(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストローク指令値の変化に従って変化するストローク電圧によって冷却力が調節されるリニア圧縮機と、
前記リニア圧縮機に印加される電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部により検出された電流を積分してワーク演算信号を生成するワーク演算部と、
前記ワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差を記憶する吸入圧吐出圧差記憶部と、
前記ワーク演算信号に対応するスイッチング制御信号を出力し、前記ワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差をディスプレイするマイクロコンピュータと、
前記スイッチング制御信号に従って前記リニア圧縮機を制御する電気回路部と、
を備えて構成され、
前記吸入圧吐出圧差記憶部は、前記マイクロコンピュータから出力されるスイッチング制御信号のデューティー比の変化に従って変化するワーク演算信号、および前記ワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差を測定して予め記憶していることを特徴とするリニア圧縮機の制御装置。
【請求項２】
前記ワーク演算部は、前記電流検出器から出力された電流の一周期分を積分してワーク演算信号を生成する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】
前記電気回路部は、
前記マイクロコンピュータから出力されるスイッチング制御信号に従ってストローク電圧を調節するスイッチング部と、
前記スイッチング部から出力されるストローク電圧に従って冷却力を調節するリニア圧縮機と、
220Vの交流電源を印加する電源電圧部と、
前記リニア圧縮機から出力される電流を感知する電流感知用抵抗と、
により構成されることを特徴とする請求項１記載のリニア圧縮機の制御装置。
【請求項４】
前記マイクロコンピュータは、前記ワーク演算部のワーク演算信号が順次記憶されるメモリを包含して構成される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５】
前記マイクロコンピュータは、前記吸入圧吐出圧差記憶部を包含して構成される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６】
前記マイクロコンピュータは、現在のワーク演算信号と以前のワーク演算信号とを比較し、現在のワーク演算信号と以前のワーク演算信号との差が所定値以下であると、前記スイッチング制御信号のデューティー比を徐々に増加して出力し、現在のワーク演算信号と以前のワーク演算信号との差が所定値以上になると、現時点のスイッチング制御信号を継続して出力することで、前記リニア圧縮機のストローク電圧を一定に維持する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７】
前記マイクロコンピュータは、前記ワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差を、前記吸入圧吐出圧差記憶部から読み出して負荷情報としてディスプレイする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８】
前記マイクロコンピュータのスイッチング制御信号に従って変化して前記リニア圧縮機に印加される電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部により検出された電圧と前記電流検出部により検出された電流との間の位相差を計算する位相差計算部と、
を追加包含して構成される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９】
前記ワーク演算部は、前記位相差計算部により計算された位相差と前記電流検出部により検出された電流とを乗算し、該乗算された値を積分してワーク演算信号を生成する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１０】
ストローク指令値に従って変化するストローク電圧に従って冷却力が調節されるリニア圧縮機と、
前記ストローク電圧に従ってストロークが変化するときの前記リニア圧縮機に印加される電流を検出する電流検出部と、
前記ストローク電圧に従ってストロークが変化するときのリニア圧縮機に印加される電圧を検出する電圧検出部と、
前記電流検出部により検出された電流と、前記電圧検出部により検出された電圧間の位相差とを計算する位相差計算部と、
前記電流検出部により検出された電流と前記位相差計算部により計算された位相差とに基づいてワーク演算信号を生成するワーク演算部と、
前記ワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差を記憶する吸入圧吐出圧差記憶部と、
