振动压缩机的制作方法

专利名称：振动压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能用于电冰箱的振动压缩机。
振动压缩机被用于电冰箱是因为其具有结构简单、紧凑和轻量的特征，它还具有高的力比和低的功耗。在1993年的日本专利公开No.23347描述了一种传统的振动压缩机，下面参照图24描述这种传统的振动压缩机。
参见图24，图中示出了控制电路1、温度检测部分1-1、计算部分1-2、驱动电路1-3、温度检测器2和3、驱动部分4、压缩机5、冷凝器6、真空器(减压器)(vacuum device)7、电冰箱8以及蒸发器8-1。包含温度检测部分1-1、计算部分1-2和驱动电路1-3的控制电路1根据从检测对应于压缩机5吸入的致冷剂饱和蒸气压力的温度的温度检测器2和检测对应于由压缩机5压缩排出的致冷剂饱和蒸气压力的温度的温度检测器3的信号输出由压缩机5驱动的频率的驱动信号。
现在描述传统的振动压缩机的运作。温度检测部分1-1把温度检测器2和3检测到的信号转换成预定的电信号。计算部分1-2根据由温度检测器2和3转换成电信号的“对应于吸入压力的温度”和“对应于排出压力的温度”产生对应于压缩机5驱动的频率的电压。驱动电路1-3用于向驱动部分4提供对应于计算部分提供的电压的频率的驱动信号，而驱动部分4用于以对应于驱动信号的驱动力驱动压缩机5。
然而，在用这种传统技术制造的振动压缩机中存在一个问题，即压缩效率低下，这是由于驱动部分提供给压缩机的驱动力的变化引起活塞行程的不稳定，而驱动力的变化是因为代表致冷剂压力的实际的致冷剂温度与温度检测器检测到的温度之间有误差以及驱动部分的输入电压由于电力电压变化造成的，并且在某些情况下，气缸的阀会被活塞对阀的撞击而损坏。
在把活塞的上死点基准位置预设到远离阀的位置以防止阀受活塞的撞击而损坏的结构中存在的问题在于致冷剂不能充分地被压缩而使效率进一步降低。另外，还有一个问题使致冷能力降低，这是因为由致冷剂气体和共振簧形成的机械系统的弹性系数因为外界空气温度、电力电压和负载的变化产生的变化而引起的活塞行程变化。
而且，还有一个问题使其效率进一步降低，这是由于代表致冷剂压力的实际致冷剂温度与温度检测器检测到的温度之间存在误差造成了由致冷剂气体与共振簧形成的机械系统的共振频率与驱动机械系统的电气系统的共振频率之间有差异。
在日本实用新型公开No.145679/1990中描述了另一种类型的传统的振动压缩机。该传统的振动压缩机参见图25。
参见图25，图中示出了交流电源41、可变电压整流器42、压力指令发生器43、求和放大器44、频率振荡器45、脉冲信号发生器46、正交变换器(orthogonalconverter)47、直线电动机48、压缩机49、压力箱(pressure tank)50、振动压缩机51和压力检测器52。
交流电源41用于向可变电压整流器42提供电力，而可变电压整流器42用于根据交流电源41提供的电力和脉冲信号发生器46给出的信号向正交变换器47提供电力。下面描述这种类型的传统的振动压缩机的运作。压力指令发生器43用于向求和放大器44给出压力指令，求和放大器44用于把压力指令发生器43给出的压力指令加到待放大的压力检测器52检测出的压力值上，并向频率振荡器45输出信号。频率振荡器45根据求和放大器44给出的信号产生振荡频率，脉冲信号发生器46根据频率振荡器45振荡的频率向正交变换器47给出脉冲信号。正交变换器47用可变电压整流器42根据脉冲信号发生器46产生的信号提供的电力驱动组成振动压缩机51的直线电动机48。
压缩机49吸入致冷剂49，对它进行压缩，并在直线电动机48的驱动时把它排出到压力箱50内。压力检测器52检测从压力箱50排出的致冷剂的压力，并向求和放大器44输出一信号。使用传统的振动压缩机是打算通过控制频率振荡器45的振荡频率，即使压力指令发生器指令的压力与压力检测器52检测到的压力箱50内的压力存在差异，也使振动压缩机51如所要求的那样工作。
然而，该振动压缩机有一个问题，即由于不能检测到负载情况的变化引起的振动压缩机的共振频率的变化，造成实际的工作频率与共振频率之间有差异，使压缩效率降低。另外，还有一个问题是频率控制本身有可能不确定或不稳定，这是由于实际的致冷剂压力与压力检测器检测到的压力之间存在误差，以及在检测压力时随着安装压力检测器的位置而产生时间滞后。
因此，从上述问题的观点出发，本发明的第一个目的在于防止压缩机降低压缩效率和防止阀因受到活塞撞击而损坏，其做法是在活塞行程或者上死点位置变化时检测对行程基准值或者上死点基准值的偏移，并根据该偏移控制驱动活塞的驱动力。
本发明提供一种振动压缩机，它包含具有吸入阀(intake valve)和排出阀(ejctor valve)的管状气缸、在气缸内轴向移动的活塞、通过向活塞给出驱动力来驱动活塞的活塞驱动部分、沿活塞的轴向连接以检测活塞的位移并把它作为活塞位置信号输出的位移检测部分、根据位移检测部分的活塞位置信号检测活塞的上死点位置的上死点位置检测部分以及在检测出上死点位置检测部分已经检测到上死点位置后立即根据上死点位置与预置的上死点位置基准值之间的差值改变活塞驱动部分提供给活塞的驱动力的驱动力控制部分，这样达到上述第一个目的。
另外，本发明还提供一种振动压缩机，它包含根据位移检测部分的活塞位置信号检测活塞的上死点位置候选位置的上死点位置候选位置检测部分、存储上死点位置候选位置检测部分检测到的上死点位置候选位置的上死点位置候选位置存储部分、从存储在上死点位置候选位置存储部分内的上死点位置候选位置中选出一个位置的确定上死点位置的上死点位置确定部分以及在检测出上死点位置检测部分已检测到上死点位置后立即根据上死点位置与预置的上死点位置基准值之间的差值改变活塞驱动部分提供给活塞的驱动力的驱动力控制部分，这样达到上述第一个目的。
又，本发明的第二个目的在于提供高效率的振动压缩机，即使外界空气温度、电力电压或者负载发生变化，它也既不会引起活塞过行程(over stroke)，也不会降低效率，且在致冷剂气体与共振簧形成的机械系统的共振频率与驱动机械系统的电气系统的共振频率之间不会有差异。
为了实现上述第二个目的，根据本发明的振动压缩机包含具有吸入阀和排出阀的管状气缸、分布在气缸周围的磁体、沿气缸轴向移动并受磁体影响的线圈、与该线圈连接并在气缸内沿轴向移动的活塞、连接至活塞的共振簧、沿活塞轴向连接的位移检测器、把交流电力变换成直流电力的变换电路、通过开关晶体管把直流电力转换成交流电力并把电压加到线圈上的逆变器电路、根据位移检测器的活塞位置信号计算活塞的上死点位置的上死点位置计算装置以及根据上死点位置和预置的上死点基准值之间的差值改变逆变器电路的输出电压的逆变器控制装置。
另外，根据本发明的振动压缩机有根据位移检测器的活塞位置信号计算活塞行程的行程计算装置和根据该行程与预置的行程基准值之间的差值改变逆变器电路的输出电压的逆变器控制装置。
又，根据本发明的振动压缩机包括根据位移检测器的活塞位置信号计算活塞的上死点位置的上死点位置计算装置、根据活塞位置信号计算活塞的行程的行程计算装置以及根据行程和预置的行程基准值之间的差值改变逆变器电路的输出电压幅度并根据上死点位置与预置的上死点基准值之间的差值改变逆变器电路的输出电压直流分量的逆变器控制装置。
