WO2000066952A1 - Procede de demarrage d'un congelateur et de son compresseur - Google Patents

Description

明 細 書 冷凍機及び冷凍機の圧縮機の運転方法 技術分野

本発明は、 小型小容量のィ ンバ一夕を用いて冷凍機の駆動モー夕の回 転制御を行う ことで、 冷凍機の省エネルギー化、 低コス ト化並びに安全 運転を実現した冷凍機及び冷凍機の圧縮機の運転方法に関する。 背景技術

既存の冷凍機に付設して、 冷凍機の圧縮機の駆動モー夕の回転制御を 行う ことで省エネルギーを実現する制御装置において、 圧縮機並びに圧 縮機から配設されている導管の振動が問題となることがある。 既存の冷 凍機の圧縮機は商用 3相交流電源で駆動回転されているので、 その周波 数 （関東では 5 0 H z 、 関西では 6 0 H z ) で圧縮機の誘導モー夕を回 転させたときに、 圧縮機及び圧縮機から配設されている導管の振動が抑 えられることが望ましい。 しかし、 駆動モー夕の回転制御を行う場合は 回転周波数が広い範囲 （例えば 3 0 H z 〜 6 0 H z ) で変化するため、 何の対策も施さない場合、 運転時の駆動周波数によっては導管が共振を 起こし、 破損、 破裂等の重大な障害を起こす恐れがある。 その対策のた め、 従来共振等によって大きな振動が起こる駆動周波数を避けて運転す る方法 （周波数スキップ方法） を採ることが一般的である。

共振を避けるためのスキップすべき周波数を特定する方法は、 振動計 を用いて対象冷凍機をハンマリ ングして振動特性を測定する方法、 駆動 モータの回転周波数を変化させて振動特性を測定する方法が考えられる 第 1 図は、 駆動モータの回転周波数を変化させて冷凍機 1 の振動特性を 測定する場合の構成例を示しており、 冷凍機 1 は圧縮機 3 と、 凝縮機 4 と、 膨張弁 5 と、 蒸発器 6 とから成り、 電力会社から受電した 3相交流 電源 2 0 にイ ンバ一夕 1 6 を接続しており、 イ ンバー夕 1 6 の出力は圧 縮機 3 内の駆動モ一夕 （ 3相誘導モータ） 1 2 に接続されている。 イ ン バ一タ 1 6 は 3相交流の可変周波数イ ンバー夕であ り、 信号発生器 2 2 からの周波数制御信号 2 1 がイ ンバ一夕 1 6 に入力されている。 イ ンバ 一夕 1 6で制御される駆動モータ 1 2 は圧縮機 3 を駆動し、 圧縮機 3 の 吐出部からの配管 9 は凝縮器 4 に接続されており、 凝縮器 4には冷却装 置 （図示せず） が設けられている。 凝縮機 4の出口からの導管 1 0は、 膨張弁 5 を経て蒸発器 6 の入口に接続されており、 蒸発器 6 は冷蔵又は 冷凍チャンバの中に設置されている。 また、 振動センサ 1 7が配管 9 に 取り付けられており、 振動センサ 1 7 には振動計 1 8が接続されており、 さらに振動計 1 8の出力がレコーダ 1 9 に入力されている。

以上のような構成の測定系を、 C P U等でなる冷凍機 1 の制御装置と は別に組んで、 信号発生器 2 2から周波数を変化させるような周波数制 御信号 2 1 をイ ンバ一夕 1 6 に入力することで、 配管 9 の振動振幅の周 波数特性がレコーダ 1 9 に記録される。 この測定方法では、 測定のため に冷凍機 1 の運転を停止させたり又は時間をかけたり しているので、 冷 凍物又は冷蔵物の温度が上昇し、 鮮度を損なう という問題点があった。 また、 短時間に測定を行う と、 正確な特性を得るのが困難であった。 さ らに、 冷凍機 1や制御装置が持つ保護機能などを働かせながら測定する ことが困難なため、 冷凍機 1 を安全に運転させながら測定することがで きなかった。

ま た 、 イ ン ノ — 夕 を 用 い て 電源周 波数 を 可変す る こ と に よ つ て 、 冷媒圧縮機 を 駆動す る 誘 導 モ ー 夕 の 回転数 を 制御す る 別 の例 と し て 、 第 2 図 に 示す よ う な構成 の 冷凍機が あ る 。 圧 縮機 3 0 は、 低温 、 低圧 の 冷媒 ガ ス を 圧縮 し て 高 温、 高圧 の 冷媒ガ ス と す る 機械で あ り 、 凝縮器 3 1 は、 高 温 、 高圧 の 冷 媒ガ ス を 冷や し て凝縮 し 、 冷媒液 と す る 容器で あ る 。 膨張弁 3 2 は 、 高温、 高圧 の 冷媒液 を 膨張 さ せて低温 、 低圧 の 冷 媒 液 と す る 弁で あ り 、 蒸発器 3 3 は 、 冷媒液が熱 を 奪わ れて 蒸 発す る こ と に よ っ て 冷風 を 与 え る 容器で あ る 。 電磁弁 3 5 は 蒸発器 3 3 へ の 冷媒液の 供給 を 調 整す る 開 閉弁で あ り 、 温度 ス ィ ッ チ 3 4 は シ ョ ー ケ ー ス （ 冷凍庫） の 温度 を検知 し て 、 電磁弁 3 5 を 開 閉 す る ス ィ ッ チ で あ る 。 イ ン ノ 一 夕 4 0 は 、 圧縮機 3 0 を 駆動す る 誘 導モ ー 夕 4 1 に 所望 の 周 波数及び電 圧の電力 を供給す る 電力 源で あ る 。 配管 4 2 は、 圧縮機 3 0 、 凝縮器 3 1 、 膨張弁 3 2 、 蒸発器 3 3 及び電磁弁 3 5 の 間 を 接続 し て 、 冷媒が こ れ ら の 間 を 移動す る こ と に よ り 冷凍サ イ ク ル を構成す る た め の 中 空管で あ る 。

し か し な が ら 、 か か る 従来 の 冷凍機で は 、 圧縮機 3 0 の 起 動時 に お い て は 、 定常 回転時 に 比 べて 非常 に 大 き な起動 ト ル ク が誘導 モ ー 夕 4 1 に お い て必要 と な る 。 つ ま り 、 圧縮機 3 0 の起動 時 に は 、 圧縮機 3 0 の 可動部位及 び誘導 モ ー タ 4 1 の可動部位 に つ い て の 静止摩擦 に 打 ち 勝つ ト ル ク の み な ら ず 配管 4 2 内 の 圧 力 の 作用 を 受 け る 圧縮機 3 0 の ピ ス ト ン を 始 動 さ せ る ト ル ク 、 誘 導モ ー タ 4 1 の 回転運動 を 圧縮機 3 0 の ビ ス ト ン の往復運動 に 変換す る の に 要す る ト ル ク 等 も 必要 と な る の で 、 送風機 の 起動時 と は 比 べ も の に な ら な い 程 の 非常 に大 き な起動 ト ル ク が誘導モー タ 4 1 に お い て必要 と な る 。

こ の こ と よ り 、 圧縮機 の起動 時 は 、 イ ン バー 夕 4 0 に は定 常回転時 の電流 の 3 〜 5 倍 の始動電流が流れ る こ と と な り 、 イ ンノ 一 夕 4 0 を 構成す る ト ラ ン ジ ス タ 、 コ イ ル 、 コ ン デ ン サ等 の 定格容 量が定常 回転時 に 要す る 容量 よ り も 非常 に 大 き な値 と な り 、 イ ン ノ '一 夕 4 0 の 製造 コ ス ト の増大及 び装置 の 大型化 を 招 い て い た 。 即 ち 、 フ ァ ン な ど の 起動時 の 負 荷が軽 い も の を ィ ン ン バー 夕 で起動す る 場合 は、 モ ー タ の 定格 に 合 わせた イ ン バー 夕 容量 を 選択す る こ と が可能で あ る が 、 冷凍 機 の圧縮機 の起動時 の 負 荷 は重 く 、 モ ー タ 定格 の イ ン バ一 タ 容量で は容量不足 で起動 で き な い こ と が あ り 、 そ の た め に ィ ンバ一 夕 容量 を 数 ラ ン ク 上 の も の と し て い た 。

