KR100801359B1 - 리니어 압축기의 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

리니어 압축기의 제어 장치 및 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100801359B1
KR100801359B1 KR1020060073941A KR20060073941A KR100801359B1 KR 100801359 B1 KR100801359 B1 KR 100801359B1 KR 1020060073941 A KR1020060073941 A KR 1020060073941A KR 20060073941 A KR20060073941 A KR 20060073941A KR 100801359 B1 KR100801359 B1 KR 100801359B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
linear compressor
path
load
phase control
phase
Prior art date
Application number
KR1020060073941A
Other languages
English (en)
Inventor
허정완
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020060073941A priority Critical patent/KR100801359B1/ko
Priority to PCT/KR2007/003757 priority patent/WO2008016285A2/en
Priority to US12/309,919 priority patent/US8430642B2/en
Priority to CN2007800288106A priority patent/CN101495935B/zh
Application granted granted Critical
Publication of KR100801359B1 publication Critical patent/KR100801359B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • F04B35/045Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric using solenoids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06Control using electricity
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/42Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual single-phase induction motor
    • H02P1/44Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual single-phase induction motor by phase-splitting with a capacitor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2203/00Motor parameters
    • F04B2203/04Motor parameters of linear electric motors
    • F04B2203/0401Current
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2203/00Motor parameters
    • F04B2203/04Motor parameters of linear electric motors
    • F04B2203/0402Voltage
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2203/00Motor parameters
    • F04B2203/04Motor parameters of linear electric motors
    • F04B2203/0404Frequency of the electric current
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2207/00External parameters
    • F04B2207/01Load in general
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00Working fluid
    • F05B2210/10Kind or type
    • F05B2210/12Kind or type gaseous, i.e. compressible
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S388/00Electricity: motor control systems
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S417/00Pumps
    • Y10S417/902Hermetically sealed motor pump unit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Compressor (AREA)

Abstract

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로서, 특히 부하에 따라 캐패시터에 영향을 받지 않는 운전과, 위상 제어없는 운전을 선택적으로 수행하도록 하여 효율적인 제어를 제공하는 리니어 압축기의 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명인 리니어 압축기의 제어 장치는 리니어 압축기의 코일 권선체와 캐패시터로 이루어진 LC 경로와, 상기 코일 권선체와 위상 제어부로 이루어진 위상 제어 경로와, 상기 LC경로 및 위상 제어 경로 중에서 택일적으로 하나의 경로에 전원이 인가되도록 하는 스위치 수단으로 구성된다.

Description

리니어 압축기의 제어 장치 및 제어 방법{CONTROLLING APPARATUS AND ITS METHOD FOR LINEAR COMPRESSOR}
도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 제어 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에서의 전류 및 전압 파형 그래프이다.
도 3은 본 발명인 리니어 압축기의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 장치의 구성도이다.
도 5는 도 4에 따른 위상 제어 모드 시의 전류 및 전압 파형 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 방법의 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 리니어 모터 40: 트라이액
50: 부하 감지부 60: 스위치 수단
70: 마이컴
본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로서, 특히 부하에 따라 캐패시터에 영 향을 받지 않는 운전과, 위상 제어없는 운전을 선택적으로 수행하도록 하여 효율적인 제어를 제공하는 리니어 압축기의 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 장치로서 냉동 시스템, 예를 들어 냉장고나 에어컨 등, 의 일부분으로 사용된다. 압축기 중 왕복동식 압축기(reciprocating compressor)는 내부 피스톤을 실린더의 내부에서 선형으로 왕복 운동시킴으로써 냉매 가스를 흡입, 압축 및 토출한다. 상기 피스톤을 구동하는 방식은 레시프로(recipro) 방식과 리니어(linear) 방식으로 구분된다. 리니어 방식의 경우에는 리니어 모터를 이용한다.
