KR20200038103A - Refrigerator for actively opening and closing refrigerant control valve - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 리니어 압축기의 토출 밸브(D-Valve)가 열리는 시점에 냉매 조절 밸브를 개방할 수 있는 냉장고에 관한 것이다.The present invention relates to a refrigerator capable of opening a refrigerant control valve at a time when a discharge valve (D-Valve) of a linear compressor is opened.
냉장고 내에서 냉매는 냉동 사이클에 따라 압축기, 응축기 및 증발기를 순차적으로 순환한다. 냉매 조절 밸브는 압축기, 응축기 및 증발기를 연결하는 냉기 유로 상에 위치하여 냉매의 흐름을 허용 및 차단하거나 냉매의 양을 조절하는 역할을 수행한다.The refrigerant in the refrigerator circulates sequentially through the compressor, condenser and evaporator according to the refrigeration cycle. The refrigerant control valve is located on a cold air passage connecting a compressor, a condenser, and an evaporator to allow and block the flow of refrigerant or to control the amount of refrigerant.
한편, 최근의 냉장고에는 피스톤의 직선 왕복 운동을 통해 냉매를 압축하는 리니어 압축기가 적용되고 있다.Meanwhile, a linear compressor that compresses refrigerant through a linear reciprocating motion of a piston is applied to a recent refrigerator.
리니어 압축기에는 피스톤에 의해 압축된 냉매를 응축기로 공급하는 토출 밸브(D-Valve)가 구비된다. 토출 밸브는 피스톤에 의해 냉매가 일정 압력 이상으로 압축되어야 개방되므로 압축기의 구동 시점과 토출 밸브의 개방 시점에는 시간차(이하, D-Valve 지연 시간)가 발생한다.The linear compressor is provided with a discharge valve (D-Valve) that supplies refrigerant compressed by the piston to the condenser. Since the discharge valve is opened only when the refrigerant is compressed to a predetermined pressure or higher by the piston, a time difference (hereinafter, D-Valve delay time) occurs at the time of driving of the compressor and when the discharge valve is opened.
토출 밸브와 냉매 조절 밸브 중 어느 하나만 개방되는 경우에는 냉매가 제대로 순환하지 않으므로 종래 냉장고는 효율적인 냉매 순환을 위해 압축기의 구동 시점으로부터 D-Valve 지연 시간 이후에 냉매 조절 밸브를 개방한다.When only one of the discharge valve and the refrigerant control valve is opened, the refrigerant does not circulate properly, so the conventional refrigerator opens the refrigerant control valve after the D-Valve delay time from the starting point of the compressor for efficient refrigerant circulation.
이러한, D-Valve 지연 시간은 압축기의 운전 조건, 외기 온도 등에 따라 달라지게 된다. 예컨대, 외기 온도가 높을수록 토출 밸브의 외부에서 압축기 내부로 인가되는 압력이 증가하므로 D-Valve 지연 시간은 증가하게 되며, 외기 온도가 낮을수록 토출 밸브의 외부에서 압축기 내부로 인가되는 압력이 감소하므로 D-Valve 지연 시간이 감소하게 된다.The D-Valve delay time varies depending on the operating conditions of the compressor and the outside temperature. For example, as the outside temperature increases, the pressure applied from the outside of the discharge valve to the inside of the compressor increases, so the D-Valve delay time increases, and as the outside temperature decreases, the pressure applied from the outside of the discharge valve to the inside of the compressor decreases. D-Valve delay time is reduced.
그러나, 종래 냉장고는 외부 요인에 따라 변화되는 D-Valve 지연 시간을 고려하지 않고, 고정된 D-Valve 지연 시간에 따라 냉매 조절 밸브를 개방하므로 냉매 순환의 효율이 낮은 문제점이 있다.However, the conventional refrigerator does not take into account the D-Valve delay time, which varies depending on external factors, and opens the refrigerant control valve according to the fixed D-Valve delay time, and thus has a problem of low efficiency of refrigerant circulation.
본 발명은 토출 밸브가 열리는 시점을 정확히 파악하여 토출 밸브가 열리는 시점에 냉매 조절 밸브를 개방할 수 있는 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a refrigerator capable of opening the refrigerant control valve at the time when the discharge valve is opened by accurately grasping the time when the discharge valve is opened.
또한, 본 발명은 토출 밸브가 열리는 시점을 파악함에 있어서 전기적 외란 및 측정 오차를 제거할 수 있는 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a refrigerator capable of removing electrical disturbances and measurement errors in grasping the time when the discharge valve is opened.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects and advantages of the present invention not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. In addition, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention can be realized by means of the appended claims and combinations thereof.
본 발명은 피스톤의 스트로크와 모터 전류의 위상차를 산출하고, 위상차의 변곡 시점을 식별함으로써 토출 밸브가 열리는 시점을 정확히 파악할 수 있고, 위상차의 변곡 시점에 냉매 조절 밸브를 개방함으로써 토출 밸브가 열리는 시점에 냉매 조절 밸브를 개방할 수 있다.The present invention can accurately determine the time when the discharge valve is opened by calculating the phase difference between the stroke of the piston and the motor current, and identifying the point of inflection of the phase difference, and when the discharge valve is opened by opening the refrigerant control valve at the point of inflection of the phase difference. The refrigerant control valve can be opened.
