KR20210035499A - 냉장고 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어 압축기의 운전을 하는 냉장고에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 냉장고에서는 냉장고 제어부가 리니어 압축기의 운전모드를 결정하기 위한 운전모드 지령값을 압축기 제어부로 전송하면 압축기 제어부가 수신된 운전모드 지령값에 따라 리니어 압축기를 구동하도록 한다. 이때, 리니어 압축기를 냉각하기 위한 냉각팬이 오프 상태에서 온 상태로 전환되면 냉장고 제어부는 운전모드 지령값을 변경하여 상기 압축기 제어부로 전송하여 운전모드를 변경하도록 한다. 이로써, 냉각팬이 오프에서 온으로 전환됨에 따라 리니어 압축기의 피스톤이 실린더의 토출밸브와 충돌하는 것을 사전에 방지할 수 있다.

Description

냉장고{Refrigerator}

본 발명은 냉장고에 관한 것으로서, 특히 부하 변동에 따라 리니어 압축기의 운전모드를 변경하는 냉장고에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기 등으로 이루어지는 냉동 사이클에 의해 생성된 냉기를 토출하여 고내의 온도를 저하시켜 음식물 등을 냉동시키거나 냉장 보관하는 장치이다.

압축기는 압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 장치로서, 예컨대 냉장고나 공기조화기 등의 일부분으로 사용될 수 있다.

이러한 압축기는 피스톤과 실린더 사이에 압축실이 형성되고 피스톤이 직선 왕복 운동하여 냉매를 압축하는 왕복동식 압축기(Reciprocating Compressor)와, 실린더 내부에서 편심 회전되는 롤러에 의해 유체를 압축하는 로터리 압축기(Rotary Compressor)와, 나선형으로 이루어지는 한 쌍의 스크롤이 맞물려 회전되어 유체를 압축하는 스크롤 압축기(Scroll Compressor)로 구분될 수 있다.

최근에 왕복동식 압축기 중에서 크랭크 축을 사용하지 않고 직선 왕복 운동을 이용한 리니어 압축기(Linear Compressor)의 사용이 점차 증가하고 있다.

리니어 압축기는 밀폐 공간을 형성하는 케이싱 내부에 실린더가 위치되어 압축실을 형성하고 압축실을 덮는 피스톤이 실린더의 내부를 직선 왕복 운동하도록 구성될 수 있다.

상세히는, 리니어 압축기는 피스톤이 하사점(BDC, Bottom Dead Center)에 위치되는 과정에서 밀폐 공간 내의 유체가 압축실로 흡입되고, 피스톤이 상사점(TDC, Top Dead Center)에 위치되는 과정에서 압축실의 유체가 압축 및 토출되는 과정이 반복된다.

한편, 리니어 압축기는 피스톤의 스트로크에 따라 운전모드가 결정될 수 있다. 예컨대, 피스톤이 상사점(TDC)과 하사점(BDC)까지 왕복이동하는 운전을 TDC 운전이라고 하고, TDC와 BDC까지는 도달하지 않고 조금 안쪽 사이를 왕복이동하는 운전을 냉력가변운전이라고 한다.

냉장고에 설치된 리니어 압축기는 압축기제어부에 의해 제어될 수 있고 압축기제어부는 냉장고 본체에 배치된 냉장고제어부로부터 전달되는 제어신호에 따라 리니어 압축기를 구동할 수 있다.

즉, 냉장고제어부는 냉장고의 냉력제어를 위해 압축기제어부로 운전모드를 전달하고 압축기제어부는 운전모드에 따라 리니어 압축기를 구동하는 리니어 모터에 구동제어신호를 인가하여 리니어 모터의 운전사이클을 조정할 수 있다.

리니어 압축기는 부하의 변동에 따라 운전모드를 변경할 수 있다. 즉, 리니어 압축기의 부하에 변동이 발생하면 부하에 맞는 냉력(Freezing Capacity)을 만들기 위하여 리니어 압축기의 운전모드를 변경할 수 있다.

하지만, 리니어 압축기의 경우 부하가 급격히 변하거나 자주 변하는 환경에서는 운전모드를 빠르게 변경하기가 어렵다는 문제점이 있다.

특히, 리니어 압축기는 피스톤이 실린더 내에서 기구적으로 구속되지 않은 상태로 왕복운동을 하므로 갑작스런 부하의 변동으로 운전모드를 빠르게 조정하더라도 피스톤이 토출밸브에 충돌하는 문제점이 발생할 수 있다.

예컨대, 최대 냉력을 만들기 위해 TDC 운전을 하는 중에 부하의 변동에 따라 냉력을 줄이기 위해 냉력가변운전으로 변경하는 경우 운전모드의 변경과정에서 발생하는 리니어 압축기의 기구부 충돌이 발생할 수 있다.

이러한 피스톤과 토출 밸브 간의 충돌로 인해 기구부에 손상이 발생할 수 있고 충돌 소음이 심하게 발생하는 문제점이 있다.

최근 에너지 효율 증대를 위한 추가적인 각종 싸이클 로직들의 적용으로 인해 리니어 압축기의 부하가 급변하는 상황으로의 노출이 증가하는 추세이다. 이러한 외부 노이즈에 의한 부하 급변으로 제어 불안정 영역이 발생하고, 이는 리니어 압축기의 기구부가 파손되는 경우가 발생하고 있다.

따라서, 리니어 압축기의 외부 요인에 의한 불안정한 부하 발생시 리니어 압축기의 기구부를 보호할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 리니어 압축기의 부하 변동으로 인해 리니어 압축기의 운전상태가 변경되어 리니어 압축기의 실린더 내에서 피스톤이 토출밸브에 충돌하는 것을 방지하도록 하는 냉장고를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 리니어 압축기의 부하 변동에 따라 냉장고 본체의 동작을 제어하는 냉장고제어부에서 리니어 압축기의 운전모드를 변경하여 리니어 압축기의 기구부 손상을 방지하도록 하는 냉장고를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 리니어 압축기의 동작을 제어하는 압축기제어부에서 압축기의 운전상태에 대응하는 운전모드 검출값을 산출하여 냉장고제어부로 전달하고 냉장고제어부는 운전모드 검출값을 기초로 리니어 압축기의 운전모드 지령값을 압축기제어부로 전달하여 리니어 압축기의 운전모드를 변경하도록 하는 냉장고를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 부하변동 등으로 인해 냉장고에서 필요로 하는 냉력을 맞는 운전모드로 변경할 수 있도록 하는 냉장고를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 리니어 압축기를 냉각시키기 위한 냉각팬이 오프 상태에서 온 상태로 전환되면 리니어 압축기의 운전모드를 변경하여 리니어 압축기의 기구부의 충돌을 방지하도록 하는 냉장고를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 본체의 동작을 제어하는 냉장고제어부와, 리니어 압축기의 동작을 제어하는 압축기제어부가 서로 양방향 통신을 수행할 수 있고, 냉장고제어부는 양방향 통신을 통해 압축기제어부로 리니어 압축기의 운전을 위한 운전모드 지령값을 전송함에 따라 압축기제어부에서 냉장고제어부로부터 수신된 운전모드 지령값에 따라 리니어 압축기를 제어할 수 있다.

이때, 냉장고제어부는 리니어 압축기를 냉각시키기 위한 냉각팬(C-Fan)이 오프 상태에서 온 상태로 전환되면 압축기제어부로 전송되는 운전모드 지령값을 변경하고 변경된 운전모드 지령값을 압축기제어부로 전송할 수 있다.

이에, 압축기제어부는 냉장고제어부로부터 전달받은 변경된 운전모드 지령값으로 압축기의 동작을 제어함으로써 압축기의 운전상태를 반영하여 운전모드 지령값을 적응적으로 변경할 수 있도록 할 수 있다.

이로써, 냉각팬이 오프에서 온으로 전환되어 리니어 압축기의 부하변동이 발생됨에 따라 리니어 압축기의 피스톤이 토출밸브에 충돌하는 현상이 발생할 때 운전모드를 변환함으로써 충돌현상을 방지할 수 있도록 한다.

본 발명의 냉장고는, 내부에 저장실을 포함하는 본체를 구비하고 이러한 저장실과 별도로 구획된 공간이 마련되며, 상기 공간 내부에 리니어 압축기가 설치되고, 냉각팬은 리니어 압축기를 냉각시키기 위해 상기 공간 내에 설치될 수 있다.

