KR20180087800A

KR20180087800A - 리니어 압축기의 제어 장치

Info

Publication number: KR20180087800A
Application number: KR1020170012321A
Authority: KR
Inventors: 박대근
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2018-08-02
Also published as: KR102238356B1

Abstract

리니어 압축기의 제어 장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 제어 장치는, 제어 신호에 기초하여 리니어 압축기를 구동하는 구동부, 리니어 압축기의 모터 전류 및 모터 전압을 검출하는 검출부, 상기 제어 신호를 생성하고, 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압에 기초하여 스트로크를 획득하고, 상기 모터 전류와 상기 스트로크의 위상 차를 획득하고, 상기 모터 전류와 상기 스트로크위 위상차에 기초하여 상기 리니어 압축기가 공진 위상으로 구동하도록 상기 스트로크의 변경 및 피스톤 초기치의 변경 중 적어도 하나를 수행하는 제어부를 포함한다.

Description

리니어 압축기의 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING LINEAR COMPRESSOR}

본 발명은, 공진 위상을 유지하여 리니어 압축기의 효율을 향상시킬 수 있는 리니어 압축기의 제어 장치에 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 리니어 압축기는, 공진 운전을 하기 위하여, MK 공진 주파수를 추종하게 된다.

여기서 MK 공진 주파수는, 피스톤과 영구자석으로 구성되는 이동부재의 질량(mass: M)과 이를 지지하는 스프링들의 스프링 상수(spring constant: K)에 의해 정의될 수 있다. 리니어 압축기의 공진 운전은, 공개 특허 공보 10-2013-0159529에 나타나 있다.

한편, 피스톤의 스트로크와 리니어 압축기의 모터 전류 간에는 위상차가 발생한다.

그리고 피스톤의 스트로크의 위상과 리니어 압축기의 모터의 모터 전류의 위상의 위상 차이가 특정 값이 되는 경우, 리니어 압축기는 가장 높은 효율로 운전을 할 수 있다.

여기서 리니어 압축기가 가장 높은 효율로 운전할 수 있도록 하는, 스트로크와 모터 전류의 위상 차를 공진 위상이라고 한다.

모터 전류 및 스트로크 간의 위상차가 항상 공진 위상을 유지하는 경우, 리니어 압축기는 최적의 효율을 낼 수 있다.

다만, 모터 전류 및 스트로크 간의 위상차는 리니어 압축기의 사용 환경에 따라 변경될 수 있다. 이에 따라 리니어 압축기의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 과제는, 주파수 제어를 통하여 리니어 압축기를 공진 위상으로 구동할 수 있는 리니어 압축기의 제어 장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 과제는, 피스톤 초기치 변경을 통하여 리니어 압축기를 공진 위상으로 구동할 수 있는 리니어 압축기의 제어 장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 과제는, 주파수 제어 및 피스톤 초기치 변경을 통하여 리니어 압축기를 공진 위상으로 구동할 수 있는 리니어 압축기의 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 제어 장치는, 모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상이 아닌 경우, 모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상이 되도록 운전 주파수를 가변한다.

본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 제어 장치는, 모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상이 아닌 경우, 모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상이 되도록 피스톤 초기치를 가변한다.

본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 제어 장치는, 모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상이 아닌 경우 모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상이 되도록 운전 주파수를 가변하고, 운전 주파수가 상한 또는 하한에 도달한 경우 모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상이 되도록 피스톤 초기치를 가변한다.

본 발명은, 주파수 가변을 통해 리니어 압축기가 공진 위상으로 동작하도록 제어함으로써, 작은 소비 전력으로도 위상을 변경시킬 수 있는 바 압축기 효율을 상승시킬 수 있다.

또한 본 발명은, 전기적 제어를 이용한 피스톤 초기치 변경을 통해 리니어 압축기가 공진 위상으로 동작하도록 제어함으로써, 압축기 효율을 상승시키고 기구적 설계의 한계를 극복할 수 있다.

본 발명은, 주파수 가변을 통해 위상을 변경시키고, 주파수 변경 한계에 도달한 경우 피스톤 초기치를 변경함으로써, 압축기의 효율 상승을 극대화 할 수 있다.

도 1은 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2 내지 도 3는 본 발명의 실시 예에 따른, 운전 주파수의 변경을 통한 위상 차 변경을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, 피스톤 초기치의 변경을 통한 위상 차 변경을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른, 리니어 압축기의 제어 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9에서 도시한 그래프의 가로축(x축)은 역비대칭량을 나타내는 것으로, 전류 오프셋의 크기에 비례할 수 있다.
도 10는 본 발명의 실시 예에 따른, 주파수 변경을 통한 위상 제어의 효율을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른, 리니어 압축기를 공진 위상으로 구동하는 조건을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 구체적인 제어부의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 13는 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.

도 1은 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 제어 장치(100)는, 구동부(110), 센싱부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.

구동부(110)는 리니어 압축기(200)에 구동 신호를 인가하여 리니어 압축기(200)를 구동할 수 있다.

구체적으로 구동부(110)는 제어부(130)에서 출력된 제어 신호에 기초하여 모터 구동 신호를 생성할 수 있다. 또한 구동부(110)는 생성된 모터 구동 신호를 리니어 압축기(200)에 인가하여 리니어 압축기(200)를 구동시킬 수 있다.

여기서 구동 신호는, 교류 전압 또는 교류 전류의 형태일 수 있다.

한편 구동부(110)는 인버터(inverter) 또는 트라이악(triac)을 포함할 수 있다.

한편 제어부(130)는 제어 신호를 구동부(110)에 출력할 수 있다.

구체적으로 제어부(130)는 제어 신호를 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 생성되는 전압 제어 신호 형태로 구동부(110)에 출력할 수 있다.

또한 제어부(110)는 리니어 압축기(200)의 모터의 인덕턴스를 이용하여 스트로크를 연산할 수 있다. 또한 제어부(130)는 스트로크에 기초하여 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 구동부(110)에 출력할 수 있다.

센싱부(120)는, 리니어 압축기(200)의 모터 전류를 검출할 수 있다. 구체적으로, 구동 신호가 인가됨에 따라 리니어 압축기의 모터에 전류가 인가되면, 센싱부(120)는 리니어 압축기(200)의 모터 전류를 검출할 수 있다.

센싱부(120)는, 리니어 압축기(200)의 모터 전압을 검출할 수 있다. 구체적으로, 구동 신호가 인가됨에 따라 리니어 압축기의 모터에 전압이 인가되면, 센싱부(120)는 리니어 압축기(200)의 모터 전압을 검출할 수 있다.

제어부(130)는 모터 전류, 모터 전압 및 모터 파라미터 중 적어도 하나를 이용하여 스트로크 추정치를 연산할 수 있다. 여기서 모터 파라미터는, 모터의 저항 성분, 모터의 인덕턴스 성분 및 모터의 역기전력 상수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이 경우 제어부(130)는 모터의 스트로크 값에 기초하여 제어 신호를 출력할 수 있다.

구체적으로 제어부(130)는 연산된 스트로크 추정치 및 스트로크 지령치를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 제어 신호를 생성할 수 있다. 또한 제어부(130)는 생성된 제어 신호를 구동부(110)에 출력할 수 있다.

이 경우 구동부(110)는 제어 신호에 기초하여, 구동 신호를 리니어 압축기(200)에 인가할 수 있다.

제어부(130)는, 모터 전류 및 모터 전압을 이용하여 스트로크를 연산할 수 있다.

한편 제어부(130)는 스트로크의 위상을 획득할 수 있다. 또한 제어부(130)는 모터 전류의 위상을 획득할 수 있다.

한편 제어부(130)는, 스트로크의 위상 및 모터 전류의 위상을 이용하여, 모터 전류와 스트로크 간의 위상차를 계산할 수 있다.

