JPH0824427B2 - 圧縮機駆動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は，圧縮機駆動制御装置，特に振動式の圧縮機
の共振周波数に一致した駆動電源で圧縮機を駆動する圧
縮機駆動制御装置であて，該圧縮機駆動制御装置を交直
両用で駆動させるに当たり，交直それぞれの電源で夫々
に運転が行われるようにした圧縮機駆動制御装置に関す
るものである。

（従来の技術） 振動式の圧縮機を用いてガス状の冷媒を圧縮して液化
し，当該液化した冷媒が気化する際の気化熱を利用して
冷却等を行う冷蔵庫がある。従来，該冷蔵庫に用いる振
動式の圧縮機駆動制御方式として例えば第８図図示の如
きものがある。第８図図中，振動式の圧縮機５は，スイ
ッチング用のトランジスタTR₁,TR₂を導通状態に交互に
切り換えることによって直流電源Ｖを変圧器４の極性の
異なる１次側の巻線に交互に印加し，共振状態，即ち最
大効率が得られるように駆動制御される。この際，スイ
ッチング用のトランジスタTR₁,TR₂は例えば第９図図示
電流波形の如き態様で導通状態／非導通状態に交互に切
り換えられ，しかも振動式の圧縮機５の共振周波数に一
致するようにスイッチング周波数が制御される。詳述す
ると，第９図図示コレクタ電流“I_C"が切換わるよう
に，ドライブ回路１−３からスイッチング用のトランジ
スタTR₁,TR₂のベースにベース電流“I_B"が交互に供給さ
れる。即ち，当該ベース電流“I_B"を電流増幅率“h_FE"
倍した電流波形として図示ないしに示す如きいわば
台形波形を供給することによって，図中点P₁ないしP₃の
如き位置において夫々 I_C≧h_FE×I_B なる条件を与えることによって，スイッチング用のトラ
ンジスタTR₁,TR₂を導通状態／非導通状態に交互に切り
換え，所望の周波数の駆動電源を得るようにしている。
従来以上説明した如く振動式の圧縮機５の共振周波数に
一致した駆動電源を用いて当該圧縮機５を駆動してい
た。

ところで，このように振動式の圧縮機５の共振周波数
に一致した駆動電源を圧縮機５へ供給する従来の車載用
冷蔵庫の圧縮機駆動制御装置の回路は，第７図に示され
たように端子板30,31に入力される電源に応じてマニュ
アルで切換える構成が採られていた。すなわち端子板30
から入力される直流電源で圧縮機５を駆動させる場合に
は，直流の陽極が機械式サーモスタット92,変圧器４の
巻線を介してトランジスタTR₁,TR₂のコレクタ側に印加
され，直流の陰極がブレーカ93を介してトランジスタTR
₁,TR₂のエミッタ側に印加されるようになっている。そ
して制御回路部91から所定周波数で交互にあらわれる出
力Q,で上記スイッチング用のトランジスタTR₁,TR₂が
導通状態／非導通状態に交互に切り換えられ，変圧器４
の圧縮機５側の巻線には，該圧縮機５の共振周波数の交
流電圧が発生する。圧縮機５は該交流電圧によって共振
状態，すなわち最大効率が得られるように駆動制御され
ていた。

一方端子板31から入力される交流電源の場合には，交
流電源は機械式サーモスタット92を介して変圧器４に入
力し，該変圧器４の圧縮機５側に発生する交流電圧で上
記直流電源の場合と同様の共振状態で圧縮機５が駆動さ
れていた。

（発明が解決しようとする問題点） 第７図ないし第９図を参照して説明した従来の構成の
場合には，スイッチング用のトランジスタTR₁,TR₂の切
り換わり条件が I_C≧h_FE×I_B で与えられており，次の如き問題が残っている。

即ち，第１に当該スイッチング用のトランジスタ等を
導通状態／非導通状態に切り換えるタイミングを取るた
めに必要な信号がリップルによって影響を受け，タイミ
ングの時機に変動を生じてしまうという問題点があっ
た。第２にスイッチング用のトランジスタが非導通とな
る時機は，当該トランジスタの電流増幅率h_FEによって
変動するために２つのトランジスタの電流増幅率h_FEを
合わせる必要が生じたりまた当該h_FEが経年変化をした
りするという問題があった。

