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KR102209308B1 - 압축기 구동장치, 및 이를 구비하는 냉장고 - Google Patents

압축기 구동장치, 및 이를 구비하는 냉장고 Download PDF

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KR102209308B1
KR102209308B1 KR1020170043855A KR20170043855A KR102209308B1 KR 102209308 B1 KR102209308 B1 KR 102209308B1 KR 1020170043855 A KR1020170043855 A KR 1020170043855A KR 20170043855 A KR20170043855 A KR 20170043855A KR 102209308 B1 KR102209308 B1 KR 102209308B1
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KR
South Korea
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piston
compressor
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unit
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류나이
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엘지전자 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 압축기 구동장치, 및 이를 구비하는 냉장고에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 압축기 구동장치는, 실린더와, 실린더 내에 유체가 토출되는 토출계와, 실린더 내에 배치되며, 토출계 방향으로 직선 운동을 수행하는 피스톤과, 피스톤을 구동하는 모터를 구비하는 압축기, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부, 출력 전류에 기초하여 인버터를 제어하는 인버터 제어부를 포함하고, 인버터 제어부는, 제1 시간 동안 피스톤이 제1 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어하고, 압축기의 운전율 변화율 또는 위치 오차가 소정치 이상인 경우, 토출계와 피스톤이 충돌하도록 제어하고, 피스톤 충돌 이후, 제2 시간 동안 피스톤이 제2 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어한다. 이에 따라, 피스톤 위치 기반의 동작 제어시, 제어 정확성을 향상시키고, 소음을 저감할 수 있게 된다.

Description

압축기 구동장치, 및 이를 구비하는 냉장고{Compressor driving apparatus and refrigerator including the same}
본 발명은 압축기 구동장치, 및 이를 구비하는 냉장고에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 피스톤 위치 기반의 동작 제어시, 제어 정확성을 향상시키고, 소음을 저감할 수 있는 압축기 구동장치, 및 이를 구비하는 냉장고에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고는 식품을 신선하게 장기간 보관하는 용도로 사용되는 기기로써, 식품을 냉동 보관하기 위한 냉동실과, 식물을 냉장 모관하기 위한 냉장실과, 냉동실 및 냉장실을 냉각시키기 위한 냉동사이클로 구성되고, 이에 내장된 제어부에 의해 동작 제어가 이루어진다.
이와 같은 냉장고는 예전과 달리 주방 공간은 단순히 식생활을 위한 공간만이 아니고, 가족 구성원이 모여 대화할 뿐 아니라 식생활 등을 해결하기 위한 주요한 생활 공간으로 변모하고 있기 때문에 주방 공간에 핵심 요소인 냉장고가 대형화와 더불어 가족 구성원들이 모두 용이하게 사용할 수 있도록 양적/질적으로 기능적인 변화가 요구되고 있는 것이 실정이다.
한편, 냉장고의 소음 저감 및 냉매 사이클의 효율을 향상시키기 위하여, 냉장고 내에 리니어 압축기를 사용하고 있다.
본 발명의 목적은, 피스톤 위치 기반의 동작 제어시, 제어 정확성을 향상시키고, 소음을 저감할 수 있는 압축기 구동장치, 및 이를 구비하는 냉장고를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 압축기 구동장치는, 실린더와, 실린더 내에 유체가 토출되는 토출계와, 실린더 내에 배치되며, 토출계 방향으로 직선 운동을 수행하는 피스톤과, 피스톤을 구동하는 모터를 구비하는 압축기, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부, 출력 전류에 기초하여 인버터를 제어하는 인버터 제어부를 포함하고, 인버터 제어부는, 제1 시간 동안 피스톤이 제1 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어하고, 압축기의 운전율 변화율 또는 위치 오차가 소정치 이상인 경우, 토출계와 피스톤이 충돌하도록 제어하고, 피스톤 충돌 이후, 제2 시간 동안 피스톤이 제2 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축기 구동장치는, 실린더와, 실린더 내에 유체가 토출되는 토출계와, 실린더 내에 배치되며, 토출계 방향으로 직선 운동을 수행하는 피스톤과, 피스톤을 구동하는 모터를 구비하는 압축기, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부, 출력 전류에 기초하여 인버터를 제어하는 인버터 제어를 포함하고, 인버터 제어부는, 출력 전류에 기초하여 피스톤의 기준 위치를 연산하고, 압축기의 운전율 변화율이 소정치 이상인 경우, 피스톤의 스트로크에 기초하여 유체에 의한 피스톤의 밀림량을 연산하며, 밀림량에 기초하여 피스톤의 현재 위치를 연산하고, 피스톤의 현재 위치와 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호를 출력한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 냉장고는, 실린더와, 실린더 내에 유체가 토출되는 토출계와, 실린더 내에 배치되며, 토출계 방향으로 직선 운동을 수행하는 피스톤과, 피스톤을 구동하는 모터를 구비하는 압축기, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부, 출력 전류에 기초하여 인버터를 제어하는 인버터 제어부를 포함하고, 인버터 제어부는, 제1 시간 동안 피스톤이 제1 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어하고, 압축기의 운전율 변화율 또는 위치 오차가 소정치 이상인 경우, 토출계와 피스톤이 충돌하도록 제어하고, 피스톤 충돌 이후, 제2 시간 동안 피스톤이 제2 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉장고는, 실린더와, 실린더 내에 유체가 토출되는 토출계와, 실린더 내에 배치되며, 토출계 방향으로 직선 운동을 수행하는 피스톤과, 피스톤을 구동하는 모터를 구비하는 압축기, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부, 출력 전류에 기초하여 인버터를 제어하는 인버터 제어부를 포함하고, 인버터 제어부는, 출력 전류에 기초하여 피스톤의 기준 위치를 연산하고, 압축기의 운전율 변화율이 소정치 이상인 경우, 피스톤의 스트로크에 기초하여 유체에 의한 피스톤의 밀림량을 연산하며, 밀림량에 기초하여 피스톤의 현재 위치를 연산하고, 피스톤의 현재 위치와 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호를 출력한다.
본 발명의 실시예에 따른, 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 실린더와, 실린더 내에 유체가 토출되는 토출계와, 실린더 내에 배치되며, 토출계 방향으로 직선 운동을 수행하는 피스톤과, 피스톤을 구동하는 모터를 구비하는 압축기, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부, 출력 전류에 기초하여 인버터를 제어하는 인버터 제어부를 포함하고, 인버터 제어부는, 제1 시간 동안 피스톤이 제1 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어하고, 압축기의 운전율 변화율 또는 위치 오차가 소정치 이상인 경우, 토출계와 피스톤이 충돌하도록 제어하고, 피스톤 충돌 이후, 제2 시간 동안 피스톤이 제2 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어함으로써, 피스톤 위치 기반의 동작 제어시, 제어 정확성을 향상시키고, 소음을 저감할 수 있게 된다.
특히, 압축기의 운전율 변화율이 소정치 이상인 경우에만, 토출계와 피스톤이 충돌하도록 제어함으로써, 피스톤 위치 기반의 동작 제어시, 제어 정확성을 향상시키고, 소음을 저감할 수 있게 된다.
한편, 압축기의 운전율 변화율이 소정치 미만인 경우, 토출계와 피스톤의 충돌 없이, 피스톤이 제1 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어함으로써, 토출계와 피스톤의 충돌에 따른 소음을 저감할 수 있게 된다.
