JPH11141464A - 振動型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷蔵庫等に使用される振動型圧縮機におい
て、ピストンの上死点位置を一定に保つだけでなく、ピ
ストン，共振バネ，冷媒ガスからなる系の共振周波数を
検出して常に共振周波数でピストンを動作させ、効率を
向上させることを目的とする。 【解決手段】 電圧決定部１１３がピストン１０７の上
死点位置に基づいて出力する電圧値指令と、共振周波数
検出部Ａ１１５がピストン１０７の運転周波数検出値と
交流電圧算出値とからピストン１０７、共振バネ１０
８、冷媒ガスからなる系の共振周波数を検出して出力す
る周波数指令とからＰＷＭ波形出力部１０１がＰＷＭ波
形を生成して出力する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫等の振動型
圧縮機の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】構造が簡単，小型軽量，高力率，消費電
力が小さいなどの理由から、振動型圧縮機が冷蔵庫など
に使用されている。

【０００３】従来例の振動型圧縮機としては、例えば実
開平２−１４５６７８号公報に示されているものがあ
る。

【０００４】以下、図７を参照しながら従来の振動型圧
縮機について説明する。図７において、１は圧力指令発
生器、２は加算増幅器、３は周波数信号発生器、４はパ
ルス信号発生器、５は電力制御器、６は交流電源、７は
リニアモータ、８はコンプレッサ、９は圧力層、１０は
圧縮機、１１は圧力検出器を表している。

【０００５】交流電源６は電力制御器５に電源を供給す
るものであり、電力制御器５は交流電源６から供給され
る電源とパルス信号発生器４から与えられる信号とを元
に、圧縮機１０を構成するリニアモータ７を駆動するも
のである。

【０００６】この従来の振動型圧縮機について動作を説
明する。圧力指令発生器１は加算増幅器２に圧力指令を
与え、加算増幅器２は圧力指令発生器１から与えられる
圧力指令と圧力検出器１１が検出する圧力値とならびに
周波数信号発生器３が発生する周波数信号を加算増幅
し、パルス信号発生器４に信号出力を行なう。

【０００７】パルス信号発生器４は加算増幅器２が出力
する信号を元にパルス信号を電力制御器５に与える。

【０００８】電力制御器５はパルス信号発生器４の発生
する信号を元に、交流電源６が供給する電源を用いて振
動型圧縮機１１を構成するリニアモータ７を駆動する。

【０００９】リニアモータ７が駆動されることによって
コンプレッサ８は圧力槽９で冷媒を吸入，圧縮，吐出を
行なう。

【００１０】圧力検出器１１は圧力槽９から吐出される
冷媒の圧力を検出し、加算増幅器２に信号出力する。

【００１１】このような従来の振動型圧縮機を用いるこ
とによって、圧力指令発生機１が指示する圧力と圧力検
出器１１が検出する圧力槽９の圧力とに差異が生じた際
にも加算増幅器２がパルス信号発生器４に与える信号出
力を制御することによって、振動型圧縮機１０を期待通
りに動作させようとするものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術を用いた振動型圧縮機では、負荷条件の変化などによ
る振動型圧縮機の共振周波数の変化を検知することがで
きないため、実際の運転周波数と共振周波数との間にず
れが生じ、圧縮効率が低下する等の問題点があった。

【００１３】本発明は、かかる点に鑑み、負荷条件の変
化などによって振動型圧縮機の共振周波数が変化するこ
とを考慮し、ピストンの上死点位置を検出して期待値と
の偏差をピストンの振幅値にフィードバックさせて効率
低下を防止するだけでなく、圧縮機の共振周波数を検出
してピストンを共振周波数で運転することによって効率
を向上させることを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は商用電源を整流平滑して直流電圧にする整流
平滑部と、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕ
ｌａｔｉｏｎ）波形を生成して出力するＰＷＭ波形出力
部と、前記ＰＷＭ波形を前記直流電圧で増幅し交流電圧
を出力するインバータ部と、前記交流電圧により直動の
駆動力を発生するリニアモータと、吸入弁と吐出弁が設
けられた筒状体のシリンダと、前記リニアモータの可動
部に連結され前記シリンダ内を軸方向に移動するピスト
ンと、前記リニアモータの可動部に連結された共振バネ
と、前記ピストンの軸方向に連結し前記ピストンの変移
を検出しピストン位置信号として出力する変位検出部
と、前記ピストン位置信号から前記ピストンの上死点位
置を検出する上死点位置検出部と、前記ピストン位置信
号から前記ピストンの運転周波数を検出する運転周波数
検出部と、前記直流電圧を検出する直流電圧検出部と、
前記上死点位置に基づいて電圧値指令を前記ＰＷＭ波形
出力部に出力する電圧決定部と、前記電圧値指令と前記
直流電圧検出値とから前記交流電圧値を算出する交流電
圧算出部と、前記運転周波数検出値と前記交流電圧算出
値とから前記ピストン，前記共振バネ，冷媒ガスからな
る系の共振周波数を検出し周波数指令を前記ＰＷＭ波形
出力部に出力する共振周波数検出部とから構成したもの
である。

