JP2002155868A - リニアコンプレッサ駆動装置、媒体、および情報集合体 - Google Patents
リニアコンプレッサ駆動装置、媒体、および情報集合体Info
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- JP2002155868A JP2002155868A JP2000361301A JP2000361301A JP2002155868A JP 2002155868 A JP2002155868 A JP 2002155868A JP 2000361301 A JP2000361301 A JP 2000361301A JP 2000361301 A JP2000361301 A JP 2000361301A JP 2002155868 A JP2002155868 A JP 2002155868A
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- Control Of Linear Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
明細書
【課題】 リニアコンプレッサを高効率で駆動すること
が困難であった。 【解決手段】 リニアモータに供給する交流電流を出力
するインバータ６と、インバータ６の出力電流を検出す
る電流検出手段８と、インバータ６の出力電圧を検出す
る電圧検出手段１０と、出力電流の電流振幅値を決定す
る電流振幅値決定手段２と、検出された出力電流および
検出された出力電圧に基づいて、インバータ６の出力電
力を算出する出力電力算出手段１１と、出力電力が最大
になるように、出力電流の周波数を決定するための駆動
周波数決定手段４と、決定された電流振幅値および決定
された周波数に基づいて、インバータ６を制御するイン
バータ制御手段９とを備えたことを特徴とするリニアコ
ンプレッサ駆動装置である。
が困難であった。 【解決手段】 リニアモータに供給する交流電流を出力
するインバータ６と、インバータ６の出力電流を検出す
る電流検出手段８と、インバータ６の出力電圧を検出す
る電圧検出手段１０と、出力電流の電流振幅値を決定す
る電流振幅値決定手段２と、検出された出力電流および
検出された出力電圧に基づいて、インバータ６の出力電
力を算出する出力電力算出手段１１と、出力電力が最大
になるように、出力電流の周波数を決定するための駆動
周波数決定手段４と、決定された電流振幅値および決定
された周波数に基づいて、インバータ６を制御するイン
バータ制御手段９とを備えたことを特徴とするリニアコ
ンプレッサ駆動装置である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、シリン
ダ内のピストンをリニアモータにより往復運動させ、シ
リンダとピストンにより形成される圧縮室において圧縮
ガスを生成するリニアコンプレッサの駆動装置、媒体、
および情報集合体に関する。
ダ内のピストンをリニアモータにより往復運動させ、シ
リンダとピストンにより形成される圧縮室において圧縮
ガスを生成するリニアコンプレッサの駆動装置、媒体、
および情報集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、圧縮ガスを生成するための、機械
的な弾性部材又は圧縮ガスの弾性を利用したリニアコン
プレッサは知られている。
的な弾性部材又は圧縮ガスの弾性を利用したリニアコン
プレッサは知られている。
【０００３】そこで、従来のリニアコンプレッサの構成
図である図７を参照しながら、弾性部材としてバネを用
いた従来のリニアコンプレッサの構成および動作につい
て説明する。
図である図７を参照しながら、弾性部材としてバネを用
いた従来のリニアコンプレッサの構成および動作につい
て説明する。
【０００４】シリンダ６０には、ピストン６１がその軸
線方向に沿って摺動自在に支持される。ピストン６１に
は、マグネット６２が固持される。また、マグネット６
２と相対向する位置には、アウターヨーク６３に埋設さ
れるステータコイル６４が配設される。
線方向に沿って摺動自在に支持される。ピストン６１に
は、マグネット６２が固持される。また、マグネット６
２と相対向する位置には、アウターヨーク６３に埋設さ
れるステータコイル６４が配設される。
【０００５】シリンダ６０とピストン６１とで形成され
る圧縮室６５には、吸入管６６および吐出管６７が連結
され、吸入管６６には吸入バルブ６８が、吐出管６７に
は吐出バルブ６９がそれぞれ設けられている。また、ピ
ストン６１は、共振バネ７０により弾性支持される。
る圧縮室６５には、吸入管６６および吐出管６７が連結
され、吸入管６６には吸入バルブ６８が、吐出管６７に
は吐出バルブ６９がそれぞれ設けられている。また、ピ
ストン６１は、共振バネ７０により弾性支持される。
【０００６】アウターヨーク６３、ステータコイル６
４、マグネット６２からなるリニアモータ７１に、モー
タドライバ（図示省略）を介して断続的に通電を行うこ
とにより、ピストン６１がその軸線方向に往復動し、圧
縮室６５内において冷媒の吸入、圧縮が行われる。
４、マグネット６２からなるリニアモータ７１に、モー
タドライバ（図示省略）を介して断続的に通電を行うこ
とにより、ピストン６１がその軸線方向に往復動し、圧
縮室６５内において冷媒の吸入、圧縮が行われる。
【０００７】リニアコンプレッサを高効率駆動するため
には、そのリニアコンプレッサの共振周波数で駆動する
必要がある。そして、リニアコンプレッサの共振周波数
は、（１）弾性部材を備えたものでは、機械的に備え付
けられた弾性部材と圧縮ガスとにより生じる弾性によっ
て、（２）圧縮ガスの弾性のみを利用するものでは、そ
の弾性のみによって決定されている。
には、そのリニアコンプレッサの共振周波数で駆動する
必要がある。そして、リニアコンプレッサの共振周波数
は、（１）弾性部材を備えたものでは、機械的に備え付
けられた弾性部材と圧縮ガスとにより生じる弾性によっ
て、（２）圧縮ガスの弾性のみを利用するものでは、そ
の弾性のみによって決定されている。
【０００８】しかし、何れにしても、圧縮ガスによって
生じる弾性は負荷変動に伴い大きく変化するため、この
リニアコンプレッサの共振周波数を一意に決めることは
できない。そこで、入力電流とピストン速度との位相が
等しいとき共振状態であるという現象を利用し、変動す
る共振周波数を算出しようとする方法などがとられてき
た（特開平１０−２６０８３号公報参照）。
生じる弾性は負荷変動に伴い大きく変化するため、この
リニアコンプレッサの共振周波数を一意に決めることは
できない。そこで、入力電流とピストン速度との位相が
等しいとき共振状態であるという現象を利用し、変動す
る共振周波数を算出しようとする方法などがとられてき
た（特開平１０−２６０８３号公報参照）。
【０００９】そこで、このような方法の一例を、従来の
位置センサ付きリニアコンプレッサの共振追従動作を説
明するためのフローチャートである図８を参照しなが
ら、簡単に説明する。
位置センサ付きリニアコンプレッサの共振追従動作を説
明するためのフローチャートである図８を参照しなが
ら、簡単に説明する。
【００１０】共振周波数検知制御が開始されると、ステ
ップＳ２０において、駆動周波数ｆからリニアコンプレ
ッサに入力される正弦波電流指令値Ｉｒｅｆが作成され
る。そして、ステップＳ２１において、リニアコンプレ
ッサに備え付けられている位置センサからのピストンの
位置情報より、ピストンの現在の速度Ｖｎｏｗを求め
る。
ップＳ２０において、駆動周波数ｆからリニアコンプレ
ッサに入力される正弦波電流指令値Ｉｒｅｆが作成され
る。そして、ステップＳ２１において、リニアコンプレ
ッサに備え付けられている位置センサからのピストンの
位置情報より、ピストンの現在の速度Ｖｎｏｗを求め
る。
【００１１】ステップＳ２２では、先ほど求めたＩｒｅ
ｆとＶｎｏｗの位相差を求め、Ｉｒｅｆが進んでいたな
らばステップＳ２３に、位相が等しければステップＳ２
４に、Ｉｒｅｆが遅れていたならばステップＳ２５に進
む。
ｆとＶｎｏｗの位相差を求め、Ｉｒｅｆが進んでいたな
らばステップＳ２３に、位相が等しければステップＳ２
４に、Ｉｒｅｆが遅れていたならばステップＳ２５に進
む。
【００１２】ステップＳ２２では、現在の駆動周波数が
共振周波数より低いということなので、駆動周波数ｆを
増加させてステップＳ２０に戻る。ステップＳ２３で
は、現在の駆動周波数が共振周波数に等しいということ
なので、駆動周波数ｆを変化させずにステップＳ２０に
戻る。ステップＳ２４では、現在の駆動周波数が共振周
波数より高いということなので、駆動周波数ｆを減少さ
せてステップＳ２０に戻る。
共振周波数より低いということなので、駆動周波数ｆを
増加させてステップＳ２０に戻る。ステップＳ２３で
は、現在の駆動周波数が共振周波数に等しいということ
なので、駆動周波数ｆを変化させずにステップＳ２０に
戻る。ステップＳ２４では、現在の駆動周波数が共振周
波数より高いということなので、駆動周波数ｆを減少さ
せてステップＳ２０に戻る。
【００１３】このように位置センサにより得られたピス
トンの位置情報を用いて、駆動周波数を共振周波数にな
るように制御していた。
トンの位置情報を用いて、駆動周波数を共振周波数にな
るように制御していた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな手法をとるためには、前述されたようにシリンダ内
のピストンの変位を測定する必要があるため、リニアコ
ンプレッサ内に変位測定装置を組み込まなければならな
かった。そのため、リニアコンプレッサの容積が変位測
定装置の体積だけ大きくなってしまうのみならず、変位
測定装置自体をリニアコンプレッサのシェル内に封入し
なければならないことから、温度、圧力などに関して過
酷な動作条件下において変位測定装置の動作信頼性を保
証しなければならないという課題があった。
うな手法をとるためには、前述されたようにシリンダ内
のピストンの変位を測定する必要があるため、リニアコ
ンプレッサ内に変位測定装置を組み込まなければならな
かった。そのため、リニアコンプレッサの容積が変位測
定装置の体積だけ大きくなってしまうのみならず、変位
測定装置自体をリニアコンプレッサのシェル内に封入し
なければならないことから、温度、圧力などに関して過
酷な動作条件下において変位測定装置の動作信頼性を保
証しなければならないという課題があった。
【００１５】本発明は、上記従来のこのような課題を考
慮し、ピストンの変位を用いずにリニアコンプレッサを
高効率で駆動するリニアコンプレッサ駆動装置、媒体、
および情報集合体を提供することを目的とするものであ
る。
慮し、ピストンの変位を用いずにリニアコンプレッサを
高効率で駆動するリニアコンプレッサ駆動装置、媒体、
