JP2009225552A - 機械駆動系統の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない処理量で振動や騒音を抑制できる機械駆動系統の運転方法を提供する。
【解決手段】運転周波数を順次に変えて圧縮機モータＣＭ１を運転し、運転周波数ごとに騒音又は振動を測定する。所定値を超える騒音又は振動を与える運転周波数を避けて、運転周波数の指令値を記録媒体３１に記録する。インバータ制御部３２は、記録媒体３１に記録された指令値の一つを選択し、当該指令値に基づいて圧縮機モータＣＭ１の回転動作を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、機械駆動系統の運転方法に関し、例えば圧縮機の運転方法に関する。

インバータ方式の圧縮機を備える室外機を現地に据え付けた場合、現地の据付条件や据付環境ごとに固有の共振周波数があり、圧縮機の運転周波数が共振周波数と一致、若しくはその近傍あるときに圧縮機が共振して共鳴し、騒音や振動を発生するという問題があった。

このような問題を解決する技術として特許文献１が記載されている。特許文献１には、インバータ方式で駆動される圧縮機の運転方法が記載されている。具体的には、インバータへと与える周波数指令が第１所定値より小さいとき（圧縮機が低速回転しているとき）であって、圧縮機の振動の大きさが第２所定値を超えた場合に、当該周波数指令をずらしてインバータへと与えている。これによって、圧縮機が低速運転しているときに、圧縮機の運転周波数に起因して振動が大きくなることを防止している。

特開昭６３−２６８９９０号公報

特許文献１に記載の運転方法では、運転周波数をずらせても、変更後の運転周波数がまだ第２所定値を超えている場合、更に運転周波数を変更し、振動の大きさが第２所定値を超えているか否かを判断し、その判断結果が肯定的である場合には再度、運転周波数を変更しなければならなかった。つまり一旦、第２所定値よりも大きな振動が発生した場合、適切な周波数指令を決定するための処理量が多大であった。

しかも運転周波数は振動を避けるためのみならず、運転能力の変更によっても変更される。つまり運転能力が変更された後にも上記と同様に多量の処理が必要となる場合が懸念される。

更に、運転能力を高めるために運転周波数を増大させるにつれ、共振によらなくても振動や騒音は増大する傾向にある。よって振動の大きさが第２所定値を超えるか否かに基づいて共振の有無を判断するには、周波数指令が第１所定値より小さい場合に限定されてしまう。

そこで、本発明は、少ない処理量で振動や騒音を抑制できる機械駆動系統の運転方法を提供することを目的とする。

本発明に係る機械駆動系統の運転方法の第１の態様は、（ａ）運転周波数を順次に変えて機械駆動系統（ＣＭ１）を運転して、前記機械駆動系統の騒音又は振動を運転周波数毎に測定するステップ（Ｓ１〜Ｓ４）と、（ｂ）前記ステップ（ａ）の実行後に、所定値を超える前記騒音又は振動が発生する前記運転周波数を避けて、前記運転周波数の指令値（Ｆ４’）を記録媒体（３１）に記録するステップ（Ｓ１２）と、（ｃ）前記ステップ（ｂ）の実行後に、前記記録媒体に記録された前記指令値に基づいた運転周波数で前記機械駆動系統を運転するステップ（Ｓ２１〜Ｓ２４）とを実行する。

本発明に係る機械駆動系統の運転方法の第２の態様は、第１の態様に係る機械駆動系統の運転方法であって、前記記録媒体（３１）には前記指令値（Ｆ０〜Ｆ９）の複数が予め記録されており、前記ステップ（ｂ）は、予め前記記録媒体に記録された前記指令値のうち、前記所定値を超える騒音又は振動を与える前記運転周波数（Ｆｃ１）に一致する前記指令値（Ｆ４）を、当該運転周波数とは異なる値（Ｆ４’）に更新する。

本発明に係る機械駆動系統の運転方法の第３の態様は、第１又は第２の態様に係る機械駆動系統の運転方法であって、前記機械駆動系統は回転駆動を行い、前記運転周波数が大きいほど前記所定値は大きく選定される。

本発明に係る機械駆動系統の運転方法の第１の態様によれば、記録媒体には、騒音又は振動が大きくなる運転周波数を避けて、運転周波数の指令値が記録される。そして、当該指令値に基づいた運転周波数で機械駆動系統を運転するので、振動や騒音を抑制できる。

