JPH04281159A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、圧縮機の駆動用電動
機への運転周波数を制御する制御器を備えた冷凍装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の冷凍装置の従来技術としては、
特公昭６２−３２３８３号公報に記載されたものがある
。

【０００３】この冷凍装置は、圧縮機と凝縮器と減圧器
と蒸発器とを冷媒管で接続した冷媒回路と、圧縮機の駆
動用電動機への運転周波数を制御する制御器とを備え、
圧縮機の回転速度を制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した冷凍装置等で
は、起動時には、制御器によって最低運転周波数から徐
々に運転周波数を上昇させるように制御することが一般
的である。

【０００５】しかし、このような冷凍装置では、圧縮機
と冷媒管とが激しく振動する共振周波数が前記最低運転
周波数より少し高いことがあり、このような場合は、運
転周波数が前記共振周波数を通過するため、冷凍装置に
おける振動や騒音が大きいという欠点がある。

【０００６】この発明は、起動時における大きな振動や
騒音を避けられる冷凍装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、圧縮機と凝
縮器と減圧器と蒸発器とを冷媒管で接続した冷媒回路と
、圧縮機の駆動用電動機に供給する運転周波数を変換す
るための周波数変換手段を有する制御器とを備えた冷凍
装置において、前記制御器には、電動機の起動時に周波
数変換手段で変換された運転周波数を圧縮機と冷媒管と
の共振周波数より高く設定する起動手段を設けたもので
ある。

【０００８】

【作用】この冷凍装置では、制御器には、電動機の起動
時に周波数制御手段で変換された運転周波数を圧縮機と
冷媒管との共振周波数より高く設定する起動手段を設け
ているので、起動時に電動機は共振周波数を避けた運転
周波数で駆動され、電動機は振動や騒音の激しい前記共
振周波数を通過しない。

【０００９】

【実施例】この発明の実施例を図面に基づいて説明する
。

【００１０】図１において、１は分離型空気調和機等の
冷凍装置で室内ユニットＡと、室外ユニットＢと、両ユ
ニットを結ぶユニット間配管２とから構成されている。 室内ユニットＡには蒸発器３が内蔵されている。

【００１１】一方、室外ユニットＢにはアキュームレー
タ４と、圧縮機５と、凝縮器６と減圧器７とが内蔵され
ている。そして冷房運転時に例えば電源周波数を１５Ｈ
ｚ〜１５０Ｈｚに可変できる周波数変換手段８からの入
力で圧縮機５の回転速度を変えて、冷房能力を可変させ
ることができる。ここで１５Ｈｚが圧縮機５の運転可能
な最低周波数ｆ０であり、１５０Ｈｚが圧縮機５の運転
可能な最高周波数ｆ５である。

【００１２】尚、圧縮機５と凝縮器６と減圧器７と蒸発
器３とを冷媒管３０や配管２で接続して冷媒回路３１を
構成している。

【００１３】前記周波数変換手段８は主にインバーター
主回路９と圧縮機駆動回路１０とベース駆動回路１１と
から構成されている。

【００１４】１２は室内ユニットＡの制御装置１３から
の周波数指令信号を入力する入力回路、１４は１チップ
のマイクロコンピュータを用いた起動手段、１５は電動
機１６のローターに取付けられたディスク、１７はこの
ディスクに取付けられた磁石を検出する磁気検出センサ
で、このセンサからの信号は前記起動手段１４に入力さ
れる。

【００１５】尚、周波数変換手段８と起動手段１４と入
力回路１２とで圧縮機用の制御器１８を構成している。

【００１６】前記起動手段１４は、圧縮機５の起動時に
は、圧縮機５と冷媒管３０とが共振する共振周波数ｆ１
［例えば１７〜１８Ｈｚ］より高い周波数ｆ２［２０Ｈ
ｚ］の電圧を周波数変換手段８に圧縮機５の電動機１６
に印加させるものである。

【００１７】また、この起動手段１４は、印加電圧／周
波数の比を所定時間ｔ１、例えば１００秒間は一定に保
ち、この後は前記比を一定あるいは可変制御する。

【００１８】そして、この起動手段１４は前記１００秒
経過後は、運転周波数が高いとき、例えば５０Ｈｚ以上
のときは印加電圧／周波数の比を一定制御のままにする
と共に運転周波数の制御速度を１Ｈｚ／０．５秒のまま
とし、運転周波数が低いとき、例えば５０Ｈｚ未満のと
きは前記比を可変制御すると共に運転周波数の制御速度
を１Ｈｚ／３秒とする。

