KR101339419B1

KR101339419B1 - 오일 냉각 시스템 및 이의 오일 냉각 방법

Info

Publication number: KR101339419B1
Application number: KR1020120042097A
Authority: KR
Inventors: 박형서; 정천석
Original assignee: (주) 비지오텍코리아
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2014-01-14
Also published as: KR20130119157A

Abstract

본 발명은 오일 냉각 시스템 및 이의 오일 냉각 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 오일 냉각 시스템은, 오일과 냉매 간의 열교환을 통해 상기 오일의 온도를 기 설정된 적정 온도로 냉각시키는 오일 냉각 시스템으로서, 기체 상태의 상기 냉매를 응축시켜 액체 상태로 변환하는 응축기; 상기 오일이 유입ㆍ출되는 오일 유입ㆍ출관이 구비되며, 액체 상태의 상기 냉매를 증발시켜 기체 상태로 변환하면서 상기 오일을 냉각시키는 증발기; 상기 응축기와 상기 증발기의 사이에 설치되어 상기 응축기에서 상기 증발기로 전달되는 상기 냉매의 압력을 낮추고 그 유량을 조절하는 전자팽창밸브; 상기 증발기로부터 전달받은 기체 상태의 상기 냉매를 압축하는 압축기; 상기 전자팽창밸브와 상기 증발기의 사이 배관 및 상기 증발기와 상기 압축기의 사이 배관에, 상기 증발기 및 상기 압축기와 이격되게 각각 설치되는 제1ㆍ제2냉매 온도센서; 및 상기 제1ㆍ제2냉매 온도센서에 의해 각각 측정된 제1ㆍ제2냉매 온도에 따라 상기 전자팽창밸브를 제어하는 제어부;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 냉각 대상물인 오일에 비해 유속이 느려 정확한 온도 측정이 용이한 냉매의 온도를 냉매 사이클 상에서 증발기, 압축기, 응축기의 영향을 받지 않는 복수의 위치로부터 검출하고, 이 복수의 냉매 온도의 평균 온도와 기 설정된 기준 온도의 편차를 비교하여, 그 편차에 비례한 전자팽창밸브의 개폐량 제어를 통해 냉매 사이클의 냉매 유량을 제어함으로써, 냉각되는 오일의 온도를 오일에 대한 회수 열량을 제어하는 개념으로 매우 정밀하게 제어할 수 있고, 복수의 냉매 온도 간의 비율이 기 설정된 안정 비율 범위를 벗어나는 경우에 비상 신호를 발생함으로써 냉매 사이클의 안정성에 대한 점검 및 알림 기능도 수행할 수 있다.

Description

오일 냉각 시스템 및 이의 오일 냉각 방법 {OIL COOLING SYSTEM AND OIL COOLANT METHOD THEREOF}

본 발명은 오일 냉각 시스템 및 이의 오일 냉각 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉각되는 오일의 온도를 매우 정밀하게 제어할 수 있고 냉매 사이클의 안정성에 대한 점검 및 알림 기능도 수행 가능한 오일 냉각 시스템 및 이의 오일 냉각 방법에 관한 것이다.

산업현장에서 널리 사용되고 있는 공작기계와 같은 유압설비장비는 오일을 사용하여 구동된다. 이러한 오일은 공작기계 내부의 안내면, 볼스크류 등과 같은 구조계의 조립 특성에 따라 발생하는 기하오차와 열 변형 오차를 제어하는 역할을 수행하는데, 오일이 이와 같은 역할을 수행하면서 공작기계로부터 열을 받아 온도가 상승하게 된다.

그런데 이처럼 오일이 가열되어 온도가 상승하면, 공작기계의 구성요소 및 회로 등에 악영향을 미치기 때문에 이 같은 오일을 항상 적절한 온도로 냉각시키는 것이 중요하므로, 도 1에 도시된 바와 같이, 공작기계(10)로부터 오일을 회수하는 오일탱크(20), 오일을 냉각시키는 오일 냉각 시스템(40) 및 오일 냉각 시스템(40)으로 오일을 송압하는 오일 펌프(30)를 포함하여, 공작기계(10)에 오일을 공급하는 시스템이 사용된다.

여기서 오일 냉각 시스템(40)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 응축기(41), 전자팽창밸브(42), 증발기(43), 압축기(44), 제어부(45) 및 오일 온도센서(46)를 구비하여 오일을 적절한 온도로 냉각시킨다.

이러한 종래의 오일 냉각 시스템(40)에 있어서, 제어부(45)는 증발기(43)에 구비된 오일 유출관(43-2)에 설치되는 오일 온도센서(46)를 통해 증발기(43)에서 냉각된 오일의 온도를 측정하여, 기 설정된 적정 오일 온도와 비교하고, 그 비교 결과에 따라 전자팽창밸브(42)를 제어하여 냉매 사이클의 냉매 유량을 조절하는 방식을 취하고 있다.

