KR100386280B1 - 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법에 관한 것으로, 냉장고에 있는 C-FAN과 F-FAN의 회전수를 제어하여 왕복 동식 기기의 부하 변동율을 최소화하여 최적 상태를 계속 유지할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 스트로크 지령치에 따른 인가 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고에 있어서, 모터에 인가되는 전류를 이전에 검출된 전류와 비교하여 최적의 상태인 전류 피크치를 검출하는 제1 단계와; 상기 전류 피크치의 스위칭 제어 신호로 운전 중 부하의 변동에 따라 응축기의 C-FAN과 증발기의 F-FAN의 회전 속도를 증감시켜 제어하는 제2 단계로 수행함을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 최적의 상태에서 운전을 실시하고 있는 중에 외부의 온도나 냉장고의 온도 변화시 시스템에 변화가 발생하여 왕복동식 압축기의 부하가 변동하게 되면 스트로크가 달라지게 되는데 이때 상기 왕복동식 압축기가 부하를 감지하여 냉장고에 정보를 보내주고 C-FAN과 F-FAN의 회전수를 증감시켜 트라이액에 인가되는 스위칭 제어 신호의 듀티비를 최소화하도록 하여 상기 최적의 상태를 계속 유지 할수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

왕복동식 압축기의 운전 제어 방법{DRIVING CONTROL METHOD FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법에 관한 것으로, 특히 냉장고에 있는 C-FAN과 F-FAN의 회전수를 제어하여 왕복 동식 기기의 부하 변동율을 최소화하여 최적 상태를 계속 유지할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 왕복동식 압축기는, 다상의 고정자에 권취된 코일에 공급되는 전원을 스위칭 소자를 이용하여 단속함으로써, 회전 토오크(TORQUE)를 발생 시키게 되는데 회전자와 고정자간의 여자 상태를 순차적으로 가변시킴으로써, 자기 흡입력에 의하여 정방향 회전 토오크를 발생 시킬 수 있다.

만약, 특정 여자 상태를 가변시키지 않을 때에는 일정 위치에서 회전자가 정지하도록 할 수 있으며, 최대 인덕턴스 형상을 기점으로 스위칭 소자에 인가되는 입력 펄스 신호의 위상을 제어함으로써, 역회전력을 발생 시킬수 있는 다양한 구동제어가 가능함에 따라 방향 제어가 필요한 전자 제품들에 적용되어 사용되고 있다.

특히, 냉장고나 에어컨에 사용되는 왕복동식 압축기는 모터에 인가되는 전압으로 압축비를 가변할 수 있고, 따라서 냉력을 사용자의 의도에 따라 가변하여 제어하는 장점이 있는 것으로, 이와 같은 왕복 동식 압축기를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 왕복동식 압축기의 운전 제어 장치에 대한 구성을 보인 블럭도로서, 이에 도시된 바와 같이 스트로크 지령치에 따라, 내부 모터(M)에 인가되는 전압에 의해, 피스톤이 상하 운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축부(L.COMP)와 인가 전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 발생하는 전압을 검출하는 전압 검출부(30)와; 인가 전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부(20)와; 상기 전압 검출부(30) 및 전류 검출부(20)로 부터 검출된 전압과 전류로 스트로크를 계산하고, 그 스트로크를 스트로크 지령치와 비교하여 그에 따른 스위칭 제어신호를 출력하는 마이크로 컴퓨터(40)와; 상기 마이크로 컴퓨터(40)의 스위칭 제어 신호에 따라, 교류 전원을 트라이액(Tr1)으로 단속시켜 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 전압을 인가하는 전기 회로부(10)로 구성되고, 이와 같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 왕복동식 압축부(L.COMP)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 인가 전압에 의해, 피스톤이 상하 운동되고, 이로 인해 스트로크가 가변되어 냉력을 조절한다.

한편, 전기 회로부(10)의 트라이액(Tr1)은 마이크로 컴퓨터(40)의 스위칭 제어 신호에 의해 턴온 주기가 길어짐에 의해 스트로크가 증가되는데, 이때 왕복동식 압축부(L.COMP)의 모터(M)에 인가되는 인가 전압과 전류를 각기 전압 검출부(30)와 전류 검출부(20)에서 검출하여 이를 그 마이크로 컴퓨터(40)에 인가한다.

