(57)【要約】  【課題】冷蔵庫として問題がない程度の圧縮機の振動抑制ができ、しかも従来の方法に比べると入力の増加が少ないレシプロ式圧縮機の制御装置を提供する。  【解決手段】制御装置１０９が、同期モータの１回転中を１／３回転の区間Ａとその他の区間Ｂとに分割し、区間Ａにおけるモータ電流を区間Ｂにおけるモータ電流よりも多く流すようにＰＷＭ制御のデューティ幅を区間Ａで大きくすることにより、レシプロ式圧縮機１０５の負荷トルク変動に対して、非常に簡単なシステムでかつ入力電力を大きく上げることなく、振動抑制ができる。【選択図】図１
2006002732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動による圧縮要素を有するレシプロ式圧縮機と、前記圧縮要素を駆動する永久磁石を回転子に有した同期モータと、前記同期モータに交流電流を流すとともに回転数を可変速して前記圧縮機の冷凍能力を可変とするためのインバータと、前記同期モータの１回転中を１／３回転の区間Ａとその他の区間Ｂとに分割し、区間Ａにおけるモータ電流を区間Ｂにおけるモータ電流よりも多く流すように前記インバータのＰＷＭ制御のデューティ幅を区間Ａで大きくする制御手段とからなるレシプロ式圧縮機の制御装置。
【請求項２】
区間Ａにおけるモータ電流は区間Ｂにおけるモータ電流の５倍以上１０倍未満であることを特徴とする請求項１記載のレシプロ式圧縮機の制御装置。
【請求項３】
区間Ａは往復動による圧縮要素の上死点より前であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレシプロ式圧縮機の制御装置。
【請求項４】
レシプロ式圧縮機は冷蔵庫の冷却システムに用いるものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載のレシプロ式圧縮機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主に冷凍冷蔵庫に用いられるインバータ駆動のレシプロ式圧縮機に関するものであり、特に１回転中に負荷トルクが大きく変動する往復動による圧縮要素を有するレシプロ式圧縮機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータは効率が高く、近年、冷凍システムに用いられる圧縮機などにも多く使用されるようになってきた。また、ブラシレスモータは回転数を変化させることがモータに印加している電圧をパルス幅変調制御（以下、ＰＷＭ制御と呼ぶ）によって変化させることによって簡単にできることが良く知られている。
【０００３】
このため、冷凍冷蔵庫において、温度が安定している時には回転数を低下させ、圧縮機を含む冷凍システム全体の効率を高め、省エネルギーを実現させている。
【０００４】
しかしながら、冷凍冷蔵庫によく使用されるレシプロ式圧縮機は、1回転のうち半回転が冷媒の吸入工程であり、あとの半回転が圧縮・吐出工程である。そのため、吸入工程においては負荷トルクはほとんど不要である反面、圧縮・吐出工程では大きな負荷トルクが必要である。
【０００５】
一方、ブラシレスモータのモータトルクは1回転中ほぼ一定のトルクを出しており、そのため負荷トルクとモータトルクの関係から１回転中に回転数（すなわち角速度）の変動が起きている。この回転数変動は振動発生の要因となり、更なる省エネルギーを行うための低回転数化の大きな支障となっていた。
【０００６】
また、高回転においては圧縮機の回転系（ロータ、シャフト、ピストンなど）の慣性モーメントによるエネルギーが十分に大きくなり、負荷トルク脈動を十分に打ち消せるものとなり、この振動は問題にはならない程度のものになる。
【０００７】
これらの現象に対して、従来から、低速回転において、負荷トルクに一致するようなモータトルクを発生させて、1回転中の回転数変動を抑えることにより圧縮機の振動を抑制するという取り組みがなされている（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
