は、前記モータに接続される第1コンデンサ
    と、該第1コンデンサに直列に接続される第2コンデンサ
    と、該第2コンデンサに並列に接続されてオン/オフする
    リレーと、を包含して構成され、前記第1コンデンサと
    前記第2コンデンサとの直列の組合せがモータ自体に巻
    線されたコイルのインダクタンスを相殺するように設定
    され、 前記トライアックのオフ時間を感知する段階と、 該感知されたトライアックのオフ時間により前記冷蔵庫
    の運転負荷の大小を判断する段階と、 該判断の結果、前記冷蔵庫の運転負荷が小さい場合は前
    記リレーをオンさせる制御信号を出力し、前記冷蔵庫の
    運転負荷が大きい場合は前記リレーをオフさせる制御信
    号を出力する段階と、を有することを特徴とするリニア
    モータが収納された冷蔵庫用往復動式圧縮機の運転制御
    方法。
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