한편, 피스톤 위치 기반의 동작 제어를 수행함으로써, 저가의 토출계를 사용하는 것이 가능해진다.
본 발명의 다른 실시예에 따른, 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 실린더와, 실린더 내에 유체가 토출되는 토출계와, 실린더 내에 배치되며, 토출계 방향으로 직선 운동을 수행하는 피스톤과, 피스톤을 구동하는 모터를 구비하는 압축기, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부, 출력 전류에 기초하여 인버터를 제어하는 인버터 제어부를 포함하고, 인버터 제어부는, 출력 전류에 기초하여 피스톤의 기준 위치를 연산하고, 압축기의 운전율 변화율이 소정치 이상인 경우, 피스톤의 스트로크에 기초하여 유체에 의한 피스톤의 밀림량을 연산하며, 밀림량에 기초하여 피스톤의 현재 위치를 연산하고, 피스톤의 현재 위치와 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호를 출력함으로써, 피스톤 위치 기반의 동작 제어시, 제어 정확성을 향상시키고, 소음을 저감할 수 있게 된다.
특히, 압축기의 운전율 변화율이 소정치 이상인 경우에만, 피스톤의 밀림량에 기초하여, 모터를 제어함으로써, 피스톤 위치 기반의 동작 제어시, 제어 정확성을 향상시키고, 소음을 저감할 수 있게 된다.
한편, 압축기의 운전율 변화율이 소정치 미만인 경우, 피스톤의 스트로크에 기초하여 피스톤의 현재 위치를 연산하고, 피스톤의 현재 위치와 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호를 출력함으로써, 피스톤 위치 기반의 동작 제어시, 제어 정확성을 향상시키고, 소음을 저감할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 냉장고의 도어를 개방한 사시도이다.
도 3은 도 2의 제빙기를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 냉장고의 구성을 간략히 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 냉장고 내부를 간략히 도시한 블록도이다.
도 6은 도 5의 압축기 구동부를 보여주는 회로도이다.
도 7은 도 4 또는 도 5의 압축기를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 피스톤의 위치 제어를 위해 참조되는 도면이다.
도 9는 도 6의 인버터 제어부 내부의 일예를 도시하는 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 압축기 구동장치의 동작방법을 도시한 순서도이다.
도 11은 도 10의 동작방법의 설명에 참조되는 도면이다.
도 12는 본 발명과 관련된 압축기 구동장치의 동작방법을 도시한 순서도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축기 구동장치의 동작방법을 도시한 순서도이다.
도 14a 내지 도 15b는 도 13의 동작방법의 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고를 도시한 사시도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명과 관련한 냉장고(100)는, 도시되지는 않았지만 냉동실 및 냉장실로 구획된 내부공간을 가지는 케이스(110)와, 냉동실을 차폐하는 냉동실 도어(120)와 냉장실을 차폐하는 냉장실 도어(140)에 의해 개략적인 외관이 형성된다.
그리고, 냉동실 도어(120)와 냉장실 도어(140)의 전면에는 전방으로 돌출형성되는 도어핸들(121)이 더 구비되어, 사용자가 용이하게 파지하고 냉동실 도어(120)와 냉장실 도어(140)를 회동시킬 수 있도록 한다.
한편, 냉장실 도어(140)의 전면에는 사용자가 냉장실 도어(140)를 개방하지 않고서도 내부에 수용된 음료와 같은 저장물을 취출할 수 있도록 하는 편의수단인 홈바(180)가 더 구비될 수 있다.
그리고, 냉동실 도어(120)의 전면에는 사용자가 냉동실 도어(120)를 개방하지 않고 얼음 또는 식수를 용이하게 취출할 수 있도록 하는 편의수단인 디스펜서(160)가 구비될 수 있고, 이러한 디스펜서(160)의 상측에는, 냉장고(100)의 구동운전을 제어하고 운전중인 냉장고(100)의 상태를 화면에 도시하는 컨트롤패널(210)이 더 구비될 수 있다.
한편, 도면에서는, 디스펜서(160)가 냉동실 도어(120)의 전면에 배치되는 것으로 도시하나, 이에 한정되지 않으며, 냉장실 도어(140)의 전면에 배치되는 것도 가능하다.
한편, 냉동실(미도시)의 내측 상부에는 냉동실 내의 냉기를 이용하여 급수된 물을 제빙하는 제빙기(190)와, 제빙기에서 제빙된 얼음이 이빙되어 담겨지도록 냉동실(미도시) 내측에 장착된 아이스 뱅크(195)가 더 구비될 수 있다. 또한, 도면에서는 도시하지 않았지만, 아이스 뱅크(195)에 담겨진 얼음이 디스펜서(160)로 낙하되도록 안내하는 아이스 슈트(미도시)가 더 구비될 수 있다. 제빙기(190)에 대해서는 도 3에서 후술하기로 한다.
컨트롤패널(210)은, 다수개의 버튼으로 구성되는 입력부(220), 및 제어 화면 및 작동 상태 등을 디스플레이하는 표시부(230)를 포함할 수 있다.
표시부(230)는, 제어 화면, 작동 상태 및 고내(庫內)온도 등의 정보를 표시한다. 예를 들어, 표시부(230)는 디스펜서의 서비스 형태(각얼음, 물, 조각얼음), 냉동실의 설정 온도, 냉장실의 설정 온도를 표시할 수 있다.
이러한 표시부(230)는, 액정 디스플레이(LCD), 발광다이오드(LED), 유기발광다이오드(OLED) 등 다양하게 구현될 수 있다. 또한, 표시부(230)는 입력부(220)의 기능도 수행 가능한 터치스크린(touch screen)으로 구현될 수도 있다.
입력부(220)는, 다수개의 조작 버튼을 구비할 수 있다. 예를 들어, 입력부(220)는, 디스펜서의 서비스 형태(각얼음, 물, 조각 얼음 등)를 설정하기 위한 디스펜서 설정버튼(미도시)과, 냉동실 온도설정을 위한 냉동실 온도설정 버튼(미도시)과, 냉동실 온도설정을 위한 냉장실 온도 설정 버튼(미도시) 등을 포함할 수 있다. 한편, 입력부(220)는 표시부(230)의 기능도 수행 가능한 터치스크린(touch screen)으로 구현될 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 냉장고는, 도면에 도시된 더블도어형(Double Door Type)에 한정되지 않으며, 원 도어형(One Door Type), 슬라이딩 도어형(Sliding Door Type), 커튼 도어형(Curtain Door Type) 등 그 형태를 불문하며, 후술하는 바와 같이, 냉동실 내측에 아이스 뱅크(195)와 아이스 뱅크(195)를 진동시키는 아이스 뱅크 진동부(175)가 배치되기만 하면 충분하다.
도 2는 도 1의 냉장고의 도어를 개방한 사시도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 냉동실 도어(120)의 내측에는 냉동실(155)이, 냉장실 도어(140)의 내측에는 냉장실(157)이 배치된다.
냉동실(155)의 내측 상부에는 냉동실(155) 내의 냉기를 이용하여 급수된 물을 제빙하는 제빙기(190)와, 제빙기에서 제빙된 얼음이 이빙되어 담겨지도록 냉동실(미도시) 내측에 장착된 아이스 뱅크(195)와, 아이스 뱅크(195)를 진동시키는 아이스 뱅크 진동부(175), 및 디스펜서(160)가 배치된다. 또한, 도면에서는 도시하지 않았지만, 아이스 뱅크(195)에 담겨진 얼음이 디스펜서(160)로 낙하되도록 안내하는 아이스 슈트(미도시)가 더 배치될 수 있다.