그러나 일반적으로 증발기(43)에 유입, 유출되는 오일의 양이 많으므로 오일이 매우 빠르게 오일 유출관을 통과하게 되어, 종래의 오일 냉각 시스템(40)의 경우, 오일 온도센서(46)가 이렇게 빠르게 통과하는 오일의 온도를 정확하게 측정하기 어려운 문제점이 있다.

이처럼 측정된 오일 온도에 근거하여 제어부(45)가 냉매 사이클의 냉매 유량을 조절할 경우, 냉각된 오일의 온도를 정확하게 측정하기 어려운 점은, 직접적으로 냉각된 오일의 실제 온도가 기 설정된 적정 오일 온도에 대응되지 못하는 직접적인 원인이 된다.

이에 따라, 종래의 오일 냉각 시스템(40)은 냉각된 오일의 실제 온도가 적정 오일 온도보다 ±1℃가 넘는 큰 차이가 나는 경우도 잦고, 이에 따라 오일의 온도가 보다 정밀하게 유지되어야 하는 기계에는 적용하기 힘든 한계가 있다.

따라서 더욱 정밀한 제어 조건을 통해 오일의 온도를 적정 오일 온도로 정밀하게 유지할 수 있는 제어 기술이 요구되고 있다.

또한, 종래의 오일 냉각 시스템(40)은, 냉매 사이클에 문제가 발생하더라도 제어부(45)가 오일 온도를 기준으로 문제가 있는 냉매 사이클에 맞춰 무작정 냉매 유량을 조절하므로, 냉매 사이클이 불안정하더라도 이로 인한 전력 소비 증가 등을 별도로 확인하지 않는 이상, 작업자가 이를 알 수 없는 단점이 있다.

공개특허공보 제10-2010-0136763호(2010.12.29)
공개특허공보 제10-2010-0106197호(2010.10.01)

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 정확하게 측정할 수 있으면서 제어부의 제어 신뢰성을 제고할 수 있는 측정값을 냉매 사이클의 냉매 유량 제어의 근거로 할 뿐만 아니라, 냉매 사이클에 발생한 문제도 용이하게 점검하고 작업자에게 알려줄 수 있는 오일 냉각 시스템 및 이의 오일 냉각 방법을 제공하고자 한다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 오일 냉각 시스템은, 오일과 냉매 간의 열교환을 통해 상기 오일의 온도를 기 설정된 적정 온도로 냉각시키는 오일 냉각 시스템으로서, 기체 상태의 상기 냉매를 응축시켜 액체 상태로 변환하는 응축기; 상기 오일이 유입ㆍ출되는 오일 유입ㆍ출관이 구비되며, 액체 상태의 상기 냉매를 증발시켜 기체 상태로 변환하면서 상기 오일을 냉각시키는 증발기; 상기 응축기와 상기 증발기의 사이에 설치되어 상기 응축기에서 상기 증발기로 전달되는 상기 냉매의 압력을 낮추고 그 유량을 조절하는 전자팽창밸브; 상기 증발기로부터 전달받은 기체 상태의 상기 냉매를 압축하는 압축기; 상기 전자팽창밸브와 상기 증발기의 사이 배관 및 상기 증발기와 상기 압축기의 사이 배관에, 상기 증발기 및 상기 압축기와 이격되게 각각 설치되는 제1ㆍ제2냉매 온도센서; 및 상기 제1ㆍ제2냉매 온도센서에 의해 각각 측정된 제1ㆍ제2냉매 온도에 따라 상기 전자팽창밸브를 제어하는 제어부;를 포함한다.

상기 제어부는, 상기 제1ㆍ제2냉매 온도의 평균 온도와 기 설정된 기준 온도의 편차가 기 설정된 편차 범위를 벗어난 경우 해당 편차에 비례하여 상기 전자팽창밸브의 개폐량을 제어하도록 구비될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 오일 냉각 시스템은, 오일과 냉매 간의 열교환을 통해 상기 오일의 온도를 기 설정된 적정 온도로 냉각시키는 오일 냉각 시스템으로서, 기체 상태의 상기 냉매를 응축시켜 액체 상태로 변환하는 응축기; 상기 오일이 유입ㆍ출되는 오일 유입ㆍ출관이 구비되며, 액체 상태의 상기 냉매를 증발시켜 기체 상태로 변환하면서 상기 오일을 냉각시키는 증발기; 상기 응축기와 상기 증발기의 사이에 설치되어 상기 응축기에서 상기 증발기로 전달되는 상기 냉매의 압력을 낮추고 그 유량을 조절하는 전자팽창밸브; 상기 증발기로부터 전달받은 기체 상태의 상기 냉매를 압축하여 액체 상태로 변환하는 압축기; 상기 전자팽창밸브와 상기 증발기의 사이 배관, 상기 증발기와 상기 압축기의 사이 배관 및 상기 압축기와 상기 응축기의 사이 배관에, 상기 증발기, 상기 압축기 및 상기 응축기와 이격되게 각각 설치되는 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도센서; 및 상기 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도센서에 의해 각각 측정된 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도에 따라 상기 전자팽창밸브를 제어하는 제어부;를 포함한다.

