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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024054672
(43)【公開日】2024-04-17
(54)【発明の名称】振動型圧縮機の駆動装置
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20240410BHJP
F04B 35/04 20060101ALI20240410BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 E
F04B35/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022161063
(22)【出願日】2022-10-05
(71)【出願人】
【識別番号】000253075
【氏名又は名称】澤藤電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】生井 正夫
【テーマコード（参考）】
3H076
5H770
【Ｆターム（参考）】
3H076AA02
3H076BB21
3H076CC06
5H770AA01
5H770BA05
5H770DA44
5H770EA01
5H770EA25
5H770HA03W
5H770HA03Y
(57)【要約】
【課題】第１ゼロクロス位置を検出しやすく、振動型圧縮機を効率的に運転することができ、消費電力を削減できる振動型圧縮機を提供する。
【解決手段】ＭＣＵ５が、上段トランジスタＴＲ２１がオフしてから下段トランジスタＴＲ２２がオンするまでの第１デッドタイムＤＴ１中に振動型圧縮機２０の電磁コイル２２４に発生する誘起電圧の第１ゼロクロス位置Ａを検出する。ＭＣＵ５が、第１ゼロクロス位置Ａに基づいて、上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２のオンオフ周期を制御する。また、ＭＣＵ５は、起動時に第１デッドタイムＤＴ１を第２デッドタイムＤＴ２よりも長くする。
【選択図】図９
【解決手段】ＭＣＵ５が、上段トランジスタＴＲ２１がオフしてから下段トランジスタＴＲ２２がオンするまでの第１デッドタイムＤＴ１中に振動型圧縮機２０の電磁コイル２２４に発生する誘起電圧の第１ゼロクロス位置Ａを検出する。ＭＣＵ５が、第１ゼロクロス位置Ａに基づいて、上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２のオンオフ周期を制御する。また、ＭＣＵ５は、起動時に第１デッドタイムＤＴ１を第２デッドタイムＤＴ２よりも長くする。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに直列接続された第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子を有し、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子を交互にオンすることにより直流を交流に変換して、振動型圧縮機の電磁コイルに供給するインバータと、
前記第１スイッチ素子がオフしてから前記第２スイッチ素子がオンするまでの第１期間中に前記振動型圧縮機の前記電磁コイルに発生する誘起電圧の第１ゼロクロス位置を検出する第１ゼロクロス位置検出部と、
前記第１ゼロクロス位置に基づいて、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンオフ周期を制御するインバータ制御部と、を備え、
前記インバータ制御部は、前記第１期間を、前記第２スイッチ素子がオフしてから前記第１スイッチ素子がオンするまでの第２期間よりも長くする
振動型圧縮機の駆動装置。
前記第１スイッチ素子がオフしてから前記第２スイッチ素子がオンするまでの第１期間中に前記振動型圧縮機の前記電磁コイルに発生する誘起電圧の第１ゼロクロス位置を検出する第１ゼロクロス位置検出部と、
前記第１ゼロクロス位置に基づいて、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンオフ周期を制御するインバータ制御部と、を備え、
前記インバータ制御部は、前記第１期間を、前記第２スイッチ素子がオフしてから前記第１スイッチ素子がオンするまでの第２期間よりも長くする
振動型圧縮機の駆動装置。
【請求項2】
請求項１に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記インバータ制御部は、電源投入直後から一定の起動期間に、前記第１期間を前記第２期間よりも長くし、前記起動期間後、前記第１期間と前記第２期間とを等しくする
振動型圧縮機の駆動装置。
前記インバータ制御部は、電源投入直後から一定の起動期間に、前記第１期間を前記第２期間よりも長くし、前記起動期間後、前記第１期間と前記第２期間とを等しくする
振動型圧縮機の駆動装置。
【請求項3】
請求項２に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記第２期間中に前記振動型圧縮機の前記電磁コイルに発生する誘起電圧の第２ゼロクロス位置を検出する第２ゼロクロス位置検出部と、
前記振動型圧縮機の異常振動を検出する異常振動検出部であって、
前記起動期間後、
ｎ周期目（ｎは整数）に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の一方と、ｎ＋１周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の前記一方と、の間の期間の半分を第３期間とし、
前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の前記一方と、前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の他方と、の間の期間を第４期間とし、
前記第３期間と前記第４期間との差分が所定の値を越えた場合に当該振動型圧縮機の前記異常振動として検出する異常振動検出部と、
前記異常振動検出部により検出された前記異常振動の状態を脱出する異常振動脱出部と、を有する
振動型圧縮機の駆動装置。
前記第２期間中に前記振動型圧縮機の前記電磁コイルに発生する誘起電圧の第２ゼロクロス位置を検出する第２ゼロクロス位置検出部と、
前記振動型圧縮機の異常振動を検出する異常振動検出部であって、
前記起動期間後、
ｎ周期目（ｎは整数）に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の一方と、ｎ＋１周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の前記一方と、の間の期間の半分を第３期間とし、
前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の前記一方と、前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の他方と、の間の期間を第４期間とし、
前記第３期間と前記第４期間との差分が所定の値を越えた場合に当該振動型圧縮機の前記異常振動として検出する異常振動検出部と、
前記異常振動検出部により検出された前記異常振動の状態を脱出する異常振動脱出部と、を有する
振動型圧縮機の駆動装置。
【請求項4】
請求項２に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記第２期間中に前記振動型圧縮機の前記電磁コイルに発生する誘起電圧の第２ゼロクロス位置を検出する第２ゼロクロス位置検出部と、
前記振動型圧縮機の異常振動を検出する異常振動検出部であって、
前記起動期間後、
ｎ周期目（ｎは整数）に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の一方と、ｎ＋１周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の前記一方と、の間の期間の半分を第３期間とし、
前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の前記一方と、前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の他方と、の間の期間を第４期間とし、
第１所定期間毎に前記第３期間と前記第４期間との差分を積算した積算値が、連続して所定の閾値を第１所定回数超えた場合に当該振動型圧縮機の前記異常振動として検出する異常振動検出部と、
前記異常振動検出部により検出された前記異常振動の状態を脱出する異常振動脱出部と、を有する
振動型圧縮機の駆動装置。
前記第２期間中に前記振動型圧縮機の前記電磁コイルに発生する誘起電圧の第２ゼロクロス位置を検出する第２ゼロクロス位置検出部と、
前記振動型圧縮機の異常振動を検出する異常振動検出部であって、
前記起動期間後、
ｎ周期目（ｎは整数）に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の一方と、ｎ＋１周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の前記一方と、の間の期間の半分を第３期間とし、
前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の前記一方と、前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の他方と、の間の期間を第４期間とし、
第１所定期間毎に前記第３期間と前記第４期間との差分を積算した積算値が、連続して所定の閾値を第１所定回数超えた場合に当該振動型圧縮機の前記異常振動として検出する異常振動検出部と、
前記異常振動検出部により検出された前記異常振動の状態を脱出する異常振動脱出部と、を有する
振動型圧縮機の駆動装置。
