(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニア圧縮機に供給される電流及び電圧を検出して該電流及び電圧に対する働き演算値を出力するセンサレス回路部（11）と、
前記働き演算値が入力されて該働き演算値の変化量に対するスイッチング制御信号を出力するストローク制御部（12）と、
該ストローク制御部（12）からスイッチング制御信号が入力されて前記リニア圧縮機に所定電圧を出力する電源回路部（15）と、を包含して構成され、
前記センサレス回路部は、
前記リニア圧縮機に供給される電流を検出する電流検出部と、
該電流検出部の電流が入力されて該電流を一周期の間積分して働き演算値を出力する働き演算部と、を包含して構成されることを特徴とするリニア圧縮機の運転制御装置。
【請求項２】
使用者の入力により所定のストローク指令値を出力するストローク入力部（10）が追加して包含されることを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機の運転制御装置。
【請求項３】
前記ストローク制御部（12）は、
前記働き演算値が順次格納されるメモリ部（14）と、
該メモリ部（14）から出力された以前の働き演算値及び前記センサレス回路部（11）から出力される働き演算値を受けて該働き演算値の変化量に対応するスイッチング制御信号を出力するマイクロコンピュータ（13）と、を包含して構成されることを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機の運転制御装置。
【請求項４】
前記電源回路部（15）は、前記ストローク制御部（12）から出力されたスイッチング制御信号が入力されて、交流電源をオン・オフさせて前記リニア圧縮機にストローク電圧を印加するトライアックを包含して構成されることを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機の運転制御装置。
【請求項５】
使用者の入力情報によりストローク指令値を出力するストローク指令値入力段階と、
前記ストローク指令値に基づくストローク電圧によりリニア圧縮機の駆動時に供給される電流を検出する電流検出段階と、
該検出された電流が入力されて一周期の間積分して働き演算値Wiを出力する働き演算値検出段階と、
前記働き演算値Wiと以前の働き演算値Wiとを比較して該働き演算値の変化量を出力する働き演算値比較段階と、
前記働き演算値の変化量が所定値以上であるときは、現時点のオン・オフのデューティ比を有するスイッチング制御信号を出力するスイッチング制御信号出力段階と、
前記スイッチング制御信号によって交流電源をトライアックによりオン・オフさせて前記リニア圧縮機にストローク電圧を印加して前記リニア圧縮機を駆動する圧縮機駆動段階と、を順次行うことを特徴とするリニア圧縮機運転制御方法。
【請求項６】
前記働き演算値比較段階では、現在の前記働き演算値と以前の働き演算値との差が所定値以下であるときには、前記スイッチング制御信号のオン・オフのデューティ比を増加させる段階が追加して行われることを特徴とする請求項５に記載のリニア圧縮機の運転制御方法。
【請求項７】
前記スイッチング制御信号出力段階は、前記働き演算値の変化量が所定値以上であるときは前記リニア圧縮機の TDC（上死点）が'０'であると認識し、前記ＴＤＣが‘０’の時の電流に対する前記働き演算値の変化量に対応する前記スイッチング制御信号を出力して、前記トライアックのオン／オフ期間を制御することを特徴とする請求項５に記載のリニア圧縮機の運転制御方法。
【請求項８】
使用者の入力情報によりストローク指令値を出力するストローク指令値入力段階と、
前記ストローク指令値に基づくストローク電圧によりリニア圧縮機の駆動時に供給される電流及び電圧を出力する電流及び電圧検出段階と、
前記の検出された電流及び電圧が入力されて変位を計算する変位計算段階と、
前記変位及び前記検出された電流が入力されて、該電流と前記変位とを乗算した後、該乗算した値を積分して該積分値を働き演算値（W）として出力する働き演算値検出段階と、
前記働き演算値（W）が入力されて以前の働き演算値（W）と比較して該働き演算値の変化量を出力する働き演算値比較段階と、
前記働き演算値の変化量が所定値以上であるときは、現時点のオン・オフのデューティ比を有するスイッチング制御信号を出力する段階と、
前記スイッチング制御信号によって交流電源をトライアックによりオン・オフさせて前記リニア圧縮機にストローク電圧を印加して圧縮機を駆動する段階と、を順次行うことを特徴とするリニア圧縮機運転制御方法。
【請求項９】
前記働き演算値比較段階では、前記働き演算値の変化量が所定値以下であるときは、前記スイッチング制御信号のオン・オフのデューティ比を増加させる段階が追加して行われることを特徴とする請求項８に記載のリニア圧縮機の運転制御方法。
【請求項１０】
前記スイッチング制御信号出力段階は、前記働き演算値の変化量が所定値以上であるときは前記リニア圧縮機の TDC（上死点）が'０'であると認識し、前記ＴＤＣが‘０’の時の電流及び変位に対応する前記働き演算値の変化量に対応する前記スイッチング制御信号を出力して、前記トライアックのオン／オフ期間を制御することを特徴とする請求項８に記載のリニア圧縮機の運転制御方法。
【請求項１１】
使用者の入力情報によりストローク指令値を出力するストローク指令値入力段階と、
前記ストローク指令値に基づくストローク電圧によりリニア圧縮機の駆動時に供給される電流及び電圧を検出して出力する電流及び電圧検出段階と、
前記の検出された電流を半波整流した半波整流電流を出力する半波整流信号検出段階と、
前記の検出された電圧及び前記半波整流電流が入力されて変位を計算して出力する変位計算段階と、
前記変位及び前記半波整流電流が入力されて該半波整流電流と前記変位とを乗算した後、該乗算した値を積分して該積分値を働き演算値（W）として出力する働き演算値検出段階と、
前記働き演算値（W）が入力されて以前の働き演算値（W）と比較して該働き演算値の変化量を出力する働き演算値比較段階と、
前記働き演算値の変化量が所定値以上であるときは、現時点のオン・オフのデューティ比を有するスイッチング制御信号を出力する段階と、
