(57)【要約】【課題】コイルに印加される電源の力率を低下させず、電源の効率を高め、銅損及び鉄損の発生を最小化することができるリニア圧縮機の出力制御装置及びその制御方法が提供される。【解決手段】固定子と駆動子とを有するリニア圧縮機の出力制御装置において、前記固定子のコイルに接続される複数の巻線タップと、前記複数の巻線タップに選択的に接続されて前記コイルに印加される電流の強さを制御するスイッチング部と、所定の温度情報により前記スイッチング部が前記複数の巻線タップに選択的に接続されるように前記スイッチング部を制御する制御部とを含むことを特徴とするリニア圧縮機の出力制御装置。【選択図】　図３
2004092633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と駆動子とを有するリニア圧縮機の出力制御装置において、
前記固定子のコイルに接続される複数の巻線タップと、
前記複数の巻線タップに選択的に接続されて前記コイルに印加される電流の強さを制御するスイッチング部と、
所定の温度情報により前記スイッチング部が前記複数の巻線タップに選択的に接続されるように前記スイッチング部を制御する制御部と
を含むことを特徴とするリニア圧縮機の出力制御装置。
【請求項２】
前記制御部から伝達される駆動信号により前記コイルに印加される電源の位相を変化させる位相制御部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機の出力制御装置。
【請求項３】
前記位相制御部は、前記コイルに印加される電源を断続するトライアックであることを特徴とする請求項２に記載の圧縮機の出力制御装置。
【請求項４】
前記位相制御部は、スイッチング部と前記コイルに電源を印加する電源供給部との間に直列に設けられることを特徴とする請求項２に記載のリニア圧縮機の出力制御装置。
【請求項５】
コイルが巻かれた固定子と永久磁石が結合された駆動子とを有するリニア圧縮機の出力制御方法において、
所定の温度情報を検出する段階と、
前記検出された温度情報にしたがって前記コイルに印加される電流の強さを増減させる段階と、
前記検出された温度情報にしたがって前記コイルに印加される電源の位相を制御する段階と
を含むことを特徴とするリニア圧縮機の出力制御方法。
【請求項６】
所定の基準温度を設定する段階をさらに含み、
前記電流の強さを制御する段階は、前記検出された温度情報が前記基準温度より大きい場合前記コイルに印加される電流を増加させ、前記検出された温度情報が前記基準温度より小さい場合、前記コイルに印加される電流を減少させることを特徴とする請求項５に記載のリニア圧縮機の出力制御方法。
【請求項７】
前記電源の位相を制御する段階は、前記検出された温度情報と前記基準温度との間の偏差により制御されることを特徴とする請求項６に記載のリニア圧縮機の出力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニア圧縮機の出力制御装置及びその制御方法に係り、より詳細には、コイルに印加される電流の強さを制御することにより、出力を変化させるリニア圧縮機の出力制御装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にリニア圧縮機は、固定子と駆動子とを備える。固定子にはコイルが巻かれており、駆動子の外側に設けられる。駆動子は、磁石が結合されて、固定子の内側に配置される。このような構成により、固定子のコイルには、リニア圧縮機の外部に設けられた電源供給部から供給される交流電流が流れ、これにより駆動子の磁石に推力が発生して、駆動子が固定子の内側で直線往復運動をするようになる。
【０００３】
従来のリニア圧縮機の出力制御装置は、図１に示すように、電源供給部３０とリニア圧縮機との間に設けられるトライアック２０と、トライアック２０の作動を制御する制御部４０とを有する。トライアック２０は、制御部４０からの駆動信号によりオン／オフされて、リニア圧縮機のコイル１０に印加される電圧の位相を制御することにより、リニア圧縮機の出力を調節する。
【０００４】
ここで、リニア圧縮機が冷蔵庫の冷却システムに適用されることを例えて従来のリニア圧縮機の出力制御装置の出力制御過程を説明すると次の通りである。
まず、冷蔵庫が過負荷状態である場合、例えば、冷蔵庫が最初に作動される場合や冷蔵庫の庫内に高温の負荷が入る場合、冷蔵庫の庫内に設けられた温度センサ（図示せず）により検出された庫内の温度は、予め設定された基準温度より高く測定される。検出された庫内の温度が基準温度より高い場合、制御部４０は、図２の（ｂ）に示すように、波形の駆動信号をトライアック２０に伝達する。この時、トライアック２０は制御部４０の駆動信号により、電源供給部３０からの交流電圧が図２の（ａ）に示すように波形を有する交流電圧に位相がカッティングされるようにオン／オフされて、リニア圧縮機の出力を高める。
【０００５】
