[发明专利]线性压缩机的控制装置、包含其的压缩机及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种线性压缩机控制装置及控制方法。

背景技术

压缩机(compressor)通常是通过压缩制冷剂或其他工作气体以提高压力的机械装置，其广泛使用于冰箱和空调等。

压缩机可分为往复式压缩机(Reciprocating Compressor)、旋转式压缩机(Rotary Compressor)、涡旋压缩机(Scroll Compressor)。往复式压缩机在活塞(Piston)和缸筒(Cylinder)之间形成用于吸入及排出工作气体的压缩空间，活塞在缸筒内部进行直线往复运动而压缩制冷剂。旋转式压缩机在偏心旋转的转子(roller)和缸筒之间形成用于吸入或排出工作气体的压缩空间，转子沿着缸筒内壁进行偏心旋转而压缩制冷剂。涡旋压缩机在回旋涡旋盘(Orbiting Scroll)和固定涡旋盘(Fixed Scroll)之间形成用于吸入或排出工作气体的压缩空间，回旋涡旋盘沿着固定涡旋盘旋转而压缩制冷剂。

其中，往复式压缩机根据驱动活塞的方式可分为往复(Recipro)方式和线性(Linear)方式。

具体而言，往复方式是在旋转马达上结合曲柄轴(crank shaft)，并在该曲柄轴上结合活塞，将旋转马达的旋转力转换为直线往复运动的方式，与此相比，线性方式是在直线运动的马达的动子上直接连接活塞，利用马达的直线运动使活塞进行往复运动的方式。

在线性方式的往复式压缩机中，如前所述，因未设置有用于将旋转运动转换为直线运动的曲柄轴而摩擦损失较少，在压缩效率方面比往复方式压缩机的压缩效率要高。

在将所述往复式压缩机采用于冰箱或空调时，通过改变所述往复式压缩机中施加的电压(voltage)能够改变所述往复式压缩机的压缩比(compression ratio)，并由此能够控制制冷能力(freezing capacity)。

图1是通常的往复式压缩机的控制装置的结构图。

如图1所示，压缩机控制装置可包括：电压检测部3，检测马达中施加的马达电压；电流检测部4，检测马达中施加的马达电流；冲程估算器5，基于所述检测出的马达电流、马达电压及马达参数而估算冲程；比较器1，将所述冲程估算值和冲程指令值进行比较，并输出与之对应的差异信号；控制器2，根据所述差异信号，通过改变马达中施加的电压以控制冲程。

以下，对现有技术的压缩机控制装置的动作进行简略的说明。

首先，电压检测部3和电流检测部4分别检测马达中施加的马达电压及电流。

此时，冲程估算器5将马达电流、马达电压及马达参数利用于以下的数学式1以计算冲程估算值，并将计算出的冲程估算值提供给比较器1。

[数学式1]

其中，R表示电阻(resistance)，L表示电感器(inductance)，α表示马达常数或反电动势常数。

由此，比较器1将所述冲程估算值和冲程指令值进行比较，并在比较结果将该差异提供给控制器2。

由此，控制器2根据所述差异改变马达中施加的电压，从而控制冲程。即，如图2所示，如果冲程估算值大于冲程指令值，控制器2可减小马达施加电压(步骤S4)，如果冲程估算值小于冲程指令值，控制器2可增大马达施加电压(步骤S3)。

另外，通常采用有以上所述的往复式压缩机的冰箱是24小时运转的家用电器，冰箱的消耗功率可以说是冰箱技术领域中最为重要的技术要素。其中，压缩机的效率构成的影响可以说是最大，因此，为了减小冰箱的消耗功率，需要提高压缩机的效率。

此时，作为提高线性压缩机(linear compressor)的效率的方法中的一个是减少摩擦引起的损失。

为了减少摩擦损失，通过将活塞的初始值(或是组装或停止状态下的缸 筒上的活塞的位置)朝向缸筒的压缩空间侧(或是上死点方向)移动来减少冲程。

但是，活塞的初始值作为决定最大制冷能力的要素，如果减小初始值，当运转频率相同时，缸筒和活塞间的每单位时间的摩擦面积减少，从而减少摩擦引起的损失并效率提升，但与此同时，因最大制冷能力减小而不易应对过负载。

另外，如果将活塞的初始值朝向压缩空间侧的相反侧移动，虽然能够增大压缩机的最大制冷能力，但是由于活塞的移动距离(上死点及下死点间的距离)增加，导致缸筒和活塞间的摩擦引起的损失增加并减小效率。