(57)【要約】  【課題】  圧縮機の振動抑制ができ、しかも入力の増加が著しく少ない圧縮機の制御装置を提供する。  【解決手段】  圧縮機１０５と、同期モータ１０３と、位置検出手段１１１と、インバータ１０２とを有し、同期モータ１０３の低回転数のときにインバータ１０２は位置検出手段１１１の出力に関係なく一定の時間ごとに切り替えるように交流電流を流すようにすることにより、入力増加を抑えたまま、圧縮機の負荷トルクの変動による振動の発生は大幅に抑制することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１回転中に負荷トルクが変動する圧縮要素を有する圧縮機と、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、前記同期モータの回転子の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段に従って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を有し、低回転数のときに前記インバータは前記位置検出手段の出力に関係なく一定の時間ごとに切り替えるように交流電流を流すようにした圧縮機の制御装置。
【請求項２】
低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との１回転中の平均の位相差は０度以上１０度未満とすることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の制御装置。
【請求項３】
低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との位相差は−２０度以上３０度以下とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧縮機の制御装置。
【請求項４】
低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との位相差が所定の範囲外であれば、インバータから出力される電圧または電流を増減することにより前記位相差を所定の範囲内に入れるようにすることを特徴とした請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧縮機の制御装置。
【請求項５】
１回転中に負荷トルクが変動する圧縮要素を有する圧縮機と、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、前記同期モータの回転子の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段に従って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を有し、低回転数において１回転中において前記位置検出手段に対するインバータの出力電流の位相を変化させることを特徴とした圧縮機の制御装置。
【請求項６】
１回転を２以上の整数であるｎ個の複数の区間に分割し、各区間の角速度が一定となるように、前記複数の区間毎に前記位置検出手段に対するインバータの出力電流の位相を変化させることを特徴とした請求項５に記載の圧縮機の制御装置。
【請求項７】
角速度が所定値よりも小さければ電流の位相を進ませ、角速度が所定値よりも大きければ電流の位相を遅らせるようにすることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の圧縮機の制御装置。
【請求項８】
低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電琉との１回転中の平均の位相差は０度以上１０度未満とすることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の圧縮機の制御装置。
【請求項９】
低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との位相差は−２０度以上３０度以下とすることを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の圧縮機の制御装置。
【請求項１０】
低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との位相差が所定の範囲外であれば、インバータから出力される電圧または電流を増減することにより前記位相差を所定の範囲内に入れるようにすることを特徴とした請求項５から請求項９のいずれか一項に記載の圧縮機の制御装置。
【請求項１１】
１回転中に負荷トルクが変動する圧縮要素を有する圧縮機は、往復動式圧縮要素をもつレシプロ式圧縮機である請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の圧縮機の制御装置。
【請求項１２】
１回転中に負荷トルクが変動する圧縮要素を有する圧縮機は、回転式圧縮要素をもつロータリー式圧縮機である請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の圧縮機の制御装置。
【請求項１３】
圧縮機は、凝縮器、減圧器、蒸発器などを接続して冷媒を循環させることにより、冷却または加熱をするための冷凍空調システムを駆動するものであることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の圧縮機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明、主に冷凍冷蔵庫やエアコンに用いられるインバータ駆動の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変動する圧縮要素を有する圧縮機（例えば、レシプロ式やロータリー式など）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、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）によって回転数を変化させることが簡単にできることがよく知られている。
【０００３】
このため、冷凍冷蔵庫やエアコンにおいて、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、後の半回転が圧縮・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】