이 리니어 모터는 모터 자체가 직선형의 구동력을 직접 발생시키므로 기계적인 변환 장치가 필요치 않고, 구조가 복잡하지 않으며, 에너지 변환으로 인한 손실을 줄일 수 있고 마찰 및 마모가 발생하는 연결 부위가 없어서 소음을 크게 줄일 수 있는 특징을 가지고 있다. 또한, 리니어 압축기를 냉장고나 에어컨에 이용할 경우에는 리니어 압축기에 인가되는 스트로크 전압을 가변 시켜 줌에 따라 압축비를 가변할 수 있어 가변 냉력 제어에도 사용할 수 있는 장점이 있다. 하지만 왕복동식 압축기의 경우에는, 특히 리니어 방식의 경우, 피스톤이 실린더 안에서 기구적으로 구속되어 있지 않은 상태에서 왕복 운동을 하게 되기 때문에 갑자기 전압이 과도하게 결려서 피스톤이 실린더 벽에 부딪치거나, 부하가 커서 피스톤이 전진하지 못하여 압축이 제대로 이루어 지지 않는 경우 등이 생긴다. 따라서, 부하의 변동이나 전압 변동에 대해서 피스톤의 거동을 제어하기 위해서는 피스톤의 제어가 필수적이라고 할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 제어 장치의 구성도이다. 리니어 압축기의 제어 장치는 교류 전원을 공급하는 일정 주파수의 전원 유닛(400)과, 상기 전원 유닛(400)에 연결되며 코일이 권선된 모터를 구비하여 일정 인턱턴스(L, inductance)를 갖는 왕복동식 압축기(100)와, 상기 왕복동식 압축기(100)에 인가되는 전압과 전류를 측정하는 센서 유닛(500)과, 상기 센서 유닛(500)의 신호를 받아 제어신호를 출력하는 마이크로 컴퓨터(600)와, 상기 왕복동식 압축기(100)에 연결된 제어 유닛(300)과, 상기 왕복동식 압축기(100)에 직렬 연결되어 상기 왕복동식 압축기(100)의 인턱턴스(L)와의 곱(공진 주파수, resonance frequency)이 전원 유닛(400)의 주파수보다 큰 캐패시턴스(C)를 갖는 캐패시터(200)와, 상기 마이크로 컴퓨터(600)의 제어 신호에 의해 제어유닛(300)에 흐르는 전류를 우회시킬 수 있는 스위치 유닛(700)을 포함하여 구성된다.
마이크로 컴퓨터(600)에서 부하의 변동이 크지 않은 일상적인 조건이라고 판단하면 제어 신호를 제어 유닛(300)에 인가하여 입력 전원을 그대로 통과시키게 되는 것이다. 이러한 제어를 위해, 충분히 작은 캐피시턴스(C)를 지닌 캐패시터(200)가 종래 기술에 사용되어야 한다.
도 2는 도 1에서의 전류 및 전압 파형 그래프이다.
도 1에 따른 리니어 압축기는 스위치 유닛(700)을 제어하여, 제어 유닛(300)을 통한 전류 위상 제어를 통하여 리니어 압축기의 스트로크를 제어하게 된다. 이때에 리니어 압축기에 인가되는 전류(I)와 전압(V) 위상 그래프가 도 2에 도시된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 제어 장치는 충분히 작은 캐패시 턴스를 지닌 캐패시터(200)가 리니어 압축기(100) 및 제어유닛(300)에 모두 직렬로 연결됨으로써, 리니어 압축기(100) 및 제어유닛(300)에 인가되는 전류(I)의 위상이 전압(V)의 위상보다 위상차(θ)만큼 앞서게 된다.
이러한 전류(I)와 전압(V) 간의 위상차(θ)에 의해, 마이크로 컴퓨터(600)가 제어유닛(300)에 전압(V)이 0V 이상일 때 온 구동신호를 송신하면, 이때의 전류(I)는 상대적으로 감소된 상태 이후에 있기 때문에, 리니어 압축기(100)에는 요구되는 구동력이 전달되지 않게 된다. 따라서, 전류(I)의 위상이 전압(V)의 위상보다 앞서기 때문에, 필요한 구동력이 생성되지 않고, 이러한 위상차(θ)에 의해, 소비전력의 효율도 좋지 않다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 위상 제어 시에 전류의 위상이 전압의 위상에 앞서지 않도록 하여, 교류 위상 제어를 효율적으로 하는 리니어 압축기의 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 부하의 정도에 따라 제어 모드를 변경하여, 전력 소비의 효율도 향상시키고, 제어 효율도 향상시키는 리니어 압축기의 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명인 리니어 압축기의 제어 장치는 리니어 압축기의 코일 권선체와 캐 패시터로 이루어진 LC 경로와, 상기 코일 권선체와 위상 제어부로 이루어진 위상 제어 경로와, 상기 LC경로 및 위상 제어 경로 중에서 택일적으로 하나의 경로에 전원이 인가되도록 하는 스위치 수단으로 구성된다.
