KR20220090370A - 터보 압축기의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 실시예는 터보 압축기의 제어 방법에 관한 것이다. 일 측면에 따른 터보 압축기의 제어 방법은, 터보 압축기가 정상 운전 되는 단계; 상기 제어부가 상기 다수의 압전 센서로부터 출력되는 전압 값의 평균 값을 구하는 단계; 상기 제어부가 상기 다수의 압전 센서로부터 출력되는 전압 값의 평균 값과 기준값을 비교하여, 상기 다수의 압전 센서로부터 출력되는 전압 값의 평균 값이 상기 기준값을 초과하는지 판단하는 단계; 및 상기 다수의 압전 센서로부터 출력되는 전압 값의 평균 값이 상기 기준값을 초과 시 상기 제어부가 상기 구동유닛의 회전력을 제어하는 단계를 포함한다.

Description

터보 압축기의 제어 방법{Control Method for Turbo Compressor}

본 실시예는 터보 압축기의 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 크게 용적형 압축기와 터보형 압축기로 나눌 수 있다. 용적형 압축기는 왕복동형이나 회전형과 같이 피스톤이나 베인을 이용하여, 유체를 흡입, 압축한 후 토출하는 방식이다. 반면, 터보형 압축기는 회전요소를 이용하여, 유체를 흡입, 압축한 후 토출하는 방식이다.

용적형 압축기는 원하는 토출압력을 얻기 위하여 흡입체적과 토출체적의 비율을 적절하게 조절하여 압축비를 결정하게 된다. 따라서, 용적형 압축기는 용량 대비 전체 크기를 소형화 하는데 제한을 받게 된다.

터보형 압축기는 터보 블로워(Turbo Blower)와 유사하나, 터보 블러워에 비해 토출압력이 높고 유량이 작다. 이러한 터보형 압축기는 연속적으로 흐르는 유체에 압력을 증가시키는 것으로, 유체가 축방향으로 흐르는 경우에 는 축류형으로, 반경방향으로 흐르는 경우에는 원심형으로 구분된다.

한편, 왕복동식 압축기나 회전식 압축기와 같은 용적형 압축기와 달리 터보형 압축기는 회전하는 임펠러의 날개 형상을 최적으로 설계하더라도 가공성과 양산성 및 내구성 등 여러 가지 요인으로 인해 한 번의 압축만으로 원하는 높은 압력비를 얻는 것은 어렵다. 이에, 복수 개의 임펠러를 축방향으로 구비하여 유체를 다단으로 압축하는 다단형 터보압축기가 알려져 있다.

이러한 다단형 터보압축기는 복수의 임펠러가 회전축을 기준으로 대향하게 배치되는 형태(제1형태)나, 복수의 임펠러가 회전축의 일단에 순차적으로 배치되는 형태(제2형태)를 가질 수 있다.

제1형태의 경우에는, 복수의 임펠러의 추력방향이 서로 반대방향을 이루어게 되어 축방향 요동이 일정 정도 억제될 수 있는 장점이 있으나, 복수의 임펠러를 연결하기 위한 압축기 내 구조가 복잡해지는 문제점이 있다.

제2형태의 경우에는, 복수의 임펠러를 연결하는 배관이나 유체 통로가 짧아져 압축기 내 구조가 단순해지는 장점이 있으나, 복수의 임펠러 간 추력 방향이 동일 방향을 형성하므로 축방향 요동이 증가하는 문제점이 있다.

한국 공개특허공보 제10-2018-0082894호(2019. 07. 19. 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 복수 개의 임펠러를 연결하는 배관 또는 통로 길이를 짧게 하여 압축 효율을 향상시킬 수 있는 터보 압축기의 제어 방법을 제공하는 것에 있다.

본 실시예에 따른 터보 압축기의 제어 방법은, 터보 압축기가 정상 운전 되는 단계; 상기 제어부가 상기 다수의 압전 센서로부터 출력되는 전압 값의 평균 값을 구하는 단계; 상기 제어부가 상기 다수의 압전 센서로부터 출력되는 전압 값의 평균 값과 기준값을 비교하여, 상기 다수의 압전 센서로부터 출력되는 전압 값의 평균 값이 상기 기준값을 초과하는지 판단하는 단계; 및 상기 다수의 압전 센서로부터 출력되는 전압 값의 평균 값이 상기 기준값을 초과 시 상기 제어부가 상기 구동유닛의 회전력을 제어하는 단계를 포함한다.