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、エアコンに良く使われるロータリー式圧縮機においても同様であり、レシプロ式ほどではないにしても、１回転中の吸入工程、圧縮・吐出工程の関係から同様の負荷トルク脈動があり、先述と同様の原理により、低回転数において大きな振動が生じる。
【０００７】
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。
【０００８】
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）。
【０００９】
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。
【００１０】
図１２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とからなる電動機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。
【００１１】
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、電動機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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
また、ロータリー式圧縮機においては、さらに厳しい状況にある。図１３は一般的なロータリー式圧縮機の縦断面図である。密閉容器４１内に３相巻線を持つ固定子４２と永久磁石をもつ回転子４３とからなる電動機４４と回転軸４５からの回転運動を軸受け部４７を通して、そのまま圧縮要素４６内にある回転式のシリンダとピストン（図示せず）により回転運動のまま圧縮仕事を行う。特にレシプロ式とは異なり、一般的には電動機４４の固定子４２は直接密閉容器４１と接続（溶接など）されている。
【００１５】
従って、図１２に示したレシプロ式圧縮機が有していた支持バネ８やループパイプ９等のように、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る手段はなく、そのまま圧縮機の外部に伝わることとなる。
【００１６】
図１４は、従来の圧縮機の負荷トルクとモータトルクとの関係図を示す。
【００１７】
図１４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。
【００１８】
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。
【００１９】
このモータトルクを回転位置によって変化させることは、一般的にモータ電流をコントロールすることで実現する（例えば、特許文献２）。これは、ブラシレスモータの発生するトルクは電流にほぼ比例するという特性を利用したものである。回転位置の負荷トルクに合わせて、モータ電流をコントロールすることにより、モータトルクと負荷トルクの差分を大幅に低減し、振動を抑制しようというものであった。
【特許文献１】特開２００３−４３５２号公報
【特許文献２】特開平２−７９７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら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、１回転中のモータ電流が大きく変動するものであった。このモータ電流の変動は平均的なモータ効率の低下を引き起こし、その結果、入力が増加するという課題を有していた。
【００２１】
また、モータ電流を検出して電流値を制御するために、電流センサやその回路などが増加し、大型化・高コスト化するという課題も有していた。
【００２２】
以上のような課題を解決するために本発明は、従来と同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著しく少ない圧縮機の制御装置を提供することを目的とする。
【００２３】
また、このような圧縮機の制御装置を新たな回路を追加することなく、小型化で安価な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】
【００２４】
本発明は、１回転中に負荷トルクが変動する圧縮要素を有する圧縮機と、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、前記同期モータの回転子の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段に従って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を有し、低回転数のときに前記インバータは前記位置検出手段の出力に関係なく一定の時間ごとに切り替えるように交流電流を流すようにするものであり、これにより、位置検出信号と同期せずにモータの電流信号を切り替えることができるので、モータの回転状況、例えば一時的に角速度が低下している時には、モータ電流は回転位置に対して進角して流されるため、ｄ軸電流が自動的に負の方向に多くなり、弱め磁束制御が働き、回転数を上げるような作用を有する。また逆に一時的に角速度が増加している時には、モータ電流は回転位置に対して遅角して流されるため、ｄ軸電流が自動的に少なくなり、逆に正方向に流れることにより、回転数を下げる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明における圧縮機の制御装置では、位置検出信号と同期せずにモータの電流信号を切り替えることができるので、モータの回転状況、例えば一時的に角速度が低下している時には、モータ電流は回転位置に対して進角して流されるため、ｄ軸電流が自動的に負の方向に多くなり、弱め磁束制御が働き、回転数を上げる。
【００２６】
また逆に一時的に角速度が増加している時には、モータ電流は回転位置に対して遅角して流されるため、ｄ軸電流が自動的に少なくなり、逆に正方向に流れることにより、回転数を下げるような作用を有する。これにより圧縮機の負荷トルクの変動による振動の発生は大幅に抑制することができる。
【００２７】
また、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との１回転中の平均の位相差は０度以上１０度未満とすることにより、同期モータが最も効率の高くなる最適な状況で運転できると言う作用を有する。従って、全体の駆動においては最も効率の高い状態で運転できるので、入力は最小となり、省エネルギーが実現できる。ここで位相差はモータの回転子の構造により決定される所定値となる。