再者，根据本发明的振动压缩机包括根据位移检测器的活塞位置信号计算活塞的上死点位置的上死点位置计算装置、根据活塞位置信号计算活塞行程的行程计算装置、检测逆变器的输出频率与活塞位置信号的频率之间的差值的频率比较装置以及根据行程与预置的行程基准值之间的差值改变逆变器电路的输出电压的幅度并根据上死点位置与预置的上死点基准值之间的差值改变逆变器电路的直流电压分量以及通过改变逆变器电路的输出频率使逆变器的输出频率与活塞位置信号的频率之间的差值消失的逆变器控制装置。
这种构造可有效地防止活塞的过行程，它根据上死点位置与上死点基准值之间的差值改变逆变器电路的输出电压，即使在诸如外界气温、电压力电压或者负载等外界条件改变时也总是使活塞的上死点保持在基准位置。另外，上述的构造还有效地防止了致冷能力的下降，它根据行程与行程基准值之间的差值改变逆变器电路的输出电压幅度，即使在诸如外界气温、电力电压和负载改变时总是能保持活塞的行程在某一大小。
而且，上述构造还有效地防止了活塞过行程以及致冷能力的下降，它根据行程与行程基准值之间的差值改变逆变器电路的输出电压幅度，并根据上死点位置与上死点基准值之间的差值改变逆变器电路的输出电压直流分量，即使外界条件变化时也总是能保持上死点在相同的位置和保持活塞的行程在某一大小。
又，这种构造有效地防止了活塞过行程，它根据行程与行程基准值之间的差值改变逆变器电路的输出电压幅度，以保持活塞的行程在某一大小，并根据上死点位置与上死点基准值之间的差值改变逆变器电路的输出电压直流分量，即使在外界条件变化时，也总是保持上死点在相同的位置，还通过改变逆变器电路的输出频率使逆变器电路的输出频率与活塞位置信号的频率之间的差值消失，该构造还总是有效地使压缩机具有最高的效率，这是通过使由致冷气体和共振簧形成的机械系统的共振频率与驱动机械系统的电气系统的共振频率相一致实现的。
而且，从上述问题的观点出发，本发明的第三个目的在于防止压缩机的压缩效率降低，即使振动压缩机的共振频率由于负载条件变化或者类似原因引起变化通过检测以改变驱动频率驱动压缩机的活塞所需要的活塞电流值或幅值，并以根据这些变化检测到的共振频率驱动活塞，使压缩机能在共振频率下运行。
为了实现上述第三个目的，本发明提供一种振动压缩机，它包含具有吸入阀和排出阀的管状气缸、在气缸内轴向移动的活塞、通过把交流电压作为活塞驱动力加到活塞上以驱动活塞的活塞驱动部分、连接到活塞上的共振簧、检测活塞驱动部分提供给活塞的活塞驱动力的电流值的驱动力检测部分、沿活塞轴向连接的检测活塞的位移并把它作为活塞位置信号输出的位移检测部分、根据位移检测部分的活塞位置信号检测活塞往复运动的频率的频率检测部分以及当驱动力检测部分检测到的电流值与活塞和共振簧的共振频率一样变为最小时通过把活塞驱动部分在某些时间间隔提供给活塞的活塞驱动力的频率逐步提高或降低某一量以确定频率检测部分检测到的频率来达到活塞驱动部分提供给活塞的活塞驱动力频率的控制部分。
另外，为了实现上述第三个目的本发明提供一种振动压缩机，它包含具有吸入阀和排出阀的管状气缸、在气缸内轴向移动的活塞、通过把交流电压作为活塞驱动力加到活塞上以驱动活塞的活塞驱动部分、连接到活塞上的共振簧、检测活塞驱动部分提供给活塞的活塞驱动力的电流值的驱动力检测部分、沿活塞的轴向连接的检测活塞的位移并把它作为活塞位置信号输出的位移检测部分、根据位移检测部分的活塞位置信号检测活塞往复运动的频率的频率检测部分以及通过把活塞驱动部分在某些时间间隔提供给活塞的活塞驱动力的频率逐步提高或降低某一量来达到活塞驱动部分提供给活塞的活塞驱动力频率的控制部分，如果在频率提高或降低之后驱动力检测部分检测到的电流值小于在频率提高或降低之前的值，则把在提高或降低频率之后获得的电流值较小的频率作为活塞驱动部分提供的活塞驱动力频率，并重复提高或降低该频率，一直到在提高或降低频率之前驱动力检测部分检测到的电流值小于在提高或降低活塞频率后的值，以把频率检测部分检测到的频率确定为活塞和共振簧的共振频率。
因此，根据本发明的振动压缩机具有上述构造，在这种构造中，活塞驱动部分把交流电压加到在具有吸入阀和排出阀的管状气缸内轴向移动的活塞上作为活塞驱动力，驱动力检测部分检测活塞驱动部分提供给活塞的活塞驱动力的电流值，位移检测部分检测活塞的位移，并把它作为活塞位置信号输出，频率检测部分根据位移检测部分的活塞位置信号检测活塞往复运动的频率，以及控制部分当驱动力检测部分检测到的当前电流值与活塞和共振簧的共振频率一样变为最小时通过把活塞驱动部分在某些时间间隔提供给活塞的活塞驱动力频率逐步提高或降低某一量以确定频率检测部分检测到的频率来达到活塞驱动部分提供给活塞的活塞驱动力的频率。
另外，在根据本发明的振动压缩机中，活塞驱动部分把交流电压加到具有吸入阀和排出阀的管状气缸内轴向移动的活塞上作为活塞驱动力，驱动力检测部分检测活塞驱动部分提供给活塞的电流值，位移检测部分检测活塞的位移，并把它作为活塞位置信号输出，频率检测部分根据位移检测部分的活塞位置信号检测活塞往复运动的频率，以及控制部分通过把活塞驱动部分在某些时间间隔提供给活塞的活塞驱动力的频率逐步提高或降低某一量来达到活塞驱动部分提供给活塞的活塞驱动力频率的控制部分，如果在频率提高或降低之后驱动力检测部分检测到的电流值小于在频率提高或降低之前的值，则把在提高或降低频率之后获得的电流值较小的频率作为活塞驱动部分提供的活塞驱动力频率，并重复提高或降低该频率，一直到在提高或降低频率之前驱动力检测部分检测到的电流值小于在提高或降低活塞频率后的值，以把频率检测部分检测到的频率确定为活塞和共振簧的共振频率。


图1是本发明的第一实施例的振动压缩机的结构图；图2是本发明的第一实施例的工作流程图；图3是本发明的第一实施例的工作时序图；图4是本发明的第二实施例的振动压缩机的剖面图；图5是本发明的第二实施例的装置的电路图；图6是本发明的第二实施例的工作流程图；图7是本发明的第二实施例的工作时序图；图8是本发明的第三实施例的电路图；图9是本发明的第三实施例的工作流程图；图10是本发明的第三实施例的工作时序图；图11是本发明的第四实施例的电路图；图12是本发明的第四实施例的工作流程图；图13是本发明的第四实施例的工作时序图；图14是本发明的第五实施例的电路图；图15是本发明的第五实施例的工作流程图；图16是本发明的第五实施例的工作时序图；图17是本发明的第六实施例的振动压缩机的结构图；图18是本发明的第六实施例的工作流程图19是本发明的第六实施例的工作时序图；图20是说明本发明第六实施例的控制部分存储频率和电流值的存储状态图；图21是本发明的第七实施例的振动压缩机的结构图；图22是本发明的第七实施例的工作流程图；图23是说明第七实施例的控制部分内比较电流值的状态的特性曲线图；图24是传统的振动压缩机的一个例子的结构图；以及图25是传统的振动压缩机的另一个例子的结构图。
下面通过用附图来描述本发明的实施例。(第一实施例)参见图1，图中示出了根据本发明的第一实施例的振动压缩机的结构图。图2和图3示出了该实施例的工作流程以及该实施例的时序图。参见图1，图中示出了气缸11、活塞12A、活塞驱动部分13A、位移检测部分14A、上死点位置检测部分15A以及驱动力控制部分16A。在该图中，活塞12A在活塞驱动部分13A的驱动力的帮助下在气缸11内轴向移动。位移检测部分14A包含差动变压器，它沿活塞12A的轴向连接，以检测活塞12A的位移，作为诸如差动变压器的输出电压值等的活塞位置信号。
