CN1276176C - 线性压缩机的驱动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供使自由活塞构造的线性压缩机高效率地、而且高可靠性地工作的线性压缩机的驱动控制方法。该驱动控制方法是这样的方法，即该线性压缩机具备具有汽缸和活塞的压缩机构，以及使该压缩机构工作的线性马达，所述线性马达具有与所述汽缸连接的固定部分，以及与所述活塞连接的可动部分，并通过所述线性马达对所述活塞产生推力，其特征在于，具有在起动时、在所述线性马达中使直流成分的电流通过的第1工序，以及在这之后，通过增加交流电流使所述活塞从预选移动的位置起动的第2工序。

Description

线性压缩机的驱动控制方法
技术领域
本发明涉及使活塞往复运动、压缩制冷剂进行空气调节的线性压缩机的驱动控制方法以及车辆用的线性压缩机的驱动控制方法。
背景技术
作为现有的线性振动马达的起动控制方法，提出了检测构成线性马达的可动元件的变位、速度或加速度，并按照该检测的输出控制向电磁铁的线圈的供给电力的方法(例如特开平10-243688号公报)。
以往这种线性振动马达的起动控制方法，如图12所示那样，使供给线圈的起动初期的输出脉冲为最小值、依次使输出脉冲比上次输出大、使可动元件的振幅增大到规定振幅。
特开平10-243668号公报通过逐渐增大输出，防止陷入超限那样的机械上的超负荷和电路上的超负荷的状态。另外，在该公报中建议，在振子的振幅接近规定值的时刻，通过减小增大输出脉冲的比例，能可靠地防止超限。
但是，在现有的构成中存在着下列的问题。
在空调机那样的制冷循环中使用的线性压缩机具备具有汽缸部分和活塞部分的压缩机构、以及具有连接活塞部分的可动部分和固定在汽缸部分的固定部分的线性马达。而且，线性马达在可动部分和固定部分之间形成磁路，产生沿着轴线方向使活塞部分移动的推力后、压缩制冷剂，使制冷剂在制冷循环中循环。
但是，制冷循环中使用的线性压缩机在压缩机停止时，在压缩室内充满着液体制冷剂。因此，在压缩机起动时，即使在线性马达中使规定值的交流(正弦波)电流通过也不能压缩液体制冷剂。
另外，若象上述现有技术那样增加电流，那么加在活塞上的推力将增加，不久，液体制冷剂从压缩室排出。但是，在该起动初期的阶段，由于在制冷循环内制冷剂没有充分地循环，因此，在制冷循环中的高低压差不充分。从而，在液体制冷剂从压缩室排出时，由于压缩负荷急剧地减轻，因此，存在着活塞的冲程增大、活塞冲击汽缸盖而受损坏的问题。
尤其是，为了谋求提高体积效率，在初期的装配时，尽可能使活塞装配在汽缸盖一侧的位置，因此，能够减小空闲(dead volume)体积、提高机械效率。
但是，活塞的最佳位置是在考虑制冷剂压缩时的状态后被确定的。
即，活塞的配置在增加制冷剂的压缩负荷(气体弹簧)的状态下被设定。因此，如果减小在活塞和汽缸之间的空闲体积，那么，在不增加压缩负荷的情况下起动时，由于活塞尚未偏移到吸入一侧的位置，因此存在着活塞冲击汽缸盖的问题。
另外，作为制冷剂在使用CO2场合，由于制冷剂的特性，从起动到在制冷循环中产生差压需要较长时间，因此，为了提高制冷剂的循环量、在制冷循环中早期产生高低压差，若依次使正弦波电流增加下去，那么，就存在负荷急剧地减轻、活塞冲击汽缸的可能性更大的问题。
另外，在利用线性压缩机作为车辆用的空调机的压缩机的场合，驱动车辆的引擎和电车的驱动马达引起的振动、以及来自行驶中的路面的冲击引起的振动大约增加30G。由于自由活塞的构造，若从外部向轴线方向增加30G，那么，即使不在线性马达中通电的状态下，活塞也将移动几毫米。因此，活塞因来自外部的振动在向活塞头一侧移动的定时中，若在线性马达中通过正弦波形状的起动电流，那么，活塞冲击汽缸盖的可能性将增大。另外，在装载在电车上的场合，由于线性压缩机由蓄电池驱动，因此，不可缺少地需要效率好、可靠性高的起动控制。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供使自由活塞构造的线性压缩机效率高、并且可靠性高的驱动控制方法。
方案1记载的本发明的线性压缩机的驱动控制方法是这样的驱动控制方法，即，在密封容器内具备压缩制冷剂的压缩机构、以及使该压缩机构工作的线性马达，所述压缩机构具有汽缸和活塞，所述线性马达具有与所述汽缸连接的固定部分、以及与所述活塞连接的可动部分，并且该驱动控制方法通过所述线性马达对所述活塞产生推力，其特征在于，它具有在起动时在所述线性马达中通过直流成分的电流的第1工序、以及之后通过增加交流电流预先从移动位置起动所述活塞的第2工序。
