KR20220065333A - 칠러 및 그 동작 방법 - Google Patents

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KR20220065333A KR1020200151714A KR20200151714A KR20220065333A KR 20220065333 A KR20220065333 A KR 20220065333A KR 1020200151714 A KR1020200151714 A KR 1020200151714A KR 20200151714 A KR20200151714 A KR 20200151714A KR 20220065333 A KR20220065333 A KR 20220065333A
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thrust
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류솔지
김영진
고광석
김상현
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 칠러는, 냉매를 압축할 수 있게 회전 운전하는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기, 상기 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기, 상기 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기, 하나 이상의 온도 센서를 포함하는 센서부, 및, 상기 센서부로부터 센싱 데이터를 수신하고, 상기 압축기의 온도 및 상기 증발기의 증발온도의 차이에 기초하여, 상기 압축기를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

칠러 및 그 동작 방법{Compressor and method for operating the same}
본 발명은 칠러 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기의 발열을 효율적으로 감시하고 압축기 구동 안정성을 높일 수 있는 칠러 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하는 장치이다. 이 공기조화기는 실내 온도를 조절하고, 정화하도록 함으로써 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다.
일반적으로, 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다.
한편, 가정보다 큰 사업장 또는 빌딩 등에 사용되는 칠러(chiller)는, 일반적으로 옥외 옥상에 설치되는 냉각탑과, 냉매를 순환시켜 냉각탑에서 보내어진 냉각수와 열교환하는 열교환 유닛을 포함한다. 나아가 열교환 유닛은 압축기, 응축기, 증발기를 포함해서 구성된다.
칠러는, 선행문헌(한국 등록특허공보 제10-1084477호)과 같이, 냉수를 냉수 수요처로 공급하는 것으로서, 냉동 시스템을 순환하는 냉매와, 냉수 수요처와 냉동 시스템의 사이를 순환하는 냉수 간에 열교환이 이루어져, 냉수를 냉각시키는 것을 특징으로 하며, 대용량 설비로서, 규모가 큰 건물 등에 설치될 수 있다.
칠러는 대용량 설비로 유지 보수 비용 및 수리 비용이 크다. 일반적으로 칠러의 상태와 무관하게 정해진 주기에 칠러의 유지 보수를 수행함으로써 불필요한 유지보수 비용이 발생할 수 있다. 또한, 칠러에 고장이 발생하면 수리 비용이 클 뿐만 아니라, 칠러를 가동하지 못함으로써 추가 손실이 발생할 수 있다. 따라서, 칠러를 효과적으로 모니터링하고 관리할 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명의 목적은, 압축기의 발열을 효율적으로 감시하고 압축기 구동 안정성을 높일 수 있는 칠러 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적은, 압축기 베어링 온도와 증발온도의 차에 기초하여, 베어링 파손을 사전에 방지할 수 있는 칠러 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적은, 효과적으로 베어링의 온도를 센싱할 수 있는 칠러 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 칠러 및 그 동작 방법은, 압축기의 발열을 효율적으로 감시하고 압축기 구동 안정성을 높일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 칠러는, 냉매를 압축할 수 있게 회전 운전하는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기, 상기 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기, 상기 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기, 하나 이상의 온도 센서를 포함하는 센서부, 및, 상기 센서부로부터 센싱 데이터를 수신하고, 상기 압축기의 온도 및 상기 증발기의 증발온도의 차이에 기초하여, 상기 압축기를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
한편, 상기 압축기는, 모터, 모터에 결합되어 회전하는 회전축, 및, 상기 회전축을 회전 가능하도록 지지하는 베어링부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 베어링부의 베어링 온도, 및, 상기 증발온도의 차이에 기초하여 상기 압축기를 제어할 수 있다.
또한, 상기 베어링부는, 상기 회전축의 일단에 형성된 트러스트 날개, 및, 상기 트러스트 날개를 축 방향으로 지지하는 트러스트 베어링을 포함할 수 있다.
또한, 상기 베어링부의 베어링 온도는, 상기 트러스트 날개 및 상기 트러스트 베어링 사이에서 센싱될 수 있다.
또한, 상기 베어링부의 베어링 온도는, 상기 센서부의 저항 온도 센서에서 센싱될 수 있다.
또한, 상기 베어링부의 베어링 온도는, 상기 트러스트 날개 상단에 배치되는 온도 센서에서 센싱될 수 있다.
또한, 상기 베어링부는, 상기 트러스트 베어링을 지지하는 베어링 서포터를 더 포함하고, 상기 베어링부의 베어링 온도는, 상기 베어링 서포터에 배치된 저항 온도 센서에서 센싱될 수 있다.
또한, 상기 트러스트 베어링에 접촉한 온도 센서가 센싱한 상기 트러스트 베어링의 온도일 수 있다.
또한, 상기 트러스트 베어링에 접촉한 온도 센서는, 열전대(Thermocouple) 온도 센서일 수 있다.
또한, 상기 트러스트 베어링은 에어 포일 베어링일 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 베어링 온도와 상기 증발온도의 차이가 기설정된 온도차 조건을 만족하면, 상기 압축기를 정지시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 온도차 조건을 만족하지 않더라도, 상기 베어링 온도가 소정 기준치 이상이면, 상기 압축기를 정지시킬 수 있다.
또한, 상기 기설정된 온도차 조건에 포함되는 기준치는 상기 베어링의 면적에 비례하여 설정될 수 있다.
또한, 상기 기설정된 온도차 조건에 포함되는 기준치는 상기 모터의 회전속도에 기초하여 가변될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 베어링 온도가 제1 기준치 이상이고, 상기 베어링 온도와 상기 증발온도의 차이가 제2 기준치 이상이면, 상기 압축기를 정지시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 기준치는 상기 베어링의 면적에 비례하여 설정될 수 있다.
또한, 상기 제2 기준치는 상기 모터의 회전속도에 기초하여 가변될 수 있다.
