KR20130086504A - 압축기 제어장치 및 압축기 제어방법 - Google Patents

Abstract

압축기 제어장치 및 압축기 제어방법이 개시된다. 이에 의하면, 부하의 상태에 따라 압축기에 적합한 크기의 전압을 인가하도록 압축기에 연결되는 교류용 캐패시터의 사용이 선택적으로 이루어질 수 있도록 구현함으로서, 압축기의 구동효율을 향상시킨다. 이를 위해, 상기 압축기 제어장치는 상기 교류용 캐패시터에 병렬연결되어, 부하 상태에 대응하는 제어신호에 따라 상기 교류용 캐패시터에 인가되는 상기 상용 전원을 단속하는 수단을 구비할 수 있다.

Description

압축기 제어장치 및 압축기 제어방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING COMPRESSOR}

본 발명은 압축기 제어장치 및 압축기 제어방법에 관한 것으로, 특히 부하의 상태에 따라 압축기를 효율적으로 구동할 수 있는 압축기 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 왕복동식 압축기(reciprocating compressor)는 피스톤이 실린더 내부에서 선형 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 및 압축하여 토출하는 것으로, 피스톤을 구동하는 방식에 따라 레시프로(recipro) 압축기와 리니어(linear) 압축기로 구분된다.

레시프로(recipro) 압축기는 회전모터에 크랭크 샤프트를 결합하고 이 크랭크 샤프트에 피스톤을 결합하여 회전모터의 회전력을 직선 왕복운동으로 전환하는 왕복동식 압축기이고, 리니어(linear) 압축기는 직선모터의 가동자에 피스톤을 직접 연결하여 모터의 직선 운동으로 피스톤을 왕복운동시키는 왕복동식 압축기다.

한편, 리니어 압축기는 상기 기술한 바와 같이, 회전운동을 직선운동으로 변환하는 크랭크 샤프트가 없어서 마찰손실이 적기 때문에 압축 효율 측면에서 일반 압축기 보다 성능이 뛰어나다. 이러한 리니어 압축기는 냉장고, 에어컨 등에 사용되어서, 압축기에 인가되는 전압을 가변시킴으로써 냉력(Freezing Capacity)을 제어한다.

이러한 리니어 압축기는, 압축기에 인가되는 전압의 이용률을 좋게 하기 위해 압축기에 교류용 캐패시터를 직렬연결하여 사용한다. 하지만, 압축기에 교류용 캐패시터를 연결하여 사용하게 되면 압축기에 대한 철손과 동손이 불가피하게 증가하게 되는 단점이 있다.

이에, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 제어장치 및 압축기 제어방법은, 필요한 경우에만 교류용 캐패시터를 사용할 수 있도록 회로를 구현함으로서, 압축기의 구동효율을 향상시키는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 제어장치 및 압축기 제어방법은, 부하의 상태에 따라 적합한 전압으로 압축기를 구동하기 위해 복수의 동작모드를 선택적으로 수행하도록 구현함으로써 에너지효율을 향상시키고 압축기에 대한 동손 및 철손을 감소시키는데 다른 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 압축기 제어장치는, 압축기에 전원을 공급하는 상용 전원; 상기 압축기에 직렬연결되는 교류용 캐패시터와; 상기 교류용 캐패시터에 병렬연결되어 제어신호에 따라 상기 교류용 캐패시터에 인가되는 상기 상용 전원을 단속하는 스위치부와; 부하의 상태에 따라, 상기 압축기에 인가되는 전원이 상기 교류용 캐패시터를 통과하도록 동작하는 제1모드와 분기된 회로를 통과하도록 동작하는 제2모드를 선택적으로 수행하는 상기 제어신호를 생성하는 마이크로컴퓨터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 상기 부하가 과부하 상태이면, 상기 마이크로컴퓨터는 상기 제1모드를 수행하는 제어신호를 생성하고, 상기 스위치부는 상기 제어신호에 따라 상기 전원이 상기 교류용 캐패시터를 통과하도록 구비된 스위칭 소자를 동작하는 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 상기 부하가 중부하 또는 저부하 상태이면, 상기 마이크로컴퓨터는 상기 제2모드를 수행하는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 상기 스위치부의 스위칭 소자의 초기상태는 온(on) 상태인 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 상기 압축기 제어장치는, 상기 압축기에 직렬연결되어 게이트 구동 제어신호에 따라 상기 압축기를 운전하는 트라이악을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 상기 압축기 제어장치는, 상기 부하의 상태를 검출하여 상기 마이크로컴퓨터에 제공하는 부하검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 상기 마이크로컴퓨터는, 상기 검출된 부하의 상태가 과부하인지를 판단하는 과부하판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 상기 압축기 제어장치는, 상기 상용 전원을 정류하는 정류부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 제어장치는, 압축기에 직렬연결되는 교류용 캐패시터와; 부하의 상태에 따라, 상기 압축기에 인가되는 전원이 상기 교류용 캐패시터를 통과하도록 동작하는 제1모드와, 분기된 회로를 통과하도록 동작하는 제2모드를 선택적으로 수행하도록 제어하는 마이크로컴퓨터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다..

