KR100690164B1 - Control method for a linear compressor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피스톤이 리니어 모터에 의해 구동되어 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하면서 냉매를 흡입, 압축, 토출시키는 리니어 압축기에 관한 것으로써, 피스톤을 운동방향으로 탄성 지지하는 기계 스프링 및 가스 스프링의 탄성력이 부하에 따라 가변되는 것을 고려하여 피스톤의 고유주파수에 리니어 모터의 운전주파수를 동기화시키기 때문에 부하가 가변되더라도 공진상태에서 운전이 이루어지도록 하여 효율을 극대화시킬 수 있고, 부하에 따라 실제 피스톤의 스트로크를 가변시키기 때문에 부하에 능동적으로 대응하여 신속하게 해소할 수 있을 뿐 아니라 소비전력을 저감시킬 수 있다.The present invention relates to a linear compressor in which a piston is driven by a linear motor to suck, compress, and discharge refrigerant while reciprocating linearly in a cylinder. The elastic force of a mechanical spring and a gas spring that elastically supports the piston in the movement direction is loaded. In consideration of the variable frequency, the operating frequency of the linear motor is synchronized to the natural frequency of the piston, so that even if the load is variable, it is possible to maximize the efficiency by operating in a resonant state, and to change the actual stroke of the piston according to the load. Therefore, not only can it actively respond to loads, but also can reduce power consumption.

리니어 압축기, 제어, 공진, 스프링, 상수, 고유주파수, 운전주파수 Linear compressor, control, resonance, spring, constant, natural frequency, operating frequency

Description

리니어 압축기의 제어방법{CONTROL METHOD FOR A LINEAR COMPRESSOR}CONTROL METHOD FOR A LINEAR COMPRESSOR

도 1A는 종래 기술에 따른 리니어 압축기에서 부하에 따른 스트로크가 도시된 그래프,1A is a graph showing a stroke according to load in a linear compressor according to the prior art,

도 1B는 종래 기술에 따른 리니어 압축기에서 부하에 따른 효율이 도시된 그래프,1B is a graph showing the efficiency according to the load in the linear compressor according to the prior art,

도 2는 본 발명에 따른 리니어 압축기가 도시된 단면도,2 is a sectional view showing a linear compressor according to the present invention;

도 3A는 본 발명에 따른 리니어 압축기에서 부하에 따른 스트로크가 도시된 그래프,3A is a graph showing a stroke according to load in a linear compressor according to the present invention;

도 3B는 본 발명에 따른 리니어 압축기에서 부하에 따른 효율이 도시된 그래프,3B is a graph showing the efficiency according to the load in the linear compressor according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기에서 부하에 따른 가스 스프링 상수(Kg) 변화가 도시된 그래프,4 is a graph showing a change in the gas spring constant (K g ) according to the load in the linear compressor according to the present invention,

도 5는 본 발명에 따른 리니어 압축기에서 주변 온도, 피스톤의 질량, 기계 스프링 상수, 고유주파수 가변에 따른 가스 스프링 상수 변화가 도시된 그래프,5 is a graph showing a change in the gas spring constant according to the ambient temperature, the mass of the piston, the mechanical spring constant, the natural frequency in the linear compressor according to the present invention,

도 6은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 일부에 부하에 따른 스트로크가 표시된 구성도,6 is a configuration diagram in which a stroke according to a load is displayed on a part of a linear compressor according to the present invention;

도 7A 내지 도 7C는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 작동상태가 도시된 측단면도이다.7A to 7C are side cross-sectional views showing an operating state of the linear compressor according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 도번의 설명><Description of Tavern on Major Parts of Drawing>

4-실린더 6-피스톤4-cylinder 6-piston

8-스프링 10-리니어 모터8-spring 10-linear motor

12-이너 스테이터 14-아우터 스테이터12-inner stator 14-outer stator

16-영구자석 17-연결부재16-permanent magnet 17-connecting member

본 발명은 부하에 의존하여 가변되는 가동부재의 고유주파수에 운전주파수를 동기화시킴으로 부하에 능동적으로 대처할 수 있을 뿐 아니라 효율적인 운전이 이루어지도록 하는 리니어 압축기 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a linear compressor control method that not only actively copes with a load but also efficiently operates by synchronizing an operating frequency to a natural frequency of a movable member that varies depending on a load.

일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축시켜 압력을 높여주는 기계장치로써, 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전기기 또는 산업전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.In general, a compressor is a mechanical device that increases pressure by receiving power from a power generator such as an electric motor or a turbine to compress air, refrigerant, or various other working gases. It is widely used throughout.

이러한 압축기를 크게 분류하면, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor)와, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시키는 회전식 압축기(Rotary compressor)와, 선회 스크롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전되면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 나뉘어진다.These compressors are classified into a reciprocating compressor which compresses the refrigerant while linearly reciprocating the inside of the cylinder by forming a compression space in which the working gas is absorbed and discharged between the piston and the cylinder. And a rotary compressor for compressing the refrigerant while the roller is eccentrically rotated along the inner wall of the cylinder to form a compression space in which the working gas is sucked and discharged between the eccentrically rotating roller and the cylinder. As a scroll compressor that compresses the refrigerant while the rotating scroll rotates along the fixed scroll to form a compression space in which the working gas is absorbed and discharged between the orbiting scroll and the fixed scroll. Divided.

최근에는 왕복동식 압축기 중에서 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없어 압축효율을 향상시킬 뿐 아니라 구조가 간단한 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.Recently, among the reciprocating compressors, in particular, the piston is directly connected to the reciprocating linear motion drive motor, so that there is no mechanical loss due to the motion conversion to improve the compression efficiency as well as a simple linear compressor has been developed a lot.

일반적으로 리니어 압축기는 모터의 직선 구동력을 이용하여 냉매를 흡입, 압축, 토출시키게 되는데, 크게 냉매 가스를 압축시키는 실린더 및 피스톤 등이 포함된 압축부와, 상기 압축부에 구동력을 공급하는 리니어 모터가 포함된 구동부로 나뉘어진다.In general, a linear compressor sucks, compresses, and discharges a refrigerant by using a linear driving force of a motor. A compression unit including a cylinder and a piston for compressing a refrigerant gas is large, and a linear motor supplying driving force to the compression unit. It is divided into included driving parts.

구체적으로, 상기 리니어 압축기는 밀폐용기 내부에 실린더가 고정되도록 설치되고, 상기 실린더 내부에 피스톤이 왕복 직선운동 가능하게 설치되며, 상기 피스톤이 상기 실린더 내부에서 왕복 직선 운동 함에 따라 상기 실린더 내부의 압축공간으로 냉매를 유입되도록 하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 구성되며, 상기 압축공간에는 흡입밸브 어셈블리 및 토출밸브 어셈블리가 설치되어 상기 압축공간 내부의 압력에 따라 냉매의 유입 및 토출을 조절한다.Specifically, the linear compressor is installed so that the cylinder is fixed inside the sealed container, the piston is installed in the cylinder to reciprocate linear movement, the compression space in the cylinder as the piston reciprocating linear movement in the cylinder It is configured to compress and then discharge the refrigerant into the inlet, the inlet and outlet valve assembly is installed in the compression space to adjust the inflow and discharge of the refrigerant in accordance with the pressure in the compression space.

또한, 상기 피스톤에 직선 운동력을 발생시키는 리니어 모터가 서로 연결되 도록 설치되는데, 상기 리니어 모터는 상기 실린더 주변에 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층되도록 구성된 이너 스테이터 및 아웃터 스테이터가 소정의 간극을 두고 설치되되, 상기 이너 스테이터 또는 아웃터 스테이터 내측에는 코일이 감겨지도록 설치되며, 상기 이너 스테이터와 아웃터 스테이터 사이의 간극에는 영구자석이 상기 피스톤과 연결되도록 설치된다.In addition, the linear motor for generating a linear motion force to the piston is installed to be connected to each other, the linear motor is installed with a predetermined gap between the inner stator and the outer stator configured to be laminated in a circumferential direction around the cylinder The coil is wound around the inner stator or outer stator, and a permanent magnet is installed in the gap between the inner stator and the outer stator so as to be connected to the piston.

이때, 상기 영구자석은 상기 피스톤의 운동방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 코일에 전류가 흐름에 따라 발생되는 전자기력에 의해 상기 피스톤의 운동방향으로 왕복 직선 운동하게 되는데, 보통 상기 리니어 모터는 일정한 운전주파수(fc)로 작동될 뿐 아니라 상기 피스톤이 소정의 스트로크(S)로 왕복 직선 운동하도록 한다.At this time, the permanent magnet is installed to be movable in the direction of movement of the piston, and the reciprocating linear motion in the direction of movement of the piston by the electromagnetic force generated as the current flows in the coil, the linear motor is a constant operation Not only is it operated at frequency f c , but it also causes the piston to reciprocate linearly with a predetermined stroke S.

한편, 상기 피스톤은 상기 리니어 모터에 의해 왕복 직선 운동하더라도 운동방향으로 탄성 지지될 수 있도록 각종 스프링이 설치되는데, 구체적으로 기계 스프링의 일종인 코일 스프링이 상기 피스톤의 운동방향으로 상기 밀폐용기 및 실린더에 탄성 지지되도록 설치되며, 상기 압축공간으로 흡입된 냉매 역시 가스 스프링으로 작용하게 된다.On the other hand, the piston is provided with a variety of springs to be elastically supported in the direction of movement even if the linear motor reciprocating linear movement, specifically, a coil spring which is a kind of mechanical spring to the closed container and the cylinder in the direction of movement of the piston It is installed to be elastically supported, and the refrigerant sucked into the compression space also acts as a gas spring.

이때, 상기 코일 스프링은 일정한 기계 스프링 상수(Km)를 가지고, 상기 가스 스프링은 부하에 따라 가변되는 가스 스프링 상수(Kg)를 가지며, 상기 기계스프링 상수(Km) 및 가스 스프링 상수(Kg)를 고려하여 피스톤(또는 리니어 압축기)의 고 유주파수(fn)가 산출된다.In this case, the coil spring has a constant mechanical spring constant (K m ), the gas spring has a gas spring constant (K g ) that is variable according to the load, the mechanical spring constant (K m ) and gas spring constant (K Taking into account g ), the natural frequency f n of the piston (or linear compressor) is calculated.

