KR100691233B1

KR100691233B1 - 에어컨의 압축기 보호방법

Info

Publication number: KR100691233B1
Application number: KR1020050097769A
Authority: KR
Inventors: 최귀주
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2007-03-12

Abstract

본 발명은 에어컨에 적용되는 압축기 보호방법에 관한 것으로, 영하의 저온조건에서 압축기 정지 후 일정시간이 경과하면 압축기 모터를 낮은 주파수로 회전시켜 압축기 구동부에 직접 오일을 공급함으로서 압축기 내부의 오일 순환이 원활하도록 하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명은 에어컨에 적용되는 압축기의 보호방법에 있어서, 압축기 정지인가 판단하고, 압축기 정지이면 실외온도를 감지하여 미리 정해진 일정온도 이하인가 판단하며, 상기 실외온도가 일정온도 이하이면 압축기 정지 후 일정시간이 경과하였는가 판단하여 일정시간이 경과하면 압축기를 회전시켜 압축기 내부의 오일을 순환시키는 것이다.

Description

에어컨의 압축기 보호방법{Method to protect compressor of air conditioner}

도 1은 본 발명에 의한 압축기의 구성을 나타낸 종단면도,

도 2는 본 발명에 의한 압축기가 적용된 에어컨의 냉매유로도,

도 3은 본 발명에 의한 압축기가 적용된 에어컨의 제어 구성도,

도 4는 본 발명에 의한 에어컨의 압축기 보호방법의 동작 흐름도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 압축기 11 : 오일저장공간

20 : 구동부 21 : 고정자

22 : 회전자 23 : 회전축

30 : 압축부 40 : 오일공급장치

41 : 제1오일유로 43 : 제2오일유로

50 : 실외기 64 : 실외온도센서

68 : 실외기 제어부 70 : 실내기

본 발명은 에어컨에 적용되는 로터리 압축기에 관한 것으로, 특히 저온조건에서 압축기 기동 시 압축기 내부의 오일이 원활하게 순환되도록 하는 에어컨의 압축기 보호방법에 관한 것이다.

에어컨은 실내의 냉방 또는 난방을 수행하기 위한 목적으로 사용되는 장치로서, 이러한 에어컨에는 그 내부로 냉매가 순환되는 통상의 냉동싸이클이 적용되어 액체상태의 냉매가 기화할 때에 주위의 열을 흡수하며 액화할 때에 그 열을 방출하는 특성에 의하여 냉방 또는 난방작용을 수행하게 되며, 이러한 에어컨의 냉난방능력을 조절하기 위해 로터리 압축기를 적용하고 있다.

일반적으로, 로터리 압축기는 저면에 오일저장공간이 형성된 밀폐용기를 통해 그 외관을 형성하고, 이 밀폐용기의 내부에는 냉매의 압축을 위한 압축부와, 냉매의 압축에 따른 압축동력을 제공하는 구동부, 그리고 구동부의 구동력을 압축부로 전달하도록 압축부와 구동부를 연결하는 회전축이 설치된다.

또한, 밀폐용기의 일측과 타측에는 어큐뮬레이터 측 냉매를 밀폐용기 내부로 전달하도록 마련된 흡입관과 밀폐용기 내부에서 압축된 냉매를 밀폐용기 외부로 토출시키기 위한 토출관이 각각 결합되며, 회전축의 내부에는 회전축의 회전에 따른 원심력을 이용하여 상기 오일저장공간의 오일을 상기 압축부와 구동부로 비산시켜 압축부 및 구동부의 윤활 및 냉각이 이루어지도록 하는 오일유로가 형성된다.

이러한 압축기는 구동부의 구동에 의해 회전축을 통해 구동력을 전달받은 압축부가 가동됨에 따라 흡입관을 통해 압축부로 전달된 냉매가 압축된 후 토출관을 통해 밀폐용기 외부로 토출되는 과정을 반복적으로 진행하면서 냉매를 압축시킨다. 이때 오일저장공간의 오일은 회전축의 회전에 의한 원심력으로 오일유로를 따라 압축부와 구동부로 전달되며 압축부와 구동부의 윤활 및 냉각작용이 수행되도록 하고, 이러한 오일은 중력에 의해 다시 오일저장공간으로 회수되며 상기 윤활 및 냉각작용을 반복적으로 수행하게 된다.