여기서 모터 전류와 스트로크 간의 위상차는, 리니어 압축기의 모터의 모터 전류의 위상과 리니어 압축기의 피스톤의 스트로크의 위상의 차이일 수 있다.

한편 제어부(130)는, 리니어 압축기를 공진 위상으로 구동하도록 구동부(110)를 제어할 수 있다,

여기서 공진 위상이란, 리니어 압축기가 공진 운전을 하는 경우 피스톤의 스트로크와 모터 전류와의 위상 차이를 의미할 수 있다.

예를 들어, 모터 전류와 스트로크 간의 위상 차가 70도일 때 리니어 압축기가 공진 운전을 하는 경우, 공진 위상은 70도일 수 있다.

한편 피스톤은 소정의 스트로크(행정 거리)로 왕복 직선 운동을 한다.

피스톤의 스트로크(행정 거리)가 변경됨에 따라, 모터 전류와 스트로크 간의 위상 차가 변경될 수 있다.

구체적으로, 피스톤의 스트로크(행정거리)가 증가하게 되면, 모터 전류와 스트로크 간의 위상차는 감소할 수 있다.

또한, 피스톤의 스트로크(행정거리)가 감소하게 되면, 모터 전류와 스트로크 간의 위상차는 증가할 수 있다.

제어부(130)는, 리니어 압축가를 공진 위상으로 구동하기 위하여, 모터 전류와 스트로크의 위상 차에 기초하여 스트로크를 변경할 수 있다.

구체적으로 제어부(130)는, 모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상이 되도록, 리니어 압축기의 운전 주파수를 변경할 수 있다.

이 경우 제어부(130)는 리니어 압축기의 운전 주파수의 변경을 위하여, PWM 주기 가변 신호를 구동부(110)로 출력할 수 있다. 이 경우 구동부(110)는 전압의 주파수를 가변하여 리니어 압축기(구체적으로 리니어 모터)에 인가할 수 있다.

공진 위상으로의 구동을 위한 주파수 가변에 대해서는, 도 2 내지 도 3에서 구체적으로 설명한다.

한편 피스톤의 초기치가 변경됨에 따라, 모터 전류와 스트로크 간의 위상차가 변경될 수 있다.

여기서 피스톤 초기치란, 조립 또는 정지 상태에서 실린더 상의 피스톤의 위치를 의미할 수 있다.

또한 피스톤 초기치란, 피스톤의 흡입-압축 행정을 통한 이동 거리의 중간 지점(또는 평균 지점)을 의미할 수 있다.

또한 피스톤 초기치란, 피스톤의 스트로크의 중심을 의미할 수 있다.

피스톤의 초기치가 상사점 방향으로 이동하는 경우, 모터 전류와 스트로크 간의 위상차는 감소할 수 있다.

여기서, 상사점(TDC)은 "Top Dead Center"의 약어로서, 물리적으로는 압축행정 완료시 실린더 내 피스톤의 위치를 의미할 수 있다. 본 명세서에서는, TDC가 0인 지점(또는 실린더 끝단(또는 실린더 내 토출밸브)에서 피스톤 의 끝단까지의 거리가 0인 지점)을 간략하게 "상사점"이라 칭하기로 한다.

또한 피스톤의 초기치가 하사점 방향으로 이동하는 경우, 모터 전류와 스트로크 간의 위상차는 증가할 수 있다.

여기서 하사점(BDC)은 "Bottom Dead Center"의 약어로서, 물리적으로는 피스톤의 흡입행정 완료시의 피스톤의 위치를 의미할 수 있다.

제어부(130)는, 리니어 압축가를 공진 위상으로 구동하기 위하여, 피스톤 초기치를 변경할 수 있다.

구체적으로 제어부(130)는, 모터 전류와 스트로크의 위상 차가 공진 위상이 되도록, 피스톤 초기치를 변경할 수 있다.

이와 관련해서는, 도 4 내지 도 7에서 구체적으로 설명한다.

도 2 내지 도 3는 본 발명의 실시 예에 따른, 운전 주파수의 변경을 통한 위상 차 변경을 설명하기 위한 도면이다.

제어부(130)는, 모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상이 되도록, 리니어 압축기의 운전 주파수를 변경할 수 있다.

모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상보다 큰 경우의 동작에 대해서는 도 2에서 설명한다.

모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상보다 큰 경우에는, 모터 전류와 스트로크의 위상차를 작게 하여 공진 위상이 되도록 제어해야 한다.

도 2a를 참고하면, 실린더(310) 내에서 피스톤(320)이 왕복 직선 운동을 하고 있다.

또한 도 2a에서 피스톤 초기치 상태의 피스톤(320)의 위치가 도시되어 있다.

여기서 피스톤 초기치란, 피스톤의 흡입-압축 행정을 통한 이동 거리의 중간 지점(또는 평균 지점)을 의미할 수 있다.

또한 피스톤 초기치란, 피스톤의 스트로크(S1)의 중심(M1)을 의미할 수 있다.

제어부(130)는, 모터 전류와 스트로크의 위상 차를 획득할 수 있다.

또한 모터 전류 및 스트로크의 위상 차가 공진 위상보다 크면, 제어부(130)는 리니어 압축기(리니어 모터)의 운전 주파수를 증가시킬 수 있다.

구체적으로 제어부(130)는 리니어 압축기의 운전 주파수의 변경을 위하여, PWM 주기 증가 신호를 구동부(110)로 출력할 수 있다.

이 경우 구동부(110)는 전압의 주파수를 증가시켜 리니어 압축기(구체적으로 리니어 모터)에 인가할 수 있다.

한편 리니어 압축기(200)의 운전 주파수가 증가하는 경우, 피스톤 초기치는 하사점 방향(312)으로 이동할 수 있다.

구체적으로, 피스톤(320)의 압축 행정이 있는 경우, 압축 공간(330)에서는 냉매의 압축이 수행된다. 한편 리니어 압축기(200)의 운전 주파수가 증가하는 경우에는, 냉매에 대한 압축 횟수가 증가하기 때문에 압축 공간(330) 내의 압력 역시 증가하게 된다.

따라서 도 2b에서 도시하는 바와 같이, 피스톤은 압축 공간(330)의 반대 방향으로 밀릴 수 있다.

피스톤 초기치가 하사점(312) 방향으로 이동한 경우에도, 스트로크(S1)는 피스톤 초기치가 이동하기 전의 스트로크와 동일할 수 있다.

다만 피스톤 초기치는 하사점 방향(312)로 이동할 수 있다.

즉, 피스톤의 스트로크(S1)의 중심(M2)은 하사점 방향으로 이동할 수 있다.

한편, 피스톤 초기치가 하사점 방향으로 소정의 거리(a)만큼 이동하였기 때문에, 모터 전류와 스트로크 간의 위상차는 증가할 수 있다.

한편 운전 주파수가 증가함으로서 피스톤 초기치가 하사점 방향으로 이동하면, 제어부(130)는 스트로크를 증가시킬 수 있다.

구체적으로 제어부(130)는 리니어 압축기로 인가되는 전압을 증가시키기 위한 제어 신호를 생성하여 구동부(110)로 출력할 수 있다.

이 경우 구동부(110)는 전압 레벨을 증가시켜 리니어 압축기(리니어 모터)에 인가할 수 있다.

스트로크가 증가된 상태에서의 피스톤 초기치 및 스트로크는 도 2c에서 도시하였다.

리니어 압축기로 인가되는 전압이 증가하는 경우, 피스톤 초기치(M2)는 변경되지 않고, 피스톤의 스트로크(S2+b+c)는 증가할 수 있다.

한편, 피스톤의 스트로크가 소정의 거리(b, c)만큼 증가하였기 때문에, 모터 전류와 스트로크 간의 위상차는 감소할 수 있다.