前記スイッチング制御信号によって交流電源をトライアックによりオン・オフさせて前記リニア圧縮機にストローク電圧を印加して該リニア圧縮機を駆動する圧縮機駆動段階と、を順次行うことを特徴とするリニア圧縮機運転制御方法。
【請求項１２】
前記働き演算値比較段階では、前記働き演算値の変化量が所定値以下であるときには、前記スイッチング制御信号のオン・オフのデューティ比を増加させる段階が追加して行われることを特徴とする請求項１１に記載のリニア圧縮機の運転制御方法。
【請求項１３】
前記スイッチング制御信号出力段階は、前記働き演算値の変化量が所定値以上であるときは前記リニア圧縮機の TDC（上死点）が'０'であると認識し、前記ＴＤＣが‘０’の時の電流及び変位に対応する前記働き演算値の変化量に対応する前記スイッチング制御信号を出力して、前記トライアックのオン／オフ期間を制御することを特徴とする請求項１１に記載のリニア圧縮機の運転制御方法。
【請求項１４】
前記半波整流信号検出段階の前記半波整流電流は、ダイオードを利用して検出された電流から該電流の正電流又は負電流を求めることを特徴とする請求項１１に記載のリニア圧縮機の運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニア圧縮機の運転制御装置及びその方法に係るもので、詳しくは、リニア圧縮機の電流及び電圧を利用して働き演算値（work operation value）を求めて、該働き演算値の大きさの変化量によりストロークを制御するリニア圧縮機の運転制御装置及びその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、圧縮機は、蒸発器から蒸発した冷媒蒸気が容易に凝縮されるように冷媒蒸気の圧力を上昇させる役割（即ち、蒸気を圧縮すること）を果たす。このような圧縮機の作用によって冷媒は、凝縮過程と蒸発過程とを反復しながら冷凍装置の内部を循環して熱を冷たい所から暖かい所に運搬する。
【０００３】
現在、色々な形態の圧縮機が使用されているが、最も広く使用されている圧縮機は往復動式圧縮機であって、この往復動式圧縮機は、シリンダの内部で上下運動するピストンによって蒸気を圧縮して圧力を上昇させることによって、往復動式圧縮機に印加されるストローク電圧を変化させて圧縮比を変え得るために、可変冷凍能力制御にも使用することができるという長所がある。
【０００４】
然し、このように往復動式圧縮機は、モータの回転運動を直線運動に変換して圧縮する方式であって、回転運動を直線運動に変換するためのスクリュー、チェーン、ギヤーシステム及びタイミングベルト等の機械的変換装置が必ず必要である。従って、エネルギー変換損失が大きくて、機器の構造が複雑になるために、最近はモータ自体が直線運動を行うリニア方式を採用したリニア圧縮機を使用している。
【０００５】
上記のリニア圧縮機は、モータ自体が直線型の駆動力を直接発生させるので、機械的な変換装置を必要とせずに、構造が簡単で、エネルギー変換による損失を低減し、摩擦及び摩耗が発生する連結部位をなくすることができ、騷音を大きく低減し得るということを特徴とする。又、リニア圧縮機を冷蔵庫及びクーラに使用する場合は、リニア圧縮機に印加されるストローク電圧を可変させることによって圧縮比を変えて可変冷凍能力制御にも使用し得るという長所がある。
【０００６】
従来のリニア圧縮機の運転制御装置は、図20に示したように、ストローク電圧によるピストンの往復運動によりストローク（ピストンの上死点と下死点間の距離）を変化させて冷力（冷凍能力）を調節するリニア圧縮機３と、ストロークの変化によりリニア圧縮機３に供給される電流を検出する電流検出部４と、ストロークの変化によりリニア圧縮機３に供給される電圧を検出する電圧検出部５と、電流検出部４及び電圧検出部５から検出される電流及び電圧を利用してストロークを計算して、この計算されたストロークと使用者が入力したストローク指令値とを比較して、スイッチング制御信号を出力するマイクロコンピュータ６と、上記の出力されたスイッチング制御信号により交流電源をトライアック２によりオン・オフして、リニア圧縮機３にストローク電圧を印加する電源回路部１と、を包含して構成されている。
【０００７】
以下、このように構成された従来のリニア圧縮機の制御動作について、説明する。
【０００８】
先ず、使用者が設定したストローク指令値により電源回路部１がストローク電圧を出力して、このストローク電圧によりピストンが往復運動してストローク（ピストンの上死点と下死点の間の距離）が変えられることにより、リニア圧縮機３の冷力を制御する。
【０００９】
即ち、上記リニア圧縮機３は、シリンダの内部のピストンの往復運動によりストロークが変えられて、シリンダの内部の冷却ガスが吐出バルブを通って凝縮機に運搬されることで冷力を調節する。
【００１０】
ここで、ストローク電圧によりストロークが変えられるときに、電流検出部４及び電圧検出部５は、リニア圧縮機３に供給される電圧及び電流を検出して、マイクロコンピュータ６は、上記の検出された電圧及び電流を利用してストロークを計算する。
【００１１】
又、マイクロコンピュータ６は、上記の計算されたストロークがストローク指令値より小さいときは、トライアックのオン（ON）期間を長くするスイッチング制御信号を出力してリニア圧縮機３に印加されるストローク電圧を増加させるが、上記の計算されたストロークがストローク指令値より大きいときは、トライアックのオン期間を短くするスイッチング制御信号を出力してリニア圧縮機３に印加されるストローク電圧を減少させる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このような従来のリニア圧縮機の運転制御装置においては、機構的運動特性が激しい非線形性を有するために、この非線形性を勘案しない線形的な制御方法によっては精密な制御が不可能であ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、電流及び電圧を利用して働き演算値を求めて、この働き演算値の大きさの変化量によりストロークを制御することにより、非線形性的な特性による誤差を勘案したピストンの上死点（Top  Dead  Center：TDC）制御を可能にすることによって、リニア圧縮機の運転効率を向上し得るリニア圧縮機の運転制御装置及びその方法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圧縮機の運転制御装置は、リニア圧縮機に供給される電流及び電圧を検出して、それらの電流及び電圧に対応する働き演算値を出力するセンサレス回路部と、この働き演算値が入力されて、この働き演算値の変化量によるスイッチング制御信号を出力するストローク制御部と、このストローク制御部からスイッチング制御信号が入力されて、リニア圧縮機に所定の電圧を出力する電源回路部と、を包含して構成されることを特徴とする。
