KR20040097845A

KR20040097845A - 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템 및 압축기의 제어방법

Info

Publication number: KR20040097845A
Application number: KR1020030030348A
Authority: KR
Inventors: 배지영; 장창용; 박경준
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2004-11-18
Also published as: WO2004102006A1; CN1823228A; CN100540904C; KR100525412B1; US20070180841A1

Abstract

본 발명은 모터의 정/역 회전이 가능한 압축기를 사용하는 냉동 시스템 및 이의 압축기를 제어하는 방법을 개시한다. 본 발명의 일 형태에서는, 구동축이 시계 및 반시계 방향 회전이 가능하고, 상기 구동축의 회전 방향에 따라 서로 다른 토크 특성을 출력하는 모터에 의해 동력을 받아 작동되는 압축기; 상기 모터의 출력 토크 특성을 선택하는 셀렉터; 상기 모터를 온-오프시키는 스위칭부; 그리고 상기 셀렉터를 제어하여 냉각 대상물의 상태에 적합한 토크 특성으로 상기 압축기를 구동시키는 제어유닛을 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템을 제공한다. 본 발명의 다른 형태에서는 (a) 구동축의 회전 방향에 따라 서로 다른 토크 특성을 가지는 모터가 장착된 압축기를 제1 토크 특성으로 기동하는 최초 기동 단계; (b) 상기 모터의 구동 토크 특성을 판단하는 단계; (c) 상기 (b)단계 수행 결과 상기 모터가 제1 토크 특성으로 구동되는 것으로 판단되는 경우, 압축기 구동 중에 제1 조건을 만족하면 압축기가 정지하는 단계; (d) 압축기가 정지된 상태에서 상기 제1 토크 특성으로 계속 운전하는 것이 적합한가를 판단하여 적합할 경우 모터의 구동 토크 특성을 유지하고 적합하지 않을 경우 제2 토크 특성으로 변환한 후, 제2 조건을 만족하면 압축기가 구동되는 단계를 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법을 제공한다.

Description

냉동 시스템의 압축기 제어 시스템 및 압축기의 제어 방법{System for controlling compressor of cooling system and method for controlling compressor}

본 발명은 냉동 시스템 및 압축기의 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터의 정/역 회전이 가능한 압축기를 사용하는 냉동 시스템 및 이의 압축기를 제어하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 압축기는 전기모터나 터빈 등의 동력 발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 특수 가스에 압축일을 가함으로써, 작동유체의 압력을 높여주는 기계이다. 이러한 압축기는 공기조화기 분야나 냉장고 분야 등의 일반적인 가전제품에서부터 플랜트 산업에까지 널리 사용된다. 이러한 압축기는 압축을 이루는 방식에 따라 용적형 압축기(positive displacement compressor)와 터보형 압축기(dynamic compressor or turbo compressor)로 분류된다.

이 중에서도, 산업 현장에 널리 쓰이는 것은 용적형 압축기으로서, 체적의 감소를 통해 압력을 증가시키는 압축방식을 갖는다. 상기 용적용 압축기는 다시 왕복동식 압축기(reciprocating compressor)와 로터리 압축기(rotary compressor)로 분류된다. 상기 왕복동식 압축기는 실린더 내부를 직선 왕복운동하는 피스톤에 의해 작동유체를 압축하는 것으로서, 비교적 간단한 기계요소로 높은 압축효율을 생산하는 장점이 있다. 상기 로터리 압축기는 실린더 내부를 편심된 채로 공전하는 롤러에 의해 작동유체를 압축하는 것으로서, 상기 왕복동식 압축기에 비해 저속으로 높은 압축효율을 생산할 수 있다. 따라서, 상기 로터리 압축기는 진동과 소음이 적게 발생하는 장점이 있다.

한편, 냉동 시스템에 사용되는 왕복동식 또는 로터리 압축기는 다양한 환경 조건 마다 서로 다른 토크를 필요로 한다.

즉, 냉매의 온도 및 냉동 대상(예를 들면 냉장고의 식품 보관실이나 공기 조화기의 실내)의 온도가 매우 높은 상태를 가지는 최초 기동 시에는 냉매관의 내부 압력이 높기 때문에 압축기를 기동하는데 매우 큰 토크를 필요로 한다.

그리고 냉동 시스템의 운전이 장 시간 중단된 후 상기 냉동 대상의 온도가 상승하여 다시 냉동 시스템이 가동될 때에도 냉매관의 내부 압력이 높기 때문에 압축기를 기동하기 위해서는 역시 큰 토크를 필요로 한다.

한편, 냉동 시스템이 장기간 운전되면, 주위의 열을 흡수하는 열교환기 표면에는 성에가 발생하게 되므로 열교환 효율이 저하된다. 그러므로 상기 성에를 주기적으로 녹이는 제상(defrost) 작업을 해야 하는데, 제상을 하게 되면 열교환기 및 냉매의 온도가 상승하게 되므로 냉매관의 내부 압력이 높아지게 되어 압축기를 기동하는데 큰 토크를 필요로 하게 된다.

상기한 예들과는 반대로 압축기를 기동시키는데 작은 토크만 필요한 경우도 있다. 즉, 압축기가 기동될 때 냉매관 내의 압력이 낮을 경우, 예를 들면 냉동 대상의 온도가 낮은 상태를 유지하여 냉매의 온도도 낮게 유지되는 경우에는 압축기를 기동하는데 작은 토크만이 필요하다. 또한 냉동 시스템을 가동하면서 압축기를 짧은 주기로 단속 운전할 때에도 압축기의 기동 토크는 작아도 된다.

상기한 바와 같이 냉동 시스템에서 압축기를 기동할 때에는 조건에 따라 다양한 크기의 기동 토크가 요구된다. 그런데, 조건에 따라 기동 토크의 크기는 다르게 요구되더라도 냉동 시스템의 압축기의 토크는 불변하므로, 압축기는 상기 조건 들 중 가장 큰 토크를 요하는 기동 시에 기동 될 수 있는 용량을 가져야만 한다. 이와 같이 큰 토크를 요구하는 기동 시를 위해 용량이 큰 압축기를 사용하게 되면 필요 이상으로 에너지를 소모하게 되고 압축기의 크기도 커지는 문제를 야기한다. 한편, 두 개 이상의 압축기를 이용하여 각 조건에 맞는 기동 토크를 얻을 수 있겠으나, 이러한 구조는 매우 비효율적이고 설비 비용이 과다하게 지출되는 문제를 야기한다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 하나의 압축기가 냉동 시스템의 운전 조건에 따라서 서로 다른 두 개의 토크를 출력할 수 있도록 구성된 냉동 시스템 및 상기 압축기를 제어하는 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 서로 다른 두 개의 토크를 출력할 수 있는 압축기를 냉동 시스템의 운전 조건에 따라 각 조건에 맞는 기동 토크 및 구동 효율로 운전되도록 제어하는 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 냉동 시스템을 간략하게 나타낸 구성도;

도 2는 본 발명에 따른 압축기 제어 시스템의 일실시예를 간략하게 나타낸 구성도;

도 3은 본 발명에 따른 압축기 제어 시스템의 다른 실시예를 간략하게 나타낸 구성도;

도 4는 도 2 또는 도 3의 압축기의 일실시예를 간략하게 나타낸 단면도;

도 5는 도 4의 압축기에서 압축부를 나타낸 분해 사시도;

도 6a 내지 도 6c는 도 4의 압축기에서 롤러가 반시계 방향으로 공전할 때의 실린더 내부를 순차적으로 나타낸 횡단면도;

도 7a 내지 도 7b는 도 4의 압축기에서 롤러가 시계 방향으로 공전할 때의 실린더 내부를 순차적으로 나타낸 횡단면도;

도 8은 도 2 또는 도 3의 압축기의 다른 실시예를 간략하게 나타낸 부분 단면도;

도 9는 도 8의 압축기에서 압축부를 나타낸 분해 사시도;

도 10은 도 9의 압축부를 나타낸 단면도;

도 11은 도 8의 압축기의 실린더 내부를 나타낸 단면도;

도 12a 내지 도 12b은 도 9의 압축부에서 밸브 어셈블리의 회전 제한 수단의 일실시예를 나타낸 평면도;

도 13a 내지 도 13c는 도 8의 압축기에서 롤러가 반시계 방향으로 공전할 때 실린더 내부를 나타낸 단면도;

도 14a 내지 도 14c는 도 8의 압축기에서 롤러가 시계 방향으로 공전할 때 실린더 내부를 나타낸 단면도;

도 15는 냉동 시스템에서 압축기를 제어하는 방법의 일실시예를 나타낸 플로우 차트(flow chart); 그리고

도 16은 냉동 시스셈에서 압축기를 제어하는 방법의 다른 실시예를 나타낸 플로우 차트.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 동력 발생부 13 : 구동축

13a : 편심부 20 : 압축부

21 : 실린더 22 : 롤러

23 : 베인 24 : 상부 베어링

25 : 하부 베어링 29 : 유체챔버

100 : 밸브 어셈블리 110 : 제1 밸브

120 : 제2 밸브 200 : 흡입 플레넘

610 : 제어유닛 620 : 셀렉터

650, 670, 680 : 스위칭부 660 : 온도 센서

690 : 전류 감지기

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 형태에서는 구동축이 시계 및 반시계 방향 회전이 가능하고, 상기 구동축의 회전 방향에 따라 서로 다른 토크 특성을 출력하는 모터에 의해 동력을 받아 작동되는 압축기; 상기 모터의 출력 토크 특성을 선택하는 셀렉터; 상기 모터를 온-오프시키는 스위칭부; 그리고 상기 셀렉터를 제어하여 냉각 대상물의 상태에 적합한 토크 특성으로 상기 압축기를 구동시키는 제어유닛을 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템을 제공한다.

그리고 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에서는 (a) 구동축의 회전 방향에 따라 서로 다른 토크 특성을 가지는 모터가 장착된 압축기를 제1 토크 특성으로 기동하는 최초 기동 단계; (b) 상기 모터의 구동 토크 특성을 판단하는 단계; (c) 상기 (b)단계 수행 결과 상기 모터가 제1 토크 특성으로 구동되는 것으로 판단되는 경우, 압축기 구동 중에 제1 조건을 만족하면 압축기가 정지하는 단계; (d) 압축기가 정지된 상태에서 상기 제1 토크 특성으로 계속 운전하는 것이 적합한가를 판단하여 적합할 경우 모터의 구동 토크 특성을 유지하고 적합하지 않을 경우 제2 토크 특성으로 변환한 후, 제2 조건을 만족하면 압축기가 구동되는 단계를 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법을 제공한다.

이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.

도 1은 냉동 시스템을 간략하게 나타낸 구성도이다. 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 냉동 시스템의 간략한 구성을 설명한다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 냉동 시스템은 압축기(510), 제1 열교환기(520), 제2 열교환기(530), 그리고 팽창장치(540)를 포함하여 이루어진다. 물론, 상기 압축기(510)를 제어하는 압축기 제어부(미도시)를 포함한다.

상기 압축기(510)는 구동축이 시계 및 반시계 방향으로 회전이 가능하고, 상기 구동축의 회전 방향에 따라 서로 다른 토크 특성을 출력하는 모터에 의해 동력을 전달 받는다. 이러한 본 발명에 따른 압축기의 구성에 대해서는 상세하게 후술할 것이다. 상기 압축기 제어부는, 상기 모터의 출력 토크 특성을 선택하는 셀렉터, 상기 모터를 온-오프시키는 스위칭부, 그리고 상기 셀렉터를 제어하여 냉각 대상물의 상태에 적합한 토크 특성으로 상기 압축기를 구동시키는 마이콤을 포함하여 이루어진다. 이러한 압축기 제어부의 구성에 대해서도 역시 후술할 것이므로 여기서는 더 이상의 설명에 대해서는 생략한다.

상기 압축기(510)는 유입된 냉매를 고압으로 압축한 후에 토출함으로써 냉매가 냉동 시스템의 배관(550)을 통해 각 구성요소들을 경유할수 있도록 냉매에 유동력을 부여해 준다. 압축기(510)에서 응축된 냉매는 제1 열교환기(520)로 이동하며, 제1 열교환기(520)는 냉각 대상물과 열적으로 단열된 공기와 열교환함으로써 상기 압축기(510)에서 압축된 냉매를 응축시킨다. 이때 제1 팬(525)이 실외 공기를 제1 열교환기(520)로 송풍한다. 제1 열교환기(520)에서 응축된 냉매는 배관(550)을 통해 팽창장치(540)로 이동한다. 팽창장치(540)에서는 고압, 저온 상태의 응축된 냉매를 팽창시켜 저온 저압 상태의 냉매로 변환시킨다. 팽창장치(540)에서 팽창된 냉매는 제2 열교환기(530)로 유입되며, 제2 열교환기(530)에서 실내 열교환기와 열교환하면서 냉각 대상물의 열을 흡수하여 기화된다. 이때 제2 팬(535)이 제2 열교환기(530)와 열교환하여 차가워진 냉기를 냉각 대상물을 향해 토출하게 되므로 냉각 대상물은 냉각된다. 제2 열교환기(530)에서 기화된 저온 저압의 기체 냉매는 압축기(510)로 유입되며, 상기한 과정을 반복하면서 냉각 대상물을 지속적으로 냉각 시키게 된다.

한편, 도시하지는 않았지만, 본 발명에 다른 냉동 시스템은 몇 가지의 바이패스를 더 포함하여 이루어짐으로써 냉각 대상물을 따뜻하게 할 수도 있다. 이를 간단히 설명한다. 상기 바이패스는 도시하지는 않았지만, 압축기(510)에서 토출된 냉매가 제2 열교환기(530)로 직접 유입되도록 안내한다. 이때, 상기 바이패스에 의해 안내되는 냉매는 팽창장치(540)와 연결되지 않은 측을 통해서 제2 열교환기(530)에 직접 유입된다. 상기 바이패스에 의해 제2 열교환기(530)로 유입된 냉매는 제2 열교환기(530)에 의해 대상물과 열교환하면서 응축된다. 이때 고온 고압의 냉매는 냉각 대상물을 향해 열을 방출하면서 저온 고압의 액체 냉매로 된다. 이와 같이 제2 열교환기(530)에서 방출된 열은 상기 제2 팬(535)을 통해서 대상물로 토출되므로 대상물은 따뜻해진다. 제2 열교환기(530)에서 열교환된 냉매는 팽창장치(540)로 유입되어 저온 저압의 냉매로 변환된 후 제1 열교환기(520)로 유입된다. 제1 열교환기(520)에서 냉매는 실외 공기의 열을 흡수하여 기화된 후에 압축기(510)로 유입된다. 상기한 과정을 반복하면서 본 발명에 따른 냉동 시스템은 대상물을 지속적으로 따뜻하게 할 수 있다..

상기한 본 발명에 따른 냉동 시스템은 실내 공간을 냉방 또는 난방 시키는공기 조화 시스템, 그리고 식품 등을 보관하기 위해 소정의 챔버를 냉각시키는 냉장고 등에 사용될 수 있다. 한편, 냉동 시스템은 다양한 환경 조건에서 서로 다른 운전 특성, 좀더 상세하게는 모터의 토크 특성을 요구 받는다. 본 발명은 서로 다른 토크 특성을 요구 받는 다양한 환경 조건에서 최적의 토크 특성을 제공할 수 있는 압축기를 제공하며, 상기 압축기를 제어하는 제어 시스템 및 제어 방법을 제공한다.

이하에서는 이들에 대해 도면을 참조하여 하나 하나 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 압축기 제어 시스템의 일실시예를 간략하게 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 압축기 제어 시스템의 다른 실시예를 간략하게 나타낸 구성도이다. 이들 도면을 참조하여 본 발명에 따른 압축기 제어 시스템의 각 실시예들을 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 압축기 제어 시스템의 일실시예는 압축기, 셀렉터(620), 스위칭부(650), 그리고 제어유닛(610)을 포함하여 이루어진다. 상기 압축기는 동력을 발생하는 동력 발생부(10), 즉 모터와, 상기 동력 발생부(10)에 의해 동력을 전달 받아서 냉매를 압축한 후 토출하는 압축부를 포함하여 이루어진다. 상기 압축기에서 상기 압축부의 구성에 대해서는 이후에 도 4 내지 도 14c를 참조하여 좀더 상세히 설명하기로 하고, 여기서는 상기 모터에 대해 간단히 설명한다.