以下従来の圧縮機の制御装置について図面を参照しながら説明する。
【０００９】
図４は、一般的なレシプロ式圧縮機の縦断面図である。密閉容器１内に３相巻線を持つ固定子２１と永久磁石をもつ回転子２２とからなるブラシレスモータ２と軸受体４上に配置されたシリンダ５、ピストン６等と回転子２２に嵌合され、回転運動を偏心部３１によりピストン６の往復運動に変換するための回転軸３等からなる圧縮機構部を有する。
【００１０】
一般的に、レシプロ式圧縮機においては、内部防振構造が用いられており、すなわち、ブラシレスモータ２および圧縮機構部より構成される構造体を支持する支持バネ８や、圧縮機構部より吐出されるガスを導くためのループパイプ９等で負荷に応じて発生するトルク変動による構造体の振動を減衰させ、振動あるいは騒音をコントロールする手法がとられている。
【００１１】
レシプロ式圧縮機においては、支持バネ８やループパイプ９等で構造体の振動を減衰させるような構造を取り入れていることと合わせ、回転子２２や回転軸３に適度な慣性モーメントを持たせることにより、密閉容器１の外部に振動が伝わらないように工夫されている。
【００１２】
しかしながら、このレシプロ式圧縮機をインバータ制御を用いて回転数を変化させる制御を行った場合、特に回転数が低い部分で、慣性モーメントによる振動抑制が限界を迎え、構造的に振動を抑えることは著しく困難となる。
【００１３】
これらの現象に対して、従来から、低速回転において負荷トルクに一致するようなモータトルクを発生させて、1回転中の回転数変動を抑えることにより圧縮機の振動を抑制するという取り組みがなされている（例えば特許文献１参照）。
【００１４】
図５は、従来の圧縮機の負荷トルクとモータトルクとの関係を示す特性図である。
【００１５】
図５において、モータトルクの制御法としては、モータに位置検出素子を設置し、瞬時トルクを検出し、モータ出力にフィードバックする方法が最も効果が得られるが、冷凍冷蔵庫のように、周囲の環境温度にある程度リンクしてガス圧縮の圧力条件が決まるような場合では、周囲温度や庫内温度と回転数に応じてモータの出力トルクのパターンをあらかじめ設定しておき条件の変化に応じて最適パターンを選定するという方法も考えられる。
【００１６】
負荷トルクの変動パターンと絶対値が等しいまたはほぼ等しく正負符号が逆のトルクをモータに与えることにより負荷トルクとモータ出力トルクの差分が０となる、または大幅に低減されることにより圧縮機より外部に伝達される振動が大幅に低減されるというものであった。
【特許文献１】特開２００３−４３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上記従来のような構成では、負荷トルクの変動に合わせて、モータトルクすなわちモータ電流を変動させるものであったため、負荷トルクに一致するようにモータ電流を検出した上でその電流を制御する必要があった。そのために電流センサその周辺回路が必要になるなど制御装置が大型化するとともに、制御するプロセッサも処理能力の高い高速処理が可能なプロセッサ（例えば、ＤＳＰや３２ビットＲＩＳＣマイコンなど）が必要であったため、価格が高くなるという課題を有していた。
【００１８】
また、振動を完全に停止させるために、負荷トルクとモータトルクを完全に一致させるように制御した場合、その入力電力も大きくなるという課題を有していた。
【００１９】
特に、冷蔵庫の冷却システムに搭載する場合、冷蔵庫は扉を閉めた状態で運転する場合がほとんどなので、その運転のほとんどは低回転数での運転となる。そのため、低回転数において振動の抑制のためこの制御を行うことになるのではあるが、前述したとおり、入力電力が増加するため消費電力が高くなるという課題も有していた。
