KR101936237B1 - 압축기 및 이를 포함하는 칠러시스템 - Google Patents

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KR101936237B1
KR101936237B1 KR1020170091367A KR20170091367A KR101936237B1 KR 101936237 B1 KR101936237 B1 KR 101936237B1 KR 1020170091367 A KR1020170091367 A KR 1020170091367A KR 20170091367 A KR20170091367 A KR 20170091367A KR 101936237 B1 KR101936237 B1 KR 101936237B1
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류솔지
박한영
이남수
장성민
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 압축기 및 그를 포함하는 칠러시스템에 관한 것이다. 본 발명의 사상에 따른 압축기에는 구동력을 제공하는 모터 어셈블리, 상기 모터 어셈블리에 의해 회전되는 회전축, 상기 회전축의 일 단에 배치되어, 상기 회전축과 함께 회전되는 회전부재 및 상기 회전축의 회전속도 및 회전방향을 측정하도록 상기 회전부재의 일 측에 배치되는 감지장치가 포함되고, 상기 회전부재에는 상기 회전부재의 중심축을 기준으로 마주보는 한 쌍으로 각각 구비되는 제 1 측정부 및 제 2 측정부가 형성되고, 상기 감지장치에는 상기 제 1 측정부 및 상기 제 2 측정부를 감지하는 갭센서가 구비되며, 각 제 2 측정부는 한 쌍의 제 1 측정부 중 어느 하나에 더 인접하게 배치된다.

Description

압축기 및 이를 포함하는 칠러시스템{Compressor and Chiller system including the same}
본 발명은 압축기 및 이를 포함하는 칠러시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 칠러시스템은 냉수를 수요처로 공급하는 시스템을 의미한다. 자세하게는, 상기 칠러시스템은 냉매사이클을 순환하는 냉매와 수요처를 순환하는 냉수 간에 열교환에 의해 상기 냉수를 냉각시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 칠러시스템은 비교적 대용량 설비로서, 규모가 큰 건물 등에 설치될 수 있다.
상기 칠러시스템에는, 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 감압시키는 팽창장치 및 상기 팽창장치에서 감압된 냉매를 증발시키는 증발기가 포함된다.
또한, 상기 응축기를 유동하는 냉매와 열교환되도록 마련되는 냉각수관과, 상기 증발기를 유동하는 냉매와 열교환되도록 마련되는 냉수관이 포함된다. 냉수관은 냉수가 상기 증발기와 수요처를 순환하도록 구비된다.
이때, 상기 압축기는 고속으로 회전하는 임펠러의 원심력을 이용하여 내부로 유입된 냉매를 압축하는 원심압축기로 구비될 수 있다. 상기 임펠러는 모터 어셈블리에 의해 회전되는 회전축과 함께 회전된다.
상기와 같이 구동되는 상기 압축기에는, 상기 임펠러의 회전속도, 회전방향 및 설치 상태 등을 확인하기 위해 다양한 감지장치들이 구비된다. 예를 들어, 갭센서(Gap sensor), RPM센서 및 역상감지기 등이 구비될 수 있다.
즉, 용도에 대응하여 다양한 감지장치들이 각각 상기 압축기에 구비된다. 그에 따라, 부품의 수가 증가되며 전체적인 가격이 증대되는 문제점이 있었다. 또한, 설치의 불편함이 있으며 각 감지장치에서 측정된 정보를 각각 처리해야 되는 번거로움이 있었다.
본원발명은 하나의 감지장치를 이용하여 다양한 정보를 획득할 수 있는 구조를 갖는 압축기 및 그를 포함하는 칠러시스템을 제공한다.
또한, 구비되는 부품의 수를 줄이고 가격 경쟁력을 확보한 압축기 및 그를 포함하는 칠러시스템을 제공한다.
본 발명의 사상에 따른 압축기에는 구동력을 제공하는 모터 어셈블리, 상기 모터 어셈블리에 의해 회전되는 회전축, 상기 회전축의 일 단에 배치되어, 상기 회전축과 함께 회전되는 회전부재 및 상기 회전축의 회전속도 및 회전방향을 측정하도록 상기 회전부재의 일 측에 배치되는 감지장치가 포함되고, 상기 회전부재에는 상기 회전부재의 중심축을 기준으로 마주보는 한 쌍으로 각각 구비되는 제 1 측정부 및 제 2 측정부가 형성되고, 상기 감지장치에는 상기 제 1 측정부 및 상기 제 2 측정부를 감지하는 갭센서가 구비되며, 각 제 2 측정부는 한 쌍의 제 1 측정부 중 어느 하나에 더 인접하게 배치된다.
