JP5031983B2 - 往復動式圧縮機の運転制御装置及びその方法 - Google Patents
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Description
本発明は、往復動式圧縮機に関するもので、詳しくは、往復動式圧縮機の運転制御装置及びその方法に関するものである。
一般に、往復動式圧縮機は、ピストンがシリンダの内部で線形に往復運動を行いながら、冷気装置の内部を循環する冷媒を高温高圧で圧縮する役割をする。このような往復動式圧縮機は、前記ピストンを駆動する方式によって、レシプロ方式とリニア方式とに大別される。
前記レシプロ方式は、回転モータにクランクシャフトを係合し、該クランクシャフトにピストンを結合することで、前記回転モータの回転力により前記ピストンを直線往復運動させる方式であり、前記リニア方式は、直線モータにピストンを直接連結することで、前記直線モータの直線運動により前記ピストンを直線往復運動させる方式である。
即ち、前記リニア方式の往復動式圧縮機は、回転運動を直線運動に変換させるクランクシャフトを必要としない。従って、前記リニア方式の往復動式圧縮機は、相対的に摩擦損失が少ないため、一般の圧縮機よりも圧縮効率が高いという利点を有する。
また、前記リニア方式の往復動式圧縮機は、前記往復動式圧縮機のモータ(以下、モータと略称する。)に印加される電圧を調節することで、前記往復動式圧縮機の圧縮比を調節することができるため、冷気装置の冷力を制御することができる。
以下、このような従来の往復動式圧縮機を制御するための運転制御装置を図４に基づいて説明する。
図４は、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、図示されたように、従来の往復動式圧縮機の運転制御装置は、往復動式圧縮機１０Ａに印加される電圧を検出し、該検出された電圧を出力する電圧検出部３０と、前記往復動式圧縮機１０Ａに印加される電流を検出し、該検出された電流を出力する電流検出部２０と、前記検出された電圧及び電流に基づいてストローク推定値を演算し、該演算されたストローク推定値をストローク指令値と比較し、その比較結果による制御信号を出力するマイクロコンピュータ４０と、該マイクロコンピュータ４０の制御信号によってトライアックＴｒ１を制御することで、前記往復動式圧縮機１０Ａのストロークを変化させる電気回路部１０と、から構成されている。
以下、このように構成された従来の往復動式圧縮機の運転制御装置の動作について説明する。
まず、前記往復動式圧縮機１０Ａは、予め設定されたストローク指令値によって印加される電圧に対応するようにピストンが直線往復運動することでストロークが変化し、その変化するストロークによって冷力を調節する。
そして、前記電圧検出部３０は、前記往復動式圧縮機１０Ａに印加される電圧を検出して該検出された電圧を出力し、前記電流検出部２０は、前記往復動式圧縮機１０Ａに印加される電流を検出して該検出された電流を出力する。
次いで、前記マイクロコンピュータ４０は、前記検出された電圧及び電流に基づいてストローク推定値を演算した後、該演算されたストローク推定値を前記ストローク指令値と比較し、その比較結果によって前記往復動式圧縮機１０Ａを制御するための制御信号を出力する。
その後、前記マイクロコンピュータ４０は、前記制御信号により前記電気回路部１０のトライアックＴｒ１のオン/オフ周期を変化させることで、前記往復動式圧縮機１０Ａのストロークを制御する。即ち、前記マイクロコンピュータ４０は、前記演算されたストローク推定値が前記ストローク指令値よりも小さいとき、前記トライアックＴｒ１のオン周期を長くする制御信号を出力することで、該トライアックＴｒ１を通して前記往復動式圧縮機１０Ａに印加される電圧を増加させ、前記演算されたストローク推定値が前記ストローク指令値よりも大きいとき、前記トライアックＴｒ１のオン周期を短くする制御信号を出力することで、該トライアックＴｒ１を通して前記往復動式圧縮機１０Ａに印加される電圧を減少させる。
従って、従来の往復動式圧縮機の運転制御装置においては、トライアックＴｒ１に入力される制御信号のオン/オフ周期を変化させることで、往復動式圧縮機１０Ａのストロークを制御する。
