專利名稱：線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，涉及對利用線性馬達(dá)來使活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，在汽缸內(nèi)生成壓縮氣體的線性壓縮機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的裝置。
背景技術(shù)：
過去已知的生成壓縮氣體的裝置是利用機(jī)械的彈性器材或氣體的彈性的線性壓縮機(jī)。
圖7是說明過去的線性壓縮機(jī)的斷面圖，具體地表示利用彈簧作為彈性器材的線性壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)。
線性壓縮機(jī)100具有相鄰的汽缸71a和馬達(dá)部71b所構(gòu)成的機(jī)體71。該機(jī)體71的汽缸部71a形成該線性壓縮機(jī)的圓筒形氣缸，在該汽缸部71a內(nèi)，活塞72沿著與該汽缸的中心軸相平行的方向(活塞軸線方向)滑動自如。
在上述機(jī)體71內(nèi)的該活塞72的背面?zhèn)?，活塞桿72a被布置在跨越該汽缸部71a和馬達(dá)部71b的位置上，該活塞桿72a的一端被固定在活塞72上。另外，在該活塞桿72a的另一端和與其對置的馬達(dá)部71b的內(nèi)壁面71b1之間，布置了用于支承活塞的支承彈簧(共振彈簧)81。該支承彈簧81在該活塞72從活塞中立位置(活塞基準(zhǔn)位置)移動時(shí)產(chǎn)生變形，對該活塞72施加力量，使該活塞72返回到上述活塞基準(zhǔn)位置上。并且，上述活塞中立位置是支承彈簧81不變形的活塞位置，在活塞72位于上述活塞中立位置上的狀態(tài)下，支承彈簧82不對活塞72產(chǎn)生作用力。
并且，在上述活塞桿72a的位于上述馬達(dá)部71b內(nèi)的部分上安裝磁鐵73，在上述馬達(dá)部71b內(nèi)壁的與磁鐵73相對置的部分上，安裝由外軛鐵74a以及其中埋入的定子線圈74b構(gòu)成的電磁鐵74。
然后，由上述電磁鐵74和上述磁鐵73來構(gòu)成線性馬達(dá)82。也就是說，上述線性壓縮機(jī)100，利用其線性馬達(dá)82的驅(qū)動力，即該電磁鐵74和磁鐵73之間產(chǎn)生的電磁力和上述支承彈簧81的彈力來使上述活塞72沿其軸線方向往復(fù)移動。
另一方面，在上述機(jī)體71內(nèi)的汽缸蓋側(cè)形成了汽缸上部內(nèi)面75、活塞壓縮面72b和由汽缸圓周壁面77圍成的密閉空間即壓縮室76。在汽缸上部內(nèi)面75上形成一開口作為冷凍劑吸入管1a的一端，用于向上述壓縮室76內(nèi)吸入低壓冷凍劑氣體；再者，在上述汽缸上部內(nèi)面75上形成一開口，作為冷凍劑排出管1b的一端，用于從上述壓縮室76中排出高壓冷凍劑氣體。在上述冷凍劑吸入管1a和冷凍劑排出管1b安裝防止冷凍劑氣體倒流的吸入閥79和排出閥80。
具有這種結(jié)構(gòu)的線性壓縮機(jī)100，從馬達(dá)驅(qū)動器(無圖示)向線性馬達(dá)82斷續(xù)地輸送驅(qū)動電流，使活塞72在其軸線方向上往復(fù)運(yùn)動，反復(fù)進(jìn)行以下動作向壓縮室76內(nèi)吸入低壓冷凍劑氣體；在壓縮室76內(nèi)壓縮冷凍劑氣體；從壓縮室76中排出被壓縮的高壓冷凍劑氣體。
但是，上述這種線性壓縮機(jī)100，即使把加在上述線性馬達(dá)82上的電流或電壓保持一定值，也是在線性壓縮機(jī)100承受的負(fù)荷狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，活塞72的行程發(fā)生變化。因此，尤其采用上述線性壓縮機(jī)100的冷凍壓縮機(jī)，根據(jù)變化的環(huán)境溫度來控制冷凍劑流量，能大大改善冷凍周期的熱力學(xué)效率，所以，需要一種檢測裝置(活塞行程檢測裝置)，以便檢測對冷凍劑流量有決定性作用的活塞72的行程。
并且，線性壓縮機(jī)100，在結(jié)構(gòu)上，活塞前端部有沖撞汽缸上面的危險(xiǎn)。
也就是說，活塞72不僅接受上述線性馬達(dá)82的活塞驅(qū)動力和上述支承彈簧81的彈力，而且接受壓縮室76內(nèi)部的冷凍劑氣體的壓力和汽缸72的背壓的壓差所產(chǎn)生的力，活塞72往復(fù)運(yùn)動的中心位置(以下亦稱為活塞振幅中心位置)偏離上述差壓為零時(shí)的活塞振幅中心位置，即偏離支承彈簧不變形時(shí)的活塞位置(活塞中立位置)。因此，若由于負(fù)荷狀態(tài)變化而使作用于活塞72上的壓縮室76的內(nèi)部壓力產(chǎn)生變化，則不僅活塞72的行程發(fā)生變化，而且活塞72的往復(fù)運(yùn)動的中心位置發(fā)生變化。
因此，為了避免活塞和汽缸沖撞，不僅需要上述活塞行程檢測裝置，而且需要檢測活塞前端部和汽缸蓋內(nèi)面之間的距離用的位置檢測裝置。例如，沒有防碰撞裝置的線性壓縮機(jī)，活塞前端部會碰撞汽缸蓋內(nèi)面，產(chǎn)生刺耳的雜音，或者損傷活塞或汽缸。
像上述那樣的位置檢測裝置，采用那種不與線性壓縮機(jī)100中的活塞等可動零件相接觸，就能檢測出與活塞中立位置等的活塞基準(zhǔn)位置相比活塞的位移程度(活塞位移量)的傳感器，例如采用渦流方式的位移計(jì)、采用差動變壓器的位移計(jì)等。
但是，若采用這種傳感器，則不僅線性壓縮機(jī)100的制造成本增加，而且需要有安裝傳感器的空間，使線性壓縮機(jī)100的機(jī)體71增大。并且，由于這種傳感器用在線性壓縮機(jī)100內(nèi)部的高溫、高壓氣體狀態(tài)下，所以傳感器本身的可靠性問題有待解決，即要求該傳感器在高溫、高壓氣氛中使用應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定可靠。
因此，作為檢測活塞72位置的方法，提出了直接測量供給線性壓縮機(jī)100的線性馬達(dá)的驅(qū)動電流和驅(qū)動電壓，根據(jù)該測量值來推導(dǎo)出活塞72的位置的方法(日本專利特表平8-508558號公報(bào))，而不是利用布置在線性壓縮機(jī)100內(nèi)部的位置檢測器來檢測活塞的位置的方法。
以下說明該公報(bào)所述的線性壓縮機(jī)中所用的活塞位置檢測方法。
圖8表示對線性壓縮機(jī)的活塞進(jìn)行驅(qū)動的線性馬達(dá)的等效電路。
圖中L是構(gòu)成線性馬達(dá)的線圈的等效電感[H]；R是該線圈的等效電阻[Ω]。并且，V是加在線性馬達(dá)上的瞬時(shí)電壓[V]，I是加在線性壓縮機(jī)上的電流[A]。α×v是由于線性馬達(dá)的驅(qū)動而產(chǎn)生的感應(yīng)電壓[V]，α是線性馬達(dá)的推力常數(shù)[N/A]，v是線性馬達(dá)的瞬時(shí)速度[m/s]。
在此，線性馬達(dá)的推力常數(shù)α表示當(dāng)線性馬達(dá)中流入單位電流[A]時(shí)產(chǎn)生的力[N]。并且，推力常數(shù)α的單位由[N/A]表示。該單位等同于[Wb/m]、[V.s/m]。
圖8所示的等效電路是根據(jù)基爾霍夫定律推導(dǎo)的，從該等效電路中可求出線性馬達(dá)的瞬時(shí)速度v[m/s]。
也就是說，線性馬達(dá)的驅(qū)動狀態(tài)是線性馬達(dá)上所加的電壓(V)相當(dāng)于線性馬達(dá)的線圈的等效電阻所產(chǎn)生的壓降(I×R)[V]、該線圈的等效電感所產(chǎn)生的壓降(L.dI/dt)[V]、和線性馬達(dá)驅(qū)動所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓(α×v)[V]的和，下式(1)成立。v=1α(V-R×I-LdIdt)---(1)]]>上述(1)式中所用的系數(shù)α[N/A]、R[Ω]、L[H]是馬達(dá)固有的常數(shù)，是已知值。所以，從這些常數(shù)、被測的外加電壓V[V]和外加電流I[A]中，根據(jù)(1)式可以求出瞬時(shí)速度v[m/s]。
并且，活塞位移量(從不定的基準(zhǔn)位置到活塞的距離)x[m]如下述(2)式所示，通過瞬時(shí)速度v[m/s]的時(shí)間積分來求出。而且(2)式中的常數(shù)Const是積分開始時(shí)的活塞位移量。
x＝∫v dt+Const. …(2)這樣，利用上述公報(bào)中的活塞位置檢測方法，對線性馬達(dá)上的外加電壓測量值v和外加電流測量值I，根據(jù)上述(1)式來進(jìn)行包括微分處理在內(nèi)的運(yùn)算處理，求出活塞的瞬時(shí)速度v，再對該瞬時(shí)速度v，根據(jù)上述(2)式進(jìn)行包括積分處理的運(yùn)算處理，即可求出活塞的位移量x。
但是，這樣，根據(jù)上述(1)式和(2)式進(jìn)行運(yùn)算而求得的活塞位移量X是以活塞軸線上的某一位置為基準(zhǔn)的位移量，從該位移量x中不能直接求出從汽缸蓋到活塞上死點(diǎn)位置的距離。
也就是說，在線性壓縮機(jī)100上加有負(fù)荷的狀態(tài)下，活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞中心位置(活塞振幅中心位置)受冷凍劑氣體的壓力作用而偏離活塞中立位置(即壓縮室內(nèi)的壓力等于背壓時(shí)的活塞振幅中心位置)，活塞以偏離的活塞振幅中心位置為中心而進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動。換言之，由(2)式求得的活塞位移量x是包括平均成分的。
但是，實(shí)際的模擬積分器或數(shù)字積分器并不全都是進(jìn)行理想的積分處理，對常數(shù)或DC輸入輸出完全的應(yīng)答信號，而是限制對DC輸入的應(yīng)答，所以，實(shí)際的積分器不能對上述活塞位移量x進(jìn)行反映其平均成分的積分運(yùn)算處理。而且，這樣使實(shí)際的積分器限制DC應(yīng)答，是為了避免輸入信號中不能避免的DC成分造成其輸出飽和。
其結(jié)果利用實(shí)際的積分器根據(jù)上述(2)式進(jìn)行積分處理而求出的活塞位移量x[m]，并非能從該位移量中直接求出活塞和汽缸蓋之間的實(shí)際距離，只是表示以活塞軸線上的某一地點(diǎn)為基準(zhǔn)的活塞位置。
因此，從(2)式求得的活塞位移量x[m]，變換成活塞位移量x′，它表示與活塞振幅中心位置相對的活塞位置；再利用該變換后的活塞位移量x′，來進(jìn)行運(yùn)算處理，求出以汽缸蓋為基準(zhǔn)的活塞位移量x”，以便表示活塞振動中心位置。
以下詳細(xì)說明這些運(yùn)算處理。
圖9是表示上述汽缸內(nèi)的活塞位置的模式圖。
首先簡單說明圖9所示的3個(gè)坐標(biāo)系，即第1坐標(biāo)系X、第2坐標(biāo)系X′、第3坐標(biāo)系X”。
第1坐標(biāo)系x是表示上述活塞位移量x的坐標(biāo)系，它以活塞軸線上的某一地點(diǎn)Paru為原點(diǎn)(x＝o)。所以，位移量x的絕對值表示從上述地點(diǎn)Paru到活塞前端位置P的距離。
第2坐標(biāo)系x′是表示上述活塞位移量x′的坐標(biāo)系，它以活塞振幅中心位置Pav為原點(diǎn)(x′＝0)。所以，位移量x′的絕對值表示從該振動中心位置Pav到活塞前端位置P的距離。
第3坐標(biāo)系x”是表示上述活塞位移量x”的坐標(biāo)系，它以活塞軸線上的汽缸蓋的位置Psh為原點(diǎn)(x”＝0)。所以，位移量x′的絕對值表示從該汽缸蓋位置Psh到活塞前端位置P的距離。
以下說明求活塞位移量x”的運(yùn)算。
活塞最靠近汽缸蓋75時(shí)的活塞位置(活塞死點(diǎn)位置)Ptd，在上述第1坐標(biāo)系X上用位移量xtd表示；活塞離開汽缸蓋最遠(yuǎn)時(shí)的活塞位置(活塞下死點(diǎn)位置)Pbd，在上述第1坐標(biāo)系X上用位移量xtd表示。并且，根據(jù)上述第1坐標(biāo)系X上的相當(dāng)于活塞上死點(diǎn)位置Ptd的位移量xtd、和上述第1坐標(biāo)系X上的相當(dāng)于活塞下死點(diǎn)位置Ptd的位移量xbd的差，可以求出活塞行程Lps[m]。
并且，在活塞往復(fù)運(yùn)動狀態(tài)下的活塞振幅中心位置Pav是離開汽缸蓋較遠(yuǎn)的位置，其長度從活塞最靠近汽缸蓋時(shí)的活塞位置(活塞上死點(diǎn)位置)Ptd的位移量xtd算起，等于活塞行程Lps[m]的一半長度(Lps/2)。所以，活塞振幅中心位置Pav在上述第1坐標(biāo)系X上用位移量xav(＝(xbd-xtd)/2)來表示。
再者，通過把(2)式的常數(shù)Const、設(shè)定為0，可以推導(dǎo)出以活塞振幅中心位置Pav為基準(zhǔn)(原點(diǎn))，換言之，在第2坐標(biāo)系X′上用活塞位移量x′[m]表示活塞位置P的新函數(shù)。
接著，說明利用以汽缸蓋位置Psh為原點(diǎn)的第3坐標(biāo)系X”來表示活塞振幅中心位置的活塞位移量x”的求得方法。
在線性壓縮機(jī)100吸入冷凍劑氣體的狀態(tài)(吸入狀態(tài))下，即吸入閥打開的狀態(tài)下，壓縮室內(nèi)部的壓力和活塞的背壓均為冷凍劑吸入壓，二者相等。這是因?yàn)榫€性壓縮機(jī)100從結(jié)構(gòu)上看在吸入閥打開的狀態(tài)下，差分壓為0。在此狀態(tài)下，冷凍劑氣體的壓力對活塞的作用力可忽略不計(jì)。也就是說，在此狀態(tài)下，作用于活塞上的力只有支承彈簧81撓曲而產(chǎn)生的彈簧推斥力、以及由于電流流入線性馬達(dá)內(nèi)而產(chǎn)生的電磁力。根據(jù)牛頓力學(xué)運(yùn)動定律，這些力的和等于進(jìn)行運(yùn)動的可動零件的總質(zhì)量與其加速度的積。
所以，在此狀態(tài)下，作為與可動零件有關(guān)的運(yùn)動方程式，可成立下列(3)式。
m×a＝α×I-k(x′+xav″-xini″) …(3)在(3)式中，m是進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動的可動零件的總質(zhì)量[kg]，a是該可動零件的瞬時(shí)加速度[m/s/s]，k是組裝在線性壓縮機(jī)內(nèi)的支承彈簧的彈性常數(shù)[N/m]。并且，xav”是上述表示活塞振幅中心位置的第3坐標(biāo)系X”中的位移量，該位移量xav”，其絕對值表示從汽缸蓋位置Psh到活塞振動中心位置Pav的距離。再者，xini”是表示活塞中立位置Pini的第3坐標(biāo)系X”中的位移量，該位移量xini”，其絕對值表示上述活塞中立位置(在該支承彈簧不變形的狀態(tài)下的活塞的位置)Pini和汽缸蓋位置Psh之間的距離[m]。
在此，瞬時(shí)加速度a[m/s/s]可以通過對(1)式所示的瞬時(shí)速度v[m/s]進(jìn)行微分而如下述(4)式所示進(jìn)行求出。a=dvdt---(4)]]>并且，表示從活塞振幅中心位置Pav到活塞前端位置P的距離的、第2坐標(biāo)系X′的位移量x′[m]，通過把(2)式的常數(shù)Const.設(shè)定為0而求出。
再者，可動零件的總質(zhì)量m[kg]，支承彈簧的彈性常數(shù)k[N/m]、從汽缸蓋位置Psh到活塞中立位置Pini的距離的、第3坐標(biāo)系X”的位移量xini”[m]是已知值，驅(qū)動電流I可采用測量值。
所以，利用(3)式可以計(jì)算出表示從汽缸蓋位置Psh到活塞振幅中心位置Pav的距離的、第3坐標(biāo)系X”的位移量xav”。
并且，表示活塞的上死點(diǎn)位置(活塞最接近汽缸蓋的位置)Ptd的、第3坐標(biāo)系X”的位移量xtd”[m]，可以作為這樣的位置的位移量來求出，該位置是指從按上述(3)式求得的第3坐標(biāo)系X”的位移量xav”(從汽缸蓋位置Psh到活塞振幅中心位置Pav的距離)，向汽缸蓋側(cè)按已求得的活塞行程長Lps[m]的一半(Lps/2)的距離移動后的位置。
這樣，根據(jù)線性壓縮機(jī)上的外加電流I和電壓V可以求出把活塞的行程長度Lps[m]和活塞上死點(diǎn)位置Ptd表示為離開汽缸蓋位置Psh的距離的、第3坐標(biāo)系x”的位移量xtd”[m]。
但是，上述過去的線性壓縮機(jī)100的活塞位置檢測方法中，以活塞振幅中心位置Pav為基準(zhǔn)，相對地表示活塞位置P的活塞位移量x′是利用積分器和微分器來計(jì)算的，所以，不能期望，以高精度來檢測活塞位置。也就是說，實(shí)際的積分器和微分器若由模擬電路構(gòu)成，則因?yàn)榱慵`差和溫度造成特性變化等，若由數(shù)字電路構(gòu)成，則因?yàn)槿颖３种行畔G失等，所以不能取得理想的動作。
并且，為進(jìn)行上述線性壓縮機(jī)的活塞位置檢測所用的電路由數(shù)字電路構(gòu)成的情況下，為了提高位置檢測精度，也可以縮短線性壓縮機(jī)上的外加電流I和電壓V的測量周期，但若縮短測量周期，則與此相對應(yīng)，上述計(jì)算周期縮短，數(shù)字電路的運(yùn)算負(fù)荷增大。所以，在縮短測量周期的情況下，必須提高構(gòu)成數(shù)字運(yùn)算電路的微型計(jì)算機(jī)的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為解決上述過去存在的問題而提出的，其目的在于提供這樣的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，它不增大用這些測量值進(jìn)行運(yùn)算處理的負(fù)荷，即可根據(jù)線性壓縮機(jī)的驅(qū)動電流和驅(qū)動電壓的測量值，來進(jìn)行高精度的活塞位置檢測。
