KR101783461B1 - 터보압축시스템의 구동모터 냉각구조 - Google Patents

Abstract

본 개시(Disclosure)는, 구동모터의 냉각에 사용된 공기의 배출구조에 특징을 가지는 터보압축시스템의 구동모터 냉각구조에 관한 것으로서, 외부 공기 흡입구 및 모터냉각공기 배출구가 일 측에 형성된 케이스; 상기 케이스의 내부에 구비되며, 블로워, 상기 블로워가 내부에 배치되고 유입구와 토출구를 가지는 하우징 및 상기 블로워를 회전 구동하는 구동모터로 구비되는 터보압축기; 상기 구동모터의 내부를 지나면서 상기 구동모터를 냉각시키면서 데워진 모터냉각공기를 상기 모터냉각공기 배출구로 가이드하는 모터냉각공기 배출배관; 및 상기 모터냉각공기 배출배관의 중간에 게재되어 모터냉각공기의 온도를 낮추는 냉각 유닛;으로서, 상기 유입구와 상기 케이스 외부의 압력차이에 의해 상기 외부 공기 흡입구로 흡입되는 흡입 공기가 상기 냉각 유닛을 경유하면서 상기 냉각 유닛과 열교환을 행하도록 배치되는 냉각 유닛;을 포함하는 터보압축시스템의 구동모터 냉각구조를 제1 발명으로 제공한다.

Description

터보압축시스템의 구동모터 냉각구조{COOLING STRUCTURE FOR TURBO COMPRESSION SYSTEM}

본 개시(Disclosure)는, 터보압축시스템의 구동모터 냉각구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구동모터의 냉각에 사용된 공기의 배출구조에 특징을 가지는 터보압축시스템의 구동모터 냉각구조에 관한 것이다.

여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).

터보압축시스템은, 터보압축기를 이용하여 흡입된 기체(예: 공기)를 압축하여 요구되는 압력 및 유량으로 배출하는 시스템을 의미한다.

터보압축기(Turbocompressor)는, 원심 압축기의 일종으로, 블로워(Blower)를 회전해서 그 원심력으로 기체의 압축을 실행하는 기계장치를 의미하며, 구동모터는, 블로워를 회전구동하는 장치이다.

구동모터는, 전력에 의해 구동되는 발열장치로서, 열에 의한 고장 방지 및 신뢰성 향상을 위해 냉각장치가 요구된다. 이 밖에 구동모터의 구동을 제어하는 인버터 등과 같은 전장부품의 냉각도 함께 요구된다.

도 1은 종래 터보압축시스템의 구동모터 냉각 구조를 개념적으로 보인 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 터보압축시스템(10)은, 블로워(11), 구동모터(12) 및 기타 전장부품이 내부에 설치되는 케이스(13)를 가지며, 케이스(13)는 통상 실내 공간(A)에 배치된다.

구동모터(12)에 의해 블로워(11)가 회전하면, 실내공간(A)으로부터 유입구(13a)를 통해 기체가 유입되고, 블로워(11)의 회전에 의해 압축되어 블로워(11)에 연통되는 토출배관(13b)을 통해 목적하는 곳에 압축공기를 공급하게 된다.

한편, 구동모터(12)는 그에 구비되는 팬 등에 의해 케이스(13) 내부의 기체를 흡입하여 그 내부를 냉각시키게 되며, 냉각 과정에서 데워진 기체는 케이스(13)에 구비된 배출구(13c)를 통해 실내공간(A)으로 배출된다.

이와 달리, 외부의 냉각수를 이용하여 냉각하는 수냉식 냉각방식도 있으나 설치 비용의 크게 증가하는 문제가 있다.

그러나 기체를 이용하여 구동모터를 냉각하는 공냉식의 경우, 냉각 팬의 용량(풍량, 풍압)을 충분히 크게 하는데 한계가 있기 때문에, 케이스(13)의 내부 및 실내공간(A)의 온도가 40℃ 이하인 경우에만 안정적인 동작이 가능하다.

1. 한국 등록특허공보 제10-0781298호 2. 한국 등록특허공보 제10-0572850호

본 개시는, 종래 터보압축시스템의 구동모터 냉각 구조의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 구동모터의 냉각 과정에서 데워진 기체가 실내공간(A)의 온도를 높여 터보압축기의 효율을 떨어뜨리거나 운전이 정지되는 것을 방지할 수 있는 터보압축시스템의 구동모터 냉각구조의 제공을 일 목적으로 한다.

