JP2940713B2 - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置

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JP2940713B2
JP2940713B2 JP3041788A JP4178891A JP2940713B2 JP 2940713 B2 JP2940713 B2 JP 2940713B2 JP 3041788 A JP3041788 A JP 3041788A JP 4178891 A JP4178891 A JP 4178891A JP 2940713 B2 JP2940713 B2 JP 2940713B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、圧縮機の電動機への
電圧および周波数を制御する制御器を備えた冷凍装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】冷凍装置の従来技術としては、実公平2
−28353号公報に記載されたものがある。
【0003】この冷凍装置には、圧縮機と凝縮器と減圧
器とを冷媒管で接続した冷媒回路と、圧縮機の駆動用電
動機に供給する電圧および周波数を制御する制御器とを
備えたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述した冷凍装置で
は、圧縮機の駆動用電動機への電圧/周波数の値を一定
値とする一定制御モードにおいても、前記値を負荷に応
じて可変する可変制御モードにおいても、周波数の可変
速度が同じであった。
【0005】このような冷凍装置の制御では、周波数の
可変速度が速いため目標周波数には比較的速い時間で到
達するものの、制御目標とする電圧−周波数の特性から
はかなり外れた制御となる〔図4の一点鎖線参照〕た
め、制御目標とする電圧に近づけられず、電圧をきめ細
かく負荷にマッチングさせることができなかった。
【0006】この発明は、制御目標とする電圧−周波数
の特性に近づけた制御を行なえる冷凍装置を提供するも
のである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、圧縮機と凝
縮器と減圧器と蒸発器とを冷媒管で接続した冷媒回路
と、圧縮機の駆動用電動機に供給する電源の周波数およ
び電圧を制御するインバータ部を有する制御器とを備え
た冷凍装置において、前記制御器には、電圧/周波数の
値を負荷に応じて可変する可変制御モードでは前記値を
一定値とする一定制御モードと比較して周波数の可変速
度を遅くするための制御手段を設けたものである。
【0008】
【作用】この冷凍装置では、制御器の制御手段により可
変制御モードでは一定制御モードと比較して周波数の可
変速度を遅くするので、この周波数の可変速度が遅い分
だけ余分に電圧が制御され、制御する電圧が目標周波数
に対する電圧に沿うようになめらかに近づく。
【0009】
【実施例】この発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
【0010】図1において、1は分離型空気調和機等の
冷凍装置で室内ユニットAと、室外ユニットBと、両ユ
ニットを結ぶユニット間配管2とから構成されている。
室内ユニットAには蒸発器3が内蔵されている。
【0011】一方、室外ユニットBにはアキュームレー
タ4と、圧縮機5と、凝縮器6と減圧器7とが内蔵され
ている。そして冷房運転時に例えば電源周波数を15H
z〜150Hzに可変できるインバータ部10からの入
力で圧縮機5の回転速度を変えて、冷房能力を可変させ
ることができる。ここで15Hzが圧縮機5の運転可能
な最低周波数f0であり、150Hzが圧縮機5の運転
可能な最高周波数f5である。
【0012】尚、圧縮機5と凝縮器6と減圧器7と蒸発
器3とを冷媒管30や配管2で接続して冷媒回路31を
構成している。
【0013】9はインバータ主回路、10は電動機に供
給する電源の周波数および電圧を制御するインバータ
部、11はベース駆動回路である。
【0014】12は室内ユニットAの制御装置13から
の周波数指令信号を入力する入力回路、14は1チップ
のマイクロコンピュータを用いた制御手段、15は電動
機16のローターに取付けられたディスク、17はこの
ディスクに取付けられた磁石を検出する磁気検出センサ
で、このセンサからの信号は入力回路8を介して前記制
御手段14に入力される。
【0015】尚、18は圧縮機用の制御器である。前記
制御手段14は、圧縮機5の起動時には、インバータ部
10に指令信号を出力して、圧縮機5と冷媒管30とが
共振する共振周波数f1[例えば17〜18Hz]より
高い周波数f2[20Hz]の電圧を電動機16に印加
させるものである。
【0016】また、この制御手段14は、電圧/周波数
の値を所定時間t1、例えば100秒間は一定に保ち
〔一定制御モード〕、この後は前記値を一定〔一定制御
モード〕あるいは可変する〔可変制御モード〕。
