(57)【要約】  シリンダ（4）とピストン（5）を有するリニアコンプレッサ（10）を電気モータ（7）を介して制御する電子回路（50）を備えるリニアコンプレッサ制御システムにおいて、ピストンは、シリンダの内側に配置されると共に電気モータにより駆動され且つ頂部終端と底部終端との間のピストン行程に沿ってシリンダ内で軸心方向に運動し、頂部終端の近傍に圧縮チャンバ（C）が配置され、ピストンは、圧縮チャンバ内の流体を圧縮し、電子回路は、リニアコンプレッサの動作の全体に亙り、オン時間（tL）とオフ時間（tD）により間欠的に電気モータを制御し、電子回路がオン時間の間の動作のために電気モータを制御する間、電気モータを起動し且つピストン行程を一定に維持して一定の圧縮容量を生成し、リニアコンプレッサ制御システムは、電子回路がオン時間とオフ時間を制御してリニアコンプレッサの動作の時間の全体に亙り圧縮容量を一定に維持するように構成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（4）およびピストン（5）を有するリニアコンプレッサ（10）を電気モータ（7）を介して制御する電子回路（50）を備えるリニアコンプレッサ制御システムであって、
前記ピストン（5）は、前記シリンダ（4）の内側に配置されると共に前記電気モータ（7）により駆動され且つ頂部終端（TDE）と底部終端（BDE）との間におけるピストン行程に沿って前記シリンダ（4）内で軸心方向に運動し、前記頂部終端（TDE）の近傍には圧縮チャンバ（C）が配置され、且つ、前記ピストン（5）は、前記圧縮チャンバ（C）内の流体を圧縮し、
前記電子回路（50）は、前記リニアコンプレッサ（10）の動作の全体に亙り、オン時間（tL）およびオフ時間（tD）により間欠的に前記電気モータ（7）を制御し、
前記電子回路（50）は、前記電子回路（50）が前記オン時間（tL）の間における動作のために前記電気モータ（7）を制御する間、前記電気モータ（7）を起動すると共にピストン行程を一定に維持することで一定の圧縮容量を生成し、
前記リニアコンプレッサ制御システムは、前記電子回路（50）が前記オン時間（tL）および前記オフ時間（tD）を制御して前記リニアコンプレッサ（10）の動作の時間の全体に亙り圧縮容量を実質的に一定に維持するように構成されることを特徴とするリニアコンプレッサ制御システム。
【請求項２】
前記電子回路（50）は、一定周波数でもって前記電気モータ（7）を起動す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制御システム。
【請求項３】
前記リニアコンプレッサ（10）は、蒸発器および凝縮器を有する冷却用の閉回路に対して組み合わされ、
前記圧縮チャンバ（C）内の圧縮流体は前記冷却用の閉回路内へと吐出されて前記蒸発器の内側における蒸発圧力（PE）および前記凝縮器の内側における凝縮圧力（PC）を生成し、前記蒸発圧力（PE）および前記凝縮圧力（PC）は、前記リニアコンプレッサ（10）の動作時間の全体に亙る前記オン時間（tL）に関するコンプレッサ容量の平均値でもって前記リニアコンプレッサ（10）の動作の全体に亙り一定に維持されることを特徴とする、請求項１または２に記載のリニアコンプレッサ制御システム。
【請求項４】
前記リニアコンプレッサ（10）がオフ切断された後で前記蒸発圧力（PE）および前記凝縮圧力（PC）が相互に均衡化するために必要な時間よりも前記オフ時間（tD）が短くなるように、前記電気モータ（7）は前記電子回路（50）により制御されることを特徴とする、請求項２または３に記載のリニアコンプレッサ制御システム。
【請求項５】
前記リニアコンプレッサ（10）の前記オフ時間（tD）は、前記リニアコンプレッサ（10）がオフ切断された後で前記蒸発圧力（PE）および前記凝縮圧力（PC）が相互に均衡化するために必要な時間の実質的に20％であることを特徴とする、請求項４記載のリニアコンプレッサ制御システム。
【請求項６】
前記リニアコンプレッサ（10）の前記オフ時間（tD）は、前記リニアコンプレッサ（10）がオフ切断された後で前記蒸発圧力（PE）および前記凝縮圧力（PC）が相互に均衡化するために必要な時間の実質的に10％であることを特徴とする、請求項５記載のリニアコンプレッサ制御システム。
【請求項７】