실시예에서, 상기 마이크로컴퓨터는, 상기 부하가 과부하 상태이면 제1모드를 수행하고, 상기 부하가 중부하 또는 저부하 상태이면 제2모드를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

나아가, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 제어방법은, 압축기와 상기 압축기에 직렬연결되는 트라이악 및 교류용 캐패시터를 포함하는 압축기 제어방법으로서, 부하의 상태를 판단하는 단계와; 상기 부하의 상태에 따라, 상기 압축기에 인가되는 전원이 상기 교류용 캐패시터를 통과하도록 동작하는 제1모드와 분기된 회로를 통과하도록 동작하는 제2모드 중 어느 하나를 선택하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 상기 선택하는 단계는, 상기 부하가 과부하 상태이면 상기 제1모드를 선택하는 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 상기 선택하는 단계는, 상기 부하가 중부하 또는 저부하 상태이면 상기 제2모드를 선택하는 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 상기 선택하는 단계는, 상기 교류용 캐패시터에 병렬연결된 스위치부를 동작하는 제어신호를 수신하는 단계와; 상기 제어신호에 따라 상기 스위치부의 온/오프 동작을 수행하여 상기 제1모드 또는 제2모드를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 제어장치 및 압축기 제어방법은, 부하의 상태에 따라 적합한 크기의 전압이 압축기 모터에 인가되도록 교류용 캐패시터를 선택적으로 사용할 수 있게 구현함으로써, 압축기의 구동효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 제어장치 및 압축기 제어방법은, 부하가 과부하 상태에서는 압축기에 인가되는 상용 전원이 교류용 캐패시터를 지나지 않는 운전모드로 동작하게 함으로써, 드라이브의 손실을 개선하고 압축기에 대한 동손 및 철손을 효과적으로 감소시키는 효과가 있다.

나아가, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 제어장치 및 압축기 제어방법은, 드라이브 손실 감소로 인해 전체 소비 전력을 줄임으로써 에너지 효율을 제고하고, 교류용 캐패시터를 구비한 경우에도 동일 스트로크를 발생시키기 위한 고조파 성분을 감소시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압축기제어장치의 일 예시 구성 회로도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압축기제어장치의 다른 예시 구성 회로도;
도 3은 압축기제어장치에서 교류용 캐패시터의 사용유무에 따른 전류 파형들을 비교한 그래프;
도 4는 압축기제어장치에서 교류용 캐패시터의 사용유무에 따른 전류값들을 푸리에 변환하여 비교한 그래프;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 압축기제어장치의 제어방법의 일 예시 흐름도;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 압축기제어장치의 제어방법의 다른 예시 흐름도;

이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 압축기 제어장치 및 그 제어방법을 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 압축기 제어장치의 구성을 기술한다. 도시된 바와 같이, 상기 압축기 제어장치(100)는 상용전원(10), 압축기(30), 마이크로컴퓨터(80), 교류용 캐패시터(40), 및 스위치부(50)를 포함하여 이루어진다. 또, 상기 압축기 제어장치(100)는 상기 압축기(30)에 직렬연결되는 트라이악(20), 상기 트라이악(20)에 직렬연결된 트라이악 보호 릴레이(60)를 더 포함할 수 있다. 또, 이와 같은 구성은 필요에 따라 달라질 수 있다.

