JPH11324911A

JPH11324911A - リニアコンプレッサーの制御装置

Info

Publication number: JPH11324911A
Application number: JP13189398A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Matsumura; 新一松村; Naoto Tojo; 直人東條
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 1999-11-26
Anticipated expiration: 2018-05-14
Also published as: JP3469777B2

Abstract

(57)【要約】【課題】急激な負荷変動があった場合にもピストンが
シリンダー上壁に衝突する虞れのないリニアコンプレッ
サーを提供する。【解決手段】リニアコンプレッサー１の制御装置は、
電流指令値に応じて駆動電流を生成しリニアモータに供
給するモータドライバー３と、ピストンの位置を検出す
るための変位センサー４と、変位センサー４に接続され
たセンサー信号処理回路６と、センサー信号処理回路６
から得られる位置データに応じて電流指令値を作成しモ
ータドライバー３に供給する制御回路５とを具えてい
る。制御回路５は、ピストンの位置について、制御の目
標となる上死点位置と所定の限界位置の間に、大小２つ
の超過判断基準を有し、ピストンの位置が大なる超過判
断基準を超えたときは、小なる超過判断基準を超えたと
きよりも大きく電流指令値を低減せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リニアモータによ
ってシリンダ内でピストンを往復駆動してガスを圧縮す
るリニアコンプレッサーの制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、冷蔵庫の如き冷却装置において
は、膨張した冷媒ガスを圧縮する装置として、リニアモ
ータによってシリンダー内でピストンを往復駆動してガ
ス圧縮を行なうリニアコンプレッサーの開発が進められ
ている(例えば特願平８−２６８４４６号)。

【０００３】リニアコンプレッサーにおいては、ピスト
ンが上死点に達したときのピストンヘッドとシリンダー
上壁の間隙(トップクリアランス)が小さい程、高い体積
効率が得られるので、変位センサーによってピストンの
位置を検知し、該検知信号に基づいて、トップクリアラ
ンスが例えば１００μｍとなる様、リニアモータのフィ
ードバック制御が行なわれる。

【０００４】尚、変位センサーとしては、ＭＲセンサー
(例えば、平成７年電気学会全国大会「磁気抵抗(ＭＲ)
素子とセンサ」参照)を採用することが出来る。ＭＲセ
ンサーは、ＭＲ素子がマグネット板と対向して一方向に
移動する過程で、正弦波のセンサー信号を出力するもの
であって、該センサー信号を方形波に変換し、該方形波
をカウントすることによって、変位を測定することが出
来る。その他、位置センサーとしては、差動トランスや
レーザ変位計等を採用することが出来る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リニア
コンプレッサーにおいては、何らかの原因で負荷が急激
に軽くなったとき、この急激な変化にフィードバック制
御が追従せず、ピストンがシリンダーの上壁に衝突する
虞れがあった。そこで本発明の目的は、例えば急激な負
荷変動があったとしても、ピストンがシリンダー上壁に
衝突する虞れのないリニアコンプレッサーの制御装置を
提供することである。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明に係るリニアコンプ
レッサーの制御装置は、電流指令値に応じて駆動電流を
生成しリニアモータに供給するモータ駆動手段と、ピス
トンの位置を検出するための位置検出器と、位置検出器
から得られる位置データに応じて電流指令値を作成しモ
ータ駆動手段に供給する電流指令手段と、位置検出器か
ら得られる位置データに基づいて、ピストンが上死点に
て所定の限界位置を超える虞れの有無を判断し、その虞
れがあると判断したときは、前記電流指令手段が出力す
る電流指令値を低減せしめる衝突回避手段とを具えてい
る。

【０００７】上記本発明のリニアコンプレッサーにおい
ては、ピストンが上死点にて所定の限界位置を超える虞
れのないときは、ピストンの上死点位置を目標位置に近
づけるべく、位置データに応じたフィードバック制御が
実行される。これに対し、ピストンが上死点にて所定の
限界位置を超える虞れがあるときには、上記フィードバ
ック制御に加えて、衝突回避手段による電流指令値低減
処理が実行されて、ピストンの衝突が確実に回避され
る。