また、 圧縮機 3 0の起動時にイ ンバー夕 4 0 に大電流が流れることは、 インバー夕 4 0 の故障の原因にもなる。 さ らに、 冷凍機の運転では、 夏 場の昼間などに一時的に定格よ り大きな電流が流れる。 このような場合 の駆動に備えて、 イ ンバー夕 4 0 の容量は誘導モー夕 4 1 に供給する電 力の平均値よ り も大きなものとなり、 しかもその条件下では高速回転す るので、 商用電源を直接誘導モータに供給する商用運転と余り変わらず、 省エネ運転とならないので、 インバー夕で省エネ目的の運転 （以下、 「ィ ンバ一夕運転」 という。） をする意味は薄い。

イ ンバー夕容量を小さ く抑えるために商用電源で起動し、 起動後にィ ンバ一夕に切換える方法が考えられる。 実際に商用電源回路を切り離し てフリーラン中のモー夕に同期揃速してイ ンバー夕出力を発生させる装 置がある。 この場合の同期揃速の方法は、 イ ンバー夕の出力電流を監視 して出力周波数を走査し、 出力電流が最低になる周波数を探し、 その最 低周波数を同期速度とみなして、 その最低周波数から通常の制御動作に 移行するようにしている。 しかし、 この場合、 急激な加減速は出力電流 を乱すので、 電流変化を見出すための周波数走査の速度は制限され、 1 秒以下での同期揃速を行う ことは困難である。 従って、 このような方式 は摩擦の比較的少ない慣性の大きな負荷系、 即ち電源回路を切離しフ リ —ランにしても、 1秒以上は回り続ける負荷系に関して適用される。

一方、 冷凍機の圧縮機は内部に弾み車は設けられているものの、 摩擦 や負荷がかなり大きいため、 商用電源回路を切離してからフリーランに しても、 数百ミ リ秒後にはモータが停止してしまう。 このような負荷系 に対しては、 従来方法では同期揃速を行う時間を確保することができな いため、 商用電源からィ ンバ一夕へのスムーズな切換えを行う ことがで きなかった。 なお、 ロータ リエンコーダやタコジェネのようなモ一夕の回転を検出 するセンサを設ける場合は、 比較的容易に同期揃速することができるが、 冷凍機の圧縮機の場合、 構造上又はコス ト的に回転を検出するセンサを 取り付けることが困難である。

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、 本発明の目的は、 上記問題点や課題を解決するため、 圧縮機及び圧縮機から配設されてい る導管の振動を把握することが容易であり、 冷凍機を安全に運転させな がら、 正確にモータ駆動周波数に対する振動特性を測定する振動測定機 能を有する冷凍機を提供することを目的とする。 また、 本発明の他の目 的は、 起動時の負荷が大きな冷凍機に対しても小型小容量のイ ンバ一夕 を用いるようにし、 冷凍機の制御装置の低価格化及び小型化を実現した 冷凍機及び冷凍機の圧縮機の運転方法を提供することにある。 発明の開示

本発明は、 冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、 前記圧縮機の駆動モー夕を 周波数制御信号で駆動するイ ンバー夕と、 前記圧縮機に順次接続された 凝縮機、 膨張弁、 蒸発器とから成り、 前記蒸発器が配管を介して前記圧 縮機の吸入部に接続されている冷凍機に関するもので、 本発明の上記目 的は、 前記圧縮器と前記蒸発器との間に圧力センサを設けると共に、 前 記圧縮機と前記凝縮機との間に振動測定手段を設け、 前記圧力センサが 検知した前記冷媒ガスの吸入圧力を、 目標圧力設定器及び振動測定開始 スィ ッチを具備した制御ユニッ トに伝送すると共に、 前記制御ユニッ ト には、 前記目標圧力設定器により設定した目標圧力と前記冷媒ガスの吸 入圧力との偏差を基準として前記周波数制御信号を補正するプログラム 及び振動測定を行うためのプログラムが搭載されており、 前記振動測定 開始スィ ッチを入れると前記振動測定を行うためのプログラムが起動さ れ、 前記振動測定手段によって前記圧縮機又は前記圧縮機に接続された 配管の振動特性を測定することによって達成される。 また、 本発明は、 冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、 前記圧縮機を駆動す る誘導モータと、 前記誘導モータに所望の電力を供給するイ ンバー夕と、 前記圧縮機に順次接続された凝縮機、 膨張弁、 蒸発器とを備える冷凍機 の圧縮機の運転方法に関するもので、 本発明の上記目的は、 前記圧縮機 の起動期間は前記イ ンバータを介さずに商用電源を直接前記誘導モータ に供給し、 前記圧縮機の起動期間以外は、 前記イ ンバー夕を介して前記 誘導モー夕に所望の電力を供給することによって達成される。

更に、 本発明は、 冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、 前記圧縮機を駆動す る誘導モータと、 商用電源に接続され前記誘導モー夕に所望の電力を供 給するイ ンバー夕と、 前記圧縮機に順次接続された凝縮機、 膨張弁、 蒸 発器とを備える冷凍機に関し、 本発明の上記目的は、 前記圧縮機の起動 期間は前記誘導モー夕の入力端を商用電源に接続し、 前記圧縮機の起動 期間以外は前記誘導モータの入力端を前記イ ンバー夕の出力端に接続す る切換手段と、 前記誘導モータに流入するモー夕電流を監視するモータ 電流監視手段と、 前記圧縮機の吸入圧力を監視する吸入圧力監視手段と を備え、 前記商用電源を直接前記誘導モータに供給することで起動し、 前記吸入圧力が所定圧力値よ り も下がり、 かつ前記モータ電流が所定電 流値より も下がったことを商用電力給電状態からイ ンバー夕給電状態へ の切換え動作の開始の条件とすることによって達成される。

更にまた、 前記商用電源及び前記誘導モータの間に配設された第 1 ス イ ッチと、 前記イ ンバ一タ及び前記誘導モータの間に配設された第 2 ス イ ッチと、 前記イ ンバー夕を P W M制御する P W M制御部と、 前記誘導 モー夕への入力電流を検出する電流検出器と、 前記誘導モータの端子電 圧信号の周期を計測する周期計測手段と、 前記圧縮機の吸入圧力を検出 する圧力センサと、 前記電流検出器、 周期計測手段及び圧力センサの各 出力信号に基づいて第 1 スィ ツチ及び第 2スィ ツチを〇 N 〇 F F制御 すると共に、 前記 P W M制御部に周波数指令及び P W M発停指令を与え る制御ユニッ ト とを具備し、 前記ユニッ トは冷凍機の制御運転中は前記 圧力センサからの圧力信号を基に、 前記イ ンバー夕の出力周波数に負帰 還をかけるよう に前記 P W M制御部に前記周波数指令を与えると共に、 前記第 2スィ ッチを O Nして前記イ ンバ一タを介して前記誘導モー夕を 駆動することによって達成される。 図面の簡単な説明

第 1 図は従来の振動測定の一例を示すブロック構成図であり、 第 2 図 は従来の冷凍機の一例を示す構成図であり、 第 3図は本発明の冷凍機の 第 1実施例を示すブロック構成図であり、 第 4図は本発明の冷凍機の第

2実施例を示すブロック構成図であり、 第 5 図は振動測定時間に対する 指令周波数及びマーカ制御信号のタイ ミ ングを示す図であり、 第 6 図は モータ駆動周波数に対する振動の特性を測定した測定例を示す図であり 第 7 図は本発明の冷凍機の第 3実施例を示す構成図であり、 第 8 図はィ ンバ一夕の一例を示す回路図であり、 第 9 図は本発明の冷凍機の第 3実 施例の主要部の他の構成例を示すブロ ック図であり、 第 1 0 図は本発明 の冷凍機の第 3実施例の主要部の他の構成例を示すブロック図であり、 第 1 1 図は本発明の冷凍機の第 4実施例を示すブロック構成図であり、 第 1 2 図は周期計測手段の具体的な構成例を示すブロック図であ り、 第

