(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源が、ＡＣスイッチング素子と電流検出用抵抗との直列接続を介して、ピストンの上下直線運動によりストロークを可変させて冷却力を調節するリニアコンプレッサと接続され、該リニアコンプレッサと前記電流検出用抵抗間に接地端が接続され、前記ＡＣスイッチング素子のスイッチング信号により前記ＡＣスイッチング素子と電流検出用抵抗との直列接続を通って前記リニアコンプレッサに電圧及び電流を供給する電気回路部と、
前記接地端を基準にして前記リニアコンプレッサ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と、
前記検出された電流及び電圧の入力を受けて、前記リニアコンプレッサのストロークまたは速度若しくは加速度を計算するストローク計算部と、
現在のストローク値が初期ストローク指令値に追従するように、前記リニアコンプレッサに印加される電圧を調節するスイッチング信号を前記スイッチング素子に出力するマイクロコンピュータと、
を含んで構成され、前記リニアコンプレッサの電圧および電流を検出するとき前記接地端を共通に使用することを特徴とするリニアコンプレッサの駆動回路。
【請求項２】
前記電圧検出部は、
前記リニアコンプレッサに印加される電圧が精密抵抗を介してレベルシフタの反転端子（−）に接続され、電源電圧Vccが精密抵抗及び一方側が接地された精密抵抗を介して前記レベルシフタの非反転端子（＋）に接続され、前記レベルシフタの出力端と反転端子（−）間に精密抵抗が接続された、1つの増幅器により構成されることを特徴とする請求項1記載のリニアコンプレッサの駆動回路。
【請求項３】
前記ACスイッチング素子としては、ACスイッチングの機能を行うサイリスタ、IGBトランジスタ及びGTOトランジスタの中から選択して用いられることを特徴とする請求項1記載のリニアコンプレッサの駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアコンプレッサに係るもので、詳しくは、リニアコンプレッサに印加される電圧及び電流を検出するために用いられる精密抵抗の使用数を減らして製造原価を節減し得る、リニアコンプレッサの駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、リニアコンプレッサは、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ため、摩擦損失が少なくなって、効率が他の圧縮機よりも優れている。
【０００３】
且つ、前記リニアコンプレッサに印加されるストロークに相応して電圧を可変させて圧縮比を可変し得るため、主に、冷蔵庫やエアコンに適用されている。
【０００４】
このような従来のリニアコンプレッサの駆動回路においては、図2に示したように、ピストンの上下方向直線運動のストローク（行程または往復運動距離であって、ピストンの一方端から他方端までの距離）を可変させて冷却力（液化冷媒の単位重量（1Kg）が蒸発器を通過して冷凍作用を行う間、蒸発されて周囲から奪う熱量、Kcal／Kg）を調節するリニアコンプレッサ10Aが連結され、電流検出用抵抗R1とトライアックTr1間に接地端が接続されて、該トライアックTr1のスイッチング信号によって交流電源を通電または遮断させることで前記リニアコンプレッサ10Aに印加される電流を制御するようにキャパシタCを有して構成された電気回路部10と；前記リニアコンプレッサ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電流検出部20と；前記リニアコンプレッサ10Aの両端の電圧が入力される差動増幅器40Aにより差動増幅を行い、該差動増幅された電圧の入力を受けてレベルシトを行うレベルシフタ40Bを備えた電圧検出部40と；前記電流検出部20により検出された電流及び前記電圧検出部40により検出された電圧の入力を受けて、前記リニアコンプレッサ10Aのストロークを計算するストローク計算部50と；該ストローク計算部50により計算されたストロークと初期ストローク指令値とを比較し、それらストロークの差によって前記リニアコンプレッサ10Aに印加される電圧を調節するためのスイッチング信号を前記電気回路部10に出力するマイクロコンピュータ60と；により構成されていた。
【０００５】
そして、前記電圧検出部40においては、前記リニアコンプレッサ10Aの負電圧端が精密抵抗Ra1を介して前記差動増幅器40Aの反転端子（−）に接続され、前記リニアコンプレッサ10Aの正電圧端は精密抵抗Ra2及び一方側が接地された精密抵抗Ra3を介して前記差動増幅器40Aの非反転端子（＋）に接続され、前記差動増幅器40Aの出力端と前記差動増幅器40Aの反転端子（−）間には精密抵抗Ra4が接続され、前記差動増幅器40Aの出力端は精密抵抗Ra5を介して前記レベルシフタ40Bの反転端子（−）に接続され、5Vの電源電圧が精密抵抗Ra6及び一方側が接地された精密抵抗Ra7をそれぞれ通って前記レベルシフタ40Bに入力され、該レベルシフタ40Bの出力端と反転端子（−）間に精密抵抗Ra8が接続された、2つの増幅器により構成されていた。
【０００６】
