KR100192251B1 - 압축기의 이상상태 감지시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 이상상태 감지시스템에 관한 것으로서, 압축기의 동작시 발생되는 음향방출신호를 감지 이 감지값에 따라 압축기의 이상상태를 정확하게 알아내도록 하여 압축기가 장착된 기기를 소비자가 사용하는 과정에서 상기 압축기의 이상에 따른 고장이 일어나지 않도록 함에 따라 기기의 신뢰성이 크게 향상되도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은 조립 완료되어 동작상태인 압축기에 일정시간 동안 부착되면서 상기 압축기의 동작에 따라 발생되는 음향방출신호를 감지하는 음향방출신호 감지센서와, 상기 음향방출신호 감지센서에 의해 감지된 음향방출신호의 감지값과 기 입력되어 있는 기준값을 비교하는 비교기와, 상기 비교기에 의해 감지값을 기준값과 비교할 때 감지값이 기준값 범위내에 들어있지 않을 경우 이를 작업자에게 알려주는 표시기로 구성하여서 된 것이다.

Description

압축기의 이상상태 감지시스템

본 발명은 압축기의 이상상태 감지시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조립 완료된 압축기가 동작될 때 발생되는 음향방출신호(Acoustic Emission 신호; AE신호)를 감지하여 이 감지값에 따라 상기 압축기의 이상상태를 보다 정확히 알아내도록 한 것이다.

일반적으로 압축기는 기체를 압축하여 압축후의 압력이 압축전의 압력보다 2배이상이 되도록 하는 기기로서, 특히 에어컨디셔너 및 냉장고 등의 냉동싸이클에 널리 채용되고 있어 그에따른 기술의 개발도 꾸준히 행하여져 오고 있는 실정에 있다.

그럼 여기서 본 발명의 이해를 돕기위해 압축기에 대하여 먼저 살펴보기로 하자.

상기한 압축기는 도 1 내지 도 2에 나타낸 바와같이 케이스(101)와, 상기 케이스 내에 설치되어 동력을 발생시키는 모터(102)와, 상기 모터에서 발생된 동력을 받아 냉매가스를 압축하여 토출시키는 압축부와, 상기 압축부로 냉매가스를 공급하는 어큐뮬레이터(Accumulator)(103)로 크게 이루어져 있다.

상기 압축부는 흡입공(104)이 형성된 실린더(105)와 상,하부베어링(106)(107)에 의해 압축실(108)이 형성되고, 상기 압축실에는 모터(102)의 구동력을 받아 편심회전되게 편심축(109)이 끼워지며, 상기 편심축에는 편심축의 회전시 압축실(108)의 내벽면에 연속적으로 접촉되게 롤링피스톤(110)이 설치된다.

또한 실린더(105)에는 베인(111)이 스프링(112)으로 탄력설치되어 압축기의 운전시 상기 베인(111)이 롤링피스톤(112)의 외경에 연속적으로 접하면서 냉매가스를 흡입, 압축, 토출시키도록 되어 있다.

따라서 기기에 전원을 인가하면 케이스(101) 내에 설치된 모터(102)가 구동하고 이 구동력은 편심축(109)에 전달되므로 상기 편심축에 끼워진 롤링피스톤(110)이 압축실(108)의 내벽을 따라 함께 회전하는데, 이때 실린더(105)에 스프링(112)으로 탄력설치된 베인(111)이 회전하는 롤링피스톤(110)의 외경에 연속적으로 접함에 따라 어큐뮬레이터(103)의 냉매가스가 실린더(105)에 형성된 흡입공(104)을 거쳐 상기 실린더(105)와 상,하부베어링(106)(107)에 의해 형성된 압축실(108)로 흡입된 다음 압축되어 토출구(도시는 생략함)를 통해 토출된다.

