DE102004057516A1 - Linearkompressor und Steuerungsverfahren für einen solchen - Google Patents

Linearkompressor und Steuerungsverfahren für einen solchen Download PDF

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Abstract

Es werden ein Linearkompressor und ein Ansteuerungsverfahren für einen solchen angegeben. Bei diesem Linearkompressor wird automatisch ein Teil einer Spule, an dem keine Versorgungsspannung angelegt wird, kurzgeschlossen, um im Wesentlichen zu verhindern, dass im Anfangsbetriebsstadium des Linearkompressors ein übermäßiger Hub erzeugt wird. Der Linearkompressor ist mit Folgendem versehen: einem in einem Kolben vorhandenen Zylinder, der eine lineare Hin- und Herbewegung ausgeführt, um ein Kühlmittel anzusaugen oder auszustoßen; einem Linearmotor, der den Kolben mit einer Antriebskraft versorgt, damit dieser die genannte lineare Hin- und Herbewegung ausführen kann; einer Spannungsversorgungseinheit (50), um den Linearmotor mit einer Versorgungsspannung zu versorgen; und einer Spannungsversorgungseinheit so aufgebaut ist, dass sie über automatische Kurzschlussfunktionen verfügt, um zu verhindern, dass während eines Anfangsbetriebsstadiums des Linearmotors ein übermäßiger Hub erzeugt wird. DOLLAR A Bei diesem Linearkompressor können Geräusche verringert werden, wie sie durch einen übermäßigen Hub während des Anfangsbetriebsstadiums desselben erzeugt werden, wodurch sich erhöhte Effizienz, Zweckdienlichkeit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer ergeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Linearkompressor und ein Steuerungsverfahren für einen solchen.
  • Typischerweise sind Kompressoren Maschinen, die dazu verwendet werden, ein Fluid, wie Luft, ein Kühlmittelgas usw., zu komprimieren. Dabei wird bei Linearkompressoren die Antriebskraft eines Linearmotors an einen Kolben des Kompressors übertragen, damit dieser geradlinig innerhalb eines Zylinders hin- und herläuft, um dadurch das Kühlmittelgas anzusaugen und zu komprimieren. Ein Linearkompressor verfügt im Allgemeinen über eine Kompressionseinheit zum Komprimieren des Kühlmittelgases sowie eine Antriebseinheit, die dazu dient, die Kompressionseinheit mit einer Antriebskraft zu versehen.
  • Die 1 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines herkömmlichen Linearkompressors, der Folgendes aufweist: eine Spannungsversorgungseinheit (nicht dargestellt) zum Zuführen einer Versorgungsspannung; ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse 1, an dessen einer Seite eine Leitung (nicht dargestellt) zum Ansaugen eines Kühlmittels vorhanden ist; ein Zylinder 2, der fest innerhalb des Gehäuses 1 vorhanden ist und im Inneren einen Kompressionsraum zur Verwendung beim Komprimieren des Kühlmittels bildet; einen Kolben 3, der so im Zylinder 2 installiert ist, dass er geradlinig in diesem hin- und herläuft, um das Kühlmittelgas in den Kompressionsraum zu saugen und dort zu komprimieren; und ein Linearmotor 6, der mit dem Vorderende des Kolbens 3 verbunden ist, um diesen mit einer Antriebskraft zu versorgen, damit er geradlinig hin- und herlaufen kann.
  • Der Linearkompressor weist ferner Folgendes auf: ein Saugventil 4, das am hinteren Ende des Kolbens 3 angeordnet ist, um das Kühlmittel in den zwischen ihm und den Zylinder 2 ausgebildeten Kompressionsraum zu saugen; und eine Auslassventil-Baugruppe, die am hinteren Ende des Zylinders 2 installiert ist, um das Kühlmittel aus dem Kompressionsraum nach außen auszulassen.
  • In diesem Fall besteht der Linearmotor 6 aus einem Stator und einem Läufer. Der Stator verfügt über einen zylindrischen Außenkern 6a, einen in diesen lose eingesetzten zylindrischen Innenkern 6b, wobei zwischen beiden ein vorbestimmter Spalt ausgebildet ist, und eine Spulenbaugruppe 6c, die zwischen dem äußeren Kern 6a und dem inneren Kern 6b positioniert ist.