상기 회전부재에는 상기 회전부재의 중심축을 중심축으로 하는 다각기둥형상으로 구비되고, 상기 제 1 측정부 및 상기 제 2 측정부가 형성되는 표적부가 포함될 수 있다.
상기 표적부는 제 1 면 내지 제 6 면을 측면으로 하는 정육각기둥 형상으로 마련되고, 상기 표적부의 제 1 면 및 제 4 면에는 상기 제 1 측정부가 각각 형성되고, 상기 표적부의 제 2 면 및 제 5 면에는 상기 제 2 측정부가 각각 형성될 수 있다.
상기 제 1 측정부는 상기 제 1 면 및 상기 제 4 면을 장변으로 하고, 양 측변이 상기 회전부재의 중심으로 연장되는 사다리꼴 형상의 홈으로 마련될 수 있다.
상기 제 2 측정부는 상기 제 2 면 및 제 5 면에서 상기 회전부재의 중심으로 연장되는 장홈으로 마련되고, 상기 제 2 측정부의 너비는 상기 제 1 측정부의 단변의 길이보다 작게 구비될 수 있다.
상기 제 1 측정부 및 상기 제 2 측정부는 상기 회전부재의 상단에서 축방향으로 함몰된 홈으로 형성될 수 있다.
상기 제 1 측정부와 상기 제 2 측정부는 상기 회전부재의 상단에서 축방향으로 서로 다른 거리로 함몰될 수 있다.
상기 제 1 측정부와 상기 제 2 측정부는 서로 다른 반경방향 길이를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 감지장치에는, 상기 회전축의 회전중심과 대응되는 위치에 배치되는 제 1 갭센서와, 상기 제 1 갭센서에서 반경방향 외측으로 이격되어 배치되는 제 2 갭센서가 포함될 수 있다.
상기 제 1 갭센서는 상기 회전축의 정렬여부를 측정하고, 상기 제 2 갭센서는 상기 제 1 측정부 및 상기 제 2 측정부를 감지하여 상기 회전축의 회전속도 및 회전방향을 측정할 수 있다.
상기 회전축의 일 단에는 상기 회전부재가 배치되고, 상기 회전축의 타 단에는 적어도 하나의 임펠러가 배치될 수 있다.
상기 회전축의 축방향으로는 상기 임펠러 및 상기 회전부재가 각각 배치되고, 상기 회전축의 반경방향 외측으로는 상기 모터 어셈블리 및 상기 회전축을 지지하는 적어도 하나의 베어링이 배치될 수 있다.
상기 베어링은 전원공급에 의해 상기 회전축을 정렬시키는 마그네틱 베어링일 수 있다.
상기 임펠러는 냉매의 유동방향으로 차례로 배치되는 한 쌍의 임펠러로 구비되될 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 칠러시스템에는 상기 압축기가 포함된다.
이러한 본 발명에 의하면, 하나의 감지장치로 회전축의 정렬여부, 회전축의 회전속도 및 회전방향을 측정할 수 있다는 장점이 있다.
특히, 하나의 갭센서에서 측정된 값으로 상기 회전축의 회전속도 및 회전방향을 모두 계산할 수 있다는 장점이 있다.
그에 따라, 최소한의 감지장치로 필요한 정보를 얻을 수 있으며, 부가적인 장치의 비용을 줄일 수 있으며 측정시간이 비교적 줄어든다는 장점이 있다.
또한, 상기 회전축의 일 단에 상기 회전축과 함께 회전되는 회전부재를 구비하고, 상기 회전부재의 형상에 의해 간단하게 상기 회전축의 회전속도 및 회전방향을 측정할 수 있다는 장점이 있다.
특히, 상기 회전부재에는 서로 다른 간격으로 구비되는 한 쌍의 제 1 측정부 및 제 2 측정부가 구비되어 상기 회전축의 회전방향을 측정하기 쉽다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기의 감지장치 및 회전부재를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기의 회전부재를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기의 감지장치로 측정되는 변위를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기의 감지장치로 측정되는 변위를 실제로 측정하여 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사상에 따른 칠러시스템(10)에는, 냉동 사이클이 형성되는 칠러유닛과, 상기 칠러유닛에 냉각수를 공급하는 냉각유닛(20) 및 상기 칠러유닛과 열교환 되는 냉수가 순환하는 냉수 수요처(30)가 포함된다.