한편 도 2b에서는 피스톤 초기치가 하사점 방향으로 이동함으로써, 모터 전류와 스트로크 간의 위상차가 증가한다고 설명하였다.

다만 도 2c에서는 피스톤의 스트로크가 증가함에 따라 모터 전류와 스트로크 간의 위상차가 감소하게 되며, 도 2c에서 설명한 위상차가 감소하는 크기는 도 2b에서 설명한 위상차가 증가하는 크기보다 클 수 있다.

따라서 도 2a, 2b, 2c의 과정을 거치면, 모터 전류와 스트로크 간의 위상 차는 감소하게 된다.

한편, 제어부(130)는 모터 전류와 스트로크 간의 감소된 위상 차를 획득할 수 있다.

또한 상기 감소된 위상차가 공진 위상보다 여전히 크면, 제어부(130)는 운전 주파수를 더욱 증가시키고 위와 같은 과정을 반복할 수 있다.

다만 상기 감소된 위상차가 공진 위상과 동일하면, 제어부(130)는 주파수 증가를 중단하고, 주파수 및 스트로크를 유지할 수 있다.

모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상보다 작은 경우의 동작에 대해서는 도 3에서 설명한다.

모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상보다 작은 경우에는, 모터 전류와 스트로크의 위상차를 크게 하여 공진 위상이 되도록 제어해야 한다.

도 3a를 참고하면, 실린더(310) 내에서 피스톤(320)이 왕복 직선 운동을 하고 있다.

또한 도 3a에서 피스톤 초기치 상태의 피스톤(320)의 위치가 도시되어 있다.

여기서 피스톤 초기치란, 피스톤의 흡입-압축 행정을 통한 이동 거리의 중간 지점(또는 평균 지점)을 의미할 수 있다. 즉 피스톤 초기치란, 피스톤의 스트로크(S1)의 중심(M1)을 의미할 수 있다.

또한 모터 전류 및 스트로크의 위상 차가 공진 위상보다 작으면, 제어부(130)는 리니어 압축기(리니어 모터)의 운전 주파수를 감소시킬 수 있다.

한편 리니어 압축기(200)의 운전 주파수가 감소하는 경우, 피스톤 초기치는 상사점 방향(311)으로 이동할 수 있다.

구체적으로, 리니어 압축기(200)의 운전 주파수가 감소하는 경우에는, 냉매에 대한 압축 횟수가 감소하기 때문에 압축 공간(330) 내의 압력 역시 감소하게 된다.

따라서 도 3b에서 도시하는 바와 같이, 피스톤은 압축 공간(330)의 방향으로 밀릴 수 있다.

피스톤 초기치가 상사점(311) 방향으로 이동한 경우에도, 스트로크(S1)는 피스톤 초기치가 이동하기 전의 스트로크와 동일할 수 있다.

다만 피스톤 초기치는 상사점 방향(311)로 이동할 수 있다.

즉, 피스톤의 스트로크(S1)의 중심(M2)은 상사점 방향으로 이동할 수 있다.

한편, 피스톤 초기치가 하사점 방향으로 소정의 거리(d)만큼 이동하였기 때문에, 모터 전류와 스트로크 간의 위상차는 감소할 수 있다.

한편 운전 주파수가 증가함으로서 피스톤 초기치가 상사점 방향으로 이동하면, 제어부(130)는 스트로크를 감소시킬 수 있다.

스트로크가 감소된 상태에서의 피스톤 초기치 및 스트로크는 도 3c에서 도시하였다.

리니어 압축기로 인가되는 전압이 감소하는 경우, 피스톤 초기치(M2)는 변경되지 않고, 피스톤의 스트로크(S2)는 감소할 수 있다.

한편, 피스톤의 스트로크가 소정의 거리(e, f)만큼 감소하였기 때문에, 모터 전류와 스트로크 간의 위상차는 증가할 수 있다.

한편 도 3b에서는 피스톤 초기치가 상사점 방향으로 이동함으로써, 모터 전류와 스트로크 간의 위상차가 감소한다고 설명하였다.

다만 도 3c에서는 피스톤의 스트로크가 감소함에 따라 모터 전류와 스트로크 간의 위상차는 증가하게 되며, 도 3c에서 설명한 위상차가 증가하는 크기는 도 3b에서 설명한 위상차가 감소하는 크기보다 클 수 있다.

따라서 도 3a, 3b, 3c의 과정을 거치면, 모터 전류와 스트로크 간의 위상 차는 증가하게 된다.

한편, 제어부(130)는 모터 전류와 스트로크 간의 증가된 위상 차를 획득할 수 있다.

또한 상기 증가된 위상차가 공진 위상보다 여전히 작으면, 제어부(130)는 운전 주파수를 더욱 감소시키고 위와 같은 과정을 반복할 수 있다.

다만 상기 감소된 위상차가 공진 위상과 동일하면, 제어부(130)는 주파수 감소를 중단하고, 주파수 및 스트로크를 유지할 수 있다.

한편 도 2 내지 도 3에서는, 피스톤 초기치의 변경 및 스트로크의 변경이 순차적으로 이루어 지는 것으로 설명하였으나, 이는 설명상의 편의를 위한 것일 뿐, 피스톤 초기치의 변경 및 스트로크의 변경은 동시에 수행될 수 있다.

리니어 압축기는 공진 위상으로 구동하도록 설계되나, 리니어 압축기의 실제 구동에서는 리니어 압축기의 사용 환경(예를 들어 온도 등)에 따라 모터 전류와 스트로크 간의 위상차가 변경되게 된다.

모터 전류와 스트로크 간의 위상차가 공진 위상이 아닌 다른 값을 가지는 경우, 리니어 압축기의 효율은 감소하게 된다.

다만 본 발명은 주파수 가변을 통해 리니어 압축기기 공진 위상으로 동작하도록 제어함으로써, 작은 전압으로도 리니어 압축기를 구동할 수 있다. 이에 따라 리니어 압축기의 효율이 상승할 수 있다.

또한 본 발명은, 위상의 변동을 위해서는 행정 거리가 변동이 되어야 하는데, 이를 전기적 제어로 구현함으로써, 기구적 설계의 한계를 극복할 수 있는 장점이 있다.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, 피스톤 초기치의 변경을 통한 위상 차 변경을 설명하기 위한 도면이다.

먼저 도 4 내지 도 5에서는, 전류 오프셋 적용을 토한 비대칭 전류 또는 역비대칭 전류의 생성에 대해서 설명한다.

제어부(130)는 비대칭 전류 생성부를 포함할 수 있다.

비대칭 전류 생성부는, 전기적으로 피스톤의 초기치를 하사점 방향으로 이동 시키기 위한 비대칭 전류를 생성할 수 있다.

또한 비대칭 전류 생성부는, 전기적으로 피스톤의 초기치를 상사점 방향으로 이동 시키기 위한 역비대칭 전류를 생성할 수 있다.

본 명세서에서 사용하는 용어 중 "역비대칭 제어"는 "비대칭 제어"와 구분되는 용어로서, 역비대칭 제어를 하기 위해 인가되는 전류 오프셋과 비대칭 제어를 하기 위해 인가되는 전류 오프셋은 서로 다른 부호를 가질 수 있다.

이 경우 피스톤 초기치는, 전류 오프셋이 적용되지 않았을 때(또는 전류 오프셋이 0인 경우)의 피스톤 초기치를 중심으로 서로 다른 방향에 있을 수 있다.

이와 관련해서는 도 4를 참고하여 더욱 구체적으로 설명한다.

제어부(130)는 비대칭 전류 생성부(411)를 포함할 수 있다.

비대칭 전류 생성부(411)는 센싱부(120)에 의해 검출된 모터 전류(Im)에 전류 오프셋(I_offset)을 적용하여 비대칭 모터 전류(Im_asym)를 생성할 수 있다.

