KR20230126771A - 압축기 및 이를 구비한 공기조화장치 - Google Patents

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박정훈
안성용
이재하
최세헌
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엘지전자 주식회사
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Abstract

압축기 및 이를 구비한 공기조화장치가 제공된다. 상기 압축기는 어큐뮬레이터 또는 냉매흡입관을 케이싱에 고정하는 고정브라켓; 및 상기 고정브라켓에 의해 상기 케이싱의 외주면에 고정되어 상기 케이싱의 내부온도를 검출하는 온도센서를 포함하고, 상기 온도센서는, 상기 케이싱의 외주면과 상기 고정브라켓 사이에 구비될 수 있다. 이를 통해, 압축기의 이상운전여부를 간소하면서도 정확하게 검출하여 신뢰성 저하를 억제할 수 있고, 압력센서를 배제하는 동시에 별도의 부재를 추가하지 않고도 온도센서를 케이싱의 외부에 설치하여 압축기의 제조비용을 낮출 수 있다. 또한, 모터의 저항값을 이용하여 온도변화를 유추하게 되면 압력센서 및 온도센서를 배제하고서도 압축기의 과열여부를 판단할 수 있어 제조비용을 더욱 낮출 수 있다.

Description

압축기 및 이를 구비한 공기조화장치 {COMPRESSOR AND AIR CONDITIONER WITH THIS}
본 발명은 압축기 및 이를 구비한 공기조화장치에 관한 것으로, 특히 압력센서가 배제된 압축기 및 이를 구비한 공기조화장치에 관한 것이다.
냉장고나 에어콘 등의 냉동사이클에 적용되는 압축기는 냉매가스를 압축시켜 응축기로 전송하는 역할을 수행한다. 에어콘에는 주로 로터리 압축기 또는 스크롤 압축기가 적용되고 있다.
압축기는 구동부(또는 전동부)와 압축부가 케이싱의 내부에 함께 구비되는 밀폐형 압축기와, 구동부(또는 전동부)는 케이싱의 외부에 구비되고 압축부만 케이싱의 내부에 구비되는 개방형 압축기로 구분될 수 있다.
압축기는 압축부가 구비된 케이싱의 내부공간이 흡입압을 이루는 저압식 압축기와, 토출압을 이루는 고압식 압축기로 각각 구분될 수 있다.
저압식 압축기와 고압식 압축기는 모두 냉매를 압축하는 과정에서 압축기 또는 그 압축기를 포함한 냉동사이클의 운전조건에 따라서는 과압축이 발생되거나 또는 과열운전될 수 있다. 이러한 압축기의 과압축 또는 과열운전은 케이싱의 내부온도를 상승시켜 압축기의 신뢰성을 저하시킬 수 있다. 이는 밀폐형 압축기이면서 고압식 압축기에 더욱 큰 영향을 미치게 된다.
이에, 케이싱의 내부압력을 검출하는 압력센서가 구비될 수 있으나, 고가인 압력센서로 인해 압축기의 제조비용이 상승하게 되어 가능한 한 압력센서를 배제하는 것이 압축기의 제조비용을 낮추는데 유리하다. 이를 대신하여 응축기(또는 증발기)의 온도를 측정하여 압축기의 내부압력을 추정하는 방식이 사용되고 있다.
하지만, 이는 압축기의 내부온도를 간접적으로 측정하는 것이어서 압축기의 내부온도를 정확하고 신속하게 측정하는데 한계가 있다. 이는 특히 냉매유량이 적은 경우에 온도로 추정되는 흡입압력의 측정에 대한 정확도가 더욱 떨어지게 된다. 또한 흡입되는 냉매량이 감소함에 따라 압축실의 압력이 토출압에 신속하게 도달하지 못하여 재압축이 발생하면서 구동부(또는 전동부)의 과부하로 인한 압축기의 내부온도는 더욱 상승하게 될 수 있다.
이를 고려하여, 상대적으로 저가인 온도센서를 적용하여 케이싱의 내부온도를 직접 검출하는 방식이 알려져 있다. 특허문헌 1(대한민국 공개특허 제10-2002-0083113호)에서는 온도센서가 케이싱의 내부공간에 구비되는 예를, 특허문헌 2(대한민국 공개특허 제10-2010-0019890호)는 온도센서가 케이싱의 외주면에 구비되는 예를 각각 개시하고 있다.
특허문헌 1과 같이 온도센서가 케이싱의 내부에 구비되는 경우에는 그 온도센서의 설치가 복잡하게 될 수 있다. 특허문헌 2와 같이 온도센서가 케이싱의 외주면에 구비되는 경우에는 별도의 센서고정부재가 추가되어야 하므로 제조비용을 낮추는데 한계가 있을 뿐만 아니라 온도센서에 대한 최적의 설치위치를 특정하지 않아 측정에 대한 신뢰성을 높이는데 한계가 있다.
대한민국 공개특허 제10-2002-0083113호(공개일: 2001.11.01.) 대한민국 공개특허 제10-2010-0019890호(공개일: 2010.02.19.)
본 발명의 목적은, 이상운전으로 인한 신뢰성 저하를 억제할 수 있는 압축기 또는 이를 구비한 공기조화장치를 제공하려는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 이상운전여부를 간소하면서도 정확하게 검출할 수 있는 압축기 또는 이를 구비한 공기조화장치를 제공하려는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 압력센서를 배제하여 제조비용을 낮출 수 있는 압축기 또는 이를 구비한 공기조화장치를 제공하려는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 별도의 부재를 추가하지 않고도 온도센서를 케이싱의 외부에 설치하여 제조비용을 낮출 수 있는 압축기 또는 이를 구비한 공기조화장치를 제공하려는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 온도센서를 케이싱의 외부에서 견고하게 고정할 수 있는 압축기 또는 이를 구비한 공기조화장치를 제공하려는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 압축센서 및 온도센서와 같은 별도의 센서를 배제하면서도 이상운전여부를 정확하게 검출할 수 있는 압축기 또는 이를 구비한 공기조화장치를 제공하려는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 냉매를 압축하는 압축기가 구비된 공기조화장치의 신뢰성을 높일 수 있는 압축기 및 이를 구비한 공기조화장치를 제공하려는데 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 압축기는 케이싱, 압축부, 냉매흡입관, 어큐뮬레이터, 고정브라켓 및 온도센서를 포함할 수 있다. 상기 압축부는 상기 케이싱의 내부공간에 구비되어 냉매를 압축한다. 상기 냉매흡입관은 상기 케이싱을 관통하여 상기 압축부의 흡입측에 결합된다. 상기 어큐뮬레이터는 상기 냉매흡입관에 연결된다. 상기 고정브라켓은 상기 어큐뮬레이터 또는 상기 냉매흡입관을 상기 케이싱에 고정한다. 상기 온도센서는 상기 고정브라켓에 의해 상기 케이싱의 외주면에 고정되어 상기 케이싱의 내부온도를 검출한다. 상기 온도센서는, 상기 케이싱의 외주면과 상기 고정브라켓 사이에 구비될 수 있다. 이를 통해, 압축기의 이상운전여부를 간소하면서도 정확하게 검출하여 신뢰성 저하를 억제할 수 있고, 압력센서를 배제하는 동시에 별도의 부재를 추가하지 않고도 온도센서를 케이싱의 외부에 설치하여 압축기의 제조비용을 낮출 수 있다.
일례로, 상기 고정브라켓은, 상기 케이싱을 마주보는 면이 개구되어 상기 온도센서를 감싸는 센서수용부가 구비될 수 있다. 이를 통해, 온도센서가 케이싱의 외주면에 밀착되어 압축기의 내부온도를 정확하게 검출할 수 있다.
구체적으로, 상기 고정브라켓은, 제1고정부 및 제2고정부를 포함할 수 있다. 상기 제1고정부는 상기 어큐뮬레이터 또는 상기 냉매흡입관에 결합될 수 있다. 상기 제2고정부는 상기 제1고정부의 양단에서 연장되어 상기 케이싱의 외주면에 고정될 수 있다. 상기 센서수용부는, 양쪽의 상기 제2고정부 중에서 어느 한 쪽 제2고정부에서 연장될 수 있다. 이를 통해, 케이싱의 외주면에 온도센서를 간소하게 고정할 수 있어 압축기의 제조비용을 낮출 수 있다.
또한, 상기 센서수용부는, 상기 온도센서를 고정하는 센서고정부를 더 구비할 수 있다. 이를 통해, 압축기의 진동 등에 의해 온도센서가 고정브라켓으로부터 이탈되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 센서수용부의 내주면에는, 상기 온도센서를 축방향으로 지지하는 센서지지면을 더 구비할 수 있다. 이를 통해, 온도센서가 고정브라켓에 더욱 견고하게 고정될 수 있다.
다른 예로, 상기 케이싱의 외주면에는 상기 온도센서가 삽입되도록 센서삽입홈이 함몰지게 형성될 수 있다. 이를 통해, 온도센서의 조립을 더욱 용이하게 하는 동시에 온도센서가 케이싱에 더욱 밀착될 수 있다.
구체적으로, 상기 센서삽입홈의 축방향 하단에는 상기 온도센서를 축방향으로 지지하는 센서지지면이 단차지게 형성될 수 있다. 이를 통해, 온도센서가 이탈되는 것을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 케이싱의 내부공간에는 상기 압축부를 구동시키는 구동부가 구비될 수 있다. 상기 구동부는 상기 압축부의 축방향 일측에 기설정된 간격만큼 이격되도록 구비되어 상기 압축부에 회전축으로 연결될 수 있다. 상기 온도센서는, 상기 압축부와 상기 구동부의 축방향 범위 내에 위치할 수 있다. 이를 통해, 압축기의 온도변화를 효과적으로 검출할 수 있어 압축기의 이상운전여부를 신속하고 정확하게 판단할 수 있다.
구체적으로, 상기 압축부와 상기 구동부의 사이에는 상기 압축부에서 상기 케이싱의 내부공간으로 토출되는 냉매를 수용하도록 기설정된 배출공간이 형성될 수 있다. 상기 온도센서는, 적어도 일부가 상기 배출공간에 반경방향으로 중첩되도록 구비될 수 있다. 이를 통해, 압축기의 온도변화를 더욱 민감하고 효과적으로 검출할 수 있어 압축기의 이상운전여부를 더욱 신속하고 정확하게 판단할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 압축부를 구동시키는 구동부가 구비될 수 있다. 상기 구동부에 전원케이블로 연결되어 상기 구동부를 제어하는 압축기제어부가 구비될 수 있다. 상기 압축기제어부는, 상기 온도센서에서 검출된 제2온도를 상기 압축기제어부에 기입력된 제1온도와 비교하여 상기 제2온도가 상기 제1온도보다 높거나 같은 경우 상기 구동부의 운전여부를 제어하거나 또는 이상신호를 표시할 수 있다. 이를 통해, 압축기의 이상운전여부를 정확하게 검출하면서도 압축센서를 배제하여 압축기의 제조비용을 낮출 수 있다.
