(57)【要約】【課題】冷媒の吐出流路を自動に開閉調節することでリニア圧縮機の運転を制御する装置及び方法を提供する。【解決手段】前記装置は、リニア圧縮機で圧縮された冷媒の吐出流路を制御する吐出流路開閉調節部を含む。前記方法は、リニア圧縮機の状態を検出し、リニア圧縮機の状態を判断し、吐出流路を調節することからなる。【選択図】　　　図３
2004019650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニア圧縮機の制御装置において、前記制御装置は、前記リニア圧縮機から吐出される高圧の冷媒が移動する吐出流路の開閉程度を調節する吐出流路開閉調節部を含むことを特徴とするリニア圧縮機の制御装置。
【請求項２】
前記吐出流路開閉調節部は自動調節バルブを含むことを特徴とする請求項１記載のリニア圧縮機の制御装置。
【請求項３】
前記自動調節バルブは前記リニア圧縮機の吐出配管に設けられることを特徴とする請求項２記載のリニア圧縮機の制御装置。
【請求項４】
前記自動調節バルブは前記吐出流路を０％〜１００％の遮断範囲内で遮断するように調節されることを特徴とする請求項２記載のリニア圧縮機の制御装置。
【請求項５】
前記吐出流路開閉調節部は前記リニア圧縮機の運転状態を認識、判断し、前記自動調節バルブの開閉程度を制御する制御部をさらに含むことを特徴とする請求項２記載のリニア圧縮機の制御装置。
【請求項６】
前記吐出流路開閉調節部は電気的信号に応じて前記自動調節バルブの開閉程度を調節する開閉調節部をさらに含むことを特徴とする請求項２記載のリニア圧縮機の制御装置。
【請求項７】
前記吐出流路開閉調節部は前記リニア圧縮機の運転状態を判断し前記開閉調節部を制御する制御部をさらに含むことを特徴とする請求項６記載のリニア圧縮機の制御装置。
【請求項８】
前記吐出流路開閉調節部は前記リニア圧縮機のピストンの移動距離を検出し、その検出された移動距離の情報を前記制御部に伝送する移動距離センサーをさらに含むことを特徴とする請求項７記載のリニア圧縮機の制御装置。
【請求項９】
前記吐出流路開閉調節部は前記リニア圧縮機に印加される電流強度を検出し、その検出された電流強度の情報を前記制御部に伝送する電流センサーをさらに含むことを特徴とする請求項７記載のリニア圧縮機の制御装置。
【請求項１０】
リニア圧縮機の制御方法において、
前記リニア圧縮機の運転状態を検出する段階と、
前記検出された情報と基準設定値を比較し、前記リニア圧縮機の運転状態が異常状態であるかを判断する段階と、
前記リニア圧縮機の運転状態が異常状態であると、前記リニア圧縮機の吐出流路を制御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。
【請求項１１】
前記リニア圧縮機の運転状態を検出する段階は前記リニア圧縮機のピストンの移動距離を検出することからなることを特徴とする請求項１０記載のリニア圧縮機の制御方法。
【請求項１２】
前記リニア圧縮機の運転状態を検出する段階は前記リニア圧縮機に印加される電流強度を検出することからなることを特徴とする請求項１０記載のリニア圧縮機の制御方法。
【請求項１３】
前記検出された情報を基準設定値と比較する段階は制御部により行われることを特徴とする請求項１０記載のリニア圧縮機の制御方法。
【請求項１４】
前記リニア圧縮機の吐出流路を制御する段階は、
前記リニア圧縮機の運転状態が異常状態であると、前記制御部が開閉調節部を制御して、自動調節バルブが前記吐出流路を開閉するようにする段階と、
前記吐出流路を開閉するように前記自動調節バルブを調節する段階と、
前記自動調節バルブが前記吐出流路を制御するようにする段階とからなることを特徴とする請求項１３記載のリニア圧縮機の制御方法。
【請求項１５】
前記吐出流路を開閉するように前記自動調節バルブを調節する段階は前記自動調節バルブに電気的信号を印加することで行われることを特徴とする請求項１４記載のリニア圧縮機の制御方法。
【請求項１６】
前記吐出流路は０％〜１００％の範囲内で遮断されることを特徴とする請求項１０記載のリニア圧縮機の制御方法。
