KR101495186B1 - 복수 개의 압축기를 구비한 공기조화기 및 그의 운전방법 - Google Patents

복수 개의 압축기를 구비한 공기조화기 및 그의 운전방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수 개의 압축기를 구비한 공기조화기 및 그의 운전방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일측면에 의하면, 오일이 저장되는 오일 저장부 및 상기 오일의 유면을 감지하는 오일 감지부를 각각 포함하는 복수 개의 압축기; 상기 각각의 압축기로 오일 및 작동유체가 공급되는 흡입관로; 상기 흡입관로와 상기 각각의 압축기의 오일 저장부를 연결하는 오일 회수관로; 상기 각각의 오일 회수관로에 설치되는 밸브; 및 상기 오일 감지부를 통해 측정된 오일 레벨에 따라서, 상기 각각의 밸브를 개폐하여 오일 레벨이 상대적으로 높은 압축기로부터 오일 레벨이 상대적으로 낮은 압축기로 오일이 공급되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 공기조화기가 제공된다.

Description

복수 개의 압축기를 구비한 공기조화기 및 그의 운전방법{AIR CONDITIONER WITH MULTIPLE COMPRESSORS AND AN OPERATION METHOD THEREOF}
본 발명은 복수 개의 압축기를 구비한 공기조화기 및 그의 운전방법에 관한 것으로서, 하나의 공기조화기 등과 같은 시스템에 복수 개의 압축기를 구비하여 작동되는 공기조화기에 관한 것이다.
일반적으로, 압축기는 케이싱의 하부에 냉매를 흡입하여 압축하는 압축 기구부가 배치되고, 압축 기구부의 상부에 전동 기구부가 배치되는 구조를 갖는다. 이때, 상기 압축 기구부와 전동 기구부는 하나의 회전축을 공유하게 되며, 전동 기구부를 통해서 생성된 동력에 의해서 상기 회전축이 회전되고, 이러한 회전에 의해 회전축에 결합되는 압축 기구부가 작동하면서 압축이 이루어지도록 구성된다.
이때, 압축 기구부의 원활한 회전을 위해서 오일이 압축 기구부의 베어링과 롤링 피스톤 등에 공급되어야 하는데, 상기 오일은 통상적으로 케이싱의 하부에 위치하게 되는 저유 공간에 저장되어 있고 상기 회전축의 하단에 설치되는 오일 피더에 의해 펌핑되어 압축 기구부로 공급되도록 구성된다. 상기 오일은 윤활 작용 외에도 전동 기구부의 냉각에도 기여하게 되므로 적절한 양의 오일이 안정적으로 공급될 수 있도록 제어하는 것은 압축기의 수명 및 작동 효율에 매우 중요하다.
한편, 최근에 압축기의 구조가 점점 복잡해지고, 하나의 시스템에 다수 개의 압축기가 사용되는 대형 공기조화시스템의 사용이 늘어나고 있다. 특히, 다수의 압축기를 이용하는 공기조화기에서는, 오일 및 작동 유체가 흐르게 되는 배관이 길어질 뿐만 아니라 각각의 압축기들 사이에서 오일 레벨의 불균일이 발생하는 등의 문제로 인해서 압축기 내부의 오일 레벨 관리가 점점 어려워지고 있다. 특히, 배관이 길어지는 경우 배관 내에 잔류하는 오일의 양이 많아지게 되므로 초기에 적정량의 오일을 공급한다 하더라도 작동 중에 상기 저유 공간 내에 저장되는 오일의 양은 불규칙적으로 크게 변화하게 된다.
이로 인해서, 지속적으로 또는 주기적으로 저유공간 내부의 오일의 레벨을 확인할 필요가 있고, 확인 결과 오일의 레벨이 적정 수준 이하인 것으로 판단되면 압축기 내부로 오일을 모으기 위한 오일 회수 운전을 실시하여야 한다. 여기서, 각각의 압축기에서의 오일 레벨을 독립적으로 제어하는 것이 어려우므로, 하나의 압축기에서 오일 레벨의 문제가 생기는 경우에 전체 압축기에 대해서 오일 회수 운전을 실시하여야 하므로, 오일 레벨에 문제가 없는 압축기까지 작동을 정지하고 오일 회수 운전을 하게 된다.
