JP2012031868A - 流体ポンプを制御するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流体ポンプを制御するシステム及び方法と、最初の使用時又は電気的又は機械的故障によって問題が生じた場合に夫々の機能を較正する手段を設けたリニア圧縮機を提供する。
【解決手段】流体ポンプ１０に、ピストン位置検知アセンブリ１１と、衝撃信号を検出することにより、シリンダ内のピストン変位を監視する電子コントローラ１６とを設ける。衝撃信号が、行程端とのピストンの衝突の発生時に検知アセンブリ１１によって伝送され、電子コントローラ１６は、引き続いて、トリガー信号に応じて、衝突の発生までピストン変位行程をインクリメントして、ピストン変位の最大値を格納する。
【選択図】図４

Description

本発明は、流体ポンプを制御するシステム及び方法と、最初の使用時又は有効寿命中に電気的又は機械的外乱によって問題が生じた場合に夫々の機能を較正する手段を設けたリニア圧縮機及び冷却器に関する。

流体ポンプ、例えば、リニア圧縮機は、通常、気体又は液体が圧縮されるシリンダ内でピストンを駆動するモータに供給される電圧を調整する電子コントローラによって制御される。ピストンは、シリンダ内に変位自在に配置されて、例えば、リニア圧縮機の場合には弁板が位置する行程端まで移動する行程を有する。

これらの型式の装置で生じる問題の一つが、ピストンが行程端と衝突して、騒音を発生したり装置を破壊したりすることがある点である。よって、ピストンの位置並びにピストンの行程端との衝突の発生を制御する必要がる。

通常、従来のシステムは、上記問題を防止するために、流体ポンプの使用中に衝突の監視を行う。更に、流体を吸入排出する最大効率又は最大容量を得るために、ポンプピストンは、最大可能変位に達しなければならない。ピストンが行程端の非常に近くで動作している状態において、システムを安全に操作するためには、高精度の変位センサーを使用することが必要であり、更に、システムを較正することが必要であるが、これは工業規模で行うことが困難である。

低精度のセンサーの場合、ピストンの最大可能変位の値を低減させることが必要である。このようにして、ピストンが、行程端からより長い距離の位置で動作することにより、流体ポンプの安全性を増大させるが、効率と最大容量を下げる。

別の問題点は、ゲインとオフセットの余裕度に関する。この問題は、例えば、加速時計を使用することにより、行程に加えて、加速度、例えば、流体ポンプの吐出し圧と吸込み圧に影響する他の要因がある場合に特に関連する。これは、これらの要因が動作中に変化する時、センサーの応答も変化するからである。

ある型式のセンサーでは、流体ポンプを較正する必要がある場合に測定に適さなくする、例えば、温度変動の影響がある。

技術的に、センサーは、一般に、次式で近似される。
Ｙ＝ｍ×Ｘ＋ｂ
ここで、Ｙは、行程（センサーの出力信号）であり、Ｘは、測定された物理量（センサーの入口）であり、ｍは、ゲイン又は乗算因数であり、ｂは、オフセット又は加算因数である。

この式に基づいて、因数ｍとｂが、センサーの型式に応じて変動（例えば、温度や圧力の変動）すれば、センサーの応答が変動することが分かる。

従来の手法は、ピストンの位置決めと衝突の発生に関して制御をもたらすけれども、これらの手法のいずれも、流体ポンプの製造において制御システムを大規模に用いることができるのに必要な較正を行わない。この問題は、流体ポンプの製造に使用される電子部品及び機械的部品が、一般に、公差のレベルを有するため、流体ポンプが、同じ仕様によって製造された別のポンプと同一の特性を有することが殆ど又は全くない事実による。

その結果、ピストンの位置と衝撃を監視するシステムを設けた流体ポンプを製造する時、各装置の最終調整をするように、流体ポンプの製造又は組立中に較正ステップを行って、上述した部品の公差に起因するあり得る不正確さを解消することが常に必要になる。

明らかに、製造又は組立ラインにおいて追加の較正ステップを用いる必要性は、時間の大きな損失、従って、金銭的損失をもたらす。

圧縮機のピストンの運動を制御する方法の一つが、米国特許第６，５３６，３２６号に記載されている。この先行技術文献の開示によれば、ピストン衝突の監視が、例えば、マイクロフォンによって行われる。衝撃が発生する時、外乱信号が、発生されて電子コントローラに供給されることにより、電子コントローラは、ピストン変位に作動して、更なる衝突の発生を防止する。そのシステムは、又、衝突発生からのピストン変位の最大値の格納も行う。

この米国特許第６，５３６，３２６号の開示によれば、衝突の発生が防止されるにもかかわらず、ピストン変位の最大値を調整することができないため、製造及び組立ラインにおけるそのステップと較正が続けて必要である。