그리고, 이러한 냉장고는 본체 및 냉각팬의 동작을 제어하고 리니어 압축기의 운전을 위한 운전모드 지령값을 출력하는 냉장고 제어부와, 설정주기마다 냉장고 제어부와 양방향 통신을 통해 냉장고 제어부로부터 수신되는 운전모드 지령값에 따라서 리니어 압축기의 동작을 제어하는 압축기 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 냉장고 제어부는 TDC 운전모드에 대한 운전모드 지령값을 압축기 제어부로 전송하는 상태에서 냉각팬이 오프에서 온되면 냉력가변운전모드에 대한 운전모드 지령값으로 변경하고, 변경된 운전모드 지령값을 압축기 제어부로 전송할 수 있다.

냉각팬이 오프된 상태에서는 리니어 압축기가 TDC 운전을 수행하고 냉각팬이 오프에서 온되면 냉력가변운전으로 변환하여 수행하도록 냉장고 제어부가 압축기 제어부로 냉력가변운전모드에 대응하는 운전모드 지령값을 전송할 수 있다.

이로써, 냉각팬이 오프상태에서 온상태로 전환되면 리니어 압축기의 부하가 변동되기 때문에 리니어 압축기는 TDC 운전모두에서 TDC 탑오버 특성 또는 TDC 탐색 특성이 발생될 수 있으며, 이러한 특성으로 인해 리니어 압축기의 기구부의 충돌이 발생하므로 TDC 운전을 냉력가변운전으로 전환함으로써 기구부의 충돌을 방지하도록 할 수 있다.

한편, 본 발명의 압축기 제어부는, 리니어 압축기를 구동하는 리니어 모터의 모터전류 및 모터전압을 검출하는 센싱부와, 모터전류 및 모터전압에 근거하여 피스톤의 스트로크를 산출하는 스트로크 산출부와, 스트로크와 모터전류 간의 위상차를 산출하는 위상차 산출부와, 모터전류 및 모터전압 중 적어도 하나를 이용하여 리니어 압축기의 전력을 산출하는 전력 산출부를 포함하고, 산출된 전력을 위상차로 나누어 리니어 압축기의 운전모드 검출값을 검출할 수 있다.

이때, 본 실시예에서 냉장고 제어부로부터 압축기 제어부로 전송되는 운전모드 지령값은 TDC 운전모드에 대응하는 지령값이고, 압축기 제어부로부터 냉장고 제어부로 전송되는 운전모드 검출값은 냉력가변운전모드에 대응하는 검출값일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 냉장고는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명의 냉장고는 냉각팬이 오프에서 온될 때 리니어 압축기의 피스톤이 토출밸브에 충돌하는 현상을 방지할 수 있다.

본 발명의 냉장고는 리니어 압축기의 TDC 운전 중에 리니어 압축기의 부하변동시 리니어 압축기의 운전모드를 변경함으로써 리니어 압축기의 기구부 충돌을 방지할 수 있다.

본 발명의 냉장고는 냉장고제어부와 압축기제어부가 서로 양방향 통신을 수행하여 압축기의 운전모드를 변경할 수 있다.

본 발명의 냉장고는 압축기제어부에서 산출되는 압축기의 운전에 대한 운전모드 검출값에 따라 냉장고제어부에서 압축기의 운전모드를 변경할 수 있다.

본 발명의 냉장고는 내부 또는 외부 환경의 변화에 따라 부하의 변동이 있는 경우 압축기는 부하의 변동에 따라 운전모드를 조정할 수 있다.

본 발명의 냉장고는 압축기 내부의 피스톤의 충돌을 방지함으로써 압축기의 수명 저감을 줄일 수 있고 충돌에 의한 소음을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 개략도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고에서 냉장고제어부와 압축기제어부 간의 양방향 통신에 의한 신호 흐름을 설명하는 도면.
도 3은 도 2의 냉장고제어부에서의 신호 흐름을 설명하는 도면.
도 4는 도 2의 압축기제어부에서의 신호 흐름을 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 제1운전모드를 설명하기 위한 도면.
도 6은 상기 리니어 압축기의 제2운전모드를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 운전모드 지령값에 대한 운전상태를 설명하는 일 예시도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 운전상태에 대한 운전모드 지령값과 스트로크 변화를 나타낸 도면.
도 9는 상기 압축기의 운전상태의 일례를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고제어부와 압축기제어부의 신호흐름을 설명하는 도면.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉장고제어부와 압축기제어부의 신호흐름을 설명하는 도면.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉장고(1)는 내부에 저장실을 형성하는 본체(10)와, 상기 저장실을 개폐하는 도어(16)를 포함할 수 있다.

본체(10)의 저장실은 다수의 공간으로 구획될 수 있다. 예컨대, 본체(10)의 상부 공간(11)은 냉장실로 사용되고 하부 공간(12)은 냉동실로 사용될 수 있다.

물론, 상부 공간과 하부 공간은 냉장실 또는 냉동실이 아닌 서로 다른 온도로 유지되는 독립된 공간일 수도 있다.

도어(16)는 상부 공간(11)을 개폐할 수 있는 상부도어(14)와, 하부 공간(12)을 개폐할 수 있는 하부도어(15)를 포함할 수 있다.

하부 공간(12)은 다수의 공간으로 구획될 수 있다. 일례로, 하부 공간(12)은 상하 또는 좌우로 구획될 수 있다. 상하로 구획된 경우 하부 공간의 상부와 하부를 각각 개폐하는 도어가 별도로 구비될 수도 있다. .

한편, 저장실과는 별도로 구획된 공간으로서 하부 공간(12)의 후방에 별도의 기계실(17)이 배치될 수 있다. 기계실(17)에는 냉동 사이클을 통해 냉장고의 냉력을 만들어내기 위한 리니어 압축기(20)가 구비될 수 있다.

또한, 기계실(17)에는 리니어 압축기(20)를 냉각시키기 위한 냉각팬(Cooling Fan: C-Fan)(21)이 배치될 수 있다.

냉각팬(21)은 온/오프될 수 있다. 예컨대, 리니어 압축기(20)를 냉각시킬 때 온(ON)될 수 있고 응축기(미도시)에 발생되는 응축수를 제거할 때 오프(OFF)될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고에서 냉장고제어부와 압축기제어부 간의 양방향 통신에 의한 신호 흐름을 설명하는 도면이고, 도 3은 도 2의 냉장고제어부에서의 신호 흐름을 설명하는 도면이고, 도 4는 도 2의 압축기제어부에서의 신호 흐름을 설명하는 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉장고(1)는 냉장고의 본체의 전반적인 동작을 제어하는 냉장고제어부(100)와, 냉장고제어부(100)의 제어에 의해 리니어 압축기(20)를 제어하는 압축기제어부(200)를 포함할 수 있다.

냉장고제어부(100)와 압축기제어부(200)는 상호에 양방향 통신을 수행할 수 있다. 이러한 통신은 유선통신이 바람직하지만 무선통신도 가능할 수 있다.

냉장고제어부(100)는 양방향 통신을 통해 압축기제어부(200)로 리니어 압축기(20)의 동작에 필요한 운전모드 지령값을 전송할 수 있고, 압축기제어부(200)로부터 압축기(20)의 운전상태에 대응하는 운전모드 검출값을 수신할 수도 있다.

일례로, 냉장고제어부(100)는 냉장고(1)의 현재상태를 실시간으로 확인하고, 확인된 현재상태를 기반으로 냉장고(1)가 최적의 상태로 동작하도록 하기 위해 리니어 압축기(20)의 운전모드를 결정하여 압축기제어부(200)로 운전모드 지령값을 전송할 수 있다.

압축기제어부(200)는 냉장고제어부(100)로부터 수신된 운전모드 지령값에 따라 리니어 압축기(20)의 운전모드를 위한 동작을 제어하며 냉장고제어부(100)로 운전상태에 관련된 운전모드 검출값을 피드백할 수 있다.

본 실시예에서는 냉장고제어부(100)와 압축기제어부(200) 간의 양방향 통신은 설정주기마다 이루어질 수 있다. 즉, 설정주기마다 냉장고제어부(100)가 압축기제어부(200)로 운전모드 지령값을 전송하고 압축기제어부(200)는 압축기(20)의 운전상태에 대응하는 운전모드 검출값을 냉장고제어부(100)로 피드백할 수 있다.

다른 실시예에서, 냉장고제어부(100)는 동일한 운전모드 지령값은 한번만 압축기제어부(200)로 전송하고, 동일한 운전모드 지령값이 유지되는 동안에는 더 이상 전송하지 않을 수 있다. 이때, 운전모드 지령값이 변경되는 경우는 다음 주기에 변경된 운전모드 지령값을 전송할 수 있다.

하지만, 어느 경우라도 압축기제어부(200)는 냉장고제어부(100)로 매주기마다 운전모드 검출값을 전송할 수 있다.

