JP5406218B2 - リニアコンプレッサの制御システム、及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、ピストンがシリンダに衝突することなく、可能な限りシリンダに近接して、最大の変位振幅に達する最大能力で、コンプレッサが作動するように、作動周期を通じて必要なときに、コンプレッサを微調整する能力を有するリニアコンプレッサの制御システム、及びその方法に関する。また、本発明に従うシステム、及びその方法は、作動周期を通じて、性能を最大化し、かつ消費電力を低減し、すなわち最適化することをさらに探索するリニアコンプレッサの作動を制御するシステム、及びその方法に関する。この種のリニアコンプレッサは、一般的に冷却器、及び空調設備に適用され、流体ポンプに適用されることもある。

従来から、冷却用家電器具、及び空調用家電器具などの冷却システムにリニアモータにより駆動されるリニアコンプレッサを使用することは、一般的である。リニアコンプレッサは、低いエネルギー消費を示すので、当該家電器具に非常に有効である。

標準的には、リニアコンプレッサは、内部でシリンダを往復運動するピストンを有する。このシリンダのヘッドは、標準的には吸気バルブと、排気バルブ（gas discharge valve）を内蔵し、低圧ガスの供給と、シリンダ内部からの高圧ガスの放出とを調整する。リニアコンプレッサのシリンダ内部のピストンの軸方向運動によって、吸気バルブで吸気されたガスを圧縮し、加圧して高圧領域に排気バルブにより放出する。

リニアコンプレッサは、リシンダ内部のピストンの位置を特定し、かつピストンの変位を制御して、ピストンと、シリンダヘッドとの衝突することを防止する能力を有しなければならない。ピストンと、シリンダヘッドとの衝突は、大きく、かつ不愉快な騒音の原因になる上に、設備の摩耗、及び裂傷の原因になり、耐久性を低下させる。

同時に、リニアコンプレッサの効率、及び性能を最適化し、かつコンプレッサの消費電力を最小化するためには、ピストンは、リシンダ内部で可能な限り多く変位して、シリンダヘッドに衝突することなく可能な限り近接することが望ましい。これを可能にするために、コンプレッサが作動するときのリシンダの変位振幅は、正確に理解されなければならない。この振幅の予測誤差を大きくなると、ピストンの変位の最大点と、シリンダヘッドとの間である安全距離を大きくして、衝突を回避しなければならないだろう。この安全距離は、コンプレッサの効率の損失を提供する。コンプレッサの性能が最適化されていない場合、作動することになる状態でのコンプレッサの設計がオーバスケールになる必要になることが多く、消費電力が増加するとともに、設備の価格が上昇することになるであろう。

シリンダ内部のピストンの変位制御、及びその位置認識の特定のシステムは、最先端でなくとも既に公知であり、具体的には、同時に変位振幅を微調整（fine-tuning）するリニアモータ及び／又はコンプレッサに適用される。

現在の最先端は、２つの群に要約できる。第１の群は、センサを有しないコンプレッサの制御に言及する。この制御方法では、コンプレッサには、実際の（物理的な）センサは、設置されない。制御は、コンプレッサの電流及び／又は電圧、エバポレータの温度、作動周波数などの他のシステム変数を読み出し、ピストンのストロークを予測する。

システムの第２の群は、センサによる制御を有する。この場合、センサは、シリンダヘッドなどの固定部、又は他の部分と、ピストン、又は可動部のいずれかの点との間の距離及び／又は変位を測定する。またセンサは、安全な作動の限界距離のみを測定する。この方法の下では、微調整は、コンプレッサの生産段階の間、又は機能する間に必要になる可能性がある。

国際特許出願の国際公報第０１４８３７９号において、配置されるコンプレッサを制御して、リニアコンプレッサのピストンのストロークを制御する方法が説明され、ピストンが、バルブシステムに衝突せずに、負荷の極限状態において機械的なストロークの端部まで進めることを可能にする。平均的な電力をリニアモータに印加して、ピストン運動を制御する。ピストン運動の第１の時間を測定し、予測運動時間と比較する。第１の運動時間が、予測運動時間と異なる場合は、モータの印加電圧を、変更する。予測運動時間は、ピストン運動が、ピストンストロークの端部に十分に近接する最大点（Ｍ）に到達することになるようにする。

特許文献の国際公報第２００５００６５３７号において、ネットワーク電圧に比例する総電圧が供給される電気モータの運動を制御する方法が説明される。この方法は、測定の第１の瞬間にネットワーク電圧のレベルの第１の測定を行うステップと、測定の第２の瞬間にネットワーク電圧のレベルの第２の測定を行うステップと、ネットワーク電圧に比例する値を取得するために、測定の第１の瞬間、及び第２の瞬間の関数で、測定値の導関数の値を計算するステップと、比例するネットワークの値に比例して、モータに供給する総電圧を変更するステップとを有する。

特許文献の国際公報第２００５０７１２６５号において、作動中に可能な最大効率で共振するリニアコンプレッサの作動が説明される。リニアコンプレッサは、リニアモータで駆動するピストンを有し、ピストンは、リニアモータに印加する電圧周波数を有する制御電圧で制御される変位振幅を有する。電圧周波数は、処理部で調整される。ピストン変位の振幅は、冷却システムの可変する需要の関数により、動的に制御される。処理部は、リニアコンプレッサが、冷却システムの需要の変動を通じて、共振を動的に維持するように、ピストン変位の振幅を調整する。

特許文献の国際公報第２００５０５４６７６号は、第１の使用の時、若しくは電気的故障、又は機械的故障により問題が生じた場合に、それぞれの機能を較正する手段とともに提供される流体ポンプの制御システムに関する。流体ポンプは、ピストン位置を感知するアセンブリと、センサアセンブリに関連する電子制御器とともに提供される。電子制御器は、衝突信号を検出することによって、それぞれのシリンダ内部のピストン変位を監視することになるであろう。衝突信号は、ピストンと、ストローク端との衝突が発生したときに、センサアセンブリによって送信される。電子制御器は、衝突が発生するまで、トリガ信号に基づいて、ピストン変位ストロークを連続的に増加させて、ピストン変位の最大値を記憶する。

特許文献の国際公報第０３０４４３６５号は、シリンダと、リシンダ内部を往復運動するピストンと、少なくとも１つの励磁巻線を有し、かつピストンに接続されて往復運動する電気モータとを有する自由ピストンガスコンプレッサに関する。ピストンの往復運動時間の測定を、取得し、往復運動時間のいずれの変化を検出し、励磁巻線の入力電力は、検出した往復運動時間の変化に応じて調整される。

特許文献の国際公報第００７９６７１号において、短絡された固定子を有するリニアモータが開示される。ここで、最小限のセンサを使用して、同等な従来のリニアモータよりも大きな最大変位を反復運動するように、電機子の磁石が制御される。リニアモータは、共振周波数で駆動される。最大電流は、共振周波数との関係、及びコンプレッサが吸気する気体の蒸気温度／蒸気圧に基づいて決定される。そして、電流を制限して、損傷を回避するために最大変位を制御する。

このように、上述の文献はいずれも、センサによらずにコンプレッサを制御する技術と、センサによりコンプレッサを制御する技術とを組み合わせて、シリンダ内部のピストンの変位の制御、及び微調整を提示しない。

本発明の第１の目的は、リニアコンプレッサのピストンのストロークを制御することであり、これにより、ピストンは、シリンダヘッドに衝突せずに、機械的なストロークの端部まで進むことが可能になり、コンプレッサの能力を最適化することが可能になる。

本発明の他の目的は、生産工程、又は組み立て工程の間の微調整手順を省略するコンプレッサであって、コンプレッサのストロークの端部からの可能な最小距離を有するピストンを作動する能力を有するコンプレッサの正常動作の間に、自動微調整を実行することである。

本発明のさらなる目的は、効率、及び最大能力に関してシステムの性能を妨げることなく、精度が高くないセンサの使用の実現可能性を保障すること、又は利得、及びオフセットの導関数による実現可能性を保障することである。

本発明のまたさらなる目的は、センサ信号の利得、及び、オフセットを、センサの動作状態に基づいて、調整することを可能にすることである。

本発明の他のさらなる目的は、工業用生産に適用できるように、上述の目的を成し遂げる簡素な解決法を実行することである。

本発明の目的は、シリンダ内部のピストンの往復運動を駆動するリニアモータを有するリニアコンプレッサを制御するシステムによって実現され、このシステムはまた、ピストンの変位振幅を示す変位信号を生成する位置検出回路と、ピストンと、シリンダヘッドとの衝突が発生したことを示す衝突信号を生成する衝突検出回路と、リニアモータに可変駆動信号を印加し、変位信号、及び衝突信号を受信する制御回路とを有し、制御回路は、これらの信号、及び駆動信号に基づいて、変位信号のための少なくとも１つの衝突防止限界パラメータを計算する。制御回路は、モータの駆動信号を変更し、モータの駆動信号の変動によって生じる変位信号と、衝突防止限界パラメータとを比較し、かつ比較結果に基づいて、モータの駆動信号を調整する。

ピストンの変位信号（ＳＤ）ための前記衝突防止限界パラメータは、ピストンと、シリンダヘッドとの間での衝突がないピストンの最大変位振幅の限界を決定する。

好適には、本発明に従うシステムの制御回路は、変位信号、衝突信号、及び駆動信号を処理し、衝突防止限界パラメータを計算するデータプロセッサ、及び衝突防止限界パラメータと、変位信号とを比較し、変位信号が、非衝突安全作動領域内にあるか否かを示す信号を放射するコンパレータとを有する。制御回路は、コンプレッサの作動条件を示す信号を受信し、またコンプレッサのこの作動条件信号にも基づいて、モータの新たな駆動信号を計算する。

