(57)【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、
前記リニア圧縮機の作動によりピストンの衝突を検出する衝突感知部と、
該衝突感知部の出力信号に応じて前記ピストンの衝突を判別し衝突発生時前記リニア圧縮機の最大振幅を再設定する制御部と、
該制御部の制御により前記リニア圧縮機ピストンの最大振幅を制御する圧縮機駆動部と
を備え、
前記衝突感知部は、グラウンドについて直列接続される第１コイル及び第２コイルと、前記リニア圧縮機ピストンの運動により前記第１コイル及び第２コイルを貫通して線形往復動する磁性体物質のコアと、前記第１コイル及び第２コイルとは並列に接続され相互直列に接続される第１抵抗及び第２抵抗を含むブリッジ部と、前記第１抵抗及び第１コイルに正弦波を供給する正弦波発生部と、前記第１抵抗及び第２抵抗の接続点の出力信号と第１コイル及び第２コイルの接続点の出力信号をそれぞれ半波整流しダイオードよりなる第１半波整流部及び第２半波整流部と、前記第１半波整流部及び第２半波整流部の出力信号を差動増幅する差動増幅部と、該差動増幅部の出力信号で低周波をフィルタリングして除去するローパスフィルタ部と、該ローパスフィルタ部の出力信号のピークを検出して前記制御部に出力するピーク検出部とを備えることを特徴とするリニア圧縮機の制御装置。
【請求項２】
前記ピーク検出部は、前記ローパスフィルタ部の出力を半波整流するダイオードと、該ダイオードの出力端と直列に接続される抵抗と、該抵抗の出力側とグラウンドとの間に接続され平滑作用をするキャパシタと、前記ダイオードの出力端とグラウンドとの間に接続される抵抗とを備えてなることを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機の制御装置。
【請求項３】
前記リニア圧縮機の制御装置は、前記差動増幅部の出力信号に基づき前記ピストンの振幅を算出して前記制御部に提供する振幅算出部と、前記振幅算出部の算出結果に基づき前記ピストンの変位を算出して前記制御部に提供する変位算出部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機の制御装置。
【請求項４】
リニア圧縮機の制御方法において、
前記リニア圧縮機ピストンの最大振幅を予め設定する設定段階と、
前記リニア圧縮機の作動時信号を検出する検出段階と、
前記検出された信号に基づきピストンの衝突を判断する判断段階と、
前記判断段階で前記ピストンが衝突すると判断されれば、前記最大振幅を再設定する再設定段階と、
該再設定段階で設定された最大振幅により前記リニア圧縮機を駆動する段階と
を備えてなされることを特徴とするリニア圧縮機の制御方法。
【請求項５】
前記再設定段階は、ピストンの衝突を防止できるよう以前の最大振幅から予め設定された値を減じて現在の最大振幅に再設定することを特徴とする請求項４に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作動時ピストンの衝突を防止して作動効率を向上させうるリニア圧縮機の制御装置及び制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は従来のリニア圧縮機の制御装置を説明するためのブロック図である。
同図を参照すれば、位置を検出しようとする機構と連動して動作する磁性体物質のコア１０と、コア１０の外側に対称に巻線される第１コイル１２及び第２コイル１３と、第１コイル１２及び第２コイル１３に誘導される電圧によりコア１０の位置変化を検出して出力する信号処理部２０とからなる。
【０００３】
前記信号処理部２０は、第１コイル１２に誘導される電圧を全波整流する第１全波整流部２１と、第２コイル１３に誘導される電圧を全波整流する第２全波整流部２２と、第１全波整流部２１及び第２全波整流部２２により全波整流された電圧の差を増幅する差動増幅部２３と、差動増幅部２３の出力信号で高周波成分を除去するフィルタ部２４と、フィルタ部２４から出力された信号の最高値と最低値を検出して制御部に転送するピーク感知部２５とから構成される。
【０００４】
前述した従来の構成による動作は次の通りである。
外部から数ｋＨｚの周波数を有する交流電源ＡＣが第１コイル１２及び第２コイル１３に印加される状態で位置を検出しようとする機構の位置変動によりコア１０の位置が変動すれば、前記コア１０の位置変動に比例する電圧が第１コイル１２及び第２コイル１３に誘導される。第１コイル１２及び第２コイル１３にそれぞれ誘導された電圧は第１全波整流部２１及び第２全波整流部２２で全波整流され差動増幅部２３の入力端にそれぞれ入力される。
【０００５】
差動増幅部２３は第１全波整流部２１及び第２全波整流部２２により全波整流された電圧の差を増幅してフィルタ部２４に出力する。そして、フィルタ部２４は差動増幅部２３の出力信号で高周波成分を除去し増幅してピーク感知部２５に出力する。ピーク感知部２５は前記フィルタ部２４の出力を全波整流してマイコン３０に出力し、マイコン３０は全波整流されたフィルタ部２４の出力信号に応じてリニア圧縮機のストロークを制御する。
【０００６】