【００１５】
又、上記目的を達成するため、本発明に係るリニア圧縮機の運転制御方法においては、使用者によりストローク指令値を入力する段階と、前記ストローク指令値に基づくストローク電圧によりリニア圧縮機の駆動時に供給される電流及び電圧を検出する段階と、この検出された電流及び電圧を利用して働き演算値を検出する段階と、この働き演算値が入力されて以前の働き演算値と比較する働き演算値比較段階と、この働き演算値の変化量が所定値を満足するときは、スイッチング制御信号を出力する段階と、このスイッチング制御信号によって交流電源をトライアックによりオン・オフさせて、リニア圧縮機にストローク電圧を印加して圧縮機を駆動する段階と、を順次行うことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１７】
本発明に係るリニア圧縮機の運転制御装置の第１実施形態は、図１に示したように、使用者の入力により所定のストローク指令値を出力するストローク入力部10と、上記のリニア圧縮機に供給される電流及び電圧を検出して、これらの電流及び電圧に対応する働き演算値を出力するセンサレス回路部11と、この働き演算値が入力されて上記の働き演算値の変化量によるスイッチング制御信号を出力するストローク制御部12と、このストローク制御部12からスイッチング制御信号が入力されてリニア圧縮機に所定の電圧を出力する電源回路部15と、を包含して構成される。
【００１８】
又、上記のストローク制御部12は、上記の働き演算値が順次格納されるメモリ部14と、このメモリ部14から出力された以前の働き演算値及び上記のセンサレス回路部11から出力される所定の働き演算値が入力されてこれらを比較してスイッチング制御信号を出力するマイクロコンピュータ13と、を包含して構成される。
【００１９】
また、電源回路部15は、ストローク制御部12から出力されるスイッチング制御信号が入力されて交流電源をオン・オフさせてリニア圧縮機にストローク電圧を印加するトライアックを包含して構成される。
【００２０】
以下、このように構成される本発明に係るリニア圧縮機の運転制御装置の動作について、説明する。
【００２１】
先ず、リニア圧縮機は、使用者の入力により出力されたストローク指令値によりストローク電圧を発生させて、このストローク電圧によりピストンが往復運動することによりストロークが変えられて冷力を調節する。
【００２２】
即ち、リニア圧縮機に供給される電圧及び電流が夫々検出されてこの電圧及び電流をセンサレス回路部11に与えられ、センサレス回路部11は、上記の電圧及び電流を利用して働き演算値を計算して、この働き演算値をストローク制御部12に出力し、ストローク制御部12は、メモリ部14に格納された以前の働き演算値とセンサレス回路部11から入力される所定の働き演算値とを比較してこの働き演算値の変化量に対するスイッチング制御信号を電源回路部15に出力する。
【００２３】
次いで、電源回路部15のトライアックは、マイクロコンピュータ13のスイッチング制御信号によりオン／オフ期間が変えられてストロークが変えられることにより、この変えられたストロークによりリニア圧縮機が駆動される。
【００２４】
このように構成される本発明に係るリニア圧縮機の運転制御方法は、図２に示したように、使用者の入力情報によりストローク指令値を出力するストローク指令値入力段階（ST10）と、このストローク指令値に基づいてストローク電圧によりリニア圧縮機の駆動時に供給される電流及び電圧を検出して出力する電流及び電圧検出段階（ST11）と、この検出された電流及び電圧を利用して働き演算値を検出して出力する働き演算値検出段階（ST12）と、前記の働き演算値が入力されて以前の演算値と比較して働き演算値の変化量を出力する働き演算値比較段階（ST13）と、この働き演算値の変化量が所定値を満足するときに、スイッチング制御信号を出力するスイッチング制御信号出力段階（ST14）と、上記のスイッチング制御信号によって交流電源をトライアックによりオン・オフさせてリニア圧縮機にストローク電圧を印加してリニア圧縮機を駆動する圧縮機駆動段階（ST15）と、を順次行う。
【００２５】
又、働き演算値比較段階ST13では、上記の検出された働き演算値と格納された働き演算値とを比較して、働き演算値の変化量が所定値に対応しないときは、スイッチング制御信号のオン・オフのデューティ比を変化させるスイッチング制御信号のデューティ比を変える段階（ST16）が追加して行われる。又、上記のスイッチング制御信号は、 TDC（上死点）が'０'の時（すなわち、圧縮機のピストンが上死点にきた時）の電流及び電圧に対応する働き演算値を利用してトライアックのオン／オフ期間を制御する。
【００２６】
又、本発明に係るリニア圧縮機の運転制御装置の第２実施形態は、図３に示したように、使用者の入力により所定のストローク指令値を出力するストローク入力部29と、ピストンの往復運動によりストロークを変化させて冷力を調節するリニア圧縮機22と、このリニア圧縮機22に供給される電流を検出する電流検出部24と電流検出部24の出力が入力されて一周期の間積分して働き演算値Wiを出力する働き演算部25とを備えたセンサーレス回路部23と、上記の働き演算値が順次格納されるメモリ部28とメモリ部28から出力された以前の働き演算値及び働き演算部25から出力される働き演算値が入力されてこれらを比較して働き演算値の変化量に対するスイッチング制御信号を出力するマイクロコンピュータ27とを備えたストローク制御部26と、マイクロコンピュータ27のスイッチング制御信号によって交流電源をトライアック21によりオン・オフさせてリニア圧縮機22にストローク電圧を印加する電源回路部20と、を包含して構成されている。
【００２７】
以下、このように構成される本発明に係るリニア圧縮機22の運転制御装置の第2実施形態の動作について説明する。
【００２８】
