(57)【要約】【課題】本発明は、制御ユニットのスイッチング動作なく圧縮機のモータに交流電源を供給することによりモータの損失を低減することのできる、圧縮機の運転制御装置及びその方法に関するものである。【解決手段】このために、本発明による圧縮機の運転制御装置は、圧縮機のモータに電気的に接続され、所定のキャパシタンスを有するキャパシタと、圧縮機のモータに直列に接続され、制御信号によって圧縮機のモータに交流電源を供給する制御ユニットと、圧縮機のモータに供給される電流と電圧に基づいて負荷変動量を検出し、その検出された負荷変動量に応じて制御ユニットのオン／オフを制御する制御器とを含む。【選択図】図３
2010169098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機のモータに電気的に接続され、所定のキャパシタンスを有するキャパシタと、
前記圧縮機のモータに直列に接続され、制御信号によって前記圧縮機のモータに交流電源を供給する制御ユニットと、
前記圧縮機のモータに供給される電流と電圧に基づいて負荷変動量を検出し、その検出された負荷変動量に応じて前記制御ユニットのオン／オフを制御する制御器と
を含むことを特徴とする圧縮機の運転制御装置。
【請求項２】
前記制御器は、交流電源の変動量を検出し、その検出された交流電源変動量に応じて前記制御ユニットのオン／オフを制御することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項３】
前記制御器は、前記検出された交流電源変動量が予め設定された基準変動量よりも大きいと、前記制御ユニットのオン／オフを切り替えて、前記圧縮機のモータに供給される交流電源を変化させることを特徴とする請求項２に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項４】
前記制御器は、前記検出された交流電源変動量が予め設定された基準変動量よりも小さいと、前記制御ユニットをオンにして、前記圧縮機のモータに前記交流電源をそのまま供給することを特徴とする請求項２に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項５】
前記キャパシタンスは、前記圧縮機のインダクタンスと該キャパシタンスに所定の演算を施して得られる共振周波数が前記交流電源の周波数よりも高くなる値に設定されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項６】
前記制御器は、前記圧縮機のモータに供給される電圧と電流によりストロークを推定し、その推定されたストロークと前記電流の位相差に基づいて負荷変動量を検出し、その検出された負荷変動量に応じて前記制御ユニットのオン／オフを制御することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項７】
前記制御器は、前記検出された負荷変動量が予め設定された基準負荷変動量よりも大きいと、前記制御ユニットのオン／オフを切り替えて、前記圧縮機のモータに供給される交流電源を変化させることを特徴とする請求項６に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項８】
前記制御器は、前記検出された負荷変動量が予め設定された基準負荷変動量よりも小さいと、前記制御ユニットをオンにして、前記圧縮機のモータに前記交流電源をそのまま供給することを特徴とする請求項６に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項９】
前記制御器の制御信号によってスイッチングされて前記制御ユニットの前端又は後端を選択するスイッチユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項１０】
前記キャパシタが複数であり、前記制御器の制御信号によって前記キャパシタを選択的に並列に接続するスイッチユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項１１】
所定の周波数の交流電源を供給する電源ユニットと、
所定のインダクタンスを有する往復動式圧縮機と、
前記往復動式圧縮機のモータに電気的に接続され、所定のキャパシタンスを有するキャパシタと、
前記往復動式圧縮機のモータに直列に接続され、制御信号によって前記往復動式圧縮機のモータに前記交流電源を供給する制御ユニットと、
前記往復動式圧縮機のモータに供給される電流を検出する電流検出器と、
前記往復動式圧縮機のモータに供給される電圧を検出する電圧検出器と、
前記往復動式圧縮機のモータに供給される電流と電圧に所定の演算を施してストロークを推定するストローク推定器と、
前記推定されたストロークと前記モータに供給される電流の位相差に基づいて負荷変動量を検出し、その検出された負荷変動量に応じて前記制御ユニットのオン／オフを制御するための制御信号を発生する制御器と
を含むことを特徴とする往復動式圧縮機の運転制御装置。