本発明は、流体ポンプを制御するシステム及び方法と、変位センサーからの信号を処理する電子回路を好ましくは持つコントローラを有するリニア圧縮機及び冷却器に関し、該回路は、流体ポンプ中の最大ピストン変位を知らせる出力と、行程の端においてピストンの機械的衝撃の発生を知らせる（又は機械的衝撃又は機械的衝突を行う）別の出力とを有する。コントローラは、又、変位センサーからの信号を処理する回路からの情報で、ピストン変位の最大限界を調整し得るアルゴリズム／較正方法を行う。

較正方法は、システムの電源を入れたり故障が発生する時はいつでも実行される。周期的較正が所定時間で確定され、この時間は、使用しているセンサーの特性に応じて設定される。

更に、流体ポンプの最大効率を有するためには、ピストンは、行程端にできるだけ近くで動作すべきである。理想値は、ピストンを行程端からの距離が零で操作することであろう。しかしながら、これは、ピストン行程における公差誤差及び振動により可能でないので、本発明のシステムと方法は、自己較正から、誤差源を削除することを可能にすることにより、ピストンが行程端にできるだけ近くに来ることを許容する。これが可能でなくて、ピストンを行程端からより長い距離において動作する必要がある時、この圧縮機は、最大容量で使用される。「死容積」と呼ばれる容積に対応する、行程端からのピストンのこの安全距離で、この死容積に収容される気体の一部が、圧縮機の運転中に単に圧縮及び減圧されて、損失を発生する。理想状態は、気体全体がポンピングされると共に、気体のどの部分も死容積内に収容されていないことである。

本発明は、以下の目的：
流体ポンプのピストン行程を制御することと、シリンダ頂部でのピストンの衝突を招かずに、ピストンを機械的行程の端まで前進させることと、シリンダ内の死容積の値を最小値まで減少することと、
製造プロセス又は組立プロセス中に較正手順を避けると共に、行程端からの最短可能距離でピストンを操作できる、流体ポンプの正常運転中に、自動較正システムを実施することと、
システムの性能（効率と最大容量）を損なうことなく、精度のより低い又はゲイン及びオフセットの余裕度を有するセンサーの使用を実行可能にすることと、
効率と容量において流体ポンプを最適化することと、
産業上の大規模生産の簡単な解決を実施することと
を有する。

本発明の目的は、ピストン変位行程と行程端を有するシリンダ内に変位自在に位置決めされたピストンを備える流体ポンプを制御する制御システムにおいて、ピストンの挙動を測定する検知アセンブリと、検知アセンブリに連係する電子コントローラとを備え、又、電子コントローラは、衝撃信号を検出することにより、シリンダ内のピストンの変位を監視し、更に、衝撃信号は、行程端とのピストンの衝突の発生時に検知アセンブリによって電子コントローラに伝送される一方、電子コントローラは、衝突の発生までトリガ信号からピストン変位行程を引き続いてインクリメントして、ピストン変位の最大値を格納する制御システムによって達成される。

本発明の目的は、又、ピストン変位行程と行程端を有するシリンダ内に変位自在に位置決めされたピストンを備える流体ポンプを制御する流体ポンプ制御方法において、流体ポンプの電源を入れて、シリンダ内でピストンを変位させるステップと、行程端とのピストンの衝突の発生までピストン行程を引き続いてインクリメントするステップと、行程の引き続くインクリメントの間の安定化時間の間、ピストン行程を監視するステップと、もし安定化時間中に衝撃が発生すると、ピストン行程をデクリメントするステップとを備える流体ポンプ制御方法によって達成される。

更に、本発明の開示の実行は、ピストン位置を検知する検知アセンブリと、検知アセンブリに連係する電子コントローラとを備え、又、電子コントローラは、衝撃信号を検出することにより、シリンダ内のピストンの変位を監視し、更に、衝撃信号は、行程端とのピストンの衝突の発生時に検知アセンブリによって電子コントローラに伝送される一方、電子コントローラは、衝突の発生までトリガ信号からピストン変位行程を引き続いてインクリメントして、ピストン変位の最大値を格納すると共に、シリンダ内のピストン変位を監視して、ピストン変位の最大値と同じくらいに離れた変位を防止する、流体ポンプを制御する制御システムを提供することである。

本発明の開示を実行する別のやり方は、流体ポンプの電源を入れて、シリンダ内でピストンを変位させるステップと、行程端とのピストンの衝突の発生までピストン行程を引き続いてインクリメントするステップと、安定化時間の間、ピストン行程を監視するステップと、もし安定化時間中に衝撃が発生すると、ピストン行程をデクリメントするステップとを備える、流体ポンプを制御する方法である。

