KR102521637B1 - 밀폐형 압축기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른, 내부에 밀폐 공간이 형성되도록 하부 쉘 및 상부 쉘을 결합되는 밀폐 용기; 상기 밀폐 공간에 수용되고 냉매가 압축되는 압축 유닛; 상기 압축 유닛에 구동력을 제공하는 구동모터; 및 상기 구동모터를 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 구동모터의 전류의 변화폭이 소정의 기준시간 동안, 미리 설정된 기준변화폭 이상으로 형성될 경우, 상기 구동모터의 RPM이 감소되도록 상기 구동모터를 제어하는, 밀폐형 압축기가 제공될 수 있다.

Description

밀폐형 압축기 및 그 제어방법{HERMETIC COMPRESSOR AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 밀폐형 압축기 및 그 제어방법에 대한 발명이다.
일반적으로 밀폐형 압축기는 전기 모터나 터빈과 같은 동력 발생 장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동 유체를 피스톤의 왕복 운동으로 압축시켜서 작동 유체의 압력을 높여주는 장치이다. 이러한 밀폐형 압축기는, 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전 기기 또는 산업 전반에 걸쳐 널리 사용된다.
냉동 시스템에 탑재되는 압축기 역시 고효율화를 구현하기 위하여 상용 전원 주파수 미만의 낮은 운전 주파수대부터 상용 전원 주파수 이상의 높은 운전 주파수대까지 넓은 주파수 대역에서 운전 가능한 밀폐형 압축기가 적용되고 있는 추세이다.
한편, 밀폐형 압축기가 탑재되는 냉동 시스템 내의 온도 및 부하가 급변할 때 간헐적으로 부하가 요동칠 수 있으며, 부하가 요동치는 현상을 헌팅이라고 한다. 이러한 헌팅 현상이 발생될 경우, 냉동 시스템의 냉동 능력이 저하될 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 배경에 착안하여 발명된 것으로서, 헌팅 현상을 제거할 수 있는 밀폐형 압축기 및 그 제어방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 측면에 따른, 내부에 밀폐 공간이 형성되도록 하부 쉘 및 상부 쉘을 결합되는 밀폐 용기; 상기 밀폐 공간에 수용되고 냉매가 압축되는 압축 유닛; 상기 압축 유닛에 구동력을 제공하는 구동모터; 및 상기 구동모터를 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 구동모터의 전류의 변화폭이 소정의 기준시간 동안, 미리 설정된 기준변화폭 이상으로 형성될 경우, 상기 구동모터의 RPM이 감소되도록 상기 구동모터를 제어하는, 밀폐형 압축기가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어기는, 상기 구동모터의 감소된 RPM이 소정의 설정시간 동안, 미리 설정된 설정RPM으로 유지되도록 상기 구동모터를 제어하는, 밀폐형 압축기가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어기는, 상기 설정시간이 경과된 이후, 상기 구동모터의 전류의 변화폭이 상기 기준변화폭보다 낮아질 경우, 상기 구동모터의 RPM이 상승되어, 상기 구동모터의 RPM이 감소되기 이전의 RPM으로 구동되도록 상기 구동모터를 제어하는, 밀폐형 압축기가 제공될 수 있다.
또한, 상기 기준시간은 15초 이상, 25초 이하이고, 상기 기준변화폭은 ±65mA 이상 ±75mA 이하인, 밀폐형 압축기가 제공될 수 있다.
