JPH08312538A - 圧縮機の運転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピストンの往復動にて圧縮を行う圧縮機にお
いて、負荷トルクの小さな区間においてはインバータ回
路の半導体スイッチをオフし、無駄な電力消費を抑え
る。 【構成】 圧縮機を動作させる直流電動機２と、直流電
動機２に印加する電圧をオン／オフするインバータ回路
５と、直流電動機２の回転子の回転位置を検出する位置
検出手段７と、位置検出手段７によって出力させる回転
パルスによって区切られＮ区間のうち吸入工程にあるｎ
区間のみデューティ値を０にしてインバータ回路５をオ
フさせる通電決定手段１２を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷凍システムなどに広く
使用されているピストンの往復動にて圧縮を行う圧縮機
の制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に空気調和機や冷蔵庫などに用いら
れる冷凍システムにおいて、ピストンの往復動にて圧縮
を行う圧縮機が広く使用されている。

【０００３】一般的にピストンの往復動にて圧縮を行う
圧縮機としては特開平１−２１１６７６号公報に示され
るものがある。ここでは電動機の回転運動をピストンの
往復運動に変化させ圧縮動作を行う構造について述べら
れている。

【０００４】以下、図面を参照しながら上記従来の圧縮
機の制御装置について説明する。図５は、従来の圧縮機
の制御装置の回路図である。図５において、１は商用電
源である。２は圧縮機の電動機であり、電動機２の一端
は商用電源の一端に接続されている。３はサーモスタッ
トであり、電動機２と商用電源１の間に直列に接続され
ている。

【０００５】以上のように構成された圧縮機の制御装置
について、以下その動作を説明する。

【０００６】まず、サーモスタット３の感温部（図示せ
ず）は冷凍システムの温度を検知する位置に取り付けら
れている。例えば、空調機の場合は室内の温度であり、
冷蔵庫の場合は冷凍室の庫内温度である。

【０００７】サーモスタット３の感温部の温度が所定温
度より高い場合、サーモスタット３の接点はオンにな
る。すると商用電源１から電動機２に電圧が供給され電
動機２は回転を行う。この回転運動を往復運動に変化さ
せ圧縮動作を行い、それに伴い冷凍システムは冷却を始
める。

【０００８】冷却されるとサーモスタット３の感温部の
温度が低下し所定温度より低くなった場合、サーモスタ
ット３の接点はオフになる。すると商用電源１からの電
動機２への電圧供給が停止され、圧縮機は圧縮動作を停
止させる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、電動機の仕事の仕方（負荷トルクの発生の
仕方）に関係なく常に一定の電圧を供給している。

【００１０】すなわち、往復動を行う圧縮機においては
冷媒ガスを圧縮しているとき（圧縮工程）には大きな負
荷トルクが必要であるが、冷媒ガスを吸入しているとき
（吸入工程）には負荷トルクがほとんど必要としない。
このことは特開平１−２１１６７６号公報に開示されて
いる電動機１回転あたりのシリンダ内圧変動を見ても明
かである。

【００１１】つまり、負荷トルクが大きく変わるにも関
わらず、電動機には一定の電圧を供給し常に一定のトル
クが発生するようにしている。すなわち、仕事が不要な
吸入工程においてもトルクがでるように電圧を印加して
いるため、無駄な電力消費を行い消費電力をアップさせ
ているという欠点がある。

【００１２】本発明は従来の課題を解決するもので、無
駄な電力消費を抑え、消費電力を低減することのできる
圧縮機の制御装置を提供することを目的とする。

【００１３】本発明のさらに他の目的は、上記制御を行
ったときでも起動性能は現行並に確保できる圧縮機の運
転制御装置を提案することである。

【００１４】また、加速時や減速時、あるいは冷凍サイ
クル周囲温度によって、電圧印加期間を変化させて消費
電力が最小になるように運転をさせる圧縮機の運転制御
装置を提供することである。

【００１５】さらに、吸入圧力、冷却器温度の変化に応
じて電圧印加期間を変化させ、安定した回転をさせるこ
とのできる圧縮機の運転制御装置を提供することであ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の圧縮機の運転制御装置は、交流入力を直流に
変換する整流回路と、複数個の半導体スイッチ及びダイ
オードをブリッジ結線したインバータ回路と、ピストン
の往復動にて圧縮を行う圧縮機と、前記圧縮機を動作さ
せる直流電動機と、直流電動機の回転子の位置を検出す
るとともに回転パルスを発生する位置検出回路と、前記
位置検出回路の出力をもとに前記インバータ回路の半導
体スイッチング素子の動作を決定する転流回路と、前記
直流電動機の回転数を可変にするためのチョッピングを
行うための信号を発生するチョッピング信号発生回路
と、前記転流回路の出力と前記チョッピング信号発生回
路の出力とを合成する合成回路と、前記合成回路の出力
により前記インバータ回路の半導体スイッチをオン／オ
フさせるドライブ回路と、前記位置検出回路の回転パル
スにより前記直流電動機の一回転あたりＮ個の区間に区
切り、Ｎ個に区切られた区間のうち回転子位置が吸入行
程にあるｎ区間のみチョッピングデューティ値を０に
し、前記インバータ回路の半導体スイッチを全てオフさ
せる通電決定回路とを備えている。

