KR100631565B1

KR100631565B1 - 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법

Info

Publication number: KR100631565B1
Application number: KR1020050028669A
Authority: KR
Inventors: 김형주; 허경범; 이철웅
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2006-10-11

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법에 관한 것으로, 냉장고의 용량가변 운전 제어시, 냉장고 제어수단에서 발생하는 냉장고 댐퍼 개폐 여부신호를 분석하고, 그 냉장고 댐퍼 개폐여부에 따라 왕복동식 압축기의 운전용량을 달리하여 제어함으로써, 왕복동식 압축기의 소비전력을 저감시키도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전 제어방법에 있어서, 왕복동식 압축기를, TDC=0인 최대 용량으로 운전시키다가 냉장고 제어수단으로부터 용량가변 운전제어신호가 입력되면, 현재 시점의 스트로크와 파워를 계산하는 과정과; 냉장고 댐퍼의 개폐 여부에 따라, 왕복동식 압축기의 운전 용량을 달리하여 제어하는 과정으로 이루어진다.

Description

왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법{CAPACITY VARIABLENESS DRIVING CONTROL METHOD FOR REFRIGERATOR IN USING RECIPROCATING COMPRESSOR}

도1은 일반적인 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도2는 종래 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법에 대한 실시예의 동작흐름도.

도3은 본 발명 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법에 대한 실시예의 동작흐름도.

도4는 도3에 있어서, 냉장고 댐퍼의 개폐여부에 따른 소비전력의 변화를 보인 파형도.

본 발명은 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법에 관한 것으로, 특히 냉장고의 용량가변 운전 제어시, 냉장고 제어수단에서 발생하는 냉장고 댐퍼 개폐 여부신호를 분석하고, 그 냉장고 댐퍼 개폐여부에 따라 왕복동식 압축기의 운전용량을 달리하여 제어함으로써, 왕복동식 압축기의 소비전력을 저감시키도록 한 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 왕복동식 압축기(Reciprocating Compressor)는 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 크랭크 샤프트(Crankshaft)가 없어 마찰 손실이 적으므로, 압축 효율면에서 일반 압축기 보다 압축 효율이 높다.

상기 왕복동식 압축기가 냉장고나 에어컨에 사용될 경우에, 상기 왕복동식 압축기에 입력되는 스트로크 전압(Stroke Voltage)을 가변 시킴에 따라 상기 왕복동식 압축기의 압축 비(compression ratio)를 가변 할 수 있어 냉력(Freezing Capacity)을 제어할 수 있다.

도1은 일반적인 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와같이 스트로크 지령치에 따라, 내부 모터에 인가되는 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축부(L.COMP)와; 인가전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 발생하는 전압을 검출하는 전압검출부(30)와; 인가전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 왕복동식 압축부(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 왕복 동식 압축부(L.COMP)에 전압을 인가하는 전기회로부(10)로 구성되고, 이와같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 왕복동식 압축부(L.COMP)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 인가전압에 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 왕복동식 압축부(L.COMP)의 모터(M)에 인가되는 인가전압과 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 인가전압과 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 스위칭 제어신호를 출력하여 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전압을 증가시킨다.

상술한 바와 달리, 상기 마이크로컴퓨터(40)는 계산된 스트로크가 스트로크 지령치 보다 크면, 트라이악(Tr1)의 온주기를 짧게 하는 스위칭 제어신호를 출력하여 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전압을 감소시킨다.

상기와 같은 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고는, 소비전력 감소를 위하여 스트로크를 줄여서 운전하는 용량 가변 운전 제어를 실행하는데, 이를 도2를 참조 하여 설명한다.

우선, 왕복동식 압축기의 운전용량을, 최대 용량, 즉 TDC=0인 스트로크를 검출하고, 그 최대 용량에서의 스트로크와 파워를 계산하여 기저장한다.

이렇게 최대 용량으로 왕복동식 압축기를 운전시키다가, 냉장고의 소비전력 감소를 위하여, 냉장고 제어수단은 용량 가변제어신호를 발생하고, 이에 따라 압축기 제어수단은 왕복동식 압축기의 용량을 가변시키는데, 예를 들어 최대 용량의 80%용량으로 스트로크를 줄여서 왕복동식 압축기를 구동시킨다.

그러나, 상술한 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량 가변운전제어방법은, 용량가변 모드시, 80%용량으로만 고정하여 사용하는데, 부하가 증가하는 댐퍼의 열림시와 부하가 감소하는 댐퍼의 닫힘시에도 동일한 용량으로 사용하므로 소비전력의 측면에서 효율성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 냉장고의 용량가변 운전 제어시, 냉장고 제어수단에서 발생하는 냉장고 댐퍼 개폐 여부신호를 분석하고, 그 냉장고 댐퍼 개폐여부에 따라 왕복동식 압축기의 운전용량을 달리하여 제어함으로써, 왕복동식 압축기의 소비전력을 저감시키도록 한 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전 제어방법에 있어서,

왕복동식 압축기를, TDC=0인 최대 용량으로 운전시키다가

냉장고 제어수단으로부터 용량가변 운전제어신호가 입력되면, 현재 시점의 스트로크와 파워를 계산하는 과정과;

냉장고 댐퍼의 개폐 여부에 따라, 왕복동식 압축기의 운전 용량을 달리하여 제어하는 과정을 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법에 대한 작용과 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

우선, 본 발명 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법이 적용되는 장치는 종래 도1과 동일하다.

여기서, 본 발명은, 도4와 같이, 냉장고 댐퍼의 개폐여부에 따라 냉장고 부하가 증가 또는 감소됨에 착안하였음을 밝혀두는 바이다.

도3은 본 발명 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법에 대한 동작 흐름도이다.