【００１５】これにより、振動型圧縮機の高効率化が実
現する。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、商用電源を整流平滑して直流電圧にする整流平滑部
と、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔ
ｉｏｎ）波形を生成して出力するＰＷＭ波形出力部と、
前記ＰＷＭ波形を前記直流電圧で増幅し交流電圧を出力
するインバータ部と、前記交流電圧により直動の駆動力
を発生するリニアモータと、吸入弁と吐出弁が設けられ
た筒状体のシリンダと、前記リニアモータの可動部に連
結され前記シリンダ内を軸方向に移動するピストンと、
前記リニアモータの可動部に連結された共振バネと、前
記ピストンの軸方向に連結し前記ピストンの変移を検出
しピストン位置信号として出力する変位検出部と、前記
ピストン位置信号から前記ピストンの上死点位置を検出
する上死点位置検出部と、前記ピストン位置信号から前
記ピストンの運転周波数を検出する運転周波数検出部
と、前記直流電圧を検出する直流電圧検出部と、前記上
死点位置に基づいて電圧値指令を前記ＰＷＭ波形出力部
に出力する電圧決定部と、前記電圧値指令と前記直流電
圧検出値とから前記交流電圧値を算出する交流電圧算出
部と、前記運転周波数検出値と前記交流電圧算出値とか
ら前記ピストン，前記共振バネ，冷媒ガスからなる系の
共振周波数を検出し周波数指令を前記ＰＷＭ波形出力部
に出力する共振周波数検出部Ａとから構成した振動型圧
縮機としたものであり、前記電圧決定部が前記ピストン
の上死点位置に基づいて出力する電圧値指令と、前記共
振周波数検出部Ａが前記ピストンの運転周波数検出値と
前記交流電圧算出値とから前記ピストン，前記共振バ
ネ，冷媒ガスからなる系の共振周波数を検出して出力す
る周波数指令とから前記ＰＷＭ波形出力部がＰＷＭ波形
を生成して出力する。

【００１７】そして、前記インバータ部が前記ＰＷＭ波
形を前記直流電圧で増幅し交流電圧を出力し、前記リニ
アモータが前記交流電圧により直動の駆動力を発生し、
前記リニアモータの可動部に連結された前記ピストンが
前記シリンダ内を軸方向に移動するという作用を有す
る。

【００１８】請求項２に記載の発明は、商用電源を整流
平滑して直流電圧にする整流平滑部と、ＰＷＭ（Ｐｕｌ
ｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）波形を生成
して出力するＰＷＭ波形出力部と、前記ＰＷＭ波形を前
記直流電圧で増幅し交流電圧を出力するインバータ部
と、前記交流電圧により直動の駆動力を発生するリニア
モータと、吸入弁と吐出弁が設けられた筒状体のシリン
ダと、前記リニアモータの可動部に連結され前記シリン
ダ内を軸方向に移動するピストンと、前記リニアモータ
の可動部に連結された共振バネと、前記ピストンの軸方
向に連結し前記ピストンの変移を検出しピストン位置信
号として出力する変位検出部と、前記ピストン位置信号
から前記ピストンの上死点位置を検出する上死点位置検
出部と、前記ピストン位置信号から前記ピストンの運転
周波数を検出する運転周波数検出部と、前記直流電圧を
検出する直流電圧検出部と、前記上死点位置に基づいて
電圧値指令を前記ＰＷＭ波形出力部に出力する電圧決定
部と、前記電圧値指令と前記直流電圧検出値とから前記
交流電圧値を算出する交流電圧算出部と、一定時間を計
測し計測が終了すると加振周波数開始信号を出力する計
時部と、前記加振周波数開始信号により前記運転周波数
検出値と前記交流電圧算出値とから前記ピストン，前記
共振バネ，冷媒ガスからなる系の共振周波数を検出し周
波数指令を前記ＰＷＭ波形出力部に出力する共振周波数
検出部Ｂとから構成した振動型圧縮機としたものであ
り、前記電圧決定部が前記ピストンの上死点位置に基づ
いて出力する電圧値指令と、前記共振周波数検出部Ｂが
前記加振周波数開始信号により前記ピストンの運転周波
数検出値と前記交流電圧算出値とから前記ピストン，前
記共振バネ，冷媒ガスからなる系の共振周波数を検出し
て出力する周波数指令とから、前記ＰＷＭ波形出力部が
ＰＷＭ波形を生成して出力する。

【００１９】そして、前記インバータ部が前記ＰＷＭ波
形を前記直流電圧で増幅し交流電圧を出力し、前記リニ
アモータが前記交流電圧により直動の駆動力を発生し、
前記リニアモータの可動部に連結された前記ピストンが
前記シリンダ内を軸方向に移動するという作用を有す
る。

【００２０】請求項３に記載の発明は、商用電源を整流
平滑して直流電圧にする整流平滑部と、ＰＷＭ（Ｐｕｌ
ｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）波形を生成
して出力するＰＷＭ波形出力部と、前記ＰＷＭ波形を前
記直流電圧で増幅し交流電圧を出力するインバータ部
と、前記交流電圧により直動の駆動力を発生するリニア
モータと、吸入弁と吐出弁が設けられた筒状体のシリン
ダと、前記リニアモータの可動部に連結され前記シリン
ダ内を軸方向に移動するピストンと、前記リニアモータ
の可動部に連結された共振バネと、前記ピストンの軸方
向に連結し前記ピストンの変移を検出しピストン位置信
号として出力する変位検出部と、前記ピストン位置信号
から前記ピストンの上死点位置を検出する上死点位置検
出部と、前記ピストン位置信号から前記ピストンの運転
周波数を検出する運転周波数検出部と、前記直流電圧を
検出する直流電圧検出部と、前記上死点位置に基づいて
電圧値指令を前記ＰＷＭ波形出力部に出力する電圧決定
部と、前記電圧値指令と前記直流電圧検出値とから前記
交流電圧値を算出する交流電圧算出部と、一定時間を計
測し計測が終了すると加振周波数開始信号を出力する計
時部と、前記上死点位置があらかじめ定められた上死点
位置の範囲内にあれば条件合致信号を出力する開始条件
判定部と、前記加振周波数開始信号と前記条件合致信号
とが揃えば前記運転周波数検出値と前記交流電圧算出値
とから前記ピストン，前記共振バネ，冷媒ガスからなる
系の共振周波数を検出し前記ＰＷＭ波形出力部に周波数
指令を出力する共振周波数検出部Ｃとから構成した振動
型圧縮機としたものであり、前記電圧決定部が前記ピス
トンの上死点位置に基づいて出力する電圧値指令と、前
記共振周波数検出部Ｂが前記加振周波数開始信号と前記
条件合致信号とが揃えば、前記ピストンの運転周波数検
出値と前記交流電圧算出値とから前記ピストン，前記共
振バネ，冷媒ガスからなる系の共振周波数を検出して出
力する周波数指令とから、前記ＰＷＭ波形出力部がＰＷ
Ｍ波形を生成して出力する。