오일 회수 운전 중에는 공기조화기의 기능이 정지되므로, 잦은 오일 회수 운전의 실시는 사용자의 불편을 증대시킬 뿐만 아니라 에너지 소모의 면에서도 비효율적이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 오일 회수 운전을 최소화할 수 있는 복수 개의 압축기를 갖는 공기조화기 및 그의 운전 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 오일이 저장되는 오일 저장부 및 상기 오일의 유면을 감지하는 오일 감지부를 각각 포함하는 복수 개의 압축기; 상기 각각의 압축기로 오일 및 작동유체가 공급되는 흡입관로; 상기 흡입관로와 상기 각각의 압축기의 오일 저장부를 연결하는 오일 회수관로; 상기 각각의 오일 회수관로에 설치되는 밸브; 및 상기 오일 감지부를 통해 측정된 오일 레벨에 따라서, 상기 각각의 밸브를 개폐하여 오일 레벨이 상대적으로 높은 압축기로부터 오일 레벨이 상대적으로 낮은 압축기로 오일이 공급되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 공기조화기가 제공된다.
본 발명의 상기 측면에서는 각각의 압축기에 작동 유체 및 오일을 공급하는 흡입관로와 상기 각각의 압축기의 오일 저장부를 연결하는 오일 회수관로 사이에서 오일이 순환하도록 함으로써, 각각의 압축기 사이에서 오일 교환이 이루어지도록 하여 오일 회수 운전을 실시하지 않더라도 오일 레벨이 적정 수준을 유지할 수 있도록 한다. 즉, 본 발명의 상기 측면에서는 각각의 압축기들 사이에서 오일이 공급되거나 토출되도록 하는 것이다.
여기서, 상기 제어부는 오일 레벨이 사전에 결정된 수준 미만인 압축기 측의 오일 회수관로가 폐쇄되고, 오일 레벨이 사전에 결정된 수준 이상인 압축기 측의 오일 회수관로가 개방되도록 상기 밸브를 제어할 수 있다. 사전에 결정된 수준이란 압축기의 정상 작동을 가능케하는 수준의 오일 레벨을 의미하며, 일 예로서 정상 범위 중 최저 수준의 오일 레벨일 수 있다. 이를 통해, 오일 레벨이 상대적으로 높은 압축기로부터 오일 레벨이 상대적으로 적은 압축기로 오일이 공급되도록 할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 오일 레벨이 사전에 결정된 수준 미만인 압축기가 소정 개수 이상인 경우에는 오일 회수 운전을 시행할 수 있다. 이러한 경우는 압축기 사이에서 오일을 공급하더라도 정상 수준을 유지하기가 어려울 수 있으므로, 오일 회수 운전을 시행하도록 한다.
한편, 상기 오일 감지부는 임의의 특정 레벨만을 감지하여 제어부로 하여금 오일 회수관로를 개폐하도록 할 수도 있고, 이 외에의 복수의 레벨, 즉 제1 레벨 및 상기 제1 레벨 보다 높은 제2 레벨을 감지하도록 상기 오일 저장부 내에 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는 오일 레벨이 제2 레벨 이상인 압축기 측의 오일 회수관로가 개방되도록 상기 밸브를 제어할 수 있으며, 이를 통해 오일 레벨이 정상인 압축기 중에서도 상대적으로 오일 레벨이 높은 측의 압축기로부터만 오일이 공급되도록 할 수 있다.
이때, 오일 레벨이 제1 레벨 및 제2 레벨 사이인 압축기측의 오일 회수관로는 개방되거나 폐쇄되도록 할 수 있다. 그리고, 오일 레벨이 제1 레벨 미만인 압축기측의 오일 회수관로는 폐쇄된다. 따라서, 오일 레벨이 제1 레벨 및 제2 레벨 사이인 압축기측의 오일 회수관로가 개방된 경우에는 제1 레벨 미만인 압축기측으로 보다 빠르게 오일이 공급되도록 할 수 있다. 반대로, 오일 레벨이 제1 레벨 및 제2 레벨 사이인 압축기측의 오일 회수관로가 폐쇄된 경우에는 오일 레벨이 정상 범위인 압축기는 오일의 순환과정에서도 오일 레벨을 유지할 수 있게 된다.