先ず、リニア圧縮機22は、使用者により設定されたストローク指令値によるストローク電圧によりピストンが往復運動することによって、ストロークが変えられて冷力を調節する。
【００２９】
即ち、電源回路部20のトライアック21がマイクロコンピュータ27のスイッチング制御信号によりオン期間が長くなるにつれてストロークが増加すると、このストロークによりリニア圧縮機22が駆動される。この時、電流検出部24は、リニア圧縮機22に供給される電流を検出する。
【００３０】
次いで、働き演算部25は、電流検出部24から検出電流が入力されて、この検出電流を一周期の間積分してこの積分値を働き演算値Wiとして出力する。これらを数式に表現すると、次のようである。
【００３１】
【数１】
0004567256.tif 000002
【００３２】
ここで、積分区間は、１／60秒である。
【００３３】
又、リニア圧縮機22の起動時における時間の変化による電流及び変位（すなわち、電圧に対する電流の位相差）の軌跡は、図４に示したようであり、図中'Ａ'は電流及び変位に対応する軌跡中の一地点であって、この電流及び変位に対応する軌跡の移動は、リニア圧縮機22に供給される電源周波数（60Hzの場合）に同期して１／60秒毎に反復される。
【００３４】
次いで、マイクロコンピュータ27は、働き演算部25の働き演算値Wiが入力されて以前の働き演算値Wiと比較してスイッチング制御信号を出力する。
【００３５】
又、 TDCが'０'の地点は、図５に示したように、点弧角（交流電源１サイクル毎の導通時間）を制御することによって、現在の働き演算値Wiと以前の働き演算値Wiとの差が所定値以上に急激に増加する地点があるが、実験の結果、その地点が TDC（上死点）が'０'の地点であるということが分かっている。
【００３６】
又、変位及び電流による働き演算値Wと電流による働き演算値Wiとの関係は図６に示したようになり、上記の働き演算値Wiと働き演算値Wとが殆ど同じ様な特性を有する。
【００３７】
従って、マイクロコンピュータ27は、現在の働き演算値Wiと以前の働き演算値Wiとを比較してその差が所定値以下であるときは、スイッチング制御信号のオン・オフのデューティ比を漸次に増加させて出力し、その途中で、上記の現在の働き演算値Wiと以前の働き演算値Wiとの差が所定値以上になると、現時点のデューティ比を有するスイッチング制御信号を維持させて出力する。
【００３８】
次いで、電源回路部20は、マイクロコンピュータ27のスイッチング制御信号によって、交流電源をトライアック21によりオン・オフして、それに対応するストローク電圧をリニア圧縮機22に印加することによってリニア圧縮機22の運転を制御する。
【００３９】
即ち、本発明の第２実施形態では、リニア圧縮機22の運転時に供給される電流の積分値を利用して働き演算値Wiを生成して、電源回路部20のトライアック21に与えられるスイッチング制御信号のオン・オフのデューティ比を増加させながら、上記の働き演算値Wiが以前の働き演算値Wiより急激に増加すると、その時点を TDC（上死点）が'０'の時の地点に認知して、その時点のスイッチング制御信号によりトライアック21のオン／オフ期間を制御してリニア圧縮機の運転を制御する。
【００４０】
又、本発明に係るリニア圧縮機の消費電流の大きさを積分して働き演算値を求めて、この働き演算値の大きさの変化量によりストロークを制御するリニア圧縮機の運転制御方法においては、図７に示したように、使用者の入力情報によりストローク指令値を出力するストローク指令値入力段階（ST20）と、前記ストローク指令値に基づいてストローク電圧によりリニア圧縮機の駆動時に供給される電流を検出する電流検出段階（ST21）と、この検出された電流が入力されてこれを一周期の間積分して働き演算値Wiを出力する働き演算値Wi検出段階（ST22）と、この働き演算値Wiと以前の働き演算値Wiとを比較して働き演算値の変化量を出力する働き演算値比較段階（ST23）と、この働き演算値変化量が所定値以上であるときには、現時点のオン・オフのデューティ比を有するスイッチング制御信号を出力するスイッチング制御信号出力段階（ST24）と、上記のスイッチング制御信号によって交流電源をトライアックによりオン・オフさせてリニア圧縮機にストローク電圧を印加してリニア圧縮機を駆動する圧縮機駆動段階（ST25）と、を順次行う。
【００４１】
又、働き演算信号比較段階ST23で、現在の働き演算値と以前の働き演算値との差が所定値以下であるときには、スイッチング制御信号のオン・オフのデューティ比を増加させる段階（ST26）を追加して行う。また、上記のスイッチング制御信号は、 TDC（上死点）が'０'の時の電流に対する働き演算値を利用してトライアックのオン／オフ期間を制御する。
【００４２】
一方、本発明の他の実施形態として、圧縮機が消費する電流とセンサレス回路を通って演算された変位の大きさとを乗算して、この乗算した値を積分して働き演算値Wを計算して、この働き演算値Wの大きさの変化情報を利用してリニア圧縮機を駆動することもできる。
【００４３】
即ち、本発明に係るリニア圧縮機の運転制御装置の第３実施形態は、図８に示したように、リニア圧縮機32に供給される電流を検出する電流検出部34とリニア圧縮機32に与えられる電圧を検出する電圧検出部35とこれらの電流及び電圧が入力されて変位を計算して出力する変位計算部36とこの変位及び上記の電流検出部の電流が入力されてこれらを演算して働き演算値を出力する働き演算部37とを備えたセンサレス回路部33と、上記の働き演算部37の働き演算値が順次格納されるメモリ部40及び、以前の働き演算値及び働き演算部37から出力される所定の働き演算値が入力されてこれらを比較してスイッチング制御信号を出力するマイクロコンピュータ39とを備えたストローク制御部38と、使用者の入力により所定のストローク指令値を出力するストローク入力部41と、ピストンの往復運動によりストロークを変化させて冷力を調節するリニア圧縮機32と、マイクロコンピュータ39のスイッチング制御信号によって、交流電源をトライアック31によりオン・オフさせて、リニア圧縮機32にストローク電圧を印加する電源回路部30と、を包含して構成されている。
【００４４】
以下、このように構成される本発明に係るリニア圧縮機32の運転制御装置の第３実施形態の動作について、説明する。
【００４５】
