KR101229341B1 - 압축기의 기동장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압축기의 기동장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 압축기 기동 시 CT센서를 이용한 입력 전류 측정으로 압축기 기동실패를 검지하여 과전류와 고온으로 인한 압축기 손상을 방지하면서 압축기 재기동을 제어하도록 하는데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명은 압축기 기동인가 판단하고, 압축기 기동이면 상기 압축기에 입력되는 전류를 측정하며, 측정된 전류값을 미리 정해진 기준 전류값과 비교하여 상기 측정 전류값이 기준 전류값 이상인 경우 시간을 카운터하여 미리 정해진 기준시간 이상 지속되면 압축기 제어신호를 차단하는 것이다.

Description

압축기의 기동장치 및 그 제어방법{Operation apparatus of compressor and control method thereof}
도 1은 본 발명에 의한 압축기가 적용된 에어컨의 냉매유로도,
도 2는 본 발명에 의한 압축기가 적용된 에어컨의 제어 구성도,
도 3은 본 발명에 의한 압축기의 재기동을 위한 제어방법의 동작 흐름도,
도 4는 본 발명에 의한 압축기의 기동 시 전류 파형도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 실외기 12 : 압축기
100 : 신호입력부 120 : 제어부
130 : 압축기구동부 140 : 전류감지부
160 : 표시부
본 발명은 압축기의 기동장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 압축기의 기동 시 입력 전류값을 측정하여 초기 기동실패 후 재기동으로 인한 압축기의 손상을 방지하는 압축기의 기동장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
에어컨이나 냉장고와 같이 냉동사이클을 이용하여 주위공간을 냉각시키는 냉각장치는 냉동사이클의 폐회로를 순환하는 냉매를 압축하기 위한 압축기를 구비하고 있다.
일반적으로, 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 설치되며, 회전축의 내부에는 회전축의 회전에 따른 원심력을 이용하여 상기 오일저장공간의 오일을 상기 압축부와 구동부로 비산시켜 압축부 및 구동부의 윤활 및 냉각이 이루어지도록 한다.
이러한 압축기는 구동부의 구동에 의해 회전축을 통해 구동력을 전달받은 압축부가 가동됨에 따라 압축부로 전달된 냉매가 압축된 후 토출되는 과정을 반복적으로 진행하면서 냉매를 압축시키며, 이를 에어컨에 채용 시 통상 실외기에 설치하고 있다.
따라서, 에어컨의 운전을 위해 압축기를 기동하는 경우, 에어컨의 최초사용 시나 에어컨을 장시간 사용하지 않고 방치한 후 재사용하게 되면 압축기의 펌프작동 시 구동부 측에 충분한 윤활 오일이 공급되지 않아 구동부에 마찰이 생기게 되는 압축기 로킹(Locking)이 발생하여 압축기 기동이 실패하게 된다.
이러한 압축기의 초기 기동실패로 재차 재기동을 시도하면, 과전류나 고온으로 인한 과부하로 압축기가 손상되게 된다.
이를 방지하기 위해 종래에는 바이메탈형 온도스위치인 과부하 보호기 (OLP;OverLoad Protect)를 압축기에 공급되는 교류전류의 통로에 연결하여 압축기 온도가 과전류에 의해 일정온도 이상으로 상승하면 과부하 보호기가 스위칭 오프상태(OLP TRIP)로 동작하여 교류전류의 공급을 차단시킴으로서 압축기를 보호한다. 이후 과부하 보호기의 회복온도 이하로 압축기 온도가 떨어지면 과부하 보호기는 접점이 스위칭 온 상태로 복원되어 교류전류가 압축기에 다시 공급되도록 함으로서 재기동을 시작한다. 이때 또 다시 기동실패가 발생하면 상기의 동작을 반복한다.
그런데, 이러한 종래 압축기의 과부하 보호기는 압축기에 연결되어 압축기 온도에 따라 교류전류의 공급 및 차단을 제어하는 것이므로 압축기를 보호할 수는 있으나, OLP TRIP이 발생하기까지 지속적으로 과전류와 고온이 발생하여 압축기의 성능을 저하시키고 결국에는 압축기가 손상을 입을 수 있다는 문제점이 있었다.
