KR100246405B1

KR100246405B1 - 리니어 콤프레서의 출력 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR100246405B1
Application number: KR1019970058671A
Authority: KR
Inventors: 양순배
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 2000-04-01
Also published as: KR19990038807A

Abstract

본 발명은 리니어 콤프레서의 출력 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 종래에는 니어 콤프레서의 출력 제어를 스트로크를 이용하여 제어하는 경우 스트로크는 일정하게 제어되지만 부하에 따라 피스톤의 중간 위치가 달라지기 때문에 일정한 상사점 위치가 되도록 제어할 수 없어서, 리니어 콤프레서의 출력 제어가 용이하지 않으며 효율도 낮게 제어되기 쉽고, 또한 일정한 출력으로 제어하는 것이 곤란한 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 피스톤과 토출밸브가 부딪히는 순간을 정하고 이때의 스트로크를 기준으로 하여 일정값 만큼의 스트로크를 다시 제어기준 스트로크로 결정한 후 스트로크를 제어함으로써 시스템에 따라 편차없는 출력으로 조절할 수 있도록 한 것이다.

Description

리니어 콤프레서의 출력 제어장치 및 방법

본 발명은 리니어 콤프레서의 출력을 제어하기 위한 출력 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 콤프레서 내의 피스톤과 토출밸브가 부딪히는 순간의 스트로크를 제어목표 스트로크로 결정하여 제어하도록 함으로써 항상 효율이 높은점에서 운전할 수 있도록 하고, 부하에 관계없이 콤프레서의 출력을 일정하게 제어하도록 한 리니어 콤프레서의 출력 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

종래에는 리니어 콤프레서를 제어하는 방법으로, 센서리스 제어방법이 있는데 이에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

아래에서와 같은 식(1)을 이용하여 전류와 전압을 피드백 받아서 피스톤의 스트로크를 추정하고, 이 추정한 피스톤의 스트로크를 이용하여 리니어 콤프레서를 제어한다.

V

: 모터단자전압

v

: 이동부의 속도,

R

: 모터저항

i

: 전류

α

: 모터상수

L

: 모터 인덕턴스

상기에서와 같은 센서리스 제어방법은 전체 스트로크의 크기를 제어하게 된다.

그런데 리니어 콤프레서의 출력은 스트로크의 크기만이 아니라 상사점의 위치에도 관련이 된다.

따라서 피스톤이 상사점에 이르렀을 때, 피스톤의 상부면과 실린더가 이루는 부피를 Top dead Volume이라 하는데, 같은 스트로크일 경우 Top dead Volume이 작으면 출력도 많고 효율도 좋아진다.

여기서, 피스톤의 위치 계산식은 다음과 같다.

....................(2)

x

는 이동부의 움직임이다.

결국, 리니어 콤프레서의 출력은 스트로크의 크기와 피스톤의 상사점의 위치에 의해 제어된다.

그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서 리니어 콤프레서의 출력 제어를 스트로크를 이용하여 제어하는 경우 스트로크는 일정하게 제어되지만 부하에 따라 피스톤의 중간 위치가 달라지기 때문에 일정한 상사점 위치가 되도록 제어할 수 없다. 즉, Top dead Volume이 일정하지 않게 된다. 따라서 리니어 콤프레서의 출력 제어가 용이하지 않으며 효율도 낮게 제어되기 쉽고, 또한 일정한 출력으로 제어하는 것이 곤란한 문제점이 있다.

따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 부하에 관계없이 항상 일정한 Top Dead Volume을 얻을 수 있도록 한 리니어 콤프레서의 출력 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 항상 효율이 높은점에서 운전할 수 있도록 한 리니어 콤프레서의 출력 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명 리니어 콤프레서의 출력 제어장치에 대한 구성도.

도 2는 본 발명 리니어 콤프레서의 출력 제어방법에 대한 제1실시예.