상기 제어부는, 상기 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도의 평균 온도와 기 설정된 기준 온도의 편차가 기 설정된 편차 범위를 벗어난 경우, 해당 편차에 비례하여 상기 전자팽창밸브의 개폐량을 제어하도록 구비될 수 있다.

상기 오일 냉각 시스템은, 상기 제어부의 제어에 따라 비상 신호를 발생하는 비상 신호부;를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도 중 둘 이상의 비율이 기 설정된 안정 비율 범위를 벗어난 경우, 상기 비상 신호를 발생하도록 상기 비상 신호부를 제어하도록 구비될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 오일 냉각 시스템의 오일 냉각 방법은, 오일과 냉매 간의 열교환을 통해 상기 오일의 온도를 기 설정된 적정 온도로 냉각시킬 수 있도록, 상기 냉매를 응축시키는 응축기, 상기 냉매의 압력을 낮추고 상기 냉매의 유량을 조절하는 전자팽창밸브, 상기 냉매를 증발시킴으로써 상기 오일을 냉각시키는 증발기, 및 상기 냉매를 압출하는 압축기를 포함하여 이루어지는 오일 냉각 시스템에 적용되는 오일 냉각 방법으로서, 상기 전자팽창밸브와 상기 증발기의 사이 배관 및 상기 증발기와 상기 압축기의 사이 배관에 상기 증발기 및 상기 압축기와 이격되게 각각 설치되는 제1ㆍ제2냉매 온도센서를 통해 제1ㆍ제2냉매 온도를 측정하는 단계; 상기 제1ㆍ제2냉매 온도의 평균 온도를 산출하고, 이 평균 온도와 기 설정된 기준 온도의 편차를 산출하는 단계; 및 상기 편차가 기 설정된 편차 범위를 벗어났는지 판단하여, 벗어난 경우 상기 편차에 비례하여 상기 전자팽창밸브의 개폐량을 제어하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 오일 냉각 시스템의 오일 냉각 방법은, 오일과 냉매 간의 열교환을 통해 상기 오일의 온도를 기 설정된 적정 온도로 냉각시킬 수 있도록, 상기 냉매를 응축시키는 응축기, 상기 냉매의 압력을 낮추고 상기 냉매의 유량을 조절하는 전자팽창밸브, 상기 냉매를 증발시킴으로써 상기 오일을 냉각시키는 증발기, 및 상기 냉매를 압출하는 압축기를 포함하여 이루어지는 오일 냉각 시스템에 적용되는 오일 냉각 방법으로서, 상기 전자팽창밸브와 상기 증발기의 사이 배관, 상기 증발기와 상기 압축기의 사이 배관 및 상기 압축기와 상기 응축기의 사이 배관에, 상기 증발기, 상기 압축기 및 상기 응축기와 이격되게 각각 설치되는 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도센서를 통해 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도를 측정하는 단계; 상기 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도의 평균 온도를 산출하고, 이 평균 온도와 기 설정된 기준 온도의 편차를 산출하는 단계; 및 상기 편차가 기 설정된 편차 범위를 벗어났는지 판단하여, 벗어난 경우 상기 편차에 비례하여 상기 전자팽창밸브의 개폐량을 제어하는 단계;를 포함한다.

상기 오일 냉각 방법은, 상기 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도 중 둘 이상의 비율이 기 설정된 안정 비율 범위를 벗어난 경우, 비상 신호를 발생하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

이러한 본 발명의 오일 냉각 시스템 및 이의 오일 냉각 방법에 의하면, 냉각 대상물인 오일에 비해 유속이 느려 정확한 온도 측정이 용이한 냉매의 온도를 냉매 사이클 상에서 증발기, 압축기, 응축기의 영향을 받지 않는 복수의 위치로부터 검출하고, 이 복수의 냉매 온도의 평균 온도와 기 설정된 기준 온도의 편차를 비교하여, 그 편차에 비례한 전자팽창밸브의 개폐량 제어를 통해 냉매 사이클의 냉매 유량을 제어함으로써, 냉각되는 오일의 온도를 오일에 대한 회수 열량을 제어하는 개념으로 매우 정밀하게 냉매 유량을 제어할 수 있고, 제어부의 제어 신뢰성을 제고할 수 있다.

또한, 제어부가 복수의 냉매 온도 간의 비율이 기 설정된 안정 비율 범위를 벗어나는지 여부를 판단하여, 벗어난 경우 비상 신호부가 비상 신호를 발생하게 제어함으로써 냉매 사이클의 안정성에 대한 점검 및 알림 기능도 수행할 수 있다.

