KR100565340B1 - 극변환모터를 채용한 냉장고의 정/역회전 압축기운전제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 극변환모터를 채용한 냉장고의 정/역회전 압축기 운전제어방법에 관한 것으로, 특히 초기 기동시 압축기 모터를 2극 및 정회전 시켜 큰 냉력을 얻고, 일정온도에 도달하면 압축기 모터를 4극 및 역회전 시켜 사용자 설정온도로 유지 시킬 수 있도록 한 극변환 모터를 채용한 냉장고의 정/역회전 압축기 운전제어방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 고내의 온도를 사용자 설정온도로 유지시키기 위해 압축기를 정/역회전하여 냉력을 가변하는 냉장고에 있어서, 초기 기동시 사용자 설정온도에 따른 부하를 감지하여 압축기를 정회전 및 2극으로 운전하여 냉장고내의 현재온도에 따른 부하가 4극 기준온도에 도달할 때까지 최대냉력으로 급속냉각을 실시하는 제1 단계와; 상기 급속냉각에 의해 냉장고내의 현재온도에 따른 부하가 4극 기준온도에 도달하면 압축기를 역회전 및 4극으로 운전하여 일정냉력으로 고내의 온도를 유지시키는 제2 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

극변환모터를 채용한 냉장고의 정/역회전 압축기 운전제어방법{FORWARD/REVERSE ROTATION COMPRESSOR DRIVING METHOD FOR REFRIGERATOR EQUIPED WITH POLE CHANGE MOTOR}

도 1은 종래 압축기의 2극 모터를 나타낸 예시도.

도 2는 종래 초기 기동시 정/역회전 압축기의 시간에 따른 회전수를 보인 파형도.

도 3은 일반적인 냉장고의 냉동 사이클을 보인 보인 개략도.

도 4는 본 발명 극변환모터를 채용한 냉장고의 정/역회전 압축기 운전제어방법을 보인 흐름도.

도 5는 본 발명 극변환모터를 채용한 냉장고의 정/역회전 압축기의 극변환모터를 나타낸 예시도.

도 6은 본 발명 초기기동시 극변환모터를 채용한 냉장고의 정/역회전 압축기의 시간에 따른 회전수를 보인 파형도.

본 발명은 극변환모터를 채용한 냉장고의 정/역회전 압축기 운전제어방법에 관한 것으로, 특히 초기 기동시 압축기 모터를 2극 및 정회전 시켜 큰 냉력을 얻고, 일정온도에 도달하면 압축기 모터를 4극 및 역회전 시켜 사용자 설정온도로 유지 시킬 수 있도록 한 극변환 모터를 채용한 냉장고의 정/역회전 압축기 운전제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 압축기는 내부 모터의 회전력을 이용하여 냉매를 압축하는 기기로서, 냉장고와 공조기에 사용된다.

특히, 냉장고에 적용되는 압축기용 모터는 도 1과 같이 2극의 고정자와 회전자로 이루어져 정속운전(3600rpm)만이 가능하다.

한편, 이러한 2극의 고정자로 이루어진 압축기용 모터를 냉장고에 적용하였을때 냉장고의 대표적인 운전모드로 급속냉각 모드, 표준운전 모드가 존재하는데, 실제 급속냉각 모드로 운전되는 시간은 도 2에 도시된 바와 같이 실사용 시간의 10%미만이고 그 이외의 시간은 표준운전 모드로 운전된다.

이때 급속냉각 모드에서는 조절해야 할 온도범위가 크므로 상기와 같은 모터를 고정된 속도 즉, 고속으로 운전하여 급속한 냉각이 이루어지도록 해야만 하지만 표준운전 모드에서는 조절해야 할 온도범위가 그다지 크지 않으므로 이러한 고속운전은 오히려 소음과 소비전력증가 및 제품에 무리를 주는 등 악영향만을 끼칠 뿐이다.

그럼에도 불구하고 실제 냉장고에서 압축기용 모터는 동작모드에 상관없이 급속냉각 모드에 맞춰져 고속으로 운전된다.

이와 같은 종래 기술이 냉장고에 적용된 냉동 사이클의 경우, 냉동실의 냉기 공급을 위한 고냉력 사이클과 냉장실의 냉기 공급을 위한 저냉력 사이클로 구분되는데, 이때, 상기 고냉력 냉동 사이클이나 저냉력 냉동 사이클은, 팽창수단의 길이가 동일하여 운전모드에 따른 최적의 냉동 사이클을 구현하지 못한다.