方案2记载的本发明，其特征在于，它具有在方案2记载的线性压缩机的驱动控制方法中、在所述第2工序之后、停止直流成分通电的第3工序。
方案3记载的本发明，其特征在于，它具有在方案2记载的线性压缩机的驱动控制方法中，将所述线性压缩机、冷凝器、减压膨胀器、以及蒸发器连接成环状构成制冷循环，并设置检测所述制冷循环的高压一侧的制冷剂压力的压力检测设备，在用所述压力检测设备检测的制冷压力超过规定压力时，停止所述第3工序中的直流成分的通电，在所述第3工序之后，依次将电流增加到设定值的第4工序。
方案4记载的本发明，其特征在于，它具有在方案2记载的线性压缩机的驱动控制方法中，检测所述线性马达的电流和电压后算出电力，在算出的所述电力超过规定值时，停止所述第3工序中的直流成分的通电，在所述第3工序后，依次将电流增加到设定值的第4工序。
方案5记载的线性压缩机的驱动控制方法是这样的驱动控制方法，即，在密封容器内具备压缩制冷剂的压缩机构、以及使该压缩机构工作的线性马达，所述压缩机构具有汽缸和活塞，所述线性马达具有与所述汽缸连接的固定部分、以及与所述活塞连接的可动部分，该驱动控制方法通过所述线性马达对所述活塞产生推力，其特征在于，在起动前，在所述线性马达中通以直流成分的电流后使所述活塞移动，通过活塞位置检测设备检测所述活塞的移动量，并根据用所述活塞位置检测设备检测的移动量确定共振频率。
方案6记载的本发明，其特征在于，在方案5记载的线性压缩机的起动控制方法中，当从已确定的所述共振频率算出的所述活塞的冲程量比用所述活塞位置检测设备检测的所述活塞的冲程量小时，将使在所述线性马达中通过的交流电流的增加速度变慢。
方案7记载的本发明的线性压缩机的驱动控制方法是这样驱动控制方法，即，通过线性压缩机、冷凝器、减压膨胀器以及蒸发器构成空调装置，所述线性压缩机在密封容器内具备压缩制冷剂的压缩机构、以及使该压缩机构工作的线性马达，所述压缩机构具有汽缸和活塞，所述线性马达具有与所述汽缸连接的固定部分、以及与所述活塞连接的可动部分，该驱动控制方法通过所述线性马达对所述活塞产生推力，其特征在于，通过温度检测设备检测所述蒸发器的温度、室内温度、以及室外温度中至少一种温度，从由所述温度检测设备检测的温度确定在起动时所需的直流成分的电流值，并在起动时在所述线性马达中使已确定的所述电流值通电。
方案8记载的本发明的车辆用的线性压缩机的驱动控制方法是这样的驱动控制方法，即，在密封容器中具备压缩制冷剂的压缩机构、以及使该压缩机构工作的线性马达，所述压缩机构具有汽缸和活塞，所述线性马达具有与所述汽缸连接的固定部分、以及与所述活塞连接的可动部分，该驱动控制装置通过所述线性马达对所述活塞产生推力，其特征在于，它具有在起动时在所述线性马达中通过直流成分的电流的第1工序，以及之后通过交流电流而起动静止的所述活塞的第2工序。
方案9记载的本发明，其特征在于，在方案8记载的车辆用的线性压缩机的驱动控制方法中，设置了检测振动加速度的强制振动量检测设备，在所述第1工序中，使对应于伴随用所述强制振动量检测设备检测的强制振动的所述活塞的振幅方向和振幅量的电流通电。
方案10记载的本发明，其特征在于，在方案8记载的车辆用的线性压缩机的驱动控制方法中，根据被所述线性马达感应的感应电压检测强制振动量，并在所述第1工序中，使对应于伴随已检测的所述强制振动量的所述活塞的振幅量的电流通电。
方案11记载的本发明，其特征在于，在方案8记载的车辆用的线性压缩机的驱动控制方法中，设置了通过来自外部的振动检测在所述线性马达再生的电流的再生电流检测设备，并在所述第1工序中，使对应于伴随检测的所述电流的所述活塞的振幅量的电流通电。
附图说明
图1是在本发明中使用的线性压缩机的构成的一个实施例的线性压缩机的侧面断面图。
图2是本发明的一个实施例的起动控制流程。
图3是表示活塞的振幅中心相对附加直流电流的关系的图。
图4是表示在正弦波上外加直流偏移电流时的活塞的振幅和振幅中心的变位的图。
图5是本发明的其它实施例的驱动控制流程。
图6是表示本发明的其它实施例的驱动控制的方框图。
图7是表示本发明的其它实施例的驱动控制的方框图。
图8是表示活塞和可动部分等的质量m1、弹簧机构的弹簧常数k1、压缩室的气体弹簧k2和共振频率的关系的图。
图9是表示本发明的其它实施例的驱动控制的方框图。