이러한 압축기는 냉동싸이클의 기본적인 기능을 좌우하는 핵심부품의 하나로서 성능과 품질에 있어 결정적인 영향을 미치므로 압축기에 대한 수년간의 품질개선 노력에 의해 조립라인에서의 불량율의 감소가 혁신적으로 개선되어 왔으나 최근 2∼3년간의 현상은 압축기 단품의 개선이 한계에 이른 듯하고 시스템적인 접근에 의하여 개선되고는 있으나 상당히 어려운 연구임과 동시에 조립이 완성된 압축기 자체의 불량에 대해서는 검출력을 향상시킬 수 있는 획기적인 대책을 마련하지 못하는 일반적인 수준에 머물고 있다.

한편 조립이 완료된 압축기의 검사는 외적인 검사와 내적인 검사(저압축, 역토출, 전자음, 이상소음, 저입력 등)를 거쳐 이상상태를 알아내고 있는데, 상기한 내적인 검사는 대부분 검사자의 경험(숙련)에 의하여 양품과 불량품을 알아내거나 동작시 발생되는 전류치를 전류센서에 의해 감지하여 이 전류값에 따라 양품과 불량품을 알아내거나 하고 있다.

따라서 조립 완료된 압축기가 동작될 때 상기 압축기가 정상적이지 못할 경우 이는 저압축, 역토출, 전자음, 이상소음, 저입력 등의 여러가지 형태로 나타나며 이러한 각종 형태에 의한 종합적인 전류치는 전류센서에 대부분 감지되므로 결국 상기한 각 형태의 종합적인 전류의 감지값이 기준값 범위내에 들지 못할 때는 동작되는 압축기는 처음부터 불량이었다고 봄이 타당할 것이다.

그러나 이와같이 압축기의 동작시 전류센서에 의해 상기 압축기가 불량 현상인 저전압, 역토출, 전자음, 이상소음, 저입력 등 여러가지 형태의 종합적인 전류값을 측정 이를 토대로 이상상태를 판단하게 되면 상기 각 형태의 불량은 쉽게 찾아내지만 재질의 불균형이나 부품의 가공오차 및 미세한 수준으로 잘못된 조립(부품치수의 잘못된 조합에 의한 허용틈새의 과대 및 과소, 부품의 편심 및 편향 등)에 의한 회전부품의 비정상적인 마멸의 경우는 거의 검출되지 못함에 따라 실제로 부품의 미세한 가공오차나 조립오차에 의해 불량 상태인 압축기라 할 지라도 최초에는 이상이 없는 것으로 나타나게 되고 이러한 압축기를 기기에 장착시켜 사용하다 보면 상기 부품의 가공오차 및 조립오차에 의한 마모율이 점점 높아지면서 결국 압축기는 제수명을 다하지 못한 상태에서 사용불가능하게 되는 문제점이 있음은 물론 이러한 압축기를 기기의 냉동싸이클에 사용하다 보면 상기 기기에 대한 소비자의 신뢰성도 크게 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 조립 완료된 압축기가 동작될 때 이 동작되는 압축기의 부품가공 오차 및 조립 오차에 의해 부품의 비정상적인 마모가 일어날 경우 이때에 발생되는 낮은 진폭의 음향방출신호를 감지하여 이 감지값에 의해 압축기의 모든 이상상태를 정확하게 알아내도록 함에 따라 이상이 있는 압축기의 사용을 미연에 방지케 하고 이로인해 상기 압축기를 사용하는 기기의 신뢰성도 크게 향상되도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 형태에 따르면 조립 완료되어 동작상태인 압축기에 일정시간 동안 부착되면서 상기 압축기의 동작에 따른 음향방출신호를 감지하는 음향방출신호 감지센서와, 상기 음향방출신호 감지센서에 의해 감지된 음향방출신호의 감지값과 기 입력되어 있는 기준값을 비교하는 비교기와, 상기 비교기에 의해 감지값을 기준값과 비교할 때 감지값이 기준값 범위내에 들어있지 않을 경우 이를 작업자에게 알려주는 표시기로 구성하여서 된 압축기의 이상상태 감지시스템이 제공된다.

