KR19990004644A - 냉장고의 압축기 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고의 압축기가 최고 회전수로 운전될 때, 마이컴이 외기온도센서를 통하여 측정한 냉장고의 외기온도가 미리 설정된 외기온도보다 높으면 운전도중 압축기의 회전수를 일정 시간 간격으로 최고 회전수에서 최저 회전수으로 낮추고 소정시간 경과후 다시 최고 회전수로 복귀시키며, 압축기가 최저 회전수로 운전될 때, 마이컴이 외기온도센서를 통하여 측정한 외기온도가 미리 설정된 외기온도보다 낮으면 운전도중 압축기의 회전수를 일정 시간 간격으로 최저 회전수에서 최고 회전수로 높이고 소정시간이 경과후 다시 최저 회전수로 복귀시키는 냉장고의 압축기 제어방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 냉장고의 압축기 제어방법에 의하여, 하절기등 외기온도가 높을시 압축기의 최고 회전수에서의 장시간 운전에 의한 압축기의 과열을 방지하며, 동절기등 외기 온도가 낮을시 최저 회전수에서의 장시간 운전에 의한 냉매 순환량의 감소를 줄일수 있다.

Description

냉장고의 압축기 제어방법

본 발명은 냉장고의 압축기 제어방법에 관한 것이다.

종래의 일반적인 냉장고의 압축기용 모터는 단상유도 전동기를 사용하는데, 단상유도 전동기는 정속운전의 특징이 있다. 단상유도 전동기는 모터의 회전수가 일정하고, 회전수를 가변 시킬수가 없다. 그래서, 단상유도 전동기를 채용한 종래의 냉장고의 압축기는 압축능력을 가변시킬수가 없어서 여러가지 부하조건에 맞게 적절한 압축능력을 조절할수 없는 단점이 있었다.

냉장고의 압축기 모터의 회전수는 압축기의 압축비와 냉매의 흐름과 상관 관계가 있다. 그래서, 종래의 능력가변 냉장고에서는 압축기의 모터를 종래의 단상유도 전동기 대신에 BLDC(BrushLess DC)모터를 사용하고 있다. BLDC모터는 회전수(RPM)를 양호하게 가변할 수 있어 압축기의 압축능력을 조절할 수 있는 특징이 있다. 냉장고의 마이컴은 각종 센서를 통하여 입력된 데이타에 의해 BLDC모터의 회전수를 제어하여 압축기의 압축능력을 제어한다. 이하에서는 BLDC모터를 이용한 압축기를 BLDC압축기라 지칭 하겠다.

종래의 능력가변 냉장고에서, 동작여건에 따라, BLDC압축기의 회전수가 적절하게 가변되면서 동작할때, BLDC압축기가 최고 회전수와 최저 회전수로 동작하게 되면 아래와 같은 문제점이 있다.

도1은 종래의 능력가변 냉장고가 최대 또는 최저 회전수로 운전될 때의 타임차트이다. 도1을 참조하면, 혹서기에 BLDC압축기 모터의 회전수(RPM)가 최고 회전수로 장시간 지속되면(도1 (a)) 냉매의 흐름속도가 빠르기 때문에 냉매의 압축, 응축, 팽창, 증발의 과정이 효과적으로 이루어지지 않게되어 냉각효과가 떨어지고 BLDC압축기(60)의 효율이 떨어지게 된다. 또한, BLDC압축기를 장시간 최고 회전수로 운전을 하게되면 BLDC압축기의 과열로 인한 성능 저하가 일어나게 된다.

반대로, 혹한기에 냉장고 BLDC압축기의 회전수가 최저 회전수로 유지되면(도1 (b)) 냉매의 흐름속도는 느려지게 된다. BLDC압축기를 장시간 최저 회전수로 운전을 하게되면 냉매 순환량의 감소가 일어나게 된다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여, 냉장고의 압축기의 회전수가, 혹서기와 혹한기에, 최고 회전수와 최저 회전수를 유지할 때 발생하는 압축률의 저하와 압축기의 과열을 방지하고 냉매 순환량의 감소를 줄이기 위한 냉장고의 압축기 제어방법을 제공하는데 있다.

도1은 종래의 능력가변 냉장고의 타임차트이다.

도2는 본 발명에 따른 블럭도이다.

도3은 본 발명에 따른 타임차트이다.

도4는 본 발명에 따른 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10:외기온도센서 60:BLDC압축기 70:마이컴

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉장고 압축기의 회전수와 상기 냉장고의 외기온도를 감지하는 감지단계, 감지단계에서 감지한 회전수가 냉장고 압축기의 설정된 회전수인지를 판단하는 회전수 판단단계, 회전수 판단단계에서 회전수가 설정된 회전수일 때 감지단계에서 감지한 외기온도를 미리 설정된 외기 임계온도값과 비교하는 온도 비교단계, 온도 비교단계에서 외기온도가 외기 임계온도값의 범위를 벗어나면 설정된 회전수로 운전되는 압축기의 회전수를 주기적으로 가변시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고 압축기의 제어 방법이다.