【００２０】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、処理能力の低いプロセッサを用いて簡単な制御を行うことにより、冷蔵庫として問題がない程度の圧縮機の振動抑制ができ、しかも従来の方法に比べると入力の増加が少ないレシプロ式圧縮機の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記従来の課題を解決するために、本発明のレシプロ式圧縮機の制御装置は、同期モータの１回転中を１／３回転の区間Ａとその他の区間Ｂとに分割し、区間Ａにおけるモータ電流を区間Ｂにおけるモータ電流よりも多く流すようにインバータのＰＷＭ制御のデューティ幅を区間Ａで大きくする制御手段からなるものである。
【００２２】
これによって、レシプロ式圧縮機の負荷トルク変動に対して、１回転を２つの区間に分割し、各々の区間でモータ電流を制御することにより、非常に簡単なシステムでかつ入力電力を大きく上げることなく、振動抑制ができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のレシプロ式圧縮機の制御装置は、レシプロ式圧縮機の負荷トルク変動に対して、１回転を２つの区間に分割し、各々の区間でモータ電流を制御することにより、新たなセンサを必要とせず、低処理能力のプロセッサで実現できるので、非常に小型・低コストで実現できる簡単なシステムで、かつ入力電力を大きく上げることなく、振動抑制ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
請求項１に記載のレシプロ式圧縮機の制御装置の発明は、往復動による圧縮要素を有するレシプロ式圧縮機と、前記圧縮要素を駆動する永久磁石を回転子に有した同期モータと、前記同期モータに交流電流を流すとともに回転数を可変速して前記圧縮機の冷凍能力を可変とするためのインバータと、前記同期モータの１回転中を１／３回転の区間Ａとその他の区間Ｂとに分割し、区間Ａにおけるモータ電流を区間Ｂにおけるモータ電流よりも多く流すように前記インバータのＰＷＭ制御のデューティ幅を区間Ａで大きくする制御手段とからなるものであり、１回転を２つの区間に分割し、各々の区間でモータ電流を制御することにより、非常に簡単なシステムで振動抑制ができることになるとともに、電流センサなどを使用せず安易な方法で実現可能であるので、装置が大型化することなく、その処理のために高速なプロセッサを使用する必要もなく、コストも安く実現できる。
【００２５】
請求項２に記載のレシプロ式圧縮機の制御装置の発明は、請求項１に記載の発明において、区間Ａにおけるモータ電流が区間Ｂにおけるモータ電流の５倍以上１０倍未満である、ものであり、入力電力を大幅に上げることなく、レシプロ式圧縮機の振動を実用上問題のないレベルまで抑制することができる。
【００２６】
請求項３に記載のレシプロ式圧縮機の制御装置の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明における区間Ａを往復動による圧縮要素の上死点より前であることとしたものであり、同期モータは電流の流し方と回転位置とが一致していることを利用し、常に位置は電気信号と同期している動作に着目し、予め機械回転との間で定められた所定の位置で電流を制御することにより、低コストの低処理能力プロセッサ（例えば８ビットマイコンなど）で実現が容易となる。
【００２７】
請求項４に記載のレシプロ式圧縮機の制御装置の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項記載の発明におけるレシプロ式圧縮機を、冷蔵庫の冷却システムに用いるものであり、レシプロ式圧縮機で特に低回転数で駆動することの多い冷蔵庫の冷却システムにおいては、消費電力量をあまり大きくしないで確実な振動の抑制が可能となる。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるレシプロ式圧縮機の制御装置のブロック図である。
【００３０】
図1において、商用電源１００から駆動に必要な電力が供給されている。例えば、日本の場合は交流電源であり、１００Ｖ５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの電源である。
【００３１】
