KR100826183B1 - 리니어 압축기 및 리니어 압축기의 제어방법 - Google Patents

리니어 압축기 및 리니어 압축기의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리니어 압축기 및 리니어 압축기의 제어방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 리니어 압축기 및 리니어 압축기의 제어방법에 의하면, 가동자의 양측에 제 1압축부 및 제 2압축부를 구동하는 각각의 피스톤을 구비시켜 상기 가동자의 스트로크에 대해 상기 제 1압축부 및 제 2압축부에서 압축되는 압축량이 비례하도록 하여 리니어 압축기를 부하에 대해 용이하게 조절할 수 있고, 가동자와 제 1피스톤 및 제 2피스톤이 연동하여 다른 상대적 운동을 발생시키니 않아 압축기의 효율이 높아지는 이점이 있다.
리니어 압축기, 제 1압축부, 제 2압축부

Description

리니어 압축기 및 리니어 압축기의 제어방법{A Linear compressor and A Control Method thereof}
도 1은 종래 기술에 의한 리니어 압축기의 구성을 보인 측면도.
도 2는 본 발명에 의한 리니어 압축기의 구성을 보인 측면도.
도 3 및 4는 도 2의 리니어 압축기의 제 1압축기와 제 2압축기의 전류량과 압축량을 나타내는 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
30: 몸체부 40: 모터
42: 고정자 44: 가동자
50: 제 1압축부 52: 제 1실린더
54: 제 1피스톤 60: 제 2압축부
62: 제 2실린더 64: 제 2피스톤
70: 탄성부재
본 발명은 리니어 압축기 및 리니어 압축기의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축부가 2개 형성되어 있는 리니어 압축기 및 리니어 압축기의 제어방법에 관한 것이다.
도 1에는 종래 기술에 의한 리니어 압축기의 구성을 보인 측면도가 도시되어 있다.
이에 도시된 바에 따르면, 리니어 압축기에는 몸체부(2)와, 고정자(6)와 가동자(8)로 구성된 모터(4)와, 상기 가동자(8)의 일측에 구비되는 제 1압축부(10)와, 상기 몸체부(2)의 타측에 구비되는 제 2압축부(20)로 구성된다.
상기 가동자(8)에는 상기 제 1압축부(10)의 제 1피스톤(12)이 연동하도록 구성되어 있고, 상기 가동자(8)의 타측에는 제 1스프링(14)이 마련되어 있다. 또한, 상기 몸체부(2)의 타측에는 제 2압축부(20)가 마련되는데, 상기 제 2압축부(20)에 제 2피스톤(22)이 마련되고, 상기 제 2피스톤(22)의 일측과 상기 몸체부(2) 사이에는 제 2스프링(24)이 구비되어 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.
제 1압축부와 제 2압축부가 구비된 리니어 압축기에서 모터에 인가되는 전류량을 조절하더라도 상기 가동자에서 상기 제 1스프링, 몸체부 및 제 2스프링을 통해 제 2압축부로 전달되는 에너지 전달이 비선형적으로 이루어져, 압축량의 제어가 어려운 문제점이 발생한다.
그리고, 모터에 인가되는 전류량에 의해 동작하는 가동자의 운동에너지가 제 1스프링, 몸체부 및 제 2스프링을 통하여 제 2압축기로 전달되어 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 모터에 인가되는 전류량에 대해 압축량이 비례하는 리니어압축기 및 제어방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 인가되는 전류가 제 2압축기로 직접적으로 전달되는 리니어압축기 및 제어방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명인 리니어 압축기는 고정자와 가동자를 가지는 모터; 상기 가동자의 일측에 구비되어 유체를 압축하는 제 1압축부; 상기 가동자의 타측에 구비되어 유체를 압축하는 제 2압축부; 그리고, 상기 모터에 가해지는 전류량을 조절함으로써 상기 제 1압축부 및 제 2압축부에서 가동자의 스트로크를 제어하는 제어장치를 포함한다.
