KR100378816B1

KR100378816B1 - 리니어 컴프레샤의 부하검출장치

Info

Publication number: KR100378816B1
Application number: KR10-2000-0071663A
Authority: KR
Inventors: 황인영; 박준형
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2000-11-29
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2003-04-07
Also published as: KR20020041983A

Abstract

본 발명은 리니어 컴프레샤의 부하검출장치에 관한 것으로, 입력전류를 적분하여 구한 일연산값으로 흡입과 토출사이의 압차를 유도하여 기구적인 특성에 의한 비선형적 특성이 감안된 부하를 검출하도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 스트로크 지령치에 따른 스트로크 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤와; 스트로크전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 리니어 컴프레샤에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부와; 상기 전류검출부의 전류를 입력받아 이를 한 주기 동안 적분하여 그에 따른 일연산신호를 출력하는 일연산부와; 실험에 의해, 스위칭제어신호의 듀티비의 가변에 따른 다수의 일연산신호와 그 다수의 일연산신호에 일대일 대응되는 흡입/토출 압차가 각기 기저장되는 흡입/토출압차저장부와; 상기 일연산부의 일연산신호를 입력받아 그 일연산신호에 따른 흡입/토출압차를 상기 흡입/토출압차저장부로부터 읽어들여 이를 부하로 디스플레이시키고, 아울러 상기 일연산부의 일연산신호를 이전 일연산신호와 비교하여 그에 따른 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와; 상기 마이크로컴퓨터의 스위칭제어신호에 따라, 교류전원을 트라이악으로 단속시켜 상기 리니어컴프레샤에 스트로크전압을 인가하는 전기회로부를 포함하여 구성한다.

Description

리니어 컴프레샤의 부하검출장치{LOAD DETECTING APPARATUS FOR LINEAR COMPRESSOR}

본 발명은 리니어 컴프레샤의 부하검출장치에 관한 것으로, 특히 입력전류를 적분하여 구한 일연산값으로 흡입과 토출사이의 압차를 유도하여 기구적인 특성에 의한 비선형적 특성이 감안된 부하를 검출하도록 한 리니어컴프레샤의 부하검출장치에 관한 것이다.

일반적으로, 리니어 컴프레샤(Linear Compressor)는 회전운동을 직선운동으로 변환하는 크랜크 샤프트가 없어 마찰 손실이 적으므로, 효율면에서 다른 컴프레샤 보다 효율이 좋으며, 또한 리니어 컴프레샤가 냉장고나 에어컨으로 사용될 경우, 리니어 컴프레샤에 인가되는 스트로크전압을 가변시켜줌에 따라 압축비를 가변할 수 있어 가변 냉력 제어에도 사용될 수 있는 장점이 있는 것으로, 이와 같은 리니어 컴프레샤를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 일반적인 리니어 컴프레샤의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와같이 스트로크 지령치에 따른 스트로크 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤 (L.COMP)와; 스트로크 전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 리니어 컴프레샤 (L.COMP)에 발생하는 전압을 검출하는 전압검출부(30)와; 스트로크전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부(20)와; 상기 전압검출부(30) 및 전류 검출부(20)로부터 검출된 전압과 전류로 스트로크를 계산하고, 그 스트로크를 스트로크지령치와 비교하여 그에 따른 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터(40)와; 상기 마이크로컴퓨터 (40)의 스위칭제어신호에 따라, 교류전원을 트라이악(Tr1)으로 단속시켜 상기 리니어컴프레샤(L.COMP)에 스트로크전압을 인가하는 전기회로부(10)로 구성되고, 이와같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 리니어 컴프레샤(L.COMP)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 스트로크전압에 의해, 피스톤이 상하 운동되고, 이로 인해 스트로크가 가변되어 냉력을 조절한다.