이때, 상기 제어 장치는 리니어 압축기의 부하에 따라 상기 스위치 수단을 제어하는 제어수단을 추가적으로 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 LC 경로는 상기 코일 권선체와 캐패시터 간의 직렬 연결로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 위상 제어 경로는 상기 코일 권선체와 위상 제어부 간의 직렬 연결로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 본 발명인 리니어 압축기의 제어 방법은 리니어 압축기의 부하 상태를 판단하는 단계와, 상기 부하 상태에 따라 LC 경로 또는 위상 제어 경로를 선택하는 단계를 포함한다.
이하에서, 본 발명은 본 발명의 실시예들 및 첨부도면에 기초하여 상세하게 설명된다. 그러나, 이하의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
도 3은 본 발명인 리니어 압축기의 단면도이다. 본 발명에 따른 리니어 압축기는 도 3에 도시된 바와 같이 밀폐용기(2) 일측에 냉매가 유,출입되는 유입관(2a) 및 유출관(2b)이 설치되고, 밀폐용기(2) 내측에 실린더(4)가 고정되도록 설치되며, 실린더(4) 내부의 압축공간(P)으로 흡입된 냉매를 압축시킬 수 있도록 실린더(4) 내부에 피스톤(6)이 왕복 직선 운동 가능하게 설치되는 동시에 피스톤(6)의 운동방향에 탄성 지지되도록 각종 스프링이 설치되고, 피스톤(6)은 직선 왕복 구동력을 발생시키는 리니어 모터(10)와 연결되도록 설치된다.
아울러, 압축공간(P)과 접하고 있는 피스톤(6)의 일단에 흡입밸브(22)가 설치되고, 압축공간(P)과 접하고 있는 실린더(4)의 일단에 토출밸브 어셈블리(24)가 설치되며, 흡입밸브(22) 및 토출밸브 어셈블리(24)는 각각 압축공간(P) 내부의 압력에 따라 개폐되도록 자동적으로 조절된다.
여기서, 밀폐용기(2)는 내부가 밀폐되도록 상,하부 쉘이 서로 결합되도록 설치되고, 일측에 냉매가 유입되는 유입관(2a) 및 냉매가 유출되는 유출관(2b)이 설치되며, 실린더(4) 내측에 피스톤(6)이 왕복 직선 운동 가능하게 운동방향으로 탄성 지지되도록 설치됨과 아울러 실린더(4) 외측에 리니어 모터(10)가 프레임(18)에 의해 서로 조립되어 조립체를 구성하고, 이러한 조립체가 상기 밀폐용기(2) 내측 바닥면에 지지스프링(29)에 의해 탄성 지지되도록 설치된다.
아울러, 밀폐용기(2) 내부 바닥면에는 소정의 오일이 담겨지고, 조립체 하단에는 오일을 펌핑하는 오일공급장치(30)가 설치됨과 아울러 조립체 하측 프레임(18) 내부에는 오일을 피스톤(6)과 실린더(4) 사이로 공급될 수 있도록 오일공급관(18a)이 형성되며, 이에 따라 오일공급장치(30)는 피스톤(6)의 왕복 직선 운동함에 따라 발생되는 진동에 의해 작동되어 오일을 펌핑하고, 이러한 오일은 오일공급 관(18a)을 따라 피스톤(6)과 실린더(4) 사이의 간극으로 공급되어 냉각 및 윤활 작용을 하도록 한다.