이와 같이 산출된 피스톤의 고유주파수(fn)는 상기 리니어 모터의 운전주파수(fc)를 결정하게 되는데, 상기 리니어 모터는 운전주파수(fc)를 상기 피스톤의 고유주파수(fn)와 일치되도록 하여, 즉 상기 공진 상태에서 운전시킴으로 효율을 높일 수 있다.The calculated natural frequency f n of the piston determines the operating frequency f c of the linear motor, and the linear motor matches the operating frequency f c with the natural frequency f n of the piston. In other words, the efficiency can be increased by operating in the resonance state.

따라서, 상기와 같이 구성된 리니어 압축기는 상기 리니어 모터에 전류가 인가되면, 상기 코일에 전류가 흐름이 따라 상기 아웃터 스테이터 및 이너 스테이터와 상호 작용에 의해 전자기력이 발생되고, 이러한 전자기력에 의해 상기 영구자석 및 이와 연결된 피스톤이 왕복 직선 운동하게 된다.Therefore, in the linear compressor configured as described above, when a current is applied to the linear motor, an electromagnetic force is generated by interacting with the outer stator and the inner stator as a current flows in the coil, and the permanent magnet and The piston connected to this causes the reciprocating linear motion.

이때, 상기 리니어 모터는 일정한 운전주파수(fc)로 운전하게 되고, 상기 리니어 모터의 운전주파수(fn)는 상기 피스톤의 고유주파수(fn)와 일치하여 공진상태에서 운전되어 효율을 극대화시킬 수 있다.At this time, the linear motor operates at a constant operating frequency f c , and the operating frequency f n of the linear motor coincides with the natural frequency f n of the piston to operate in a resonance state to maximize efficiency. Can be.

이와 같이, 상기 피스톤이 상기 실린더 내부에서 왕복 직선 운동함에 따라 상기 압축공간 내부의 압력이 변화되고, 이와 같이 상기 압축공간의 압력 변화에 따라 냉매가 상기 압축공간으로 흡입된 다음, 압축되어 토출된다.As such, the pressure inside the compression space is changed as the piston reciprocates linearly in the cylinder, and the refrigerant is sucked into the compression space according to the pressure change of the compression space, and then compressed and discharged.

상기와 같이 구성된 리니어 압축기는 상기 리니어 모터가 설계 상에서 고려한 부하 하에서 상기 코일 스프링의 기계 스프링 상수(Km) 및 가스 스프링의 가스 스프링 상수(Kg)에 의해 산출되는 피스톤의 고유주파수(fn)에 일치하는 운전주파 수(fc)로 운전되도록 구성되기 때문에 단지 설계 상에서 고려한 부하 하에서만 상기 리니어 모터가 공진 상태에서 운전됨으로 효율을 높일 수 있다.The linear compressor configured as described above has a natural frequency f n of the piston which is calculated by the mechanical spring constant K m of the coil spring and the gas spring constant K g of the gas spring under the load considered by the linear motor in design. Since the linear motor is configured to be operated at a driving frequency f c corresponding to, the efficiency can be increased by operating the linear motor in a resonance state only under a load considered in the design.

그런데, 상기와 같은 리니어 압축기는 실제 부하가 가변됨에 따라 상기 가스 스프링의 가스 스프링 상수(Kg) 및 이를 고려하여 산출된 피스톤의 고유주파수(fn)가 변경된다.However, in the linear compressor as described above, as the actual load varies, the gas spring constant K g of the gas spring and the natural frequency f n of the piston calculated by considering the same change.

구체적으로, 상기 리니어 모터는 도 1A에 도시된 바와 같이 설계시 중간부하 영역에서 상기 피스톤의 고유주파수(fn)와 일치하도록 운전주파수(fc)가 결정되고, 부하가 가변되더라도 이와 같이 결정된 일정한 운전주파수(fc)로 운전되지만, 상기 피스톤의 고유주파수(fn)는 부하가 커짐에 따라 커지게 된다.Specifically, in the linear motor, as shown in FIG. 1A, the operating frequency f c is determined to match the natural frequency f n of the piston in the middle load region during design, and the constant constant determined as described above even if the load is variable. Although operated at an operating frequency f c , the natural frequency f n of the piston increases as the load increases.

수학식1Equation 1

Figure 112006041425815-pat00001
Figure 112006041425815-pat00001

이때, 상기 fn 은 피스톤의 고유주파수이고, Km 및 Kg 는 기계 스프링 상수 및 가스 스프링 상수이며, M 은 피스톤의 질량이다.At this time, the f n Is the natural frequency of the piston, K m and K g are the mechanical and constant gas springs, and M is the mass of the piston.

보통, 설계 당시 전체 스프링 상수(KT)에서 가스 스프링 상수(Kg)가 차지하는 비율이 작기 때문에 가스 스프링 상수(Kg)를 고려하지 않거나, 가스 스프링 상수(Kg)를 일정한 값으로 설정하여 적용되고, 상기 피스톤의 질량(M) 및 기계 스프링 상수(Km) 역시 일정한 값을 가짐으로 상기 피스톤의 고유주파수(fn) 역시 상기 수학식1에 의존하여 일정한 값으로 산출된다.In general, the gas spring constant (K g ) is small because the ratio of the gas spring constant (K g ) to the total spring constant (K T ) at the time of design is not considered or the gas spring constant (K g ) is set to a constant value. In addition, since the mass (M) and the mechanical spring constant (Km) of the piston also have a constant value, the natural frequency (f n ) of the piston is also calculated as a constant value depending on Equation (1).

그러나, 실제로 부하가 증가할수록 제한된 공간에서 냉매의 압력 및 온도가 높아지고, 이로 인하여 상기 가스 스프링 자체의 탄성력이 커져 가스 스프링 상수(Kg)가 커지고, 이러한 가스 스프링 상수(Kg)에 비례하도록 산출되는 피스톤의 고유주파수(fn) 역시 커지게 된다.In practice, however, the more the load increases, the pressure and temperature of the coolant increases in a limited space, which results the elastic force of the gas spring itself increases the gas spring constant (K g) is large, and yield to be proportional to such a gas spring constant (K g) The natural frequency f n of the piston is also increased.

따라서, 도 1A 및 도 1B 에 도시된 바와 같이 중간부하 영역에서 상기 리니어 모터의 운전주파수(fc)와 상기 피스톤의 고유주파수(fn)가 일치함으로 상기 피스톤이 상사점까지 도달하도록 운전되어 안정적으로 압축작용이 이루어지고, 공진 상태에서 운전이 이루어짐으로 압축기의 효율이 최대가 된다.Therefore, as shown in FIGS. 1A and 1B, the piston operates in such a way as to reach the top dead center because the operating frequency f c of the linear motor and the natural frequency f n of the piston coincide in the intermediate load region. The compression operation is performed, and the operation is performed in a resonance state, thereby maximizing the efficiency of the compressor.

하지만, 저부하 영역에서 상기 리니어 모터의 운전주파수(fc)보다 상기 피스톤의 고유주파수(fn)가 작아짐으로 상기 피스톤이 상사점 이상으로 과도하게 움직여 과도한 압축력이 작용될 뿐 아니라 상기 피스톤 및 실린더의 마찰 및 마모가 발생되고, 공진 상태에서 운전되지 않으므로 압축기 효율이 떨어진다.However, in the low load region, the piston's natural frequency (f n ) is smaller than the operating frequency (f c ) of the linear motor, so that the piston is excessively moved above the top dead center, so that the excessive compression force is applied as well as the piston and the cylinder. Friction and abrasion occurs, and the compressor efficiency is lowered because it is not operated in a resonance state.

마찬가지로, 고부하 영역에서 상기 리니어 모터의 운전주파수(fc)보다 상기 피스톤의 고유주파수(fn)가 커짐으로 상기 피스톤이 상사점에 못 미치도록 운전되어 압축력이 떨어지고, 공진 상태에서 운전되지 않으므로 압축기 효율이 떨어진다.Similarly, in the high load region, the piston's natural frequency f n is greater than the operating frequency f c of the linear motor, so that the piston is operated to fall below the top dead center, so that the compression force is lowered and the compressor is not operated in a resonance state. Inefficient

결과적으로, 종래의 리니어 압축기는 부하가 가변됨에 따라 피스톤의 고유주 파수(fn)가 가변되는 반면, 리니어 모터의 운전주파수(fc)는 일정하기 때문에 상기 리니어 모터가 공진 상태에서 운전되지 않으므로 그 효율이 떨어지고, 능동적으로 부하에 대응하지 못하여 신속하게 부하를 해소할 수 없는 문제점이 있다.As a result, in the conventional linear compressor, the natural frequency f n of the piston is variable as the load is varied, whereas the linear motor is not operated in the resonance state because the operating frequency f c of the linear motor is constant. The efficiency is low, there is a problem that can not resolve the load quickly because it does not actively respond to the load.

한편, 종래의 리니어 압축기는 보다 능동적으로 부하에 대응하여 신속하게 해소하기 위하여 부하에 비례하여 입력전류를 조절하여 상기 리니어 모터의 운전주파수(fc)를 가변시키는데, 특히 저부하에서 리니어 모터의 운전주파수(fc)가 낮아지도록 제어하기 때문에 실제 공진 상태에서 압축작용이 이루어지지 않아 압축기 효율은 크게 떨어지나, 전체 냉동사이클의 효율이 증가함으로 실제적으로 전체 효율이 그다지 증가하지 않는다.On the other hand, the conventional linear compressor to change the operating frequency (f c ) of the linear motor by adjusting the input current in proportion to the load in order to more quickly respond to the load more actively, especially the operation of the linear motor at low load Since the frequency f c is controlled to be lowered, the compression efficiency is not achieved in the actual resonance state, so the compressor efficiency is greatly reduced, but the efficiency of the entire refrigeration cycle is increased, so that the overall efficiency is not so much increased.