또한, 과부하 보호기에 의한 재기동 시 온도 상승과 하강에 시간이 오래 소요되어 기동시간이 길어지고, 기동실패횟수를 검지할 수 없어 압축기의 기계적 결함에 따른 별도의 다른 보호제어가 필요하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 압축기 기동 시 CT센서를 이용한 입력 전류 측정으로 압축기 기동실패를 검지하여 압축기를 제어함으로서 지속적인 과전류 인입과 온도상승을 방지할 수 있는 압축기의 기동장치 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 압축기 재기동에 진입하는 시간이 짧아져 기동시간을 줄일 수 있는 압축기의 기동장치 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 재기동횟수가 일정횟수 이상이면 에러를 발생하여 압축기의 기계적 결함 가능성을 검지할 수 있는 압축기의 기동장치 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 압축기의 기동장치에 있어서, 상기 압축기에 입력되는 전류를 측정하는 전류감지부; 및 측정된 전류값을 미리 정해진 기준 전류값과 비교하여 상기 측정 전류값이 기준 전류값 이상인 경우 시간을 카운터하여 미리 정해진 기준시간 이상 지속되면 압축기 제어신호를 차단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기준 전류값은 압축기의 기동실패에 따른 로킹 전류값인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기준시간은 압축기의 기동 시 로킹 전류가 발생할 수 있는 압축기의 정상기동시간인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 기준시간 내에 측정 전류값이 기준 전류값 이하로 떨어지면 압축기를 정상 기동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 압축기 제어신호의 차단 후 시간을 카운터하여 미리 정해진 휴지시간이 경과되면 압축기를 재기동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 압축기의 기동실패를 알리기 위한 표시부를 더 포함하고, 상기 제어부는 압축기의 기동실패횟수를 검지하여 미리 정해진 일정횟수 이상이면 기동실패에 따른 에러신호를 상기 표시부에 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 일정횟수는 압축기의 기계적 결함으로 인한 재기동횟수인 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 압축기 기동인가 판단하는 단계; 압축기 기동이면 상기 압축기에 입력되는 전류를 측정하는 단계; 측정된 전류값을 미리 정해진 기준 전류값과 비교하여 상기 측정 전류값이 기준 전류값 이상인 경우 시간을 카운터하는 단계; 및 카운터한 시간을 미리 정해진 기준시간과 비교하여 상기 카운터 시간이 기준시간 이상이면 압축기 제어신호를 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 카운터 시간이 기준시간 이내인 경우 기준시간 내에 측정 전류값이 기준 전류값 이하로 떨어졌는가 판단하는 단계; 및 상기 측정 전류값이 기준 전류값 이하로 떨어지면 압축기를 정상 기동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 압축기 제어신호의 차단 후 시간을 카운터하여 미리 정해진 휴지시간이 경과되면 압축기를 재기동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 압축기 제어신호의 차단 후 압축기의 기동실패횟수를 검지하여 미리 정해진 일정횟수 이상인가 판단하는 단계; 및 상기 기동실패횟수가 일정횟수 이상이면 기동실패에 따른 에러 메시지를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 압축기 기동인가 판단하고, 압축기 기동이면 상기 압축기 에 입력되는 전류를 측정하며, 측정된 전류값을 미리 정해진 기준 전류값과 비교하여 상기 측정 전류값이 기준 전류값 이상인 경우 시간을 카운터하여 미리 정해진 기준시간 이상 지속되면 압축기 제어신호를 차단하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 압축기가 적용되는 에어컨의 냉매 유로도이다.
도 1에서, 본 발명의 에어컨은 통상의 냉매싸이클을 형성하는 실외기(10)와, 상기 실외기(10)에 연결되어 실내 냉난방을 행하는 실내기(50)를 구비하며, 상기 실내기(50)와 실외기(10) 사이에는 냉매배관이 설치된다.