ステップ（ｃ）における機械駆動系統の運転の実行前に、騒音が大きくなる運転周波数を避けた指令値が記録媒体に記録される。よって、ステップ（ｃ）における機械駆動系統の運転中に、振動や騒音を検出して運転周波数を変更する必要がなく、処理ステップを低減できる。

本発明に係る機械駆動系統の運転方法の第２の態様によれば、予め指令値が記録媒体に記録されていたとしても、共振周波数を避けた指令値を記録媒体に記録できるので、振動や騒音を抑制した運転ができる。

一般に回転駆動を行う機械駆動系統において、それが発生させる騒音又は振動は運転周波数が高いほど大きくなる。よって本発明に係る機械駆動系統の運転方法の第３の態様によれば、共振を原因とする騒音又は騒音の誤検出を抑制する。

実施の形態．
実施の形態に係る機械駆動系統の運転方法の一例として、空気調和機に設けられる圧縮機の運転方法について説明する。

図１は空気調和機の概念的な構成の一例を示している。本空気調和機はリモートコントローラ（以下、リモコンと呼ぶ）１と、室内機２と、室外機３と、室内温度センサー４とを備えている。リモコン１、室内機２、室外機３は相互に通信可能である。室内機２及び室外機３は、図示せぬ冷媒回路を有している。室内機２及び室外機３は、ユーザによるリモコン１への操作入力に基づいて、図示せぬ冷媒回路に冷媒を循環させて当該冷媒の潜熱を利用して室内の温度を調整する。

室外機３は冷媒回路に接続された圧縮機（図示せず）を備えている。室外機３は、ユーザによってリモコン１に入力された設定温度と、室内温度センサー４からの室内温度との偏差に基づいて圧縮機の圧縮動作を制御する。圧縮機は機械的に冷媒を圧縮して冷媒回路内を循環させる。

図２は圧縮機を駆動する圧縮機駆動装置の概念的な構成の一例を示している。圧縮機駆動装置は、電源Ｅ１と、整流回路ＤＢ１と、平滑コンデンサＣ１と、インバータＩＮＶ１と、圧縮機モータＣＭ１と、制御部３０とを備えている。

電源Ｅ１は例えば単相交流電源である。整流回路ＤＢ１は例えばダイオード整流回路であって、電源Ｅ１から入力される交流電圧を整流して得られた直流電圧を平滑コンデンサＣ１の両端に印加する。平滑コンデンサＣ１は直流電圧を平滑してインバータＩＮＶ１へと供給する。インバータＩＮＶ１は、制御部３０から入力されるスイッチ信号に基づいたスイッチング動作を行って、平滑コンデンサＣ１から入力された直流電圧を例えば三相交流電圧に変換し、これを圧縮機モータＣＭ１へと供給する。圧縮機モータＣＭ１は供給された三相交流電圧に応じて回転動作を行う。そして、圧縮機モータＣＭ１の回転動作に応じて図示せぬ圧縮機の圧縮動作が機械的に駆動される。

制御部３０は、記録媒体３１と、インバータ制御部３２と、記録部３３とを有している。記録媒体３１には、圧縮機モータＣＭ１に対する運転周波数の指令値の複数が記録される。例えば所定範囲内で一定間隔毎の指令値Ｆ０〜Ｆ９（例えば１０Ｈｚ〜１００Ｈｚまでの１０Ｈｚ間隔ごとの値）が記録される。

インバータ制御部３２は、リモコン１に入力された設定温度と、室内温度センサー４からの室内温度の偏差に基づいて、記録媒体３１に記録された指令値の一つを選択する。そして、当該指令値に基づいてスイッチ信号を生成し、これをインバータＩＮＶ１へと出力する。

記録部３３は、外部から入力された指令値を記録媒体３１に記録する。ここでいう外部とは例えばリモコン１や、制御部３０と送受信可能に接続された装置である。

このような圧縮機駆動装置において、振動や騒音を低減しつつも少ない処理量で運転周波数の指令値を決定する運転方法について説明する。

まず、圧縮機駆動装置の通常運転前、例えば圧縮機駆動装置を現地に設置したときに、圧縮機の通常運転で用いられる運転周波数の指令値を記録若しくは更新する方法について説明する。記録媒体３１に予め指令値の複数が記録されている場合には指令値を更新し、指令値が記録されていない場合には指令値を記録する。以下に、具体的に説明する。

