KR100464049B1 - 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법에 관한 것으로, 스프링의 기계적 공진력에 의해 스트로크기 일정 주기동안 유지되면, 그 일정 주기동안에는 구동전압을 차단하여 전력소모를 감소시키도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 압축기에 인가되는 전원전압을 검출하는 전원전압검지부와; 상기 전원전압검지부에서 출력되는 전원전압검출신호를 입력받아 그 전원전압의 주기를 판별하는 전원전압판별부와; 상기 압축기에 인가되는 전류의 위상을 검출하는 전류위상검지부와; 상기 압축기에 인가되는 스트로크의 위상을 검출하는 스트로크위상검지부와; 상기 전류위상검지부의 전류위상신호와 상기 스트로크위상검지부의 스트로크위상신호의 위상차를 검출하여 TDC를 판정하는 TDC판정부와; 상기 TDC판정부의 TDC판정신호에 의해, 현재 운전시점이 일정한 스트로크로 운전되는 시점임이 판별되면, 상기 전원전압판별부에 의해 검출된 전압의 주기를 이용하여, 일정 주기 간격으로 구동전압을 오프시키기 위한 구동전압판정신호를 출력하는 구동전압판정부와; 전원전압을 입력받아 이를 상기 구동전압판정부의 구동전압판정신호에 의해 일정 주기 간격으로 오프시켜 압축기를 구동하는 압축기구동부를 포함하여 구성한다.

Description

왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법{DRIVING CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법에 관한 것으로,특히 소비전력을 저감할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적인 왕복동식 압축기는, 다상의 고정자에 권취된 코일에 공급되는 전원을 스위칭소자를 이용하여 단속함으로써, 회전 토오크(TORQUE)를 발생시키게 되는데, 회전자와 고정자간의 여자상태를 순차적으로 가변시킴으로써, 자기 흡입력에 의하여 정방향 회전 토오크를 발생시킬 수 있다.

만약, 특정 여자상태를 가변시키지 않을 때에는 일정 위치에서 회전자가 정지하도록 할 수 있으며, 최대 인덕턴스 형상을 기점으로 스위칭소자에 인가되는 입력펄스 신호의 위상을 제어함으로써 역회전력을 발생시킬 수 있는 다양한 구동제어가 가능함에 따라 방향제어가 필요한 전자 제품들에 적용되어 사용되고 있는데, 이와같은 왕복동식 압축기를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도1은 종래 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와같이 압축기(3)에 인가되는 전원전압을 검출하는 전원전압검지부(4)와; 상기 압축기(3)에 인가되는 전류의 위상을 검출하는 전류위상검지부(7)와; 상기 압축기(3)에 인가되는 스트로크의 위상을 검출하는 스트로크위상검지부(8)와; 상기 전류위상검지부(7)의 전류위상신호와 상기 스트로크위상검지부(8)의 스트로크 위상신호의 위상차를 검출하여 TDC를 판정하는 TDC판정부(6)와; 상기 TDC판정부(6)의 TDC판정신호를 입력받아 구동전압 판정신호를 출력하는 구동전압판정부(5)와; 전원을 입력받아 이를 상기 구동전압판정부(5)의 구동전압 판정신호에 의해, 압축기(3)를 구동하기 위한 구동전압을 출력하는 압축기구동부(2)로 구성되며, 이와같은 종래 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 상기 TDC는 'Top Dead Center'의 약어로서, 왕복동식 압축기에서 피스톤의 상사점의 영문표기인데, 물리적으로는 피스톤의 압축행정 완료시의 피스톤의 위치를 의미하고, 이때, 상기 TDC=0인 위치가 압축기의 효율이 가장 이상적인 위치이므로, 왕복동식 압축기의 운전 제어시, TDC=0인 위치에, 피스톤이 위치하도록 제어한다.우선, 상기 전원전압검지부(40)는 압축기(3)에 인가되는 전원전압을 검출하여 이를 구동전압판정부(5)에 인가한다.

한편, 전류위상검지부(70)는 상기 압축기(3)에 인가되는 전류의 위상을 검출하여 이를 TDC판정부(6)에 인가하고, 스트로크위상검지부(8)는 상기 압축기(3)에 인가되는 스트로크의 위상을 검출하여 이를 TDC판정부(6)에 인가한다.

이에 따라, 상기 TDC판정부(6)는 상기 전류위상검지부(70)의 전류위상신호와 상기 스트로크위상검지부(8)의 스트로크 위상신호의 위상차로 TDC를 판정하여 그에따른 TDC판정신호를 구동전압판정부(5)에 인가한다.

이에 따라, 상기 구동전압판정부(5)는 상기 TDC판정부(6)의 TDC판정신호를 입력받아 그에 따른 구동전압 판정신호를 압축기 구동부(2)에 인가하고, 상기 압축기 구동부(2)는 구동전압 판정신호에 의해, 피스톤이 TDC=0인 지점을 왕복 운동하도록 하는 구동전압을 압축기(3)에 인가하며, 이에 의해 압축기(3)는 구동된다.