【０００８】具体的構成において、衝突回避手段は、ピ
ストンの位置について、制御の目標となる上死点位置と
所定の限界位置の間に、少なくとも大小２つの超過判断
基準を有し、より大なる超過判断基準を超えるほど、よ
り大きく電流指令値を低減せしめる。

【０００９】従って、ピストン位置の目標位置からの超
過が小さいときは、電流指令値は僅かに低減されるに過
ぎず、フィードバック制御の安定性を乱すことなく、ピ
ストンの衝突を回避することが出来る。これに対し、ピ
ストン位置の目標位置からの超過が大きいときは、電流
指令値は大きく低減されて、ピストンの衝突が確実に回
避される。

【００１０】更に具体的には、衝突回避手段は、大なる
超過判断基準については、ピストンの現在位置が該超過
判断基準を超えたときに電流指令値を低減せしめ、小な
る超過判断基準については、ピストンの上死点位置の複
数サイクルについての平均値が該超過判断基準を超えた
ときに、電流指令値を低減せしめる。

【００１１】従って、例えば一時的なノイズの影響でピ
ストンが小なる超過判断基準を超えたと判断されても、
次の１又は複数サイクル内で、この様なノイズは消失す
ることになるので、ピストンの上死点位置の複数サイク
ルについての平均値をとることによって、実際にピスト
ン位置が該超過判断基準を超えたことを検知することが
出来る。従って、通常のフィードバック制御の安定性を
乱すことなく、ピストンの衝突を回避することが出来
る。これに対し、あるサイクルで、ピストンが大なる超
過判断基準を超えたと判断されたときは、上述の如き平
均処理は行なわれず、その時点で或いは次のサイクル
で、電流指令値が大きく低減され、ピストンの衝突が確
実に回避される。

【００１２】又、具体的構成においては、更に、最大の
超過判断基準と限界位置の間に非常停止位置が設定さ
れ、ピストンが該非常停止位置に達したときに作動すべ
き非常停止センサーを具え、該非常停止センサーの作動
時には、リニアモータを非常停止させる。ピストンが非
常停止位置を超えたときは、位置センサーからの位置デ
ータを所定の超過判断基準と比較する等の処理が省略さ
れ、非常停止センサーの作動によって、即時にリニアモ
ータが非常停止されるので、ピストンの衝突が確実に回
避される。

【００１３】

【発明の効果】本発明に係るリニアコンプレッサーの制
御装置によれば、例えば急激な負荷変動があったとして
も、ピストンがシリンダー上壁に衝突することはない。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面に沿って具体的に説明する。本発明に係るリニ
アコンプレッサー(１)は、図３に示す如く、円筒状のケ
ーシング(10)の上端部及び下端部に夫々設けられた一対
のシリンダー(11a)(11b)と、シリンダー(11a)(11b)内に
夫々嵌挿された一対のピストン(12a)(12b)とを具え、ピ
ストン(12a)(12b)のヘッドとシリンダー(11a)(11b)の上
壁の間には、一対の圧縮室(13a)(13b)が形成されてい
る。又、各シリンダー(11a)(11b)には、圧縮室(13a)(13
b)内のガス圧に応じて開閉する吸入バルブ(14a)(14b)と
吐出バルブ(15a)(15b)が取り付けられている。

【００１５】一対のピストン(12a)(12b)は夫々、１本の
ロッド(16)の一方の端部及び他方の端部に連結されてお
り、該ロッド(16)は、一対の軸受け(17a)(17b)及びコイ
ルばね(18a)(18b)によって、ケーシング(10)及びシリン
ダー(11a)(11b)内を往復動自在に支持されている。

【００１６】また、リニアコンプレッサー(１)は、ピス
トン(12a)(12b)を往復駆動するためのリニアモータ(20)
を具えている。該リニアモータ(20)はボイスコイルモー
タであって、ヨーク部(10a)及び永久磁石(21)を含む固
定部と、コイル(23)及び円筒状の支持部材(24)を含む可
動部とを具えている。ヨーク部(10a)は、ケーシング(1
0)の一部を構成している。永久磁石(21)は、ヨーク部(1
0a)の内周壁に固定されている。支持部材(24)の一方の
端部は、永久磁石(21)と本体胴部(12)外周壁との間の円
筒状空間に遊挿され、他方の端部はロッド(16)の中央部
に連結されている。コイル(23)は、支持部材(24)の前記
一方の端部に取り付けられ、永久磁石(21)に対向してい
る。