냉장고제어부(100)와 압축기제어부(200)는 외부의 원격제어장치(미도시)와도 유무선통신을 통해 제어신호 및 데이터를 송수신할 수 있다.

전원공급부(101)는 냉장고제어부(100)에 의해 외부전원 또는 내부전원을 수신하여 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.

입력부(102)는 본체의 동작을 제어하거나 본체의 상태를 확인하기 위한 사용자의 입력을 수신하여 사용자의 입력에 대응되는 신호를 출력할 수 있다.

입력부(102)는 예컨대 버튼이나 터치 패드 형태로 구현될 수 있다.

본 실시예에서, 입력부(102)는 후술할 출력부(103)의 디스플레이에 터치스크린 형태로 구현될 수 있다. 또한, 입력부(102)는 냉장고에 보관할 식재료의 이미지를 촬영하거나 식재료에 부착된 바코드나 QR 코드 등의 이미지를 촬영하기 위한 카메라 모듈을 더 포함할 수도 있다.

또한, 입력부(102)는 사용자의 음성과 같은 오디오를 입력하기 위한 마이크를 더 포함할 수도 있다.

출력부(103)는 냉장고와 관련된 정보 등을 시각, 청각으로 표현하기 위한 것으로, 평면 디스플레이와 스피커를 포함할 수 있다. 구체적으로 디스플레이는 사용자의 터치 입력을 인가받는 터치 패널로 형성될 수 있다.

출력부(170)의 디스플레이는 냉장고의 구동과 관련된 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphic User Interface)를 표시할 수 있다.

보다 구체적으로, 디스플레이는 액정디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 유기발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 냉장고의 구현 형태에 따라 디스플레이가 2개 이상 존재할 수도 있다. 예컨대, 냉장고의 냉장실 도어의 일면에는 제1 디스플레이가 구비될 수 있고, 냉동실 도어의 일면에는 제2 디스플레이가 구비될 수 있다.

디스플레이와 터치 동작을 감지하는 센서(이하 터치센서)가 상호 레이어 구조를 이루는 경우(이하 터치스크린)에 디스플레이는 출력장치 이외에 입력장치로도 사용될 수 있다. 터치센서는 예컨대, 터치필름, 터치시트, 터치패드 등의 형태를 가질 수 있다.

또한, 터치센서는 디스플레이의 특정 부위에 가해진 압력 또는 디스플레이의 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다.

터치센서는 터치되는 위치 및 면적뿐만 아니라, 터치시의 압력까지도 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 터치센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호는 터치제어기(미도시)로 보내질 수 있다.

터치제어기는 신호를 처리한 다음 대응하는 데이터를 냉장고제어부(100)에 전송할 수 있다. 이로써, 냉장고제어부(100)는 디스플레이의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다.

냉장고 통신부(104)는 냉장고(1)와 외부의 유무선 통신시스템 간 유무선 통신을 수행할 수 있고, 또한, 냉장고(1)의 내부에 위치한 네트워크와의 유무선 통신을 수행할 수도 있다.

이를 위해, 냉장고 통신부(104)는 유무선 통신을 수행하기 위한 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다.

예를 들면, 냉장고 통신부(104)는 방송 수신모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈 및 위치 정보 모듈 등을 포함할 수 있다.

특히, 본 실시예에서 통신부(104)는 압축기제어부(200)와 양방향 통신을 처리할 수 있다. 예컨대, 냉장고제어부(100)는 냉장고 통신부(104)를 통해 압축기제어부(200)로 압축기(20)의 운전모드 지령값을 전송하고, 반대로 압축기제어부(200)로부터 압축기(20)의 현재 운전모드 검출값을 수신할 수 있다.

냉장고 통신부(104)에 포함된 무선인터넷 모듈은 무선인터넷 접속을 위한 모듈을 포함하며, 무선인터넷 모듈은 냉장고(1)에 내장되거나 외장될 수 있다.

무선인터넷 기술은 예를 들어 무선랜(Wireless LAN:WLAN), 와이파이(Wi-Fi), 와이브로(Wireless Broadband:Wibro), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access:Wimax) 등이 이용될 수 있다.

냉장고 통신부(104)에 포함된 통신모듈은 근거리 통신을 위한 모듈을 포함할 수 있다. 근거리 통신모듈은 예를 들어 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), 근거리 무선 통신(NFC), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), RFID(Radio Frequency Identification), UWB(Ultra Wideband) 등이 이용될 수 있다.

냉장고 통신부(104)에 포함된 위치정보모듈은 냉장고(1)의 위치를 확인하거나 얻기 위한 모듈이다. 일례로, GPS(Global Position System) 모듈이 있다. GPS 모듈은 복수 개의 인공위성으로부터 위치정보를 수신할 수 있다.

여기서, 위치정보는 위도 및 경도로 표시되는 좌표 정보를 포함할 수 있다. 예컨대, GPS 모듈은, 3개 이상의 위성으로부터 정확한 시간과 거리를 측정하여 3개의 각각 다른 거리를 삼각측정법에 따라서 현 위치를 정확히 계산할 수 있다.

3개의 위성으로부터 거리와 시간 정보를 얻고 1개 위성으로 오차를 수정하는 방법이 사용될 수 있다. 특히, GPS 모듈은 위성으로부터 수신한 위치 정보로부터, 위도, 경도, 고도의 위치뿐만 아니라 3차원의 속도 정보와 함께 정확한 시간까지 얻을 수 있다.

냉장고 통신부(104)는 사용자로부터 데이터를 수신할 수도 있고, 냉장고제어부(100)에서 처리된 정보와, 센싱부에서 감지된 정보 등을 외부장치로 전송할 수도 있다.

이러한 센싱부는 냉장고(1)의 저장실의 내부 또는 외부 온도, 냉장고 도어나 홈 바의 열림/닫힘 등을 감지할 수 있다. 구체적으로, 센싱부는 증발기의 유입구 및 증발기의 유출구 중 적어도 하나의 온도를 감지하기 위한 센서를 포함할 수 있다.

또한, 센싱부는 냉장고의 냉장실 내부의 일면에 부착된 적어도 하나의 센서, 냉동실 내부의 일면에 부착된 적어도 하나의 센서, 외기 온도를 감지하기 위해 냉장고 외벽면 중 일면에 부착된 적어도 하나의 센서를 포함할 수도 있다.

아울러, 센싱부는 압축기의 구동여부, 압축기의 냉력값을 감지하기 위한 센서를 포함할 수도 있다. 센싱부에서 감시된 정보는 냉장고제어부(100)로 전달될 수 있다.

냉각팬(21)은 압축기(20)를 냉각시키기 위한 장치로서 온/오프 제어될 수 있다. 또한, 냉각팬(21)에는 고내에 냉기를 공급하기 위한 팬, 냉매 싸이클의 응축기를 통과하는 냉매를 방열시키기 위한 방열용 팬 등을 포함할 수 있다.

압축기(20)를 냉각시키기 위한 냉각팬(C-Fan)(21)은 압축기(20)의 냉각시에 온(ON)되고, 응축기의 응축수를 제거할 때는 오프(OFF)될 수 있다.

냉각팬(21)이 온(ON)된다는 것은 냉각팬(21)을 구성하는 다수의 블레이드가 회전축을 중심으로 회전한다는 것을 의미하며, 이로써 외부의 공기를 기계실(17)의 내부로 공급하여 압축기(20)를 냉각시킬 수 있도록 한다.

또한, 냉각팬(21)이 오프(OFF)된다는 것은 다수의 블레이드가 회전을 정지한다는 것을 의미한다.

이러한 냉각팬(21)의 온/오프 제어 또는 블레이드의 회전수(RPM) 제어는 냉장고제어부(100)에 의해 수행될 수 있다.

메모리(105)는 냉장고(1)와 관련된 각종 정보들, 예컨대 냉장고 구동을 위한 프로그램, 냉장고 구동을 위해 설정된 정보, 냉장고 어플리케이션, 냉장고 상태 정보, 레시피 정보, 냉장고에 보관 중인 식재료 정보, 사용자 정보, 멀티미디어 콘텐츠 등을 저장하고, 또한 이러한 정보를 시각적으로 표현하기 위한 아이콘이나 그래픽 데이터를 포함할 수 있다.

아울러, 메모리(105)는 압축기 냉력과 관련된 데이터를 저장할 수 있다. 예컨대, 압축기 냉력과 관련된 데이터는 냉장고의 최초 운전시 초기 냉력과 관련된 데이터 및 압축기의 운전 재개시 초기 냉력과 관련된 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 메모리(105)는 압축기(20)의 운전모드와 관련된 데이터를 저장할 수도 있다. 예컨대, 압축기(20)의 운전모드 지령값과 운전모드 검출값과 관련된 데이터를 저장할 수도 있다.