【請求項１２】
前記キャパシタンスは、前記往復動式圧縮機のインダクタンスと該キャパシタンスに所定の演算を施して得られる共振周波数が前記交流電源の周波数よりも高くなる値に設定されることを特徴とする請求項１１に記載の往復動式圧縮機の運転制御装置。
【請求項１３】
前記キャパシタが複数であり、前記制御器の制御信号によって前記キャパシタを選択的に並列に接続するスイッチユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の往復動式圧縮機の運転制御装置。
【請求項１４】
前記制御器は、交流電源の変動量を検出し、その検出された交流電源変動量に応じて前記制御ユニットのオン／オフを制御することを特徴とする請求項１１に記載の往復動式圧縮機の運転制御装置。
【請求項１５】
前記制御器は、前記検出された交流電源変動量が予め設定された基準変動量よりも大きいと、前記制御ユニットのオン／オフを切り替えて、前記往復動式圧縮機のモータに供給される交流電源を変化させることを特徴とする請求項１４に記載の往復動式圧縮機の運転制御装置。
【請求項１６】
前記制御器は、前記検出された交流電源変動量が予め設定された基準変動量よりも小さいと、前記制御ユニットのオン／オフを切り替えて、前記往復動式圧縮機のモータに前記交流電源をそのまま供給することを特徴とする請求項１４に記載の往復動式圧縮機の運転制御装置。
【請求項１７】
前記制御器は、前記往復動式圧縮機のモータに供給される電圧と電流によりストロークを推定し、その推定されたストロークと前記電流の位相差に基づいて負荷変動量を検出し、その検出された負荷変動量に応じて前記制御ユニットのオン／オフを制御することを特徴とする請求項１１に記載の往復動式圧縮機の運転制御装置。
【請求項１８】
前記制御器は、前記検出された負荷変動量が予め設定された基準負荷変動量よりも大きいと、前記制御ユニットのオン／オフを切り替えて、前記往復動式圧縮機のモータに供給される交流電源を変化させることを特徴とする請求項１７に記載の往復動式圧縮機の運転制御装置。
【請求項１９】
前記制御器は、前記検出された負荷変動量が予め設定された基準負荷変動量よりも小さいと、前記制御ユニットをオンにして、前記往復動式圧縮機のモータに前記交流電源をそのまま供給することを特徴とする請求項１７に記載の往復動式圧縮機の運転制御装置。
【請求項２０】
前記制御器の制御信号によってスイッチングされて前記制御ユニットの前端又は後端を選択するスイッチユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の往復動式圧縮機の運転制御装置。
【請求項２１】
往復動式圧縮機の負荷変動量を検出する段階と、
前記検出された負荷変動量と予め設定された基準負荷変動量とを比較し、前記比較の結果に基づいて前記往復動式圧縮機のモータへの交流電源の供給を制御する段階と
を含むことを特徴とする往復動式圧縮機の運転制御方法。
【請求項２２】
前記往復動式圧縮機の負荷変動量を検出する段階は、
前記往復動式圧縮機のモータに供給される電流を検出する段階と、
前記往復動式圧縮機のモータに供給される電圧を検出する段階と、
前記往復動式圧縮機のモータに供給される電流と電圧に所定の演算を施してストロークを推定する段階と、
前記推定されたストロークと前記モータに供給される電流の位相差に基づいて負荷変動量を検出する段階と
を含むことを特徴とする請求項２１に記載の往復動式圧縮機の運転制御方法。
【請求項２３】
前記往復動式圧縮機のモータへの交流電源の供給を制御する段階は、
前記検出された負荷変動量と予め設定された基準負荷変動量とを比較する段階と、
前記比較の結果、前記検出された負荷変動量が前記予め設定された基準負荷変動量よりも大きいと、制御ユニットのオン／オフを切り替えて、前記往復動式圧縮機のモータに交流電源を変化させて供給する段階と、
前記比較の結果、前記検出された負荷変動量が前記予め設定された基準負荷変動量よりも小さいと、前記制御ユニットをオンにして、前記往復動式圧縮機のモータに交流電源を供給する段階と
を含むことを特徴とする請求項２１に記載の往復動式圧縮機の運転制御方法。
【請求項２４】
前記往復動式圧縮機のモータに交流電源を変化させて供給する段階は、
前記制御ユニットの耐電圧を減少させるために、複数のキャパシタを並列に接続することによりキャパシタンスを減少させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の往復動式圧縮機の運転制御方法。
【請求項２５】
前記往復動式圧縮機のモータへの交流電源の供給を制御する段階は、
前記検出された負荷変動量と予め設定された基準負荷変動量とを比較する段階と、
前記比較の結果、前記検出された負荷変動量が前記予め設定された基準負荷変動量よりも大きいと、制御ユニットのオン／オフを切り替えて、前記往復動式圧縮機のモータに交流電源を変化させて供給する段階と、
前記比較の結果、前記検出された負荷変動量が前記予め設定された基準負荷変動量よりも小さいと、前記往復動式圧縮機のモータに前記交流電源を供給する段階と