도 3은 도 2의 제빙기를 도시한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 제빙기(190)는, 제빙을 위한 물을 담아서 일정한 형상의 얼음으로 만들기 위한 제빙 트레이(212)와, 제빙 트레이(212)로 물을 공급하는 급수부(213)와, 제빙된 얼음을 아이스뱅크(190)로 미끄러 떨어질 수 있도록 구비된 슬라이더(214)와, 제빙된 얼음을 제빙 트레이(212)에서 분리시키기 위한 히터(미도시)를 포함한다.
제빙 트레이(212)는 체결부(212a)에 의해 냉장고의 냉동실(155)에 체결될 수 있다.
또한, 제빙기(190)는, 이젝터(217)를 동작시키는 제빙 구동부(216)와, 제빙 구동부(216) 내에 구비되는 모터(미도시)와 축결합되어 제빙 트레이(212)에서 완전하게 제빙된 얼음을 아이스 뱅크(195)로 취출시키는 이젝터(217)를 더 포함한다.
제빙 트레이(212)는, 대략의 형상이 반원통 형상으로 이루어져 있으며, 제빙 트레이(212)의 내부면에는 얼음이 분리되어 취출될 수 있도록 구획돌기(212b)가 소정간격마다 형성된다.
또한, 이젝터(217)는, 제빙 트레이(212)의 중앙을 가로지르도록 형성되는 축(217a), 및 이젝터(217)의 축(217a) 측면으로는 형성되는 다수개의 이젝터 핀(217b)을 포함한다.
여기서, 각 이젝터 핀(217a)은, 제빙 트레이(212)의 구획돌기(212b)의 사이에 각각 위치된다.
이젝터 핀(217a)은 제조된 얼음을 아이스 뱅크(195)로 취출시키는 수단이다. 예를 들어, 이젝터 핀(217a)에 의해 이동된 얼음은 슬라이더(214)에 얹혀진 후 슬라이더(214)면을 따라 미끄러져 아이스 뱅크(195)로 떨어진다.
한편, 도면에서는 도시되지 않았지만, 히터(미도시)는 제빙 트레이(212)의 저면에 부착되며, 제빙 트레이(212)의 온도를 높여, 제빙 트레이(212)면에 고착된 얼음을 녹게 하여 얼음이 제빙 트레이(212)에서 분리되도록 하는 역할을 한다. 분리된 얼음은 이젝터(217)에 의해 아이스 뱅크(195)로 배출된다.
한편, 제빙기(190)는, 얼음을 제빙 트레이(212)에서 분리하기 전에, 하부에 위치된 아이스 뱅크(195)에 얼음이 가득 차 있는가의 여부(이하, ‘만빙 감지’라 칭함)를 감지하기 위한 광송신부(233)와 광수신부(234)를 더 포함할 수 있다.
광송신부(233)와 광수신부(234)는 제빙기(190) 하부에 배치되며, 적외선 센서, 또는 발광 다이오드(LED) 등을 이용하여 아이스 뱅크(195) 내에 소정 광을 송신, 수신할 수 있다.
예를 들어, 적외선 센서 타입이 사용되는 경우, 적외선 송신부(233)와 적외선 수신부(234)가 각각 제빙기(190) 하부에 구비된다. 만빙이 아닌 경우, 적외선 수신부(234)는 하이 레벨의 신호를 수신하며, 만빙인 경우 로우 레벨의 신호를 수신하게 된다. 이에 의해 메인 제어부(310)는 만빙 여부를 판단하게 된다. 한편, 적외선 수신부(234)는 1개 이상 사용될 수 있으며, 도면에서는 2개로 도시한다.
한편, 광송신부(233)와 광수신부(234)는, 얼음 등에 의한 습기, 성에 등으로 부터 소자를 보호하기 위해, 제빙기(190)의 하부 케이스(219) 내에 매립된 구조로 구현될 수 있다.
광수신부(234)에서 수신된 신호는, 메인 제어부(310)로 입력되며, 만빙인 경우, 메인 제어부(310)는, 제빙 구동부(216)의 동작을 제어하여, 더 이상 얼음이 아이스 뱅크(195)로 취출되지 않도록 한다.
한편, 아이스 뱅크(195)의 하단에는 아이스 뱅크(195)를 진동시키는 아이스 뱅크 진동부(175)를 배치할 수 있다. 도면에서는, 아이스 뱅크(195)의 하단에 아이스 뱅크 진동부(175)를 배치하나 이에 한정되지 않으며, 아이스 뱅크(195)를 진동시킬 수 있다면, 측면 등 인접한 어느 위치에라도 관계없다.
도 4는 도 1의 냉장고의 구성을 간략히 도시한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 냉장고(100)는, 압축기(112)와, 압축기(112)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(116)와, 응축기(116)에서 응축된 냉매를 공급받아 증발시키되, 냉동실(미도시)에 배치되는 냉동실 증발기(124)와, 냉동실 증발기(124)에 공급되는 냉매를 팽창시키는 냉동실 팽창밸브(134)를 포함할 수 있다.
한편, 도면에서는, 하나의 증발기를 사용하는 것으로 예시하나, 냉장실과 냉동실에 각각의 증발기를 사용하는 것도 가능하다.
즉, 냉장고(100)는, 냉장실(미도시)에 배치되는 냉장실 증발기(미도시) , 응축기(116)에서 응축된 냉매를 냉장실 증발기(미도시) 또는 냉동실 증발기(124)에 공급하는 3방향 밸브(미도시)와, 냉장실 증발기(미도시)에 공급되는 냉매를 팽창시키는 냉장실 팽창밸브(미도시)를 더 포함할 수 있다.
또한, 냉장고(100)는 증발기(124)를 통과한 냉매가 액체와 기체로 분리되는 기액 분리기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
또한, 냉장고(100)는, 냉동실 증발기(124)를 통과한 냉기를 흡입하여 각각 냉장실(미도시) 및 냉동실(미도시)로 불어주는 냉장실 팬(미도시) 및 냉동실 팬(144)을 더 포함할 수 있다.
또한, 압축기(112)를 구동하는 압축기 구동부(113)와, 냉장실 팬(미도시) 및 냉동실 팬(144)을 구동하는 냉장실 팬 구동부(미도시) 및 냉동실 팬 구동부(145)를 더 포함할 수 있다.
한편, 도면에 따르면, 냉장실 및 냉동실에 공통의 증발기(124)가 사용되므로, 이러한 경우에, 냉장실 및 냉동실 사이에 댐퍼(미도시)가 설치되될 수 있으며, 팬(미도시)은 하나의 증발기에서 생성된 냉기를 냉동실과 냉장실로 공급되도록 강제 송풍시킬 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 냉장고 내부를 간략히 도시한 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 5의 냉장고는, 압축기(112), 기계실 팬(115), 냉동실 팬(144), 메인 제어부(310), 히터(330), 제빙기(190), 아이스 뱅크(195), 온도 감지부(320), 메모리(240)를 포함한다. 또한, 냉장고는, 압축기 구동부(113), 기계실 팬 구동부(117), 냉동실 팬 구동부(145), 히터 구동부(332), 제빙 구동부(216), 아이스 뱅크 진동부(175), 표시부(230), 및 입력부(220)를 더 포함할 수 있다.
압축기(112), 기계실 팬(115), 냉동실 팬(144)에 대한 설명은 도 2를 참조한다.