整流回路１０１は、商用電源１００を直流に変換する。ここでは整流回路１０１は全波整流回路で示している。全波整流回路はブリッジ接続された4個のダイオードと平滑コンデンサから一般的には構成される。この回路により、商用電源１００の交流１００Ｖから直流の１４０Ｖの電圧を得る。
【００３２】
インバータ１０２は、整流回路１０１の直流電圧を３相交流に再度変換する。インバータ１０２は一般的には３相ブリッジ接続された６個のスイッチング素子（図示ではＩＧＢＴで示す）とスイッチング素子に並列に逆方向接続された６個のダイオードからなる。この６個のスイッチング素子を制御することにより、任意電圧、任意周波数の３相交流電流を得ることができる。
【００３３】
同期モータ１０３は、インバータ１０２の３相交流出力により駆動される。３相巻線が施された固定子（図示せず）と、永久磁石をもつ回転子（図示せず）からなる。例えば、固定子は９スロットのティースに絶縁紙を介して直接巻線を巻き３相６極巻線をスター結線したものであり、ロータは６枚の永久磁石を表面側にＮ極・Ｓ極と交互に配置された埋め込み磁石型ロータを持つ。
【００３４】
インバータ１０２からの出力は、任意電圧・任意周波数に設定でき、さらに同期モータ１０３は６極であるため、インバータ１０２の出力周波数の３分の１の周波数（回転数）で同期モータ１０３は駆動される。
【００３５】
例えばインバータ１０２の出力周波数が６０Ｈｚの場合は同期モータ１０３の回転数は２０ｒ／ｓ、インバータ１０２の出力周波数が２４０Ｈｚの場合は同期モータ１０３の回転数は８０ｒ／ｓで駆動することができる。
【００３６】
圧縮要素１０４は、同期モータ１０３で駆動され、圧縮仕事を行う。ここでは圧縮要素１０４はレシプロ式で１回転中に負荷トルクが変動する圧縮要素である。レシプロ式の圧縮要素の場合は、ピストンの往復運動にて圧縮を行っており、１回転中に半分は吸入工程、半分は圧縮工程と完全に工程が分かれており、この二つの工程において、必要な負荷トルクが圧縮工程側に集中するために、その負荷トルクは大きく変動するものである。
【００３７】
圧縮機１０５は、同期モータ１０３と圧縮要素１０４を密閉容器に収納している。冷媒ガスはどんなものでも良く、代替冷媒（Ｒ−１３４ａなど）や自然冷媒（Ｒ−６００ａ、ＣＯ2など）等どのような冷媒ガスを使用しても良いことはいうまでもない。
【００３８】
圧縮機１０５には圧縮した冷媒を吐出する吐出パイプと、冷媒を吸入する吸入パイプとを有する。吐出パイプには、凝縮器１０６、減圧器１０７、蒸発器１０８などを直列に接続し最後に吸入パイプから圧縮機１０５に冷媒ガスは還ってくる。
【００３９】
このような冷凍空調システムを組むことにより、凝縮器１０６側では放熱作用が、蒸発器１０８側では吸熱作用が起こることにより、加熱または冷却ができることとなる。また、凝縮器１０６または蒸発器１０８にファンモータを取り付け、風を送ることにより、熱交換の効率を高めることにより、これらの熱を有効に利用して効率よく加熱または冷却をすることができる。
【００４０】
駆動装置１０９はインバータ１０２を駆動する。その出力はドライブ手段１１０を介して、インバータ１０２の６個のスイッチング素子を駆動する。
【００４１】
一般的に永久磁石を回転子にもつ同期モータ１０３を駆動する時には、その回転子の回転位置を検出しながら、インバータ１０２の６個のスイッチング素子を最適な位置で転流していくことにより、同期モータ１０３を最適に動かすようにする。
【００４２】
一般的にこの方法を用いたモータはブラシレスＤＣモータやブラシレスモータなどの呼称で呼ばれることもある。
【００４３】
更にこの制御装置１０９の中身について詳しく説明する。
【００４４】
位置検出手段１１１は同期モータ１０３の回転子の回転位置を検出する。一般的には同期モータ１０３の固定子巻線に発生する逆起電圧を検出する方法が良く知られているが、最近はモータ電流や直流部の電流から回転位置を推定する方法なども良く使われている。
【００４５】
もちろんホール素子などの磁気センサを用いて直接位置を検知する方法もあるが、圧縮機には、このようなセンサを取り付けるのは困難であるため、前者の方法（位置センサレス方式）がよく取られている。
