KR20060031147A - 회전 압축기의 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전 압축기의 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 파이프의 진동에 따라 압축기의 회전자 각속도를 보정하여 파이프의 진동 및 공진발생을 저감 시키는 회전 압축기의 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.

이를 위해 본 발명은 회전 압축기에 연결된 파이프의 진동을 감지하고, 상기 파이프의 진동에 상응하여 상기 회전 압축기의 회전자 각속도를 보정하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 회전자 각속도 보정은, 상기 파이프의 진동으로부터 파이프 각속도를 구하고 상기 회전자 각속도에서 상기 파이프 각속도를 감하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

회전 압축기의 제어장치 및 방법{Control device of a rotary compressor and method thereof}

도 1은 종래의 회전 압축기에 연결된 파이프의 진동저감장치를 도시한 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 회전 압축기의 종단면도이다

도 3은 도 2에 도시한 회전 압축기의 구성요소를 도시한 블럭도이다.

도 4는 회전자의 각속도를 보정하는 구동회로를 도시한 회로도이다.

도 5는 도 3 및 도 4에 도시한 회전 압축기의 회전자 각속도 보정방법을 도시한 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

4 : 마이컴

5 : 파이프 진동 감지센서

6 : 회전자 각속도 감지센서

10 : 구동부

20 : 압축부

30 : 회전자

31 : 회전자 구동부

본 발명은 회전 압축기의 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전 압축기에 연결된 파이프의 진동을 저감 시키는 회전 압축기의 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기와 냉장고 등과 같이 냉동사이클을 이용하여 주위공간을 냉각시키는 냉각장치는 폐회로를 순환하는 냉매를 압축하기 위한 압축기를 구비한다.

냉각장치에 사용되는 압축기에는 회전압축기와 왕복동 압축기 등이 있는데, 회전압축기는 밀폐용기의 내부에 설치된 고정자와 회전자, 회전자를 관통하여 설치된 회전축, 회전축과 일체로 형성된 편심캠, 압축실의내부에서 편심캠의 외주면에 배치된 롤러를 구비하여서, 회전축이 회전함에 따라 압축실 내부에 배치된 편심캠과 롤러의 편심 회전운동에 의해 압축실 내부로 냉매를 흡입하여 압축한 후에 밀폐용기 외부로 토출시키게 된다.

일반적인 회전압축기는 60Hz의 일정한 속도로 구동하도록 설계되어 있다. 이와 같이 회전압축기가 구동하게 되면 회전자가 회전할 때 동적인 불균형에 기해 진동과 소음이 발생하게 되고, 압축기에서 발생한 진동과 소음은 도 1에 도시한 바와 같이 압축기(40)에 연결되어 있는 파이프(41)에 전달되어 파이프(41)에서도 진동 및 소음이 발생하게 된다. 그리고, 파이프(41)에 전달된 진동수가 파이프의 공진주 파수에 해당하는 경우 파이프(41)에 공진이 발생되어 진동이 증가하게 된다.

따라서 이와 같은 파이프(41)의 진동 및 공진현상을 방지하기 위한 방법으로, 도 1에 도시한 바와 같이 파이프(41)에 댐퍼(42)를 부착하여 진동을 감소시키거나, 압축기(40)의 운전 주파수를 파이프(41)의 공진주파수와 일치하지 않도록 설정하여 압축기(40)를 회전시킴으로써 공진을 억제하는 방법 등이 사용되어 왔다.

그러나 이러한 종래의 회전 압축기의 진동 저감 방법은 압축기의 운전으로 발생되는 파이프의 진동의 크기 및 공진 주파수는 파이프의 형상 및 부하 등에 따라 달라지게 되므로, 파이프의 형상이나 부하가 변경될 때마다 댐퍼의 위치나 가변능력 압축기의 운전주파수 가변영역에 제한을 두게 하는 등의 문제점이 있었다.

또한 정확한 댐퍼의 부착위치를 설정하는 것이 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 파이프의 진동에 따라 압축기의 회전자 각속도를 보정하여 파이프의 진동 및 공진발생을 저감 시키는 회전 압축기의 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 회전 압축기에 연결된 파이프의 진동을 감지하고, 상기 파이프의 진동에 상응하여 상기 회전 압축기의 회전자 각속도를 보정하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 회전자 각속도 보정은, 상기 파이프의 진동으로부터 파이프 각속도를 구하고 상기 회전자 각속도에서 상기 파이프 각속도를 감하여 이루어지는 것 을 특징으로 한다.

또한 회전 압축기에 연결된 파이프의 진동을 감지하는 파이프 진동 감지센서와, 상기 파이프의 진동을 파이프의 각속도로 변환해 주는 각속도 변환부와, 상기 회전 압축기의 회전자 각속도에서 상기 파이프의 각속도를 감하여 상기 회전자 각속도를 보정해 주는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 회전 압축기의 대략적인 내부구조를 보인 종단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 압축기는 밀폐용기(1)의 내부에 설치되어 회전력을 발생시키는 구동부(10)와, 구동부(10)의 회전력에 의해 냉매를 압축하는 압축부(20)를 구비한다. 구동부(10)는 밀폐용기(1)의 내부에 설치되는 원통형의 고정자(11)와, 고정자(11)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전자(30)와, 회전자(30)의 중심에 압입되어 회전자(30)와 함께 회전하게 되며 편심캠(13)이 일체로 형성되어 있는 회전축(12)으로 구성된다.

압축부(20)는 원통형으로 형성되어 내부에 압축실(22)이 마련되어 있는 하우징(21)과, 하우징(21)의 상단과 하단에 배치되어 회전축(12)을 회전 가능하게 지지하는 상부 플랜지(23) 및 하부 플랜지(24)와, 압축실(22)에 배치되는 편심캠(13)에 끼워져서 압축실(22)의 원주면을 따라 회전하게 되는 롤러(25)로 구성된다.