先ず、リニア圧縮機32は、使用者により設定されたストローク指令値に基づいたストローク電圧によりピストンが往復運動することによって、ストロークが変えられて冷力を調節する。
【００４６】
即ち、電源回路部30のトライアック31がマイクロコンピュータ39のスイッチング制御信号によりオン期間が長くなるにつれてストロークが増加し、このストロークによりリニア圧縮機32が駆動される。
【００４７】
この時、電流検出部34及び電圧検出部35は、リニア圧縮機に供給される電流及び電圧を検出して変位計算部36に与え、この変位計算部36は、電流検出部34の検出電流及び電圧検出部35の検出電圧を利用して変位を計算して出力する。
【００４８】
次いで、働き演算部37は、変位計算部36からの変位及び電流検出部34からの検出電流が入力されて、これらの電流（ｉ）と変位（ｓ）とを乗算した後、この乗算した値を積分してこの積分値を働き演算値Wとして出力する。これを数式により表現すると次のようである。
【００４９】
【数２】
0004567256.tif 000003
【００５０】
ここで積分区間は１／60秒である。
【００５１】
このとき、リニア圧縮機32の起動時の時間の変化による電流及び変位の軌跡は図９に示したようになり、'Ａ'は、電流及び変位に対する軌跡中の一地点であって、上記の電流及び変位による軌跡の移動は、リニア圧縮機32に供給される電源周波数（60Hzの場合）に同期して１／60秒毎に反復される。
【００５２】
次いで、マイクロコンピュータ39は、働き演算部37の働き演算値Wが入力されて以前の働き演算値Wと比較して、スイッチング制御信号を出力する。
【００５３】
ここで、 TDC（上死点）が'０'の地点に関しては、図10に示したように、実験の結果、現在の働き演算値Wと以前の働き演算値Wとの差が所定値以上に急激に増加する地点が TDCが'０'の地点であるということが分かっている。
【００５４】
スイッチング制御信号のオン・オフのデューティ比の増加による働き演算信号の変化は図11に示したようになり、マイクロコンピュータ39は、現在の働き演算値Wと以前の働き演算値Wとを比較してその差が所定値以下になるときは、スイッチング制御信号のデューティ比（すなわち、図の点弧角）を次第に増加させて出力する途中において、現在の働き演算値と以前の働き演算値との差が所定値以上になると、現時点のデューティ比を有するスイッチング制御信号を維持させて出力する。
【００５５】
次いで、電源回路部30は、マイクロコンピュータ39のスイッチング制御信号によって、交流電源をトライアック31によりオン・オフさせてリニア圧縮機32にストローク電圧を印加してこのリニア圧縮機32の運転を制御する。
【００５６】
即ち、本発明は、リニア圧縮機32の運転時に供給される電流及び変位により変る軌跡の面積を、電源回路部30のトライアック31に与えられるスイッチング制御信号のデューティ比を増加させながら働き演算値として監視し、途中でこの働き演算値が以前の働き演算値より急激に増加すると、その時点が TDCが'０'の時の地点として認知して、この時点のスイッチング制御信号によりトライアック31のオン／オフ期間を制御して、リニア圧縮機32の運転を制御する。
【００５７】
又、入力電流及び変位を利用して働き演算値を求めて、この働き演算値の大きさの変化量によりストロークを制御するリニア圧縮機の駆動制御方法においては、図12に示しように、使用者の入力情報によりストローク指令値を出力するストローク指令値入力段階（ST30）と、このストローク指令値に基づいてストローク電圧によりリニア圧縮機32の駆動時に供給される電流及び電圧を出力する電流及び電圧検出段階（ST31）と、前記の検出された電流及び電圧が入力されて変位を計算する変位計算段階（ST32）と、この変位及び上記の検出電流が入力されて、この電流と変位とを乗算した後、この乗算した値を積分してこの積分値を働き演算値として出力する働き演算値検出段階（ST33）と、この働き演算値Wが入力されて以前の働き演算値Wと比較して働き演算値の変化量を出力する働き演算値比較段階（ST34）と、上記働き演算値の変化量が所定値以上であるとき、現時点のオン・オフのデューティ比を有するスイッチング制御信号を出力する段階（ST35）と、上記のスイッチング制御信号によって交流電源をトライアック31によりオン・オフさせてリニア圧縮機32にストローク電圧を印加して圧縮機を駆動する圧縮機駆動段階（ST36）と、を順次行う。
【００５８】
又、働き演算値比較段階ST34では、上記の働き演算値の変化量が所定値以下であるときは、スイッチング制御信号のデューティ比を増加させる段階（ST37）が追加して行われる。また、上記のスイッチング制御信号は、 TDC（上死点）が'０'の時の電流及び変位に対する働き演算値を利用してトライアック31のオン／オフ期間を制御する。
【００５９】
一方、本発明に係るリニア圧縮機の運転制御装置の第４実施形態においては、圧縮機が消費する電流とセンサレス回路を通って演算された変位の大きさとを乗算して、この乗算した値を積分して働き演算値Whを求めて、この働き演算値Whの大きさの変化情報を利用してリニア圧縮機を駆動する。
【００６０】
即ち、図13に示したように、リニア圧縮機44に供給される電流を検出する電流検出部46とリニア圧縮機44に供給される電圧を検出する電圧検出部47と電流検出部46から出力される検出電流を半波整流してその半波整流電流を出力する半波整流部48と電圧検出部47から出力された電圧及び半波整流部48から出力された半波整流電流が入力されて変位を計算して出力する変位計算部49とこの変位計算部49の変位及び半波整流部48の半波整流電流が入力されてこれらを演算して働き演算値を出力する働き演算部50とを備えたセンサレス回路部45と、働き演算部50の働き演算値が順次格納されるメモリ部53とこのメモリ部53から出力される以前の働き演算値及び働き演算部50から出力される所定の働き演算値が入力されてそれらを比較してスイッチング制御信号を出力するマイクロコンピュータ52とを備えたスイッチング制御信号を出力するストローク制御部51と、使用者の入力により所定のストローク指令値を出力するストローク入力部54と、ピストンの往復運動によりストロークを変えて冷力を調節するリニア圧縮機44と、マイクロコンピュータ52のスイッチング制御信号によって、交流電源をトライアック43によりオン・オフさせてリニア圧縮機44にストローク電圧を印加する電源回路部42と、を包含して構成される。