상기 제 1압축부에서와 상기 제 2압축부에서 유체를 압축할 때의 압축량은 상기 모터에 가해지는 전류량에 비례하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1압축부와 상기 제 2압축부의 압축행정은 교대로 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1압축부의 제 1피스톤과 상기 제 2압축부의 제 2피스톤을 연결하는 연결부재를 더 포함하여 구성된다.
상기 제어장치는 상기 가동자에 가해지는 전류를 제어하기 위하여 전력공급원과의 연결을 온/오프하는 스위치를 포함하여 구성된다.
상기 전력공급원은 교류전압을 공급하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명인 리니어 압축기의 제어방법은 고정자와 가동자를 가지는 모터에 교류전압을 인가하는 단계; 그리고, 상기 가동자에 가해지는 전류량을 조절하는 전류량 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전류량 제어단계는 상기 교류전압이 상기 가동자에 인가되는 스위칭 시간을 조절하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 리니어 압축기 및 리니어 압축기의 제어방법에 의하면, 가동자의 양측에 제 1압축부 및 제 2압축부를 구동하는 각각의 피스톤을 구비시켜 상기 가동자의 스트로크에 대해 상기 제 1압축부 및 제 2압축부에서 압축되는 압축량이 비례하도록 하여 리니어압축기를 부하에 대해 용이하게 조절할 수 있고, 가동자와 제 1피스톤 및 제 2피스톤이 연동하여 다른 상대적 운동을 발생시키니 않아 압축기의 효율이 높아지는 이점이 있다.
이하 본 발명에 의한 리니어 압축기 및 리니어 압축기의 제어방법의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2에는 본 발명에 의한 리니어 압축기의 구성을 보인 측면도가 도시되어 있고, 도 3 및 4에는 도 2의 리니어 압축기의 제 1압축기와 제 2압축기의 전류량과 압축량을 나타내는 그래프가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바에 따르면, 리니어 압축기가 도시되어 있다. 상기 리니어 압축기는, 전기적신호의 인가에 따라 고정자(42)에 대해 가동자(44)가 상대적인 운동을 하는 모터(40)와, 상기 가동자(44)의 일측에 구비되어 유체를 압축하는 제 1 압축부(50)와, 상기 가동자(44)의 타측에 마련되어 유체를 압축하는 제 2압축부(60), 그리고, 상기 모터(40)에 가해지는 전류량을 조절함으로써 상기 제 1압축부(50) 및 제 2압축부(60)에서 가동자(44)의 스트로크를 제어하는 제어장치(미도시)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 리니어 압축기의 몸체를 형성하는 몸체부(30)에 모터(40)가 마련된다. 상기 모터(40)는 크게 고정자(42)와 가동자(44)로 이루어지고, 상기 고정자(42)에는 코일이 구비된다. 그리고, 상기 가동자(44)에는 각각의 마그네트가 구비되어, 상기 코일에 전압이 가해지면 상기 코일의 주변에 자기장이 형성되고, 상기 마그네트는 상기 코일의 자기장과 상호작용하여 직선 왕복운동을 하게 구성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가동자(44)의 일측에는 제 1압축부(50)가 마련된다. 상기 도면 상에서는 상기 제 1압축부(50)가 상기 가동자(44)에 대해 상대적으로 좌측에 구비된다.
상기 제 1압축부(50)는, 내부에 소정의 공간이 마련되는 제 1실린더(52)와, 상기 제 1실린더(52) 내부의 공간을 따라 직선왕복운동하는 제 1피스톤(54)을 포함하여 구성된다. 상기 제 1압축부(50)는 상기 제 1실린더(52)의 소정의 공간에 유체가 유입되어, 상기 제 1피스톤(54)의 직선왕복운동에 의해 상기 유체를 흡입하고 압축하여 토출하는 역할을 한다.