好適には、本発明に従う駆動システムは、冷却システムに適用される。ここで、制御回路は、冷却システムの作動状態を示す信号を受信し、またこの冷却システムの信号にも基づいて、モータの新たな駆動信号を計算する。

衝突防止限界パラメータは、衝突の瞬間における変位信号の変位に比例し、好適には、以下の式で計算される。
ＳＬＯＰＥｍｉｎ ＝ Ｋ１ × Ｐｅｒｉｏｄ ＋ Ｋ２ × Ｐｏｗｅｒ − Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘ
ここで、Ｓｌｏｐｅ＿ｍｉｎは、衝突の瞬間の変位信号の変動値である。
Ｋ１、及びＫ２はそれぞれ、駆動信号のオフセット周期、及び駆動信号の電力定数である。
Ｐｅｒｉｏｄ、及びＰｏｗｅｒは、衝突の瞬間の駆動信号の周期値、及び電力値である。
Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘは、衝突防止限界パラメータである。

また、衝突防止限界パラメータは、ピストンの最大変位振幅と、シリンダヘッドとの間の安全距離に対応する定数である構成要素ΔＳａｆｅｔｙをＯｆｆｓｅｔ＿ｍａｘ値に加算することによっても、計算できる。

ピストンの位置検出回路、及び衝突検出回路は、同一のセンサ回路に組み込むことができる。

制御回路は、変位信号のパラメータ、及び衝突信号のパラメータ、並びに制御回路が計算するパラメータ値の少なくとも一部を記憶するメモリを有する。好適には、制御回路は、変位信号が非衝突安全作動領域内部にあることを、比較の結果が示す場合は、モータの駆動信号を増加させ、変位信号が非衝突安全作動領域の外部にあることを、比較の結果が示す場合は、モータの駆動信号を減少させる。

また本発明の目的は、リニアモータによって駆動され、かつシリンダ内部で変位するピストン、シリンダ内部のピストンの変位を示す信号を放射する位置検出回路、及びピストンと、シリンダヘッドとの衝突を検出する回路を有するリニアコンプレッサの制御方法であって、
（ａ）リニアコンプレッサの微調整ルーチンを実行するステップであって、
ピストンと、シリンダヘッドとの衝突を検出するステップと、
ピストンと、シリンダヘッドとの間の衝突の瞬間における駆動信号を測定するステップと、
ピストンと、シリンダヘッドとの間の衝突の瞬間における変位信号（ＳＤ）を測定するステップと、
ピストンと、シリンダヘッドとの衝突における駆動信号の測定値、及び変位信号（ＳＤ）の測定値に基づいて、衝突防止限界パラメータを計算するステップと、
を有するステップと、
（ｂ）リニアコンプレッサの制御ルーチンを実行するステップであって、
駆動信号、及び変位信号（ＳＤ）を測定するステップと、
測定された駆動信号と、微調整ルーチンで計算された衝突防止限界パラメータとに基づいて、ピストンと、シリンダヘッドとの間の衝突がないと変位信号（ＳＤ）の制御パラメータが仮定できる限界値を計算し、変位信号（ＳＤ）の制御パラメータための非衝突安全作動領域を決定するステップと、
変位信号（ＳＤ）の制御パラメータの測定値と、変位信号（ＳＤ）の制御パラメータの計算された限界値とを比較するステップと、
変位信号（ＳＤ）の制御パラメータの測定値が、非衝突安全作動領域内部にある場合は、リニアコンプレッサの効率を増加させるために、駆動信号を変動させるステップと、
変位信号（ＳＤ）の制御パラメータの測定値が、非衝突安全作動領域外部にある場合は、リニアコンプレッサの効率を減少させるために、駆動信号を変動させるステップと、
ピストンと、シリンダヘッドとの衝突があった場所を検出し、衝突が生じた場合には、微調整ルーチンを実行して、非衝突微調整変数を再計算し、衝突が生じない場合には、制御ルーチンを実行するステップと、
を有するステップと、を有する方法によっても、実行できる。

本発明に係る方法において計算される変位信号の制御パラメータは、変位信号（ＳＤ）の変動値、又は導関数値である。この限界パラメータは、以下の式により計算される。
ＳＬＯＰＥ＿ｍｉｎ ＝ Ｋ１ × Ｐｅｒｉｏｄ ＋ Ｋ２ × Ｐｏｗｅｒ − Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘ
ここで、Ｓｌｏｐｅ＿ｍｉｎは、衝突の瞬間の変位信号（ＳＤ）の変動値、又は導関数値である。
Ｋ１、及びＫ２はそれぞれ、駆動信号の周期オフセット定数、及び電力オフセット定数である。
Ｐｅｒｉｏｄ、及びＰｏｗｅｒは、衝突の瞬間の駆動信号の周期値、及び電力値である。
Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘは、衝突防止限界パラメータである。

また、Ｏｆｆｓｅｔ衝突防止限界パラメータは、ピストンの最大変位振幅と、シリンダヘッドとの間の安全距離に対応する定数である構成要素ΔＳａｆｅｔｙをＯｆｆｓｅｔ＿ｍａｘ値に加算することによっても、計算できる。また、Ｏｆｆｓｅｔ衝突防止限界パラメータは、３つの異なる時間に計算される少なくとも３つのＯｆｆｓｅｔ値の算術的な平均を使用して、計算できる。

本発明に従う制御方法の下で、ピストンと、シリンダヘッドとの間の衝突がないと変位信号（ＳＤ）の制御パラメータが仮定できる限界値を計算するステップは、式
ＳＬＯＰ＿ｌｉｍ ＝ Ｋ１ × Ｐｅｒｉｏｄ ＋ Ｋ２ × Ｐｏｗｅｒ − Ｏｆｆｓｅｔ
で示される変位信号の導関数ＳＬＯＰＥ＿ｌｉｍを計算するステップを有し、変位信号（ＳＤ）の制御パラメータの測定値と、変位信号（ＳＤ）の制御パラメータの計算される限界値とを比較するステップは、変位信号（ＳＤ）の導関数の測定値Ｓｌｏｐｅ＿ｍｅａｓｕｒｅｄと、計算値ＳＬＯＰＥ＿ｌｉｍとを比較するステップを有し、リニアコンプレッサの効率を増加するように、駆動信号を変動させるステップは、駆動信号の電圧を昇圧させるステップを有し、リニアコンプレッサの効率を減少するように、駆動信号を変動させるステップは、駆動信号の電圧を降圧させるステップを有する。

また、本発明に係る方法は、駆動信号を変動させるステップにおいて考慮される、コンプレッサの作動条件を示す信号を獲得するステップと、制御回路が生成する信号値、制御回路に供給される信号値、及び制御回路が計算するパラメータの値の少なくとも一部を記憶するステップとを有する。さらにまた、本発明に係る方法の下では、変位信号（ＳＤ）の変動は、所定の基準値とゼロとの間で、変位信号（ＳＤ）の振幅が変動する時間間隔で測定される。

また、本発明の目的は、シニアコンプレッサを制御するシステムであって、コンプレッサのシリンダ内部のピストンの変位信号（ＳＤ）、及びピストンとシリンダヘッドとの衝突信号（ＳＩ）に基づいて、リニアコンプレッサの作動を制御する手段を有し、リニアコンプレッサの作動を制御する手段は、変位信号（ＳＤ）、及び衝突信号（ＳＩ）に基づいて、衝突の瞬間における変位信号（ＳＤ）の変動に比例する、変位信号（ＳＤ）のための少なくとも１つの衝突防止限界パラメータを計算し、かつこのパラメータに基づき、リニアコンプレッサの非衝突安全作動領域を規定する手段であるシステムによっても達成される。

また、リニアコンプレッサの作動を制御する手段は、駆動信号に応答して生成される変位信号（ＳＤ）と、衝突防止限界パラメータとを比較し、比較結果に基づいてモータの駆動信号を調整する。好適には、変位信号（ＳＤ）の制御パラメータは、変位信号（ＳＤ）の変動値、又は抽出値である。

最終的には、本発明の目的は、コンプレッサのシリンダ内部のピストンの変位信号（ＳＤ）、及びピストンと、シリンダ内部のシリンダヘッドとの衝突信号（ＳＩ）に基づいて、リニアコンプレッサの作動を制御するリニアコンプレッサの制御方法であって、リニアコンプレッサ作動制御の間、変位信号（ＳＤ）、及び衝突信号（ＳＩ）に基づいて、衝突の瞬間における変位信号（ＳＤ）の変動に比例する、変位信号（ＳＤ）の少なくとも１つの衝突防止限界パラメータを計算し、かつこのパラメータに基づいて、非衝突安全作動領域を規定するステップを有する方法によっても達成される。

この方法は、駆動信号に応答して生成される変位信号（ＳＤ）と、衝突防止限界パラメータとを比較するステップと、比較結果に基づいて、モータの駆動信号を調整するステップとを有する。変位信号（ＳＤ）の制御パラメータは、変位信号（ＳＤ）の変動値、又は導関数値にできる。

