KR100660970B1 - 공기조화기의 압축기 보호방법 및 장치 - Google Patents

공기조화기의 압축기 보호방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 공기조화기의 압축기의 보호방법 및 장치는 인버터압축기 내부의 윤활오일 부족을 플로트스위치를 통해 감지하여 인버터압축기를 온/오프하기 때문에 인버터압축기의 오일부족현상을 방지하는 효과가 있다.

Description

공기조화기의 압축기 보호방법 및 장치{Process for protecting compressor therefor apparatus in air conditioner}
도 1은 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기가 도시된 개략 사시도
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멀티형 공기조화기가 도시된 구성도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플로트스위치가 도시된 단면도
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제어부가 도시된 블록도
도 5는 본 발명에 따른 공기조화기의 압축기 보호방법이 도시된 순서도
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제어부가 도시된 블록도
도 7은 종래 기술에 따른 멀티형 공기조화기의 실외기가 도시된 구성도
도 8은 종래 기술에 따른 멀티형 공기조화기의 압축기에서 오일 불균형이 도시된 개략 구성도
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
11, 12, 13, 14 : 실내기 21, 22 : 실외기
51 : 실내열교환기 54 : 실내 전자팽창밸브
61 : 어큐뮬레이터 62 : 인버터 압축기
63 : 정속압축기 64 : 오일분리기
65 : 사방밸브 67 : 균유관
70 : 실외열교환기 74 : 실외 전자팽창밸브
80 : 과냉각장치 90 : 리퀴드 인젝션장치
100 : 플로트 스위치 101 : 플로트
102 : 제 1 자성체 103 : 하우징
104 : 제 2 자성체 105 : 바
106 : 스위치유닛 107 : 돌출부
본 발명은 공기조화기의 압축기 균유방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플로트 스위치를 이용하여 압축기 내부의 오일 유면을 감지한 후 인버터압축기를 온/오프시켜 압축기를 보호하는 공기조화기의 압축기 균유방법 및 장치에 관한 것이다.
도 7은 종래 기술에 따른 멀티형 공기조화기의 실외기가 도시된 구성도이고, 도 8은 종래 기술에 따른 멀티형 공기조화기의 압축기에서 오일 불균형이 도시된 개략 구성도이다.
종래 기술에 따른 멀티형 공기조화기의 실외기는 복수개의 실외기와 복수개 의 실내기가 냉매배관을 통해 연결되고, 상기 실외기는 상기 실내기의 부하에 대응하여 적어도 하나 이상이 구동된다.
여기서 상기 실외기는 실내기로부터 공급된 냉매 중 기체 냉매만을 추출하는 어큐뮬레이터(1)와, 상기 어큐뮬레이터(1)에서 추출된 기체 냉매를 공급받아 압축하는 압축기(2)(3)와, 상기 압축기(2)(3)와 연결되어 압축된 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브(4)와, 상기 사방밸브(4)에서 공급된 냉매와 실외 공기를 열교환시키는 실외열교환기(5)를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 압축기(2)(3)는 냉매의 압축 용량을 가변시켜 토출할 수 있는 인버터압축기(2)와, 일정용량의 냉매만을 토출하는 정속압축기(3)로 구성되고, 상기 압축기(2)(3)는 압축기 내부의 오일이 이동될 수 있도록 균유관(6)이 연결된다.
특히 상기 실외기의 전체 냉매 압축 용량에서 상기 인버터압축기(2)는 전체의 70%를 담당하고, 상기 정속압축기(3)는 나머지 30%를 담당한다.
그런데 상기 인버터압축기(2)가 낮은 주파수로 구동될 때 상기 정속압축기(3)가 구동되는 경우 상기 인버터압축기(2)에 내부에 있던 오일은 상기 정속압축기(3) 측으로 이동되고, 이로 인해 상기 인버터 압축기(2) 내부에는 적정한 오일의 양이 유지되지 않는 문제점이 있다.
또한 상기 인버터압축기(2)의 오일이 부족한 상태에서 상기 인버터압축기(2)가 고 주파수로 운전되는 경우, 부족한 오일로 인해 인버터 압축기(2)의 손상이 심화되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 플로트스위치에 의해 감지된 윤활오일의 유면에 따라 인버터압축기를 온/오프시켜 인버터압축기의 손상을 방지하는 공기조화기의 압축기 보호방법 및 그에 따른 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제 1 특징에 따른 공기조화기의 압축기 보호방법은 인버터압축기가 낮은 운전주파수로 구동되고 정속압축기가 시동될 때 상기 인버터압축기 내부의 윤활오일이 한계유면 이하로 낮아지는 경우, 상기 인버터압축기를 오프시키고, 상기 정속압축기를 정속으로 구동시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 인버터압축기의 오프 후 상기 윤활오일의 유면이 상기 한계유면 이상으로 상승되는 경우, 상기 인버터압축기를 재 구동시킨다.