涉及本發(fā)明(權(quán)利要求1)的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，具有活塞和使活塞往復(fù)運(yùn)動的線性馬達(dá)，把交流電壓加到該線性馬達(dá)上，對通過該活塞往復(fù)運(yùn)動而生成壓縮氣體的線性壓縮機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，該線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置的特征在于具有逆變器，用于向上述線性馬達(dá)輸出交流電壓和交流電流；諧振頻率信息輸出裝置，用于輸出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動的諧振頻率的諧振頻率信息；電壓檢測裝置，用于檢測上述逆變器的輸出電壓，輸出電壓檢測信號；電流檢測裝置，用于檢測上述逆變器的輸出電流，輸出電流檢測信號；逆變控制器，用于根據(jù)上述諧振頻率信息來控制上述逆變器，以便把頻率與上述活塞往復(fù)運(yùn)動的諧振頻率相一致的正弦波電壓和正弦波電流分別作為其輸出電壓和輸出電流進(jìn)行輸出；定時(shí)檢測裝置，用于把上述逆變器的輸出電流的微分值為零的相位定時(shí)作為特定相位定時(shí)進(jìn)行檢測；以及活塞速度計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述特定相位定時(shí)中的、上述逆變器的輸出電壓和輸出電流各自的瞬時(shí)值，來計(jì)算上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞速度的最大振幅。
本發(fā)明(權(quán)利要求2)是權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述定時(shí)檢測裝置根據(jù)上述電流檢測信號，把上述逆變器的輸出電流的振幅為最大的相位定時(shí)作為上述特定相位定時(shí)進(jìn)行檢測。
本發(fā)明(權(quán)利要求3)是權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述定時(shí)檢測裝置根據(jù)上述電流檢測信號，把上述逆變器的輸出交流電流的相位為90°和270°中的至少一個(gè)相位的相位定時(shí)作為上述特定相位定時(shí)進(jìn)行檢測。
本發(fā)明(權(quán)利要求4)是權(quán)利要求3所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有逆變控制器，以便向上述逆變器輸出逆變器驅(qū)動控制信號，對該逆變器進(jìn)行控制，上述定時(shí)檢測裝置根據(jù)上述逆變器驅(qū)動控制信號的相位，來檢測上述逆變器的輸出電流的微分值為零的相位定時(shí)。
本發(fā)明(權(quán)利要求5)是權(quán)利要求4所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述定時(shí)檢測裝置具有相位偏移量檢測器，以便檢測上述逆變器驅(qū)動控制信號的相位相對于上述逆變器輸出電流的相位的相位偏移量，根據(jù)對其相位進(jìn)行校正使該相位偏移量為零的逆變器驅(qū)動控制信號，來檢測上述逆變器輸出電流的微分值為零的相同定時(shí)。
本發(fā)明(權(quán)利要求6)是權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述活塞速度計(jì)算裝置對上述線性馬達(dá)的、因溫度變化而使其值變化的推力常數(shù)進(jìn)行溫度校正處理，根據(jù)進(jìn)行了溫度校正處理的推力常數(shù)、上述瞬時(shí)電流值、瞬時(shí)電壓值和線性馬達(dá)的內(nèi)部電阻，來計(jì)算上述活塞速度的最大振幅。
本發(fā)明(權(quán)利要求7)是權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述活塞速度計(jì)算裝置對上述線性馬達(dá)的、因溫度變化而使其值變化的內(nèi)部電阻值進(jìn)行溫度校正處理，根據(jù)進(jìn)行了該溫度校正處理的內(nèi)部電阻值，上述逆變器的輸出電壓和輸出電流各自的瞬時(shí)值、以及上述線性馬達(dá)的推力常數(shù)，來計(jì)算上述活塞速度的最大振幅。
本發(fā)明(權(quán)利要求8)是權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述活塞速度計(jì)算裝置反復(fù)進(jìn)行速度計(jì)算處理，計(jì)算出上述活塞速度的最大振幅，在該反復(fù)進(jìn)行的速度計(jì)算處理中，上述線性馬達(dá)的、因該活塞速度變化而使其值變化的推力常數(shù)的值，根據(jù)由上次速度計(jì)算處理計(jì)算出的活塞速度的最大振幅來進(jìn)行校正，根據(jù)校正后的推力常數(shù)來計(jì)算上述活塞速度的最大振幅。
本發(fā)明(權(quán)利要求9)是權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有行程信息計(jì)算裝置，以便根據(jù)由上述逆變控制器決定的上述逆變器的輸出電壓和輸出電流的頻率、以及由上述活塞速度計(jì)算裝置計(jì)算出的活塞速度的最大振幅，來計(jì)算表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞位移的最大振幅的行程信息。
本發(fā)明(權(quán)利要求10)是權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有一種下死點(diǎn)位置信息計(jì)算裝置，以便根據(jù)由上述逆變控制器決定的上述逆變器的輸出電壓和輸出電流的頻率、以及由上述活塞速度計(jì)算裝置計(jì)算出的活塞速度的最大振幅，來計(jì)算表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置的下死點(diǎn)位置信息。
本發(fā)明(權(quán)利要求11)是權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有下死點(diǎn)位置信息計(jì)算裝置，以便根據(jù)由上述逆變控制器決定的上述逆變器的輸出電壓和輸出電流的頻率、以及由上述活塞速度計(jì)算裝置計(jì)算出的活塞速度的最大振幅，來計(jì)算表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置的下死點(diǎn)位置信息，以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述下死點(diǎn)位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞中心位置的中心位置信息。
本發(fā)明(權(quán)利要求12)是權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有下死點(diǎn)位置信息計(jì)算裝置，以便根據(jù)由上述逆變控制器決定的上述逆變器的輸出電壓和輸出電流的頻率、以及由上述活塞速度計(jì)算裝置計(jì)算出的活塞速度的最大振幅，來計(jì)算表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置的下死點(diǎn)位置信息，以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述下死點(diǎn)位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞上死點(diǎn)位置的上死點(diǎn)位置信息。
本發(fā)明(權(quán)利要求13)是權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有上死點(diǎn)位置信息檢測傳感器，用于檢測上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞上死點(diǎn)位置，輸出表示該位置的上死點(diǎn)位置信息；以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述上死點(diǎn)位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞中心位置的中心位置信息。
本發(fā)明(權(quán)利要求14)是權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有上死點(diǎn)位置信息檢測傳感器，用于檢測上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞上死點(diǎn)位置，輸出表示該位置的上死點(diǎn)位置信息；以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述上死點(diǎn)位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置的下死點(diǎn)位置信息。
本發(fā)明(權(quán)利要求15)是權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有下死點(diǎn)位置信息檢測傳感器，用于檢測上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置，輸出表示該位置的下死點(diǎn)位置信息；以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述下死點(diǎn)位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞中心位置的中心位置信息。
本發(fā)明(權(quán)利要求16)是權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有下死點(diǎn)位置信息檢測傳感器，用于檢測上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置，輸出表示該位置的下死點(diǎn)位置信息；以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述下死點(diǎn)位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置的下死點(diǎn)位置信息。
本發(fā)明(權(quán)利要求17)是權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有中心位置信息計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述逆變器的輸出電流來計(jì)算表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞中心位置的中心位置信息，以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述下死點(diǎn)位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞上死點(diǎn)位置的上死點(diǎn)位置信息。
本發(fā)明(權(quán)利要求18)是權(quán)利要求9的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，中心位置信息計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述逆變器的輸出電流來計(jì)算表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞中心位置的中心位置信息，以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述中心位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的下死點(diǎn)位置的下死點(diǎn)位置信息。
本發(fā)明(權(quán)利要求19)是權(quán)利要求10～12中的任一項(xiàng)所述的的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述線性壓縮機(jī)具有對該活塞施加力量的彈性零件，以便當(dāng)上述活塞從其中立位置進(jìn)行位移時(shí)，使該活塞返回到其中立位置，上述下死點(diǎn)位置信息計(jì)算裝置，根據(jù)上述逆變控制器所決定的上述逆變器的輸出電壓和輸出電流的頻率、由上述活塞速度計(jì)算裝置計(jì)算出的活塞速度的最大振幅、上述線性壓縮機(jī)中的上述活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動的可動部分的重量以及上述彈性零件的彈簧常數(shù)，以上述活塞的中立位置為基準(zhǔn)確性計(jì)算出表示上述活塞下死點(diǎn)位置的位置信息作為上述下死點(diǎn)位置信息。
本發(fā)明(權(quán)利要求20)是權(quán)利要求9的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述活塞行程計(jì)算裝置，反復(fù)進(jìn)行計(jì)算處理，根據(jù)上述活塞速度的最大振幅計(jì)算出上述活塞行程信息，在該反復(fù)進(jìn)行的各運(yùn)算處理中，上述線性馬達(dá)的因該活塞位置變化而使其值變動的推力常數(shù)的值，根據(jù)由上次計(jì)算處理而計(jì)算出的活塞行程信息進(jìn)行校正，根據(jù)校正后的推力常數(shù)來計(jì)算上述活塞行程信息。
涉及本發(fā)明(權(quán)利要求21)的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，具有活塞和使活塞往復(fù)運(yùn)動的線性馬達(dá)，把交流電壓加到該線性馬達(dá)上，對通過該活塞往復(fù)運(yùn)動而生成的壓縮氣體的線性壓縮機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，該線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置的特征在于具有逆變器，用于向上述線性馬達(dá)輸出交流電壓和交流電源；諧振頻率信息輸出裝置，用于輸出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動的諧振頻率的諧振頻率信息；電流檢測裝置，用于檢測上述逆變器的輸出電流，輸出電流檢測信號；逆變控制器，用于根據(jù)上述諧振頻率信息來控制上述逆變器，以便把頻率與上述活塞往復(fù)運(yùn)動的諧振頻率相一致的正弦波電壓和正弦波電流分別作為其輸出電壓和輸出電流進(jìn)行輸出；定時(shí)檢測裝置，用于把上述逆變器的輸出電流的微分值為零的相位定時(shí)作為特定相位定時(shí)進(jìn)行檢測；以及活塞中心位置計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述特定相位定時(shí)中的上述逆變器的輸出電流的順時(shí)值，以上述線性壓縮機(jī)排出的冷凍劑氣體壓力和上述線性壓縮機(jī)吸入的冷凍劑氣體壓力的壓力差為零的活塞位置為基準(zhǔn)，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞中心位置的位置信息。
本發(fā)明(權(quán)利要求22)是權(quán)利要求21的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述線性壓縮機(jī)具有彈性零件，以便當(dāng)上述活塞從其中立位置進(jìn)行位移時(shí)對活塞施加力量，使該活塞返回到其中立位置上，上述中心位置信息計(jì)算裝置，根據(jù)上述逆變器的輸出電流的最大振幅值，上述線性馬達(dá)的推力常數(shù)、以及上述彈性零件的彈簧常數(shù)，以上述活塞的中立位置為基準(zhǔn)，求出表示上述活塞中心位置的位置信息作為上述中心位置信息。
本發(fā)明(權(quán)利要求23)是權(quán)利要求21所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有排出壓力檢測裝置，用于檢測上述線性壓縮機(jī)排出的冷凍劑氣體的壓力；以及吸入壓力檢測裝置，用于檢測上述線性壓縮機(jī)吸入的冷凍劑氣體的壓力；上述中心位置信息計(jì)算裝置根據(jù)上述排出壓力和上述吸入壓力的壓力差，來計(jì)算出從上述冷凍劑氣體作用于上述活塞的、上述活塞往復(fù)運(yùn)動方向上的作用力，根據(jù)該計(jì)算出的作用力，以上述壓力差為零的活塞位置為基準(zhǔn)，計(jì)算出表示上述活塞中心位置的位置信息作為上述中心位置信息。
本發(fā)明(權(quán)利要求24)是權(quán)利要求23所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述中心位置信息計(jì)算裝置根據(jù)上述排出壓力和上述吸入壓力的壓力差以及諧振頻率信息所表示的諧振頻率，來計(jì)算出從上述冷凍劑氣體作用于上述活塞的、上述活塞往復(fù)運(yùn)動方向上的作用力，根據(jù)該計(jì)算出的作用力，以上述壓力差為零的活塞位置為基準(zhǔn)，計(jì)算出表示上述活塞中心位置的位置信息作為上述中心位置信息。