本発明に従うリニアコンプレッサを制御するシステムに適用されるコンプレッサの横断面を示す図である。 本発明に従うシステム、及びその方法を実行するために使用される制御回路であって、ピストン変位信号、及び衝突信号を受信する制御回路の一部のブロックを概略的に示す図である。 本発明に従うシステム、及びその方法を実行するために使用される制御回路であって、ピストン変位信号、及び衝突信号を受信する制御回路の一部の第２の実施形態のブロックを概略的に示す図である。 本発明に従うシステム、及びその方法を実行するために使用される制御回路の図２Ｂに示される実施形態をより詳細に示す図である。 本発明に係るシステムの制御回路の好適な実施形態のブロックを概略的に示す図である。 衝突判定信号（ＤＩ）、及びピストン位置判定信号（ＤＰ）の動作の比較を示す図である。 位置の異なる２つの変位振幅におけるピストンの変位信号（ＳＤ）の比較を示す図である。 ピストンの位置を検出する回路が生成する変位信号、コンプレッサ電流信号、及びコンパレータ信号の動作を示す図である。 ピストン作動制御ルーチンとともに、微調整ルーチンのフローを示す、本発明に係るリニアコンプレッサ制御方法の一部のフローチャートを示す図である。 本発明に係る方法のピストン作動制御ルーチンのフローチャートを示す図である。 本発明に係る方法の微調整ルーチンの第１の実施形態のフローチャートを示す図である。 本発明に係る方法の微調整ルーチンの第２の実施形態のフローチャートを示す図である。 コンプレッサの様々な作動条件における衝突限界での変位信号の傾き値を示すグラフである。 凝縮器、及びエバポレータの種々の温度条件における、衝突の瞬間の駆動信号の電力変動を示すグラフである。 凝縮器、及びエバポレータの種々の温度条件における、衝突の瞬間の駆動信号の周波数変動を示すグラフである。 エバポレータの種々の温度条件の下で、ピストンが達する最大変位と、変位信号の傾きとの間の関係を示すグラフである。 コンプレッサのシリンダと、ピストンとの衝突限界における、駆動信号の周期と、変位信号ＳＤとの間の相関を示すグラフである。

次に本発明は、図面に示される実行の一例に基づいて、より詳細に説明されることになるであろう。

本発明に従うリニアコンプレッサ１０の制御システムは、シリンダヘッドに接近して、シリンダヘッドから離れるように、シリンダ２内部を往復運動して移動する（dislodge）ピストン１を有し、ピストンの運動は、リニアモータで駆動される。本発明に係る制御システムに適用されるリニアモータの一例を、図１に示す。

ピストンは、ピストンの変位によって、相当するマグネットの変位が生じ、逆もまた同様になるように、少なくともマグネット５に結合される。

ピストン、及びシリンダの組み合わせのアクチュエータは、磁界を作り出すために、電力を供給される少なくとも１つのリニアモータコイル６で構成される。モータコイルは、生成される磁界は、ピストン１のマグネット５において作動し、この磁界に応じてモータコイルが変位するように、配置しなければならない。

したがって、モータコイルに電力が供給されるとき、電圧（power voltage）に従って可変であり、かつ制御できる磁気の流れを生成する。印加される電圧によりモータコイルが生成する磁界の変動によって、マグネット５を誘導して、往復運動して移動し、ピストンを同一の割合で変位させる。ピストンの作動振幅は、全体の変位に相当し、シリンダ２内部のピストン１のストロークと称される。

ピストン、及びシリンダの組み合わせの最大ポンプ能力を取得するためには、ピストンと、シリンダヘッドとの間で衝突することなく、バルブ板３ａ、及び３ｂを備えるシリンダヘッドに可能な限りピストンを近接させる振幅で作動させる必要がある。これを可能にするために、ピストン作動振幅を正確に知らなければならない。ピストン変位振幅の推定誤差が大きくなると、衝突を避けるためのピストンとバルブ板との間の安全距離を大きくしなければならないために、ピストンのストロークが減少して、結果として性能が落ちることになるであろう。この衝突は、大きな騒音を生じ、危機に損傷を与える可能性があるので、好ましくない。

本発明に従う制御システムのピストン位置を検出する回路が、ピストン１の位置の認識を行って、組み合わせが可能な限り最大の作動振幅で作動して、ピストン１、及びシリンダ２のポンプ能力を最適化する理由は、このためである。さらに、上述のように、ピストン変位振幅をシステムに知らせて、それぞれの時間周期において、冷却システムが要求する負荷条件で、コンプレッサが作動しているか否かを制御することは、有利である。

図１のコンプレッサ１０に適用される本発明に係る好適な実施形態において、ピストン位置を検出する回路は、ピストン１に接続されるマグネット５の変位ストロークの１点上に配置される誘導センサ８を有する。このため、誘導センサ８は、速度、及び位置の双方に関して、変位によりマグネット２が作り出す磁界の変動にさらされる。ピストン位置を検出する回路は、説明した磁界変動に応じて、変位信号ＳＤを放射する。これは、最大作動振幅にピストンが到達した瞬間、及び達した最大位置の識別を可能にする形式を有する。

本発明の好適な実施形態において、誘導センサ８は、本明細書でセンサコイルと称される単なるコイルの形で好適に具現化され、好適には、マグネットの変位に対して狭く、かつマグネットの変位に対して横方向に延伸される。センサ８は、ピストンの正確な制御位置を検出するように、好適には、マグネットの変位ストローク内に位置すべきである。衝突することなしに、シリンダヘッドに可能な限り近接する制御位置（最大作動振幅）にピストンが達するときに、マグネット５の下端に達する位置にまさに配置すべきである。

検出回路、すなわち変位センサが生成するピストンの変位信号ＳＤは、コンプレッサの異なる２つの作動条件における変位信号の波形が示される図６で理解できるように、パルス形状であると仮定される。正のピーク、及び負のピークの間の信号ＳＤの部分は、近似的に線形である。この線形部において、本発明に従うシステム、及びその方法は、信号ＳＤの導関数を測定して、ピストンの最大変位位置を計算する。

図６に基づいて、センサ信号の特定のパラメータは、ピストンの変位ストローク長に依存して変動することを理解できる。図６において、破線で示す信号は、ピストンがより短い変位ストロークで作動する状態に対応する。ここでは、ピストンの変位ストローク内の最大位置において、０．８ｍｍ前後のシリンダヘッドからの最小距離が達成される。実線で示す信号は、より大きい作動振幅によるピストン作動に対応する。ここでは、ピストンは、変位ストロークの最大位置に達するときに、シリンダヘッドから０．２ｍｍの最小距離に達する。

このように、ピストン変位ストロークが大きくなると、ピストン変位信号の振幅が大きくなることに留意すべきである。しかしながら、信号の波形は、主に周波数に関してピストンのいずれの作動振幅においても本質的には同一である。変位信号ＳＤの絶対的、及び相対的な最大点、及び最小点は、信号電圧が０に等しくなるときに信号ＳＤが水平軸に交差する点と同様に、異なる２つの作動条件において、双方の変位信号で同じ瞬間に生じる。

誘導センサ８を使用して、ピストンの位置を測定する本発明に係る好適な実施形態において、ピストンの変位信号の傾きは、ピストン変位振幅を計算することになるパラメータである。この傾きは、時間間隔における信号振幅の変動にすぎないが、この間隔における信号の導関数である。変位信号ＳＤの導関数を測定するために、一定の時間で電圧値を測定することが可能であり、一定の電圧で時間を測定することが可能であり、また電圧と、時間とを同時に読み出し、導関数を計算することも可能である。本発明の他の実施形態において、時間間隔において導関数を測定する代わりに、変位信号ＳＤは、ＡＤコンバータに供給してもよい。時間点ｘにおける変位信号ＳＤを測定し、次いで測定結果の平均を計算して、導関数を導くことになるであろう。

本発明に係るシステム、及びその方法において、この変動、すなわち変位信号ＳＤの傾きパラメータを使用して、ピストンの衝突を回避して、安全領域内部で作動しているか否かを確認するとともに、ピストン変位ストロークが可能な限り長くなるべきである最大負荷で、コンプレッサが作動しているときに、ピストンと、シリンダヘッドとの間の安全距離を計算する。

信号の導関数は、正のピークと、負のピークとの間の線形部で測定する。したがって、ピストン変位の振幅が大きくなるほど、測定信号の導関数が大きくなることになるであろう。これは、信号の周波数がピストン作動振幅に関して変化しないと仮定した場合に、信号ＳＤの変動は、０に等しい振幅に最大点からより迅速に変動すべきであるためである。このため、時間間隔の間の変位信号の変動、すなわち導関数もまた、位置を示す作動振幅に比例すると結論づけられる。例えば、変位信号が、最大点、及び最小点に達するときに、これはそれぞれ、シリンダヘッドに最も近接する位置に達する位置、及びシリンダヘッドから最も離隔する位置に達する位置であることを意味する。すなわち、ピストンの変位ストロークの最大振幅点である。これらの点では、変位信号の導関数は、０に等しい。

本明細書で説明した種類の誘導センサ８を使用することは、有利である。センサの横長の形状によって、センサの位置解像度に干渉することなく、センサコイルが生成する変位信号ＳＤの電圧を大きくすることが可能になるためである。

したがって、シリンダ内部の著しく小さいピストン変位のために、センサが生成する信号の変動を大きくする。これによって、センサの解像度が増加し、ノイズ外乱による誤差へのシステムの感受性が低下する。また、センサ８のこの構成は、インピーダンスが低く、電気ノイズがない信号を提供し、さらにセンサの良好な精度に寄与する。