구체적으로, 상기 압축기제어부는, 상기 구동부의 제2저항값을 측정하고, 상기 압축기제어부에 기입력된 상기 구동부의 제1저항값을 상기 제2저항값에 비교하여 상기 제2저항값이 상기 제1저항값보다 높거나 같은 경우 상기 구동부의 운전여부를 제어하거나 또는 이상신호를 표시할 수 있다. 이를 통해, 기존 부품의 물성치를 이용하여 이상운전여부를 판단함에 따라 압력센서 및/또는 온도센서를 배제하여 압축기의 제조비용을 더욱 낮출 수 있다.
또한, 상기 압축기제어부는, 상기 제1온도와 상기 제2온도를 비교하여 과열여부를 1차로 판단하고, 상기 구동부의 운전전 온도로 추정되는 상기 제1저항값과 상기 구동부의 운전후 온도로 추정되는 상기 제2저항값을 비교하여 과열여부를 2차로 판단한 후, 상기 구동부의 운전여부를 제어하거나 또는 이상신호를 표시할 수 있다. 이를 통해, 압축기의 운전상태를 2단계로 검출함에 따라 압축기의 이상운전여부를 더욱 정확하게 검출하여 제어할 수 있다.
더 구체적으로, 상기 압축기제어부는, 상기 구동부의 운전전 온도로 추정되는 상기 제1저항값과 상기 구동부의 운전후 온도로 추정되는 상기 제2저항값을 비교하여 과열여부를 1차로 판단하고, 상기 제1온도와 상기 제2온도를 비교하여 과열여부를 2차로 판단한 후, 상기 구동부의 운전여부를 제어하거나 또는 이상신호를 표시할 수 있다. 이를 통해, 압축기의 운전상태를 2단계로 검출함에 따라 압축기의 이상운전여부를 더욱 정확하게 검출하여 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기위하여, 압축기는 케이싱, 압축부, 구동부 및 압축기제어부를 포함할 수 있다. 상기 압축부는 상기 케이싱의 내부공간에 구비되어 냉매를 압축할 수 있다. 상기 구동부는 상기 케이싱의 내부 또는 외부에 구비되어 상기 압축부를 구동시킬 수 있다. 상기 압축기제어부는 상기 구동부에 전원케이블로 연결되어 상기 구동부를 제어할 수 있다. 상기 압축기제어부는, 상기 구동부의 제2저항값을 측정하고, 상기 압축기제어부에 기입력된 상기 구동부의 제1저항값을 상기 제2저항값에 비교하여 과열여부를 판단한 후, 상기 제2저항값이 상기 제1저항값보다 높거나 같은 경우 상기 구동부의 운전여부를 제어하거나 또는 이상신호를 표시할 수 있다. 이를 통해, 기존 부품의 물성치를 이용하여 이상운전여부를 판단함에 따라 압력센서 및/또는 온도센서를 배제하여 압축기의 제조비용을 더욱 낮출 수 있다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기를 포함하는 공기조화장치에 있어서, 상기 압축기는 앞서 한정한 압축기가 적용될 수 있다. 이를 통해, 압축기 및 이를 구비한 공기조화장치의 이상운전여부를 간소하면서도 정확하게 검출하여 신뢰성 저하를 억제할 수 있고, 압력센서를 배제하는 동시에 별도의 부재를 추가하지 않고도 온도센서를 케이싱의 외부에 설치하여 압축기 및 이를 구비한 공기조화장치의 제조비용을 낮출 수 있다.
본 발명에 따른 압축기 및 공기조화장치는, 어큐뮬레이터 또는 냉매흡입관을 케이싱에 고정하는 고정브라켓; 및 고정브라켓에 의해 케이싱의 외주면에 고정되어 케이싱의 내부온도를 검출하는 온도센서를 포함하고, 온도센서는 케이싱의 외주면과 고정브라켓 사이에 구비될 수 있다. 이를 통해, 압축기의 이상운전여부를 간소하면서도 정확하게 검출하여 신뢰성 저하를 억제할 수 있고, 압력센서를 배제하는 동시에 별도의 부재를 추가하지 않고도 온도센서를 케이싱의 외부에 설치하여 압축기의 제조비용을 낮출 수 있다.
본 발명에 따른 압축기 및 공기조화장치는, 고정브라켓에서 케이싱을 마주보는 면이 개구되어 온도센서를 감싸는 센서수용부가 구비될 수 있다. 이를 통해, 온도센서가 케이싱의 외주면에 밀착되어 압축기의 내부온도를 정확하게 검출할 수 있다.
본 발명에 따른 압축기 및 공기조화장치는, 센서수용부에 온도센서를 고정하는 센서고정부를 더 구비할 수 있다. 이를 통해, 압축기의 진동 등에 의해 온도센서가 고정브라켓으로부터 이탈되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 압축기 및 공기조화장치는, 케이싱의 외주면에 온도센서가 삽입되도록 센서삽입홈이 함몰지게 형성될 수 있다. 이를 통해, 온도센서의 조립을 더욱 용이하게 하는 동시에 온도센서가 케이싱에 더욱 밀착될 수 있다.
본 발명에 따른 압축기 및 공기조화장치는, 케이싱의 내부공간에 구동부와 압축부가 구비되되, 온도센서는 압축부와 구동부의 축방향 범위 내에 위치할 수 있다. 이를 통해, 압축기의 온도변화를 효과적으로 검출할 수 있어 압축기의 이상운전여부를 신속하고 정확하게 판단할 수 있다.
본 발명에 따른 압축기 및 공기조화장치는, 구동부에 전원케이블로 연결되어 구동부를 제어하는 압축기제어부가 구비되되, 압축기제어부는 온도센서에서 검출된 제2온도를 압축기제어부에 기입력된 제1온도와 비교하여 제2온도가 제1온도보다 높거나 같은 경우 구동부의 운전여부를 제어하거나 또는 이상신호를 표시할 수 있다. 이를 통해, 압축기의 이상운전여부를 정확하게 검출하면서도 압축센서를 배제하여 압축기의 제조비용을 낮출 수 있다.
본 발명에 따른 압축기 및 공기조화장치는, 구동부에 전원케이블로 연결되어 구동부를 제어하는 압축기제어부가 구비되되, 압축기제어부는 구동부의 운전전 온도로 추정되는 제1저항값과 상기 구동부의 운전후 온도로 추정되는 제2저항값을 비교하여 과열여부를 판단하여 구동부의 운전여부를 제어하거나 또는 이상신호를 표시할 수 있다. 이를 통해, 압축기의 운전상태를 2단계로 검출함에 따라 압축기의 이상운전여부를 더욱 정확하게 검출하여 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 압축기 및 공기조화장치는, 구동부에 전원케이블로 연결되어 구동부를 제어하는 압축기제어부가 구비되되, 압축기제어부는 구동부의 제2저항값을 측정하고, 압축기제어부에 기입력된 구동부의 제1저항값을 제2저항값에 비교하여 과열여부를 판단한 후, 제2저항값이 제1저항값보다 높거나 같은 경우 구동부의 운전여부를 제어하거나 또는 이상신호를 표시할 수 있다. 이를 통해, 기존 부품의 물성치를 이용하여 이상운전여부를 판단함에 따라 압력센서 및/또는 온도센서를 배제하여 압축기의 제조비용을 더욱 낮출 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 하부 압축식 스크롤 압축기가 적용된 냉동사이클 장치를 보인 계통도.
도 2는 본 실시예에 따른 하부 압축식 스크롤 압축기를 보인 종단면도.
도 3은 본 실시예에 따른 온도검출부가 구비된 스크롤 압축기의 내부를 투시하여 보인 사시도.
도 4는 도 3에서 온도검출부의 주변을 보인 사시도.
도 5는 도 4의 "Ⅸ-Ⅸ"선단면도.
도 6은 도 5에서 온도검출부의 주변을 확대하여 보인 종단면도.
도 7은 도 5에서 온도검출부의 다른 실시예를 확대하여 보인 종단면도.
도 8은 도 3의 실시예에 따른 온도검출과정 및 압축기의 제어과정를 보인 블록도.
도 9는 도 4에서 온도검출부에 대한 또 다른 실시예를 보인 사시도.
도 10은 도 9의 종단면도.
도 11은 도 3에서 온도검출부에 대한 또 다른 실시예를 보인 사시도.
도 12는 도 11의 "Ⅹ-Ⅹ"선단면도.
도 13은 도 12에서 온도검출부의 주변을 확대하여 보인 종단면도.
도 14a 및 도 14b는 온도검출부의 또 실시예에 따른 온도검출과정 및 압축기의 제어과정를 보인 블록도들.
도 15는 온도검출부에 대한 또 다른 실시예가 구비된 스크롤 압축기의 내부를 투시하여 보인 사시도.
도 16은 도 15의 실시예에 따른 온도검출과정 및 압축기의 제어과정를 보인 블록도.
이하, 본 발명에 의한 압축기 및 이를 구비한 공기조화장치를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서는 본 발명의 특징을 명확하게 하기 위해 일부 구성 요소들에 대한 설명이 생략될 수 있다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 "상측"은 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기를 지지하는 지지면에서 멀어지는 방향, 즉 구동부(전동부 또는 구동모터)와 압축부를 중심으로 보면 구동부(전동부 또는 구동모터)쪽이 상측을 의미한다. "하측"은 지지면에 가까워지는 방향, 즉 구동부(전동부 또는 구동모터)와 압축부를 중심으로 보면 압축부쪽이 하측을 의미한다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 "축방향"이라는 용어는 회전축의 길이방향을 의미한다. "축방향"은 상하측 방향으로 이해될 수 있다. "반경방향"은 회전축과 교차하는 방향을 의미한다.
또한, 이하의 설명에서는 스크롤 압축기 및 이를 구비한 공기조화장치를 예로 들어 설명하되, 스크롤 압축기는 구동부(전동부 또는 구동모터)와 압축부가 케이싱에 구비되는 밀폐형 스크롤 압축기를 예로 들어 설명한다. 하지만 구동부(전동부 또는 구동모터)가 케이싱의 외부에 구비되어 케이싱의 내부에 구비된 압축부에 연결되는 개방형 압축기에도 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 이하의 설명에서는 전동부와 압축부가 상하 축방향으로 배열되는 종형 스크롤 압축기이면서 압축부가 구동부(전동부 또는 구동모터)보다 하측에 위치하는 하부 압축식 스크롤 압축기를 예로 들어 설명한다. 하지만 구동부(전동부 또는 구동모터)와 압축부가 좌우로 배열되는 횡형 스크롤 압축기는 물론 압축부가 구동부(전동부 또는 구동모터)보다 상측에 위치하는 상부 압축식 스크롤 압축기에도 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 이하의 설명에서는 하부 압축식이면서 흡입통로를 이루는 냉매흡입관이 압축부에 직접 연결되고, 냉매토출관이 케이싱의 내부공간에 연통되어 케이싱의 내부공간이 토출압을 이루는 고압식 스크롤 압축기를 예로 들어 설명한다. 하지만 케이싱의 내부공간이 흡입압을 이루는 저압식 스크롤 압축기에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 하부 압축식 스크롤 압축기가 적용된 공기조화장치를 보인 계통도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 스크롤 압축기가 적용되는 공기조화장치는, 압축기(10), 응축기(20), 팽창기(30), 증발기(40)가 폐루프를 이루도록 구성된다. 즉, 압축기(10)의 토출측에 응축기(20), 팽창기(30), 증발기(40)가 차례대로 연결되고, 압축기(10)의 흡입측에 증발기(40)의 토출측이 연결된다. 이에 따라 압축기(10)에서 압축된 냉매는 응축기(20)쪽으로 토출되고, 이 냉매는 팽창기(30)와 증발기(40)를 차례대로 거쳐 압축기(10)로 다시 흡입되는 일련의 과정을 반복하게 된다.
