KR20050115128A - 왕복동식 압축기의 운전제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법에 관한 것으로, 압축기 용량 저감 운전인 경우에, 흡입시는 주권선에 흐르는 제어전류로 피스톤의 스트로크를 제어하고, 압축시 주권선에 흐르는 제어전류와 보조권선에 흐르는 직류전류로 피스톤의 스트로크를 제어함으로써, 피스톤의 운동중심을 상사점측으로 이동시켜 압축손실 및 재팽창손실을 방지하도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 왕복동식 압축기에 있어서, 트라이악을 통해 인가되는 제어전류에 의해 모터를 구동하는 메인권선과; 운전용량 저감시, 직류전류에 의해 모터를 구동하는 서브권선과; 현재 운전모드가 용량저감 운전이면, 상기 서브권선을 선택하기 위한 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와; 상기 스위칭제어신호에 의해 절환되어, 상기 서브권선에 교류전원을 인가하는 스위치를 포함하여 구성한다.

Description

왕복동식 압축기의 운전제어장치{DRIVING CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 압축기 용량 저감 운전인 경우에, 흡입시는 주권선에 흐르는 제어전류로 피스톤의 스트로크를 제어하고, 압축시 주권선에 흐르는 제어전류와 보조권선에 흐르는 직류전류로 피스톤의 스트로크를 제어함으로써, 피스톤의 운동중심을 상사점측으로 이동시켜 압축손실 및 재팽창손실을 방지하도록 한 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 왕복동식 압축기(Reciprocating Compressor)는 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 크랭크 샤프트(Crankshaft)가 없어 마찰 손실이 적으므로, 압축 효율면에서 일반 압축기 보다 압축 효율이 높다.

상기 왕복동식 압축기가 냉장고나 에어컨에 사용될 경우에, 상기 왕복동식 압축기에 입력되는 스트로크 전압(Stroke Voltage)을 가변 시킴에 따라 상기 왕복동식 압축기의 압축 비(compression ratio)를 가변 할 수 있어 냉력(Freezing Capacity)을 제어할 수 있다.

도1은 일반적인 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와같이 스트로크 지령치에 따라, 내부 모터에 인가되는 전압에 의해, 피스톤이 상하운동으로 스트로크를 가변시켜 냉력을 조절하는 왕복동식 압축부(L.COMP)와; 인가전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 발생하는 전압을 검출하는 전압검출부(30)와; 인가전압에 의해 스트로크를 증가시킴에 따라, 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전류를 검출하는 전류 검출부(20)와; 상기 전압검출부(30) 및 전류 검출부(20)로부터 검출된 전압과 전류로 스트로크를 계산하고, 그 스트로크를 스트로크지령치와 비교하여 그에 따른 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터(40)와; 상기 마이크로컴퓨터 (40)의 스위칭제어신호에 따라, 교류전원을 트라이악(Tr1)으로 단속시켜 상기 왕복동식 압축부(L.COMP)에 전압을 인가하는 전기회로부 (10)로 구성되고, 이와같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 왕복동식 압축부(L.COMP)는 사용자에 의해 설정된 스트로크 지령치에 따른 인가전압에 의해, 피스톤이 상하 운동되고, 이로 인해 스트로크가 가변되어 냉력을 조절한다.

한편, 전기회로부(10)의 트라이악(Tr1)은 마이크로컴퓨터(40)의 스위칭제어신호에 의해 턴온 주기가 길어짐에 의해 스트로크가 증가되는데, 이때 왕복동식 압축부(L.COMP)의 모터(M)에 인가되는 인가전압과 전류를 각기 전압검출부(30)와 전류검출부(20)에서 검출하여 이를 마이크로컴퓨터(40)에 인가한다.

그러면, 상기 마이크로컴퓨터(40)는 상기 전압검출부(30)와 전류검출부(20)로부터 검출된 인가전압과 전류를 이용하여 스트로크를 계산한후, 이 스트로크를 스트로크지령치와 비교하여 그에 따라 스위칭제어신호를 출력한다.

즉, 상기 마이크로컴퓨터(40)는 계산된 스트로크가 스트로크 지령치 보다 작으면, 트라이악(Tr1)의 온주기를 길게 하는 스위칭제어신호를 출력하여 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전압을 증가시킨다.