또한, 냉매를 압축시키기 위해 밀폐형 압축기에 포함된 구동모터가 구동되는 구동단계; 제어기가 상기 구동모터의 전류의 변화폭이 소정의 기준시간 동안, 미리 설정된 기준변화폭 이상으로 형성되는지를 판단하는 변화폭판단단계; 및 상기 구동모터의 전류의 변화폭이 상기 기준시간 동안, 상기 기준변화폭 이상으로 형성될 경우, 상기 구동모터의 RPM이 미리 설정된 설정RPM으로 감소되는 RPM감소단계를 포함하는, 밀폐형 압축기 제어방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 구동모터는 3상 모터를 포함하고, 상기 변화폭판단단계에서는 상기 제어기가 상기 모터의 3상 중 어느 한 상의 전류를 통해 상기 변화폭을 판단하는, 밀폐형 압축기 제어방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 RPM감소단계 이후, 상기 구동모터의 RPM이 소정의 설정시간 동안, 상기 설정RPM으로 유지되는 RPM유지단계; 및 상기 설정시간이 경과된 이후, 상기 구동모터의 전류의 변화폭이 상기 기준변화폭 이상인지를 재 판단하는 변화폭재판단단계를 더 포함하는, 밀폐형 압축기 제어방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 변화폭재판단단계에서 판단된 상기 구동모터의 전류의 변화폭이 상기 기준변화폭보다 낮아질 경우, 상기 구동모터의 RPM이 상기 RPM감소단계에서 감소되기 이전의 PRM으로 증가되는 RPM증가단계를 더 포함하는, 밀폐형 압축기 제어방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 변화폭재판단단계에서 판단된 상기 구동모터의 전류의 변화폭이 상기 기준변화폭 이상일 경우, 상기 RPM유지단계가 수행되는, 밀폐형 압축기 제어방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 구동모터의 RPM을 감소시켜 구동모터의 전류의 변화폭이 감소되고, 헌팅 현상이 제거될 수 있으므로, 냉동설비의 냉동능력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'를 따라 절개한 밀폐형 압축기의 단면도이다.
도 3은 도 1의 밀폐형 압축기의 구동모터의 전류와 RPM을 나타낸 그래프이다.
도 4는 도 1의 밀폐형 압축기의 구동모터의 전류가 헌팅 현상일 때의 파형을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 다른 밀폐형 압축기 제어방법의 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '유동'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 유동될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기(1)에 대해 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 밀폐형 압축기(1)는 유체를 압축시킬 수 있다. 이러한 밀폐형 압축기(1)는 냉동설비에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 밀폐형 압축기(1)는 냉장고, 정수기 등의 냉동설비에 쓰이는 냉매를 압축하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 밀폐형 압축기(1)는 밀폐 용기(100), 압축 유닛(200), 구동모터(300) 및 제어기(400)를 포함할 수 있다.
밀폐 용기(100)는 압축 유닛(200) 및 구동모터(300)가 수용되는 밀폐 공간을 제공할 수 있다. 이러한 밀폐 용기(100)는 서로 결합되어 압축 유닛(200) 및 구동모터(300)가 수용되는 밀폐 공간을 형성할 수 있는 상부 쉘(110) 및 하부 쉘(120)을 포함할 수 있다.
압축 유닛(200)은 구동모터(300)로부터 구동력을 전달받아 냉매를 압축할 수 있다. 이러한 압축 유닛(200)은 냉매가 압축되는 압축실(210) 및 압축실(210)의 냉매를 가압하는 피스톤(미도시) 등을 포함할 수 있다.
구동모터(300)는 피스톤이 압축실(210)의 내부에서 왕복 운동할 수 있도록 압축 유닛(200)에 동력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 구동모터(300)는 3상 모터를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 구동모터(300)는 스테이터(310) 및 로터(320)를 포함할 수 있다.
스테이터(310)는 로터(320)와 상호 작용하는 전자기장을 발생시킬 수 있다. 이러한 스테이터(310)의 중심에는 로터(320)를 수용하기 위한 빈 공간이 형성될 수 있다. 또한, 스테이터(310)의 내측에는 코일이 권선될 수 있는 슬롯이 마련될 수 있으며, 이러한 슬롯은 복수 개로 제공될 수 있다. 이러한 복수 개의 슬롯은 스테이터(310)의 내측에서 스테이터(310)의 둘레 방향을 따라서 이격 배치될 수 있다.
로터(320)는 스테이터(310)와 전자기적으로 상호 작용하여 회전할 수 있으며, 압축 유닛(200)에 동력을 전달할 수 있다. 이러한 로터(320)는 스테이터(310)의 중심에 형성된 공간에 위치할 수 있다. 또한, 로터(320)에는 폴이 마련될 수 있으며, 폴은 복수 개로 제공될 수 있다. 이러한 복수 개의 폴은 로터(320)의 둘레 방향을 따라서 이격 배치될 수 있으며, 복수 개의 슬롯 보다 반경방향 내측에 배치될 수 있다.