1 3図はモータ端子電圧波形の一例を示す図であり、 第 1 4図は 3相の 波形整形出力と E X O R出力との関係を示す図であり、 第 1 5 図は周期 信号の一例を示す図であり、 第 1 6 図は本発明の動作を説明するための タイ ミ ングチャー トであ り、 第 1 7 図は本発明の冷凍機の第 5実施例を 示すブロック構成図であ り、 第 1 8 図は位相計測手段の具体的な構成例 を示すブロック図であり、 第 1 9 図は位相検出を説明するための図であ る。 発明を実施するための最良の形態 本発明の最良の実施形態を、 各実施例について図面を参照して以下に 説明する。

第 3 図は、 本発明の冷凍機の第 1 実施例を第 1 図に対応させて示すブ ロック構成図であり、 冷凍機 1 は、 回転制御装置 2 と、 冷媒ガスを圧縮 する圧縮機 3 と、 冷媒ガスを冷却して凝縮し、 冷媒液とする凝縮機 4 と、 流量調整用の膨張弁 5 と、 冷媒液を蒸発させて冷却する蒸発器 6 とから 成り、 圧縮機 3 は駆動モータ 1 2で駆動されるよう になっている。 冷凍 機 1 の構成要素である回転制御装置 2 は、 圧力センサ 1 1 と、 目標圧力 設定器 1 3及び振動測定開始スィ ッチ 1 4 に接続された制御ュニッ ト 1 5 と、 駆動モータ 1 2 を駆動するイ ンバー夕 1 6 とで構成されている。 本実施例では、 駆動モータ 1 2 に 3相誘導モー夕を用いており、 駆動 モータ 1 2で圧縮機 3 を所定周波数で駆動するようにしている。 また、 圧縮機 3 の吐出部からの配管 9 は凝縮器 4 に接続されており、 凝縮器 4 には冷却装置 （図示せず） が設けられている。 凝縮機 4の出口からの導 管 1 0 は膨張弁 5 を経て蒸発器 6 の入口に接続されており、 蒸発器 6 は 冷蔵チャンバ又は冷凍チャンバの中に設置されている。

また、 目標圧力設定器 1 3 には目標圧力を設定する操作部が設けられ ており、 圧力センサ 1 1 は、 圧縮機 3 の吸入部と蒸発器 6 の出口との間 に接続された導管 7から分岐した配管 8 に接続され、 所定の時間間隔で リアルタイムに冷媒ガスの圧力を検知するようになっている。 圧力セン サ 1 1 からの圧力信号は制御ユニッ ト 1 5 に導かれる。 また、 電力会社 から受電した 3相交流電源 2 0 をイ ンバー夕 1 6 に供給しており、 イ ン バー夕 1 6 の出力は駆動モータ 1 2 に接続されている。 イ ンバー夕 1 6 は 3相交流の可変周波数イ ンバー夕であり、 制御ユニッ ト 1 5からの冷 却能力制御信号である周波数制御信号 2 1 がイ ンバー夕 1 6 に入力され ている。

冷凍機 1 は上述 の よ う に 構成 さ れて お り 、 本発 明 の 冷凍機 1 は振動測定機能 を 有 し て い る 。 振動測定機能 は振動セ ンサ 1 7 、 振動計 1 8 及 び レ コ ー ダ 1 9 で形成 さ れ 、 振動セ ンサ 1 7 は、 圧縮機 3 の 吐 出部か ら 凝縮器 4 に接続 さ れて い る 配 管 9 に取 り 付 け ら れて い る 。 ま た 、 振動計 1 8 は振動セ ンサ 1 7 に 接続 さ れて お り 、 振動計 1 8 の指示値が レ コ ー ダ 1 9 で記録 さ れ る よ う に な っ て い る 。 な お 、 本実施例 で は振動セ ンサ 1 7 は導管 9 に 取 り 付 け ら れて い る が、 圧縮機 3 又 は配 管 9 以外 の 導管 7 、 8 、 1 0 、 或 は マルチ圧縮機 の 場合 は圧 縮機間 に配管 さ れた均油管 に取 り 付 けて も 良 い 。

上述のように構成されている冷凍機 1 において、 本発明では以下のよ うにして共振周波数を特定する。

先ず導管 9 における振動振幅を振動センサ 1 7から振動計 1 8 を介し てレコ一ダ 1 9 に入力し、 制御ュニッ ト 1 5 に接続されている振動測定 開始スィ ッチ 1 4を入れることで振動測定を開始する。 このとき、 イ ン バー夕 1 6への周波数制御信号 2 1 を、 最低運転周波数から最高運転周 波数まで一定時間毎に上げていく よう に与える。 これによ り、 導管 9 の 駆動周波数範囲内の振動特性がレコーダ 1 9の記録紙上で明らかになり 振動の大きな共振周波数を特定することができる。 実際の運転では、 ィ ンバ一夕 1 6 にその特定した共振周波数を設定するか、 制御ュニッ ト 1 5でその共振周波数をスキップするようにプログラミ ングして、 共振周 波数をスキップするよう にして運転する。 なお、 振動測定開始スィ ッチ 1 4は機械的なスィ ッチばかりでなく 、 半導体のいわゆるメモリスイ ツ チであっても良く、 回転制御装置にパソコンを接続してメモリスィ ッチ を操作し、 振動測定を開始するようにすることも可能である。

また、 レコーダ 1 9 の記録から正確な振動特性を把握するために、 記 録紙に特定の周波数位置にマー力を入れるようにすることもできる。 こ の場合の構成図 （第 2実施例） を、 第 3図に対応させて第 4図に示す。

レコーダ 1 9 にはマーカ動作制御端子 1 9 Aが設けられており、 この マーカ動作制御端子 1 9 Aに制御ュニッ ト 1 5からのマーカ制御信号 2 3が入力されるようになっている。 また、 制御ユニッ ト 1 5 の出力は 0 N / O F F接点出力になっており、 制御ユニッ ト 1 5 の出力接点が〇 N になっている場合に、 レコーダ 1 9 はマ一力を記録するよう になってい る。 一般的なレコーダの場合は 2ペンのレコーダを同期動作で使用し、 マーカの方のペン入力部にプルアップ抵抗を付けることによ り、 マーカ 指令によって電圧変化が記録され、 記録された位置がマーカ周波数であ ることが分かる。

この場合の振動測定は、 制御ユニッ ト 1 5から周波数を指令するマー 力制御信号 2 3 がレコーダ 1 9 に入力されるようにする。 このとき指令 周波数 （周波数制御信号 2 1 ) を、 第 5図に示すように最低運転周波数 から最高運転周波数まで一定時間毎に上げていく （第 5 図では 1秒間に 0 . 2 H z ずつ上げている） と同時に、 一定周波数 （例えば 5 H z ) 上 がる度にレコーダ 1 9 にマーカ制御信号 2 3 を与える。 この場合、 指令 周波数が一定の周波数に達する毎に、 制御ュニッ ト 1 5 の出力接点が〇 Nになるように設定すると良い。

なお、 本実施例では、 第 5 図に示すように周波数制御信号 2 1 を段階 的に変化させているが、 連続的に変化させても良い。 また、 プログラム のインバー夕制御部と冷凍機制御部とを 1 つの C P Uで制御するよう に することも可能である。

第 6図は上記方法で測定した配管振動の測定例を示しており、 縦軸が 振動振幅であり、 横軸は本来時間軸であるが、 周波数制御信号 2 1 を一 定のスピードで上げていき、 マーカによって特定の周波数が分かるため、 横軸を周波数軸として捉える ことができる。 本測定例では、 周波数が 4 2 〜 4 4 H z のときに振動振幅が大きくなつている。 よって、 この測定 例における運転では、 周波数 4 2 〜 4 4 H z をスキップするようにプロ グラミング設定して運転することになる。

