KR100865434B1 - 리니어 압축기의 구동제어방법 및 차량용 리니어 압축기의구동제어방법 - Google Patents

리니어 압축기의 구동제어방법 및 차량용 리니어 압축기의구동제어방법 Download PDF

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Abstract

프리 피스톤구조의 리니어 압축기를 고효율이며, 또한 신뢰성이 높은 구동제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
실린더와 피스톤을 가진 압축기구와, 이 압축기구를 동작시키는 리니어 모터를 구비하고, 상기 리니어 모터는 상기 실린더와 연결되는 고정부와, 상기 피스톤과 연결되는 가동부를 가지며, 상기 리니어 모터에 의해 상기 피스톤에 추력을 생기게 하는 리니어 압축기의 구동제어방법으로서, 기동시에 상기 리니어 모터에 직류성분의 전류를 통전하는 제 1 공정과, 그 후 교류전류를 가함으로써, 상기 피스톤을 미리 이동한 위치로부터 기동시키는 제 2 공정을 가진 것을 특징으로 한다.

Description

리니어 압축기의 구동제어방법 및 차량용 리니어 압축기의 구동제어방법 {Drive control method of linear compressor and drive control method of linear compressor for vehicle}
도 1은 본 발명에 사용되는 리니어 압축기의 구성의 일 실시예에 의한 리니어 압축기의 측단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 기동제어 플로우,
도 3은 직류전류의 부가에 대한 피스톤의 진폭중심의 관계를 나타낸 도면,
도 4는 정현파에 직류의 오프셋전류를 인가하였을 때의 피스톤의 진폭과 진폭중심의 변위를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 구동제어 플로우,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 구동제어를 나타낸 블록도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 구동제어를 나타낸 블록도,
도 8은 피스톤이나 가동부 등의 질량 m1과, 스프링기구의 스프링정수 k1과, 압축실의 가스스프링 K2와 공진주파수와의 관계를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 구동제어를 나타낸 블록도,
도 10은 차량용 공기조화장치에 리니어 압축기를 적용한 경우의 구동제어의 실시예를 나타낸 블록도,
도 11은 강제진동의 강도에 대한 유기전압의 변화를 나타낸 특성도,
도 12는 종래의 리니어 압축기의 기동특성을 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 전원 102 : 온도검출수단
103 : 전압검출수단 104 : 인버터
105 : 인버터제어부 107 : 전류검출수단
112 : 리니어 모터 113 : 증발기
116 : 응축기 119 : 감압기
120 : 감압팽창기 제어수단 121 : 사방밸브
122 : 고압검출수단 123 : 강제진동량 검출수단
124 : 피스톤위치 검출수단 125 : 부하연산수단
201 : 토출실 202 : 고정부
203 : 코일부 204 : 가동부
205 : 스프링기구 206 : 압축실
207 : 피스톤 208 : 피스톤 로드
209 : 실린더 210 : 실린더 헤드
본 발명은 피스톤을 왕복운동시켜 냉매를 압축하여 공기조화하는 리니어 압축기의 구동제어방법 및 차량용 리니어 압축기의 구동제어방법에 관한 것이다.
종래의 리니어 진동모터의 기동제어방법으로서, 리니어 모터를 구성하는 가동자의 변위, 속도 또는 가속도를 검출하여, 이 검출한 출력에 따라 전자석의 코일로의 공급전력을 제어하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특개평10-243688호 공보).
이 종래의 리니어 진동모터의 기동제어방법은, 도 12에 나타낸 바와 같이, 코일에 공급하는 기동초기의 출력 펄스를 최소치로 하고, 순차로 출력 펄스를 전(前)출력보다 크게 하여, 가동자의 진폭을 규정진폭까지 증대시키는 것이다.
일본 특개평10-243688호 공보는 서서히 출력을 증대시킴에 따라, 오버 런과 같은 기계적 과부하나 전기적 과부하 상태에 빠지는 것을 방지하고 있다. 또한, 동공보에서는, 진동자의 진폭이 규정치에 근접한 시점에서, 출력 펄스를 증대시키는 비율을 감소시킴으로써, 오버 런을 확실하게 방지할 수 있는 것을 제안하고 있다.
그러나, 상기 종래의 구성에서는 하기의 과제를 가지고 있다.
공기조화기와 같은 냉동사이클에 사용하는 리니어 압축기는 실린더부와, 피스톤부를 가진 압축기구와, 피스톤부에 연결되는 가동부와 실린더부에 고정되는 고정부를 가진 리니어 모터를 구비하고 있다. 그리고 리니어 모터는 가동부와 고정부와의 사이에서 자로를 형성하고, 피스톤부를 축선방향을 따라 이동하는 추력을 발생시켜 냉매를 압축하고, 냉동사이클중에 냉매를 순환시킨다.
그러나, 냉동사이클에 사용하는 리니어 압축기는 압축기의 정지시(수면시)에는, 압축실내는 액냉매로 채워져 있다. 따라서, 압축기의 기동시에, 리니어 모터에 규정치의 교류(정현파)전류를 통전시켜도 액냉매는 압축되지 않는다.
그리고, 상기의 종래기술과 같이 전류를 증가시키면, 피스톤에 가해지는 추력이 증가되고, 이윽고 액냉매는 압축실로부터 토출된다. 그러나, 이 기동초기의 단계에서는, 냉동사이클속을 충분히 냉매가 순환하지 않기 때문에, 냉동사이클중의 고저압의 차가 충분하지 않다. 따라서, 압축실로부터 액냉매가 토출되었을 때에는, 압축부하가 갑자기 가벼워지기 때문에, 피스톤의 스트로크는 커지고, 피스톤이 실린더 헤드에 충돌하여 파손한다고 하는 과제가 있다.
특히, 체적효율의 향상을 도모하기 위해서, 초기의 조립시에, 피스톤을 가능한 한 실린더 헤드측의 위치에 채워 조립한다. 이에 따라, 데드 볼륨을 적게 할 수 있어, 메카니컬효율은 향상한다.
그러나, 피스톤의 최적의 배치는 냉매압축시의 상태를 고려하여 결정된다.
즉, 피스톤의 배치는 냉매의 압축부하(가스스프링)가 가해진 상태로 설정된다. 따라서, 피스톤의 실린더와의 사이의 데드 볼륨이 적으면, 압축부하가 가해지지 않은 기동시에는, 피스톤이 흡입측의 위치에 아직 오프셋되어 있지 않기 때문에, 피스톤이 실린더 헤드에 충돌하여 버린다고 하는 과제가 있다.
또한, 냉매로서 CO2를 사용할 경우, 냉매의 특성에 의해, 기동으로부터 냉동 사이클중에 차압이 생길 때까지 긴 시간을 필요로 한다. 따라서, 냉매의 순환량을 높여, 냉동사이클중의 고저압차를 조기에 생기게 하기 위해서, 정현파상(正弦波狀)의 전류를 순차 증가시켜 가면, 급격히 부하가 가벼워져 피스톤이 실린더에 충돌해 버릴 가능성은 더욱 높아져 버린다고 하는 과제가 있다.
