KR20180085316A

KR20180085316A - 리니어 압축기의 제어 장치

Info

Publication number: KR20180085316A
Application number: KR1020170008886A
Authority: KR
Inventors: 정경훈; 김규남
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-01-18
Filing date: 2017-01-18
Publication date: 2018-07-26
Also published as: US20180202430A1; CN110199123A; CN110199123B; WO2018135746A1; US10935020B2

Abstract

리니어 압축기의 제어 장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 제어 장치는, 리니어 압축기에 테스트 신호를 인가하는 구동부, 상기 리니어 압축기의 모터 전류를 검출하는 전류 검출부, 상기 리니어 압축기의 모터 전압을 검출하는 전압 검출부, 및, 상기 테스트 신호가 인가됨에 따라 획득되는, 상기 모터 전류의 변화 및 상기 모터 전압에 기초하여, 상기 모터 전류의 크기에 따라 달라지는 복수의 인덕턴스를 획득하는 제어부를 포함한다.

Description

리니어 압축기의 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING LINEAR COMPRESSOR}

본 발명은, 테스트 신호를 인가하여 전류의 크기 별 인덕턴스를 획득하는 리니어 압축기의 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 장치로서 냉동기기, 예를 들어 냉장고나 공기조화기 등의 일부분으로 사용된다.

압축기는 크게 왕복동식 압축기(Reciprocating Compressor)와, 회전식 압축기(Rotary Compressor)와, 스크롤식 압축기(Scroll Compressor)로 구분된다.

왕복동식 압축기는, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시킨다.

회전식 압축기는, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시킨다.

스크롤식 압축기는, 선회 스크롤(Orbiting Scroll)과 고정 스크롤(Fixed Scroll) 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 신회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전되면서 냉매를 압축시킨다.

왕복동식 압축기는 내부 피스톤을 실린더의 내부에서 선형으로 왕복 운동시킴으로써 냉매 가스를 흡입, 압축 및 토출한다.

왕복동식 압축기는 피스톤을 구동하는 방식에 따라 크게 레시프로(Recipro) 방식과 리니어(Linear) 방식으로 구분된다.

레시프로 방식이라 함은 회전하는 모터(Motor)에 크랭크샤프트(Crankshaft)를 결합하고, 크랭크샤프트에 피스톤을 결합하여 모터의 회전 운동을 직선 왕복운동으로 변환하는 방식이다.

반면, 리니어 방식이라 함은 직선 운동하는 모터의 가동자에 피스톤을 연결하여 모터의 직선 운동으로 피스톤을 왕복운동시키는 방식이다.

이러한 왕복동식 압축기는 구동력을 발생하는 전동 유닛과, 전동 유닛으로부터 구동력을 전달받아 유체를 압축하는 압축 유닛으로 구성된다.

전동 유닛으로는 일반적으로 모터(motor)를 많이 사용하며, 상기 리니어 방식의 경우에는 리니어 모터(linear motor)를 이용한다.

리니어 모터는 모터 자체가 직선형의 구동력을 직접 발생시키므로 기계적인 변환 장치가 필요하지 않고, 구조가 복잡하지 않다.

또한, 리니어 모터는 에너지 변환으로 인한 손실을 줄일 수 있고, 마찰 및 마모가 발생하는 연결 부위가 없어서 소음을 크게 줄일 수 있는 특징을 가지고 있다.

또한, 리니어 방식의 왕복동식 압축기(이하, 리니어 압축기(Linear Compressor)라 함)를 냉장고나 공기조화기에 이용할 경우에는 리니어 압축기에 인가되는 스트로크 전압을 변경하여 줌에 따라 압축 비(Compression Ratio)를 변경할 수 있어 냉력(Freezing Capacity) 가변 제어에도 사용할 수 있는 장점이 있다.

한편, 왕복동식 압축기, 특히 리니어 압축기는 피스톤이 실린더 안에서 기구적으로 구속되어 있지 않은 상태에서 왕복 운동을 하게 된다.

따라서 갑자기 전압이 과도하게 걸리는 경우에 피스톤이 실린더 벽에 부딪히거나, 부하가 커서 피스톤이 전진하지 못하여 압축이 제대로 이루어지지 않을 수 있다.

때문에, 부하의 변동이나 전압의 변동에 대하여 피스톤의 운동을 제어하기 위한 제어 장치가 필수적이다.

일반적으로 압축기 제어 장치는 압축기 모터에 인가되는 전압과 전류를 검출하여 센서리스 방법으로 스트로크를 추정하여 피드백 제어를 수행한다.

이때, 압축기 제어 장치는 압축기를 제어하기 위한 수단으로 트라이악(Triac)이나 인버터(inverter)를 구비한다.

한편, 리니어 압축기(Linear Compressor)의 스트로크 추정을 위하여, 모터 상수가 이용된다. 여기서 모터 상수는 모터의 저항 성분, 모터의 인덕턴스 성분, 모터의 역기전력 상수 등일 수 있다.

공개특허공보 10-2014-0130430 에서는, 모터 상수, 특히 모터의 인덕턴스 성분을 산출하여 모터의 종류를 판단하는 내용에 대해서 기재하고 있다.

한편, 모터의 인덕턴스는, 리니어 압축기(Linear Compressor)의 운전 중 전류에 따라 변화할 수 있다.