前記ワーク演算信号に対応するスイッチング制御信号を出力し、前記ワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差をディスプレイすると共に、前記リニア圧縮機から検出された電流と位相差とに基づいてストロークを計算するマイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータから出力されるスイッチング制御信号に従って前記リニア圧縮機に印加される交流電源を断続して、前記リニア圧縮機に印加されるストローク電圧を制御する電気回路部と、
を備えて構成され、
前記吸入圧吐出圧差記憶部は、前記マイクロコンピュータから出力されるスイッチング制御信号のデューティー比の変化に従って変化するワーク演算信号、および前記ワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差を測定して予め記憶していることを特徴とするリニア圧縮機の制御装置。
【請求項１１】
前記ワーク演算部は、前記位相差計算部から入力される位相差と、前記電流検出部から入力される電流と、を乗算し、この乗算された値を積分してワーク演算信号を生成す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装置。
【請求項１２】
使用者所望の初期ストローク指令値が入力されると、このストローク指令値に従うスイッチング制御信号を出力するステップと、
前記スイッチング制御信号に従ってリニア圧縮機にストローク電圧を印加するステップと、
前記ストローク電圧によって前記リニア圧縮機が動作すると、前記リニア圧縮機に印加される電流を検出するステップと、
前記検出された電流を積分してワーク演算信号を生成するステップと、
前記ワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差を検出して負荷情報としてディスプレイするステップと、
前記入力されたワーク演算信号と以前のワーク演算信号とを比較して、前記リニア圧縮機の動作を制御するスイッチング制御信号のデューティー比を変化させるステップと、
を順次行い、
前記吸入圧と吐出圧との差は、予め記憶されている値であり、前記スイッチング制御信号の前記デューティー比の変化に従って変化するワーク演算信号に対応する値であることを特徴とするリニア圧縮機の制御方法。
【請求項１３】
前記吸入圧と吐出圧との差は、前記リニア圧縮機の負荷情報に比例することを特徴とする請求項１２記載のリニア圧縮機の制御方法。
【請求項１４】
前記デューティー比を変化させるステップは、
前記入力されるワーク演算信号と以前のワーク演算信号とを比較し、前記入力されるワーク演算信号と以前のワーク演算信号との差が所定値以下であると、前記スイッチング制御信号のデューティー比を増加させ、前記入力されるワーク演算信号と以前のワーク演算信号との差が所定値以上になると、前記スイッチング制御信号のデューティー比を維持することを特徴とする請求項１２記載のリニア圧縮機の制御方法。
【請求項１５】
前記デューティー比を変化させるステップは、
前記リニア圧縮機に印加される負荷が所定値以上の過負荷であると、前記リニア圧縮機を制御するスイッチング制御信号のデューティー比を徐々に増加させて、前記リニア圧縮機のピストンが動作可能である最高のポイントに到達すると、前記スイッチング制御信号のデューティー比を維持することを特徴とする請求項１２記載のリニア圧縮機の制御方法。
【請求項１６】
使用者所望の初期ストローク指令値が入力されると、前記ストローク指令値に対応するスイッチング制御信号を出力するステップと、
前記スイッチング制御信号に従って変化するストローク電圧をリニア圧縮機に印加するステップと、
前記ストローク電圧によって前記リニア圧縮機が動作するときの前記リニア圧縮機に印加される電流および電圧を検出するステップと、
前記検出された電流と電圧との間の位相差を求めるステップと、
前記検出された電流と位相差とに基づいてワーク演算信号を生成するステップと、
前記ワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差を検出して負荷情報としてディスプレイするステップと、
前記ワーク演算信号に従って前記リニア圧縮機の動作を制御するスイッチング制御信号のデューティー比を変化させるステップと、
を順次行い、
前記吸入圧と吐出圧との差は、予め記憶されている値であり、前記スイッチング制御信号の前記デューティー比の変化に従って変化するワーク演算信号に対応する値であることを特徴とするリニア圧縮機の制御方法。
【請求項１７】
前記ワーク演算信号は、前記検出された電流と位相差とを乗算した後、積分して生成されることを特徴とする請求項１６記載のリニア圧縮機の制御方法。
【請求項１８】
前記デューティー比を変化させるステップは、
前記スイッチング制御信号のデューティー比に対応する前記電流および位相差に基づいて前記リニア圧縮機のストロークを求めることを特徴とする請求項１６記載のリニア圧縮機の制御方法。