다음, 실린더(4)는 피스톤(6)이 왕복 직선 운동할 수 있도록 중공 형상으로 형성됨과 아울러 일측에 압축공간(P)이 형성되고, 유입관(2a) 내측에 일단이 근접하게 위치된 상태에서 유입관(2a)과 동일 직선상에 설치되는 것이 바람직하다.
물론, 실린더(4)는 유입관(2a)과 근접한 일단 내부에 상기 피스톤(6)이 왕복 직선 운동 가능하게 설치되고, 유입관(2a)과 반대방향 측 일단에 상기 토출밸브 어셈블리(24)가 설치된다.
이때, 토출밸브 어셈블리(24)는 실린더(4)의 일단 측에 소정의 토출공간을 형성하도록 설치되는 토출커버(24a)와, 실린더의 압축공간(P) 측 일단을 개폐하도록 설치되는 토출밸브(24b)와, 토출커버(24a)와 토출밸브(24b) 사이에 축방향으로 탄성력을 부여하는 일종의 코일 스프링인 밸브 스프링(24c)으로 이루어지되, 실린더(4)의 일단 내둘레에 오링(R)이 끼움되도록 설치되어 상기 토출밸브(24a)가 실린더(4) 일단을 밀착되도록 한다.
아울러, 토출커버(24a)의 일측과 유출관(2b) 사이에는 굴곡지게 형성된 루프 파이프(28)가 연결 설치되는데, 루프 파이프(28)는 압축된 냉매가 외부로 토출될 수 있도록 안내할 뿐 아니라 실린더(4), 피스톤(6), 리니어 모터(10)의 상호 작용에 의한 진동이 밀폐용기(2) 전체로 전달되는 것을 완충시켜 준다.
따라서, 피스톤(6)이 실린더(4) 내부에서 왕복 직선 운동함에 따라 상기 압축공간(P)의 압력이 소정의 토출압력 이상이 되면, 밸브 스프링(24c)이 압축되어 토출밸브(24b)를 개방시키고, 냉매가 압축공간(P)으로부터 토출된 다음, 루프 파이프(28) 및 유출관(2b)을 따라 완전히 외부로 토출된다.
다음, 피스톤(6)은 유입관(2a)으로부터 유입된 냉매가 유동될 수 있도록 냉매유로(6a)가 중앙에 형성되고, 유입관(2a)과 근접한 일단이 연결부재(17)에 의해 리니어 모터(10)가 직접 연결되도록 설치됨과 아울러 유입관(2a)과 반대방향 측 일단에 흡입밸브(22)가 설치되며, 피스톤(6)의 운동방향으로 각종 스프링에 의해 탄성 지지되도록 설치된다.
이때, 흡입밸브(22)는 박판 형상으로 중앙부분이 피스톤(6)의 냉매유로(6a)를 개폐시키도록 중앙부분이 일부 절개되도록 형성되고, 일측이 피스톤(6a)의 일단에 스크류에 의해 고정되도록 설치된다.
따라서, 피스톤(6)이 실린더(4) 내부에서 왕복 직선 운동함에 따라 압축공간(P)의 압력이 토출압력보다 더 낮은 소정의 흡입압력 이하가 되면, 흡입밸브(22)가 개방되어 냉매가 압축공간(P)으로 흡입되고, 압축공간(P)의 압력이 소정의 흡입압력 이상이 되면, 흡입밸브(22)가 닫힌 상태에서 압축공간(P)의 냉매가 압축된다.
특히, 피스톤(6)은 운동방향으로 탄성 지지되도록 설치되는데, 구체적으로 유입관(2a)과 근접한 피스톤(6)의 일단에 반경방향으로 돌출된 피스톤 플랜지(6b)가 코일 스프링 등과 같은 기계 스프링(8a,8b)에 의해 피스톤(6)의 운동방향으로 탄성 지지되고, 유입관(2a)과 반대방향 측 압축공간(P)에 포함된 냉매가 자체 탄성력에 의해 가스 스프링으로 작용하여 피스톤(6)을 탄성 지지하게 된다.