【００１７】また、本発明の圧縮機の運転制御装置は、
交流入力を直流に変換する整流回路と、複数個の半導体
スイッチ及びダイオードをブリッジ結線したインバータ
回路と、ピストンの往復動にて圧縮を行う圧縮機と、前
記圧縮機を動作させる直流電動機と、直流電動機の回転
子の位置を検出するとともに回転パルスを発生する位置
検出回路と、前記位置検出回路の出力をもとに前記イン
バータ回路の半導体スイッチング素子の動作を決定する
転流回路と、前記直流電動機の回転数を可変にするため
のチョッピングを行うための信号を発生するチョッピン
グ信号発生回路と、前記転流回路の出力と前記チョッピ
ング信号発生回路の出力とを合成する合成回路と、前記
合成回路の出力により前記インバータ回路の半導体スイ
ッチをオン／オフさせるドライブ回路と、前記直流電動
機が起動完了したことを示す起動完了判定手段と、前記
位置検出回路の回転パルスにより一回転あたりＮ個の区
間に区切り、Ｎ個に区切られた区間のうち回転子位置が
吸入行程にあるｎ区間のみチョッピングデューティ値を
０にし、前記インバータ回路の半導体スイッチを全てオ
フさせる通電決定回路と、前記起動完了判定手段により
起動が完了したと判定されるまで前記通電決定回路を動
作させない選択回路とを備えている。

【００１８】また、本発明の圧縮機の運転制御装置の他
の構成では、さらに前記位置検出回路の回転パルスで区
切られるＮ個の区間中の回転子位置が吸入工程にあるｎ
区間のうち、チョッピングデューティ値を０にする区間
を前記直流電動機の回転速度と前記回転数指令手段によ
って指令された目標回転数との差によって変動させる回
転速度対応通電決定回路を備えている。

【００１９】また、本発明の圧縮機の運転制御装置の他
の構成では、さらに前記圧縮機を含む冷凍サイクルを構
成する凝縮器と、冷却器と、前記冷凍サイクルの周囲温
度を検出する周囲温度検出手段と、前記位置検出回路の
回転パルスで区切られるＮ個の区間中の回転子位置が吸
入工程にあるｎ区間のうち、チョッピングデューティ値
を０にする区間を前記周囲温度検出手段で得られる周囲
温度によって変動させる周囲温度対応通電決定回路を備
えている。

【００２０】また、本発明の圧縮機の運転制御装置の他
の構成では、前記圧縮機の吸入圧力を検出する吸入圧力
検出手段と、前記位置検出回路の回転パルスで区切られ
るＮ個の区間中の回転子位置が吸入工程にあるｎ区間の
うち、チョッピングデューティ値を０にする区間を前記
吸入圧力検出手段が検出した吸入圧力とあらかじめ設定
しておく基準圧力とを比較して変動させる吸入圧力対応
通電決定回路を備えている。

【００２１】さらに、本発明の圧縮機の運転制御装置の
他の構成では、前記冷却器温度を検出する冷却器温度検
出手段と、前記位置検出回路の回転パルスで区切られる
Ｎ個の区間中の回転子位置が吸入工程にあるｎ区間のう
ち、チョッピングデューティ値を０にする区間を前記冷
却器温度検出手段が検出した冷却器温度とあらかじめ設
定しておく冷却器基準温度とを比較して変動させる冷却
器温度対応通電決定回路を備えている。

【００２２】

【作用】本発明の圧縮機の制御装置は、上記の構成によ
り負荷トルクが不要な期間はインバータ回路の半導体ス
イッチをオフさせるので、負荷トルクの小さくモータト
ルクが必要ないときの電力消費がなくなるので、余分な
電力の消費を防止することができ、消費電力の大幅な低
減が図れる また、本発明は上記の構成により、起動が完了するまで
はモータのトルクの発生が大きくなるように常に一定の
電圧を印加するようにする事により、従来と同じ起動性
能が確保できる。

【００２３】また、本発明は上記の構成により、前記回
転数検知手段によって得られる回転速度と目標回転数と
の差によって、加速時や減速時に消費電力がより小さく
なるようにインバータ回路のオフの期間を変化させるた
めさらなる消費電力の低減がはかれる。

【００２４】また、本発明は上記の構成により、前記周
囲温度検知手段によって得られる周囲温度検知手段によ
ってインバータ回路のオフの期間を変化させるため周囲
温度に応じた消費電力の低減をはかる最適な運転が可能
になる。

【００２５】また、本発明は上記の構成により、前記吸
入圧力手段で得られた吸入圧力によってインバータ回路
のオフの期間を変化させるためさらなる消費電力の低減
がはかれるとともに、吸入圧力が変化した場合において
もスムーズな回転が得られる。

【００２６】さらに、本発明は上記の構成により、前期
冷却器の温度によってインバータ回路のオフの期間を変
化させるためさらなる消費電力の低減がはかれるととも
に、前記冷凍サイクルのイニシャルプルダウン（最初に
冷凍を開始するとき）や前記冷却器の除霜後等の負荷ト
ルクが大きい場合においてもスムーズな回転が得られ
る。

【００２７】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の第１の実施例について、図面
を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成につい
ては、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【００２８】図１は本発明の第１の実施例における圧縮
機の制御装置のブロック図である。図１において、４は
交流電源１の交流電圧を直流電圧に変換する倍電圧整流
回路であり、ダイオード４ａ〜４ｄとコンデンサ４ｅ〜
４ｆが接続された構成となっている。

【００２９】５はインバータ回路であり、半導体スイッ
チ（トランジスタ）５ａ〜５ｆが３相ブリッジ接続され
ており、かつ各々のトランジスタに並列・逆方向でダイ
オード５ｇ〜５ｌが接続されている。

【００３０】２は直流電動機であり、前記インバータ回
路５の出力により駆動される。６は圧縮機であり前記直
流電動機２により駆動される。７は前記直流電動機２の
回転子（図示せず）の回転位置を検出すると共に、回転
パルスを発生する位置検出手段であり、直流電動機２の
検出した回転子位置に応じて一回転あたりＮ個（本実施
例ではＮ＝１２）のパルスを出力し、直流電動機２の逆
起電圧から位置を検出する方式である。

