JP3573750B2 - 保護装置を備えた冷凍機用圧縮機 - Google Patents

Description

＜技術分野＞
本発明は、電気制御回路を備えた改良型のレシプロ密閉型圧縮機、特に家庭用冷蔵庫及び冷凍庫のための圧縮機に関する。
＜背景技術＞
このような形式の冷蔵用圧縮機は、一般に、オンオフ式制御装置を有するAC誘導電気モータを備え、RPMが電気幹線の周波数、すなわち50Hz又は60Hzと一致する特徴を有する。
冷蔵電気製品の分野における開発動向により、デザインの幅は広がりつつあるが、生鮮食品貯蔵室に加えて、冷凍食品貯蔵室も提供され、これら全ての貯蔵室は単一の圧縮機によって稼動される冷蔵用回路によって稼動されている。
最大許容搭載量にあたる食品を冷凍室にて冷凍しなければならないときに、必要とされるエネルギの最高値に対応することができるように、これらの電気製品は必然的に実際に必要とするより高い電力定格の圧縮機を備えているが、これは冷凍目的のために要する最大所要冷凍能力の観点からは適切である。
その結果として、冷蔵電気製品が通常使用する生鮮食品貯蔵室を単に冷却する場合には、このような圧縮機は容量が大き過ぎて、不規則なオンオフサイクルが頻繁に起こるために相当量のエネルギを消費する。
いまや周知であるが、使用エネルギの低減は、一般に家庭用電気製品の効率を高めることに関連し、またそれによってもたらされるのであるが、製造業者の最優先課題である。このような製造業者は、様々な国において、これら電気製品のエネルギ消費量を制限するために順守しなくてはならない厳しい要求を課せられている。
これに関連して、本願出願人によって出願されたイタリア特許出願第45776/A/90号、あるいはその出願に対応する欧州特許出願公開第490089号明細書には、ある種の圧縮機が開示されており、ブラシレスレシプロ式圧縮機と、その圧縮機に連係しており予め選択可能な多数の異なるRPMにて前記圧縮機を作動させるために適合された制御装置の特別な改良について説明されている。前期特許明細書はまた、そこに示された発明の二つの適用例を記載しており、前記適用例はエネルギ消費が低減されるという点でこのような発明の実施を通じて達成可能な優位性を広く証明している。
このようなタイプの圧縮機やそれと関連する電気制御装置を実用化することは、以下に簡潔に述べるいくつかの欠点と結びついていることが分かる。
潤滑効果の不良又は欠落による摩耗又は焼き付きから機械的な部品を保護するため、正しく充分な潤滑オイルを循環させる必要がある。これは、いかなる冷蔵負荷、外気温及び供給電圧の変化にも追従するような圧縮機が想定されるどのような運転状態にあっても、摩耗に曝されるすべての部分及び箇所に潤滑油が十分に行き渡ることを可能にする潤滑ポンプの最小揚程がどのようなケースにおいても保証されるべきことを要求する。
しかしながら、たとえ動作条件が良好であっても、ポンプによって設定される揚程はその動作RPMに依存する。このようなRPMが予め設定された値（すなわちモータ周波数の設定値に一致する値）を下回るとき、圧縮機の正常な動作に照らし合わせると、危険な状況を構成する動作環境に入る。もし、このような危険な状態を回避しなくてはならないのならば、潤滑オイルの循環に影響するすべての様々な変化を適切に考慮して、安全のしきい値として設定するRPMより少しでも低いRPMでの圧縮機の動作を防止することが適切である。
一方、圧縮機は通常きわめて広い安全マージンの範囲内にて運転されること、そして、冷蔵性能の増大が要求される一方で、妥当な安全限界内にとどめながら、このような冷蔵性能の付加を供給するために圧縮機がより高いRPM条件で動作可能であるように適合するといった特別な状況が生じることもあることを考慮する必要がある。
例えば、このような状況は、相当量の生鮮食品を速やかに冷凍しなければならないとき、又は外気温が急上昇するとき、又は相対的に温かい温度である周辺空気の相当量が冷凍貯蔵室内に入り込むような冷凍貯蔵室のドアの開放が頻繁にされるときなどに、生じることがある。
＜発明が解決しようとする課題＞
このように冷蔵性能を向上させる需要は、通常、定常状態又は通常の状況下での作業時には周知のようにオンオフの繰り返しにて動作する圧縮機において、連続的な動作段階の拡張を通して実現される。しかしながら、このような解決は、単に本課題の部分的な解決であり、それは、実際の冷蔵の需要に直面すると、利用できる冷蔵性能が連続モードで供給する時間を延長することによって冷蔵性能の不足を埋め合わせる傾向があるためである。
実際、伝統的な冷凍装置の冷凍性能の選択は、エネルギの使用をできるだけ多く節約するための要求と、十分に許容できる冷凍実施機能を確保するための要求との妥協の結果である。
したがって、主要な構成又は設計をなんら変えずに、上述した全ての課題を解決することを可能にする変動周波数圧縮機を備えた冷蔵装置を提供する必要が生じる。
本発明の主な目的は、添付された請求の範囲及び添付の図面を特有の参考文献とともに限定されることのない実施例の方法によって以下に実質的に述べる特徴を通して前記冷蔵装置の構成を改良することである。
＜課題を解決するための手段＞