공기조화기는 냉방전용 또는 난방전용으로 구성될 수 있고, 냉난방겸용으로 구성될 수 있다. 냉방운전을 기준으로 보면 압축기와 응축기는 실외기에, 팽창기와 증발기는 실내기에 각각 구비되고, 난방운전을 기준으로 보면 압축기와 증발기가 실외기에, 응축기와 팽창기가 실내기에 각각 구비되는 것으로 이해될 수 있다. 이하에서는 냉방운전을 기준으로 설명한다.
도 2는 본 실시예에 따른 하부 압축식 스크롤 압축기를 보인 종단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 고압식이고 하부 압축식인 스크롤 압축기(이하, 스크롤 압축기로 약칭하여 설명한다)는, 케이싱(110)의 상반부에 전동부를 이루는 구동모터(120)가 설치되고, 구동모터(120)의 하측에는 메인프레임(130), 고정스크롤(140), 선회스크롤(150), 토출커버(160)가 차례대로 설치된다. 통상 구동모터(120)는 앞서 설명한 바와 같이 전동부를 이루며, 메인프레임(130), 고정스크롤(140), 선회스크롤(150), 토출커버(160)는 압축부(C)를 이룬다.
전동부를 이루는 구동모터(120)는 후술할 회전축(125)의 상단에 결합되고, 압축부(C)는 회전축(125)의 하단에 결합된다. 이에 따라 압축기(10)는 앞서 설명한 하부 압축식 구조를 이루며, 압축부(C)는 회전축(125)에 의해 구동모터(120)에 연결되어 그 구동모터(120)의 회전력에 의해 작동하게 된다. 따라서 구동모터(120)는 압축부(C)를 구동시키는 구동부로 이해될 수 있으므로 이하에서는 구동모터를 전동부 또는 구동부로 혼용하여 설명할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 케이싱(110)은 원통쉘(111), 상부쉘(112), 하부쉘(113)을 포함할 수 있다. 원통쉘(111)은 상하 양단이 개구된 원통 형상이고, 상부쉘(112)은 원통쉘(111)의 개구된 상단을 복개하도록 결합되고, 하부쉘(113)은 원통쉘(111)의 개구된 하단을 복개하도록 결합된다. 이에 따라 케이싱(110)의 내부공간(110a)은 밀폐되고, 밀폐된 케이싱(110)의 내부공간(110a)은 구동모터(120)를 기준으로 하부공간(S1)과 상부공간(S2)으로 분리된다.
하부공간(S1)은 구동모터(120)의 하측에 형성되는 공간으로, 하부공간(S1)은 다시 압축부(C)를 기준으로 저유공간(S11)과 배출공간(S12)으로 구분될 수 있다.
저유공간(S11)은 압축부(C)의 하측에 형성되는 공간으로, 오일 또는 액냉매가 혼합된 혼합오일이 저장되는 공간을 이룬다. 배출공간(S12)은 압축부(C)의 상면과 구동모터(120)의 하면 사이에 형성되는 공간으로, 압축부(C)에서 압축된 냉매 또는 오일이 혼합된 혼합냉매가 토출되는 공간을 이룬다.
상부공간(S2)은 구동모터(120)의 상측에 형성되는 공간으로, 압축부(C)에서 토출되는 냉매로부터 오일이 분리하는 유분리공간을 이룬다. 상부공간(S2)에 냉매토출관이 연통된다.
원통쉘(111)의 내부에는 전술한 구동모터(120)와 메인프레임(130)이 삽입되어 고정된다. 구동모터(120)의 외주면과 메인프레임(130)의 외주면에는 원통쉘(111)의 내주면과 기설정된 간격만큼 이격되는 오일회수통로(Po1)(Po2)가 형성될 수 있다.
원통쉘(111)의 측면으로 냉매흡입관(115)이 관통하여 결합된다. 이에 따라 냉매흡입관(115)은 케이싱(110)을 이루는 원통쉘(111)을 반경방향으로 관통하여 결합된다.
냉매흡입관(115)은 엘(L)자 형상으로 형성되어, 일단은 원통쉘(111)을 관통하여 압축부(C)를 이루는 후술할 고정스크롤(140)의 흡입구(1421)에 직접 연통된다. 이에 따라 냉매가 냉매흡입관(115)을 통해 압축실(V)에 유입될 수 있다.
또한, 냉매흡입관(115)의 타단은 원통쉘(111)의 밖에서 흡입통로를 이루는 어큐뮬레이터(101)의 일단에 연결된다. 어큐뮬레이터(101)의 타단은 증발기(40)의 출구측에 냉매관으로 연결된다. 이에 따라 증발기(40)에서 어큐뮬레이터(101)로 이동하는 냉매는 그 어큐뮬레이터(101)에서 액냉매가 분리된 후 가스냉매가 냉매흡입관(115)을 통해 압축실(V)로 직접 흡입된다.
어큐뮬레이터(101)는 냉매흡입관(115) 또는 냉매관(117)의 외경보다는 큰 외경을 가지며 케이싱(110)의 일측에서 그 케이싱(110)과 평행하게 배치된다. 어큐뮬레이터(101)의 양단은 앞서 설명한 바와 같이 냉매흡입관(115)과 냉매관(117)에 의해 압축기(10)와 증발기(40)에 연결되지만, 어큐뮬레이터(101)의 중간은 후술할 고정브라켓(193)에 의해 압축기(10)의 외관을 이루는 케이싱(110)에 고정된다. 이에 따라 압축기(10)의 진동이 어큐뮬레이터(101)에 의해 가진되는 것을 억제할 수 있다.
고정브라켓(193)에는 후술할 센서수용부(1931d)가 구비된다. 센서수용부(1931d)에는 케이싱(110)의 내부온도를 검출하는 온도센서(192)가 삽입되어 고정된다. 이에 따라 온도센서(192)를 이용하여 압축기(10)의 운전온도, 다시 말해 압축기(10)의 운전시 또는 정지시 케이싱(110)의 내부온도를 실시간 또는 주기적으로 검출할 수 있다.
온도센서(192)에 의해 검출된 케이싱(110)의 내부온도를 기초로 하여 압축기(10)의 과압축 여부 또는 과열운전 여부와 같은 압축기(10)의 운전상태를 점검할 수 있다. 이에 따라 케이싱(110)의 내부압력을 검출하는 압력센서를 배제하고도 압축기의 운전상태를 실시간으로 점검할 수 있다. 온도센서(192)를 고정하는 고정브라켓(193) 및 그 온도센서(192)를 이용하여 압축기(10)의 운전상태를 점검하는 프로세서에 대해서는 나중에 다시 설명한다.
원통쉘(111)의 상반부 또는 상부쉘(112)에는 터미널브라켓(미부호)이 결합되고, 터미널브라켓에는 외부전원을 구동모터(120)에 전달하기 위한 터미널(114)이 관통 결합될 수 있다. 터미널(114)의 일단은 전원케이블(1141)에 의해 후술할 압축기제어부(195)에 연결되고, 터미널(114)의 타단은 전원케이블(1141)에 의해 후술할 구동모터(120)의 고정자코일(1212)에 연결된다.
상부쉘(112)의 상부에는 케이싱(110)의 내부공간(110a), 구체적으로는 구동모터(120)의 상측에 형성되는 상부공간(S2)에 냉매토출관(116)의 내측단이 연통되도록 관통하여 결합된다.
냉매토출관(116)에는 압축기(10)에서 응축기(20)로 토출되는 냉매로부터 오일을 분리하는 유분리장치(미부호)가 설치되거나 또는 압축기(10)에서 토출된 냉매가 다시 압축기(10)로 역류하는 것을 차단하는 체크밸브(미부호)가 설치될 수 있다.
하부쉘(113)의 하반부에는 오일순환관(미도시)의 일측 단부가 반경방향으로 관통 결합될 수 있다. 오일순환관은 양단이 개방되며, 오일순환관의 타단은 냉매흡입관(115)에 관통 결합될 수 있다. 오일순환관의 중간에는 오일순환밸브(미도시)가 설치될 수 있다.
다음으로 전동부를 이루는 구동모터를 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 구동모터(120)는 고정자(121) 및 회전자(122)를 포함한다. 고정자(121)는 원통쉘(111)의 내주면에 삽입되어 고정되고, 회전자(122)는 고정자(121)의 내부에 회전 가능하게 구비된다.
고정자(121)는 고정자코어(1211) 및 고정자코일(1212)을 포함한다.
고정자코어(1211)는 환형 또는 속빈 원통형상으로 형성되고, 원통쉘(111)의 내주면에 열간압입으로 고정된다.
고정자코어(1211)의 중앙부에는 원형으로 관통되어 회전자(122)가 회전 가능하게 삽입되는 회전자수용부(1211a)가 형성된다. 고정자코어(1211)의 외주면에는 축방향을 따라 디컷(D-cut) 모양으로 절개되거나 함몰된 복수 개의 고정자측 오일회수홈(1211b)이 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 형성될 수 있다.
회전자수용부(1211a)의 내주면에는 다수 개의 티스(1211c)와 슬롯(1211d)이 원주방향을 따라 번갈아 형성되고, 각각의 티스(1211c)에는 고정자코일(1212)이 양쪽 슬롯(1211d)을 통과하여 감겨진다.
슬롯(정확하게는 원주방향으로 이웃하는 고정자코일 간 공간)(1211d)은 내부통로(120a)를 형성하며, 고정자코어(1211)의 내주면과 후술할 회전자코어(1221)의 외주면 사이에는 공극통로(120b)를 형성하며, 오일회수홈(1211d)은 외부통로(120c)를 형성한다. 내부통로(120a)와 공극통로(120b)는 압축부(C)에서 배출되는 냉매가 상부공간(S2)으로 이동하는 통로를 형성하며, 외부통로(120c)는 상부공간(S2)에서 분리된 오일이 저유공간(S11)으로 회수되는 제1오일회수통로(Po1)를 형성하게 된다.
