KR100432219B1 - 리니어 압축기의 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리니어 압축기 작동시 피스톤의 충돌을 방지하여 작동효율을 향상시킬 수 있는 리니어 압축기의 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 리니어 압축기로 공급되는 입력전압을 검출하는 전압검출부, 리니어압축기로 공급되는 전류를 검출하는 전류검출부, 전압검출부 및 전류검출부의 출력신호에 따라 상기 피스톤의 충돌을 판별하며 충돌 발생시 상기 리니어 압축기의 진폭을 제어하는 제어부, 제어부의 제어에 따라 상기 리니어 압축기 피스톤의 진폭을 제어하는 압축기구동부를 포함하고, 리니어 압축기의 입력전압에 따라 최대통전각을 설정하는 조절단계, 리니어압축기의 운전형태 및 소비전류에 따라 상기 설정단계에서 설정된 통전각을 조절하는 통전각제어단계를 포함함으로써, 압축기 운전상태에 따라 리니어 압축기의 탑클리어런스를 최소화하여 리니어 압축기의 피스톤이 밸브에 충돌하는 것을 최소화할 수 있으며 이에 따라 고효율 운전을 할 수 있다.

Description

리니어 압축기의 제어장치 및 제어방법{Apparatus and method for controlling of linear compressor}
본 발명은 리니어 압축기 작동시 피스톤의 충돌을 방지하여 작동효율을 향상시킬 수 있는 리니어 압축기의 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 리니어 압축기의 제어장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 위치를 검출하고자 하는 기구와 연동되어 동작하는 자성체 물질의 코어(10)와, 코어(10)의 외측에 대칭되게 권선되는 제 1 코일(12) 및 제 2 코일(13)과, 제 1 코일(12) 및 제 2 코일(13)에 유도되는 전압에 따라 코어(10)의 위치변화를 검출하여 출력하는 신호처리부(20)로 이루어진다.
상기 신호처리부(20)는 제 1 코일(12)에 유도되는 전압을 전파 정류하는 제 1 전파정류부(21)와, 제 2 코일(13)에 유도되는 전압을 전파 정류하는 제 2 전파정류부(22)와, 제 1 전파정류부(21) 및 제 2 전파정류부(22)에 의해 전파정류된 전압의차를 증폭하는 차동증폭부(23)와, 차동증폭부(23)의 출력신호에서 고주파성분을 제거하는 필터부(24)와, 필터부(24)에서 출력된 신호의 최고치와 최저치를 검출하여 마이콤(30)으로 전송하는 피크감지부(25)로 구성된다.
상기한 종래의 구성에 따른 동작은 다음과 같다.
외부로부터 수 ㎑의 주파수를 가지는 교류전원(AC)이 제 1 코일(12) 및 제 2 코일(13)로 인가되는 상태에서 위치를 검출하고자 하는 기구의 위치 변동에 의해 코어(10)의위치가 변동하면 상기 코어(10)의 위치변동에 비례하는 전압이 제 1 코일(12) 및 제 2 코일(13)에 유도된다. 제 1 코일(12) 및 제 2 코일(13)에 각각 유도된 전압은 제 1 전파정류부(21) 및 제 2 전파정류부(22)에서 전파 정류되어 차동증폭부(23)의 입력단으로 각각 입력된다.
차동증폭부(23)는 제 1 전파정류부(21) 및 제 2 전파정류부(22)에 의해 전파정류된 전압의 차를 증폭하여 필터부(24)로 출력한다. 그리고 필터부(24)는 차동증폭부(23)의 출력신호에서 고주파 성분을 제거하고 증폭하여 피크감지부(25)로 출력한다. 피크감지부(25)는 상기 필터부(24)의 출력을 전파 정류하여 마이콤(30)으로 출력하며, 마이콤(30)은 전파 정류된 필터부(24)의 출력신호에 따라 리니어 압축기의 스트로크를 제어한다.
전술한 종래의 리니어 압축기의 제어장치는 센서 등에 의해서 검출된 스트로크 만을 제어함으로써 스트로크는 일정하게 제어할 수 있다. 그러나 부하에 따라서 피스톤의 중심위치가 변화하게 되는 리니어 압축기에 있어서는 상사점의 위치에 대해서 일정한 탑클리어런스를 유지할 수 없었다. 이에 따라서 압축기의 피스톤이 밸브에 충돌하게 되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 별도의 센서없이 리니어 압축기 피스톤의 상사점에 대한 탑클리어런스를 제어함으로써 리니어 압축기 피스톤의 충돌을 방지하여 운전효율을 향상시킬 수 있는 리니어 압축기의 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 종래의 리니어 압축기의 제어장치를 설명하기 위한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 리니어압축기의 제어장치를 설명하기 위한 전체블록도.