본 실시예를 통해 임펠러의 배면에 별도의 배압공간을 형성하고 그 배압공간에 고압의 냉매를 공급함에 따라, 구동유닛이 고속으로 회전을 하여 임펠러의 추력이 증가되더라도 그 임펠러가 추력에 의해 후방쪽으로 밀려나는 것을 효과적으로 저지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터보 압축기의 단면도.
도 2는 도 1의 A를 확대한 확대도.
도 3은 도 2의 변형예를 도시한 단면도.
도 4 내지 6은 본 발명의 실시예에 따른 터보 압축기에서 배압유로를 통해 밸브공간으로 유입되는 냉매의 압력에 따른 배압밸브의 동작상태 및 그에 따른 냉매의 유동상태를 보인 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터보 압축기의 스러스트 베어링에 적용된 센서 모듈(예를 들면, 압전 센서 및 온도 센서)를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 베어링에 가해지는 압력에 의한 압전 센서의 출력 전압 값을 나타낸 예시도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 터보 압축기의 제어 방법을 나타낸 흐름도
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 축 거동 센서의 개념도.
도 11은 도 7에 도시된 비접촉 센서에 의한 변위 감지 원리를 보인 개념도.
도 12는 도 1의 B를 확대한 확대도.
도 13은 도 10에 도시된 제어부에 의한 본 발명의 터보 압축기의 제어 방법을 나타낸 흐름도.

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

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A,B,C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐 만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐 만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터보 압축기의 단면도 이고, 도 2는 도 1의 A를 확대한 확대도 이며, 도 3은 도 2의 변형예를 도시한 단면도 이고, 도 4 내지 6은 본 발명의 실시예에 따른 터보 압축기에서 배압유로를 통해 밸브공간으로 유입되는 냉매의 압력에 따른 배압밸브의 동작상태 및 그에 따른 냉매의 유동상태를 보인 단면도이다.

도 1 내지 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 터보 압축기는, 케이싱(110)의 내부공간에 구동유닛(120)이 설치되고, 케이싱(110)의 외부에는 제1압축유닛(130)과 제2압축유닛(140)이 설치되며, 구동유닛(120)과 압축유닛(130)(140)의 사이에는 회전축으로 연결된다.

케이싱(110)은 양단이 개구되어 원통모양으로 형성되는 쉘(111)과, 쉘(111)의 양쪽 개구단을 각각 커버하는 전방측 프레임(112)과 후방측 프레임(113)으로 이루어질 수 있다.

쉘(111)의 내주면에는 후술할 구동유닛(120)의 스테이터(121)가 고정 결합되고, 전방측 프레임(112)과 후방측 프레임(113)의 중앙부에는 후술할 회전축(125)이 관통되도록 축구멍(112a)(113a)이 각각 형성되며, 전방측 프레임(112)의 축구멍(112a)과 후방측 프레임(113)의 축구멍(113a)에는 회전축을 반경방향으로 지지하는 레이디얼 베어링(151)(152)이 각각 설치될 수 있다.

그리고 전방측 프레임(112)의 내측면에는 제1스러스트 베어링(153), 후방측 프레임(113)의 내측면에는 제2스러스트 베어링(154)이 각각 결합되고, 후술할 회전축(125)에는 제1스러스트 베어링(153)과 제2스러스트 베어링(154)에 각각 대향하도록 제1축방향 지지판(161)과 제2축방향 지지판(162)이 각각 고정 결합될 수 있다.

즉, 제1스러스트 베어링(153)은 제1축방향 지지판(161)과 함께 제1방향 추력제한부를 형성하고, 제2스러스트 베어링(154)은 제2축방향 지지판(162)과 함께 제2방향 추력제한부를 형성하게 된다. 이로써, 제1방향 추력제한부와 제2방향 추력제한부는 서로 반대방향으로 스러스트 베어링을 형성하면서 회전축(125)을 포함한 회전요소에 대한 추력을 상쇄시키게 된다.

한편, 구동유닛(120)은 냉매의 압축을 위한 동력을 발생시키는 역할을 한다. 구동유닛(120)은 스테이터(121), 로터(122)를 포함하고, 로터(122)의 중심에는 그 로터(122)의 회전력을 후술할 제1임펠러(131)와 제2임펠러(141)로 전달하기 위한 회전축(125)이 결합된다.