上死点位置检测部分15A根据由位移检测部分14A检测到的活塞12A的位置信号把活塞上端位置与当前上死点位置进行比较，并把接近安装在气缸11内的阀门附近的点作为活塞12A的上死点位置检测。驱动力控制部分16A检测出上死点位置检测部分15A已经检测到上死点位置，并立即把上死点位置检测部分15A检测到的上死点位置与预置的上死点位置基准值比较，然后根据偏差改变活塞驱动部分13A提供给活塞12A的驱动力，例如，如果上死点位置小于上死点位置基准值1mm作为偏差，则提高活塞驱动部分13A提供给活塞12A的驱动力1V。虽然在上述例子中，“提高1V”是对于“少1mm”给出的，以此作为因为上死点位置与上死点位置基准值之间的偏差而由活塞驱动部分13A提供给活塞12A的驱动力的变化率，但该变化率并不限制于这些值，而是表示驱动力的任意单位可以与表示偏差的任意单位相关联，例如“超过0.1mV”就“降低5N”。
参见图3，粗虚线111(a)表示活塞上端轨迹的预期值，粗实线112(b)表示实际活塞上端位置的轨迹。下面用图2的流程图和图3的时序图描述具有上述结构的本实施例的振动压缩机的工作的具体例子。
活塞驱动部分13A用预定的驱动力驱动活塞12A(步骤101)。位移检测部分14A检测活塞12A的位移，把它作为活塞位置信号(步骤102)。上死点位置检测部分15A把位移检测部分14A检测到的活塞位置信号与当前上死点位置比较(步骤103)。
如果步骤103的比较结果是当前上死点位置大于由活塞位置信号表示的活塞位置，则重复执行步骤102和103，如果由活塞位置信号表示的活塞位置等于或大于当前上死点位置，则把根据该活塞位置信号获得的点作为当前上死点位置检测(步骤104)。驱动力控制部分16A根据电信号检测出上死点位置检测部分15A已经检测到上死点(步骤105)。驱动力控制部分16A把预置上死点位置基准值(图3中的X)与上死点位置检测部分15A检测到的上死点位置比较(步骤106)。
如果步骤106的比较结果是上死点位置没有到达上死点位置基准值，则紧接在检测到上死点位置检测部分15A已经检测到上死点位置(图3中4tl)后驱动力控制部分16A根据上死点位置与上死点位置基准值之间的差值(图3中的上死点偏差d1)提高活塞驱动部分13A的驱动力(步骤106(a))。
如果上死点位置等于上死点位置基准值(图3中的t2)，则驱动力控制部分16A维持当前的驱动力(步骤l06(b))，而如果上死点位置超出上死点位置基准值，则驱动力控制部分16A检测出上死点位置检测部分15A已检测到上死点位置(图3中的t3)，然后立即根据上死点位置与上死点位置基准值之间的差值(图3中的上死点偏差d2)减小活塞驱动部分13A的驱动力(步骤106(c))。
如上所述，第一实施例的振动压缩机包括沿活塞12A的轴向连接的位移检测部分14A、根据位移检测部分14A的活塞位置信号检测活塞上死点位置的上死点位置检测部分15A以及在检测出上死点位置检测部分15A已经检测到上死点位置后立即根据上死点位置与预置的上死点位置基准值之间的差值改变活塞驱动部分13A提供给活塞12A的驱动力驱动力控制部分16A，因此，即使当诸如温度条件和压力条件等外界条件变化时造成上死点位置与上死点基准值之间有差异，通过在检测出上死点位置后立即根据上死点位置与上死点位置基准值之间的差值改变活塞驱动部分l3A的驱动力，总是能保持活塞12A的上死点位置在上死点位置基准值上，所以不会降低压缩效率，并能防止安装在气缸11内的阀门不受活塞12A撞击而损坏。(第二实施例)图4示出了本发明的第二实施例的振动压缩机的剖面图，而图5，6和7分别是本实施例的电路图、工作流程图以及工作时序图。参见图4，管状气缸11安装在振动压缩机10的中央，多片永磁体12围绕气缸11的圆内放置。圆形线圈13安装在永磁体12与气缸11之间，线圈13可以沿气缸11的轴向移动，永磁体12与线圈13之间有相互作用。
压缩活塞14容纳在气缸11内，形成具有吸气口阀15和排气阀16的压缩腔17，活塞与线圈13相连，所以它也在气缸11内轴向移动。另外，吸气阀15与排气阀16分别与吸气管18和排气管19相连。而且，有共振簧20和包含沿活塞14轴向连接的工作变压器(working transformer)的位移检测器21。在永磁体12与气缸11之间形成由永磁体12产生的磁场。当把交流电加到放置在它们之间的线圈13上时，有根据提供的交变电流的频率的轴向力振动加到线圈13上，以驱动与线圈轴向连接的活塞。
下面参见图5，图中示出了交流市电22，它连接到把交流电转换成直流电的变换器电路23的交流输入部分。变换器电路23的直流输出部分的阳极连接到电解电容器24的阳极和逆变器电路25的晶体管TR1和TR3的集电极。变换器电路23的直流输出部分的阴极连接到电解电容器24的阴极和逆变器电路25的晶体管TR2和TR4的发射极。
在逆变器电路25中，TR1的发射连接到TR2的集电极，TR3的发射极连接到TR4的集电极，然后把振动压缩机10的线圈13连接在TR1的发射极和TR3的发射极之间。根据基极驱动电路26的信号使TR1和TR4对以及TR3和TR2对交替反复设置成通和断状态。位移检测器21包含沿活塞14的轴向连接的工作变压器，位移检测器21输出的活塞14的模拟位置信号通过A-D转换器27被转换成数字信号，并输入到上死点位置计算装置28。上死点位置计算电路28的输出端连接到逆变器控制装置29内的幅度控制装置30，而幅度控制装置30的输出端连接到基极驱动电路26。
幅度控制装置30包含一放大器32，它把来自上死点位置计算装置28的上死点位置信号与存储在逆变器控制装置29的存储器(未图示)内的上死点基准值31作比较，并与它们之间的差值成比例地改变逆变器控制装置29的输出电压幅度。
下面用图6的流程图和图7的时序图说明具有上述构造的振动压缩机的工作情况。在步骤1，接通交流市电电源22。电解电容器24通过变换器电路23充电，以把直流电力提供给逆变器电路25。然后，基极驱动电路26输出逆变器波形，把TR1和TR4对与TR3和TR2对交替反复设置成通和断状态。
把从直流转换成交流的电力从逆变器电路25提供给振动压缩机10的线圈13，振动压缩机10开始工作，然后连接到线圈13上的活塞14根据提供的交流电的频率沿气缸11的轴向振动，而致冷剂在压缩腔17内被压缩。在步骤2，通过A-D转换器27把位移检测器21输出的活塞14的模拟位置信号转换成数字信号，并把它输出到上死点位置计算装置28内。该信号表示活塞14面向压缩腔17的上位置。把该信号当作A，则在打开电源之后立即把A设置成0。
在接着的步骤3，如图7的周期1a所示在上死点位置计算装置28内计算为活塞14的上端位置最大值的上死点位置B。在步骤4，在逆变器控制装置29的幅度控制装置30内把上死点位置B与预置的上死点基准值C比较。如果上死点基准值C大于上死点位置B，则程序进至步骤5，根据上死点基准值C与上死点位置B之间的差值把逆变器输出电压V提高到如图7的周期2b所示的当前输出电压D加上(C-B)乘以单位电压E的大小。如果上死点基准值C与上死点位置B相同，则流程进至步骤6，逆变器输出电压V保持当前的输出电压D。
如果上死点基准值C小于上死点位置B，则程序进至步骤7，根据上死点位置B与上死点基准值C之间的差值把逆变器输出电压V降低到当前输出电压D减去(B-C)乘以单位电压E的大小。
在电源-接通之后，程序就反复进行步骤2、3、4和5，并且逐步提高逆变器的输出电压。在逆变器输出电压提高时，活塞的行程变大。然后，如果如图3a所示活塞的上死点位置B等于上死点基准值C，则程序进至步骤6，把逆变器输出电压保持在同一电压。因此，可以向线圈13提供相同的电压，使活塞14连续稳定地工作。