前記リニアコンプレッサ（10）の前記オン時間（tL）は、実質的に前記オフ時間（tD）に等しいことを特徴とする、請求項６記載のリニアコンプレッサ制御システム。
【請求項８】
前記オフ時間（tD）および前記オン時間（tL）は数秒の範囲内であることを特徴とする、請求項７記載のリニアコンプレッサ制御システム。
【請求項９】
前記オフ時間（tD）および前記オン時間（tL）は約15秒であることを特徴とする、請求項８記載のリニアコンプレッサ制御システム。
【請求項１０】
シリンダ（4）およびピストン（5）を有するリニアコンプレッサ（10）であって、前記ピストン（5）は、圧縮チャンバ（C）内における流体を有すると共に前記流体を冷却用の閉回路内へと吐出することで蒸発器の内側における蒸発圧力（PE）および凝縮器の内側における凝縮圧力（PC）を生成するリニアコンプレッサの制御方法において、
前記制御方法は、
前記リニアコンプレッサ（10）を交互的なオン時間（tL）およびオフ時間（tD）により間欠的に起動するステップであって、前記リニアコンプレッサ（10）は前記オン時間（tL）の間は一定のピストン行程でもって起動されるステップと、
前記蒸発圧力（PE）および前記凝縮圧力（PC）が実質的に一定に維持されるように前記オン時間（tL）および前記オフ時間（tD）を調節するステップとを有することを特徴とする、リニアコンプレッサの制御方法。
【請求項１１】
前記リニアコンプレッサ（10）を間欠的に起動する前記ステップにおいて、前記電気モータ（7）は、一定周波数でもって起動されることを特徴とする、請求項１０記載の制御方法。
【請求項１２】
前記オフ時間（tD）は、前記リニアコンプレッサ（10）がオフ切断された後で前記蒸発圧力（PE）および前記凝縮圧力（PC）が相互に均衡化するために必要な時間よりも短いことを特徴とする、請求項１１記載の制御方法。
【請求項１３】
前記リニアコンプレッサ（10）の前記オフ時間（tD）は、前記リニアコンプレッサ（10）がオフ切断された後で前記蒸発圧力（PE）および前記凝縮圧力（PC）が相互に均衡化するために必要な時間の実質的に20％であることを特徴とする、請求項１２記載の制御方法。
【請求項１４】
前記リニアコンプレッサ（10）の前記オフ時間（tD）は、前記リニアコンプレッサ（10）がオフ切断された後で前記蒸発圧力（PE）および前記凝縮圧力（PC）が相互に均衡化するために必要な時間の実質的に10％であることを特徴とする、請求項１２記載の制御方法。
【請求項１５】
前記リニアコンプレッサ（10）の前記オン時間（tL）は、実質的に前記オフ時間（tD）に等しいことを特徴とする、請求項１４記載の制御方法。
【請求項１６】
前記オフ時間（tD）および前記オン時間（tL）は数秒の範囲内であることを特徴とする、請求項１５記載の制御方法。
【請求項１７】
前記オフ時間（tD）および前記オン時間（tL）は約15秒であることを特徴とする、請求項１６記載の制御方法。
【請求項１８】
請求項１から９のいずれか一項に記載のリニアコンプレッサ制御システムを備えることを特徴とするリニアコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアコンプレッサ制御システム、その制御方法、および、本発明の上記制御システムを取り入れた線形制御法に関する。
【背景技術】
【０００２】
先行技術の説明
冷却システムの基本的な目的は、単一（もしくは複数）の区画室（または空気調節システムの場合には、まさに閉鎖された環境）の内側の低温を維持することである。より詳しくいえば、この目的は、上記の単一もしくは複数の区画室の内側から熱を外部環境へと伝達するデバイスを使用し、この（これらの）環境における温度の測定値を利用して上記の熱伝達用のデバイスを制御し、該当する形式の冷却システムに対する所定範囲内に温度を維持することである。
【０００３】
維持されるべき温度限界値は、概略的に、冷却システムの複雑さと、用途の形式とに応じて制限される。
【０００４】
冷却システムの内部から外部環境へと熱を伝達する一般的な形態は、冷却流体が通過する蒸発器と凝縮器とを含む閉回路に対して接続された気密コンプレッサを使用することである。このようなコンプレッサは、当該冷却システムの内側の冷却気体流を推進する機能を有すると共に、冷却気体の蒸発および凝縮が生ずる箇所同士の間に所定の圧力差を付与することで、熱伝達プロセスおよび低温生成を行わせ得る。
