(57)【要約】【課題】抵抗及びインダクタンスにより発生する誤差を除去して圧縮機のストローク推定値に対する誤差を減少させることにより、圧縮機の運転を正確で、精密に制御し得る圧縮機の運転制御装置及びその方法を提供する。【解決手段】圧縮機５０のモータから発生する逆起電力を検出する逆起電力検出部１０と、この逆起電力に基づいて圧縮機５０のストローク推定値を演算するストローク演算部２０と、この演算されたストローク推定値とストローク指令値に基づいて圧縮機５０のモータに印加される電圧を変えることによって、圧縮機５０のストロークを制御するストローク制御部４０と、を包含して圧縮機の運転制御装置を構成する。【選択図】　　　図１
2004124930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機のモータから発生する逆起電力を検出する逆起電力検出部と、
前記逆起電力に基づいて前記圧縮機のストローク推定値を演算するストローク演算部と、
前記演算されたストローク推定値とストローク指令値に基づいて前記モータに印加される電圧を可変にすることによって、前記圧縮機のストロークを制御するストローク制御部と、を包含して構成されることを特徴とする圧縮機の運転制御装置。
【請求項２】
前記逆起電力検出部は、前記圧縮機のモータに電流が供給されている間に前記モータに供給される電流を所定の周期の間遮断し、該電流が遮断された周期の間に前記モータの逆起電力を検出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】
前記ストローク制御部は、前記ストローク推定値が前記ストローク指令値より小さいと、前記モータに印加される電圧を増加させ、前記ストローク推定値が前記ストローク指令値より大きいと、前記モータに印加される電圧を減少させ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４】
前記逆起電力検出部は、前記モータに流れる電流を一周期又はその以上の周期の間遮断した後、前記電流が遮断された周期の間に前記モータから発生する前記逆起電力を検出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５】
圧縮機のモータに供給される電流を所定周期の間遮断する段階と、
該電流が遮断された所定周期の間に前記モータの逆起電力を検出する段階と、該検出された逆起電力に基づいて前記圧縮機のストローク推定値を演算する段階と、
該演算されたストローク推定値及びストローク指令値に基づいて前記モータに印加される電圧を可変にして前記圧縮機のストロークを制御する段階と、を有することを特徴とする圧縮機の運転制御方法。
【請求項６】
前記ストローク推定値は下記の式により演算され、
【数１】
2004124930.tif 000006
前記αは前記モータの常数、前記ｖは前記圧縮機のピストン速度、前記αｖは前記検出された逆起電力値であることを特徴とする請求項５に記載の圧縮機の運転制御方法。
【請求項７】
前記モータの逆起電力を検出する段階は、前記モータに流れる電流を一周期又はそれ以上の周期の間遮断した後、該電流が遮断された周期の間に前記モータから発生する電圧を検出する段階であることを特徴とする請求項５に記載の圧縮機の運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機に係るもので、詳しくは、往復動式圧縮機のストロークを推定して圧縮機の運転を制御する装置及びその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の往復動式圧縮機の運転制御装置は、図４に示したように、往復動式圧縮機６のモータ（図示されず）に印加される電流を検出する電流検出部４と、上記のモータに印加される電圧を検出する電圧検出部３と、この検出された電流、電圧及びモータのパラメータ（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）に基づいて圧縮機６のストローク推定値（ｓｔｒｏｋｅ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｖａｌｕｅ）を演算するストローク演算部５と、この演算されたストローク推定値と予め設定されたストローク指令値（ｓｔｒｏｋｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｖａｌｕｅ）とを比較し、この比較結果による差値を出力する比較器１と、この差値によってモータに印加される電圧を変えて圧縮機６のストロークを制御するストローク制御部２と、を包含して構成されていた。以下、このような往復動式圧縮機の運転制御装置の動作に対し、説明する。
【０００３】
先ず、電流検出部４は、圧縮機６の内部モータ（図示されず）に印加される電流を検出し、この検出された電流をストローク演算部５に出力する。このとき、電圧検出部３は、上記のモータに印加される電圧を検出し、この検出された電圧値をストローク演算部５に出力する。
【０００４】
次いで、ストローク演算部５は、上記の検出された電流値、検出された電圧値及び上記のモータのパラメータを以下の式１に代入して圧縮機６のストローク推定値を演算した後、この演算されたストローク推定値を比較器１に印加する。
【０００５】
【数２】
2004124930.tif 000003
【０００６】