한편, 상기 오일 회수관로에는 팽창 장치가 구비될 수 있다. 상기 팽창 장치는 상기 오일 회수관로 내부의 흐름 저항을 증가시켜 고압의 압축기 내부로부터 오일이 토출되는 압력을 적정 범위로 조절하게 된다.
한편, 상기 오일 감지부는 오일 레벨에 따라서 오일과 접하는 3개의 전극을 포함하며, 3개의 전극 중 하나의 하단부는 상기 제2 레벨의 높이로 배치되고, 나머지 두 개의 하단부는 상기 오일 레벨의 제1 베벨의 높이로 배치될 수 있다. 상기 각각의 전극이 오일과 접촉하는 지의 여부에 따라서 이들 사이의 저항이 변하게 되고, 이로 인해 발생되는 전압 강하를 측정하여 오일 레벨을 확인할 수 있게 된다.
이외에도, 상기 각각의 전극 사이에서 측정되는 정전 용량을 이용하여 오일 레벨을 감지할 수도 있다. 즉, 전극 사이에 오일이 채워지는 정도에 따라서 한 쌍의 전극 사이에서 측정되는 정전 용량이 달라지게 되고, 측정된 정전 용량이 소정 수준 이상인 경우에 해당 레벨에 도달한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 저유 공간 내의 오일 레벨을 감지하기 위한 오일 레벨 감지부를 포함하는 복수 개의 압축기; 상기 각각의 압축기와 연결되는 흡입관로; 상기 압축기 내부와 상기 흡입관로를 연결하는 오일 회수관로; 및 상기 오일 회수관로를 개폐하는 밸브를 포함하는 공기조화기의 운전방법으로서, 상기 각각의 압축기 내에 저장된 오일 레벨을 감지하는 단계; 및 감지된 오일 레벨이 소정 레벨 미만인 압축기의 개수가 사전에 설정된 개수 미만인 경우에 오일 레벨이 소정 레벨 미만인 압축기의 오일 회수관로를 폐쇄하고, 오일 레벨이 상기 소정 레벨 이상인 압축기의 오일 회수관로를 개방하는 단계;를 포함하는 공기조화기의 운전방법이 제공된다.
즉, 본 발명의 상기 측면에서는 오일 회수 운전을 실시하기에 앞서서 각각의 압축기 사이에서 오일이 교환되도록 하여 오일 회수 운전의 실시 횟수를 최소화할 수 있게 한다.
여기서, 상기 압축기의 수가 사전에 설정된 개수 이상인 경우에는 오일 회수 운전을 실시하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 저유 공간 내의 오일 레벨의 제1 레벨 및 상기 제1 레벨 보다 높은 제2 레벨을 감지하기 위한 오일 레벨 감지부를 포함하는 복수 개의 압축기; 상기 각각의 압축기와 연결되는 흡입관로; 상기 압축기 내부와 상기 흡입관로를 연결하는 오일 회수관로; 및 상기 오일 회수관로를 개폐하는 밸브를 포함하는 공기조화기의 운전방법으로서, 상기 각각의 압축기 내에 저장된 오일 레벨을 감지하는 단계; 및 감지된 오일 레벨이 제2 레벨을 초과하는 압축기의 오일 회수관로를 개방하고, 나머지 압축기의 오일 회수관로를 개방하는 단계;를 포함하는 공기조화기의 운전방법이 제공된다.
여기서, 감지된 오일 레벨이 제1 레벨 미만인 압축기의 오일 회수관로를 폐쇄하고, 오일 레벨이 제1 레벨 이상 제2 레벨 미만인 압축기의 오일 회수관로를 개방하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
또한, 감지된 오일 레벨이 제2 레벨 미만인 압축기의 오일 회수관로를 폐쇄하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
또한, 감지된 오일 레벨이 제1 레벨 미만인 압축기의 개수가 사전에 설정된 개수 이상인 경우에는 오일 회수 운전을 실시하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 측면들에 의하면, 오일 레벨이 정상 수준 이하인 경우에 압축기들 사이에서 오일이 순환되면서 적정 범위를 유지하도록 함으로써, 오일 회수 운전의 실시를 최소화할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따를 복수 개의 압축기를 갖는 공기조화기의 일 실시예를 개략적으로 도시한 계통도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예 중 각각의 압축기 중 하나의 하부를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 3b는 도 2에 도시된 오일 레벨 감지부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 상기 압축기의 다른 실시예를 도시한 도 2 상당도이다.
