JPH03195392A - 自由ピストン機関を制御する制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明はフリーピストンエンジン（ｆｒｅｅ−ｐｉｓ
ｔｏｎ　ｅｎｇｉｎｅ）　、特に冷凍機コンプレッサの
制御回路に関連している。

（背景技術） よく知られているように、コンプレッサのフリーピスト
ンは可変振幅と可変周波数の交番（正弦波）電流でフィ
ードされなければならない。

冷凍機が置かれている環境の温度と湿度のようなパラメ
ータの関数としてエンジンにより発生されたパワーは上
記のパラメータが変化するにつれて変化しなければなら
ないことも知られている。

一般に、フィード電流の振幅は上記のパラメータのある
特定値に固定され、一方、この電流の周波数は、エンジ
ンにより吸収された主パワー、従ってエンジンによって
発生されたパワーが最大である周波数まで、離散的な値
で変化する。

上記のタイプのエンジンのフィードを監視し制御するた
めに種々の回路が既に提案されてきており、特に冷凍機
が置かれている場所の環境パラメータの変動に従って上
記のフィードの頻度を変更することを可能にしている。

前述のタイプの既知の制御回路は欧州特許第ＥＰＯ，２
６６，８３５号に記載され、かつそればＨ構成（Ｈｃｏ
ｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）　　（すなわちＨブリッジ）
具え、それにフリーピストンエンジンが接続され、かつ
それからエンジンにより吸収された電流に比例する値を
有する電流が開始されている。同時に、並列接続変成器
から取られた電圧信号は例えば４象限タイプ（ｆｏｕｒ
−ｑｕａｄｒａｎｔ　ｔｙｐｅ）の乗算器にフィードさ
れ、それに対して上記の電流信号もまたフィードされて
いる。相似な電流信号が差動増幅器にフィードされてい
る。

この乗算器は電流信号と電圧信号の積を表す信号を出力
として備え、従ってこの信号はエンジンにより発生され
たパワーを表している。

このパワー信号は、適当にフィルタした後で、決定され
たパワーが最適であるかそうでないかをプリセットプロ
グラムを使用して評価するマイクロプロセッサにフィー
ドされる。

この決定に基づいて、マイクロプロセッサは参照として
差動増幅器に使用される電流信号を発生する。

この差動増幅器はＨブリッジの側部の対角部にわたって
エンジンフィード電流の通過を許容するようＨブリッジ
の側部に接続された電子スイッチの開閉を制御するため
に使用される信号を出力として備えている。　この既知
の回路は種々の欠点を有している。

特に、乗算器を使用する回路は高い演算信頼度を有さす
、かつしばしば故障し、その修復には高いコストが掛か
る。

その上、そのような回路は使用された要素のコストを反
映して製造が高価になる。

（発明の開示） 従って本発明の目的は、高い演算信頼度を提供し、低い
製造コストであり、かつ従前の技術による類似の回路に
使用された要素よりも簡単である要素を使用するフリー
ピストンエンジンを制御する回路を与えることである。

当業者に明らかなこれおよびその別の目的は、Ｈ構成の
一部分を具えるフリーピストンエンジン、特に冷凍機コ
ンプレッサの制御回路によって達成され、Ｈ構成の側部
には電子的に制御されたスイッチング手段が位置され、
Ｈ構成の上記の部分は上記のエンジンに接続され、エン
ジンにより吸収された主パワーの測定に従って上記の電
子スイッチング手段の開閉を制御するようマイクロプロ
セッサが備えられ、該回路はＨ部分の対角部（ｄｉａｇ
ｏｎａｌ）を横断する吸収主電流を測定する手段を具え
ることを特徴とし、上記の電流がエンジンにより吸収さ
れた主パワーに比例しており、上記の手段がマイクロプ
ロセッサ回路に信号をフィードし、この信号に基づいて
マイクロプロセッサが別の信号を発生し、該信号がエン
ジンにより実際に吸収された電流に等しい値との比較に
より電子スイッチング手段を制御することを可能にする
回路によって達成されている。