또한, 본 발명은 압축기의 구동 시작 시점으로부터 일정 시간이 지난 이후 위상차의 변화량을 산출하고, 위상차의 변화량의 산출 기초가 되는 제1 위상차 및 제2 위상차의 산출 시점 사이에 일정 간격을 둠으로써 토출 밸브가 열리는 시점을 파악함에 있어서 전기적 외란 및 측정 오차를 제거할 수 있다.In addition, the present invention calculates the amount of change in the phase difference after a certain time has elapsed from the start time of driving the compressor, and discharge valves by placing a predetermined interval between the calculation time of the first phase difference and the second phase difference that is the basis for calculating the amount of change in the phase difference Electrical disturbance and measurement error can be eliminated in grasping the timing of opening.
본 발명은 토출 밸브가 열리는 시점을 정확히 파악하여 토출 밸브가 열리는 시점에 냉매 조절 밸브를 개방함으로써, 최적의 시점에 냉매 조절 밸브를 개방할 수 있고 이에 따라 냉매 순환의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of accurately grasping the time when the discharge valve is opened and opening the refrigerant control valve at the time when the discharge valve is opened, thereby opening the refrigerant control valve at the optimal time and thereby improving the efficiency of refrigerant circulation. have.
또한, 본 발명은 토출 밸브가 열리는 시점을 파악함에 있어서 전기적 외란 및 측정 오차를 제거함으로써 냉매 조절 밸브의 개방 시점을 정확히 결정할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect of accurately determining the opening time of the refrigerant control valve by removing electrical disturbances and measurement errors in determining when the discharge valve opens.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, the concrete effects of the present invention will be described together while describing the specific matters for carrying out the invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 제어 흐름을 도시한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 압축기와 제어부 간의 제어 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 1에 도시된 압축기의 예시적인 구성을 도시한 단면도.
도 5는 압축기의 구동 시점으로부터 시간에 따라 변화하는 스트로크 및 위상차를 도시한 도면.
도 6은 도 5에 도시된 위상차의 산출 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매 조절 밸브 제어 방법을 도시한 순서도.1 is a view showing the configuration of a refrigerator according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a control flow of a refrigerator according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a control flow between the compressor and the control unit shown in FIG. 2;
4 is a cross-sectional view showing an exemplary configuration of the compressor shown in FIG. 1;
5 is a view showing a stroke and a phase difference that changes with time from a driving point of the compressor.
6 is a view for explaining a method of calculating the phase difference shown in FIG. 5;
7 is a flowchart illustrating a method for controlling a refrigerant control valve according to an embodiment of the present invention.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features, and advantages will be described in detail below with reference to the accompanying drawings, and accordingly, a person skilled in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical spirit of the present invention. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar components.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.In the following, the arrangement of any component in the "upper (or lower)" or "upper (or lower)" of the component means that any component is disposed in contact with the upper surface (or lower surface) of the component. In addition, it may mean that other components may be interposed between the component and any component disposed on (or under) the component.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.Also, when a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, the components may be directly connected to or connected to each other, but other components may be "interposed" between each component. It should be understood that "or, each component may be" connected "," coupled "or" connected "through other components.
본 발명은 리니어 압축기의 토출 밸브(D-Valve)가 열리는 시점에 냉매 조절 밸브를 개방할 수 있는 냉장고에 관한 것이다.The present invention relates to a refrigerator capable of opening a refrigerant control valve at a time when a discharge valve (D-Valve) of a linear compressor is opened.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고와, 냉매 조절 밸브의 제어 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, a control method of a refrigerator and a refrigerant control valve according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 제어 흐름을 도시한 도면이다. 또한, 도 3은 도 2에 도시된 압축기와 제어부 간의 제어 흐름을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view showing the configuration of a refrigerator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing a control flow of the refrigerator according to an embodiment of the present invention. In addition, FIG. 3 is a view for explaining a control flow between the compressor and the control unit shown in FIG. 2.
도 4는 도 1에 도시된 압축기의 예시적인 구성을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing an exemplary configuration of the compressor shown in FIG. 1.