若采用上述涉及本發(fā)明(權(quán)利要求1)的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，則線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，具有活塞和使活塞往復(fù)運(yùn)動的線性馬達(dá)，把交流電壓加到該線性馬達(dá)上，對通過該活塞往復(fù)運(yùn)動而生成壓縮氣體的線性壓縮機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，該線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置的特征在于具有逆變器，用于向上述線性馬達(dá)輸出交流電壓和交流電流；諧振頻率信息輸出裝置，用于輸出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動的諧振頻率的諧振頻率信息；
電壓檢測裝置，用于檢測上述逆變器的輸出電壓，輸出電壓檢測信號；電流檢測裝置，用于檢測上述逆變器的輸出電流，輸出電流檢測信號；逆變控制器，用于根據(jù)上述諧振頻率信息來控制上述逆變器，以便把頻率與上述活塞往復(fù)運(yùn)動的諧振頻率相一致的正弦波電壓和正弦波電流分別作為其輸出電壓和輸出電流進(jìn)行輸出；定時(shí)檢測裝置，用于把上述逆變器的輸出電流的微分值為零的相位定時(shí)作為特定相位定時(shí)進(jìn)行檢測；以及活塞速度計(jì)算裝置，用于接收上述電壓檢測信號和上述電流檢測信號，根據(jù)上述特定相位定時(shí)中的、上述逆變器的輸出電壓和輸出電流各自的瞬時(shí)值，來計(jì)算上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞速度的最大振幅。
所以，其效果是，根據(jù)線性壓縮機(jī)的驅(qū)動電流和驅(qū)動電壓，不用進(jìn)行積分運(yùn)算和微分運(yùn)算等復(fù)雜運(yùn)算，即可很容易地求出高精度的活塞位移。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求2)，則權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述定時(shí)檢測裝置根據(jù)上述電流檢測信號，把上述逆變器的輸出電流的振幅為最大的相位定時(shí)作為上述特定相位定時(shí)進(jìn)行檢測。所以，其效果是根據(jù)線性壓縮機(jī)的驅(qū)動電流和驅(qū)動電壓來計(jì)算活塞速度的計(jì)算式中的驅(qū)動電流的微分值被包括在內(nèi)的項(xiàng)可以看作是零而將其刪除。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求3)，則權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述定時(shí)檢測裝置根據(jù)上述電流檢測信號，把上述逆變器的輸出交流電流的相位為90°和270°中的至少一個(gè)相位的相位定時(shí)作為上述特定相位定時(shí)進(jìn)行檢測。所以，其效果是根據(jù)線性壓縮機(jī)的驅(qū)動電流和驅(qū)動電壓來計(jì)算活塞速度的計(jì)算式中的驅(qū)動電流的微分值被包括在內(nèi)的項(xiàng)目，可以看作是零而將其刪除。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求4)，則權(quán)利要求3所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有逆變控制器，以便向上述逆變器輸出逆變器驅(qū)動控制信號，對該逆變器進(jìn)行驅(qū)動控制，上述定時(shí)檢測裝置根據(jù)上述逆變器驅(qū)動控制信號的相位，來檢測上述逆變器的輸出電流的微分值為零的相位定時(shí)。所以，其效果是根據(jù)線性壓縮機(jī)的驅(qū)動電流和驅(qū)動電壓來計(jì)算活塞速度的計(jì)算式中的驅(qū)動電流的微分值被包括在內(nèi)的項(xiàng)目，可以看作是零而將其刪除。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求5)，則權(quán)利要求4所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述定時(shí)檢測裝置具有相位偏移量檢測器，以便檢測上述逆變器驅(qū)動控制信號的相位相對于上述逆變器輸出電流的相位的相位偏移量，根據(jù)對其相位進(jìn)行校正使該相位偏移量為零的逆變器驅(qū)動控制信號，來檢測上述逆變器輸出電流的微分值為零的相同定時(shí)。所以，其效果是能夠根據(jù)逆變器驅(qū)動控制信號而準(zhǔn)確地檢測出逆變器的輸出電流的微分值為零的相位定時(shí)。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求6)，則權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述活塞速度計(jì)算裝置對上述線性馬達(dá)的、因溫度變化而使其值變化的推力常數(shù)進(jìn)行溫度校正處理，根據(jù)進(jìn)行了溫度校正處理的推力常數(shù)、上述瞬時(shí)電流值、瞬時(shí)電壓值和線性馬達(dá)的內(nèi)部電阻，來計(jì)算上述活塞速度的最大振幅。所以，其效果是上述活塞速度的最大振幅，盡管由于線性壓縮機(jī)溫度變化而使線性馬達(dá)的推力常數(shù)變動，仍能經(jīng)常地精密地檢測出來。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求7)，則權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述活塞速度計(jì)算裝置對上述線性馬達(dá)的、因溫度變化而使其值變化的內(nèi)部電阻值進(jìn)行溫度校正處理，根據(jù)進(jìn)行了該溫度校正處理的內(nèi)部電阻值，上述逆變器的輸出電壓和輸出電流各自的瞬時(shí)值、以及上述線性馬達(dá)的推力常數(shù)，來計(jì)算上述活塞速度的最大振幅。所以，其效果是上述活塞速度的最大振幅，盡管由于線性壓縮機(jī)溫度變化而使線性馬達(dá)的內(nèi)部電阻變動，仍能經(jīng)常地精密地檢測出來。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求8)，則權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述活塞速度計(jì)算裝置反復(fù)進(jìn)行速度計(jì)算處理，計(jì)算出上述活塞速度的最大振幅，在該反復(fù)進(jìn)行的速度計(jì)算處理中，上述線性馬達(dá)的、因該活塞速度變化而使其值變化的推力常數(shù)的值，根據(jù)由上次速度計(jì)算處理而計(jì)算出的活塞速度的最大振幅來進(jìn)行校正，根據(jù)校正后的推力常數(shù)來計(jì)算上述活塞速度的最大振幅。所以，其效果是上述活塞速度的最大振幅，盡管由于線性壓縮機(jī)溫度變化而使線性馬達(dá)的推力常數(shù)變動，仍能經(jīng)常地精密地檢測出來。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求9)，則是權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有行程信息計(jì)算裝置，以便根據(jù)由上述逆變控制器決定的上述逆變器的輸出電壓和輸出電流的頻率、以及由上述活塞速度計(jì)算裝置計(jì)算出的活塞速度的最大振幅，來計(jì)算表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞位移的最大振幅的活塞行程信息。其效果是能夠根據(jù)上述活塞行程信息，來控制線性壓縮機(jī)的驅(qū)動能力。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求10)，則權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有一種下死點(diǎn)位置信息計(jì)算裝置，以便根據(jù)由上述逆變控制器決定的上述逆變器的輸出電壓和輸出電流的頻率、以及由上述活塞速度計(jì)算裝置計(jì)算出的活塞速度的最大振幅，來計(jì)算表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置的下死點(diǎn)位置信息。所以，根據(jù)活塞下死點(diǎn)位置信息，能夠掌握諧振彈簧的撓曲量。這樣，也可以根據(jù)該諧振彈簧的撓曲量來對線性壓縮機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制，使該諧振彈簧的變形不會達(dá)到破壞極限以上。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求11)，則如權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有下死點(diǎn)位置信息計(jì)算裝置，以便根據(jù)由上述逆變控制器決定的上述逆變器的輸出電壓和輸出電流的頻率、以及由上述活塞速度計(jì)算裝置計(jì)算出的活塞速度的最大振幅，來計(jì)算表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置的下死點(diǎn)位置信息，以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述下死點(diǎn)位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞中心位置的中心位置的信息。所以，其效果是能夠根據(jù)該活塞中心位置信息，來對線性壓縮機(jī)進(jìn)行控制使活塞振動中心位置，在能達(dá)到線性馬達(dá)最高效率的位置上保持一致，能進(jìn)一步提高線性壓縮機(jī)驅(qū)動效率。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求12)，則權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有下死點(diǎn)位置信息計(jì)算裝置，以便根據(jù)由上述逆變控制器決定的上述逆變器的輸出電壓和輸出電流的頻率、以及由上述活塞速度計(jì)算裝置計(jì)算出的活塞速度的最大振幅，來計(jì)算表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置的下死點(diǎn)位置信息，以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述下死點(diǎn)位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞上死點(diǎn)位置的上死點(diǎn)位置的信息。所以，其效果是能根據(jù)該上死點(diǎn)位置信息，以高精度判斷出活塞和汽缸蓋碰撞的可能性。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求13)則權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有上死點(diǎn)位置信息檢測傳感器，用于檢測上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞上死點(diǎn)位置，輸出表示該位置的上死點(diǎn)位置信息；以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述上死點(diǎn)位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞中心位置的中心位置信息。
所以，其效果是用一個(gè)簡易的傳感器，即可控制線性壓縮機(jī)，使活塞振動中心位置一致保持在線性馬達(dá)能達(dá)到最高效率的位置上，能進(jìn)一步提高線性壓縮機(jī)的驅(qū)動效率。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求14)，則權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有上死點(diǎn)位置信息檢測傳感器，用于檢測上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞上死點(diǎn)位置，輸出表示該位置的上死點(diǎn)位置信息；以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述上死點(diǎn)位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置的下死點(diǎn)位置信息。所以，用一個(gè)簡易的傳感器也能根據(jù)該活塞下死點(diǎn)位置信息，來進(jìn)行線性壓縮機(jī)的驅(qū)動控制，使諧振彈簧的變形不會達(dá)到破壞極限以上。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求15)，則權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有下死點(diǎn)位置信息檢測傳感器，用于檢測上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置，輸出表示該位置的下死點(diǎn)位置信息；以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述下死點(diǎn)位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞中心位置的中心位置信息。所以，用一個(gè)簡易的傳感器，即可控制線性壓縮機(jī)，使活塞振動中心位置一直保持在線性馬達(dá)能達(dá)到最高效率的位置上，能進(jìn)一步提高線性壓縮機(jī)的驅(qū)動效率。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求16)，則權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有下死點(diǎn)位置信息檢測傳感器，用于檢測上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置，輸出表示該位置的下死點(diǎn)位置信息；以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述下死點(diǎn)位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞上死點(diǎn)位置的上死點(diǎn)位置信息。所以，其效果是用一個(gè)簡單的傳感器，就能根據(jù)該上死點(diǎn)位置信息，以高精度判斷出活塞和汽缸蓋碰撞的危險(xiǎn)性。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求17)，則權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有中心位置信息計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述逆變器的輸出電流來計(jì)算表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞中心位置的中心位置信息，以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述中心位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的上死點(diǎn)位置的上死點(diǎn)位置信息。所以，其效果是能根據(jù)該上死點(diǎn)位置信息，以高精度判斷出活塞和汽缸蓋碰撞的可能性。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求18)，則權(quán)利要求9的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有
中心位置信息計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述逆變器的輸出電流來計(jì)算表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞中心位置的中心位置信息，以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述中心位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置的下死點(diǎn)位置信息。所以，也能根據(jù)該活塞下死點(diǎn)位置信息，來進(jìn)行線性壓縮機(jī)的驅(qū)動控制，使諧振彈簧不會被壓縮到破壞極限以上。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求19)，則權(quán)利要求10的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置具有對該活塞施加力量的彈性零件，以便當(dāng)上述活塞從其中立位置進(jìn)行位移時(shí)，使該活塞返回到其中立位置，上述下死點(diǎn)位置信息計(jì)算裝置，根據(jù)上述逆變控制器決定的上述逆變器的輸出電壓和輸出電流的頻率、由上述活塞速度計(jì)算裝置計(jì)算出的活塞速度的最大振幅、上述線性壓縮機(jī)中的上述活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動的可動部分的重量以及上述彈性零件的彈簧常數(shù)，以上述活塞的中立位置為基準(zhǔn)，計(jì)算出表示上述活塞下死點(diǎn)位置的位置信息作為上述下死點(diǎn)位置信息。所以，根據(jù)活塞下死點(diǎn)位置信息，能夠掌握諧振彈簧的撓曲量。這樣，也可以根據(jù)該諧振彈簧的撓曲量來對線性壓縮機(jī)簡單的進(jìn)行驅(qū)動控制，使該諧振彈簧的變形不會達(dá)到破壞極限以上。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求20)，則權(quán)利要求9的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述活塞行程、計(jì)算裝置，反復(fù)進(jìn)行計(jì)算處理，根據(jù)上述活塞速度的最大振幅，計(jì)算出上述活塞行程信息，在該反復(fù)進(jìn)行的各運(yùn)算處理中，上述線性馬達(dá)的因該活塞位置變化而使其值變動的推力常數(shù)的值，根據(jù)由上次計(jì)算處理而計(jì)算出的活塞行程信息進(jìn)行校正，根據(jù)校正后的推力常數(shù)來計(jì)算上述活塞行程信息。所以，其效果是上述活塞速度的最大振幅，盡管由于線性馬達(dá)的推力常數(shù)隨活塞位置的變動而變動，仍能經(jīng)常地精密地檢測出來。