여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

상기한 과제의 해결을 위해, 본 개시는, 외부 공기 흡입구 및 모터냉각공기 배출구가 일 측에 형성된 케이스; 상기 케이스의 내부에 구비되며, 블로워, 상기 블로워가 내부에 배치되고 유입구와 토출구를 가지는 하우징 및 상기 블로워를 회전 구동하는 구동모터로 구비되는 터보압축기; 상기 구동모터의 내부를 지나면서 상기 구동모터를 냉각시키면서 데워진 모터냉각공기를 상기 모터냉각공기 배출구로 가이드하는 모터냉각공기 배출배관; 및 상기 모터냉각공기 배출배관의 중간에 게재되어 모터냉각공기의 온도를 낮추는 냉각 유닛;으로서, 상기 유입구와 상기 케이스 외부의 압력차이에 의해 상기 외부 공기 흡입구로 흡입되는 흡입 공기가 상기 냉각 유닛을 경유하면서 상기 냉각 유닛과 열교환을 행하도록 배치되는 냉각 유닛;을 포함하는 터보압축시스템의 구동모터 냉각구조를 제1 발명으로 제공한다.

본 개시는, 상기 제1 발명에 따른 터보압축시스템의 구동모터 냉각구조로서, 상기 냉각 유닛은, 몸체; 및 상기 몸체에 결합 되며 상기 몸체로부터 열을 방출시키는 방열부;를 포함하며, 상기 모터냉각공기 배출배관은, 상기 몸체의 일 단과 타 단에서 각각 연통되도록 구비되는 터보압축시스템의 구동모터 냉각구조를 제2 발명으로 제공한다.

본 개시는, 상기 제2 발명에 따른 터보압축시스템의 구동모터 냉각구조로서, 상기 유입구와 상기 케이스 외부의 압력차이에 의해 상기 외부 공기 흡입구로 흡입되는 흡입 공기가 상기 냉각 유닛을 경유하면서 상기 냉각 유닛을 냉각하도록 안내하는 가이드 배관;을 더 포함하며, 상기 가이드 배관을 통과한 흡입 공기가 상기 하우징으로 유입되는 터보압축시스템의 구동모터 냉각구조를 제3 발명으로 제공한다.

본 개시는, 상기 제3 발명에 따른 터보압축시스템의 구동모터 냉각구조로서, 상기 가이드 배관은, 상기 냉각 유닛의 방열부의 상류에 구비되며, 상기 흡입 공기 중 상기 냉각 유닛의 방열부로 공급되는 유량을 제어하는 차압 조절부;를 더 포함하는 터보압축시스템의 구동모터 냉각구조를 제4 발명으로 제공한다.

본 개시는, 상기 제4 발명에 따른 터보압축시스템의 구동모터 냉각구조로서, 상기 차압 조절부는, 상기 케이스의 내부로 연통되는 제1 개구 및 상기 냉각 유닛의 방열부로 연통되는 제2 개구를 가지며, 상기 제1,2 개구의 개도를 제어하는 터보압축시스템의 구동모터 냉각구조를 제5 발명으로 제공한다.

본 개시는, 상기 제5 발명에 따른 터보압축시스템의 구동모터 냉각구조로서, 상기 차압 조절부는, 상기 제2 개구에서의 압력을 제어하여 상기 냉각 유닛의 방열부로 공급되는 상기 흡입 공기의 유량을 조절하는 터보압축시스템의 구동모터 냉각구조를 제6 발명으로 제공한다.

본 개시에 따르면, 구동모터의 냉각 과정에서 데워진 모터냉각공기가 냉각 유닛에 의해 냉각되어 모터냉각공기 배출구로 배출되므로, 실내공간(A)의 온도 상승을 방지할 수 있게 된다. 따라서 터보압축기의 효율이 떨어뜨리거나 운전이 정지되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래 터보압축시스템의 구동모터 냉각 구조를 개념적으로 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 터보압축시스템의 구동모터 냉각 구조를 보여주는 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 터보압축시스템의 구동모터 냉각 구조를 보여주는 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 터보압축시스템의 구동모터 냉각 구조를 보여주는 개략적인 구성도이다.

이하, 본 개시에 따른 터보압축시스템의 구동모터 냉각 구조를 구현한 다양한 실시형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.

다만, 본 개시의 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 개시의 사상을 이해하는 통상의 기술자는 본 개시와 동일한 기술적 사상의 범위 내에 포함되는 다양한 실시 형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 기술적 사상에 포함됨을 밝힌다.

또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 개시의 기술적 내용을 파악함에 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 개시의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.

도 2는 본 개시에 따른 터보압축시스템의 구동모터 냉각 구조의 제1 실시형태를 개념적으로 보인 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 예에 따른 터보압축시스템의 구동모터 냉각 구조(100)는, 케이스(110), 터보압축기(120), 모터냉각공기 배출배관(130) 및 냉각 유닛(140)을 포함한다.

