JPS63147987A - 回転圧縮機の振動低減装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ローリングピストン形圧縮機等の回転圧縮機
における振動を低減するための振動低減装置に関し、特
に回転圧縮機の負荷トルク変動に起因する振動の低減対
策に関する。

（従来の技術） 一般に、回転圧縮機においては、その初バランスがほぼ
完全にとれるために、その振動は負荷トルク変動に起因
するところが大である。つまり、回転圧縮機の回転部分
が負荷ｌ・ルク変動により回動変動し、この回転変動の
反力で圧縮機がねじれ振動を引き起すのである。したが
って、回転圧縮機のタイプが決まり、負荷トルク変動パ
ターンが決まると、それに応じてほぼ一定のねじれ振動
を生じることになる。

そして、従来、このような負荷トルク変動に起因Ｊる撮
動を低減するための対策として、例えば特開昭５９−５
０２４４号公報に開示されるように圧縮機容器に動吸振
器を付設して、該動吸振器の１次の固有振動数を圧縮機
の回転周波数又は電源周波数とほぼ一致させることによ
り、ｆｌＪｌ−ルク変動に起因して生じる振動を吸振す
るようにしたものは知られている。また、回転圧縮機の
回転部分の慣性モーメントを大きくして該回転部分の回
転変動を小さく抑えたりすることにより、負荷トルク変
動に起因する振〃ノを低減することも公知である。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに、上記従来の技術はいずれも、負荷トルク変動
に起因する振動に対しては汰本的な対策ではなく、その
ため振動低減に自ずと限度があり、振動低減を有効に図
り得ないという問題がある。

そこで、本発明者は上記の負荷トルク変動に起因する振
動について究明すべく、回転圧縮開の回転部分の運動に
ついて検討した。この回転部分ｔよ、第４図に示すよう
に、シリンダ（１）内にロータリビス１−ン（２）がシ
リンダ中心（０１）より偏心（ＯＺ）して設けられ、該
ロータリピストン（２）に圧接してブレード（３）がシ
リンダ（１）内に１没自在に設けられ、シリンダ（１）
内に吸入室（４ａ）と圧縮室（４ｂ）とが構成されてい
る。そして、上記ロータリピストン（２）は電動機によ
って回転駆動し、吸入室（４ａ）にガスが吸入口（５ａ
）より流入する一方、圧縮室（４ｂ）ひガスは圧縮され
て吐出１］（５ｂ）より吐出弁（６）を介して流出する
ことになる。従って、電＃Ｊ機にかかる負荷トルク（丁
Ｌ〉は圧縮室（４ｂ）と吸入室（４ａ）との圧力差によ
って変動し、第５図に示すにうに山形となる。一方、電
動機は、通常一定の振幅および周波数の電源が供給され
るので、発生トルク（ＴＭ）は第５図破線で示１ように
ほぼ一定の大きさとなる。よって、電動機は、一回転中
で極性が正負に変化するので、上述した負荷トルク（Ｔ
Ｌ　＞と発生トルク（ＴＭ　＞との差により一回転中で
加速、減速を行うことになり、回転数変動が生じ、シリ
ンダ（１）の周方向に加振力が生起して定常振動の要因
となる。この回転゛運動を式で表わりと次のＪ、うにな
る。

（０・（ｄ２　θ／ｄｔ’　）＝ＴＭ−Ｔ＋−・・・（
ｉ）ここぐ、■Ｏ；圧縮機の回転部分の慣性モーメント θ；回転部分の回転角 １間；モータの発生トルり ＴＬ；圧縮機の負荷トルク 上記（１）式において、圧縮機の負荷トルク（’ｒし）
の変動を前提にするとき、その右辺の値を小さくして回
転部分の回転変動を小さくするためにはし−タ発生トル
ク（ＴＭ　）をＩｉ　？Ｉ７ｉト、ルク（、ＴＬ）の変
動に応じて変動させればよいことが判る。

このことから、本発明の目的は、インバータにより制御
される誘導電動機を備えた回転圧縮機においＣ１該誘導
電ｆｊｌｌ幾に印加される電圧の周波数や位相等の変動
パターンに基づいて該電圧周波数や電圧位相を変化させ
て上記誘力電肋）幾の発生！−ルクをｆ″Ｊ荷トルクに
対応させ、該負荷トルクの変動に起因する撮動を根本的
かつ有効に低減させることにある。