도 5는 압축기의 구동 시점으로부터 시간에 따라 변화하는 스트로크 및 위상차를 도시한 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 위상차의 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view showing a stroke and a phase difference that changes with time from a driving time of the compressor, and FIG. 6 is a view for explaining a method of calculating the phase difference shown in FIG. 5.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매 조절 밸브 제어 방법을 도시한 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a method for controlling a refrigerant control valve according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고(1)는 냉동 사이클에 따라 냉매를 순환시키기 위한 복수의 구성요소를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고(1)는 압축기(10), 응축기(20), 팽창 기구(30), 증발기(40), 냉매 조절 밸브(50), 건조기(70) 및 방열팬(80)과, 전술한 구성요소들을 제어하기 위한 제어부(60)를 포함할 수 있다.1 to 3, the
도 1에 도시된 냉장고(1)는 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 1에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 냉동 사이클을 형성하기 위한 수단으로서 당해 기술분야에서 알려진 임의의 구성요소를 더 포함할 수 있다.The
냉동 사이클에 따라 압축기(10)는 냉매를 압축할 수 있고, 응축기(20)는 압축기(10)에서 압축된 냉매를 응축시킬 수 있으며, 건조기(70)는 응축기(20)에서 응축된 냉매 중 수분, 이물, 유분 등을 제거할 수 있다. 또한, 팽창 기구(30)는 건조기(70)를 통과한 냉매를 감압하여 팽창시킬 수 있고, 증발기(40)는 팽창 기구(30)에서 팽창된 냉매를 증발시켜 냉기를 생성할 수 있다.According to the refrigeration cycle, the
이와 같은 냉동 사이클이 반복됨에 따라 냉장고(1)의 고내에는 냉기가 공급될 수 있다. As such a refrigeration cycle is repeated, cold air may be supplied to the interior of the
냉매 조절 밸브(50)는 냉동 사이클에 따라 순환하는 냉매를 조절할 수 있다. 보다 구체적으로, 냉매 조절 밸브(50)는 냉매가 흐르는 냉기 유로(L) 상의 임의의 위치에 구비되어 냉매의 흐름을 조절할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 냉매 조절 밸브(50)는 제어부(60)의 제어에 따라 응축기(20)로부터 증발기(40)를 향해 형성되는 냉기 유로(L) 상에 흐르는 냉매의 흐름을 차단 및 허용하거나, 냉매의 양을 조절할 수 있다.The
방열팬(80)은 응축기(20)에 인접 설치되어 응축기(20)에 공기를 유입시켜 응축기(20)에 대한 방열 동작을 수행할 수 있다. 한편, 도면에는 도시되지 않았으나 본 발명의 냉장고(1)는 증발팬을 더 포함할 수 있고, 증발팬은 증발기(40)에 공기를 유입시켜 증발기(40) 표면에서 발생하는 수분을 제거할 수 있다.The
본 발명에서 압축기(10)는 선형 왕복 운동을 통해 냉매를 압축하는 리니어 압축기(linear compressor)일 수 있다.In the present invention, the
이에 따라, 압축기(10)는 냉매의 압축 공간(P)을 형성하는 실린더(120)와, 실린더(120)의 내부에서 왕복 운동하는 피스톤(130)과, 피스톤(130)에 구동력을 제공하는 리니어 모터(13)와, 압축 공간(P)에서 압축된 냉매를 배출하는 토출 밸브(160)를 포함할 수 있다.Accordingly, the
도 4를 참조하면, 일 예에서 압축기(10)는 원통 형상의 쉘(101), 쉘(101)의 내부에 제공되는 실린더(120)와 및 실린더(120)의 내부에서 축 방향으로 왕복 진석 운동하는 피스톤(130) 및 피스톤(130)에 구동력을 제공하는 리니어 모터(13)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, in one example, the
이와 같은 압축기(10)에는 냉매가 유입되는 흡입부(104) 및 실린더(120)의 내부에서 압축된 냉매가 배출되는 토출부(105)가 구비될 수 있고, 흡입부(104)와 토출부(105)는 각각 쉘(101)에 결합될 수 있다. 흡입부(104)를 통하여 흡입된 냉매는 흡입 머플러(150)를 거쳐 피스톤(130)의 내부로 유동할 수 있다. The
피스톤(130)은 리니어 모터(13)에서 제공되는 구동력에 따라 실린더(120) 내부에서 왕복 운동할 수 있다.The
실린더(120)의 내부에는 피스톤(130)에 의해 냉매가 압축되는 압축 공간(P)이 형성될 수 있다. 또한, 피스톤(130)의 전방부에는 압축 공간(P)으로 냉매를 유입시키는 흡입공(133)이 형성될 수 있으며, 흡입공(133)의 전방에는 흡입공(133)을 선택적으로 개방하는 흡입 밸브(135)가 제공될 수 있다.A compression space P in which the refrigerant is compressed by the
압축 공간(P)의 전방에는 압축 공간(P)의 압력이 미리 설정된 압력(이하, 토출 압력) 이상이면 압축 공간(P)에서 압축된 냉매를 토출하는 토출 밸브(160)가 구비될 수 있다. 또한 압축 공간(P)의 전방에는 토출 밸브(160)에 축 방향의 탄성력을 부여하는 밸브 스프링(161)과, 밸브 스프링(161)의 변형량을 제한하는 스토퍼(162)가 구비될 수 있다.A
이에 따라, 압축 공간(P)은 흡입 밸브(135)와 토출 밸브(160)의 사이에 형성되는 공간으로 정의될 수 있다. 다시 말해, 흡입 밸브(135)는 압축 공간(P)의 일측에 구비될 수 있고, 토출 밸브(160)는 압축 공간(P)의 타측에 구비될 수 있다.Accordingly, the compression space P may be defined as a space formed between the