또한, 리니어 압축기를 차량용 공기조화기의 압축기로서 이용할 경우, 차량을 구동하는 엔진이나 전기자동차의 구동모터에 의한 진동과, 주행중의 노면으로부터의 충격에 의한 진동이 약 30G 가해진다. 리니어 압축기는 프리 피스톤 구조이기 때문에, 외부에서 축선방향으로 30G 가해지면, 리니어 모터에 통전하지 않은 상태에서도, 피스톤은 수 밀리미터 이동한다. 따라서, 피스톤이 외부로부터의 진동으로 피스톤헤드측으로 움직이는 타이밍에서, 리니어 모터에 정현파상의 기동전류를 통전시키면, 피스톤이 실린더 헤드에 충돌할 가능성은 높아진다. 또한, 전기자동차에 탑재할 경우에는 리니어 압축기는 배터리에 의해서 구동되기 때문에, 효율적이고, 신뢰성이 높은 기동제어가 필수불가결하게 된다.
그래서, 본 발명은 프리 피스톤 구조의 리니어 압축기를 고효율로, 또한 신뢰성이 높은 구동제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
청구항 1에 기재된 본 발명의 리니어 압축기의 구동제어방법은, 냉매를 압축하는 압축기구와, 이 압축기구를 동작시키는 리니어 모터를 밀폐용기내에 구비하고, 상기 압축기구는 실린더와 피스톤을 가지며, 상기 리니어 모터는 상기 실린더와 연결되는 고정부와, 상기 피스톤과 연결되는 가동부를 가지며, 상기 리니어 모 터에 의해 상기 피스톤에 추력을 생기게 하는 리니어 압축기의 구동제어방법으로서, 기동시에 상기 리니어 모터에 직류성분의 전류를 통전하는 제 1 공정과, 그 후 교류전류를 가함으로써, 상기 피스톤을 미리 이동한 위치로부터 기동시키는 제 2 공정을 가진 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재된 본 발명은 청구항 1에 기재된 리니어 압축기의 구동제어방법에 있어서, 상기 제 2 공정후에, 직류성분의 통전을 정지하는 제 3 공정을 가진 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재된 본 발명은 청구항 2에 기재된 리니어 압축기의 구동제어방법에 있어서, 상기 리니어 압축기와 응축기와 감압팽창기와 증발기를 고리형상으로 접속하여 냉동사이클을 구성하고, 상기 냉동사이클의 고압측 냉매의 압력을 검출하는 압력검출수단을 설치하고, 상기 압력검출수단으로 검출한 냉매압력이 소정 압력을 넘었을 때에, 상기 제 3 공정에서의 직류성분의 통전을 정지하고, 상기 제 3 공정후에, 순차로 전류를 설정치까지 증가시키는 제 4 공정을 가진 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 기재된 본 발명은 청구항 2에 기재된 리니어 압축기의 구동제어방법에 있어서, 상기 리니어 모터의 전류와 전압을 검출하여 전력을 산출하고, 산출한 상기 전력이 소정치를 넘었을 때에, 상기 제 3 공정에서의 직류성분의 통전을 정지하고, 상기 제 3 공정후에, 순차로 전류를 설정치까지 증가시키는 제 4 공정을 가진 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 기재된 본 발명의 리니어 압축기의 구동제어방법은 냉매를 압축 하는 압축기구와, 이 압축기구를 동작시키는 리니어 모터를 밀폐용기내에 구비하고, 상기 압축기구는 실린더와 피스톤을 가지며, 상기 리니어 모터는 상기 실린더와 연결되는 고정부와, 상기 피스톤과 연결되는 가동부를 가지며, 상기 리니어 모터에 의해 상기 피스톤에 추력을 생기게 하는 리니어 압축기의 구동제어방법으로서, 기동전에 상기 리니어 모터에 직류성분의 전류를 통전하여 상기 피스톤을 이동시키고, 상기 피스톤의 이동량을 피스톤위치 검출수단으로 검출하고, 상기 피스톤위치 검출수단으로 검출한 이동량으로부터 공진주파수를 결정하는 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재된 본 발명은, 청구항 5에 기재된 리니어 압축기의 기동제어방법에 있어서, 상기 피스톤위치검출수단으로 검출한 상기 피스톤의 스트로크량보다도, 미리 결정된 공진주파수로부터 산출한 피스톤의 스트로크량이 작을 때, 상기 리니어 모터에 통전하는 미리 결정된 교류전류의 증가속도보다 교류전류의 속도를 감소시키는 것을 특징으로 한다.
청구항 7에 기재된 본 발명의 리니어 압축기의 구동제어방법은, 리니어 압축기, 응축기, 감압팽창기, 및 증발기를 구비하여 공기조화장치를 구성하고, 상기 리니어 압축기는 냉매를 압축하는 압축기구와, 이 압축기구를 동작시키는 리니어 모터를 밀폐용기내에 구비하고, 상기 압축기구는 실린더와 피스톤을 가지며, 상기 리니어 모터는 상기 실린더와 연결되는 고정부와, 상기 피스톤과 연결되는 가동부를 가지며, 상기 리니어 모터에 의해 상기 피스톤에 추력을 생기게 하는 리니어 압축기의 구동제어방법으로서, 상기 응축기의 온도, 상기 증발기의 온도, 실내온도, 및 실외온도 중의 적어도 하나의 온도를 온도검출수단에 의해서 검출하고, 상기 온도검출수단에 의해서 검출한 온도로부터 기동시에 필요한 직류성분의 전류치를 결정하여, 결정한 상기 전류치를, 기동시에 상기 리니어 모터에 통전하는 것을 특징으로 한다.
청구항 8에 기재된 본 발명의 차량용 리니어 압축기의 구동제어방법은 냉매를 압축하는 압축기구와, 이 압축기구를 동작시키는 리니어 모터를 밀폐용기내에 구비하고, 상기 압축기구는 실린더와 피스톤을 가지며, 상기 리니어 모터는 상기 실린더와 연결되는 고정부와, 상기 피스톤과 연결되는 가동부를 가지며, 상기 리니어 모터에 의해 상기 피스톤에 추력을 생기게 하는 차량용 리니어 압축기의 구동제어방법으로서, 상기 피스톤의 이동량은 상기 피스톤이 실린더 헤드에 충돌될 수 있는 스트로크일 때, 상기 리니어 모터에 직류의 전류를 부가하는 것을 특징으로 한다.
청구항 9에 기재된 본 발명은, 청구항 8에 기재된 차량용 리니어 압축기의 구동제어방법에 있어서, 진동가속도를 검출하는 강제진동량 검출수단을 설치하고, 기동시에 상기 리니어 모터에 직류성분의 전류를 통전하는 제 1 공정에서는, 상기 강제진동량 검출수단으로 검출한 강제진동에 동반한 상기 피스톤의 진폭방향과 진폭량에 따른 전류를 통전하는 것을 특징으로 한다.
청구항 10에 기재된 본 발명은, 청구항 8에 기재된 차량용 리니어 압축기의 구동제어방법에 있어서, 상기 리니어 모터에 유기되는 유기전압으로부터 강제진동량을 검출하고, 상기 제 1 공정에서는, 검출한 상기 강제진동량에 동반한 상기 피스톤의 진폭량에 따른 전류를 통전하는 것을 특징으로 한다.
삭제
청구항 11에 기재된 본 발명은, 청구항 8에 기재된 차량용 리니어 압축기의 구동제어방법에 있어서, 외부로부터의 진동에 의해 상기 리니어 모터에 회생되는 전류를 검출하는 회생전류 검출수단을 설치하고, 상기 제 1 공정에서는, 검출한 상기 전류에 동반한 상기 피스톤의 진폭량에 따른 전류를 통전하는 것을 특징으로 한다.