如果外界条件变化，例如，如果外界温度快速降低，则压缩腔17内的压力下降，从压缩腔17内的气体弹簧与共振簧20之间的平衡观点来看，由于共振簧较强，活塞位置上移。换句话说，如周期4a所示，上死点位置B变成大于上死点基准值C。
然后，程序从步骤4进至步骤7，根据上死点位置B与上死点基准值C之间的差值把逆变器输出电压V减小到当前输出电压D减去(B-C)乘以单位电压E的大小。再把相同的电压提供给线圈13，使活塞14继续稳定工作。
如上所述，第二实施例的振动压缩机包含沿活塞14的轴向连接的位移检测器21、把交流电力变换成直流电力的变换电路23、通过开关晶体管把直流电转换成交流电并把电压加至线圈的逆变器电路25、根据位移检测器21的活塞位置信号计算活塞的上死点位置的上死点位置计算装置29以及根据上死点位置与预置的上死点基准值之间的差值改变逆变器电路25的输出电压的幅度控制装置30，因此，通过根据上死点位置与上死点基准值之间的差值改变逆变器电路25的输出电压，即使外界条件变化，也总是能保持活塞14的上死点在基准值上，所以不会引起活塞14的过行程。
因此，它不会由于活塞撞击气缸11的顶部造成对气缸11内的吸入阀15和排出阀16的损坏。(第三实施例)接着，以下使用附图描述依据本发明的第三实施例。对于与第二实施例相同的结构，使用相同的标号并省略其详细描述。图8示出第三实施例中的电路图，图9示出第三实施例中工作流程图，图10示出第三实施例中的工作时序图。然后，以下描述图8中的电路。把来自位移检测器21的活塞14的模拟位置信号通过A-D转换器27转换成数字信号，并把它输入到行程计算电路33中。此行程计算装置33的输出端连到逆变器控制装置29中的幅度控制装置30，而幅度控制装置30的输出端连到基极驱动电路26。
幅度控制电路30包括放大器35，用于依据由比较获得的来自行程计算电路33的行程信号与存储在逆变器控制装置29的存储器(未示出)中的行程基准值34之差，而正比地改变至基极驱动电路26的输出电压。
以下根据图9中的流程图和图10中的时序图描述具有上述结构的振动压缩机的工作。在步骤11中，接通交流市电电源24。然后，通过变换器电路23对电解电容器24进行充电，对逆变器电路25提供直流电力。从基极驱动电路26中输出逆变器波形，逆变器电路25的一对TR1和TR4以及另一对TR3和TR2交替地重复设定或复位(开或关)状态。
然后，当逆变器电路25把从直流转换成交流的电力提供给振动压缩机10的线圈13后，振动压缩机10开始运转，连到线圈13的活塞14依据所提供的交流的频率沿气缸11的轴向振动，以压缩压缩腔17中的致冷剂。在步骤12，把来自位移检测器21的活塞14模拟位置信号通过A-D转换器27转换成数字信号，并把它输入到行程计算电路33中。此信号指出面对压缩腔17的活塞14的上端位置，并把它作为A。当电源刚一接通后，A就被立即设定为0。接着，在步骤13，在行程计算装置33中，根据图10中周期11a所示的活塞14上端位置的最大值和最小值计算活塞14的行程F。
在步骤14，在逆变器控制装置29的幅度控制装置30中，把行程F与预设的行程基准值G相比较。如果行程基准值G大于行程F，程序进到步骤15，并使逆变器输出电压V增加到某一电平，依据行程基准值G和行程F之差如周期12b中所示，该电平是当前输出电压D加上单位电压E的(G-F)倍。如果行程基准值G与行程F相同，则程序进到步骤16，逆变器输出电压V保持当前输出电压D。如果行程基准值G小于行程F，则程序进到步骤17，逆变器输出电压V减小到某一电平，依据行程F和行程基准值G之差，该电平是当前输出电压D减去单位电压E的(F-G)倍。
当电源刚一接通后，就立即重复步骤12、13、14和15中的程序，以逐步增加逆变器输出电压。随着逆变器输出电压的增加时，活塞的行程也增大。然后，如果活塞的行程F等于周期13a中所示的行程基准值G，则程序进到步骤16，逆变器输出电压保持在相同的电压电平。相应地，把相同的电压加到线圈13，活塞14继续稳定地工作。
如果外部状况变化，诸如外部温度快速下降，则压缩腔17中的压力下降，依据压缩腔17中的气体弹簧和共振簧20之间平衡的观点，由于共振簧20较强而增大了活塞的行程F。换句话说，行程F变得比周期14a中所示的行程基准值G大。然后，程序从步骤14进到步骤17，以把逆变器输出电压V减小到某一电平，依据行程F和行程基准值G之差的如周期15a所示，该电平是当前输出电压D减去单位电压E的(F-G)倍。活塞14再继续稳定地工作，其中行程F与行程基准值G一致。
如上所述，第三实施例的振动压缩机包括根据来自位移量检测器21的活塞位置信号计算活塞行程的行程计算装置33，以及依据行程F和预定的行程基准值G之差改变逆变器电路25输出电压的幅度控制装置30，因此，该振动压缩机通过依据行程和行程基准值之差改变逆变器电路25的输出电压而使活塞14的行程始终保持某大小，即使外部条件改变，它也不会引起其致冷能力的变化。(第四实施例)接着，以下使用附图描述依据本发明的第四实施例。对于与第二实施例相同的结构，使用相同的标号并省略其详细描述。图11示出第四实施例中的电路图，图12示出第四实施例中工作流程图，而图13示出第四实施例中的工作时序图。然后，以下描述图11中的电路。把来自位移检测器21的活塞14的模拟位置信号通过A-D转换器27转换成数字信号，并把它输入到行程计算电路33和上死点位置计算装置28中。此行程计算装置33的输出端和上死点计算装置28的输出连到逆变器控制装置29中的幅度控制装置30，而幅度控制装置30的输出端连到基极驱动电路26。
幅度控制电路30包括放大器35以及放大器32，前者把来自行程计算电路33的行程信号与存储在逆变器控制装置29的存储器(未示出)中的行程基准值34相比较，并正比于它们之差改变基极驱动电路26的输出电压幅度，后者把来自上死点位置计算电路28的上死点位置与存储在逆变器控制装置29的存储器(未示出)中的上死点基准值31相比较，并正比于它们之差改变基极驱动电路26的输出电压幅度。
以下根据图12中的流程图和图13中的时序图描述具有上述结构的振动压缩机的工作。在步骤21中，接通交流市电电源24。然后，通过变换器电路23对电解电容器24进行充电，对逆变器电路25提供直流电力。从基极驱动电路26中输出逆变器波形，逆变器电路25的一对TR1和TR4以及另一对TR3和TR2交替地重复设定或复位(开或关)状态。
然后，当逆变器电路25把从直流转换成交流的电力提供给振动压缩机10的线圈13后，振动压缩机10开始运转，连到线圈13的活塞14依据所提供的交流的频率沿气缸11的轴向振动，以压缩压缩腔17中的致冷剂。在步骤22，把来自位移检测器21的活塞的模拟位置信号通过A-D转换器27转换成数字信号，并把它输入到行程计算电路33中。此信号指出面对压缩腔17的活塞14的上端位置，并把它作为A。当电源刚一接通后，A就被立即设定为0。
接着，在步骤23，在行程计算装置33中，根据图13中周期21a所示活塞14上端位置的最大值和最小值计算活塞14的行程F。在步骤24，在逆变器控制装置29的幅度控制装置30中，把行程F与预定的行程基准值G相比较。如果行程基准值G大于行程F，程序进到步骤25，并使逆变器输出电压V增加到某一电平，依据行程基准值G和行程F之差，该电平是当前输出电压D加上单位电压E的(G-F)倍。如果行程基准值G与行程F相同，则程序进到步骤26，逆变器输出电压V保持当前输出电压D。如果行程基准值G小于行程F，则程序进到步骤27，逆变器输出电压V减小到某一电平，依据行程F和行程基准值G之差，该电平是当前输出电压D减去单位电压E的(F-G)倍。