상기 상용 전원(10)은 상기 압축기(30)에 전원을 공급한다. 그러면, 상기 압축기(30)는 전원을 공급받아 피스톤의 왕복 운동을 수행한다. 상기 상용전원(10)은 가정에서 일반적으로 사용하는 220V의 교류 전원일 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 제어장치 및 제어방법이 적용될 압축기(30), 특히 리니어 압축기(30)의 구성을 간단히 설명하기로 한다. 다만, 하기 리니어 압축기의 구성은 필요에 따라, 그 구성요소 중 일부가 변경 또는 삭제되거나, 다른 구성 요소가 추가될 수 있다.

리니어 압축기는 밀폐용기 일측에 냉매가 유입 및 유출되는 유입관 및 유출관이 설치되고, 밀폐용기 내측에 실린더가 고정된다. 실린더 내부의 압축공간으로 흡입된 냉매를 압축하기 위하여 실린더 내부에 피스톤이 왕복 직선 운동이 가능하게 설치된다. 또, 피스톤의 운동방향에 스프링들이 설치되어 탄성력에 의해 지지된다. 피스톤은 또한 직선왕복 구동력을 발생시키는 리니어 모터와 연결되고, 상기 리니어 모터는 압축용량이 변경되도록 피스톤의 스트로크를 제어한다. 상기 압축공간에 접하고 있는 피스톤의 일단에 흡입밸브가 설치되고, 압축공간과 접하고 있는 실린더의 일단에 토출밸브 어셈블리가 설치된다. 여기서, 흡입밸브 및 토출밸브 어셈블리는 각각 자동적으로 조절되어 압축공간의 내부의 압력에 따라 개폐된다. 밀폐용기는 상, 하부 쉘이 서로 결합되어 내부가 밀폐되고, 그 일측에는 냉매가 유입되는 유입관 및 냉매가 유출되는 유출관이 설치된다. 실린더 내측에 피스톤이 왕복 직선 가능하게 운동방향으로 탄성 지지되고, 실린더 외측에 리니어 모터가 프레임에 의해 서로 조립되어 조립체를 구성한다. 이러한 조립체는 지지스프링에 의해 밀폐용기의 내측 바닥면에 탄성 지지된다. 밀폐용기의 내부 바닥면에는 소정의 오일이 존재한다. 상기 조립체의 하단에는 오일을 펌핑하는 오일공급장치가 설치되고, 조립체의 하측 프레임 내부에는 오일을 상기 피스톤과 실린더 사이로 공급하는 오일공급관이 형성된다. 상기 오일공급장치는 피스톤의 왕복 직선 운동에 따라 발생되는 진동에 의해 작동되어 오일을 펌핑한다. 이러한 오일은 오일공급관을 따라 피스톤과 실린더 사이의 간극으로 공급되어 냉각 및 윤활 작용을 한다.

