KR102045463B1 - 압축기의 오일 검출장치 및 이를 구비한 압축기 - Google Patents

압축기의 오일 검출장치 및 이를 구비한 압축기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압축기의 오일 검출장치 및 압축기에 관한 것으로, 오일이 수용된 케이싱 내의 내부공간에 복수의 모세관을 구비하여, 복수의 모세관의 압력 측정 결과를 근거로 하여 오일의 물성을 검출하는 압축기의 오일 검출장치 및 압축기에 관한 것이다.

Description

압축기의 오일 검출장치 및 이를 구비한 압축기{APPARATUS FOR SENSING OIL OF COMPRESSOR AND COMPRESSOR HAVING THIS}
본 발명은 압축기에 수용된 오일 상태를 감지하는 압축기의 오일 검출장치 및 이를 구비하는 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 밀폐된 케이싱의 내부공간에 구동력을 발생하는 전동 기구부와 그 전동 기구부의 구동력을 전달받아 기체를 압축하는 압축 기구부가 함께 구비되는 밀폐형 압축기가 구비되어 있다.
밀폐형 압축기의 케이싱에는 압축 기구부를 윤활하거나 또는 전동 기구부를 냉각하도록 일정량의 오일이 채워져 있고, 이 오일의 일부는 압축 기구부에 의해 냉동사이클을 순환하면서 항상 일정량이 유지될 수 있도록 조절되고 있다. 하지만, 상기 냉동사이클로 유출된 오일의 일부가 여러 요인에 의해 회수되지 못할 수도 있고 이로 인해 압축기가 악조건에서 구동되면서 압축 기구부 등이 손상될 수 있으므로 압축기는 항상 케이싱의 내부에 적정량의 오일이 유지되어야 압축기의 수명 및 작동 효율을 높일 수 있다.
하지만, 최근 들어 압축기의 구조가 점점 복잡해지고 대형 에어컨이나 시스템 등에 압축기가 사용되게 되면서, 오일 및 작동 유체가 흐르게 되는 배관이 길어지는 등의 원인으로 인해서 압축기 내부의 유면 관리가 점점 어려워지고 있다. 특히, 배관이 길어지는 경우 배관 내에 잔류하는 오일의 양이 많아지게 되므로 초기에 적정량의 오일을 공급한다 하더라도 작동 중에 저유공간 내에 저장되는 오일의 양은 불규칙적으로 크게 변화하게 된다.
이로 인해, 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. 오일의 레벨은 통상적으로는 압축기 케이싱에 투명창을 형성하고 이를 통해서 육안으로 확인하는 방법이 있으나 이는 경제적으로 비효율적이어서 실제로는 오일의 레벨에 관계없이 주기적으로 오일 회수 운전을 실시하게 된다. 그러나, 이러한 경우에는 실제로 오일의 레벨이 충분한 경우에도 강제적으로 오일 회수 운전을 실시하게 될 가능성이 있고, 이로 인해 불필요한 에너지를 소모하게 되므로 비효율적이다.
이를 감안하여, 압축기 케이싱에 별도의 유면센서를 설치하고 그 유면센서를 통해 감지된 오일의 레벨에 따라 오일 회수 운전을 수행하도록 하는 경우도 있다. 이러한 경우에는 불필요한 오일 회수 운전을 줄일 수 있으므로 에너지 소모량을 줄이고 의도한 용도로 압축기가 운전되는 시간을 늘릴 수 있어 효율적이다.
그러나, 종래의 유면센서를 이용한 오일 감지의 경우, 센서가 구비된 위치에서만 오일의 수용 여부를 확인할 수 있는 한계가 있었다. 또한, 유면센서의 특성상 오일의 유면 높이를 실시간으로 확인할 수 없으며, 오일의 물성을 측정할 수 없는 한계가 있었다.
한국 공개특허 10-2015-0086082(2015.07.27)
본 발명의 목적은, 오일의 물성을 검출할 수 있는 압축기의 오일 검출장치 및 이를 포함한 압축기를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은, 유면을 실시간으로 검출할 수 있는 압축기의 오일 검출장치 및 이를 포함한 압축기를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은, 오일을 검출하기 위한 구조적 또는 설계적 제약을 개선할 수 있는 압축기의 오일 검출장치 및 이를 포함한 압축기를 제공하고자 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 복수의 모세관을 이용하여 오일의 상태를 검출하는 압축기의 오일 검출장치 및 압축기를 제공하는 것이다. 즉, 본 명세서에 개시된 압축기의 오일 검출장치 및 압축기는, 오일이 수용된 케이싱 내의 내부공간에 복수의 모세관을 구비하여, 복수의 모세관의 압력 측정 결과를 근거로 하여 오일의 상태를 검출하는 것을 기술적 특징으로 한다.
이와 같은 기술적 특징은, 압축기의 오일 검출장치 또는 이를 구비하는 압축기에 적용되어, 상술한 바와 같은 과제를 해결할 수 있게 된다.