【００６１】
このように構成された本発明に係るリニア圧縮機44の運転制御装置の動作について次に説明する。
【００６２】
先ず、リニア圧縮機44は、使用者により設定されたストローク指令値に基づいたストローク電圧によりピストンが往復運動することによって、ストロークが変えられて冷力を調節する。
【００６３】
即ち、電源回路部42のトライアック43がマイクロコンピュータ52のスイッチング制御信号によりオン期間が長くなるにつれてストロークが増加し、このストロークによりリニア圧縮機44が駆動される。
【００６４】
この時、電流検出部46及び電圧検出部47は、リニア圧縮機44に供給される電流及び電圧を検出する。
【００６５】
次いで、上記の電流と変位の軌跡が電流−変位軸に対して左／右、上／下に軸対称になることを勘案して、ダイオードを利用して正電流又は負電流を求めて、この正電流又は負電流の特性を利用して上死点 TDCの制御が遂行される。
【００６６】
例えば、上記の正電流の区間においては、電流検出部46の電流が入力されて半波整流部48が半波整流して正電流を変位計算部49に与え、この変位計算部49は、電圧検出部47の検出電圧及び半波整流部48の正電流を利用して変位を計算して出力する。
【００６７】
次いで、働き演算部50は、変位計算部49の変位及び半波整流部48の正電流が入力されてこの電流（ｉ）と変位（ｓ）とを乗算した後この乗算した値を積分して、この積分値を働き演算値Whとして出力する。これを数式により表現すると、次のようである。
【００６８】
【数３】
0004567256.tif 000004
【００６９】
ここで、積分区間は１／60秒中電流ｉが'＋'の区間である。
【００７０】
このとき、リニア圧縮機の起動時の、時間の変化による電流及び変位の軌跡は、図14に示したようになり、'Ａ'は、電流及び変位に対する軌跡中の一地点であって、上記の電流及び変位に対する軌跡の移動は、リニア圧縮機44に供給される電源周波数（60Hzの場合）に同期して１／60秒毎にその中の'＋'の区間のみで反復される。
【００７１】
次いで、マイクロコンピュータ52は、働き演算部50の働き演算値Whが入力されて以前の働き演算値Whと比較して働き演算値の変化量に対応するスイッチング制御信号を出力する。
【００７２】
又、 TDC（上死点）が'０'の地点は、図15に示したように、実験の結果、現在の働き演算値Whと以前の働き演算値Whとの差が所定値以上に急激に増加する地点がが TDC（上死点）が'０'の地点であることが分かっている。
【００７３】
従って、マイクロコンピュータ52は、現在の働き演算値Whと以前の働き演算値Whとを比較した差が所定値以下であるときは、スイッチング制御信号のデューティ比を漸次に増加させて出力する途中において、現在の働き演算値と以前の働き演算値との差が所定値以上になると、現時点のデューティ比を有するスイッチング制御信号を維持させて出力する。
【００７４】
次いで、電源回路部42は、マイクロコンピュータ52のスイッチング制御信号によって、交流電源をトライアック43によりオン・オフさせてリニア圧縮機44にストローク電圧を印加してリニア圧縮機44の運転を制御する。
【００７５】
即ち、本発明は、リニア圧縮機44の運転時に供給される電流及び変位に対して変化する軌跡の面積中の電流が'＋'の区間の面積を求めて、電源回路部42のトライアック43に与えられるスイッチング制御信号のデューティ比を増加させながら働き演算値として監視し、その途中で、この働き演算値が以前の働き演算値より急激に増加すると、その時点が TDCが'０'の地点として認知して、この時点のスイッチング制御信号によりトライアック43のオン／オフ期間を制御してリニア圧縮機44の運転を制御する。
【００７６】
又、半波電流及び変位を利用して働き演算値を求めて、この働き演算値の変化量を利用してストロークを制御するリニア圧縮機の駆動制御方法においては、図16に示したように、使用者の入力情報によりストローク指令値を出力するストローク指令値入力段階（ST40）と、このストローク指令値に基づいてストローク電圧によりリニア圧縮機の駆動時に供給される電流及び電圧を検出して出力する電流及び電圧検出段階（ST41）と、この検出された電流を半波整流してこの半波整流電流を出力する半波整流信号検出段階（ST42）と、上記の検出された電圧及び半波整流電流が入力されて変位を計算して出力する変位計算段階（ST43）と、この変位及び上記の半波整流電流が入力されてこの半波整流電流と変位とを乗算した後この乗算した値を積分してこの積分値を働き演算値Whとして出力する働き演算値検出段階（ST44）と、この働き演算値Whが入力されて以前の働き演算値Whと比較して働き演算値の変化量を出力する働き演算値比較段階（ST45）と、この働き演算値の変化量が所定値以上であるときは、現時点のオン・オフのデューティ比を有するスイッチング制御信号を出力する段階（ST46）と、このスイッチング制御信号によって交流電源をトライアックによりオン・オフさせてリニア圧縮機にストローク電圧を印加してリニア圧縮機を駆動する圧縮機駆動段階（ST47）と、を順次行う。
【００７７】
このとき、働き演算値比較段階ST45では、上記の働き演算値の変化量が所定値以下であるときには、スイッチング制御信号のデューティ比を増加させる段階（ST48）が追加して行われる。
【００７８】
又、上記のスイッチング制御信号は、 TDC（上死点）が'０'の時の電流及び変位に対する働き演算値を利用してトライアック43のオン／オフ期間を制御し、上記の半波整流電流は、ダイオードを利用して検出された電流から正電流又は負電流を求めることを特徴とする。
【００７９】
