KR20080050554A - 압축기 어셈블리 - Google Patents

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KR20080050554A
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나가라즈 제이얀스
행크 이. 밀렛
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에머슨 클리메이트 테크놀로지즈 인코퍼레이티드
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Abstract

압축기는 모터 프로텍터를 포함하며, 상기 프로텍터가 특정 상태를 벗어나는 것을 감지했을 때 압축기 모터를 차단한다. 진단 시스템은 모터 프로텍터의 상태를 모니터한다. 진단 시스템은, 모터 프로텍터의 시간 및 상태와 관련된 모터 운전 시간 및 상태에 기초하여 문제점의 유형을 압축기가 진단하는 논리 회로를 포함한다.
압축기, 진단 시스템, 모터, 모터 프로텍터, 논리 회로, 압축기 어셈블리

Description

압축기 어셈블리{A COMPRESSOR ASSEMBLY}
본 발명은 압축기용 진단 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 시스템과 관련된 문제점을 진단하도록 압축기 "시동(trip)" 정보를 사용하는 냉동기 또는 공기조화 시스템용 진단 시스템에 관한 것이다.
여러 유형의 유체의 이동에 사용되는 기계로서, 스크롤기가 당업자에게 알려져 있다. 이들 스크롤기는 팽창기, 디스플레이스먼트 엔진, 펌프, 압축기 등으로 형성될 수 있고, 본 발명의 특징이 이들 임의의 기계에 적용될 수 있다. 그러나, 실시예는 냉동 시스템 또는 공기조화 시스템에서 사용되는 밀봉 냉동 스크롤 압축기의 형태를 설명할 목적으로 개시되었다.
스크롤 압축기는 공기조화용 뿐만 아니라 냉동용 압축기로서, 매우 효율적인 동작을 행하는 능력을 구비하므로 사용이 증대되고 있다. 일반적으로, 이들 기기는 한쌍의 맞물리는 스파이럴 랩과 합치되고, 하나가 다른 하나에 대하여 선회하여 그들이 외부 흡입구로부터 중앙 방출구쪽으로 움직이는 것과 같이 크기가 점진적으로 감소하는 하나 이상의 가동 챔버를 형성한다. 오비팅 스크롤 부재를 모터 로우터에 부착된 적합한 구동 샤프트에 의하여 구동시키기 위해 전기 모터가 제공된다. 밀봉 압축기에 있어서, 밀봉 셸의 바닥부는 윤활 및 냉각 목적으로 기름통(oil sump)을 포함한다. 본 발명의 진단 시스템이 스크롤 압축기와 관련하여 설명되고 있을 지라도, 본 발명의 진단 시스템이 또다른 압축기의 형태에 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
종래에, 공기조화 또는 냉동 시스템이 설계된대로 작동되지 않은 경우, 기술자가 고장 장소에 불려진다. 기술자는 시스템과 문제점을 분리하는데 도움이 되는 일련의 체크를 행한다. 시스템 문제점의 원인 중 한가지는 시스템에서 사용된 압축기일 수 있다. 고장난 압축기는, 압축기가 고장 상태인 것이 검출되는데 사용될 수 있는 임의의 작동 패턴을 나타낸다. 불행하게도, 시스템 문제를 일으키고 있는 많은 다른 원인은 시스템의 다른 구성요소에 의한 것일 수 있으며, 이들 다른 원인은 또한 압축기의 성능 및 그것의 작동 패턴에 영향을 미칠 수 있다. 시스템 문제점 및 작동 패턴을 분석할 수 있어 실제 문제점이 다른데 있는 경우에 압축기가 고장이라는 것과 압축기에 문제점이 없는 것을 판정할 수 있다. 이러한 원인의 혼동은 통상적으로 양호한 압축기의 교환을 초래한다. 진단에서의 이러한 에러는 시스템에서 압축기가 전반적으로 가장 고가의 구성요소이기 때문에 비용이 많이 든다. 문제를 더욱 악화시키는 것은 시스템 문제의 근본원인이 해결되지 않고 문제가 조만간 반복되는데 있다. 상기 설명한 바와 같이 시스템의 문제의 오진을 피하는데 도움이 되는 임의의 공구가 유용하고 저렴하다는 것이 증명된다. 본 발명은 공기조화 또는 냉동 시스템의 문제점을 진단하는 정확성을 향상시키는 디바이스를 제공하는 것이다.
공기조화 및 냉동 시스템에서 사용되는 압축기의 대부분은 소위 "내부 라인 브레이크 프로텍터(internal line break protectors)"인 내장 보호 디바이스를 구 비하고 있다. 이들 프로텍터는 모터와 전기적으로 직렬로 접속된 열 감지 디바이스이다. 프로텍터는 모터에 인입되는 선전류, 및 (다음에 한정되는 것은 아니지만) 방출 가스 온도, 흡입 가스 온도 또는 압축기의 특정 구성요소의 온도를 포함한 압축기 내의 다른 온도에 열적으로 반응한다. 이들 온도 중에서 하나라도 설계한계를 초과하는 경우, 프로텍터는 모터에 전기 접속을 개방한다. 이것은 압축기를 작동시키는 모터를 정지시키게 되고 이 결과 압축기가 정지되며 고장이 일어나는 구역에서 작동이 저지된다. 일정 시간후에, 온도가 안전 단계로 떨어지는 경우, 프로텍터는 자동적으로 리셋되고 압축기는 다시 작동한다. 프로텍터가 재작동하는 온도는 압축기 및 전체 시스템 작동 결과이다. 압축기의 작동이나 또는 전체 시스템의 작동은 이들 프로텍터에 의하여 감지된 온도에 영향을 미칠 수 있다. 프로텍션 시스템의 중요한 측면은, 여러 카테고리의 고장이 매우 짧은 압축기 ON 시간으로 프로텍터를 반복적으로 시동시키고 또다른 카테고리의 고장이 프로텍터를 보다 적게 시동시켜 비교적으로 더 긴 압축기 ON 시간을 제공하는 것이다. 예를 들면, 규격화된 베어링을 갖춘 압축기는 대략 10초의 ON 시간내에서 프로텍터를 시동시킨다. 다른 한편으로는, 매우 낮은 냉동 충전량의 시스템은 10분의 ON 시간후에 프로텍터를 시동시킬 것이다. 시동 주파수의 분석, 시동 리셋 타임 및 압축기 ON 시간을 분석하면 시스템 문제의 원인을 특정하는 여러 정보가 제공된다.