한편, 상기 증발온도는, 상기 센서부가 센싱한 증발기의 온도이거나, 상기 센서부가 센싱한 증발기 압력에 기초하여 연산된 온도일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 칠러의 동작 방법은, 압축기의 베어링 온도, 및, 증발기의 증발온도를 모니터링(monitoring)하는 단계; 및, 상기 베어링 온도와 상기 증발온도의 차이가 기설정된 온도차 조건을 만족하면, 상기 압축기를 정지시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른 칠러의 동작 방법은, 상기 베어링 온도가 소정 기준치 이상이면, 상기 압축기를 정지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 압축기 베어링 온도를 이용하여 고장을 방지함으로써 제품 신뢰성을 향상할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 베어링 온도와 증발온도의 차이에 기초하여, 베어링 파손을 사전에 방지할 수 있는 칠러 및 그 동작 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 효과적으로 베어링의 온도를 센싱할 수 있다.
한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기의 일부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러의 간략한 내부 블록도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러의 압축기 베어링 보호 동작에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 10과 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러의 압축기 베어링 보호 동작에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
한편, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
또한, 본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 칠러(1)의 주요 구성은, 압축기(100), 응축기(200), 팽창기(300), 증발기(400)를 포함할 수 있다. 또한, 칠러(11)는 냉매 유로(A)를 포함할 수 있다.
압축기(100)는, 공기나 냉매 가스 등의 기체를 압축하기 위한 기기로써, 냉매를 압축하여 응축기(200)로 제공하도록 형성된다. 압축기는 냉매를 압축하는 임펠러와, 임펠러에 연결된 회전축 및 회전축을 회전시키는 모터를 포함할 수 있다.
응축기(200)는, 압축기(100)로부터 토출되어 응축기(200)를 통과하는 고온 고압의 냉매와 냉각수를 열교환시켜 냉매를 냉각하도록 형성된다.
팽창기(300)는, 액상 냉매를 증발기(400)로 보내고, 고압의 냉매는 팽창 밸브를 통과하면서 저온 저압으로 변화하도록 형성된다. 팽창기(300)는, 상기 응축기(200)를 거쳐 온 냉매를 팽창시킬 수 있다
증발기(400)는, 냉매가 증발하면서 냉수를 냉각시키도록 형성된다. 상기 증발기(400)는 상기 수요처와 연결되어 냉수를 순환시킬 수 있다.
냉매 유로(A)는, 압축기(110)에서 압축된 냉매가 압축기(110)로부터 응축기(120)까지 유동하는 유로, 응축기(120)에서 응축된 냉매가 응축기(120)로부터 팽창기(130)까지 유동하는 유로, 팽창기(130)에서 팽창된 냉매가 팽창기(130)로부터 증발기(140)까지 유동하는 유로 및 증발기(140)에서 증발된 냉매가 증발기(140)로부터 압축기(110)까지 유동하는 유로로 이루어진다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러(1)는, 냉매를 압축하도록 형성된 압축기(100), 압축기(100)에서 압축된 냉매와 냉각수를 열교환시켜 냉매를 응축시키는 응축기(200), 응축기(200)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기(300), 팽창기(300)에서 팽창된 냉매와 냉수를 열교환시켜 냉매의 증발과 함께 냉수를 냉각하도록 형성된 증발기(400)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러(1)는, 응축기(200)에서 냉매와 열교환된 냉각수를 냉각하도록 형성되는 냉각수 유닛(600)과, 증발기(400)에서 냉각된 냉수와 공조 공간의 공기를 열교환 시켜 공조 공간의 공기를 냉각하는 공기조화 유닛(500)을 더 포함할 수 있다.
응축기(200)는 압축기(100)에서 압축된 고압의 냉매를 냉각수 유닛(600)에서 유입되는 냉각수와 열교환하는 장소를 제공할 수 있다. 압축된 고압의 냉매는 냉각수와의 열교환을 통해 응축된다.
응축기(200)는 쉘-튜브 타입의 열교환기로 구성될 수 있다. 구체적으로, 압축기(100)에서 압축된 고압의 냉매는 응축기 연결유로(160)를 통해 응축기(200) 내부 공간에 해당하는 응축공간(230)으로 유입된다. 또한, 응축공간(230) 내부에는 냉각수 유닛(600)으로부터 유입되는 냉각수가 흐를 수 있는 냉각수 유로(210)를 포함할 수 있다.
냉각수 유로(210)는 냉각수 유닛(600)으로부터 냉각수가 유입되는 냉각수 유입유로(211)와 냉각수 유닛(600)으로 냉각수가 배출되는 냉각수 토출유로(212)로 구성될 수 있다. 냉각수 유입유로(211)로 유입된 냉각수는 응축공간(230) 내부에서 냉매와 열교환을 한 후, 응축기(200) 내부 일단 또는 외부에 구비된 냉각수 연결유로(240)를 지나 냉각수 토출유로(212)로 유입된다.
냉각수 유닛(600)과 응축기(200)는 냉각수 튜브(220)를 매개로 하여 연결될 수 있다. 냉각수 튜브(220)는 냉각수 유닛(600)과 응축기(200) 사이에 냉각수가 흐르는 통로가 될 수 있다. 또한, 냉각수 튜브(220)는, 냉각수가 외부로 새어나가지 않도록 고무 등의 재질로 구성될 수 있다.
냉각수 튜브(220)는 냉각수 유입유로(211)와 연결되는 냉각수 유입튜브(221) 및 냉각수 토출유로(212)와 연결되는 냉각수 토출튜브(222)로 구성될 수 있다.
냉각수의 흐름을 전체적으로 살펴보면, 냉각수 유닛(600)에서 공기 또는 액체와 열교환을 마친 냉각수는 냉각수 유입튜브(221)를 통해 응축기(200) 내부로 유입된다. 응축기(200) 내부로 유입된 냉각수는 응축기(200) 내부에 구비된 냉각수 유입유로(211), 냉각수 연결유로(240), 냉각수 토출유로(212)를 차례로 지나면서 응축기(200) 내부로 유입된 냉매와 열교환을 한 후, 다시 냉각수 토출튜브(222)를 지나 냉각수 유닛(600)으로 유입된다.
