KR20060080751A

KR20060080751A - 터보 압축기

Info

Publication number: KR20060080751A
Application number: KR1020050001193A
Authority: KR
Inventors: 최지훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-01-06
Filing date: 2005-01-06
Publication date: 2006-07-11
Also published as: KR100642515B1

Abstract

본 발명은 구동부의 냉각구조를 개선한 터보 압축기에 관한 것으로, 압축부와; 압축부를 구동시키는 구동부와; 응축기로부터 배출되는 냉매를 구동부로 안내하여, 구동부를 냉각시키는 냉각부와; 냉각부를 통해 구동부로 안내되는 냉매량을 조절하는 제어부를 포함하며, 제어부는 압축부로부터 토출되는 냉매의 온도 및 소비전력에 따라 냉각부를 통해 구동부로 안내되는 냉매량을 조절하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 터보 압축기의 기능성 및 신뢰성을 상대적으로 향상시킬 수 있다.

압축부, 구동부, 냉각부, 제어부, 응축기, 소비전력

Description

터보 압축기 {TURBO COMPRESSOR}

도 1은 본 발명에 따른 터보 압축기를 부분적으로 도시한 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 터보 압축기의 구동부를 냉각시키기 위한 냉매유로를 도시한 개략도이고,

도 3은 본 발명에 따른 터보 압축기의 제어블럭도이고,

도 4은 본 발명에 따른 터보 압축기의 구동부를 냉각시키기 위한 냉매량 제어과정을 도시한 흐름도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 제1압축부 12 : 1단흡입관

14 : 1단토출관 16 : 1단임펠러

20 : 제2압축부 22 : 2단흡입관

24 : 2단토출관 26 : 2단임펠러

30 : 구동부 32 : 모터

34 : 회전축 40 : 냉각부

50 : 제어부 52 : 온도센서

54 : 소비전력센서 56 : 냉매조절밸브

60 : 레이디얼베어링 70 : 스러스트베어링

본 발명은 터보 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동부의 냉각구조를 개선한 터보 압축기에 관한 것이다.

일반적으로, 압축기는 기체를 압축시켜 그 압력을 높이는 기계적 장치로서 에어컨이나 냉장고 등과 같은 냉각장치에 설치되어 냉매를 압축시키는 역할을 수행한다.

압축기는 동력발생부와 압축기구부의 배치형태에 따라 밀폐형 또는 분리형으로 구분된다. 밀폐형은 밀폐용기 내에 동력발생부 및 압축기구부가 함께 설치되는 형태이고, 분리형은 밀폐용기의 외부에 동력발생부가 설치되어 밀폐용기의 내의 압축기구부로 구동력을 전달되는 형태이다.

밀폐형 압축기는 기체를 압축하는 구조에 따라 회전식, 왕복동식, 스크롤 및 터보 압축기 등이 있으며, 특히 터보 압축기는 모터와 같은 구동수단의 구동력에 의한 임펠러의 회전시 발생되는 원심력을 이용하여 냉매를 흡입·압축시키는 구조를 가지고 있다.

종래의 2단 압축식 터보 압축기 대부분은 증발기에서 배출된 냉매가 1단임펠러의 회전에 의해 1단흡입관으로 유입되어 1단으로 압축되며, 1단으로 압축된 냉매는 1단토출관을 통해 토출되어 2단흡입관으로 유입된다. 2단흡입관으로 유입된 냉매는 2단임펠러에 의하여 2단으로 압축되어 최종적으로 2단토출관을 통해 응축기로 토출된다.

또한, 구동부의 양측에는 축을 반경방향으로 지지하기 위한 레이디얼베어링 및 회전축을 축방향으로 지지하기 위한 스러스트베어링이 각각 결합되어 있으며, 구동부와 레이디얼베어링 및 스러스트베어링의 마찰에 의한 온도상승은 응축부에서 배출되는 저온고압의 냉매를 사용하여 냉각한다.