[발명의 실시형태]
본 발명의 제 1 실시형태에 의한 리니어 압축기의 구동제어방법은, 기동시에 리니어 모터에 직류성분의 전류를 통전하는 제 1 공정과, 그 후 교류전류를 가함으로써, 피스톤을 미리 이동한 위치로부터 기동시키는 제 2 공정을 가진 것이다. 통상, 수면 기동 등의 환경조건하에서는, 액압축상태로부터의 기동이 된다. 따라서, 액냉매를 압축실로부터 조속히 토출시키기 위해서는, 리니어 모터에의 전류치를 증가하여 피스톤의 진폭량을 증가할 필요가 있다. 그러나, 피스톤의 진폭량을 증가시키면, 냉동사이클에 충분한 고저압차가 생기고 있지 않기 때문에, 액냉매가 토출한 후에, 압축부하가 갑자기 가벼워져 피스톤의 스트로크가 급격히 신장하여 피스톤의 실린더 헤드에의 충돌을 일으켜 버릴 가능성이 있다. 그러나, 본 실시형태에 의하면, 기동시에 리니어 모터에 직류성분의 전류를 흐르게 함으로써, 피스톤을 흡입측 위치로 이동시키고, 피스톤과 실린더 헤드사이의 거리를 두기 때문에, 가령 피스톤의 스트로크가 급격히 신장하더라도, 피스톤이 실린더 헤드에 충돌하여 파손하는 경우가 없다.
본 발명의 제 2 실시형태는, 제 1 실시형태에 의한 리니어 압축기의 구동제 어방법에 있어서, 제 2 공정후에, 직류성분의 통전을 정지하는 공정을 가진 것이다. 본 실시형태에 의하면, 기동후에, 냉동 사이클의 고저압차가 커지고, 냉매의 순환량이 증가하여, 피스톤이 실린더에 충돌할 위험이 적어지면, 리니어 모터에 통전하고 있는 직류성분의 전류를 없애고, 통상의 정현파 구동함으로써, 피스톤이 충돌하지 않고, 더욱 효율적인 기동제어를 할 수 있다.
본 발명의 제 3 실시형태는, 제 1 실시형태에 의한 리니어 압축기의 구동제어방법에 있어서, 압력검출수단으로 검출한 냉매압력이 소정압력을 넘었을 때에, 순차로 전류를 설정치까지 증가시키는 공정을 가진 것이다. 본 실시형태에 의하면, 냉매순환량이 증가하여, 냉동 사이클의 고저압차가 커진 것을 압력검출수단으로 검출하고, 이 검출압력에 의해서, 정현파전류의 전류치를 순차로 설정치까지 증가시킴으로써, 피스톤의 충돌을 회피하면서, 피스톤의 공정용적을 가변으로 하여, 효율적으로 냉동능력을 제어할 수가 있다.
본 발명의 제 4 실시형태는, 제 1 실시형태에 의한 리니어 압축기의 구동제어방법에 있어서, 리니어 모터의 전류와 전압을 검출하여 전력을 산출하고, 산출한 전력이 소정치를 넘었을 때에, 순차로 전류를 설정치까지 증가시키는 공정을 가진 것이다. 본 실시형태에 의하면, 냉매순환량이 증가하여, 냉동 사이클의 고저압차가 커진 것을 리니어 모터의 전력으로부터 검출하는 것으로, 제 3 실시형태와 같은 압력검출수단을 구비하지 않고, 정현파전류의 전류치를 순차로 설정치까지 증가시킴으로써, 피스톤의 충돌을 회피하면서, 피스톤의 공정용적을 가변으로 하여, 효율적으로 냉동능력을 제어할 수 있다.
본 발명의 제 5 실시형태에 의한 리니어 압축기의 구동제어방법은, 기동전에 리니어 모터에 직류성분의 전류를 통전하여 피스톤을 이동시키고, 피스톤의 이동량을 피스톤위치 검출수단으로 검출하고, 피스톤위치 검출수단으로 검출한 이동량으로부터 공진주파수를 검출하여, 상기 공진주파수로부터 교류전류의 주파수를 결정하는 것이다. 본 실시형태에 의하면, 기동시에 공진주파수를 결정함으로써, 액압축상태로부터의 기동으로도 압축스프링 정수에 적합한 공진주파수로 기동제어할 수 있다.
본 발명의 제 6 실시형태는, 제 5 실시형태에 의한 리니어 압축기의 구동제어방법에 있어서, 피스톤위치 검출수단으로 검출한 피스톤의 스트로크량보다도, 결정한 공진주파수로부터 산출한 피스톤의 스트로크량이 작을 때, 리니어 모터에 통전하는 교류전류의 증가속도를 느리게 하는 것이다. 본 실시형태에 의하면, 피스톤의 실린더 헤드에의 충돌을 방지하면서, 효율적인 구동을 할 수 있다.
본 발명의 제 7 실시형태에 의한 리니어 압축기의 구동제어방법은, 응축기의 온도, 증발기의 온도, 실내온도, 및 실외온도중의 적어도 하나의 온도를 온도검출수단에 의해서 검출하고, 온도검출수단에 의해서 검출한 온도로부터 기동시에 필요한 직류성분의 전류치를 결정하고, 결정한 전류치를, 기동시에 리니어 모터에 통전하는 것이다. 본 실시형태에 의하면, 온도검출수단에 의해서 검출한 온도에 의해 부하를 계산하여, 이 부하정보에 의해, 피스톤을 이동시키는 직류전류치를 결정하여, 수면 기동시에는 오프셋전류(소정량의 이동에 필요한 전류)를 흐르게 하고, 또한 부하의 상태에 따른 오프셋전류치로 함으로써, 모든 부하조건에 최적으로 기동 제어할 수 있다.
본 발명의 제 8 실시형태에 의한 차량용 리니어 압축기의 구동제어방법은 상기 피스톤의 이동량이 규정치 이상일 때, 상기 리니어 모터에 직류의 전류를 부가하는 것이다. 본 실시형태에 의하면, 외부로부터의 강제진동으로 피스톤이 축방향으로 진동하고 있었다고 해도, 리니어 모터의 기동시에, 피스톤의 이동량을 규정치이내로 억제시키기 때문에, 피스톤이 예정이외의 스트로크가 되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 제 9 실시형태는, 제 8 실시형태에 의한 차량용 리니어 압축기의 구동제어방법에 있어서, 진동가속도를 검출하는 강제진동량 검출수단을 설치하여, 제 1 공정에서는, 강제진동량 검출수단으로 검출한 강제진동에 동반한 피스톤의 진폭방향과 진폭량에 따른 전류를 통전하는 것이다. 본 실시형태에 의하면, 검출한 진동정보에 의해 기동시의 리니어 모터에 인가하는 직류 또는 교류의 전류치를 결정하여 기동제어하기 때문에, 보다 확실한 기동제어를 할 수 있다.
본 발명의 제 10 실시형태는, 제 8 실시형태에 의한 차량용 리니어 압축기의 구동제어방법에 있어서, 리니어 모터에 유기되는 유기전압으로부터 강제진동량을 검출하고, 제 1 공정에서는, 강제진동량 검출수단으로 검출한 강제진동에 동반한 피스톤의 진폭방향과 진폭량에 따른 전류를 통전하는 것이다. 본 실시형태에 의하면, 리니어 모터에 유기되는 유기전압으로부터 검출한 강제진동량에 의해 기동시의 리니어 모터에 인가하는 직류 또는 교류의 전류치를 결정하여 기동제어하기 때문에, 보다 확실한 기동제어를 할 수 있다.