한편, 냉각수 유닛(600)은, 응축기(200)에서 열교환을 통해 냉매의 열을 흡수한 냉각수를 공냉시킬 수 있다. 냉각수 유닛(600)은, 본체부(630), 냉각수 토출튜브(222)를 통해 열을 흡수한 냉각수가 유입되는 입구인 냉각수 유입관(610), 및 냉각수 유닛(600) 내부에서 냉각된 후 냉각수가 배출되는 출구인 냉각수 토출관(620)으로 구성될 수 있다.
냉각수 유닛(600)은 본체부(630) 내부로 유입된 냉각수를 냉각시키기 위해 공기를 이용할 수 있다. 구체적으로 본체부(630)는 공기의 흐름을 발생시키는 팬을 구비할 수 있고, 공기가 토출되는 공기 토출구(631)와 본체부(630) 내부로 공기를 유입되는 입구에 해당하는 공기 흡입구(632)를 포함할 수 있다.
열교환을 마치고 공기 토출구(631)에서 토출되는 공기는 난방에 이용될 수 있다. 응축기(200)에서 열교환을 마친 냉매는 응축되어 응축공간(230) 하부에 고이게 된다. 고인 냉매는 응축공간(230) 내부에 구비된 냉매박스(250)로 유입된 후 팽창기(300)로 흘러간다.
냉매박스(250)는 냉매 유입구(251)를 포함할 수 있다. 냉매 유입구(251)로 유입된 냉매는 팽창기구 연결유로(260)를 통해 토출된다. 팽창기구 연결유로(260)는 팽창기구 연결유로 유입구(261)를 포함할 수 있으며, 팽창기구 연결유로 유입구(261)는 냉매박스(250)의 하부에 위치할 수 있다.
증발기(400)는 팽창기(300)에서 팽창된 냉매와 냉수 사이에 열교환이 일어나는 증발공간(430)을 포함할 수 있다. 팽창기구 연결유로(260)에서 팽창기(300)를 통과한 냉매는 증발기 연결유로(360)를 통해 증발기(400) 내부에 구비된 냉매 분사장치(450)로 유동하며, 냉매 분사장치(450)에 구비된 냉매 분사홀(451)을 통해 증발기(400) 내부로 골고루 퍼지게 된다.
또한, 증발기(400) 내부에는 증발기(400) 내부로 냉수가 유입되는 냉수 유입유로(411)와 증발기(400) 외부로 냉수가 토출되는 냉수 토출유로(412)를 포함하는 냉수유로(410)가 구비될 수 있다.
냉수는 증발기(400) 외부에 구비된 공기조화 유닛(500)과 연통된 냉수튜브(420)를 통해 유입되거나 토출된다. 냉수튜브(420)는 공기조화 유닛(500) 내부의 냉수가 증발기(400)로 향하는 통로인 냉수 유입튜브(421)와 증발기(400)에서 열교환을 마친 냉수가 공기조화 유닛(500)으로 향하는 통로인 냉수 토출튜브(422)로 구성될 수 있다. 즉, 냉수 유입튜브(421)는 냉수 유입유로(411)와 연통되고 냉수 토출튜브(422)는 냉수 토출유로(412)와 연통된다.
냉수의 흐름을 살펴보면, 냉수는, 공기조화 유닛(500), 냉수 유입튜브(421), 냉수 유입유로(411)를 거쳐 증발기(400)의 내부 일단 또는 증발기(400)의 외부에 구비된 냉수 연결유로(440)를 통과한 후, 냉수 토출유로(412), 냉수 토출튜브(422)를 거쳐 공기조화 유닛(500)으로 다시 유입된다.
공기조화 유닛(500)은 증발기(400)에서 냉각된 냉수와 공조 공간의 공기를 열교환시킬 수 있다. 증발기(400)에서 냉각된 냉수는 공기조화 유닛(500) 내에서 공기의 열을 흡수하여 실내 냉방을 가능하게 한다. 공기조화 유닛(500)은 냉수 유입튜브(421)와 연통되는 냉수 토출관(520)과 냉수 토출튜브(422)와 연통되는 냉수 유입관(510)을 포함할 수 있다. 증발기(400)에서 열교환을 마친 냉매는 압축기 연결유로(460)를 통해 압축기(100)로 다시 유입된다.
압축기(100)는, 냉매를 축 방향으로 흡입하여 원심 방향으로 압축하는 하나 이상의 임펠러(110, 120), 모터 하우징 내에 수용되어 회전하는 모터(131), 임펠러(110, 120) 및 임펠러(110, 120)를 회전시키는 모터(131)가 연결된 회전축(132), 회전축(132)을 공중에서 회전 가능하도록 지지하는 다수개의 베어링(141)과 베어링(141)을 지지하는 베어링 하우징(142)을 포함하는 베어링부(140), 및 회전축과의 거리를 감지하는 갭센서(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 압축기(100)는, 회전축이 축방향으로 진동하는 것을 제한하는 트러스트 베어링(150)을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 베어링부(140)는, 상기 트러스트 베어링(150) 등을 포함하는 광의의 개념일 수 있다.
임펠러(110, 120)는 1단 또는 2단으로 이루어질 수 있고, 다수 개의 단으로 이루어질 수도 있다. 임펠러(110, 120)는 회전축(132)에 의해 회전을 하며, 축 방향으로 유입된 냉매를 원심방향으로 회전에 의해 압축을 함으로써 냉매를 고압으로 만들 수 있다.
모터(131)는 스테이터(134) 및 로터(133)를 포함할 수 있고, 회전축(132)을 회전시킬 수 있다. 로터(133)는 회전축(132)의 외둘레에 배치될 수 있고, 회전축(132)과 함께 회전될 수 있다. 스테이터(134)는 로터(133)의 외둘러를 둘러싸도록 모터 하우징 내부에 배치될 수 있다. 모터(131)는 회전축(132)과 별도의 회전축을 가지고 벨트(미도시)에 의해 회전력을 회전축(132)으로 전달하는 구조를 가질 수도 있다.
회전축(132)은 임펠러(110, 120) 및 모터(131)와 연결될 수 있다. 회전축(132)은 도 2의 좌우 방향으로 연장된다. 이하, 회전축(132)의 축 방향은 좌우 방향을 의미한다. 베어링(141) 및 트러스트 베어링(150)이 자기 베어링인 경우에, 회전축(132)은 자기력에 의해 움직일 수 있도록 금속을 포함하는 것이 바람직하다.