まず、運転周波数を最小値から最大値までの範囲で例えば１Ｈｚごとに順次に変えて圧縮機を運転し、運転周波数ごとに騒音又は振動を測定する。この動作を実現するフローチャートの一例を図３に示す。なお、以下の説明においては騒音を測定する態様について説明するが、振動を測定する態様についても同様である。

ステップＳ１にて、運転周波数を最小値に指定する。より具体的には、例えばリモコン１若しくは制御部３０と通信可能に接続された専用装置を介して、運転周波数の最小値を指令値として入力し、インバータ制御部３２へと当該指令値を与える。

次にステップＳ２にて、インバータ制御部３２は、受け取った指令値に基づいてスイッチ信号を生成し、これをインバータＩＮＶ１へと与える。これによって、圧縮機モータＣＭ１は指令値に基づく回転数で圧縮機を駆動する。

次にステップＳ３にて、騒音センサーを用いて圧縮機の騒音を測定し、その測定値をグラフにプロットする。騒音測定に変えて、圧縮機の振動を直接または間接に測定してもよい。

次にステップＳ４にて、運転周波数を異なる値に指定する。例えば運転周波数に１Ｈｚを加算して異なる値に指定する。

次にステップＳ５にて、運転周波数が最大値を越えているかどうかを判断し、超えていないときにステップＳ２を実行し、越えているときに動作を終了する。

図４は、図３に示す動作によって得られる模式的なグラフである。図４に示すように、騒音は、共振周波数Ｆｃ０，Ｆｃ１，Ｆｃ２の近傍を除いて運転周波数が大きくなるほど大きくなる。また、共振周波数Ｆｃ０，Ｆｃ１，Ｆｃ２の近傍ではそれ以外の増加率と比べて急激に増大、減少する。

圧縮機の通常運転に際して共振を原因とする振動又は騒音の増大を回避すべく、所定値を超える騒音又は振動を与える運転周波数を避けて、運転周波数の指令値を記録媒体３１に記録する。なお、上述したように、共振周波数の近傍以外では運転周波数が高いほど騒音又は振動は大きくなるので、所定値は運転周波数が高くなるほど大きく選定することが望ましい。例えば図４に示されるように、所定値Ｐ（ｆ）を、運転周波数を変数とする一次関数として選定してもよい。これによって、運転能力に依存して増大する騒音の影響を受けずに、共振を原因とする騒音の誤検出を抑制することができる。

共振周波数Ｆｃ０，Ｆｃ１，Ｆｃ２の近傍で騒音が所定値Ｐ（ｆ）を超えているので、これを避けて指令値を記録媒体３１に記録する。図４に示す例では、指令値Ｆ４における騒音が所定値Ｐ（ｆ）を超えている（言い換えると指令値Ｆ４が共振周波数Ｆｃ１の近傍にある）ので、指令値Ｆ４を指令値Ｆ４’にずらして記録する。指令値Ｆ４’としては、少なくとも、騒音が所定値Ｐ（ｆ）を下回るときの運転周波数であればよい。例えば、図４に示すように、共振周波数Ｆｃ１に起因して騒音が増大する運転周波数の範囲を十分に超えた値であってもよい。また、騒音が所定値Ｐ（ｆ）を下回るときの運転周波数であって指令値Ｆ４に最も近い値が選定されてもよい。

そして、共振周波数Ｆｃ０，Ｆｃ１，Ｆｃ２を避けた運転周波数を指令値として記録媒体３１に記録する。記録媒体３１に予め指令値Ｆ０〜Ｆ９が記録されていない場合であれば、指令値Ｆ０〜Ｆ３，Ｆ４’，Ｆ５〜Ｆ９を記録する。また例えば工場出荷段階などで、記録媒体３１に指令値Ｆ０〜Ｆ９が予め記録されている場合であれば、指令値Ｆ４を指令値Ｆ４’に更新して記録媒体３１に記録する。これによって、予め指令値Ｆ０〜Ｆ９が記録媒体３１に記録されていたとしても、共振周波数を避けた指令値Ｆ０〜Ｆ３，Ｆ４’，Ｆ５〜Ｆ９を記録媒体３１に記録できる。このような記録動作は、例えばリモコン１若しくは制御部３０と通信可能に接続された専用装置を介して指令値を記録部３３へと与え、記録部３３が受け取った指令値を記録媒体３１に記録することで実現できる。また、記録媒体３１と通信可能に接続された専用装置を介して、専用装置が指令値を記録媒体３１に記録してもよい。この場合、記録部３３の機能は不要である。