图10是表示在车辆用的空调装置中适用线性压缩机场合的驱动控制的实施例的方框图。
图11是表示感应电压的变化相对强制振动的强度的特性图。
图12是表示现有的线性压缩机的起动特性的曲线图。
具体实施方式
本发明的第1实施形态的线性压缩机的驱动控制方法，具有在起动时在线性马达中使直流成分的电流通电的第1工序，之后通过增加交流电流、从预先移动的位置起动位置起动活塞的第2工序。通常，在入睡起动等的环境条件下，变成来自液体压缩状态的起动。因此，为了迅速从压缩室排出液体制冷剂，必须向线性马达增加电流值后增加活塞的振幅量。但是，若增加活塞的振幅量，那么，由于在制冷循环中没有产生充分的高低压差，因此，在液体制冷剂排出后，有可能压缩负荷突然变轻、活塞的冲程急剧地伸长、从而引起活塞对汽缸盖的冲击。但是，若依据本实施形态，由于通过在起动时使直流成分电流流向线性马达，使活塞移动到吸入一侧位置，并拉开活塞和汽缸盖之间的距离，因此，即使活塞的冲程急剧地伸长，活塞也不会冲击汽缸盖而损坏。
本发明的第2实施形态，在第1实施形态的线性压缩机的驱动控制方法中，在第2工序后，停止直流成分通电的工序。若依据本实施形态，在起动后，制冷循环的高低压差变大，若增加制冷剂的循环量，减小活塞冲击汽缸的危险，那么，通过消除通向线性马达的直流成分的电流，进行正常的正弦波驱动，就能够使活塞不发生冲击、更能高效率地进行起动控制。
本发明第3实施形态，在第1实施形态的线性压缩机的驱动控制方法中、在用压力检测设备检测制冷剂压力超过规定压力时、依次将电流增加到设定值的工序。若依据本实施形态，通过增加制冷剂循环量，用压力检测设备检测制冷剂周期的高低压差变大的情况，根据该检测压力，以及将正弦波电流的电流值增加到设定值，就能够避免活塞的冲击，使活塞的工序容量可变，高效率地控制制冷能力。
本发明的第4实施形态，在第1实施形态的线性压缩机的驱动控制方法中，检测线性马达的电流和电压后算出电力，在算出的电力超过规定值时依次将电流增加到设定值的工序。若依据本实施形态，由于根据线性马达的电力检测制冷剂循环量增加、制冷循环的高低压差变大的情况，因此，不必具备第3实施形态那样的压力检测设备，通过依次将正弦波电流的电流值增加到设定值，就能避免活塞的冲击、使活塞的工序容量可变、高效率地控制制冷能力。
本发明的第5实施形态的线性压缩机的驱动控制方法是这样的驱动控制方法，即，在起动时，在线性马达中使直流成分的电流通过后移动活塞，用活塞位置检测设备检测活塞的移动量，从用活塞位置检测设备检测的移动量检测共振频率，从所述共振频率确定交流电流的频率。若依据本实施形态，通过在起动时确定共振频率，即使是从液体压缩状态的起动，也能够以适合于压缩弹簧常数的共振频率进行起动控制。
本发明的第6实施形态是这样的实施形态，即，在第5实施形态的线性压缩机的驱动控制方法中，在从已确定的共振频率算出的活塞的冲程量比用活塞位置检测设备检测的活塞的冲程量小时，使在线性马达中通过的交流电流的增加速度变慢。若依据本实施形态，就能够一边防止活塞对汽缸盖的冲击，一边进行高效率的驱动。
本发明的第7实施形态的线性压缩机的驱动控制方法是这样的驱动控制方法，即，通过温度检测设备检测冷凝器的温度、蒸发器的温度、室内温度以及室外温度中至少一种温度，根据用温度检测设备检测的温度确定在起动时所需要的直流成分的电流，并在起动时、使确定的电流值通过线性马达。若依据本实施形态，根据用温度检测设备检测的温度计算负荷，根据该负荷信息确定使活塞移动的直流电流值，并在入睡起动时使偏移电流(规定量的移动所需要的电流)流过，另外，由于形成响应负荷的状态的偏移电流值，因此在任何负荷条件下都能够以最佳方式进行起动控制。
本发明的第8实施形态的车辆用的线性压缩机的驱动控制方法在所述活塞的移动量大于规定值时，将在所述线性马达中附加直流电流。若依据本实施形态，通过来自外部的强制振动，即使活塞想在轴向方向振动，由于在线性马达起动时，使活塞的移动量控制在规定值以内，因此，能够防止活塞的冲程变成在预定值以外的冲程。
本发明的第9实施形态是这样的实施形态，即，在第8实施形态的车辆用的线性压缩机的驱动控制方法中，设置了检测振动加速度的强制振动量检测设备，并在第1工序中，使对应于伴随用强制振动量检测设备检测的强制振动的活塞的振幅方向和振幅量的电流通电。若依据本实施形态，由于通过检测的振动信息确定外加在起动时的线性马达上的直流或交流的电流值后进行起动控制，因此能够进行更可靠的起动控制。