고정자코일(1212)은 고정자코어(1211)에 감겨지고, 케이싱(110)에 관통 결합되는 전원케이블(1141)을 통해 외부전원과 전기적으로 연결된다. 고정자코어(1211)와 고정자코일(1212)의 사이에는 절연부재인 인슐레이터(1213)가 삽입된다.
인슐레이터(1213)는 고정자코일(1212)의 뭉치를 반경방향으로 수용하도록 외주측과 내주측에 구비되어 고정자코어(1211)의 축방향 양쪽으로 연장될 수 있다.
회전자(122)는 회전자코어(1221) 및 영구자석(1222)을 포함한다.
회전자코어(1221)는 원통형상으로 형성되고, 고정자코어(1211)의 중심부에 형성된 회전자수용부(1211a)에 수용된다.
구체적으로, 회전자코어(1221)는 고정자코어(1211)의 회전자수용부(1211a)에 기설정된 공극(120a)만큼 간격을 두고 회전 가능하게 삽입된다. 영구자석(1222)은 회전자코어(1221)의 내부에 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 매립된다.
회전자코어(1221)의 하단에는 밸런스웨이트(123)가 결합될 수 있다. 하지만, 밸런스웨이트(123)는 회전축(125)에 결합될 수도 있다. 본 실시예는 밸런스웨이트(123)가 회전축(125)에 결합된 예를 도시하고 있다. 밸런스웨이트(123)는 회전자의 하단쪽 및 상단쪽에 각각 설치되고, 둘은 서로 대칭되게 설치된다.
회전자코어(1221)의 중앙에는 회전축(125)이 결합된다. 회전축(125)의 상단부는 회전자(122)에 압입되어 결합되고, 회전축(125)의 하단부는 메인프레임(130)에 회전 가능하게 삽입되어 반경방향으로 지지된다.
메인프레임(130)에는 회전축(125)의 하단부를 지지하도록 부시 베어링으로 된 메인 베어링(171)이 구비된다. 이에 따라 회전축(125)의 하단부 중 메인프레임(130)에 삽입된 부분이 메인프레임(130)의 내부에서 원활하게 회전될 수 있다.
회전축(125)은 구동모터(120)의 회전력을 압축부(C)를 이루는 선회스크롤(150)에 전달한다. 이에 따라 회전축(125)에 편심 결합된 선회스크롤(150)이 고정스크롤(140)에 대해 선회운동 하게 된다.
회전축(125)의 내부에는 급유통로(126)가 중공형상으로 형성되고, 회전축(125)의 하단에는 저유공간(S11)에 채워진 오일을 펌핑하기 위한 오일픽업(127)이 결합될 수 있다. 이에 따라 저유공간(S11)에 채워진 오일은 회전축(125)의 회전시 오일픽업(127)과 급유통로(126)를 통해 회전축(125)의 상단으로 흡상되면서 습동부를 윤활하게 된다.
다음으로 압축부(C)를 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 압축부(C)는 메인프레임(130), 고정스크롤(140) 및 선회스크롤(150)을 포함한다.
메인프레임(130)은 프레임경판부(131), 프레임측벽부(132), 메인베어링부(133)를 포함한다.
프레임경판부(131)는 환형으로 형성되어 구동모터(120)의 하측에 설치된다. 프레임측벽부(132)는 프레임경판부(131)의 하측면 가장자리에서 원통 형상으로 연장되고, 프레임측벽부(132)의 외주면은 원통쉘(111)의 내주면에 열간압입으로 고정되거나 용접되어 고정된다. 이에 따라 케이싱(110)의 하부공간(S1)을 이루는 저유공간(S11)과 배출공간(S12)은 프레임경판부(131)와 프레임측벽부(132)에 의해 분리된다.
프레임측벽부(132)에는 배출통로의 일부를 이루는 프레임배출구멍(이하, 제2배출구멍)(1321)이 축방향으로 관통하도록 형성될 수 있다. 제2배출구멍(1321)은 후술할 고정스크롤(140)의 스크롤배출구멍(제1배출구멍)(1422)에 대응되도록 형성되어 그 제1배출구멍(1422)과 함께 냉매배출통로(미부호)를 이루게 된다.
제2배출구멍(1321)은 원주방향으로 길게 형성되거나 또는 복수 개가 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 형성될 수 있다. 이에 따라 제2배출구멍(1321)은 배출면적을 확보하면서도 반경방향 폭은 최소한으로 유지하여 메인프레임(130)의 동일 직경 대비 압축실 체적을 확보할 수 있다. 이는 고정스크롤(140)에 구비되어 배출통로의 일부를 이루는 제1배출구멍(1422)도 동일하게 형성될 수 있다.
메인베어링부(133)는 프레임경판부(131)의 중심부 상면에서 구동모터(120)를 향해 상향으로 돌출된다. 메인베어링부(133)는 원통 형상으로 된 메인축수구멍(1331)이 축방향으로 관통되어 형성되고, 메인축수구멍(1331)에는 회전축(125)의 제1베어링부(1252)가 삽입되어 반경방향으로 지지된다.
다음으로 고정스크롤을 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 고정스크롤(140)은 고정경판부(141), 고정측벽부(142), 서브베어링부(143) 및 고정랩(144)을 포함할 수 있다.
고정경판부(141)는 외주면에 복수 개의 오목한 부분이 형성된 원판모양으로 형성되고, 중앙에는 후술할 서브베어링부(143)를 이루는 서브축수구멍(1431)이 상하 방향으로 관통 형성될 수 있다. 서브축수구멍(1431)의 주변에는 토출압실(Vd)과 연통되어 압축된 냉매가 후술할 토출커버(160)의 머플러공간(160a)으로 토출되는 토출구(1411,1412)가 형성될 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 토출구는 후술할 제1압축실(V1)과 제2압축실(V2)에 모두 연통될 수 있도록 한 개만 형성될 수도 있다. 하지만, 본 실시예와 같이 제1압축실(V1)에는 제1 토출구(미부호)가 연통되고, 제2압축실(V2)에는 제2 토출구(미부호)가 연통될 수 있다. 이에 따라 제1압축실(V1)과 제2압축실(V2)에서 압축된 냉매는 서로 다른 토출구에 의해 각각 독립적으로 토출될 수 있다.
고정측벽부(142)는 고정경판부(141)의 상면 가장자리에서 상하 방향으로 연장되어 환형으로 형성될 수 있다. 고정측벽부(142)는 메인프레임(130)의 프레임측벽부(132)에 상하 방향으로 마주보도록 결합될 수 있다.
고정측벽부(142)에는 고정측벽부(142)를 반경방향으로 관통하는 흡입구(1421)가 형성된다. 흡입구(1421)에는 앞서 설명한 같이 원통쉘(111)을 관통한 냉매흡입관(115)의 단부가 삽입되어 결합된다. 이에 따라 냉매가 냉매흡입관(115)을 통해 압축실(V)을 이루는 흡입압실(Vs)로 직접 흡입될 수 있다.
고정측벽부(142)에는 스크롤 배출구멍(이하, 제1배출구멍)(1422)이 축방향으로 관통되어 형성된다. 제1배출구멍(1422)은 원주방향으로 길게 형성되거나 또는 복수 개가 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 형성될 수 있다. 이에 따라 제1배출구멍(1422)은 배출면적을 확보하면서도 반경방향 폭은 최소한으로 유지하여 고정스크롤(140)의 동일 직경 대비 압축실 체적을 확보할 수 있다.
제1배출구멍(1422)은 고정스크롤(140)이 원통쉘(111)에 결합된 상태에서 앞서 설명한 제2배출구멍(1321)과 연통된다. 이에 따라 제1배출구멍(1422)은 앞서 설명한 제2배출구멍(1321)과 함께 냉매배출통로를 형성한다.
서브베어링부(143)는 고정경판부(141)의 중심부에서 토출커버(160)를 향해 축방향으로 연장 형성된다. 서브베어링부(143)의 중심에는 원통 형상의 서브축수구멍(1431)이 축방향으로 관통되어 형성되고, 서브축수구멍(1431)에 회전축(125)의 하단부가 삽입되어 반경방향으로 지지될 수 있다.
고정랩(144)은 고정경판부(141)의 상면에서 선회스크롤(150)을 향해 축방향으로 연장 형성될 수 있다. 고정랩(144)은 후술할 선회랩(152)과 맞물려 압축실(V)을 형성한다. 고정랩(144)에 대해서는 나중에 선회랩(152)과 함께 설명한다.
다음으로 선회스크롤을 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 선회스크롤(150)은 선회경판부(151), 선회랩(152) 및 회전축결합부(153)를 포함한다.
선회경판부(151)는 원판 형상으로 형성되어 메인프레임(130)에 수용된다. 선회경판부(151)의 상면은 메인프레임(130)에 배압실링부재(미부호)를 사이에 두고 축방향으로 지지될 수 있다.
선회랩(152)은 선회경판부(151)의 하면에서 고정스크롤(140)을 향해 연장 형성될 수 있다. 선회랩(152)은 고정랩(144)과 맞물려 압축실(V)을 형성한다.
선회랩(152)은 고정랩(144)과 함께 인볼류트 형상으로 형성될 수 있다. 하지만 선회랩(152)과 고정랩(144)은 인볼류트 외에 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 선회랩(152)은 직경과 원점이 서로 다른 다수 개의 원호를 연결한 형태를 가지며, 최외곽의 곡선은 장축과 단축을 갖는 대략 타원형 형태로 형성될 수 있다. 이는 고정랩(144)도 마찬가지로 형성될 수 있다.
선회랩(152)의 내측 단부는 선회경판부(151)의 중앙부위에 형성되며, 선회경판부(151)의 중앙부위에는 회전축결합부(153)가 축방향으로 관통 형성될 수 있다.
회전축결합부(153)에는 회전축(125)의 편심부(미부호)가 회전가능하게 삽입되어 결합된다. 이에 따라 회전축결합부(153)의 외주부는 선회랩(152)과 연결되어 압축과정에서 고정랩(144)과 함께 압축실(V)을 형성하는 역할을 하게 된다.
회전축결합부(153)는 선회랩(152)과 동일 평면상에서 중첩되는 높이로 형성될 수 있다. 즉, 회전축결합부(153)는 회전축(125)의 편심부(미부호)가 선회랩(152)과 동일 평면상에서 중첩되는 높이에 배치될 수 있다. 이에 따라 냉매의 반발력과 압축력이 선회경판부(151)를 기초로 하여 동일 평면에 가해지면서 서로 상쇄되고, 이를 통해 압축력과 반발력의 작용에 의한 선회스크롤(150)의 기울어짐이 억제될 수 있다.
