JP2004353664A - 圧縮機の運転制御方法及び圧縮機の運転制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 圧縮機のストロークを制御するとき、交流電圧を前記圧縮機に印加するか、又は前記交流電圧及び直流電圧を一緒に前記圧縮機に印加して前記ストロークを制御する段階を行うことで圧縮機の運転を制御する。
【選択図】 図1
Description
且つ、前記レシプロ方式は、回転運動をするモータにクランクシャフト(Crankshaft)を係合し、該クランクシャフトにピストンを係合することで、モータの回転力を直線状往復運動に転換する方式をいい、前記リニア方式は、直線運動をするモータの可動子にピストンを係合することで、モータの直線運動によりピストンの往復運動をする方式をいう。
前記リニア方式が適用された往復動式圧縮機は、回転運動を直線運動に変換するクランクシャフトがなくて摩擦損失が少ないため、一般の圧縮機より圧縮効率が高い。
又、前記往復動式圧縮機を冷蔵庫及び空気調和機に適用する場合、前記往復動式圧縮機に入力される電圧を可変することで、前記往復動式圧縮機の圧縮比を可変して冷却能力を制御することができる。このとき、前記圧縮比は、シリンダー全体の容積と透き間容積(Clearance Volume)との比で、前記透き間容積は、ピストンヘッドとシリンダーヘッド間の容積をいう。
図6は従来往復動式圧縮機の運転制御装置の動作を示したフローチャートで、図5及び図6に示したように、前記電流検出部4は、前記圧縮機6の内部モータ(図示せず)に印加される電流を検出し、該検出された電流値を前記ストローク演算部5に出力する。このとき、前記電圧検出部3は、前記モータに印加される電圧を検出し、該検出された電圧値を前記ストローク演算部5に出力する。
次いで、前記制御部2は、前記差値に基づいて前記圧縮機6のモータに印加される交流電圧を可変して圧縮機6のストロークを制御する。即ち、前記制御部2は、前記演算されたストローク推定値が前記予め設定されたストローク指令値より大きいとき、前記モータに印加される交流電圧を減少させ(S14)、前記演算されたストローク推定値が前記予め設定されたストローク指令値より小さいとき、前記モータに印加される交流電圧を増加させる(S13)。
このとき、「圧縮容積が最大である」とは、ピストンが上死点(Top Dead Center、TDC)から下死点(Bottom Dead Center、BDC)に降下したときに、圧縮容積が最大になる状態をいい、「圧縮容積」とは、ピストンヘッドとシリンダーヘッド間の容積をいう。
又、圧縮機のストロークを制御するとき、交流電圧のみを圧縮機に印加するか、圧縮機の負荷条件又は使用者の要求に応じて、交流電圧及び直流電圧を一緒に圧縮機に印加してストローク容積を制御することで、圧縮機の最大の圧縮容積を確保し得る圧縮機の運転制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
図1は本発明に係る往復動式圧縮機の運転制御装置の構成を示したブロック図で、図示されたように、本発明に係る往復動式圧縮機の運転制御装置は、圧縮機(L.comp)200のストロークを検出するストローク検出部104と、該ストローク検出部104により検出されたストローク値と予め設定されたストローク指令値とを比較して、該比較結果による差信号を出力する比較部101と、前記圧縮機(L.comp)200の吸入口及び吐出口の温度に基づいて吸入及び吐出圧力を求め、該求められた吸入及び吐出圧力に基づいて圧縮機の負荷を検出し、該検出された負荷が特定の負荷条件に該当すると、直流電圧指令値を発生する直流電圧指令値発生部103と、前記比較部101から出力された差信号に基づいて前記圧縮機(L.comp)200に印加される交流電圧を可変して前記圧縮機200のストロークを制御するか、前記直流電圧指令値発生部103から直流電圧指令値が入力されると、該直流電圧指令値に対応する直流電圧及び前記交流電圧を前記圧縮機200に印加して前記圧縮機200のストローク(ストローク容積)を増加させる制御部102と、を包含して構成されている。
図2は本発明に係る往復動式圧縮機の運転制御装置の動作を示したフローチャートで、図示されたように、前記ストローク検出部104は、前記圧縮機200のストロークを検出して、該検出されたストローク値を前記比較部101に印加する。このとき、前記ストローク検出部104は、前記圧縮機200の内部モータに印加される電流値及び電圧値を検出し、該検出された電流値及び電圧値と前記モータの媒介変数を従来の式1に代入して前記圧縮機のストローク推定値を演算した後、該演算されたストローク推定値を前記比較部101に印加する(S21)。