또한, 메모리(105)는 냉장고가 설치된 곳에 대한 위치 정보, 위치를 수집하고자 하는 하나 이상의 단말에 대한 정보 및 서버에 대한 연결 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.

구체적으로, 메모리(105)는 복수의 단말이 등록되어 있는 경우 마스터나 슬레이브와 같은 우선권에 대한 정보도 단말에 대한 정보에 함께 저장할 수도 있다.

냉장고제어부(100)는 통상적으로 냉장고 본체의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예컨대, 냉장고제어부(100)는 냉동운전, 냉장운전, 휴지운전, 최대출력운전 등을 위한 관련된 제어 및 처리를 수행한다.

사용자의 요청 및/또는 설정된 조건에 따라 냉장고를 구성하는 각 구성 요소를 제어하는데, 제어 동작, 환경 설정 또는 실행되는 프로세스 등에 필요한 데이터를 저장하기 위한 공간을 제공하는 시스템 메모리(미도시)를 내장할 수 있고, 펌웨어 등의 명령 코드들을 실행함으로써 상기 냉장고의 하드웨어 자원의 구동, 해당 자원과의 적절한 신호 및/또는 정보 교환을 수행하기 위한 운영 시스템(미도시)을 포함할 수 있다.

또한, 냉장고제어부(100)는 압축기(20)의 운전을 위한 운전모드 지령값을 통신부(104)를 통해 압축기제어부(200)로 전송할 수 있고, 압축기제어부(200)로부터 압축기(20)의 현재 운전상태에 대응하는 운전모드 검출값을 수신할 수 있다.

본 실시예에서 냉장고제어부(100)는 냉각팬(21)의 온/오프 제어에 따라 운전모드 지령값을 설정 및 변경할 수 있다. 즉, 냉장고제어부(100)는 냉각팬(21)이 오프 상태에서 온 상태로 전환되면 운전모드 지령값을 변경할 수 있다.

상세히, 냉장고제어부(100)는 압축기제어부(200)로 운전모드 지령값을 전송하는 중에 냉각팬(21)이 오프에서 온으로 전환된 것이 감지되면 현재 전송중인 운전모드 지령값을 변경하고, 그 변경된 운전모드 지령값을 압축기제어부(200)로 전송할 수 있다.

냉각팬(21)의 온/오프는 리니어 압축기(20)의 부하변동을 야기할 수 있다. 즉, 냉각팬(21)이 온되면 리니어 압축기(20) 및 그 주변의 온도가 하강하므로 리니어 압축기(20)의 부하는 감소할 수 있다. 반대로 냉각팬(21)이 오프되면 리니어 압축기(20) 및 그 주변의 온도는 상승하므로 리니어 압축기(20)의 부하는 상승할 수 있다.

리니어 압축기(20)의 부하가 변동되면 리니어 압축기(20)의 실린더 내 피스톤의 스트로크가 변동할 수 있고 피스톤이 실린더의 토출밸브에 충돌할 수 있다.

따라서, 리니어 압축기(20)의 기구부의 충돌을 방지하기 위해 운전모드의 변경이 필요할 수 있다. 이에 냉장고제어부(100)는 변동되는 피스톤의 스트로크를 조정하기 위해 운전모드를 변경할 필요가 있으며, 이를 위해 운전모드 지령값을 변경하여 리니어 압축기(20)로 전송할 수 있다.

나아가, 냉장고제어부(100)는 압축기제어부(200)로부터 피드백되어 수신되는 운전모드 검출값을 이용하여 운전모드 지령값을 변경하여 압축기제어부(200)로 전송할 수도 있다.

구체적으로, 냉장고제어부(100)는 압축기제어부(200)로부터 설정시간 동안 설정횟수 이상으로 운전모드 검출값이 수신되면, 그 수신된 운전모드 검출값으로 운전모드 지령값을 변경할 수 있다.

또는, 냉장고제어부(100)는 압축기제어부(200)로부터 수신된 운전모드 검출값이 설정횟수 이상 누적되면, 그 수신된 운전모드 검출값으로 운전모드 지령값을 변경할 수도 있다.

이때, 냉장고제어부(100)는 압축기제어부(200)로부터 운전모드 지령값과 다른 운전모드 검출값이 수신되는 경우에 운전모드 지령값을 변경하여 압축기제어부(200)로 변경된 운전모드 지령값을 전송할 수 있다.

압축기제어부(200)는 전원부(31)로부터 전원을 공급받아 구동부(32)와 리니어 모터(32)를 동작시킬 수 있다.

전원부(31)는 구동부(32), 리니어 압축기(20) 및 압축기제어부(200)를 비롯하여 압축기(20)와 관련된 모듈 전체에 전원을 공급할 수 있다.

리니어 압축기(20)는 응축기와 증발기와 함께 냉매 싸이클을 형성할 수 있다. 냉매 싸이클은 하나의 냉장고에 복수 개 형성될 수 있고 복수로 형성된 냉매 싸이클마다 리니어 압축기(20)가 포함될 수도 있다.

물론, 하나의 리니어 압축기가 복수의 냉매 싸이클에 공통적으로 이용될 수도 있다. 이러한 냉매 싸이클은 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

리니어 압축기(20)는 리니어 모터(22)에 의해 구동될 수 있으며, 이러한 리니어 모터(22)는 직선형의 구동력을 발생시킬 수 있다.

리니어 모터(22)는 구동부(32)를 통해 입력전력을 공급받을 수 있다.

예컨대, 구동부(32)는 인버터를 포함할 수 있다. 인버터는 풀-브릿지 형태의 인버터 모듈로 형성될 수 있다.

풀-브릿지 형태의 인버터 모듈은 복수의 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 인버터는 네 개의 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 또한, 풀-브릿지 형태의 인버터 모듈은 네 개의 스위칭소자 각각에 병렬로 연결되는 프리휠인 다이오드를 더 포함할 수 있다.

스위칭소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET 및 BJT 중 적어도 어느 하나의 소자일 수 있다.

한편, 압축기제어부(200)는 제어신호를 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 생성할 수 있으며, PWM 방식으로 생성된 제어신호를 구동부(32)에 출력할 수 있다.

구체적으로, 리니어 모터(22)의 모터전류가 흐르는 방향을 설정하기 위하여 압축기제어부(200)는 복수의 스위치 중 일부를 턴-온(turn-on)하고, 나머지를 턴-오프(turn-off)할 수 있다.

아울러, 압축기제어부(200)는 리니어 모터(22)를 구동하기 위한 제어신호의 펄스 폭을 변조하기 위해서 두 종류의 신호를 이용할 수 있다.

두 종류의 신호 중 하나는 캐리어 신호(carrier signal)이고, 다른 하나는 기준 신호(reference signal)일 수 있다.

이때, 캐리어 신호는 삼각파로 형성될 수 있으며, 정현파 형태의 기준 신호는 상기 인버터를 제어하기 위한 지령치의 역할을 할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 기준 신호는 사인 테이블(sin table) 기반하에 일정한 주파수로 출력되는 테이블 전압일 수 있다. 즉, 주기적인 이산 시간 영역에서의 정현파 파형일 수 있다. 따라서, 압축기제어부(200)는 기준 신호의 크기, 모양 및 DC 평균값(또는 DC 오프셋값)을 조절하여 리니어 모터(22)를 제어할 수 있다.

따라서, 압축기제어부(200)는 기준 신호가 캐리어 신호보다 크면 스위칭 소자가 턴-온되고, 반대의 경우 턴-오프되도록 하는 제어 신호를 생성할 수 있다.

여기서, 압축기제어부(200)가 기준 신호 또는 전압 지령치를 증가시키면, 기준 신호가 캐리어 신호보다 큰 부분이 증가되어 스위칭 소자의 턴-온 시간이 증가하게 되고, 이로 인해 리니어 모터(22)에 인가되는 모터전압 또는 모터전류의 크기도 증가하게 된다.

센싱부(33)은 리니어 모터(22)의 모터전류 및 모터전압을 검출할 수 있다. 이를 위해 센싱부(33)는 리니어 모터(22)의 모터전압을 검출하는 전압검출부(331)와 리니어 모터(22)의 모터전류를 검출하는 전류검출부(332)를 포함할 수 있다.

전압검출부(331)와, 전류검출부(332) 및 압축기제어부(200)는 하나의 제어부(controller)의 형태(또는 one-chip화)로 구현될 수도 있다.

센싱부(33)에 의해 검출된 모터전압 및 모터전류와 관련된 정보는 압축기제어부(200)에 전달될 수 있다.

