KR20180085315A - 압축기의 제어 장치 - Google Patents

압축기의 제어 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180085315A
KR20180085315A KR1020170008885A KR20170008885A KR20180085315A KR 20180085315 A KR20180085315 A KR 20180085315A KR 1020170008885 A KR1020170008885 A KR 1020170008885A KR 20170008885 A KR20170008885 A KR 20170008885A KR 20180085315 A KR20180085315 A KR 20180085315A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
compressor
relay
turned
motor
winding
Prior art date
Application number
KR1020170008885A
Other languages
English (en)
Inventor
박성호
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020170008885A priority Critical patent/KR20180085315A/ko
Publication of KR20180085315A publication Critical patent/KR20180085315A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2203/00—Motor parameters
    • F04B2203/02—Motor parameters of rotating electric motors
    • F04B2203/0201—Current

Abstract

압축기의 제어 장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 압축기의 제어 장치는, 압축기에 전원을 인가하는 구동부, 모터 권선의 권선수를 가변하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부, 및, 상기 제어 신호에 기초하여, 제1 권선 또는 제1, 제2 권선을 모터 권선으로 선택하도록 스위칭 전환되는 릴레이를 포함하고, 상기 릴레이는, 상기 모터 권선에 흐르는 전류의 크기가 0 또는 기 설정된 크기 이하일 때 스위칭 전환된다.

Description

압축기의 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING COMPRESSOR}
본 발명은, 압축기의 동작 모드에 따라 모터 코일의 권선수를 제어하는 경우, 릴레이 접점의 전환 시점을 제어하는 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 장치로서 냉동기기, 예를 들어 냉장고나 공기조화기 등의 일부분으로 사용된다.
압축기는 크게 왕복동식 압축기(Reciprocating Compressor)와, 회전식 압축기(Rotary Compressor)와, 스크롤식 압축기(Scroll Compressor)로 구분된다.
왕복동식 압축기는, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시킨다.
회전식 압축기는, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시킨다.
스크롤식 압축기는, 선회 스크롤(Orbiting Scroll)과 고정 스크롤(Fixed Scroll) 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 신회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전되면서 냉매를 압축시킨다.
왕복동식 압축기는 내부 피스톤을 실린더의 내부에서 선형으로 왕복 운동시킴으로써 냉매 가스를 흡입, 압축 및 토출한다.
왕복동식 압축기는 피스톤을 구동하는 방식에 따라 크게 레시프로(Recipro) 방식과 리니어(Linear) 방식으로 구분된다.
레시프로 방식이라 함은 회전하는 모터(Motor)에 크랭크샤프트(Crankshaft)를 결합하고, 크랭크샤프트에 피스톤을 결합하여 모터의 회전 운동을 직선 왕복운동으로 변환하는 방식이다.
반면, 리니어 방식이라 함은 직선 운동하는 모터의 가동자에 피스톤을 연결하여 모터의 직선 운동으로 피스톤을 왕복운동시키는 방식이다.
이러한 왕복동식 압축기는 구동력을 발생하는 전동 유닛과, 전동 유닛으로부터 구동력을 전달받아 유체를 압축하는 압축 유닛으로 구성된다.
전동 유닛으로는 일반적으로 모터(motor)를 많이 사용하며, 상기 리니어 방식의 경우에는 리니어 모터(linear motor)를 이용한다.
리니어 모터는 모터 자체가 직선형의 구동력을 직접 발생시키므로 기계적인 변환 장치가 필요하지 않고, 구조가 복잡하지 않다.
또한, 리니어 모터는 에너지 변환으로 인한 손실을 줄일 수 있고, 마찰 및 마모가 발생하는 연결 부위가 없어서 소음을 크게 줄일 수 있는 특징을 가지고 있다.
또한, 리니어 방식의 왕복동식 압축기(이하, 리니어 압축기(Linear Compressor)라 함)를 냉장고나 공기조화기에 이용할 경우에는 리니어 압축기에 인가되는 스트로크 전압을 변경하여 줌에 따라 압축 비(Compression Ratio)를 변경할 수 있어 냉력(Freezing Capacity) 가변 제어에도 사용할 수 있는 장점이 있다.
한편, 릴레이(Relay)를 이용하여 모터 코일의 권선수를 조절할 수 있는 압축기의 제어 방법이 있다. 이러한 압축기의 제어 방법을 모터 코일의 2-Tap 제어라고 한다.
공개특허공보 10-2004-0055239, 공개특허공보 10-2006-0065903을 살피면, 종래의 2-Tap 제어 방식을 적용한 압축기 구동 방법에서는, 릴레이(Relay)를 활용하여 모터 권선 접속을 전환하는 방법에 대해서만 제시하고 있다.
다만 종래의 2-Tap 제어 방식을 적용한 압축기 구동 방법에서는, 릴레이의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 릴레이의 구동 방법에 대해서는 제시하고 있지 않은 문제점이 있었다.
구체적으로, 릴레이(Relay) 접점에 전류가 흐르고 있는 상태에서 스위칭이 이루어 지게 되면, 접점 사이에 흐르던 전류에 의한 아크 방전이 발생하고 이로 인해 릴레이 수명이 단축되는 문제점이 있었다.
본 발명은, 모터 내 전류가 흐르지 않는 동안 릴레이를 스위칭 함으로써 아크 방전을 방지할 수 있는 압축기 제어 장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은, 모터의 턴 오프시 릴레이 접점의 아크 방전을 방지할 수 있는, 압축기 제어 장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은, 모터의 턴 온 시 릴레이 접점의 아크 방전을 방지할 수 있는, 압축기 제어 장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은, 모터의 동작 모드 변경 시 릴레이 접점의 아크 방전을 방지할 수 있는, 압축기 제어 장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은, 릴레이 접점의 스위칭을 최소화 하여 릴레이 수명을 연장시킬 수 있는, 압축기 제어 장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은, 릴레이가 턴 오프 되는 시간을 늘려 소비 전력을 절감할 수 있는, 압축기 제어 장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 압축기 제어 장치는, 모터 권선에 흐르는 전류의 크기가 0 또는 기 설정된 크기 이하일 때 릴레이를 스위칭 전환할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 압축기 제어 장치는, 압축기가 턴 오프 되고 잔류 전류가 제거되면, 릴레이를 스위칭 전환할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 압축기 제어 장치는, 먼저 릴레이를 스위칭 전환한 후, 압축기를 턴 온 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 압축기 제어 장치는, 압축기의 동작 모드가 변경되는 경우, 먼저 압축기를 턴 오프 하고, 잔류 전류가 제거되면 릴레이를 스위칭 전환한 후 압축기를 다시 턴 온 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 압축기 제어 장치는, 압축기가 턴 오프되고 잔류 전류가 제거된 이후에도 릴레이의 턴 온을 유지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 압축기 제어 장치는, 압축기가 턴 오프되고 잔류 전류가 제거되면 릴레이를 턴 오프할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 모터에 전류가 흐르지 않는 동안 릴레이를 스위칭 함으로써, 릴레이 접점에서의 아크 방전을 방지하고, 릴레이의 수명 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 모터의 턴 오프시 잔류 제거를 제거하고 릴레이 접점을 전환하여, 모터의 역기전력에 의한 아크 방전을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 먼저 릴레이를 스위칭 전환한 후 압축기를 턴 온 함으로써, 모터 권선에 전류가 흐르지 않는 경우에만 릴레이 접점을 전환할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 압축기 동작 모드의 변경 시, 구동 전압에 의하여 모터에 인가된 전류나 역기전력에 의한 모터 내 잔류 전류를 제거하여 릴레이 접점에서의 아크 방전을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 릴레이의 스위칭 횟수를 최소화 하여 릴레이의 수명을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 릴레이가 턴 오프 되는 시간을 늘려, 릴레이를 턴 온 하는데 소비되는 전력을 절감할 수 있다.