토출 밸브(160)는 밸브 스프링(161)에 결합될 수 있고, 토출 밸브(160)의 후면은 실린더(120)의 전면에 지지될 수 있다.The
피스톤(130)이 실린더(120) 내부에서 왕복 운동할 때, 압축 공간(P)의 압력이 토출 압력 및 흡입 압력보다 낮으면 흡입 밸브(135)가 개방되어 냉매가 압축 공간(P)으로 흡입될 수 있다. 이어서, 압축 공간(P)의 압력이 흡입 압력 이상이면 흡입 밸브(135)가 닫힌 상태에서 압축공간의 냉매가 압축될 수 있다.When the
압축 공간(P)의 압력이 토출 압력 이상이 되면, 밸브 스프링(161)이 변형되어 토출 밸브(160)가 개방되고, 냉매는 압축 공간(P)으로부터 토출될 수 있다. 토출된 냉매는 루프 파이프(165)를 통과하여 토출부(105)로 토출될 수 있다.When the pressure of the compression space P becomes greater than or equal to the discharge pressure, the
한편, 압축기(10)는 프레임(110)을 더 포함할 수 있다. 프레임(110)은 전술한 실린더(120)를 고정시키는 구성으로서, 별도의 체결부재를 통해 실린더(120)에 체결될 수 있다. 프레임(110)은 실린더(120)를 둘러싸도록 배치될 수 있고, 이에 따라 실린더(120)는 프레임(110)의 내측에 수용될 수 있다.Meanwhile, the
리니어 모터(13)는 프레임(110)에 고정되어 실린더(120)를 둘러싸도록 배치되는 아우터 스테이터(141, 143, 145)와, 아우터 스테이터(141, 143, 145)의 내측으로 이격 배치되는 이너 스테이터(148) 및 아우터 스테이터(141, 143, 145)와 이너 스테이터(148) 사이 공간에 위치하는 영구자석(146)을 포함할 수 있다.The
영구자석(146)은 아우터 스테이터(141, 143, 145)와 이너 스테이터(148) 사이에 형성되는 전자기력에 의해 직선 왕복 운동할 수 있다. 여기서, 영구자석(146)은 단일의 극을 갖는 자석으로 구성될 수도 있고, 세 개의 극을 갖는 복수의 자석으로 구성될 수도 있다.The
영구자석(146)은 연결부재(138)를 통해 피스톤(130)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 전술한 영구자석(146)의 왕복 운동에 따라 피스톤(130)은 영구자석(146)과 함께 축 방향으로 왕복 운동할 수 있다.The
이상에서는 도 4에 도시된 구조를 예로 들어 압축기(10)를 설명하였다. 다만, 본 발명의 압축기(10)는 도 4에 도시된 구조 외에도 직선 왕복 운동하는 피스톤(130)에 의하여 일정 압력(예컨대, 상기 토출 압력) 이상으로 압축된 냉매를 토출 밸브(160)를 통해 토출하는 임의의 구조로 이루어질 수 있다.In the above, the
제어부(60)는 리니어 모터(13)에 의해 압축기(10) 내에서 왕복 운동하는 피스톤(130)의 스트로크와 리니어 모터(13)에 인가되는 모터 전류의 위상차를 산출하고, 위상차의 변화량에 기초하여 냉매 조절 밸브(50)를 제어할 수 있다.The
다시 도 3을 참조하면, 전술한 압축기(10)는 전원부(11), 구동부(12), 리니어 모터(13), 전류 검출부(14) 및 전압 검출부(15)를 포함할 수 있다. Referring back to FIG. 3, the above-described
전원부(11)는 구동부(12)에 전원을 제공할 수 있고, 구동부(12)는 피스톤(130)의 스트로크에 대한 지령치(이하, 스트로크 지령치)에 따른 모터 전압을 리니어 모터(13)에 제공할 수 있다.The
예컨대, 전원부(11)는 일정한 크기의 직류 전압을 공급하는 직류 전압원일 수 있다. 또한, 구동부(12)는 스트로크 지령치에 따른 스위칭 동작을 통해 전원부(11)로부터 제공된 직류 전압을 일정 크기의 교류 전압으로 변환하여 리니어 모터(13)에 제공하는 인버터일 수 있다.For example, the
전류 검출부(14)는 리니어 모터(13)에 인가되는 모터 전류를 검출할 수 있고, 전압 검출부(15)는 리니어 모터(13)에 인가되는 모터 전압을 검출할 수 있다.The
전술한 구동부(12), 전류 검출부(14) 및 전압 검출부(15)는 하나의 제어 모듈의 형태로 단일 칩 상에 형성될 수 있다.The above-described
제어부(60)는 압축기(10)의 구동 조건이 만족되면 구동부(12)에 구동 신호를 인가할 수 있고, 이에 따라 압축기(10)가 구동될 수 있다.When the driving condition of the
압축기(10)는 냉장고(1)의 고내에 구비될 수 있다. 제어부(60)는 냉장고(1)의 고내 온도를 실시간으로 측정하고, 측정된 고내 온도가 냉장(또는 냉동) 요구 온도를 초과하면 압축기(10)의 구동 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다.The
압축기(10)의 구동 조건이 만족되면 제어부(60)는 구동부(12)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 예컨대, 구동부(12)가 복수의 전력 스위칭 소자를 포함하는 인버터인 경우 제어부(60)는 전력 스위칭 소자에 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM) 신호를 인가할 수 있다.When the driving condition of the
구동부(12)는 제어부(60)에서 제공된 구동 신호에 따라 직류 전압을 일정 크기의 교류 전압으로 변환하여 리니어 모터(13)에 인가함으로써 압축기(10)가 구동될 수 있다.The driving
압축기(10)의 구동 이후 제어부(60)는 전류 검출부(14) 및 전압 검출부(15)로부터 검출된 모터 전류 및 모터 전압에 기초하여 피스톤(130)의 스트로크를 산출할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(60)는 하기 [수학식 1]을 이용하여 피스톤(130)의 스트로크를 산출할 수 있다.After the
여기서, x는 스트로크, α는 모터 상수 또는 역기전력 상수, Vm은 모터 전압, im은 모터 전류, R은 저항, L은 인덕턴스를 의미한다.Here, x is a stroke, α is a motor constant or a back EMF constant, V m is a motor voltage, i m is a motor current, R is a resistance, and L is an inductance.