および情報集合体を提供することを目的とするものであ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】第一の本発明（請求項１
に対応）は、ピストンをシリンダ内でリニアモータによ
り駆動させ、圧縮ガスを生成させるリニアコンプレッサ
のリニアコンプレッサ駆動装置であって、前記リニアモ
ータに供給する交流電流を出力するインバータと、前記
インバータの出力電流を検出する電流検出手段と、前記
インバータの出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記
出力電流の電流振幅値を決定する電流振幅値決定手段
と、前記検出された出力電流および前記検出された出力
電圧に基づいて、前記インバータの出力電力を算出する
出力電力算出手段と、前記出力電力が最大になるよう
に、前記出力電流の周波数を決定するための周波数決定
手段と、前記決定された電流振幅値および前記決定され
た周波数に基づいて、前記インバータを制御するインバ
ータ制御手段とを備えたことを特徴とするリニアコンプ
レッサ駆動装置である。
に対応）は、ピストンをシリンダ内でリニアモータによ
り駆動させ、圧縮ガスを生成させるリニアコンプレッサ
のリニアコンプレッサ駆動装置であって、前記リニアモ
ータに供給する交流電流を出力するインバータと、前記
インバータの出力電流を検出する電流検出手段と、前記
インバータの出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記
出力電流の電流振幅値を決定する電流振幅値決定手段
と、前記検出された出力電流および前記検出された出力
電圧に基づいて、前記インバータの出力電力を算出する
出力電力算出手段と、前記出力電力が最大になるよう
に、前記出力電流の周波数を決定するための周波数決定
手段と、前記決定された電流振幅値および前記決定され
た周波数に基づいて、前記インバータを制御するインバ
ータ制御手段とを備えたことを特徴とするリニアコンプ
レッサ駆動装置である。
【００１７】第二の本発明（請求項２に対応）は、前記
電圧検出手段は、前記インバータに入力される直流電圧
を検出する直流電圧検出手段と、前記インバータ制御手
段から前記インバータに送られる制御信号および前記検
出された直流電圧に基づいて、前記インバータの出力電
圧を算出する出力電圧算出手段とを有することを特徴と
する第一の本発明のリニアコンプレッサ駆動装置であ
る。
電圧検出手段は、前記インバータに入力される直流電圧
を検出する直流電圧検出手段と、前記インバータ制御手
段から前記インバータに送られる制御信号および前記検
出された直流電圧に基づいて、前記インバータの出力電
圧を算出する出力電圧算出手段とを有することを特徴と
する第一の本発明のリニアコンプレッサ駆動装置であ
る。
【００１８】第三の本発明（請求項３に対応）は、前記
周波数決定手段は、周波数制御周期および周波数変化量
の二変数を有し、前記周波数制御周期ごとに、前々回決
定した周波数での運転により得られた前記出力電力と前
回決定した周波数での運転により得られた前記出力電力
とを比較し、（１）前記出力電力が増加している場合に
は、前記前回と同じ方向に前記周波数変化量だけ前記周
波数を変化させ、（２）前記出力電力が減少している場
合には、前記前回と異なる方向に前記周波数変化量だけ
前記周波数を変化させることにより、今回の周波数を決
定することを特徴とする第一または第二の本発明のリニ
アコンプレッサ駆動装置である。
周波数決定手段は、周波数制御周期および周波数変化量
の二変数を有し、前記周波数制御周期ごとに、前々回決
定した周波数での運転により得られた前記出力電力と前
回決定した周波数での運転により得られた前記出力電力
とを比較し、（１）前記出力電力が増加している場合に
は、前記前回と同じ方向に前記周波数変化量だけ前記周
波数を変化させ、（２）前記出力電力が減少している場
合には、前記前回と異なる方向に前記周波数変化量だけ
前記周波数を変化させることにより、今回の周波数を決
定することを特徴とする第一または第二の本発明のリニ
アコンプレッサ駆動装置である。
【００１９】第四の本発明（請求項４に対応）は、前記
周波数決定手段は、所定の回数以上続けて前記同じ方向
に前記周波数を変化させ、かつ前記出力電力が所定量以
上変化している場合には、前記前回決定した周波数を保
持することを特徴とする第三の本発明のリニアコンプレ
ッサ駆動装置である。
周波数決定手段は、所定の回数以上続けて前記同じ方向
に前記周波数を変化させ、かつ前記出力電力が所定量以
上変化している場合には、前記前回決定した周波数を保
持することを特徴とする第三の本発明のリニアコンプレ
ッサ駆動装置である。
【００２０】第五の本発明（請求項５に対応）は、前記
周波数決定手段は、前記出力電力の変化量に基づいて、
前記周波数制御周期を変更することを特徴とする第三の
本発明のリニアコンプレッサ駆動装置である。
周波数決定手段は、前記出力電力の変化量に基づいて、
前記周波数制御周期を変更することを特徴とする第三の
本発明のリニアコンプレッサ駆動装置である。
【００２１】第六の本発明（請求項６に対応）は、前記
周波数決定手段は、前記出力電力の変化量に基づいて、
前記周波数変化量を変更することを特徴とする第三の本
発明のリニアコンプレッサ駆動装置である。
周波数決定手段は、前記出力電力の変化量に基づいて、
前記周波数変化量を変更することを特徴とする第三の本
発明のリニアコンプレッサ駆動装置である。
【００２２】第七の本発明（請求項７に対応）は、前記
周波数決定手段は、前記決定された電流振幅値が変化し
た場合には、前回決定した周波数を保持することを特徴
とする第一の本発明のリニアコンプレッサ駆動装置であ
る。
周波数決定手段は、前記決定された電流振幅値が変化し
た場合には、前回決定した周波数を保持することを特徴
とする第一の本発明のリニアコンプレッサ駆動装置であ
る。
【００２３】第八の本発明（請求項８に対応）は、前記
電流振幅値決定手段は、前記出力電力が所定量以上変化
した場合には、前記決定した電流振幅値を保持すること
を特徴とする第一の本発明のリニアコンプレッサ駆動装
置である。
電流振幅値決定手段は、前記出力電力が所定量以上変化
した場合には、前記決定した電流振幅値を保持すること
を特徴とする第一の本発明のリニアコンプレッサ駆動装
置である。
【００２４】第九の本発明（請求項９に対応）は、前記
リニアコンプレッサは、冷凍サイクル装置の一部として
使用され、前記電流振幅値決定手段は、前記冷凍サイク
ル装置の周囲温度およびそれに対応した設定温度に基づ
いて、前記電流振幅値を決定することを特徴とする第一
の本発明のリニアコンプレッサ駆動装置である。
リニアコンプレッサは、冷凍サイクル装置の一部として
使用され、前記電流振幅値決定手段は、前記冷凍サイク
ル装置の周囲温度およびそれに対応した設定温度に基づ
いて、前記電流振幅値を決定することを特徴とする第一
の本発明のリニアコンプレッサ駆動装置である。
【００２５】第十の本発明（請求項１０に対応）は、前
記電流振幅値決定手段は、前記周囲温度と前記設定温度
との温度差を減少させるように、前記電流振幅値を決定
することを特徴とする第九の本発明のリニアコンプレッ
サ駆動装置である。
記電流振幅値決定手段は、前記周囲温度と前記設定温度
との温度差を減少させるように、前記電流振幅値を決定
することを特徴とする第九の本発明のリニアコンプレッ
サ駆動装置である。
【００２６】第十一の本発明（請求項１１に対応）は、
前記電流振幅値決定手段は、前記算出された出力電力
が、前記周囲温度および前記設定温度に基づいて設定さ
れる前記リニアコンプレッサに入力すべき設定電力とな
るように、前記電流振幅値を決定することを特徴とする
第九の本発明のリニアコンプレッサ駆動装置である。
前記電流振幅値決定手段は、前記算出された出力電力
が、前記周囲温度および前記設定温度に基づいて設定さ
れる前記リニアコンプレッサに入力すべき設定電力とな
るように、前記電流振幅値を決定することを特徴とする
第九の本発明のリニアコンプレッサ駆動装置である。
【００２７】第十二の本発明（請求項１２に対応）は、
前記電流振幅値決定手段は、前記リニアコンプレッサの
起動時には、前記電流振幅値を徐々に増加させることを
特徴とする第一の本発明のリニアコンプレッサ駆動装置
である。
前記電流振幅値決定手段は、前記リニアコンプレッサの
起動時には、前記電流振幅値を徐々に増加させることを
特徴とする第一の本発明のリニアコンプレッサ駆動装置
である。
【００２８】第十三の本発明（請求項１３に対応）は、
前記電流振幅値決定手段は、前記リニアコンプレッサの
停止時には、前記電流振幅値を徐々に減少させることを
特徴とする第一の本発明のリニアコンプレッサ駆動装置
である。
前記電流振幅値決定手段は、前記リニアコンプレッサの
停止時には、前記電流振幅値を徐々に減少させることを
特徴とする第一の本発明のリニアコンプレッサ駆動装置
である。
【００２９】第十四の本発明（請求項１４に対応）は、
ピストンをシリンダ内でリニアモータにより駆動させ、
圧縮ガスを生成させるリニアコンプレッサのリニアコン
プレッサ駆動装置であって、前記リニアモータに供給す
る交流電流を出力するインバータと、前記インバータの
入力電流を検出する入力電流検出手段と、前記インバー
タの出力電流の電流振幅値を決定する電流振幅値決定手
段と、（１）前記検出された入力電流、および（２）あ
らかじめ分かっている、または検出された前記インバー
タの入力電圧に基づいて、前記インバータの入力電力を
算出する入力電力算出手段と、前記入力電力が最大にな
るように、前記インバータの出力電流の周波数を決定す
るための周波数決定手段と、前記決定された電流振幅値
および前記決定された周波数に基づいて、前記インバー
タを制御するインバータ制御手段とを備えたことを特徴
とするリニアコンプレッサ駆動装置である。
ピストンをシリンダ内でリニアモータにより駆動させ、
圧縮ガスを生成させるリニアコンプレッサのリニアコン
プレッサ駆動装置であって、前記リニアモータに供給す
る交流電流を出力するインバータと、前記インバータの
入力電流を検出する入力電流検出手段と、前記インバー
タの出力電流の電流振幅値を決定する電流振幅値決定手
段と、（１）前記検出された入力電流、および（２）あ
らかじめ分かっている、または検出された前記インバー
タの入力電圧に基づいて、前記インバータの入力電力を
算出する入力電力算出手段と、前記入力電力が最大にな
るように、前記インバータの出力電流の周波数を決定す
るための周波数決定手段と、前記決定された電流振幅値
および前記決定された周波数に基づいて、前記インバー
タを制御するインバータ制御手段とを備えたことを特徴
とするリニアコンプレッサ駆動装置である。
【００３０】第十五の本発明（請求項１５に対応）は、
