KR20210144905A

KR20210144905A - 압축기 윤활 시스템을 위한 유체 유동 제어

Info

Publication number: KR20210144905A
Application number: KR1020217037132A
Authority: KR
Inventors: 폴 윌리엄 스넬; 브라이슨 리 쉐퍼; 매튜 리 헤이시
Original assignee: 존슨 컨트롤즈 타이코 아이피 홀딩스 엘엘피
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2021-11-30
Also published as: KR20240067968A; JP2022529010A; CN113825913A; WO2020214807A1

Abstract

압축기(32)용 유체 압력 제어 시스템(110)이 윤활제를 압축기(32)의 베어링(96)을 향해 지향시키도록 구성된 펌프(90), 압축기(32)의 샤프트(94)의 속력을 나타내는 피드백을 제공하도록 구성된 센서(112)를 포함하고, 샤프트(94)는 적어도 부분적으로 베어링(96)에 의해서 지지되도록 구성된다. 유체 압력 제어 시스템(110)은 또한, 프로세서(44)에 의해서 실행될 때 프로세서(44)가 센서(112)로부터 샤프트(94)의 속력을 나타내는 신호를 수신하고 이러한 신호를 바탕으로 펌프(90)의 작동을 조정하게 하도록 구성되는, 실행 가능 명령어를 갖는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다.

Description

압축기 윤활 시스템을 위한 유체 유동 제어

관련 출원에 대한 상호 참조

본원은, 2019년 4월 16일자로 출원되고 명칭이 "FLUID PRESSURE CONTROL FOR A COMPRESSOR"인 미국 가출원 제62/834,871호의 우선권 및 그 이익을 주장하며, 모든 목적을 위해 그 전체가 참조로서 본원에 포함된다.

이 부분은, 이하에서 설명되는 본 개시 내용의 여러 양태와 관련될 수 있는 기술의 다양한 양태를 독자에게 소개하고자 하는 것이다. 이러한 논의는 본 개시 내용의 다양한 양태를 더 잘 이해할 수 있게 하는 배경 정보를 독자에게 제공하는 데 도움이 되는 것으로 여겨진다. 따라서, 이러한 서술이 이러한 관점에서 읽혀야 하며, 종래 기술을 인정하는 것이 아니라는 점을 이해하여야 한다.

가열, 환기, 공조, 및/또는 냉각(HVAC&R) 시스템은 다양한 환경에서 많은 목적을 위해서 사용된다. 예를 들어, HVAC&R 시스템은 환경을 컨디셔닝하도록 구성된 증기 압축 냉각 시스템(예를 들어, 응축기, 증발기, 압축기, 및/또는 팽창 장치를 갖는 냉매 회로)을 포함할 수 있다. 증기 압축 냉각 시스템은, 윤활 유체(예를 들어, 오일)를 압축기 내로 지향시켜 압축기의 여러 구성요소(예를 들어, 베어링)에 윤활을 제공하는 윤활 회로를 포함할 수 있다. 온도 및 압력과 같은 압축기 내의 조건은 압축기 작동 중에 변화될 수 있다. 유감스럽게도, 기존 HVAC&R 시스템은 윤활 유체를 일정한 압력으로 압축기에 공급할 수 있으며, 이는 압축기 내의 조건이 변화됨에 따라, 윤활 유체가 HVAC&R 시스템 내의 의도하지 않은 위치로 유동하게 할 수 있다.

본 개시 내용의 실시형태에서, 압축기용 유체 압력 제어 시스템은 윤활제를 압축기의 베어링을 향해 지향시키도록 구성된 펌프, 압축기의 샤프트의 속력을 나타내는 피드백을 제공하도록 구성된 센서를 포함하고, 샤프트는 적어도 부분적으로 베어링에 의해서 지지되도록 구성된다. 유체 압력 제어 시스템은 또한, 프로세서에 의해서 실행될 때, 프로세서가 센서로부터 샤프트의 속력을 나타내는 신호를 수신하고 이러한 신호를 바탕으로 펌프의 작동을 조정하도록 구성되는, 실행 가능 명령어를 갖는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다.

본 개시 내용의 실시형태에서, 압축기용 유체 압력 제어 시스템은 윤활제를 압축기의 베어링을 향해 지향시키도록 구성된 펌프, 베어링에서의 압축기 내의 온도를 나타내는 피드백을 제공하도록 구성된 센서, 및 프로세서에 의해서 실행될 때, 프로세서가 센서로부터 베어링에서의 압축기 내의 온도를 나타내는 신호를 수신하고 이러한 신호를 바탕으로 펌프의 속력을 조정하도록 구성되는, 실행 가능 명령어를 갖는 적어도 하나의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다.

본 개시 내용의 실시형태에서, 압축기용 유체 압력 제어 시스템은 윤활제를 압축기의 베어링을 향해 지향시키도록 구성된 펌프, 압축기의 샤프트의 속력을 나타내는 피드백을 제공하도록 구성된 제1 센서, 및 베어링에서의 압축기 내의 온도를 나타내는 피드백을 제공하도록 구성된 제2 센서를 포함한다. 샤프트는 적어도 부분적으로 베어링에 의해서 지지되도록 구성된다. 유체 압력 제어 시스템은 또한, 프로세서에 의해서 실행될 때 프로세서가 제1 센서로부터 샤프트의 속력을 나타내는 제1 신호를 수신하고, 제2 센서로부터 베어링에서의 압축기 내의 온도를 나타내는 제2 신호를 수신하며, 제1 신호, 제2 신호, 또는 그 둘 모두를 바탕으로 펌프의 속력을 조정하도록 구성되는, 실행 가능 명령어를 갖는 적어도 하나의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다.

도 1은 본 개시 내용의 양태에 따른, 상업적 환경에서의 가열, 환기, 공조 및/또는 냉각(HVAC&R) 시스템의 실시형태를 이용할 수 있는 건물의 사시도이다.
도 2는 본 개시 내용의 양태에 따른, HVAC&R 시스템의 실시형태의 사시도이다.
도 3은 본 개시 내용의 양태에 따른, 증기 압축 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 4는 본 개시 내용의 양태에 따른, 증기 압축 시스템의 다른 실시형태의 개략도이다.
도 5는 본 개시 내용의 양태에 따른, 섬프(sump)를 갖는 증기 압축 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 6은 본 개시 내용의 양태에 따른, 유체 압력 제어 시스템을 갖는 증기 압축 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 7은 본 개시 내용의 양태에 따른, 증기 압축 시스템의 유체 압력 제어 시스템을 작동시키기 위한 프로세스의 실시형태를 도시하는 흐름도이다.
도 8은 본 개시 내용의 양태에 따른, 증기 압축 시스템의 유체 압력 제어 시스템을 작동시키기 위한 프로세스의 실시형태를 도시하는 흐름도이다.
도 9는 본 개시 내용의 양태에 따른, 증기 압축 시스템의 유체 압력 제어 시스템을 작동시키기 위한 프로세스의 실시형태를 도시하는 흐름도이다.

본 개시 내용의 하나 이상의 구체적인 실시형태가 이하에서 설명될 것이다. 설명된 이들 실시형태는 본원에 개시된 기술의 예시일 뿐이다. 또한, 이들 실시형태에 관한 간결한 설명을 제공하기 위한 노력으로, 실제 구현예의 모든 특징부들이 명세서에서 설명되지 않을 수 있다. 임의의 공학 기술 또는 설계 계획에서와 같이, 임의의 그러한 실제 구현예의 개발에서, 구현예마다 다를 수 있는 시스템 관련 및 비지니스 관련 제약들의 준수와 같은 개발자의 특정 목적들을 달성하도록 구현예에 특정된 많은 결정이 이루어질 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 또한, 그러한 개발 노력은 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고, 본 개시 내용의 이점을 얻는 당업자에게는 일상적인 설계, 제작, 및 제조 작업일 것임을 이해해야 한다.

전술한 바와 같이, 증기 압축 시스템은 일반적으로 냉각 회로를 통해서 유동하는 냉매를 포함한다. 냉매는, 증기 압축 시스템이 구조물의 내측부 공간을 컨디셔닝하게 하도록 상변화를 겪는 동안, 냉각 회로를 따라서 배치된 다수의 도관 및 구성요소를 통해서 유동한다. 증기 압축 시스템은 일반적으로, 작동 중에 냉각 회로의 압축기를 윤활시키기 위해서 냉각 회로의 특정 구성요소(예를 들어, 압축기, 섬프, 및 냉각기)를 통해서 유동하는 유체(예를 들어, 오일과 같은 냉매)를 갖는 윤활 회로를 포함한다. 압축기는, 압축기 내에서 냉매를 압축하도록 구성된 회전자에 커플링된 샤프트를 포함한다. 샤프트는 적어도 하나의 베어링에 의해서 지지되고, 윤활 회로의 유체는, 일반적으로 샤프트와 베어링 사이에서 유동함에 따라 샤프트가 회전될 때 이를 윤활하도록 구성된다.