전술한 [수학식 1]을 이용하여 스트로크를 산출하는 방법은 당해 기술분야에서 널리 알려져 있는 바, 여기서는 더 이상의 자세한 설명을 생략하도록 한다.The method for calculating the stroke using the above-mentioned [Equation 1] is widely known in the art, and a detailed description thereof will be omitted here.
이어서, 제어부(60)는 산출된 스트로크와 전류 검출부(14)에서 검출된 모터 전류의 위상차를 산출할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(60)는 산출된 스트로크의 위상값과 모터 전류의 위상값을 비교하여 위상차를 산출할 수 있다.Subsequently, the
피스톤(130)은 리니어 모터(13)에 정현파 형태로 인가되는 교류 전류(모터 전류)에 따라 왕복 운동할 수 있다. 이에 따라, 피스톤(130)의 스트로크 또한 시간에 따라 양의 값과 음의 값이 반복되는 정현파 형태로 산출될 수 있다.The
제어부(60)는 일정 시점에서 산출된 스트로크의 위상값과 해당 시점에서 검출된 모터 전류의 위상값의 차이를 위상차로 결정할 수 있다.The
스트로크는 모터 전류에 의해 발생하므로 스트로크의 위상은 모터 전류의 위상보다 늦을 수 있다. 이에 따라, 제어부(60)는 모터 전류의 위상값으로부터 스트로크위 위상값을 감산하여 위상차를 산출할 수 있다.Since the stroke is caused by the motor current, the phase of the stroke may be later than the phase of the motor current. Accordingly, the
제어부(60)는 일정 주기에 따라 위상차의 변화량을 산출하고, 위상차의 변화량에 기초하여 냉매 조절 밸브(50)를 개폐할 수 있다. 여기서 위상차의 변화량은 스트로크와 모터 전류 간의 위상차의 시간에 따른 변화량일 수 있다.The
도 5를 참조하면, 압축기(10)의 구동 시점(t1)으로부터 일정 시간 동안(t1 ~ t2)의 위상차는 구동 초기의 전기적 외란(disturbance)으로 인해 쓰레기 값(garbage value)로 산출될 수 있다.Referring to FIG. 5, the phase difference for a certain period of time (t1 to t2) from the driving time t1 of the
이후, 피스톤(130)의 스트로크가 증가함에 따라 도 4를 참조하여 설명한 압축 공간(P)의 압력은 증가하며 스트로크와 모터 전류 간의 위상차는 점진적으로 감소할 수 있다.Thereafter, as the stroke of the
압축 공간(P)의 압력이 증가하여 토출 압력과 동일해지는 시점(t4)에서 토출 밸브(160)는 개방(D-Valve Open)되고 스트로크와 모터 전류 간의 위상차는 일정 시점(t5)까지 증가하며 이후 위상차는 90o로 유지될 수 있다.At a point in time t4 when the pressure in the compression space P increases and becomes equal to the discharge pressure, the
다시 도 6을 참조하여 설명하면, 전기적 외란이 제거된 도 5의 t3 시점에서 스트로크와 모터 전류 간의 위상차는 약 60o로 산출될 수 있다. 이후, 위상차는 점진적으로 감소할 수 있고 압축 공간(P)의 압력이 토출 압력과 동일해지는 t4 시점에서 위상차는 약 30o로 산출될 수 있다. 이후, 위상차는 점차 증가할 수 있고, 토출 밸브(160)가 개방된 시점으로부터 일정 시간이 흐른 t5 시점 이후의 위상차는 90o로 산출될 수 있다.Referring again to FIG. 6, the phase difference between the stroke and the motor current at the time t3 of FIG. 5 in which electrical disturbance is removed may be calculated to be about 60 o . Thereafter, the phase difference may be gradually reduced and the phase difference may be calculated as about 30 o at a time t4 when the pressure of the compression space P becomes equal to the discharge pressure. Thereafter, the phase difference may be gradually increased, and a phase difference after a time t5 after a predetermined time has passed since the
제어부(60)는 압축기(10)의 구동 초기에 발생하는 전기적 외란을 고려하기 위해, 압축기(10)의 구동 시작 시점으로부터 미리 설정된 시간 이후 위상차의 변화량을 산출할 수 있다.The
도 5를 참조하여 설명하면, 제어부(60)는 압축기(10)의 구동 시작 시점(t1)으로부터 미리 설정된 시간(t2-t1) 이후의 시점(t2)에서부터 위상차의 변화량을 산출할 수 있다. 이에 따라, 위상차의 변화량은 t2 시점 이후에 산출되므로 압축기(10)의 구동 초기에 발생하는 전기적 외란이 냉매 조절 밸브(50)에 대한 제어 변수로 이용되는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 5, the
한편, 미리 설정된 시간은 압축기(10)의 성능에 따라 달리 결정될 수 있고, 실험에 의해 미리 결정될 수도 있다.Meanwhile, the preset time may be differently determined according to the performance of the
또한, 제어부(60)는 위상차 측정의 오차를 고려하기 위해, 제1 시점에 산출된 제1 위상차와 제1 시점으로부터 기준 시간이 지난 제2 시점에 산출된 제2 위상차에 기초하여 시간에 따른 위상차의 변화량을 산출할 수 있다.In addition, in order to take into account the error of the phase difference measurement, the
