KR101800262B1 - 압축기 및 압축기의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 기술적 과제는 소음과 제작비용을 감소시킬 수 있는 리니어 압축기를 제공하는 것으로서,
본 발명에 따른 리니어 압축기는, 실린더의 내부에서 왕복 운동하는 피스톤, 상기 피스톤의 운동을 위하여, 구동력을 제공하는 리니어 모터, 상기 피스톤의 운동에 의해 상기 실린더 내에서 압축된 냉매를 토출시키거나, 상기 실린더 내로 냉매를 흡입하도록 형성된 토출부, 상기 리니어 모터의 모터전류를 감지하는 감지부, 상기 감지된 모터전류와 미리 설정된 변환 식을 이용하여, 상기 피스톤이 왕복 운동 중 상사점(TDC)에 도달하기 전에, 변곡점을 형성하는 파라미터를 산출하고, 상기 파라미터에 근거하여 상기 리니어 모터를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 상사점(TDC)은 상기 실린더를 마주하는 상기 토출부의 적어도 일부에 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

압축기 및 압축기의 제어 방법{COMPRESSOR AND METHOD FOR CONTROLLING COMPRESSOR}
본 명세서는 압축기 및 그의 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 별도의 센서를 부가하지 않고, 피스톤의 움직임이 실린더의 토출부에 충돌하지 않음으로써 소음이 저감되도록 피스톤의 움직임을 제어하는 압축기 및 압축기의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 장치로서 냉동기기, 예를 들어 냉장고나 공기조화기 등의 일부분으로 사용된다.
압축기는 크게 왕복동식 압축기(Reciprocating Compressor)와, 회전식 압축기(Rotary Compressor)와, 스크롤식 압축기(Scroll Compressor)로 구분된다. 왕복동식 압축기는, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시킨다. 회전식 압축기는, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시킨다. 스크롤식 압축기는, 선회 스크롤(Orbiting Scroll)과 고정 스크롤(Fixed Scroll) 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 신회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전되면서 냉매를 압축시킨다.
왕복동식 압축기는 내부 피스톤을 실린더의 내부에서 선형으로 왕복 운동시킴으로써 냉매 가스를 흡입, 압축 및 토출한다. 왕복동식 압축기는 피스톤을 구동하는 방식에 따라 크게 레시프로(Recipro) 방식과 리니어(Linear) 방식으로 구분된다.
레시프로 방식이라 함은 회전하는 모터(Motor)에 크랭크샤프트(Crankshaft)를 결합하고, 크랭크샤프트에 피스톤을 결합하여 모터의 회전 운동을 직선 왕복운동으로 변환하는 방식이다. 반면, 리니어 방식이라 함은 직선 운동하는 모터의 가동자에 피스톤을 연결하여 모터의 직선 운동으로 피스톤을 왕복운동시키는 방식이다.
이러한 왕복동식 압축기는 구동력을 발생하는 전동 유닛과, 전동 유닛으로부터 구동력을 전달받아 유체를 압축하는 압축 유닛으로 구성된다. 전동 유닛으로는 일반적으로 모터(motor)를 많이 사용하며, 상기 리니어 방식의 경우에는 리니어 모터(linear motor)를 이용한다.
리니어 모터는 모터 자체가 직선형의 구동력을 직접 발생시키므로 기계적인 변환 장치가 필요하지 않고, 구조가 복잡하지 않다. 또한, 리니어 모터는 에너지 변환으로 인한 손실을 줄일 수 있고, 마찰 및 마모가 발생하는 연결 부위가 없어서 소음을 크게 줄일 수 있는 특징을 가지고 있다. 또한, 리니어 방식의 왕복동식 압축기(이하, 리니어 압축기(Linear Compressor)라 함)를 냉장고나 공기조화기에 이용할 경우에는 리니어 압축기에 인가되는 스트로크 전압을 변경하여 줌에 따라 압축 비(Compression Ratio)를 변경할 수 있어 냉력(Freezing Capacity) 가변 제어에도 사용할 수 있는 장점이 있다.
한편, 리니어 압축기는 피스톤이 실린더 안에서 기구적으로 구속되어 있지 않은 상태에서 왕복 운동을 하게 되기 때문에 갑자기 전압이 과도하게 걸리는 경우에 피스톤이 실린더 벽에 부딪히거나, 부하가 커서 피스톤이 전진하지 못하여 압축이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 부하의 변동이나 전압의 변동에 대하여 피스톤의 운동을 제어하기 위한 제어 장치가 필수적이다.
일반적으로 압축기 제어 장치는 압축기 모터에 인가되는 전압과 전류를 검출하여 센서리스 방법으로 스트로크를 추정하여 피드백 제어를 수행한다. 이때, 압축기 제어 장치는 압축기를 제어하기 위한 수단으로 트라이악(Triac)이나 인버터(inverter)를 구비한다.
상술한 바와 같이 피드백 제어를 수행하는 리니어 압축기는 피스톤이 실린더의 토출부에 구비된 토출 밸브에 충돌한 후에야, 피스톤의 상사점(TDC, Top Dead Center)을 검출할 수 있으므로, 피스톤과 토출 밸브의 충돌로 인한 소음이 발생하게 되었다. 즉, 일반적인 리니어 압축기에서는 피스톤이 토출 밸브에 충돌하는 경우, 스트로크 추정을 통하여 피스톤이 실린더의 상사점(TDC)에 도달한 것으로 판단할 수 있기 때문에, 피스톤과 토출 밸브의 충돌음을 필수적으로 수반하는 문제점이 있다.
상술한 바와 같은 종래의 리니어 압축기는, 고효율 운전을 위해서 운전 주파수를 가변하여 운전하게 된다. 그러나, 운전 주파수를 가변하는 과정에서, 특정 주파수가 압축기에 구비되는 기구 및 부품과 공진하여 공진 소음이 발생하게 되었다. 즉, 운전 주파수를 가변 제어함으로써 고효율 운전이 이루어지게 되지만, 이로 인해 특정 주파수에서 공진 소음이 증대되는 문제점이 있었다.
공진으로 인한 소음의 증대는 사용상의 불편함을 초래할 뿐 아니라, 물리적 마찰, 또는 마모가 일어나 기구 및 부품의 수명이 줄어들게 되는 문제를 야기하기 때문에, 이를 방지하기 위한 대책이 필요하다.
본원발명의 기술적 과제는 위와 같은 종래 리니어 압축기의 문제점을 해결하는 것으로서, 별도의 센서를 구비하지 않으면서도 피스톤과 토출 밸브의 충돌을 방지하여 소음을 저감시킨 리니어 압축기및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
또한, 본원발명의 기술적 과제는 리니어 압축기의 소음을 감소시키면서, 고효율 운전을 수행하는 리니어 압축기 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
아울러, 본원발명의 기술적 과제는 소음의 발생이 감소되고, 제작비용이 감소된 리니어 압축기를 제공하는 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 개시된 압축기는, 실린더의 내부에서 왕복 운동하는 피스톤, 상기 피스톤의 운동을 위하여, 구동력을 제공하는 리니어 모터, 상기 피스톤의 운동에 의해 상기 실린더 내에서 압축된 냉매를 토출시키도록 형성된 토출부, 상기 리니어 모터의 모터전류를 감지하는 전류 검출부, 상기 리니어 모터의 모터전압을 감지하는 전압 검출부 및 상기 감지된 모터전류와 미리 설정된 변환 식을 이용하여, 상기 피스톤이 왕복 운동 중에 상기 피스톤과 상기 토출부가 충돌하지 않도록, 상기 피스톤이 상기 토출부에 도달하기 전에 변곡점을 형성하는 파라미터를 산출하고, 상기 파라미터에 근거하여 상기 리니어 모터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예 있어서, 상기 감지된 모터전류와 모터전압을 이용하여 상기 피스톤의 스트로크를 추정하는 스트로크 추정부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 추정된 스트로크와 상기 변환 식을 이용하여, 상기 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예 있어서, 상기 피스톤이 왕복 운동 중에 상기 피스톤과 상기 토출부가 충돌하지 않도록, 상기 피스톤에 인가되는 압력의 변화율을 변경시키는 압력변경부를 더 포함하고, 상기 변환 식에 의해 산출된 파라미터는 상기 피스톤이 상기 토출부에 도달하기 전에 상기 피스톤에 인가되는 압력의 변화율이 변경되는 시점에서 변곡점을 형성하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예 있어서, 상기 변환 식에 의해 산출된 파라미터는, 상기 피스톤이 상기 토출부에 도달하기 전에, 상기 파라미터의 변화율이 양의 값에서 음의 값으로 전환되는 변곡점을 형성하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예 있어서, 상기 변환 식에 의해 산출된 파라미터는, 상기 피스톤이 상기 토출부에 도달하기 전에, 상기 파라미터의 변화율이 음의 값에서 양의 값으로 전환되는 변곡점을 형성하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예 있어서, 상기 변환 식에 의해 산출된 파라미터는 상기 피스톤이 상기 토출부에 도달하기 전에, 복수의 변곡점을 형성하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예 있어서, 상기 변환 식은 K'g = F/(α-X) 이고, 상기 K'g는 산출된 파라미터이고, 상기 X는 추정된 스트로크이며, 상기 α는 기 설정된 상수인 것을 특징으로 한다.
일 실시예 있어서, 상기 변환 식은 K''g = F/
Figure 112017090758359-pat00001
이고, 상기 K''g는 산출된 파라미터이고, 상기 X는 추정된 스트로크이며, 상기 β는 기 설정된 상수인 것을 특징으로 한다.