따라서, 저부하에서도 공진 상태에서 압축작용이 이루어지도록 하기 위하여 상기 리니어 모터의 운전주파수(fc)를 상기 피스톤의 고유주파수(fn)와 일치하도록 저주파수 영역에서 운전되도록 제어하고자 하나, 실제적으로 기계 스프링 상수(Km)가 크게 설정된 리니어 압축기에서 입력전류를 조절하여 리니어 모터의 운전주파수(fc)를 저주파수로 운전하도록 제어하기 어려울 뿐 아니라 나아가 효율적으로 압축용량을 가변시키기 어려운 문제점이 있다.Therefore, in order to achieve a compression operation in a resonance state even at a low load, the operating frequency f c of the linear motor is controlled to be operated in the low frequency region to match the natural frequency fn of the piston, but in fact, a mechanical spring In the linear compressor having a large constant (K m ), it is difficult to control the operating frequency (f c ) of the linear motor to operate at a low frequency by adjusting the input current, and furthermore, it is difficult to efficiently change the compression capacity.

이에 따라 본 발명은 피스톤의 고유주파수(fn)가 부하에 의존하여 가변되더라도 리니어 모터의 운전주파수(fc)를 피스톤의 고유주파수(fn)에 동기화시킴으로 부하가 가변되더라도 공진 상태에서 운전될 수 있는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention synchronizes the operating frequency (f c ) of the linear motor with the natural frequency (f n ) of the piston even if the natural frequency (f n ) of the piston varies depending on the load so that it can be operated in a resonance state even if the load varies. It is an object of the present invention to provide a linear compressor.

또한, 본 발명은 리니어 모터가 부하에 따라 운전주파수(fc)를 가변시키는 동시에 또는 별개로 피스톤의 스트로크(S)를 조절할 수 있도록 작동됨으로 효율적으로 압축용량을 가변시킬 수 있는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention is to provide a linear compressor that can efficiently change the compression capacity by operating the linear motor at the same time or separately to adjust the operating frequency (f c ) of the piston according to the load or separately. For the purpose of

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 형태에서는 내부에 압축공간을 포함하는 고정부재와; 상기 고정부재 내부에서 축방향으로 왕복 직선운동하면서 냉매를 상기 압축공간으로 유입되도록 하여 압축시키는 가동부재과; 상기 가동부재를 상기 가동부재의 운동방향으로 탄성 지지하도록 설치되어 부하에 의존하여 스프링 상수(KT)가 가변되는 적어도 하나 이상의 스프링과; 상기 가동부재와 연결되도록 설치되어 상기 가동부재를 축방향으로 왕복 직선운동시키며, 그 운전주파수(fc)를 상기 피스톤의 고유주파수(fn)에 동기화시키는 리니어 모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.In one aspect of the present invention for achieving the above object and a fixed member including a compression space therein; A movable member for compressing the refrigerant by introducing the refrigerant into the compression space while reciprocating linearly in the axial direction; At least one spring installed to elastically support the movable member in a movement direction of the movable member and varying a spring constant K T depending on a load; And a linear motor installed to be connected to the movable member to reciprocate linearly the movable member in the axial direction and to synchronize the driving frequency f c to the natural frequency f n of the piston. Provides a linear compressor.

여기서, 상기 스프링은 부하에 비례하여 스프링 상수가 가변되도록 구성되고, 상기 리니어 모터는 부하에 비례하여 운전주파수(fc)가 가변되도록 작동되는 것이 바람직하다.Here, the spring is configured such that the spring constant is variable in proportion to the load, the linear motor is preferably operated so that the operating frequency (f c ) is variable in proportion to the load.

이때, 상기 리니어 압축기는 냉동/공조용 사이클 내에 설치되고, 상기 부하 는 상기 냉동/공조용 사이클에서 냉매가 응축되는 압력(응축압)과 냉매가 증발되는 압력(증발압)의 차에 비례하여 산출되는 것이 바람직하되, 상기 부하는 추가로 상기 응축압과 증발압의 평균인 압력(평균압)에 비례하여 산출되는 것이 더욱 바람직하다.In this case, the linear compressor is installed in a refrigeration / air conditioning cycle, and the load is calculated in proportion to the difference between the pressure (condensation pressure) at which the refrigerant condenses and the pressure (evaporation pressure) at which the refrigerant evaporates in the refrigeration / air conditioning cycle. Preferably, the load is further calculated in proportion to the pressure (average pressure) which is the average of the condensation pressure and the evaporation pressure.

또한, 상기 스프링은 상기 가동부재의 운동방향 양쪽에서 상기 가동부재 지지하도록 설치되어 일정한 기계 스프링 상수(Km)를 가지는 기계 스프링과, 상기 압축공간으로 흡입되는 냉매의 부하에 의존하여 가변되는 가스 스프링 상수(Kg)를 가지는 가스 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the spring is installed to support the movable member in both the movement direction of the movable member and a mechanical spring having a constant mechanical spring constant (K m ) and the gas spring is variable depending on the load of the refrigerant sucked into the compression space It is preferred to consist of a gas spring having a constant K g .

이때, 상기 기계 스프링 및 가스 스프링은 기계 스프링 상수(Km)와 가스 스프링 상수(Kg)를 합한 전체 스프링 상수(KT)에 대한 기계 스프링 상수(Km)의 비율이 90 % 이하가 되도록 구성되고, 상기 피스톤의 고유주파수(fn)가 30 - 55 Hz의 저주파수 영역에서 설정될 수 있도록 기계 스프링 상수(Km) 및 가스 스프링 상수(Kg)가 결정되는 것이 바람직하다.In this case, the mechanical spring and the gas spring is such that the ratio of the mechanical spring constant (K m ) to the total spring constant (K T ) of the sum of the mechanical spring constant (K m ) and the gas spring constant (K g ) is 90% or less. It is preferred that the mechanical spring constant K m and the gas spring constant K g be determined so that the natural frequency f n of the piston can be set in the low frequency region of 30-55 Hz.

아울러, 상기 기계 스프링과 가스 스프링은 상기 부하에 의존하여 상기 가동부재 왕복 직선 운동 거리인 스트로크가 가변되도록 기계 스프링 상수(Km) 및 가스 스프링 상수(Kg)가 설정되는 것이 바람직하되, 상기 기계 스프링과 가스 스프링은 상기 가동부재의 스트로크가 가변되더라도 상기 가동부재가 상사점(Top Dead center)까지 왕복 직선 운동하도록 기계 스프링 상수(Km) 및 가스 스프링 상수(Kg)가 설정되는 것이 더욱 바람직하다.In addition, the mechanical spring and the gas spring is preferably the mechanical spring constant (K m ) and the gas spring constant (K g ) is set so that the stroke, which is the reciprocating linear motion distance of the movable member is variable depending on the load, the machine The spring and the gas spring are more preferably set with a mechanical spring constant K m and a gas spring constant K g such that the movable member reciprocates linearly to the top dead center even if the stroke of the movable member varies. Do.

또한, 상기 가동부재는 상기 기계 스프링 상수가 작아질수록 초기 위치가 상기 상사점에 가까워지도록 설치되어 상기 기계 스프링 및 가스 스프링에 의해 안정적으로 탄성 지지될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the movable member is preferably installed so that the initial position is closer to the top dead center as the mechanical spring constant is smaller so that it can be stably elastically supported by the mechanical spring and the gas spring.

한편, 본 발명에서 다른 일 형태에서는 내부에 압축공간을 포함하는 고정부재와; 상기 고정부재 내부에서 축방향으로 왕복 직선운동하면서 상기 압축공간으로 흡입되는 냉매를 압축시키는 가동부재과; 상기 가동부재의 운동방향 양쪽에서 상기 가동부재를 탄성 지지하도록 설치되어 일정한 기계 스프링 상수(Km)를 가지는 기계 스프링과; 상기 압축공간으로 흡입되는 냉매의 부하에 의존하여 가변되는 가스 스프링 상수(Kg)를 가지는 가스 스프링과; 상기 가동부재와 연결되도록 설치되어 상기 가동부재를 축방향으로 왕복 직선운동시키는 리니어 모터로 이루어지고, 상기 기계 스프링 및 가스 스프링은 부하에 의존하여 상기 가동부재의 왕복 직선 운동 거리인 스트로크가 가변되도록 기계 스프링 상수(Km) 및 가스 스프링 상수(Kg)가 설정되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.On the other hand, in another aspect of the present invention and the fixing member including a compression space therein; A movable member compressing the refrigerant sucked into the compression space while reciprocating linearly in the fixed member in the axial direction; A mechanical spring installed to elastically support the movable member in both the moving directions of the movable member and having a constant mechanical spring constant K m ; A gas spring having a gas spring constant K g which varies depending on a load of a refrigerant sucked into the compression space; A linear motor installed to be connected to the movable member to linearly reciprocate the movable member in the axial direction, wherein the mechanical spring and the gas spring are machined such that the stroke, which is the reciprocating linear movement distance of the movable member, is variable depending on the load. Provided is a linear compressor characterized by a spring constant (K m ) and a gas spring constant (K g ) being set.

여기서, 상기 리니어 압축기는 냉동/공조용 사이클 내에 설치되고, 상기 부하는 상기 냉동/공조용 사이클에서 냉매가 응축되는 압력(응축압)과 냉매가 증발되는 압력(증발압)의 차에 비례하여 산출되는 것이 바람직하되, 상기 부하는 추가로 상기 응축압과 증발압의 평균인 압력(평균압)에 비례하여 산출되는 것이 더욱 바람 직하다.Here, the linear compressor is installed in a refrigeration / air conditioning cycle, and the load is calculated in proportion to the difference between the pressure at which the refrigerant condenses (condensing pressure) and the pressure at which the refrigerant evaporates (evaporation pressure) in the refrigeration / air conditioning cycle. Preferably, the load is further calculated in proportion to the pressure (average pressure) which is the average of the condensation and evaporation pressures.

또한, 상기 기계 스프링과 가스 스프링은 상기 가동부재의 스트로크가 가변되더라도 상기 가동부재가 상사점(Top Dead center)까지 왕복 직선 운동하도록 기계 스프링 상수(Km) 및 가스 스프링 상수(Kg)가 설정되는 것이 바람직하다.In addition, the mechanical spring and the gas spring are set by the mechanical spring constant (K m ) and gas spring constant (K g ) so that the movable member reciprocates linearly to the top dead center even if the stroke of the movable member is variable. It is desirable to be.