압축기제어부(200)의 스트로크 산출부(201)에서는 전압검출부(331)와 전류검출부(332)에서 검출된 모터전압과 모터전류를 기초로 스트로크를 산출할 수 있다.

이러한 스트로크 산출부(201)는 전압검출부(331)에서 검출된 모터전압과, 전류검출부(332)에서 검출된 모터전류와 관련된 정보를 수신하며, 이와 같이 수신된 정보를 이용하여 리니어 모터(22)의 스트로크와 관련된 정보를 검출할 수 있다.

본 실시예에서 스크로크(stroke)는 리니어 모터(22)에 의한 피스톤의 위치변화를 나타내는 피스톤의 행정거리를 의미할 수 있다.

압축기제어부(200)는 상기와 같이 산출된 스트로크를 설정된 스트로크 지령치와 비교하여 비교결과에 따라 스위칭 제어신호를 출력할 수 있다.

즉, 압축기제어부(200)는 산출된 스트로크가 설정된 스트로크 지령치보다 작으면 스위칭소자의 턴-온 주기를 길게 하는 스위칭 제어신호를 출력함으로써 리니어 모터(22)에 인가되는 모터전압을 증가시킬 수 있다.

또한, 압축기제어부(200)의 위상차 산출부(202)는 산출된 스트로크의 위상과 모터전류의 위상 간의 위상차(θ)를 산출할 수 있다.

이를 위해, 위상차 산출부(202)는 모터전압과 모터전류의 위상차를 산출하고 이러한 위상차를 이용하여 스트로크의 위상를 산출할 수 있다. 또한, 이러한 위상차 산출부(202)는 모터전류의 위상과 스트로크의 위상 사이의 위상차(θ)를 산출하는 것이다.

또는, 다른 실시예에서 위상차 산출부(202)는 모터전압의 위상과 스트로크의 위상 간의 위상차를 산출할 수도 있다.

또한, 압축기제어부(200)의 전력 산출부(203)은 모터전류 또는 모터전압을 이용하여 압축기(20)의 전력을 산출할 수 있다.

운전모드 검출값 산출부(204)는 압축기(20)의 운전에 대응하는 운전모드 검출값을 산출할 수 있다. 운전모드 검출값은 압축기(20)의 운전에 따른 운전상태를 지시하는 수치로서, 다수의 운전모드별로 각각 할당되는 값이 될 수 있다. 이러한 운전모드 검출값은 [운전모드 검출값 = 전력/위상차(θ)]로 계산될 수 있다.

본 실시예에서 압축기(20)의 운전모드 검출값은 냉장고제어부(100)에서 압축기제어부(200)로 전송되는 운전모드 지령값에 대응하여 압축기(20)가 운전하는 중에, 부하의 변동과 같은 내,외부 요인에 의해 운전상태가 변하는 경우 그 운전상태를 나타내는 운전모드 검출값을 산출함으로써 해당 운전상태를 확인할 수 있다.

여기서, 스트로크 산출부(201), 위상차 산출부(202), 전력 산출부(203) 및 운전모드 검출값 산출부(204)는 각각 독립적인 모듈로 형성될 수도 있으며, 다른 실시예에서 하나의 모듈로 구현될 수도 있다.

한편, 스트로크 산출부(201), 위상차 산출부(202), 전력 산출부(203) 및 운전모드 검출값 산출부(204)는 실질적으로 압축기제어부(200)에 대응되는 구성 요소일 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 제1운전모드를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 상기 압축기의 제2운전모드를 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 피스톤(24)은 시간에 따라 실린더(23) 내에서 ① 내지 ④의 순서대로 직선 왕복 운동할 수 있다.

①에서는 피스톤(24)이 왕복 운동 중 실린더(23)의 중앙부에서 상부(top)으로 이동하며, ②와 같이 피스톤(24)이 최상부인 상사점(TDC: Top Dead Center)에 도달할 수 있다.

피스톤(24)이 TDC에 도달하면 토출밸브(25)과의 충돌이 발생할 수 있다. 이러한 충돌에 의해 토출밸브(25)가 실린더(23)로부터 일시적으로 이격될 수 있다.

이후, ③에서와 같이 피스톤(24)은 다시 아래로 이동하며, ④와 같이 최하부인 하사점(BDC: Bottom Dead Center)에 도달할 수 있다.

이와 같이, 피스톤(24)이 BDC와 TDC까지 도달하면서 직선 왕복 이동하는 운전모드를 TDC 운전모드(이하, 제1운전모드)라 한다.

이러한 제1운전모드는 상술한 바와 같이 피스톤(24)이 실린더(23) 내에서 최상부인 TDC와 최하부인 BDC 사이를 왕복이동하므로 최대 스트로크가 형성되며 최대 냉력을 만들 수 있다.

도 6은 다른 운전모드의 예를 도시한다. 도 6에서 ①'에서는 피스톤(24)이 왕복 운동 중 실린더(23)의 중앙부에서 상부(top)으로 이동하며, ②'와 같이 피스톤(24)이 TDC 보다 아래의 위치까지만 이동한다.

그리고, ③'에서와 같이 피스톤(24)은 다시 아래로 이동하며, ④'와 같이 최하부인 BDC보다 위의 위치까지만 이동한다.

이와 같이, 피스톤(24)이 BDC와 TDC까지 도달하면서 직선 왕복 이동하는 제1운전모드와는 달리, 피스톤(24)이 TDC지점의 약간 아래 지점과 BDC지점의 약간 위 지점 사이를 직선 왕복 이동하는 운전모드를 냉력가변운전모드(이하, 제2운전모드)라 한다.

이러한 제2운전모드에서는 피스톤(24)의 직선 왕복 이동시 피스톤(24)의 최종위치를 변경할 수 있다. 이러한 피스톤(24)의 변경을 통해 스트로크의 크기를 조정할 수 있고, 이에 따라서 냉력을 가변할 수 있다.

따라서, 제2운전모드에서는 피스톤(24)의 스트로크를 조정함으로써 냉력가변이 가능할 수 있다. 피스톤(24)의 스트로크 조정은 리니어 모터(22)로 인가되는 모터전류 및 모터전압의 제어를 통해 구현이 가능할 수 있다.

제1운전모드에서 최대 냉력을 만들 수 있는 있지만, 제2운전모드에서는 최대 냉력보다 작은 냉력을 만들 수 있다. 또한, 제1운전모드에서 만들 수 있는 최대 냉력은 고정되지만, 제2운전모드에서 만들 수 있는 냉력은 가변이 가능할 수 있다.

이러한 냉력의 가변은 냉장고에서 필요로 하는 냉력에 맞는 운전모드로 조정할 수도 있다. 예컨대 부하 변동에 의해 최대 냉력이 아니라 그 보다 적은 냉력이 필요한 경우 그에 맞는 운전모드로 변경할 수도 있다.

따라서, 제1운전모드에서는 모터전류(im)와 스트로크(x) 간의 위상차(θ)가 실질적으로 고정되지만, 제2운전모드에서는 모터전류(im)와 스트로크(x) 간의 위상차(θ)가 변할 수 있다.

또한, 제2운전모드에서는 압축기(20)의 전력은 기준전력을 추종할 수 있으며, 부하변동에 의해 기준전력이 증가하면 압축기(20)의 전력이 증가하고, 이에 따라 스트로크 및 위상이 증가하여 운전모드 검출값이 변경될 수 있다.

이 경우, 제2운전모드를 제1운전모드로 변경하지 않으면 피스톤(24)이 계속 토출밸브(25)를 강하게 충돌하는 문제가 발생할 수 있다. 이에 따라 충돌을 회피하는 방안이 필요하다.

또한, 제1운전모드에서 피스톤(24)이 TDC 지점까지 이동할 때 부하가 감소하면 피스톤(24)은 일시적으로 TDC 이상으로 이동하여 피스톤(24)이 토출밸브(25)에 충돌하는 현상이 발생할 수 있다. 이에 따라 충돌을 회피하는 방인도 필요하다.

한편, 압축기(20)는 부하의 변동에 따라 운전모드가 변경될 수 있다. 부하가 변동하면 압축기(20)의 전력이 변동하게 되고, 전력의 변동은 냉력의 변동을 초래할 수 있다. 필요한 냉력에 따라 운전모드를 변경할 수 있다.

예를 들어, 부하의 변동에 따라 최대 냉력이 필요한 경우는 제1운전모드로 변경할 수 있고, 최대 냉력보다 낮은 냉력이 필요한 경우는 제2운전모드로 변경할 수 있다.

이러한 부하의 변동은 다양한 원인이 있을 수 있다. 일례로 압축기(20)를 냉각시키는 냉각팬(21)이 오프되는 경우에 부하의 변동이 크게 발생될 수 있다.

