JPH07122439B2

JPH07122439B2 - 回転圧縮機の振動低減装置

Info

Publication number: JPH07122439B2
Application number: JP61292807A
Authority: JP
Inventors: 文孝木村; 明宏福岡; 和伸大山; 悟藤本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1986-12-09
Filing date: 1986-12-09
Publication date: 1995-12-25
Anticipated expiration: 2010-12-25
Also published as: JPS63147986A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ローリングピストン形圧縮機等の回転圧縮機
における振動を低減するための振動低減装置に関し、特
に回転圧縮機の負荷トルク変動に起因する振動の低減対
策に関する。

（従来の技術）一般に、回転圧縮機においては、その動バランスがほぼ
完全にとれるために、その振動は負荷トルク変動に起因
するところが大である。つまり、回転圧縮機の回転部分
が負荷トルク変動により回転変動し、この回転変動の反
力で圧縮機がねじれ振動を引き起すのである。したがっ
て、回転圧縮機のタイプが決まり、負荷トルク変動パタ
ーンが決まると、それに応じてほぼ一定のねじ振動を生
じることになる。

そして、従来、このような負荷トルク変動に起因する振
動を低減するための対策として、例えば特開昭59−5024
4号公報に開示されるように圧縮機容器に動吸振器を付
設して、該動吸振器の１次の固有振動数を圧縮機の回転
周波数又は電源周波数とほぼ一致させることにより、負
荷トルク変動に起因して生じる振動を吸振するようにし
たものは知られている。また、回転圧縮機の回転部分の
慣性モーメントを大きくして該回転部分の回転変動を小
さく抑えたりすることにより、負荷トルク変動に起因す
る振動を低減することも公知である。

（発明が解決しようとする課題）しかるに、上記従来の技術はいずれも、負荷トルク変動
に起因する振動に対しては抜本的な対策ではなく、その
ため振動低減に自ずと限度があり、振動低減を有効に図
り得ないという問題がある。

そこで、本発明者は上記の負荷トルク変動に起因する振
動について究明すべく、回転圧縮機の回転部分の運動に
ついて検討した。この回転部分は、第３図に示すよう
に、シリンダ（１）内にロータリピストン（２）がシリ
ンダ中心（O₁）より偏心（O₂）して設けられ、該ロータ
リピストン（２）に圧接してブレード（３）がシリンダ
（１）内に自没自在に設けられ、シリンダ（１）内に吸
入室（4a）と圧縮室（4b）とが構成されている。そし
て、上記ロータリピストン（２）は電動機によって回転
駆動し、吸入室（4a）にガスが吸入口（5a）より流入す
る一方、圧縮室（4b）でガスは圧縮されて吐出口（5b）
より吐出弁（６）を介して流入することになる。

従って、電動機にかかる負荷トルク（T_L）は圧縮室（4
b）と吸入室（4a）との圧力差によって変動し、第４図
に示すように山形となる。一方、電動機は、通常一定の
振幅および周波数の電源が供給されるので、発生トルク
（T_M）は第４図破線で示すようにほぼ一定の大きさとな
る。よって、電動機は、一回転中で極性が正負に変化す
るので、上述した負荷トルク（T_L）と発生トルク（T_M）
との差により一回転中で加速、減速を行うことになり、
回転数変動が生じ、シリンダ（１）の周方向に加振力が
生起して定常振動の要因となる。この回転運動を式で表
わすと次のようになる。

I_O・（d²θ／dt²）＝T_M−T_L … ここで、I_O；圧縮機の回転部分の慣性モーメント θ；回転部分の回転角 T_M；モータの発生トルク T_L；圧縮機の負荷トルク上記式において、圧縮機の負荷トルク（T_L）の変動を
前提にするとき、その右辺の値を小さくして回転部分の
回転変動を小さくするためにはモータ発生トルク（T_M）
を負荷トルク（T_L）の変動に応じて変動させればよいこ
とが判る。

このことから、本発明の目的は、インバータにより制御
される電動機を備えた回転圧縮機において、電動機の回
転により変動する負荷トルクを検出してフィードバック
し、電動機の発生トルクを負荷トルクに対応させ、負荷
トルク変動に起因する振動を根本的かつ有効に低減させ
ることにある。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するために、本発明が講じた手段は、
第１図に示すように、回転圧縮機（11）に設けられた電
動機（12）と、該電動機（12）を駆動制御するインバー
タ（13）とを備えたものを前提としている。そして、前
記電動機（12）の一回転中で複数個の位置信号を出力す
る回転位置センサ（14）が設けられている。更に、該回
転位置センサ（14）の位置信号を受けて上記電動機（1
2）の負荷トルクを演算する負荷トルク演算回路（15）
が設けられている。加えて、該負荷トルク演算回路（1
5）が演算した負荷トルクに対応して制御量演算回路（1
7）が電動機（12）の印加電圧の位相を算出し、該制御
量演算回路（17）が算出した位相に基づき、前記インバ
ータ（13）の出力の位相を変調させて電動機（12）の印
加電圧の位相が変化するようにパルス幅変調信号発生器
（18）が該インバータ（13）が制御する制御手段（19）
が設けられ、前記電動機（12）に負荷トルクに応じた発
生トルクを生じさせるようにしたものである。