입력부(220)는, 다수개의 조작 버튼을 구비하여, 입력되는 냉동실 설정 온도 또는 냉장실 설정 온도에 대한 신호를 메인 제어부(310)로 전달한다.
표시부(230)는, 냉장고의 동작 상태를 표시할 수 있다. 표시부(230)는, 디스플레이 제어부(미도시)의 제어에 의해 동작 가능하다.
메모리(240)는, 냉장고 동작에 필요한 데이터를 저장할 수 있다.
온도 감지부(320)는, 냉장고 내의 온도를 감지하여 감지된 온도에 대한 신호를 메인 제어부(310)로 전달한다. 여기서 온도 감지부(320)는 냉장실 온도, 및 냉동실 온도를 각각 감지한다. 또한, 냉장실 내의 각 실 또는 냉동실 내의 각 실의 온도를 감지할 수도 있다.
메인 제어부(310)는, 압축기(112), 및 팬(115 또는 144)의 온/오프 동작을 제어를 위해, 도면에서 도시된 바와 같이, 압축기 구동부(113) 및 팬 구동부(117 또는 145)를 제어하여, 최종적으로 압축기(112), 및 팬(115 또는 144)을 제어할 수 있다. 여기서, 팬 구동부는 기계실 팬 구동부(117) 또는 냉동실 팬 구동부(145)일 수 있다.
예를 들어, 메인 제어부(310)는, 압축기 구동부(113) 또는 팬 구동부(117 또는 145)에, 각각 해당하는 속도 지령치 신호를 출력할 수 있다.
상술한 압축기 구동부(113), 냉동실 팬 구동부(145)는, 각각 압축기용 모터(미도시), 및 냉동실 팬용 모터(미도시)를 각각 구비하며, 각 모터(미도시)는 메인 제어부(310)의 제어에 따라 목표 회전 속도로 동작될 수 있다.
한편, 기계실 팬 구동부(117)는, 기게실 팬용 모터(미도시)를 구비하며, 기게실 팬용 모터(미도시)는 메인 제어부(310)의 제어에 따라 목표 회전 속도로 동작될 수 잇다.
이러한 모터가 삼상 모터인 경우, 인버터(미도시) 내의 스위칭 동작에 의해 제어되거나, 교류 전원을 그대로 이용하여 정속 제어될 수 있다. 여기서 각 모터(미도시)는, 유도 모터, BLDC(Blush less DC) 모터, 또는 synRM(synchronous reluctance motor) 모터 등 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 메인 제어부(310)는, 상술한 바와 같이, 압축기(112)와 팬(115 또는 144)의 동작 제어 이외에, 냉장고(100) 전반의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 메인 제어부(310)는, 아이스 뱅크 진동부(175)의 동작을 제어할 수 있다. 특히, 만빙 감지시, 제빙기(190)에서 아이스 뱅크(195)로 얼음이 취출하도록 제어하며, 또한, 이러한 얼음 취출시 또는 취출 이후 소정 시간 이내에 아이스 뱅크(195)를 진동시키도록 제어할 수 있다. 이와 같이, 얼음 취출시 아이스 뱅크(195)를 진동시킴으로써, 아이스 뱅크(195) 내의 얼음이 엉기지 않고 고르게 분포할 수 있게 된다.
또한, 메인 제어부(310)는, 아이스 뱅크(195)에 얼음 보관된 상태가 계속되어 얼음이 엉기는 것을 방지하기 위해, 소정 시간 간격으로 반복하여 아이스 뱅크(195)를 진동시킬 수 있다.
또한, 메인 제어부(310)는, 사용자의 동작에 의해 디스펜서(160)가 동작하는 경우, 아이스 뱅크(195) 내의 얼음을 디스펜서(160)로 얼음을 취출하도록 제어하고, 또한, 이러한 얼음 취출시 또는 취출 바로 전에 아이스 뱅크(195)를 진동시키도록 제어할 수 있다. 구체적으로는 아이스 뱅크 진동부(175)를 제어하여 아이스 뱅크(195)가 동작하도록 제어할 수 있다. 이에 의해, 얼음 취출시 사용자에게 취출되는 얼음의 엉기는 현상을 방지할 수 있다.
메인 제어부(310)는, 제빙 트레이(212) 내의 얼음의 이빙을 위해, 제빙기(190) 내의 히터(미도시)를 동작하도록 제어할 수 있다.
한편, 메인 제어부(310)는, 히터(미도시)의 온 동작 이후에, 제빙 구동부(216)를 제어하여 제빙기(190) 내의 이젝터(217)가 동작하도록 할 수 있다. 이는 아이스 뱅크(195) 내로 원활히 얼음을 취출하기 위한 제어 동작이다.
한편, 메인 제어부(310)는, 아이스 뱅크(195) 내의 얼음이 만빙으로 판단되는 경우, 히터(미도시)를 오프시키도록 제어할 수 있다. 또한, 제빙기(190) 내의 이젝터(217)의 동작도 정지하도록 제어할 수 있다.
한편, 메인 제어부(310)는, 상술한 바와 같이, 입력부(220)로부터의 설정 온도에 맞추어 냉매 싸이클의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 압축기 구동부(113), 냉장실 팬 구동부(143) 및 냉동실 팬 구동부(145) 이외에, 3방향 밸브(130), 냉장실 팽창밸브(132), 및 냉동실 팽창밸브(134)를 더 제어할 수 있다. 또한, 응축기(116)의 동작도 제어할 수 있다. 또한 메인 제어부(310)는 표시부(230)의 동작을 제어할 수도 있다.
한편, 히터(330)는, 냉동실 제상 히터일 수 있다. 냉동실 증발기(124)에 부착되는 성에를 제거하기 위해, 냉동실 제상 히터(330)가 동작할 수 있다. 이를 위해, 히터 구동부(332)는, 히터(330)의 동작을 제어할 수 있다. 한편, 메인 제어부(310)는, 히터 구동부(332)를 제어할 수 있다.
도 6은 도 5의 압축기 구동부를 보여주는 회로도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 구동부(113)는, 컨버터(410), 인버터(420), 인버터 제어부(430), dc 단 전압 검출부(B), 평활 커패시터(C), 및 출력전류 검출부(E)를 포함할 수 있다. 또한, 압축기 구동부(113)는, 입력 전류 검출부(A)를 더 포함할 수도 있다. 이때의 입력 전류 검출부(A)는, 도 6의 입력 전류 검출부(A)와 동일한 것이 바람직하다.
컨버터(410)는, 거친 상용 교류 전원(405)을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 도면에서는 상용 교류 전원(405)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원(405)의 종류에 따라 컨버터(410)의 내부 구조도 달라진다.
한편, 컨버터(410)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.
예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있다.
한편, 컨버터(410)는, 예를 들어, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다.
컨버터(410)가, 스위칭 소자를 구비하는 경우, 해당 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행할 수 있다.
커패시터(C)는, 입력되는 전원을 평활하고 이를 저장한다. 한편, 커패시터(C)는, 도 6의 커패시터(C)와 동일한 것일 수 있다.
dc 단 전압 검출부(B)는 평활 커패시터(C)의 양단인 dc 단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc 단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다. 한편, dc 단 전압 검출부(B)는, 도 6의 dc 단 전압 검출부(B)와 동일한 것일 수 있다.
인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(630)에 출력할 수 있다.
인버터(420)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.
