KR100451363B1 - 왕복동식 압축기의 운전제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 운전제어방법에 관한 것으로, 특히 제상운전후 또는 냉장고 초기전원투입시와 같은 과부하상태시 저 스트로크로 운전하여 스트로크 행정거리를 조정해 가면서 과부하상태를 제어할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 운전제어방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 스트로크 지령치에 따른 인가전압에 의해 피스톤의 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축기에 있어서, 제상센서에 의해 감지된 온도가 제상 설정 상한온도 이상인가를 판단하는 제1 단계와; 상기 제상센서에 의해 감지된 온도가 제상 설정 상한온도 이상이 아니면 제상 설정 하한온도 이하인지를 판단하여, 그 제상 설정 하한온도 이하이면 정상 스트로크의 전압으로 상기 왕복동식 압축기의 모터를 제어하는 제2 단계와; 상기 제상센서에 의해 감지된 온도가 제상 설정 상한온도 이상이거나 제상 설정 하한온도 이하가 아니면 저 스트로크 전압으로 상기 왕복동식 압축기의 모터를 제어하는 제3 단계를 수행함을 특징으로 한다.

Description

왕복동식 압축기의 운전제어방법{DRIVING CONTROL METHOD FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 운전제어방법에 관한 것으로, 특히 제상운전후 또는 냉장고 초기전원투입시와 같은 과부하상태시 저 스트로크로 운전하여 스트로크 행정거리를 조정해 가면서 과부하상태를 제어할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 운전제어방법에 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 시킬 수 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 왕복동식 압축기를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 왕복동식 압축기의 운전 제어 장치에 대한 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시된 바와 같이 스트로크 지령치에 따라, 내부 모터(M)에 인가되는 전압에 의해, 피스톤의 상하 운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복 동식 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 전류검출부(20)로 부터 검출된 인가 전압과 전류를 이용하여 스트로크를 계산한후, 그 스트로크를 스트로크 지령치와 비교하여 그에 따라 스위칭 제어 신호를 출력 한다.

즉, 상기 마이크로 컴퓨터(40)는 계산된 스트로크가 스트로크 지령치보다 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.

이때, 상기 스위칭 제어 신호에 의해 상기 트라이액(Tr1)이 온됨으로써, 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전류는 도 2와 같은 전류파형을 갖게 되고, 이에 의해, 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)의 모터(M)는 양(+)의 전류에서 압축행정을 하고, 음(-)의 전류에서는 팽창행정을 하게 된다.

상기한 바와 같이 동작중 식품에 함유된 수분의 일부가 냉기와 함께 순환하면서 증발기에 얼어붙어 성에를 형성하게 되는데, 그 성에는 그 증발기에 부착된 제상 센서에서 감지되어, 제상운전에 의해 제상히터가 가열되면서 제거된다.

이때, 상기 제상운전은 스트로크 행정거리를 줄이면서 제상운전을 하게 된다.

도 3은 일반적인 왕복동식 압축기의 왕복동식 압축부의 일예를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 종래 왕복동식 압축기의 압축기구부는 소정 형상으로 형성되며 그 내부에 일정 내경으로 관통 형성된 실린더(10)와, 상기 실린더(10)의내부에 삽입되어 상기 모터의 구동력을 전달받아 직선 왕복 운동하는 피스톤(20)과; 상기 실린더(10)의 내부에 삽입된 피스톤(20)의 단면 및 그 실린더(10)의 내부에 의해 형성되는 압축공간(P)을 복개하도록 상기 실린더(10)의 일측에 결합되는 토출커버(30)와; 상기 토출커버(30)의 내부에 삽입되어 실린더(10)의 압축공간(P)을 개폐하는 토출밸브(40)와; 상기 토출커버(30)의 내측 및 토출밸브(40)에 지지되어 토출밸브(40)를 탄성적으로 지지하는 밸브스프링(50)을 포함하여 구성된 것으로, 제상운전시, 그 제상운전에 의해 고내가 과부하상태가 되고, 그 고내온도 변화에 의해 피스톤(20)이 상사점(b)을 지나면서 실린더(10)의 내부를 벗어나 토출커버(30) 내부로 유입되면서 그 피스톤(20)이 상기 토출밸브(40)와 충돌하여 그 토출밸브(40)를 파손시키게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 제상센서를 이용하여 고내의 온도를 감지하여 초기전원 입력이 감지되면 왕복동식압축기의 스트로크 전압을 통상 운전제어상태보다 낮게 제어하고, 제상센서에 의해 감지된 온도가 설정온도이하가 되면 정상적인 스트로크 전압으로 운전을 실시하도록 함으로써, 고내온도가 적정온도로 조절됨과 아울러, 피스톤과 토출밸브의 충돌현상이 방지되어 과부하에 의한 신뢰성을 확보할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 운전제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