若采用涉及本發(fā)明(權(quán)利要求21)的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，則線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，具有活塞和使活塞往復(fù)運(yùn)動的線性馬達(dá)，把交流電壓加到該線性馬達(dá)上，對通過該活塞往復(fù)運(yùn)動而生成壓縮氣體的線性壓縮機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，該線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置的特征在于具有逆變器，用于向上述線性馬達(dá)輸出交流電壓和交流電源；諧振頻率信息輸出裝置，用于輸出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動的諧振頻率的諧振頻率信息；電流檢測裝置，用于檢測上述逆變器的輸出電流，輸出電流檢測信號；逆變控制器，用于根據(jù)上述諧振頻率信息來控制上述逆變器，以便把頻率與上述活塞往復(fù)運(yùn)動的諧振頻率相一致的正弦波電壓和正弦波電流分別作為其輸出電壓和輸出電流進(jìn)行輸出；定時(shí)檢測裝置，用于把上述逆變器的輸出電流的微分值為零的相位定時(shí)作為特定相位定時(shí)進(jìn)行檢測；以及活塞中心位置計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述特定相位定時(shí)中的上述逆變器的輸出電流的順時(shí)值，以上述線性壓縮機(jī)排出的冷凍劑氣體壓力和上述線性壓縮機(jī)吸入的冷凍劑氣體壓力的壓力差為零的活塞位置為基準(zhǔn)，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞中心位置的位置信息。所以，其效果是能夠根據(jù)該活塞中心位置信息，來對線性壓縮機(jī)進(jìn)行控制使活塞振動中心位置與能達(dá)到線性馬達(dá)最高效率的位置保持一致，能進(jìn)一步提高線性壓縮機(jī)驅(qū)動效率。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求22)，則權(quán)利要求21的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述線性壓縮機(jī)具有彈性零件，以便當(dāng)上述活塞從其中立位置進(jìn)行位移時(shí)對活塞施加力量，使該活塞返回到其中立位置上，上述中心位置信息計(jì)算裝置，根據(jù)上述逆變器的輸出電流的最大振幅，上述線性馬達(dá)的推力常數(shù)、以及上述彈性零件的彈簧常數(shù)，以上述活塞的中立位置為基準(zhǔn)，求出表示上述活塞中心位置的位置信息作為上述中心位置信息。所以，其效果是能夠根據(jù)該活塞中心位置信息，來對線性壓縮機(jī)進(jìn)行控制使活塞振動中心位置與能達(dá)到線性馬達(dá)最高效率的位置保持一致，能進(jìn)一步提高線性壓縮機(jī)驅(qū)動效率。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求23)，則權(quán)利要求21所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有
排出壓力檢測裝置，用于檢測上述線性壓縮機(jī)排出的冷凍劑氣體的壓力；以及吸入壓力檢測裝置，用于檢測上述線性壓縮機(jī)吸入的冷凍劑氣體的壓力；上述中心位置信息計(jì)算裝置根據(jù)上述排出壓力和上述吸入壓力差，來計(jì)算出從上述冷凍劑氣體作用于上述活塞的、上述活塞往復(fù)運(yùn)動方向上的作用力，根據(jù)該計(jì)算出的作用力，以上述壓力差為零的活塞位置為基準(zhǔn)，計(jì)算出表示上述活塞中心位置的位置信息作為上述中心位置信息。所以，其效果是能夠根據(jù)該活塞中心位置信息，來對線性壓縮機(jī)進(jìn)行控制使活塞振動中心位置與能達(dá)到線性馬達(dá)最高效率的位置保持一致，能進(jìn)一步提高線性壓縮機(jī)驅(qū)動效率。
若采用本發(fā)明(權(quán)利要求24)，則權(quán)利要求23所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述中心位置信息計(jì)算裝置根據(jù)上述排出壓力和上述吸入壓力差以及諧振頻率信息所表示的諧振頻率，來計(jì)算出從上述冷凍劑氣體作用于上述活塞的、上述活塞往復(fù)運(yùn)動方向上的作用力，根據(jù)該計(jì)算出的作用力，以上述壓力差為零的活塞位置為基準(zhǔn)，計(jì)算出表示上述活塞中心位置的位置信息作為上述中心位置信息。所以，其效果是能夠根據(jù)該活塞中心位置信息，來對線性壓縮機(jī)進(jìn)行控制使活塞振動中心位置與能達(dá)到線性馬達(dá)最高效率的位置保持一致，能進(jìn)一步提高線性壓縮機(jī)驅(qū)動效率。


圖1是說明本發(fā)明第1實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置的方框圖。
圖2是表示上述第1實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置中的逆變器的具體電路結(jié)構(gòu)圖。
圖2(a)表示電壓型全橋式逆變器；圖2(b)表示電流型全橋式逆變器；圖2(c)、(d)表示電壓型半橋式逆變器。
圖3表示上述第1實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置進(jìn)行驅(qū)動的線性壓縮機(jī)的諧振運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)中的與驅(qū)動電流相位相對的活塞位移量、活塞速度、活塞加速的相位。
圖4是說明本發(fā)明第2實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置用的方框圖。
圖5是說明本發(fā)明第3實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置用的方框圖。
圖6是說明本發(fā)明第4實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置用的方框圖。
圖7是說明一般的線性壓縮機(jī)用的斷面圖。
圖8表示構(gòu)成上述線性壓縮機(jī)的線性馬達(dá)的等效電路。
圖9是表示上述線性壓縮機(jī)的汽缸內(nèi)的活塞位置的模式圖。
圖10是說明上述實(shí)施例3和4的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置的動作用的圖。
具體實(shí)施例方式
首先簡單說明本發(fā)明的基本原理。
在活塞運(yùn)動的諧振狀態(tài)下驅(qū)動線性壓縮機(jī)的諧振驅(qū)動狀態(tài)，保持在線性壓縮機(jī)上的外加交流電源(驅(qū)動電流)的相位與往復(fù)運(yùn)動的活塞的速度所對應(yīng)的相位互相一致的狀態(tài)下。也就是說，在上述諧振驅(qū)動狀態(tài)下，按照上述線性壓縮機(jī)驅(qū)動電流的微分值為零的定時(shí)，使線性壓縮機(jī)的活塞速度的振幅達(dá)到最大。
本案發(fā)明人著眼于這種線性壓縮機(jī)的諧振驅(qū)動狀態(tài)中其驅(qū)動電流的相位和活塞速度的相位的關(guān)系，通過檢測線性壓縮機(jī)驅(qū)動電流的微分值為零的相位定時(shí)，發(fā)現(xiàn)可以高精度來檢測出活塞速度的最大振幅，可以進(jìn)一步根據(jù)該活塞速度的最大振幅來計(jì)算出活塞上死點(diǎn)位置。
以下說明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是說明本發(fā)明第1實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置用的方框圖。
該第1實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置101對線性壓縮機(jī)100進(jìn)行驅(qū)動，使其在活塞往復(fù)運(yùn)動的頻率為頻率(諧振頻率)Fr時(shí)活塞往復(fù)運(yùn)動達(dá)到諧振狀態(tài)的裝置。
也就是說，該線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置101包括電源1，用于發(fā)生直流電壓VDC作為電源電壓；逆變器2，用于把該電源電壓VDC變換成規(guī)定的頻率的交流電壓Vd，輸出到線性壓縮機(jī)100內(nèi)；電流檢測器9，用于監(jiān)視從該逆變器2向線性壓縮機(jī)100內(nèi)輸出的逆變器輸出電流Id；輸出電流檢測裝置3，用于根據(jù)該監(jiān)視器輸出Scm來檢測逆變器2的逆變輸出電流Id，以及輸出電壓檢測裝置4，用于檢測從上述逆變器向線性壓縮機(jī)100內(nèi)輸出的逆變器輸出電壓Vd。
上述線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置101包括諧振頻率信息輸出裝置5，用于輸出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動諧振頻率Fr的諧振頻率信息Irf；逆變控制器6，用于由逆變器控制信號Scp對上述逆變器2進(jìn)行控制，使其輸出電流Id的頻率Fid與上述諧振頻率Fr相一致；以及定時(shí)檢測裝置7，用于根據(jù)上述電流檢測器9的監(jiān)視輸出Scm，來檢測逆變器2的輸出電流(線性壓縮機(jī)100的驅(qū)動電流)Id的微分值為0的相位定時(shí)。
上述線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置101具有活塞速度計(jì)算裝置8，用于根據(jù)上述輸出電壓檢測裝置4的檢測輸出(驅(qū)動電壓檢測信號)Dvd和輸出電流檢測裝置3的檢測輸出(驅(qū)動電流檢測信號)Dcd，來計(jì)算活塞速度的最大振幅(最大速度)；以及通斷開關(guān)10，用于根據(jù)上述定時(shí)檢測裝置7的檢測輸出Scs，來控制上述驅(qū)動電壓檢測信號Dvd和驅(qū)動電流檢測信號Dcd向上述活塞速度計(jì)算裝置8內(nèi)的供給及其停止供給。
以下詳細(xì)說明上述線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置的各部分的構(gòu)成。
首先說明諧振頻率信息輸出裝置5。
該第1實(shí)施例如上所述，線性壓縮機(jī)100被設(shè)計(jì)成在其工作的負(fù)荷條件下，具有一定的諧振頻率Fr作為活塞往復(fù)運(yùn)動的諧振頻率。上述諧振頻率信息輸出裝置5輸出表示該固有的諧振頻率的諧振頻率信息Irf。
但是，上述諧振頻率信息輸出裝置5，并非僅限于如上所述輸出這樣一種信息，該信息表示預(yù)先對線性壓縮機(jī)100設(shè)定的固有諧振頻率Fr。
例如，圖7所示的線性壓縮機(jī)100，被壓縮的冷凍劑氣體使作用于活塞的彈簧力增大，并且該彈簧力，隨線性壓縮機(jī)100的工作狀態(tài)，例如被壓縮的冷凍劑氣體壓力和活塞72的位移量等的不同而產(chǎn)生巨大變化，實(shí)際上線性壓縮機(jī)100的諧振頻率并非能由一種意思來決定。
因此，也可以由諧振頻率發(fā)生裝置5來監(jiān)視被壓縮的冷凍劑氣體的狀態(tài)，推斷與該狀態(tài)相適合的諧振頻率，輸出一種表示推斷的諧振頻率的信息。作為諧振頻率的推斷方法，既可以根據(jù)表示冷凍劑氣體狀態(tài)的變量(例如冷凍劑的壓力值和溫度值)按照規(guī)定的函數(shù)式來計(jì)算諧振頻率，也可以利用表示該變量和諧振頻率的對應(yīng)關(guān)系的表，根據(jù)該變量來推斷諧振頻率。
再者，諧振頻率信息輸出裝置5，如專利申請2000-361301號說明書所示，也可以在把作為驅(qū)動電流而輸入到線性壓縮機(jī)100內(nèi)的交流電源的振幅值設(shè)為一定的條件下，當(dāng)使該交流電源的頻率變化時(shí)線性壓縮機(jī)中消耗的功率達(dá)到最大的頻率，推斷為諧振頻率。
以下詳細(xì)說明逆變控制器6、逆變器2、和該逆變器2的輸入電源1。
逆變控制器6把對逆變器2進(jìn)行開關(guān)的PWM(脈寬度調(diào)制)信號作為上述逆變器2的控制信號Scp輸出到逆變器2內(nèi)，同時(shí)根據(jù)上述諧振頻率信息Irf來調(diào)整該P(yáng)WM信號Scp的脈沖寬度。該P(yáng)WM信號Scp按照相當(dāng)于該脈沖寬度的期間來驅(qū)動逆變器2。
逆變器2接受從上述電源1來的電壓VDC，根據(jù)從逆變控制器6來的逆變器控制信號Scp向線性壓縮機(jī)1供給其頻率等于上述諧振頻率Fr的交流電壓Vd和交流電源Id。而且，逆變器2的輸入電源1必須是直流電源，以便向逆變器2內(nèi)供給直流功率。但逆變器2的輸入電源也可以采用商用的交流電源。這種輸入電源的構(gòu)成部分包括對商用交流電壓(電流)進(jìn)行整流的例如二極管橋式電路或大功率逆變器等整流電路、以及對該整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波的濾波電容器。
上述逆變器2的具體電路結(jié)構(gòu)如圖2(a)～圖2(d)所示，有許多種。
圖2(a)和圖2(b)所示的逆變器分別為具有4管開關(guān)元件、以及與各個(gè)元件相對應(yīng)的二極管的電壓型全橋式逆變器21、以及電流型全橋式逆變器22，這些全橋式逆變器在其輸入電源的電壓為直流電壓VDC時(shí)，向負(fù)荷L輸出從+VDC到-VDC范圍的電壓。
也就是說，電壓型全橋式逆變器21的構(gòu)成部分有第1串聯(lián)電路C1a，其串聯(lián)連接第1和第2開關(guān)電路21a和21b；以及第2串聯(lián)電路C1b，其串聯(lián)連接與該第1串聯(lián)電路C1a相并聯(lián)連接的第3和第4開關(guān)電路21c和21d。
在此，各開關(guān)電路21a～21d由NPN晶體管所組成的開關(guān)元件S1和與其反向并聯(lián)連接的二極管D1構(gòu)成。該逆變器21把電源1的直流電 VDC加到上述第1和第2串聯(lián)電路C1a和C1b的兩端上，在第1串聯(lián)電路C1a中的第1和第2開關(guān)電路21a和21b的連接點(diǎn)N1a、以及第2串聯(lián)電路C1b中的第3和第4開關(guān)元件21c和21d的連接點(diǎn)N1b之間，產(chǎn)生加到負(fù)荷L上的交流電壓Vd。
并且，電流型全橋式逆變器22的構(gòu)成部分有第1串聯(lián)電路C2a，其串聯(lián)連接第1和第2開關(guān)電路22a和22b；第2串聯(lián)電路C2b，其串聯(lián)連接與該第1串聯(lián)電路C2a并聯(lián)連接的第3和第4開關(guān)電路22c和22d；以及電感元件22e，其一端連接在上述第1和第2串聯(lián)電路C2a和C2b的一端上。
在此，各開關(guān)電路22a～22d由NPN晶體管所組成的開關(guān)元件S2、和陽極連接在該NPN晶體管的發(fā)射極上的二極管D2構(gòu)成。該逆變器22若在上述電感元件22e的另一端和上述第1和第2串聯(lián)電路C2a和C2b的另一端之間，加上電源1的直流電壓VDC，則在第1串聯(lián)電路C2a中的第1和第2開關(guān)電路22a和22b的連接點(diǎn)N2a、以及第2串聯(lián)電路C2b中的第3和第4開關(guān)電路22c和22d的連接點(diǎn)N2b之間，產(chǎn)生加到負(fù)荷L上的交流電壓Vd。
并且，圖2(c)和圖2(d)所示的逆變器分別是電壓型半橋式逆變器23和24，其中分別具有2管開關(guān)元件以及與該元件相對應(yīng)的二極管。
在此，上述半橋式逆變器23，在其輸入電源的電壓為直流電壓VDC時(shí)，向負(fù)荷L輸出從+VDC/2到-VDC/2的范圍的電壓。并且，上述半橋式逆變器24在其輸入電源的電壓為直流電 VDC時(shí)，向負(fù)荷L輸出從+VDC到O的范圍的電壓。這樣，這些半橋式逆變器，電源利用率為全橋式逆變器的一半。
也就是說，電壓型全橋式逆變器23的構(gòu)成部分有第1串聯(lián)電路C3a，其串聯(lián)連接第1和第2開關(guān)電路23a和23b；以及第2串聯(lián)電路C3b，其串聯(lián)連接與該第1串聯(lián)電路C3a并聯(lián)連接的第1和第2電容電路23c和23d。在此，各開關(guān)電路23a和23b，由NPN晶體管所組成的開關(guān)元件S3、以及與其反向并聯(lián)連接的二極管D3構(gòu)成。上述第1和第2電容電路23c和23d分別由電容器23c和23d構(gòu)成。該逆變器23若在上述第1和第2串聯(lián)電路C3a和C3b的兩端上加上電源1的直流電壓VDC，則在第1串聯(lián)電路C3a中的第1和第2開關(guān)電路23a和23b連接點(diǎn)N3a、以及第2串聯(lián)電路C3b中的第1和第2電容電路23c和24d的連接點(diǎn)N3b之間，發(fā)生加到負(fù)荷L上的交流電壓Vd。