인버터(420) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 삼상 동기 모터(630)에 출력되게 된다.
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)를 입력받을 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(420)에 출력한다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 출력전류 검출부(E)로부터 검출되는 출력전류값(io)을 기초로 생성되어 출력된다. 인버터 제어부(430) 내의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)의 출력에 대한 상세 동작은 도 9를 참조하여 후술한다.
출력전류 검출부(E)는, 인버터(420)와 삼상 모터(630) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출한다. 즉, 모터(630)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 검출부(E)는 각 상의 출력 전류(ia,ib,ic)를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다.
출력전류 검출부(E)는 인버터(420)와 모터(630) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.
션트 저항이 사용되는 경우, 3개의 션트 저항이, 인버터(420)와 동기 모터(630) 사이에 위치하거나, 인버터(420)의 3개의 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)에 일단이 각각 접속되는 것이 가능하다. 한편, 삼상 평형을 이용하여, 2개의 션트 저항이 사용되는 것도 가능하다. 한편, 1개의 션트 저항이 사용되는 경우, 상술한 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에서 해당 션트 저항이 배치되는 것도 가능하다.
검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(io)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다. 이하에서는 검출된 출력전류(io)가 삼상의 출력 전류(ia,ib,ic)인 것으로하여 기술한다.
한편, 압축기 모터(630)는, 삼상 모터일 수 있다. 압축기 모터(630)는, 고정자(stator)와 회전자(rotar)를 구비하며, 각상(a,b,c 상)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다.
이러한 모터(630)는, 예를 들어, 표면 부착형 영구자석 동기모터(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), 매입형 영구자석 동기모터(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM), 및 동기 릴럭턴스 모터(Synchronous Reluctance Motor; Synrm) 등을 포함할 수 있다. 이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기 모터(Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다.
도 7은 도 4 또는 도 5의 압축기를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 도 7의 압축기(112)는, 리니어 압축기일 수 있다.
리니어 압축기(112)는, 압축기 케이스(710) 내부에, 일단에 압축실(C1)이 형성된 중공의 실린더(720)와, 압축실(C1) 내의 유체를 압축하도록 실린더(720) 내에서 직선 왕복 운동하는 피스톤(730)을 포함할 수 있다.
압축실(C1)에는 유체를 압축하기 위해 유체가 흡입되고 압축된 유체를 토출하기 위한 토출계(746)가 형성될 수 있다. 토출계(746)는, 레시프로(recipro) 토출계일 수 있다.
한편, 압축실(C1)의 유체의 흡입과 토출은 서로 교호하게 수행될 수 있다.
한편, 압축기 케이스(710)를 관통하여 유체를 흡입하는 흡입부와 유체를 토출하는 토출부가 압축기 케이스(710)의 양단에 형성될 수 있다.
한편, 실린더(720)는 댐퍼(미도시)를 통해 압축기 케이스(710))와 완충될 수 있다.
한편, 리니어 압축기(112)는, 리니어 모터(630)를 더 포함할 수 있다. 리니어 모터(630)는 유체를 압축하기 위한 구동력을 발생시킨다.
리니어 모터(630)에는 실린더(720) 내부에서 직선 왕복 운동하면서 실린더(720) 내부로 흡입된 유체를 압축하는 피스톤(730)이 연결될 수 있다.
리니어 모터(630)는, 적층체로 이루어지는 아우터 코어(772)와, 적층체로 이루어져 아우터 코어(772)와 일정한 공극을 갖도록 배치되는 이너 코어(771)와, 아우터 코어(772)에 장착되어 자장을 형성하는 코일(775)을 포함할 수 있다.
또한, 리니어 모터(630)는, 아우터 코어(772)와 이너 코어(771)의 사이에 위치되어 인가되는 전원에 의해 코일(775) 주변에 형성된 자기장에 의해 직선 운동하는 마그네트(750)와, 마그네트(750)와 피스톤(730)이 고정되어 피스톤(730)에 직선 운동력을 전달하는 마그네트 프레임(755)으로 이루어진다.
피스톤(730)은, 실린더(720)와 피스톤(730) 사이에 배치되는 스프링(743)에 의해 지지될 수 있으며, 복원력에 의해 동작할 수도 있다.
피스톤(730)은 유체가 내부로 흡입되지 않도록 막힌 구조로 이루어지며, 흡입되는 유체는 압축실(C1)에서만 압축이 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기(112)의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 리니어 모터(630)가 작동됨에 따라 마그네트(750)가 코일(775) 주변의 자기장과 상호 작용으로 직선 왕복 운동하게 되고, 이 운동력은 마그네트 프레임(755)을 통해 피스톤(730)과 스프링(미도시)로 전달되며, 피스톤(730)은 스프링(미도시)과의 공진으로 연속적으로 직선 왕복 운동하게 될 수 있다.
이때, 피스톤(730)이 압축실(C1) 방향으로 전진하면, 압축실(C1)에서의 유체가 압축되며, 압축된 유체의 토출을 위해, 토출계(746)가 개방될 수 있다.
한편, 실린더(720)는 중공의 원통형으로 구성되며, 원통의 일부 영역에 피스톤(730)의 날개를 가이드하기 위한 장공이 형성될 수 있다.
피스톤(730)은 실린더(720) 내에 삽입되어, 실린더(720)의 일단에 압축실(C1)을 형성하도록 할 수 있다. 또한, 실린더(720)는 외부의 리니어 모터(630)와 연결되어 운동력을 전달하도록 실린더 날개를 포함할 수 있다. 실린더 날개는 피스톤(730)의 장공 사이에서 직선 왕복 운동을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명에서는, 피스톤(730)의 운동 제어를 위해, 피스톤(730)의 운동량에 대응하는 스트로크(stroke) 제어가 아닌, 피스톤(730)과 토출계(746) 사이의 위치 차이를 기반으로하는 피스톤(730)의 위치 제어를 수행하는 것으로 한다.
도 8은 도 7의 피스톤의 위치 제어를 위해 참조되는 도면이다.
피스톤(730)과 토출계(746) 사이의 위치 차이를 기반으로하는 피스톤(730)의 위치 제어하기 위해, 다양한 변수를 도면과 같이 설정할 수 있다.
도면을 참조하면, Xo는 초기치(피스톤의 초기 위치)를 나타내며, Xdc는 밀림량을 나타내며, Xtdc는 피스톤(730)과 토출계(746) 사이의 위치 차이, 즉 피스톤(730) 위치를 나타내며, Xv는 기준 위치를 나타내며, Xv_obj는 Xv 위치에서의 연산된 Xtdc를 나타내며, Stk는 스토르크 거리를 나타낸다.
한편, 피스톤(730) 위치인 Xtdc는 다음의 수학식 1에 의해 연산될 수 있다.
이때, 스프링(743)의 댐핑 게수(Cgas), 가스 스프링 계수(Kgas) 등이, Xdc 연산을 위해 사용될 수 있다.
Figure 112017033073716-pat00001
즉, 피스톤(730) 위치(Xtdc)는, 피스톤(730)의 초기 위치(Xo), 밀림량(Xdc), 및 스토르크 거리(Stk)에 기초하여 연산될 수 있다.
한편, 수학식 1에서의 피스톤(730) 위치(Xtdc)는, 학습을 통해, 보다 정밀하게 연산될 수 있다.
즉, 수학식 1에서의 피스톤(730) 위치(Xtdc)는, 기준 위치에서의 연산 오차 보상을 통해, 보다 더 정확하게 연산될 수 있다.