윤활 회로의 펌프는 유체를 섬프로부터 압축기로 윤활 회로를 따라서 펌핑한다. 구체적으로, 유체는 섬프로부터 베어링으로 및 압축기의 샤프트로 유동한다. 펌프는 유체를 일정 유량 및/또는 일정 압력으로 윤활 회로를 따라서 (예를 들어, 베어링까지) 펌핑할 수 있다. 압축기의 작동 중에, 특정 인자, 예를 들어 일반적으로 압축기의 작동 모드 및/또는 증기 압축 시스템의 작동 조건(예를 들어, 냉매 회로를 통해서 유동하는 냉매의 온도 및/또는 압력, 운영자 입력, 또는 이들의 조합)으로 인해서, 샤프트 속력이 달라질 수 있다. 부가적 또는 대안적으로, 압축기 내의 그리고 베어링에서의 윤활 유체의 온도는 일반적으로 압축기의 작동 모드 및/또는 증기 압축 시스템의 작동 매개변수(예를 들어, 냉매 회로를 통해서 유동하는 냉매의 온도 및/또는 압력, 샤프트와 압축기의 다른 구성요소(예를 들어, 회전자) 사이의 마찰, 또는 이들의 조합)로 인해서 달라질 수 있다.

압축기는, 압축기의 구성요소(예를 들어, 베어링 및/또는 샤프트)를 통해서 유동하고 윤활하는 유체를 밀봉하도록 구성된 밀봉부(예를 들어, 밀폐형 밀봉부 및/또는 미로형 밀봉부)를 포함한다. 그러나, 샤프트 속력 및/또는 베어링에서의 온도가 변화되기 때문에, 일정 유량 및/또는 일정 압력으로 유동하는 유체는 압축기의 밀봉부에서 누출될 수 있다. 예를 들어, 샤프트 속력 및/또는 온도가 비교적 낮은 경우에, 일정한 유량으로 베어링 및/또는 샤프트를 따라서 유동하는 유체로 인해서, 압축기 내에서 유체의 압력이 증가될 수 있고, 이는 밀봉부에서의 유체의 누출을 유발할 수 있다. 샤프트 속력 및/또는 온도가 비교적 높은 경우에, 유체는 베어링 및/또는 샤프트를 적절하게 윤활하기 위한 충분한 속도(rate)로 유동하지 못할 수 있다(예를 들어, 유체의 일정 유량이 너무 작아서 베어링 및/또는 샤프트를 적절히 윤활하지 못할 수 있다). 베어링 및/또는 샤프트의 부적절한 윤활은, 마찰 증가로 인해서, 베어링, 샤프트, 및/또는 압축기의 과열을 유발할 수 있다. 따라서, 가변적인 샤프트 속력 및/또는 압축기 내의 유체의 가변적인 온도와 함께, 윤활 회로를 따른 유체의 일정한 유량은 압축기 및 증기 압축 시스템의 효율을 감소시킬 수 있다.

본 개시 내용의 증기 압축 시스템의 실시형태에서 냉매로 사용될 수 있는 유체의 일부 예는 하이드로플루오로카본(HFC) 기반 냉매, 예를 들어 R-410A, R-407, R-134a, 하이드로플루오로올레핀(HFO) 기반 냉매, 예를 들어 R-1233 또는 R-1234, "천연" 냉매, 예를 들어 암모니아(NH₃), R-717, 이산화탄소(CO₂), R-744 또는 탄화수소 기반 냉매, 수증기, 또는 임의의 다른 적절한 냉매이다. 일부 실시형태에서, 증기 압축 시스템은, R-134a와 같은, 중압 냉매에 대비하여, 1 대기압에서 약 섭씨 19도(화씨 66도)의 정상 비등점을 갖는 냉매(저압 냉매라고도 지칭됨)를 효율적으로 활용하도록 구성될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, "정상 비등점"은 1 대기압에서 측정된 비등점 온도를 지칭할 수 있다. 본 개시 내용의 증기 압축 시스템의 실시형태에서 윤활제로서 이용될 수 있는 일부 유체의 예는 합성 오일, 미네랄 오일, 또는 임의의 다른 적합한 윤활제이다.

본 개시 내용은 증기 압축 시스템의 압축기용 유체 압력 제어 시스템에 관한 것이다. 유체 압력 제어 시스템의 특정 실시형태는, 압축기의 샤프트 속력 및/또는 베어링에서의 압축기 내의 온도를 검출하는 센서를 포함한다. 예를 들어, 제1 센서가 샤프트에 배치되어 샤프트 속력을 나타내는 피드백을 제공할 수 있고/있거나 제2 센서가 베어링에 배치되어 베어링에서의 압축기 내의 온도를 나타내는 피드백을 제공할 수 있다. 특정 실시형태에서, 부가적인 센서가 압축기의 공급 도관 및/또는 압축기의 드레인 도관(drain conduit)에 배치되어, 유체 공급 온도 및 유체 드레인 온도를 각각 나타내는 피드백을 제공할 수 있다. 유체 공급 온도 및/또는 유체 드레인 온도를 바탕으로, 유체 압력 제어 시스템의 제어기는 베어링에서의 압축기 내의 온도를 결정할 수 있다.

샤프트 속력 및/또는 베어링에서의 압축기 내의 온도를 바탕으로, 유체 압력 제어 시스템의 제어기는 펌프로부터 베어링으로의 유체의 유량을 조정할 수 있다(예를 들어, 윤활 회로 내의 유체의 압력을 조정할 수 있다). 제어기는 샤프트 속력 및/또는 온도를 바탕으로 목표 유량을 결정할 수 있고, 유체의 유량이 목표 유량에 도달하도록 펌프의 속력을 조정할 수 있다. 목표 유량은 샤프트 속력 및/또는 베어링에서의 압축기 내의 온도의 함수(예를 들어, 선형 함수, 비-선형 함수, 비례 함수, 지수 함수, 또는 이들의 조합)일 수 있다. 샤프트 속력 및/또는 온도가 전반적으로 감소될 때, 제어기는 펌프의 속력을 조정하여 유체의 유량을 전반적으로 더 낮은 목표 유량으로 감소시킬 수 있다. 샤프트 속력 및/또는 온도가 전반적으로 증가될 때, 제어기는 펌프의 속력을 조정하여 유체의 유량을 전반적으로 더 높은 목표 유량으로 증가시킬 수 있다. 제어기가 유체의 유량을 조정함에 따라, 압축기 및 증기 압축 시스템의 작동 및/또는 효율이 전반적으로 개선될 수 있다. 예를 들어, 유체의 유량에 대한 조정은 압축기의 밀봉부에서의 유체의 누출을 적어도 부분적으로 차단 또는 감소시킬 수 있고/있거나 유체, 샤프트, 및/또는 베어링 사이의 마찰을 줄일 수 있다.

본 개시 내용의 제어 기술은 다양한 시스템에서 이용될 수 있다. 그러나, 용이한 설명을 위해서, 본 개시 내용의 제어 기술을 포함할 수 있는 시스템의 예를 도 1 내지 도 4에 도시하고, 이에 대해서는 이하에서 설명한다.

이제 도 1을 참조하면, 도 1은 전형적인 상업적 환경을 위한 건물(12) 내의 가열, 환기, 및 공조(HVAC) 시스템을 위한 환경의 실시형태의 사시도이다. HVAC 시스템(10)은, 건물(12)의 냉각을 위해서 사용될 수 있는 냉각된 액체(chilled liquid)를 공급하는 증기 압축 시스템(14)을 포함할 수 있다. HVAC 시스템(10)은 또한 건물(12)을 가열하기 위해서 온난 액체(warm liquid)를 공급하기 위한 보일러(16), 및 공기를 건물(12)을 통해서 순환시키는 공기 분배 시스템을 포함할 수 있다. 공기 분배 시스템은 또한 공기 복귀 도관(18), 공기 공급 도관(20), 및/또는 공기 핸들러(22)를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 공기 핸들러(22)는, 도관(24)에 의해서 보일러(16) 및 증기 압축 시스템(14)에 연결되는 열 교환기를 포함할 수 있다. 공기 핸들러(22) 내의 열 교환기는, HVAC 시스템(10)의 작동 모드에 따라서, 가열된 액체를 보일러(16)로부터 또는 냉각된 액체를 증기 압축 시스템(14)으로부터 수용할 수 있다. HVAC 시스템(10)은 건물(12)의 각각의 층 상의 별도의 공기 핸들러와 함께 도시되어 있지만, 다른 실시형태에서, HVAC 시스템(10)은, 층들 사이에서 공유될 수 있는 공기 핸들러(22) 및/또는 다른 구성요소를 포함할 수 있다.