이와 같은 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 본 발명에 따른 압축기의 오일 검출장치는, 소정량의 오일이 수용된 상기 압축기의 케이싱의 내부공간에 위치하여, 상기 오일과 접촉되는 복수의 모세관을 포함하는 센서부, 상기 복수의 모세관 각각과 연결되어, 상기 복수의 모세관에 상기 오일이 유입되도록 상기 복수의 모세관의 압력을 조절하는 조절부 및 상기 조절부와 전기적으로 연결되어, 상기 조절부의 압력 조절에 따른 상기 복수의 모세관의 압력을 측정하여, 측정 결과를 근거로 상기 오일의 상태를 검출하는 검출부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 압축기는, 밀폐된 내부공간을 갖는 케이싱, 상기 케이싱의 내부공간에 형성되어 오일이 수용되는 오일 저장부 및 상기 오일 저장부 내에 수용된 상기 오일의 상태를 검출하는 검출장치를 포함하고, 상기 검출장치는, 소정량의 오일이 수용된 상기 압축기의 케이싱의 내부공간에 위치하여, 상기 오일과 접촉되는 복수의 모세관을 포함하는 센서부, 상기 복수의 모세관 각각과 연결되어, 상기 복수의 모세관에 상기 오일이 유입되도록 상기 복수의 모세관의 압력을 조절하는 조절부 및 상기 조절부와 전기적으로 연결되어, 상기 조절부의 압력 조절에 따른 상기 복수의 모세관의 압력을 측정하여, 측정 결과를 근거로 상기 오일의 상태를 검출하는 검출부를 포함한다.
본 발명에 따른 압축기의 오일 검출장치 및 압축기는, 복수의 모세관을 이용하여 오일의 상태를 검출함으로써, 오일의 유면을 실시간으로 검출할 수 있고, 오일의 다양한 상태를 판단하여 오일의 물성을 검출할 수 있다.
구체적으로는, 오일이 수용된 케이싱 내의 내부공간에 복수의 모세관을 구비하여, 복수의 모세관의 압력 측정 결과를 근거로 하여 오일의 상태를 검출함으로써, 복수의 모세관의 실시간 압력 측정을 통해 오일의 유면을 실시간으로 검출할 수 있으며, 오일의 다양한 상태를 판단하게 되어 오일의 물성을 검출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 압축기의 오일 검출장치 및 압축기는, 오일이 수용된 케이싱 내의 내부공간에 복수의 모세관을 구비하여, 복수의 모세관의 압력 측정 결과를 근거로 하여 오일의 상태를 검출함으로써, 오일을 검출하기 위한 구조적/설계적 제약을 개선할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 압축기의 오일 검출장치 및 압축기는, 종래기술의 한계를 개선 및 해결할 수 있게 됨은 물론, 오일의 상태를 검출하기 위한 효율성과 효용성을 높이는 동시에 편이성과 용이성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 압축기의 오일 검출장치 및 압축기가 실시되는 압축기의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 압축기의 오일 검출장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 압축기의 오일 검출장치의 구체적인 실시 예에 따른 압축기의 구성을 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 모세관의 예시를 나타낸 예시도.
도 5A 내지 도 5D는 본 발명에 따른 복수의 모세관의 형태 예시를 나타낸 예시도.
도 6A 및 도 6B는 본 발명에 따른 복수의 모세관의 구비 예시를 나타낸 예시도.
도 7A 및 도 7B는 본 발명에 따른 마이크로 펌프의 예시를 나타낸 예시도.
도 8A 내지 도 8C는 본 발명에 따른 오일의 상태 검출의 원리를 나타낸 개념도.
이하, 본 발명에 따른 압축기의 오일 검출장치 및 이를 구비한 압축기를 첨부도면에 도시된 일 실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 압축기의 오일 검출장치(이하, 검출장치라 칭한다)는, 압축기에 수용된 오일을 검출하는 장치를 의미한다.
여기서, 상기 압축기는, 밀폐형 압축기일 수 있다.
상기 압축기는, 왕복동식, 로터리식, 스크롤식 또는 베인식 압축기일 수 있다.
상기 검출장치가 오일을 검출하게 되는 상기 압축기의 일 예는, 도 1에 도시된 바와 같을 수 있다.
상기 압축기(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 케이싱(11)의 내부공간에는 회전력을 발생하는 전동 기구부(12)가 설치되고, 상기 전동 기구부(12)의 상측에는 냉매를 압축하는 압축 기구부(13)가 설치될 수 있다. 상기 전동 기구부(12)와 상기 압축 기구부(13)는, 크랭크축(14)에 의해 결합되어 상기 전동 기구부(12)의 회전력이 상기 압축 기구부(13)로 전달되어, 상기 압축 기구부(13)가 구동될 수 있다.
상기 케이싱(11)은 상하 양단이 개구된 원통모양으로 형성되고, 상기 케이싱(11)의 하부공간에는 오일이 수용되는 오일 저장부(15)가 형성될 수 있다.
이와 같은 구성으로 이루어진 압축기의 경우, 상기 검출장치는, 상기 케이싱(11)의 내부공간 중 하부공간에 형성된 상기 오일 저장부(15)에 수용된 오일을 검출하게 될 수 있다.
상기 검출장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 소정량의 오일이 수용된 상기 압축기(10)의 케이싱(11)의 내부공간에 위치하여, 상기 오일과 접촉되는 복수의 모세관(111)을 포함하는 센서부(110), 상기 복수의 모세관(111) 각각과 연결되어, 상기 복수의 모세관(111)에 상기 오일이 유입되도록 상기 복수의 모세관(111)의 압력을 조절하는 조절부(120) 및 상기 센서부(110) 및 상기 조절부(120)와 전기적으로 연결되어, 상기 조절부(120)의 압력 조절에 따른 상기 복수의 모세관(111)의 압력을 측정하여, 측정 결과를 근거로 상기 오일의 상태를 검출하는 검출부(130)를 포함한다.