또한, 상기 가동부재는 상기 기계 스프링 상수(Km)가 작아질수록 초기 위치가 상기 상사점에 가까워지도록 설치되어 상기 기계 스프링 및 가스 스프링에 의해 안정적으로 탄성 지지될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the movable member is preferably installed so that the initial position is closer to the top dead center as the mechanical spring constant (K m ) is smaller so that it can be stably elastically supported by the mechanical spring and the gas spring.

이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, embodiments of the present invention in which the above object can be specifically realized are described with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 리니어 압축기는 도 2에 도시된 바와 같이 밀폐용기(2) 일측에 냉매가 유,출입되는 유입관(2a) 및 유출관(2b)이 설치되고, 상기 밀폐용기(2) 내측에 실린더(4)가 고정되도록 설치되며, 상기 실린더(4) 내부의 압축공간(P)으로 흡입된 냉매를 압축시킬 수 있도록 상기 실린더(4) 내부에 상기 피스톤(6)이 왕복 직선 운동 가능하게 설치되는 동시에 상기 피스톤(6)의 운동방향에 탄성 지지되도록 각종 스프링이 설치되고, 상기 피스톤(6)은 직선 왕복 구동력을 발생시키는 리니어 모터(10)와 연결되도록 설치되되, 상기 피스톤의 고유주파수(fn)가 부하에 의존하여 가변되더라도 상기 리니어 모터(10)는 도 3A 및 도 3B에 도시된 바와 같이 상기 피스톤의 고유주파수(fn)와 동기화되도록 그 운전주파수(fc)를 제어하여 모든 부하 영역에서 공진 운전이 이루어지도록 하여 압축효율을 높일 수 있다.In the linear compressor according to the present invention, as shown in FIG. 2, an inlet tube 2a and an outlet tube 2b through which refrigerant flows in and out are installed at one side of the sealed container 2, and the inside of the sealed container 2 is provided. The cylinder 4 is installed to be fixed, and the piston 6 is installed in the cylinder 4 so as to reciprocate linear movement so as to compress the refrigerant sucked into the compression space P inside the cylinder 4. At the same time, a variety of springs are installed to elastically support the movement direction of the piston (6), the piston (6) is installed to be connected to the linear motor 10 for generating a linear reciprocating drive force, the natural frequency of the piston (f) Even though n ) varies depending on the load, the linear motor 10 controls its operating frequency f c so as to be synchronized with the natural frequency f n of the piston as shown in FIGS. 3A and 3B. Resonant operation in this area And it is possible to increase the compression efficiency such that air.

아울러, 상기 압축공간(P)과 접하고 있는 상기 피스톤(6)의 일단에 흡입밸브(22)가 설치되고, 상기 압축공간(P)과 접하고 있는 상기 실린더(4)의 일단에 토출밸브 어셈블리(24)가 설치되며, 상기 흡입밸브(22) 및 토출밸브 어셈블리(24)는 각각 상기 압축공간(P) 내부의 압력에 따라 개폐되도록 자동적으로 조절된다.In addition, a suction valve 22 is installed at one end of the piston 6 in contact with the compression space P, and a discharge valve assembly 24 is provided at one end of the cylinder 4 in contact with the compression space P. ) Is installed, and the suction valve 22 and the discharge valve assembly 24 are automatically adjusted to open and close according to the pressure inside the compression space P, respectively.

여기서, 상기 밀폐용기(2)는 내부가 밀폐되도록 상,하부 쉘이 서로 결합되도록 설치되고, 일측에 냉매가 유입되는 유입관(2a) 및 냉매가 유출되는 유출관(2b)이 설치되며, 상기 실린더(4) 내측에 상기 피스톤(6)이 왕복 직선 운동 가능하게 운동방향으로 탄성 지지되도록 설치됨과 아울러 상기 실린더(4) 외측에 상기 리니어 모터(10)가 프레임(18)에 의해 서로 조립되어 조립체를 구성하고, 이러한 조립체가 상기 밀폐용기(2) 내측 바닥면에 지지스프링(29)에 의해 탄성 지지되도록 설치된다.Here, the airtight container (2) is installed so that the upper and lower shells are coupled to each other so that the inside is sealed, the inlet pipe (2a) and the outlet pipe (2b) for the coolant flow in one side is installed, the The piston 6 is installed inside the cylinder 4 so as to be elastically supported in the movement direction for reciprocating linear motion, and the linear motor 10 is assembled to each other by the frame 18 outside the cylinder 4. The assembly is installed to be elastically supported by a support spring 29 on the inner bottom surface of the sealed container (2).

아울러, 상기 밀폐용기(2) 내부 바닥면에는 소정의 오일이 담겨지고, 상기 조립체 하단에는 오일을 펌핑하는 오일공급장치(30)가 설치됨과 아울러 상기 조립체 하측 프레임(18) 내부에는 오일을 상기 피스톤(6)과 실린더(4) 사이로 공급될 수 있도록 오일공급관(18a)이 형성되며, 이에 따라 상기 오일공급장치(30)는 상기 피스톤(6)의 왕복 직선 운동함에 따라 발생되는 진동에 의해 작동되어 오일을 펌핑하고, 이러한 오일은 상기 오일공급관(18a)을 따라 상기 피스톤(6)과 실린더(4) 사이의 간극으로 공급되어 냉각 및 윤활 작용을 하도록 한다.In addition, a predetermined oil is contained in the bottom surface of the airtight container (2), and an oil supply device (30) for pumping oil is installed at the bottom of the assembly, and oil is provided in the lower frame (18) of the assembly. An oil supply pipe 18a is formed to be supplied between the 6 and the cylinder 4, so that the oil supply device 30 is operated by vibration generated by the reciprocating linear motion of the piston 6. The oil is pumped, and this oil is supplied along the oil supply pipe 18a to the gap between the piston 6 and the cylinder 4 for cooling and lubrication.

다음, 상기 실린더(4)는 상기 피스톤(6)이 왕복 직선 운동할 수 있도록 중공 형상으로 형성됨과 아울러 일측에 압축공간(P)이 형성되고, 상기 유입관(2a) 내측 에 일단이 근접하게 위치된 상태에서 상기 유입관(2a)과 동일 직선상에 설치되는 것이 바람직하다.Next, the cylinder 4 is formed in a hollow shape so that the piston 6 can reciprocate linearly, and a compression space P is formed at one side thereof, and one end is located close to the inside of the inlet pipe 2a. It is preferable to be installed on the same straight line as the inflow pipe (2a) in the state.

물론, 상기 실린더(4)는 상기 유입관(2a)과 근접한 일단 내부에 상기 피스톤(6)이 왕복 직선 운동 가능하게 설치되고, 상기 유입관(2a)과 반대방향 측 일단에 상기 토출밸브 어셈블리(24)가 설치된다.Of course, the cylinder (4) is installed in one end close to the inlet pipe (2a) so as to reciprocate linear movement, the discharge valve assembly ( 24) is installed.

이때, 상기 토출밸브 어셈블리(24)는 상기 실린더(4)의 일단 측에 소정의 토출공간을 형성하도록 설치되는 토출커버(24a)와, 상기 실린더의 압축공간(P) 측 일단을 개폐하도록 설치되는 토출밸브(24b)와, 상기 토출커버(24a)와 토출밸브(24b) 사이에 축방향으로 탄성력을 부여하는 일종의 코일 스프링인 밸브 스프링(24c)으로 이루어지되, 상기 실린더(4)의 일단 내둘레에 오링(R)이 끼움되도록 설치되어 상기 토출밸브(24a)가 상기 실린더(4) 일단을 밀착되도록 한다.At this time, the discharge valve assembly 24 is provided to open and close the discharge cover 24a which is installed to form a predetermined discharge space on one end side of the cylinder 4, and one end of the compression space P side of the cylinder. And a discharge valve 24b and a valve spring 24c, which is a kind of coil spring that imparts an elastic force in the axial direction between the discharge cover 24a and the discharge valve 24b, and at one end of the cylinder 4 The O-ring (R) is installed in the fitting so that the discharge valve 24a is in close contact with one end of the cylinder (4).

아울러, 상기 토출커버(24a)의 일측과 상기 유출관(2b) 사이에는 굴곡지게 형성된 루프 파이프(28)가 연결 설치되는데, 상기 루프 파이프(28)는 압축된 냉매가 외부로 토출될 수 있도록 안내할 뿐 아니라 상기 실린더(4), 피스톤(6), 리니어 모터(10)의 상호 작용에 의한 진동이 상기 밀폐용기(2) 전체로 전달되는 것을 완충시켜 준다.In addition, a bent loop pipe 28 is installed between one side of the discharge cover 24a and the outlet pipe 2b. The loop pipe 28 guides the compressed refrigerant to be discharged to the outside. In addition, the vibration caused by the interaction of the cylinder 4, the piston 6, and the linear motor 10 buffers the transmission of the entire sealed container 2.

따라서, 상기 피스톤(6)이 상기 실린더(4) 내부에서 왕복 직선 운동함에 따라 상기 압축공간(P)의 압력이 소정의 토출압력 이상이 되면, 상기 밸브 스프링(24c)이 압축되어 상기 토출밸브(24b)를 개방시키고, 냉매가 상기 압축공간(P)으로부터 토출된 다음, 상기 루프 파이프(28) 및 유출관(2b)을 따라 완전히 외부로 토출된다.Therefore, when the pressure of the compression space P becomes equal to or greater than a predetermined discharge pressure as the piston 6 reciprocates linearly in the cylinder 4, the valve spring 24c is compressed and the discharge valve ( 24b) is opened, and the refrigerant is discharged from the compression space P, and then completely discharged along the loop pipe 28 and the outlet pipe 2b.

다음, 상기 피스톤(6)은 상기 유입관(2a)으로부터 유입된 냉매가 유동될 수 있도록 냉매유로(6a)가 중앙에 형성되고, 상기 유입관(2a)과 근접한 일단이 연결부재(17)에 의해 상기 리니어 모터(10)가 직접 연결되도록 설치됨과 아울러 상기 유입관(2a)과 반대방향 측 일단에 상기 흡입밸브(22)가 설치되며, 상기 피스톤(6)의 운동방향으로 각종 스프링에 의해 탄성 지지되도록 설치된다.Next, the piston 6 has a coolant flow path 6a formed at the center thereof so that the coolant flowing from the inlet pipe 2a flows, and one end close to the inlet pipe 2a is connected to the connection member 17. In addition, the linear motor 10 is installed to be directly connected to each other, and the suction valve 22 is installed at one end of the inflow pipe 2a opposite to the inflow pipe 2a, and is elastically formed by various springs in the movement direction of the piston 6. It is installed to be supported.