이에 따라, 작업자는 냉매 사이클의 안정성에 문제가 발생한 것을 신속하게 인지하고 후속 조치를 취할 수 있다.

도 1은 공작기계에 오일을 공급하는 시스템의 일례를 도시한 구성도,
도 2는 종래의 오일 온도센서를 구비한 오일 냉각 시스템의 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오일 냉각 시스템의 구성도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오일 냉각 시스템의 오일 냉각 방법을 도시한 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, '통상의 기술자'라 한다)가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 그 범위가 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명에 따른 오일 냉각 시스템 및 이의 오일 냉각 방법은, 공작기계 등에 적정 온도의 오일을 공급하는 시스템에 구비되어, 공작기계 등에서 가열된 오일을 적정 온도로 냉각시키는 오일 냉각 시스템 및 이의 오일 냉각 방법에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도 3을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오일 냉각 시스템의 구성 및 작용효과를 구체적으로 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오일 냉각 시스템은, 응축기(100), 전자팽창밸브(200), 증발기(300), 압축기(400), 제1냉매 온도센서(500), 제2냉매 온도센서(600), 제3냉매 온도센서(700), 제어부(800) 및 비상 신호부(900)를 포함하여 이루어진다.

상기 응축기(100)는 열교환 과정을 통해 압축기(400)에서 압축한 냉매로부터 열을 흡수하여 냉매를 응축 액화시킨다. 이러한 응축기(100)는 예컨대 압축기(400)에서 공급된 기체 상태의 냉매를 냉각 공기 또는 냉각수를 통해 응축 액화시키도록 냉매가 흐르는 내관 및 그 내관 둘레에 설치되어 냉각 공기 또는 냉각수가 흐르는 외관으로 이루어진 이중 관 구조로 구현될 수 있다.

상기 전자팽창밸브(200)는 응축기(100)와 증발기(300)의 사이에 설치되어 응축기(100)에서 증발기(300)로 전달되는 냉매를 팽창시켜 그 압력을 낮춤과 동시에 개폐량을 조절하여 냉매의 유량을 조절한다.

이러한 전자팽창밸브(200)는 응축기(100)에서 열교환 과정에서 발생하는 고온의 가스가 별도의 유입관(미도시)을 통해 유입되게 구현되어 그 유입 가스에 의해 구동되게 구비될 수 있으며, 후술되는 제어부(800)로부터 입력되는 개폐량 제어신호에 의해 응축기(100)에서 증발기(300)로 전달되는 냉매의 유량을 조절한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 제어부(800)의 제어 신호에 따라 이러한 냉매의 유량을 미세하게 제어할 수 있도록 전자 방식으로 개폐량을 조절하는 전자팽창밸브(EEV; Electronic Expansion Valve)가 적용되며, 이에 따라 오일의 냉각 온도도 정밀하게 제어할 수 있다.

상기 증발기(300)는 오일이 유입ㆍ출되는 오일 유입ㆍ출관(310, 320)이 구비되며, 전자팽창밸브(200)를 통과하여 전달되는 액체 상태의 냉매를 증발시켜 기체 상태로 변환하면서 그 기화열 흡수를 이용해 오일을 냉각시킨다.

이러한 증발기(300)에 대해, 도 3에 구체적으로 도시하지는 않았으나, 오일 유입ㆍ출관(310, 320)을 통해 유입ㆍ출되는 오일과 냉매 관의 열전달을 촉진하기 위해 그 접촉 면적 및 시간을 향상시킬 수 있도록, 통상의 기술자에게 자명한 다양한 배관 구조가 그 내부에 구현될 수 있으며, 해당 배관 구조는 구리, 탄소섬유 등의 열전도성이 높은 물질로 제작하여 열전달을 촉진하게 구현될 수도 있다.

상기 압축기(400)는 증발기(300)로부터 전달받은 저온, 저압의 기체 상태의 냉매를 냉매의 응축 온도에 상당하는, 기 설정된 포화압력에 도달하도록 압축하여 냉매의 압력과 온도를 상승시키고, 냉매의 유동 동력을 제공한다.

상기 제1냉매 온도센서(500)는 도 3에 도시된 바와 같이, 전자팽창밸브(200)와 증발기(300) 사이 배관(510)에 설치되어, 해당 배관(510)을 통과하는 제1냉매 온도를 측정하고, 그 측정값을 제어부(800)에 전달한다.

이러한 제1냉매 온도센서(500)는 전자팽창밸브(200) 및 증발기(300)와 충분히 이격되게 설치됨으로써, 해당 배관(510)의 내부가 전자팽창밸브(200)나 증발기(300)의 영향을 거의 받지 않는 안정된 상태로 그 내부의 제1냉매 온도를 측정할 수 있게 구비되므로, 균일하게 느린 속도로 해당 배관(510)의 내부를 유동하는 냉매의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.