【０００５】
コンプレッサは、通常の動作状況に必要とされるよりも大きな冷却能力を有するように寸法設定されるが、これは、該当区画室の内側の温度を許容可能な範囲内に維持するために当該コンプレッサの冷却能力の一定形式の調節が必要とされるという究極的な要求状況が想定されるからである。
【０００６】
慣用のコンプレッサの冷却能力を調節する最も一般的な形態は、サーモスタットを利用して冷却対象環境内の温度に従い当該コンプレッサをオン（ＯＮ）投入およびオフ（ＯＦＦ）切断することであり、当該サーモスタットは、冷却対象室内の温度が所定の限界値より高く上昇したときに上記コンプレッサを投入切換えし、且つ、上記環境における温度が同様の所定の下限値に到達したときに上記コンプレッサを停止切換えし、これらの限界値は各々の圧力が均衡化する如き形式で確立される。このような現象は、図１および図２において観察され得る。これらの図に開示されているように、平均温度TMは振動すると共に、所定の瞬間において測定された温度が所望レベルより高いときは常にコンプレッサはオン投入される。冷却流体圧力の変動は図２において観察可能であり、凝縮圧力PCは相当に急激に立ち上がると同時に、蒸発圧力PEは蒸発器における気体の熱の喪失により減少することに注目すべきである。コンプレッサが一旦オフ切断されたならば、凝縮圧力および蒸発圧力が均衡化するまで、すなわち、これらの圧力同士が等しくなるまで、凝縮圧力PCは低下し且つ蒸発圧力PEは上昇する。今はオフ切断されている上記コンプレッサにより以前には推進されていた冷却流体は、圧力が全ての箇所で等しくなるまで配管の全体に亙り広がることから、凝縮圧力PCおよび蒸発圧力PEの均衡化が起こる。
【０００７】
可変的な容量を有するコンプレッサに関しては、コンプレッサの回転を変更することにより制御が行われる。換言すれば、冷却対象環境の温度が一定の所定の限界値より高く上昇したとき、冷却システム内に設置されたサーモスタットは、上記コンプレッサに対して回転を上げることを命令し、この結果として、回転が低下された時点における従前の状態へと温度が戻るまで、その容量は過剰に増大する。しかしながら、構造的理由の故に、最小限の回転には限界があることから、その最小限の回転より低い値へと回転を減少させることが必要とされる場合には、コンプレッサをオフ切断する必要がある。
【０００８】
図３および図４においては、可変的な容量を有するコンプレッサの動作が観察され得、平均温度TMの関数である凝縮圧力PCおよび蒸発圧力PEの挙動の変化は慣用のコンプレッサの動作に類似している。すなわち、コンプレッサが一旦オフ切断されると、凝縮圧力PCおよび蒸発圧力PEは均衡化する。
【０００９】
可変的な容量を有するリニアコンプレッサの場合、その容量はピストンにより変位される体積を変化させることで制御される。この制御は、冷却システム内に設置されたサーモスタットであって、温度が従前の状態に戻り且つ変位体積が再び減少するまで容量（変位体積）の増大をコンプレッサに対して命令するというサーモスタットからの信号により行われる。
【００１０】
先行技術の欠点
先行技術の教示によれば、慣用のコンプレッサの容量の制御は、この種の機器に固有である特性の故に問題を呈する。公知である如く、実施に際しては冷却に関する各々の圧力を均衡化させることなく、慣用のコンプレッサの始動を行うことはない。なぜならば、各々の圧力を均衡化させずに慣用のコンプレッサを始動させるためには、過剰に大きな始動電流による問題に加え、非常に高価な高トルクの始動モータを使用せねばならないが、それはこの種の用途に対しては実現不可能であるからである。この点に関し、可変的な容量の形式のコンプレッサの一つの機能はまさに、冷却流体の各々の圧力の均衡維持を許容すべく当該機器を停止させる必要性を回避するために、そのシステムの各々の圧力の均衡化を阻止することであることは理解されるであろう。
【００１１】
この特性の結果として、環境が所望の温度に到達し且つコンプレッサがオフ切断されている間に冷却流体の各々の圧力が均衡化すると共にコンプレッサは再び始動され得ることを同時に保証するために、コンプレッサは（数分の範囲内である）長時間に亙り動作し且つ（数分の範囲内である）長時間に亙りオフ切断もされなければならない。
【００１２】