이때, 상기 흡입밸브(22)는 박판 형상으로 중앙부분이 상기 피스톤의 냉매유로(6a)를 개폐시키도록 중앙부분이 일부 절개되도록 형성되고, 일측이 상기 피스톤(6a)의 일단에 스크류에 의해 고정되도록 설치된다.At this time, the suction valve 22 is formed in a thin plate shape so that the center portion is partially cut to open and close the refrigerant passage 6a of the piston, and one side is fixed by a screw to one end of the piston 6a. It is installed as possible.

따라서, 상기 피스톤(6)이 상기 실린더(4) 내부에서 왕복 직선 운동함에 따라 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 토출압력보다 더 낮은 소정의 흡입압력 이하가 되면, 상기 흡입밸브(22)가 개방되어 냉매가 상기 압축공간(P)으로 흡입되고, 상기 압축공간(P)의 압력이 소정의 흡입압력 이상이 되면, 상기 흡입밸브(22)가 닫힌 상태에서 상기 압축공간(P)의 냉매가 압축된다.Therefore, as the piston 6 reciprocates linearly in the cylinder 4, when the pressure of the compression space P becomes lower than or equal to a predetermined suction pressure lower than the discharge pressure, the suction valve 22 is When the refrigerant is opened and sucked into the compression space P, and the pressure in the compression space P becomes equal to or greater than a predetermined suction pressure, the refrigerant in the compression space P is closed while the suction valve 22 is closed. Is compressed.

특히, 상기 피스톤(6)은 운동방향으로 탄성 지지되도록 설치되는데, 구체적으로 상기 유입관(2a)과 근접한 피스톤(6)의 일단에 반경방향으로 돌출된 피스톤 플랜지(6b)가 코일 스프링 등과 같은 기계 스프링(8a,8b)에 의해 상기 피스톤(6)의 운동방향으로 탄성 지지되고, 상기 유입관(2a)과 반대방향 측 압축공간(P)에 포함된 냉매가 자체 탄성력에 의해 가스 스프링으로 작용하여 상기 피스톤(6)을 탄성 지지하게 된다.In particular, the piston 6 is installed so as to be elastically supported in the movement direction, specifically, the piston flange 6b protruding radially at one end of the piston 6 proximate to the inlet pipe 2a is a machine such as a coil spring or the like. Resiliently supported in the movement direction of the piston (6) by the spring (8a, 8b), the refrigerant contained in the compression space (P) on the opposite side to the inlet pipe (2a) acts as a gas spring by its elastic force The piston 6 is elastically supported.

여기서, 상기 기계 스프링(8a,8b)은 부하와 상관없이 일정한 기계 스프링 상수(Km)를 가지되, 상기 기계 스프링(8a,8b)은 상기 피스톤 플랜지(6b)를 기준으로 상기 리니어 모터(10)에 고정되는 소정의 지지프레임(26)과 상기 실린더(4)에 각각 축방향으로 나란하게 설치되는 것이 바람직하며, 상기 지지프레임(26)에 지지되는 기계 스프링(8a)과 상기 실린더(4)에 설치되는 기계 스프링(8a)이 동일한 기계 스프링 상수(Km)를 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.Here, the mechanical springs (8a, 8b) has a constant mechanical spring constant (K m ) irrespective of the load, the mechanical spring (8a, 8b) is the linear motor (10) relative to the piston flange (6b) It is preferable that the predetermined support frame 26 and the cylinder 4 are fixed to the cylinder 4 side by side in the axial direction, respectively, the mechanical spring (8a) and the cylinder (4) supported by the support frame 26 It is preferable that the mechanical spring 8a to be installed in is configured to have the same mechanical spring constant K m .

하지만, 상기 가스 스프링은 부하에 의존하는 가변되는 가스 스프링 상수(Kg)를 가지되, 상기 압축공간(P)에 포함된 가스는 주변온도가 높아질수록 냉매의 압력이 커짐에 따라 자체 탄성력이 커짐으로 상기 가스 스프링은 부하가 커질수록 가스 스프링 상수(Kg)가 커지게 된다.However, the gas spring has a variable gas spring constant (K g ) depending on the load, but the gas contained in the compression space (P) increases its elastic force as the pressure of the refrigerant increases as the ambient temperature increases As the gas spring loads, the gas spring constant K g increases.

이때, 상기 기계 스프링 상수(Km)는 일정한 반면, 상기 가스 스프링 상수(Kg)는 부하에 의존하여 가변되기 때문에 전체 스프링 상수 역시 부하에 의존하여 가변되고, 상기의 수학식1에 의존하여 피스톤의 고유주파수(fn) 역시 상기 가스 스프링 상수(Kg)에 의존하여 가변된다.At this time, the mechanical spring constant (K m ) is constant, while the gas spring constant (K g ) is variable depending on the load, so the total spring constant is also variable depending on the load, piston according to the above equation (1) The natural frequency f n of also varies depending on the gas spring constant K g .

따라서, 부하가 가변되더라도 상기 기계 스프링 상수(Km) 및 피스톤의 질량(M)은 일정한 반면, 상기 가스 스프링 상수(Kg)가 가변되기 때문에 피스톤의 고유주파수(fn)는 부하에 의존하는 상기 가스 스프링 상수(Kg)에 의해 크게 영향을 받게 되는데, 이러한 피스톤의 고유주파수(fn)가 부하에 따라 가변되는 알고리즘을 파악하고, 그에 따라 리니어 모터의 운전주파수(fc)가 피스톤의 고유주파수(fn)와 동기화되도록 제어함으로 보다 압축기 효율을 높일 수 있을 뿐 아니라 신속하게 부하를 해소할 수 있다.Therefore, even if the load is variable, the mechanical spring constant (K m ) and the mass (M) of the piston are constant, while the natural frequency (f n ) of the piston depends on the load because the gas spring constant (K g ) is variable. It is greatly influenced by the gas spring constant (K g ), and the algorithm in which the natural frequency (f n ) of the piston is varied according to the load, and thus the operating frequency (f c ) of the linear motor is By controlling synchronization with the natural frequency (f n ), not only can the compressor be more efficient, but also the load can be released quickly.

물론, 상기 부하는 다양하게 측정될 수 있으나, 이와 같은 리니어 압축기는 냉매가 압축, 응축, 증발, 팽창되는 냉동/공조용 사이클에 포함되도록 구성되기 때문에 상기 부하는 냉매가 응축되는 압력인 응축압과 냉매가 증발되는 압력인 증발압의 차이로 정의될 수 있으며, 나아가 보다 정밀도를 높이기 위하여 응축압과 증발압을 평균낸 평균압을 고려하여 결정된다.Of course, the load can be measured in various ways, but such a linear compressor is configured to be included in the refrigeration / air conditioning cycle in which the refrigerant is compressed, condensed, evaporated, and expanded, so that the load is the condensing pressure which is the pressure at which the refrigerant is condensed. It can be defined as the difference in the evaporation pressure, which is the pressure at which the refrigerant is evaporated, and further determined in consideration of the average pressure obtained by averaging the condensation pressure and the evaporation pressure to increase accuracy.

즉, 상기 부하는 상기 응축압과 증발압의 차 및 평균압에 비례하도록 산출되며, 상기 부하가 커질수록 상기 가스 스프링 상수(Kg)가 커지게 되는데, 일예로 응축압과 증발압의 차가 클수록 부하가 커지고, 응축압과 증발압의 차가 동일하더라도 평균압이 클수록 부하가 커지도록 산출되며, 이와 같은 부하에 대응하여 상기 가스 스프링 상수(Kg)가 커지도록 산출된다.That is, the load is calculated to be proportional to the difference between the condensation pressure and the evaporation pressure and the average pressure, and as the load increases, the gas spring constant K g increases. For example, as the difference between the condensation pressure and the evaporation pressure increases, Even if the load is large and the difference between the condensation pressure and the evaporation pressure is the same, the larger the average pressure is, the larger the load is. The corresponding gas spring constant K g is calculated to correspond to the load.

이때, 상기 부하는 실제적으로 도 4에 도시된 바와 같이 응축압에 비례하는 응축온도 및 증발압에 비례하는 증발온도를 측정하고, 상기 응축온도와 증발온도의 차 및 평균온도에 비례하도록 산출된다.At this time, the load is actually measured as shown in Figure 4 to measure the condensation temperature proportional to the condensation pressure and the evaporation temperature proportional to the evaporation pressure, and is proportional to the difference between the condensation temperature and the evaporation temperature and the average temperature.

구체적으로, 상기 기계 스프링 상수(Km) 및 가스 스프링 상수(Kg)는 다양한 실험을 통하여 결정될 수 있는데, 도 5를 참조로 하여 살펴보면, 상기 기계 스프링 상수(Km)가 작아질수록 기계 스프링 상수(Km) 및 가스 스프링 상수(Kg)를 합한 전체 스프링 상수(KT)에 대한 상기 가스 스프링 상수(Kg)의 비율이 커지고, 주변온도가 높아질수록 즉 부하가 커질수록 상기 전체 스프링 상수(KT)에 대한 상기 가스 스프링 상수(Kg)가 차지하는 비율이 커지며, 상기 전체 스프링 상수(KT)에 대한 상가 가스 스프링 상수(Kg)가 차지하는 비율이 커질수록 상기 고유주파수(fn)의 변동이 크게 나타난다.Specifically, the mechanical spring constant K m and the gas spring constant K g may be determined through various experiments. Referring to FIG. 5, the mechanical spring constant K m decreases as the mechanical spring constant K m decreases. constant (K m) and the gas spring constant (K g) the sum of the total spring constant and the gas spring increases the ratio of the constant (K g), the higher the ambient temperature, i.e., the larger the load the entire spring for the (K T) constant and the gas spring constant (K g) that becomes larger occupied rate, the greater is the total spring constant (K T) additive ratio of the gas spring constant (K g) which accounts for the natural frequency of the (K T) (f n ) fluctuations are large.