第一、第二、第七、第八、第九、第十二、第十三、第十
四の何れかの本発明の全部または一部の手段の全部また
は一部の機能をコンピュータにより実行させるためのプ
ログラムおよび／またはデータを担持した媒体であっ
て、コンピュータにより処理可能なことを特徴とする媒
体である。
第一、第二、第七、第八、第九、第十二、第十三、第十
四の何れかの本発明の全部または一部の手段の全部また
は一部の機能をコンピュータにより実行させるためのプ
ログラムおよび／またはデータを担持した媒体であっ
て、コンピュータにより処理可能なことを特徴とする媒
体である。
【００３１】第十六の本発明（請求項１６に対応）は、
第一、第二、第七、第八、第九、第十二、第十三、第十
四の何れかの本発明の全部または一部の手段の全部また
は一部の機能をコンピュータにより実行させるためのプ
ログラムおよび／またはデータであることを特徴とする
情報集合体である。
第一、第二、第七、第八、第九、第十二、第十三、第十
四の何れかの本発明の全部または一部の手段の全部また
は一部の機能をコンピュータにより実行させるためのプ
ログラムおよび／またはデータであることを特徴とする
情報集合体である。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下では、本発明にかかる実施の
形態について、図面を参照しつつ説明を行う。なお、本
願発明の特徴は、リニアモータに入力する電流の振幅を
一定として、リニアモータ入力が最大となるように入力
電流の周波数を調整し、リニアモータを駆動することに
より、リニアコンプレッサを高効率で駆動できることを
見いだした点にある。この理論的な説明は、本実施の形
態１の後半部で述べる。
形態について、図面を参照しつつ説明を行う。なお、本
願発明の特徴は、リニアモータに入力する電流の振幅を
一定として、リニアモータ入力が最大となるように入力
電流の周波数を調整し、リニアモータを駆動することに
より、リニアコンプレッサを高効率で駆動できることを
見いだした点にある。この理論的な説明は、本実施の形
態１の後半部で述べる。
【００３３】（実施の形態１）はじめに、本実施の形態
１のリニアコンプレッサ駆動装置の構成について、本実
施の形態のリニアコンプレッサ駆動装置のブロック図で
ある図１を参照しながら説明する。
１のリニアコンプレッサ駆動装置の構成について、本実
施の形態のリニアコンプレッサ駆動装置のブロック図で
ある図１を参照しながら説明する。
【００３４】リニアコンプレッサ駆動装置は、直流電源
５、電流検出手段８、電圧検出手段１０、出力電力算出
手段１１、インバータ制御手段９、インバータ６、電流
振幅値決定手段２、駆動周波数決定手段４、および入力
電流波形指令手段３から構成される。なお、インバータ
制御手段９および入力電流波形指令手段３を含む手段
は、本発明のインバータ制御手段に対応する。
５、電流検出手段８、電圧検出手段１０、出力電力算出
手段１１、インバータ制御手段９、インバータ６、電流
振幅値決定手段２、駆動周波数決定手段４、および入力
電流波形指令手段３から構成される。なお、インバータ
制御手段９および入力電流波形指令手段３を含む手段
は、本発明のインバータ制御手段に対応する。
【００３５】つぎに、本実施の形態におけるリニアコン
プレッサ駆動装置の構成について、さらに詳しく説明す
る。
プレッサ駆動装置の構成について、さらに詳しく説明す
る。
【００３６】直流電源５は、インバータ６に直流電圧を
供給する。一般的には、交流電源とその交流を整流する
ダイオードブリッジ、平滑用コンデンサから構成され
る。
供給する。一般的には、交流電源とその交流を整流する
ダイオードブリッジ、平滑用コンデンサから構成され
る。
【００３７】電流検出手段８は、電流センサ７からリニ
アコンプレッサ１を駆動するリニアモータ（図示省略）
に供給する電流を検出する。
アコンプレッサ１を駆動するリニアモータ（図示省略）
に供給する電流を検出する。
【００３８】電圧検出手段１０は、インバータ６からリ
ニアコンプレッサ１を駆動するリニアモータに供給する
電圧を検出する。ただし、インバータ６の出力はＰＷＭ
（パルス幅変調）波形なので、直接測定することは困難
である。そこで、トランスやコンデンサと抵抗によって
作製されたローパスフィルタなどを用いて、ＰＷＭ波形
を整形し測定する。
ニアコンプレッサ１を駆動するリニアモータに供給する
電圧を検出する。ただし、インバータ６の出力はＰＷＭ
（パルス幅変調）波形なので、直接測定することは困難
である。そこで、トランスやコンデンサと抵抗によって
作製されたローパスフィルタなどを用いて、ＰＷＭ波形
を整形し測定する。
【００３９】出力電力算出手段１１は、インバータ６
の、電流検出手段８によって検出された出力電流と電圧
検出手段１０によって検出された出力電圧とから、イン
バータ６のインバータ出力電力（以下では単に出力電力
ともいう）Ｐを算出する。具体的には、測定された瞬時
電圧と瞬時電流との積から瞬時電力を算出し、駆動周波
数の１周期またはその整数倍の期間加算することによっ
て、インバータ出力電力Ｐを算出する。なお、出力電力
Ｐの算出は、瞬時電力をローパスフィルタにかけること
によっても実現できる。たとえば、前回算出した瞬時電
力に所定の重み（例えば０．９９９９）をかけ、今回算
出した瞬時電力に先ほどかけた重みと足すと１になる重
み（先ほどの例では０．０００１）をかけ、加算してい
けばよい。
の、電流検出手段８によって検出された出力電流と電圧
検出手段１０によって検出された出力電圧とから、イン
バータ６のインバータ出力電力（以下では単に出力電力
ともいう）Ｐを算出する。具体的には、測定された瞬時
電圧と瞬時電流との積から瞬時電力を算出し、駆動周波
数の１周期またはその整数倍の期間加算することによっ
て、インバータ出力電力Ｐを算出する。なお、出力電力
Ｐの算出は、瞬時電力をローパスフィルタにかけること
によっても実現できる。たとえば、前回算出した瞬時電
力に所定の重み（例えば０．９９９９）をかけ、今回算
出した瞬時電力に先ほどかけた重みと足すと１になる重
み（先ほどの例では０．０００１）をかけ、加算してい
けばよい。
【００４０】インバータ制御手段９は、指令電流波形と
検出電流との偏差を減少させるように、インバータ６の
出力ＰＷＭ幅を制御する。なお、具体的な制御方法とし
ては、指令電流波形と検出電流との偏差に対して、適切
なゲインを備えたＰ（比例）制御もしくはＰＩ（比例積
分）制御をかけ、インバータ６の出力ＰＷＭ幅を決定す
る方法がある。
検出電流との偏差を減少させるように、インバータ６の
出力ＰＷＭ幅を制御する。なお、具体的な制御方法とし
ては、指令電流波形と検出電流との偏差に対して、適切
なゲインを備えたＰ（比例）制御もしくはＰＩ（比例積
分）制御をかけ、インバータ６の出力ＰＷＭ幅を決定す
る方法がある。
【００４１】インバータ６は、インバータ制御手段９に
よって決定されたＰＷＭ幅で駆動される。なお、ここで
使用されているインバータ６は、単相フルブリッジイン
バータでも、単相ハーフブリッジインバータでもよい。
よって決定されたＰＷＭ幅で駆動される。なお、ここで
使用されているインバータ６は、単相フルブリッジイン
バータでも、単相ハーフブリッジインバータでもよい。
【００４２】電流振幅値決定手段２は、リニアコンプレ
ッサ１の状態、もしくはリニアコンプレッサ１が組み込
まれているシステムの状態から、リニアコンプレッサ１
を駆動するためにリニアモータに入力する電流の振幅値
Ｉを決定する。
ッサ１の状態、もしくはリニアコンプレッサ１が組み込
まれているシステムの状態から、リニアコンプレッサ１
を駆動するためにリニアモータに入力する電流の振幅値
Ｉを決定する。
【００４３】駆動周波数決定手段４は、リニアモータに
入力する電流の振幅を一定の状態としたときに、出力電
力算出手段１１によって計測されたリニアモータへの入
力電力が最大となるように、周波数を調整し決定する。
入力する電流の振幅を一定の状態としたときに、出力電
力算出手段１１によって計測されたリニアモータへの入
力電力が最大となるように、周波数を調整し決定する。
【００４４】入力電流波形指令手段３は、決定された振
幅値Ｉと周波数ωとを有する電流波形を作成し、同様な
波形を出力するようにインバータ制御手段９に指令す
る。
幅値Ｉと周波数ωとを有する電流波形を作成し、同様な
波形を出力するようにインバータ制御手段９に指令す
る。
【００４５】つぎに、本実施の形態のリニアコンプレッ
サ駆動装置の動作について、本実施の形態のリニアコン
プレッサ駆動装置の制御動作を示すフローチャートであ
る図２も参照しながら説明する。
サ駆動装置の動作について、本実施の形態のリニアコン
プレッサ駆動装置の制御動作を示すフローチャートであ
る図２も参照しながら説明する。
【００４６】リニアコンプレッサ１が起動され、定常状
態に落ち着き、本発明の制御方法の起動が指示される
と、ステップＳ１において、電流振幅値決定手段２によ
ってリニアコンプレッサ１の状態、もしくはリニアコン
プレッサ１が組み込まれているシステムの状態から、リ
ニアコンプレッサ１を駆動するリニアモータ（図示省
略）に入力する電流の振幅値Ｉを決定する。
態に落ち着き、本発明の制御方法の起動が指示される
と、ステップＳ１において、電流振幅値決定手段２によ
ってリニアコンプレッサ１の状態、もしくはリニアコン
プレッサ１が組み込まれているシステムの状態から、リ
ニアコンプレッサ１を駆動するリニアモータ（図示省
略）に入力する電流の振幅値Ｉを決定する。
【００４７】ステップＳ２において、入力電流波形指令
手段３によって、電流振幅値決定手段２により決定され
たＩと駆動周波数決定手段４により決定されたωから、
指令電流波形Ｉ×ｓｉｎωｔを生成する。
手段３によって、電流振幅値決定手段２により決定され
たＩと駆動周波数決定手段４により決定されたωから、
指令電流波形Ｉ×ｓｉｎωｔを生成する。
【００４８】ステップＳ３において、電流検出手段８に
よって検出された電流および指令電流波形Ｉ×ｓｉｎω
ｔに基づき、インバータ制御手段９およびインバータ６
が、リニアコンプレッサ１に電流を供給する。
よって検出された電流および指令電流波形Ｉ×ｓｉｎω
ｔに基づき、インバータ制御手段９およびインバータ６
が、リニアコンプレッサ１に電流を供給する。
【００４９】ステップＳ４において、出力電力算出手段
１１が、リニアコンプレッサ１に供給する電力Ｐを測定
する。
１１が、リニアコンプレッサ１に供給する電力Ｐを測定
する。
【００５０】ステップＳ５において、駆動周波数決定手
段４によってリニアコンプレッサ１に供給する電流振幅
Ｉが一定である条件下で、供給電力Ｐが最大となるよう
に入力する電流の周波数ωを調整する。
段４によってリニアコンプレッサ１に供給する電流振幅
Ｉが一定である条件下で、供給電力Ｐが最大となるよう
に入力する電流の周波数ωを調整する。