이와 같이, 구동부의 마찰을 줄이기 위해 오일저장공간에 저장된 오일은 실외온도가 하강하여 일정온도 이하(예를 들어, 영하온도)로 내려가면 오일의 점도가 높아지면서 냉매와 오일의 희석도(냉매에 오일이 녹아 있는 비율)가 낮아져 냉매 속의 오일량이 줄어들게 된다. 이러한 조건에서 압축기가 기동을 하게 되면 압축기의 펌프작동 시 구동부 측에 충분한 윤활 오일이 공급되지 않아 구동부는 마찰이 생기게 되고, 이러한 상태에서 압축기의 무리한 운전은 압축기의 성능을 저하시키고 결국에는 압축기의 마모가 발생하여 망가지게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 압축기 하단부에 외장형 히터를 설치하여 압축기가 정지하면 실외온도를 감지하여 일정온도(약 4℃) 이하가 될 경우 히터에 전류를 흘려 압축기를 외부에서 가열하고, 실외온도가 일정온도 이상 올라가면 히터의 가열을 정지하도록 하였다.

그런데, 이러한 종래의 방식은 히터에 전류를 흘려 압축기를 가열하기 때문에 상당량의 전기소모가 발생하며, 이는 소비자가 에어컨을 사용하지 않는 동안에 소비되는 것으로 불필요한 전력낭비를 초래하게 된다. 또한 압축기에 설치되는 히터가 화재 및 안전에 철저한 대비를 하지 않으면 상당한 위험이 따르기 때문에 온도센서 등의 추가부품이 필요하다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 영하의 저온조건에서 압축기 정지 후 일정시간이 경과하면 압축기 모터를 낮은 주파수로 회전시켜 압축기 구동부에 직접 오일을 공급함으로서 압축기 내부의 오일 순환이 원활하도록 하는 에어컨의 압축기 보호방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 압축기 구동부에 직접 오일을 공급하는 오일 순환시간이 미리 정해진 시간을 초과하면 압축기를 정지시켜 전력소모를 줄일 수 있는 에어컨의 압축기 보호방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 에어컨에 적용되는 압축기의 보호방법에 있어서, 압축기 정지인가 판단하고, 압축기 정지이면 실외온도를 감지하여 미리 정해진 일정온도 이하인가 판단하며, 상기 실외온도가 일정온도 이하이면 압축기 정지 후 일정시간이 경과하였는가 판단하여 일정시간이 경과하면 압축기 모터를 회전시켜 압축기 내부의 오일을 순환시키는 것을 특징으로 한다.

상기 일정온도는 실외온도가 0℃ ~ -15℃ 범위의 저온조건인 것을 특징으로 하고, 상기 일정시간은 압축기가 운전을 한 후에 정지된 경우 압축기 온도가 실외온도까지 낮아지는데 걸리는 시간을 미리 설정해 놓은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압축기를 회전시키는 시간은 오일 순환운전으로 오일의 점도가 낮아져 윤활이 원활하게 되는 시간을 미리 설정해 놓은 것을 특징으로 한다.

상기 압축기는 압축기 정지기간 동안 오일이 구동부에 공급될 수 있을 정도의 낮은 주파수로 주기적으로 회전되며, 상기 압축기가 낮은 주파수로 회전되는 주기는 압축기 정지 후 일정시간이 경과할 때마다 이루어지는 것으로, 상기 낮은 주파수는 약 10㎐ 이하인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 압축기의 구성을 나타낸 종단면도이다.

도 1에서, 본 발명의 압축기(1)는 원통형상으로 밀폐 구성되어 외관을 이루는 밀폐용기(10)의 내부에 회전력을 발생시키는 상측의 구동부(20)와, 이 구동부(20)로부터 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 하측의 압축부(30)를 포함하며, 상기 밀폐용기(10)의 일측면에는 저압상태의 어큐뮬레이터(2) 측 냉매를 밀폐용기(10) 내부로 전달하는 흡입관(13)이 결합되고, 밀폐용기(10)의 상면에는 상기 압축부(30)에서 압축된 냉매를 밀폐용기(10) 외부로 토출하는 토출관(14)이 결합된다.

상기 구동부(20)는 밀폐용기(10) 내면에 고정되는 원통형의 고정자(21)와, 고정자(21)의 내부에 회전 가능하게 설치되며 그 중심부의 회전축(23)에 결합되는 회전자(22)로 구성된다. 이러한 구동부(20)는 회전축(23)을 정회전 또는 역회전시킨다.