【請求項5】
請求項３に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記異常振動脱出部は、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンデューティを下げ、当該振動型圧縮機のバネ系の共振を減衰させて、前記異常振動の脱出を行う
振動型圧縮機の駆動装置。
前記異常振動脱出部は、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンデューティを下げ、当該振動型圧縮機のバネ系の共振を減衰させて、前記異常振動の脱出を行う
振動型圧縮機の駆動装置。
【請求項6】
請求項４に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記異常振動検出部は、前記起動期間後、
前記ｎ周期目に検出された前記第２ゼロクロス位置と、前記ｎ＋１周期に検出された前記第２ゼロクロス位置と、の間の期間の半分を前記第３期間とし、
前記ｎ周期目に検出された前記第２ゼロクロス位置と、前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置と、の間を前記第４期間とし、
前記第３期間と前記第４期間との前記差分を求め、
前記第１所定期間は、前記ｎ周期目に検出された前記第２ゼロクロス位置から前記ｎ＋１周期目に検出された前記第２ゼロクロス位置までの１周期を１波とした１０波～５０波である、
振動型圧縮機の駆動装置。
前記異常振動検出部は、前記起動期間後、
前記ｎ周期目に検出された前記第２ゼロクロス位置と、前記ｎ＋１周期に検出された前記第２ゼロクロス位置と、の間の期間の半分を前記第３期間とし、
前記ｎ周期目に検出された前記第２ゼロクロス位置と、前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置と、の間を前記第４期間とし、
前記第３期間と前記第４期間との前記差分を求め、
前記第１所定期間は、前記ｎ周期目に検出された前記第２ゼロクロス位置から前記ｎ＋１周期目に検出された前記第２ゼロクロス位置までの１周期を１波とした１０波～５０波である、
振動型圧縮機の駆動装置。
【請求項7】
請求項４に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記所定の閾値が、前記第３期間に対する前記差分の割合が０．２３％～０．５９％となるように設定される
振動型圧縮機の駆動装置。
前記所定の閾値が、前記第３期間に対する前記差分の割合が０．２３％～０．５９％となるように設定される
振動型圧縮機の駆動装置。
【請求項8】
請求項４に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
連続して前記所定の閾値を超える前記第１所定回数は、３回～１０回である
振動型圧縮機の駆動装置。
連続して前記所定の閾値を超える前記第１所定回数は、３回～１０回である
振動型圧縮機の駆動装置。
【請求項9】
請求項３に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記異常振動脱出部は、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンデューティを０％～５０％の間に下げる
振動型圧縮機の駆動装置。
前記異常振動脱出部は、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンデューティを０％～５０％の間に下げる
振動型圧縮機の駆動装置。
【請求項10】
請求項３に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記異常振動脱出部は、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンオフ周期を変動させ、当該振動型圧縮機のバネ系の共振周波数を変動させる
振動型圧縮機の駆動装置。
前記異常振動脱出部は、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンオフ周期を変動させ、当該振動型圧縮機のバネ系の共振周波数を変動させる
振動型圧縮機の駆動装置。
【請求項11】
請求項３～１０の何れか１項に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記インバータ制御部は、前記異常振動脱出部による異常振動の状態が脱出された後の第２所定期間中に第２所定回数、前記異常振動を検出した場合、その後一定期間は通常動作を行う
振動型圧縮機の駆動装置。
前記インバータ制御部は、前記異常振動脱出部による異常振動の状態が脱出された後の第２所定期間中に第２所定回数、前記異常振動を検出した場合、その後一定期間は通常動作を行う
振動型圧縮機の駆動装置。
【請求項12】
請求項１１に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記第２所定期間が１分間であり、前記第２所定回数が３回である
振動型圧縮機の駆動装置。
前記第２所定期間が１分間であり、前記第２所定回数が３回である
振動型圧縮機の駆動装置。
【請求項13】
請求項１１に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記一定期間は、３分間である
振動型圧縮機の駆動装置。
前記一定期間は、３分間である
振動型圧縮機の駆動装置。
【請求項14】
請求項１に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記インバータ制御部は、コンプレッサ動作開始直後は前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンデューティを誘導電圧が検出可能な最小のオンデューティとし、その後、前記オンデューティを徐々に大きくするソフトスタートを行う
振動型圧縮機の駆動装置。
前記インバータ制御部は、コンプレッサ動作開始直後は前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンデューティを誘導電圧が検出可能な最小のオンデューティとし、その後、前記オンデューティを徐々に大きくするソフトスタートを行う
振動型圧縮機の駆動装置。
【請求項15】
請求項１に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記振動型圧縮機は、上開き型の蓋を有する冷蔵庫を駆動する
振動型圧縮機の駆動装置。
前記振動型圧縮機は、上開き型の蓋を有する冷蔵庫を駆動する
振動型圧縮機の駆動装置。
【請求項16】
互いに直列接続された第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子を有し、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子を交互にオンすることにより直流を交流に変換して、振動型圧縮機の電磁コイルに供給するインバータと、
前記振動型圧縮機の入力に基づいて、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオン、オフのタイミングを制御して、前記振動型圧縮機のコイル及びピストンを含む可動部の共振周波数の変動に追従して駆動パルスを出力させるマイクロコンピュータと、を備えた
振動型圧縮機の駆動装置。
前記振動型圧縮機の入力に基づいて、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオン、オフのタイミングを制御して、前記振動型圧縮機のコイル及びピストンを含む可動部の共振周波数の変動に追従して駆動パルスを出力させるマイクロコンピュータと、を備えた
振動型圧縮機の駆動装置。
【請求項17】
請求項１６に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記振動型圧縮機の入力は誘起電圧である
振動型圧縮機の駆動装置。
前記振動型圧縮機の入力は誘起電圧である
振動型圧縮機の駆動装置。
【請求項18】
請求項１６に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記振動型圧縮機の入力は誘起電流である
振動型圧縮機の駆動装置。
前記振動型圧縮機の入力は誘起電流である
振動型圧縮機の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、振動型圧縮機の駆動装置に関する。
【背景技術】
【0002】
上述した振動型圧縮機の駆動装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載された振動型圧縮機の駆動装置は、上段スイッチ及び下段スイッチを交互にオンして、直流を交流に変換するインバータと、振動型圧縮機に入力される電流に基づいて、上段スイッチ及び下段スイッチのオンオフを制御する周波数追従回路を備えている。周波数追従回路は、ピークホールド回路を有し、電流の２回目のピークに応じて上段スイッチ及び下段スイッチを制御している。
【0003】
また、２回目のピーク以外にも振動型圧縮機に入力される誘起電圧が０Ｖとなるゼロクロス位置に基づいて上段スイッチ及び下段スイッチを制御することが考えられる。しかしながら、起動時は振動型圧縮機の振幅が小さくゼロクロス位置を検出しにくく、振動型圧縮機を効率的に運転することができない、という課題があった。
【0004】
また、特許文献１の振動型圧縮機の駆動装置は、振動型圧縮機の種類に応じて周波数追従回路を変更する必要がある、という課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００１－１７８１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、第１ゼロクロス位置を検出しやすく、振動型圧縮機を効率的に運転することができ、消費電力を削減できる振動型圧縮機の駆動装置を提供することにある。
