DE10085412B4

DE10085412B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor

Info

Publication number: DE10085412B4
Application number: DE10085412T
Authority: DE
Inventors: Young Hwan Jeun
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2000-01-21
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2020-12-19
Also published as: KR20010075898A; WO2001054253A1; CN1425215A; JP2003520333A; DE10085412T1; US6857858B2; KR100317301B1; CN1256510C; AU2001224072A1; US20030129063A1; JP4066140B2

Abstract

Vorrichtung zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor mit einer Leistungsquelle (10), einem Triac (20) und einem Motor (40), umfassend:
ein Stromphasendetetektionsteil (30) zum Detektieren eines an dem Triac (20) geschalteten Stromes, welches den Strom integriert und eine erste Rechteckwelle, welche dem integrierten Strom entspricht, erzeugt;
in Hubphasendetektionsteil (50) zum Erzeugen einer Wechselspannungswellenform mit einer festen Frequenz und einer variierten Amplitude in Abhängigkeit von einer einem Motorbetrieb folgenden Position einer Kolben-Hinundherbewegung, und zum Erzeugen einer zweiten Rechteckwelle, welche der Wechselspannungswellenform entspricht;
ein Nulldurchgangsdetektionsteil (60) zum Detektieren eines Nulldurchganges der von der Leistungsquelle zugeführten Spannung; und
ein Steuerteil (70) zum Erzeugen eines Signals zum Steuern einer Kolbenposition in Abhängigkeit von einem Phasenunterschied zwischen der ersten, an dem Stromphasendetetektionsteil (30) detektierten Rechteckwelle und der zweiten, an dem Hubphasendetektionsteil (50) detektierten Rechteckwelle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linearkompressor und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren im Stand der Technik zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor wird mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen erklärt. 1 veranschaulicht ein Beispiel einer herkömmlichen Vorrichtung zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor, und 2 veranschaulicht Wellenformen von hohen, regulären und niedrigen Spannungen von dem AC-DC-Spannungswandler in 1, und 3 erklärt eine Definition eines oberen Totraumes.

Bezugnehmend auf 1 ist ein Beispiel einer herkömmlichen Vorrichtung zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor gegeben, mit einer Leistungsquelle 1, um eine 220V-Wechselspannung zuzuführen, einem Triac 2 zum Schalten der 220V-Wechselspannung von der Leistungsquelle 1 in Antwort auf ein Steuersignal, einem Motor 3, welcher durch eine an ihn durch das Triac geschaltete 220V-Wechselspannung arbeitet, um einen Kolben hin- und herzubewegen, einem Hubgenerator 4 zum Erzeugen einer wechselspannungswellenform mit einer festen Frequenz und einer variierten Amplitude in Abhängigkeit von einer Position einer Kolben-Hinundherbewegung, einer Gleichrichterschaltung 5 zum Gleichrichten der Wechselspannungswellenform, welche durch den Hubgenerator 4 erzeugt wurde, einer Filterschaltung 6 zum Filtern der an der Gleichrichterschaltung 5 gleichgerichteten Wellenform in eine Gleichspannungswellenform, einem Wechselspannung-zu-Gleichspannung-Spannungswandler 7 zum Wandeln der an der Filterschaltung 6 gefilterten Gleichspannungswellenform in eine entsprechende Gleichspannung, einer Nulldurchgangsdetektionsschaltung 8 zum Detektieren eines Nulldurchgangs der von der Leistungsquelle 1 zugeführten 220V-Wechselspannung, einem Mikrocomputer 9 zum Umwandeln der Gleichspannung von dem Wechselspannung-zu-Gleichspannung-Spannungswandler 7 in eine Länge einer Kolben-Hinundherbewegung, welche der Gleichspannung entspricht, Vergleichen der Länge der Kolben-Hinundherbewegung mit einem voreingestellten Wert und Bereitstellen eines Steuersignals entsprechend einem Resultat des Vergleichs und eines Phasensteuerteils 10 zum Steuern eines Zünd-Winkels zum Steuern eines Hubs in Abhängigkeit von einem Steuersignal von dem Mikrocomputer 9.

Die Wirkungsweise der herkömmlichen Vorrichtung zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor der vorliegenden Erfindung wird erklärt.