本発明の目的は、更に、ピストン変位行程と行程端を有するシリンダ内に変位自在に位置決めされたピストンを備えるリニア圧縮機において、システムが、ピストン位置を検知する検知アセンブリと、検知アセンブリに連係する電子コントローラとを備え、又、電子コントローラは、衝撃信号を検出することにより、シリンダ内のピストンの変位を監視し、更に、衝撃信号は、行程端とのピストンの衝突の発生時に検知アセンブリによって電子コントローラに伝送される一方、電子コントローラは、衝突の発生までピストン変位行程を引き続いてインクリメントして、ピストン変位の最大値を格納するリニア圧縮機によって達成される。

更に、本発明の目的は、ピストン変位行程と行程端を有するシリンダ内に変位自在に位置決めされたピストンを備える流体ポンプを制御する制御システムであって、検知アセンブリと、検知アセンブリに連係する電子コントローラとを備え、又、電子コントローラは、衝撃信号を検出することにより、シリンダ内のピストンの変位を監視し、更に、衝撃信号は、行程端とのピストンの衝突の発生時に検知アセンブリによって電子コントローラに伝送される一方、電子コントローラは、衝突の発生までトリガ信号からピストン変位行程を引き続いてインクリメントして、ピストン変位の最大値を格納する制御システムを備える環境冷却器によって達成される。

図１に示すように、リニア圧縮機１０’が使用される冷却システムにおける本発明のシステムの使用が例示される。リニア圧縮機は、使用中の問題を防止するために厳密な較正を必要とするので、本発明の開示は、特にリニア圧縮機の場合に特に関連するけれども、どんな型式の流体ポンプにも用いられる。

流体ポンプを制御する制御システムは、通常、電子コントローラ１６によって制御される。電子コントローラ１６は、流体ポンプ１０を駆動する電気モータ（不図示）に供給される電圧を制御するマイクロコントローラ１５を備えることが好ましい。

電気モータに供給される電圧、従って、流体ポンプ１０の運動は、１組のスイッチ１７（好ましくは、トライアック）の導通時間の制御からゲートを介して電子コントローラ１６によって制御される。図面に示された特定の適用において、被冷却環境１８が所望条件に維持されるように、圧縮機１０’の容量が制御される。

流体ポンプ１０は、シリンダ内に変位自在に配置されるピストン（不図示）を備える。シリンダは、例えば、弁板がリニア圧縮機１０’に配置された行程端までのピストン変位行程を有する。システムを理想状態で操作するためには、ピストンは、行程端に衝突することなく、且つ、ポンプ効率が低くなる行程端から離れすぎないように、行程端にできるだけ近傍まで移動すべきである。

流体ポンプ１０の構造特性
検知アセンブリ
本発明の説明によれば、ピストン変位行程を検知するように、衝撃センサー３５と位置センサー３６を備える検知アセンブリ１１を設けるべきである。衝撃センサー３５は、行程端でのピストンの衝突を検出して、衝撃信号を電子コントローラ１６に発生する位置にあるべきである。

本発明のシステムで使用されるセンサーの型式の一つが、ピストンの行程端に対する衝突を検出し得る加速度計を記載する、２００３年５月２２日提出の特許文献ＢＲ０３０１９６９−１に記載されているセンサーである。

衝突又は衝突の切迫度を検出することにより、電子コントローラ１６への衝撃信号を防止する限り、他の型式のセンサーを使用してもよい。例えば、文献ＢＲ０００１４０４−４とＢＲ０２００９８９−０に記載されているセンサーを使用することができる。この２個の場合、衝撃センサーは、衝撃又はピストン行程端に非常に近接した変位に対応する衝撃信号を発生することができる。

センサーの操作
本発明のシステムを実施するためには、衝撃が検知アセンブリ１１、特に、衝撃センサー３５から検知されるまで、ピストンの行程をインクリメントすることによってピストンを操作すべきである。ピストンが行程端と衝突又は衝撃センサー３５と接触するや否や、ピストンは、最大変位値に到達したと結論付けることができ、この値は電子コントローラ１６に格納してもよい。

ポンプの最適効率と行程端とのピストンの衝突の最小リスクを同時に有するよう、ピストン変位の最大値が流体ポンプ１０の最大効率の変位に対応するように、システムは設計されるべきである。各流体ポンプ１０を製造するに使用される電子部品と機械部品は公差のレベルを有するので、各装置は、互いに異なる行程値と最大変位値を有するから、衝突点までの較正が、一般に流体ポンプに見られる公差を除去する。

上記手順が適用される頻度に関して、流体ポンプ１０が始動される時はいつでも、例えば、冷却器の場合、圧縮機１０’の電源を入れる時はいつでも、行ってもよい。その手順を所定の頻度、例えば、毎日又は流体ポンプ１０の使用中に衝撃問題を防止するのに必要な頻度で実行することを選択してもよい。電気的外乱が、例えばネットワークに発生する時はいつでも、その手順を始めるために行われる外部シグナリングから開始してもよい。