일 실시예 있어서, 상기 제어부는 상기 파라미터의 변곡점이 발생되는 시점을 검출하고, 상기 검출된 시점에 근거하여, 상기 피스톤이 상기 토출부에 충돌하지 않도록 상기 리니어 모터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예 있어서, 상기 제어부는 상기 검출된 시점으로부터 기 설정된 시간 간격이 경과한 후에, 상기 피스톤의 이동 방향이 전환되도록 상기 리니어 모터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축기는 실린더의 내부에서 왕복 운동하는 피스톤, 상기 피스톤의 운동을 위하여, 구동력을 제공하는 리니어 모터, 상기 피스톤의 운동에 의해 상기 실린더 내에서 압축된 냉매를 토출시키거나, 상기 실린더 내로 냉매를 흡입하도록 형성된 토출부, 상기 리니어 모터의 모터전류를 감지하는 감지부, 상기 감지된 모터전류에 근거하여, 상기 피스톤의 운동과 관련된 가스상수(Kg)를 산출하고, 미리 설정된 변환식을 이용하여, 상기 피스톤이 왕복 운동 중에 상기 피스톤과 상기 토출부가 충돌하지 않도록, 상기 피스톤이 상기 토출부에 도달하기 전에, 변곡점을 형성하도록 상기 가스상수를 변환시키고, 상기 변환된 가스상수에 근거하여 상기 리니어 모터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예 있어서, 상기 변환된 가스상수는, 상기 피스톤이 왕복 운동 중 상기 토출부에 도달하기 전에, 상기 변환된 가스상수의 변화율이 양의 값에서 음의 값으로 전환되는 변곡점을 형성하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예 있어서, 상기 변환된 가스상수는, 상기 피스톤이 왕복 운동 중 상기 토출부에 도달하기 전에, 상기 변환된 가스상수의 변화율이 음의 값에서 양의 값으로 전환되는 변곡점을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축기는 실린더의 내부에서 왕복 운동하는 피스톤, 상기 피스톤의 운동을 위하여, 구동력을 제공하는 리니어 모터, 상기 피스톤의 운동에 의해 상기 실린더 내에서 압축된 냉매를 토출시키거나, 상기 실린더 내로 냉매를 흡입하도록 형성된 토출부, 상기 리니어 모터의 모터전류를 감지하는 감지부, 상기 감지된 모터전류에 근거하여, 상기 피스톤의 위치와 관련된 파라미터를 산출하고, 상기 산출된 파라미터와 관련된 추세선을 생성하고, 상기 추세선 정보에 근거하여 상기 리니어 모터를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 피스톤과 상기 토출부의 충돌을 방지하기 위해, 상기 추세선의 기울기는 상기 피스톤이 상기 토출부에 도달하기 전에, 변경되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어방법은 실린더의 내부에서 왕복 운동하는 피스톤, 상기 피스톤의 운동을 위하여, 구동력을 제공하는 모터 및 상기 실린더의 일단에 설치되어, 실린더 내부에서 압축된 냉매의 토출을 조절하는 밸브플레이트를 포함하는 압축기에 있어서, 상기 피스톤이 직선 왕복 운동을 수행하는 중에 압축기 모터전류 및 모터전압을 실시간으로 감지하는 단계, 상기 피스톤이 상기 실린더 내부의 상사점에 도달하기 전에, 상기 피스톤에 인가되는 압력의 변화율을 변경시키는 단계, 상기 피스톤에 인가되는 압력의 변화율이 변경되면, 상기 피스톤이 상기 밸브플레이트와 충돌하지 않도록 상기 모터를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본원발명에 따른 리니어 압축기 및 그의 제어방법은, 피스톤과 토출 밸브의 충돌을 방지함으로써, 리니어 압축기에서 발생하는 소음을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 아울러 본원발명에서는, 피스톤과 토출 밸브의 충돌을 방지함으로써, 충돌로 인한 피스톤 및 토출 밸브의 마모를 감소시킬 수 있으므로, 기구 및 부품의 수명이 늘어나게 될 수 있는 효과가 도출된다.
또한, 본원발명에 따른 리니어 압축기 및 그의 제어방법은, 토출 밸브의 제작 비용을 감소시킴으로서, 리니어 압축기의 제작 비용을 감소시킬 수 있는 효과가 도출된다.
또한, 본원발명에 따른 리니어 압축기의 및 그이 제어 방법은, 별도의 센서를 추가하지 않으며서도, 소음이 저감됨과 동시에 고효율 운전을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 일반적인 레시프로 방식의 왕복동식 압축기의 일 예를 나타내는 개념도.
도 1b는 일반적인 리니어 방식의 앙복동식 압축기의 일 예를 나타내는 개념도.
도 2a는 일반적인 압축기의 상사점 제어와 관련된 일 실시예를 나타내는 개념도.
도 2b는 일반적인 압축기의 상사점 제어에 이용되는 다양한 파라미터들과 관련된 그래프.
도 2c는 일반적인 압축기의 스트로크와 피스톤에 인가되는 부하의 관계를 나타내는 그래프.
도 2d는 압축기의 구성요소를 나타내는 블록도.
도 3a 및 도 3b는 왕복동식 압축기의 실린더 내벽에 구비된 홈과 관련된 실시예를 나타내는 개념도.
도 4a는 본 발명에 따른 밸브 플레이트를 포함하는 토출부를 구비하는 압축기의 단면도.
도 4b는 본 발명에 따른 압축기에 포함된 토출부의 구성요소를 나타내는 개념도.
도 5a는 본 발명에 따른 압축기의 제어와 관련된 일 실시예를 나타내는 개념도.
도 5b 및 도 5c는 도 5a에 도시된 실시예에 따라, 압축기 제어에 이용되는 다양한 파라미터의 변화를 나타내는 그래프.
도 6a는 본 발명에 따른 압축기의 제어와 관련된 또 다른 실시예를 나타내는 개념도.
도 6b는 도 6a에 도시된 실시예에 따라, 압축기 제어에 이용되는 다양한 파라미터의 변화를 나타내는 그래프.
도 7a는 본 발명에 따른 압축기의 제어와 관련된 또 다른 실시예를 나타내는 개념도.
도 7b는 도 7a에 도시된 실시예에 따라, 압축기 제어에 이용되는 다양한 파라미터의 변화를 나타내는 그래프.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 압축기의 제어에 이용되는 다양한 파라미터의 시간에 따른 변화를 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명에 따른 압축기의 제어에 이용되는 파라미터와 관련된 추세선을 나타내는 그래프.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 압축기의 압력변경부의 상세한 실시예를 나타내는 개념도.
본 명세서에 개시된 발명은 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법에 적용될 수 있다. 그러나 본 명세서에 개시된 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 기존의 모든 압축기의 제어 장치, 압축기의 제어 방법, 모터 제어 장치, 모터 제어 방법, 모터의 소음 테스트 장치 및 모터의 소음 테스트 방법에도 적용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하의 도 1a에서는 일반적인 레시프로 방식의 왕복동식 압축기의 일 예가 설명된다.
위에서 설명된 것과 같이, 레시프로 방식의 왕복동식 압축기에 설치된 모터는 크랭크샤프트(1a)와 결합될 수 있으며, 이로써 모터의 회전 운동이 직선 왕복운동을 변환될 수 있다.
도 1a에 도시된 것과 같이, 레시프로 방식의 압축기에 설치된 피스톤은, 크랭크샤프트의 사양 또는 크랭크샤프트와 피스톤을 연결시키는 커넥팅로드의 사양에 의해 기 설정된 위치범위 내에서 직선 왕복운동을 수행할 수 있다.
따라서, 레시프로 방식의 압축기를 설계함에 있어서, 피스톤이 상사점(TDC)을 초과하지 않도록 크랭크샤프트 및 커넹틱로드의 사양을 결정하면, 별도로 모터 제어 알고리즘을 적용하지 않아도, 피스톤이 실린더의 일단에 배치된 토출부(2a)와 충돌하지 않는다.
이 경우, 레시프로 방식의 압축기에 설치된 토출부(2a)는 실린더에 대해 고정적으로 설치될 수 있다. 일 예로, 토출부(2a)는 흡입밸브(3a), 토출밸브(4a) 및 밸브 플레이트를 포함할 수 있다. 즉, 도 1a에 도시된 것과 같이, 토출부(2a)는 실린더의 일단에 고정적으로 설치되는 밸브 플레이트의 형태로 형성될 수 있으며, 밸브 플레이트는 냉매를 실린더 내부로 흡입시키는 흡입밸브(3a)와, 압축된 냉매를 토출시키는 토출밸브(4a)를 구비할 수 있다.
다만, 이러한 레시프로 방식의 압축기는 추후 설명될 리니어 방식의 압축기와 달리, 크랭크샤프트, 커넥팅로드, 피스톤 상호간에 마찰을 발생시키므로, 마찰을 발생시키는 요소가 리니어 방식의 압축기가 보다 더 많은 문제점이 있다.
이하의 도 1b에서는 일반적인 리니어 방식의 왕복동식 압축기의 일 예가 설명된다.
도 1a 및 도 1b를 비교하면, 크랭크샤프트 및 커넥팅로드가 연결된 모터에 의해 직선 운동을 구현하는 레시프로 방식과 달리, 리니어 방식의 압축기는 직선 운동하는 모터의 가동자에 피스톤을 연결하여 모터의 직선 운동으로 피스톤을 왕복운동시키는 방식이다.
도 1b에 도시된 것과 같이, 리니어 방식의 압축기의 실린더와 피스톤 사이에는 탄성부재(1b)가 연결될 수 있다. 피스톤은 리니어 모터에 의해 직선 왕복운동을 수행할 수 있으며, 리니어 압축기의 제어부는 피스톤의 운동 방향을 전환시키기 위해 리니어 모터를 제어할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 1b에 도시된 리니어 압축기의 제어부는 피스톤이 토출부(2b)에 충돌하는 시점을, 피스톤이 상사점(TDC)에 도달한 시점으로 판단할 수 있고, 이로써, 피스톤의 운동 방향을 전환시키기 위해 리니어 모터를 제어할 수 있다.
도 1b에 도시된 토출부(2b)는 도 1a에 도시된 토출부(2a)와 달리, 탄성부재(1b)와 연결되어 있으며, 실린더의 일단과 고정되어 있지 않다.
이하의 도 2a에서는 피스톤과 토출부(2b)의 충돌을 방지하기 위한 압축기의 상사점 제어와 관련된 일 실시예가 설명된다. 또한, 도 2b 및 도 2c에서는 피스톤의 운동과 관련된 파라미터의 그래프가 도시된다.
도 2a에서 도시된 것과 같이, 피스톤은 시간에 따라 실린더 내에서 ① 내지 ④의 순서대로 왕복 운동할 수 있다. 도 2a의 ②를 참조하면, 피스톤이 왕복 운동 중 상사점(Top Dead Center, TDC)에 도달하는 경우, 피스톤과 토출부(2b) 사이에 충돌이 발생할 수 있다. 이러한 충돌이 발생함에 따라, 토출부(2b)에 연결된 탄성부재는, 토출부(2b)가 실린더의 일단으로부터 일시적으로 이격되도록, 압축될 수 있다.
도 2a와 함께, 도 2b를 참조하면, 일반적인 리니어 압축기와 관련된 그래프가 도시된다. 구체적으로, 도 2b에 도시된 것과 같이, 모터전압 또는 모터전류와 피스톤의 스트로크(x)의 위상차이(θ)는, 피스톤이 상사점(TDC)에 도달하는 시점에서 변곡점을 형성할 수 있다.
또한, 상기 위상차이(θ)를 180˚에서 뺀 값도, 피스톤이 상사점(TDC)에 도달하는 시점에서 변곡점을 형성할 수 있다. 위상차이의 코사인 값(cosθ)도, 피스톤이 상사점(TDC)에 도달하는 시점에서 변곡점을 형성할 수 있다. 아울러, 피스톤의 왕복 운동과 관련된 변수인, 가스상수(Kg)도, 피스톤이 상사점(TDC)에 도달하는 시점에서 변곡점을 형성할 수 있다. 상기 가스상수(Kg)를 도출하기 위한 실시예는 이하의 수학식 2에서 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 2c를 참조하면, 도 2a에 도시된 피스톤의 스트로크(x)에 따라, 변화되는 부하(F)를 나타내는 그래프가 도시된다. 여기에서 부하(F)는 피스톤이 동작 시에 받는 압력으로 정의된다.