【0007】
また、本発明は、振動型圧縮機の種類によらず、周波数追従を行うことができる振動型圧縮機の駆動装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前述した目的を達成するために、本発明に係る振動型圧縮機の駆動装置は、下記［１］～［１８］を特徴としている。
［１］
互いに直列接続された第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子を有し、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子を交互にオンすることにより直流を交流に変換して、振動型圧縮機の電磁コイルに供給するインバータと、
前記第１スイッチ素子がオフしてから前記第２スイッチ素子がオンするまでの第１期間中に前記振動型圧縮機の前記電磁コイルに発生する誘起電圧の第１ゼロクロス位置を検出する第１ゼロクロス位置検出部と、
前記第１ゼロクロス位置に基づいて、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンオフ周期を制御するインバータ制御部と、を備え、
前記インバータ制御部は、前記第１期間を、前記第２スイッチ素子がオフしてから前記第１スイッチ素子がオンするまでの第２期間よりも長くする
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［２］
［１］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記インバータ制御部は、電源投入直後から一定の起動期間に、前記第１期間を前記第２期間よりも長くし、前記起動期間後、前記第１期間と前記第２期間とを等しくする
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［３］
［２］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記第２期間中に前記振動型圧縮機の前記電磁コイルに発生する誘起電圧の第２ゼロクロス位置を検出する第２ゼロクロス位置検出部と、
前記振動型圧縮機の異常振動を検出する異常振動検出部であって、
前記起動期間後、
ｎ周期目（ｎは整数）に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の一方と、ｎ＋１周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の前記一方と、の間の期間の半分を第３期間とし、
前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の前記一方と、前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の他方と、の間の期間を第４期間とし、
前記第３期間と前記第４期間との差分が所定の値を越えた場合に当該振動型圧縮機の前記異常振動として検出する異常振動検出部と、
前記異常振動検出部により検出された前記異常振動の状態を脱出する異常振動脱出部と、を有する
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［４］
［２］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記第２期間中に前記振動型圧縮機の前記電磁コイルに発生する誘起電圧の第２ゼロクロス位置を検出する第２ゼロクロス位置検出部と、
前記振動型圧縮機の異常振動を検出する異常振動検出部であって、
前記起動期間後、
ｎ周期目（ｎは整数）に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の一方と、ｎ＋１周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の前記一方と、の間の期間の半分を第３期間とし、
前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の前記一方と、前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の他方と、の間の期間を第４期間とし、
第１所定期間毎に前記第３期間と前記第４期間との差分を積算した積算値が、連続して所定の閾値を第１所定回数超えた場合に当該振動型圧縮機の前記異常振動として検出する異常振動検出部と、
前記異常振動検出部により検出された前記異常振動の状態を脱出する異常振動脱出部と、を有する
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［５］
［３］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記異常振動脱出部は、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンデューティを下げ、当該振動型圧縮機のバネ系の共振を減衰させて、前記異常振動の脱出を行う
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［６］
［４］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記異常振動検出部は、前記起動期間後、
前記ｎ周期目に検出された前記第２ゼロクロス位置と、前記ｎ＋１周期に検出された前記第２ゼロクロス位置と、の間の期間の半分を前記第３期間とし、
前記ｎ周期目に検出された前記第２ゼロクロス位置と、前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置と、の間を前記第４期間とし、
前記第３期間と前記第４期間との前記差分を求め、
前記第１所定期間は、前記ｎ周期目に検出された前記第２ゼロクロス位置から前記ｎ＋１周期目に検出された前記第２ゼロクロス位置までの１周期を１波とした１０波～５０波である、
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［７］
［４］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記所定の閾値が、前記第３期間に対する前記差分の割合が０．２３％～０．５９％となるように設定される
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［８］
［４］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
連続して前記所定の閾値を超える前記第１所定回数は、３回～１０回である
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［９］
［３］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記異常振動脱出部は、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンデューティを０％～５０％の間に下げる
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［１０］
［３］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記異常振動脱出部は、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンオフ周期を変動させ、当該振動型圧縮機のバネ系の共振周波数を変動させる
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［１１］
［３］～［１０］の何れか１項に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記インバータ制御部は、前記異常振動脱出部による異常振動の状態が脱出された後の第２所定期間中に第２所定回数、前記異常振動を検出した場合、その後一定期間は通常動作を行う
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［１２］
［１１］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記第２所定期間が１分間であり、前記第２所定回数が３回である
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［１３］
［１１に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記一定期間は、３分間である
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［１４］
［１に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記インバータ制御部は、コンプレッサ動作開始直後は前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンデューティを誘導電圧が検出可能な最小のオンデューティとし、その後、前記オンデューティを徐々に大きくするソフトスタートを行う
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［１５］
［１に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記振動型圧縮機は、上開き型の蓋を有する冷蔵庫を駆動する
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［１６］