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においては、トライアックに入力される制御信号のオン/オフ周期を変化させることで、トライアック自体の通電損失及びこれによって発生する高調波損失により往復動式圧縮機の運転効率が低下するという不都合な点があった。
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、制御信号によって予め設定された一般モード及び節電モードの制御経路の何れか一つを選択的に連結し、該連結された制御経路を通して前記往復動式圧縮機のストロークを制御することで、往復動式圧縮機の運転効率を向上し得る往復動式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。
このような目的を達成するために、本発明に係る往復動式圧縮機の運転制御装置は、往復動式圧縮機のストロークを制御するための制御信号を出力するマイクロコンピュータと、前記制御信号によって予め設定された一般モード及び節電モードの制御経路の何れか一つを選択的に連結し、該連結された制御経路を通して前記往復動式圧縮機のストロークを制御する電気回路部と、を含んで構成されることを特徴とする。
そして、本発明に係る往復動式圧縮機の運転制御方法は、トライアックのオン/オフ周期を利用して往復動式圧縮機のストロークを制御する一般モードで駆動する段階と、前記往復動式圧縮機を節電モードで駆動し得るか否かを判断する段階と、その判断結果によって前記節電モードで前記往復動式圧縮機を駆動する段階と、を順次行うことを特徴とする。
本発明に係る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、制御信号によって予め設定された一般モード及び節電モードの制御経路の何れか一つを選択的に連結し、該連結された制御経路を通して前記往復動式圧縮機のストロークを制御することで、往復動式圧縮機の運転効率を向上し得るという効果がある。
以下、制御信号によって予め設定された一般モード及び節電モードの制御経路の何れか一つを選択的に連結し、該連結された制御経路を通して前記往復動式圧縮機のストロークを制御することで、往復動式圧縮機の運転効率を向上し得る、往復動式圧縮機の運転制御装置及びその方法の最良の実施形態について、添付の図面に基づいて説明する。
図１は、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、図示されたように、本発明に係る往復動式圧縮機の運転制御装置は、往復動式圧縮機１０Ａに印加される電圧を検出し、該検出された電圧を出力する電圧検出部３０と、前記往復動式圧縮機１０Ａに印加される電流を検出し、該検出された電流を出力する電流検出部２０と、前記検出された電圧及び電流に基づいてストローク推定値を演算し、該演算されたストローク推定値をストローク指令値と比較し、その比較結果による制御信号を出力するマイクロコンピュータ４０と、該マイクロコンピュータ４０の制御信号によって、予め設定された一般モード及び節電モードの制御経路の何れか一つを選択的に連結し、該連結された制御経路を通して前記往復動式圧縮機１０Ａのストロークを制御する電気回路部１０と、から構成されている。ここで、前記一般モードは、前記往復動式圧縮機１０Ａ内部の主巻線にトライアックを連結し、該連結されたトライアックのオン/オフ周期を制御することで、前記往復動式圧縮機１０Ａのストロークを制御することをいい、前記節電モードは、前記往復動式圧縮機１０Ａ内部の主巻線に予め決定された巻線数の副巻線を連結することで、前記往復動式圧縮機１０Ａのストロークを予め決定された値に維持することをいう。
このように構成された本発明に係る往復動式圧縮機の運転制御装置の動作を図２に基づいて説明する。
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、図示されたように、本発明に係る往復動式圧縮機の運転制御方法においては、トライアックのオン/オフ周期を利用して往復動式圧縮機のストロークを制御する一般モードで駆動する段階(ステップＳ３１)と、前記往復動式圧縮機を節電モードで駆動し得るか否かを判断する段階(ステップＳ３２)と、その判断結果によって前記節電モードで前記往復動式圧縮機を駆動する段階(ステップＳ３３)と、を順次行う。