  • Der Läufer verfügt über einen zwischen dem Innenkern 6b und der Spulenbaugruppe 6c positionierten Magnet 6d, der geradlinig hin- und herlaufen kann, und einen Magnetrahmen 6e, der dazu verwendet wird, den Magnet 6d und den Kolben 3 aneinander zu befestigen, damit die lineare Hin- und Herbewegung des Magnets 6d auf den Kolben 3 übertragen werden kann.
  • Bei dem auf die oben beschriebene Weise aufgebauten herkömmlichen Linearkompressor fließt, wenn von der Spannungsversorgungseinheit eine Versorgungsspannung angelegt wird, ein Strom in einer Spule der Spulenbaugruppe 6c, wodurch ein Magnetfeld um diese herum erzeugt wird. Wenn das Magnetfeld mit dem Magnet 6d wechselwirkt, wird dadurch eine lineare Hin- und Herbewegung desselben hervorgerufen.
  • In diesem Fall läuft auch der Magnetrahmen 6e linear mit dem Magnet 6d hin und her, wodurch der Kolben 3 linear innerhalb des Zylinders 2 hin- und herlaufen kann.
  • Gleichzeitig mit dem linearen Hin- und Herlaufen des Kolbens 3 innerhalb des Zylinders tritt Kühlmittelgas in das hermetisch abgedichtete Gehäuse 1 entsprechend Operationen des Saugventils 4 und des Auslassventils 5 ein. Das Kühlmittelgas wird als Erstes durch eine innere Durchgangsbohrung des Innenkerns 6b und einen Kühlmittelkanal des Kolbens 3 in den Zylinder 2 gesaugt, und es wird im Kompressionsraum in diesem komprimiert. Dann wird das komprimierte Kühlmittelgas von hohem Druck und hoher Temperatur aus dem Zylinder 2 ausgestoßen, und schließlich wird es durch eine Auslassleitung (nicht dargestellt) zur Außenseite des Gehäuses 1 ausgestoßen.
  • Wenn jedoch bei diesem Linearkompressor die Versorgungsspannung nur an einen Teil der Spule angelegt wird, wenn die Versorgungseinheit anfangs angeschlossen wird, wird im rest lichen Teil der Spule ohne Versorgungsspannung ein Strom induziert, was unvermeidlicherweise eine Kraft erzeugt, die die Bewegung des Kolbens 3 behindert. Eine derartige Kraft erhöht in übermäßiger Weise den Hub des Kolbens 3, wodurch dieser an das Auslassventil 5 stößt.
  • Nachfolgend wird der induzierte Strom detailliert beschrieben.
  • Typischerweise wird, wenn eine Spule örtlich fixiert ist und ein um sie herum vorhandener Magnet bewegt wird, oder wenn der Magnet örtlich fixiert ist und die Spule bewegt wird, in der Spule ein Strom induziert. Ferner ändert sich die Strömungsrichtung des in der Spule erzeugten Stroms, wenn der Magnet nahe an sie oder von ihr wegbewegt wird oder wenn die Polarität des Magnets geändert wird.
  • Ein derartiger Strominduktionseffekt, zu dem es durch eine Relativbewegung zwischen der Spule und dem Magnet kommt, wird als elektromagnetische Induktion bezeichnet, und die an den beiden Enden der Spule erzeugte Spannung wird als induzierte elektromotorische Kraft bezeichnet. In diesem Fall wird der in der Spule unter dem Einfluss der induzierten elektromotorischen Kraft fließende Strom als induzierter Strom bezeichnet.
  • Wenn ein Strommessgerät in einen geschlossenen Schaltkreis geschaltet wird, der die Spannungsversorgungseinheit mit der Spule verbindet, zeigt die Skala desselben nicht direkt einen speziellen Zahlenwert an, sondern aufgrund des induzierten Stroms wird nur allmählich ein solcher erreicht. Wenn sich die Stärke des induzierten Stroms ändert, ändert sich auch die Stärke des um die Spule herum erzeugten Magnetfelds.
