밀폐형 압축기{HERMETIC COMPRESSOR}
본 발명은 밀폐형 압축기에서 유면 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 기체에 기계적 에너지를 가해 기체의 역학적 에너지를 증가시킨 후 압력으로 바꾸어 고압 기체를 얻는 것으로, 주로 냉장고나 에어컨 같은 냉동사이클을 가지는 가전제품에 사용되고 있다. 상기 압축기는 밀폐된 케이싱의 내부공간에 구동력을 발생하는 전동기구부와 그 전동기구부의 구동력을 전달받아 기체를 압축하는 밀폐형 압축기가 주로 알려져 있다. 상기 밀폐형 압축기는 기체의 압축방식에 따라 왕복동식, 로터리식, 스크롤식, 베인식 등으로 구분할 수 있다. 상기 밀폐형 압축기의 케이싱에는 상기 전동기구부와 압축기구부를 윤활하거나 또는 냉각하도록 일정량의 오일이 채워져 있고, 이 오일의 일부는 상기 압축기구부에 의해 냉동사이클을 순환하면서 항상 일정량이 유지될 수 있도록 조절되고 있다. 하지만, 상기 냉동사이클로 유출된 오일의 일부가 여러 요인에 의해 회수되지 못할 수도 있고 이로 인해 상기 밀폐형 압축기가 악조건에서 구동되면서 손상될 수 있으므로 항상 케이싱의 내부에 적정량의 오일이 유지될 수 있도록 관리되어 져 야 한다. 그러나, 종래의 밀폐형 압축기에 있어서는, 케이싱의 일측에 가시화창이 설치되어 그 가시화창을 통해 육안으로 상기 케이싱 내부의 오일량을 검출할 수 있도록 하는 것이었으나, 이는 상기 케이싱 내부의 오일량을 실시간으로 점검하기가 난해할 뿐만 아니라 상기 가시화창의 강도가 약하여 압축기의 작동시 위험할 수도 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 밀폐형 압축기가 가지는 문제점을 해결한 것으로, 케이싱의 내부공간에 채워진 오일의 유면을 자동으로 실시간 점검할 수 있고, 그 오일의 잔류량에 따라 압축기의 운전을 제어할 수 있는 밀폐형 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 소정량의 오일이 채워지는 밀폐용기; 상기 밀폐용기의 내부에 설치되어 냉매를 압축하는 압축유닛; 상기 밀폐용기의 오일을 펌핑하여 상기 압축유닛에 공급하는 오일펌핑유닛; 및 상기 밀폐용기의 벽면에 체결되어 상기 밀폐용기에 채워진 오일의 유면을 검출하는 오일량 검출유닛;을 포함한 밀폐형 압축기가 제공된다. 또, 소정량의 오일이 채워지는 밀폐용기; 상기 밀폐용기의 내부에 설치되어 냉매를 압축하는 압축유닛; 상기 밀폐용기의 오일을 펌핑하여 상기 압축유닛에 공급하는 오일펌핑유닛; 및 상기 밀폐용기의 벽면에 결합되어 상기 밀폐용기에 채워진 오일의 유면을 검출하는 오일량 검출유닛;를 포함하고, 상기 오일량 검출유닛은 밀폐용기의 내부에서 상하 양측에 열반응센서가 각각 배치되고, 그 복수 개의 열반응센서에 의해 오일에 잠겼을 때와 잠기지 않았을 때의 전압차를 이용하여 오일의 유면을 감지하는 밀폐형 압축기가 제공된다.
본 발명에 의한 밀폐형 압축기는, 상기 케이싱의 내부에 소정의 높이차를 두고 열반응센서를 설치하고 그 열반응센서에 전류를 인가하여 발생되는 전압차를 통해 상기 압축기 케이싱에 저장되어 있는 오일의 유면을 실시간으로 감시하고, 이를 통해 오일의 유면이 일정 높이 이하로 감소하는 경우 오일부족이라고 판단하여 압축기의 운전을 제어함에 따라 압축기가 오일부족으로 인해 베어링면이 마멸되거나 소음이 증가되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 스크롤 압축기는, 그 내부에 밀폐공간이 형성되는 밀폐용기인 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10)의 내부에 설치되어 구동력을 발생하는 전동기구부(20)와, 상기 전동기구부(20)에 결합되어 상기 케이싱(10)의 내부공간에서 냉매를 압축하는 압축기구부(30)와, 상기 케이싱(10)에 설치되어 그 케이싱(10)의 내부공간에 잔류되는 오일의 유면을 측정하는 오일량검출유닛(40)을 포함한다. 