【0017】そして、この制御手段14は前記100秒
経過後は、運転周波数が高いとき、例えば50Hz以上
のときは電圧/周波数の値を一定制御モードのままにす
ると共に運転周波数の可変速度を1Hz/0.5秒のま
まとし、運転周波数が低いとき、例えば50Hz未満の
ときは前記比を可変制御モードとすると共に運転周波数
の可変速度を1Hz/3秒と遅くする。
【0018】更にまた、前記制御手段14は、前記値を
可変する場合は図3に示すフローチャートに従って動作
する。
【0019】尚、図3には、周波数を制御する動作は示
していない。前記制御手段14は、電圧/周波数の制御
量より負荷判断を行ない、最小とする周波数f4を決定
し、この最小とする周波数f4以上の運転周波数で圧縮
機5の電動機16を駆動する。
【0020】このように構成された冷凍装置1では次に
説明するように動作する。まず最初に、制御手段14か
らの指令信号によりインバータ部10が共振周波数f1
[17〜18Hz]より高い周波数f2[20Hz]で
圧縮機5の電動機16を起動させる。
【0021】前記周波数f2は圧縮機5と冷媒管30の
共振周波数f1[17〜18Hz]より大きな20Hz
であるため、電圧/周波数の値を一定に保ちながら周波
数を上昇させると、圧縮機5の運転周波数は前記共振周
波数f1を通過しない。
【0022】このため、圧縮機5と冷媒管30とが共振
により振動することや振動に伴ない生ずる騒音を防止す
ることができる。
【0023】また、制御手段14は電圧/周波数の値を
一定に保っていた100秒間の制御中は電動機16の運
転周波数を、周波数f3以上の周波数に設定することに
よって、周波数f3より低い周波数で圧縮機5を運転す
ることを制限する。
【0024】このように、圧縮機5の運転周波数を一定
時間、周波数f3以上に制御されると、凝縮器6内に冷
媒が必要量溜まり込む時間や、凝縮器6と蒸発器3との
差圧が生ずる時間もとれ、起動時における過渡的で冷媒
の不安定な状態において、圧縮機5の運転周波数を下げ
るような望ましくない制御が回避される。
【0025】更にまた、この冷凍装置においては、10
0秒が経過すると次のように動作する。
【0026】制御手段14は電圧/周波数の値を一定に
保っていた制御〔一定制御モード〕から、前記値を一定
にする制御あるいは可変させる制御〔一定制御モードあ
るいは可変制御モード〕を行なう。
【0027】前記制御手段14は、運転周波数が高いと
き、例えば50〜150Hzのときは、一定制御モード
として運転周波数の可変速度を1Hz/0.5秒のまま
とし、運転周波数が低いとき、例えば15〜50Hzの
ときは可変制御モードとして運転周波数の可変速度を1
Hz/3秒とする。
【0028】制御手段14が特に周波数が低いときに1
Hz/3秒と可変速度を遅くする理由は、運転周波数が
低く、例えば15〜50Hzであれば冷凍装置の制御が
安定していると判断できるため運転周波数の可変速度を
速くする必要がなく、しかも、このような状態では制御
速度が1Hz/0.5秒のように速いと冷凍装置1にお
ける制御が追随できないからである。
【0029】また、例えば1Hz/5秒等と可変速度を
もっと遅くすると冷凍装置1における制御が遅くなり過
ぎるため、制御が遅くなり過ぎないように運転周波数が
低いときは可変速度を1Hz/3秒と決めた。
【0030】尚、制御器18の制御手段14により可変
制御モードでは一定制御モードと比較して運転周波数の
可変速度が1Hz/3秒のように遅くされるので、この
周波数の可変速度の遅い分だけ余分に電圧が制御され、
制御する電圧が目標周波数に対する電圧に沿うようにな
めらかに近づく〔図4参照〕。
【0031】制御する電圧を目標周波数に対する電圧に
沿うようになめらかに近づけることができるので、これ
によりきめ細かく電圧を負荷にマッチングさせることが
でき、延いては効率の良い圧縮機5の運転を実現するこ
とができる。
【0032】図3のV,V1,ΔVは夫々実際の印加電
圧、標準印加電圧、補正印加電圧を示している。
【0033】また、N,Nfは夫々実際の電動機回転
数、目標回転数を示し、n,n0は夫々補正数、基準補
正数、f,f4は夫々実際の運転周波数、設定される最
小運転周波数を示している。
【0034】まず最初に、ステップ50で制御手段14
は実際の印加電圧Vを演算し、実際の電動機回転数Nを
磁気センサ17からの信号により算出する。
【0035】そして、ステップ51では実際の電動機回
転数Nと目標回転数Nfとを比較し、電動機回転数Nが
目標回転数Nfより大きい場合は補正数nにn−1を代
入し[ステップ52]、電動機回転数Nが目標回転数N
fと同じ場合は補正数nはそのままにし[ステップ5
3]、電動機回転数Nが目標回転数Nfより小さい場合
は補正数nにn+1を代入する[ステップ54]。
【0036】次に、ステップ55で不等式「補正数n>
基準補正数n0」が正しいかどうか判別し、正しい場合
はステップ56で不等式「実際の運転周波数f<設定さ
れた最小運転周波数f4」が正しいかどうか判別する。
【0037】不等式「運転周波数f<設定された最小運