도 2 및 도 3은, HVAC 시스템(10) 내에서 이용될 수 있는 증기 압축 시스템(14)의 실시형태를 도시한다. 증기 압축 시스템(14)은 압축기(32)로 시작되는 회로를 통해서 냉매를 순환시킬 수 있다. 회로는 또한 응축기(34), 팽창 밸브(들) 또는 장치(들)(36), 및 액체 냉각기 또는 증발기(38)를 포함할 수 있다. 증기 압축 시스템(14)은, 아날로그/디지털(A/D) 변환기(42), 마이크로프로세서(44), 비-휘발성 메모리(46), 및/또는 인터페이스 보드(48)를 가지는, 제어 패널(40)(예를 들어, 제어기)을 더 포함할 수 있다.

일부 실시형태에서, 증기 압축 시스템(14)은 가변 속력 구동부(VSD)(52), 모터(50), 압축기(32), 응축기(34), 팽창 밸브 또는 장치(36), 및/또는 증발기(38) 중 하나 이상을 이용할 수 있다. 모터(50)는 압축기(32)를 구동할 수 있고, 가변 속력 구동부(VSD)(52)에 의해서 전력을 공급받을 수 있다. VSD(52)는 특정의 고정 라인 전압 및 고정 라인 주파수를 갖는 교류(AC) 전력을 AC 전원으로부터 수용하고, 가변 전압 및 주파수를 갖는 전력을 모터(50)에 제공한다. 다른 실시형태에서, 모터(50)는 AC 또는 직류(DC) 전원으로부터 직접적으로 전력을 공급받을 수 있다. 모터(50)는, VSD에 의해서 또는 직접적으로 AC 또는 DC 전원으로부터 전력을 공급받을 수 있는 임의의 유형의 전기 모터, 예를 들어 스위치드 릴럭턴스 모터, 유도 모터, 전자 정류형 영구 자석 모터, 또는 다른 적합한 모터를 포함할 수 있다.

압축기(32)는 냉매 증기를 압축하고 증기를 방출 통로를 통해서 응축기(34)에 전달한다. 일부 실시형태에서, 압축기(32)는 원심 압축기일 수 있다. 압축기(32)는, 압축기의 구성요소를 윤활하는 유체(예를 들어, 윤활 오일)를 포함한다. 압축기(32)에 의해서 응축기(34)로 전달되는 냉매 증기는 열을 응축기(34) 내의 냉각 유체(예를 들어, 물 또는 공기)에 전달할 수 있다. 냉매 증기는, 냉각 유체와의 열 전달의 결과로서 응축기(34) 내에서 냉매 액체로 응축될 수 있다. 응축기(34)로부터의 냉매 액체는 팽창 장치(36)를 통해서 증발기(38)로 유동할 수 있다. 도 3의 예시된 실시형태에서, 응축기(34)는 물 냉각되고, 냉각 유체를 응축기에 공급하는 냉각 타워(56)에 연결된 관 번들(54)을 포함한다.

증발기(38)에 전달된 냉매 액체는, 응축기(34)에서 사용되는 것과 동일한 냉각 유체일 수 있거나 그렇지 않을 수 있는, 다른 냉각 유체로부터 열을 흡수할 수 있다. 증발기(38) 내의 냉매 액체는 냉매 액체로부터 냉매 증기로의 상 변화를 겪을 수 있다. 도 3의 예시된 실시형태에 도시된 바와 같이, 증발기(38)는, 냉각 부하(62)에 연결된 공급 라인(60S) 및 복귀 라인(60R)을 가지는 관 번들(58)을 포함할 수 있다. 증발기(38)의 냉각 유체(예를 들어, 물, 에틸렌 글리콜, 염화칼슘 염수, 염화나트륨 염수, 또는 임의의 다른 적합한 유체)가 복귀 라인(60R)을 통해서 증발기(38)에 진입하고 공급 라인(60S)을 통해서 증발기(38)를 빠져 나간다. 증발기(38)는 냉매와의 열 전달을 통해서 관 번들(58) 내의 냉각 유체의 온도를 낮출 수 있다. 증발기(38) 내의 관 번들(58)은 복수의 관 및/또는 복수의 관 번들을 포함할 수 있다. 어떠한 경우에도, 냉매 증기는 흡입 라인에 의해서 증발기(38)를 빠져 나가고 압축기(32)로 복귀되어 사이클을 완료한다.

도 4는 응축기(34)와 팽창 장치(36) 사이에 포함된 중간 회로(64)를 갖는 증기 압축 시스템(14)의 개략도이다. 중간 회로(64)는, 응축기(34)에 직접적으로 유체적으로 연결된 유입구 라인(68)을 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 유입구 라인(68)은 응축기(34)에 간접적으로 유체적으로 커플링될 수 있다. 도 4의 예시된 실시형태에 도시된 바와 같이, 유입구 라인(68)은 중간 용기(70)의 상류에 배치된 제1 팽창 장치(66)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 중간 용기(70)는 플래시 탱크(flash tank)(예를 들어, 플래시 인터쿨러)일 수 있다. 다른 실시형태에서, 중간 용기(70)는 열 교환기 또는 "표면 이코너마이저(surface economizer)"로 구성될 수 있다. 도 4의 예시된 실시형태에서, 중간 용기(70)는 플래시 탱크로서 이용되고, 제1 팽창 장치(66)는 응축기(34)로부터 수용된 냉매 액체의 압력을 낮추도록(예를 들어, 팽창시키도록) 구성된다. 팽창 프로세스 중에, 액체의 일부가 증발될 수 있고, 그에 따라 중간 용기(70)를 이용하여, 제1 팽창 장치(66)로부터 수용된 액체로부터 증기를 분리할 수 있다. 또한, 중간 용기(70)는 냉매 액체의 추가적인 팽창을 제공할 수 있는데, 이는, 중간 용기(70)에 진입할 때 (예를 들어, 중간 용기(70)에 진입할 때 발생되는 부피의 급격한 증가로 인해서) 냉매 액체에서 압력 강하가 발생되기 때문이다. 중간 용기(70) 내의 증기는, 압축기(32)의 흡입 라인(74)을 통해서 압축기(32)에 의해서 인출될 수 있다. 다른 실시형태에서, 중간 용기 내의 증기가 압축기(32)의 (예를 들어, 흡입 스테이지가 아닌) 중간 스테이지로 인출될 수 있다. 중간 용기(70) 내에서 수집되는 액체는, 팽창 장치(66) 및/또는 중간 용기(70) 내의 팽창으로 인해서, 응축기(34)를 빠져 나가는 냉매 액체보다, 작은 엔탈피를 가질 수 있다. 이어서, 중간 용기(70)로부터의 액체는 라인(72) 내에서 제2 팽창 장치(36)를 통해서 증발기(38)까지 유동할 수 있다.