상기 칠러유닛에는, 압축기(100), 응축기(60), 팽창장치(70) 및 증발기(80)가 포함되어 하나의 냉매사이클을 형성한다.
상기 압축기(100)는 냉매를 압축하기 위한 구성요소이다. 본 발명의 사상에 따른 압축기(100)는 원심 압축기로 구비될 수 있다. 원심 압축기는 임펠러 또는 블레이드 등 회전체를 통해 냉매의 운동 에너지를 정압 에너지로 변환함으로써 냉매를 압축하여 토출하는 방식의 압축기로 이해된다.
상기 응축기(60)는 상기 압축기(100)로부터 압축된 냉매를 내부를 유동하는 냉각수와 열교환시킴으로써, 압축된 냉매를 응축하는 수단이다. 즉, 상기 응축기(60)에는 상기 압축기(100)로부터 압축된 냉매가 유입될 수 있다.
상기 응축기(60)과 상기 냉각유닛(20)의 사이에는, 냉각수 순환유로(40)가 제공된다. 상기 냉각수 순환유로(40)는 냉각수가 상기 냉각유닛(20)과 상기 응축기(60)를 순환하도록 가이드 하는 배관이다.
상기 냉각수 순환유로(40)에는, 냉각수가 상기 응축기(60)로 유입되도록 가이드 하는 냉각수 입수유로(42) 및 상기 응축기(60)에서 가열된 냉각수가 상기 냉각유닛(20)으로 유동하도록 가이드 하는 냉각수 출수유로(44)가 포함될 수 있다.
또한, 상기 응축기(60)의 내부에는, 냉각수가 유동되는 복수의 냉각수배관(62)이 마련된다. 상기 복수의 냉각수배관(62)의 외면에 상기 응축기(60)를 유동하는 냉매가 접촉되면서 서로 열교환될 수 있다.
상기 냉각수 입수유로(42) 및 상기 냉각수 출수유로(44) 중 적어도 하나의 유로에는, 냉각수의 유동을 위하여 구동되는 냉각수 펌프 및 냉각수의 온도를 감지하는 온도센서가 제공될 수 있다.
이때, 상기 냉각유닛(20)은 냉각수를 외부공기와 열교환시키기 위한 냉각탑으로 구비될 수 있다.
상기 응축기(60)로부터 응축된 냉매는 상기 팽창장치(70)를 통과하여 팽창되어 상기 증발기(80)로 유동된다. 또한, 상기 응축기(60)와 상기 증발기(80)의 사이에는 냉매가스를 분리하여 상기 압축기(100)로 유동시키는 이코노마이저(미도시)가 구비될 수 있다.
상기 증발기(80)는 상기 팽창장치(70)로부터 팽창된 냉매를 내부를 유동하는 냉수와 열교환시킴으로써, 냉매를 증발시키는 수단이다.
상기 증발기(80)와 상기 냉수 수요처(30)의 사이에는, 냉수 순환유로(50)가 제공된다. 상기 냉수 순환유로(50)는 냉수가 상기 냉수 수요처(30)와 상기 증발기(80)를 순환하도록 가이드 하는 배관이다.
상기 냉수 순환유로(50)에는, 냉수가 상기 증발기(80)로 유입되도록 가이드 하는 냉수 입수유로(52) 및 상기 증발기(80)에서 토출된 냉수가 상기 냉수 수요처(30)로 유동하도록 가이드 하는 냉수 출수유로(54)가 포함될 수 있다.
또한, 상기 증발기(80)의 내부에는, 냉수가 유동되는 복수의 냉수배관(82)이 마련된다. 상기 복수의 냉수배관(82)의 외면에 상기 증발기(80)를 유동하는 냉매가 접촉되면서 서로 열교환될 수 있다.
상기 냉수 입수유로(52) 및 상기 냉수 출수유로(54) 중 적어도 하나의 유로에는, 냉수의 유동을 위하여 구동되는 냉수 펌프 및 냉수의 온도를 감지하는 온도센서가 제공될 수 있다.
이때, 상기 냉수 수요처(30)는 냉수를 이용하여 공기조화를 수행하는 장치 또는 공간으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 상기 냉수 수요처(30)는 공기를 냉수와 열교환시키는 수냉식 공조기로 구비될 수 있다.