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

도 2는 도 1의 왕복동식 압축부에 인가되는 전류파형도.

도 3은 일반적인 왕복동식 압축기의 왕복동식 압축부의 일예를 보인 예시도.

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 운전 제어방법을 보인 흐름도.

도 5는 본 발명 왕복동식 압축기의 운전 제어방법이 적용되는 장치의 구성을 보인 예시도.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

10: 전기회로부 20: 전류 검출부

30: 전압 검출부 40: 제2 마이크로 컴퓨터

50: 제1 마이크로 컴퓨터 60: 주위온도 센서부

70: 온도 감지부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스트로크 지령치에 따른 인가전압에 의해 피스톤의 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축기에 있어서, 제상센서에 의해 감지된 온도가 제상 설정 상한온도 이상인가를 판단하는 제1 단계와;

상기 제상센서에 의해 감지된 온도가 제상 설정 상한온도 이상이 아니면 제상 설정 하한온도 이하인지를 판단하여, 그 제상 설정 하한온도 이하이면 정상 스트로크의 전압으로 왕복동식 압축기의 모터를 제어하는 제2 단계와;

상기 제상센서에 의해 감지된 온도가 제상 설정 상한온도 이상이거나 제상설정 하한온도 이하가 아니면 저 스트로크 전압으로 상기 왕복동식 압축기의 모터를 제어하는 제3 단계를 수행함을 특징으로 한다.

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

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 운전제어방법을 보인 흐름도로서, 이에 도시한 바와 같이 스트로크 지령치에 따른 인가전압에 의해 피스톤의 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축기에 있어서, 제상센서에 의해 감지된 온도가 제상 설정 상한온도 이상인가를 판단하는 제1 단계(S41, S42)와;

상기 제상센서에 의해 감지된 온도가 제상 설정 상한온도 이상이 아니면 제상 설정 하한온도 이하인지를 판단하여, 그 제상 설정 하한온도 이하이면 정상 스트로크의 전압으로 상기 왕복동식 압축기의 모터를 제어하는 제2 단계(S43,S44)와;

상기에서 제상센서에 의해 감지된 온도가 제상 설정 상한온도 이상이거나 제상 설정 하한온도 이하가 아니면 제상운전후 또는 초기전원투입시로 감지하여 저 스트로크 전압으로 상기 왕복동식 압축기의 모터를 제어하는 제3 단계(S45)를 수행하는 것으로, 이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 5는 일반적인 왕복동식 압축기의 운전 제어부와 냉장고 제어부에 대한 구성을 보인 예시도로서,이에 도시한 바와 같이 제2 마이크로 컴퓨터(40)는 제1 마이크로 컴퓨터(50)와 상호 데이터교환을 함으로써, 왕복동식 압축기(10)의 모터(M)를 구동한다.