본 발명에 따른 압축기에 사용되는 모터는 구동축(13)이 시계 및 반시계 방향으로 회전 가능하며, 구동축(13)의 회전 방향에 따라 서로 다른 토크 특성을 출력할 수 있다. 이를 위해서 상기 모터는, 제1 단자(632)와 공통단자(631)를 연결하고, 상기 구동축(13)을 제1 토크 특성으로 회전시키는 제1 권선(634), 그리고 제2 단자(632)와 상기 공통단자(631)를 연결하고, 상기 구동축(13)을 제2 토크 특성으로 회전시키는 제2 권선(635)을 포함하여 이루어 진다. 여기서는 설명의 편의를 위해 상기 제1 토크가 상기 제2 토크 보다 큰 토크를 가진다고 가정하고, 제1 토크를 얻을 수 있을 때 즉, 제1 권선측으로 전원이 인가될 때 상기 구동축(13)이 반시계방향으로 회전한다고 가정한다. 본 발명에 따른 압축기에서 상기 구동축(13)이 반시계 방향으로 회전할 때에는 큰 토크를 얻을 수 있어야 하므로, 제1 권선(634)은 코일의 직경이 굵고 권선수도 많아야 한다. 이에 비해 구동축(13)이 시계 방향으로 회전할 대에는 토크는 작은 대신 운전 시의 효율이 매우 커야하므로, 제2 권선(635)은 제1 권선(634)에 비해서 직경이 작고 권선수도 작아야 한다. 이와 같이 구성되면, 커다란 토크를 필요로하는 초기 기동 시나, 냉동 대상물의 온도가 높거나 냉매의 온도가 높아서 냉매 순환 라인의 압력이 높을 때에 제1 권선(634)을 이용하여 구동축(13)을 반시계 방향으로 회전시킬 수 있게 된다. 그리고 상대적으로 작은 토크를 필요로 할 때, 즉 냉동 대상물의 온도가 낮거나 냉매의 온도가 낮아서 냉매 순환 라인의 압력이 낮을 때에 제2 권선(635)을 이용하여 구동축(13)을 시계 방향으로 회전시키면 된다. 이와 같이 제2 권선(635)을 이용하여 구동축(13)을 회전시키게 되면 제1 권선(634)을 이용하여 구동축(13)을 회전시킬 때 보다 출력 토크는 작은 대신 전력 소모량이 훨씬 감소되므로 냉동 시스템을 매우 경제적으로 가동할 수 있다.

상기 셀렉터(620)는 상기 제어유닛(610)의 제어에 의해서 상기 모터의 출력 토크 특성을 선택한다. 이를 위해 셀렉터(620)는 상기 제1 단자(633)와 연결되는 제1 접점(623), 상기 제2 단자(632)와 연결되는 제2 접점(622), 그리고 상기 제1 접점(623)과 제2 접점(622)에 선택적으로 연결되는 공통접점(621)을 포함하여 이루어진다. 셀렉터(620)가 이와 같이 구성되면, 상기 제어유닛(610)은 상기 모터를 주변 환경에 맞는 토크 특성을 출력할 수 있도록 상기 셀렉터(620)를 제어할 수 있게 된다. 즉, 주변 환경이 압축기가 큰 토크를 출력할 것을 요구한다면, 상기 제어유닛(610)은 상기 셀렉터(620)에 제어 신호(control signal)을 보내, 상기 공통접점(621)과 상기 제1 접점(623)을 연결한다. 그리고 주변 환경이 압축기를 경제적으로 운전할 것을 요구한다면, 상기 제어유닛(610)은 상기 셀렉터(620)에 제어 신호를 보내, 상기 공통접점(621)과 상기 제2 접점(622)을 연결한다.

스위칭부(650)는 상기 압축기의 모터를 온-오프(on-off)시킨다. 본 발명에 따른 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템에서 스위칭부(650)는 제어유닛(610)에 의해 제어된다. 즉, 제어유닛(610)이 외부 정보를 통해서 냉동 시스템의 가동 유무를 판단한 후에 냉동 시스템을 가동하고자 할 때에는 상기 스위칭부(650)에 제어 신호를 보내 상기 스위칭부(650)를 온시킨다. 그러면 상기 모터에 전원이 인가되는 회로가 닫히게 되므로 상기 모터는 상기 셀렉터(620)에 의해 선택된 권선 측으로 전원을 인가받으며 상기 구동축(13)은 제1 또는 제2 토크 중 어느 한 토크로 구동된다. 반면, 제어유닛(620)이 외부 정보를 통해서 냉동 시스템의 가동 유무를 판단한 후에 냉동 시스템의 가동을 멈추고자 할 때에는 상기 스위칭부(650)에 제어 신호를보내 상기 스위칭부(650)를 오프시킨다. 그러면 상기 모터에 전원이 인가되는 회로가 열리게 되므로 상기 모터에 전원이 인가되지 않으므로 모터의 가동이 중지된다.

본 발명에 따른 압축기 제어 시스템에서 상기 제어유닛(610)은 냉각 대상물의 정보를 통해서 상기 셀렉터(620)와 상기 스위칭부(650)을 제어하게 된다. 여기서 상기 냉각 대상물의 정보는 냉각 대상물에 대한 정보를 감지하는 수단, 예를 들면, 냉각 대상물의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하여 이루어진다. 도 2에서 온도 센서는 식품 보관 챔버 또는 실내 공간의 온도를 측정하여 상기 제어유닛(610)에 온도 정보를 전달한다. 그러면, 상기 제어유닛(610)은 상기 감지 수단, 예를 들면, 상기 온도 센서로 부터 전송받은 온도 정보를 바탕으로 상기 셀렉터(620)와 상기 스위칭부(650)를 제어한다.

한편, 상기 스위칭부(650)와 상기 모터 사이에는 과부하에 의해서 상기 모터가 손상되는 것을 방지하기 위해서 과부하 방지기(overload protector)가 직렬로 연결된다. 그리고, 상기 모터와 상기 셀렉터(620) 사이에는 다수개의 콘덴서(645)가 병렬로 연결된다. 도면의 미설명 부호 (646)은 P.T.C(Positive Temperature Coefficient)로써, 이는 초기에 과도로 유입되는 전류를 제한하여 효과적으로 회로를 보호하거나, 압축기의 스타팅 회로(starting circuit)에서 초기 기동 토크를 향상시켜 효과적으로 기동하는 것을 지원하는 역할을 한다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 압축기 제어 시스템의 작용을 간단히 살펴본다.

온도센서(60)에서 측정된 온도를 바탕으로 제어유닛(610)이 연산을 수행하여압축기를 기동하여야 할 경우에, 제어유닛(610)은 제어 신호를 상기 스위칭부(650)에 전달하여 스위칭부(650)를 온시킨다. 그러면, 상기 모터에 전원을 인가하는 회로는 닫히므로 모터에 전원이 인가되어 구동축(13)이 회전하면서 냉동 시스템이 가동된다. 여기서 스위칭부(650)가 온 되기 전에, 상기 셀렉터(620)의 공통접점(621)은 제1 접점(623)과 제2 접점(622) 중 어느 한 접점과 연결되어 있다. 이를 위해서 제어유닛(610)은 스위칭부(650)를 온시키기 전에 미리 셀렉터(620)를 제어할 수도 있고, 상기 셀렉터(620)가 냉동 시스템이 정지 되기 전의 상태를 지속적으로 유지하고 있을 수도 있을 것이다. 한편, 공통접점(621)이 제1 접점(623)과 연결되어 있는 상태에서 스위칭부(650)가 온 되면, 상기 모터는 제1 토크로 기동되며, 상기 공통접점(621)이 제2 접점(622)과 연결된 상태에서 스위칭부(650)가 온 되면, 상기 모터는 제2 토크로 기동될 것이다.

모터가 구동되면, 냉동 시스템이 가동된다. 소정 시간 동안 냉동 시스템이 가동되면, 상기 룸의 온도도 변화된다. 이러한 룸의 온도 변화는 상기 온도 센서(660)에 의해서 감지되며, 감지된 정보는 제어유닛(610)으로 전달된다. 그러면, 제어유닛(610)은 연산을 통해서, 현재의 토크로 운전을 계속할 것인지, 아니면 냉동 시스템을 정지 시킬 것인지, 토크를 변환하여 운전을 할 것인지 등의 냉동 시스템의 운전 방법을 결정하게 된다. 이때, 제어유닛(610)에서 토크를 변환하여 운전을 하기로 결정한 경우, 상기 제어유닛(610)은 먼저 스위칭부(650)에 제어 신호를 보내 스위칭부(650)를 오프시킨 후, 상기 셀렉터(620)에 제어 신호를 보내 공통접점(621)과 타 접점들(622, 623) 간의 연결 상태를 변경시키게 된다. 연결 상태가변경된 후에는 다시 스위칭부(650)를 온시키게 되며, 스위칭부(650)가 온 되면, 토크 특성이 변환된 상태로 압축기가 운전된다. 그러므로 본 발명에 따른 압축기 제어 시스템의 일실시예는 냉각 대상물의 상태에 맞추어서 냉동 시스템을 가동할 수 있게 된다. 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 압축기 제어 시스템의 일실시예를 제어하는 방법에 대해서는 이후에 좀더 구체적으로 기술될 것이다.

한편, 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 압축기 제어 시스템의 다른 실시예는 제어유닛(610), 셀렉터(620), 압축기의 동력 발생부(10), 그리고 스위칭부(670)를 포함하여 이루어진다. 여기서 상기 제어유닛(610)과 셀렉터(620), 그리고 동력 발생부(10)의 구성은 상기 도 2를 참조하여 설명된 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다. 이하에서는 상기 도 2를 참조하여 설명된 실시예와 다른 구성을 중심으로 설명한다.

본 발명에 따른 압축기 제어 시스템의 다른 실시예에서, 상기 스위칭부(670)는 도 3에 도시된 바와 같이 냉동 대상물의 온도에 따라서 접점이 온-오프되는 써모스탯(thermostat)을 포함하여 이루어진다. 여기서 상기 써모스탯은 예를 들면 바이메탈(bimetal)을 포함하여 이루어진다. 이러한 스위칭부(670)는 예를 들면 냉동 대상물, 예를 들면 실내 또는 식품이 보관된 룸의 온도가 소정 온도 이상 높아지면 접점이 닫히고, 온도가 소정 온도 이하로 낮아지면 접점이 열리도록 구성된다. 스위칭부(670)가 이와 같이 구성되면 제어유닛(610)의 제어 없이도 상기 룸의 상황에 따라서 모터가 구동되거나 정지된다. 상기와 같이 구성되면, 시간의 경과를 체크하여 상기 제어유닛(610)이 셀렉터(620)를 제어함으로써 냉동 시스템을 효과적으로가동할 수 있다.

한편, 압축기 제어 시스템의 다른 실시예는 상기 모터의 온-오프 여부를 판단하는 수단을 더 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 판단 수단은 상기 스위칭부(670)를 경유하는 전류를 감지하는 전류 감지기(690)를 포함하여 이루어진다. 이와 같이 구성되면, 상기 룸의 온도가 높아지거나 낮아져 상기 스위칭부(670)가 온 또는 오프 되었을 때, 상기 전류 감지기(690)가 모터의 가동 여부를 감지한 후 그 정보를 제어유닛(610)에 전달할 수 있게 된다. 그러면, 제어유닛(610)은 상기한 모터 구동 여부에 관한 정보를 가지고 있으면서, 시간의 경과를 체크하여 상기 셀렉터(620)를 제어함으로써 더욱 효과적으로 냉동 시스템을 제어할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 압축기 제어 시스템의 다른 실시예는 상기 스위칭부(670)와 직렬로 연결되는 제2 스위칭부(680)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 제2 스위칭부(680)는 상기 스위칭부(670)과는 달리 제어유닛(610)에 의해 제어 되어 온-오프된다. 이와 같이 제2 스위칭부(680)가 더 구비되면, 제어유닛(610)은 시간의 경과 정도를 토대로 상기 셀렉터(620)를 제어함과 함께, 상기 제2 스위칭부(680)를 제어하여 모터를 강제로 정지시킬 수 있게 된다. 여기서, 상기 제어유닛(610)은 모터의 구동 중 상기 제2 스위칭부(680)의 접점을 열어서 모터를 강제로 정지시킬 수는 있지만, 모터의 정지 중 상기 모터를 항상 강제로 구동시킬 수는 없다. 왜냐하면, 모터가 구동되지 않는 경우는 스위칭부(670)가 열려 있거나, 제2 스위칭부(680)가 열려 있거나 한 경우인데, 스위칭부(670)가 열려 있는 경우에는 상기 제어유닛(610)이 상기 제2 스위칭부(680)의 접점을 닫더라도 상기 모터가 구동되지 않기 때문이다. 그러므로 본 발명에 따른 압축기 제어 시스템의 다른 실시예는 제어유닛(610)이 시간의 경과를 체크하고, 모터의 가동 중에 시간 경과에 대한 정보를 바탕으로 압축기를 제어하는 방식을 취하고 있다.

이하에서는 상기와 같은 구조를 가지는 압축기 제어 시스템의 다른 실시예의 작용을 간단히 살펴본다.

예를 들어, 상기 룸의 온도가 올라가면, 상기 스위칭부(670)가 자동으로 온 되어 상기 모터가 구동된다. 물론, 상기 모터의 구동 전에, 도 2를 참조하여 설명된 실시예와 같이 상기 셀렉터(620)의 공통접점(621)은 다른 어느 한 접점과 연결되어 있다. 만약, 공통접점(621)이 상기 제1 접점(623)과 연결되어 있다고 가정하면, 상기 모터는 스위칭부(670)가 온 되자 마자 제1 토크로 기동된다. 상기 모터가 기동하면 전류 감지기(690)는 모터의 기동 사실을 제어유닛(610)에 전달한다. 제어유닛(610)은 상기 모터가 구동되고 있음을 인지하고 있으면서, 시간의 경과를 체크한다. 제어유닛(610)은 소정 시간이 경과한 후에 상기 제2 스위칭부(680)에 제어 신호를 보내 상기 모터를 강제로 정지시키거나, 상기 모터를 정지시킨 후에 셀렉터(620)에 제어 신호를 보내 토크 특성을 변환 할 수 있다. 셀렉터(620)에 의해 모터의 토크 특성이 변환된 후에는, 제2 스위칭부(680)를 제어하여 다시 모터를 구동할 수 있다. 물론, 소정 시간이 경과된 후에 상기 써모스탯의 작용으로 상기 스위칭부(670)의 접점이 자동으로 열리게 되면서 상기 모터가 정지될 수도 있다. 그러므로 본 발명에 따른 압축기의 제어 시스템은 상기 룸의 온도에 냉동 시스템이즉각적으로 반응하여 상황에 맞는 운전을 하게 된다. 물론, 본 발명에 따른 압축기의 제어 시스템의 다른 실시예에서는 상기 모터의 구동 유무와 시간의 경과 정도를 토대로한 치밀한 제어 알고리즘을 요한다. 압축기 제어 시스템의 다른 실시예의 운전 방법에 대해서는 이하에서 좀더 상세하게 설명할 것이다.

이하에서는 본 발명에 따른 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템에서 압축기의 구성에 대해 도면을 참조하여 좀더 구체적으로 설명한다.

도 4는 도 2 또는 도 3의 압축기의 일실시예를 간략하게 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4의 압축기에서 압축부를 나타낸 분해 사시도이다.