다시 도 5를 참조하면, 압축기(10)의 구동 시작 시점(t1)에서 미리 설정된 시간이 지난 시점(t2)으로부터 토출 밸브(160)가 개방되는 시점(t4)까지 위상차는 전체적으로 증가할 수 있다. 다만, 측정의 오차로 인해 일부 구간에서 위상차는 감소할 수 있다.Referring to FIG. 5 again, the phase difference may increase as a whole from a time t2 when a preset time has elapsed at a starting time t1 of the
제어부(60)는 일부 구간에서 발생하는 측정 오차를 고려하여 제1 시점(ta)에 산출된 위상차와 제1 시점(ta)으로부터 기준 시간(d)이 지난 제2 시점(tb)에 산출된 위상차에 기초하여 위상차의 변화량을 산출할 수 있다.The
보다 구체적으로, 제어부(60)는 하기 [수학식 2]에 따라 위상차의 변화량을 산출할 수 있다.More specifically, the
여기서 는 위상차의 변화량, 는 제2 시점에 산출된 위상차, 은 제1 시점에 산출된 위상차, d는 제2 시점과 제1 시점의 시간 차(기준 시간)를 의미한다. 여기서, 기준 시간(d)은 측정 오차를 방지할 수 있는 충분한 시간으로 미리 설정될 수 있으며, 실험에 의해 미리 결정될 수도 있다.here Is the amount of change in phase difference, Is the phase difference calculated at the second time point, Is a phase difference calculated at the first time point, and d is a time difference (reference time) between the second time point and the first time point. Here, the reference time (d) may be set in advance to a sufficient time to prevent measurement errors, it may be determined in advance by experiment.
기준 시간의 간격을 두고 위상차의 변화량을 산출함으로써 위상차에 대한 측정 오차가 냉매 조절 밸브(50)에 대한 제어 변수로 이용되는 것을 방지할 수 있다.By calculating the amount of change in the phase difference at intervals of the reference time, it is possible to prevent the measurement error for the phase difference from being used as a control variable for the
상술한 바와 같이, 본 발명은 토출 밸브(160)가 열리는 시점을 파악함에 있어서 전기적 외란 및 측정 오차를 제거함으로써 후술하는 냉매 조절 밸브(50)의 개방 시점을 정확히 결정할 수 있다. As described above, the present invention can accurately determine the opening time of the
제어부(60)는 위상차의 변화량에 기초하여 위상차의 변곡 시점을 식별하고, 식별된 변곡 시점에 냉매 조절 밸브(50)를 제어할 수 있다.The
다시 도 5를 참조하면, t2 시점으로부터 산출되는 위상차는 토출 밸브(160)가 개방되는 t4 시점까지 감소하다가 t4 시점 이후로 다시 증가할 수 있다. 이에 따라, 위상차의 변화량의 부호는 t4 시점에서 반전될 수 있다.Referring to FIG. 5 again, the phase difference calculated from the time t2 may decrease until the time t4 when the
다시 말해, t2 시점에서 t4 시점까지 위상차의 변화량은 음의 부호를 가질 수 있고, t4 시점 이후 위상차의 변화량은 양의 부호를 가질 수 있다. 이 때, 제어부(60)는 위상차의 변화량이 음에서 양으로 변화하는 시점을 변곡 시점으로 식별할 수 있고, 식별된 변곡 시점에서 냉매 조절 밸브(50)를 제어할 수 있다.In other words, the amount of change in the phase difference from the time t2 to the time t4 may have a negative sign, and the amount of change in the phase difference after the time t4 may have a positive sign. At this time, the
만일, 토출 밸브(160)가 개방되기 이전에 냉매 조절 밸브(50)가 개방되는 경우, 토출 밸브(160)가 개방될 때까지 냉기 유로(L) 상의 얍력 유지 효과가 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 반면에, 토출 밸브(160)가 개방된 이후에 냉매 조절 밸브(50)가 개방되는 경우, 냉매 조절 밸브(50)가 개방될 때까지 냉기 유로(L) 상에서 냉매가 순환되지 않는 문제점이 발생할 수 있다.If the
이러한 문제점을 방지하기 위해, 제어부(60)는 토출 밸브(160)가 개방되는 변곡 시점에서 냉매 조절 밸브(50)를 개방할 수 있다. 이에 따라, 토출 밸브(160)와 냉매 조절 밸브(50)는 동시에 개방될 수 있다.In order to prevent this problem, the
상술한 바와 같이 본 발명은 토출 밸브(160)가 열리는 시점을 정확히 파악하여 토출 밸브(160)가 열리는 시점에 냉매 조절 밸브(50)를 개방함으로써, 최적의 시점에 냉매 조절 밸브(50)를 개방할 수 있고 이에 따라 냉매 순환의 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the
한편, 제어부(60)는 냉매 조절 밸브(50)를 개방하면서 방열팬(80)을 구동할 수 있다. 냉매 조절 밸브(50)의 개방과 방열팬(80)의 구동은 동시에 이루어질 수 있고, 매우 짧은 시간 내에 이루어질 수 있다.Meanwhile, the
냉매 조절 밸브(50)의 개방에 따라 냉기 유로(L)를 순환하는 냉매는 응축기(20)에 의해 응축될 수 있고, 응축기(20)에서 발생하는 열은 방열팬(80)의 구동에 따라 감소할 수 있다.Refrigerant circulating through the cold air flow path (L) upon opening of the refrigerant control valve (50) can be condensed by the condenser (20), and heat generated by the condenser (20) decreases according to the operation of the heat dissipation fan (80). can do.