이하, 상기 칠러시스템(10)에 포함되는 상기 압축기(100)에 관하여 자세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기를 도시한 도면이다. 도 2에서는 외관을 형성하는 케이스를 생략하고 도시하였으며, 내부구성을 도시하기 위해 구성의 일 측을 생략하고 도시하였다. 또한, 도 1의 개략적으로 도시된 상기 압축기(100)의 내부구성을 참고하여 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 압축기(100)는 복수의 임펠러를 포함하는 다단압축 원심 압축기로 구비될 수 있다. 즉, 상기 압축기(100)에는 냉매의 유동방향으로 차례로 배치되는 한 쌍의 임펠러(110)가 구비된다.
또한, 상기 압축기(100)에는, 상기 임펠러(110)에 구동력을 제공하는 모터 어셈블리(120, 130) 및 상기 모터 어셈블리(120, 130)와 상기 임펠러(110)를 연결하는 회전축(140)이 구비된다.
상기 모터 어셈블리에는, 회전되는 로터(rotor, 120)와 상기 로터(120)의 반경방향 외측에 배치되는 스테이터(stator, 130)가 포함된다. 상기 스테이터(130)에 전력이 인가됨에 따라 상기 로터(120)가 회전가능하게 구비된다.
자세하게는, 상기 스테이터(130)는 상기 로터(120)가 내측에 배치되도록 중공의 원통형상으로 형성되며, 외부로부터 전원을 공급받아 자기장을 형성한다. 상기 스테이터(130)는 철심에 코일이 권선된 형상으로 구비될 수 있다.
상기 로터(120)는 상기 스테이터(130)로 인해 형성된 자기장에 의해 회전될 수 있다. 상기 로터(120)는 자기장에 의해 회전력을 전달받는 마그네트로 구비된다.
상기 회전축(140)은 상기 로터(120)와 함께 회전되도록 구비된다. 이때, 상기 회전축(140)은 상기 로터(120)보다 축방향으로 길게 연장되어 형성되며, 연장된 상기 회전축(140)의 일 단에는 상기 임펠러(110)가 설치된다.
따라서, 상기 스테이터(130)에 전원이 인가되면, 상기 로터(120)가 회전되고, 그에 따라 상기 회전축(140) 및 상기 임펠러(110)가 회전된다.
상기 임펠러(110)에는 상기 회전축(140)와 연결되는 허브(112)와 상기 허브(112)의 결합되는 복수의 블레이드(114)가 구비된다. 상기 블레이드(114)는 회전 중심을 기준으로 방사상으로 형성되어, 축방향으로 유입되는 냉매를 반경방향으로 강제이동시킬 수 있다. 또한, 상기 임펠러(110)의 반경방향으로 유동된 냉매는 소정의 냉매유로를 따라 상기 압축기(100)에서 토출된다.
이때, 상기 압축기(100)에는 상기 회전축(140)을 지지하는 적어도 하나의 베어링(150)이 더 포함된다. 이때, 상기 베어링(150)은 상기 로터(120)의 양측에 각각 배치될 수 있다.
상기 베어링(150)은 상기 회전축(140)의 반경방향 외측에 중공을 갖는 원통형상으로 구비될 수 있다. 상기 베어링(150)은 마그네틱 베어링으로 구비될 수 있다. 자세하게는, 상기 베어링(150)은 전원공급에 의해 상기 회전축(140)을 소정의 위치에 배치킬 수 있다.
예를 들어, 상기 베어링(150)에 전원이 공급되지 않는 경우, 상기 회전축(140)은 중력에 영향에 의해 기준위치보다 하부에 위치될 수 있다. 이와 같은 위치에서 상기 스테이터(130)에 전원이 인가되면 상기 회전축(140)이 회전됨에 따라 부품의 파손 등이 발생될 수 있다.
따라서, 상기 베어링(150)에 전원이 공급되어, 상기 회전축(140)을 기준위치에 배치시킨다. 또한, 상기 스테이터(130)의 전원 공급에 따라 상기 회전축(140)의 소정의 회전속도 및 회전방향으로 회전될 수 있다.