도 5는 증기 압축 시스템(14)에 포함될 수 있는 윤활 회로(80)의 실시형태를 도시하는 개략도이다. 전술한 바와 같이, 증기 압축 시스템(14)은, 압축기(32)의 구성요소(예를 들어, 베어링 및/또는 샤프트)를 윤활하기 위해서 압축기(32)를 통해서 순환되는 유체(예를 들어, 오일과 같은 윤활제)를 이용할 수 있다. 더 구체적으로, 윤활 회로(80)는 증기 압축 시스템(14)을 따라 여러 위치로, 예를 들어 압축기(32)로 유체를 순환시켜 여러 구성요소의 윤활을 위해서 유체를 제공하도록 구성된다. 윤활 회로(80)는 유체를 수집 및/또는 저장하기 위해서 압축기(32)에 유체적으로 커플링된 섬프(82)를 포함한다. 압축기(32)의 구성요소의 윤활 후에, 유체는 압축기 드레인 도관(84)을 통해서 섬프(82)를 향해 유동하고 섬프(82) 내에 축적될 수 있다. 도시된 바와 같이, 윤활 회로(80)는, 냉매와 혼합되고 응축기(34) 및 증발기(38) 내에서 각각 수집되는 유체를 섬프(82)로 방출하도록 구성된, 응축기 드레인 도관(86) 및 증발기 드레인 도관(88)을 포함한다. 예를 들어, 응축기 드레인 도관(86) 및/또는 증발기 드레인 도관(88)은 유체(예를 들어, 오일 또는 오일 및 냉매 혼합물)를 고압 가스로서 섬프(82)로 지향시키도록 구성될 수 있다. 특정 실시형태에서, 응축기 드레인 도관(86)을 따라서 및/또는 증발기 드레인 도관(88)을 따라서 유동하는 유체는, 섬프(82)에 진입하기 전에, 이덕터(eductor)(89)를 통해서 유동할 수 있다. 이덕터(89)는 응축기(34) 및 증발기(38)를 빠져 나가는 유체를, 섬프(82)에 진입하기 전에, 혼합할 수 있고/있거나 응축기(34) 및 증발기(38)를 빠져 나가는 유체를 섬프(82)를 향해 유도할 수 있다.

펌프(90)(예를 들어, 침잠형 펌프 및/또는 가변 속력 펌프)가 섬프(82) 내에 배치되어 유체 또는 유체 및 냉매의 혼합물을 압축기 공급 도관(92)을 통해서 압축기(32)로 지향시킬 수 있다. 다른 실시형태에서, 펌프(90)는 섬프(82)의 외측에 배치될 수 있고/있거나 섬프(82)와 압축기(32) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 일부 실시형태에서, 윤활 회로(80)는 압축기 드레인 도관(84) 및/또는 압축기 공급 도관(92)을 따라서 배치된 냉각기를 포함할 수 있다. 냉각기는, 압축기(32)를 윤활할 때 이전에 유체에 흡수된 열을 유체로부터 제거하도록 구성될 수 있다.

특정 실시형태에서, 펌프(90)는 가변 속력의 전기 펌프일 수 있고, 그에 따라 펌프(90)는 유체의 특정 유량을 제공하도록 또는 가능하도록 조정될 수 있게 구성된다. 예를 들어, 펌프(90)는 윤활 회로(80) 내의 유체의 목표 유량에 대한 조정을 나타내는 신호를 제어기로부터 수신할 수 있다. 펌프(90)의 속력을 수신된 신호를 바탕으로 조정하여, 펌프(90)를 통한 유체의 유동이 목표 유량에 도달하게 할 수 있다. 본원에서 설명된 바와 같이, 목표 유량으로의 조정은 유량에 대한 비례 조정, 선형 조정, 비-선형 조정, 지수적인 조정, 다른 유형의 조정, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 비교로서, 기계 구동식 펌프(예를 들어, 샤프트를 통해서 유량을 조정하도록 구동되는 펌프)는, 유량을 선형적으로 조정하지만 다른 방식으로는 조정하지 않도록 구성될 수 있다. 따라서, 펌프(90)에 의해서 공급되는 유체의 유량은, 기계 구동식 펌프와 비교할 때, 더 넓은 범위의 목표 유량으로 조정될 수 있다.

일부 실시형태에서, 펌프(90)는 고정 속도 펌프일 수 있고, 펌프(90) 하류의 유량은 전자 조절기 또는 전자 우회 밸브를 통해서 조정될 수 있다. 예를 들어, 전자 조절기 또는 전자 우회 밸브가 펌프(90)와 압축기(32) 사이에 (예를 들어, 압축기 공급 도관(92)을 따라서) 위치될 수 있다. 전자 제어기 또는 전자 우회 밸브는, 윤활 회로(80) 내의 유체의 목표 유량에 대한 조정을 나타내는 신호를 제어기로부터 수신할 수 있다. 그에 응답하여, 전자 조절기 또는 전자 우회 밸브의 작동을 조정하여, 펌프(90)를 통한 유체의 유동이 목표 유량에 도달하게 할 수 있다.

도 6은 윤활 회로(80)의 실시형태를 도시하는 개략도이다. 도 6의 도시된 실시형태에서 확인되는 바와 같이, 압축기(32)는 샤프트(94)를 포함하고, 이러한 샤프트는, 샤프트(94)에 커플링된 회전자를 회전시키고 회전자가 압축기(32) 내의 냉매를 압축하게 하도록 구성된다. 샤프트(94)는 베어링(96)에 의해서 적어도 부분적으로 지지된다. 도시된 실시형태가 하나의 베어링(96)을 갖는 압축기(32)를 도시하지만, 다른 실시형태에서, 압축기(32)는 샤프트(94)를 지지하도록 구성된 부가적인 베어링(96)(예를 들어, 2개의 베어링, 3개의 베어링, 4개의 베어링, 6개의 베어링, 10개의 베어링 등)을 포함할 수 있다. 유체 필름이 샤프트(94)와 베어링(96) 사이에 형성되어 샤프트(94)가 회전될 때 샤프트(94)를 윤활하도록, 유체(예를 들어, 오일 또는 다른 윤활제)가 샤프트(94)와 베어링(96) 사이에서 유동할 수 있다. 유체는 압축기 공급 도관(92)에 커플링된 압축기 유체 유입구(98)를 통해서 압축기(32)에 진입할 수 있고, 일반적으로, 화살표(102)로 표시된 바와 같이, 베어링 유체 유입구(100)로 지향될 수 있다. (예를 들어, 베어링(96)의 단부에서) 화살표(104)로 표시된 바와 같이, 유체는 베어링 유체 유입구(100)로부터, 샤프트(94)와 베어링(96) 사이에서 유동할 수 있고, 최종적으로 베어링(96)으로부터 멀리 유동할 수 있다. 베어링(96)을 통과한 후에, 유체는, 압축기 드레인 도관(84)에 커플링된 압축기 유체 배출구(106)로 유동할 수 있다. 따라서, 유체는 섬프(82)로부터, 베어링(96)을 통해서, 그리고 다시 섬프(82)로 순환될 수 있다.

증기 압축 시스템(14)은 또한, 윤활 회로(80)를 따른 유체(예를 들어, 윤활제)의 유동을 제어하도록 구성된 유체 압력 제어 시스템(110)을 포함한다. 예를 들어, 윤활 회로(80)의 부분, 및 증기 압축 시스템(14)은 일반적으로, 증기 압축 시스템(14)의 작동 매개변수를 나타내는 피드백을 바탕으로 유체 압력 제어 시스템(110)에 의해서 제어될 수 있다. 구체적으로, 증기 압축 시스템(14)은 센서(112)에 의해서 검출된 바와 같은 샤프트(94)의 샤프트 속력(예를 들어, 회전 샤프트 속력)을 나타내는 피드백을 바탕으로 제어될 수 있다. 센서(112)는 샤프트(94)에 근접하여 배치되고 제어 패널(40)에 통신 가능하게 커플링되며, 그에 따라 센서(112)는 샤프트(94) 속력을 나타내는 신호를 제어 패널(40)에 출력할 수 있다. 부가적 또는 대안적으로, 증기 압축 시스템(14)은 센서(114)에 의해서 검출된 바와 같은 베어링(96)에서의 압축기(32) 내의 유체의 온도를 나타내는 피드백을 바탕으로 제어될 수 있다. 센서(114)는 베어링(96)에 근접하여 배치되고 제어 패널(40)에 통신 가능하게 커플링되며, 그에 따라 센서(114)는 베어링(96)에서의 압축기(32) 내의 온도를 나타내는 신호를 제어 패널(40)에 출력할 수 있다. 일부 실시형태에서, 센서(114)는, 베어링(96)에 근접하여 배치되는, 온도를 나타내는 피드백을 제공하도록 구성된 열전쌍 및/또는 다른 적합한 장치일 수 있다.

특정 실시형태에서, 유체 압력 제어 시스템(110)은, 압축기 공급 도관(92)을 따라서(예를 들어, 베어링(96) 상류의 윤활 회로(80)를 따라서) 배치되는 센서(116)를 포함할 수 있고, 이러한 센서는 압축기 공급 도관(92)을 따른 유체의 유체 공급 온도를 검출하도록 구성된다. 부가적 또는 대안적으로, 센서(116)는 압축기 유체 유입구(98)에 배치될 수 있고, 압축기 유체 유입구(98)에서의 유체 공급 온도를 검출하도록 구성될 수 있다. 센서(116)는 제어 패널(40)에 통신 가능하게 커플링되고, 유체 공급 온도를 나타내는 신호를 제어 패널(40)에 출력하도록 구성된다.