本发明的第10实施形态是这样的实施形态，即，在第8实施形态的车辆用的线性压缩机的驱动控制方法中，根据在线性马达产生的感应电流检测强制振动量，并在第1工序中，使对应于伴随用强制振动量检测设备检测的强制振动的活塞的振幅方向和振幅量的电流通电。若依据本实施形态，由于根据在线性马达产生的感应电压检测的强制振动量并确定外加在起动时的线性马达上的直流或交流的电流值后进行起动控制，因此，能够更可靠地进行起动控制。
本发明的第11实施形态是这样的实施形态，即，在第8实施形态的车辆用的线性压缩机的驱动控制方法中，设置了根据来自外部的振动检测在线性马达再生的电流的再生电流检测设备，并在第1工序中，使对应于伴随检测的电流的活塞的振动量的电流通电。若依据本实施形态，由于用再生电流检测设备检测通过来自外部的振动在线性马达中再生的电流，并确定外加在起动时的线性马达上的直流或交流的电流值后进行起动控制，因此能够进行更可靠的起动控制。
[实施例]
首先，说明在本发明中使用的线性压缩机的构成的一个实施例。
图1是本实施例的线性压缩机的侧面断面图。此外，图1所示的构成完全被设置在密封容器内，但在该图中省略了密封容器进行表示。
线性压缩机将压缩制冷剂的压缩机构、以及使该压缩机构工作的线性马达备置在密封容器内。压缩机构具有汽缸209、以及在该汽缸209的轴线方向自由可动地被支持的活塞207，并通过汽缸209和活塞207构成压缩室206。线性马达具有与汽缸209连接的固定部分202、以及与活塞207连接的可动部分204，并通过磁力对活塞207产生轴线方向的推力。在图1中，表示在可动部分204中配置了永久磁铁、在固定部分202中配置了线圈部分203的情况，但产生磁力的构成也可以是其它的构成。
活塞207经由活塞杆208用弹簧机构205支持着。弹簧机构205在中心部分与活塞杆208连接、在外周部分与固定部分202和汽缸201连接。因此，活塞208通过弹簧机构205的弹力可滑动地设置在轴线方向，并成为自由活塞构造。排出室201设置在邻近压缩室206的位置，在压缩室206和排出室201之间用汽缸盖隔开。在该汽缸盖210中设置了将用压缩室206压缩的制冷剂排出到排出室201的排出孔。所有这些部件在密封容器内被弹性体支持。另外，在密封容器内，设置了吸入制冷剂的吸入管和排出制冷剂的排出管。这些吸入管和排出管通过蒸发器、冷凝器、以及减压器和配管连接后构成制冷循环。
在上述构成中，若对线性马达的线圈部分203通电，那么在固定部分202和可动部分204之间、按照弗来明左手法则产生与电流成比例的磁力、即推力。根据该推力，沿着可动部分204的轴线方向移动的驱动力在起作用。因此，连接可动部分204的活塞207被移动。此处，通过在线圈部分203中使交流电流通过，在可动部分204中将交互地产生正反推力。然后，活塞207通过该交互产生的正反推力进行往复运动。另外，通过在线圈部分203中使直流电流通过，根据所通电的电流方向和大小、活塞207的往复运动的中心(振幅中心)位置将发生变动。因此，通过向线圈部分203通以直流电流就能够使活塞207的位置从规定位置移动到吸入一侧的位置。
此外，此处所谓规定位置是指在活塞207的装配时预先设定的位置，所谓从规定位置起的吸入位置是指活塞207在压缩室206的空间展开的方向移动的位置。另外，所谓排出一侧位置是指活塞207在压缩室的空间狭窄的方向移动的位置。
通过活塞207的往复运动，在压缩室206被压缩的制冷剂向排出室201排出，并从排出管输出到密封容器的外面。
图2是本发明的一个实施例的起动控制流程。
在线性压缩机起动时，向线性马达的线圈部分203通以使活塞207向吸入一侧位置移动的直流成分电流(S1)。然后，在使活塞207向吸入方向移动、并增加活塞207和汽缸盖210之间的间隙后向线性马达的线圈部分203通以正常的正弦波电流(S2)。就是说，电流I＝I0sinωt与ΔI(偏移电流)相加，变成I＝I0sinωt+ΔI。因此，在线性马达的推力、即在使活塞207往复运动的励振力中附加直流成分，将活塞207的振幅中心移动到吸入一侧位置，在使活塞207和汽缸盖210的间隙加宽的状态下进行往复运动，将制冷剂压缩。此外，在起动时，也可以使正弦波电流与直流成分电流相加的电流I＝I0sinωt+ΔI通过。
图3表示活塞的振幅中心对附加直流电流的关系。