（作用）上記構成により、本発明では、回転圧縮機（11）の電動
機（12）がインバータ（13）によって駆動制御されてい
る。そして、該電動機（12）の一回転中で回転位置セン
サ（14）が複数個の位置信号を出力し、該回転位置セン
サ（14）の一信号を受けて負荷トルク演算回路（15）が
上記電動機（12）の負荷トルクを演算する。

そして、該負荷トルク演算回路（15）が演算した負荷ト
ルクに対応して制御量演算回路（17）が電動機（12）の
印加電圧の位相を算出する。続いて、該制御量演算回路
（17）が算出した位相に基づき、パルス幅変調信号発生
器（18）がPWM信号を前記インバータ（13）に出力し、
該インバータ（13）の出力の位相を変調させて電動機
（12）の印加電圧の位相を変化させる。

これにより、前記電動機（12）の発生トルクが負荷トル
ク等に対応するようにインバータ（13）がフィードバッ
ク制御され、負荷トルク変動に起因する振動が根本的に
かつ有効に低減されることになる。更に、この振動低減
に伴って騒音低減が図られ、各種ガス配管等の設計が簡
素化され、しかも、防振対策が不要となり、機械系の信
頼性が向上することになる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図に示すように、（11）はロータリピストン形圧縮
機であり、回転部分は第３図に示す構造に成っており、
その概略は既述しているので省略する。（12）は該圧縮
機（11）に内蔵されロータリピストン（２）を駆動する
誘導電動機、（13）は後述するフィードバック信号によ
り出力電圧等を変化させ、該出力電圧等を電動機（12）
の印加電圧等とするインバータであって、電動機（12）
に接続されると共に、図示しないが、電動機（12）の電
源となる交流電源に接続されている。

一方、（14）は上記電動機（12）の回転位置を検出する
回転位置センサで、例えば、エンコーダなどによって上
記電動機（12）の一回転中に複数個の位置信号を得て第
３図に示すシリンダ（１）に対するロータリピストン
（２）の位置を検出している。（15）は上記回転位置セ
ンサ（14）の位置信号を受けて上記電動機（12）の負荷
トルク（T_L）を演算する負荷トルク演算回路で、この負
荷トルク（T_L）は第４図実線で示すように電動機（12）
の回転によって変動する変動値であって、前記吸入室
（4a）と圧縮室（4b）との圧力差により生じ、この圧力
差は上記回転位置センサ（14）の位置信号でロータリピ
ストン（２）の位置が検出されることによって定まるの
で、上記回転位置センサ（14）の位置信号により第４図
に示す負荷トルク（T_L）を算算している。そして、上記
回転位置センサ（14）と負荷トルク演算手段（15）で変
動検出手段（16）が構成されている。

また、（17）は上記負荷トルク演算回路（15）の出力信
号を受けて上記電動機（12）の制御量を演算する制御量
演算回路で、上記電動機（12）の発生トルク（T_M）が負
荷トルク（T_L）に対応するように該電動機（12）の印加
電圧の振幅を上記負荷トルク（T_L）に基づいて算出して
いる。（18）は上記制御量演算回路（17）の出力信号を
受けて前記インバータ（13）にフィードバック信号を出
力するPWM信号発生器（パルス幅信号発生器）で、上記
制御量演算回路（17）が算出した電圧を前記電動機（1
2）に印加するように前記インバータ（13）にPWM信号
（パルス幅変調信号）を出力して該インバータ（13）を
制御している。そして、上記制御量演算回路（17）及び
PWM信号発生器（18）で前記インバータ（13）の制御手
段（19）が構成されている。また、前記負荷トルク演算
回路（15）及び制御量演算回路（17）はCPUやメモリ等
より成るマイクロコンピュータで構成されている。

次に、上記電動機（12）の制御動作について説明する。

先ず、電動機（２）に図示しない電源より通電すると、
該電動機（12）は駆動し、ロータリピストン（２）も回
転する。そして、電動機（12）はロータリピストン
（２）より負荷トルク（T_L）を受けることになる。

一方、電動機（12）の駆動に伴って回転位置センサ（1
4）はシリンダ（１）に対するロータリピストン（２）
の位置を検出し、該ロータリピストン（２）の位置信号
を出力する。続いて、この回転位置センサ（14）の位置
信号を受けて負荷トルク演算回路（15）が電動機（12）
の負荷トルク（T_L）を算出する。つまり、この負荷トル
ク（T_L）は吸入室（4a）と圧縮室（4b）との圧力差によ
って生じ、この圧力差はロータリピストン（２）の位置
で定まるため、上記回転位置センサ（14）の位置信号に
基づき、第４図に実線で示す各点の負荷トルク（T_L）を
算出する。