실린더는 피스톤이 왕복 직선 운동하도록 중공 현상으로 형성되고, 일측에 압축 공간이 형성되며, 유입관 내측에 일단이 근접하게 위치되어 유입관과 동일한 직선 상에 설치된다. 물론 상기 실린더는 유입관과 근접한 일단 내부에 상기 피스톤이 왕복 직선 운동 가능하게 설치되고, 유입관과 반대방향 측의 일단에 토출밸브 어셈블리가 설치된다. 상기 토출밸브 어셈블리는 상기 실린더의 소정의 토출공간을 형성하는 토출커버와, 실린더의 압축공간 측 일단을 개폐하는 토출밸브와, 토출커버와 토출밸브 사이에 축방향으로 탄성력을 부여하는 일종의 코일 스프링인 밸브스프링으로 구성된다. 이때, 상기 실린더의 일단 내둘레에 오링을 구비하여 토출밸브가 실린더 일단을 밀착한다. 상기 토출커버의 일측과 유출관 사이에는 굴곡지게 형성된 루프 파이프가 연결 설치된다. 상기 루프 파이프는 압축된 냉매가 외부로 토출될 수 있도록 안내하고, 상기 실린더, 피스톤, 리니어 모터의 상호 작용에 의한 진동이 상기 밀폐용기 전체로 전달되는 것을 완충시켜 준다. 상기 피스톤에는 냉매유로가 형성되어 유입관으로부터 유입된 냉매가 유동되도록 한다. 상기 유입관과 근접한 일단이 연결부재에 의해 리니어 모터가 직접 연결되도록 설치되고, 상기 유입관과 반대방향 측 일단에 흡입밸브가 설치되며, 피스톤의 운동방향으로 각종 스프링에 의해 탄성 지지되도록 설치된다. 이때, 상기 흡입밸브는 박판 형상으로 중앙부분이 상기 피스톤의 냉매유로를 개폐하도록 중앙 부분이 일부 절개되어 형성되고, 일측이 상기 피스톤의 일단에 스크류에 의해 고정된다.

상기 피스톤이 상기 실린더 내부에서 왕복 직선 운동함에 따라 압축공간의 압력이 토출압력보다 더 낮은 소정의 흡입압력 이하가 되면, 흡입밸브가 개방되어 냉매가 압축공간으로 흡입되고, 압축공간의 압력이 소정의 흡입압력 이상이 되면, 흡입밸브가 닫힌 상태에서 압축공간의 냉매가 압축된다.

리니어 모터는 복수개의 라미네이션(Lamination)이 원주방향으로 적층되도록 구성되어 프레임에 의해 실린더 외측에 고정되도록 설치되는 이너 스테이터(Inner Stator)와, 코일이 감겨지도록 구성된 코일 권선체 주변에 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층되도록 구성되어 프레임에 의해 실린더 외측에 이너 스테이터와 소정의 간극을 두고 설치되는 아웃터 스테이터(Outer Stator)와, 이너 스테이터와 아웃터 스테이터 사이의 간극에 위치되어 상기 피스톤과 연결부재에 의해 연결되도록 설치되는 영구자석으로 구성된다. 여기서, 상기 코일 권선체는 상기 이너 스테이터의 외측에 고정될 수 있다. 리니어 모터에서 상기 코일 권선체에 전류가 인가됨에 따라 전자기력이 발생되고, 발생된 전자기력과 영구자석의 상호작용에 의해 영구자석이 왕복 직선 운동하게 되며, 영구자석과 연결된 피스톤이 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하게 된다.

상기 교류용 캐패시터(40)는 상기 압축기(30)에 직렬되며, 과부하시 압축기(30)에 추가전압을 제공한다. 또, 상기 교류용 캐패시터(40)는 적어도 하나의 스위치부(50)와 병렬연결된다. 또, 상기 교류용 캐패시터(40)는 상기 압축기(30) 모터에 권선된 코일의 인덕턴스에 대응하는 커패시턴스를 갖도록 형성될 수 있다.

상기 스위치부(50)는 상기 교류용 캐패시터(40)에 병렬연결된다. 또, 상기 스위치부(50)는 스위칭 제어신호에 따라, 상기 교류용 캐패시터(40)에 인가되는 상용 전원을 단속한다. 그에 따라, 상기 스위치부(50)는 마이크로컴퓨터(80)의 제어신호에 대응하여 상기 교류용 캐패시터(40)를 선택적으로 사용하도록 동작한다.

