KR20080078472A - 압축기의 보호장치 및 보호방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 보호장치 및 보호방법에 관한 것으로, 케이스의 내부에 설치되는 광원과, 상기 광원에서 방출되는 빛을 반사하는 반사경과, 상기 반사경에서 반사되는 빛의 파장 변화를 계산하는 연산유닛을 구비하여 상기 케이스 내부에 존재하는 냉동기유와 냉매 혼합물의 굴절률을 검출하는 검출부 및 상기 검출부에서 검출한 굴절률에 따라 모터부의 회전을 제어하는 제어부를 포함하며, 압축기 내의 냉동기유의 높이와 기구부로 공급되는 냉동기유의 점도를 측정함에 있어 외부 환경의 영향을 받지 않으며, 압축기의 수명을 연장하고 설치공간의 제약을 받지 않는 압축기의 보호장치 및 보호방법을 제공한다.

광원, 광섬유, 반사경, 혼합비, 점도, 굴절률

Description

압축기의 보호장치 및 보호방법 {PROTECTING APPARATUS AND METHOD FOR COMPRESSOR}

도 1은 일반적인 스크롤 압축기를 도시한 종단면도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스크롤 압축기의 보호장치를 도시한 단면도,

도 3은 도 2의 "A"부분을 확대한 단면도,

도 4는 도 2에 따른 보호장치의 연산유닛을 개략적으로 도시한 도면,

도 5는 도 2에 따른 스크롤 압축기에 사용되는 순수한 냉동기유 및 냉매의 굴절률과 냉동기유와 냉매의 혼합물의 굴절률을 온도에 따라 도시한 실험데이터,

도 6은 도 2에 따른 스크롤 압축기에 사용되는 냉동기유에 포함된 냉매의 질량분률에 따른 혼합물의 점도를 온도에 따라 도시한 실험데이터,

도 7은 도 2에 따른 보호장치를 구비한 압축기를 사용한 냉동사이클을 도시한 도면이다.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

1: 스크롤 압축기 2: 케이스

3: 고정 스크롤 4: 선회 스크롤

5: 메인 프레임 6: 서브 프레임

7: 고정자 8: 회전자

9: 회전축 11: 기포방지판

20: 응축기 30: 팽창밸브

40: 증발기 50: 검출부

51: 연산유닛 52: 광섬유

53: 반사경 54: 온도센서

60: 제어부 70: 히터

본 발명은 압축기의 보호장치 및 보호방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축기 내에 저장된 냉동기유의 유면이 한계치 이하로 내려가거나 기구부로 공급되는 냉동기유의 점도를 인지하여 압축기를 보호하는 압축기의 보호장치 및 보호방법에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기를 도시한 종단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 스크롤 압축기(1)는 케이스(2)의 상부에 위치하여 냉매 가스를 압축 및 토출하는 압축부가 메인 프레임(5)에 의해 지지된 상태로 위치되고, 상기 압축부의 하측인 가운데 부분에는 상기 압축부를 구동하기 위한 고정자(7) 및 회전자(8)로 이루어진 모터가 위치하며, 상기 모터의 하측에는 서브 프레임(6)이 위치한다.

상기 모터는 고정자(7)에 전류가 인가되어 유동 전기가 발생하면 내측의 회전자(8)가 회전 운동하도록 되어 있고, 상기 회전자(8)의 중심에는 회전축(9)이 압입되어, 상기 회전축(9)이 회전하면서 상기 압축부를 작동시키게 된다.

상기 압축부는 인벌루트 형상의 랩을 갖는 고정 스크롤(3)과, 상기 인벌루트 곡선과 180도의 위상차를 가진 인벌루트 형상의 랩을 갖는 선회 스크롤(4)이 상호 마주하도록 맞물려서 압축실을 형성하도록 이루어져 있다.

따라서, 상기 선회 스크롤(4)이 상기 고정 스크롤(3)에 대해 상기 회전축(9)의 구동력으로 선회 운동되면서 압축실의 체적을 감소시키는 압축 작용을 연속적으로 실시하게 된다.

즉, 상기 선회 스크롤(4)은 자전하지 않고 공전 운동만 하게 되고, 상기 선회 스크롤(4)과 대향해 있는 고정 스크롤(3)과의 상호 운동에 의하여 초승달 모양의 압축 공간을 점차 줄여 감으로써 냉매를 압축시키고 결국에는 토출구(3a)를 통하여 냉매를 토출시키게 되고 상기 케이스(2)에 형성된 토출파이프(2b)를 통해 스크롤 압축기(1) 외부로 토출된다.

한편, 상기 회전축(9)의 상단부에는 편심핀(9b)이 형성되며, 상기 편심핀(9b)은 상기 선회 스크롤(4)에 맞물리도록 연결된다.

또한, 상기 케이스(2)의 저부에는 마찰부위의 윤활과 냉각을 위한 오일이 저장되어 있으며 저유된 오일을 마찰부위로 공급하기 위한 급유로(9a)가 상기 회전축(9)의 내부에 관통형성되어 있다.

상기 서브프레임(6)의 상부에는 상기 케이스(2)에 저장된 오일 즉, 냉동기유 에서 발생된 기포가 압축부 쪽으로 전달되는 것을 방지하기 위한 기포방지판(11)이 형성되어 있다.

도면 중 미설명 부호인 "10"는 상기 선회스크롤(4)의 자전을 방지하는 올담링이고, "2a"는 흡입파이프이다.

상기한 바와 같은 스크롤 압축기를 보호하기 위해, 그 이상 유무를 판단하여 압축기를 보호하기 위한 방식이 안출되어 사용되고 있다. 이러한 방식에는 밀폐형 케이싱의 내부 온도 변화나 토출가스의 이상 고온 및 흡토출압력 등을 측정하여 그 설정된 값을 벗어나면 전원을 차단하여 압축기의 운전을 정지하는 방식, 윤활 및 냉각 역할을 하는 냉동기유와 관련된 보호수단으로는 냉동기유의 유면 높이를 측정하여 설정된 유면 보다 낮을 경우에 전원을 차단하는 방식이 있었다.

그러나, 상기와 같은 냉동기유 즉, 오일과 관련된 보호수단은 단순히 그 오일의 유면의 높이만을 측정하여 전원을 차단함에 따라 압축기가 구동되면서 오일로 많은 양의 냉매가 희석되어 오일의 농도가 떨어진 상태에서도 그 설정된 유면의 높이와 같거나 높을 경우에는 전원을 차단하지 못하는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 냉매와 냉동기유를 사용하는 증기압축식 냉동공조 사이클에서 압축기 내의 냉동기유 농도를 측정하는 방식으로 외부에서 투시창을 통해 압축기 또는 사이클 배관 내부로 레이저를 투시하는 방식이 사용되었다.

그러나, 이와 같은 레이저 변위센서를 이용하는 방식은 투시창의 오염, 압축기의 진동에 의해 그 측정치의 왜곡이 있으며 특히 냉매와 냉동기유의 혼합물에 냉매의 기포가 발생할 경우 측정이 불가능한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 외부 환경에 영향을 받지 않고 압축기 내에 저장된 냉동기유의 유면 높이와 기구부로 공급되는 냉동기유의 점도를 인지하여 압축기를 보호하는 보호장치 및 보호방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 압축기를 포함한 전제 냉동 사이클 내에 존재하는 냉매와 냉동기유의 혼합비를 인지하여 압축기의 운전 상태를 조절할 수 있는 압축기의 보호장치 및 보호방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 압축부 및 모터부가 장착되는 케이스에 설치되어 상기 케이스 내부에 존재하는 냉동기유와 냉매 혼합물의 굴절률을 검출하는 검출부; 및 상기 검출부에서 검출한 굴절률에 따라 상기 모터부의 회전을 제어하는 제어부;를 포함하는 압축기의 보호장치를 제공한다.

상기와 같이 냉매와 냉동기유 혼합물의 혼합비를 측정하기 위한 장치를 압축기 내에 설치함으로써, 압축기 외부의 오염 등 외부 환경의 영향에 관계없이 압축기를 보호할 수 있다.

여기서, 상기 검출부는 상기 케이스의 내부에 설치되는 광원과, 상기 광원에서 방출되는 빛을 반사하는 반사경과, 상기 반사경에서 반사되는 빛의 파장 변화를 계산하는 연산유닛을 포함하여 구성된다.

상기 광원의 끝단과 상기 반사경은 서로 이격 설치된 것을 특징으로 한다. 상기 광원의 끝단과 상기 반사경을 상호 이격 설치함으로써 그 이격된 사이에 냉동기유와 냉매의 혼합물이 존재하게 되므로 정확한 측정을 할 수 있다. 여기서, 이격된 사이는 냉매로부터 발생한 기포가 스며들지 않도록 충분히 작은 것이 효과적이다.

상기 검출부는 상기 케이스에 주입되는 냉동기유의 한계유면 높이와 동일한 높이에 설치된다. 냉동기유의 한계유면 높이에 설치해야 냉동기유의 량을 인지할 수 있다.

한편, 상기 케이스의 하부에 설치되며 상기 제어부의 신호에 의해 작동하는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이는 측정된 냉동기유의 점도가 한계치 보다 작으면 상기 히터를 작동하여 냉동기유의 점도를 높이기 위함이다.

상기 광원은 광섬유인 것을 특징으로 한다. 광원으로써 광섬유를 사용함으로서 설치공간의 제약을 받지 않고 압축기의 내부에 용이하게 설치할 수 있다.

상기 검출부는 상기 케이스에 연결되어 냉동사이클을 구성하는 응축기의 출구부 측에 설치될 수도 있다. 이와 같이 냉동사이클을 구성하는 응축기의 출구부 부근에 상기 검출부를 설치함으로써 압축기 내에 존재하는 냉동기유의 점도 및 냉매와의 혼합비 뿐만 아니라, 냉동사이클 내 냉동기유의 순환량을 측정하고 냉동사이클 전체를 보호할 수도 있다.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은 반사경과 광섬유를 이용하여 상기 반사경과 상기 광섬유 사이에 존재하는 냉동기유와 냉매 혼합물의 굴절률을 측정하는 단계; 및 상기 굴절률 측정 단계에서 측정된 굴절률을 기준치와 비교하여 모터부의 회전을 제어하는 제어단계;를 포함하는 압축기의 보호방법을 제공한다.

여기서, 상기 굴절률을 측정하는 단계는 냉동기유와 냉매의 혼합물의 온도를 측정하여 냉동기유와 냉매의 혼합비 및 점도를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 혼합비 및 점도를 계산하는 단계에서 계산된 냉동기유의 점도가 한계치 보다 작으면 히터를 이용하여 냉동기유의 점도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

이러한 발명의 목적과 특징은 다음의 상세한 설명에 의하여 더욱 명백해질 것이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 구성 및 작용에 관하여 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

또한, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스크롤 압축기의 보호장치를 도시한 단면도, 도 3은 도 2의 "A"부분을 확대한 단면도, 도 4는 도 2에 따른 보호장치의 연산유닛을 개략적으로 도시한 도면, 도 5는 도 2에 따른 스크롤 압축기에 사용되는 순수한 냉동기유 및 냉매의 굴절률과 냉동기유와 냉매의 혼합물의 굴절률을 온도에 따라 도시한 실험데이터, 도 6은 도 2에 따른 스크롤 압축기에 사용되는 냉동기유에 포함된 냉매의 질량분률에 따른 혼합물의 점도를 온도에 따라 도시한 실험데이 터, 도 7은 도 2에 따른 보호장치를 구비한 압축기를 사용한 냉동사이클을 도시한 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 스크롤 압축기는, 상기 보호장치를 제외한 구성이 일반적인 스크롤 압축기와 동일하므로, 이하에서는 압축기의 보호장치 및 보호방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스크롤 압축기(1)의 보호장치는, 압축부 및 모터부가 장착되는 케이스(2)에 설치되어 상기 케이스(2) 내부에 존재하는 냉동기유와 냉매 혼합물의 굴절률을 검출하는 검출부(50) 및 상기 검출부(50)에서 검출한 혼합물의 굴절률에 따라 상기 모터부의 회전을 제어하는 제어부(60)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 압축부는 상기 고정스크롤(3) 및 상기 선회스크롤(4)을 포함하여 구성되고, 상기 모터부는 상기 고정자(7), 상기 회전자(8) 및 상기 회전축(9)을 포함하여 구성된다.

상기 검출부(50)는 상기 케이스(2)의 하부에 설치되며, 상기 케이스(2)의 저부에 저장된 냉동기유의 한계유면(H)과 동일한 높이에 설치되는 것이 효과적이다.

상기 검출부(50)에서 검출한 굴절률을 근거로 하여 압축기의 운전을 제어하기 위한 제어부(60)가 상기 검출부(50)와 연결되도록 상기 케이스(2)의 외부에 설치된다. 상기 제어부(60)는 상기 검출부(50)에서 검출된 굴절률을 근거로 상기 모터부의 회전을 제어한다.

또한, 상기 케이스(2)의 최하부에는 히터(70)가 설치되며, 상기 히터(70)는 상기 케이스(2)의 하부에 저장되는 냉동기유에 잠길 수 있도록 설치된다. 상기 히터(70)는 외부에 설치된 전원(미도시)에 연결되며, 상기 제어부(60)에서 전달된 신호에 의해 작동된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 검출부(50)는 상기 케이스(2)의 내부에 설치되는 광원(52)과, 상기 광원(52)에서 방출되는 빛을 반사하는 반사경(53)과, 상기 반사경(53)에서 반사되는 빛의 파장 변화를 계산하는 연산유닛(51)을 포함하여 구성된다.

상기 연산유닛(51)은 상기 케이스(2)의 외면에 부착되거나 상기 케이스(2)의 내면에 부착되도록 설치될 수도 있다. 상기 연산유닛(51)에는 상기 케이스(2)의 내부에 설치된 상기 광원(52)이 연결되며, 상기 광원(52)으로는 광섬유를 사용한다.

상기 광섬유(52)는 중심부(52a)에는 굴절률이 높은 유리를 사용하고 바깥 부분(52b)은 굴절률이 낮은 유리를 사용하여, 중심부(52a) 유리를 통과하는 빛이 전반사가 일어나도록 한 광학적 섬유이다.

또한, 광섬유로 된 상기 광원(52)의 일단과 마주 보도록 반사경(53)이 설치된다. 이 때, 상기 광원(52)의 일단과 상기 반사경(53)은 서로 이격되도록 설치된다. 왜냐하면, 광원(52)과 반사경(53) 사이에 이격된 공간 내지 틈이 있어야 이 공간 내지 틈 사이에 냉동기유와 냉매의 혼합물이 존재할 수 있기 때문이다.

상기 반사경(53)과 상기 광원(52)의 아래에는 온도센서(54)가 설치되어 있으며, 상기 온도센서(54)는 상기 반사경(53)과 상기 광원(52)과 최대한 인접한 곳 또는 부착되어 설치되는 것이 바람직하다. 온도센서(54)로는 열전대를 사용한다. 열 전대는 열적 전기적으로 접촉하는 상이한 두 개의 물질로 구성된 온도 센서이다. 온도의 변화에 따라서 두 물질의 접촉부에서 전위의 차가 발생하는 제벡효과(Seebeck effect)를 이용하여 온도를 감지한다.

상기와 같이 구성된 압축기의 보호장치의 작동원리 및 보호방법은 다음과 같다.

상기 보호장치는 상기 케이스(2)의 내부에 존재하는 냉동기유의 유면 높이와 기구부로 공급되는 냉동기유의 점도를 측정한다. 상기 보호장치를 이용하여 냉동기유에 혼합되어 희석되는 냉매와 냉동기유 혼합물의 굴절률과 온도를 측정함으로써 냉동기유의 점도를 측정하게 된다. 냉동사이클 내부에는 액상의 냉매가 존재하게 되고 이 액상의 냉매가 냉동기유에 희석되어 혼합상태로 존재하게 된다.

여기서, 냉동기유와 냉매 혼합물의 굴절률 측정방법은 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.

도 4에는 상기 연산유닛(51)의 개략적인 구성이 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 연산유닛(51)은, 상기 광원(52)에서 방출된 빛을 반사경(53)에서 반사하게 되고, 이 반사된 빛을 받아들이는 렌즈(51a)와, 상기 렌즈(51a)에 의해 증폭된 빛을 분석하는 백색광 상호상관기(white light cross correlator, 51b)와, 상기 상호상관기(51b)의 후측에 설치된 씨씨디 어레이(CCD array, 51c)를 포함하여 구성된다. 상기 렌즈(51a)는 볼록렌즈를 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 연산유닛(51)은 반사경(53)으로부터 반사된 빛을 렌즈(51a)에서 확대하여 상호상관기(51b)로 보내고 이를 통과한 빛은 씨씨디 어레 이(51c)로 보내진다. 상기 씨씨디 어레이(51c)는 Charged Coupled Device의 약자로 센서에 노출된 이미지를 전기적인 형태로 바꾸어 전송(저장)하는 역할을 담당하는 반도체 기억소자이다.

상기 렌즈(51a)를 통과한 빛을 씨씨디 어레이(51c)의 각 센서가 인지하게 된다. 이와 같이 씨씨디 어레이(51c)에서 인지한 빛을 이용하여 냉동기유의 농도 및 점도의 측정원리는 다음과 같다.

굴절률은 밀도와 편극분자(분자의 전기적 성질)의 함수로, 냉매와 냉동기유에 대해 온도의 함수로 표시할 수 있으며, 그 혼합물의 굴절률의 경우는 순수한 물질의 체적비에 의해 결정된다.

냉동기유와 냉매 혼합물의 온도와 순수한 냉동기유 및 냉매 각각의 굴절률과 밀도를 알고 있다면, 다음의 수학식1 및 수학식2로부터 냉동기유와 냉매 혼합물의 혼합비를 계산할 수 있다.

우선 순수한 냉동기유와 냉매의 굴절률 및 밀도를 각각 측정한다. 여기서, 순수한 냉동기유의 굴절률을 n_oil 이라 하고 냉매의 굴절률은 n_ref 라고 하며, 양자의 체적분률은 β라고 한다. 혼합물의 굴절률을 n_mix 라고 하면, 혼합물의 굴절률은 다음의 수학식1에 의해 구할 수 있다.

n_mix =βn_ref + (1-β)n_oil

또한, 상기 체적분률(β)은 하기의 수학식2에 의해 구해진다.

β = (m_ref / ρ_ref)/{(m_ref / ρ_ref) + (m_oil / ρ_oil)}

여기서, m_oil, ρ_oil는 각각 순수한 냉동기유의 질량분률 및 밀도이며, m_{ref ,} ρ_ref 는 각각 순수한 냉매의 질량분률 및 밀도이다.

동일한 원리로 압축기 내에 저장된 냉동기유의 농도와 냉동사이클 내의 냉동기유 순환량(냉매가 액상으로 존재하는 영역에서)을 측정하는 것도 가능하다.

압축기 내에 저장된 냉동기유가 한계 유면(H) 아래로 내려갈 경우, 기체상태 냉매의 굴절률은 1.0 부근이 되므로 냉동기유와 냉매의 혼합물이 존재하는 경우와 구별할 수 있다.

냉동기유의 유면 높이는 상기 케이스(2)의 내부에 설치된 상기 광원(52) 및 상기 반사경(53)에 의해서 측정된다. 한계유면(H)까지 채워진 냉동기유와 냉매의 혼합물의 굴절률을 측정하여 이를 기준치으로 설정하고 냉동기유가 한계유면(H) 아래로 내려갈 때 혼합물의 굴절률을 측정한 후, 이 측정값과 기준치를 비교하여 냉동기유의 유면높이를 계산하게 된다.

도 5는 순수한 냉동기유(PVE; Poly Vinyl Ether, 폴리비닐에테르)와 냉매(R410A)의 온도에 따른 굴절률 및 이들의 혼합물의 온도에 따른 굴절률을 나타낸 실험데이터이다. 이 때, 냉동기유와 냉매의 혼합비는 1:5이다.

혼합물의 온도와 순수한 냉동기유와 냉매의 굴절률 및 밀도를 각각 알고 있다면 도 5의 실험데이터를 참조하여 냉동기유와 냉매의 혼합률을 알아낼 수 있다.

도 6은 냉동기유(PVE)에 포함된 냉매(R410A)의 질량분률에 따른 혼합물의 점도를 나타낸 그래프로서, 냉매(R410A)와 냉동기유(PVE)의 혼합비율과 온도를 알고 있는 경우 이 그래프로부터 냉동기유의 점도를 알아낼 수 있다.

도 6에는 냉매(R410A)의 질량분률이 0%, 10%, 20%인 경우에 대해서 냉동기유(PVE)의 점도가 나타나 있다.

도 6에서와 같이 냉동기유로 폴리비닐에테르(PVE)를 사용하고 냉매로서 R410A를 사용하는 경우 뿐만 아니라, 다른 냉동기유와 냉매를 사용한 조합에서도 혼합비와 온도에 따른 점도는 알려져 있다.

한편, 냉동기유와 액냉매 혼합물의 온도는 상기 온도센서(54)에서 측정하게 된다. 상기 온도센서(54)로는 열전대를 사용한다.

이러한 과정에서 운전시 사용되는 냉동기유의 변화되는 굴절률과 온도가 상기 연산유닛(51)으로 입력되면 그 입력값과 기준치를 비교하여, 입력값이 기준치 보다 작은 경우에는 상기 제어부(60)에서 전원을 차단하여 상기 스크롤압축기(1)의 운전을 정지시키게 된다. 아울러, 상기 제어부(60)에서는 냉동기유의 점도를 높이기 위해서 상기 히터(70)를 작동하게 되고, 상기 히터(70)에서 발생된 열에 의해 냉동기유의 점도가 높아지게 된다.

한편, 상기 과정에서 측정된 값이 기준치 보다 크면 냉동기유의 회수 및 냉동기유의 토출량을 저감하기 위해, 상기 제어부(60)는 압축기의 구동 속도를 낮추게 된다.

또한, 스크롤 압축기의 보호방법은, 상기 반사경(53)과 상기 광원(52) 즉, 광섬유를 이용하여 상기 반사경(53)과 상기 광섬유(52) 사이에 존재하는 냉동기유와 냉매 혼합물의 굴절률을 측정하는 단계; 및 상기 굴절률 측정 단계에서 측정된 굴절률을 기준치와 비교하여 모터부의 회전을 제어하는 제어단계;를 포함한다.

여기서, 상기 굴절률 측정 단계는, 냉동기유와 냉매의 혼합물의 온도를 측정하여 냉동기유와 냉매의 혼합비 및 점도를 계산하는 단계를 더 포함하며, 상기 혼합비 및 점도를 계산하는 단계에서 계산된 냉동기유의 점도가 한계치 보다 작으면 상기 히터(70)를 이용하여 냉동기유의 점도를 조절한다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 보호장치는 냉동사이클 내에서 냉매가 액상으로 존재하는 응축기의 출구부에도 장착될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 냉매와 냉동기유를 사용하는 냉동사이클은 압축기(1)와, 상기 압축기(1)에서 토출된 고온고압의 냉매를 액냉매로 만드는 응축기(20)와, 상기 응축기(20)에서 발생된 액냉매의 압력을 낮추기 위한 팽창밸브(30)와, 차가운 공기를 생성하는 증발기(40)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 냉동사이클에서 압축기 내의 냉동기유 농도와 압축기로부터 냉동기유 토출에 의해 냉동사이클에 존재하는 냉동기유 순환율(OCR: Oil Circulation Rate)을 측정관리해야 하는데, 상기 응축기(20)의 출구부(B)에 상기에서 언급한 보호장치를 장착함으로써, 냉동사이클 내의 냉동기유 순환량을 측정하고 그 순환량이 한계치 이상일 때 냉동기유 회수 및 냉동기유 순환량 저감을 위해 압축기의 구동속도를 조절할 수 있다.

냉동사이클에서 보호장치를 상기 응축기(20)의 출구부(B)에 장착하는 이유 는, 상기 응축기(20)의 출구부(B)에서 냉매가 액상으로 존재하고 이러한 액상의 냉매가 냉동사이클 내를 순환하는 냉동기유에 혼합될 수 있기 때문이다.

지금까지 스크롤압축기의 보호장치 및 보호방법에 대해서 설명하였으나, 상기한 보호장치 및 방법은 반드시 스크롤 압축기에만 적용되는 것은 아니며, 냉매와 냉동기유를 사용하는 냉동사이클을 구성하며 압축기 특정 부분에 윤활과 냉각, 실링을 위한 냉동기유가 존재하고 냉동기유 저장부로부터 압축부 및 기구부로 급유를 할 수 있는 급유시스템이 구비된 압축기라면 어느 압축기라도 적용할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 광섬유로 된 광원 및 이와 이격 설치된 반사경을 구비한 검출부를 압축기의 내부에 형성함으로써, 압축기 내에 저장된 냉동기유의 유면 높이와 기구부로 공급되는 냉동기유의 점도를 측정함에 있어, 압축기의 외부 환경의 영향을 받지 않으며 압축기의 수명을 연장하고 설치공간의 제약을 받지 않는 압축기의 보호장치 및 보호방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 압축기 뿐만 아니라 압축기를 포함한 전체 냉동사이클에 존재하는 냉동기유 순환률을 측정 관리함으로써 전체 냉동사이클의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

1. 압축부 및 모터부가 장착되는 케이스에 설치되어 상기 케이스 내부에 존재하는 냉동기유와 냉매 혼합물의 굴절률을 검출하는 검출부; 및

   상기 검출부에서 검출한 굴절률에 따라 상기 모터부의 회전을 제어하는 제어부;를 포함하는 압축기의 보호장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 검출부는, 상기 케이스의 내부에 설치되는 광원과, 상기 광원에서 방출되는 빛을 반사하는 반사경과, 상기 반사경에서 반사되는 빛의 파장 변화를 계산하는 연산유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 보호장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 광원의 끝단과 상기 반사경은 서로 이격 설치된 것을 특징으로 하는 압축기의 보호장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 검출부는, 상기 케이스에 주입되는 냉동기유의 한계유면 높이에 설치되는 것을 특징으로 하는 압축기의 보호장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 케이스의 하부에 설치되며 상기 제어부의 신호에 의해 작동하는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 보호장치.
6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 광원은 광섬유인 것을 특징으로 하는 압축기의 보호장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 검출부는, 상기 케이스에 연결되어 냉동사이클을 구성하는 응축기의 출구부에 설치된 것을 특징으로 하는 압축기의 보호장치.
8. 반사경과 광섬유를 이용하여 상기 반사경과 상기 광섬유 사이에 존재하는 냉동기유와 냉매 혼합물의 굴절률을 측정하는 단계; 및

   상기 굴절률 측정 단계에서 측정된 굴절률을 기준치와 비교하여 모터부의 회전을 제어하는 제어단계;를 포함하는 압축기의 보호방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 굴절률 측정 단계는, 냉동기유와 냉매의 혼합물의 온도를 측정하여 냉동기유와 냉매의 혼합비 및 점도를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 보호방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 혼합비 및 점도를 계산하는 단계에서 계산된 냉동기유의 점도가 한계치 보다 작으면 히터를 이용하여 냉동기유의 점도를 조절하는 것을 특징으로 하는 압축기의 보호방법.

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