しかしながら、本発明は、このセンサを使用することに限定されるものではない。シリンダ内部のピストンの位置を測定する他のいずれの種類のセンサを適用することが可能である。

また本発明に従う制御システムは、ピストンと、シリンダヘッドとの衝突を検出する回路を有する。この回路は、ピストンと、シリンダヘッドとが衝突したが否かを示す衝突信号ＳＩを生成する。この衝突信号は、本発明の保護範囲を逸脱することなく、多くの異なる方法で生成できる。衝突信号ＳＩは、センサを使用せずに、コンプレッサ、及びモータが生成する電気信号を処理するルーチンの手段、及びセンサ信号に基づく手段の双方で作り出すことができる。

衝突検出回路が、ピストンと、シリンダヘッドとの衝突を検出したとき、送信される衝突信号ＳＩは、衝突を示す形状であると仮定される。衝突検出は、ピストン変位を検出するセンサと同一のセンサで実行でき、またピストンと、シリンダとの組み合わせに適用され、衝突検出に排他的に設計された付加的なセンサで実行できる。本発明の他の実施形態において、衝突検出は、コンプレッサ自体が放射する電気信号を分析することによって、実行できる。

本発明に係る実施形態において、衝突検出回路、及び位置検出回路は、独立した信号を生成する独立した回路である。センサが送信する衝突信号ＳＩ、及び変位信号ＳＤを処理する信号処理回路と同様に、本発明を実現するために使用されるセンサの特定の型は、先に引用した先行技術において、既に公知である。しかしながら、信号処理技術は、最先端のこれらの文献で教示される技術とは、本発明が、センサを使用しないコンプレッサ制御技術と、センサを用いたコンプレッサ制御技術とを組み合わせる事実により特に異なる。この事実は、最先端の引用文献のいずれにも提案されていない。

好適に実施形態において、上述の回路、及びシステムは、参照することにより包含される文献、国際公開第２００５／７１２６５号において説明される技術に基づいて実施できる。この場合、図２Ａに示すように、異なる２つの信号は、制御回路に送信され、変位信号ＳＤは、センサを使用して回路が生成し、衝突信号ＳＩは、センサを使用せずに回路が生成する。これら２つの信号は、制御回路内部で別々に処理される。

本発明に係る他の実施形態において、衝突検出回路、及びピストン位置検出回路は、２つの機能を同時に実行する単一のセンサ回路内に収納してもよい。位置検出回路、及び衝突検出回路の２つの結合は、ピストンヘッドに配置される圧電（ＰＺＴ）センサによって実行できる。この種のセンサは、参照することにより本明細書に包含される文献、国際公開第２００４／１０４４１９号などにおいて、理解することができる。上述のように、このセンサは、変位の間、ピストンの加速度を測定し、本質的に低周波数の実質的に正弦波である出力信号を生成する加速度計である。ＰＺＴセンサは、ピストンと、シリンダとの間に衝突があったときに、センサのクリスタルが圧縮されて、信号の最大点における高周波数の構成要素の形で、センサが生成する振幅信号に歪みを生じるように、クリスタルを有する。

本発明に係るこの第２の実施形態を、図２Ｂに示す。ここでは、変位ＳＤ情報、及び衝突ＳＩ情報の双方を含む１つのセンサ信号のみが制御回路に送信される。この信号は、信号を処理し、位置情報と、衝突情報とを別々に抽出する２つの分離したハンドリング回路に印加される。図３は、ＰＺＴセンサ信号の分離した処理をより詳細に図示するが、先により詳細に説明される。

衝突信号ＳＩは、衝突検出回路でこの信号を処理する制御回路に供給され、衝突判定信号ＤＩを直接生成する。ＳＤ信号は、センサの信号ハンドリング回路に送信され、信号は処理され、波形の関数でピストン作動の位置情報、及び振幅情報が抽出される。そして、位置判定信号ＤＰなどを生成できる。

図５において、変位信号ＳＤ、及び衝突信号ＳＩが制御回路で解釈され、処理された後に生成される位置判定信号ＤＰ、及び衝突判定信号ＤＩの一例を示す。これは、本発明に適用されるとともに、文献、国際公開第２００５／７１２６５号で説明される。この場合、衝突判定信号ＤＩは、バイナリ形式で生成される。衝突が検出されないときは、信号の値は、０ボルトに等しい。衝突が生じたとき、センサが送信する信号は、例えば１ボルトに等しくなり、方形波を形成する。同時に、ＤＰ信号の値は、ピストンの最大変位に比例する。

ピストンの作動を制御するために、本発明に従うシステムの制御回路は、制御信号をインバータに送信する。この結果、駆動信号がリニアモータに印加される。このリニアモータは、コンプレッサのピストン運動を作り出す。リニアコンプレッサのモータに印加される駆動信号は、コンプレッサを作動すべき作動条件に関して、電圧、すなわち電力、及び周波数、すなわち周期の双方において変動できる。駆動信号の周波数、及び電力は、ピストンの振動運動を決定する。

図４において、制御回路の好適な実施形態のブロックを概略的に示す。制御回路は、位置検出回路の出力と、衝突検出回路の出力とに接続され、それぞれの検出回路が生成するピストンの衝突検出信号ＳＩ、及び位置検出信号ＳＤを受信する。また制御回路は、電圧信号ＳＴ、及び電流信号ＳＣの形式で、リニアモータから駆動信号を受信する。

制御回路は、ピストンの変位信号ＳＤ，及び衝突信号ＳＩ、又はこれらの信号の導関数信号を処理するデータ処理手段を有し、インバータの制御信号を生成する。データ処理手段は、マイクロコントローラなどにできるデータプロセッサを有し、データを処理するステップと、インバータの制御信号の生成に関与する。

制御回路は、ピストンの運動、及びピストンの最大ストロークの微調整ルーチンを実行する能力を有する。このルーチンにおいて、制御回路は、リニアモータの駆動信号とともに、変位信号ＳＤ及び／又は衝突信号ＳＩを分析する。そして特定の数学式によって、シリンダヘッドに衝突することなしに、衝突に対して著しく削減された安全マージンを使用する、ピストンが実行できる可能性がある最大変位（最大作動振幅）を計算する。

また、制御回路のプロセッサは、最大作動振幅であるときにシリンダとの衝突を防止すること、すなわちピストンがコンプレッサに要求される負荷のために適当な変位振幅で作動していることを補償することを、ピストンが動作するときに、変位信号ＳＤ及び／又は衝突信号ＳＩの少なくとも１つのパラメータが担う単数、又は複数の値の範囲を計算する。

また本発明に係る好適な実施形態において、制御回路は、衝突検出回路が生成する衝突信号を分析し、ピストンと、シリンダヘッドとの間に衝突が生じたか否かを識別する衝突検出ステップを実行する能力を有する。

また制御回路は、ピストン変位振幅を識別し、変位信号ＳＤ単独の形式、又は値に基づいて、若しくはリニアモータの駆動信号のデータ、又はコンプレッサが印加される冷却回路のデータと組み合わせた形式、又は値に基づいて、ピストンと、シリンダヘッドとの間に衝突が生じたか否かを認識するピストン制御ルーチンを実行する。衝突が発生したことの認識は、特定の瞬間において読み出すピストン変位データと、シリンダとの衝突を防止するために微調整ルーチンで計算される値とを比較することによって、実行される。

図３で理解できるように、ピストンの制御、及び微調整のこれらの機能を実行するために、制御回路は、変位信号ＳＤと、この信号が微調整ステップで計算されたと仮定すべきである特定のパラメータの値とを比較するように配置される少なくとも１つの信号コンパレータを有する。したがって、コンパレータは、変位信号ＳＤを１つの入力に受信し、少なくとも１つのパラメータの基準値を有する信号ＲＥＦを他の入力に受信し、変位信号が、仮定される値の範囲内であるか、又は範囲外であるかを示す出力信号を生成する。好適には、基準信号は、変位信号ＳＤの導関数を計算するときに使用されることになる基準電圧値の情報を提供する。図３のブロックに示されるようにコンパレータの出力信号は、プロセッサに供給される。

衝突検出ルーチンに関連して微調整ルーチンを実行することによって、精度が低い位置センサ、及び衝突センサを使用することが可能になる。この低い精度は、センサを使用して衝突を検出する技術と、センサを使用しないで衝突を検出する技術の２つの技術を組み合わせて使用することによって、精度が向上することによりオフセットされるからである。

またプロセッサは、コンプレッサ自体の作動条件及び／又はコンプレッサが適用される機器の作動条件に関係するデータを受信する。ここで、コンプレッサに関係する機器とともに作動するこのコンプレッサ制御システムの動作を理解するために、冷却器の冷却回路に適用されるコンプレッサを考慮すべきである。

この場合、制御回路のプロセッサは、エバポレータ、圧力制御素子、凝縮器、温度センサ、又は冷却器の冷却回路を構成する他のいずれかの素子からのデータを受信する。プロセッサが受信するデータは、特に、入力電流、電力、供給電圧、力率、及びデバイスの冷却回路のデバイスのオーム抵抗値、冷却環境の温度を示すセンサ信号などが含まれる。これらの信号によって、制御回路は、コンプレッサが動作すべき負荷条件、及び作動条件を決定する。図１１〜１５のグラフで理解できるように、この情報は、センサ信号が、コンプレッサの負荷条件、及び作動条件（エバポレータの温度、及び凝縮器の温度など）の関数でより著しく変化するという事実のために、重要である。したがって、本発明に従う制御システムは、コンプレッサの作動条件に従ってセンサの信号を解釈し、冷却器が要求する条件に一貫した方法（coherent condition）で作動するが、ピストンと、シリンダヘッドとの間の衝突がないように、コンプレッサを制御する。