又、本発明に係るリニア圧縮機の運転制御装置の第５実施形態においては、図17に示したように、使用者の入力により所定ストローク指令値を出力するストローク入力部67と、ピストンの往復運動によりストロークを変化させて冷力を調節するリニア圧縮機57と、このリニア圧縮機57に供給される電流を検出する電流検出部59と、リニア圧縮機57に供給される電圧を検出する電圧検出部60と、この電流及び電圧が入力されて変位を計算する変位計算部61と、この変位及び上記の電流が入力されて、この電流と変位とを乗算した後この乗算した値を積分して、この積分値を働き演算値Wとして出力する働き演算部62と、働き演算部62の働き演算値Wが入力されて以前の働き演算値Wと比較して働き演算値変化量ΔWを検出する働き演算値変化量検出部63と、この働き演算値変化量検出部63の働き演算値変化量ΔW及び以前のゲイン（Gain）Gpが入力されてこれらを所定の演算をしてゲインGを計算するゲイン計算部65と、このゲイン計算部65のゲインGが入力されて、このゲインGに相当する値だけオン・オフのデューティ比を増加させたスイッチング制御信号を出力すると同時に、上記のゲインGを、ゲイン計算部65に以前のゲインGpとして与えるマイクロコンピュータ66と、マイクロコンピュータ66のスイッチング制御信号によって、交流電源をトライアック56によりオン・オフさせてリニア圧縮機57にストローク電圧を印加する電源回路部55と、を包含して構成される。
【００８０】
又、働き演算値変化量検出部63は、働き演算部の働き演算値が順次格納されるメモリ（未図示）を追加包含して構成される。
【００８１】
以下、このように構成される本発明に係るリニア圧縮機57の運転制御装置の第５実施形態の動作について説明する。
【００８２】
先ず、リニア圧縮機57は、使用者により設定されたストローク指令値によるストローク電圧によりピストンが往復運動することによってストロークが変えられて冷力を調節する。
【００８３】
即ち、電源回路部のトライアック56がマイクロコンピュータ66のスイッチング制御信号によりオン期間が長くなるにつれて、ストロークが増加し、このストロークによりリニア圧縮機57が駆動される。
【００８４】
この時、電流検出部59及び電圧検出部60は、リニア圧縮機57に供給される電流及び電圧を検出して、これらの電流及び電圧を変位計算部61に与えて、変位計算部61は、この検出された電流及び電圧を利用して変位を計算して出力する。
【００８５】
又、働き演算部62は、変位計算部61の変位及び電流検出部59の電流が入力されて上記の電流（ｉ）と変位（ｓ）とを乗算した後この乗算した値を積分して、この積分値を働き演算値Wとして出力する。これらを数式に表現すると、次のようである。
【００８６】
【数４】
0004567256.tif 000005
【００８７】
ここで積分区間は１／60秒である。
【００８８】
次いで、働き演算値変化量検出部63は、働き演算部62の働き演算値Wが入力されて以前の働き演算値と比較して働き演算値変化量ΔWを検出してゲイン計算部65に与えると、ゲイン計算部65は、働き演算値変化量検出部63の働き演算値変化量ΔW及び以前のゲインGPが入力されてこれらを所定の演算をしてゲインを計算する。
【００８９】
即ち、ゲイン計算部65は、働き演算部62から入力される働き演算値Wの変化量ΔWが所定値以下であるときは、以前のゲインを働き演算値変化量により除算した後、この除算した値と所定の（あるいは実験的に予め決められた）常数値（チューニング・ゲイン（Tuning  Gain））とを乗算して計算された値をゲインとして計算して、もし、働き演算部62から入力される働き演算値変化量が所定値以上であるか又は'０'より小さいと、ゲインを'０'として出力することにより自動的にゲインを調節する。
【００９０】
このとき、スイッチング制御信号及び外部温度の変化による働き演算値の変化量は図18に示したようになり、これから働き演算値変化量がほぼ'２'以上にならないと TDC（上死点）＝０の地点で運転されないということが分かる。
【００９１】
次いで、マイクロコンピュータ66は、ゲイン計算部65のゲインGが入力されてそのゲイン分だけデューティ比が増加したスイッチング制御信号を出力して、 TDC（上死点）＝０の地点で運転させると同時にそのゲインを以前のゲインとしてゲイン計算部65に与える。
【００９２】
次いで、電源回路部55は、マイクロコンピュータ66のスイッチング制御信号によって、交流電源をトライアック56によりオン・オフさせてリニア圧縮機57にストローク電圧を印加して、リニア圧縮機57の運転を制御する。
【００９３】
即ち、本発明に係るリニア圧縮機57の運転制御方法においては、リニア圧縮機57の運転時に供給される電流及び変位に対応して変る軌跡の面積の変化量によって、電源回路部57のトライアック56に与えられるスイッチング制御信号のオン・オフのデューティ比を増加させるためのゲインを検出して、このゲインを自動的に変化させて TDC（上死点）が'０'の地点を自動的に精密に検出して TDC（上死点）が'０'の付近で連続的にリニア圧縮機57を運転させる。
【００９４】
上記の入力電流と変位とを乗算した値を積分した働き演算値の変化量を利用して検出したゲイン値によりストロークを制御するリニア圧縮機の運転制御方法においては、図19に示したように、使用者の入力情報によりストローク指令値を入力するストローク指令値入力段階（ST50）と、このストローク指令値に基づきストローク電圧によりリニア圧縮機57の駆動時に供給される電流及び電圧を検出して出力する電流及び電圧検出段階（ST51）と、この検出された電流及び電圧が入力されて変位を計算して出力する変位計算段階（ST52）と、この変位及び上記の電流が入力されてこの電流と変位とを乗算して、この乗算した値を積分して計算した値を働き演算値Wとして出力する働き演算値検出段階（ST53）と、この働き演算値が入力されて以前の働き演算値と比較して上記の働き演算値の変化量を出力する働き演算値変化量検出段階（ST54）と、この働き演算値変化量及び以前のゲインGpが入力されてこれらを演算してゲインGを計算するゲイン計算段階（ST55）と、このゲインGが入力されてこのゲイン分だけデューティ比が増加したスイッチング制御信号を出力するスイッチング制御信号出力段階（ST56）と、上記のスイッチング制御信号によって交流電源をトライアック56によりオン・オフさせてリニア圧縮機57にストローク電圧を印加して圧縮機を駆動する段階（ST57）と、を順次行う。
【００９５】