도3에 도시한 바와같이 본 발명은, 왕복동식 압축기를, TDC=0인 최대 용량으로 운전시키다가 냉장고 제어수단으로부터 용량가변 운전제어신호가 입력되면, 현재 시점의 스트로크와 파워를 계산하는 과정(SP1,SP2)과; 냉장고 댐퍼의 개폐 여부에 따라, 왕복동식 압축기의 운전 용량을 달리하여 제어하는 과정(SP3~SP9)으로 이루어진다.

상기 왕복동식 압축기의 운전 용량을 달리하여 제어하는 과정은, 댐퍼가 닫힌 상태로 인식되면, 스트로크를 감소시키면서 파워를 검출하고, 그 검출된 파워가 최대용량의 70%용량이 될때까지 상기 스트로크를 감소시키는 단계(SP4,SP5,SP6)와, 댐퍼가 열린 상태로 인식되면, 스트로크를 감소시키면서 파워를 검출하고, 그 검출된 파워가 최대용량의 80%용량이 될때까지 상기 스트로크를 감소시키는 단계(SP7,SP8,SP9)를 포함한다.

이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 실험에 의해, 냉장고 댐퍼가 열린 상태인 경우의 제1 기준용량과, 냉장고 댐퍼가 닫힌 상태인 경우의 제2 기준용량을 기설정하는데, 상기 제1 기준용량은, 왕복동식 압축기의 최대 용량의 80% 용량으로 설정되고, 제2 기준용량은, 왕복동식 압축기의 최대 용량의 70% 용량으로 설정된다.

이러한 상태에서, 왕복동식 압축기를, TDC=0인 최대 용량으로 동작시키다가, 압축기 제어수단(미도시)은 냉장고 제어수단(미도시)으로부터 용량가변 운전신호를 받게 되면(SP1), 압축기 제어수단(미도시)은 현재 시점에서의 모터전압과 모터전류를 검출하고, 그 모터전압과 모터전류를 이용하여 스트로크와 파워를 계산한다(SP2).

그 다음, 냉장고 댐퍼의 개폐여부에 따라 상기 스트로크를 감소시키면서 임의의 용량으로 압축기를 운전시킨다(SP3~SP9).

즉, 압축기 제어수단(미도시)는 냉장고 제어수단으로 냉장고 댐퍼의 개폐여부신호를 수신하는데, 만약 댐퍼가 닫힌 상태로 인식되면, 스트로크를 감소시키면서(SP4) 파워를 검출하고, 그 검출된 파워가 최대용량의 70%용량이 될때까지 상기 스트로크를 감소시킨 다음(SP5), 그 70%용량으로 왕복동식 압축기를 운전시킨다 (SP6).

만약, 상기 압축기 제어수단(미도시)은, 냉장고 댐퍼가 열린 상태로 인식되면, 스트로크를 감소시키면서(SP7) 파워를 검출하고, 그 검출된 파워가 최대용량의 80%용량이 될때까지 상기 스트로크를 감소시킨 다음(SP8), 그 80%용량으로 왕복동식 압축기를 운전시킨다(SP9).

즉, 본 발명은 냉장고의 용량가변 운전 제어시, 냉장고 제어수단에서 발생하는 냉장고 댐퍼 개폐 여부신호를 분석하고, 그 냉장고 댐퍼 개폐여부에 따라 왕복동식 압축기의 운전용량을 달리하여 제어하는 것으로, 용량 가변운전시 댐퍼가 열린 상태이면 부하증가로 판단하여 일정 운전용량로 운전시키다가, 댐퍼가 닫히면 부하 감소로 판단하여 추가로 운전용량을 가변하여 소비전력을 최소화하고자 한 것이다.

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, 냉장고 제어수단과 왕복동식 압축기 제어수단 사이의 통신회로를 제거하고 왕복동식 압축기에 인가되는 전압과 전류를 이용하여 냉장고의 댐퍼 개폐여부를 판단하여 그 판단결과에 따라 왕복동식 압축기의 운전용량을 가변 제어함으로써, 왕복동식 압축기의 소비전력을 저감시킴 과 아울러 구현비용을 저감하는 효과가 있다.

Claims

왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전 제어방법에 있어서,

왕복동식 압축기를, TDC=0인 최대 용량으로 운전시키다가

냉장고 제어수단으로부터 용량가변 운전제어신호가 입력되면, 현재 시점의 스트로크와 파워를 계산하는 과정과;

냉장고 댐퍼의 개폐 여부에 따라, 왕복동식 압축기의 운전 용량을 달리하여 제어하는 과정을 수행함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법.
제1 항에 있어서,

실험에 의해, 냉장고 댐퍼가 열린 상태인 경우의 제1 기준용량과, 냉장고 댐퍼가 닫힌 상태인 경우의 제2 기준용량을 기설정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량 가변 운전제어방법.
제2 항에 있어서,

제1 기준용량은, 왕복동식 압축기의 최대 용량의 80% 용량으로 설정되고,

제2 기준용량은, 왕복동식 압축기의 최대 용량의 70% 용량으로 설정되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전 제어방법.
제1 항에 있어서, 왕복동식 압축기의 운전 용량을 달리하여 제어하는 과정은,

댐퍼가 닫힌 상태로 인식되면, 스트로크를 감소시키면서 파워를 검출하고, 그 검출된 파워가 최대용량의 70%용량이 될때까지 상기 스트로크를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법.
제1 항에 있어서, 왕복동식 압축기의 운전용량을 달리하여 제어하는 과정은,

댐퍼가 열린 상태로 인식되면, 스트로크를 감소시키면서 파워를 검출하고, 그 검출된 파워가 최대용량의 80%용량이 될때까지 상기 스트로크를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법.