JPS635593B2 - - Google Patents
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- JPS635593B2 JPS635593B2 JP9173282A JP9173282A JPS635593B2 JP S635593 B2 JPS635593 B2 JP S635593B2 JP 9173282 A JP9173282 A JP 9173282A JP 9173282 A JP9173282 A JP 9173282A JP S635593 B2 JPS635593 B2 JP S635593B2
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- JP
- Japan
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- shaft
- piston
- heat engine
- reciprocating compressor
- linear alternator
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- 238000004804 winding Methods 0.000 description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/0435—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines the engine being of the free piston type
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は熱機関で駆動する往復圧縮機に関す
る。
る。
従来の熱機関で駆動される往復圧縮機において
は、第1図に示す様に、熱機関1、往復圧縮機
2、熱機関1から往復圧縮機2のピストン3に力
を伝える軸4を備えている。前記往復圧縮機2
は、吸入管5、吸入室6、吸入弁7,8、作動空
間9,10、吐出弁11,12、吐出室13、吐
出管14及び軸封装置15,16から構成されて
いる。また前記軸4にはリング17が設けられ、
ケーシング18には前記リング17が嵌入係合す
る溝21,22を形成したストツパ19が取付け
られている。そして、この様な構成により次の様
な作用を行なう。第1図に示すピストン3の位置
において、ピストン3が熱機関1の及ぼす下向き
の力を軸4を介して受けて下方に下がると、作動
空間10内の気体は圧縮され、吐出弁12が開い
て吐出室13、吐出管14を通つて出て行き、一
方作動空間9内の気体は膨脹し、吸入弁7が開い
て吸入管5、吸入室6、吸入弁7を通つて気体が
吸入される。ピストン3が下方に下がるにつれて
熱機関1が及ぼす下向きの力は次第に減少し、つ
いには0となつて今度は上向きの力に変わり、こ
の上向きの力は次第に増加していく。この熱機関
1がピストン3に及ぼす力の変化に伴ない、ピス
トン3の運動は下方に運動しつつその速度が減少
し、ついには0となり、今度は上方に運動し始
め、次第に速度が増加して行く。ところで、ピス
トン3が最も下がつた時に、ピストン下面23と
シリンダ下面24とが離れ過ぎると往復圧縮機2
の隙間容積が大きくなり、体積効率が下がるの
で、このピストン下面23とシリンダ下面24と
の最小隙間をできるだけ0に近づけるのが良い。
しかしながら、最小隙間を0に近づけると、わず
かな外乱によつてピストン下面23とシリンダ下
面24とが衝突するという危険がある。ピストン
3が上方に上がる場合のピストン上面25とシリ
ンダ上面26の間でも同様である。この様な理由
から、上記の如くリング17とストツパ19及び
20によつてダンパを構成し、熱機関1の出力
を、もしリング17とストツパ19,20がなか
つたらピストン下面23とシリンダ下面24及び
ピストン上面25とシリンダ上面26とが衝突す
る様に制御し、リング17とストツパ19,20
によつて衝突を防止しつつ最小隙間を0に近づ
け、体積効率を高めに保つようにしている。この
様にリング17とストツパ19,20によつて形
成されるダンパにエネルギーを吸収させて衝突を
防いでいるので、熱機関1の出力の一部がダンパ
によつて消費され、このためにエネルギーの損失
があり、一方このダンパによるエネルギーの損失
を防ぐために最小隙間が十分大きくなる様に熱機
関1の出力を制御すると、上記の通り体積効率が
減少することになるという問題があつた。
は、第1図に示す様に、熱機関1、往復圧縮機
2、熱機関1から往復圧縮機2のピストン3に力
を伝える軸4を備えている。前記往復圧縮機2
は、吸入管5、吸入室6、吸入弁7,8、作動空
間9,10、吐出弁11,12、吐出室13、吐