(1)前記圧縮機200に印加される電流とストロークとの位相差に対する絶対値(absolute value)に基づいて前記圧縮機200の負荷を検出することができる。例えば、電流とストロークとの位相差の絶対値を使用して、前記電流とストロークとの位相差が90゜であると、現在の圧縮機の負荷を基準負荷とみなし、前記電流とストロークとの位相差が90゜〜180゜であると、現在の圧縮機の負荷を最大の負荷とみなし、前記電流とストロークとの位相差が0゜〜90゜であると、現在の圧縮機の負荷を低負荷とみなす。即ち、前記電流とストロークとの位相差が180゜に近いほど現在の圧縮機の負荷を最大の負荷として認識し、前記電流とストロークとの位相差が0゜に近いほど現在の圧縮機の負荷を低負荷として認識する。
図3は、図1の圧縮機の特定の負荷条件を示した図で、圧縮機200の吐出及び吸入圧力による負荷状態を示した図である。このとき、圧縮機のピストンの中心点は圧縮機の負荷によって可変され、一般に吐出圧力が大きいほど中心点は増加する(下死点側へ移動する)。即ち、圧縮機に印加される交流電圧はピストンの中心点に全く影響を与えず、圧縮機に印加される直流電圧のみがピストンの中心点を正確に制御することができる。よって、直流電圧を圧縮機に印加せずに交流電圧のみを印加すると、ピストンの中心点は吐出圧力、吸入圧力及び機構設計条件(スプリング常数、ピストン質量など)によって不正確に可変される。
図4(A)〜(C)は、図1の圧縮機に印加される直流電圧及び交流電圧によるピストンの圧縮容積を示した図である。
又、図4(C)に示したように、特定の負荷条件のとき(例えば、冷房モードから暖房モードに変更されたとき)、交流電圧及び直流電圧を一緒に前記圧縮機200に印加すると、ピストンの中心点が増加して(すなわち、下死点方向に移動して)最大の圧縮容積を確保するようになる。このとき、前記直流電圧により前記ピストンの中心点が増加することで最大の圧縮容積を確保することができる。
従って、前記直流電圧及び交流電圧により圧縮機200のピストンの中心点が増加されることで、前記圧縮機200は最大の圧縮容積を確保して最大のストローク運転を行うようになる。例えば、ピストンの初期位置がA負荷条件で設定され、該A負荷条件によって圧縮機を運転する途中で、前記圧縮機をB負荷条件によって運転する場合、ガススプリング常数が小さくてピストンの中心点が変化しないため、ピストンを衝突なしに最大のストロークで運転することは困難である。よって、前記直流電圧及び交流電圧を一緒に前記圧縮機200に印加すると、該圧縮機200のピストンの中心点が前記直流電圧により増加されることで、圧縮機200は最大の圧縮容積を確保して最大ストロークで運転される。
102…制御部
103…直流電圧指令値発生部
104…ストローク検出部
200…圧縮機
Claims (19)
- 圧縮機のストロークを制御するとき、交流電圧を前記圧縮機に印加するか、又は前記交流電圧及び直流電圧を一緒に前記圧縮機に印加して、前記ストロークを制御する段階を行うことを特徴とする圧縮機の運転制御方法。
- 空気調和機に設置された圧縮機のストロークを制御するとき、交流電圧を前記圧縮機に印加するか、又は前記圧縮機の負荷が予め設定された特定の負荷条件に該当するとき、交流電圧及び直流電圧を一緒に前記圧縮機に印加して、前記ストロークを制御する段階を行うことを特徴とする圧縮機の運転制御方法。
- 圧縮機のストローク指令値に基づいて、前記圧縮機に交流電圧を印加して前記圧縮機のストロークを制御する圧縮機の運転制御方法であって、
前記圧縮機の負荷条件に応じて前記圧縮機に前記交流電圧を印加するか、又は前記圧縮機に前記交流電圧及び直流電圧を印加する、段階を行うことを特徴とする圧縮機の運転制御方法。 - 前記圧縮機が空気調和機に設置されたとき、前記圧縮機の負荷条件は、冷房又は暖房モードであることを特徴とする請求項3記載の圧縮機の運転制御方法。
- 前記圧縮機に交流電圧及び直流電圧を印加する段階は、
前記圧縮機の吸入及び吐出圧力を前記圧縮機の負荷として検出する段階と、
該検出された負荷が前記予め設定された特定の負荷条件に該当するとき、前記直流電圧及び交流電圧を前記圧縮機に印加する段階と、を行うことを特徴とする請求項3記載の圧縮機の運転制御方法。 - 前記圧縮機に交流電圧を印加する段階は、
前記圧縮機のストロークを検出する段階と、
該検出されたストロークと予め設定されたストローク指令値とを比較し、該比較結果に基づいて前記交流電圧を前記圧縮機に印加する段階と、を行うことを特徴とする請求項3記載の圧縮機の運転制御方法。 - 前記圧縮機に交流電圧を印加する段階は、