一方、冷蔵庫が適正な負荷状態である場合、温度センサにより検出された庫内の温度は、所定の目標温度の範囲の内で検出される。この場合、制御部４０は、図２の（ｄ）に示すように、波形の駆動信号をトライアック２０に伝達する。この時、トライアック２０は、制御部４０の駆動信号により図２の（ｃ）に示すように波形を有する交流電圧がコイル１０に伝達されるようにオン／オフされて、リニア圧縮機の出力を低める。
【０００６】
ところが、このような従来のリニア圧縮機の出力制御装置においては、適正負荷の状態で、制御部４０の駆動信号によりトライアック２０でカッティングされる電圧の位相が大きくなって、電源の力率が顕著に低まって、電源の効率も低下する問題がある。
また、同一の出力に対して力率が低まると、多くの電流が印加されてコイル１０で発生する銅損及び鉄損が大きくなる問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前述した問題点を解決するため、コイルに印加される電源の力率が低下されず、電源の効率を高め、銅損及び鉄損の発生を最小化することができるリニア圧縮機の出力制御装置及びその制御方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の主たる観点によれば、固定子と駆動子とを有するリニア圧縮機の出力制御装置において、前記固定子のコイルに接続される複数の巻線タップと、前記複数の巻線タップに選択的に接続されて前記コイルに印加される電流の強さを制御するスイッチング部と、所定の温度情報により前記スイッチング部が前記複数の巻線タップに選択的に接続されるように前記スイッチング部を制御する制御部とを含むことを特徴とするリニア圧縮機の出力制御装置が提供される。
【０００９】
前記制御部から伝達される駆動信号により前記コイルに印加される電源の位相を変化させる位相制御部をさらに含むことが好ましい。
ここで、前記位相制御部は、前記コイルに印加される電源を断続するトライアックであることが好ましい。また、前記位相制御部は、スイッチング部と前記コイルに電源を印加する電源供給部との間に直列に設けられることが好ましい。
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の他の観点によれば、コイルが巻かれた固定子と永久磁石が結合された駆動子とを有するリニア圧縮機の出力制御方法において、所定の温度情報を検出する段階と、前記検出された温度情報にしたがって前記コイルに印加される電流の強さを増減させる段階と、前記検出された温度情報にしたがって前記コイルに印加される電源の位相を制御する段階とを含むことを特徴とするリニア圧縮機の出力制御方法が提供される。
【００１１】
ここで、所定の基準温度を設定する段階をさらに含み、前記電流の強さを制御する段階は、前記検出された温度情報が前記基準温度より大きい場合前記コイルに印加される電流を増加させ、前記検出された温度情報が前記基準温度より小さい場合、前記コイルに印加される電流を減少させることが好ましい。
また、前記電源の位相を制御する段階は、前記検出された温度情報と前記基準温度との間の偏差により制御されることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して、本発明に対して詳細に説明する。また、本発明の説明において、本発明によるリニア圧縮機の出力制御装置が冷蔵庫に適用される場合を例にして、その制御過程を説明する。また、実施形態が異なっても、同一構成要素については同一の参照符号を付し、その内容に対する重複説明は省略する。
リニア圧縮機は固定子と駆動子とを有する。固定子には、コイルが巻かれており、駆動子の外側に設けられる。駆動子は磁石が結合されて、固定子の内側に配置される。このような構成により、固定子のコイルと駆動子の磁石との間の電磁気力により駆動子が直線往部運動する。
【００１３】
本発明によるリニア圧縮機の出力制御装置は、図３に示すように、コイル１に接続される一対の巻線タップ５ａ、５ｂと、一対の巻線タップ５ａ、５ｂに選択的に接続されてコイル１に印加される電流の強さを制御するスイッチング部６と、スイッチング部６が一対の巻線タップ５ａ、５ｂに選択的に接続されるように制御する制御部４とを含む。
【００１４】
各巻線タップ５ａ、５ｂは、コイル１の他の位置にそれぞれ接続されて、スイッチング部６が各巻線タップ５ａ、５ｂに選択的に接続する場合、電流が流れるコイル１の長さが変化してコイル１が有する抵抗値を変化させる。このような抵抗値の変化により、電源供給部３から印加される同一の電圧に対してコイル１に流れる電流の強さが変化する。
【００１５】
スイッチング部６は、制御部４からの駆動信号により巻線タップ５ａ、５ｂに選択的に接続される。ここで、スイッチング部６の構造は、必要に応じて適切に補正することができる。
制御部４は、冷蔵庫の温度センサ（図示せず）から検出された庫内の温度と予め設定された基準温度とを比較して、適切な駆動信号を生成する。制御部４により生成された駆動信号は、スイッチング部６に伝達され、スイッチング部６は伝達された駆動信号により巻線タップ５ａ、５ｂに選択的に接続される。
【００１６】
前記のような構成により、本発明によるリニア圧縮機の出力が制御される過程は次の通りである。