非限定的な実例を与える添付図面を参照して本発明の詳
細な説明する。

（実施例） 第１図を参照すると、本発明の制御回路はフィードライ
ン２と戻りライン（ｒｅｔｕｒｎ　１ｉｎｅ　）　３を
介して主部に接続されたＨ構成の回路部分１を具えてい
る。回路部分１の側部には、通常の制御回路９により動
作されたパワーＭＯ３８が位置されている。回路９は反
対に作用するスタティックスイッチを表している。特に
、側部５と６のＭＯＳ　８は反転バッファ回路９に接続
され、一方、側部４と７のＭＯＳは非反転バッファ回路
９に接続されている。

フリーピストンエンジン１０は回路部分１に接続されて
いる。既知のタイプであり、従って象徴的にのみ示され
たこのエンジンは回路部分工の水平側部１１に、および
回路部分１の側部５に接続されている。回路９はパルス
幅変調器１２（パルス幅変調された出力信号を発生する
既知のタイプのものである）に接続され、その周波数は
所望のエンジン駆動電流周波数よりもかなり大きい。

変調器１２は通常のエラー増幅器回路のような既知のタ
イプの制御回路１３に接続されている。エラー増幅器回
路は各ライン１５および１６を介してマイクロプロセッ
サ１７から、ならびに別の差動増幅器１８から信号を受
信する差動増幅器１４に接続されている。その動作が既
知のタイプであるマイクロプロセッサ１７はまた通常の
低域通過フィルタ１９に接続されている。最後に、増幅
器１８は回路部分１の２つの対角部を通して交互に流れ
る電流を決定する２つのセンサ２３にライン２０と２１
を介して接続され、これらの対角部は側部４．１１．　
７と側部５゜１１．６から構成されている。

本発明によると、加算器として作用する回路部分２５は
上記のライン２０と２１に接続されている。この回路部
分は第２図に詳細に示されている。

上記の第２図において、第１図に対応する部分は同じ参
照記号により示されている。

調査中の図において、電流センサ２３はシャント抵抗器
２６と２７であり、第１図の回路部分２５の加算器機能
とフィルタ１９のフィルタ機能は回路部分１の側部６と
７にそれぞれ接続された抵抗器２８と２９により実行さ
れている。これらの抵抗器はまた戻りライン３に接続さ
れているキャパシタ３１の平板で終端するライン３０に
接続されている。

増幅器３２の非反転入力はライン３０に接続され、そし
てその反転入力は上記の増幅器の出力３４と戻りライン
３に接続されているトリマ３３に接続されている。

エンジン１０が動作しているものと仮定されている。こ
のために、回路は一定ライン電圧で（既知の態様で）フ
ィードされている。

回路９を介して変調器１２によりパワーＭＯ３８に既知
の態様で実行された制御により、これらのＭＯＳはライ
ン２からのライン電流が上記の部分１の対角部を通して
交互に循環するように既知のシーケンスに従って交互に
閉成する。

センサ２３は回路部分１の側部６と７に存在する電流を
決定する。従って信号は上記のセンサから延在するライ
ン２０と２１を介して回路部分２５と増幅器１８に到達
する。

特に、上記の差動増幅器１８に到達する信号はエンジン
１０により吸収された電流に比例する正弦波信号を発生
する。正弦波信号は回路部分１の１つの対角部を循環す
る電流信号と、上記のＭＯＳに並列に接続された（示さ
れていない）再循環ダイオード（ｒｅｃｊｒｃｕｌａｔ
ｉｏｎ　ｄｉｏｄｅ　）により、上記の対角部に位置さ
れたＭＯＳの開放の間に発生された信号（最初のものと
は反対の信号）との間の（代数的）差によって発生され
る。　回路部分２５に関して、シャント抵抗器から取ら
れた信号は抵抗器２８と２９およびキャパシタ３１にフ
ィードされ、上記の信号が増幅器３２の非反転入力にフ
ィードされる前に上記の信号をフィルタする。

増幅器３２は電流部分１により吸収された主電流に比例
する出力信号を発生し、その利得はトリマ３３により固
定されている。この電流は主部によりエンジンに利用で
きるパワーに比例している。