Wenn das Phasensteuerteil 10 ein Triggersignal für einen Zünd-Winkel bei einem anfänglichen Betrieb des Linearkompressors bereitstellt, schaltet das Triac 2 eine 220V-Wechselspannung von der Leistungsquelle 1 zu dem Motor 3, so daß der Motor 3 den Kolben in einem Zylinder hin- und herbewegt. In diesem Augenblick erzeugt der Hubgenerator 4 eine Wechselspannungswellenform mit einer festen Frequenz und variierter Amplitude in Abhängigkeit von einer Position einer Kolben-Hinundherbewegung. Und die Gleichrichterschaltung 5 richtet die an dem Hubgenerator 4 erzeugte Wechselspannungswellenform gleich, und die Filterschaltung 6 filtert die an der Gleichrichterschaltung 5 gleichgerichtete Wellenform in eine Gleichspannungswellenform. Dann wandelt der Wechselspannung-zu-Gleichspannung-Spannungswandler 7 die an der Filterschaltung 6 gefilterte Gleichspannungswellenform in eine der Gleichspannungswellenform entsprechende Gleichspannung. Und die Nulldurchgangsdetektionsschaltung 8 detektiert einen Nulldurchgang der 220V-Wechselspannung von der Leistungsquelle 1 und stellt ein Signal eines Nulldurchgangsdetektionsergebnisses bereit. Demgemäß konvertiert der Mikrocomputer 9 die Gleichspannung von dem Wechselspannung-zu-Gleichspannung-Spannungswandler 7 in eine Länge einer Kolben-Hinundherbewegung, vergleicht zu einem voreingestellten Wert und stellt ein Steuersignal in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleichs bereit. D.h., der Mikrocomputer 9 konvertiert die Gleichspannung von dem Wechselspannung-zu-Gleichspannung-Spannungswandler 7 in eine Länge einer Kolben-Hinundherbewegung entsprechend der Gleichspannung, vergleicht zu einem voreingestellten Wert für eine Spannung eines regulären Hubes unter einem regulären Druck und, wie in 2 gezeigt, stellt als Ergebnis des Vergleichs ein Steuersignal zum Ändern der Hubspannung in eine Hubspannung bei einem regulären Druck bereit, wenn die Gleichspannung von dem Wechselspannung-zu-Gleichspannung-Spannungswandler 7 eine Hubspannung bei einem hohen Druck oder einem niedrigen Druck ist. Dann stellt die Phasensteuerung 10 ein Signal zum Steuern eines Zünd-Winkels zum Steuern des Hubes in Antwort auf das Steuersignal von dem Mikrocomputer 9 bereit. D.h., die Phasensteuerung 10 stellt ein Signal zum Reduzieren eines Zünd-Winkels in Abhängigkeit von einem Steuersignal zum Ändern einer Hochdruck-Hubspannung von dem Mikrocomputer 9 in eine Regulärdruck-Hubspannung bereit oder ein Steuersignal zum Erhöhen eines Zünd-Winkels in Abhängigkeit von einem Steuersignal zum Ändern einer Niederdruck-Hubspannung von dem Mikrocomputer 9 in eine Regulärdruck-Hubspannung. In Abhängigkeit davon steuert das Triac 2, welches durch das Steuersignal von der Phasensteuerung 10 getriggert wird, eine Spannungsphase der 220V-Wechselspannung von der Leistungs quelle 1 und der Motor 3 bewegt den Kolben in dem Zylinder in Abhängigkeit von einer an dem Triac 2 gesteuerten Phase hin und her. D.h., das Triac 2 steuert die Spannungsphase der 220V-Wechselspannung von der Leistungsquelle 1 in Abhängigkeit von einem Steuersignal zum Reduzieren des Zünd-Winkels von der Phasensteuerung 10, um einen Strom zu dem Motor 3 zu reduzieren, so daß der Motor 3 wiederum die Länge der Kolben-Hinundherbewegung in dem Zylinder verkürzt oder das Triac 2 steuert die Spannungsphase der 220V-Wechselspannung von der Leistungsquelle 1 gemäß einem Steuersignal zum Erhöben des Zünd-Winkels von der Phasensteuerung 10, um einen Strom zu dem Motor 3 zu erhöhen, so daß der Motor 3 wiederum die Länge der Kolben-Hinundherbewegung in dem Zylinder verlängert. Durch Wiederholen des vorgenannten Prozesses konvertiert der Mikrocomputer 9 die Gleichspannung von dem Wechselspannung-zu-Gleichspannung-Spannungswandler, welche durch die Kolben-Hinundherbewegung in dem Zylinder hervorgerufen ist, in eine Kolben-Hublänge, welche der Gleichspannung entspricht, um eine Kolbenposition zu steuern.