이때, 비대칭 전류 생성부(411)가 상기 검출된 모터 전류(Im)에 전류 오프셋(I_offset)를 적용하기 위해, 상기 검출된 모터 전류(Im)에 전류 오프셋(I_offset)을 가산기를 이용하여 더하거나, 감산기를 이용하여 뺄수 있다.

여기서 전류 오프셋(I_offset)의 부호는 특별히 한정하지 않는다.

이에 따라, 비대칭 전류 생성부(411)는 전류 오프셋(I_offset)를 생성하는 전류 오프셋 제어기(CON_OFFSET)를 포함할 수 있다.

전류 오프셋 제어기(CON_OFFSET)는 전류 오프셋을 근거로 비대칭 제어를 통해 피스톤 밀림량을 제어하는 바 푸시-백 제어기(push-back controller)라고도 할 수 있다.

전류 오프셋 제어기(CON_OFFSET)는 특정 조건에 따라 전류 오프셋(I_offset)을 결정하고, 상기 결정된 전류 오프셋(I_offset)을 가산기 또는 감산기에 전달할 수 있다.

여기서 특정 조건은, 모터 전류와 스트로크 간의 위상차를 포함할 수 있다.

도 5는 실시예에 따른 비대칭 모터 전류를 생성하는 과정을 나타내는 예시도이다.

전술한 바와 같이 비대칭 전류 생성부(411)는, 모터 전류(Im)에 전류 오프셋 제어기(CON_OFFSET)에 의해 결정된 전류 오프셋(I_offset)을 적용하여 비대칭 모터 전류(Im_asym)를 생성할 수 있다.

즉 도 5a에 도시한 바와 같이 비대칭 전류 생성부(411)는, 검출된 교류 파형의 모터 전류(IM)에 직류 파형의 전류 오프셋(i_offset)을 가하여 역비대칭 모터 전류(IM_ASYM)를 생성할 수 있다.

구체적으로 제어부(140)가 역비대칭 제어를 함으로써 피스톤의 초기치를 상사점 방향으로 이동시키기 위해, 비대칭 전류 생성부(411)는 양의 전류 오프셋(i_offset)을 모터 전류(Im)로부터 더할 수 있다.

한편 전류 오프셋의 크기가 클수록 역비대칭 제어량(또는 피스톤의 밀림량)이 증가할 수 있다.

이 경우 전류 오프셋의 크기가 클수록 피스톤의 초기치가 상사점 방향으로 이동하게 되어, 모터 전류 및 스트로크 간의 위상 차가 더욱 작아질 수 있다.

다시 말해서, 전류 오프셋의 크기가 클수록 피스톤의 평균 위치(또는 스트로크의 중심)이 상사점 방향으로 이동하게 되어, 모터 전류 및 스트로크 간의 위상 차가 더욱 작아질 수 있다.

또한 도 5b에 도시한 바와 같이 비대칭 전류 생성부(411)는, 검출된 교류 파형의 모터 전류(IM)에 직류 파형의 전류 오프셋(i_offset)을 감하여 비대칭 모터 전류(IM_ASYM)를 생성할 수 있다.

구체적으로 제어부(140)가 비대칭 제어를 함으로써 피스톤의 초기치를 하사점 방향으로 이동시키기 위해, 비대칭 전류 생성부(411)는 양의 전류 오프셋(i_offset)을 모터 전류(Im)로부터 뺄 수 있다.

한편 전류 오프셋의 크기가 클수록 비대칭 제어량(또는 피스톤의 밀림량)이 증가할 수 있다.

이 경우 전류 오프셋의 크기가 클수록 피스톤의 초기치가 하사점 방향으로 이동하게 되어, 모터 전류 및 스트로크 간의 위상 차가 더욱 커질 수 있다.

다시 말해서, 전류 오프셋의 크기가 클수록 피스톤의 평균 위치(또는 스트로크의 중심)이 하사점 방향으로 이동하게 되어, 모터 전류 및 스트로크 간의 위상 차가 더욱 커질 수 있다.

한편 제어부(130)는 전류 오프셋을 적용하여 생성한 비대칭 전류에 기초하여, 리니어 압축기를 구동하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.

이 경우 구동부(110)는 상기 제어 신호에 기초하여 리니어 압축기(200)에 전압을 인가할 수 있다.

도 6 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른, 피스톤 초기치의 이동을 통한 위상차 변경을 설명하기 위한 도면이다.

제어부(130)는, 모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상이 되도록, 피스톤의 초기치를 변경할 수 있다.

모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상보다 큰 경우의 동작에 대해서는 도 6에서 설명한다.

도 6a에서 피스톤 초기치 상태의 피스톤(320)의 위치가 도시되어 있다.

또한 모터 전류 및 스트로크의 위상 차가 공진 위상보다 크면, 제어부(130)는 리니어 압축기(리니어 모터)의 피스톤 초기치(M1)가 상사점 방향(311)으로 이동하도록 제어할 수 있다.

구체적으로 제어부(130)는 모터 전류 및 스트로크의 위상 차에 기초하여 역비대칭 전류를 생성할 수 있다. 또한 제어부(130)는 생성된 역비대칭 전류에 기초하여, 피스톤 초기치(M1)를 상사점 방향(311)으로 이동시키기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.

이 경우 구동부(120)는 상기 제어 신호를 근거로, 구동 전압을 리니어 압축기(200)에 인가할 수 있다.

역비대칭 제어가 수행되는 경우의 피스톤 초기치는 도 6b에서 도시하였다.

도 6b에서 도시하는 바와 같이, 피스톤 초기치(M2)는 상사점(311) 방향으로 이동할 수 있다.

한편 피스톤 초기치(M2)가 상사점(311) 방향으로 이동한 경우에도, 스트로크(S1)는 피스톤 초기치가 이동하기 전의 스트로크와 동일할 수 있다.

한편, 피스톤 초기치(M2)가 상사점 방향으로 소정의 거리(g)만큼 이동하였기 때문에, 모터 전류와 스트로크 간의 위상차는 감소할 수 있다.

또한 상기 감소된 위상차가 공진 위상보다 여전히 크면, 제어부(130)는 역비대칭 전류를 더욱 증가키시고 위와 같은 과정을 반복할 수 있다.

다만 상기 감소된 위상차가 공진 위상과 동일하면, 제어부(130)는 역비대칭 전류의 크기를 동일하게 유지할 수 있다.

모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상보다 작은 경우의 동작에 대해서는 도 7에서 설명한다.

도 7a에서 피스톤 초기치 상태의 피스톤(320)의 위치가 도시되어 있다.

또한 모터 전류 및 스트로크의 위상 차가 공진 위상보다 작으면, 제어부(130)는 리니어 압축기(리니어 모터)의 피스톤 초기치(M1)가 하사점 방향(312)으로 이동하도록 제어할 수 있다.

구체적으로 제어부(130)는 모터 전류 및 스트로크의 위상 차에 기초하여 비대칭 전류를 생성할 수 있다. 또한 제어부(130)는 생성된 비대칭 전류에 기초하여, 피스톤 초기치(M1)를 하사점 방향(312)으로 이동시키기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.

비대칭 제어가 수행되는 경우의 피스톤 초기치는 도 7b에서 도시하였다.

도 7b에서 도시하는 바와 같이, 피스톤 초기치(M3)는 하사점(312) 방향으로 이동할 수 있다.

한편 피스톤 초기치(M3)가 하사점(312) 방향으로 이동한 경우에도, 스트로크(S1)는 피스톤 초기치가 이동하기 전의 스트로크와 동일할 수 있다.

한편, 피스톤 초기치(M3)가 상사점 방향으로 소정의 거리(h)만큼 이동하였기 때문에, 모터 전류와 스트로크 간의 위상차는 증가할 수 있다.