【００４６】
このような位置センサレス方式において起動時には位置検出が不可能なため、起動する前に、位置決めと呼ばれる同期モータ１０３の所定相（例えばＵ−Ｗ間など）に強制的に通電して回転子を所定位置まで回転させる方法や、所定周波数・所定電圧の交流波形を強制的に印加して回転子を駆動させる強制駆動方式などの制御回路も必要であるが、ここでは省略している。
【００４７】
転流手段１１２は、位置検出手段１１１の出力によりインバータ１０２の６個のスイッチング素子の通電するタイミングを決定する。一般的には逆起電圧と位相が一致するようにタイミングを決定するが、磁石埋め込み型モータ（一般的にはＩＰＭモータとも呼ばれる）などの場合は、リラクタンストルクなども考慮し、若干、モータ電流の位相を逆起電圧の位相より進めて運転する場合もある。モータの種類（特にリラクタンス成分の利用量）によりこの位相進みは変化するが、一般的には０度から１０度程度の進角を持たせるのが普通である。
【００４８】
回転位置判定手段１１３は、位置検出手段１１１の出力は同期モータ１０３の回転子の回転位置を検出するものであり、なおかつ、同期モータ１０３はインバータ１０２からの出力と全く同期して運転するものであるから、この信号を分析することにより、同期モータ１０３の回転子の機械的な回転位置が判定できる。
【００４９】
第１ＰＷＭ発生手段１１４では、同期モータ１０３の回転数を一定にするために、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティ（所定周期、キャリア周期と呼ばれる、中のＯＮ幅の割合を指す）を調整したものを出力する。
【００５０】
第２ＰＷＭ発生手段１１５では、第１ＰＷＭ発生手段１１４で決定したデューティより予め定められた所定量のデューティをプラスしたデューティ（例えば、１０％）を発生させる。ここではプラスするデューティは固定値とするが、回転数や負荷条件によって変えても良い。
【００５１】
選択手段１１６では、回転数が高い時は、常に第１ＰＷＭ発生手段１１４のＰＷＭ信号を選択する。回転数が低い時には、回転位置判定手段１１３の回転位置信号を受け、予め定められた区間Ａと区間Ｂとの判定を行い、区間Ａの場合は第２ＰＷＭ発生手段１１５のＰＷＭ信号を選択する。また、区間Ｂの場合は第１ＰＷＭ発生手段１１４のＰＷＭ信号を選択する。
【００５２】
転流手段１１２の転流出力と選択手段１１６のＰＷＭ信号は合成手段１１７で合成され、ドライブ手段１１７に出力され、インバータ１０２を制御することとなる。
【００５３】
以上のように構成されたレシプロ式圧縮機の制御装置について、その動作を図１および図２を用いて更に詳しく説明する。図２は本発明の実施の形態１における制御のフローチャートである。
【００５４】
ＳＴＥＰ１で回転数の検出を行う。本発明で使用しているモータは同期モータであるのでインバータ１０２が出している電気的周波数と同期モータ１０３の回転動作とは一致しているため、位置検出手段１１１の信号を用いて、回転数を検出することができる。ここでは回転数としたが、回転数と同義とみなせるもの、例えば、回転周期や角速度などであってもよい。
【００５５】
次にＳＴＥＰ２で回転数が所定値以下であるかどうか判定する。ここでいう所定値は低回転数に設定されており、負荷トルクのトルク脈動に起因するレシプロ式圧縮機の振動が大きくなる回転数（例えば、２０ｒ／ｓなど）に設定されている。
【００５６】
この所定回転数より大きな回転数ではイナーシャによる慣性力が十分大きいため、負荷トルクのトルク脈動による影響は小さく、それに起因する振動も少ないため、本発明による制御は不要で通常の運転を行えばよいので、ＳＴＥＰ３で第１ＰＷＭ発生手段１１４の出力を選択手段１１６で選択し、第１ＰＷＭにて運転を行う。
【００５７】
また、この所定値は冷凍空調システムの構成や圧縮機の種類やモータの回転子のイナーシャなどによって決められるもので、圧縮機の低速で発生する負荷トルク脈動による振動を抑えたい回転数を設定する。もちろん周囲環境状態（温度など）や運転状態によって変化する所定値を決めても良い。