互いに直列接続された第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子を有し、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子を交互にオンすることにより直流を交流に変換して、振動型圧縮機の電磁コイルに供給するインバータと、
前記振動型圧縮機の入力に基づいて、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオン、オフのタイミングを制御して、前記振動型圧縮機のコイル及びピストンを含む可動部の共振周波数の変動に追従して駆動パルスを出力させるマイクロコンピュータと、を備えた
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［１７］
［１６］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記振動型圧縮機の入力は誘起電圧である
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［１８］
［１６］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記振動型圧縮機の入力は誘起電流である
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［１］
互いに直列接続された第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子を有し、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子を交互にオンすることにより直流を交流に変換して、振動型圧縮機の電磁コイルに供給するインバータと、
前記第１スイッチ素子がオフしてから前記第２スイッチ素子がオンするまでの第１期間中に前記振動型圧縮機の前記電磁コイルに発生する誘起電圧の第１ゼロクロス位置を検出する第１ゼロクロス位置検出部と、
前記第１ゼロクロス位置に基づいて、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンオフ周期を制御するインバータ制御部と、を備え、
前記インバータ制御部は、前記第１期間を、前記第２スイッチ素子がオフしてから前記第１スイッチ素子がオンするまでの第２期間よりも長くする
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［２］
［１］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記インバータ制御部は、電源投入直後から一定の起動期間に、前記第１期間を前記第２期間よりも長くし、前記起動期間後、前記第１期間と前記第２期間とを等しくする
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［３］
［２］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記第２期間中に前記振動型圧縮機の前記電磁コイルに発生する誘起電圧の第２ゼロクロス位置を検出する第２ゼロクロス位置検出部と、
前記振動型圧縮機の異常振動を検出する異常振動検出部であって、
前記起動期間後、
ｎ周期目（ｎは整数）に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の一方と、ｎ＋１周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の前記一方と、の間の期間の半分を第３期間とし、
前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の前記一方と、前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の他方と、の間の期間を第４期間とし、
前記第３期間と前記第４期間との差分が所定の値を越えた場合に当該振動型圧縮機の前記異常振動として検出する異常振動検出部と、
前記異常振動検出部により検出された前記異常振動の状態を脱出する異常振動脱出部と、を有する
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［４］
［２］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記第２期間中に前記振動型圧縮機の前記電磁コイルに発生する誘起電圧の第２ゼロクロス位置を検出する第２ゼロクロス位置検出部と、
前記振動型圧縮機の異常振動を検出する異常振動検出部であって、
前記起動期間後、
ｎ周期目（ｎは整数）に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の一方と、ｎ＋１周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の前記一方と、の間の期間の半分を第３期間とし、
前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の前記一方と、前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置及び前記第２ゼロクロス位置の他方と、の間の期間を第４期間とし、
第１所定期間毎に前記第３期間と前記第４期間との差分を積算した積算値が、連続して所定の閾値を第１所定回数超えた場合に当該振動型圧縮機の前記異常振動として検出する異常振動検出部と、
前記異常振動検出部により検出された前記異常振動の状態を脱出する異常振動脱出部と、を有する
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［５］
［３］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記異常振動脱出部は、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンデューティを下げ、当該振動型圧縮機のバネ系の共振を減衰させて、前記異常振動の脱出を行う
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［６］
［４］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記異常振動検出部は、前記起動期間後、
前記ｎ周期目に検出された前記第２ゼロクロス位置と、前記ｎ＋１周期に検出された前記第２ゼロクロス位置と、の間の期間の半分を前記第３期間とし、
前記ｎ周期目に検出された前記第２ゼロクロス位置と、前記ｎ周期目に検出された前記第１ゼロクロス位置と、の間を前記第４期間とし、
前記第３期間と前記第４期間との前記差分を求め、
前記第１所定期間は、前記ｎ周期目に検出された前記第２ゼロクロス位置から前記ｎ＋１周期目に検出された前記第２ゼロクロス位置までの１周期を１波とした１０波～５０波である、
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［７］
［４］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記所定の閾値が、前記第３期間に対する前記差分の割合が０．２３％～０．５９％となるように設定される
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［８］
［４］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
連続して前記所定の閾値を超える前記第１所定回数は、３回～１０回である
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［９］
［３］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記異常振動脱出部は、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンデューティを０％～５０％の間に下げる
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［１０］
［３］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記異常振動脱出部は、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンオフ周期を変動させ、当該振動型圧縮機のバネ系の共振周波数を変動させる
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［１１］
［３］～［１０］の何れか１項に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記インバータ制御部は、前記異常振動脱出部による異常振動の状態が脱出された後の第２所定期間中に第２所定回数、前記異常振動を検出した場合、その後一定期間は通常動作を行う
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［１２］
［１１］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記第２所定期間が１分間であり、前記第２所定回数が３回である
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［１３］
［１１に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記一定期間は、３分間である
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［１４］
［１に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記インバータ制御部は、コンプレッサ動作開始直後は前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオンデューティを誘導電圧が検出可能な最小のオンデューティとし、その後、前記オンデューティを徐々に大きくするソフトスタートを行う
