KR20080067263A

KR20080067263A - 밀폐형 압축기의 유면 측정 장치

Info

Publication number: KR20080067263A
Application number: KR1020070004555A
Authority: KR
Inventors: 장기태; 김명균; 유병길; 이병철; 최세헌; 황선웅; 정철수
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-01-15
Filing date: 2007-01-15
Publication date: 2008-07-18
Also published as: KR100853686B1

Abstract

본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 유면 측정 장치 및 그 방법은, 상기 케이싱의 내부에 그 내부공간의 온도를 검출하는 센서와 오일의 온도를 검출하는 센서를 설치하고, 그 양쪽 센서의 사이에 유면의 변화를 검출하는 센서를 설치함으로써, 상기 유면의 변화가 내부공간의 온도에 근접하는지 또는 오일의 온도에 근접하는지에 따라 현재의 오일량이 적정한지를 판단하도록 하여 오일량을 실시간으로 점검할 수 있고 그 점검된 오일량에 따라 압축기의 운전을 제어하도록 하여 압축기의 파손이나 성능저하를 미연에 방지할 수 있다.

Description

밀폐형 압축기의 유면 측정 장치 및 그 방법{OIL MEASUREMENT DEVICE FOR HERMETIC COMPRESSOR AND METHOD FOR THEREOF}

도 1은 본 발명 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 2는 도 1에 따른 유면 측정 장치를 보인 개략도,

도 3은 도 1에 따른 유면 측정 방법을 보인 블록도,

도 4는 도 1에 따른 유면 측정 장치에 대한 다른 실시예를 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 케이싱 31 : 고정스크롤

32 : 선회스크롤 40 : 오일량검출유닛

41 : 제1 기준센서 42 : 제2 기준센서

43 : 평균센서 T1 : 제1 기준값

T2 : 제2 기준값 Tm : 평균값

OH : 유면높이

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 특히 밀폐형 압축기의 유면 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 기체에 기계적 에너지를 가해 기체의 역학적 에너지를 증가시킨 후 압력으로 바꾸어 고압기체를 얻는 것으로, 주로 냉장고나 에어컨 같은 냉동사이클을 가지는 가전제품에 사용되고 있다.

상기 압축기는 밀폐된 케이싱의 내부공간에 구동력을 발생하는 전동기구부와 그 전동기구부의 구동력을 전달받아 기체를 압축하는 밀폐형 압축기가 주로 알려져 있다. 상기 밀폐형 압축기는 기체의 압축방식에 따라 왕복동식, 로터리식, 스크롤식, 베인식 등으로 구분할 수 있다.

상기 밀폐형 압축기의 케이싱에는 상기 전동기구부와 압축기구부를 윤활하거나 또는 냉각하도록 일정량의 오일이 채워져 있고, 이 오일의 일부는 상기 압축기구부에 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 상기 밀폐형 압축기가 악조건에서 구동되면서 손상될 수 있으므로 항상 케이싱의 내부에 적정량의 오일이 유지될 수 있도록 관리되어져야 한다.

그러나, 종래의 밀폐형 압축기에 있어서는, 상기 케이싱의 일측에 가시화창이 설치되어 그 가시화창을 통해 육안으로 상기 케이싱 내부의 오일량을 검출할 수 있도록 하는 것이었으나, 이는 상기 케이싱 내부의 오일량을 실시간으로 점검하기가 난해할 뿐만 아니라 상기 가시화창의 강도가 약하여 압축기의 작동시 위험할 수도 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 밀폐형 압축기가 가지는 문제점을 해결한 것으로, 상기 케이싱의 내부공간에 채워진 오일의 유면을 자동으로 실시간 점검할 수 있고, 그 오일의 잔류량에 따라 압축기의 운전을 제어할 수 있는 밀폐형 압축기의 유면 측정 장치 및 그 방법을 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 밀폐된 내부공간에 전동기구부와 압축기구부가 설치되고 그 전동기구부와 압축기구부에 공급되도록 오일이 채워지는 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 설치되어 온도변화에 따라 상기 오일의 잔류량을 측정하는 오일량검출유닛;을 포함한 밀폐형 압축기의 유면 측정 장치가 제공된다.