여기서, 기계 스프링(8a,8b)은 부하와 상관없이 일정한 기계 스프링 상 수(Km)를 가지되, 기계 스프링(8a,8b)은 상기 피스톤 플랜지(6b)를 기준으로 상기 리니어 모터(10)에 고정되는 소정의 지지프레임(26)과 실린더(4)에 각각 축방향으로 나란하게 설치되는 것이 바람직하며, 지지프레임(26)에 지지되는 기계 스프링(8a)과 실린더(4)에 설치되는 기계 스프링(8a)이 동일한 기계 스프링 상수(Km)를 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.
도 3과 관련하여, 리니어 모터(10)는 복수개의 라미네이션(12a)이 원주방향으로 적층되도록 구성되어 프레임(18)에 의해 실린더(4) 외측에 고정되도록 설치되는 이너 스테이터(12)와, 코일이 감겨지도록 구성된 코일 권선체(14a) 주변에 복수개의 라미네이션(14b)이 원주방향으로 적층되도록 구성되어 상기 프레임(18)에 의해 상기 실린더(4) 외측에 이너 스테이터(12)와 소정의 간극을 두고 설치되는 아웃터 스테이터(14)와, 이너 스테이터(12)와 아웃터 스테이터(14) 사이의 간극에 위치되어 피스톤(6)과 연결부재(17)에 의해 연결되도록 설치되는 영구자석(16)으로 이루어지되, 코일 권선체(14a)는 이너 스테이터(12) 외측에 고정되도록 설치될 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 장치의 구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제어 장치는 전원과 직렬로 연결된 리니어 모터(10)의 코일 권선체(L)(도 3의 식별번호 (14a)와 동일함)와, 코일 권선체(L)와 직렬로 연결된 캐패시터(CP)와, 코일 권선체(L)와 직렬로 연결된 위상 제어 수단인 트라이액(40)과, 리니어 압축기의 부하를 감지하는 부하 감지부(50)와, 캐패시터(CP)와 트라이 액(40) 중의 하나에 전원이 공급되도록 하는 스위치 수단(60)과, 이 부하 감지부(50)로부터의 부하에 따라 스위치 수단(60) 및 트라이액(40)을 제어하는 마이컴(70)으로 이루어진다.
자세하게는, 제어장치는 코일 권선체(L)와 캐패시터(CP)의 직렬 연결로 이루어진 LC 경로(P1)와, 코일 권선체(L)와 트라이액(40)의 직렬 연결도 이루어진 위상 제어 경로(P2)를 구비하고, 이러한 LC 경로(P1)와 위상 제어 경로(P2) 중의 하나의 경로를 통하여 전원이 인가되도록 하는 스위치 수단(60)으로 대표된다.
여기서, 부하 감지부(50)는 리니어 압축기의 부하를 감지하는 것으로, 리니어 모터(10)에 인가되는 전압, 전류, 주파수 등을 감지하여, 부하의 정도를 감지할 수 있다. 또한, 부하 감지부(50)는 흡입되는 냉매와 토출되는 냉매의 온도를 감지하여 부하의 정도를 감지할 수도 있다. 이 부하 감지부(50)는 다양한 장치에 의해 그 부하 정도를 감지하는 수단이다.
스위치 수단(60)은 LC 경로(P1)와 연결되는 제1접점(61)과, 위상 제어 경로(P2)와 연결되는 제2접점(62)과, 이 제1접점(61)과 제2접점(62) 중에서 하나에 연결되어 전원이 인가되도록 하는 선택수단(63)으로 이루어진다.
마이컴(70)은 기본적으로 부하 감지부(50)로부터 인가되는 감지 부하의 정도를 판단하는 기준 데이터를 저장한다. 이 기준 데이터는 현재의 부하가 과부하 상태, 중부하 상태 및 저부하 상태인지를 구별하는 것이다. 이 기준 데이터에 의거하여, 마이컴(70)은 현재의 부하의 정도를 판별하게 된다.