【請求項１７】
前記吐出流路開閉調節部は前記リニア圧縮機のピストンの移動距離を検出し、その検出された移動距離の情報を前記制御部に伝送する移動距離センサーをさらに含むことを特徴とする請求項７記載のリニア圧縮機の制御装置。
【請求項１８】
前記吐出流路開閉調節部は前記リニア圧縮機に印加される電流強度を検出し、その検出された電流強度の情報を前記制御部に伝送する電流センサーをさらに含むことを特徴とする請求項７記載のリニア圧縮機の制御装置。
【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を制御するための装置及び方法に関し、より詳しくはリニア圧縮機から吐出される冷媒の移動通路である吐出流路の開閉を制御する装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リニア圧縮機とは各種冷凍機器に用いられる圧縮機であって、ロータリー圧縮機とは異なり、線形的な圧縮行程により高圧の冷媒を生成して吐き出す圧縮機をいう。
【０００３】
以下、図面にもとづいて従来のリニア圧縮機の制御について説明する。
図１は従来のリニア圧縮機を示す断面図、図２は従来のリニア圧縮機の制御メカニズムを説明するブロック図である。
図１に示すように、従来のリニア圧縮機は、密閉された外部ケーシング１０１と、冷媒を吸入、圧縮して吐き出す圧縮部と、動力を発生させる駆動部とからなる。もっと詳細にいうと、前記圧縮部は、圧縮室１００が設けられたシリンダー１０３と、冷媒の吸入及び吐出を案内するための吸入バルブ及び吐出バルブを含み、前記シリンダー１０３の上部に結合されるシリンダーヘッド１０９とを含んでなる。前記シリンダーの内部１０３には線形に往復動するピストン１０７が設けられている。前記駆動部は、前記シリンダー１０３の外側に配置される筒状の内部コア１０５と、前記内部コア１０５から一定間隔で維持されるように配置され、電流印加の際、磁場を形成するためのコイル１０６が巻線された外部コア１０４とを含む。前記内部コア１０５と前記外部コア１０４との間には永久磁石１０２ａが設けられる。このような永久磁石１０２ａは可動子１０２により固定、支持され、前記可動子１０２は前記ピストン１０７を固定、支持する。前記可動子１０２の下端の一側は延長されて延長部１１２をなし、この延長部１１２は移動距離センサー１１３によりその動きが検出される。すなわち、前記延長部１１２の移動距離を検出することにより、前記移動距離センサー１１３は前記ピストン１０７の移動距離を検出することができる。
【０００４】
つぎに、リニア圧縮機の運動メカニズムを説明する。前記コイル１０６に電流が印加されると、前記コイル１０６には磁場が形成される。このような電流印加により形成される磁場と、前記永久磁石１０２ａにより形成される磁場とにより、前記永久磁場１０２ａは一定の力を受ける。ところが、前記コイル１０６により形成される磁場は前記コイル１０６に印加される電流が交流であるため、一定の時間周期で磁極の方向が周期的に変わることにより、前記永久磁石１０２ａが周期的に往復動する。この場合、前記永久磁石１０２ａを固定、支持する前記可動子１０２も一緒に運動し、前記可動子１０２により固定、支持される前記ピストン１０７が往復動することにより、前記リニア圧縮機の吸入圧縮行程がなされる。
【０００５】
未説明符号１０８は共振スプリングであって、前記ピストン１０７とともに上下方に共振してピストンの往復動を倍加させる作用をし、１１１は、リニア圧縮機の吸入行程の際、リニア圧縮機に低圧の冷媒を吸入する場合、吸入騒音を減らす吸入マフラー、１１１ａは、リニア圧縮機の吸入行程の際、リニア圧縮機に低圧の冷媒が移動され流入される流路を形成する吸入管、１１０は、リニア圧縮機の圧縮行程の際、圧縮室で圧縮された高圧の冷媒が前記リニア圧縮機の外部へ吐出されるときの吐出騒音を減らすための吐出マフラー、１１０ａは、リニア圧縮機の圧縮行程の際、前記リニア圧縮機で圧縮された高圧の冷媒が吐出されて移動する吐出流路を形成する吐出配管である。
【０００６】
つぎに、図２にもとづいて従来技術によるリニア圧縮機の制御メカニズムを説明する。