상기 제2냉매 온도센서(600)는, 증발기(300)와 압축기(400) 사이 배관(610)에 설치되어, 해당 배관(610)을 통과하는 제2냉매 온도를 측정하고, 그 측정값을 제어부(800)에 전달한다.

이 같은 제2냉매 온도센서(600)는 증발기(300) 및 압축기(400)와 충분히 이격되게 설치됨으로써, 해당 배관(610)의 내부가 증발기(300)나 압축기(400)의 영향을 거의 받지 않는 안정된 상태로 그 내부의 제2냉매 온도를 측정할 수 있게 구비되므로, 균일하게 느린 속도로 해당 배관(610)의 내부를 유동하는 냉매의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.

상기 제3냉매 온도센서(700)는 압축기(400)와 응축기(100) 사이 배관(710)에 설치되어, 해당 배관(710)을 통과하는 제3냉매 온도를 측정하고, 그 측정값을 제어부(800)에 전달한다.

이와 같은 제3냉매 온도센서(700)는 압축기(400) 및 응축기(100)와 충분히 이격되게 설치됨으로써, 해당 배관(710)의 내부가 압축기(400)나 응축기(100)의 영향을 거의 받지 않는 안정된 상태로 그 내부의 제3냉매 온도를 측정할 수 있게 구비되므로, 균일하게 느린 속도로 해당 배관(710)의 내부를 유동하는 냉매의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.

상기 제어부(800)는 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도센서(500, 600, 700)에 의해 측정된 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도에 따라 전자팽창밸브(200)의 개폐량을 제어한다. 상기 제어부(800)는 이렇게 전자팽창밸브(200)의 개폐량을 제어할 때에, 전자팽창밸브(200)의 개폐량을 증가시킬수록 해당 배관을 통과하는 냉매의 유량이 증가되고 이에 따라 오일에 대한 냉각 정도가 상승한다는 점을 이용하여 제어한다.

더 구체적으로 설명하면, 상기 제어부(800)는 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도의 평균 온도를 산출하고, 이어서 평균 온도와 기 설정된 기준 온도와의 편차를 산출한 후, 해당 편차가 기 설정된 편차 범위를 벗어난 경우, 그 벗어난 정도에 비례하여 전자팽창밸브(200)의 개폐량을 증가시킴으로써, 냉매의 사이클을 더욱 활성화시켜 오일이 신속하게 냉각될 수 있게 한다.

이처럼 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오일 냉각 시스템은, 기존의 냉각된 오일 온도를 기 설정된 기준 온도와 비교하여 전자팽창밸브를 제어하는 방식을 사용하지 않고, 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도센서(500, 600, 700)에 의해 측정된 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도의 평균값과 기준 온도를 비교하여 전자팽창밸브를 제어하게 구현되는데, 이 경우 오일 유출관(320)을 빠르게 통과하는 오일의 온도를 측정하는 것보다 각 배관(510, 610, 710)을 이보다 느리게 천천히 통과하는 냉매의 온도를 측정하는 것이 그 측정 정확도를 향상시킬 수 있으므로, 제어부(800)의 제어 신뢰도를 제고할 수 있다.

특히, 이렇게 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도를 제어 기초 자료로써 사용하는 것은 오일에 대한 회수 열량을 제어하는 개념이 되어 더욱 정밀하게 오일 온도를 제어할 수 있다.

한편, 전자팽창밸브(200)를 통과한 냉매의 온도인 제1냉매 온도, 증발기(300)를 통과한 냉매의 온도인 제2냉매 온도 및 압축기(400)를 통과한 냉매의 온도인 제3냉매 온도는, 그 서로 간의 비율이 냉매의 사이클에 이상이 없을 때에는 소정의 안정 비율 범위를 만족시키게 되는데, 이것은 곧 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도의 비율이 안정 비율 범위를 벗어났다는 것은 냉매의 사이클에 이상이 발생한 것을 의미한다.

따라서 이러한 점을 이용하여, 상기 제어부(800)는 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도의 비율을 기 설정된 안정 비율 범위와 비교하여, 안정 비율 범위를 벗어난 것으로 판단되는 경우에는 작업자가 냉매 사이클의 이상을 인지하고 조치를 취할 수 있도록 비상 신호부(900)를 통해 작업자가 인지 가능한 비상음, 경광과 같은 비상 신호를 발생하는 추가적인 기능을 더 수행할 수 있게 구현될 수 있다.

상기 제어부(800)의 이러한 기능은 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도 중 어느 두 개의 비율만 안정 비율 범위와 확인한 결과에 따라 구현될 수도 있으며, 이와 같은 안정 비율 범위는 오일 냉각 시스템의 특성을 반영한 이상 비율을 기준으로 작업자가 기 입력하는 형태로 설정될 수 있다.