본 발명의 제 11 실시형태는, 제 8 실시형태에 의한 차량용 리니어 압축기의 구동제어방법에 있어서, 외부로부터의 진동에 의해 리니어 모터에 회생되는 전류를 검출하는 회생전류 검출수단을 설치하고, 제 1 공정에서는 검출한 전류에 동반한 피스톤의 진폭량에 따른 전류를 통전하는 것이다. 본 실시형태에 의하면, 외부로부터의 진동에 의해 리니어 모터에 회생되는 전류를 회생전류 검출수단으로 검출하고, 기동시의 리니어 모터에 인가하는 직류 또는 교류의 전류치를 결정하여 기동제어하기 때문에, 보다 확실한 기동제어를 할 수 있다.
[실시예]
먼저, 본 발명에 사용되는 리니어 압축기의 구성의 일 실시예를 설명한다.
도 1은 본 실시예에 의한 리니어 압축기의 측단면도이다. 한편, 도 1에 나타내는 구성은 모두 밀폐용기내에 마련되지만, 동 도면에서는 밀폐용기를 생략하여 나타내고 있다.
리니어 압축기는 냉매를 압축하는 압축기구와, 이 압축기구를 동작시키는 리니어 모터를 밀폐용기내에 구비하고 있다. 압축기구는 실린더(209)와, 이 실린더 (209)의 축선방향에 가동자유롭게 지지되는 피스톤(207)을 가지며, 실린더(209)와 피스톤(207)에 의해 압축실(206)을 형성한다. 리니어 모터는 실린더(209)와 연결되는 고정부(202)와, 피스톤(207)과 연결되는 가동부(204)를 가지며, 자력에 의해 피스톤(207)에 축선방향의 추력을 생기게 한다. 도 1에서는, 가동부(204)에 영구자석을, 고정부(202)에 코일부(203)를 배치한 경우를 나타내고 있는데, 자력을 발생시키는 구성은 다른 구성이어도 좋다.
피스톤(207)은 피스톤 로드(208)를 통해 스프링기구(205)로 지지되고 있다. 스프링기구(205)는 중심부에서 피스톤 로드(208)와 연결되고, 바깥둘레부에서 고정부(202)나 실린더(209)와 연결된다. 따라서, 피스톤(207)은 스프링기구(205)의 탄성력에 의해서 축선방향에 미끄럼동작가능하게 설치되며, 프리 피스톤구조로 되어 있다. 토출실(201)은 압축실(206)에 인접한 위치에 설치되고, 압축실(206)과 토출실(201)의 사이는 실린더 헤드로 구획되어 있다. 이 실린더 헤드(210)에는, 압축실(206)로 압축된 냉매를 토출실(201)에 토출하는 토출 포트가 설치되어 있다. 이들 모든 부재는 도시하지 않은 밀폐용기내에, 탄성체에 의해서 지지된다. 또한, 밀폐용기에는 냉매를 흡입하는 흡입관과 냉매를 토출하는 토출관이 설치되어 있다. 이들 흡입관이나 토출관은 증발기, 응축기 및 감압기와 배관으로 접속되어 냉동 사이클이 구성된다.
상기 구성에 있어서, 리니어 모터의 코일부(203)에 통전하면, 고정부(202)와 가동부(204)와의 사이에, 프레밍의 왼손의 법칙에 따라서 전류에 비례한 자력 즉 추력이 발생한다. 이 추력에 의해 가동부(204)에 축선방향을 따라서 이동하는 구동력이 작용한다. 따라서, 가동부(204)에 연결되어 있는 피스톤(207)이 이동한다. 여기서 코일부(203)에 교류전류를 부여함으로써, 가동부(204)에 정역(正逆)의 추력이 교대로 발생한다. 그리고, 이 교대로 발생한 정역의 추력에 의해서 피스톤 (207)은 왕복운동을 한다. 또한, 코일부(203)에 직류전류를 부여함으로써, 통전된 전류의 방향과 크기에 따라서 피스톤(207)의 왕복운동의 중심(진폭중심)위치가 변동한다. 따라서, 코일부(203)에의 직류전류의 부여에 의해서 피스톤(207)의 위치 를, 소정위치로부터 흡입측의 위치로 이동할 수가 있다.
한편, 여기서 소정위치란 피스톤(207)의 조립시에 미리 설정된 위치, 소정위치로부터 흡입측 위치란, 압축실(206)의 공간이 넓어지는 방향으로 피스톤(207)이 이동한 위치를 말한다. 또한 토출측 위치란, 압축실(206)의 공간이 좁아지는 방향으로 피스톤(207)이 이동한 위치를 말하는 것이다.
피스톤(207)의 왕복운동에 의해서 압축실(206)에서 압축된 냉매는 토출실 (201)로 토출되어, 토출관으로부터 밀폐용기의 외부로 도출된다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 의한 기동제어 플로우다.
리니어 압축기의 기동시, 리니어 모터의 코일부(203)로 피스톤(207)을 흡입측 위치로 이동시키는 직류성분의 전류를 통전시킨다(S1). 그리고, 피스톤(207)을 흡입측 위치로 이동시키고, 피스톤(207)과 실린더 헤드(210)와의 사이의 빈틈을 넓힌 후, 리니어 모터의 코일부(203)로 통상의 정현파전류를 통전한다(S2). 즉, 전류 I=I0sinωt에 △I(오프셋전류)가 가산되어, I=I0sinωt+△I가 된다. 따라서, 리니어 모터의 추력, 즉 피스톤(207)을 왕복운동하게 하는 가진력(加振力)에는, 직류성분이 부가되고, 피스톤(207)의 진폭중심을 흡입측 위치로 이동시켜, 피스톤 (207)과 실린더 헤드(210)의 빈틈을 넓힌 상태로 왕복운동을 하여, 냉매를 압축한다. 또 기동시에, 정현파전류에 직류성분의 전류를 가산한 전류, I=I0sinωt+ △I를 통전하여도 좋다.
도 3은 직류전류의 부가에 대한 피스톤의 진폭중심의 관계를 나타낸다.
직류성분의 전류는 리니어 모터의 가동부(204)를 흡입측 위치로 근접시키는 토르크가 되어, 그 전류치와 발생 토르크는 비례한다. 따라서, 전류치를 제어함으로써, 피스톤(207)의 오프셋량을 제어할 수 있다. 리니어 압축기를 구비한 공기조화기에서는, 다양한 환경조건하에서도 확실하게 기동제어시킬 필요가 있다. 특히, 수면 기동시에는, 압축실(206)내에 액냉매가 충만해 있다. 외기 온도가 낮은 경우에는 특히 액냉매의 양은 증가한다. 그리고, 액냉매는 압축되기 어렵기 때문에, 초기 설정에서의 피스톤(207)과 실린더 헤드(210)와의 사이의 빈틈에 의한 피스톤 (207)의 왕복동작에서는, 액냉매를 충분히 토출할 수 없다. 그래서 기동초기에, 리니어 모터의 코일부(203)로 직류전류를 흐르게 하여, 피스톤(207)을 흡입측 위치로 이동시키고, 그 후 교류전류치를 증가시킨다. 이에 따라 액냉매는 순식간에 토출된다. 액냉매가 토출되면 갑자기 부하가 가벼워져 피스톤(207)의 스트로크(진폭)는 신장하지만, 기동초기에서 피스톤(207)을 흡입측 위치로 오프셋제어하고 있기 때문에, 실린더 헤드(210)에 피스톤(207)이 충돌하는 경우는 없다.
