KR20020078874A - 터보냉동기의 냉매와 오일 분리/회수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보냉동기의 모터 냉각 계통을 통한 윤활오일 분리 및 회수장치에 관한 것으로, 원심압축기(1), 응축기(3), 팽창밸브(5) 및 증발기(2)를 포함한 터보냉동기에 있어 오일펌프(7)와 오일탱크(6)를 포함한 윤활계통을 통하여 원심압축기(1)를 구동시키는 모터(4)내부로 유출된 윤활오일과 응축기(3)를 통해 모터(4)를 경유하여 냉각된 냉매의 혼합물에서 냉매와 오일을 분리하고 분리된 오일을 오일탱크로 재회수하기 위한 장치로서, 상기 모터(4)의 냉매유출관로측에 오일과 냉매를 분리하여 오일은 상기 오일탱크(6)로 회수하고 냉매를 다시 원심압축기(1)로 재공급토록 하는 오일/냉매 분리탱크(29)를 연결 구비하되, 상기 오일/냉매 분리탱크(29)는, 상기 혼합물을 유입시킴과 동시에 외부에서 공급된 냉수와 혼합물을 열교환시키는 열교환기(34)와; 상기 열교환기(34)를 통해 열교환되어 상승한 오일과 냉매중 비중차로 분리된 오일을 넘겨받아 저장하여 두고 일정량 이상이 되면 오일을 방출하는 플로우트밸브(37)를 갖는 오일방출챔버(35)와; 상기 열교환기(34)의 상층에 증발냉매를 저장하는 냉매방출챔버(41)를 포함하고; 상기 플로우트밸브(37)가 오일을 방출하면 연결관(31)을 통해 상기 오일탱크(6)로 회수시키고, 동시에 상기 냉매방출챔버(41)에 모아진 냉매를 연결관(30)을 통해 상기 원심압축기(1)의 냉매공급관로(10)측에 재공급하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

터보냉동기의 냉매와 오일 분리/회수장치{coolant and oil separating/ collecting device of turbo chiller}

본 발명은 터보냉동기의 모터 냉각 계통을 통한 윤활오일 분리 및 회수장치에 관한 것으로, 특히 윤활계통을 통하여 완전밀폐형 모터내부로 유출된 윤활오일과 모터를 냉각한 냉매의 혼합물이 증발기에 도달하기 전인 모터와 증발기의 연결관 상에서 냉매와 오일을 분리 및 회수하는 장치에 관한 것이다.

본 발명과 관련된 종래 기술은 도 1에 도시된 종래 터보냉동기에서의 윤활오일 공급 및 회수 시스템도를 사용하여 설명할 수 있다.

도 1과 같은 터보냉동기에서는 오일펌프(7)를 사용하여 윤활라인(21,22,23)을 통하여 윤활부위에 공급된 오일은 통상 공급라인과 유사한 회수라인을 통하여 오일탱크(6)로 회수된다.

그러나 모터(4)부의 지지 베어링에 공급된 오일의 일부분은 오일압력보다 낮은 압력 부위인 모터내부로 유출된다. 이 오일은 응축기(3)로부터 추출된 냉매를 사용하여 모터(4)를 직접 냉각하는데 사용된 냉매와 혼합되어 연결관(15)을 통하여 증발기(2)로 유출된다. 증발기(2)로 유출된 오일은 증발기의 효율을 저하시키고, 또한 응축기로 넘어가 응축기의 효율을 저하시켜 전체적인 냉동기의 효율을 저하시키는 역할을 한다.

따라서 이 오일을 제거하기 위한 이젝터(8)와 같은 오일회수 장치를 사용한다. 이젝터(8)를 작동시켜 증발기의 유면으로부터 오일이 함유된 냉매를 흡입하기 위한 동력원으로 압축기(1)로부터 고압의 압축냉매가스를 분기하여 사용하며, 증발기로부터 흡입된 냉매와 압축기로부터 온 냉매가스의 혼합물은 오일탱크로 유입된다. 오일탱크 내부의 냉매는 오일탱크 내부에 설치된 히터로부터 열을 받아 증발하여 연결관(24)을 통하여 압축기 입구로 되돌려진다.

이상의 종래 기술을 사용할 경우 증발기(2)에서 증발에 참여하는 냉매의 양이 감소되어 증발기의 증발능력이 감소되며, 또한 연결관(19)을 통해 유출된 냉매가스가 다시 연결관(24)을 통하여 압축기 입구로 되돌아가므로 압축기는 그 만큼의 냉매가스를 더 많이 압축하는 결과가 되어 압축기는 더 많은 일을 하여야 한다.

따라서 종래 기술을 사용하여 오일회수를 할 경우 터보 냉동기의 효율을 감소시키게 된다.

본 발명은 상기한 종래 기술을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 윤활계통을 통하여 모터 내부로 유출된 윤활오일과 모터를 냉각한 냉매의 혼합체가 증발기에 도달하기 전인 모터와 증발기의 연결관 상에서 냉매와 오일을 분리/회수하는 장치를 제공함에 있다.