出管14及び軸封装置15,16から構成されて
いる。また前記軸4にはリング17が設けられ、
ケーシング18には前記リング17が嵌入係合す
る溝21,22を形成したストツパ19が取付け
られている。そして、この様な構成により次の様
な作用を行なう。第1図に示すピストン3の位置
において、ピストン3が熱機関1の及ぼす下向き
の力を軸4を介して受けて下方に下がると、作動
空間10内の気体は圧縮され、吐出弁12が開い
て吐出室13、吐出管14を通つて出て行き、一
方作動空間9内の気体は膨脹し、吸入弁7が開い
て吸入管5、吸入室6、吸入弁7を通つて気体が
吸入される。ピストン3が下方に下がるにつれて
熱機関1が及ぼす下向きの力は次第に減少し、つ
いには0となつて今度は上向きの力に変わり、こ
の上向きの力は次第に増加していく。この熱機関
1がピストン3に及ぼす力の変化に伴ない、ピス
トン3の運動は下方に運動しつつその速度が減少
し、ついには0となり、今度は上方に運動し始
め、次第に速度が増加して行く。ところで、ピス
トン3が最も下がつた時に、ピストン下面23と
シリンダ下面24とが離れ過ぎると往復圧縮機2
の隙間容積が大きくなり、体積効率が下がるの
で、このピストン下面23とシリンダ下面24と
の最小隙間をできるだけ0に近づけるのが良い。
しかしながら、最小隙間を0に近づけると、わず
かな外乱によつてピストン下面23とシリンダ下
面24とが衝突するという危険がある。ピストン
3が上方に上がる場合のピストン上面25とシリ
ンダ上面26の間でも同様である。この様な理由
から、上記の如くリング17とストツパ19及び
20によつてダンパを構成し、熱機関1の出力
を、もしリング17とストツパ19,20がなか
つたらピストン下面23とシリンダ下面24及び
ピストン上面25とシリンダ上面26とが衝突す
る様に制御し、リング17とストツパ19,20
によつて衝突を防止しつつ最小隙間を0に近づ
け、体積効率を高めに保つようにしている。この
様にリング17とストツパ19,20によつて形
成されるダンパにエネルギーを吸収させて衝突を
防いでいるので、熱機関1の出力の一部がダンパ
によつて消費され、このためにエネルギーの損失
があり、一方このダンパによるエネルギーの損失
を防ぐために最小隙間が十分大きくなる様に熱機
関1の出力を制御すると、上記の通り体積効率が
減少することになるという問題があつた。
本発明はかかる問題点に鑑み、上記ダンパによ
るエネルギーの損失をできるだけ小さくし、しか
も往復圧縮機の体積効率もできるだけ大きくし
て、全体として効率を高めた熱機関で駆動する往
復圧縮機の提供を目的とする。
るエネルギーの損失をできるだけ小さくし、しか
も往復圧縮機の体積効率もできるだけ大きくし
て、全体として効率を高めた熱機関で駆動する往
復圧縮機の提供を目的とする。
本発明は、このためリニアオルタネータを付設
してその運動部分を、熱機関から往復圧縮機のピ
ストンの伝える軸に取付けると共に、前記軸の位
置によつてリニアオルタネータの作動力を制御す
る装置を設け、軸の最高最低位置をリニアオルタ
ネータの働きによつて制御して往復圧縮機の体積
効率をできるだけ高くすると共にダンパによるエ
ネルギー損失をできるだけ小さくした熱機関で駆
動される往復圧縮機を提供する。
してその運動部分を、熱機関から往復圧縮機のピ
ストンの伝える軸に取付けると共に、前記軸の位
置によつてリニアオルタネータの作動力を制御す
る装置を設け、軸の最高最低位置をリニアオルタ
ネータの働きによつて制御して往復圧縮機の体積
効率をできるだけ高くすると共にダンパによるエ
ネルギー損失をできるだけ小さくした熱機関で駆
動される往復圧縮機を提供する。
以下本発明の一実施例を第2図により説明する
と、27は熱機関、28は往復圧縮機、29はリ
ニアオルタネータであり、熱機関27から往復圧
縮機28のピストン30に力を伝える軸31が設
けられている。前記往復圧縮機28は、吸入管3
2、吸入室33、吸入弁34,35、作動空間3
6,37、吐出弁38,39、吐出室40、吐出
管41及び軸封装置42,43から構成されてい
る。また前記軸31にはリング44が設けられ、
またケーシング45には前記リング44に対応し
た溝48,49が形成されたストツパ46,47
が取付けられており、これらリング44とストツ
パ46及び47とでダンパを構成している。また
軸31には、前記リニアオルタネータ29の運動
部分である鉄心50が取付けられており、リニア
オルタネータ29の固定側のケーシング45に取
付けられた鉄心51には、界磁巻線52、電機子
巻巻線53,54が取付けられている。また軸3
1には円錐部55が形成され、ケーシング45に
はこの円錐部55と協働して軸31の位置を検出
する位置検出装置56が取付けられている。な
お、軸31には連通穴61が設けられている。