도 5는 도 1에 도시된 실시예의 작동 과정을 도시한 흐름도이다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 복수 개의 압축기를 갖는 공기조화기의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따를 복수 개의 압축기를 갖는 공기조화기의 일 실시예를 개략적으로 도시한 계통도로서, 도 1을 참조하면, 상기 실시예는 동일한 구조를 갖는 3개의 압축기(100, 100', 100")를 포함하고 있으며, 상기 각각의 압축기의 토출관(116, 116', 116")으로부터 토출된 작동 유체 및 오일은 도시되지 않은 응축기로 공급되어 공기조화기가 작동될 수 있도록 구성된다.
한편, 상기 실시예는 압축기 이외에도 응축기, 증발기 및 팽창기 등을 포함할 수 있으나, 본 발명은 반드시 특정 형태의 공기조화기에 한정되는 것은 아니며, 다수 개의 압축기가 사용되는 임의의 공기조화기에 적용될 수 있는 것이므로 공기조화기를 구성하는 각각의 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
상기 각각의 압축기는 또한, 상기 공기조화기를 순환한 작동 유체 및 오일을 압축기 내부로 공급하는 흡입관(112, 112', 112")을 포함하게 된다. 여기서, 상기 각각의 흡입관들은 주 흡입관(210)으로부터 분지되도록 형성되어 있으며, 상기 주 흡입관(210)은 어큐뮬레이터(200)와 연통되어 있다. 상기 어큐뮬레이터(200)는 상기 공기조화기를 순환한 작동 유체 및 오일이 회수되어 일시적으로 저장되는 공간을 내부에 포함하고 있으며, 상기 공기조화기를 순환하는 과정에서 미처 액화되지 않은 기체 상태의 작동 유체가 상기 어큐뮬레이터(200)를 통과하면서 액화되도록 함과 동시에, 각각의 압축기로 작동 유체가 원활하게 공급될 수 있도록 하는 버퍼의 역할도 겸하고 있다.
따라서, 상기 공기조화기를 순환한 작동 유체와 오일은 어큐뮬레이터(200)와 주 흡입관(210)을 통해 흡입된 후, 각각의 압축기들과 연통되는 흡입관(112, 112', 112")을 통해서 상기 각각의 압축기 내로 흡입된다.
한편, 각각의 압축기의 하부에는 저유 공간이 구비되는데, 상기 저유 공간과 연통되는 오일 회수관(120, 120', 120")이 각각의 압축기에 구비된다. 상기 오일 회수관들의 일단부는 상기 압축기의 케이싱과 연통되고, 타단부는 오일 재공급관(122)와 연결된다. 즉, 상기 각각의 오일 회수관들은 상기 오일 재공급관(122)에서 분지되는 형태로 구성되며, 상기 오일 재공급관(122)는 도시된 바와 같이 상기 주 흡입관(210)의 상류측과 연통된다.
따라서, 상기 각각의 압축기의 저유 공간에 저장되는 오일들은 상기 오일 회수관 - 오일 재공급관 - 주 흡입관 - 흡입관의 경로를 거쳐서 각각의 압축기로 재공급되게 된다. 이 과정에서, 각각의 압축기에서 회수된 오일들은 상기 오일 재공급관(122)의 내부에서 하나로 합류되고, 상기 주 흡입관 및 흡입관을 거쳐서 균일하게 분배되어 공급되게 된다.
다만, 상기 각각의 오일 회수관에는 솔레노이드 밸브(126, 126', 126")가 구비되어 오일 회수관 내에서의 오일 흐름을 제어할 수 있도록 한다. 따라서, 상기 솔레노이드 밸브가 개방되거나 폐쇄됨에 따라서 오일은 회수관 내부로 공급되거나 저유 공간 내부에 머무르게 된다. 그리고, 상기 각각의 오일 회수관에는 캐필러리 튜브(124, 124', 124")가 설치되어 압축기 내부의 오일이 고압으로 유출되는 것을 방지하게 된다. 즉, 상기 캐필러리 튜브에 의해 토출되는 오일의 압력이 감압되어 상기 오일 회수관 내에서의 오일 흐름을 원활하게 한다.