【００２８】
また、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との位相差は−２０度以上３０度以下とすることにより、同期モータの特性として、入力の増加が少ない状態で角速度の変動を従来より小さく抑えることができるという作用を有し、入力を増加させることなく圧縮機の大幅な振動抑制が可能となる。
【００２９】
また、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との位相差が所定の範囲外であれば、インバータから出力される電圧または電流を増減することにより前記位相差を所定の範囲内に入れるようにすることにより、前述より入力は若干増加するが、さらに圧縮機の振動を大幅に減少させることができる。
【００３０】
また、低回転数における１回転中において前記位置検出手段に対するインバータの出力電流の位相を変化させることにより、より精度良く同期モータの回転状況を把握し、その状態に応じた角速度の制御ができるので、より角速度の変動を小さくすることができるので、圧縮機の負荷トルクの変動による角速度の変動に起因する圧縮機の振動を、入力の増加を抑えた状態で、より精度良く確実に抑制することができる。
【００３１】
また、１回転をｎ個（ｎは２以上の整数）の複数の区間に分割し、各区間の角速度が一定となるように、前記複数の区間毎に前記位置検出手段に対するインバータの出力電流の位相を変化させることにより、マイコンなどの安価な制御素子を用いて容易に角速度の変動を抑えることができるため、安価な制御素子での入力を増加させない振動抑制が実現できる。
【００３２】
また、角速度が所定値よりも小さければ電流の位相を進ませ、角速度が所定値よりも大きければ電流の位相を遅らせるようにすることにより、角速度を容易かつ的確に一定にすることができるので、入力増加を伴うことなく、負荷トルクの変動による振動を大幅に削減することができる。
【００３３】
また、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との１回転中の平均の位相差は０度以上１０度未満とすることにより、同期モータが最も効率の高くなる最適な状況で運転できるので、振動を抑制したまま、入力を最小にすることができ大幅な省エネルギーが実現できる。
【００３４】
また、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との位相差は−２０度以上３０度以下とすることにより、同期モータの特性として、入力の増加が少ない状態で角速度の変動を従来より小さく抑えることができるために、入力を増加させることがなく振動を抑制することができるという効果が得られる。
【００３５】
また、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との位相差が所定の範囲外であれば、インバータから出力される電圧または電流を増減することにより前記位相差を所定の範囲内に入れるようにすることにより、前述の状態で十分に角速度の変動を抑えられない時には、さらに電圧または電流を増減するようにすることにより、入力の増加が最小限で角速度の変動を最も小さくすることができるので、より効果的な振動抑制が実現できることとなる。
【００３６】
また、これらの制御を用いる圧縮機として、往復動式圧縮要素をもつレシプロ式圧縮機であることにより、１回転の半分に負荷トルクが集中するレシプロ式圧縮機でも有効に１回転あたりの角速度を一定に保つことができ、構造的に実現できない低回転においても入力を増加させることなく、トルク脈動による振動を大幅に抑制することができるとともに、低回転数化により大幅な省エネルギーを実現できる。
【００３７】
また、同様にこれらの制御を用いる圧縮機は、回転式圧縮要素をもつロータリー式圧縮機であることにより、１回転中での負荷トルク変動は全域に渡っているものの、その構造上負荷トルク変動の影響が大きいロータリー式圧縮機でも有効に１回転あたりの角速度を一定に保つことができるので、構造的に負荷トルクの変動が周囲の配管などを含め大きな影響を与えるものであっても、さらに低回転数においても低入力・低振動を実現でき、なおかつ大幅な省エネルギーを実現することができる。
【００３８】
また、これらの圧縮機は灘縮器、減圧器、蒸発器などを接続して冷媒を循環させることにより、冷却または加熱をするための冷凍空調システムを駆動するものであることにより
低速回転においても負荷トルク変動による角速度の不安定さが著しく小さくなるために、大幅な低振動を実現するとともに、大幅な省エネルギーを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明の請求項１に記載の発明は、１回転中に負荷トルクが変動する圧縮要素を有する圧縮機と、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、前記同期モータの回転子の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段に従って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を有し、低回転数のときに前記インバータは前記位置検出手段の出力に関係なく一定の時間ごとに切り替えるように交流電流を流すようにするものであり、これにより、位置検出信号と同期せずにモータの電流信号を切り替えることができるので、モータの回転状況、例えば一時的に角速度が低下している時には、モータ電流は回転位置に対して進角して流されるため、ｄ軸電流が自動的に負の方向に多くなり、弱め磁束制御が働き、回転数を上げるような作用を有する。また逆に一時的に角速度が増加している時には、モータ電流は回転位置に対して遅角して流されるため、ｄ軸電流が自動的に少なくなり、逆に正方向に流れることにより、回転数を下げるような作用を有する。
【００４０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との１回転中の平均の位相差は０度以上１０度未満とするものであり、これにより、同期モータが最も効率の高くなる最適な状況で運転できるという作用を有する。
