KR20150017610A - Compressor system - Google Patents

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KR20150017610A
KR20150017610A KR1020130093789A KR20130093789A KR20150017610A KR 20150017610 A KR20150017610 A KR 20150017610A KR 1020130093789 A KR1020130093789 A KR 1020130093789A KR 20130093789 A KR20130093789 A KR 20130093789A KR 20150017610 A KR20150017610 A KR 20150017610A
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heat
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KR1020130093789A
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Inventor
백승우
김명효
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삼성테크윈 주식회사
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Abstract

Disclosed is a compressor system which includes a compressor compressing by receiving first fluid from the outside; a motor receiving current from the outside to operate the compressor; a gear unit connecting the compressor to the motor; a turbine producing power by second fluid heat-exchanged with the first fluid discharged from the compressor; and a connection unit directly connected to the turbine and the gear unit.

Description

압축기 시스템{Compressor system}[0001] COMPRESSOR SYSTEM [0002]

본 발명은 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압축기 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a system, and more particularly to a compressor system.

일반적으로 압축기 시스템은 외부로부터 유체를 공급받아 유체를 압축한 후 압축된 유체를 통하여 공정을 수행하는 외부장치로 유체를 공급할 수 있다. 이때, 압축기 시스템은 압축기를 구비할 수 있으며, 압축기를 통과한 유체는 온도가 상승할 수 있다. 상기와 같이 온도가 상승한 유체는 외부장치로 공급되어 외부장치를 구동시킬 수 있다. 특히 상기와 같이 외부장치로 공급되는 유체는 외부장치의 쿨러를 통과하면서 온도를 낮춘 상태에서 사용될 수 있다. 이때, 압축기에서 소모되는 대부분의 에너지는 유체의 온도를 상승시키는데 사용되므로 압축기에서 소모되는 대부분의 에너지는 쿨러에서 열교환을 통하여 외부로 배출될 수 있다. Generally, a compressor system can supply fluid to an external device that receives fluid from the outside to compress the fluid, and then performs the process through the compressed fluid. At this time, the compressor system may include a compressor, and the temperature of the fluid passing through the compressor may be increased. The fluid whose temperature has risen as described above can be supplied to the external device to drive the external device. Particularly, the fluid supplied to the external device as described above can be used in a state of lowering the temperature while passing through the cooler of the external device. Since most of the energy consumed in the compressor is used to raise the temperature of the fluid, most of the energy consumed in the compressor can be discharged through the heat exchanger in the cooler.

따라서 상기와 같은 압축기 시스템의 효율을 증대시키기 위하여 다양한 방법이 사용될 수 있다. 특히 압축기 시스템은 압축기에서 토출되는 유체로부터 열에너지를 회수하여 압축기를 구동시키는 모터에 전기에너지를 공급하는 유기냉매 랭킨 사이클(Organic rakine cycle) 시스템을 설치하여 압축기의 폐열을 회수할 수 있다. 이때, 상기와 같은 일반적인 압축기 시스템은 일본공개특허공보 제2011-012659호(발명의 명칭 : 압축기, 출원인 : 株式?社日立産機システム)에 구체적으로 개시되어 있다. Therefore, various methods can be used to increase the efficiency of the compressor system. Particularly, the compressor system can recover the waste heat of the compressor by installing an organic refrigerant cycle system that recovers heat energy from the fluid discharged from the compressor and supplies electric energy to a motor that drives the compressor. At this time, the general compressor system as described above is specifically disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2011-012659 (entitled "Compressor, Applicant: Hitachi Industrial Machinery System Co., Ltd.").

일본공개특허공보 제2011-012659호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2011-012659

본 발명의 실시예들은 폐열을 활용하여 압축기를 작동시키는 압축기 시스템을 제공하고자 한다. Embodiments of the present invention seek to provide a compressor system that utilizes waste heat to operate the compressor.

본 발명의 일 측면은, 외부의 제 1 유체를 공급받아 압축하는 압축기와, 외부로부터 전류를 인가받아 상기 압축기를 구동하는 모터와, 상기 압축기와 상기 모터를 연결하는 기어 유닛과, 상기 압축기에서 토출되는 상기 제 1 유체와 열교환된 제 2 유체를 통하여 동력을 생산하는 터빈과, 상기 터빈 및 상기 기어 유닛과 직결되는 연결 유닛을 포함하는 압축기 시스템을 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a compressor comprising: a compressor for receiving and compressing an external first fluid; a motor for receiving the current from the outside to drive the compressor; a gear unit for connecting the compressor and the motor; A turbine that generates power through the second fluid that is heat-exchanged with the first fluid; and a connection unit that is directly connected to the turbine and the gear unit.