상기 케이싱(10)은 그 내부공간(11)이 토출압의 냉매로 채워지고, 상기 케이싱(10)의 상측에는 상기 압축기구부(30)에 직접 연통되는 흡입관(12)이 연결되며, 상기 흡입관(12)의 하측에는 상기 케이싱(10)의 내부공간(11)과 연통되는 토출관(13)이 연결된다. 상기 전동기구부(20)는 케이싱(10)의 내주면에 고정 설치되는 고정자(21)와, 상기 고정자(21)의 안쪽에 회전 가능하게 배치되는 회전자(22)와, 상기 회전자(22)의 중심에 결합되어 회전력을 압축기구부(30)에 전달하는 구동축(23)으로 이루어진다. 상기 구동축(23)에는 축방향으로 오일유로(23a)가 관통되고, 그 오일유로(23a)의 하단에는 상기 케이싱(10)의 오일을 펌핑하도록 오일펌프(24)가 설치된다. 상기 압축기구부(30)는 인벌류트 형상의 고정랩(31a)이 구비되어 메인프레임(14)에 설치되고 상기 흡입관이 직접 연결되는 고정스크롤(31)과, 상기 고정스크롤(31)의 고정랩(31a)에 맞물려 압축실(P)을 형성하도록 인벌류트 형상의 선회랩(32a)이 구비되어 상기 메인프레임(16)에 얹히는 선회스크롤(32)과, 상기 메인프레임(16)과 선회스크롤(32) 사이에 개재되어 그 선회스크롤(32)의 자전을 방지하는 올담링(33)으로 이루어진다. 상기 오일량 검출유닛(40)은 도 2 및 도 3에서와 같이, 상기 케이싱(10)의 내부공간(11)으로 관통 결합되고 상하 양측에 소정의 높이차(H1)를 두고 설치되는 제1 열반응센서(41) 및 제2 열반응센서(42)와, 상기 제1 열반응센서(41)와 제2 열반응센서(42)의 일측에 각각 설치되어 상기 각 열반응센서(41)(42)의 온도에 따라 저항값이 가변되는 제1 저항(43) 및 제2 저항(44)과, 상기 제1 열반응센서(41)와 제1 저항(43)의 사이 그리고 상기 제2 열반응센서(42)와 제2 저항(44) 사이에 각각 연결되어 상기 제1 열반응센서(41)와 제2 열반응센서(42)에 의해 전달되는 전압의 차이를 검출하는 전압차감지부(45)와, 상기 전압차감지부(45)에 의해 감지되는 검출값을 통해 유면높이(OH)를 판단하여 압축기 운전을 제어하는 제어부(도 1에 도시)(46)로 이루어진다. 여기서, 상기 제1 열반응센서(41)는 적어도 전동기구부(20) 의 하측 엔드코일(21a)보다는 낮은 위치에 소정의 높이차(H2)를 두고 설치되는 것이 전동기구부(20)의 신뢰성 측면에서 바람직할 수 있다. 그리고 상기 제2 열반응센서(42)는 적어도 오일펌프(24)의 흡입구(24) 보다 낮지 않게 소정의 높이차(H3)를 갖는 위치에 설치되는 것이 오일의 안정적인 공급을 위해 바람직하다. 상기 제1 열반응센서(41)는 써미스터(Thermistor)로 이루어지고, 상기 케이싱(10)의 측벽면에 마련된 관통구멍(10a)을 수평하게 관통하여 그 케이싱(10)의 측벽면에 체결 고정된다. 