并且，電壓型半橋式逆變器24，由串聯(lián)連接第1和第2開關(guān)電路24a和24b而形成的串聯(lián)電路C4a構(gòu)成，在此，各開關(guān)電路24a和24b，由NPN晶體管所組成的開關(guān)元件S4、以及與其反向并聯(lián)連接的二極管D4構(gòu)成。逆變器24若在上述串聯(lián)電路C4a的兩端上加上直流電源1的輸出電壓，則在構(gòu)成上述第2開關(guān)電路24b的二極管D4的陽極和陰極之間，產(chǎn)生加到負(fù)荷L上的交流電源Vd。
以下詳細(xì)說明輸出電流檢測裝置3，電流檢測器9、輸出電壓檢測裝置4，通斷開關(guān)10和定時(shí)檢測裝置7。
上述輸出電流檢測裝置3根據(jù)作為上述電流檢測器9的監(jiān)視輸出的驅(qū)動電流檢測信號Scm，來檢測加到線性壓縮機(jī)100的線性馬達(dá)82(參見圖7)上的逆變器輸出電流(線性壓縮機(jī)驅(qū)動電流)Id，向上述通斷開關(guān)10內(nèi)輸出驅(qū)動電流檢測信號Dcd。該電流檢測器9可以是采用利用了磁性體和霍耳元件的磁式電流檢測器、以及發(fā)生與線性壓縮機(jī)驅(qū)動電流相對應(yīng)的電壓的電流互感器等。并且，檢測線性壓縮機(jī)100的驅(qū)動電流的方法，也可以是根據(jù)布置在上述電流供給路徑上的分流電阻中所產(chǎn)生的電壓來計(jì)算電流。
上述輸出電壓檢測裝置4檢測出由逆變器2供給到線性壓縮機(jī)100的線性馬達(dá)82(參見圖7)的逆變器輸出電壓(線性壓縮機(jī)驅(qū)動電壓)Vd，把驅(qū)動電壓檢測信號Dvd輸出到上述通斷開關(guān)10內(nèi)。在此，在上述逆變器2為電壓型逆變器的情況下，因?yàn)槟孀兤鬏敵鲭妷篤d的波形是PWM波型，所以，很難直接測量該逆變器輸出電壓Vd。因此，電壓型逆變器的輸出電壓的測量方法可以是利用由變壓器和電容器以及電阻制作的低通濾波器等，對輸出電壓進(jìn)行PWM波形的整形處理，測量出經(jīng)過該波形整形處理的輸出電壓。并且，電壓型逆變器的輸出電壓的測量方法，也可以不是使用上述低通濾波器，而是根據(jù)輸入到逆變器2內(nèi)的直流電壓VDC、以及從逆變控制器6中輸出的逆變器控制信號Scp即PWM信號的脈沖寬度，計(jì)算出逆變器2的輸出電壓Vd。
上述通斷開關(guān)10具有第1輸入側(cè)接點(diǎn)10a，其輸入從上述輸出電流檢測裝置3來的驅(qū)動電流檢測信號Dcd；
第2輸入側(cè)接點(diǎn)10b，其輸入從上述輸出電壓檢測裝置4來的驅(qū)動電壓檢測信號Dvd。
第1輸出側(cè)接點(diǎn)10c，用于向活塞速度檢測裝置8內(nèi)輸出上述驅(qū)動電流檢測信號Dcd；以及第2輸出側(cè)接點(diǎn)10d，用于向活塞速度檢測裝置8內(nèi)輸出上述驅(qū)動電壓檢測信號Dvd，根據(jù)從上述定時(shí)檢測裝置7來的檢測輸出，即開關(guān)控制信號Scs，使上述第1輸入側(cè)接點(diǎn)10a和第1輸出側(cè)接點(diǎn)10c之間、以及上述第2輸入側(cè)接點(diǎn)10c和第1輸出側(cè)接點(diǎn)10d之間變成導(dǎo)通狀態(tài)或非導(dǎo)通狀態(tài)。
上述定時(shí)檢測裝置7根據(jù)從上述電流檢測器9來的驅(qū)動電流監(jiān)視信號Scm，檢測出這樣的相位定時(shí)，即線性壓縮機(jī)驅(qū)動電流Id的相位至少與90°和270°中的一個(gè)相一致，按照該相位定時(shí)來使上述通斷開關(guān)10的第1、第2的輸入側(cè)接點(diǎn)10a、10b和第1、第2輸出側(cè)接點(diǎn)10c、10c處于導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)控制信號Scs被輸出到該通斷開關(guān)10內(nèi)。該定時(shí)檢測器7，逆變器輸出電流(線性壓縮機(jī)驅(qū)動電流)Id是正弦波，所以，利用相位為90°或270°時(shí)取極值，來檢測驅(qū)動電流相位至少與90°和270°中的一個(gè)相一致的相位定時(shí)，作為驅(qū)動電流Vd取波峰值(最大振幅)的相位定時(shí)。
最后，詳細(xì)說明活塞速度計(jì)算裝置8。
該活塞速度計(jì)算裝置8按照由定時(shí)檢測器7檢測出的相位定時(shí)，來接收從輸出電流檢測裝置3來的驅(qū)動電流檢測信號Dcd、以及從輸出電壓檢測裝置4來的驅(qū)動電壓檢測信號Dvd，根據(jù)該相位定時(shí)中的逆變器輸出電流Id和逆變器輸出電壓Vd的瞬時(shí)值、以及線性馬達(dá)的推力常數(shù)，來計(jì)算出按一定角速度往復(fù)運(yùn)動的活塞速度的最大振幅(活塞速度的絕對值的最大值)，輸出表示該活塞速度的最大振幅的活塞速度信息Ipve。
以下利用附圖和數(shù)式來具體說明在上述活塞速度計(jì)算裝置8中的運(yùn)算處理。
圖3說明線性壓縮機(jī)在活塞運(yùn)動的諧振狀態(tài)下被驅(qū)動的線性壓縮機(jī)的諧振驅(qū)動狀態(tài)，它表示在諧振驅(qū)動狀態(tài)下，驅(qū)動電流Id、活塞速度(往復(fù)運(yùn)動速度)v、活塞位移量x′和活塞加速度a發(fā)生變化的情況。在此，上述活塞位移量x′是與圖9所示的活塞振幅中心位置Pav相對的活塞位置的位移量。
供給到線性壓縮機(jī)100內(nèi)的逆變器輸出電流(線性馬達(dá)驅(qū)動電流)Id與加在活塞上的力成正比，所以，在線性壓縮機(jī)100的諧振驅(qū)動狀態(tài)下，線性馬達(dá)驅(qū)動電流Id的相位等于活塞速度v的相位。并且，活塞位移量x′和活塞加速度a分別對應(yīng)于與活塞速度v相對的積分值和微分值，所以，在線性壓縮機(jī)的諧振驅(qū)動狀態(tài)下，活塞位移量x′，其相位相對于活塞速度v的相位延遲90°，活塞加速度a，其相位相對于活塞速度v的相位超前90°。
并且，作為活塞的運(yùn)動方程式，如現(xiàn)有技術(shù)中說明的那樣，根據(jù)線性馬達(dá)的等效電路(參見圖8)利用基爾霍夫定律推導(dǎo)出的(1)式可以成立，尤其，作為線性壓縮機(jī)的諧振驅(qū)動狀態(tài)中的活塞的運(yùn)動方程式，下列(5)式可取代上述(1)式而成立。vm=1α(V1-R×I1)---(5)]]>現(xiàn)簡單說明如下。如圖3所示，線性壓縮機(jī)100在活塞往復(fù)運(yùn)動的諧振狀態(tài)下被驅(qū)動的諧振驅(qū)動狀態(tài)下，線性馬達(dá)驅(qū)動電流Id的相位等于活塞速度v的相位。例如，驅(qū)動電流Id的相位為90°或270°時(shí)，活塞速度v的相位也為90°或270°。
也就是說，在該線性壓縮機(jī)100的諧振驅(qū)動狀態(tài)下，按照由定時(shí)檢測裝置7檢測出的相位定時(shí)(驅(qū)動電流Id的相位為90°或270°的定時(shí))。活塞速度v為最大值或最小值，即活塞速度的絕對值為最大，并且，驅(qū)動電流Id也取極大值或極小值。因此，驅(qū)動電流Id的微分值為零，式(1)的右邊第3項(xiàng)的值為零。
所以，當(dāng)線性壓縮機(jī)處于諧振驅(qū)動狀態(tài)時(shí)，刪除(1)式的右邊第3項(xiàng)而獲得的(5)式成立。而且，上述(5)式中的變量V和變量I分別是逆變器輸出電壓Vd的測量值V、以及逆變器輸出電流Id的測量值I。
根據(jù)該(5)式，可以從以下數(shù)值中求出活塞速度v的最大振幅(最大值或最小值)vO[m/s]，這些值是線性壓縮機(jī)的驅(qū)動電流的相位為90°或270°的定時(shí)的逆變器輸出電壓Vd(測量值V)的瞬時(shí)值V1[v]、用該定時(shí)的逆變器輸出電流Id(測量值I)的瞬時(shí)值I1[A]、構(gòu)成線性馬達(dá)的線圈的等效電阻R[Ω]、以及馬達(dá)的推力常數(shù)α[N/A]。
而且，本實(shí)施例1的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置101由構(gòu)成該線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置101的各個(gè)裝置3～5、7、8和逆變控制器6也可以是由硬件構(gòu)成的。但是，這些裝置3～5、7、8和逆變控制器6也可以是由硬件構(gòu)成的。
并且，在上述實(shí)施例1的說明中，為便于理解，線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置101假定具有硬件的通斷開關(guān)10，但在用軟件來構(gòu)成上述各裝置3～8的情況下，可以不使用通斷開關(guān)10而構(gòu)成線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置101。
例如，為了取代上述通斷開關(guān)10，也可以使上述輸出電流檢測裝置3和輸出電壓檢測裝置4僅在由上述定時(shí)檢測裝置7檢測出了線性壓縮機(jī)驅(qū)動電流Id的相位與90°和270°中的至少一種相一致的相位定時(shí)時(shí)才進(jìn)行動作，把上述驅(qū)動電流檢測信號Dcd和驅(qū)動電壓檢測信號Dvd輸出到活塞速度檢測裝置8內(nèi)。
以下說明動作。
在逆變控制器6中，生成脈沖信號Scp，其脈沖寬度根據(jù)從諧振頻率信息輸出裝置5輸出的諧振頻率信息Irf來進(jìn)行調(diào)整，該脈沖信號Scp作為逆變器控制信號被供給到逆變器2內(nèi)。在此，上述脈沖信號Scp的脈沖寬度調(diào)整到在活塞往復(fù)運(yùn)動的諧振狀態(tài)下來對線性壓縮機(jī)100進(jìn)行驅(qū)動。
若將脈沖信號Scp供給到上述逆變器2內(nèi)，則在逆變器2中，根據(jù)該脈沖信號Scp，從來自電源1的直流電壓VDC中生成頻率與上述諧振頻率Fr一致的交流電壓Vd，該交流電壓Vd作為驅(qū)動電壓被加到線性壓縮機(jī)100的線性馬達(dá)上。
例如，在上述逆變器21采用了圖2(a)所示的電壓型全橋式逆變器21的情況下，從上述逆變控制器6來的脈沖信號Scp被加到逆變器21中的構(gòu)成各開關(guān)電路21a～21d的NPN晶體管(開關(guān)元件)S1的基極上。于是，在該逆變器21中，進(jìn)行第1和第4開關(guān)電路21a和21d的開關(guān)元件S1的通斷動作、以及第2和第3開關(guān)電路21b和21c的開關(guān)元件S1的通斷動作，互相補(bǔ)充。這樣，在第1串聯(lián)電路C1a的連接交點(diǎn)N1a和第2串聯(lián)電路C1b的連接交點(diǎn)N1b之間產(chǎn)生作為逆變器輸出電壓Id的交流電壓，該交流電壓Id作為驅(qū)動電壓被加到線性壓縮機(jī)100的線性馬達(dá)上。
在線性壓縮機(jī)100中，若在線性馬達(dá)上加上驅(qū)動電壓Id，則活塞開始往復(fù)運(yùn)動，然后，在線性壓縮機(jī)100的驅(qū)動狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)，該線性壓縮機(jī)100在一定負(fù)荷條件下，使活塞往復(fù)運(yùn)動達(dá)到諧振狀態(tài)，即諧振驅(qū)動狀態(tài)。
這時(shí)，供給到線性壓縮機(jī)上的驅(qū)動電流Id由電流檢測器9來進(jìn)行監(jiān)視，從該電流檢測器9把電流監(jiān)視輸出(驅(qū)動電流監(jiān)視信號)Scm輸出到輸出電流檢測裝置3和定時(shí)檢測裝置7內(nèi)。
于是，在輸出電流檢測裝置3中，根據(jù)來自電流檢測器9的電流監(jiān)視輸出Scs，檢測出逆變器輸出電流，即線性壓縮機(jī)100的驅(qū)動電流Id，檢測輸出(驅(qū)動電流檢測信號)Dcd被輸出到上述通斷開關(guān)10的第1輸入側(cè)接點(diǎn)10a上。并且，在輸出電壓檢測裝置4中檢測出逆變器輸出電壓Vd，該檢測輸出(驅(qū)動電壓檢測信號)Dvd被輸出到上述通斷開關(guān)10的第2輸入側(cè)接點(diǎn)10b上。
在上述定時(shí)檢測裝置7中，根據(jù)從上述電流檢測器9中來的電流監(jiān)視信號Scm，檢測出驅(qū)動電流Id的相位為90°或270°的相位定時(shí)，按照該相位定時(shí)使上述通斷開關(guān)10的第1和第2輸入側(cè)接點(diǎn)10a和10b，以及對應(yīng)的第1和第2輸出側(cè)接點(diǎn)10c和10d變成導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)控制信號Scs被輸出到通斷開關(guān)10上。
在該通斷開關(guān)10中，利用上述開關(guān)控制信號Scs，按照相位定時(shí)，使對應(yīng)的輸入側(cè)接點(diǎn)和輸出側(cè)接點(diǎn)處于導(dǎo)通狀態(tài)，上述驅(qū)動電流Id和驅(qū)動電壓Vd的在上述相位定時(shí)時(shí)的值(瞬時(shí)值)I1和V1被輸出到活塞速度計(jì)算裝置8內(nèi)。
在活塞速度計(jì)算裝置8中，根據(jù)上述(5)式，從上述相位定時(shí)的驅(qū)動電流和驅(qū)動電壓的瞬時(shí)值I1和V1中計(jì)算出活塞速度的波峰值vm，輸出表示該波峰值的活塞速度信息Ipve。
這樣，在本實(shí)施例1的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置中，在活塞往復(fù)運(yùn)動為諧振狀態(tài)的諧振驅(qū)動狀態(tài)下對線性壓縮機(jī)100進(jìn)行驅(qū)動，測量出在此運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下當(dāng)線性壓縮機(jī)驅(qū)動電流Id的相位為90°或270°時(shí)的驅(qū)動電壓的瞬時(shí)值V1[V]和驅(qū)動電流的瞬時(shí)值I1[A]，利用被測的驅(qū)動電壓的瞬時(shí)值V1[V]和驅(qū)動電流的瞬時(shí)值I1[A]、以及線性馬達(dá)繞組的等效電阻R(Ω)和馬達(dá)的推力常數(shù)α[N/A]，根據(jù)規(guī)定的函數(shù)式，求出活塞速度的最大振幅vm[m/s]，所以，與根據(jù)線性壓縮機(jī)驅(qū)動電流的測量值進(jìn)行微分運(yùn)算而求出活塞速度的情況相比，能減少驅(qū)動電流的測量次數(shù)，即使最低時(shí)也能在驅(qū)動電流的一個(gè)周期內(nèi)，僅測量該驅(qū)動電流和驅(qū)動電壓一次，即可求出活塞速度的最大振幅vm[m/s]。
并且，在實(shí)施例1中，利用驅(qū)動電流Id的相位為90°或270°時(shí)的驅(qū)動電流的瞬時(shí)值I1[A]和驅(qū)動電壓的瞬時(shí)值V1[V]，通過四則運(yùn)算，來計(jì)算活塞速度的最大振幅vm，所以，在活塞速度的最大振幅的計(jì)算處理中不需要進(jìn)行驅(qū)動電流的微分運(yùn)算。因此，能排除微分器引起的計(jì)算誤差，能提高活塞速度計(jì)算精度。
而且，在上述實(shí)施例1中，定時(shí)檢測裝置7檢測出逆變器輸出電流(線性壓縮機(jī)驅(qū)動電流)Id的相位為90°和270°中的至少一種時(shí)的相位定時(shí)。但定時(shí)檢測器7也可以檢測線性壓縮機(jī)100的驅(qū)動電流Id的變化量為零的相位定時(shí)。
在此情況下，也是由定時(shí)檢測裝置7輸出驅(qū)動電流(逆變器輸出電流)Id的瞬時(shí)值為波峰值(最大振幅)的相位定時(shí)。這是因?yàn)轵?qū)動電流為正弦波，所以，驅(qū)動電流的相位為90°或270°時(shí)該驅(qū)動電流為極值。
并且，作為上述驅(qū)動電流(逆變器輸出電流)Id為其波峰值的定時(shí)檢測方法，也可以這樣平常對逆變器輸出電流值進(jìn)行監(jiān)視，檢測出該值的變化方向改變的相位定時(shí)，即輸出電流值的變化從增加向減少，或者從減少向增加進(jìn)行切換的相位定時(shí)。
再者，在上述實(shí)施例1中，上述定時(shí)檢測裝置7根據(jù)電流檢測器9的監(jiān)視輸出Scm，檢測出逆變器2的輸出電流相位為90°或270°的相位定時(shí)。但是，該定時(shí)檢測裝置7也可以根據(jù)從逆變控制器6輸出的逆變器2的控制信號，即脈沖信號Scp，來檢測出逆變器2的輸出電流Id的相位為90°或270°的相位定時(shí)。
但在此情況下，根據(jù)從逆變控制器6中輸出的逆變器2的控制信號(脈沖信號)Scp用邏輯方法決定的逆變器輸出電流的相位，相對于實(shí)際從逆變器2中輸出的輸出電流Id的相位，有可能出現(xiàn)相當(dāng)于控制誤差的偏移量。
因此，可以采用這樣的方法檢測出基于從逆變控制器6來的逆變器控制信號Scp的理想的逆變器輸出電流的相位、以及實(shí)際從逆變器2中輸出的輸出電流Id的相位的誤差，根據(jù)該被檢測的相位誤差，來校正從逆變控制器6來的逆變器控制信號Scp的相位。在此，作為檢測相位誤差的具體方法，可以是測量出實(shí)際從逆變器2中輸出的輸出電流Id的零交叉點(diǎn)的相位定時(shí)，測量出該相位定時(shí)、以及從逆變控制器6來的逆變器控制信號Scp的相位為0°或80°的相位定時(shí)的誤差。