【００３１】８は前記位置検出手段７の出力から前記イ
ンバータ回路５の半導体スイッチ５ａ〜５ｆを転流させ
る転流パルスを作り出す転流手段である。９は回転数指
令手段であり、前記直流電動機２の回転数指令信号を出
力する。１０は回転数検出手段であり、前記位置検出手
段７の回転パルスを一定期間（例えば０．５秒など）カ
ウントする。

【００３２】１１はデューティ設定手段であり、前記回
転数指令手段９の回転数指令信号と、前記回転数検出手
段１０で検出された実際の回転数の差から、両者が一致
するようにデューティ値を出力する。１２は通電決定手
段で、前記位置検出手段７によって出力される回転パル
スが圧縮行程区間にあるか吸入工程区間にあるかを判断
し、圧縮行程区間にあるときは前記デューティ設定手段
１１によって決まられたデューティ値をそのままチョッ
ピング信号発生手段１３に出力する。圧縮機６が吸入行
程区間にあるときは前記デューティ設定手段１１によっ
て決められたデューティ値がどのような値であってもデ
ューティ値を０にしてチョッピング信号発生手段１３に
出力する。チョッピング信号発生手段１３は、前記直流
電動機２の回転数を可変にするために、前記デューティ
値に従い一定周波数でオン／オフ比率の異なる波形を作
り出す。

【００３３】１４は合成手段であり、前記転流パルスと
前記チョッピング信号とを合成する。１５はドライブ手
段であり、前記合成手段１４の出力により前記インバー
タ回路５の半導体スイッチ５ａ〜５ｆをオン／オフさせ
る。

【００３４】以上の動作を図２を用いて、さらに詳細に
説明する。図２は第１の実施例における圧縮機の回転角
度に対する動作のタイミングチャートである。図２
（ａ）はシンリンダ内圧を示し、図２（ｂ）は負荷トル
クを示し、図２（ｃ）は位置検出手段７の位置検出信号
である。図２（ｄ）は位置検出手段７によって出力され
る回転パルスを示し、（ｃ）に示す各位置検出信号の立
ち上がり・立ち下がりエッジにてパルスを発生させる。
図２（ｅ）はデューティ設定手段１１の出力、図２
（ｆ）は通電決定手段１３の出力を示す。

【００３５】図２（ｃ）において回転パルスで区切られ
た区間（Ｎ＝１２）に回転子の位置に応じてＡ〜Ｌまで
の区間名をつける。回転角度０°から１８０°（Ａ〜Ｆ
区間）においては圧縮工程であり、吸い込んだガスを圧
縮する。圧縮が進むにつれてシリンダ内圧が増加し、そ
れに伴い負荷トルクも増加する。この間は圧縮工程であ
るために通電決定手段１２は、デューティ設定手段１１
と同じデューテイ値を出力する。

【００３６】回転角度１８０°から３６０°（Ｇ〜Ｌ区
間）においては吸入工程であり、圧縮が完了し新たにガ
スを吸い込んでいる。この工程においてはシリンダ内圧
はほとんど変化せず、それに伴い負荷トルクもほとんど
必要ないので、Ｈ〜Ｋ区間の４区間において通電決定手
段１２はデューティ値を０にする。ここでは、デューテ
ィ値が０の為、モータ電圧を印加していないが負荷トル
クがほとんど必要ないため、これまでの慣性力でも十分
に回転することができる。

【００３７】以上のように本実施例の圧縮機の運転制御
装置は、交流入力を直流に変換する整流回路４と、複数
個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線した
インバータ回路５と、ピストンの往復動にて圧縮を行う
圧縮機６と、前記圧縮機６を動作させる直流電動機２
と、直流電動機２の回転子の位置を検出するとともに回
転パルスを発生する位置検出手段７と、前記位置検出手
段７の出力をもとに前記インバータ回路５の半導体スイ
ッチング素子の動作を決定する転流手段８と、前記直流
電動機２の回転数を可変にするためのチョッピングを行
うための信号を発生するチョッピング信号発生手段１３
と、前記転流手段８の出力と前記チョッピング信号発生
手段１３の出力とを合成する合成手段１４と、前記合成
手段１４の出力により前記インバータ回路５の半導体ス
イッチをオン／オフさせるドライブ手段１５と、前記位
置検出手段７の回転パルスにより前記直流電動機２の一
回転あたりＮ個の区間に区切り、Ｎ個に区切られた区間
のうち回転子位置が吸入行程にあるｎ区間のみデューテ
ィ設定手段１１の出力によらずデューティ値０にさせる
通電決定手段１３とから構成されているので、回転子の
位置が吸入工程区間にあるときには直流電動機２のデュ
ーティ値を０にして電圧をオフにすることにより、負荷
トルクの小さくモータトルクが必要ないときの電力消費
がなくなるので、余分な電力の消費を防止することがで
き、消費電力の大幅な低減が図れる。

【００３８】（実施例２）次に本発明による圧縮機の運
転制御装置の第２の実施例について図面を参照しながら
説明する。なお、第１の実施例と同一構成については、
同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【００３９】図３は本発明の第２の実施例における圧縮
機の運転制御装置のブロック図である。