その後、上記負荷トルク演算回路（15）の負荷トルク信
号を受けて制御量演算回路（17）がこの負荷トルク
（T_L）に対応する電動機（12）の発生トルク（T_M）を該
電動機（13）に生じさせるに必要な印加電圧の位相であ
る制御量を算出する。そして、上記制御量演算回路（1
7）の制御信号に基づいてPWM信号発生器（18）がインバ
ータ（13）にPWM信号を出力し、インバータ（13）が電
動機（12）に印加する電圧が上記制御量演算回路（17）
の算出値となるようにインバータ（13）が制御される。
このインバータ（13）の制御により電動機（12）の印加
電圧の位相がフィードバック制御され、該電動機（12）
の発生トルク（T_M）が負荷トルク（T_L）に対応して変動
することになる。従って、前記式の右辺がほぼ零とな
って式の左辺のd²θ／dt²がほぼ零となり、回転圧縮
機（11）の回転数変動が、十分に抑制されることにな
る。

上記実施例において、制御量演算回路（17）で印加電圧
の位相を算出するようにすると、PWM信号発生器（18）
の出力する制御信号によりインバータ（13）が出力する
信号の位相が変調し、電動機（12）の印加電圧の位相が
変化して発生トルクが負荷トルクに対応することにな
る。斯かる場合、単に位相を変化させるのみであるの
で、応答性が良好となり、しかも、周波数などと独立し
た制御量であり、簡易に構成することができる。その
上、電圧等を直接制御しないので、他機器の異常による
暴走（過大電圧等）を防止でき、信頼性を向上させると
共に、ソフトウエア化を容易とすることができる。

尚、上記各実施例では、ローリングピストン形圧縮機に
ついて延べたが、本発明はその他スライディングベーン
形等の各種の回転圧縮機に適用でき、同様の作用効果を
奏することができる。

また、電動機は誘導電動機（12）の他にブラシレスDCモ
ータなどでもよい。

（発明の効果）以上のように、本発明の回転圧縮機の振動低減装置によ
れば、電動機の回転によって変動する変動値を検出し、
該変動値に基づいてインバータをフィードバック制御す
るようにしたために、電動機の発生トルクを負荷トルク
の変動に応じて変化させ、回転部分の回転数変動を抑制
することができるので、負荷トルクの大きい回転圧縮機
においても、負荷トルク変動に起因する振動を根本的に
かつ有効に低減することができる。また、この振動低減
により、各種ガス配管等の設計を簡素化できるととも
に、防振対策が不要となり、機械系の信頼性を向上させ
ることができ、しかも運転範囲を拡大することができる
と同時に、騒音の低減を図ることができる。

また、上記制御量演算回路で印加電圧の位相を算出し、
PWM信号発生器がインバータの出力の位相を変調させる
ようにしているので、単に位相を変化させるのみである
ことから、応答性が良好となり、しかも、周波数などと
独立した制御量であり、簡易に構成することができる。
その上、電圧等を直接制御しないので、他機器の異常に
よる暴走（過大電圧等）を防止でき、信頼性を向上させ
ると共に、ソフトウエア化を容易とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は実施
例における回転圧縮機の電動機制御を示すブロック図、
第３図は回転圧縮機における回転部分の概略平面図、第
４図は負荷トルク変動を示す波形図である。（11）…回転圧縮機、（12）…電動機、（13）…インバ
ータ、（14）…回転位置センサ、（15）…負荷トルク演
算回路、（17）…制御量演算回路、（18）…PWM信号発
生器、（19）…制御手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤本悟大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内 (56)参考文献特開昭60−60286（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−15589（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−15590（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転圧縮機（11）に設けられた電動機（1
2）と、該電動機（12）を駆動制御するインバータ（13）と、前記電動機（12）の一回転中で複数個の位置信号を出力
する回転位置センサ（14）と、該回転位置センサ（14）の位置信号を受けて上記電動機
（12）の負荷トルクを演算する負荷トルク演算回路（1
5）と、該負荷トルク演算回路（15）が演算した負荷トルクに対
応して制御量演算回路（17）が電動機（12）の印加電圧
の位相を算出し、該制御量演算回路（17）が算出した位
相に基づき、前記インバータ（13）の出力の位相を変調
させて電動機（12）の印加電圧の位相が変化するように
パルス幅変調信号発生器（18）が該インバータ（13）を
制御する制御手段（19）とを備えて成り、前記電動機（12）に負荷トルクに応じた発生トルクを生
じさせるようにしたことを特徴とする回転圧縮機の振動低減装置。