を含むことを特徴とする請求項２１に記載の往復動式圧縮機の運転制御方法。
【請求項２６】
往復動式圧縮機のモータに供給される交流電源の変動量を検出する段階と、
前記検出された交流電源変動量と予め設定された基準変動量とを比較し、前記比較の結果に基づいて前記往復動式圧縮機のモータへの交流電源の供給を制御する段階と
含むことを特徴とする往復動式圧縮機の運転制御方法。
【請求項２７】
前記往復動式圧縮機のモータへの交流電源の供給を制御する段階は、
前記検出された交流電源変動量と予め設定された基準変動量とを比較する段階と、
前記比較の結果、前記検出された交流電源変動量が前記予め設定された基準変動量よりも大きいと、制御ユニットのオン／オフを切り替えて、前記往復動式圧縮機のモータに交流電源を変化させて供給する段階と、
前記比較の結果、前記検出された交流電源変動量が前記予め設定された基準変動量よりも小さいと、前記制御ユニットをオンにして、前記往復動式圧縮機のモータに交流電源を供給する段階と
を含むことを特徴とする請求項２６に記載の往復動式圧縮機の運転制御方法。
【請求項２８】
前記往復動式圧縮機のモータに交流電源を変化させて供給する段階は、
前記制御ユニットの耐電圧を減少させるために、複数のキャパシタを並列に接続することによりキャパシタンスを減少させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載の往復動式圧縮機の運転制御方法。
【請求項２９】
前記往復動式圧縮機のモータへの交流電源の供給を制御する段階は、
前記検出された交流電源変動量と予め設定された基準変動量とを比較する段階と、
前記比較の結果、前記検出された交流電源変動量が前記予め設定された基準変動量よりも大きいと、制御ユニットのオン／オフを切り替えて、前記往復動式圧縮機のモータに交流電源を変化させて供給する段階と、
前記比較の結果、前記検出された交流電源変動量が前記予め設定された基準変動量よりも小さいと、前記往復動式圧縮機のモータに前記交流電源をそのまま供給する段階と
を含むことを特徴とする請求項２６に記載の往復動式圧縮機の運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮機に関し、特に圧縮機の運転制御装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、圧縮機、特に往復動式圧縮機は、回転運動を直線運動に変換するクランクシャフトがなくて摩擦損失が少ないことから、一般の圧縮機より圧縮効率が高い。
【０００３】
前記往復動式圧縮機が冷蔵庫やエアコンに使用された場合、前記往復動式圧縮機に入力されるストローク電圧（stroke voltage）を変化させることにより、前記往復動式圧縮機の圧縮比を変化させることができ、冷却能力を制御することができる。以下、このような従来の往復動式圧縮機について図１を参照して説明する。
【０００４】
図１は従来の往復動式圧縮機の運転制御装置の構成を示すブロック図である。
【０００５】
図１に示すように、従来の往復動式圧縮機の運転制御装置は、往復動式圧縮機６のモータ（図示せず）に供給される電流を検出する電流検出器４と、前記モータに供給される電圧を検出する電圧検出器３と、前記検出された電流と電圧の値、及び前記モータの媒介変数に基づいて、往復動式圧縮機６のストローク推定値（stroke estimation value）を推定するストローク推定器５と、前記推定されたストローク推定値と予め設定されたストローク基準値とを比較し、その比較による差を出力する比較器１と、前記の差に応じて前記モータに直列に接続されたトライアック（登録商標）（図示せず）のオン期間を制御して、前記モータに供給される電圧を変化させることにより、往復動式圧縮機６の運転（ストローク）を制御するストローク制御器２とを含む。
【０００６】
以下、このような従来の往復動式圧縮機の運転制御装置の動作について図１を参照して説明する。
【０００７】
まず、電流検出器４は、往復動式圧縮機６のモータ（図示せず）に供給される電流を検出し、その検出された電流の値をストローク推定器５に出力する。このとき、電圧検出器３は、前記モータに供給される電圧を検出し、その検出された電圧の値をストローク推定器５に出力する。
【０００８】
ストローク推定器５は、前記検出された電流と電圧の値、及び前記モータの媒介変数を下記数式１に代入して、往復動式圧縮機６のストローク推定値（Ｘ）を演算した後、その演算されたストローク推定値（Ｘ）を比較器１に出力する。
【０００９】
【数１】
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【００１０】
式中、Ｒはモータ抵抗値、Ｌはモータインダクタンス値、αはモータ定数、VMはモータに供給される電圧の値、iはモータに供給される電流の値、ｄｉ／ｄｔはモータに供給される電流の時間変化率、即ち、微分値である。
【００１１】