물론, 상기 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 제 1실린더(52)에는 상기 유체가 유입되는 유입구와 유출구가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 가동자(44)에서 상기 제 1압축부(50)가 마련된 측의 상대쪽에는 즉, 도면상 오른쪽에는 제 2압축부(60)가 마련된다. 상기 제 2압축부(60)에도 상기 제 1압축부(50)와 마찬가지로, 내부에 소정의 공간이 마련되는 제 2실린더(62)와, 상기 제 2실린더(62) 내부의 공간을 따라 직선왕복운동하는 제 2피스톤(64)을 포함하여 구성된다. 상기 제 2압축부(60) 역시 상기 제 1압축부(50)와 마찬가지로, 상기 제 2실린더(62)의 소정의 공간에 유체가 유입되어, 상기 제 2피스톤(64)의 직선왕복운동에 의해 상기 유체를 흡입하고 압축하여 토출하는 역할을 한다.
또한, 상기 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 제 2실린더(62)에도 상기 유체가 유입되는 유입구와 유출구가 구비될 수 있다.
한편, 상기 가동자(44)와 상기 몸체부(30) 사이에는 탄성부재(70)가 마련된다. 상기 탄성부재(70)는 스프링 등으로 구성될 수 있다. 상기 탄성부재(70)는 상기 가동자(44)가 상기 몸체부(30) 내에서 직선왕복운동하면서 상기 몸체부(30)에 접촉되지 않도록 탄성지지하는 역할을 한다. 물론, 상기 탄성부재(70)가 자신의 탄성력을 상기 가동자(44)에 제공하도록 구성될 수도 있다.
그리고, 상기 모터(40)에 인가되는 교류전류량을 조절하는 제어장치가 마련된다. 상기 제어장치는 상기 제 1압축부(50) 및 제 2압축부(60)에 가해지는 부하에 따라 상기 모터(40)에 전류의 인가를 조절함으로써 상기 가동자(44)의 스트로크를 제어하는 역할을 한다. 상기 모터(40)에 인가되는 교류전류량을 조절하는 방법은 상기 교류전압이 상기 가동자에 인가되는 스위칭 시간을 조절하는 방법으로 조절할 수 있다.
이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 리니어압축기의 작용을 상세하게 설명한다.
먼저, 리니어 압축기를 구동하면, 모터(40)에 전류가 인가된다. 상기 전류는 상기 모터(40)의 고정자(42)의 코일에 전달되어 상기 코일은 전기장을 발생시킨다. 즉, 상기 모터(40)에 교류전압을 인가하는 단계가 진행된다.
상기 고정자(42)의 코일이 전기장을 발생시키면, 가동자(44)의 마그네틱이 직선왕복운동을 하기 시작한다. 상기 가동자(44)가 우측으로 이동하면, 상기 가동자(44)에 연동하는 제 1피스톤(54) 및 제 2피스톤(64)이 우측으로 이동하게 된다.
상기 제 1압축부(50)에서 상기 제 1피스톤(54)이 우측으로 이동하게 되면, 상기 제 1실린더(52)의 유입구가 개방되어 압축을 위한 유체가 상기 제 1실린더(52) 내부로 유입된다. 또한, 이때, 상기 제 2압축부(60)에서는 상기 제 2피스톤(64)이 우측으로 이동하면서, 상기 제 2실린더(62)의 유체는 압축되면서 상기 제 2압축부(60)의 유출구를 통하여 압축된 유체가 배출되게 된다.
그리고, 상기 가동자(44)가 좌측으로 이동하면, 상기 가동자(44)에 연동하는 제 1피스톤(54) 및 제 2피스톤(64)은 좌측으로 이동하게 된다.
상기 제 1압축부(50)에서 상기 제 1피스톤(54)이 좌측으로 이동하게 되면, 상기 제 1실린더(52) 내의 유체가 압축되고, 상기 제 1피스톤(54)이 완전히 좌측으로 이동하게 되면, 상기 제 1실린더(52)에서 압축된 유체는 상기 제 1압축부(50)의 유출구를 통하여 배출되게 된다. 또한, 이때, 상기 제 2압축부(60)에서 상기 제 2 피스톤(64)이 좌측으로 이동하면서, 상기 제 2실린더(62) 내부로 압축을 위한 유체가 유입되게 된다.
상술한 바와 같이, 상기 제 1압축부(50)와 상기 제 2압축부(60)는 상기 압축행정이 교대로 일어나게 된다. 즉, 상기 제 1압축부(50)에서 유체의 압축이 일어날때, 상기 제 2압축부(60)에서는 압축이 일어나지 않고 상기 제 2실린더(62)로 유체가 유입되는 과정이 이루어지게 된다.