도 1은 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 압축기 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른, 압축기가 턴 온(ON) 또는 턴 오프(OFF) 되는 경우 스위칭 전환 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른, 압축기의 운전 중 동작 모드가 변경되는 경우의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른, 압축기의 동작 모드의 변경 시 릴레이 접점을 전환하는 두가지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른, 압축기가 턴 온 되는 경우의 시간 다이어그램을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른, 압축기가 턴 오프 되는 경우의 시간 다이어그램을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 내부 구성을 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 개시된 발명은 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법에 적용될 수 있다.
그러나 본 명세서에 개시된 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 기존의 모든 압축기의 제어 장치, 압축기의 제어 방법, 모터 제어 장치, 모터 제어 방법에, 고장 진단 장치, 고장 진단 방법, 테스트 장치 및 테스트 방법에도 적용될 수 있다.
특히 본 명세서에 개시된 발명은 여러 종류의 리니어 압축기를 제어할 수 있는 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법에 적용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 압축기 제어 장치를 설명하기 전, 종래의 2-Tap 제어 방식을 적용한 압축기 제어 장치의 문제점에 대하여 설명한다.
기존의 2-Tap 모터를 적용한 압축기의 구동 방법에서는, 릴레이(Relay)를 이용하여 모터 권선 접속을 전환하는 방법에 대해서 설명하고 있다.
구체적으로 압축기 제어 장치는, 세이브 모드(save mode)에서 모터의 권선수를 증가시키고, 파워 모드(power mode)에서 모터의 권선수를 감소시켜서 동작하였다.
예를 들어 압축기 제어 장치는, 세이브 모드(save mode)에서 모터 코일의 권선수가 제1 코일 및 제2 코일을 합한 코일이 되도록 모터의 권선수를 증가시켰다.
또한 압축기 제어 장치는, 파워 모드(power mode)에서 모터 코일의 권선수가 제1 코일이 되도록 모터의 권선수를 감소시켰다.
여기서 제1 코일의 선택 또는 제1 코일 및 제2 코일의 선택은, 릴레이(Relay)의 접점 전환에 의하여 이루어 졌다.
한편, 릴레이(Relay)가 제1 코일에 연결되거나 제1 코일 및 제2 코일에 연결된 경우, 릴레이(Relay) 접점에는 전류가 흐르게 된다.
다만 릴레이(Relay) 접점에 전류가 흐르고 있는 상태에서 릴레이(Relay)의 스위칭이 이루어 지는 경우, 접점 사이에 흐르던 전류에 의한 아크 방전이 발생하게 되고 이로 인하여 릴레이(Relay) 수명이 단축되는 문제점이 발생할 수 있다.
특히 10년 이상 운전 시간이 확보되어야 하는 냉장고용 압축기의 제어에서는 100만회 이상의 릴레이 접점 전환 횟수가 요구된다.
다만 접점에서 아크 방전이 발생하는 경우에는 릴레이(Relay) 수명이 만회 이하로 급격히 감소되는 문제점이 있었다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 압축기 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 압축기 제어 장치(100)는, 제어부(110), 구동부(120), 릴레이 제어부(130) 및 릴레이(140)를 포함할 수 있다.
구동부(120)는 압축기(200)에 구동 신호를 인가하여 리니어 압축기(200)를 구동할 수 있다.
구체적으로 구동부(120)는 제어부(110)에서 출력된 제어 신호에 기초하여 모터 구동 신호를 생성할 수 있다. 또한 구동부(120)는 생성된 모터 구동 신호를 압축기(200)에 인가하여 압축기(200)를 구동시킬 수 있다.
여기서 압축기(200)는 리니어 압축기일 수 있다.
또한 구동 신호는, 압축기(200)에 인가되는 전원으로써 교류 전압 또는 교류 전류의 형태일 수 있다.
한편 구동부(120)는 인버터(inverter) 또는 트라이악(triac)을 포함할 수 있다.
한편 제어부(110)는 제어 신호를 구동부(210)에 출력할 수 있다.
구체적으로 제어부(110)는 제어 신호를 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 생성되는 전압 제어 신호 형태로 구동부(120)에 출력할 수 있다.
또한 제어부(110)는 리니어 압축기(200)의 모터 전압, 모터 전류 및 모터 상수 중 적어도 하나를 이용하여 스트로크를 연산할 수 있다. 또한 제어부(110)는 스트로크에 기초하여 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 구동부(120)에 출력할 수 있다.
한편, 압축기(200)의 모터 권선은 제1 권선(211) 및 제2 권선을 포함할 수 있다.
여기서 모터 권선은, 스위칭 소자의 스위칭에 따라 선택적으로, 제1 권선(211)이 되거나 제1 권선(211) 및 제2 권선(212)를 합한 권선이 될 수 있다.
한편 스위칭 소자는, 릴레이(140)일 수 있다.
릴레이(140)는 릴레이 제어부(130)의 제어 신호에 기초하여, 스위칭 전환 될 수 있다.
구체적으로 릴레이(140)는, 릴레이 제어부(130)의 제어 신호에 기초하여, 제1 권선(211) 또는 제1, 제2 권선(211, 212)를 모터 권선으로 선택하도록 스위칭 전환 될 수 있다.
릴레이 제어부(130)는 제어부(110)의 제어 하에, 모터 권선의 권선수를 가변하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다.
구체적으로 압축기(200)의 동작 모드가 세이브 모드(save mode)인 경우, 릴레이 제어부(130)는 릴레이(140)를 제1 단자(141)로 스위칭 할 수 있다. 이 경우 모터 권선은, 제1 권선(211) 및 제2 권선(212)를 합한 권선이 될 수 있다.
또한 압축기(200)의 동작 모드가 파워 모드(power mode)인 경우, 릴레이 제어부(130)는 릴레이(140)를 제2 단자(142)로 스위칭 할 수 있다. 이 경우 모터 권선은, 제1 권선(211)이 될 수 있다.
여기서 세이브 모드(save mode)는, 압축기(200)의 효율을 증가 시키기 위하여, 모터 권선이 제1 권선(211) 및 제2 권선(212)를 합한 권선이 되도록 제어되는 모드일 수 있다.
또한 세이브 모드(save mode)는, 냉장고의 모드 지령에 의하여, 모터 권선이 제1 권선(211) 및 제2 권선(212)를 합한 권선이 되도록 제어되는 모드일 수 있다.
또한 파워 모드(power mode)는, 압축기(200)의 부하가 과부하가 되는 경우 과부하로 인한 압축기(200)의 전압 부족 현상을 감소시키기 위하여, 모터 권선이 제1 권선(211)이 되도록 제어되는 모드일 수 있다.