その後、比較器１は、前記ストローク推定値と前記ストローク基準値とを比較し、その比較による差をストローク制御器２に出力する。
【００１２】
ストローク制御器２は、前記の差に基づいて、往復動式圧縮機６のモータに供給される電圧を変化させることにより、往復動式圧縮機６のストロークを制御する。以下、これについて図２を参照して説明する。
【００１３】
図２は従来の往復動式圧縮機の運転制御方法を示すフローチャートである。
【００１４】
まず、ストローク推定器５により前記ストローク推定値が比較器１に出力されると（Ｓ１）、比較器１は、前記ストローク推定値と前記予め設定されたストローク基準値とを比較し（Ｓ２）、その比較による差をストローク制御器２に出力する。
【００１５】
その後、ストローク制御器２は、前記ストローク推定値が前記ストローク基準値よりも小さいと、往復動式圧縮機６のストロークを制御するために前記モータに供給される電圧を増加させ（Ｓ３）、前記ストローク推定値が前記ストローク基準値よりも大きいと、前記モータに供給される電圧を減少させる（Ｓ４）。ここで、前記モータに供給される電圧の増加又は減少は、前記モータに電気的に接続されたトライアック（登録商標）（図示せず）のオン期間の制御により行われる。
【００１６】
前記往復動式圧縮機には交流電圧が印加されるので、前記往復動式圧縮機は、負荷の変動だけでなく、印加される交流電圧によっても敏感に反応する。
【００１７】
従って、従来の往復動式圧縮機の運転制御装置は、商用に使用される交流電圧の変動に敏感であるので、常に制御ユニット（トライアック（登録商標））を使用する。
【００１８】
すなわち、従来の往復動式圧縮機の運転制御装置は、負荷が急激に変動する異常運転条件だけでなく、正常運転条件でも交流電圧が変動するため、制御ユニットを利用してピストンのストロークを制御する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
従来の往復動式圧縮機の運転制御装置は次のような問題があった。
【００２０】
第１に、前記往復動式圧縮機は、商用に使用される交流電源を使用する場合、交流電源の電圧変動に敏感であるので、常に制御ユニットを使用しなければならない。すなわち、負荷が急激に変動する条件だけでなく、正常運転条件でも、交流電源の電圧が変動し続けるため、制御ユニットを利用してピストンのストロークを制御しなければならない。
【００２１】
第２に、制御ユニット（トライアック（登録商標））により、電圧をスイッチングして往復動式圧縮機のモータに印加することによって、高周波ノイズが発生し、そのノイズを除去するための付加的な回路が必要となるという問題があった。
【００２２】
第３に、前記制御ユニットとしてトライアック（登録商標）を使用する場合、前記トライアック（登録商標）自体で使用する電力が必要である。実験によれば、前記トライアック（登録商標）は約６Ｗの電力を使用する。
【００２３】
第４に、前記制御ユニットが電気的に速いスイッチング動作を行うので、前記制御ユニットをオフにする瞬間、前記制御ユニットの両端には高い電圧がかかり、その高い電圧により前記制御ユニットは損傷を受ける。また、高耐電圧の制御ユニットを使用する場合、往復動式圧縮機の運転制御装置を実現するコストが増加する。
【００２４】
以上説明したように、従来の往復動式圧縮機の運転制御装置は、前記制御ユニットで使用する電力や前記制御ユニットから発生した高周波ノイズにより運転効率が低下するだけでなく、前記制御ユニットの速いスイッチング動作によって瞬間的にかかる高電圧により前記制御ユニットが損傷を受けて、往復動式圧縮機の運転制御装置の信頼性を低下させるという問題があった。
【発明の効果】
【００２５】
本発明による往復動式圧縮機の運転制御装置及びその方法は、圧縮機の負荷変動量又は圧縮機のモータに供給される交流電源の変動量に応じて、制御ユニットを所定時間使用せず、前記交流電源をそのまま前記圧縮機のモータに供給することにより、制御ユニットのスイッチング動作による高周波ノイズ及び過電圧を防止して、圧縮機モータの運転効率を向上させるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の往復動式圧縮機の運転制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】従来の往復動式圧縮機の運転制御方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１実施形態による往復動式圧縮機の運転制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】定格出力による往復動式圧縮機のターゲットストロークを示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態による往復動式圧縮機の運転制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３実施形態による往復動式圧縮機の運転制