【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（Linear  Compressor）の制御装置およびその方法に関し、詳しくは、リニア圧縮機に印加される負荷を正確に検出し、検出された負荷情報に対応するように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で、リニア圧縮機の動作を精密に制御できるリニア圧縮機の制御装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リニア圧縮機とは、一般にクランク軸の代わりにマグネットおよびコイルを利用してピストンを直接往復直線運動させて冷媒を圧縮させる装置である。従来の圧縮機とは異なり直線運動を行うので、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せず、よって、摩擦損失が小さく圧縮効率が良いという利点がある。
【０００３】
また、リニア圧縮機に印加されるストローク電圧を変化させることで圧縮比を変化させることができるので、冷蔵庫やエアコンなどにおける冷却力（refrigeration  capacity）の可変制御にも使用することができる。
【０００４】
このような従来のリニア圧縮機の制御装置においては、図6に示すように、ストローク電圧によりストロークが増加したとき、リニア圧縮機12に印加される電圧を検出する電圧検出部30と、ストローク電圧によりストロークが増加したとき、リニア圧縮機12から出力される電流を検出する電流検出部20と、電圧検出部30および電流検出部20によりそれぞれ検出された電圧および電流からストロークを計算し、計算されたストロークをストローク指令値と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40と、マイクロコンピュータ40のスイッチング制御信号に従ってリニア圧縮機12にストローク電圧を印加する電気回路部10と、を備えて構成される。
【０００５】
また、電気回路部10は、ストローク指令値に従って変化するストローク電圧によってピストンの上下運動速度を調節することでストロークを変化させて冷却力を調節するリニア圧縮機12と、リニア圧縮機12に印加される交流電源の電圧を断続するトライアックTr1と、電流感知用抵抗R1と、により構成される。
【０００６】
また、リニア圧縮機12は、使用者により設定されたストローク指令値に従って変化するストローク電圧によってピストンが上下運動を行うことでストロークが変化し、冷却力を調節するようになっている。
【０００７】
このように構成された従来のリニア圧縮機の制御装置の動作について説明すると以下のとおりである。
【０００８】
まず、使用者が所望の温度を設定すると、マイクロコンピュータ40は、使用者が設定したストローク指令値に応じたスイッチング制御信号を、電気回路部10のトライアックTr1に入力する。
【０００９】
次いで、電気回路部10のトライアックTr1は、スイッチング制御信号に従ってリニア圧縮機に12に印加される電圧を制御する。これにより、リニア圧縮機12のピストンが上下運動してストロークが変化し、冷却力が調節される。
【００１０】
例えば、電気回路部10のトライアックTr1に入力されるスイッチング制御信号によってターンオン（Turn-on）周期が長くなると、ストローク電圧が大きくなってストロークが増加する。
【００１１】
次いで、リニア圧縮機12のストロークが変化すると、そのときに発生する電圧および電流を電圧検出部30および電流検出部20がそれぞれ検出してマイクロコンピュータ40に出力する。
【００１２】
次いで、マイクロコンピュータ40は、入力された電圧および電流を利用してストロークを計算した後、計算されたストロークをストローク指令値と比較してスイッチング制御信号を出力する。
【００１３】
すなわち、マイクロコンピュータ40は、計算されたストロークがストローク指令値よりも小さいと、トライアックTr1のオン周期を長くするスイッチング制御信号を出力し、リニア圧縮機12に印加されるストローク電圧を増加させる。一方、計算されたストロークがストローク指令値よりも大きいと、トライアックTr1のオン周期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12に印加されるストローク電圧を減少させる。
【００１４】
リニア圧縮機12のストロークを上述のように制御するために、マイクロコンピュータは、リニア圧縮機の基本情報である負荷情報、例えば、外気温度や凝縮機の温度をセンサーを利用して検出していた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のリニア圧縮機の制御装置においては、センサーを利用して温度を感知するため、温度（負荷）を正確に検出することができなかったり、温度感知時に遅延が発生したりするので、リニア圧縮機を精密に制御することができないという問題があった。
【００１６】