通常、従来のリニア圧縮機２００のメカニズムは、図１に示す移動距離センサー１１３によりピストン１０７の動きを検出し、前記ピストン１０７の過度な動きがあると、これを制御部２０１が認識及び判断して電源スイッチ２０２を制御することにより、前記リニア圧縮機２００に供給される電源を遮断、連結して、前記コイル１０６に印加される電流を遮断及び連結することにより、前記リニア圧縮機の動作を制御する。又は、前記リニア圧縮機に印加される電流の強度を検出する電流センサーで電流の強度を検出し、これを制御部が認識及び判断し、前記リニア圧縮機２００に過電流が印加されると、電源スイッチを制御して、電源供給装置からの電源供給を遮断する構成を有することもできる。
【０００７】
しかし、前述したように、ピストンの移動距離は固定変位値でなくて自由変位値を有するので、圧縮機に過電流が流れると、生成磁場が大きくなり前記永久磁石に加わる力が高くなるため、前記ピストンはリニア圧縮機のシリンダーヘッドと衝突する問題点が発生する。これを防止するために設けられた従来の制御メカニズムは、ピストンの移動距離又はコイルに流れる電流の強度を検出し、移動距離又は電流強度が所定値を外れると、前記リニア圧縮機のコイルに流れる電流自体を遮断させてリニア圧縮機自体の運転を停止させるため、リニア圧縮機の頻繁なオン／オフによりリニア圧縮機の信頼性が低下する問題点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は前記のような問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、リニア圧縮機の運転を制御して、ピストンの過移動によるピストンとシリンダーヘッドの衝突を防止することにより、リニア圧縮機の寿命を延長させ、製品の信頼性を向上させ、リニア圧縮機の頻繁なオン／オフによる異常発生を防止するリニア圧縮機を制御するための装置及び方法を提供することにある。
【０００９】
【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、リニア圧縮機の圧縮行程により生成され吐出される高圧の冷媒が移動する吐出流路の開閉程度を調節する吐出流路開閉調節部を含むリニア圧縮機の制御装置を提供する。前記吐出流路開閉調節部は、吐出流路を開閉する自動調節バルブ、前記自動調節バルブの開閉を調節する開閉調節部、前記リニア圧縮機の状態を検出するセンサー、前記センサーにより検出された情報を認識、判断して、前記自動調節バルブ又は前記開閉調節部を制御する制御部を含むことができる。
【００１０】
また、本発明は、リニア圧縮機の運転状態を検出する段階と、前記検出された情報と基準設定値を比較し、前記リニア圧縮機の運転状態が異常状態であるかを判断する段階と、前記リニア圧縮機の運転状態が異常状態であると、前記リニア圧縮機の吐出流路を制御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。前記リニア圧縮機の状態を検出する段階は、前記リニア圧縮機のピストンの移動距離を検出する手段により前記リニア圧縮機の状態を検出するか、前記リニア圧縮機に印加される電流の強度を検出して前記リニア圧縮機の状態を検出することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による好ましい実施例を添付図面にもとづいて詳細に説明する。図３は本発明の一実施例によるリニア圧縮機の制御システム、図４は本発明のほかの実施例によるリニア圧縮機の制御システム、図５Ａ及び図５Ｂは本発明のリニア圧縮機制御システムによるピストンの動き制御を示す概略図である。