この点に関して，本願出願人は，特公昭55−9917号公
報において当該公報中の第２図に関連して説明している
如く，圧縮機の共振に関連する周波数が圧縮機の吐出圧
力，吸入圧力によって変化することを考察しており，本
願出願前の昭和60年５月16日付で特願昭60−104388号
（特開昭61−262555号公報，特公平４−73055号公報）
として，上記吐出圧力と吸入圧力との両方に夫々対応す
る温度を検出して圧縮機を共振状態で運転するようにし
た圧縮機駆動制御装置を出願している。

本願発明は，当該特願昭60−104388号に開示している
発明を更に電子回路化に向かって進展させるようにして
いる。

従来の車載用冷蔵庫の圧縮機駆動制御装置の回路で
は，制御回路部を電子化する場合，また機械式サーモス
タットに替え精度の高い電子式サーモスタットを使用す
る場合等交流電源駆動のときには，これらの装置を動作
させる直流電圧が得られない欠点があった。また機械式
サーモスタットの場合には交流と直流との２回路に分離
しておかなければならず，すなわち交直共用の１回路で
使用することができず，そのコストが高くなる欠点があ
り，また該機械式サーモスタットの直流系は，大きな電
流が流れるので，その接点容量が大きなものを用いなけ
ればならない欠点があった。

本発明は，上記の欠点を解決することを目的としてお
り，端子板を用いてマニュアルで交直を切り換えて運転
する車載用冷蔵庫において，当該車載用冷蔵庫における
運転制御回路を，いわば電子化して，当該運転制御回路
内の電源電圧を安定化した形で供給する形を採用し，交
流電源駆動の場合においても制御回路や電式式サーモス
タット等に直流電源を供給できる圧縮機駆動制御装置を
提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） そしてそのため本発明の圧縮機駆動制御装置は，車載
用冷蔵庫を運転すべく，振動式の圧縮機（５）を駆動制
御する圧縮機駆動制御装置において， 上記圧縮機（５）によって吸入される冷媒の飽和蒸気
圧に対応する温度を検出する吸入冷媒温度検出器（２）
と， 上記圧縮機（５）によって圧縮され吐出された冷媒の
飽和蒸気圧に対応する温度を検出する吐出冷媒温度検出
器（３）と， 上記吸入冷媒温度検出器（２）と上記吐出冷媒温度検
出器（３）とによって夫々検出された上記冷媒の飽和蒸
気圧に対応する温度信号に基づいて，上記圧縮機の振動
に共振する所定の周波数の駆動電圧を発生する駆動電源
発生部（1,TR₁,TR₂,4）とを備えてなり， 該駆動電源発生部（1,TR₁,TR₂,4）は上記所定の周波
数の出力Q,を発振させる運転制御回路（１）と，該運
転制御回路（１）の出力Q,で交互に駆動されるスイッ
チング素子（TR₁,TR₂）と，該スイッチング素子からの
電流によって上記圧縮機へ所定の周波数の交番電圧を供
給する変圧器（４）とを備え， 上記運転制御回路（１）は， 当該圧縮機駆動制御装置が外部からの交流電源で運転
されたとき上記変圧器（４）のスイッチング素子（TR₁,
TR₂）側に発生した交流電圧を整流する整流器（28,29）
と， 上記出力Q,を発振させて上記スイッチング素子（TR
₁,TR₂）を制御するスイッチング制御回路（35）と， 上記圧縮機駆動制御装置に直流電源が印加されたとき
上記スイッチング制御回路（35）を作動状態に制御し，
圧縮機駆動制御装置に交流電源が印加されたとき上記ス
イッチング制御回路（35）の発振出力Q,を停止させる
交直判別回路（32）と， 上記吸入冷媒温度検出器（２）の検出温度が上記車載
用冷蔵庫に設定された室内設定温度以下になったとき上
記変圧器（４）の圧縮機側の電圧を切断するリレー回路
（33）と， 上記整流器（28,29）で整流された直流電圧を安定化
する安定化電源部（36）と， を少なくともそなえ， 外部からの直流電源で運転されるとき，当該直流電源
からの直流電圧が，上記安定化電源部（36）を介して，
上記運転制御回路（１）内の上記スイッチング制御回路
（35）と上記交直判別回路（32）と上記リレー回路（3
3）と上記安定化電源部（36）とに対する電源電圧とし
て印加され， 上記外部からの交流電源で運転されるとき，上記整流
器（28,29）からの出力電圧が，上記安定化電源部（3
6）を介して，上記運転制御回路（１）内の上記スイッ
チング制御回路（35）と上記交直判別回路（32）と上記
リレー回路（31）と上記安定化電源部（36）とに対する
電源電圧として印加されるよう構成した ことを特徴としている。