즉, 다음의 수학식 2를 이용하여, 학습에 의해, 피스톤(730)의 연산된 현재 위치(Xtdc_c)를 연산할 수 있다.
Figure 112017033073716-pat00002
한편, 피스톤(730)의 목표 위치(Xtdc_ref)와, 수학식 2에서 연산된 피스톤(730)의 연산된 현재 위치(Xtdc_c)의 차이에 기초하여, 압축기 모터(630)를 제어할 수 있다.
도 9는 도 6의 인버터 제어부 내부의 일예를 도시하는 회로도이다.
도 9를 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 스트로크 연산부(910), 밀림량 연산부(915), 위상 차 연산부(920), 기준 위치 연산부(925), 위치 연산부(930), 스위칭 제어 신호 출력부(960)를 구비할 수 있다.
스트로크 연산부(910)는, 출력 전류 검출부(905)로부터의 출력 전류(io)에 기초하여, 피스톤(730)의 스트로크를 연산할 수 있다.
밀림량 연산부(915)는, 피스톤(730)의 스트로크에 기초하여 유체에 의한 피스톤(730)의 밀림량을 연산할 수 있다.
위상 차 연산부(920)는, 출력 전류 검출부(905)로부터의 출력 전류(io)에 기초하여, 압축기 모터(630)에 인가되는 출력 전류(io)와 출력 전압의 위상 차를 연산할 수 있다. 이를 위해, 도면에서는, 도시하지 않았지만, 압축기 모터(630)에인가되는 출력 전압을 검출하는 출력 전압 검출부가 더 구비될 수 있다.
또는, 위상 차 연산부(920)는, 출력 전류(io)의 파형과 스트로크 연산부(910)로부터의 연산된 스트로크의 파형이 차이인 위상 차를 연산할 수 있다.
다음, 기준 위치 연산부(925)는, 출력 전류에 기초하여 피스톤(730)의 기준 위치를 연산할 수 있다. 특히, 기준 위치 연산부(925)는, Xv 위치에서의 연산된 Xtdc를 나타낼 수 있다.
위치 연산부(930)는, 밀림량에 기초하여 피스톤(730)의 현재 위치(Xtdc)를 연산할 수 있다.
한편, 스위칭 제어 신호 출력부(960)는, 현재 위치(Xtdc)와 기준 위치(Xv)에 기초하여 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다.
구체적으로, 스위칭 제어 신호 출력부(960)는, 현재 위치(Xtdc)와 기준 위치(Xv)의 차이인, 연산된 현재 위치(Xtdc_c)와, 목표 위치(Xtdc_ref)에 기초하여, 연산된 현재 위치(Xtdc_c)가, 목표 위치(Xtdc_ref)에 추종하도록, PWM 기반의 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다.
이에 따라, 원하는 목표 위치(Xtdc_ref)에 피스톤(730)의 위치가 대응될 수 있게 된다. 이에 의해, 스트로크 기반 제어가 아닌 피스톤(730)의 위치 기반의 제어가 가능하게 된다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 압축기 구동장치의 동작방법을 도시한 순서도이고, 도 11은 도 10의 동작방법의 설명에 참조되는 도면이다.
도면을 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 제1 시간 동안 피스톤(730)이 제1 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어한다(S1410).
인버터 제어부(430)는, 압축기 모터(630)에 흐르는 출력 전류에 기초하여, 도 8 및 도 9에서 기술한 바와 같이, 피스톤(730)의 기준 위치와 현재 위치를 연산하고, 기준 위치와 현재 위치에 기초하여, 제1 목표 위치인 제1 위치에, 피스톤(730)이 고정되도록 제어할 수 있다.
도 11의 (a)는, 피스톤(730)이 제1 위치인 Px에 위치하면서 스트로크를 수행하는 것을 예시한다. 즉, 피스톤(730)이, Px와 Py 사이를 왕복하는 것을 예시한다.
인버터 제어부(430)가, 도 8 및 도 9에서 기술한 바와 같이 동작하는 경우, 피스톤(730)의 기준 위치와 현재 위치 사이의 오차가 점차적으로 증가될 수 있다. 특히, 압축기(112)의 운전율 변화율에 따라, 기준 위치와 현재 위치 사이의 오차가 증가될 수 있다.
이러한 경우, 피스톤(730)의 위치 제어에도 불구하고, 정확한 제어가 수행되지 못하게 된다. 이에 따라, 본 발명에서는, 정확한 위치 제어를 위해, 토출계(746)와 피스톤(730)이 충돌하도록 제어하고 그 이후, 제2 시간 동안 피스톤(730)이 제2 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어하는 방안을 제시한다.
즉, 인버터 제어부(430)는, 압축기(112)의 운전율 변화율 또는 위치 오차가 소정치 이상인 경우(S1425), 토출계(746)와 피스톤(730)이 충돌하도록 제어한다(S1430). 그리고, 인버터 제어부(430)는, 제2 시간 동안 피스톤(730)이 제2 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어한다(S1440). 이때, 제2 위치(Pm)는, 제1 위치 (Px)보다 토출계(746)에서 더 멀 수 있다. .
도 11의 (b)는, 피스톤(730)이 토출계(746)와 충돌하는 것을 예시한다.
위치 제어에 의해, 토출계(746)와의 충돌 제어를 수행할 수 있으며, 이에 따라, 레시프로 토출계(746)의 파손 위험성이 낮아지며, 따라서, 저가의 레시프로 토출계(746)의 사용이 가능하게 된다.
다음, 도 11의 (c)는, 피스톤(730)이 제2 위치인 Pm에 위치하면서 스트로크를 수행하는 것을 예시한다. 즉, 피스톤(730)이, Pm와 Pn 사이를 왕복하는 것을 예시한다.
특히, 압축기(112)의 운전율 변화율 또는 위치 오차가 소정치 이상인 경우, 도 11의 (b)와 같이, 피스톤(730)과 토출계(746)를 충돌시킨 후, 리셋된 상태로, 제2 시간 동안 피스톤(730)이 제2 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어함으로써, 피스톤(730)에 대한 정확한 위치 제어가 가능하게 된다.
한편, 도 11의 (b)와 같이, 피스톤(730)과 토출계(746)와의 충돌이, 주기적으로 수행되면, 소음이 발생하게 된다. 이에 소음 저감을 위해, 피스톤(730)과 토출계(746)와의 충돌은 가급적 적게 수행되는 것이 유리하다.
이에 따라, 본 발명에서는, 압축기(112)의 운전율 변화율 또는 위치 오차가 소정치 이상인 경우에만, 피스톤(730)과 토출계(746)와의 충돌이 수행되도록 제한한다. 이에 따라, 결국, 피스톤(730)의 동작시의 소음이 저감될 수 있게 된다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 압축기(112)의 운전율 변화율 또는 위치 오차가 소정치 미만인 경우, 피스톤(730)이 제1 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어할 수 있다.
한편, 제1410 단계(S1410)에서, 인버터 제어부(430)는, 출력 전류에 기초하여 피스톤(730)의 기준 위치를 연산하고, 피스톤(730)의 스트로크에 기초하여 피스톤(730)의 밀림량을 연산하고, 밀림량에 기초하여 현재 위치를 연산하고, 피스톤(730)의 현재 위치와 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다. 이에 의해, 인버터 제어부(430)는, 피스톤(730)이 제1 위치(Px)에 고정되어 스트로크 되도록 제어할 수 있다. 즉, 도 15a와 같이 동작할 수 있다.