케이스(110)는 직육면체 형상으로 구비될 수 있으며, 케이스(110)의 일 측면에 외부 공기가 흡입될 수 있도록 개구 된 외부 공기 흡입구(111)가 구비된다.

외부 공기 흡입구(111)에는 필터가 구비될 수 있다.

케이스(110)는 다른 일 측에 후술하는 터보압축기(120)의 구동모터(123)를 냉각하는데 사용된 모터냉각공기가 배출되는 모터냉각공기 배출구(113)가 구비된다.

한편, 케이스(110)에는 터보압축기(120)에서 압축된 공기가 배출되는 토출 배관(112)이 연결 된다.

케이스(110)는, 건물의 내부 공간(A)에 설치되며, 외부 공기 흡입구(111)와 모터냉각공기 배출구(113)는 내부 공간(A)에 연통된다.

터보압축기(120)는, 케이스(110)의 내부에 구비되며, 블로워가 내부에 구비되는 하우징(121) 및 구동모터(123)로 구성된다.

하우징(121)은, 블로워가 내부에 배치되고 유입구(121a)와 토출구(121b)를 가진다.

구동모터(123)는, 블로워를 회전 구동시키는 구성이다.

구동모터(123)의 구동속도 제어를 위해 인버터가 더 구비될 수 있다.

모터냉각공기 배출배관(130)은, 구동모터(123)의 내부를 지나면서 구동모터(123)를 냉각시키면서 데워진 모터냉각공기를 모터냉각공기 배출구(113)로 연통시키도록 구비 된다.

모터냉각공기는 별도로 구비되는 송풍기 또는 구동모터(123)의 회전에 의해 구동모터(123)의 내부로 흡입되도록 구비되며, 경우에 따라서는 터보압축기(120)에서 압축된 공기의 일부가 우회하여 공급될 수 있다.

냉각 유닛(140)은, 모터냉각공기 배출배관(130)의 중간에 게재되어 모터냉각공기의 온도를 낮추는 구성이다.

냉각 유닛(140)은, 하우징(121)의 유입구(121a)와 케이스(110) 외부의 압력차이에 의해 외부 공기 흡입구(111)로 흡입되는 흡입 공기가 냉각 유닛(140)을 경유하면서 냉각 유닛(140)과 열교환을 행하도록 배치된다.

즉, 냉각 유닛(140)은, 외부 공기 흡입구(111)로 흡입되는 흡입 공기의 유로 상에 배치된다.

본 실시형태에서, 냉각 유닛(140)은, 몸체(141)와, 몸체(141)에 결합 되며 몸체(141)로부터 열을 방출시키는 방열부(143)로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 모터냉각공기 배출배관(130)은, 몸체(141)의 일 단과 타 단에서 각각 연통되도록 구비되는 것이 바람직하다.

이에 의하면, 별도의 동력 없이 구동모터를 냉각하면서 데워진 모터냉각공기가 외부 공기 흡입구(111)로 흡입되는 흡입 공기에 의해 냉각되어 모터냉각공기 배출구(113)로 배출되므로, 내부 공간(A)의 온도 상승을 방지할 수 있게 된다.

또한, 외부 공기 흡입구(111)로 흡입되는 흡입 공기의 온도가 모터냉각공기에 의해 계속하여 상승하는 것을 억제하여, 터보압축기(120)의 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 터보압축시스템의 구동모터 냉각 구조를 보여주는 개략적인 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시형태에 따른 터보압축시스템의 구동모터 냉각 구조(200)는, 가이드 배관(250)을 더 포함하는 점에서 제1 실시형태와 차이가 있을 뿐, 나머지 구성은 제1 실시형태와 동일하므로, 그에 관한 자세한 설명은 앞선 제1 실시형태의 설명으로 갈음한다.

본 실시형태에서, 가이드 배관(250)은, 유입구(121a)와 케이스(110) 외부의 압력차이에 의해 외부 공기 흡입구(111)로 흡입되는 흡입 공기가 냉각 유닛(140)을 경유하면서 냉각 유닛(140)을 냉각하도록 안내하도록 구비된다.

가이드 배관(250)은 흡입 공기가 냉각 유닛(140)을 경유하도록 안내하는 덕트 형상으로 구비된다.

구체적으로, 흡입 공기는 냉각 유닛(140)의 방열부(143)로 가이드 배관(250)에 의해 안내된다.

가이드 배관(250)을 통과하는 흡입 공기는 터보압축기(120)의 유입구(121a)와 케이스(110) 외부의 압력차이에 의해 흡입된다.

이에 의해, 냉각 유닛(140)의 냉각을 위한 냉각 팬을 별도로 구비하지 않으면서도, 케이스(110) 외부와 터보압축기(120)의 유입구(121a)의 압력 차이에 의해 모터냉각공기의 냉각이 가능하게 된다.