그러나 상기와 같은 구조의 터보 압축기는 구동부의 냉각에 사용되는 냉매량에 따라 압축기의 온도는 물론이고 소비전력이 변화됨으로써 압축기를 최적의 상태로 운전하는 데 문제가 있다. 즉, 냉매량이 많으면 내부온도는 억제되지만 압축기의 소비전력이 상승되며, 냉매량이 적으면 압축기의 소비전력은 감소되지만 내부온도가 상승하여 압축기의 효율이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 압축효율을 향상시킴과 아울러 소비전력의 상승을 최소화할 수 있는 터보 압축기를 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 압축부와; 상기 압축부를 구동시키는 구동부와; 응축기로부터 배출되는 냉매를 상기 구동부로 안내하여, 상기 구동부를 냉각시키는 냉각부와; 상기 냉각부를 통해 상기 구동부로 안내되는 냉매량을 조절하는 제어부를 포함하는 터보 압축기에 있어서, 상기 제어부는 상기 압축부로부터 토출되는 냉매의 온도, 소비전력 및 상기 구동부의 회전수에 따라 상기 구동부로 안내되는 냉매량을 조절하는 것을 특징으로 한다.

상기 압축부로부터 토출되는 냉매의 온도가 설정온도 이상일 경우에는 상기 구동부로 안내되는 냉매량을 증가시킴과 아울러 상기 구동부의 회전수를 설정압력비에 맞게 변경시키며, 상기 구동부로 안내되는 냉매량의 증가에 따른 소비전력값이 설정한계값 이상일 경우에는 상기 구동부로 안내되는 냉매량을 감소시키는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터보 압축기는 하우징(80)과; 하우징(80) 내부에 마련되는 구동부(30)와; 구동부(30)의 양측에 연결 설치되며, 구동부(30)의 회전시 발생되는 원심력에 의해 냉매를 2단으로 압축시키는 제1,2압축부(10,20)를 포함하여 구성된다.

구동부(30)는 회전력을 제공하는 모터(32)와; 모터(32)와 연결 설치되어, 모터(32)의 회전력에 의해 회전되는 회전축(34)을 포함한다. 모터(34)는 전자기적 상호작용에 의해 작동되는 브러시리스 모터를 비롯하여 공지된 다양한 형태의 것을 선택적으로 적용할 수 있다.

제1압축부(10)는 증발기(미도시)로부터 유입되는 냉매를 1단으로 압축시키는 역할을 수행하며, 제1압축부(10)는 증발기(미도시)와 연통 설치되는 1단흡입관(12)과; 구동부(30)의 구동력에 의해 회전되며, 회전시 발생되는 원심력을 이용하여 냉매를 흡입하여 1단 압축시키는 1단임펠러(14)와; 1단임펠러(14)를 통해 1단 압축된 냉매가 토출되는 1단토출관(16)을 포함한다.

제2압축부(20)는 제1압축부(10)를 통해 1단 압축된 냉매를 2단으로 압축시켜 응축기(미도시)로 전달하는 역할을 수행하며, 제2압축부(20)는 1단토출관(16)과 연통 설치되는 2단흡입관(22)과; 구동부(30)의 구동력에 의해 회전되며, 회전시 발생되는 원심력을 이용하여 냉매를 2단 압축시키는 2단임펠러(24)와; 2단임펠러(24)를 통해 2단 압축된 냉매가 토출되는 2단토출관(26)을 포함한다.

구동부(30)에는 회전축(34)을 반경방향으로 지지하기 위한 레이디얼베어링(60) 및 회전축(34)을 축방향으로 지지하기 위한 스러스트베어링(70)이 각각 결합되어 있다. 그리고 구동부(30)의 구동시 레이디얼베어링(60) 및 스러스트베어링(70)과의 마찰에 의해 발생되는 온도상승을 최대한 억제하기 위하여 응축기(미도시)로부터 배출되는 저온고압의 냉매를 구동부(30)로 안내하여 구동부(30)를 냉각시키는 냉각부(40)가 마련되어 있다.

냉각부(40)는 레이디얼베어링(60) 및 스러스트베어링(70) 및 구동부(30)를 냉각시키고 회수된다.

냉각부(40)를 통해 구동부(30)로 안내되는 냉매량은 제어부(50)를 통해 조절되며, 제어부(50)는 운전상태인 압축기의 내부 상태변수, 즉 제2압축부(20)로부터 토출되는 냉매의 온도 및 소비전력 그리고 구동부(30)의 회전수에 따라 구동부(30)로 안내되는 냉매량을 조절한다.