도 4는 정현파에 직류의 오프셋전류를 인가하였을 때의 피스톤(207)의 진폭과 진폭중심의 변위를 나타내고 있다. 도 5에 있어서, 진폭곡선(a)은 직류전류를 부가하지 않은 경우의 피스톤(207)의 진폭을 나타내고 있다. 진폭곡선(b)은 직류전류를 부가한 경우의 피스톤(207)의 진폭을 나타내고 있다. 또, 역방향의 직류전류를 부가한 경우에는, 진폭곡선(c)과 마찬가지로 변위한다. 도면에 나타낸 바와 같이, 직류전류를 부가함으로써 진폭중심은 변위하지만, 진폭은 변화하지 않는다. 리니어 모터에 인가하고 있는 정현파전류로부터 직류전류성분을 없애면, 피스톤의 진폭중심은 압축측으로 변위한다. 직류성분을 없앰으로써, 리니어 모터에 통전하 고 있는 전류가 줄어, 쥴 손실을 저감하여, 효율을 높일 수 있다. 따라서, 기동시 이외의 운전상태에서는, 교류성분만으로 구동하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 구동제어 플로우를 나타내고 있다.
리니어 압축기의 기동시에, 리니어 모터의 코일부(203)로 피스톤(207)을 흡입측 위치로 이동시키는 직류성분의 전류를 통전시킨다(S1). 그리고, 피스톤(207)을 흡입측 위치로 이동시켜, 피스톤(207)과 실린더 헤드(210)와의 사이의 빈틈을 넓힌 후, 리니어 모터의 코일부(203)에 통상의 정현파전류를 통전한다(S2). 즉 전류 I=I0sinωt에 △I(오프셋전류)가 가산되어, I=I0sinωt+△I가 된다. 따라서, 리니어 모터의 추력, 즉 피스톤(207)의 진폭중심을 흡입측 위치로 이동시켜, 피스톤(207)과 실린더 헤드(210)의 빈틈을 넓힌 상태로 왕복운동을 하여, 냉매를 압축한다.
소정시간 냉매압축이 계속되면, 냉동사이클은 고저압의 압력차가 생겨, 피스톤(207)면이 받는 압력이 증가한다. 이러한 압축냉매에 의한 가스스프링의 발생에 의해서, 더욱 흡입측 위치로 피스톤(207)은 이동된다. 이 상태가 되면 초기의 오프셋전류는 필요가 없어진다. 따라서, 본 실시예에서는, 기동으로부터 T시간 경과하면, 압축냉매에 의한 가스스프링이 충분히 발생한다고 하여, 기동으로부터의 시간을 계측하여, T시간 경과하였는지의 여부를 판단하고(S3), T시간 경과한 경우에는 리니어 모터의 코일부(203)에 의 직류성분의 전류공급을 정지하고(S4), I=I0sinωt의 정현파전류만을 통전시켜 구동제어한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 구동제어를 나타내는 블록도이다.
본 실시예에서는, 전원(101)으로부터 직류전류를 인버터(104)로 공급하고, 이 때의 전압을 전압검출수단(103)에 의해 검출한다. 인버터(104)로부터 리니어 모터(112)로 흐르는 전류는 전류검출수단(107)으로 검출된다. 리니어 모터(112)로 흐르는 전류는 인버터제어부(105)에 의해 제어된다.
냉동사이클은 증발기(113)와, 응축기(116)와, 감압팽창기(119)를 압축기와 함께 순차로 배관에 접속하여 구성된다. 냉동사이클에는, 사방밸브(121)가 설치되어, 이 사방밸브(121)의 전환에 의해서 증발기(113)와 응축기(116)와의 기능을 전환하여 이용할 수 있다. 증발기(113)에는 증발기용 송풍기(114)가 응축기(116)에는 응축기용 송풍기(117)가 설치되고, 공기와 냉매의 열교환을 촉진하고 있다. 감압팽창기 제어수단(120)은 냉동사이클을 최적으로 제어시키기 위해서, 감압팽창기 (119)를 제어한다. 고압검출수단(122)은 냉동 사이클의 고압측 냉매배관을 흐르는 냉매의 압력을 검출한다. 도면에서는, 고압검출수단(122)은 압축기의 토출배관의 압력을 검출하고 있다.
압축기의 기동초기에는, 리니어 모터(112)에 피스톤을 흡입측 위치로 이동시키기 위해서 직류성분의 전류를 통전한다. 그 후, 정현파의 교류전류를 중첩시켜 I=I0sinωt+△I의 전류를 리니어 모터(112)로 통전한다. 피스톤은 이동한 상태로 진폭하여 냉매를 압축순환시킨다. 점차로 냉동사이클중의 냉매는 고저압력차가 보인다. 압축기의 기동후, 인버터제어부(105)는 인버터(104)로부터 리니어 모터 (112)에 공급하는 전력을 서서히 증가시킨다. 인버터(104)의 입력전압을 검출하는 전압검출수단(103)으로부터의 제어신호와, 리니어 모터(112)의 입력전류를 검출하 는 전류검출수단(107)으로부터의 제어신호를 기초로, 인버터제어부(105)는 전력을 계산한다. 그리고, 검출한 전력치와 미리 설정한 설정전력치를 비교하여, 검출한 전력치가 커졌을 때, 압축기의 기동초기에 통전한 직류전류를 멈추고, 정현파교류전류 I=I0sinωt만의 통전으로 전환하여 구동제어한다. 따라서 센서 등을 사용하지 않고, 저비용으로 효율적으로 기동제어할 수 있다. 한편, 인버터(104)의 입력전압을 검출하는 전압검출수단(103) 대신에, 인버터(104)로부터 리니어 모터(112)에의 출력전압을 검출하여도 좋다.
본 실시예와 같이, 냉동사이클중의 냉매의 고저압차를, 리니어 모터(112)의 구동에 요하는 전력에 의해서 판별함으로써, 냉동사이클중의 냉매압력을 검출하지 않고, 인버터(104)를 제어할 수 있다.
또, 도시한 고압검출수단(122)으로부터의 검출신호에 의해서 냉동사이클중의 냉매압력을 검출하여, 인버터(104)를 제어하여도 좋다. 여기서 고압검출수단(122)은 반드시 냉매압력을 직접 검출하는 것에 한정되지 않고, 배관온도를 검출하여 냉매압력을 판별하는 것이어도 좋다. 고압검출수단(122)에 의해 냉동사이클의 고압측의 압력을 검출함으로써, 다양한 환경조건하에서도 보다 확실하게 기동할 수 있고, 과잉으로 직류전류를 통전하지 않고, 효율적으로 기동제어할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 구동제어를 나타내는 블록도이다.
본 실시예는 리니어 압축기의 피스톤의 위치를 검출하는 피스톤위치 검출수단(124)을 구비한다. 또 이미 설명한 구성과 동일한 기능을 가진 것에는 동일번호를 붙여 설명을 생략한다. 이하의 실시예에 있어서도 마찬가지로 한다.