【００２１】そして、前記インバータ部が前記ＰＷＭ波
形を前記直流電圧で増幅し交流電圧を出力し、前記リニ
アモータが前記交流電圧により直動の駆動力を発生し、
前記リニアモータの可動部に連結された前記ピストンが
前記シリンダ内を軸方向に移動するという作用を有す
る。

【００２２】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図６を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の第一の実施の形態に
おける振動型圧縮機の構成図である。図２は同実施の形
態における振動型圧縮機の動作を示すフローチャートで
ある。

【００２３】図１で、１００は整流平滑部で、商用電源
を整流平滑して直流電圧にする。１０１はＰＷＭ波形出
力部で、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌ
ａｔｉｏｎ）波形を生成して出力する。１０２はインバ
ータ部で、前記ＰＷＭ波形を前記直流電圧で増幅し交流
電圧を出力する。１０３はリニアモータで、前記交流電
圧により直動の駆動力を発生する。

【００２４】１０４は、吸入弁１０５と吐出弁１０６と
が設けられた筒状体のシリンダである。１０７はピスト
ンで、前記リニアモータ１０３の可動部（図中には記載
せず）に連結され前記シリンダ１０４内を縦方向に移動
する。１０８は共振バネで、前記リニアモータ１０３の
可動部に連結されている。

【００２５】１０９は変位検出部で例えば差動トランス
等から構成され、前記ピストン１０７の縦方向に連結さ
れており、前記ピストン１０７の変位を検出しピストン
位置信号として出力する。

【００２６】１１０は上死点位置検出部で、前記ピスト
ン位置信号から、前記ピストン１０７が往復運動を行な
う際の前記吸入弁１０５、前記吐出弁１０６に最も近付
いた点を上死点位置として検出する。この動作は、例え
ば前記ピストン１０４が前記吸入弁１０５、前記吐出弁
１０６に最も近付いてから一旦遠ざかり次に最も近付く
まで、あるいは最も遠ざかってから一旦近付き次に最も
遠ざかるまで等のように、前記ピストン１０７の往復運
動の１周期毎に上死点位置を検出するものとする。ここ
で、前記上死点位置は、例えば前記吸入弁１０５、前記
吐出弁１０６からの距離で６００μｍなどのように表現
してもよいし、往復運動を行なう前記ピストン１０７の
振幅中心からの距離で７．５０ｍｍなどのように表現し
てもよい。

【００２７】１１１は運転周波数検出部で、前記ピスト
ン位置信号から、前記ピストン１０７が往復運動を行な
う際の運転周波数を検出する。この動作は、例えば前記
ピストン１０７が前記吸入弁１０５、前記吐出弁１０６
に最も近付いてから一旦遠ざかり次に最も近付くまで、
あるいは最も遠ざかってから一旦近付き次に最も遠ざか
るまでの時間を計測する等のようにして運転周波数を検
出する。

【００２８】１１２は直流電圧検出部で、前記直流電圧
を検出する。１１３は電圧決定部で、前記上死点位置が
予め定められた一定の値となるように、前記上死点位置
に基づいて電圧値指令を決定し前記ＰＷＭ波形出力部１
０１に出力する。

【００２９】１１４は交流電圧算出部で、前記電圧値指
令と前記直流電圧検出値とから前記交流電圧値を算出す
る。例えば、前記電圧値指令をＶ１、前記直流電圧検出
値をＶ２、前記商用電源が１００ボルトのときの前記直
流電圧検出値がＶ３の場合、前記交流電圧値Ｖ４はＶ４
＝Ｖ１×Ｖ２／Ｖ３として算出する。

【００３０】１１５は共振周波数検出部Ａで、前記ピス
トン１０７および前記共振バネ１０８からなる系の共振
周波数を検出する。これは、前記上死点位置が一定なら
ば前記ピストン１０７が共振周波数で往復運動を行なっ
た際に前記交流電圧値が最小になることを利用し、あら
かじめ定められた範囲内で前記ＰＷＭ波形出力部１０１
に出力する周波数指令を変化させてその時の交流電圧値
の変化を前記交流電圧算出部１１４で検出し、交流電圧
値が最小となる時の運転周波数検出値を前記ピストン１
０７および共振バネ１０８からなる系の共振周波数と決
定し、前記共振周波数の周波数指令を前記ＰＷＭ波形出
力部１０１に出力する。

【００３１】前述のように構成された本発明の第一の実
施の形態における振動型圧縮機の動作の一具体例を図２
のフローチャートを用いて説明する。

【００３２】ステップ１００１：前記ＰＷＭ波形出力部
１０１が前記電圧値指令と前記周波数指令をもとにＰＷ
Ｍ波形を生成し出力する。

【００３３】ステップ１００２：前記インバータ部１０
２が前記ＰＷＭ波形を前記直流電圧で増幅して交流電圧
を出力する。

【００３４】ステップ１００３：前記リニアモータ１０
３の可動部に連結された前記ピストン１０７が前記交流
電圧を駆動力として直動する。

【００３５】ステップ１００４：前記変位検出部１０９
が前記ピストン１０７の変位を検出しピストン位置信号
として出力する。

【００３６】ステップ１００５：前記上死点位置検出部
１１０がステップ１００４で検出されたピストン位置信
号をもとに前記ピストン１０７の上死点位置を検出す
る。

【００３７】ステップ１００７：前記電圧決定部１１３
がステップ１００５で検出された上死点位置をもとに電
圧値指令を決定し、前記ＰＷＭ波形出力部１０１に出力
する。