본 발명은 이러한 원리에 기초한 디바이스를 제공하는 것이다. 본 발명의 디바이스는 시간의 함수로서 (개방 또는 폐쇄된) 프로텍터의 상태를 계속해서 기록 하고 고장 위치를 결정하도록 이러한 상태 정보를 분석한다. 디바이스는 더욱 나아가 고장이 압축기에 있는가 시스템의 나머지에 있는 가를 특정한다. 고장이 특정되는 경우, 디바이스는 시각 표시기(빛)를 작동시키고 그리고 전기 신호를 임의의 인텔리전트 디바이스(제어기, 컴퓨터 등)에 보내어 상태를 알린다. 상기 상황에 직면했을 때, 기술자는 문제점이 압축기 이외의 다른 시스템 구성요소에 있는가 또는 압축기에 있는가에 대한 명확한 지시를 받는다. 기술자는 또다른 장애를 특정 범위에 집중하여 해결한다. 따라서 디바이스는 상기 설명된 혼동된 진단상황을 피하고 양호한 압축기를 교체하는 실수를 피할 수 있다.
더욱이 본 발명의 적용분야는 이후에 기재된 상세한 설명으로부터 보다 명확해 질 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예인 상세한 설명 및 특정 실시예는 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 범주를 제한하려는 것이 아님을 알 수 있을 것이다.
공기조화 또는 내동 시스템이 설계된 대로 작동되지 않은 경우, 기술자가 고장 장소에 불려진다. 기술자는 시스템과 문제를 분리하는데 도움이 되는 일련의 체크를 행한다. 시스템 문제의 원인중 한가지는 시스템에서 사용된 압축기일 수 있다. 고장난 압축기는, 압축기가 고장 상태인 것이 검출되는데 사용될 수 있는 임의의 작동 패턴을 나타낸다. 불행하게도, 시스템 문제를 일으키고 있는 많은 다른 원인은 시스템의 다른 구성요소에 의한 것일 수 있으며, 이들 다른 원인은 또한 압축기의 성능 및 그것의 작동 패턴에 영향을 미칠 수 있다. 시스템 문제 및 작동 패턴을 분석할 수 있어 시스템의 문제점이 있거나 압축기가 문제점이 없는 경우에 압축기의 고장을 판정할 수 있다. 이러한 원인의 혼동은 통상적으로 양호한 압축기의 교환을 초래한다. 진단에서의 이러한 에러는 시스템에서 압축기가 전반적으로 가장 고가의 구성요소이기 때문에 비용이 많이 든다. 문제를 더욱 악화시키는 것은 시스템 문제의 근본원인이 해결되지 않고 문제가 조만간 반복되는데 있다. 상기 설명한 바와 같이 시스템의 문제를 오진을 피하는데 도움이 되는 임의의 공구가 유용하고 저렴하다는 것이 증명된다. 본 발명은 공기조화 또는 냉동 시스템의 문제점을 진단하는 정확성을 향상시키는 디바이스를 제공하는 것이다.
하기 바람직한 실시예의 상세한 설명은 예시를 위한 것이며, 발명의 적용이나 사용에 있어 제한을 두려는 것은 아니다.
도면을 살펴보면 같은 부재번호는 여러 도면에 있어서 같은 부품 또는 그에 대응하는 부품을 지시하고, 도 1에 도시된 스크롤 압축기는 부재번호 10으로 지정되고 본 발명에 따른 단일의 압축기 진단 시스템으로 지시된다. 압축기(10)가 냉동 또는 공기조화 시스템과 관련된 스크롤 압축기로서 설명될지라도, 다른 타입의 시스템과 관련된 임의의 압축기 설계뿐만 아니라 필요하다면 냉동 또는 공기조화 시스템에서 다른 타입의 압축기가 사용되는 것이 본 발명의 범주에 속함을 알 수 잇을 것이다.
스크롤 압축기(10)는 상부 끝부의 캡(14)과, 하부 끝부의 베이스(16)에 일체로 형성된 복수의 장착 다리부(도시 생략)를 구비하여 함께 용접된 전반적으로 원통형인 밀봉 셸(12)을 포함한다. 캡(14)에는 통상적인 방출 밸브를 구비한 냉매 방출 부속(18, refrigerant discharge fitting)이 제공된다. 가로질러 뻗어있는 파티션(20)은 용접에 의해 셸(12)에 부착되며, 그 부착 위치는 캡(14)이 셸(12)에 용접되는 지점 주변이다. 프레임(22)을 장착하는 압축기는 셸(12)내에서 가압 끼워맞춰지고 베이스(16)의 끝부에 의하여 지지된다. 베이스(16)는 베이스(16)가 셸(12)내에 수용되고 도 1에 도시한 바와 같이 주변에 대하여 용접되도록 셸(12)보다 지름이 약간 작다.