【００５１】供給電力Ｐが最大となるまでは、ステップ
Ｓ２〜Ｓ５を繰り返す。そして、供給電力Ｐが最大とな
れば、ステップＳ１に戻る。
Ｓ２〜Ｓ５を繰り返す。そして、供給電力Ｐが最大とな
れば、ステップＳ１に戻る。
【００５２】つぎに、駆動周波数決定手段４の動作につ
いて、駆動周波数決定手段４の制御動作を示すフローチ
ャートである図３も参照しながら、より詳しく説明す
る。
いて、駆動周波数決定手段４の制御動作を示すフローチ
ャートである図３も参照しながら、より詳しく説明す
る。
【００５３】以下では、２つの変数（すなわち、駆動周
波数変化周期および駆動周波数変化量）、および１つの
フラグ（すなわち、駆動周波数変化方向フラグ）を利用
する。なお、駆動周波数変化周期は、駆動周波数決定手
段４が動作を行う制御周期であり、駆動周波数変化量
は、駆動周波数決定手段４が１回の動作で変化させる駆
動周波数変化量である。また、駆動周波数変化方向フラ
グは、駆動周波数決定手段４が決定した駆動周波数の変
化方向に基づいており、１の場合は周波数増加であり、
−１の場合は周波数減少を示している。
波数変化周期および駆動周波数変化量）、および１つの
フラグ（すなわち、駆動周波数変化方向フラグ）を利用
する。なお、駆動周波数変化周期は、駆動周波数決定手
段４が動作を行う制御周期であり、駆動周波数変化量
は、駆動周波数決定手段４が１回の動作で変化させる駆
動周波数変化量である。また、駆動周波数変化方向フラ
グは、駆動周波数決定手段４が決定した駆動周波数の変
化方向に基づいており、１の場合は周波数増加であり、
−１の場合は周波数減少を示している。
【００５４】駆動周波数決定手段４が呼び出されると、
前回駆動周波数決定手段４が呼び出されたときに取得し
たリニアコンプレッサ１に入力されている電力と、今回
取得した電力とを、ステップＳ１０において比較する。
具体的には、前回の電力から今回の電力を引き、それら
の電力差を算出する。
前回駆動周波数決定手段４が呼び出されたときに取得し
たリニアコンプレッサ１に入力されている電力と、今回
取得した電力とを、ステップＳ１０において比較する。
具体的には、前回の電力から今回の電力を引き、それら
の電力差を算出する。
【００５５】この電力差が負であれば、前回決定した駆
動周波数が、リニアコンプレッサ１の最大電力駆動周波
数をはずす方向に変更されたということで、ステップＳ
１１において駆動周波数変化方向フラグを正負反転す
る。また、電力差が正もしくは０であれば、前回決定し
た駆動周波数が、リニアコンプレッサ１の最大電力駆動
周波数を追従する方向に変更されたということで、ステ
ップＳ１２において駆動周波数変化方向フラグをそのま
ま保持する。
動周波数が、リニアコンプレッサ１の最大電力駆動周波
数をはずす方向に変更されたということで、ステップＳ
１１において駆動周波数変化方向フラグを正負反転す
る。また、電力差が正もしくは０であれば、前回決定し
た駆動周波数が、リニアコンプレッサ１の最大電力駆動
周波数を追従する方向に変更されたということで、ステ
ップＳ１２において駆動周波数変化方向フラグをそのま
ま保持する。
【００５６】駆動周波数変化方向フラグが正ならば、ス
テップＳ１３において、駆動周波数を駆動周波数変化量
だけ増加させて決定する。逆に、駆動周波数変化方向フ
ラグが負ならば、ステップＳ１４において、駆動周波数
を駆動周波数変化量だけ減少させて決定する。
テップＳ１３において、駆動周波数を駆動周波数変化量
だけ増加させて決定する。逆に、駆動周波数変化方向フ
ラグが負ならば、ステップＳ１４において、駆動周波数
を駆動周波数変化量だけ減少させて決定する。
【００５７】そして、ステップＳ１５で駆動周波数変化
周期だけ待機し、ステップＳ１０に戻る。
周期だけ待機し、ステップＳ１０に戻る。
【００５８】このようにして、駆動周波数決定手段４
は、駆動周波数変化周期ごとに、駆動周波数を駆動周波
数変化量づつ変化させることにより、リニアコンプレッ
サ１に入力される電力を最大にするように、駆動周波数
を変化させる。
は、駆動周波数変化周期ごとに、駆動周波数を駆動周波
数変化量づつ変化させることにより、リニアコンプレッ
サ１に入力される電力を最大にするように、駆動周波数
を変化させる。
【００５９】つぎに、前述した通り、本願発明のリニア
コンプレッサ駆動装置の特徴について、理論的な裏付け
として（数１）〜（数３）を参照しながら説明する。
コンプレッサ駆動装置の特徴について、理論的な裏付け
として（数１）〜（数３）を参照しながら説明する。
【００６０】リニアコンプレッサを駆動するリニアモー
タでの入出力エネルギーの関係は、
タでの入出力エネルギーの関係は、
【００６１】
【数１】 と表すことができる。ここに、（数１）において、Ｐo
はリニアモータの平均出力エネルギー、Ｐiはリニアモ
ータの平均入力エネルギー、Ｒはリニアモータ内に存在
する等価抵抗、Ｉはリニアモータに入力する正弦波電流
の振幅である。なお、リニアモータの平均入力エネルギ
ーＰiは、上述したインバータ６の出力電力に対応す
る。
はリニアモータの平均出力エネルギー、Ｐiはリニアモ
ータの平均入力エネルギー、Ｒはリニアモータ内に存在
する等価抵抗、Ｉはリニアモータに入力する正弦波電流
の振幅である。なお、リニアモータの平均入力エネルギ
ーＰiは、上述したインバータ６の出力電力に対応す
る。
【００６２】（数１）からわかるように、リニアモータ
での損失は、リニアモータ内に存在する等価抵抗による
ジュール熱であり、等価抵抗が不変とすると、電流の周
波数にかかわらず電流の振幅値によってのみ決定され
る。
での損失は、リニアモータ内に存在する等価抵抗による
ジュール熱であり、等価抵抗が不変とすると、電流の周
波数にかかわらず電流の振幅値によってのみ決定され
る。
【００６３】また、リニアコンプレッサ出力Ｐc（以下
ではリニアモータ出力ともいう）とリニアモータの平均
出力エネルギーＰoとの比（以下ではコンプレッサメカ
効率ともいう）は、
ではリニアモータ出力ともいう）とリニアモータの平均
出力エネルギーＰoとの比（以下ではコンプレッサメカ
効率ともいう）は、
【００６４】
【数２】 を満足する。ここに、（数２）において、Ｐcはリニア
コンプレッサ出力、ηmはコンプレッサメカ効率であ
る。
コンプレッサ出力、ηmはコンプレッサメカ効率であ
る。
【００６５】よって、リニアコンプレッサ出力Ｐcとリ
ニアモータの平均入力エネルギーＰiとの比（以下では
総合効率ともいう）は、
ニアモータの平均入力エネルギーＰiとの比（以下では
総合効率ともいう）は、
【００６６】
【数３】 と表される。ここに、（数３）において、ηは総合効率
である。
である。
【００６７】リニアコンプレッサのある動作状態の近傍
ではコンプレッサメカ効率ηmが一定であると考えても
よい。したがって、リニアモータに入力する正弦波電流
の振幅Ｉを一定としてリニアコンプレッサを駆動すると
き、総合効率ηを最大にするには、（数３）よりリニア
モータの平均出力エネルギーＰoが最大になるように制
御すればよいことがわかる。また、リニアモータに入力
する正弦波電流の振幅Ｉを一定として駆動しているので
あるから、リニアモータの平均出力エネルギーＰoが最
大であるということは、（数１）より、リニアモータの
平均入力エネルギーＰiが最大であることを意味する。
ではコンプレッサメカ効率ηmが一定であると考えても
よい。したがって、リニアモータに入力する正弦波電流
の振幅Ｉを一定としてリニアコンプレッサを駆動すると
き、総合効率ηを最大にするには、（数３）よりリニア
モータの平均出力エネルギーＰoが最大になるように制
御すればよいことがわかる。また、リニアモータに入力
する正弦波電流の振幅Ｉを一定として駆動しているので
あるから、リニアモータの平均出力エネルギーＰoが最
大であるということは、（数１）より、リニアモータの
平均入力エネルギーＰiが最大であることを意味する。
【００６８】以上のことから、リニアモータに入力する
正弦波電流の振幅Ｉを一定として、リニアモータの平均
入力エネルギー（つまり、電源出力）が最大となるよう
に入力電流の周波数を調整することにより、リニアコン
プレッサを高効率で駆動できることが、理論的に証明さ
れた。
正弦波電流の振幅Ｉを一定として、リニアモータの平均
入力エネルギー（つまり、電源出力）が最大となるよう
に入力電流の周波数を調整することにより、リニアコン
プレッサを高効率で駆動できることが、理論的に証明さ
れた。
【００６９】つぎに、本実施の形態の実験結果のグラフ
を図５に示し、本実験結果を用いて本発明の構成の正当
性をさらに説明する。なお、図５は、本実施の形態のリ
ニアコンプレッサに入力する電流振幅値を一定に保ちな
がら駆動周波数を変化させたときの、入力電力、ピスト
ンの速度と電流の位相差、効率の三つの物理量の測定結
果を示す。ここに、効率としては、ある値を基準として
その相対値を採用している。
を図５に示し、本実験結果を用いて本発明の構成の正当
性をさらに説明する。なお、図５は、本実施の形態のリ
ニアコンプレッサに入力する電流振幅値を一定に保ちな
がら駆動周波数を変化させたときの、入力電力、ピスト
ンの速度と電流の位相差、効率の三つの物理量の測定結
果を示す。ここに、効率としては、ある値を基準として
その相対値を採用している。
【００７０】図５より、本実施の形態のリニアコンプレ
ッサに入力する電流の振幅値を一定とした条件下で、そ
の入力電力を最大になるように駆動周波数を決定する
（図中ではｆ０と示されている）ことにより、リニアコ
ンプレッサを最高の効率で駆動できることが、実験的に
も裏付けられた。また、その最高の効率でリニアコンプ
レッサを駆動しているとき、ピストンの速度と電流の位
相が同位相になっていることから、リニアコンプレッサ
が共振状態にあることもわかる。
ッサに入力する電流の振幅値を一定とした条件下で、そ
の入力電力を最大になるように駆動周波数を決定する
（図中ではｆ０と示されている）ことにより、リニアコ
ンプレッサを最高の効率で駆動できることが、実験的に
も裏付けられた。また、その最高の効率でリニアコンプ
レッサを駆動しているとき、ピストンの速度と電流の位
相が同位相になっていることから、リニアコンプレッサ
が共振状態にあることもわかる。
【００７１】（実施の形態２）つぎに、本実施の形態２
のリニアコンプレッサ駆動装置の構成および動作につい
て、本実施の形態のリニアコンプレッサ駆動装置のブロ
ック図である図６を参照しながら説明する。本実施の形
態のリニアコンプレッサ駆動装置は、前述された本実施
の形態１のリニアコンプレッサ駆動装置とほぼ同様の構
成を有しているが、電圧検出を行うための手段が、直流
電圧検出手段１２、および出力電圧算出部１３から構成
されている。
のリニアコンプレッサ駆動装置の構成および動作につい
て、本実施の形態のリニアコンプレッサ駆動装置のブロ
ック図である図６を参照しながら説明する。本実施の形