스테이터(121)는 케이싱(110)의 내주면에 압입되어 고정되거나 또는 케이싱(110)에 용접되어 고정될 수 있다. 스테이터(121)의 외주면은 디컷지게 형성되어, 케이싱(110)의 내주면과의 사이에 유체가 이동할 수 있는 통로가 형성될 수 있다.

로터(122)는 스테이터(121)의 내측에 위치되며 스테이터(121)와 이격 배치된다. 로터(122)의 축방향 양단에는 후술할 제1임펠러(131)와 제2임펠러(141)에 의해 발생되는 편심하중을 상쇄시키기 위한 밸런스 웨이트가 결합될 수 있다. 하지만, 밸런스 웨이트는 로터에 설치되지 않고 회전축에 결합될 수도 있다.

밸런스 웨이트가 회전축에 결합되는 경우에는 앞서 제1축방향 지지판(161)과 제2축방향 지지판(162)을 이용하여 밸런스 웨이트로 활용할 수 있다.

회전축(125)은 로터(122)의 중심을 관통하여 압입 결합된다. 따라서 회전축(125)은 스테이터(121)와 로터(122)의 상호작용에 의해 발생하는 회전력을 전달받아 로터(122)와 함께 회전하고, 이 회전력은 후술할 제1임펠러(131)와 제2임펠러(141)에 전달되어 냉매를 흡입, 압축하여 토출하게 된다.

또, 회전축(125)의 양측, 즉 로터(122)의 양쪽에는 케이싱(110)에 구비된 제1및 제2스러스트 베어링(153)(154)에 의해 축방향으로 지지되는 제1축방향 지지판(161)과 제2축방향 지지판(162)이 각각 고정 결합된다. 이에 따라, 회전축(125)은 앞서 설명한 바와 같이 그 회전축(125)에 구비된 제1축방향 지지판(161)과 제2축방향 지지판(162)이 케이싱(110)에 구비된 제1스러스트 베어링(153)과 제2스러스트 베어링(154)에 의해 서로 반대방향으로 지지되면서 제1압축유닛(130)과 제2압축유닛(140)에 의해 발생되는 추력을 효과적으로 상쇄시킬 수 있다.

그리고, 제1축방향 지지판(161)과 제2축방향 지지판(162)은 로터(122)의 양단에 일체로 구비될 수도 있지만, 이 경우 제1축방향 지지판(161)과 제2축방향 지지판(162)이 회전축(125)을 축방향으로 지지하는 과정에서 발생되는 마찰열이 로터(122)에게로 전달될 수도 있고, 각 지지판(161)(162)이 축방향으로 하중을 받아 변형될 경우 로터(122)가 변형될 수 있다. 따라서, 제1축방향 지지판(161)과 제2축방향 지지판(162)은 로터(122)의 양단으로부터 각각 이격될 수 있다.

또, 후술할 회전축(125)에 제1축방향 지지판(161)과 제2축방향 지지판(162)을 고정 결합할 경우, 앞서 설명한 바와 같이 제1축방향 지지판(161)과 제2축방향 지지판(162)의 무게나 고정위치를 조절하여 밸런스 웨이트로 이용할 수도 있다. 이 경우 로터에 별도의 밸런스 웨이트를 설치하지 않아도 되므로, 그만큼 회전요소의 무게를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 터보 압축기의 축방향 길이를 줄일 수 있어 터보 압축기를 소형화할 수 있다.

여기서, 제1스러스트 베어링(153)과 제2스러스트 베어링(154)은 전방측 프레임(112)과 후방측 프레임(113)에 설치되지 않고 그 반대쪽인 제1축방향 지지판(161)과 제2축방향 지지판(162)에 설치될 수도 있다.