  • Genauer gesagt, ändert sich, wenn sich die Stärke des in der Spule fließenden Stroms ändert, auch der in der Spule fließende Magnetfluss, so dass eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt wird. Auf diese Weise wird, aufgrund der Änderung des in der Spule fließenden Stroms in dieser eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt, und gleichzeitig fließt der induzierte Strom in der Spule. Dieser Effekt wird als Selbstinduktion bezeichnet, und die erzeugte induzierte elektromotorische Kraft ist durch die folgende Gleichung 1 repräsentiert. V = –L(ΔI/Δt) (Gleichung 1)wobei L eine Proportionalitätskonstante ist, die als Selbstinduktionskonstante bezeichnet wird, die proportional zu verschiedenen Faktoren ist, z.B. der magnetischen Permeabilität eines Eisenkerns innerhalb der Spule, der Windungsanzahl der Spule sowie dem Querschnitt derselben, wobei umgekehrte Proportionalität zur Länge der Spule besteht.
  • Daher wird, wie es aus der obigen Gleichung 1 erkennbar ist, in einem Teil der Spule ohne Versorgungsspannung ein induzierter Strom erzeugt, der in der Richtung entgegengesetzt zum Strom fließt, wie er im Hauptteil der mit der Spannungsversorgungseinheit verbundenen Spule fließt, wodurch ein größerer Hub als der vorhandene Hub erzeugt wird, was zu einer beträchtlichen Vergrößerung von Geräuschen während des Betriebs des Linearkompressors führt.
  • Um die obigen Probleme zu lösen, wurde es vorgeschlagen, eine Ansteuerung zu installieren, mit der die Stärke des durch den Motor fließenden Stroms eingestellt werden kann. Zwar verringert eine derartige Lösung die Stromstärke, wenn ein Linearkompressor anfänglich betrieben wird, jedoch sind zusätzliche Steuerungsteile erforderlich, was die Herstell kosten für den Linearkompressor erhöht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Linearkompressor und ein Ansteuerungsverfahren für einen solchen zu schaffen, bei denen ein übermäßiger Kolbenhub in einer Anfangsbetriebsperiode vermieden ist.
  • Diese Aufgabe ist durch den Linearkompressor gemäß dem beigefügten Anspruch 1 und das Verfahren gemäß dem beigefügten Anspruch 10 gelöst.
  • Bei der Erfindung wird in der Anfangsbetriebsperiode automatisch ein Teil einer Spule ohne Versorgungsspannung kurzgeschlossen, wobei dieser Kurzschluss nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit aufgehoben wird.
  • Vorzugsweise verfügt der Linearkompressor über eine Spule zum Erzeugen eines Magnetfelds vorbestimmter Stärke in einem Umfangsgebiet, wenn in einem Anfangsmodus ein Strom zugeführt wird, wobei die Spule über einen oder mehrere Anschlüsse verfügen kann, die dazu verwendet werden, dieselbe in mehrere Teile entsprechend einer vorbestimmten Länge zu unterteilen, damit die Stärke des um die Spule erzeugten Magnetfelds abhängig vom Eingangsmodus allmählich geändert werden kann.
  • Vorzugsweise ist die Spannungsversorgungseinheit so konzipiert, dass sie die von einer Netzspannungsquelle erzeugte Versorgungsspannung entsprechend dem Eingangsmodus an die Spule liefert und die von der Spannungsquelle getrennten Anschlüsse automatisch kurzschließt, oder dass sie während eines Anfangsbetriebsstadiums des Linearkompressors den automatisch kurzgeschlossenen Zustand der Anschlüsse aufhebt.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird im Schritt c) vorzugs weise, wenn aufgrund einer Druckdifferenz zwischen der Saug- und der Auslassseite des Linearkompressors eine Last erzeugt wird, der automatische Kurzschlusszustand der Anschlüsse aufgehoben.
  • Der erfindungsgemäße Linearkompressor verfügt also über eine Spannungsversorgungseinheit, die ihn mit einer Versorgungsspannung versorgt. Die Spannungsversorgungseinheit ist so konzipiert, dass sie einen Teil der Spule, der im Anfangsbetriebsstadium des Linearkompressors von ihr getrennt ist, automatisch kurzschließt, wobei dieser Kurzschlusszustand der Spule aufgehoben wird, nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, so dass es mit dem erfindungsgemäßen Linearkompressor und dem erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahren für einen solchen möglich ist, Geräusche zu verringern, wie sie während des Anfangsbetriebsstadiums eines Linearkompressors bisher auftraten, wobei sich auch erhöhte Effizienz, Zweckdienlichkeit und Zuverlässigkeit ergeben.
  • Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale sowie weitere Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher werden.
  • 1 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines herkömmlichen Linearkompressors;
  • 2 ist ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen einer Spannungsversorgungseinheit für einen Linearkompressor gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 3a und 3b sind jeweilige Schaltbilder zum Veranschaulichen verschiedener Anschlusszustände der Spannungsversorgungseinheit und einer Spule während eines Anfangsbetriebsstadiums des Linearkompressors gemäß der bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung;
  • 4a und 4b sind jeweilige Schaltbilder zum Veranschaulichen verschiedener Anschlusszustände der Spannungsversorgungseinheit und einer Spule während eines Normalbetriebsstadiums des Linearkompressors gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
  • 5 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen von Betriebsabfolgen des Linearkompressors gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
  • Nun werden ein Linearkompressor und ein Steuerungsverfahren für denselben gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
  • Es existiert zwar eine ganze Anzahl von Ausführungsformen eines Linearkompressors und eines Ansteuerungsverfahrens für einen solchen gemäß der Erfindung, jedoch werden nun nur einige wenige bevorzugte Ausführungsformen detailliert beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Erläuterung zu bekannten Funktionen und Grundkonfigurationen der Zweckdienlichkeit halber weggelassen.
  • Der Linearkompressor der Ausführungsform verfügt über einen Kolben und einen mit diesem verbundenen Linearmotor, um den Kolben linear hin- und herzubewegen.
  • Der Linearmotor verfügt über einen Stator und einen Läufer. Eine Seite des Läufers ist mit einem Befestigungsabschnitt des Kolbens verbunden. Wenn der Läufer unter dem Einfluss eines im Stator erzeugten Magnetfelds linear hin- und herläuft, bewegt sich auch der mit ihm verbundene Kolben linear in einem Zylinder hin und her.
  • In diesem Fall verfügt der Stator über einen geschichteten Außenkern, einen geschichteten Innenkern, der lose in den Außenkern eingesetzt ist, um gegenüber diesem einen vorbestimmten Spalt zu bilden, und eine Spulenbaugruppe, die am Außenkern angebracht ist, um im Umfangsbereich ein Magnetfeld zu erzeugen, wenn eine Versorgungsspannung angelegt wird. Die Spulenbaugruppe ist intern mit einer Spule zum Erzeugen des Magnetfelds, wenn die Versorgungsspannung angelegt wird, versehen.
  • Der Läufer verfügt über einen zwischen dem Innenkern und dem Außenkern positionierten Läufer, der, wie bereits angegeben, am Kolben befestigt ist.
  • Wie es durch die 2 bis 4b veranschaulicht ist, verfügt der Linearkompressor der Ausführungsform über eine Spannungsversorgungseinheit 50, die den Linearmotor 60 mit einer Versorgungsspannung versorgt und so wirkt, dass sie im Wesentlichen verhindert, dass im Anfangsbetriebsstadium des Linearmotors 60 ein übermäßiger Hub erzeugt wird.
  • Die Spannungsversorgungseinheit 50 verfügt über eine Wechselspannungsquelle 70 zum Liefern einer Netzspannung von außen sowie eine Hubsteuerung 80. Die Hubsteuerung 80 dient dazu, die von der Wechselspannungsquelle 70 erzeugte Wechsel-Versorgungsspannung an eine Spule 90 zu liefern und einen Teil derselben, der von der Wechselspannungsquelle 70 getrennt ist, kurzzuschließen, so dass im Anfangsbetriebsstadium des Linearmotors 60 ein übermäßiger Hub im Wesentlichen vermieden werden kann.
  • Die Hubsteuerung 80 verfügt über mindestens ein Relais 81 und eine automatische Kurzschließeinheit 82. Das Relais 81 wird abhängig von der Stärke einer an die Spule 90 angeleg ten Wechsel-Versorgungsspannung mit einem Teil derselben verbunden. Die automatische Kurzschließschalung 82 ist mit dem Relais 81 verbunden, um ein automatisches Kurzschließen des restlichen Teils der Spule 90, der vom Relais 81 getrennt ist und demgemäß über keine Wechsel-Versorgungsspannung verfügt, auszuführen.