上式中、Ｒは抵抗、Ｌはインダクタンス、αはモータ常数、ＶＭはモータに印加される電圧、ｉはモータに印加される電流、ｄｉ／ｄｔはモータに印加される電流ｉの時間変化率、即ち、ｉの微分値である。
【０００７】
次いで、比較器１は、上記のストローク推定値とストローク指令値とを比較し、この比較結果による差値をストローク制御部２に印加する。
【０００８】
次いで、ストローク制御部２は、上記の差値に基づいて圧縮機６のモータに印加される電圧を変えてストロークを制御する。これに対し、図５を用いて説明すると次のようである。
【０００９】
図５は、従来の往復動式圧縮機の運転制御方法を示したフローチャートである。
【００１０】
先ず、ストローク演算部５によりストローク推定値が演算されて（ＳＰ１）比較器１に印加されると、比較器１は、ストローク推定値とストローク指令値とを比較して比較結果による差値をストローク制御部２に出力する（ＳＰ２）。
【００１１】
次いで、ストローク制御部２は、ストローク推定値がストローク指令値より小さいと、圧縮機６のストロークを制御するためにそのモータに印加される電圧を増加させ（ＳＰ３）、また、ストローク推定値がストローク指令値より大きいと、モータに印加される電圧を減少させる（ＳＰ４）。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このような従来の往復動式圧縮機の運転制御装置及びその方法においては、圧縮機のモータのパラメータ（モータ常数、抵抗、インダクタンス）を利用して圧縮機のストローク推定値を演算し、この演算されたストローク推定値に基づいて圧縮機のストロークを制御するので、モータのパラメータ（特に、抵抗、インダクタンス）の誤差及び非線形性によって上記の演算されたストローク推定値の誤差が増加するという不都合な点があった。
【００１３】
また、従来の往復動式圧縮機の運転制御装置及びその方法においては、上記の演算されたストローク推定値の誤差値が大きいため、圧縮機の運転を正確、かつ精密に制御し得ないという不都合な点があった。
【００１４】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、抵抗及びインダクタンスにより発生する誤差を除去して圧縮機のストローク推定値に対する誤差を減少させることによって、圧縮機の運転を正確で、精密に制御し得る圧縮機の運転制御装置及びその方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係る圧縮機の運転制御装置は、圧縮機のモータから発生する逆起電力を検出する逆起電力検出部と、該逆起電力に基づいて前記圧縮機のストローク推定値を演算するストローク演算部と、前記演算されたストローク推定値及びストローク指令値に基づいて前記モータに印加される電圧を可変にすることによって、前記圧縮機のストロークを制御するストローク制御部と、を包含して構成されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る圧縮機の運転制御方法は、圧縮機のモータに印加される電流を所定周期の間遮断する段階と、前記電流が遮断された所定周期の間に前記モータの逆起電力を検出する段階と、該検出された逆起電力に基づいて前記圧縮機のストローク推定値を演算する段階と、該演算されたストローク推定値及びストローク指令値に基づいて前記モータに印加される電圧を可変にして前記圧縮機のストロークを制御する段階と、を有することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に対し、図面を用いて説明する。
【００１８】
本発明に係る往復動式圧縮機の運転制御装置は、図１に示したように、圧縮機５０のモータ（図示されず）に印加される電流を一時的に所定周期（ｐｅｒｉｏｄ）の間遮断し、この電流が遮断された所定周期の間にモータの逆起電力を検出する逆起電力検出部１０と、逆起電力検出部１０から検出された逆起電力値に基づいて圧縮機５０のストローク推定値を演算するストローク演算部２０と、この演算されたストローク推定値とストローク指令値とを比較し、この比較結果による差値に対応する信号を出力する比較器３０と、比較器３０から出力された信号に基づいて圧縮機５０のストロークを変えるためにモータに印加される電圧を可変にして圧縮機５０のストロークを制御するストローク制御部４０と、を包含して構成されている。
【００１９】
以下、このような往復動式圧縮機の運転制御装置の動作について、図２を用いて説明する。
【００２０】
図２は、本発明に係る往復動式圧縮機の運転制御方法を示したフローチャートである。
【００２１】
先ず、逆起電力検出部１０は、圧縮機５０のモータに電流が供給され（ＳＰ４１）、逆起電力の演算時点を決めるために予め設定された所定時間が経過して電流を遮断すべき時間（電流遮断時間）になったか否かを判断する（ＳＰ４２）。
【００２２】
次いで、逆起電力検出部１０は、上記の予め設定された時間が経過すると、モータに流れる電流を一時的に所定周期（ｐｅｒｉｏｄ）の間（例えば、一周期の間）遮断して（ＳＰ４３）、その電流が遮断された所定周期の間にモータの逆起電力を検出して（ＳＰ４４）、この検出された逆起電力値をストローク演算部２０に出力する。即ち、逆起電力検出部１０は、上記の逆起電力を検出するため、所定周期の間のみモータに流れる電流を遮断し、この電流が遮断されたときにモータの逆起電力電圧を検出する。
【００２３】