【００４１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との位相差は−２０度以上３０度以下とするものであり、これにより、同期モータの特性として、入力の増加が少ない状態で角速度の変動を従来より小さく抑えることができるという作用を有する。
【００４２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との位相差が所定の範囲外であれば、インバータから出力される電圧または電流を増減することにより前記位相差を所定の範囲内に入れるようにするものであり、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との位相差を−２０度以上３０度以下としても十分に角速度の変動を抑えられない時には、さらに電圧または電流を増減するようにすることにより、入力の増加が最小限で角速度の変動を最も小さくすることができる。
【００４３】
また、請求項５に記載の発明は、１回転中に負荷トルクが変動する圧縮要素を有する圧縮機と、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、前記同期モータの回転子の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段に従って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を有し、低回転数において１回転中において前記位置検出手段に対するインバータの出力電流の位相を変化させるものであり、より精度良く同期モータの回転状況を把握し、その状態に応じた角速度の制御ができるので、より角速度の変動を小さくすることができる。
【００４４】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、１回転を２以上の整数であるｎ個の複数の区間に分割し、各区間の角速度が一定となるように、前記複数の区間毎に前記位置検出手段に対するインバータの出力電流の位相を変化させるものであり、これにより、マイコンなどの安価な制御素子を用いて容易に角速度の変動を抑えることができるという作用を有する。
【００４５】
また、請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の発明において、角速度が所
定値よりも小さければ電流の位相を進ませ、角速度が所定値よりも大きければ電流の位相を遅らせるようにするものであり、これにより、角速度を容易かつ的確に一定にすることができるという作用を有する。
【００４６】
また、請求項８に記載の発明は、請求項５から７のいずれか一項に記載の発明において、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との１回転中の平均の位相差は０度以上１０度未満とするものであり、これにより、同期モータが最も効率の高くなる最適な状況で運転できるという作用を有する。
【００４７】
また、請求項９に記載の発明は、請求項５から８のいずれか一項に記載の発明において、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との位相差は−２０度以上３０度以下とするものであり、これにより、同期モータの特性として、入力の増加が少ない状態で角速度の変動を従来より小さく抑えることができるという作用を有する。
【００４８】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項５から９のいずれか一項に記載の発明において、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との位相差が所定の範囲外であれば、インバータから出力される電圧または電流を増減することにより前記位相差を所定の範囲内に入れるようにするものであり、これにより、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との位相差を−２０度以上３０度以下としても十分に角速度の変動を抑えられない時には、さらに電圧または電流を増減するようにすることにより、入力の増加が最小限で角速度の変動を最も小さくすることができる。
【００４９】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか一項に記載の発明において、１回転中に負荷トルクが変動する圧縮要素を有する圧縮機が、往復動式圧縮要素をもつレシプロ式圧縮機であるものであり、これにより、１回転の半分に負荷トルクが集中するレシプロ式圧縮機でも有効に１回転当たりの角速度を一定に保つことができるという作用を有する。
【００５０】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか一項に記載の発明において、１回転中に負荷トルクが変動する圧縮要素を有する圧縮機が、回転式圧縮要素をもつロータリー式圧縮機であるものであり、これにより、１回転中での負荷トルク変動は全域に渡っているものの、その構造上負荷トルク変動の影響が大きいロータリー式圧縮機でも有効に１回転あたりの角速度を一定に保つことができるという作用を有する。
【００５１】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１１たは１２に記載の発明において、圧縮機が、凝縮器、減圧器、蒸発器などを接続して冷媒を循環させることにより、冷却または加熱をするための冷凍空調システムを駆動するものであり、これにより低速回転においても負荷トルク変動による角速度の不安定さが著しく小さくなるという作用を有する。
【００５２】
以下、本発明による圧縮機の制御装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００５３】
（実施の形態１）
図１は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である。
【００５４】
図１において、商用電源１００は、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。本実施の形態では、商用電源１００を直流に変換する整流回路１０１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
構成される全波整流回路で示している。この全波整流回路により、商用電源１００の交流１００Ｖから直流の１４０Ｖの電圧を得る。
【００５５】