如果外部条件变化，诸如外部温度快速下降，则压缩腔17中的压力下降，依据压缩腔17中的气体弹簧和共振簧20之间平衡的观点，由于共振簧20较强而增大了活塞的行程F。换句话说，当行程F变得比周期24a中所示的行程基准值G大时，也可使上死点位置B超出上死点基准值C。然后，程序从步骤24进到步骤27，以把逆变器输出电压V减小到某一电平，依据行程F和行程基准值G之差，如周期23b所示该电平是当前输出电压D减去单位电压E的(F-G)倍。因此，虽然活塞14以等于行程基准值的行程而工作，如周期23a所示，上死点位置B继续大于上死点基准值C。
相应地，在步骤28，如周期23a所示，在上死点位置计算装置28中计算活塞14上端位置的最大值，即上死点位置B。在步骤29，在逆变器控制装置29的幅度控制装置30中，把上死点位置B与预定的上死点基准值C相比较，发现如周期23a所示上死点位置B大于上死点基准值C，因此，程序进到步骤32。如周期24b所示，依据上死点位置B和上死点基准值C之差，逆变器输出电压的直流分量电压H减小到当前电压值H减去单位电压J的(B-C)倍。
活塞14再继续稳定地工作，其中如周期25a所示，行程F与行程基准值G一致，上死点位置B等于上死点基准值C。
如上所述，第四实施例的振动压缩机包括根据来自位移检测器21的活塞位置信号计算活塞的上死点位置的上死点位置计算装置28、根据活塞位置信号计算活塞行程的行程计算装置33，以及依据行程F和预定的行程基准值G之差改变逆变器电路25输出电压幅度并依据上死点位置和预定的上死点基准值之差改变逆变器电路25的直流电压分量的逆变器控制装置30，因此，该振动压缩机通过依据行程和行程基准值之差改变逆变器电路25的输出电压而使活塞14的行程始终保持某一大小，即使外部条件变化，也不会引起其致冷能力的变化。
此外，此振动压缩机通过依据上死点位置和上死点基准值之差改变逆变器电路25的直流电压分量而使活塞14的上死点始终保持在基准位置，不会使活塞14超出其行程。因此，不会因活塞14碰撞到气缸11顶部而损坏气缸11的吸入阀15或其排出阀16。(第五实施例)接着，以下使用附图描述依据本发明的第五实施例。对于与第二实施例相同的结构，使用相同的标号并省略其详细描述。图14示出第五实施例中的电路图，图15示出第五实施例中工作流程图，图16示出第五实施例中的工作时序图。然后，以下描述图14中的电路。把来自位移量检测器21的活塞14的模拟位置信号通过A-D转换器27转换成数字信号，并把它输入到行程计算电路33和上死点位置计算装置28中。行程计算装置33的输出端和上死点计算装置28的输出端连到逆变器控制装置29中的幅度控制装置30，而幅度控制装置30的输出端连到基极驱动电路26。
幅度控制电路30包括放大器35和放大器32，前者把来自行程计算电路33的行程信号与存储在逆变器控制装置29的存储器(未示出)中的行程基准值34相比较，并正比于它们之差改变基极驱动电路26的输出电压幅度，后者把来自上死点位置计算电路28的上死点位置与存储在逆变器控制装置29的存储器(未示出)中的上死点基准值32相比较，并正比于它们之差改变基极驱动电路26的输出电压的直流分量。
此外，把来自基极驱动电路26的逆变器电路25的输出频率f1和来自位移检测器21的活塞14的工作频率信号f2输入到频率比较器电路36。把频率比较器电路36的输出输入到逆变器控制装置29中的频率控制电路37，而频率控制电路37的输出端连到基极驱动电路26。
以下根据图15中的流程图和图16中的时序图描述具有上述结构的振动压缩机的工作。在图15的流程图中，从步骤21到步骤32的工作与第四实施例中的步骤相同。换句话说，在步骤21中，接通交流市电电源24。然后，通过变换器电路23对电解电容器24进行充电，对逆变器电路25提供直流电力。从基极驱动电路26中输出逆变器波形，逆变器电路25的一对TR1和TR4以及另一对TR3和TR2交替地重复设定或复位(开或关)的状态。
然后，当逆变器电路25把从直流转换成交流的电力提供给振动压缩机10的线圈13后，振动压缩机10开始运转，连到线圈13的活塞14依据所提供的交流的频率沿气缸11的轴向振动，以压缩压缩腔17中的致冷剂。
如果外部条件变化，诸如外部温度快速下降，则压缩腔17中的压力下降，依据压缩腔17中的气体弹簧和共振簧20之间平衡的观点，由于共振簧20较强而增大了活塞的行程F。换句话说，当行程F变得比周期34a中所示的行程基准值G大时，也可使上死点位置B超出图13中周期22a所示的上死点基准值C。然后，通过步骤21到32的工作，活塞14继续稳定地工作，其中行程F等于行程基准值G，上死点位置B等于周期25所示的上死点基准值C。
然而，如果外部条件变化，诸如外部温度快速下降，则在逆变器电路15的输出频率(即，电气系统的频率)与活塞14位置信号的频率(即，由致冷剂气体和共振簧20形成的机械系统的频率)之间可能产生不同，这是由于活塞行程F变得比行程基准值G大，且上死点位置B也超出了上死点基准值C。
接着，在步骤35，在频率比较器电路36中，把逆变器电路25的输出频率(即，电气系统的频率f1)与活塞14位置信号的频率(即，由致冷剂气体与共振簧20形成的机械系统的共振频率f2)相比较。然后，如果电气系统的频率f1大于机械系统的共振频率f2，则程序进到步骤36，以使逆变器电路25的输出频率(即电气系统的频率f1)减少1Hz。
如果电气系统的频率f1与机械系统的共振频率f2相同，则程序进到步骤37，并使逆变器电路25的输出频率(即电气系统的频率f1)保持当前的频率f1。
如果电气系统的频率f1小于机械系统的共振频率f2，则程序进到步骤38，以使逆变器电路25的输出频率(即电气系统的频率f1)增加1Hz。在步骤35，在频率比较装置36中，把逆变器电路25的输出频率f1与活塞14位置信号的频率f2相比较。然后，如果逆变器电路25的输出频率f1大于图16的周期32a和32b中所示活塞14位置信号的频率f2，则程序进到步骤36，以使逆变器电路25的输出频率(即电气系统的频率f1)减少1Hz。
其后，在下一个周期的步骤33中，把逆变器输出频率信号再输入频率比较器电路36，在步骤34，把活塞14模拟位置信号的频率信号输入频率比较装置36中。在步骤35，把逆变器电路25的输出频率f1与活塞14位置信号的频率f2相比较。然后，如果活塞14位置信号的频率f2仍大于图16的周期3a和3b所示活塞14位置信号的频率f2，则程序再进到步骤36，以把逆变器电路25的输出频率(即电气系统的频率f1)减少1Hz。
如果活塞14位置信号的频率f1等于周期34a和34b中所示活塞14位置信号的频率，则程序进到步骤37，以使逆变器电路25的输出频率f1保持相同的频率。
接着，因为行程F等于周期35a中所示的行程基准值G，上死点位置B等于上死点基准值C，逆变器电路25的输出频率(即电气系统的频率f1)等于活塞14位置信号的频率(即由致冷剂气体和共振簧20形成的机械系统的共振频率f2)，所以通过充分应用弹簧系统的共振特性，活塞14可非常有效地运转。