以下、このように構成された従来のリニアコンプレッサの駆動回路の動作に対して説明する。
【０００７】
先ず、220VのAC常用交流電源電圧が、電気回路部10の電流検出用抵抗R1、トライアックTr1及びキャパシタCを経由してリニアコンプレッサ10Aに供給されると、該リニアコンプレッサ10Aのピストンは直線往復運動を行う。このようなピストンの直線往復運動によりストロークが決定されるため、該ストロークを可変させて冷却力を制御することもできる。
【０００８】
このとき、電流検出部20は、前記電流検出用抵抗R1を通って前記リニアコンプレッサ10Aに印加される電流を検出してストローク計算部50に入力する。また、電圧検出部40は、前記リニアコンプレッサ10Aが駆動するとき、前記リニアコンプレッサ10Aの両端の電圧を検出して前記ストローク計算部50に入力する。従って、前記リニアコンプレッサ10Aの両端の電圧は、前記各精密抵抗Ra1、Ra2を通って差動増幅器40Aで増幅された値と電源電圧5Vとをレベルシフタ40Bが比較することによって検出される。
【０００９】
次いで、前記ストローク計算部50は、前記リニアコンプレッサ10Aから検出された電流及び電圧の入力を受けてストロークを計算した後、該計算されたストローク値がマイクロコンピュータ60に入力されると、該マイクロコンピュータ60はメモリーに予め格納された速度ピーク制御アルゴリズムを利用して、前記リニアコンプレッサ10Aに印加される電圧を調節する。即ち、前記マイクロコンピュータ60は、前記ストローク計算部50により計算されたストローク値と初期ストローク指令値とを比較して、前記ストローク計算値が初期ストローク指令値よりも大きいと、前記リニアコンプレッサ10Aに印加される電圧を減少させるために、前記電気回路部10のACスイッチング素子である前記トライアックTR1をオフさせるスイッチング信号を出力する。
【００１０】
一方、前記ストローク計算値として、現在のストローク値が初期ストローク指令値よりも小さいと、前記リニアコンプレッサ10Aに印加される電圧を上昇させるために、前記マイクロコンピュータ60は、前記電気回路部10のACスイッチング素子である前記トライアックTR1をオンさせるスイッチング信号を出力する。
【００１１】
このように前記マイクロコンピュータ60は、現在のストローク値が初期ストローク指令値に追従するように、前記リニアコンプレッサ10Aに印加される電圧を調節するためのスイッチング信号を前記トライアックTR1に入力する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このように構成された従来のリニアコンプレッサの駆動回路においてはは、正確なセンサレスストローク計算を行うために高価の精密抵抗を複数個使用してリニアコンプレッサの電圧及び電流を検出するように構成されているため、製造原価が上昇するという不都合な点があった。
【００１３】
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、リニアコンプレッサの電圧及び電流を検出するとき、接地端を共通に使用するようにし、精密抵抗の使用数を減らして製造原価を節減し得る、リニアコンプレッサの駆動回路を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係るリニアコンプレッサの駆動回路においては、交流電源が、ＡＣスイッチング素子と電流検出用抵抗との直列接続を介して、ピストンの上下直線運動によりストロークを可変させて冷却力を調節するリニアコンプレッサ100Aと接続され、該リニアコンプレッサ100Aと前記電流検出用抵抗R100間に接地端が接続され、前記ＡＣスイッチング素子のスイッチング信号により前記ＡＣスイッチング素子と電流検出用抵抗R100との直列接続を通って前記リニアコンプレッサ100Aに電圧及び電流を供給する電気回路部100と、前記接地端を基準にして前記リニアコンプレッサ100Aに印加される電圧を検出して該検出された電圧を出力する電圧検出部300と、前記検出された電流及び電圧の入力を受けて、前記リニアコンプレッサ100Aのストロークまたは速度若しくは加速度を計算するストローク計算部400と、現在のストロークが初期ストローク指令値に追従するように、前記リニアコンプレッサ100Aに印加される電圧を調節するためのスイッチング信号を前記スイッチング素子に出力するマイクロコンピュータ500とを包含して構成され、前記リニアコンプレッサの電圧および電流を検出するとき前記接地端を共通に使用するように構成されている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に対し、図面を用いて説明する。
【００１６】