이때, 본 발명의 사상에 따른 압축기(100)에는, 실제로 상기 회전축(140)이 기준위치에 배치되었는지 여부, 어느 방향으로 회전되는지 여부 및 어느 정도의 속도로 회전되는지 여부를 측정하기 위한 감지장치(160)가 구비된다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 압축기(100)에는, 상기 감지장치(160)에 의해 상기의 정보를 제공하도록 마련되는 회전부재(170)가 구비된다. 상기 회전부재(170)는 상기 회전축(140)의 일 단에 배치되어, 상기 회전축(140)이 회전됨에 따라 함께 회전되는 구성이다. 또한, 상기 회전부재(170)는 상기 회전축(140)의 일부로 구성될 수도 있다.
즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(140)의 축방향으로, 일 단에는 상기 임펠러(110)가 배치되고, 타 단에는 상기 회전부재(170)가 배치된다. 또한, 상기 회전축(140)의 반경방향 외측으로 상기 로터(120) 및 상기 베어링(150)이 배치되고, 상기 로터(120)의 반경방향 외측으로 상기 스테이터(130)가 배치된다.
이하, 상기 감지장치(160) 및 상기 회전부재(170)에 대하여 자세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기의 감지장치 및 회전부재를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기의 회전부재를 도시한 도면이다. 도 3은 상기 감지장치(160)에 의해 상기 회전부재(170)의 감지부분을 도시하기 위하여 일부 구성을 생략하고 도시하였다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 회전부재(170)는 회전부재설치부(172)에 설치되며, 상기 감지장치(160)는 감지장치설치부(162)에 설치된다.
상기 회전부재설치부(172) 및 상기 감지장치설치부(162)는 소정의 두께로 구비된 원형 플레이트로 마련될 수 있다. 또한, 상기 회전부재설치부(172) 및 상기 감지장치설치부(162)는 서로 대응되는 결합구(162a, 172a)를 구비하여 소정의 결합부재(미도시)에 의해 결합될 수 있다.
이때, 상기 회전부재설치부(172)는 상기 베어링(150)을 보호하도록 설치된 베어링커버에 해당될 수 있다. 즉, 상기 회전부재설치부(172)는 상기 압축기(100)의 외측을 형성하는 구성으로 이해될 수 있다. 또한, 상기 감지장치설치부(162)는 상기 회전부재설치부(172)에 결합되어 상기 압축기(100)의 외관을 형성할 수 있다.
상기 회전부재(170)는 상기 회전부재설치부(172)에 회전가능하게 배치된다. 즉, 상기 회전축(140)의 회전에 따라 상기 회전부재(170)는 회전되고, 상기 회전부재설치부(172) 및 상기 회전부재설치부(172)에 결합되는 상기 감지장치설치부(162)는 고정된다. 또한, 상기 감지장치설치부(162)에 배치된 상기 감지장치(160)도 고정된다.
즉, 상기 감지장치(160)는 상기 감지장치설치부(162)에 고정되어 설치된다. 상기 감지장치(160)에는 한 쌍의 갭센서(Gap sensor)가 구비된다. 상기 갭센서는 소정의 측정대상과의 거리를 측정하는 센서로 이해된다.
특히, 상기 감지장치(160)에는, 상기 회전축(140)의 기준위치에 대응되는 제 1 갭센서(164)와, 상기 제 1 갭센서(164)에서 반경방향 외측으로 이격되어 배치되는 제 2 갭센서(166)가 포함된다. 즉, 상기 제 1 갭센서(164)는 상기 회전축(140)의 회전중심에 배치되고, 상기 제 2 갭센서(166)는 상기 회전중심에서 반경방향 외측에 배치된다.
상기 회전부재(170)와의 관계에서 설명하면, 상기 제 1 갭센서(164)는 상기 회전부재(170)의 회전중심과 대응되는 위치에 축방향으로 소정의 간격으로 이격되어 설치된다.
또한, 상기 제 2 갭센서(166)는 상기 회전부재(170)의 회전중심에서 반경방향으로 외측에 배치되며, 상기 회전부재(170)의 반경반향 외측보다는 내측에 배치된다. 즉, 상기 제 2 갭센서(166)는 상기 회전부재(170)의 중심이 아닌 내측에 배치된다.
이때, 상기 제 1 갭센서(164)는 실제로 상기 회전축(140)이 기준위치에 배치되었는지 여부를 측정한다. 상기 제 1 갭센서(164)는 상기 회전부재(170)이 중심이 상기 제 1 갭센서(164)의 위치와 일치되는지 여부 및 상기 회전부재(170)와의 거리를 측정하여 상기 회전축(140)의 정렬여부를 측정할 수 있다.