상기 압축부(30)는 회전축(23)의 하부 일측에 형성된 편심부(31)와, 상기 편심부(31) 외측에 삽입되도록 설치된 롤러피스톤(32)과, 상기 롤러피스톤(32)이 수용되는 압축실(33)을 형성하도록 마련된 실린더(34)와, 압축실(33)을 밀폐시키도록 실린더(34)의 상부와 하부에 각각 결합되어 회전축(12)을 지지하도록 마련된 상부 베어링(35) 및 하부베어링(36)을 구비한다.

상기 실린더(34)의 일측과 타측에는 흡입관(13)이 연결되도록 마련된 흡입포트(34a)와, 압축실(33)에서 압축된 냉매가스를 압축실(33) 외부로 안내하는 토출포트(34b)가 각각 형성되어 롤러피스톤(32)이 압축실(33) 내부에서 편심 회전하게 되면, 흡입포트(34a)를 통해 압축실(33) 내부로 흡입된 저압의 냉매가스가 점차 크기가 줄어들게 되는 압축실(33)의 토출영역에서 압축되어 고압상태가 되며 토출포트(34b)로 안내된다.

이렇게 토출포트(34b)로 안내된 압축냉매는 토출포트(34b)와 통하도록 상부베어링(35)에 형성된 토출공(35a)을 통해 밀폐용기(10) 내부로 토출된 후 충전된 상태로 상기 고정자(21)와 회전자(22) 사이를 거쳐 상기 토출관(14)을 통해 밀폐용기(10) 외부로 토출된다.

또한, 상기 회전축(23)에는 밀폐용기(10)의 하부에 채워진 오일저장공간(11) 내 오일을 압축부(30)와 구동부(20)로 공급하여 구동부(20)의 마찰을 줄이도록 하는 오일공급장치(40)가 설치된다. 이 오일공급장치(40)는 오일에 잠긴 회전축(23)의 하단으로부터 상부의 소정위치까지 회전축(23)의 중심부에 상하로 길게 형성되는 제1오일유로(41), 제1오일유로(41)의 내측 하부에 설치되는 나선형의 오일펌프(42), 제1오일유로(41)의 상부위치에서 제1오일유로(41)와 회전축(12)의 외면이 연통하도록 형성되는 제2오일유로(43)를 포함한다.

이러한 오일공급장치(40)는 회전축(23)이 회전할 때 오일펌프(42)의 작용에 의해 제1오일유로(41)의 내면을 따라 오일이 상부로 이동하여 제2오일유로(43)를 통해 압축부(30)와 구동부(20)로 공급됨으로서 마찰을 최소화한 상태에서 구동부(20)의 원활한 동작이 이루어지도록 한 후 중력에 의해 다시 오일저장공간(11)으로 회수되어 이러한 윤활작용을 반복적으로 수행하게 된다.

도 2는 본 발명에 의한 압축기가 적용되는 에어컨의 냉매 유로도이다.

도 2에서, 본 발명의 에어컨은 통상의 냉매싸이클을 형성하는 실외기(50)와, 상기 실외기(50)에 연결되어 실내 냉난방을 행하는 실내기(70)를 구비하며, 상기 실내기(70)와 실외기(50) 사이에는 냉매배관이 설치된다.

상기 실외기(50)는 냉매를 고온고압의 기체상태로 압축하는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)에서 압축된 고온고압 기체냉매의 흐름방향을 운전모드(냉방 또는 난방)에 따라 조절하는 사방밸브(54)와, 상기 압축기(1)에서 압축된 고온고압의 기체냉매를 전달받아 실외공기와 열교환하는 실외열교환기(56)와, 상기 실외열교환기(56)에서 열교환이 이루어지도록 실외팬모터(60)에 의해 실외공기를 강제 송풍시키는 실외팬(58)과, 냉매 유량을 조절하면서 열교환된 냉매를 감압 팽창시키는 실외 전동변(62)을 포함한다.

또한, 상기 압축기(1)의 흡입측에는 압축기(1)에 유입되는 냉매를 완전 기체상태의 가스로 변환시키는 어큐뮬레이터(2)가 설치되며, 압축기(1)의 토출측에는 압축기(1)에서 토출되는 냉매온도를 감지하는 토출온도센서(52)가 설치된다.