회전축(132)의 축 방향의 진동을 방지하기 위해, 트러스트 베어링(150)은 회전축(132)이 축 방향과 수직한 면에서 일정한 면적을 가지는 것이 바람직하다. 구체적으로, 회전축(132)은 트러스트 베어링(150)에 의해 회전축(132)을 이동시킬 수 있도록 트러스트 날개(135)를 더 포함할 수 있다. 트러스트 날개(135)는 축 방향에 수직한 면에서 회전축(132)의 단면적 보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 트러스트 날개(135)는 회전축(132)의 회전 반경 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
베어링(141)과 트러스트 베어링(150)이 자기 베어링인 경우, 베어링(141)과 트러스트 베어링(150)은 도체로 구성될 수 있고, 코일(미도시)이 권선될 수 있다. 이 경우, 베어링(141)과 트러스트 베어링(150)은 권선된 코일에 흐르는 전류에 의해 자석과 같은 역할을 한다.
베어링(141)은 회전축(132)을 중심으로 하여 회전축(132)을 둘러싸도록 다수 개가 구비될 수 있고, 트러스트 베어링(150)은 회전축(132)의 회전 반경 방향으로 연장되어 구비되는 트러스트 날개(135)에 인접하도록 구비될 수 있다.
베어링(141)은 회전축(132)이 공중에 부양된 상태에서 마찰 없이 회전할 수 있도록 한다. 베어링(141)이 자기 베어링인 경우, 베어링(141)에 권선된 코일에 의해 생성된 자기력에 의해 회전축(132)은 공중에 부양하게 된다.
트러스트 베어링(150)은 회전축(132)이 축 방향의 진동으로 이동하는 것을 제한하고, 서지 발생시에 회전축(132)이 임펠러(120) 방향으로 이동하면서, 압축기(100)의 다른 구성과 회전축(132)이 충돌하게 되는 것을 방지한다.
베어링(141)과 트러스트 베어링(150)은 자기 베어링일 수도 있고, 에어 포일 베어링일 수도 있다.
에어 포일 베어링은, 공기와 같은 기체를 이용한 베어링이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기(100)에서, 트러스트 베어링(150)의 베어링 유체는 냉매 증기일 수 있다. 이에 따라, 압축기(100)의 트러스트 베어링(150)은, 별도의 윤활유를 사용하지 않고, 회전축(132)의 축방향 움직임을 최소화하도록 동작할 수 있다.
트러스트 베어링(150)이 에어 포일 베어링인 경우, 트러스트 베어링(150)은 베이스 플레이트(미도시), 범프 포일(미도시), 탑 포일(미도시)을 포함할 수 있다.
에어 포일 베어링은 원판형의 베이스 플레이트에 복수의 부채꼴 형상의 범프 포일이 안착되고, 안착된 범프 포일의 상부에 탑 포일이 안착되는 형태를 가질 수 있다.
베이스 플레이트는 상면이 평탄하게 형성되고, 원판 형상의 디스크에 원형의 홀이 포함되는 형태를 가질 수 있다. 상면에 범프 포일 및 탑 포일이 용접을 통해 부착될 수 있다.
베이스 플레이트의 외측에는 적어도 하나 이상의 장착러그가 형성될 수 있고, 장착러그는 체결구 등이 체결될 수 있는 장착홈을 가질 수 있다. 베이스 플레이트는 장착러그를 통해 다른 기계 장치 등에 장착될 수 있다.
범프 포일은 복수개로 형성될 수 있고, 부채꼴 형상으로 형성될 수 있다. 각각의 범프 포일은 일정 간격으로 형성되는 복수의 범프를 포함할 수 있다. 범프 포일은 베이스 플레이트에 용접을 통해 부착될 수 있다.
탑 포일은 복수개로 형성될 수 있고, 부채꼴 형상으로 형성될 수 있다. 탑 포일은 평탄부와 경사부를 포함할 수 있고, 경사부의 끝단은 베이스 플레이트에 용접을 통해 부착될 수 있다. 탑 포일은 일단이 베이스 플레이트에 고정되고 타단이 플레이트와 이격되어 변형되는 형태로 형성될 수 있다.
갭센서는 회전축(132)의 축 방향 움직임을 측정할 수 있다. 또한, 갭센서는 회전축(132)의 상하 방향(축 방향과 직교하는 방향) 움직임을 측정할 수 있다. 갭센서는 다수의 갭센서를 포함할 수 있다.
예를 들면, 갭센서는 회전축(132)의 상하 방향 움직임을 측정하는 제1 갭센서(미도시)와 회전축(132)의 좌우 방향 움직임을 측정하는 제2 갭센서(미도시)로 구성될 수 있다.
냉매의 흐름을 살펴보면, 압축기 연결유로(460)를 통해 압축기(100) 내부로 유입된 냉매는, 임펠러(110, 120)의 작용으로 원주 방면으로 압축된 후, 응축기 연결유로(160)로 토출된다. 압축기 연결유로(460)는 임펠러(110, 120)의 회전 방향과 수직인 방향으로 냉매가 유입될 수 있도록 압축기(100)와 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기의 일부를 확대하여 도시한 도면이다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기(100)는, 칠러 시스템(1)의 일부로써 기능할 뿐만 아니라 공기조화기에도 포함될 수 있으며 기체 상태의 물질을 압축하는 기기라면 어디에든 포함될 수 있을 것이다. 이 경우에, 칠러 시스템(1)의 센서, 제어부의 동작은 압축기(100)가 포함되는 기기의 센서, 제어부가 수행할 수 있다. 또는, 압축기(100)가, 자체적으로 센서, 제어부를 구비하고, 칠러 시스템(1)의 센서, 제어부의 동작을 수행하는 것도 가능하다.
도 2와 도 3을 참조하면, 압축기(100)는, 모터(131), 하나 이상의 임펠러(110, 120), 회전축(132), 트러스트 날개(135), 트러스트 베어링(150), 베어링 서포터(155) 및 온도 센서(155)를 포함할 수 있다.