또한, 상기 압축기로부터 토출되는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체가 열교환되며, 상기 열교환된 상기 제 2 유체를 상기 터빈으로 공급하는 열교환기를 더 포함할 수 있다. The apparatus may further include a heat exchanger for exchanging heat between the first fluid discharged from the compressor and the second fluid, and supplying the heat exchanged second fluid to the turbine.

또한, 상기 압축기 및 상기 열교환기는 복수개를 구비하며, 상기 각 열교환기는 상기 각 압축기에서 토출되는 상기 제 1 유체가 이동하는 유로 상에 배치될 수 있다. The compressor and the heat exchanger may have a plurality of heat exchangers, and the heat exchangers may be disposed on a flow path through which the first fluid discharged from each of the compressors moves.

또한, 상기 터빈으로부터 토출되는 상기 제 2 유체를 응축시키는 응축기를 더 포함할 수 있다. The apparatus may further include a condenser for condensing the second fluid discharged from the turbine.

또한, 상기 응축기로부터 토출되는 상기 제 2 유체를 상기 열교환기로 공급하는 펌프를 더 포함할 수 있다. The apparatus may further include a pump for supplying the second fluid discharged from the condenser to the heat exchanger.

또한, 상기 응축기는 외부로부터 냉각수를 공급받아 상기 제 2 유체와 상기 냉각수의 열교환에 의하여 상기 제 2 유체를 응축시킬 수 있다. In addition, the condenser may receive cooling water from the outside, and may condense the second fluid by heat exchange between the second fluid and the cooling water.

또한, 상기 터빈은, 상기 제 2 유체가 유입되는 케이스와, 상기 케이스 내부에 설치되며, 공급되는 상기 제 2 유체의 흐름에 따라 회전하는 블레이드를 구비할 수 있다.In addition, the turbine may include a case into which the second fluid flows, and a blade installed in the case and rotating in accordance with the flow of the second fluid.

또한, 상기 블레이드의 회전속도는 일정하게 유지될 수 있다. Further, the rotational speed of the blade can be kept constant.

또한, 상기 기어 유닛은, 상기 모터와 직결되어 회전하는 제 1 기어와, 상기 압축기의 회전축에 설치되며, 상기 제 1 기어와 연결되어 회전하는 제 2 기어와, 상기 연결 유닛에 설치되어 상기 제 1 기어와 연결되어 회전하는 제 3 기어를 구비할 수 있다. In addition, the gear unit may include: a first gear that rotates directly with the motor; a second gear that is installed on a rotary shaft of the compressor and rotates in connection with the first gear; And a third gear that rotates in conjunction with the gear.

또한, 상기 기어 유닛 및 상기 연결 유닛의 적어도 일부분을 감싸도록 설치되는 기어박스를 더 포함할 수 있다. The gear unit may further include a gear box installed to surround at least a portion of the gear unit and the connection unit.

또한, 상기 압축기는, 외부로부터 유입되는 상기 제 1 유체의 이동에 따라 작동하는 제 1 압축기와, 상기 제 1 압축기와 동일한 회전축을 공유하며, 상기 제 1 압축기에서 토출되는 상기 제 1 유체를 공급받아 작동하는 제 2 압축기를 구비할 수 있다. The compressor includes a first compressor that operates in accordance with the movement of the first fluid introduced from the outside, and a second compressor that shares the same rotation axis as the first compressor and receives the first fluid discharged from the first compressor And a second compressor that operates.

또한, 상기 압축기로 유입되는 상기 제 1 유체의 양을 제어하는 가이드베인을 포함할 수 있다. The apparatus may further include a guide vane for controlling the amount of the first fluid introduced into the compressor.

또한, 상기 터빈으로 공급되는 상기 제 2 유체의 양을 제어하는 컨트롤밸브를 더 포함할 수 있다. The turbine further includes a control valve for controlling an amount of the second fluid supplied to the turbine.

본 발명의 실시예들은 제 1 압축기 및 제 2 압축기 중 적어도 하나로부터 토출되는 제 1 유체로부터 폐열을 회수함으로써 압축기 시스템의 효율을 증대시킬 수 있다.Embodiments of the present invention can increase the efficiency of a compressor system by recovering waste heat from a first fluid discharged from at least one of a first compressor and a second compressor.

뿐만 아니라 본 발명의 실시예들은 제 1 유체로부터 폐열을 회수한 후 전기에너지를 생성하여 모터를 구동하는 것이 아니라 폐열 회수 시 작동하는 터빈의 회전력을 회전축에 기계적인 결합을 통하여 전달함으로써 구조가 간단해지고, 에너지 변환에 따른 에너지의 손실을 최소화할 수 있다.In addition, the embodiments of the present invention not only generate electric energy after recovering the waste heat from the first fluid to drive the motor but also transfer the rotational force of the turbine, which is operated during waste heat recovery, to the rotating shaft through mechanical coupling, , Energy loss due to energy conversion can be minimized.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 시스템을 보여주는 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 압축기 시스템의 작동 상태를 보여주는 개념도이다. 1 is a conceptual view showing a compressor system according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram showing the operating state of the compressor system shown in FIG.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by terms. Terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 시스템(100)을 보여주는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a compressor system 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 압축기 시스템(100)은 외부의 제 1 유체르를 공급받아 압축하는 압축기(110)를 포함할 수 있다. 이때, 압축기(110)는 일반적인 압축기와 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. Referring to FIG. 1, the compressor system 100 may include a compressor 110 that receives and compresses an external first fluid. At this time, since the compressor 110 is the same as or similar to a general compressor, a detailed description will be omitted.