도 2c에 도시된 것과 같이, 피스톤이 상사점(TDC)에 가까워지도록 이동하는 구간(A1)에서는, 스트로크(x)가 증가함에 따라 데드볼륨(Dead Volume)이 감소될 수 있다. 이러한 구간(A1)을 언더스트로크(Under Stroke) 구간으로 정의한다.
또한, 피스톤이 상사점(TDC)을 초과하는 구간(A3)에서는, 스트로크(x)가 증가함에 따라, 전체 부하 면적이 증가될 수 있다. 이러한 구간(A3)을 오버스트로크(Over Stroke) 구간으로 정의한다.
일반적인 리니어 압축기의 제어부는 전류센서를 이용하여 모터전류을 검출하고, 전압센서를 이용하여 모터전압을 검출하며, 모터전류 및 모터전압에 근거하여 스트로크(x)를 추정할 수 있다. 이로서, 제어부는 모터전압 또는 모터전류와 스트로크(x)의 위상차이(θ)를 산출할 수 있고, 위상차이(θ)가 변곡점을 형성하면, 피스톤이 상사점(TDC)에 도달한 것으로 판단하며, 이때 피스톤의 이동 방향이 전환되도록 리니어 모터를 제어할 수 있다. 이하에서는 리니어 압축기의 제어부가 피스톤과 실린더 일단에 배치된 토출부의 충돌을 방지하기 위해, 피스톤이 상사점을 초과하지 않도록 모터를 제어하는 것을 "종래 상사점 제어"라고 정의한다.
도 2a 내지 도 2c에서 도시된 리니어 압축기의 종래 상사점 제어가 수행되는 경우, 피스톤과 토출부의 충돌이 필수적으로 수반되므로, 이러한 충돌에 의해 소음이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 도 1b에 도시된 것과 같이, 위와 같은 종래 상사점 제어를 수행하는 일반적인 리니어 압축기의 경우에는, 탄성부재를 구비하는 토출부(2b)를 구비할 수 있다. 즉, 종래 상사점 제어는 피스톤과 토출부(2b)의 충돌이 필수적으로 수반되기 때문에, 토출부(2b)의 일부분과 연결된 탄성부재가 구비된다. 이러한 토출부(2b)는 레시프로 압축기에 포함된 토출부(2a)와 비교하여 무게가 무겁고, 비용이 증가하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 압축기는 리니어 모터와 함께, 밸브플레이트를 구비하는 토출부를 포함할 수 있다. 이 경우, 밸브플레이트를 구비하는 토출부를 포함하는 압축기는, 실린더와 밸브플레이트가 고정적으로 결합되어 있기 때문에, 위에서 설명된 종래 상사점 제어를 적용할 수 없는 문제점이 있다. 즉, 종래 리니어 모터를 포함하는 압축기의 상사점 제어에서는, 토출부와 피스톤의 충돌을 전제조건으로 포함하기 때문에, 실린더의 일단에 밸브플레이트가 고정적으로 설치된 본 발명에 따른 리니어 모터를 포함한 압축기에서는 종래 상사점 제어와 다른 상사점 제어 방법이 요구된다.
본 발명에 따른 압축기는 피스톤이 상기 토출부에 충돌하지 않도록, 상기 피스톤의 왕복 운동 중 가상토출면(Virtual Discharge Surface, VDS)에 도달하기 전에, 상기 피스톤에 인가되는 압력의 변화율을 변경시키는 압력변경부를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어부는 압력 또는 압력의 변화율의 변경 시점을 검출하고, 검출된 시점에 근거하여, 피스톤이 토출부에 충돌하지 않도록 리니어 모터를 제어할 수 있다.
위에서 언급된 "가상토출면(VDS)"는 토출부의 적어도 일부에 접하는 면으로 정의될 수 있다. 즉, 도 5a, 도 6a, 도 7a에 도시된 것과 같이, 가상토출면(VDS)은, 실린더를 마주하는 토출부의 적어도 일부에 접하도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 가상토출면(VDS)은, 밸브 플레이트, 토출밸브 또는 흡입밸브의 적어도 일부에 접하도록 형성될 수 있다. 이와 같이, 가상토출면(VDS)은 사용자의 설계에 의해 가변적으로 정의될 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 압축기는, 모터전류를 이용하여 상기 피스톤의 스트로크를 산출하고, 모터전류와 산출된 스트로크를 이용하여, 상기 피스톤의 위치와 관련된 파라미터를 생성하고, 상기 생성된 파라미터에 근거하여 상기 리니어 모터를 제어하는 제어부 및 상기 피스톤이 왕복 운동 중 실린더 내의 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에, 상기 생성된 파라미터의 변화율을 변경시키는 변경부를 포함할 수 있다. 이 경우, 가상토출면(VDS)은 실린더를 마주하는 토출부의 적어도 일부에 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 압축기는, 모터전류와 스트로크의 위상차이를 산출하고, 산출된 위상차이에 근거하여 상기 리니어 모터를 제어하는 제어부와, 피스톤이 왕복 운동 중 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에, 산출된 위상차이의 변화율을 변경시키는 변경부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 압축기는, 피스톤과 상기 토출부의 충돌을 방지하기 위해, 상기 피스톤의 왕복운동 중 상기 피스톤이 상기 토출부에 접근하는 경우, 상기 피스톤이 상기 토출부에 도달하기 전에 기 설정된 신호를 생성하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 압축기는, 감지된 모터전압 또는 모터전류를 이용하여, 상기 피스톤이 상기 실린더 내에서 상기 부가체적부가 배치된 위치를 통과하였는지 여부를 판단하고, 판단결과에 근거하여, 상기 리니어 모터를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 압축기는 피스톤의 왕복 운동 중 상기 피스톤이 밸브플레이트에 도달하기 전에, 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율을 변경시키는 압력변경부를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어부는 압력 또는 압력의 변화율의 변경 시점을 검출하고, 검출된 시점에 근거하여, 피스톤이 밸브플레이트에 충돌하지 않도록 제어할 수 있다.
특히, 종래 상사점 제어에서 모터전류와 피스톤의 스트로크의 위상차이와 관련된 변수가 변곡점을 형성하는 시점을 검출하고, 이로써 피스톤이 상사점에 위치하는지 여부를 판단하였다. 그러나, 상기 위상차이와 관련된 변수만으로는 본 발명의 압력변경부에 의해 발생되는 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율의 변경을 검출하기 어려운 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어부는, 위에서 설명된 압력변경부에 의해 발생되는, 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율이 변경되었는지 여부를 판단하기 위하여, 실시간으로 검출되는 모터전류 및 모터전압을 미리 설정된 변환식을 이용하여 새로운 파라미터를 생성할 수 있다.
한편, 이하의 도 3a 및 도 3b에서는 왕복동식 압축기의 실린더 내벽에 구비된 홈과 관련된 실시예가 도시된다.
종래의 압축기에서는 피스톤과 실린더 내벽 사이의 마찰을 감소시키기 위한 목적으로, 실린더의 내벽에 홈을 구비한다. 도 3a를 참조하면, 레시프로 방식의 압축기에 포함된 실린더(31)의 내벽에 홈(32)이 구비될 수 있다. 또한, 도 3b를 참조하면, 리니어 방식의 압축기에 포함된 실린더(33)의 내벽에도 홈(34)이 구비될 수 있다.
이와 같이, 종래의 압축기 실린더에 구비된 홈(32, 34)은, 실린더 내벽과 피스톤 사이의 마찰에 의한 마모를 감소시키며, 실린더 및 피스톤의 마모분이 실린더 내에 퇴적하지 않도록 실린더 외부로 방출시킨다.
다만, 종래 압축기 신뢰성 향상을 위해 실린더 내벽에 형성된 홈은, 실린더 내부의 압축공간의 데드볼륨(Dead volume)를 고려하지 않고 설계되어, 압축기의 성능 유지가 어려운 문제점이 있었다. 또한, 토출부가 설치된 실린더의 일단과 홈의 이격된 거리를 고려하지 않고 피스톤의 왕복 운동을 수행시켜, 토출부와 피스톤의 충돌을 방지할 수 없다.
따라서, 피스톤과 토출부의 충돌을 방지하기 위해서, 이하의 명세서에서 설명될 압축기 제어, 즉 피스톤이 홈을 통과하는 시점을 검출할 수 있는 압축기 제어방법이 필요하다.
이하의 발명의 설명에서는 위와 같은 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과가 설명된다.
이하의 도 2d에서는 압축기의 구성요소와 관련된 일 실시예가 설명된다.
도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기의 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2d에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기의 제어 장치는, 모터와 관련된 모터전압 및 모터전류를 감지하는 감지부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 2d를 참조하면, 상기 감지부는 모터에 인가되는 모터 전압을 검출하는 전압 검출부(21), 상기 모터에 인가되는 모터 전류를 검출하는 전류 검출부(22)를 포함할 수 있다. 전압 검출부(21)와 전류 검출부(22)는 검출된 모터 전압 및 모터 전류와 관련된 정보를 각각 제어부(25) 또는 스트로크 추정부(23)에 전달할 수 있다.
아울러, 도 2d에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 압축기 또는 압축기의 제어장치는 상기 검출된 모터 전류와 모터 전압 및 모터 파라미터에 의해, 스트로크를 추정하는 스트로크 추정부(23), 상기 스트로크 추정치와 스트로크 지령치를 비교하고, 비교 결과 그 차이를 출력하는 비교기(24), 및 상기 차이에 따라, 모터에 인가되는 전압을 가변하여 스트로크를 제어하는 제어부(25)를 포함할 수 있다.
도 2d에 도시한 제어 장치의 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 압축기 제어 장치가 구현될 수 있음은 물론이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 제어 장치는 왕복동식 압축기에 적용할 수 있으나, 본 명세서에서는 리니어 압축기를 기준으로 설명하기로 한다.
이하, 각 구성요소들에 대해 살펴보기로 한다.
전압 검출부(21)는 압축기 모터에 인가되는 모터전압을 검출하는 것으로서, 일 실시예에 따라, 전압 검출부(21)는 정류부 및 직류링크부를 포함할 수 있다. 정류부는 소정 크기의 전압을 갖는 교류 전원을 정류하여 직류 전압을 출력할 수 있으며, 직류 링크부(12)는 두개의 커패시터를 포함할 수 있다.
또한, 전류 검출부(22)는 모터에 인가되는 모터전류를 검출하는 것으로서, 일 실시예에 따라, 압축기 모터의 코일에 흐르는 전류를 감지할 수 있다.
또한, 스트로크 추정부(23)는, 상기 검출된 모터 전류와 모터 전압 및 모터 파라미터를 이용하여, 스트로크 추정치를 연산할 수 있고, 연산된 스트로크 추정치를 비교기(24)에 인가할 수 있다.
이때, 스트로크 추정부(23)는 하기 수학식 1과 같은 수식을 통해, 스트로크 추정치를 연산할 수 있다.