도 3은 본 발명 리니어 콤프레서의 출력 제어방법에 대한 제2실시예.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

10 : 전압 제어부 20 : 전압센서

30 : 전류센서 40 : 콤프레서

50 : 충돌검지센서 60 : 충돌 검출부

70 : 마이크로 컴퓨터 80 : 스트로크 계산부

90 : 구동부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 콤프레서를 구동하기 위한 구동 전압을 공급하는 전압 제어부와, 상기 콤프레서 구동시 전압센서와 전류센서에서 검출한 전압과 전류를 각각 입력받아 스트로크를 계산하는 스트로크 계산부와, 상기 콤프레서 구동시 그 내부의 피스톤과 토출밸브가 부딪히는 순간의 진동을 감지하는 충돌검지센서와, 상기 충돌검지센서에서 감지한 진동으로 부터 이상신호의 발생유무를 검출하는 충돌 검출부와, 상기 충돌 검출부에서 이상신호 발생시 상기 스트로크 계산부에서 발생되는 스트로크를 기준으로 하여 다시 제어목표 스트로크를 결정하여 출력하는 마이크로 컴퓨터와, 상기 마이크로 컴퓨터에서 출력되는 제어목표 스트로크에 따라 상기 전압 제어부로 전압구동신호를 출력하는 구동부로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 입력되는 스트로크를 저장하는 제1단계와, 콤프레서내 피스톤과 토출밸브의 부딪힘이 검출되는지의 여부를 판단하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 부딪힘이 검출되면 제1단계에서 저장된 스트로크를 기준으로 제어목표 스트로크를 재설정하고 이 설정된 제어목표 스트로크가 되도록 제어하는 제3단계와, 상기 제2단게에서 부딪힘이 검출되지 않으면 미리 설정되어 있는 제어목표 스트로크가 되도록 제어하는 제4단계로 이루어진 것을 특징으로 하는다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 리니어 콤프레서의 출력 제어방법에 대한 동작 과정도로서, 이에 도시한 바와같이, 입력되는 스트로크를 저장하는 제1단계(S1)와, 콤프레서내 피스톤과 토출배출의 부딪힘이 검출되는지의 여부를 판단하는 제2단계(S2)와, 상기 제2단계(S2)에서 부딪힘이 검출되면 제1단계(S1)에서 저장된 스트로크를 기준으로 제어목표 스트로크를 재설정하고 이 설정된 제어목표 스트로크가 되도록 제어하는 제3단계(S3)와, 상기 제2단계(S2)서 부딪힘이 검출되지 않으면 미리 설정되어 있는 제어목표 스트로크가 되도록 제어하는 제4단계(S4)로 이루어진다.

이와같이 각 단계로 이루어진 방법을 수행하기 위한 본 발명 리니어 콤프레서의 출력 제어장치 구성은, 도 1에 도시한 바와같이, 콤프레서(50)를 구동하기 위한 구동 전압을 공급하는 전압 제어부(10)와, 상기 콤프레서 구동시 발생하는 전압을 검출하는 전압센서(20)와, 상기 콤프레서 구동시 흐르는 전류를 검출하는 전류센서(30)와, 상기 전압센서(20)와 전류센서(30)에서 검출한 전압과 전류를 각각 입력받아 스트로크를 계산하는 스트로크 계산부(80)와, 상기 콤프레서 구동시 그 내부의 피스톤과 토출밸브가 부딪히는 순간의 진동을 감지하는 충돌검지센서(50)와, 상기 충돌검지센서(50)에서 감지한 진동으로 부터 이상신호의 발생유무를 검출하는 충돌 검출부(60)와, 상기 충돌 검출부(60)에서 이상신호 발생시 상기 스트로크 계산부(80)에서 발생되는 스트로크를 기준으로 하여 다시 제어목표 스트로크를 결정하여 출력하는 마이크로 컴퓨터(70)와, 상기 마이크로 컴퓨터(70)에서 출력되는 제어목표 스트로크에 따라 상기 전압 제어부로 전압구동신호를 출력하는 구동부(90)로 구성한다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

전원 공급시 전압 제어부(10)에서 콤프레서(40)로 구동전압을 공급하게 되면, 상기 콤프레서(40)가 구동하기 시작한다.

이렇게 하여 상기 콤프레서(40)가 구동하게 되면, 전압센서(20)와 전류센서(30)는 콤프레서 구동시 발생하는 전압과 전류를 각각 검출하여 스트로크 계산부(80)로 출력한다.

이때 콤프레서(40) 내부의 피스톤이 왕복 운동하게 되어 토출밸브와 부딪히게 된다.

상기 피스톤이 토출밸브에 부딪히는 순간 그때 발생하는 진동을 충돌검지센서(50)가 감지하여 충돌 검출부(60)로 출력한다.

여기서 충돌검지센서(50)는 피에조센서나 가속도를 검출할 수 있는 센서를 사용한다.