（実施例） 以下図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明に係る圧縮機駆動制御装置の一実施例
構成，第２図は制御回路内の本発明に係る部分の一実施
例構成，第３図は本発明が用いられる車載用冷蔵庫の概
略構成図，第４図は本発明が用いられている車載用冷蔵
庫の一実施例回路構成，第５図，第６図は交直いずれの
駆動電源が印加されているかを判定する交直判別回路の
他の実施例構成を示している。

なお，第１図および第２図においては関連する回路構
成についての要部を説明するための図であり，両図にお
いて「制御回路１」として示される運転制御回路１に
は，本願発明にいう吐出冷媒温度検出器（Td）からの信
号は省略して示されている。

本発明に係る圧縮機駆動制御装置を説明する前に，本
発明が用いられる車載用冷蔵庫の概略及び本発明が用い
られている回路構成を説明する。

第３図において,1は運転制御回路,1−１は温度検出
部,1−２は演算部,1−３はドライブ回路,2,3は温度検出
器,4は変圧器,5は圧縮機,6は凝縮器,7は減圧器,8は冷蔵
庫,8−１はエバポレータを表している。

図中，運転制御回路１は温度検出部１−1,演算部１−
２およびドライブ回路１−３によって構成され，圧縮機
５によって吸入される冷媒の飽和蒸気圧に対応する温度
を検出する温度検出器（T_s）２および圧縮機５によって
圧縮され吐出された冷媒の飽和蒸気圧に対応する温度を
検出する温度検出器（T_d）３からの夫々の信号に基づい
て当該圧縮機５が共振状態で駆動されるような周波数の
駆動信号を供給するためのものである。なお温度検出部
１−１において検出される温度は，実質的には吸入側の
冷媒の圧力と吐出側の冷媒の圧力とに対応する温度とな
っていると考えてよい。

運転制御回路１から供給された駆動信号によって生成
された駆動電源の供給を受けた振動式の圧縮機５は，冷
媒を圧縮して気体および液体の混合した形のものを凝縮
器６に供給して熱を放出させて液化させている。そし
て，該液化された冷媒は減圧器７を介して冷蔵庫８内に
設けられたエバポレータ８−１で気化し，気化熱を奪っ
て当該冷蔵庫８を冷却するものである。該気化熱を奪っ
た冷媒は再度圧縮機５によって圧縮される。以上の如き
クローズド・サイクルを繰り返すことにより，エバポレ
ータ８−１から奪われた熱が凝縮器６から熱の形で放出
されることとなる。以下運転制御回路１の動作を詳述す
る。

図中，温度検出部１−１は温度検出部（例えばサーミ
スタ）2,3によって検出された信号を所定の電気信号に
変換するためのものである。

図中演算部１−２は温度検出部１−１によって電気信
号の形に変換された「吸入圧力に対応する温度」および
「吐出圧力に対応する温度」に基づいて圧縮機５が共振
状態で駆動する周波数に対応する電圧を生成するための
ものである。そして，ドライブ回路１−３は演算部１−
２から供給された電圧に対応する形の周波数の駆動信号
を図中トランジスタTR₁およびTR₂に供給して，図示直流
電源V_CCから変圧器４の１次側巻線にいわば矩形波の形
であって極性が異なる巻線に対して交互に切り換わる態
様で電流を供給するためのものである。該変圧器４の２
次側巻線から得られた交流電圧は圧縮機５に供給され，
当該圧縮機５は常に共振する状態で駆動，即ち最大効率
で駆動されることとなる。