以上のように、予め共振周波数を避けた指令値のみが運転周波数として採用されるので、運転周波数を変更するたびに共振周波数であるか否かの判定を行う必要が無く、以て処理量の増大が回避される。

図５は、記録媒体３１に予め指令値Ｆ０〜Ｆ９が記録されている場合において、指令値を記録媒体３１に記録する動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１１にて、例えば図４に示すグラフから、騒音が所定値Ｐ（ｆ）を超えるときの運転周波数に一致する指令値があるかどうかを判断する。騒音が所定値Ｐ（ｆ）を超えるときの運転周波数に一致する指令値があれば、ステップＳ１２にて、当該指令値をずらして更新し、記録媒体３１に記録する。騒音が所定値Ｐ（ｆ）を超えるときの運転周波数に一致する指令値がなければ動作を終了する。

以上のように、記録媒体３１には指令値Ｆ０〜Ｆ３，Ｆ４’，Ｆ５〜Ｆ９が記録される。そして、圧縮機駆動装置は、当該指令値Ｆ０〜Ｆ３，Ｆ４’，Ｆ５〜Ｆ９に基づいて圧縮機を駆動する。図６は圧縮機駆動装置の通常運転の動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ２１にて、室内温度センサー４が室内温度を検出し、当該室内温度が室内機２を介して室外機３が有するインバータ制御部３２に入力される。

次にステップＳ２２にて、インバータ制御部３２は、室内機２を介して受け取った、リモコン１に入力された設定温度と、室内温度との偏差を検出する。

次にステップＳ２３にて、インバータ制御部３２は当該偏差に基づいて記録媒体３１に記録された指令値Ｆ０〜Ｆ３，Ｆ４’，Ｆ５〜Ｆ９の一つを選択する。

次にステップＳ２４にて、インバータ制御部３２は選択した指令値に基づいてスイッチ信号を生成し、これをインバータＩＮＶ１へと出力する。

このような圧縮機駆動装置の動作において、インバータ制御部３２は所定値を超える振動又は騒音を与える指令値（例えば指令値Ｆ４）を選択することがないので、圧縮機の運転能力の変更に際しても騒音又は振動を抑制できる。

また、図６に示す圧縮機の通常運転の前に、騒音又は振動が大きくなる運転周波数を避けた指令値が記録媒体３１に記録される。よって、通常運転中に騒音や振動を検知して運転周波数の指令値をずらす必要がなく、処理ステップを低減することができる。

空気調和機の概念的な一例を示す構成図である。 圧縮機駆動装置の概念的な一例を示す構成図である。 騒音を測定する一例を示すフローチャートである。 運転周波数に対する騒音の一例を示すグラフである。 記録媒体に指令値を記録する動作の一例を示すフローチャートである。 圧縮機駆動装置の通常運転動作の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

３１ 記録媒体
ＣＭ１ 圧縮機モータ
Ｆ０〜Ｆ９，Ｆ４’ 指令値

Claims (3)

1. （ａ）運転周波数を順次に変えて機械駆動系統（ＣＭ１）を運転して、前記機械駆動系統の騒音又は振動を運転周波数毎に測定するステップ（Ｓ１〜Ｓ４）と、
   （ｂ）前記ステップ（ａ）の実行後に、所定値を超える前記騒音又は振動が発生する前記運転周波数を避けて、前記運転周波数の指令値（Ｆ４’）を記録媒体（３１）に記録するステップ（Ｓ１２）と、
   （ｃ）前記ステップ（ｂ）の実行後に、前記記録媒体に記録された前記指令値に基づいた運転周波数で前記機械駆動系統を運転するステップ（Ｓ２１〜Ｓ２４）と
   を実行する、機械駆動系統の運転方法。
2. 前記記録媒体（３１）には前記指令値（Ｆ０〜Ｆ９）の複数が予め記録されており、
   前記ステップ（ｂ）は、予め前記記録媒体に記録された前記指令値のうち、前記所定値を超える騒音又は振動を与える前記運転周波数（Ｆｃ１）に一致する前記指令値（Ｆ４）を、当該運転周波数とは異なる値（Ｆ４’）に更新する、請求項１に記載の機械駆動系統の運転方法。
3. 前記機械駆動系統は回転駆動を行い、
   前記運転周波数が大きいほど前記所定値は大きく選定される、請求項１又は請求項２記載の機械駆動系統の運転方法。

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