여기서, 상술한 왕복동식 압축기는, 스트로크에 관계없이 항상 일정한 전압을 왕복동식 압축기에 인가해야 하므로 절전을 하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 스프링의 기계적 공진력에 의해 스트로크의 크기가 일정 주기동안 변동없이 유지되면, 그 일정 주기동안에는 구동전압을 차단하여 전력소모를 감소시키도록 한 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도2는 도1에 있어서,구동전압 차단시의 스트로크 파형도.

도3은 본 발명 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도4는 본 발명 왕복동식 압축기의 운전제어방법에 대한 동작 흐름도.

도5는 본 발명에 의해 발생하는 구동전압에 따른 스트로크 파형도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

10:전원 20:압축기 구동부

30:압축기 40:전원전압검지부

50:구동전압판정부 60)TDC판정부

70:전류위상검지부 80:스트로크위상검지부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압축기에 인가되는 전원전압을 검출하는 전원전압검지부와; 상기 전원전압검지부에서 출력되는 전원전압검출신호를 입력받아 그 전원전압의 주기를 판별하는 전원전압판별부와; 상기 압축기에 인가되는 전류의 위상을 검출하는 전류위상검지부와; 상기 압축기에 인가되는 스트로크의 위상을 검출하는 스트로크위상검지부와; 상기 전류위상검지부의 전류위상신호와 상기 스트로크위상검지부의 스트로크위상신호의 위상차를 검출하여 TDC를 판정하는 TDC판정부와; 상기 TDC판정부의 TDC판정신호에 의해, 현재 운전시점이 일정한 스트로크로 운전되는 시점임이 판별되면, 상기 전원전압판별부에 의해 검출된 전압의 주기를 이용하여, 일정 주기 간격으로 구동전압을 오프시키기 위한 구동전압판정신호를 출력하는 구동전압판정부와; 전원전압을 입력받아 이를 상기 구동전압판정부의 구동전압판정신호에 의해 일정 주기 간격으로 오프시켜 압축기를 구동하는 압축기구동부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압축기에 인가되는 전원전압을 검출하여 그 전원전압의 주기를 검출하는 제1 과정과; 압축기에 인가되는 전류 및 스트로크의 위상을 검출하여 TDC를 판정하는 제2 과정과; 상기 제2 과정의 TDC판정에 의해, 부하가 일정한 TDC=0인 지점이 검출되어 일정한 스트로크로 운전되면, 압축기에 인가되는 구동전압을 일정간격으로 상기 전원전압의 소정 주기 만큼 오프시키는 제3 과정으로 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은, 도2와 같이, 공진형 왕복동식 압축기는 구동전압이 인가되지 않아도 스프링의 기계적 공진력에 의하여 적어도 1싸이클은 그 스트로크를 유지한 다음, 서서히 공진력을 상실하여 정지상태에 도달함에 착안하였음을 밝혀 두는 바이다.

도3은 본 발명 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와같이 압축기(30)에 인가되는 전원전압을 검출하는 전원전압검지부 (40)와; 상기 전원전압검지부(40)에서 출력되는 전원전압 검출신호를 입력받아 그 전원전압의 주기를 판별하는 전원전압판별부(90)와; 상기 압축기(30)에 인가되는 전류의 위상을 검출하는 전류위상검지부(70)와; 상기 압축기(30)에 인가되는 스트로크의 위상을 검출하는 스트로크위상검지부(80)와; 상기 전류위상검지부(70)의 전류위상신호와 상기 스트로크위상검지부(80)의 스트로크 위상신호의 위상차를 검출하여 TDC를 판정하는 TDC판정부(60)와; 상기 TDC판정부(60)의 TDC판정신호에 의해, 현재 운전시점이 일정한 스트로크로 운전되는 시점임이 판별되면, 상기 전원전압판별부 (90)에 의해 검출된 전압의 주기를 이용하여, 일정 주기 간격으로 구동전압을 오프시키기 위한 구동전압 판정신호를 출력하는 구동전압판정부(50)와; 전원을 입력받아 이를 상기 구동전압판정부(50)의 구동전압 판정신호에 의해 일정 주기 간격으로 오프시켜 압축기(30)를 구동하는 압축기구동부(20)로 구성한다.

도4는 본 발명 왕복동식 압축기의 운전제어방법에 대한 동작 흐름도로서, 이에 도시한 바와같이, 압축기(30)에 인가되는 전원전압을 검출하여 그 전원전압의 주기를 검출하는 제1 과정(SP1)과; 압축기(30)에 인가되는 전류 및 스트로크의 위상을 검출하여 TDC를 판정하는 제2 과정(SP2,SP3)과; 상기 제2 과정의 TDC 판정에 의해, 부하가 일정한 TDC=0인 지점이 검출되어 일정한 스트로크로 운전되면, 압축기에 인가되는 구동전압을 일정간격으로 상기 전원전압의 소정 주기 만큼 오프시키는 제3 과정(SP4~SP6)과; 부하가 일정하지 않으면, 스트로크를 가변하는 제4 과정(SP7)으로 이루어지며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 전원전압검지부(40)는 압축기(30)에 인가되는 전원전압을 검출하여 이를 전원전압판별부(90)에 인가하고, 상기 전원전압판별부(90)는 상기 전원전압검지부 (40)에서 출력되는 전원전압 검출신호를 입력받아 그 전원전압의 주기를 판별한다.