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第１実施形態による往復動式圧縮機の運転制御方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態による往復動式圧縮機の運転制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、圧縮機モータのインダクタンスとキャパシタのキャパシタンスに所定の演算を施して得られる共振周波数が交流電源の周波数よりも高くなるようにするための、上記のキャパシタンスを有するキャパシタを備え、前記圧縮機のモータに供給される電流と電圧に基づいて負荷変動量を検出し、その検出された負荷変動量に応じて制御ユニットのオン／オフを制御することにより、前記制御ユニットのスイッチング動作による高周波ノイズ及び過電圧を防止してモータの損失を低減することのできる、本発明による圧縮機の運転制御装置及びその方法の好ましい実施形態について図３〜図５を参照して詳細に説明する。
【００２８】
図３は本発明の第１実施形態による往復動式圧縮機の運転制御装置の構成を示すブロック図である。
【００２９】
図３に示すように、本発明による往復動式圧縮機の運転制御装置は、所定の周波数の交流電源を供給する電源ユニットＡＣと、所定のインダクタンスを有する往復動式圧縮機のモータＭと、往復動式圧縮機のモータＭに電気的に接続され、所定のキャパシタンスを有するキャパシタＣ１と、往復動式圧縮機のモータＭに直列に接続され、制御信号によって往復動式圧縮機のモータＭに前記交流電源を供給する制御ユニットＴｒと、往復動式圧縮機のモータＭに供給される電流を検出する電流検出器４０と、往復動式圧縮機のモータＭに供給される電圧を検出する電圧検出器３０と、往復動式圧縮機のモータＭに供給される電流と電圧に所定の演算を施してストロークを推定するストローク推定器５０と、前記推定されたストロークとストローク基準値とを比較し、その比較による差を出力する比較器１０と、前記推定されたストロークとモータＭに供給される電流の位相差に基づいて負荷変動量を検出し、その検出された負荷変動量に応じて制御ユニットＴｒのオン／オフを切り替えるための制御信号を発生するか、又は前記検出された負荷変動量に応じて制御ユニットＴｒのオン／オフ期間を制御するための制御信号を発生する制御器２０とを含む。
【００３０】
電源ユニットＡＣは、家庭や工場で一般的に使用する２２０Ｖ交流電源でもよい。従って、電圧は時間に応じて変動し続ける。
【００３１】
制御ユニットＴｒは、トライアック（登録商標）又はインバータなどのスイッチング素子からなる。往復動式圧縮機のモータＭは、そのモータＭのステータ又はロータに巻線コイルを巻くことにより、フラックスの変動によって運転される。従って、所定のインダクタンスを有するコイルで等価回路を構成できると仮定する。
【００３２】
キャパシタＣ１は、所定のキャパシタンスを有し、往復動式圧縮機のモータＭに直列に接続されている。
【００３３】
以下、本発明によりキャパシタＣ１のキャパシタンスを設定する方法について説明する。
【００３４】
前記往復動式圧縮機のインダクタンスをＬとし、キャパシタＣ１のキャパシタンスをＣとすると、共振周波数は次のように求めることができる。
【００３５】
【数２】
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【００３６】
一方、定格電源周波数が一定であれば、これをＦInput-Rateと表すことにする。従って、前記共振周波数を前記定格電源周波数よりも高く設定する方法は下記式から分かる。
【００３７】
【数３】
2010169098.tif 000005
【００３８】
すなわち、キャパシタＣ１のキャパシタンスＣは、往復動式圧縮機のインダクタンスとキャパシタのキャパシタンスＣに所定の演算を施して得られる共振周波数が前記定格電源周波数よりも高くなる値に設定される。
【００３９】
図４は定格出力による往復動式圧縮機のターゲットストロークを示すグラフである。
【００４０】
図４に示すように、共振周波数ＦLC-resonanceが定格電源周波数ＦInput-Rateよりも高く設定される領域では、定格出力の変化によるターゲットストロークの変化が少ないことが分かる。つまり、ターゲットストロークに比例する冷却能力の変化が少ないことが分かる。
【００４１】
すなわち、定格出力の変化によるピストンのストロークの動きが鈍感であるということである。従って、負荷又は交流電源の変動が大きくない正常条件であれば、交流電源をそのまま使用しても往復動式圧縮機の冷却能力には大きな変化がない。
【００４２】
これにより、前記共振周波数を前記定格電源周波数よりも高く設定するだけで、制御ユニットを使用しなくても、圧縮機を冷却能力の大きな変化なく運転することができる。
【００４３】
そこで、本発明は、一実施例として、制御器２０により負荷変動量を検出し、その検出された負荷変動量と予め設定された基準負荷変動量とを比較して、その比較の結果に基づいて制御ユニットＴｒのスイッチング動作を使用するか否かを決定する。