압축기(110)는 복수개 구비될 수 있다. 이때, 복수개의 압축기(110)의 개수는 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 복수개의 압축기(110)는 2개일 수 있으며, 4개, 6개 등일 수 있다. 특히 복수개의 압축기(110)가 4개 이상인 경우 한쌍의 압축기(110)가 서로 병렬적으로 배치되며, 한쌍의 압축기(110)가 각각 후술할 기어 유닛(150)에 연결될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 복수개의 압축기(110)가 2개인 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다. A plurality of compressors 110 may be provided. At this time, the number of the plurality of compressors 110 may be variously formed. For example, the plurality of compressors 110 may be two, four, six, or the like. In particular, when there are four or more compressors 110, a pair of compressors 110 may be arranged in parallel with each other, and a pair of compressors 110 may be connected to a gear unit 150, which will be described later. Hereinafter, for convenience of explanation, the case where there are two compressors 110 will be described in detail.

구체적으로 복수개의 압축기(110)는 외부로부터 유입되는 제 1 유체의 이동에 따라 작동하는 제 1 압축기(111)를 구비할 수 있다. 또한, 복수개의 압축기(110)는 제 1 압축기(111)와 동일한 회전축(120)을 공유하며, 제 1 압축기(111)에서 토출되는 제 1 유체를 공급받아 작동하는 제 2 압축기(112)를 포함할 수 있다. Specifically, the plurality of compressors 110 may include a first compressor 111 that operates according to the movement of the first fluid flowing from the outside. The plurality of compressors 110 include a second compressor 112 sharing the same rotation axis 120 as the first compressor 111 and receiving and operating the first fluid discharged from the first compressor 111 can do.

한편, 압축기 시스템(100)은 외부로부터 전류를 인가받아 압축기(110)를 구동하는 모터(160)를 포함할 수 있다. 이때, 압축기 시스템(100)은 압축기(110)와 모터(160)를 연결하는 기어 유닛(150)을 포함할 수 있다. Meanwhile, the compressor system 100 may include a motor 160 that receives a current from the outside and drives the compressor 110. At this time, the compressor system 100 may include a gear unit 150 connecting the compressor 110 and the motor 160.

상기와 같은 모터(160)는 기어 유닛(150)의 일부와 연결되어 구동력을 제 1 압축기(111) 및 제 2 압축기(112)에 전달할 수 있다. 구체적으로 모터(160)의 샤프트는 기어 유닛(150)과 연결되어 작동함으로써 회전력을 제 1 압축기(111) 및 제 2 압축기(112)에 전달할 수 있다. The motor 160 may be connected to a portion of the gear unit 150 to transmit the driving force to the first compressor 111 and the second compressor 112. Specifically, the shaft of the motor 160 may be connected to the gear unit 150 and operated to transmit rotational force to the first compressor 111 and the second compressor 112.

상기와 같은 기어 유닛(150)은 모터(160)의 샤프트에 설치되는 제 1 기어(151)를 구비할 수 있다. 또한, 기어 유닛(150)은 제 1 압축기(111)와 제 2 압축기(112)가 공유하는 회전축(120)에 설치되며, 제 1 기어(151)와 연결되어 회전하는 제 2 기어(152)를 구비할 수 있다. 기어 유닛(150)은 제 1 기어(151) 및 제 2 기어(152) 이외에도 후술할 연결 유닛(140)에 설치되어 제 1 기어(151)와 연결되어 회전하는 제 3 기어(153)를 구비할 수 있다. The gear unit 150 may include a first gear 151 mounted on a shaft of the motor 160. The gear unit 150 is installed on the rotary shaft 120 shared by the first compressor 111 and the second compressor 112 and includes a second gear 152 connected to the first gear 151 and rotating . The gear unit 150 includes a third gear 153 installed in the connection unit 140 to be described later and connected to the first gear 151 and rotated in addition to the first gear 151 and the second gear 152 .

한편, 압축기 시스템(100)은 압축기(110)에서 토출되는 제 1 유체와 열교환된 제 2 유체를 통하여 동력을 생산하는 터빈(133)을 포함할 수 있다. 이때, 터빈(133)은 기화된 제 2 유체를 통하여 동력을 생산할 수 있다. Meanwhile, the compressor system 100 may include a turbine 133 that generates power through the first fluid discharged from the compressor 110 and the second fluid heat-exchanged. At this time, the turbine 133 can generate power through the vaporized second fluid.