프레임(22)에 고정되는 압축기(10)의 메인 요소는 두쪽 메인 베어링 하우징 어셈블리(24), 하부 베어링 하우징(26) 및 모터 고정자(28)를 포함한다. 상부 끝부에서의 편심 크랭크 핀(32)을 갖추고 있는 구동 샤프트 또는 크랭크 샤프트(30)는 메인 베어링 하우징 어셈블리(24)내에 체결되는 베어링(34)에서 그리고 하부 베어링 하우징(26)내에 체결되는 제 2 베어링(36)에서 회전가능하게 저어널된다. 크랭크 샤프트(30)는 크랭크 샤프트(30)의 정상부로부터 상향으로 뻗어있는 방사상 바깥으로 위치된 소직경 보어(40)와 연통하는 하부 끝부에서 상대적으로 대직경의 중심 보어(38)를 갖추고 있다. 셸(12) 내부의 하부 부분은 로우터의 하단부보다 약간 상위 레벨의 윤활오일로 채워지는 기름통(44)을 구획형성하고, 보어(38)는 펌프로 작동하여 펌프 윤활 유체를 크랭크 샤프트(30)로 그리고 보어(40)내로 그리고 궁극적으로 윤활이 필요한 압축기(10)의 모든 여러 부분에 펌프한다.
크랭크 샤프트(30)는 고정자(28), 고정자를 통과하는 와인딩(46) 및 크랭크 샤프트(30)내에 가압 끼워맞춰지는 로우터(48)를 포함하는 전기 모터에 의하여 회전가능하게 구동된다. 상부 평형추(50)는 크랭크 샤프트(30)에 체결되고 하부 평 형추(52)는 로우터(48)에 체결된다. 통상 형태의 온도 프로텍터(54)는 모터 와인딩(46)에 매우 근접하여 제공된다. 열 프로텍터(54)는 열 프로텍터(54)가 정상 온도 범위를 초과하면 모터를 비-여기시킬 것이다. 열 프로텍터(54)는 모터 와인딩(46), 흡입 챔버(56)내의 흡입 가스 및/또는 흡입 챔버(56)내로 방출되는 방출 챔버(58)내의 방출 가스에 의하여 가열될 수 있다. 흡입 챔버(56) 및 방출 챔버(58) 양자는 도 1에 도시한 바와 같이 셸(12), 캡(14), 베이스(16) 및 파티션(22)에 의하여 구획형성된다.
두쪽 메인 베어링 하우징 어셈블리(24)의 상부면은 경판(64)로부터 위쪽으로 뻗어있는 통상 스파이럴 베인 또는 랩(62)을 갖추고 있는 오비팅 스크롤 부재(60)에 배치된 평평한 스러스트 베어링면으로 제공된다. 원통형 허브(66)은 오비팅 스크롤 부재(60)의 경판(64)의 하부면에서 아래쪽으로 돌출하고 저어널 베어링을 갖추고 있고, 내부 보어를 갖추고 있는 구동 부싱(68)이 회전가능하게 배치되며, 상기 부싱에는 크랭크 핀(32)이 구동되게 배치된다. 크랭크 핀(32)은 본 명세서에서 참조한 미국특허 공보 제 4,877,382호에 기재된 바와 같이, 방사상 컴플라이언트 구동 장치를 제공하도록, 구동 부싱(68)의 내부 보어 한부분에 형성된 평평한 면과 구동될 수 있게 결합되는 한 면에 평평부를 갖추고 있다. 또한 올덤 커플링(70)은 오비팅 스크롤 부재(60)와 두쪽의 베어링 하우징 어셈블리(24) 사이에 위치하도록 제공된다. 올덤 커플링(70)이 오비팅 스크롤 부재(60)와 비-오비팅 스크롤 부재(72)에 키이되어 오비팅 스크롤 부재(60)의 회전운동을 방지한다.
또한, 비-오비팅 스크롤 부재(72)는 오비팅 스크롤 부재(60)의 랩(62)으로 메시 결합 위치되는 경판(76)으로부터 아래로 뻗어있는 랩(74)으로 제공된다. 비-오비팅 스크롤 부재(72)는 위쪽으로 개방한 리세스(80)와 연통하는 중앙에 배치된 방출통로(78)를 갖추고 있어 그 결과 방출 챔버(58)와 연통한다. 또한 환형 리세스(82)는 플로팅 밀봉 어셈블리(84)내에 배치된 비-오비팅 스크롤 부재(72)에 형성된다.
리세스(80, 82) 및 플로팅 밀봉 어셈블리(84)는 비-오비팅 스크롤 부재(72)에 축선방향 가압력을 가하기 위하여 랩(62, 74)에 의하여 압축되는 가압유체를 수용하는 축선방향 압축 가압챔버를 구획형성하도록 상호작동하여 각각의 랩(62, 74)의 팁을 각각의 경판(76, 64)의 대향한 끝면으로 밀봉 결합부에 가압한다. 플로팅 밀봉 어셈블리는 여기서 참조하는 미국특허 공보 제 5,156,639호에 보다 상세하게 설명된 바람직한 타입이다. 비-오비팅 스크롤 부재(72)는 여기서 참조하는 미국특허 공보 제 4,877,382호 또는 미국특허 공보 제 5,102,316호에서와 같이 적합한 방식의 두쪽의 메인 베어링 하우징 어셈블리(24)에 대하여 제한된 축선방향 운동을 위하여 장착되도록 설계된다.