또한 파워 모드(power mode)는, 냉장고의 모드 지령에 의하여 모터 권선이 제1 권선(211)이 되도록 제어되는 모드일 수 있다.
즉 릴레이 제어부(130)는, 평상 시(또는 과부하가 아닌 일반 부하인 경우)에는 모터 권선의 권선수를 증가시켜 압축기(200) 효율을 증가시킬 수 있다.
또한 릴레이 제어부(130)는, 과부하시 모터의 권선수를 감소시켜 모터 인가 전압의 부족 현상을 방지하는 역할을 할 수 있다.
또한 릴레이 제어부(130)는 세이브 모드 동작 지령에 기초하여 모터 권선의 권선수를 증가시킬 수 있다.
또한 릴레이 제어부(130)는, 파워 모드 동작 지령에 기초하여 모터 권선의 권선수를 감소시키는 역할을 할 수 있다.
제어부(110)는 구동부(120) 및 릴레이 제어부(130)의 동작을 제어할 수 있다.
또한 제어부(110)는 압축기 제어 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
한편 도 1 및 도 2에 도시한 압축기 제어 장치의 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 압축기 제어 장치가 구현될 수 있음은 물론이다.
한편 이하에서는 릴레이(140)가 제어부(110)의 제어 하에 동작하는 것으로 설명한다. 다만 이에 한정되지 아니하며, 릴레이(140)는 릴레이 제어부(130)의 제어 하에 동작할 수 있다.
한편 릴레이(140)는, 모터 권선에 흐르는 전류의 크기가 0 또는 기 설정된 크기 이하일 때 스위칭 전환될 수 있다.
이와 관련해서는, 도 2 내지 도 4를 참고하여 구체체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른, 압축기가 턴 온(ON) 또는 턴 오프(OFF) 되는 경우 스위칭 전환 방법을 설명하기 위한 도면이다.
여기서 릴레이 온(Relay On) 상태는, 릴레이(140)가 제2 단자(142)에 접속되는 상태일 수 있다.
또한, 릴레이 온(Relay On) 상태는, 압축기(200)가 턴 온 되고 압축기(200)의 동작 모드가 파워 모드(power mode)인 경우의 릴레이(140)의 스위칭 상태일 수 있다.
이 경우 릴레이(140)는 제2 단자(142)로 스위칭 될 수 있다. 따라서 모터 권선은 제1 권선(211)이 되고, 제1 권선(211)을 통하여 전류가 흐를 수 있다.
또한 릴레이 온(Relay On) 상태는, 파워 모드로 동작하던 압축기(200)가 턴 오프 되고 기 설정된 시간 동안의 릴레이(140)의 스위칭 상태일 수 있다.
이 경우 릴레이(140)는 제2 단자(142)로 스위칭된 상태를 유지할 수 있다. 따라서 모터 권선은 제1 권선(211)이 되고, 제1 권선(211)을 통하여 압축기(200) 내의 잔류 전류가 흐를 수 있다.
또한 릴레이 온(Relay On) 상태는, 릴레이 구동 명령이 있는 경우의 릴레이(140)의 동작 상태일 수 있다.
한편 릴레이 오프(Relay Off) 상태는, 릴레이(140)가 제1 단자(141)에 접속되는 상태일 수 있다.
또한, 릴레이 오프(Relay Off) 상태는, 압축기(200)가 턴 온 되고 압축기(200)의 동작 모드가 세이브 모드(save mode)인 경우의 릴레이(140)의 스위칭 상태일 수 있다.
이 경우 릴레이(140)는 제1 단자(141)로 스위칭 될 수 있다. 따라서 모터 권선은 제1 권선(211) 및 제2 권선(212)이 되고, 제1 권선(211) 및 제2 권선(212)을 통하여 전류가 흐를 수 있다.
또한 릴레이 오프(Relay Off) 상태는, 릴레이 구동 명령이 없는 때의 릴레이(140)의 동작 상태일 수 있다.
즉 제어부(110)에 의한 구동 명령이 있는 경우, 릴레이(140)는 릴레이 온(Relay On) 상태로 유지될 수 있다. 다만 제어부(10)에 의한 구동 명령이 없는 경우, 릴레이(140)는 릴레이 오프(Relay Off) 상태로 유지될 수 있다.
한편 이하에서 설명하는, 압축기(200)를 턴 온(Turn On) 시킨다의 의미는, 압축기(200)에 전원을 인가하도록 구동부(120)를 제어함으로써 압축기(200)를 동작시키는 것을 의미할 수 있다.
또한 이하에서 설명하는, 압축기(200)를 턴 오프(Turn Off) 시킨다의 의미는, 압축기(200)에 대한 전원의 인가를 중단하도록 구동부(120)를 제어함으로써 압축기(200)의 동작을 중단시키는 것을 의미할 수 있다.
압축기가 턴 오프되는 경우의 동작 방법에 대해서 도 1 및 도 2a를 참고하여 설명한다.
압축기의 턴 오프 요청에 따라, 제어부(110)는 압축기를 턴 오프(OFF)하도록 구동부(120)를 제어할 수 있다.
또한 제어부(110)는, 압축기(200)가 턴 오프되고 기 설정된 시간이 경과한 이후에 릴레이(140)를 스위칭 전환할 수 있다.
구체적으로, 압축기(200)가 턴 온 되어 파워 모드로 동작하는 상태에서 릴레이(140)의 상태는 릴레이 온 상태일 수 있다. 이 경우 릴레이(140)는 제2 단자(142)에 접속되게 된다.
이 경우 제어부(110)는, 압축기(200)가 턴 오프되고 기 설정된 시간(a)이 경과한 이후에 릴레이(140)가 턴 오프 되도록 제어할 수 있다.
여기서 기 설정된 시간(a)는, 압축기(200)가 턴 오프된 후, 모터의 역기전력에 의한 잔류 전류의 크기가 0이 되거나 기 설정된 크기 이하로 떨어지는데 소요되는 시간일 수 있다.
구체적으로 압축기(200)가 턴 오프(OFF)된 직후 모터 권선(구체적으로 제1 권선(211))에는 모터의 역기전력에 의하여 잔류 전류가 흐르게 된다.
따라서 기 설정된 시간(a)은, 모터의 역기전력에 의한 잔류 전류가 모두 소진되거나 기 설정된 크기 이하가 되는 시간일 수 있다.
여기서 기 설정된 시간(a)은 압축기(200) 또는 압축기 제어 장치(100)의 설계에 따라 다르게 설정될 수 있다.
한편 기 설정된 시간(a)가 경과한 이후,(모터의 역기전력에 의한 잔류 전류의 크기가 0 또는 기 설정된 값 이하가 된 이후), 제어부(110)는 릴레이(140)를 턴 오프 할 수 있다. 이 경우 릴레이(140)는 제1 단자(141)에 접속될 수 있다.
이에 따라, 모터 권선에 흐르는 전류의 크기가 0 또는 기 설정된 크기 이하일 때 릴레이(140)가 스위칭 전환 될 수 있다.
한편 압축기가 세이브 모드로 동작하는 상태에서 턴 오프되는 경우를 설명한다.
압축기(200)가 턴 온 되어 세이브 모드로 동작하는 상태에서 릴레이(140)의 상태는 릴레이 오프 상태일 수 있다. 이 경우 릴레이(140)는 제1 단자(141)에 접속되게 된다.