상기와 같은 터빈(133)은 제 2 유체가 유입되는 케이스(미표기)를 포함할 수 있다. 또한, 터빈(133)은 상기 케이스 내부에 설치되어 공급되는 제 2 유체의 흐름에 따라 회전하는 블레이드(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 블레이드는 일정한 회전속도를 유지하도록 작동할 수 있다. The turbine 133 may include a case (not shown) into which the second fluid flows. In addition, the turbine 133 may include a blade (not shown) installed inside the case and rotating according to the flow of the second fluid. At this time, the blade can operate to maintain a constant rotational speed.

압축기 시스템(100)은 터빈(133) 및 기어 유닛(150)과 직결되는 연결 유닛(140)을 포함할 수 있다. 이때, 연결 유닛(140)은 복수개의 샤프트(141)와 각 샤프트(141)를 연결하는 커플링(142)을 구비할 수 있다. 특히 복수개의 샤프트(141) 중 하나는 터빈(133)의 상기 블레이드에 연결되며, 복수개의 샤프트(141) 중 하나는 제 3 기어(153)와 연결될 수 있다. The compressor system 100 may include a coupling unit 140 that is directly coupled to the turbine 133 and the gear unit 150. At this time, the connection unit 140 may include a coupling 142 connecting the plurality of shafts 141 with the respective shafts 141. In particular, one of the shafts 141 is connected to the blade of the turbine 133, and one of the shafts 141 may be connected to the third gear 153.

한편, 압축기 시스템(100)은 압축기(110)로 유입되는 제 1 유체의 양을 제어하는 가이드 베인(180)을 포함할 수 있다. 이때, 가이드 베인(180)은 제 1 유체가 이동하는 유로의 개도를 조절함으로써 제 1 유체의 양을 제어할 수 있다. 특히 가이드 베인(180)은 일반적인 압축기 시스템에 사용되는 것과 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. Meanwhile, the compressor system 100 may include a guide vane 180 for controlling the amount of the first fluid flowing into the compressor 110. At this time, the guide vane 180 can control the amount of the first fluid by adjusting the opening of the flow path through which the first fluid moves. In particular, the guide vane 180 is the same as or similar to that used in a general compressor system, and thus a detailed description thereof will be omitted.

압축기 시스템(100)은 압축기(110)로부터 토출되는 제 1 유체와 순환하는 제 2 유체가 열교환되며, 열교환된 제 2 유체를 터빈(133)으로 공급하는 열교환기(131,132)를 포함할 수 있다. The compressor system 100 may include heat exchangers 131 and 132 that heat exchange the first fluid discharged from the compressor 110 and the circulating second fluid and supply the heat exchanged second fluid to the turbine 133.

상기와 같은 열교환기(131,132)는 복수개 구비될 수 있다. 특히 복수개의 열교환기(131,132)는 제 1 압축기(111)에서 제 2 압축기(112)로 공급되는 제 1 유체가 이동하는 유로 상에 설치되는 제 1 열교환기(131)를 구비할 수 있다. 또한, 복수개의 열교환기(131,132)는 제 2 압축기(112)에서 토출되는 제 1 유체가 이동하는 유로 상에 설치되는 제 2 열교환기(132)를 구비할 수 있다. A plurality of the heat exchangers 131 and 132 may be provided. In particular, the plurality of heat exchangers 131 and 132 may include a first heat exchanger 131 installed on the flow path through which the first fluid supplied from the first compressor 111 to the second compressor 112 flows. The plurality of heat exchangers 131 and 132 may include a second heat exchanger 132 installed on a flow path through which the first fluid discharged from the second compressor 112 flows.

상기와 같은 제 1 열교환기(131)와 제 2 열교환기(132)는 상기에서 설명한 바와 같이 각각 제 1 유체와 제 2 유체 사이에 열교환을 수행할 수 있다. 이때, 제 1 열교환기(131)는 제 1 유체와 제 2 유체 사이의 열교환을 통하여 제 1 유체를 예열할 수 있다. 또한, 제 2 열교환기(132)는 제 1 유체와 제 2 유체 사이의 열교환을 통하여 제 1 유체를 기화시킬 수 있다. The first heat exchanger 131 and the second heat exchanger 132 may perform heat exchange between the first fluid and the second fluid, respectively, as described above. At this time, the first heat exchanger 131 may preheat the first fluid through heat exchange between the first fluid and the second fluid. In addition, the second heat exchanger 132 may vaporize the first fluid through heat exchange between the first fluid and the second fluid.