（可変的な容量の形式であれ、一般的な形式であれ）コンプレッサの使用から帰着する別の問題は、コンプレッサにより圧縮された流体の圧力は拡散し、または冷却回路の圧力の残部と均衡化することから、当該機器がオフ切断されたときに冷却回路の内部における流体の逆流は熱の損失に帰着するという事実により生ずる。
【００１３】
このような欠点に加えて、コンプレッサは、始動時において騒音を発生すると共に、更に大きな電力消費に帰着する大きな始動電流が更に必要であるという問題を有している。
【００１４】
慣用のコンプレッサは同様の特性を有することから、本発明の技術的知識は、家庭用の冷却システムにおいて且つ主として空気調節システムにおいて使用されるロータリ・コンプレッサに対して適用され得る。
【００１５】
そして、リニアコンプレッサを利用するとき、その容量が変更されると、当該コンプレッサの死容積は増加する（排出量は更に小さい）。この処置により容量は減少し、この結果として、死容積の増大の故にコンプレッサの効率は低下する。また一方で、低い周波数（給電ネットワークの周波数）で動作するシステムにおいては、コンプレッサが自分自身の機械的な共振周波数の変動を受けるという事実の故に、依然として付加的な損失がある。当該システムにおいて固定周波数によるこの影響を最小限とするために、コンプレッサは（この条件に対して最適である）所定の蒸発圧力および凝縮圧力において最小の容量で動作すべく調節される。周波数は固定されると共にコンプレッサ容量は最小から最大まで変更されることから、最適に機能する点も変化し且つコンプレッサは約11〜15％の効率の損失を生じさせる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記のような先行技術の問題を解消するために、本発明の目的は、適切に表現すれば、冷却されるべき環境の温度の厳密な制御を達成すべく、且つ、死容積を増大することによりリニアコンプレッサが制御されるという解決策における低い効率の問題も解消すべく、慣用の可変的な容量のコンプレッサを使用するときに生ずる機能および効率の問題を同時に解決するためのリニアコンプレッサ制御システム、その制御方法ならびにリニアコンプレッサを提供することにある。それゆえに、このような機器は、冷却システムにおいて可能である最大効率で動作し、この結果として、先行技術の教示に従い構成されたシステムにおける11〜15％の効率の損失を回復し得ることを意図している。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記のような本発明の目的を達成させるために、リニアコンプレッサの各々の特性の内の一つの特性が利用されるが、これは、蒸発圧力および凝縮圧力が均衡化されているか否かという事実に関係なく始動する機能である。それゆえに、慣用のコンプレッサと異なり、本発明のリニアコンプレッサは、均衡化されない各々の圧力による始動、大きな始動電流、および、始動および停止時の騒音に関する制限を有さないことに注目すべきである。これらの場合において、リニアコンプレッサは、非常に短い（数秒の）停止時間および機能時間にてオン投入およびオフ切断され得る。リニアコンプレッサのこれらの特性を用いることにより、本発明によれば、非常に短いオン時間およびオフ時間によるオン／オフ型のコンプレッサが提供されることでその容量が変更され得る。これらの時間は、吸引圧力および吐出圧力がそれほど変化しないように確立されるべきことから、慣用のオン／オフ型のコンプレッサが提供し得ない温度安定性が達成される。このようにして、コンプレッサの容量は0％から100％まで調節され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
つぎに、図面中に示された実施例を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。
【００１９】
図９および図１０に示されるように、リニアコンプレッサ制御システムは、電気モータ7を介して電子回路50により制御されるリニアコンプレッサ10を備える。
【００２０】