  • In diesem Fall verfügt eine Spulenbaugruppe 65 über die Spule 90 sowie Anschlüsse zum Unterteilen derselben in mehrere Teile entsprechend einem vorbestimmten Stück, damit die Stärke des um die Spule 90 herum erzeugten Magnetfelds abhängig von einem Eingangsmodus allmählich geändert werden kann.
  • Zu den Anschlüssen gehören ein Masseanschluss 91d sowie ein erster bis dritter Anschluss 91a bis 91c. Bei dieser Konfiguration wird, abhängig von einer Last oder einer übertragenen Versorgungsspannung, die Stärke des durch den Linearmotor 60 geschickten Stroms geändert, wodurch eine Steuerung des Hin- und Herbewegungswegs, d.h. des Hubs, des Kolbens, möglich ist.
  • Beim Linearmotor 60 nimmt der Hub des Kolbens zu, wenn die von außen angelegte Versorgungsspannung erhöht wird. Wenn dagegen die Anzahl der Windungen der Spule 90 erhöht wird, nimmt der Hub des Kolbens ab.
  • Indessen zeigt die von der Netzspannungsquelle an die Spule 90 gelegte Spannung eine Abweichung von ungefähr 15 %.
  • Wenn z.B. eine herkömmliche Anlegespannung 220V beträgt und eine Spannung von unter ungefähr 205 V angelegt wird, nimmt der Hub des Kolbens extrem ab. Um eine derartige Hubverringerung des Kolbens zu kompensieren, wird ein Niedrigmodus eingestellt, in dem die Windungsanzahl der Spule 90 verrin gert ist. Wenn dagegen eine Spannung von mehr als ungefähr 235 V angelegt wird, nimmt der Hub des Kolbens abrupt zu. Um einen derartigen abrupten Hubanstieg zu beschränken, wird ein Hochmodus eingestellt, bei dem die Windungsanzahl der Spule 90 erhöht wird. Außerdem wird ein Mittelmodus angewandt, wenn eine Spannung von 220 V angelegt wird.
  • Zu diesem Zweck wird im Hochmodus der erste Anschluss 91a mit dem Relais 81 verbunden, im Mittelmodus wird der zweite Anschluss 91b mit ihm verbunden, und im Niedrigmodus wird der dritte Anschluss 91c mit ihm verbunden.
  • Wenn das Relais 81 mit einem ausgewählten der Anschlüsse 91a, 91b und 91c verbunden ist, führt die automatische Kurzschließeinheit 82 ein automatisches Verbinden und kurzschließen eines der restlichen Anschlüsse, die vom Relais 81 getrennt sind, mit dem ausgewählten Anschluss aus, um dadurch im Wesentlichen das Erzeugen eines übermäßigen Hubs zu verhindern, wenn der Linearmotor 60 im Anfangsbetriebsstadium betrieben wird.
  • Wie es gut bekannt ist, wird ein Hub erzeugt, wenn der Niedrigmodus oder der Mittelmodus entsprechend der im Anfangsbetriebsstadium desselben an ihn angelegten Versorgungsspannung eingestellt wird, wenn innerhalb des Linearkompressors im Wesentlichen keine Last existiert. Daher werden die von der Spannungsversorgungseinheit getrennten Anschlüsse der Spule 90 kurzgeschlossen, um einen geschlossenen Kreis zu bilden, so dass die Windungsanzahl der Spule 90 zunimmt, was zu einer Hubverringerung führt.
  • Selbst wenn ein induzierter Strom, wie er in der von der Spannungsversorgungseinheit getrennten Spule 90 erzeugt wird, so wirkt, dass er eine Bewegung eines der Spule 90 zugeordneten Magnets verhindert, wird ein übermäßiger Hub erzeugt, jedoch kann ein derartiger induzierter Strom unter Verwendung des vorstehend genannten Verfahrens effektiv beseitigt werden.
  • Nun werden jeweilige Eingangsmodi des Linearkompressors detailliert erläutert.
