KR101729526B1 - 칠러 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전시 안정적으로 정지되는 칠러 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 칠러는, 모터를 구동하는 모터 구동부, 모터에 의하여 회전하는 회전축, 회전축과 연결되어 냉매를 압축하는 임펠러 및 회전축을 회전 가능하게 지지하는 자기베어링을 포함하는 압축기와, 증발기에서 증발되어 상기 압축기로 유동되는 냉매를 제어하는 흡입밸브와, 모터 구동부, 흡입밸브 및 바이패스밸브를 제어하는 칠러 제어부와, 자기베어링을 제어하는 베어링 제어부와, 외부전원으로부터 전력을 공급받아 충전하여 칠러 제어부 및 베어링 제어부에 전원을 공급하는 무정전 전원장치를 포함하며, 외부전원의 정전시, 칠러 제어부는 모터 구동부의 작동을 중지하며 흡입밸브를 폐쇄한 후, 베어링 제어부는 자기베어링의 작동을 중지한다.

Description

칠러 및 그 제어방법 {Chiller and control method therefor}

본 발명은 칠러 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정전시 안정적으로 정지되는 칠러 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 칠러 시스템은 냉수를 공조기나 냉동기 등의 냉수 수요처로 공급하는 냉각장치 또는 냉동장치로서, 냉매가 순환되는 압축기와, 응축기와, 팽창기와, 증발기를 포함한다.

칠러에 사용되는 압축기는 대량의 냉매를 높은 비율로 압축하기 위하여 모터에 의하여 회전되는 회전축을 자력에 의하여 부상되는 자기베어링으로 지지하는 추세이다. 이러한 자기베어링의 부상이 외부전원의 정전에 의하여 갑자기 중단될 경우 압축기의 손상뿐만 아니라 칠러 전체에 문제가 발생할 수 있다.

일본 공개특허공보 특개평08-085454호 일본 공개특허공보 특개2013-127205호 일본 특허공보 특허 제4764222호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 정전시 안정적으로 정지되는 칠러 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 칠러는, 모터를 구동하는 모터 구동부, 모터에 의하여 회전하는 회전축, 회전축과 연결되어 냉매를 압축하는 임펠러 및 회전축을 회전 가능하게 지지하는 자기베어링을 포함하는 압축기와, 증발기에서 증발되어 상기 압축기로 유동되는 냉매를 제어하는 흡입밸브와, 모터 구동부, 흡입밸브 및 바이패스밸브를 제어하는 칠러 제어부와, 자기베어링을 제어하는 베어링 제어부와, 외부전원으로부터 전력을 공급받아 충전하여 칠러 제어부 및 베어링 제어부에 전원을 공급하는 무정전 전원장치를 포함하며, 외부전원의 정전시, 칠러 제어부는 모터 구동부의 작동을 중지하며 흡입밸브를 폐쇄한 후, 베어링 제어부는 자기베어링의 작동을 중지한다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 칠러의 제어방법은, 외부전원의 정전을 감지하는 단계와, 모터 구동부의 작동을 중지하고 흡입밸브를 폐쇄하는 단계와, 자기베어링의 작동을 중지하는 단계를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 칠러 및 그 제어방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째,　압축기의 모터가 완전히 정지하기 전 흡입밸브를 폐쇄하고 바이패스밸브를 개방하여 고압가스의 역류를 방지하는 장점이 있다.

둘째,　압축기의 모터가 완전히 정지된 후 자기베어링의 작동을 중지하여 압축기의 손상을 방지하는 장점도 있다.

셋째,　자기베어링의 작동을 중지하기 전 바이패스밸브를 폐쇄하여 재기동에 대비하는 장점도 있다.