直流成分的电流变成将线性马达的可动部分204拉向吸入一侧位置的转矩，产生的转矩与该电流值成比例。因此，通过控制电流值，就能够控制活塞207的偏移量。在具备线性压缩机的空调机中，即使在各种各样的环境条件下，需要可靠地进行起动控制。尤其在入睡起动时，在压缩室206内必需充满液体制冷剂。在室外气温低的场合尤其要增加液体制冷剂的量。而且，由于液体制冷剂难以压缩，因此，在初期设定中的、在活塞207和汽缸盖210之间的间隙中的活塞207的往复运动中，不能充分地排出液体制冷剂。因此在起动初期，使直流电流向线性马达的线圈部分203流动，使活塞207向吸入一侧位置移动，之后，增加交流电流值。这样，液体制冷剂一下子被排出。若液体制冷剂被排出，那么负荷急剧地减轻、活塞207的冲程(振幅)将伸长，但从起动初期使活塞207向吸入一侧位置进行偏移控制，因此活塞207不会对汽缸盖210产生冲击。
图4表示在正弦波中外加了直流偏移电流时的活塞207的振幅和振幅中心的变位。在图5中，振幅曲线(a)表示没有附加直流电流场合的活塞207的振幅。振幅曲线(b)表示附加了直流电流场合的活塞207的振幅。此外，在附加了反向的直流电流的场合，将变位成象振幅曲线(c)那样。如图所示，通过附加直流电流，振幅中心发生变位，但振幅不变。若从外加在线性马达中的正弦波电流失去直流电流成分，那么活塞的振幅中心将变位到压缩一侧。通过消除直流成分，就能够提高效率。因此，在起动以外的运动状态下，最好只用交流成分驱动。
图5表示本发明的其它实施例的驱动控制流程。
在线性压缩机启动时，使向线性马达的线圈部分203通以使活塞207向吸入一侧位置移动的直流成分电流(S1)。然后，在使活塞207向吸入一侧移动、并增加了活塞207和汽缸盖210之间的间隙后，向线性马达的线圈部分203通以正常的正弦波电流(S2)。即电流I＝I0sinωt与ΔI(偏移电流)相加、变成I＝I0sinωt+ΔI。因此，在线性马达的推力、即在使活塞207作往复运动的励振力中附加了直流成分，使活塞207的振幅中心向吸入一侧位置移动，在活塞207和汽缸盖210的间隙加宽的状态下进行往复运动，压缩制冷剂。
若在规定时间继续进行制冷剂压缩，那么，在制冷循环内，产生高低压的压力差，并增加活塞207表面所承受的压力。通过这样的压缩制冷剂的气体弹簧的产生，活塞207再向吸入一侧位置移动。若变成这样状态，就不需要初期的偏移电流。因此，在本实施例中，若从起动开始经过T时间，那么假定充分产生压缩制冷剂的气体弹簧，并测量从起动开始的时间，判断是否经过了T时间(S3)，在经过了T时间的场合，停止向线性马达的线圈部分203供给直流成分电流(S4)，只使I＝I0sinωt的正弦波电流通过、进行驱动控制。
图6是表示本发明的其它实施例的驱动控制的方框图。
在本实施例中，从电源101向逆变器104供给直流电流，通过电压检测设备检测此时的电压。从逆变器104流向线性马达112的电流在电流检测设备107中被检测。流向线性马达112的电流由逆变器控制部分105控制。
制冷循环是这样构成的，即与压缩机一起依次用配管连接蒸发器113、冷凝器116、减压膨胀器119。在制冷循环中，设置了四通阀121，通过该四通阀121的转换，能够转换蒸发器113和冷凝器116的功能并加以利用。在蒸发器113中设置了蒸发器用的送风机114，在冷凝器116中设置了冷凝器用的送风机117，促进空气和制冷剂的热交换。为了最佳控制制冷循环，减压膨胀器控制设备120控制减压膨胀器119。高压检测设备122检测流经制冷循环的高压一侧制冷剂配管的制冷剂的压力。图中，高压检测设备122检测压缩机的排出配管的压力。
在压缩机的起动初期，向线性马达112通以使活塞向吸入一侧位置移动的直流成分的电流。之后，使正弦波的交流电流重叠、并向线性马达112通以I＝I0sinωt+ΔI的电流。活塞在移动状态下进行振幅运动、并循环压缩制冷剂。制冷循环中的制冷剂逐渐地附加高低压力差。在压缩机起动后，逆变器控制部分105从逆变器104慢慢地增加供给线性马达112的电力。逆变器控制部分105根据来自检测逆变器104的输入电压的电压检测设备103的控制信号和来自检测线性马达112的输入电流的电流检测设备107的控制信号而计算电力。然后，将检测的电力值和预先设定的设定电力值进行比较，当检测的电力值变大时，停止在压缩机起动初期通电的直流电流，并转换到只是正弦波交流电流I＝I0sinωt的通电后进行驱动控制。因此，不使用传感器等，就能够以低成本、高效率地进行起动控制。此外，除了电压检测设备103检测逆变器104的输入电压之外，也可以检测从逆变器104向线性马达112的输出电压。