이때, 상기 전체 스프링 상수(KT)에 대한 기계 스프링 상수(Kg)의 비율이 90% 이하가 되도록 설정되는 것이 바람직하다.At this time, the ratio of the mechanical spring constant (K g ) to the total spring constant (K T ) is preferably set to 90% or less.

일예로, 상기 기계 스프링 상수(Km)를 35.5kN/m 이하로 낮추어 전체 스프링 상수(KT)에 대한 상기 가스 스프링 상수(Kg)의 비율이 10% 이상이 되면, 주변온도 변화에 따라 고유주파수(fn)가 비교적 크게 가변됨으로 그에 따라 리니어 모터의 운전주파수(fc)를 제어하기 쉽기 때문에 공진상태에서 운전이 이루어지도록 할 수 있을 뿐 아니라 신속하게 부하를 해소할 수 있어 소비전력을 저감시킬 수 있다.For example, when the ratio of the gas spring constant (K g ) to the total spring constant (K T ) is 10% or more by lowering the mechanical spring constant (K m ) to 35.5 kN / m or less, according to the change of ambient temperature. Since the natural frequency (f n ) is relatively large, it is easy to control the operating frequency (f c ) of the linear motor, so that the operation can be performed in a resonant state and the load can be released quickly, thereby reducing power consumption. Can be reduced.

하지만, 상기 기계 스프링 상수(Km)를 35.5kN/m 보다 크게 하여 전체 스프링 상수(KT)에 대한 상기 가스 스프링 상수(Kg)의 비율이 10% 미만이 되면, 주변온도 변화에 따라 고유주파수(fn)가 비교적 작게 가변됨으로 그에 따라 리니어 모터의 운전주파수(fc)를 제어하기 어렵기 때문에 공진상태에서 운전이 이루어지도록 하기 어렵다.However, when the mechanical spring constant (K m ) is greater than 35.5 kN / m so that the ratio of the gas spring constant (K g ) to the total spring constant (K T ) is less than 10%, Since the frequency f n is changed relatively small, it is difficult to control the operating frequency f c of the linear motor, thereby making it difficult to operate in a resonance state.

상기와 같이, 상기 전체 스프링 상수(KT)에 대한 가스 스프링 상수(Kg)의 비율이 커지도록 구성되면, 부하가 변동됨에 따라 상기 피스톤(6)의 고유주파수(fn)가 크게 가변되고, 상기 피스톤(6)의 고유주파수(fn)에 상기 리니어 모터의 운전주파수(fc)를 손쉽게 동기화되도록 제어할 수 있으며, 이로 인하여 공진상태에서 운전이 이루어지도록 함으로 효율을 극대화시킬 수 있을 뿐 아니라 나아가 상기 리니어 모터의 운전주파수(fc)를 저주파수 영역에서 작동시키더라도 최대 효율로 운전함에 따라 신속하게 부하를 해소할 수 있고, 소비 전력을 절감시킬 수 있다.As described above, when the ratio of the gas spring constant (K g ) to the total spring constant (K T ) is large, the natural frequency (f n ) of the piston (6) is greatly changed as the load is changed In addition, the operating frequency (f c ) of the linear motor can be controlled to be easily synchronized with the natural frequency (f n ) of the piston (6), thereby maximizing efficiency by allowing the operation to be performed in a resonance state. Furthermore, even when the operating frequency (f c ) of the linear motor is operated in the low frequency region, the load can be quickly released and the power consumption can be reduced by operating at maximum efficiency.

따라서, 상기 피스톤의 고유주파수(fn)는 설계시 초기에 상기 기계 스프링 상수(Km) 및 가스 스프링 상수(Kg)와 피스톤의 질량(M)에 의해 결정되는데, 기존의 피스톤의 고유주파수(fn)보다 낮은 30 - 55 Hz 의 저주파수 영역에서 설정되더라도 충분히 효율적인 운전이 가능할 뿐 아니라 신속하게 부하를 해소할 수 있다.Thus, the natural frequency f n of the piston is initially determined by the mechanical spring constant (K m ) and gas spring constant (K g ) and the mass (M) of the piston, which is initially determined in design. Even if set in the low frequency range of 30-55 Hz lower than (f n ), not only can it be operated sufficiently efficiently, but it can also quickly release the load.

특히, 상기 기계 스프링 상수(Km)가 비교적 작게 설정되는 동시에 전체 스프링 상수(KT)에 대한 가스 스프링 상수(Kg)의 비율이 커지도록 설정되도록 리니어 압 축기가 설계되기 때문에 저부하에서도 상기 리니어 모터의 운전주파수(fc)를 상기 피스톤의 고유주파수(fn)에 일치시켜 공진상태에서 운전이 이루어지도록 하여 압축기의 효율도 높일 수 있고, 나아가 상기 리니어 모터(10)가 저주파수 영역에서 운전됨으로 전체 냉동사이클의 효율도 높일 수 있다.In particular, since the linear compressor is designed such that the mechanical spring constant K m is set relatively small and the ratio of the gas spring constant K g to the total spring constant K T is set to be large, The operation frequency of the linear motor (f c ) is matched to the natural frequency (f n ) of the piston to operate in a resonance state to increase the efficiency of the compressor, furthermore, the linear motor 10 operates in a low frequency region This can increase the efficiency of the entire refrigeration cycle.

다음, 상기 리니어 모터(10)는 복수개의 라미네이션(12a)이 원주방향으로 적층되도록 구성되어 상기 프레임(18)에 의해 상기 실린더(4) 외측에 고정되도록 설치되는 이너 스테이터(12)와, 코일이 감겨지도록 구성된 코일 권선체(14a) 주변에 복수개의 라미네이션(14b)이 원주방향으로 적층되도록 구성되어 상기 프레임(18)에 의해 상기 실린더(4) 외측에 상기 이너 스테이터(12)와 소정의 간극을 두고 설치되는 아웃터 스테이터(14)와, 상기 이너 스테이터(12)와 아웃터 스테이터(14) 사이의 간극에 위치되어 상기 피스톤(6)과 연결부재(17)에 의해 연결되도록 설치되는 영구자석(16)으로 이루어지되, 상기 코일 권선체(14a)는 상기 이너 스테이터(12) 외측에 고정되도록 설치될 수도 있다.Next, the linear motor 10 is configured such that a plurality of laminations 12a are stacked in the circumferential direction, and the inner stator 12 and the coil are installed to be fixed to the outside of the cylinder 4 by the frame 18. A plurality of laminations 14b are laminated in the circumferential direction around the coil winding 14a configured to be wound so that a predetermined gap is formed between the inner stator 12 and the outside of the cylinder 4 by the frame 18. Permanent magnet 16 is installed in the gap between the outer stator 14 and the inner stator 12 and the outer stator 14 is installed so as to be connected by the piston 6 and the connecting member (17) The coil winding 14a may be installed to be fixed to the outer side of the inner stator 12.

상기와 같은 리니어 모터(10)에서 상기 코일 권선체(14a)에 전류가 인가됨에 따라 전자기력이 발생되고, 이와 같은 전자기력과 상기 영구자석(16)의 상호작용에 의해 상기 영구자석(16)이 왕복 직선 운동하게 되고, 상기 영구자석(16)과 연결된 피스톤(6)이 상기 실린더(4) 내부에서 왕복 직선 운동하게 된다.As the current is applied to the coil winding 14a in the linear motor 10 as described above, an electromagnetic force is generated, and the permanent magnet 16 reciprocates by the interaction between the electromagnetic force and the permanent magnet 16. The piston 6 is linearly moved, and the piston 6 connected to the permanent magnet 16 is reciprocated linearly in the cylinder 4.

이때, 상기 리니어 모터(10)는 전류가 인가됨에 따라 운전주파수(fc)를 가변하여 압축용량을 가변시킬 수도 있지만, 외부로부터 입력되는 전류를 조절하여 상 기 피스톤(6)의 왕복 직선 거리인 스트로크(S)를 도 6에 도시된 바와 같이 부하에 따라 제1스트로크(S1) 및 제2스트로크(S2)로 가변하여 압축용량을 가변시킬 수도 있다.At this time, the linear motor 10 may vary the compression capacity by varying the operating frequency (f c ) as the current is applied, but by adjusting the current input from the outside is a reciprocating linear distance of the piston (6) The compression capacity may be varied by varying the stroke S to the first stroke S1 and the second stroke S2 according to the load as shown in FIG. 6.

물론, 상기 피스톤(6)이 상기 실린더(4) 내부에서 왕복 직선 운동하게 되면서 상기 압축공간(P)을 형성하게 되는데, 상기 피스톤의 스트로크(S)가 가변되더라도 상기 피스톤(6)이 상기 실린더(4) 내부에서 완전히 압축되어 상기 압축공간(P)이 형성되지 않도록 하는 지점인 상사점(TDC : Top Dead Center)까지 왕복 직선 운동되도록 함으로 상기 피스톤의 스트로크(S)가 짧아지더라도 압축효율이 떨어지지 않도록 하는 것이 바람직하다.Of course, the piston 6 is the reciprocating linear motion inside the cylinder 4 to form the compression space (P), even if the stroke (S) of the piston is variable, the piston 6 is the cylinder ( 4) The compression efficiency is not reduced even if the stroke S of the piston is shortened by being completely compressed inside so that the compression space P is reciprocated linearly to the top dead center (TDC: Top Dead Center). It is desirable to avoid.

이때, 상기 리니어 모터(10)는 부하가 커질수록 운전주파수(fc) 및 상기 피스톤의 스트로크(S)가 모두 커지도록 제어할 수도 있지만, 부하가 커질수록 상기 피스톤의 스트로크(S)만 커지도록 제어할 수도 있다.In this case, the linear motor 10 may control the driving frequency f c and the stroke S of the piston to increase as the load increases, but as the load increases, only the stroke S of the piston increases. You can also control it.