【００５８】
また、所定回転数以下の場合は、ＳＴＥＰ４に進み、安定運転かどうか判定する。安定運転の判定は冷凍空調システム制御装置（図示せず）における各部の温度条件などや経過時間などから判定してもよい。安定でないと判断された時、すなわち過渡期においては運転が安定していることが重要なので、ＳＴＥＰ３に進み、第１ＰＷＭで運転する。
【００５９】
ＳＴＥＰ４で安定運転と判定した場合は、ＳＴＥＰ５に進む。ＳＴＥＰ５では、回転位置判定手段１１３で判定するもので、回転位置が区間Ａか区間Ｂかを判定する。回転位置判定手段１１３では予め機械的な回転角が判るようになっており、圧縮要素１０４のピストン（図示せず）の上死点を基準として。その前、機械角で１２０度の部分を区間Ａとしている。
【００６０】
ＳＴＥＰ５で回転位置が区間Ａでない（すなわち区間Ｂ）と判定されれば、ＳＴＥＰ３に進み、第１ＰＷＭで運転する。また、ＳＴＥＰ５で回転位置が区間Ａであると判定されれば、ＳＴＥＰ６に進む。
【００６１】
ＳＴＥＰ６で第２ＰＷＭ発生手段１１５の出力を選択手段１１６で選択し、第２ＰＷＭにて運転を行う。
【００６２】
以上のように動作させることにより、低回転数運転で安定運転している時、区間Ａにおいては第２ＰＷＭで、区間Ｂにおいては第１ＰＷＭで動作する。第２ＰＷＭのデューティは第１ＰＷＭのデューティに比べて大きくなるように設定しているので、区間Ａにおける電流が区間Ｂにおける電流よりも高くなる。
【００６３】
そのため、区間Ａで大きなトルクが発生することとなる。区間Ａは圧縮要素の上死点の手前に設定しているので、圧縮している時にトルクが大きくなることになり、回転数の低下を防止することができる。
【００６４】
次に図３を用いて更に実際の動作について説明する。図３は本発明の実施の形態１における制御のタイミングチャートである。
【００６５】
図３において、横軸は同期モータ１０３の１回転中の動きを示している。横軸に記載した破線は位置検出手段１１１により検出された機械的な回転状態を示しており、ひとつの区切りが１８分の１回転を示す。
【００６６】
また本実施の形態においては同期モータ１０３を６極としているため、電気角１周期あたりの機械的な回転状態（３分の１回転および３分の２回転）についてはさらに一点鎖線を用いて示している。また、原点部分（０回転）は圧縮要素１０４のピストンの上死点部分を示す。
【００６７】
トルクについては、負荷トルクとモータトルクを示しており、負荷トルクは圧縮機１０５がレシプロ式圧縮機であるので、機械的な回転状態の２分の１回転以降において圧縮・吐出工程に入るので負荷トルクは図示するように急激に増加する。
【００６８】
一方、モータトルクは１回転あたりほぼ一定のトルクを発生する。厳密に言えば負荷トルクの変化に応じて特に低回転数で慣性モーメントの小さいときは、特許文献１に示されたようにモータトルクも自動的に変化するが、ここでは説明の簡素化のため一定トルクとした。
【００６９】
角速度は１回転中で変動しており、「モータトルク＞負荷トルク」の時に角速度は加速しており、逆に「モータトルク＜負荷トルク」の時に角速度は減速している。この角速度の変化が低速における振動を引き起こす要因となる。
【００７０】
位置信号Ｘ，Ｙ，Ｚは機械的な回転状態の１８分の１回転毎（すなわち、２０度毎）にその状態が変化している。通常の制御においてはこの位置信号Ｘ，Ｙ，Ｚに従って、あらかじめ定められた論理式により駆動信号Ｕ（上アームおよび下アーム）、Ｖ（上アームおよび下アーム）、Ｗ（上アームおよび下アーム）を発生させる。
【００７１】
上死点の手前１２０度（１／３回転）を区間Ａとし、その他を区間Ｂとする。ＰＷＭ信号として、区間Ｂにおいては第１ＰＷＭを選択し、区間Ａにおいては第２ＰＷＭを選択する。
【００７２】
図３においては、Ｕ相電流も示す。区間Ａにおいては、第２ＰＷＭで動作させるので、デューティが大きく電流が多くなる。また、区間Ｂにおいては、第１ＰＷＭで動作させるので、デューティが小さく電流が少なくなる。区間Ｂにおける最大電流値をＩＢ、区間Ａにおける最大電流値をＩＡとし、ＩＡ／ＩＢと振動、入力の差を実験により求めた結果を（表１）に示す。