本発明の第一特徴は、最低許容可能モータRPM Vminを規定することにある。このRPM Vminには、最も重要な負荷の状況、潤滑油の粘度指数又は曲線、さらにモータRPMに影響を及ぼす他の全ての要素のような様々な要因が考慮される。またRPM Vminは、安全なモータ動作を確実にする、及び特に、潤滑油が圧縮機及びその関連するすべての摩耗しがちな部分を完全に許容できる範囲まで潤滑することを可能にするように規定される。そこで前記最低許容可能モータRPMレベルが、モータが故障することを許容しないしきい値となる。これは、可変周波数モータ駆動圧縮機と関連する制御装置の一部として、特別な保護回路装置の提供によって達成される。
＜発明を実施するための形態＞
モータ回転が最低許容可能RPMしきい値を下回るような状況が発生した場合、前記制御装置はモータをその電源から切り離すことで対応し、それによって、電源が切られ直ちにモータが停止する。
これは、図に示されているグラフによって確認することができる。図1aは可変周波数圧縮機で保護装置を具備しないRPMの変動範囲を示す。最低許容可能RPM Ａは、安全RPMしきい値を示し、操作上の最低RPM Ｂより明確に低いことが分かる。前記RPM条件を分離する安全マージンは、実際には、圧縮機モータRPMは、前記操作上の最低RPM ＢがRPM変動範囲の最低限界を同時に構成すると、前記最低許容可能RPM制限に到達する範囲まで低下しないことを保証する。
ここで図1bを参照すると、前述の保護装置の追加により、どのようにして操作上の最低RPM Ａが安全制限以下の最低RPM Ｂと一致するまで引き下げることができるかがわかる。これから導かれる利点は、二つの図に示されたグラフを比較すると容易に推測できるように、RPM変動範囲が対応して広がることにある。
このような最低周波数における保護は、前記制御装置が既にモータの動作周波数を検出することに対応していることから容易に達成できる。そのため、このような保護回路が実際に実現する方法は、当該技術分野の当業者が完全に到達することができる。
本発明の特長的な改良は、前記最低許容可能なRPMより低いRPMが、予め規定されたサイクル数又はある最小時間にわたって検出された後にのみ、モータをトリップさせ及び停止させる保護回路を規定したことにある。このような予防措置は、モータが、電圧の急変、不適切な信号又はパルス等、モータが長時間低速となって適切な潤滑ができなくなってしまう場合があるような影響により最低許容可能RPM Vminより低くなるという事実を考慮してとらなければならない。
さらに特長的な改良は、前記保護回路に、モータ始動時に自動的に保護回路を遮断又は無効にすることを可能にし、かかる始動後に保護回路のリセット又は有効化を行うための、適宜の手段を設けることにある。
このような保護装置の有効化又はリセットは、モータ及びその負荷の特徴を基にして予め設定された、このような最低許容可能RPM又は他のしきい値RPM Vsに基づいて実行され、モータ回転がこれらを再び上回ったことで実行することができる。
第二の前述した条件、すなわち工場で設定された定格値より高い性能で、制限された時間圧縮機を作動させる場合がある点に関しては、本発明の第二特徴により、最高許容可能RPM Vmaxは、限られた時間圧縮機を動作させることと適合するように規定される。前記最高許容可能RPMは、外部から送られる適切な指令に基づいて前記制御装置により制御することができる。
定常状態の場合より高い冷蔵性能を設定することによって、同じ量の生鮮食料を冷凍するために必要な冷凍時間を短縮するか、又は必要とされる同じ冷凍時間で冷凍すべき生鮮食料の量を増加するか、という冷凍性能の使用方法の選択が可能である。
このような実施方法の特長的な改良は、前記制御装置に、例えば外気温、内部貯蔵温度、潤滑油の温度、使用者によって設定可能となっている温度のような、冷蔵装置の異なる動作状況を表す信号の組合せを送ることにある。これにより、特に好ましい状況及び組合せのもとで、前記制御装置は、予め設定された時間間隔の間又はかかるRPMでの動作を命令した状況が整うまで、典型的な定常状態のRPMより高いRPM Vmax'にてモータを動作することを引き起こすように発動することができる。
かかる第二RPM Vmax'は、これら二つの異なるケースに適合するか又は達成するか機能のタイプによって、前記RPM Vmaxと一致してもよいし、しなくてもよい。
前記二つのRPMであるVmax及びVmax'は、適切なリセットコマンドが外部から送られるとすぐに、又は冷蔵装置の前述した動作状況が存続するために終了するとすぐに制御装置によって切り換えられることがある。
本発明は、いくつかの優先実施態様に代表される実施例に基づき、一般に知られた用語を用いて述べているが、これらによって制限されるものではなく、当該技術分野の当業者が考慮する構成及び回路配線の双方によってもたらされる他の多数の変更や修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
図1a及び1bは本発明の第一特徴による圧縮機の動作状態を比較して示している。