構造的にいって、リニアコンプレッサ10は、基本的にシリンダ4およびピストン5を備える。ピストン5はシリンダ4内に載置され、当該シリンダは、圧縮チャンバCを形成すべくバルブ・プレート6により閉じられている。動的にピストン5は、ピストン行程に沿ったシリンダ4の内側における軸心変位であって頂部死点TDCと底部死点BDCとの間における軸心変位に対して電気モータ7により駆動され、冷却流体は、頂部死点TDCに近い圧縮チャンバC内で圧縮されている。電気モータ7は、例えばマイクロプロセッサもしくは類似のデバイスとされ得る電子制御器52を通して切り換えられる一群のトライアック（登録商標）51に対して組み合わされる。リニアコンプレッサ10に組み合わせて、その位置、速度、または、まさにピストン10の位置のような変数を制御し得る変位センサ12が配置され得る。
【００２１】
リニアコンプレッサは、通常、冷却システムもしくは空気調節システム60に対して組み合わされ、当該システムは、冷却対象環境の温度を検知する温度センサであって、電子式サーモスタット62を介して電子制御器52にデータを供給する温度センサを備える。
【００２２】
リニアコンプレッサ10および電子回路50に加え、上記リニアコンプレッサ制御システムは、更に、（図示されていない）蒸発器および（同様に図示されていない）凝縮器を備える冷却用の閉回路を有する。それゆえに、リニアコンプレッサ10が動作に入ると、ピストン5は、流体／気体を圧縮チャンバC内へと圧縮すると共にそれを冷却用の閉回路へと吐出することで、上記蒸発器内には蒸発圧力PEを生成し且つ上記凝縮器内には凝縮圧力PCを生成する。先行技術から公知であるように、これらの蒸発圧力PEおよび凝縮圧力PCはリニアコンプレッサ10の状態に応じて振動し、すなわち、リニアコンプレッサ10が作用しているとき、凝縮圧力PCは高レベルを有し且つ蒸発圧力PEは低下するが、上記リニアコンプレッサが動作を停止した瞬間、これらの凝縮圧力PCおよび蒸発圧力PEは相互に等しくなり、既述の問題が発生する。
【００２３】
公知の問題が発生するのを阻止するために、本発明に係るリニアコンプレッサ制御システムにより、または、そのシステムを取り入れているコンプレッサにより、ならびに、コンプレッサ制御方法により、図５〜図８のグラフにおいて観察され得るように、リニアコンプレッサ10の動作時間の全体に亙り蒸発圧力PEおよび凝縮圧力PCは実質的に一定に維持されるべきことが想定される。
【００２４】
この制御は、上記リニアコンプレッサの動作時間を適切に調節して当該リニアコンプレッサを短時間ずつ間欠的に動作させ、オン時間tLに関する平均値でもって、当該リニアコンプレッサ10の所望の容量値を実現することにより行われる。さらに、この制御は、リニアコンプレッサ10の動作の全体に亙りオン時間tLおよびオフ時間tDにより間欠形式で電気モータ7を制御する電子回路50により行われる。
【００２５】
オン時間tLの間、電気モータ7は電子回路50により一定周波数にて起動される一方でピストン行程は一定に維持されることから、オン時間tLの間において電気モータ7を動作させるために電子回路50が当該電気モータを制御する期間の全体に亙り、一定の圧縮容量が生成される。このようなリニアコンプレッサ10の動作状態において本発明のシステムによれば、図５〜図８において且つ図７および図８においては非常に詳細に観察され得るように、電子回路50は、リニアコンプレッサ10の動作時間の全体に亙り圧縮容量が実質的に一定に維持されるように、オン時間tLおよびオフ時間tDを制御もしくは調節しなければならない。
【００２６】
好ましくは、上記システムおよびその方法は低周波にて使用可能であるが、可変周波数システムにおける使用も想定される。このような周波数における変化は、コンプレッサを共振周波数にて起動するという目的を有しており、周波数における変化の値は、典型的には、大きな容量変化を引き起こさないようにするために5％未満に設定される。この場合、ピストンの起動が共振周波数の変化を伴うように、システムにおける必要な適合化が想定される。周波数調節の使用例は、国際出願公開公報WO/2005/071265およびWO/2004/063569に開示されている。これらの国際出願公開公報の開示内容は、引用によって本願明細書中に取り込まれている。
【００２７】