前記検出されたストローク値が前記予め設定されたストローク指令値より大きいとき、前記圧縮機に印加される交流電圧を減少させ、前記検出されたストローク値が前記予め設定されたストローク指令値より小さいとき、前記圧縮機に印加される交流電圧を増加させる段階を行うことを特徴とする請求項6記載の圧縮機の運転制御方法。 - 圧縮機のストロークを制御するとき、前記圧縮機に交流電圧を印加するか、又は前記圧縮機に前記交流電圧及び直流電圧を一緒に印加して、前記ストロークを制御する手段を含んで構成されることを特徴とする圧縮機の運転制御装置。
- 空気調和機に設置された圧縮機のストロークを制御するとき、前記圧縮機に交流電圧を印加するか、前記圧縮機の負荷が予め設定された特定の負荷条件に該当するとき、前記圧縮機に交流電圧及び直流電圧を一緒に印加して、前記ストロークを制御する手段を含んで構成されることを特徴とする圧縮機の運転制御装置。
- 前記ストロークを制御する手段は、
前記圧縮機の吸入及び吐出圧力を前記圧縮機の負荷として検出し、該検出された負荷が前記特定の負荷条件に該当するとき、直流電圧指令値を発生する直流電圧指令値発生部と、
前記直流電圧指令値に対応する直流電圧及び前記交流電圧を前記圧縮機に印加して前記ストロークを増加させる制御部と、から構成されることを特徴とする請求項9記載の圧縮機の運転制御装置。 - 前記ストロークを制御する手段は、
前記圧縮機のストロークを検出するストローク検出部と、
該ストローク検出部により検出されたストロークと予め設定されたストローク指令値とを比較して、該比較結果による差信号を出力する比較部と、を更に含んで構成され、前記制御部は、前記差信号に基づいて前記圧縮機に印加される交流電圧を可変して前記ストロークを制御するように構成されることを特徴とする請求項10記載の圧縮機の運転制御装置。 - 前記ストロークを制御する手段は、
前記圧縮機のストロークを検出するストローク検出部と、
該ストローク検出部により検出されたストローク値と予め設定されたストローク指令値とを比較して、該比較結果による差信号を出力する比較部と、
前記圧縮機の負荷を検出して、該検出された負荷が前記予め設定された特定の負荷条件に該当するとき、直流電圧指令値を発生する直流電圧指令値発生部と、
前記差信号に基づいて前記圧縮機に印加される交流電圧を可変して前記ストロークを制御するか、又は前記直流電圧指令値に対応する直流電圧及び前記交流電圧を前記圧縮機に印加して前記ストロークを増加させる制御部と、から構成されることを特徴とする請求項9記載の圧縮機の運転制御装置。 - 前記圧縮機の負荷は、
前記圧縮機に印加される電流と前記ストロークとの位相差に対する絶対値に基づいて検出されることを特徴とする請求項9記載の圧縮機の運転制御装置。 - 前記圧縮機の負荷は、
前記圧縮機の外気温度に基づいて検出されることを特徴とする請求項9記載の圧縮機の運転制御装置。 - 前記圧縮機の負荷は、
室内温度に基づいて検出されることを特徴とする請求項9記載の圧縮機の運転制御装置。 - 前記圧縮機の負荷は、
前記圧縮機が空気調和機に設置されたとき、空気調和機の冷凍サイクル内の凝縮器及び蒸発器の温度に基づいて検出されることを特徴とする請求項9記載の圧縮機の運転制御装置。 - 前記特定の負荷条件は、
前記圧縮機のストローク容積を増加させるために、前記圧縮機に交流電圧及び直流電圧を一緒に印加するモードであることを特徴とする請求項9記載の圧縮機の運転制御装置。 - 前記特定の負荷条件は、
前記圧縮機の負荷が最大負荷のとき、前記圧縮機のストローク容積を増加させるために、前記圧縮機に交流電圧及び直流電圧を一緒に印加するモードであることを特徴とする請求項9記載の圧縮機の運転制御装置。 - 空気調和機に設置された圧縮機のストロークを検出するストローク検出部と、
該ストローク検出部により検出されたストローク値と予め設定されたストローク指令値とを比較して、該比較結果による差信号を出力する比較部と、
前記圧縮機の負荷を検出して、該検出された負荷が前記予め設定された特定の負荷条件に該当するとき、直流電圧指令値を発生する直流電圧指令値発生部と、
前記差信号に基づいて前記圧縮機に印加される交流電圧を可変して前記ストロークを制御するか、前記直流電圧指令値に対応する直流電圧及び前記交流電圧を一緒に前記圧縮機に印加して前記ストロークを増加させる制御部と、を包含して構成されることを特徴とする圧縮機の運転制御装置。
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