상기 마이크로컴퓨터(80)는, 부하의 상태에 따라 상기 압축기(30)에 인가되는 전원의 흐름을 결정하는 제어신호를 생성한다. 보다 구체적으로, 상기 마이크로컴퓨터(80)는 부하의 상태에 따라서 상기 교류용 캐패시터(40)를 통과하도록 동작하는 제1모드를 수행하는 제어신호를 생성한다. 또, 상기 마이크로컴퓨터(80)는, 부하의 상태에 따라서 상기 압축기(30)에 인가되는 전원이 분기된 회로를 통과하도록 동작하는 제2모드를 수행한다. 상기 마이크로컴퓨터(80)에 의해 수행되는 제1모드 및 제2모드 동작의 선택기준은 부하의 상태에 달려있다. 이를 위해, 상기 압축기 제어장치는 부하의 상태를 검출하는 소정 수단을 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 부하의 상태는 압축기(30) 모터에 흐르는 전류의 양을 이용하여 계산할 수 있다. 한편, 상기 압축기(30)가 냉동사이클에 적용되는 경우에는 상기 부하의 상태를 냉동사이클에 장착된 소정의 온도센서의 값을 기준으로 계산할 수도 있다.

실시예에서, 상기 마이크로컴퓨터(80)는, 상기 부하가 과부하 상태이면 상기 제1모드를 수행하는 제어신호를 생성한다. 여기서, 상기 과부하 상태는, 예를 들어, 상기 압축기(30)가 냉동사이클에 적용되는 경우 상기 냉동사이클의 초기 기동시 또는 외기온도가 높을 때 또는 고온의 물건을 갑자기 냉각할 때 등과 같은 경우에 상기 압축기(30)에 걸리는 부하가 과부하 상태가 된다.그러면, 상기 스위치부(50)는 상기 제어신호에 따라 상기 상용 전원(10)이 상기 교류용 캐패시터(40)를 통과하도록 구비된 스위칭 소자를 동작한다. 즉, 검출된 부하가 과부하 상태이면 상기 마이크로컴퓨터(80)는 스위치부(50)의 스위칭 소자를 턴오프하는 제어신호를 발생시켜서 상기 상용 전원(10)과 압축기(30)를 직접 연결한다. 그리고, 상기 마이크로컴퓨터(80)는 트라이악(20)을 구동하는 제어신호를 생성 및 전달하여 압축기(30)의 속도 제어, 주파수 제어, 또는 스트로크 제어 등을 수행할 수 있다.

또 실시예에서, 상기 마이크로컴퓨터(80)는, 상기 부하가 중부하 또는 저부하 상태이면 상기 제2모드를 수행하는 제어신호를 생성한다. 그러면, 상기 스위치부(50)는 상기 제어신호에 따라 상기 상용 전원(10)이 상기 교류용 캐패시터(40)를 통과하지 않도록, 즉 다른 분기된 회로를 지나도록, 구비된 스위칭 소자를 동작한다. 다시 말해, 검출된 부하가 중부하 또는 저부하 상태이면 상기 마이크로컴퓨터(80)는 스위치부(50)의 스위칭 소자를 턴오프하는 제어신호를 발생시켜서 상기 상용 전원(10)이 교류용 캐패시터(40)를 지나 압축기(30)에 인가되도록 한다. 또, 상기 마이크로컴퓨터(80)는 트라이악(20)을 구동하는 제어신호를 생성 및 전달하여 압축기(30)의 속도 제어, 주파수 제어, 또는 스트로크 제어 등을 수행할 수 있다.

이때, 다른 실시예에서 상기 스위치부(50)의 스위칭 소자의 초기상태를 온(on) 상태로 설정할 수 있다. 상기 스위치부(50)의 스위칭 소자의 기설정 위치가 상기 교류용 캐패시터(40)를 통과하지 않도록 초기설정된 경우에, 상기 스위치부(50)는 중부하 또는 저부하 상태에서 아무런 동작을 수행하지 않는다. 또, 동일한 상황에서 상기 마이크로컴퓨터(80)는 아무런 신호를 생성하지 않을 수 있고, 그에 따라 스위치부(50)의 스위칭 소자들의 접점은 계속 온(on)상태를 유지할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 마이크로컴퓨터(80)는, 검출된 부하가 중부하 또는 저부하 상태이면 상기 교류용 캐패시터(40)를 사용하지 않는 제2모드를 수행하도록 동작한다(또는, 상기 기술한 바와 같이 초기설정에 따라서는 아무런 동작을 수행하지 않을 수 있다). 이와 같이, 상기 압축기 제어장치(100)가 과부하가 아닌 통상의 경우에 교류용 캐패시터(40)를 사용하지 않게 되면, 동일 스트로크를 발생시키기 위한 전류는 감소되면서 에너지 효율은 향상시킬 수 있다.