또, 압축기 케이싱의 내부온도를 검출하는 단계; 상기 압축기 케이싱의 내부온도를 비교하여 유면의 높이를 판단하는 단계; 및 상기 유면의 높이에 따라 전동기구부의 동작을 제어하는 단계;로 진행되는 밀폐형 압축기의 유면 측정 방법이 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 유면 측정 장치 및 그 방법을 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 유면 측정 장치를 적용한 스크롤 압축기의 일례를 보인 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 스크롤 압축기는, 그 내부에 밀폐공간이 형성되는 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10)의 내부에 설치되어 구동력을 발생하는 전 동기구부(20)와, 상기 전동기구부(20)에 결합되어 상기 케이싱(10)의 내부공간에서 냉매를 압축하는 압축기구부(30)와, 상기 케이싱(10)에 설치되어 그 케이싱(10)의 내부공간에 잔류되는 오일의 유면을 측정하는 오일량검출유닛(40)을 포함한다.

상기 케이싱(10)은 그 내부공간이 고저압분리판(11)에 의해 저압부인 흡입공간(12)과 고압부인 토출공간(13)으로 구분되고, 상기 케이싱(10)의 흡입공간(12)에는 냉매를 흡입하는 흡입관(14)이 설치되며, 상기 케이싱(10)의 토출공간(13)에는 토출관(15)이 설치된다.

상기 전동기구부(20)는 케이싱(10)의 내주면에 고정 설치되는 고정자(21)와, 상기 고정자(21)의 안쪽에 회전 가능하게 배치되는 회전자(22)와, 상기 회전자(22)의 중심에 결합되어 회전력을 압축기구부(30)에 전달하는 구동축(23)으로 이루어진다. 상기 구동축(23)에는 축방향으로 오일유로(23a)가 관통되고, 그 오일유로(23a)의 하단에는 상기 케이싱(10)의 오일을 펌핑하도록 오일펌프(24)가 설치된다.

상기 압축기구부(30)는 인벌류트 형상의 고정랩(31a)이 구비되어 메인프레임(16)에 설치되는 고정스크롤(31)과, 상기 고정스크롤(31)의 고정랩(31a)에 맞물려 압축실(P)을 형성하도록 인벌류트 형상의 선회랩(32a)이 구비되어 상기 메인프레임(16)에 얹히는 선회스크롤(32)과, 상기 메인프레임(16)과 선회스크롤(32) 사이에 개재되어 그 선회스크롤(32)의 자전을 방지하는 올담링(33)으로 이루어진다.

상기 오일량검출유닛(40)은 도 2에서와 같이, 상기 케이싱(10)의 내부공간에 상하방향으로 높이차를 두고 설치되어 상기 케이싱(10)의 내부온도와 오일의 온도를 각각 검출하는 제1 기준값 온도센서(이하, 제1 기준센서)(41) 및 제2 기준값 온 도센서(이하, 제2 기준센서)(42)와, 상기 제1 기준센서(41)와 제2 기준센서(42) 사이에 상하방향으로 높이차를 두고 설치되어 온도변화의 평균값을 검출하는 하나 이상의 평균값 온도센서(이하, 평균센서)(43)와, 상기 기준센서(41)(42)와 평균센서(43)의 검출값을 통해 유면높이(OH)를 판단하는 제어부(도 1에 도시)(45)로 이루어진다.

상기 제1 기준센서(41)는 항상 회수된 오일에 접촉되지 않는 케이싱(10)의 내부공간 온도를 검출하도록 통상적인 유면의 높이 보다 훨씬 높게 배치되고, 상기 제2 기준센서(42)는 항상 회수된 오일에 잠겨 그 오일의 온도를 검출하도록 통상적인 유면의 높이 보다 훨씬 낮게 배치되며, 상기 평균센서(43)는 그 일부가 유면보다 높게 배치되는 반면 그 일부는 유면보다 낮게 배치될 수 있다.

상기 제1 기준센서(41)와 제2 기준센서(42)는 센서연결부(44)를 통해 상기 제어부(45)에 독립적으로 연결되고, 상기 평균센서(43)는 상기 센서연결부(44)를 통해 상기 제어부(45)에 병렬 연결될 수 있다. 또, 상기 기준센서(41)(42)와 평균센서(43)는 서모커플(Thermocouple) 또는 백금저항온도센서 또는 서미스터(Thermistor) 중에서 어느 하나로 이루어질 수 있다.