な お 、 こ の よ う な 方法で ス キ ッ プすべ き 周 波数 を特定す る 際 に 、 圧縮機 3 の 吐 出 ガ ス 圧 力 の 高圧カ ッ ト 機能や 、 吸入 ガ ス の 圧 力 の低圧 カ ッ ト 機能 、 回転制御 装置 2 が持つ 保護機能 な ど を 働 かせな が ら 行 う こ と がで き 、 安 全 に運転 し な が ら 測 定す る こ と がで き る 。 ま た 、 指令周 波数 は低 い 周 波数か ら 高 い 周 波数 に 上 げて い く と 良 い 。 高 い 周 波数か ら 低 い 周 波数へ 下 げて い く と 、 冷 凍機 1 の 冷凍能 力 が大 き な 状態か ら 始 ま る の で 、 冷 凍負 荷 の 軽 い 時期 に低圧 カ ッ ト が働 い て圧縮機 3 は す ぐ に止 ま っ て し ま い 、 振動特性が と れな く な る か ら で あ る 。 ま た 、 冷 媒ガ ス が 、 冷凍チ ャ ン バ 又 は冷蔵チ ャ ンバ を含 め て 冷凍機全体 を 回 る た め の 時 間 を 有す る た め 、 周 波数変化 に 対 し て圧 力 変化 が若千遅れ る 。 よ っ て 、 上述 の よ う に 、 最低運 転周波数か ら 最高運転周波数 に 上 げて い く こ と が有効で あ る 。

以上のように本発明によれば、 振動測定の補助機能がない従来の冷凍 機に比べ、 構成的にはスィ ッチが 1 つ増えるだけであるため、 大きなコ ス トアップなしに振動測定機能を得ることができる。 また、 既存の冷凍 機に回転制御装置を付設する際に、 圧縮機又は圧縮機に配設された導管 に振動センサを取り付け、 その振動センサが接続された振動計の出力を レコーダで記録するよう にしているので、 従来のように大掛かりな振動 測定系を組むことなく、 迅速に圧縮機やその配管の振動を把握すること ができる利点がある。

さ らに、 本発明ではレコーダにマーカ機能を設け、 制御ユニッ トから マーカ制御信号を送信することによって、 レコーダに備えられているマ 一力用記録紙にマー力を入れるよう にしているので、 回転周波数に対す る振動特性を正確に測定することができ、 冷凍機の省エネルギー化に際 し、 高い安全性を確保しながら運転を行う ことができる。

次に、 省エネルギーのための別の実施例を説明する。 第 7 図の冷凍機 は、 本発明の第 3実施例を第 2 図に対応させて示す構成図である。 圧縮 機 3 0 は、 低温、 低圧の冷媒ガスを誘導モータ 4 1 の駆動によって圧縮 し高温、 高圧の冷媒ガスとする機械であり、 凝縮器 3 1 は、 圧縮機 3 0 からの高温、 高圧の冷媒ガスを冷却水等で冷やして凝縮し、 冷媒液とす る容器である。 また、 膨張弁 3 2 は高温、 高圧の冷媒液を膨張させて低 温、 低圧の冷媒液とする弁であり、 蒸発器 3 3 は、 受液管からの冷媒液 が熱を奪われて蒸発することによって冷風を与える容器であり、 電磁弁 3 5 は蒸発器 3 3への冷媒液の供給を調整する開閉弁である。 温度スィ ツチ 3 4はショーケース （冷凍庫） の温度を検知し、 検知温度に従って 電磁弁 3 5 を開閉するスィ ッチである。 イ ンバータ 4 0 は、 圧縮機 3 0 を駆動する誘導モー夕 4 1 に所望の周波数及び電圧の電力を供給する電 力源であり、 誘導モー夕 4 1 は切換手段 6 0 を介して商用電源 5 0又は インバー夕 4 0で駆動される。 配管 4 2 は、 圧縮機 3 0、 凝縮器 3 1 、 膨張弁 3 2 、 蒸発器 3 3及び電磁弁 3 5 の間を接続して、 冷媒がこれら の間を移動して冷凍サイクルを構成するための中空管である。

第 8 図はイ ンバー夕 4 0 の一例を示す回路図であり、 イ ンバー夕 4 0 は商用周波数 （ 5 0 H z 又は 6 0 H z ) の 3相交流電力を任意の可変電 圧、 可変周波数に変換して、 誘導モータ 4 1 を無段階に速度制御するも のである。 第 8 図に示すイ ンバ一タ 4 0 は電圧形イ ンバー夕であり、 直 流電源端子間に並列に平滑用コンデンサ Cが接続されており、 電源イ ン ピーダンスが非常に小さいため、 負荷である誘導モータ 4 1 側からみる と電圧源となる。 また、 平滑用コ ンデンサ Cに直接帰還ダイオー ド Dが 接続され、 常に波高値が直流電源電圧に等しい電圧を出力する。 このィ ンバ一夕 4 0 の出力電圧は、 出力電圧を直接的に制御することによって 誘導モータ 4 1 の負荷条件、 即ち圧縮機 3 0 の駆動状態の影響を受ける ことなく安定に制御でき、 また、 誘導モー夕 4 1 に対しては低イ ンピー ダンス電圧源となる 2ため、 複数の圧縮機 3 0 の動力源となる複数台の 誘導モータ 4 1 などを安定に並列運転することに適している。 ただし、 誘導モー夕 4 1 へ供給される電流の大きさは、 誘導モー夕 4 1 の負荷及 び滑り対電流特性に応じて大きく変動する。

切換手段 6 0 は、 1入力端子及び 2 出力端子で成り、 圧縮機 3 0 の起 動期間において、 商用電源 5 0から供給される商用電力を、 イ ンバー夕 4 0 を介さずに直接誘導モー夕 4 1 に供給する起動運転状態 （商用電力 給電状態） と、 圧縮機 3 0 の起動期間以外において、 イ ンバ一タ 4 0 を 介して誘導モータ 4 1 に所望の電力を供給する平常運転状態 （イ ンバ一 夕給電状態） とに切換えるためのスィ ッチである。 切換手段 6 0 は、 例 えば圧縮機 3 0 の起動期間は誘導モー夕 4 1 の入力端を商用電源 5 0 に 接続し、 圧縮機 3 0 の起動期間以外は誘導モータ 4 1 の入力端をイ ンバ —夕 4 0 の出力に接続する。 このよう に、 切換手段 6 0 によ り本発明の 冷凍機は、 圧縮機 3 0 の起動期間 （誘導モータ 4 1 へ流れる電流が大き いとき） においてはイ ンバー夕 4 0 を介さずに商用電源 5 0 を直接誘導 モータ 4 1 に供給し、 圧縮機 3 0 の起動期間以外 （誘導モー夕 4 1 へ流 れる電流が小さいとき） においてはィ ンバ一夕 4 0 を介して誘導モータ 4 1 に所望の周波数及び電圧の電力を供給する。

従って、 本発明の冷凍機によれば、 イ ンバ一タ 4 0から誘導モ一夕 4 1へ電力を供給する時間は圧縮機 3 0 の起動期間以外の時間となり、 圧 縮機 3 0 の起動時 （起動期間） に流れる大電流はイ ンバー夕 4 0 を介さ ずに商用電源 5 0から直接誘導モー夕 4 1 へ供給される。 即ち、 イ ンバ —夕 4 0から誘導モータ 4 1 へ流れる電流は、 圧縮機 3 0 の起動時 （起 動期間） に流れる大電流に比べて非常に小さいので、 イ ンバー夕 4 0 を 構成する トランジスタ、 ダイオー ド、 コンデンサ等の電子部品の定格容 量を小さ くすることができ、 イ ンバー夕 4 0 の製造コス トの削減及び装 置の小型化を図ることができる。