도 3은 본 발명에 따른 작동을 설명하기 위한 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 제어방법을 설명하기 위한 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100:리니어압축기 200:충돌감지부
310:진폭산출부 320:변위검출부
330:제어부 341:제 1 저장부
342:제 2 저장부 350:압축기 구동부
360:전압검출부 370:전류검출부
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어장치는, 리니어 압축기로 공급되는 입력전압을 검출하는 전압검출부, 리니어압축기로 공급되는 전류를 검출하는 전류검출부, 전압검출부 및 전류검출부의 출력신호에 따라 상기 피스톤의 충돌을 판별하며 충돌 발생시 상기 리니어 압축기의 진폭을 제어하는제어부, 제어부의 제어에 따라 상기 리니어 압축기 피스톤의 진폭을 제어하는 압축기구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 그리고 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어방법은, 리니어 압축기의 입력전압에 따라 최대통전각을 설정하는 조절단계, 리니어압축기의 운전형태 및 소비전류에 따라 상기 설정단계에서 설정된 통전각을 조절하는 통전각제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어장치를 설명하기 위한 전체 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어장치는, 전체동작을 제어하는 제어부(330)와, 제어부(330)의 제어에 따라 리니어압축기(100)의 작동을 제어하는 압축기구동부(350)와, 리니어압축기(100)의 작동에 따라 피스톤의 충돌을 검출하는 충돌감지부(200)와, 충돌감지부의 출력신호에 의거하여 피스톤의 진폭을 산출하는 진폭산출부(310) 및 피스톤의 변위를 산출하는 변위산출부(320)를 구비한다. 또한 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어장치는 미리 설정된 최대진폭데이터를 저장하는 제 1 저장부(341)와, 재 설정되는 최대진폭 데이터를 저장하는 제 2 저장부(342)를 포함한다. 또한 본 발명에 따른 리니어압축기 제어장치는, 리니어압축기(100)에 공급되는 전압을 검출하는 전압검출부(360)와 리니어압축기(100)의 전류를 검출하는 전류검출부(370)을 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 입력전압에 따른 전류파형을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3을 참조하면, "a"는 기준 입력이며, "d"는 기준 입력전압이 상승한 경우의 전압의 증가를 나타낸 것이다. 또한, "b" 통전각이 α인 경우의 전류파형이며, "c"는 통전각이 β인 경우의 전류파형이며, "e"는 기준 입력전압이 상승, 즉 "a"가 "d"로 상승한 경우의 전류파형이다.
이하에서는 본 발명에 따른 제어방법을 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 제어부(330)는 제 1 저장부(341)로부터 데이터를 통하여 최대전류 및 최대통전각을 설정한다(S10).
그리고 제어부(330)는 전압검출부(360)를 통하여 리니어압축기(100)에 공급되는 입력전압을 검출한다(S20). 그리고 제어부(330)는 검출된 입력전압이 소정치 이상 변동하였는지를 판단한다(S30).
단계(S30)에서 입력전압이 소정치 이상 변동하였다고 판단되면 제어부(330)는 상기 단계(S10)에서 설정된 최대통전각을 입력전압의 변동에 따라 미리 설정된 값으로 재설정한다(S31).
그리고 제어부(330)는 현재 리니어압축기(100)의 운전상태가 기동운전인지를 판단한다(S40). 단계(S40)에서 리니어 압축기(100)에 전원이 투입된 후 소정시간이 경과하였으면 상기 리니어 압축기는 정상운전 상태라고 판단하고, 소정시간이 경과하지 않았으면 기동운전 상태라고 판단한다.
단계(S40)에서 리니어압축기(100)의 상태가 기동운전이라고 판단되면 제어부(100)는 전류검출부(370)를 통해 소비전류를 검출하고, 검출된 소비전류가 미리 설정된 제 1 최대전류보다 작은지를 판단한다(S50).
단계(S50)에서 소비전류가 상기 제 1 최대전류보다 작다고 판단되면 제어부(330)는 현재 통전각이 상기 단계(S10)에서 설정된 최대통전각보다 작은지를 판단한다(S60).
단계(S60)에서 현재 통전각이 최대 통전각보다 작다고 판단되면 제어부(330)는 리니어압축기(100)가 지령에 따라 스트로크를 가감하면서 운전하는 지령스트로크운전을 행하도록 압축기구동부(350)를 제어한다(S70).
하지만 단계(S50)에서 소비전류가 제 1 최대전류보다 작지 않거나 혹은 단계(S60)에서 현재통전각이 최대통전각보다 작지 않다고 판단되면 제어부(330)는 통전각을 감소시킨다(S51). 단계(S51)에서 통전각을 감소시키면 스트로크가 감소한다. 그리고 리니어압축기(100)가 현재 스트로크를 유지하는 고정스트로크운전을 행하도록 제어부(330)는 압축기구동부(350)를 제어한다(S52).
한편, 단계(S40)에서 기동운전이 아니라고 판단되면 제어부(330)는 전류검출부(370)를 통해 소비전류를 검출하고, 검출된 소비전류가 미리 설정된 제 2 최대전류보다 작은지를 판단한다(S41). 단계(S41)에서 소비전류가 제 2 최대전류보다 작다고 판단되면 제어부(330)는 검출된 소비전류를 현재의 소비전류로 하여 제 2 저장부(342)에 저장하고 이전의 소비전류가 현재의 소비전류보다 큰지를 판단한다(S42).