상기 실외기(10)는 냉매를 고온고압의 기체상태로 압축하는 압축기(12)와, 상기 압축기(12)에서 압축된 고온고압 기체냉매의 흐름방향을 운전모드(냉방 또는 난방)에 따라 조절하는 사방밸브(14)와, 상기 압축기(12)에서 압축된 고온고압의 기체냉매를 전달받아 실외공기와 열교환하는 실외열교환기(16)와, 상기 실외열교환기(16)의 열 흡수와 열 방출을 도와 실외열교환기(16)에서 열교환이 이루어지도록 실외팬모터(20)에 의해 실외공기를 강제 송풍시키는 실외팬(18)과, 냉매 유량을 조절하면서 열교환된 냉매를 감압 팽창시키는 실외 전동변(22)을 포함한다.
상기 압축기(12)의 흡입측에는 압축기(12)에 유입되는 냉매를 완전 기체상태의 가스로 변환시키는 어큐뮬레이터(24)가 설치된다.
상기 실내기(50)는 냉매를 전달받아 실내공기와 열교환하는 실내열교환기(52)와, 상기 실내열교환기(52)에서 열교환이 이루어지도록 실내팬모터(54)에 의해 실내공기를 강제 송풍시키는 실내팬(56)을 포함한다.
이와 같이 구성된 실외기(10)와 실내기(50)를 가지는 공기조화기에서, 난방 시에는 냉매가 도 1의 점선화살표 방향을 따라 압축기(12)→ 사방밸브(14)→ 실내열교환기(52)→ 실외 전동변(22)→ 실외열교환기(16)→ 사방밸브(14)→ 어큐뮬레이터(24)→ 압축기(12) 순으로 순환되는 냉매싸이클을 형성한다.
반면, 냉방 시에는 냉매가 도 1의 실선화살표 방향을 따라 압축기(12)→ 사방밸브(14)→ 실외열교환기(16)→ 실외 전동변(22)→ 실내열교환기(52)→ 사방밸브(14)→ 어큐뮬레이터(24)→ 압축기(12) 순으로 순환되는 냉매싸이클을 형성한다.
도 2는 본 발명에 의한 압축기가 적용된 에어컨의 제어 구성도로서, 신호입력부(100), 온도감지부(110), 제어부(120), 압축기구동부(130), 전류감지부(140), 부하구동부(150) 및 표시부(160)를 포함하여 구성된다.
상기 신호입력부(100)는 사용자가 선택하는 운전모드(냉방 또는 난방)와 설정온도, 설정풍량 등의 운전정보를 입력하도록 실내기(50) 또는 리모컨에 설치된 다수의 키를 포함하고, 온도감지부(110)는 본 발명의 압축기(12)가 적용된 에어컨 등의 실내온도(냉장고의 경우에는 고내온도)를 감지한다.
상기 제어부(120)는 압축기(12)의 초기 기동 또는 단속운전 기동(일정시간 정지 후 기동)시 압축기(12) 입력 전류의 측정값을 미리 정해진 기준 전류값과 비교하여 측정 전류값이 기준 전류값 이상이면 압축기(12) 로킹으로 판단하여 로킹 전류가 지속되는 시간을 카운터하고, 카운터한 시간이 미리 정해진 기준시간 이상이면 압축기(12) 제어신호를 차단하고, 기준시간 내에 측정 전류값이 기준 전류값 이하로 떨어지면 압축기(12)를 정상 기동하도록 제어하는 것으로, 실내기 마이컴 또는 실외기 마이컴 등을 포함한다.
또한, 상기 제어부(120)는 압축기(12) 기동이 실패하면 일정한 휴지시간을 가진 후 다시 압축기(12) 기동을 시도하고, 압축기(12) 기동실패횟수(재기동횟수)가 일정횟수 이상이면 압축기(12)의 기계적 결함으로 판단하여 에러 메시지를 출력한다.
이러한 제어부(120)에는 압축기(12) 기동 시 압축기(12) 로킹(Locking)으로 판단되는 기준 전류값, 측정 전류값이 기준 전류값 이상인 경우 압축기(12) 기동시간이 정상기동시간이라고 판단되는 기준시간, 압축기(12) 제어신호 차단 후 압축기(12) 기동을 다시 시도하기 위한 휴지시간, 압축기(12) 기동실패횟수가 압축기(12)의 기계적 결함 발생으로 인한 에러라고 판단되는 기준횟수 등을 코딩하여 롬 테이블상에 미리 저장하고 있다.