즉, 상기 검출장치(100)는, 상기 센서부(110), 상기 조절부(120) 및 상기 검출부(130)를 포함하여, 상기 케이싱(11)의 내부공간에 수용된 상기 오일의 상태를 검출한다.
상기 검출장치(100)가 상기 케이싱(11)의 내부공간에 수용된 상기 오일의 상태를 검출하는 구체적인 실시 예는 도 3에 도시된 바와 같을 수 있다.
상기 검출장치(100)에서 상기 센서부(110)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 케이싱(11)의 내부공간에 위치하여, 상기 오일과 접촉되는 상기 복수의 모세관(111)을 포함하여, 상기 오일의 상태를 센싱할 수 있다.
즉, 상기 센서부(110)는, 상기 복수의 모세관(111)이 상기 케이싱(11)의 내부공간에 위치함으로써 상기 오일과 접촉되어, 상기 복수의 모세관(111)을 통해 상기 오일의 상태를 센싱하게 될 수 있다.
상기 복수의 모세관(111)은, 도 4에 도시된 바와 같이 센싱 대상에 해당하는 유체와 접촉되어, 일부가 상기 유체에 잠기는 모세관 형태의 센싱 수단일 수 있다.
상기 복수의 모세관(111)은, 상기 유체와 접촉된 관 내의 압력 변화를 근거로 유체의 상태를 센싱하게 되는 센싱 수단일 수 있다.
상기 복수의 모세관(111)은, 일정 길이(x[mm])로 형성된 유입구가 상기 유체와 접촉될 수 있다.
여기서, 상기 유입구는, 바람직하게는 접촉된 유체가 압력차에 의해 유입되지 않는 크기로 형성될 수 있다.
상기 복수의 모세관(111)은, 유리관을 가열하는 방식으로 제작될 수 있다.
상기 복수의 모세관(111)은 또한, 레이져 가공 방식으로 제작될 수도 있다.
이처럼, 상기 복수의 모세관(111)을 가열 방식 또는 레이져 가공 방식으로 제작함으로써, 상기 복수의 모세관(111)이 모듈 형태로 용이하게 제작될 수 있게 된다.
상기 복수의 모세관(111)은, 상기 오일이 수용된 상기 케이싱(11)의 내부공간에 상기 오일과 접촉하도록 구비될 수 있다.
상기 복수의 모세관(111)은, 서로 간에 간격을 가지고 이격되어 상기 케이싱(11)의 내부공간에 상기 오일과 접촉하도록 구비될 수 있다.
상기 복수의 모세관(111)은, 바람직하게는 3개 이상일 수 있다.
상기 복수의 모세관(111) 각각은, 복수의 형태 중 어느 한 형태로 형성될 수 있다.
이를테면, 상기 복수의 모세관(111)이 2개가 구비된 경우, 하나는 제 1 형태로 형성되고, 다른 하나 또한 상기 제 1 형태로 형성되어 2개가 모두 동일한 형태로 이루어질 수 있고, 또는 다른 하나가 제 2 형태로 형성되어 2개가 서로 다른 형태로 이루어질 수도 있다.
또한, 상기 복수의 모세관(111)이 3개가 구비된 경우, 하나는 제 1 형태로 형성되고, 다른 하나는 제 2 형태로 이루어지고, 나머지 하나는 제 3 형태로 이루어져 3개가 서로 다른 형태로 이루어질 수 있고, 또는 3개가 모두 상기 제 1 형태로 형성되어 3개가 모두 동일한 형태로 이루어지게 될 수도 있다.
상기 복수의 모세관(111)은, 바람직하게는 각각이 서로 다른 형태로 형성될 수 있다.
상기 복수의 형태 중 어느 한 형태로 형성되는 상기 복수의 모세관(111) 각각은, 각각이 서로 다른 형태로 이루어지는 경우, 각각이 서로 다른 규격으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 규격은, 상기 복수의 모세관(111)의 길이, 폭, 유입구의 직경 또는 형태 중 하나 이상에 대한 규격일 수 있다.
상기 복수의 모세관(111) 각각이 서로 다른 규격으로 형성되어 서로 다른 형태로 이루어지는 예시를 들면, 도 5A 내지 도 5D에 도시된 바와 같을 수 있다.
상기 복수의 모세관(111) 각각은, 도 5A에 도시된 바와 같이, 제 1 모세관(#1)이 제 1 길이(L1)로 형성되고, 제 2 모세관(#2)이 제 2 길이(L2)로 형성되고, 제 3 모세관(#3)이 제 3 길이(L3)로 형성되어, 각각이 서로 다른 길이로 형성됨으로써 서로 다른 형태로 이루어지게 될 수 있다.
상기 복수의 모세관(111) 각각은 또한, 도 5B에 도시된 바와 같이, 제 1 모세관(#1)이 제 1 내경(D1)으로 형성되고, 제 2 모세관(#2)이 제 2 내경(D2)으로 형성되고, 제 3 모세관(#3)이 제 3 내경(D3)으로 형성되어, 각각이 서로 다른 내경으로 형성됨으로써 서로 다른 형태로 이루어지게 될 수도 있다.
상기 복수의 모세관(111) 각각은 또한, 도 5C 및 도 5D에 도시된 바와 같이, 제 1 모세관(#1)이 제 1 길이(L1) 및 제 1 내경(D1)으로 형성되고, 제 2 모세관(#2)이 제 2 길이(L2) 및 제 2 내경(D2)으로 형성되고, 제 3 모세관(#3)이 제 3 길이(L3) 및 제 3 내경(D3)으로 형성되어, 각각이 서로 다른 길이와 내경으로 형성됨으로써 서로 다른 형태로 이루어지게 될 수도 있다.