여기서 상기 윤활오일의 한계유면은 상기 인버터압축기 내부에 설치된 플로트센서를 통해 감지된다.
더불어 상기 인버터압축기는 상기 윤활오일의 온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하여 구성되고, 상기 온도센서에서 감지된 윤활오일의 온도가 소정 범위를 벗어나는 경우 상기 인버터압축기의 구동을 오프시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 공기조화기의 압축기 보호장치는 냉매를 압축하 여 토출시키는 것과 더불어 내부에 윤활오일이 저장되는 압축기와; 상기 압축기의 내부에 설치되어 상기 윤활오일의 유면을 감지하고, 상기 인버터압축기의 전원과 연결되어 상기 윤활오일의 유면에 따라 상기 인버터압축기의 전원을 온/오프시키는 플로트스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
더불어 상기 압축기는 상기 윤활오일의 온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하여 구성된다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기가 도시된 개략 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멀티형 공기조화기가 도시된 구성도이며, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플로트스위치가 도시된 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제어부가 도시된 블록도이며, 도 5는 본 발명에 따른 공기조화기의 압축기 보호방법이 도시된 순서도이다.
본 발명에 따른 멀티형 공기조화기는 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 건물의 실내에 설치되는 다수개의 실내기(11)(12)(13)(14)와, 상기 실내기(11)(12)(13)(14)에 연결되는 실외기(21)(22)로 구성되고, 상기 실내기(11)(12)(13)(14)와 상기 실외기(21)(22)는 냉매배관(30)(40)을 통해 연결되며, 상기 실외기(21)(22)는 상기 실내기(11)(12)(13)(14) 중 적어도 어느 하나의 요구에 의해 구동되고, 상기 실내기(11)(12)(13)(14)에서 요구되는 냉/난방 용량이 증가할 수록 상기 실외기(21)(22)의 작동 개수 및 상기 실외기(21)(22)에 설치된 압축기의 작동 개수가 증가된다.
여기서 상기 실내기(11)(12)(13)(14)는 냉매와 실내공기를 열교환시키는 실내열교환기(51)와, 상기 실내열교환기(51) 근처에 설치되어 실내 공기를 순환시키는 실내송풍기(52)와, 냉방 시 상기 실내열교환기(51)로 유동되는 냉매를 팽창시키는 실내 팽창밸브(54)를 포함하여 구성된다.
그리고 상기 실외기(21)(22)는 도 2에 도시된 바와 같이, 실내기로부터 공급된 냉매 중 기체 냉매만을 추출하는 어큐뮬레이터(61)와, 상기 어큐뮬레이터(61)에서 추출된 기체 냉매를 공급받아 압축하는 압축기(62)(63)와, 상기 압축기(62)(63)와 연결되어 압축된 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브(65)와, 상기 사방밸브(65)에서 공급된 냉매와 실외 공기를 열교환시키는 실외열교환기(70)를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 실외기(21)에는 인버터압축기(62)와 정속압축기(63)가 구비되고, 상기 다른 실외기(22)에는 정속압축기(63)만이 복수개 구비되며, 상기 인버터압축기(62)는 냉매의 압축용량을 가변시켜 구동할 수 있고, 상기 정속압축기(63)는 일정 용량의 냉매를 압축한다.
더불어 상기 인버터압축기(62)는 상기 제 1 실외기(21) 압축용량의 70%를 담당하고, 상기 제 1 실외기(21)에 설치된 정속압축기(63)는 나머지 30%를 담당하며, 나머지 실외기(22)의 정속압축기는 각각 50%의 압축용량을 담당한다.
특히 상기 인버터압축기(62) 내부에는 상기 인버터압축기(62) 내부 윤활오일 의 온도를 감지하는 온도센서(109)와 , 상기 윤활오일의 유면을 감지하는 플로트스위치(100)가 설치된다.