하우징(21)에는 흡입구(26)와 토출구(27)가 마련되어 있으며, 흡입구(26)와 토출구(27) 사이에는 베인(미도시)이 진퇴 가능하게 롤러(25)에 밀착되어 배치된 다.

따라서 회전자(30)와 함께 회전축(12)이 회전하게 되면 압축실(22)에서 편심캠(13)과 롤러(25)가 회전하게 되면서 흡입구(26)로 유입된 냉매를 압축하여 토출구(27)로 배출시키게 된다. 이렇게 압축실(22)에서 배출된 냉매는 상향으로 이동하여 밀폐용기(1)의 상단에 배치된 배출관(2)을 통해 밀폐용기(1)의 외부로 빠져나가게 된다.

또한 밀폐용기(1)의 하부에는 회전축(12)의 회전에 의해 상향으로 유동하여 회전축과 접촉되는 부위를 윤활 및 냉각시키기 위한 오일(3)이 저장되어 있다.

이와 같은 회전 압축기의 흡입구(26)와 토출구(27)에는 냉매가 이동하는 파이프(미도시)가 연결되어 있다. 이외에도 도 3에 도시한 바와 같이 파이프의 진동을 감지하는 파이프 진동 감지센서(5)와, 회전자(30)의 각속도를 감지하는 회전자 각속도 감지센서(6)가 마이컴(4)에 접속되어 있으며, 압축기의 구동을 제어하는 마이컴(4)과, 마이컴(4)의 제어에 따라 회전자(30)를 구동 시키는 회전자 구동부(31)가 더 포함되어 있다.

마이컴(4)의 제어명령에 압축기의 운전이 시작되면 회전자 구동부(31)는 회전자(30)를 일정한 운전주파수로 회전시킨다. 회전자(30)의 구동에 따라 압축기에는 진동과 소음이 발생하게 되고, 압축기에 발생한 진동은 압축기의 토출구(27)와 흡입구(26)에 연결된 파이프에 전달되게 된다.

또한 파이프에 발생한 진동을 저감 하기 위한 방법이 필요하게 되는데, 이하 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.

회전자(30)가 특정 운전주파수로 회전하기 시작하면 회전자 각속도 감지센서(6)를 이용하여 회전자(30)의 각속도를 계산한다. 회전자(30)의 운전주파수(f)와 각속도(

)사이에는

의 관계가 있게 되는데, 회전자(30)를 일정한 운전주파수로 운전 시키더라도 실제 구동 되는 운전주파수와는 오차가 있으므로 별도의 회전자 각속도 감지센서(6)를 이용하여 회전자(30)의 각속도를 감지하게 된다.(S100)

그리고, 파이프 진동 감지센서(5)는 파이프의 주파수 측정을 통해 진동을 감지하게 된다. 파이프의 직교하는 두개의 주파수가 측정되면 2개의 각속도 값으로 변환하여 진동의 방향과 크기를 마이컴(4)에 저장 시킨다.(S110)

파이프의 각속도는 양 또는 음의 값을 가질 수 있는데 파이프의 진동이 최소화 되기 위해서는 파이프에 진동이 전혀 발생하지 않는 상태, 즉 파이프의 각속도가 영(zero)의 값을 가져야 한다. 따라서 파이프의 각속도가 영(zero)의 값을 가지도록 하기 위해 파이프 진동 감지센서(5)의 측정값으로부터 구해진 파이프 각속도를 회전자(30) 각속도에서 감해주게 된다. 예를 들어 파이프 진동 감지센서(5)의 측정값으로부터 구해진 파이프 각속도가 -10rad/s라면, 파이프 각속도를 '0'이 되도록 하기 위하여 10rad/s 만큼 더해주는 것, 즉 -10rad/s를 빼는 것이 필요하다. 이와 같이 현재 회전자(30) 각속도에서 파이프 각속도를 감한 값이 새로운 회전자(30) 각속도가 된다.(S120)

회전자(30) 각속도의 보정값이 산출되면 마이컴(4)은 회전자 구동부(31)를 제어하여 회전자(30)를 보정 된 회전자 각속도로 구동 시킨다.(S130)

이와 같은 과정을 회전자(30)의 회전주기 내에 복수로 반복하게 된다.

상기와 같은 회전자 각속도의 보정을 통해 파이프의 각속도가 영에 가까워 지게 되어 파이프의 진동이 저감 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 파이프의 진동 및 공진을 감소시킴으로써 파이프의 파손을 줄이고 제품의 신뢰도를 높일 수 있으며, 파이프에 설치되었던 댐퍼의 설치비용을 줄이고 댐퍼의 설치위치를 일일이 확인하는데 드는 노력을 절감할 수 있다.

Claims (3)

1. 회전 압축기에 연결된 파이프의 진동을 감지하고,

   상기 파이프의 진동에 상응하여 상기 회전 압축기의 회전자 각속도를 보정하는 회전 압축기의 제어방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 회전자 각속도 보정은, 상기 파이프의 진동으로부터 파이프 각속도를 구하고, 상기 회전자 각속도에서 상기 파이프 각속도를 감하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전 압축기의 제어방법.
3. 회전 압축기에 연결된 파이프의 진동을 감지하는 파이프 진동 감지센서와,

   상기 파이프의 진동을 파이프의 각속도로 변환해 주는 각속도 변환부와,

   상기 회전 압축기의 회전자 각속도에서 상기 파이프의 각속도를 감하여 상기 회전자 각속도를 보정해주는 제어부를 포함하는 회전 압축기의 제어장치.

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