먼저 도 4에 도시된 바와 같이, 압축기는 케이스(1)와 상기 케이스(1)의 내부에 위치하는 동력발생부(10), 즉 모터와 압축부(20)로 이루어진다. 도 4에서 상기 동력발생부(10)는 압축기의 상부에 상기 압축부(20)는 압축기의 하부에 위치하나 필요에 따라 이들의 위치들은 서로 바뀔 수 있다. 상기 케이스(1)의 상부와 하부에는 각각 상부캡(3)과 하부캡(5)이 설치되어, 밀폐된 내부공간을 형성한다. 작업 유체를 흡입하는 흡입관(7)은 상기 케이스(1)의 일측에 설치되고, 또한 냉매로부터 윤활유를 분리하는 어큐물레이터(8)에 연결된다. 그리고, 상기 상부캡(3)의 중심에는 압축된 유체가 토출되는 토출관(9)이 설치된다. 또한 상기 하부캡(5)에는 마찰 운동하는 부재의 윤활 및 냉각을 위해 일정량의 윤활유(O)가 채워진다. 이 때, 상기 구동축(40)의 단부는 상기 윤활유(O)에 잠겨져 있다.

상기 동력발생부(10)는 상기 케이스(1)에 고정되는 스테이터(11)와, 상기 스테이터(11)의 내부에 회전 가능하게 지지되는 로터(12)와, 상기 로터(12)에 압입되는 구동축(13)을 포함한다. 상기 로터(12)는 전자기력에 의해 회전하며, 상기 구동축(13)은 로터(12)의 회전력을 상기 압축부(20)에 전달한다. 상기 스테이터(20)에 외부 전원을 공급하기 위해, 상기 상부캡(3)에 터미널(4)이 설치된다.

상기 압축부(20)는 크게 상기 케이스(1)에 고정되는 실린더(21), 상기 실린더(21)내부에 위치되는 롤러(22), 및 상기 실린더(21)의 상하부에 각각 설치되는 상부 및 하부 베어링(24,25)으로 이루어진다. 이러한 압축부(20)를 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 실린더(21)는 소정 크기의 내부체적을 가지며 압축되는 유체의 압력을 견딜수 있도록 충분한 강도를 갖는다. 상기 실린더(21)는 또한 상기 내부체적내에 상기 구동축(13)에 형성되는 편심부(13a)를 수용한다. 상기 편심부(13a)는 일종의 편심된 캠으로서, 상기 구동축(13)의 회전 중심으로부터 일정거리만큼 이격된 중심을 갖는다. 그리고, 상기 실린더(21)에 이의 내주면으로부터 일정 깊이로 연장되는 홈(21b)이 형성된다. 상기 홈(21b)에는 후술되는 베인(23)이 설치된다. 상기 홈(21b)은 상기 c을 완전히 수용할 수 있도록 충분한 길이를 갖는다. 상기 실린더(21)에는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 유체챔버(29)와 연통하는 흡입포트(27)가 형성된다. 상기 흡입포트(27)는 압축될 유체를 상기 유체챔버(29)로 안내하는 역할을 한다. 상기 흡입포트(27)는 압축기 외부의 유체가 상기 챔버(29)내에 유입도록 상기 흡입관(7)과 연결된다. 보다 상세하게는, 상기 흡입관(7)은 연결관(7a)을 통해 상기 흡입포트(27)와 연결되어 압축 전의 유체를 상기 유체챔버(29) 내로 공급한다.

상기 롤러(22)는 실린더(21)의 내경보다 작은 외경을 갖는 링 부재이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 롤러(22)는 상기 실린더(21)의 내주면에 접하며 상기 편심부(13a)에 회전가능하게 결합된다. 따라서 상기 롤러(22)는 구동축(13)이 회전할 때 상기 편심부(13a)의 외주면상에서 자전하면서 상기 실린더(21)의 내주면상에서 구름운동한다. 또한 상기 구름운동동안 상기 롤러(22)는 동시에 상기 회전중심(O)에 대해 상기 편심부(13a)에 의해 소정거리로 이격되어 공전한다. 이와 같은 롤러(22)의 외주면은 상기 편심부(13a)에 의해 항상 실린더 내주면과 접하고 있으므로 롤러(22)의 외주면 및 실린더 내주면은 상기 내부체적내에 별도의 유체챔버(29)를 형성한다. 이 유체챔버(29)는 로터리 압축기에서 유체의 흡입 및 압축에 이용된다.

상기 베인(23)은 앞서 언급된 바와 같이 상기 실린더(21)의 홈(21b)내에 설치된다. 또한 상기 홈(21b)내에는 상기 베인(23)을 탄성적으로 지지하도록 탄성부재(23a)가 설치되며, 상기 베인(23)은 상기 롤러(22)와 계속적으로 접촉한다. 즉, 상기 탄성부재(23a)는 일단이 상기 실린더(21)에 고정되고 타단이 상기 c에 결합되어, 상기 베인(23)을 롤러(22) 측으로 밀어낸다. 따라서 상기 베인(23)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 유체챔버(29)를 2개의 독립적인 공간들(29a,29b)로 분할한다. 상기 구동축(13)의 회전 즉, 상기 롤러(22)의 공전 동안 상기 공간들(29a,29b)의 크기는 변화하나 상보적(complementary)이다. 즉, 상기 롤러(22)가 시계방향으로 회전하는 경우, 어느 하나의 공간(29a)은 점점 축소하는 반면 상기 다른 하나의 공간(29b)은 상대적으로 점점 증가된다. 그러나 상기 공간들(29a,29b)의 합은 항상일정하며 상기 소정의 유체챔버(29)의 크기와 대체적으로 일치한다. 이와 같은 공간들(29a,29b)은 구동축의 회전방향중 어느 하나(즉, 시계 또는 반시계방향)에서 각각 유체를 흡입하는 흡입실과 유체를 압축하는 압축실로 상대적으로 작용한다. 따라서 앞서 설명된 바와 같이 상기 롤러(22)의 회전에 따라 상기 공간들(29a,29b)중 압축실은 이전에 흡입된 유체를 압축하도록 점점 축소되며 흡입실은 상대적으로 유체를 새롭게 흡입하도록 점차적으로 확장된다. 만일 롤러(22)의 회전방향이 역전되면 이와 같은 각 공간들(29a,29b)의 기능도 서로 바뀐다. 즉, 상기 롤러(22)가 반시계 방향으로 공전하면 상기 롤러(22)의 우측 공간(29b)이 압축실이 되고, 상기 롤러(22)가 시계방향으로 공전하면 좌측 공간(29a)이 토출부가 된다.

상기 상부 베어링(24)과 하부 베어링(25)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 실린더(21)의 상하부에 설치되며 슬리브(sleeve) 및 그 내부에 형성된 관통공 (24b,25b)을 이용하여 상기 구동축(13)을 회전가능하게 지지한다. 보다 상세하게는, 상기 상하부 베어링(24,25)과 상기 실린더(21)는 서로 대응되도록 형성된 다수개의 체결공들(24a,25a,21a)을 포함한다. 그리고 볼트와 너트와 같은 체결부재를 사용하여 상기 실린더(21) 및 상하부베어링(24,25)은 상기 실린너 내부체적 특히, 상기 유체챔버(29)가 밀폐되도록 서로 견고하게 체결된다.

상기 상부 베어링(24)에는 토출포트들(26a,26b)이 형성된다. 상기 토출포트(26a,26b)는 압축된 유체가 토출될 수 있도록 상기 유체챔버(29)와 연통된다. 상기 토출포트들(26a,26b)은 상기 유체챔버(29)와 직접 연통될 수 있으며 다른 한편, 상기 실린더(21) 및 상부베어링(24)에 형성되는 소정길이 유로(21d)를 통해상기 유체챔버(29)와 연통될 수 있다. 그리고 이러한 토출포트들(26a,26b)을 개폐하도록 상기 상부 베어링(24)에 토출밸브(26c,26d)가 설치된다. 상기 토출밸브(26c,26d)는 상기 챔버(29)의 압력이 일정 압력 이상일 경우에만 상기 토출포트(26a,26b)를 선택적으로 개방한다. 이를 위해, 상기 토출밸브(26c,26d)는, 일단은 상기 토출포트(26a,26b) 부근에 고정되며 타단은 자유롭게 변형가능한 판 스프링인 것이 바람직하다. 상기 토출밸브(26c,26d)의 상부에 상기 밸브들이 안정적으로 작동하도록 그 변형량을 제한하는 리테이너(26e, 26f)가 설치될 수도 있다. 상기 리테이너(26e, 26f)는 토출밸브(26c, 26d)의 안정된 작동을 보장하기 위한 것으로, 상기 토출밸브(26c, 26d)와 접촉 가능하게 설치되어, 상기 토출밸브(26c, 26d)의 열림정도를 제한한다. 상기 리테이너(26e, 26f)가 없을 경우, 상기 토출밸브(26c, 26d)가 고압으로 인해 과도하게 휘어질 우려가 있다. 이 경우, 상기 토출밸브(26c, 26d)의 작동에 신뢰성이 떨어지게 된다.

상기 상부 베어링(24)의 상부에 머플러(140)가 설치된다. 상기 머플러(140)는 압축 가스의 토출시 발생하는 소음을 저감한다. 이를 위해, 상기 머플러(140)는 토출포트(26a, 26b)의 상부 공간을 감싸며, 일측에 별도의 토출구(141)가 형성된다.

한편, 상기 롤러(22)의 공전방향과 상기 흡입포트(27)의 위치는 본 발명의 목적을 달성하는데 있어서 아주 주요한 인자이다. 이하, 이들의 상관관계를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 6a는 도 4의 압축기에서 롤러가 반시계 방향으로 공전할 때의 실린더 내부를 나타낸 횡단면이다. 도 6a에 도시된 바에 따르면, 상기 유체챔버(29)는 베인(23)과 롤러(22)에 의해 2 부분(29a, 29b)으로 구획되고, 상기 베인(23)을 중심으로 그 양측에 토출포트(26a,26b)가 각각 하나씩 위치한다. 이것은 상기 롤러(22)의 공전방향에 관계없이 항상 가스를 압축하기 위함이다. 즉, 상기 롤러(22)가 어느 방향으로 공전하더라도, 상기 흡입포트(27)와 베인(23) 사이에 하나의 토출포트(26a,26b)는 존재하게 된다. 이 때, 상기 베인(23)과 임의의 토출포트(26a,26b)와의 거리는 서로 같은 것이 바람직하다.

여기서, 상기 압축실(200)은 베인(23)과 롤러(22)에 의해 흡입포트(27)를 통해 가스가 흡입되는 흡입부와, 임의의 토출포트(26a, 26b)를 통해 압축 가스가 토출되는 토출부로 구획된다. 이 때, 상기 흡입부와 토출부는 상기 롤러(22)의 공전방향에 따라 결정된다. 즉, 상기 롤러(22)가 반시계방향으로 공전하면 상기 롤러(22)의 우측 공간(210)이 토출부가 되고, 상기 롤러(22)가 시계방향으로 공전하면 좌측 공간(220)이 토출부가 된다.

한편, 압축용량은 상기 토출부(29a, 29b)의 용적에 의해 결정된다. 여기서, 상기 토출부(29a, 29b)의 용적을 정확하게 정의하면, 상기 흡입포트(27)로부터 베인(23)까지 상기 실린더(50)와 롤러(22)에 의해 둘러싸인 공간의 체적이다. 따라서, 상기 압축용량은 흡입포트(27)의 위치에 따라 결정된다.

일례로, 상기 흡입포트(27)가 베인(23)을 지나는 가상선 상에 위치할 경우, 즉 대략 180상에 위치할 경우, 상기 압축실(200)은 동일한 용적을 갖는 두 부분으로 양분된다. 따라서, 상기 롤러(22)가 어느 방향으로 공전하더라도 압축용량은서로 동일하다.

그런데, 상기 흡입포트(27)가 베인(23)을 지나는 가상선을 기준으로 어느 일측에 위치할 경우, 상기 유체챔버(29)는 용적이 다른 두 부분으로 나누어진다. 즉, 도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 유체챔버(29)는 베인(23)으로부터 흡입포트(27)까지의 거리가 가까운 좌측 공간(29a)과, 상기 베인(23)으로부터 흡입포트(27)까지의 거리가 먼 우측 공간(29b)으로 나누어진다. 이 때, 상기 공간(29a, 29b)들은 롤러(22)의 공전방향에 따라 각각 토출부가 되며, 따라서 상기 토출부는 용적이 큰 고압 토출부(29b)와 용적이 작은 저압 토출부(29a)로 나누어진다. 이것은 본 발명에 따른 로터리 압축기가 상기 롤러(22)의 공전방향에 따라 이중 용량을 갖는다는 것을 의미한다.

이 때, 상기 흡입포트(27)의 위치는 고압 토출부(29b)와 저압 토출부(29a)의 압축비에 따라 결정된다. 일례로, 본 발명은 상기 흡입포트(27)가 베인(23)을 지나는 가상선으로부터 시계방향으로 180°~300°사이의 범위에 위치하는 것을 제시한다. 이 경우, 상기 압축비가 50:50일 경우, 전술한 바와 같이, 상기 흡입포트(27)는 180°상에 위치하게 된다. 그리고, 상기 압축비가 75:25일 경우, 상기 흡입포트(27)는 27°상에 위치하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 로터리 압축기의 작용을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 6a 내지 6c는 본 발명에 따른 로터리 압축기에 있어서 롤러가 반시계방향으로 공전할 때의 작용을 순차적으로 도시한 횡단면도이다. 도 6a는 흡입 개시단계를 도시한 것이고, 도 6b는 압축 및 토출단계를 도시한 것이며, 도 6c는 토출 종료단계를 도시한 것이다.

먼저, 상기 롤러(22)는 구동축(13)의 회전으로 인해, 상기 실린더(50)의 내주면을 따라 구름운동을 하면서 반시계방향으로 공전한다. 이 과정 중, 상기 흡입포트(27)가 개방되며, 상기 흡입포트(27)를 통해 가스가 상기 압축실로 흡입된다. 이 때, 가스는 상기 롤러(22)에 의해 고압 토출부(29b)로 흡입된다. 이것은 도 6a에 도시된 바와 같다.

다음, 상기 롤러(22)가 계속 공전함에 따라, 상기 고압 토출부(29b)의 용적이 줄어들면서 상기 고압 토출부(29b)의 가스가 압축된다. 이 과정 중, 상기 베인(23)은 스프링(23a)과 롤러(22)에 의해 탄력적으로 상하 운동을 하면서 상기 고압 토출부(29b)의 기밀을 유지한다. 이와 동시에, 상기 흡입포트(27)를 통해 새로운 가스가 계속 흡입된다.

이 후, 상기 고압 토출부(29b)의 압력이 일정 압력 이상이 되면, 상기 고압 토출부(29b) 측의 토출밸브(26d) 개방된다. 따라서, 상기 고압 토출부(29b)의 가스는 토출포트(26b)를 통해 머플러로 토출되기 시작한다. 이것은 도 6b에 도시된 바와 같다.

이 후, 상기 롤러(22)가 계속 공전함에 따라, 상기 고압 토출부(29b)의 가스는 모두 상기 토출포트(26b)를 통해 머플러로 토출된다. 상기 토출포트(26b)를 통해 가스가 모두 토출되고 나면, 상기 토출밸브(26d)는 자체 탄성에 의해 상기 토출포트(26b)를 폐쇄하게 된다. 이것은 도 6c에 도시된 바와 같다.

이 후, 상기 롤러(22)는 계속 반시계방향으로 공전하게 되고, 이에 따라 가스는, 전술한 바와 같이, 흡입, 압축, 토출 과정을 거치면서 상기 머플러로 토출된다.

한편, 도 7a 내지 7b는 본 발명에 따른 로터리 압축기에 있어서 롤러가 시계방향으로 공전할 때의 작용을 순차적으로 도시한 횡단면도이다. 도 7a는 흡입 개시단계를 도시한 것이고, 도 7b는 압축 및 토출단계를 도시한 것이다.

상기 롤러(22)는 구동축(13)의 역회전으로 인해, 상기 실린더(21)의 내주면을 따라 구름운동을 하면서 시계방향으로 공전한다. 이 과정 중, 상기 흡입포트(27)가 개방되며, 상기 흡입포트(27)를 통해 가스가 상기 압축실로 흡입된다. 이 때, 가스는 상기 롤러(22)에 의해 저압 토출부(29a)로 흡입된다.