Die herkömmliche Vorrichtung und das herkömmliche Verfahren zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor weist jedoch die folgenden Probleme auf.

Erstens ist das System mit der Gleichrichterschaltung, der Filterschaltung und dem Wechselspannung-zu-Gleichspannung-Spannungswandler kompliziert und es besteht ein Unterschied zwischen einer eigentlichen Position und einer rückgekoppelten Position wegen eines großen Fehlers an einer Hub-Rückkopplungsvorrichtung, und der Fehler betrifft einen Fehler an den Schaltungen inklusive dem Fehler an dem Motor und den mechanischen Komponenten, unabhängig davon, wie präzise das System hergestellt wird, wobei das Auftreten einer Kollision zwischen dem Kolben und den Ventilen, einer Verschlechterung eines Wirkungsgrades und einer Lärmsteigerung aufgrund des Fehlers nicht verhinderbar ist.

Zweitens weist das System eine schlechte Lastabschätzungsfähigkeit auf, so daß, wie in 3 gezeigt, eine Lastschwankung in einem oberen Totraum-Bereich nicht abgeschätzt werden kann, was das Steuern des Systemes sehr schwierig werden läßt, und die Vorhersage von einer Umweltschwankung (Temperaturschwankung) und nicht-regulären Charakteristiken in einem gegebenen Zustand (Gasleck, Zyklus-Blockade) ist schwierig.

Aus der Patentschrift US 5,947,693 ist eine Vorrichtung zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor mit einer Leistungsquelle, einem Schalter und einem Motor bekannt. Die bekannte Vorrichtung weist einen Stromdetektor zum Detektieren des durch den Kompressor fließenden Stomes, einen Positionsdetektor zum Detektieren der Kolbenposition und ein Steuerteil zum Erzeugen eines Signals zum Steuern einer Kolbenposition in Abhängigkeit von einem Phasenunterschied zwischen dem detektierten Strom und dem detektierten Hub auf.

Eine Steuerschaltung für einen Linearkompressor, bei der die Steuerung des Linearkompressors mit Hilfe eines gemessenen Stomes und einer aus dem gemessenen Positionsverlauf abgeleiteten Geschwindigkeit erfolgt, ist aus der Patentschrift US 5,980,211 bekannt.

Eine Kompressorsteuerung, welche zur Steuerung eines Kompressors eine Phasendifferenz zwischen einer Stromphase eines Motors des Kompressors und einem Signal einer Suchspule des Kompressors verwendet, ist in dem Dokument JP 11351143 A beschrieben.

Die europäische Patentschrift EP 0 693 160 offenbart eine Ansteuerschaltung zur Messung der Kolbenposition zur Minimierung eines oberen Totraums eines Freikolbenkompressors mit Hilfe von gemessenen Strom- und Spannungswerten eines den Freikolbenkompressor antreibenden Motors.

Offenbarung der Erfindung

Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor gerichtet, welche im wesentlichen eines oder mehrere der Probleme, welche von Beschränkungen und Nachteilen des Standes der Technik herrühren, vermeidet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor bereitzustellen, die einen bestmöglichen Wirkungsgrad und eine bestmögliche Zuverlässigkeit aufweisen.

Zusätzliche Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt und werden teilweise durch die Beschreibung ersichtlich oder können durch Ausführen der Erfindung gelernt werden. Die Aufgaben und andere Vorteile der Erfindung werden realisiert und erreicht durch die Struktur, welche insbesondere in der schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen sowie den angehängten Zeichnungen dargelegt ist.