前述した従来のリニア圧縮機の制御装置は、前述した構成によりリニア圧縮機ピストンのストロークのみを制御することによりストロークは一定になる。しかし、負荷によりピストンの中心位置が変るリニア圧縮機の特性により上死点の位置について一定したトップクリアランスを維持できない短所があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述したような問題点を解決するために案出されたもので、その目的はリニア圧縮機ピストンの上死点に対するトップクリアランスを制御することにより、リニア圧縮機ピストンの衝突を防止して運転効率を向上させうるリニア圧縮機の制御装置及び制御方法を提供するところにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための本発明に係るリニア圧縮機の制御装置は、リニア圧縮機の作動によりピストンの衝突を検出する衝突感知部と、衝突感知部の出力信号に応じてピストンの衝突を判別し衝突発生時リニア圧縮機の最大振幅を再設定する制御部と、制御部の制御に基づきリニア圧縮機ピストンの最大振幅を制御する圧縮機駆動部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るリニア圧縮機の制御方法は、リニア圧縮機ピストンの最大振幅を予め設定する設定段階と、リニア圧縮機の作動時信号を検出する検出段階と、検出された信号に基づきピストンの衝突を判断する判断段階と、判断段階においてピストンが衝突すると判断されれば最大振幅を再設定する再設定段階と、再設定段階において設定された最大振幅によりリニア圧縮機を駆動する段階とを備えることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき本発明に係る望ましい実施形態を詳述する。
図２は本発明に係るリニア圧縮機の制御装置を説明するための全体ブロック図である。
図２を参照すれば、本発明に係るリニア圧縮機の制御装置は、全体動作を制御する制御部３３０と、制御部３３０の制御によりリニア圧縮機１００の作動を制御する圧縮機駆動部３５０と、リニア圧縮機１００の作動によりピストンの衝突を検出する衝突感知部２００と、衝突感知部の出力信号に基づきピストンの振幅を算出する振幅算出部３１０、及びピストンの変位を算出する変位検出部３２０とを備える。また、本発明に係るリニア圧縮機の制御装置は、予め設定された最大振幅データを保存する第１貯蔵部３４１と、再設定される最大振幅データを保存する第２貯蔵部３４２とを備える。
【００１１】
図３は本発明に係る衝突感知部を説明するための詳細回路図である。
図３を参照すれば、前記衝突感知部２００と、グラウンドについて直列接続される第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２と、リニア圧縮機１００ピストンの運動により前記捲線された第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２を貫通して線形往復動する磁性体物質のコア２２１と、第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２とは並列に接続され相互直列に接続される抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２を含むブリッジ部２２０と、数ｋＨｚの正弦波を発生させ第１及び第２コイルＬ１及びＬ２に供給する正弦波発生部２１０と、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点の出力信号Ａと第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２の接続点の出力信号Ｂをそれぞれ半波整流してダイオードよりなる第１半波整流部２３１及び第２半波整流部２３２と、第１半波整流部２３１及び第２半波整流部２３２の出力信号を差動増幅する差動増幅部２４０と、差動増幅部２４０の出力信号をフィルタリングするローパスフィルタ部２５０と、ローパスフィルタ部２５０の出力信号のピークを検出して制御部３３０に出力するピーク検出部２６０とを備えてなる。
【００１２】
前記差動増幅部２４０は演算増幅器ＩＣ１を備え、演算増幅器ＩＣ１の非反転入力端と反転入力端には抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４がそれぞれ直列に接続され、反転入力端とグラウンドとの間には抵抗Ｒ５が接続され、非反転入力端と出力端との間には抵抗Ｒ６が接続される。
前記ローパスフィルタ部２５０は演算増幅器ＩＣ２を含み、演算増幅器ＩＣ２の非反転入力端は抵抗Ｒ６を通して差動増幅部２４０の出力と接続され、反転入力端はグラウンドと接続される。また、演算増幅器ＩＣ２の非反転入力端と出力端との間には抵抗Ｒ８とキャパシタＣ１が並列に接続される。
【００１３】
前記ピーク検出部２６０は回路を最小化できるようピストンの一方向運動を検出するもので、ローパスフィルタ部２５０の演算増幅器ＩＣ２の出力端と接続されその出力を半波整流するダイオードＤ３と、ダイオードＤ３の出力端と制御部３３０との間に直列に接続される抵抗Ｒ９と、ピーク検出部２６０の出力端とグラウンドとの間に接続され平滑作用をするキャパシタＣ２と、ダイオードＤ３の出力端とグラウンドとの間に接続される抵抗Ｒ１０とを備えてなる。
【００１４】
以下、本発明に係る制御方法を説明する。
図４は本発明に係るリニア圧縮機の制御方法を説明するための流れ図である。