Figure 112017090758359-pat00002
여기서, x는 스트로크, α는 모터 상수 또는 역기전력 상수, Vm은 모터 전압, im은 모터 전류, R은 저항, L은 인덕턴스를 의미한다.
이에 따라, 상기 비교기(24)는 상기 스토로크 추정치와 상기 스트로크 지령치를 비교하여 그에 따른 차이 신호를 제어부(25)에 인가하고, 이에 의해 상기 제어부(25)는 모터에 인가되는 전압을 가변하여 스트로크를 제어할 수 있다.
즉, 제어부(25)는, 스트로크 추정치가 스트로크 지령치보다 크면 모터 인가전압을 감소시키고, 스트로크 추정치가 스트로크 지령치보다 작으면 모터 인가전압을 증가시킨다.
도 2d에 도시된 것과 같이, 제어부(25)와 스트로크 추정부(23)는 하나의 유닛으로 형성될 수 있다. 즉, 제어부(25)와 스트로크 추정부(23)는 단일 프로세서 또는 컴퓨터에 대응될 수 있다. 이러한 압축기의 제어장치와 함께, 도 4a 및 도 4b에서는 본 발명에 따른 압축기의 물리적인 구성요소가 설명된다.
이하의 도 4a에서는 본 발명에 따른 압축기의 단면도가 도시된다. 또한, 도 4b에서는 본 발명에 따른 압축기에 포함된 토출부의 구성요소를 나타내는 개념도가 도시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기는, 리니어 압축기 제어 장치가 적용 또는 압축기 제어 장치가 적용 가능한 리니어 압축기이면 족하되, 리니어 압축기의 종류 또는 형태를 불문한다. 도 4a에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기는 하나의 예시일 뿐이며, 본 발명의 권리 범위를 한정하고자 하는 의도는 아니다.
일반적으로 압축기에 적용되는 모터는 고정자에 권선코일이, 가동자에 마그네트가 설치되어 권선코일과 마그네트의 상호작용에 의해 가동자가 회전운동 또는 왕복운동을 하게 된다.
권선코일은 모터의 종류에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 회전 모터의 경우에는 고정자의 내주면에 원주방향을 따라 형성되는 다수 개의 슬롯에 집중권 또는 분포권으로 권선되어 있고, 왕복동 모터의 경우에는 코일이 환형으로 감아 권선코일을 형성한 후 그 권선코일의 외주면에 원주방향을 따라 다수 장의 코어 시트(core sheet)를 삽입하여 결합하고 있다.
특히, 왕복동 모터의 경우에는 코일을 환형으로 감아 권선코일을 형성하기 때문에 통상은 플라스틱 재질로 된 환형 보빈에 코일을 감아 권선코일을 형성하고 있다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 왕복동식 압축기는, 밀폐된 쉘(110)의 내부공간에 프레임(120)이 복수 개의 지지스프링(161)(162)에 의해 탄력 설치되어 있다. 쉘(110)의 내부공간에는 냉동사이클의 증발기(미도시)와 연결되는 흡입관(111)이 연통되도록 설치되고, 흡입관(111)의 일측에는 냉동사이클 장치의 응축기(미도시)와 연결되는 토출관(112)이 연통되도록 설치되어 있다.
프레임(120)에는 전동부(M)를 이루는 왕복동 모터(130)의 외측고정자(131)와 내측고정자(132)가 고정 설치되고, 외측고정자(131)와 내측고정자(132) 사이에는 왕복운동을 하는 가동자(mover)(133)가 설치되어 있다. 왕복동 모터(130)의 가동자(mover)(133)에는 후술할 실린더(141)와 함께 압축부(Cp)를 이루는 피스톤(142)이 왕복운동을 하도록 결합되어 있다.
실린더(141)는 왕복동 모터(130)의 고정자(131)(132)와 축방향으로 중첩되는 범위에 설치되어 있다. 그리고 실린더(141)에는 압축공간(CS1)이 형성되고, 피스톤(142)에는 냉매를 압축공간(CS1)으로 안내하는 흡입유로가 형성되며, 흡입유로의 끝단에는 그 흡입유로를 개폐하는 흡입밸브(143)가 설치되고, 실린더(141)의 선단면에는 그 실린더(141)의 압축공간(CS1)을 개폐하는 토출밸브(145)가 설치되어 있다. 토출밸브(145)의 일 예에 대해서는 이하 도 4b에서 보다 상세히 설명된다.
도 4b를 참조하면, 본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출부는, 밸브플레이트(144), 토출밸브(145a), 흡입밸브(145b) 및 토출커버(146)를 포함할 수 있다.
본 발명은 종래 리니어 압축기에 설치되던 토출부(2b, 도 1b 참조)를 밸브플레이트 구조로 변경함으로써, 토출부의 무게를 대략 5g 감소시킬 수 있는 효과가 도출된다. 아울러, 토출부의 무게를 대략 62배 감소시킴으로서, 본 발명의 따른 리니어 압축기의 토출부의 타음에 의해 발생되는 소음을 현격히 감소시킬 수 있다.
즉, 토출부를 형성하는 밸브조립체는 실린더의 헤드부(또는 실린더의 일단)에 장착되는 밸브플레이트(144)와, 밸브플레이트(144)의 흡입측에 장착되어 흡입구를 개폐하는 흡입밸브와, 밸브플레이트(144)의 토출측에 장착되어 토출구를 개폐하는 외팔보 형상의 토출밸브(145a)를 포함할 수 있다.
도 4b에서는 하나의 토출밸브(145a)가 설치된 실시예가 도시되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 토출밸브(145a)는 복수개 설치될 수 있다. 아울러, 토출밸브(145a)는 외팔보 형상 외에도, 십자가 형상으로 형성될 수도 있다.
그리고 피스톤(142)의 운동방향 양측에는 그 피스톤(142)의 공진운동을 유도하는 복수 개씩의 공진스프링(151)(152)이 각각 설치되어 있다.
도면 중 미설명 부호인 135는 권선코일, 136은 마그네트, 137은 보빈몸체, 137a는 코일안착부, 138은 보빈덮개, 139는 코일, 146은 토출커버이다.
상기와 같은 종래의 왕복동식 압축기는, 왕복동 모터(130)의 코일(135)에 전원이 인가되면 그 왕복동 모터(130)의 가동자(133)가 왕복 운동을 하게 된다. 그러면 가동자(133)에 결합된 피스톤(142)이 실린더(141)의 내부에서 고속으로 왕복 운동을 하면서 흡입관(111)을 통해 냉매를 쉘(110)의 내부공간로 흡입하게 된다. 그러면 쉘(110) 내부공간의 냉매는 피스톤(142)의 흡입유로를 통해 실린더(141)의 압축공간(CS1)으로 흡입되고, 피스톤(142)의 전진운동시 압축공간(CS1)에서 토출되어 토출관(112)을 통해 냉동사이클의 응축기로 이동하는 일련의 과정을 반복하게 된다.
여기서, 외측고정자(131)는 좌우 방향으로 서로 대칭되게 'ㄷ'자 형상으로 형성되는 다수 장의 얇은 하프 스테이터 코어(half stator core)를 권선코일(135)의 좌우 양측에서 방사상으로 적층하여 형성되고 있다. 이에 따라 외측고정자(131)는 이웃하는 코어 시트(미도시)들끼리 내주면 양측은 서로 접촉하는 반면 외주면 양측은 일정 간격만큼 서로 이격되어 적층되고 있다
이하의 도 5a에서는 본 발명에 따른 압축기와 관련된 일 실시예가 설명된다. 아울러, 도 5b 및 도 5c에서는 도 5a에 도시된 상사점 제어에 따라, 상사점 제어에 이용되는 다양한 파라미터의 변화를 나타내는 그래프가 도시된다.
도 5a에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 압축기는 실린더(502) 내부에서 왕복 운동하는 피스톤(503)과, 상기 실린더(502)의 일단에 설치되어, 실린더(502) 내부에서 압축된 냉매의 토출을 조절하는 토출부(501)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 압축기에 포함된 토출부(501)는 밸브플레이트를 구비할 수 있다. 밸브플레이트는 실린더(503)의 일단에 고정적으로 설치될 수 있으며, 상기 밸브플레이트에는 실린더(503) 내에서 압축된 유체가 통과할 수 있는 적어도 하나의 개구부가 형성될 수 있다. 아울러, 상기 밸브플레이트에는 흡입밸브(511)와 토출밸브(521)가 구비될 수 있다.
즉, 도 5a에 도시된 본 발명에 따른 압축기의 토출부(501)는. 도 1b에 도시된 일반적인 리니어 압축기의 토출부(5b)와 달리, 밸브플레이트로 형성될 수 있다. 기존의 레시프로 압축기에서 사용되는 밸브플레이트 형태의 토출부는 도 1b에 도시된 토출부보다 가볍고, 제작비용이 저렴하다. 구체적으로는, 도 1b에 도시된 리니어 압축기의 토출부가 PEK 밸브구조로 형성된 반면에, 본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출부는 밸브 플레이트로 형성되어, 압축기의 제조 비용을 감소시킬 수 있는 효과가 도출된다. 구체적으로, PEK 밸브구조 대비, 밸브플레이트 구조는 토출부 1개 당 대략 1000원의 비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
아울러, PEK밸브로 형성된 토출부의 무게보다, 밸브플레이트로 형성된 토출부의 무게가 가볍기 때문에, 토출부가 닫힐 때 토출부와 실린더 사이에서 발생하는 타음에 의한 소음이 감소될 수 있다. 이로써, 압축기를 감싸는 쉘의 두께를 감소시킬 수 있으며, 토출커버의 재질을 단순화시킬 수 있으며, 쉘에 설치되는 머플러 또는 캡의 구조를 단순화시켜, 비용을 감소시킬 수 있다. 즉, 쉘 및 머플러와 같은 소음 보강 구조를 단순화시킴으로써, 본 발명에 따른 리니어 압축기는 종래의 리니어 압축기에 비해 비용을 감소시킬 수 있다.
한편, 도 5a에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 압축기의 토출부는 실린더(501)의 일단에 고정적으로 배치되기 때문에, 도 1b 및 도 1c에 도시된 종래 상사점 제어를 수행하는 경우, 피스톤(503)과 토출부의 충돌에 의해 리니어 압축기의 안정성이 저하되는 문제점이 발생한다.
즉, 종래의 상사점 제어를 수행하는 리니어 압축기에서는 탄성부재를 구비하는 토출부를 이용하였으므로, 토출부와 피스톤의 충돌시점을 피스톤의 상사점 도달 시점으로 판단하여, 피스톤의 직선 왕복운동을 제어할 수 있었다. 그러나, 본 발명에 따른 리니어 압축기에서는 일반적인 리니어 압축기와 달리 실린더(502) 일단에 고정적으로 배치되는 밸브플레이트 형태의 토출부가 구비되므로, 종래 상사점 제어를 수행하는 경우, 피스톤(503)과 토출부의 충돌에 의해 소음이 발생하고, 압축기 운전의 안정성이 저하되며, 피스톤(503)과 토출부의 마모를 발생시키는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 이하의 명세서에는 밸브플레이트 형태의 토출부를 구비하는 리니어 압축기에 있어서, 피스톤과 토출부의 충돌을 방지할 수 있는 압축기 및 그의 제어 방법을 제안한다.