Um diese und andere Vorteile zu erreichen und in Übereinstimmung mit dem Zweck der vorliegenden Erfindung, umfasst die Vorrichtung zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor mit einer Leistungsquelle, einem Triac und einem Motor, wie ausgeführt und ausführlich beschrieben, ein Stromphasendetektionsteil zum Detektieren eines an dem Triac geschalteten Stromes, welches den Strom integriert und eine erste Rechteckwelle erzeugt, welche dem integrierten Strom entspricht, ein Hubphasendetektionsteil zum Erzeugen einer Wechselspannungswellenform mit einer festen Frequenz und einer variierten Amplitude in Abhängigkeit von einer dem Motorbetrieb folgenden Position einer Kolben-Hinundherbewegung und zum Erzeugen einer zweiten Rechteckwelle, welche der Wechselspannungswellenform entspricht, ein Nulldurchgangsdetektionsteil zum Detektieren eines Nulldurchganges der von der Leistungsquelle zugeführten Spannung und ein Steuerteil zum Erzeugen eines Signals zum Steuern einer Kolbenposition entsprechend eines Phasenunterschiedes der ersten an dem Stromphasendetektionsteil detektierten Rechteckwelle und der zweiten an dem Hubphasendetektionsteil detektierten Rechteckwelle.

Das Stromphasendetektionsteil umfasst ein Stromdetektionsteil zum Detektieren eines an dem Triac geschalteten Stroms, ein Integrationsteil zum Integrieren des an dem Stromdetektionsteil detektierten Stromes, und ein erstes Rechteckwellenerzeugungsteil zum Erzeugen der ersten Rechteckwelle, welche dem an dem Integrationsteil integrierten Strom entspricht.

Das Hubphasendetektionsteil umfasst ein Hubsignalerzeugungsteil zum Erzeugen einer Wechselspannungswellenform mit einer festen Frequenz und einer variierten Amplitude in Abhängigkeit von einer Position einer Kolben-Hinundherbewegung, und ein zweites Rechteckwellenerzeugungsteil zum Erzeugen der zweiten Rechteckwelle, welche der an dem Hubsignalerzeugungsteil erzeugten Wechselspannungswellenform entspricht.

Das Steuerteil detektiert eine Kolbenposition, bei der der oberere Totraum minimal wird in Abhängigkeit von einem Phasenunterschied zwischen der ersten und der zweiten Recht eckwelle, und stellt ein Signal zum Steuern der Kolbenposition, bei der der obere Totraum minimal wird, bereit.

Die Vorrichtung zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor umfasst weiterhin ein Gleichrichtungsteil zum Gleichrichten der Spannungswellenform des an dem Phasendetektionsteil detektierten Hubes, und ein Wechselspannung-zu-Gleichspannung-Konvertierungsteil zum Konvertieren der gleichgerichteten Spannungswellenform in eine Gleichspannungswellenform.

In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor mit einer Leistungsquelle, einem Triac und einem Motor bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: (1) Erzeugen einer ersten Rechteckwelle, welche einem Strom einer an dem Triac geschalteten Spannung entspricht, (2) Erzeugen einer zweiten Rechteckwelle, welche einem Hub entspricht, welcher auftritt, wenn der Motor durch die Spannung betrieben wird und (3) Steuern einer Kolbenposition durch Steuern einer Phase einer an dem Triac geschalteten Spannung in Abhängigkeit von einem Phasenunterschied zwischen der ersten Rechteckwelle und der zweiten Rechteckwelle.

Der Schritt (3) ist der Schritt zum Bereitstellen eines Steuersignales, um eine Kolbenposition derart zu steuern, daß ein oberer Totraum minimal wird, in Abhängigkeit von einem Phasenunterschied zwischen der ersten und zweiten Rechteckwelle.