象本实施例那样，通过根据线性马达112的驱动所需要的电力判别制冷循环中的制冷剂的高低压差，就能够不用检测制冷循环中的制冷剂压力，控制逆变器104。
此外，也可以根据来自图示的高压检测设备122的检测信号检测制冷循环中的制冷剂压力，控制逆变器104。此处不一定要直接检测制冷剂压力，也可以通过检测配管温度来判别制冷剂压力。通过用高压检测设备122检测制冷循环的高压一侧的压力，即使在各种环境条件下也能够更可靠地起动，不用通以过剩的直流电流就能够进行高效率的起动控制。
图7是表示本发明的其它实施例的驱动控制的方框图。
本实施例具备检测线性压缩机的活塞位置的活塞位置检测设备124。此外，在具有与已说明的构成相同的功能的构成中附加相同的符号、并省略其说明。假定即使在以下的实施例中也是相同的。
活塞位置检测设备124检测活塞的振幅量和移动量。在压缩机起动初期，从逆变器向线性马达通以反向的规定值的直流电流，以便使活塞向排出一侧位置移动。通过通以反向的直流电流，活塞将向排出一侧位置移动。通过活塞位置检测设备124检测活塞的移动量，从每单位电流的活塞的变位量运算连接活塞的弹性部件的弹簧常数。
此处图8中，表示活塞和可动部分等的质量m1、图1所示的弹簧机构205的弹簧常数k1、压缩室的气体弹簧k2和共振频率的关系。该图(a)是压缩室的气体弹簧k2不动时的共振频率，该图(b)是压缩室的气体弹簧k2移动时的共振频率。
象图8所示那样，根据弹簧常数k1和压缩室的气体弹簧k2、活塞质量m的大小，由共振频率确定设备计算至少包含气体弹簧的共振频率f。另外，在初期必需向吸入一侧位置移动时，从负荷的大小确定使活塞移动的直流电流的电流值。
若测定结束，一旦停止用于测定的直流电流的通电，就用由共振频率确定设备确定的驱动频率进行起动控制。另外，在需要偏移电流时，就通以被确定的偏移电流，在使活塞向吸入一侧位置移动之后使正弦波重叠，并向线性马达通以I＝I0sinωt+ΔI的电流。活塞在移动状态下进行振幅运动，逆变器控制部分105根据来自活塞位置检测设备124的活塞的位置信息停止直流电流的通电，并向线性马达112通以正弦波电流I＝I0sinωt、进行驱动控制。
若依据本实施例，就能够对环境条件和制冷剂的特性不同的压缩机进行保护的同时，起动线性压缩机。
另一方面，气体弹簧常数k2按照负荷和运转条件变动。根据来自图8所示的活塞位置检测设备124的活塞的位置信息、至少来自线性马达电流检测设备107的检测电流信息、以及压缩弹簧的弹簧常数k1算出活塞的冲程变化量，当该变化量比规定值大时，最好进行控制，以便使向线性马达112通电的电流的增速加速度变小。
图9是表示本发明的其它实施例的驱动控制的方框图。
本实施例具备温度检测设备102和负荷运算设备125。
温度检测设备102输入来自检测蒸发器113的温度的蒸发器用的温度检测器118、检测室内温度的室内温度检测器117、检测冷凝器的温度的冷凝器用的温度检测器119、或检测室外的温度的室外温度检测器115的信号。负荷运算设备125根据来自温度检测设备102的信息计算负荷。负荷运算设备125运算在入睡、起动初期、一次停止后的再起动、或者再驱动等的压缩机的状态、以及负荷的轻重等驱动控制中所需要的负荷，至少是否需要(运算)偏移电流，另外，如有必要，将运算对应于负荷的大小的直流电流值和电流加减速度。
在压缩机起动时，根据来自负荷运算设备125的信息，逆变器控制部分105将切换逆变器104的功率元件，起动控制线性马达112。
例如下面将说明负荷运算设备125判断为入睡方式时的动作。
在起动初期，在线性马达112中通以规定的直流电流，一旦使活塞向吸入一侧位置偏移后，将使规定值的正弦波电流重叠，并通以I＝I0sinωt+ΔI的电流，使活塞进行往复运动。制冷循环中的制冷剂的高低压力差逐渐变大。若该制冷剂的高低压差变大，那么，冷凝器113的温度将上升，并且蒸发器116的温度将下降。因此，在温度检测设备102中检测来自冷凝器118或蒸发器用的温度检测器119的信号，并在负荷运算设备125中运算其负荷，若达到设定条件，就停止直流电流，通以规定的正弦波交流电流I＝I0sinωt。之后，根据各装置的温度信息，按照预先确定的电流加速度进行驱动控制。
图10是表示使线性压缩机适用于车辆用的空调装置场合的驱动控制的实施例的方框图。
首先，说明关于第1实施例。