まず、冷蔵庫に過負荷がかかる場合、例えば、冷蔵庫を最初に稼動したり、庫内に高温の負荷が入る場合、冷蔵庫の庫内に設けられた温度センサにより検出された庫内の温度は予め設定された基準温度より高く測定される。検出された庫内の温度が既存の温度より高い場合、制御部４はスイッチング部６がコイルの抵抗値の小さくなる第１巻線タップ５ａに接続できるように駆動信号をスイッチング部６に伝達する。これにより、コイル１に流れる電流の強さが増加して、リニア圧縮機の出力が増加されるようになる。
【００１７】
しかし、冷蔵庫が適正負荷である場合、温度センサにより検出された庫内の温度は、所定の目標温度範囲の内で検出される。検出された庫内の温度が目標温度範囲内である場合、制御部４は、スイッチング部６がコイル１の抵抗値の大きくなる第２巻線タップ５ｂに接続できるように駆動信号をスイッチング部６に伝達する。これにより、コイル１に流れる電流の強さが減少してリニア圧縮機の出力が減少するようになる。
【００１８】
また、本発明によるリニア圧縮機の出力制御装置は、図４に示すように、コイル１に印加される電源の位相を変化させる位相制御部２をさらに含むことができる。ここで、位相制御部は、スイッチング部と前記コイルに電源を印加する電源供給部との間に直列に設けられる。
位相制御部２は、制御部４からの駆動信号によりオン／オフされてリニア圧縮機のコイル１に印加される電圧の位相を制御する。ここで、位相制御部２は安くて、構成が簡単なトライアックを使用することが好ましく、位相制御が可能な他の回路構成を採用することもできる。
【００１９】
制御部４は、冷蔵庫の温度センサにより検出された庫内の温度と基準温度とを比較して、コイル１に印加される電圧の位相を決定し、その決定した電圧を得るための駆動信号を生成するようになる。
ここで、リニア圧縮機の出力を制御することにより、出力の大きい増減は前述のスイッチング部６により行われ、スイッチング部６により制御されたリニア圧縮機の出力状態で、さらに精密な出力の制御が要求される場合、位相制御部２による出力制御が行われる。例えば、冷蔵庫が適正負荷状態である場合に、スイッチング部６は、第２巻線タップ５ｂに接続されて、抵抗を増加させることにより、リニア圧縮機の出力を減少させる。次に、スイッチング部６により減少されたリニア圧縮機の出力状態で、制御部４は図５の（ｂ）に示すように、波形の駆動信号を位相制御部２に伝達し、位相制御部２はコイル１に印加される電圧が図５の（ａ）に示すように波形を有するように、電圧の位相を制御する。これにより、冷蔵庫の適正負荷でもコイル１に印加される電圧の位相を小さくカッティングしてリニア圧縮機の出力を制御することができるようになる。ここで、制御部４は、温度センサにより検出された庫内の温度と基準温度との偏差により適合な位相差を有する電圧を生成することができる駆動信号を位相制御部４に伝達することができるようになる。
【００２０】
前述した実施形態では、本発明によるリニア圧縮機の出力制御装置が冷蔵庫に使用されることを例にとったが、これに限らず、例えばエアコンなどリニア圧縮機が使用される機器に適用することもできる。
また、前述の実施形態では、スイッチング部が二つの巻線タップ５ａ、５ｂに選択的に接続するように設けられているが、三つ以上の巻線タップにより制御されるリニア圧縮機の出力制御装置を設けることもできる。
【００２１】
このように、コイル１の抵抗値を変化させて、リニア圧縮機の出力を制御することにより、力率の低下を最小化し、電源の効率を向上させることができる。また、同一の出力に対してコイルに印加される電流の量を減少させることにより、コイル１の銅損及び鉄損を最小化することができるようになる。
【００２２】
【発明の効果】
前述したように、本発明によると、コイルに印加される電源の力率を低下させず、電源の効率を高め、銅損及び鉄損の発生を最小化することができるリニア圧縮機の出力制御装置及びその制御方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のリニア圧縮機の出力制御装置の概略的な構成を示す図である。
【図２】図２は従来のリニア圧縮機の出力制御装置の制御部の駆動信号の波形及びコイルに印加される電圧の波形を示す図である。
【図３】本発明によるリニア圧縮機の出力制御装置の概略的な構成を示す図である。
【図４】図３のリニア圧縮機の出力制御装置に位相制御部が追加された状態を示す図である。
【図５】本発明による位相制御部に印加される制御部の駆動信号及び位相制御部を通過した電圧の波形を示す図である。
【符号の説明】
１…コイル
２…位相制御部
３…電源供給部
４…制御部
５ａ…第１巻線タップ
５ｂ…第２巻線タップ
６…スイッチング部
【図１】
2004092633.tif 000003
【図２】
2004092633.tif 000004
【図３】
2004092633.tif 000005
【図４】
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【図５】
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