압축기(10)는 몰드된 전기 플러그(90)를 통하여 셸(12)내의 전기 모터에 제공되는 전기에 의하여 동력공급된다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명은 단일 압축기 진단 시스템(100)에 관련된다. 진단 시스템(100)은 하나이상의 전류 감지 디바이스(102) 및 관련된 논리 회로(104)로 이루어진다. 전류 감지 디바이스(102)는 셸(12) 외부에 장착되는 하우징(106)에 장착된다. 논리 회로(104)는 도 2에 점선으로 도시된 압축기(10)에 대하여 편리한 위치에 위치되거나 또는 하우징(106)에 장착된다. 부가적으로, 감지 디바이스 및 논리 회로는 여러 압축기 설계를 위하여 사용된 몰드된 플러그, 특수 와이어 장치 또는 특수 접촉기에 통합될 수 있다.
전류 감지 디바이스(102)는 동력 공급 와이어가 압축기(10)에 동력공급하는 전류를 감지한다. 도 2는 단상 모터와 접속한 두개의 전류 감지 디바이스(102)를 도시한다. 전류 감지 디바이스(102) 중 하나는 압축기 모터용 메인 와인딩과 관련되고 다른 하나의 전류 감지 디바이스(102)는 압축기 모터용 보조 와인딩과 관련된다. 도 3은 3상 모터와 접속한 두개의 전류 감지 디바이스(102)를 도시한다. 각각의 전류 감지 디바이스(102)는 3상 동력 공급부 중 하나의 상과 관련된다. 도 3에는 3상 동력 공급부 중 2개의 상에서 전류를 감지할 수 있는 2개의 전류 감지 디바이스가 도시되어 있으며, 필요하다면 도 3에서 점선으로 도시된 3상 동력 공급부 중 3번째 상에서 전류를 감지할 수 있도록 전류 감지 디바이스(102)가 포함되는 것도 본 발명의 범주에 포함된다. 이들 전류 신호는 프로텍터(54)의 상태 표시(개방 또는 폐쇄된)를 나타낸다. 전류 감지 디바이스(102)가 동력 공급 와이어에서 전류를 사용하는 프로텍터(54)의 상태를 감지하는 경우, 프로텍터(54)의 모터쪽에서 전압의 공급 또는 차단을 감지함으로써 프로텍터(54)의 상태를 감지하는 것도 가능하다. 본 발명의 발명자는, 이러한 사항이 셸(12)을 통하여 뻗어있는 추가 밀봉 공급-통과 핀을 필요로 하기 때문에 다소 바람직하지 못하다고 생각하나 어느 면에서는 효과적인 접근방법이라고 생각하기도 한다. 전류 감지 디바이스(102)로부터 수신되는 신호는 압축기용(10) 디맨드 신호와 논리 회로(104)에서 결합된다. 압축 기(10)용 디맨드 신호는 공급전압의 여부를 감지함으로써 또는 디맨드를 나타내는 이산신호를 공급하는 시스템 제어기(도시 생략)를 갖추므로써 얻어진다. 논리 회로(104)로써 수신되는 신호 및 디맨드 신호는 논리 회로(104)에 의하여 처리되어 프로텍터(54)의 시동 주파수 및 압축기(10)의 평균 ON 시간 및 평균 OFF 시간에 대한 정보를 얻어낸다. 논리 회로(104)는 전류 신호, 디맨드 신호 및 유도된 프로텍터 시동 주파수의 조합을 분석하여 고장 상태가 있는지를 판정한다. 또한 논리 회로는 어떤 고장에 기초한 특정 원인을 식별할 수 있는 단일 능력을 갖추고 있다. 이러한 정보는 녹색 LED 빛(110) 및 노란 LED 빛(112)을 사용하여 수리공에게 제공한다. 녹색 LED 빛(110)은 현재 고장 상태가 아니고 시스템이 정상 작동중임을 나타내도록 사용된다.
노란 LED 빛(112)은 고장 상태임을 나타내는데 사용된다. 노란 LED 빛(112)이 ON에 켜질때, 녹색 LED 빛(110)은 OFF에 켜진다. 따라서, 노란 LED 빛(112)은 고장이 있을 뿐만 아니라 고장의 유형을 표시하여 시각적으로 전달하는데 사용된다. 이러한 전달은 고장이 있고 그리고 고장이 무엇인지 식별하도록 표시하기 위하여 특정 기간 및 순서동안에 노란 LED 빛(112)을 ON 및 OFF함으로써 이루어진다. 예를 들면, 1초 동안에 빛(112)을 ON하고 19초 동안에 빛을 OFF하고 그리고 20초마다 상기 순서를 반복하는 것은 20초마다 한번 0N을 깜박이는 빛의 깜박거리는 효과를 만들어 낸다. 이러한 순서는 유형 1의 고장으로 코드되는 고장 유형에 따른다. 빛(112)이 20초의 시간대 동안에 1초에 2번 ON 깜박거리면, 유형 2로서 코드된 고장을 표시한다. 이러한 순서는 빛(112)의 깜박거림의 개수에 의하여 표시되는 고 장의 유형으로 유형 3, 유형 4 등을 표시하도록 이루어진다. 특히 많은 시간동안 이러한 빛의 깜박거림의 설계는 논리회로(104)에 의하여 탐지되는 여러 고장의 형태를 기술자에게 시각적으로 전달하도록 사용된다. 본 발명이 빛(112) 깜박거림을 사용하여 고장코드를 전달하도록 하는 경우, 필요하다면 많은 수의 고장 코드를 전달하는 효과를 증가시키도록 많은 수의 빛을 사용하는 것은 본 발명의 범주내에 있다. 게다가, 다른 방법으로서, 디지털 전압계로써 조정될 수 있는 코드화된 전압 출력을 포함한 디폴트 코드를 제공하는 다른 방법이 또한 사용될 수 있다.