이와 관련하여, 도 3은 상기 압축기 제어장치(100)에서 교류용 캐패시터(40)를 사용하여 압축기(30)를 구동한 경우와 그렇지 않은 경우의 전류 파형을 비교한 것이다. 도시된 바와 같이, 교류용 캐패시터(40)를 통과한 전원을 압축기(30)에 인가하는 경우, 동일 스트로크를 발생시키기 위한 전류값은 약 0.91A임을 알 수 있다. 한편, 교류용 캐패시터(40)를 사용하지 않고 압축기(30)에 상용전원을 인가하는 경우에는 동일 스트로크를 발생시키기 위한 전류값이 약 0.79A임을 알 수 있다. 즉, 교류용 캐패시터(40)를 사용하는 않는 경우에 전류 파형이 사인(sin)에 더 가까운 파형을 그리고 그에 따라 드라이브 손실이 약 0.1W만큼 개선되며, 그에 따라 압축기(30) 모터의 동손이 약 20％개선되는 효과를 얻을 수 있다.

또, 도 4는 상기 압축기 제어장치(100)에서 교류용 캐패시터(40)의 사용유무에 따른 전류값을 푸리에 변환하며 비교한 것이다. 도시된 바와 같이, 교류용 캐패시터(40)를 사용한 경우와 그렇지 않은 경우 모두 1고조파에서는 유사한 피크값을 갖는다. 하지만, 3고조파에서는 교류용 캐패시터(40)를 사용한 경우의 피크값은 약 0.43A값을 갖고 교류용 캐패시터(40)를 사용하지 않은 경우의 피크값은 약 0.11A값을 값는다. 즉, 동일 스트로크를 발생시키기 위한 3고조파 성분이 교류용 캐패시터(40)를 사용하지 않는 때가 사용하는 경우보다 약 70％감소되며, 그에 따라 압축기(30) 모터의 철손이 약 70％이상 감소되는 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이 일반적으로는 교류용 캐패시터(40)를 사용하지 않고 상용 전원(10)을 압축기(30)에 직접 연결되도록 하는 것이 압축기(30) 모터의 동손 및 철손을 개선시킨다. 하지만, 과부하 상태에서는 교류용 캐패시터(40)를 사용하는 것이 압축기(30)의 구동 효율을 향상시키므로, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 제어장치(100)는 부하의 상태에 따라 교류용 캐패시터(40)를 선택적으로 사용할 수 있도록 구현되었다.

상기 부하검출부(70)는, 부하의 상태를 검출한다. 또, 상기 부하검출부(70)는 검출된 부하의 상태를 상기 마이크로컴퓨터(80)에 제공한다. 상기 마이크로컴퓨터(80)는 과부하판단부(미도시)를 내부 또는 외부에 포함한다. 그에 따라, 상기 마이크로컴퓨터(80)는 소정의 기준값과 상기 부하검출부(70)에 의해 검출된 부하의 상태값을 비교하고, 비교 결과 상기 검출된 부하가 과부하 상태인지를 판단한다.

상기 트라이악(20)은 상기 압축기(30)에 직렬연결되어, 게이트 구동 제어신호에 따라 상기 압축기(30)를 운전한다. 상기 트라이악(30)은, 구동 이상시 보호를 위한 트라이악 보호 릴레이(60)를 더 구비할 수 있다. 상기 게이트 구동 제어신호는 상기 마이크로컴퓨터(80)로부터 생성 및 제공된다.