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。
【００５６】
インバータ１０２の３相交流出力により駆動される同期モータ１０３は、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。
【００５７】
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。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。
【００５８】
同期モータ１０３で駆動される１回転中に負荷トルクが変動する圧縮要素１０４は、レシプロ式やロータリー式などの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、負荷トルクが大きく変動するものである。また、ロータリー式の圧縮要素の場合は、１回転あたりに吸入工程と圧縮工程を同時に行っているので、レシプロ式ほど極端ではないが、圧縮・吐出工程での負荷トルクは大きく、やはり１回転あたりの負荷トルク変動は大きなものとなる。
【００５９】
圧縮機１０５は、同期モータ１０３と圧縮要素１０４を密閉容器に収納する。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）など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。
【００６０】
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。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。
【００６１】
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もある。
【００６２】
インバータ１０２を駆動するための駆動装置１０９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。
【００６３】
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。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。
【００６４】
更にこの制御装置１０９の中身について詳しく説明する。
【００６５】
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。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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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るから、回転数検出手段１１３は、この位置検出手段１１１の信号を分析することにより、同期モータ１０３の回転数（もしくは回転周期、角速度なども含む）が検出できる。
【００６９】
冷凍空調システムの状態により、その冷凍空調システム制御装置（図示せず）から回転数が支持されている。この回転数と回転数検出手段１１３で検出された実際の回転数とが一致するように、ＰＷＭ電圧設定手段１１４で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幅の割合をさす）を調整する。
【００７０】
このＰＷＭ電圧設定手段１１４の出力と、転流手段１１２の出力とにより、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ことにより、同期モータ１０３を駆動することにより、最適なモータ電流位相で運転して高効率な運転を実現している。
【００７１】
また、同期信号発生手段１１５は、回転数検出手段１１３から検出された回転数と同期する信号を発生する。例えば、回転数検出手段１１３で検出された回転数が２０ｒ／ｓの場合は、駆動信号は６０Hzであるので、６０Hzの同期信号が同期信号発生手段１１５から出力される。
【００７２】
また、選択手段１１６は、回転数検出手段１１３で検出された回転数があらかじめ定められた回転数より低い場合は、ドライブ手段１１０に送る信号として同期信号発生手段１１５からの信号を選択する。また、回転数検出手段１１３で検出された回転数があらかじめ定められた回転数より高い場合は、ドライブ手段１１０に送る信号として転流手段１１２からの信号を選択する。
【００７３】
もちろん、この選択手段１１６の選択動作は安定した時のみの動作とし、過渡期などの安定していない時にはより安定している転流手段１１２の出力を選択するものとする。
【００７４】
以上のように構成された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。
【００７５】
図２において、ＳＴＥＰ１で回転数の検出を行う。位置検出手段１１１の信号を用いて、回転数検出手段１１３で行う。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。
【００７６】
次にＳＴＥＰ２で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で、通常の位置検出手段１１１からの信号により転流手段１１２でつくられる信号により、インバータ１０２の６個のスイッチング素子を駆動するように選択手段１１６で信号を選択する。
【００７７】
ＳＴＥＰ２で安定運転と判定した場合は、ＳＴＥＰ４に進む。ＳＴＥＰ４ではＳＴＥＰ１で検出された回転数と、あらかじめ定められた所定値とを比較する。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。
【００７８】
ＳＴＥＰ４で、回転数が所定値より大きな時は、前記と同様にＳＴＥＰ３の位置検出による運転を選択する。ＳＴＥＰ４で、回転数が所定値以下であればＳＴＥＰ５に進む。
【００７９】
ＳＴＥＰ５で、同期信号発生手段１１５による同期運転でインバータ１０２を駆動するように選択手段１１６で選択を行う。ここでは位置検出手段１１１の信号とは関係ないタイミングで一定時間毎に切り替えていくことを特徴としている。例えば、回転数検出手段１１３で２０ｒ／ｓが検出された時、同期モータ１０３が６極モータであるので、インバータ１０２からは３倍の周波数６０Hzを出すこととする。これは例えば１２０度通電型インバータの場合は常に一定周期で順次スイッチングを切り替えていくこととし、正弦波インバータの場合はその位相が常に一定時間毎に変化していくような波形を出力する。