빛(112)을 사용하는 특정 고장 코드를 시각적으로 전달하는 것 외에, 논리 회로(104)는 시스템에 있을 수 있는 다른 인텔리전트 제어기에 전기펄스의 코드화된 순서를 출력한다. 이들 코드화된 펄스는 진단 시스템(100)에 의하여 탐지되는 고장의 유형을 나타낸다. 논리 회로(104)에 의하여 탐지될 수 있는 고장의 유형은 (이에 한정되는 것은 아니지만) 다음과 같은 사항을 포함한다:
1. 프로텍터 "시동".
2. 단상 모터의 보조 와인딩은 동력이 없거나 개방되거나, 또는 펄티 런 축전기(faulty run capacitor)를 갖추고 있다.
3. 단상 모터의 메인 와인딩은 동력이 없거나 또는 와인딩이 개방된다.
4. 메인 회로 차단기는 용접되어 닫혀진 접촉부를 갖추고 있다.
5. 3상 회로에서의 하나의 상이 빠져있다.
6. 3상 시스템에서 상 순서가 바뀐다.
7. 공급 전압이 매우 낮다.
8. 압축기 안쪽의 로우터가 멈춰진다.
9. 프로텍터는 시스템 냉동 회로 문제에 따라 시동되고 있다.
10. 모터 와인딩은 개방이거나 또는 내부 선 차단 프로텍터는 고장이다.
*도 3에 도시된 바와 같이, 상기 변동 때문에, 진단 시스템(100)은 프로텍터(54)의 상태를 인텔리전트 디바이스(116)에만 보낼 수 있다. 이러한 시동 주파수의 파라미터 선택에 있어서, 진단 정보를 갖춘 ON 시간 및 OFF 시간은 인텔리전트 디바이스(116)에서 생성될 수 있다. 인텔리전트 디바이스(116)는 압축기(10)와 관련된 압축기 제어기일 수 있거나, 복수의 압축기(10)를 모니터하는 시스템 제어기일 수 있거나, 멀리 위치된 디바이스일 수 있거나, 또는 하나 이상의 압축기 진단 시스템(100)을 모니터하도록 선택된 또다른 디바이스일 수 있다.
도 4는 단상 압축기와 연결된 진단 시스템(100)용 플로우차트이다. 디맨드 신호는 전류 감지 디바이스(102)로부터 전류 신호를 따라서 디바이스에 또는 접촉기(120)(도 2 및 도 3)로부터 논리 회로(104)에 제공된다. 시스템에 동력이 처음 공급될 때, 초기화 프로세스가 122에서 시작되고, 초기화에 성공하면 화살표(124)에 의하여 도시된 바와 같이 시스템은 126에 도시된 바와 같이 정상 OFF 상태로 진행한다. 정상 OFF 상태(126)일 때, 디맨드 신호가 시스템에 제공되면, 시스템은 화살표 128로 도시한 바와 같이 정상 운전 상태(130)로 이동한다. 디맨드가 충족되자마자, 시스템은 화살표 132로 도시한 바와 같이 정상 OFF 상태(126)로 복귀한다.
정상 OFF 상태(126)일 경우, 메인 와인딩에서의 전류 또는 보조 와인딩에서의 전류가 탐지되고 디맨드 신호가 없으면, 시스템은 화살표 134로 도시한 바와 같이 쇼트된 접촉기 상태(136)로 이동한다. 쇼트된 접촉기 상태(136)일 경우, 디맨드가 신호화되면, 시스템은 화살표 138로 도시한 바와 같이 정상 운전 상태(130)로 이동한다. 정상 운전 상태(130)는 디맨드가 만족될때까지 계속되며, 시스템이 화살표 132로 도시한 바와 같이 정상 OFF 상태(126)로 되돌아가고, 전류가 메인 또는 보조 와인딩에서 감지되는지의 여부에 따라 쇼트된 접촉기 상태(136)로 다시 이동할 수 있다.
정상 운전 상태(130)에서 작동하고 있는 동안에, 정상 OFF 상태(126)으로의 복귀이외에 세가지의 경로중 한 경로를 따를 수 있다. 첫째로, 시스템이 디맨드 및 메인 와인딩 전류를 감지하나 보조 와인딩 전류를 감지하지 않으면, 시스템은 화살표 140으로 도시한 바와 같이 개방 보조 회로 상태(142)로 이동한다. 여기서부터, 시스템은 메인 와인딩 전류 및 보조 와인딩 전류가 감지되지 않을 경우 화살표 146에 의하여 도시된 바와 같이 프로텍터 시동된 상태(144)로 이동한다. 둘째로, 시스템이 디맨드 및 보조 와인딩 전류를 감지하나 메인 와인딩 전류를 감지하지 않으면, 시스템은 화살표 148으로 도시한 바와 같이 개방 메인 회로 상태(150)로 이동한다. 여기에서, 시스템은 메인 와인딩 전류 및 보조 와인딩 전류가 감지되지 않을 경우 화살표 152에 의하여 도시된 프로텍터 시동된 상태(144)로 이동한다. 세째로, 시스템이 디맨드를 감지하고 보조 와인딩 전류 및 메인 와인딩 전류를 감지하지 않으면, 시스템은 화살표 154로 도시한 바와 같이 프로텍터 시동 상 태(144)로 이동한다.