増幅器３２からの出力信号は既知の態様でマイクロプロ
セッサにフィードされ、セットされたプログラムに従っ
て、吸収された電流に基づいてパワ０ −を計算して、主部によりエンジンに利用できるように
する。

次にマイクロプロセッサは、得られた信号と前の動作シ
ーケンスで蓄積された信号とを既知の態様で比較する。

この比較から、マイクロプロセッサはエンジンパワーが
最適であるかどうか、すなわち関連する共振回路が共振
周波数で動作するかどうかを決定し、この場合、差動増
幅器１４にフィードされたアナログ周波数信号を発生す
る。この信号は差動増幅器１４の基準入力信号として作
用する。

差動増幅器１４は増幅器１８からの信号と上記の基準信
号とを比較する。

この比較、すなわち二重チエツクループ（ｄｏｕｂｌｅ
　ｃｈｅｃｋ　１ｏｏｐ）　　（すなわち、エンジンに
より吸収されたパワーと、エンジンを通過する電流のチ
エツクループ）がよく知られているように実行され、回
路部分２５から受信する信号に基づいてマイクロプロセ
ッサにより計算されたものから異なる共振条件の下でエ
ンジンが動作することを妨げる。

最後に、上記の差動増幅器１４は冷凍機の外部の環境の
パラメータの値に基づく最適パワーに等しいパワーをエ
ンジン８が主部から吸収できるようにするためにＭＯＳ
　８を制御するよう既知の態様で使用される信号を発生
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により形成された回路のブロック線図で
ある。 第２図は第１図の回路の一部分の電気的線図である。 １・・・回路部分 ２・・・フィードライン ３・・・戻りライン ４〜７・・・側部 ８・・・パワーＭＯ３あるいはスイッヂング手段９・・
・バッファ回路あるいは制御回路１０・・・フリーピス
トンエンジン １１・・・水平側部 １２・・・パルス幅変調器 １３・・・制御回路 １４・・・差動増幅器 １５、１６・・・ライン １７・・・マイクロプロセッサ １日・・・差動増幅器 １９・・・低域通過フィルタ ２０、２１・・・ライン ２３・・・電流センサ ２５・・・回路部分 ２６、２７・・・シャント抵抗器 ２８、２９・・・抵抗器 ３０・・・ライン ３１・・・キャパシタ ３２・・・演算増幅器 ３３・・・トリマ ３４・・・出力、 ３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｈ構成の一部分を具えるフリーピストンエンジン、
   特に冷凍機コンプレッサの制御 回路であって、その側部には電子的に制御 されたスイッチング手段が位置され、Ｈ構 成の上記の部分は上記のエンジンに接続さ れ、エンジンにより吸収された主パワーの 測定に従って上記の電子スイッチング手段 の開閉を制御するようマイクロプロセッサ が備えられ、該回路がＨ部分（１）の対角 部（４、７；５、６）を横断する吸収主電 流を測定する手段（２３、２５）を具えることを特徴と
   し、上記の電流がエンジン（１０）により吸収された主
   パワーに比例しており、上記の手段（２５）がマイクロ
   プロセッサ （１７）に信号をフィードし、この信号に基づいてマイ
   クロプロセッサが別の信号を発 生し、該信号がエンジン（１０）により実際に吸収され
   た電流に等しい値との比較によ り電子スイッチング手段（８）を制御する ことを可能にする回路。 ２、吸収された主電流を測定する手段が加算器として作
   用する回路部分（２５）に接続された電流センサ（２３
   ）であることを特徴とする請求項１に記載の回路。 ３、電流センサ（２３）がシャント抵抗器（２６、２７
   ）であることを特徴とする請求項２に記載の回路。 ４、回路部分（２５）が低域通過フィルタとして作用す
   る抵抗器（２８、２９）とキャパシタ（３１）を具える
   ことを特徴とする請求項２に記載の回路。 ５、回路部分（２５）がトリマ（３３）を介する反転入
   力ヘのフィードバックを持つ演算増 幅器（３２）を具えることを特徴とする請求項４に記載
   の回路。