압축기(100)는, 모터(131), 하나 이상의 임펠러(110, 120), 회전축(132), 트러스트 날개(135), 트러스트 베어링(150), 베어링 서포터(153) 및 온도 센서(155)를 포함할 수 있다.
트러스트 날개(135)는 회전축(132)의 축 방향과 수직한 방향으로 회전축(132)의 일단에 형성될 수 있다. 회전축(132)의 축 방향의 진동을 방지하기 위해, 트러스트 날개(135)는 회전축(132)의 회전 반경 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 트러스트 날개(135)는 축 방향에 수직한 면에서 회전축(132)의 단면적 보다 넓은 면적을 가질 수 있다.
트러스트 베어링(150)은 트러스트 날개(135)와 인접하여 배치되고, 원형의 디스크 형태로 형성될 수 있다. 트러스트 베어링(150)은 트러스트 날개(135)의 좌우 측면에 인접하도록 2개가 배치될 수 있다. 좌측의 트러스트 베어링(150)은 베어링 서포터(153)의 일측면에 부착되도록 위치할 수 있고, 우측의 트러스트 베어링(150)은 실링 부재(미도시)의 일측면에 부착되도록 위치할 수 있다.
베어링 서포터(153)는 트러스트 베어링(150)을 지지하는 형태로 형성될 수 있다. 베어링 서포터(153)는, 모터(131)가 수용되는 공간과, 트러스트 날개(135)가 수용되는 공간을 분리하도록 형성될 수 있다.
온도 센서(155)는, 트러스트 베어링(150)의 온도를 측정하는 센서이다. 온도 센서(155)는, 상기 트러스트 날개(135) 및 상기 트러스트 베어링(150) 사이에서 온도를 센싱할 수 있다.
실시 예에 따라서, 온도 센서(155)는 상기 트러스트 날개(135) 상단에 배치될 수 있다.
실시 예에 따라서, 온도 센서(155)는 베어링 서포터(153)에 배치될 수 있으며, 베어링 서포터(153)는 온도 센서(155)를 배치할 수 있도록 별도의 공간이 형성될 수 있다.
실시 예에 따라서, 온도 센서(155)는 열전대(Thermocouple) 온도 센서일 수 있다. 열전대 온도 센서는 서로 다른 종류의 두 금속의 양단을 전기적으로 접속하여, 접합점의 온도 변화에 따라 두 금속에서 흐르는 전류를 측정하여 온도를 측정하는 센서이다. 저항 온도 센서와는 달리, 열전대 온도 센서를 트러스트 베어링(150)에 직접 접촉하여, 트러스트 베어링(150)의 온도를 정확하게 측정할 수 있다는 장점이 있다. 다만, 열전대 온도 센서를 트러스트 베어링(150)에 부착하는 작업이 작업 난이도가 있고 작업 시간을 증가시키는 단점이 있다.
온도 센서(155)는 저항 온도 센서(Resistance Temperature Detector, RTD)를 이용할 수 있다. 저항 온도 센서는, 트러스트 베어링(150) 주변에서 유동하는 냉매와 접촉할 수 있도록 위치하며, 트러스트 베어링(150) 주변의 냉매의 온도를 측정할 수 있다. 트러스트 베어링(150)의 온도가 변화하는 경우, 트러스트 베어링(150) 주변의 냉매의 온도도 변화하므로, 저항 온도 센서를 이용하여 트러스트 베어링(150)의 온도 변화를 판별할 수 있다.
압축기(100)의 동작에 따라 회전축(132)이 축 방향으로 이동하여 트러스트 날개(135)가 트러스트 베어링(150)에 접촉하는 경우, 트러스트 베어링(150)의 온도는 순간적으로 급격하게 상승할 수 있다. 이 경우에, 트러스트 베어링(150)이 파손되고, 베어링 파손에 따른 회전체 망실이 발생할 수 있다. 따라서, 회전체 망실을 보호하기 위하여 베어링 온도에 기초하여 베어링 보호 로직(logic)을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러의 간략한 내부 블록도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러(1)는, 압축기(100), 및 압축기(100)의 동작을 제어하는 제어부(710)를 포함할 수 있다. 또한, 제어부(710)는 압축기(100), 응축기(200), 팽창기(300), 증발기(400) 등 칠러(1)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 압축기(100)는, 상술한 압축기(100)의 모든 구성을 포함할 수 있다.
제어부(710)는, 압축기(100), 응축기(200), 증발기(400)의 냉매 상태의 변환을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(710)는, 압축기(100)로 유입되는 냉매 유량을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(710)는, 압축기(100) 회전 속도를 제어할 수 있다.
한편, 칠러(1)는 복수의 센서를 포함하는 센서부(730)를 포함할 수 있다. 센서부(730)는, 하나 이상의 온도 센서(155)를 포함할 수 있다. 센서부(730)는, 냉매의 온도, 압력을 센싱하는 복수의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공조 유닛의 주요 구성의 입력 측과 출력 측에 다수의 센서가 배치되어 온도, 압력 등을 센싱할 수 있다. 실시 예에 따라서, 센서부(730)는, 다른 종류의 센서를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 칠러(1)는 진동 센서, 습도 센서 등을 구비할 수 있다.
센서부(730)는, 다수의 센서를 포함할 수 있고, 센서들의 센싱 데이터를 제어부(710)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 상기 센서부(730)는, 냉매의 온도와 압력을 센싱하는 복수의 센서, 상기 압축기(100)의 회전 속도를 센싱하는 속도 센서, 상기 압축기(100)의 전류를 센싱하는 전류 센서를 포함할 수 있다.
칠러(1)는, 통신부(740)를 더 포함할 수 있다. 통신부(740)는, 하나 이상의 통신 모듈을 구비하여 유선 또는 무선으로 다른 기기와 송수신할 수 있다.
제어부(710)는 통신부(740)를 통해 칠러(1)의 상태 정보를 서버(미도시 등 다른 기기로 전송할 수 있다. 또한, 제어부(710)는 서버 등 다른 기기로부터 수신되는 제어 신호, 각종 데이터에 기초하여 칠러(1)를 제어할 수 있다.
칠러(1)는 칠러(1)의 동작, 제어에 필요한 데이터가 저장되는 저장부(720)를 포함할 수 있다. 저장부(720)에는 센서부(730)로부터 측정되는 데이터 및 칠러 동작 제어에 따른 데이터가 저장된다.