【００４０】図３において、１６は起動完了判定回路で
あり、直流電動機２の起動が完すれば起動完了信号を出
力し、起動完了かどうかを判定する。１７は選択回路
で、前記起動完了判定回路１６により出力される起動完
了信号が入力されるまでは、前記デューティ設定手段１
１の出力を通電決定手段１２に出力せず、チョッピング
信号発生手段１３に出力する。起動完了判定回路１６が
起動完了信号を出力すれば、選択回路１７はデューティ
設定手段１１の出力を通電決定手段１２に出力し、実施
例１と同様な働きをさせる。

【００４１】以上のように起動完了判定回路１６と選択
回路１７とを設けことにより、負荷トルクの小さくモー
タトルクが必要ないときの電力消費がなくなるので、余
分な電力の消費を防止することができ、消費電力の大幅
な低減が図れるとともに、起動が完了するまではモータ
のトルクの発生が大きくなるように常に一定の電圧を印
加するようにする事により、従来と同じく良好な起動性
能が確保できることとなる。

【００４２】（実施例３）次に本発明による圧縮機の運
転制御装置の第３の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。なお、第１の実施例と同一構成について
は、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【００４３】図４は本発明の第３の実施例における圧縮
機の運転制御装置のブロック図である。

【００４４】図４において１８は回転速度対応通電決定
回路で、位置検出手段７の出力である回転パルスによっ
て区切られたＮ区間のうち、直流電動機２の回転子位置
が吸入工程にある区間内で、前記デューティ設定手段１
１の出力に関わらずデューティ値を０にする区間を、回
転数指令手段９によって指令された目標回転数と回転数
検出手段１０によって得られる現回転数との回転速度差
（目標回転数−現回転数）により（表１）に示すように
変動させる。

【００４５】

【表１】

【００４６】以上の動作を図５を用いて、さらに詳細に
説明する。図５は第３の実施例における圧縮機の回転角
度に対する動作のタイミングチャートである。（ａ）は
シンリンダ内圧を、（ｂ）は負荷トルクを、（ｃ）は位
置検出手段７の位置検出信号を示す。（ｄ）は位置検出
手段７によって出力される回転パルスを示し、（ｃ）に
示す各位置検出信号の立ち上がり・立ち下がりエッジに
てパルスを発生させる。（ｅ）はデューティ設定手段１
１の出力、（ｆ）は回転速度対応通電決定回路１８の出
力を示す。

【００４７】点線は回転速度差（目標回転数−現回転
数）がＲ１以上の場合を示し、実線は回転速度差がＲ２
未満の場合を示す。回転角度０°から１８０°（Ａ〜Ｆ
区間）においては圧縮工程で、シリンダ内圧が増加する
に伴い負荷トルクも増加するが、回転速度差が大きい
（本実施例ではＲ１以上）ときは、回転速度差が小さい
（本実施例ではＲ２未満）に比べて負荷トルクは大きく
なる。そのためデューティ設定手段１１の出力デューテ
ィ値も大きくなる。

【００４８】回転角度１８０°から３６０°（Ｇ〜Ｌ区
間）においては吸入工程であり、負荷トルクは必要ない
が、回転速度差が大きいときには、加速を行う必要があ
るため出力デューティ値を大きくする必要があり、Ｉ，
Ｊ区間だけをデューティ値０にして（点線部分）、慣性
だけによる回転を少なくする。逆に、回転速度差が小さ
い場合においては、加速の必要がなく慣性による回転で
十分に運転できるので実線の如くデューティ値０の区間
を大きくし（Ｇ〜Ｌ区間）、消費電力の更なる削減を実
現する。

【００４９】以上のように回転速度対応通電回路１８を
設けことにより、回転速度差が小さく負荷トルクの小さ
くモータトルクが必要ないときの電力消費がなくなるの
で、余分な電力の消費を防止することができ、消費電力
のより大幅な低減が図れる。

【００５０】（実施例４）次に本発明による圧縮機の運
転制御装置の第４の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。なお、第１の実施例と同一構成について
は、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【００５１】図６は本発明の第４の実施例における圧縮
機の運転制御装置のブロック図である。

【００５２】１９は凝縮器、２０は冷却器である。２１
は冷凍サイクルであり、前記圧縮器６、前記凝縮器１
９、前記冷却器２０から構成されている。

【００５３】２２は周囲温度検出手段であり、前記冷凍
サイクル２１の周囲温度を検出する。２３は周囲温度対
応通電決定回路であり、位置検出手段７の出力である回
転パルスによって区切られたＮ区間のうち、直流電動機
２の回転子位置が吸入工程にある区間内で、前記デュー
ティ設定手段１１の出力に関わらずデューティ値を０に
する区間を、周囲温度検出手段２２によって得られた周
囲温度により（表２）に示すように変動させる。

【００５４】

【表２】

【００５５】以上の動作を図７を用いて、さらに詳細に
説明する。図７は第４の実施例における圧縮機の回転角
度に対する動作のタイミングチャートである。（ａ）は
シンリンダ内圧を、（ｂ）は負荷トルクを、（ｃ）は位
置検出手段７の位置検出信号を示す。（ｄ）は位置検出
手段７によって出力される回転パルスを示し、（ｃ）に
示す各位置検出信号の立ち上がり・立ち下がりエッジに
てパルスを発生させる。（ｅ）はデューティ設定手段１
１の出力、（ｆ）は周囲温度対応通電決定回路２３の出
力を示す。

【００５６】点線は周囲温度が高い場合（本実施例では
ｔ１以上）を示し、実線は周囲温度が低い（本実施例で
はｔ２未満）の場合を示す。回転角度０°から１８０°
（Ａ〜Ｆ区間）においては圧縮工程で、シリンダ内圧が
増加するに伴い負荷トルクも増加するが、周囲温度が高
いときは、周囲温度が通常の場合に比べて負荷トルクは
大きくなる。そのためデューティ設定手段１１の出力デ
ューティ値も大きくなる。