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［１５］
［１に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記振動型圧縮機は、上開き型の蓋を有する冷蔵庫を駆動する
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［１６］
互いに直列接続された第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子を有し、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子を交互にオンすることにより直流を交流に変換して、振動型圧縮機の電磁コイルに供給するインバータと、
前記振動型圧縮機の入力に基づいて、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子のオン、オフのタイミングを制御して、前記振動型圧縮機のコイル及びピストンを含む可動部の共振周波数の変動に追従して駆動パルスを出力させるマイクロコンピュータと、を備えた
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［１７］
［１６］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記振動型圧縮機の入力は誘起電圧である
振動型圧縮機の駆動装置であること。
［１８］
［１６］に記載の振動型圧縮機の駆動装置において、
前記振動型圧縮機の入力は誘起電流である
振動型圧縮機の駆動装置であること。
【0009】
上記［１］の構成の振動型圧縮機の駆動装置によれば、第１期間＞第２期間とすることにより、振動型圧縮機の振幅が小さいときであっても、第１ゼロクロス位置を有する誘起電圧の発生期間を長くすることができ、微小な第１ゼロクロス位置を検出しやすくでき、振動型圧縮機を効率よく運転することができ、消費電力を削減できる。
上記［２］の構成の振動型圧縮機の駆動装置によれば、振動型圧縮機の振幅が小さい起動時に第１期間＞第２期間とすることができ、起動を安定して行えることができる。
上記［３］及び［４］の構成の振動型圧縮機の駆動装置によれば、振動センサなどを設置することなく、異常振動を検出して、異常振動から脱出することができる。
上記［５］の構成の振動型圧縮機の駆動装置によれば、振動型圧縮機のバネ系の共振が減衰し、異常振動から脱出することができる。
上記［６］～［８］の構成の振動型圧縮機の駆動装置によれば、異常振動を検出することができる。
上記［９］及び［１０］の構成の振動型圧縮機の駆動装置によれば、異常振動から脱出することができる。
上記［１１］～［１３］の構成の振動型圧縮機の駆動装置によれば、振動型圧縮機によって駆動される冷蔵庫の過剰な停止を防止し冷却性能を維持することができる。
上記［１４］の構成の振動型圧縮機の駆動装置によれば、電源投入後、安定して振動型圧縮機を起動できる。
上記［１５］の構成の振動型圧縮機の駆動装置によれば、冷蔵庫が再起動し、振動型圧縮機の出力低下による冷却性能が低下したときでも、冷気が漏れにくいので冷却性能を保持できる。
上記［１６］～［１８］の構成の振動型圧縮機の駆動装置によれば、振動型圧縮機の種類よらず周波数追従が可能となる。
上記［２］の構成の振動型圧縮機の駆動装置によれば、振動型圧縮機の振幅が小さい起動時に第１期間＞第２期間とすることができ、起動を安定して行えることができる。
上記［３］及び［４］の構成の振動型圧縮機の駆動装置によれば、振動センサなどを設置することなく、異常振動を検出して、異常振動から脱出することができる。
上記［５］の構成の振動型圧縮機の駆動装置によれば、振動型圧縮機のバネ系の共振が減衰し、異常振動から脱出することができる。
上記［６］～［８］の構成の振動型圧縮機の駆動装置によれば、異常振動を検出することができる。
上記［９］及び［１０］の構成の振動型圧縮機の駆動装置によれば、異常振動から脱出することができる。
上記［１１］～［１３］の構成の振動型圧縮機の駆動装置によれば、振動型圧縮機によって駆動される冷蔵庫の過剰な停止を防止し冷却性能を維持することができる。
上記［１４］の構成の振動型圧縮機の駆動装置によれば、電源投入後、安定して振動型圧縮機を起動できる。
上記［１５］の構成の振動型圧縮機の駆動装置によれば、冷蔵庫が再起動し、振動型圧縮機の出力低下による冷却性能が低下したときでも、冷気が漏れにくいので冷却性能を保持できる。
上記［１６］～［１８］の構成の振動型圧縮機の駆動装置によれば、振動型圧縮機の種類よらず周波数追従が可能となる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、第１ゼロクロス位置を検出しやすく、振動型圧縮機を効率的に運転することができ、消費電力を削減できる振動型圧縮機を提供することができる。
【0011】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
【0014】
図１は、本発明の振動型圧縮機の駆動装置の一実施形態を示す回路図である。振動型圧縮機２０は、例えば自動車などに搭載されている冷蔵庫、或いはコンテナ自体が冷蔵庫となっている場合の冷蔵庫を駆動するためのものであり、低電圧の交流電圧で動作する。本実施形態では、振動型圧縮機２０は、上開き型の蓋を有する冷蔵庫を駆動する。
【0015】
図１に示す振動型圧縮機２０の駆動装置１（以下、単に「駆動装置」と略記する）は、プラグ１４に商用交流電源４０が接続されていないときは、自動車に搭載されているようなバッテリ３０によって振動型圧縮機２０を駆動する。駆動装置１は、プラグ１４に商用交流電源４０が接続されているときは、商用交流電源４０によって振動型圧縮機２０を駆動する装置である。
【0016】
まず、駆動装置１の構成について説明する前に、図２を参照して、振動型圧縮機２０について説明する。振動型圧縮機２０は、密閉容器２１と、密閉容器２１に収容された圧縮機本体２２と、密閉容器２１と圧縮機本体２２の上下との間に設けた一対の防振バネ２３，２３と、を備えている。圧縮機本体２２は、円筒状の外部鉄心２２１と、外部鉄心２２１内に挿入された円柱状の内部鉄心２２２と、内部鉄心２２２の外側面に配設された永久磁石２２３と、永久磁石２２３と外部鉄心２２１とで形成される環状の隙間に上下に振動可能に配置された電磁コイル２２４と、電磁コイル２２４に連結されたピストン２２５と、ピストン２２５を上下から付勢する一対の共振バネ２２６，２２６と、を備えている。振動型圧縮機２０は、電磁コイル２２４に交流電源を供給して電磁コイル２２４に連結されたピストン２２５を振動させ、密閉容器２１内に低圧の冷媒を流入し圧縮された高圧の冷媒を吐出するものである。
【0017】
図１に示すように、駆動装置１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、インバータ４と、コンピュータとしてのＭＣＵ(Main Control Unit)５と、ＰＣ(Personal Computer)通信部６と、誘起電圧検出部７と、ドライバ８と、入力電圧検出部９と、ＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ１０と、直流電圧検出部１１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、ファン１３と、を備えている。
【0018】
ＡＣ／ＤＣコンバータ２は、商用交流電源４０からの交流電源を所望の直流電源に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、バッテリ３０から供給される直流のバッテリ電圧ＶＢを昇圧して所望の直流電源に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、サージ保護用のツェナーダイオードＤＺ１，ＤＺ２と、バッテリ電圧ＶＢから高周波成分を除去するフィルタ回路３１と、逆流防止回路３２と、コイルＬ１、トランジスタＴＲ１と、ダイオードＤ２と、コンデンサＣ１１，Ｃ１２と、コンデンサＣ２１，Ｃ２２と、を備えている。
【0019】
コイルＬ１の一端は、フィルタ回路３１を介してバッテリ３０の正極に接続され、高周波成分が除去されたバッテリ電圧ＶＢが供給される。トランジスタＴＲ１は、Ｎチャンネルの電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタＴＲ１は、ドレインがコイルＬ１の他端に接続され、ソースがグランドに接続されている。ダイオードＤ２は、アノードがコイルＬ１の他端及びトランジスタＴＲ１のドレインに接続されている。コンデンサＣ１１，Ｃ１２は、コイルＬ１の一端とグランドとの間に接続されている。コンデンサＣ２１，Ｃ２２は、ダイオードＤ２のカソードとグランドとの間に接続されている。
【0020】
上述した構成のＤＣ／ＤＣコンバータ３によれば、トランジスタＴＲ１をオンすると、バッテリ電圧ＶＢに充電されたコンデンサＣ１１，Ｃ１２の両端電圧をコンデンサＣ２１，Ｃ２２に供給する。このとき、コイルＬ１にエネルギーが蓄積される。次に、トランジスタＴＲ１をオフすると、コンデンサＣ１１，Ｃ１２とコイルＬ１の両端電圧の和がコンデンサＣ２１，Ｃ２２に供給される。コンデンサＣ２１，Ｃ２２の電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータ３により変換（昇圧）された直流電圧として、次段のインバータ４へ供給される。
【0021】
ダイオードＤ１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２とインバータ４との間に接続される。詳しく説明すると、ダイオードＤ１のアノードがＡＣ／ＤＣコンバータ２側に接続され、カソードがインバータ４側に接続され、ダイオードＤ１を介してＡＣ／ＤＣコンバータ２によって変換された直流電源がインバータ４に供給される。