그러면, 상기 마이크로 컴퓨터(40)는 상기 전압 검출부(30)와 전류 검출부(20)로 부터 검출된 인가 전압과 전류를 이용하여 스트로크를 계산한후, 이스트로크를 스트로크 지령치와 비교하여 그에 따라 스위칭 제어 신호를 출력 한다.

즉, 상기 마이크로 컴퓨터(40)는 계산된 스트로크가 스트로크 지령치 보다 작으면, 상기 트라이액(Tr1)의 온주기를 길게 하는 스위칭 제어 신호를 출력하여 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전압을 증가시킨다.

상술한 바와 달리, 상기 마이크로 컴퓨터(40)는 계산된 스트로크가 스트로크 지령치 보다 크면, 상기 트라이액(Tr1)의 온주기를 짧게 하는 스위칭 제어 신호를 출력하여 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전압을 감소시킨다.

그러나, 상술한 바와 같이 동작하는 왕복동식 압축기는, 기구적 운동 특성이 심한 비선형성을 가지고 있으므로 그 비선형성을 감안하지 않은 선형적인 제어 방법으로는 정밀 제어가 불가능한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 왕복동식 압축기에서 발생하는 전류정보를 이용하여 최적의 상태로 운전중 부하의 변동에 있어서도 정확한 그 최적의 상태로 운전을 할 수 있도록 냉장고의 C-FAN, F-FAN의 회전수를 증감시켜 냉장고의 운전 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 운전 제어 장치에 대한 구성을 보인 회로도.

도 2는 본 발명 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전 제어 방법이 적용되는 장치의 구성을 보인 회로도.

도 3은 도 2에 있어서, 스위칭 제어 신호의 듀티비를 증가시킴에 따른 전류 파형을 보인도.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

10: 전기 회로부 20: 전류 검출부

40: 마이크로 컴퓨터 100: 전류 피크치 검출부

L.COMP: 왕복동식 압축부 Tr1: 트라이액

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스트로크 지령치에 따른 인가 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고에 있어서, 모터에 인가되는 전류를 이전에 검출된 전류와 비교하여 최적의 상태인 전류 피크치를 검출하는 제1 단계와; 상기 전류 피크치의 스위칭 제어 신호로 운전중 부하의 변동에 따라 응축기의 C-FAN과 증발기의 F-FAN의 회전 속도를 증감시켜 제어하는 제2 단계로 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 왕복동식 압축기를 이용한 냉장고의 운전 제어 방법이 적용되는 장치의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시된 바와 같이 모터에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부(20)와; 상기 전류 검출부(20)의 검출 전류를 이전에 검출된 전류와 비교하여 그에 따라 전류 피크치 검출 신호를 출력하는 전류 피크치 검출부(100)와; 상기 전류 피크치 검출부(100)로 부터 전류 피크치 검출 신호가 입력 되면 그 전류 피크치가 유지 되도록 스위칭 제어 신호를 출력하는 마이크로 컴퓨터(40)와; 상기 마이크로 컴퓨터(40)의 스위칭 제어 신호에 따라, 교류 전원(AC)을 트라이액(Tr1)으로 단속 시켜 왕복동식 압축부(L.COMP)에 전압을 인가하는 전기 회로부(10)로 구성하며, 이와 같이 구성한 본 발명의 동작을 설명한다. 이와 같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 왕복동식 압축부(L.COMP)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 스트로크 전압에 의해 피스톤이 상하 운동되고, 이로 인해 스트로크가 가변되어 냉력을 조절한다.

즉, 전기 회로부(10)의 트라이액(Tr1)이 마이크로 컴퓨터(40)의 스위칭 제어 신호에 의해 턴온 주기가 길어짐에 의해 스트로크가 증가되면, 그 스트로크에 의해 왕복동식 압축부(L.COMP)가 구동된다.