如上所述，此实施例的振动压缩机包括根据来自位移检测器21的活塞位置信号计算活塞的上死点位置的上死点位置计算装置28、根据活塞位置信号计算活塞行程的行程计算装置33、用于检测逆变器电路25的输出频率和活塞位置信号之差的频率比较器电路36，以及依据行程F和预设的行程基准值G之差改变逆变器电路25的输出电压幅度，并通过依据上死点位置和预设的上死点基准值之差改变逆变器电路25输出电压的直流分量和改变逆变器电路的输出频率，而使逆变器电路的输出频率与活塞位置信号的频率之差消失的逆变器控制装置30，因此，该振动压缩机通过依据行程和行程基准值之差改变逆变器电路25输出电压的幅度而使活塞14的行程始终保持某一大小，即使外部条件变化，也不会引起其致冷能力的变化。
此外，此振动压缩机通过依据上死点位置和上死点基准值之差改变逆变器电路25的直流电压分量而使活塞14的上死点始终保持在基准位置，不会使活塞14超出其行程。因此，不会因活塞14碰撞到气缸11顶部而损坏气缸11的吸入阀15或排出阀16。此外，逆变器电路25的输出频率(即电气系统的频率f1)等于活塞14位置信号的频率(即由致冷剂气体和共振簧20形成的机械系统的共振频率f2)，因此，振动压缩机通过充分地利用弹簧系统的共振特性可非常有效地运转。(第六实施例)图17示出依据本发明第六实施例的振动压缩机的结构图。图18是示出此实施例的工作流程图，图19是此实施例的时序图，图20是指出第六实施例的控制部分保持交流电压的活塞驱动力的频率和电流值时状态的存储状态图。参考图17，示出气缸11、活塞12A、活塞驱动部分13A、共振簧14B、驱动力检测部分15B、位移检测部分14A、频率检测部分17B，以及控制部分18B。在这些图中，活塞12A利用来自活塞驱动部分13A的驱动力在气缸11中轴向地移动。
驱动力检测部分15B检测作为活塞驱动部分13A的活塞驱动力加到活塞12A的交流电压的电流值。包括差动变压器的位移检测部分14A沿活塞12A轴向连接，并检测活塞12A的位移作为活塞位置信号，诸如差动变压器的输出电压值。
频率检测部分17B检测活塞12A根据位移检测部分14A检测到的活塞12A的位置信号作往复运动的频率。至于此检测中检测频率的方法，可根据从活塞12A通过上死点位置(即活塞12A最靠近于装在气缸11中的阀的点)的时刻到它通过下一个上死点位置的时刻的时间间隔来检测频率，或可根据从活塞12A通过下极点位置(即活塞12A离装在气缸11中的阀最远的点)的时刻到它通过下一个下死点位置的时刻的时间间隔来检测频率，或可根据从活塞12A通过幅度中心的时刻到它通过下一个幅度中心的时刻的时间间隔来检测频率。
控制部分18B把由活塞驱动部分13A在每个确定的时间间隔内作为活塞驱动力加到活塞12A上的交变电压的频率逐步地在给定间隔内从一确定值变到另一个确定值，存储由电流驱动力检测部分15B检测到的电流值，确定指出最小电流值的频率作为活塞12A和共振簧14B的共振频率，并把它确定为由活塞驱动部分13A作为活塞驱动力加到活塞12A上的交变电压的频率。图19示出当频率在从时刻T1到时刻T2的时间间隔中从F1逐步变化到F2时检测到的电流值变化的情况，这里Ar指出在频率Fr处在时刻Tr的最小电流值。
此外，图20示出存储在控制部分18B中的频率和电流值的情况。在此例子中，它指出频率以步长0.1Hz从50.0Hz开始变且控制部分一共存储了n个电流值，其中第一个电流值是0.57A，第二个电流值是0.54A，— — —，第n个电流值是0.46A，第i个电流值是最小的。相应地，可由表达式50.0+0.1*(i-1)获得第i个频率，即共振频率。
以下使用图18中的流程图和图19中的时序图描述具有上述结构的第六实施例振动压缩机工作的具体例子。活塞驱动部分13A以由控制部分18B给出的频率驱动活塞12A(步骤301)。位移检测部分14A检测作为活塞位置信号的活塞12A的位移(步骤302)。频率检测部分17B根据来自位移检测部分14A的活塞位置信号检测频率(步骤303)。控制部分18B确定是否开始检测共振频率。如果确定未开始检测，则控制返回步骤301。如果确定已开始检测(图19中的T1)，则执行步骤305中的过程(步骤304)。控制部分18B把活塞驱动频率设定为检测开始频率(步骤305，图19中的F1)。驱动力检测部分15B检测由活塞驱动部分13A加到活塞12A上的活塞驱动力的电流值(步骤306)。控制部分18B存储由频率检测部分17B检测到的频率和由驱动力检测部分15B检测到的电流值(步骤307，图20)。控制部分18B把活塞驱动频率改变一给定量(步骤308)。控制部分18B确定该频率是否为检测结束频率。如果它不是检测结束频率，则执行步骤306到308中的过程。如果它是检测结束频率(图19中的F2)，则执行步骤310中的过程(步骤309)。
控制部分18B在步骤307中存储的电流值中检测指出最小值的电流值(图19中Ar)，把检测到的频率(图19中Fr)确定为共振频率，然后控制返回步骤301(步骤310)。为确定控制部分18B是否在步骤304开始检测共振频率，例如，应使用一计时器确定是否已经某段时间。此外，至于在步骤305中检测开始频率、在步骤309中的检测结束频率，以及在步骤308中频率的改变量，可使用先前确定的量，诸如对于从50.0Hz到55.0Hz的范围步长0.1Hz的改变量或对与从65Hz到40Hz的范围步长-1Hz的改变量，可通过使用电流驱动频率作为基准，诸如对于3.0Hz的电流工作频率{SYMBOL 177}范围以步长0.2Hz的改变量，来设定预定值，通过在每种场合中使用输入装置或使用这些方法的组合可设定此量。
如上所述，第六实施例的振动压缩机包括对活塞12A给出活塞驱动力的活塞驱动部分13A、用于检测由活塞驱动部分13A给活塞12A的活塞驱动力的电流值的驱动力检测部分15B、沿活塞12A轴向连接的位移检测部分14A、用于根据来自位移检测部分14A的活塞位置信号检测频率的频率检测部分17B，以及控制部分，它在确定范围内以确定的量，在每个确定的时间间隔内逐步地改变由活塞驱动部分13A加到活塞12A上的活塞驱动力的频率，把频率检测部分17B在驱动力检测部分15B检测到的电流值变成最小值时检测到的频率确定为活塞12A和共振簧14B的共振频率，并把它作为由活塞驱动部分13A加到活塞12A上的活塞驱动力的频率，因此，因为控制部分18B检测共振频率并改变由活塞驱动部分13A加到活塞12A的活塞驱动力的频率，所以即使当外部条件，(诸如外部温度条件或压力条件)变化时，如果驱动频率和活塞12A与共振簧14B的共振频率之间有差异，此振动压缩机也可不降低压缩效率地运转。(第七实施例)接着，以下使用附图描述依据本发明的第七实施例。对于与第六实施例相同的结构，使用相同的标号并省略其详细描述。图21示出依据本发明第六实施例的振动压缩机的结构图。图22示出第七实施例的工作流程图，图23示出第七实施例的控制部分比较由驱动力检测部分检测到的电流值的情况。
参考图21，其中示出控制部分18C，它在每个确定的时间间隔中以确定的量增大或减小由活塞驱动部分13A作为活塞驱动力加到活塞12A的交变电压的频率，如果由驱动力检测部分15B在频率增大或减小后检测到的电流值小于频率增大或减小前的电流值，则控制部分18C控制活塞驱动部分13A以电流值较小时使用的频率驱动活塞12A，并通过重复增大或减小频率直到频率增大或减小后的电流值变得大于频率增大和减小两种情况中频率增大或减小前的电流值，来确定活塞12A和共振簧14B的共振频率，以把此共振频率作为由活塞驱动部分13A加到活塞12A上的活塞驱动力的频率。