상기 복수의 모세관(111)은, 3개의 모세관이 서로 다른 형태로 형성되는 경우, 바람직하게는 2개의 모세관은 직경이 같고, 직경이 같은 2개의 모세관 중 어느 하나는 직경이 다른 1개의 모세관과 길이가 같은 형태(유면으로부터의 거리가 같도록 동일한 길이의 형태)로 형성될 수 있다.
예를 들면, 제 1 모세관(#1) 및 제 2 모세관(#2)은 직경이 같고, 제 3 모세관(#3)은 상기 제 1 모세관(#1) 및 제 2 모세관(#2)보다 직경이 작으며, 상기 제 2 모세관(#2) 및 상기 제 3 모세관(#3)은 유면으로부터의 거리가 같아지도록 길이가 같고, 상기 제 1 모세관(#1)은 상기 제 2 모세관(#2) 및 상기 제 3 모세관(#3)과 길이가 다르게 형성될 수 있다.
이와 같이 상기 복수의 모세관(111)이 서로 다른 형태로 형성되는 경우, 상기 복수의 모세관(111) 각각의 규격이 서로 달라짐으로 인해 모세관 내부의 압력이 서로 달라지게 되어, 상기 측정 결과가 서로 달라지게 될 수 있다.
이처럼 상기 복수의 모세관(111)의 각각의 유입 결과가 서로 달라지게 되면, 상기 오일의 상태 검출의 근거가 되는 상기 측정 결과의 인자가 다양해지게 됨으로 인해, 각각의 측정 결과의 분석을 통해 상기 오일의 상태 검출이 정확하게 이루어지게 될 수 있으며, 또한 상기 오일의 다양한 상태 검출이 이루어지게 될 수 있다.
이와 같은 형태로 이루어져 상기 오일과 접촉되는 상기 복수의 모세관(111)은, 상기 케이싱(11)의 저면과 수평 또는 수직이 되는 형태로 상기 케이싱(11)의 내부공간에 위치할 수 있다.
즉, 상기 복수의 모세관(111)은, 상기 케이싱(11)에 수용된 상기 오일의 표면과 수평 또는 수직이 되는 형태로 상기 케이싱(11)의 내부공간에 위치하게 되어 상기 오일과 접촉하게 될 수 있다.
예를 들면, 도 6A에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 모세관(111)이 상기 케이싱(11)의 저면과 수평이 되는 형태로 상기 케이싱(11)의 내부공간에 위치하게 되거나, 또는 도 6B에 도시된 바와 같이, 상기 케이싱(11)의 저면과 수직이 되는 형태로 상기 케이싱(11)의 내부공간에 위치하게 될 수 있다.
이처럼 상기 복수의 모세관(111)이 상기 케이싱(11)의 저면과 수평 또는 수직이 되는 형태로 상기 케이싱(11)의 내부공간에 위치하게 됨으로써, 상기 오일의 상태를 검출을 위한 상기 복수의 모세관(111)의 설치, 또는 상기 오일의 상태를 검출을 위한 구성 및 설계가 간편 및 용이해지게 될 수 있다.
이와 같은 상기 복수의 모세관(111)을 포함하는 상기 센서부(110)는, 상기 케이싱(11)의 일측면에 결합되어, 상기 복수의 모세관(111) 및 상기 조절부(120)와 연결되는 터미널부(112)를 더 포함할 수 있다.
상기 터미널부(112)는, 상기 케이싱(11)의 내외부에서 상기 복수의 모세관(111) 및 상기 조절부(120)를 연결시키는 연결 수단일 수 있다.
상기 터미널부(112)는, 상기 복수의 모세관(111) 및 상기 조절부(120)를 연결시키는 복수의 단자핀 또는 복수의 접촉단자를 포함하여, 상기 복수의 단자핀 또는 상기 복수의 접촉단자에 상기 복수의 모세관(111) 및 상기 조절부(120)가 연결될 수 있다.
상기 터미널부(112)는, 상기 오일을 검출하기 위한 오일저장부가 위치한 상기 케이싱(11)의 일측면에 형성된 관통 구멍을 통해 상기 케이싱(11)의 일측면에 삽입 고정될 수 있다.
상기 터미널부(112)는, 상기 케이싱(11)의 일측면에 삽입 고정되어, 일부가 상기 오일이 수용된 상기 케이싱(11)의 내부공간에 돌출되고, 일부가 상기 케이싱(11)의 외부에 돌출될 수 있다.
상기 터미널부(112)는, 상기 케이싱(11)의 일측면에 삽입 고정되어, 상기 케이싱(11)의 내부공간에서 상기 복수의 모세관(111)가 연결되고, 상기 케이싱(11)의 외부공간에서 상기 조절부(120)가 연결될 수 있다.
상기 터미널부(122)와 연결되는 상기 복수의 모세관(111)은, 상기 터미널부(112)에 착탈 가능할 수 있다.
즉, 상기 복수의 모세관(111)은, 상기 터미널부(122)에 착탈식으로 결합될 수 있다.
이처럼, 상기 복수의 모세관(111)이 상기 터미널부(122)에 착탈 가능하게 결합됨으로써, 상기 복수의 모세관(111)의 교체가 용이하게 이루어질 수 있게 된다.