상기 비상 신호부(900)는 전술된 바와 같이 제어부(800)의 제어에 따라 비상음, 경광과 같은 비상 신호를 발생하며, 이를 위해 비상 신호부(900)는 스피커나 경광등의 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기 비상 신호부(900)는 통신망과 서버를 이용해 작업자의 휴대 단말기 등으로 비상 발생 여부를 확인할 수 있는 메시지를 발송하는 형태로 비상 신호를 발생하도록 구현될 수도 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오일 냉각 시스템은, 전자팽창밸브(200)와 증발기(300)의 사이 배관(510), 증발기(300)와 압축기(400)의 사이 배관(610) 및 압축기(400)와 응축기(100)의 사이 배관(710)에 각각 하나씩 세 개의 냉매 온도센서가 구비되었으나, 압축기(400)와 응축기(100)의 사이 배관(710)에 설치되는 제3냉매 온도센서(700)를 제외하고 구현될 수도 있다.

이렇게 오일과 냉매 간의 열전달이 이루어지는 증발기(300)에 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 제1냉매 온도센서(500)와 이 증발기(300)에서 유출되는 냉매의 온도를 측정하는 제2냉매 온도센서(600)의 측정값만을 반영하여, 제어부(800)가 전자팽창밸브(200)의 개폐량을 제어하더라도 기존의 냉각된 오일 온도를 측정한 경우보다 훨씬 우수한 제어 신뢰도를 얻을 수 있기 때문이다.

즉, 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도센서(500, 600, 700)가 모두 구비되고, 제어부(800)가 이로부터 측정된 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도를 모두 반영하여 전자팽창밸브(200)나 비상 신호부(900)를 제어하는 것이 가장 바람직하지만, 제1ㆍ제2냉매 온도센서(500, 600)만 구비되고 제어부(800)가 제1ㆍ제2냉매 온도만 반영하여 전자팽창밸브(200)나 비상 신호부(900)를 제어하게 구현되더라도 기존보다 우수한 효과를 달성할 수 있다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 상술한 바와 같은 오일 냉각 시스템이 구현할 수 있는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오일 냉각 방법을 구체적으로 설명한다.

먼저, 전자팽창밸브(200)와 증발기(300)의 사이 배관(510), 증발기(300)와 압축기(400)의 사이 배관(610) 및 압축기(400)와 응축기(100)의 사이 배관(710)에, 증발기(300), 압축기(400) 및 응축기(400)와 충분히 이격되게 설치되는 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도센서(500, 600, 700)를 통해 각 배관(510, 610, 710)을 통과하는 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도를 측정한다(s100).

다음, 이렇게 측정된 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도가 제어부(800)에 전달되면, 제어부(800)는 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도의 비율을 산출하여 해당 비율이 기 설정된 안정 비율 범위를 벗어나는지 여부를 판단한다(s200).

이때, 제어부(800)가 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도의 비율이 안정 비율 범위를 벗어나는 것으로 판단되면, 냉매의 사이클에 이상이 있는 것이므로 비상 신호부(900)가 비상 신호를 발생하도록 제어하여 작업자에게 냉매 사이클의 이상을 인지시키고 조치를 취할 수 있게 한다(s300).

반면에, 제어부(800)가 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도의 비율이 안정 비율 범위 내라고 판단되면, 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도의 평균 온도를 산출하고(s400), 이어서 산출된 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도의 평균 온도와 기 설정된 기준 온도와의 편차를 산출한다(s500).

이후, 제어부(800)는 평균 온도와 기준 온도의 산출된 편차가 기 설정된 편차 범위를 벗어나는지 여부를 판단하여(s600), 벗어나지 않는다면 오일에 대해 적절한 수준의 냉각이 이루어지고 있는 것이므로, 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도를 재측정하여 상술한 바와 같은 과정을 다시 밟고, 만일 평균 온도와 기준 온도의 산출된 편차가 기 설정된 편차 범위를 벗어날 경우에는 전자팽창밸브(200)의 개폐량을 편차의 벗어난 정도에 비례하여 조절한다(s700).

더 구체적으로 설명하면, 이러한 편차가 평균 온도에서 기준 온도를 뺀 값으로 산출된다고 가정할 경우, 산출된 편차가 편차 범위의 최대값보다 큰 양의 값을 갖는다면 이것은 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도의 평균 온도가 바람직하지 않게 높아 오일에 대한 충분한 냉각이 이루어지지 않는다는 것을 의미하므로, 제어부(800)는 전자팽창밸브(200)의 개폐량을 편차의 벗어난 정도에 비례하여 증가시킴으로써, 냉매 사이클을 더 활성화시켜 오일이 충분히 냉각될 수 있게 제어한다.