특정 실시형태에서, 유체 압력 제어 시스템(110)은, 압축기 드레인 도관(84)을 따라서(예를 들어, 베어링(96) 하류의 윤활 회로(80)를 따라서) 배치되는 센서(118)를 포함할 수 있고, 압축기 드레인 도관(84)을 따른 유체의 유체 드레인 온도를 검출하도록 구성된다. 부가적 또는 대안적으로, 센서(118)는 압축기 유체 배출구(106)에 배치될 수 있고, 압축기 유체 배출구(106)에서의 유체 드레인 온도를 검출하도록 구성될 수 있다. 센서(118)는 제어 패널(40)에 통신 가능하게 커플링되고, 유체 드레인 온도를 나타내는 신호를 제어 패널(40)에 출력하도록 구성된다. 유체 공급 온도 및/또는 유체 드레인 온도를 나타내는 피드백을 바탕으로, 제어 패널(40)의 마이크로프로세서(44)는 (예를 들어, 메모리(46) 내에 저장된 명령어를 이용하여) 베어링(96)에서의 압축기(32) 내의 온도를 결정 및/또는 계산할 수 있다. 예를 들어, 마이크로프로세서(44)는, 유체 공급 온도와 유체 드레인 온도 사이의 차이를 바탕으로 또는 유체 공급 온도와 유체 드레인 온도를 이용하는 다른 적합한 알고리즘을 바탕으로, 베어링(96)에서의 압축기(32) 내의 온도를 계산할 수 있다.

마이크로프로세서(44)는, 샤프트(94)의 샤프트 속력 및/또는 베어링(96)에서의 압축기 내의 온도를 바탕으로, 펌프(90)로부터 베어링(96)까지 유동하는 유체의 목표 유량을 결정할 수 있다. 예를 들어, 마이크로프로세서(44)는, 샤프트 속력 및/또는 온도의 함수(예를 들어, 선형 함수, 비-선형 함수, 비례 함수, 지수 함수, 또는 이들의 조합)로서 유체의 목표 유량을 결정할 수 있다. 부가적 또는 대안적으로, 마이크로프로세서(44)는 메모리(46)에 저장된 참조 표를 바탕으로 목표 유량을 결정할 수 있다. 예를 들어, 참조 표는 상응하는 샤프트 속력 및/또는 온도의 함수로서 목표 유량을 나열할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크로프로세서(44)는 참조 표 내의 값들을 내삽하여(interpolate) 목표 유량을 결정할 수 있다. 또한 추가적인 실시형태에서, 마이크로프로세서(44)는 인터페이스 보드(48)에 대한 입력(130)(예를 들어, 일반적으로 유체의 특성, 압축기(32)의 작동 모드, 및/또는 증기 압축 시스템(14)의 작동 모드를 나타내는 입력)을 바탕으로 목표 유량을 결정할 수 있다.

목표 유량을 결정한 후에, 유체 압력 제어 시스템(110)은 유체의 유량을 목표 유량으로 조정할 수 있다(예를 들어, 윤활 회로(80)를 따른 유체의 압력을 제어하기 위해서 펌프(90)의 속력을 조정할 수 있다). 예를 들어, 마이크로프로세서(44)는 섬프(82) 및 펌프(90)에 통신 가능하게 커플링될 수 있고, 유체의 유량을 제어하여 목표 유량을 달성하기 위한 펌프(90)에 대한 조정을 나타내는 신호를 펌프(90)에 출력할 수 있다. 특정 실시형태에서, 마이크로프로세서(44)는 인터페이스 보드(48)(예를 들어, 사용자 인터페이스)의 표시부(132)를 통해서 사용자-검출 가능 통지 및/또는 경보를 제공할 수 있다. 표시부(132)는 임의의 사용자-검출 가능 통지, 예를 들어 발광 다이오드(LED), 가청적 경보, 디스플레이, 문자, 및/또는 다른 적합한 통지일 수 있다. 예를 들어, 사용자-검출 가능 통지 및/또는 경보는 유체의 유량, 목표 유량, 유량과 목표 유량 사이의 차이, 베어링(96)에서의 압축기(32) 내의 온도, 윤활 회로(80)를 따른 유체의 압력, 또는 이들의 조합을 나타낼 수 있다.

특정 실시형태에서, 유체 압력 제어 시스템(110)은, 펌프(90)에서의 및/또는 펌프(90)를 빠져 나가는 유체의 유량(예를 들어, 펌프(90)의 속력 및/또는 펌프(90)의 방출 압력)을 나타내는 피드백을 제어 패널(40)에 제공하도록 구성된 센서(120)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 센서(120)는 펌프(90)에 커플링되고 섬프(82) 내에 배치된다. 다른 실시형태에서, 센서(120)는 섬프(82)의 외부에 배치될 수 있고, 압축기(32)에 진입하기 전에 펌프(90)로부터 유동하는 유체의 유량(예를 들어, 압축기 공급 도관(92)을 따른 및/또는 압축기 유체 유입구(98)에서의 유량)을 나타내는 피드백을 제공하도록 구성될 수 있다.

마이크로프로세서(44)는 유량(예를 들어, 센서(120)에 의해서 검출된 유량)을 목표 유량에 비교할 수 있고, 그러한 비교를 바탕으로 펌프(90)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 유량과 목표 유량 사이의 차이가 문턱값 차이를 초과하는 경우에, 마이크로프로세서(44)는 신호를 펌프(90)에 출력하여 (예를 들어, 펌프(90)의 속력을 증가 또는 감소시키는 것에 의해서) 유량을 목표 유량으로 조정하게 할 수 있다. 문턱값 차이는 유체의 유형, 유체의 작동 매개변수, 압축기(32) 및/또는 증기 압축 시스템(14)의 작동 모드, 운영자 입력, 또는 이들의 조합을 바탕으로 할 수 있다. 부가적 또는 대안적으로, 문턱값 차이는 유량과 목표 유량 사이의 백분율 차이(예를 들어, 1 퍼센트, 2 퍼센트, 5 퍼센트, 10 퍼센트 등)일 수 있다.

도시된 바와 같이, 유체 압력 제어 시스템(110)은, 샤프트 속력 및/또는 온도를 나타내는 피드백을 수신하도록, 목표 유량을 결정하도록, 그리고 목표 유량을 달성하기 위해서 펌프(90)의 작동을 조정하도록 구성된 증기 압축 시스템(14)의 제어 패널(40)을 포함한다. 부가적 또는 대안적으로, 유체 압력 제어 시스템(110)은, 샤프트 속력 및/또는 온도를 나타내는 피드백을 수신하도록, 목표 유량을 결정하도록, 그리고 목표 유량을 달성하기 위해서 펌프(90)의 작동을 조정하도록 구성된 부가적인 제어기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 부가적인 제어기는 윤활 회로(80)의 제어기일 수 있고, 윤활 회로(80)를 따른 유체의 유동을 제어하도록 구성될 수 있다.

일부 실시형태에서, 제어 패널(40)의 메모리(46)는, 마이크로프로세서(44)에 의해서 실행될 수 있는 명령어 및/또는 마이크로프로세서(44)에 의해서 프로세스되는 데이터를 저장하는 하나 이상의 유형적이고, 비-일시적인 컴퓨터-판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(46)는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드-온리 메모리(ROM), 재기록 가능 비-휘발성 메모리, 예를 들어 플래시 메모리, 하드 드라이브, 광학 디스크, 다른 유형의 메모리, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 마이크로프로세서(44)는, 메모리(46)에 저장된 명령어를 실행하기 위해서, 하나 이상의 범용 마이크로프로세서, 하나 이상의 주문형 집적회로(ASIC), 하나 이상의 필드 프로그래머블 로직 어레이(FPGAs), 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

도 7은 유체 압력 제어 시스템(110)을 작동시키기 위한 프로세스(140)의 실시형태를 도시하는 흐름도이다. 본원에서 설명된 단계가 단지 예시적인 것이고, 특정 단계가 생략될 수 있거나 이하에서 설명된 순서와 다른 순서로 수행될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 일부 실시형태에서, 프로세스(140)는 메모리(46) 내에 저장되어 제어 패널(40)의 마이크로프로세서(44)에 의해 실행되거나, 또는 다른 적합한 메모리에 저장되어 유체 압력 제어 시스템(110)의 다른 적합한 프로세싱 회로소자에 의해서 실행될 수 있다.