【００１７】ロッド(16)の中央に突設したアーム(160)
には、Ｎ極とＳ極が一定ピッチで交互に着磁されたマグ
ネット板(42)が固定される一方、ケーシング(10)の内面
に形成した突部(100)には、マグネット板(42)に対向し
て、ＭＲ素子(41)が取り付けられ、ＭＲ素子(41)及びマ
グネット板(42)によって変位センサー(４)が構成されて
いる。該変位センサー(４)は、変位に応じたＡ相及びＢ
相の出力と、ロッド(16)が一対のピストン(12a)(12b)の
原点位置に達したときのＺ相の出力を有している。

【００１８】上記リニアコンプレッサー(１)は、ピスト
ン(12a)(12b)、ロッド(16)、コイル(23)、及び支持部材
(24)の質量、圧縮室(13a)(13b)のガスのばね定数、コイ
ルばね(18)のばね定数等から決まる共振周波数を有して
おり、該共振周波数は、通常、商用電力の周波数（例え
ば６０Ｈｚ）付近に設定される。この共振周波数でリニ
アモータ(20)を駆動することにより、上下一対の圧縮室
(13a)(13b)内で交互にガスを圧縮することが出来る。

【００１９】図１に示す如く、リニアコンプレッサー
(１)には、モータドライバー(３)、制御回路(５)及びセ
ンサー信号処理回路(６)からなる駆動制御装置(２)が接
続されている。モータドライバー(３)は、リニアコンプ
レッサー(１)のリニアモータに駆動電流Ｉを供給するも
のである。リニアコンプレッサー(１)のピストンの変位
に応じて変位センサー(４)から出力される正弦波のセン
サー信号Ｓは、センサー信号処理回路(６)に供給され
て、方形波に変換された後、該方形波の個数がカウント
され、該カウント値に基づいて、ピストンの変位を表わ
す位置データＰａが作成され、制御回路(５)に供給され
る。尚、前記カウント値は、変位センサー(４)から得ら
れるＺ相の信号に基づいてリセットされ、これによっ
て、位置データＰａは、ピストンの原点位置を零点とす
る変位を表わすことになる。ここで、方形波のカウント
は、制御回路(５)に設けたカウンターによって行なう構
成も採用可能である。制御回路(５)は、センサー信号処
理回路(６)からの位置データＰａに応じて制御信号φｃ
を作成し、該信号をモータドライバー(３)へ出力して、
出力電流Ｉを制御する。

【００２０】図２は、図１に示す制御回路(５)の主要部
の構成を表わしている。図示の如く制御回路(５)は、位
置指令値生成部(30)、位置・速度制御部(31)、電流指令
値生成部(32)、位置・速度検出部(33)、上下死点検出部
(34)、電流・速度位相差検出部(35)、電流ゲイン制御部
(36)、振幅中立位置制御部(37)、及び周波数制御部(38)
から構成されている。

【００２１】位置・速度検出部(33)は、センサー信号処
理回路(６)から位置データＰａを取り入れて、位置現在
値Ｐｎｏｗとするとともに、位置現在値Ｐｎｏｗを微分
して速度現在値Ｖｎｏｗを求める。

【００２２】上下死点検出部(34)は、位置・速度検出部
(33)から得られる一連の位置現在値Ｐｎｏｗに基づい
て、ピストン(12a)(12b)の上死点と原点の間の上死点側
振幅、及び下死点と原点の間の下死点側振幅を検出す
る。上死点側振幅及び下死点側振幅の検出は、位置指令
Ｐｒｅｆの１サイクルが終了する毎、即ち位置指令Ｐｒ
ｅｆがゼロクロス点(−→＋)を通過するごとに行なわれ
る。

【００２３】電流・速度位相差検出部(35)は、位置・速
度検出部(33)で生成された位置現在値Ｖｎｏｗと電流指
令値生成部(32)で生成された電流指令値Ｉｒｅｆとの位
相差を検出する。位相差の検出は、位置現在値Ｐｎｏｗ
の１サイクルが終了するごと即ち位置現在値Ｐｎｏｗが
ゼロクロス点(−→＋)を通過するごとに行なわれる。