切換手段 6 0 としては、 トランジスタやサイ リスタ等の半導体スイ ツ チング素子、 あるいは電磁機械的なリ レーを用いる。 切換手段 6 0 を構 成する トランジスタとしては、 バイポーラ トランジスタや M O S F E T (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) を用いてもよく、 また、 バイポーラ トランジスタと M O S F E Tの性質を兼ね備えた I G B T (Insulated Gate Bipolar Transistor) を用いてもよい。 M O S F E Tは、 電流制御形のバイポーラ トランジスタと比較して、 動作周波数 を高く選べることができ、 電圧制御形であるために制御回路が定損失で あるなどの特徴を有している。 ただし、 M〇 S F E Tは、 バイポーラ ト ランジス夕と比較して電流容量は小さい。

I G B Tは、 M O S F E Tの高速スイ ッチング性とバイポーラ トラン ジス夕の大電力性を兼ね備えた素子である。 即ち、 オンオフ信号からみ ると M〇 S F E Tのよう に電圧制御であり、 主回路からみるとバイポー ラ トランジス夕の動作となる。 スィ ッチ手段としてのサイ リス夕は、 逆 阻止三端子サイ リス夕、光ト リガサイ リス夕、 トライアツク、 G T O ( Gate Turn Off Thyristor) 又は S I サイ リス夕 （ Static Induction Thyristor) を用いる。

逆阻止三端子サイ リス夕は、 順電圧でオフ状態のサイ リス夕のゲー ト に、 数 ; 〜数百 S幅のパルス状電流を通電するとオン状態となり、 外部回路から逆電圧を印加するか電流をゼロにすることによりオフ状態 になる。 光 ト リガサイ リス夕は、 ゲー ト電流の代わり に光によって ト リ ガをかけるサイ リス夕である。 電流ト リガをかけるためには各ゲー トと 制御回路の間に一般に絶縁変圧器が必要となるが、 光ト リガサイ リス夕 の場合は、 光電変換で絶縁されるため絶縁変圧器を必要としない。 トラ ィアツクは逆阻止三端子サイ リス夕を逆並列に接続したものであり、 1 個の素子で交流電力をスイ ッチングできる点で本発明の切換手段 6 0 と して好適である。 また、 G T Oは、 自己ターンオン能力があると共に自 己ターンオフ能力もあり、 スイ ッチング状態を制御し易い点で切換手段 6 0 として好適である。 S I サイ リス夕は、 阻止状態がゲー ト電圧や陽 極電圧の静電誘導作用によって決ま り、 通常ゲー ト電圧がないときはォ ン状態となるいわゆるノーマリオン形のスイ ッチング素子である。 S I サイ リス夕は、 G T Oに比べて高速スイ ッチング、 高耐圧及び大電力で ある点で優れている。

第 9図は、 本発明の他の実施例に係る冷凍機の主要構成部を示すプロ ック図であり、 第 7 図に示す実施例との相違は、 切換手段 6 1 の構成と 切換手段 6 1 の接続位置が異なる点である。 即ち、 本実施例の切換手段 6 1 は 2入力端子及び 1 出力端子を有しており、 2個の入力端子が商用 電源 5 0及びイ ンバー夕 4 0 の出力に接続され、 誘導モータ 4 1 の入力 端を商用電源 5 0又はイ ンバー夕 4 0 の出力の一方に接続するスィ ッチ 構成となっている。 切換手段 6 1 は上述と同様に、 圧縮機 3 0 の起動期 間においては、 誘導モ一夕 4 1 の入力端を商用電源 5 0 に接続して商用 電力給電状態と し、 圧縮機 3 0 の起動期間以外においては、 誘導モータ 4 1 の入力端をイ ンバー夕 4 0 の出力に接続してイ ンバ一タ給電状態と する。 これによ り、 第 7 図に示す実施例と同様にイ ンバ一タ 4 0 を流れ る電流の最大値を低減することができ、 イ ンバー夕 4 0 の容量を小さ く することができると共に、 圧縮機 3 0 の起動 トルクを十分大きく保つこ とができる。

第 1 0 図は本発明の更に別の実施例を第 9 図に対応させて示しており 第 9図の実施例との相違点は更に他の切換手段 6 2 を設けている点であ る。 切換手段 6 2 は商用電源 5 0 とイ ンバー夕 4 0 との間に設けられて おり、 切換手段 6 2 は、 イ ンバー夕 4 0 の入力端を商用電源 5 0 に接続 した状態とイ ンバー夕 4 0 の入力端を開放にした状態とに切換えるよう になっている。

そして、 圧縮機 3 0 の起動期間においては、 切換手段 6 1 は誘導モー 夕 4 1 の入力端を商用電源 5 0 に接続し、 切換手段 6 2 はイ ンバー夕 4 0の入力端を開放状態にする。 これにより、 圧縮機 3 0 の起動期間にお いてはインバー夕 4 0の入力端及び出力端が開放状態になるので、 圧縮 機 3 0 の起動時に流れる大電流が、 イ ンバ一タ 4 0 の入力端のみならず 出力端からも流入する恐れが全くなくなる。 圧縮機 3 0 の起動期間以外 においては、 切換手段 6 1 は誘導モー夕 4 1 の入力端をインバー夕 4 0 の出力端に接続し、 切換手段 6 2 はイ ンバ一タ 4 0 の入力端を商用電源 5 0 に接続した状態とする。 これによ り、 圧縮機 3 0 の起動期間以外で はイ ンバー夕 4 0から誘導モータ 4 1 へ電力を供給し、 誘導モータ 4 1 の回転速度を冷凍機の運転状態に応じて制御することができる。

上述の各実施例における圧縮機 3 0 の起動期間の始期は、 誘導モー夕 4 1への電力供給開始時とし、 圧縮機 3 0 の起動期間の終期は、 例えば 誘導モータ 4 1 への電力供給開始時から数秒経った時とする。 また、 圧 縮機 3 0 の起動期間の終期は、 誘導モータ 4 1 に供給される電流値が所 定の基準値より も低くなつた時までとしてもよい。 ここで、 所定の基準 値より も低くなつた時とは、 例えば誘導モータ 4 1 の始動直後に 5 0 ァ ンペアまで上昇した電流値が、 その後下降して来て基準値 （例えば 1 0 アンペア） よ り も低くなつた時とする。 これにより、 圧縮機 3 0及び誘 導モー夕 4 1 の経時変化又は冷凍機の運転状態などによって、 圧縮機 3 0の起動から誘導モータ 4 1 に供給される電流の値が所定の基準値よ り も低くなる時までの期間 （起動期間） が変化しても、 過大な電流がイ ン バ一夕 4 0 に流れることを自動的に防止することができる。

また、 第 1 0 図の実施例において、 切換手段 6 1及び 6 2 は、 所定の 切換信号に応じて任意の時に切換状態を強制的に変更する ことが可能な スィ ッチとしてもよいし、 手動で切換状態を強制的に変更することが可 能なスィ ッチであっても良い。 また、 イ ンバ一タ給電状態において、 圧 縮機 3 0 の動作が不良となった場合は切換手段 6 1 及び 6 2 を強制的に 切換え、 切換手段 6 1 は誘導モー夕 4 1 の入力端を商用電源 5 0 に接続 し、 切換手段 6 2 はイ ンバー夕 4 0 の入力端を開放状態にして、 誘導モ —夕 4 1 を商用電源 5 0 に直結する。 こ こで、 イ ンバー夕 4 0 のみが故 障している場合は、 誘導モータ 4 1 は正常に始動することとなるので、 動作不良の原因がイ ンバー夕 4 0 にあるのか、 誘導モ一夕 4 1 又は圧縮 機 3 0 にあるのかの解明を容易にすることができる。

次に、 商用電力給電状態からイ ンバー夕給電状態に切換えるための具 体的方法について説明する。

誘導モー夕に流入するモ一夕電流をモータ電流監視手段 （図示せず） でモニタすると共に、 イ ンバー夕主回路の直流電圧 Vmain をモニタす る。 また、 イ ンバー夕を誘導モー夕へ接続する前のインバ一タ主回路の 直流電圧 Vpre を記憶しておく。 そして、 先ず商用電力給電状態で誘導 モー夕を起動し、 圧縮機の吸入圧力を圧力センサでモニタし、 吸入圧力 が十分に下がりモータ電流も下がったことを確認した後に、 商用電力給 電状態からイ ンバー夕給電状態への切換シーケンスに入る。 商用電力給 電状態からイ ンバー夕給電状態への切換えは、 先ずインバ一夕の周波数 を切換え時の予想回転数から定め、 その周波数でイ ンバー夕を運転して おく。 次に、 商用電源の給電を切り、 商用電源の給電とイ ンバー夕によ る給電とが同時に生じないようにイ ンタ一ロックをとつてイ ンバー夕を 誘導モー夕に接続する。