다만 종래의 리니어 압축기(Linear Compressor)는, 모터의 인덕턴스를 하나의 대표값으로 산출하기 때문에, 리니어 압축기(Linear Compressor)의 운전시 변화하는 인덕턴스는 파악할 수 없다. 따라서 인덕턴스를 이용한 스트로크의 추정 또는 기타 제어 시 연산 오차가 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은, 전류의 크기 별로 인덕턴스 값을 획득할 수 있는, 리니어 압축기 제어 장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은, 인덕턴스 값의 획득 시 역기전력을 억제함으로써 인덕턴스 연산의 오차를 줄일 수 있는, 리니어 압축기 제어 장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은, 복수의 테스트를 거침으로써 정확한 인덕턴스 값을 획득할 수 있는, 리니어 압축기 제어 장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은, 전류의 크기별 인덕턴스 값을 활용하여 신속한 스트로크 연산이 가능한, 리니어 압축기 제어 장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 제어 장치는, DC 전압 형태의 테스트 신호를 모터에 인가하고, 모터 전류의 크기에 따라 달라지는 복수의 인덕턴스를 획득할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 제어 장치는, 테스트 신호를 DC 전압에 의하여 스트로크가 변화하지 않는 시간 동안 인가할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 제어 장치는, DC 전압이 일정 주기로 인가되는 펄스 형태의 신호를 인가하고, 일정 주기마다 획득되는 인덕턴스 값을 평균하여 복수의 모터 전류에 각각 대응하는 복수의 인덕턴스를 획득할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 제어 장치는, 복수의 모터 전류에 각각 대응하는 복수의 인덕턴스를 저장하고, 측정된 모터 전류에 대응하는 인덕턴스를 이용하여 스트로크 연산을 수행할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 리니어 압축기가 구동하는 중 모터 전류의 크기에 따라 변화하는 인덕턴스를 획득할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 테스트 신호의 인가 시간을 조절함으로써, 인덕턴스 연산의 오차를 줄일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 복수의 테스트 결과를 이용하여 인덕턴스를 연산함으로써, 정확한 인덕턴스 값을 획득할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 리니어 압축기의 구동 중 모터 전류를 검출하는 과정 만으로도, 모터의 인덕턴스 값을 빠르고 손쉽게 추정할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른, 리니어 압축기의 제어 장치의 제어 동작을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른, 제어 신호 및 구동 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른, 테스트 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 수학식 3을 그래프로 표현한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른, 일정 주기마다 DC 전압을 인가하여 모터 전류 및 모터 전류에 대응하는 인덕턴스 값의 정확성을 향상시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른, 리니어 압축기의 제어 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른, 전류와 인덕턴스 간의 관계에 대한 실험 결과를 도시한 도면이다.
도 9는, 테스트 신호가 인가되는 중 측정된 모터 전류 및 모터 전압에 대한 실험 결과를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 내부 구성을 보여주는 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에 개시된 발명은 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법에 적용될 수 있다.

그러나 본 명세서에 개시된 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 기존의 모든 압축기의 제어 장치, 압축기의 제어 방법, 모터 제어 장치, 모터 제어 방법에, 고장 진단 장치, 고장 진단 방법, 테스트 장치 및 테스트 방법에도 적용될 수 있다.

특히 본 명세서에 개시된 발명은 여러 종류의 리니어 압축기를 제어할 수 있는 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법에 적용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 1은 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 제어 장치(200)는, 구동부(210), 전류 검출부(220), 전압 검출부(230), 제어부(240) 및 저장부(250)를 포함할 수 있다.

리니어 압축기의 제어 장치(200)의 각 구성의 동작에 대해서는 도 2를 함께 참고하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른, 리니어 압축기의 제어 장치의 제어 동작을 나타낸 블록도이다.

구동부(210)는 리니어 압축기(300)에 구동 신호를 인가하여 리니어 압축기(300)를 구동할 수 있다.

구체적으로 구동부(210)는 제어부(240)에서 출력된 제어 신호에 기초하여 모터 구동 신호를 생성할 수 있다. 또한 구동부(210)는 생성된 모터 구동 신호를 리니어 압축기(300)에 인가하여 리니어 압축기(300)를 구동시킬 수 있다.

여기서 구동 신호는, 교류 전압 또는 교류 전류의 형태일 수 있다.

한편 구동부(210)는 인버터(inverter) 또는 트라이악(triac)을 포함할 수 있다.

한편 제어부(240)는 제어 신호를 구동부(210)에 출력할 수 있다.

구체적으로 제어부(240)는 제어 신호를 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 생성되는 전압 제어 신호 형태로 구동부(210)에 출력할 수 있다.

또한 제어부(240)는 리니어 압축기(300)의 모터의 인덕턴스를 이용하여 스트로크를 연산할 수 있다. 또한 제어부(240)는 스트로크에 기초하여 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 구동부(210)에 출력할 수 있다.

한편 구동부(210)는 제어부(240)의 제어 하에, 리니어 압축기(300)에 테스트 신호를 인가할 수 있다.

여기서 테스트 신호는 DC 전압일 수 있다.

전류 검출부(220)는, 리니어 압축기(300)의 모터 전류를 검출할 수 있다. 구체적으로, 구동 신호 또는 테스트 신호가 인가됨에 따라 리니어 압축기의 모터에 전류가 인가되면, 전류 검출부(220)는 리니어 압축기(300)의 모터 전류를 검출할 수 있다.

전압 검출부(230)는, 리니어 압축기(300)의 모터 전압을 검출할 수 있다. 구체적으로, 구동 신호 또는 테스트 신호가 인가됨에 따라 리니어 압축기의 모터에 전압이 인가되면, 전류 검출부(20)는 리니어 압축기(300)의 모터 전압을 검출할 수 있다.

한편 제어부(240)는 테스트 신호가 인가됨에 따라 획득되는, 모터 전류의 변화 및 모터 전압에 기초하여, 모터의 전류의 크기에 따라 달라지는 복수의 인덕턴스를 획득할 수 있다.

구체적으로 테스트 신호인 DC 전압이 인가되는 중 획득된, 모터 전압 및 복수의 모터 전류의 시간 미분을 이용하여, 제어부(240)는 복수의 모터 전류에 각각 대응하는 복수의 인덕턴스를 획득할 수 있다.

여기서 DC 전압은 기 설정된 시간 동안 인가될 수 있다. 또한 기 설정된 시간은 DC 전압에 의하여 스트로크가 변화하지 않는 시간일 수 있다.

한편, 테스트 신호는, DC 전압이 일정 주기마다 인가되는 펄스 형태의 신호일 수 있다.

이 경우 제어부(240)는 일정 주기마다 측정되는, 모터 전압 및 복수의 모터 전류의 변화를 이용하여, 복수의 모터 전류에 각각 대응하는 복수의 인덕턴스를 획득할 수 있다.

이 경우 일정 주기마다 인가되는 펄스 간의 간격은, DC 전압이 일정 주기로 인가되는 펄스 형태의 신호에 의하여 스트로크가 변화하지 않는 시간일 수 있다.

한편, 저장부(250)에는 복수의 모터 전류에 각각 대응하는 복수의 인덕턴스가 저장될 수 있다.

한편 제어부(240)는, 구동 신호가 인가됨에 따라 리니어 압축기가 구동하는 중, 리니어 압축기의 제2 모터 전류를 획득할 수 있다.

또한 제어부(240)는, 저장부(250)에 저장된 복수의 인덕턴스 중, 제2 모터 전류에 대응하는 인덕턴스를 획득할 수 있다.

이 경우 제어부(240)는 제2 모터 전류에 대응하는 인덕턴스에 기초하여 모터의 스트로크 값을 획득할 수 있다.

구체적으로 제어부(240)는 모터 전류, 모터 전압 및 모터 파라미터 중 적어도 하나를 이용하여 스트로크 추정치를 연산할 수 있다. 여기서 모터 파라미터는, 모터의 저항 성분, 모터의 인덕턴스 성분 및 모터의 역기전력 상수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이 경우 제어부(240)는 모터의 스트로크 값에 기초하여 제어 신호를 출력할 수 있다.