한편 압축기(200)가 턴 오프(OFF)될 수 있다. 이 경우 제1 권선(211) 및 제2 권선(212)에는 모터의 역기전력에 의하여 잔류 전류가 흐르게 된다.
한편 압축기(200)가 턴 오프(OFF)된 후 릴레이(140)의 상태는 릴레이 오프 상태로 유지될 수 있다. 이에 따라 모터의 역기전력에 의한 잔류 전류는 모두 소진되거나 기 설정된 크기 이하가 될 수 있다.
한편, 압축기(200)가 다시 턴 온 되어 파워 모드로 동작하는 경우에는, 릴레이(140)의 상태가 릴레이 온 상태로 될 수 있다.
이 경우 모터의 역기전력에 의한 전류를 소진시키기 위하여, 제어부(110)는 압축기(200)가 턴 오프된 후 다시 턴 온 되기 까지의 시간 간격을 조절할 수 있다.
한편, 압축기가 턴 온 되는 경우의 동작 방법에 대해서 도 1 및 도 2b를 참고하여 설명한다.
모터 권선에 흐르는 전류의 크기가 0 또는 기 설정된 크기 이하일 때 릴레이가 스위칭 전환 되도록, 제어부(110)는 릴레이를 스위칭 전환한 후 압축기를 턴 온 할 수 있다.
구체적으로, 압축기(200)의 동작 요청이 있는 경우, 제어부(110)는 릴레이의 스위칭 전환 여부를 판단할 수 있다.
더욱 구체적으로 제어부(110)는, 릴레이(140)의 스위칭 상태 및 압축기의 동작 모드에 기초하여 릴레이의 스위칭 전환 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어 릴레이(140)가 턴 오프 상태이고 압축기의 동작 모드가 세이브 모드이면, 제어부(110)는 릴레이(140)의 스위칭 상태를 유지하는 것으로 결정할 수 있다.
다른 예를 들어 릴레이(140)가 턴 오프 상태이고 압축기의 동작 모드가 파워 모드이면, 제어부(110)는 릴레이(140)의 스위칭을 전환하도록 제어할 수 있다. 즉 제어부(110)는 릴레이(140)의 스위칭 상태를 턴 온 상태로 변경할 수 있다.
한편, 스위칭 전환 여부의 판단 결과에 따라 릴레이가 스위칭 전환되면, 제어부(110)는 릴레이가 스위칭 전환된 후 압축기(200)를 턴 온 하도록 구동부(120)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 릴레이(140)가 턴 오프 상태이고 압축기의 동작 모드가 파워 모드이면, 제어부(110)는 먼저 릴레이(140)를 턴 온 상태로 변경할 수 있다.
또한 제어부(110)는, 릴레이를 턴 온 상태로 변경한 후 기 설정된 시간(b)이 경과한 이후에 압축기(200)를 턴 온 할 수 있다.
여기서 기 설정된 시간(b)은, 릴레이(140)의 스위칭이 완료되는데 소요되는 시간일 수 있다.
이와 같이 본 발명은 모터 권선에 전류가 흐르지 않거나 아크 방전이 발생하지 않을 정도로 미약한 전류가 흐르는 경우에만 릴레이 접점을 전환함으로써, 릴레이 접점에서 아크 방전이 발생되는 것을 방지하고 릴레이의 수명 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
즉, 압축기를 턴 온하는 경우에는 먼저 릴레이를 스위칭한 후 압축기에 전압을 인가함으로써 아크 방전을 방지할 수 있다. 또한 압축기를 턴 오프 하는 경우에는, 먼저 압축기를 턴 오프 한 후 기 설정된 시간 동안 릴레이 접점을 유지시킨 후 스위칭을 함으로써, 잔류 전류에 의한 아크 방전을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른, 압축기의 운전 중 동작 모드가 변경되는 경우의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
압축기(200)의 동작 모드가 변경되는 경우, 제어부(110)는 압축기(200)를 턴 오프한 후 릴레이를 스위칭 전환 할 수 있다.
또한 제어부(110)는 릴레이가 스위칭 전환된 후 압축기를 다시 턴 온 할 수 있다.
즉, 압축기(200)가 턴 온 되어 있는 상태에서는, 압축기(200)에 인가되는 구동 전압에 따라 릴레이에 아크 방전이 발생할 수 있다.
따라서 제어부(110)는 압축기(200)가 턴 오프 되어 있는 상태에서 릴레이를 스위칭 전환하도록 제어할 수 있다.
한편, 압축기(200)의 동작 모드가 변경되는 경우, 제어부(110)는 압축기(110)가 턴 오프되고 기 설정된 시간이 경과한 이후에 릴레이를 스위칭 전환할 수 있다.
도 3a에서는 압축기의 동작 모드가 파워 모드에서 세이브 모드로 변경되는 실시 예를 설명한다.
압축기(200)의 동작 모드가 파워 모드에서 세이브 모드로 변경되는 경우, 제어부(110)는 압축기(200)를 턴 오프 하도록 구동부(110)를 제어할 수 있다. 또한 제어부(110)는 압축기(110)가 턴 오프되고 기 설정된 시간(c)이 경과한 이후에 릴레이를 스위칭 전환 할 수 있다.
여기서 기 설정된 시간은, 압축기(200)가 턴 오프된 후 모터의 역기전력에 의한 잔류 전류의 크기가 0이 되는데 소요되는 시간일 수 있다.
또한 기 설정된 시간은, 압축기(200)가 턴 오프된 후 모터의 역기전력에 의한 잔류 전류의 크기가 기 설정된 크기 이하로 떨어지는데 소요되는 시간일 수 있다.
한편 압축기(200)가 파워 모드에서 동작하던 상태였기 때문에, 압축기(200)가 파워 모드에서 동작하던 중의 릴레이(140)의 상태는 온(on) 상태일 수 있다.
이 경우 제어부(110)는, 압축기(200)가 턴 오프되고 기 설정된 시간이 경과한 이후에, 릴레이(140)를 릴레이를 턴 오프할 수 있다.
또한 제어부(110)는 릴레이가 턴 오프된 후 압축기(200)를 다시 턴 온 할 수 있다.
한편, 제어부(110)는 압축기(200)가 턴 오프된 후 다시 턴 온 되기 까지의 시간(d)이 제1 시간 이상이 되도록, 압축기(200)가 턴 온 되는 시점을 조절할 수 있다.
여기서 제1 시간은, 압축기가 턴 오프 된 후 모터의 역기전력에 의한 잔류 전류의 크기가 0 또는 기 설정된 값 이하가 되는 시간(c)과 릴레이의 스위칭에 소요되는 시간을 더한 시간보다 큰 시간일 수 있다.
제1 시간은, 제품 설계에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
도 3b에서는 압축기의 동작 모드가 세이브 모드에서 파워 모드로 변경되는 실시 예를 설명한다.
압축기(200)의 동작 모드가 세이브 모드에서 파워 모드로 변경되는 경우, 제어부(110)는 압축기(200)를 턴 오프 하도록 구동부(110)를 제어할 수 있다. 또한 제어부(110)는 압축기(110)가 턴 오프되고 기 설정된 시간(e)이 경과한 이후에 릴레이를 스위칭 전환할 수 있다.