칠러(1)에서 발생하는 고장 중 압축기(100) 파손에 의한 고장은 칠러(1)의 제품 성능상 중요한 문제로, 안정적인 운전을 하기 위해서는 압축기(100)의 고장을 예방하고 최적 운전을 하여야 한다.
칠러(1)는 단일 제어가 아닌 건물 단위 제어가 이루어 지기 때문에 건물 내 부하의 변동에 민감하며, 급격한 부하 변동 발생 시 압축기(100)가 손상을 받을 수 있고, 고장의 원인이 된다.
종래에는 온도 센서에서 감지되는 베어링 온도가 상한 기준치를 넘으면 칠러 트립(trip)으로 모든 동작을 정지시켰다. 많은 경우에 설치 편의성 및 비용 문제로 Thrust collar 상단에 RTD 센서를 배치하여 센싱되는 온도 데이터를 베어링 온도로 사용하였다. 따라서, RTD 센서는, Thrust Collar와 트러스트 베어링(150) 사이에 발생한 열을 주변온도로 측정한다. 한편, 증발온도가 높은 경우에 베어링 평균 온도도 높게 형성된다. 이때, 부하 변동에 따른 베어링부 온도 증가시, 상한 기준치를 넘으면 트립(trip)시키는 보호 로직이 작동하여, 베어링 파손으로 오판하고 트립으로 정지할 가능성이 있다.
또한, 베어링의 온도는 주변 온도에 영향을 받기 때문에 베어링 온도만 모니터링 할 경우 베어링 파손을 오판하는 경우가 발생할 수 있어 칠러 운전이 용이하지 않다. 그러므로. 베어링에 문제가 있는 경우를 명확히 판단하여 미리 베어링 파손을 사전에 방지할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제어부(710)는, 하나 이상의 온도 센서(155)를 포함하는 센서부(730)로부터 센싱 데이터를 수신하고, 압축기(100)의 온도 및 증발기(400)의 증발온도의 차이에 기초하여, 상기 압축기(100)를 제어할 수 있다.
한편, 상기 증발온도는, 상기 센서부(730)가 센싱한 증발기의 온도이거나, 상기 센서부(730)가 센싱한 증발기 압력에 기초하여 연산된 온도일 수 있다. 예를 들어, 상기 증발온도는, 증발기 압력의 포화온도일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제어부(710)는, 베어링부(140)의 베어링 온도, 및, 상기 증발온도의 차이에 기초하여 철러(1)를 제어할 수 있다. 더 구체적으로, 제어부(710)는, 트러스트 베어링(150)의 베어링 온도, 및, 상기 증발온도의 차이에 기초하여 상기 압축기(100)를 제어할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 베어링 온도와 증발온도 차이를 이용한 베어링 보호 로직을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 베어링이 순간적으로 온도가 상승 하는 경우 베어링 온도와 증발온도와의 온도차를 이용하여 베어링 파손을 사전에 방지할 수 있다.
상기 제어부(710)는, 상기 베어링 온도와 상기 증발온도의 차이가 기설정된 온도차 조건을 만족하면, 상기 압축기(100) 및 칠러(1)를 정지시킬 수 있다.
상기 기설정된 온도차 조건에 포함되는 기준치는, 상기 트러스트 베어링(150)의 면적에 비례하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 트러스트 베어링(150)이 클수록 상기 베어링 온도와 상기 증발온도의 온도차 조건은 크게 설정될 수 있다.
상기 기설정된 온도차 조건에 포함되는 기준치는, 상기 모터(131)의 회전속도에 비례하여 설정될 수 있다.
실시 예에 따라서, 상기 제어부(710)는, 상기 베어링 온도가 설정 온도 이상인 경우 압축기(100)의 동작을 정지시킬 수 있다. 상기 제어부(710)는, 상기 베어링 온도와 상기 증발온도가 상기 온도차 조건을 만족하지 않더라도, 상기 베어링 온도가 소정 기준치 이상이면, 상기 압축기(100) 및 칠러(1)를 정지시킬 수 있다.
실시 예에 따라서, 상기 제어부(710)는, 상기 베어링 온도와 상기 증발온도의 차이가 기설정된 온도차 조건을 만족하고, 상기 베어링 온도가 설정 온도 이상인 경우, 상기 압축기(100) 및 칠러(1)를 정지시킬 수 있다.
상기 제어부(710)는, 상기 베어링 온도가 제1 기준치 이상이고, 상기 베어링 온도와 상기 증발온도의 차이가 제2 기준치 이상이면, 상기 압축기(100)를 정지시킬 수 있다.
이 경우에, 상기 제1 기준치 및/또는 제2 기준치는 상기 트러스트 베어링(150)의 면적에 비례하여 설정될 수 있다.
또한, 상기 제1 기준치 및/또는 제2 기준치는, 상기 모터(131)의 회전속도에 비례하여 설정될 수 있고, 상기 모터(131)의 회전속도에 기초하여 가변될 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러의 압축기 베어링 보호 동작에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 5는 악조건 상태에서 운전중인 칠러(1)의 베어링 직접 온도(510), 베어링 주변 온도(520), 베어링 직접 온도(510)와 베어링 주변 온도(520)의 차이(530), 증발기온도(540)를 도시한 것이다. 여기서, 베어링 직접 온도(510)는 트러스트 베어링에 직접 접촉하는 열전대 온도 센서로 센싱한 것이고,베어링 주변 온도(520)는 TD 센서로 트러스트 베어링(150) 주변의 냉매의 온도를 측정한 것이다.
도 5의 운전데이터를 보면, 베어링이 정상적인 경우에는, 각 데이터(510, 520, 530, 540)의 경향성이 유사한 것을 확인 할 수 있다.
특히, 베어링 주변온도(520)와 증발기 온도(540)가 25℃ 정도의 온도차를 두고 같은 경향으로 움직이므로, 베어링 주변온도(520)와 증발기 온도(540) 차이를 베어링 이상 여부의 기준으로 활용 가능하다.