또한, 제어부(60)는 압축기(10)의 구동 정지 조건이 만족되면 압축기(10)의 구동을 정지시키고 냉매 조절 밸브(50)를 폐쇄할 수 있다.In addition, when the driving stop condition of the
전술한 바와 같이 제어부(60)는 냉장고(1)의 고내 온도를 실시간으로 측정할 수 있다. 제어부(60)는 압축기(10)의 구동에 따라 고내 온도가 냉장(또는 냉동) 종료 온도 미만이면 압축기(10)의 구동 정지 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다.As described above, the
압축기(10)의 구동 정지 조건이 만족되면 제어부(60)는 구동부(12)에 인가되는 구동 신호를 차단할 수 있다. 이에 따라, 구동부(12)는 리니어 모터(13)에 교류 전류를 인가하지 않을 수 있고, 압축기(10)의 구동이 정지될 수 있다.When the driving stop condition of the
이에 더하여, 제어부(60)는 압축기(10)의 구동 정지 조건이 만족되면 냉매 조절 밸브(50)를 폐쇄하여 냉기 유로(L) 상의 냉매 흐름을 차단할 수 있다.In addition, when the driving stop condition of the
뿐만 아니라, 제어부(60)는 냉매 조절 밸브(50)를 폐쇄하면서 방열팬(80)의 구동을 정지시킬 수 있다. 냉매 조절 밸브(50)의 폐쇄와 발열팬의 구동 정지는 동시에 이루어질 수 있고, 매우 짧은 시간 내에 이루어질 수 있다.In addition, the
냉매 조절 밸브(50)의 폐쇄에 따라 냉기 유로(L) 상의 냉매 흐름은 차단될 수 있고, 응축기(20)의 구동이 정지될 수 있다. 이에 따라, 제어부(60)는 응축기(20)의 방열을 위한 방열팬(80)의 구동을 정지시킬 수 있다.When the
이하에서는 도 7을 참조하여, 본 발명의 냉매 조절 밸브 제어 방법을 구체적으로 설명하도록 한다. 도 7에 도시된 냉매 조절 밸브 제어 방법은 전술한 제어부(60)에 의해 수행될 수 있다.Hereinafter, a method of controlling a refrigerant control valve of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 7. The refrigerant control valve control method illustrated in FIG. 7 may be performed by the above-described
제어부(60)는 냉장고의 고내 온도가 압축기 구동 조건을 만족하는지 여부를 지속적으로 판단할 수 있다(S11).The
압축기 구동 조건이 만족되면 제어부(60)는 압축기를 구동할 수 있다(S12). 압축기를 구동하는 방법은 도 3을 참조하여 전술한 바 있으므로, 여기서는 자세한 설명을 생략하도록 한다.When the compressor driving condition is satisfied, the
이어서, 제어부(60)는 압축기의 구동 초기에 발생하는 전기적 외란을 냉매 조절 밸브의 제어 변수에서 제외시키기 위해, 압축기가 구동된 시점으로부터 최소 지연 시간(도 5의 't2-t1' 참조) 경과 여부를 판단할 수 있다(S13). Subsequently, the
최소 지연 시간이 경과된 이후 제어부(60)는 압축기 내 피스톤의 스트로크와 압축기 내 리니어 모터에 인가되는 전류의 위상차를 산출할 수 있다(S14). After the minimum delay time has elapsed, the
이어서, 제어부(60)는 산출된 위상차의 변화량이 양의 부호를 갖는지 여부를 판단할 수 있다(S15). 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 압축기 구동 이후 최소 지연 시간(t2-t1)이 경과되면, 위상차는 토출 밸브가 개방될 때까지 감소하다가 토출 밸브가 개방되면 증가할 수 있다.Subsequently, the
제어부(60)는 위상차의 변화량이 양의 부호를 갖는지 여부를 판단하여 위상차의 변화량의 부호가 음의 부호에서 양의 부호로 반전되는 변곡 시점을 식별할 수 있다.The
와상차의 변화량이 양의 부호를 갖는 것으로 판단되면, 제어부(60)는 냉매 조절 밸브를 개방하고 방열팬을 구동할 수 있다(S16).If it is determined that the amount of change in the eddy phase has a positive sign, the
이어서, 제어부(60)는 고내 온도가 압축기 구동 정지 조건을 만족하는지 여부를 지속적으로 판단하고(S17), 압축기 구동 정지 조건이 만족되면 냉매 조절 밸브를 폐쇄하고 방열팬의 구동을 정지시킬 수 있다(S18).Subsequently, the
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The above-described invention, the above-described embodiments and the accompanying drawings because it is possible for a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains, various substitutions, modifications and changes are possible without departing from the technical spirit of the present invention. It is not limited by.