第４図の本発明が用いられている車載用冷蔵庫の一実
施例回路構成において，符号１−1,1−2,1−3,2ないし
5,TR₁,TR₂は第３図のものと同じであるのでその説明は
省略する。

符号９はサーモ装置,10はエバポレータ温度比較器,13
はサージ吸収回路,24はボリューム,25はシャント,28,29
はダイオード,30,31は端子板,32は直流検出回路,33はリ
レー,34はダイオードを表している。

サーモ装置９は冷蔵庫の室内温度を設定するためのも
のであり，該サーモ装置９に設けられているボリューム
24の設定に応じて冷蔵庫の室内温度が変化する。

エバポレータ温度比較器10は，上記ボリューム24で設
定された冷蔵庫の室内温度の信号とエバポレータ８−１
の温度を検出している温度検出器２からの信号とを電気
的に比較し，サーモ装置９側の設定温度がエバポレータ
８−１側の温度より高くなったとき，論理「Ｌ」を出力
する。該論理「Ｌ」の出力は否定入力端子をもつオア回
路20を介してドライブ回路１−３に対するストップ信号
となると共に，ダイオード34を介してリレー33の接点Ｋ
をオープンにさせ，該リレー33の接点Ｋに接続されてい
る圧縮機５への交流電圧の供給を遮断させる。

サージ吸収回路13は，入力される直流電源のサージ電
圧を吸収してドライブ回路１−３へ直流電源を供給する
と共に，入力される直流電源の電圧が定められた電圧よ
り高いときに論理「Ｈ」を出力する。該論理「Ｈ」はオ
ア回路19を介してドライブ回路１−３に対しトランジス
タTR₁,TR₂の出力をコントロールさせ，圧縮機５のスト
ロークを制御させる。

過電流検出回路14は，シャント25と共にトランジスタ
TR₁,TR₂に流れる過電流を検出するものであり，過電流
検出回路14が過電流を検出すると，ドライブ回路１−３
に対しトランジスタTR₁,TR₂の動作を停止させる出力オ
フ・ラッチ信号を出力して，トランジスタTR₁,TR₂等の
破損を防止する。

直流検出回路32は端子板30に直流電圧が印加されてい
るかどうかを検出する回路であり，端子板30に直流電圧
が印加されているときには論理「Ｌ」を出力し，直流電
圧が印加されていないとき，すなわち端子板31に印加さ
れた交流電圧で圧縮機５を駆動させるとき，論理「Ｈ」
を出力する。該論理「Ｈ」はオア回路20を介してドライ
ブ回路１−３に対しストップ信号となる。すなわち直流
検出回路32は交流電源が印加されているか直流電源が印
加されているかを判定する交直判別回路である。

次に第１図，第２図を用いて本発明をさらに詳しく説
明する。

第１図，第２図において，符号1,1−1,2,4,5,TR₁,TR₂
は第３図のものに対応し,10,28ないし33は第４図のもの
に対応している。符号４−1,4−2,4−３は巻線,35はス
イッチング制御回路,36は安定化電源部,37はオア回路,3
8,39はトランジスタ,40はダイオード,41ないし43は抵抗
を表している。