다음, 상기 롤러(22)가 계속 공전함에 따라, 상기 저압 토출부(29a)의 용적이 줄어들면서 상기 저압 토출부(29a)의 가스가 압축된다. 이와 동시에, 상기 흡입포트(27)를 통해 새로운 가스가 계속 흡입된다.

이 후, 상기 저압 토출부(29a)의 압력이 일정 압력 이상이 되면, 상기 저압 토출부(29a) 측의 토출밸브(26c)가 개방된다. 따라서, 상기 저압 토출부(29a)의 가스는 토출포트(26a)를 통해 머플러로 토출되기 시작한다. 이것은 도 7b에 도시된 바와 같다.

이 후, 상기 롤러(22)가 계속 공전함에 따라, 상기 저압 토출부(29a)의 가스는 모두 상기 토출포트(26a)를 통해 머플러로 토출된다. 상기 토출포트(26a)를 통해 가스가 모두 토출되고 나면, 상기 토출밸브(26c)는 자체 탄성에 의해 상기 토출포트(26a)를 폐쇄하게 된다.

이 후, 상기 롤러(22)는 계속 시계방향으로 공전하게 되고, 이에 따라 가스는, 전술한 바와 같이, 흡입, 압축, 토출 과정을 거치면서 상기 머플러로 토출된다.

다음, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 머플러(140) 내부의 압축 가스는 토출구(141)를 통해 케이스(1)의 내부 공간으로 토출된다. 계속해서, 상기 압축 가스는 로터(12)와 스테이터(11) 사이의 공간이나 또는 상기 스테이터(11)와 케이스(1) 사이의 공간을 통해 상부로 이동한다. 이 후, 상기 압축 가스는 토출관(9)을 통해 소정의 목적지로 이동한다.

한편, 도 8에는 본 발명에 따른 압축기의 제어 시스템에서 압축기의 다른 실시예가 도시되어 있다. 이하에서는 이에 대해 상세히 설명한다. 도 8은 본 압축기의 구성을 도시한 종단면도이고, 도 9는 압축기의 압축부를 나타내는 분해 사시도이며, 도 10은 압축부를 나타내는 단면도이다.

압축기의 다른 실시예는 도 8에 도시된 바와 같이 동력 발생부(10), 압축부(20)를 포함하여 이루어지는데, 상기 압축부(20)는 실린더(21), 상하부 베어링(24, 25), 밸브 어셈블리(100)를 포함하여 이루어진다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 도 4 내지 도 7c를 참조하여 설명된 실시예와 동일한 구성에 대해서는 그 설명을 생략하며, 상기 실시예와 다른 구성을 가지는 부분을 중심으로 설명한다.

상기 상부 베어링(24)에는 토출포트들(26a,26b)이 형성된다. 상기 토출포트(26a,26b)는 압축된 유체가 토출될 수 있도록 상기 유체챔버(29)와 연통된다. 상기 토출포트들(26a,26b)은 상기 유체챔버(29)와 직접 연통될 수 있으며 다른 한편, 실린더(21) 및 상부베어링(24)에 형성되는 소정길이 유로(21d)를 통해 상기 유체챔버(29)와 연통될 수 있다. 그리고 이러한 토출포트들(26a,26b)을 개폐하도록 상기 상부 베어링(24)에 토출밸브(26c,26d)가 설치된다. 상기 토출밸브(26c,26d)는 상기 챔버(29)의 압력이 일정 압력 이상일 경우에만 상기 토출포트(26a,26b)를 선택적으로 개방한다. 이를 위해, 상기 토출밸브(26c,26d)는, 일단은 상기 토출포트(26a,26b) 부근에 고정되며 타단은 자유롭게 변형가능한 판 스프링인 것이 바람직하다. 도시되지는 않았으나 상기 토출밸브(26c,26d)의 상부에 상기 밸브들이 안정적으로 작동하도록 그 변형량을 제한하는 리테이너가 설치될 수도 있다. 또한, 상기 상부 베어링(24)의 상부에는 압축된 유체의 토출시 발생하는 소음을 감소시키는 머플러(도시안됨)가 설치될 수 있다.

상기 하부 베어링(25)에는 상기 유체챔버(29)와 연통하는 흡입포트들(27a,27b,27c)이 형성된다. 상기 흡입포트들(27a,27b,27c)은 압축될 유체를 상기 유체챔버(29)로 안내하는 역할을 한다. 상기 흡입포트들(27a,27b,27c)은 압축기 외부의 유체가 상기 챔버(29)내에 유입도록 상기 흡입관(7)과 연결된다. 보다 상세하게는, 상기 흡입관(7)은 다수개의 보조관(7a)으로 분기되어 상기 흡입포트들(27)에 각각 연결된다. 필요한 경우, 상기 토출포트(26a,26b)가 하부 베어링(25)에 상기 흡입 포트(27a,27b,27c)가 상부베어링(24)에 형성될 수도 있다.

한편, 상기 흡입포트들(27a,27b,27c)이 상기 실린더(21)내의 유체챔버(29)내에 유체를 공급할 수 있도록 상기 흡입포트들(27a,27b,27c)과 연통되고,유체챔버(29) 내로 유입될 유체를 예비적으로 저장하는 플레넘(200)을 가지는 것이 바람직하다.

상기 흡입 플레넘(200)은 유체를 공급할 수 있도록 상기 흡입 포트들(27a,27b,27c) 모두와 직접적으로 연통된다. 따라서 상기 흡입 플레넘(200)은 상기 흡입 포트들(27a,27b,27c)에 인접하게 하부 베어링(25)의 하부에 장착된다. 도면에서 상기 흡입포트들(27a,27b,27c)이 하부 베어링(25)에 형성되어 있으나 필요에 따라 상부베어링(24)에 형성될 수 있으며 이러한 경우 상기 흡입플레넘(200)은 상기 상부베어링(24)에 장착된다. 상기 플레넘(200)은 상기 베어링(25)에 용접에 의해 직접 고정될 수 있으며, 체결부재를 이용하여 상기 실린더(21), 상하부 베어링(24,25), 벨브 어셈블리(100)와 함께 체결될 수도 있다. 상기 하부 베어링(24)의 슬리브(sleeve)(25d)는 상기 구동축(13)을 윤활하기 위하여 상기 케이스(1) 하부의 윤활유에 잠겨야 한다. 따라서 상기 흡입플레넘(200)은 상기 슬리브를 위한 관통공(200a)을 포함한다. 상기 플레넘(200)의 체적은 유체를 안정적으로 공급하기 위하여 상기 유체챔버(29) 체적의 100%-400%인 것이 바람직하다. 상기 흡입 플레넘(200)은 또한 유체를 저장하기 위하여 상기 흡입관(7)과 연결된다. 보다 상세하게는, 상기 흡입 플레넘(200)은 소정의 유로를 통해 상기 흡입관(7)과 연결될 수 있다. 이러한 경우, 상기 유로는 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(21), 상기 밸브 어셈블리(100) 및 상기 하부 베어링(25)을 관통하여 형성될 수 있다. 즉, 상기 유로는 상기 실린더(21)의 흡입홀(21c), 상기 제 2 밸브의 흡입홀(122), 및 상기 하부베어링의 흡입공(25c)로 이루어진다.

이와 같은 흡입 플레넘(200)은 일정량의 유체를 항상 저장하는 공간을 형성함으로서 흡입유체의 압력변화를 완충하며 유체를 안정적으로 상기 흡입포트(27a,27b,27c)에 공급할 수 있다. 또한 상기 흡입 플레넘(200)은 저장된 유체로부터 분리되는 오일을 수용할 수 있으며 이에 따라 상기 어큐물레이터(8)를 보조하거나 대신할 수 있다.

이와 같은 흡입 및 토출포트들(26,27)은 로터리 압축기의 압축용량의 결정에 있어서 중요한 요소가 되며 도 11을 참조하여 다음에서 보다 상세하게 설명된다. 도 11은 상기 흡입포트(27)를 명확하게 보여주도록 밸브 어셈블리(100)없이 상기 하부 베어링(25)과 결합된 실린더(21)를 도시한다.

먼저 본 발명의 압축기는 적어도 2개 이상의 토출포트(26a,26b)를 포함한다. 도시된 바와 같이 상기 롤러(22)가 어느 방향으로 공전하더라도, 그 공전경로내에 위치하는 흡입포트와 베인(23)사이에 하나의 토출포트가 존재하여야 압축된 유체를 토출할 수 있다. 따라서 각 회전방향에 대해 하나의 토출포트가 필요하며, 이는 본 발명의 압축기가 상기 롤러(22)의 공전방향(즉, 구동축(13)의 회전방향)에 관계없이 유체를 토출할 수 있게 한다. 한편, 앞서 설명된 바와 같이 상기 공간들(29a,29b)중 압축실은 상기 롤러(22)가 상기 베인(23)에 가까이 접근해 갈수록 유체가 압축되도록 점점 작아진다. 따라서 최대한 압축된 유체를 토출하기 위하여 상기 토출포트(26a,26b)는 상기 베인(23)의 근처에 서로 대향되게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 도시된 바와 같이 상기 토출포트(26a,26b)는 상기 베인(23)의 좌우측에 각각 위치된다. 그리고 상기 토출포트(26a,26b)는 가능한 한 상기베인(23)에 근접하게 위치되는 것이 바람직하다.

이러한 토출포트(26a,26b)와 롤러(22)사이에서 유체가 압축될 수 있도록 상기 흡입포트(27)는 적절하게 위치된다. 실제적으로 로터리 압축기에서 유체는 어느 하나의 흡입포트에서부터 상기 롤러(22)의 공전경로내에 위치하는 임의의 토출포트까지 압축된다. 즉, 해당 토출포트에 대한 흡입포트의 상대위치가 압축용량을 결정하며, 이에 따라 회전방향에 따라 서로 다른 흡입포트들(27)을 사용함으로서 2개의 압축용량을 얻을 수 있다. 따라서 본 발명의 압축기는 상기 2개의 토출포트(26a,26b)에 각각 대응하는 2개의 제 1 및 제 2 흡입포트(27a,27b)를 가지며, 이들 흡입포트들은 중심(O)에 대해 서로 다른 2개의 압축용량을 위해 서로 소정각도로 이격된다.

바람직하게는 상기 제 1 흡입포트(27a)는 상기 베인(23) 근처에 위치된다. 이에 따라 상기 롤러(22)는 어느 한 방향 회전(도면상 반시계 방향)에서 상기 제 1 흡입포트(27a)에서부터 상기 베인(23) 건너편에 위치하는 제 2 토출포트(26b)까지 유체를 압축한다. 이러한 제 1 흡입포트(27a)에 의해 상기 롤러(22)는 상기 챔버(29) 전체를 이용하여 압축을 하며, 이에 따라 압축기는 반시계 방향의 회전에서 최대 압축용량을 갖는다. 즉, 상기 챔버(29) 전체 체적만큼의 냉매가 압축된다. 이와 같은 제 1 흡입포트(27a)는 실제적으로 상기 베인(23)으로부터 시계 또는 반시계 방향으로 10°의 각도(θ1)로 이격된다. 본 발명의 도면들에서는 반시계방향으로 상기 각도(θ1)만큼 이격된 제 1 흡입포트(27a)가 도시된다. 이러한 이격각도(θ1)에서 상기 베인(23)과의 간섭없이 상기 유체챔버(29)전체가 압축에이용될 수 있다.

상기 제 2 흡입포트(27b)는 상기 제 1 흡입 포트(27a)로부터 상기 중심(O)에 대해 소정각도로 이격된다. 상기 롤러(22)는 시계방향 회전중 제 2 흡입포트(27b)로터 상기 제 1 토출포트(26a)까지 유체를 압축한다. 상기 제 2 흡입포트(27b)는 상기 베인(22)으로부터 시계방향으로 상당한 각도로 이격되어 있으므로 상기 롤러(22)는 상기 챔버(29)의 일부분만을 이용하여 압축하며 이에 따라 반시계 방향보다 적은 압축용량을 낸다. 즉, 상기 챔버(29)의 일부체적만큼의 냉매가 압축된다. 바람직하게는 상기 제 2 흡입포트(27b)는 상기 베인(23)으로부터 시계 또는 반시계방향으로 90°-180°범위를 갖는 각도(θ2)로 이격된다. 또한 상기 제 2 흡입포트(27b)는 각 회전방향에서의 적절한 압축용량의 차이 및 서로 간의 간섭배제를 위하여 상기 제 1 흡입포트(27)에 대향되게 위치되는 것이 더욱 바람직하다.

도 11에 도시된 바와 같이, 상기 흡입포트들(27a,27b)은 원형으로 이루어질 수 있으나, 유체의 흡입량을 증가시키기 위하여 상기 흡입포트들(27a,27b)은 직사각형을 포함하여 여러가지 형상을 가질 수 있다. 더 나아가, 상기 직사각형 흡입포트들(27a,27b)은 도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이, 소정의 곡률을 가질 수 있으며, 이에 따라 작동중 인접한 다른 부품들, 특히 롤러(22)와의 간섭을 최소화할 수 있다.

한편, 각 회전방향에서 원하는 압축용량을 얻기 위해서는 어느 하나의 회전방향에서는 유효한 흡입포트가 하나만 존재하여야 한다. 만일 롤러(22)의 회전경로내에서 두 개의 흡입포트가 존재하면 이들 흡입포트들 사이에서는 압축이 발생하지 않는다. 즉, 상기 제 1 흡입포트(27a)가 개방되면, 상기 제 2 흡입포트(27b)는 폐쇄되어야 하며 반대의 경우도 마찬가지이다.(vice versa). 따라서 밸브 어셈블리(100)가 상기 흡입포트들(27a,27b)중 어느 하나만을 상기 롤러(22)의 공전방향에 따라 선택적으로 개방하기 위해 본 발명의 압축기에 설치된다.

상기 밸브 어셈블리(100)는 상기 흡입포트들과 인접하도록 상기 실린더(21) 및 하부 베어링(25)사이에 설치되는 제 1 및 제 2 밸브(110,120)를 포함한다. 만일 상기 흡입포트(27a,27b,27c)들이 상기 상부 베어링(24)에 형성되는 경우, 상기 제 1 및 제 2 밸브(110,120)는 상기 실린더(21) 및 상부 베어링(24)사이에 설치된다.

먼저 상기 제 1 밸브(110)는, 상기 구동축(13) 보다 정확하게는 편심부(13a)와 접촉하도록 설치된 원판부재다. 따라서 상기 구동축(13)이 회전(롤러(22)가 공전)할 때 상기 제 1 밸브(110)는 같은 방향으로 회전한다. 상기 제 1 밸브(110)는 상기 실린더(21)의 내경보다 큰 직경을 갖는 것이 바람직하며, 이에 따라 상기 제 1 밸브(110)의 일부(즉 외주부)는 상기 실린더(21)에 의해 안정적으로 회전하도록 지지된다.