상기 압축기구동부(130)는 제어부(120)의 압축기제어신호에 따라 압축기(12)의 구동을 제어하고, 전류감지부(140)는 압축기(12)의 전원 입력단에 연결되어 압축기(12) 기동 시 압축기(12)에 공급되는 입력 전류를 감지하여 상기 제어부(120)에 입력하는 CT센서이다.
상기 부하구동부(150)는 제어부(120)의 부하제어신호에 따라 사방밸브(14), 실외팬모터(20), 실외 전동변(22), 실내팬모터(54) 등 각종 부하의 구동을 제어하고, 표시부(160)는 제어부(120)의 표시제어신호에 따라 에어컨의 운전상태와 압축기(12)의 기동실패에 따른 에러 메시지 등을 표시한다.
이하, 상기와 같이 구성된 압축기 기동장치 및 그 제어방법의 동작과정 및 작용효과를 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 압축기의 재기동을 위한 제어방법의 동작 흐름도이다.
먼저, 압축기(12)가 적용된 에어컨이나 냉장고 등 각종 제품에 전원이 공급되면, 제어부(120)는 압축기(12) 기동인가를 판단하여(S200), 압축기(12) 기동이면 압축기(12)에 공급되는 입력 전류를 전류감지부(140)에서 측정하여 제어부(120)에 입력한다(S210).
따라서, 제어부(120)는 측정된 전류값이 미리 정해진 기준 전류값(압축기 로킹으로 판단되는 입력 전류값) 이상인가를 판단하여(S220), 측정 전류값이 기준 전류값 이상이면 제어부(120)는 압축기(12) 로킹으로 판단하여 도 4에 도시한 바와 같이, 압축기(12) 로킹 전류가 지속되는 시간을 카운터한다(S230).
카운터한 압축기(12) 로킹 전류 지속시간이 도 4의 ⓐ에 도시한 바와 같이, 미리 정해진 기준시간(압축기의 기동 시 로킹 전류가 발생할 수 있는 압축기의 정상기동시간; 과전류 인입이나 온도상승이 발생하지 않는 최대시간) 이상인가를 판단하여(S240), 카운터한 압축기(12) 로킹 전류 지속시간이 기준시간 이상이 아니면 기준시간 내에 측정 전류값이 기준 전류값 이하로 떨어졌는가를 판단한다(S241).
상기 기준시간 내에 측정 전류값이 기준 전류값 이하로 떨어지지 않으면, 상기 S230으로 피드백되어 압축기(12) 로킹 전류가 지속되는 시간을 계속해서 카운터하고, 상기 기준시간 내에 측정 전류값이 기준 전류값 이하로 떨어지면 제어부(120)는 도 4의 ⓓ에 도시한 바와 같이, 압축기(12)를 정상 기동하게 되고(S242), 전류감지부(140)에서 압축기(12) 입력 전류 측정을 중단한다.
한편, 상기 S240에서 카운터한 압축기(12) 로킹 전류 지속시간이 기준시간 이상이면 제어부(120)는 압축기(12) 기동실패라고 판단하여 압축기(12) 제어신호를 차단하고(S250), 압축기(12) 기동실패횟수가 도 4의 ⓒ에 도시한 바와 같이, 미리 정해진 일정횟수(압축기의 기계적 결함이라고 판단되는 최대 재기동횟수) 이상인가를 판단한다(S260).
상기 압축기(12) 기동실패횟수가 일정횟수 이상이면 제어부(120)는 압축기(12)의 기계적 결함으로 인한 에러라고 판단하여 표시부(160)를 통해 기동실패에 따른 에러 메시지를 출력한다(S261).
한편, 상기 압축기(12) 기동실패횟수가 일정횟수 이상이 아니면 제어부(120)는 압축기(12) 제어신호의 차단 후 도 4의 ⓑ에 도시한 바와 같이, 미리 정해진 휴지시간(압축기 기동을 다시 시도할 수 있는 최소의 지연시간)이 경과하였는가를 판단한다(S270).