한편, 전기회로부(10)의 트라이악(Tr1)은 마이크로컴퓨터(40)의 스위칭제어신호에 의해 턴온 주기가 길어짐에 의해 스트로크가 증가되는데, 이때 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 발생하는 전압과 전류를 각기 전압검출부(30)와 전류검출부(20)에서 검출하여 이를 마이크로컴퓨터(40)에 인가한다.

그러면, 상기 마이크로컴퓨터(40)는 상기 전압검출부(30)와 전류검출부(20)로부터 검출된 전압과 전류를 이용하여 스트로크를 계산한후, 이 스트로크를 스트로크지령치와 비교하여 그에 따라 스위칭제어신호를 출력한다.

즉, 상기 마이크로컴퓨터(40)는 계산된 스트로크가 스트로크 지령치 보다 작으면, 트라이악(Tr1)의 온주기를 길게 하는 스위칭제어신호를 출력하여 리니어컴프레샤(L.COMP)에 인가되는 스트로크전압을 증가시킨다.

상술한 바와 달리, 상기 마이크로컴퓨터(40)는 계산된 스트로크가 스트로크 지령치 보다 크면, 트라이악(Tr1)의 온주기를 짧게 하는 스위칭제어신호를 출력하여 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 인가되는 스트로크전압을 감소시킨다.

여기서, 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 정밀제어를 위한 기본 정보인 부하를 검출하기 위하여, 상기 마이크로컴퓨터(40)는 외기 온도나 응축기의 온도를 센서를 통해 감지하여 부하를 검출하였는데, 응축기의 표면에 부착된 센서를 통해 온도를 감지하게 되므로 정확한 온도가 감지되지 않고, 또 그 온도 감지시에 지연이 발생한다.

즉, 상기와 같이 동작하는 종래 기술에 있어서, 기구적 운동 특성이 심한 비선형성을 가지고 있으므로 그 비선형성을 감안하지 않는 선형적인 제어 방법으로는 정밀 제어가 불가능하고, 아울러 정밀 제어를 위한 부하검출에 있어서, 단지 외기온도나 응축기의 온도를 표면에 부착된 센서를 통해 감지하므로 정확하게 부하를 검출하지 못하는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은 입력전류를 적분하여 구한 일연산값으로 흡입과 토출사이의 압차를 유도하여 기구적인 특성에 의한 비선형적 특성이 감안된 부하를 검출함으로써,리니어 컴프레샤의 정밀 제어가 가능하도록 한 리니어 컴프레샤의 부하검출장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 리니어 컴프레샤의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도2는 본 발명 리니어 컴프레샤의 부하검출장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도3은 도2에 있어서, 스위칭제어신호의 듀티비 증가에 따른 일연산신호의 변화를 보인도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

100:전기회로부 200:전류검출부

300:일연산부 400:마이크로컴퓨터

500:흡입/토출압차저장부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스트로크 지령치에 따른 스트로크 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤와; 스트로크전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 리니어 컴프레샤에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부와; 상기 전류검출부의 전류를 입력받아 이를 한 주기 동안 적분하여 그에 따른 일연산신호를 출력하는 일연산부와; 실험에 의해, 스위칭제어신호의 듀티비의 가변에 따른 다수의 일연산신호와 그 다수의 일연산신호에 일대일 대응되는 흡입/토출 압차가 각기 기저장되는 흡입/토출압차저장부와; 상기 일연산부의 일연산신호를 입력받아 그 일연산신호에 따른 흡입/토출압차를 상기 흡입/토출압차저장부로부터 읽어들여 이를 부하로 디스플레이시키고, 아울러 상기 일연산부의 일연산신호를 이전 일연산신호와 비교하여 그에 따른 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와; 상기 마이크로컴퓨터의 스위칭제어신호에 따라, 교류전원을 트라이악으로 단속시켜 상기 리니어컴프레샤에 스트로크전압을 인가하는 전기회로부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 리니어 컴프레샤의 운전제어장치에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명 리니어 컴프레샤의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와같이 스트로크 지령치에 따른 스트로크 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤(L.COMP)와; 스트로크전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 리니어 컴프레샤 (L.COMP)에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부(200)와; 상기 전류검출부(200)의 전류를 입력받아 이를 한 주기 동안 적분하여 그에 따른 일연산신호(Wi)를 출력하는 일연산부(300)와; 실험에 의해, 스위칭제어신호의 듀티비의 가변에 따른 다수의 일연산신호 (Wi)와 그 다수의 일연산신호(Wi)에 일대일 대응되는 흡입/토출 압차가 각기 기저장되는 흡입/토출 압차저장부(500)와; 상기 일연산부(300)의 일연산신호(Wi)를 입력받아 그 일연산신호(Wi)에 따른 흡입/토출압차를 상기 흡입/토출압차저장부(500)로부터 읽어들여 이를 부하로 디스플레이 시키고, 아울러 상기 일연산부(300)의 일연산신호(Wi)를 이전 일연산신호(Wi)와 비교하여 그에 따른 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터(400)와; 상기 마이크로컴퓨터(400)의 스위칭제어신호에 따라, 교류전원을 트라이악(Tr1)으로 단속시켜 상기 리니어컴프레샤 (L.COMP)에 스트로크전압을 인가하는 전기회로부(100)로 구성하며, 이와같이 구성한 본 발명의 동작을 설명한다.