또한 상기 감소된 위상차가 공진 위상보다 여전히 작으면, 제어부(130)는 비대칭 전류를 더욱 증가키시고 위와 같은 과정을 반복할 수 있다.

다만 상기 증가된 위상차가 공진 위상과 동일하면, 제어부(130)는 비대칭 전류의 크기를 동일하게 유지할 수 있다.

다만 본 발명은 피스톤 초기치 변경을 통해 리니어 압축기기 공진 위상으로 동작하도록 제어함으로써, 작은 전압으로도 리니어 압축기를 구동할 수 있다. 이에 따라 리니어 압축기의 효율이 상승할 수 있다.

또한 본 발명은, 위상의 변동을 위해서는 스트로크의 중심이 변동 되어야 하는데, 이를 전기적 제어로 구현함으로써, 기구적 설계의 한계를 극복할 수 있는 장점이 있다.

한편 도2 내지 도 3에서는 주파수 및 스트로크 변경을 이용한 위상 변경을 설명하였으며, 도 4 내지 도 7에서는 피스톤 초기치 변경을 이용한 위상 변경을 설명하였다.

한편 위에서 설명한 두 실시 예는, 순차적으로 적용될 수 있다.

구체적으로 모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상이 아닌 경우, 제어부(130)는 먼저 모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상이 되도록 리니어 압축기(200)의 운전 주파수를 변경할 수 있다.

구체적으로 모터 전류 및 스트로크의 위상차가 공진 위상보다 크면, 제어부(130)는 리니어 압축기의 운전 주파수를 증가시킬 수 있다. 또한 제어부(130)는 운전 주파수를 증가시키는 것과 함께 스트로크를 증가시킬 수 있다.

또한 모터 전류 및 스트로크의 위상차가 공진 위상보다 작으면, 제어부(130)는 리니어 압축기의 운전 주파수를 감소시킬 수 있다. 또한 제어부(130)는 운전 주파수를 감소시키는 것과 함께 스트로크를 감소시킬 수 있다.

또한, 운전주파수를 변경한 후 검출된 모터 전류와 스트로크의 위상차를 근거로, 제어부(130)는 다시 위와 같은 과정을 반복할 수 있다. 이에 따라 리니어 압축기의 운전 주파수는 점점 증가하거나 점점 감소할 수 있다.

한편, 리니어 압축기의 운전 주파수에는 상한 및 하한이 있을 수 있다. 따라서 리니어 압축기의 운전 주파수가 상한 또는 하한에 도달하였지만 리니어 압축기가 공진 위상으로 구동하지 않는 경우, 리니어 압축기를 공진 위상으로 구동시키기 위한 추가적인 방법이 필요하다.

이 경우 제어부(130)는 모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상이 되도록, 피스톤 초기치를 변경할 수 있다.

구체적으로, 제어부(130)는 리니어 압축기의 운전 주파수를 증가시키고, 증가된 운전 주파수가 상한에 도달하면 피스톤 초기치가 상사점 방향으로 이동하도록 제어할 수 있다.

더욱 구체적으로, 모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상보다 커서 리니어 압축기의 운전 주파수를 증가시켰으나, 모터 전류와 스트로크의 위상차는 공진 위상보다 여전히 크고 운전 주파수가 상한에 도달한 경우, 제어부(130)는 피스톤 초기치가 상사점 방향으로 이동하도록 제어할 수 있다.

또한, 제어부(130)는 리니어 압축기의 운전 주파수를 감소시키고, 감소된 운전 주파수가 하한에 도달하면 피스톤 초기치가 하사점 방향으로 이동하도록 제어할 수 있다.

더욱 구체적으로, 모터 전류와 스트로크의 위상차가 공진 위상보다 작아서 리니어 압축기의 운전 주파수를 감소시켰으나, 모터 전류와 스트로크의 위상차는 공진 위상보다 여전히 작고 운전 주파수가 하한에 도달한 경우, 제어부(130)는 피스톤 초기치가 하사점 방향으로 이동하도록 제어할 수 있다.

운전 주파수의 변경 폭은 한정될 수 있다. 본 발명은, 운전 주파수의 변경을 통한 위상차 조절이 불가능한 경우, 피스톤 초기치의 변경을 이용한 위상차 조절을 적용함으로써, 기구적 설계 및 전기적 설계의 한계에도 불구하고 압축기의 효율 상승을 최대화 할 수 있다.

한편, 상술한 실시 예에서는, 먼저 운전 주파수의 변경을 통하여 모터 전류와 스트로크 간의 위상차를 변경하고, 그 다음에 피스톤 초기치의 변경을 통하여 모터 전류와 스트로크 간의 위상차를 변경하는 것으로 설명하였다.

다만 이에 한정되지 아니하며, 먼저 피스톤 초기치의 변경을 통하여 모터 전류와 스트로크 간의 위상차를 변경하고, 그 다음에 운전 주파수의 변경을 통하여 모터 전류와 스트로크 간의 위상차를 변경하는 방식으로도 구현이 가능하다.

다만 운전 주파수의 변경에 따른 위상차의 변경이, 피스톤 초기치의 변경을 통한 위상차의 변경보다 소비 전력 면에서 유리하다.

따라서 본 발명은, 먼저 운전 주파수의 변경하여 위상차가 공진 위상이 되도록 조절하고, 이것이 상한 또는 하한에 도달한 경우 피스톤 초기치를 변경함으로써, 리니어 압축기의 효율을 극대화 시킬 수 있다.

한편, 피스톤 초기치의 이동에도 상한 및 하한이 있을 수 있다. 따라서 비대칭 전류 또는 역비대칭 전류에도 상한 및 하한이 존재할 수 있다.

한편 역비대칭 전류가 역비대칭 상한에 도달하면, 제어부(130)는 역비대칭 전류를 고정하고, 고정된 역비대칭 전류를 이용하여 역비대칭 제어를 계속 수행할 수 있다.

또한 비대칭 전류가 비대칭 상한에 도달하면, 제어부(130)는 비대칭 전류를 고정하고, 고정된 비대칭 전류를 이용하여 비대칭 제어를 계속 수행할 수 있다.

즉 본 발명은, 모터 전류 및 스트로크의 위상차가 공진 위상에 도달하지 못한 경우, 공진 위상에 최대한 가까운 위상차를 유지하게 함으로써 리니어 압축기의 효율을 증가시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른, 리니어 압축기의 제어 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.

제어부(130)는 모터 전류 및 모터 전압에 기초하여 스트로크를 획득하고, 모터 전류와 스트로크의 위상차를 획득할 수 있다

한편 제어부(130)는 모터 전류와 스트로크 간의 위상차가 공진 위상보다 큰지 판단할 수 있다(S805).

한편 모터 전류와 스트로크 간의 위상차가 공진 위상보다 크면, 제어부(130)는 운전 주파수를 증가시킬 수 있다(S810).

또한 제어부(130)는 운전 주파수를 증가시키는 것과 함께 피스톤의 스트로크를 증가시킬 수 있다.

이 경우 모터 전류와 스트로크 간의 위상차는 감소할 수 있다.

한편 제어부(130)는 모터 전류와 스트로크 간의 감소된 위상차가 공진 위상인지 판단할 수 있다(S815).

한편 모터 전류와 스트로크의 감소된 위상차가 공진 위상이면, 제어부(130)는 모터 전류와 스트로크 간의 위상차를 공진 위상으로 변경하기 위한 제어를 종료할 수 있다.

한편 모터 전류와 스트로크 간의 감소된 위상차가 공진 위상보다 크면, 제어부(130)는 리니어 압축기(200)의 운전 주파수가 상한에 도달했는지 판단할 수 있다(S820).