제어부(50)는 제2압축부(20)로부터 토출되는 냉매의 온도를 감지하는 온도센서(52)와 소비전력을 감지하는 소비전력센서(54) 및 냉각부(40)를 통해 구동부(30) 로 안내되는 냉매량을 조절하는 냉매조절밸브(56)와 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 온도센서(52)로부터 감지되는 냉매의 온도가 설정온도 이상일 경우에는 냉매조절밸브(56)를 적절히 조절하여 구동부(30)로 안내되는 냉매량을 증가시킴과 아울러 구동부(30)의 회전수를 설정압력비에 맞게 변경시키며, 구동부(30)로 안내되는 냉매량의 증가에 따른 소비전력값을 소비전력센서(54)를 이용하여 감지하여 그 값이 설정한계값 이상일 경우에는 냉매조절밸브(56)를 적절히 조절하여 구동부(30)로 안내되는 냉매량을 감소시킨다.

제1,2압축부(10,20)의 설정압력비를 일정하게 유지시키기 위해서는 구동부(30)로 안내되는 냉매량의 증가에 따라 구동부(30)의 회전수를 적절히 변화시켜야 한다.

상기에서 설명한 터보 압축기의 구동부 냉각과정을 도 4를 참조하여 간단히 설명하면 하기와 같다.

① 제1단계(S1) : 압축기를 운전하는 단계,

② 제2단계(S2) : 제2압축부(20)를 통해 토출되는 냉매의 온도와 설정온도를 비교하는 단계. 이 때, 제2압축부(20)를 통해 토출되는 냉매의 온도는 온도센서(52)를 통해 실시간으로 감지된다.

③ 제3단계(S3) : 제2압축부(20)를 통해 토출되는 냉매의 온도가 설정온도 이상일 경우, 냉매조절밸브(56)의 조절에 의해 구동부(30)로 안내되는 냉매량을 증가시키는 단계.

④ 제4단계(S4) : 구동부(30)의 회전수를 설계압력비에 맞게 변화시키는 단 계.

⑤ 제5단계(S5) : 소비전력센서(54)를 통해 감지된 소비전력값과 설정한계값을 비교하는 단계.

⑥ 제6단계(S6) : 소비전력값이 설정한계값 이상일 경우, 냉매조절밸브(56)의 조절에 의해 구동부(30)로 안내되는 냉매량을 다시 감소시키는 단계를 포함하여 이루어진다.

한편, 본 발명에서는 2단 압축식 터보 압축기를 일 실시예로 설명하였지만, 응축기로부터 배출되는 냉매를 이용하여 구동부를 냉각시키는 다양한 형태의 터보 압축기에 동일하게 적용할 수 있음은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 구동부를 냉각시키기 위한 냉매량을 적절히 조절함으로 인해, 압축효율을 향상시킴과 아울러 소비전력의 상승은 최소화할 수 있다.

그로 인해, 터보 압축기의 기능성 및 신뢰성을 상대적으로 향상시킬 수 있다.

Claims

압축부와; 상기 압축부를 구동시키는 구동부와; 응축기로부터 배출되는 냉매를 상기 구동부로 안내하여, 상기 구동부를 냉각시키는 냉각부와; 상기 냉각부를 통해 상기 구동부로 안내되는 냉매량을 조절하는 제어부를 포함하는 터보 압축기에 있어서,

상기 제어부는 상기 압축부로부터 토출되는 냉매의 온도, 소비전력 및 상기 구동부의 회전수에 따라 상기 구동부로 안내되는 냉매량을 조절하는 것을 특징으로 하는 터보 압축기.
제1항에 있어서,

상기 압축부로부터 토출되는 냉매의 온도가 설정온도 이상일 경우에는 상기 구동부로 안내되는 냉매량을 증가시킴과 아울러 상기 구동부의 회전수를 설정압력비에 맞게 변경시키며, 상기 구동부로 안내되는 냉매량의 증가에 따른 소비전력값이 설정한계값 이상일 경우에는 상기 구동부로 안내되는 냉매량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 터보 압축기.