이때, 전류 검출부(20)는 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전류를 검출하여 이를 전류 피크치 검출부(100)에 인가하고, 이에 따라 상기 전류 피크치 검출부(100)는 상기 전류 검출부(20)로 부터 검출 전류를 입력 받아 이를 이전 검출 전류와 비교하여 그에 따른 전류 피크치 검출 신호를 출력하는데, 즉 상기 전류 피크치 검출부(100)는 현재 검출 전류와 이전 검출 전류를 비교하여, 그 비교 결과 이전 검출 전류가 현재 검출 전류보다 크면 그 시점을 전류 피크치로 인식하여 그에 따른 전류 피크치 검출 신호를 출력한다.

그러면, 마이크로 컴퓨터(40)는 상기 전류 피크치 검출 신호를 입력 받아 그 전류 파형의 피크치가 유지되도록 그 전류 피크치 검출신호가 입력되는 시점에 해당되는 듀티비를 가진 스위칭 제어신호를 전기회로부(10)에 인가한다.

이에 따라, 전기회로부(10)는 상기 마이크로 컴퓨터(40)의 스위칭 제어 신호에 의해, 교류 전원을 트라이액으로 단속시켜 상기 왕복 동식 압축부(L.COMP)에 전압을 인가하여 그 왕복동식 압축부(L.COMP)의 운전을 제어한다.

여기서, 도3은 스위칭 제어 신호의 듀티비를 증가시킴에 따른 전류 파형의 변화를 나타낸 것으로, 실험에 의해 전류 파형의 피크치가 발생하는 구간이 TDC가 '0'인 지점임을 알 수 있다.

여기서, 상기 왕복동식 압축기의 전류 피크치 검출부(100)에서 검출된 전류 피크치를 이용하여 왕복동식 압축기를 운전하는데 즉, 상기 최적의 상태에서의 전류 피크치를 검출하여 그 전류 피크치에서 스위칭 제어 신호의 듀티비를 트라이액(Tr1)의 온/오프를 제어 하면서 왕복동식 압축부(L.COMP)을 운전 시킨다.

상기와 같이 스위칭 제어 신호에 의해 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)가 최적의 상태로 운전을 실시하고 있는 중에, 현재 상기 모터(M)에 인가되는 전류를 이전에 인가 전류와 비교하여 그에 따른 전류의 변동을 상기 마이크로 컴퓨터(40)에서 부하 변동으로 감지하고, 그 부하의 변동에 따라 냉장고의 C-FAN과 F-FAN의 회전수를 증감시킨다.

이때 부하 증가시, 즉, 이전의 모터에 인가되는 전압보다 현재 인가 전압이 클 경우에 상기 C-FAN과 F-FAN의 회전수를 증가 시키고, 부하 감소시, 즉, 이전의 모터에 인가되는 전압보다 현재 인가 전압이 작을 경우에 상기 C-FAN과 F-FAN의 회전수를 감소 시킨다.

다시 말해서 본 발명은 상기 왕복동식 압축기의 부하의 변동에 따라 상기 냉장고의 C-FAN과 F-FAN의 회전수를 증감시켜 'TDC=0' 인 운전 상태를 유지하도록 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 최적의 상태에서 운전을 실시하고 있는 중에 외부의 온도나 냉장고의 온도 변화시 시스템에 변화가 발생하여 왕복동식 압축기의 부하가 변동하게 되면 스트로크가 달라지게 되는데, 이때 상기 왕복동식 압축기의 부하를 감지하여 냉장고의 C-FAN과 F-FAN의 회전수를 증감시킴으로써 왕복동식 압축기를 최적의 생태로 계속하여 운전시키는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 스트로크 지령치에 따른 인가 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고에 있어서, 모터에 인가되는 전류를 이전에 검출된 전류와 비교하여 최적의 상태인 전류 피크치를 검출하는 제1 단계와; 상기 전류 피크치의 스위칭 제어 신호로 운전중 부하의 변동에 따라 응축기의 C-FAN과 증발기의 F-FAN의 회전 속도를 증감시켜 제어하는 제2 단계로 수행함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 C-FAN 및 F-FAN은 부하 증가시 회전 속도가 증가되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 C-FAN과 F-FAN은 부하 감소시 회전 속도가 감소되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전 제어 방법.