한편 리니어 압축기(200)의 운전 주파수가 상한에 도달하지 않았으면, S810으로 돌아가 제어부(130)는 리니어 압축기(200)의 운전 주파수를 증가시키고 피스톤의 스트로크를 증가시킬 수 있다.

한편, 리니어 압축기(200)의 운전 주파수가 상한에 도달했으면, 제어부(130)는 모터 전류와 스트로크의 위상 차가 공진 위상이 되도록 피스톤 초기치를 변경할 수 있다.

이 경우 모터 전류와 스트로크 간의 위상차가 공진 위상보다 크기 때문에, 제어부(130)는 모터 전류와 스트로크 간의 위상차를 줄이기 위하여 역비대칭 전류를 증가시킬 수 있다(S825).

한편 역비대칭 전류가 증가하면, 제어부(130)는 증가한 역비대칭 전류에 기초하여 제어 신호를 생성할 수 있다. 이 경우 피스톤의 초기치는 상사점 방향으로 이동할 수 있다.

한편 제어부(130)는, 모터 전류와 스트로크 간의 감소된 위상차가 공진 위상인지 판단할 수 있다(S830).

한편 모터 전류와 스트로크 간의 감소된 위상차가 공진 위상보다 크면, 제어부(130)는 리니어 압축기(200)의 역비대칭 전류가 역비대칭 상한에 도달했는지 판단할 수 있다(S835).

한편 리니어 압축기(200)의 역비대칭 전류가 역비대칭 상한에 도달하지 않았으면, S825으로 돌아가, 제어부(130)는 리니어 압축기(200)의 역비대칭 전류를 증가시키고 피스톤의 초기치를 상사점 방향으로 이동시킬 수 있다.

한편, 리니어 압축기(200)의 역비대칭 전류가 역비대칭 상한에 도달했으면, 제어부(130)는 역비대칭 전류값을 고정하고 고정된 역비대칭 전류값을 이용하여 역비대칭 제어를 계속 수행할 수 있다(S840).

한편 모터 전류와 스트로크 간의 위상차가 공진 위상보다 크지 않으면, 제어부(130)는 모터 전류와 스트로크 간의 위상차가 공진 위상보다 작은지 판단할 수 있다(S855).

한편 모터 전류와 스트로크 간의 위상차가 공진 위상이면, 제어부(130)는 운전 주파수를 변경하지 않을 수 있다. 또한 제어부(130)는 비대칭 제어 또는 역비대칭 제어를 수행하지 않고, 대칭 제어를 수행할 수 있다.

한편 모터 전류와 스트로크 간의 위상차가 공진 위상보다 작으면, 제어부(130)는 운전 주파수를 감소시킬 수 있다(S860).

또한 제어부(130)는 운전 주파수를 감소시키는 것과 함께 피스톤의 스트로크를 감소시킬 수 있다.

이 경우 모터 전류와 스트로크 간의 위상차는 증가할 수 있다.

한편 제어부(130)는 모터 전류와 스트로크 간의 증가된 위상차가 공진 위상인지 판단할 수 있다(S865).

한편 모터 전류와 스트로크의 증가된 위상차가 공진 위상이면, 제어부(130)는 모터 전류와 스트로크 간의 위상차를 공진 위상으로 변경하기 위한 제어를 종료할 수 있다.

한편 모터 전류와 스트로크 간의 증가된 위상차가 공진 위상보다 작으면, 제어부(130)는 리니어 압축기(200)의 운전 주파수가 하한에 도달했는지 판단할 수 있다(S870).

한편 리니어 압축기(200)의 운전 주파수가 하한에 도달하지 않았으면, S860으로 돌아가 제어부(130)는 리니어 압축기(200)의 운전 주파수를 감소시키고 피스톤의 스트로크를 감소시킬 수 있다.

한편, 리니어 압축기(200)의 운전 주파수가 하한에 도달했으면, 제어부(130)는 모터 전류와 스트로크의 위상 차가 공진 위상이 되도록 피스톤 초기치를 변경할 수 있다.

이 경우 모터 전류와 스트로크 간의 위상차가 공진 위상보다 작기 때문에, 제어부(130)는 모터 전류와 스트로크 간의 위상차를 크게 하기 위하여 비대칭 전류를 증가시킬 수 있다(S875).

한편 비대칭 전류가 증가하면, 제어부(130)는 증가한 비대칭 전류에 기초하여 제어 신호를 생성할 수 있다. 이 경우 피스톤의 초기치는 하사점 방향으로 이동할 수 있다.

한편 제어부(130)는, 모터 전류와 스트로크 간의 증가한 위상차가 공진 위상인지 판단할 수 있다(S880).

한편 모터 전류와 스트로크 간의 증가된 위상차가 공진 위상보다 작으면, 제어부(130)는 리니어 압축기(200)의 비대칭 전류가 비대칭 상한에 도달했는지 판단할 수 있다(S885).

한편 리니어 압축기(200)의 비대칭 전류가 비대칭 상한에 도달하지 않았으면, S875로 돌아가, 제어부(130)는 리니어 압축기(200)의 비대칭 전류를 증가시키고 피스톤의 초기치를 하사점 방향으로 이동시킬 수 있다.

한편, 리니어 압축기(200)의 비대칭 전류가 비대칭 상한에 도달했으면, 제어부(130)는 비대칭 전류값을 고정하고 고정된 비대칭 전류값을 이용하여 비대칭 제어를 계속 수행할 수 있다(S890).

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른, 역비대칭 전류를 이용한 역비대칭 제어의 효율을 나타내는 그래프이다.

도 9에서 도시한 그래프의 가로축(x축)은 역비대칭량을 나타내는 것으로, 전류 오프셋의 크기에 비례할 수 있다.

또한 도 9에서 도시한 그래프의 세로축(y축)은 리니어 압축기의 효율을 나타내는 것으로, EER(Energy Efficiency Ratio)일 수 있다.

그래프에서 “k”는 스프링의 강성을 나타내는 것으로, 스프링의 강성이 작을수록 입력 전압의 크기가 감소할 수 있다. 즉 스프링의 강성이 작을수록, 전류 오프셋의 변경을 통한 압축기의 효율 상승이 극대화 될 수 있다.

스프링의 강성(k)가 27,000인 그래프를 살피면, 전류 오프셋의 크기가 0인때보다 전류 오프셋의 크기가 10일 때, 모터 전류와 스트로크 간의 위상차가 감소하여 리니어 압축기의 효율이 상승하는 것을 알 수 있다.

한편 전류 오프셋의 크기가 10인 경우, 모터 전류와 스트로크의 위상 차는 공진 위상일 수 있다. 이 경우 리니어 압축기의 효율은 최대일 수 있다.

이 경우 전류 오프셋의 크기를 20으로 증가시키는 경우, 모터 전류와 스트로크 간의 위상차는 다시 증가할 수 있다. 따라서 리니어 압축기의 효율이 다시 낮아질 수 있다.

즉, 피스톤 초기치의 이동에 의하여 모터 전류와 스트로크 간의 위상차가 공진 위상이 되는 경우, 리니어 압축기는 최대 효율을 낼 수 있다.

도 10는 본 발명의 실시 예에 따른, 주파수 변경을 통한 위상 제어의 효율을 나타내는 그래프이다.

도 10에서는, 모터 전류와 스트로크 간의 위상차가 공진 위상보다 큰 상태에서, 주파수를 증가시키는 상황을 도시하였다.

도 10에 따르면, 주파수가 증가할수록 모터 전류의 크기가 감소하는 것을 알 수 있다.

즉, 모터 전류와 스트로크 간의 위상차가 공진 위상보다 큰 상태에서는, 리니어 압축기에 인가되는 구동 전압의 크기도 작아지고 이에 따라 모터 전류의 크기 역시 감소하는 것을 알 수 있다.