본 발명에 따르면, 마이컴은 냉장고 압축기의 회전수를 감지하여, 회전수가 최고 회전수일 경우 그때의 냉장고 외기온도와 미리 설정된 최고 외기온도를 비교한다. 비교후 냉장고 외기온도가 높으면 냉장고 압축기의 회전수를 일정시간 간격으로 최저 회전수로 낮추고 소정시간 경과후 다시 최고 회전수로 복귀 시킨다. 그리고, 마이컴은 감지한 회전수가 최저 회전수일 경우에는, 그때의 냉장고 외기온도와 미리 설정된 최저 외기온도를 비교한다. 비교후 냉장고 외기온도가 낮으면 냉장고 압축기의 회전수를 일정시간 간격으로 최고 회전수로 올리고 소정시간 경과후 다시 최저 회전수로 복귀 시킨다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 양호한 실시예를 상세하게 설명 하겠다.

도2를 참조하면, 냉장고의 마이컴은 BLDC압축기의 회전수를 제어하기 위해 여러가지 센서로부터 입력되는 데이타를 이용한다.

냉장고의 외부 온도를 측정하는 외기 온도센서(10), 냉동실의 온도를 측정하는 냉동실 온도센서(20), 냉장실의 온도를 측정하는 냉장실 온도센서(30), 도어의 개폐의 빈도를 검사하기위한 도어개폐감지센서(40)등이 있다. 냉장고의 마이컴(70)은 전술한 여러 센서들로부터의 입력과 냉장고의 사용자가 컨트롤입력부(50)를 통해 입력하는 내용에 따라 BLDC압축기(60)의 회전수(RPM)을 제어한다.

만약, 마이컴(70)이 여러가지 조건에 따라 고부하라고 판단하면, 마이컴(70)은 BLDC압축기(60)의 회전수를 최고 회전수로 유지한다. 본 실시예의 최고 회전수는 약 3800RPM 이며, 주로 혹서기에 전술한 동작이 일어난다. BLDC압축기의 회전수가 최고 회전수로 유지되면, 처음엔 냉장고의 냉매가 원할하게 순환되어 냉장고 내부를 냉각시킨다. 그런데, 혹서기에 BLDC압축기가 최고 회전수로 장시간 지속되면 냉매의 흐름속도가 빠르기 때문에 냉매의 압축, 응축, 팽창, 증발의 과정이 효과적으로 이루어지지 않게되어 냉각효과가 떨어지고 BLDC압축기(60)의 효율이 떨어지게 된다. 또한, BLDC압축기를 장시간 최고 회전수로 운전을 하게되면 BLDC압축기의 과열로 인한 성능 저하가 일어나게 된다. 그래서, BLDC압축기의 회전수를 주기적으로 떨어뜨려 주게 되는데 그 방법은 다음과 같다.

먼저, 마이컴(70)은 BLDC압축기(60)의 회전수(N)와 외기온도(Ta)를 감지(S100)한다. 회전수(N)신호는 마이컴(60)으로부터 BLDC압축기(60)로 출력되므로 마이컴(70)은 마이컴(70) 자신에게서 출력되는 신호를 검사하는 것이다. 그리고, 감지한 회전수(N)가 최고 회전수인 N1(3800RPM)인지를 판단(S110) 하게 되는데, 높은 냉장고 외기온도, 고부하이면 회전수 N은 N1(3800RPM)이 된다. 다음단계로, 마이컴(60)은 감지단계(S100)에서 외기 온도센서(10)를 통하여 감지한 냉장고의 외기온도(Ta)와 미리 설정된 외기 임계상한값(Tb)을 비교(S120)하게 된다. 외기 임계상한값(Tb)은 미리 설정된 냉장고의 최고 외부온도이다. 비교단계(S120)에서 마이컴(60)이 외기온도센서(10)를 통하여 감지한 냉장고의 외기온도(Ta)가 미리 설정된 외기 임계상한값(Tb)보다 크다면 BLDC압축기(60)를 모드 1 운전(S150a)으로 한다. 도3(a)에 나타낸 바와 같이 모드 1 운전(S150a)은, BLDC압축기(60)를 최고 회전수(N1)인 3800RPM으로 운전한다. 그리고, 운전도중 일정 시간 간격으로 최고 회전수(N1)인 3800RPM에서 최저 회전수(N2)인 2000RPM으로 낮추고 소정시간 경과후 다시 최고 회전수(N1)로 복귀시킨다. 전술한 동작에 의하여 BLDC압축기의 과열을 방지하며 냉매의 압축효율을 높인다.