これを実施するために、電子コントローラ１６は、較正手順を開始するように、流体ポンプ１０の問題の発生からトリガ信号を単に発生しなければならない。好ましくは、トリガ信号から、即ち、問題の発生時又はモータの電源が切られる時、最小ピストン変位行程で流体ポンプ１０を始動することを選択される。

較正の後、即ち、一旦ピストン変位の最大値が得られると、得られた値を電子コントローラ１６に格納すべきである。ピストン行程を監視中にシステムの較正（又は、システムが各流体ポンプの最大点を見付けることによる自己較正）によって得られる最大値を採用することにより、ピストン行程とその衝撃を同時に監視するようにシステムを操作すべきである。

監視は、各種のやり方で実行される。例えば、その記載が本明細書に参考のために組込まれている特許文献ＢＲ９９０７４３２−０の開示に基づいて、ピストン位置を監視することを選択してもよい。よって、本発明の開示によれば、流体ポンプ１０のシリンダ内のピストン変位の最大値を格納して、次に、流体ポンプ１０を駆動するモータに供給される電圧の値をデクリメントして、ピストンが衝突しがちであるか否かを評価することにより、ピストンを衝突から防止すべきである。

これらの文献に記載されるピストン位置を監視するシステムは、ピストン変位の最大値を基礎として有して、この値で動作して、過度のピストン変位を防止する。ピストン行程と衝撃を同時に監視することにより、流体ポンプのより大きな効率に加えて、この動作におけるより高い安全性が得られる。特に、衝撃の監視は、２つの機能を有し、第１の機能は、較正プロセス中に、ピストンが最大変位限界に到達した時に知らせることと、ピストン行程を調整することとであり、第２の機能は、故障による衝撃を防止するように、流体ポンプの正常機能を監視することである。

検知アセンブリ１１の測定量の判断
図９及び図１０に示すように、シリンダ内のピストン運動は、位置センサー３６と衝撃センサー３５によって測定された変位に対応する曲線を呈示する。図９は、ピストンが衝撃の発生なしに動作する状態を図示する。図示するように、この状態で、位置センサー３６からの信号出力（曲線１１０）は、雑音の発生のない最大ピストン変位（表示１２０）を呈示する。曲線１００は、フィルタリング回路４２を通過した後のピストン変位の信号を指す一方、曲線１５０は、測定された信号があるため、ピストンの衝撃が無いことを示す。

図１０は、衝撃の発生と共に動作する状態を図示する。図示するように、この場合、検知アセンブリ１１の出力１１０’は、電子コントローラ１６によって判断されて第１フィルタリング回路４０の後で信号１５０’を発生する雑音（表示１２０’）を発生すると共に、マイクロコントローラ１５又は同等物のポートに直接接続される。曲線１００’は、第２フィルタリング回路４２（低域フィルタ）の後で得られると共に、ピストン変位の信号を表す。

測定及び検知アセンブリ１１の測定量を判断するシステム
図３ａ、図３ｂと図４に示すように、検知アセンブリ１１からの信号は、以下の２個の構造形式で実行される信号処理モジュール３０と３１によって判断される。

単一センサーの使用
センサーからの信号は、ピストン位置と同時にピストン衝撃、即ち、ピストンの挙動を監視することができ、ピストン位置についての低周波信号と衝撃状態についての高周波信号を呈示するので、測定量を電子コントローラ１６によって判断できるように、これらの信号の分離を行うべきである。この目的のために、本発明のシステムに、第１フィルタリング回路４０と第２フィルタリング回路４２を備える信号処理モジュール３０を設けるべきである。

例えば、誘導形センサーを選択してもよい。本実施の形態では、検知アセンブリ１１は、ピストンが夫々の行程端と衝突するや否や、ピストン変位の測定可能波と衝撃信号を発生する。この場合、信号処理モジュールは、この型式のセンサーによって発生される信号を分離するのに適当であるべきである。

図４と図６に示すように、第１フィルタリング回路４０は、高域フィルタである。本実施の形態では、フィルタは、低周波数で検知アセンブリ１１によって読取られた信号、即ち、ピストン変位に対応する信号を除去して、衝撃に対応する信号だけを電子コントローラ１６へ通す。

第２フィルタリング回路４２は、ピストン衝撃の場合に読取られた信号から高周波数を除去するように、低域型である。この場合に読取られる信号は、シリンダ内のピストン変位の信号に対応し、この信号は、電子コントローラ１６に伝送されて、電子コントローラ１６によって判断される。

図６は、第１フィルタリング回路４０の実施の形態の一つを例示する。本実施の形態では、抵抗器Ｒ１７とコンデンサＣ１７によって形成されるアセンブリは、高域フィルタを形成すると共に、本発明の開示がリニア圧縮機に用いられる場合に、例えば、５ＫＨｚ未満の周波数を遮断するように構成される。抵抗器Ｒ２７は、検知アセンブリ１１によって読取られた信号を増幅するトランジスタ７７に基づいて伝送される電流を制限する機能を有する。