ここで、上記の検出された逆起電力値は、下記の式２により計算された値と同様である。
【００２４】
【数３】
2004124930.tif 000004
【００２５】
上式中、αはモータ常数で、ｖは圧縮機のピストン速度である。
【００２６】
次いで、ストローク演算部２０は、上記の検出された逆起電力値を下記の式３に適用して圧縮機のストローク推定値Ｘを演算した後、この演算されたストローク推定値Ｘを比較器３０に印加する（ＳＰ４５）。
【００２７】
【数４】
2004124930.tif 000005
【００２８】
比較器３０は、上記のストローク推定値Ｘとストローク指令値とを比較し、この比較結果による差値をストローク制御部４０に印加する（ＳＰ４６）。この時、ストローク制御部４０は、上記の差値に基づいて圧縮機のモータに印加される電圧を変えて圧縮機のストロークを制御する。
【００２９】
即ち、ストローク制御部４０は、上記のストローク推定値がストローク指令値より小さいと、圧縮機のストロークを制御するために圧縮機のモータに印加される電圧を増加させ（ＳＰ４７）、またストローク推定値がストローク指令値より大きいと、モータに印加される電圧を減少させる（ＳＰ４８）。以下、モータの逆起電力を検出する方法及びこの検出された逆起電力値に基づいて圧縮機のストローク推定値を正確に演算し得る方法について、図３を用いて説明する。
【００３０】
図３は、本発明に係るモータの逆起電力を検出する時点を示した波形図である。
【００３１】
図３に示したように、圧縮機のモータに電流ｉを供給しているときに、モータの逆起電力を検出するために一周期（ｐｅｒｉｏｄ）又はそれ以上の周期の間モータに供給される電流を遮断する。この時、電流が遮断された周期の間にモータの電圧を検出する。この場合、電流が遮断されている時点で検出された電圧が式２で与えられる逆起電力（αｖ）である。
【００３２】
次いで、上記の検出された逆起電力値（αｖ）を式３に代入してストローク推定値を演算した後、この演算されたストローク推定値とストローク指令値とを比較し、その比較結果によってモータに印加される電圧を変えることによって、圧縮機５０のストロークを正確に制御することができる。即ち、上記のストローク推定値がストローク指令値より大きいと、モータに印加される電圧を減少させ、また、ストローク推定値がストローク指令値より小さいと、モータに印加される電圧を増加させる。即ち、本発明は、圧縮機のモータに流れる電流を所定時間あるいは所定周期の間遮断した後、電流が遮断されている時間あるいは周期の間にモータの逆起電力を検出して圧縮機のストロークを正確に推定することによって、圧縮機のストローク推定値に対する誤差を大幅に減少させることができる。即ち、モータのパラメータのうち、インダクタンス及び抵抗の誤差を考慮しなくてもよくなるため、圧縮機のストローク推定値の誤差を大きく減少させることができる。
【００３３】
例えば、圧縮機のモータに供給される電流が０である時（電流＝０）は、圧縮機のモータに印加された電圧値（ＶＭ）は、上記の電流が零の間に検出された逆起電力値と同じで、圧縮機のモータに供給される電流が０でない時（電流≠０）は、モータに印加される電圧値（ＶＭ）は、αｖ＋Ｒｉ＋Ｌ（ｄｉ／ｄｉ）の式により求められる。従って、抵抗（Ｒ）及びインダクタンス（Ｌ）により生ずる逆起電力（αｖ）の推定誤差を除去するためには、モータに供給される電流を一時的に遮断し、この電流が遮断されている時点でモータの逆起電力電圧を検出し、この検出された逆起電力値を前記の式３に代入することによって、モータの抵抗（Ｒ）及びインダクタンス（Ｌ）により生ずる誤差無しで圧縮機のストローク推定値を正確に演算することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る圧縮機の運転制御装置及びその方法においては、圧縮機のモータに流れる電流を所定周期の間遮断した後、この電流が遮断された周期の間にモータの逆起電力を検出し、この検出された逆起電力値に基づいて圧縮機のストロークを正確に推定することによって、圧縮機のストロークの推定誤差を減少し得るという効果がある。
【００３５】
また、本発明は、モータのパラメータ中、インダクタンスと抵抗による逆起電力の検出誤差を除去し、上記の検出された逆起電力値に基づいて圧縮機のストロークを正確に推定して圧縮機のストロークの推定誤差を減少させることによって、圧縮機の運転を正確で、かつ精密に制御し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る往復動式圧縮機の運転制御装置の構成を示したブロック図である。
【図２】本発明に係る往復動式圧縮機の運転制御方法を示したフローチャートである。
【図３】本発明によってモータの逆起電力を検出する時点を示した波形図である。
【図４】従来の往復動式圧縮機の運転制御装置の構成を示したブロック図である。
【図５】従来の往復動式圧縮機の運転制御方法を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…逆起電力検出部
２０…ストローク演算部
３０…比較器
４０…ストローク制御部
５０…圧縮機
【図１】
2004124930.tif 000007
【図２】
2004124930.tif 000008
【図３】
2004124930.tif 000009
【図４】
2004124930.tif 000010
【図５】
2004124930.tif 000011