한편, 제1440 단계(S1440)에서, 인버터 제어부(430)는, 출력 전류에 기초하여 피스톤(730)의 기준 위치를 연산하고, 피스톤(730)의 스트로크에 기초하여 피스톤(730)의 밀림량을 연산하고, 밀림량에 기초하여 현재 위치를 연산하고, 피스톤(730)의 현재 위치와 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다. 이에 의해, 인버터 제어부(430)는, 피스톤(730)이 제2 위치(Pm)에 고정되어 스트로크 되도록 제어할 수 있다. 즉, 도 15a와 같이 동작할 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 출력 전류에 기초하여 피스톤(730)의 기준 위치를 연산하고, 압축기(112)의 운전율 변화율이 소정치 이상인 경우, 도 15a와 같이, 피스톤(730)의 스트로크에 기초하여 유체에 의한 피스톤(730)의 밀림량을 연산하며, 밀림량에 기초하여 피스톤(730)의 현재 위치를 연산하고, 피스톤(730)의 현재 위치와 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 출력 전류에 기초하여 피스톤(730)의 기준 위치를 연산하고, 압축기(112)의 운전율 변화율이 소정치 미만인 경우, 도 15b와 같이, 피스톤(730)의 스트로크에 기초하여 피스톤(730)의 현재 위치를 연산하고, 피스톤(730)의 현재 위치와 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 도 15a와 같이, 출력 전류에 기초하여 피스톤(730)의 기준 위치를 연산하는 기준 위치 연산부(925), 출력 전류에 기초하여, 피스톤(730)의 스트로크를 연산하는 스트로크 연산부(910), 피스톤(730)의 스트로크에 기초하여 유체에 의한 피스톤(730)의 밀림량을 연산하는 밀림량 연산부(915), 압축기(112)의 운전율 변화율이 소정치 이상인 경우, 밀림량에 기초하여 피스톤(730)의 현재 위치를 연산하는 위치 연산부(930), 피스톤(730)의 현재 위치와 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부(960)를 구비할 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 도 15b와 같이, 출력 전류에 기초하여 피스톤(730)의 기준 위치를 연산하는 기준 위치 연산부(925), 출력 전류에 기초하여, 피스톤(730)의 스트로크를 연산하는 스트로크 연산부(910), 압축기(112)의 운전율 변화율이 소정치 미만인 경우, 피스톤(730)의 스트로크에 기초하여 피스톤(730)의 현재 위치를 연산하는 위치 연산부(930), 피스톤(730)의 현재 위치와 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부(960)를 구비할 수 있다.
도 12는 본 발명과 관련된 압축기 구동장치의 동작방법을 도시한 순서도이다.
도면을 참조하면, 출력 전류 검출부(905)는, 압축기 모터(630)에 흐르는 출력 전류를 검출한다(S1010).
다음, 인버터 제어부(430)는, 출력 전류에 기초하여 피스톤(730)의 기준 위치를 연산한다(S1020).
다음, 인버터 제어부(430)는, 피스톤(730)의 스트로크에 기초하여 피스톤(730)의 현재 위치를 연산한다(S1040).
다음, 인버터 제어부(430)는, 피스톤(730)의 현재 위치와 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호를 출력한다(S1050).
도 12와 같은 구동 방법에 의하면, 피스톤(730)의 위치 제어가 수행되나, 현재 위치와 기준 위치 사이의 오차가 누적되어, 정확한 위치 제어가 수행되지 못할 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축기 구동장치의 동작방법을 도시한 순서도이고, 도 14a 내지 도 15b는 도 13의 동작방법의 설명에 참조되는 도면이다.
도면을 참조하면, 출력 전류 검출부(905)는, 압축기 모터(630)에 흐르는 출력 전류를 검출한다(S1210).
다음, 인버터 제어부(430)는, 출력 전류에 기초하여 피스톤(730)의 기준 위치를 연산한다(S1220).
다음, 인버터 제어부(430)는, 압축기(112)의 운전율 변화율이 소정치 이상인 지 여부를 판단하고,(S1225), 해당하는 경우 피스톤(730)의 스트로크에 기초하여 유체에 의한 피스톤(730)의 밀림량을 연산한다(S1230).
다음, 인버터 제어부(430)는, 밀림량에 기초하여 피스톤(730)의 현재 위치를 연산한다(S1240).
다음, 인버터 제어부(430)는, 피스톤(730)의 현재 위치와 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호를 출력한다(S1250).
한편, 제1225 단계(S1225)에서, 압축기(112)의 운전율 변화율이 소정치 미만인 경우, 피스톤(730)의 스트로크에 기초하여 피스톤(730)의 현재 위치를 연산하고(S1027), 피스톤(730)의 현재 위치와 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다(S1250).
도 13과 같은 구동 방법에 의하면, 피스톤(730)의 위치 제어가 수행되다가, 현재 위치와 기준 위치 사이의 오차가 누적되어, 소정치 이상인 경우를, 압축기(112)의 운전율 변화율이 소정치 이상인 경우에 대응하는 것으로 보고, 압축기(112)의 운전율 변화율이 소정치 이상인 경우, 내부 연산을 달리하도록 제어할 수 있다.
즉, 인버터 제어부(430)는, 압축기(112)의 운전율 변화율이 소정치 이상인 경우, 도 15a 와 같이 연산되고, 압축기(112)의 운전율 변화율이 소정치 미만인 경우, 도 15b 와 같이 연산되도록 제어할 수 있다.
이에 의하면, 피스톤(730) 위치 기반의 동작 제어시, 제어 정확성을 향상시키고, 소음을 저감할 수 있게 된다.
특히, 압축기(112)의 운전율 변화율이 소정치 이상인 경우에만, 피스톤(730)의 밀림량에 기초하여, 모터(630)를 제어함으로써, 피스톤(730) 위치 기반의 동작 제어시, 제어 정확성을 향상시키고, 소음을 저감할 수 있게 된다.
한편, 압축기(112)의 운전율 변화율이 소정치 미만인 경우, 피스톤(730)의 스트로크에 기초하여 피스톤(730)의 현재 위치를 연산하고, 피스톤(730)의 현재 위치와 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호를 출력함으로써, 피스톤(730) 위치 기반의 동작 제어시, 제어 정확성을 향상시키고, 소음을 저감할 수 있게 된다.
한편, 도 14a는 감지된 Xv를 기준으로 스트크를 학습하는 것을 도시한 도면으로서, 스토르크 증가 중 기준 위치(Xv) 감지하여 XTDC 연산오차 보상하는 것을 예시한다.