【００５７】回転角度１８０°から３６０°（Ｇ〜Ｌ区
間）においては吸入工程であり、負荷トルクは必要ない
が、周囲温度が高いときには、Ｇ〜Ｌ区間全てをデュー
ティ値０にすると（実線）、出力デューティ値の差が大
きいため回転ムラが生じ、スムーズな回転が得られな
い。そこで点線の如くデューティ値が０の区間（Ｉ、Ｊ
区間）を狭めることによりスムーズな回転を得られるよ
うにする。

【００５８】以上のように周囲温度検出手段２２と、周
囲温度検出手段２２により得られた周囲温度により、デ
ューティ０値の区間を変更させる周囲温度対応通電決定
手段２３を設けことにより、周囲温度に応じて電力消費
のない期間が変化するので、周囲温度に応じた消費電力
の大幅な低減が図れる。

【００５９】（実施例５）次に本発明による圧縮機の運
転制御装置の第５の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。なお、第１，４の実施例と同一構成につい
ては、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【００６０】図８は本発明の第５の実施例における圧縮
機の運転制御装置のブロック図である。

【００６１】２４は吸入圧力検出手段であり、前記圧縮
機６の吸入圧力を検出する。２５は吸入圧力対応通電決
定手段であり、吸入圧力検出手段２４が検出した吸入圧
力とあらかじめ設定しておく吸入圧力とを比較して、
（表３）に示すように吸入圧力が高い場合には、デュー
ティ値０の区間を狭くし、吸入圧力が低い場合にはデュ
ーティ値０区間を広くする。

【００６２】

【表３】

【００６３】以上の動作を図９を用いて、さらに詳細に
説明する。図９は第５の実施例における圧縮機の回転角
度に対する動作のタイミングチャートである。（ａ）は
シンリンダ内圧を、（ｂ）は負荷トルクを、（ｃ）は位
置検出手段７の位置検出信号を示す。（ｄ）は位置検出
手段７によって出力される回転パルスを示し、（ｃ）に
示す各位置検出信号の立ち上がり・立ち下がりエッジに
てパルスを発生させる。（ｅ）はデューティ設定手段１
１の出力、（ｆ）は吸入圧力対応通電決定手段２５の出
力を示す。

【００６４】点線は吸入圧力が高い場合（本実施例では
Ｐ１以上）を示し、実線は吸入圧力が低い（本実施例で
はＰ２未満）の場合を示す。回転角度０°から１８０°
（Ａ〜Ｆ区間）においては圧縮工程で、シリンダ内圧が
増加するに伴い負荷トルクも増加するが、吸入圧力が高
いときは、吸入圧力が標準の場合に比べて負荷トルクは
大きくなる。そのためデューティ設定手段１１の出力デ
ューティ値も大きくなる。

【００６５】回転角度１８０°から３６０°（Ｇ〜Ｌ区
間）においては吸入工程であり、負荷トルクは必要ない
が、吸入圧力が高いときには、Ｇ〜Ｌ区間全てをデュー
ティ値０にすると（実線）、出力デューティ値の差が大
きいため回転ムラが生じ、スムーズな回転が得られな
い。そこで点線の如くデューティ値０の区間（Ｉ，Ｊ区
間）を狭めることでスムーズな回転を得られるようにす
る。

【００６６】以上のように吸入圧力検出手段２４と、吸
入圧力検出手段２４により得られた吸入圧力により、デ
ューティ０値の区間を変更させる吸入圧力対応通電決定
手段２５を設けことにより、負荷トルクの小さくモータ
トルクが必要ないときの電力消費がなくなるので、余分
な電力の消費を防止することができ、消費電力の大幅な
低減が図れるとともに、吸入圧力が変化してもスムーズ
な回転が得られる。

【００６７】（実施例６）次に本発明による圧縮機の運
転制御装置の第６の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。なお、第１，４の実施例と同一構成につい
ては、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【００６８】図１０は本発明の第６の実施例における圧
縮機の運転制御装置のブロック図である。

【００６９】２６は冷却器温度検出手段であり、前記冷
却器２０の温度を検出する。２７は冷却器温度対応通電
決定手段であり、冷却器温度検出手段２６が検出した冷
却器温度とあらかじめ設定しておく冷却器温度とを比較
して、（表４）に示すように冷却器温度が高い場合に
は、デューティ値０の区間を狭くし、冷却器温度が低い
場合にはデューティ値０区間を広くする。

【００７０】

【表４】

【００７１】以上の動作を図１１を用いて、さらに詳細
に説明する。図１１は第６の実施例における圧縮機の回
転角度に対する動作のタイミングチャートである。
（ａ）はシンリンダ内圧を、（ｂ）は負荷トルクを、
（ｃ）は位置検出手段７の位置検出信号を示す。（ｄ）
は位置検出手段７によって出力される回転パルスを示
し、（ｃ）に示す各位置検出信号の立ち上がり・立ち下
がりエッジにてパルスを発生させる。（ｅ）はデューテ
ィ設定手段１１の出力、（ｆ）は冷却器対応通電決定手
段２７の出力を示す。

【００７２】点線は冷却器温度が高い場合（本実施例で
はＴ１以上）を示し、実線は冷却器温度が低い（本実施
例ではＴ２未満）の場合を示す。回転角度０°から１８
０°（Ａ〜Ｆ区間）においては圧縮工程で、シリンダ内
圧が増加するに伴い負荷トルクも増加するが、冷却器温
度が高いときは、冷却器温度が標準の場合に比べて負荷
トルクは大きくなる。そのためデューティ設定手段１１
の出力デューティ値も大きくなる。