接続切換え直後には、 誘導モー夕の回転数がイ ンバー夕周波数よ り も 高い場合 （状態 a ) と、 低い場合 （状態 b ) とがある。 状態 aの高い場 合か状態 bの低い場合かは、 イ ンバー夕主回路の直流電圧 Vmain と記 憶されている直流電圧 Vpre とを比較することで判断できる。 誘導モー 夕の回転数の方がイ ンバー夕周波数よ り も低い場合は、 その周波数差に 応じてモー夕電流が増加する。 モータ電流が定格の 2倍近く になった場 合は、 誘導モー夕の回転は止まってしまったと判断してよく、 商用電力 給電状態からイ ンバー夕給電状態への切換えは失敗したと判断し、 商用 電源給電での起動をやり直す。

接続切換え直後における誘導モータの回転数がイ ンバー夕周波数よ り も高い場合 （状態 a ) 又は低い場合 （状態 b ) においては、 イ ンバー夕 の制御法としてモータ電流を定格値に近づける ことを優先する方法をと つてもよい。 これはイ ンバー夕周波数を徐々に変更して、 イ ンバータ周 波数と誘導モー夕の回転数との差を縮めていき、 モータ電流が定格近く になってから通常のイ ンバー夕制御運転に切換える方法である。 また、 誘導モ一夕の回転数がイ ンバ一夕周波数に近づく ように、 イ ンバ一夕主 回路の直流電圧 Vmain を制御する方法もある。 この方法では、 前記状 態 （ b ) の場合に上げてよいイ ンバー夕主回路の直流電圧 Vmain の上 限値を設定しておく必要がある。 また、 前記状態 （ a ) の場合において 誘導モータの回転数が高すぎる場合は、 回生回路を作動させて、 誘導モ 一夕の回転数が下がるのを待つ方法をとつてもよい。

これら方法により、 本発明の冷凍機の圧縮機の運転方法では、 誘導モ —夕に流入するモータ電流を検出する電流センサ、 又はイ ンバータ主回 路の直流電圧を検出する電圧センサなどの手段と、 誘導モータの定格電 流などの諸特性の情報とを用いて、 誘導モータの回転数とイ ンバー夕周 波数との相対関係を知り、 誘導モー夕の回転数をイ ンバー夕の制御可能 域に引き込むように制御する。

一方、 イ ンバー夕給電状態から商用電力給電状態への切換えの判断は、 モータ電流が規定値を上回ったか否かを基準として行う。 これはイ ンバ 一夕過負荷エラ一として認識され、 吸入圧力が規定値を下回ったことで リセッ トされる。 従って、 本発明に係る冷凍機の圧縮機の運転方法によ れば、 商用電力給電状態からイ ンバー夕給電状態への切換えを高速に実 行することができるので、 商用電力給電状態からイ ンバー夕給電状態へ の切換えの失敗を防止することができて安定に動作し、 かつイ ンバ一タ の容量を小さくすることができると共に、 圧縮機の起動 トルクを十分大 きく保つことができる。

上述したよう に本発明によれば、 圧縮機の起動期間はイ ンバータを介 さずに商用電源を直接誘導モータに供給し、 圧縮機の起動期間以外はィ ンバ一夕を介して誘導モー夕に所望の電力を供給するので、 イ ンバー夕 の容量を小さくすることができ、 かつ圧縮機の起動トルクを十分大きく 保つことができる。 また、 イ ンバー夕を介さずに強制的に商用電源を直 接誘導モータに供給することができるので、 圧縮機の動作が不良となつ たときに、 故障原因がイ ンバー夕にあるのか、 その他誘導モータ又は圧 縮機にあるのかの解明を容易にすることができる。

次に、 本発明の更に別の実施例 （第 4実施例） を第 1 1 図に示して説 明する。

3相交流電源 1 0 1 はダイオー ドブリ ッジ及び平滑コンデンサで成る コンバータ 1 0 0で直流に変換され、 その直流がイ ンバー夕パワーモジ ユールで構成されるイ ンバー夕 1 1 0で所要周波数の交流に変換され、 その交流電力で圧縮機の誘導モータ 1 0 2 は駆動される。 イ ンバー夕 1 1 0 出力と 3相交流電源 1 0 1 を切換えるためにスイ ッチング手段とし て電磁接触器 1 0 3及び 1 0 4が設けられており、 誘導モータ 1 0 2へ の供給経路に電流検出器 1 0 5が設けられている。 電磁接触器 1 0 3及 び 1 0 4は制御ユニッ ト 1 1 1 で O N O F F制御され、 電流検出器 1 0 5の電流検出信号 I dは制御ュニッ ト 1 1 1 及び P W M制御部 1 1 2 に入力される。 P W M制御部 1 1 2 はイ ンバー夕 1 1 0 を P W M (パル ス幅変調） 制御するものであり、 誘導モー夕 1 0 2 の端子電圧信号 M v は周期計測手段 1 2 0 に入力され、 計測された周期信号は制御ユニッ ト 1 1 1 に入力される。 また、 圧縮機の吸入管に取り付けられた圧力セン サ 1 1 3 の圧力信号も制御ユニッ ト 1 1 1 に入力され、 制御ユニッ ト 1 1 1 は電磁接触器 1 0 3及び 1 0 4 を O NZO F F制御すると共に、 Ρ W Μ制御部 1 1 2 を P W Μ制御する。

このような構成において、 制御ユニッ ト 1 1 1 は冷凍機の制御運転中 は圧力センサ 1 1 3からの圧力信号を基に、 イ ンバー夕 1 1 0 の出力周 波数に負帰還をかけるように P W Μ制御部 1 1 2 に周波数指令 Fを与え る一方で、 電磁接触器 1 0 4 を〇 1して、 誘導モー夕 1 0 2 にイ ンバー 夕 1 1 0の電力を供給する。 また、 夏場の冷凍負荷の重い時にイ ンバー 夕出力周波数が上限に達しても、 吸入圧力が所定の圧力に下がらない場 合、 ィ ンバ一夕 1 1 0 の異常検出が行われた場合に、 電磁接触器 1 0 3 を O Nし、 電磁接触器 1 0 4を O F F し、 3相交流電源 1 0 1で誘導モ 一夕 1 0 2 を駆動する。 そして、 負荷の重い始動時に、 電磁接触器 1 0 3及び 1 0 4の O NZO F F制御すると共に、 周期計測手段 1 2 0から の周期信号を入力して、 それに基づいて周波数指令 F及び P WM発停指 令 Sを P W M制御部 1 1 2 に送る。 P W M制御部 1 1 2 は、 電流検出信 号 I d及び制御ュニッ ト 1 1 1 からの周波数指令 Fを基にデジタル信号 によってイ ンバ一タ 1 1 0 を制御する。 また、 P WM発停指令 S によつ て P W M動作の開始及び停止を制御する。

本実施例では、 通常ではモー夕の回転を検出するセンサを設けること が困難な冷凍機の圧縮機の回転状態を検出する手段がポイ ン トとなる。 電力が供給されて回転している状態から電力の供給を断った場合、 励磁 コイルの電圧は瞬時に下がるのではなく 、 ある時定数の減衰特性で下が つていく。 これは、 電力供給時に励磁コイルから供給されていた回転子 の電流が供給を切った後も、 回転子の抵抗分で消費されるまで流れ続け るため、 回転子の回転により この励磁コイル側に誘導起電力 （いわゆる 残留電圧） が発生する。 従って、 この間の電圧波形には、 モータの回転 子の回転状態の情報が含まれている。 本発明では、 この残留電圧波形の 周期を計測して、 電力供給を断った後のモータの回転状態を検出する。