그리고 상기 압축기(62)(63)의 내부 하측에는 하부에 고인 윤활오일을 상측의 기계부품으로 퍼 올리는 펌프(미도시)가 설치되어 상기 압축기(62)(63) 내부 기계부품이 마찰에 의해 손상되는 것을 방지한다.
도 3은 본 발명에 따른 플로트스위치의 한 예로서, 인버터압축기(62) 내부에 위치되어 윤활오일에 의한 부력으로 인해 상하방향으로 이동되는 플로트(101)와, 상기 플로트(101)의 높낮이에 따라 이동되는 제 1 자성체(102)와, 상기 인버터압축기(62)의 내벽에 장착되는 하우징(103)과, 상기 하우징(103) 내부에 위치되고 상기 제 1 자성체와 상호 작용되는 제 2 자성체(104)와, 상기 제 1 자성체(102)와 상호 작용되어 이동되는 상기 제 2 자성체(104)와 접촉되어 신호를 발생시키는 스위치유닛(106)을 포함하여 구성된다.
여기서 상기 플로트(101)와 상기 제 1 자성체(102)는 바(105)의 양단에 각각 고정되고, 상기 바(105)는 상기 하우징(103)으로부터 돌출된 돌출부(107)에 핀 결합된다.
그리고 상기 하우징(103)은 상기 제 1, 2 자성체(102)(104)의 자성과 반응하지 않는 재질로 형성된다.
그래서 상기 플로트(101)가 윤활오일의 유면 상승에 의해 소정 높이 이상으로 상승되면, 상기 하우징(103)을 사이에 둔 상기 제 1, 2 자성체(102)(104)의 상호작용에 의해 상기 스위치유닛(106)이 접촉되고, 상기 윤활오일이 소정 높이 이하 로 하강되면 상기 스위치유닛(106)이 분리된다.
한편, 상기 압축기(62)(63)와 상기 사방밸브(65)를 연결하는 배관에는 오일분리기(64)가 설치되고, 상기 오일분리기(64)는 상기 압축기(62)(63)의 흡입측에 연결된다. 더불어 상기 오일분리기(64)의 토출 측에는 체크밸브(68)가 설치되어 토출된 냉매가 압축기(62)(63) 측으로 역류되는 것을 방지한다.
특히 상기 오일분리기(64)는 상기 압축기(62)(63)에서 토출된 냉매 중 오일을 분리하고, 상기 분리된 오일은 상기 압축기(62)(63)에 공급함으로서 상기 압축기(62)(63) 내부에 적정량의 오일을 유지시킨다. 그리고 상기 오일분리기(64)와 상기 압축기(62)(63)의 흡입 측 배관은 모세관(66)을 통해 연결되며, 상기 모세관(66)을 통해 윤활오일이 이동된다.
그리고 상기 실외열교환기(70)와 상기 실내열교환기(51)를 연결하여 액체 냉매가 이동되는 냉매배관(30)에는 난방 시 냉매를 팽창시키는 전자팽창밸브(lev, 74)와, 냉방 시 상기 실내열교환기(51)기로 이동되는 냉매를 냉각시키는 과냉각장치(80)와, 상기 압축기(62)(63)의 온도를 하강시키기 위한 리퀴드 인젝션장치(90)가 설치된다.
여기서 상기 실외 전자팽창밸브(74)는 냉방 시 풀 오픈되어 상기 실외열교환기에서 응축된 냉매를 팽창시키지 않고 통과시키지만, 난방 시에는 소정 크기로 개도되어 실내열교환기(51)에서 응축된 냉매를 상기 실외열교환기(70)로 유입되기 전에 분무상태의 액체로 팽창시킨다.
한편, 냉매배관(30")에는 상기 냉매배관(30") 내부의 습기를 제거하기 위한 드라이어(110)가 설치되고, 상기 드라이어(110)를 통과하는 냉매는 상기 냉매배관(30")에서 바이패스 되어 상기 실내열교환기(51) 측으로 유동된다.
한편, 본 발명의 플로트스위치는 인버터압축기에만 설치되었으나 정속압축기에 부가하여 설치하여도 무방하다.
이하, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압축기의 제어과정을 도 4 또는 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 실내기에서 부하가 발생되면, 제어부(120)는 실내기에서 요구되는 부하를 판단하여 실외기(21)(22)를 작동시키고, 상기 부하의 크기에 따라 상기 실내기(21)(22) 중 어느 하나만을 구동시키기도 한다.