한편, 전류위상검지부(70)는 상기 압축기(30)에 인가되는 전류의 위상을 검출하여 이를 TDC판정부(60)에 인가하고, 스트로크위상검지부(80)는 상기 압축기(30)에 인가되는 스트로크의 위상을 검출하여 이를 TDC판정부(60)에 인가한다.

이에 따라, 상기 TDC판정부는 상기 전류위상검지부(70)의 전류위상신호와 상기 스트로크위상검지부(80)의 스트로크 위상신호의 위상차를 검출하여 TDC를 판정하여 그에 따라 부하가 일정한지를 판별하는데, 즉 전류위상신호와 스트로크위상신호의 위상차가 변곡점을 갖는 지점이 TDC=0인 지점임을 감지하여 그에 따른 TDC판정신호를 구동전압판정부(50)에 인가한다.

이에 따라, 상기 구동전압판정부(50)는 상기 TDC판정부(60)의 TDC판정신호에 의해, 현재 운전시점이 일정한 스트로크로 운전되는 시점임이 판별되면, 상기 전원전압판별부(90)에 의해 검출된 전압의 주기를 이용하여, 일정 주기 간격으로 구동전압을 오프시키기 위한 구동전압 판정신호를 압축기구동부(20)에 인가하고, 이에 의해 압축기구동부(20)는 전원을 상기 구동전압판정부(50)의 구동전압 판정신호에 의해 일정 주기 간격으로 오프시켜 그에 따른 구동전압을 압축기(30)에 인가하며, 이에 의해 압축기(30)는 구동된다.

즉, 기계적 공진력을 최대한 이용하기 위하여, 부하가 안정되어 일정 스트로크로 운전되는 시점이 검출되면, 도5와 같이 구동전압을 1주기씩 삭제하여 압축기 (30)에 인가하는데, 이때 스트로크 파형에는 변함이 없다.

다시 말해서, 본 발명은, 압축기(30)에 인가되는 전원전압을 검출하여 그 전원전압의 주기를 검출하고(SP1), 상기 압축기(30)에 인가되는 전류 및 스트로크의 위상을 검출하여 TDC를 판정한 다음(SP2,SP3), 그 TDC판정에 의해, 부하가 일정한 TDC=0인 지점이 검출되어 일정한 스트로크로 운전되면, 압축기(30)에 인가되는 구동전압을 일정 간격으로 상기 전원전압의 소정 주기 만큼 오프시킨다.

이때, 압축기(30)에 인가되는 전원전압의 양은 줄어들지만, 기계적 공진력에 의해 스트로크는 일정하게 유지되어 소비전력을 저감시킬 수 있게 된다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 부하가 안정되어 일정한 스트로크로 운전되는 시점이 되면, 왕복동식 압축기의 기계적 공진력을 최대한 이용하기 위하여, 구동전압을 소정 주기만큼 일정 간격으로 오프시킴으로써 소비전력을 저감하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 압축기에 인가되는 전원전압을 검출하는 전원전압검지부와;

   상기 전원전압검지부에서 출력되는 전원전압검출신호를 입력받아 그 전원전압의 주기를 판별하는 전원전압판별부와;

   상기 압축기에 인가되는 전류의 위상을 검출하는 전류위상검지부와;

   상기 압축기에 인가되는 스트로크의 위상을 검출하는 스트로크위상검지부와;

   상기 전류위상검지부의 전류위상신호와 상기 스트로크위상검지부의 스트로크위상신호의 위상차를 검출하여 TDC를 판정하는 TDC판정부와;

   상기 TDC판정부의 TDC판정신호에 의해, 현재 운전시점이 일정한 스트로크로 운전되는 시점임이 판별되면, 상기 전원전압판별부에 의해 검출된 전압의 주기를 이용하여, 일정 주기 간격으로 구동전압을 오프시키기 위한 구동전압판정신호를 출력하는 구동전압판정부와;

   전원을 입력받아 이를 상기 구동전압판정부의 구동전압판정신호에 의해 일정 주기 간격으로 오프시켜 압축기를 구동하는 압축기구동부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전제어장치.
2. 압축기에 인가되는 전원전압을 검출하여 그 전원전압의 주기를 검출하는 제1 과정과;

   압축기에 인가되는 전류 및 스트로크의 위상을 검출하여 TDC를 판정하는 제2 과정과;

   상기 제2 과정의 TDC판정에 의해, 부하가 일정한 TDC=0인 지점이 검출되어 일정한 스트로크로 운전되면, 압축기에 인가되는 구동전압을 일정간격으로 상기 전원전압의 소정 주기 만큼 오프시키는 제3 과정으로 수행함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전제어방법.