피스톤위치 검출수단(124)은 피스톤의 진폭량이나 이동량을 검출한다. 압축기의 기동초기에, 피스톤을 토출측 위치로 이동하도록 역(逆)의 규정치의 직류전류를 인버터로부터 리니어 모터에 통전한다. 역의 직류전류를 통전함으로써, 피스톤은 토출측 위치로 이동한다. 그 이동량을 피스톤위치 검출수단(124)에 의해 검출하여, 단위전류당의 피스톤의 변위량으로부터, 피스톤에 체결하고 있는 탄성부재의 스프링정수를 연산한다.
여기서 도 8에, 피스톤이나 가동부 등의 질량 m1과, 도 1에 나타내는 스프링기구(205)의 스프링정수 k1과, 압축실의 가스스프링 K2와 공진주파수와의 관계를 나타낸다. 동 도면 (a)는 가스스프링 K2가 작용할 때의 공진주파수이고, 동 도면 (b)는 압축실의 가스스프링 K2가 작용할 때의 공진주파수를 나타낸다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 스프링정수 k1과 압축실의 가스스프링정수 k2, 피스톤질량 m의 크기에 의해, 적어도 가스스프링을 포함한 공진주파수 f를 공진주파수 결정수단에 의해 계산한다. 또한 부하의 크기로부터, 초기에 흡입측 위치로 이동이 필요할 때, 피스톤을 이동시키는 직류전류의 전류치를 결정한다.
측정이 종료되면, 한번, 측정을 위해 직류전류의 통전을 멈추고, 공진주파수 결정수단으로 결정된 구동주파수로 기동제어를 한다. 또한 오프셋전류가 필요할 때에는, 결정된 오프셋전류를 통전하여, 피스톤을 흡입측 위치로 이동시킨 후에 정현파전류를 중첩시켜, I=I0sinωt+△I의 전류를 리니어 모터(112)로 통전한다. 피 스톤은 이동한 상태에서 진폭하여, 피스톤위치검출수단(124)으로부터의 피스톤의 위치정보에 의해, 인버터제어부(105)는 직류전류의 통전을 멈추고, 정현파전류 I=I0sinωt를 리니어 모터(112)로 통전하여, 구동제어한다.
본 실시예에 의하면, 환경조건이나 냉매의 특성의 차이에 의한 압축기를 보호하면서 리니어 압축기를 기동시킬 수 있다.
한편, 가스스프링정수 k2는 부하나 운전조건에 의해 변동한다. 도 8에서 나타낸, 피스톤위치검출수단(124)으로부터의 피스톤의 위치정보와, 적어도 리니어 모터전류검출수단(107)으로부터의 검출전류정보와, 압축스프링의 스프링정수 k1로부터 피스톤의 스트로크변화량을 산출하고, 이 변화량이 규정치보다도 클 때, 리니어 모터(112)로 통전하는 전류의 증가속가속도를 작게 하도록 제어하는 것이 바람직하다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 구동제어를 나타내는 블록도이다.
본 실시예는 온도검출수단(102)과 부하연산수단(125)을 구비한다.
온도검출수단(102)은 증발기(113)의 온도를 검출하는 증발기용 온도검출기 (118), 실내의 온도를 검출하는 실내온도검출기(117), 응축기의 온도를 검출하는 응축기용 온도검출기(119), 또는 실외의 온도를 검출하는 실외온도검출기(115)로부터의 신호를 입력한다. 부하연산수단(125)은 온도검출수단(102)으로부터의 정보에 의해 부하를 계산한다. 그리고, 부하연산수단(125)은 수면, 기동초기, 일단 정지후의 재기동, 또는 재구동 등의 압축기의 상태나, 부하의 무게 등의 구동제어에 필 요한 부하를 연산하여, 적어도 오프셋전류가 필요한지의 여부, 또 필요하면 부하의 크기에 따른 직류전류의 값이나 전류가감속도를 연산한다.
압축기의 기동시에, 부하연산수단(125)으로부터의 정보를 기초로, 인버터제어부(105)는 인버터(104)의 파워소자를 스위칭하여, 리니어 모터(112)를 기동제어한다.
예를 들면, 부하연산수단(125)이 수면 모드라고 판단하였을 때의 동작을 다음에 설명한다.
기동초기에 규정의 직류전류를 리니어 모터(112)에 통전하여, 피스톤을 일단 흡입측 위치에 오프셋시킨 후, 규정치의 정현파전류를 중첩시켜 I=I0sinωt+△I의 전류를 통전하여, 피스톤을 왕복운동하게 한다. 점차로 냉동사이클중의 냉매는 고저압력차가 커진다. 이 냉매의 고저압차가 커지면, 응축기(113)의 온도가 상승하고, 증발기(116)의 온도가 저하한다. 따라서, 응축기용 온도검출기(118) 또는 증발기용 온도검출기(119)로부터의 신호를 온도검출수단(102)으로 검출하고, 그 부하를 부하연산수단(125)으로 연산하여, 설정조건에 도달하면, 직류전류를 멈추고, 규정된 정현파교류전류 I=I0sinωt를 통전한다. 그 후 각 장치의 온도정보에 기초하여, 미리 결정된 전류가감속에 따라서 구동제어시킨다.
도 10은 차량용 공기조화장치에 리니어 압축기를 적용한 경우의 구동제어의 실시예를 나타내는 블록도이다.
먼저, 제 1 실시예에 대하여 설명한다.
노면으로부터의 진동이나 엔진의 진동에 의해, 리니어 압축기의 피스톤부의 축선상에 30G의 진동이 가해지면, 피스톤을 지지하는 스프링기구가 공진하여, 외부진동에 의해 피스톤은 왕복운동한다. 그래서 차량용 리니어 압축기의 기동제어에 있어서는, 기동시에, 리니어 압축기에 직류전류를 통전하여 피스톤을 소정위치로 규제한다. 또, 외부진동에 의한 피스톤의 진폭에 대하여 정현파전류의 위상을 제어하여, 회생제동을 걸어도 좋다. 이렇게 하여 외부로부터의 강제진동을 억제하여 피스톤의 자유진동을 소정위치로 규제한 후, 목표의 정현파전류 I= I0sinωt를 통전하여, 피스톤의 왕복운동을 시작한다. 따라서, 기동시에, 외부로부터의 강제진동이 계속되는 가운데에서도 피스톤을 규정치 이내로 억제시키기 때문에, 피스톤을 왕복운동하게 하여도, 피스톤이 실린더 헤드에 충돌하지 않고 냉매의 순환량을 증대시킬 수 있다.
다음에 제 2 실시예에 대하여 설명한다.
강제진동량 검출수단(123)은 압축기의 진동가속도를 검출한다. 인버터제어부(105)는 이 강제진동량 검출수단(123)으로부터의 신호에 의해, 외부요인에 의한 강제진동에 따른 피스톤의 이동방향과 진폭량에 따른 직류전류의 정역과 전류치를 결정하여 출력한다. 즉, 외부로부터의 강제진동이 계속되는 가운데, 그것에 적당한 직류전류를 인버터제어부(105)로부터 인버터(104)로 출력하여, 파워소자를 스위칭하여 피스톤을 규정치이내로 억제한 후에 기동제어를 함으로써, 피스톤의 충돌을 회피할 수 있고, 보다 신뢰성이 높은 차량용 리니어 압축기의 기동제어를 할 수 있다.
다음에, 제 3 실시예에 대하여 설명한다.