도 7의 도시된 실시형태에서 확인되는 바와 같이, 블록(142)에서, 유체 압력 제어 시스템(110)은, 마이크로프로세서(44)를 통해서, 윤활 회로(80)를 따라서 배치된 센서(예를 들어, 센서(112, 114, 116, 118, 및/또는 120))로부터 작동 매개변수를 나타내는 피드백을 수신한다. 작동 매개변수는 샤프트(94)의 속력, 베어링(96)에서의 압축기(32) 내의 온도, 압축기 공급 도관(92)을 따른 유체 공급 온도, 압축기 드레인 도관(84)을 따른 유체 드레인 온도, 펌프(90)에서의 유체의 유량, 증기 압축 시스템(14)의 작동과 연관된 다른 작동 매개변수(예를 들어, 냉매의 작동 매개변수), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 마이크로프로세서(44)는, 유체 공급 온도 및/또는 유체 드레인 온도를 바탕으로, 베어링(96)에서의 압축기(32) 내의 온도를 결정하도록 구성될 수 있다.

블록(144)에서, 유체 압력 제어 시스템(110)은 작동 매개변수를 나타내는 피드백을 바탕으로 윤활 회로(80)를 따른 유체의 유량을 조정한다. 예를 들어, 마이크로프로세서(44)는 피드백(예를 들어, 샤프트(94)의 속력, 베어링(96)에서의 압축기(32) 내의 온도, 압축기 공급 도관(92)을 따른 유체 공급 온도, 압축기 드레인 도관(84)을 따른 유체 드레인 온도, 펌프(90)에서의 유체의 유량, 증기 압축 시스템(14)의 작동과 연관된 다른 작동 매개변수, 또는 이들의 임의의 조합)을 바탕으로 유체의 목표 유량을 결정할 수 있고, 유체의 유량을 조정하여 목표 유량을 달성할 수 있게 하는 신호를 펌프(90)에 출력할 수 있다(예를 들어, 펌프(90)의 속력을 조정하기 위한 신호를 출력할 수 있다). 특정 실시형태에서, 마이크로프로세서(44)는 측정되거나 검출된 유량을 목표 유량에 비교할 수 있고, 유량과 목표 유량 사이의 차이가 문턱값 차이를 초과하는 것에 응답하여, 유체의 유량을 조정할 수 있게 하는 신호를 펌프(90)에 출력할 수 있다.

일부 실시형태에서, 유체 압력 제어 시스템(110)은 샤프트(94)의 속력 및 베어링(96)에서의 압축기(32) 내의 온도를 바탕으로 윤활 회로(80)를 따른 유체의 유량을 조정할 수 있다. 예를 들어, 마이크로프로세서(44)는 베어링(96)에서의 압축기(32) 내의 목표 온도를 바탕으로 목표 유량을 결정할 수 있다. 베어링(96)에서의 압축기(32) 내의 실제 온도를 나타내는 피드백이 센서(114, 116, 및/또는 118)로부터 수신될 수 있고, 센서(114, 116, 및/또는 118)로부터의 피드백을 바탕으로 결정될 수 있고/있거나, 입력(130)을 통해서 수신될 수 있다. 베어링(96)에서의 압축기(32) 내의 실제 온도가 목포 온도 범위를 벗어날 때, 마이크로프로세서(44)는 신호를 펌프(90)에 출력하여 유체의 유량의 조정을 실시할 수 있다. 일부 실시형태에서, 메모리(46)는, 펌프(90)가 효과적으로 작동될 수 있게 하는 작동 매개변수의 범위(예를 들어, 속력 범위)를 저장할 수 있다. 유체의 목표 유량에 의해서 펌프(90)가 작동 매개변수의 범위를 벗어나 작동될 수 있다고 마이크로프로세서(44)가 판단할 때, 마이크로프로세서(44)는 펌프(90)가 작동 매개변수의 범위의 상한 값 또는 하한 값에서 작동하도록 지시할 수 있다.

유사하게, 마이크로프로세서(44)는 샤프트(94)의 속력을 바탕으로 유체의 목표 유량을 결정할 수 있다. 예를 들어, 마이크로프로세서(44)는 샤프트 속력의 함수(예를 들어, 선형 함수, 비례 함수, 지수 함수)로서 목표 유량을 결정할 수 있다. 특정 실시형태에서, 마이크로프로세서(44)는 측정된 유량을 목표 유량에 비교할 수 있고, 측정된 유량과 목표 유량 사이의 차이가 문턱값 차이를 초과하는 것에 응답하여, 유체의 유량을 조정할 수 있게 하는 신호를 펌프(90)에 출력할 수 있다.

특정 실시형태에서, 유체의 목표 유량에 의해서 펌프(90)가 작동 매개변수의 범위를 벗어나 작동할 수 있는 경우에, 마이크로프로세서는 센서(114, 116, 및/또는 118)로부터의 피드백에 대한 체크를 실시하여 센서(114, 116, 및/또는 118)가 정확하게 기능하는지 여부, 펌프(90), 압축기(32), 또는 증기 압축 시스템(14)의 작동이 정지되어야 하는지 여부, 또는 다른 제어 작용이 수행되어야 하는지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 센서(114)로부터의 피드백(예를 들어, 베어링(96)에서의 압축기(32) 내의 유체의 온도를 나타내는 피드백)이 작동 매개변수의 범위를 벗어난 제1 목표 유량에 상응하는 경우에, 마이크로프로세서(44)는, 제2 센서(예를 들어, 센서(116 또는 118))로부터의 피드백이 작동 매개변수의 범위를 또한 벗어나는 제2 목표 유량에 상응하는지 여부를 결정할 수 있다. 제1 및 제2 목표 유량 모두에 의해서 펌프(90)가 작동 매개변수의 범위를 벗어나 작동할 수 있는 경우에, 마이크로프로세서(44)는 펌프(90), 압축기(32) 및/또는 증기 압축 시스템(14)의 작동을 중단시키기 위한 또는 다른 제어 작동을 수행하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다. 제1 또는 제2 목표 유량 중 하나만에 의해서 펌프(90)가 작동 매개변수의 범위를 벗어나 작동할 수 있는 경우에, 마이크로프로세서(44)는 신호를 제어 패널(40)에 출력하여 센서(114, 116, 및/또는 118)의 상태/조건(예를 들어, 센서(114, 116, 및/또는 118)가 적절하게 작동하지 않을 수 있다)을 제공하게 할 수 있다.

도 8은 유체 압력 제어 시스템(110)을 작동시키기 위한 프로세스(150)의 실시형태를 도시하는 흐름도이다. 본원에서 설명된 단계가 단지 예시적인 것이고, 특정 단계가 생략될 수 있거나 이하에서 설명된 순서와 다른 순서로 수행될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 일부 실시형태에서, 프로세스(150)는 메모리(46) 내에 저장될 수 있고 제어 패널(40)의 마이크로프로세서(44)에 의해서 실행될 수 있거나, 다른 적합한 메모리에 저장될 수 있고 다른 적합한 프로세싱 회로소자에 의해서 실행될 수 있다.

도 8에 도시된 실시형태에서 확인되는 바와 같이, 블록(152)에서, 유체 압력 제어 시스템(110)은, 마이크로프로세서(44)를 통해서, 유체 특성(예를 들어, 윤활 회로(80)의 유체의 작동 특성, 유체의 유형, 증기 압축 시스템(14) 내의 다른 유체의 작동 특성)을 나타내는 입력(들)을 수신한다. 예를 들어, 입력은 인터페이스 보드(48)에 제공되는 입력(130)을 포함할 수 있다.

블록(154)에서, 마이크로프로세서(44)는 샤프트(94)의 속력을 나타내는 피드백을 센서(112)로부터 수신한다. 블록(156)에서, 마이크로프로세서(44)는 샤프트(94)의 속력을 바탕으로 베어링(96)으로의 유체의 목표 유량을 결정한다. 예를 들어, 마이크로프로세서(44)는, 샤프트(94)의 속력의 함수(예를 들어, 선형 함수, 비-선형 함수, 비례 함수, 지수 함수, 또는 이들의 조합)로서 유체의 목표 유량을 결정할 수 있고/있거나 탐색 표를 참조하여 샤프트(94)의 속력을 바탕으로 목표 유량을 결정할 수 있다.

