KR100815424B1 - 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법에 관한 것으로, 왕복동식 압축기의 운전중에 소비전력이 최소가 되는 최적의 운전용량을 검출하고, 그 검출된 최적의 운전용량에서 용량 가변 운전을 수행함으로써, 소비전력을 최소화하도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 왕복동식 압축기가 동작되면 TDC=0인 최대 용량으로 운전하다가, 냉장고 제어수단으로부터 용량가변 운전제어신호가 입력되면 그 최대 용량에서의 스트로크와 파워를 계산하여 저장하는 과정과; 상기 최대 용량에서의 스트로크를 감소시켜, 기설정된 임계용량으로 왕복동식 압축기를 운전하는 과정과; 상기 임계 용량에서의 모터 전류와 모터전압을 검출하는 과정과; 상기 모터전류와 모터전압으로 스트로크를 추정하고, 그 추정된 스트로크와 스트로크 지령치를 비교하여 그 비교결과에 근거하여 스트로크를 제어하는 과정과; 상기 왕복동식 압축기가 오프되면, 상기 모터전류와 모터전압을 이용하여 한 주기 동안의 소비전력을 계산하는 과정과; 상기 소비전력을 이전 주기의 소비전력과 비교하고 그 비교결과에 근거하여 왕복동식 압축기의 임계용량을 가변하는 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 본원발명과 종래의 소비전력 차이를 보인 파형도.

본 발명은 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법에 관한 것으로, 특히 왕복동식 압축기의 운전중에 소비전력이 최소가 되는 최적의 운전용량을 검출하고, 그 검출된 최적의 운전용량에서 용량 가변 운전을 수행함으로써, 소비전력을 최소화하도록 한 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제 어방법에 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.

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 왕복동식 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 참조하여 설명한다.

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

이후,상기 스트로크를 감소시키면서 파워를 계산하여 그 파워가 최대 용량에서의 80% 파워와 일치하면 그 80% 파워에서의 스트로크로 왕복동식 압축기의 운전 을 제어한다.

상술한 종래 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 운전제어방법은, 왕복동식 압축기 운전시의 파워를 줄일 수 있으며 증발기와 냉장고내 온도 차이를 줄여서 전체 싸이클의 효율을 증가시키고, 아울러 왕복동식 압축기의 운전율을 높임으로써 단속 운전 초기 기동시 발생하는 손실을 방지하는 장점이 있다.

그러나, 상술한 바와같이 왕복동식 압축기의 운전 용량 가변 운전 제어시, 모든 왕복동식 압축기에 대하여 일괄적으로 80%파워로 운전하는 방법은, 왕복동식 압축기마다 운전편차가 발생하므로 소비 전력이 최적화되지 않고, 이에 따라 운전편차가 큰 왕복동식 압축기의 경우에는 운전효율이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 왕복동식 압축기의 운전중에 소비전력이 최소가 되는 최적의 운전용량을 검출하고, 그 검출된 최적의 운전용량으로 용량 가변 운전을 수행함으로써, 소비전력을 최소화하도록 한 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 왕복동식 압축기가 동작되면 TDC=0인 최대 용량으로 운전하다가, 냉장고 제어수단으로부터 용량가변 운전제어신호가 입력되면 그 최대 용량에서의 스트로크와 파워를 계산하여 저장하는 과정과;

상기 최대 용량에서의 스트로크를 감소시켜, 기설정된 임계용량으로 왕복동 식 압축기를 운전하는 과정과;

상기 임계 용량에서의 모터 전류와 모터전압을 검출하는 과정과;

상기 모터전류와 모터전압으로 스트로크를 추정하고, 그 추정된 스트로크와 스트로크 지령치를 비교하여 그 비교결과에 근거하여 스트로크를 제어하는 과정과;

상기 왕복동식 압축기가 오프되면, 상기 모터전류와 모터전압을 이용하여 한 주기 동안의 소비전력을 계산하는 과정과;