【００７３】回転角度１８０°から３６０°（Ｇ〜Ｌ区
間）においては吸入工程であり、負荷トルクは必要ない
が、冷却器温度が高いときには、Ｇ〜Ｌ区間全てをデュ
ーティ値０にすると（実線）、出力デューティ値の差が
大きいため回転ムラが生じ、スムーズな回転が得られな
い。そこで点線の如くデューティ値が０の区間（Ｉ，Ｊ
区間）を狭めることによりスムーズな回転を得られるよ
うにする。

【００７４】以上のように冷却器温度検出手段２６と、
冷却器温度検出手段２６により得られた冷却器温度によ
り、デューティ０値の区間を変更させる冷却器温度対応
通電決定手段２７を設けことにより、負荷トルクの小さ
くモータトルクが必要ないときの電力消費がなくなるの
で、余分な電力の消費を防止することができ、消費電力
の大幅な低減が図れるとともに、前記冷凍サイクル２１
のイニシャルプルダウン（最初に冷凍を開始するとき）
や前記冷却器２０の除霜後等の負荷トルクが大きい場合
においてもスムーズな回転が得られる。

【００７５】以上、本実施例ではチョッピング信号発生
手段１３への出力を回転子位置によって変化させること
としたが、直接ドライブ手段１５の出力を操作する仕様
としてもよい。また、各々を組み合わせて実施しても同
様の効果が得られるのはいうまでもない。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、交流入力
を直流に変換する整流回路と、複数個の半導体スイッチ
及びダイオードをブリッジ結線したインバータ回路と、
ピストンの往復動にて圧縮を行う圧縮機と、前記圧縮機
を動作させる直流電動機と、直流電動機の回転子の位置
を検出するとともに回転パルスを発生する位置検出回路
と、前記位置検出回路の出力をもとに前記インバータ回
路の半導体スイッチング素子の動作を決定する転流回路
と、前記直流電動機の回転数を可変にするためのチョッ
ピングを行うための信号を発生するチョッピング信号発
生回路と、前記転流回路の出力と前記チョッピング信号
発生回路の出力とを合成する合成回路と、前記合成回路
の出力により前記インバータ回路の半導体スイッチをオ
ン／オフさせるドライブ回路と、前記位置検出回路の回
転パルスにより前記直流電動機の一回転あたりＮ個の区
間に区切り、Ｎ個に区切られた区間のうち回転子位置が
吸入行程にあるｎ区間のみチョッピングデューティ値を
０にし、前記インバータ回路の半導体スイッチを全てオ
フさせる通電決定回路とを備えた圧縮機の運転制御装置
であるので、負荷トルクの小さくモータトルクが必要な
いときの電力消費がなくなるので、余分な電力の消費を
防止することができ、消費電力の大幅な低減が図れるさ
らに、前記直流電動機が起動完了したことを示す起動完
了判定手段と、前記起動完了手段により起動が完了した
と判定されるまで通電決定回路を動作させない選択回路
とを備えているので、起動が完了するまではモータのト
ルクの発生が大きくなるように常に一定の電圧を印加す
るようにする事により、従来と同じく起動性能が確保で
きる。

【００７７】さらに、前記直流電動機の回転速度と前記
回転数指令手段によって指令された目標回転数との差に
よって、前記位置検出回路の回転パルスで区切られるＮ
個の区間中の回転子位置が吸入工程にあるｎ区間のう
ち、チョッピングデューティ値を０にする区間を変動さ
せる回転速度対応通電決定回路を備えた構成にすること
により、回転速度差が小さい場合にデューティ値０の区
間を広げることによりさらなる消費電力の削減をおこな
うことができる。

【００７８】さらに、前記圧縮機を含む冷凍サイクルを
構成する凝縮器と、冷却器と、前記冷凍サイクルの周囲
温度を検出する周囲温度検出手段と、前記周囲温度検出
手段で得られる周囲温度によって、前記位置検出回路の
回転パルスで区切られるＮ個の区間中の回転子位置が吸
入工程にあるｎ区間のうち、チョッピングデューティ値
を０にする区間を変動させる変動させる周囲温度対応通
電決定回路を備えた構成にすることによって、周囲温度
変化に応じてた省電力に最適な運転が得られる。

【００７９】さらに、前記圧縮機の吸入圧力を検出する
吸入圧力検出手段と、前記位置検出回路の回転パルスで
区切られるＮ個の区間中の回転子位置が吸入工程にある
ｎ区間のうち、チョッピングデューティ値を０にする区
間を前記吸入圧力検出手段が検出した吸入圧力とあらか
じめ設定しておく基準圧力とを比較して変動させる吸入
圧力対応通電決定回路を備えているので、吸入圧力が変
化した場合においてもスムーズな回転が得られる。

【００８０】さらに、前記冷却器温度を検出する冷却器
温度検出手段と、前記位置検出回路の回転パルスで区切
られるＮ個の区間中の回転子位置が吸入工程にあるｎ区
間のうち、チョッピングデューティ値を０にする区間を
前記冷却器温度検出手段が検出した冷却器温度とあらか
じめ設定しておく冷却器基準温度とを比較して変動させ
る冷却器温度対応通電決定回路を備えているので、前記
冷凍サイクルのイニシャルプルダウン（最初に冷凍を開
始するとき）や前記冷却器の除霜後等の負荷トルクが大
きい場合においてもスムーズな回転が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における圧縮機の運転制
御装置のブロック図