블록(158)에서, 유체 압력 제어 시스템(110)은 펌프(90)의 작동(예를 들어, 펌프(90)의 속력 및/또는 펌프(90)의 사판(swashplate)의 위치/각도)을 조정하여 유체의 유량을 조정하고 목표 유량을 달성한다. 예를 들어, 유체 압력 제어 시스템(110)은 목표 유량을 달성할 수 있는 펌프(90)의 목표 속력을 결정할 수 있고, 목표 속력을 펌프(90)의 작동 속력의 범위에 비교할 수 있고, 목표 속력을 바탕으로 작동 속력의 범위로부터 펌프(90)의 작동 속력을 선택할 수 있고, 펌프(90)의 작동을 선택된 작동 속력으로 조정할 수 있다. 특정 실시형태에서, 마이크로프로세서(44)는 측정된 유량을 목표 유량에 비교할 수 있고, 측정된 유량과 목표 유량 사이의 차이가 문턱값 차이를 초과하는 것에 응답하여, 유체의 유량을 조정할 수 있게 하는 신호를 펌프(90)에 출력할 수 있다.

도 9는 유체 압력 제어 시스템(110)을 작동시키기 위한 프로세스(160)의 실시형태를 도시하는 흐름도이다. 본원에서 설명된 단계가 단지 예시적인 것이고, 특정 단계가 생략될 수 있거나 이하에서 설명된 순서와 다른 순서로 수행될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 일부 실시형태에서, 프로세스(160)는 메모리(46) 내에 저장될 수 있고 제어 패널(40)의 마이크로프로세서(44)에 의해서 실행될 수 있거나, 다른 적합한 메모리에 저장될 수 있고 다른 적합한 프로세싱 회로소자에 의해서 실행될 수 있다.

도 9에 도시된 실시형태에서 확인되는 바와 같이, 블록(162)에서, 유체 압력 제어 시스템(110)은, 마이크로프로세서(44)를 통해서, 유체 특성(예를 들어, 윤활 회로(80)의 유체의 작동 특성, 유체의 유형, 증기 압축 시스템(14) 내의 다른 유체의 작동 특성)을 나타내는 입력(들)을 수신한다. 일부 실시형태에서, 피드백은, 예를 들어, 사용자에 의해서 인터페이스 보드(48)에 제공된 입력(130)을 포함할 수 있다.

블록(164)에서, 마이크로프로세서(44)는, 베어링(96)에서의 압축기(32) 내의 유체의 온도를 나타내는 피드백을 포함할 수 있는 피드백을 센서(114)로부터 수신한다. 부가적 또는 대안적으로, 마이크로프로세서(44)는 유체 공급 온도를 센서(116)로부터 및/또는 유체 드레인 온도를 센서(118)로부터 수신할 수 있고, 유체 공급 온도 및/또는 유체 드레인 온도를 바탕으로 베어링(96)에서의 압축기(32) 내의 유체의 온도를 결정할 수 있다.

블록(166)에서, 마이크로프로세서(44)는 베어링(96)에서의 압축기(32) 내의 온도를 바탕으로 펌프(90)로부터 베어링(96)으로의 유체의 목표 유량을 결정한다. 예를 들어, 마이크로프로세서(44)는, 베어링(96)에서의 온도의 함수(예를 들어, 선형 함수, 비-선형 함수, 비례 함수, 지수 함수, 또는 이들의 조합)로서 유체의 목표 유량을 결정할 수 있고/있거나 탐색 표를 참조하여 베어링(96)에서의 온도를 바탕으로 목표 유량을 결정할 수 있다.

블록(168)에서, 유체 압력 제어 시스템(110)은 펌프(90)의 작동을 조정하여 유체의 유량을 제어하고 목표 유량을 달성한다. 예를 들어, 유체 압력 제어 시스템(110)은 목표 유량을 달성할 수 있는 펌프(90)의 목표 속력을 결정할 수 있고, 목표 속력을 펌프(90)의 작동 속력의 범위에 비교할 수 있고, 목표 속력을 바탕으로 작동 속력의 범위로부터 펌프(90)의 작동 속력을 선택할 수 있고, 펌프(90)의 작동을 선택된 작동 속력으로 조정할 수 있다. 특정 실시형태에서, 마이크로프로세서(44)는 측정된 유량을 목표 유량에 비교할 수 있고, 측정된 유량과 목표 유량 사이의 차이가 문턱값 차이를 초과하는 것에 응답하여, 유체의 유량을 조정할 수 있게 하는 신호를 펌프(90)에 출력할 수 있다.

비록 프로세스(140, 150, 및 160)가 본원에서 개별적인 프로세스로서 설명되지만, 프로세스(140, 150, 및 160) 또는 이의 특정 단계가 단일 프로세스 또는 방법으로 조합될 수 있다. 예를 들어, 유체 압력 제어 시스템(110)은 프로세스(140, 150, 및 160)의 단계들을 동시에 또는 독립적으로 수행할 수 있다. 특정 실시형태에서, 전술한 바와 같이, 유체 압력 제어 시스템(110)은 샤프트(94)의 속력 및 베어링(96)에서의 압축기(32) 내의 유체의 온도 모두의 함수로서 윤활 회로(80)를 따른 유체의 유량을 제어할 수 있다.

따라서, 본 개시 내용은 압축기의 여러 구성요소를 윤활하기 위한 유체 압력 제어 시스템에 관한 것이다. 유체 압력 제어 시스템은, 압축기의 샤프트의 속력 및/또는 베어링에서의 압축기 내의 온도를 나타내는 피드백을 제공하는 센서를 포함한다. 예를 들어, 제1 센서가 샤프트에 근접하여 배치될 수 있고, 샤프트의 속력을 나타내는 피드백을 제공하도록 구성될 수 있다. 제2 센서가 베어링에 근접하여 배치될 수 있고, 베어링에서의 압축기 내의 온도를 나타내는 피드백을 제공하도록 구성될 수 있다. 특정 실시형태에서, 센서가 압축기의 압축기 공급 도관 및/또는 압축기의 압축기 드레인 도관에 배치될 수 있고, 유체의 유체 공급 온도 및 유체 드레인 온도를 각각 검출하도록 구성될 수 있다. 따라서, 유체 압력 제어 시스템의 제어기는, 유체 공급 온도 및/또는 유체 드레인 온도를 바탕으로, 베어링에서의 압축기 내의 온도를 결정할 수 있다.

또한, 제어기는, 샤프트의 속력 및/또는 베어링에서의 압축기 내의 온도를 바탕으로, 펌프의 작동 매개변수를 조정하여 펌프로부터 베어링으로의 유체의 유량을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 샤프트의 속력 및/또는 베어링에서의 온도를 바탕으로 목표 유량을 결정할 수 있고, 펌프를 조정하여 목표 유동을 달성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 목표 유량은 샤프트의 속력 및/또는 베어링에서의 온도의 함수(예를 들어, 선형 함수, 비-선형 함수, 비례 함수, 지수 함수, 또는 이들의 조합)일 수 있다. 샤프트의 속력 및/또는 베어링에서의 온도가 감소될 때, 제어기는 일반적으로 펌프의 작동을 조정하여 유량을 감소시킬 수 있다. 샤프트의 속력 및/또는 베어링에서의 온도가 증가될 때, 제어기는 일반적으로 펌프의 작동을 조정하여 유량을 증가시킬 수 있다. 임의의 경우에, 제어기는 펌프의 작동을 조정하여 유체의 유량을 조정하고, 이는 압축기 및/또는 증기 압축 시스템의 작동 및 효율을 전반적으로 개선할 수 있다. 예를 들어, 유량의 제어는 압축기의 밀봉부에서의 유체의 누출을 적어도 부분적으로 차단 또는 감소시킬 수 있고/있거나 유체, 샤프트, 및/또는 베어링 사이의 마찰을 줄일 수 있다.

본 발명의 특정한 특징 및 실시형태만을 예시하고 설명하였지만, 청구범위에 기재된 청구대상의 신규 교시 내용 및 이점으로부터 실질적으로 벗어나는 일 없이, 많은 변경 및 변화(예를 들어, 다양한 요소의 크기, 치수, 구조, 형상 및 비율, 매개변수(예를 들어, 온도, 압력 등)의 값, 장착 배열, 재료의 용도, 색채, 배향 등의 변경)가 당업자에 의해서 이루어질 수 있을 것이다. 임의의 프로세스 또는 방법 단계의 순서 또는 시퀀스가 대안적인 실시형태에 따라서 변경되거나 재배열될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 사상에 속하는 그러한 모든 변형 및 변경을 포함하도록 의도됨을 이해해야 한다. 또한, 예시적인 실시형태의 간결한 설명을 제공하기 위한 노력으로, 실제 구현의 모든 특징이 설명되지 않았을 수 있다(즉, 본 발명을 수행하는 현재 고려되는 최상의 모드와 관련되지 않은 것들, 또는 청구된 발명을 가능하게 하는 것과 관련되지 않은 것들). 임의의 공학 기술 또는 설계 계획에서와 같이, 임의의 그러한 실제 구현의 개발에서, 많은 구현에 특정된 결정이 이루어질 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 또한, 그러한 개발 노력은 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고, 과도한 실험 없이 본 개시 내용의 이점을 얻는 당업자에게는 일상적인 설계, 제작, 및 제조 작업일 것이다.