상기 검출장치(100)에서 상기 조절부(120)는, 상기 복수의 모세관(111) 각각과 연결되어, 상기 복수의 모세관(111)의 압력을 조절하여, 상기 오일과 접촉된 상기 복수의 모세관(111)의 압력 상태를 제어할 수 있다.
즉, 상기 조절부(120)는, 상기 복수의 모세관(111) 각각과 연결되어, 상기 오일과의 접촉에 따른 상기 복수의 모세관(111)의 압력을 측정하도록 상기 복수의 모세관(111)의 압력을 조절하게 될 수 있다.
이 경우, 상기 조절부(120)는, 상기 복수의 모세관(111)의 압력이 상기 케이싱(11)의 내부공간의 압력보다 높아지도록 압력을 조절하게 될 수 있다.
상기 조절부(120)는, 상기 복수의 모세관(111) 각각의 압력이 순차적으로 증가하도록 압력을 조절할 수 있다.
상기 조절부(120)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 모세관(111)의 압력을 조절하는 펌프부(121) 및 상기 펌프부(121)와 상기 센서부(110)가 연결된 유로를 단속하는 밸브부(122)를 포함할 수 있다.
상기 펌프부(121)는, 상기 복수의 모세관(111) 각각과 연결되어, 상기 오일이 유입되도록 상기 복수의 모세관(111) 각각의 압력을 조절하는 마이크로 펌프일 수 있다.
상기 마이크로 펌프로 이루어진 상기 펌프부(121)의 예를 들면, 도 7A에 도시된 바와 같이, 흡입구(suction)와 토출구(discharge)가 동일한 방향에 형성된 리니어 펌프일 수 있고, 또는 도 7B에 도시된 바와 같이, 흡입구(suction)와 토출구(discharge)가 다른 방향에 형성된 스크류 펌프일 수도 있다.
여기서, 상기 펌프부(121)가 상기 리니어 펌프로 이루어진 경우, 1 스트로크당 1 출력(버블)이 이루어지며 상기 복수의 모세관(111) 각각의 압력 조절이 이루어지게 될 수 있으며, 상기 펌프부(121)가 상기 스크류 펌프로 이루어진 경우, 미세 유량을 연속적으로 공급 가능하며, 밀폐형으로 제작이 용이해질 수 있게 된다.
상기 펌프부(121)의 일 예를 들면, 50[mm]의 길이의 소형 펌프인 상기 리니어 펌프로 이루어져, 1 스트로크당 1 출력(버블)으로 상기 복수의 모세관(111) 각각의 압력을 조절하게 될 수 있다.
상기 펌프부(121)는, 상기 검출부(130)에 의해 제어되어, 상기 복수의 모세관(111)의 압력을 조절할 수 있다.
이를테면, 상기 펌프부(121)는, 상기 검출부(130)로부터 상기 복수의 모세관(111)의 압력 조절에 대한 제어 신호를 전달받아, 상기 제어 신호에 따라 상기 복수의 모세관(111)의 압력을 조절하게 될 수 있다.
이 경우, 상기 검출부(130)는, 상기 복수의 모세관(111)의 압력에 따라 상기 복수의 모세관(111)의 목표 압력치를 판단하고, 판단한 목표 압력치에 따라 상기 제어 신호를 생성하여 상기 펌프부(121)에 전달함으로써, 상기 펌프부(121)가 상기 목표 압력치에 따라 상기 복수의 모세관(111)의 압력을 조절하게 될 수 있다.
상기 밸브부(122)는, 상기 펌프부(121) 및 상기 센서부(110) 사이에서 상기 펌프부(121) 및 상기 센서부(110)와 연결되어, 상기 펌프부(121)와 상기 센서부(110)가 연결된 유로를 개폐하여 단속하는 밸브일 수 있다.
상기 밸브부(122)는, 상기 펌프부(121)와 상기 복수의 모세관(111) 각각이 연결되는 각각의 유로와 연결되어, 상기 펌프부(121)와 상기 복수의 모세관(111) 각각이 연결된 유로를 선택적으로 단속하는 다중 유로 밸브일 수 있다.
예를 들면, 상기 복수의 모세관(111)이 3개인 경우, 상기 밸브부(122)는, 상기 펌프부(121)와 3개의 모세관(111) 각각이 연결되는 3개의 유로를 선택적으로 단속하는 3-way 밸브일 수 있다.
상기 밸브부(122)는, 상기 검출부(130)에 의해 제어되어, 상기 펌프부(121)와 상기 복수의 모세관(111) 각각이 연결된 유로를 선택적으로 단속할 수 있다.
이를테면, 상기 밸브부(122)는, 상기 검출부(130)로부터 상기 유로의 개폐에 대한 제어 신호를 전달받아, 상기 제어 신호에 따라 상기 유로를 선택적으로 개폐하게 될 수 있다.
이 경우, 상기 검출부(130)는, 상기 복수의 모세관(111) 중 개폐 대상 모세관을 판단하고, 판단한 개폐 대상에 따라 상기 제어 신호를 생성하여 상기 밸브부(122)에 전달함으로써, 상기 밸브부(122)가 상기 개폐 대상에 해당하는 모세관이 연결된 유로를 선택하여 개폐하게 될 수 있다.
상기 검출장치(100)에서 상기 검출부(130)는, 상기 조절부(120)와 전기적으로 연결되어, 상기 조절부(120)의 압력 조절에 따른 상기 복수의 모세관(111)의 압력을 측정하고, 측정 결과를 근거로 상기 오일의 상태를 검출하여, 상기 조절부(120)를 통해 상기 복수의 모세관(111)의 압력 조절을 제어하고, 이에 따른 상기 오일의 상태를 검출할 수 있다.