Es soll verstanden werden, daß sowohl die vorangehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erklärend sind und dazu vorgesehen sind, eine weitere Erklärung der Erfindung, wie sie beansprucht ist, zu geben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die begleitenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erklären der Prinzipien der Erfindung:
Zu den Zeichnungen:
1 veranschaulicht ein Beispiel einer herkömmlichen Vorrichtung zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor;
2 veranschaulicht Wellenformen von hohen, regulären und niedrigen Spannungen des AC-DC-Spannungswandlers in 1;
3 erklärt eine Definition eines oberen Totraums;
4 veranschaulicht eine Vorrichtung zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor entsprechend einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 veranschaulicht eine Vorrichtung zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor entsprechend einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 veranschaulicht eine Wellenform an verschiedenen Komponenten der 4 und 5;
7 veranschaulicht einen Phasenunterschied zwischen einer Stromphase und einer Hubphase;
8 veranschaulicht versetzte Pfade einer Stromphase und einer Hubphase, welche Druckänderungen folgen; und
9 veranschaulicht eine Differenz zwischen einer Stromphase und einer Hubphase bei einem Druck.
Bester Modus zum Ausführen der Erfindung
Es wird nun detailliert Bezug genommen auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht sind. 4 veranschaulicht eine Vorrichtung zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bezugnehmend auf 4 umfaßt die Vorrichtung zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Leistungsquelle 10 zum Zuführen einer 220V-Wechselspannung, ein Triac 20 zum Schalten der 220V-Wechselspannung von der Leistungsquelle 10 in Antwort auf ein Steuersignal, ein Stromphasendetektionsteil 30 zum Detektieren des durch das Triac 20 geschalteten Stromes, welches den Strom integriert und eine erste Rechteckwelle, welche dem integrierten Strom entspricht, erzeugt, einen bei der 220V-Wechselspannung arbeitenden Motor 40, welcher über das Triac an diese geschaltet ist, um einen Kolben in einem Zylinder hin- und herzubewegen, ein Hubphasendetektionsteil 50 zum Erzeugen einer Wechselspannungswellenform mit einer festen Frequenz und variierter Amplitude in Abhängigkeit von einer Position einer Kolben-Hinundherbewegung, und zum Erzeugen einer zweiten Rechteckwelle, welche der Wechselspannungswellenform entspricht, ein Nulldurchgangsdetektionsteil 60 zum Detektieren eines Nulldurchganges der von der Leistungsquelle 10 zugeführten Spannung, ein Steuerteil 70 zum Erzeugen eines Signals zum Steuern einer Kolbenposition in Abhängigkeit von einem Phasenunterschied zwischen der ersten, von dem Stromphasendetetektionsteil 30 bereitgestellten Rechteckwelle und der zweiten, von dem Hubphasendetektionsteil 50 bereitgestellten Rechteckwelle, und ein Phasensteuerteil 80 zum Steuern eines Zünd-Winkels, um einen Hub in Antwort auf ein Steuersignal von dem Steuerteil 70 zu steuern. Das Stromphasendetektionsteil 30 umfasst ein Stromdetektionsteil 31 zum Detektieren eines an dem Triac 20 geschalteten Stroms, ein Integrationsteil 32 zum Integrieren des an dem Stromdetektionsteil 31 detektierten Stromes, und ein erstes Rechteckwellenerzeugungsteil 33 zum Erzeugen der ersten Rechteckwelle, welche dem an dem Integrationsteil 32 integrierten Strom entspricht. Das Hubphasendetektionsteil 50 umfasst ein Hubsignalerzeugungsteil 51 zum Erzeugen der Wechselspannungswellenform mit einer festen Frequenz und einer variierten Amplitude in Abhängigkeit von einer Position einer Kolben-Hinundherbewegung, und ein zweites Rechteckwellenerzeugungsteil 52 zum Erzeugen der zweiten Rechteckwelle, welche der an dem Hubsignalerzeugungsteil 51 erzeugten Wechselspannungswellenform entspricht.
5 veranschaulicht eine Vorrichtung zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche zusätzlich ein Konvertierungsteil umfasst. Das Konvertierungsteil umfasst ein Gleichrichtungsteil 90 zum Gleichrichten der an dem Hubsignalerzeugungsteil 51 erzeugten Wechselspannungswellenform und ein Wechselspannung-zu-Gleichspannung-Konvertierungsteil 100 zum Konvertieren der an dem Gleichrichtungsteil 90 gleichgerichteten Wechselspannungswellenform in eine Gleichspannungswellenform, welche der Wechselspannungswellenform entspricht.
6 veranschaulicht Wellenformen an verschiedenen Komponenten aus den 4 und 5, 7 veranschaulicht einen Phasenunterschied zwischen einer Stromphase und einer Hubphase, 8 veranschaulicht versetzte Pfade einer Stromphase und einer Hubphase, welche Druckänderungen folgen, und 9 veranschaulicht eine Differenz zwischen einer Stromphase und einer Hubphase bei einem Druck. Was in der vorangegangenen Darstellung dargelegt wurde, beschränkt die vorliegende Erfindung nicht. Ein Verfahren zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen erklärt.