이에 따라, 본 실시예에서는 냉장고제어부(100)는 냉각팬(21)이 오프 상태에서 온 상태로 전환되는 것을 감지하면, 부하가 순간적으로 급격히 감소하므로 해당 부하에 맞는 운전모드로 전환할 수 있다. 따라서, 현재의 운전모드 지령값을 변경하여 압축기제어부(200)로 전송할 수 있다.

즉, 냉각팬(21)이 오프된 상태에서는 부하가 증가하므로 냉장고제어부(100)는 최대 냉력을 만들기 위해 리니어 압축기(20)가 제1운전모드로 운전하도록 압축기제어부(200)로 제1운전모드에 대응하는 운전모드 지령값을 출력할 수 있다.

이때, 냉각팬(21)이 온 상태로 전환되면 부하가 감소하므로 냉장고젱부(100)는 최대 냉력보다 작은 냉력을 만들기 위해 리니어 압축기(20)가 제2운전모드로 운전하도록 압축기제어부(200)로 제2운전모드에 대응하는 운전모드 지령값을 출력할 수 있다.

물론, 냉각팬(21)이 온 상태에서 오프 상태로 전환되는 반대의 경우가 가능하다 할 것이다.

한편, 압축기제어부(200)는 리니어 압축기(20)의 현재 운전상태를 검출할 수 있고, 검출된 운전상태를 냉장고제어부(100)로 전송할 수 있다. 리니어 압축기(20)의 운전상태를 검출하기 위해 압축기제어부(200)는 운전모드 검출값을 산출할 수 있다.

이러한 운전상태는 부하의 변동에 따라 피스톤의 스트로크가 변동되기 때문에 발생하는 것으로서 압축기제어부(200)는 이러한 운전상태를 검출하여 냉장고제어부(100)로 통보하는 것이다.

이때, 냉장고제어부(100)는 압축기제어부(200)로부터 수신된 운전모드 검출값으로 운전모드 지령값을 변경하여 압축기제어부(200)로 변경된 운전모드 지령값을 전송함으로써, 압축기제어부(200)가 변경된 운전모드 지령값을 수신하여 리니어 압축기(20)를 구동할 수 있다.

또한, 부하의 변동에 따라 제1운전모드에서 제2운전모드로 변경할 수 있고, 반대의 경우도 가능하다.

나아가, 압축기(20)가 제1운전모드로 운전중에 일시적인 부하 변동의 상황에 따라 피스톤(24)이 TDC지점 이상으로 이동하는 경우가 발생할 수 있다.

여기서 피스톤(24)이 TDC지점 이상으로 이동하는 것을 TDC 탑오버(top over)라 한다.

그리고, 제1운전모드(TDC 운전모드)에서 TDC 탑오버가 발생하게 되면 TDC지점을 찾기 위해 피스톤(24)이 TDC 지점으로 이동할 수 있다.

이와 같이 피스톤(24)이 TDC 지점을 찾기 위해 이동하는 것을 TDC 탐색이라 한다. TDC 탐색은 제1운전모드에서 안정화를 위해 TDC 지점을 다시 찾도록 하는 과정이 될 수 있다.

만약, TDC 탑오버 및 TDC 탐색 특성이 지속적으로 발생한다면 피스톤(24)이 토출밸브(25)에 계속 충돌하는 현상이 발생하므로, 이를 보호하기 위한 방안이 필요하다.

예컨대, 제1운전모드 중에 TDC 탑오버가 지속적으로 발생한다면, 제2운전모드로 전환하는 것이 바람직하다. 제2운전모드로 전환하면 스트로크 및 냉력에 의한 마진으로 TDC 탑오버의 발생을 방지할 수 있다.

본 실시예에서 압축기제어부(200)는 압축기(20)의 제1운전모드로 운전 중에 산출된 스트로크를 이용하여 TDC 탑오버(top over) 또는 TDC 탐색 특성으로 인해 피스톤(24)이 TDC 지점 이상으로 이동하는지를 판단하고, TDC 탑오버 또는 TDC 탐색 특성으로 판단되면 제2운전모드로 변경할 수 있다.

이때, 피스톤(24)이 TDC 탑오버 또는 TDC 탐색 특성은 압축기제어부(200)에서 운전모드 검출값에 의해 파악될 수 있고, 운전모드 검출값은 냉장고제어부(100)로 전송할 수 있다.

이에, 냉장고제어부(100)는 압축기제어부(200)로부터 운전모드 지령값과 다른 운전모드 검출값이 수신되면 운전모드 지령값을 변경하여 압축기제어부(200)로 다시 전송할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 운전모드 지령치에 대한 운전상태를 설명하는 일 도면이다.

본 실시예에서 압축기(20)는 다수 개의 운전모드로 운전될 수 있다. 이러한 운전모드는 냉장고제어부(100)에서 압축기제어부(200)로 전달되는 운전모드 지령값에 의해 결정될 수 있다.

예컨대, 압축기(20)의 초기기동 상태에서는 운전모드 지령값은 50으로 설정될 수 있다. 냉력가변운전(제2운전모드)은 60, TDC 탑오버(top over)는 85, TDC 탐색은 93, TDC 운전(제1운전모드)는 101로 설정될 수 있다.

TDC 탐색은 피스톤(24)이 TDC 지점을 찾기 위한 과정으로서, 모터전류 및 모터전압의 위상차를 이용하여 피스톤(24)의 스크로크를 산출함으로써 TDC 탐색이 확인될 수 있다.

운전모드 지령값의 수치는 일례로 설정한 것이며, 물론 다른 수치로 조정될 수 있다. 또한, 운전모드 지령값의 항목은 압축기(20)의 운전상태 또는 피스톤의 이동위치 등에 따라 더 세분화하여 구분할 수도 있다.

본 실시예에서는 일례로 냉장고제어부(100)에서 압축기제어부(200)에 운전모드 지령값으로 50을 출력하면 압축기제어부(200)는 압축기(20)를 초기기동시킬 수 있다.

또한, 냉장고제어부(100)에서 압축기제어부(200)에 운전모드 지령값으로 60을 출력하면 압축기제어부(200)는 압축기(20)를 제2운전모드(냉력가변운전)로 운전할 수 있다.

또한, 냉장고제어부(100)에서 압축기제어부(200)에 운전모드 지령값으로 101을 출력하면 압축기제어부(200)는 압축기(20)를 제2운전모드(TDC운전)로 운전할 수 있다.

반대로, 압축기제어부(200)는 현재 압축기(20)의 운전상태에 대응하는 운전모드 검출값을 산출하여 냉장고제어부(100)로 피드백할 수 있다.

구체적으로, 압축기제어부(200)는 냉장고제어부(100)로부터 출력된 운전모드 지령값에 대응하는 운전모드로 압축기(20)를 운전하면서, 압축기(20)의 현재 운전상태를 파악할 수 있다.

이러한 운전상태를 파악하기 위해 압축기제어부(200)는 운전상태에 대응하는 운전모드 검출값을 산출할 수 있다. 이어, 압축기제어부(200)는 산출된 운전모드 검출값을 냉장고제어부(100)로 전달할 수 있다.

예컨대, 운전모드 검출값이 85이면 리니어 압축기(20)는 TDC 탑오버 특성이 나타난다는 것이고, 운전모드 검출값이 93이면 리니어 압축기(20)는 TDC 탐색 특성이 나타난다는 것이다.

TDC 탑오버 및 TDC 탐색 특성이 나타난다는 것은 피스톤(24)이 TDC 지점 이상으로 이동하여 토출밸브(25)에 충돌한다는 것이므로, 이러한 충돌을 방지하기 위해 운전모드의 변경이 필요할 수 있다.

이에 따라서, 냉장고제어부(100)는 압축기제어부(200)로부터 전달된 운전모드 검출값을 근거로 운전모드 지령값을 재조정할 수 있다.

구체적으로, 본 실시예에서는, 냉장고제어부(100)는 압축기제어부(200)로부터 운전모드 지령값과 다른 운전모드 검출값이 수신되면 운전모드 지령값을 변경할 수 있다.

그리고, 냉장고제어부(100)는 압축기제어부(200)로 변경된 운전모드 지령값을 다시 전송할 수 있다. 이로써, 압축기제어부(200)는 변경된 운전모드 지령값에 따라 압축기(20)를 운전함으로써 운전모드를 변경할 수 있다.

이러한 운전모드의 변경을 통하여 예컨대 압축기(20)의 피스톤(24)이 토출밸브(25)에 충돌하는 것을 방지할 수 있다.