周期計測手段 1 2 0 の具体的な構成例を第 1 2 図に示して説明すると 3相の U相電圧、 V相電圧、 W相電圧はそれぞれ波形整形回路 1 2 1， 1 2 2 , 1 2 3 に入力され、 それら出力が排他的論理和 （ E X O R ) 1 2 4に入力さる。 E X O R 1 2 4の出力はエッジ検出回路 1 2 5でエツ ジ検出され、 ラッチ 1 2 9 に入力され、 遅延回路 1 2 6 を経てカウンタ 1 2 8及び制御ユニッ ト 1 1 1 に入力されている。 また、 カウンタ 1 2 8はクロック 1 2 7からのクロックを計数する。

電力供給を断った後のモー夕端子電圧波形は第 1 3図に示すように、 3相 （U， V， W) の正弦波が周期を延ばしながら減衰していく。 この ような波形から周期変化を見出すために、 電圧コンパレータを用いた波 形整形回路 1 2 1 〜 1 2 3 で波形整形して各相のデジタル信号を得る (第 1 4図の （A)， （ B )， （ C ))。 これら各相のデジタル信号を E X〇 R 1 2 4に入力して排他的論理和をとる ことにより、 第 1 4図 （D) に 示すような周期信号を得ることができる。 この信号のエッジ検出をエツ ジ検出回路 1 2 5で行い、 ク ロック 1 2 7からの一定周波数のクロック でカウン トアップしているカウンタ 1 2 8 の出力を、 ラッチ回路 1 2 9 でラッチ及びリセッ トすることで、 第 1 5 図に示すように周斯が変化し て行く周期信号を数ミ リ秒間隔で検出することができる。

こ こで、 始動時に制御ユニッ ト 1 1 1 が行うモー夕の商用電源駆動か らイ ンバー夕駆動への切換え動作について、 第 1 6 図のタイ ミングチヤ — トを参照して説明する。

数秒間の商用電源駆動を行った後 （時点 t 1 )、 電磁接触器 1 0 3 を O F F し、 電磁接触器 1 0 4 を O Nする。 この際、 電磁接触器 1 0 3及 び 1 0 4の制御信号の間にイ ンターロックをかけ、 2つの電磁接触器 1 0 3及び 1 0 4が同時に〇 Nしないようにしてイ ンバー夕 1 1 0 を保護 している。 このイ ンタ一ロック遅延時間は 5 0 ミ リ秒程度である。 ただ し、 この時点 t 2では P W M発停指令 Sは O F Fにしておき、 イ ンバ一 夕駆動を開始しない。 一方、 電磁接触器 1 0 3 を O F F した時点 （ t 1 ) から周期計測出力を取り込み、 イ ンバ一タ駆動を開始するときの同期周 波数を予測する。 電磁接触器 1 0 4が O Nされた後に P W M発停指令 S を〇 Nし （時点 t 4 )、 予測周波数でイ ンバー夕 1 1 0 の駆動を開始す る。 その周波数で出力電流が安定している ことを確認してから、 所望の 周波数へ持って行くか、 フィー ドバック制御に入る。 同期周波数の予測 は、 サンプリ ングされた周期の時間微分を計算し、 P W M発停指令 Sが 入力されるまでの時間に周期がどれだけ伸びるかで計算できる。 この周 期の逆数をとつて周波数を計算すれば、 イ ンバー夕駆動を開始する時の 同期周波数を予測できる。 ただし、 変化しているときの周期は、 計測さ れた時はそれ以前の平均値であるために、 オフセッ トを付けるような補 正が必要である。

電磁接触器の切換えで商用運転からイ ンバー夕運転に切換える場合は 切り換わり までの時間が 1 0 0 ミ リ秒程度と長くなるため、 モ一夕の残 留電圧はかなり減衰してしまう。 従って、 イ ンバー夕駆動開始時に同期 周波数だけを与えるようにしても良い。 しかし、 電磁接触器の代わり に、 半導体リ レーのような高速の電力開閉器を用いて、 更にスムーズな切り 換えを行う場合は、 モータの残留電圧を無視することができあに。

本発明は、 イ ンバー夕駆動中に瞬時停電で電源が遮断された時の復帰 を高速に行うのに応用することができる。 慣性の大きな負荷系に対して は特開昭 6 1 ― 1 8 9 1 9 2号に開示されている方法がある。 本発明を 応用すれば、 摩擦負荷の大きな系に対しても速やかな復帰が可能となる。 このような場合は、 イ ンバー夕の制御だけなので比較的短い時間の〇 N O F Fが可能であり、 その場合はモータの残留電圧が高く 、 位相の同 期がとれていないと過電流や過電圧等の異常が発生し易い。

位相の同期をとる場合の実施例を、 第 1 1 図に対応させて第 1 7 図に 示す。 第 1 1 図の実施例と異なる点は、 電磁接触器の代わり に半導体リ レ一 1 0 3 A， 1 0 4 Aを用いたことと、 モー夕端子電圧信号 M vが位 相検出手段 1 3 0 に入力され、 検出された位相信号 P hが P WM制御部 1 1 2 に入力されていることである。 位相検出手段 1 3 0 の具体的構成 は第 1 8図に示すように、 3相の波形整形回路 1 3 1〜 1 3 3 の出力を デコーダ 1 3 4 に入力している。 3相信号の場合、 第 1 9 図 （A) で示 す 6種類の位相①〜⑥だけであり、 第 1 9 図 （ B ) で示すように 3 6 0 度位相を 6分割したもので表す。 従って、 粗い分解能ではあるが、 この 組み合わせ論理が位相信号 P hそのものとなる。 デコーダ 1 3 4は、 位 相①〜⑥を P WM制御部 1 1 2で使用する信号に変換している。

P WM制御部 1 1 2では、 瞬停検出時にイ ンバー夕 1 1 0 を誘導モー 夕 1 0 2から切り離し、 イ ンバー夕 1 1 0 は起動回転数にして待機して おく。 停電復帰前に所定回転数以下になるようならそのまま放置して止 め、 停電復帰後、 商用電源で立上げる方法を採る。 それ以前に停電復帰 した場合、 回転子が規定の回転数以下で、 規定の回転角になった時点で イ ンバー夕 1 1 0 の接続を切換える。 こう して瞬停時も過電流異常を起 こすことなく、 再接続できる。 上記各実施例において、 イ ンバ一タ制御部と冷凍機制御部と W 1 つの C P Uで制御することが可能であり、 1 つの C P Uで制御することによ りハ一 ドウエアが簡略化されてコス 卜が下がり、 通信のオーバーへッ ド がなくなるので制御速度も速くなり、 木目細かな制御が可能となる。

Claims

3^ 求 の 範 囲

1 . 冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、 前記圧縮機の駆動モータを周波数制 御信号で駆動するイ ンバー夕と、 前記圧縮機に順次接続された凝縮機、 膨張弁、 蒸発器とから成り、 前記蒸発器が配管を介して前記圧縮機の吸 入部に接続されている冷凍機において、 前記圧縮器と前記蒸発器との間 に圧力センサを設けると共に、 前記圧縮機と前記凝縮機との間に振動測 定手段を設け、 前記圧力センサが検知した前記冷媒ガスの吸入圧力を、 目標圧力設定器及び振動測定開始スィ ッチを具備した制御ュニッ 卜に伝 送すると共に、 前記制御ユニッ トには、 前記目標圧力設定器によ り設定 した目標圧力と前記冷媒ガスの吸入圧力との偏差を基準として前記周波 数制御信号を補正するプログラム及び振動測定を行うためのプログラム が搭載されており、 前記振動測定開始スィ ッチを入れると前記振動測定 を行うためのプログラムが起動され、 前記振動測定手段によって前記圧 縮機又は前記圧縮機に接続された配管の振動特性を測定するようになつ ていることを特徴とする冷凍機。

2 . 前記振動測定を行うためのプログラムは、 前記振動測定開始スイ ツ チを入れたときに、 前記周波数制御信号を一定のスピー ドで変化させる ようになつている請求の範囲第 1項に記載の冷凍機。