端子板31に交流電源電圧が印加された場合，変圧器４
を介し圧縮機５へ交流電源が供給される。これと同時に
巻線４−1,4−２に交流電圧が発生する。この交流電圧
はダイオード28,29で全波整流され，安定化電源部36で
安定化された直流電圧に変換される。交流電源印加によ
る駆動されるときには，この安定化された直流電圧が各
回路へ供給される。例えば印加された電源を判定する直
流検出回路32へ供給され，該直流検出回路32からは，端
子板30に直流電源が印加されていないため，論理「Ｈ」
が出力する。該論理「Ｈ」はオア回路37を介してスイッ
チング制御回路35へ入力し，スイッチング用のトランジ
スタTR₁,TR₂への制御出力Q,の発振を停止させる。ま
た例えば電子化されたサーモ装置９へ直流電圧が供給さ
れる。エバポレータ温度比較器10はサーモ装置９に設け
られているボリューム24で設定された冷蔵庫の室内温度
の信号とエバポレータ８−１の温度を検出している温度
検出器２からの信号とを電気的に比較し，エバポレータ
８−１側の温度，すなわち冷蔵庫の室内温度がサーモ装
置９で設定された室内温度より低くなったとき論理
「Ｌ」を出力する。該論理「Ｌ」はトランジスタ38を介
してリレー33を駆動し，その接点Ｋをオープンにする。
これにより圧縮機５への交流電圧の供給が遮断され，冷
蔵庫の運転が停止される。従って冷蔵庫の室内温度がサ
ーモ装置９で設定された温度に保持される。なお上記エ
バポレータ温度比較器10からの論理「Ｌ」は否定入力端
子をもつオア回路37を介してスイッチング制御回路35へ
も入力し，スイッチング用のトランジスタTR₁,TR₂への
制御出力Q,の発振を停止させる。

一方，端子板30に直流電源電圧が印加された場合，該
直流電圧は安定化電源部36を介して各回路へ供給され
る。このときエバポレータ温度比較器10の動作は上記交
流電源電圧が印加された場合と全く同様の動作を行う。

直流検出回路32はこのとき論理「Ｌ」を出力すること
になるが，安定化電源部36では運転制御回路１へ直流電
源電圧が印加されているのか交流電源電圧が印加されて
いるのか判定することができない。そこで第１図に示さ
れた如く直流電源が印加される端子板30は３端子構造と
し，陽極を端子板30内でショートして２端子としてお
き，該端子板30が使用されたとき，すなわち直流電源電
圧が印加されたとき，陽極２端子の内の１端子を直流電
圧検出用としておく。これにより陽極ラインＡに電位が
印加されると直流検出回路32によりレベル変換され，上
記の如く直流電源電圧が印加されたとき，該直流検出回
路32から直流電圧印加を示す論理「Ｌ」が出力してく
る。逆に直流電源電圧が印加されていないとき，すなわ
ち交流電源電圧が印加されたとき，直流検出回路32から
論理「Ｈ」が出力され，交直の電源区別が判定される。

第５図，第６図は交直いずれの駆動電源が印加されて
いるかを判定する交直判別回路の他の実施例を示してい
る。

第５図において，交流電源ライン46に電流検出素子44
を設け，端子板31に交流電源電圧が印加されたとき，該
電流検出素子44が交流電源ライン46に流れる交流電流を
検出し，増幅器45で適宜増幅して交流検出信号とする構
成の交流電源電圧判別回路である。上記電流検出素子44
として，例えばカレント・トランス，ホールIC等が用い
られる。

第６図において，直流電源電圧の両端にリレー48を設
けその接点を変圧器４の巻線と端子板47との間に接続
し，端子板47側の陽極側から直流検出回路32へ直流電圧
を検出信号として入力する構成の直流電源電圧判別回路
である。

端子板47へ直流電源電圧が印加されると，該直流電圧
の陽極が直流検出回路32へ入力し，そして論理「Ｌ」が
出力される。またリレー48の接点はオンとなり，直流電
圧が変圧器４に供給される。

なお言うまでもなく，交流電源と直流電源とは互いに
排他的に使用されるものであり，必要に応じて排他的に
用いられる場合にのみ一方を使用できるような構成を用
意してもよい。

（発明の効果） 以上説明した如く，本発明によれば，交直いずれの電
源でも車載用冷蔵庫を運転することができる。交流電源
駆動において，直流電源を制御回路に供給することがで
き，電子式サーモスタットが使用できる。そして交直い
ずれの電源駆動においても共通に電子式サーモスタット
が使用でき１個ですますことができる。