구체적으로 제어부(240)는 연산된 스트로크 추정치 및 스트로크 지령치를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 제어 신호를 생성할 수 있다. 또한 제어부(240)는 생성된 제어 신호를 구동부(210)에 출력할 수 있다.

더욱 구체적으로 모터의 스트로크 추정치가 모터의 스트로크 지령치보다 크면, 제어부(10)는 모터 인가 전압을 감소시키는 제어 신호를 출력할 수 있다. 또한 모터의 스트로크 추정치가 모터의 스트로크 지령치보다 작으면, 제어부(240)는 모터 인가 전압을 증가시키는 제어 신호를 구동부(210)에 출력할 수 있다.

이 경우 구동부(210)는 제어 신호에 기초하여, 구동 신호를 리니어 압축기(300)에 인가할 수 있다.

한편 제어부(240)는 리니어 압축기 제어 장치(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 또한 리니어 압축기 제어 장치(200)의 각 구성은 제어부(240)의 제어 하에 동작할 수 있다.

한편 도 1 및 도 2에 도시한 리니어 압축기 제어 장치의 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 리니어 압축기 제어 장치가 구현될 수 있음은 물론이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른, 제어 신호 및 구동 신호를 설명하기 위한 도면이다.

제어부(240)는 제어 신호를 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 생성되는 전압 제어 신호 형태로 구동부(210)에 출력할 수 있다.

구체적으로, 제어 신호의 펄스폭을 변조하기 위하여 두개의 신호가 요구된다. 하나는 캐리어 신호(310)이고 다른 하나는 기준 신호(320)일 수 있다.

이때, 캐리어 신호(310)는 삼각파가 사용될 수 있으며, 기준 신호(320)는 구동부(210)를 제어하기 위한 지령치의 역할을 할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 기준 신호는, sin table 기반하에 일정한 주파수로 출력되는 table 전압일 수 있다.

즉, 기준 신호는, 주기적인 이산 시간 영역에서의 정현파 파형일 수 있다. 따라서, 제어부(240)는 상기 기준 신호의 크기, 모양 및 DC 평균값(또는 DC 오프셋값)을 조절하여, 리니어 압축기(200)를 제어할 수 있다.

따라서, 제어부(240)는 기준 신호가 캐리어 신호보다 크면 스위칭 소자가 턴-온되고, 반대의 경우 턴-오프되도록 하는 제어 신호를 생성하여 구동부(210)로 출력할 수 있다.

한편 구동부(210)는 제어 신호에 기초하여, 구동 신호(330, 340, 350, 360)를 리니어 압축기(300)에 인가할 수 있다.

이 경우 기준 신호가 캐리어 신호보다 크거나 작은 경우가 반복된다. 따라서 구동 신호(330, 340, 350, 360) 역시 전압의 인가 및 중단이 반복되는 펄스 형태의 신호가 될 수 있다. 이 경우 구동 신호의 펄스 폭이나 간격은, 제어 신호에 따라 달라질 수 있다.

한편, 구동 신호의 펄스의 온/오프에 따라 리니어 압축기(300)의 모터 전류가 변경될 수 있다. 즉, 구동 신호의 펄스가 온(ON) 되어 리니어 압축기(300)에 전압이 인가되면 리니어 압축기(300)의 모터 전류는 상승할 수 있다. 또한 구동 신호의 펄스가 오프(OFF) 되어 리니어 압축기(300)에 전압의 인가가 중단되면 리니어 압축기(300)의 모터 전류는 감소할 수 있다.

도 3에서는 구동 신호를 리니어 압축기(300)에 인가 하기 위하여 제어 신호를 생성하는 과정을 설명하였다.

도 4에서는 테스트 신호를 리니어 압축기(300)에 인가하기 위하여 제어 신호를 생성하는 과정을 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른, 테스트 신호를 설명하기 위한 도면이다.

기준 신호를 증가시키면, 기준 신호가 캐리어 신호보다 큰 부분이 증가되어 스위칭 소자의 턴-온 시간이 증가하게 되고, 이로 인해 리니어 압축기(300)의 모터에 인가되는 전압 또는 전류의 크기도 증가하게 된다.

한편 도 4에서 도시하는 바와 같이, 테스트 신호를 생성하는 과정에서, 기준 신호(320)는 캐리어 신호(310)의 최대값 이상의 값으로 고정될 수 있다.

이 경우 제어부(240)는 스위칭 소자의 턴-온이 유지되는 제어 신호를 생성하여 구동부(210)로 출력할 수 있다.

한편 구동부(210)는 제어 신호에 기초하여, 테스트 신호(410)를 리니어 압축기(300)에 인가할 수 있다.

이 경우 기준 신호(320)가 캐리어 신호(310)보다 크기 때문에, 테스트 신호(410)는 도 4에서 도시하는 바와 같이 DC 전압의 형태가 될 수 있다.

한편, 리니어 압축기(300)에 테스트 신호(410)가 인가됨에 따라, 리니어 압축기(300)의 모터 전류 및 모터 전압은 상승할 수 있다.

한편 전류 검출부(220)는, 리니어 압축기(300)의 부하 또는 리니어 압축기(300)가 적용된 냉동 시스템(일 예로, 냉장고)의 부하에 따라 리니어 압축기(300)의 모터에 인가되는 모터 전류를 검출할 수 있다.

여기서 모터 전류는, 리니어 압축기(300)에 인가된 테스트 신호에 의하여 리니어 압축기(300)의 모터에 인가되는 전류를 의미할 수 있다. 모터 전류는 전류 센서, 전류 측정기 등에 의해 검출될 수 있다.

또한, 전압 검출부(230)는, 리니어 압축기(300)의 부하 또는 리니어 압축기(300)가 적용된 냉동 시스템(일예로, 냉장고)의 부하에 따라 리니어 압축기(300)의 모터의 양단 간에 인가되는 모터 전압을 검출할 수 있다.

여기서, 모터 전압은, 리니어 압축기(300)에 인가된 테스트 신호에 의하여 리니어 압축기(300)의 모터에 인가되는 전압을 의미할 수 있다. 여기서 모터 전압은 전압 센서, 전압 측정기 등에 의해 검출될 수 있다.

한편, 모터의 전기적 특성을 나타내는 전기방정식은 다음과 같다.

모터 상수는, 모터의 저항 성분, 모터의 인덕턴스 성분, 모터의 역기전력 상수를 포함할 수 있다. 한편 리니어 압축기의 제어 장치(200)의 저장부(250)는 모터 상수를 저장할 수 있다.

여기서 R은 모터의 저항 성분으로, 모터의 저항 특성을 나타내는 상수일 수 있다.