図３に示すように、リニア圧縮機３００の一側には、吸入行程の際に低圧の冷媒が移動する流路を形成する吸入管３０５が連結され、前記リニア圧縮機３００の他側には、前記リニア圧縮機３００の圧縮行程の際に圧縮された高圧の冷媒が吐出され移動する吐出流路を形成する吐出配管３０３が連結される。前記吐出配管３０３の所定部位には、前記吐出配管が形成する吐出流路を一定に開閉する自動調節バルブ３０４が設けられる。前記自動調節バルブ３０４は、前記自動調節バルブ３０４の開閉を調節する開閉調節部３０２に連結されている。また、前記リニア圧縮機３００のピストンが移動する距離を検出する移動距離センサー３０６がリニア圧縮機に連結される。前記移動距離センサー３０６により検出された情報を認識及び判断し、前記開閉調節部３０２に、前記自動調節バルブ３０４が吐出流路を開閉するように命令する役割をする制御部３０１が設けられる。
【００１２】
以下、前記実施例をより詳細に説明する。
前記リニア圧縮機３００に電源が印加され、前記リニア圧縮機が作動すると、前記リニア圧縮機のシリンダー内のピストンが一定の範囲内で規則的に動きながら吸入及び圧縮行程を行う。したがって、吸入行程の際には、前記吸入配管３０５に沿って低圧の冷媒が前記リニア圧縮機に流入され、吐出行程の際には、前記リニア圧縮機３００で高圧で圧縮された冷媒が吐出され、前記吐出配管３０４に沿って移動する。このような吸入及び圧縮行程が進行されている途中で、前記リニア圧縮機に過電流が流れると、ピストンの移動距離が大きくなり、このピストンの過度な移動距離を前記移動距離センサー３０６が検出し、検出された情報を前記制御部３０１に伝送する。この際、前記制御部３０１は前記検出された情報を認識し、前記リニア圧縮機の状態を判断し、前記開閉調節部３０２に、前記自動調節バルブ３０４が吐出流路を移動距離の過度範囲に相当する程度だけ遮断することを命令する。よって、前記開閉調節部３０２は前記自動調節バルブ３０４が吐出流路を一定範囲で遮断するように調節し、前記自動調節バルブ３０４は調節程度だけ吐出流路を遮断する。ここで、前記吐出流路の完全遮断のみを要求してはいない。これは、前記吐出流路の遮断程度が所定範囲内にある場合、それに相当する程度の流路が塞がる効果があり、これに相当する程度の高圧冷媒の移動阻止効果があるからである。したがって、前記自動調節バルブの流路遮断は０〜１００％の範囲内でなされる構成するのが好ましい。ここで、０％は吐出流路の完全開放を意味し、１００％は吐出流路の完全遮断を意味する。このような構成を有する理由は、前記リニア圧縮機の制御程度が完全遮断又は完全開放という極端の開閉選択を強要することによる前記リニア圧縮機の無理な停止及び再動作を防止し、前記リニア圧縮機の異常運転の程度に応じて遮断程度を制御するためである。
【００１３】
図４は本発明のほかの実施例を示すもので、図３の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付ける。
図４に示すように、リニア圧縮機３００の状態を判断するため、移動距離センサーを用いる代わりに、前記リニア圧縮機３００に印加される電流の強度を検出する電流センサー４０１を用いて前記リニア圧縮機３００の電流強度を検出し、検出された情報を制御部３０１に伝送すると、前記制御部３０１はこの電流強度を認識し、前記リニア圧縮機３００が異常状態にあるかを判断し、異常程度に応じて吐出流路の遮断を制御することができる。前記実施例と同様、前記自動調節バルブ３０４の開閉範囲は０〜１００％であるのが好ましい。
【００１４】
図３を参照して説明した実施例を示す図５Ａ及び図５Ｂにおいて、図５Ａは、前記リニア圧縮機の正常作動の際、圧縮室５０１の内部の高圧冷媒がピストン５０２の設定変位を超えない安定的な圧縮行程によりヘッド部５０３側に順移動して吐出される場合を示す。前記ヘッド部５０３に移動した高圧冷媒は吐出バルブ（図示せず）を通じて吐出配管に沿って正常に移動する。これとは異なり、図５Ｂはピストン５０２が設定変位以上に移動する異常移動があると、前記実施例のように、過度移動量に相当する所定範囲内での吐出流路の遮断があり、これにより、前記リニア圧縮機の圧縮室５０１からまだ吐出されていない高圧冷媒が逆に前記ピストン５０２のヘッド部５０３への移動を阻止する力を加えている。
【００１５】