즉, 상기 검출부(130)는, 상기 조절부(120)가 상기 압력 조절을 제어한 후, 상기 압력 조절에 따른 상기 측정 결과를 근거로 상기 오일의 상태를 검출하게 될 수 있다.
상기 검출부(130)는, 상기 조절부(120)의 동작을 제어하여 상기 압력 조절을 제어할 수 있다.
즉, 상기 검출부(130)는, 상기 오일의 상태를 검출하도록 상기 조절부(120)의 상기 압력 조절을 제어하고, 상기 압력 조절에 따른 상기 측정 결과를 분석하여 상기 오일의 상태를 검출하게 될 수 있다.
상기 검출부(130)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 모세관(111)의 압력을 측정하는 측정부(131)를 포함할 수 있다.
상기 측정부(131)는, 상기 복수의 모세관(111)의 압력을 측정하는 압력센서일 수 있다.
상기 측정부(131)는, 상기 조절부(120)의 상기 압력 조절에 따른 상기 복수의 모세관(111) 각각의 압력을 측정할 수 있다.
즉, 상기 측정부(131)는, 상기 압력 조절에 따른 상기 복수의 모세관(111) 각각의 압력 변화를 측정하게 될 수 있다.
상기 검출부(130)는, 상기 측정부(131)를 통해 상기 압력 조절에 따른 상기 복수의 모세관(111) 각각의 압력을 측정하고, 상기 측정 결과를 근거로 상기 오일의 상태를 검출할 수 있다.
상기 측정부(131)를 포함하는 상기 검출부(130)는 또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 처리부(132)를 더 포함할 수 있다.
상기 처리부(132)는, 상기 조절부(120)의 동작을 제어하여 상기 압력 조절을 제어하고, 상기 측정 결과를 분석하여 상기 오일의 상태를 검출할 수 있다.
상기 처리부(132)는, 상기 압력 조절을 제어하기 위한 상기 제어 신호를 생성하여 상기 조절부(120)에 전달함으로써 상기 조절부(120)의 동작을 제어하고, 상기 측정부(131)로부터 측정 결과를 전달받아 상기 측정 결과를 분석하여 상기 오일의 상태를 검출할 수 있다.
즉, 상기 검출부(130)는, 상기 측정부(131)가 상기 복수의 모세관(111) 각각의 압력을 측정하고, 상기 처리부(132)가 상기 조절부(120)의 동작을 제어하고, 상기 조절부(120)의 동작 제어에 따른 상기 측정부(131)의 측정 결과를 분석하여 상기 오일의 상태를 검출하게 될 수 있다.
이 경우, 상기 측정부(131)는, 상기 복수의 모세관(111) 각각의 압력을 측정하여 각각의 측정 결과를 상기 처리부(132)에 전달하게 될 수 있고, 상기 처리부(132)는, 상기 펌프부(121) 및 상기 밸브부(122) 각각에 대한 제어 신호를 생성하여, 상기 펌프부(121) 및 상기 밸브부(122) 각각에 전달함으로써, 상기 펌프부(121) 및 상기 밸브부(122) 각각을 제어하여 상기 복수의 모세관(111)의 압력 조절을 제어하게 될 수 있다.
여기서, 상기 처리부(132)는, 상기 압축기(10) 또는 상기 검출장치(100)와 통신 연결되어 상기 압축기(10) 또는 상기 검출장치(100)를 제어하는 외부의 제어장치(200)와 통신을 수행할 수도 있다.
상기 제어장치(200)는, 상기 압축기(10) 또는 상기 검출장치(100)의 외부에서 상기 압축기(10) 또는 상기 검출장치(100)와 통신하여, 상기 압축기(10) 또는 상기 검출장치(100)를 제어하거나, 또는 모니터링하는 장치일 수 있다.
상기 제어장치(200)는 또한, 상기 검출장치(100)의 상위 제어수단일 수 있다.
이 경우, 상기 제어장치(200)는, 상기 제어 신호의 생성에 대한 명령을 상기 검출장치(100)에 전달하여 상기 압력 조절을 수행하도록 제어하거나, 또는 상기 검출장치(100)로부터 상기 측정 결과를 전달받아 상기 오일의 상태를 판단 및 검출하게 될 수 있다.
상기 검출부(130)는, 상기 오일의 상태를 실시간으로 검출할 수 있다.
상기 검출부(130)는, 상기 복수의 모세관(111) 각각을 통해, 상기 오일의 상태 변화를 판단 및 검출하여, 상기 오일의 상태를 실시간으로 검출할 수 있다.
상기 검출부(130)는, 상기 복수의 모세관(111) 각각의 상기 측정 결과를 분석하여 상기 오일의 상태를 검출할 수 있다.
즉, 상기 검출부(130)는, 상기 측정 결과를 분석하여 상기 오일의 상태를 판단함으로써, 상기 오일의 상태를 검출하게 될 수 있다.
상기 검출부(130)는, 상기 측정 결과를 분석하여 상기 오일의 밀도, 유면, 표면장력 중 하나 이상의 상태를 검출할 수 있다.
즉, 상기 검출부(130)는, 상기 측정 결과를 근거로 상기 오일의 밀도, 유면, 표면장력 중 하나 이상의 상태를 검출하게 될 수 있다.