【００８０】
次にＳＴＥＰ６では、位置検出手段１１１で検出される位相と同期信号発生手段１１５によるインバータ１０２の出力位相とを比較し、１回転あたりの平均位相を演算する。この平均位相が０度から１０度（進み方向）となるようにＰＷＭ電圧設定手段１１４によるデューティを増減する。平均位相が０度より小さい時にはデューティを高くし、平均位相が１０度より大きい時にはデューティを低くし、平均位相が所望の範囲内に入るように調整を行う。
【００８１】
次にＳＴＥＰ７では、位置検出手段１１１で検出される位相と同期信号発生手段１１５によるインバータ１０２の出力位相とを比較し、１回転あたりの最大位相と最小位相を検出する。この最大位相と最小位相が所定範囲内（例えば、−２０度以上３０度以下）に入っていれば何もしないが、例えば−２０度より小さければその部分のデューティをＰＷＭ電圧設定手段１１４で決められたデューティより小さくし、３０度より大きければその部分のデューティをＰＷＭ電圧設定手段１１４で決められたデューティより大きくして、その部分的なスピード（角速度）を調整する。
【００８２】
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。
【００８３】
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。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。
【００８４】
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。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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。しかし本実施の形態においては、位置信号Ｘ，Ｙ，Ｚと関係なく常に一定の周期Ｔ１での切換を行っている。このＴ１は機械的な１回転の周期Ｔの１８分の１としている。
【００８７】
このように位置信号Ｘ，Ｙ，Ｚと関係なく、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）を発生させることにより角速度の変動が小さくなるメカニズムについてさらに詳しく説明を行う。
【００８８】
図４は本発明の実施の形態１における実際の角速度＝駆動角速度の時の制御の原理説明図、図５は同実施の形態における実際の角速度＜駆動角速度の時の制御の原理説明図、図６は同実施の形態における実際の角速度＞駆動角速度の時の制御の原理説明図である。
【００８９】
ここで、実際の角速度とは機械的な角速度を示し、駆動角速度とはインバータ１０２から出力されているモータ電流による角速度を示すものとする。また、波形にはインバータ１０２から供給される駆動電圧と同期モータ１０３に発生する誘起電圧を所定の相（例えばＵ相）について示す。
【００９０】
図４において、「実際の角速度＝駆動角速度」であるため、位置検出手段１１１の位置信号と同期して切り替えるのと同一のタイミングで切り替える。この時、最も効率が高くなるように駆動するように設定するので、若干進角気味に設定している。これは同期モータ１０３の回転子の構造が磁石埋め込み型（ＩＰＭ）モータであるためで、リラクタンストルクを有効に使用できるようにしているためである。この最適角度はモータの構造にもよるが、一般的には０度から１０度程度の進角が望ましい。この進角が全体を通しての平均的な進角の角度となる。
【００９１】
図５において、「実際の角速度＜駆動角速度」であるため、誘起電圧の周期が駆動電圧
の周期より広がる。そのために駆動電圧は誘起電圧に対して進角した状態で印加されることとなる。
【００９２】
また、図６において、「実際の角速度＞駆動角速度」であるため、誘起電圧の周期が駆動電圧の周期より狭くなる。そのために駆動電圧は誘起電圧に対して遅角した状態で印加されることとなる。
【００９３】
以上の状況をさらにベクトル図を用いて詳細に説明する。
【００９４】
図７は本発明の実施の形態１における実際の角速度＝駆動角速度の時の制御のベクトル図、図８は同実施の形態における実際の角速度＜駆動角速度の時の制御のベクトル図、図９は同実施の形態における実際の角速度＞駆動角速度の時の制御のベクトル図である。
【００９５】
ここで、ｑ軸はモータのマグネットトルクを発生する方向にとっており、ｄ軸は弱め磁束を発生する方向にとっている。
【００９６】
図７において、「実際の角速度＝駆動角速度」であるため、先ほども説明したように若干の進角状態で駆動されている。端子電圧Ｖｔはｑ軸に対してδ０進角され、それに伴い、電流もβ０進角される。これは弱め磁束制御を行うためではなく、リラクタンストルクを有効に使用するために、若干の進角を行い効率のよい運転を行っている。
【００９７】
図８において、「実際の角速度＜駆動角速度」であるため、端子電圧Ｖｔはｑ軸に対してδ１進角され、それに伴い、電流もβ１進角される。このときｄ軸電流ｉｄはマイナス方向に大きくなり、弱め磁束制御（ｄ軸電流が回転子の永久磁石による誘起電圧を抑制する働きを行い、みかけの磁束量が減少することをいう。誘起電圧が抑制されるため通常より高速運転が可能となる）が働く。この作用により実際の角速度を上げようとする動作を行う。
【００９８】
図９において、「実際の角速度＜駆動角速度」であるため、端子電圧Ｖｔはｑ軸に対してδ２遅角され、それに伴い、電流もβ２遅角される。この時、ｄ軸電流ｉｄはプラス方向になり、先ほどとは逆に実際の回転数を下げようとする動作を行う。
【００９９】
従って、これらの動作により、実際の角速度が小さい時、角速度を上げるように動作し、逆に実際の角速度が大きい時、角速度を下げるように動作することにより、角速度の変動が従来の駆動方法に比べて、著しく小さくなることとなる。
【０１００】
この時の状態を、さらに図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の実施の形態１における進角を変えたときの回転数とモータ電流の変化を示す特性図である。横軸を電流の進角とし、縦軸を回転数ならびにモータ電流としている。また回転数を破線で示し、モータ電流を実線で示す。
【０１０１】
電流の進角が−２０度から３０度の間においては、モータ電流が大幅に変化することなく回転数が変化する領域となる。この間で制御を行うことにより、電流の変化はほとんどなく、回転数のみを変化させることができる。