또, 상기 평균센서(43)는 복수 개 뿐만 아니라 단수개를 설치할 수도 있다

상기 제어부(45)는 상기 기준센서(41)(42)와 평균센서(43)의 검출값에 따라 상기 전동기구부(20)의 온/오프를 제어할 수 있도록 그 전동기구부(20)의 고정자(21)에 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.

도면중 미설명 부호인 17은 서브프레임이다.

상기와 같은 본 발명의 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 전동기구부(20)에 전원이 인가되어 상기 구동축(23)이 회전을 하면, 그 구동축에 결합된 상기 선회스크롤(32)이 올담링(33)에 의해 메인프레임(16)의 상면에서 편심 거리만큼 선회운동을 하면서 상기 고정랩(31a)과 선회랩(32a)의 사이에 초생달 모양의 압축실이 형성되고, 이 압축실은 상기 선회스크롤(32)의 선회궤적을 따라 중심을 향해 연속으로 이동하면서 체적이 점점 작아져 냉매가 연속으로 압축되면서 상기 토출공간(13)으로 토출된다.

여기서, 상기 구동축(23)의 하단에 구비된 오일펌프(24)가 상기 케이싱(10)의 하반부에 채워진 오일을 펌핑하게 되고, 이 오일은 상기 구동축(23)의 오일유로(23a)를 통해 흡상되어 비산되면서 일부는 회수되고 일부는 냉매와 혼합되어 냉동사이클로 유출된다. 이 유출된 오일은 상기 냉동사이클을 순환하여 다시 상기 케이싱(10)의 내부공간으로 회수된다.

이때, 상기 오일량검출유닛(40)에서는 상기 케이싱(10)의 내부공간에 잔류하는 오일의 유면을 실시간으로 검출하면서 적정한 오일량을 유지하는지를 점검하게 되고, 만약 상기 케이싱(10)의 내부공간에 잔류하는 오일이 기준값 이하일 경우에는 전동기구부(20)를 정지시켜 압축기구부(30) 등의 파손을 방지하게 된다.

상기와 같은 오일량검출과정을 보다 상세히 살펴보면 도 3과 같다.

예컨대, 상기 제1 기준센서(41)가 상기 케이싱(10)의 내부온도(T1)를 검출하는 동시에 상기 제2 기준센서(42)는 상기 케이싱(10)의 내부공간에 회수된 오일의 온도(T2)를 검출한다.(S1)

다음, 상기 제1 기준센서(41)와 제2 기준센서(42) 사이에 높이차를 두고 배치된 복수의 평균센서(43)들이 실시간으로 현재의 온도를 검출하여 평균값(Tm)을 산출한다.(S2)

다음, 이 평균값(Tm)이 상기 제1 기준센서(41)에서 검출된 제1 기준값(즉, 케이싱의 내부온도)(T1)에 가까운지 또는 상기 제2 기준센서(42)에서 검출된 제2 기준값(즉, 오일의 온도)(T2)에 가까운지를 비교하여 상기 평균센서(43)에서 산출된 평균값(Tm)이 제1 기준값(T1)에 가까워지면 현재의 유면이 낮아진다고 판단하는 반면 상기 평균값(Tm)이 제2 기준값(T2)에 가까워지면 유면이 높아진다고 판단하게 된다.(S3)

다음, 상기 평균센서(43)에서 산출된 평균값(Tm)이 제1 기준값(T1)이나 제2 기준값(T2)에 일치하는 경우에는 오일량이 심각하게 적어졌거나 과도하게 많아졌다고 판단하여 상기 제어부(45)에서 운전정지 명령을 내려 압축기를 정지시키게 된다.(S4)

하지만, 경우에 따라서는 상기 제어부(45)에 설정값을 변경하여 상기 평균값이 일정범위에서 제1 기준값(T1)이나 제2 기준값(T2)에 근접하는 경우에도 압축기를 정지시킬 수 있도록 할 수도 있다.

한편, 상기 오일량검출유닛(40)은 도 4에서와 같이, 상기 케이싱(10)의 내부에 설치되어 상기 케이싱(10)의 내부온도를 검출하는 한 개의 기준센서(41)와, 상기 기준센서(41)의 하측에 설치되어 온도변화를 검출하는 하나 이상의 평균센서(43)와, 상기 기준센서(41)와 평균센서(43)의 검출값을 통해 유면높이(OH)를 판 단하는 제어부(45)로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 기준센서(41)는 통상적인 오일의 유면 높이보다 훨씬 높게 배치되고, 상기 평균센서(43)는 허용되는 오일의 최소량 유면 높이에서 기준센서(41) 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 평균센서(43)가 한 개인 경우에는 오일의 최소량 유면 높이에 배치되는 것이 오일부족을 방지할 수 있어 바람직하다.

이에 대한 작용 효과는 전술한 일실시예와 대동소이하므로 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 전술한 일실시예에서는 평균값(Tm)을 제1 기준값(T1)과 제2 기준값(T2)에 비교를 하는 반면 본 실시예는 상기 평균값(Tm)을 한 개의 기준값(T1)과만 비교를 하게 되는 점에서 차이가 있다.

참고로, 전술한 실시예들은 스크롤 압축기를 예로들어 살펴보았으나, 로터리 압축기나 왕복동식 압축기 등에도 동일하게 적용할 수 있다.

Claims

밀폐된 내부공간에 전동기구부와 압축기구부가 설치되고 그 전동기구부와 압축기구부에 공급되도록 오일이 채워지는 케이싱;

상기 케이싱의 내부에 설치되어 온도변화에 따라 상기 오일의 잔류량을 측정하는 오일량검출유닛;을 포함한 밀폐형 압축기의 유면 측정 장치.
제1항에 있어서,

상기 오일량검출유닛은 케이싱의 내부에 설치되어 상기 케이싱의 내부온도를 검출하는 기준값 온도센서와, 상기 기준값 온도센서의 일측에 하나 이상이 설치되어 온도변화를 검출하는 평균값 온도센서와, 상기 기준값 온도센서와 평균값 온도센서의 검출값을 통해 유면높이를 판단하는 제어부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 유면 측정 장치.
제1항에 있어서,

상기 오일량검출유닛은 케이싱의 내부에 높이차를 두고 복수 개가 설치되어 상기 케이싱의 내부온도와 오일의 온도를 각각 검출하는 기준값 온도센서와, 상기 기준값 온도센서의 사이에 높이차를 두고 하나 이상이 설치되어 온도변화를 검출하는 평균값 온도센서와, 상기 기준값 온도센서와 평균값 온도센서의 검출값을 통해 유면높이를 판단하는 제어부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 유 면 측정 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 평균값 온도센서가 복수 개인 경우에는 그 복수의 평균값 온도센서를 상기 제어부에 병렬 연결하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 유면 측정 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 기준값 온도센서와 평균값 온도센서는 서모커플(Thermocouple) 또는 백금저항온도센서 또는 서미스터(Thermistor) 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 유면 측정 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 제어부는 전동기구부에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 유면 측정 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 기준값 온도센서와 평균값 온도센서는 한 개의 센서연결부에 함께 연결되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 유면 측정 장치.
압축기 케이싱의 내부온도를 검출하는 단계;

상기 압축기 케이싱의 내부온도를 비교하여 유면의 높이를 판단하는 단계; 및

상기 유면의 높이에 따라 전동기구부의 동작을 제어하는 단계;로 진행되는 밀폐형 압축기의 유면 측정 방법.
제8항에 있어서,

상기 압축기 케이싱의 내부온도를 검출하는 단계에서는,

상기 압축기 케이싱의 내부공간 온도(T1)와 상기 압축기 케이싱에 채워진 오일의 온도(T2), 그리고 상기 압축기 케이싱의 내부온도(T1)와 오일온도(T2) 사이의 평균온도(Tm)를 동시에 검출하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 유면 측정 방법.
제8항에 있어서,

상기 유면의 높이를 판단하는 단계에서는,

상기 평균온도(Tm)가 내부온도(T1)로 가까워지면 유면이 낮아진다고 판단하는 반면, 상기 평균온도(Tm)가 오일온도(T2)에 가까워지면 유면이 높아진다고 판단하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 유면 측정 방법.
제8항에 있어서,

상기 전동기구부의 동작을 제어하는 단계에서는,

상기 평균온도(Tm)가 내부온도(T1) 또는 오일온도(T2)에 일치하는 동시에 상기 전동기구부가 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 유면 측정 방법.