넷째, 작은 용량의 무정전 전원장치를 사용하여도 안정적으로 칠러의 운전을 정지할 수 있는 장점도 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러에 대한 시스템도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러의 압축기에 대한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러에 대한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러의 정전시 제어방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러의 통전시 제어방법을 나타내는 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 칠러 및 그 제어방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러에 대한 시스템도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 칠러는, 냉매를 압축하는 압축기(10)와, 압축기(10)에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기(30)와, 응축기(30)에서 응축된 냉매를 팽창하는 팽창밸브(40)와, 팽창밸브(40)에서 팽창된 냉매를 증발하는 증발기(20)를 포함한다.

흡입밸브(50)는 증발기(20)에서 증발되어 압축기(10)로 유동되는 냉매를 제어한다. 바이패스밸브(60)는 압축기(10)에서 압축되는 냉매를 증발기(20)로 바이패스하기 위한 것으로, 압축기(10)에서 증발기(20)로 유동되는 냉매를 제어한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러의 압축기에 대한 개략도이다.

압축기(10)는, 회전력을 발생하는 모터(11)와, 모터(11)를 구동하는 모터 구동부(19)와, 모터(11)에 의하여 회전하는 회전축(14)과, 회전축과 연결되어 냉매를 압축하는 임펠러(13)와, 회전축(14)을 회전 가능하게 지지하는 자기베어링(12)을 포함한다.

모터 구동부(19)는 인버터, 스위칭 소자 등으로 구성되어 모터(11)에 전원을 공급하며 제어한다. 자기베어링(12)은 전원을 공급받아 자력에 의하여 부상되어 회전축(14)을 지지한다. 임펠러(13)는 회전축(14)과 연결되어 회전하여 냉매를 압축한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러에 대한 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 칠러는, 모터 구동부(19), 팽창밸브(40), 흡입밸브(50) 및 바이패스밸브(60)를 제어하는 칠러 제어부(70)와, 자기베어링(12)을 제어하는 베어링 제어부(80)와, 외부전원으로부터 전력을 공급받아 충전하여 칠러 제어부(70) 및 베어링 제어부(80)에 전원을 공급하는 무정전 전원장치(90)를 포함한다.

무정전 전원장치(90)는 외부전원과 상시 연결되어 충전을 하며 외부로 전원을 공급하는 온라인 무정전 전원장치인 것이 바람직하다. 무정전 전원장치(90)는 칠러 제어부(70) 및 베어링 제어부(80)에 전원을 공급하여 실시예에 따르 모터 구동부(19)에 전원을 공급할 수 있다. 무정전 전원장치(90)는 외부전원의 정전시 자기베어링(12)의 작동 중지 후 칠러 제어부(70) 및 베어링 제어부(80)에의 전원 공급을 중단한다. 무정전 전원장치(90)는 외부전원의 통전시 칠러 제어부(70) 및 베어링 제어부(80)에의 전원 공급을 바로 재개한다.

베어링 제어부(80)는 자기베어링(12)에 전원을 공급하며 자기베어링(12)을 제어한다. 베어링 제어부(80)는 외부전원의 정전을 감지하는 것 바람직하다. 외부전원의 정전이 감지되는 경우 베어링 제어부(80)는 칠러 제어부(70)에 이를 전달하는 것이 바람직하다. 실시예에 따라 칠러 제어부(70)가 외부전원의 정전을 감지하여 감지되는 경우 이를 베어링 제어부(80)에 전달할 수 있다.

베어링 제어부(80)는 외부전원의 정전시 모터(11)가 완전히 정지되고, 바이패스밸브(60)가 폐쇄된 후 무정전 전원장치(90)의 전원공급 중단 전 자기베어링(12)의 작동을 중지한다. 베어링 제어부(80)는 외부전원의 통전시 바이패스밸브(60)의 개방 후 흡입밸브(50)의 개방 및 모터(11)의 구동 전에 자기베어링(12)을 작동한다.

칠러 제어부(70)는, 바이패스밸브(60)를 개방하거나 폐쇄하고, 흡입밸브(50)를 개방하거나 폐쇄하며, 팽창밸브(40)의 개도를 조절한다.