도 3은 일반적인 냉장고의 냉동 사이클을 보인 개략도로서, 이에 도시된 바와같이 증발기에서 토출되는 저온, 저압의 냉매증기를 흡입하여 이를 압축함으로써 고온, 고압의 증기로 만드는 압축기(1)와; 상기 압축기(1)에서 토출된 고온, 고압의 냉매증기의 열을 물 또는 공기 중에 방출시키고, 고압의 포화액으로 변화시키는 응축기(2)와; 상기 응축기(2)에서 토출된 고압의 포화액을, 모세관(3)을 통해 통해 저온, 저압의 냉매로 흡입하여 이를 증발시켜, 냉동실로 열교환하여 차가워진 공기를 배출하는 제1 증발기(F-EVA)와; 상기 응축기(2)에서 토출된 고압의 포화액을, 모세관(3)을 통해 저온,저압의 냉매로 흡입하여 이를 증발시켜, 냉장실로 열교환하여 차가워진 공기를 배출하는 제2 증발기(R-EVA)를 구비하며, 이와같은 냉동싸이클을 설명한다.

먼저, 냉동 운전시(고냉력 운전시), 압축기(1)에서 압축된 고온고압의 냉매는, 응축기(2)로 유입되어 응축된후, 모세관(3)을 지나면서 저온, 저압의 냉매로 된다.

이후, 제1 증발기(F-EVA)는 상기 저온, 저압의 냉매를 흡입하고 이를 증발시켜, 냉동실로 액분이 없는 포화증기를 배출한다.

냉장 운전시(저냉력 운전시), 압축기(1)에서 압축된 고온, 고압의 냉매는, 응축기(2)로 유입되어 응축된후, 모세관(3)을 지나면서 저온, 저압의 냉매로 된다.

이후, 제2 증발기(R-EVA)는 상기 저온, 저압의 냉매를 흡입하고 이를 증발시켜, 냉동실로 열교환하여 차가워진 공기를 배출한다.

여기서, 상술한 냉장고의 냉동 사이클에 채용되는 압축기는 정방향으로만 회전하여 항상 고출력을 발생하게 되고, 이에 따라 냉장고내의 온도가 안정된 상태를 유지하여 큰 냉력이 필요하지 않은 경우에도, 압축기를 정회전으로 회전시키므로 전력 소모가 증가되는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위하여, 냉장고에 냉력에 따라 정방향 또는 역방향으로 회전시키는 압축기를 채용하여, 냉력을 발생함으로써, 전력 소모를 감소시키는 기술이 사용되고 있는데, 즉 냉장고가 일정 운전시점이 지나서, 안정된 상태로 인식되면, 작은 냉력을 발생하는 역방향으로 압축기를 구동함으로써, 전력소모를 감소시킨다.

그러나, 상술한 방법은 압축기 초기 기동시, 냉장고내의 온도가 안정되는 영역에서는 역회전 운전을 실행하고, 냉장고내의 온도가 설정온도보다 많이 높은 경우에 정회전 운전을 실행하지만, 고정된 모터의 고정자 권선을 통해 정속도 운전을 통해 고속 운전 및 잦은 압축기 온/오프에 의한 손실이 큰 문제점과 더불어 운전 및 기동/정지시 소음이 큰 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 압축기를 정회전 또는 역회전시킴과 아울러 모터의 고정자 극수를 2극 또는 4극으로 변환하며 압축기 초기 기동시 큰 냉력을 얻을 수 있도록 압축기를 고속으로 제어하고, 일정시간이 지나 소정온도에 도달하면 저속으로 제어하여 냉장고내의 온도 가 사용자 설정온도로 유지될 수 있도록 한 극변환모터를 채용한 냉장고의 정/역회전 압축기 운전제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고내의 온도를 사용자 설정온도로 유지시키기 위해 압축기를 정/역회전하여 냉력을 가변하는 냉장고에 있어서, 초기 기동시 사용자 설정온도에 따른 부하를 감지하여 압축기를 정회전 및 2극으로 운전하여 냉장고내의 현재온도에 따른 부하가 4극 기준온도에 도달할 때까지 최대냉력으로 급속냉각을 실시하는 제1 단계와; 상기 급속냉각에 의해 냉장고내의 현재온도에 따른 부하가 4극 기준온도에 도달하면 압축기를 역회전 및 4극으로 운전하여 일정냉력으로 고내의 온도를 유지시키는 제2 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