図５は、第２フィルタリング回路４２の実施の形態の一つを例示する。本実施の形態では、抵抗器Ｒ４６とコンデンサＣ４６によって形成されるアセンブリは、高域フィルタとして動作する一方、コンデンサＣ３６と抵抗器Ｒ３６によって形成されるアセンブリは低域フィルタを形成し、この２個のアセンブリの重ね合せは低域フィルタに帰着する。本発明の開示がリニア圧縮機１０’に用いられる場合、検知アセンブリ１１によって読取られた信号から、５Ｈｚ未満の周波数と５００Ｈｚを超える周波数を遮断するように、このようなフィルタを構成することを選択してもよい。このようにして、第２フィルタリング回路４２の出力はピストン変位に対応する。

検知アセンブリ１１によって読取られて第１フィルタリング回路４０及び第２フィルタリング回路４２によって処理された信号は、電子コントローラ１６に伝送されて、電子コントローラ１６は、ピストン衝撃を防止するように動作する。

第１フィルタリング回路４０によって処理された信号は、２進法で判断されるので、電子コントローラ１６に直接供給してもよい。これは、ピストンが最大行程点を通過する時に、衝突が発生又は切迫していると共にその変位行程を減少すべきことを検知アセンブリ１１の信号が知らせる図７において理解される。

第２フィルタリング回路４２によって処理された信号は、シリンダ内のピストン変位に対応するので、可変振幅を有する。このように、この信号は、電子コントローラ１６に伝送される前に比較器４５に通過させるべきである。比較器４５は、流体ポンプ１０の特性に応じて調整すべき基準電圧に接続されている。比較器４５の代わりにＡ／Ｄコンバータを使用することを選択してもよい。

図７に示すように、一旦検知アセンブリ１１が最大行程値を検出すると、この状態を電子コントローラ１６に知らせるべきである。

例えば、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸塩）型又は圧電センサーを使用することにより、検知アセンブリを実施するためには、ピストンが夫々の行程端と衝突する時、約５ｋＨｚを超える高周波成分が生じて、第１フィルタリング回路４０は、検知アセンブリ１１によって発生される信号のこれらの高周波成分だけを選択すべきである。何故なら、これらの高周波成分が、シリンダ頂部又は行程端とのピストンの機械的衝突を断定するからである。一方、第２フィルタリング回路４２は、システムの機能の周波数（５０又は６０Ｈｚ）を選択すると共に、ＤＣ又は高周波成分を除去するように、調整すべきである。何故なら、行程の情報は、動作周波数内にあるからである。明らかに、ＰＺＴセンサーの本例に関する説明は、本発明の開示を制限する要因として解すべきではない。何故なら、検知アセンブリ１１を実施するために他の型式のセンサーを使用してもよいと共に、例えば、他の型式のフィルタが存在するからである。

２個のセンサーの使用
この変形例によれば、電子コントローラ１６によって判断される信号を供給する衝撃センサー３５とピストン位置センサーという異なる機能を有する２個のセンサーを含む流体ポンプ１０を提供することを選択してもよい。

本実施の形態では、信号処理モジュール３１は、図３ａに示すのと同様に、センサー３５と３６の各々から信号を受け、情報を電子コントローラ１６に伝送するように単一のセンサーを使用するオプションで記載しているのと同様に進めるべきである。

位置センサーによって読取られた信号を判断する手法の一つが特許文献ＢＲ９９０７４２−０に記載されているが、他の形式の監視を使用してもよい。

センサーの型式と流体ポンプ上のその構成
衝撃センサーとして、前述したように例えば、加速度計型センサーを使用することができる。この場合、衝撃センサー３５は、流体ポンプ１０のシリンダに連係するべきであると共に、好ましくは、ピストン衝撃を検知することができるように、このような加速度計を流体ポンプ１０のシリンダと共に固定すべきである。

位置センサー３６は、例えば、磁気センサーによって実施してもよい。これらの型式のセンサーは、電子コントローラ１６によって測定可能な波を発生するように、ピストンの接近から干渉を受ける磁界を放出する。この位置センサー３６は、例えば、流体ポンプのシリンダ内に配置してもよい。

流体ポンプ１０の制御方法
流体ポンプ１０とリニア圧縮機、又は冷蔵庫や空調システムを含む冷却器さえも制御するシステムを操作するために、図８に示す以下のステップをたどるべきである。流体ポンプ１０が、前述したようにトリガ信号を受けたり始動される時はいつでも、シリンダ内のピストン変位を最小行程で行わせて、変位の大きさを次々とインクリメントすることにより、流体ポンプ１０を始動すべきである。次に、起こり得る衝撃を検出するために、ピストン行程を監視すべきであり、もし衝撃が発生しないならば、システムが安定化しているかどうかを結論付ける、即ち、衝撃がこの期間中に発生しないかどうかを評価するために、安定化時間を待つべきである。