프로텍터 시동 상태(144)에서 작동되는 동안에, 4가지 경로중 한 경로가 실행된다. 첫째로, 메인 와인딩 전류 또는 보조 와인딩 전류가 감지되고 디맨드가 만족되면, 시스템은 화살표 160으로 도시한 바와 같이 정상 운전 상태(130)로 이동한다. 둘째로, 프로텍터가 시동되면, 시스템의 평균 ON 시간의 이동 시간대(moving window average)는 12초보다 작게 되고, 시스템은 화살표 162로 도시한 바와 같이 다중 쇼트 운전(multiple short run) 상태(164)로 이동한다. 다중 쇼트 운전 상태로부터, 시스템은 화살표 166으로 도시한 바와 같이 프로텍터 시동 상태(144)로 돌아가게 된다. 세째로, 프로텍터가 시동되면, 시스템의 평균 ON 시간의 이동 시간대는 15분보다 더 크고, 시스템은 화살표 168로 도시한 바와 같이 다중 롱 운전(multiple long run) 상태(170)로 이동한다. 시스템은 화살표 172로 도시한 바와 같이 프로텍터 시동된 상태(144)로 되돌아 간다. 네째로, 프로텍터가 시동된 상태에서, 시동 시간이 4시간을 초과하면, 시스템은 화살표 174로 도시한 바와 같이 동력 손실 또는 프로텍터 결함 상태(176)로 이동한다. 만일 시스템이 동력 손실 상태이거나 또는 프로텍터 결함 상태(176)이고 그리고 메인 와인딩 전류 또는 보조 와인딩 전류가 감지되는 경우, 시스템은 화살표 178로 도시한 바와 같이 프로텍터 시동 상태(144)로 돌아 간다.
시스템이 도 4에서 도시한 바와 같이 여러 위치로 이동할때, 고장 상태가 감지되어 빛(112)의 깜박거림이 표시된다. 바람직한 실시예에 있어서, 프로텍터 시동 상태는 디맨드가 있으나 전류가 없기 때문에 154에서 감지되면, 빛(112)은 한번 만 깜박인다. 압축기(10)가 멈추거나 또는 지난 5번 시동 동안의 평균 ON 시간이 12초보다 작기 때문에 화살표 162로서 표시된 것과 같은 낮은 공급 전압 문제가 있으면, 빛(112)은 두번 깜박거린다. 모터 와인딩이 개방되면, OFF 시간이 4시간 보다 더 크기 때문에, 화살표 174로 표시된 바와 같이 프로텍터가 고장이거나 또는 접촉기가 고장이고, 빛(112)은 3번 깜박인다. 화살표 140에 의해 지시된 바와 같이 보조 와인딩이 개방되거나 또는 펄티 런 응축기가 있으면, 빛(112)은 네번 깜박인다. 메인 와인딩이 화살표 148로 나타난 바와 같이 개방되면, 빛(112)은 다섯번 깜박인다. 전류가 감지되나 디맨드가 없기 때문에 접촉기가 화살표 134로 나타난 바와 같이 용접되면, 빛(112)은 여섯번 깜박인다. 결국에는, 지난 다섯번 시동 동안의 평균 ON 시간이 15분보다 작기 때문에 화살표 168로 나타난 바와 같이 또다른 시스템 문제에 따른 프로텍터 시동이 반복되면, 빛(112)은 일곱번 깜박인다.
도 5는 3상 압축기와 연결되는 진단 시스템(100)용 플로우 차트를 나타낸다. 디맨드 신호는 전류 감지 디바이스(102)에서 전류 신호에 따라 접촉기(120)로부터 논리 회로(104)에 제공된다(도 2 및 도 3). 시스템에 동력이 처음 공급되는 경우, 초기화 프로세스가 122에서 실행되고, 초기화에 성공하면 화살표 124로 도시한 바와 같이 시스템은 126으로 도시한 정상 OFF 상태로 된다. 정상 OFF 상태(126)일 때, 디맨드 신호가 시스템에 제공되면, 시스템은 화살표 128로 도시한 바와 같이 정상 운전 상태(130)로 이동한다. 디맨드가 충족되자마자, 시스템은 화살표 132로 도시한 바와 같이 정상 OFF 상태(126)로 복귀한다.
정상 OFF 상태(126)일 경우, 3상 중 어느 한 상에서의 전류 또는 3상 중 두 번째에서의 전류가 탐지되고 디맨드 신호가 없으면 시스템이 화살표 234로 도시한 바와 같이 쇼트된 접촉기 상태(136)로 이동한다. 쇼트된 접촉기 상태(136)일 경우, 디맨드가 신호화되면, 시스템은 화살표 238로 도시한 바와 같이 정상 운전 상태(130)로 이동한다. 정상 운전 상태(130)는 디맨드가 만족될때까지 계속되며 여기서 시스템은 화살표 132로 도시한 바와 같이 정상 OFF 상태(126)로 되돌아가고, 메인 와인딩 또는 보조 와인딩에서 전류가 감지되는지의 여부에 따라 쇼트된 접촉기 상태(136)로 다시 이동한다.