즉, 전기회로부(100)의 트라이악(Tr1)이 마이크로컴퓨터(600)의 스위칭제어신호에 의해 턴온주기가 길어짐에 의해 스트로크가 증가되면, 그 스트로크에 의해 리니어 컴프레샤(L.COMP)가 구동한다.

이때, 전류검출부(200)는 상기 리니어 컴프레샤(L.COMP)에 발생하는 전류를 검출한다.

여기서, 일연산부(300)는 상기 전류검출부(200)로부터 검출 전류를 입력받아 이 검출전류를 한주기 동안 적분하여 그 적분값을 일연산신호(Wi)로 출력하는데, 이를 수식으로 표현하면 아래와 같다.

, 적분구간은 1/60초 단위

여기서, 도3은 흡입과 토출 사이의 압력을 각각 일정하게 유지하면서 리니어컴프레샤(L.COMP)에 인가되는 전력을 제어하는 스위칭제어신호의 듀티비 가변에 따라 적류의 적분값인 일연산신호(Wi)의 크기 변화를 도시한 것으로, 현재 일연산신호(Wi)와 이전 일연산신호(Wi)의 차이가 소정값 이상 급격이 증가되는 지점이 있는데, 실험결과 그 지점이 TDC(Top Dead Clearence)가 '0'인 지점임을 알수 있다.

이후, 마이크로컴퓨터(400)는 상기 일연산부(300)의 일연산신호(Wi)를 입력받아 이를 이전 일연산신호(Wi)와 비교하여 그에 따른 스위칭제어신호를 출력한다.

즉, 상기 마이크로컴퓨터(400)는 현재 일연산신호(Wi)를 이전 일연산신호 (Wi)와 비교하여 그 차이가 소정값 이하이면 스위칭제어신호의 듀티비를 점차 증가시켜 출력하다가, 현재 일연산신호(Wi)와 이전 일연산신호(Wi)의 차이가 소정값 이상이 되면 현 시점의 듀티비를 가진 스위칭제어신호를 유지시켜 출력한다.

이후, 전기회로부(100)는 상기 마이크로컴퓨터(600)의 스위칭제어신호에 따라, 교류전원을 트라이악(Tr1)으로 단속시켜 상기 리니어컴프레샤 (L.COMP)에 스트로크전압을 인가하여 그 리니어컴프레샤(L.COMP)의 운전을 제어한다.

한편, 부하를 검출하기 위하여 구비된 흡입/토출압차저장부(500)에, 실험을 통해 흡입/토출압차를 일정하게 유지하면서 각각의 경우에 대하여 스위칭제어신호의 듀티비와 전류의 적분값인 일연산신호(Wi)를 저장하는데, 즉 상기 흡입/토출압차저장부(500)에 스위칭제어신호의 듀티비의 가변에 따른 다수의 일연산신호(Wi)와 그 다수의 일연산신호(Wi)에 일대일 대응되는 흡입/토출 압차가 각기 기저장된다.