と、27は熱機関、28は往復圧縮機、29はリ
ニアオルタネータであり、熱機関27から往復圧
縮機28のピストン30に力を伝える軸31が設
けられている。前記往復圧縮機28は、吸入管3
2、吸入室33、吸入弁34,35、作動空間3
6,37、吐出弁38,39、吐出室40、吐出
管41及び軸封装置42,43から構成されてい
る。また前記軸31にはリング44が設けられ、
またケーシング45には前記リング44に対応し
た溝48,49が形成されたストツパ46,47
が取付けられており、これらリング44とストツ
パ46及び47とでダンパを構成している。また
軸31には、前記リニアオルタネータ29の運動
部分である鉄心50が取付けられており、リニア
オルタネータ29の固定側のケーシング45に取
付けられた鉄心51には、界磁巻線52、電機子
巻巻線53,54が取付けられている。また軸3
1には円錐部55が形成され、ケーシング45に
はこの円錐部55と協働して軸31の位置を検出
する位置検出装置56が取付けられている。な
お、軸31には連通穴61が設けられている。
次に説明すると、第2図に示すピストン30の
位置においてピストン30が熱機関27の及ぼす
下向きの力を軸31を介して受けて下方に下がる
と、作動空間37内の気体は圧縮され、吐出弁3
9が開いて吐出室40、吐出管41を通つて出て
行き、一方作動空間36内の気体は膨脹し、吸入
弁35開いて吸入管32、吸入室33、吸入弁3
4を通つて気体が吸入される。ピストン30が下
方に下がるにつれて熱機関27が及ぼす下向きの
力は次第に減少し、ついには0となつて今度は上
向きの力に変わり、この上向きの力は次第に増加
して行く。この熱機関27がピストン30に及ぼ
す力の変化に伴ない、ピストン30の運動は下方
に運動しつつその速度が減少し、ついには0とな
り、今度は上方に運動し始め、次第に速度が増加
して行く。こうして、ピストン30は、その下面
57がシリンダ下面58との間に最小隙間をあけ
て位置する最低位置と、ピストン上面59がシリ
ンダ上面60との間に最小隙間をあけて位置する
最高位置との間で往復運動する。そして最高位置
と最低位置においては、リング44とストツパ4
6及び47とのダンパ機能によつてピストン上面
59とシリンダ上面60との衝突及びピストン下
面57とシリンダ下面58との衝突を防止してい
る。さらに、前記最小隙間をできるだけ0に近づ
けてこのダンパ機能によるエネルギーの損失を少
なくする様にリニアオルタネータ29が動作せし
められる。すなわち、位置検出装置56が円錐部
55と協働して軸31、即ちピストン30の位置
を検出し、この位置検出装置56の出力信号が、
第3図に示す軸の最高最低位置の検出回路62に
入り、ここから出た制御入力(電圧)が電源63
で駆動される界磁電流の制御回路64に入り、こ
の制御回路64により界磁巻線52を流れる界磁
電流ifを制御することにより、往復圧縮機28の
効率が高くしかもダンパによるエネルギー損失も
少なく、従つて熱機関27で駆動する往復圧縮機
28全体の効率が最大になる様に軸31の最高最
低位置を制御している。
位置においてピストン30が熱機関27の及ぼす
下向きの力を軸31を介して受けて下方に下がる
と、作動空間37内の気体は圧縮され、吐出弁3
9が開いて吐出室40、吐出管41を通つて出て
行き、一方作動空間36内の気体は膨脹し、吸入
弁35開いて吸入管32、吸入室33、吸入弁3
4を通つて気体が吸入される。ピストン30が下
方に下がるにつれて熱機関27が及ぼす下向きの
力は次第に減少し、ついには0となつて今度は上
向きの力に変わり、この上向きの力は次第に増加
して行く。この熱機関27がピストン30に及ぼ
す力の変化に伴ない、ピストン30の運動は下方
に運動しつつその速度が減少し、ついには0とな
り、今度は上方に運動し始め、次第に速度が増加
して行く。こうして、ピストン30は、その下面
57がシリンダ下面58との間に最小隙間をあけ
て位置する最低位置と、ピストン上面59がシリ
ンダ上面60との間に最小隙間をあけて位置する
最高位置との間で往復運動する。そして最高位置
と最低位置においては、リング44とストツパ4
6及び47とのダンパ機能によつてピストン上面
59とシリンダ上面60との衝突及びピストン下
面57とシリンダ下面58との衝突を防止してい
る。さらに、前記最小隙間をできるだけ0に近づ
けてこのダンパ機能によるエネルギーの損失を少
なくする様にリニアオルタネータ29が動作せし
められる。すなわち、位置検出装置56が円錐部
55と協働して軸31、即ちピストン30の位置
を検出し、この位置検出装置56の出力信号が、
第3図に示す軸の最高最低位置の検出回路62に
入り、ここから出た制御入力(電圧)が電源63
で駆動される界磁電流の制御回路64に入り、こ
の制御回路64により界磁巻線52を流れる界磁
