JP3946112B2 - リニア圧縮機の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニア圧縮機の作動の際、ピストンの衝突を防止して作動効率を向上させることができるリニア圧縮機の制御装置及び制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は従来のリニア圧縮機の制御装置を説明するブロック図である。
同図に示すように、位置を検出しようとする機構に連動して動作する磁性体コア１０と、コア１０の外側に対称に巻線される第１コイル１２及び第２コイル１３と、第１コイル１２及び第２コイル１３に誘導される電圧によってコア１０の位置変化を検出して出力する信号処理部２０とからなる。
【０００３】
前記信号処理部２０は、第１コイル１２に誘導される電圧を電波整流する第１電波整流部２１と、第２コイル１３に誘導される電圧を電波整流する第２電波整流部２２と、第１電波整流部２１及び第２整流部２２により電波整流された電圧の差を増幅する差動増幅部２３と、差動増幅部２３の出力信号から高周波成分を除去するフィルタ部２４と、フィルタ部２４から出力された信号の最高値と最低値を検出してマイコン３０に伝送するピーク感知部２５とからなる。
【０００４】
前記のような従来の構成による動作は次のようである。
外部から数ｋＨｚの周波数を有する交流電源が第１コイル１２及び第２コイル１３に印加される状態で、位置を検出しようとする機構の位置変動によりコア１０の位置が変動すると、前記コア１０の位置変動に比例する電圧が第１コイル１２及び第２コイル１３に誘導される。第１コイル１２及び第２コイル１３にそれぞれ誘導された電圧は第１電波整流部２１及び第２電波整流部２２で電波整流され、差動増幅部２３の入力端にそれぞれ入力される。
【０００５】
差動増幅部２３は第１電波整流部２１及び第２電波整流部２２により電波整流された電圧の差を増幅してフィルタ部２４に出力する。そして、フィルタ部２４は差動増幅部２３の出力信号から高周波成分を除去し、その除去された高周波成分を有する信号を増幅してピーク感知部２５に出力する。ピーク感知部２５は前記フィルタ部２４の出力を電波整流してマイコン３０に出力し、マイコン３０は電波整流されたフィルタ部２４の出力信号に応じてリニア圧縮機のストロークを制御する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来のリニア圧縮機の制御装置は、センサーなどにより検出されたストロークのみを制御することにより、ストロークを一定に制御することができる。しかし、負荷によってピストンの中心位置が変化するリニア圧縮機においては、上死点の位置に対する一定のトップクリアランスを維持することができなかった。これにより、圧縮機のピストンがバルブに衝突するなどの問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような問題点を解決するためのもので、別のセンサーなしにリニア圧縮機ピストンの上死点に対するトップクリアランスを制御することにより、リニア圧縮機ピストンの衝突を防止して運転効率を向上させることができるリニア圧縮機の制御装置及び制御方法を提供することをその目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、リニア圧縮機に供給される電圧を検出する電圧検出部と、前記リニア圧縮機に供給される電流を検出する電流検出部と、電圧出力信号を用いてピストンとバルブが衝突したかを決定し、ピストンとバルブが衝突するとピストンの振幅を制御する制御部と、制御部の制御によりピストンの振幅を制御する圧縮機駆動部とを含んでなるリニア圧縮機の制御装置を提供する。
【０００９】
また、本発明は、リニア圧縮機の入力電圧に応じてリニア圧縮機の最大通電角を設定する段階と、リニア圧縮機の運転パターンと消費電流に応じて、前記設定された通電角を調整する段階とを含んでなるリニア圧縮機の制御方法を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図２は本発明の一実施形態によるリニア圧縮機の制御装置を説明するブロック図である。