【００３８】ステップ１００７：前記運転周波数検出部
１１１がステップ１００４で検出された前記ピストン位
置信号をもとに前記ピストン１０７の運転周波数を検出
する。

【００３９】ステップ１００８：前記直流電圧検出部１
１２が前記直流電圧を検出する。 ステップ１００９：前記交流電圧算出部が、ステップ１
００６で決定した前記電圧値指令とステップ１００８で
検出した前記直流電圧検出値とから前記交流電圧値を算
出する。

【００４０】ステップ１０１１：前記共振周波数検出部
Ａ１１５がステップ１００９で算出した前記交流電圧値
が最小かどうか判断する。

【００４１】ステップ１０１１：ステップ１０１０にお
いて前記交流電圧値が最小でなければ前記共振周波数検
出部Ａ１１５が前記ＰＷＭ波形出力部１０１に出力する
周波数指令を変化させ、ステップ１００１にもどる。

【００４２】ステップ１０１２：ステップ１０１０にお
いて前記交流電圧値が最小であれば前記共振周波数検出
部Ａ１１５はステップ１００７で検出した前記運転周波
数値を共振周波数と決定し、前記共振周波数の周波数指
令を前記ＰＷＭ波形出力部１０１に出力し、ステップ１
００１にもどる。

【００４３】以上のように本発明の第一の実施の形態に
おける振動型圧縮機は、前記電圧決定部１１３が前記ピ
ストン１０７の上死点位置に基づいて出力する電圧値指
令と、前記共振周波数検出部Ａ１１５が前記ピストン１
０７の運転周波数検出値と前記交流電圧算出値とから前
記ピストン１０７、前記共振バネ１０８、冷媒ガスから
なる系の共振周波数を検出して出力する周波数指令とか
ら前記ＰＷＭ波形出力部１０１がＰＷＭ波形を生成して
出力する。

【００４４】そして、前記インバータ部１０２が前記Ｐ
ＷＭ波形を前記直流電圧で増幅し交流電圧を出力し、前
記リニアモータ１０３が前記交流電圧により直動の駆動
力を発生し、前記リニアモータ１０３の可動部に連結さ
れた前記ピストン１０７が前記シリンダ１０４内を軸方
向に移動するという作用を有する。

【００４５】このため、前記ピストン１０７が往復運動
を行なう際の上死点位置を常に所望の位置に保ちながら
温度条件や圧力条件などの外部条件変化時にも共振周波
数でピストン１０７の往復運動を行なうことができ、効
率を向上させることが可能である。

【００４６】（実施の形態２）図３は、本発明の第二の
実施の形態における振動型圧縮機の構成図である。図４
は同実施の形態における振動型圧縮機の動作を示すフロ
ーチャートである。

【００４７】図３で、本発明の第一の実施の形態におけ
る振動型圧縮機と同一構成については、同一符号を付し
て詳細な説明は省略する。

【００４８】前記電圧決定部１１３は、前記上死点位置
が予め定められた一定の値となるように、前記上死点位
置に基づいて電圧値指令を決定し前記ＰＷＭ波形出力部
１０１に出力する。前記交流電圧算出部１１４は、前記
電圧値指令と前記直流電圧検出値とから前記交流電圧値
を算出する。例えば、前記電圧値指令をＶ１、前記直流
電圧検出値をＶ２、前記商用電源が１００ボルトのとき
の前記直流電圧検出値がＶ３の場合、前記交流電圧値Ｖ
４はＶ４＝Ｖ１×Ｖ２／Ｖ３として算出する。

【００４９】２００は計時部で、一定時間を計測し計測
が終了すると、加振周波数開始信号を出力する。

【００５０】２０１は共振周波数検出部Ｂで、前記加振
周波数開始信号により前記ピストン１０７および前記共
振バネ１０８からなる系の共振周波数を検出する。これ
は、前記上死点位置が一定ならば前記ピストン１０７が
共振周波数で往復運動を行なった際に前記交流電圧値が
最小になることを利用し、前記加振周波数開始信号によ
り、あらかじめ定められた範囲内で前記ＰＷＭ波形出力
部１０１に出力する周波数指令を変化させてその時の交
流電圧値の変化を前記交流電圧算出部１１４で検出し、
交流電圧値が最小となる時の運転周波数検出値を前記ピ
ストン１０７および共振バネ１０８からなる系の共振周
波数と決定し、前記共振周波数の周波数指令を前記ＰＷ
Ｍ波形出力部１０１に出力する。

【００５１】前述のように構成された本発明の第二の実
施の形態における振動型圧縮機の動作の一具体例を図４
のフローチャートを用いて説明する。

【００５２】ステップ２００１：前記ＰＷＭ波形出力部
１０１が前記電圧値指令と前記周波数指令をもとにＰＷ
Ｍ波形を生成し出力する。

【００５３】ステップ２００２：前記インバータ部１０
２が前記ＰＷＭ波形を前記直流電圧で増幅して交流電圧
を出力する。

【００５４】ステップ２００３：前記リニアモータ１０
３の可動部に連結された前記ピストン１０７が前記交流
電圧を駆動力として直動する。

【００５５】ステップ２００４：前記変位検出部１０９
が前記ピストン１０７の変位を検出しピストン位置信号
として出力する。

【００５６】ステップ２００５：前記上死点位置検出部
１１０がステップ１００４で検出されたピストン位置信
号をもとに前記ピストン１０７の上死点位置を検出す
る。

【００５７】ステップ２００６：前記電圧決定部１１３
がステップ２００５で検出された上死点位置をもとに電
圧値指令を決定し、前記ＰＷＭ波形出力部１０１に出力
する。

【００５８】ステップ２００７：前記運転周波数検出部
１１１がステップ２００４で検出された前記ピストン位
置信号をもとに前記ピストン１０７の運転周波数を検出
する。