도 5a를 참조하면, 본 발명에 따른 압축기는 피스톤(503)이 토출부에 충돌하지 않도록, 상기 피스톤(503)의 왕복 운동 중 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에, 상기 피스톤에 인가되는 압력의 변화율을 변경시키는 압력변경부(504)를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 압축기는 피스톤(503)의 왕복 운동 중 상기 피스톤(503)이 밸브플레이트에 도달하기 전에, 피스톤(503)에 인가되는 압력의 변화율을 변경시키는 압력변경부(504)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 5a에 도시된 것과 같이, 압력변경부(504)는 실린더 내부에 형성되는 홈을 포함할 수 있다. 또한, 압력변경부(504)는 밸브플레이트가 구비된 실린더(502)의 일단으로부터 소정의 거리(D1)만큼 이격된 위치에 형성될 수 있다.
한편, 도 3a 및 도 3b과 관련하여 설명된 종래 압축기의 실린더 내부에 형성된 홈과 달리, 도 5a에 도시된 압력변경부(504)는 피스톤이 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에, 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율을 압축기의 제어부가 검출할 수 있을 정도로 유의미하게 변경시킬 수 있다. 아울러, 본 발명에 따른 압축기의 제어부는 압력변경부(504)와 가상토출면(VDS)의 거리에 근거하여, 리니어 모터를 제어할 수 있다.
도 5a에 도시되지는 않았으나, 압력변경부(504)는 실린더 내부에 형성되는 요철을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상기 요철은 탄성부재와 연결될 수 있고, 피스톤이 상기 요철이 설치된 위치를 통과하는 경우, 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율이 변경될 수 있다.
도 5a에 도시되지는 않았으나, 압력변경부(304) 실린더의 일단에 형성된 단차를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상기 단차는 상기 실린더의 H면에 형성될 수 있다.
한편, 도 5a에 도시된 압력변경부(504)는 홈의 형태로 도시되었으나, 본 발명에 따른 압력변경부는 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 압력변경부는, 피스톤(503)이 실린더(502) 내에서 밸브플레이트가 설치된 방향으로 이동하는 중에, 상기 피스톤이 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에, 피스톤(503)에 인가되는 압력 또는 그것의 변화율을 변경시킬 수 있는 것이면, 어떠한 형태로도 형성될 수 있다.
즉, 피스톤(503)이 압력변경부를 통과하기 전에 상기 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율은, 피스톤이 압력변경부를 통과한 후 가상토출면(VDS)에 도달하기 전까지 상기 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율과 상이하다.
아울러, 압력변경부(504)가 피스톤의 왕복운동 중 특정시점에서 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율의 변경시키더라도, 냉매의 압축률 또는 압축기의 운전효율에 실질적으로 영향을 미치지 않도록, 상기 압력변경부(504)는 설계되어야한다.
동시에, 압력변경부(504)에 의해 변경되는 압력 또는 압력의 변화율이, 압축기의 제어부에 의해 검출될 수 있을 정도로 충분해야만 한다. 즉, 압축기의 제어부는 피스톤이 실린더 내부의 압력변경부(504)가 설치된 부분을 통과하는 시점 또는 압력변경부(504)가 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력 변화율을 변경시키는 시점을 검출할 수 있다.
도 5a를 살펴보면, 본 발명에 따른 압축기의 피스톤(503)은 실린더(502) 내에서 리니어 모터의 구동에 따라, ① 내지 ④의 순서대로 왕복 운동할 수 있다.
피스톤(503)은 하사점(Bottom Dead Center, BDC)으로부터 상사점으로 접근하도록 이동(①)할 수 있으며, 이 경우 피스톤(503)에 인가되는 압력의 변화율은 유지될 수 있다.
피스톤(503)이 압력변경부(504)와 접하는(②) 경우, 제어부는 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율이 변경되는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 피스톤(503)이 압력변경부(504)를 통과하는(③) 경우, 제어부는 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율이 변경되는 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 피스톤(503)이 토출부(501)와 접하는(④) 경우, 제어부는 피스톤의 이동 방향을 전환시키도록 리니어 모터를 제어할 수 있다.
다른 실시예에서, 제어부는 피스톤(503)이 토출부(501)와 접하기 이전에, 피스톤의 이동 방향을 전환시키도록 리니어 모터를 제어할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제어부는 피스톤(503)이 가상토출면(VDS)에 도달하기 이전에, 피스톤의 이동 방향을 전환시키도록 리니어 모터를 제어할 수 있다. 이로써, 본 발명에 따른 압축기는 피스톤(503)과 토출부(501)의 충돌을 방지할 수 있다.
한편, 가상토출면(VDS)은 토출부(501)와 실린더(502)에 의해 정의될 수 있다. 즉, 가상토출면(VDS)은 실린더(502)를 마주하는 토출부(501)의 적어도 일부에 형성될 수 있다.
구체적으로, 제1 가상토출면(VDS1)은, 토출부(501)의 흡입밸브(511)의 일부에 접하는 면에 형성될 수 있다. 이 경우, 흡입밸브(511)의 일부는, 실린더(502)의 내부로 향하는 부분일 수 있다.
또한, 제2 가상토출면(VDS2)은, 토출부(501)의 밸브플레이트의 일면과 실린더의 일단이 접하는 면에 형성될 수 있다. 이와 함께, 제3 가상토출면(VDS3)은 토출부(501)의 밸브플레이트의 다른 면에 형성될 수도 있다.
제어부는 사용자 설정에 따라, 상기 제1 내지 제3 가상토출면(VDS1, VDS2, VDS3) 중 어느 하나를 기준으로, 피스톤(503)이 토출부(501)에 충돌하지 않도록 리니어 모터를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기는 모터전압과 모터전류를 이용하여 피스톤의 스트로크를 산출하고, 모터전류 및 산출된 스트로크를 이용하여 피스톤의 위치와 관련된 파라미터를 생성하며, 생성된 파라미터에 근거하여 리니어 모터를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 아울러, 압축기는 피스톤이 왕복 운동 중 실린더 내의 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에, 상기 생성된 파라미터의 변화율을 변경시키는 변경부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축기는 모터전류와 상기 산출된 스트로크의 위상차이를 산출하고, 산출된 위상차이에 근거하여 상기 리니어 모터를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 아울러, 압축기는 피스톤이 왕복 운동 중 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에, 산출된 위상차이의 변화율을 변경시키는 변경부를 포함할 수 있다. 위에서 설명된 변경부는 압력변경부(502)와 상이한 구성일 수도 있고, 대응되는 구성일 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축기의 제어부는, 피스톤과 상기 토출부의 충돌을 방지하기 위해, 상기 피스톤의 왕복운동 중 상기 피스톤이 상기 토출부에 접근하는 경우, 상기 피스톤이 상기 토출부에 도달하기 전에 기 설정된 신호를 생성할 수 있다. 이 경우, 제어부는 감지된 모터전압 또는 모터전류를 이용하여, 상기 기 설정된 신호를 생성할 수 있다.
또한, 제어부는 기 설정된 신호가 생성된 시점에 근거하여, 상기 피스톤의 위치가 상기 피스톤이 상기 토출부에 접근하는 중에 상기 피스톤이 상기 토출부로부터 기 설정된 거리만큼 이격되어 있는 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 제어부는 기 설정된 신호가 생성된 시점으로부터, 기 설정된 시간 간격이 경과한 후에, 상기 피스톤의 이동 방향이 전환되도록 상기 리니어 모터를 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축기는 피스톤와 상기 토출부의 충돌을 방지하기 위해, 상기 실린더 내부에 구비되는 부가체적부를 포함할 수 있다. 이 경우, 제어부는 감지된 모터전압 또는 모터전류를 이용하여, 상기 피스톤이 상기 실린더 내에서 상기 부가체적부가 배치된 위치를 통과하였는지 여부를 판단하고, 판단결과에 근거하여, 상기 리니어 모터를 제어할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 실린더의 압축공간은 실린더의 내벽 중 적어도 일부에 접하는 면과 상기 토출부에 의해 형성되는 제1 체적과, 부가체적부에 의해 형성되는 제2 체적을 포함할 수 있다.
이러한 부가체적부는 피스톤이 왕복운동 중에, 상기 실린더 내에서 상기 부가체적부가 설치된 위치를 통과하는 경우, 상기 피스톤에 인가되는 부하를 변경시킬 수 있다.
따라서, 제어부는 피스톤이 상기 실린더 내에서 상기 부가체적부가 배치된 위치를 통과한 시점으로부터, 기 설정된 시간 간격이 경과한 후에, 상기 피스톤의 이동 방향이 전환되도록 상기 리니어 모터를 제어할 수 있다.
일 예에서, 부가체적부는 압력변경부(502)에 포함된 홈에 의해 정의될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 도 5a에 도시된 피스톤이 ① 내지 ④의 순서대로 왕복 운동함에 따라, 변화하는 부하(F)와 가스 상수(Kg)를 나타내는 그래프가 도시된다.
도 5b에 도시된 것과 같이, 제어부는 모터전류 및 모터전압에 근거하여, 피스톤의 스트로크를 산출할 수 있다. 제어부는 모터전유, 모터전압 및 산출된 스트로크를 이용하여, 피스톤의 이동 또는 위치와 관련된 파라미터를 생성할 수 있다. 아울러, 제어부는 생성된 파라미터에 근거하여 리니어 모터를 제어할 수 있다.
이 경우, 본 발명에 따른 압축기는 피스톤이 왕복 운동 중 실린더 내의 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에, 상기 생성된 파라미터의 변화율을 변경시키는 변경부(미도시)를 포함할 수 있다. 즉, 변경부는 피스톤이 왕복 운동 중 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에, 상기 생성된 파라미터의 변화율을 변경시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 파라미터는 피스톤에 인가되는 압력, 모터전류와 스트로크의 위상차와 관련된 변수, 모터전압과 스트로크의 위상차와 관련된 변수, 피스톤의 왕복 운동과 관련된 가스 상수(Kg) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
즉, 제어부는 가스 상수(Kg)를 산출할 수 있고, 피스톤이 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에, 가스 상수(Kg)의 변화율이 변경되는 것을 검출할 수 있다.
아울러, 제어부는 파라미터의 변화율이 변경되는 시점을 검출하고, 상기 검출된 시점에 근거하여 피스톤이 가상토출면(VDS)에 도달하거나, 가상토출면(VDS)을 초과하지 않도록 리니어 모터를 제어할 수 있다.
구체적으로, 피스톤(503)이 압력변경부(503)와 접하는(②) 경우, 제어부는 부하(F) 또는 가스 상수(Kg)의 변화율이 변경되는 것을 검출할 수 있다. 이 경우, 부하(F)는 피스톤이 동작 시에 받는 압력으로 정의된다.