Bezugnehmend auf 4 schaltet das Triac 20 bei einem anfänglichen Arbeitsvorgang des Linearkompressors eine an dieses angelegte 220V-Wechselspannung, wie in 6A gezeigt, wenn das Phasensteuerteil 80 ein Triggersignal für einen Zünd-Winkel, wie in 6C dargestellt, bereitstellt. Dann detektiert und integriert das Stromphasendetektionsteil 30 einen Strom, der durch das Triac 20 geschaltet wird, und erzeugt eine erste Rechteckwelle, welche dem integrierten Strom entspricht. D.h., das Stromdetektionsteil 31 des Stromphasendetektionsteils 30 detektiert einen Strom wie in 6B gezeigt, welcher durch das Triac 20 geschaltet wird. Dann integriert das Integrierungsteil 32 den an dem Stromdetektionsteil 31 detektierten Strom wie in 6D gezeigt. In Abhängigkeit davon erzeugt das erste Rechteckwellenerzeugungsteil 33 die erste Rechteckwelle, welche dem an dem Integrationsteil 32 integrierten Strom entspricht, wie in 6E gezeigt. Andererseits wird der Motor 40 durch die Leistung, welche durch das Triac 20 geschaltet wird, betrieben, um den Kolben in dem Zylinder hin- und herzubewegen. In diesem Moment erzeugt das Hubphasendetektionsteil 50 eine wechselspannungswellenform mit einer festen Frequenz und einer variierten Amplitude in Abhängigkeit von einer Position einer Kolben-Hinundherbewegung und dann die zweite Rechteckwelle entsprechend der Wechselspannungswellenform. D.h., wie in 6F gezeigt, erzeugt das Hubsignalerzeugungsteil 51 des Hubphasendetektionsteiles 50 die Wechselspannungswellenform mit einer festen Frequenz und variierter Amplitude in Abhängigkeit von einer Position einer Kolben-Hinundherbewegung, wie in 6G gezeigt, erzeugt das zweite Rechteckwellenerzeugungsteil die zweite Rechteckwelle, welche der Wechselspannungswellenform entspricht und welche an dem Hubsignalerzeugungsteil 51 erzeugt wurde. Und das Nulldurchgangsdetektionsteil 60 detektiert einen Nulldurchgang der 220V-Wechselspannung, welche von der Leistungsquelle 10 zugeführt wird. Dann erzeugt das Steuerteil 70 ein Signal zum Steuern einer Kolbenposition in Abhängigkeit von einem Phasenunterschied zwischen der ersten Rechteckwelle, welche an dem Stromphasendetektionsteil 30 detektiert ist, und der zweiten Rechteckwelle, welche an dem Hubphasendetektionsteil 50 erzeugt ist. D.h., wie in 7A gezeigt, stellt das Steuerteil 70 ein Signal zum Steuern einer Kolbenposition, wie in den 8 und 9 gezeigt, bereit, in Abhängigkeit von einem Phasenunterschied zwischen der ersten Rechteckwelle, welche an dem Stromphasendetektionsteil 30, wie in 7A gezeigt, detektiert ist und der zweiten Rechteckwelle, welche an dem Stromphasendetektionsteil 50, wie in 7B gezeigt, erzeugt ist. Abhängig davon steuert das Phasensteuerteil 80 den Zünd-Winkel zum Steuern eines Hubes in Antwort auf das Steuersignal von dem Steuerteil 70. Dann schaltet das Triac 20 die von der Leistungsquelle 10 zugeführte Spannung abhängig von dem Zünd-Winkel von dem Phasensteuerteil 80. Wenn die vorhergenannten Schritte wiederholt werden, detektiert das Steuerteil 70 eine Kolbenposition, bei der der obere Totraum minimal wird und stellt ein Signal zum Steuern der Kolbenposition, bei der der obere Totraum minimal wird, bereit.
Und wie in 5 gezeigt, kann das Konvertierungsteil dem System in 3 hinzugefügt werden. Das Konvertierungsteil umfaßt das Gleichrichtungsteil 90 und das Wechselspannung-zu-Gleichspannung-Konvertierungsteil 100, wobei das Gleichrichtungsteil 90 die an dem Hubsignalerzeugungsteil 51 erzeugte Wechselspannungswellenform gleichrichtet und das Wechselspannung-zu-Gleichspannung-Konvertierungsteil 100 die an dem Gleichrichtungsteil 90 gleichgerichtete Wechselspannungswellenform in eine Gleichspannungswellenform entsprechend der Wechselspannungswellenform konvertiert. Dann steuert das Steuerungsteil 70 einen Betrieb abhängig von der an dem Wechselspannung-zu-Gleichspannung-Konvertierungsteil 100 konvertierten Gleichspannungswellenform und führt einen Prozeß durch, der identisch zu dem in 4 gezeigten Prozeß ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie erklärt wurde, weist die Vorrichtung und das Verfahren zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor Vorteile dahingehend auf, daß ein Wirkungsgrad und eine Zuverlässigkeit bestmöglich erzielt wurden durch ein solches Steuern einer Kolbenposition in einem Zylinder, daß ein oberer Totraum minimal wird abhängig von einem Phasenunterschied zwischen einer Stromrechteckwelle und einer Hubrechteckwelle.