일례로, 제1운전모드 중에 갑작스런 부하의 변동에 의해 피스톤(24)이 토출밸브(25)에 충돌한다면 제2운전모드로 변경하는 것이 좋다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 운전상태에 대한 운전모드 지령값과 스트로크 변화를 나타낸 도면이고, 도 9는 상기 압축기의 운전상태의 일례를 나타낸 도면이다.

본 실시예에서 압축기(20)의 운전모드 지령값이 50이면 압축기(20)가 초기 기동하는 상태이며 피스톤(24)의 스트로크는 점차 증가할 수 있다.

압축기(20)의 운전모드 지령값이 80이면 압축기(20)은 제2운전모드로 운전되며 스트로크는 일정하게 유지될 수 있다. 물론, 제2운전모드에서도 필요한 냉력에 따라 스트로크가 변할 수도 있다.

도면에는 일정한 냉력을 내기 위해 피스톤(24)이 실린더(23) 내에서 일정하 거리로 왕복이동하므로 스트로크가 일정하게 유지될 수 있다.

한편, 운전모드 지령값이 80임에도 불구하고 운전모드 검출값이 85가 되면 피스톤(24)은 TDC 탑오버가 되어 스트로크는 증가할 수 있다. 왜냐하면, 제2운전모드에서는 피스톤(24)이 일정한 거리를 왕복이동하므로 스크로크가 일정하게 유지되지만, TDC 탑오버가 되면 피스톤(24)이 TDC까지 이동하게 되므로 이동거리가 증가하여 스트로크가 증가하는 것이다.

압축기(20)의 운전모드 지령값이 101이면 압축기(20)은 제1운전모드로 운전되며 스트로크는 일정하게 유지될 수 있다.

한편, 운전모드 지령값이 101임에도 불구하고 운전모드 검출값이 85 또는 93이면, 부하가 급격히 감소하였다는 것을 의미하고 피스톤(24)이 토출밸브(25)에 충돌할 수 있다.

도 9에는 예컨대 제1운전모드 중에 TDC 탑오버 또는 TDC 탐색 특성이 발생하는 예를 도시하고 있다. (a)는 냉각팬(21)이 오프된 상태에서 리니어 압축기(20)가 제1운전모드로 운전중이므로 압축기제어부(200)는 101의 운전모드 검출값을 산출할 수 있다.

이때, (b)와 같이 피스톤(24)이 TDC 탑오버가 되면 압축기제어부(200)는 85의 운전모드 검출값을 산출할 수 있고, 제1운전모드에서 TDC 탑오버 시 TDC 탐색이 진행될 수 있으므로 압축기제어부(200)는 93의 운전모드 검출값을 산출할 수 있다.

따라서, 제1운전모드에서 예컨대 부하의 변동 등에 의해 피스톤(24)이 TDC 탑오버 또는 TDC 탐색이 진행되면 피스톤(24)이 토출밸브(25)에 충돌할 수 있으며, 이러한 충돌이 일정시간 이상 계속된다면 피스톤(24)과 토출밸브(25)에 손상이 발생할 수 있고, 충돌음으로 인해 소음이 발생할 수 있다. 이러한 경우 운전모드를 변경하여 충돌을 방지할 필요가 있다.

이하에서 본 실시예에서 제1운전모드 중에 운전모드의 변경에 대하여 구체적으로 설명한다.

상술한 바와 같이 냉각팬(C-Fan)(21)은 온(ON)과 오프(OFF)를 반복하여 동작할 수 있다. 즉, 리니어 압축기(21)를 냉각시킬 때 온되고 응축기의 응축수를 제거할 때는 오프시킬 수 있다.

최대 냉력을 낼 수 있는 제1운전모드(TDC 운전모드)로 리니어 압축기(20)의 운전 중에 냉각팬(21)이 오프에서 온으로 전환되면 부하가 순간적으로 급격히 감소하므로 피스톤(24)은 TDC지점을 지나 토출밸브(25)에 충돌하게 된다.

즉, 리니어 압축기(20)는 TDC 탑오버의 운전상태가 되고, 이 경우 압축기제어부(200)에서는 85의 운전모드 검출값을 85가 될 수 있다.

하지만, 제1운전모드에서 운전 중이므로 냉장고제어부(100)에서는 압축기제어부(200)로 전송하는 운전모드 지령값은 101(TDC 운전)이므로 압축기제어부(200)는 리니어 압축기(20)의 운전모드를 TDC 운전모드로 계속 유지할 수 있다.

따라서, 냉각팬(21)이 오프에서 온으로 전환되어 부하변동에 따라 일시적으로 피스톤(24)이 TDC 탑오버 상태가 되지만, 현재 TDC 운전모드이므로 다시 TDC 운전을 위해 TDC 지점을 찾는 과정이 수행될 수 있다.

즉, 본 실시예에서 이러한 리니어 압축기(20)가 TDC 탐색이 진행될 수 있다. TDC 탐색은 운전모드 검출값은 93으로 설정될 수 있다.

피스톤(24)이 토출밸브(25)와 충돌하는 상태인 TDC 탑오버 또는 TDC 탐색 상태에서, 피스톤(24)의 스트로크는 계속 증가하여 피스톤(24)이 토출밸브(25)와 충돌하는 현상이 계속 발생할 수 있다. 이에, 운전모드를 TDC 운전모드(제1운전모드)에서 냉력가변운전모드(제2운전모드)로 변경할 필요가 있다.

이에, 상기와 같이 리니어 압축기(20)가 TDC 운전모드로 운전되고 있는 중에 냉각팬(21)이 오프에서 온으로 전환됨에 따라 피스톤(24)이 토출밸브(25)와 충돌하는 것을 방지하기 위하여, 냉장고제어부(100)는 냉각팬(21)이 오프에서 온으로 전환되는 것을 감지하면 운전모드를 TDC 운전모드(제1운전모드)에서 냉력가변운전모드(제2운전모드)로 전환하는 것이다.

이는 피스톤(24)의 스트로크를 줄여 TDC보나 낮은 지점까지만 왕복운동하도록 하기 위한 것으로서, 피스톤이 TDC지점까지 이동하지 않게 하여 토출밸브(25)와의 충돌을 방지하기 위한 것이다.

이를 위해, 냉장고제어부(100)는 운전모드 지령값을 101에서 80으로 변경하여 압축기제어부(200)로 전송할 수 있다.

이에 따라, 압축기제어부(200)는 냉장고제어부(100)로부터 전달되는 운전모드 지령값 80을 수신하면 리니어 압축기(20)의 운전모드를 TDC 운전에서 냉력가변운전으로 전환할 수 있다.

한편, 압축기제어부(200)는 리니어 압축기(20)의 운전중에 운전상태를 나타내는 운전모드 검출값을 산출하여 냉장고제어부(100)로 전송할 수 있다.

리니어 압축기(20)는 냉각팬(21)의 온/오프에 따른 부하의 변동에 적응하여 해당 부하에 맞게 운전상태 변화가 일시적으로 발생할 수 있다. 따라서, 압축기제어부(200)에서 검출되는 운전모드 검출값은 현재 부하에 맞게 운전상태의 변화가 발생한다는 것을 의미할 수 있다.

냉장고제어부(100)는 압축기제어부(200)에서 수신되는 운전모드 검출값을 수신하게 되면, 현재 부하에 맞게 운전상태의 변화가 발생한 것으로 파악하여, 해당 부하에 맞는 운전모드 지령값을 설정하여 압축기제어부(200)로 전송할 수 있는 것이다.

즉, 냉장고제어부(100)는 압축기제어부(200)로 전송하는 운전모드 지령값과 다른 운전모드 검출값이 압축기제어부(200)로부터 수신되면 운전모드 지령값을 변경하여 리니어 압축기(200)로 전송할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고제어부와 압축기제어부의 신호 흐름을 설명하는 도면이다.

도 10을 참조하면, 냉장고제어부(100)는 냉각팬(21)이 오프된 상태인지를 판단하고(S10), 오프된 상태에서는 제1운전모드(TDC 운전모드)에 대응하는 제1 운전모드 지령값을 압축기제어부(200)로 전송할 수 있다(S11).

이에, 압축기제어부(200)는 수신된 제1 운전모드 지령값에 따라 제1운전모드로 리니어 압축기(20)를 구동할 수 있다.

이후에, 냉장고제어부(100)는 냉각팬(21)이 온 상태로 전환되는지를 판단하고(S12), 온 상태로 전환됨을 감지하면 제2운전모드(냉력가변운전모드)에 대응하는 제2 운전모드 지령값을 압축기제어부(200)로 전송할 수 있다(S13).

이에, 압축기제어부(200)는 수신된 제2 운전모드 지령값에 따라 제2운전모드로 리니어 압축기(20)를 구동할 수 있다.