도 5b에 도시되지는 않았으나, 피스톤(503)이 압력변경부(503)와 접하는(②) 경우, 제어부는 전류와 스트로크의 위상차와 관련된 변수 또는 전압과 스트로크의 위상차와 관련된 변수의 변화율이 변경되는 것을 검출할 수 있다. 예를 들어, 위상차(θ)와 관련된 변수는 180˚에서 θ를 뺀 값이나, Cosθ 를 포함할 수 있다. (도 2b 참조)
또한, 도 5c에서는 시간(t)에 대한 스트로크(x)와 가스 상수(Kg)의 변화를 나타내는 그래프가 도시된다.
도 5c에 도시된 것과 같이, 피스톤(503)이 압력변경부(503)와 접하는(②) 경우의 가스 상수(Kg) 변화보다, 압력변경부(503)를 통과하는(③) 경우의 가스 상수(Kg)의 변화가 더 클 수 있다.
아울러, 피스톤(503)이 압력변경부(504)의 일단에 대응되는 제1 위치, 또는 압력변경부(504)의 타단에 대응되는 제2 위치를 통과하는 시점에서, 제어부는 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율이 변경되는 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부는 상기 피스톤에 인가되는 압력의 변화율이 변경되는 시점을 검출하고, 상기 검출된 시점에 근거하여, 상기 피스톤이 가상토출면(VDS)에 도달하지 않도록 상기 모터를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부는 피스톤에 인가되는 압력의 변화율이 변경되는 시점에 피스톤의 이동 방향이 전환되도록 리니어 모터를 제어할 수도 있고, 검출된 시점으로부터 기 설정된 시간 간격이 경과한 후에, 피스톤의 이동 방향이 전환되도록 상기 리니어 모터를 제어할 수 있다.
제어부는 피스톤의 스트로크를 실시간으로 산출하고, 상기 산출된 스트로크에 근거하여, 피스톤에 인가되는 압력의 변화율이 변경되는 시점을 검출할 수 있다. 이 경우, 제어부는 산출된 스트로크의 변화율이 기 설정된 값 이상 변경되는 을 피스톤에 인가되는 압력의 변화율이 변경되는 시점과 대응되는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 제어부는 피스톤의 스트로크와 모터전류의 위상차이를 실시간으로 산출하고, 상기 산출된 위상차이에 근거하여, 피스톤에 인가되는 압력의 변화율이 변경되는 시점을 검출할 수 있다. 이 경우, 제어부는 산출된 위상차이의 변화율이 기 설정된 값 이상 변경되는 시점을 피스톤에 인가되는 압력의 변화율이 변경되는 시점과 대응되는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 제어부는 피스톤의 스트로크와 모터전압의 위상차이를 실시간으로 산출하고, 상기 산출된 위상차이에 근거하여, 피스톤에 인가되는 압력의 변화율이 변경되는 시점을 검출할 수 있다. 이 경우, 제어부는 산출된 위상차이의 변화율이 기 설정된 값 이상 변경되는 시점을 피스톤에 인가되는 압력의 변화율이 변경되는 시점과 대응되는 것으로 판단할 수 있다.
한편, 기 설정된 값은 리니어 모터의 출력에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 모터의 출력이 증가하는 경우, 제어부는 기 설정된 값을 감소시키도록 재설정할 수 있다.
도시되지는 않았으나, 본 발명에 따른 리니어 압축기는 상기 기 설정된 시간 간격과 관련된 사용자 입력을 인가받는 입력부를 더 포함할 수 있다. 제어부는 입력부에 인가되는 상기 사용자 입력에 근거하여 상기 시간 간격을 재설정할 수 있다.
한편, 제어부는 상기 모터전류, 모터전압 및 스트로크와 관련된 정보에 근거하여, 상기 피스톤이 상기 가상토출면(VDS)을 초과하여 이동하였는지 여부를 판단할 수 있다. 이 경우, 피스톤이 상기 가상토출면(VDS)을 초과하여 이동한 것으로 판단되면, 제어부는 상기 기 설정된 시간 간격을 변경할 수 있다.
예를 들어, 제어부는 피스톤이 가상토출면(VDS)을 초과하여 이동한 것으로 판단되면, 기 설정된 시간 간격을 감소시킬 수 있다.
또한, 제어부는 상기 모터전류, 모터전압 및 스트로크와 관련된 정보에 근거하여, 피스톤과 밸브플레이트 사이에 충돌이 발생했는지 여부를 판단할 수 있다. 이 경우, 피스톤과 밸브플레이트 사이에 충돌이 발생한 것으로 판단되면, 제어부는 상기 기 설정된 시간 간격을 변경할 수 있다.
예를 들어, 제어부는 피스톤이 가상토출면(VDS)을 초과하여 이동한 것으로 판단되면, 기 설정된 시간 간격을 감소시킬 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 리니어 압축기는 피스톤의 왕복운동 중에 모터전류, 모터전압, 스트로크의 변화 추이와 관련된 정보를 메모리를 포함할 수 있다. 구체적으로 메모리는 피스톤의 왕복주기가 소정 횟수만큼 반복되는 시간 간격 동안의 상기 변화 추이와 관련된 정보를 저장할 수 있다.
이로써, 제어부는 모터전압, 모터전류, 스트로크의 변화 이력과 관련된 정보를 이용하여, 피스톤과 밸브플레이의 충돌 여부를 판단할 수 있다.
제어부는 피스톤의 스트로크를 실시간으로 산출하고, 상기 산출된 스트로크에 근거하여, 피스톤에 인가되는 압력의 변화율이 변경되는 시점을 검출할 수 있다. 이 경우, 제어부는 산출된 스트로크의 변화율이 기 설정된 값 이상 변경되는 시점을 상기 피스톤에 인가되는 압력의 변화율이 변경되는 시점과 대응되는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 제어부는 스트로크와 모터전류의 위상차이를 실시간으로 산출하고, 상기 산출된 위상차이에 근거하여, 피스톤에 인가되는 압력의 변화율이 변경되는 시점을 검출할 수 있다. 이 경우, 제어부는 산출된 위상차이의 변화율이 기 설정된 값 이상 변경되는 시점을 상기 피스톤에 인가되는 압력의 변화율이 변경되는 시점과 대응되는 것으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 제어부는 상기 위상차이의 변화율이 양(+)의 값에서 음(-)의 값으로 전환되는 시점을 피스톤에 인가되는 압력의 변화율이 변경되는 시점으로 검출할 수 있다. 또 다른 예에서, 제어부는 상기 위상차이의 변화율이 음(-)의 값에서 양(+)의 값으로 전환되는 시점을 피스톤에 인가되는 압력의 변화율이 변경되는 시점으로 검출할 수 있다.
일 실시예에서, 토출부(501)는 실린더(502)의 일단에 배치될 수 있다. 압력변경부(504)는 상기 토출부가 배치된 실린더의 일단과, 실린더의 타단 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 압력변경부(504)는 토출부(501)가 배치된 실린더의 일단과, 실린더의 중심부 사이에 배치될 수 있다. 즉, 압력변경부(504)는 실린더 내부 중, 토출부가 설치된 일단에 근접하게 설치될 수 있다.
이하의 도 6a에서는 본 발명에 따른 압축기와 관련된 또 다른 실시예가 설명된다. 아울러, 도 6b에서는 도 6a에 도시된 실시예에 따라, 압축기 제어에 이용되는 다양한 파라미터의 변화를 나타내는 그래프가 도시된다.
도 6a를 참조하면, 본 발명에 따른 압축기는 피스톤(503)의 왕복 운동 중 상기 피스톤(503)이 토출부(501)에 도달하기 전에, 피스톤(503)에 인가되는 압력의 변화율을 변경시키는 압력변경부(601)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 6a에 도시된 것과 같이, 압력변경부(601)는 실린더 내부에 형성되는 홈을 포함할 수 있다. 또한, 압력변경부(601)는 토출부(501)와 실린더(502)의 일단에 의해 형성될 수 있다.
도 6a를 참조하면, 본 실시예에서 압력변경부(601)는 실린더(502)의 일단에 형성된 홈을 포함할 수 있다. 이로써, 피스톤이 왕복 운동 중에, 압력변경부(601)에 진입하는(②) 경우, 제어부는 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율이 변경된 것을 검출할 수 있다.
한편, 도 3a 및 도 3b과 관련하여 설명된 종래 압축기의 실린더 내부에 형성된 홈과 달리, 도 6a에 도시된 압력변경부(601)는 피스톤이 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에, 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율을 압축기의 제어부가 검출할 수 있을 정도로 유의미하게 변경시킬 수 있다. 아울러, 본 발명에 따른 압축기의 제어부는 압력변경부(601)와 제4 가상토출면(VDS4)의 거리(D3)에 근거하여, 리니어 모터를 제어할 수 있다. 이 경우, 제4 가상토출면(VDS4)은, 실린더(502)의 일단에 의해 형성되는 면에 위치할 수 있다.
도 6a에서는 토출부(501)의 흡입밸브 및 토출밸브가 도시되지 않았으나, 이는 단순히 발명의 이해를 돕기 위한 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 압축기의 제어부는 토출부가 설치된 실린더의 일단에 형성된 압력변경부(601)에 대하여, 피스톤(503)이 제1 내지 제4 가상토출면(VDS1, VDS2, VDS3, VDS4)에 도달하지 않도록 리니어 모터를 제어할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 도 6a에 도시된 피스톤이 ① 내지 ③의 순서대로 왕복 운동함에 따라, 변화하는 부하(F)와 가스 상수(Kg)를 나타내는 그래프가 도시된다.
도 6b에 도시된 것과 같이, 제어부는 모터전류 또는 모터전압에 근거하여, 가스 상수(Kg)를 산출할 수 있고, 피스톤이 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에, 가스 상수(Kg)의 변화율이 변경되는 것을 검출할 수 있다.
구체적으로, 피스톤(503)이 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에 압력변경부(601)와 진입하는(②) 때, 제어부는 부하(F) 또는 가스 상수(Kg)의 변화율이 변경되는 것을 검출할 수 있다.
일 실시예에서, 압력변경부(601)는 토출부와 실린더의 일단에 의해 형성되는 홈을 포함할 수 있다.
이하의 도 7a에서는 본 발명에 따른 압축기와 관련된 또 다른 실시예가 설명된다. 아울러, 도 7b에서는 도 7a에 도시된 실시예에 따라, 압축기 제어에 이용되는 다양한 파라미터의 변화를 나타내는 그래프가 도시된다.
도 7a를 참조하면, 본 발명에 따른 압축기는 피스톤(503)의 왕복 운동 중 상기 피스톤(503)이 토출부(701)에 도달하기 전에, 피스톤(503)에 인가되는 압력의 변화율을 변경시키는 압력변경부(711)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 7a에 도시된 것과 같이, 압력변경부(711)는 토출부(701)와 실린더(502)의 일단에 의해 형성되는 홈을 포함할 수 있다. 또한, 압력변경부(711)는 실린더 외부에, 토출부(701)의 밸브플레이트에 형성되는 홈을 포함할 수 있다.