并且，在上述實(shí)施例1中，活塞速度計(jì)算裝置8中的運(yùn)算處理所使用的線性馬達(dá)的內(nèi)部電阻值R是預(yù)先測量的已知值，但也可以對上述內(nèi)部電阻值R進(jìn)行溫度補(bǔ)償處理。
簡言之，隨著線性馬達(dá)的溫度實(shí)際的上升，來增大線性馬達(dá)的內(nèi)部電阻值R。
因此，測量出線性馬達(dá)的溫度，對預(yù)先測量的內(nèi)部電阻值進(jìn)行溫度補(bǔ)償后的值用于上述活塞速度計(jì)算處理，能得到更準(zhǔn)確的值作為活塞速度的波峰值。
在此，對該內(nèi)部電阻值進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)木唧w方法可以采用以下兩種一種是用一種表來表示作為線性馬達(dá)的線圈使用的導(dǎo)體的溫度及其阻值的關(guān)系；另一種是用一種計(jì)算式以便對內(nèi)部電阻值進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
例如，在線性馬達(dá)線圈是一般使用的銅線的情況下，相對于在20°以下測量的電阻值R20來說，t℃時(shí)的電阻值Rt可以由下列(6)求出。
Rt＝R20[1+0.00393×(t-20)] …(6)并且，在上述實(shí)施例1中，在活塞速度計(jì)算裝置8中進(jìn)行運(yùn)算處理所使用的線性馬達(dá)的推力常數(shù)，作為預(yù)先測量的已定值，上述推力常數(shù)也可以是根據(jù)線性壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來進(jìn)行了補(bǔ)償(校正)處理的。
例如，上述推力常數(shù)也可以是根據(jù)線性馬達(dá)的溫度進(jìn)行了補(bǔ)償處理的。也就是說，隨著線性馬達(dá)的溫度實(shí)際的上升，推力常數(shù)將減小。這是因?yàn)榫€性馬達(dá)中所使用的磁性體的磁通密度隨溫度上升而減小。因此，測量出線性馬達(dá)的溫度，在上述活塞速度計(jì)算處理中使用對預(yù)先測量的推力常數(shù)進(jìn)行了溫度補(bǔ)償?shù)闹?，能獲得更準(zhǔn)確的值作為活塞速度的波峰值。
在此，作為對上述推力常數(shù)進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)木唧w方法，可以用一種表來表示所用磁性體的溫度和磁通密度的關(guān)系。
并且，上述推力常數(shù)也可以是根據(jù)線性馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度(角速度)進(jìn)行了補(bǔ)償處理的。也就是說，實(shí)際上線性馬達(dá)的推力常數(shù)隨線性馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度(角速度)的提高而減小。因此，反復(fù)進(jìn)行活塞速度運(yùn)算處理的活塞速度計(jì)算裝置8，也可以在重復(fù)進(jìn)行的各次運(yùn)算處理中，根據(jù)由上次活塞速度計(jì)算處理所求得的活塞速度，對上述線性馬達(dá)的推力常數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，利用該補(bǔ)償后的推力常數(shù)來進(jìn)行活塞速度運(yùn)算。在此，上述推力常數(shù)的具體校正方法，可以是用一種表來表示從實(shí)驗(yàn)值中求出的馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和推力常數(shù)的關(guān)系，對線性馬達(dá)的推力常數(shù)進(jìn)行校正。
圖4是說明本發(fā)明第2實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置用的方框圖。
該第2實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置102具有一個(gè)活塞行程計(jì)算裝置41，該活塞行程計(jì)算裝置41是在第1實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置101中根據(jù)由上述活塞速度計(jì)算裝置8計(jì)算出的活塞速度的波峰值vO、以及由逆變控制器6決定的逆變器驅(qū)動頻率Fd，來計(jì)算出活塞往復(fù)運(yùn)動的行程，輸出表示該活塞行程的活塞行程信息Ipst。該第2實(shí)施例的逆變控制器6根據(jù)上述諧振頻率信息Irf來調(diào)整對逆變器2進(jìn)行開關(guān)的PWM信號Scp的脈沖寬度，把該脈沖寬度被調(diào)整后的PWM信號Scp作為逆變器驅(qū)動控制信號進(jìn)行輸出，同時(shí)，把由PWM信號Scp的脈沖寬度所決定的上述逆變器2的輸出電壓以及把輸出電壓的頻率表示為上述逆變器驅(qū)動頻率Fd的信息(逆變器驅(qū)動頻率信息)Idf，輸出到上述活塞行程計(jì)算裝置41內(nèi)。而且，上述逆變器驅(qū)動頻率Fd，其理想狀態(tài)是與諧振頻率信息Fr一致。并且，在此，上述活塞行程計(jì)算裝置41由軟件構(gòu)成。但是，該活塞行程計(jì)算裝置41也可以由硬件構(gòu)成。
以下說明動作。
該第2實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置102中的上述逆變控制器6和活塞行程計(jì)算裝置41以外的部分的動作，與上述第1實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置101中的相同，所以，主要說明上述逆變控制器6和活塞行程計(jì)算裝置41的動作。
在線性壓縮機(jī)100內(nèi)往復(fù)運(yùn)動的活塞72的位置，因?yàn)榛钊邮鼙粔嚎s的冷凍劑氣體的壓力，所以利用把時(shí)間作為變量的正弦波函數(shù)來表示。因此，若設(shè)活塞驅(qū)動裝置的角速度為ω[rad/sec]，設(shè)活塞位移的最大振幅為xm[m]，設(shè)以活塞振幅中心位置Pav(參見圖9)為基準(zhǔn)的活塞位移量(在時(shí)間t時(shí)活塞所在的地點(diǎn)和活塞振幅中心位置的距離)為x(t)[m]，則活塞位移量x(t)以時(shí)間t(秒)為變量，用下列(7)式來表示。
x(t)＝xm×sinω·t …(7)并且，活塞速度也由以時(shí)間為變量的正弦波函數(shù)來表示。所以，和上述活塞位移量一樣，若設(shè)活塞往復(fù)運(yùn)動的角速度為ω[度/秒]，設(shè)活塞速度的最大振幅為vm[米/秒]，則活塞瞬時(shí)速度(時(shí)間t時(shí)的活塞速度)為v(t)[米/秒]，則活塞瞬時(shí)速度v(t)利用以時(shí)間t[秒]為變量的正弦波函數(shù)，由下列(8)式表示。
v(t)＝vm×sinω·t …(8)并且，活塞位移量x(t)是活塞速度v(t)的積分值，所以，以時(shí)間為變量來表示活塞位移量的函數(shù)式，利用上述(8)式來推導(dǎo)出下列(9)式。x(t)=∫v(t)dt]]>=vmω×(-sinω·t)---(9)]]>并且，若從(7)式和(9)式中刪去活塞位移量x(t)，則活塞位移量的最大振幅xm利用活塞速度的最大振幅vm表示成xm＝-vm/ω。
所以，活塞位移量的最大振幅xm[m]通過以動作角速度ω[度/秒]去除活塞速度的最大振幅vm[m/s]而求出。
也就是說，在逆變控制器6中，根據(jù)上述諧振頻率信息Irf來調(diào)整對逆變器2進(jìn)行開關(guān)的PWM信號Scp的脈沖寬度，該脈沖寬度被調(diào)整后的PWM信號Scp作為逆變器驅(qū)動控制信號輸出到逆變器2內(nèi)，同時(shí)，由該P(yáng)WM信號Scp的脈沖寬度決定的上述逆變器2的輸出電壓、以及把輸出電壓的頻率表示為上述逆變器驅(qū)動頻率Fd的信息(逆變器驅(qū)動頻率信息)Idf被輸出到上述活塞行程計(jì)算裝置41內(nèi)。
于是，活塞行程計(jì)算裝置41接收從活塞速度計(jì)算裝置8來的活塞速度信息Ipve以及從逆變控制器6輸出的逆變器驅(qū)動頻率信息Idf，利用活塞往復(fù)運(yùn)動的角速度ω[弧度/秒]來除由活塞速度信息Ipve表示的活塞速度的最大振幅vm[米/秒]，進(jìn)行運(yùn)算處理。這樣，計(jì)算出活塞位移量的最大振幅xm[m]。而且，活塞往復(fù)運(yùn)動的角速度ω[弧度/秒]，其計(jì)算方法是由上述逆變器驅(qū)動頻率信息Idf所表示的逆變器2的輸出電壓和輸出電壓的頻率Fd[Hz]乘上2π。
并且，作為表示由上述運(yùn)算處理而求得的活塞位移量的最大振幅xm[m]的信息，從該計(jì)算裝置41中輸出表示活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞行程(該振幅最大值xm的2倍)的活塞行程信息Ipst。
這樣，在該第2實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置102中，具有活塞行程計(jì)算裝置41，該活塞行程計(jì)算裝置41根據(jù)在第1實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置101中由上述活塞速度計(jì)算裝置8所求出的活塞速度的波峰值vm、以及由線性壓縮機(jī)的諧振頻率Fr所決定的逆變器驅(qū)動頻率Fd，來計(jì)算出活塞行程，所以，根據(jù)該活塞行程，可以判斷出線性壓縮機(jī)中的活塞和汽缸蓋碰撞的危險(xiǎn)性。
而且，在上述第2實(shí)施例中，表示線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置102具有一種裝置41，能在第1實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置101中計(jì)算出活塞行程。但線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置也可以是在第2實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置102中具有下死點(diǎn)位置信息輸出裝置，其輸出從汽缸蓋位置Psh到活塞下死點(diǎn)位置Pbd的距離(即圖9所示的第3坐標(biāo)系X”的位移量xbd”)的信息，作為表示活塞的下死點(diǎn)位置Pbd(參見圖9)的信息；以及運(yùn)算裝置，其根據(jù)上述活塞行程信息和上述下死點(diǎn)位置信息來進(jìn)行四則運(yùn)算。
在此情況下，利用上述運(yùn)算裝置從上述下死點(diǎn)位置信息所表示的值xbd”(參見圖9)中減去上述活塞行程信息所表示的值的一半的值(Lps/2)，即可求出表示活塞振幅中心位置Pav的第3坐標(biāo)系X”中的活塞位移量xav”(參見圖9)。再者，在此情況下，對線性壓縮機(jī)進(jìn)行控制，使活塞振幅中心位置與線性馬達(dá)能達(dá)到最高效率的位置相一致，這樣，即可進(jìn)一步提高線性壓縮機(jī)的驅(qū)動效率。
并且，利用運(yùn)算裝置，從上述下死點(diǎn)位置信息所表示的值xbd”(參見圖9)中減去活塞行程信息所表示的活塞行程值(Lps)本身，即可計(jì)算出表示活塞上死點(diǎn)位置Ptd的第3坐標(biāo)系X”中的活塞位移量xtd(參見圖9)。該位移量xtd”是從汽缸蓋到活塞上死點(diǎn)位置的距離，所以從該位移量中可以判斷出活塞和汽缸蓋碰撞的可能性，能有助于防止活塞和汽缸蓋碰撞。
在此，上述下死點(diǎn)位置信息輸出裝置的具體結(jié)構(gòu)，例如，也可以利用下死點(diǎn)位置檢測器，以便把活塞上設(shè)定的規(guī)定測量點(diǎn)離汽缸蓋最遠(yuǎn)時(shí)的位置作為活塞下死點(diǎn)位置進(jìn)行測量，把該測量值作為表示從汽缸蓋位置Psh到活塞下死點(diǎn)位置Pbd的距離的信息進(jìn)行輸出。并且，該下死點(diǎn)位置檢測器也可以是一種僅能檢測活塞下死點(diǎn)位置的測量范圍小的位置檢測器，或者是檢測活塞測量點(diǎn)是否超過規(guī)定位置，遠(yuǎn)離汽缸蓋的簡易位置檢測器。
再者，上述下死點(diǎn)位置信息輸出裝置也可以根據(jù)由上述逆變控制器決定的上述逆變器的輸出電壓和輸出電流的頻率、以有由上述活塞速度計(jì)算裝置計(jì)算出的活塞速度的最大振幅，來輸出以汽缸蓋位置Psh為基準(zhǔn)，表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置的下死點(diǎn)位置信息。
并且，上述下死點(diǎn)位置信息輸出裝置也可以根據(jù)由上述逆變控制器決定的上述逆變器的輸出電壓和輸出電流的頻率、由上述活塞速度計(jì)算裝置計(jì)算出的活塞速度的最大振幅、進(jìn)行上述線性壓縮機(jī)的上述活塞往復(fù)運(yùn)動的可動部分的重量、以及上述彈性零件的彈簧常數(shù)，來計(jì)算出以上述活塞的中立位置為基準(zhǔn)表示上述活塞下死點(diǎn)位置的位置信息，作為上述下死點(diǎn)位置信息。在此情況下關(guān)于下死點(diǎn)位置信息輸出裝置的具體構(gòu)成，對以下第3實(shí)施例中的下死點(diǎn)位置計(jì)算裝置51(參見圖5)加以說明。
并且，上述線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置也可以在第2實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置102中具有上死點(diǎn)位置信息輸出裝置，用于輸出從汽缸蓋位置Psh到活塞上死點(diǎn)位置Pth的距離(圖9所示的第3坐標(biāo)系X”中的位移量xtd”)的信息，作為表示活塞的上死點(diǎn)位置Ptd(參見圖9)的信息；以及運(yùn)算裝置，用于根據(jù)上述活塞行程信息和上述上死點(diǎn)位置信息來進(jìn)行四則運(yùn)算。
在此情況下，利用上述運(yùn)算裝置，把上述活塞行程信息所表示的行程值的一半的值(Lps/2)加到上死點(diǎn)位置信息所表示的值xtd(參見圖9)上，即可計(jì)算出表示活塞振幅中心位置Pav的第3坐標(biāo)系X”中的位移量xav(參見圖9)。
并且，利用上述運(yùn)算裝置，把上述活塞行程信息所表示的活塞行程值(Lps)加到上述上死點(diǎn)位置信息所表示的值xtd(參見圖9)上，即可計(jì)算出表示活塞下死點(diǎn)位置Pbd的第3坐標(biāo)系X”中的位移量xpd”(參見圖9)。該位移量xbd”是從汽缸蓋位置Psh到活塞下死點(diǎn)位置Pbd的距離，所以，該位移量xbd”能有助于線性壓縮機(jī)的驅(qū)動控制，防止該諧振彈簧變形量達(dá)到破壞極限以上。
在此，上述上死點(diǎn)位置信息輸出裝置的具體構(gòu)成例如也可以采用這樣的上死點(diǎn)位置檢測器，它用于測量設(shè)定在活塞中的規(guī)定測量點(diǎn)最接近汽缸蓋時(shí)的位置作為活塞上死點(diǎn)位置，輸出該測量值作為表示從汽缸蓋位置Psh到活塞上死點(diǎn)位置Ptd的距離的信息。并且，該上死點(diǎn)位置檢測器也可以是只能檢測活塞上死點(diǎn)位置的測量范圍窄短的位置檢測器或者檢測活塞的測量點(diǎn)是否超過規(guī)定位置接近汽缸蓋的簡易位置檢測器。
再者，上述線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置也可以在第2實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置102中具有振幅中心位置信息計(jì)算裝置，用于輸出從汽缸蓋位置Psh到活塞振幅中心位置Pav的距離(圖9所示的第3坐標(biāo)系X”中的位移量xav”)，作為表示活塞振幅中心位置Pav(參見圖9)的信息；以及運(yùn)算裝置，用于根據(jù)上述活塞行程信息和上述振幅中心位置信息，進(jìn)行四則運(yùn)算。
在此情況下，利用上述運(yùn)算裝置，把上述活塞行程信息所表示的行程值的一半的值(Lps/2)，加到上述振幅中心位置信息所表示的值xav(參見圖9)上，即可計(jì)算出表示活塞下死點(diǎn)位置Pbd的第3坐標(biāo)系X”中的位移量xpd”(參見圖9)。
并且，相反，利用上述運(yùn)算裝置，把上述活塞行程信息所表示的行程值的一半的值(Lps/2)，從振幅中心位置信息所表示的值xav”(參見圖9)中減去，即可求出表示活塞上死點(diǎn)位置Ptd的第3坐標(biāo)系X”中的位移量xtd”(參見圖9)。
而且，作為對表示上述振幅中心位置的信息(從汽缸蓋位置Psh到活塞振幅中心位置Pav的距離)進(jìn)行計(jì)算的方法，也可以是根據(jù)線性壓縮機(jī)的排出壓力和吸入壓力的壓力差，以及活塞孔斷面積，計(jì)算出加在活塞上的氣體壓力所產(chǎn)生的力量，計(jì)算出活塞振幅中心位置。
并且，采用上述壓力差的振幅中心位置信息的計(jì)算方法，不僅根據(jù)該壓力差，而且還根據(jù)線性壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)周期ω來計(jì)算活塞上承受的氣壓所產(chǎn)生的力，這樣，能更加精確地計(jì)算出作為活塞振幅中心位置信息的距離信息。
并且，在上述第2實(shí)施例中，由活塞速度計(jì)算裝置進(jìn)行運(yùn)算處理所使用的線性馬達(dá)的推力常數(shù)是預(yù)先測量的已定值，但上述推力常數(shù)也可以是根據(jù)活塞振幅中心位置而進(jìn)行了校正處理的。
也就是說，實(shí)際上線性馬達(dá)的線圈和磁鐵之間的磁通密度隨線性馬達(dá)的線圈和磁鐵的位置關(guān)系不同而變化。這是因?yàn)榧釉诰€性馬達(dá)上的電流所產(chǎn)生的磁場使磁鐵的磁場變化。