상기 실내기(70)는 냉매를 전달받아 실내공기와 열교환하는 실내열교환기(72)와, 상기 실내열교환기(72)에서 열교환이 이루어지도록 실내팬모터(74)에 의해 실내공기를 강제 송풍시키는 실내팬(76)을 포함한다.

이와 같이 구성된 실외기(50)와 실내기(70)를 가지는 공기조화기에서, 난방 시에는 냉매가 도 2의 점선화살표 방향을 따라 압축기(1)→ 사방밸브(54)→ 실내열교환기(72)→ 실외 전동변(62)→ 실외열교환기(56)→ 사방밸브(54)→ 어큐뮬레이터(2)→ 압축기(1) 순으로 순환되는 냉매싸이클을 형성한다.

반면, 냉방 시에는 냉매가 도 2의 실선화살표 방향을 따라 압축기(1)→ 사방밸브(54)→ 실외열교환기(56)→ 실외 전동변(62)→ 실내열교환기(72)→ 사방밸브(54)→ 어큐뮬레이터(2)→ 압축기(1) 순으로 순환되는 냉매싸이클을 형성한다.

도 3은 본 발명에 의한 압축기가 적용된 에어컨의 제어 구성도로서, 실외기(50)는 도 2에 도시한 장치 외에 실외온도 즉, 외기온도를 감지하는 실외온도센서(64)와, 실내기(70)와 실외기(50)간에 데이터 통신을 하는 통신부(66)와, 실외기(50)의 각 장치들을 제어하는 실외기 제어부(68)를 더 포함한다.

상기 실내기(70)는 도 2에 도시한 장치 외에 실내온도를 감지하는 실내온도센서(78)와, 실내기(70)와 실외기(50)간에 데이터 통신을 하면서 실내기(70)의 운전상태를 실외기(50)에 전달하는 통신부(80)와, 실내기(70)의 장치들을 제어하는 실내기 제어부(82)를 더 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성된 에어컨의 압축기 보호방법의 동작과정 및 작용효과를 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 에어컨의 압축기 보호방법의 동작 흐름도이다.

실외기(50)에 전원이 공급되면, 실외기 제어부(68)는 실내기 제어부(82)와 데이터 통신을 하면서 실내기(70)의 운전상태를 확인하여 압축기(1)를 운전하고, 실 외온도센서(64)에서는 실외온도(To) 즉, 외기온도를 감지하여 실외기 제어부(68)에 입력한다(S100).

이후, 압축기(1)가 운전을 정지하면 실외기 제어부(68)는 압축기(1) 정지인가를 판단하여(S110), 압축기(1) 정지이면 실외온도(To)가 미리 정해진 일정온도(Tx; 약 0℃ ~ -15℃) 이하인가를 판단한다(S120).

실외온도(To)가 일정온도(Tx) 이하이면, 실외기 제어부(68)는 압축기(1) 정지 후 경과시간(C_T)을 계산한다(S130).

이는 실외온도(To)가 낮은 저온조건(0℃ ~ -15℃)에서 압축기(1)가 운전을 정지하게 되면 압축기(1)의 온도가 실외온도 수준까지 낮아지게 되나, 압축기(1)는 운전 시 소음 저감을 위해 소음 차단제로 감싸져 있기 때문에 압축기(1)가 운전을 하여 약 80℃ 이상 더워진 상태에서 운전이 정지될 경우 소음 차단제로 인한 보온 효과로 일정시간이 경과해야만 실외온도와 같은 수준으로 압축기(1) 온도가 낮아지기 때문이다.

따라서, 압축기(1)가 운전을 한 후에 정지된 경우 압축기(1) 온도가 일정온도(실외온도와 같은 수준의 온도)까지 낮아지는데 걸리는 제1일정시간(C_Y)을 실외기 제어부(68)에 미리 설정해 놓고, 상기 계산된 압축기(1) 정지 후 경과시간(C_T)이 제1일정시간(C_Y)을 경과하였는가를 판단한다(S140).

상기 압축기(1) 정지 후 경과시간(C_T)이 제1일정시간(CY)을 경과하면, 실외기 제어부(68)는 압축기(1) 내부에 저장된 오일의 점도가 높아져 압축기(1) 내부의 오일 순환이 필요하다고 판단하고 압축기(1) 모터를 낮은 주파수로 회전시키는 오일 순환운전을 수행한다(S150).