정상 운전 상태(130)에서 작동되는 경우, 정상 OFF 상태(126)으로의 복귀외에 다른 세가지 경로중 한 경로가 따를 수 있다. 첫째로, 시스템이 디맨드를 감지하고 그리고 11 밀리초가 제 3 상 동력공급부의 제 1 과 제 2 상 사이에서 영 교차 시간차이 보다 작거나 또는 이러한 시간의 차이가 14 밀리초보다 작으면, 시스템은 화살표 240으로 도시한 바와 같이 상 순서 역전 상태(242, phase sequence reversed condition)로 이동한다. 여기에서, 시스템은 제 1 상 전류 또는 제 2 상 전류 양자가 감지되지 않을 경우 화살표 246으로 도시한 바와 같이 프로텍터 시동 상태(144)로 이동한다. 둘째로, 시스템이 디맨드를 감지하고 16 밀리초가 제 1 과 제 2 상 사이에서 영 교차 시간 차이보다 작거나 또는 시간 차이가 21 밀리초보다 작으면, 시스템은 화살표 248로 도시한 바와 같이 상 손실 상태(250, phase missing condition)로 이동한다. 여기에서, 시스템은 제 1 상 전류 및 제 2 상 전류 양자가 감지되지 않는 경우 화살표 252로 도시한 바와 같이 프로텍터 시동 상태(144)로 이동한다. 세째로, 시스템이 디맨드를 감지하고 제 1 상 전류 및 제 2 상 전류를 감지하지 않으면, 시스템은 화살표 254로 도시한 바와 같이 프로텍터 시동 상태(144)로 이동한다.
프로텍터 시동 상태(144)에서 작동하는 경우, 4가지 경로중 한 경로를 따라할 수 있다. 첫째로, 제 1 상 전류 또는 제 2 상 전류가 감지되고 디맨드가 만족되면, 시스템은 화살표 260으로 도시한 바와 같이 정상 운전 상태(130)로 이동한다. 둘째로, 프로텍터가 시동되면, 그리고 시스템의 ON 시간의 이동 시간대 평균이 12초 보다 작으면, 시스템은 화살표 162로 도시한 바와 같이 다중 쇼트 운전 상태(164)로 이동한다. 다중 쇼트 운전 상태로부터, 시스템은 화살표 166으로 도시한 바와 같이 프로텍터 시동 상태(144)로 돌아 간다. 셋째로, 프로텍터가 시동되는 경우, 그리고 시스템의 ON 시간의 이동 시간대 평균이 15분 보다 더 크면, 시스템은 화살표 168로 도시한 바와 같이 다중 롱 운전 상태(170)로 이동한다. 시스템은 화살표 172로 도시한 바와 같이 프로텍터 시동 상태(144)로 되돌아 간다. 네째로, 프로텍터가 시동되어, 시동 시간이 4시간을 초과하면, 시스템은 화살표 174로 도시한 바와 같이 동력 손실 또는 프로텍터 결함 상태(176)로 이동한다. 시스템이 동력 손실 또는 프로텍터 결함 상태(176)에 있는 경우 그리고 제 1 상 전류 또는 제 2 상 전류가 감지되면, 시스템은 화살표 278로 도시한 바와 같이 프로텍터 시동 상태(144)로 되돌아 간다.
시스템이 도 5에 도시한 여러 위치로 이동하는 경우, 빛(112)의 깜박거림은 고장 상태가 감지되어 나타난다. 바람직한 실시예에 있어서, 디맨드는 있으나 전류가 없기 때문에 프로텍터 시동 상태가 254에서 감지되면, 빛(112)은 한번 깜박인 다. 압축기(10)가 멈춰지거나 지난 다섯번 시동 동안의 평균 ON 시간이 12초보다 작으므로 화살표 162로 도시한 바와 같이 낮은 공급 전압 문제가 있으면, 빛(112)은 두번 깜박인다. 모터 와인딩이 개방되면, OFF 시간이 4시간보다 크기 때문에 화살표 174로 도시한 바와 같이 프로텍터가 고장이거나 또는 접촉기가 고장이고, 빛(112)이 세번 깜박인다. 전류가 감지되나 디맨드가 없기때문에 화살표 234로 도시한 바와 같이 접촉기가 용접되면, 빛(112)은 네번 깜박인다. 지난 다섯번 시동 동안의 평균 ON 시간이 15분 보다 작은 때문에 화살표 168로 도시한 바와 같이 또다른 시스템 문제에 따른 프로텍터 시동이 반복되면, 빛(112)은 다섯번 깜박인다. 영 교차 시간 차이가 11 및 14 밀리초 사이에 있기 때문에 화살표 240으로 도시한 바와 같이 동력 공급 상이 역전되면, 빛(112)은 여섯번 깜박인다. 결국, 영 교차 시간 차이가 16 및 21 밀리초 사이에 있기 때문에 화살표 248로 도시한 바와 같이 3상 동력 공급부에서 상이 없으면, 빛(112)은 일곱번 깜박인다.
상기 기술이 압축기(10)용 이동 시간대 평균을 모니터함으로써 설명되는 경우, 본 발명의 범주는 압축기(10)용 실제 시간 또는 순간 상태를 사용하는 논리 회로(104)를 갖추고 있다. 예를 들면, 화살표 162 또는 168을 보면, 이동 시간대 평균에서 보는 것보다, 논리 회로(104)는 압축기(10)용 이전 운전 시간에서 볼 수 있다.
도 6은 시스템 문제를 진단하는 경우 실행되는 플로우 차트를 나타낸다. 300 단계에서, 기술자는 LED를 302 단계에서 체크함으로써 문제가 있는 지를 판정한다. 녹색 LED(110)가 켜지면, 304에서의 표시는 압축기(10)가 정상적으로 작동 하고 문제가 다른 구성요소에 있음을 나타낸다. 노란 LED 빛(112)이 깜박거리면, 기술자는 306에서 깜박거림의 개수를 카운트한다. 빛(112)의 깜박거림의 개수에 기초하여 고장 유형의 판정이 308에서 만들어진다. 고장이 수정되고 시스템이 재순환되고 310에서 개시된다. 시스템은 압축기(10)에 임의 고장을 다시 나타내는 단계(300)로 복귀한다.