電流ifを制御することにより、往復圧縮機28の
効率が高くしかもダンパによるエネルギー損失も
少なく、従つて熱機関27で駆動する往復圧縮機
28全体の効率が最大になる様に軸31の最高最
低位置を制御している。
前記位置検出装置56、検出回路62及び制御
回路64の作用をさらに詳しく説明すると、位置
検出装置56は軸31の位置に比例した電圧を出
力し、したがつて軸31が上下運動すると交流電
圧波形を出力する。この交流電圧波形の最大値が
軸31の最高位置に対応し、この交流電圧波形の
最小値が軸31の最低位置に対応し、交流電圧波
形の0Vの点がピストン30が往復圧縮機28の
中心点にあるときに対応している。この位置検出
装置56から出た交流電圧波形は、前記検出回路
62に入り、ここで軸31の最高位置に対応する
交流電圧波形の最大値に対応する直流電圧Vmax
と、軸31の最低位置に対応する交流電圧波形の
最小値に対応する直流電圧Vminが求められ、こ
のVmaxとVminが前記制御回路64に入力され
る。そしてこの制御回路64において、Vmaxと
Vminの平均値Vmeanを求め、予じめ設定してあ
る往復圧縮機全体の効率が最大になるときの
VmeanであるVOPPと比較し、その差Vmean−
VOPPを求め、これが0になる様に界磁電流ifが
制御されるのである。
回路64の作用をさらに詳しく説明すると、位置
検出装置56は軸31の位置に比例した電圧を出
力し、したがつて軸31が上下運動すると交流電
圧波形を出力する。この交流電圧波形の最大値が
軸31の最高位置に対応し、この交流電圧波形の
最小値が軸31の最低位置に対応し、交流電圧波
形の0Vの点がピストン30が往復圧縮機28の
中心点にあるときに対応している。この位置検出
装置56から出た交流電圧波形は、前記検出回路
62に入り、ここで軸31の最高位置に対応する
交流電圧波形の最大値に対応する直流電圧Vmax
と、軸31の最低位置に対応する交流電圧波形の
最小値に対応する直流電圧Vminが求められ、こ
のVmaxとVminが前記制御回路64に入力され
る。そしてこの制御回路64において、Vmaxと
Vminの平均値Vmeanを求め、予じめ設定してあ
る往復圧縮機全体の効率が最大になるときの
VmeanであるVOPPと比較し、その差Vmean−
VOPPを求め、これが0になる様に界磁電流ifが
制御されるのである。
また前記リニアオルタネータ29の作用を詳し
く説明すると、界磁巻線52に界磁電流ifが流れ
ると、鉄心51及び鉄心50を磁束が貫き、鉄心
51中の電機子巻線53,54も磁束が貫く。一
方で鉄心50は軸31の上下運動に伴なつて上下
に運動し、それに伴なつて電機子巻線53,54
を貫く磁束が変化し、これによつて電機子巻線5
3,54の両端に起電力が発生する。この電機子
巻線53,54の両端には負荷Zが接続されてい
るので、この起電力により負荷Zに電流が流れ、
そのため鉄心50にはその運動を妨げる方向の力
が働く。つまり、鉄心50にはブレーキ力が働
き、このブレーキ力は界磁電流ifが大きければ大
きい程大きくなる。一方、前記負荷Zに流れる電
流は、他のエネルギー源として有効に利用され
る。
く説明すると、界磁巻線52に界磁電流ifが流れ
ると、鉄心51及び鉄心50を磁束が貫き、鉄心
51中の電機子巻線53,54も磁束が貫く。一
方で鉄心50は軸31の上下運動に伴なつて上下
に運動し、それに伴なつて電機子巻線53,54
を貫く磁束が変化し、これによつて電機子巻線5
3,54の両端に起電力が発生する。この電機子
巻線53,54の両端には負荷Zが接続されてい
るので、この起電力により負荷Zに電流が流れ、
そのため鉄心50にはその運動を妨げる方向の力
が働く。つまり、鉄心50にはブレーキ力が働
き、このブレーキ力は界磁電流ifが大きければ大
きい程大きくなる。一方、前記負荷Zに流れる電
流は、他のエネルギー源として有効に利用され
る。
かくして、上述の如く位置検出装置56で検出
された軸31の最高最低位置が最適な位置より高
く若しくは低いときには、前記検出回路62及び
制御回路64の働きで界磁電流ifが増加若しくは
減少し、リニアオルタネータ29が軸31に及ぼ
す制動力が増加若しくは減少し、それによつて軸
31の最高最低位置が最適な位置となる様に制御
され、かつその制動エネルギーは電気エネルギー
として他に有効利用される。
された軸31の最高最低位置が最適な位置より高
く若しくは低いときには、前記検出回路62及び
制御回路64の働きで界磁電流ifが増加若しくは
減少し、リニアオルタネータ29が軸31に及ぼ
す制動力が増加若しくは減少し、それによつて軸
31の最高最低位置が最適な位置となる様に制御
され、かつその制動エネルギーは電気エネルギー
として他に有効利用される。
本発明の熱機関で駆動する往復圧縮機によれ
ば、以上の説明から明らかな様に、熱機関から往