Claims

Vorrichtung zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor mit einer Leistungsquelle (10), einem Triac (20) und einem Motor (40), umfassend: ein Stromphasendetetektionsteil (30) zum Detektieren eines an dem Triac (20) geschalteten Stromes, welches den Strom integriert und eine erste Rechteckwelle, welche dem integrierten Strom entspricht, erzeugt; in Hubphasendetektionsteil (50) zum Erzeugen einer Wechselspannungswellenform mit einer festen Frequenz und einer variierten Amplitude in Abhängigkeit von einer einem Motorbetrieb folgenden Position einer Kolben-Hinundherbewegung, und zum Erzeugen einer zweiten Rechteckwelle, welche der Wechselspannungswellenform entspricht; ein Nulldurchgangsdetektionsteil (60) zum Detektieren eines Nulldurchganges der von der Leistungsquelle zugeführten Spannung; und ein Steuerteil (70) zum Erzeugen eines Signals zum Steuern einer Kolbenposition in Abhängigkeit von einem Phasenunterschied zwischen der ersten, an dem Stromphasendetetektionsteil (30) detektierten Rechteckwelle und der zweiten, an dem Hubphasendetektionsteil (50) detektierten Rechteckwelle.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Stromphasendetektionsteil (30) umfasst: ein Stromdetektionsteil (31) zum Detektieren eines an dem Triac geschalteten Stroms, ein Integrationsteil (32) zum Integrieren des an dem Stromdetektionsteil (31) detektierten Stromes, und ein erstes Rechteckwellenerzeugungsteil (33) zum Erzeugen der ersten Rechteckwelle, welche dem an dem Integrationsteil (32) integrierten Strom entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Hubphasendetektionsteil (50) umfasst: ein Hubsignalerzeugungsteil (51) zum Erzeugen einer Wechselspannungswellenform mit einer festen Frequenz und einer variierten Amplitude in Abhängigkeit von einer Position einer Kolben-Hinundherbewegung, und ein zweites Rechteckwellenerzeugungsteil (52) zum Erzeugen der zweiten Rechteckwelle, welche der an dem Hubsignalerzeugungsteil (51) erzeugten Wechselspannungswellenform entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Steuerteil (70) eine Kolbenposition detektiert, bei der ein obererer Totraum minimal wird in Abhängigkeit von einem Phasenunterschied zwischen der ersten und der zweiten Rechteckwelle, und ein Signal zum Steuern der Kolbenposition, bei der der obere Totraum minimal wird, bereitstellt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welche weiterhin ein Phasensteuerteil (80) umfasst, um einen Zünd-Winkel zum Steuern eines Hubes in Antwort auf ein Steuersignal von dem Steuerteil (70) zu steuern und dem Triac (20) bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Triac (20) eine von einer Leistungsquelle zugeführte Spannung schaltet und zwar in Abhängigkeit von dem Zünd-Winkel von dem Phasensteuerteil (80).
Vorrichtung zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor mit einer Leistungsquelle (10), einem Triac (20) und einem Motor (40), umfassend: ein Stromphasendetektionsteil (30) zum Detektieren eines an dem Triac (20) geschalteten Stromes, Integrieren des Stromes und Erzeugen einer ersten Rechteckwelle, welche dem integrierten Strom entspricht; ein Hubphasendetektionsteil (50) zum Erzeugen einer Wechselspannungswellenform mit einer festen Frequenz und einer variierten Amplitude in