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

도 4는 본 발명 극변환모터를 채용한 냉장고의 정/역회전 압축기 운전제어방법을 보인 흐름도로서, 이에 도시한 바와 같이 고내의 온도를 사용자 설정온도로 유지시키기 위해 압축기를 정/역회전하여 냉력을 가변하는 냉장고에 있어서, 초기 기동시 사용자 설정온도에 따른 부하를 감지하여 압축기를 정회전 및 2극으로 운전하여 냉장고내의 현재온도가 4극 기준온도에 도달할 때까지 최대냉력으로 급속냉각을 실시하는 제1 단계와; 상기 급속냉각에 의해 냉장고내의 현재온도가 4극 기준온도에 도달하면 압축기를 역회전 및 4극으로 운전하여 일정냉력으로 고내의 온도를 유지시키는 제2 단계로 이루어진 것으로, 이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 냉장고내의 온도를 사용자 설정온도로 유지시키기 위해서는 압축 기를 정회전 또는 역회전으로 제어함과 아울러, 도 5와 같은 극변환이 가능한 모터를 채용하여 저속운전시에는 모터의 고정자를 4극으로 운전(N->S->N->S)하고, 고속운전시에는 모터의 고정자를 2극으로 운전(N->N->S->S)하는 2단으로 속도를 제어한다. 이러한 조건하에 본 발명은 먼저, 초기 사용자 설정온도가 입력되면 냉장고내의 상태가 전(full) 부하 상태라 인식하고, 압축기를 정회전함과 모터 고정자 극수를 2극으로 하여 최대 냉력으로 운전한다(SP1, SP2).

이에, 고내의 부하는 소정시간안에 급격히 감소하고, 매순간마다 냉장고내의 현재온도를 검출한다(SP3).

이때, 상기 냉장고내의 현재온도가 기 설정되어 있는 4극 기준온도와 일치하는가를 판단하여, 일치하면 압축기의 고정자 극수를 4극에서 2극으로 극수변환함과 아울러, 압축기의 회전방향을 정회전에서 역회전으로 변환한다(SP4, SP5).

즉, 도 6의 본 발명 극변환모터를 채용한 냉장고의 정/역회전 압축기의 시간에 따른 회전수를 보인 파형도에 도시된 바와 같이 2극의 정속도(3600rpm)로 초기기동함과 동시에 4극 기준온도에 도달하면 4극의 정속도(1800rpm)로 기동시키고 피스톤의 행정거리가 짧은 역회전으로 냉장고내의 온도를 설정온도로 유지시킨다.

다시 말해서, 본 발명은 냉장고내의 온도가 전(full)부하 상태인 초기 기동시, 압축기를 정회전시키면서 압축기 모터의 고정자 극수를 2극 제어하여 최대 냉력으로 급속냉각시키고, 냉장고내의 온도가 4극 기준온도에 도달하면 압축기를 역회전시키면서 압축기 모터의 고정자 극수를 4극으로 절환 제어하여 표준냉력으로 냉력가변함으로써, 냉장고내의 온도를 사용자 설정온도로 유지시킨다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 압축기 초기 기동시 큰 냉력을 얻을 수 있도록 압축기를 정회전 및 2극으로 운전 제어하고, 일정시간이 지나 4극 기준온도인 소정온도에 도달하면 역회전 및 4극으로 변환되도록 운전 제어하여 냉장고내의 온도가 사용자 설정온도로 유지되는 효과가 있다.

또한, 잦은 압축기 온/오프에 의한 손실과 운전 및 기동/정지시 소음을 줄이는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 고내의 온도를 사용자 설정온도로 유지시키기 위해 압축기를 정/역회전하여 냉력을 가변하는 냉장고에 있어서, 초기 기동시 사용자 설정온도에 따른 부하를 감지하여 압축기를 정회전 및 2극으로 운전하여 냉장고내의 현재온도에 따른 부하가 4극 기준온도에 도달할 때까지 최대냉력으로 급속냉각을 실시하는 제1 단계와; 상기 급속냉각에 의해 냉장고내의 현재온도에 따른 부하가 4극 기준온도에 도달하면 압축기를 역회전 및 4극으로 운전하여 일정냉력으로 고내의 온도를 유지시키는 제2 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉장고의 정/역회전 압축기 운전제어방법.

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