상술한 바와 달리, 상기 마이크로컴퓨터(40)는 계산된 스트로크가 스트로크 지령치 보다 크면, 트라이악(Tr1)의 온주기를 짧게 하는 스위칭제어신호를 출력하여 왕복동식 압축부(L.COMP)에 인가되는 전압을 감소시킨다.

상술한 종래 왕복동식 압축기는, 위상 제어를 통하여 모터 양단전압의 크기를 변경하여 피스톤의 스트로크를 제어함으로써, 압축기의 용량을 가변하는데, 이때 압축시 나 흡입시, 트라이악을 제어하는 전압 제어각이 동일하여, 압축기 용량 저감시, 도2와 같이, 압축 손실 및 재팽창 손실이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 압축기 용량 저감 운전인 경우에, 흡입시는 주권선에 흐르는 제어전류로 피스톤의 스트로크를 제어하고, 압축시 주권선에 흐르는 제어전류와 보조권선에 흐르는 직류전류로 피스톤의 스트로크를 제어함으로써, 피스톤의 운동중심을 상사점측으로 이동시켜 압축손실 및 재팽창손실을 방지하도록 한 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,왕복동식 압축기에 있어서, 트라이악을 통해 인가되는 제어전류에 의해 모터를 구동하는 메인권선과; 운전용량 저감시, 직류전류에 의해 모터를 구동하는 서브권선과; 현재 운전모드가 용량저감 운전이면, 상기 서브권선을 선택하기 위한 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와; 상기 스위칭제어신호에 의해 절환되어, 상기 서브권선에 교류전원을 인가하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,모터에 인가되는 전압의 위상제어를 통해 운전 제어되는 왕복동식압축기에 있어서, 사용자에 의해, 압축기 100%용량 운전이 선택되면, 모터 전압을 메인권선을 통해 인가하는 과정과; 상기 압축기 100%용량운전으로 압축기를 동작시키다가, 압축기 용량저감 운전이 발생하면, 모터전압을 서브권선과 메인권선을 통해 인가하는 과정으로 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법에 대한 작용 과 효과를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도3은 본 발명 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 실시예의 구성을 보인 회로도이다.

도3에 도시한 바와같이, 본 발명의 일반적인 구성은 종래 도1과 동일하고, 다만, 트라이악(Tr1)을 통해 인가되는 제어전류에 의해 모터를 구동하는 메인권선 (L1)과; 운전용량 저감시, 직류전류에 의해 모터를 구동하는 서브권선(L2)과; 현재 운전모드가 용량저감 운전이면, 상기 서브권선(L2)을 선택하기 위한 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와; 상기 스위칭제어신호에 의해 절환되어, 상기 서브권선(L2)에 교류전원을 인가하는 스위치(SW)를 더 포함하여 구성하며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 사용자에 의해, 압축기 용량 100% 운전이 선택되면. 마이크로컴퓨터는 메인권선을 통해 모터전압을 인가하도록, 서브권선(L2)에 연결되는 스위치(SW)를 오프시킨다.

이때, 상기 스위치(SW) 대신, 릴레이를 사용하여도 무난하다.

이에 따라, 메인권선(L1)은 트라이악(Tr1)을 통해 인가되는 제어전류에 의해 모터를 구동한다.

이렇게, 상기 메인권선(L1)에 의해 모터를 구동하다가, 압축기의 운전모드가, 용량저감 운전모드로 가변되면,마이크로컴퓨터는, 상기 스위치를 서브권선에 연결시키기 위한 스위칭제어신호를 출력하고, 이에 따라 상기 스위치는 서브권선에 연결된다.

이에 따라, 상기 서브권선에, 교류전원이, 역방향으로 접속된 다이오드를 정류되어 음의 직류전류가 인가되고, 이에 따라 상기 서브권선에 흐르는 제어전류와 상기 메인권선에 흐르는 제어전류에 의해, 도4와 같이, 피스톤의 운동중심이 상사점측으로 이동한다.

즉, 용량저감 운전의 경우에, 압축기의 압축행정시, 메인권선에 흐르는 제어전류와 보조권선에 흐르는 음의 직류전류에 의해 피스톤을 상사점에 도달되고, 압축기의 흡입행정시는 메인권선에 흐르는 제어전류에 의해 하상행정을 제어하게 된다.