図４を参照すれば、まず制御部１００は第１貯蔵部３４１に保存されているデータをローディングしてリニア圧縮機ピストンの最大振幅を設定する(Ｓ１０)。前記最大振幅はリニア圧縮機１００ピストンが衝突せず往復動できる最大値であり、製造時予め設定された値であって第１貯蔵部３４１に保存される。
【００１５】
最大振幅設定後制御部３３０は、圧縮機駆動部３５０を制御して通常の方法でリニア圧縮機１００を作動させる(Ｓ２０)。リニア圧縮機１００が作動されれば、制御部３３０は衝突感知部２００を通して信号を検出する(Ｓ３０)。
前記衝突感知部の動作は次の通りである。
正弦波発生部２１０から出力される数ｋＨｚの正弦波はブリッジ部２２０の抵抗Ｒ１及びＲ２と第１及び第２コイルＬ１及びＬ２に供給される。
【００１６】
リニア圧縮機１００のピストン(図示せず)の作動により磁性体であるコア２２１が直線往復動きをすればコア２２１の位置変動ほど磁場が変る。これにより、コア２２１の位置変動に比例する電圧が第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２に誘導される。
第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２に誘導された電圧は第１半波整流部２３１のダイオードＤ１及び第２半波整流部２３２のダイオードＤ２により半波整流され差動増幅部２４０に転送される。
【００１７】
ダイオードＤ１の出力は、抵抗Ｒ３を通して演算増幅器ＩＣ１の非反転入力端に入力され、ダイオードＤ２の出力は抵抗Ｒ４を通して演算増幅器ＩＣ１の反転入力端に入力される。これにより、演算増幅器ＩＣ１は非反転入力端と反転入力端に入力される信号を差動増幅する。
差動増幅部２４０の出力は、ローパスフィルタ部２５０及び振幅算出部３１０に入力される。ローパスフィルタ部２４０は、差動増幅部２４０の出力信号で正弦波発生部２１０により発生された高周波ノイズを除去しピーク検出部２６０に出力する。ピーク検出部２６０は入力される信号のピークを検出して制御部３３０に転送する。
【００１８】
また、振幅算出部３１０はピストンの振幅を算出して制御部３３０に出力し、変位算出部３２０は振幅算出部３１０で算出された振幅データに基づきピストンの変位を算出して制御部３３０に出力する。
これにより制御部３３０は、ピーク検出部２６０、振幅算出部３１０及び変位算出部３２０の出力信号でピストンの衝突有無及び振幅と変位が分かる。
【００１９】
前述したように段階(Ｓ３０)において信号を検出した後、制御部３３０はピストンと弁の衝突が発生するのかを判断する(Ｓ４０)。段階(Ｓ４０)において衝突が発生すると判断されれば、制御部３３０は最大振幅を再設定する(Ｓ４１)。この際、最大振幅は衝突発生時の振幅値から予め設定された振幅値を減じて再設定する。制御部１００は再設定された最大振幅のデータを第２貯蔵部３４２に保存する。
【００２０】
段階(Ｓ４１)において最大振幅を再設定した後、制御部３３０は外部信号に応じてリニア圧縮機１００を停止させる状態であるのかを判断(Ｓ５０)した後、段階(Ｓ５０)において停止させる状態ではないと判断されれば、制御部３３０は再設定された最大振幅データに基づき圧縮機駆動部３５０を通してリニア圧縮機１００の作動を制御する(Ｓ２０)。
【００２１】
段階(Ｓ５０)においてリニア圧縮機１００を停止させると判断されれば、制御部３３０は圧縮機駆動部３５０を通してリニア圧縮機１００の作動を停止させる(Ｓ６０)。
図５は本発明に係るピストンの衝突による動特性変化を説明するためのグラフである。図５を参照すれば、Ａは衝突発生時のピストンの上死点であり、Ｂは衝突発生後再調整されたピストンの上死点を示すことで、圧縮機作動中ピストンの衝突が発生すればピストンの上死点を再設定することにより衝突を防止することが分かる。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明に係りリニア圧縮機の制御装置及び制御方法によれば、リニア圧縮機のトップクリアランスを最小化してリニア圧縮機のピストンが弁に衝突することを最小化でき、これにより高効率運転を持続でき、一方向への移動距離のみを判別するので回路を最小化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のリニア圧縮機の制御装置を説明するためのブロック図である。
【図２】  本発明に係るリニア圧縮機の制御装置を説明するための全体ブロック図である。
【図３】  本発明に係る衝突感知部を説明するための詳細回路図である。
【図４】  本発明に係る制御方法を説明するための流れ図である。
【図５】  本発明に係るピストンの衝突による動特性変化を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
１００…リニア圧縮機
２００…衝突感知部
３１０…振幅算出部
３２０…変位検出部
３３０…制御部
３４１…第１貯蔵部
３４２…第２貯蔵部
３５０…圧縮機駆動部
【図１】
0003741644.tif 000002
【図２】
0003741644.tif 000003
【図３】
0003741644.tif 000004
【図４】
0003741644.tif 000005
【図５】
0003741644.tif 000006