【００２４】位置指令値生成部(30)は、メモリに格納さ
れたサインテーブルと、振幅Ａと、角周波数ωと、シフ
ト量Ｂと、式Ｐｒｅｆ＝Ａｓｉｎωｔ＋Ｂ（正弦関数）
とに基づいて位置指令値Ｐｒｅｆを生成し、生成した位
置指令値Ｐｒｅｆを位置・速度制御部(31)に与える。

【００２５】位置・速度制御部(31)は、位置指令値生成
部(30)で生成された位置指令値Ｐｒｅｆと位置・速度検
出部(33)で生成された位置現在値Ｐｎｏｗと偏差Ｐｒｅ
ｆ−Ｐｎｏｗに基づいて速度指令値Ｖｒｅｆを生成し、
更に速度指令値Ｖｒｅｆと位置・速度検出部33で生成さ
れた速度現在値Ｖｎｏｗとの偏差Ｖｒｅｆ−Ｖｎｏｗに
基づいて速度制御値Ｖｃを生成する。

【００２６】電流指令値生成部(32)は、位置・速度制御
部(31)で生成された速度制御値Ｖｃと、電流ゲインＧｉ
と、式Ｉｒｅｆ＝ＧｉＶｃとに基づいて電流指令値Ｉｒ
ｅｆを生成し、更に電流指令値Ｉｒｅｆを制御信号φｃ
に変換してモータドライバー(３)に与える。モータドラ
イバー(３)の出力電流Ｉの制御は、例えばＰＷＭ方式で
行なわれる。

【００２７】電流ゲイン制御部(36)は、上下死点検出部
(34)で検出された上死点側振幅及び下死点側振幅を比較
し、上死点側振幅及び下死点側振幅のうちのいずれか大
きい方を最大振幅現在値Ａｎｏｗとし、この最大振幅現
在値Ａｎｏｗが予め定められた最大振幅目標値Ａｒｅｆ
に一致するように電流指令値生成部(32)で用いられる電
流ゲインＧｉの値をピストン(12a)(12b)の振動の１サイ
クルごとに制御する。また、電流ゲイン制御部(36)は、
ピストン(12a)(12b)の振動の数百（例えば３００）サイ
クルに１回、電流・速度位相差検出部(35)で検出された
位相差が予め定められた許容値を越えているかどうかを
判断し、越えている場合は電流指令値生成部(32)で用い
られる電流ゲインＧｉの値を数％減少させる。このよう
に位置・速度制御部(31)による位置・速度制御に加えて
最大振幅の制御を行ない、かつ周波数制御に先立って電
流ゲインＧｉを数％減少させることにより、ピストン(1
2a)(12b)のヘッドとシリンダー(11a)(11b)の上壁との衝
突を回避することが出来る。

【００２８】更に、負荷(ガス圧)の急激な低下時におけ
るピストンの衝突を回避するために、ピストンの位置に
ついて図１２に示す如く、ピストンの上死点の目標位置
(目標ストローク、例えば５.８ｍｍ)と、ピストンがシ
リンダー上壁と衝突することとなる限界位置(限界スト
ローク、例えば６.０ｍｍ)の間に、大小２つの超過判断
基準(例えば５.９ｍｍ)及び(例えば５.９５ｍｍ)を
設定する。そして、大なる超過判断基準については、
ピストンの位置現在値が該超過判断基準を超えたとき
に、電流ゲイン制御部(36)のゲインＧｉを数十％減少さ
せ、小なる超過判断基準については、ピストンの上死
点位置の２〜数サイクルについての平均値が該超過判断
基準を超えたときに、電流ゲイン制御部(36)のゲインＧ
ｉを数％減少させる。これによって、負荷(ガス圧)の急
激な低下時におけるピストン(12a)(12b)とシリンダー(1
1a)(11b)上壁との衝突を確実に回避することが出来る。