態のリニアコンプレッサ駆動装置は、前述された本実施
の形態１のリニアコンプレッサ駆動装置とほぼ同様の構
成を有しているが、電圧検出を行うための手段が、直流
電圧検出手段１２、および出力電圧算出部１３から構成
されている。
【００７２】前述した本実施の形態１では、インバータ
の出力電圧を直接検出しようとしていた。しかしなが
ら、インバータの制御装置のグランドは、入力の直流電
圧のグランドと同電位である。そのため、インバータの
出力電圧を検出するためには、絶縁を行うトランスやフ
ォトカップラといった回路部品が必要である。本実施の
形態２では、インバータの出力電圧を間接的に算出する
ことによって、上述の回路部品を不要にし、制御回路の
部品点数の減少およびサイズの縮小を可能とするもので
ある。
の出力電圧を直接検出しようとしていた。しかしなが
ら、インバータの制御装置のグランドは、入力の直流電
圧のグランドと同電位である。そのため、インバータの
出力電圧を検出するためには、絶縁を行うトランスやフ
ォトカップラといった回路部品が必要である。本実施の
形態２では、インバータの出力電圧を間接的に算出する
ことによって、上述の回路部品を不要にし、制御回路の
部品点数の減少およびサイズの縮小を可能とするもので
ある。
【００７３】直流電圧検出手段１２は、直流電源５から
インバータ６に供給する直流電圧を検出する。具体的に
は、抵抗分圧によって直流電圧を検出するのである。
インバータ６に供給する直流電圧を検出する。具体的に
は、抵抗分圧によって直流電圧を検出するのである。
【００７４】出力電圧算出手段１３は、インバータ６に
入力される直流電圧とインバータ制御手段９からインバ
ータ６に送られるＰＷＭ幅とから、インバータ６の出力
電圧を算出する。前述の実施の形態１において説明され
たように、トランスやローパスフィルタなどを用いず
に、インバータ６の出力電圧を算出するのである。
入力される直流電圧とインバータ制御手段９からインバ
ータ６に送られるＰＷＭ幅とから、インバータ６の出力
電圧を算出する。前述の実施の形態１において説明され
たように、トランスやローパスフィルタなどを用いず
に、インバータ６の出力電圧を算出するのである。
【００７５】ここに、インバータ６の出力電圧は、０と
入力電圧のＶｄｃの２値である。ただし、Ｖｄｃの電圧
を出力する期間は、インバータ制御手段９によって決定
されたＰＷＭ幅である。このようにすることによって０
とＶｄｃの間の電圧値を表現でき、入力電圧のＶｄｃと
ＰＷＭ幅との割合から、出力しようとしている電圧を算
出することができるわけである。
入力電圧のＶｄｃの２値である。ただし、Ｖｄｃの電圧
を出力する期間は、インバータ制御手段９によって決定
されたＰＷＭ幅である。このようにすることによって０
とＶｄｃの間の電圧値を表現でき、入力電圧のＶｄｃと
ＰＷＭ幅との割合から、出力しようとしている電圧を算
出することができるわけである。
【００７６】ただし、実際にインバータ制御手段９がイ
ンバータ６に指令するＰＷＭ幅と、実際にインバータ６
が出力するＰＷＭ幅との間には差異があることを、考慮
しておかなければならない。このような現象の発生する
原因としては、インバータ６を駆動するドライブ回路で
の遅延、インバータ６の短絡保護を回避するために設け
られているデッドタイム、インバータ６を構成する電力
用半導体素子自体が持つ遅延などが考えられる。
ンバータ６に指令するＰＷＭ幅と、実際にインバータ６
が出力するＰＷＭ幅との間には差異があることを、考慮
しておかなければならない。このような現象の発生する
原因としては、インバータ６を駆動するドライブ回路で
の遅延、インバータ６の短絡保護を回避するために設け
られているデッドタイム、インバータ６を構成する電力
用半導体素子自体が持つ遅延などが考えられる。
【００７７】なお、本実施の形態のリニアコンプレッサ
駆動装置は、その他に関しては、前述された本実施の形
態１のリニアコンプレッサ駆動装置とほぼ同様の動作を
行う。
駆動装置は、その他に関しては、前述された本実施の形
態１のリニアコンプレッサ駆動装置とほぼ同様の動作を
行う。
【００７８】以上述べたところから明らかなように、本
発明は、たとえば、リニアコンプレッサ内のシリンダの
変位からではなく、リニアコンプレッサを駆動するリニ
アモータへの入力電力より共振周波数を算出し、リニア
コンプレッサを高効率で駆動するリニアコンプレッサの
駆動装置である。
発明は、たとえば、リニアコンプレッサ内のシリンダの
変位からではなく、リニアコンプレッサを駆動するリニ
アモータへの入力電力より共振周波数を算出し、リニア
コンプレッサを高効率で駆動するリニアコンプレッサの
駆動装置である。
【００７９】また、本発明は、たとえば、ピストンと、
それを囲むシリンダ、前記ピストンがリニアモータによ
り駆動され、機械的な弾性部材もしくは圧縮ガスの弾性
を利用し、シリンダとピストンにより形成される圧縮室
で圧縮ガスを作成するリニアコンプレッサの駆動装置に
おいて、直流電源、インバータ、電流振幅値決定手段、
入力電流波形指令手段、電流検出手段、電圧検出手段、
出力電力算出手段、インバータ制御手段、駆動周波数決
定手段、を備えることとしたものである。直流電源はイ
ンバータに直流電圧を供給する。インバータはインバー
タ制御手段によって決定されたＰＷＭ幅で駆動される。
電流振幅値決定手段は、リニアコンプレッサが必要とす
る強制力より、リニアコンプレッサを駆動するインバー
タが出力する正弦波電流の振幅値を決定する。入力電流
波形指令手段は、電流振幅値決定手段によって決定され
た振幅値と、駆動周波数決定手段によって決定された周
波数より、リニアモータに入力する電流をインバータ制
御手段に指令する。電流検出手段はインバータからリニ
アコンプレッサを駆動するリニアモータに供給する電流
を検出する。電圧検出手段はインバータからリニアコン
プレッサを駆動するリニアモータに供給する電圧を検出
する。出力電力算出手段はインバータの出力電流と出力
電圧からインバータの出力電力を算出する。インバータ
制御手段は指令電流波形と検出電流の偏差を減少させる
ようにインバータの出力ＰＷＭ幅を制御する。駆動周波
数決定手段は、インバータが出力する電流の振幅値を一
定とした条件下で、出力電力算出手段により検出された
電力を最大とするように駆動周波数を調整し決定するこ
とを特徴とするリニアコンプレッサの駆動装置である。
それを囲むシリンダ、前記ピストンがリニアモータによ
り駆動され、機械的な弾性部材もしくは圧縮ガスの弾性
を利用し、シリンダとピストンにより形成される圧縮室
で圧縮ガスを作成するリニアコンプレッサの駆動装置に
おいて、直流電源、インバータ、電流振幅値決定手段、
入力電流波形指令手段、電流検出手段、電圧検出手段、
出力電力算出手段、インバータ制御手段、駆動周波数決
定手段、を備えることとしたものである。直流電源はイ
ンバータに直流電圧を供給する。インバータはインバー
タ制御手段によって決定されたＰＷＭ幅で駆動される。
電流振幅値決定手段は、リニアコンプレッサが必要とす
る強制力より、リニアコンプレッサを駆動するインバー
タが出力する正弦波電流の振幅値を決定する。入力電流
波形指令手段は、電流振幅値決定手段によって決定され
た振幅値と、駆動周波数決定手段によって決定された周
波数より、リニアモータに入力する電流をインバータ制
御手段に指令する。電流検出手段はインバータからリニ
アコンプレッサを駆動するリニアモータに供給する電流
を検出する。電圧検出手段はインバータからリニアコン
プレッサを駆動するリニアモータに供給する電圧を検出
する。出力電力算出手段はインバータの出力電流と出力
電圧からインバータの出力電力を算出する。インバータ
制御手段は指令電流波形と検出電流の偏差を減少させる
ようにインバータの出力ＰＷＭ幅を制御する。駆動周波
数決定手段は、インバータが出力する電流の振幅値を一
定とした条件下で、出力電力算出手段により検出された
電力を最大とするように駆動周波数を調整し決定するこ
とを特徴とするリニアコンプレッサの駆動装置である。
【００８０】また、本発明は、たとえば、電圧検出手段
が、直流電圧検出手段と出力電圧算出手段からなり、直
流電圧検出手段は直流電源からインバータに供給する直
流電圧を検出する。出力電圧算出手段はインバータに入
力される直流電圧とインバータ制御手段からインバータ
に送られるＰＷＭ幅からインバータの出力電圧を算出す
ることを特徴とする上記本発明である。
が、直流電圧検出手段と出力電圧算出手段からなり、直
流電圧検出手段は直流電源からインバータに供給する直
流電圧を検出する。出力電圧算出手段はインバータに入
力される直流電圧とインバータ制御手段からインバータ
に送られるＰＷＭ幅からインバータの出力電圧を算出す
ることを特徴とする上記本発明である。
【００８１】また、本発明は、たとえば、駆動周波数決
定手段が、駆動周波数制御周期と駆動周波数変化量の変
数を持ち、駆動周波数制御周期ごとに、前々回決定され
た駆動周波数での運転により得られた電力と、前回決定
された駆動周波数での運転により得られた電力を比較
し、電力が増加していれば前回と同方向に駆動周波数変
化量を加え、電力が減少していれば逆方向に駆動周波数
変化量を加えることにより今回駆動する周波数を決定す
ることを特徴とする上記本発明である。
定手段が、駆動周波数制御周期と駆動周波数変化量の変
数を持ち、駆動周波数制御周期ごとに、前々回決定され
た駆動周波数での運転により得られた電力と、前回決定
された駆動周波数での運転により得られた電力を比較
し、電力が増加していれば前回と同方向に駆動周波数変
化量を加え、電力が減少していれば逆方向に駆動周波数
変化量を加えることにより今回駆動する周波数を決定す
ることを特徴とする上記本発明である。
【００８２】また、本発明は、たとえば、駆動周波数決
定手段が、少なくとも２回以上同一駆動周波数を決定
し、電力が一定以上変化していれば前回決定された駆動
周波数を保持することを特徴とする上記本発明である。
定手段が、少なくとも２回以上同一駆動周波数を決定
し、電力が一定以上変化していれば前回決定された駆動
周波数を保持することを特徴とする上記本発明である。
【００８３】また、本発明は、たとえば、駆動周波数決
定手段が、電力の変化量に応じ、前記駆動周波数制御周
期を変更することを特徴とする上記本発明である。
定手段が、電力の変化量に応じ、前記駆動周波数制御周
期を変更することを特徴とする上記本発明である。
【００８４】また、本発明は、たとえば、駆動周波数決
定手段が、電力の変化量に応じ、駆動周波数変化量を変
更することを特徴とする上記本発明である。
定手段が、電力の変化量に応じ、駆動周波数変化量を変
更することを特徴とする上記本発明である。
【００８５】また、本発明は、たとえば、駆動周波数決
定手段が、電流振幅値決定手段により電流振幅値が変化
したときその動作を停止させ、前回決定された駆動周波
