JP3881998B2 - スターリング冷凍システム - Google Patents
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Description
また、図1に示す制御装置30(この内部には、電流センサ33が内蔵されている。)、スターリング冷凍機40の低温部としての膨張空間10の温度を測定するためのサーミスタ回路(Tcサーミスタ)、および高温部としての圧縮空間9の温度を測定するためのサーミスタ回路(Thサーミスタ)が設けられている。尚、デジタル信号をアナログ信号に変換するときにはPWMが用いられる。つまり、制御装置30から順次出力される複数のパルスは、その幅が正弦波形に対応して変化するように構成され、交流が生成される。
図4に示すように、本実施の形態のマイクロコンピュータ1000は、発振器としてのクロック回路と、演算手段としてのCPU(Central Processing Unit)と、書替え可能な記憶手段としてのRAM(Random Access Memory)と、読出専用のROM(Read Only Memory)とを備えている。ROMには、4つのスイッチング素子としてのトランジスタを制御するためのプログラムが格納されている。また、RAMは、ROMに格納されたプログラムに従ってCPUで行なわれた演算結果を一時的に記憶するための記憶手段であり、レジスタなどの一時記憶手段も含まれていてもよい。さらに、クロックは、発振器から送信されてきた信号を用いて、後述するタイマを動作させるための基本となるクロックパルスを形成するためのものである。
したがって、モータ巻線抵抗RおよびインダクタンスLが予め分かっていれば、図3に示す回路Vによって取得される電圧Vと図3に示す回路Aによって取得される電流Iとを用いて誘起電圧Eを計算することができる。尚、位相差θは電圧Vがピーク時の位相の値と電流Iがピークの時の位相の値との差を算出することによって得られる。又、推力定数αは予め実験によって算出され、モータ巻き線抵抗RおよびインダクタンスLは、予め測定された値である。
このように、位相差θ、モータ巻線抵抗R、電圧V、電流I、印加周波数f、および推力定数αが分かっていれば、ストロークXを算出することができる。尚、前述のストロークXの算出方法は、特開2003−314919号公報および特開2003−65244号公報により詳細に開示されている。
Claims (4)
- フリーピストン型スターリング冷凍機と、
前記フリーピストン型スターリング冷凍機をPWM(Pulse Width Modulation)によって制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記PWMの過変調の制御の実行中に前記フリーピストン型スターリング冷凍機のピストンとディスプレーサとが衝突しないように予め定められた最大ストロークおよび(最大ストローク−所定値)のそれぞれを記憶する記憶手段と、
前記PWMによって生成された交流波形の振幅の変調率が最大変調率(100%)に達している場合に、前記ピストンの現在のストロークが(最大ストローク−所定値)以下であるか否かを判定するストローク判定手段と、
前記ピストンの現在のストロークが(最大ストローク−所定値)以下であると判定された場合に、前記過変調の制御を実行する変調制御手段と、
を含み、
前記変調制御手段は、前記過変調の制御の実行中の仮想の変調率が[前記最大ストローク/(前記最大ストローク−前記所定値)]×100%になるように前記PWMの態様を制御する、スターリング冷凍システム。 - 前記スターリング冷凍機の高温部または低温部の温度を検出し、前記制御装置へ前記高温部または前記低温部の温度情報を送信する温度検出器を備え、
前記変調制御手段は、前記過変調の制御中に、前記過変調の制御を実行する直前の前記高温部の温度よりも前記高温部の温度が低下しているか、または、前記過変調の制御を実行する直前の前記低温部の温度よりも前記低温部の温度が上昇している場合に、前記過変調の制御を終了する、請求項1に記載のスターリング冷凍システム。 - 前記PWMによって前記交流波形を生成するために前記制御装置へ直流電圧を出力する直流電源生成部をさらに備え、
前記制御装置は、前記直流電圧を検出する電圧検出器を含み、
前記変調制御手段は、前記過変調の制御中に、前記過変調の制御を実行する直前の前記直流電圧よりも前記直流電圧が大きくなっている場合に、前記過変調の制御を終了する、
請求項1に記載のスターリング冷凍システム。 - 前記スターリング冷凍機の高温部の温度を検出し、前記高温部の温度情報を前記制御装置へ送信する高温検出器と、
前記スターリング冷凍機の低温部の温度を検出し、前記低温部の温度情報を前記制御装置へ送信する低温検出器とを備え、
前記制御装置は、前記高温部と前記低温部との温度差を算出する温度差算出手段を含み、
前記変調制御手段は、前記過変調の制御を実行する直前の前記温度差よりも前記過変調の制御を実行中の前記温度差が小さくなっている場合に、前記過変調の制御を終了する、請求項1に記載のスターリング冷凍システム。
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