（問題点を解決Ｊるための手段） 上記の目的を達成Ｊるために、本発明が講じた手段は、
第１図に示Ｊように、回転圧縮ｍ　（１１）に誘導電動
機（１２）が設けられると共に、該誘導電動機（１２）
がインバータ（１３）で駆動制御されるものを前提とし
ている。そして、前記誘導電動ｎ（１２）の回転位置を
検出する位置検出手段（１４）が設けられている。更に
、該位置検出手段（１４）の位置信号を受け、前記誘導
電動１（１２）を回転制御する上記検出位置からの制御
ＩＩｉ！１の変動パターンを予め設定するパターン設定
手段（１Ｇ）が設けられている。また、該パターン設定
手段（１６）の変動パターンを前記誘ＩＪ電動機（１２
）の回動変動に伴って補正する補正手段（１７）、（１
９）が設けられている。ぞの後、該補正手段（１７）、
（１９）の出力信号を受けて補正後の変動パターンに対
応した制御信号を前記インパーク（１３）に出力して該
インバータ（１３）を制御する制御手段（１８）が設け
られて構成され、前記誘導電動機（１２）に負ｖＪｌ−
ルクに応じた発生トルクを生じさせるようにしている。

（作用） 上記構成により、本発明では、回転圧縮１（１１）の誘
導電動機（１２）をインバータ（１３）で駆動制御して
いる。そして、該誘導電動機（１２）の回転位置を位置
検出手段（１４）で検出する一方、上記誘導電動機（１
２）を回転制御する電圧周波数等の制御間の変動パター
ンで■つ上記位置検出手段（１４）の検出位置からの変
動パターンがパターン発生器（１６）に予め設定されて
いる。この変動パターンを補正手段（１７）。

（１９）が誘導雷ｆＪＩ機（１２）の負荷トルク等に応
じて補正した後、１１．１１陣手段（１８）が変動パタ
ーンに基づいた制御信号を前記インバータ（１３）に出
力して該インバータ（１３）を制御している。

このインバータ（１３）の制御により前記誘導電動機（
１２）の発生トルクと負荷トルクとが対応し、該誘導電
動機（１２）の回転数変動が抑制され、振動が低減され
る。また、上記変動パターンは誘導電動１（１３）の回
転変動で補正されるため、運転条件等に対応して誘導電
動機（１３）が制御され、より確実に撮動が低減される
。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図に示づように、（１１）はロータリビス１−ン形
圧縮機であり、回転部分は第４図に示す構造に成ってお
り、その概略は記述しているので省略する。（１２）は
該圧縮機（１１）に内蔵されロータリビス１−ン（２）
を駆動する誘う電動１幾、（１３）は後述する電圧周波
数パターン等に応じて出ノｊ電Ｌ１の周波ａ等を変化さ
せ、該出力電圧等を上記誘導電動機（１２）の印加電圧
等と１−るインバータであって、上記誘導電動機（１２
）に接続されると共に、誘４’Ｆｆ５０１機（１２）の
電源となる交流電源に接続されている。

一方、（１４）は基準位置センサで、ロータリピストン
（２）の一回転で１パルスを発する光センサ等で構成さ
れる位置検出手段であり、そのパルス発生時は、例えば
ロータリピストン〈２）とシリンダ（１）との摺接部が
ブレード（３）の位置（吸入動作と吐出動作との両終了
後で、便宜上０点という。）に設定されている。（１５
）は基準位置センサ（１４）のパルス信号を受けてロー
タリビス１ヘン（２）の回転角（クランク角）を演詐す
る進角演ｎ回路であり、例えば今回入力したパルス信号
と前回入力したパルス信号とから【°１−タリピストン
（２）の一回転間隔を篩用する。

（１６）は進角演ｌ″ｆｉ回路（１５）の信号を受けて
前記誘導電動機（１２）に印加する電圧周波数等の変動
パターンを発生するパターン設定１段としてのパターン
発生器であり、この変動パターンは前記誘導電動機（１
２）の負荷１〜ルクに対応した変動パターンで、上記印
加電圧の周波数の他、電源周波数パターンや印加電圧の
情相パターン等のいずれかが予め設定されており、誘導
電動機（１２）の一回転（ロータリピストン（２）の一
回転）間の変動パターン、例えば第２図に示すような山
形のパターンを出力するように構成され、その上、変動
パターンは出力容量の異なる複数個（ｎ個）のパターン
が設定記憶され、その内から１つの変動パターンを出力
するように成っている。