상기 소비전력을 이전 주기의 소비전력과 비교하고 그 비교결과에 근거하여 왕복동식 압축기의 임계용량을 가변하는 과정을 수행함을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
최대 용량에서의 스트로크를 감소시켜, 상기 감소된 스트로크에서의 소비전력을 기설정된 임계용량에서의 소비전력과 비교하는 제1 과정과;
상기 비교 결과, 상기 감소된 스트로크에서의 소비전력이 상기 기설정된 임계용량에서의 소비전력과 일치하면, 상기 기설정된 임계용량으로 왕복동식 압축기를 운전하는 제2 과정과;
상기 임계용량에서의 소비전력을 계산하는 제3 과정과;
상기 소비전력과 이전 주기들의 소비전력을 비교하는 제4 과정과;
상기 제4 과정의 비교결과에 근거하여 상기 기설정된 임계용량을 가변하는 제5 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.

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

도3에 도시한 바와같이 본 발명은, 왕복동식 압축기가 동작되면 TDC=0인 최대 용량으로 운전하다가, 냉장고 제어수단으로부터 용량가변 운전제어신호가 입력되면 그 최대 용량에서의 스트로크와 전력을 계산하여 저장하는 과정(SP10,SP11)과; 상기 최대 용량에서의 스트로크를 감소시켜, 기설정된 임계용량으로 왕복동식 압축기를 운전하는 과정(SP12,SP13,SP14)과; 상기 임계용량에서의 모터 전류와 모터전압을 검출하는 과정(SP15)과; 상기 모터전류와 모터전압으로 스트로크를 추정하고, 그 추정된 스트로크와 스트로크 지령치를 비교하여 그 비교결과에 근거하여 스트로크를 제어하는 과정(SP16)과; 상기 왕복동식 압축기가 오프되면, 상기 모터전류와 모터전압을 이용하여 한 주기 동안의 소비전력을 계산하는 과정(SP17,SP18)과; 상기 소비전력을 이전 주기의 소비전력과 비교하고 그 비교결과에 근거하여 왕복동식 압축기의 기설정된 운전용량을 가변하는 과정(SP19~SP21)으로 이루어지며, 이와 같은 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 왕복동식 압축기를, TDC=0인 최대 용량으로 동작시키다가(SP10), 냉장고 제어수단(미도시)으로부터 용량가변 운전신호를 받게 되면 그 최대 용량에서의 스트로크와 전력을 검출하여 저장한다(SP11).

이러한 상태에서, 상기 최대용량에서의 스트로크를 감소시키면서(SP12), 그 감소된 스트로크에서의 소비전력을, 기저장된 운전용량에서의 소비전력과 비교하고(SP13), 그 비교결과 감소된 스트로크에서의 전력이 기설정된 임계용량에서의 전력과 일치하면 그 시점에서의 스트로크로 왕복동식 압축기를 동작시킨다(SP14).

그 다음, 상기 기설정된 임계용량의 전력으로 왕복동식 압축기를 운전시키면서, 그 왕복동식 압축기에 인가되는 전압과 전류를 검출하고(SP15), 그 전압과 전류를 이용하여 스트로크를 추정함과 아울러 전력을 계산한다(SP16). 이때 상기 추정된 스트로크는 현재 스트로크 지령치와 비교하고 그 비교결과에 근거하여 스트로크를 가변한다.

이러한 상태에서, 상기 왕복동식 압축기가 오프되면(SP17), 상기 왕복동식 압축기의 온 싸이클 동안의 소비전력을 계산하는데(SP18), 즉 상기 전력과 온타임을 이용하여 소비전력을 계산한다.

그 다음, 상기에서 계산된 소비전력이, 다른 용량들에서의 소비전력보다 작은 값인지를 판단하여(SP19) 그 판단결과 상기 계산된 소비전력이 최소값이면 현재 싸이클의 용량을 임계용량으로 결정하여 왕복동식 압축기를 운전시키고(SP20), 상기 계산된 소비전력이 최소값이 아니면 상기 기설정된 임계용량을 가변하여 상기 동작을 반복 수행하는데(SP21), 이때 상기 소비전력이 최소값이 아니면 임계용량을 일정 레벨만큼 증가 또는 감소시킨다.
여기서, 도4는 본원발명과 종래의 소비전력 차이를 보인 파형도로서, 본원발명에서 결정한 임계용량으로 구동하는 것이 종래 보다 소비전력면에서 우수한 것을 알 수 있다.