【０１０２】
進角が−２０度以下になると急激に電流が上昇し、進角が３０度以上においても同様に急激に電流が上昇するので、この間に入るように電圧（デューティ）も制御することが有効である。すなわち−２０度以下の場合はデューティを小さくして角速度を落とすように制御し、３０度以上の場合はデューティを大きくして角速度を上げるように制御することにより、より入力が低い状態で、かつ有効な角速度変動を抑える制御ができるようになる
。
【０１０３】
以上のように、本実施の形態１による圧縮機の制御装置は、１回転中に負荷トルクが変動する圧縮要素１０４を有する圧縮機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の回転子の位置を検出する位置検出手段１１１と、位置検出手段１１１に従って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とを有し、低回転数のときにインバータ１０２は位置検出手段１１１の出力に関係なく一定の時間ごとに切り替えるように交流電流を流すようにすることにより、位置検出信号と同期せずにモータの電流信号を切り替えることができるので、モータの回転状況、例えば一時的に角速度が低下している時には、モータ電流は回転位置に対して進角して流されるため、ｄ軸電流が自動的に負の方向に多くなり、弱め磁束制御が働き、回転数を上げるような作用を有する。また逆に一時的に角速度が増加している時には、モータ電流は回転位置に対して遅角して流されるため、ｄ軸電流が自動的に少なくなり、逆に正方向に流れることにより、回転数を下げるような作用を有する。
【０１０４】
これにより圧縮機の負荷トルクの変動による振動の発生は大幅に抑制することができる。また、この時の入力は従来ほどあがることはない。また、所定時間毎にインバータの出力波形を切り替えるだけの簡単な制御で実現できるため、特に新たなセンサや高能力のＣＰＵは必要なく、回路の小型化・低コスト化に寄与する。
【０１０５】
また、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との１回転中の平均の位相差は０度以上１０度未満とすることにより、同期モータが最も効率の高くなる最適な状況で運転できると言う作用を有する。従って、全体の駆動においては最も効率の高い状態で運転できるので、入力は最小となり、省エネルギーが実現できる。ここで位相差はモータの回転子の構造により決定される所定値となる。この制御の実現においても従来から有する位置検出手段１１１を使用できるので、回路の小型化・低コスト化に寄与する。
【０１０６】
また、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との位相差は−２０度以上３０度以下とすることにより、同期モータの特性として、入力の増加が少ない状態で角速度の変動を従来より小さく抑えることができるという作用を有し、入力を増加させることなく圧縮機の大幅な振動抑制が可能となる。
【０１０７】
また、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との位相差が所定の範囲外であれば、インバータから出力される電圧または電流を増減することにより前記位相差を所定の範囲内に入れるようにすることにより、前述より入力は若干増加するが、さらに圧縮機の振動を大幅に減少させることができる。
【０１０８】
また、これらの制御は従来の構成と全く同じ構成で実現できるため、特に新たなセンサや高能力のＣＰＵは必要なく、回路の小型化・低コスト化に寄与する。
【０１０９】
実施の形態１において、インバータ１０２の出力波形は１２０度駆動の矩形波としたが、正弦波の出力波形やその他の台形波などの波形であってもその効果は全く変わらないことは言うまでもない。また、位置検出手段１１１は同期モータ１０３の誘起電圧を検出する方法としたが、モータ電流から回転位置を検出する方法や、ホール素子などの機械センサを用いた場合ても同様の効果が得られる。また、同期モータ１０３はＩＰＭ型モータとしたが、表面磁石型（ＳＰＭ）モータでも全く同じ効果が得られることとなる。
【０１１０】
（実施の形態２）
次に実施の形態２について、図１１を用いて説明する。図１１は、本発明の実施の形態２における制御のフローチャートである。
【０１１１】
まず、ＳＴＥＰ１０で回転周期を検出する。ここで回転周期とは１回転をｎ個（ｎは２以上の整数）の複数の区間に分割して、その区間を測定した結果である。位置検出手段１１１では最低２０度ずつの区間に分割が可能である。また、モータ電流などにより位置検出を行うものは位置検出角度を検出するので、任意の角度での検出が可能である。
【０１１２】
次に、ＳＴＥＰ１１でＳＴＥＰ１０で検出した回転周期とあらかじめ指令回転数から決められた所定値とを比較する。回転周期と所定値が同一であれば、ＳＴＥＰ１２に進む。ＳＴＥＰ１２では、そのままの電流位相を維持する。
【０１１３】
ＳＴＥＰ１１で、回転周期が所定値よりも大きければ、回転速度が所定値よりも遅いため回転数を上げる必要がある。そこでＳＴＥＰ１３で電流を進め位相で駆動する。ここでは検出してすぐに位相進みにするのではなく、圧縮機の負荷トルクが周期的に変化する事を利用して次の周期にこの進め位相を使うことが有効である。
【０１１４】
次にＳＴＥＰ１４で、進み位相が限度かどうか確認する。ここでいう進め位相の限界は前述した３０度が最適ではあるがモータの種類などによっても変化する。進め位相がまだ限界に達していないときには、そのままの状態とする。限界にきているときは、これ以上の進め位相では電流が大幅に増加してしまうので、ＰＷＭ制御のデューティをアップさせることにより電流が大幅に増加することなく周期を一定にする動作を行う。
【０１１５】
ＳＴＥＰ１１で、回転周期が所定値よりも小さければ、回転速度が所定値よりも早いため回転数を下げる必要がある。そこでＳＴＥＰ１６で電流を遅れ位相で駆動する。前述と同等に、ここでは検出してすぐに位相進みにするのではなく、圧縮機の負荷トルクが周期的に変化する事を利用して次の周期にこの遅れ位相を使うことが有効である。
【０１１６】
次にＳＴＥＰ１７で、遅れ位相が限度かどうか確認する。ここでいう遅れ位相の限界は前述した−２０度が最適ではあるがモータの種類などによっても変化する。遅れ位相がまだ限界に達していないときには、そのままの状態とする。限界にきているときは、これ以上の遅れ位相では電流が大幅に増加してしまうので、ＰＷＭ制御のデューティをダウンさせることにより電流が大幅に増加することなく周期を一定にする動作を行う。