復圧縮機のピストンに力を伝える軸の最高最低位
置をリニアオルタネータの働きによつて制御する
ことにより、往復圧縮機の体積効率をできるだけ
高くし、しかもダンパによるエネルギー損失をで
きるだけ小さくして装置全体の効率を最大にする
ことができ、従来のものに比べて効率を増大させ
ることができる。
ば、以上の説明から明らかな様に、熱機関から往
復圧縮機のピストンに力を伝える軸の最高最低位
置をリニアオルタネータの働きによつて制御する
ことにより、往復圧縮機の体積効率をできるだけ
高くし、しかもダンパによるエネルギー損失をで
きるだけ小さくして装置全体の効率を最大にする
ことができ、従来のものに比べて効率を増大させ
ることができる。
第1図は従来例の概略構成図、第2図は本発明
の一実施例の概略構成図、第3図は軸の位置制御
のブロツク図である。 27は熱機関、28は往復圧縮機、29はリニ
アオルタネータ、30はピストン、31は軸、4
4はリング、46,47はストツパ、50,51
は鉄心、52は界磁巻線、53,54は電機子巻
線、56は位置検出装置、62は軸の最高最低位
置の検出回路、64は界磁電流の制御回路。
の一実施例の概略構成図、第3図は軸の位置制御
のブロツク図である。 27は熱機関、28は往復圧縮機、29はリニ
アオルタネータ、30はピストン、31は軸、4
4はリング、46,47はストツパ、50,51
は鉄心、52は界磁巻線、53,54は電機子巻
線、56は位置検出装置、62は軸の最高最低位
置の検出回路、64は界磁電流の制御回路。
Claims (1)
- 1 熱機関と往復圧縮機と前記熱機関から前記往
復圧縮機のピストンに力を伝える軸とリニアオル
タネータとを備え、前記軸にリニアオルタネータ
の運動部分を取付けると共に、前記軸の位置によ
つてリニアオルタネータの作動力を制御する装置
を設けた熱機関で駆動する往復圧縮機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9173282A JPS58210379A (ja) | 1982-05-29 | 1982-05-29 | 熱機関で駆動する往復圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9173282A JPS58210379A (ja) | 1982-05-29 | 1982-05-29 | 熱機関で駆動する往復圧縮機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58210379A JPS58210379A (ja) | 1983-12-07 |
JPS635593B2 true JPS635593B2 (ja) | 1988-02-04 |
Family
ID=14034683
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9173282A Granted JPS58210379A (ja) | 1982-05-29 | 1982-05-29 | 熱機関で駆動する往復圧縮機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58210379A (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6213794A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-22 | Iwaki:Kk | 自吸ポンプ |
JP2782938B2 (ja) * | 1990-09-26 | 1998-08-06 | アイシン精機株式会社 | フリーピストンスターリングエンジン |
KR100414115B1 (ko) * | 2001-10-18 | 2004-01-07 | 엘지전자 주식회사 | 왕복동식 압축기의 피스톤 충돌 완충장치 |
GB0417610D0 (en) | 2004-08-06 | 2004-09-08 | Microgen Energy Ltd | A linear free piston stirling machine |
GB0428057D0 (en) | 2004-12-22 | 2005-01-26 | Microgen Energy Ltd | A linear free piston stirling machine |
-
1982
- 1982-05-29 JP JP9173282A patent/JPS58210379A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS58210379A (ja) | 1983-12-07 |
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