단계(S42)에서 이전의 소비전류가 현재의 소비전류보다 크다고 판단되면 제어부(330)는 시간의 카운트를 증가시키고 소정시간이 경과했는지를 판단한다(S43). 단계(S43)에서 소정시간이 경과했다고 판단되면 제어부(330)는 카운트를 리세트하고 통전각을 증가시킨다(S44). 통전각이 증가되면 리니어압축기(100)의 스트로크는 증가한다. 그리고 제어부(330)는 현재 스트로크를 유지하도록 리니어압축기(100)가 고정스트로크운전을 행하도록 압축기구동부(350)를 제어한다(S52).
상기 단계(S41)에서 소비전류가 제 2 최대전류보다 작지 않다고 판단되면 제어부(330)는 스트로크가 크다고 판단하여 스트로크를 줄일 수 있도록 통전각을 감소시키고(S45), 현재 스트로크를 유지하도록 리니어압축기(100)가 고정스트로크운전을 행하도록 제어한다(S52).
그러나 단계(S42)에서 이전의 소비전류가 현재의 최대전류보다 크지 않다고 판단되거나 혹은 단계(S43)에서 소정시간이 경과되지 않았다고 판단되면 제어부(330)는 통전각의 제어를 하지 않고 현재 스트로크를 유지하도록 리니어압축기(100)가 고정스트로크운전을 행하도록 제어한다(S52).
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 리니어압축기의 제어장치 및 제어방법에 의하면, 압축기 운전상태에 따라 리니어 압축기의 탑클리어런스를 최소화하여 리니어 압축기의 피스톤이 밸브에 충돌하는 것을 최소화할 수 있으며 이에 따라 고효율 운전을 할 수 있다.

Claims (7)

  1. 리니어 압축기의 제어장치에 있어서,
    상기 리니어 압축기로 공급되는 전압을 검출하는 전압검출부,
    상기 리니어압축기로 공급되는 전류를 검출하는 전류검출부,
    상기 전압검출부 및 전류검출부에 의해 검출된 전압 및 전류와 미리 설정한 설정 전압 및 설정 전류를 비교함으로써 상기 리니어 압축기의 피스톤의 충돌을 판별하며 충돌 발생시 상기 리니어 압축기의 진폭을 제어하는 제어부,
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 리니어 압축기 피스톤의 진폭을 제어하는 압축기구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리니어 압축기의 제어장치는 상기 설정 전압 및 설정 전류에 대한 데이터를 저장하는 제 1 저장부와, 상기 제어부에 의해 상기 설정 전압 및 설정 전류를 재 설정하는 경우 재 설정되는 데이터를 저장하며 읽기/쓰기가 가능한 비휘발성 메모리인 제 2 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어장치.
  3. 리니어 압축기의 제어방법에 있어서,
    상기 리니어 압축기의 입력전압에 따라 최대통전각을 설정하는 조절단계,
    상기 리니어압축기의 운전형태 및 소비전류에 따라 상기 설정단계에서 설정된 통전각을 조절하는 통전각제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 조절단계는 상기 입력전압이 미리 설정된 소정치 이상 변동하면 그에 따라 최대통전각을 설정하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 통전각제어단계는, 상기 리니어압축기에 전원이 투입된 후 소정시간이 경과하지 않았으면 상기 리니어압축기는 기동운전 상태라고 설정하며,
    상기 리니어압축기의 소비전류가 미리 설정된 제 1 최대전류보다 작으며 현재통전각이 상기 최대통전각보다 작으면 스트로크 제어운전을 행하는 단계와,
    상기 리니어압축기의 소비전류가 미리 설정된 제 1 최대전류보다 작지 않거나 현재 통전각이 상기 최대통전각보다 작지 않으면 상기 현재 통전각을 감소시키는 단계와, 상기 현재 통전각 감소에 따른 현재의 스트로크를 유지하는 고정스트로크운전을 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어압축기의 제어방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 통전각제어단계는, 상기 리니어 압축기에 전원이 투입된 후 소정시간이 경과하였으면 상기 리니어 압축기는 정상운전 상태라고 설정하며,
    상기 리니어압축기의 현재 소비전류가 미리 설정된 제 2 최대전류보다 작으며 이전 소비전류가 상기 현재소비전류보다 클 경우 미리 설정된 소정시간이 경과하였는지를 판단하는 단계와, 상기소정시간이 경과하였을 경우 현재 통전각을 증가시키는 단계와, 상기 현재 통전각 증가에 따른 현재의 스트로크를 유지하는 고정스트로크운전을 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어압축기의 제어방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 리니어압축기의 현재 소비전류가 미리 설정된 제 2 최대전류보다 작지 않을 경우 상기 현재 통전각을 감소시키는 단계와, 상기 현재 통전각 감소에 따른 현재의 스트로크를 유지하는 고정스트로크운전을 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어방법.
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