그리고 실내기에서 요구되는 부하의 크기가 증가되면, 상기 제어부(120)는 작동되는 인버터압축기(62)에서 추가로 정속압축기(63)를 구동시켜 상기 증가된 부하에 대응한다.
여기서 상기 인버터압축기(62)와 상기 정속압축기(63)를 동시에 구동하면 경우에 따라 상기 인버터압축기(62) 내부의 오일 유면이 적정치 보다 낮아지는 경우가 발생된다.
왜냐하면, 상기 정속압축기(63)는 상기 인버터압축기(62)에 비해 압축용량이 작고 일정 속도로 냉매를 압축하는 바, 윤활오일의 부족현상이 발생하지 않지만, 상기 인버터압축기(62)는 냉매의 압축용량이 클 뿐만 아니라 실내기의 부하에 대응하여 낮은 운전주파수에서 높은 운전주파수로 급속히 운전율이 상승하기 때문에 윤 활오일의 부족이 종종 발생된다.
여기서 상기 인버터압축기(62)와 상기 정속압축기(63)가 동시에 구동될 때에는, 상기 정속압축기(63)가 구동됨과 동시에 상기 인버터압축기(62)의 운전 주파수가 낮아진 후 다시 소정의 주파수로 상승되는 과정을 거치게 된다.
이때 상기 인버터압축기(62)의 운전 주파수가 낮은 상태에서 상기 정속압축기(63)가 구동되면, 상기 인버터압축기(62)의 오일은 압력차에 의해 상기 정속압축기(63) 측으로 이동되려 한다.
여기서 상기 인버터압축기(62) 윤활오일의 유면이 소정 높이 이상으로 유지되는 경우, 상기 스위치유닛(106)의 접촉이 유지되고 제어부(120)는 상기 스위치유닛(106)으로부터 전달된 신호를 수신하여 상기 인버터압축기(62)를 작동시킨다.
반면에 상기 인버터압축기(62) 윤활오일의 유면이 소정 높이 이하로 낮아지는 경우, 상기 스위치유닛(106)의 접촉이 분리되고 이로 인해 상기 제어부(120)는 상기 윤활오일의 유면이 소정 높이 이하로 낮아졌다는 것을 감지하고, 상기 인버터압축기(62)에 인가되던 전류를 차단하여 상기 인버터압축기(62)의 구동을 정지시킨다.
이때 상기 정속압축기(63)는 정상적인 과정에 의해 구동이 유지된다.
그리고 상기 인버터압축기(62)가 낮은 운전주파수로 구동되고 상기 정속압축기(63)가 시동 또는 구동되는 도중에 상기 인버터압축기(62)의 구동이 정지되면, 상기 인버터압축기(62)의 내벽에 점착되어있던 윤활오일이 하부로 흘러내려 모이게 된다.
또한 상기 인버터압축기(62)의 구동이 정지되면 압력차에 의해 상기 인버터압축기(62)의 흡입측으로부터 윤활오일이 포함된 냉매가 유입되고 상기 오일분리기(64)로부터 분리된 윤활오일은 상기 모세관(66)을 통해 상기 인버터압축기(62) 내부로 유입되어 유면을 다시 상승시킨다.
이후 상기 인버터압축기(62) 내부의 유면이 소정 높이 이상으로 상승되면, 상기 플로트스위치(100)는 상기 제어부(120)에 신호를 송출하고, 상기 제어부(120)는 상기 인버터압축기(62)에 전류를 인가하여 상기 인버터압축기(62)를 재 기동시킨다.
그리고 상기 인버터압축기(62)가 다시 가동되어 운전주파수가 상승되면 정속으로 기동되던 정속압축기(63)의 윤활오일이 상기 균유관(67)을 통해 인버터압축기(62)로 유입되어 상기 인버터압축기(62)의 윤활오일이 적정량으로 확보된다.
한편, 상기 압축기(62)(63)의 내부에 설치된 온도센서는 상기 윤활오일의 온도를 감지하여 상기 제어부(120)에 전달하고, 상기 제어부(120)는 상기 감지된 윤활오일의 온도에 따라 상기 압축기(62)(63)를 온/오프(on/off)시킨다.
즉, 상기 제어부(120)에는 온도에 따른 상기 윤활오일의 점도 및 윤활오일의 용해도가 저장되고, 상기 윤활오일의 점도 및 용해도가 소정 기준치에 미달하거나 초과하는 경우 압축기(62)(63)를 보호하기 위해 상기 압축기(62)(63)를 정지시킨다.