図２に示すように、本発明によるリニア圧縮機の制御装置は、全動作を制御する制御部３３０と、制御部３３０の制御によりリニア圧縮機１００の作動を制御する圧縮機駆動部３５０と、リニア圧縮機１００の作動によりピストンの衝突を検出する衝突感知部２００と、衝突感知部の出力信号に基づいてピストンの振幅を算出する振幅算出部３１０と、ピストンの変位を算出する変位算出部３２０とを含む。また、本発明によるリニア圧縮機の制御装置は、予め設定した最大振幅データを格納する第１格納部３４１と、再設定される最大振幅データを格納する第２格納部３４２とを含む。第２格納部３４２は好ましくは制御部３３０に対して読み取り又は書き込み可能にする不揮発性メモリを含む。また、本発明によるリニア圧縮機の制御装置は、リニア圧縮機１００に供給される電圧を検出する電圧検出部３６０と、リニア圧縮機１００の電流を検出する電流検出部３７０とを含む。
【００１１】
図３（ａ）及び図３（ｂ）Ｆは本発明による入力電圧による電流波形を説明するグラフである。
同図に示すように、“ａ”は基準入力であり、“ｄ”は基準入力電圧が上昇した場合の電圧の増加を示すものである。また、“ｂ”は通電角がαである場合の電流波形であり、“ｃ”は通電角がβである場合の電流波形であり、“ｅ”は基準入力電圧上昇、つまり“ａ”が“ｄ”に上昇した場合の電流波形である。
【００１２】
以下、本発明による制御方法を説明する。
図４は本発明によるリニア圧縮機の制御方法を説明する流れ図である。
同図に示すように、まず制御部３３０は第１格納部３４１からのデータに応じて最大電流及び最大通電角を設定する（Ｓ１０）。
そして、制御部３３０は電圧検出部３６０により、リニア圧縮機１００に供給される入力電圧を検出する（Ｓ２０）。そして、制御部３３０は検出された入力電圧が所定値以上に変動したかを判断する（Ｓ３０）。
【００１３】
段階Ｓ３０で、入力電圧が所定値以上に変動したと判断されると、制御部３３０は前記段階Ｓ１０で設定された最大通電角を、入力電圧の変動に応じて予め設定された値に再設定する（Ｓ３１）。
そして、制御部３３０は現在リニア圧縮機１００の運転状態が起動運転であるか判断する（Ｓ４０）。段階Ｓ４０で、リニア圧縮機１００に電源が印加された後、所定時間が経過したら、前記リニア圧縮機は正常運転状態であると判断し、所定時間が経過していないと、起動運転状態であると判断する。
【００１４】
段階Ｓ４０で、リニア圧縮機１００の状態が起動運転であると判断されると、制御部１００は電流検出部３７０により消費電流を検出し、検出された消費電流が予め設定された第１最大電流より小さいかを判断する（Ｓ５０）。
段階Ｓ５０で、消費電流が前記第１最大電流より小さいと判断されると、制御部３３０はリニア圧縮機１００が制御部の指令に応じてストロークを加減しながら運転する指令ストローク運転を行うように圧縮機駆動部３５０を制御する（Ｓ７０）。
【００１５】
しかし、段階Ｓ５０で、消費電流が第１最大電流より小さくないか、又は段階Ｓ６０で、現在通電角が最大通電角より小さくないと判断されると、制御部３３０は通電角を減少させる（Ｓ５１）。段階Ｓ５１で、通電角を減少させると、ストロークが減少する。そして、リニア圧縮機１００が現在のストロークを維持する固定ストローク運転を行うように制御部３３０は圧縮機駆動部３５０を制御する（Ｓ５２）。
【００１６】
一方、段階Ｓ４０で、起動運転でないと判断されると、制御部３３０は電流検出部３７０により消費電流を検出し、検出された消費電流が予め設定された第２最大電流より小さいかを判断する（Ｓ４１）。段階Ｓ４１で、消費電流が第２最大電流より小さいと判断されると、制御部３３０は検出された消費電流を現在の消費電流として第２格納部３４２に格納し、以前の消費電流が現在の消費電流より大きいかを判断する（Ｓ４２）。