압축유닛은 단일 압축을 진행하도록 한 개의 압축유닛으로 형성될 수도 있지만, 본 실시예와 같이 다단 압축을 진행하도록 복수 개의 압축유닛으로 형성될 수 있다. 다단 압축의 경우 복수 개의 압축유닛(130)(140)이 구동유닛(120)을 기준으로 케이싱(110)의 양측에 설치되는 것이 축방향 하중이 큰 터보 압축기의 특성을 고려하면 신뢰성 측면에서 바람직할 수 있다. 하지만, 복수 개의 압축유닛이 양쪽에 설치되는 대향형의 경우는 앞서 언급하였지만 압축기의 길이가 길어지고 압축효율이 저하될 수 있으므로, 복수 개의 압축유닛(130)(140)을 구동 유닛(120)을 기준으로 한 쪽에 형성하는 것이 고효율 및 소형화 측면에서 바람직할 수 있다. 이하에서는 복수개의 압축유닛이 구비되어 다단으로 냉매를 압축하는 경우, 냉매를 압축하는 순서에 따라 제1, 제2압축유닛으로 구분하여 설명한다.

제1압축유닛(130)과 제2압축유닛(140)은 케이싱(110)의 일측에서 축방향을 따라 연이어 설치된다.

제1압축유닛(130)과 제2압축유닛(140)은 각각의 임펠러(131)(141)가 각각의 임펠러 하우징(132)(142)에 수용되어 결합될 수 있다. 즉, 제1압축유닛(130)은 제1임펠러(131)가 제1임펠러 하우징(132)에 수용되어 회전축(125)에 결합되고, 제2압축유닛(140)은 제2임펠러(41)가 제2임펠러 하우징(142)에 수용되어 회전축(125)에 결합될 수 있다.

제1임펠러 하우징(132)의 내부에는 제1임펠러(131)가 수용되는 제1임펠러 수용공간(132a)이 형성되며, 제1임펠러 하우징(132)의 일단에는 흡입관(115)이 연결되어 냉동사이클의 증발기로부터 냉매가 흡입되는 제1입구(132b)가 형성되고, 제1임펠러 하우징(132)의 타단에는 1단 압축된 냉매를 후술할 제2임펠러 하우징(142)으로 안내하는 제1출구(132c)가 형성된다.

제1임펠러 수용공간(132a)은 제1임펠러(131)를 완전히 수용할 수 있도록 제1입구(132b)와 제1출구(132c)를 제외한 밀폐형상으로 형성될 수도 있지만, 제1임펠러(131)의 배면측이 개방되고 그 개방된 면이 후술할 제2임펠러 하우징(142)의 전방측면에 밀폐되는 반 밀폐형상으로 형성될 수도 있다.

제1입구(132b)와 제1출구(132c)의 사이에는 제1임펠러(131)의 날개부(131b) 외주면과 일정 간격만큼 이격되어 제1디퓨져(133)가 형성되고, 제1디퓨져(133)의 후류측에는 제1볼류트(134)가 형성된다. 그리고 제1디퓨져(133)의 축방향 일단의 중심에 제1입구(132b)가, 제1볼류트(134)의 후류측에 제1출구(132c)가 각각 형성된다.

제1임펠러(131)는 회전축(125)에 결합되는 제1원판부(131a)와, 제1원판부(131a)의 전방면에 형성되는 복수개의 제1날개부(131b)로 이루어진다. 제1원판부(131a)는 그 전방면에는 복수 개의 제1날개부(131b)가 원추 형상으로 형성되지만, 그 후방면은 배압을 받도록 평판모양으로 형성될 수 있다.

여기서, 제1원판부(131a)의 후방에는 회전축(125)에 결합된 제1배압플레이트(미도시)가 소정이 간격만큼 이격되어 구비되고, 그 제1배압플레이트에는 환형으로 된 제1실링부재(미도시)가 구비될 수 있다. 이로써, 제1원판부의 후방에는 후술할 제2임펠러 하우징의 전방면과 제1배압플레이트의 사이에 소정의 냉매가 채워지는 제1배압공간(미도시)이 형성될 수 있다.

제2임펠러 하우징(142)의 내부에는 제2임펠러(141)가 수용되는 제2임펠러 수용공간(142a)이 형성되며, 제2임펠러 하우징(142)의 일단에는 제1임펠러 하우징(132)의 제1출구(132c)에 연결되어 1단 압축된 냉매가 흡입되는 제2입구(142b)가 형성되고, 제2임펠러 하우징(142)의 타단에는 토출관(116)이 연결되어 2단 압축된 냉매를 냉동사이클의 응축기로 안내하는 제2출구(142c)가 형성된다.