피스톤이 외부요인에 의해 진폭운동하면, 리니어 모터가 발전기가 되어, 감긴 선에 유기전압이 유기된다. 도 11은 강제진동의 강도에 대한 유기전압의 변화를 나타내는 특성도이다. 이 유기전압을 검출하여, 검출한 전압값에 따라서, 피스톤의 진동을 억제시키기 위한 직류전류의 전류치를 결정한다. 그리고, 압축기의 기동시나 운전시에, 결정된 전류치로 직류전류를 부가함으로써, 외부로부터의 강제진동이 계속되는 가운데에서도 확실하게 피스톤을 규정치이내로 억제할 수 있다. 그리고, 피스톤을 규정치 이내로 억제함으로써, 외부로부터의 진동이 가해진 경우에도, 진동검출기를 사용하지 않고, 보다 저비용으로 신뢰성이 좋은 기동제어를 할 수 있다.
다음에, 제 4 실시예에 대하여 설명한다.
피스톤이 외부요인에 의해 진폭운동하면, 리니어 모터는 발전기가 되어, 전류가 인버터(104)의 전원측으로 회생된다. 회생되는 전류를 회생전류 검출수단으로 검출하여 가진력을 계산하고, 이 가진력을 부정하도록 전류를 제어한다. 즉, 외부에서 피스톤에 가진력이 작용하여도, 피스톤이 실린더 헤드에 충돌하지 않도록 리니어 모터의 전류를 저감시키거나, 또는 직류성분의 오프셋전류를 중첩시켜, 충돌을 회피시킨다. 또한 리니어 압축기를 제어하고 있는 도중에 외부진동에 의해 피스톤이 강제적으로 진폭하여도, 회생전류 검출수단에 의해 전류치로부터 외부진폭량을 검출할 수 있고, 그 정보를 기초로 억제제어하는 것이 가능해진다.
또, 상기 실시예에서는, 냉매를 사용한 밀폐형 압축기를 사용하여 설명하였지만, 냉매이외의 가스, 예를 들면 공기나 기타 기체를 압축하는 것이어도 좋고, 또한 압축기의 형태에 대해서도 개방형 압축기여도 좋다.
상기로부터의 설명으로 명백하듯이 본 발명은, 프리 피스톤 구조의 리니어 압축기의 기동제어에 있어서, 기동시에 리니어 모터에 직류성분의 전류를 통전함으로써, 피스톤을 미리 흡입측으로 이동하고, 피스톤과 실린더 헤드사이에 냉매압축을 위한 스페이스를 확보한 후, 리니어 모터에 더욱 정현파 교류전류를 중첩시킨다. 이에 따라, 수면 기동의 환경조건하에서도, 스트로크를 크게 취하기 때문에, 액압축상태로부터 압축냉매를 순환시킬 수 있다. 또한, 액압축상태에서는 압축스프링이 크고, 피스톤의 스트로크는 신장하지 않는다. 액압축상태로부터 냉동사이클의 고저압력의 압력차가 나타나기 시작하면, 압축스프링은 순식간에 가벼워져 리니어 모터에 흐르는 전류가 동일하여도, 순식간에 피스톤의 진폭량이 증대한다. 따라서 초기에 오프셋전류를 통전해 두지 않으면, 피스톤이 실린더 헤드에 충돌한다.
본 발명은 수면 기동에 있어서 피스톤의 신뢰성을 높이면서 프리 피스톤구조의 리니어 압축기를 기동제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 기동후에, 냉동 사이클의 고저압차가 커져, 냉매의 순환량이 증대하여, 피스톤이 실린더에 충돌할 위험이 적어지면, 리니어 모터에 통전하고 있는 직류성분의 전류를 없애어, 통상적인 정현파구동을 함으로써, 피스톤이 충돌하지 않고, 더욱 모터의 감긴 선에 흐르는 전류에 의한 쥴 손실 및 리니어 모터를 구동시키는 인버터의 손실을 저감할 수 있고 효율적인 기동제어를 할 수 있다.
또한, 본 발명은 냉동사이클의 고압측의 압력을 검출하고, 검출된 압력신호를 설정치와 비교하여, 설정치 이상일 때에 리니어 모터에 인가하고 있는 직류전류를 멈춤으로써, 어떠한 환경조건에서도, 고압측의 압력을 항상 감시할 수 있고, 확실하게 피스톤이 실린더 헤드와 충돌하지 않은 상태를 확보하여, 피스톤의 오프셋전류를 끊을 수 있어, 보다 신뢰성이 높고 효율적인 기동제어를 할 수 있다.
또한, 본 발명은 기동시, 리니어 모터에 전류를 규정치로 통전하여, 리니어 모터의 전류와 전압으로부터 전력을 산출하여, 연산한 전력치와 설정치와 비교하여 연산한 전력치쪽이 클 때, 리니어 모터에 인가하는 전류를 순차로 증가시킨다. 이렇게 리니어 모터의 전류와 전압으로부터 얻어지는 전력량으로부터 부하를 간편하게 검출하고, 리니어 모터에 통전하는 정현파전류를 순차로 설정치까지 가속시킨다. 피스톤의 실린더에의 충돌을 확실하게 방지할 수 있는 동시에, 압축효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 기동시에, 규정의 정현파상의 기동전류를 통전하여, 피스톤위치를 검출하고, 이 검출된 피스톤위치정보에 기초하여, 전류에 대한 피스톤의 진폭량을 검출함으로써 간편하게 부하를 검출하고, 부하의 크기에 의해 리니어 모터에 통전하는 정현파전류의 증가속도를 결정함으로써, 환경조건이 변화하고, 또한 사용하는 냉매가 달라도, 기동시에 피스톤이 충돌하지 않고, 더구나 부하상태마다 최적의 기동제어를 행할 수 있다.
또한, 본 발명은 피스톤위치검출수단으로부터의 스트로크변화량과, 미리 리니어 모터의 추력정수와 스프링정수 등으로부터 결정되는 스트로크량을 비교하여, 피스톤위치 검출수단으로 검출한 피스톤의 스트로크량보다도, 결정한 공진주파수로부터 산출한 피스톤의 스트로크량이 작을 때, 리니어 모터에 통전하는 교류전류의 증가속도를 느리게 하는 것이다. 피스톤의 실린더 헤드로의 충돌을 방지하면서, 효율적인 구동을 할 수 있다.
또한, 본 발명은 응축기의 온도, 증발기의 온도, 실내온도, 및 실외온도중의 적어도 하나의 온도를 온도검출수단에 의해서 검출하고, 온도검출수단에 의해서 검출한 온도로부터 기동시에 필요한 직류성분의 전류치를 결정하여, 결정한 전류치를, 기동시에 리니어 모터에 통전하는 것이다. 본 발명에 의하면, 온도검출수단에 의해서 검출한 온도에 의해 부하를 계산하고, 이 부하정보에 의해, 피스톤을 이동시키는 직류전류치를 결정하여, 수면 기동시에는 오프셋전류를 흐르게 하고, 또한 부하의 상태에 따른 오프셋전류치로 함으로써, 모든 부하조건에 최적으로 기동제어할 수 있다. 또, 전류증가율을 결정할 수도 있다.