【００１９】更にまた、前記起動手段１４は、前記比を
可変制御する場合は図３に示すフローチャートに従って
動作する。

【００２０】尚、図３には、周波数を制御する動作は示
していない。前記起動手段１４は、印加電圧／周波数の
制御量より負荷判断を行ない、最小とする周波数ｆ４を
決定し、この最小とする周波数ｆ４以上の運転周波数で
圧縮機５の電動機１６を駆動する。

【００２１】このように構成された冷凍装置１では次に
説明するように動作する。まず最初に、起動手段１４か
らの信号により周波数変換手段８が共振周波数ｆ１［１
７〜１８Ｈｚ］より高い周波数ｆ２［２０Ｈｚ］で圧縮
機５の電動機１６を起動させる。

【００２２】前記周波数ｆ２は圧縮機５と冷媒管３０の
共振周波数ｆ１［１７〜１８Ｈｚ］より大きな２０Ｈｚ
であるため、印加電圧／周波数の値を一定に保ちながら
周波数を上昇させると、圧縮機５の運転周波数は前記共
振周波数ｆ１を通過しない。

【００２３】このため、圧縮機５と冷媒管３０とが共振
により振動することや振動に伴ない生ずる騒音を防止す
ることができる。

【００２４】また、印加電圧／周波数の値を一定に保っ
ていた１００秒間の制御中は電動機１６の運転周波数を
、周波数ｆ３以上の周波数に設定することによって、周
波数ｆ３より低い周波数で圧縮機５を運転することを制
限する。

【００２５】このように、圧縮機５の運転周波数を一定
時間、周波数ｆ３以上に制御されると、凝縮器６内に冷
媒が必要量溜まり込む時間や、凝縮器６と蒸発器３との
差圧が生ずる時間もとれ、起動時における過渡的で冷媒
の不安定な状態において、圧縮機５の運転周波数を下げ
るような望ましくない制御が回避される。

【００２６】更にまた、この冷凍装置においては、１０
０秒が経過すると次のように動作する。

【００２７】起動手段１４は印加電圧／周波数の比を一
定に保っていた制御から、前記比を一定にする制御ある
いは可変させる制御を行なう。

【００２８】前記起動手段１４は、運転周波数が高いと
き、例えば５０〜１５０Ｈｚのときは、運転周波数の制
御速度を１Ｈｚ／０．５秒のままとし、運転周波数が低
いとき、例えば１５〜５０Ｈｚのときは運転周波数の制
御速度を１Ｈｚ／３秒とする。

【００２９】起動手段１４が特に周波数が低いときに制
御速度を１Ｈｚ／３秒と制御速度を遅くする理由は、運
転周波数が低く、例えば１５〜５０Ｈｚであれば冷凍装
置の制御が安定していると判断できるため運転周波数の
制御速度を速くする必要がなく、しかも、このような状
態では制御速度が１Ｈｚ／０．５秒のように速いと冷凍
装置１における制御が追随できないからである。

【００３０】また、例えば１Ｈｚ／５秒等と制御速度を
もっと遅くすると冷凍装置１における制御が遅くなり過
ぎるため、制御が遅くなり過ぎないように運転周波数が
低いときは制御速度を１Ｈｚ／３秒と決めた。

【００３１】更に、このように印加電圧／周波数の比を
可変制御することにより、負荷の変化と出力電圧の周波
数変化とのマッチングがスムーズに行なえるようになる
。

【００３２】また、前記１００秒経過後は、起動手段１
４は印加電圧／周波数の制御量より負荷判断を行ない最
低運転周波数を決定し、この最低とする周波数以上で圧
縮機５の電動機１６を運転する。この具体的な動作を図
３に沿って説明する。

【００３３】図３のＶ，Ｖ１，ΔＶは夫々実際の印加電
圧、標準印加電圧、補正印加電圧を示している。

【００３４】また、Ｎ，Ｎｆは夫々実際の電動機回転数
、目標回転数を示し、ｎ，ｎ０は夫々補正数、基準補正
数、ｆ，ｆ４は夫々実際の運転周波数、設定される最小
運転周波数を示している。