한편, 상기 가동부(44)가 좌우로 이동하는 스트로크는 상기 제어장치에 의해 제어되게 되는데, 그 제어는 상기 모터(40)에 인가되는 전류량의 조절에 의하여 이루어진다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 모터(40)에 인가되는 전류의 스위칭 시간을 길게 하면 상기 모터(40)에 인가되는 전류량이 많아지게 된다. 이런 방식으로 상기 가동자에 가해지는 전류량을 조절하는 전류량 제어단계 과정이 이루어진다.
상기 가동부(44)가 이동하면서 상기 제 1압축부(50) 및 제 2압축부(60)에서 유체를 압축하는 압축량은 상기 스트로크에 비례하게 된다. 즉, 상기 모터에 인가되는 전류량의 제어를 달리하면 상기 스트로크를 달리할 수 있다. 그리고, 상기 스트로크가 달라지게 되면, 상기 제 1압축부(50) 및 제 2압축부(60)에서 압축되는 유체의 압축량이 달라지게 된다.
또한, 상기 모터(40)의 가동자(44)가 좌측으로 이동할 때랑 우측으로 이동할 때 상기 모터(40)에 입력되는 전류량이 달라지게 되면, 상기 제 1압축부(50) 및 제 2압축부(60)에서의 유체의 압축량이 상이하게 할 수 있게 된다.
보다 상세히 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가동자(44)가 좌측으 로 이동할 때 즉 제 1압축부(50)의 압축량에 대해 상기 가동자(44)가 우측으로 이동할때의 전류량을 변화를 주어 도시된 바와 같이 상기 제 2압축부(60)의 압축량을 조절할 수 있게 된다. 물론, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 2압축부(60)의 압축량에 대해 상기 제 1압축부(50)의 압축량을 조절할 수도 있다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 리니어 압축기 및 제어방법에서는 다음과 같은 효과가 있다.
가동자의 양측에 제 1압축부 및 제 2압축부를 구동하는 각각의 피스톤을 구비시켜 상기 가동자의 스트로크에 대해 상기 제 1압축부 및 제 2압축부에서 압축되는 압축량이 비례하도록 하여 리니어압축기를 부하에 대해 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 가동자와 제 1피스톤 및 제 2피스톤이 연동하여 다른 상대적 운동을 발생시키니 않아 압축기의 효율이 높아지는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 고정자와 가동자를 가지는 모터;
    상기 가동자의 일측에 구비되어 유체를 압축하는 제 1압축부;
    상기 가동자의 타측에 구비되어 유체를 압축하는 제 2압축부; 그리고,
    상기 모터에 가해지는 전류량을 조절함으로써 상기 제 1압축부 및 제 2압축부에서 가동자의 스트로크를 제어하는 제어장치를 포함하며, 상기 제 1압축부에서와 상기 제 2압축부에서 유체를 압축할 때의 압축량을 상기 모터에 가해지는 전류량에 비례하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1압축부와 상기 제 2압축부의 압축행정은 교대로 수행되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1압축부의 제 1피스톤과 상기 제 2압축부의 제 2피스톤을 연결하는 연결부재를 더 포함하는 리니어 압축기.
  5. 제 1항 및 제 3항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 가동자에 가해지는 전류를 제어하기 위하여 전력공급원과의 연결을 온/오프하는 스위치를 포함하는 리니어 압축기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 전력공급원은 교류전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  7. 고정자와 가동자를 가지는 모터에 교류전압을 인가하는 단계; 그리고,
    상기 가동자에 가해지는 전류량을 조절하는 전류량 제어단계를 포함하며, 상기 전류량 제어단계는 유체를 압축하는 제 1압축부 및 제 2압축부의 압축량이 상기 가동자에 가해지는 전류량에 비례하게 제어되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 전류량 제어단계는 상기 교류전압이 상기 가동자에 인가되는 스위칭 시간을 조절하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어방법.
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