그런데, 상기와 같은 리니어 압축기에서 실제 부하가 커질수록 상기 가스 스프링 상수(Kg)가 커져 가스 스프링의 탄성력이 커지고, 부하가 작을 때보다 상기 피스톤의 스트로크(S)가 줄어들게 되는데, 이와 같은 현상을 반영하는 기계 스프링 상수(Km) 및 가스 스프링 상수(Kg)를 고려하여 상기 리니어 모터(10)의 작동을 제어해야 한다.However, in the linear compressor, as the actual load increases, the gas spring constant (K g ) increases, so that the elastic force of the gas spring increases, and the stroke (S) of the piston decreases than when the load is small. It is necessary to control the operation of the linear motor 10 in consideration of the reflecting mechanical spring constant K m and the gas spring constant K g .

아울러, 상기 피스톤(6)은 초기에 상기 상사점(TDC)으로부터 소정간격만큼 떨어지도록 설치되는데, 상기 기계 스프링 상수(Km)가 줄어들도록 함으로 상기 전체 스프링 상수(KT)에 대한 상기 가스 스프링 상수(Kg)의 비율이 더 커지도록 설계되는 경우, 상기 피스톤(6)이 상기 상사점(TDC)까지 완전히 도달되도록 하기 위하여 상기 기계 스프링 상수(Km)가 작아질수록 상기 피스톤(6)의 초기 위치가 상기 상사점(TDC)에 가까워지도록 설치되는 것이 바람직하다.In addition, the piston 6 is initially installed to be spaced apart from the top dead center (TDC) by a predetermined interval, the mechanical spring constant (K m ) by reducing the gas spring for the total spring constant (K T ) If the ratio of the constant K g is designed to be greater, the smaller the mechanical spring constant K m , the smaller the mechanical spring constant K m is to ensure that the piston 6 reaches the top dead center TDC completely. It is preferable that the initial position of is provided to be close to the top dead center (TDC).

상기와 같이 구성된 본 발명의 리니어 압축기의 작동을 살펴보면, 다음과 같다.Looking at the operation of the linear compressor of the present invention configured as described above is as follows.

먼저, 상기 코일 권선체(14a)에 전류가 인가되면, 상기 코일 권선체(14a) 주변에 발생되는 전자기력과 상기 영구자석(16)이 상호 작용하여 상기 영구자석(16)이 왕복 직선 운동하게 되고, 상기 영구자석(16)과 연결부재(17)에 의해 서로 연결된 피스톤(6)이 함께 왕복 직선 운동하게 되는데, 상기 피스톤(6)이 상기 실린더(4) 내부에서 왕복 직선 운동함에 따라 상기 실린더(4) 내부의 압축공간(P)이 가변되고, 냉매가 상기 압축공간(P)으로 흡입된 다음, 압축되어 토출된다.First, when a current is applied to the coil winding 14a, the electromagnetic force generated around the coil winding 14a and the permanent magnet 16 interact with each other so that the permanent magnet 16 reciprocates linearly. The pistons 6 connected to each other by the permanent magnet 16 and the connecting member 17 are linearly reciprocated together. As the pistons 6 reciprocate linearly in the cylinder 4, the cylinders ( 4) The compression space P inside is variable, and the refrigerant is sucked into the compression space P, and then compressed and discharged.

구체적으로, 상기 피스톤(6)이 상기 실린더(4) 내부에서 상기 압축공간(P)을 팽창시키는 방향으로 이동되면, 도 7A에 도시된 바와 같이 상기 압축공간(P) 내부의 압력이 소정의 흡입압력보다 떨어짐에 따라 상기 흡입밸브(22)가 개방되고, 상기 유입관(2a)을 통하여 흡입된 냉매는 상기 피스톤의 냉매유로(6a)를 통과하여 상기 압축공간(P)으로 흡입된다.Specifically, when the piston 6 is moved in the direction in which the compression space P is expanded inside the cylinder 4, as shown in FIG. 7A, the pressure inside the compression space P is a predetermined suction. As the pressure drops, the suction valve 22 is opened, and the refrigerant sucked through the inlet pipe 2a passes through the refrigerant passage 6a of the piston and is sucked into the compression space P.

다음, 상기 피스톤(6)이 상기 실린더(4) 내부에서 상기 압축공간(P)을 압축시키는 방향으로 이동되면, 도 7B에 도시된 바와 같이 상기 흡입밸브(22) 및 토출 밸브(24b)가 닫힌 상태에서 상기 압축공간(P) 내부의 압력이 높아짐에 따라 냉매가 고온고압의 기체냉매로 압축된다.Next, when the piston 6 is moved in the direction of compressing the compression space P inside the cylinder 4, the intake valve 22 and the discharge valve 24b are closed as shown in FIG. 7B. As the pressure inside the compression space P increases in a state, the refrigerant is compressed into a gas refrigerant having a high temperature and high pressure.

다음, 상기 피스톤(6)이 상기 실린더(4) 내부에서 상기 압축공간(P)을 압축시키는 방향으로 이동되어 상기 상사점(TDC)에 도달되면, 도 7C에 도시된 바와 같이 상기 압축공간(P) 내부의 압력이 소정의 토출압력보다 높아짐에 따라 상기 밸브 스프링(24c)이 압축되어 상기 토출밸브(24b)가 개방되고, 상기 압축공간(P)에서 압축된 냉매는 상기 토출공간을 지나 상기 루프 파이프(28) 및 유출관(2b)을 통하여 외부로 토출된다.Next, when the piston 6 moves in the direction of compressing the compression space P inside the cylinder 4 to reach the top dead center TDC, the compression space P as shown in FIG. 7C. ) As the pressure inside the valve is higher than a predetermined discharge pressure, the valve spring 24c is compressed to open the discharge valve 24b, and the refrigerant compressed in the compression space P passes through the discharge space and loops. It is discharged to the outside through the pipe 28 and the outflow pipe 2b.

상기와 같은 과정을 반복하면서 상기 리니어 압축기는 냉매를 압축하게 되는데, 부하에 의존하는 가스 스프링 상수(Kg)를 고려하여 산출된 스프링의 고유주파수(fn)에 리니어 모터의 운전주파수(fc)를 동기화시킴으로 공진상태에서 운전이 이루어지도록 하여 효율을 높일 수 있고, 부하가 커질수록 리니어 모터(10)로 입력되는 전류를 조절하여 피스톤의 스트로크(S)를 조절하여 압축용량을 가변시켜 신속하게 부하에 대응할 수 있을 뿐 아니라 나아가 소비전력을 저감시킬 수 있다.While repeating the above process, the linear compressor compresses the refrigerant, and the operating frequency (f c ) of the linear motor is applied to the natural frequency (f n ) of the spring calculated in consideration of the gas spring constant (K g ) depending on the load. ) Can be improved by operating in a resonant state by synchronizing the), and as the load increases, it adjusts the current input to the linear motor 10 to adjust the stroke (S) of the piston to quickly change the compression capacity. Not only can it respond to the load, but it can also reduce power consumption.

이와 같이, 본 발명에서 기계 스프링 상수를 종래의 기계 스프링 상수보다 줄이면, 본 발명에서 가스 스프링의 영향이 종래의 가스 스프링 영향보다 더 커지게 되고, 본 발명에서 가스 스프링의 영향이 커짐에 따라 부하가 커질수록 피스톤의 고유주파수 역시 자동적으로 커지게 된다.As such, when the mechanical spring constant is reduced in the present invention than the conventional mechanical spring constant, the influence of the gas spring in the present invention becomes larger than the conventional gas spring effect in the present invention, and the load is increased as the influence of the gas spring in the present invention increases. As it gets bigger, the natural frequency of the piston also gets bigger automatically.

따라서, 본 발명에서는 부하에 따라 비교적 피스톤의 고유주파수가 크게 가 변되고, 이와 같이 가변되는 피스톤의 고유주파수에 리니어 모터의 운전주파수를 손쉽게 동기화시킬 수 있으므로 공진상태에서 운전되도록 하여 효율을 극대화시킬 뿐 아니라 부하를 신속하게 해소할 수 있고, 나아가 저주파수 영역에서 운전되도록 할 수 있어 소비전력을 감소시킬 수 있다.Therefore, in the present invention, the natural frequency of the piston is relatively changed in accordance with the load, and the operating frequency of the linear motor can be easily synchronized to the natural frequency of the piston, which is thus varied, so that the efficiency is maximized by operating in a resonance state. In addition, the load can be quickly eliminated and further operated in the low frequency range, thereby reducing power consumption.

또한, 본 발명에서 리니어 모터로 입력되는 외부 전류를 조절하여 피스톤의 스트로크를 조절할 수 있으므로 부하에 능동적으로 대응하여 신속하게 해소할 수 있을 뿐 아니라 소비전력을 저감시킬 수 있다.In addition, since the stroke of the piston can be adjusted by adjusting an external current input to the linear motor in the present invention, it is possible not only to quickly solve the load actively and to reduce power consumption.

이상에서, 본 발명은 본 발명의 실시예들 및 첨부도면에 기초하여 무빙 마그네트 타입의 리니어 모터가 작동되고, 이와 연결된 피스톤이 실린더 내부에서 왕복 직선 이동되면서 냉매를 흡입, 압축, 토출시키는 리니어 압축기를 예로 들어 상세하게 설명하였다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.In the above description, the present invention relates to a linear compressor for moving, moving and reciprocating linearly inside a cylinder a suction magnet type linear motor in which a moving magnet type linear motor is operated based on the embodiments of the present invention and the accompanying drawings. The example has been described in detail. However, the scope of the present invention is not limited by the above embodiments and drawings, and the scope of the present invention will be limited only by the contents described in the claims below.

이에 의한 본 발명은 피스톤의 고유주파수(fn)가 부하에 의존하여 가변되더라도 리니어 모터의 운전주파수(fc)를 피스톤의 고유주파수(fn)에 동기화시킴으로 부하가 가변되더라도 공진 상태에서 운전될 수 있는 리니어 압축기를 제공하는 효과가 있다.Accordingly, the present invention synchronizes the operating frequency (f c ) of the linear motor with the natural frequency (f n ) of the piston even if the natural frequency (f n ) of the piston is variable depending on the load so that it can be operated in a resonance state even if the load is variable. There is an effect to provide a linear compressor.

또한 본 발명은 리니어 모터가 부하에 따라 운전주파수(fc)를 가변시키는 동 시에 또는 별개로 피스톤의 스트로크(S)를 조절할 수 있도록 작동됨으로 효율적으로 압축용량을 가변시킬 수 있는 리니어 압축기를 제공하는 다른 효과가 있다.In another aspect, the present invention provides a linear compressor that can efficiently change the compression capacity by operating the linear motor to adjust the stroke (S) of the piston at the same time or separately to vary the operating frequency (f c ) according to the load. There is another effect.