リニアコンプレッサ制御システムを上記のように構成することにより、可変的なピストン行程を有するように動作するリニアコンプレッサにおいて、典型的には11〜15％である効率の損失の問題が提示かつ解決されると共に、冷却用の閉回路における冷却流体の逆流の問題が回避される。このような冷却流体の逆流が無いという状況を達成させるために、リニアコンプレッサ10のオン時間tLおよびオフ時間tDを適切な形式で制御する必要がある。この目的のためには、圧力均衡化が行われるために必要な時間より長くリニアコンプレッサ10がオフとされるのを回避すべく、蒸発圧力PEおよび凝縮圧力PCの均衡化の時間がどれほどであるかを決定すると共にリニアコンプレッサ制御システムを設計するために、各々の冷却用閉回路に対しては如何なる構成上の特性が付随するかを見極めねばならない。換言すれば、リニアコンプレッサを制御するシステムは、リニアコンプレッサ10がオフ切断された後に蒸発圧力PEおよび凝縮圧力PCが均衡化するために必要な時間よりも短いオフ時間tDを有するように構成される電子回路50を具備しなければならない。
【００２８】
例えば図１および図２に示されるような慣用のコンプレッサの動作等の典型的な動作値において、または、図３および図４に示されるような可変容量コンプレッサの場合においてさえも、オン時間tLおよびオフ時間tDは数分の範囲内である。例えば慣用のコンプレッサの場合にはtL＝10.5分×tD＝11.5分であり、可変容量コンプレッサの場合にはtL＝22.5分×tD＝11.5分であることが観察され得る（可変容量コンプレッサの場合には、これらの時間はコンプレッサの回転速度に従って変化することを考慮しなければならない）。
【００２９】
以下の〔表１〕は、慣用のコンプレッサおよび可変容量コンプレッサにおけるオン時間tLおよびオフ時間tDの典型的な値を例示している。
【表１】
2009515080.tif 000003
【００３０】
典型的に、慣用のコンプレッサにおけるオン時間tLおよびオフ時間tDはそれぞれ、通常の動作条件の約50％であると共に、可変容量コンプレッサのオフ時間はオン時間tLの60％〜90％であり、且つ、可変容量コンプレッサのオン時間は、慣用の動作モードにおけるリニアコンプレッサのオン時間に類似している。
【００３１】
それゆえに、このような動作論理とは異なり、本発明の教示によれば、リニアコンプレッサは（数分の代わりに）数秒の範囲でオンおよびオフされ、典型的には10〜15秒の範囲のオフ時間tDおよびオン時間tLでもって動作する。
【００３２】
一つの指針として、リニアコンプレッサ10のオフ時間tDは実質的に、当該リニアコンプレッサ10のオフ切断の後で蒸発圧力PEおよび凝縮圧力PCが相互に等しくなるために必要な時間の20％〜10％であることが考慮され得ると共に、オフ時間tDに実質的に等しいリニアコンプレッサ10のオン時間tLでもって動作することも選択し得る。
【００３３】
概略的にいえば、オフ時間tDは、最大で、システムが各々の圧力を均衡化させるために要する時間の20％であると規定され得る。なぜならば、20％より長い時間に対しては、典型的に既に、サイクルの効率を低下させるような非常に大きな圧力損失が認識され得るからである。また一方で、オフ時間tDの最小時間としては、10％であると規定され得る。なぜならば、10％より短い時間もまた効率を阻害するからである。このようにして、理想的な範囲として、これらの２つのパラメータ10％および20％間でオフ時間tDの選択を行うべきであることが規定されている。このことは、実際問題として、オフ時間tDは冷却システムに応じて最短で10秒、且つ、最長で60秒に達し得る時間であることを意味する。
【００３４】
更に、概略的にいえば、リニアコンプレッサ10のオン時間tLおよびオフ時間tDの割合はシステムに応じて調節されるべきであり、且つ、オフ時間tDは、冷却システムにより必要とされる容量であって、（非常に寒い日に、加熱システムのない家屋、車庫および屋外場所における）最小値としての1％のオン投入から、（非常に高い室温、食品冷凍等の）最大値としての100％のオン投入までに亙り得る。
【００３５】
リニアコンプレッサを制御するという本発明のシステムの機能を実現するためには、リニアコンプレッサ10を交互的なオン時間tLおよびオフ時間tDにより起動するステップであって、リニアコンプレッサ10はオン時間tLの間において好適には一定周波数でもって且つ一定のピストン行程でもって起動されるような中間のステップと、オフ時間tDはリニアコンプレッサ10のオフ切断の後で蒸発圧力PEおよび凝縮圧力PCが相互に等しくなるために必要な時間よりも短くされるべきであるという事実を考慮しながら、蒸発圧力PEおよび凝縮圧力PCが実質的に一定に維持されるようにオン時間tLおよびオフ時間tDを調節するステップとを有する方法が想定される。