国際公開第２００５７１２６５号で説明されるセンサと、ピストン位置ＳＤ情報、及びピストン衝突ＳＩ情報を同一の信号で送信するＰＺＴ型センサを使用する図３に示すスキームとを使用する本発明に係る実施形態において、ＰＺＴセンサ信号は、ピストン位置情報、及びピストン衝突情報を別々に抽出するために最初に扱われて、１つの型の情報のみをそれぞれが包含する異なる２つの信号を生成する。

この扱いを実行するために、ＰＺＴセンサ信号が供給される２つのフィルタを使用できる。好適には、ＰＺＴセンサ信号は、５〜５００Ｈｚなどの周波数帯域の信号をフィルタリングする帯域通過フィルタに印加される。帯域通過フィルタでフィルタリングされた信号は、ピストン位置信号に相当する。またＰＺＴセンサ信号は、５ＫＨｚを超える周波数帯域の信号をフィルタリングする高域通過フィルタにも印加される。高域通過フィルタでフィルタリングされた信号は、ピストン衝突信号に相当する。次いで、位置の変位信号ＳＤが、コンプレッサに供給され、衝突信号ＳＩは、プロセッサに直接供給される。

電圧、電流、周波数、及び冷却器などコンプレッサに適用される機器のデータなどの変位信号ＳＤ、及び衝突信号ＳＩに関係するデータは、プロセッサに取得されて、制御回路に記憶される。好適には、制御回路の内部メモリに記憶される。またモータの電圧データ、及び作動周波数データも、図示されないこのメモリに記憶される。

また本発明は、リニアコンプレッサを微調整し、制御する方法を開示する。これは、冷却器、空調設備器具に適用され、また流体ポンプに適用されることもある。本発明に従う上述のシステムは、以下で説明される。

この方法は、リニアコンプレッサが最大能力で作動するように、シリンダが、ピストンシリンダヘッドに衝突することなく、可能な限り大きな作動振幅となるリニアコンプレッサの作動を微調整することが可能である。微調整は、必要なときにいつでも実行できる。例えば、コンプレッサに適用された機器において、作動故障が検出されたとき、コンプレッサが最大能力を下回って作動していることが識別されたとき、ピストンが、シリンダに衝突していることが識別されたとき、若しくはコンプレッサ、又はコンプレッサに適用される機器のスイッチングがオンされた直後などである。周期的な微調整を、所定の時間で規定できる。この時間は、位置検出回路の特性に従って規定されることになるであろう。

この種の微調整は、一般的に言えば製造時にのみ微調整が可能な最先端のコンプレッサにおいては、一般的に不可能である。

本発明に係る方法は、コンプレッサのシリンダ内部を往復運動して移動するピストンを駆動するニリアモータに、駆動信号を印加する第１のステップを有する。モータの駆動信号は、コンプレッサのピストン作動の速度、及び振幅を決定する。これは、コンプレッサの作動負荷、並びにエバポレータ、及び凝縮器の温度の関数で変動すべきである。リニアモータの駆動信号の周波数、又は周期、及び振幅のパラメータが測定され、好適にはメモリに記憶される。

好適には、始動した直後、本発明に係る方法は、コンプレッサの微調整ルーチンを実行する。コンプレッサの微調整ルーチンは、ピストン作動振幅衝突が生じる場所を検出するために、主に実行され、コンプレッサが、常に安全な条件の下で作動し、かつ衝突、及びそれによる機器の損傷と、音響ノイズとを回避することになるであろう。一般的に、このルーチンは、コンプレッサのスイッチがオンされるときに実行されるが、コンプレッサの作動条件、及び負荷条件が変化したとき、又は特にシステムの不安定性を補正するために実行されることもできる。本発明に係る方法のこのルーチンは、図９におけるフローチャートで示される。

コンプレッサ機器のスイッチをオンするなど、微調整ルーチンを実行するとき、ピストンの作動は、ピストン機能によって、最小作動振幅で起動される。次いでピストン変位振幅を測定するステップを実行し、ピストンと、シリンダヘッドとの衝突を検出するステップである。

衝突検出ステップは、ピストンとシリンダとの組み合わせに適用され、シリンダヘッドと、ピストンとが衝突するときに信号を生成する衝突センサによって実行させる。このセンサがピストンと、シリンダヘッドとの衝突を検出するとき、センサが送信する衝突信号ＳＩは、衝突を示す形式を担う。システムが安定しない場合、この衝突検出ルーチンは、再度実行できる。

本発明の好適な実施形態に従い、シリンダの作動の振幅を測定するステップは、導関数がピストン変位振幅を示すピストンの変異信号を放射する上述の誘導センサ８を用いて実行される。したがって、微調整ルーチンのピストンの変位を検出するこのステップにおいて、変位信号ＳＤの導関数は、この信号の線形部で計算される。この導関数は、「傾き」変数により示され、メモリ装置に記憶される。ピストンと、シリンダヘッドとの衝突が検出されない場合、リニアモータに印加される駆動信号の電圧は、少量徐々に増加し、作動振幅、又はピストン変位ストロークにおいて、対応して増加する。駆動信号のそれぞれの電圧増加のために、衝突を検出するステップ、及びピストンの作動振幅を測定するステップが実行される。

好適には、衝突を検出するステップ、及びピストンの作動振幅を測定するステップは、コンプレッサの全ての作動サイクルに１度実行できる。それぞれのサイクルの駆動信号の電圧、及び周波数は、正式に記憶できる。

ピストンと、シリンダヘッドとの衝突が検出されるとき、モータの駆動信号の電圧は、わずかに低下する。駆動信号のこの新たな電圧値は、駆動信号の新たな最大電圧値として記録でき、ピストンが達する変位振幅の値は、最大変位ストローク値として記録される。

ピストンと、シリンダヘッドとの間の衝突が検出されない限り、ピストン変位振幅を測定するステップ、及び衝突を検出するステップは、連続的に実行され、それに続いて駆動信号の電圧が若干増加する。

ピストンと、シリンダヘッドとの間の衝突が検出されたとき、モータの駆動電圧は、少し降圧される。駆動信号のこの新しい電圧値は、駆動信号の新たな最大電圧値として記録され、ピストンが達する変位振幅の値は、最大変位ストローク値として記録される。

さらに、衝突が発生したとき、信号ＳＤの導関数に対応する「傾き」変数の最新の値は、衝突が発生したときの信号ＳＤの導関数の値を識別する「ＳＬＯＰＥｍｉｎ」変数に起因する。先に説明したように、シリンダ内部のピストンの変位は、この駆動信号の周期パラメータ、及び電力パラメータに依存する。

また瞬時衝突におけるリニアモータの駆動信号の周期、すなわち周波数、及び電力は、既知である。これらの値は、以下の式Ｉに適用される。これは、駆動信号の周期、及び周期とともに、変位信号ＳＤを関連づけ、Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘと称されるパラメータを計算する。
ＳＬＯＰＥｍｉｎ ＝ Ｋ１×Ｐｅｒｉｏｄ ＋ Ｋ２×Ｐｏｗｅｒ − Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘ （式Ｉ）

先に説明されたように、リニアモータの駆動信号の周期値、及び電力値は、エバポレータ、及び凝縮器の温度などのようなコンプレッサの作動条件に依存して変化する。したがって、式Ｉにおいて、周期値、及び電力値を調整して、センサ信号の歪みを補正する。これは、それぞれの角度係数Ｋ１、及びＫ２を周期、及び電力に乗じることによって行われる。センサテストにより設計段階で得られる実験的な係数である。「Ｏｆｆｓｅｔ」変数は、駆動信号の電力条件、及び周期条件におけるセンサの微調整パラメータであり、ピストンと、シリンダとの間で衝突が生じるときの信号のＳＤの傾きに比例する。既知の値を式Ｉに適用することによって、Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘの値は、取得される。これは、衝突を防止するためにコンプレッサの主なルーチンで使用されることになる。Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘの値は、ピストンと、シリンダとの衝突を回避するための安全距離を適用することなしに、Ｏｆｆｓｅｔパラメータが担うことができる最大値に対応する。

図１０に示す本発明に係る他の実施形態では、この微調整ルーチンは、他の変数の読み出しに依存して計算される少なくとも３つの異なる値（Ｏｆｆｓｅｔ１、Ｏｆｆｓｅｔ２、及びＯｆｆｓｅｔ３）を取得するために、連続して少なくとも３回実行できる。次いで、測定された３つのＯｆｆｓｅｔ値の平均値Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍｅｄｉｏを計算し、平均値Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍｅｄｉｏと、計算されたそれぞれの値Ｏｆｆｓｅｔ１、Ｏｆｆｓｅｔ２、及びＯｆｆｓｅｔ３との間の差異を計算することによって、これらそれぞれの差異の測定基準に対応する値Δ１、Δ２、及びΔ３を取得する。値Δ１、Δ２、及びΔ３は、限界値Ｌと比較される。値Δ１、Δ２、及びΔ３のいずれもがＬよりも大きくない場合は、微調整は、成功裡に終了する。値Δ１、Δ２、及びΔ３のいずれかがＬよりも大きい場合は、コンプレッサの微調整は、再開され、３つの異なるＯｆｆｓｅｔ＿ｍａｘの値は、計算される。Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘの値に使用されるパラメータＬは、本発明に係る方法の設計段階において、決定される値である。