  • Wenn eine Spannung von 205 V, unter einer herkömmlicherweise angelegten Spannung, an den Linearkompressor gelegt wird und dieser demgemäß in den Niedrigmodus versetzt wird, wird, wie es in der 3a dargestellt ist, das Relais 81 mit dem dritten Anschluss 91c verbunden. In diesem Fall verbindet die automatische Kurzschließeinheit 82 automatisch den ersten Anschluss 91a, der vom Relais 81 getrennt ist, mit dem dritten Anschluss 91c.
  • Wenn der erste Anschluss 91a und der dritte Anschluss 91c kurzgeschlossen sind, um einen geschlossenen Kreis zu bilden, ist dadurch vorübergehend die Windungsanzahl der Spule 90, an die die Versorgungsspannung gelegt wird, erhöht, was zu einer Hubverringerung führt. Dies ermöglicht es auch, die Versorgungsspannung an die gesamte Spule 90 anzulegen, wobei die Erzeugung eines induzierten Stroms verhindert wird.
  • Wenn eine herkömmliche Versorgungsspannung von z.B. 220 V angelegt wird, wird, wie es in der 3b dargestellt ist, das Relais 81 mit dem zweiten Anschluss 91b verbunden, und die automatische Kurzschließeinheit 82 schließt automatisch den ersten und den zweiten Anschluss 91a und 91b kurz, um einen geschlossenen Kreis zu bilden, wodurch der Hub beschränkt wird.
  • In diesem Fall muss, da ein derartiger automatischer Kurzschlusszustand, wie er durch die automatische Kurzschließeinheit 82 erzielt wird, den Zweck hat, den Effekt zu ver hindern, zu dem es im Anfangsbetriebsstadium des Linearkompressors kommt, der automatische Kurzschlusszustand nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeit aufgehoben werden, um normalen Betrieb des Linearkompressors zu ermöglichen.
  • Daher hebt die automatische Kurzschließeinheit 82 den Kurzschlusszustand nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit automatisch auf, wie es durch die 4a und 4b veranschaulicht ist. Dies erfolgt zu einem Zeitpunkt, zu dem eine Last erkannt wird, die durch eine Druckdifferenz eines Kühlmittelgases zwischen der Saug- und Ausstoßseite des Linearkompressors erzeugt wird.
  • Nachfolgend wird der Betrieb des auf die obige Weise aufgebauten Linearkompressors unter Bezugnahme auf die 5 erläutert.
  • Als Erstes wird eine Wechsel-Versorgungsspannung an den Linearkompressor angelegt (Schritt S1).
  • Wenn in diesem Fall die an den Linearkompressor angelegte Spannung einen Wert unter einem herkömmlichen Wert, z.B. einen Wert von 205 V aufweist, wird, um eine derartige angelegte Spannung zu kompensieren, der Niedrigmodus eingestellt, damit das mit der Spannungsversorgungseinheit verbundene Relais 81 mit dem dritten Anschluss 91c verbunden wird.
  • Wenn die angelegte Spannung den herkömmlichen Wert aufweist, wird der Mittelmodus eingestellt, damit das Relais 81 mit dem zweiten Anschluss 91b verbunden wird. Ferner wird, wenn die angelegte Spannung einen Wert über dem herkömmlichen Wert, z.B. einen Wert von 235 V aufweist, der Hochmodus eingestellt, bei dem das Relais 81 mit dem ersten Anschluss 91a verbunden wird (Schritt S2).
  • Wenn ermittelt wird, dass der mit dem Relais 81 verbundene Anschluss der zweite oder dritte Anschluss 91b oder 91c ist (Schritt S3), erzeugt der Linearmotor 60 einen übermäßigen Hub, wenn noch keine Last erzeugt wird, wenn der Linearkompressor anfangs betrieben wird oder wenn in einem von den Anschlüssen getrennten Teil der Spule 90 ein Strom induziert wird. Um die Erzeugung eines derartigen übermäßigen Hubs zu verhindern, wird der erste Anschluss 91a automatisch mit dem zweiten oder dritten Anschluss 91b oder 91c verbunden, um einen geschlossenen Kreis zu bilden (Schritt S4).