이와 같은 제 1 밸브(110)는 특정 회전방향에서 상기 제 1 및 제 2 흡입 포트(27a,27b)와 각각 연통하는 제 1 및 제 2 개구부(111,112)와 상기 구동축(13)이 통과하는 관통공(110a)을 포함한다. 보다 상세하게는, 상기 제 1 개구부(111)는 상기 롤러(22)가 어느 한 방향으로 회전할 때 상기 제 1 밸브(110)의 회전에 의해, 상기 제 1 흡입포트(27a)와 연통하며, 상기 제 2 흡입포트(27b)는 상기 제 1밸브(110)의 몸체에 의해 폐쇄된다. 그리고 상기 제 2 개구부(112)는 상기 롤러(22)가 다른 한 방향으로 회전할 때 상기 제 2 흡입 포트(27b)와 연통하며, 이때 상기 제 1 흡입포트(27a)는 상기 제 1 밸브(110)의 몸체에 의해 폐쇄된다. 이러한 제 1 및 제 2 개구부(111,112)는 원형 또는 다각형이 될 수 있다. 또한 상기 개구부들(111,112)은 도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이 소정의 곡률을 갖는 직사각형으로 이루어질 수 있으며 이에 따라 상기 개구부들의 크기가 확장되어 유체가 원활하게 흡입될 수 있다. 이와 같은 개구부들(111,112)이 상기 제 1 밸브(110)의 중심에 인접하게 형성되면, 상기 롤러(22) 및 편심부(13a)와 간섭할 가능성이 커진다. 또한 상기 개구부들(111,112)이 상기 롤러(22) 및 편심부(13a)사이의 공간과 연통되어 유체들이 상기 구동축(13)을 따라 외부로 누출될 가능성이 있다. 따라서 실제적으로 상기 개구부들(111,112)은 상기 제 1 밸브의 외주에 인접하게 위치되는 것이 바람직하다. 다른 한편, 상기 제 1 밸브(110)의 회전각도를 조절함으로서 상기 제 1 개구부(111)가 각각의 회전방향에서 상기 제 1 및 제 2 흡입포트(27a,27b)를 각각 개방할 수 있다. 즉, 상기 구동축(13)의 어느 한 방향 회전에서는 상기 제 2 흡입포트(27b)를 폐쇄하면서 상기 제 1 개구부(11)가 상기 제 1 흡입포트(27a)와 연통되며 다른 하나의 회전방향에서는 상기 제 1 흡입포트(27a)가 폐쇄되면서 상기 제 1 개구부(111)가 상기 제 2 흡입포트(27b)와 연통될 수 있다. 이러한 단일의 개구부(111)를 이용한 흡입포트의 제어는 상기 제 1 밸브(110)의 구조를 더욱 단순하게 하므로 바람직하다.

상기 제 2 밸브(120)는 회전하는 상기 제 1 밸브(110)의 운동을 안내하도록상기 실린더(21) 및 하부 베어링(25) 사이에 고정된다. 상기 제 2 밸브(120)는 상기 제 1 밸브(110)를 회전가능하게 수용하는 자리부(121)를 갖는 링 형태의 부재이다. 상기 제 2 밸브(120)는 또한 상기 실린더(21) 및 상하부 베어링(24,25)과 함께 체결부재에 의해 체결될 수 있도록 체결공(120a)을 포함한다. 그리고 유체의 누설방지 및 안정적 지지를 위해서 상기 제 2 밸브(120)의 두께는 상기 제 1 밸브(110)의 두께와 동일한 것이 바람직하다. 또한 상기 제 1 밸브(110)는 상기 실린더(21)에 의해 부분적으로 지지되므로, 상기 제 2 밸브(120)의 원활한 회전을 위한 간극을 형성하기 위하여 상기 제 1 밸브(110)의 두께는 상기 제 2 밸브(120)의 두께보다 조금 작을 수도 있다.

한편, 도 11을 참조하면, 시계방향회전의 경우, 상기 롤러(22)가 상기 베인(23)으로부터 상기 제 2 흡입포트(27b)까지 공전하는 동안, 상기 베인(23)과 롤러(22)사이에 유체의 흡입이나 토출이 발생하지 않는다. 따라서 영역(V)은 진공상태가 된다. 이와 같은 진공영역(V)은 구동축(13)의 동력손실을 가져오며 큰 소음을 발생시킨다. 따라서 이와 같은 진공영역(V)을 해소하기 위하여 상기 하부 베어링(25)에 제 3 흡입포트(27c)가 형성된다. 상기 제 3 흡입포트(27c)는 상기 제 2 흡입포트(27b)와 상기 베인(23)사이에 형성되어, 상기 롤러(22)가 상기 제 2 흡입포트(27b)를 지나가기 이전에 진공상태가 형성되지 않도록 상기 롤러(22)와 상기 베인(23)사이의 공간에 유체를 공급하는 역할을 한다. 상기 제 3 흡입포트(27c)는 진공상태를 빠르게 해소시킬 수 있도록 상기 베인(23) 근처에 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 제 3 흡입포트(27c)는 상기 제 1 흡입 포트(27a)와 다른 회전방향에서 작동하므로 상기 제 1 흡입포트(27a)에 대향되게 위치된다. 실제적으로 상기 제 3 흡입포트(27c)는 상기 베인(23)으로부터 시계 또는 반시계 방향으로 10°의 각도(θ3)로 이격된다. 상기 제 3 흡입포트(27c)는 앞선 제 1 및 제 2 흡입포트(27a,27b)와 마찬가지로 원형 또는 만곡진 직사각형이 될 수 있다.

이와 같은 제 3 흡입포트(27c)는 상기 제 2 흡입포트(27b)와 함께 작용하므로 상기 롤러(22)의 어느 한 방향의 공전중에 이들 흡입포트들(27b,27c)은 동시에 개방되어야 한다. 따라서 상기 제 1 밸브(110)는 상기 제 2 흡입포트(27b)가 개방될 때 동시에 상기 제 3 흡입포트(27c)와 연통하도록 구성된 제 3 개구부를 더 포함한다. 본 발명에 있어서 상기 제 3 개구부(113)는 독립적으로 형성될 수 있다. 그러나 상기 제 1 및 제 3 흡입포트(27a,27c)는 서로 인접하므로 상기 제 1 밸브(110)의 회전각도를 증가시켜 상기 제 1 개구부(111)가 회전방향에 따라 상기 제 1 및 제 3 흡입포트(27a,27c) 둘 다를 개방하는 것이 바람직하다.

상기 제 1 밸브(110)는 롤러(22)의 회전방향에 따라 상기 흡입포트들(27a,27b,27c)을 개방할 수 있으나 원하는 압축용량을 얻기 위해서는 해당 흡입포트들이 정확하게 개방되어야 한다. 그리고 이러한 흡입포트들의 정확한 개방은 상기 제 1 밸브의 회전각도를 제어함으로서 얻어질 수 있다. 따라서 상기 밸브 어셈블리(100)는 바람직하게는 상기 제 1 밸브(110)의 회전각도를 제어하는 수단을 더 포함하며 이러한 수단은 도 12a 및 도 12b를 참조하여 상세하게 설명된다. 상기 도 12a 및 도 12b는 상기 제한수단의 기능을 잘 나타내기 위하여 하부 베어링(25)과 결합된 밸브 어셈블리를 도시한다.

상기 제한 수단은 상기 제 1 밸브(110)로부터 반경방향으로 돌출되는 돌출부(115)와 상기 제 2 밸브(220)에 형성되며 상기 돌출부(115)를 이동가능하게 수용하는 홈(123)으로 이루어질 수도 있다. 여기서 상기 홈(123)은 제 2 밸브(220)에 형성되어 상기 실린더(21)의 내부체적에 노출되지 않으므로 실린더 내부에 사영역(dead volume) 즉, 압축이 일어나지 않는 또는 압축할 수 없는 영역을 형성하지 않는다. 또한 상기 제한수단은 도시하지는 않았지만, 상기 제 2 밸브(120)로부터 반경방향 안쪽으로 돌출되는 돌출부와 상기 제 1 밸브(110)에 형성되며 상기 돌출부를 이동가능하게 수용하는 홈으로 이루어질 수도 있다.

이와 같은 제한수단이 이용되는 경우, 상기 구동축(13)이 반시계방향으로 회전하면 상기 도 12a에 도시된 바와 같이 상기 돌출부(115)가 상기 홈(123)의 하나의 끝단에 걸린다. 따라서, 상기 제 1 개구부(111)는 상기 제 1 흡입포트(27a)와 유체가 흡입되도록 연통하며 나머지 제 2 및 제 3 흡입포트(27b,27c)는 폐쇄된다. 이와는 반대로 상기 구동축(13)이 시계방향으로 회전하면, 도 12b에 도시된 바와 같이, 상기 돌출부(115)가 상기 홈(123)의 다른 하나의 끝단에 걸리면서, 상기 제 1 개구부(111)와 제 2 개구부(112)는 유체를 흡입하도록 상기 제 3 흡입 포트(27c)와 제 2 흡입포트(27b)를 함께 개방한다. 그리고 상기 제 1 흡입포트(27a)는 제 1 밸브(110)에 의해 폐쇄된다.

도 13a 내지 13c는 본 발명에 따른 로터리 압축기에 있어서 롤러가 반시계방향으로 공전할 때의 작용을 순차적으로 도시한 횡단면도이다.

먼저 도 13a에는 상기 구동축(13)이 반시계방향으로 회전할 때 실린더 내부의 각 부품들의 상태가 나타난다. 먼저 상기 제 1 흡입포트(27a)는 상기 제 1 개구부(111)와 연통되며 나머지 제 2 흡입포트(27b) 및 제 2 흡입포트(27c)는 폐쇄된다. 이러한 반시계 방향에서의 흡입포트들의 상태는 앞서 설명되었으므로 상세한 설명은 생략된다.

상기 제 1 흡입포트(27a)가 개방된 상태에서, 상기 롤러(22)는 구동축(13)의 회전으로 인해, 상기 실린더(21)의 내주면을 따라 구름운동을 하면서 반시계방향으로 공전한다. 상기 롤러(22)가 계속 공전함에 따라, 상기 공간(29b)의 크기가 줄어들면서 이미 흡입되어 있던 유체가 압축된다. 이 과정 중, 상기 베인(23)은 탄성부재(23a)의해 탄성적으로 상하 운동을 하면서 상기 유체 챔버(29)를 2개의 공간(29a,29b)으로 밀폐되게 분할한다. 이와 동시에 상기 제 1 흡입포트(27)를 통해 새로운 유체가 다음 행정에서 압축되기 위하여 계속 상기 공간(29a)으로 흡입된다.

상기 공간(29b)내의 유체 압력이 일정 값 이상이 되면, 상기 제 2 토출밸브(26d)가 개방된다. 따라서, 상기 제 2 토출포트(26b)를 통해 토출된다. 상기 롤러(22)가 계속 공전함에 따라, 상기 공간(29b)내의 모든 유체는 상기 제 2 토출포트(26b)를 통해 토출된다. 유체가 모두 토출되고 나면, 상기 제 2 토출밸브(26d)는 자체 탄성에 의해 상기 제 2 토출포트(26c)를 폐쇄하게 된다.

이와 같은 하나의 행정이 종료된 후, 상기 롤러(22)는 계속 반시계방향으로공전하며, 동일한 행정을 반복하며 유체를 토출한다. 상기 반시계방향의 행정에 있어서, 상기 롤러(22)는 상기 제 1 흡입포트(27a)로부터 제 2 토출포트(26b)까지 공전하면서 유체를 압축한다. 앞서 설명된 바와 같이 제 1 흡입포트(27a)와 제 2 토출포트(27b)는 서로 대향되게 상기 베인(23) 근처에 위치되므로 상기 반시계방향 행정중 전체 유체챔버(29)의 체적을 이용하여 유체가 압축되며 이에 따라 최대의 압축용량이 얻어진다.

도 14a 내지 14c는 본 발명에 따른 로터리 압축기에 있어서 롤러가 시계방향으로 공전할 때의 작용을 순차적으로 도시한 횡단면도이다.

먼저 도 14a에는 상기 구동축(13)이 시계방향으로 회전할 때 실린더 내부의 각 부품들의 상태가 나타난다. 상기 제 1 흡입포트(27a)는 폐쇄되며 제 2 흡입포트(27b) 및 제 3 흡입포트(27c)는 상기 제 2 개구부(112)와 제 1 개구부(111)와 각각 연통된다. 만일 상기 제 1 밸브(110)가 추가적으로 제 3 개구부(113)를 갖는 경우, 상기 제 3 흡입포트(27c)는 상기 제3 개구부(113)와 연통된다. 이러한 시계 방향에서의 흡입포트들의 상태는 앞서 설명되었으므로 상세한 설명은 생략된다.

상기 제 2 및 제 3 흡입포트(27b,27c)가 개방된 상태에서, 상기 롤러(22)는 구동축(13)의 시계방향 회전으로 인해, 상기 실린더(21)의 내주면을 따라 구름운동을 하면서 시계방향으로 공전하기 시작한다. 이러한 초기단계의 공전중, 상기 롤러(22)가 상기 제 2 흡입포트(27b)에 도달할 때까지 흡입되어 있던 유체들은 압축되지 않고 도 14a에 도시된 바와 같이 상기 롤러(22)에 의해 상기 제 2흡입포트(27b)를 통해 실린더(21)의 외부로 밀려나간다. 따라서 상기 유체들은 도 14b에 도시된 바와 같이 상기 롤러(22)가 상기 제 2 흡입포트(27b)를 지나간 이후에 압축되기 시작한다. 동시에, 상기 제 2 흡입포트(27b)와 상기 베인(23)사이의 공간, 즉 공간(29b)은 진공상태가 된다. 그러나, 앞서 설명된 바와 같이, 상기 롤러(22)의 공전이 시작되면 상기 제 3 흡입포트(27c)는 유체를 흡입하도록 상기 제 1 개구부(111)(또는 제 3 개구부(113))와 연통되어 개방된다. 따라서, 흡입된 유체에 의해 진공상태가 해소되며 소음의 발생 및 동력손실이 억제된다.

상기 롤러(22)가 계속 공전함에 따라, 상기 공간(29a)의 크기가 줄어들면서 이미 흡입되어 있던 유체가 압축된다. 이러한 압축과정중, 상기 베인(23)은 탄성부재(23a)의해 탄성적으로 상하 운동을 하면서 상기 유체 챔버(29)를 2개의 공간(29a,29b)으로 밀폐되게 분할한다. 그리고 상기 제 2 흡입포트(27b) 및 제 3 흡입포트(27c)를 통해 새로운 유체가 다음 행정에서 압축되기 위하여 계속 상기 공간(29b)으로 흡입된다.

상기 공간(29a)내의 유체 압력이 일정 값 이상이 되면, 도 15C에 도시된 바와 같이 상기 제 1 토출밸브(26c)가 개방되며, 상기 제 1 토출포트(26a)를 통해 토출된다. 유체가 모두 토출되고 나면, 상기 제 1 토출밸브(26c)는 자체 탄성에 의해 상기 제 1 토출포트(26a)를 폐쇄하게 된다.

이와 같은 하나의 행정이 종료된 후, 상기 롤러(22)는 계속 시계방향으로 공전하며, 동일한 행정을 반복하며 유체를 토출한다. 상기 반시계방향의 행정에 있어서, 상기 롤러(22)는 상기 제 2 흡입포트(27b)로부터 제 1 토출포트(26a)까지 공전하면서 유체를 압축한다. 따라서 상기 반시계방향 행정중 전체 유체챔버(29)의 일부분만을 이용하여 유체가 압축되며 상기 시계방향의 압축용량보다 적은 압축용량이 얻어진다.

앞서 설명된 각 행정(즉, 시계 및 반시계방향 행정)에서, 토출된 압축유체는 케이스 내부(1)의 로터(12)와 스테이터(11) 사이의 공간 및 상기 스테이터(11)와 케이스(1) 사이의 공간을 통해 상부로 이동하며 최종적으로 토출관(9)을 통해 압축기 외부로 토출된다.

이하에서는 상기한 구조를 가지는 냉동 시스템의 압축기를 제어하는 방법에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 15는 냉동 시스템에서 압축기를 제어하는 방법의 일실시예를 나타낸 플로우 차트(flow chart)이다. 본 실시예에서, 압축기를 제어하는 제어유닛은 냉각 대상물, 예를 들면 룸에 설치된 온도 센서로 부터 상기 룸에 대한 온도 변화 정보를 받아서 상기 압축기를 제어하게 된다. 물론, 상기한 바와 같이 압축기에 장착된 모터는 구동축의 회전 방향에 따라서 서로 다른 토크 특성을 가진다. 한편, 이하의 설명에 있어서, 제1 토크로 운전된다 함은 압축기가 커다른 토크로 구동됨과 함께 큰 출력(또는 냉력)을 낸다는 것을 의미하고, 제2 토크로 운전된다 함은 압축기가 작은 토크로 구동됨과 함께 작은 출력(또는 냉력)을 낸다는 것을 의미함을 미리 밝혀둔다.