즉, 도 7a를 참조하면, 본 실시예에서 압력변경부(711)는 실린더(502)의 일단의 외주면과, 밸브플레이트로 형성되는 홈을 포함할 수 있다. 이로써, 피스톤이 왕복 운동 중에, 압력변경부(701)에 진입하는(②) 경우, 제어부는 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율이 변경된 것을 검출할 수 있다.
도 7a에 도시된 압력변경부(711)는 피스톤이 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에, 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율을 압축기의 제어부가 검출할 수 있을 정도로 유의미하게 변경시킬 수 있다. 아울러, 본 발명에 따른 압축기의 제어부는 실린더의 일단으로부터 제5 가상토출면(VDS5)의 거리(D4)에 근거하여, 리니어 모터를 제어할 수 있다. 이 경우, 제5 가상토출면(VDS5)은, 흡입밸브의 일면에 의해 형성되는 면에 위치할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 압축기의 제어부는 토출부가 설치된 실린더의 일단에 형성된 압력변경부(711)에 대하여, 피스톤(503)이 제1 내지 제5 가상토출면(VDS1, VDS2, VDS3, VDS4, VDS5)에 도달하지 않도록 리니어 모터를 제어할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 도 7a에 도시된 피스톤이 ① 내지 ③의 순서대로 왕복 운동함에 따라, 변화하는 부하(F)와 가스 상수(Kg)를 나타내는 그래프가 도시된다.
도 7b에 도시된 것과 같이, 제어부는 모터전류 또는 모터전압에 근거하여, 가스 상수(Kg)를 산출할 수 있고, 피스톤과 토출부가 충돌하지 않도록, 피스톤의 왕복운동 중 토출부에 접근하는 때, 피스톤이 토출부에 도달하기 전에, 가스 상수(Kg)의 변화율이 변경되는 것을 검출할 수 있다.
구체적으로, 피스톤(503)이 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에 압력변경부(711)에 진입하는(②) 때, 제어부는 부하(F) 또는 가스 상수(Kg)의 변화율이 변경되는 것을 검출할 수 있다.
이하의 도 8a 내지 도 8c에서는 도 5a, 도 6a 및 도 7a에 도시된 피스톤의 직선 왕복운동의 실시예들에 따라, 압축기 제어에 이용되는 다양한 파라미터의 시간에 따른 변화를 나타내는 그래프가 도시된다.
도 8a에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 압축기의 제어부는 검출된 모터전류, 모터전압과 추정된 스트로크를 이용하여, 피스톤의 왕복운동과 관련된 가스상수(Kg)를 실시간으로 산출할 수 있다.
구체적으로, 제어부는 이하의 수학식 2를 이용하여, 가스상수(Kg)를 산출할 수 있다.
Figure 112017090758359-pat00003
여기서, I(jw)는 한주기 전류의 피크 값, X(jw)는 한주기 스트로크의 피크 값, α는 모터 상수 또는 역기전력 상수, θi,x는 전류와 스트로크의 위상차, m은 피스톤의 이동 질량, w는 모터의 운전주파수, Km은 기계적 스프링 상수를 의미한다.
또한, 위와 같은 식에 의하여, 가스상수(Kg)와 관련된 수학식 3이 도출된다.
Figure 112017090758359-pat00004
즉, 상기 산출된 가스상수(Kg)는 모터전류와 스트로크의 위상차이에 비례할 수 있다.
따라서, 제어부는 산출된 가스상수(Kg)에 근거하여, 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력 변화율이 변경되는 시점을 검출할 수 있다. 즉, 제어부는 가스상수(Kg)를 실시간으로 산출하고, 산출된 가스 상수(Kg)에 근거하여, 피스톤에 인가되는 압력 도는 압력 변화율이 변경되는 시점(Tc)을 검출할 수 있다. 이 경우, 제어부는 산출된 가스 상수(Kg)의 변화율이 기 설정된 값 이상 변경(801)되는 시점을 상기 피스톤에 인가되는 압력 도는 압력 변화율이 변경되는 시점(Tc)과 대응되는 것으로 판단할 수 있다.
도 8a를 참조하면, 가스상수(Kg)의 추이만으로는 압력변경부에 의해 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율이 변경되는 시점(Tc)을 검출하기 어려운 문제점이 발생한다. 즉, 종래 상사점 제어에서 리니어 압축기의 제어부는 가스상수(Kg)의 변곡점의 형성여부를 판단하여, 상기 판단결과를 피스톤의 상사점 도달 여부를 판단하는 기준으로 이용했으나, 도 8a에 도시된 것과 같이, 상기 압력 또는 압력의 변화율이 변경되는 시점(Tc)의 전후로, 가스상수(Kg)의 변화량은 제어부가 검출할 수 있을 만큼 충분히 크지 않을 수 있다.
따라서, 도 8a를 참조하면, 본 발명에 따른 압축기의 제어부는 추정된 스트로크, 감지된 모터전류, 감지된 모터 전압을 이용하여, 피스톤의 이동 또는 피스톤의 위치와 관련된 파라미터(Kg')를 산출할 수 있다. 이 경우, 산출된 파라미터는 피스톤이 왕복 운동 중 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에, 변곡점(802)을 형성할 수 있다.
즉, 제어부는 스트로크, 모터전류 또는 모터전압 중 적어도 하나와, 미리 설정된 변환 식을 이용하여, 피스톤이 왕복 운동 중 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에, 변곡점을 형성하는 파라미터를 산출할 수 있다.
아울러, 제어부는 산출된 파라미터가 변곡점을 형성하는 시점에 근거하여, 모터를 제어할 수 있다.
이러한 제어방법에 따르면 별도의 센서를 추가하지 않고도, 리니어 압축기의 피스톤과 토출부 사이의 충돌을 방지하는 상사점 제어를 수행할 수 있는 효과가 도출된다.
구체적으로, 본 발명에 따른 리니어 압축기 또는 그의 제어장치는 파라미터를 산출하기 위한 적어도 하나의 변환식과 관련된 정보를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다. 상기 메모리는 제어부 자체에 탑재된 것일 수도 있고, 제어부와 별도로 압축기에 설치될 수도 있다.
아울러, 제어부는 메모리에 저장된 변환 식과 관련된 정보와 추정된 스트로크 값을 이용하여, 피스톤의 이동 또는 위치와 관련된 파라미터를 실시간으로 산출할 수 있다.
예를 들어, 변환식에 의해 산출된 파라미터는 피스톤이 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에 피스톤에 인가되는 압력의 변화율이 변경되는 시점에서 변곡점을 형성할 수 있다.
도 8a를 참조하면, 변환식의 일 예는 K'g=F/(α-X) 일 수 있다. 여기에서 상기 K'g는 산출된 파라미터이고, 상기 X는 추정된 스트로크이며, 상기 α는 기 설정된 상수일 수 있다. α의 일 예로 25가 대입될 수 있다. 제어부는 이러한 식을 이용하여, 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율이 변경되는 시점에 변곡점을 형성하는 파라미터(K'g)를 산출할 수 있다.
또한 도 8b에 도시된 것과 같이, 변환 식 K'g=F/(α-X)에 의해 산출된 파라미터(K'g)는, 상기 피스톤이 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에, 복수의 변곡점을 형성할 수 있다.
도 8c에 도시된 파라미터(K''g)를 산출하기 위한 변환식의 일 예는, K''g = F/
Figure 112017090758359-pat00005
일 수 있다. 여기에서 상기 K''g는 산출된 파라미터이고, 상기 X는 추정된 스트로크이며, β는 기 설정된 상수일 수 있다. 제어부는 이러한 식을 이용하여, 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율이 변경되는 시점에 변곡점을 형성하는 파라미터(K''g)를 산출할 수 있다.
따라서, 제어부는 산출된 파라미터(K'g) 및 파라미터(K''g) 중 적어도 하나에 근거하여, 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력 변화율이 변경되는 시점을 검출할 수 있다. 즉, 제어부는 파라미터(K'g) 또는 파라미터(K''g)를 실시간으로 산출하고, 산출된 파라미터(K'g) 또는 파라미터(K''g)에 근거하여, 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력 변화율이 변경되는 시점을 검출할 수 있다. 이 경우, 제어부는 산출된 파라미터(K'g) 또는 파라미터(K''g)의 변화율이 기 설정된 값 이상 변경되는 시점(미도시)을 상기 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력 변화율이 변경되는 시점과 대응되는 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력 변화율이 변경되는 시점은 파라미터(K'g) 또는 파라미터(K''g)가 변곡점을 형성하는 시점(Tc)에 대응될 수 있다.
또한, 제어부는 메모리에 복수의 변환 식과 관련된 정보가 저장되어 있는 경우, 상기 복수의 변환 식에 의해 변환되는 복수의 제어 변수를 비교하고, 비교결과에 근거하여 상기 모터를 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부는 상기 복수의 변환 식에 의해 변환되는 복수의 제어 변수 중 적어도 하나가 변곡점을 형성하면, 상기 피스톤의 이동 방향이 변경되도록 상기 모터를 구동시킬 수 있다.
아울러, 제어부는 산출된 파라미터의 변곡점이 발생되는 시점(Tc)을 검출하고, 상기 검출된 시점(Tc)에 근거하여, 상기 피스톤이 상기 밸브플레이트에 충돌하지 않도록 상기 모터를 제어할 수 있다.
구체적으로 제어부는 상기 검출된 시점(Tc)으로부터 기 설정된 시간 간격이 경과한 후에, 상기 피스톤의 이동 방향이 전환되도록 상기 모터를 제어할 수 있다. 여기에서 상기 기 설정된 시간 간격은 사용자에 의해 변경될 수 있다.
또한, 제어부는 산출된 파라미터의 변화율을 실시간으로 검출할 수 있으며, 상기 검출된 변화율이 기 설정된 값 이상 변경되는 시점(미도시)을 상기 변곡점이 발생되는 시점(Tc)과 대응되는 것으로 판단할 수 있다.
이하의 도 9에서는 본 발명에 따른 압축기 제어에 이용되는 파라미터와 관련된 추세선을 나타내는 그래프가 도시된다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기의 제어부는 모터전류, 모터전압 또는 추정된 스트로크를 이용하여, 피스톤의 이동 또는 위치와 관련된 가스상수(Kg)를 산출할 수 있다.
다만, 모터전류, 모터전압 값은 일정한 주기로 측정되며, 측정된 모터 전류, 모터 전압 값은 일정한 기울기로 변하지 않으므로, 제어부는 이에 대한 추세선을 생성할 수 있다.
마찬가지로, 도 9a와 같이, 시간에 따른 가스상수(Kg)의 측정 값(901)의 추이를 살펴보면, 수시로 변화율이 변경되고, 변곡점이 형성되기 때문에, 압축기 제어에 이용되기 어렵다.
따라서, 본 발명에 따른 압축기의 제어부는 가스상수(Kg)에 대한 추세선(902)을 생성하고, 추세선 정보에 근거하여 리니어 모터를 제어할 수 있다.