【0022】
ダイオードＤ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３とインバータ４との間に接続される。詳しく説明すると、ダイオードＤ２のアノードがＤＣ／ＤＣコンバータ３側に接続され、カソードがインバータ４側に接続され、ダイオードＤ２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ３によって変換された直流電源がインバータ４に供給される。
【0023】
インバータ４は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２又はＤＣ／ＤＣコンバータ３により変換された直流電源を交流電源に変換して、振動型圧縮機２０の電磁コイル２２４に供給する。インバータ４は、ダイオードＤ１，Ｄ２のカソードとグランドとの間に直列接続された第１スイッチ素子としての上段トランジスタＴＲ２１及び第２スイッチ素子としての下段トランジスタＴＲ２２と、直流成分カット用のコンデンサＣ３１，Ｃ３２及び平滑用のコイルＬ２と、を備えている。
【0024】
上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２は、Ｎチャンネルの電界効果トランジスタから構成されている。上段トランジスタＴＲ２１は、ドレインがダイオードＤ１，Ｄ２のカソードに接続され、ソースが下段トランジスタＴＲ２２のドレインに接続されている。下段トランジスタＴＲ２２は、ドレインが上段トランジスタＴＲ２１のソースに接続され、ソースがグランドに接続されている。上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２は、後述するＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ１０に接続され、交互にオンオフ制御される。
【0025】
コンデンサＣ３１，Ｃ３２は、一端が上段トランジスタＴＲ２１のソース及び下段トランジスタＴ２２のドレインに接続され、他端がコイルＬ２の一端に接続されている。コイルＬ２の他端は、振動型圧縮機２０の電磁コイル２２４の一端に接続されている。電磁コイル２２４の他端は、グランドに接続されている。
【0026】
次に、後述するデューティアップ時、定常時における上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２のオンオフ、インバータ４の出力電圧ＶＯＵＴ、ピストン２２５の位置と、について図３を参照して説明する。同図に示すように、上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２は交互にオンし、上段トランジスタＴＲ２１のオン期間と、下段トランジスタＴＲ２２のオン期間と、の間には上段トランジスタＴ２１及び下段トランジスタＴＲ２２の双方がオフとなる第１デッドタイムＤＴ１（＝第１期間），第２デッドタイムＤＴ２（第２期間）が設けられている。
【0027】
上段トランジスタＴＲ２１がオン、下段トランジスタＴＲ２２がオフすると、上段トランジスタＴＲ２１のソース電圧（下段トランジスタＴＲ２２のドレイン電圧）が入力電圧ＶＩＮとなり、コンデンサＣ３１，Ｃ３２が充電される。入力電圧ＶＩＮは、ＡＣ／ＤＣコンバータ２又はＤＣ／ＤＣコンバータ３から供給される直流電圧である。このとき、電磁コイル２２４に供給される出力電圧ＶＯＵＴは、入力電圧ＶＩＮからコンデンサＣ３１，Ｃ３２の両端電圧を差し引いた正の電圧が供給される。電磁コイル２２４に正の電圧が供給されると、電磁コイル２２４にピストン２２５を上死点に移動させる力が発生し、ピストン２２５は上下の共振バネ２２６が釣り合う中立位置を越えて上死点に向かって移動する。
【0028】
次に、上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２の双方がオフすると、出力電圧ＶＯＵＴには負の反起電力（逆起電力）が発生する。また、上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２の双方がオフした後も、ピストン２２５は、慣性力により上死点に向かって移動し、これにより出力電圧ＶＯＵＴには正の誘起電圧が発生する。ピストン２２５が上死点に達して停止すると、出力電圧ＶＯＵＴは０Ｖとなる。ピストン２２５は、上死点に達した後、共振バネ２２６の付勢力により下死点側にある中立位置に向かって移動し、これにより出力電圧ＶＯＵＴには負の誘起電圧が発生する。
【0029】
次に、上段トランジスタＴＲ２１がオフ、下段トランジスタＴＲ２２がオンすると、上段トランジスタＴＲ２１のソース電圧（下段トランジスタＴＲ２２のドレイン電圧）がグランド（０Ｖ）となり、コンデンサＣ３１，Ｃ３２が放電される。このとき、電磁コイル２２４に供給される出力電圧ＶＯＵＴは、０ＶからコンデンサＣ３１，Ｃ３２の両端電圧を差し引いた負の電圧が供給される。電磁コイル２２４に負の電圧が供給されると、電磁コイル２２４にピストン２２５を下死点に移動させる力が発生し、ピストン２２５が中立位置を越えて下死点に向かって移動する。
【0030】
また、次に、上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２の双方がオフすると、出力電圧ＶＯＵＴには正の反起電力が発生する。上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２の双方がオフした後も、ピストン２２５は、慣性力により下死点に向かって移動し、これにより出力電圧ＶＯＵＴには負の誘起電圧が発生する。ピストン２２５が下死点に達して停止すると、出力電圧ＶＯＵＴは０Ｖとなる。ピストン２２５は、下死点に達した後、共振バネ２２６の付勢力により上死点側にある中立位置に向かって移動し、これにより出力電圧ＶＯＵＴには正の誘起電圧が発生する。
【0031】
ＭＣＵ５は、プログラムに従って動作する周知のコンピュータであり、駆動装置１全体の制御を司る。本実施形態においては、ＭＣＵ５は、温度センサが内蔵されている。ＰＣ通信部６は、ＰＣと通信を行うためのインタフェースであり、ＭＣＵ５によって制御される。誘起電圧検出部７は、インバータ４の出力電圧ＶＯＵＴが正の電圧、負の電圧のときにＨレベルとなる第１誘起電圧パルス、第２誘起電圧パルス（図３参照）を生成して、ＭＣＵ５に出力する。ドライバ８は、ＭＣＵ５の制御に応じて、上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２のゲートに駆動パルスを出力する。入力電圧検出部９は、インバータ４に入力される入力電圧ＶＩＮを検出して、ＡＤ変換したＡＤ値をＭＣＵ５に供給する。なお、入力電圧検出部９の電圧に基づいて、振動型圧縮機２０に供給する電力が一定になるようにデューティを可変させてＭＣＵ５で制御を行っている。
【0032】
ＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ１０は、入力電圧ＶＩＮ、即ちＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧を検出し、入力電圧ＶＩＮが所望の電圧となるようにトランジスタＴＲ１のオンオフを制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ１０は、ＭＣＵ５から許可信号が出力されている間、入力電圧ＶＩＮが所望の直流電圧となるようにトランジスタＴＲ１のオンオフ制御を行い、ＭＣＵ５から許可信号の出力が停止されると、トランジスタＴＲ１のオンオフ制御を停止する。
【0033】
直流電圧検出部１１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧ＶＯＵＴ２にダイオードＤ３を介して接続されている。直流電圧検出部１１は、出力電圧ＶＯＵＴ２を検出し、ＡＤ変換したＡＤ値をＭＣＵ５に出力する。なお、ダイオードＤ３のカソードは、ダイオードＤ４のカソードに接続されている。ダイオードＤ４のアノードは、コイルＬ１の一端に接続され、バッテリ電圧ＶＢが供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、ダイオードＤ３，Ｄ４のカソードが接続され、出力電圧ＶＯＵＴ２、バッテリ電圧ＶＢを所望の直流電圧（例えば１１Ｖ）に変換して、ファン１３に対して出力する。
【0034】
次に、上述した構成の駆動装置１の動作について、図４に示すフローチャートを参照して以下説明する。まず、電源がオンされると、ＭＣＵ５は、初期化、故障診断を行う（Ｓ１、Ｓ２）。次に、ＭＣＵ５は、直流電圧検出部１１から出力されるＡＤ値を取り込み（Ｓ３）、ＡＣ優先処理を行う（Ｓ４）。
【0035】
ＡＣ優先処理において、ＭＣＵ５は、Ｓ３で取り込んだＡＤ値に基づいてプラグ１４に商用交流電源４０が接続されているか否かを判定する。ＡＣ／ＤＣコンバータ２は、バッテリ電圧ＶＢよりも高い出力電圧ＶＯＵＴ２を出力する。ＭＣＵ５は、Ｓ３で取り込んだＡＤ値がバッテリ電圧ＶＢよりも高い場合、プラグ１４に商用交流電源４０が接続されていると判定し、ＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ１０に対して許可信号の出力を停止する。ＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ１０は、許可信号が停止されている間はトランジスタＴＲ１の制御を停止し、昇圧動作を行わない。これにより、プラグ１４に商用交流電源４０が接続されている場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の昇圧動作が停止され、商用交流電源４０によって振動型圧縮機２０を駆動する。
【0036】