도 15를 참조하면, 상기 압축기를 최초로 기동하는 단계에서는 상기 압축기를 제1 토크 특성으로 기동한다. 여기서, 도 2를 참조하여 설명된 실시예의 경우, 압축기의 최초 기동 시에, 상기 제어유닛(610)은 상기 룸에 설치된 온도센서(660)로 부터 룸의 온도에 관한 정보를 받아서, 냉동 시스템을 가동해야한다고 판단하는 경우 제어 신호를 스위칭부(650)에 보내 상기 스위칭부(650)의 접점을 닫는다. 그러면 상기 모터에 전원이 인가되어 상기 구동축(13)이 제1 토크로 기동한다. 물론, 이때 상기 셀렉터(620)의 공통접점(621)은 제1 접점(623)과 연결된 상태에서 상기 스위칭부(650)가 닫힌다. 이와 같이 모터의 기동 전에 셀렉터(620)의 공통접점(621)을 제1 접점(623)과 연결시키는 방법은 크게 두 가지로 고려될 수 있다. 하나는 온도 센서(660)로 부터 정보를 받은 제어유닛(610)이 상기 스위칭부(650)의 접점을 닫기 전에, 상기 셀렉터(620)를 제어하는 방법이고, 다른 하나는 최초 기동 시에는 항상 상기 셀렉터(620)의 공통접점(621)은 제1 접점(623)과 연결된 상태를 유지하도록 설계하는 것이다. 물론, 후자의 경우, 셀렉터(620)의 접점들의 연결 상태가 바뀐 상태에서 상기 모터가 오프될 경우, 그 연결 상태를 그대로 유지하도록 구성할 수도 있을 것이다. 상기와 같이 최초 기동 시에 제1 구동 토크로 압축기를 기동하는 이유는, 최초 기동 시에는 일반적으로 냉각 대상물, 즉 냉장고의 식품 보관실 또는 실내 공간의 온도가 높고, 이와 함께 냉동 시스템의 냉매의 온도가 높아서 냉매 라인의 압력이 높아지기 때문에 압축기가 상당히 높은 부하를 받기 때문이다. 이와 같이 압축기가 높은 부하를 받게되는 최초 기동 시에는 압축기를 토크 특성이 좋은, 즉 토크가 매우 큰 제1 토크로 구동하는 것이 바람직하다. 이때 만약 상기 제1 토크 보다 작은 토크를 출력하는 제2 토크로 압축기를 기동시킬 경우 기동에 실패하거나, 장시간 운전하더라도 냉매의 냉력이 부족하여 냉각 대상물을 제대로 냉각할 수 없게 된다.

제1 토크로 최초 기동을 시작한 후에는 도 15에 도시된 바와 같이 상기 모터의 구동 모드를 체크한다. 물론, 최초 기동 시에는 상기 구동 모드를 체크할 때 상기 압축기가 제1 토크 모드로 운전되고 있음으로 판단될 것이다. 이러한 구동 모드 판단 단계가 필요한 이유는, 후술하겠지만, 압축기를 운전 중에 압축기의 구동 모드가 변환 되고, 압축기가 정지한 후에 다시 압축기가 가동될 경우 압축기가 어떠한 모드로 운전되고 있으며, 상기 룸의 상태에 따라서 어떠한 운전 방법을 선택하여 압축기를 운전할 것인가를 판단하기 위한 것이다.

상기 압축기의 구동 모드를 판단한 결과 상기 압축기가 제1 토크 특성으로 구동되는 것으로 판단된 경우에는, 압축기를 구동하면서 제1 조건을 만족하는가의 여부를 체크한다. 상기 제1 조건을 만족하면, 압축기를 정지시킨다. 여기서, 압축기를 구동하면서 제1 조건의 만족 여부를 체크할 때, 도 15에 도시된 바와 같이 압축기의 구동 시 임의의 시간 동안 상기 룸의 평균 온도 변화율의 절대치(P)를 산출하는 것이 바람직하다. 이는 후술하게될 압축기 구동 모드 전환 여부를 판단하기 위한 근거로 상기 절대치 (P)를 사용하기 때문이다. 물론, 상기 압축기 구동 모드 전환 여부를 판단하기 위해서 다른 인자를 사용할 경우에는, 예를 들면, 시간의 경과 등, 상기 절대치(P)를 연산할 필요는 없다. 한편, 본 실시예에서, 상기 제1 조건은, 냉각 대상물의 온도, 즉 룸의 온도 (t)가 룸의 설정 온도 하한치(t-) 미만인가의 여부이다. 여기서, 상기 온도 (t)가 상기 설정 온도 하한치 (t-) 보다 클 경우에는 도 15에 도시된 바와 같이 상기 절대치(P)를 계속 산출하고, 상기 온도 (t)가 상기 설정 온도 하한치 (t-) 보다 작을 경우에는 압축기를 정지시킨다. 여기서,도 2를 참조하여 설명된 실시예의 경우, 상기 제어유닛(610)이 상기 절대치 (P)를 계속 연산하면서, 상기 온도 센서(660)로 부터 받은 룸의 온도가 미리 설정된 설정 온도 하한치(t-) 보다 작은 경우에, 상기 제어유닛(610)은 상기 스위칭부(650)에 제어신호를 보내어 상기 모터를 정지시키게 된다.

압축기가 정지된 상태에서 상기 압축기가 상기 제1 토크 특성으로 계속 운전되는 것이 적합한가를 판단한다. 판단 결과, 적합할 경우 상기 모터의 구동 토크 특성을 유지하고, 적합하지 않을 경우 제2 토크 특성으로 변환한다. 그리고 제2 조건을 만족하면 압축기가 다시 구동된다. 이를 도 2를 참조하여 설명된 실시예에 적용하여 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 압축기가 정지된 상태에서 제어유닛(610)은 모터의 토크 특성 전환 조건을 판단한다. 본 실시예에서 상기 모터의 토크 특성 전환 조건 도 15에 도시된 바와 같이 상기 절대치 (P)가 모터의 토크 특성 전환을 위한 온도 변화율 절대치의 임계값(P+)을 초과하는가의 여부이다. 즉, 연산된 절대치(P)가 상기 임계값 (P+)를 초과할 경우에는 상기 제어유닛(610)이 상기 셀렉터(620)에 제어신호를 보내 상기 공통접점(621)과 상기 제2 접점(623)을 연결함으로써 모터의 구동 토크 특성을 제1 토크 특성에서 제2 토크 특성으로 전환한다. 여기서, 상기 절대치(P)가 상기 임계값 (P+)를 초과한다는 것은, 압축기가 가동되고 있는 동안 룸의 온도 변화율이 높아서, 즉, 온도가 많이 하강해서, 더 이상 강한 냉력으로 가동할 필요가 없음을 의미하는 것이다. 그러므로 이 경우에는 에너지 소모가 많은 제1 구동 토크 모드 운전을 중지하고, 에너지 소비가 적은 제2 구동 토크 모드로 압축기를 운전하는 것이 필요하므로 상기 제어유닛(610)이 셀렉터(620)를 제어하여 구동 토크 특성을 전환해주는 것이다. 한편, 상기 토크 특성 전환 조건을 만족하지 못했다는 것은, 룸의 온도 변화율이 작다, 즉 룸의 온도 하강이 작다는 것을 의미하므로 이 경우에는 지속적으로 강한 냉력을 가지고 룸을 냉각시켜야 한다. 그러므로 이 경우에는 구동 토크 특성을 변환하지 않고 제1 토크 특성을 그대로 유지한다.

상기 구동 토크 변환 특성을 판단한 후 구동 모드를 전환하고, 이후에는 제2 조건의 만족 여부를 판단한다. 여기서 제2 조건은 냉각 대상물의 온도, 즉 룸의 온도(t)가 룸의 설정 온도 상한치(t+)를 초과하는가의 여부이다. 즉, 현재 압축기는 정지된 상태이기 때문에 소정 시간 동안 냉동 시스템은 가동되지 않는다. 그러므로 시간이 경과됨에 따라서 룸의 온도는 서서히 올라가게 된다. 룸의 온도가 올라가서 룸의 온도(t)가 설정 온도 상한치(t+)를 초과하면 제어유닛(610)은 상기 스위칭부(650)에 제어신호를 보내 그 접점을 닫아서 상기 모터를 구동시킨다. 그러면, 상기 모터는 토크가 작은 대신 에너지 효율이 높은 제2 구동 토크로 구동된다. 이때 제2 구동 토크로 기동이 가능한 이유는, 이미 룸의 온도가 많이 내려가 있고, 압축기가 제2 구동 토크로 기동이 가능한 허용 범위 내의 부하를 받고 있기 때문이다. 이와 같이 제2 구동 토크로 모터가 구동될 때에는 냉동 시스템의 에너지 효율이 향상된다. 한편, 상기 구동 토크 전환 조건을 만족하지 못해서 토크 특성을 유지한 경우에도 룸의 온도를 체크해서 상기와 동일한 방법으로 압축기를 구동시킨다. 룸의 온도(t)가 설정 온도 상한치(t+)에 미달할 경우에는 온도 체크를 계속 한다.

한편, 상기한 과정이 완료된 후 압축기가 가동되면, 도 15에 도시된 바와 같이 다시 압축기의 구동 모드를 판단한다. 이 경우 압축기의 구동 모드는 두 가지로 판단될 수 있다. 하나는 상기한 과정 수행 중에 룸의 온도가 많이 내려가서 구동 모드를 전환한 경우이고, 다른 하나는 룸의 온도가 적게 내려가서 구동 모드가 유지된 경우이다. 구동 모드가 유지된 후 다시 압축기가 구동되어 압축기의 구동 모드를 판단한 다음에는 상기한 과정을 다시 반복하게 된다. 그리고 구동 모드가 전환된 후에 압축기가 구동되어 압축기의 구동 모드를 판단한 다음에는 상기한 과정과는 다른 방법으로 압축기가 제어되므로 이하에서는 이에 대해 설명한다.

도 15을 참조하면, 상기 모터가 제2 토크 특성으로 구동되는 것으로 판단되는 경우, 냉각 대상물의 상태, 즉, 상기 룸의 온도 및 변화율의 절대치를 기초로 상기 모터를 상기 제2 토크 특성으로 운전하는 적합한 것인가를 판단한다. 그리고 상기 압축기를 정지시킨다. 이에 대해 도 2를 참조하여 설명된 실시예에 적용하여 설명한다.

먼저, 제어유닛(610)은 상기 온도 센서(660)로부터 상기 룸의 온도를 실시간으로 전달 받으면서 상기 압축기의 구동 중에 상기 룸의 임의 시간 동안 평균 온도 변화율의 절대치(P)를 산출한다. 그리고 상기 절대치 (P)가 기 설정된 최저 온도 변화율의 절대치(P-) 미만인가를 판단한다.

여기서, 상기 절대치 (P)가 절대치 (P-) 미만이라고 판단되면, 상기 제어유닛(610)은 상기 스위칭부(650)에 제어 신호를 보내어 스위칭부(650)의 접점들을 열어 상기 모터를 정지시키게 된다. 여기서, 상기 절대치 (P)가 절대치 (P-) 미만이라고 판단되었다는 것은, 소정 시간 동안 제2 토크로 냉동 시스템을 가동하였으나, 냉력이 부족하여 룸의 온도가 최소한의 필요한 만큼도 내려가지 않았음을 의미하는 것이다. 이 경우, 냉동 시스템을 상기 제2 토크로 가동할 경우에는 룸에 필요한 냉력을 공급할 수 없어서 상기 룸을 효과적으로 냉각할 수 없게 된다. 그러므로 상기 절대치 (P)가 절대치 (P-)이라고 판단된 경우에는 상기 모터를 상기 제2 토크 특성으로 운전하는 것이 적합하지 않은 것으로 판단되는 것이므로 제1 토크 모드로 전환하여 좀더 큰 냉력으로 상기 룸을 냉각해야 한다. 그러므로 이 경우에는 도 15에 도시된 바와 같이 제어유닛(610)이 상기 스위칭부(650)를 제어하여 압축기를 정지시킨다.

압축기가 정지되면, 제어유닛(610)은 소정 시간을 지연시킨 후에 상기 셀렉터(620)에 제어 신호를 보내어 상기 공통접점(621)과 상기 제1 접점(623)을 연결시킴으로써 모터의 구동 토크 특성을 제1 토크 특성으로 전환시킨다. 모터의 토크 특성 전환이 완료되면, 상기 제어유닛(610)은 상기 스위칭부(650)에 제어신호를 보내어 상기 스위칭부(650)의 접점들을 닫음으로써 상기 모터를 구동시킨다. 그러면 상기 압축기는 제1 구동 토크로 구동되어 큰 냉력으로 상기 룸을 냉각시킨다. 압축기가 제1 구동 토크로 구동되면, 도 15에 도시된 바와 같이 압축기가 어떤 구동 모드로 가동되고 있는 가를 다시 판단한다.

한편, 절대치 (P)가 절대치 (P-) 이상이라고 판단되면 제어유닛(610)은 온도 센서(660)로 부터 받은 온도 정보를 바탕으로 다시 한번 상기 모터가 제2 토크 특성으로 운전되는 것이 적합한 것인가를 판단한다. 여기서의 판단 조건은 도 15에도시된 바와 같이 냉각 대상물 즉, 상기 룸의 온도(t)가 설정 온도 하한치(t-) 미만인가의 여부이다. 룸의 온도(t)가 설정 온도 하한치(t-) 미만이라고 판단되면, 상기 제어유닛(610)은 상기 모터가 상기 제2 토크 특성으로 운전되는 것이 적합한 것으로 판단한 후에, 상기 스위칭부(650)에 제어 신호를 보내어 상기 모터를 정지 시킨다. 여기서 상기 룸의 온도(t)가 설정 온도 하한치(t-) 미만이라는 것은, 비록, 룸의 온도 변화율이 매우 작더라도 상기 룸의 온도(t)가 충분히 낮기 때문에 큰 냉력을 필요로 하지 않으며, 작은 냉력으로 계속 냉동 시스템을 가동하여도 좋다라는 것을 의미한다. 그러므로 이 경우에 상기한 바와 같이 모터의 구동 특성을 유지한 상태에서 모터를 정지시키는 것이다. 한편, 룸의 온도 (t)가 설정 온도 하한치 (t-) 보다 크다고 판단되면, 제어유닛(610)은 상기 절대치(P)를 계속 연산한 후에 상기 두 개의 절대치들 (P) 와 (P-)를 비교하여 상기한 과정 중 상기 비교 결과에 해당하는 과정을 반복하게 된다.

상기에서 룸의 온도(t)가 설정 온도 하한치(t-) 보다 작기 때문에 압축기가 정지한 후에는, 도 15에 도시된 바와 같이 냉각 대상물, 즉 룸의 온도(t)가 설정 온도 상한치 (t+)를 만족하는 가를 판단한 다음 만족할 때, 상기 모터를 구동시키고, 구동 모드를 판단하는 단계로 이동한다.

상기한 바와 같은 방법으로 압축기를 제어하는 본 발명에 따른 압축기 제어 방법은, 상기 룸의 온도 변화를 실시간으로 체크하고 이를 바탕으로 룸에 필요한 냉력 및 압축기의 구동에 필요한 토크를 출력할 수 있도록 제어유닛이 압축기를 제어하게 되므로 항상 최적의 운전을 할 수 있게 된다.

한편, 도 16은 냉동 시스셈에서 압축기를 제어하는 방법의 다른 실시예를 나타낸 플로우 차트로써, 이를 참조하여 본 발명에 따른 압축기 제어 방법의 다른 실시예를 설명한다. 본 실시예에서, 압축기를 제어하는 제어유닛은 상기 모터의 구동 유무와 시간의 경과 정도를 근거로 상기 압축기를 제어하게 된다. 본 실시예는 도 3을 참조하여 설명된 압축기 제어 시스템에 적용되는 예와 함께 설명된다. 이하에서는 상기 도 15를 참조하여 설명된 실시예와 동일한 내용은 가급적이면 생략할 것이다.