【００５９】ステップ２００８：前記直流電圧検出部１
１２が前記直流電圧を検出する。 ステップ２００９：前記交流電圧算出部１１４が、ステ
ップ２００６で決定した前記電圧値指令とステップ２０
０８で検出した前記直流電圧検出値とから前記交流電圧
値を算出する。

【００６０】ステップ２０１０：前記計時部２００が一
定時間が経過したかどうか判断し、経過していれば加振
周波数開始信号を出力する。

【００６１】ステップ２０１１：ステップ２０１０で前
記加振周波数開始信号出力があれば、前記共振周波数検
出部Ｂ２０１がステップ２００９で算出した前記交流電
圧値が最小かどうか判断する。

【００６２】ステップ２０１２：ステップ２０１０で前
記一定時間が経過していない場合及びステップ２０１１
において前記交流電圧値が最小でなければ、前記共振周
波数検出部Ｂ２０１が前記ＰＷＭ波形出力部１０１に出
力する周波数指令を変化させ、ステップ２００１にもど
る。

【００６３】ステップ２０１３：ステップ２０１０にお
いて前記交流電圧値が最小であれば前記共振周波数検出
部Ｂ２０１はステップ２００７で検出した前記運転周波
数値を共振周波数と決定し、前記共振周波数の周波数指
令を前記ＰＷＭ波形出力部１０１に出力し、ステップ２
００１にもどる。

【００６４】以上のように本発明の第二の実施の形態に
おける振動型圧縮機は、前記電圧決定部１１３が前記ピ
ストン１０７の上死点位置に基づいて出力する電圧値指
令と、前記共振周波数検出部Ｂ２０１が前記計時部２０
０からの加振周波数開始信号により前記ピストン１０７
の運転周波数検出値と前記交流電圧算出値とから前記ピ
ストン１０７ならびに前記共振バネからなる系の共振周
波数を検出して出力する周波数指令とから、前記ＰＷＭ
波形出力部１０１がＰＷＭ波形を生成して出力する。

【００６５】そして、前記インバータ部１０２が前記Ｐ
ＷＭ波形を前記直流電圧で増幅し交流電圧を出力し、前
記リニアモータ１０３が前記交流電圧により直動の駆動
力を発生し、前記リニアモータ１０３の可動部に連結さ
れた前記ピストン１０７が前記シリンダ１０４内を軸方
向に移動するという作用を有する。

【００６６】このため、前記ピストン１０７が往復運動
を行なう際の上死点位置を常に所望の位置に保ちながら
温度条件や圧力条件などの外部条件変化時にも共振周波
数でピストン１０７の往復運動を行なうことができ、効
率を向上させることが可能である。

【００６７】また、共振周波数を検出するための周波数
変化を一定時間ごとに行うことにより、共振周波数から
外れた周波数で前記ピストン１０７が往復運動を行なう
時間を短くすることができ、さらなる効率向上が可能で
ある。

【００６８】（実施の形態３）図５は、本発明の第三の
実施の形態における振動型圧縮機の構成図である。図６
は同実施の形態における振動型圧縮機の動作を示すフロ
ーチャートである。

【００６９】図５で、本発明の第一の実施の形態におけ
る振動型圧縮機ならびに本発明の第二の実施の形態にお
ける振動型圧縮機と同一構成については、同一符号を付
して詳細な説明は省略する。

【００７０】前記電圧決定部１１３は、前記上死点位置
が予め定められた一定の値となるように、前記上死点位
置に基づいて電圧値指令を決定し前記ＰＷＭ波形出力部
１０１に出力する。前記交流電圧算出部１１４は、前記
電圧値指令と前記直流電圧検出値とから前記交流電圧値
を算出する。例えば、前記電圧値指令をＶ１、前記直流
電圧検出値をＶ２、前記商用電源が１００ボルトのとき
の前記直流電圧検出値がＶ３の場合、前記交流電圧値Ｖ
４はＶ４＝Ｖ１×Ｖ２／Ｖ３として算出する。計時部２
００は、一定時間を計測し計測が終了すると、加振周波
数開始信号を出力する。

【００７１】３００は、開始条件判定部で、前記上死点
位置があらかじめ定められた上死点位置の範囲内にあれ
ば条件合致信号を出力する。これは、前記上死点位置検
出部１１０が検出する前記ピストン１０７の上死点位置
が予め定められた条件を満たしているか否かを判定す
る。この際の条件とは例えば予め与えられた上死点位置
基準値からの偏差を用いて「上死点位置基準値と前記上
死点位置検出部１１０が検出する前記ピストン１０７の
上死点位置との偏差が±１．００ｍｍ以上」などや、前
回前記上死点位置検出部１１０が検出した前記ピストン
１０７の上死点位置を記憶しておき「前回の上死点位置
との偏差が±５００μｍ以上」などのように相対量で条
件を設定してもよいし、あるいは「前記上死点位置検出
部１１０が検出する前記ピストン１０７の上死点位置が
１．５ｍｍ以上」などのように絶対量で条件を設定して
もよいものとする。

【００７２】３０１は共振周波数検出部Ｃで、前記加振
周波数開始信号と前記条件合致信号とが揃えば前記ピス
トン１０７および前記共振バネ１０８からなる系の共振
周波数を検出する。これは、前記上死点位置が一定なら
ば前記ピストン１０７が共振周波数で往復運動を行なっ
た際に前記交流電圧値が最小になることを利用し、前記
加振周波数開始信号と前記条件合致信号とが揃えば、あ
らかじめ定められた範囲内で前記ＰＷＭ波形出力部１０
１に出力する周波数指令を変化させてその時の交流電圧
値の変化を前記交流電圧算出部１１４で検出し、交流電
圧値が最小となる時の運転周波数検出値を前記ピストン
１０７および共振バネ１０８からなる系の共振周波数と
決定し、前記共振周波数の周波数指令を前記ＰＷＭ波形
出力部１０１に出力する。