삭제

즉, 본 발명은, 왕복동식 압축기의 용량을 가변하면서 온/오프 싸이클에서의 소비전력이 최소가 되는 최적의 운전 용량을 검출하고, 그 최적의 운전용량으로 왕복동식 압축기를 운전시키도록 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, 왕복동식 압축기의 용량을 가변하면서 온/오프 싸이클에서의 소비전력이 최소가 되는 최적의 운전용량을 검출하 고, 그 최적의 운전용량으로 왕복동식 압축기를 운전시킴으로써, 운전효율을 향상시키면서도 소비전력을 최소화하는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 왕복동식 압축기가 동작되면 TDC=0인 최대 용량으로 운전하다가, 냉장고 제어수단으로부터 용량가변 운전제어신호가 입력되면 상기 최대 용량에서의 스트로크와 소비전력을 계산하여 저장하는 제1 과정과;

   상기 최대 용량에서의 스트로크를 감소시켜, 상기 감소된 스트로크에서의 소비전력을 기설정된 임계용량에서의 소비전력과 비교하는 제2 과정과;

   상기 비교 결과, 상기 감소된 스트로크에서의 소비전력이 상기 기설정된 임계용량에서의 소비전력과 일치하면, 상기 기설정된 임계용량으로 왕복동식 압축기를 운전하는 제3 과정과;

   상기 임계 용량에서의 모터전류와 모터전압을 검출하는 제4 과정과;

   상기 검출된 모터전류와 모터전압으로 스트로크를 추정하고, 상기 추정된 스트로크와 현재 스트로크 지령치를 비교하여 상기 비교결과에 근거하여 스트로크를 제어하는 제5 과정과;

   상기 왕복동식 압축기가 오프되면, 상기 검출된 모터전류와 모터전압을 이용하여 한 주기 동안의 소비전력을 계산하는 제6 과정과;

   상기 계산된 소비전력을 이전 주기들의 소비전력과 비교하는 제7 과정과;

   상기 제7 과정의 비교결과에 근거하여 상기 왕복동식 압축기의 상기 기설정된 임계용량을 가변하는 제8 과정을 수행함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 기설정된 임계용량을 가변하는 제8 과정은,

   소비 전력이 최소값이면 현재의 임계용량으로 왕복동식 압축기를 운전시키는 단계와;

   소비전력이 최소값이 아니면 상기 기설정된 임계용량을 일정 레벨만큼 증가 또는 감소시킨 다음, 상기 가변된 기설정된 임계용량으로 왕복동식 압축기를 운전하는 제3 과정으로 복귀하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량가변 운전제어방법.
3. 삭제
4. 최대 용량에서의 스트로크를 감소시켜, 상기 감소된 스트로크에서의 소비전력을 기설정된 임계용량에서의 소비전력과 비교하는 제1 과정과;

   상기 비교 결과, 상기 감소된 스트로크에서의 소비전력이 상기 기설정된 임계용량에서의 소비전력과 일치하면, 상기 기설정된 임계용량으로 왕복동식 압축기를 운전하는 제2 과정과;

   상기 임계용량에서의 소비전력을 계산하는 제3 과정과;

   상기 소비전력과 이전 주기들의 소비전력을 비교하는 제4 과정과;

   상기 제4 과정의 비교결과에 근거하여 상기 기설정된 임계용량을 가변하는 제5 과정을 수행함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량 가변 운전제어방법.
5. 제4 항에 있어서, 상기 소비전력을 계산하는 제3 과정은,

   상기 임계용량에서의 모터전류와 모터전압을 검출하는 단계와;

   상기 검출된 모터전류와 모터전압으로 스트로크를 추정하고, 상기 추정된 스트로크와 현재 스트로크 지령치를 비교하여 그 비교결과에 근거하여 스트로크를 제어하는 단계와;

   왕복동식 압축기가 오프되면, 상기 모터전류와 모터전압을 이용하여 한 주기 동안의 소비전력을 계산하는 단계를 포함하는 왕복동식 압축기를 채용한 냉장고의 용량 가변 운전제어방법.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

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