또한 L은 모터의 인덕턴스 성분으로, 모터의 인덕턴스 성분을 나타내는 상수일 수 있다.

또한 α는 역기전력 상수로, 모터의 역기전력 특성을 나타내는 상수일 수 있다.

또한 V는 모터 전압, i는 모터 전류, di/dt는 모터 전류의 시간 미분, dx/dt는 모터의 스트로크 시간 미분일 수 있다.

R, L, α는 [수학식 1]에 모터 전류 및 모터 전압을 대입함으로써 산출될 수 있다.

한편 제어부(240)는 테스트 신호가 인가됨에 따라 획득되는, 모터 전류의 변화 및 모터 전압에 기초하여 모터의 전류의 크기에 따라 달라지는 복수의 인덕턴스를 획득할 수 있다.

구체적으로, 테스트 신호가 인가되는 중 리니어 압축기(300)의 모터 전류 및 모터 전압이 측정될 수 있다.

이 경우, 제어부(240)는 테스트 신호를 기 설정된 시간 동안 인가할 수 있다. 여기서 기 설정된 시간은 DC 전압에 의하여 피스톤이 이동하지 않는 시간일 수 있다.

다시 말해서 기 설정된 시간은, DC 전압에 의하여 모터의 스트로크가 변화하지 않는 시간일 수 있다.

구체적으로 제어부(240)는 DC 전압을 테스트 신호(410)로써 리니어 압축기(300)에 기 설정된 시간 동안 인가할 수 있다.

DC 전압이 인가되면 모터 전류는 점차 증가하게 되며, 일정 시간이 지나면 피스톤이 움직이게 된다.

다만 제어부(240)는 스트로크가 변화하기 이전의 시점까지 DC 전압을 인가함으로써, 테스트 신호가 인가됨에도 불구하고 리니어 압축기(300)의 피스톤이 움직이지 않도록 할 수 있다.

한편, 스트로크가 변화하지 않는다는 의미는, 스트로크가 전혀 변화하지 않는 것뿐만 아니라, 스트로크의 변화량이 일정 값보다 작아 무시할 수 있는 정도인 경우까지 포함할 수 있다.

스트로크가 변화하지 않음에 따라(또는 스트로크의 변화를 무시할 수 있음에 따라), 모터의 운동에 의하여 발생되는 역기전력 역시 0이 되거나 무시될 수 있다.

따라서 테스트 신호가 인가되는 중, 모터의 전기적 특성을 나타내는 전기방정식은 다음과 같다.

따라서 테스트 신호가 인가되는 중, 모터의 인덕턴스는 하기의 수학식으로 나타내어 질 수 있다.

도 5는, 수학식 3을 그래프로 표현한 도면이다.

[수학식 3] 및 도 5를 참고하면, 테스트 신호가 인가됨에 따라, 리니어 압축기(300)의 모터에 인가되는 전류는 증가하고, 전류의 변화량(전류의 시간 미분) 역시 변경되게 된다. 따라서 테스트 신호가 인가됨에 따라, 모터의 인덕턴스 성분(L) 역시 변경되게 된다.

이 경우 제어부(240)는, 테스트 신호가 인가되는 중 획득된, 모터 전압 및 복수의 모터 전류의 변화량을 이용하여, 복수의 모터 전류에 각각 대응하는 복수의 인덕턴스를 획득할 수 있다.

구체적으로, 제어부(240)는, DC 전압이 인가되는 중 모터 전압을 측정할 수 있다.

또한 제어부(240)는, DC 전압이 인가되는 중 모터 전류를 복수회 측정할 수 있으며, 모터 전류를 측정한 시점의 모터 전류의 시간 미분 값을 획득할 수 있다.

이 경우 제어부(240)는 복수회 측정된 모터 전류에 각각 대응하는 복수의 인덕턴스 값을 산출할 수 있다.

예를 들어 제어부(240)는, 모터 전류가 1[A]인 경우 모터의 인덕턴스는 280[mH]이고, 모터 전류가 2[A]인 경우 모터의 인덕턴스는 210[mH]라는 정보를 획득할 수 있다.

이 경우 제어부(240)는 복수회 측정된 모터 전류 및 복수회 측정된 모터 전류에 각각 대응하는 복수의 인덕턴스를 저장부(250)에 저장할 수 있다.

예를 들어, 제어부(240)는 모터 전류의 크기가 Im1 인 경우 모터의 인턱턴스 값인 L1, 모터 전류의 크기가 Im2 인 경우 모터의 인턱턴스 값인 L2, 모터 전류의 크기가 Im3 인 경우 모터의 인턱턴스 값인 L3를 저장부(250)에 저장할 수 있다.

한편 다시 도 4를 참고하면, 제어부(240)는 모터 전류 및 모터 전류의 변화량을 주기적으로 측정할 수 있다.

구체적으로 테스트 신호(410)가 인가되는 중, 제어부(240)는 복수의 시점(420, 430, 440)에 모터 전류 및 모터 전류의 변화량을 측정할 수 있다.

여기서 복수의 시점(420, 430, 440)는, 캐리어 신호(310)가 최소값(예를 들어 0)이 되는 시점일 수 있다.

즉 제어부(240)는 캐리어 신호의 주기와 일치하는 주기로, 모터 전류 및 모터 전류의 변화량을 측정할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른, 일정 주기마다 DC 전압을 인가하여 모터 전류 및 모터 전류에 대응하는 인덕턴스 값의 정확성을 향상시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

테스트 신호는, DC 전압이 일정 주기마다 인가되는 펄스 형태의 신호일 수 있다.

예를 들어 테스트 신호는, DC 전압이 일정 주기마다 인가되어, 제1 펄스(610), 제2 펄스(620), 제3 펄스(630), 제4 펄스(640), 제5 펄스(650), 제6 펄스(660)가 주기적으로 나타나는 신호일 수 있다.

여기서 DC 전압은 주기적으로 인가될 수 있다.

구체적으로, 펄스가 인가되는 시간(t1)은, 복수의 펄스(610, 620, 630, 640, 650, 660) 간에 동일할 수 있다.

여기서 DC 전압이 인가되는 시간(t1)은, DC 전압에 의하여 스트로크가 변화하지 않는 시간임은 앞서 설명한 바와 같다.

또한, 일정 주기마다 인가되는 펄스 간의 시간 간격(t2)은, 복수의 펄스(610, 620, 630, 640, 650, 660) 간에 동일할 수 있다.

한편 제어부(240)는 모터 전압, 복수의 모터 전류 및 복수의 모터 전류의 변화(모터 전류의 시간 미분)을, DC 전압이 인가되는 일정 주기마다 산출할 수 있다.