一方、ＭＣＵ５は、Ｓ３で取り込んだＡＤ値がバッテリ電圧ＶＢであった場合、プラグ１４に商用交流電源４０が接続されていないと判定し、ＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ１０に対して許可信号を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ１０は、許可信号が出力されている間はトランジスタＴＲ１の制御を行い、昇圧動作を行う。これにより、プラグ１４に商用交流電源４０が接続されていない場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の昇圧動作が行われ、バッテリ３０によって振動型圧縮機２０を駆動する。
【0037】
次に、ＭＣＵ５は、例えばＰＣやコントローラ等との通信処理を行い（Ｓ５）、ファン１３を制御するファン処理を行う（Ｓ６）。その後、ＭＣＵ５は、インバータ制御部として機能し、上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２のオンデューティ、出力周期を設定する出力周期処理を行う（Ｓ７）。出力周期処理については後述する。次に、ＭＣＵ５は、異常振動検出部として機能し、異常振動の検出処理を行った後（Ｓ８）、再びＳ２に戻る。異常振動の検出処理についても後述する。
【0038】
まず、出力周期処理について図５を参照して説明する。まず、ＭＣＵ５は、上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２のオンデューティをセットする（Ｓ７１）。Ｓ７１において、ＭＣＵ５は、内蔵された温度センサから周囲温度を検出し、周囲温度に応じてオンデューティをセットする。具体的には、ＭＣＵ５は、周囲温度が高いときにオンデューティが大きく、周囲温度が低いときにオンデューティが小さくなるようにセットする。
【0039】
次に、ＭＣＵ５は、第１ゼロクロス位置Ａが基準より大きいか否かを判定する（Ｓ７２）。この第１ゼロクロス位置Ａについて図３を参照して説明する。第１ゼロクロス位置Ａは、ピストン２２５が上死点に達する位置（タイミング）であり、上段トランジスタＴＲ２１がオフしてから下段トランジスタＴＲ２２がオンするまでの第１デッドタイムＤＴ１中に電磁コイル２２４に発生する誘起電圧が０Ｖとなる位置である。より詳しく説明すると、ＭＣＵ５は、０～１０２３までのカウントアップを行うタイマー処理を繰り返し行っている。第１ゼロクロス位置Ａは、誘起電圧が０Ｖに達した時のタイマー処理によるカウント値である。
【0040】
０～１０２３のカウントに係る時間は、共振バネ２２６の共振周期と概ね等しい。しかしながら、電磁コイル２２４及びピストン２２５を含む可動部の共振周期は、共振バネ２２６の温度や負荷変動などにより変化するために、本実施形態ではＭＣＵ５は、第１ゼロクロス位置Ａに基づいて上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２の出力周期（オンオフ周期）を微調整して、電磁コイル２２４及びピストン２２５を含む可動部が共振バネ２２６の共振周波数で振動するように周波数追従制御を行っている。
【0041】
話を図５のフローチャートに戻すと、ＭＣＵ５は、第１ゼロクロス位置Ａが基準より大きい場合（Ｓ７２でＹ）、現在セットされている出力周期が共振バネ２２６の共振周期よりも短いと判断して、次の出力周期を少し長くした（Ｓ７３）後、Ｓ７４に進む。一方、ＭＣＵ５は、第１ゼロクロス位置Ａが基準以下の場合（Ｓ７２でＮ）、直ちにＳ７４に進む。Ｓ７４においては、ＭＣＵ５は、第１ゼロクロス位置Ａが基準より小さいか否かを判定する。
【0042】
ＭＣＵ５は、第１ゼロクロス位置Ａが基準より小さい場合（Ｓ７４でＹ）、現在セットされている出力周期が共振バネ２２６の共振周期よりも長いと判断して、次の出力周期を少し短くした（Ｓ７５）後、Ｓ７６に進む。一方、ＭＣＵ５は、第１ゼロクロス位置Ａが基準と等しい場合（Ｓ７４でＮ）、直ちにＳ７６に進む。次に、ＭＣＵ５は、Ｓ７３、Ｓ７５で調整した周期に次の出力周期をセットして（Ｓ７５）、出力周期処理を終了する。
【0043】
上記出力周期処理によりセットされた出力周期の具体的な一例について図３を参照して説明する。第１ゼロクロス位置Ａの基準を「５１２」とする。図３中、最初のタイマー処理で検出された第１ゼロクロス位置Ａは基準と等しため、ＭＣＵ５は、次の出力周期Ｔ１２は変更しない。次のタイマー処理で検出された第１ゼロクロス位置Ａは「５１１」であり基準より小さいため、ＭＣＵ５は、次の出力周期Ｔ１３を少し短くする。さらに次のタイマー処理で検出された第１ゼロクロス位置Ａは「５１３」であり基準より大きいため、ＭＣＵ５は、次の出力周期Ｔ１４を少し長くする。
【0044】
また、ＭＣＵ５は、第１ゼロクロス位置Ａを検出するために図６に示す第１割込み処理を実行する。ＭＣＵ５は、図３に示すように、第１デッドタイムＤＴ１を第１検出範囲とする。ＭＣＵ５は、第１検出範囲となっている間に第１誘起電圧パルスが立ち下がったタイミングで、ゼロクロスが発生したと判断して、第１割込み処理を実行する。第１割込み処理では、ＭＣＵ５は、第１ゼロクロス位置検出部として機能し、このときのタイマーのカウント値を第１ゼロクロス位置Ａとして記憶し（Ｓ９）、第１割込み処理を終了する。
【0045】
また、ＭＣＵ５は、インバータ制御部として機能し、上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２のオンオフを制御する図７に示すタイマー処理を実行する。まず、ＭＣＵ５は、タイマースタートと同時にタイマー処理を実行する。タイマー処理において、ＭＣＵ５は、出力周期処理でセットしたオンデューティを取り込むデューティ出力処理を行う（Ｓ１０）。次に、ＭＣＵ５は、出力周期処理でセットした出力周期を取り込み、取り込んだオンデューティ、出力周期の駆動パルスを上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２に出力する出力処理（周期）を行う（Ｓ１１）。
【0046】
ＭＣＵ５は、図８に示すように、電源投入直後はソフトスタートを実行する。同図に示すように、ＭＣＵ５は、電源投入から例えば２ｓ間の起動時に図５のＳ７１を実行するとき、温度によるオンデューティのセットを行わずに、予め定めた最小デューティにセットする。本実施形態では、最小デューティは、一定以上（１Ｖ以上）の誘起電圧を確保するため、５％に設定されているものとする。
【0047】
次に、ＭＣＵ５は、起動後、例えば３ｓ間のデューティアップ時に図５のＳ７１を実行するとき、徐々にオンデューティを上げる。その後、ＭＣＵ５は、デューティアップ後の定常時に図５のＳ１７を実行するとき、上述したように温度によるオンデューティのセットを行う。
【0048】
また、起動時は、電磁コイル２２４に流れるコンプレッサ電流が小さく、ピストン２２５の振幅が小さいため、第１ゼロクロス位置Ａを検出しにくい。そこで、ＭＣＵ５は、起動時に、図７のＳ１１を実行するとき、図９に示すように、第１デッドタイムＤＴ１を、下段トランジスタＴＲ２２をオフしてから上段トランジスタＴＲ２１をオンするまでの第２デッドタイムＤＴ２よりも長くする。
【0049】
【0050】
上述したように起動時に第１デッドタイムＤＴ１＞第２デッドタイムＤＴ２とすることにより、ピストン２２５の振幅が小さい起動時であっても、第１検出範囲を長くすることができ、微小な第１ゼロクロス位置Ａを検出しやすくできるので、振動型圧縮機２０を効率よく運転することができ、消費電力を削減できる。
【0051】
次に、上述した異常振動の検出処理の詳細について図１０及び図１１を参照して説明する。ＭＣＵ５は、定常時に異常振動の検出処理を行い、デューティアップ時及び起動時には、行わない。振動型圧縮機２０の共振バネ２２６、防振バネ２３が、車の路面状況、車のサスペンション、車載設置状況等により、異常振動し、圧縮機本体２２が密閉容器２１に当たって異音（ゴトゴト音）が発生する。異常振動が振動型圧縮機２０の密閉容器２１に伝わり、ピストン２２５に伝わって、誘起電圧に影響を及ぼすので、異常振動の検出処理では、このような異常振動を検出することができる。
【0052】
異常振動の検出処理を行うために、ＭＣＵ５は、第２ゼロクロス位置Ｂを検出する。第２ゼロクロス位置Ｂは、ピストン２２５が下死点に達する位置（タイミング）であり、第２デッドタイムＤＴ２中に電磁コイル２２４に発生する誘起電圧が０Ｖとなる位置である。第２ゼロクロス位置Ｂは、誘起電圧が０Ｖに達した時のタイマー処理によるカウント値である。
【0053】
ＭＣＵ５は、第２ゼロクロス位置Ｂを検出するために第２割込み処理（図示せず）を実行する。ＭＣＵは、図３に示すように、第２デッドタイムＤＴ２を第２検出範囲とする。ＭＣＵ５は、第２検出範囲となっている間に第２誘起電圧パルスが立ち下がったタイミングで、ゼロクロスが発生したと判断して、第２割込み処理を実行する。第２割込み処理では、ＭＣＵ５は、第２ゼロクロス位置検出部として機能し、このときのタイマーのカウント値を第２ゼロクロス位置Ｂとして記憶し、第２割込み処理を終了する。
【0054】
異常振動の検出処理において、図１０に示すように、ｎ周期目（ｎは整数）に検出された第２ゼロクロス位置Ｂと、ｎ＋１周期目に検出された第２ゼロクロス位置Ｂと、の間の期間Ｔ３の半分を半周期Ｔ３／２（＝第３期間）とする。ｎ周期目に検出された第２ゼロクロス位置Ｂと、ｎ周期目に検出された第１ゼロクロス位置Ａと、の間を期間Ｔ４（＝第４期間）とする。ＭＣＵ５は、半周期Ｔ３／２と期間Ｔ４との差分ΔＴを求める（Ｓ８０１）。
【0055】
次に、ＭＣＵ５は、求めた差分ΔＴを積算する（Ｓ８０２）。ｎ周期目に検出された第２ゼロクロス位置Ｂから、ｎ＋１周期目に検出された第２ゼロクロス位置Ｂまでの１周期を１波とした２５波分（＝第１所定期間）の差分ΔＴが積算されると（Ｓ８０３でＹ）、ＭＣＵ５は、積算値が閾値を超えたか否かを判定する（Ｓ８０４）。なお、第１所定期間は、ｎ周期目に検出された第２ゼロクロス位置Ｂから、ｎ＋１周期目に検出された第２ゼロクロス位置Ｂまでの１周期を１波とした１波の期間または複数の波の期間である。本実施形態では、第１所定期間は２５波としたが、１０～５０波で設定すれば、正常時に異常振動を誤検出することを抑制できることが実験的に分かっている。ＭＣＵ５は、積算値が閾値を超えていないと判定すると（Ｓ８０４でＮ）、異常振動を検出することなく、直ちに異常振動の検出処理を終了する。