제2입구(142b)와 제2출구(142c)의 사이에는 제2임펠러(141)의 날개부(141b) 외주면과 일정 간격만큼 이격되어 제2디퓨져(143)가 형성되고, 제2디퓨져(143)의 후류측에는 제2볼류트(144)가 형성된다. 그리고, 제2디퓨져(143)의 축방향 일단의 중심에 제2입구(142b)가, 제2볼류트(144)의 후류측에 제2출구(142c)가 각각 형성된다.

한편, 제2입구(142b)의 직경(D2)은, 제1입구(D1)의 직경 보다 작게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2임펠러 하우징(142)으로 유입되는 냉매는 제2입구(142b)로 유입되면서 보다 높은 압력으로 압축될 수 있다.

제2임펠러(141)는 회전축(125)에 결합되는 제2원판부(141a)와, 제2원판부(141a)의 전방면에 형성되는 복수개의 제2날개부(141b)로 이루어진다. 제2원판부(141a)는 그 전방면에는 복수 개의 제2날개부(141b)가 원추형상으로 형성되지만, 그 후방면은 배압을 받도록 평판모양으로 형성될 수 있다.

여기서, 제2원판부(141a)의 후방에는 회전축(125)에 결합된 제2배압플레이트(145)가 소정 간격만큼 이격되어 구비되고, 그 제2배압플레이트(145)에는 환형으로 된 제2실링홈(145a)이 형성되어 그 제2실링홈(145a)에 제2실링부재(146)가 삽입될 수 있다. 이로써, 제2원판부(141a)의 후방에는 제2배압플레이트(145)와 케이싱(110)의 전방면 사이에 소정의 냉매가 채워지는 제2배압공간(147)이 형성된다. 그리고, 제2배압공간(147)으로 유입되는 냉매의 일부가 제2실링홈(145a)으로 유입되어 제2실링부재(146)를 밀어 올림에 따라, 제2실링부재(146)는 전방측 프레임(112)의 전방면에 밀착되어 제2배압공간(147)을 밀봉하게 된다.

제2배압공간(147)은 후술할 배압유로(171)가 연결되고, 배압유로에는 제2배압공간(147)의 압력이 압축기의 운전속도(즉, 압축비)에 따라 제2배압공간(147)의 압력을 가변시킬 수 있도록 배압유로(171)를 선택적으로 개폐하는 배압조절밸브(173)가 설치될 수 있다.

예를 들어, 도 4와 같이 배압유로(171)는 제2임펠러 하우징(142)과 케이싱(110)의 내부를 관통하여 형성될 수 있다. 즉, 제2임펠러 하우징(142)의 벽체를 이루는 하우징의 내부에 제1배압유로(171a)가 형성되고, 케이싱(110)의 전방측 프레임(112)의 내부에는 제1배압유로(171a)와 연통되는 제2배압유로(171b)가 형성될 수 있다.

물론, 배압유로(171)는 토출관(116)의 중간에서 분관되는 파이프 형태로 이루어질 수도 있으나, 배압유로(171)가 임펠러 하우징과 전방측 프레임의 내부에 형성되는 것이 부품수를 줄여 제조비용을 절감할 수 있어 바람직할 수 있다.

케이싱(110)의 전방측 프레임(112)에는 반경방향으로 소정의 깊이를 가지는 밸브공간(172)이 형성되고, 밸브공간(172)에는 그 밸브공간(172)에서 미끄러지면서 후술할 제1배압구멍(172a)과 제2배압구멍(172b)을 선택적으로 개폐하는 배압밸브(173)가 삽입되며, 밸브공간(172)과 배압밸브(173)의 사이에는 그 배압밸브(173)를 탄력 지지하는 밸브스프링(174)이 설치될 수 있다.

밸브공간(172)은 케이싱(110)의 전방측 프레임(112)의 외주면에서 내주면 방향으로 소정의 깊이만큼 함몰지게 형성되고, 밸브공간(172)의 중간에는 그 밸브공간(172)을 배압공간(147)에 연통시키는 제1배압구멍(172a)이 형성된다. 제1배압구멍(172a)은 밸브공간(172)의 내경보다 작거나 같게 형성될 수 있다.