【００２９】図２に示す振幅中立位置制御部(37)は、上
下死点検出部(34)で検出された上死点側振幅及び下死点
側振幅を比較し、上死点側振幅と下死点側振幅の差が小
さくなるように位置指令値生成部(30)で用いられるシフ
ト量Ｂを位置指令値Ｐｒｅｆの１サイクルが終了するご
とに制御する。即ち振幅中立位置制御部(37)は、上死点
側振幅の方が下死点側振幅よりも大きい場合はシフト量
Ｂを負側（下方向）に補正し、上死点側振幅の方が下死
点側振幅よりも小さい場合はシフト量Ｂを正側（上方
向）に補正する。通常、シフト量Ｂはバルブの非対称性
等の装置の特性によりほぼ一定になるため、シフト量Ｂ
の１回あたりの制御量は小さな値（例えば１μｍ）に設
定されている。このようにシフト量Ｂを制御することに
より、一対のピストン(12a)(12b)のトップクリアランス
を同等に精度よく制御することができる。

【００３０】周波数制御部(38)は、電流・速度位相差検
出部(35)によって検出された位相差が予め定められた許
容値を越えているかどうかを判断し、越えている場合は
位相差がなくなるように位置指令値生成部(30)で用いら
れる角周波数ωを補正する。位相差の補正は、電流ゲイ
ン制御部(36)によって電流ゲインＧｉの値を数％減少す
るのとほぼ同時に行なわれる。これにより、位相差の補
正によって効率が改善され、ピストン(12a)(12b)の振幅
が大きくなってピストン(12a)(12b)のヘッドがシリンダ
ー(11a)(11b)の上壁に衝突することが防止される。

【００３１】図４及び図５は、図１に示す制御回路(５)
の動作を示すフローチャートである。このフローチャー
トに従って、図１〜３に示すリニアコンプレッサー(１)
及び駆動制御装置(２)の動作について説明する。まず位
置指令値生成部(30)で位置指令値Ｐｒｅｆが生成され、
位置・速度制御部(31)で速度制御値Ｖｃが生成され、位
置・速度制御部(31)で制御信号φｃが生成される。モー
タドライバー(３)からリニアモータ(20)のコイル(23)に
電流が供給されると、リニアモータ(20)の可動部が往復
運動を開始して、ガスの圧縮が開始される。

【００３２】図４のステップＳ１では、位置・速度検出
部(33)によって位置データＰａの読み込みが行なわれ、
ステップＳ２では、位置・速度検出部(33)によって位置
現在値Ｐｎｏｗ及び速度現在値Ｖｎｏｗが算出される。
ステップＳ３では、位置・速度制御部(31)によって速度
制御が行なわれる。即ち、位置・速度制御部(31)は、速
度指令値Ｖｒｅｆと速度現在値Ｖｎｏｗとの偏差に基づ
いて速度制御値Ｖｃを生成し電流指令値生成部(32)に与
える。

【００３３】ステップＳ４では、電流指令値生成部(32)
によって速度制御値Ｖｃと電流ゲインＧｉの積である電
流指令値Ｉｒｅｆが生成され、ステップＳ５において電
流指令値生成部(32)から電流指令値Ｉｒｅｆに応じた電
流指令データ即ち制御信号φｃがモータドライバー(３)
に出力される。ステップＳ６にて、制御回路(５)に含ま
れる第１カウンタ（図示せず）のカウント値がインクリ
メント（＋１）され、ステップＳ７において第１カウン
タのカウント値が設定値（例えば３）に到達したか否か
が判断される。

【００３４】ステップＳ７にて第１カウンタのカウント
値が設定値に到達していた場合は、ステップＳ８に移行
し、位置指令値生成部(30)において位置補正量及び周波
数設定値に基づいて振幅Ａ及び角周波数ωが生成され、
更に、サインテーブル、振幅Ａ、シフト量Ｂ及び角周波
数ωに基づいて、位置指令値Ｐｒｅｆ＝Ａｓｉｎωｔ＋
Ｂが生成される。ステップＳ９では、位置・速度制御部
(31)によって位置制御が行なわれる。即ち位置・速度制
御部(31)は、位置指令値Ｐｒｅｆと位置現在値Ｐｎｏｗ
の偏差に基づいて速度指令値Ｖｒｅｆを生成する。位置
制御が終了した後、ステップＳ１０にて第１カウンタの
カウント値がリセットされる。

【００３５】ステップＳ７において第１カウンタのカウ
ント値が設定値に到達していない場合は、ステップＳ８
〜Ｓ１０は実行されない。次いでステップＳ１１にて位
置指令値Ｐｒｅｆの１サイクルが終了したか否かが判断
される。この判断は、位置現在値が負の値から正の値に
ゼロクロスしたかどうかの判断に代えることも可能であ
る。