Claims (6)

1. 少なくともブラシレス式の電気駆動モータと、予め選択可能な複数の異なるRPMで前記モータを動作させるようになっている電子周波数制御装置と、あらかじめ選択可能な最低許容RPM（Vmin）が設定されていて、その最低許容RPMを下回ると前記モータの動作を停止させるようになっている保護装置とを備えた密閉型レシプロ圧縮機を具備する冷蔵又は冷凍装置であって、
   前記制御装置は、前記許容される最低RPM（Vmin）より低いRPMで、前記モータが規定の回転数回転し、又は規定の時間だけ運転されたことを検知したときのみに前記モータの前記保護装置を作動させるようになっていることを特徴とする。
2. 前記制御装置は、第一外部コマンドが供給されたとき、いくつかの予め選択可能なRPMと異なるモータRPM（Vmax）を選択するように適合されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記制御装置は、当該冷凍又は冷蔵装置の動作方法及び動作条件を表す信号の第一の組合せが供給されると、いくつかの予め選択可能なRPMと異なるモータのRPM（Vmax'）を選択するように適合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記異なるRPM（Vmax,Vmax'）がいくつかの予め選択可能なRPMより高いことを特徴とする請求項２又は３に記載の装置。
5. 前記制御装置は、当該冷凍又は冷蔵装置の動作条件を表す信号の第二の組合せが供給されたときか、又は前記RPMにおいてモータが動作を開始してから予め設定された時間経過後かのいずれかに、前記異なるRPM（Vmax,Vmax'）を除外するように適合されていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記制御装置は、第二外部コマンドが供給されたときに、前記異なるRPM（Vmax,Vmax'）を除外するように適合されていることを特徴とする請求項２又は４による装置。

Images