【００３６】
本発明の利点の中でも、リニアコンプレッサ10は一定の周波数および行程にて動作し得るという事実が指摘され得る。この目的のために、コンプレッサ制御システムはリニアコンプレッサ10を間欠的に動作させるだけで十分であることから、本発明の手法は更に容易とされ且つ制御および製造のコストは更に節減される。
【００３７】
その上、本発明の教示によれば、冷却されるべき環境における平均温度TMを制御する結果は最小の損失を有し、且つ、蒸発圧力PEおよび凝縮圧力PCにおいては僅かな変化しか生じない。平均温度TMのレベルの完全制御も達成し得る。なぜならば、現在公知であるシステムでは可能ではないが、本発明の教示によりリニアコンプレッサの容量は0〜100％で変化するように調節され得るからである。
【００３８】
以上の説明では好適な実施例が記述されたが、本発明の範囲は、その他の可能な変更例を包含すると共に、可能な均等物を含む添付の特許請求の範囲の各請求項の内容によってのみ制限されることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】慣用のコンプレッサを用いた冷却区画室の内部平均温度のグラフである。
【図２】慣用のコンプレッサの蒸発圧力および凝縮圧力のグラフである。
【図３】可変容量コンプレッサを用いた冷却区画室の内部温度のグラフである。
【図４】可変容量コンプレッサの蒸発圧力および凝縮圧力のグラフである。
【図５】本発明の教示に係る短周期式リニアコンプレッサを用いた冷却区画室の内部温度のグラフである。
【図６】本発明の教示に係る短周期式リニアコンプレッサを用いたコンプレッサの蒸発圧力および凝縮圧力のグラフである。
【図７】本発明の教示に係る短周期式リニアコンプレッサを用いた冷却区画室の内部平均温度の拡大グラフである。
【図８】本発明の教示に係る短周期式リニアコンプレッサを用いたコンプレッサの蒸発圧力および凝縮圧力の拡大グラフである。
【図９】本発明の教示が適用可能である冷却システムの概略図である。
【図１０】リニアコンプレッサの概略的な断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年9月17日(2007.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（4）およびピストン（5）を有するリニアコンプレッサ（10）を電気モータ（7）を介して制御する電子回路（50）を備えるリニアコンプレッサ制御システムであって、
前記ピストン（5）は、前記シリンダ（4）の内側に配置されると共に前記電気モータ（7）により駆動され且つ頂部終端（TDE）と底部終端（BDE）との間におけるピストン行程に沿って前記シリンダ（4）内で軸心方向に運動し、前記頂部終端（TDE）の近傍には圧縮チャンバ（C）が配置され、且つ、前記ピストン（5）は、前記圧縮チャンバ（C）内の流体を圧縮し、
前記電子回路（50）は、前記リニアコンプレッサ（10）の動作の全体に亙り、オン時間（tL）およびオフ時間（tD）により間欠的に前記電気モータ（7）を制御し、
前記リニアコンプレッサ（10）は、蒸発器および凝縮器を有する冷却用の閉回路に対して組み合わされ、前記圧縮チャンバ（C）内の圧縮流体は前記冷却用の閉回路内へと吐出されて前記蒸発器の内側における蒸発圧力（PE）および前記凝縮器の内側における凝縮圧力（PC）を生成し、前記蒸発圧力（PE）および前記凝縮圧力（PC）は、前記リニアコンプレッサ（10）の動作時間の全体に亙る前記オン時間（tL）に関するコンプレッサ容量の平均値でもって前記リニアコンプレッサ（10）の動作の全体に亙り一定に維持され、
前記電子回路（50）は、前記電子回路（50）が前記オン時間（tL）の間における動作のために前記電気モータ（7）を制御する間、前記電気モータ（7）を起動すると共にピストン行程を一定に維持することで一定の圧縮容量を生成し、
前記リニアコンプレッサ制御システムは、前記電子回路（50）が前記オン時間（tL）および前記オフ時間（tD）を制御して前記リニアコンプレッサ（10）の動作の時間の全体に亙り圧縮容量を実質的に一定に維持するように構成され、