예를 들어, 제어부(240)는, 제1 펄스(610)가 인가되는 동안 복수의 모터 전류(Im1-1, Im2-1, Im3-1, Im4-1, Im5-1, Im6-1) 및 그에 대응하는 모터의 인덕턴스(L1-1, L2-1, L3-1, L4-1, L5-1, L6-1)를 획득할 수 있다.

또한 제어부(240)는, 제2 펄스(620)가 인가되는 동안 복수의 모터 전류(Im1-2, Im2-2, Im3-2, Im4-2, Im5-2, Im6-2) 및 그에 대응하는 모터의 인덕턴스(L1-2, L2-2, L3-2, L4-2, L5-2, L6-2)를 획득할 수 있다.

이러한 과정은, 제6 펄스(660)까지 반복될 수 있다.

한편 제어부(240)는, 일정 주기마다 측정되는, 모터 전압 및 복수의 모터 전류의 변화를 이용하여, 복수의 모터 전류에 각각 대응하는 복수의 인덕턴스를 획득할 수 있다.

구체적으로 제어부(240)는 일정 주기마다 획득되고 동일한 전류에 대응하는 복수의 인덕턴스를 평균할 수 있다.

예를 들어 제어부(240)는, 일정 주기마다 획득되고 제1 전류(Im1)에 대응하는 복수의 인덕턴스(L1-1, L1-2, L1-3, L1-4, L1-5, L1-6)을 평균함으로써 제1 전류(Im1)에 대응하는 인덕턴스(L1)를 획득할 수 있다.

또한 제어부(240)는, 일정 주기마다 획득되고 제2 전류(Im2)에 대응하는 복수의 인덕턴스(L2-1, L2-2, L2-3, L2-4, L2-5, L2-6)을 평균함으로써 제2 전류(Im2)에 대응하는 인덕턴스(L2)를 획득할 수 있다.

이와 같은 과정을 반복함으로써, 제어부(240)는 복수의 모터 전류(Im1, Im2, Im3, Im4, Im5, Im6)에 각각 대응하는 복수의 인덕턴스(L1, L2, L3, L4, L5, L6)를 획득할 수 있다.

또한 제어부(240)는, 주기적으로 획득된 복수의 인덕턴스 값 중, 오류가 발생된 인덕턴스 값을 제외한 나머지를 평균한 복수의 인덕턴스(L1, L2, L3, L4, L5, L6)를 획득할 수 있다.

구체적으로 제어부(240)는 동일한 전류에 대응하는 복수의 인덕턴스 중 특정 크기 범위 내의 복수의 인덕턴스를 평균함으로써, 복수의 모터 전류(Im1, Im2, Im3, Im4, Im5, Im6)에 각각 대응하는 복수의 인덕턴스(L1, L2, L3, L4, L5, L6)를 획득할 수 있다.

한편, 일정 주기마다 인가되는 펄스 간의 시간 간격(t2)은, DC 전압이 일정 주기마다 인가되는 펄스 형태의 신호에 의하여 스트로크가 변화하지 않도록 하는 시간일 수 있다.

구체적으로, DC 전압이 인가되면 모터 전류는 점차 증가하게 되며, 일정 시간이 지나면 스트로크가 변화하게 된다.

다만 제어부(240)는 스트로크가 변화하기 이전의 시점까지 DC 전압을 인가함으로써, 테스트 신호가 인가됨에도 불구하고 리니어 압축기(300)의 스트로크가 변화하지 않도록 할 수 있다.

한편 DC 전압이 인가된 후 다음 DC 전압이 인가될 때까지 모터 전류는 감소하고, 다음 DC 전압이 인가되면 모터 전류는 다시 증가할 수 있다.

다만, 제어부(240)는 다음 DC 전압에 의하여 스트로크가 변화하지 않도록, 펄스 간의 시간 간격을 조절하여 모터 전류를 감소시킬 수 있다.

다시 말해서, 일정 주기마다 인가되는 펄스 간의 간격은, DC 전압에 의하여 상승한 모터 전류가 0이 되거나 기 설정된 값 이하가 되는 간격일 수 있다.

즉, 제어부(240)는 펄스 형태의 신호가 반복적으로 인가되는 동안 모터 전류가 누적되어 스트로크를 변화시키는 것을 방지하기 위하여, 펄스 간의 시간 간격을 조절할 수 있다.

한편, 제어부(240)는, 복수의 모터 전류에 각각 대응하는 복수의 인덕턴스를 저장부(250)에 저장할 수 있다.

또한 구동 신호가 인가되어 리니어 압축기가 구동하면, 제어부(240)는 리니어 압축기의 제2 모터 전류를 획득할 수 있다.

또한 제어부(240)는 저장부(250)에 저장된 복수의 인덕턴스 중 제2 모터 전류에 대응하는 인덕턴스를 획득할 수 있다.

이 경우 제어부(240)는 제2 모터 전류, 제2 모터 전압 및 모터 상수 중 적어도 하나를 이용하여 스트로크 추정치를 연산할 수 있다.

여기서 모터 상수는, 모터의 저항 성분, 모터의 인덕턴스 성분 및 모터의 역기전력 상수를 포함할 수 있다.

또한 모터의 인덕턴스 성분은, 제2 모터 전류에 대응하는 인덕턴스일 수 있다.

한편 제어부(240)는, 모터의 스트로크 추정치 및 스트로크 지령치를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 제어 신호를 생성할 수 있다.

이와 같은 과정은, 구동 신호가 인가되어 모터 전류가 변경되는 중 계속해서 반복될 수 있다.

예를 들어 제2 모터 전류가 검출된 후 제3 모터 전류가 검출된 경우, 제어부(240)는 제3 모터 전류, 제3 모터 전압 및 모터 상수 중 적어도 하나를 이용하여 스트로크 추정치를 연산할 수 있다.

여기서 모터 상수는 모터의 인덕턴스 성분을 포함할 수 있으며, 모터의 인덕턴스 성분은 저장부에 저장된 제3 모터 전류에 대응하는 인덕턴스일 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른, 리니어 압축기의 제어 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.

제어부(240)는 테스트 신호를 인가할 수 있다(S705).

한편, 제어부(240)는 DC 전압이 인가되는 중, 모터 전압(Vm) 및 복수의 모터 전류(Im1 ~ Im10)를 측정할 수 있다(S710).

한편 제어부(240)는 측정된 모터 전류(Im1)가 제1값(예를 들어, 1A)보다 큰지 판단할 수 있다(S715).

한편 측정된 모터 전류(Im1)가 제1값(예를 들어, 1A)보다 작으면, 제어부(240)는 S710으로 돌아가 모터 전류 및 모터 전압을 다시 측정할 수 있다.