Abhängigkeit von einer einem Motorbetrieb folgenden Position einer Kolben-Hinundherbewegung und zum Erzeugen einer zweiten Rechteckwelle, welche der Wechselspannungswellenform entspricht; ein Nulldurchgangsdetektionsteil (60) zum Detektieren eines Nulldurchganges der von der Leistungsquelle (10) zugeführten Spannung; ein Konvertierungsteil zum Gleichrichten einer Spannungswellenform eines an dem Hubphasendetektionsteil (50) detektierten Hubes und zum Konvertieren der Spannungswellenform in eine Gleichspannungswellenform; ein Steuerteil (70) zum Erzeugen eines Signals zum Steuern einer Kolbenposition in Abhängigkeit von einem Phasenunterschied zwischen der ersten an dem Stromphasendetektionsteil (30) detektierten Rechteckwelle und der zweiten an dem Hubphasendetektionsteil (50) detek tierten Rechteckwelle und zum Steuern eines Betriebes in Abhängigkeit von der an dem Konvertierungsteil konvertierten Gleichspannungswellenform.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Konvertierungsteil umfasst: ein Gleichrichtungsteil (90) zum Gleichrichten der Spannungswellenform des an dem Hubphasendetektionsteil (50) detektierten Hubes, und ein Wechselspannung-zu-Gleichspannung-Konvertierungsteil (100) zum Konvertieren der gleichgerichteten Spannungswellenform in eine Gleichspannungswellenform.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, welche weiterhin ein Phasensteuerteil (80) zum Steuern eines Zünd-Winkels zum Steuern eines Hubes in Antwort auf ein Steuersignal von dem Steuerteil (70) und zum Bereitstellen an das Triac (20), umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Triac (20) eine von der Leistungsquelle (10) zugeführte Spannung schaltet und zwar in Abhängigkeit von dem Zünd-Winkel von dem Phasensteuerteil (80).
Verfahren zum Steuern einer Kolbenposition in einem Linearkompressor mit einer Leistungsquelle (10), einem Triac (20) und einem Motor (30), wobei das Verfahren die Schritte umfasst: (1) Erzeugen einer ersten Rechteckwelle, welche einem Strom einer an dem Triac (20) geschalteten Spannung entspricht; (2) Erzeugen einer zweiten Rechteckwelle, welche einem Hub entspricht, welcher auftritt, wenn der Motor (40) durch die Spannung betrieben wird; und (3) Steuern einer Kolbenposition durch Steuern einer Phase einer an dem Triac (20) geschalteten Spannung in Abhängigkeit von einem Phasenunterschied zwischen der ersten Rechteckwelle und der zweiten Rechteckwelle.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt (1) die Schritte umfasst: Detektieren eines an dem Triac (20) geschalteten Stromes, und Integrieren des Stromes, um eine Rechteckwelle, welche dem integrierten Strom entspricht, zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Schritt (2) die Schritte umfasst: Erzeugen einer Wechselspannungswellenform mit einer festen Frequenz und einer variierten Amplitude in Abhängigkeit von einer Position einer Kolben-Hinundherbewegung, und Erzeugen einer Rechteckwelle, welche der erzeugten Wechselspannungswellenform entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Schritt (3) der Schritt zum Bereitstellen eines Steuersignales ist, um eine Kolbenposition derart zu steuern, daß ein oberer Totraum minimal wird, in Abhängigkeit von einem Phasenunterschied zwischen der ersten und zweiten Rechteckwelle.