상기 제1 마이크로 컴퓨터(50)는 냉장고 외기온도를 감지하는 주위온도센서부(60)와 고내의 냉동실, 냉장실온도 및 제상온도를 감지하는 온도감지부(70)의 출력을 입력받아 그에 따른 상태를 표시창에 디스플레이함과 아울러, 왕복동식 압축기를 제어하는 제2 마이크로 컴퓨터(40)로 상기 고내의 온도 및 냉장고의 상태를 보고한다.

이에 의해, 상기 제2 마이크로 컴퓨터(40)는 그에 따라 왕복동식 압축기를 제어한다.

즉, 상기한 바와같이 동작중 식품에 함유된 수분의 일부가 냉기와 함께 순환하면서 증발기에 얼어붙어 성에를 형성하게 되는데, 그 성에는 그 증발기에 부착된 제상 센서에서 감지되어, 제상운전에 의해 제상히터가 가열되면서 제거된다.

이후, 상기 제상히터의 동작은 멈추게 되고, 제1 마이크로 컴퓨터(50)는 상기와 같은 고내의 온도상태를 제2 마이크로 컴퓨터(40)에 알리며, 이에 따라, 상기 제2 마이크로 컴퓨터(40)는 정상 스트로크 전압 또는 저 스트로크 전압으로 왕복동식 압축부(L.COMP)의 모터(M)운전을 실시한다.

상기와 같은 과정은 초기전원 투입 또는 제상운전후, 냉장고 고내의 과부하상태에서 신뢰성을 갖고자 함에 있다.

그래서, 본 발명 상기 제1 마이크로 컴퓨터(50)는 제상 설정 상한온도(A℃) 이상인가를 판단하여 그 제상 설정 상한온도(A℃) 이상이 아니면 제상 설정 하한온도(B℃) 이하인가를 판단하고, 이때 제상 설정 하한온도(B℃) 이하이면 정상 스트로크 전압으로 피스톤의 행정거리를 제어하여 고내의 냉력을 조절한다.

그러나, 제1 마이크로 컴퓨터(50)는 상기 제상 설정 상한온도(A℃) 이상으로 온도 감지부(70)에서 감지되면 제2 마이크로 컴퓨터(40)로 상기 제상 설정 상한온도(A℃)에 대한 데이터를 출력한다.

이에 의해, 상기 제2 마이크로 컴퓨터(40)는 저 스트로크 전압으로 운전하도록 트라이악(Tr1)의 게이트신호의 주기를 제어하여 왕복동식 압축부(L.COMP)의 모터(M)를 구동한다.

이는, 스트로크 행정거리를 서서히 증가시키면서 과부하상태에서 안전하게 벗어나고자 하기 위함이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 제상센서를 이용하여 고내의 온도를 감지하여 초기전원 입력이 감지되면 왕복동식압축기의 스트로크 전압을 통상 운전제어상태보다 낮게 제어하고, 제상센서에 의해 감지된 온도가 제상 설정온도이하가 되면 서서히 스트로크전압을 증가시켜 정상적인 스트로크 전압으로 운전을 실시하도록 함으로써, 고내온도를 적정온도로 조절함과 아울러, 피스톤이 토출밸브와 충돌하여 그 토출밸브를 파손시키지 않고, 과부하에 의한 왕복동식 압축기의 신뢰성을 확보하는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 스트로크 지령치에 따른 인가전압에 의해 피스톤의 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축기에 있어서,

   제상센서에 의해 감지된 온도가 제상 설정 상한온도 이상인가를 판단하는 제1 단계와;

   상기 제상센서에 의해 감지된 온도가 제상 설정 상한온도 이상이 아니면 제상 설정 하한온도 이하인지를 판단하여, 그 제상 설정 하한온도 이하이면 정상 스트로크의 전압으로 상기 왕복동식 압축기의 모터를 제어하는 제2 단계와;

   상기에서 제상센서에 의해 감지된 온도가 제상 설정 상한온도 이상이거나 제상 설정 하한온도 이하가 아니면 저 스트로크 전압으로 상기 왕복동식 압축기의 모터를 제어하는 제3 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전제어방법.