또한, 상기 제 2 갭센서(166)는 상기 회전축(140)이 어느 방향으로 회전되는지 여부 및 어느 정도의 속도로 회전되는지 여부를 측정한다. 이러한 측정을 위해 상기 회전부재(170)는 소정의 형상을 갖도록 구비된다.
도 4를 참조하면, 상기 회전부재(170)에는, 상기 회전축(140)와 연결되는 연결부(171)와, 상기 회전부재설치부(172)에 안착되는 안착부(173) 및 상기 안착부(173)의 상부에 마련되는 표적부(175)가 포함된다. 상기 연결부(171), 상기 안착부(173) 및 상기 표적부(175)는 상기 축방향으로 차례로 배치되며, 상기 표적부(175)가 가장 외측에 배치된다.
상기 연결부(171)는 상기 회전축(140)과 연결되도록 상기 회전축(140)의 일 단과 대응되는 형상으로 구비된다. 이때, 상기 회전부재설치부(172)에는 상기 연결부(171)가 관통되는 개구가 구비될 수 있으며, 상기 연결부(171)는 상기 개구를 통하여 상기 회전축(140)과 연결될 수 있다.
상기 안착부(173)는 상기 회전부재설치부(172)에 안착되는 소정의 반경을 갖는 원형플레이트로 구비될 수 있다. 또한, 상기 안착부(173)는 생략되고, 상기 표적부(175)가 상기 회전부재설치부(172)에 안착될 수 있다.
상기 표적부(175)는 상기 회전부재(170)의 중심축을, 중심축으로 형성된 다각기둥형상으로 구비될 수 있다. 도 4를 참고하면, 상기 표적부(175)는 정육각기둥 형상으로 구비되었으나 이는 예시적인 형상에 불과하다. 상기 표적부(175)는 상기 감지장치(160)와 가장 인접하게 배치되어, 상기 감지장치(160)에 의해 측정되는 부분으로 이해된다.
상기 표적부(175)에는, 제 1 측정부(174) 및 제 2 측정부(176)가 형성된다. 상기 제 1 측정부(174) 및 상기 제 2 측정부(176)는 상기 회전부재(170)의 중심을 기준으로 마주보는 한 쌍으로 각각 구비된다. 즉, 상기 회전부재(170)에는 한 쌍의 제 1 측정부(174) 및 한 쌍의 제 2 측정부(176)가 구비된다.
상기 제 1 측정부(174)와 상기 제 2 측정부(176)는 상기 회전부재(170)의 상단에서 축방향으로 함몰된 홈의 형태로 구비될 수 있다. 이때, 상기 회전부재(170)의 상단은 상기 회전축(140)과 가장 먼 일 단을 의미한다. 또한, 상기 제 1 측정부(174)와 상기 제 2 측정부(176)는 돌출된 돌기의 형태로 구비될 수도 있다. 이하에서는 홈으로 구비된 형태를 예시적으로 설명한다.
이때, 상기 제 1 측정부(174)와 상기 제 2 측정부(176)는 상기 회전부재(170)의 상단에서 축방향으로 서로 다른 거리로 함몰된 홈으로 구비된다. 도 4를 참조하면, 상기 제 1 측정부(174)는 상기 제 2 측정부(176)보다 상기 회전부재(170)의 상단에서 더 함몰되어 형성된다. 이는 예시적인 것이며 상기 제 2 측정부(176)가 상기 제 1 측정부(174)보다 더 함몰되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 측정부(174)와 상기 제 2 측정부(176)는 서로 다른 반경방향 길이를 갖는 홈으로 구비된다. 반경방향 길이는 상기 회전부재(170)의 중심을 중심으로 하고 형성된 원의 호의 길이로 이해될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제 1 측정부(174)는 정육각형으로 형성된 상기 표적부(175)의 일 면을 장변으로 하는 사다리꼴 형상으로 마련된다. 이때, 상기 사다리꼴의 측변은 상기 회전부재(170)의 중심으로 연장되도록 마련될 수 있다. 반면, 상기 제 2 측정부(176)는 상기 표적부(175)의 일면에서 상기 회전부재(170)의 중심으로 연장되는 장홈으로 마련된다.