여기서 기 설정된 시간(e)은, 압축기가 턴 오프 된 후 모터의 역기전력에 의한 잔류 전류의 크기가 0이 되는데 소요되는 시간일 수 있다.
또한 기 설정된 시간(e)은, 압축기가 턴 오프 된 후 모터의 역기전력에 의한 잔류 전류의 크기가 기 설정된 크기 이하로 떨어지는데 소요되는 시간일 수 있다.
한편 압축기(200)가 세이브 모드에서 동작하던 상태였기 때문에, 압축기(200)가 세이브 모드에서 동작하던 중의 릴레이(140)의 상태는 오프(off) 상태일 수 있다.
이 경우 제어부(110)는, 압축기(200)가 턴 오프되고 기 설정된 시간이 경과한 이후에 릴레이(140)를 턴 온 할 수 있다.
또한 제어부(110)는 릴레이가 턴 온 된 후 압축기(200)를 다시 턴 온 할 수 있다.
한편, 제어부(110)는 압축기(200)가 턴 오프된 후 다시 턴 온 되기 까지의 시간(f)이 제2 시간 이상이 되도록, 압축기(200)가 턴 온 되는 시점을 조절할 수 있다.
여기서 제2 시간은, 압축기가 턴 오프 된 후 모터의 역기전력에 의한 잔류 전류의 크기가 0 또는 기 설정된 값 이하가 되는 시간(e)과 릴레이의 스위칭에 소요되는 시간을 더한 시간보다 큰 시간일 수 있다.
제2 시간은, 제품 설계에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
이와 같이 본 발명은, 압축기의 동작 모드를 변경해야 하는 경우, 먼저 압축기를 턴 오프하고 모터 권선 상에 잔류 전류를 제거한 후 변경된 모드로 다시 압축기를 턴 온 함으로써, 아크 방전에 의한 릴레이의 손상을 방지할 수 있다.
한편, 세이브 모드 동작 지령에 따라 압축기(200)가 세이브 모드로 동작하는 중, 압축기(200)의 동작 모드가 전압 부족 현상에 의하여 파워 모드로 변경되는 경우가 있다.
이러한 경우, 먼저 세이브 모드 동작 지령에 따라 압축기(200)를 세이브 모드로 동작 시키고, 그 후 전압 부족 현상에 따라 압축기(200)의 동작 모드를 파워 모드로 변경할 수 있다. 다만 이러한 경우, 동작 모드의 변경을 위해 릴레이의 스위칭 및 압축기의 턴 오프가 필요하다. 따라서 이러한 동작은 비효율 적이다.
따라서, 전압 부족으로 인하여 강제로 세이브 모드에서 파워 모드로 전환되는 경우가 발생하면, 제어부(110)는 냉장고의 동작 지령에도 불구하고 기 설정된 횟수의 단속 운전을 파워 모드로 수행할 수 있다.
여기서 기 설정된 횟수의 단속 운전을 파워 모드로 수행하는 모드를 홀드 모드라고 명칭할 수 있다.
전압 부족 현상이 발생하였으나 홀드 모드가 없는 경우, 압축기 제어 장치는 먼저 단속 운전 1회 동안 냉장고의 동작 지령에 따라 세이브 모드로 동작한다. 그리고 나서 압축기 제어 장치는 전압 부족을 해결하기 위하여, 압축기를 턴 오프하고 릴레이를 스위칭 한 후 압축기를 다시 턴 온 하여 파워 모드로 동작하게 된다.
다만 본 발명은 전압 부족에 의하여 파워 모드로 전환되는 경우, 홀드 모드로 동작함으로써, 릴레이의 전환 횟수 및 압축기의 턴 온/오프 회수를 줄일 수 있다. 또한 본 발명은 정상 전압을 회복하기 위한 시간 역시 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른, 릴레이 접점을 전환하는 두가지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
한편, 릴레이는 압축기(200)가 파워 모드로 동작하는 중에는 턴 온을 유지하고, 압축기(200)가 세이브 모드로 동작하는 중에는 턴 오프를 유지할 수 있다.
한편, 릴레이를 턴 온으로 유지하는 데에는 소비 전력이 발생될 수 있다.
먼저 도 4a를 참고하며, 릴레이 접점의 변경 횟수를 최소화 할 수 있는 제1 실시 예를 설명한다.
압축기가 파워 모드로 동작하는 중 턴 오프 되면, 제어부(110)는 압축기가 턴 오프 되고 기 설정된 시간이 경과한 이후에도 릴레이의 턴 온을 유지할 수 있다.
여기서 기 설정된 시간은, 압축기가 턴 오프된 후, 모터의 역기전력에 의한 잔류 전류의 크기가 0이 되거나 기 설정된 크기 이하로 떨어지는데 소요되는 시간일 수 있다.
즉, 압축기가 턴 오프 되고 기 설정된 시간이 경과하여 모터의 잔류 전류가 제거된 이후에도, 제어부(110)는 릴레이의 턴 온을 유지할 수 있다.
한편 압축기의 동작 요청이 있는 경우, 제어부(110)는 압축기의 동작 모드에 따라 릴레이의 스위칭 상태를 결정할 수 있다.
구체적으로, 압축기의 파워 모드 동작 요청이 있는 경우, 제어부(110)는 릴레이의 턴 온을 유지한 상태에서 압축기를 턴 온 할 수 있다.
다만 도 4a에서 도시하는 바와 같이 압축기의 세이브 모드 동작 요청이 있는 경우, 제어부(110)는 릴레이의 스위칭 상태를 턴 온에서 턴 오프로 변경한 후 압축기를 턴 온 할 수 있다.
이상 제1 실시 예에서는, 압축기가 오프된 후 기 설정된 시간이 경과된 이후에도, 이전의 릴레이 접점 상태를 그대로 유지하게 된다. 또한 압축기의 동작 명령이 있는 경우, 압축기의 동작 모드 및 릴레이의 상태에 따라 릴레이의 스위칭 여부를 결정하게 된다.
따라서 제1 실시 예에 따르면, 릴레이의 접점 변경 횟수를 최소화 하여 릴레이의 수명을 늘릴 수 있는 장점이 있다.
예를 들어 본 발명은, 압축기가 턴 오프 된 후 다시 파워 모드로 동작하는 경우, 릴레이를 스위칭 할 필요가 없다. 따라서 본 발명은 릴레이의 접점 변경 횟수를 줄일 수 있다.
또한 압축기가 턴 온 되는 구간 사이의 시간 간격(즉, 압축기가 턴 오프 되는 시간)이 기 설정된 시간 이상이 되도록 조절함으로써, 릴레이의 스위칭에 따른 아크 방전을 방지할 수 있는 것은 앞서 설명한 바와 같다.
한편, 압축기가 세이브 모드로 동작하는 중 턴 오프 되면, 제어부(110)는 릴레이를 턴 오프로 유지할 수 있다.
또한 압축기의 동작 요청이 있는 경우, 제어부(110)는 압축기의 동작 모드에 따라 스위칭 상태를 결정할 수 있다.
즉 도 4a에서 도시하는 바와 같이, 압축기의 파워 모드 동작 요청이 있는 경우, 제어부(110)는 릴레이를 턴 온으로 변경한 후 압축기를 턴 온 하도록 구동부(120)를 제어할 수 있다.