한편, 압축실(V)은 고정경판부(141)와 고정랩(144), 그리고 선회경판부(151)와 선회랩(152)으로 이루어지는 공간에 형성된다. 그리고, 압축실(V)은 고정랩(144)을 기준으로 그 고정랩(144)의 내측면과 선회랩(152)의 외측면 사이에 형성되는 제1압축실(V1)과, 고정랩(144)의 외측면과 선회랩(152)의 내측면 사이에 형성되는 제2압축실(V2)로 이루어질 수 있다.
도면중 미설명 부호인 21은 응축기팬, 41은 증발기팬, 160은 압축실에서 하부로 토출되는 냉매를 상부공간으로 안내하는 토출커버, 160a는 토출커버의 내부공간으로 머플러공간, 170은 올담링, 180은 토출되는 냉매와 회수되는 오일을 분리하는 유로가이드이다.
상기와 같은 본 실시예에 따른 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.
즉, 구동모터(120)에 전원이 인가되면, 회전자(122)와 회전축(125)에 회전력이 발생되어 회전하고, 회전축(125)에 편심 결합된 선회스크롤(150)이 올담링(170)에 의해 고정스크롤(140)에 대해 선회운동을 하게 된다.
그러면, 압축실(V)의 체적이 압축실(V)의 바깥쪽에 형성되는 흡입압실(Vs)에서 중심쪽을 향해 연속으로 형성되는 중간압실(Vm), 그리고 중앙부의 토출압실(Vd)로 갈수록 점점 감소하게 된다.
그러면, 냉동사이클장치의 응축기(20)와 팽창기(30), 그리고 증발기(40)를 통과한 냉매가 어큐뮬레이터(101)와 냉매흡입관(115)을 통해 압축실(V)을 이루는 흡입압실(Vs)쪽으로 흡입된다.
그러면, 흡입압실(Vs)로 흡입된 냉매는 압축실(V)의 이동궤적을 따라 중간압실(Vm)을 거쳐 토출압실(Vd)로 이동하면서 압축되고, 압축된 냉매는 토출압실(Vd)에서 토출구(1411,1412)를 통해 토출커버(160)의 머플러공간(160a)으로 토출된다.
그러면, 토출커버(160)의 머플러공간(160a)으로 토출된 냉매(냉매에는 오일이 혼합되어 혼합냉매를 이룬다. 다만 설명중에는 혼합냉매 또는 냉매로 혼용할 수 있다)는 그 토출커버(160)의 머플러공간(160a)을 거쳐 고정스크롤(140)의 제1배출구멍(1422)을 통해 메인프레임(130)과 구동모터(120) 사이에 형성된 배출공간(S12)으로 이동된다. 이 혼합냉매는 구동모터(120)를 통과하여 구동모터(120)의 상측에 형성된 케이싱(110)의 상부공간(S2)으로 이동하게 된다.
상부공간(S2)으로 이동한 혼합냉매는 그 상부공간(S2)에서 냉매와 오일로 분리되고, 냉매(또는 오일이 분리되지 않은 일부 혼합냉매)는 냉매토출관(116)을 통해 케이싱(110)의 외부로 배출되어 냉매관(117)을 따라 냉동사이클을 이루는 응축기(20), 팽창기(30), 증발기(40)를 순서대로 이동하게 된다.
반면, 상부공간(S2)에서 냉매로부터 분리된 오일(또는 액냉매가 혼합된 혼합오일)은 케이싱(110)의 내주면과 고정자(121) 사이의 제1오일회수통로(Po1)를 통해 하부공간(S1)을 향해 이동하게 되고, 하부공간(S1)으로 이동한 오일은 케이싱(110)의 내주면과 압축부(C)의 외주면 사이에 형성된 제2오일회수통로(Po2)를 통해 압축부(C)의 하부에 형성되는 저유공간(S11)으로 회수된다.
이 오일은 급유통로(126)를 통해 각각의 베어링면(미부호)으로 공급되고, 일부는 압축실(V)로 공급된다. 베어링면과 압축실(V)로 공급되는 오일은 냉매와 함께 토출커버(160)로 토출되어 회수되는 일련의 과정을 반복하게 된다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이 압축기의 운전중에는 그 압축기를 포함하는 공기조화장치의 운전조건에 따라 과압축운전 또는 과열운전이 발생되어 압축기의 신뢰성에 악영향을 미칠 수 있다.
이에 종래에는 압축기의 흡입압력 및/또는 토출압력을 검출하거나 또는 온도를 검출하여 압축기의 과압축 또는 과열을 억제하였으나, 이는 고가의 압력센서가 필요하거나 또는 온도센서를 고정하기 위한 별도의 고정부재가 필요하여 압축기에 대한 제조비용이 증가될 수 있다. 또한 응축기 또는 증발기의 온도를 검출하여 압축기의 내부온도를 추정하기도 하나, 이러한 간접측정방식은 저압력비 운전에서 압축기 온도를 정확하게 추정하지 못할 수 있다.
이를 감안하여 본 실시예는 별도의 고정부재를 추가하지 않고도 온도센서를 고정하여 제조비용을 억제하는 동시에, 온도센서를 압축기에 직접 부착시켜 과열을 효과적으로 억제함에 따라 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 온도검출부가 구비된 스크롤 압축기의 내부를 투시하여 보인 사시도이고, 도 4는 도 3에서 온도검출부의 주변을 보인 사시도이며, 도 5는 도 4의 "Ⅸ-Ⅸ"선단면도이고, 도 6은 도 5에서 온도검출부의 주변을 확대하여 보인 종단면도이며, 도 7은 도 5에서 온도검출부의 다른 실시예를 확대하여 보인 종단면도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 스크롤 압축기(10)는 앞서 설명한 케이싱(110)의 내부에 구비되는 구동모터(120)와 압축부(C) 외에 온도검출부(191) 및 압축기제어부(195)를 더 포함한다. 온도검출부(191)는 케이싱(110)의 내부온도를 검출하는 부분이고, 압축기제어부(195)는 온도검출부(191)에서 검출된 데이터를 이용하여 압축기(10) 또는 압축기(10)를 적용한 공기조화장치(1)의 운전을 제어하는 부분이다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 온도검출부(191)는 온도센서(192) 및 온도센서고정부를 이루는 고정브라켓(193)을 포함한다.
온도센서(192)는 통상적인 온도센서가 적용되며, 본 실시예에서는 온도센서(192)가 케이싱(110)의 외부에 구비되는 점을 고려하여 내구성이 높은 소재로 제작되는 것이 바람직하다. 온도센서(192)의 출력측은 전원케이블(1141)이 연결되고, 전원케이블(1141)은 압축기제어부(195)에 연결된다. 이에 따라 온도센서(192)에서 검출된 데이터는 압축기제어부(195)로 전달되어 압축기(10) 또는 압축기(10)를 적용한 공기조화장치(1)의 운전을 제어하는데 활용된다.
온도센서고정부는 별도의 고정부재(미도시)를 케이싱(110)의 외주면에 결합한 후 그 고정부재에 온도센서(192)를 삽입하여 고정할 수 있다. 하지만 본 실시예에서는 기존의 부품을 활용하여 온도센서(192)를 고정할 수 있다. 예를 들어 본 실시예에서의 온도센서고정부(1912)는 어큐뮬레이터(101)를 케이싱(110)에 고정하는 고정브라켓(193)을 이용하여 형성할 수 있다.
통상, 어큐뮬레이터(101)는 압축기(10)의 외관을 이루는 케이싱(110)의 일측에서 그 케이싱(110)에 평행하게 배열되되, 어큐뮬레이터(101)의 상단은 증발기(40)의 출구에 연결되는 냉매관(117)에 연결되고, 어큐뮬레이터(101)의 하단은 케이싱(110)을 관통하는 냉매흡입관(115)에 연결된다. 이에 따라 어큐뮬레이터(101)는 경우에 따라서는 고정브라켓(193)을 배제하고서도 케이싱(110)에 결합될 수 있다. 본 실시예에서는 어큐뮬레이터(101)가 냉매흡입관(115) 외에 고정브라켓(193)으로 고정되는 예를 도시하고 있다.
본 실시예에 따른 고정브라켓(193)은 제1브라켓(1931) 및 제2브라켓(1932)을 포함할 수 있다. 다시 말해 고정브라켓(193)은 밴드형 또는 용접형으로 구분될 수 있다. 밴드형 고정브라켓은 어큐뮬레이터(101)를 감싸 케이싱(110)에 고정하는 방식이고, 용접형 고정브라켓은 어큐뮬레이터(101)를 용접하여 케이싱에 고정하는 방식이다. 본 실시예는 밴드형 고정브라켓을 중심으로 센서수용부를 설명하지만 용접형 고정브라켓에도 동일한 센서수용부가 형성될 수 있다.
제1브라켓(1931)은 케이싱(110)과 어큐뮬레이터(101) 사이를 연결하는 일종의 브릿지(bridge) 역할을 하며, 제2브라켓(1932)은 어큐뮬레이터(101)를 감싸 제1브라켓(1931)에 결합되는 일종의 밴드(band) 역할을 한다. 온도센서(192)는 제1브라켓(1931)에 의해 고정될 수도 있고, 제2브라켓(1932)에 의해 고정될 수도 있다. 본 실시예는 온도센서(192)가 제1브라켓(1931)에 의해 고정되는 예를 중심으로 설명한다.
제1브라켓(1931)은 제1고정부(1931a), 이격부(1931b), 제2고정부(1931c) 및 센서수용부(1931d)를 포함한다. 제1브라켓(1931)은 한 개의 얇은 판재를 절곡하여 형성된다. 이에 따라 제1고정부(1931a)는 양쪽 제2고정부(1931c)의 사이, 즉 제1브라켓(1931)의 중간에 형성되고, 이격부(1931b)는 제1고정부(1931a)의 양단과 양쪽 제2고정부(1931c)의 사이에 각각 형성되며, 제2고정부(1931c)는 제1브라켓(1931)의 양단에 형성되고, 센서수용부(1931d)는 양쪽 제2고정부(1931c) 중에서 어느 한 쪽(온도센서가 한 개인 경우) 제2고정부(1931c)에서 연장되어 각각 형성될 수 있다.
구체적으로, 제1고정부(1931a)는 어큐뮬레이터(101)에 고정되는 부분으로, 대략 어큐뮬레이터(101)의 외주면 곡률과 동일한 곡률을 갖는 원호 형상으로 형성되어 어큐뮬레이터(101)의 외주면에 결합된다. 제1고정부(1931a)는 어큐뮬레이터(101)에 용접되어 결합될 수도 있고, 앞서 설명한 제2브라켓(1932)으로 조여져 어큐뮬레이터(101)에 밀착되어 결합될 수도 있다.
이격부(1931b)는 제1고정부(1931a)의 양단에서 케이싱(110)을 향하는 방향으로 각각 절곡되어 형성될 수 있다. 양쪽 이격부(1931b)는 대략 평행하게 형성되어 제1고정부(1931a)는 제2고정부(1931c)에 대해 반경방향으로 기설정된 간격만큼 이격된다. 이에 따라 어큐뮬레이터(101)는 케이싱(110)의 일측에서 이격부(1931b)의 길이만큼 이격될 수 있다.