그리고, 상기 각각의 압축기에는 오일 레벨 감지부(170, 170', 170")가 각각 설치된다. 상기 오일 레벨 감지부들은 각각의 압축기 내부의 저유 공간 내의 오일 레벨을 감지하여 도시되지 않은 제어부로 전달하고, 상기 제어부는 전달된 오일 레벨에 따라서 상기 솔레노이드 밸브의 개폐를 제어하여 각각의 압축기 내에 적정 수준의 오일 레벨이 유지될 수 있도록 한다.
도 2는 상기 각각의 압축기의 내부 구조를 도시한 단면도이다. 한편, 도시되지 않은 나머지 압축기들(100', 100")도 동일한 구조를 갖고 있으므로 별도의 설명은 생략하기로 한다. 물론, 본 발명은 반드시 모든 압축기가 동일한 구조를 갖는 것에 한정되는 것은 아니며, 저유 공간을 갖는 임의의 형태의 압축기들이 서로 혼용되는 경우도 고려할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 압축기는 로터리 압축기로서 전체적으로 대략 원통형의 형태를 갖는 케이싱(110)을 포함한다. 그리고, 상기 케이싱(110)의 상측에는 압축된 냉매가 외부로 토출되는 토출관(116)이 설치된다.
한편, 상기 상하부 흡입관(112a, 112b)은 상기 케이싱(110)의 하부에 위치하는 상부 실린더(130)와 하부 실린더(132)와 각각 연통되어 있다. 즉, 상기 압축기는 두 개의 실린더를 갖는 소위 '투 스테이지' 형태를 갖고 있으나, 본 발명은 반드시 투 스테이지 형테에 한정되는 것은 아니며, 하나의 실린더만을 포함하는 압축기에도 적용이 가능한 것은 물론이다.
상기 상부 실린더(130)의 상부에는 상부 베어링(130a)이 설치되고, 하부 실린더(132)의 하부에는 하부 베어링(132a)이 각각 배치된다. 아울러, 상기 상하부 실린더(130, 132)의 사이에는 양자를 구획하기 위한 중간판(130b)이 설치된다.
이러한 구조에 의해서, 상기 상부 실린더(130), 상부 베어링(130a) 및 중간판(130b)이 상부 압축실을 형성하고, 하부 실린더(132), 하부 베어링(132a) 및 중간판(130b)이 하부 압축실을 형성하게 된다. 상기 상부와 하부 압축실의 내부에 각각 상부 롤링 피스톤(134) 및 하부 롤링 피스톤(136)이 설치되고, 상기 상하부 롤링 피스톤(134, 136)의 편심회전에 의해서 상기 상하부 압축실로 냉매가 흡입, 압축 및 토출되게 된다.
상기 상하부 롤링 피스톤(136)은 회전축(140) 상에 편심되게 설치된다. 상기 회전축(140)은 상기 케이싱(110)의 길이 방향을 따라서 배치되며 내부에는 오일 유로(142)가 회전축(140)을 따라서 관통되도록 형성된다. 그리고, 상기 회전축(140)의 하부에는 오일 그루브(144)가 형성되어 있어, 회전축(140)이 회전시에 상기 오일 그루브(144)를 따라서 상기 케이싱(110)의 하부에 저장된 오일이 상기 오일 유로를 따라서 이동하면서 상기 베어링 및 피스톤 측으로 오일이 공급된다.
한편, 상기 회전축(140)의 상부에는 회전자(150)가 설치되어 있고, 상기 회전자(150)의 외측으로 고정자(160)가 상기 케이싱(110)의 내부에 고정되어 배치된다. 상기 회전자와 고정자는 상기 회전축(140)을 회전구동시키기 위한 모터를 구성한다.
상기 케이싱(110)의 하부는 오일이 저장되는 저유공간으로서 기능하게 된다. 상기 오일의 레벨은 압축기의 작동 과정에서 변화하게 되는데, 이러한 오일 레벨의 변화는 오일의 소실 또는 누유 등으로 인한 절대량의 변화와 압축기의 운전 속도 변화에 따라 작동 과정에서 일시적으로 증가하거나 감소하는 일시적 변화로 구분할 수 있다. 이러한 오일의 레벨은 압축기의 운전 과정 중에서 적정 정도로 유지되어야 압축기의 정상적인 작동을 보장할 수 있으며, 이를 실시간으로 감지하기 위한 오일 레벨 감지부(170)는 상기 케이싱(100)의 저유 공간 내부에 설치된다.