다만 압축기의 세이브 모드 동작 요청이 있는 경우, 제어부(110)는 릴레이의 턴 오프를 유지한 상태에서 압축기를 턴 온할 수 있다.
한편 도 4b를 참고하며, 소비 전력을 최소화 할 수 있는 제2 실시 예를 설명한다.
압축기가 파워모드로 동작하는 중 턴 오프되면, 제어부(110)는 압축기(200)가 턴 오프 되고 기 설정된 시간(예를 들어 5초)이 경과한 후 릴레이를 턴 오프할 수 있다.
여기서 기 설정된 시간은, 압축기가 턴 오프 된 후, 모터의 역기전력에 의한 잔류 전류의 크기가 0 기 설정된 크기 이하로 떨어지는데 소요되는 시간일 수 있다.
즉, 압축기가 턴 오프 되고 기 설정된 시간이 경과하여 모터의 잔류 전류가 제거되면, 제어부(110)는 릴레이를 턴 오프할 수 있다.
한편 압축기의 동작 요청이 있는 경우, 제어부(110)는 압축기의 동작 모드에 따라 릴레이의 스위칭 상태를 결정할 수 있다.
구체적으로, 압축기의 파워 모드 동작 요청이 있는 경우, 제어부(110)는 릴레이를 턴 온 하고, 압축기를 턴 온 할 수 있다.
다만 도 4b에서 도시하는 바와 같이, 압축기의 세이브 모드 동작 요청이 있는 경우, 제어부(110)는 릴레이의 턴 오프를 유지한 상태에서 압축기를 턴 온 할 수 있다.
제2 실시 예에서는, 압축기가 오프 되고 기 설정된 시간이 경과하면, 릴레이를 턴 오프 하게 된다.
즉 제2 실시 예에 따르면, 압축기가 턴 오프된 후 모터 내 잔류 전류가 제거되면 릴레이 역시 턴 오프 한다.
릴레이를 온 상태로 유지하는 것에는 소비 전력이 발생할 수 있다. 따라서 본 제2 실시 예에 따르면, 릴레이가 턴 오프 되는 시간을 늘림으로써, 소비 전력을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
예를 들어 본 발명은, 파워 모드로 동작하던 압축기가 턴 오프 된 후 다시 파워모드로 동작하는 경우, 중간에 릴레이를 턴 오프 함으로써 소비 전력을 절감할 수 있다.
또한 본 발명은, 파워 모드로 동작하던 압축기가 턴 오프 된 후 세이브 모드로 동작하는 경우, 다음 동작 명령이 있기 전 미리 릴레이를 턴 오프함으로써 소비 전력을 절감할 수 있다.
또한 압축기가 턴 오프되고 난 후 릴레이가 오프 되는 시점을 압축기가 오프된 후 기 설정된 시간이 경과한 시점으로 제한함으로써, 릴레이의 스위칭에 따른 아크 방전을 방지할 수 있는 것은 앞서 설명한 바와 같다.
한편, 압축기가 세이브 모드로 동작하는 중 턴 오프 되면, 제어부(110)는 릴레이를 턴 오프로 유지할 수 있다.
또한 압축기의 동작 요청이 있는 경우, 제어부(110)는 압축기의 동작 모드에 따라 스위칭 상태를 결정할 수 있다.
즉 도 4b에서 도시하는 바와 같이, 압축기의 파워 모드 동작 요청이 있는 경우, 제어부(110)는 릴레이를 턴 온으로 변경한 후 압축기를 턴 온 하도록 구동부(120)를 제어할 수 있다.
다만 압축기의 세이브 모드 동작 요청이 있는 경우, 제어부(110)는 릴레이의 턴 오프를 유지한 상태에서 압축기를 턴 온 할 수 있다.
제1 실시 예 또는 제2 실시 예의 채택은, 릴레이 온에 필요한 소비 전력량이나 릴레이 전환 횟수에 기초하여 결정될 수 있을 것이다.
예를 들어, 냉장고나 압축기의 설계 상 세이브 모드와 파워 모드가 교번되는 경우가 드물다면 제2 실시 예의 채택이 유리할 수 있을 것이다.
다른 예를 들어, 릴레이 온에 필요한 소비 전력의 크기가 상당하다면 제1 실시 예의 채택이 유리할 수 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른, 압축기가 턴 온 되는 경우의 시간 다이어그램을 도시한 도면이다.
압축기의 동작 명령이 있는 경우, 먼저 제어부(110)는 릴레이의 스위칭 상태를 판단할 수 있다.
또한 제어부(110)는 릴레이의 스위칭 상태 및 압축기의 동작 모드에 따라 릴레이의 스위칭 전환 여부를 판단할 수 있다.
또한 상기 판단 결과에 따라 릴레이가 스위칭 전환 된 후, 제어부(110)는 PWM 신호를 구동부(120)에 인가할 수 있다. 이로써 압축기(200)에 전압이 인가되어 압축기(200)가 동작할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른, 압축기가 턴 오프 되는 경우의 시간 다이어그램을 도시한 도면이다.
압축기의 턴 오프 명령이 있는 경우, 먼저 제어부(110)는 PWM 신호의 인가를 중단할 수 있다. 이에 따라 구동부(120)는 압축기(200)에 대한 전압의 인가를 중단할 수 있다. 결과적으로 압축기(200)는 동작을 서서히 중단할 수 있다.
한편 압축기가 턴 오프된 후 모터 권선 내의 잔류 전류가 제거되면, 제어부(110)는 릴레이가 턴 오프되도록 제어할 수 있다.
한편, 상술한 실시 예들에 따른 리니어 압축기 제어 장치가 적용된 리니어 압축기의 일예를 설명한다.
그러나, 본 발명의 권리범위를 한정하고자 하는 의도는 아니며, 다른 종류의 리니어 압축기에도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 내부 구성을 보여주는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기(600)에는, 쉘(610)의 내부에 제공되는 실린더(120)와, 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선운동하는 피스톤(130) 및 상기 피스톤(130)에 구동력을 부여하는 모터 어셈블리(170)가 포함된다.
상기 쉘(610)은 상부 쉘 및 하부 쉘이 결합되어 구성될 수 있다.
상기 쉘(610)에는, 냉매가 유입되는 흡입부(101) 및 상기 실린더(120)의 내부에서 압축된 냉매가 배출되는 토출부(105)가 포함된다.
상기 흡입부(101)를 통하여 흡입된 냉매는 흡입 머플러(140)를 거쳐 상기 피스톤(130)의 내부로 유동한다. 냉매가 상기 흡입 머플러(140)를 통과하는 과정에서, 소음이 저감될 수 있다.
상기 실린더(120)의 내부에는, 상기 피스톤(130)에 의하여 냉매가 압축되는 압축 공간(P)이 형성된다.
그리고, 상기 피스톤(130)에는, 상기 압축 공간(P)으로 냉매를 유입시키는 흡입공이 형성된다.
상기 흡입공의 일측에는 상기 흡입공(131a)을 선택적으로 개방하는 흡입 밸브(132)가 제공된다.