本発明に係る実施形態において、上述の方法で計算されるＯｆｆｓｅｔ＿ｍａｘの値は、さらに微調整する必要なく、ピストン作動制御ルーチンに直接適用できる。

本発明の他の実施形態に従って、図９、及び図１０で説明されるいずれかの形式に従うＯｆｆｓｅｔ＿ｍａｘの値を規定した後に、シリンダヘッドとの衝突を回避するための安全距離によって、微調整された最終的なＯｆｆｓｅｔ値が計算される。この最終的なＯｆｆｓｅｔ値は、Ｓｌｏｐｅ＿ｍｉｎ、Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘの計算に使用された駆動信号の周期、及び電力、並びに既知のＫ１、及びＫ２パラメータに適用される以下の形式ＩＩを計算することになるであろう。
ＳＬＯＰＥｍｉｎ ＝ Ｋ１ × Ｐｅｒｉｏｄ ＋ Ｋ２ × Ｐｏｗｅｒ − Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘ −Δｓａｆｅｔｙ （式ＩＩ）

ΔＳａｆｅｔｙ変数は、実験室でも規定される安全距離に対応し、ピストンが、リシンダヘッドに衝突することを防止するために、ピストン作動振幅から減じられる。この最終的なＯｆｆｓｅｔ値は、ピストンと、シリンダヘッドとの間の衝突を回避する目的で、コンプレッサの通常機能の間のピストン作動制御に使用されることになるであろう。

安全距離によって微調整されたＯｆｆｓｅｔ値と、変位信号ＳＤの傾きの値Ｓｌｏｐｅ＿ｍｉｎとを計算した後に、微調整ルーチンのスイッチは、オフにされ、コンプレッサは、本発明に係る方法のステップにより制御されて、通常作動を開始する。制御は、衝突を発生することなしに及び／又は電力損失を回避して所望の作動負荷によって、安全に作動するように、コンプレッサ制御を実行する。微調整ルーチン、及びピストン作動制御ルーチンを含む本発明に従う完全な方法は、図９と組み合わせて図８に示される。

微調整ルーチンのスイッチをオフにした後に、ピストン作動制御ルーチンは、開始するが、変位信号ＳＤのＳｌｏｐｅ制御ルーチンとも称される。このルーチンにおいて、変位信号ＳＤのＳｌｏｐｅ値、及び駆動信号の電力値、及び周期値は、コンプレッサが作動するときに、周期的に測定される。好適には、コンプレッサのサイクルごと、又はより大きな周期で測定される。周期値、及び電力値は、式Ｉに類似するが、安全距離ΔＳａｆｅｔｙにより微調整されたＯｆｆｓｅｔ値を既に使用する式ＩＩＩに適用される。
ＳＬＯＰＥ＿ｌｉｍ ＝ Ｋ１ × Ｐｅｒｉｏｄ ＋ Ｋ２ × Ｐｏｗｅｒ − Ｏｆｆｓｅｔ （式ＩＩＩ）
この式を使用して、本明細書では、Ｓｌｏｐｅ＿ｌｉｍと称されるＳｌｏｐｅの限界値を計算する。これは、傾き、すなわち信号ＳＤのＳｌｏｐｅがコンプレッサの作動条件の下で衝突がないであろうことを保証することを担うことができる下限にすることができる。

次に、本明細書では、Ｓｌｏｐｅ＿ｍｅａｓｕｒｅｄと称される傾きの測定値は、計算された限界値Ｓｌｏｐｅ＿ｌｉｍと比較される。Ｓｌｏｐｅ＿ｍｅａｓｕｒｅｄが、Ｓｌｏｐｅ＿ｌｉｍよりも大きい場合は、コンプレッサは、コンプレッサが必要な負荷で作動するように、非衝突安全マージンで作動し、又は必要な振幅を下回る振幅で作動する。次いで、リニアモータの駆動信号の電力、又は電圧をわずかに増加することが可能である。駆動信号の電力の増加を受けて、微調整ルーチンの間に実行される衝突検出ステップにおいて説明された同様の方法で実行される衝突検出ステップにより、ピストンと、シリンダとの間に衝突が生じたか否かを解明するために、チェックが実行される。

電力を増加させるステップと、衝突を検出するステップとは、衝突が検出されるまで、連続して実行される。衝突が検出されたとき、微調整ルーチンは、新たに微調整されたＯｆｆｓｅｔ値を計算するために、再度実行される。

図示されない本発明に係る他の実施形態において、衝突検出ステップで、ピストンと、シリンダとの衝突が検出されないピストン作動制御ルーチンの間、ステップを実行して、傾きの測定値Ｓｌｏｐｅ＿ｍｅａｓｕｒｅｄが、計算された限界Ｓｌｏｐｅ＿ｌｉｍよりも大きい時間が、１時間など特定の周期よりも長いか否かをチェックする。特定の周期よりも短い場合、同一のピストン作動制御ルーチンが続けられる。

一方、この作動時間が１時間を超える場合、微調整ルーチンを再度実行して、新たに微調整されたＯｆｆｓｅｔ値を計算する。

コンプレッサ制御に戻ると、変位信号ＳＤの傾きの測定値Ｓｌｏｐｅ＿ｍｅａｓｕｒｅｄが、計算された限界Ｓｌｏｐｅ＿ｌｉｍ以上の場合、コンプレッサは、安全と考えられる振幅よりも大きな作動振幅で作動し、シリンダヘッドに衝突するリスクを有する。リニアモータの駆動信号の電力、又は電圧は、コンプレッサが安全作動振幅内で作動を再開するように、わずかに減少する。その後に、本発明に従う方法は、駆動信号の電力のこの変化の結果、ピストンと、シリンダとの間に衝突が生じるか否かを点検する。衝突が生じる場合、微調整ルーチンに戻る。衝突が生じない場合、駆動信号の電力、及び周期、並びに変位信号ＳＤの傾きを測定するステップに戻り、Ｓｌｏｐｅ＿ｌｉｍの値を計算し、コンプレッサ制御ルーチンの連続的なステップを実行し続ける。

微調整ルーチンとともにコンプレッサ制御ルーチンを実行することによって、シリンダヘッドと、ピストンとが衝突する頻度は、著しく低下する。しかしながら、同時に、ピストンを制御して、シリンダヘッドに最も近接する位置に到達させて、コンプレッサの性能とともに、作動振幅を最大化する。リニアモータの駆動信号の電圧の増加、及び減少は、非常に削減された量なので、これによって、最大能力で作動するときに、ピストンと、シリンダとの間の安全距離を著しく減少させるとともに、コンプレッサの正確な微調整が可能になる。

図７において、コンプレッサの電流信号Ｉｃ、及び変位ストロークの最大位置にピストンが到達していることを示すコンパレータ信号ＳＣとともに、ピストンの位置検出回路が生成する変位信号ＳＤの動きを示す。後者の信号ＳＣは、変位信号ＳＤのＳｌｏｐｅ＿ｍｅａｓｕｒｅｄと、計算された限界Ｓｌｏｐｅ＿ｌｉｍとを比較するコンパレータの出力において生成される。

なお、コンパレータの信号ＳＣは、変位信号ＳＤがＶｒｅｆよりも大きい時間間隔に等しい長さを有する方形パルスを形成する。すなわち、ピストンが変位ストロークの最大位置に近づく時間である。コンパレータの信号ＳＣは、ピストンが変位ストロークの最大位置に達する瞬間を示すパルスとともに、方形波の形状を有する。また、コンパレータの電流信号Ｉｃの動きを観察すると、変位信号が最大値、及び最小値に達する瞬間は、Ｉｃ＝０であることが分かる。

図１１〜１５に示すグラフにおいて、変位信号ＳＤの傾き値、並びに駆動信号の周波数、及び電力が、コンプレッサの作動条件に依存して変動する方法が示される。

図１１において、コンプレッサの様々な作動条件での衝突限界における変位信号ＳＤの傾きの値（微調整ルーチンのＳｌｏｐｅ＿ｍｅａｓｕｒｅｄ変数に等価）を示す。軸の縦座標は、凝縮器の温度を示し、グラフに示されるそれぞれの線は、特定の温度のエバポレータのＳｌｏｐｅ＿ｍｅａｓｕｒｅｄの値を示す。

図１２のグラフにおいて、凝縮器、及びエバポレータの種々の温度条件で、衝突の瞬間の駆動信号の電力が変動する仕方を示す。図１３のグラフは、衝突の瞬間の駆動信号の周波数と、凝縮器、及びエバポレータの種々の温度条件との相関を示す。グラフ１１〜１３は、駆動信号の周波数、及び電力のパラメータ、及び変位信号の傾き値が、コンプレッサの作動条件に著しく依存して変動することを示す。これは、全ての変数を相関して、ピストン１と、リシンダヘッドとの衝突を防止するために創出されるパラメータであるＯｆｆｓｅｔ値を計算するときに、これらを考慮しなければならない理由である。

図１４において、エバポレータの種々の温度条件でのピストンの最大変位と、変位信号ＳＤの対応する測定Ｓｌｏｐｅ値とを相関するグラフを示す。グラフの値０が、バルブ板の位置に対応するため、軸の縦座標は、負の値が表れ始める。このグラフから、エバポレータの温度条件では、ピストン変位振幅が大きくなると、すなわち、ピストンがバルブ板に近づくと、信号ＳＤの傾き値が小さくなると考えられる。