구체적으로, 상기 오일 레벨 감지부(170)는 상기 저유 공간의 상부에 위치하게 되는 고정 플레이트(138)에 끼워진 상태로 상기 압축기의 상하 방향으로 설치된다. 구체적으로는, 상기 고정 플레이트(138)에 삽입고정되는 바디부(172)와 상기 바디부(172)로부터 하향으로 연장되는 3개의 전극(174a, 174b, 174c)을 포함한다.
상기 3개의 전극 중 두 개의 전극(174a, 174b)는 서로 동일한 길이를 갖고 있으며, 나머지 하나의 전극(174c)은 그보다 짧은 길이를 갖는다. 이때, 상기 두 개의 전극(174a, 174b)의 단부는 상기 저유 공간 내에서 적정 오일 레벨의 하한선 보다 낮게 위치하며, 상기 하나의 전극(174c)의 단부는 상기 적정 오일 레벨의 상한선과 하한선 사이에 위치하도록 배치된다.
그리고, 상기 압축기의 케이싱(110) 상부에는 상기 회전자 등에 전력을 공급하기 위한 터미널(180)이 설치되며, 상기 각각의 전극(174a, 174b, 174c)들도 상기 터미널(180)을 통해서 외부의 제어부와 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 상기 오일 회수관(120)은 상기 케이싱(110)의 저유 공간의 내부와 연통되도록 설치되며, 그 높이는 저유 공간내의 오일 레벨의 하한선과 동일하거나 그보다 약간 높게 배치된다. 이를 통해서, 상기 오일 회수관(120)을 통해서 오일이 외부로 유출되더라도, 오일 레벨이 최소한 하한선이 되도록 유지할 수 있다.
도 3a 내지 3c는 상기 오일 레벨 감지부(170)의 동작을 설명하기 위한 측면도로서, 도 3a에서 선 a는 오일 레벨의 하한선이고 b는 상한선이다. 상기 전극(174a, 174b)의 단부는 하한선 보다 낮게 위치하며, 오일 레벨은 하한선보다 낮은, 즉 오일이 부족한 상태가 도 3a에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 전극(174a, 174b)은 그들 사이에 채워지는 물질의 종류 또는 양에 의해 달라지는 정전 용량을 갖는 커패시터로서 기능하게 된다.
따라서, 도 3a에 도시된 상태에서 상기 전극(174a, 174b) 사이에는 소량이지만 오일이 채워져 있고, 그에 해당되는 정전 용량을 갖게 된다. 이를 통해, 상기 제어부는 상기 저유 공간 내의 오일 레벨이 하한선 이하임을 감지할 수 있게 된다. 이와 같이, 상기 전극(174a, 174b)을 통해서 오일 레벨이 하한선 이상인지의 여부를 확인할 수 있다.
도 3b는 오일 레벨이 상한선 이상인 상태를 도시한 것이다. 이 경우에 오일 레벨이 상한선 이상인지의 유무는 전극(174b, 174c)을 통해서 감지하게 된다.
도 3c는 오일 레벨이 상한선과 하한선 사이에, 즉 정상 상태를 유지하고 있는 것을 도시한 것이다. 이 경우, 전극(174a, 174b)을 통해서는, 사전에 정해진 값, 즉 선 a에 해당되는 정전 용량 이상의 값이 측정되고, 전극(174b, 174c)를 통해서는 선 b에 해당되는 정전 용량 이하의 값이 측정되므로 이를 통해 상기 제어부는 오일 레벨이 정상 범위에 있음을 감지할 수 있다.
한편, 상기 도 3a 내지 3c에서는 오일 레벨 감지부가 3개의 전극을 갖는 경우가 도시되어 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 두 개의 분리된 정전 용량 센서를 오일 레벨의 상한선 및 하한선에 각각 설치하는 예도 고려할 수 있다.
아울러, 도 4에 도시된 바와 같이 오일 레벨 감지부를 케이싱(110)의 바닥면에 도 2와는 반대 방향으로 설치하는 예도 고려할 수 있다.
이제, 도 5를 참조하여, 상기 실시예의 작동에 대해서 설명한다.