이와 같이 TDC 운전모드에서 냉력가변운전모드로 전환함으로써 TDC 운전 중에 냉각팬(21)이 오프에서 온으로 전환될 때 발생하는 부하 감소에 따른 TDC 탑오버 또는 TDC 탐색 과정에서 리니어 압축기(20)의 기구부 충돌현상을 방지할 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉장고제어부와 압축기제어부의 신호 흐름을 설명하는 도면이다.

도 11을 참조하면, TDC 운전을 위해 냉장고제어부(100)가 TDC 운전에 대응하는 제1 운전모드 지령값을 압축기제어부(200)로 전송할 수 있다(S20).

이에, 압축기제어부(200)는 수신된 제1 운전모드 지령값에 따라 제1운전모드로 리니어 압축기(20)를 구동할 수 있다.

압축기제어부(200)는 리니어 압축기(20)의 운전시 운전모드 검출값을 산출하여 냉장고제어부(100)로 전송할 수 있다(S21).

냉장고제어부(100)는 제1 운전모드 지령값과 다른 운전모드 검출값이 압축기제어부(200)로부터 수신되면 운전모드 지령값을 변경할 수 있다.

일례로, TDC 운전모드에서 냉력가변운전모드로 변경할 수 있다. 따라서 냉장고제어부(100)는 냉력가변운전모드에 대응하는 제2 운전모드 지령값으로 변경하여 압축기제어부(200)로 전송할 수 있다(S22).

이에, 압축기제어부(200)는 수신된 제2 운전모드 지령값에 따라 제2운전모드로 리니어 압축기(20)를 구동할 수 있다.

압축기제어부(200)의 입장에서는 냉장고제어부(100)에서 냉각팬(21)의 온/오프 상태 정보를 전송하지 않는 한 냉각팬(21)의 온/오프 상태를 확인할 수 없으며, 냉각팬(21)의 온/오프에 따른 부하 변동도 확인할 수 없다.

다만, 냉각팬(21)의 온/오프를 포함하여 어떤 원인에 의해 부하가 급격히 감소하여 리니어 압축기(20)의 운전상태가 변경되면, 즉 TDC 운전모드에서 TDC 탑오버 또는 TDC 탐색 과정이 진행되면, 압축기제어부(200)는 해당 운전상태에 대응하는 운전모드 검출값을 산출하여 냉장고제어부(100)로 전송함으로써 현재 운전상태를 알릴 수 있다.

이에, 냉장고제어부(100)는 리니어 압축기(20)에서의 기구부 충돌을 방지하기 위해 냉력가변운전모드로 전환하기 위해 제2 운전모드 지령값으로 변경하여 전송하는 것이다.

즉, 냉장고제어부(100)의 입장에서도 TDC 운전모드에서 TDC 탑오버 또는 TDC 탐색이 발생하면 기구부 충돌을 예상할 수 있으므로, 101의 운전모드 지령값을 전송하는 중에 85 또는 93의 운전모드 검출값이 수신되면 80의 운전모드 지령값으로 변경하여 전송하는 것이다.

이러한 과정을 통해 리니어 압축기(20)에서 발생할 수 있는 기구부의 충돌을 방지할 수 있는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

리니어 압축기는 다양한 산업분야에서 사용되고 있다. 이러한 장치에서는 피스톤의 위치를 효율적으로 제어하는 기술의 개발이 계속 진행되고 있다.

본 명세서에는 일 예시로서 공기조화기나 냉장고 등에 적용되는 리니어 압축기에 대하여 기술하고 있으나, 본 발명은 리니어 압축기가 적용되는 다른 장치나 시스템에도 물론 적용가능함을 밝혀둔다.

1 : 냉장고 10 : 본체
11 : 상부 공간 12 : 하부 공간
14 : 상부 도어 15 : 하부 도어
17 : 기계실 20 : 압축기
21 : 냉각팬 22 : 리니어 모터
31 : 전원부 32 : 구동부
33 : 센싱부 34 : 압축기 통신부
100 : 냉장고제어부 101 : 전원공급부
102 : 입력부 103 : 출력부
104 : 냉장고통신부 105 : 메모리
200: 압축기제어부 201 : 스트로크 산출부
202 : 위상차 산출부 203 : 전력 산출부
204 : 운전모드 검출값 산출부
331 : 전압검출부 332 : 전류검출부

Claims (11)

1. 내부에 저장실을 포함하는 본체;
   상기 저장실과 별도로 구획된 공간;
   상기 공간 내부에 설치된 리니어 압축기;
   상기 리니어 압축기를 냉각시키기 위한 냉각팬;
   상기 본체 및 냉각팬의 동작을 제어하고 상기 리니어 압축기의 운전을 위한 운전모드 지령값을 출력하는 냉장고 제어부;
   설정주기마다 상기 냉장고 제어부와 양방향 통신을 통해 상기 냉장고 제어부로부터 수신되는 운전모드 지령값에 따라서 상기 리니어 압축기의 동작을 제어하는 압축기 제어부를 포함하고,
   상기 냉장고 제어부는,
   상기 냉각팬이 오프에서 온으로 되면 상기 운전모드 지령값을 변경하여 상기 압축기 제어부로 전송하는 냉장고.
2. 제1항에 있어서,
   상기 냉장고 제어부는,
   상기 리니어 압축기가 TDC 운전모드로 운전 중에 상기 냉각팬이 오프에서 온되면 냉력가변운전모드에 대응하는 운전모드 지령값을 상기 압축기 제어부로 전송하는 냉장고.
3. 제2항에 있어서,
   상기 냉장고 제어부는,
   상기 TDC 운전모드에 대응하는 운전모드 지령값을 상기 압축기 제어부로 전송하는 상태에서 상기 냉각팬이 오프에서 온되면 상기 TDC 운전모드의 운전모드 지령값을 냉력가변운전모드의 운전모드 지령값으로 변경하고 상기 변경된 운전모드 지령값을 상기 압축기 제어부로 전송하는 냉장고.
4. 제2항에 있어서,
   상기 냉각팬이 오프에서 온되면 상기 리니어 압축기는 TDC 탑오버 또는 TDC 탐색 과정을 수행하는 냉장고.
5. 제1항에 있어서,
   상기 압축기 제어부는,
   상기 리니어 압축기의 운전상태에 대응하는 운전모드 검출값을 산출하여 상기 냉장고 제어부와 양방향 통신을 통해 상기 냉장고 제어부로 전송하는 냉장고.
6. 제5항에 있어서,
   상기 냉장고 제어부는,
   상기 압축기 제어부로 전송한 운전모드 지령값과 다른 운전모드 검출값을 상기 리니어 압축기로부터 수신하면 상기 운전모드 지령값을 조정하여 상기 압축기 제어부로 전송하는 냉장고.
7. 제6항에 있어서,
   상기 냉장고 제어부는,
   상기 리니어 압축기가 TDC 운전모드로 운전 중에 상기 압축기 제어부로부터 수신되는 운전모드 검출값이 상기 리니어 압축기의 TDC 탑오버 또는 TDC 탐색 운전상태가 되면 상기 TDC 운전모드의 운전모드 지령값을 냉력가변운전모드의 운전모드 지령값으로 변경하여 상기 압축기 제어부로 전송하는 냉장고.
8. 제7항에 있어서,
   상기 압축기 제어부는,
   상기 리니어 압축기의 TDC 운전모드 운전 중 상기 냉력가변운전모드의 운전모드 지령값이 수신되면 상기 리니어 압축기의 피스톤이 실린더의 TDC 지점까지 도달하지 않도록 리니어 모터의 구동을 제어하는 냉장고.
9. 제5항에 있어서,
   상기 압축기 제어부는,
   상기 리니어 압축기를 구동하는 리니어 모터의 모터전류 및 모터전압을 검출하는 센싱부;
   상기 검출된 모터전류 및 모터전압에 근거하여 피스톤의 스트로크를 산출하는 스트로크 산출부;
   상기 산출된 스트로크와 모터전류의 위상차(θ)를 산출하는 위상차 산출부;
   상기 검출된 모터전류 및 모터전압 중 적어도 하나를 이용하여 상기 리니어 압축기의 전력을 산출하는 전력 산출부를 포함하고,
   상기 산출된 전력 및 위상차를 기반으로 상기 리니어 압축기의 운전모드 검출값을 산출하는 냉장고.
10. 제9항에 있어서,
    상기 운전모드 검출값은 [운전모드 검출값 = 전력 / 위상차(θ)]로 산출되는 냉장고.
11. 제5항에 있어서,
    상기 운전모드 지령값은 TDC 운전모드에 대응하는 지령값이고 상기 운전모드 검출값은 냉력가변운전모드에 대응하는 검출값인 냉장고.

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