用語「衝撃」は、このようなステップを監視するのに使用されるセンサーの型式に依存することから、ピストンの切迫した衝撃でもあると考慮すべきである。加速度計型センサーを使用する場合、ピストンの行程端との衝撃は、その衝突に対応する。一方、例えば、文献ＢＲ−０００１４０４−４及びＢＲ−０２００８９８−０で記載するようにタッチセンサーを使用する場合、又は、磁気センサーの場合、衝撃の状態でピストンの行程端との真の衝突は無く、上記したように切迫した衝撃だけがある。

安定化時間のステップの後、システムが安定化するならば、即ち、もし安定化時間中に衝撃が起こらなければ、ピストン行程を、再び、インクリメントして、衝撃が検出されるまでこのルーチンを繰返すべきである。

安定化時間の値は、使用される流体ポンプの型式に依存する。リニア圧縮機に使用する場合、この安定化時間は、数秒から数分の程度で、典型的な値は１０秒である。安定化時間の値の大きさの正確な指定は、ピストン行程の監視の機能として決定される。よって、外部システムが監視すべきピストン行程によって決定される大きさの安定化時間を適用することができる。ピストン行程は監視されて、更なる衝撃が生じないことが確かな時に、変位大きさのインクリメントだけが実行される。

以下のステップにおいて、衝撃の検出の後、ピストン行程がデクリメントされ、よって、流体ポンプ１０のピストン行程の最大値が確定される。ポンプを最小行程で始動すべき時に上記したように電気的又は機械的故障が生じないならば、このステップの後、流体ポンプ１０は一定に操作される。

変位行程をデクリメントした時に、ピストンが、安全に、且つ、同時に、圧縮機の効率に関する限り最適変位で変位することを確実にするために、最大ピストン変位の値を電子コントローラ１６に格納すべきであり、この瞬間から、その衝撃から得た最大変位の値でピストン行程の監視を開始する。ピストン変位の振幅を例えば百分率で減少させることが選択される。

この点について、一旦、ピストン変位の最大値が既知になると、電子コントローラ１６は、最早、流体ポンプがこの限界を超えて操作されることを最早許容しないが、それでも、もし更なる衝撃が生じるならば、電子装置１６は、システムを再較正、即ち、引き続いて実施される最小ストロークのピストン変位を開始すべきである。これを実行可能にするために、システムは、較正ルーチン中だけでなく常に機能しているべきである。

上述したように、流体ポンプ１０を最小行程で始動するステップが周期的に実行されることにより、流体ポンプ１０が、常に最大ピストン行程に較正される。

リニア圧縮機への適用
上述したように、流体ポンプ１０を制御する制御システムと制御方法は、リニア圧縮機１０’を含む適用に特に適している。何故なら、該適用には、ピストン変位行程を有すると共に行程端を有するシリンダ内に変位自在に位置決めされるピストンが設けられるからである。

ピストンはシリンダ内を自由に往復すると共に、組立ステップの公差を調整すべきであるので、これらの場合の適用は特に有用である。

本発明の利点は、装置の電源を入れる時はいつでも流体ポンプ１０の公差較正が行われるので、電子部品及び機械的部品の公差がより大きいことである。このようにして、流体ポンプ１０の製造及び組立中の較正ステップを削除できることにより、時間的利益、従って、金銭的利益が生まれる。

従来技術の開示に従って組立てたものと比較して、故障検出時の自動調整の可能性は、より安全な流体ポンプ１０に帰着する。

更に、システムの較正が行われたので、精度のより低いセンサーやゲイン及びオフセットの余裕度を有するセンサーを使用することが出来る。

ピストンが、最大効率に帰着する行程端の近傍で動作するので、流体ポンプ１０の効率の最適化が大きい。

ピストン変位と衝撃の発生と同時に監視する単一センサーを使用する可能性は、部品の節約に加えて、１個より多いセンサーを流体ポンプ１０に設置する必要が解消されるので、経済的利益を生じる。更に、他のピストン運動システムと結合することもできる。

本発明のシステムを示すブロック図である。 リニア圧縮機の制御に適用した本発明のシステムを示すブロック図である。 単一センサーを使用した本発明のシステムを示すブロック図である。 ２個のセンサーを使用した本発明のシステムを示すブロック図である。 単一センサーを使用した時の本発明のシステムのブロック図の詳細を示す。 第２フィルタリング回路を実施する一つのやり方を示す電気回路図である。 第１フィルタリング回路の実施の形態を実行する一つのやり方を示す電気回路図である。 本発明の検知アセンブリで読取られる信号を示すグラフである。 本発明のシステムの方法／自己較正ルーチンを示すフローチャートである。 本発明のシステムを設けたリニア圧縮機が正常動作状態にある時の平均値を示すグラフである。 本発明のシステムを設けたリニア圧縮機が衝撃受容動作状態にある時の平均値を示すグラフである。