이때, 부하를 검출하기 위해, 마이크로컴퓨터(400)는 상기 일연산부(300)의 일연산신호(Wi)를 입력받아 그 일연산신호(Wi)에 따른 흡입/토출압차를 상기 흡입/토출압차저장부(500)로부터 읽어들여 이를 부하로 디스플레이시키고, 이에 따라 사용자가 현재 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 부하를 알게된다.

즉, 실제 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 운전 제어동작시, 현재의 스위칭제어신호와 일연산신호(Wi)를 감지한후, 그 일연산신호(Wi)로, 미리 일연산신호(Wi)에 따라 저장된 흡입/토출 압차를 유도하여 리니어컴프레샤(L.COMP)의 정밀제어를 위한 부하 정보로 제공되고, 그 부하 정보를 이용하여 리니어 컴프레샤(L.COMP)가 안전한 영역에서 동작되도록 한다.

다시 말해서, 본 발명은 리니어 컴프레샤(L.COMP)의 운전시에 발생하는 전류의 적분값을, 전기회로부(100)의 트라이악(Tr1)에 인가되는 스위칭제어신호의 듀티비를 증가시키면서 일연산신호(Wi)로 인식한후, 그 일연산신호(Wi)로, 미리 일연산신호(Wi)에 따라 저장된 흡입/토출 압차를 유도하여 리니어컴프레샤(L.COMP)의 정밀제어를 위한 부하 정보로 제공한다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 리니어 컴프레샤 운전시, 입력전류를 적분하여 구한 일연산값으로 흡입과 토출사이의 압차를 유도하여 기구적인 특성에 의한 비선형적 특성이 감안된 부하를 검출하여 제공함으로써,리니어 컴프레샤의 정밀 제어가 가능하고, 아울러 과부하 감지시 리니어 컴프레샤가 안전한 영역에서 동작될 수 있도록 안전장치의 역활을 수행하는 효과가 있다.

Claims

스트로크 지령치에 따른 스트로크 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 리니어 컴프레샤와; 스트로크전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 리니어 컴프레샤에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부와; 상기 전류검출부의 전류를 입력받아 이를 한 주기 동안 적분하여 그에 따른 일연산신호를 출력하는 일연산부와; 실험에 의해, 스위칭제어신호의 듀티비의 가변에 따른 다수의 일연산신호와 그 다수의 일연산신호에 일대일 대응되는 흡입/토출 압차가 각기 기저장되는 흡입/토출압차저장부와; 상기 일연산부의 일연산신호를 입력받아 그 일연산신호에 따른 흡입/토출압차를 상기 흡입/토출압차저장부로부터 읽어들여 이를 부하로 디스플레이시키고, 아울러 상기 일연산부의 일연산신호를 이전 일연산신호와 비교하여 그에 따른 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와; 상기 마이크로컴퓨터의 스위칭제어신호에 따라, 교류전원을 트라이악으로 단속시켜 상기 리니어컴프레샤에 스트로크전압을 인가하는 전기회로부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 리니어 컴프레샤의 부하검출장치.
제1 항에 있어서, 마이크로컴퓨터는 일연산부의 일연산신호가 순차적으로 저장되는 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 컴프레샤의 부하검출장치.
제1 항 또는 제2 항에 있어서, 마이크로컴퓨터는 현재 일연산신호를 이전 일연산신호와 비교하여 그 차이가 소정값 이하이면 스위칭제어신호의 듀티비를 점차 증가시켜 출력하다가, 현재 일연산신호와 이전 일연산신호의 차이가 소정값 이상이 되면 현 시점의 스위칭제어신호를 유지시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 리니어 컴프레샤의 부하검출장치.