図１５のグラフにおいて、駆動信号の周期と、変位信号ＳＤとの間のみの相関、すなわち、駆動信号の電力のオフセットを除いた相関が示される。このグラフは、エバポレータの異なる３つの温度条件での衝突の瞬間における理論的な値Ｓｌｏｐｅ＿ｍｉｎと、Ｓｌｏｐｅ＿ｍｅａｓｕｒｅｄの値とに対応する線を示す。このグラフの結果、周期のオフセットのみを使用する場合は、主にエバポレータの温度が

、及び

の温度の場合に、Ｓｌｏｐｅ＿ｍｅａｓｕｅｒｄの値が、Ｓｌｏｐｅ＿ｌｉｍに対応するストレートから非常に離れているので、コンプレッサは、論理的な限界Ｓｌｏｐｅ＿ｌｉｍからかなり離れて作動することになるであろう。理想的に、コンプレッサは、可能な限り限界近くで作動するべきである。さもなければ、同一の能力で作動するためにはコンプレッサをオーバスケールする必要があるためである。コンプレッサを限界近くで作動させるとき、最適なモードで作動し、コンプレッサから最大の能力を引き出すことを意味する。

理論的な限界Ｓｌｏｐｅ＿ｍｉｎのストレートの上側の領域は、安全作動領域に相当する。すなわち、Ｓｌｏｐｅ＿ｍｅａｓｕｒｅｄの値がこの領域内にあるとき、衝突が生じることはないことは、確実である。Ｓｌｏｐｅ＿ｍｅａｓｕｒｅｄの値が、安全作動領域の外にある状態で、システムが作動する場合でも、衝突がないことになる場合もある。衝突の発生は、他のパラメータに依存するためである。そのため、周期オフセットのみを使用して、安全作動領域を保障するが、コンプレッサがオーバスケールになる場合もあり、非衝突安全限界に非常に近接することになる場合もある。コンプレッサが可能な限り最適化されて使用されることになる理想的な状態では、全てのＳｌｏｐｅ＿ｍｅａｓｕｒｅｄ曲線は、互いに重なり合い、Ｓｌｏｐｅ＿ｌｉｍの理想的な限界の曲線上になるであろう。他のオフセット項、すなわち電力が加えられることが考えられる。

本明細書で説明される本発明に係る説明に基づくと、微調整技術、及びピストン変位制御技術の組み合わせは、センサを使用して、及びセンサを使用せずに、引用した最新技術よりも正確、かつ効率的なコンプレッサ性能を提供する。また、この関係は、ある好適な場合において、ピストンと、リシンダヘッドとの間の距離の直接的な測定、及び物理的な読み出しを実行する必要がなく、電磁誘導による非直接的な測定を行うセンサであって、より精度が低く、より簡素であり、かつより安価なセンサを使用することが可能になる。また、これにより、センサが損傷する可能性が低減される。ピストンと、シリンダヘッドとの間の衝突にさらされないためである。それでも、距離を直接測定するセンサ測定精度との関連で、センサ測定精度が劣る場合は、この劣った性能は、センサを使用しない微調整技術、及び制御技術との関連によってオフセットされ、かつコンプレッサの他の電気的な信号に基づいてオフセットされる。

また、本発明に係るシステム、及びその方法を使用して、ピストンと、シリンダヘッドの反対の端部に配置されるいずれの部分との衝突を回避するために、ピストン、及びシリンダの組み合わせを制御できる。この場合、衝突検出回路は、ストロークの端部と、シリンダヘッドの反対側におけるピストンの衝突とを検出するように構成すべきである。本システムの他の特徴は、衝突検出回路、及び位置検出回路のこの小さな変更に対して、維持でき、適合できるのみである。また他の実施形態において、本発明に係るシステム、及びその方法は、ピストン変位ストロークの双方の端部における衝突を同時に回避するように構成できる。この課題は、異なる２つの衝突検出回路、及び位置検出回路により実現できる。一対の回路はそれぞれ、ピストンのストローク端部を監視するように配置される。また、双方の端部における衝突を検出し、かつ双方の端部におけるピストン変位の位置を測定する能力を有する単一の衝突検出回路、及び単一の位置検出回路によっても実現できる。

好適な実施形態の一例を説明してきたが、本発明の範囲は、他の部分的な変化を包含し、特許請求の範囲の中味にのみ制限され、可能性がある他の均等は、本明細書に包含される。

Claims (18)