상기 휴지시간이 경과하면 제어부(120)는 압축기(12) 기동을 다시 시도하고(S280), 이후 압축기(12) 재기동 시에도 압축기(12) 기동 시와 마찬가지로 압축기(12) 입력 전류 측정으로 압축기(12) 기동실패를 검지하기 위해 상기 S210으로 피드백되어 S210이후의 동작을 반복한다.
상기의 설명에서와 같이 본 발명에 의한 압축기의 기동장치 및 그 제어방법에 의하면, 압축기 기동 시 CT센서를 이용한 입력 전류 측정으로 압축기 기동실패 를 검지하여 압축기를 제어함으로서 지속적인 과전류 인입과 온도상승을 방지하여 압축기 손상을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 압축기 기동실패 후 일정한 휴지시간을 가진 후 압축기 기동을 다시 시도함으로서 재기동에 진입하는 시간이 짧아져 기동시간을 줄일 수 있으며, 재기동횟수가 일정횟수 이상인 경우 에러 메시지를 출력하여 압축기의 기계적 결함 발생을 알릴 수 있다.
상기에서 설명한 것은 본 발명에 의한 압축기의 기동장치 및 그 제어방법을 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 (12)

  1. 압축기의 기동장치에 있어서,
    상기 압축기에 입력되는 전류를 측정하는 전류감지부; 및
    측정된 전류값을 미리 정해진 기준 전류값과 비교하여 상기 측정 전류값이 기준 전류값 이상인 경우 시간을 카운터하여 미리 정해진 기준시간 이상 지속되면 압축기 제어신호를 차단하는 제어부를
    포함하고,
    상기 기준 전류값은 압축기의 기동실패에 따른 로킹 전류값인 것을 특징으로 하는 압축기의 기동장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기준시간은 압축기의 기동 시 로킹 전류가 발생할 수 있는 압축기의 정상기동시간인 것을 특징으로 하는 압축기의 기동장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 기준시간 내에 측정 전류값이 기준 전류값 이하로 떨어지면 압축기를 정상 기동하는 것을 특징으로 하는 압축기의 기동장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 압축기 제어신호의 차단 후 시간을 카운터하여 미리 정해진 휴지시간이 경과되면 압축기를 재기동하는 것을 특징으로 하는 압축기의 기동장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 압축기의 기동실패를 알리기 위한 표시부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 압축기의 기동실패횟수를 검지하여 미리 정해진 일정횟수 이상이면 기동실패에 따른 에러신호를 상기 표시부에 출력하는 것을 특징으로 하는 압축기의 기동장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 일정횟수는 압축기의 기계적 결함으로 인한 재기동횟수인 것을 특징으로 하는 압축기의 기동장치.
  8. 압축기 기동인가 판단하는 단계;
    압축기 기동이면 상기 압축기에 입력되는 전류를 측정하는 단계;
    측정된 전류값을 미리 정해진 기준 전류값과 비교하여 상기 측정 전류값이 기준 전류값 이상인 경우 시간을 카운터하는 단계; 및
    카운터한 시간을 미리 정해진 기준시간과 비교하여 상기 카운터 시간이 기준시간 이상이면 압축기 제어신호를 차단하는 단계를
    포함하고,
    상기 기준 전류값은 압축기의 기동실패에 따른 로킹 전류값인 것을 특징으로 하는 압축기의 기동제어방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 카운터 시간이 기준시간 이내인 경우 기준시간 내에 측정 전류값이 기준 전류값 이하로 떨어졌는가 판단하는 단계; 및
    상기 측정 전류값이 기준 전류값 이하로 떨어지면 압축기를 정상 기동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 기동제어방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 압축기 제어신호의 차단 후 시간을 카운터하여 미리 정해진 휴지시간이 경과되면 압축기를 재기동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 기동제어방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 압축기 제어신호의 차단 후 압축기의 기동실패횟수를 검지하여 미리 정해진 일정횟수 이상인가 판단하는 단계; 및
    상기 기동실패횟수가 일정횟수 이상이면 기동실패에 따른 에러 메시지를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 기동제어방법.
  12. 삭제
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