도 1은 압축기를 참고적으로 나타낸 종단면도

도 2는 압축기를 참고적으로 나타낸 횡단면도

도 3은 본 발명 압축기의 이상상태 감지시스템을 나타낸 블록구성도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 이송라인4. 음향방출신호 감지센서

5. 비교기7. 표시부

111. 베인

이하 본 발명을 일 실시예로 도시한 첨부된 도 3을 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 3은 본 발명 압축기의 이상상태 감지시스템을 나타낸 블록구성도로서, 본 발명은 조립완료된 압축기를 동작상태로 이송시켜 주는 이송라인(1)이 있고, 상기 이송라인 상에는 이송되는 압축기가 특정구간 내에 들어올 경우 이를 일차적으로 감지하여 이 감지신호를 제어기(2)로 보내주도록 제1압축기 위치감지센서(3)가 있으며, 상기 이송라인(1) 상에는 제어기(2)의 제어신호에 따라 압축기의 외측둘레면 적소에 부착되면서 상기 압축기의 동작시 발생되는 음향방출신호를 감지 이 감지된 신호값을 상기 제어기(2)로 보내주도록 음향방출신호 감지센서(4)가 있고, 상기 음향방출신호 감지센서가 감지한 압축기의 동작에 따른 음향방출신호의 감지값을 받아 기 입력된 기준값과 비교하는 비교기(5)가 있으며, 상기 이송라인(1) 상에는 이송되는 압축기를 이차적으로 감지하여 이 감지신호를 비교기(5)로 전달하여 줌에 따라 상기 비교기에 의한 감지값과 기준값의 비교가 이루어지도록 제2압축기위치 감지센서(6)가 있고, 상기 비교기(5)에 의해 감지값과 기준값을 서로 비교하였을 때 감지값이 기준값 범위내에 들어있지 않았을 경우 이를 작업자에게 알려주도록 표시기(7)가 있다.

이와같이 구성된 본 발명은 조립 완료된 압축기가 전원을 공급받아 동작되면서 이송라인(1)을 통해 이송되는데, 상기 이송되는 압축기가 특정구간 내에 들어올 경우 상기 이송라인 상에 설치된 제1압축기위치 감지센서(3)가 이를 일차적으로 감지하여 이 감지신호를 제어기(2)로 보내게 된다.

이와같이 제어기(2)가 제1압축기위치 감지센서(3)의 감지신호를 받게되면 상기 제어기(2)는 곧바로 이송라인(1) 상에 설치된 음향방출신호 감지센서(4)를 제어하여 상기 음향방출신호 감지센서가 압축기의 외측둘레면 적소에 부착되면서 상기 압축기의 동작에 따라 발생되는 음향방출신호를 감지하도록 하고, 상기 제어기(2)는 음향방출신호 감지센서(4)에 의해 감지된 음향방출신호의 감지값을 받아 이를 다시 비교기(5)로 보내준다.

한편 계속해서 이송라인(1)에 의해 이송되는 압축기를 상기 이송라인 상에 설치된 제2압축기위치 감지센서(6)가 이차적으로 감지하여 이 감지신호를 비교기(5)로 보내주면 상기 비교기는 제어기(2)를 통해 보내온 음향방출신호의 감지값과 기 입력되어 있는 기준값을 서로 비교하는데, 이때 감지값이 기준값 범위내에 들어있을 경우 동작되는 압축기는 이상이 없는 것으로 판단하고, 감지값이 기준값 범위내에 들어있지 않을 경우(감지값이 기준값 이상 이거나 이하일 경우)에는 압축기는 이상이 있는 것으로 판단하여 표시기(7)를 통해 이상이 있음을 작업자에게 알려준다.

상기에서 표시기(7)는 부저를 사용하거나, 경보등을 사용하거나, 상기 부저와 경보등을 함께 사용하거나 하면 된다.