【００３６】ステップＳ１１において位置指令値Ｐｒｅ
ｆの１サイクルが終了したと判断した場合はステップＳ
１２に移行し、上下死点検出部(34)によって、位置・速
度検出部(33)から得られる位置現在値Ｐｎｏｗの最大値
及び最小値に基づいて、ピストン(12a)(12b)の上死点側
振幅及び下死点側振幅が算出される。ステップＳ１３に
おいて上死点側振幅と下死点側振幅の大小関係が比較さ
れ、上死点側振幅の方が下死点側振幅より大きい場合
は、ステップＳ１４に移行し、振幅中立位置制御部(37)
によってシフト量Ｂの補正量として負の補正量が設定さ
れ、ステップＳ１５では、最大振幅現在値Ａｎｏｗとし
て上死点側振幅が設定される。

【００３７】ステップＳ１３における大小比較の結果、
下死点側振幅の方が上死点側振幅より大きい場合は、ス
テップＳ１６に移行し、振幅中立位置制御部(37)によっ
てシフト量Ｂの補正量として正の補正量が設定され、ス
テップＳ１７では、最大振幅現在値Ａｎｏｗとして下死
点側振幅が設定される。ステップＳ１８において電流ゲ
イン制御部(36)によって最大振幅現在値Ａｎｏｗが最大
振幅目標値Ａｒｅｆに一致するように電流ゲインＧｉが
制御、設定された後、ステップＳ１９に移行し、上下死
点検出部(34)において位置現在値Ｐｎｏｗの最大値及び
最小値がリセットされる。

【００３８】ステップＳ１１にて位置指令値Ｐｒｅｆの
１サイクルが終了しなかったと判断した場合は、ステッ
プＳ１２〜Ｓ１９は実行されない。次いでステップＳ２
０では、上下死点検出部(34)において位置現在値Ｐｎｏ
ｗの最大値及び最小値の検出・保持が行なわれる。

【００３９】その後、図５のステップＳ２１に移行し、
位置現在値Ｐｎｏｗの１サイクルが終了したか否かが判
断される。この判断は、位置現在値が負の値から正の値
にゼロクロスしたかどうかの判断に代えることも可能で
ある。ステップＳ２１にて位置現在値Ｐｎｏｗの１サイ
クルが終了したと判断された場合は、ステップＳ２２に
移行し、電流・速度位相差検出部(35)によって電流指令
値Ｉｒｅｆと速度現在値Ｖｎｏｗの位相差が検出され
る。次に、ステップＳ２３において第２カウンタ（図示
せず）のカウント値がインクリメントされ、ステップＳ
２４において第２カウンタのカウント値が設定値（３０
０）に到達したか否かが判断される。

【００４０】ステップＳ２４において第２カウンタのカ
ウント値が設定値に到達したと判断された場合は、ステ
ップＳ２５に移行し、電流指令値Ｉｒｅｆと速度現在値
Ｖｎｏｗの位相差が許容値以内か否かが判断される。ス
テップＳ２５にて許容値以内でないと判断された場合
は、ステップＳ２６に移行し、周波数制御部(38)によっ
て位置指令値Ｐｒｅｆの周波数の制御・設定が行なわ
れ、ステップＳ２７では、電流ゲイン制御部(36)によっ
て電流指令値Ｉｒｅｆの電流ゲインＧｉが数％削減され
る。ステップＳ２５において位相差が許容値以内である
と判断された場合は、ステップＳ２６、Ｓ２７は実行さ
れない。

【００４１】次いでステップＳ２８において第２カウン
タのカウント値がリセットされる。ステップＳ２１にて
位置現在値Ｐｎｏｗの１サイクルが終了していないと判
断された場合は、ステップＳ２２〜Ｓ２８は実行されな
い。ステップＳ２４において第２カウンタのカウント値
が設定値に到達していないと判断された場合は、ステッ
プＳ２５〜Ｓ２８は実行されない。