【００７３】前述のように構成された本発明の第三の実
施の形態における振動型圧縮機の動作の一具体例を図６
のフローチャートを用いて説明する。

【００７４】ステップ３００１：前記ＰＷＭ波形出力部
１０１が前記電圧値指令と前記周波数指令をもとにＰＷ
Ｍ波形を生成し出力する。

【００７５】ステップ３００２：前記インバータ部１０
２が前記ＰＷＭ波形を前記直流電圧で増幅して交流電圧
を出力する。

【００７６】ステップ３００３：前記リニアモータ１０
３の可動部に連結された前記ピストン１０７が前記交流
電圧を駆動力として直動する。

【００７７】ステップ３００４：前記変位検出部１０９
が前記ピストン１０７の変位を検出しピストン位置信号
として出力する。

【００７８】ステップ３００５：前記上死点位置検出部
１１０がステップ１００４で検出されたピストン位置信
号をもとに前記ピストン１０７の上死点位置を検出す
る。

【００７９】ステップ３００６：前記電圧決定部１１３
がステップ２００５で検出された上死点位置をもとに電
圧値指令を決定し、前記ＰＷＭ波形出力部１０１に出力
する。

【００８０】ステップ３００７：前記運転周波数検出部
１１１がステップ２００４で検出された前記ピストン位
置信号をもとに前記ピストン１０７の運転周波数を検出
する。

【００８１】ステップ３００８：前記直流電圧検出部１
１２が前記直流電圧を検出する。 ステップ３００９：前記交流電圧算出部１１４が、ステ
ップ２００６で決定した前記電圧値指令とステップ２０
０８で検出した前記直流電圧検出値とから前記交流電圧
値を算出する。

【００８２】ステップ３０１０：前記計時部２００が一
定時間が経過したかどうか判断し、経過していれば加振
周波数開始信号を出力する。

【００８３】ステップ３０１１：ステップ３０１０で前
記加振周波数開始信号出力があれば、前記開始条件判定
部３００がステップ３００５で検出した前記上死点位置
があらかじめ定められた上死点位置の範囲内にあるかど
うか判断し、範囲内にあれば条件合致信号を出力する。

【００８４】ステップ３０１２：ステップ３０１１で前
記条件合致信号出力があれば、前記共振周波数検出部Ｃ
３０１がステップ３００９で算出した前記交流電圧値が
最小かどうか判断する。

【００８５】ステップ３０１３：ステップ３０１０で前
記一定時間が経過していない場合及びステップ３０１１
で前記上死点位置があらかじめ定められた上死点位置の
範囲内にない場合及びステップ３０１２において前記交
流電圧値が最小でなければ、前記共振周波数検出部Ｃ３
０１が前記ＰＷＭ波形出力部１０１に出力する周波数指
令を変化させ、ステップ３００１にもどる。

【００８６】ステップ３０１４：ステップ３０１２にお
いて前記交流電圧値が最小であれば前記共振周波数検出
部Ｃ３０１はステップ３００７で検出した前記運転周波
数値を共振周波数と決定し、前記共振周波数の周波数指
令を前記ＰＷＭ波形出力部１０１に出力し、ステップ３
００１にもどる。

【００８７】以上のように本発明の第三の実施の形態に
おける振動型圧縮機は、前記電圧決定部１１３が前記ピ
ストン１０７の上死点位置に基づいて出力する電圧値指
令と、前記共振周波数検出部Ｃ３０１が前記計時部２０
０からの加振周波数開始信号と前記開始条件判定部３０
０からの条件合致信号とが揃えば前記ピストン１０７の
運転周波数検出値と前記交流電圧算出値とから前記ピス
トン１０７ならびに前記共振バネからなる系の共振周波
数を検出して出力する周波数指令とから、前記ＰＷＭ波
形出力部１０１がＰＷＭ波形を生成して出力する。

【００８８】そして、前記インバータ部１０２が前記Ｐ
ＷＭ波形を前記直流電圧で増幅し交流電圧を出力し、前
記リニアモータ１０３が前記交流電圧により直動の駆動
力を発生し、前記リニアモータ１０３の可動部に連結さ
れた前記ピストン１０７が前記シリンダ１０４内を軸方
向に移動するという作用を有する。

【００８９】このため、前記ピストン１０７が往復運動
を行なう際の上死点位置を常に所望の位置に保ちながら
温度条件や圧力条件などの外部条件変化時にも共振周波
数でピストン１０７の往復運動を行なうことができ、効
率を向上させることが可能である。

【００９０】また、共振周波数を検出するための周波数
変化を一定時間ごとに行うことにより、共振周波数から
外れた周波数で前記ピストン１０７が往復運動を行なう
時間を短くすることができ、さらなる効率向上が可能で
ある。

【００９１】また、共振周波数を検出するための周波数
変化を前記上死点位置があらかじめ定められた上死点位
置の範囲内にある場合に行うことにより、周波数変化で
前記ピストン１０７の往復動のストロークが長くなるに
よる前記ピストン１０７と前記シリンダ１０４の上端と
の衝突等の振動型圧縮機の故障原因をなくすことが可能
である。