Claims (12)
상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기;
상기 응축기에서 응축된 냉매를 감압하여 팽창시키는 팽창 기구;
상기 팽창 기구에서 팽창된 냉매를 증발시켜 냉기를 생성하는 증발기;
상기 냉매가 흐르는 냉기 유로 상에 구비되어 상기 냉매의 흐름을 조절하는 냉매 조절 밸브; 및
상기 리니어 모터에 의해 상기 압축기 내에서 왕복 운동하는 피스톤의 스트로크와 상기 리니어 모터에 인가되는 모터 전류의 위상차를 산출하고, 상기 위상차의 변화량에 기초하여 상기 냉매 조절 밸브를 제어하는 제어부를 포함하는
냉장고.
A compressor that compresses the refrigerant through driving the linear motor;
A condenser condensing the refrigerant compressed in the compressor;
An expansion mechanism that expands the refrigerant condensed in the condenser under reduced pressure;
An evaporator that evaporates the refrigerant expanded in the expansion mechanism to generate cold air;
A refrigerant control valve provided on a cold air flow path through which the refrigerant flows to regulate the flow of the refrigerant; And
And a control unit that calculates a phase difference between a stroke of a piston reciprocating in the compressor by the linear motor and a motor current applied to the linear motor, and controls the refrigerant control valve based on the amount of change in the phase difference.
Refrigerator.
상기 압축기는
상기 냉매의 압축 공간을 형성하는 실린더와,
상기 실린더의 내부에서 왕복 운동하는 상기 피스톤과,
상기 피스톤에 구동력을 제공하는 상기 리니어 모터와,
상기 압축 공간에서 압축된 냉매를 토출하는 토출 밸브를 포함하는
냉장고.
According to claim 1,
The compressor
A cylinder forming a compression space of the refrigerant;
The piston reciprocating inside the cylinder,
The linear motor for providing a driving force to the piston,
It includes a discharge valve for discharging the refrigerant compressed in the compression space
Refrigerator.
상기 토출 밸브는
상기 압축 공간에 형성되는 압력이 미리 설정된 압력 이상이면 개방되는 냉장고.
According to claim 2,
The discharge valve
A refrigerator that opens when the pressure formed in the compression space is greater than or equal to a preset pressure.
상기 제어부는
상기 리니어 모터에 인가되는 모터 전압 및 모터 전류에 기초하여 상기 피스톤의 스트로크를 산출하는 냉장고.
According to claim 1,
The control unit
A refrigerator that calculates the stroke of the piston based on the motor voltage and motor current applied to the linear motor.
상기 제어부는
상기 산출된 스트로크의 위상값과 상기 모터 전류의 위상값을 비교하여 상기 위상차를 산출하는 냉장고.
According to claim 4,
The control unit
A refrigerator that calculates the phase difference by comparing the phase value of the calculated stroke with the phase value of the motor current.
상기 제어부는
제1 시점에 산출된 제1 위상차와 상기 제1 시점으로부터 기준 시간이 지난 제2 시점에 산출된 제2 위상차에 기초하여 위상차의 변화량을 산출하는 냉장고.
According to claim 1,
The control unit
A refrigerator for calculating the amount of change in phase difference based on the first phase difference calculated at the first time point and the second phase difference calculated at the second time point after the reference time from the first time point.
상기 제어부는
상기 압축기의 구동 시작 시점으로부터 미리 설정된 시간 이후 상기 위상차의 변화량을 산출하는 냉장고.
According to claim 1,
The control unit
The refrigerator calculates the amount of change in the phase difference after a preset time from the start time of driving the compressor.
상기 제어부는
상기 위상차의 변화량에 기초하여 상기 위상차의 변곡 시점을 식별하고, 상기 식별된 변곡 시점에 상기 냉매 조절 밸브를 제어하는 냉장고.
According to claim 1,
The control unit
A refrigerator that identifies a point of inflection of the phase difference based on the amount of change in the phase difference, and controls the refrigerant control valve at the identified inflection point.
상기 제어부는
상기 위상차의 변화량이 음에서 양으로 변화되는 시점을 상기 변곡 시점으로 식별하는 냉장고.
The method of claim 8,
The control unit
A refrigerator that identifies a point in time when the amount of change in the phase difference changes from negative to positive as the point of inflection.
상기 제어부는
상기 위상차의 변곡 시점에 상기 냉매 조절 밸브를 개방하는 냉장고.
The method of claim 9,
The control unit
A refrigerator that opens the refrigerant control valve at the inflection point of the phase difference.
상기 제어부는
상기 압축기의 구동 정지 조건이 만족되면 상기 냉매 조절 밸브를 폐쇄하는 냉장고.
According to claim 1,
The control unit
A refrigerator that closes the refrigerant control valve when the driving stop condition of the compressor is satisfied.
상기 제어부는
상기 냉매 조절 밸브를 개방하면서 상기 응축기에 공기를 유입시키는 방열팬을 구동시키고, 상기 냉매 조절 밸브를 폐쇄하면서 상기 방열팬의 구동을 정지시키는 냉장고.According to claim 1,
The control unit
A refrigerator that drives a heat dissipation fan that introduces air to the condenser while opening the refrigerant control valve, and stops operation of the heat dissipation fan while closing the refrigerant control valve.
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