く１７）は上記パターン発生器（１６）に記憶している
ｎ１ｌｌｉｌの変動パターンのうち１つの変動パターン
を選択するパターン選択器で、変動パターンを補正する
補正手段を構成しており、前記インバータ（１３）に供
給される直流部電流が補正信号として入力され、前記誘
導電動機（１２）の−回転中における直流部電流のピー
ク値に基づいて負荷トルクによる誘導電動機（１２）の
回転数変動や振動が最小となる変動パターンを１つ選択
抽出し、該変動パターンを前記パターン発生器（１６）
が出力するように成っている。

（１８）はパターン発生！（１６）のパターン信号を受
けてインバータ（１３）に制御信号を出力するＰＷＭ信
月信士発生器ｉｌ、ｌＩ御手段）であり、電圧周波数パ
ターン、電源周波数パターン又は位相パターンに基づい
てＰＷＭ　（パルス幅変調）信号を出力し、前記誘う電
動機（１２）の印加電圧の周波数、電源周波数又は印加
電圧の位相が変化するようにインバータ（１３）を制御
するように構成されている。そして、前記進角演算回路
（１５）、パターン発生器（１６）、パターン選択器（
１７）及びＰ　Ｗ　Ｍ　（、ｉ号発生器（１８）はＣＰ
　Ｕやメしりｎ　Ｊ、り成るマイク【ココンビコータに
内蔵されている。

次に、」上記誘導電動機（１２）の制御動作について説
明づ°る。

先ず、誘導電動機（１２）に電源より通電すると、該誘
導電動機（１２）は駆動し、ロータリピストン（２）も
回転する。ぞして、誘コ９電動機（１２）はロータリピ
ストン（２）より負荷トルク（ＴＬ　）を受側ノること
になる。

上記誘導電動機（１２）の駆動に伴って基準位置セン量
す（１４）が−回転毎に１パルス宛出力し、このパルス
間隔から進角演算回路（１５）が誘導電動機（１２）の
一回転間隔を９出する。また、パターン発生器（１６）
には予め誘導雷！ｌＪ機（１２）に印加される電圧の周
波数等の変動パターンがｎ個記憶されており、前記進角
演算回路（１５）で棹出された一回転間隔に応じて変動
パターンを調節し、例えば、山形のパターンを０点から
次の０点までの長さに調節する。

一方、パターン選択ｍ（１７）は、インバータ（１３）
に供給される直流部電流が入力され、前記誘導電動機（
１２）の１回転中における直流部電流のピーク値を検出
し、誘導電動機（１２）の回転数変動や振動等が最小と
なるように前記パターン発生器（１６）に記憶されたｎ
個の変動パターンから１つの変動パターンを選択抽出す
る。（して、前記パターン発生器（１６）が１つの変動
パターンを出力し、この変動パターンに塁づいてＰＷＭ
侶号発生器（１８）が印加電圧の周波数等を制御°りる
ｉ制御信号をインバータ（１３）に出力し、インバータ
８（１３）が出力する電圧周波数等が制御される。

この印加電圧周波数等の変動パターンは第５図に示寸負
荷トルク（丁Ｌ）の変動バタ、−ンに対応し、この変動
パターンに応じて誘導電動Ｒ（１２＞が駆動されるので
、該誘導電動ａ（１２＞の発生トルクが負荷トルクに対
応し、前記（ｉ）式の右辺がほぼ零になって（１）式の
ノＣ辺のｄ２θ／　ｄｔ’つまり回転ＩＥ縮機（１１）
の回転数変動が十分に小さく抑制されることになる。

特に、前記パターン発生器（１６）において１、インバ
ータ（１３）に供給される直流部電流に基づきパターン
選択器（１７）が１つの変動パターンを抽出づ゛るので
、回転圧縮機（１１）の運転条件や負荷条件の変動に対
しても追随することになり、回転数変動等を効果的にｉ
ｔ、＋１　！２１できると共に、過渡時等においてら振
動を確実に低減することができる。