예컨대, 상기 케이싱(10)의 측벽면에는 상기 제1 열반응센서(41)가 삽입되도록 관통구멍(10a)이 형성되고, 그 관통구멍(10a)의 내주면에는 상기 제1 열반응센서(41)의 수나사부(41a)가 체결되도록 암나사부(10b)가 형성되며, 상기 관통구멍(10a)의 외측면 또는 내측면에는 상기 제1 열반응센서(41)의 체결강도를 보강하기 위하여 소정높이의 체결돌부(10c)가 형성될 수 있다. 그리 고 상기 암나사부(10b)와 수나사부(48b)는 체결깊이가 깊어질수록 직경이 확대되는 것이 체결강도를 높일 수 있다. 상기 체결돌부(10c)의 선단면과 제1 열반응센서(41) 사이의 접촉면 사이에는 오-링과 같은 실링부재(47)가 개재되는 것이 냉매 또는 오일의 누설을 방지할 수 있어 바람직할 수 있다. 상기 제1 열반응센서(41)는 도 4 및 도 5에서와 같이 바디부(48)와 센서부(49)로 구분되고, 상기 바디부(48)의 외주면 외측에는 나사 체결을 위한 나사머리부(48a)가 형성되며, 상기 바디부(48)의 외주면 내측에는 상기 케이싱(10)의 암나부(10a)와 나사 체결되는 수나사부(48b)가 형성된다. 그리고 상기 센서부(49)는 상기 케이싱(10)의 내부로 삽입되어 온도변화에 반응하는 열반응부(49a)와, 상기 열반응부(49a)를 수용하는 커버부(49b)와, 상기 커버부(49b)에 형성되어 그 커버부(49b)의 내부에 잔류하는 오일을 외부로 배출하는 배유부(49c)로 이루어진다. 상기 배유부(49c)는 상기 커버부(49b)의 최저점 부근에서 길이방향으로 쪼개진 슬릿모양으로 형성되거나 또는 구멍으로 형성될 수 있다. 상기 제2 열반응센서(42)는 제1 열반응센서(41)와 동일하게 형성되고 조립되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 한편, 상기 제1 열반응센서(41)와 제2 열반응센서(42)는 도 6에서와 같이 상기 케이싱(10)의 내벽면에서 중심방향으로 갈수록 낮게 설치될 수도 있고, 이 경우에는 상기 커버부에 오일이 잔류하지 않게 되므로 배유부가 필요 없을 수도 있다. 도면중 미설명 부호인 15는 서브프레임이다. 상기와 같은 본 발명의 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다. 즉, 상기 전동기구부(20)에 전원이 인가되어 상기 구동축(23)이 회전을 하면, 그 구동축에 결합된 상기 선회스크롤(32)이 올담링(33)에 의해 메인프레임(16)의 상면에서 편심 거리만큼 선회운동을 하면서 상기 고정랩(31a)과 선회랩(32a)의 사이에 초생달 모양의 압축실(P)이 형성되고, 이 압축실(P)은 상기 선회스크롤(32)의 선회궤적을 따라 중심을 향해 연속으로 이동하면서 체적이 점점 작아져 냉매가 연속으로 압축되면서 상기 케이싱(10)의 내부공간(11)으로 토출된다. 여기서, 상기 구동축(23)의 하단에 구비된 오일펌프(24)가 상기 케이싱(10)의 하반부에 채워진 오일을 펌핑하게 되고, 이 오일은 상기 구동축(23)의 오일유 로(23a)를 통해 흡상되어 비산되면서 일부는 회수되고 일부는 냉매와 혼합되어 토출관(13)을 통해 냉동사이클로 유출된다. 이 유출된 오일은 상기 냉동사이클을 순환하여 흡입관(12)을 통해 다시 상기 케이싱(10)의 내부공간으로 회수된다. 이때, 상기 오일량 검출유닛(40)에서는 상기 케이싱(10)의 내부공간에 잔류하는 오일의 유면을 실시간으로 검출하면서 적정한 오일량을 유지하는지를 점검하게 되고, 만약 상기 케이싱(10)의 내부공간(11)에 잔류하는 오일이 기준값 이하일 경우에는 전동기구부(20)를 정지시켜 압축기구부(30) 등의 파손을 방지하게 된다. 