보다 상세하게, 도5를 참조하여 본 발명을 설명하면, 우선 사용자에 의해 압축기 100% 용량운전이 선택되면, 모터 전압을 메인권선을 통해 인가하는데, 즉 트라이악에 의해 단속된 제어전류에 의해 모터를 구동시킨다.

이후, 상기 압축기 100% 용량운전으로 압축기를 동작시키다가, 압축기 용량저감 운전이 발생하면, 모터전압을 서브권선과 메인권선을 통해 인가하는데, 즉 트라이악에 의해 단속된 메인권선측의 제어전류와 다이오드에 의해 정류된 서브권선측의 직류전류에 의해 모터를 구동시킨다.

도4와 같이, 압축기 용량 저감운전의 경우, 압축기의 압축행정시, 메인권선에 흐르는 제어전류와 보조권선에 흐르는 직류전류를 이용하여 피스톤을 상사점에 도달하도록 제어하고, 압축기의 흡입행정시, 메인권선에 흐르는 제어전류로 하사행정을 제어하여, 피스톤의 운동줌심을 상사점측으로 이동시킴으로써,압축손실 및 재팽창 손실을 제거한다.

다시 말해서, 본 발명은 압축기 용량 100%운전시는, 메인권선에 흐르는 제어전류로 피스톤의 행정을 제어하고, 압축기 용량저감운전시는 메인권선 및 보조권선에 흐르는 제어전류로 피스톤의 행정을 제어함으로서, 압축손실 및 재팽창손실을 제거한다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.

즉,이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 압축기 용량 저감운전의 경우, 압축기의 압축행정시, 메인권선에 흐르는 제어전류와 보조권선에 흐르는 직류전류를 이용하여 피스톤을 상사점에 도달하도록 제어하고, 압축기의 흡입행정시, 메인권선에 흐르는 제어전류로 하사행정을 제어하여, 피스톤의 운동줌심을 상사점측으로 이동시킴으로써,압축손실 및 재팽창 손실을 제거하는 효과가 있다.

도1은 일반적인 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도2는 도1에 있어서, 압축기 용량 저감시의 피스톤 행정을 보인도.

도3은 본 발명 왕복동식 압축기의 운전제어장치에 대한 구성을 보인 회로도.

도4는 도3에 있어서, 압축기 용량 저감시의 피스톤 행정을 보인도.

도5는 본 발명 왕복동식 압축기의 운전제어방법에 대한 동작흐름도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

10:전기회로부 20:전류검출부

30:전압검출부 40:마이크로컴퓨터

L1:메인권선 L2:서브권선

D1:다이오드

Claims (4)

1. 왕복동식 압축기에 있어서,

   트라이악을 통해 인가되는 제어전류에 의해 모터를 구동하는 메인권선과;

   압축기 운전용량 저감시, 직류전류에 의해 모터를 구동하는 서브권선과;

   현재 운전모드가 용량저감 운전이면, 상기 서브권선을 선택하기 위한 스위칭제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와;

   상기 스위칭제어신호에 의해 절환되어, 상기 서브권선에 교류전원을 인가하는 절환수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전제어장치.
2. 제1 항에 있어서, 서브권선은, 상용교류전원을 정류하는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식압축기의 운전제어장치.
3. 모터에 인가되는 전압의 위상제어를 통해 운전 제어되는 왕복동식압축기에 있어서,

   사용자에 의해, 압축기 100% 용량운전이 선택되면, 모터 전압을 메인권선을 통해 인가하는 과정과;

   상기 압축기 100% 용량운전으로 압축기를 동작시키다가, 압축기 용량저감 운전이 발생하면, 모터전압을 서브권선과 메인권선을 통해 인가하는 과정으로 수행함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전제어방법.
4. 제 3항에 있어서, 모터전압을 서브권선과 메인권선을 통해 인가하는 과정은,

   압축기의 압축행정시, 메인권선에 흐르는 제어전류와 보조권선에 흐르는 직류전류를 이용하여 피스톤을 상사점에 도달하도록 제어하는 단계와;

   압축기의 흡입행정시, 메인권선에 흐르는 제어전류로 하사행정을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 운전제어방법.