한편, 압축기 시스템(100)은 터빈(133)으로부터 토출되는 제 2 유체를 응축시키는 응축기(134)를 포함할 수 있다. 이때, 응축기(134)는 외부로부터 냉각수를 공급받아 제 2 유체와 냉각수의 열교환을 통하여 제 2 유체를 응축시킬 수 있다. Compressor system 100, on the other hand, may include a condenser 134 for condensing a second fluid discharged from turbine 133. At this time, the condenser 134 can receive the cooling water from the outside and heat the second fluid and the cooling water to condense the second fluid.

또한, 압축기 시스템(100)은 응축기(134)와 열교환기(131,132) 사이에 설치되는 펌프(135)를 포함할 수 있다. 이때, 펌프(135)는 응축기(134)에서 응축된 제 2 유체를 응축하여 열교환기(131,132)로 공급할 수 있다. In addition, the compressor system 100 may include a pump 135 installed between the condenser 134 and the heat exchangers 131, 132. At this time, the pump 135 can condense the second fluid condensed in the condenser 134 and supply it to the heat exchangers 131 and 132.

압축기 시스템(100)은 기어 유닛(150) 및 연결 유닛(140)의 적어도 일부분을 감싸도록 설치되는 기어박스(170)를 포함할 수 있다. 이때, 기어박스(170)의 내부에는 제 1 기어(151) 내지 제 3 기어(153)가 설치되며, 제 1 압축기(111)와 제 2 압축기(112)가 공유하는 회전축(120), 연결 유닛(140) 중 복수개의 샤프트(141) 일부가 내부에 설치될 수 있다. 특히 기어박스(170)는 기어 유닛(150) 및 연결 유닛(140)의 적어도 일부분과 외부를 차단함으로써 외부의 오염원으로부터 기어 유닛(150) 및 연결 유닛(140)을 보호할 수 있다.The compressor system 100 may include a gear box 150 that is installed to enclose at least a portion of the gear unit 150 and the connecting unit 140. The first gear 151 to the third gear 153 are installed in the gear box 170 and the rotating shaft 120 and the connecting shaft 120 shared by the first compressor 111 and the second compressor 112, A plurality of shafts 141 may be installed in the shaft 140. The gear box 170 can protect the gear unit 150 and the connecting unit 140 from external contamination by blocking at least part of the gear unit 150 and the connecting unit 140 and the outside.

한편, 압축기 시스템(100)은 터빈(133)으로 공급되는 제 1 유체의 양을 제어하는 컨트롤밸브(191)를 포함할 수 있다. 이때, 컨트롤밸브(191)는 제 2 열교환기(132)로부터 토출되어 터빈(133)으로 공급되는 제 2 유체의 양을 제어할 수 있다. Meanwhile, the compressor system 100 may include a control valve 191 for controlling the amount of the first fluid supplied to the turbine 133. At this time, the control valve 191 can control the amount of the second fluid that is discharged from the second heat exchanger 132 and supplied to the turbine 133.

또한, 압축기 시스템(100)은 터빈(133)으로부터 토출되는 제 2 유체의 양을 제어하는 블로오프밸브(Blow off valve)를 포함할 수 있다. 이때, 블로오프밸브(192)는 터빈(133)에서 토출되는 제 2 유체의 압력이 과도한 경우 일부를 방출하도록 터빈(133)의 작동에 따라 제어될 수 있다. In addition, the compressor system 100 may include a blow off valve to control the amount of the second fluid discharged from the turbine 133. At this time, the blow-off valve 192 may be controlled according to the operation of the turbine 133 so as to discharge a part of the pressure of the second fluid discharged from the turbine 133 when excessive.

한편, 이하에서는 상기와 같은 압축기 시스템(100)의 작동 방법에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of operating the compressor system 100 will be described in detail.

도 2는 도 1에 도시된 압축기 시스템(100)의 작동 상태를 보여주는 개념도이다.2 is a conceptual diagram showing the operating state of the compressor system 100 shown in FIG.

도 2를 참고하면, 압축기 시스템(100)이 작동하는 경우 외부로부터 제 1 유체가 제 1 압축기(111)로 공급될 수 있다. 이때, 제 1 압축기(111)는 제 1 유체를 압축하여 외부로 토출할 수 있으며, 외부로 토출된 제 1 유체는 제 2 압축기(112)로 공급될 수 있다. Referring to FIG. 2, when the compressor system 100 is operating, a first fluid may be supplied from the outside to the first compressor 111. At this time, the first compressor 111 can compress the first fluid and discharge the first fluid to the outside, and the first fluid discharged to the outside can be supplied to the second compressor 112.