또한, 본 발명은 기동시에 리니어 모터에 직류성분의 전류를 통전하는 제 1 공정과, 그 후 교류전류를 통전함으로써, 정지시킨 피스톤을 기동시키는 제 2 공정을 가진 것으로, 외부로부터의 강제진동으로 피스톤이, 축방향으로 진동하고 있었다고 해도, 리니어 모터의 기동시에, 피스톤을 정지시킨 후에 기동시키기 때문에, 피스톤이 예정이외의 스트로크가 되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 진동가속도를 검출하는 강제진동량 검출수단을 설치하여, 제 1 공정에서는, 강제진동량 검출수단으로 검출한 강제진동에 동반한 피스톤의 진폭방향과 진폭량에 따른 전류를 통전하는 것이며, 검출한 진동정보에 의해 기동시 의 리니어 모터에 인가하는 직류전류의 값을 결정하여 기동제어하기 때문에, 보다 확실한 기동제어를 할 수 있다.
이에 따라, 특히 전기자동차용에 탑재할 때, 지나친 전력을 필요로 하지 않고 효율적으로 차량용 리니어 압축기를 기동제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 리니어 모터에 유기되는 유기전압으로부터 강제진동량을 검출하여, 제 1 공정에서는, 강제진동량 검출수단으로 검출한 강제진동에 동반한 피스톤의 진폭방향과 진폭량에 따른 전류를 통전하는 것이며, 리니어 모터에 유기되는 유기전압으로부터 검출한 강제진동량에 의해 기동시의 리니어 모터에 인가하는 직류전류치를 결정하여 기동제어하기 때문에, 보다 확실한 기동제어를 할 수 있다.
또, 본 발명은 외부로부터의 진동에 의해 리니어 모터에 회생되는 전류를 검출하는 회생전류 검출수단을 설치하여, 제 1 공정에서는, 검출한 전류에 동반하는 피스톤의 진폭량에 응한 전류를 통전하는 것으로, 외부로부터의 진동에 의해 리니어 모터에 회생되는 전류를 회생전류 검출수단으로 검출하여, 기동시의 리니어 모터에 인가하는 직류전류의 값을 결정하여 기동제어하기 때문에, 보다 확실한 기동제어를 할 수 있다.

Claims (11)

  1. 실린더와 피스톤을 가진 압축기구와, 이 압축기구를 동작시키는 리니어 모터를 구비하고, 상기 리니어 모터는 상기 실린더와 연결되는 고정부와, 상기 피스톤과 연결되는 가동부를 가지며, 상기 리니어 모터에 의해 상기 피스톤에 추력을 생기게 하는 리니어 압축기의 구동제어방법으로서, 기동시에 상기 리니어 모터에 직류성분의 전류를 통전하는 제 1 공정과, 그 후 교류전류를 가함으로써, 상기 피스톤을 미리 이동한 위치로부터 기동시키는 제 2 공정을 가진 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 구동제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 공정후에, 직류성분의 통전을 정지하는 공정을 가진 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 구동제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 리니어 압축기와 응축기와 감압팽창기와 증발기를 고리형상으로 접속하여 냉동사이클을 구성하고, 상기 냉동사이클의 고압측 냉매의 압력을 검출하는 압력검출수단을 설치하여, 상기 압력검출수단으로 검출한 냉매압력이 소정압력을 넘었을 때에, 순차로 전류를 설정치까지 증가시키는 공정을 가진 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 구동제어방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 리니어 모터의 전류와 전압을 검출하여 전력을 산출 하고, 산출한 상기 전력이 소정치를 넘었을 때에, 순차로 전류를 설정치까지 증가시키는 공정을 가진 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 구동제어방법.
  5. 실린더와 피스톤을 가진 압축기구와, 이 압축기구를 동작시키는 리니어 모터를 구비하고, 상기 리니어 모터는 상기 실린더와 연결되는 고정부와, 상기 피스톤과 연결되는 가동부를 가지며, 상기 리니어 모터에 의해 상기 피스톤에 추력을 생기게 하는 리니어 압축기의 구동제어방법으로서, 기동전에 상기 리니어 모터에 직류성분의 전류를 통전하여 상기 피스톤을 이동시키고, 상기 피스톤의 이동량을 피스톤위치 검출수단으로 검출하여, 상기 피스톤위치 검출수단으로 검출한 이동량으로부터 공진주파수를 검출하고, 상기 공진주파수로부터 교류전류의 주파수를 결정하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 구동제어방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 피스톤위치검출수단으로 검출한 상기 피스톤의 스트로크량보다도, 미리 결정된 공진주파수로부터 산출한 피스톤의 스트로크량이 작을 때, 상기 리니어 모터에 통전하는 미리 결정된 교류전류의 증가속도보다 교류전류의 속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 기동제어방법.
  7. 리니어 압축기, 응축기, 감압팽창기 및 증발기를 구비하여 공기조화장치를 구성하고, 상기 리니어 압축기는 냉매를 압축하는 압축기구와, 이 압축기구를 동작시키는 리니어 모터를 밀폐용기내에 구비하며, 상기 압축기구는 실린더와 피스톤을 가지며, 상기 리니어 모터는 상기 실린더와 연결되는 고정부와, 상기 피스톤과 연결되는 가동부를 가지며, 상기 리니어 모터에 의해 상기 피스톤에 추력을 생기게 하는 리니어 압축기의 구동제어방법으로서, 상기 응축기의 온도, 상기 증발기의 온도, 실내온도 및 실외온도중의 적어도 하나의 온도를 온도검출수단에 의해서 검출하여, 상기 온도검출수단에 의해서 검출한 온도로부터 기동시에 필요한 직류성분의 전류치를 결정하여, 결정한 상기 전류치를 기동시에 상기 리니어 모터에 통전하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 구동제어방법.
  8. 냉매를 압축하는 압축기구와, 이 압축기구를 동작시키는 리니어 모터를 밀폐용기내에 구비하고, 상기 압축기구는 실린더와 피스톤을 가지며, 상기 리니어 모터는 상기 실린더와 연결되는 고정부와, 상기 피스톤과 연결되는 가동부를 가지며, 상기 리니어 모터에 의해 상기 피스톤에 추력을 생기게 하는 차량용 리니어 압축기의 구동제어방법으로서, 상기 피스톤의 이동량은 상기 피스톤이 실린더 헤드에 충돌될 수 있는 스트로크일 때, 상기 리니어 모터에 직류의 전류를 부가하는 것을 특징으로 하는 차량용 리니어 압축기의 구동제어방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 진동가속도를 검출하는 강제진동량 검출수단을 설치하고, 기동시에 상기 리니어 모터에 직류성분의 전류를 통전하는 제 1공정에서는, 상기 강제진동량 검출수단으로 검출한 강제진동에 동반한 상기 피스톤의 진폭방향과 진폭량에 따른 전류를 통전하는 것을 특징으로 하는 차량용 리니어 압축기의 구동제어방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 리니어 모터에 유기되는 유기전압으로부터 강제진동량을 검출하고, 상기 제 1 공정에서는, 검출한 상기 강제진동량에 동반한 상기 피스톤의 진폭량에 따른 전류를 통전하는 것을 특징으로 하는 차량용 리니어 압축기의 구동제어방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 외부로부터의 진동에 의해 상기 리니어 모터에 회생되는 전류를 검출하는 회생전류 검출수단을 설치하고, 상기 제 1 공정에서는, 검출한 상기 전류에 동반한 상기 피스톤의 진폭량에 따른 전류를 통전하는 것을 특징으로 하는 차량용 리니어 압축기의 구동제어방법.
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