参考图23，f2、f5和f8指出本发明第七实施例中控制部分18C增大或减小频率前的频率，f1、f4和f7指出控制部分18C减小频率f2、f5和f8后获得的频率，而f3、f6和f9指出控制部分18C增大频率f2、f5和f8后获得的频率。此外，A1、A2、— — —、A9指出由驱动力检测部分15B分别在频率f1、f2、— — —、f9处检测到的电流值。例如，控制部分18C相互比较f1、f2和f3处的A1、A2和A3，并且因为A3小于A1和A2(A3＜A1、A2)，所以把f3作为活塞驱动部分13A最近把驱动力加到活塞12A上的频率。同样地，例如，控制部分18C相互比较f7、f8和f9处的A7、A8和A9，因为A7小于A8和A9(A7＜A8、A9)，所以把f7作为活塞驱动部分13A最近把驱动力加到活塞12A上的频率。同样地，例如，控制部分18C相互比较f4、f5和f6处的A4、A5和A6，因为A5小于A4和A6(A5＜A4、A6)，所以把f5确定为共振频率，然后把它作为活塞驱动部分13A最近把驱动力加到活塞12A上的频率。
以下使用图22中的流程图描述具有上述结构的第七实施例振动压缩机工作的具体例子。活塞驱动部分13A以由控制部分18C给出的频率驱动活塞12A(步骤201)。位移检测部分14A检测作为活塞位置信号的活塞12的位移(步骤202)。频率检测部分17B根据来自位移检测部分14A的活塞位置信号检测频率(步骤203)。控制部分18C确定是否开始检测共振频率。如果确定未开始检测，则控制返回步骤201。否则，执行步骤205中的过程(步骤204)。
驱动力检测部分15B检测由活塞驱动部分13A加到活塞12A上的活塞驱动力的电流值(步骤205)。控制部分18C增加和减少由活塞驱动部分13A加到活塞12A上的活塞驱动力的电流值(步骤206)。驱动力检测部分15B检测控制部分18C在步骤206中增大和减小了频率后的电流值(步骤207)。控制部分18C把驱动力检测部分15B在步骤205中检测到的电流值与驱动力检测部分15B在步骤207中检测到的电流值相比较(步骤208)。如果频率改变前的电流值是步骤208中比较结果的最小值，则把此未改变的频率确定为共振频率，然后控制返回步骤201(步骤209(a))。如果频率增大后的电流值是最小值，则把已增大的频率作为由活塞驱动部分13A将活塞驱动力加到活塞12A上的频率，然后控制返回步骤205(步骤209(b))。如果频率减小后的电流值是最小值，则把已减小的频率作为由活塞驱动部分13A将活塞驱动力加到活塞12A上的频率，然后控制返回步骤205(步骤209(c))。
在确定控制部分18C是否开始检测共振频率的步骤204中，假定例如使用计时器来看是否已经过确定的时间间隔来作此确定。由控制部分18C在步骤206中增大或减小的频率可以是预定值，或者是由用户在每个情况下使用输入装置输入的值。
如上所述，第七实施例的振动压缩机包括给活塞12A提供活塞驱动力的活塞驱动部分13A、用于检测由活塞驱动部分13A给活塞12A提供的活塞驱动力的电流值的驱动力检测部分15B、沿活塞12A轴向连接的位移检测部分14A、用于根据来自位移检测部分14A的活塞位置信号检测频率的频率检测部分17B，以及控制部分18C，它在每个确定的时间间隔以确定的量，增大或减小由活塞驱动部分13A加到活塞12A上的活塞驱动力的频率，如果由驱动力检测部分15B在频率增大或减小后检测到的电流值小于频率增大或减小前的电流值，则把电流值较小的频率作为由活塞驱动部分13A给活塞12A提供活塞驱动力的频率，并通过重复地增大或减小频率，直到由驱动力检测部分15B在频率增大或减小前检测到的电流值变得小于频率增大或减小两种情况后的电流值时，把由频率检测部分17B检测到的频率确定为活塞12A和共振簧14B的共振频率，以把它作为由活塞驱动部分13A给活塞12A提供活塞驱动力的频率，因此，由于控制部分18C检测共振频率并把活塞驱动部分13A加到活塞12A的活塞驱动力的频率变成共振频率，所以即使当外部条件，(诸如外部温度条件或压力条件)发生任何变化时，驱动频率和活塞12A与共振簧14B的共振频率之间有不同，此振动压缩机也可不降低压缩效率地运转。
如上所述，依据本发明的第一实施例，通过设置沿活塞轴向连接的位移检测部分、用于根据来自位移检测部分的活塞位置信号检测活塞的上死点位置的上死点位置检测部分，以及用于依据上死点位置与预设的上死点位置基准值之差，在上死点位置检测部分检测到上死点位置后，立即改变由活塞驱动部分加到活塞上的驱动力的驱动力控制部分，即使当振动压缩机气缸中吸入口压力或排出口压力变化或致冷剂温度变化时，此振动压缩机亦可以稳定的活塞行程运转，从而防止压缩效率降低，并且也不会有因活塞对阀的撞击而引起阀的损坏。
此外，依据本发明第二实施例的振动压缩机包括沿活塞轴向连接的位移检测器、用于把交流电力变换成直流电力的变换器电路、通过开关晶体管把直流转换成交流并对线圈提供电压的逆变器电路、根据来自位移检测器的活塞位置信号计算活塞上死点位置的上死点位置计算装置，以及依据上死点位置与预设的上死点基准值之差改变逆变器输出电压的幅度控制电路，因此，通过依据上死点位置与上死点基准值之差改变逆变器电路的输出电压，使活塞的上死点即使在外部条件变化时也保持在基准值，不会在振动压缩机中引起活塞的任何过行程。相应地，气缸中的吸入阀和排出阀也不会受活塞撞击而损坏。
依据本发明第三实施例的振动压缩机包括根据来自位移检测器的活塞位置信号计算活塞行程的行程计算装置，以及依据行程和预设的行程基准值之差改变逆变器电路输出电压的幅度控制装置，因此，通过依据行程和行程基准值之差改变逆变器电路的输出电压，使活塞的行程即使在外部条件变化时也一直保持在基准值，从而不引起压缩机的致冷能力的任何变化。
此外，依据本发明第四实施例的振动压缩机包括根据来自位移检测器的活塞位置信号计算活塞上死点位置的上死点位置计算装置、根据活塞位置信号计算活塞行程的行程计算装置，以及依据行程和预设的行程基准值之差改变逆变器电路的输出电压幅度，并依据上死点位置和预设的上死点基准值之差改变输出电压直流分量的逆变器控制装置，因此，通过依据行程和行程基准值之差改变逆变器电路的输出电压幅度，使活塞的行程即使在外部条件变化时也一直保持在基准值上，从而不会引起致冷能力的变化。此外，通过依据上死点位置和上死点基准值之差改变逆变器电路的直流电压分量，使活塞的上死点一直保持在基准值上，从而不会引起振动压缩机活塞的任何过行程。相应地，气缸中的吸入阀和排出阀也不会因活塞撞击气缸顶部而损坏。
此外，依据本发明第五实施例的振动压缩机包括根据来自位移检测器的活塞位置信号计算活塞上死点位置的上死点位置计算装置、根据活塞位置信号计算活塞行程的行程计算装置、用于检测逆变器电路输出频率和活塞位置信号的频率之差的频率比较器电路，以及逆变器控制装置，它依据行程和预设的行程基准值之差改变逆变器电路的输出电压幅度，并通过依据上死点位置和预设的上死点基准值之差改变逆变器电路的输出电压直流分量以及改变逆变器电路的输出频率，从而使逆变器电路输出频率和活塞位置信号的频率之差消失，因此，通过依据行程和行程基准值之差改变逆变器电路的输出电压幅度，使活塞的行程即使在外部条件变化时也一直保持在基准值上，从而不会引起致冷能力的任何变化。此外，通过依据上死点位置和上死点基准值之差改变逆变器电路的直流电压分量，使活塞的上死点一直保持在基准值上，从而不会引起活塞的任何过行程。因此，气缸中的吸入阀和排出阀也不会因活塞撞击气缸的顶部而损坏。
此外，第五实施例的振动压缩机可一直保持最高的效率，因为逆变器电路的输出频率(即，频率f1)等于活塞位置信号的频率(即，由致冷剂气体和共振簧形成的机械系统的共振频率f2)，所以通过运用弹簧系统的共振特性压缩机可以较高的效率运转。