  • Wenn danach eine vorbestimmte Zeit nach dem Start des Linearkompressors verstrichen ist, wird aufgrund einer Druckdifferenz zwischen der Saug- und der Auslassseite des Linearkompressors eine Last erzeugt. Dadurch wird der Hub auf natürliche Weise verringert, und dann wird die Verbindung der kurzgeschlossenen Anschlüsse aufgehoben, wodurch normaler Betrieb des Linearkompressors ermöglicht wird.
  • Auf diese Weise führt die automatische Kurzschließeinheit 82, um im Wesentlichen die Erzeugung eines übermäßigen Hubs des Kolbens zu verhindern, wenn sich die Stärke des in der Spule 90 fließenden Stroms beim Anlagen der Versorgungsspannung abrupt ändert, ein Kurzschließen des abgetrennten Teils der Spule aus, um dadurch die Erzeugung eines übermäßigen Hubs als Ergebnis einer derartigen abrupten Stromübertragung während des Anfangsbetriebsstadiums des Linearkompressors zu vermeiden.
  • Wie es aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, wird beim Linearkompressor und beim Ansteuerungsverfahren für einen solchen gemäß der Erfindung eine Spannungsversorgungseinheit verwendet, die so konzipiert ist, dass sie den Linearkompressor mit einer Versorgungsspannung versorgt, wobei sie gleichzeitig einen Teil der Spule während des Anfangsbetriebsstadiums des Linearkompressors automatisch kurzschließt und diesen automatischen Kurzschlusszustand der Spule aufhebt, nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, wodurch es möglich ist, Geräusche zu verringern, zu denen es durch einen übermäßigen Hub im Anfangsbetriebsstadium des Linearkompressors kommt, wodurch sich erhöhte Effizienz, Zweckdienlichkeit und Zuverlässigkeit des Linearkompressors ergeben.
  • Ferner wird durch den Linearkompressor und das Ansteuerungsverfahren für einen solchen gemäß der Erfindung effektiv das herkömmliche Problem einer Kollision zwischen dem Kolben und einem Auslassventil überwunden, so dass in vorteilhafterweise die Lebensdauer des Linearkompressors erhöht wird.
  • Ferner kann gemäß der Erfindung der Hub des Kolbens effektiv gesteuert werden, ohne dass zusätzliche Steuerungsteile erforderlich wären, so dass es möglich ist, die Herstellkosten des Linearkompressors zu senken, so dass sich ein wettbewerbsfähiger Preis ergibt.

Claims (14)

  1. Linearkompressor mit: – einem in einem Kolben vorhandenen Zylinder (3), der eine lineare Hin- und Herbewegung ausführt, um ein Kühlmittel anzusaugen oder auszustoßen; – einem Linearmotor (60), der den Kolben mit einer Antriebskraft versorgt, damit dieser die genannte lineare Hin- und Herbewegung ausführen kann; und – einer Spannungsversorgungseinheit (50), um den Linearmotor mit einer Versorgungsspannung zu versorgen; dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgungseinheit so aufgebaut ist, dass sie über automatische Kurzschlussfunktion verfügt, um zu verhindern, dass während eines Anfangsbetriebsstadiums des Linearmotors ein übermäßiger Hub erzeugt wird.
  2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearmotor (60) Folgendes aufweist: – eine Spule (90) zum Erzeugen eines Magnetfelds vorbestimmter Stärke in einem Gebiet um sie herum, wenn durch sie ein entsprechend einem Eingangsmodus eingestellter Strom fließt; und – einen Magnet (6d), der mit dem Kolben (3) verbunden ist, um aufgrund des um die Spule herum erzeugten Magnetfelds die lineare Hin- und Herbewegung auszuführen.
  3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (90) einen oder mehrere Anschlüsse (91) aufweist, die dazu verwendet werden, die Spule in mehrere Teile vorbestimmter Länge zu unterteilen, damit die Stärke des um die Spule herum erzeugten Magnetfelds abhängig vom Eingangsmodus allmählich geändert werden kann.