【００３５】まず最初に、ステップ５０で起動手段１４
は実際の印加電圧Ｖを演算し、実際の電動機回転数Ｎを
磁気センサ１７からの信号により算出する。

【００３６】そして、ステップ５１では実際の電動機回
転数Ｎと目標回転数Ｎｆとを比較し、電動機回転数Ｎが
目標回転数Ｎｆより大きい場合は補正数ｎにｎ−１を代
入し［ステップ５２］、電動機回転数Ｎが目標回転数Ｎ
ｆと同じ場合は補正数ｎはそのままにし［ステップ５３
］、電動機回転数Ｎが目標回転数Ｎｆより小さい場合は
補正数ｎにｎ＋１を代入する［ステップ５４］。

【００３７】次に、ステップ５５で不等式、補正数ｎ＞
基準補正数ｎ０が正しいかどうか判別し、正しい場合は
ステップ５６で不等式、実際の運転周波数ｆ＜設定され
た最小運転周波数ｆ４が正しいかどうか判別する。

【００３８】不等式、運転周波数ｆ＜設定された最小運
転周波数ｆ４が正しい場合はステップ５７で運転周波数
ｆに設定された最小運転周波数ｆ４を代入し、ステップ
５０に戻る。

【００３９】尚、ステップ５５，５６での不等式が正し
くない場合は、ステップ５０に戻る。

【００４０】フローチャート中の補正数ｎは補正印加電
圧ΔＶに掛けられていてｎΔＶは標準印加電圧Ｖ１に対
する制御量となり、ΔＶを一定に設定しているので補正
数ｎを電圧／周波数の制御量とみなして良い。

【００４１】そして、この補正数ｎが大きいとき、負荷
は大きく、補正数ｎが小さいとき、あるいはマイナスの
ときは負荷が小さい。

【００４２】従来、印加電圧／周波数の比を可変制御す
る場合、負荷に対する電流の変化率が小さいので検知精
度を考慮すると充分正確な負荷判断は望めなかった。

【００４３】また、圧縮機の運転周波数が変化した場合
の過渡的な状態における負荷に対しては、外気温度を検
知して負荷判断を行なう方法でも充分正確な負荷判断が
できなかった。

【００４４】しかし、この冷凍装置では、制御手段１４
が印加電圧／周波数の制御量より負荷の大きさを判断を
行なうため、従来のものに比べてより正確な判断が行な
える。

【００４５】しかも、この冷凍装置では前記負荷判断に
合わせて最小運転周波数ｆ４を決定し、この最小運転周
波数ｆ４以上の周波数で圧縮機５の電動機１６を運転す
るので、次に説明するような利点がある。

【００４６】印加電圧／周波数の比を可変する制御を行
なう場合は、運転周波数を急激に低下させると、冷凍装
置内の圧力差は急激には低下せず、実際の値と理論値が
ずれることになり、運転周波数の下げ量が大きい程この
ずれは大きくなる。

【００４７】前記最小運転周波数ｆ４を決め、運転周波
数をこの周波数以上にすることにより、運転周波数をあ
る周波数より下げないように制御し、実際の値と理論値
とが大きくずれることのないようにする。

【００４８】このような制御により、この冷凍装置１に
おいては、実際の値と理論値とのずれが小さく、冷凍能
力の過不足が非常に少なく負荷にに見合った運転周波数
で圧縮機５の電動機１６を運転することができる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
周波数を制御する制御器には、電動機の起動時に周波数
変換手段で変換された運転周波数を圧縮機と冷媒管との
共振周波数より高く設定する起動手段を設けたので電動
機を前記共振周波数を避けた運転周波数で起動でき、冷
凍装置の起動時における大きな振動やこの振動に伴なう
騒音を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を示す冷凍装置の回路図である。

【図２】同冷凍装置における運転周波数を示す説明図で
ある。

【図３】同冷凍装置における制御手段の動作を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１　　冷凍装置 ３　　蒸発器 ５　　圧縮機 ６　　凝縮器 ７　　減圧器 ８　　周波数変換手段 １４　　起動手段 １６　　電動機 １８　　制御器 ３０　　冷媒管 ３１　　冷媒回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧縮機と凝縮器と減圧器と蒸発器とを
   冷媒管で接続した冷媒回路と、圧縮機の駆動用電動機に
   供給する運転周波数を変換するための周波数変換手段を
   有する制御器とを備えた冷凍装置において、前記制御器
   には、電動機の起動時に周波数変換手段で変換された運
   転周波数を圧縮機と冷媒管との共振周波数より高く設定
   する起動手段を設けたことを特徴とする冷凍装置。