한편 측정된 모터 전류(Im1)가 제1값(예를 들어, 1A)보다 크면, 제어부(240)는 측정된 모터 전류(Im1)가 제2값(예를 들어, 2A)보다 큰지 판단할 수 있다(S720).

한편, 측정된 모터 전류(Im1)가 제2값(예를 들어, 2A)보다 작으면, 제어부(240)는 모터 전류의 제1값(예를 들어, 1A)에 대응하는 제1 인덕턴스(L(1A))를 연산할 수 있다(S725).

한편, 제1 인덕턴스(L(1A))가 연산되면, 제어부(240)는 연산된 제1 인덕턴스가 일정 범위 내에 있는지 판단할 수 있다(S730).

그리고 연산된 제1 인덕턴스가 일정 범위 내에 존재하면, 제어부(240)는 모터 전류의 제1 값에 대응하는 제1 인덕턴스를 L 테이블에 저장할 수 있다(S735)(S740).

한편, 연산된 제1 인덕턴스가 일정 범위 내에 존재하지 않으면, 제어부(240)는 S710으로 돌아가 모터 전류 및 모터 전압을 다시 측정할 수 있다.

한편 S720에서, 측정된 모터 전류가 제2값(예를 들어, 2A)보다 크면, 제어부(240)는 측정된 모터 전류가 제3값(예를 들어, 3A)보다 큰지 판단할 수 있다(S745).

한편, 측정된 모터 전류가 제3값(예를 들어, 3A)보다 작으면, 제어부(240)는 모터 전류의 제2값(예를 들어, 2A)에 대응하는 제2 인덕턴스(L(2A))를 연산할 수 있다(S750). 이후의 과정(S730, 735, 740)은 제1 인덕턴스(L(1A)) 때와 마찬가지로 반복될 수 있다.

한편 S745에서, 측정된 모터 전류가 제3값(예를 들어, 3A)보다 크면, 제어부(240)는 측정된 모터 전류가 제4값보다 큰지 판단할 수 있다(S755).

한편, 측정된 모터 전류가 제4값(예를 들어, 모터 전류의 최대값)보다 작으면, 제어부(240)는 모터 전류의 제3값(예를 들어, 3A)에 대응하는 제3 인덕턴스(L(3A))를 연산할 수 있다(S765). 이후의 과정(S730, 735, 740)은 제1 인덕턴스(L(1A)) 때와 마찬가지로 반복될 수 있다.

한편, 이와 같은 과정은 Im2, Im3, Im4, Im5, Im6, Im7, Im8, Im9, Im10에서 반복될 수 있다. 따라서 복수의 모터 전류에 각각 대응하는 복수의 인덕턴스 테이블이 저장부(250)에 저장될 수 있다.

또한 측정된 모터 전류가 제4값(예를 들어, 모터 전류의 최대값)보다 크면, 제어부(240)는 테스트 신호의 인가를 중단할 수 있다(S760)

한편, 테스트 신호는 DC 전압이 일정 주기로 인가되는 펄스 형태의 신호일 수 있다. 이 경우, 제어부(240)는 일정 주기마다 측정되는, 모터 전압 및 복수의 모터 전류의 변화를 이용하여, 복수의 모터 전류에 각각 대응하는 복수의 인덕턴스를 획득할 수 있다.

구체적으로, 제어부(240)는 일정 주기마다 측정되는, 동일한 크기의 전류에 대한 복수의 인덕턴스 값을 획득할 수 있다. 예를 들어 펄스 형태의 전압이 총 10회가 인가된 경우, 제어부(240)는 1A의 모터 전류에 대한 10개의 인덕턴스 값을 획득할 수 있다.

이 경우 제어부(240)는, 동일한 크기의 전류에 대한 복수의 인덕턴스 값을 평균한 값을 테이블에 추가하여 저장할 수 있다.

한편, 인덕턴스 연산 과정에서 센싱 오류 등에 의하여, 인덕턴스 값이 기 설정된 범위를 벗어나는 경우가 발생할 수 있다.

이 경우 제어부(240)는 기 설정된 범위를 벗어난 인덕턴스를 제외하고, 나머지 인덕턴스 값을 평균한 값을 테이블에 추가하여 저장할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른, 전류와 인덕턴스 간의 관계에 대한 실험 결과를 도시한 도면이다.

도 8에 따르면, 모터 전류의 크기 변화에 따라 모터의 인덕턴스가 변화하는 것을 알 수 있다. 즉 모터 전류의 크기가 커지는 경우 모터의 인덕턴스는 작아지게 된다.

모터의 인덕턴스 값을 고정된 대표값으로 설정하여 스트로크 연산을 수행한 종래 기술과 달리, 본 발명은 인덕턴스의 변화를 실시간으로 추정할 수 있는 바, 리니어 압축기의 제어 시 발생되는 연상 오차를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 모터 전류 및 그에 대응하는 모터의 인덕턴스 값이 테이블로 저장되기 때문에, 리니어 압축기의 구동 중 모터 전류를 검출하는 과정 만으로도, 모터의 인덕턴스 값을 빠르고 손쉽게 추정할 수 있는 장점이 있다도 9는, 테스트 신호가 인가되는 중 측정된 모터 전류 및 모터 전압에 대한 실험 결과를 도시한 도면이다.

도 9에 따르면, 테스트 신호가 인가되는 중 모터 전류는 증가하는 것을 알 수 있다. 또한 모터 전류의 변화량(모터 전류의 시간 미분) 역시 테스트 신호가 인가됨에 따라 증가하는 것을 알 수 있다.

한편, 상술한 실시 예들에 따른 리니어 압축기 제어 장치가 적용된 리니어 압축기의 일예를 설명한다.

그러나, 본 발명의 권리범위를 한정하고자 하는 의도는 아니며, 다른 종류의 리니어 압축기에도 적용될 수 있음은 물론이다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 내부 구성을 보여주는 단면도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기(10)에는, 쉘(100)의 내부에 제공되는 실린더(120)와, 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선운동하는 피스톤(130) 및 상기 피스톤(130)에 구동력을 부여하는 모터 어셈블리(170)가 포함된다.

상기 쉘(110)은 상부 쉘 및 하부 쉘이 결합되어 구성될 수 있다.

상기 쉘(100)에는, 냉매가 유입되는 흡입부(101) 및 상기 실린더(120)의 내부에서 압축된 냉매가 배출되는 토출부(105)가 포함된다.

상기 흡입부(101)를 통하여 흡입된 냉매는 흡입 머플러(140)를 거쳐 상기 피스톤(130)의 내부로 유동한다. 냉매가 상기 흡입 머플러(140)를 통과하는 과정에서, 소음이 저감될 수 있다.

상기 실린더(120)의 내부에는, 상기 피스톤(130)에 의하여 냉매가 압축되는 압축 공간(P)이 형성된다.