이와같은 과정을 거치는 과정에서 표시부(7)에 표시가 나타나면 작업자는 상기 이송라인(1)을 통해 이송되는 압축기가 이상이 있는 것으로 판단하여 불량으로 분류하면 된다.

즉, 조립 완료된 압축기가 이송라인(1)을 통해 이송되는 과정에서 동작될 때 부품간의 마찰 등에 의해 상기 압축기가 이상이 있을 경우에는 음향방출신호가 발생되는데, 이 발생된 음향방출신호는 매우 높은 주파수의 탄성파로서 낮은 진폭을 갖고 있으므로 음향방출신호 감지센서(4)를 압축기의 외측둘레면 적소에 부착시켜 감지하여야 함은 이해 가능하다.

이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

압축기가 동작되는 동안 상기 압축기를 구성하는 부품의 가공오차 및 조립오차가 발생되었을 경우에는 회전부품과 고정부품 사이의 마찰이 발생된다.

특히, 모터(102)의 구동에 따라 압축실(108) 내에서 편심축(109)이 편심회전하면 상기 편심축에 롤링피스톤(110)이 끼워져 있으므로 압축실(108) 내에서 롤링피스톤(110)과 실린더(105), 롤링피스톤(110)과 베인(111)간의 접촉이 더욱 심화되고 이에따라 음향방출신호는 더욱 커짐을 알수 있다.

따라서 각 부품은 외력 및 내부의 힘에 의해 변형이 일어나거나 파괴가 일어나게 되므로 내부에 축적되어 있던 변형에너지(Strain Energy)는 파면 형성에너지, 열에너지, 격자 변형에너지, 탄성파와 같은 여러 형태의 에너지로 변환되는데, 이중 탄성파인 음향방출신호를 음향방출신호 감지센서(4)에 의해 외부에서 감지하여 이 감지값에 따라 동작되는 압축기의 이상상태를 알아내는 것이다.

상기에서 음향방출신호를 감지하기 위하여 압축기의 외측둘레면 적소에 부착되는 음향방출신호 감지센서(4)의 부착 위치는 특별이 어느 한곳의 위치에 한정될 필요는 없지만 베인(111) 근접부에 설정하여 부착시킴이 시간에 대하여 카운트값의 변동이 가장 심하지 않았음을 실험에 의해 알수 있었고, 이에따라 압축기에서는 베인(111) 근접부에 음향방출신호 감지센서(4)를 부착하면 부품간의 접촉에 따른 양호한 음향방출신호를 얻을 수 있어 상기 위치가 최적의 위치임은 이해 가능하다.

그러므로 본 발명은 압축기의 동작시 부품간의 마찰에 의해 발생되는 음향방출신호를 감지하여 이 감지값에 따라 압축기의 이상상태를 초기에 정확히 알아내므로 이상이 있는 압축기를 기기에 장착하는 문제가 발생되지 않음은 물론 압축기가 장착된 기기를 소비자가 사용할 때 상기 압축기에 의한 기기의 고장이 발생되지 않으므로 기기의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 조립 완료되어 동작상태인 압축기에 일정시간 동안 부착되면서 상기 압축기의 동작에 따라 발생되는 음향방출신호를 감지하는 음향방출신호 감지센서와,

   상기 음향방출신호 감지센서에 의해 감지된 음향방출신호의 감지값과 기 입력되어 있는 기준값을 비교하는 비교기와,

   상기 비교기에 의해 감지값을 기준값과 비교할 때 감지값이 기준값 범위내에 들어있지 않을 경우 이를 작업자에게 알려주는 표시기로 구성하여서 됨을 특징으로 하는 압축기의 이상상태 감지시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   음향방출신호 감지센서가 압축기의 베인 근접부에 일정시간 접촉되어 압축기의 동작에 따라 발생되는 음향방출신호를 감지하도록 함을 특징으로 하는 압축기의 이상상태 감지시스템.

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