도 6은 실제 현장에서 베어링 파손이 발생한 경우의 운전데이터를 도시한 것이다. 더욱 상세하게는 도 6은 베어링 고온 트립(망실)이 발생한 시점(632) 이후에도 칠러(1)가 계속 운전되어 베어링, 회전체, 기타 부품이 손상(633) 되고, 정지할 때까지의 베어링 주변 온도(610)와 증발온도(620) 운전 데이터를 도시한 것이다.
도 6의 운전 데이터를 보면, 베어링 고온 트립(632) 전에 증발기 온도가 변화가 없는 데 베어링 온도만 상승하는 구간(631)을 확인할 수 있다. 이 구간(631)에서 베어링 온도와 증발온도 사이 온도차가 30℃ 이상 차이가 발생하였다.
도 7은 액흡입으로 베어링에 순각적인 데미지를 가할 때, 베어링 직접 온도(710), 베어링 주변 온도(720), 베어링 직접 온도(710)와 베어링 주변 온도(720)의 차이(730), 증발기온도(740)를 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 베어링이 데미지를 입는 순간 증발온도의 변화량 보다 베어링 온도 변화가 급변하는 것을 확인 할 수 있다.
따라서, 베어링 주변 온도(610)와 증발온도(620)의 온도차 조건을 설정하고, 온도차가 온도차 조건에 포함되는 기준치보다 커지면, 압축기(100)를 정지시킴으로써, 베어링, 회전체 등 압축기(100) 소손을 방지할 수 있다.
베어링의 온도는 주변 온도에 영향을 받기 때문에 정상 운전의 경우, 베어링의 온도와 증발 온도(경우에 따라서, 압력값을 이용하여 포화온도로 환산) 간 온도차가 특정값을 넘지 않는다.
베어링에 문제가 발생하는 경우, 베어링과 회전체간 마찰로 인해 베어링의 온도가 상승하여 베어링온도와 증발온도 간 온도 차가 특정값을 넘어가므로, 이 때 베어링에 문제가 있다고 판단할 수 있다.
베어링 온도만 모니터링 할 경우 베어링 파손을 오판하는 경우가 있으나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 베어링 보호 로직으로 베어링 문제를 더 명확하게 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 베어링 망실 전 온도 상승 여부를 파악하여 베어링 보호 및 주변 회전체 부품 보호가 가능하다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 제어부(710)는, 압축기(100) 베어링부(140)의 베어링 온도, 및, 증발기(400)의 증발온도를 모니터링(monitoring)할 수 있다(S810).
제어부(710)는, 트러스트 베어링(150)의 온도를 직접 센싱하거나 주변 온도를 센싱하는 온도 센서(155)로부터 베어링 온도를 수신할 수 있다.
또한, 제어부(710)는, 증발기(400)의 온도 센서로부터 증발온도를 수신할 수 있다. 또는, 제어부(710)는, 증발기(400)의 압력 센서로부터 압력 데이터를 수신하여 증발온도로 치환할 수 있다.
한편, 제어부(710)는, 베어링 온도, 및, 증발온도의 차이를 모니터링할 수 있다(S810).
제어부(710)는, 상기 베어링 온도와 상기 증발온도의 차이가 기설정된 온도차 조건을 만족하면(S810), 상기 압축기(100)를 정지시킬 수 있다(S830). 예를 들어, 제어부(710)는, 상기 베어링 온도와 상기 증발온도의 차이가 온도차 기준치보다 커지면, 상기 압축기(100)를 정지시킬 수 있다(S830).
실시 예에 따라서, 제어부(710)는, 상기 베어링 온도에 대한 상한치 조건에 따라(S820), 상기 압축기(100)를 제어시킬 수 있다(S830). 예를 들어, 제어부(710)는, 상기 베어링 온도와 상기 증발온도의 차이가 기설정된 온도차 조건을 만족하지 못하더라도(S810), 상기 베어링 온도가 상한치 조건보다 높아지면(S820), 상기 압축기(100)를 정지시킬 수 있다(S830).
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 9를 참조하면, 제어부(710)는, 압축기(100) 베어링부(140)의 베어링 온도, 및, 증발기(400)의 증발온도에 기초한 베어링 보호 로직을 수행할 수 있다(S910).
제어부(710)는, 트러스트 베어링(150)에서 센싱된 베어링 온도가 제1 기준치보다 높고(S920), 베어링 온도와 증발온도의 차이가, 제2 기준치보다 크면(S930), 상기 압축기(100)를 정지시킬 수 있다(S930).
즉, 본 실시 예는 베어링 온도 조건과 온도차 조건을 모두 만족시키는 경우에만(S920, S930), 트립(trip) 동작을 수행할 수 있다(S940).
도 10과 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러의 압축기 베어링 보호 동작에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 10은 베어링의 크기와 운전속도가 다른 베어링들에 대한 시험한 결과를 나타낸 도면으로, X축은 운전속도[RPM] * 베어링면적[m^2]이고, Y축은 보호 로직의 트립 제어 온도 조건[degC]이다.
베어링 보호 로직의 트립 제어 온도 조건은, 베어링이 버틸 수 있는 발열량과 관계가 있다. 베어링에서 소비 되는 전력은 대부분 열로 전환되므로, 베어링 발열량은 베어링 소비전력과 비례 관계에 있다.
베어링의 소비전력은 회전속도 * 토크로 계산할 수 있으며 베어링의 토크는 베어링과 회전체간 마찰에 의해 발생하기 때문에 다음 관계식을 이용한다.
베어링 면적 ∝ 베어링과 회전체간 마찰력 ∝ 토크
회전속도 * 베어링면적 ∝ 베어링 소비전력 ∝ 베어링 발열량
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 온도차 기준 기준치 및/또는 베어링 온도 기준치는, 트러스트 베어링(150)의 크기 및 상기 모터(131)의 회전속도에 비례하여 설정될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 온도차 기준 기준치 및/또는 베어링 온도 기준치는, 모터(131)의 회전속도에 기초하여 가변될 수 있다.
도 11은 트러스트 베어링(150)에 직접 부착된 온도 센서에서 측정되는 온도 변화(1410)와 베어링 서포터(153)에 배치된 온도 센서에서 측정되는 온도 변화(1420)를 비교한 그래프이다.