【００４４】
すなわち、制御器２０は、負荷変動量を検出し、その検出された負荷変動量が基準負荷変動量よりも大きいと（過負荷と認識）、ストローク推定器５０により推定されたストロークとストローク基準値との差に応じて制御ユニットＴｒのオン／オフ期間を制御することにより、往復動式圧縮機のモータＭに供給される交流電源を変化させる。
【００４５】
これに対し、制御器２０は、負荷変動量を検出し、その検出された負荷変動量が基準負荷変動量よりも小さいと（正常負荷と認識）、制御ユニットＴｒをオンにして、電源ユニットＡＣの交流電源をそのまま往復動式圧縮機のモータＭに供給する。
【００４６】
ここで、制御器２０は、ストローク推定器５０により推定されたストロークと往復動式圧縮機のモータＭに供給される電流の位相差を利用して、負荷変動量を検出する。
【００４７】
前記基準負荷変動量は、実験により最適な値に予め設定される。
【００４８】
本発明は、他の実施例として、制御器２０により交流電源変動量を検出し、その検出された交流電源変動量と予め設定された基準変動量とを比較して、その比較の結果に基づいて制御ユニットＴｒのスイッチング動作を使用するか否かを決定するようにすることもできる。
【００４９】
すなわち、制御器２０は、交流電源変動量を検出し、その検出された交流電源変動量が基準変動量よりも大きいと、ストローク推定器５０により推定されたストロークとストローク基準値との差に応じて制御ユニットＴｒのオン／オフ期間を制御することにより、往復動式圧縮機のモータＭに供給される交流電源を変化させる。
【００５０】
これに対し、制御器２０は、交流電源変動量を検出し、その検出された交流電源変動量が基準変動量よりも小さいと（正常負荷と認識）、制御ユニットＴｒをオンにして、電源ユニットＡＣの交流電源をそのまま往復動式圧縮機のモータＭに供給する。
【００５１】
ここで、制御器２０は、交流電源変動量を検出する検出ユニットを備える。
【００５２】
前記基準変動量は、実験により最適な値に予め設定される。
【００５３】
すなわち、本発明は、負荷変動量又は交流電源変動量に応じて、制御ユニットのスイッチング動作なく、電源ユニットから出力された交流電源を往復動式圧縮機のモータに供給することにより、前記制御ユニットのスイッチング動作により発生した高周波ノイズ及び過電圧による往復動式圧縮機の損失を低減することができる。
【００５４】
図５は本発明の第２実施形態による往復動式圧縮機の運転制御装置の構成を示すブロック図である。
【００５５】
図５に示すように、本発明による往復動式圧縮機の運転制御装置は、所定の周波数の交流電源を供給する電源ユニットＡＣと、所定のインダクタンスを有する往復動式圧縮機のモータＭと、往復動式圧縮機のモータＭに電気的に接続され、所定のキャパシタンスを有するキャパシタＣ１と、往復動式圧縮機のモータＭに直列に接続され、制御信号によって往復動式圧縮機のモータＭに前記交流電源を供給する制御ユニットＴｒと、制御信号によってスイッチングされて制御ユニットＴｒの前端又は後端を選択するスイッチユニット１００と、往復動式圧縮機のモータＭに供給される電流を検出する電流検出器４０と、往復動式圧縮機のモータＭに供給される電圧を検出する電圧検出器３０と、往復動式圧縮機のモータＭに供給される電流と電圧に所定の演算を施してストロークを推定するストローク推定器５０と、前記推定されたストロークとストローク基準値とを比較し、その比較による差を出力する比較器１０と、前記推定されたストロークとモータＭに供給される電流の位相差に基づいて負荷変動量を検出し、その検出された負荷変動量に応じて制御ユニットＴｒのオン／オフを切り替えるための制御信号を発生するか、又は前記検出された負荷変動量に応じて制御ユニットＴｒのオン／オフ期間を制御するための制御信号を発生する制御器２０とを含む。
【００５６】
キャパシタＣ１のキャパシタンスＣは、往復動式圧縮機のインダクタンスとキャパシタのキャパシタンスに所定の演算を施して得られる共振周波数が前記定格電源周波数よりも高くなる値に設定される。
【００５７】
スイッチユニット１００としては、機械的なスイッチ又はリレーを使用することが好ましい。
【００５８】
第２実施形態は、前記第１実施形態にスイッチユニット１００をさらに含むものであるが、以下、第２実施形態の動作について説明する。
【００５９】
まず、制御ユニットＴｒをオンにして電源ユニットＡＣから出力された交流電源をそのまま通過させても、制御ユニットＴｒ自体が有する抵抗のため、制御ユニットＴｒを通過する電流により損失が発生する。
【００６０】
従って、制御器２０は、負荷変動量が基準負荷変動量よりも大きいか、又は交流電源変動量が基準変動量よりも大きいと（異常状態）、ストローク推定器５０により推定されたストロークとストローク基準値との差に応じて制御ユニットＴｒのオン／オフ期間を制御することにより、往復動式圧縮機のモータＭに供給される交流電源を変化させる。
【００６１】