이격부(1931b)에는 제2브라켓(1932)을 걸어 고정하는 브라켓고정홈(1931e)이 형성된다. 이에 따라 어큐뮬레이터(101)를 감은 제2브라켓(1932)의 양단이 제1브라켓(1931)의 이격부(1931b)에 구비된 브라켓고정홈(1931e)에 걸려 어큐뮬레이터(101)를 단단하게 고정할 수 있다.
제2고정부(1931c)는 케이싱(110)에 고정되는 부분으로, 케이싱(110)의 외주면에 밀착되어 용접 결합될 수 있다. 이에 따라 제2고정부(1931c)는 케이싱(110)의 외주면 곡률과 대략 동일한 곡률을 갖는 원호 형상으로 형성되어 원주방향으로 연장된다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 센서수용부(1931d)는 양쪽의 제2고정부(1931c) 중에서 어느 한 쪽 제2고정부(1931c)에서 연장되어 일측면으로 함몰지게 형성된다. 예를 들어 센서수용부(1931d)는 제2고정부(1931c)의 반경방향 양쪽 측면 중에서 케이싱(110)을 마주보는 일측면에서 반대방향으로 함몰지게 형성될 수 있다. 이에 따라 케이싱(110)의 외주면을 마주보는 센서수용부(1931d)의 일측면에는 케이싱(110)의 외주면을 향해 개구되는 센서수용홈(1931d1)이 형성됨에 따라 온도센서(192)는 고정브라켓(193)의 센서수용부(1931d)에 삽입된 상태에서 케이싱(110)의 외주면에 밀착될 수 있다. 이를 통해 온도센서(192)가 케이싱(110)의 내부온도를 정확하게 측정할 수 있다.
이하에서는 센서수용홈(1931d1)과 구체적으로 관련되지 않을 경우 센서수용부(1931d)로 통칭하여 설명한다.
센서수용부(1931d)는 축방향으로 길게 연장된다. 예를 들어 센서수용부(1931d)는 제2고정부(1931c)의 축방향 양단 사이를 가로질러 형성될 수 있다. 이에 따라 센서수용부(1931d)를 용이하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 온도센서(192)의 길이에 구애받지 않고 온도센서(192)를 수용할 수 있다.
온도센서(192)는 센서수용부(1931d)의 내주면을 이루는 센서수용홈(1931d1)에 압입되거나 또는 센서수용홈(1931d1)에 밀착되어 케이싱(110)의 외주면에 밀착되어 고정될 수도 있다. 하지만 센서수용부(1931d)에는 센서고정부(1931f)가 구비될 수 있다. 이에 따라 압축기의 운전시 온도센서(192)가 센서수용부(1931d)로부터 이탈되는 것을 억제할 수 있다.
예를 들어, 센서고정부(1931f)는 센서수용부(1931d)의 외주면에서 내주면으로 관통되는 센서고정홀(1931g) 및 그 센서고정홀(1931g)에 체결되어 온도센서(192)를 고정하는 고정나사(1931h)로 이루어질 수 있다. 이에 따라 센서고정홀(1931g)을 통과하는 고정나사(1931h)에 의해 온도센서(192)가 센서수용부(1931d)의 내부에서 견고하게 고정될 수 있다. 본 실시예에서는 2개씩의 센서고정홀(1931g)과 고정나사(1931h)가 축방향으로 기설정된 간격을 두고 구비되는 예를 도시하고 있다.
센서고정홀(1931g)은 센서수용부(1931d)의 길이방향, 즉 축방향을 따라 적어도 한 개 이상 형성되며, 가능한 한 회전축(125)의 반경방향으로 관통될 수 있다. 이에 따라 고정나사(1931h)가 케이싱(110)에 대해 반경방향으로 온도센서(192)를 가압할 수 있어 그만큼 온도센서(192)가 케이싱(110)에 더욱 긴밀하게 밀착될 수 있다.
도 6과 같이 센서고정홀(1931g)을 통과하는 고정나사(1931h)의 끝단이 온도센서(192)의 외주면에 밀착되고, 고정나사(1931h)가 온도센서(192)를 케이싱(110)쪽으로 가압하여 고정할 수도 있다. 하지만 도 7과 같이 온도센서(192)의 외주면에 센서고정홈(192a)이 함몰되고, 센서고정홀(1931g)을 통과하는 고정나사(1931h)의 단부가 센서고정홈(192a)에 삽입되어 온도센서(192)를 고정할 수도 있다.
상기와 같이 센서수용부(1931d)에 센서고정부가 구비되는 경우에는 온도센서(192)가 센서수용부(1931d)에 수용된 상태에서 센서고정부에 의해 축방향으로 고정됨에 따라 압축기의 운전시 진동이 발생되더라도 온도센서(192)가 센서수용부(1931d)에서 탈거되는 것을 억제할 수 있다. 뿐만 아니라 센서고정부(1931f)가 온도센서(192)를 가압하여 케이싱(110)에 밀착함에 따라 온도센서(192)가 케이싱(110)에 더욱 밀착되어 압축기의 내부온도를 더욱 정확하게 측정할 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 온도센서(192)는 센서수용부(1931d)의 내부에서 용접되거나 접착되어 고정될 수도 있다.
본 실시예에 따른 센서수용부(또는 온도센서)(1931d)는 구동모터(120)의 상단에서 압축부(C)의 하단 사이에 위치하도록 형성될 수 있다. 예를 들어 센서수용부(1931d)의 적어도 일부는 구동모터(120)와 압축부(C) 사이의 배출공간(S12)과 반경방향으로 중첩되는 위치에 형성될 수 있다. 이에 따라 케이싱(110) 중에서 가장 먼저 가열되는 부위에 온도센서(192)가 위치함에 따라 압축기의 온도변화를 가장 신속하고 정확하게 검출할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 압축기제어부(195)는 입력부(1951), 판단부(1952) 및 출력부(1953)를 포함한다. 압축기제어부(195)는 표시부(1954)를 더 포함할 수 있다.
입력부(1951)는 온도센서(192)와 전기적으로 연결되어 그 온도센서(192)에 의해 실시간 또는 주기적으로 검출된 검출온도(제2온도)(T2)를 입력받는다. 판단부(1952)는 정상운전온도인 설정온도(제1온도)(T1)가 기입력되어 제1온도(T1)와 제2온도(T2)를 비교한 후, 압축기(10)의 이상운전여부를 판단한다. 출력부(1953)는 판단부(1952)에서 판단된 내용을 표시부(1954)로 전달한다. 하지만, 경우에 따라서는 출력부(1953)는 판단부(1952)의 판단내용에 따라 압축기의 운전/정지를 제어할 수 있다. 표시부(1954)는 정상운전상태와 이상운전상태를 구분하여 외부로 표시한다.
압축기제어부(195)는 압축기(10)의 외관을 이루는 케이싱(110)에 구비될 수도 있고, 압축기(10)가 구비되는 공기조화장치(1)의 실외기(2)에 구비될 수도 있다. 본 실시예는 압축기제어부(195)가 실외기(2)에 설치된 예를 도시하고 있다.
본 실시예에 따른 스크롤 압축기는 앞서 설명한 온도검출부(191)와 압축기제어부(195)를 이용하여 압축기(10)의 과열여부를 판단 및 조치를 취할 수 있다. 이를 단계별로 구분하여 보면 다음과 같다.
도 8은 도 3의 실시예에 따른 온도검출과정 및 압축기의 제어과정를 보인 블록도이다.
도 8을 참조하면, 온도센서(192)를 이용하여 압축기(10)의 현재온도(검출온도)(T2)를 측정하는 단계(ST11), 검출온도(제2온도)(T2)를 입력받아 기입력된 설정온도(제1온도)(T1)와 비교하는 단계(ST12), 비교한 결과 제1온도(T1)가 제2온도(T2)보다 높으면 정상운전상태로, 제1온도(T1)가 제2온도(T2)보다 낮으면 이상운전상태로 각각 판단하는 단계(ST13), 이상운전상태의 경우 압축기(10)의 운전을 정지시키거나 표시부(1954)를 통해 외부로 알리는 단계(ST14)로 진행될 수 있다.
상기와 같이 케이싱(110)의 외주면에 온도센서(192)를 설치하여 압축기(10)의 온도변화를 실시간 또는 주기적으로 검출하여 압축기(10)의 이상유무를 판단하는 경우에는 압축기(10)에 별도의 압력센서를 설치할 필요가 없다. 이에 따라 고가의 압력센서를 배제함에 따라 압축기(10)의 제조비용을 낮출 수 있다.
또한, 온도센서(192)가 압축기(10)의 외주면, 특히 케이싱(110) 중에서 압축부(C)로부터 가장 인접한 위치에 설치됨에 따라 압축기(10)의 운전상태변화를 가장 신속하고 정확하게 검출할 수 있다. 아울러 압축기(10)의 온도변화를 직접 검출함에 따라 흡입냉매량이 적은 저압력비 운전에서도 압축기(10)의 이상운전여부를 신뢰성 있게 검출할 수 있다.
또한, 온도센서(192)를 케이싱(110)의 외주면에 설치함에 따라 온도센서(192)를 용이하게 설치할 수 있어 압축기(10)의 제조비용을 낮출 수 있다. 아울러 어큐뮬레이터(101) 또는 냉매흡입관(115)을 고정하기 위한 고정브라켓(193)을 이용하여 온도센서(192)를 설치함에 따라, 별도의 부품을 추가하고도 온도센서(192)를 케이싱(110)의 외주면에 설치할 수 있다. 이를 통해 압축기의 제조비용을 더욱 낮출 수 있다.
한편, 센서수용부에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 실시예에서는 센서수용부가 축방향을 가로질러 형성되는 것이나, 경우에 따라서는 센서수용부의 내주면에 온도센서를 지지하는 센서지지면이 구비될 수도 있다.
도 9는 도 4에서 온도검출부에 대한 또 다른 실시예를 보인 사시도이고, 도 10은 도 9의 종단면도이다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 스크롤 압축기의 기본적인 구성 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예와 동일하다. 예를 들어 본 실시예에 따른 스크롤 압축기는 케이싱(110), 전동부를 이루는 구동모터(120), 고정스크롤(140)과 선회스크롤(150)을 포함하는 압축부(C), 온도검출부(191) 및 압축기제어부(195)를 구비하며, 이들 케이싱(110), 구동모터(120), 압축부(C), 온도검출부(191) 및 압축기제어부(195)에 대한 기본적인 구성 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예와 동일하다.
또한, 본 실시예에 따른 센서수용부(1931d)가 고정브라켓(193)을 이루는 제1브라켓(1931)의 제2고정부(1931c)에서 연장되되, 바깥쪽으로 함몰되어 축방향으로 길게 형성될 수 있다. 센서수용부(1931d)에 대한 기본적인 구성 및 그에 따른 작용효과도 전술한 실시예와 동일하다.