이때, 제 1 압축기(111)로 유입되는 부분에서의 제 1 유체의 온도는 제 1 압축기(111)에 토출되는 부분에서의 제 1 유체의 온도와 상이하게 형성될 수 있다. 구체적으로 제 1 유체는 제 1 압축기(111)를 통과하면서 제 1 유체의 온도가 상승할 수 있다. At this time, the temperature of the first fluid at the portion flowing into the first compressor 111 may be different from the temperature of the first fluid at the portion discharged to the first compressor 111. Specifically, the temperature of the first fluid may increase as the first fluid passes through the first compressor 111.

한편, 상기와 같이 제 2 압축기(112)로 공급되는 제 1 유체는 제 2 압축기(112)를 통과하면서 온도가 상이해질 수 있다. 특히 제 1 유체는 제 2 압축기(112)를 통과하는 경우 제 1 압축기(111)를 통과하는 것과 유사하게 온도가 상승할 수 있다. 상기와 같이 제 2 압축기(112)를 통과한 제 1 유체는 외부로 토출되거나 외부장치(미도시)로 공급될 수 있다. Meanwhile, as described above, the first fluid supplied to the second compressor 112 may pass through the second compressor 112 and have a different temperature. In particular, the temperature of the first fluid may rise as it passes through the first compressor 111 when passing through the second compressor 112. As described above, the first fluid having passed through the second compressor 112 can be discharged to the outside or supplied to an external device (not shown).

상기와 같은 작업이 진행되는 동안, 제 1 압축기(111)에서 토출되는 제 1 유체는 제 2 압축기(112)로 공급되기 전에 제 1 열교환기(131)를 통과할 수 있다. 이때, 제 1 열교환기(131)는 제 2 유체와 제 1 유체 사이의 열교환을 통하여 제 2 유체의 온도를 상승시킬 수 있다. The first fluid discharged from the first compressor 111 may pass through the first heat exchanger 131 before being supplied to the second compressor 112. [ At this time, the first heat exchanger 131 may increase the temperature of the second fluid through heat exchange between the second fluid and the first fluid.

또한, 제 1 열교환기(131)에서 토출된 제 2 유체는 제 2 열교환기(132)로 공급될 수 있다. 이때, 제 2 압축기(112)로부터 토출되는 제 1 유체는 제 2 열교환기(132)로 공급되는 제 2 유체와 열교환할 수 있다. 특히 제 1 유체는 제 2 유체를 기화시키기 위한 열에너지를 공급할 수 있다.In addition, the second fluid discharged from the first heat exchanger 131 may be supplied to the second heat exchanger 132. At this time, the first fluid discharged from the second compressor (112) can exchange heat with the second fluid supplied to the second heat exchanger (132). In particular, the first fluid may provide thermal energy for vaporizing the second fluid.

상기와 같이 열교환된 제 2 유체는 기화되어 터빈(133)으로 공급될 수 있다. 이때, 터빈(133)은 기화된 제 2 유체가 통과함에 따라 작동할 수 있다. 특히 상기와 같이 터빈(133)으로 공급되는 제 2 유체는 컨트롤밸브(191)를 통하여 조절될 수 있다. The heat exchanged second fluid may be vaporized and supplied to the turbine 133. At this time, the turbine 133 can operate as the vaporized second fluid passes. In particular, the second fluid supplied to the turbine 133 as described above can be regulated through the control valve 191.

한편, 상기와 같이 터빈(133)을 공급되는 제 2 유체는 상기 블레이드를 회전시킬 수 있다. 이때, 상기 블레이드와 연결된 터빈(133)의 회전축은 상기 블레이드와 함께 회전할 수 있다. Meanwhile, as described above, the second fluid supplied to the turbine 133 can rotate the blade. At this time, the rotary shaft of the turbine 133 connected to the blades can rotate together with the blades.

상기와 같이 회전하는 상기 블레이드는 연결 유닛(140)을 작동시킬 수 있다. 특히 상기 블레이드의 회전에 따라 상기 블레이드에 연결된 샤프트(141)를 회전하고, 커플링(142)에 연결된 다른 샤프트(141)를 회전시킬 수 있다. The rotating blade can operate the connection unit 140. The shaft 141 connected to the blade can be rotated according to the rotation of the blade, and the other shaft 141 connected to the coupling 142 can be rotated.

상기와 같이 샤프트(141)가 회전하게 되면, 제 3 기어(153)를 회전시키며 제 3 기어(153)는 제 1 기어(151)를 회전시킬 수 있다. 또한, 제 1 기어(151)는 제 2 기어(152)를 회전시키고, 제 2 기어(152)는 제 1 압축기(111)와 제 2 압축기(112)가 공용으로 사용하는 회전축(120)을 회전시킬 수 있다. When the shaft 141 rotates as described above, the third gear 153 rotates while the third gear 153 rotates the first gear 151. The first gear 151 rotates the second gear 152 and the second gear 152 rotates the rotating shaft 120 commonly used by the first compressor 111 and the second compressor 112 .