【００４２】その後、ステップＳ２９では、負荷の急激
な低下時におけるピストンの衝突を回避するための衝突
回避ルーチンを実行した後、ステップＳ３０において制
御手続きを終了するか否かが判断され、イエスの場合は
手続きを終了し、ノーの場合は、再び図４のステップＳ
１に戻る。衝突回避ルーチンの詳細については後述す
る。

【００４３】図６は、図５のステップＳ２９で実行され
る衝突回避ルーチンの具体的処理を表わしている。先ず
図６のステップＳ５１にて、位置現在値が上死点側の超
過判断基準よりも大きいかどうかを判断し、ノーのと
きは更にステップＳ５２にて、位置現在値が下死点側の
超過判断基準よりも小さいかどうかを判断する。ステ
ップＳ５１にてイエスと判断され、或いはステップＳ５
２にてイエスと判断されたときは、ピストン衝突の虞れ
が大きいため、ステップＳ５３に移行して、電流ゲイン
を大幅に(例えば数十％)削減する。

【００４４】ステップＳ５２にてノーと判断されたとき
は、ステップＳ５４に移行して、位置指令値が正側から
負側へゼロクロスしたかどうかを検出し、イエスのとき
はステップＳ５５に移行して、第３カウンタをインクリ
メントする。続いて、ステップＳ５６では、第３カウン
タの値が設定値(例えば２〜５)に到達したかどうかを判
断し、イエスのときは、ステップＳ５７にて、第３カウ
ンタがリセットされてからのピストンの位置最大値(衝
突回避処理用)の平均値と位置最小値(衝突回避処理用)
の平均値を算出する。そして、ステップＳ５８にて、位
置最大値(衝突回避処理用)の平均値が上死点側の超過判
断基準よりも大きいかどうかを判断し、ノーのときは
更にステップＳ５９にて、位置最小値(衝突回避処理用)
の平均値が下死点側の超過判断基準よりも小さいかど
うかを判断する。ステップＳ５８にてイエスと判断さ
れ、或いはステップＳ５９にてイエスと判断されたとき
は、ピストン衝突の虞れがあるため、ステップＳ６０に
移行して、電流ゲインを数％削減する。

【００４５】次にステップＳ６１にて、保持している位
置最大値(衝突回避処理用)と位置最小値(衝突回避処理
用)をリセットした後、ステップＳ６２では、第３カウ
ンタをリセットし、ステップＳ６３に移行する。又、前
記ステップＳ５４にてノーと判断されたとき、及び前記
ステップＳ５６にてノーと判断されたときも、ステップ
Ｓ６３に移行して、当該サイクルについての位置最大値
(衝突回避処理用)及び位置最小値(衝突回避処理用)を検
出し、保持した後、図５のステップＳ３０に戻る。

【００４６】上記衝突回避ルーチンによれば、超過判断
基準については、あるサイクルでピストンの位置が該
判断基準を超えたとき、その時点で、電流ゲインが数
十％削減されて、ピストンの衝突が確実に回避される。
又、超過判断基準については、２〜数サイクルにおけ
るピストンの上死点位置又は下死点位置の平均値が該判
断基準を超えたとき、その次のサイクルでは、電流ゲ
インが数％削減されて、ピストンの衝突が回避される。
この場合、あるサイクルで一時的なノイズの影響で上死
点位置が超過判断基準を超えたと判断されても、次の
数サイクル内でこの様なノイズは消失することになるの
で、上死点位置の平均値、若しくは下死点位置の平均値
をとることによって、実際にピストン位置が該判断基準
を超えたことを検知することが出来る。従って、フィー
ドバック制御の安定性を乱すことなく、ピストンの衝突
を回避することが出来る。

【００４７】更に図７は、リニアモータを非常停止させ
る実施例を表わしている。該実施例では、図９に示す超
過判断基準と限界ストロークの間に非常停止位置が設
定され、ピストンが該非常停止位置に達したときに、こ
れを即時に検知するための非常停止センサー(43)が装備
される。尚、非常停止センサー(43)は、接点センサー、
近接センサー、フォトマイクロスイッチ等から構成する
ことが出来る。図７に示す如く、非常停止センサー(43)
が作動することによって、該センサーから制御回路(５)
へ直接にＯＮ信号が供給され、これに応じて制御回路
(５)はモータドライバー(３)による駆動電流Ｉの供給を
停止し、リニアモータを非常停止させる。