상기 공기조화기의 작동 과정에서 실시간으로 또는 소정 주기를 갖거나 간헐적으로 상기 오일 레벨 감지부들은 각각의 압축기의 저유 공간 내부의 오일 레벨(h)을 확인한다(S01 단계). 확인 결과 오일 레벨이 하한선 미만인(h<a) 압축기의 수가 2개 이상인지의 여부를 확인하고(S02), 2개 이상인 경우에는 각각의 압축기 내부에 잔류하는 오일의 절대량이 부족한 경우에 해당되므로 오일 회수 운전을 실시한다(S09 단계).
반대로, 하한선 미만인 압축기의 수가 1개인 경우에는 특정 압축기에 오일이 집중된 경우에 해당하므로, 오일 회수 운전을 실시하지 않아도 각각의 압축기 내에 잔류하는 오일을 균일하게 분배하는 것으로 오일 레벨을 적정 수준으로 유지할 수 있는 경우에 해당된다. 따라서, S03 단계로 이동하여, 오일 레벨이 상한선 이상인 압축기가 있는지의 여부를 확인한 후, 상한선 이상인 압축기가 있으면, 해당 압축기의 솔레노이드 밸브를 개방하고 나머지 압축기의 솔레노이드 밸브를 폐쇄한다(S04 단계).
이를 통해, 솔레노이드 밸브가 열린 압축기로부터는 오일이 오일 회수관을 통해 배출되어 해당 압축기의 오일 레벨은 적정 수준으로 내려가게 되고, 배출된 오일은 각각의 압축기로 균등하게 분배되게 된다. 이러한 과정을 수 사이클 정도 반복하면 각각의 압축기 내부에서 오일 레벨이 적정 수준을 유지하도록 할 수 있다. 이때, 오일 레벨이 하한선 이상 상한선 미만인 압축기, 즉 적정 수준인 압축기의 솔레노이드 밸브는 폐쇄함으로써 이들 압축기의 오일 레벨은 유지한 채로 하한선 미만인 압축기의 오일 레벨만을 적정 수준으로 유지하도록 한다.
만인, 오일 레벨이 상한선 이상인 압축기가 없는 경우에는, 하한선 미만인 압축기를 제외한 나머지 압축기의 솔레노이드 밸브를 개방하여 이들로부터 하한선 미만인 압축기로 오일이 공급될 수 있도록 한다(S05 단계).
그 후, 각각의 압축기의 오일 레벨을 확인하여 모든 압축기가 정상 수준을 유지하게 되면(S06 단계), 모든 솔레노이드 밸브를 폐쇄하고(S07), 정상 운전을 지속하게 된다. 만일, 상기 S04 및 S05 단계를 수행하였음에도 불구하고 오일 레벨이 정상 수준을 유지하지 못하면, 오일 회수 운전이 필요한 상황에 해당되므로 S08 단계에서 모든 솔레노이드 밸브를 폐쇄하고 오일 회수 운전을 실시하게 된다.
이상의 과정들은 공기조화기가 운전되는 동안 연속적으로 반복하여 수행되거나 소정 주기를 갖고 또는 간헐적으로 실시될 수 있다.
아울러, 상기 예는 두 개의 레벨을 감지하여 오일 레벨을 제어할 수 있도록 한 것이지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 오일 레벨만을 감지하여 오일 레벨 제어를 수행하는 예도 고려할 수 있다.
즉, 적정 오일 레벨 이상인 압축기의 솔레노이드 밸브를 개방하고 적정 오일 레벨 미만인 압축기의 솔레노이드 밸브를 폐쇄하여 상대적으로 오일량이 많은 압축기로부터 적은 압축기로 오일이 공급되도록 하여 각각의 압축기들의 오일 레벨이 일정 수준 이상을 유지하도록 할 수 있다.