칠러 제어부(70)는 외부전원의 정전시 모터 구동부(19)의 작동을 중지하며 흡입밸브(50)를 폐쇄하고 바이패스밸브(60)를 개방하고 팽창밸브(40)의 개도를 설정된 초기 개도값으로 조절한다. 칠러 제어부(70)는 모터 구동부의 작동 중지에 따라 모터(11)가 완전히 정지된 후 바이패스밸브(60)를 폐쇄한다.

칠러 제어부(70)는 외부전원의 통전시 팽창밸브(40)를 완전 개방 및 완전 폐쇄 후 개도를 설정된 초기 개도값으로 조절하고 바이패스밸브(60)를 개방한다. 칠러 제어부(70)는 자기베어링(12)이 작동된 후 모터 구동부(19)를 작동하며 흡입밸브(50)를 개방하고 바이패스밸브(60)를 폐쇄한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러의 정전시 제어방법을 나타내는 도면이다.

정전 1 단계(T1)에서 외부전원이 정전되면 베어링 제어부(80)가 외부전원의 정전을 감지한다. 베어링 제어부(80)는 외부전원의 정전을 감지하면 이를 칠러 제어부(70)에 전달한다.

정전 2 단계(T2)에 칠러 제어부(70)는 외부전원의 정전을 전달받아 모터(11)가 정지될 수 있도록 모터 구동부(19)의 작동을 중지하고, 흡입밸브(50)를 폐쇄하며, 바이패스밸브(60)를 개방하고, 팽창밸브(40)의 개도를 설정된 초기 개도값으로 조절한다.

정전 3 단계(T3)에서 모터(11)가 완전히 정지되고, 흡입밸브(50)의 폐쇄가 완료되며, 바이패스밸브(60)의 개방이 완료되며, 팽창밸브(40)의 개도 조절이 완료된다. 칠러 제어부(70)는 모터(11)의 정지에 맞추어 흡입밸브(50)의 폐쇄, 바이패스밸브(60)의 개방 및 팽창밸브(40)의 개도 조절이 완료될 수 있도록 제어한다.

모터(11)가 완전히 정지된 후 정전 4 단계(T4)에서 칠러 제어부(70)는 바이패스밸브(60)를 폐쇄한다.

바이패스밸브(60)의 폐쇄가 완료된 후 정전 5 단계(T5)에서 베어링 제어부(80)는 자기베어링(12)의 작동을 중지한다.

자기베어링(12)의 작동을 중지한 후 정전 6 단계(T6)에서 무정전 전원장치(90)의 전원공급이 중단된다. 이 때, 무정전 전원장치(90)의 전원공급 중단은 충전된 전원이 소진되어 발생되거나 베어링 제어부(80) 또는 칠러 제어부(70)의 제어에 의하여 실행될 수 있다. 무정전 전원장치(90)의 전원공급이 중단되면 칠러 제어부(70) 및 베어링 제어부(80)의 전원 공급이 중단되어 칠러가 완전히 정지하게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러의 통전시 제어방법을 나타내는 도면이다.

통전 1 단계(S1)에서 외부전원이 통전된다.

통전 2 단계(S2)에서 무정전 전원장치(90)는 자동으로 전원공급을 재개하여 칠러 제어부(70) 및 베어링 제어부(80)의 전원공급이 재개되어 칠러가 구동하게 된다. 베어링 제어부(80)는 외부전원의 통전을 감지하여 칠러 제어부(70)에 이를 전달한다. 칠러 제어부(70)는 팽창밸브(40)를 완전 개방 및 완전 폐쇄한다.

팽창밸브(40)의 완전 개방 및 완전 폐쇄가 완료된 후 통전 3 단계(S3)에서 칠러 제어부(70)는 팽창밸브(40)의 개도를 설정된 초기 개도값으로 조절하고 바이패스밸브(60)를 개방한다

바이패스밸브(60)의 개방이 완료되면 통전 4 단계(S4)에서 베어링 제어부(80)는 자기베어링(12)을 작동한다. 베어링 제어부(80)는 자기베어링(12)을 작동한 후 이를 칠러 제어부(70)에 전달한다.