また、パターン発生器（１６）において位相パターンを
設定すると、ＰＷＭ信号発生器（１８）の出ツノする制
ｉｆｆ　ｆ、ｉ　Ｂによりインバータ（１３）が出力す
る信号の位相が変調し、誘導電動機（１２）の印加電圧
等の位相が変化して発生トルクが負？４トルクに対応す
ることになる。斯かる場合、単に位相を変化させるのみ
であるので、応答性が良好となり、しかも１周波数むど
と独立した制御ｍであり、簡易に構成することができる
。その上、電圧等を直接制御しないので、他機器の異常
にＪ：る欝走〈過大電圧等）を防止でき、信頼性を向上
させると共に、ソフトウェア化を容易とすることができ
る。

また、曇単位首センザ（１／Ｉ）による一回転１パルス
でタイミング及びパターン長さ等を調節しているので、
簡易な装置で信号を１ｑることができると共に、位置信
号として他の信号処理に広く利用することができるが、
該！３準位置ヒンザ（１７１）に代えて複数の信号を出
力すれる回転センサを設（プてもよい。づなりも、エン
コーダなどのセン１）を設け、誘導電動１（１２）の−
回転中に４個あるいは６個などの位置信号を得るＪ：う
にしてもよく、該信号間隔間においてパターン発生器（
１６）の変動パターン番調整することになる。この際、
０点に対応する位置信号を設定する一方、進角演律回路
（１５）を設Ｇノる必要はない。

また、パターン発生器（１６）の変動パターン（よ負荷
トルクの変動を示すトルクパターンであってもよい。し
かし、本実施例において、電圧周波数パターンや位相パ
ターンを用いたのは、誘導電動（幾く１２）を適用して
いるからであり、該誘ン９電動機（１２）の場合、発生
ｉ−ルク（ＴＭ　）が負荷１〜ルク（Ｔし）に直接対応
するようにインバータ（１３）を制御することはその性
能上困難であり、トルクパターンという直接的な概念に
代えて電圧周波数パターンや位相パターン等に基づいて
インバータ（１３）を制御している。これににす、誘導
電動機（１２）にＪ５いて簡単な構成で発生トルク（Ｔ
Ｍ＞を変化０せることができることになる。

更に、前記パターン選択器（１８）は、誘う９電動機（
１２）の回転数変動等が最小となるようにパターン発生
器（１６）の変動パターンを選択りるようにしたが、該
パターン発生器（１６）の変動パターンと同数個に予め
検出レベルを区分し、検出した直流部電流の該当区分に
対応した１つの変動パターンを選択するようにしてもよ
い。更にまた、前記パターン選択器（１８）に゛入力さ
れる補正信号は、直流部電流の他に誘導Ｎ動機（１２）
の負荷トルクを検出して該負荷トルクを補正信号として
もよい。特に、本発明は誘導雷！ＩＪＩＩ（１２）の発
生トルクＴＭを負ＶＪｌ”ルクＴＬに対応させることを
目的としている故に、補正信号に負荷トルク信号を適用
することが好ましい。（の他、上記補正信号としては、
誘導電動機（１２）の電流や回転数変動、回転圧縮機（
１１）の撮動、さらに吸入及び吐出ガスの圧力差や温度
差などであってもよい。

第３図は他の実施例を示し、前実施例におけるパターン
選択器（１７）に代えて、変動パターンをゲイン補正す
るパターン補正回路（１９）がパターン発生器（１６）
とＰＷＭ信号発生器（１８）との間に介設され、該パタ
ーン補正回路く１９）に前記インバータ（１３）に供給
される直流部電流が入力されている。そして、前記パタ
ーン発生器（１６）には１つの変動パターンが設定され
、上記パターン補正回路（１９）は前記誘導電動機（１
２）の−回転中における変動の度合、つまり、負荷トル
ク（ＴＬ　）の大きさに対応して変動パターンをゲイン
補正するように成つ“ＣＪす、−回転中における直流部
電流のピーク値より変動パターンを、例えば、電圧周波
数パターン、電源周波数パターンあるいは位相パターン
を補正する。この補正された変動パターンに基づいてＰ
ＷＭ信号発生器（１８）がインバータ（１３）に制御信
号を出力することになる。その他は前実施例と同様であ
る。