【００７３】
【表１】
2006002732.tif 000003
（表１）に示すように、ＩＡ／ＩＢの比が５．０〜１０．０の間においては振動が低減とともに発生する入力の増加は少ないが、それ以上になると振動の低減の効果が少なくなるとともに入力の増加が急激になってくる。
【００７４】
実際には、レシプロ式圧縮機の場合、図４に示したように内部のメカが支持バネ８で懸架されているため、大きな振動抑制は必要ない。そのため入力の増加と振動の抑制の両者を加味して本実施の形態においては、ＩＡ／ＩＢは５〜１０程度で設計するのが望ましい。
【００７５】
以上のように、本実施の形態１によるレシプロ式圧縮機の制御装置は、往復動による圧縮要素１０４を有するレシプロ式圧縮機１０５と、圧縮要素１０４を駆動する永久磁石を回転子に有した同期モータ１０３と、同期モータ１０３に交流電流を流すとともに回転数を可変速して圧縮機１０５の冷凍能力を可変とするためのインバータ１０２と、同期モータ１０３の１回転中を１／３回転の区間Ａとその他の区間Ｂとに分割し、区間Ａにおけるモータ電流を区間Ｂにおけるモータ電流よりも多く流すようにインバータのＰＷＭ制御のデューティ幅を区間Ａで大きくする制御手段１０９からなるものであり、１回転を２つの区間に分割し、各々の区間でモータ電流を制御することにより、非常に簡単なシステムで振動抑制ができることになるとともに、電流センサなどを使用せず安易な方法で実現可能であるので、装置が大型化することなく、その処理のために高速なプロセッサを使用する必要もなく、コストも安く実現できる。
【００７６】
また、モータ電流を区間Ａで大きくすることに関し、区間Ａにおけるモータ電流は区間Ｂにおけるモータ電流の５倍以上１０倍未満とすることにより、入力電力を大幅に上げることなく、レシプロ式圧縮機の振動を実用上問題のないレベルまで抑制することができる。
【００７７】
また、区間Ａを往復動による圧縮要素の上死点より前であることとしたものであり、同期モータは電流の流し方と回転位置とが一致していることを利用し、常に位置は電気信号と同期している動作に着目し、予め機械回転との間で定められた所定の位置で電流を制御することにより、低コストの低処理能力プロセッサ（例えば８ビットマイコンなど）で実現が容易となる。
【００７８】
また、本技術を特に冷蔵庫の冷却システムに用いるものとしたことにより、レシプロ式圧縮機で特に低回転数で駆動することの多い冷蔵庫の冷却システムにおいては、消費電力量をあまり大きくしないで確実な振動の抑制が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上のように、本発明に関わるレシプロ式圧縮機の制御装置は、新たなセンサを必要とせず、低処理能力のプロセッサで実現できるので、非常に小型・低コストで実現できる簡単なシステムで、かつ入力電力を大きく上げることなく、振動抑制ができるものなので、冷凍目的の圧縮機以外にもエアーコンプレッサなどの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態１における圧縮機の制御装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における制御のフローチャート
【図３】本発明の実施の形態１における制御のタイミングチャート
【図４】一般的なロータリー式圧縮機の縦断面図
【図５】従来の圧縮機の負荷トルクとモータトルクとの関係を示す特性図
【符号の説明】
【００８１】
１０２  インバータ
１０３  同期モータ
１０４  圧縮要素
１０５  圧縮機
１０９  制御装置
【図１】
2006002732.tif 000004
【図２】
2006002732.tif 000005
【図３】
2006002732.tif 000006
【図４】
2006002732.tif 000007
【図５】
2006002732.tif 000008