又、ゲイン計算段階ST55は、上記の働き演算値変化量が所定値以下であるときは、以前のゲインを働き演算値変化量により除算した後、この除算した値と所定の常数値（チューニング・ゲイン（Tuning  Gain））とを乗算して計算された値をゲインとして計算し、上記の入力される働き演算値変化量が所定値以上であるか又は'０'より小さいときは、ゲインを'０'にして出力することにより自動的にゲインを調節することを特徴とする。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るリニア圧縮機の運転制御装置及びその方法においては、リニア圧縮機の運転時、その機構的な特性による非線形性を感知するために、リニア圧縮機が消費する電流の大きさを積分した働き演算値を認識した後にこの働き演算値の大きさの変化量によりストロークを制御するか又は、入力電流と変位の大きさとを乗算した値を積分して求めた働き演算値を認識してこの働き演算値の大きさの変化量によりストロークを制御するかもしくは、電流及び変位に対する軌跡が左／右、上／下対称であることを勘案して、入力電流を半波整流した正電流と変位の大きさとを乗算した値を積分して求めた働き演算値を認識した後、この働き演算値の大きさの変化量によりストロークを制御するか又は、入力電流と変位の大きさとを乗算した値を積分した働き演算値の変化量を利用して検出したゲイン値によりストロークを制御することによって、非線形的な特性による誤差を勘案したピストンのTDC制御が可能となるために、リニア圧縮機の運転効率を向上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圧縮機の運転制御装置の第１実施形態を示したブロック図である。
【図２】本発明に係るリニア圧縮機の運転制御方法の第１実施形態を示したフローチャート図である。
【図３】本発明に係るリニア圧縮機の運転制御装置の第２実施形態を示したブロック図である。
【図４】本発明に係るリニア圧縮機の起動時の電流及び変位の軌跡を時間の変化によって示した例示図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る TDCが'０'の地点を表すグラフを示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る変位及び電流による働き演算値と電流による働き演算値との関係を表すグラフを示す図である。
【図７】本発明の第2実施形態に係るリニア圧縮機が消費する電流の大きさを積分して求めた働き演算値及びこの働き演算値の大きさの変化量によりストロークを制御するリニア圧縮機の運転制御方法を示したフローチャート図である。
【図８】本発明に係るリニア圧縮機の運転制御装置の第３実施形態を示したブロック図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係るリニア圧縮機の起動時の電流及び変位の軌跡を時間の変化によって示した例示図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る TDCが'０'の地点を表すグラフを示す図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係るスイッチング制御信号のオン・オフのデューティ比の増加による働き演算信号の変化を表すグラフを示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る入力電流及び変位を利用して働き演算値を求めて、この働き演算値の大きさの変化量によりストロークを制御するリニア圧縮機の駆動方法を示したフローチャート図である。
【図１３】本発明に係るリニア圧縮機の運転制御装置の第４実施形態を示したブロック図である。
【図１４】本発明の第４実施形態に係るリニア圧縮機の起動時の電流及び変位の軌跡を時間の変化によって示した例示図である。
【図１５】本発明の第４実施形態に係る TDCが'０'の地点を表すグラフを示す図である。
【図１６】本発明の第４実施形態に係る半波整流電流及び変位を利用して働き演算値を求めて、この働き演算値の変化量を利用してストロークを制御するリニア圧縮機の駆動方法を示したフローチャート図である。
【図１７】本発明に係るリニア圧縮機の運転制御装置の第５実施形態を示したブロック図である。
【図１８】本発明の第５実施形態に係るスイッチング制御信号及び外部温度変化による働き演算値の変化量を表すグラフを示す図である。
【図１９】本発明の第５実施形態に係る入力電流と変位の大きさとを乗算した値を積分した働き演算値の変化量を利用して検出したゲイン値によりストロークを制御するリニア圧縮機の運転制御方法を示したフローチャート図である。
【図２０】従来リニア圧縮機の運転制御装置を示したブロック図である。
【符号の説明】
1、15、20、30、42、55…電源回路部
2、21、31、43、56…トライアック
3、22、32、44、57…リニア圧縮機
4、24、34、46、59…電流検出部
5、35、47、60…電圧検出部
6、13、27、39、52、66…マイクロコンピュータ
10、29、41、54、67…ストローク入力部
11、23、33、45、58…センサレス回路部
12、26、38、51、64…ストローク制御部
14、28、40、53…メモリ部
25、37、50、62…働き演算部
36、49、61…変位計算部
48…半波整流部
63…働き演算値変化量検出部
65…ゲイン計算部
【図１】
0004567256.tif 000006
【図２】
0004567256.tif 000007
【図３】
0004567256.tif 000008
【図４】
0004567256.tif 000009
【図５】
0004567256.tif 000010
【図６】
0004567256.tif 000011
【図７】
0004567256.tif 000012
【図８】
0004567256.tif 000013
【図９】
0004567256.tif 000014
【図１０】
0004567256.tif 000015
【図１１】
0004567256.tif 000016
【図１２】
0004567256.tif 000017
【図１３】
0004567256.tif 000018
【図１４】
0004567256.tif 000019
【図１５】
0004567256.tif 000020
【図１６】
0004567256.tif 000021
【図１７】
0004567256.tif 000022
【図１８】
0004567256.tif 000023
【図１９】
0004567256.tif 000024
【図２０】
0004567256.tif 000025