먼저, 도 16을 참조하면, 압축기의 최초 기동 시에는 상기 제1 토크로 기동된다. 여기서, 도 3을 참조하면, 상기 모터는 상기 룸의 온도에 따라 접점을 온-오프 시키는 스위칭부(670)에 의해서 자동으로 구동된다. 즉, 바이메탈에 의해 작동하는 써모스탯을 포함하여 이루어진 상기 스위칭부(670)는 제1 온도 이상에서 그 접점들이 닫히고 제2 온도 이하에서 그 접점들이 열리도록 설계되어 있는데, 상기 룸의 온도가 상기 제1 온도 이상으로 상승하면 상기 스위칭부(670)의 접점이 닫히면서 상기 압축기가 기동하게 된다. 압축기가 최초로 기동된 후에 구동 모드를 판단하는 단계를 수행한 후에 이후 단계 들을 수행한다.

상기 구동 모드 판단 결과, 압축기가 제1 토크 특성으로 운전되는 것으로 판단되면, 압축기 구동 중에 제1 조건을 만족하는 가의 여부를 판단한다. 이때 상기 제1 조건을 만족하면 압축기가 정지된다. 본 실시예에서 상기 제1 조건은 압축기가 정지하였는가의 여부이다. 도 3을 참조하면, 상기 압축기는 룸의 온도에 따라서 온오프되는 스위칭부(670)에 의해서 자동으로 온되거나 오프된다. 그러므로 압축기가오랜시간 동안 가동되어 룸이 상기 제2 온도 이하로 하강할 경우에는 상기 스위칭부(670)의 접점이 열리게 되어 상기 압축기가 정지된다. 이와 같이 압축기가 정지되는 것을 상기 스위칭부(670)과 직렬로 연결된 전류 감지기(690)가 체크하여 상기 제어유닛(610)에 통보해 준다. 즉, 전류 감지기(690)에 전류가 감지되지 않으면 제어유닛(610)은 이 정보를 통해서 상기 모터가 정지하였다고 판단하는 것이다.

한편, 본 실시예에서는 후술할 구동 모드 전환 조건을 판단하기 위해서 상기 압축기가 가동되는 동안에 경과 시간 (T)를 카운팅(counting)한다. 그리고 압축기가 정지되지 않았을 경우에는 계속 경과 시간 (T)을 카운팅하게 된다. 물론, 상기 압축기가 정지하면 상기 경과 시간 (T)의 카운팅을 멈춘다.

압축기가 정지한 것으로 판단되면, 압축기가 정지된 상태에서 상기 제1 토크 특성으로 계속 운전하는 것이 적합한가를 판단한다. 판단 결과, 적합할 경우 모터의 구동 토크 특성을 유지하고, 적합하지 않을 경우 제2 토크 특성으로 전환한다. 모터의 구동 토크 특성이 유지 또는 전환된 후에는, 제2 조건을 만족하는가의 여부를 판단한 후에 만족하면 압축기가 구동된다. 이를 도 3을 참조하여 설명된 실시예에 적용하여 좀더 상세하게 설명한다.

먼저, 압축기가 정지된 상태에서 제어유닛(610)은 모터의 토크 특성을 전환하기 위한 조건을 판단한다. 여기서 토크 특성 전환 조건은 상기 경과 시간 (T)이 기 설정된 최저 시간 (T-)에 미달하는가의 여부이다. 즉, 경과 시간 (T)이 최저 시간 (T-)에 미달하면 제어유닛(610)은 상기 압축기를 제1 구동 모드로 구동하는 것이 부적합하다고 판단한다. 이는, 경과 시간 (T)이 최저 시간 (T-)에 미달한다는것이, 냉력이 충분하다던가, 아니면 룸의 온도가 본래 낮았던가 하는 등의 이유등으로 인해서 매우 빠른 시간 내에 상기 룸의 온도가 원하는 온도 까지 하강하였음을 의미하므로, 더 이상 큰 냉력으로 압축기를 가동할 필요가 없기 때문이다. 이때에는 토크 특성을 전환하여 에너지 소비를 감소시켜 효율적으로 시스템을 가동할 것이 요구된다. 반면, 경과 시간 (T)이 최저 시간 (T-)을 초과한 경우에는 상기 제어 유닛(610)은 상기 압축기를 제1 구동 모드로 구동하는 것이 적합하다고 판단하고 구동 토크 특성을 유지한다. 본 실시예에서 상기 최저 시간 (T-)은 대략 10분 정도로 설정될 수 있다.

경과 시간 (T)이 최저 시간 (T-)에 미달하면, 제어유닛(610)은 상기 셀렉터(620)에 제어 신호를 보내어 상기 공통접점(621)과 상기 제2 접점(622)을 연결함으로써 모터의 구동 토크 특성을 제2 토크 특성으로 전환한다. 이와 같이 모터의 구동 토크 특성이 전환된 후에는 제어유닛(610)은 상기 경과 시간 (T)을 리셋(reset)한다. 반면, 경과 시간 (T)이 최저 시간 (T-)에 미달하면 제어유닛(610)은 도 16에 도시된 바와 같이 구동 토크 특성을 그대로 유지한 상태에서 상기 경과 시간 (t)을 리셋한다.

상기 경과 시간 (t)을 리셋한 후에, 제어유닛(610)은 제2 조건, 즉, 상기 아축기가 구동되고 있는가의 여부를 판단한다. 물론, 이를 판단하는데에는 상기한 바와 같이 전류 감지기(690)가 이용된다. 압축기가 구동되고 있다고 판단되면 도 15에 도시된 바와 같이 압축기의 구동 모드를 판단하는 단계로 이동한다. 반면, 압축기가 구동되지 않는다고 판단되면 상기 제2 조건의 만족 여부를 계속 판단한다.

한편, 상기한 과정을 수행한 후에 다시 압축기의 구동 모드를 판단하는 단계를 수행할 경우에는 상기 도 15를 참조하여 설명된 실시예와 동일하게 두 가지의 판단 결과가 나오게 된다. 제1 토크로 구동되고 있다고 판단되는 경우에는 상기한 과정을 다시 수행하게 되며, 제2 토크로 구동되고 있다고 판단되는 경우에는 상기한 과정과 다른 방법으로 압축기가 운전된다. 그러므로 이하에서는 제2 토크로 구동되고 있다고 판단되는 경우에 대해 설명한다.

먼저, 상기 모터가 제2 토크 특성으로 구동되는 것으로 판단되는 경우, 소정 시간의 경과 여부를 기초로 상기 모터를 상기 제2 토크 특성으로 운전하는 것이 적합한 것인가를 판단한다. 여기서, 판단은 압축기가 구동되는 동안 경과된 시간과 기 설정된 시간 들을 비교하여 수행한다. 그리고 판단이 완료된 후에 상기 압축기가 정지되는데, 이를 도 3을 참조하여 설명된 실시예에 적용하여 좀 더 상세하게 설명한다.

제어유닛(610)은 도 16에 도시된 바와 같이 압축기가 구동되는 동안 경과되는 시간 (T)을 카운팅한다. 그리고 상기 압축기의 구동 토크 전환 조건을 판단한다. 여기서 상기 구동 토크 전환 조건은 두 가지로 제시된다. 하나는 상기 경과 시간 (T)이 최고 제한 시간(T+)을 초과하였는가의 여부이고, 다른 하나는 상기 경과 시간 (T)이 기 설정된 압축기의 기동 성공 판단 시간(Tt)에 미달하는가의 여부이다. 본 실시예에서 상기 최고 제한 시간 (T+)는 대략 30분 정도로 설정될 수 있으며, 상기 기동 성공 판단 시간(Ty)는 약 10 정도로 설정될 수 있다. 상기 두 가지 조건들 중 어느 하나를 만족할 경우에 상기 제어유닛(610)은 상기 압축기를 제2 토크 특성으로 운전하는 것이 부적합한 것으로 판단한다. 그 이유는 다음과 같다.

먼저, 경과 시간 (T)이 최고 제한 시간(T+)을 초과한 다는 것은, 제2 토크 특성으로 압축기를 필요 이상 장 시간 압축기를 운전하였다는 것을 의미한다. 이는 곧 냉동 시스템의 냉력이 부족하거나 주변 및 상기 룸의 온도가 너무 높아서 제2 토크 특성으로 장시간 운전한 후에 상기 룸에 설치된 스위칭부(670)가 열릴 수 있는 온도로 내려갔다는 것이다. 이 경우에는 큰 냉력으로 냉동 시스템을 가동하는 것이 더 효과적일 것이므로, 제2 토크 특성으로 운전하는 것이 부적합하다고 판단하는 것이다.

다음으로, 경과 시간 (T)이 기동 성공 판단 시간 (Tt)에 미달하는 경우는, 압축기가 정상적으로 구동되지 않고, 제2 토크 특성으로 구동 후 곧 바로 정지하였음을 의미한다. 즉, 제2 토크 특성으로 압축기를 기동할 때, 기동에 필요한 토크보다 상기 제2 토크 기동시에 출력되는 토크가 작을 경우에는 모터에 과부하가 걸리게 되므로 과부하 방지기(640) 등의 작용에 의해 모터가 자동으로 정지하게 된다. 이러한 경우는 제2 토크 특성으로 구동하기에는 구동축(13)의 토크가 약하다는 것을 의미하기 때문에, 큰 토크로 전환하여 모터를 기동시켜야 한다.

상기한 바와 같이 모터를 제2 토크 특성으로 구동하는 것이 부적합하다고 판단된 경우, 제어유닛(610)은 상기 제2 스위칭부(680)에 제어신호를 보내 접점을 열어서 상기 모터를 강제로 정지시킨다. 이와 같이 압축기가 정지된 후에는 도 16에 도시된 바와 같이 제어유닛(610)이 소정의 시간을 지연시킨 후에, 셀렉터(620)를 제어하여 압축기의 구동 토크 특성을 제1 토크 특성으로 전환한다. 토크 특성을 전환한 후에는 상기 경과 시간 (T)를 리셋한다. 그리고 상기 제어유닛(610)이 상기 제2 스위칭부(680)를 제어하여 상기 압축기를 구동시킨 후에 상기 모드를 판단하는 단계로 이동한다.

한편, 상기 제2 토크로 압축기가 운전되는 중에 상기 토크 전환 조건을 만족시키지 못하면, 즉, 상기 경과 시간이 상기 기동 성공 판단 시간 (Tt)를 초과하고, 상기 최고 제한 시간 (T+)에는 미달할 경우, 제어유닛(610)은 상기 압축기가 상기 제2 토크로 운전되는 것이 일단 적합하다고 판단한다. 이는 제2 토크로 기동이 성공하였음을 의미하는 동시에, 적정한 시간 동안 압축기가 운전되면서 상기 룸의 온도를 제2 온도 이하로 하강시켰음을 의미하기 때문이다. 이와 같이 판단한 후에는 전류 감지기(690)가 상기 압축기의 오프 여부를 감지한다. 이때, 압축기가 가동 중이면, 경과 시간 (T)를 체크하면서 상기한 토크 전환 조건을 다시 판단하여 해당되는 과정을 수행하게 된다.

압축기가 정지된 것으로 판단되는 경우에는 제2 토크로 구동하는 것이 성공하였으며, 상기 제2 토크로 구동하는 시간 동안 상기 룸의 온도를 소정 목적 온도 까지 즉, 제2 온도 까지 저하시켰음을 의미하는 것이다. 압축기가 정지된 후에 제어유닛(610)은 상기 경과 시간(T)를 리셋한다. 이와 함께, 압축기가 정지된 후에는 냉동 시스템이 가동되지 않으므로 상기 룸의 온도는 서서히 상승하게 된다. 그리고 룸의 온도가 제1 온도 이상 상승하게 되면, 스위칭부(670)가 자동으로 닫히면서 모터가 회전하여 압축기가 가동된다. 만약, 상기 룸의 온도가 제1 온도에 미달할 경우에는 상기 스위칭부(670)는 열린 상태를 유지하게 되고, 이에 따라 상기 압축기는 정지 상태를 유지하게 된다. 한편, 압축기가 가동된 이후에는 도 16에 도시된 바와 같이 다시 압축기의 구동 모드를 판단하는 단계를 수행한다.

상기한 방법으로 냉동 시스템의 압축기를 제어하는 본 발명에 따른 제어 방법은, 룸의 온도에 따라서 모터를 자동으로 온오프 시키면서 시간의 경과를 근거로 압축기를 제어하게 된다. 그러므로 룸의 온도 조건에 매우 민감하게 반응할 뿐만 아니라 항상 룸의 조건에 맞는 토크와 냉력을 제공할 수 있게 된다.

한편, 상기에서 몇몇의 실시예가 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이의 취지 및 범주에서 벗어남없이 다른 여러 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.

예를 들면, 본 발명에 따른 냉동 시스템의 압축기 제어 방법은 비단 상기에서 설명된 압축기들에만 국한되지는 않는다. 즉, 냉동 시스템에 사용되는 압축기들 중에서 서로 다른 두 개의 토크를 출력할 수 있게 구성된 모터가 장착된 압축기면 충분하다. 예를 들면, 그러나, 이러한 압축기들은 상기에서 설명된 본 발명에 따른 압축기들과는 달리 서로 다른 두 개의 토크를 출력함과 동시에 서로 다른 두 개의 용량 또는 냉력을 냉력할 수는 없는 단점을 가지고 있다. 그렇더라 할지라도, 본 발명에 의한 방법으로 이러한 압축기들을 제어하게 되면 항상 냉각 대상물의 상태에 맞는 토크를 출력할 수 있어서 종래 보다는 우수한 에너지 효율을 얻을 수 있을 것이다. 한편, 본 발명에 따른 압축기 제어 방법은 상기에서 설명된 본 발명에 따른 압축기들과 같이 이중 용량을 가지면서 두 개의 서로 다른 토크를 출력할 수 있는 압축기들을 제어하는데 최적의 방법을 제공한다.

따라서, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등범위내의 모든 실시예는 본 발명의 범주내에 포함된다.

이러한 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 종래에는 이중 용량 압축을 구현하기 위해, 여러 가지 장치를 조합하였다. 예를 들어, 이중압축용량을 위하여 압축용량이 다른 2개의 압축기와 인버터를 조합하였다. 이 경우, 구조가 상당히 복잡해지고, 단가가 상승할 수 밖에 없었다. 그러나, 본 발명에 따른 압축기는 하나의 압축기만으로도 이중 용량 압축을 구현할 수 있다. 특히, 본 발명은 종래 로터리 압축기에서 최소한의 부품만을 변경함으로써, 이중용량 압축을 구현할 수 있다.

둘째, 종래 단일 압축용량을 갖는 압축기는 공기조화기나 냉장고 등의 다양한 운전 조건에 적합한 압축 용량을 생산할 수 없었다. 이러한 경우, 소비전력이 필요 이상으로 낭비될 수 밖에 없었다. 그러나, 본 발명은 기기의 운전조건에 대응하는 적합한 압축용량을 생산할 수 있다.

셋째, 본 발명에 따른 압축기는 이중 압축 용량을 생산함에 있어서 기설계된 유체챔버를 전체를 사용한다. 이는 본 발명의 압축기가 동일한 실린더 크기, 즉 동일한 유체챔버 크기를 갖는 종래의 로터리 압축기와 적어도 같은 압축용량을 갖는 다는 것을 의미한다. 즉, 본 발명의 로터리 압축기는 실린더 크기등과 같은 기본부품들의 설계변경없이도 종래의 로터리 압축기를 대체할 수 있다. 따라서 본 발명의로터리 압축기는 압축용량에 대한 고려와 생산단가의 증가없이도 요구되는 시스템에 자유롭게 적용될 수 있다.

넷째, 본 발명에 따른 압축기의 제어 시스템은 이중 용량을 출력할 수 있는 본 발명에 따른 압축기가 이중 용량 뿐만 아니라 서로 다른 토크를 출력할 수 있게 함으로써 냉각 대상물의 조건에 맞는 최적의 용량 및 토크를 출력할 수 있다.

다섯째, 본 발명에 따른 압축기는, 본 발명에 따른 이중 용량 압축기 뿐만 아니라 서로 다른 토크를 출력할 수 있는 모든 압축기들을 냉각 대상물의 조건에 맞는 최적의 토크로 운전할 수 있는 제어 방법을 제공함으로써, 종래보다 종래 보다 훨씬 경제적이고 효율적으로 냉동 시스템을 운전할 수 있다.