尚１．［記名実施例では、［１−リングピストン形圧縮
機について述べたが、本発明はその他スライディングベ
ーン形等の各種の回転圧縮機に適用でき、同様の作用効
果を奏することができる。

（発明の効果） 以上のように、本発明の回転圧縮機の１辰初低減装置に
よれば、誘導電動機を回転制御する制御量の変動パター
ンを予め設定し、この変動パターンを上、ｉ［ｌ！誘導
電動機の回転変動に伴って補正し、この変動パターンに
すづいてインバータを制御１′るようにしたために、誘
導電動機の発生トルクをｆ）荷トルクの変動に応じて変
化させ、回転部分の回転数変動を抑制することができる
ので、負ＶＪｈルクの大ぎい回転圧縮機においても、負
荷トルク変動に起因する撮動を根本的にかつ有効に低減
Ｊることができる。また、この振動低減により、各種ガ
ス配管等の設計を簡素化できるとともに、防振対策が不
要となる。さらにまた、補正手段で変動パターンを補正
するために、回転圧縮機の運転条件や負荷条件の変動に
対しても追随するので、振動を効果的に抑υ１できると
共に、過渡時等においても振動を確実に低減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は回転
圧縮機の制御回路を示すブロック図、第３図は他の実施
例を示すブロック図、第４図は回転圧縮機における回転
部分の概略平面図、第５図は負荷トルク変動を示す波形
図である。 （１１）・・・回転圧縮機、（１２）・・・誘導電動機
、（１３）・・・インバータ、（１／Ｉ）・・・ヰ準位
置センリ、（１５）・・・進角演鋒回路、（１６）・・
・パターン発生器、（１７）・・・パターン選択器、（
１８）・・・ＰＷＭ信号発生器〈制御手段）、（１９）
・・・補正回路。 特　許　出　願　人　ダイキン工業株式会社　　′１・
、ハ、） 代　　　　　理　　　　　人　　　　曲　　ＩＩ　　　
　　　弘　　　　　　、、＋　、、、７＝−・−一４１
．□「−４二１ 第２図 第３図 ］ｂ　　　偽

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転圧縮機（１１）に設けられた誘導電動機（１
   ２）と、該誘導電動機（１２）を駆動制御するインバー
   タ（１３）と、前記誘導電動機（１２）の回転位置を検
   出する位置検出手段（１４）と、該位置検出手段（１４
   ）の位置信号を受け、前記誘導電動機（１２）を回転制
   御する上記検出位置からの制御量の変動パターンを予め
   設定するパターン設定手段（１６）と、該パターン設定
   手段（１６）の変動パターンを前記誘導電動機（１２）
   の回転変動に伴って補正する補正手段（１７）、（１９
   ）と、該補正手段（１７）、（１９）の出力信号を受け
   て補正後の変動パターンに対応した制御信号を前記イン
   バータ（１３）に出力して該インバータ（１３）を制御
   する制御手段（１８）とを備えて成り、前記誘導電動機
   （１２）に負荷トルクに応じた発生トルクを生じさせる
   ようにしたことを特徴とする回転圧縮機の振動低減装置
   。
2. （２）前記位置検出手段（１４）は、前記誘導電動機（
   １２）の一回転中心における１つの基準位置を検出する
   基準位置センサである特許請求の範囲第（１）項記載の
   回転圧縮機の振動低減装置。
3. （３）前記パターン設定手段（１６）は、前記誘導電動
   機（１２）の電圧周波数の変動パターンを設定するもの
   である特許請求の範囲第（１）項記載の回転圧縮機の振
   動低減装置。
4. （４）前記パターン設定手段（１６）は、前記誘導電動
   機（１２）の電源周波数の変動パターンを設定するもの
   である特許請求の範囲第（１）項記載の回転圧縮機の振
   動低減装置。
5. （５）前記パターン設定手段（１６）は、前記誘導電動
   機（１２）の電圧位相の変動パターンを設定するもので
   ある特許請求の範囲第（１）項記載の回転圧縮機の振動
   低減装置。
6. （６）前記補正手段（１７）は、複数の変動パターンよ
   り前記誘導電動機（１２）の負荷トルクの変動に対応し
   て１つの変動パターンを抽出するものである特許請求の
   範囲第（１）項記載の回転圧縮機の振動低減装置。