또한, 터보압축기(120)의 구동모터(123)의 회전속도가 증가할수록 케이스(110) 외부와 터보압축기(120)의 유입구(121a)의 압력 차이가 커지므로 냉각 유닛(140)의 냉각을 위한 흡입 공기의 유량이 증가하게 된다.

또한, 케이스(110) 외부의 외부 공기 온도에 관계없이 냉각 유닛(140)의 냉각이 이루어지게 된다.

도 4는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 터보압축시스템의 구동모터 냉각 구조를 보여주는 개략적인 구성도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시형태에 따른 터보압축시스템의 구동모터 냉각 구조(300)는, 차압 조절부(360)를 더 포함하는 점에서, 앞서 설명한 제2 실시형태와 차이가 있을 뿐, 나머지 구성은 동일하다. 따라서 그에 관한 자세한 설명은 앞선 제1,2 실시형태의 설명으로 갈음한다.

본 실시형태에서, 차압 조절부(360)는, 가이드 배관(250)에 구비되며, 냉각 유닛(140)의 방열부(143)의 상류에 구비되며, 흡입 공기 중 냉각 유닛(140)의 방열부(143)로 공급되는 유량을 제어하도록 구비된다.

일 예로, 차압 조절부(360)는, 케이스(110)의 내부로 연통되는 제1 개구 및 냉각 유닛(140)의 방열부(143)로 연통되는 제2 개구를 가지며, 제1,2 개구의 개도를 제어하도록 구비된다.

여기서, 차압 조절부(360)는, 제2 개구에서의 압력을 제어하여 냉각 유닛(140)의 방열부(143)로 공급되는 흡입 공기의 유량을 조절하도록 구비될 수 있다.

흡입 공기가 제2 개구를 통해 냉각 유닛(140)의 방열부(143)를 경유하는 경우, 방열부(143)의 냉각 효과를 얻을 수 있으나, 그 반작용으로 압력 손실이 증가하게 되는데, 차압 조절부(360)는 이를 최적화하기 위한 구성이다.

Claims (6)

1. 실내공간(A)의 온도 상승을 억제하는 터보압축시스템의 구동모터 냉각구조로서,
   상기 실내공간(A)에 배치되며, 상기 실내공간(A)으로부터 공기가 흡입되는 외부 공기 흡입구 및 상기 실내공간(A)으로 공기가 배출되는 모터냉각공기 배출구가 일 측에 형성된 케이스;
   상기 케이스의 내부에 구비되며, 블로워, 상기 블로워가 내부에 배치되고 유입구와 토출구를 가지는 하우징 및 상기 블로워를 회전 구동하는 구동모터로 구비되는 터보압축기;
   상기 구동모터의 내부를 지나면서 상기 구동모터를 냉각시키면서 데워진 모터냉각공기를 상기 모터냉각공기 배출구로 가이드하는 모터냉각공기 배출배관; 및
   상기 모터냉각공기 배출배관의 중간에 게재되어 모터냉각공기의 온도를 낮추는 냉각 유닛;으로서, 상기 유입구와 상기 케이스 외부의 압력차이에 의해 상기 외부 공기 흡입구로 흡입되는 흡입 공기가 상기 냉각 유닛을 경유하면서 상기 냉각 유닛과 열교환을 행하도록 배치되는 냉각 유닛;을 포함하되,
   상기 냉각 유닛은, 몸체; 및 상기 몸체에 결합 되며 상기 몸체로부터 열을 방출시키는 방열부;를 포함하며,
   상기 모터냉각공기 배출배관은, 상기 몸체의 일 단과 타 단에서 각각 연통되도록 구비되고,
   상기 유입구와 상기 케이스 외부의 압력차이에 의해 상기 외부 공기 흡입구로 흡입되는 흡입 공기가 상기 냉각 유닛을 경유하면서 상기 냉각 유닛을 냉각하도록 안내하는 가이드 배관;을 더 포함하며,
   상기 가이드 배관을 통과한 흡입 공기가 상기 하우징으로 유입되도록 구비되고,
   상기 가이드 배관은,
   상기 냉각 유닛의 방열부의 상류에 구비되며, 상기 흡입 공기 중 상기 냉각 유닛의 방열부로 공급되는 유량을 제어하는 차압 조절부;를 더 포함하고,
   상기 차압 조절부는, 상기 케이스의 내부로 연통되는 제1 개구 및 상기 냉각 유닛의 방열부로 연통되는 제2 개구를 가지며, 상기 제1,2 개구의 개도가 제어되도록 구비되고,
   상기 차압 조절부는, 상기 제2 개구에서의 압력을 제어하여 상기 냉각 유닛의 방열부로 공급되는 상기 흡입 공기의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 터보압축시스템의 구동모터 냉각구조.
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