제어기(400)는 구동모터(300)를 제어할 수 있다. 또한, 제어기(400)는 헌팅 현상을 제거하기 위해 구동모터(300)의 전류의 변화폭을 감지하여 구동모터(300)를 제어할 수 있다. 헌팅 현상은 냉동설비에서 발생 현상으로 냉동설비의 부하, 온도, 전압 및 전류 중 적어도 하나가 급격하게 진동되는 현상을 의미할 수 있다. 또한, 헌팅 현상이 발생되면, 구동모터(300)의 전류도 진동할 수 있다. 제어기(400)는 제어기(400) 내의 IC에서 구동모터(300) 구동 시 피드백되는 신호(3상 중 1상 또는 3상 전부)를 연산하여 전류를 실시간으로 측정할 수 있다. 또한, 제어기(400)는 소정의 기준시간 동안 전류의 변화폭을 감지하고, 감지된 전류의 변화폭을 기준변화폭과 비교할 수 있다. 또한, 제어기(400)는 구동모터(300)의 전류의 변화폭이 기준시간 동안 미리 설정된 기준변화폭 이상으로 형성될 경우, 헌팅 현상으로 판단할 수 있다.
도 3 및 도 4를 더 참조하면, 제어기(400)는 헌팅 현상에 의해 구동모터(300)의 전류의 변화폭이 소정의 기준시간 동안 미리 설정된 기준변화폭 이상으로 형성될 경우, 구동모터(300)의 RPM이 감소되도록 구동모터(300)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 가정용 정수기일 경우, 기준시간은 15초 이상 25초 이하일 수 있고, 기준변화폭은 ±65mA 이상 ±75m 이하일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 냉각 설비에 따라 다르게 형성될 수 있다. 또한, 제어기(400)는 도 4에 도시된 바와 같이 19초 동안 100mA가 변화될 경우, 구동모터(300)의 RPM을 감소시킬 수 있다.
또한, 제어기(400)는 구동모터(300)의 감소된 RPM이 소정의 설정시간 동안 미리 설정된 설정RPM으로 유지되도록 구동모터(300)를 제어할 수 있다. 설정시간은 냉각설비에 따라 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 냉각설비가 정수기일 경우, 설정시간은 2분일 수 있다.
제어기(400)는 설정시간이 경과된 이후, 구동모터(300)의 전류의 변화폭이 기준변화폭보다 낮아질 경우, 구동모터(300)의 RPM이 상승되어 구동모터(300)의 RPM이 감소되기 이전의 RPM으로 구동되도록 구동모터(300)를 제어할 수 있다. 다시 말해, 제어기(400)는 헌팅 현상이 제거되어 냉동설비가 정상 동작할 경우, 구동모터(300)의 RPM이 증가되도록 제어할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기(1)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기(1)의 제어기(400)는 헌팅 현상 발생 시, 구동모터(300)의 RPM을 감소시켜 헌팅 현상을 제거할 수 있으므로, 냉동설비의 냉각 능력이 저감되는 것을 방지할 수 있다. 다시 말해, 제어기(400)는 밀폐형 압축기(1) 및 냉동설비의 상태를 실시간으로 감시하여 헌팅 상태 등과 같이 이상 동작을 감지하여 제거할 수 있다.
이하 도 5를 참조하여, 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기 제어방법에 대해 설명한다.
밀폐형 압축기 제어방법은 구동단계(S100), 변화폭판단단계(S200), RPM감소단계(S300), RPM유지단계(S400), 변화폭재판단단계(S500) 및 RPM증가단계(S600)를 포함할 수 있다.
구동단계(S100)는 냉매를 압축시키기 위해 밀폐형 압축기(1)에 포함된 구동모터(300)가 구동되는 단계이다. 다시 말해, 구동단계(S100)에서는 구동모터(300)에 전류가 인가될 수 있다.
변화폭판단단계(S200)는 제어기(400)가 구동모터(300)의 전류의 변화폭이 소정의 기준시간 동안, 미리 설정된 기준변화폭 이상으로 형성되는지를 판단하는 단계이다. 또한, 변화폭판단단계(S200)에서는 제어기(400)가 모터의 3상 중 어느 한 상의 전류를 통해 변화폭을 판단할 수 있다.
RPM감소단계(S300)는 구동모터(300)의 전류의 변화폭이 기준시간 동안, 기준변화폭 이상으로 형성될 경우, 구동모터(300)의 RPM이 미리 설정된 설정RPM으로 감소되는 단계이다. 다시 말해, 제어기(400)는 구동모터(300)의 RPM이 설정RPM까지 감소되도록 구동모터(300)를 제어할 수 있다.