다만, 도 9 및 도 10에서와 같이, 본 실시예에 따른 센서수용부(1931d)는 내주면에 센서지지면(1931j)이 형성될 수 있다. 센서지지면(1931j)은 센서수용부(1931d)의 하반부, 예를 들어 센서수용부(1931d)의 하단에서 케이싱(110)의 외주면을 향해 연장되어 단차지게 형성될 수 있다.
상기와 같이 센서수용부(1931d)의 내주면 하단에 센서지지면(1931j)이 형성되는 경우에는 센서수용부(1931d)에 수용되는 온도센서(192)의 하단이 상기한 센서지지면(1931j)의 상면에 얹혀져 축방향으로 지지될 수 있다. 이에 따라 온도센서(192)가 하중에 의해 축방향 하측으로 미끄러져 이탈되는 것을 더욱 효과적으로 억제하여 온도센서(192)에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 고정브라켓(193)은 어큐뮬레이터(101)가 없는 경우, 예를 들어 냉매관이 냉매흡입관(115)에 직접 연결되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 이 경우 고정브라켓(193)은 통상 엘(L)자 형상으로 형성된 냉매흡입관을 감싸 케이싱(110)에 고정할 수 있다. 이 고정브라켓(193)에 앞서 설명한 센서수용부(1931d)를 형성하여 온도센서(192)를 케이싱(110)의 외주면에 부착시킬 수 있다. 이에 따른 작용효과는 전술한 실시예들과 동일하므로 이에 대한 설명은 전술한 실시예들에 대한 설명으로 대신한다. 또한 이는 냉매흡입관이 짧은 경우 냉매관에도 동일하게 적용될 수 있다.
한편, 센서수용부에 대한 또 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 실시예에서는 센서수용부가 고정브라켓에 구비되는 것이나, 경우에 따라서는 센서수용부가 케이싱의 외주면에 구비될 수도 있다.
도 11은 도 3에서 온도검출부에 대한 또 다른 실시예를 보인 사시도이고, 도 12는 도 11의 "Ⅹ-Ⅹ"선단면도이며, 도 13은 도 12에서 온도검출부의 주변을 확대하여 보인 종단면도이다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 스크롤 압축기의 기본적인 구성 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예와 동일하다. 예를 들어 본 실시예에 따른 스크롤 압축기는 케이싱(110), 전동부를 이루는 구동모터(120), 고정스크롤(140)과 선회스크롤(150)을 포함하는 압축부(C), 온도검출부(191) 및 압축기제어부(195)를 구비하며, 이들 케이싱(110), 구동모터(120), 압축부(C), 온도검출부(191) 및 압축기제어부(195)에 대한 기본적인 구성 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예와 동일하다.
다만, 도 11 내지 도 13에서와 같이, 본 실시예에 따른 센서수용부(1931d)는 케이싱(110)의 외주면에 형성될 수 있다. 예를 들어 센서수용부(1931d)는 케이싱(110)의 외주면에 기설정된 깊이만큼 함몰되는 센서삽입홈(1931k)으로 이루어질 수 있다.
센서삽입홈(1931k)은 전술한 실시예의 센서수용부(1931d)의 기본적인 구성과 대략 동일하게 형성될 수 있다. 예를 들어 센서삽입홈(1931k)은 온도센서(192)가 삽입될 수 있는 깊이와 길이로 형성될 수 있다. 이에 따라 고정브라켓(193)의 제2고정부(1931c)는 평평하게 형성하더라도 센서삽입홈(1931k)에 삽입된 온도센서(192)의 외측면을 긴밀하게 지지할 수 있다.
하지만 센서삽입홈(131k)의 길이는 온도센서(192)보다 대략 2배정도 길게 형성될 수도 있다. 이 경우에는 고정브라켓(193)의 제2고정부(1931c)가 케이싱(110)에 먼저 용접된 후에 온도센서(192)를 센서삽입홈(1931k)의 상단에서 밀어 삽입할 수 있다. 이에 따라 온도센서(192)의 조립을 용이하게 할 수 있다.
또한, 센서삽입홈(1931k)의 하단은 단차지게 형성될 수 있다. 예를 들어 센서삽입홈(1931k)의 하단에는 센서지지면(1931m)이 형성될 수 있다. 이에 따라 센서삽입홈(1931k)에 삽입된 온도센서(192)가 축방향으로 안전하게 지지될 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 센서수용부(1931d)는 고정브라켓(193)과 케이싱(110)의 외주면에 각각 형성될 수도 있다. 예를 들어 고정브라켓(193)에 제1센서수용부(미도시)가, 케이싱(110)의 외주면에 제2센서수용부(미도시)가 각각 형성되되, 제1센서수용부와 제2센서수용부는 전술한 실시예들에서의 센서수용부(1931d)의 절반씩 형성될 수 있다. 이에 따른 작용효과는 전술한 실시예들과 동일하다.
한편, 온도검출부에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 실시예들에서는 온도검출부가 온도센서로만 이루어지는 것이나, 경우에 따라서는 온도센서 외에 구동모터의 물성치를 이용하여 검출할 수도 있다.
도 14a 및 도 14b는 온도검출부의 또 실시예에 따른 온도검출과정 및 압축기의 제어과정를 보인 블록도들이다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 스크롤 압축기의 기본적인 구성 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예와 동일하다. 예를 들어 본 실시예에 따른 스크롤 압축기는 케이싱(110), 전동부를 이루는 구동모터(120), 고정스크롤(140)과 선회스크롤(150)을 포함하는 압축부(C), 온도검출부(191) 및 압축기제어부(195)를 구비하며, 이들 케이싱(110), 구동모터(120), 압축부(C), 온도검출부(191) 및 압축기제어부(195)에 대한 기본적인 구성 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예와 동일하다.
다만, 본 실시예에 따른 온도검출부(191)는 제1온도검출부(191a)와 제2온도검출부(191b)로 구분될 수 있다. 예를 들어 제1온도검출부(191a)는 전술한 실시예들에서와 같이 온도센서(192)를 이용하여 압축기(10)의 내부온도를 직접적으로 검출하는 부분이고, 제2온도검출부(191b)는 압축기(10)의 특정 부품에 대한 물성치를 이용하여 압축기(10)의 내부온도를 간접적으로 추정하는 부분이다.
제1온도검출부(191a)에 대한 설명은 전술한 도 8에 대한 설명으로 대신한다.
제2온도검출부(191b)는 구동모터(120)의 일부, 예를 들어 고정자코일(1212)의 저항값을 검출하여 그 저항값의 변화를 기초로 고정자코일(1212), 즉 구동모터(120)의 온도변화를 추정하도록 이루어질 수 있다. 이는 모든 물질은 고유한 (전기)저항값을 가지며 이 저항값은 온도변화에 비례하여 변하는 원리를 이용하는 것이다.
도 3, 도 14a 및 도 14b를 참조하면, 본 실시예에 따른 압축기제어부(195)는 전술한 실시예와 마찬가지로 입력부(1951), 판단부(1952) 및 출력부(1953)를 포함할 수 있다. 경우에 따라서는 표시부(1954)를 더 포함할 수 있다.
입력부(1951)는 터미널(114)을 사이에 두고 고정자코일(1212)에 전원케이블(1141)로 연결되어 고정자코일(1212)의 저항값을 실시간 또는 주기적으로 검출하게 된다. 이를 제2저항값(R2)이라고 정의할 수 있다.(ST21)
판단부(1952)는 기설정된 저항값, 예를 들어 압축기(10)가 정상운전상태 또는 임계운전상태의 저항값(이를 제1저항값이라고 정의할 수 있다)(R1)이 입력되어, 압축기(10)의 운전중 또는 압축기(10)의 운전후 제1저항값(R1)과 제2저항값(R2)을 비교한다. 제1저항값(R1)은 고정자코일(1212)의 설정온도인 제3온도(T3)로 추정되고, 제2저항값(R2)은 고정자코일(1212)의 검출온도인 제4온도(T4)로 추정될 수 있다. 이에 따라 판단부(1952)는 결국 고정자코일(1212)에 대한 설정온도인 제3온도(T3)와 검출온도인 제4온도(T4)의 차이를 비교하게 된다.(ST22~ST23)
출력부(1953)는 판단부(1952)에서 판단된 결과를 표시부(1954)로 출력한다. 즉 제3온도(T3)가 제4온도(T4)보다 높으면 정상운전으로, 제3온도(T3)가 제4온도(T4)보다 낮으면 이상운전(과압축 또는 과열운전 등)으로 각각 판단하여 출력한다. 출력형태는 압축기(구동모터)(10)에 대한 직접적인 운전제어 및/또는 표시부(1954)를 통한 외부표시로 출력될 수 있다.(ST24)
표시부(1954)는 출력부(1953)에서 전달되는 판단결과를 외부로 표시한다. 예를 들어 표시부(1954)는 발광소자를 이용하여 정상운전과 이상운전이 각각 구분되도록 표시될 수 있다.
상기와 같이 제1온도검출부(191a)와 제2온도검출부(191b)는 각각 독립적으로 동작하도록 구비될 수도 있고, 서로 연동되도록 구비될 수도 있다.
전자의 경우에는, 제1온도검출부(191a)와 제2온도검출부(191b)의 특성에 적합하도록 운용될 수 있다. 예를 들어, 도 14a와 같이 제1온도검출부(191a)는 실시간으로 온도변화를 검출하여 그 결과에 따라 압축기(10)의 운전 또는 정지를 제어하는 반면(ST14), 제2온도검출부(191b)는 압축기(10)의 운전정지후 온도변화(저항변화)를 추정하여 그 결과에 따라 압축기(10)의 운전 또는 정지를 직접 제어하거나 외부로 표시하여 사용자가 적절하게 조치를 취할 수 있도록 안내할 수 있다.(ST24) 이에 따라 압축기(10) 또는 이를 적용한 공기조화장치(1)의 안전성 여부를 실시간으로 모니터하여 적절하게 제어하는 동시에, 매 운전후에도 앞서 설명한 안전성 여부를 모니터하여 적절하게 제어할 수 있다.
후자의 경우에는, 도 14b와 같이 제1온도검출부(101a)에서 검출된 값을 기초로 하여 압축기제어부(195)에서 압축기(10)의 운전상태에 대해 1차 해석한 후(ST11~ST13), 제2온도검출부(191b)에서 검출된 값을 기초로 하여 압축기제어부(195)에서 압축기(10)의 운전상태에 대해 2차 해석한다(ST21~ST23). 다시 말해 제1온도검출부(191a)의 결과를 이용하여 가해석을 한 후, 제2온도검출부(191b)의 결과를 이용하여 최종해석(또는 검증해석)을 하게 된다. 이에 따라 압축기(10) 또는 이를 적용한 공기조화장치(1)의 안전성 여부를 더욱 정확하게 모니터하여 적절하게 제어할 수 있다.(ST24)
도면으로 설명하지는 않았으나, 후자의 경우 제1온도검출부(191a)와 제2온도검출부(191b)에 대한 해석을 반대로 진행할 수도 있다. 예를 들어 제2온도검출부(191b)에 대한 해석을 먼저 수행한 후, 제1온도검출부(191a)에 대한 해석을 나중에 수행할 수도 있다.