3 . 前記振動測定手段が、 前記は配管に取り付けられた振動センサと、 前記振動センサに接続された振動計と、 前記振動計の指示値を記録する レコーダとで成っている請求の範囲第 2項に記載の冷凍機。

4 . 前記周波数制御信号を最低運転周波数から最高運転周波数にまで一 定時間毎に上げていくようになっている請求の範囲第 2項に記載の冷凍 機。

5 . 前記レコーダにマーカ機能を設け、 前記制御ユニッ トからマーカ制 御信号を送ることによって前記レコーダの記録紙にマ一力を入れるよう にしてある請求の範囲第 3項に記載の冷凍機。

6 . 前記ィ ンバ一夕の制御及び前記冷凍機の制御を 1 つの C P Uで行う ようになつている請求の範囲第 1項に記載の冷凍機。

7 . 前記駆動モータが誘導モー夕である請求の範囲第 6項に記載の冷凍 機。

8 . 冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、 前記圧縮機を駆動する誘導モータと、 前記誘導モー夕に所望の電力を供給するイ ンバー夕と、 前記圧縮機に順 次接続された凝縮機、 膨張弁、 蒸発器とを備える冷凍機の圧縮機の運転 方法において、 前記圧縮機の起動期間は前記イ ンバー夕を介さずに商用 電源を直接前記誘導モー夕に供給し、 前記圧縮機の起動期間以外は、 前 記イ ンバ一夕を介して前記誘導モ一夕に所望の電力を供給するようにし たことを特徴とする冷凍機の圧縮機の運転方法。

9 . 前記誘導モータに流入するモ一夕電流を監視するモ一夕電流監視手 段と、 前記圧縮機の吸入圧力を監視する吸入圧力監視手段とを設け、 商 用電源を直接前記誘導モー夕に供給することで起動すると共に、 前記吸 入圧力が所定圧力値よ り も下がり 、 かつ前記モー夕電流が所定電流値よ り も下がったことを商用電力給電状態からイ ンバー夕給電状態への切換 え動作の開始の条件とする請求の範囲第 8項に記載の冷凍機の圧縮機の 運転方法。

10. 前記商用電力給電状態から前記イ ンバー夕給電状態への切換えにお いては、 先ず前記インバー夕の周波数を切換え時の予想回転数から定め、 当該周波数で前記イ ンバー夕を運転しておき、 その後に前記商用電源の 給電を切り、 前記誘導モー夕の回転が停止する以前の所望時間経過後に 前記イ ンバー夕給電状態を開始するようにした請求の範囲第 9項に記載 の冷凍機の圧縮機の運転方法。

11 . 前記ィ ンバ一夕給電状態から前記商用電力給電状態への切換え開始 の判断は、 前記モー夕電流が前記所定電流値を上回ったこ とで行う請求 の範囲第 1 0項に記載の冷凍機の圧縮機の運転方法。

1 2 . 前記商用電力給電状態と前記イ ンバー夕給電状態とが同時に生じ ないようにイ ンターロックをかけている請求の範囲第 10 項に記載の冷 凍機の圧縮機の運転方法。

13. 前記誘導モー夕の端子電圧信号より周期信号を得、 前記周期信号に 基づいて前記商用電源の前記誘導モータへの直接給電と前記イ ンバー夕 によるイ ンバー夕給電とを切換えるようになっている請求の範囲第 8項 に記載の冷凍機の圧縮機の運転方法。

14. 前記直接給電を切ったときから前記周期信号に基づいて前記イ ンバ —夕給電を開始するときの同期周波数を予測し、 前記イ ンバ一タ給電に 切換えたときに前記同期周波数で前記イ ンバー夕の駆動を開始するよう にした請求の範囲第 13項に記載の冷凍機の圧縮機の運転方法。

15. 前記端子電圧信号より前記誘導モー夕の位相を検出し、 検出された 位相信号に基づいて前記イ ンバー夕の制御を行うようにした請求の範囲 第 13項に記載の冷凍機の圧縮機の運転方法。

16. 冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、 前記圧縮機を駆動する誘導モー夕と、 商用電源に接続され前記誘導モー夕に所望の電力を供給するイ ンバー夕 と、 前記圧縮機に順次接続された凝縮機、 膨張弁、 蒸発器とを備える冷 凍機において、 前記圧縮機の起動期間は前記誘導モータの入力端を商用 電源に接続し、 前記圧縮機の起動期間以外は前記誘導モー夕の入力端を 前記イ ンバー夕の出力端に接続する切換手段と、 前記誘導モー夕に流入 するモー夕電流を監視するモー夕電流監視手段と、 前記圧縮機の吸入圧 力を監視する吸入圧力監視手段とを備え、 前記商用電源を直接前記誘導 モータに供給することで起動し、 前記吸入圧力が所定圧力値よ り も下が り、 かつ前記モータ電流が所定電流値より も下がったことを商用電力給 電状態からイ ンバー夕給電状態への切換え動作の開始の条件としたこと を特徴とする冷凍機。

17. 前記切換手段が 1 入力端子及び 2 出力端子で成り、 前記商用電源と 前記誘導モータ及び前記イ ンバー夕との間に設けられている請求の範囲 第 16項に記載の冷凍機。

18. 前記切換手段が 2入力端子及び 1 出力端子で成り、 前記商用電源及 び前記イ ンバ一夕と前記誘導モー夕との間に設けられている請求の範囲 第 16項に記載の冷凍機。

19. 前記商用電源と前記イ ンバー夕との間に第 2切換手段が設けられて いる請求の範囲第 18項に記載の冷凍機。

20. 前記切換手段が半導体スイ ッチング素子である請求の範囲第 16 項 に記載の冷凍機。

21. 冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、 前記圧縮機を駆動する誘導モータと、 前記誘導モータに所望の電力を供給するイ ンバー夕と、 前記圧縮機に順 次接続された凝縮機、 膨張弁、 蒸発機とから成る冷凍機において、 前記 商用電源及び前記誘導モータの間に配設された第 1 スィ ッチと、 前記ィ ンバ一夕及び前記誘導モータの間に配設された第 2 スィ ッチと、 前記ィ ンバ一夕を P W M制御する P W M制御部と、 前記誘導モータへの入力電 流を検出する電流検出器と、 前記誘導モータの端子電圧信号の周期を計 測する周期計測手段と、 前記圧縮機の吸入圧力を検出する圧力センサと、 前記電流検出器、 周期計測手段及び圧力センサの各出力信号に基づいて 第 1 スィ ツチ及び第 2スィ ツチを〇 N Z O F F制御すると共に、 前記 P W M制御部に周波数指令及び P W M発停指令を与える制御ユニッ トとを 具備し、 前記ユニッ トは冷凍機の制御運転中は前記圧力センサからの圧 力信号を基に、 前記イ ンバー夕の出力周波数に負帰還をかけるように前 記 P W M制御部に前記周波数指令を与えると共に、 前記第 2 スィ ッチを O Nして前記イ ンバー夕を介して前記誘導モ一夕を駆動するよう になつ ていることを特徴とする冷凍機。

22. 前記周期計測手段が、 前記商用電源の各相電圧の波形を整形する波 形整形回路と、 前記各波形整形回路の出力の排他的論理和をとる論理回 路と、 前記論理回路の出力波形のエッジを検出するエッジ検出回路と、 クロックを計数するカウンタ と、 前記カウン夕の計数値をラッチし、 前 記エッジ検出回路の出力によってリセッ 卜されるラッチ回路とで構成さ れている請求の範囲第 21項に記載の冷凍機。

23. 前記端子電圧信号の位相を計測する位相計測手段を更に設け、 計測 された位相信号を前記 P W M制御部に入力している請求の範囲第 21 項 に記載の冷凍機。

24. 前記位相計測手段が、 前記商用電源の各相電圧の波形を整形する波 形整形回路と、 前記各波形整形回路の出力に基づいて所定の位相区分に デコー ドするデコーダとで構成されている請求の範囲第 23 項に記載の 冷凍機。