따라서, 진단 시스템(100)은 시스템에 문제가 있는 것과 같은 명확한 표시를 화면에 나타내 기술자에게 제공한다. 이때 기술자는 문제의 원인에 직접 대처할 수 있고 그리고 양호한 압축기의 교체가능성을 피할 수 있다.
도 7은 전형적인 냉동 시스템(320)을 도시한다. 냉동 시스템(320)은 압축기(10)를 포함하며, 이 압축기는 응축기(322)와 연통되고 이 응축기는 팽창 디바이스(324)와 연통되고 이 팽창 디바이스는 증발기(326)와 연결된다. 냉동 배관(328)은 도 7에 도시한 바와 같이 여러 구성요소와 연결된다.
도 8을 살펴보면, 접촉기(120)는 전류 감지 디바이스(102), 논리 회로(104), 녹색 LED 빛(110) 및 노란 빛(112)의 형태의 진단 시스템(100)을 통합하여 도시되어 있다. 접촉기(120)는 시스템 서모스탯(350)(도 2 및 도 3)와 같은 여러 시스템 제어로부터의 정보를 수신하도록 설계되고, 그룹 시스템 안정성(352)(도 2 및 도 3) 및/또는 시스템에 통합되고 3개 입력값에 기초한 다른 센서는 압축기(10)에 동력을 제공한다.
접촉기(120)는 파워-인 연결기(354)의 세트, 파워-아우트 연결기(356)의 세트, 접촉기 코일 연결기(358)의 세트, 빛(110, 112)을 포함한다. 접촉기(120)용 내부 개략도가 도 9에 도시된다. 동력 공급부(360)가 연결기(354)로부터 동력을 받고, 필요에 따라서 입력 동력을 변환하여 필요한 동력을 입력 회로(362), 프로세스 회로(364) 및 출력 회로(366)에 공급하여, 논리 회로(104)를 선택적으로 처리한다.
입력 회로(362)는 압축기(10)의 상태를 진단하도록 디맨드 신호 및 전류 감지 디바이스(102)로부터 입력값을 수신한다. 입력 회로(362)에 의하여 수신된 정보는 제공된 정보를 분석하는 처리 회로(364)를 향하며 압축기(10)를 작동하도록 출력 회로(366)에 정보를 제공하고 그리고/또는 LED 빛(110, 112)을 작동한다. 접촉기(120)으로의 논리 회로(104)의 통합은 선동력 및 디맨드 신호 양자가 이미 접촉기(120)에 제공되는 현상에 따라 시스템을 간단히 한다. 접촉기(120)내로 설치되는 진단 시스템(100)의 기능 및 작동은 하우징(106)에 대하여 상기 설명한 바와 같다.
도 10을 다시 참조하면, 몰드된 플러그(90)는 전류 감지 디바이스(102), 논리 회로(104) 및 빛(110, 112)의 형태로 진단 시스템(100)을 통합하여 도시되어 있다. 여러 응용에 있어서, 몰드된 플러그(90)로의 진단 시스템(100)의 통합은 여러 다른 장점을 제공한다. 진단 시스템(100)이 몰드된 플러그(90)에 설치되는 경우, 동력은 연결기(354)를 통하여 제공되고 입력 파워로부터 시스템을 진단하도록 제공되거나 또는 연결기(370)를 통하여 각각 제공될 수 있다. 게다가, 디맨드 신호는 플러그(90)에 제공됨이 틀림없고 그리고 이것은 연결기(372)를 통하게 된다. 몰드된 플러그(90)로 설치되는 진단 시스템(100)의 기능 및 작동은 하우징(106)에 대하 여 상기 설명한 바와 같다. 플러그(90)로부터의 통합은 연결부(374)를 통하여 이루어진다.
본 발명의 설명은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 여러 변경이 가능하다. 이러한 변경은 본 발명의 사상 및 범주로부터의 벗어나지 않는다.
도 1은 본 발명에 따라 단일 압축기 진단 시스템을 통합한 밀봉 스크롤 압축기의 수직 단면도,
도 2는 본 발명에 따라 압축기용 단상 모터에 대한 진단 시스템의 개략도,
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따라 압축기용 3상 모터에 대한 진단 시스템의 개략도,
도 4는 본 발명에 따라 압축기용 단상 모터에 대한 진단 시스템의 플로우차트,
도 5는 본 발명에 따라 압축기용 3상 모터에 대한 진단 시스템의 플로우차트,
도 6은 압축기 시스템을 진단하는 경우에 따른 플로우차트,
도 7은 본 발명에 따라 압축기 및 진단 시스템을 사용하는 전형적인 냉동 시스템의 개략도,
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따라 진단 시스템의 회로와 통합된 접촉기의 사시도,
도 9는 도 8에서 도시된 접촉기 회로를 도시하는 개략도, 및
도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따라 진단 시스템 회로를 도시하는 압축기 플러그의 개략도.

Claims (5)

  1. 압축기;
    상기 압축기에 동력을 공급하기 위하여 상기 압축기에 연결된 전기 모터;
    상기 전기 모터와 전기적으로 접속된 전기 플러그; 및
    상기 전기 플러그에 통합된 논리 회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서, 모터 프로텍터를 더 포함하며, 상기 논리 회로는 상기 모터 프로텍터의 상태를 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 압축기 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서, 적어도 하나의 전류 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전류 센서는 상기 전기 플러그에 통합되는 것을 특징으로 하는 압축기 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 논리 회로는 상기 압축기 어셈블리와 관련된 문제점을 진단할 수 있는 진단 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 어셈블리.
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