本発明に係るリニアコンプレッサの駆動回路においては、図１に示したように、ピストンの上下方向直線運動によりストロークを可変させて冷却力を調節するリニアコンプレッサ100Aが連結されて、該リニアコンプレッサ100Aと電流検出用抵抗R100間に接地端が接続され、トライアックTr100のスイッチング信号によって、前記電流検出用抵抗R100、ACスイッチング素子である前記トライアックTr100及びキャパシタCをそれぞれ通って前記リニアコンプレッサ100Aに電圧及び電流を供給する電気回路部100と；前記リニアコンプレッサ100A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電流検出部200と；前記接地端を基準にして前記リニアコンプレッサ100Aに印加される電圧を検出し、該検出された電圧をレベルシフティングして出力する電圧検出部300と；前記検出された電流及び電圧の入力を受けてストロークを計算するストローク計算部400と；現在のストロークが初期ストローク指令値に追従するように、前記リニアコンプレッサ100Aに印加される電圧を調節するためのスイッチング信号を前記スイッチング素子に出力するマイクロコンピュータ500と；を備えて構成されている。
【００１７】
そして、前記電圧検出部300においては、前記リニアコンプレッサ100Aの電圧が精密抵抗Ra1を介してレベルシフタ300Aの反転端子（−）に接続され、5Vの電源電圧が精密抵抗Ra2及び一方側が接地された精密抵抗Ra3を介して前記レベルシフタ300Aの非反転端子（＋）に接続され、前記レベルシフタ300Aの出力端と反転端子（−）間に精密抵抗Ra4が接続された、1つの増幅器OP1により構成されている。
【００１８】
以下、このように構成された本発明に係るリニアコンプレッサの駆動回路の動作に対して説明する。
【００１９】
先ず、220Vの常用交流電源電圧が電気回路部100のトライアックTr100、電流検出用抵抗R100及びキャパシタCをそれぞれ通ってリニアコンプレッサ100Aに印加されると、該リニアコンプレッサ100Aのピストンが直線往復運動を行ってストロークを可変させ、よって、冷却力が可変される。
【００２０】
このとき、電流検出部200は、前記電流検出用抵抗R100を通って前記リニアコンプレッサ100Aに印加される電流を検出し、該検出された電流がストローク計算部400に入力される。また、電圧検出部300は、前記リニアコンプレッサ100Aが駆動するとき、接地端を基準にして両端の電圧を検出し、該検出された電圧が前記ストローク計算部400に入力される。即ち、前記電圧検出部300は、前記検出された電圧を精密抵抗Ra1を介してレベルシフタ300Aの反転端子（−）に印加して前記レベルシフタ300Aの非反転端子（＋）に印加された電圧（即ち、電源電圧5Vが精密抵抗Ra2及び精密抵抗Ra3により分配されて印加された電圧）と比較し、比較結果に応じて前記リニアコンプレッサ100Aの電圧を出力する。
【００２１】
従って、前記ストローク計算部400は、前記電流検出部200及び前記電圧検出部300により検出された前記リニアコンプレッサ100Aの電流及び電圧の入力を受けてストローク値を計算した後、該計算されたストローク値をマイクロコンピュータ500に出力する。次いで、該マイクロコンピュータ500は、メモリに予め格納された速度ピーク制御アルゴリズムを利用して、前記リニアコンプレッサ100Aに印加するべき電圧を調節する。
【００２２】
言い換えると、前記ストローク計算部400により計算された現在のストローク値と初期ストローク指令値とを比較して現在のストローク値が初期のストローク指令値よりも大きいと、前記マイクロコンピュータ500は、前記リニアコンプレッサ100Aに印加される電圧を減少させるために、前記電気回路部100の前記トライアックTr100をオフさせるスイッチング信号を該トライアックTr100に出力することで、前記トライアックTr100はオフされ、前記リニアコンプレッサ100Aに印加される電圧が減少する。
【００２３】
一方、現在のストローク値が初期ストローク指令値より小さいと、前記リニアコンプレッサ100Aに印加される電圧を上昇させるために、前記マイクロコンピュータ500は、前記電気回路部100の前記トライアックTr100をオンさせるスイッチング信号を該トライアックTr100に出力する。従って、前記トライアックTr100がオンされて前記リニアコンプレッサ100Aに印加される電圧は上昇する。このとき、前記トライアックTR1の代わりに、ACスイッチングの機能を行う他の素子として、例えば、サイリスタ、IGBT及びGTOのようなものを利用することもできる。
【００２４】
つまり、前記マイクロコンピュータ500は、現在のストローク値が初期ストローク指令値に追従するように、前記リニアコンプレッサ100Aに印加される電圧を調節してストローク値を制御する。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るリニアコンプレッサの駆動回路においては、リニアコンプレッサに印加される電流及び電圧を検出するとき、共通接地端を利用することで電圧検出時に利用される増幅器及び高価の精密抵抗の使用数を減少し得るため、製造原価を節減し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリニアコンプレッサの駆動回路示した回路図である。
【図２】従来のリニアコンプレッサの駆動回路を示した回路図である。
【符号の説明】
100…電気回路部
100A…リニアコンプレッサ
200…電流検出部
300…電圧検出部
300A…レベルシフタ
400…ストローク計算部
500…マイクロコンピュータ
【図１】
0003718160.tif 000002
【図２】
0003718160.tif 000003