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、リニア圧縮機に印加される電流を積分して求めたワーク演算信号（work  operation  signal）に対応する吸入圧と吐出圧との差を導出することで、非線形的特性を有する負荷情報を正確に検出し、安全領域内で動作するように制御できるリニア圧縮機の制御装置およびその方法を提供することを目的とする。
【００１７】
そして、本発明の他の目的は、リニア圧縮機に入力される電流と位相差との大きさの乗算値を積分して求めたワーク演算信号により吸入圧と吐出圧との差を導出することで、リニア圧縮機のストロークを正確に検出できるリニア圧縮機の制御装置およびその方法を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るリニア圧縮機の制御装置においては、ストローク指令値の変化に従って変化するストローク電圧によって冷却力が調節されるリニア圧縮機と、リニア圧縮機に印加される電流を検出する電流検出部と、電流検出部により検出された電流を積分してワーク演算信号を生成するワーク演算部と、ワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差を記憶する吸入圧吐出圧差記憶部と、ワーク演算信号に対応するスイッチング制御信号を出力し、ワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差をディスプレイするマイクロコンピュータと、スイッチング制御信号に従ってリニア圧縮機を制御する電気回路部と、を備えて構成される。
【００１９】
そして、上記目的を達成するため、本発明に係るリニア圧縮機の制御方法においては、使用者所望の初期ストローク指令値が入力されると、ストローク指令値に従うスイッチング制御信号を出力するステップと、スイッチング制御信号に従ってリニア圧縮機にストローク電圧を印加するステップと、ストローク電圧によってリニア圧縮機が動作するときのリニア圧縮機に印加される電流を検出するステップと、検出された電流を積分してワーク演算信号を生成するステップと、ワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差を検出して負荷情報としてディスプレイするステップと、入力されたワーク演算信号と以前のワーク演算信号とを比較して、リニア圧縮機の動作を制御するスイッチング制御信号のデューティー比を変化させるステップと、を順次行う。
【００２０】
また、目的を達成するため、本発明に係るリニア圧縮機の制御方法の他の実施例においては、使用者所望の初期ストローク指令値が入力されると、ストローク指令値に対応するスイッチング制御信号を出力するステップと、スイッチング制御信号に従って変化するストローク電圧をリニア圧縮機に印加するステップと、ストローク電圧によってリニア圧縮機が動作すると、リニア圧縮機に印加される電流および電圧を検出するステップと、検出された電流と電圧との間の位相差を求めるステップと、この検出された電流および位相差に基づいてワーク演算信号を生成するステップと、ワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差を検出して負荷情報としてディスプレイするステップと、ワーク演算信号に従ってリニア圧縮機の動作を制御するスイッチング制御信号のデューティー比を変化させるステップと、を順次行う。
【００２１】
【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。
【００２２】
本発明に係るリニア圧縮機の制御装置の1実施形態においては、図１に示したように、ストローク電圧が変化するときのリニア圧縮機120に印加される電流を検出する電流検出部200と、電流検出部200により検出された電流の一周期分を積分してワーク演算信号を出力するワーク演算部300と、ワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差を予め記憶してある吸入圧吐出圧差記憶部600と、ワーク演算部300から出力されるワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差を吸入圧吐出圧差記憶部600から読み出して負荷情報としてディスプレイし、入力されたワーク演算信号と以前のワーク演算信号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700と、マイクロコンピュータ700から出力されたスイッチング制御信号の入力を受けてリニア圧縮機120を制御する電気回路部100と、を備えて構成される。ここで、吸入圧吐出圧差記憶部600をマイクロコンピュータ700に含んで構成してもよい。
【００２３】
そして、電気回路部100は、マイクロコンピュータ700から出力されるスイッチング制御信号に従って変化するストローク電圧に従ってピストンの上下運動を調節することで、ストロークが変化し、冷却力を調節できるリニア圧縮機120と、リニア圧縮機120に220Vの交流電源を印加する電源電圧部110と、リニア圧縮機120に印加される電源電圧部110の電圧を断続するトライアックTr2と、電流感知用抵抗R2と、により構成される。