상기 정류부(미도시)는 상기 상용 전원(10)에 연결되어 상기 상용 전원을 정류한다. 또, 상기 정류부(미도시)는 정류전원을 상기 압축기(30)에 공급한다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 압축기 제어장치(100)는 부하의 상태에 따라 적합한 크기의 전압이 압축기 모터에 인가되도록 교류용 캐패시터를 선택적으로 사용할 수 있게 구현함으로써, 압축기의 구동효율을 향상시키고 드라이브의 손실을 개선하여 압축기에 대한 동손 및 철손을 효과적으로 감소시킨다.

이하, 도 5 및 6을 참조하여, 상기한 본 발명에 따른 압축기 제어방법을 기술하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 압축기 제어방법의 제1실시예가 도 5에 도시된다. 먼저, 압축기에 걸리는 부하의 상태를 판단한다(S10). 이를 위해 부하의 크기를 검출하기 위한 소정의 수단을 구비한다. 판단 결과(S20), 부하의 상태가 과부하 상태이면, 압축기에 인가되는 전원이 교류용 캐패시터(AC-cap)를 통과하도록 하는 제1모드 동작을 수행한다(S30). 한편, 판단 결과(S20), 부하의 상태가 저부하 또는 중부하 상태이면, 압축기에 인가되는 전원이 교류용 캐패시터(AC-cap)를 통과하지 않고 분기된 회로를 통과하도록 하는 제2모드 동작을 수행한다(S40).

또한, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 제어방법의 제2실시예가 도 6에 도시된다. 먼저, 상기 압축기제어장치의 교류용 캐패시터(AC-cap)에 연결된 스위치부를 온(on) 상태로 초기 설정한다(S5). 그에 따라, 통상적으로 상용 전원은 상기 교류용 캐패시터(AC-cap)를 통과하지 않고 분기된 회로를 지나 압축기에 인가된다. 이와 같은 초기 설정 상태에서 압축기에 걸리는 부하의 상태를 판단한다(S10). 이를 위해 부하의 크기를 검출하기 위한 소정의 수단을 구비할 수 있다. 판단 결과(S20), 부하의 상태가 과부하 상태이면, 압축기에 인가되는 전원이 교류용 캐패시터(AC-cap)를 통과하도록 상기 교류용 캐패시터(AC-cap)에 연결된 스위치부를 오프(off) 상태로 동작한다(S30). 한편, 판단 결과(S20), 부하의 상태가 과부하 상태가 아니면, 압축기에 인가되는 전원이 초기 설정 상태대로 교류용 캐패시터(AC-cap)를 통과하지 않고 압축기에 인가되도록 한다(S5). 이와 같이, 평소에는 압축기에 인가되는 전원이 교류용 캐패시터(AC-cap)를 지나지 않도록 동작하다가 과부하 상태에서만 교류용 캐패시터(AC-cap)를 지나도록 동작함으로써 압축기 구동 효율의 향상과 과부하 상태에서의 추가전압 공급을 모두 충족시킬 수 있다.

실시예에서, 구비된 교류용 캐패시터(AC-cap)에 병렬연결된 스위치를 동작하는 스위칭 제어신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 또, 수신된 제어신호에 따라 상기 스위치의 온/오프 동작을 수행함으로써 제1모드 또는 제2모드 동작을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 구비된 교류용 캐패시터(AC-cap)의 사용유무는 복수의 동작모드의 선택이 소프트웨어적으로 이루어지도록 구현될 수 있고, 예컨대 스위치와 같은 하드웨어적인 수단을 통해 이루어지도록 구현될 수도 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 제어장치 및 압축기 제어방법은 이에, 부하의 상태에 따라 적합한 크기의 전압이 압축기 모터에 인가되도록 교류용 캐패시터를 선택적으로 사용할 수 있게 구현함으로써, 압축기의 구동효율을 향상시키고, 특히 부하가 과부하 상태에서는 압축기에 인가되는 상용 전원이 교류용 캐패시터를 지나지 않는 운전모드로 동작하게 함으로써, 드라이브의 손실을 개선하고 압축기에 대한 동손 및 철손을 효과적으로 감소시키는 효과가 있다.