이때, 상기와 같이 작동하는 동안 제 1 기어(151)에 연결되는 모터(160)는 제 1 기어(151)를 회전시킬 수 있다. 특히 상기에서 설명한 바와 같이 모터(160)의 회전축은 제 1 기어(151)를 회전시킬 수 있다. At this time, the motor 160 connected to the first gear 151 during the operation as described above can rotate the first gear 151. In particular, as described above, the rotation shaft of the motor 160 can rotate the first gear 151.

상기와 같은 경우, 제 1 기어(151)는 터빈(133)의 회전력을 전달받음과 동시에 모터(160)의 작동에 따른 회전력을 전달받아 회전할 수 있다. 특히 제 1 기어(151)의 회전에 따라 제 2 기어(152) 및 회전축(120)을 회전시킴으로써 제 1 압축기(111)와 제 2 압축기(112)의 구동에 필요한 에너지를 공급할 수 있다. In such a case, the first gear 151 receives the rotational force of the turbine 133 and can receive the rotational force of the motor 160 to rotate. The second gear 152 and the rotation shaft 120 are rotated in accordance with the rotation of the first gear 151 to supply the energy required for driving the first compressor 111 and the second compressor 112.

이때, 제 1 기어(151)를 회전함에 있어서, 터빈(133)의 구동에 따른 회전력을 제 1 기어(151)에 공급함으로써 제 1 기어(151)를 회전시키기 위한 모터(160)에서 필요한 에너지를 저감시킬 수 있다. At this time, when the first gear 151 is rotated, the rotational force generated by the driving of the turbine 133 is supplied to the first gear 151 so that the energy required by the motor 160 for rotating the first gear 151 Can be reduced.

한편, 상기와 같이 압축기 시스템(100)이 작동하는 동안, 터빈(133)으로부터 토출되는 제 2 유체는 응축기(134)를 통과하면서 응축될 수 있다. 또한, 응축기(134)에서 토출된 제 2 유체는 펌프(135)를 통하여 제 1 열교환기(131)로 공급될 수 있다. 특히 상기와 같은 작업은 제 1 압축기(111)와 제 2 압축기(112)가 작동하는 경우 지속적으로 수행될 수 있다. Meanwhile, while the compressor system 100 is operating as described above, the second fluid discharged from the turbine 133 can be condensed while passing through the condenser 134. In addition, the second fluid discharged from the condenser 134 may be supplied to the first heat exchanger 131 through the pump 135. Particularly, the above operation can be continuously performed when the first compressor 111 and the second compressor 112 operate.

따라서 압축기 시스템(100)은 제 1 압축기(111) 및 제 2 압축기(112) 중 적어도 하나로부터 토출되는 제 1 유체로부터 폐열을 회수함으로써 압축기 시스템(100)의 효율을 증대시킬 수 있다.Thus, the compressor system 100 can increase the efficiency of the compressor system 100 by recovering the waste heat from the first fluid discharged from at least one of the first compressor 111 and the second compressor 112.

뿐만 아니라 압축기 시스템(100)은 제 1 유체로부터 폐열을 회수한 후 전기에너지를 생성하여 모터(160)를 구동하는 것이 아니라 폐열 회수 시 작동하는 터빈(133)의 회전력을 회전축(120)에 기계적인 결합을 통하여 전달함으로써 구조가 간단해지고, 에너지 변환에 따른 에너지의 손실을 최소화할 수 있다. In addition, the compressor system 100 does not drive the motor 160 after recovering the waste heat from the first fluid to generate electric energy, but rather the rotating force of the turbine 133, which operates upon recovery of the waste heat, The structure is simplified, and the energy loss due to the energy conversion can be minimized.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications and variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, it is intended that the appended claims cover all such modifications and variations as fall within the true spirit of the invention.

100: 압축기 시스템
110: 압축기
120: 회전축
131: 제 1 열교환기
132: 제 2 열교환기
133: 터빈
134: 응축기
135: 펌프
140: 연결 유닛
141: 샤프트
142: 커플링
150: 기어 유닛
160: 모터
170: 기어박스
180: 가이드 베인
191: 컨트롤밸브
192: 블로오프밸브100: Compressor system
110: compressor
120:
131: first heat exchanger
132: second heat exchanger
133: Turbine
134: condenser
135: Pump
140: connection unit
141: Shaft
142: Coupling
150: gear unit
160: Motor
170: Gear box
180: Guide vane
191: Control valve
192: blow off valve

Claims (13)