由于路面的振动和引擎的振动，若在线性压缩机的活塞部分的轴线上增加30G的振动，那么，支持活塞的弹簧机构将发生共振，并通过外部振动使活塞作往复运动。因此，在车辆用的线性压缩机的起动控制中，当起动时，在线性压缩机中通以直流电流后将活塞限制在规定位置。此外，也可以对于外部振动的活塞的振幅控制正弦波电流的相位，并挂上再生制动器。这样，在抑制来自外部的强制振动、将活塞的自由振动限制在规定位置后，通以目标的正弦波电流I＝I0sinωt，开始活塞的往复运动。因此，在起动时，即使来自外部的强制振动正在继续，由于将活塞抑制在规定值以内，因此，即使使活塞作往复运动，也能够使活塞不会冲击汽缸盖、并增大制冷剂的循环量。
下面说明关于第2实施例。
强制振动量检测设备123检测压缩机的振动加速度。逆变器控制部分105根据来自该强制振动量检测设备123的信号，确定并输出对应于伴随外部因素引起的强制振动的活塞的移动方向和振幅量的、直流电流的正反方向和电流值。即，当来自外部的强制振动在继续进行过程中，通过从逆变器控制部分105向逆变器104输出与其相称的直流电流，并切换功率元件、将活塞抑制在规定值以下后进行起动控制，就能避免活塞的冲击，能进行可靠性更高的车辆用的线性压缩机的起动控制。
接着说明关于第3实施例。
若活塞由于外部因素作振幅运动，那么，线性马达就变成发电机，并在线圈上产生感应电压。图11是表示感应电压相对强制振动的强度的变化的特性图。检测该感应电压，按照检测的电压值，确定用来抑制活塞振动的直流电流的电流值。并且，在压缩机的起动和运转时，通过用确定的电流值附加直流电流，即使来自外部的强制振动在继续，也能可靠地将活塞抑制在规定值以内。并且，通过将活塞抑制在规定值以内，即使在增加了来自外部的振动的场合，也可以不使用振动检测器、以低成本、高效率进行起动控制。
接下来，说明关于第4实施例。
若活塞因外部因素作振幅运动，那么线性马达就变成发电机，电流向逆变器104的电源一侧再生。用再生电流检测设备检测被再生的电流后计算励振力，控制电流以便消除该励振力。即，即使励振力从外部移动活塞，也会减小线性马达的电流、或者使直流成分的偏移电流重叠、避免冲击，以便使活塞不冲击汽缸盖。另外，在控制线性压缩机的过程中，即使由于外部振动而强制性地使活塞作振幅运动，也能用再生电流检测设备从电流值检测外部振动量，并根据该信息有能进行抑制控制。
此外，在上述实施例中，使用了用制冷剂的密封型压缩机进行说明，但也可以压缩制冷剂以外的气体、例如空气和其它气体，另外，即使关于压缩机的形态，也可以是开放型压缩机。
从上述说明可以明白，本发明在自由活塞构造的线性压缩机的起动控制中，通过起动时在线性马达中使直流成分的电流通电，使活塞预先向吸入一侧移动，在活塞和汽缸盖之间，在确保用于制冷剂压缩的空隙之后，向线性马达方向再使正弦波交流电流重叠。因此，即使在入睡起动的环境条件下，由于采用大的冲程，因此能够从液体压缩状态使压缩制冷剂循环。另外，在液体压缩状态下，压缩弹簧变大、活塞的冲程没有伸长。若从液体压缩状态开始附加制冷循环的高低压力的压力差，那么，压缩弹簧一下子变轻，即使流经线性马达的电流相同，瞬时间活塞的振幅量也会增大。因此，在初期，若不预先使偏移电流通电，那么活塞将会冲击汽缸盖。
但是本发明在入睡起动时能够一边提高活塞的可靠性、一边对自由活塞构造的线性压缩机进行起动控制。
另外，若本发明在起动后，制冷循环的高低压差变大，制冷剂的循环量增加，活塞冲击汽缸的危险减小，那么，由于将失去向线性马达通电的直流成分的电流，进行正常的正弦波驱动，因此，活塞不会产生冲击，而且能减小流经马达线圈的电流的焦耳损耗以及驱动线性马达的逆变器的损耗，能进行高效率的起动控制。
另外，由于本发明检测制冷循环的高压一侧的压力，将被检测的压力信号与设定值比较，在大于设定值时，停止外加在线性马达中的直流电流，因此，即使在任何环境条件下，也能够经常监视高压一侧的压力，能够可靠地确保活塞不冲击汽缸盖的状态、并切断活塞的偏移电流，能以更高的可靠性和高效率地进行起动控制。
另外，本发明在起动时，用规定值向线性马达通以电流，从线性马达的电流和电压算出电力，将运算出的电力值与设定值进行比较，当运算出的电力值大时，就依次增加外加到线性马达的电流。这样，就可以从由线性马达的电流和电压得到的电力量简易地检测负荷，并将向线性马达通电的正弦波电流依次加速到设定值。能够可靠地防止活塞对汽缸的冲击，同时能够提高压缩效率。