그리고, 상기 피스톤(130)에는, 상기 압축 공간(P)으로 냉매를 유입시키는 흡입공이 형성된다.

상기 흡입공의 일측에는 상기 흡입공(131a)을 선택적으로 개방하는 흡입 밸브(132)가 제공된다.

상기 압축 공간(P)의 일측에는, 상기 압축 공간(P)에서 압축된 냉매를 배출시키기 위한 토출밸브 어셈블리(200, 도 2 참조)가 제공된다. 즉, 상기 압축 공간(P)은 상기 피스톤(130)의 일측 단부와 토출밸브 어셈블리(200) 사이에 형성되는 공간으로서 이해된다.

상기 토출밸브 어셈블리(200)에는, 냉매의 토출 공간을 형성하는 토출 커버(220)와, 상기 압축 공간(P)의 압력이 토출압력 이상이 되면 개방되어 냉매를 상기 토출 공간으로 유입시키는 토출 밸브(210) 및 상기 토출 밸브(210)와 토출 커버(220)의 사이에 제공되어 축 방향으로 탄성력을 부여하는 밸브 스프링(230)이 포함된다.

여기서, 상기 "축 방향"이라 함은, 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향, 즉 도 1에서 가로 방향으로 이해될 수 있다.

상기 흡입 밸브(132)는 상기 압축 공간(P)의 일측에 형성되고, 상기 토출 밸브(210)는 상기 압축 공간(P)의 타측, 즉 상기 흡입 밸브(132)의 반대측에 제공될 수 있다.

상기 피스톤(130)이 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선운동 하는 과정에서, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 토출압력보다 낮고 흡입압력 이하가 되면 상기 흡입 밸브(132)가 개방되어 냉매는 상기 압축 공간(P)으로 흡입된다. 반면에, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 흡입압력 이상이 되면 상기 흡입 밸브(132)가 닫힌 상태에서 상기 압축공간(P)의 냉매가 압축된다.

한편, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 토출압력 이상이 되면, 상기 밸브 스프링(230)이 변형하여 상기 토출 밸브(210)를 개방시키고, 냉매는 상기 압축공간(P)으로부터 토출되어, 토출 커버(220)의 토출공간으로 배출된다.

그리고, 상기 토출 커버(220)에는, 상기 토출 밸브(210)를 통하여 배출된 냉매의 맥동을 저감하기 위한 공명실을 가지며, 냉매를 배출시키는 냉배 토출홀(미도시)이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 토출공간의 냉매는 상기 냉매 토출홀을 통하여 토출 머플러(107)로 유동하며, 루프 파이프(178)로 유입된다.

상기 토출 머플러(107)는 압축된 냉매의 유동 소음을 저감시킬 수 있으며, 상기 루프 파이프(108)는 압축된 냉매를 상기 토출부(105)로 가이드 한다.

상기 루프 파이프(108)는 상기 토출 머플러(107)에 결합되어 상기 쉘(100)의 내부공간으로 연장되며, 상기 토출부(105)에 결합된다.

상기 리니어 압축기(10)에는, 프레임(110)이 더 포함된다.

상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 고정시키는 구성으로서, 상기 실린더(120)와 일체로 구성되거나 별도의 체결부재에 의하여 체결될 수 있다.

그리고, 상기 토출 커버(220) 및 토출 머플러(107)는 상기 프레임(110)에 결합될 수 있다.

상기 모터 어셈블리(170)에는, 상기 프레임(110)에 고정되어 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치되는 아우터 스테이터(171,173,175)와, 상기 아우터 스테이터(171,173,175)의 내측으로 이격되어 배치되는 이너 스테이터(177) 및 상기 아우터 스테이터(171,173,175)와 이너 스테이터(177)의 사이 공간에 위치하는 영구자석(180)이 포함된다.

상기 영구자석(1800)은, 상기 아우터 스테이터(171,173,175) 및 이너 스테이터(177)와의 상호 전자기력에 의하여 직선 왕복 운동할 수 있다.

그리고, 상기 영구자석(180)은 1개의 극을 가지는 단일 자석으로 구성되거나, 3개의 극을 가지는 다수의 자석이 결합되어 구성될 수 있다.

상기 영구자석(180)은 연결부재(138)에 의하여 상기 피스톤(130)에 결합될 수 있다.

상기 연결부재(138)는 상기 피스톤(130)의 일측 단부로부터 상기 영구자석(180)으로 연장될 수 있다.

상기 영구자석(180)이 직선 이동함에 따라, 상기 피스톤(130)은 상기 영구자석(180)과 함께 축 방향으로 직선 왕복 운동할 수 있다.

상기 아우터 스테이터(171,173,175)에는, 코일 권선체(173,175) 및 스테이터 코어(171)가 포함된다.

상기 코일 권선체(173,175)에는, 보빈(173) 및 상기 보빈(173)의 원주 방향으로 권선된 코일(175)이 포함된다. 상기 코일(175)의 단면은 다각형 형상을 가질 수 있으며, 일례로 육각형의 형상을 가질 수 있다.

상기 스테이터 코어(171)는 복수 개의 라미네이션(lamination)이 원주 방향으로 적층되어 구성되며, 상기 코일 권선체(173,175)를 둘러싸도록 배치될 수 있다.

상기 모터 어셈블리(170)에 전류가 인가되면, 상기 코일(175)에 전류가 흐르게 되고, 상기 코일(175)에 흐르는 전류에 의해 상기 코일(175) 주변에 자속(flux)이 형성된다.

상기 자속은 상기 아우터 스테이터(171,173,175) 및 이너 스테이터(177)를 따라 폐회로를 형성하면서 흐르게 된다.

상기 아우터 스테이터(171,173,175)와 이너 스테이터(177)를 따라 흐르는 자속과, 상기 영구자석(180)의 자속이 상호 작용하여, 상기 영구자석(180)을 이동시키는 힘이 발생될 수 있다.

상기 아우터 스테이터(171,173,175)의 일측에는 스테이터 커버(185)가 제공된다.

상기 아우터 스테이터(171,173,175)의 일측단은 상기 프레임(110)에 의하여 지지되며, 타측단은 상기 스테이터 커버(185)에 의하여 지지될 수 있다.

상기 이너 스테이터(177)는 상기 실린더(120)의 외주에 고정된다. 그리고, 상기 이너 스테이터(177)는 복수 개의 라미네이션이 상기 실린더(120)의 외측에서 원주 방향으로 적층되어 구성된다.

상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)을 지지하는 서포터(135) 및 상기 피스톤(130)으로부터 상기 흡입부(101)를 향하여 연장되는 백 커버(115)가 더 포함된다.