현재의 부하가 중부하 상태인 경우, 부하의 변동이 크지 않은 조건이므로, 상용교류전원을 추가적인 제어없이 사용하여도 리니어 압축기가 생산해 내는 냉동 능력에는 큰 차이가 없게 되므로, 마이컴(70)은 LC 경로(P1)를 통한 전원 공급이 이루어지도록 한다. 다만, 종래 기술과 같이, 상용교류전원의 주파수보다 공진 주파수(LC 경로(P1) 상의 LC 공진 주파수)를 높게 설정해 주기만 하면 마이컴(70)에 의한 트라이액(40)의 제어없이도 현재의 부하에 적절한 냉력을 생성한다.
현재의 부하가 과부하 또는 저부하 상태인 경우, 부하의 변동이 큰 상태이므로, 마이컴(70)은 위상 제어 경로(P2)를 통하여 상용교류전원이 공급되도록 하면서, 이 상용교류전원에 대한 위상 제어를 수행하도록 한다. 이때, 위상 제어 경로(P2) 상에는 어떠한 캐패시터도 연결되어 있지 않기 때문에, 이때 위상 제어 경로(P2) 상에 흐르는 전류의 위상은 트라이액(40)에 걸린 전압의 위상과 같거나 뒤에 있게 되어, 마이컴(70)이 트라이액(40)을 통하여 전류의 위상을 용이하게 제어할 수 있게 된다. 특히, 위상 제어 경로(P2)에 흐르는 전류는 부하의 정도에 따라 영향을 받게 되므로, 리니어 압축기의 설계시에 피스톤(6)의 질량을 조절하여, 위상 제어 경로(P2) 상의 전압의 위상이 전류의 위상과 같거나, 앞서더라도 그 정도가 최소화되도록 할 수 있다.
도 5는 도 4에 따른 위상 제어 모드 시의 전류 및 전압 파형 그래프이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 위상 제어 경로(P2) 상의 전압(V')의 위상이 전류(I')의 위상과 같으며, 이때, 전압(V')가 0V 이상일 때, 트라이액(40)을 제어하게 되면 전류(I')의 크기가 증가하는 상태에 있으므로, 부하의 정도에 따른 구동력 즉 냉력의 가변이 가능할 뿐만 아니라, 과부하 시에 적응할 냉력을 생성할 수 있게 된다. 또 한, 리니어 압축기의 소비전력과 관련하여, 전압(V')와 전류(I')의 중첩 영역이 도 2에 비하여 증가하게 되어, 소비전력의 효율면에서도 향상된다.
도 6은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 제어 방법의 순서도이다.
자세하게는, 단계(S51)에서, 마이컴(70)은 부하 감지부(50)로부터의 감지 결과에 따라 현재 리니어 압축기의 부하 정도를 판단한다.
단계(S52)에서, 마이컴(70)은 현재의 부하 정도가 과부하 또는 저부하 상태인지를 판단한다. 만약 과부하 또는 저부하 상태이면 단계(S53)로 진행하고, 그렇지 않으면 단계(S54)로 진행한다.
단계(S53)에서, 마이컴(70)은 스위치 수단(60)을 제어하여 전원이 위상 제어 경로(P2)로 인가되도록 하며, 트라이액(40)가 추가적으로 제어하여 과부하 또는 저부하 상태에 대응하여 리니어 압축기가 냉력을 생성하도록 한다.
단계(S54)에서, 마이컴(70)은 스위치 수단(60)을 제어하여 전원이 LC 경로(P1)로 인가되도록 하여, 상원교류전원이 바로 LC 경로(P1)에 의해 리니어 압축기의 동작을 수행하도록 한다.
단계(S53) 및 (S54) 이후에, 마이컴(70)은 단계(S51)로 진행하여, 본 발명에 따른 제어 방법을 지속적으로 수행한다.
이러한 구성의 본 발명은 위상 제어 시에 전류의 위상이 전압의 위상에 앞서지 않도록 하여, 교류 위상 제어를 효율적으로 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 부하의 정도에 따라 제어 모드를 변경하여, 전력 소비의 효율도 향상시키고, 제어 효율도 향상시키는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 리니어 압축기의 코일 권선체와 캐패시터로 이루어진 LC 경로와;
    상기 코일 권선체와 위상 제어부로 이루어진 위상 제어 경로와;
    상기 LC경로 및 위상 제어 경로 중에서 택일적으로 하나의 경로에 전원이 인가되도록 하는 스위치 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는 리니어 압축기의 부하에 따라 상기 스위치 수단을 제어하는 제어수단을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 LC 경로는 상기 코일 권선체와 캐패시터 간의 직렬 연결로 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 위상 제어 경로는 상기 코일 권선체와 위상 제어부 간의 직렬 연결로 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 장치.