【００２４】
以下、このように構成された本発明に係るリニア圧縮機の制御方法に対し、図2に基づいて説明する。
【００２５】
まず、使用者が冷蔵庫またはエアコン等に所望の温度を設定すると、使用者設定温度に応じたストローク指令値がマイクロコンピュータ700に入力される（s100）。
【００２６】
次いで、マイクロコンピュータ700は、入力されたストローク指令値に応じたスイッチング制御信号を生成して電気回路部100のトライアックTr2に出力する。
【００２７】
次いで、トライアックTr2は、入力されたスイッチング制御信号によるターンオン周期の間ターンオンされて、リニア圧縮機120に電圧を印加する。このとき、リニア圧縮機120のピストンは、印加された電圧の大きさに従って往復運動の速度およびストローク距離が制御されて動作し（s110）、使用者による設定温度に従った冷却力を発生する。
【００２８】
リニア圧縮機120が動作すると、電流検出部200は、ストローク指令値に従って変化するリニア圧縮機120に印加される電流を検出して（s120）、ワーク演算部300に出力する。
【００２９】
次いで、ワーク演算部300は、入力された電流の一周期分（1／60秒）を積分してワーク演算信号を生成し（s130）、生成されたワーク演算信号をマイクロコンピュータ700に出力する。
【００３０】
ここで、ワーク演算信号Wiは、次式(1)により求めることができる。
Wi  ＝  ∫｜i｜  …（１）
（積分区間は1／60秒単位）
（上式中、Wiはワーク演算信号、iはリニア圧縮機から出力される電流、をそれぞれ示したものである。）
次いで、マイクロコンピュータ700は、入力されたワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差を吸入圧吐出圧差記憶部600から読み出して負荷情報としてディスプレイして（s140）、使用者に現在のリニア圧縮機120の負荷情報を通知する。
【００３１】
ここで、吸入圧吐出圧差記憶部600に記憶されている吸入圧と吐出圧との差は、実験によって測定された値である。すなわち、マイクロコンピュータ700から出力されるスイッチング制御信号のデューティー比を変化させ、このスイッチング制御信号に従って変化する電流の積分値であるワーク演算信号を測定して、この測定されたワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差を測定して吸入圧吐出圧差記憶部600にそれぞれ記憶した値である。
【００３２】
次いで、上述のように電流を積分したワーク演算信号に対応する吸入圧吐出圧差記憶部600に記憶された吸入圧と吐出圧との差を読み出し、これを負荷情報として検出する。したがって、リニア圧縮機を実際に運転する時に、現在の電流値およびスイッチング制御信号のデューティー比だけを検出すれば吸入圧と吐出圧との差を直ちに導出することができるので、負荷情報を検出する時間が短縮されると共に精密に負荷情報を検出することが可能になって、リニア圧縮機の負荷に応じた正確な制御を行うことができる。
【００３３】
負荷情報をディスプレイすると同時に、マイクロコンピュータ700は、入力されたワーク演算信号を以前のワーク演算信号と比較して（s170）、電気回路部100のトライアックTr2を制御するスイッチング制御信号を出力する。
【００３４】
次いで、トライアックTr2にスイッチング制御信号が入力されると、トライアックTr2は、スイッチング制御信号に従ってオン／オフ動作を行い、リニア圧縮機120に入力されるストローク電圧を制御する。
【００３５】
すなわち、入力されたワーク演算信号と以前のワーク演算信号とを比較して（s170）、その差が所定値以下であると、スイッチング制御信号のデューティー比を徐々に増加させてトライアックTr2に出力し（s150）、トライアックTr2は、入力されたスイッチング制御信号に従ってターンオン時間を制御して、リニア圧縮機120に印加されるストローク電圧を制御する。
【００３６】
一方、入力されたワーク演算信号と以前のワーク演算信号との差が所定値以上であると、すなわち、上死点（Top  Dead  Center、以下、TDCと略称す）が0になると、マイクロコンピュータ700は、現時点のデューティー比を有するスイッチング制御信号を継続して出力し（s200）、スイッチング制御信号の入力を受けたトライアックTr2は、リニア圧縮機120に入力されるストローク電圧を維持することで、リニア圧縮機120のピストンの速度およびストローク距離を現状のままに維持する。
【００３７】
図3は、図1において、スイッチング制御信号のデューティー比増加に従うワーク演算信号の変化（すなわち、リニア圧縮機120の吸入と吐出間の圧力）は一定に維持しながら、リニア圧縮機120に印加される電力を制御するスイッチング制御信号のデューティー比の変化に従う電流の積分値であるワーク演算信号の大きさの変化を示したものである。図示されたように、現在のワーク演算信号と以前のワーク演算信号との差が所定値以上に急激に増加するポイント（TDCが0になるポイント）がある。