数を保持することを特徴とする上記本発明である。
定手段が、電流振幅値決定手段により電流振幅値が変化
したときその動作を停止させ、前回決定された駆動周波
数を保持することを特徴とする上記本発明である。
【００８６】また、本発明は、たとえば、電流振幅値決
定手段は駆動周波数決定手段によって得られる電力変化
量が一定以上ならばその動作を停止し、前回決定された
電流振幅値を保持することを特徴とする上記本発明であ
る。
定手段は駆動周波数決定手段によって得られる電力変化
量が一定以上ならばその動作を停止し、前回決定された
電流振幅値を保持することを特徴とする上記本発明であ
る。
【００８７】また、本発明は、たとえば、前記リニアコ
ンプレッサを少なくとも凝縮器、絞り装置、および蒸発
器を備えた冷凍サイクル装置の一部として使用する場合
において、請求項１に係る発明の電流振幅値決定手段は
少なくとも１個所の前記冷凍サイクル装置の周囲温度と
それに対応した設定温度から、前記リニアコンプレッサ
に入力する電流振幅値を決定することを特徴とする上記
本発明である。
ンプレッサを少なくとも凝縮器、絞り装置、および蒸発
器を備えた冷凍サイクル装置の一部として使用する場合
において、請求項１に係る発明の電流振幅値決定手段は
少なくとも１個所の前記冷凍サイクル装置の周囲温度と
それに対応した設定温度から、前記リニアコンプレッサ
に入力する電流振幅値を決定することを特徴とする上記
本発明である。
【００８８】また、本発明は、たとえば、電流振幅値決
定手段は、前記周囲温度と前記設定温度からその温度差
を減少させるように、前記リニアコンプレッサに入力す
る電流振幅値を決定することを特徴とする上記本発明で
ある。
定手段は、前記周囲温度と前記設定温度からその温度差
を減少させるように、前記リニアコンプレッサに入力す
る電流振幅値を決定することを特徴とする上記本発明で
ある。
【００８９】また、本発明は、たとえば、前記電流振幅
値決定手段は、前記周囲温度と前記設定温度から前記リ
ニアコンプレッサに入力すべき設定電力を算出し、前記
出力電力算出手段から得られた出力電力を設定電力とす
るように、前記リニアコンプレッサに入力する電流振幅
値を決定することを特徴とする上記本発明である。
値決定手段は、前記周囲温度と前記設定温度から前記リ
ニアコンプレッサに入力すべき設定電力を算出し、前記
出力電力算出手段から得られた出力電力を設定電力とす
るように、前記リニアコンプレッサに入力する電流振幅
値を決定することを特徴とする上記本発明である。
【００９０】また、本発明は、たとえば、電流振幅値決
定手段は前記リニアコンプレッサの起動時に、前記リニ
アコンプレッサに入力する電流振幅値を徐々に増加させ
るように決定することを特徴とする上記本発明である。
定手段は前記リニアコンプレッサの起動時に、前記リニ
アコンプレッサに入力する電流振幅値を徐々に増加させ
るように決定することを特徴とする上記本発明である。
【００９１】また、本発明は、たとえば、電流振幅値決
定手段は前記リニアコンプレッサの停止時に、前記リニ
アコンプレッサに入力する電流振幅値を徐々に減少させ
るように決定することを特徴とする上記本発明である。
定手段は前記リニアコンプレッサの停止時に、前記リニ
アコンプレッサに入力する電流振幅値を徐々に減少させ
るように決定することを特徴とする上記本発明である。
【００９２】なお、リニアコンプレッサの負荷が不安定
なときには、駆動周波数を変化させなくても入力される
電力は変化するため、駆動周波数決定手段４が、リニア
コンプレッサ１の最大電力駆動周波数をはずす方向に、
駆動周波数を決定してしまう恐れがある。そこで、駆動
周波数決定手段４が、少なくとも２回以上同一方向に駆
動周波数を変化させ、電力が所定値以上変化していれ
ば、前回決定された駆動周波数を保持するように設定
し、負荷が安定するまで駆動周波数を変化させないよう
にすることもできる。このようにすることにより、負荷
が不安定な状態においても、駆動周波数決定手段４が、
最大電力駆動周波数をはずす方向に駆動周波数を決定す
ることが少なくなり、安定な動作を行わせることができ
る。もちろん、上述されたような所定値は、ある一定の
所定値でもよいし、所定の時点における電力量に基づく
所定値（たとえば、駆動周波数を決定しようとする時点
における電力量の１０％の値など）でもよい。
なときには、駆動周波数を変化させなくても入力される
電力は変化するため、駆動周波数決定手段４が、リニア
コンプレッサ１の最大電力駆動周波数をはずす方向に、
駆動周波数を決定してしまう恐れがある。そこで、駆動
周波数決定手段４が、少なくとも２回以上同一方向に駆
動周波数を変化させ、電力が所定値以上変化していれ
ば、前回決定された駆動周波数を保持するように設定
し、負荷が安定するまで駆動周波数を変化させないよう
にすることもできる。このようにすることにより、負荷
が不安定な状態においても、駆動周波数決定手段４が、
最大電力駆動周波数をはずす方向に駆動周波数を決定す
ることが少なくなり、安定な動作を行わせることができ
る。もちろん、上述されたような所定値は、ある一定の
所定値でもよいし、所定の時点における電力量に基づく
所定値（たとえば、駆動周波数を決定しようとする時点
における電力量の１０％の値など）でもよい。
【００９３】また、電力の変化量が大きいときには、最
大電力駆動周波数から大きく離れていると考えられるの
で、駆動周波数変化周期を短くすればよく、電力の変化
量が小さいときには、最大電力駆動周波数の近くで駆動
されていると考えられるので、駆動周波数変化周期を長
くすればよい。このようにすることにより、より高速で
安定な最大電力駆動周波数追従が可能である。
大電力駆動周波数から大きく離れていると考えられるの
で、駆動周波数変化周期を短くすればよく、電力の変化
量が小さいときには、最大電力駆動周波数の近くで駆動
されていると考えられるので、駆動周波数変化周期を長
くすればよい。このようにすることにより、より高速で
安定な最大電力駆動周波数追従が可能である。
【００９４】また、以上で説明されたような方法では、
駆動周波数決定手段４は、常に駆動周波数を変化させ、
最大電力となる駆動周波数を監視しているため、駆動周
波数は、駆動周波数変化周期で、最大電力となる駆動周
波数を中心として上下に駆動周波数変化量だけの幅をも
って変動している。そのため、最大電力を得られる駆動
周波数から離れて駆動している部分が、無視できなくな
ることがある。そこで、電力の変化量が大きいときに
は、最大電力駆動周波数から大きく離れていると考えら
れるので、駆動周波数変化量を大きくすればよく、電力
の変化量が小さいときには、最大電力駆動周波数の近く
で駆動されていると考えられるので、駆動周波数変化量
を小さくすればよい。このようにすることにより、より
高速で正確な最大電力駆動周波数追従が可能である。
駆動周波数決定手段４は、常に駆動周波数を変化させ、
最大電力となる駆動周波数を監視しているため、駆動周
波数は、駆動周波数変化周期で、最大電力となる駆動周
波数を中心として上下に駆動周波数変化量だけの幅をも
って変動している。そのため、最大電力を得られる駆動
周波数から離れて駆動している部分が、無視できなくな
ることがある。そこで、電力の変化量が大きいときに
は、最大電力駆動周波数から大きく離れていると考えら
れるので、駆動周波数変化量を大きくすればよく、電力
の変化量が小さいときには、最大電力駆動周波数の近く
で駆動されていると考えられるので、駆動周波数変化量
を小さくすればよい。このようにすることにより、より
高速で正確な最大電力駆動周波数追従が可能である。
【００９５】また、リニアコンプレッサ１を効率よく制
御するためには、電流振幅値を変化させることが必要不
可欠であるが、駆動周波数決定手段４は、電流振幅値一
定の条件以外での動作は補償されていないため、電流振
幅値変化時に、リニアコンプレッサ１の最大電力駆動周
波数を大きくはずして駆動周波数を決定してしまう恐れ
がある。そこで、電流振幅値が変化している最中には、
駆動周波数決定手段４の動作を停止させることにより、
電流振幅値を変化させつつ、安定な動作を行わせること
ができる。
御するためには、電流振幅値を変化させることが必要不
可欠であるが、駆動周波数決定手段４は、電流振幅値一
定の条件以外での動作は補償されていないため、電流振
幅値変化時に、リニアコンプレッサ１の最大電力駆動周
波数を大きくはずして駆動周波数を決定してしまう恐れ
がある。そこで、電流振幅値が変化している最中には、
駆動周波数決定手段４の動作を停止させることにより、
電流振幅値を変化させつつ、安定な動作を行わせること
ができる。
【００９６】また、電流振幅値を変化させるとき、駆動
周波数決定手段４の決定した駆動周波数がリニアコンプ
レッサ１の最大電力駆動周波数から離れているため、必
要以上に電流振幅値を変化させてしまう恐れがある。そ
こで、駆動周波数決定手段４において、電力の変化量が
一定以上大きければ、駆動周波数がリニアコンプレッサ
１の最大電力駆動周波数から離れている考えられるの
で、電流振幅値の変化を抑えればよい。このようにする
ことにより、必要以上に電流振幅値を上昇させることな
く、安定な動作を行わせることができる。
周波数決定手段４の決定した駆動周波数がリニアコンプ
レッサ１の最大電力駆動周波数から離れているため、必
要以上に電流振幅値を変化させてしまう恐れがある。そ
こで、駆動周波数決定手段４において、電力の変化量が
一定以上大きければ、駆動周波数がリニアコンプレッサ
１の最大電力駆動周波数から離れている考えられるの
で、電流振幅値の変化を抑えればよい。このようにする
ことにより、必要以上に電流振幅値を上昇させることな
く、安定な動作を行わせることができる。
【００９７】また、本実施の形態のリニアコンプレッサ
駆動装置を利用した冷凍サイクル装置のブロック図であ
る図４に示すように、凝縮器４０、絞り装置４１、およ
び蒸発器４２を備えた冷凍サイクル装置４３の一部とし
て、リニアコンプレッサ駆動装置を使用する場合、電流
振幅値決定手段２は、冷凍サイクル装置４３の少なくと
も１つの部分の周囲温度、およびその周囲温度に対応し
た設定温度に基づいて、リニアコンプレッサ１に入力す
る電流振幅値を決定する。具体的には、（１）周囲温度
と設定温度との温度差を減少させるように、比例積分制
御などを用いて電流振幅値を決定したり、（２）そのよ
うな温度差に関する、あらかじめ作成しておいたテーブ
ル値などを参照し、電流振幅値を決定したりする。この
ような場合にも、リニアコンプレッサ駆動装置は、使用
者が望む温度となるように、リニアコンプレッサ１を制
御することができる。なお、周囲温度と設定温度との温
度差に基づいて、リニアコンプレッサ１に入力すべき電
力を算出し、その電力が得られるように電流振幅値を決
定することもできる。
駆動装置を利用した冷凍サイクル装置のブロック図であ