상기 압축기(1) 모터를 낮은 주파수(약, 10㎐)로 회전시키게 되면, 압축기(1)의 하단 오일저장공간(11)에 저장된 오일까지 길게 내려와 있는 회전축(23)의 원심력에 의하여 오일이 회전축(23)의 내부 중앙에 형성된 제1오일유로(41)의 내면을 따라 상부로 이동하고, 상부로 이동한 오일이 오일펌프(42)의 작용에 의해 제2오일유로(43)를 통해 압축부(30)와 구동부(20)로 공급됨으로서 압축기(1)가 가열된다.

이와 같이, 압축기(1)의 가열에 따라 오일의 점도가 낮아져 원활한 윤활이 되게 되면서 오일이 중력에 의해 다시 오일저장공간(11)으로 회수되는 윤활작용을 반복적으로 수행하게 된다.

이때, 실외기 제어부(68)는 이러한 압축기(1)의 오일 순환운전시간(OT)을 계산하여(S160), 계산된 오일순환운전시간(OT)이 미리 정해진 제2일정시간(OZ; 오일 순환운전으로 오일의 점도가 낮아져 윤활이 원활하게 되는 시간)을 경과하였는가 판단한다(S170).

상기 오일순환운전시간(OT)이 제2일정시간(OZ)을 경과하면, 압축기(1)를 낮은 주파수로 회전시키는 오일 순환운전을 정지시켜 전력소모를 줄이고(S180), 이후 계속하여 압축기(1) 정지 후 제1일정시간(C_Y)이 경과할 때마다 제2일정시간(OZ) 동안 오일 순환운전을 반복하여 압축기(1)를 효율적으로 보호한다.

상기의 설명에서와 같이 본 발명에 의한 에어컨의 압축기 보호방법에 의하면, 영하의 저온조건에서 압축기 정지 후 일정시간이 경과하면 압축기 모터를 낮은 주파수로 회전시켜 압축기 구동부에 직접 오일을 공급함으로서 압축기 내부의 오일 순환이 원활하게 되도록 한다는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 압축기 모터의 온도를 높여 오일 순환을 좋게 함으로서 저온에 의한 오일의 점도 상승 및 윤활 부족을 해소할 수 있으며, 오일의 윤활을 주기적으로 직접 함으로 인해 전기소모가 줄어들어 에너지 효율향상에 기여할 수 있다.

상기에서 설명한 것은 본 발명에 의한 에어컨의 압축기 보호방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

Claims

에어컨에 적용되는 압축기의 보호방법에 있어서,

압축기 정지인가 판단하고,

압축기 정지이면 실외온도를 감지하여 미리 정해진 일정온도 이하인가 판단하며,

상기 실외온도가 일정온도 이하이면 압축기 정지 후 일정시간이 경과하였는가 판단하여 일정시간이 경과하면 압축기를 회전시켜 압축기 내부의 오일을 순환시키는 것을 특징으로 하는 에어컨의 압축기 보호방법.
제 1항에 있어서,

상기 일정온도는 실외온도가 0℃ ~ -15℃ 범위의 저온조건인 것을 특징으로 하는 에어컨의 압축기 보호방법.
제 1항에 있어서,

상기 일정시간은 압축기가 운전을 한 후에 정지된 경우 압축기 온도가 실외온도까지 낮아지는데 걸리는 시간을 미리 설정해 놓은 것을 특징으로 하는 에어컨의 압축기 보호방법.
제 1항에 있어서,

상기 압축기를 회전시키는 시간은 오일 순환운전으로 오일의 점도가 낮아져 윤활이 원활하게 되는 시간을 미리 설정해 놓은 것을 특징으로 하는 에어컨의 압축기 보호방법.
제1항에 있어서, 상기 압축기를 회전시켜 압축기 내부의 오일을 순환시키는 단계는,

오일이 구동부에 공급될 수 있을 정도의 낮은 주파수로 주기적으로 상기 압축기를 회전시키는 것을 특징으로 하는 에어컨의 압축기 보호방법.
제5항에 있어서, 상기 낮은 주파수로 주기적으로 상기 압축기를 회전시키는 단계는,

상기 압축기가 정지한 후로부터 일정시간이 경과할 때마다 이루어지는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 에어컨의 압축기 보호방법.
제 5항 또는 제 6항에 있어서,

상기 낮은 주파수는 10㎐ 이하인 것을 특징으로 하는 에어컨의 압축기 보호방법.