여기서 상기 윤활오일의 점도가 소정 범위보다 낮은 경우 윤활오일에 의한 윤활, 방청, 기밀 등의 기능 저하가 발생되고, 상기 점도가 소정 범위보다 높은 경우 마찰이 증가되며, 상기 제어부(120)는 상기 윤활오일의 온도값에 따라 상기 압축기(62)(63)를 온/오프하여 압축기의 신뢰성을 향상시킨다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제어부가 도시된 블록도이다.
본 발명에 따른 제 2 실시예는, 도 3 또는 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예에서 플로트스위치(100)가 인버터스위치(62)의 온/오프(on/off)를 직접 제어하는 것을 제외하고 상기 제 1 실시예와 동일하다.
여기서 상기 인버터압축기(62)의 전원은 상기 플로트스위치(100)를 거쳐 연결되고, 윤활오일의 유면이 낮아져 상기 플로트스위치(62)의 스위치유닛(106)이 분리되면 상기 인버터압축기(62)에 입력되는 전원이 차단된다.
그리고 상기 유면이 상승되어 상기 스위치유닛(106)이 접촉되면 상기 인버터압축기(62)에 다시 전원이 입력되어 상기 인버터압축기(62)가 구동된다.
그래서 상기와 같이 압축기가 구성되는 경우, 인버터압축기(62)의 온/오프를 제어부(120)에서 제어하지 않는 바, 제어부(120)와 플로트스위치(100)를 연결하지 않아도 되는 이점이 있고, 이로 인해 실외기의 배선이 단순해지는 효과가 있다.
이하, 상기 제 2 실시예의 나머지 구성 및 작동과정은 상기 제 1 실시예와 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.
한편, 본 발명에 따른 압축기의 보호방법은 기술된 멀티형 공기조화기뿐만 아니라 인버터압축기와 정속압축기가 설치된 공기조화기에 모두 사용할 수 있다.
본 발명에 의한 공기조화기의 압축기의 보호방법 및 장치는 인버터압축기 내부의 윤활오일 부족을 플로트스위치를 통해 감지하여 인버터압축기를 온/오프하기 때문에 인버터압축기의 오일부족현상을 방지하는 효과가 있다.
특히, 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기의 보호방법 및 장치는 인버터압축기가 낮은 운전주파수로 작동될 때 정속압축기가 구동되면, 낮은 주파수로 작동되는 인버터압축기의 작동을 정지하여 윤활오일의 적정량으로 확보하는 효과가 있다.
그래서 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기의 보호방법 및 장치는 윤활오일의 부족으로 인해 압축기가 손상되는 것을 방지하여 압축기의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기의 보호방법 및 장치는 압축기의 전원과 윤활오일의 유면을 감지하는 플로트스위치를 연결하여, 윤활오일의 부족할 때 별도의 제어과정 없이 작동되는 압축기가 즉시 정지되게 하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기의 보호방법 및 장치는 압축기 내부의 윤활오일의 온도에 따라 압축기를 온/오프시키기 때문에, 윤활오일의 온도변화에 따른 압축기의 손상을 최소화하는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 인버터압축기가 낮은 운전주파수로 구동되고 정속압축기가 시동될 때 상기 인버터압축기 내부의 윤활오일이 한계유면 이하로 낮아지는 경우,
    상기 인버터압축기를 오프시키고, 상기 정속압축기를 정속으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 압축기 보호방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 인버터압축기의 오프 후 상기 윤활오일의 유면이 상기 한계유면 이상으로 상승되는 경우,
    상기 인버터압축기를 재 구동시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 압축기 보호방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 윤활오일의 한계유면은 상기 인버터압축기 내부에 설치된 플로트센서를 통해 감지되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 압축기 보호방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 있어서,
    상기 인버터압축기는 상기 윤활오일의 온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하여 구성되고, 상기 온도센서에서 감지된 윤활오일의 온도가 소정 범위를 벗어나는 경우 상기 인버터압축기의 구동을 오프시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 압축기 보호방법.
  5. 냉매를 압축하여 토출시키는 것과 더불어 내부에 윤활오일이 저장되는 압축기와;
    상기 압축기의 내부에 설치되어 상기 윤활오일의 유면을 감지하고, 상기 인버터압축기의 전원과 연결되어 상기 윤활오일의 유면에 따라 상기 인버터압축기의 전원을 온/오프시키는 플로트스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 압축기 보호장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 압축기는 상기 윤활오일의 온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 압축기 보호장치.
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