１０ 流体ポンプ
１１ 検知アセンブリ
１５ マイクロコントローラ
１６ 電子コントローラ
１７ トライアック
３０ 信号処理モジュール
３１ 信号処理モジュール
３５ 衝撃センサー
３６ 位置センサー
４０ 第１フィルタリング回路
４２ 第２フィルタリング回路
４５ 比較器

Claims (31)

1. ピストン変位行程と行程端を有するシリンダ内に変位自在に位置決めされたピストンを備える流体ポンプ（１０）を制御する流体ポンプ制御システムにおいて、
   ピストンの挙動を測定する検知アセンブリ（１１）と、検知アセンブリ（１１）に連係する電子コントローラ（１６）とを備え、又、電子コントローラ（１６）は、衝撃信号を検出することにより、シリンダ内のピストンの変位を監視し、更に、衝撃信号は、行程端とのピストンの衝突の発生時に検知アセンブリ（１１）によって電子コントローラ（１６）に伝送される一方、電子コントローラ（１６）は、衝突の発生までトリガ信号からピストン変位行程を引き続いてインクリメントして、行程端と同じくらいに離れたピストン変位に対応するピストン変位の最大値を格納する流体ポンプ制御システム。
2. ピストン変位の最大値が、流体ポンプ（１０）の最大効率の変位に対応する請求項１に記載の流体ポンプ制御システム。
3. トリガ信号が、流体ポンプ（１０）上で問題が発生した時に電子コントローラ（１６）によって発生される請求項２に記載の流体ポンプ制御システム。
4. 流体ポンプ（１０）が、最小ピストン変位行程で作動させられる請求項１又は３に記載の流体ポンプ制御システム。
5. 流体ポンプ（１０）が、トリガ信号の発生時に作動させられる請求項３又は４に記載の流体ポンプ制御システム。
6. 電子コントローラ（１６）に連係する高域型の第１フィルタリング回路（４０）を備え、又、検知アセンブリ（１１）によって読取られた衝撃信号が、第１フィルタリング回路（４０）によってフィルタリングされて、電子コントローラ（１６）に供給される請求項５に記載の流体ポンプ制御システム。
7. 検知アセンブリ（１１）が、流体ポンプ（１０）のシリンダに連係する衝撃センサー（３５）を備える請求項６に記載の流体ポンプ制御システム。
8. 衝撃センサー（３５）が、流体ポンプ（１０）のシリンダと共に固定された加速度計を備える請求項７に記載の流体ポンプ制御システム。
9. 検知アセンブリ（１１）が、ピストン変位行程の位置センサー（３６）を備え、又、位置センサー（３６）が電子コントローラ（１６）に連係する請求項５に記載の流体ポンプ制御システム。
10. 検知アセンブリ（１１）が、電子コントローラ（１６）に連係する低域型の第２フィルタリング回路（４２）を備え、又、検知アセンブリ（１１）によって読取られた信号が、第２フィルタリング回路（４２）によってフィルタリングされて、電子コントローラ（１６）に供給され、更に、第２フィルタリング回路（４２）によってフィルタリングされた前記信号が、シリンダ内のピストン変位の信号に対応する請求項４に記載の流体ポンプ制御システム。
11. シリンダ内のピストン変位の前記信号が、電子コントローラ（１６）に伝送されて、電子コントローラ（１６）は、行程端と同じくらいに離れたピストン変位を防止する請求項１０に記載の流体ポンプ制御システム。
12. ピストン変位行程と行程端を有するシリンダ内に変位自在に位置決めされたピストンを備える流体ポンプ（１０）であって、電力を供給される電気モータで駆動される流体ポンプ（１０）を制御する流体ポンプ制御システムにおいて、
    ピストン位置検知アセンブリ（１１）と、検知アセンブリ（１１）に連係する電子コントローラ（１６）とを備え、又、電子コントローラ（１６）は、衝撃信号を検出することにより、シリンダ内のピストンの変位を監視し、更に、衝撃信号は、行程端とのピストンの衝突の発生時に検知アセンブリ（１１）によって電子コントローラ（１６）に伝送される一方、電子コントローラ（１６）は、衝突の発生までトリガ信号からピストン変位行程を引き続いてインクリメントすると共に、シリンダ内のピストン変位を監視して、ピストン変位の最大値と同じくらいに離れた変位を防止する流体ポンプ制御システム。
13. 電子コントローラ（１６）が、モータに印加される電圧のレベルをデクリメントすることにより、行程端と同じくらいに離れたピストン変位を防止する請求項１２に記載の流体ポンプ制御システム。
14. 電子コントローラ（１６）に連係する高域型の第１フィルタリング回路（４０）を備え、又、検知アセンブリ（１１）によって読取られた衝撃信号が、第１フィルタリング回路（４０）によってフィルタリングされて、電子コントローラ（１６）に供給される請求項１３に記載の流体ポンプ制御システム。
15. 検知アセンブリ（１１）が、流体ポンプ（１０）のシリンダに近接して固定された加速度計を備え、又、衝撃信号が加速度計によって発生される請求項１４に記載の流体ポンプ制御システム。
16. 検知アセンブリ（１１）が、ピストン変位を検知する位置センサー（３６）を備え、又、位置センサー（３６）が電子コントローラ（１６）に連係する請求項１３に記載の流体ポンプ制御システム。
17. 検知アセンブリ（１１）が、電子コントローラ（１６）に連係する低域型の第２フィルタリング回路（４２）を備え、又、検知アセンブリ（１１）によって読取られた信号が、第２フィルタリング回路（４２）によってフィルタリングされて、電子コントローラ（１６）に供給され、更に、第２フィルタリング回路（４２）によってフィルタリングされた前記信号が、シリンダ内のピストン変位の信号に対応する請求項１３に記載の流体ポンプ制御システム。
18. ピストン変位行程と行程端を有するシリンダ内に変位自在に位置決めされたピストンを備える流体ポンプ（１０）を制御する流体ポンプ制御方法において、
    行程端とのピストンの衝突を検出するように、シリンダ内のピストン行程を監視するステップ（ａ）と、
    安定化時間の間、ピストン行程を監視するステップ（ｂ）と、
    もし安定化時間中に衝突が生じなければ、ピストン行程をインクリメントして、ステップ（ｂ）を繰返すステップ（ｉ）又はもし安定化時間中に衝突が生じれば、ピストン行程をデクリメントするステップ（ｉｉ）と
    を備える流体ポンプ制御方法。
19. ステップ（ａ）の前に、ピストン行程をインクリメントするステップを行う請求項１８に記載の流体ポンプ制御方法。
20. ピストン行程をインクリメントする前記ステップの前に、流体ポンプ（１０）が最小ピストン変位行程で始動される請求項１９に記載の流体ポンプ制御方法。
    