【００３８】
TDCが0になると、リニア圧縮機120は最大の効率および圧縮力を有するので、リニア圧縮機120のTDCが0になるポイントに到達したら、リニア圧縮機120のピストンのストローク距離および速度を継続して維持する。
【００３９】
しかし、リニア圧縮機120の負荷が大きい場合は、負荷による最頂点、すなわち、TDCが0のポイントがリニア圧縮機120のピストンのストローク距離のデッドラインを外れる。そこで、マイクロコンピュータ700は、TDCが0でなくても、デッドラインを外れない範囲内でスイッチング制御信号のデューティー比を増加させ、デッドラインに到達するとスイッチング制御信号を維持する。
【００４０】
このように動作することによって、過負荷が発生してもリニア圧縮機が破損することなく安定領域内で動作することができる。
【００４１】
上述したように、電流を積分したワーク演算信号に対応する吸入圧吐出圧差記憶部600に記憶された吸入圧と吐出圧との差を読み出して負荷を検出するので、負荷検出時間が短縮されて、正確な制御を行うことが可能である。負荷が所定値以上になっても、圧縮機のストローク距離を制御する値は最大値までに制御されるので、リニア圧縮機は安定領域内で動作する。
【００４２】
以上、リニア圧縮機120の負荷情報を検出してリニア圧縮機120を制御する方法について説明したが、その他にも、リニア圧縮機のワーク演算信号を計算してリニア圧縮機を制御することもできる。
【００４３】
すなわち、本発明に係るリニア圧縮機の制御装置の他の実施形態においては、図4に示したように、ストローク電圧によってストロークが変化するときのリニア圧縮機120の電流を検出する電流検出部200と、ストローク電圧によってストロークが変化するときのリニア圧縮機120の電圧を検出する電圧検出部500と、電流検出部200および電圧検出部500によりそれぞれ検出された電流と電圧との間の位相差を計算する位相差計算部400と、位相差計算部400から出力された位相差と電流検出部200から出力された電流とを乗算してワーク演算信号を出力するワーク演算部300と、各ワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差が記憶された吸入圧吐出圧差記憶部600と、ワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差を吸入圧吐出圧差記憶部600から読み出して負荷情報としてディスプレイし、リニア圧縮機120から検出された電流および位相差に対応して変化する信号の面積分を計算すると共に、ワーク演算部300から出力されたワーク演算信号を以前のワーク演算信号と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700と、マイクロコンピュータから出力されるスイッチング制御信号によって交流電源を断続させてリニア圧縮機120にストローク電圧を印加する電気回路部100と、を備えて構成されている。
【００４４】
ここで、電流検出部200および電気回路部100は、図1に示したものと構成および動作が同様であるので、説明を省略する。
【００４５】
以下、このように構成された本発明に係るリニア圧縮機の制御装置の他の実施形態の動作について説明する。
【００４６】
まず、使用者が設定値を入力すると、入力値に対応するストローク指令値がマイクロコンピュータ700に入力される。マイクロコンピュータ700は、ストローク指令値に対応するスイッチング制御信号を電気回路部100のトライアック（登録商標）Tr2に出力する。
【００４７】
次いで、トライアックTr2は、入力されたスイッチング制御信号に従ってターンオン周期が制御され、これによって、リニア圧縮機120に入力されるストローク電圧が変化して、リニア圧縮機120が駆動される。
【００４８】
このようにリニア圧縮機120が駆動されると、電圧検出部500は、ストロークの変化に従って変化するリニア圧縮機120に印加される電圧を検出する。また、電流検出器200は、ストロークの変化に従って変化するリニア圧縮機120に流れる電流を検出して、位相差計算部400に出力する。
【００４９】
次いで、位相差計算部400は、入力された電圧／電流を利用して位相差を計算してワーク演算部300に出力する。
【００５０】
次いで、ワーク演算部300は、位相差計算部400から入力された位相差値と、電流検出部200から入力された電流と、を乗算し、乗算された値を積分してワーク演算信号としてマイクロコンピュータ700に出力する。
【００５１】
ここで、ワーク演算信号Wは、次式（２）により求めることができる。
W  ＝  ∫｜i｜×｜s｜  …（２）
（積分区間は1／60秒単位）
（上式中、Wはワーク演算信号、iはリニア圧縮機から検出された電流、sはリニア圧縮機から検出された電圧と電流との間の位相差値、をそれぞれ示したものである。）