RPM유지단계(S400)는 RPM감소단계(S300) 이후, 구동모터(300)의 RPM이 소정의 설정시간 동안, 설정RPM으로 유지되는 단계이다.
변화폭재판단단계(S500)는 설정시간이 경과된 이후, 구동모터(300)의 전류의 변화폭이 기준변화폭 이상인지를 재 판단하는 단계이다. 다시 말해, 변화폭재판단단계(S500)는 헌팅 현상이 제거되었는지 판단하는 단계이다. 변화폭재판단단계(S500)에서 판단된 구동모터(300)의 전류의 변화폭이 기준변화폭 이상일 경우, RPM유지단계(S400)가 재 수행될 수 있다.
RPM증가단계(S600)는 변화폭재판단단계(S500)에서 판단된 구동모터(300)의 전류의 변화폭이 기준변화폭보다 낮아질 경우, 구동모터(300)의 RPM이 RPM감소단계(S300)에서 감소되기 이전의 PRM으로 증가되는 단계이다.
이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
1: 밀폐형 압축기 100: 밀폐 용기
110: 상부 쉘 120: 하부 쉘
200: 압축 유닛 210: 압축실
300: 구동모터 400: 제어기
S100: 구동단계 S200: 판단단계
S300: RPM감소단계 S400: RPM유지단계
S500: 변화폭재판단단계 S600: RPM증가단계

Claims (8)

  1. 내부에 밀폐 공간이 형성되도록 서로 결합될 수 있는 하부 쉘 및 상부 쉘을 포함하는 밀폐 용기;
    상기 밀폐 공간에 수용되고 냉매가 압축되는 압축 유닛;
    상기 압축 유닛에 구동력을 제공하는 구동모터; 및
    상기 구동모터를 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 구동모터의 전류의 변화폭이 소정의 기준시간 동안, 미리 설정된 기준변화폭 이상으로 형성될 경우, 상기 구동모터의 RPM이 감소되도록 상기 구동모터를 제어하는,
    밀폐형 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 구동모터의 감소된 RPM이 소정의 설정시간 동안, 미리 설정된 설정RPM으로 유지되도록 상기 구동모터를 제어하는,
    밀폐형 압축기
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 설정시간이 경과된 이후, 상기 구동모터의 전류의 변화폭이 상기 기준변화폭보다 낮아질 경우, 상기 구동모터의 RPM이 상승되어, 상기 구동모터의 RPM이 감소되기 이전의 RPM으로 구동되도록 상기 구동모터를 제어하는,
    밀폐형 압축기.
  4. 냉매를 압축시키기 위해 밀폐형 압축기에 포함된 구동모터가 구동되는 구동단계;
    제어기가 상기 구동모터의 전류의 변화폭이 소정의 기준시간 동안, 미리 설정된 기준변화폭 이상으로 형성되는지를 판단하는 변화폭판단단계; 및
    상기 구동모터의 전류의 변화폭이 상기 기준시간 동안, 상기 기준변화폭 이상으로 형성될 경우, 상기 구동모터의 RPM이 미리 설정된 설정RPM으로 감소되는 RPM감소단계를 포함하는,
    밀폐형 압축기 제어방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 구동모터는 3상 모터를 포함하고,
    상기 변화폭판단단계에서는 상기 제어기가 상기 모터의 3상 중 어느 한 상의 전류를 통해 상기 변화폭을 판단하는,
    밀폐형 압축기 제어방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 RPM감소단계 이후, 상기 구동모터의 RPM이 소정의 설정시간 동안, 상기 설정RPM으로 유지되는 RPM유지단계; 및
    상기 설정시간이 경과된 이후, 상기 구동모터의 전류의 변화폭이 상기 기준변화폭 이상인지를 재 판단하는 변화폭재판단단계를 더 포함하는,
    밀폐형 압축기 제어방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 변화폭재판단단계에서 판단된 상기 구동모터의 전류의 변화폭이 상기 기준변화폭보다 낮아질 경우, 상기 구동모터의 RPM이 상기 RPM감소단계에서 감소되기 이전의 PRM으로 증가되는 RPM증가단계를 더 포함하는,
    밀폐형 압축기 제어방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 변화폭재판단단계에서 판단된 상기 구동모터의 전류의 변화폭이 상기 기준변화폭 이상일 경우, 상기 RPM유지단계가 수행되는,
    밀폐형 압축기 제어방법.
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