圧縮機５側で駆動電源のオン・オフを行う構成にした
のでその開閉の接点容量が小さくてよく，また１極単投
のリレーですますことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧縮機駆動制御装置の一実施例構
成，第２図は制御回路の本発明に係る部分の一実施例構
成，第３図は本発明が用いられる車載用冷蔵庫の概略構
成図，第４図は本発明が用いられている車載用冷蔵庫の
一実施例回路構成，第５図，第６図は交直いずれの駆動
電源が印加されているかを判定する交直判別回路の他の
実施例構成，第７図は従来の車載用冷蔵庫の圧縮機駆動
制御装置の実施例，第８図は従来の圧縮機駆動制御方式
を説明する説明図，第９図は第８図図示の圧縮機駆動制
御方式の動作を説明する動作説明図を示している。 図中,1は運転制御回路,1−１は温度検出部,1−２は演算
部,1−３はドライブ回路,2,3は温度検出部,4は変圧器,5
は圧縮機,6は凝縮器,7は減圧器,8は冷蔵庫,8−１はエバ
ポレータ,28,29はダイオード,30,31は端子板,32は直流
検出回路,33はリレー,35はスイッチング制御回路,36は
安定化電源部を表している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 直哉 群馬県新田郡新田町大字早川字早川３番地 澤藤電機株式会社新田工場内 (72)発明者 藤澤 良昭 群馬県新田郡新田町大字早川字早川３番地 澤藤電機株式会社新田工場内 (72)発明者 山田 典好 群馬県新田郡新田町大字早川字早川３番地 澤藤電機株式会社新田工場内 (56)参考文献 実開 昭56−89629（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭43−18497（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭55−9917（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車載用冷蔵庫を運転すべく，振動式の圧縮
   機を駆動制御する圧縮機駆動制御装置において， 上記圧縮機によって吸入される冷媒の飽和蒸気圧に対応
   する温度を検出する吸入冷媒温度検出器と， 上記圧縮機によって圧縮され吐出された冷媒の飽和蒸気
   圧に対応する温度を検出する吐出冷媒温度検出器と， 上記吸入冷媒温度検出器と上記吐出冷媒温度検出器とに
   よって夫々検出された上記冷媒の飽和蒸気圧に対応する
   温度信号に基づいて，上記圧縮機の振動に共振する所定
   の周波数の駆動電圧を発生する駆動電源発生部とを備え
   てなり， 該駆動電源発生部は上記所定の周波数の出力Q,を発振
   させる運転制御回路と，該運転制御回路の出力Q,で交
   互に駆動されるスイッチング素子と，該スイッチング素
   子からの電流によって上記圧縮機へ所定の周波数の交番
   電圧を供給する変圧器とを備え， 上記運転制御回路は， 当該圧縮機駆動制御装置が外部からの交流電源で運転さ
   れたとき上記変圧器のスイッチング素子側に発生した交
   流電圧を整流する整流器と， 上記出力Q,を発振させて上記スイッチング素子を制御
   するスイッチング制御回路と， 上記圧縮機駆動制御装置に直流電源が印加されたとき上
   記スイッチング制御回路を作動状態に制御し，圧縮機駆
   動制御装置に交流電源が印加されたとき上記スイッチン
   グ制御回路の発振出力Q,を停止させる交直判別回路
   と， 上記吸入冷媒温度検出器の検出温度が上記車載用冷蔵庫
   に設定された室内設定温度以下になったとき上記変圧器
   の圧縮機側の電圧を切断するリレー回路と， 上記整流器で整流された直流電圧を安定化する安定化電
   源部と， を少なくともそなえ， 外部からの直流電源で運転されるとき，当該直流電源か
   らの直流電圧が，上記安定化電源部を介して，上記運転
   制御回路内の上記スイッチング制御回路と上記交直判別
   回路と上記リレー回路と上記安定化電源部とに対する電
   源電圧として印加され， 上記外部からの交流電源で運転されるとき，上記整流器
   からの出力電圧が，上記安定化電源部を介して，上記運
   転制御回路内の上記スイッチング制御回路と上記交直判
   別回路と上記リレー回路と上記安定化電源部とに対する
   電源電圧として印加されるよう構成した ことを特徴とする圧縮機駆動制御装置。