これに対し、制御器２０は、負荷変動量が基準負荷変動量よりも小さいか、又は交流電源変動量が基準変動量よりも小さいと（正常状態）、スイッチユニット１００をオンにして制御ユニットＴｒへの電流パスを遮断することにより、制御ユニットＴｒの損失を改善することができる。
【００６２】
図６は本発明の第３実施形態による往復動式圧縮機の運転制御装置の構成を示すブロック図である。
【００６３】
図６に示すように、本発明による往復動式圧縮機の運転制御装置は、所定の周波数の交流電源を供給する電源ユニットＡＣと、所定のインダクタンスを有する往復動式圧縮機のモータＭと、往復動式圧縮機のモータＭに電気的に接続され、所定のキャパシタンスを有する第１キャパシタＣ１と、第１キャパシタＣ１に並列に接続され、第１キャパシタＣ１と同一のキャパシタンスを有する第２キャパシタＣ２と、制御信号によって、第１キャパシタＣ１を選択するか、又は並列に接続された第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２を選択するスイッチユニット２００と、往復動式圧縮機のモータＭに直列に接続され、制御信号によって往復動式圧縮機のモータＭに前記交流電源を供給する制御ユニットＴｒと、制御信号によってスイッチングされて制御ユニットＴｒの前端又は後端を選択するスイッチユニット１００と、往復動式圧縮機のモータＭに供給される電流を検出する電流検出器４０と、往復動式圧縮機のモータＭに供給される電圧を検出する電圧検出器３０と、往復動式圧縮機のモータＭに供給される電流と電圧に所定の演算を施してストロークを推定するストローク推定器５０と、前記推定されたストロークとストローク基準値とを比較し、その比較による差を出力する比較器１０と、前記推定されたストロークとモータＭに供給される電流との間の位相差に基づいて負荷変動量を検出し、その検出された負荷変動量が基準負荷変動量よりも小さいと、制御ユニットＴｒのオン／オフを切り替えるための制御信号、及びスイッチユニット２００をオフにして第１キャパシタＣ１を選択するための制御信号を発生し、前記検出された負荷変動量が基準負荷変動量よりも大きいと、制御ユニットＴｒのオン／オフ期間を制御するための制御信号、及びスイッチユニット２００をオンにして並列に接続された第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２を選択するための制御信号を発生する制御器２０とを含む。
【００６４】
従って、制御器２０の制御信号によってスイッチユニット２００がオフになると、第１キャパシタＣ１のみ制御ユニットＴｒに接続され、制御器２０の制御信号によってスイッチユニット２００がオンになると、第１キャパシタＣ１と第２キャパシタＣ２が並列に接続されて制御ユニットＴｒに接続される。
【００６５】
第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２のキャパシタンスＣは、往復動式圧縮機のインダクタンスとキャパシタのキャパシタンスＣに所定の演算を施して得られる共振周波数が前記定格電源周波数よりも高くなる値に設定される。
【００６６】
以下、本発明の第３実施形態の動作について説明する。
【００６７】
一般的な半導体制御素子と同様に、本発明の制御ユニットＴｒは、動作時に電気的に速いスイッチング動作を行う。このとき、制御ユニットＴｒをオフにする瞬間、キャパシタに充電された電圧により制御ユニットＴｒの両端に高い電圧がかかるので、制御ユニットの損傷の原因となる。
【００６８】
また、高耐電圧の制御ユニットＴｒを使用する場合はコストが増加する。これを改善するために、制御ユニットＴｒが動作する場合、すなわち、負荷変動量又は交流電源変動量が大きい場合、制御器２０は、スイッチユニット２００をオンにして、第１キャパシタＣ１と第２キャパシタＣ２に電流が流れるようにする。従って、並列に接続された第１キャパシタＣ１と第２キャパシタＣ２によりキャパシタンスが大きくなるため、制御ユニットＴｒにかかる電圧を下げることにより、制御ユニットＴｒを保護することができる。すなわち、耐電圧が低い安価の制御ユニットを使用することができる。
【００６９】
また、制御器２０は、前記負荷変動量又は交流電源変動量が大きくない正常条件と判断されると、制御ユニットＴｒをオンにして、電源ユニットＡＣから出力された交流電源をそのまま往復動式圧縮機のモータＭに供給する。
【００７０】
本発明の第３実施形態においても、前記第２実施形態におけるスイッチ素子１００をさらに含むようにして、負荷変動量又は交流電源変動量が大きくない条件では、制御ユニットＴｒに流れる電流パスを遮断して、電源ユニットＡＣから出力された交流電源をそのまま往復動式圧縮機のモータＭに供給し、負荷変動量又は交流電源変動量が大きい条件では、制御ユニットＴｒのスイッチング動作により電源ユニットＡＣの交流電源を往復動式圧縮機のモータＭに供給することにより、往復動式圧縮機の運転効率を向上させる。
【００７１】
以下、本発明による往復動式圧縮機の運転制御装置の動作について図４〜図８を参照して詳細に説明する。