상기와 같은 오일량 검출과정을 보다 상세히 살펴보면 도 3과 같다. 즉, 상기 제1 열반응센서(41)는 오일에 잠기지 않고 상기 케이싱(10)의 토출압 냉매와 접촉하는 반면 상기 제2 열반응센서(42)는 오일에 잠기는 경우, 상기 제1 열반응센서(41)와 제2 열반응센서(42)의 온도는 냉매의 온도와 오일의 온도가 상이함에 따라 서로 다른 온도를 갖게 된다. 즉, 상기 제1 열반응센서(41)의 온도가 제2 열반응센서(42)의 온도에 비해 상대적으로 높게 되고 그만큼 제1 저항(43)의 저항값이 제2 저항(44)의 저항값이 낮아지게 된다. 이는 본 발명의 써미스터가 금속 산화물의 환합소결체 재료로 제작되어 온도가 높을수록 저항값이 크게 감소하는 특성을 가지는 NTC(Negative temperature coefficient:부성온도계수) 써미스터로 이루어져 있기 때문이다. 이에 따라, 상기 오일량 검출유닛(40)에 전류를 가하게 되면 상기 제1 저항(43)과 제2 저항(44)의 저항값 차이에 따라 전압차감지부(45)에서는 각 열반응센서(41)(42)에 의해 전압차를 감지하게 된다. 먼저, 상기 전압차감지부(45)에서 감지한 전압차가 일정 범위에 속하면, 상기 제어부(46)에서는 오일이 상기 제2 열반응센서(42)보다 아래쪽까지 배출되었다고 판단하여 압축기의 운전을 정지시키거나 또는 복수의 압축기인 경우 다른 압축기와 균일관(미도시)을 연통시켜 오일이 유입될 수 있도록 한다. 반면, 상기 전압차가 일정 범위 밖에 속하면, 상기 제어부(46)에서는 오일이 상기 제2 열반응센서(42)보다 높게 유지하고 있다고 판단하여 압축기의 운전을 계속한다. 이렇게 하여, 상기 압축기 케이싱에 저장되어 있는 오일의 유면을 실시간으로 감시하여 오일의 유면이 일정 높이 이하로 감소하는 경우 오일부족이라고 판단하여 압축기의 운전을 제어함에 따라 압축기가 오일부족으로 인해 베어링면이 마멸되거나 소음이 증가되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 유면 검출 장치는 전술한 실시예와 같이 스크롤 압축기 외에 로터리 압축기나 왕복동식 압축기 등에도 동일하게 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명 스크롤 압축기의 일례를 보인 종단면도, 도 2는 도 1에 따른 스크롤 압축기에서 오일량 검출유닛의 설치 상태를 보인 종단면도, 도 3은 도 2에 따른 오일량 검출유닛의 구성을 보인 회로도, 도 4는 도 2에 따른 오일량 검출유닛의 열반응센서를 보인 사시도, 도 5는 도 4의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도, 도 6은 도 1에 따른 스크롤 압축기에서 오일량 검출유닛의 설치 상태에 대한 다른 실시예를 보인 종단면도. ** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ** 10 : 케이싱 10a : 관통구멍 10b : 암나사부 10c : 체결돌부 20 : 전동기구부 21a : 엔드코일 30 : 압축기구부 31 : 고정스크롤 32 : 선회스크롤 40 : 오일량검출유닛 41,42 : 제1,제2 열반응센서 43,44 : 제1,제2 저항 45 : 전압차감지부 46 : 제어부 47 : 실링부재 48 : 바디부 48a : 나사머리부 48b : 수나사부 49 : 센서부 49a : 열반응부 49b : 커버부 49c : 배유부 OH : 유면높이 |