그런데, 각종 센서(10)(20)(30)(40)를 통한 냉장고 외부의 온도와 고내온도 그리고, 냉장고 도어의 개폐빈도의 측정결과에 의해 마이컴(70)이 낮은 냉장고 외기온도 및 저부하라고 판단하면 마이컴(70)은 BLDC압축기(60)의 회전수를 최저 회전수로 유지한다. 본 실시예의 최저 회전수는 약 2000RPM 이며, 주로 혹한기에 전술한 동작이 일어난다. 혹한기에 냉장고 BLDC압축기의 회전수가 최저 회전수로 유지되면 냉매의 흐름속도는 느려지게 된다. BLDC압축기를 장시간 최저 회전수로 운전을 하게되면 냉매 순환량의 감소가 일어나게 된다. 그래서, BLDC압축기의 회전수를 주기적으로 높여주게 되는데 그 방법은 다음과 같다.

먼저, 마이컴(70)은 BLDC압축기(70)의 회전수(N)와 외기온도(Ta)를 감지(S100)한다. 회전수(N)신호는, 전술했듯이, 마이컴(60)으로부터 BLDC압축기(60)로 출력되므로 마이컴(70)은 마이컴(70) 자신에게서 출력되는 신호를 감지하는 것이다. 그리고, 감지한 회전수(N)가 최고 회전수인 N1(3800RPM)인지를 판단(S110) 하게 되는데, 낮은 냉장고 외기온도, 저부하이면 회전수 N은 N1(3800RPM)이 되지 않는다. 단계(S110)에서 회전수 N이 N1(3800RPM)이 아니면, N이 N2(2000RPM)인지를 판단(S130)하게 된다. 판단(S130)후 회전수 N이 N2(2000RPM)이면 마이컴(60)은 감지단계(S100)에서 외기 온도센서(10)를 통하여 감지한 냉장고의 외기온도(Ta)와 미리 설정된 외기 임계하한값(Tc)을 비교(S140)하게 된다. 외기 임계하한값(Tc)은 미리 설정된 냉장고의 최저 외부온도이다. 비교단계(S140)에서 냉장고의 외기온도(Ta)가 외기 임계하한값(Tc)보다 작다면 BLDC압축기(60)를 모드 2 운전(S150c)으로 한다. 도3(b)에 나타낸 바와 같이 모드 2 운전(S150c)은, BLDC압축기(60)의 통상 회전수를 최저 회전수(N2)인 2000RPM으로 유지한다. 그리고 운전도중 일정 시간 간격으로 최저 회전수(N2)인 2000RPM에서 최고 회전수(N1)인 3800RPM으로 높여 냉매 순환량의 감소를 줄이고 소정시간이 지난후 다시 최저 회전수(N2)로 복귀시킨다.

그런데, 비교단계(S120)에서 냉장고의 외기온도(Ta)가 외기 임계상한값(Tb)보다 작을 경우와 비교단계(S140)에서 냉장고의 외기온도(Ta)가 외기 임계하한값(Tc)보다 크거나 같을 경우에는 BLDC압축기(60)를 일반모드 운전(S150b)으로 한다. 일반모드 운전은 BLDC압축기의 회전수가 최고 회전수(N1)와 최저 회전수(N2) 사이에 있을때 행하여 진다. 일반모드 운전은 종래의 능력가변 냉장고의 압축기의 제어방법을 따른다.

본 발명에 따른 냉장고의 압축기 제어방법에 의하여 , 하절기의 외기온도가 높을시 압축기의 최고 회전수에서의 장시간 운전에 의한 압축기의 과열을 방지하며, 동절기등 외기 온도가 낮을시 최저 회전수에서의 장시간 운전에 의한 냉매 순환량의 감소를 줄일수 있다.

Claims (3)

1. 냉장고 압축기의 회전수와 상기 냉장고의 외기온도를 감지하는 감지단계,

   상기 감지단계에서 감지한 상기 회전수가 상기 냉장고 압축기의 설정된 회전수인지를 판단하는 회전수 판단단계, 상기 회전수 판단단계에서 상기 회전수가 상기 설정된 회전수일 때 상기 감지단계에서 감지한 상기 외기온도를 미리 설정된 외기 임계온도값과 비교하는 온도 비교단계, 상기 온도 비교단계에서 상기 외기온도가 상기 외기 임계온도값의 범위를 벗어나면 상기 설정된 회전수로 운전되는 상기 압축기의 회전수를 주기적으로 가변시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고 압축기의 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 회전수 판단단계에서 상기 설정된 회전수가 상기 압축기의 최고 회전수이고 상기 외기온도가 상기 외기 임계온도값의 상한값보다 높으면 상기 압축기를 일정주기마다 최저 회전수로 구동되는 것을 특징으로 하는 냉장고 압축기의 제어방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 회전수 판단단계에서 상기 설정된 회전수가 상기 압축기의 최저 회전수이고 상기 외기온도가 상기 외기 임계온도값의 하한값보다 낮으면 상기 압축기를 일정주기마다 최고 회전수로 구동되는 것을 특징으로 하는 냉장고 압축기의 제어방법.