10 - 상용 전원 20 - 트라이악
30 - 압축기 40 - 교류용 캐패시터
50 - 스위치부 60 - 트라이악 보호 릴레이
70 - 부하검출부 80 - 마이컴
100 - 압축기 제어장치

Claims (14)

1. 압축기에 전원을 공급하는 상용 전원;
   상기 압축기에 직렬연결되는 교류용 캐패시터;
   상기 교류용 캐패시터에 병렬연결되어, 제어신호에 따라 상기 교류용 캐패시터에 인가되는 상기 상용 전원을 단속하는 스위치부; 및
   부하의 상태에 따라, 상기 압축기에 인가되는 전원이 상기 교류용 캐패시터를 통과하도록 동작하는 제1모드와, 분기된 회로를 통과하도록 동작하는 제2모드를 선택적으로 수행하는 상기 제어신호를 생성하는 마이크로컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   압축기 제어장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 부하가 과부하 상태이면,
   상기 마이크로컴퓨터는 상기 제1모드를 수행하는 제어신호를 생성하고,
   상기 스위치부는 상기 제어신호에 따라 상기 전원이 상기 교류용 캐패시터를 통과하도록 구비된 스위칭 소자를 동작하는 것을 특징으로 하는,
   압축기 제어장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 부하가 중부하 또는 저부하 상태이면,
   상기 마이크로컴퓨터는 상기 제2모드를 수행하는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는,
   압축기 제어장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 스위치부의 스위칭 소자의 초기상태는 온(on) 상태인 것을 특징으로 하는,
   압축기 제어장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 압축기에 직렬연결되어, 게이트 구동 제어신호에 따라 상기 압축기를 운전하는 트라이악을 더 구비하는 것을 특징으로 하는,
   압축기 제어장치.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 부하의 상태를 검출하여 상기 마이크로컴퓨터에 제공하는 부하검출수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   압축기 제어장치.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 마이크로컴퓨터는,
   상기 검출된 부하의 상태가 과부하인지를 판단하는 과부하판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   압축기 제어장치.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 상용 전원을 정류하는 정류부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   압축기 제어장치.
9. 압축기에 직렬연결되는 교류용 캐패시터; 및
   부하의 상태에 따라, 상기 압축기에 인가되는 상용 전원이 상기 교류용 캐패시터를 통과하도록 동작하는 제1모드와, 분기된 회로를 통과하도록 동작하는 제2모드를 선택적으로 수행하도록 제어하는 마이크로컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   압축기 제어장치.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 마이크로컴퓨터는,
    상기 부하가 과부하 상태이면 제1모드를 수행하고, 상기 부하가 중부하 또는 저부하 상태이면 제2모드를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는,
    압축기 제어장치.
11. 압축기, 상기 압축기에 직렬연결되는 트라이악 및 교류용 캐패시터를 포함하는 압축기 제어방법으로서,
    부하의 상태를 판단하는 단계; 및
    상기 부하의 상태에 따라, 상기 압축기에 인가되는 상용 전원이 상기 교류용 캐패시터를 통과하도록 동작하는 제1모드와 분기된 회로를 통과하도록 동작하는 제2모드 중 어느 하나를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    압축기 제어방법.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 선택하는 단계는,
    상기 부하가 과부하 상태이면 상기 제1모드를 선택하는 것을 특징으로 하는,
    압축기 제어방법.
13. 제6 항에 있어서,
    상기 선택하는 단계는,
    상기 부하가 중부하 또는 저부하 상태이면 상기 제2모드를 선택하는 것을 특징으로 하는,
    압축기 제어방법.
14. 제11 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선택하는 단계는,
    상기 교류용 캐패시터에 병렬연결된 스위치부를 동작하는 스위칭 제어신호를 수신하는 단계; 및
    상기 스위칭 제어신호에 따라 상기 스위치부의 온/오프 동작을 수행하여 상기 제1모드 또는 제2모드를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    압축기 제어방법.

Images