이때, 상기 장홈의 너비는 상기 사다리꼴의 단변보다 작게 구비된다. 즉, 상기 제 1 측정부(174)는 상기 제 2 측정부(176)보다 더 긴 반경방향 길이를 갖는다. 이는 예시적인 것이며 상기 제 2 측정부(176)가 상기 제 1 측정부(174)보다 더 긴 반경방향 길이를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 각 상기 제 2 측정부(176)는 한 쌍의 상기 제 1 측정부(174) 중 어느 하나에 더 인접하게 배치된다. 다르게 말하면, 각 상기 제 1 측정부(174)는 한 쌍의 상기 제 2 측정부(176) 중 어느 하나에 더 인접하게 배치된다.
도 4를 참조하면, 육각기둥으로 형성된 상기 표적부(175)의 마주보는 일 면에 상기 제 1 측정부(174)가 각각 형성된다. 상기 표적부(175)의 각 측면을 제 1 면 내지 제 6 면(175a 내지 175f)이라 하고, 상기 제 1 측정부(174)가 형성된 상기 표적부(175)의 각 면을 제 1 면(175a) 및 제 4 면(175d)이라 한다.
이때, 상기 제 2 측정부(176)는 제 2 면(175b) 및 제 5 면(175e)에 각각 형성된다. 즉, 제 3 면(175c) 및 제 6 면(175f)에는 아무런 형상이 형성되지 않는 상태로 마련된다.
이하, 이와 같은 형상을 갖는 상기 회전부재(170)의 형상에 따라 상기 감지장치(160)에 의해 측정되는 결과에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기의 감지장치로 측정되는 변위를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5는 상기 제 2 갭센서(166)에 의해 측정된 값을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 소정의 시간간격으로 동일한 파형이 나타난다. 자세하게는, 상기 회전부재(170)가 한번 회전되면, 상기 제 2 갭센서(166)가 한 쌍의 상기 제 1 측정부(174) 및 상기 제 2 측정부(176)를 감지하기 때문에 4번의 형상이 나타나는 경우를 하나의 주기로 이해할 수 있다.
따라서, 도 5의 (a)에서는 a1부터 a5까지가 하나의 주기로 이해되고, 도 5의 (b)에서는 b1부터 b5까지가 하나의 주기로 이해된다. 이와 같은 주기를 측정하여 상기 회전부재(170)의 속도를 계산할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 제 1 측정부(174)는 상기 제 2 측정부(176)보다 상기 회전부재(170)의 상단에서 더 함몰되어 형성된다. 따라서, 상기 제 1 측정부(174)가 상기 제 2 측정부(176)보다 더 큰 변위를 갖도록 감지된다.
또한, 상기 제 1 측정부(174)는 상기 제 2 측정부(176)보다 더 긴 반경방향 길이를 갖는다. 따라서, 상기 제 1 측정부(174)가 상기 제 2 측정부(176)보다 더 긴 시간동안 감지된다.
또한, 각 상기 제 2 측정부(176)는 한 쌍의 상기 제 1 측정부(174) 중 어느 하나에 더 인접하게 배치되어 아무런 형상이 없는 부분이 존재한다. 따라서, 상기 제 1 측정부(174) 및 상기 제 2 측정부(176)가 감지되고, 소정의 시간이 흐르고 다시 제 1 측정부(174) 및 상기 제 2 측정부(176)가 감지된다.
도 5의 (a)를 살펴보면, a1에서 a2 및 a3에서 a4에는 비교적 큰 변위 및 긴 시간 동안 감지된 형상이 나타나기 때문에 상기 제 1 측정부(174)에 해당됨을 알 수 있다. 한편, a2에서 a3 및 a4에서 a5에는 비교적 작은 변위 및 작은 시간동안 감지된 형상이 나타나기 때문에 상기 제 2 측정부(176)에 해당됨을 알 수 있다.
또한, 상기 제 1 측정부(174), 상기 제 2 측정부(176)가 차례로 측정되고 소정의 시간이 흐르고 다시 제 1 측정부(174), 상기 제 2 측정부(176)가 차례로 측정되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 상기 제 1 면(175a), 상기 제 2 면(175b) 및 상기 제 3 면(175c)이 차례로 측정됨을 알 수 있으며, 도 5의 (a)를 통해 상기 회전부재(170)가 시계방향으로 회전됨을 알 수 있다.
한편, 도 5의 (b)를 살펴보면, 상기 제 2 측정부(176), 상기 제 1 측정부(174)가 차례로 측정되고 소정의 시간이 흐르고 다시 상기 제 2 측정부(176), 상기 제 1 측정부(174)가 차례로 측정되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 상기 제 2 면(175b), 상기 제 1 면(175a) 및 상기 제 6 면(175f)이 차례롤 측정됨을 알 수 있으며, 도 5의 (b)를 통해 상기 회전부재(170)가 반시계방향으로 회전됨을 알 수 있다.