본 발명에서는 근원적으로 오일이 증발기로 유출되지 않게 하고, 오일을 제거하기 위한 에너지원으로 압축기에서 압축된 냉매가스를 사용하지 않음으로서 압축기의 효율을 높일 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

원심압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함한 터보냉동기에 있어 오일펌프와 오일탱크를 포함한 윤활계통을 통하여 원심압축기를 구동시키는 모터내부로 유출된 윤활오일과 응축기를 통해 모터를 경유하여 냉각된 냉매의 혼합물에서 냉매와 오일을 분리하고 분리된 오일을 오일탱크로 재회수하기 위한 장치로서,

상기 모터의 냉매유출관로측에 오일과 냉매를 분리하여 오일은 상기 오일탱크로 회수하고 냉매를 다시 원심압축기로 재공급토록 하는 오일/냉매 분리탱크를 연결 구비하되, 상기 오일/냉매 분리탱크는,

상기 혼합물을 유입시킴과 동시에 외부에서 공급된 냉수와 혼합물을 열교환시키는 열교환기와;

상기 열교환기를 통해 열교환되어 상승한 오일과 냉매 중 비중차로 분리된 오일을 넘겨받아 저장하여 두고 일정량 이상이 되면 오일을 방출하는 플로우트밸브를 갖는 오일방출챔버와;

상기 열교환기의 상층에 증발냉매를 저장하는 냉매방출챔버를 포함하고;

상기 플로우트밸브가 오일을 방출하면 연결관을 통해 상기 오일탱크로 회수시키고, 동시에 상기 냉매방출챔버에 모아진 냉매를 연결관을 통해 상기 원심압축기의 냉매공급관로측에 재공급하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 터보냉동기에서의 윤활오일 공급 및 회수 시스템의 구성도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터보냉동기에서의 윤활오일 공급 및 회수 시스템의 구성도.

도 3은 도 3은 본 발명에 적용되는 윤활오일과 냉매의 분리장치로서 오일분리탱크의 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

4 : 모터 6 : 오일탱크

29 : 오일/냉매 분리탱크 34 : 열교환기

35 : 오일방출챔버 37 : 플로우트 밸브

39 : 냉매방출구 40 : 엘리머네이터

41 : 냉매방출챔버

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터보냉동기에서의 윤활오일 공급 및 회수 시스템 구성도이고, 도 3은 본 발명에 적용되는 윤활오일과 냉매의 분리장치로서 오일분리탱크의 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 원심압축기(1), 응축기(3), 팽창밸브(5) 및 증발기 (2)를 포함한 터보냉동기에 있어서 오일펌프(7)와 오일탱크(6)를 포함한 윤활계통을 통하여 원심압축기(1)를 구동시키는 모터(4) 내부로 유출된 윤활오일과 응축기(3)를 통해 모터(4)를 경유하여 냉각된 냉매의 혼합물에서 냉매와 오일을 분리하고 분리된 오일을 오일탱크로 재회수하기 위한 장치로서, 본 발명은 상기 모터(4)의 냉매유출관로측에 오일과 냉매를 분리하여 오일은 상기 오일탱크(6)로 회수하고 냉매를 다시 원심압축기(1)로 재공급토록 하는 오일/냉매 분리탱크(29)가 연결 구비되어 있다.

상기 오일/냉매 분리탱크(29)는, 상기 혼합물을 유입시킴과 동시에 외부에서 공급된 냉수와 혼합물을 열교환시키는 열교환기(34)와, 상기 열교환기(34)를 통해 열교환되어 상승한 오일과 냉매중 비중차로 분리된 오일을 넘겨받아 저장하여 두고 일정량 이상이 되면 오일을 방출하는 플로우트밸브(37)를 갖는 오일방출챔버(35)와, 상기 열교환기(34)의 상층에 증발냉매를 저장하는 냉매방출챔버(41)를 포함하고, 상기 플로우트밸브(37)가 오일을 방출하면 연결관(31)을 통해 상기 오일탱크 (6)로 회수시키고, 동시에 상기 냉매방출챔버(41)에 모아진 냉매를 연결관(30)을 통해 상기 원심압축기(1)의 냉매공급관로(10)측에 재공급하도록 구성되어 있다.

상기 오일방출챔버(41)의 상부 일측벽에는 상기 냉매방출챔버(35)와 연통하여 냉매의 통로를 제공하는 냉매방출구(39)가 형성되어 있다.

상기 열교환기(34)로 공급되는 냉수는 증발기(2)로 공급되는 냉수유입관(25)으로부터 연결관(32)을 통해 공급되고, 동시에 연결관(33)을 통해 다시 냉수배출관 (26)으로 배출되어 지게 되어 있다.

상기 냉매방출챔버(41)의 하부에는 혼합물의 유입속도를 제한하는 엘리머네이터(40)가 추가로 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 작용을 설명한다.