Claims

압축기용 유체 압력 제어 시스템으로서,
윤활제를 상기 압축기의 베어링을 향해 지향시키도록 구성된 펌프;
상기 압축기의 샤프트의 속력을 나타내는 피드백을 제공하도록 구성된 센서로서, 상기 샤프트는 적어도 부분적으로 상기 베어링에 의해서 지지되도록 구성되는, 센서; 및
실행 가능 명령어를 포함하는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 명령어는, 프로세서에 의해서 실행될 때 상기 프로세서가:
상기 센서로부터 상기 샤프트의 속력을 나타내는 신호를 수신하고; 그리고
상기 신호를 바탕으로 상기 펌프의 작동을 조정하게 하도록 구성되는, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하는,
유체 압력 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 실행 가능 명령어는, 상기 프로세서에 의해서 실행될 때, 상기 프로세서가:
상기 샤프트의 속력을 바탕으로 상기 윤활제의 목표 유량을 결정하게 하고; 그리고
상기 펌프의 작동을 조정하여, 상기 압축기의 베어링을 향하는 상기 윤활제의 유량이 상기 목표 유량에 접근하게 하도록 구성되는,
유체 압력 제어 시스템.
제2항에 있어서,
상기 실행 가능 명령어는, 상기 프로세서에 의해서 실행될 때, 상기 프로세서가, 비례 함수를 이용하여 상기 샤프트의 속력을 바탕으로 상기 윤활제의 목표 유량을 결정하게 하도록 구성되는, 유체 압력 제어 시스템.
제2항에 있어서,
상기 실행 가능 명령어는, 상기 프로세서에 의해서 실행될 때, 상기 프로세서가, 지수 함수를 이용하여 상기 샤프트의 속력을 바탕으로 상기 윤활제의 목표 유량을 결정하게 하도록 구성되는, 유체 압력 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 센서가 상기 샤프트의 단부에 근접하여 배치되는, 유체 압력 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 베어링을 포함하고, 상기 윤활제는 상기 베어링과 상기 샤프트 사이에 필름을 형성하도록 구성되는, 유체 압력 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 펌프가 전기 펌프를 포함하는, 유체 압력 제어 시스템.
제7항에 있어서,
상기 실행 가능 명령어는, 상기 프로세서에 의해서 실행될 때, 상기 프로세서가, 상기 윤활제의 유량을 조정하여 목표 유량을 달성할 수 있게 하는 신호를 상기 전기 펌프에 출력하게 하도록 구성되는, 유체 압력 제어 시스템.
압축기용 유체 압력 제어 시스템으로서,
윤활제를 상기 압축기의 베어링을 향해 지향시키도록 구성된 펌프;
상기 베어링에서의 압축기 내의 온도를 나타내는 피드백을 제공하도록 구성된 센서; 및
실행 가능 명령어를 포함하는 적어도 하나의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 명령어는, 프로세서에 의해서 실행될 때 상기 프로세서가:
상기 센서로부터 상기 베어링에서의 압축기 내의 온도를 나타내는 신호를 수신하고; 그리고
상기 신호를 바탕으로 상기 펌프의 속력을 조정하게 하도록 구성되는, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하는, 유체 압력 제어 시스템.
제9항에 있어서,
윤활 회로를 포함하고, 상기 펌프 및 상기 압축기는 상기 윤활 회로를 따라서 배치되고, 상기 윤활 회로는 상기 윤활제를 상기 펌프로부터 상기 베어링을 향해 그리고 상기 베어링으로부터 상기 펌프를 향해 지향시키도록 구성되는, 유체 압력 제어 시스템.
제10항에 있어서,
상기 센서는 상기 윤활 회로를 따라서 배치되고 상기 베어링 상류의 윤활 회로를 따른 상기 윤활제의 유체 공급 온도를 나타내는 제1 신호를 출력하도록 구성된 제1 센서, 및 상기 윤활 회로를 따라서 배치되고 상기 베어링 하류의 윤활 회로를 따른 상기 윤활제의 유체 드레인 온도를 나타내는 제2 신호를 출력하도록 구성된 제2 센서를 포함하는, 유체 압력 제어 시스템.
제11항에 있어서,
상기 실행 가능 명령어는, 상기 프로세서에 의해서 실행될 때, 상기 프로세서가, 상기 유체 공급 온도 및 상기 유체 드레인 온도를 바탕으로 상기 베어링에서의 압축기 내의 온도를 결정하게 하도록 구성되는, 유체 압력 제어 시스템.
제9항에 있어서,
상기 실행 가능 명령어는, 상기 프로세서에 의해서 실행될 때, 상기 프로세서가, 상기 베어링에서의 상기 압축기 내의 온도를 인터페이스 보드의 디스플레이 상에서 디스플레이하게 하는 신호를 상기 인터페이스 보드에 출력하도록 구성되는, 유체 압력 제어 시스템.
제9항에 있어서,
상기 센서가 상기 베어링에 근접하여 배치되는, 유체 압력 제어 시스템.
제14항에 있어서,
상기 센서는 상기 베어링에서의 압축기 내의 온도를 나타내는 신호를 출력하도록 구성된 열전쌍을 포함하는, 유체 압력 제어 시스템.
압축기용 유체 압력 제어 시스템으로서,
윤활제를 상기 압축기의 베어링을 향해 지향시키도록 구성된 펌프;
상기 압축기의 샤프트의 속력을 나타내는 피드백을 제공하도록 구성된 제1 센서로서, 상기 샤프트는 적어도 부분적으로 상기 베어링에 의해서 지지되도록 구성되는, 제1 센서; 및
상기 베어링에서의 압축기 내의 온도를 나타내는 피드백을 제공하도록 구성된 제2 센서; 및
실행 가능 명령어를 포함하는 적어도 하나의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 명령어는, 프로세서에 의해서 실행될 때 상기 프로세서가:
상기 제1 센서로부터 상기 샤프트의 속력을 나타내는 제1 신호를 수신하고;
상기 제2 센서로부터 상기 베어링에서의 압축기 내의 온도를 나타내는 제2 신호를 수신하고; 그리고
상기 제1 신호, 상기 제2 신호, 또는 그 둘 모두를 바탕으로 상기 펌프의 속력을 조정하게 하도록 구성되는, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하는 유체 압력 제어 시스템.
제16항에 있어서,
상기 실행 가능 명령어는, 상기 프로세서에 의해서 실행될 때, 상기 프로세서가, 상기 펌프에 의해서 상기 압축기의 베어링을 향해 지향되는 유체의 목표 유량을 결정하게 하도록 구성되는, 유체 압력 제어 시스템.
제17항에 있어서,
상기 실행 가능 명령어는, 상기 프로세서에 의해서 실행될 때, 상기 프로세서가:
상기 목표 유량을 달성하는 상기 펌프의 목표 속력을 결정하게 하고; 그리고
상기 목표 유량을 달성하는 상기 펌프의 목표 속력을 상기 펌프의 속력의 작동 범위와 비교하게 하도록 구성되는, 유체 압력 제어 시스템.
제17항에 있어서,
상기 실행 가능 명령어는, 상기 프로세서에 의해서 실행될 때, 상기 프로세서가:
목표 온도 범위를 초과하는 상기 베어링에서의 압축기 내의 온도를 바탕으로 상기 윤활제의 목표 유량을 결정하게 하고; 그리고
상기 윤활제의 유량을 상기 목표 유량에 접근시키기 위해서 상기 펌프의 작동을 조정하게 하도록 구성되는, 유체 압력 제어 시스템.
제19항에 있어서,
상기 실행 가능 명령어는, 상기 프로세서에 의해서 실행될 때, 상기 프로세서가 인터페이스 보드를 통해서 수신된 입력을 바탕으로 목표 온도 범위를 결정하도록 구성되는, 유체 압력 제어 시스템.