상기 백 커버(115)는 상기 흡입 머플러(140)의 적어도 일부분을 커버하도록 배치될 수 있다.

상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)이 공진 운동할 수 있도록 각 고유 진동수가 조절된 복수의 스프링(151,155)이 포함된다.

상기 복수의 스프링(151,155)에는, 상기 서포터(135)와 스테이터 커버(185)의 사이에 지지되는 제 1 스프링(151) 및 상기 서포터(135)와 백 커버(115)의 사이에 지지되는 제 2 스프링(155)이 포함된다.

상기 제 1 스프링(151)은 상기 실린더(120) 또는 피스톤(130)의 양측에 복수 개가 제공될 수 있다.

상기 제 2 스프링(155)은 상기 실린더(120) 또는 피스톤(130)의 후방으로 복수 개가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 "전방"이라 함은 상기 흡입부(101)로부터 상기 토출밸브 어셈블리(200)를 향하는 방향으로서 이해될 수 있다. 그리고, 상기 피스톤(130)으로부터 상기 흡입부(101)를 향하는 방향을 "후방"이라 이해될 수 있다.

그리고, 축 방향이라 함은, 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향을 의미하며, 반경방향이라 함은 상기 축 방향에 수직한 방향을 의미할 수 있다. 이러한 방향에 대한 정의는 이하의 설명에서도 동일하게 사용될 수 있다.

상기 쉘(100)의 내부 바닥면에는 소정의 오일이 저장될 수 있다.

그리고, 상기 쉘(100)의 하부에는 오일을 펌핑하는 오일 공급장치(160)가 제공될 수 있다.

상기 오일 공급장치(160)는 상기 피스톤(130)이 왕복 직선운동 함에 따라 발생되는 진동에 의하여 작동되어 오일을 상방으로 펌핑할 수 있다.

상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 오일 공급장치(160)로부터 오일의 유동을 가이드 하는 오일 공급관(165)이 더 포함된다.

상기 오일 공급관(165)은 상기 오일 공급장치(160)로부터 상기 실린더(120)와 피스톤(130)의 사이 공간까지 연장될 수 있다.

상기 오일 공급장치(160)로부터 펌핑된 오일은 상기 오일 공급관(165)을 거쳐 상기 실린더(120)와 피스톤(130)의 사이 공간으로 공급되어, 냉각 및 윤활 작용을 수행한다.

한편 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법의 실시 예들은, 압축기의 제어 장치 및 압축기의 제어 방법에 적용되어 실시될 수 있다.

또한 본 명세서에 개시된 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법의 실시 예들은 특히, 여러 종류의 리니어 압축기를 제어할 수 있는 리니어 압축기의 제어 장치 및 리니어 압축기의 제어 방법에 유용하게 적용될 수 있다.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

200: 리니어 압축기의 제어 장치 300: 리니어 압축기
210: 구동부 220: 전류 검출부
230: 전압 검출부 240: 제어부
250: 저장부

Claims

리니어 압축기에 테스트 신호를 인가하는 구동부;
상기 리니어 압축기의 모터 전류를 검출하는 전류 검출부;
상기 리니어 압축기의 모터 전압을 검출하는 전압 검출부; 및
상기 테스트 신호가 인가됨에 따라 획득되는, 상기 모터 전류의 변화 및 상기 모터 전압에 기초하여, 상기 모터 전류의 크기에 따라 달라지는 복수의 인덕턴스를 획득하는 제어부를 포함하는
리니어 압축기의 제어 장치.
제1 항에 있어서,
상기 테스트 신호는,
DC 전압인
리니어 압축기의 제어 장치.
제 2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 DC 전압이 인가되는 중 획득된, 모터 전압 및 복수의 모터 전류의 시간 미분을 이용하여, 상기 복수의 모터 전류에 각각 대응하는 상기 복수의 인덕턴스를 획득하는
리니어 압축기의 제어 장치.
제 2항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 DC 전압을 기 설정된 시간 동안 인가하고,
상기 기 설정된 시간은,
상기 DC 전압에 의하여 스트로크가 변화하지 않는 시간인
리니어 압축기의 제어 장치.
제 2항에 있어서,
상기 테스트 신호는,
상기 DC 전압이 일정 주기로 인가되는 펄스 형태의 신호이고,
상기 제어부는,
상기 일정 주기마다 측정되는, 모터 전압 및 복수의 모터 전류의 변화를 이용하여, 상기 복수의 모터 전류에 각각 대응하는 복수의 인덕턴스를 획득하는
리니어 압축기의 제어 장치.
제 5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 일정 주기마다 획득되고 동일한 전류에 대응하는 복수의 인덕턴스를 평균함으로써, 상기 복수의 모터 전류에 각각 대응하는 복수의 인덕턴스를 획득하는
리니어 압축기의 제어 장치.
제 6항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 동일한 전류에 대응하는 복수의 인덕턴스 중 특정 크기 범위 내의 복수의 인덕턴스를 평균함으로써, 상기 복수의 모터 전류에 각각 대응하는 복수의 인덕턴스를 획득하는
리니어 압축기의 제어 장치.
제 5항에 있어서,
상기 일정 주기마다 인가되는 펄스 간의 시간 간격은,
상기 DC 전압이 일정 주기로 인가되는 펄스 형태의 신호에 의하여 스트로크가 변화하지 않는 시간인
리니어 압축기의 제어 장치.
제 5항에 있어서,
저장부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 복수의 모터 전류에 각각 대응하는 복수의 인덕턴스를 상기 저장부에 저장하고,
구동 신호가 인가됨에 따라 상기 리니어 압축기가 구동하는 중 상기 리니어 압축기의 제2 모터 전류를 획득하고,
상기 저장부에 저장된 복수의 인덕턴스 중 상기 제2 모터 전류에 대응하는 인덕턴스를 획득하고,
상기 제2 모터 전류에 대응하는 인덕턴스에 기초하여 상기 모터의 스트로크 값을 획득하고,
상기 모터의 스트로크 값에 기초하여 상기 구동 신호를 인가하는
리니어 압축기의 제어 장치.
리니어 압축기에 테스트 신호를 인가하는 구동부;
상기 리니어 압축기의 모터 전류를 검출하는 전류 검출부;
상기 리니어 압축기의 모터 전압을 검출하는 전압 검출부; 및
상기 테스트 신호가 인가됨에 따라 획득되는, 상기 모터 전류의 변화 및 상기 모터 전압에 기초하여, 복수의 모터 전류 각각에 대응하는 복수의 인덕턴스를 획득하는 제어부를 포함하고,
상기 테스트 신호는,
상기 테스트 신호에 의하여 스트로크가 변화하지 않는 시간 동안 인가되는
리니어 압축기의 제어 장치.