그러면 상기 충돌 검출부(60)는 충돌검지센서(50)로 부터 전달되는 진동으로 이상신호를 검출한다. 즉 피스톤과 토출밸브가 부딪히는 순간에 정상의 신호보다 큰 신호를 발생하게 되는데 이를 이상신호이다.

상기에서와 같이 충돌 검출부(60)에서 이상신호를 검출하여 마이크로 컴퓨터(70)로 출력하면, 상기 마이크로 컴퓨터(70)는 이상신호가 검출된 순간 스트로크 계산부(80)로 부터 입력되는 스트로크를 기준으로 하여 이미 설정되는 있는 제어목표 스트로크를 현재 입력된 스트로크로 재설정한다.

이렇게 재설정한 스트로크를 구동부(90)로 출력하면, 상기 구동부(90)는 입력되는 스트로크가 되도록 구동전압신호를 전압 제어부(10)로 출력하여 콤프레서(40)를 구동하기 위한 구동전압을 제어하도록 한다.

상기에서와 같이 제어목표 스트로크를 재설정하는 과정에 대하여 도 2에 의거하여 다시한번 살펴보면, 마이크로 컴퓨터(70)는 스트로크 계산부(80)로 부터 제공되는 스트로크를 입력받아 저장하고 아울러(S1) 충돌 검출부(60)에서 출력하는 신호를 입력받는다.

그런데 상기 충돌 검출부(60)에서 이상신호가 출력되면, 마이크로 컴퓨터(70)는 이상신호가 입력되는 순간을 콤프레서(40)의 피스톤과 토출밸브가 부딪히는 순간으로 인식하고 이때 스트로크 계산부(80)로 부터 입력되는 스트로크를 기준으로 정한다.(S2)

따라서 이미 설정되어 있는 제어목표 스트로크를 소정의 값만큼 변화시켜 현재 입력되는 스크로크를 제어목표 스트로크로 재설정한다.(S3)

이렇게 재설정된 제어목표 스트로크를 출력하면, 콤프레서(40)는 상기 제어목표 스트로크가 되도록 동작한다.

이와같이 콤프레서의 피스톤과 토출밸브가 부딪히는 순간을 기준으로 스트로크를 제어하기 때문에 부하에 관계없이 콤프레서의 출력을 항상 일정하게 제어할 수 있

따라서, 본 발명은 콤프레서와 진동(또는 충돌)을 검출할 수 있는 센서를 부착하여 콤프레서 운전시 그 내부의 피스톤과 토출밸브가 부딪히는 순간의 스트로크를 기준으로 하여 제어목표 스트로크를 재설정하고, 이 재설정한 제어목표 스트로크로 콤프레서를 제어함으로써 부하에 관계없이 항상 일정한 Top Dead Volume을 얻을 수 있고, 이에 따라 항상 효율이 높은점에서 운전할 수 있도록 한 효과가 있다.

Claims

콤프레서를 구동하기 위한 구동 전압을 공급하는 전압 제어부와, 상기 콤프레서 구동시 전압센서와 전류센서에서 검출한 전압과 전류를 각각 입력받아 스트로크를 계산하는 스트로크 계산부와, 상기 콤프레서 구동시 그 내부의 피스톤과 토출밸브가 부딪히는 순간의 진동을 감지하는 충돌검지센서와, 상기 충돌검지센서에서 감지한 진동으로 부터 이상신호의 발생유무를 검출하는 충돌 검출부와, 상기 충돌 검출부에서 이상신호 발생시 상기 스트로크 계산부에서 발생되는 스트로크를 기준으로 하여 다시 제어목표 스트로크를 결정하여 출력하는 마이크로 컴퓨터와, 상기 마이크로 컴퓨터에서 출력되는 제어목표 스트로크에 따라 상기 전압 제어부로 전압구동신호를 출력하는 구동부로 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 콤프레서의 출력 제어장치.
입력되는 스트로크를 저장하는 제1단계와, 콤프레서내 피스톤과 토출배출의 부딪힘이 검출되는지의 여부를 판단하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 부딪힘이 검출되면 제1단계에서 저장된 스트로크를 기준으로 제어목표 스트로크를 재설정하고 이 설정된 제어목표 스트로크가 되도록 제어하는 제3단계와, 상기 제2단게에서 부딪힘이 검출되지 않으면 미리 설정되어 있는 제어목표 스트로크가 되도록 제어하는 제4단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 콤프레서의 출력 제어방법.