【０１１７】
以上のように、本実施の形態２による圧縮機の制御装置は、低回転数における１回転中において前記位置検出手段に対するインバータの出力電流の位相を変化させることにより、より精度良く同期モータの回転状況を把握し、その状態に応じた角速度の制御ができるので、より角速度の変動を小さくすることができるので、圧縮機の負荷トルクの変動による角速度の変動に起因する圧縮機の振動を、入力の増加を抑えた状態で、より精度良く確実に抑制することができる。
【０１１８】
また、１回転をｎ個（ｎは２以上の整数）の複数の区間に分割し、各区間の角速度が一定となるように、前記複数の区間毎に前記位置検出手段に対するインバータの出力電流の位相を変化させることにより、マイコンなどの安価な制御素子を用いて容易に角速度の変動を抑えることができるため、安価な制御素子での入力を増加させない振動抑制が実現できる。
【０１１９】
また、角速度が所定値よりも小さければ電流の位相を進ませ、角速度が所定値よりも大きければ電流の位相を遅らせるようにすることにより、角速度を容易かつ的確に一定にすることができるので、入力増加を伴うことなく、負荷トルクの変動による振動を大幅に削
減することができる。
【０１２０】
また、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との１回転中の平均の位相差は０度以上１０度未満とすることにより、同期モータが最も効率の高くなる最適な状況で運転できるので、振動を抑制したまま、入力を最小にすることができ大幅な省エネルギーが実現できる。
【０１２１】
また、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との位相差は−２０度以上３０度以下とすることにより、同期モータの特性として、入力の増加が少ない状態で角速度の変動を従来より小さく抑えることができるために、入力を増加させることがなく振動を抑制することができるという効果が得られる。
【０１２２】
また、低回転数における回転子の回転位置とインバータから出力される交流電流との位相差が所定の範囲外であれば、インバータから出力される電圧または電流を増減することにより前記位相差を所定の範囲内に入れるようにすることにより、前述の状態で十分に角速度の変動を抑えられない時には、さらに電圧または電流を増減するようにすることにより、入力の増加が最小限で角速度の変動を最も小さくすることができるので、より効果的な振動抑制が実現できることとなる。
【０１２３】
また、これらの制御を用いる圧縮機として、往復動式圧縮要素をもつレシプロ式圧縮機であることにより、１回転の半分に負荷トルクが集中するレシプロ式圧縮機でも有効に１回転あたりの角速度を一定に保つことができ、構造的に実現できない低回転においても入力を増加させることなく、トルク脈動による振動を大幅に抑制することができるとともに、低回転数化により大幅な省エネルギーを実現できる。
【０１２４】
また、同様にこれらの制御を用いる圧縮機は、回転式圧縮要素をもつロータリー式圧縮機であることにより、１回転中での負荷トルク変動は全域に渡っているものの、その構造上負荷トルク変動の影響が大きいロータリー式圧縮機でも有効に１回転あたりの角速度を一定に保つことができるので、構造的に負荷トルクの変動が周囲の配管などを含め大きな影響を与えるものであっても、さらに低回転数においても低入力・低振動を実現でき、なおかつ大幅な省エネルギーを実現することができる。
【０１２５】
また、これらの圧縮機は凝縮器、減圧器、蒸発器などを接続して冷媒を循環させることにより、冷却または加熱をするための冷凍空調システムを駆動するものであることにより低速回転においても負荷トルク変動による角速度の不安定さが著しく小さくなるために、大幅な低振動を実現するとともに、大幅な省エネルギーを実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
以上のように本発明は、圧縮機の負荷トルクの変動による振動の発生を大幅に抑制することができ、冷凍空調機器等の圧縮機を用いた製品分野への幅広い適用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【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】同実施の形態における制御のフローチャート
【図３】同実施の形態における制御のタイミングチャート
【図４】同実施の形態における実際の角速度＝駆動角速度の時の制御の原理説明図
【図５】同実施の形態における実際の角速度＜駆動角速度の時の制御の原理説明図
【図６】同実施の形態における実際の角速度＞駆動角速度の時の制御の原理説明図
【図７】同実施の形態における実際の角速度＝駆動角速度の時の制御のベクトル図
【図８】同実施の形態における実際の角速度＜駆動角速度の時の制御のベクトル図
【図９】同実施の形態における実際の角速度＞駆動角速度の時の制御のベクトル図
【図１０】同実施の形態における進角を変えたときの回転数とモータ電流の変化を示す特性図
【図１１】本発明の実施の形態２における制御のフローチャート
【図１２】一般的なレシプロ式圧縮機の縦断面図
【図１３】一般的なロータリー式圧縮機の縦断面図
【図１４】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】
【０１２８】
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】
2005086911.tif 000003
【図２】
2005086911.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005086911.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005086911.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005086911.tif 000011
【図１０】
2005086911.tif 000012
【図１１】
2005086911.tif 000013
【図１２】
2005086911.tif 000014
【図１３】
2005086911.tif 000015
【図１４】
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