따라서 주파수가 변경됨에 따라 리니어 압축기의 효율이 상승할 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른, 리니어 압축기를 공진 위상으로 구동하는 조건을 설명하기 위한 도면이다.

먼저 제어부(130)는, 리니어 압축기의 운전 중, 도 1 내지 도 10에서 설명한 공진 제어를 시작할 것인지 판단할 수 있다(S1110).

제어부(130)는 특정 조건 하에서, 리니어 압축기가 공진 위상으로 구동하도록 스트로크의 변경 및 피스톤 초기치의 변경 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.

제어부(130)는 최대 냉력 운전을 하는 고온 및 토출 벨브 신뢰성 영역인 저온을 제외하고, 실사용 영역인 중온에서 도 1 내지 도 10에서 설명한 공진 제어를 수행할 수 있다.

최대 냉력 운전을 하는 고온 구간은 32도 이상의 온도일 수 있다. 리니어 압축기가 최대 냉력 운전을 하는 경우에는 리니어 압축기의 효율 보다는 빠른 냉각이 중요하며, 피스톤이 이동할 수 있는 행정 거리를 모두 사용하기 때문에, 도 1 내지 도 10에서 설명한 공진 제어는 적용되지 않을 수 있다.

한편, 토출 벨브 신뢰성 영역인 저온 구간은 18도 이하의 온도일 수 있다. 리니어 압축기가 토출 벨브 신뢰성 영역에서 운전하는 동안에는 피스톤이 토출 벨브에서 일정 거리를 유지하여 왕복운동 하기 때문에, 도 1 내지 도 10에서 설명한 공진 제어는 적용되지 않을 수 있다.

따라서 제어부(130)는 현재 온도가 일정 범위 내에 해당하는지 판단할 수 있다(S1120).

예를 들어 제어부(130)는 현재 온도가 실 사용 영역인 중온(예를 들어 18도 이상, 32도 이하)에 해당하는지 판단할 수 있다.

한편 현재 온도가 일정 범위 내에 해당하면, 제어부(130)는 현재 운전 모드가 소전 모드인지 판단할 수 있다(S1130).

구체적으로, 제어부(130)는 과부하 대응 모드일 는 제외하고, 소전 모드에서 도 1 내지 도 10에서 설명한 공진 제어를 수행할 수 있다.

여기서 과부하 대응 모드란, 고내 온도가 높을 때 냉력을 급속히 증가시켜 고내 온도를 떨어트리기 위한 모드일 수 있다. 또한 소전 모드란, 냉력 증가 보다는 효율을 높이는 운전을 하는 모드일 수 있다.

과부하 대응 모드에서는 냉력의 증가가 우선되기 때문에, 앞서 설명한 공진 제어는 적용되지 않을 수 있다.

한편, 현재 리니어 압축기의 동작 모드가 소전 모드인 경우, 제어부(130)는 냉력 가변 제어 중인지 판단할 수 있다(S1140).

리니어 압축기는 온, 오프를 반복하는 단속 운전을 수행할 수 있다.

또한 고내 온도가 적정한 경우, 단속 운전을 반복하면서 현재 온도를 유지하는 제어를, 냉력 가변 제어라고 할 수 있다.

반면에, 고내 온도를 변경시키기 위하여 리니어 압축기를 온 상태로 유지하는 제어를, 탑 검출 제어라고 할 수 있다.

탑 검출 제어 시에는 목표 온도까지 빠르게 도달하는 것을 목표로 하기 때문에, 앞서 설명한 공진 제어 방법은 적용되지 않을 수 있다.

다만 냉력 가변 제어 중에는 리니어 압축기의 효율을 중시하기 때문에, 앞서 설명한 공진 제어 방법이 적용될 수 있다.

한편 리니어 압축기가 냉력 가변 제어 중이면, 제어부(130)는 단속 운전 시작 후 기 설정된 횟수의 싸이클이 경과하였는지 판단할 수 있다(S1150).

구체적으로 고내 온도에 따라 리니어 압축기는 단속 운전을 수행할 수도, 수행하지 않을 수도 있다. 또한, 단속 운전을 시작하였으나 고내 온도가 높은 것으로 판단되면, 리니어 압축기는 리니어 압축기의 턴 온 주기를 증가시켜 동작할 수 있다.

따라서, 단속 운전 시작 후 기 설정된 횟수의 싸이클이 경과하여 안정 상태에 진입하면, 제어부(130)는 공진 제어를 시작할 수 있다(S1160).

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 구체적인 제어부의 구성을 나타내는 구성도이다.

도 12를 참조하면, 제어부(130)는, 스트로크 연산 유닛(1232), 스트로크 위상 검출 유닛(1233), 모터 전류 위상 검출 유닛(1234), 스트로크 피크값 검출 유닛(1236), 모터 전류 피크 값 검출 유닛(1237), 위상차 연산 유닛(1235), 가스 스프링 상수 연산 유닛(Kgas 연산 유닛)(1238) 및 서브-제어기(SUB-CONTROLLER) (1239) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상술된 구성요소들은 하나의 구성요소인 제어부의 형태로 구현될 수 있다. 또한, on-chip화한 마이크로 컴퓨터(마이컴) 및 마이크로 프로세서에 의해 구현될 수 있다.

이하 제어부(1300)의 구성요소들에 대해 살펴본다.

검출부(1221)는 리니어 압축기의 모터에 해당하는 모터 전류 및 모터 전압을 검출할 수 있다. 검출부는 센싱부라는 용어와 혼용되서 사용될 수 있다.

비대칭 모터 전류 생성부(1231)는 상기 검출된 모터 전류에 전류 오프셋을 적용하여 비대칭 모터 전류를 검출할 수 있다.

스트로크 연산 유닛(1232)은 상기 검출된 비대칭 모터 전류 및 모터 전압을 근거로 스트로크를 연산할 수 있다.

스트로크 위상 검출 유닛(1233)은 상기 연산된 스트로크의 위상을 검출한다.

모터 전류 위상 검출 유닛(1234)은 상기 검출된 비대칭 모터 전류의 위상을 검출한다.

위상차 연산 유닛(1235)은 상기 연산된 스트로크의 위상 및 상기 검출된 비대칭 모터 전류의 위상과의 차이를 연산하여 상기 스트로크 및 상기 비대칭 모터 전류의 위상차를 검출할 수 있다.

또한 비대칭 또는 역비대칭 제어가 수행되지 않는 경우, 위상차 연산 유닛(1235)은 연산된 스트로크의 위상 및 검출된 모터 전류의 위상과의 차이를 연산하여 스트로크 및 모터 전류의 위상차를 검출할 수 있다.

서브-제어기(SUB-CONTROLLER)(1239)는 위상차를 근거로 인버터(INVERTER)를 제어하여 상기 리니어 압축기(L-COMP)를 제어하는 역할을 한다.

구체적으로, 상기 서브-제어기(SUB-CONTROLLER)(1239)는 상기 위상차를 근거로 변조된 PWM 신호(전압 제어신호, s_con)를 인버터에 인가한다.

일 실시예에 따르면, 상기 서브-제어기(SUB-CONTROLLER)(1239)는 독립된 마이크로 컴퓨터(마이컴) 및 마이크로 프로세서에 의해 구현될 수 있다.

상기 서브-제어기(SUB-CONTROLLER)(1239)는 DC-DC 컨버터(미도시) 및 상기 인버터 사이에 위치한 직류 링크 커패시터(DC LINK CAPACITOR)의 전압인 DC LINK 전압을 근거로 상기 DC-DC 컨버터 내지 상기 인버터를 제어할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 서브-제어기(SUB-CONTROLLER)(1239)는 상기 리니어 압축기(L-COMP)에 연결된 커패시터(또는 AC 커패시터)가 없는 경우, 가상 커패시터를 근거로 공진 운전을 수행할 수 있다.