다음, 도 14b는, 학습된 스트로크 값으로 절대 위치 제어하는 것을 도시한 도면으로서, 학습된 스트로크를 기준하여, 토출계(746)와 피스톤(730) 사이의 간격이, 제1 설정치 이하로 유지되는 것을 예시한다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 출력 전류에 기초하여 피스톤(730)의 기준 위치를 연산하고, 압축기(112)의 운전율 변화율이 소정치 이상인 경우, 도 15a와 같이, 피스톤(730)의 스트로크에 기초하여 유체에 의한 피스톤(730)의 밀림량을 연산하며, 밀림량에 기초하여 피스톤(730)의 현재 위치를 연산하고, 피스톤(730)의 현재 위치와 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 출력 전류에 기초하여 피스톤(730)의 기준 위치를 연산하고, 압축기(112)의 운전율 변화율이 소정치 미만인 경우, 도 15b와 같이, 피스톤(730)의 스트로크에 기초하여 피스톤(730)의 현재 위치를 연산하고, 피스톤(730)의 현재 위치와 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 도 15a와 같이, 출력 전류에 기초하여 피스톤(730)의 기준 위치를 연산하는 기준 위치 연산부(925), 출력 전류에 기초하여, 피스톤(730)의 스트로크를 연산하는 스트로크 연산부(910), 피스톤(730)의 스트로크에 기초하여 유체에 의한 피스톤(730)의 밀림량을 연산하는 밀림량 연산부(915), 압축기(112)의 운전율 변화율이 소정치 이상인 경우, 밀림량에 기초하여 피스톤(730)의 현재 위치를 연산하는 위치 연산부(930), 피스톤(730)의 현재 위치와 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부(960)를 구비할 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 도 15b와 같이, 출력 전류에 기초하여 피스톤(730)의 기준 위치를 연산하는 기준 위치 연산부(925), 출력 전류에 기초하여, 피스톤(730)의 스트로크를 연산하는 스트로크 연산부(910), 압축기(112)의 운전율 변화율이 소정치 미만인 경우, 피스톤(730)의 스트로크에 기초하여 피스톤(730)의 현재 위치를 연산하는 위치 연산부(930), 피스톤(730)의 현재 위치와 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부(960)를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 압축기 구동장치, 및 이를 구비하는 냉장고는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 냉장고의 동작방법은, 냉장고에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (12)

  1. 실린더와, 상기 실린더 내에 유체가 토출되는 토출계와, 상기 실린더 내에 배치되며, 상기 토출계 방향으로 직선 운동을 수행하는 피스톤과, 상기 피스톤을 구동하는 모터를 구비하는 압축기;
    복수의 스위칭 소자를 구비하며, 스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 상기 모터에 출력하는 인버터;
    상기 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;
    상기 출력 전류에 기초하여 상기 인버터를 제어하는 인버터 제어부;를 포함하고,
    상기 인버터 제어부는,
    제1 시간 동안 상기 피스톤이 제1 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어하고,
    상기 압축기의 운전율 변화율 또는 위치 오차가 소정치 이상인 경우, 상기 토출계와 상기 피스톤이 충돌하도록 제어하고,
    상기 피스톤 충돌 이후, 제2 시간 동안 상기 피스톤이 제2 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 시간 동안 상기 피스톤이 상기 제1 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어하고,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 압축기의 운전율 변화율 또는 상기 위치 오차가 상기 소정치 미만인 경우, 상기 피스톤이 상기 제1 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 압축기의 운전율 변화율이 소정치 이상인 경우,
    상기 피스톤의 스트로크에 기초하여 유체에 의한 상기 피스톤의 밀림량을 연산하며,
    상기 밀림량에 기초하여 상기 피스톤의 현재 위치를 연산하고,
    상기 피스톤의 현재 위치와 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 출력 전류에 기초하여 상기 피스톤의 기준 위치를 연산하고,
    상기 압축기의 운전율 변화율이 상기 소정치 미만인 경우, 상기 피스톤의 스트로크에 기초하여 상기 피스톤의 현재 위치를 연산하고, 상기 피스톤의 현재 위치와 상기 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 출력 전류에 기초하여 상기 피스톤의 기준 위치를 연산하는 기준 위치 연산부;
    상기 출력 전류에 기초하여, 상기 피스톤의 스트로크를 연산하는 스트로크 연산부;
    상기 피스톤의 스트로크에 기초하여 유체에 의한 상기 피스톤의 상기 밀림량을 연산하는 밀림량 연산부;
    상기 압축기의 운전율 변화율이 상기 소정치 이상인 경우, 상기 밀림량에 기초하여 상기 피스톤의 현재 위치를 연산하는 위치 연산부;
    상기 피스톤의 현재 위치와 상기 기준 위치에 기초하여 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 출력 전류에 기초하여 상기 피스톤의 기준 위치를 연산하는 기준 위치 연산부;
    상기 출력 전류에 기초하여, 상기 피스톤의 스트로크를 연산하는 스트로크 연산부;
    상기 압축기의 운전율 변화율이 상기 소정치 미만인 경우, 상기 피스톤의 스트로크에 기초하여 상기 피스톤의 현재 위치를 연산하는 위치 연산부;
    상기 피스톤의 현재 위치와 상기 기준 위치에 기초하여 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동장치.
  7. 실린더와, 상기 실린더 내에 유체가 토출되는 토출계와, 상기 실린더 내에 배치되며, 상기 토출계 방향으로 직선 운동을 수행하는 피스톤과, 상기 피스톤을 구동하는 모터를 구비하는 압축기;
    복수의 스위칭 소자를 구비하며, 스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 상기 모터에 출력하는 인버터;
    상기 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;
    상기 출력 전류에 기초하여 상기 인버터를 제어하는 인버터 제어부;를 포함하고,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 출력 전류에 기초하여 상기 피스톤의 기준 위치를 연산하고,
    상기 압축기의 운전율 변화율이 소정치 이상인 경우,
    상기 피스톤의 스트로크에 기초하여 유체에 의한 상기 피스톤의 밀림량을 연산하며,
    상기 밀림량에 기초하여 상기 피스톤의 현재 위치를 연산하고,
    상기 피스톤의 현재 위치와 상기 기준 위치에 기초하여 스위칭 제어 신호를 출력하며,
    상기 인버터 제어부는,
    제1 시간 동안 상기 피스톤이 제1 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어하고,
    상기 압축기의 운전율 변화율 또는 위치 오차가 상기 소정치 이상인 경우, 상기 토출계와 상기 피스톤이 충돌하도록 제어하고,
    상기 피스톤 충돌 이후, 제2 시간 동안 상기 피스톤이 제2 위치에 고정되어 스트로크 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 출력 전류에 기초하여 상기 피스톤의 기준 위치를 연산하고,
    상기 압축기의 운전율 변화율이 소정치 미만인 경우, 상기 피스톤의 스트로크에 기초하여 상기 피스톤의 현재 위치를 연산하고, 상기 피스톤의 현재 위치와 상기 기준 위치에 기초하여 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 출력 전류에 기초하여 상기 피스톤의 기준 위치를 연산하는 기준 위치 연산부;
    상기 출력 전류에 기초하여, 상기 피스톤의 스트로크를 연산하는 스트로크 연산부;
    상기 피스톤의 스트로크에 기초하여 유체에 의한 상기 피스톤의 밀림량을 연산하는 밀림량 연산부;
    상기 압축기의 운전율 변화율이 상기 소정치 이상인 경우, 상기 밀림량에 기초하여 상기 피스톤의 현재 위치를 연산하는 위치 연산부;
    상기 피스톤의 현재 위치와 상기 기준 위치에 기초하여 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 출력 전류에 기초하여 상기 피스톤의 기준 위치를 연산하는 기준 위치 연산부;
    상기 출력 전류에 기초하여, 상기 피스톤의 스트로크를 연산하는 스트로크 연산부;
    상기 압축기의 운전율 변화율이 상기 소정치 미만인 경우, 상기 피스톤의 스트로크에 기초하여 상기 피스톤의 현재 위치를 연산하는 위치 연산부;
    상기 피스톤의 현재 위치와 상기 기준 위치에 기초하여 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동장치.
  11. 삭제
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 압축기 구동장치를 구비하는 냉장고.
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