次いで、マイクロコンピュータ700は、入力されたワーク演算信号に対応する吸入圧と吐出圧との差を、吸入圧吐出圧差記憶部600に記憶された値の中から該当の値を検出してディスプレイする。
【００５２】
次いで、ディスプレイされた吸入圧と吐出圧との差によって、リニア圧縮機120に発生した現在の負荷情報を使用者に通知する。
【００５３】
ここで、吸入圧吐出圧差記憶部600に記憶されてある吸入圧と吐出圧との差は、実験によって測定された値である。すなわち、リニア圧縮機120に印加される電力を制御するスイッチング制御信号のデューティー比を変化させて発生するワーク演算信号の変化値を測定して記憶した値である。このように、実際にリニア圧縮機が稼動しているときにワーク演算信号を測定することで、リニア圧縮機120に印加される負荷を直ちに認識することが可能で、従って、リニア圧縮機120を精密に制御することができる。
【００５４】
また、マイクロコンピュータ700は、ワーク演算部300から入力される現在のワーク演算信号と以前のワーク演算信号とを比較して、それらの差が所定値以下であると、スイッチング制御信号のデューティー比を徐々に増加させて出力し、現在のワーク演算信号と以前のワーク演算信号との差が所定値以上になると、現時点のデューティー比を有するスイッチング制御信号を継続して出力する。
【００５５】
さらに、マイクロコンピュータ700は、リニア圧縮機120の運転時に発生する電流および位相差に対応して変化する軌跡の面積分を計算してリニア圧縮機120に印加されるストロークを計算し、電気回路部100のトライアック（登録商標）Tr2に印加されるスイッチング制御信号のデューティー比の増加に従って変化するワーク演算信号を認識した後、ワーク演算信号に対応する予め記憶された吸入圧と吐出圧との差を導出してリニア圧縮機120を精密制御するための負荷情報として提供する。
【００５６】
このようにマイクロコンピュータ700のスイッチング制御信号が電気回路部100のトライアック（登録商標）Tr2に入力されると、トライアック（登録商標）Tr2は、スイッチング制御信号に対応する時間の間ターンオンされて、リニア圧縮機120にストローク電圧を印加し、リニア圧縮機120の動作を制御する。
【００５７】
図5は、図4において、スイッチング制御信号のデューティー比の増加に従うワーク演算信号の変化、すなわち、リニア圧縮機120の吸入と吐出との間の圧力は一定に維持しながら、リニア圧縮機120に印加される電圧を制御するスイッチング制御信号のデューティー比を変化させたときのワーク演算信号の変化を示したもので、現在のワーク演算信号と以前のワーク演算信号との差が所定値以上に急激に増加されるポイント（TDCが0になるポイント）がある。
【００５８】
すなわち、TDCが0のポイントでリニア圧縮機120は最適な効率を示すので、マイクロコンピュータ700は、TDCが0になると、スイッチング制御信号を維持してリニア圧縮機120のストローク距離および速度を維持する。
【００５９】
【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制御装置およびその方法においては、リニア圧縮機に入力される電流を検出し、積分して、ワーク演算信号を求めるように構成されているため、リニア圧縮機に発生する負荷を迅速かつ正確に検出して、圧縮機を精密に制御することが可能であり、また、過負荷を感知した時、リニア圧縮機が安全領域内で動作できるように安全装置の役割を行うという効果がある。
【００６０】
また、リニア圧縮機に印加される電流および位相差の変化する信号の面積分を計算することでリニア圧縮機のワーク演算信号を正確に検出するため、リニア圧縮機を精密に制御することが可能で、さらに、リニア圧縮機が最適速度で運転するように制御して、圧縮機の効率を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリニア圧縮機の制御装置の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制御方法を示したフローチャートである。
【図３】図1において、スイッチング制御信号のデューティー比増加に従うワーク演算信号の変化を示したグラフ図である。
【図４】本発明に係るリニア圧縮機の制御装置の他の実施形態を示したブロック図である。
【図５】図4において、スイッチング制御信号のデューティー比増加に従うワーク演算信号の変化を示したグラフ図である。
【図６】従来リニア圧縮機の制御装置を示したブロック図である。
【符号の説明】
100…電気回路部
110…電源電圧部
120…リニア圧縮機
200…電流検出部
300…ワーク演算部
400…位相差計算部
500…電圧検出部
600…吸入圧吐出圧差記憶部
700…マイクロコンピュータ
【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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