転周波数f4」が正しい場合はステップ57で運転周波
数fに設定された最小運転周波数f4を代入し、ステッ
プ50に戻る。
【0038】尚、ステップ55,56での不等式が正し
くない場合は、ステップ50に戻る。
【0039】フローチャート中の補正数nは補正印加電
圧ΔVに掛けられていてnΔVは標準印加電圧V1に対
する制御量となり、ΔVを一定に設定しているので補正
数nを電圧/周波数の制御量とみなして良い。
【0040】そして、この補正数nが大きいとき、負荷
は大きく、補正数nが小さいとき、あるいはマイナスの
ときは負荷が小さい。
【0041】従来、印加電圧/周波数の比を可変制御す
る場合、負荷に対する電流の変化率が小さいので検知精
度を考慮すると充分正確な負荷判断は望めなかった。
【0042】また、圧縮機の運転周波数が変化した場合
の過渡的な状態における負荷に対しては、外気温度を検
知して負荷判断を行なう方法でも充分正確な負荷判断が
できなかった。
【0043】しかし、この冷凍装置では、制御手段14
が電圧/周波数の制御量より負荷の大きさの判断を行な
うため、従来のものに比べてより正確な判断が行なえ
る。
【0044】しかも、この冷凍装置では前記負荷判断に
合わせて最小運転周波数f4を決定し、この最小運転周
波数f4以上の周波数で圧縮機5の電動機16を運転す
るので、次に説明するような利点がある。
【0045】電圧/周波数の値を可変する制御を行なう
場合は、運転周波数を急激に低下させると、冷凍装置内
の圧力差は急激には低下せず、実際の値と理論値がずれ
ることになり、運転周波数の下げ量が大きい程このずれ
は大きくなる。
【0046】前記最小運転周波数f4を決め、運転周波
数をこの周波数以上にすることにより、運転周波数をあ
る周波数より下げないように制御し、実際の値と理論値
とが大きくずれることのないようにする。
【0047】このような制御により、この冷凍装置1に
おいては、実際の値と理論値とのずれが小さく、冷凍能
力の過不足が非常に少なく負荷に見合った運転周波数で
圧縮機5の電動機16を運転することができる。
【0048】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、インバータ部を有する制御器には電圧/周波数の値
を負荷に応じて可変する可変制御モードでは前記値を一
定値とする一定制御モードと比較して周波数の可変速度
を遅くするための制御手段を設けたので、制御する電圧
を目標周波数に対する電圧に沿うようになめらかに近づ
けることができ、これによりきめ細かく電圧を負荷にマ
ッチングさせることができ、延いては効率の良い圧縮機
の運転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を示す冷凍装置の回路図である。
【図2】同冷凍装置における運転周波数を示す説明図で
ある。
【図3】同冷凍装置における制御手段の動作を示すフロ
ーチャートである。
【図4】冷凍装置における電圧−周波数特性を示す説明
図である。
【符号の説明】 1 冷凍装置 3 蒸発器 5 圧縮機 6 凝縮器 7 減圧器 10 インバータ部 14 制御手段 16 電動機 18 制御器 30 冷媒管 31 冷媒回路
フロントページの続き (72)発明者 伊澤 雄一 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機 株式会社内 (72)発明者 進士 幹泰 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機 株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F24F 11/02 F25B 1/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機と凝縮器と減圧器と蒸発器とを冷
    媒管で接続した冷媒回路と、圧縮機の駆動用電動機に供
    給する電源の周波数および電圧を制御するインバータ部
    を有する制御器とを備えた冷凍装置において、前記制御
    器には、電圧/周波数の値を負荷に応じて可変する可変
    制御モードでは前記値を一定値とする一定制御モードと
    比較して周波数の可変速度を遅くするための制御手段を
    設けたことを特徴とする冷凍装置。
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DE69533001T2 (de) * 1995-10-06 2005-05-04 Hitachi, Ltd. Motorregler
US6603280B2 (en) 1998-04-02 2003-08-05 Hitachi, Ltd. Motor controller
JP4852783B2 (ja) * 2000-10-06 2012-01-11 三菱電機株式会社 冷凍装置、冷凍装置の制御方法

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