한편, 온도검출부에 대한 또 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 실시예에서는 온도검출부가 온도센서를 이용하거나 또는 온도센서와 함께 고유저항값의 변화를 온도변화로 추정하는 것이나, 경우에 따라서는 고유저항값의 변화를 온도변화로 추정하는 것으로만 압축기의 온도변화를 검출할 수도 있다.
도 15는 온도검출부에 대한 또 다른 실시예가 구비된 스크롤 압축기의 내부를 투시하여 보인 사시도이고, 도 16은 도 15의 실시예에 따른 온도검출과정 및 압축기의 제어과정를 보인 블록도이다.
도 2 및 도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 스크롤 압축기의 기본적인 구성 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예와 동일하다. 예를 들어 본 실시예에 따른 스크롤 압축기는 케이싱(110), 전동부를 이루는 구동모터(120), 고정스크롤(140)과 선회스크롤(150)을 포함하는 압축부(C), 온도검출부(191) 및 압축기제어부(195)를 구비하며, 이들 케이싱(110), 구동모터(120) 및 압축부(C) 압축기제어부(195)에 대한 기본적인 구성 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예와 동일하다.
다만, 본 실시예에서는 전술한 실시예들과 같이 온도검출부(291)를 구비하되 본 실시예에서의 온도검출부(291)는 전술한 실시예들의 온도검출부(191)와 차이가 있다. 예를 들어 온도검출부(191)는 온도센서(192)를 구비하지 않으며, 이에 따라 압축기제어부(195)의 입력부(1951)는 터미널(114)을 통해 구동모터(120)의 고정자코일(1212)과만 전원케이블(1141)로 연결된다.
상기와 같이 압축센서는 물론 별도의 온도센서가 구비되지 않고 구동모터(120)의 고정자코일(1212)이 터미널(114)을 통해 압축기제어부(195)의 입력부(1951)와 연결되는 경우에는 구동모터(120)의 저항값 변화를 기초로 하여 구동모터(120)의 온도변화를 추정할 수 있고, 이를 통해 압축기(10) 또는 이를 적용한 공기조화장치(1)의 운전상태를 판단할 수 있다. 이에 대해서는 앞서 도 14a 및 도 14b의 실시예 중에서 제2온도검출부(191b)와 동일한 방식으로 운용되므로, 이에 대한 설명은 도 16을 참조하되, 각 단계에 대해서는 도 14a 및 도 14b에서 제2온도검출부(191b)의 실시예에 대한 설명으로 대신한다.
한편, 전술한 실시예들에서는 스크롤 압축기 및 스크롤 압축기가 적용된 공기조화장치를 예로 들어 설명하였으나, 로터리 압축기 및 이 로터리 압축기가 적용되는 공기조화장치에도 동일하게 적용될 수 있다.
1: 공기조화장치 2: 실외기
3: 실내기 10: 압축기
20: 응축기 30: 팽창기
40: 증발기 101: 어큐뮬레이터
110: 케이싱 110a: 내부공간
111: 원통쉘 112: 상부쉘
113: 하부쉘 114: 터미널
1141: 전원케이블 115: 냉매흡입관
116: 냉매토출관 117: 냉매관
120: 구동모터 120a: 내부통로
120b: 공극통로 120c: 외부통로
121: 고정자 1211: 고정자코어
1211a: 회전자수용부 1211b: 오일회수홈
1211c: 티스 1211d: 슬롯
1212: 고정자코일 1213: 인슐레이터
122: 회전자 1221: 회전자코어
1222: 영구자석 125: 회전축
126: 급유통로 127: 오일픽업
130: 메인프레임 131: 프레임경판부
132: 프레임측벽부 1321: 프레임배출구멍(제2배출구멍)
133: 메인 베어링부 1331: 메인축수구멍
140: 고정스크롤 141: 고정경판부
142: 스크롤측벽부 1421: 흡입구
1422: 스크롤측 배출구멍(제1배출구멍)
143: 서브 베어링부 1431: 서브축수구멍
144: 고정랩 150: 선회스크롤
151: 선회경판부 152: 선회랩
153: 회전축결합부 160: 토출커버
160a: 머플러공간 170: 올담링
180: 유로가이드 191: 온도검출부
191a: 제1온도검출부 191b: 제2온도검출부
192: 온도센서 192a: 센서고정홈
193: 고정브라켓(온도센서고정부) 1931: 제1브라켓
1931a: 제1고정부 1931b: 이격부
1931c: 제2고정부 1931d: 센서수용부
1931d1: 센서수용홈 1931e: 브라켓고정홈
1931f: 센서고정부 1931g: 센서고정홀
1931h: 고정나사 1931j: 센서지지면
1931k: 센서삽입홈 1931m: 센서지지면
1932: 제2브라켓 195: 압축기제어부
1951: 입력부 1952: 판단부
1953: 출력부 1954: 표시부
C: 압축부 Po1: 제1오일회수통로(제1통로)
Po2: 제2오일회수통로(제2통로) R1: 제1저항값
R2: 제2저항값 S1: 하부공간
S11: 저유공간 S12: 배출공간
S2: 상부공간 T1: 설정온도(제1온도)
T2: 검출온도(제2온도) T3: 제3온도(제1저항값)
T4: 제4온도(제2저항값) V, V1,V2: 압축실
Vs: 흡입압실 Vm: 중간압실
Vd: 토출압실

Claims (15)

  1. 케이싱;
    상기 케이싱의 내부공간에 구비되어 냉매를 압축하는 압축부;
    상기 케이싱을 관통하여 상기 압축부의 흡입측에 결합되는 냉매흡입관;
    상기 냉매흡입관에 연결되는 어큐뮬레이터;
    상기 어큐뮬레이터 또는 상기 냉매흡입관을 상기 케이싱에 고정하는 고정브라켓; 및
    상기 고정브라켓에 의해 상기 케이싱의 외주면에 고정되어 상기 케이싱의 내부온도를 검출하는 온도센서를 포함하고,
    상기 온도센서는,
    상기 케이싱의 외주면과 상기 고정브라켓 사이에 구비되는 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정브라켓은,
    상기 케이싱을 마주보는 면이 개구되어 상기 온도센서를 감싸는 센서수용부가 구비되는 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고정브라켓은,
    상기 어큐뮬레이터 또는 상기 냉매흡입관에 결합되는 제1고정부; 및
    상기 제1고정부의 양단에서 연장되어 상기 케이싱의 외주면에 고정되는 제2고정부를 포함하고,
    상기 센서수용부는,
    양쪽의 상기 제2고정부 중에서 어느 한 쪽 제2고정부에서 연장되는 압축기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 센서수용부는,
    상기 온도센서를 고정하는 센서고정부를 더 구비하는 압축기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 센서수용부의 내주면에는,
    상기 온도센서를 축방향으로 지지하는 센서지지면을 더 구비하는 압축기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱의 외주면에는 상기 온도센서가 삽입되도록 센서삽입홈이 함몰지게 형성되는 압축기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 센서삽입홈의 축방향 하단에는 상기 온도센서를 축방향으로 지지하는 센서지지면이 단차지게 형성되는 압축기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱의 내부공간에는 상기 압축부를 구동시키는 구동부가 구비되고, 상기 구동부는 상기 압축부의 축방향 일측에 기설정된 간격만큼 이격되도록 구비되어 상기 압축부에 회전축으로 연결되며,
    상기 온도센서는,
    상기 압축부와 상기 구동부의 축방향 범위 내에 위치하는 압축기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 압축부와 상기 구동부의 사이에는 상기 압축부에서 상기 케이싱의 내부공간으로 토출되는 냉매를 수용하도록 기설정된 배출공간이 형성되고,
    상기 온도센서는,
    적어도 일부가 상기 배출공간에 반경방향으로 중첩되도록 구비되는 압축기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 압축부를 구동시키는 구동부가 구비되고, 상기 구동부에 전원케이블로 연결되어 상기 구동부를 제어하는 압축기제어부가 구비되며,
    상기 압축기제어부는,
    상기 온도센서에서 검출된 제2온도를 상기 압축기제어부에 기입력된 제1온도와 비교하여 상기 제2온도가 상기 제1온도보다 높거나 같은 경우 상기 구동부의 운전여부를 제어하거나 또는 이상신호를 표시하는 압축기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 압축기제어부는,
    상기 구동부의 제2저항값을 측정하고, 상기 압축기제어부에 기입력된 상기 구동부의 제1저항값을 상기 제2저항값에 비교하여 상기 제2저항값이 상기 제1저항값보다 높거나 같은 경우 상기 구동부의 운전여부를 제어하거나 또는 이상신호를 표시하는 압축기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 압축기제어부는,
    상기 제1온도와 상기 제2온도를 비교하여 과열여부를 1차로 판단하고, 상기 구동부의 운전전 온도로 추정되는 상기 제1저항값과 상기 구동부의 운전후 온도로 추정되는 상기 제2저항값을 비교하여 과열여부를 2차로 판단한 후, 상기 구동부의 운전여부를 제어하거나 또는 이상신호를 표시하는 압축기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 압축기제어부는,
    상기 구동부의 운전전 온도로 추정되는 상기 제1저항값과 상기 구동부의 운전후 온도로 추정되는 상기 제2저항값을 비교하여 과열여부를 1차로 판단하고, 상기 제1온도와 상기 제2온도를 비교하여 과열여부를 2차로 판단한 후, 상기 구동부의 운전여부를 제어하거나 또는 이상신호를 표시하는 압축기.
  14. 케이싱;
    상기 케이싱의 내부공간에 구비되어 냉매를 압축하는 압축부;
    상기 케이싱의 내부 또는 외부에 구비되어 상기 압축부를 구동시키는 구동부; 및
    상기 구동부에 전원케이블로 연결되어 상기 구동부를 제어하는 압축기제어부를 포함하며,
    상기 압축기제어부는,
    상기 구동부의 제2저항값을 측정하고, 상기 압축기제어부에 기입력된 상기 구동부의 제1저항값을 상기 제2저항값에 비교하여 과열여부를 판단한 후, 상기 제2저항값이 상기 제1저항값보다 높거나 같은 경우 상기 구동부의 운전여부를 제어하거나 또는 이상신호를 표시하는 압축기.
  15. 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기를 포함하는 공기조화장치에 있어서,
    상기 압축기는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 압축기가 적용되는 공기조화장치.
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KR20020083113A (ko) 2001-04-25 2002-11-01 코우프랜드코포레이션 압축기용 진단시스템
KR20100019890A (ko) 2008-08-11 2010-02-19 엘지전자 주식회사 밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기

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