以下、このような本発明に係る往復動式圧縮機の運転制御方法をより詳しく説明する。
まず、前記往復動式圧縮機１０Ａは、使用者により設定されたストローク指令値によって印加される電圧に対応するようにピストンが直線往復運動することでストロークが変化し、その変化するストロークによって冷力を調節する(ステップＳ３１)。即ち、前記マイクロコンピュータ４０は、スイッチング部を通して前記一般モードの制御経路を連結し、該連結された制御経路上のトライアックＴｒ１のオン/オフ周期を制御することで、前記往復動式圧縮機１０Ａのストロークを変化させる。ここで、前記スイッチング部としては、リレーＲｙ１を使用することが好ましい。
このとき、前記電気回路部１０は、予め設定された一般モード及び節電モードの制御経路から構成されて、前記マイクロコンピュータ４０の制御信号による前記リレーＲｙ１のスイッチング制御により一つの制御経路を選択的に連結することで、前記往復動式圧縮機１０Ａのストロークを制御する。
そして、前記マイクロコンピュータ４０は、前記往復動式圧縮機が適用された冷気装置内部の温度を測定し、該測定された温度及び以前周期の測定された温度に基づいて前記冷気装置内部の温度変化を演算するか、または前記測定された温度と予め設定された臨界温度とを比較する(ステップＳ３２)。即ち、前記マイクロコンピュータ４０は、前記冷気装置内部の温度が予め決定された範囲以上に変化するか、または前記臨界温度よりも高いとき、前記往復動式圧縮機のストロークを一般モードに制御し、前記冷気装置内部の温度が予め決定された範囲以内で変化し、前記臨界温度よりも低いとき、前記往復動式圧縮機のストロークを節電モードに制御する(ステップＳ３３)。
ここで、本発明に係る往復動式圧縮機の運転制御装置は、前記一般モード及び節電モードの駆動のための条件として、前述の条件だけでなく、前記往復動式圧縮機が適用された装置の負荷変動を感知し得る温度、電圧及び電流など、多様な条件を通して駆動することができる。
前記一般モードの制御経路が選択されるとき、前記マイクロコンピュータ４０は、前記検出された電圧及び電流に基づいてストローク推定値を演算し、該演算されたストローク推定値と前記ストローク指令値とを比較することで、その比較結果によって前記往復動式圧縮機１０Ａを制御するための制御信号を出力する。
その後、前記マイクロコンピュータ４０は、前記制御信号により前記電気回路部１０のトライアックＴｒ１のオン/オフ周期を変化させることで、前記往復動式圧縮機１０Ａのストロークを制御する。即ち、前記マイクロコンピュータ４０は、前記演算されたストローク推定値が前記ストローク指令値よりも小さいとき、前記トライアックＴｒ１のオン周期を長くする制御信号を出力することで、該トライアックＴｒ１を通して前記往復動式圧縮機１０Ａに印加される電圧を増加させ、前記演算されたストローク推定値が前記ストローク指令値よりも大きいとき、前記トライアックＴｒ１のオン周期を短くする制御信号を出力することで、該トライアックＴｒ１を通して前記往復動式圧縮機１０Ａに印加される電圧を減少させる。
このような本発明に係る往復動式圧縮機の運転制御装置は、冷気装置内部の温度が急激に変化するか、または予め設定された臨界温度よりも高いとき、前記トライアックＴｒ１を通して前記往復動式圧縮機を前記一般モードで駆動する。
一方、前記冷気装置内部の温度が予め決定された範囲内で変化し、前記臨界温度よりも低いとき、前記マイクロコンピュータ４０は、前記リレーＲｙ１を通して前記節電モードの制御経路、即ち、前記往復動式圧縮機１０Ａ内部の主巻線Ｌ１に予め決定された巻線数の副巻線Ｌ２を連結することで、前記トライアックＴｒ１を利用することなく、前記往復動式圧縮機１０Ａ内部の主巻線Ｌ１及び該主巻線Ｌ１に連結された副巻線Ｌ２を通して、前記往復動式圧縮機１０Ａのストロークを予め決定された値に維持する。
このような本発明に係る往復動式圧縮機の運転制御装置は、前記冷気装置内部の温度が予め決定された範囲内で変化し、臨界温度よりも小さいとき、例えば、前記冷気装置の使用頻度または負荷変動が極度に少ない時間の間、または周囲温度が相対的に低い時間の間には、前記往復動式圧縮機を節電モードで駆動することで、該往復動式圧縮機が適用された冷気装置を最小の消費電力で駆動させることができる。