이와 반대로, 산출된 편차가 편차 범위의 최소값보다 작은 음의 값을 갖는다면 이것은 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도의 평균 온도가 바람직하지 않게 낮아 오일에 대한 냉각이 부적절하게 과도하다는 것을 의미하므로, 제어부(800)는 전자팽창밸브(200)의 개폐량을 편차의 벗어난 정도에 비례하여 감소시킴으로써, 냉매 사이클의 활성화 정도를 낮춰 오일에 대한 과냉각이 일어나지 않도록 제어한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오일 냉각 시스템의 오일 냉각 방법은, 제어부(800)는 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도센서(500, 600, 700)로부터 얻어지는 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도를 모두 반영하여 비상 신호부(900)나 전자팽창밸브(200)를 제어하도록 구현되었으나, 이에 한정되지 않고 제1ㆍ제2냉매 온도만 반영하여 제어하도록 구현될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 오일 냉각 시스템 및 이의 오일 냉각 방법에 의하면, 냉각 대상물인 오일에 비해 유속이 느려 정확한 온도 측정이 용이한 냉매의 온도를 냉매 사이클 상에서 증발기(300), 압축기(400), 응축기(100)의 영향을 받지 않는 위치에 해당하는 복수의 배관(510, 610, 710)으로부터 검출하고, 이 복수의 냉매 온도의 평균 온도와 기 설정된 기준 온도의 편차를 비교하여, 그 편차에 비례한 전자팽창밸브(200)의 개폐량 제어를 통해 냉매 사이클의 냉매 유량을 제어함으로써, 냉각되는 오일의 온도를 오일에 대한 회수 열량을 제어하는 개념으로 매우 정밀하게 제어할 수 있고, 복수의 냉매 온도 간의 비율이 기 설정된 안정 비율 범위를 벗어나는 경우에 비상 신호를 발생함으로써 냉매 사이클의 안정성에 대한 점검 및 알림 기능도 수행할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부되어 있는 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＊
100 : 응축기 200 : 전자팽창밸브
300 : 증발기 310 : 오일 유입관
320 : 오일 유출관 400 : 압축기
500 : 제1냉매 온도센서 510 : 전자팽창밸브와 증발기 사이 배관
600 : 제2냉매 온도센서 610 : 증발기와 압축기 사이 배관
700 : 제3냉매 온도센서 710 : 압축기와 응축기 사이 배관
800 : 제어부 900 : 비상 신호부