또한, 제어부는 감지된 모터전류에 근거하여, 상기 피스톤의 위치와 관련된 파라미터를 산출하고, 산출된 파라미터와 관련된 추세선을 생성할 수 있으며, 추세선 정보에 근거하여 리니어 모터를 제어할 수 있다. 여기에서, 추세선의 기울기는 상기 피스톤이 왕복 운동 중 상기 가상토출면(VDS)에 도달하기 전에, 변경될 수 있다.
이하의 도 10a에서는 본 발명에 따른 압축기의 압력변경부(504)의 일 실시예가 설명된다.
구체적으로, 압력변경부(504)는 실린더의 상사점(TDC)과, 하사점(BDC) 사이에 형성될 수 있다.
위에서 설명된 압력변경부(504)는 실린더 내부에 형성되는 홈을 포함할 수 있다. 도 10a에 도시된 것과 같이, 상기 홈의 일단은 실린더의 일단 또는 실린더의가상토출면(VDS)으로부터 제1 거리(r1)만큼 이격된 위치에 형성될 수 있다. 상기 홈의 폭은 제2 거리(r2)로 형성될 수 있다. 상기 홈의 깊이는 제3 거리(r3)로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 거리는 1.5mm 내지 3mm 범위에 포함될 수 있다. 또 다른 예에서, 상기 제3 거리는 2mm 내지 4mmm 범위에 포함될 수 있다. 또 다른 예에서, 상기 제2 거리는 0.3mm 내지 0.4mm 범위에 포함될 수 있다.
메모리는 상기 홈과 관련된 정보를 저장할 수 있다. 이 경우, 제어부는 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율의 변경되는 시점이 검출된 후, 상기 저장된 홈과 관련된 정보에 근거하여, 상기 피스톤이 가상토출면(VDS)에 도달하지 않도록 모터를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 홈과 관련된 정보는 상기 홈의 폭과 관련된 정보, 상기 홈의 깊이와 관련된 정보 및 상기 홈의 일단과 가상토출면(VDS) 사이의 거리와 관련된 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이하의 도 10b에서는 본 발명에 따른 압축기의 압력변경부(601)의 일 실시예가 설명된다.
도 10b를 참조하면, 압력변경부(601)는 실린더의 일단에 형성될 수 있다. 즉, 압력변경부(601)는 밸브플레이트 또는 토출부와 접할 수 있다.
도 10b에 도시된 것과 같이, 압력변경부(601)는 실린더의 일단부에 형성되는 홈을 포함할 수 있다. 이 경우, 실린더의 일단부에 형성되는 홈의 폭은 제6 거리(r6)로 형성될 수 있다. 상기 홈의 깊이는 제5 거리(r5)로 형성될 수 있다.
메모리는 상기 홈과 관련된 제5 및 제6 거리(r5, r6)와 관련된 정보를 저장할 수 있다. 또한, 메모리는 토출부가 흡입밸브를 구비하는 경우, 밸브플레이트로부터 흡입밸브의 일면이 도출된 제4 거리(r4)와 관련된 정보를 저장할 수 있다. 이 경우, 제어부는 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율의 변경되는 시점이 검출된 후, 상기 저장된 홈과 관련된 정보에 근거하여, 상기 피스톤이 가상토출면(VDS)에 도달하지 않도록 모터를 제어할 수 있다.
이하의 도 10c에서는 본 발명에 따른 압축기의 압력변경부(711)의 일 실시예가 설명된다.
도 10c를 참조하면, 압력변경부(711)는 실린더의 외부에, 토출부에 의해 형성될 수 있다. 즉, 압력변경부(711)는 실린더의 토출부와 접하는 면과, 토출부의 실린더와 접하는 면의 면적차이에 의해 형성될 수 있다.
도 10c에 도시된 것과 같이, 압력변경부(711)는 실린더와 토출부가 접하는 면으로부터, 토출부의 일면까지 형성된 홈을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 홈의 폭은 제7거리(r7)로 형성될 수 있다. 상기 홈의 깊이는 제8거리(r8)로 형성될 수 있다.
메모리는 상기 홈과 관련된 제7 및 제8 거리(r7, r8)와 관련된 정보를 저장할 수 있다. 또한, 메모리는 토출부가 흡입밸브를 구비하는 경우, 밸브플레이트로부터 흡입밸브의 일면이 도출된 제4 거리(r4)와 관련된 정보를 저장할 수 있다. 이 경우, 제어부는 피스톤에 인가되는 압력 또는 압력의 변화율의 변경되는 시점이 검출된 후, 상기 저장된 홈과 관련된 정보에 근거하여, 상기 피스톤이 가상토출면(VDS)에 도달하지 않도록 모터를 제어할 수 있다.
본원발명에 따른 리니어 압축기 및 그의 제어방법은, 피스톤과 토출 밸브의 충돌을 방지함으로써, 리니어 압축기에서 발생하는 소음을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 아울러 본원발명에서는, 피스톤과 토출 밸브의 충돌을 방지함으로써, 충돌로 인한 피스톤 및 토출 밸브의 마모를 감소시킬 수 있으므로, 기구 및 부품의 수명이 늘어나게 될 수 있는 효과가 도출된다.
또한, 본원발명에 따른 리니어 압축기 및 그의 제어방법은, 토출 밸브의 제작 비용을 감소시킴으로서, 리니어 압축기의 제작 비용을 감소시킬 수 있는 효과가 도출된다.
또한, 본원발명에 따른 리니어 압축기의 및 그이 제어 방법은, 별도의 센서를 추가하지 않으며서도, 소음이 저감됨과 동시에 고효율 운전을 수행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (14)

  1. 실린더의 내부에서 왕복 운동하는 피스톤;
    상기 피스톤의 운동을 위하여, 구동력을 제공하는 리니어 모터;
    상기 피스톤의 운동에 의해 상기 실린더 내에서 압축된 냉매를 토출시키도록 형성된 토출부;
    상기 리니어 모터의 모터전류를 감지하는 전류 검출부;
    상기 리니어 모터의 모터전압을 감지하는 전압 검출부; 및
    상기 감지된 모터전류와 미리 설정된 변환 식을 이용하여, 상기 피스톤이 왕복 운동 중에 상기 피스톤과 상기 토출부가 충돌하지 않도록, 상기 피스톤이 상기 토출부에 도달하기 전에 변곡점을 형성하는 파라미터를 산출하고,
    상기 파라미터에 근거하여 상기 리니어 모터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감지된 모터전류와 상기 감지된 모터전압을 이용하여 상기 피스톤의 스트로크를 추정하는 스트로크 추정부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 추정된 스트로크와 상기 변환 식을 이용하여, 상기 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 피스톤이 왕복 운동 중에 상기 피스톤과 상기 토출부가 충돌하지 않도록, 상기 피스톤에 인가되는 압력의 변화율을 변경시키는 압력변경부를 더 포함하고,
    상기 변환 식에 의해 산출된 파라미터는,
    상기 피스톤이 상기 토출부에 도달하기 전에 상기 피스톤에 인가되는 압력의 변화율이 변경되는 시점에서 변곡점을 형성하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 변환 식에 의해 산출된 파라미터는, 상기 피스톤이 상기 토출부에 도달하기 전에, 상기 파라미터의 변화율이 양의 값에서 음의 값으로 전환되는 변곡점을 형성하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 변환 식에 의해 산출된 파라미터는, 상기 피스톤이 상기 토출부에 도달하기 전에, 상기 파라미터의 변화율이 음의 값에서 양의 값으로 전환되는 변곡점을 형성하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 변환 식에 의해 산출된 파라미터는,
    상기 피스톤이 상기 토출부에 도달하기 전에, 복수의 변곡점을 형성하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 변환 식은 K'g = F/(α-X) 이고,
    상기 K'g는 산출된 파라미터이고, 상기 F는 상기 피스톤이 동작 시에 받는 압력이고, 상기 X는 추정된 스트로크이며, 상기 α는 기 설정된 상수인 것을 특징으로 하는 압축기.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 변환 식은 K''g = F/
    Figure 112017090758359-pat00006
    이고,
    상기 K''g는 산출된 파라미터이고, 상기 F는 상기 피스톤이 동작 시에 받는 압력이고, 상기 X는 추정된 스트로크이며, 상기 β는 기 설정된 상수인 것을 특징으로 하는 압축기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 파라미터의 변곡점이 발생되는 시점을 검출하고,
    상기 검출된 시점에 근거하여, 상기 피스톤이 상기 토출부에 충돌하지 않도록 상기 리니어 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 검출된 시점으로부터 기 설정된 시간 간격이 경과한 후에, 상기 피스톤의 이동 방향이 전환되도록 상기 리니어 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  11. 실린더의 내부에서 왕복 운동하는 피스톤;
    상기 피스톤의 운동을 위하여, 구동력을 제공하는 리니어 모터;
    상기 피스톤의 운동에 의해 상기 실린더 내에서 압축된 냉매를 토출시키거나, 상기 실린더 내로 냉매를 흡입하도록 형성된 토출부;
    상기 리니어 모터의 모터전류를 감지하는 감지부;
    상기 감지된 모터전류에 근거하여, 상기 피스톤의 운동과 관련된 가스상수(Kg)를 산출하고,
    미리 설정된 변환식을 이용하여, 상기 피스톤이 왕복 운동 중에 상기 피스톤과 상기 토출부가 충돌하지 않도록, 상기 피스톤이 상기 토출부에 도달하기 전에, 변곡점을 형성하도록 상기 가스상수를 변환시키고,
    상기 변환된 가스상수에 근거하여 상기 리니어 모터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 변환된 가스상수는, 상기 피스톤이 왕복 운동 중 상기 토출부에 도달하기 전에, 상기 변환된 가스상수의 변화율이 양의 값에서 음의 값으로 전환되는 변곡점을 형성하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 변환된 가스상수는, 상기 피스톤이 왕복 운동 중 상기 토출부에 도달하기 전에, 상기 변환된 가스상수의 변화율이 음의 값에서 양의 값으로 전환되는 변곡점을 형성하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  14. 실린더의 내부에서 왕복 운동하는 피스톤;
    상기 피스톤의 운동을 위하여, 구동력을 제공하는 리니어 모터;
    상기 피스톤의 운동에 의해 상기 실린더 내에서 압축된 냉매를 토출시키거나, 상기 실린더 내로 냉매를 흡입하도록 형성된 토출부;
    상기 리니어 모터의 모터전류를 감지하는 감지부;
    상기 감지된 모터전류에 근거하여, 상기 피스톤의 위치와 관련된 파라미터를 산출하고,
    상기 산출된 파라미터와 관련된 추세선을 생성하고,
    상기 추세선 정보에 근거하여 상기 리니어 모터를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 피스톤과 상기 토출부의 충돌을 방지하기 위해, 상기 추세선의 기울기는 상기 피스톤이 상기 토출부에 도달하기 전에, 변경되는 것을 특징으로 하는 압축기.
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