따라서, 상기 제 2 갭센서(166)에 의해 측정된 값을 통해, 상기 회전부재(170)의 회전속도 및 회전방향을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기의 감지장치로 측정되는 변위를 실제로 측정하여 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(140)이 정방향 또는 역방향으로 회전되는 경우 서로 다른 형상의 주파수 값이 측정된다. 이를 통해, 상기 회전축(140)이 의도된 방향으로 회전되는지 여부를 손쉽게 판단할 수 있다.
10 : 칠러시스템 100 : 압축기
110 : 임펠러 140 : 회전축
150 : 베어링 160 : 감지장치
164 : 제 1 갭센서 166 : 제 2 갭센서
170 : 회전부재 174 : 제 1 측정부
175 : 표적부 176 : 제 2 측정부

Claims (15)

  1. 구동력을 제공하는 모터 어셈블리;
    상기 모터 어셈블리에 의해 회전되는 회전축;
    상기 회전축의 일 단에 배치되어, 상기 회전축과 함께 회전되는 회전부재; 및
    상기 회전축의 회전속도 및 회전방향을 측정하도록 상기 회전부재의 일 측에 배치되는 감지장치;가 포함되고,
    상기 회전부재에는 상기 회전부재의 중심축을 기준으로 마주보는 한 쌍으로 각각 구비되는 제 1 측정부 및 제 2 측정부가 형성되고,
    상기 감지장치에는 상기 제 1 측정부 및 상기 제 2 측정부를 감지하는 갭센서가 구비되며,
    각 제 2 측정부는 한 쌍의 제 1 측정부 중 어느 하나에 더 인접하게 배치되고,
    상기 회전부재에는, 상기 회전부재의 중심축을 중심축으로 하는 다각기둥형상으로 구비되고, 상기 제 1 측정부 및 상기 제 2 측정부가 형성되는 표적부가 포함되며,
    상기 표적부는 제 1 면 내지 제 6 면을 측면으로 하는 정육각기둥 형상으로 마련되고,
    상기 표적부의 제 1 면 및 제 4 면에는 상기 제 1 측정부가 각각 형성되고,
    상기 표적부의 제 2 면 및 제 5 면에는 상기 제 2 측정부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 측정부는 상기 제 1 면 및 상기 제 4 면을 장변으로 하고, 양 측변이 상기 회전부재의 중심으로 연장되는 사다리꼴 형상의 홈으로 마련되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 측정부는 상기 제 2 면 및 제 5 면에서 상기 회전부재의 중심으로 연장되는 장홈으로 마련되고,
    상기 제 2 측정부의 너비는 상기 제 1 측정부의 단변의 길이보다 작게 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 측정부 및 상기 제 2 측정부는 상기 회전부재의 상단에서 축방향으로 함몰된 홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 측정부와 상기 제 2 측정부는 상기 회전부재의 상단에서 축방향으로 서로 다른 거리로 함몰되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 측정부와 상기 제 2 측정부는 서로 다른 반경방향 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지장치에는, 상기 회전축의 회전중심과 대응되는 위치에 배치되는 제 1 갭센서와, 상기 제 1 갭센서에서 반경방향 외측으로 이격되어 배치되는 제 2 갭센서가 포함되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 갭센서는 상기 회전축의 정렬여부를 측정하고,
    상기 제 2 갭센서는 상기 제 1 측정부 및 상기 제 2 측정부를 감지하여 상기 회전축의 회전속도 및 회전방향을 측정하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전축의 일 단에는 상기 회전부재가 배치되고,
    상기 회전축의 타 단에는 적어도 하나의 임펠러가 배치되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 회전축의 축방향으로는 상기 임펠러 및 상기 회전부재가 각각 배치되고,
    상기 회전축의 반경방향 외측으로는 상기 모터 어셈블리 및 상기 회전축을 지지하는 적어도 하나의 베어링이 배치되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 베어링은 전원공급에 의해 상기 회전축을 정렬시키는 마그네틱 베어링인 것을 특징으로 하는 압축기.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 임펠러는 냉매의 유동방향으로 차례로 배치되는 한 쌍의 임펠러로 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  15. 삭제
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