此外，依据本发明第六实施例的振动压缩机包括给活塞提供驱动力的活塞驱动部分，用于检测由活塞驱动部分加到活塞的活塞驱动力的电流值的驱动力检测部分、沿活塞轴向连接的位移检测部分、根据来自位移检测部分的活塞位置信号检测频率的频率检测部分，以及控制部分，它在确定范围内以确定的量，在每个确定的时间间隔内逐步改变由活塞驱动部分加到活塞上的活塞驱动力的频率，并在由驱动力检测部分检测到的电流值变成最小值时，把由频率检测部分检测到的频率确定为活塞与共振簧的共振频率，并把它作为由活塞驱动部分对活塞提供活塞驱动力的频率，因此，由于控制部分检测共振频率，并把由活塞驱动部分提供给活塞的活塞驱动力的频率变成共振频率，所以即使当外部条件(诸如温度条件或压力条件)发生任何变化，使驱动频率和活塞与共振弹簧的共振频率之间有差异时，振动压缩机也可不降低其压缩效率地运转。
依据本发明第七实施例的振动压缩机包括给活塞提供活塞驱动力的活塞驱动部分、用于检测由活塞驱动部分提供给活塞的活塞驱动力的电流值的驱动力检测部分，沿活塞轴向连接的位移检测部分，根据来自位移检测部分的活塞位置信号检测频率的频率检测部分，以及控制部分，它以确定的量在每个确定的时间间隔，增大或减小由活塞驱动部分提供给活塞的活塞驱动力的频率，如果由驱动力检测部分在频率增大或减小后检测到的电流值小于频率增大或减小前的电流值，则把电流值较小的频率作为由活塞驱动部分给活塞提供活塞驱动力的频率，并通过重复增大或减小频率，直到驱动力检测部分在频率增或减小前检测到的电流值变得小于频率增大或减小两种情况后的电流值，把由频率检测部分检测到的频率确定为活塞与共振簧的共振频率，并把它作为由活塞驱动部分给活塞提供活塞驱动力的频率，因此，由于控制部分检测共振频率，并把由活塞驱动部分提供给活塞的活塞驱动力频率变成共振频率，当外部条件(诸如温度条件或压力条件)发生任何变化，使驱动频率和活塞与共振簧的共振频率之间有差异时，也可使振动压缩机不降低其压缩效率地运转。
权利要求
1.一种振动压缩机，其特征在于，包含具有吸入阀和排出阀的管状气缸；在所述气缸内可轴向移动的活塞；放置在所述气缸内的永磁体；与所述永磁体相对的可对所述永磁体工作的线圈，该线圈安装在所述活塞上；连接到所述活塞上的共振簧；位置检测器，用于检测所述活塞的轴向位置，并产生活塞位置信号；活塞驱动装置，用于通过把电流加到所述线圈上以使所述线圈产生驱动力驱动所述活塞；上死点位置计算装置，用于以所述位置检测器的所述活塞位置信号计算所述活塞的上死点位置；和驱动力控制装置，用于根据所述上死点位置与预置的上死点基准值之间的差值改变所述活塞驱动装置的驱动力。
2.根据权利要求1所述的振动压缩机，其特征在于，所述活塞驱动装置包括把交流电力变换成直流电力的变换器和通过设置开关元件的通或断，把所述变换器的直流电转换成交流电，并把电压加到所述线圈上的逆变器电路，所述驱动力控制装置包括根据所述上死点位置与所述预置的上死点基准值之间的差值改变所述逆变器电路的输出电压的逆变器控制装置。
3.一种振动压缩机，其特征在于，包含具有吸入阀和排出阀的管状气缸；在所述气缸内可轴向移动的活塞；放置在所述气缸内的永磁体；与所述永磁体相对的可对所述永磁体工作的线圈，该线圈安装在所述活塞上；连接到所述活塞上的共振簧；位置检测器，用于检测所述活塞的轴向位置，并产生活塞位置信号；活塞驱动装置，用于通过把电流加到所述线圈上以使所述线圈产生驱动力驱动所述活塞；行程计算装置，用于根据所述所述位置检测器的所述活塞位置计算所述活塞的行程；和驱动力控制装置，用于根据所述算得的行程与预置的行程基准值之间的差值改变所述活塞驱动装置的驱动力。
4.一种振动压缩机，其特征在于，包含具有吸入阀和排出阀的管状气缸；在所述气缸内可轴向移动的活塞；放置在所述气缸内的永磁体；与所述永磁体相对的可对所述永磁体工作的线圈，该线圈安装在所述活塞上；连接到所述活塞上的共振簧；位置检测器，用于检测所述活塞的轴向位置，并产生活塞位置信号；活塞驱动装置，用于通过把电流加到所述线圈上以使所述线圈产生驱动力驱动所述活塞，所述活塞驱动装置包括把交流电力变换成直流电力的变换器和通过设置开关元件的通或断，把所述变换器的直流电转换成交流电并把电压加到所述线圈上的逆变器电路；上死点位置计算装置，用于以所述位置检测器的所述活塞位置信号计算所述活塞的上死点位置；行程计算装置，用于根据所述活塞位置信号计算所述活塞行程；和逆变器控制装置，用于根据所述算得的行程与预置的行程基准值之间的差值改变所述逆变器电路的输出电压，根据算得的上死点位置与预置的上死点基准值之间的差值改变所述逆变器电路的输出电压的直流分量。
5.一种振动压缩机，其特征在于，包含具有吸入阀和排出阀的管状气缸；在所述气缸内可轴向移动的活塞；放置在所述气缸内的永磁体；与所述永磁体相对的可对所述永磁体工作的线圈，该线圈安装在所述活塞上；连接到所述活塞上的共振簧；位置检测器，用于检测所述活塞的轴向位置，并产生活塞位置信号；活塞驱动装置，用于通过把电流加到所述线圈上以使所述线圈产生驱动力驱动所述活塞；活塞工作频率检测部分，用于根据所述位置检测器的活塞位置信号检测所述活塞往复运动的频率；频率比较装置，用于检测所述活塞驱动装置的驱动频率与活塞工作频率之间的差值；和频率控制装置，用于通过改变所述活塞驱动装置的驱动频率使所述活塞驱动装置的驱动频率与活塞工作频率之间的差值消失。
6.根据权利要求5所述的振动压缩机，其特征在于，进一步包含驱动力检测部分，用于检测所述活塞驱动装置加到所述线圈上的电流作为表示驱动力的值，其中，所述频率控制装置在某一范围内每一时间间隔把所述活塞驱动装置的驱动频率逐步提高或逐步降低某一量，并把在所述驱动力检测部分检测到的电流值变成最小时获得的所述活塞驱动装置的驱动频率看作所述活塞和所述共振簧的共振频率，并把它作为所述活塞驱动部分提供给所述活塞的活塞驱动力的频率。
7.根据权利要求5所述的振动压缩机，其特征在于，进一步包含驱动力检测部分，用于检测所述活塞驱动装置提供给所述线圈的驱动力的电流值，其中，所述频率控制装置在每个时间间隔把所述活塞驱动装置的驱动频率提高或降低某一量，如果在频率提高或降低之后所述驱动力检测部分检测到的电流小于在提高或降低频率前的电流，则把提高或降低频率后的较小电流的频率作为所述活塞驱动装置提供给所述线圈的驱动力的频率，然后，通过重复提高或降低频率一直到所述驱动力检测部分在频率提高或降低之前检测到的电流变成小于频率提高和降低两种情况后的电流，把所述频率检测部分检测到的频率作为所述活塞和所述共振簧的共振频率，并作为所述活塞驱动部分提供给所述活塞的活塞驱动力的频率。
全文摘要
本发明涉及一种振动压缩机，它包含通过提供活塞驱动力驱动活塞的活塞驱动部分、沿活塞轴向连接的位移检测部分、根据位移检测部分的活塞位置信号检测上死点位置的上死点位置检测部分和在上死点位置检测部分检测到上死点位置后根据上死点位置与预置的上死点位置基准值之间的差值立即改变活塞驱动部分提供给活塞的驱动力的驱动力控制部分，本振动压缩机防止了压缩效率由于稳定性而降低，也防止了装置受到损坏。在该振动压缩机中，还可以根据检测到的活塞位置计算行程，或者根据检测到的频率控制驱动力。
文档编号F04B35/04GK1161414SQ9611342
公开日1997年10月8日 申请日期1996年9月13日 优先权日1995年11月15日
发明者山本秀夫, 涉谷浩洋, 里村尚, 森田一郎, 藤原宪之, 中桥昭久 申请人:松下电器产业株式会社, 松下冷机株式会社