る図４に示すように、凝縮器４０、絞り装置４１、およ
び蒸発器４２を備えた冷凍サイクル装置４３の一部とし
て、リニアコンプレッサ駆動装置を使用する場合、電流
振幅値決定手段２は、冷凍サイクル装置４３の少なくと
も１つの部分の周囲温度、およびその周囲温度に対応し
た設定温度に基づいて、リニアコンプレッサ１に入力す
る電流振幅値を決定する。具体的には、（１）周囲温度
と設定温度との温度差を減少させるように、比例積分制
御などを用いて電流振幅値を決定したり、（２）そのよ
うな温度差に関する、あらかじめ作成しておいたテーブ
ル値などを参照し、電流振幅値を決定したりする。この
ような場合にも、リニアコンプレッサ駆動装置は、使用
者が望む温度となるように、リニアコンプレッサ１を制
御することができる。なお、周囲温度と設定温度との温
度差に基づいて、リニアコンプレッサ１に入力すべき電
力を算出し、その電力が得られるように電流振幅値を決
定することもできる。
【００９８】また、リニアコンプレッサ１の起動時に
は、中に充填されたガスの状態が安定していないため、
電流振幅値を急激に増加させると、ピストンの先端部と
シリンダのヘッドとが衝突する恐れがある。そこで、電
流振幅値決定手段２は、起動時においては徐々に電流振
幅値を増加させる。なお、逆に、リニアコンプレッサ１
の停止時には、吸入圧と吐出圧に圧力差がついているた
め、電流振幅値を急激に減少させると、ピストンの先端
部とシリンダのヘッドとが衝突したり、共振に使用して
いるバネが塑性変形したりする恐れがある。そこで、電
流振幅値決定手段２は、停止時においては徐々に電流振
幅値を減少させる。
は、中に充填されたガスの状態が安定していないため、
電流振幅値を急激に増加させると、ピストンの先端部と
シリンダのヘッドとが衝突する恐れがある。そこで、電
流振幅値決定手段２は、起動時においては徐々に電流振
幅値を増加させる。なお、逆に、リニアコンプレッサ１
の停止時には、吸入圧と吐出圧に圧力差がついているた
め、電流振幅値を急激に減少させると、ピストンの先端
部とシリンダのヘッドとが衝突したり、共振に使用して
いるバネが塑性変形したりする恐れがある。そこで、電
流振幅値決定手段２は、停止時においては徐々に電流振
幅値を減少させる。
【００９９】また、本発明のインバータの制御は、上述
された本実施の形態では、インバータの出力電力を算出
することによって行われたが、それに限らず、インバー
タの入力電力を算出することによって行われてもよい。
なぜならば、インバータの出力電力は、その入力電力に
ほぼ等しいからである。
された本実施の形態では、インバータの出力電力を算出
することによって行われたが、それに限らず、インバー
タの入力電力を算出することによって行われてもよい。
なぜならば、インバータの出力電力は、その入力電力に
ほぼ等しいからである。
【０１００】そのような場合、本発明のリニアコンプレ
ッサ駆動装置は、たとえば、図９に示されているよう
に、ピストンをシリンダ内でリニアモータにより駆動さ
せ、圧縮ガスを生成させるリニアコンプレッサ１のリニ
アコンプレッサ駆動装置であって、リニアモータに供給
する交流電流を出力するインバータ６と、インバータ６
の入力電流を検出する入力電流検出手段８’と、インバ
ータ６の出力電流を検出する出力電流検出手段８’’
と、インバータ６の出力電流の電流振幅値を決定する電
流振幅値決定手段２と、（１）検出された入力電流、お
よび（２）電圧検出手段１０’によって検出されたイン
バータ６の入力電圧に基づいて、インバータ６の入力電
力を算出する入力電力算出手段１１’と、入力電力が最
大になるように、インバータ６の出力電流の周波数を決
定するための駆動周波数決定手段４と、出力電流検出手
段８’’の検出結果を利用し、決定された電流振幅値お
よび決定された周波数に基づいてインバータ６を制御す
るインバータ制御手段９とを備えたことを特徴とするリ
ニアコンプレッサ駆動装置である。
ッサ駆動装置は、たとえば、図９に示されているよう
に、ピストンをシリンダ内でリニアモータにより駆動さ
せ、圧縮ガスを生成させるリニアコンプレッサ１のリニ
アコンプレッサ駆動装置であって、リニアモータに供給
する交流電流を出力するインバータ６と、インバータ６
の入力電流を検出する入力電流検出手段８’と、インバ
ータ６の出力電流を検出する出力電流検出手段８’’
と、インバータ６の出力電流の電流振幅値を決定する電
流振幅値決定手段２と、（１）検出された入力電流、お
よび（２）電圧検出手段１０’によって検出されたイン
バータ６の入力電圧に基づいて、インバータ６の入力電
力を算出する入力電力算出手段１１’と、入力電力が最
大になるように、インバータ６の出力電流の周波数を決
定するための駆動周波数決定手段４と、出力電流検出手
段８’’の検出結果を利用し、決定された電流振幅値お
よび決定された周波数に基づいてインバータ６を制御す
るインバータ制御手段９とを備えたことを特徴とするリ
ニアコンプレッサ駆動装置である。
【０１０１】なお、インバータの入力電圧は、上述した
ように電圧検出手段によって検出される必要はなく、あ
らかじめ分かっている値を利用してもよい。
ように電圧検出手段によって検出される必要はなく、あ
らかじめ分かっている値を利用してもよい。
【０１０２】具体的には、たとえば直流電源として高力
率コンバータを利用する場合、その高力率コンバータへ
の入力電流を検出し、（１）その検出された入力電流の
振幅値、および（２）あらかじめ分かっている高力率コ
ンバータへの入力電圧の振幅値に基づいて、高力率コン
バータの入力電力として、インバータの入力電力を算出
してもよい。
率コンバータを利用する場合、その高力率コンバータへ
の入力電流を検出し、（１）その検出された入力電流の
振幅値、および（２）あらかじめ分かっている高力率コ
ンバータへの入力電圧の振幅値に基づいて、高力率コン
バータの入力電力として、インバータの入力電力を算出
してもよい。
【０１０３】また、本発明のインバータの出力電流は、
上述したように、出力電流検出手段によって検出される
必要は必ずしもない。たとえば、本発明のインバータの
制御を、フィードバック制御によって行うのではなく、
オープン・ループ制御によって行う場合には、出力電流
検出手段は不要である。
上述したように、出力電流検出手段によって検出される
必要は必ずしもない。たとえば、本発明のインバータの
制御を、フィードバック制御によって行うのではなく、
オープン・ループ制御によって行う場合には、出力電流
検出手段は不要である。
【０１０４】また、本発明は、上述した本発明の全部ま
たは一部の手段の全部または一部の機能をコンピュータ
により実行させるためのプログラムおよび／またはデー
タを担持した媒体であり、コンピュータにより読み取り
可能、かつ読み取られた前記プログラムおよび／または
データが前記コンピュータと協動して前記機能を実行す
る媒体である。
たは一部の手段の全部または一部の機能をコンピュータ
により実行させるためのプログラムおよび／またはデー
タを担持した媒体であり、コンピュータにより読み取り
可能、かつ読み取られた前記プログラムおよび／または
データが前記コンピュータと協動して前記機能を実行す
る媒体である。
【０１０５】また、本発明は、上述した本発明の全部ま
たは一部のステップの全部または一部の動作をコンピュ
ータにより実行させるためのプログラムおよび／または
データを担持した媒体であり、コンピュータにより読み
取り可能、かつ読み取られた前記プログラムおよび／ま
たはデータが前記コンピュータと協動して前記機能を実
行する媒体である。
たは一部のステップの全部または一部の動作をコンピュ
ータにより実行させるためのプログラムおよび／または
データを担持した媒体であり、コンピュータにより読み
取り可能、かつ読み取られた前記プログラムおよび／ま
たはデータが前記コンピュータと協動して前記機能を実
行する媒体である。
【０１０６】また、本発明は、上述した本発明の全部ま
たは一部の手段の全部または一部の機能をコンピュータ
により実行させるためのプログラムおよび／またはデー
タを担持した情報集合体であり、コンピュータにより読
み取り可能、かつ読み取られた前記プログラムおよび／
またはデータが前記コンピュータと協動して前記機能を
実行する情報集合体である。
たは一部の手段の全部または一部の機能をコンピュータ
により実行させるためのプログラムおよび／またはデー
タを担持した情報集合体であり、コンピュータにより読
み取り可能、かつ読み取られた前記プログラムおよび／
またはデータが前記コンピュータと協動して前記機能を
実行する情報集合体である。
【０１０７】また、本発明は、上述した本発明の全部ま
たは一部のステップの全部または一部の動作をコンピュ
ータにより実行させるためのプログラムおよび／または
データを担持した情報集合体であり、コンピュータによ
り読み取り可能、かつ読み取られた前記プログラムおよ
び／またはデータが前記コンピュータと協動して前記機
能を実行する情報集合体である。
たは一部のステップの全部または一部の動作をコンピュ
ータにより実行させるためのプログラムおよび／または
データを担持した情報集合体であり、コンピュータによ
り読み取り可能、かつ読み取られた前記プログラムおよ
び／またはデータが前記コンピュータと協動して前記機
能を実行する情報集合体である。
【０１０８】データとは、データ構造、データフォーマ
ット、データの種類などを含む。媒体とは、ＲＯＭ等の
記録媒体、インターネット等の伝送媒体、光・電波・音
波等の伝送媒体を含む。担持した媒体とは、たとえば、
プログラムおよび／またはデータを記録した記録媒体、
やプログラムおよび／またはデータを伝送する伝送媒体
等を含む。コンピュータにより処理可能とは、たとえ
ば、ＲＯＭなどの記録媒体の場合であれば、コンピュー
タにより読みとり可能であることであり、伝送媒体の場
合であれば、伝送対象となるプログラムおよび／または
データが伝送の結果として、コンピュータにより取り扱
えることであることを含む。情報集合体とは、たとえ
ば、プログラムおよび／またはデータ等のソフトウエア
を含むものである。
ット、データの種類などを含む。媒体とは、ＲＯＭ等の
記録媒体、インターネット等の伝送媒体、光・電波・音
波等の伝送媒体を含む。担持した媒体とは、たとえば、
プログラムおよび／またはデータを記録した記録媒体、
やプログラムおよび／またはデータを伝送する伝送媒体
等を含む。コンピュータにより処理可能とは、たとえ
ば、ＲＯＭなどの記録媒体の場合であれば、コンピュー
タにより読みとり可能であることであり、伝送媒体の場
合であれば、伝送対象となるプログラムおよび／または
データが伝送の結果として、コンピュータにより取り扱
えることであることを含む。情報集合体とは、たとえ
ば、プログラムおよび／またはデータ等のソフトウエア
を含むものである。
【０１０９】なお、以上説明したように、本発明の構成