이를테면, 상기 복수의 모세관(111) 각각의 측정 결과에 따른 수치를 비교 또는 조합하여 연산함으로써, 상기 오일의 밀도, 유면, 표면장력 중 하나 이상의 상태에 대한 수치를 산출하게 되어 상기 오일의 밀도, 유면, 표면장력 중 하나 이상의 상태를 검출하게 될 수 있다.
이하, 이상에서 설명한 바와 같은 상기 검출장치(100)가 상기 복수의 모세관(111)을 통해 상기 오일의 상태를 검출하게 되는 구체적인 원리 및 예시를 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 검출장치(100)는, 상기 복수의 모세관(111)의 압력을 조절하고, 이에 따른 상기 복수의 모세관(111)의 압력을 측정하여 상기 오일의 상태를 검출할 수 있다.
이와 같이 상기 오일의 상태를 검출하는 상기 검출장치(100)의 구체적인 검출 원리는 다음과 같다.
상기 오일이 수용된 상기 오일 저장부(15)에 상기 복수의 모세관(111)이 상기 오일에 접촉되도록, 즉 상기 오일에 상기 복수의 모세관(111)을 배치한 상태에서, 도 8A에 도시된 바와 같이 상기 오일에 잠기지 않은 모세관의 끝부분에서 기체를 가압 공급하여 압력을 조절하게 되면, 상기 오일에 잠긴 끝부분에서 버블(b)이 발생하게 된다. 이 때, 도 8B에 도시된 바와 같이 상기 모세관의 끝부분에서 발생하는 버블(b)의 사이즈는 공급하는 압력에 따라 점점 커지게 되며, 특정 순간 버블(b)은 반원(rb) 형태가 되며 상기 모세관의 반경(rc )과 같아 지게 되는데, 이 때 상기 모세관의 압력(PC)이 최대(PC max)가 된다. 이 때가 상기 모세관의 최대 내부 압력(PC max)이 상기 오일이 가지는 표면장력과 균형을 이루는 시점이 되며, 이 때의 압력을 Max.bubble pressure(이하, 최대 버블 압력이라 칭한다)라 한다. 여기서, 상기 표면장력(σ)과 상기 최대 내부 압력(PC max)의 관계는 하기 [수학식 1]과 같을 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112018052252436-pat00001
상기 [수학식 1]에서, 상기 g는 중력가속도, 상기 ρ는 상기 오일의 밀도일 수 있다.
계속 상기 모세관에 기체를 공급하여 압력을 조절하게 되면 발생된 버블(b)이 커지면서 상기 모세관 내부의 압력이 급격히 감소하게 되고, 발생된 버블(b)이 상기 모세관에서 분리된다.
상기 복수의 모세관(111)이 도 8C에 도시된 바와 같이 서로 다른 형태 또는 서로 다른 규격을 가지는 3개의 모세관(#1, #2 및 #3)으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 모세관(#1)과 제 2 모세관(#2)은 직경이 서로 같고, 제 3 모세관(#3)은 다른 두 모세관에 비해 직경이 작게 형성될 수 있다. 그리고, 오일의 유면을 기준으로 볼 때, 상기 제1 모세관(#1)의 깊이(h+△h))는 상기 제2 모세관(#2)의 깊이(h)보다 길고, 상기 제 2 모세관(#2)과 상기 제 3 모세관(#3)의 깊이(h)는 동일하게 형성될 수 있다. 이 상태에서, 모세관 각각(#1, #2 및 #3)의 최대 버블 압력을 측정하면, 상기 모세관 각각(#1, #2 및 #3)의 최대 버블 압력을 근거로 상기 오일의 밀도, 유면 또는 표면장력을 산출하게 될 수 있다.
여기서, 도 8C에 도시된 바와 같은 예시에서, 상기 오일의 밀도, 유면 및 표면장력은, 각각 하기 [수학식 2], [수학식 3] 및 [수학식 4] 각각에 따라 산출될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112018052252436-pat00002
[수학식 3]
Figure 112018052252436-pat00003
[수학식 4]
Figure 112018052252436-pat00004
상기 검출장치(100)는, 상기 복수의 모세관(111)을 통한 상기 측정 결과 및 상기 [수학식 1] 내지 [수학식 4]를 근거로 상기 오일의 밀도, 유면 및 표면장력 중 하나 이상을 산출하여 판단함으로써, 상기 오일의 밀도, 유면 및 표면장력 중 하나 이상을 검출하게 될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 상기 검출장치(100)는, 오일이 수용된 압축기에 포함되어 상기 오일의 상태를 검출하게 될 수 있다.
또한, 상기 검출장치(100)는, 본 발명에 따른 압축기(10)에 적용될 수도 있다.
본 발명에 따른 압축기(10)는, 오일이 저장되는 수단을 구비하는 왕복동식, 로터리식, 스크롤식 또는 베인식 압축기일 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같은 상기 검출장치(100)를 구비하여 오일의 상태를 검출한다.
본 발명에 따른 압축기(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 밀폐된 내부공간을 갖는 케이싱(11), 상기 케이싱(11)의 내부공간에 형성되어 오일이 수용되는 오일 저장부(15) 및 상기 오일 저장부(15) 내에 수용된 상기 오일의 상태를 검출하는 검출장치(100)를 포함한다.
여기서, 상기 검출장치(100)는, 상기 오일의 상태를 검출하도록 상기 오일 저장부(15)가 위치한 위치에 설치될 수 있다.