Claims

구동축이 시계 및 반시계 방향 회전이 가능하고, 상기 구동축의 회전 방향에 따라 서로 다른 토크 특성을 출력하는 모터에 의해 동력을 받아 작동되는 압축기;

상기 모터의 출력 토크 특성을 선택하는 셀렉터;

상기 모터를 온-오프시키는 스위칭부; 그리고

상기 셀렉터를 제어하여 냉각 대상물의 상태에 적합한 토크 특성으로 상기 압축기를 구동시키는 제어유닛을 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 1 항에 있어서,

냉각 대상물에 대한 정보를 감지하는 수단을 더 포함하여 이루어지고,

상기 제어유닛은 상기 감지 수단으로 부터 전송받은 정보를 바탕으로 상기 셀렉터와 상기 스위칭부를 제어하는 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 감지 수단은 냉각 대상물의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 모터와 상기 스위칭부 사이에 제공되는 과부하방지기(overload protector)를 더 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 모터는,

제1 단자와 공통단자를 연결하고, 상기 구동축을 제1 토크 특성으로 회전시키는 제1 권선;

제2 단자와 상기 공통단자를 연결하고, 상기 구동축을 제2 토크 특성으로 회전시키는 제2 권선을 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 5 항에 있어서,

상기 셀렉터는,

상기 제1 단자와 연결되는 제1 접점;

상기 제2 단자와 연결되는 제2 접점; 그리고

전원과 연결되고, 상기 제1 접점 또는 제2 접점에 선택적으로 연결되는 공통 접점을 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 스위칭부는 냉동 대상물의 온도에 따라 접점이 온-오프되는 써모스탯(thermostat)을 포함하여 이루어지는 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 모터의 온-오프 여부를 판단하는 수단을 더 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 판단 수단은 상기 스위칭부를 경유하는 전류를 감지하는 전류 감지기를 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 제어유닛은 상기 모터의 온-오프 여부와 시간의 경과 정도를 토대로 상기 셀렉터를 제어하는 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 스위칭부와 직렬로 연결되는 제2 스위칭부를 더 포함하여 이루어지고,

상기 제어유닛은 시간의 경과 정도를 토대로 상기 셀렉터와 상기 제2 스위칭부를 제어하는 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 압축기는,

소정 크기의 편심부를 가지며 시계 및 반 시계 방향으로 회전 가능한 상기 구동축;

소정 크기의 내부 체적을 형성하는 실린더;

상기 실린더 내주면에 접하돌고 상기 편심부의 외주면에 회전 가능하게 설치되어, 상기 내주면을 따라 구름운동을 하며 상기 내주면과 함게 유체의 흡입 및 압축을 위한 유체 챔버를 형성하는 롤러;

상기 롤러와 계속적으로 접촉하도록 상기 실린더에 탄성적으로 설치되며, 상기 유체 챔버를 두 개의 독립된 공간으로 구획하는 베인;

상기 실린더의 상하부에 각각 설치되어 각각 상기 구동축을 회전가능하게 지지하며, 상기 내부체적을 밀폐하는 상부 및 하부 베어링;

상기 유체 챔버와 연통되는 토출 포트들;

상기 각 토출 포트를 소정 압력 이상에서 개방시키는 토출 밸브들; 그리고

상기 유체 챔버와 연통되는 적어도 하나 이상의 흡입 포트를 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 흡입 및 토출 포트는 상기 실린더에 형성되는 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 토출 포트들은 각각 상기 베인을 기준으로 상호 대향되게 소정 거리 이격되는 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 흡입 포트는 하나가 구비되며 상기 베인을 지나는 가상선 상에 상기 베인과 대향되게 위치하는 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 흡입 포트는 상기 베인을 지나는 가상선 상을 기준으로 어느 일측에 위치하는 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 흡입 및 토출 포트는 상기 베어링에 형성되고,

상기 흡입 포트들 중 어느 하나를 상기 구동축의 회전 방향에 따라 선택적으로 개방하는 밸브 어셈블리를 더 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 17 항에 있어서,

상기 토출 포트들은 상기 상기 베인에 대해 서로 대향되게 위치하는 제1 및 제2 토출포트를 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 17 항에 있어서,

상기 흡입포트는,

상기 베인 근처에 위치되는 제1 흡입포트; 그리고

상기 제1 흡입포트로 부터 상기 실린더의 중심을 기준으로 소정의 각도로 이격되는 제2 흡입포트를 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 17 항에 있어서,

상기 구동축의 어느 한 방향의 회전시에만 상기 롤러가 상기 유체챔버 전체를 이용하여 유체를 압축시키는 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 17 항에 있어서,

상기 구동축의 다른 한 방향의 회전시 상기 롤러가 상기 유체챔버의 일부분을 이용하여 유체를 압축시키는 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 19 항에 있어서,

상기 밸브 어셈블리는,

상기 실린더와 상기 베어링 사이에 회전 가능하게 설치되고, 상기 구동축이 삽입되는 관통홀을 가진 제1 밸브; 그리고

상기 실린더와 상기 베어링 사이에 고정되고 상기 제1 밸브를 수용하는 자리부를 가지며, 상기 제1 밸브의 회전 운동을 안내하는 제2 밸브를 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 22 항에 있어서,

상기 제1 밸브는 상기 구동축의 편심부와 접촉하여 상기 구동축의 회전 방향으로 회전하는 원판 부재로 이루어지는 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 22 항에 있어서,

상기 제1 밸브는,

상기 구동축의 어느 한 방향 회전 시 상기 제1 흡입포트와 연통되는 제1 개구부; 그리고

상기 구동축의 다른 방향 회전 시 상기 제2 흡입포트와 연통되는 제2 개구부를 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 24 항에 있어서,

상기 흡입포트는 상기 제2 흡입 포트와 상기 베인 상에 위치되는 제3 흡입 포트를 더 포함하여 이루어지고,

상기 제2 흡입포트의 개방과 동시에 상기 제1 개구부가 상기 제3 흡입포트를 개방시키는 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 22 항에 있어서,

상기 밸브 어셈블리는,

각각의 회전 방향에 있어서 해당 흡입포트를 정확하게 개방시키도록 상기 제1 밸브의 회전 각도를 제어하는 수단을 더 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
제 26 항에 있어서,

상기 제어 수단은,

상기 제1 밸브에 반경방향으로 돌출되는 돌출부; 그리고

상기 제2 밸브에 형성되며 상기 돌출부를 이동가능하게 수용하는 홈을 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 제어 시스템.
구동축이 시계 및 반시계 방향 회전이 가능하고, 상기 구동축의 회전 방향에 따라 서로 다른 토크 특성을 출력하는 모터에 의해 동력을 받아 작동되는 압축기;

상기 모터의 출력 토크 특성을 선택하는 셀렉터, 상기 모터를 온-오프시키는 스위칭부; 그리고 상기 셀렉터를 제어하여 냉각 대상물의 상태에 적합한 토크 특성으로 상기 압축기를 구동시키는 마이콤을 포함하여 이루어진 압축기 제어부;

상기 압축기에서 압송된 냉매를 실외 또는 실내와 각각 열교환하는 제1 및 제2 열교환기; 그리고

상기 제1 및 제2 열교환기를 연결하는 냉매관에 제공되는 팽창장치를 포함하여 이루어진 냉동 시스템.
(a) 구동축의 회전 방향에 따라 서로 다른 토크 특성을 가지는 모터가 장착된 압축기를 제1 토크 특성으로 기동하는 최초 기동 단계;

(b) 상기 모터의 구동 토크 특성을 판단하는 단계;

(c) 상기 (b)단계 수행 결과 상기 모터가 제1 토크 특성으로 구동되는 것으로 판단되는 경우, 압축기 구동 중에 제1 조건을 만족하면 압축기가 정지하는 단계;

(d) 압축기가 정지된 상태에서 상기 제1 토크 특성으로 계속 운전하는 것이 적합한가를 판단하여 적합할 경우 모터의 구동 토크 특성을 유지하고 적합하지 않을 경우 제2 토크 특성으로 전환한 후, 제2 조건을 만족하면 압축기가 구동되는 단계를 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 29 항에 있어서,

상기 제1 토크 특성은 상기 제2 토크 특성보다 큰 토크를 가지는 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 30 항에 있어서,

상기 제1 조건은 '냉각 대상물의 온도가 설정 온도 하한치 미만인가?'인 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 31 항에 있어서,

상기 (c) 단계는, (c0) 상기 압축기의 구동 중에 임의의 시간 동안 냉각 대상물의 평균 온도 변화율의 절대치(P)를 산출하는 단계를 포함하는 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 32 항에 있어서,

상기 (d) 단계는,

(d1) 압축기가 정지된 상태에서 토크 특성 전환 조건을 판단하여, 만족되면 상기 모터의 토크 특성을 상기 제2 토크 특성으로 전환하는 단계;

(d2) 압축기가 정지된 상태에서 토크 특성 전환 조건을 판단하여, 만족되지 않으면 상기 제1 토크 특성을 유지하는 단계;

(d3) 상기 (d1) 또는 (d2) 단계 후 상기 제2 조건이 만족되면 압축기가 구동되고, 상기 제2 조건이 만족되지 않으면 상기 제2 조건의 만족 여부를 계속 판단하는 단계를 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 제어 방법.
제 33 항에 있어서,

상기 토크 특성 전환 조건은, '냉각 대상물의 평균 온도 변화율 절대치(P)가 모터의 토크 특성 전환을 위한 온도 변화율 절대치의 임계값(P+)을 초과하는가?'인 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 33 항에 있어서,

상기 제2 조건은, '냉각 대상물의 온도가 설정 온도 상한치를 초과하는가?'인 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 29 항에 있어서,

상기 (d) 단계 수행 후 상기 (b) 단계를 수행하는 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 36 항에 있어서,

(e) 상기 (b) 단계 수행 결과 상기 모터가 제2 토크 특성으로 구동되는 것으로 판단되는 경우, 냉각 대상물의 상태를 기초로 상기 모터를 상기 제2 토크 특성으로 운전하는 적합한 것인가를 판단한 후 상기 압축기를 정지시키는 단계를 더 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 37 항에 있어서,

상기 (e) 단계는,

(e1) 상기 압축기의 구동 중에 냉각 대상물의 임의 시간 동안 평균 온도 변화율의 절대치(P)를 측정하는 단계;

(e2) 상기 냉각 대상물의 임의 시간 동안 평균 온도 변화율의 절대치(P)가기 설정된 최저 온도 변화율의 절대치(P-) 미만인가를 판단하는 단계; 그리고

(e3) 상기 (e2)를 만족하면 상기 모터를 상기 제2 토크 특성으로 운전하는 것이 적합하지 않은 것으로 판단하고 압축기를 정지시키는 단계를 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 38 항에 있어서,

(e4) 상기 (e2)를 만족하지 못하면, 냉각 대상물의 온도가 설정 온도 하한치 미만인가를 판단한 후 만족하면 상기 모터를 상기 제2 토크 특성으로 운전하는 것이 적합한 것으로 판단하고 압축기를 정지시키는 단계를 더 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 39 항에 있어서,

상기 (e4) 단계에서 냉각 대상물의 온도가 설정 온도 하한치 미만인가를 판단하였을 때 만족하지 못하면 (e1) 단계로 이동하여 수행하는 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 38 항에 있어서,

(f) 상기 (e3) 단계에 의해 압축기가 정지되면 소정 시간을 지연시킨 후 상기 모터의 토크 특성을 상기 제1 토크 특성으로 전환하는 단계; 그리고

(g) 상기 (f) 단계 후 상기 모터를 구동하여 상기 압축기를 작동시키고 상기(b) 단계로 이동하는 단계를 더 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 39 항에 있어서,

(h) 상기 (e4) 단계에 의해 압축기가 정지되면, 냉각 대상물의 온도가 설정 온도 상한치를 만족할 때 상기 모터를 구동하여 상기 압축기를 작동시키고, 상기 (b) 단계로 이동하는 단계를 더 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 30 항에 있어서,

상기 제1 조건은, '압축기가 오프되었는가?' 인 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 43 항에 있어서,

상기 압축기의 정지 여부는 냉각 대상물의 조건에 의해 자동으로 온-오프되는 모터 스위칭부의 온-오프 여부로 판단하는 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 44 항에 있어서,

상기 모터 스위칭부의 온-오프 여부는 상기 모터 스위칭부와 직렬로 연결된전류 감지기에 전류가 감지되는가의 여부로 판단하는 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 43 항에 있어서,

상기 (c) 단계는, (c5) 경과 시간을 카운트(counting)하는 단계를 포함하는 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 46 항에 있어서,

상기 (d) 단계는,

(d5) 압축기가 정지된 상태에서 토크 특성 전환 조건을 판단하여, 만족되면 상기 모터의 토크 특성을 상기 제2 토크 특성으로 전환하는 단계;

(d6) 압축기가 정지된 상태에서 토크 특성 전환 조건을 판단하여, 만족되지 않으면 상기 제1 토크 특성을 유지하는 단계;

(d7) 상기 (d5) 또는 (d6) 단계 후 경과 시간을 리셋(reset)하는 단계; 그리고

(d8) 상기 (d7) 단계 후 상기 제2 조건이 만족되면 압축기가 구동되고, 상기 제2 조건이 만족되지 않으면 상기 제2 조건의 만족 여부를 계속 판단하는 단계를 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 제어 방법.
제 47 항에 있어서,

상기 토크 특성 전환 조건은 '경과 시간 (T)가 기 설정된 최저 제한 시간에 미달하는가?'인 냉동 시스템의 압축기 제어 방법.
제 47 항에 있어서,

상기 제2 조건은, '압축기가 온되었는가?' 인 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 47 항에 있어서,

상기 (d) 단계 수행 후 상기 (b) 단계를 수행하는 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 50 항에 있어서,

(k) 상기 (b) 단계 수행 결과 상기 모터가 제2 토크 특성으로 구동되는 것으로 판단되는 경우, 소정 시간의 경과 여부를 기초로 상기 모터를 상기 제2 토크 특성으로 운전하는 것이 적합한 것인가를 판단한 후 상기 압축기가 정지되는 단계를 더 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 51 항에 있어서,

상기 (k) 단계는,

(k1) 상기 압축기 구동 중에 경과되는 시간(T)을 카운트하는 단계;

(k2) 상기 경과 시간(T)이 기 설정된 최고 제한 시간(T+)을 초과하거나, 상기 경과 시간(T)이 기 설정된 압축기의 기동 성공 판단 시간(Tt)에 미달하는가를 판단하는 단계; 그리고

(k3) 상기 (k2)를 만족하면 상기 모터를 상기 제2 토크 특성으로 운전하는 것이 적합하지 않은 것으로 판단하고 압축기를 정지시키는 단계를 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 52 항에 있어서,

(k4) 상기 (k2)를 만족하지 못하면, 압축기가 오프 상태인가를 판단한 후 만족하면 상기 모터를 상기 제2 토크 특성으로 운전하는 것이 적합한 것으로 판단하는 단계를 더 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 53 항에 있어서,

(l) 상기 (k4) 수행 후 상기 경과 시간(T)을 리셋(reset) 하는 단계를 더 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 53 항에 있어서,

상기 (k4) 단계에서 상기 압축기가 오프 상태인가를 판단하였을 때 만족하지 못하면 상기 (k1) 단계로 이동하여 수행하는 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 54 항에 있어서,

(m) 상기 (l) 단계 수행 후 상기 압축기가 온 되었는가를 판단하여, 만족하면 상기 (b) 단계로 이동하고, 만족하지 못하면 상기 (l) 단계로 이동하는 단계를 더 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.
제 52 항에 있어서,

(n) 상기 (k3) 단계에 의해 압축기가 정지되면 소정 시간을 지연시킨 후 상기 모터의 토크 특성을 상기 제1 토크 특성으로 전환하는 단계; 그리고

(o) 상기 (n) 단계 후 상기 경과 시간(T)을 리셋하고 상기 압축기를 작동시킨 후 상기 (b) 단계로 이동하는 단계를 더 포함하여 이루어진 냉동 시스템의 압축기 운전 제어 방법.