は、ソフトウェア的に実現しても良いし、ハードウェア
的に実現しても良い。
は、ソフトウェア的に実現しても良いし、ハードウェア
的に実現しても良い。
【０１１０】このように、本発明は、リニアコンプレッ
サに供給する電流の振幅を一定とし、その供給電力を最
大となるように入力電流の周波数を調整する。従って、
負荷変動に伴う共振周波数の変化に追従することがで
き、結果としてリニアコンプレッサの高効率化を図るこ
とができる。また、この制御方法ではピストンの位置を
検出する位置センサが不要なため、リニアコンプレッサ
の駆動装置のサイズを小さくすることができ、更に、コ
ストダウンを図ることができる。さらに、本発明の制御
手段を用いることにより、安定かつ迅速に必要とされて
いる能力を維持しながら共振周波数の追従を実現でき
る。
サに供給する電流の振幅を一定とし、その供給電力を最
大となるように入力電流の周波数を調整する。従って、
負荷変動に伴う共振周波数の変化に追従することがで
き、結果としてリニアコンプレッサの高効率化を図るこ
とができる。また、この制御方法ではピストンの位置を
検出する位置センサが不要なため、リニアコンプレッサ
の駆動装置のサイズを小さくすることができ、更に、コ
ストダウンを図ることができる。さらに、本発明の制御
手段を用いることにより、安定かつ迅速に必要とされて
いる能力を維持しながら共振周波数の追従を実現でき
る。
【０１１１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、ピストンの変位を用いずにリニアコンプレッサを高
効率で駆動するリニアコンプレッサ駆動装置、媒体、お
よび情報集合体を提供することができるという長所を有
する。
は、ピストンの変位を用いずにリニアコンプレッサを高
効率で駆動するリニアコンプレッサ駆動装置、媒体、お
よび情報集合体を提供することができるという長所を有
する。
【図１】本発明の実施の形態１のリニアコンプレッサ駆
動装置のブロック図
動装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１のリニアコンプレッサ駆
動装置の制御動作を示すフローチャート
動装置の制御動作を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態１の駆動周波数決定手段４
の制御動作を示すフローチャート
の制御動作を示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態１のリニアコンプレッサ駆
動装置を利用した冷凍サイクル装置のブロック図
動装置を利用した冷凍サイクル装置のブロック図
【図５】電流振幅値を一定に保ちながら駆動周波数を変
化させたときの、入力電力、ピストンの速度と電流の位
相差、効率の三つの物理量の測定結果を示すグラフ
化させたときの、入力電力、ピストンの速度と電流の位
相差、効率の三つの物理量の測定結果を示すグラフ
【図６】本発明の実施の形態２のリニアコンプレッサ駆
動装置のブロック図
動装置のブロック図
【図７】従来のリニアコンプレッサの構成図
【図８】従来の位置センサ付きリニアコンプレッサの共
振追従動作を説明するためのフローチャート
振追従動作を説明するためのフローチャート
【図９】本発明のリニアコンプレッサ駆動装置のブロッ
ク図
ク図
１ リニアコンプレッサ ２ 電流振幅値決定手段 ３ 入力電流波形指令手段 ４ 駆動周波数決定手段 ５ 直流電源 ６ インバータ ７ 電流センサ ８ 電流検出手段 ９ インバータ制御手段 １０ 電圧検出手段 １１ 出力電力算出手段 １２ 直流電圧検出手段 １３ 出力電圧算出手段 ６０ シリンダ ６１ ピストン ６２ マグネット ６３ アウターヨーク ６４ ステータ ６５ 圧縮室 ６６ 吸入管 ６７ 吐出管 ６８ 吸入バルブ ６９ 吐出バルブ ７０ 共振バネ ７１ リニアモータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｂ 35/04 Ｈ０２Ｐ 7/00 １０１Ｂ Ｈ０２Ｐ 7/00 １０１ Ｆ０４Ｂ 49/02 ３３１Ｂ ３３１Ｆ (72)発明者 中田 秀樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 長谷川 寛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3H045 AA03 AA08 AA25 BA02 BA03 BA07 BA28 BA33 CA21 DA01 DA07 DA08 EA20 EA34 EA38 EA42 3H075 AA18 BB03 BB21 CC25 CC30 CC36 DA14 DA30 DB01 DB08 EE01 EE12 3H076 AA02 AA40 BB21 CC04 CC98 CC99 5H540 AA10 BA03 BB04 BB06 BB09 EE08 FC02 FC03 FC10
Claims (16)
- 【請求項１】 ピストンをシリンダ内でリニアモータに
より駆動させ、圧縮ガスを生成させるリニアコンプレッ
サのリニアコンプレッサ駆動装置であって、 前記リニアモータに供給する交流電流を出力するインバ
ータと、 前記インバータの出力電流を検出する電流検出手段と、 前記インバータの出力電圧を検出する電圧検出手段と、 前記出力電流の電流振幅値を決定する電流振幅値決定手
段と、 前記検出された出力電流および前記検出された出力電圧
に基づいて、前記インバータの出力電力を算出する出力
電力算出手段と、 前記出力電力が最大になるように、前記出力電流の周波
数を決定するための周波数決定手段と、 前記決定された電流振幅値および前記決定された周波数
に基づいて、前記インバータを制御するインバータ制御
手段とを備えたことを特徴とするリニアコンプレッサ駆
動装置。 - 【請求項２】 前記電圧検出手段は、前記インバータに
入力される直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、前
記インバータ制御手段から前記インバータに送られる制
御信号および前記検出された直流電圧に基づいて、前記
インバータの出力電圧を算出する出力電圧算出手段とを
有することを特徴とする請求項１記載のリニアコンプレ
ッサ駆動装置。 - 【請求項３】 前記周波数決定手段は、周波数制御周期
および周波数変化量の二変数を有し、前記周波数制御周
期ごとに、前々回決定した周波数での運転により得られ
た前記出力電力と前回決定した周波数での運転により得
られた前記出力電力とを比較し、（１）前記出力電力が
増加している場合には、前記前回と同じ方向に前記周波
数変化量だけ前記周波数を変化させ、（２）前記出力電
力が減少している場合には、前記前回と異なる方向に前
記周波数変化量だけ前記周波数を変化させることによ
り、今回の周波数を決定することを特徴とする請求項１
または２に記載のリニアコンプレッサ駆動装置。 - 【請求項４】 前記周波数決定手段は、所定の回数以上
続けて前記同じ方向に前記周波数を変化させ、かつ前記
出力電力が所定量以上変化している場合には、前記前回
決定した周波数を保持することを特徴とする請求項３記
載のリニアコンプレッサ駆動装置。 - 【請求項５】 前記周波数決定手段は、前記出力電力の
変化量に基づいて、前記周波数制御周期を変更すること
を特徴とする請求項３記載のリニアコンプレッサ駆動装
置。 - 【請求項６】 前記周波数決定手段は、前記出力電力の
変化量に基づいて、前記周波数変化量を変更することを
特徴とする請求項３記載のリニアコンプレッサ駆動装
置。 - 【請求項７】 前記周波数決定手段は、前記決定された
電流振幅値が変化した場合には、前回決定した周波数を
保持することを特徴とする請求項１記載のリニアコンプ
レッサ駆動装置。 - 【請求項８】 前記電流振幅値決定手段は、前記出力電
力が所定量以上変化した場合には、前記決定した電流振
幅値を保持することを特徴とする請求項１記載のリニア
コンプレッサ駆動装置。 - 【請求項９】 前記リニアコンプレッサは、冷凍サイク
ル装置の一部として使用され、 前記電流振幅値決定手段は、前記冷凍サイクル装置の周
囲温度およびそれに対応した設定温度に基づいて、前記
電流振幅値を決定することを特徴とする請求項１記載の
リニアコンプレッサ駆動装置。 - 【請求項１０】 前記電流振幅値決定手段は、前記周囲
温度と前記設定温度との温度差を減少させるように、前
記電流振幅値を決定することを特徴とする請求項９記載
のリニアコンプレッサ駆動装置。 - 【請求項１１】 前記電流振幅値決定手段は、前記算出
された出力電力が、前記周囲温度および前記設定温度に
基づいて設定される前記リニアコンプレッサに入力すべ
き設定電力となるように、前記電流振幅値を決定するこ
とを特徴とする請求項９記載のリニアコンプレッサ駆動
装置。 - 【請求項１２】 前記電流振幅値決定手段は、前記リニ
アコンプレッサの起動時には、前記電流振幅値を徐々に
増加させることを特徴とする請求項１記載のリニアコン
プレッサ駆動装置。 - 【請求項１３】 前記電流振幅値決定手段は、前記リニ
アコンプレッサの停止時には、前記電流振幅値を徐々に
減少させることを特徴とする請求項１記載のリニアコン
プレッサ駆動装置。 - 【請求項１４】 ピストンをシリンダ内でリニアモータ
により駆動させ、圧縮ガスを生成させるリニアコンプレ
ッサのリニアコンプレッサ駆動装置であって、 前記リニアモータに供給する交流電流を出力するインバ
ータと、 前記インバータの入力電流を検出する入力電流検出手段
と、 前記インバータの出力電流の電流振幅値を決定する電流
振幅値決定手段と、 （１）前記検出された入力電流、および（２）あらかじ
め分かっている、または検出された前記インバータの入
力電圧に基づいて、前記インバータの入力電力を算出す
る入力電力算出手段と、 前記入力電力が最大になるように、前記インバータの出
力電流の周波数を決定するための周波数決定手段と、 前記決定された電流振幅値および前記決定された周波数
に基づいて、前記インバータを制御するインバータ制御
手段とを備えたことを特徴とするリニアコンプレッサ駆
動装置。 - 【請求項１５】 請求項１、２、７、８、９、１２、１
３、１４の何れかに記載の本発明の全部または一部の手
段の全部または一部の機能をコンピュータにより実行さ
せるためのプログラムおよび／またはデータを担持した
媒体であって、コンピュータにより処理可能なことを特
徴とする媒体。 - 【請求項１６】 請求項１、２、７、８、９、１２、１
３、１４の何れかに記載の本発明の全部または一部の手
段の全部または一部の機能をコンピュータにより実行さ
せるためのプログラムおよび／またはデータであること
を特徴とする情報集合体。
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