【００９２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、商用電源
を整流平滑して直流電圧にする整流平滑部と、ＰＷＭ
（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）波
形を生成して出力するＰＷＭ波形出力部と、前記ＰＷＭ
波形を前記直流電圧で増幅し交流電圧を出力するインバ
ータ部と、前記交流電圧により直動の駆動力を発生する
リニアモータと、吸入弁と吐出弁が設けられた筒状体の
シリンダと、前記リニアモータの可動部に連結され前記
シリンダ内を軸方向に移動するピストンと、前記リニア
モータの可動部に連結された共振バネと、前記ピストン
の軸方向に連結し前記ピストンの変移を検出しピストン
位置信号として出力する変位検出部と、前記ピストン位
置信号から前記ピストンの上死点位置を検出する上死点
位置検出部と、前記ピストン位置信号から前記ピストン
の運転周波数を検出する運転周波数検出部と、前記直流
電圧を検出する直流電圧検出部と、前記上死点位置に基
づいて電圧値指令を前記ＰＷＭ波形出力部に出力する電
圧決定部と、前記電圧値指令と前記直流電圧検出値とか
ら前記交流電圧値を算出する交流電圧算出部と、前記運
転周波数検出値と前記交流電圧算出値とから前記ピスト
ン，前記共振バネ，冷媒ガスからなる系の共振周波数を
検出し周波数指令を前記ＰＷＭ波形出力部に出力する共
振周波数検出部Ａとを設けることにより、前記ピストン
が往復運動を行なう際の上死点位置を常に所望の位置に
保ちながら温度条件や圧力条件などの外部条件変化時に
も共振周波数でピストンの往復運動を行なうことがで
き、振動型圧縮機の効率を向上させることが可能であ
る。

【００９３】また、商用電源を整流平滑して直流電圧に
する整流平滑部と、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ
Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）波形を生成して出力するＰＷＭ
波形出力部と、前記ＰＷＭ波形を前記直流電圧で増幅し
交流電圧を出力するインバータ部と、前記交流電圧によ
り直動の駆動力を発生するリニアモータと、吸入弁と吐
出弁が設けられた筒状体のシリンダと、前記リニアモー
タの可動部に連結され前記シリンダ内を軸方向に移動す
るピストンと、前記リニアモータの可動部に連結された
共振バネと、前記ピストンの軸方向に連結し前記ピスト
ンの変移を検出しピストン位置信号として出力する変位
検出部と、前記ピストン位置信号から前記ピストンの上
死点位置を検出する上死点位置検出部と、前記ピストン
位置信号から前記ピストンの運転周波数を検出する運転
周波数検出部と、前記直流電圧を検出する直流電圧検出
部と、前記上死点位置に基づいて電圧値指令を前記ＰＷ
Ｍ波形出力部に出力する電圧決定部と、前記電圧値指令
と前記直流電圧検出値とから前記交流電圧値を算出する
交流電圧算出部と、一定時間を計測し計測が終了すると
加振周波数開始信号を出力する計時部と、前記加振周波
数開始信号により前記運転周波数検出値と前記交流電圧
算出値とから前記ピストン，前記共振バネ，冷媒ガスか
らなる系の共振周波数を検出し周波数指令を前記ＰＷＭ
波形出力部に出力する共振周波数検出部Ｂとを設けるこ
とにより、前記ピストンが往復運動を行なう際の上死点
位置を常に所望の位置に保ちながら温度条件や圧力条件
などの外部条件変化時にも共振周波数でピストンの往復
運動を行なうことができ、振動型圧縮機の効率を向上さ
せることが可能である。さらに、共振周波数を検出する
ための周波数変化を一定時間ごとに行うことにより、共
振周波数から外れた周波数で前記ピストンが往復運動を
行なう時間を短くすることができ、さらなる効率向上が
可能である。

【００９４】また、商用電源を整流平滑して直流電圧に
する整流平滑部と、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ
Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）波形を生成して出力するＰＷＭ
波形出力部と、前記ＰＷＭ波形を前記直流電圧で増幅し
交流電圧を出力するインバータ部と、前記交流電圧によ
り直動の駆動力を発生するリニアモータと、吸入弁と吐
出弁が設けられた筒状体のシリンダと、前記リニアモー
タの可動部に連結され前記シリンダ内を軸方向に移動す
るピストンと、前記リニアモータの可動部に連結された
共振バネと、前記ピストンの軸方向に連結し前記ピスト
ンの変移を検出しピストン位置信号として出力する変位
検出部と、前記ピストン位置信号から前記ピストンの上
死点位置を検出する上死点位置検出部と、前記ピストン
位置信号から前記ピストンの運転周波数を検出する運転
周波数検出部と、前記直流電圧を検出する直流電圧検出
部と、前記上死点位置に基づいて電圧値指令を前記ＰＷ
Ｍ波形出力部に出力する電圧決定部と、前記電圧値指令
と前記直流電圧検出値とから前記交流電圧値を算出する
交流電圧算出部と、一定時間を計測し計測が終了すると
加振周波数開始信号を出力する計時部と、前記上死点位
置があらかじめ定められた上死点位置の範囲内にあれば
条件合致信号を出力する開始条件判定部と、前記加振周
波数開始信号と前記条件合致信号とが揃えば前記運転周
波数検出値と前記交流電圧算出値とから前記ピストン，
前記共振バネ，冷媒ガスからなる系の共振周波数を検出
し前記ＰＷＭ波形出力部に周波数指令を出力する共振周
波数検出部Ｃとを設けることにより、前記ピストンが往
復運動を行なう際の上死点位置を常に所望の位置に保ち
ながら温度条件や圧力条件などの外部条件変化時にも共
振周波数でピストンの往復運動を行なうことができ、振
動型圧縮機の効率を向上させることが可能である。

【００９５】さらに、共振周波数を検出するための周波
数変化を一定時間ごとに行うことにより、共振周波数か
ら外れた周波数で前記ピストンが往復運動を行なう時間
を短くすることができ、さらなる効率向上が可能であ
る。さらに、共振周波数を検出するための周波数変化を
前記上死点位置があらかじめ定められた上死点位置の範
囲内にある場合に行うことにより、周波数変化で前記ピ
ストンの往復動のストロークが長くなるによる前記ピス
トンと前記シリンダの上端との衝突等の振動型圧縮機の
故障原因をなくすことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態における振動型圧縮
機の構成図