21. 流体ポンプ（１０）を最小ピストン変位行程で始動する前記ステップが、流体ポンプ（１０）の機能の初期化後に実行される請求項２０に記載の流体ポンプ制御方法。
22. 流体ポンプ（１０）を最小ピストン変位行程で始動する前記ステップが周期的に実行される請求項２１に記載の流体ポンプ制御方法。
23. 流体ポンプ（１０）を最小ピストン変位行程で始動する前記ステップが、故障の発生時に実行される請求項２２に記載の流体ポンプ制御方法。
24. 前記ステップ（ｉｉ）の後に、ピストン行程が一定に操作される請求項１８乃至２３のいずれかに記載の流体ポンプ制御方法。
25. ピストン行程を一定に操作する前記ステップの後に、電子コントローラ（１６）での最大ピストン変位の値の格納が行われる請求項２４に記載の流体ポンプ制御方法。
26. ピストン行程を一定に操作する前記ステップの後に、ピストン行程が監視される請求項２４に記載の流体ポンプ制御方法。
27. ピストン変位行程と行程端を有するシリンダ内に変位自在に位置決めされたピストンを備える流体ポンプ（１０）を制御する流体ポンプ制御方法において、
    流体ポンプ（１０）の電源を入れて、シリンダ内でピストンを変位させるステップ（ａ）と、
    行程端とのピストンの衝突の発生までピストン行程を引き続いてインクリメントするステップ（ｂ）と、
    行程の引き続くインクリメントの間の安定化時間の間、ピストン行程を監視するステップ（ｃ）と、
    もし安定化時間中に衝撃が発生すると、ピストン行程をデクリメントするステップ（ｄ）と
    を備える流体ポンプ制御方法。
28. ステップ（ａ）において、流体ポンプ（１０）のピストン行程が最小変位行程で開始される請求項２７に記載の流体ポンプ制御方法。
29. ステップ（ｄ）の後に、ピストン変位の監視が行われる請求項２８に記載の流体ポンプ制御方法。
30. ピストン変位行程と行程端を有するシリンダ内に変位自在に位置決めされたピストンを備えるリニア圧縮機において、
    システムが、ピストン位置検知アセンブリ（１１）と、検知アセンブリ（１１）に連係する電子コントローラ（１６）とを備え、又、電子コントローラ（１６）は、衝撃信号を検出することにより、シリンダ内のピストンの変位を監視し、更に、衝撃信号は、行程端とのピストンの衝突の発生時に検知アセンブリ（１１）によって電子コントローラ（１６）に伝送される一方、電子コントローラ（１６）は、衝突の発生までピストン変位行程を引き続いてインクリメントして、ピストン変位の最大値を格納するリニア圧縮機。
31. 請求項１乃至１１に記載の流体ポンプ制御システムを備える環境冷却器。