상기 압축 공간(P)의 일측에는, 상기 압축 공간(P)에서 압축된 냉매를 배출시키기 위한 토출밸브 어셈블리(200, 도 2 참조)가 제공된다. 즉, 상기 압축 공간(P)은 상기 피스톤(130)의 일측 단부와 토출밸브 어셈블리(200) 사이에 형성되는 공간으로서 이해된다.
상기 토출밸브 어셈블리(200)에는, 냉매의 토출 공간을 형성하는 토출 커버(220)와, 상기 압축 공간(P)의 압력이 토출압력 이상이 되면 개방되어 냉매를 상기 토출 공간으로 유입시키는 토출 밸브(210) 및 상기 토출 밸브(210)와 토출 커버(220)의 사이에 제공되어 축 방향으로 탄성력을 부여하는 밸브 스프링(230)이 포함된다.
여기서, 상기 "축 방향"이라 함은, 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향, 즉 도 1에서 가로 방향으로 이해될 수 있다.
상기 흡입 밸브(132)는 상기 압축 공간(P)의 일측에 형성되고, 상기 토출 밸브(210)는 상기 압축 공간(P)의 타측, 즉 상기 흡입 밸브(132)의 반대측에 제공될 수 있다.
상기 피스톤(130)이 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선운동 하는 과정에서, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 토출압력보다 낮고 흡입압력 이하가 되면 상기 흡입 밸브(132)가 개방되어 냉매는 상기 압축 공간(P)으로 흡입된다. 반면에, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 흡입압력 이상이 되면 상기 흡입 밸브(132)가 닫힌 상태에서 상기 압축공간(P)의 냉매가 압축된다.
한편, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 토출압력 이상이 되면, 상기 밸브 스프링(230)이 변형하여 상기 토출 밸브(210)를 개방시키고, 냉매는 상기 압축공간(P)으로부터 토출되어, 토출 커버(220)의 토출공간으로 배출된다.
그리고, 상기 토출 커버(220)에는, 상기 토출 밸브(210)를 통하여 배출된 냉매의 맥동을 저감하기 위한 공명실을 가지며, 냉매를 배출시키는 냉배 토출홀(미도시)이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 토출공간의 냉매는 상기 냉매 토출홀을 통하여 토출 머플러(107)로 유동하며, 루프 파이프(178)로 유입된다.
상기 토출 머플러(107)는 압축된 냉매의 유동 소음을 저감시킬 수 있으며, 상기 루프 파이프(108)는 압축된 냉매를 상기 토출부(105)로 가이드 한다.
상기 루프 파이프(108)는 상기 토출 머플러(107)에 결합되어 상기 쉘(610)의 내부공간으로 연장되며, 상기 토출부(105)에 결합된다.
상기 리니어 압축기(600)에는, 프레임(110)이 더 포함된다.
상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 고정시키는 구성으로서, 상기 실린더(120)와 일체로 구성되거나 별도의 체결부재에 의하여 체결될 수 있다.
그리고, 상기 토출 커버(220) 및 토출 머플러(107)는 상기 프레임(110)에 결합될 수 있다.
상기 모터 어셈블리(170)에는, 상기 프레임(110)에 고정되어 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치되는 아우터 스테이터(171,173,175)와, 상기 아우터 스테이터(171,173,175)의 내측으로 이격되어 배치되는 이너 스테이터(177) 및 상기 아우터 스테이터(171,173,175)와 이너 스테이터(177)의 사이 공간에 위치하는 영구자석(180)이 포함된다.
상기 영구자석(1800)은, 상기 아우터 스테이터(171,173,175) 및 이너 스테이터(177)와의 상호 전자기력에 의하여 직선 왕복 운동할 수 있다.
그리고, 상기 영구자석(180)은 1개의 극을 가지는 단일 자석으로 구성되거나, 3개의 극을 가지는 다수의 자석이 결합되어 구성될 수 있다.
상기 영구자석(180)은 연결부재(138)에 의하여 상기 피스톤(130)에 결합될 수 있다.
상기 연결부재(138)는 상기 피스톤(130)의 일측 단부로부터 상기 영구자석(180)으로 연장될 수 있다.
상기 영구자석(180)이 직선 이동함에 따라, 상기 피스톤(130)은 상기 영구자석(180)과 함께 축 방향으로 직선 왕복 운동할 수 있다.
상기 아우터 스테이터(171,173,175)에는, 코일 권선체(173,175) 및 스테이터 코어(171)가 포함된다.
상기 코일 권선체(173,175)에는, 보빈(173) 및 상기 보빈(173)의 원주 방향으로 권선된 코일(175)이 포함된다. 상기 코일(175)의 단면은 다각형 형상을 가질 수 있으며, 일례로 육각형의 형상을 가질 수 있다.
상기 스테이터 코어(171)는 복수 개의 라미네이션(lamination)이 원주 방향으로 적층되어 구성되며, 상기 코일 권선체(173,175)를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
상기 모터 어셈블리(170)에 전류가 인가되면, 상기 코일(175)에 전류가 흐르게 되고, 상기 코일(175)에 흐르는 전류에 의해 상기 코일(175) 주변에 자속(flux)이 형성된다.
상기 자속은 상기 아우터 스테이터(171,173,175) 및 이너 스테이터(177)를 따라 폐회로를 형성하면서 흐르게 된다.
상기 아우터 스테이터(171,173,175)와 이너 스테이터(177)를 따라 흐르는 자속과, 상기 영구자석(180)의 자속이 상호 작용하여, 상기 영구자석(180)을 이동시키는 힘이 발생될 수 있다.
상기 아우터 스테이터(171,173,175)의 일측에는 스테이터 커버(185)가 제공된다.
상기 아우터 스테이터(171,173,175)의 일측단은 상기 프레임(110)에 의하여 지지되며, 타측단은 상기 스테이터 커버(185)에 의하여 지지될 수 있다.
상기 이너 스테이터(177)는 상기 실린더(120)의 외주에 고정된다.
그리고, 상기 이너 스테이터(177)는 복수 개의 라미네이션이 상기 실린더(120)의 외측에서 원주 방향으로 적층되어 구성된다.
상기 리니어 압축기(600)에는, 상기 피스톤(130)을 지지하는 서포터(135) 및 상기 피스톤(130)으로부터 상기 흡입부(101)를 향하여 연장되는 백 커버(115)가 더 포함된다.
상기 백 커버(115)는 상기 흡입 머플러(140)의 적어도 일부분을 커버하도록 배치될 수 있다.
상기 리니어 압축기(600)에는, 상기 피스톤(130)이 공진 운동할 수 있도록 각 고유 진동수가 조절된 복수의 스프링(151,155)이 포함된다.
상기 복수의 스프링(151,155)에는, 상기 서포터(135)와 스테이터 커버(185)의 사이에 지지되는 제 1 스프링(151) 및 상기 서포터(135)와 백 커버(115)의 사이에 지지되는 제 2 스프링(155)이 포함된다.
상기 제 1 스프링(151)은 상기 실린더(120) 또는 피스톤(130)의 양측에 복수 개가 제공될 수 있다.
상기 제 2 스프링(155)은 상기 실린더(120) 또는 피스톤(130)의 후방으로 복수 개가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 "전방"이라 함은 상기 흡입부(101)로부터 상기 토출밸브 어셈블리(200)를 향하는 방향으로서 이해될 수 있다. 그리고, 상기 피스톤(130)으로부터 상기 흡입부(101)를 향하는 방향을 "후방"이라 이해될 수 있다.