그래프의 X축은 시간축으로 단위는 초(sec)이며, 그래프의 Y축은 온도축으로 단위는 도(℃) 이다.
도 11을 참조하면, 트러스트 베어링(150)의 온도가 급격하게 상승하는 경우, 트러스트 베어링(150)에 직접 부착된 온도 센서에서 측정된 온도(1410)가, 베어링 서포터(153)에 배치된 온도 센서에서 측정된 온도(1420)보다 더 빨리 상승한다.
또한, 트러스트 베어링(150)에 직접 부착된 온도 센서에서 측정된 온도는 베어링 서포터(153)에 배치된 온도 센서에서 측정된 온도보다 높다.
도 11을 참조하면, 베어링 실제 온도(1410)와 주변 온도(1420)는 시간차이를 두고 반응하지만 일정한 온도차를 가지고 따라간다. 따라서, 트러스트 베어링(150)의 온도 상승에 따른 베어링 주변온도 및 증발 온도 차이를 계산하여 트립 조건을 설정할 수 있다.
실시 예에 따라서, 트러스트 베어링(150)에 열전대 온도 센서를 설치하여 직접 베어링의 온도를 모니터링할 수 있다. 트러스트 베어링(150)에 열전대 온도 센서를 설치하여 직접 베어링의 온도를 모니터링하는 것이 더 짜르게 온도 변화를 감지할 수 있는 장점이 있으나, 열전대 온도 센서의 설치가 용이하지 않아, 베어링의 주변온도(RTD)로 대체하여 베어링 온도를 모니터링할 수 있다. .
베어링의 온도는 주변 온도에 영향을 받기 때문에 정상 운전의 경우, 베어링의 온도와 증발 온도 간 온도차가 특정값보다 커지지 않는다.
베어링에 문제가 발생하는 경우, 베어링과 회전체간 마찰로 인해 베어링의 온도가 상승하여 베어링온도와 증발온도 간 온도 차가 특정값보다 커진다. 따라서, 베어링온도와 증발온도 간 온도 차를 기준으로 트립 조건을 설정하고, 온도차 기반의 트립 조건이 만족되면, 베어링에 문제가 있다고 판단하고, 압축기(100) 운전을 정지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 칠러 및 그 동작 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
압축기: 100
제어부: 710
센서부: 730

Claims (20)

  1. 냉매를 압축할 수 있게 회전 운전하는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기;
    상기 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기;
    상기 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기;
    하나 이상의 온도 센서를 포함하는 센서부; 및,
    상기 센서부로부터 센싱 데이터를 수신하고, 상기 압축기의 온도 및 상기 증발기의 증발온도의 차이에 기초하여, 상기 압축기를 제어하는 제어부;를 포함하는 칠러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압축기는,
    모터, 모터에 결합되어 회전하는 회전축, 및, 상기 회전축을 회전 가능하도록 지지하는 베어링부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 베어링부의 베어링 온도, 및, 상기 증발온도의 차이에 기초하여 상기 압축기를 제어하는 칠러.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 베어링부는,
    상기 회전축의 일단에 형성된 트러스트 날개, 및,
    상기 트러스트 날개를 축 방향으로 지지하는 트러스트 베어링을 포함하는 칠러.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 베어링부의 베어링 온도는, 상기 트러스트 날개 및 상기 트러스트 베어링 사이에서 센싱되는 것을 특징으로 하는 칠러.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 베어링부의 베어링 온도는, 상기 센서부의 저항 온도 센서에서 센싱되는 것을 특징으로 하는 칠러.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 베어링부의 베어링 온도는, 상기 트러스트 날개 상단에 배치되는 온도 센서에서 센싱되는 것을 특징으로 하는 칠러.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 베어링부는, 상기 트러스트 베어링을 지지하는 베어링 서포터를 더 포함하고,
    상기 베어링부의 베어링 온도는, 상기 베어링 서포터에 배치된 저항 온도 센서에서 센싱되는 것을 특징으로 하는 칠러.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 트러스트 베어링에 접촉한 온도 센서가 센싱한 상기 트러스트 베어링의 온도인 것을 특징으로 하는 칠러.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 트러스트 베어링에 접촉한 온도 센서는, 열전대(Thermocouple) 온도 센서인 것을 특징으로 하는 칠러.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 트러스트 베어링은 에어 포일 베어링인 것을 특징으로 하는 칠러.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 베어링 온도와 상기 증발온도의 차이가 기설정된 온도차 조건을 만족하면, 상기 압축기를 정지시키는 것을 특징으로 하는 칠러.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도차 조건을 만족하지 않더라도, 상기 베어링 온도가 소정 기준치 이상이면, 상기 압축기를 정지시키는 것을 특징으로 하는 칠러기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 기설정된 온도차 조건에 포함되는 기준치는 상기 베어링의 면적에 비례하여 설정되는 것을 특징으로 하는 칠러.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 기설정된 온도차 조건에 포함되는 기준치는 상기 모터의 회전속도에 기초하여 가변되는 것을 특징으로 하는 칠러.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 베어링 온도가 제1 기준치 이상이고, 상기 베어링 온도와 상기 증발온도의 차이가 제2 기준치 이상이면, 상기 압축기를 정지시키는 것을 특징으로 하는 칠러.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 기준치는 상기 베어링의 면적에 비례하여 설정되는 것을 특징으로 하는 칠러.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제2 기준치는 상기 모터의 회전속도에 기초하여 가변되는 것을 특징으로 하는 칠러.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 증발온도는,
    상기 센서부가 센싱한 증발기의 온도이거나, 상기 센서부가 센싱한 증발기 압력에 기초하여 연산된 온도인 것을 특징으로 하는 칠러.
  19. 압축기의 베어링 온도, 및, 증발기의 증발온도를 모니터링(monitoring)하는 단계; 및,
    상기 베어링 온도와 상기 증발온도의 차이가 기설정된 온도차 조건을 만족하면, 상기 압축기를 정지시키는 단계;를 포함하는 칠러의 동작 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 베어링 온도가 소정 기준치 이상이면, 상기 압축기를 정지시키는 단계;를 더 포함하는 칠러의 동작 방법.
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