  5. 리니어 압축기의 부하 상태를 판단하는 단계와;
    상기 부하 상태에 따라 LC 경로 또는 위상 제어 경로를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 선택 단계는 상기 부하 상태가 과부하 및 저부하인 경우, 상기 위상 제어 경로를 선택하고, 상기 부하 상태가 중부하인 경우, 상기 LC 경로를 선택하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 제어 방법.
KR1020060073941A 2006-08-04 2006-08-04 리니어 압축기의 제어 장치 및 제어 방법 KR100801359B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060073941A KR100801359B1 (ko) 2006-08-04 2006-08-04 리니어 압축기의 제어 장치 및 제어 방법
PCT/KR2007/003757 WO2008016285A2 (en) 2006-08-04 2007-08-03 Controlling apparatus for linear compressor
US12/309,919 US8430642B2 (en) 2006-08-04 2007-08-03 Controlling apparatus for linear compressor
CN2007800288106A CN101495935B (zh) 2006-08-04 2007-08-03 用于线性压缩机的控制设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060073941A KR100801359B1 (ko) 2006-08-04 2006-08-04 리니어 압축기의 제어 장치 및 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100801359B1 true KR100801359B1 (ko) 2008-02-05

Family

ID=38997589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060073941A KR100801359B1 (ko) 2006-08-04 2006-08-04 리니어 압축기의 제어 장치 및 제어 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8430642B2 (ko)
KR (1) KR100801359B1 (ko)
CN (1) CN101495935B (ko)
WO (1) WO2008016285A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140064153A (ko) * 2012-11-19 2014-05-28 엘지전자 주식회사 압축기 제어장치 및 압축기 제어방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8561521B2 (en) * 2007-07-27 2013-10-22 Lg Electronics Inc. Linear compressor
KR101766244B1 (ko) 2010-07-06 2017-08-08 엘지전자 주식회사 압축기 제어 장치와 방법, 및 이를 포함한 냉장고
FR2974955B1 (fr) * 2011-05-02 2014-03-14 Air Liquide Moteur de type electrodynamique lineaire, refroidisseur cryogenique comprenant un tel moteur et procede mettant en oeuvre un tel moteur
US9841012B2 (en) * 2014-02-10 2017-12-12 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Linear compressor
US11434883B2 (en) * 2020-11-19 2022-09-06 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Variable capacity drive circuit for a linear compressor in a refrigeration appliance

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004190657A (ja) * 2002-12-06 2004-07-08 Lg Electronics Inc リニアモータの運転制御装置及びその方法
KR20060018676A (ko) * 2004-08-25 2006-03-02 엘지전자 주식회사 용량 가변형 왕복동식 압축기 및 그의 제어방법
KR20060020353A (ko) * 2004-08-31 2006-03-06 삼성전자주식회사 리니어 압축기의 제어 장치 및 방법
KR20060019983A (ko) * 2004-08-30 2006-03-06 엘지전자 주식회사 용량 가변형 왕복동식 압축기의 운전제어장치
KR20060020011A (ko) * 2004-08-30 2006-03-06 엘지전자 주식회사 리니어 압축기의 제어장치
KR20060059296A (ko) * 2004-11-26 2006-06-01 엘지전자 주식회사 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11351143A (ja) 1998-06-10 1999-12-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd リニアコンプレッサーの駆動装置
KR100378817B1 (ko) 2000-11-29 2003-04-07 엘지전자 주식회사 리니어 컴프레샤의 위상각 제어장치