자기베어링(12)이 작동된 후 통전 5 단계(S5)에서 칠러 제어부(70)는 모터(11)를 회전하기 위하여 모터 구동부(19)를 작동하며 흡입밸브(50)를 개방하고 바이패스밸브(60)를 폐쇄한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 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 이해되어서는 안될 것이다.

10: 압축기 11: 모터
12: 자기베어링 13: 임펠러
14: 회전축 19: 모터 구동부
20: 증발기 30: 응축기
40: 팽창밸브 50: 흡입밸브
60: 바이패스밸브 70: 칠러 제어부
80: 베어링 제어부 90: 무정전 전원장치

Claims (6)

1. 회전력을 발생하는 모터, 상기 모터를 구동하는 모터 구동부, 상기 모터에 의하여 회전하는 회전축, 상기 회전축과 연결되어 냉매를 압축하는 임펠러 및 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 자기베어링을 포함하는 압축기;
   냉매를 증발하는 증발기;
   상기 증발기에서 증발되어 상기 압축기로 유동되는 냉매를 제어하는 흡입밸브;
   상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 증발기로 바이패스하기 위한 바이패스밸브;
   상기 모터 구동부, 상기 흡입밸브 및 상기 바이패스밸브를 제어하는 칠러 제어부;
   상기 자기베어링을 제어하는 베어링 제어부; 및
   외부전원으로부터 전력을 공급받아 충전하여 상기 칠러 제어부 및 상기 베어링 제어부에 전원을 공급하는 무정전 전원장치를 포함하고,
   상기 외부전원의 정전시, 상기 칠러 제어부는 상기 모터 구동부의 작동을 중지하며 상기 흡입밸브를 폐쇄함과 동시에 상기 바이패스밸브를 개방한 후,
   상기 칠러 제어부는 상기 모터 구동부의 작동 중지에 따라 상기 모터가 완전히 정지된 후 상기 바이패스밸브를 폐쇄한 후,
   상기 베어링 제어부는 상기 바이패스밸브의 폐쇄가 완료된 후 상기 자기베어링의 작동을 중지한 후,
   상기 외부전원의 통전시, 상기 칠러 제어부는 상기 바이패스밸브를 개방한 후,
   상기 베어링 제어부는 상기 바이패스밸브의 개방이 완료된 후 상기 자기베어링을 작동한 후,
   상기 칠러 제어부는 상기 모터 구동부를 작동하며 상기 흡입밸브를 개방하고 상기 바이패스 밸브를 폐쇄하는 칠러.
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3. 삭제
4. 회전력을 발생하는 모터, 상기 모터를 구동하는 모터 구동부, 상기 모터에 의하여 회전하는 회전축, 상기 회전축과 연결되어 냉매를 압축하는 임펠러 및 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 자기베어링을 포함하는 압축기와, 냉매를 증발하는 증발기와, 상기 증발기에서 증발되어 상기 압축기로 유동되는 냉매를 제어하는 흡입밸브와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 증발기로 바이패스 하기 위한 바이패스밸브를 포함하는 칠러의 제어방법에 있어서,
   외부전원의 정전을 감지하는 단계;
   상기 모터 구동부의 작동을 중지하고 상기 흡입밸브를 폐쇄함과 동시에 상기 바이패스밸브를 개방하는 단계;
   상기 모터 구동부의 작동 중지에 따라 상기 모터가 완전히 정지된 후 상기 바이패스밸브를 폐쇄하는 단계;
   상기 바이패스밸브의 폐쇄가 완료된 후 상기 자기베어링의 작동을 중지하는 단계;
   상기 외부전원의 통전을 감지하는 단계;
   상기 바이패스밸브를 개방하는 단계;
   상기 바이패스밸브의 개방이 완료된 후 상기 자기베어링을 작동하는 단계; 및
   상기 모터 구동부를 작동하며 상기 흡입밸브를 개방하고 상기 바이패스밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는 칠러의 제어방법.
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