【００７２】
図７は本発明の第１実施形態による往復動式圧縮機の運転制御方法を示すフローチャートである。
【００７３】
まず、電流検出器４０は、往復動式圧縮機のモータＭに供給される電流を検出し、その検出された電流の値をストローク推定器５０と制御器２０に出力する（ＳＰ１１）。
【００７４】
このとき、電圧検出器３０は、往復動式圧縮機のモータＭに供給される電圧を検出し、その検出された電圧の値をストローク推定器５０に出力する（ＳＰ１１）。
【００７５】
ストローク推定器５０は、電流検出器４０から出力された電流の値と電圧検出器３０から出力された電圧の値に基づいて、前記往復動式圧縮機のストロークを推定し、その推定されたストロークを比較器１０と制御器２０に出力する（ＳＰ１２）。
【００７６】
次に、制御器２０は、電流検出器４０から出力された電流とストローク推定器５０から出力されたストロークの位相差を検出し、その電流とストロークの位相差により負荷変動量を検出する（ＳＰ１３）。
【００７７】
一方、比較器１０は、前記推定されたストロークとストローク基準値とを比較し、その比較による差を出力する。
【００７８】
次に、制御器２０は、前記負荷変動量に応じて制御ユニットＴｒのオン／オフを制御する。
【００７９】
制御器２０は、前記検出された負荷変動量が予め設定された基準負荷変動量よりも大きいと（ＳＰ１４）、制御ユニットＴｒのオン／オフを切り替えて、往復動式圧縮機のモータＭに供給される交流電源を変化させる（ＳＰ１６）。ここで、制御器２０は、前記の差に応じて制御ユニットＴｒのオン／オフ期間を制御して、往復動式圧縮機のモータＭに供給される交流電源を変化させる。
【００８０】
制御器２０は、前記検出された負荷変動量が予め設定された基準負荷変動量よりも小さいと（ＳＰ１４）、制御ユニットＴｒをオンにして、往復動式圧縮機のモータＭに交流電源をそのまま供給する（ＳＰ１５）。
【００８１】
制御器２０は、他の実施例として、図５と同一の構成において、前記検出された負荷変動量が予め設定された基準負荷変動量よりも小さいと、スイッチユニット１００をオンにして制御ユニットＴｒへの電流パスを遮断することにより、電源ユニットＡＣから出力された交流電源をそのまま往復動式圧縮機のモータＭに供給し、前記検出された負荷変動量が予め設定された基準負荷変動量よりも大きいと、制御ユニットＴｒのオン／オフ期間を制御することにより、往復動式圧縮機のモータＭに交流電源を変化させて供給する。
【００８２】
本発明の往復動式圧縮機の運転制御方法は、他の実施例として、前記負荷変動量が予め設定された基準負荷変動量よりも大きい場合、複数のキャパシタを並列に接続することによりキャパシタンスを増加させると共に、制御ユニットＴｒのオン／オフ期間を制御することにより往復動式圧縮機のモータＭに交流電源を変化させて供給することが好ましい。
【００８３】
図８は本発明の第２実施形態による往復動式圧縮機の運転制御方法を示すフローチャートである。
【００８４】
まず、制御器２０は、電源ユニットＡＣから出力された交流電源の変動量を検出し（ＳＰ２１）、その検出された交流電源変動量と予め設定された基準変動量とを比較する（ＳＰ２２）。
【００８５】
制御器２０は、前記比較の結果、前記検出された交流電源変動量が予め設定された基準変動量よりも大きいと、制御ユニットＴｒのオン／オフを切り替えて、往復動式圧縮機のモータＭに供給される交流電源を変化させる（ＳＰ２４）。ここで、制御器２０は、前記の差に応じて制御ユニットＴｒのオン／オフ期間を制御して、往復動式圧縮機のモータＭに供給される交流電源を変化させる。
【００８６】
制御器２０は、前記検出された交流電源変動量が予め設定された基準変動量よりも小さいと（ＳＰ２２）、制御ユニットＴｒをオンにして、往復動式圧縮機のモータＭに交流電源をそのまま供給する（ＳＰ２３）。
【００８７】
制御器２０は、他の実施例として、図５と同一の構成において、前記検出された交流電源変動量が予め設定された基準変動量よりも小さいと、スイッチユニット１００をオンにして制御ユニットＴｒへの電流パスを遮断することにより、電源ユニットＡＣから出力された交流電源をそのまま往復動式圧縮機のモータＭに供給し、前記検出された交流電源変動量が予め設定された基準変動量よりも大きいと、制御ユニットＴｒのオン／オフ期間を制御することにより、往復動式圧縮機のモータＭに交流電源を変化させて供給する。
【００８８】
本発明の往復動式圧縮機の運転制御方法は、他の実施例として、前記交流電源変動量が予め設定された基準変動量よりも大きい場合、図６に示すように、複数のキャパシタを並列に接続することによりキャパシタンスを増加させると共に、制御ユニットＴｒのオン／オフ期間を制御することにより往復動式圧縮機のモータＭに交流電源を変化させて供給することが好ましい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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