이 경우, 상기 서브-제어기(SUB-CONTROLLER)(1239)는 상기 검출부(D100)로부터 상기 비대칭 모터 전류를 직접 전달받아 가상 커패시터 구현을 위한 커패시터 전압 연산과정을 수행할 수 있다.

한편, 상술한 실시 예들에 따른 리니어 압축기 제어 장치를 포함하는 리니어 압축기의 일예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 권리범위를 한정하고자 하는 의도는 아니며, 다른 종류의 리니어 압축기에도 적용될 수 있음은 물론이다.

도 13는 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 내부 구성을 보여주는 단면도이다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기(1500)에는, 쉘(1510)의 내부에 제공되는 실린더(1620), 상기 실린더(1620)의 내부에서 왕복 직선운동하는 피스톤(1630) 및 상기 피스톤(1630)에 구동력을 부여하는 모터 어셈블리(170)가 포함된다.

상기 쉘(1510)은 상부 쉘 및 하부 쉘이 결합되어 구성될 수 있다.

상기 쉘(1510)에는, 냉매가 유입되는 흡입부(101) 및 상기 실린더(1620)의 내부에서 압축된 냉매가 배출되는 토출부(105)가 포함된다.

상기 흡입부(101)를 통하여 흡입된 냉매는 흡입 머플러(140)를 거쳐 상기 피스톤(1630)의 내부로 유동한다. 냉매가 상기 흡입 머플러(140)를 통과하는 과정에서, 소음이 저감될 수 있다.

상기 실린더(1620)의 내부에는, 상기 피스톤(1630)에 의하여 냉매가 압축되는 압축 공간(P)이 형성된다.

그리고, 상기 피스톤(1630)에는, 상기 압축 공간(P)으로 냉매를 유입시키는 흡입공이 형성된다. 한편 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)가 제공된다. 즉, 상기 압축 공간(P)은 상기 피스톤(1630)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(1630)이 왕복운동 하는 방향, 즉 도 15에서 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(1630)이 상기 실린더(1620)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(1510)의 내부공간으로 연장되며, 상기 토출부(105)에 결합된다.

상기 리니어 압축기(1500)에는, 프레임(1610)이 더 포함된다.

상기 프레임(1610)은 상기 실린더(1620)를 고정시키는 구성으로서, 상기 실린더(1620)와 일체로 구성되거나 별도의 체결부재에 의하여 체결될 수 있다.

그리고, 상기 토출 커버(220) 및 토출 머플러(107)는 상기 프레임(1610)에 결합될 수 있다.

상기 모터 어셈블리(170)에는, 상기 프레임(1610)에 고정되어 상기 실린더(1620)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(1630)에 결합될 수 있다.

상기 연결부재(138)는 상기 피스톤(1630)의 일측 단부로부터 상기 영구자석(180)으로 연장될 수 있다.

상기 영구자석(180)이 직선 이동함에 따라, 상기 피스톤(1630)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 형성될 수 있다. 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(1610)에 의하여 지지되며, 타측단은 상기 스테이터 커버(185)에 의하여 지지될 수 있다.

상기 이너 스테이터(177)는 상기 실린더(1620)의 외주에 고정된다. 그리고, 상기 이너 스테이터(177)는 복수 개의 라미네이션이 상기 실린더(1620)의 외측에서 원주 방향으로 적층되어 구성된다.

상기 리니어 압축기(1500)에는, 상기 피스톤(1630)을 지지하는 서포터(135) 및 상기 피스톤(1630)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(1500)에는, 상기 피스톤(1630)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(1620) 또는 피스톤(1630)의 양측에 복수 개가 제공될 수 있으며, 상기 제 2 스프링(155)은 상기 실린더(1620) 또는 피스톤(1630)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(1630)으로부터 상기 흡입부(101)를 향하는 방향을 "후방"이라 이해될 수 있다.

그리고, 축 방향이라 함은, 상기 피스톤(1630)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(1510)의 내부 바닥면에는 소정의 오일이 저장될 수 있다. 그리고, 상기 쉘(1510)의 하부에는 오일을 펌핑하는 오일 공급장치(160)가 제공될 수 있다.

상기 오일 공급장치(160)는 상기 피스톤(1630)이 왕복 직선운동 함에 따라 발생되는 진동에 의하여 작동되어 오일을 상방으로 펌핑할 수 있다.

상기 리니어 압축기(1500)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(1620)와 피스톤(1630)의 사이 공간까지 연장될 수 있다.

상기 오일 공급장치(160)로부터 펌핑된 오일은 상기 오일 공급관(165)을 거쳐 상기 실린더(1620)와 피스톤(1630)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: 리니어 압축기의 제어 장치 110: 구동부
120: 센싱부 130: 제어부
200: 리니어 압축기

Claims

제어 신호에 기초하여 리니어 압축기를 구동하는 구동부;
리니어 압축기의 모터 전류 및 모터 전압을 검출하는 검출부; 및
상기 제어 신호를 생성하고, 상기 모터 전류 및 상기 모터 전압에 기초하여 스트로크를 획득하고, 상기 모터 전류와 상기 스트로크의 위상 차를 획득하고, 상기 모터 전류와 상기 스트로크위 위상차에 기초하여 상기 리니어 압축기가 공진 위상으로 구동하도록 상기 스트로크의 변경 및 피스톤 초기치의 변경 중 적어도 하나를 수행하는 제어부를 포함하는
리니어 압축기의 제어 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 모터 전류와 상기 스트로크의 위상 차가 상기 공진 위상이 되도록, 상기 리니어 압축기의 운전 주파수를 변경하는
리니어 압축기의 제어 장치.
제 2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 모터 전류와 스트로크의 위상 차가 상기 공진 위상보다 크면, 상기 리니어 압축기의 운전 주파수를 증가시키고,
상기 모터 전류와 스트로크의 위상 차가 상기 공진 위상보다 작으면, 상기 리니어 압축기의 운전 주파수를 감소시키는
리니어 압축기의 제어 장치.
제 3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 운전 주파수가 증가 함으로서 상기 피스톤 초기치가 하사점 방향으로 이동하면, 상기 스트로크를 증가시키고,
상기 운전 주파수가 감소 함으로서 상기 피스톤 초기치가 상사점 방향으로 이동하면, 상기 스트로크를 감소시키는
리니어 압축기의 제어 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 모터 전류와 상기 스트로크의 위상 차가 상기 공진 위상이 되도록, 상기 피스톤 초기치를 변경하는
리니어 압축기의 제어 장치.
제 5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 모터 전류와 스트로크의 위상 차가 상기 공진 위상보다 크면, 상기 피스톤의 초기치가 상사점 방향으로 이동하도록 제어하고,
상기 모터 전류와 스트로크의 위상 차가 상기 공진 위상보다 작으면, 상기 피스톤의 초기치가 하사점 방향으로 이동하도록 제어하는
리니어 압축기의 제어 장치.
제 5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 모터 전류에 전류 오프셋을 적용하여 비대칭 모터 전류를 생성하고, 상기 비대칭 모터 전류에 기초하여 상기 피스톤의 초기치를 변경하기 위한 제어 신호를 생성하는
리니어 압축기의 제어 장치.
제 2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 리니어 압축기의 운전 주파수를 증가시키고, 상기 증가된 운전 주파수가 상한에 도달하면 상기 피스톤의 초기치가 상사점 방향으로 이동하도록 제어하거나,
상기 리니어 압축기의 운전 주파수를 감소시키고, 상기 증가된 운전 주파수가 하한에 도달하면 상기 피스톤의 초기치가 하사점 방향으로 이동하도록 제어하는
리니어 압축기의 제어 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
실사용 영역 및 소전 모드에서 상기 리니어 압축기가 상기 공진 위상으로 구동하도록 제어하는
리니어 압축기의 제어 장치.