【００４８】この場合、衝突回避ルーチンにおいては、
図８に示す如く先ずステップＳ７１にて、非常停止セン
サーがＯＮとなったかどうかが判断され、ノーの場合は
上記ステップＳ５１へ移行して、通常の衝突回避ルーチ
ンが実行されるが、イエスの場合はステップＳ７２へ移
行して、非常停止処理を実行した後、制御終了フラグを
ＯＮとした後、上記ステップＳ６３へ移行する。従っ
て、ピストンが非常停止位置を超えたときは、図６に示
すステップＳ５１〜Ｓ６２の処理が省略されて、即時に
リニアモータが停止される。この結果、ピストンの衝突
が確実に回避される。

【００４９】上述の如く、本発明に係るリニアコンプレ
ッサーの制御装置によれば、例えば急激な負荷変動があ
った場合にも、ピストンがシリンダー上壁に衝突するこ
とを確実に回避することが出来る。

【００５０】尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に
限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の
変形が可能である。例えば、変位センサーとしては、上
述のＭＲセンサーに限らず、差動トランスやレーザ変位
計等を採用することも可能である。又、本発明は、図２
に示す如き２ピストン型のリニアコンプレッサーに限ら
ず、１ピストン型のリニアコンプレッサーに実施するこ
とも可能であって、この場合には、図６に示す手続きの
上死点側についての演算処理のみを実行すればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るリニアコンプレッサーの駆動制御
装置の構成を表わすブロック図である。

【図２】駆動制御装置を構成する制御回路のブロック図
である。

【図３】リニアコンプレッサーの構造を表わす断面図で
ある。

【図４】制御回路の制御手続きを表わすフローチャート
である。

【図５】図４の分図である。

【図６】衝突回避ルーチンを表わすフローチャートであ
る。

【図７】駆動制御装置の他の構成例を表わすブロック図
である。

【図８】該構成例における衝突回避ルーチンの要部を表
わすフローチャートである。

【図９】大小２つの超過判断基準を示す図である。

【符号の説明】

(１) リニアコンプレッサー (２) 駆動制御装置 (３) モータドライバー (４) 変位センサー (41) ＭＲ素子 (42) マグネット板 (５) 制御回路 (６) センサー信号処理回路 (34) 上下死点検出部 (20) リニアモータ (11a)(11b) シリンダー (12a)(12b) ピストン (13a)(13b) 圧縮室 (16) ロッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リニアモータによってシリンダ内でピス
トンを往復駆動してガスを圧縮するリニアコンプレッサ
ーの制御装置において、電流指令値に応じて駆動電流を生成し、リニアモータに
供給するモータ駆動手段と、ピストンの位置を検出するための位置検出器と、位置検出器から得られる位置データに応じて電流指令値
を作成し、モータ駆動手段に供給する電流指令手段と、位置検出器から得られる位置データに基づいて、ピスト
ンが上死点にて所定の限界位置を超える虞れの有無を判
断し、その虞れがあると判断したときは、前記電流指令
手段が出力する電流指令値を低減せしめる衝突回避手段
とを具えているリニアコンプレッサーの制御装置。
【請求項２】衝突回避手段は、ピストンの位置につい
て、制御の目標となる上死点位置と所定の限界位置の間
に、少なくとも大小２つの超過判断基準を有し、より大
なる超過判断基準を超えるほど、より大きく電流指令値
を低減せしめる請求項１に記載のリニアコンプレッサー
の制御装置。
【請求項３】衝突回避手段は、大なる超過判断基準に
ついては、ピストンの現在位置が該超過判断基準を超え
たときに電流指令値を低減せしめ、小なる超過判断基準
については、ピストンの上死点位置の複数サイクルにつ
いての平均値が該超過判断基準を超えたときに、電流指
令値を低減せしめる請求項２に記載のリニアコンプレッ
サーの制御装置。
【請求項４】更に、最大の超過判断基準と限界位置の
間に非常停止位置が設定され、ピストンが該非常停止位
置に達したときに作動すべき非常停止センサーを具え、
該非常停止センサーの作動時には、リニアモータを非常
停止させる請求項１乃至請求項３の何れかに記載のリニ
アコンプレッサーの制御装置。