Claims

오일과 냉매 간의 열교환을 통해 상기 오일의 온도를 기 설정된 적정 온도로 냉각시키는 오일 냉각 시스템에 있어서,
기체 상태의 상기 냉매를 응축시켜 액체 상태로 변환하는 응축기;
상기 오일이 유입ㆍ출되는 오일 유입ㆍ출관이 구비되며, 액체 상태의 상기 냉매를 증발시켜 기체 상태로 변환하면서 상기 오일을 냉각시키는 증발기;
상기 응축기와 상기 증발기의 사이에 설치되어 상기 응축기에서 상기 증발기로 전달되는 상기 냉매의 압력을 낮추고 그 유량을 조절하는 전자팽창밸브;
상기 증발기로부터 전달받은 기체 상태의 상기 냉매를 압축하는 압축기;
상기 전자팽창밸브와 상기 증발기의 사이 배관 및 상기 증발기와 상기 압축기의 사이 배관에, 상기 증발기 및 상기 압축기와 이격되게 각각 설치되는 제1ㆍ제2냉매 온도센서; 및
상기 제1ㆍ제2냉매 온도센서에 의해 각각 측정된 제1ㆍ제2냉매 온도에 따라 상기 전자팽창밸브를 제어하는 제어부;를 포함하되,
상기 제어부는,
상기 제1ㆍ제2냉매 온도의 비율이 안정 비율 범위 내라고 판단되면,
상기 제1ㆍ제2냉매 온도의 평균 온도와 기 설정된 기준 온도의 편차가 기 설정된 편차 범위를 벗어나는지 판단하며,
상기 제1ㆍ제2냉매 온도의 평균 온도와 기 설정된 기준 온도의 편차가 기 설정된 편차 범위를 벗어난 경우 해당 편차에 비례하여 상기 전자팽창밸브의 개폐량을 제어하는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 시스템.
삭제
오일과 냉매 간의 열교환을 통해 상기 오일의 온도를 기 설정된 적정 온도로 냉각시키는 오일 냉각 시스템에 있어서,
기체 상태의 상기 냉매를 응축시켜 액체 상태로 변환하는 응축기;
상기 오일이 유입ㆍ출되는 오일 유입ㆍ출관이 구비되며, 액체 상태의 상기 냉매를 증발시켜 기체 상태로 변환하면서 상기 오일을 냉각시키는 증발기;
상기 응축기와 상기 증발기의 사이에 설치되어 상기 응축기에서 상기 증발기로 전달되는 상기 냉매의 압력을 낮추고 그 유량을 조절하는 전자팽창밸브;
상기 증발기로부터 전달받은 기체 상태의 상기 냉매를 압축하여 액체 상태로 변환하는 압축기;
상기 전자팽창밸브와 상기 증발기의 사이 배관, 상기 증발기와 상기 압축기의 사이 배관 및 상기 압축기와 상기 응축기의 사이 배관에, 상기 증발기, 상기 압축기 및 상기 응축기와 이격되게 각각 설치되는 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도센서; 및
상기 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도센서에 의해 각각 측정된 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도에 따라 상기 전자팽창밸브를 제어하는 제어부;를 포함하되,
상기 제어부는,
상기 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도의 비율이 안정 비율 범위 내라고 판단되면,
상기 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도의 평균 온도와 기 설정된 기준 온도의 편차가 기 설정된 편차 범위를 벗어나는지 판단하며,
상기 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도의 평균 온도와 기 설정된 기준 온도의 편차가 기 설정된 편차 범위를 벗어난 경우, 해당 편차에 비례하여 상기 전자팽창밸브의 개폐량을 제어하는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 시스템.
삭제
제3항에 있어서,
상기 오일 냉각 시스템은,
상기 제어부의 제어에 따라 비상 신호를 발생하는 비상 신호부;를 더 포함하되,
상기 제어부는, 상기 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도 중 둘 이상의 냉매 온도 비율이 기 설정된 안정 비율 범위를 벗어난 경우, 상기 비상 신호를 발생하도록 상기 비상 신호부를 제어하는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 시스템.
오일과 냉매 간의 열교환을 통해 상기 오일의 온도를 기 설정된 적정 온도로 냉각시킬 수 있도록, 상기 냉매를 응축시키는 응축기, 상기 냉매의 압력을 낮추고 상기 냉매의 유량을 조절하는 전자팽창밸브, 상기 냉매를 증발시킴으로써 상기 오일을 냉각시키는 증발기, 및 상기 냉매를 압출하는 압축기를 포함하여 이루어지는 오일 냉각 시스템에 적용되는 오일 냉각 방법으로서,
상기 전자팽창밸브와 상기 증발기의 사이 배관 및 상기 증발기와 상기 압축기의 사이 배관에 상기 증발기 및 상기 압축기와 이격되게 각각 설치되는 제1ㆍ제2냉매 온도센서를 통해 제1ㆍ제2냉매 온도를 측정하는 단계;
상기 제1ㆍ제2냉매 온도의 비율이 안정 비율 범위를 벗어나는지 여부를 판단하는 단계;
상기 제1ㆍ제2냉매 온도의 비율이 안정 비율 범위 내라고 판단되면, 상기 제1ㆍ제2냉매 온도의 평균 온도를 산출하고, 이 평균 온도와 기 설정된 기준 온도의 편차를 산출하는 단계; 및
상기 편차가 기 설정된 편차 범위를 벗어났는지 판단하여, 벗어난 경우 상기 편차에 비례하여 상기 전자팽창밸브의 개폐량을 제어하는 단계;
를 포함하는 오일 냉각 시스템의 오일 냉각 방법.
오일과 냉매 간의 열교환을 통해 상기 오일의 온도를 기 설정된 적정 온도로 냉각시킬 수 있도록, 상기 냉매를 응축시키는 응축기, 상기 냉매의 압력을 낮추고 상기 냉매의 유량을 조절하는 전자팽창밸브, 상기 냉매를 증발시킴으로써 상기 오일을 냉각시키는 증발기, 및 상기 냉매를 압출하는 압축기를 포함하여 이루어지는 오일 냉각 시스템에 적용되는 오일 냉각 방법으로서,
상기 전자팽창밸브와 상기 증발기의 사이 배관, 상기 증발기와 상기 압축기의 사이 배관 및 상기 압축기와 상기 응축기의 사이 배관에, 상기 증발기, 상기 압축기 및 상기 응축기와 이격되게 각각 설치되는 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도센서를 통해 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도를 측정하는 단계;
상기 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도의 비율이 안정 비율 범위를 벗어나는지 여부를 판단하는 단계;
상기 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도의 비율이 안정 비율 범위 내라고 판단되면, 상기 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도의 평균 온도를 산출하고, 이 평균 온도와 기 설정된 기준 온도의 편차를 산출하는 단계; 및
상기 편차가 기 설정된 편차 범위를 벗어났는지 판단하여, 벗어난 경우 상기 편차에 비례하여 상기 전자팽창밸브의 개폐량을 제어하는 단계;
를 포함하는 오일 냉각 시스템의 오일 냉각 방법.
제7항에 있어서,
상기 오일 냉각 방법은,
상기 제1ㆍ제2ㆍ제3냉매 온도 중 둘 이상의 냉매 온도 비율이 기 설정된 안정 비율 범위를 벗어난 경우, 비상 신호를 발생하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 시스템의 오일 냉각 방법.