상기 검출장치(100)를 포함하는 상기 압축기(10)의 구체적인 구성을 설명하면, 상기 케이싱(11)의 내부공간에는 회전력을 발생하는 전동 기구부(12)가 설치되고, 상기 전동 기구부(12)의 상측에는 냉매를 압축하는 압축 기구부(13)가 설치될 수 있다. 상기 전동 기구부(12)와 상기 압축 기구부(13)는, 크랭크축(14)에 의해 결합되어 상기 전동 기구부(12)의 회전력이 상기 압축 기구부(13)로 전달되어, 상기 압축 기구부(13)가 구동될 수 있다.
상기 케이싱(11)은 상하 양단이 개구된 원통모양으로 형성되고, 상기 케이싱(11)의 하부공간에는 오일이 수용되는 오일 저장부(15)가 형성될 수 있다.
즉, 이와 같은 구성으로 이루어진 압축기(10)의 경우, 상기 검출장치(100)는, 상기 케이싱(11)의 하부공간에 형성된 상기 오일 저장부(15)에 수용된 오일을 검출하게 될 수 있다.
상기 검출장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 소정량의 오일이 수용된 상기 압축기(10)의 케이싱(11)의 내부공간에 위치하여, 상기 오일과 접촉되는 복수의 모세관(111)을 포함하는 센서부(110), 상기 복수의 모세관(111) 각각과 연결되어, 상기 복수의 모세관(111)에 상기 오일이 유입되도록 상기 복수의 모세관(111)의 압력을 조절하는 조절부(120) 및 상기 센서부(110) 및 상기 조절부(120)와 전기적으로 연결되어, 상기 조절부(120)의 압력 조절에 따른 상기 복수의 모세관(111)의 압력을 측정하여, 측정 결과를 근거로 상기 오일의 상태를 검출하는 검출부(130)를 포함할 수 있다.
즉, 앞서 설명한 상기 검출장치(100)의 실시 예가 상기 압축기(10)에 적용되어 실시될 수 있으며, 상기 압축기(10)는, 앞서 설명한 바와 같은 상기 검출장치(100)의 실시 예에 따라 상기 케이싱(11) 내에 수용된 오일의 상태를 검출하게 될 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 압축기 11: 케이싱
12: 전동 기구부 13: 압축 기구부
14: 크랭크축 15: 오일 저장부
100: 검출장치 110: 센서부
111: 모세관 112: 터미널부
120: 조절부 121: 펌프부
122: 밸브부 130: 검출부
131: 측정부 132: 처리부
200: 제어장치

Claims (14)

  1. 소정량의 오일이 수용된 압축기 케이싱의 내부공간에 위치하고, 상기 오일과 접촉되는 복수의 모세관을 포함하는 센서부;
    상기 복수의 모세관과 각각 연결되어, 상기 복수의 모세관에 상기 오일이 유입되도록 상기 복수의 모세관의 압력을 조절하는 조절부; 및
    상기 조절부와 전기적으로 연결되어, 상기 조절부의 압력 조절에 따른 상기 복수의 모세관의 압력을 측정하여, 측정 결과를 근거로 상기 오일의 상태를 검출하는 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 오일 검출장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 모세관 중에서 적어도 어느 한 개의 모세관의 단부는 상기 오일의 유면을 기준으로 서로 다른 깊이를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기의 오일 검출장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 모세관 중에서 적어도 어느 한 개의 모세관은 다른 모세관에 비해 내경이 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기의 오일 검출장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 모세관 중에서 적어도 두 개의 모세관은 서로 다른 내경을 가지도록 형성되고,
    상기 복수의 모세관 중에서 내경이 작은 모세관이 내경이 큰 모세관에 비해 상기 오일의 유면으로부터 높이가 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기의 오일 검출장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 모세관은,
    상기 오일의 유면에 대해 수평 방향 또는 수직 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 압축기의 오일 검출장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 케이싱의 일측면에 결합되어, 상기 복수의 모세관 및 상기 조절부와 연결되는 터미널부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 오일 검출장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 모세관은,
    상기 터미널부에 착탈 가능한 것을 특징으로 하는 압축기의 오일 검출장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 조절부는,
    상기 복수의 모세관의 압력을 조절하는 펌프부; 및
    상기 펌프부와 상기 센서부가 연결된 유로를 단속하는 밸브부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 오일 검출장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 밸브부는,
    상기 펌프부와 상기 복수의 모세관 각각이 연결된 유로를 선택적으로 단속하는 것을 특징으로 하는 압축기의 오일 검출장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출부는,
    상기 조절부의 동작을 제어하여 상기 압력 조절을 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기의 오일 검출장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출부는,
    상기 복수의 모세관의 압력을 측정하는 측정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 오일 검출장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출부는,
    상기 복수의 모세관 각각의 압력 측정 결과를 분석하여 상기 오일의 상태를 검출하는 것을 특징으로 하는 압축기의 오일 검출장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출부는,
    상기 측정 결과를 분석하여 상기 오일의 밀도, 유면, 표면장력 중 하나 이상의 상태를 검출하는 것을 특징으로 하는 압축기의 오일 검출장치.
  14. 밀폐된 내부공간을 갖는 케이싱;
    상기 케이싱의 내부공간에 형성되어 오일이 수용되는 오일 저장부; 및
    상기 오일 저장부 내에 수용된 상기 오일의 상태를 검출하는 검출장치;를 포함하고,
    상기 검출장치는,
    제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 오일 검출장치인 것을 특징으로 하는 압축기.
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