【００１７】
段階Ｓ４２で、以前の消費電流が現在の消費電流より大きいと判断されると、制御部３３０は時間のカウントを増加させ、所定時間が経過したかを判断する（Ｓ４３）。段階Ｓ４３で、所定時間が経過したと判断されると、制御部３３０はカウントをリセットし、通電角を増加させる（Ｓ４４）。通電角が増加すると、リニア圧縮機１００のストロークは増加する。そして、制御部３３０は、現在のストロークを維持するためにリニア圧縮機１００が固定ストローク運転を行うように、圧縮機駆動部３５０を制御する（Ｓ５２）。
【００１８】
前記段階Ｓ４１で、消費電流が第２最大電流より小さくないと判断されると、制御部３３０はストロークが大きいと判断し、ストロークを減らすために通電角を減少させ（Ｓ４５）、現在のストロークを維持するため、リニア圧縮機１００が固定ストローク運転を行うように制御する（Ｓ５２）。
しかし、段階Ｓ４２で、以前の消費電流が現在の最大電流より大きくないと判断されるか、又は段階Ｓ４３で、所定時間が経過していないと判断されると、制御部３３０は通電角の制御を行わなく、現在のストロークを維持するため、リニア圧縮機１００が固定ストローク運転を行うように制御する（Ｓ５２）。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるリニア圧縮機の制御装置及び制御方法によると、圧縮機の運転状態に応じてリニア圧縮機のトップクリアランスを最小化して、リニア圧縮機のピストンがバルブに衝突することを最小化することができ、これにより高効率運転が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のリニア圧縮機の制御装置を説明するブロック図である。
【図２】 本発明の一実施形態によるリニア圧縮機の制御装置を説明する全体ブロック図である。
【図３】 本発明による作動を説明するためのグラフである。
【図４】 本発明の一実施形態による制御方法を説明する流れ図である。
【符号の説明】
１００…リニア圧縮機
２００…衝突感知部
３１０…振幅算出部
３２０…変位検出部
３３０…制御部
３４１…第１格納部
３４２…第２格納部
３５０…圧縮機駆動部
３６０…電圧検出部
３７０…電流検出部

Claims (11)

1. リニア圧縮機の制御方法において、
   予め設定されたデータに応じて、前記リニア圧縮機の最大通電角を設定する段階と、
   前記リニア圧縮機の入力電圧に応じてリニア圧縮機の最大通電角を再設定する段階と、
   前記リニア圧縮機が起動運転状態であるか正常運転状態であるかについての運転パターンと消費電流に応じて、現在通電角を減少または増加して調整する段階とを含んでなることを特徴とするリニア圧縮機の制御方法。
2. 前記最大通電角の再設定は、入力電圧が設定値以上に変化すると前記最大通電角が設定されるように行われることを特徴とする請求項１記載のリニア圧縮機の制御方法。
3. 前記通電角を調整する段階は、
   リニア圧縮機に電力が印加された後、所定時間が経過していないと、リニア圧縮機の運転を起動運転と決定する段階と、
   リニア圧縮機の消費電流が予め設定された第１最大電流より小さく、予め設定された通電角が最大通電角より小さいと、指令ストローク運転を行う段階と、
   リニア圧縮機の消費電流が予め設定された第１最大電流より大きいか同一であるか、又は現在通電角が最大通電角より大きいか同一であると、現在通電角を減少させる段階と、現在通電角の増加に相当するリニア圧縮機のストロークの現在大きさを維持する固定ストローク運転を行う段階とからなることを特徴とする請求項１記載のリニア圧縮機の制御方法。
4. 前記通電角を調整する段階は、
   リニア圧縮機に電源が印加された後、少なくとも所定の時間が経過すると、リニア圧縮機の運転を正常運転として決定する段階と、