그리고, 축 방향이라 함은, 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향을 의미하며, 반경방향이라 함은 상기 축 방향에 수직한 방향을 의미할 수 있다. 이러한 방향에 대한 정의는 이하의 설명에서도 동일하게 사용될 수 있다.
상기 쉘(610)의 내부 바닥면에는 소정의 오일이 저장될 수 있다.
그리고, 상기 쉘(610)의 하부에는 오일을 펌핑하는 오일 공급장치(160)가 제공될 수 있다.
상기 오일 공급장치(160)는 상기 피스톤(130)이 왕복 직선운동 함에 따라 발생되는 진동에 의하여 작동되어 오일을 상방으로 펌핑할 수 있다.
상기 리니어 압축기(600)에는, 상기 오일 공급장치(160)로부터 오일의 유동을 가이드 하는 오일 공급관(165)이 더 포함된다.
상기 오일 공급관(165)은 상기 오일 공급장치(160)로부터 상기 실린더(120)와 피스톤(130)의 사이 공간까지 연장될 수 있다.
상기 오일 공급장치(160)로부터 펌핑된 오일은 상기 오일 공급관(165)을 거쳐 상기 실린더(120)와 피스톤(130)의 사이 공간으로 공급되어, 냉각 및 윤활 작용을 수행한다.
한편 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법의 실시 예들은, 압축기의 제어 장치 및 압축기의 제어 방법에 적용되어 실시될 수 있다.
또한 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법의 실시 예들은 특히, 여러 종류의 리니어 압축기를 제어할 수 있는 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법에 유용하게 적용될 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100: 압축기의 제어 장치 200: 리니어 압축기
110: 제어부 120: 구동부
140: 릴레이

Claims (10)

  1. 압축기에 전원을 인가하는 구동부;
    모터 권선의 권선수를 가변하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부; 및
    상기 제어 신호에 기초하여, 제1 권선 또는 제1, 제2 권선을 모터 권선으로 선택하도록 스위칭 전환되는 릴레이를 포함하고,
    상기 릴레이는,
    상기 모터 권선에 흐르는 전류의 크기가 0 또는 기 설정된 크기 이하일 때 스위칭 전환되는
    압축기의 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터 권선에 흐르는 전류의 크기가 0 또는 기 설정된 크기 이하일 때 상기 릴레이가 스위칭 전환 되도록, 상기 릴레이를 스위칭 전환한 후 상기 압축기를 턴 온하도록 상기 구동부를 제어하는
    압축기의 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터 권선에 흐르는 전류의 크기가 0 또는 기 설정된 크기 이하일 때 상기 릴레이가 스위칭 전환 되도록, 상기 압축기가 턴 오프 되고 기 설정된 시간이 경과한 이후에 상기 릴레이를 스위칭 전환하는
    압축기의 제어 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 기 설정된 시간은,
    상기 압축기가 턴 오프 된 후, 상기 모터의 역기전력에 의한 잔류 전류의 크기가 0이 되거나 상기 기 설정된 크기 이하로 떨어지는데 소요되는 시간인
    압축기의 제어 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 압축기의 동작 모드가 변경되는 경우, 상기 압축기를 턴 오프한 후 상기 릴레이를 스위칭 전환하고, 상기 릴레이가 스위칭 전환된 후 상기 압축기를 다시 턴 온하는
    압축기의 제어 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 압축기를 턴오프 하고 기 설정된 시간이 경과한 이후에 상기 릴레이를 스위칭 전환하고,
    상기 기 설정된 시간은,
    상기 압축기가 턴 오프 된 후, 상기 모터의 역기전력에 의한 잔류 전류의 크기가 0이 되거나 상기 기 설정된 크기 이하로 떨어지는데 소요되는 시간인
    압축기의 제어 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 릴레이는,
    상기 압축기가 파워 모드로 동작하는 중 턴 온을 유지하고,
    상기 압축기가 세이브 모드로 동작하는 중 턴 오프를 유지하는
    압축기의 제어 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 압축기가 상기 파워 모드로 동작하는 중 턴 오프 되면, 상기 압축기가 턴 오프되고 기 설정된 시간이 경과한 이후에도 상기 릴레이의 턴 온을 유지하고,
    상기 압축기의 파워 모드 동작 요청이 있는 경우, 상기 릴레이의 턴 온을 유지한 상태에서 상기 압축기를 턴 온 하는
    압축기의 제어 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 압축기가 상기 파워 모드로 동작하는 중 턴 오프되면, 상기 압축기가 턴 오프 되고 기 설정된 시간이 경과한 후 상기 릴레이를 턴 오프 하고,
    상기 압축기의 파워 모드 동작 요청이 있는 경우, 상기 릴레이를 턴 온하고 상기 압축기를 턴 온 하는
    압축기의 제어 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 압축기가 세이브 모드로 동작하는 중 전압이 부족하면, 기 설정된 횟수의 단속 운전을 파워 모드로 수행하는
    압축기의 제어 장치.
KR1020170008885A 2017-01-18 2017-01-18 압축기의 제어 장치 KR20180085315A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170008885A KR20180085315A (ko) 2017-01-18 2017-01-18 압축기의 제어 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170008885A KR20180085315A (ko) 2017-01-18 2017-01-18 압축기의 제어 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180085315A true KR20180085315A (ko) 2018-07-26

Family

ID=63047726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170008885A KR20180085315A (ko) 2017-01-18 2017-01-18 압축기의 제어 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180085315A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101448315B1 (ko) 리니어 압축기
KR101955977B1 (ko) 압축기 제어 장치와 방법, 및 이를 포함한 냉장고
EP2322800B1 (en) Linear compressor
KR100527176B1 (ko) 리니어 압축기
KR20160005517A (ko) 리니어 압축기 및 리니어 모터
KR101316284B1 (ko) 왕복동식 압축기
KR101214489B1 (ko) 압축기 제어 장치 및 제어 방법
KR102238356B1 (ko) 리니어 압축기의 제어 장치
US8430642B2 (en) Controlling apparatus for linear compressor
JP3762469B2 (ja) リニアコンプレッサの駆動装置
KR101772083B1 (ko) 압축기 제어 장치 및 이를 포함한 냉장고
KR101299548B1 (ko) 압축기 제어 장치 및 제어 방법
US20180202430A1 (en) Apparatus for controlling linear compressor
JP2008511792A (ja) リニア圧縮機
KR20180085315A (ko) 압축기의 제어 장치
KR101190069B1 (ko) 압축기 제어 장치
KR101637441B1 (ko) 리니어 압축기의 제어 장치, 제어 방법, 및 이들을 구비한 냉동 시스템
KR101948563B1 (ko) 압축기 제어 장치 및 이를 포함한 냉장고
KR102070277B1 (ko) 압축기 제어장치 및 압축기 제어방법
KR100648787B1 (ko) 리니어 압축기
KR20180085596A (ko) 압축기의 제어 장치
KR101919886B1 (ko) 왕복동식 압축기 및 압축기 제어 장치
KR101190070B1 (ko) 왕복동식 압축기 제어장치 및 그 제어방법
KR100783218B1 (ko) 리니어 압축기의 제어장치
KR20180085595A (ko) 리니어 압축기의 제어 장치