US6623246B2 (en) * 2001-04-13 2003-09-23 Lg Electronics Inc. Apparatus and method for controlling operation of linear motor compressor
KR100474330B1 (ko) * 2002-05-13 2005-03-08 엘지전자 주식회사 냉장고용 왕복동식 압축기의 운전제어장치
KR100494384B1 (ko) * 2002-09-03 2005-06-13 삼성전자주식회사 리니어 압축기의 출력 제어장치 및 그 제어방법
KR100941422B1 (ko) 2003-08-04 2010-02-10 삼성전자주식회사 리니어 압축기 및 그 제어 장치
KR100608673B1 (ko) * 2004-06-11 2006-08-08 엘지전자 주식회사 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004190657A (ja) * 2002-12-06 2004-07-08 Lg Electronics Inc リニアモータの運転制御装置及びその方法
KR20060018676A (ko) * 2004-08-25 2006-03-02 엘지전자 주식회사 용량 가변형 왕복동식 압축기 및 그의 제어방법
KR20060019983A (ko) * 2004-08-30 2006-03-06 엘지전자 주식회사 용량 가변형 왕복동식 압축기의 운전제어장치
KR20060020011A (ko) * 2004-08-30 2006-03-06 엘지전자 주식회사 리니어 압축기의 제어장치
KR20060020353A (ko) * 2004-08-31 2006-03-06 삼성전자주식회사 리니어 압축기의 제어 장치 및 방법
KR20060059296A (ko) * 2004-11-26 2006-06-01 엘지전자 주식회사 왕복동식 압축기의 운전제어장치 및 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140064153A (ko) * 2012-11-19 2014-05-28 엘지전자 주식회사 압축기 제어장치 및 압축기 제어방법
KR102070277B1 (ko) * 2012-11-19 2020-01-28 엘지전자 주식회사 압축기 제어장치 및 압축기 제어방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008016285A3 (en) 2008-04-10
US20090208347A1 (en) 2009-08-20
CN101495935A (zh) 2009-07-29
WO2008016285A2 (en) 2008-02-07
US8430642B2 (en) 2013-04-30
CN101495935B (zh) 2011-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2005344708A (ja) 往復動圧縮機及びその駆動装置並びに制御方法
KR101681324B1 (ko) 리니어 압축기
KR101955977B1 (ko) 압축기 제어 장치와 방법, 및 이를 포함한 냉장고
KR101904870B1 (ko) 압축기 제어 장치와 방법, 및 이를 포함한 냉장고
KR100801359B1 (ko) 리니어 압축기의 제어 장치 및 제어 방법
CN102575657B (zh) 线性压缩机
EP2535586B1 (en) Machine including compressor controlling apparatus and method
KR101772083B1 (ko) 압축기 제어 장치 및 이를 포함한 냉장고
KR101299548B1 (ko) 압축기 제어 장치 및 제어 방법
KR20100096536A (ko) 리니어 압축기의 제어 장치 및 제어 방법
KR100783239B1 (ko) 리니어 압축기의 구동 장치 및 구동 방법
US9091272B2 (en) Apparatus and method for controlling a compressor
KR100756719B1 (ko) 리니어 압축기의 제어장치
KR102350512B1 (ko) 압축기의 제어 장치 및 방법
KR102070277B1 (ko) 압축기 제어장치 및 압축기 제어방법
KR20120004293A (ko) 리니어 압축기의 제어 장치, 제어 방법, 및 이들을 구비한 냉장고
KR100756721B1 (ko) 리니어 압축기의 제어장치
KR101948563B1 (ko) 압축기 제어 장치 및 이를 포함한 냉장고
KR100588718B1 (ko) 리니어 압축기
KR100648787B1 (ko) 리니어 압축기
KR20100104952A (ko) 리니어 압축기의 제어 장치, 제어 방법, 및 이들을 구비한 냉동 시스템
KR100588719B1 (ko) 리니어 압축기의 제어장치 및 제어방법
US20130189075A1 (en) Apparatus and method for controlling compressor
KR20130086504A (ko) 압축기 제어장치 및 압축기 제어방법
KR20190046543A (ko) 리니어 압축기의 제어장치 및 그를 포함하는 냉장고

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121227

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131224

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141224

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151224

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161214

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee