KR20210093663A - Compressor and Chiller including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 압축기 및 이를 포함하는 냉동기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 갭센서가 측정한 변위 정보 또는 모터 베어링 전류 신호를 신호처리하여 기어 물림 주파수에서 분석하고, 기어의 이상 진동 발생 여부를 판단하여, 압축기의 기어 박스의 고장 여부를 정확하게 감시할 수 있는 압축기 및 이를 포함하는 냉동기에 관한 것이다.The present invention relates to a compressor and a refrigerator including the same, and more particularly, by processing the displacement information or motor bearing current signal measured by the gap sensor, analyzing the signal at the gear meshing frequency, and determining whether abnormal vibration of the gear occurs , It relates to a compressor capable of accurately monitoring the failure of the gearbox of the compressor, and a refrigerator including the same.
일반적으로, 칠러는 냉매를 이용하여 냉수와 냉각수의 열교환을 수행하는 장치로서, 칠러를 순환하는 냉매와 냉수 수요처와 칠러의 사이를 순환하는 냉수간에 열교환이 이루어져 냉수를 냉각시키는 것을 특징으로 한다. 이러한 칠러는 대규모의 공기 조화 등의 목적으로 사용되므로, 장치의 안정적인 동작 및 높은 신뢰성이 요구된다.In general, a chiller is a device for performing heat exchange between cold water and cooling water using a refrigerant, and heat exchange is performed between a refrigerant circulating in a chiller and cold water circulating between a cold water demander and a chiller to cool the cold water. Since such a chiller is used for purposes such as large-scale air conditioning, stable operation and high reliability of the device are required.
종래의 칠러 시스템의 구조를 설명하면 다음과 같다.The structure of the conventional chiller system will be described as follows.
도 1을 참조하면, 종래의 칠러 시스템(1)의 주요 구성은, 압축기(10), 응축기(20), 팽창기구(30), 증발기(40) 및 제어기(50)로 이루어진다. 또한 종래의 칠러 시스템(1)은 냉매 유로(A)를 포함하며, 부하(60)가 연결된다.Referring to FIG. 1 , the main configuration of a conventional chiller system 1 includes a
압축기(10)는, 공기나 냉매 가스 등의 기체를 압축하기 위한 기기로써, 냉매를 압축하여 응축기(20)로 제공하도록 형성된다. 압축기(10)는 냉매를 압축하는 임펠러, 임펠러에 연결된 회전축 및 회전축을 회전시키는 모터를 포함한다.The
응축기(20)는, 압축기(10)로부터 토출되어 응축기(20)를 통과하는 고온 고압의 냉매와 냉각수를 열교환시켜 냉매를 냉각하도록 형성된다.The
팽창기구(30)는, 액상 냉매를 증발기(40)로 보내고, 고압의 냉매는 팽창 밸브를 통과하면서 저온 저압으로 변화하도록 형성된다.The
증발기(40)는, 냉매가 증발하면서 부하(50)로 공급되는 냉수를 냉각시키도록 형성된다.The
냉매 유로(A)는, 압축기(10)에서 압축된 냉매가 압축기(10)로부터 응축기(20)까지 유동하는 유로, 응축기(20)에서 응축된 냉매가 응축기(20)로부터 팽창기구(30)까지 유동하는 유로, 팽창기구(30)에서 팽창된 냉매가 팽창기구(30)로부터 증발기(40)까지 유동하는 유로 및 증발기(40)에서 증발된 냉매가 증발기(40)로부터 압축기(10)까지 유동하는 유로로 이루어진다.The refrigerant passage A is a passage in which the refrigerant compressed in the
종래의 칠러 시스템(1)은, 칠러의 비정상 상태 여부를 판단하기 위하여, 부하(50)와 연결되는 증발기(40)의 냉수 입구와 출구 각각에 온도 센서(41, 42)를 구비하고, 냉수 입구에 유량계(43)를 구비한다.The conventional chiller system 1 is provided with
온도 센서(41, 42)는 각각 냉수 입구와 출구에서의 온도를 감지하여 제어기(50)로 전송하고, 유량계(43)는 증발기(40)와 부하(50)를 순환하는 유량을 검출하여 제어기(50)로 전송한다.The
제어기(50)는 감지된 온도와 검출된 유량 정보를 수신하고, 이에 기초하여 현재 칠러(1)에 인가되는 부하량을 산출한다. 제어기(50)는 산출된 부하량으로부터 팽창기구(30)의 팽창밸브(미도시)의 정상 개도량 범위를 산출한다.The
제어기(50)는 팽창기구(30)의 팽창밸브로부터 현재 개도량 정보를 수신하여, 산출된 정상 개도량 범위와 비교하고, 수신한 현재 개도량 정보가 산출된 정상 개도량 범위 밖에 있는 경우, 칠러(1)가 비정상 상태에 있는 것으로 판단한다.The
그러나, 종래의 칠러 시스템(1)은 냉매 사이클이나 냉각수 사이클의 이상 여부만을 판단할 수 있을 뿐, 칠러(1)를 구성하는 압축기(10)의 기어, 임펠러 등과 같은 장치의 구조적인 고장에 대해서는 판단할 수 없다는 문제점이 있다.However, the conventional chiller system 1 can only determine whether there is an abnormality in the refrigerant cycle or the coolant cycle, and the structural failure of devices such as gears and impellers of the
또한, 압축기의 기어, 임펠러 등과 같은 장치의 구조적인 고장을 모니터링하기 위해서는, 진동 센서, 변위 센서와 같은 다양한 종류의 센서들을 압축기의 각 부위에 적용해야 하므로, 제조 비용이 상승한다는 문제점이 있다. In addition, in order to monitor a structural failure of a device such as a gear and an impeller of a compressor, various types of sensors such as a vibration sensor and a displacement sensor must be applied to each part of the compressor, thereby increasing the manufacturing cost.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 갭센서가 측정한 변위 정보 또는 모터 베어링 전류 신호를 신호처리하여 기어 물림 주파수에서 분석하고, 기어의 이상 진동 발생 여부를 판단하여, 압축기의 기어 박스의 고장 여부를 정확하게 감시하도록 하는데 목적이 있다.In order to solve the above problem, the present invention processes the displacement information or the motor bearing current signal measured by the gap sensor, analyzes it at the gear meshing frequency, determines whether abnormal vibration of the gear occurs, and malfunctions the gearbox of the compressor. The purpose is to accurately monitor whether
또한, 본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 종래의 압축기에 포함되는 갭센서 또는 모터 베어링을 이용하여 기어의 이상 진동 발생 여부를 판단하여, 압축기나 칠러의 제조 비용을 상승시키지 않는데 목적이 있다.In addition, the present invention, in order to solve the above problems, by using a gap sensor or motor bearing included in the conventional compressor to determine whether abnormal vibration of the gear occurs, the purpose is not to increase the manufacturing cost of the compressor or chiller there is.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description.
본 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기는, 모터, 모터와 결합되어 회전하는 제1 회전축, 제1 회전축에 형성되는 제1 기어, 적어도 하나 이상의 임펠러와 결합되어 회전하는 제2 회전축, 제2 회전축에 형성되며 제1 기어와 맞물리는 제2 기어 및 제1 기어와 제2 기어의 기어 물림 주파수를 계산하고, 계산된 기어 물림 주파수에서 제1 기어와 제2 기어의 이상 진동 발생 여부를 판단하며, 이상 진동이 발생한 것으로 판단되면 알람을 출력하도록 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.Compressor according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a motor, a first rotating shaft that rotates in combination with a motor, a first gear formed on the first rotating shaft, a first rotating in combination with at least one impeller 2 rotation shaft, the second gear formed on the second rotation shaft and meshed with the first gear, and the gear meshing frequencies of the first gear and the second gear are calculated, and abnormal vibration of the first gear and the second gear at the calculated gear meshing frequency It may include a controller that determines whether an occurrence occurs, and controls to output an alarm when it is determined that abnormal vibration has occurred.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기에서, 제어기는 모터에 교류 전원을 출력하는 인버터로부터 모터의 회전 속도 정보를 수신하고, 모터의 회전 속도, 제1 기어의 잇수, 제2 기어의 잇수를 이용하여 기어 물림 주파수를 계산할 수 있다.On the other hand, in the compressor according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the controller receives the rotation speed information of the motor from the inverter that outputs AC power to the motor, the rotation speed of the motor, the number of teeth of the first gear, The gear meshing frequency may be calculated using the number of teeth of the second gear.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기는, 제1 회전축과의 거리를 감지하는 갭센서를 더 포함하고, 제어기는 갭센서가 측정한 변위 정보에 기초하여 이상 진동 발생 여부를 판단할 수 있다.On the other hand, the compressor according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, further comprising a gap sensor for detecting a distance to the first rotation shaft, the controller generates abnormal vibration based on the displacement information measured by the gap sensor can determine whether
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기는, 제1 회전축이 축의 수직 방향으로 진동하는 것을 제한하는 적어도 하나 이상의 모터 베어링을 더 포함하고, 제어기는 모터 베어링의 전류 신호에 기초하여 이상 진동 발생 여부를 판단할 수 있다.On the other hand, the compressor according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, further comprising at least one or more motor bearings limiting the vibration of the first rotating shaft in the vertical direction of the axis, the controller is the current signal of the motor bearing It can be determined whether abnormal vibration has occurred based on the.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기에서, 제어기는 모터가 회전할 때 갭센서가 측정한 변위 정보 또는 모터 베어링의 전류 신호를 획득하여 주파수 성분으로 변환하고, 기어 물림 주파수에서의 변환된 변위 정보 또는 변환된 전류 신호를 기설정된 기준 값과 비교하고, 기설정된 기준 값보다 일정 이상 크거나 작은 경우 이상 진동이 발생한 것으로 판단할 수 있다.On the other hand, in the compressor according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the controller obtains the displacement information measured by the gap sensor or the current signal of the motor bearing when the motor rotates and converts it into a frequency component, and gear mesh The converted displacement information or the converted current signal in frequency may be compared with a preset reference value, and when it is greater or less than the preset reference value, it may be determined that abnormal vibration has occurred.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기에서, 제어기는 모터가 정상 동작 상태일 때 획득한 변위 정보 또는 전류 신호를 주파수 성분으로 변환하고, 기어 물림 주파수에서의 변환된 변위 정보 또는 변환된 전류 신호를 기준 값으로 설정할 수 있다.On the other hand, in the compressor according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the controller converts the displacement information or current signal obtained when the motor is in a normal operating state into a frequency component, and the converted displacement at the gear meshing frequency Information or a converted current signal can be set as a reference value.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기에서, 제어기는 모터가 정상 동작 상태일 때 변위 정보 또는 전류 신호를 복수 회 획득하고 평균화하여 기준 값을 설정할 수 있다.On the other hand, in the compressor according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the controller may set the reference value by acquiring and averaging the displacement information or the current signal a plurality of times when the motor is in a normal operating state.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기는, 디스플레이를 더 포함하고, 제어기는 기어 물림 주파수에서의 변환된 변위 정보 또는 변환된 전류 신호가 기준 값 보다 제1 값 이상 크거나 작은 경우, 디스플레이에 주의 알람을 표시하도록 제어할 수 있다.On the other hand, the compressor according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, further comprising a display, the controller, the converted displacement information or the converted current signal at the gear meshing frequency is greater than the reference value by a first value or more or small, it can be controlled to show a caution alarm on the display.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기에서, 제어기는 기어 물림 주파수에서의 변환된 변위 정보 또는 변환된 전류 신호가 기준 값 보다 제2 값 이상 크거나 작은 경우, 디스플레이에 경고 알람을 표시하도록 제어하고 압축기의 동작을 정지시키며, 제2 값은 제1 값보다 더 큰 값일 수 있다.On the other hand, in the compressor according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, when the converted displacement information or the converted current signal at the gear meshing frequency is larger or smaller than the reference value by a second value or more, the Control to display a warning alarm and stop the operation of the compressor, the second value may be greater than the first value.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기에서, 제어기는 압축기의 동작을 정지시키면, 기억 박스 검사 안내 정보를 디스플레이에 표시하도록 제어하고, 기어 박스 검사 결과가 정상이거나, 기준 값을 설정한 후 일정 시간 이상 경과한 경우, 기준 값을 갱신하여 재설정할 수 있다.On the other hand, in the compressor according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, when the controller stops the operation of the compressor, the storage box inspection guide information is controlled to be displayed on the display, and the gearbox inspection result is normal, or the standard If more than a certain time has elapsed after setting the value, the reference value can be updated and reset.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동기는, 응축기, 증발기 및 압축기를 포함하고, 압축기는, 모터, 모터와 결합되어 회전하는 제1 회전축, 제1 회전축에 형성되는 제1 기어, 적어도 하나 이상의 임펠러와 결합되어 회전하는 제2 회전축, 제2 회전축에 형성되며 제1 기어와 맞물리는 제2 기어, 및 제1 기어 및 제2 기어의 기어 물림 주파수를 계산하고, 계산된 기어 물림 주파수에서 제1 기어 또는 제2 기어의 이상 진동 발생 여부를 판단하며, 이상 진동이 발생한 것으로 판단되면 알람을 출력하도록 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.On the other hand, the refrigerator according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a condenser, an evaporator and a compressor, and the compressor is a motor, a first rotating shaft coupled with the motor to rotate, and a first formed on the first rotating shaft 1 gear, a second rotation shaft coupled to at least one impeller to rotate, a second gear formed on the second rotation shaft and meshed with the first gear, and the gear meshing frequencies of the first gear and the second gear are calculated, It may include a controller that determines whether abnormal vibration occurs in the first gear or the second gear at the gear meshing frequency, and controls to output an alarm when it is determined that the abnormal vibration occurs.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention, there are the following effects.
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 및 이를 포함하는 냉동기는, 갭센서가 측정한 변위 정보 또는 모터 베어링 전류 신호를 신호처리하여 기어 물림 주파수에서 분석하고, 기어의 이상 진동 발생 여부를 판단하여, 압축기의 기어 박스의 고장 여부를 정확하게 감시할 수 있는 효과가 있다.A compressor and a refrigerator including the same according to an embodiment of the present invention signal-process the displacement information or motor bearing current signal measured by the gap sensor, analyze it at the gear meshing frequency, determine whether abnormal vibration of the gear occurs, It has the effect of accurately monitoring the failure of the gearbox of
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 및 이를 포함하는 냉동기는, 종래의 압축기에 포함되는 갭센서 또는 모터 베어링을 이용하여 기어의 이상 진동 발생 여부를 판단하여, 압축기나 칠러의 제조 비용을 상승시키지 않는 효과가 있다.In addition, the compressor and the refrigerator including the same according to an embodiment of the present invention determine whether abnormal vibration of the gear occurs using a gap sensor or motor bearing included in a conventional compressor, thereby increasing the manufacturing cost of the compressor or chiller. It has no effect.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the description of the claims.
도 1은 종래의 일반적인 칠러 및 이에 포함되는 압축기의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동기를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어기의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 도 3의 압축기의 기어 물림 주파수 계산에 참조되는 기어 연결 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기에서 측정값을 주파수 성분으로 변환하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기에서 주파수 영역의 기준값을 변경하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 이상 진동 발생 여부 판단 방법을 나타내는 순서도이다.1 is a view showing the structure of a conventional general chiller and a compressor included therein.
2 is a view showing a refrigerator according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a structure of a compressor according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a configuration of a controller according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a gear connection structure referenced in calculating a gear meshing frequency of the compressor of FIG. 3 .
6 is a view for explaining conversion of a measured value into a frequency component in the compressor according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram for explaining changing a reference value of a frequency domain in the compressor according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a method for determining whether abnormal vibration occurs in a compressor according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.Regardless of the reference numerals, the same or similar components are assigned the same reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. The suffixes "module" and "part" for the components used in the following description are given or mixed in consideration of only the ease of writing the specification, and do not have a meaning or role distinct from each other by themselves. Accordingly, the terms “module” and “unit” may be used interchangeably.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, in describing the embodiments disclosed in the present specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in the present specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical spirit disclosed herein is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and scope of the present invention , should be understood to include equivalents or substitutes.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including an ordinal number, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element is present in the middle.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제 크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.In the drawings, the thickness or size of each component is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. In addition, the size and area of each component do not fully reflect the actual size or area.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기(100)를 포함하는 냉동기(2)를 도시한 도면이다.2 is a view showing a refrigerator 2 including a
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기(100)는 냉동기의 일부로써 기능할 뿐만 아니라 공기조화기에도 포함될 수 있으며 기체 상태의 물질을 압축하는 기기라면 어디에든 포함될 수 있을 것이다.On the other hand, the
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동기(2)는, 냉매를 압축하도록 형성된 압축기(100), 압축기(100)에서 압축된 냉매와 냉각수를 열교환시켜 냉매를 응축시키는 응축기(200), 응축기(200)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기(300), 팽창기(300)에서 팽창된 냉매와 냉수를 열교환시켜 냉매의 증발과 함께 냉수를 냉각하도록 형성된 증발기(400)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the refrigerator 2 according to an embodiment of the present invention includes a
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동기(2)는, 응축기(200)에서 냉매와 열교환된 냉각수를 냉각하도록 형성되는 냉각수 유닛(600), 증발기(400)에서 냉각된 냉수와 공조 공간의 공기를 열교환 시켜 공조 공간의 공기를 냉각하는 공기조화 유닛(500) 및 압축기의 동작을 제어하는 제어기(700)를 더 포함할 수 있다. On the other hand, in the refrigerator 2 according to an embodiment of the present invention, the cooling
응축기(200)는 압축기(100)에서 압축된 고압의 냉매를 냉각수 유닛(600)에서 유입되는 냉각수와 열교환하는 장소를 제공할 수 있다. 압축된 고압의 냉매는 냉각수와의 열교환을 통해 응축된다. The
응축기(200)는 쉘-튜브 타입의 열교환기로 구성될 수 있다. 구체적으로, 압축기(100)에서 압축된 고압의 냉매는 응축기 연결유로(160)를 통해 응축기(200) 내부 공간에 해당하는 응축공간(230)으로 유입된다. 또한, 응축공간(230) 내부에는 냉각수 유닛(600)으로부터 유입되는 냉각수가 흐를 수 있는 냉각수 유로(210)를 포함할 수 있다. The
냉각수 유로(210)는 냉각수 유닛(600)으로부터 냉각수가 유입되는 냉각수 유입유로(211)와 냉각수 유닛(600)으로 냉각수가 배출되는 냉각수 토출유로(212)로 구성될 수 있다. 냉각수 유입유로(211)로 유입된 냉각수는 응축공간(230) 내부에서 냉매와 열교환을 한 후, 응축기(200) 내부 일단 또는 외부에 구비된 냉각수 연결유로(240)를 지나 냉각수 토출유로(212)로 유입된다. The cooling
냉각수 유닛(600)과 응축기(200)는 냉각수 튜브(220)를 매개로 하여 연결될 수 있다. 냉각수 튜브(220)는 냉각수 유닛(600)과 응축기(200) 사이에 냉각수가 흐르는 통로가 될 수 있다. 또한, 냉각수 튜브(220)는, 냉각수가 외부로 새어나가지 않도록 고무 등의 재질로 구성될 수 있다. The cooling
냉각수 튜브(220)는 냉각수 유입유로(211)와 연결되는 냉각수 유입튜브(221) 및 냉각수 토출유로(212)와 연결되는 냉각수 토출튜브(222)로 구성될 수 있다. The cooling
냉각수의 흐름을 전체적으로 살펴보면, 냉각수 유닛(600)에서 공기 또는 액체와 열교환을 마친 냉각수는 냉각수 유입튜브(221)를 통해 응축기(200) 내부로 유입된다. 응축기(200) 내부로 유입된 냉각수는 응축기(200) 내부에 구비된 냉각수 유입유로(211), 냉각수 연결유로(240), 냉각수 토출유로(212)를 차례로 지나면서 응축기(200) 내부로 유입된 냉매와 열교환을 한 후, 다시 냉각수 토출튜브(222)를 지나 냉각수 유닛(600)으로 유입된다.Looking at the flow of the cooling water as a whole, the cooling water after heat exchange with air or liquid in the
한편, 냉각수 유닛(600)은, 응축기(200)에서 열교환을 통해 냉매의 열을 흡수한 냉각수를 공냉시킬 수 있다. 냉각수 유닛(600)은, 본체부(630), 냉각수 토출튜브(222)를 통해 열을 흡수한 냉각수가 유입되는 입구인 냉각수 유입관(610), 및 냉각수 유닛(600) 내부에서 냉각된 후 냉각수가 배출되는 출구인 냉각수 토출관(620)으로 구성될 수 있다.Meanwhile, the cooling
냉각수 유닛(600)은 본체부(630) 내부로 유입된 냉각수를 냉각시키기 위해 공기를 이용할 수 있다. 구체적으로 본체부(630)는 공기의 흐름을 발생시키는 팬을 구비할 수 있고, 공기가 토출되는 공기 토출구(631)와 본체부(630) 내부로 공기를 유입되는 입구에 해당하는 공기 흡입구(632)를 포함할 수 있다. The cooling
열교환을 마치고 공기 토출구(631)에서 토출되는 공기는 난방에 이용될 수 있다. 응축기(200)에서 열교환을 마친 냉매는 응축되어 응축공간(230) 하부에 고이게 된다. 고인 냉매는 응축공간(230) 내부에 구비된 냉매박스(250)로 유입된 후 팽창기(300)로 흘러간다. After the heat exchange, the air discharged from the
냉매박스(250)는 냉매 유입구(251)를 포함할 수 있다. 냉매 유입구(251)로 유입된 냉매는 팽창기구 연결유로(260)를 통해 토출된다. 팽창기구 연결유로(260)는 팽창기구 연결유로 유입구(261)를 포함할 수 있으며, 팽창기구 연결유로 유입구(261)는 냉매박스(250)의 하부에 위치할 수 있다. The
증발기(400)는 팽창기(300)에서 팽창된 냉매와 냉수 사이에 열교환이 일어나는 증발공간(430)을 포함할 수 있다. 팽창기구 연결유로(260)에서 팽창기(300)를 통과한 냉매는 증발기 연결유로(360)를 통해 증발기(400) 내부에 구비된 냉매 분사장치(450)로 유동하며, 냉매 분사장치(450)에 구비된 냉매 분사홀(451)을 통해 증발기(400) 내부로 골고루 퍼지게 된다. The
또한, 증발기(400) 내부에는 증발기(400) 내부로 냉수가 유입되는 냉수 유입유로(411)와 증발기(400) 외부로 냉수가 토출되는 냉수 토출유로(412)를 포함하는 냉수유로(410)가 구비될 수 있다. In addition, in the
냉수는 증발기(400) 외부에 구비된 공기조화 유닛(500)과 연통된 냉수튜브(420)를 통해 유입되거나 토출된다. 냉수튜브(420)는 공기조화 유닛(500) 내부의 냉수가 증발기(400)로 향하는 통로인 냉수 유입튜브(421)와 증발기(400)에서 열교환을 마친 냉수가 공기조화 유닛(500)으로 향하는 통로인 냉수 토출튜브(422)로 구성될 수 있다. 즉, 냉수 유입튜브(421)는 냉수 유입유로(411)와 연통되고 냉수 토출튜브(422)는 냉수 토출유로(412)와 연통된다. The cold water is introduced or discharged through the
냉수의 흐름을 살펴보면, 냉수는, 공기조화 유닛(500), 냉수 유입튜브(421), 냉수 유입유로(411)를 거쳐 증발기(400)의 내부 일단 또는 증발기(400)의 외부에 구비된 냉수 연결유로(440)를 통과한 후, 냉수 토출유로(412), 냉수 토출튜브(422)를 거쳐 공기조화 유닛(500)으로 다시 유입된다. Looking at the flow of cold water, the cold water passes through the
공기조화 유닛(500)은 증발기(400)에서 냉각된 냉수와 공조 공간의 공기를 열교환시킬 수 있다. 증발기(400)에서 냉각된 냉수는 공기조화 유닛(500) 내에서 공기의 열을 흡수하여 실내 냉방을 가능하게 한다. 공기조화 유닛(500)은 냉수 유입튜브(421)와 연통되는 냉수 토출관(520)과 냉수 토출튜브(422)와 연통되는 냉수 유입관(510)을 포함할 수 있다. 증발기(400)에서 열교환을 마친 냉매는 압축기 연결유로(460)를 통해 압축기(100)로 다시 유입된다. The
냉매의 흐름을 살펴보면, 압축기 연결유로(460)를 통해 압축기(100) 내부로 유입된 냉매는, 임펠러(110, 120)의 작용으로 원주 방면으로 압축된 후, 응축기 연결유로(160)로 토출된다. 압축기 연결유로(460)는 임펠러(110, 120)의 회전 방향과 수직인 방향으로 냉매가 유입될 수 있도록 압축기(100)와 연결될 수 있다.Looking at the flow of the refrigerant, the refrigerant introduced into the
제어기(700)는 모터의 회전 속도를 수신하여 기어 물림 주파수를 계산하고, 갭센서(150)로부터 변위 정보를 수신하고, 모터 베어링(141)의 전류 신호를 수신하여 수신된 정보를 주파수 성분으로 변환할 수 있다. 제어기(700)는 주파수 영역에서 기어 물림 주파수를 중심으로 기어의 이상 진동 발생 여부를 판단할 수 있다.The
또한, 제어기(700)는 이상 진동이 발생하는 것으로 판단하면, 알람을 디스플레이에 표시하도록 제어하고, 냉동기(2)의 동작이 정지하도록 압축기(100) 또는 냉동기(2)를 제어할 수 있다.In addition, when it is determined that abnormal vibration occurs, the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기(100)의 구조를 도시한 도면이다.3 is a view showing the structure of the
도 2 및 도 3을 참조하면, 압축기(100)는, 냉매를 축 방향으로 흡입하여 원심 방향으로 압축하는 하나 이상의 임펠러(110, 120), 모터 하우징 내에 수용되어 회전하는 모터(131), 모터(131)가 결합되어 회전하는 제1 회전축(132), 제1 회전축(132)을 공중에서 회전 가능하도록 지지하는 적어도 하나 이상의 모터 베어링(141)과 모터 베어링(141)을 지지하는 베어링 하우징(미도시)을 포함하는 베어링부, 제1 회전축(132)과의 거리를 감지하는 적어도 하나 이상의 갭센서(150)를 포함할 수 있다. 2 and 3, the
또한, 압축기(100)는, 적어도 하나 이상의 임펠러(110, 120)와 결합되어 회전하는 제2 회전축(135), 제2 회전축(135)을 공중에서 회전 가능하도록 지지하는 적어도 하나 이상의 임펠러 베어링(142)을 포함할 수 있다.In addition, the
한편, 압축기(100)는, 제2 회전축(135)이 축방향으로 진동하는 것을 제한하는 트러스트 베어링(미도시)을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the
임펠러(110, 120)는 1단 또는 2단으로 이루어질 수 있고, 다수 개의 단으로 이루어질 수도 있다. 임펠러(110, 120)는 제2 회전축(135)에 연결되어 제2 회전축(135)에 의해 회전을 하며, 축 방향으로 유입된 냉매를 원심방향으로 회전에 의해 압축을 함으로써 냉매를 고압으로 만들 수 있다.The
모터(131)는 스테이터(134) 및 로터(133)를 포함할 수 있고, 제1 회전축(132)을 회전시킬 수 있다. 로터(133)는 제1 회전축(132)의 외둘레에 배치될 수 있고, 제1 회전축(132)과 함께 회전될 수 있다. 스테이터(134)는 로터(133)의 외둘레를 둘러싸도록 모터 하우징 내부에 배치될 수 있다. 모터(131)는 제1 회전축(132)과 별도의 회전축을 가지고 벨트(미도시)에 의해 회전력을 제1 회전축(132)으로 전달하는 구조를 가질 수도 있다. The
제1 회전축(132)은 모터(131)와 연결될 수 있다. 제1 회전축(132)과 제2 회전축(135)은 도 3의 좌우 방향으로 연장된다. 이하, 제1 회전축(132) 및 제2 회전축(135)의 축 방향은 좌우 방향을 의미한다.The
제1 회전축(132)에는 제1 기어(136)가 형성되거나 연결될 수 있고, 제1 회전축(132)의 회전에 따라 제1 기어(136)가 회전할 수 있다. 제2 회전축(135)에는 제2 기어(137)가 형성되거나 연결될 수 있고, 제2 회전축(135)의 회전에 따라 제2 기어(137)가 회전할 수 있다. 제1 기어(136)는 제2 기어(137)와 맞물리도록 위치할 수 있다. 따라서 제1 기어(136) 또는 제2 기어(137)가 회전하면, 제2 기어(137) 또는 제1 기어(136)가 함께 회전할 수 있다.A
모터(131)가 회전하면, 제1 회전축(132)에 연결된 제1 기어(136)를 통해 제2 기어(137)로 회전이 전달되고, 제2 회전축(135)이 회전하면서 임펠러(110, 120)를 회전시킬 수 있다.When the
모터 베어링(141), 임펠러 베어링(142) 및 트러스트 베어링이 자기 베어링인 경우에, 제1 회전축(132) 또는 제2 회전축(135)은 자기력에 의해 움직일 수 있도록 금속을 포함하는 것이 바람직하다.When the
제1 회전축(132) 또는 제2 회전축(135)의 축 방향의 진동을 방지하기 위해, 트러스트 베어링은 제1 회전축(132) 또는 제2 회전축(135)이 축 방향과 수직한 면에서 일정한 면적을 가지는 것이 바람직하다. 구체적으로, 제1 회전축(132) 또는 제2 회전축(135)은 트러스트 베어링에 의해 회전축을 이동시킬 수 있도록 트러스트 날개(미도시)를 더 포함할 수 있다. 트러스트 날개는 축 방향에 수직한 면에서 제1 회전축(132) 또는 제2 회전축(135)의 단면적 보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 트러스트 날개는 제1 회전축(132) 또는 제2 회전축(135)의 회전 반경 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.In order to prevent vibration in the axial direction of the first
모터 베어링(141), 임펠러 베어링(142) 및 트러스트 베어링이 자기 베어링인 경우, 모터 베어링(141), 임펠러 베어링(142) 및 트러스트 베어링은 도체로 구성될 수 있고, 코일(미도시)이 권선될 수 있다. 이 경우, 모터 베어링(141), 임펠러 베어링(142) 및 트러스트 베어링은 권선된 코일에 흐르는 전류에 의해 자석과 같은 역할을 한다. When the
모터 베어링(141) 및 임펠러 베어링(142)은 각각 제1 회전축(132) 및 제2 회전축(135)을 중심으로 하여 제1 회전축(132) 및 제2 회전축(135)을 둘러싸도록 다수 개가 구비될 수 있고, 트러스트 베어링은 각각 제1 회전축(132) 또는 제2 회전축(135)의 회전 반경 방향으로 연장되어 구비되는 트러스트 날개에 인접하도록 구비될 수 있다. A plurality of
모터 베어링(141) 및 임펠러 베어링(142)은 각각 제1 회전축(132) 및 제2 회전축(135)이 공중에 부양된 상태에서 마찰 없이 회전할 수 있도록 한다. 모터 베어링(141) 및 임펠러 베어링(142)이 자기 베어링인 경우, 모터 베어링(141) 및 임펠러 베어링(142)에 권선된 코일에 의해 생성된 자기력에 의해 제1 회전축(132)과 제2 회전축(135)은 공중에 부양하게 된다. The
트러스트 베어링은 제1 회전축(132) 또는 제2 회전축(135)이 축 방향의 진동으로 이동하는 것을 제한하고, 서지(surge) 발생시에 제1 회전축(132) 또는 제2 회전축(135)이 축 방향으로 이동하면서, 압축기(100)의 다른 구성과 충돌하게 되는 것을 방지할 수 있다.The thrust bearing restricts movement of the
모터 베어링(141), 임펠러 베어링(142) 및 트러스트 베어링은 에어 포일 베어링일 수도 있다. 이 경우, 트러스트 베어링은, 원판형의 플레이트(미도시), 플레이트 상에 결합되는 복수의 범프 포일(미도시) 및 플레이트에 일단이 결합되고, 범프 포일의 상부에 위치하는 탑 포일을 포함할 수 있다.The
플레이트는 상면이 평탄하게 형성되고, 원판 형상의 디스크에 원형의 홀이 포함되는 형태를 가질 수 있다. 상면에 범프 포일 및 탑 포일이 용접을 통해 부착될 수 있다.The plate may have a flat top surface and a shape in which a circular hole is included in a disk-shaped disk. A bump foil and a top foil may be attached to the upper surface through welding.
갭센서(150)는 제1 회전축(132)의 상하 방향(축 방향과 직교하는 방향) 움직임을 측정할 수 있다. 갭센서(150)는 제1 회전축(132)과의 거리를 감지하고, 감지된 거리가 변화하는 것으로부터 상하 방향의 움직임 또는 변위 정보를 측정할 수 있다. 따라서 변위 정보는 제1 회전축(132)의 위치의 변화 정보로 정의될 수 있다.The
또한 갭센서(150)는 제1 회전축(132)의 축 방향 움직임을 측정할 수 있다. 갭센서(150)는 다수의 갭센서를 포함할 수 있다. 예를 들면, 갭센서(150)는 제1 회전축(132)의 상하 방향 움직임을 측정하는 제1 갭센서(150)를 포함할 수 있고, 제1 회전축(132)의 좌우 방향 움직임을 측정하는 제2 갭센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제2 갭센서는 제1 회전축(132)의 축방향의 일단에서 축방향으로 이격되어 배치될 수 있다.In addition, the
갭센서(150)는 측정한 변위 정보를 제어기(700)로 전송할 수 있고, 제어기(700)는 변위 정보에 기초하여 제1 기어(136) 및 제2 기어(137)를 포함하는 기어 박스의 이상 진동 발생 여부를 판단할 수 있다.The
모터 베어링(141)의 코일에 인가되는 전류 신호는 갭센서(150)가 측정한 변위 정보에 따라 변화될 수 있다. 따라서, 제어기(700)는 모터 베어링(141)의 코일에 인가되는 전류 신호를 이용하여 제1 기어(136) 및 제2 기어(137)를 포함하는 기어 박스의 이상 진동 발생 여부를 판단할 수 있다.The current signal applied to the coil of the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어기(700)의 구성을 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 제어기(700)는 프로세서(710), 저장부(720), A/D 컨버터(730) 및 인터페이스 보드(740)를 포함할 수 있다.4 is a diagram illustrating a configuration of a
프로세서(710)는 압축기(100) 또는 압축기(100)를 포함하는 냉동기(2)의 작동을 제어하기 위해 제어 알고리즘을 실행할 수 있다. 제어 알고리즘은 컴퓨터 프로그램으로 구현되고 프로세서(710)에 의해 실행될 수 있으며, 이는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 기술이다. 한편, 제어기(700)는 프로세서(710)와 별개 기능을 실행하는 컨트롤러(미도시)를 더 포함할 수 있다.The
프로세서(710)는 제어 알고리즘을 실행하여 모터(131)의 속도를 제어하거나, 순환 유로(미도시) 또는 팽창기(300)에 포함되는 벨브의 개도를 제어할 수 있다.The
저장부(720)는 제어 알고리즘을 저장할 수 있다. 제어 알고리즘은 컴퓨터 프로그램이나 소프트웨어로 구성되어 저장부(720)에 저장될 수 있다.The
저장부(720)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), PROM(Programmable Read Only Memory) 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.The
A/D 컨버터(730)는 갭센서(150)를 포함하는 다양한 센서들로부터 수신되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. A/D 컨버터(730)에서 변환된 디지털 신호는 프로세서(710)로 제공될 수 있다.The A/
인터페이스 보드(740)는 압축기(100)의 동작과 관련하여 다양한 센서들과 구성요소들로부터 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스 보드(740)는 증발기(400)에서 냉수 유입튜브(421)로 토출되는 냉수의 온도 정보, 증발기(400) 및 응축기(200)의 냉각 압력 정보, 압축기(100)의 배출 온도 센서 정보 또는 압축기(100)의 오일 온도 센서 정보 중 적어도 하나 이상을 수신할 수 있다.The
제어기(700)의 프로세서(710)는, 제어 알고리즘을 실행하여 제1 기어(136)와 제2 기어(137)의 기어 물림 주파수(GMF, gear mesh frequency)를 계산하고, 계산된 기어 물림 주파수에서 제1 기어(136)와 제2 기어(137)의 이상 진동 발생 여부를 판단할 수 있다. 프로세서(710)는 이상 진동이 발생한 것으로 판단되면 알람을 출력하도록 디스플레이(미도시)를 제어할 수 있다.The
프로세서(710)는 갭센서(150)가 측정한 변위 정보 또는 모터 베어링(141)의 전류 신호를 획득하여, 주파수 영역 정보로 변환할 수 있다. 한편, 제어기(700)는 디지털 신호 처리 칩(DSP, digital signal processor)을 더 포함할 수 있고, 디지털 신호 처리 칩(미도시)이 변위 정보 또는 전류 신호를 고속 푸리에 변환(FFT, fast fourier transform)을 이용하여 주파수 영역 정보로 변환할 수 있다.The
프로세서(710)는 갭센서(150)가 측정한 제1 회전축(132)의 위치 정보와 변위 정보에 기초하여 모터 베어링(141)에 인가되는 전류의 크기가 변화하도록 제어할 수 있다. 이를 통해, 프로세서(710)는 제1 회전축(132)의 위치가 정상 동작이 가능한 위치 또는 위치 범위 내에 존재하도록 제1 회전축(132)을 제어할 수 있다.The
프로세서(710) 또는 디지털 신호 처리 칩에 의해 변환된 정보는, 복수의 주파수에서 진폭을 갖는 정보를 포함할 수 있다. 프로세서(710)는 변환된 정보에서 기어 물림 주파수 또는 기어 물림 주파수를 기준으로 일정 주파수 범위 내에 해당하는 정보만을 추출하여 이상 진동 발생 여부를 판단할 수 있다. 프로세서(710)는 기어 물림 주파수 또는 기어 물림 주파수를 기준으로 일정 주파수 범위 내에 해당하는 정보만을 추출하기 위해, 고역 통과 필터(HPF, high pass filter) 또는 대역 통과 필터(BPF, band pass filter)와 같은 주파수 필터를 사용할 수 있다.The information converted by the
도 5는 도 3의 압축기의 기어 물림 주파수 계산에 참조되는 기어 연결 구조를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기에서 측정값을 주파수 성분으로 변환하는 것을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기에서 주파수 영역의 기준값을 변경하는 것을 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram illustrating a gear connection structure referenced for calculating the gear meshing frequency of the compressor of FIG. 3, and FIG. 6 is a diagram for explaining conversion of a measured value into a frequency component in the compressor according to an embodiment of the present invention. and FIG. 7 is a diagram for explaining changing a reference value of a frequency domain in the compressor according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 제1 기어(136)는 제2 기어(137)와 맞물릴 수 있다. 제1 기어(136)의 잇수는 N1개이고, 제2 기어(137)의 잇수는 N2개이다. N1, N2는 2 이상의 양의 정수이다.Referring to FIG. 5 , the
모터(131)가 Z1 [Hz]로 회전하는 경우, 제1 기어(136)는 제1 회전축(132)의 회전에 의해 Z1 [Hz]로 회전한다. 이 경우, 프로세서(710)는 모터(131)의 회전 속도 정보를 이용하여 기어 물림 주파수를 계산할 수 있다.When the
기어 물림 주파수는 기어 쌍이 회전하며 서로 부딪히는 정도를 나타내는 값이다. 프로세서(710)는 기어의 잇수(이빨 수)와 기어의 회전 속도를 이용하여 기어 물림 주파수를 계산할 수 있다. 기어 물림 주파수는 기어의 잇수와 기어의 회전 속도(Hz)를 곱하여 계산될 수 있다. 또는, 기어가 랙-피니언 기어인 경우, 기어 물림 주파수는 모터의 회전 속도(Hz), 랙기어 잇수, 피니언기어 잇수를 곱하여 계산될 수 있다.The gear meshing frequency is a value indicating the degree to which a pair of gears collide with each other as they rotate. The
예를 들어, 프로세서(710)는 아래의 수학식 1과 같이 기어 물림 주파수를 계산할 수 있다.For example, the
(수학식 1) GMF = N1 * Z1 [Hz](Equation 1) GMF = N1 * Z1 [Hz]
또는, 프로세서(710)는 제2 기어(137)의 잇수와 제2 기어(137)의 회전 속도로부터 기어 물림 주파수를 계산할 수 있다. 제2 기어(137)는 제1 기어(136)아 맞물려 회전하므로, 제2 기어(137)의 회전 속도 Z2는 Z1 * (N1/N2)와 같다. 따라서, 프로세서(710)는 아래의 수학식 2와 같이 기어 물림 주파수를 계산할 수 있다.
Alternatively, the
(수학식 2) GMF = N2 * Z2 (Equation 2) GMF = N2 * Z2
= N2 * (Z1 * (N1/N2)) = N2 * (Z1 * (N1/N2))
= N1 * Z1 [Hz]= N1 * Z1 [Hz]
또는, 프로세서(710)는 모터(131)의 회전 속도, 제1 기어(136)의 잇수 및 제2 기어(137)의 잇수를 이용하여, 아래의 수학식 3과 같이 기어 물림 주파수를 계산할 수 있다.Alternatively, the
(수학식 3) GMF = Z1 * N1 * N2 [Hz](Equation 3) GMF = Z1 * N1 * N2 [Hz]
프로세서(710)는 모터(131)에 교류 전원을 출력하는 인버터(미도시)로부터 모터(131)의 회전 속도 정보를 수신할 수 있다. 제1 기어(136)의 잇수와 제2 기어(137)의 잇수 정보는 저장부(720)에 미리 저장되어 있을 수 있다.The
도 6의 (a)를 참조하면, 제어기(700)의 프로세서(710)는 모터(131)가 정상 동작 상태일 때 획득한 변위 정보 또는 전류 신호를 FFT를 이용하여 주파수 영역 정보로 변환하고, 변환된 주파수 영역 정보에서 기어 물림 주파수에서의 값을 기준 값으로 설정할 수 있다.Referring to (a) of FIG. 6 , the
변환된 주파수 영역 정보는 복수의 주파수에서 다양한 진폭을 갖는 정보를 포함할 수 있다. 프로세서(710)는 이 중 기어 물림 주파수 f1 [Hz]에 해당하는 진폭 P1을 기준 값으로 설정할 수 있다.The transformed frequency domain information may include information having various amplitudes at a plurality of frequencies. The
한편, 프로세서(710)는 변환된 주파수 영역 정보에서 기어 물림 주파수를 기준으로 일정 주파수 범위 내에 해당하는 주파수 영역에 속하는 정보를 적분하여 기준 값으로 설정할 수 있다. 예를 들어, a [Hz]의 주파수 영역을 기준 값 설정을 위한 영역으로 설정한 경우, 프로세서(710)는 f1-a [Hz]에서 f1+a [Hz] 주파수 영역에 해당하는 진폭 정보를 적분하거나 평균하여 기준 값으로 설정할 수 있다.Meanwhile, the
한편, 프로세서(710)는 모터(131)가 정상 동작 상태일 때, 변위 정보 또는 전류 신호를 복수 회 획득하고, FFT를 이용하여 주파수 영역 정보로 변환한 뒤, 변환된 값들을 평균화하여 기준 값으로 설정할 수 있다. 설정된 기준 값은 저장부(720)에 저장될 수 있다.On the other hand, when the
도 6의 (b)를 참조하면, 프로세서(710)는 모터(131)가 회전할 때 갭센서(150)가 측정한 변위 정보 또는 모터 베어링(141)의 전류 신호를 획득하여 FFT를 이용하여 주파수 영역 정보로 변환할 수 있다. 프로세서(710)는 변환된 정보 중 기어 물림 주파수 f1에 해당하는 진폭 P2를 기설정된 기준 값 P1과 비교할 수 있다.Referring to (b) of FIG. 6 , the
한편, 프로세서(710)는 변환된 주파수 영역 정보에서 기어 물림 주파수를 기준으로 일정 주파수 범위 내에 해당하는 주파수 영역에 속하는 정보를 적분하여 기준 값과 비교할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(710)는 기준 값 설정에 사용한 주파수 범위와 동일하게, f1-a [Hz]에서 f1+a [Hz] 주파수 영역에 해당하는 진폭 정보를 적분하거나 평균하여 기준 값 P1과 비교할 수 있다.Meanwhile, the
프로세서(710)는 P2가 기설정된 기준 값 P1보다 일정 이상 크거나 작은 경우 제1 기어(136) 또는 제2 기어(137)에 이상 진동이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(710)는 P2가 P1보다 제1 값 b 이상 크거나 작은 경우, 압축기(100) 또는 냉동기(2)에 포함되는 디스플레이(미도시)에 주의 알람 정보를 표시하도록 디스플레이를 제어할 수 있다. The
한편, 프로세서(710)는 통신부(미도시)를 더 포함할 수 있고, 통신부를 통해 외부 장치로 주의 알람 정보를 전송하여, 외부 장치에 구비된 디스플레이를 통해 주의 알람 정보가 표시되도록 할 수 있다.Meanwhile, the
한편, 프로세서(710)는 P2가 P1보다 제2 값 c 이상 크거나 작은 경우, 디스플레이에 경고 알람 정보를 표시하도록 디스플레이를 제어할 수 있다. 제2 값 c는 제1 값 b 보다 더 큰 값이다. 또한, 프로세서(710)는 경고 알람 정보 표시와 함께 압축기(100)의 동작을 정지시키거나 냉동기(2)의 동작을 정지시킬 수 있다. Meanwhile, when P2 is greater than or smaller than the second value c than P1, the
프로세서(710)는 압축기(100) 또는 냉동기(2)의 동작을 정지시키고, 기어 박스 검사를 안내하는 정보를 디스플레이에 표시하도록 디스플레이를 제어할 수 있다. 따라서, 냉동기(2)를 관리하는 관리자는 디스플레이에 표시된 검사 안내 정보를 확인하고, 제1 기어(136) 및 제2 기어(137)를 포함하는 기어 박스 검사를 수행하여, 기어 박스에 손상이 발생한 경우, 기어 박스를 정비할 수 있다.The
한편, 제어기(700)는 관리자가 제어기(700)를 통해 정보를 입력할 수 있는 사용자 인터페이스(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또는 제어기(700)는 외부의 사용자 인터페이스와 연결되도록 구성될 수 있다. 사용자 인터페이스는 디스플레이를 포함할 수 있고, 터치 스크린, 키보드, 마우스 등과 같이 공지된 다양한 종류의 입력 장치를 포함할 수 있다. 이에 따라, 관리자는 기어 박스 검사를 수행한 결과 정보를 사용자 인터페이스를 통해 입력할 수 있다.Meanwhile, the
도 7의 (a) 및 (b)를 참조하면, 제어기(700)의 프로세서(710)는 P2가 P1 보다 제 2값 c 이상 큰 경우, 사용자 인터페이스를 통해 입력된 기어 박스 검사 수행 결과를 확인할 수 있다. 기어 박스 검사 결과가 비정상인 경우, 프로세서(710)는 기준 값 P1을 변경하지 않을 수 있다. 기어 박스 검사 결과가 정상인 경우, 프로세서(710)는 P2도 정상 영역에 있는 값으로 판단하고, 기준 값 P1을 P1'으로 변경할 수 있다.Referring to (a) and (b) of Figure 7, the
예를 들어, P1'은 P2와 동일한 값일 수 있다. 또는 P1'은 P1과 P2를 평균한 값일 수 있으며, P2가 측정된 시점을 기준으로 일정 기간 이내의 측정 값들을 모두 평균한 값일 수 있다.For example, P1' may have the same value as P2. Alternatively, P1' may be a value obtained by averaging P1 and P2, and may be an average value of all measurement values within a predetermined period based on a time point at which P2 is measured.
또는, 프로세서(710)는 기준 값 P1은 변경하지 않고, 제1 값 b와 제2 값 c를 각각 b'과 c'으로 변경할 수 있다. 예를 들어, b'은 b보다 더 큰 값일 수 있고, c'은 c보다 더 큰 값일 수 있다.Alternatively, the
한편, 프로세서(710)는 기준 값 P1을 설정한 시점 정보를 저장부(720)에 저장할 수 있다. 기준 값 P1을 설정한 시점으로부터 일정 기간 경과한 경우, 프로세서(910)는 기준 값 P1을 갱신하여 재설정할 수 있다. 예를 들어, 현재 시점을 기준으로 일정 기간 이내의 측정 값들을 모두 평균한 값과 같도록 P1을 변경할 수 있다.Meanwhile, the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기(100)의 이상 진동 발생 여부 판단 방법을 나타내는 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a method for determining whether abnormal vibration occurs in the
도면을 참조하면, 제어기(700)의 프로세서(710)는 압축기(100)의 모터(131)의 회전 속도에 따른 기어 물림 주파수를 계산한다(S801).Referring to the drawings, the
프로세서(710)는 갭센서(150)가 측정한 제1 회전축(132)의 변위 정보 또는 모터 베어링(141)의 전류 신호를 획득한다(S802).The
프로세서(710)는 획득한 변위 정보 또는 전류 신호를 FFT를 이용하여 주파수 영역 정보로 변환한다. 변환된 정보 중 기어 물림 주파수에 해당하는 진폭 값을 기준 값과 비교한다(S803).The
기어 물림 주파수에 해당하는 진폭 값이 기준 값과 일정 이상 차이가 없는 경우 프로세서(710)는 모터(131)의 회전 속도 정보를 지속적으로 수신하면서, 기어 물림 주파수를 계산하고, 일정 이상 차이가 있는 경우 기어에 이상 진동이 발생한 것으로 판단하고 알람을 출력한다(S805).When the amplitude value corresponding to the gear meshing frequency is not different from the reference value by more than a certain amount, the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and it is common in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications may be made by those having the knowledge of, of course, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
Claims (11)
모터와 결합되어 회전하는 제1 회전축;
상기 제1 회전축에 형성되는 제1 기어;
적어도 하나 이상의 임펠러와 결합되어 회전하는 제2 회전축;
상기 제2 회전축에 형성되며, 상기 제1 기어와 맞물리는 제2 기어; 및
상기 제1 기어와 상기 제2 기어의 기어 물림 주파수를 계산하고, 상기 계산된 기어 물림 주파수에서 상기 제1 기어와 상기 제2 기어의 이상 진동 발생 여부를 판단하며, 상기 이상 진동이 발생한 것으로 판단되면 알람을 출력하도록 제어하는 제어기를 포함하는 압축기.motor;
a first rotating shaft coupled to the motor to rotate;
a first gear formed on the first rotating shaft;
a second rotating shaft coupled to at least one impeller to rotate;
a second gear formed on the second rotation shaft and engaged with the first gear; and
Calculate the gear meshing frequencies of the first gear and the second gear, determine whether abnormal vibration occurs between the first gear and the second gear at the calculated gear meshing frequency, and when it is determined that the abnormal vibration occurs A compressor comprising a controller controlling to output an alarm.
상기 제어기는,
상기 모터에 교류 전원을 출력하는 인버터로부터 상기 모터의 회전 속도 정보를 수신하고,
상기 모터의 회전 속도, 상기 제1 기어의 잇수, 상기 제2 기어의 잇수를 이용하여 상기 기어 물림 주파수를 계산하는 것을 특징으로 하는 압축기.According to claim 1,
The controller is
Receiving rotation speed information of the motor from an inverter that outputs AC power to the motor,
Compressor, characterized in that for calculating the gear meshing frequency using the rotation speed of the motor, the number of teeth of the first gear, and the number of teeth of the second gear.
상기 제1 회전축과의 거리를 감지하는 갭센서를 더 포함하고,
상기 제어기는,
상기 갭센서가 측정한 변위 정보에 기초하여 상기 이상 진동 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 압축기. According to claim 1,
Further comprising a gap sensor for detecting the distance to the first rotation axis,
The controller is
Compressor, characterized in that it is determined whether the abnormal vibration occurs based on the displacement information measured by the gap sensor.
상기 제1 회전축이 축의 수직 방향으로 진동하는 것을 제한하는 적어도 하나 이상의 모터 베어링을 더 포함하고,
상기 제어기는,
상기 모터 베어링의 전류 신호에 기초하여 상기 이상 진동 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 압축기.According to claim 1,
Further comprising at least one or more motor bearings limiting the first rotation shaft to vibrate in the vertical direction of the shaft,
The controller is
Compressor, characterized in that it is determined whether the abnormal vibration is generated based on the current signal of the motor bearing.
상기 제어기는,
상기 모터가 회전할 때 갭센서가 측정한 변위 정보 또는 모터 베어링의 전류 신호를 획득하여 주파수 영역 정보로 변환하고,
상기 기어 물림 주파수에서의 상기 변환된 변위 정보 또는 상기 변환된 전류 신호를 기설정된 기준 값과 비교하고, 기설정된 기준 값보다 일정 이상 크거나 작은 경우 상기 이상 진동이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 압축기.According to claim 1,
The controller is
When the motor rotates, the displacement information measured by the gap sensor or the current signal of the motor bearing is acquired and converted into frequency domain information,
Compressor, characterized in that by comparing the converted displacement information or the converted current signal at the gear meshing frequency with a preset reference value, and determining that the abnormal vibration has occurred when it is greater or less than a predetermined reference value .
상기 제어기는,
상기 모터가 정상 동작 상태일 때 획득한 상기 변위 정보 또는 상기 전류 신호를 주파수 영역 정보로 변환하고,
상기 기어 물림 주파수에서의 상기 변환된 변위 정보 또는 상기 변환된 전류 신호를 상기 기준 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 압축기.6. The method of claim 5,
The controller is
Converting the displacement information or the current signal obtained when the motor is in a normal operating state into frequency domain information,
Compressor, characterized in that for setting the converted displacement information or the converted current signal at the gear meshing frequency as the reference value.
상기 제어기는,
상기 모터가 정상 동작 상태일 때, 상기 변위 정보 또는 상기 전류 신호를 복수 회 획득하고 평균화하여, 상기 기준 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 압축기.7. The method of claim 6,
The controller is
When the motor is in a normal operating state, the displacement information or the current signal is acquired a plurality of times and averaged to set the reference value.
디스플레이를 더 포함하고,
상기 제어기는,
상기 기어 물림 주파수에서의 상기 변환된 변위 정보 또는 상기 변환된 전류 신호가 상기 기준 값 보다 제1 값 이상 크거나 작은 경우, 상기 디스플레이에 주의 알람을 표시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기.6. The method of claim 5,
further comprising a display,
The controller is
When the converted displacement information or the converted current signal in the gear meshing frequency is greater than or less than a first value than the reference value, the compressor is characterized in that it controls to display a caution alarm on the display.
상기 제어기는,
상기 기어 물림 주파수에서의 상기 변환된 변위 정보 또는 상기 변환된 전류 신호가 상기 기준 값 보다 제2 값 이상 크거나 작은 경우, 상기 디스플레이에 경고 알람을 표시하도록 제어하고 상기 압축기의 동작을 정지시키며,
상기 제2 값은 상기 제1 값보다 더 큰 것을 특징으로 하는 압축기.9. The method of claim 8,
The controller is
When the converted displacement information or the converted current signal at the gear meshing frequency is greater than or less than a second value or less than the reference value, control to display a warning alarm on the display and stop the operation of the compressor,
and the second value is greater than the first value.
상기 제어기는,
상기 압축기의 동작을 정지시키면, 기억 박스 검사 안내 정보를 상기 디스플레이에 표시하도록 제어하고,
상기 기어 박스 검사 결과가 정상이거나, 상기 기준 값을 설정한 후 일정 시간 이상 경과한 경우, 상기 기준 값을 갱신하여 재설정하는 것을 특징으로 하는 압축기.10. The method of claim 9,
The controller is
When stopping the operation of the compressor, control to display the storage box inspection guide information on the display,
Compressor, characterized in that the reset by updating the reference value when the test result of the gear box is normal or when more than a predetermined time has elapsed after setting the reference value.
증발기; 및
압축기;를 포함하고,
상기 압축기는,
모터;
모터와 결합되어 회전하는 제1 회전축;
상기 제1 회전축에 형성되는 제1 기어;
적어도 하나 이상의 임펠러와 결합되어 회전하는 제2 회전축;
상기 제2 회전축에 형성되며, 상기 제1 기어와 맞물리는 제2 기어; 및
상기 제1 기어 및 상기 제2 기어의 기어 물림 주파수를 계산하고, 상기 계산된 기어 물림 주파수에서 상기 제1 기어 또는 상기 제2 기어의 이상 진동 발생 여부를 판단하며, 이상 진동이 발생한 것으로 판단되면 알람을 출력하도록 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동기.
condenser;
evaporator; and
Compressor; Including,
The compressor is
motor;
a first rotating shaft coupled to the motor to rotate;
a first gear formed on the first rotating shaft;
a second rotating shaft coupled to at least one impeller to rotate;
a second gear formed on the second rotation shaft and engaged with the first gear; and
Calculating the gear meshing frequencies of the first gear and the second gear, determining whether abnormal vibration occurs in the first gear or the second gear from the calculated gear meshing frequency, and an alarm when it is determined that abnormal vibration occurs Refrigerator, characterized in that it comprises a controller for controlling to output.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
KR1020200007537A KR20210093663A (en) | 2020-01-20 | 2020-01-20 | Compressor and Chiller including the same |
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---|---|---|---|
KR1020200007537A KR20210093663A (en) | 2020-01-20 | 2020-01-20 | Compressor and Chiller including the same |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
KR20240002739A (en) | 2022-06-30 | 2024-01-08 | 한찬현 | Compressor Protection Device for Air-cooled Refrigerator and Driving Method Thereof |
-
2020
- 2020-01-20 KR KR1020200007537A patent/KR20210093663A/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20240002739A (en) | 2022-06-30 | 2024-01-08 | 한찬현 | Compressor Protection Device for Air-cooled Refrigerator and Driving Method Thereof |
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