  4. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgungseinheit (50) Folgendes aufweist: – eine Wechselspannungsquelle (70) zum Bereitstellen einer Netz-Wechsel-Versorgungsspannung; und – eine Hubsteuerung (80) zum Übertragen der durch die Netzspannungsquelle (70) erzeugten Wechsel-Versorgungsspannung an einen ausgewählten Anschluss der Spule (90) abhängig vom Eingangsmodus und zum Kurzschließen eines der restlichen Anschlüsse (91), die von der Wechselspannungsquelle (70) getrennt sind, mit dem ausgewählten Anschluss während des Anfangsbetriebsstadiums des Linearmotors (60).
  5. Kompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubsteuerung (80) Folgendes aufweist: – mindestens ein Relais (81), das abhängig vom Eingangsmodus mit dem ausgewählten Anschluss (91) verbunden wird; und – eine automatische Kurzschließeinheit (82), die mit dem Relais (81) verbunden ist, um einen der restlichen Anschlüsse (91), die vom Relais getrennt sind, automatisch mit dem ausgewählten Anschluss kurzzuschließen, um die Erzeugung eines in der Spule (90) induzierten Stroms zu beschränken.
  6. Kompressor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Kurzschließeinheit (82) dann, wenn das Relais (81) mit dem ausgewählten Anschluss der Spule (90) verbunden wird, ein automatisches verbinden und kurzschließen eines der restlichen Anschlüsse, die vom Relais getrennt sind, mit dem ausgewählten Anschluss ausführt, und sie den automatischen Kurzschlusszustand der Anschlüsse aufhebt, nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist.
  7. Kompressor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (91) aus einem ersten bis dritten Anschluss bestehen.
  8. Kompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Kurzschließeinheit (82) dann, wenn das Relais (81) mit dem zweiten Anschluss (91b) verbunden ist, automatisch den zweiten Anschluss mit dem ersten Anschluss (91a) verbindet und kurzschließt, und sie die Verbindung des ersten und des zweiten Abschlusses automatisch aufhebt, nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist.
  9. Kompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Kurzschließeinheit (82) dann, wenn das Relais (81) mit dem dritten Anschluss (91c) verbunden ist, automatisch den dritten Anschluss mit dem ersten Anschluss (91a) verbindet und kurzschließt, und sie die Verbindung des ersten und des dritten Abschlusses automatisch aufhebt, nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist.
  10. Ansteuerungsverfahren für einen Linearkompressor, mit dem folgenden Schritt: a) Anlegen einer Versorgungsspannung an den Linearkompressor, der dazu konzipiert ist, ein Fluid, wie Luft oder ein Kühlmittelgas usw., zu komprimieren und das komprimierte Fluid auszustoßen (S1); gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: b) automatisches Kurzschließen eines Teils einer Spule, an den keine Versorgungsspannung angelegt wird, um einen geschlossenen Kreis zu bilden, um zu verhindern, dass im Anfangsbetriebsstadiums des Linearkompressors ein übermäßiger Hub erzeugt wird, wenn die Versorgungsspannung angelegt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (b), wenn ein zweiter Anschluss, der unter einem ersten bis dritten Anschluss der in vorbestimmte Stücke unterteilten Spule ausgewählt wurde, um die Stärke eines in der Spule erzeugten Magnetfelds allmählich zu ändern, mit einem Relais verbunden wird, der erste Anschluss automatisch mit dem zweiten Anschluss kurzgeschlossen wird, um einen geschlossenen Kreis zu bilden (S2 bis S4).
  12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt b), wenn ein dritter Anschluss, der unter einem ersten bis dritten Anschluss der in vorbestimmte Stücke unterteilten Spule ausgewählt wurde, um die Stärke eines in der Spule erzeugten Magnetfelds allmählich zu ändern, mit einem Relais verbunden wird, der erste Anschluss automatisch mit dem dritten Anschluss kurzgeschlossen wird, um einen geschlossenen Kreis zu bilden (S2 bis S4).
  13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der folgende Schritt ausgeführt wird: c) nach dem Ausführen des Schritts b) wird der automatische Kurzschlusszustand der Anschlüsse automatisch aufgehoben, nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist (S6).
  14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt c), wenn aufgrund einer Druckdifferenz zwischen der Saug- und der Auslassseite des Linearkompressors eine Last erzeugt wird, der im Schritt b) erzielte Kurzschlusszustand automatisch aufgehoben wird (S5, S6).
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