因此，上述振幅中心位置信息計(jì)算裝置，也可以在反復(fù)進(jìn)行的各次振幅中心位置信息的計(jì)算處理中，根據(jù)由上次計(jì)算處理得出的振幅中心位置信息來校正上述推力常數(shù)的值，再根據(jù)已校正的推力常數(shù)來計(jì)算上述振幅中心位置信息。
并且，上述活塞行程計(jì)算裝置8也可以根據(jù)上述活塞速度的最大振幅來反復(fù)進(jìn)行計(jì)算處理，計(jì)算出上述活塞行程信息，在該反復(fù)進(jìn)行的各次運(yùn)算處理中，根據(jù)由上次計(jì)算處理而計(jì)算出的活塞行程信息，來校正上述線性馬達(dá)的由于該活塞位置變化而使其值變化的推力常數(shù)的值，再根據(jù)已校正的推力常數(shù)來計(jì)算上述活塞行程信息。在此情況下，能計(jì)算出更準(zhǔn)確的值作為活塞行程。
圖5是說明本發(fā)明第3實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置用的方框圖。并且圖10表示以活塞中立位置為基準(zhǔn)表示活塞位置的坐標(biāo)系Y”、以及以汽缸蓋位置Psh為基準(zhǔn)表示活塞位置的坐標(biāo)系X”(圖9的第3坐標(biāo)系)的對比狀態(tài)。
該第3實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置103是在上述第1實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置101中具有下死點(diǎn)位置計(jì)算裝置51，該裝置51根據(jù)由上述活塞速度計(jì)算裝置8求出的活塞速度的波峰值vm、以及由上述逆變控制器6決定的逆變器驅(qū)動頻率Fd，來計(jì)算以活塞中立位置Pav為基準(zhǔn)的活塞下死點(diǎn)位置Pbd的位移量ybd”(參見圖10)，作為活塞中立位置Pav和活塞下死點(diǎn)位置Pbd之間的距離信息，把該距離信息作為活塞下死點(diǎn)位置信息Ibdc進(jìn)行輸出。在此，上述活塞中立位置Pav是支承彈簧不變形時(shí)的活塞72的活塞軸線上的位置。并且，該第3實(shí)施例的逆變控制器6根據(jù)上述諧振頻率信息Irf來調(diào)整對逆變器2進(jìn)行開關(guān)的PWM信號Scp的脈寬，把該脈寬調(diào)整后的PWM信號Scp作為逆變器驅(qū)動控制信號而輸出到逆變器2內(nèi)，同時(shí)由該P(yáng)WM信號Scp的脈寬決定的上述逆變器2的輸出電壓以及輸出電壓的頻率被表示為上述逆變器驅(qū)動頻率Fd的信息(逆變器驅(qū)動頻率信息)Idf，被輸出到上述下死點(diǎn)位置計(jì)算裝置51內(nèi)。
而且，上述逆變器驅(qū)動頻率Fd理想狀態(tài)是與諧振頻率頻率Fr一致的。并且，在此，上述下死點(diǎn)位置計(jì)算裝置51是由軟件構(gòu)成的。但是，該下死點(diǎn)位置計(jì)算裝置51也可以由硬件構(gòu)成。
以下說明動作。
該第3實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置103中的、上述逆變控制器6和下死點(diǎn)位置計(jì)算裝置51以外的部分的動作，與第1實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置101中的動作相同，以下主要說明上述逆變控制器6和下死點(diǎn)位置計(jì)算裝置51的動作。
關(guān)于上述線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置103的線性馬達(dá)驅(qū)動的活塞往復(fù)運(yùn)動的運(yùn)動方程式，可成立下列(10)式。
m×a+k×y″＝α×I-β(P(t)-Ps) …(10)在(10)式中，m是往復(fù)運(yùn)動的可動零件的總質(zhì)量[kg]，a是該往復(fù)運(yùn)動的可動零件的瞬時(shí)加速度[m/s/s]。并且，k是組裝在線性壓縮機(jī)內(nèi)的支承彈簧的彈簧常數(shù)[N/M]；Y”是可動零件與彈簧不變形的狀態(tài)下的可動零件的位置(活塞中立位置)Pini相對的位移量[m]，α是線性馬達(dá)的推力常數(shù)[N/A]，I是加在線性馬達(dá)上的驅(qū)動電流的測量值[A]，β是活塞孔的斷面積[m.m]，P(t)是壓縮室內(nèi)部的壓力[Pa]，Ps是活塞背面?zhèn)鹊臍怏w壓力(吸入壓)[Pa]。
線性馬達(dá)103在活塞往復(fù)運(yùn)動的諧振狀態(tài)下被驅(qū)動時(shí)，活塞來到下死點(diǎn)位置上時(shí)，壓縮室內(nèi)部的壓力等于吸入壓，所以，在這時(shí)表示活塞運(yùn)動的運(yùn)動方程((10)式)中的右邊第2項(xiàng)為零。
并且，如圖3所示，在下死點(diǎn)位置，即活塞位移量最大時(shí)，加速度也最大，線性馬達(dá)的驅(qū)動電流Id為零。
所以，(10)式的左邊第1項(xiàng)的加速度a是加速度最大值(a＝am)、其左邊第2項(xiàng)的變量Y”是下死點(diǎn)位置的位移量(Y”＝Y(jié)bd)，其右邊第1項(xiàng)和右邊第2項(xiàng)為零(I＝0)，為取代(10)式，可成立(11)式。
m×am+k×ybd″＝0 …(11)在(11)式中，am是活塞加速度的最大值[m/s/s]，ybd”是以活塞頭中立位置Pini為基準(zhǔn)而表示的下死點(diǎn)位置的位移量[m]。
所以，若求活塞加速度的最大值am[m/s/s]，則利用(11)式，可以求出表示下死點(diǎn)位置的位移量ybd”(參見圖10)[m]。
以下說明活塞加速度的最大值am[m/s/s]的求法。
活塞加速度a和在上述第2實(shí)施例中說明的活塞位移量x(t)和活塞速度v(t)一樣，利用以時(shí)間t為變量的正弦波函數(shù)來表示。
具體來說，若設(shè)活塞運(yùn)動的角速度為ω[度/秒]，設(shè)活塞加速度的振幅最大值為am[m/s/s]，設(shè)活塞加速度的瞬時(shí)值為a(t)[m/s/s]，則因?yàn)榧铀俣仁撬俣鹊奈⒎种担?，活塞加速度以時(shí)間t[秒]為變量，用(12)式來表示。
a(t)＝am×cosω·t＝(v(t))′＝ω×vm×cosω·t…(12)從(12)式中可以看出，am＝vm×ω這一關(guān)系可以成立，所以，活塞加速度的最大值am[m/s/s]可以利用活塞速度的振幅最大值vm[m/s]和活塞運(yùn)動的角速度ω[度/秒]的乘積而求得。
該第3實(shí)施例的逆變控制器6根據(jù)上述諧振頻率信息Irf來調(diào)整對逆變器2進(jìn)行開關(guān)的PWM信號Scp的脈寬，把該脈寬調(diào)整后的PWM信號Scp作為逆變器驅(qū)動控制信號輸出到逆變器2內(nèi)，同時(shí)由該P(yáng)WM信號Scp的脈寬決定的上述逆變器2的輸出電壓以及輸出電壓的頻率被表示為上述逆變器驅(qū)動頻率Fd的信息(逆變器驅(qū)動頻率信息)Idf，被輸出到上述下死點(diǎn)位置計(jì)算裝置51內(nèi)。
于時(shí)，該第3實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置103中的下死點(diǎn)位置計(jì)算裝置51，接收從活塞速度計(jì)算裝置8輸出的活塞速度信息Ipve、以及從逆變控制器6輸出的逆變器驅(qū)動頻率信息Idf，對活塞速度信息Ipve所表示的活塞速度的最大振幅vm[m/s]、以及動作角速度ω[度/秒](逆變器驅(qū)動頻率信息Idf所表示的逆變器驅(qū)動頻率Fd[Hz]乘上2π而得到的值)進(jìn)行乘法運(yùn)算處理，通過該乘法運(yùn)算處理來計(jì)算出加速度的最大振幅am[m/s/s]。進(jìn)一步在上述下死點(diǎn)位置計(jì)算裝置51中，進(jìn)行該加速度的最大振幅am[m/s/s]和可動零件的總質(zhì)量m[kg]的乘法運(yùn)算處理，以及用線性壓縮機(jī)100的支承彈簧的彈簧常數(shù)k[N/m]去除由該乘法運(yùn)算處理而求得的值的除法運(yùn)算處理，通過該除方運(yùn)算處理而求出表示下死點(diǎn)位置Pbd的位移量Ybd”(參見圖10)[m]。并且，從下死點(diǎn)位置計(jì)算裝置51中輸出表示該位移量Ybd”[m]。并且，從下死點(diǎn)位置計(jì)算裝置51中輸出表示該位移量Ybd”[m]的信息作為下死點(diǎn)位置信息Ibdc。
這樣，在該第3實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置103中具有下死點(diǎn)位置計(jì)算裝置51，用于根據(jù)由活塞速度計(jì)算裝置8求得的活塞速度的最大振幅vm[m/s]、以及根據(jù)線性壓縮機(jī)的諧振頻率Fr決定的逆變器驅(qū)動頻率Fd，來計(jì)算表示活塞中立位置Pini和活塞下死點(diǎn)位置Pbd的距離的值Ybd[m]，作為表示活塞下死點(diǎn)位置Pbd的活塞位移量，所以，能根據(jù)活塞下死點(diǎn)位置信息來掌握諧振彈簧的撓曲量。該諧振彈簧的撓曲量能有助于對線性壓縮機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制，防止該諧振彈簧變形量超過破壞極限。
圖6是說明本發(fā)明第4實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置用的方框圖。
該第4實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置104和上述第1實(shí)施例的線性壓縮機(jī)101一樣，具有電源1、逆變器2、電流檢測器9、輸出電流檢測裝置3、諧振頻率信息輸出裝置5、逆變控制器6和定時(shí)檢測裝置7。
同時(shí)具有中心位置計(jì)算裝置61，用于根據(jù)輸出電流檢測裝置3的檢測輸出(驅(qū)動電流檢測信號)Dcd，來計(jì)算與上述活塞中立位置Pini相對的活塞振幅中心位置Pav(參見圖10)的位移量Yav”，作為表示活塞往復(fù)運(yùn)動的中心位置(活塞振幅中心位置)Pav的信息；以及通斷開關(guān)11，用于根據(jù)從上述定時(shí)檢測裝置7輸出的開關(guān)控制信號Scs，來控制上述驅(qū)動電流檢測信號Dcd向上述中心位置計(jì)算裝置61內(nèi)供給和停止供給。
在此，上述能斷開關(guān)11具有輸入側(cè)接點(diǎn)11a，用于輸入從上述輸出電流檢測裝置3來的驅(qū)動電流檢測信號Dcd；以及輸出側(cè)接點(diǎn)11b，用于把上述驅(qū)動電流檢測信號Dcd輸出到中心位置計(jì)算裝置61內(nèi)。
根據(jù)從上述定時(shí)檢測裝置7來的檢測輸出，即開關(guān)控制信號Scs，來使上述輸入側(cè)接點(diǎn)11a和輸出側(cè)接點(diǎn)11b之間變成導(dǎo)通狀態(tài)或非導(dǎo)通狀態(tài)。
而且，在該第4實(shí)施例中，上述中心位置計(jì)算裝置61是利用軟件來實(shí)現(xiàn)的。但是該中心位置計(jì)算裝置61也可以利用硬件來實(shí)現(xiàn)。
以下說明動作。
在該第4實(shí)施例中，與上述第1實(shí)施例一樣，在線性壓縮機(jī)100中，通過施加從逆變器2來的交流電壓Vd來驅(qū)動線性馬達(dá)，使活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動。并且，由于施加到上述線性壓縮機(jī)上的交流電流Vd的頻率與活塞往復(fù)運(yùn)動的諧振頻率Fr一致，所以，線性壓縮機(jī)100的運(yùn)轉(zhuǎn)在活塞往復(fù)運(yùn)動的諧振狀態(tài)下進(jìn)行。
這時(shí)，在輸出電流檢測裝置3中，根據(jù)從電流檢測器9來的電流監(jiān)視輸出Scm，檢測出逆變器輸出電流，即線性壓縮機(jī)100的驅(qū)動電流Id，把檢測輸出(驅(qū)動電流檢測信號)Dcd輸出到上述通斷開關(guān)11的輸入側(cè)接點(diǎn)11a內(nèi)。
并且，在上述定時(shí)檢測裝置7中，根據(jù)從上述電流檢測器9來的電流監(jiān)視輸出Scm，來檢測逆變器驅(qū)動電流Id的相位為90°和270°中的至少一種相位的相位定時(shí)，向該通斷開關(guān)11內(nèi)輸出開關(guān)控制信號Scs，以便利用該相位定時(shí)來使上述通斷開關(guān)11的輸入側(cè)接點(diǎn)11a和輸出側(cè)接點(diǎn)11b形成導(dǎo)通狀態(tài)。
在上述通斷開關(guān)11中，利用上述開關(guān)控制信號Scs按照上述相位定時(shí)，來使對應(yīng)的輸入側(cè)接點(diǎn)和輸出側(cè)接點(diǎn)變成導(dǎo)通狀態(tài)，使上述驅(qū)動電流Id的上述相位定時(shí)的值(瞬時(shí)值)I1輸出到上述中心位置計(jì)算裝置61內(nèi)。
于是，在中心位置計(jì)算裝置61中，根據(jù)上述相位定時(shí)的驅(qū)動電流的瞬時(shí)值Im，從下列(13)式中計(jì)算出以活塞中立位置Pini為基準(zhǔn)的活塞振幅中心位置Pav的位移量Yav”[m]，使表示該位移量Yav”的信息作為振幅中心位置信息Iav進(jìn)行輸出。
也就是說，如上述第3實(shí)施例中說明的那樣，關(guān)于線性壓縮機(jī)100的線性馬達(dá)驅(qū)動的活塞往復(fù)運(yùn)動，下列(10)式作為運(yùn)動方程式成立。
這種活塞往復(fù)運(yùn)動中的、輸入到線性壓縮機(jī)中的驅(qū)動電流的相位為90°和270°的至少一種相位的相位定時(shí)，活塞加速度a[m/s/s]為零，以活塞中立位置Pini為基準(zhǔn)的活塞位置P的位移量Y”[m]，與以活塞中立位置Pini為基準(zhǔn)的活塞振幅中心位置Pav的位移量Yav”一致，并且，驅(qū)動電流I[A]為最大值Im。
在該第4實(shí)施例中，線性壓縮機(jī)100被設(shè)計(jì)成用上述相位定時(shí)來打開線性壓縮機(jī)100的吸入閥，壓縮室內(nèi)部的壓力P(t)[Pa]等于吸入壓Ps[Pa]，所以，為取代上述(10)式，成立下式(13)。
k×yav″＝α×Im…(13)利用該式(13)通過下列運(yùn)算處理來求出活塞振幅中心位置Pav的位移量Yav”[m]，即線性壓縮機(jī)的輸入電流的最大振幅Im[A]和線性馬達(dá)的推力常數(shù)α[N/A]的乘積除以線性壓縮機(jī)的支承彈簧的彈簧常數(shù)K[N/m]。
這樣，在該實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置104中，為了取代第1實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置101中的輸出電壓檢測裝置4和活塞速度檢測裝置8，具有一種中心位置計(jì)算裝置61，用于根據(jù)線性壓縮機(jī)的驅(qū)動電流Id的相位為90°和270°中的一種相位的相位定時(shí)中的驅(qū)動電流的瞬時(shí)值Im[A]，來計(jì)算表示活塞振幅中心位置的位移量Yav”，所以，通過只有乘法運(yùn)算和除法運(yùn)算的簡單運(yùn)算處理，即可以更高的精度來求出與活塞中立位置Pini相對的活塞往復(fù)運(yùn)動的中心位置Pav的位移量Yav”；能夠簡單而且精密地進(jìn)行活塞往復(fù)運(yùn)動的中心位置Pav檢測。
而且，在上述第4實(shí)施例中表示作為線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置104，利用逆變器驅(qū)動電流Id的相位為90°和270°中的至少一種相位的相位定時(shí)，來檢測逆變器驅(qū)動電流Id的瞬時(shí)值Im，根據(jù)該瞬時(shí)值Im來計(jì)算活塞振幅中心位置信息。但是，線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置104也可以根據(jù)上述逆變器驅(qū)動電流Id的瞬時(shí)值Im、以及線性壓縮機(jī)排出的冷凍劑氣體壓力和線性壓縮機(jī)吸入的冷凍劑氣體壓力，來計(jì)算活塞振幅中心位置信息。
在此情況下，線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置是在第4實(shí)施例的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置中具有排出壓力檢測裝置，用于檢測由上述線性壓縮機(jī)排出的冷凍劑氣體壓力；以及吸入壓力檢測裝置，用于檢測由上述線性壓縮機(jī)吸入的冷凍劑氣體壓力，使上述中心位置信息計(jì)算裝置根據(jù)上述排出壓力和上述吸入壓力的壓力差，來計(jì)算從上述冷凍劑氣體作用于上述活塞上的上述活塞往復(fù)運(yùn)動方向上的作用力，根據(jù)已計(jì)算出的作用力，來計(jì)算以上述壓力差為零的活塞位置為基準(zhǔn)的表示上述活塞中心位置的位置信息。
并且，上述中心位置信息計(jì)算裝置也可以根據(jù)上述排出壓力和上述吸入壓力的壓力差，以及從上述諧振頻率信息輸出裝置5中輸出的諧振頻率信息所表示的諧振頻率來計(jì)算從上述冷凍劑氣體作用于上述活塞上的上述活塞往復(fù)運(yùn)動方向上的作用力，根據(jù)已計(jì)算出的作用力，來計(jì)算以上述壓力差為零的活塞位置為基準(zhǔn)的表示上述活塞中心位置的位置信息，作為上述中心位置信息。
如上所述，涉及本發(fā)明的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，能夠不使用位置檢測器，而通過簡單的運(yùn)算處理，來精確地檢測出線性壓縮機(jī)的活塞的行程和頂部間隙，隨負(fù)荷的變化而使活塞行程和頂部間隙變化的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置極為有用，可用于冷卻壓縮機(jī)等。