【図２】（ａ）第１の実施例における圧縮機の運転制御
装置の圧縮機のシリンダ内圧を示すタイミングチャート （ｂ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の圧縮機
の負荷トルクを示すタイミングチャート （ｃ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の位置検
出信号を示すタイミングチャート （ｄ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の回転パ
ルスを示すタイミングチャート （ｅ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の出力デ
ューティ値を示すタイミングチャート （ｆ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の通電決
定手段の出力を示すタイミングチャート

【図３】本発明の第２の実施例における圧縮機の運転制
御装置のブロック図

【図４】本発明の第３の実施例における圧縮機の運転制
御装置のブロック図

【図５】（ａ）第３の実施例における圧縮機の運転制御
装置の圧縮機のシリンダ内圧を示すタイミングチャート （ｂ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の圧縮機
の負荷トルクを示すタイミングチャート （ｃ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の位置検
出信号を示すタイミングチャート （ｄ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の回転パ
ルスを示すタイミングチャート （ｅ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の出力デ
ューティ値を示すタイミングチャート （ｆ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の回転速
度対応通電決定手段の出力を示すタイミングチャート

【図６】本発明の第４の実施例における圧縮機の運転制
御装置のブロック図

【図７】（ａ）第４の実施例における圧縮機の運転制御
装置の圧縮機のシリンダ内圧を示すタイミングチャート （ｂ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の圧縮機
の負荷トルクを示すタイミングチャート （ｃ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の位置検
出信号を示すタイミングチャート （ｄ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の回転パ
ルスを示すタイミングチャート （ｅ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の出力デ
ューティ値を示すタイミングチャート （ｆ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の周囲温
度対応通電決定手段の出力を示すタイミングチャート

【図８】本発明の第５の実施例における圧縮機の運転制
御装置のブロック図

【図９】（ａ）第５の実施例における圧縮機の運転制御
装置の圧縮機のシリンダ内圧を示すタイミングチャート （ｂ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の圧縮機
の負荷トルクを示すタイミングチャート （ｃ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の位置検
出信号を示すタイミングチャート （ｄ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の回転パ
ルスを示すタイミングチャート （ｅ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の出力デ
ューティ値を示すタイミングチャート （ｆ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の吸入圧
力対応通電決定手段の出力を示すタイミングチャート

【図１０】本発明の第６の実施例における圧縮機の運転
制御装置のブロック図

【図１１】（ａ）第６の実施例における圧縮機の運転制
御装置の圧縮機のシリンダ内圧を示すタイミングチャー
ト （ｂ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の圧縮機
の負荷トルクを示すタイミングチャート （ｃ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の位置検
出信号を示すタイミングチャート （ｄ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の回転パ
ルスを示すタイミングチャート （ｅ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の出力デ
ューティ値を示すタイミングチャート （ｆ）同実施例における圧縮機の運転制御装置の冷却器
温度対応通電決定手段の出力を示すタイミングチャート