前記オフ時間（tD）は、前記リニアコンプレッサ（10）がオフ切断された後で前記蒸発圧力（PE）および前記凝縮圧力（PC）が相互に均衡化するために必要な時間よりも短いことを特徴とするリニアコンプレッサ制御システム。
【請求項２】
前記電子回路（50）は、一定周波数でもって前記電気モータ（7）を起動す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制御システム。
【請求項３】
前記リニアコンプレッサ（10）の前記オフ時間（tD）は、前記リニアコンプレッサ（10）がオフ切断された後で前記蒸発圧力（PE）および前記凝縮圧力（PC）が相互に均衡化するために必要な時間の実質的に20％であることを特徴とする、請求項２記載のリニアコンプレッサ制御システム。
【請求項４】
前記リニアコンプレッサ（10）の前記オフ時間（tD）は、前記リニアコンプレッサ（10）がオフ切断された後で前記蒸発圧力（PE）および前記凝縮圧力（PC）が相互に均衡化するために必要な時間の実質的に10％であることを特徴とする、請求項３記載のリニアコンプレッサ制御システム。
【請求項５】
前記リニアコンプレッサ（10）の前記オン時間（tL）は、実質的に前記オフ時間（tD）に等しいことを特徴とする、請求項４記載のリニアコンプレッサ制御システム。
【請求項６】
前記オフ時間（tD）および前記オン時間（tL）は数秒の範囲内であることを特徴とする、請求項５記載のリニアコンプレッサ制御システム。
【請求項７】
前記オフ時間（tD）および前記オン時間（tL）は約15秒であることを特徴とする、請求項６記載のリニアコンプレッサ制御システム。
【請求項８】
シリンダ（4）およびピストン（5）を有するリニアコンプレッサ（10）であって、前記ピストン（5）は、圧縮チャンバ（C）内における流体を有すると共に前記流体を冷却用の閉回路内へと吐出することで蒸発器の内側における蒸発圧力（PE）および凝縮器の内側における凝縮圧力（PC）を生成するリニアコンプレッサの制御方法において、
前記制御方法は、
前記リニアコンプレッサ（10）を交互的なオン時間（tL）およびオフ時間（tD）により間欠的に起動するステップであって、前記リニアコンプレッサ（10）は前記オン時間（tL）の間は一定のピストン行程でもって起動されるステップと、
前記蒸発圧力（PE）および前記凝縮圧力（PC）が実質的に一定に維持されるように前記オン時間（tL）および前記オフ時間（tD）を調節するステップとを有し、
前記オフ時間（tD）は、前記リニアコンプレッサ（10）がオフ切断された後で前記蒸発圧力（PE）および前記凝縮圧力（PC）が相互に均衡化するために必要な時間よりも短いことを特徴とする、リニアコンプレッサの制御方法。
【請求項９】
前記リニアコンプレッサ（10）を間欠的に起動する前記ステップにおいて、前記電気モータ（7）は、一定周波数でもって起動されることを特徴とする、請求項８記載の制御方法。
【請求項１０】
前記リニアコンプレッサ（10）の前記オフ時間（tD）は、前記リニアコンプレッサ（10）がオフ切断された後で前記蒸発圧力（PE）および前記凝縮圧力（PC）が相互に均衡化するために必要な時間の実質的に20％であることを特徴とする、請求項９記載の制御方法。
【請求項１１】
前記リニアコンプレッサ（10）の前記オフ時間（tD）は、前記リニアコンプレッサ（10）がオフ切断された後で前記蒸発圧力（PE）および前記凝縮圧力（PC）が相互に均衡化するために必要な時間の実質的に10％であることを特徴とする、請求項９記載の制御方法。
【請求項１２】
前記リニアコンプレッサ（10）の前記オン時間（tL）は、実質的に前記オフ時間（tD）に等しいことを特徴とする、請求項１１記載の制御方法。
【請求項１３】
前記オフ時間（tD）および前記オン時間（tL）は数秒の範囲内であることを特徴とする、請求項１２記載の制御方法。
【請求項１４】
前記オフ時間（tD）および前記オン時間（tL）は約15秒であることを特徴とする、請求項１３記載の制御方法。
【請求項１５】
請求項１から７のいずれか一項に記載のリニアコンプレッサ制御システムを備えることを特徴とするリニアコンプレッサ。
【国際調査報告】
2009515080.tif 000014
2009515080.tif 000015