Claims (14)

  1. 오일이 저장되는 오일 저장부 및 상기 오일의 유면을 감지하는 오일 감지부를 각각 포함하는 복수 개의 압축기;
    상기 각각의 압축기로 오일 및 작동유체가 공급되는 흡입관로;
    상기 흡입관로와 상기 각각의 압축기의 오일 저장부를 연결하는 오일 회수관로;
    상기 각각의 오일 회수관로에 설치되는 밸브; 및
    상기 오일 감지부를 통해 측정된 오일 레벨에 따라서, 상기 각각의 밸브를 개폐하여 상기 각각의 오일 회수관로를 개폐하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    오일 레벨이 사전에 결정된 수준 미만인 압축기가 소정 개수 미만인 경우에는 오일 레벨이 사전에 결정된 수준 미만인 압축기 측의 오일 회수관로를 폐쇄하고 오일 레벨이 사전에 결정된 수준 이상인 압축기 측의 오일 회수관로를 개방하는 오일 분배 운전을 시행하고,
    오일 레벨이 사전에 결정된 수준 미만인 압축기가 소정 개수 이상인 경우에는 오일 회수 운전을 시행하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오일 감지부는 제1 레벨 및 상기 제1 레벨 보다 높은 제2 레벨을 감지하도록 상기 오일 저장부 내에 설치되고,
    상기 제어부는 상기 오일 분배 운전을 시행할 때 오일 레벨이 제2 레벨 이상인 압축기측의 오일 회수관로가 개방되도록 상기 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 오일 레벨이 제2 레벨 미만인 압축기측의 오일 회수관로가 폐쇄되도록 상기 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 오일 레벨이 제1 레벨 미만인 압축기측의 오일 회수관로가 폐쇄되고, 제1 레벨과 제2 레벨 사이인 압축기측의 오일 회수관로가 개방되도록 상기 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  7. 삭제
  8. 제4항에 있어서,
    상기 오일 감지부는 오일 레벨에 따라서 오일과 접하는 3개의 전극을 포함하며,
    3개의 전극 중 하나는 제2 레벨보다 높은 위치에서부터 제1 레벨과 상기 제2 레벨 사이 위치까지 연장되고,
    나머지 두 개는 각각 제2 레벨보다 높은 위치에서부터 제1 레벨보다 낮은 위치까지 연장되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  9. 저유 공간 내의 오일 레벨을 감지하기 위한 오일 레벨 감지부를 포함하는 복수 개의 압축기; 상기 각각의 압축기와 연결되는 흡입관로; 상기 압축기 내부와 상기 흡입관로를 연결하는 오일 회수관로; 및 상기 오일 회수관로를 개폐하는 밸브를 포함하는 공기조화기의 운전방법으로서,
    상기 각각의 압축기 내에 저장된 오일 레벨을 감지하는 단계;
    감지된 오일 레벨이 소정 레벨 미만인 압축기의 개수가 사전에 설정된 개수 미만인 경우에 오일 레벨이 소정 레벨 미만인 압축기의 오일 회수관로를 폐쇄하고, 오일 레벨이 상기 소정 레벨 이상인 압축기의 오일 회수관로를 개방하는 단계; 및
    감지된 오일 레벨이 소정 레벨 미만인 압축기의 개수가 사전에 설정된 개수 이상인 경우에는 오일 회수 운전을 실시하는 단계;를 포함하는 공기조화기의 운전방법.
  10. 삭제
  11. 저유 공간 내의 오일 레벨의 제1 레벨 및 상기 제1 레벨 보다 높은 제2 레벨을 감지하기 위한 오일 레벨 감지부를 포함하는 복수 개의 압축기; 상기 각각의 압축기와 연결되는 흡입관로; 상기 압축기 내부와 상기 흡입관로를 연결하는 오일 회수관로; 및 상기 오일 회수관로를 개폐하는 밸브를 포함하는 공기조화기의 운전방법으로서,
    상기 각각의 압축기 내에 저장된 오일 레벨을 감지하는 단계;
    감지된 오일 레벨이 제1 레벨 미만인 압축기의 개수가 사전에 설정된 개수 미만인 경우에 오일 레벨이 제2 레벨을 초과하는 압축기의 오일 회수관로를 개방하고, 오일 레벨이 제1 레벨 미만인 압축기의 오일 회수관로를 폐쇄하는 단계; 및
    감지된 오일 레벨이 제1 레벨 미만인 압축기의 개수가 사전에 설정된 개수 이상인 경우에는 오일 회수 운전을 실시하는 단계;를 포함하는 공기조화기의 운전방법.
  12. 제11항에 있어서,
    오일 레벨이 제1 레벨 이상 제2 레벨 미만인 압축기의 오일 회수관로를 개방하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 운전방법.
  13. 제11항에 있어서,
    오일 레벨이 제1 레벨 이상 제2 레벨 미만인 압축기의 오일 회수관로를 폐쇄하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 운전방법.
  14. 삭제
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