【図１２】従来の圧縮機の制御装置の回路図

【符号の説明】

２ 直流電動機 ５ インバータ回路 ７ 位置検出手段 １２ 通電決定手段 １６ 起動完了判定回路 １７ 選択回路 １８ 回転速度対応通電決定手段 ２１ 冷凍システム ２２ 周囲温度検知手段 ２３ 周囲温度対応通電決定手段 ２４ 吸入圧力検知手段 ２５ 吸入圧力対応通電決定手段 ２６ 冷却器温度検知手段 ２７ 冷却器温度対応通電決定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渋谷 浩洋 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 小川原 秀治 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 栗本 和典 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流入力を直流に変換する整流回路と、
   複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線
   したインバータ回路と、ピストンの往復動にて圧縮を行
   う圧縮機と、前記圧縮機を動作させる直流電動機と、直
   流電動機の回転子の位置を検出するとともに回転パルス
   を発生する位置検出回路と、前記位置検出回路の出力を
   もとに前記インバータ回路の半導体スイッチング素子の
   動作を決定する転流回路と、前記直流電動機の回転数を
   可変にするためのチョッピングを行うための信号を発生
   するチョッピング信号発生回路と、前記転流回路の出力
   と前記チョッピング信号発生回路の出力とを合成する合
   成回路と、前記合成回路の出力により前記インバータ回
   路の半導体スイッチをオン／オフさせるドライブ回路
   と、前記位置検出回路の回転パルスにより前記直流電動
   機の一回転あたりＮ個の区間に区切り、Ｎ個に区切られ
   た区間のうち回転子位置が吸入行程にあるｎ区間のみチ
   ョッピングデューティ値を０にし、前記インバータ回路
   の半導体スイッチを全てオフさせる通電決定回路とを備
   えた圧縮機の運転制御装置。
2. 【請求項２】 交流入力を直流に変換する整流回路と、
   複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線
   したインバータ回路と、ピストンの往復動にて圧縮を行
   う圧縮機と、前記圧縮機を動作させる直流電動機と、直
   流電動機の回転子の位置を検出するとともに回転パルス
   を発生する位置検出回路と、前記位置検出回路の出力を
   もとに前記インバータ回路の半導体スイッチング素子の
   動作を決定する転流回路と、前記直流電動機の回転数を
   可変にするためのチョッピングを行うための信号を発生
   するチョッピング信号発生回路と、前記転流回路の出力
   と前記チョッピング信号発生回路の出力とを合成する合
   成回路と、前記合成回路の出力により前記インバータ回
   路の半導体スイッチをオン／オフさせるドライブ回路
   と、前記直流電動機が起動完了したことを示す起動完了
   判定手段と、前記位置検出回路の回転パルスにより一回
   転あたりＮ個の区間に区切り、Ｎ個に区切られた区間の
   うち回転子位置が吸入行程にあるｎ区間のみチョッピン
   グデューティ値を０にし、前記インバータ回路の半導体
   スイッチを全てオフさせる通電決定回路と、前記起動完
   了手段により起動が完了したと判定されるまで前記通電
   決定回路を動作させない選択回路とを備えた圧縮機の運
   転制御装置。
3. 【請求項３】 交流入力を直流に変換する整流回路と、
   複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線
   したインバータ回路と、ピストンの往復動にて圧縮を行
   う圧縮機と、前記圧縮機を動作させる直流電動機と、直
   流電動機の回転子の位置を検出するとともに回転パルス
   を発生する位置検出回路と、前記位置検出回路の出力を
   もとに前記インバータ回路の半導体スイッチング素子の
   動作を決定する転流回路と、前記直流電動機の回転数を
   可変にするためのチョッピングを行うための信号を発生
   するチョッピング信号発生回路と、前記転流回路の出力
   と前記チョッピング信号発生回路の出力とを合成する合
   成回路と、前記合成回路の出力により前記インバータ回
   路の半導体スイッチをオン／オフさせるドライブ回路
   と、回転数を指令する回転数指令手段と、前記位置検出
   回路の回転パルスで区切られるＮ個の区間中の回転子位
   置が吸入工程にあるｎ区間のうち、チョッピングデュー
   ティ値を０にする区間を前記直流電動機の回転速度と前
   記回転数指令手段によって指令された目標回転数との差
   によって変動させる回転速度対応通電決定回路を備えた
   圧縮機の運転制御装置。
4. 【請求項４】 交流入力を直流に変換する整流回路と、
   複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線
   したインバータ回路と、ピストンの往復動にて圧縮を行
   う圧縮機と、前記圧縮機を含む冷凍サイクルを構成する
   凝縮器と、冷却器と、前記圧縮機を動作させる直流電動
   機と、直流電動機の回転子の位置を検出するとともに回
   転パルスを発生する位置検出回路と、前記位置検出回路
   の出力をもとに前記インバータ回路の半導体スイッチン
   グ素子の動作を決定する転流回路と、前記直流電動機の
   回転数を可変にするためのチョッピングを行うための信
   号を発生するチョッピング信号発生回路と、前記転流回
   路の出力と前記チョッピング信号発生回路の出力とを合
   成する合成回路と、前記合成回路の出力により前記イン
   バータ回路の半導体スイッチをオン／オフさせるドライ
   ブ回路と、前記冷凍サイクルの周囲温度を検出する周囲
   温度検出手段と、前記位置検出回路の回転パルスで区切
   られるＮ個の区間中の回転子位置が吸入工程にあるｎ区
   間のうち、チョッピングデューティ値を０にする区間を
   前記周囲温度検出手段で得られる周囲温度によって変動
   させる周囲温度対応通電決定回路を備えた圧縮機の運転
   制御装置。
5. 【請求項５】 交流入力を直流に変換する整流回路と、
   複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線
   したインバータ回路と、ピストンの往復動にて圧縮を行
   う圧縮機と、前記圧縮機を含む冷凍サイクルを構成する
   凝縮器と、冷却器と、前記圧縮機を動作させる直流電動
   機と、直流電動機の回転子の位置を検出するとともに回
   転パルスを発生する位置検出回路と、前記位置検出回路
   の出力をもとに前記インバータ回路の半導体スイッチン
   グ素子の動作を決定する転流回路と、前記直流電動機の
   回転数を可変にするためのチョッピングを行うための信
   号を発生するチョッピング信号発生回路と、前記転流回
   路の出力と前記チョッピング信号発生回路の出力とを合
   成する合成回路と、前記合成回路の出力により前記イン
   バータ回路の半導体スイッチをオン／オフさせるドライ
   ブ回路と、前記圧縮機の吸入圧力を検出する吸入圧力検
   出手段と、前記位置検出回路の回転パルスで区切られる
   Ｎ個の区間中の回転子位置が吸入工程にあるｎ区間のう
   ち、チョッピングデューティ値を０にする区間を前記吸
   入圧力検出手段が検出した吸入圧力とあらかじめ設定し
   ておく基準圧力とを比較して変動させる吸入圧力対応通
   電決定回路を備えた圧縮機の運転制御装置。
6. 【請求項６】 交流入力を直流に変換する整流回路と、
   複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線
   したインバータ回路と、ピストンの往復動にて圧縮を行
   う圧縮機と、前記圧縮機を含む冷凍サイクルを構成する
   凝縮器と、冷却器と、前記圧縮機を動作させる直流電動
   機と、直流電動機の回転子の位置を検出するとともに回
   転パルスを発生する位置検出回路と、前記位置検出回路
   の出力をもとに前記インバータ回路の半導体スイッチン
   グ素子の動作を決定する転流回路と、前記直流電動機の
   回転数を可変にするためのチョッピングを行うための信
   号を発生するチョッピング信号発生回路と、前記転流回
   路の出力と前記チョッピング信号発生回路の出力とを合
   成する合成回路と、前記合成回路の出力により前記イン
   バータ回路の半導体スイッチをオン／オフさせるドライ
   ブ回路と、前記冷却器温度を検出する冷却器温度検出手
   段と、前記位置検出回路の回転パルスで区切られるＮ個
   の区間中の回転子位置が吸入工程にあるｎ区間のうち、
   チョッピングデューティ値を０にする区間を前記冷却器
   温度検出手段が検出した冷却器温度とあらかじめ設定し
   ておく冷却器基準温度とを比較して変動させる冷却器温
   度対応通電決定回路を備えた圧縮機の運転制御装置。