このような往復動式圧縮機が節電モードで駆動されるとき、本発明に係る運転制御装置が適用された往復動式圧縮機の冷力による運転効率を、図３に基づいて説明する。
図３は、本発明に係る運転制御装置が適用された往復動式圧縮機の冷力による運転効率を示したグラフで、図示されたように、本発明に係る運転制御装置が適用された往復動式圧縮機の節電モードにおける運転効率Ａは、前記節電モードが駆動される区間で、従来の往復動式圧縮機の一般モードにおける運転効率Ｂよりも顕著に向上したことが分かる。
１０ 電気回路部
１０Ａ 往復動式圧縮機
２０ 電流検出部
３０ 電圧検出部
４０ マイクロコンピュータ
Ｌ１ 主巻線
Ｌ２ 副巻線
Ｔｒ１ トライアック
Ｒｙ１ リレー
１０Ａ 往復動式圧縮機
２０ 電流検出部
３０ 電圧検出部
４０ マイクロコンピュータ
Ｌ１ 主巻線
Ｌ２ 副巻線
Ｔｒ１ トライアック
Ｒｙ１ リレー
Claims (5)
- 往復動式圧縮機のストロークを制御するための制御信号を出力するマイクロコンピュータと、
前記制御信号によって予め設定された一般モード及び節電モードの制御経路の何れか一つを選択的に連結し、該連結された制御経路を通して前記往復動式圧縮機のストロークを制御する電気回路部と、
を含んで構成され、
前記マイクロコンピュータは、
前記往復動式圧縮機が適用された冷気装置内部の温度が予め決定された範囲以上に変化するか、または予め設定された臨界温度よりも高いとき、前記一般モードで前記往復動式圧縮機を駆動させる制御信号を出力し、
前記往復動式圧縮機が適用された冷気装置内部の温度が予め決定された範囲以内で変化し、予め設定された臨界温度よりも低いとき、前記節電モードで前記往復動式圧縮機を駆動させる制御信号を出力し、
前記一般モードは、前記往復動式圧縮機内部の主巻線にトライアックを連結し、該連結されたトライアックのオン/オフ周期を制御することで、前記往復動式圧縮機のストロークを変化させ、
前記節電モードは、前記往復動式圧縮機内部の主巻線に予め決定された巻線数の副巻線を連結することで、前記往復動式圧縮機のストロークを予め決定された値に維持することを特徴とする往復動式圧縮機の運転制御装置。 - 前記電気回路部は、前記制御信号によって予め設定された一般モード及び節電モードの制御経路の何れか一つを選択的に連結するスイッチング部を含むことを特徴とする、請求項１記載の往復動式圧縮機の運転制御装置。
- 前記スイッチング部は、リレーであることを特徴とする、請求項２記載の往復動式圧縮機の運転制御装置。
- 前記マイクロコンピュータは、前記一般モードの制御経路が連結されるとき、前記トライアックのオン/オフ周期を制御するための制御信号を出力することを特徴とする、請求項１記載の往復動式圧縮機の運転制御装置。
- トライアックのオン/オフ周期を利用して往復動式圧縮機のストロークを制御する一般モードで駆動する段階と、
前記往復動式圧縮機を節電モードで駆動し得るか否かを判断する段階と、
その判断結果によって前記節電モードで前記往復動式圧縮機を駆動する段階と、
を順次行う往復動式圧縮機の運転制御方法において、
前記節電モードで駆動し得るか否かを判断する段階は、
前記往復動式圧縮機が適用された冷気装置内部の温度が予め決定された範囲以上に変化するか、または予め設定された臨界温度よりも高いとき、前記一般モードで前記往復動式圧縮機を駆動させ、
前記往復動式圧縮機が適用された冷気装置内部の温度が予め決定された範囲以内で変化し、予め設定された臨界温度よりも低いとき、前記節電モードで前記往復動式圧縮機を駆動させ、
前記一般モードは、前記往復動式圧縮機内部の主巻線にトライアックを連結し、該連結されたトライアックのオン/オフ周期を制御することで、前記往復動式圧縮機のストロークを変化させ、
前記節電モードは、前記往復動式圧縮機内部の主巻線に予め決定された巻線数の副巻線を連結することで、前記往復動式圧縮機のストロークを予め決定された値に維持することを特徴とする往復動式圧縮機の運転制御方法。
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