權(quán)利要求
1.一種線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，它具有活塞和使活塞往復(fù)運(yùn)動的線性馬達(dá)，把交流電壓加到該線性馬達(dá)上，對通過該活塞往復(fù)運(yùn)動而生成壓縮氣體的線性壓縮機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，該線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置的特征在于具有逆變器，用于向上述線性馬達(dá)輸出交流電壓和交流電流；諧振頻率信息輸出裝置，用于輸出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動的諧振頻率的諧振頻率信息；電壓檢測裝置，用于檢測上述逆變器的輸出電壓，輸出電壓檢測信號；電流檢測裝置，用于檢測上述逆變器的輸出電流，輸出電流檢測信號；逆變控制器，用于根據(jù)上述諧振頻率信息來控制上述逆變器，以便把頻率與上述活塞往復(fù)運(yùn)動的諧振頻率相一致的正弦波電壓和正弦波電流分別作為其輸出電壓和輸出電流進(jìn)行輸出；定時(shí)檢測裝置，用于把上述逆變器的輸出電流的微分值為零的相位定時(shí)作為特定相位定時(shí)進(jìn)行檢測；以及活塞速度計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述特定相位定時(shí)中的、上述逆變器的輸出電壓和輸出電流各自的瞬時(shí)值，來計(jì)算上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞速度的最大振幅。
2.權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述定時(shí)檢測裝置根據(jù)上述電流檢測信號，把上述逆變器的輸出電流的振幅為最大的相位定時(shí)作為上述特定相位定時(shí)進(jìn)行檢測。
3.權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述定時(shí)檢測裝置根據(jù)上述電流檢測信號，把上述逆變器的輸出交流電流的相位為90°和270°中的至少一個(gè)相位的相位定時(shí)作為上述特定相位定時(shí)進(jìn)行檢測。
4.權(quán)利要求3所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有逆變控制器，以便向上述逆變器輸出逆變器驅(qū)動控制信號，對該逆變器進(jìn)行控制，上述定時(shí)檢測裝置根據(jù)上述逆變器驅(qū)動控制信號的相位，來檢測上述逆變器的輸出電流的微分值為零的相位定時(shí)。
5.權(quán)利要求4所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述定時(shí)檢測裝置具有相位偏移量檢測器，以便檢測上述逆變器驅(qū)動控制信號的相位相對于上述逆變器輸出電流的相位的相位偏移量，根據(jù)對其相位進(jìn)行校正使該相位偏移量為零的逆變器驅(qū)動控制信號，來檢測上述逆變器輸出電流的微分值為零的相同定時(shí)。
6.權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述活塞速度計(jì)算裝置對上述線性馬達(dá)的、因溫度變化而使其值變化的推力常數(shù)進(jìn)行溫度校正處理，根據(jù)進(jìn)行了溫度校正處理的推力常數(shù)、上述瞬時(shí)電流值、瞬時(shí)電壓值和線性馬達(dá)的內(nèi)部電阻，來計(jì)算上述活塞速度的最大振幅。
7.權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述活塞速度計(jì)算裝置對上述線性馬達(dá)的、因溫度變化而使其值變化的內(nèi)部電阻值進(jìn)行溫度校正處理，根據(jù)進(jìn)行了該溫度校正處理的內(nèi)部電阻值，上述逆變器的輸出電壓和輸出電流各自的瞬時(shí)值、以及上述線性馬達(dá)的推力常數(shù)，來計(jì)算上述活塞速度的最大振幅。
8.權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述活塞速度計(jì)算裝置反復(fù)進(jìn)行速度計(jì)算處理，計(jì)算出上述活塞速度的最大振幅，在該反復(fù)進(jìn)行的速度計(jì)算處理中，上述線性馬達(dá)的、因該活塞速度變化而使其值變化的推力常數(shù)的值，根據(jù)由上次速度計(jì)算處理時(shí)計(jì)算出的活塞速度的最大振幅來進(jìn)行校正，根據(jù)校正后的推力常數(shù)來計(jì)算上述活塞速度的最大振幅。
9.權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有行程信息計(jì)算裝置，以便根據(jù)由上述逆變控制器決定的上述逆變器的輸出電壓和輸出電流的頻率、以及由上述活塞速度計(jì)算裝置計(jì)算出的活塞速度的最大振幅，來計(jì)算表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞位移的最大振幅的活塞行程信息。
10.權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有一種下死點(diǎn)位置信息計(jì)算裝置，以便根據(jù)由上述逆變控制器決定的上述逆變器的輸出電壓和輸出電流的頻率、以及由上述活塞速度計(jì)算裝置計(jì)算出的活塞速度的最大振幅，來計(jì)算表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置的下死點(diǎn)位置信息。
11.權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有下死點(diǎn)位置信息計(jì)算裝置，以便根據(jù)由上述逆變控制器決定的上述逆變器的輸出電壓和輸出電流的頻率、以及由上述活塞速度計(jì)算裝置計(jì)算出的活塞速度的最大振幅，來計(jì)算表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置的下死點(diǎn)位置信息，以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述下死點(diǎn)位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞中心位置的中心位置信息。
12.權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于下死點(diǎn)位置信息計(jì)算裝置，以便根據(jù)由上述逆變控制器決定的上述逆變器的輸出電壓和輸出電流的頻率、以及由上述活塞速度計(jì)算裝置計(jì)算出的活塞速度的最大振幅，來計(jì)算表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置的下死點(diǎn)位置信息，以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述下死點(diǎn)位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞上死點(diǎn)位置的上死點(diǎn)位置的信息。
13.權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有上死點(diǎn)位置信息檢測傳感器，用于檢測上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞上死點(diǎn)位置，輸出表示該位置的上死點(diǎn)位置信息；以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述上死點(diǎn)位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞中心位置的中心位置信息。
14.權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有上死點(diǎn)位置信息檢測傳感器，用于檢測上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞上死點(diǎn)位置，輸出表示該位置的上死點(diǎn)位置信息；以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述上死點(diǎn)位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置的下死點(diǎn)位置信息。
15.權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有下死點(diǎn)位置信息檢測傳感器，用于檢測上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞上死點(diǎn)位置，輸出表示該位置的下死點(diǎn)位置信息；以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述下死點(diǎn)位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞中心位置的中心位置信息。
16.權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有下死點(diǎn)位置信息檢測傳感器，用于檢測上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞下死點(diǎn)位置，輸出表示該位置的下死點(diǎn)位置信息；以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述下死點(diǎn)位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞上死點(diǎn)位置的上死點(diǎn)位置信息。
17.權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有中心位置信息計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述逆變器的輸出電流來計(jì)算表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞中心位置的中心位置信息，以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述中心位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞上死點(diǎn)位置的上死點(diǎn)位置信息。
18.權(quán)利要求9的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，中心位置信息計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述逆變器的輸出電流來計(jì)算表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞中心位置的中心位置信息，以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述中心位置信息和上述活塞行程信息來進(jìn)行四則運(yùn)算，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的下死點(diǎn)位置的下死點(diǎn)位置信息。
19.權(quán)利要求10的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述線性壓縮機(jī)具有對該活塞施加力量的彈性零件，以便當(dāng)上述活塞從其中立位置進(jìn)行位移時(shí)，使該活塞返回到其中立位置，上述下死點(diǎn)位置信息計(jì)算裝置，根據(jù)上述逆變控制器決定的上述逆變器的輸出電壓和輸出電流的頻率、由上述活塞速度計(jì)算裝置計(jì)算出的活塞速度的最大振幅、上述線性壓縮機(jī)中的上述活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動的可動部分的重量以及上述彈性零件的彈簧常數(shù)，以上述活塞的中立位置為基準(zhǔn)而計(jì)算出表示上述活塞下死點(diǎn)位置的位置信息作為上述下死點(diǎn)位置信息。
20.權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述活塞行程計(jì)算裝置，反復(fù)進(jìn)行計(jì)算處理，根據(jù)上述活塞速度的最大振幅計(jì)算出上述活塞行程信息，在該反復(fù)進(jìn)行的各運(yùn)算處理中，上述線性馬達(dá)的因該活塞位置變化而使其值變動的推力常數(shù)的值，根據(jù)由上次計(jì)算處理而計(jì)算出的活塞行程信息進(jìn)行校正，根據(jù)校正后的推力常數(shù)來計(jì)算上述活塞行程信息。
21.一種線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，它具有活塞和使活塞往復(fù)運(yùn)動的線性馬達(dá)，把交流電壓加到該線性馬達(dá)上，對通過該活塞往復(fù)運(yùn)動而生成壓縮氣體的線性壓縮機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，該線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置的特征在于具有逆變器，用于向上述線性馬達(dá)輸出交流電壓和交流電流；諧振頻率信息輸出裝置，用于輸出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動的諧振頻率的諧振頻率信息；電流檢測裝置，用于檢測上述逆變器的輸出電流，輸出電流檢測信號；逆變控制器，用于根據(jù)上述諧振頻率信息來控制上述逆變器，以便把頻率與上述活塞往復(fù)運(yùn)動的諧振頻率相一致的正弦波電壓和正弦波電流分別作為其輸出電壓和輸出電流進(jìn)行輸出；定時(shí)檢測裝置，用于把上述逆變器的輸出電流的微分值為零的相位定時(shí)作為特定相位定時(shí)進(jìn)行檢測；以及活塞中心位置計(jì)算裝置，用于根據(jù)上述特定相位定時(shí)中的上述逆變器的輸出電流的順時(shí)值，以上述線性壓縮機(jī)排出的冷凍劑氣體壓力和上述線性壓縮機(jī)吸入的冷凍劑氣體壓力的壓力差為零的活塞位置為基準(zhǔn)，計(jì)算出表示上述活塞往復(fù)運(yùn)動中的活塞中心位置的位置信息。
22.權(quán)利要求21所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述線性壓縮機(jī)具有彈性零件，以便當(dāng)上述活塞從其中立位置進(jìn)行位移時(shí)對活塞施加力量，使該活塞返回到其中立位置上，上述中心位置信息計(jì)算裝置，根據(jù)上述逆變器的輸出電流的最大振幅值，上述線性馬達(dá)的推力常數(shù)、以及上述彈性零件的彈簧常數(shù)，以上述活塞的中立位置為基準(zhǔn)，求出表示上述活塞中心位置的位置信息作為上述中心位置信息。
23.權(quán)利要求21所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于具有排出壓力檢測裝置，用于檢測上述線性壓縮機(jī)排出的冷凍劑氣體的壓力；以及吸入壓力檢測裝置，用于檢測上述線性壓縮機(jī)吸入的冷凍劑氣體的壓力；上述中心位置信息計(jì)算裝置根據(jù)上述排出壓力和上述吸入壓力差，來計(jì)算出從上述冷凍劑氣體作用于上述活塞的、上述活塞往復(fù)運(yùn)動方向上的作用力，根據(jù)該計(jì)算出的作用力，以上述壓力差為零的活塞位置為基準(zhǔn)，計(jì)算出表示上述活塞中心位置的位置信息作為上述中心位置信息。
24.權(quán)利要求23所述的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于上述中心位置信息計(jì)算裝置根據(jù)上述排出壓力和上述吸入壓力差以及諧振頻率信息所表示的諧振頻率，來計(jì)算出從上述冷凍劑氣體作用于上述活塞的、上述活塞往復(fù)運(yùn)動方向上的作用力，根據(jù)該計(jì)算出的作用力，以上述壓力差為零的活塞位置為基準(zhǔn)，計(jì)算出表示上述活塞中心位置的位置信息作為上述中心位置信息。
全文摘要
本發(fā)明的線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置(101)，具有向線性壓縮機(jī)(100)供給規(guī)定頻率的驅(qū)動電流的逆變器(2)，還包括逆變控制器(6)，用于根據(jù)諧振頻率信息來控制上述逆變器(2)，使其輸出電流的頻率變成諧振頻率，利用逆變器(2)的輸出電流Id的變化量為零的相位定時(shí)，來測量逆變器(2)的輸出電流Id和輸出電壓Vd的瞬時(shí)值，根據(jù)這些測量值來計(jì)算活塞行程。這種線性壓縮機(jī)驅(qū)動裝置(101)不用位置檢測器，而是通過簡單的運(yùn)算處理即可精確地檢測出線性壓縮機(jī)的活塞的行程和頂部間隙。
文檔編號F04B17/03GK1463486SQ02801730
公開日2003年12月24日 申請日期2002年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月18日
發(fā)明者植田光男, 吉岡包晴 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社