외부의 제 1 유체를 공급받아 압축하는 압축기;
외부로부터 전류를 인가받아 상기 압축기를 구동하는 모터;
상기 압축기와 상기 모터를 연결하는 기어 유닛;
상기 압축기에서 토출되는 상기 제 1 유체와 열교환된 제 2 유체를 통하여 동력을 생산하는 터빈; 및
상기 터빈 및 상기 기어 유닛과 직결되는 연결 유닛;을 포함하는 압축기 시스템.A compressor for receiving and compressing an external first fluid;
A motor for receiving the current from the outside and driving the compressor;
A gear unit connecting the compressor and the motor;
A turbine for producing power through a second fluid heat-exchanged with the first fluid discharged from the compressor; And
And a connecting unit directly connected to the turbine and the gear unit. 제 1 항에 있어서,
상기 압축기로부터 토출되는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체가 열교환되며, 상기 열교환된 상기 제 2 유체를 상기 터빈으로 공급하는 열교환기;를 더 포함하는 압축기 시스템.The method according to claim 1,
And a heat exchanger for exchanging heat between the first fluid and the second fluid discharged from the compressor, and supplying the heat-exchanged second fluid to the turbine. 제 2 항에 있어서,
상기 압축기 및 상기 열교환기는 복수개를 구비하며,
상기 각 열교환기는 상기 각 압축기에서 토출되는 상기 제 1 유체가 이동하는 유로 상에 배치되는 압축기 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the compressor and the heat exchanger include a plurality of compressors,
Wherein each of the heat exchangers is disposed on a flow path through which the first fluid discharged from each of the compressors moves. 제 2 항에 있어서,
상기 터빈으로부터 토출되는 상기 제 2 유체를 응축시키는 응축기;를 더 포함하는 압축기 시스템.3. The method of claim 2,
And a condenser for condensing the second fluid discharged from the turbine. 제 4 항에 있어서,
상기 응축기로부터 토출되는 상기 제 2 유체를 상기 열교환기로 공급하는 펌프;를 더 포함하는 압축기 시스템.5. The method of claim 4,
And a pump for supplying the second fluid discharged from the condenser to the heat exchanger. 제 4 항에 있어서,
상기 응축기는 외부로부터 냉각수를 공급받아 상기 제 2 유체와 상기 냉각수의 열교환에 의하여 상기 제 2 유체를 응축시키는 압축기 시스템. 5. The method of claim 4,
Wherein the condenser receives cooling water from the outside and condenses the second fluid by heat exchange between the second fluid and the cooling water. 제 1 항에 있어서,
상기 터빈은,
상기 제 2 유체가 유입되는 케이스; 및
상기 케이스 내부에 설치되며, 공급되는 상기 제 2 유체의 흐름에 따라 회전하는 블레이드;를 구비하는 압축기 시스템.The method according to claim 1,
The turbine,
A case into which the second fluid flows; And
And a blade installed inside the case and rotating according to a flow of the second fluid supplied. 제 7 항에 있어서,
상기 블레이드의 회전속도는 일정하게 유지되는 압축기 시스템.8. The method of claim 7,
Wherein the rotational speed of the blade is maintained constant. 제 1 항에 있어서,
상기 기어 유닛은,
상기 모터와 직결되어 회전하는 제 1 기어;
상기 압축기의 회전축에 설치되며, 상기 제 1 기어와 연결되어 회전하는 제 2 기어; 및
상기 연결 유닛에 설치되어 상기 제 1 기어와 연결되어 회전하는 제 3 기어;를 구비하는 압축기 시스템.The method according to claim 1,
The gear unit includes:
A first gear rotating directly with the motor;
A second gear installed on a rotary shaft of the compressor and connected to the first gear and rotated; And
And a third gear installed in the connecting unit and connected to the first gear and rotating. 제 1 항에 있어서,
상기 기어 유닛 및 상기 연결 유닛의 적어도 일부분을 감싸도록 설치되는 기어박스;를 더 포함하는 압축기 시스템.The method according to claim 1,
And a gear box installed to surround at least a portion of the gear unit and the connecting unit. 제 1 항에 있어서,
상기 압축기는,
외부로부터 유입되는 상기 제 1 유체의 이동에 따라 작동하는 제 1 압축기; 및
상기 제 1 압축기와 동일한 회전축을 공유하며, 상기 제 1 압축기에서 토출되는 상기 제 1 유체를 공급받아 작동하는 제 2 압축기;를 구비하는 압축기 시스템.The method according to claim 1,
The compressor includes:
A first compressor operated in accordance with the movement of the first fluid flowing from the outside; And
And a second compressor that shares the same rotation axis as the first compressor and receives and operates the first fluid discharged from the first compressor. 제 1 항에 있어서,
상기 압축기로 유입되는 상기 제 1 유체의 양을 제어하는 가이드베인;을 더 포함하는 압축기 시스템.The method according to claim 1,
And a guide vane for controlling the amount of the first fluid flowing into the compressor. 제 1 항에 있어서,
상기 터빈으로 공급되는 상기 제 2 유체의 양을 제어하는 컨트롤밸브;를 더 포함하는 압축기 시스템.
The method according to claim 1,
And a control valve for controlling an amount of the second fluid supplied to the turbine.
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