상기 모터(4)로부터 연결관(15)을 통하여 유출되는 냉매와 오일의 혼합물은 팽창밸브(16)를 통하면서 증발기(2)에서의 증발온도에 해당하는 온도까지 온도가 떨어져 냉수유입관(25)을 통하여 연결관(32)으로 유입되는 냉수의 온도에서 냉매의 증발이 일어날 수 있는 상태가 되어 유입관(17a)을 통하여 오일분리탱크(29)로 유입된다.

오일분리탱크(29)로 유입된 냉매와 오일의 혼합물은 증발기(2)로 유입되는 냉수가 연결관(32)으로 유입되어 열교된 후 냉수유출관(26)과 연결되는 연결관(33)을 통하여 유출되는 방식을 사용하는 열교환기(34)의 윗면까지 차오르게 되며, 이때 비중이 냉매에 비하여 작아 유면의 상부에 위치하게 되는 오일은 오일분리구 (36)를 통하여 오일방출탱크(35)로 유출된다.

오일방출탱크(35)의 아래면에 위치하는 오일방출구(38)의 입구를 막고 있는 플로우트밸브(37)의 무게를 이길 수 있는 정도의 오일이 모이게 되면 플로우트밸브 (37)는 위로 향하게 되고, 이때 오일은 오일방출구(38)를 통하여 오일탱크(6)와 연결되는 연결관(32)을 통하여 오일탱크(6)로 보내진다.

상기 열교환기(34)의 상부까지 차오른 냉매와 오일의 혼합물은 열교환기(34)로부터 열을 받게 되며, 이 과정에서 냉매는 증발하게 된다. 증발된 냉매는 오일분리탱크(29)의 상부에 위치하는 연결관(30)을 통하여 압축기(1)의 입구와 연결되는 흡입관(10)으로 보내진다.

상기 오일분리탱크(29) 내부의 상부에 위치하는 엘리머네이터(40)는 유입관(17a)을 통하여 냉매와 오일의 혼합물이 유입될 때의 속도가 높은 혼합물의 일부분이 연결관(30)을 통하여 바로 배출되지 못하게 하는 역할을 한다.

그리고 오일방출탱크(35)의 상부에 위치하는 냉매방출구(39)는 오일방출탱크 (35)의 상부에 모이는 냉매가스가 연결관(30)을 통하여 방출가능하도록 하는 연결통로 역할은 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 냉동기 효율의 감소없이 냉매로부터 오일을 효과적으로 분리하는데 효과가 있다. 특히 오일이 냉매에 혼입되어 증발기나 응축기로 유입되는 근본적인 과정을 차단함으로서 냉동기 전체 효율을 증가시키는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 원심압축기(1), 응축기(3), 팽창밸브(5) 및 증발기(2)를 포함한 터보냉동기에 있어 오일펌프(7)와 오일탱크(6)를 포함한 윤활계통을 통하여 원심압축기(1)를 구동시키는 모터(4)내부로 유출된 윤활오일과 응축기(3)를 통해 모터(4)를 경유하여 냉각된 냉매의 혼합물에서 냉매와 오일을 분리하고 분리된 오일을 오일탱크로 재회수하기 위한 장치로서,

   상기 모터(4)의 냉매유출관로측에 오일과 냉매를 분리하여 오일은 상기 오일탱크(6)로 회수하고 냉매를 다시 원심압축기(1)로 재공급토록 하는 오일/냉매 분리탱크(29)를 연결 구비하되, 상기 오일/냉매 분리탱크(29)는,

   상기 혼합물을 유입시킴과 동시에 외부에서 공급된 냉수와 혼합물을 열교환시키는 열교환기(34)와;

   상기 열교환기(34)를 통해 열교환되어 상승한 오일과 냉매중 비중차로 분리된 오일을 넘겨받아 저장하여 두고 일정량 이상이 되면 오일을 방출하는 플로우트밸브(37)를 갖는 오일방출챔버(35)와;

   상기 열교환기(34)의 상층에 증발냉매를 저장하는 냉매방출챔버(41)를 포함하고;

   상기 플로우트밸브(37)가 오일을 방출하면 연결관(31)을 통해 상기 오일탱크 (6)로 회수시키고, 동시에 상기 냉매방출챔버(41)에 모아진 냉매를 연결관(30)을 통해 상기 원심압축기(1)의 냉매공급관로(10)측에 재공급하도록 구성한 것을 특징으로 하는 터보냉동기의 냉매와 오일 분리/회수 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 오일방출챔버(41)의 상부 일측벽에 상기 냉매방출챔버(35)와 연통하여 냉매의 통로를 제공하는 냉매방출구(39)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터보냉동기의 냉매와 오일 분리/회수 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 열교환기(34)로 공급되는 냉수는 증발기(2)로 공급되는 냉수를 분기하여 사용한 것을 특징으로 하는 터보냉동기의 냉매와 오일 분리/회수 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 냉매방출챔버(41)의 하부에 혼합물의 유입속도를 제한하는 엘리머네이터(40)가 추가로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 터보냉동기의 냉매와 오일 분리/회수 장치.