   リニア圧縮機の現在の消費電流が予め設定された第２最大電流より小さいと、現在の消費電流を格納部に格納し、リニア圧縮機の以前の消費電流が現在の消費電流より大きいと、予め設定された時間が少なくとも経過したかを決定する段階と、予め設定された時間が少なくとも経過すると、現在通電角を増加させる段階と、
   現在通電角の増加に相当するリニア圧縮機の現在のストロークの大きさを維持する固定ストローク運転を行う段階とからなり、
   前記以前の消費電流は、前記リニア圧縮機の以前の動作時に格納部に格納された消費電流であることを特徴とする請求項１記載のリニア圧縮機の制御方法。
5. 前記リニア圧縮機の制御方法は、リニア圧縮機の現在の消費電流が予め設定された第２最大電流より大きいか同一であると、現在通電角を減少させる段階と、現在通電角の減少に相当する現在のストロークの大きさを維持する固定ストローク運転を行う段階とをさらに含むことを特徴とする請求項４記載のリニア圧縮機の制御方法。
6. 前記現在通電角の増減により、前記リニア圧縮機のピストンとバルブが衝突しないようにピストンのストロークが増減され最大ストロークが維持されることを特徴とする請求項１記載のリニア圧縮機の制御方法。
7. リニア圧縮機の制御方法において、
   予め設定されたデータに応じて、前記リニア圧縮機の最大通電角と第１最大電流を設定する段階と、
   前記リニア圧縮機に電源が印加された後、所定時間が経過していないと、リニア圧縮機の運転を起動運転と決定する段階と、
   リニア圧縮機の消費電流が第１最大電流より小さく、現在通電角が最大通電角より小さいと、指令ストローク運転により方向に応じてリニア圧縮機のストロークを変化させる段階と、
   リニア圧縮機の消費電流が第１最大電流より大きいか同一であるか、又は現在通電角が最大通電角より大きいか同一であると、現在通電角を減少させてリニア圧縮機のストロークを減少させる段階とからなるリニア圧縮機の制御方法。
8. 前記現在通電角の減少により、前記リニア圧縮機のピストンとバルブ が衝突しないようにピストンのストロークが減少され最大ストロークが維持されることを特徴とする請求項７記載のリニア圧縮機の制御方法。
9. リニア圧縮機の制御方法において、
   予め設定されたデータに応じて、前記リニア圧縮機の最大通電角と第１最大電流を設定する段階と、
   前記リニア圧縮機に電源が印加された後、少なくとも所定の時間が経過すると、リニア圧縮機の運転を正常運転と決定する段階と、
   少なくとも予め設定された時間が経過し、リニア圧縮機の現在の消費電流が予め設定された第２最大電流より小さいと、現在の消費電流を格納部に格納し、リニア圧縮機の以前の消費電流が現在の消費電流より大きいと、現在通電角を増加させることにより、リニア圧縮機のストロークを増加させる段階と、
   リニア圧縮機の現在の消費電流が予め設定された第２最大電流より大きいか同一であると、現在通電角を減少させてリニア圧縮機のストロークを減少させる段階と、
   前記ストロークが増加、又は、減少した後、固定ストローク運転によりリニア圧縮機の一定ストロークを維持する段階とからなり、
   前記以前の消費電流は、前記リニア圧縮機の以前の動作時に格納部に格納された消費電流であることを特徴とするリニア圧縮機の制御方法。
10. 前記現在通電角の増減により、前記リニア圧縮機のピストンとバルブが衝突しないようにピストンのストロークが増減され最大ストロークが維持されることを特徴とする請求項９記載のリニア圧縮機の制御方法。
11. リニア圧縮機の制御装置において、
    予め設定されたデータに応じて、前記リニア圧縮機の最大通電角を設定する最大通電角設定部と、
    前記リニア圧縮機の入力電圧に応じてリニア圧縮機の最大通電角を再設定する通電角再設定部と、
    リニア圧縮機が起動運転状態であるか正常運転状態であるかについての運転パターン及び消費電流に応じて、現在通電角を減少または増加して調整する通電角調整部とを含むことを特徴とするリニア圧縮機の制御装置。

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