【図２】本発明の第一の実施の形態の動作を示すフロー
チャート

【図３】本発明の第二の実施の形態における振動型圧縮
機の構成図

【図４】本発明の第二の実施の形態の動作を示すフロー
チャート

【図５】本発明の第三の実施の形態における振動型圧縮
機の構成図

【図６】本発明の第三の実施の形態の動作を示すフロー
チャート

【図７】従来例の振動型圧縮機の構成図

【符号の説明】

１００ 整流平滑部 １０１ ＰＷＭ波形出力部 １０２ インバータ部 １０３ リニアモータ １０４ シリンダ １０５ 吸入弁 １０６ 吐出弁 １０７ ピストン １０８ 共振バネ １０９ 変位検出部 １１０ 上死点位置検出部 １１１ 運転周波数検出部 １１２ 直流電圧検出部 １１３ 電圧決定部 １１４ 交流電圧検出部 １１５ 共振周波数検出部Ａ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用電源を整流平滑して直流電圧にする
   整流平滑部と、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏ
   ｄｕｌａｔｉｏｎ）波形を生成して出力するＰＷＭ波形
   出力部と、前記ＰＷＭ波形を前記直流電圧で増幅し交流
   電圧を出力するインバータ部と、前記交流電圧により直
   動の駆動力を発生するリニアモータと、吸入弁と吐出弁
   が設けられた筒状体のシリンダと、前記リニアモータの
   可動部に連結され前記シリンダ内を軸方向に移動するピ
   ストンと、前記リニアモータの可動部に連結された共振
   バネと、前記ピストンの軸方向に連結し前記ピストンの
   変移を検出しピストン位置信号として出力する変位検出
   部と、前記ピストン位置信号から前記ピストンの上死点
   位置を検出する上死点位置検出部と、前記ピストン位置
   信号から前記ピストンの運転周波数を検出する運転周波
   数検出部と、前記直流電圧を検出する直流電圧検出部
   と、前記上死点位置に基づいて電圧値指令を前記ＰＷＭ
   波形出力部に出力する電圧決定部と、前記電圧値指令と
   前記直流電圧検出値とから前記交流電圧値を算出する交
   流電圧算出部と、前記運転周波数検出値と前記交流電圧
   算出値とから前記ピストン，前記共振バネ，冷媒ガスか
   らなる系の共振周波数を検出し周波数指令を前記ＰＷＭ
   波形出力部に出力する共振周波数検出部Ａとから構成し
   た振動型圧縮機。
2. 【請求項２】 商用電源を整流平滑して直流電圧にする
   整流平滑部と、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏ
   ｄｕｌａｔｉｏｎ）波形を生成して出力するＰＷＭ波形
   出力部と、前記ＰＷＭ波形を前記直流電圧で増幅し交流
   電圧を出力するインバータ部と、前記交流電圧により直
   動の駆動力を発生するリニアモータと、吸入弁と吐出弁
   が設けられた筒状体のシリンダと、前記リニアモータの
   可動部に連結され前記シリンダ内を軸方向に移動するピ
   ストンと、前記リニアモータの可動部に連結された共振
   バネと、前記ピストンの軸方向に連結し前記ピストンの
   変移を検出しピストン位置信号として出力する変位検出
   部と、前記ピストン位置信号から前記ピストンの上死点
   位置を検出する上死点位置検出部と、前記ピストン位置
   信号から前記ピストンの運転周波数を検出する運転周波
   数検出部と、前記直流電圧を検出する直流電圧検出部
   と、前記上死点位置に基づいて電圧値指令を前記ＰＷＭ
   波形出力部に出力する電圧決定部と、前記電圧値指令と
   前記直流電圧検出値とから前記交流電圧値を算出する交
   流電圧算出部と、一定時間を計測し計測が終了すると加
   振周波数開始信号を出力する計時部と、前記加振周波数
   開始信号により前記運転周波数検出値と前記交流電圧算
   出値とから前記ピストン，前記共振バネ，冷媒ガスから
   なる系の共振周波数を検出し周波数指令を前記ＰＷＭ波
   形出力部に出力する共振周波数検出部Ｂとから構成した
   振動型圧縮機。
3. 【請求項３】 商用電源を整流平滑して直流電圧にする
   整流平滑部と、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏ
   ｄｕｌａｔｉｏｎ）波形を生成して出力するＰＷＭ波形
   出力部と、前記ＰＷＭ波形を前記直流電圧で増幅し交流
   電圧を出力するインバータ部と、前記交流電圧により直
   動の駆動力を発生するリニアモータと、吸入弁と吐出弁
   が設けられた筒状体のシリンダと、前記リニアモータの
   可動部に連結され前記シリンダ内を軸方向に移動するピ
   ストンと、前記リニアモータの可動部に連結された共振
   バネと、前記ピストンの軸方向に連結し前記ピストンの
   変移を検出しピストン位置信号として出力する変位検出
   部と、前記ピストン位置信号から前記ピストンの上死点
   位置を検出する上死点位置検出部と、前記ピストン位置
   信号から前記ピストンの運転周波数を検出する運転周波
   数検出部と、前記直流電圧を検出する直流電圧検出部
   と、前記上死点位置に基づいて電圧値指令を前記ＰＷＭ
   波形出力部に出力する電圧決定部と、前記電圧値指令と
   前記直流電圧検出値とから前記交流電圧値を算出する交
   流電圧算出部と、一定時間を計測し計測が終了すると加
   振周波数開始信号を出力する計時部と、前記上死点位置
   があらかじめ定められた上死点位置の範囲内にあれば条
   件合致信号を出力する開始条件判定部と、前記加振周波
   数開始信号と前記条件合致信号とが揃えば前記運転周波
   数検出値と前記交流電圧算出値とから前記ピストン，前
   記共振バネ，冷媒ガスからなる系の共振周波数を検出し
   前記ＰＷＭ波形出力部に周波数指令を出力する共振周波
   数検出部Ｃとから構成した振動型圧縮機。