Claims (9)

삭제delete 삭제delete 내부에 냉매를 압축하는 압축공간을 포함하는 고정부재; 고정부재 내부에서 축방향으로 왕복 직선운동하면서 냉매를 압축공간으로 유입되도록 하여 압축시키는 가동부재; 가동부재에 탄성력을 제공하여, 가동부재의 공진을 유도하는 스프링 수단;으로서, 스프링 상수(Km)를 가지는 기계 스프링과, 부하에 의존하여 가변하는 스프링 상수(Kg)를 가지는 가스 스프링을 포함하고, 스프링 상수(Km)와 스프링 상수(Kg)의 합인 스프링 상수(KT)를 가지는 스프링 수단; 그리고, 가동부재와 연결되도록 설치되어 가동부재를 축방향으로 왕복 직선운동시키는 리니어 모터;를 포함하는 리니어 압축기에 사용되는 리니어 압축기 제어방법에 있어서,A fixing member including a compression space compressing the refrigerant therein; A movable member which compresses the refrigerant by introducing the refrigerant into the compression space while reciprocating linearly in the axial direction; Spring means for providing an elastic force to the movable member by, induce resonance of the movable member; a, a gas spring having a spring constant (K m) for having mechanical spring, a spring constant (K g) which varies depending on the load A spring means having a spring constant K T that is the sum of the spring constant K m and the spring constant K g ; And a linear motor installed to be connected to the movable member to linearly reciprocate the movable member in the axial direction. 부하를 산출하는 제1 단계; 그리고,Calculating a load; And, 부하에 의존하여 가변되는 스프링 상수(KT)에 따라 변동되는 가동부재의 고유주파수(fn)에 운전주파수(fc)를 동기화하는 제2 단계;를 포함하고,And a second step of synchronizing the operating frequency f c with the natural frequency f n of the movable member which varies according to the spring constant K T which varies depending on the load. 제1 단계는, 냉매가 응축되는 압력(응축압)과 냉매가 증발되는 압력(증발압)의 차이 및 응축압과 증발압의 평균인 압력(평균압)에 비례하여 부하를 산출하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기 제어방법.The first step is characterized in that the load is calculated in proportion to the difference between the pressure at which the refrigerant is condensed (condensation pressure) and the pressure at which the refrigerant is evaporated (evaporation pressure) and the pressure (average pressure) which is the average of the condensation pressure and the evaporation pressure. Linear compressor control method. 내부에 냉매를 압축하는 압축공간을 포함하는 고정부재; 고정부재 내부에서 축방향으로 왕복 직선운동하면서 냉매를 압축공간으로 유입되도록 하여 압축시키는 가동부재; 가동부재에 탄성력을 제공하여, 가동부재의 공진을 유도하는 스프링 수단;으로서, 스프링 상수(Km)를 가지는 기계 스프링과, 부하에 의존하여 가변하는 스프링 상수(Kg)를 가지는 가스 스프링을 포함하고, 스프링 상수(Km)와 스프링 상수(Kg)의 합인 스프링 상수(KT)를 가지는 스프링 수단; 그리고, 가동부재와 연결되도록 설치되어 가동부재를 축방향으로 왕복 직선운동시키는 리니어 모터;를 포함하는 리니어 압축기에 사용되는 리니어 압축기 제어방법에 있어서,A fixing member including a compression space compressing the refrigerant therein; A movable member which compresses the refrigerant by introducing the refrigerant into the compression space while reciprocating linearly in the axial direction; Spring means for providing an elastic force to the movable member by, induce resonance of the movable member; a, a gas spring having a spring constant (K m) for having mechanical spring, a spring constant (K g) which varies depending on the load A spring means having a spring constant K T that is the sum of the spring constant K m and the spring constant K g ; And a linear motor installed to be connected to the movable member to linearly reciprocate the movable member in the axial direction. 부하를 산출하는 제1 단계; 그리고,Calculating a load; And, 부하에 의존하여 가변되는 스프링 상수(KT)에 따라 변동되는 가동부재의 고유주파수(fn)에 운전주파수(fc)를 동기화하는 제2 단계;를 포함하고,And a second step of synchronizing the operating frequency f c with the natural frequency f n of the movable member which varies according to the spring constant K T which varies depending on the load. 기계 스프링 상수(Km)와 가스 스프링 상수(Kg)를 합한 전체 스프링 상수(KT)에 대한 기계 스프링 상수(Km)의 비율이 90 % 이하인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기 제어방법.And a ratio of the mechanical spring constant (K m ) to the total spring constant (K T ) of the sum of the mechanical spring constant (K m ) and the gas spring constant (K g ) is 90% or less. 내부에 냉매를 압축하는 압축공간을 포함하는 고정부재; 고정부재 내부에서 축방향으로 왕복 직선운동하면서 냉매를 압축공간으로 유입되도록 하여 압축시키는 가동부재; 가동부재에 탄성력을 제공하여, 가동부재의 공진을 유도하는 스프링 수단;으로서, 스프링 상수(Km)를 가지는 기계 스프링과, 부하에 의존하여 가변하는 스프링 상수(Kg)를 가지는 가스 스프링을 포함하고, 스프링 상수(Km)와 스프링 상수(Kg)의 합인 스프링 상수(KT)를 가지되, 가동부재의 고유주파수(fn)가 30 - 55 Hz의 저주파수 영역에서 설정되도록 스프링 상수(Km) 및 스프링 상수(Kg)를 지니는 스프링 수단; 그리고, 가동부재와 연결되도록 설치되어 가동부재를 축방향으로 왕복 직선운동시키는 리니어 모터;를 포함하는 리니어 압축기에 사용되는 리니어 압축기 제어방법에 있어서,A fixing member including a compression space compressing the refrigerant therein; A movable member which compresses the refrigerant by introducing the refrigerant into the compression space while reciprocating linearly in the axial direction; Spring means for providing an elastic force to the movable member by, induce resonance of the movable member; a, a gas spring having a spring constant (K m) for having mechanical spring, a spring constant (K g) which varies depending on the load And a spring constant (K T ), which is the sum of the spring constant (K m ) and the spring constant (K g ), so that the natural frequency (f n ) of the movable member is set in the low frequency region of 30-55 Hz. K m ) and spring means having a spring constant K g ; And a linear motor installed to be connected to the movable member to linearly reciprocate the movable member in the axial direction. 부하를 산출하는 제1 단계; 그리고, Calculating a load; And, 부하에 의존하여 가변되는 스프링 상수(KT)에 따라 변동되는 가동부재의 고유주파수(fn)에 운전주파수(fc)를 동기화하는 제2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기 제어방법.And a second step of synchronizing the operating frequency (f c ) with the natural frequency (f n ) of the movable member which is changed according to the spring constant (K T ) which is variable in dependence on the load. . 제 3 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 3 to 5, 제2 단계는, 부하에 의존하여 가변되는 스프링 상수(KT)에 따라 변동되는 가동부재의 고유주파수(fn)에 운전주파수(fc)를 동기화하는 것 및 부하에 의존하여 가동부재의 왕복 직선 운동 거리인 스트로크를 가변시키는 것 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기 제어방법.The second step is to synchronize the operating frequency f c to the natural frequency f n of the movable member which varies with the spring constant K T which varies depending on the load and the reciprocating of the movable member depending on the load. A linear compressor control method, characterized in that any one of varying stroke which is a linear movement distance. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 제2 단계는, 가동부재의 스트로크가 가변되더라도 가동부재가 상사점(Top Dead Center)까지 왕복 직선 운동시키는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기 제어방법.The second step is a linear compressor control method, characterized in that the movable member reciprocates linearly to the top dead center even if the stroke of the movable member is variable. 내부에 냉매를 압축하는 압축공간을 포함하는 고정부재; 고정부재 내부에서 축방향으로 왕복 직선운동하면서 압축공간으로 흡입되는 냉매를 압축시키는 가동부재; 가동부재의 운동방향 양쪽에서 가동부재를 탄성 지지하도록 설치되어 일정한 기계 스프링 상수(Km)를 가지는 기계 스프링; 압축공간으로 흡입되는 냉매의 부하에 의존하여 가변되는 가스 스프링 상수(Kg)를 가지는 가스 스프링; 그리고, 가동부재와 연결되도록 설치되어 가동부재를 축방향으로 왕복 직선 운동시키는 리니어 모터;를 포함하고 냉동/공조용 사이클 내에 설치되는 리니어 압축기에 사용되는 리니어 압축기 제어방법에 있어서,A fixing member including a compression space compressing the refrigerant therein; A movable member compressing the refrigerant sucked into the compression space while reciprocating linearly moving in the fixed member in the axial direction; A mechanical spring installed to elastically support the movable member in both the moving directions of the movable member and having a constant mechanical spring constant K m ; A gas spring having a gas spring constant K g which varies depending on a load of a refrigerant sucked into the compression space; And a linear motor installed to be connected to the movable member to linearly reciprocate the movable member in the axial direction, wherein the linear compressor is used in a linear compressor installed in a refrigeration / air conditioning cycle. 냉매가 응축되는 압력(응축압)과 냉매가 증발되는 압력(증발압)의 차 및 응축압과 증발압의 평균인 압력(평균압)에 비례하여 부하를 산출하는 제1 단계; 그리고,Calculating a load in proportion to a difference between a pressure at which the refrigerant is condensed (condensation pressure) and a pressure at which the refrigerant is evaporated (evaporation pressure) and a pressure (average pressure) that is an average of the condensation pressure and the evaporation pressure; And, 부하에 의존하여 가동부재의 왕복 직선 운동거리인 스트로크를 가변시키는 제2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기 제어방법.And a second step of varying a stroke, which is a reciprocating linear movement distance of the movable member, depending on the load. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 제2 단계는, 가동부재의 스트로크가 가변되더라도 가동부재가 상사점(Top Dead Center)까지 왕복 직선 운동시키는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기 제어방법.The second step is a linear compressor control method, characterized in that the movable member reciprocates linearly to the top dead center even if the stroke of the movable member is variable.
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