1. シリンダ（２）内部のピストン（１）の往復運動を駆動するリニアモータと、
   前記ピストンの変位振幅を示す変位信号（ＳＤ）を生成する位置検出回路と、
   前記ピストン（１）とシリンダヘッドとの衝突が発生したことを示す衝突信号（ＳＩ）を生成する衝突検出回路と、
   前記リニアモータに可変の駆動信号を印加する制御回路と、
   を有する、リニアコンプレッサを制御するシステムであって、
   前記制御回路は、前記変位信号（ＳＤ）と前記衝突信号（ＳＩ）とを受信し、これらの信号と前記駆動信号とに基づいて、衝突の瞬間の前記変位信号（ＳＤ）の変動値又は微分値に比例する、前記変位信号（ＳＤ）に対する少なくとも１つの衝突防止限界パラメータを計算し、このパラメータに基づいて非衝突安全作動領域を規定し、
   前記衝突防止限界パラメータは、式
   ＳＬＯＰＥｍｉｎ ＝ Ｋ１ × Ｐｅｒｉｏｄ ＋ Ｋ２ × Ｐｏｗｅｒ − Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘ
   によって計算され、ここで、
   ＳＬＯＰＥｍｉｎは、衝突の瞬間の前記変位信号（ＳＤ）の変動値であり、
   Ｋ１及びＫ２はそれぞれ、前記駆動信号の周期オフセット定数及び電力オフセット定数であり、
   Ｐｅｒｉｏｄ及びＰｏｗｅｒは、衝突の瞬間の前記駆動信号の周期値及び電力値であり、
   Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘは、前記衝突防止限界パラメータであり、
   前記制御回路は、前記駆動信号に応答して生成される前記変位信号（ＳＤ）と、前記衝突防止限界パラメータと、を比較し、かつ前記比較結果に基づいて、前記モータの前記駆動信号を調整し、該調整は、
   前記制御回路が、前記変位信号（ＳＤ）が前記非衝突安全作動領域の内部にあることを、前記比較結果が示す場合は、前記モータの前記駆動信号を増加させ、
   前記制御回路が、前記変位信号（ＳＤ）が前記非衝突安全作動領域の外部にあることを、前記比較結果が示す場合は、前記モータの前記駆動信号を減少させる、
   ようにして実行されることを特徴とするシステム。
2. 前記ピストンの前記変位信号（ＳＤ）に対する前記衝突防止限界パラメータは、前記ピストンと前記シリンダヘッドとの間での衝突がない前記ピストンの最大変位振幅の限界を決定する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記制御回路は、
   前記変位信号（ＳＤ）、前記衝突信号（ＳＩ）、及び前記駆動信号を処理し、前記衝突防止限界パラメータを計算するデータプロセッサと、
   前記衝突防止限界パラメータと前記変位信号（ＳＤ）とを比較し、前記変位信号（ＳＤ）が前記非衝突安全作動領域内にあるか否かを示す信号を放射するコンパレータと、
   を有する、請求項１又は請求項２に記載のシステム。
4. 前記制御回路は、前記コンプレッサの作動条件を示す信号を受信し、前記コンプレッサのこれらの作動条件信号にも基づいて、前記モータの新たな駆動信号を計算する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 冷却システムに適用され、前記制御回路は、前記冷却システムの作動状態を示す信号を受信し、これらの冷却システムの信号にも基づいて、前記モータの新たな駆動信号を計算する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 衝突防止限界パラメータＯｆｆｓｅｔが、前記ピストンの前記最大変位振幅と前記シリンダヘッドとの間の安全距離に対応する定数である構成要素ΔＳａｆｅｔｙを前記Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘ値に加算することによって、計算される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記衝突防止限界パラメータは、３つの異なる時間に計算される前記衝突防止限界パラメータの少なくとも３つの値の算術的な平均を使用して、計算される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記ピストンの前記位置検出回路と前記衝突検出回路とは、同一のセンサ回路に組み込まれる、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記制御回路は、前記変位信号（ＳＤ）のパラメータ、及び前記衝突信号（ＳＩ）のパラメータ、並びに前記駆動信号のパラメータ、並びに前記制御回路が計算するパラメータ値の少なくとも一部を記憶するメモリを有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
10. リニアモータによって駆動されシリンダ（２）内部で変位するピストン（１）と、前記シリンダ内部の前記ピストンの変位を示す信号（ＳＤ）を放射する位置検出回路と、前記ピストンとシリンダヘッドとの衝突を示す衝突信号（ＳＩ）を放射する、前記ピストンと前記シリンダヘッドとの衝突検出回路と、を有するリニアコンプレッサの制御方法であって、
    （ａ）前記リニアコンプレッサの微調整ルーチンを実行するステップであって、
    前記ピストン（１）と前記シリンダヘッドとの衝突を検出するステップと、
    前記ピストンと前記シリンダヘッドとの間の衝突の瞬間における駆動信号を測定するステップと、
    前記ピストンと前記シリンダヘッドとの間の衝突の瞬間における変位信号（ＳＤ）を測定するステップと、
    を有するステップであって、前記ピストンと前記シリンダヘッドとの衝突における前記駆動信号の測定値と前記変位信号（ＳＤ）の測定値とに基づいて、衝突防止限界パラメータを計算するステップであって、前記衝突防止限界パラメータは、衝突の瞬間の前記変位信号（ＳＤ）の変動値又は微分値に比例し、
    前記衝突防止限界パラメータは、式
    ＳＬＯＰＥｍｉｎ ＝ Ｋ１ × Ｐｅｒｉｏｄ ＋ Ｋ２ × Ｐｏｗｅｒ − Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘ
    によって計算され、ここで、
    ＳＬＯＰＥｍｉｎは、衝突の瞬間の前記変位信号（ＳＤ）の前記変動値又は前記微分値であり、
    Ｋ１及びＫ２はそれぞれ、前記駆動信号の周期オフセット定数及び電力オフセット定数であり、
    Ｐｅｒｉｏｄ及びＰｏｗｅｒは、衝突の瞬間の前記駆動信号の周期値及び電力値であり、
    Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘは、前記衝突防止限界パラメータであるステップ、
    をさらに有することを特徴とするステップと、
    （ｂ）前記リニアコンプレッサの制御ルーチンを実行するステップであって、
    前記駆動信号と前記変位信号（ＳＤ）とを測定するステップと、
    測定された前記駆動信号と前記微調整ルーチンで計算された前記衝突防止限界パラメータとの関数で、前記ピストンと前記シリンダヘッドとの間の衝突がないと前記変位信号（ＳＤ）の制御パラメータが仮定できる限界値を計算し、前記変位信号（ＳＤ）の前記制御パラメータに対する非衝突安全作動領域を決定するステップと、
    前記変位信号（ＳＤ）の前記パラメータの前記測定値と、前記変位信号（ＳＤ）の前記制御パラメータの計算された前記限界値と、を比較するステップと、
    前記変位信号（ＳＤ）の前記制御パラメータの前記測定値が、前記非衝突安全作動領域の内部にある場合は、前記リニアコンプレッサの効率を増加させるために、前記駆動信号を変動させるステップと、
    前記変位信号（ＳＤ）の前記制御パラメータの前記測定値が、前記非衝突安全作動領域の外部にある場合は、前記リニアコンプレッサの効率を減少させるために、前記駆動信号を変動させるステップと、
    前記衝突信号（ＳＩ）を分析して、前記ピストンと前記シリンダヘッドとの衝突が発生したことを検出し、衝突が生じた場合には、前記微調整ルーチンを実行して、非衝突微調整変数を再計算し、衝突が生じなかった場合には、前記制御ルーチンを実行するステップと、
    を有するステップと、
    を有することを特徴とする方法。
11. Ｏｆｆｓｅｔ衝突防止限界パラメータが、前記ピストンの前記最大変位振幅と前記シリンダヘッドとの間の安全距離に対応する定数である構成要素ΔＳａｆｅｔｙを前記Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘ値に加算することによって、計算される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記ピストンと前記シリンダヘッドとの間の衝突がないと前記変位信号（ＳＤ）の前記制御パラメータが仮定できる限界値を計算する前記ステップは、式
    ＳＬＯＰＥ＿ｌｉｍ ＝ Ｋ１ × Ｐｅｒｉｏｄ ＋ Ｋ２ × Ｐｏｗｅｒ − Ｏｆｆｓｅｔ （式ＩＩＩ）
    で示される前記変位信号（ＳＤ）の微分ＳＬＯＰＥ＿ｌｉｍを計算するステップを有し、
    前記変位信号（ＳＤ）の前記制御パラメータの前記測定値と、前記変位信号（ＳＤ）の前記制御パラメータの計算される前記限界値と、を比較する前記ステップは、前記変位信号（ＳＤ）の微分の測定値Ｓｌｏｐｅ＿ｍｅａｓｕｒｅｄと、前記計算値ＳＬＯＰＥ＿ｌｉｍと、を比較するステップを有し、
    前記リニアコンプレッサの効率を増加させるために、前記駆動信号を変動させる前記ステップは、前記駆動信号の電圧を昇圧させるステップを有し、
    前記リニアコンプレッサの効率を減少させるために、前記駆動信号を変動させる前記ステップは、前記駆動信号の電圧を降圧させるステップを有する、
    請求項１０又は請求項１１に記載の方法。
13. 前記駆動信号を変動させる前記ステップにおいて考慮される、前記コンプレッサの作動条件を示す信号を獲得するステップをさらに有する、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記制御回路が生成する信号値、前記制御回路に供給される信号値、及び前記制御回路が計算するパラメータの値の少なくとも一部を記憶するステップを有する、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記変位信号（ＳＤ）の変動は、所定の基準値とゼロとの間で、前記変位信号（ＳＤ）の振幅が変動する時間間隔で測定される、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記衝突防止限界パラメータは、３つの異なる時間に計算される前記衝突防止限界パラメータの少なくとも３つの値の算術的な平均を使用して、計算される、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. リニアコンプレッサを制御するシステムであって、前記コンプレッサのシリンダ（２）内部のピストン（１）の変位信号（ＳＤ）と、前記ピストン（１）とシリンダヘッド（２）との衝突信号（ＳＩ）と、に基づいて、前記リニアコンプレッサの作動を制御する手段を有し、前記リニアコンプレッサの作動を制御する前記手段は、前記変位信号（ＳＤ）と前記衝突信号（ＳＩ）とに基づいて、衝突の瞬間における前記変位信号（ＳＤ）の変動値又は微分値に比例する、前記変位信号（ＳＤ）に対する少なくとも１つの衝突防止限界パラメータを計算し、このパラメータに基づいて前記リニアコンプレッサの非衝突安全作動領域を規定する手段であり、
    前記衝突防止限界パラメータは、式
    ＳＬＯＰＥｍｉｎ ＝ Ｋ１ × Ｐｅｒｉｏｄ ＋ Ｋ２ × Ｐｏｗｅｒ − Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘ
    によって計算され、ここで、
    ＳＬＯＰＥｍｉｎは、衝突の瞬間の前記変位信号（ＳＤ）の変動値又は微分値であり、
    Ｋ１及びＫ２はそれぞれ、駆動信号の周期オフセット定数及び電力オフセット定数であり、
    Ｐｅｒｉｏｄ及びＰｏｗｅｒは、衝突の瞬間の前記駆動信号の周期値及び電力値であり、
    Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘは、前記衝突防止限界パラメータであり、
    前記リニアコンプレッサの作動を制御する前記手段は、前記駆動信号に応答して生成される前記変位信号（ＳＤ）と、前記衝突防止限界パラメータと、を比較し、前記比較結果に基づいてモータの前記駆動信号を調整し、該調整は、
    前記リニアコンプレッサの作動を制御する前記手段が、前記変位信号（ＳＤ）が前記非衝突安全作動領域の内部にあることを、前記比較結果が示す場合は、前記モータの前記駆動信号を増加させ、
    前記リニアコンプレッサの作動を制御する前記手段が、前記変位信号（ＳＤ）が前記非衝突安全作動領域の外部にあることを、前記比較結果が示す場合は、前記モータの前記駆動信号を減少させる、
    ようにして実行されることを特徴とするシステム。
18. リニアコンプレッサのシリンダ（２）内部のピストン（１）の変位信号（ＳＤ）と、前記ピストン（１）と前記シリンダ（２）内部のシリンダヘッドとの衝突信号（ＳＩ）と、に基づいて、前記リニアコンプレッサの作動を制御するリニアコンプレッサの制御方法であって、前記リニアコンプレッサ作動制御の間、前記変位信号（ＳＤ）と前記衝突信号（ＳＩ）とに基づいて、衝突の瞬間における前記変位信号（ＳＤ）の変動値又は微分値に比例する、前記変位信号（ＳＤ）に対する少なくとも１つの衝突防止限界パラメータを計算し、このパラメータに基づいて非衝突安全作動領域を規定するステップを有し、
    前記衝突防止限界パラメータは、式
    ＳＬＯＰＥｍｉｎ ＝ Ｋ１ × Ｐｅｒｉｏｄ ＋ Ｋ２ × Ｐｏｗｅｒ − Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘ
    によって計算され、ここで、
    ＳＬＯＰＥｍｉｎは、衝突の瞬間の前記変位信号（ＳＤ）の変動値又は微分値であり、
    Ｋ１及びＫ２はそれぞれ、駆動信号の周期オフセット定数及び電力オフセット定数であり、
    Ｐｅｒｉｏｄ及びＰｏｗｅｒは、衝突の瞬間の前記駆動信号の周期値及び電力値であり、
    Ｏｆｆｓｅｔ＿ｍａｘは、前記衝突防止限界パラメータであり、
    該方法は、更に、前記駆動信号に応答して生成される前記変位信号（ＳＤ）と、前記衝突防止限界パラメータと、を比較し、前記比較結果に基づいてモータの前記駆動信号を調整するステップを有し、該調整は、
    前記変位信号（ＳＤ）が前記非衝突安全作動領域の内部にあることを、前記比較結果が示す場合は、前記モータの前記駆動信号が増加せしめられ、
    前記変位信号（ＳＤ）が前記非衝突安全作動領域の外部にあることを、前記比較結果が示す場合は、前記モータの前記駆動信号が減少せしめられる、
    ようにして実行されることを特徴とする方法。

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