另外，由于本发明在起动时，通以正弦波形状的起动电流，检测活塞位置，根据该被检测的活塞位置信息，通过检测对电流的活塞的振幅量简易地检测负荷，根据负荷的大小确定在线性马达中通电的正弦波电流的增加速度，因此，即使环境条件发生变化、以及使用的制冷剂不同，在起动时，活塞也不会冲击汽缸，而且在每个负荷状态下都能进行最佳的起动控制。
另外，本发明将预先从线性马达的推力常数和弹簧常数等确定的冲程量与来自活塞位置检测设备的冲程量比较，当由确定的共振频率算出的活塞的冲程量比用活塞位置检测设备检测的活塞的冲程量小时，就使在线性马达中通电的交流电流的增加速度变慢。就能够一边防止活塞对汽缸的冲击，一边进行高效率的驱动。
另外，本发明通过温度检测设备检测冷凝器的温度、蒸发器的温度、室内温度、以及室外温度中至少一种温度，从通过温度检测设备检测的温度确定在起动时所需的直流成分的电流值，并在起动时在线性马达中使确定的电流值通过。若依据本发明，由于根据通过温度检测设备检测的温度计算负荷、并根据该负荷信息确定使活塞移动的直流电流值，在入睡时使偏移电流流过，并形成对应于负荷状态的偏移电流，因此，在任何负荷条件下，能够最佳地进行起动控制。还能够确定电流增加率。
另外，由于本发明具有在起动时在线性马达中使直流成分的电流通电的第1工序、以及在这之后通过通以交流电流从而起动静止的活塞的第2工序，因此，即使由于来自外部的强制振动使活塞在轴方向振动，在线性马达的起动时由于在静止以后起动活塞，因此也能够防止活塞(的冲程)变成预定值以外的冲程。
另外，本发明设置了检测振动加速度的强制振动量检测设备，并在第1工序中，使对应于伴随用强制振动量检测设备检测的强制振动的活塞的振幅方向和振幅量的电流通过，由于根据检测的振动信息确定外加在起动时的线性马达中的直流电流值后进行起动控制，因此能够更可靠地进行起动控制。
因此，尤其在装载在电车上时，不需要过剩的电力就能够高效率地起动控制车辆用的压缩机。
另外，本发明从在线性马达中产生的感应电压检测强制振动量，并在第1工序中，使对应于伴随用强制振动量检测设备检测的强制振动的活塞的振幅方向和振幅量的电流通过，由于根据从在线性马达中产生的感应电压而检测出的强制振动量来确定外加在起动时的线性马达中的直流电流值后进行起动控制，因此能够更可靠地进行起动控制。
另外，本发明设置了根据来自外部的振动检测由线性马达再生的电流的再生电流检测设备，并在第1工序中使对应于伴随检测电流的活塞的振幅量的电流通过，由于根据来自外部的振动用再生电流检测设备检测由线性马达再生的电流，并确定外加在起动时的线性马达中的直流电流值后进行起动控制，因此能够更可靠地进行起动控制。

Claims (5)

1.一种线性压缩机的驱动控制方法，该线性压缩机具备：具有汽缸和活塞的压缩机构、以及使该压缩机构工作的线性马达，所述线性马达具有与所述汽缸连接的固定部分、以及与所述活塞连接的可动部分，并通过所述线性马达对所述活塞产生推力，其特征在于，包含在起动时在线性马达中使直流成分的电流流过的第1工序、以及在这之后通过增加交流电流从而从预先移动到的位置起动所述活塞的第2工序。
2.如权利要求1记载的线性压缩机的驱动控制方法，其特征在于，在所述第2工序后具有停止直流成分流过的工序。
3.如权利要求1记载的线性压缩机的驱动控制方法，其特征在于，包含如下工序：将所述线性压缩机、冷凝器、减压膨胀器以及蒸发器连接成环状后构成制冷环路，并设置检测所述制冷环路的高压一侧制冷剂的压力的压力检测设备，当用所述压力检测设备检测到的制冷剂压力超过规定压力时，依次将电流增加到设定值。
4.如权利要求1记载的线性压缩机的驱动控制方法，其特征在于，包含如下工序：检测所述线性马达的电流和电压后算出电力，当算出的所述电力超过规定值时，依次将电流增加到设定值。
5.一种线性压缩机的驱动控制方法，通过线性压缩机、冷凝器、减压膨胀器、以及蒸发器构成空调装置，所述线性压缩机在密封容器内具备压缩制冷剂的压缩机构、以及使该压缩机构工作的线性马达，所述压缩机构具有汽缸和活塞，所述线性马达具有与所述汽缸连接的固定部分、以及与所述活塞连接的可动部分，并通过所述线性马达对所述活塞产生推力，其特征在于，通过温度检测设备检测所述冷凝器的温度、所述蒸发器的温度、室内温度、以及室外温度中至少一种温度，根据所述温度检测设备检测到的温度确定在起动时所需的直流成分的电流值，并在起动时，在所述线性马达中使已确定的所述电流值流过。
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