すなわち、前記吐出配管３０３により形成される吐出流路がどのくらい遮断されて、吐出冷媒の移動が０〜１００％の範囲内で阻止される場合、その分だけ、吐出行程の際に、前記リニア圧縮機から吐出される冷媒の移動が前記自動調節バルブ３０４により抵抗を受けて前記リニア圧縮機の圧縮室５０１から全部吐出されていない高圧冷媒として残存し、このような高圧の残存冷媒は、前記リニア圧縮機３００の圧縮行程の際、ピストン５０２の移動方向と反対方向に流体力を加えるため、前記リニア圧縮機３００の過負荷によるピストン５０２とシリンダーヘッドの衝突を防止することになる。もちろん、前記のような制御方法により、自由変位を有するリニア圧縮機のピストンが移動する距離が固定変位値に近似する効果を有することは容易に分かる。図５Ａ及び図５Ｂにおける設定変位の代わりに、電流の適正強度を設定し、これに合わせて自動調節バルブの開閉を調節しても前記と同様な結果が得られる。
【００１６】
図６は本発明一実施例によりリニア圧縮機を制御する過程を示すフローチャートである。
まず、リニア圧縮機３００が動作し始めると、前記リニア圧縮機３００のピストン５０２の移動変位を移動距離センサー３０６が検出する（Ｓ６０１）。制御部３０１は前記検出された実際移動変位値と基準設定変位値を比較して前記リニア圧縮機３００の異常状態を判断する（Ｓ６０２）。すなわち、前記ピストン５０２の移動変位値が基準設定変位値より大きいかを判断することである。ついで、前記判断結果、前記リニア圧縮機３００の状態が正常である場合には続けてピストン５０２の移動変位を検出し比較する過程が繰り返されるが、前記判断結果、前記リニア圧縮機３００の状態が異常状態であると判断されると、つまり前記ピストン５０２の実際移動変位が基準設定値より大きい場合には、前記ピストン５０２の移動変位を検出しつづけ、その情報を比較分析するとともに、開閉調節部３０２が自動調節バルブ３０４を制御するように調節する（Ｓ６０３）。前記開閉調節部３０２は所定の電気的信号を前記自動調節バルブ３０４に伝送して前記自動調節バルブ３０４を調節することにより吐出流路を制御する（Ｓ６０４）。このような過程により、前記リニア圧縮機の運転が円滑に制御される。もちろん、前記段階Ｓ６０１で、リニア圧縮機３００に印加される電流強度によって前記リニア圧縮機３００の状態を検出することもできるが、この場合、前記段階Ｓ６０２は、基準設定電流強度とリニア圧縮機に実際に印加される電流強度を比較してリニア圧縮機の異常状態を判断する段階となるであろう。もちろん、前記段階Ｓ６０４において、吐出流路の制御範囲は０〜１００％の範囲を有することになる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、リニア圧縮機の運転を制御して、ピストンの過移動によるピストンとシリンダーヘッドの衝突を防止することにより、リニア圧縮機の寿命を延長させ、製品の信頼性を向上させ、リニア圧縮機の頻繁なオン／オフによる異常発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のリニア圧縮機の縦断面図である。
【図２】従来のリニア圧縮機の制御方法を示すブロック図である。
【図３】本発明一実施例によるリニア圧縮機の制御装置を示す概略図である。
【図４】本発明のほかの実施例によるリニア圧縮機の制御装置を示す概略図である。
【図５Ａ】図３の実施例によるリニア圧縮機のピストンの動き及びピストンが受ける力の方向を示す概略図である。
【図５Ｂ】図４の実施例によるリニア圧縮機のピストンの動き及びピストンが受ける力の方向を示す概略図である。
【図６】本発明の一実施例によるリニア圧縮機の制御方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３００　リニア圧縮機
３０１　制御部
３０２　開閉調節部
３０３　吐出配管
３０４　自動調節バルブ
３０５　吸入配管
３０６　移動距離センサー
４０１　電流センサー
５０１　圧縮室
５０２　ピストン
５０３　シリンダーヘッド部
【図１】
2004019650.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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