【0056】
ＭＣＵ５は、積算値が閾値を超えていると判定すると（Ｓ８０４でＹ）、積算値が連続して６回（＝第１所定回数）、閾値を超えたか否かを判定する（Ｓ８０５）。第１所定回数は、積算値が連続して閾値を超える回数であり、本実施形態では６回に設定されている。積算値が連続して６回、閾値を超えていれば（Ｓ８０５でＹ）、ＭＣＵ５は、異常振動を検出する（Ｓ８０６）。２５波分の差分ΔＴの積算値を算出するとき、半周期Ｔ３／２に対する差分ΔＴの割合が０．２３％～０．５９％となるような閾値を設定すれば、正常時に異常振動を誤検出することを抑制できることが実験的に分かっている。即ち、閾値は、２５×０．２５％×Ｔ３／２～２５×０．５９％×Ｔ３／２に設定すればよい。
【0057】
一方、ＭＣＵ５は、差分ΔＴの積算値が連続して６回、閾値を超えていなければ（Ｓ８０５でＮ）、異常振動の検出をすることなく、直ちに異常振動の検出処理を終了する。
【0058】
また、ＭＣＵ５は、異常振動が検出されると、後述する３分（＝一定期間）をカウントする３分タイマーのカウント中でなければ（Ｓ８０７でＮ）、脱出処理を実行する（Ｓ８０８）。脱出処理において、ＭＣＵ５は、例えば、上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２のオンデューティを０％に引き下げて、振動型圧縮機２０の駆動を停止させる。また、ＭＣＵ５は、例えば、上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２の出力周期を変動させるようにしてもよい。
【0059】
次に、ＭＣＵ５は、１分間（＝第２所定期間）で３回目（＝第２所定回数）の異常振動が検出されたか否かを判定する（Ｓ８０９）。３回目の異常振動の検出であれば（Ｓ８０９でＹ）、ＭＣＵ５は、３分タイマーをスタートさせた後、（Ｓ８１０）、異常振動の検出処理を終了する。一方、ＭＣＵ５は、異常振動が検出されても、３分タイマーがカウント中の場合（Ｓ８０７でＹ）、脱出処理を行うことなく、直ちに異常振動の検出処理を終了する。上記第２所定時間は、異常振動の状態が脱出された後の期間であり、本実施形態では１分間に設定されている。第２所定回数は、異常振動の状態が脱出された後の第２所定期間中に異常振動を検出した回数であり、本実施形態では３回に設定されている。一定時間は、異常振動が脱出された後の第２所定期間中に第２所定回数、異常振動を検出した後の期間であり、本実施形態では３分に設定されている。
【0060】
上述した実施形態によれば、ＭＣＵ５は、２５波の差分ΔＴを積算し、積算した積算値が６回、連続して閾値を超えた場合に異常振動を検出し、異常振動を検出した場合、異常振動の脱出処理を行う。これにより、振動センサなどを設置することなく、異常振動を検出して、異常振動から脱出することができる。
【0061】
上述した実施形態によれば、ＭＣＵ５は、脱出処理において、上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２のデューティを下げる。これにより、振動型圧縮機２０の共振バネ２２６、防振バネ２３の共振が減衰し、異常振動から脱出することができる。
【0062】
上述した実施形態によれば、ＭＣＵ５は、脱出処理において、上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２の出力周期を変動させている。これにより、異常振動から脱出することができる。
【0063】
上述した実施形態によれば、ＭＣＵ５は、異常振動の脱出処理を行った後、１分間に３回異常振動が検出された場合、３分間は脱出処理を行わない。これにより、１度、脱出処理が行われて冷却が停止された後は３分間は冷却が停止されないため、冷蔵庫の過剰な停止を防止し冷却性能を維持することができる。
【0064】
上述した実施形態によれば、ＭＣＵ５は、電源投入直後は上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２のオンオフデューティを最小にし、その後、オンデューティを徐々に大きくするソフトスタートを行う。これにより、電源投入後、安定して振動型圧縮機２０を起動できる。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ２の電流容量を少なくできるので、駆動装置の小型軽量化及びコストダウンに寄与できる。
【0065】
上述した実施形態によれば、駆動装置１は、上開き型の蓋を有する冷蔵庫を駆動する。
これにより、冷蔵庫が再起動し、振動型圧縮機２０の出力低下による冷却性能が低下したときでも、冷気が漏れにくいので冷却性能を保持できる。
これにより、冷蔵庫が再起動し、振動型圧縮機２０の出力低下による冷却性能が低下したときでも、冷気が漏れにくいので冷却性能を保持できる。
【0066】
上述した実施形態によれば、ＭＣＵ５が、上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２のオン、オフのタイミングを制御して、振動型圧縮機２０を共振周波数に追従して振動させている。これにより、振動型圧縮機２０の種類（例えば共振バネ２２６の種類）に応じて、ソフトウェア（例えば閾値など）を変えて対応することができ、振動型圧縮機２０の種類よらず周波数追従が可能となる。
【0067】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。なお、上述した実施形態は上開き型の蓋に限らず、前開き型の扉の冷蔵庫などにも適用できる。
【0068】
上述した実施形態によれば、異常振動を検出するための第１所定期間は、２５波に設定されていたが、これに限ったものではない。第１所定期間としては、１０波～５０波の間に設定すれば、異常振動を検出できることが実験的に確認された。
【0069】
また、上述した実施形態によれば、異常振動を検出するための第１所定回数は、６回に設定されていたが、これに限ったものではない。第１所定回数としては、３回～１０回の間に設定すれば、異常振動を検出できることが実験的に確認された。
【0070】
また、上述した実施形態によれば、ＭＣＵ５は、異常振動の脱出処理において、上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２のオンデューティを０％に引き下げていたが、これに限ったものではない。０％～５０％の間でオンデューティを引き下げれば、異常振動から脱出できることが実験的に確認された。
【0071】
上述した実施形態によれば、ＭＣＵ５は、振動型圧縮機２０に入力される出力電圧ＶＯＵＴに基づいて上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２のオンオフを制御していたが、これに限ったものではない。ＭＣＵ５は、振動型圧縮機２０に入力される電流に基づいて上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２のオンオフを制御するようにしてもよい。この場合、特許文献１のように、ＭＣＵ５は、電流の２回目のピークに応じて上段トランジスタＴＲ２１及び下段トランジスタＴＲ２２のオンオフを制御するようにしてもよい。
【0072】
上述した実施形態によれば、上段トランジスタＴＲ２１を第１スイッチ素子、下段トランジスタＴＲ２２を第２スイッチ素子としていたが、これに限ったものではない。下段トランジスタＴＲ２２を第１スイッチ素子、上段トランジスタＴＲ２１を第２スイッチ素子としてもよい。この場合、第２ゼロクロス位置Ｂが第１ゼロクロス位置に相当し、ＭＣＵ５は、第２ゼロクロス位置Ｂに基づいて上段トランジスタＴＲ２１、下段トランジスタＴＲ２２のオンオフを制御する。
【0073】
上述した実施形態によれば、ＭＣＵ５は、前の第２ゼロクロス位置Ｂから次の第２ゼロクロス位置Ｂまでの１期間Ｔ３の半分である半周期Ｔ３／２と、前の第２ゼロクロス位置Ｂから次の第１ゼロクロス位置Ａまでの期間Ｔ４と、の差分ΔＴを求めていたが、これに限ったものではない。ＭＣＵ５は、前の第１ゼロクロス位置Ａから次の第１ゼロクロス位置Ａまでの１期間Ｔ３の半分である半周期Ｔ３／２と、前の第１ゼロクロス位置Ａから次の第２ゼロクロス位置Ｂまでの期間Ｔ４と、の差分ΔＴを求めてもよい。
【0074】
上述した実施形態によれば、ＭＣＵ５は、上記差分ΔＴの積分値が閾値を超えた場合に、異常振動を検出していたが、これに限ったものではない。ＭＣＵ５は、上記差分ΔＴが所定の値を越えた場合に、異常振動を検出するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0075】
４ インバータ
５ ＭＣＵ（第１ゼロクロス位置検出部、インバータ制御部、第２ゼロクロス位置検出部、異常振動検出部、異常振動脱出部）
２０ 振動型圧縮機
２２４ 電磁コイル
Ａ 第１ゼロクロス位置
Ｂ 第２ゼロクロス位置
ＤＴ１ 第１デッドタイム（第１期間）
ＤＴ２ 第２デッドタイム（第２期間）
ＴＲ２１ 上段トランジスタ（第１スイッチ素子）
ＴＲ２２ 下段トランジスタ（第２スイッチ素子）
５ ＭＣＵ（第１ゼロクロス位置検出部、インバータ制御部、第２ゼロクロス位置検出部、異常振動検出部、異常振動脱出部）
２０ 振動型圧縮機
２２４ 電磁コイル
Ａ 第１ゼロクロス位置
Ｂ 第２ゼロクロス位置
ＤＴ１ 第１デッドタイム（第１期間）
ＤＴ２ 第２デッドタイム（第２期間）
ＴＲ２１ 上段トランジスタ（第１スイッチ素子）
ＴＲ２２ 下段トランジスタ（第２スイッチ素子）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】