또, 제1배압구멍(172a)의 일측에는 밸브공간(172)을 케이싱(110)의 내부공간과 연통시키는 제2배압구멍(172b)이 형성될 수 있다. 제2배압구멍(172b)은 제1배압구멍(172a)보다 안쪽, 즉 배압밸브(173)가 압력에 의해 개방되는 경우 제1배압구멍(172a)보다 더 높은 압력을 받았을 때 열릴 수 있도록 제1배압구멍(172a)보다 회전축(125)을 중심으로 내측에 위치하도록 형성된다.

배압밸브(173)는 볼밸브 또는 피스톤 밸브로 이루어질 수 있다. 이러한 배압밸브(173)는 배압유로(171)를 통해 유입되는 냉매의 압력에 의한 힘과 탄성부재의 탄성력에 의한 힘의 차이에 따라 3개의 위치를 가질 수 있다.

즉, 배압밸브(173)는 제1배압구멍(172a)과 제2배압구멍(172b)이 모두 닫히는 제1위치, 제1배압구멍(172a)이 열리고 제2배압구멍(172b)은 닫히는 제2위치, 그리고 제1배압구멍(172a)과 제2배압구멍(172b)이 모두 열리는 제3 위치를 가지도록 형성될 수 있다.

이를 위해, 밸브스프링(174)은 압축코일스프링으로 이루어져 그 배압밸브(173)의 안쪽면과 밸브공간(172) 사이에 설치될 수도 있고, 경우에 따라서는 밸브스프링(174)이 인장코일스프링으로 이루어져 그 배압밸브(173)의 바깥쪽과 밸브공간(172) 사이에 설치될 수도 있다.

한편, 전술한 실시예에서는 제1배압유로(171a)가 제2압축유닛(140)의 토출측, 즉 제2출구(142c)에 연결되는 것이나, 경우에 따라서는 도 5와 같이 배압유로(171)가 제1압축유닛(130)의 토출측에 연결될 수도 있다. 이 경우에도 밸브공간(172) 및 배압밸브(173) 등 기본적인 구성은 전술한 실시예와 동일하게 형성할 수도 있다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 터보 압축기는 다음과 같이 동작될 수 있다.

*65구동유닛(120)에 전원이 인가되면, 스테이터(121)와 로터(122) 사이의 유도 전류에 의해 회전력이 발생되고, 이 회전력에 의해 회전축(125)이 로터(122)와 함께 회전을 하게 된다.

그러면, 회전축(125)에 의해 제1임펠러(131)와 제2임펠러(141)에 구동유닛의 회전력이 전달되고, 제1임펠러(131)와 제2임펠러(141)가 각각의 임펠러 수용공간(132a)(142a)에서 동시에 회전을 하게 된다.

그러면 냉동사이클의 증발기를 통과한 냉매가 흡입관과 제1입구(132b)를 통해 제1임펠러 수용공간(132a)으로 유입되고, 이 냉매는 제1임펠러(131)의 날개부(131b)를 따라 이동하면서 정압이 상승하며 동시에 원심력을 가지고 제1디퓨져(133)를 통과하게 된다.

그러면, 제1디퓨져(133)를 통과하는 냉매는 그 제1디퓨져(133)에서 원심력에 의해 운동에너지가 압력수두의 상승으로 이어지고, 원심 압축된 고온고압의 냉매는 제1볼류트(134)에서 모아져 제1출구(132c)를 통해 토출된다.

그러면, 제1출구(132c)에서 토출되는 냉매는 제2임펠러 하우징(142)의 제2입구(142b)를 통해 제2임펠러(141)로 전달되면서, 제2임펠러(141)의 내부에서 다시 정압이 상승하며 동시에 원심력을 가지고 제2디퓨져(143)를 통과하게 된다. 제2디퓨져(143)를 통과하는 냉매는 원심력에 의해 원하는 압력까지 압축되고, 이 2단 압축된 고온고압의 냉매는 제2볼류트(144)에서 모아져 제2출구(142c)와 토출관(116)을 통해 응축기로 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이때, 제1임펠러(131)와 제2임펠러(141)는 각 임펠러 하우징(132)(142)의 제1입구(132b)와 제2입구(142b)를 통해 흡입되는 냉매에 의해 후방쪽으로 밀리는 추력을 받게 된다. 특히, 제2임펠러(141)의 경우는 제1임펠러(131)에 의해 1단 압축된 냉매가 제2입구(142b)를 통해 유입됨에 따라 상당히 큰 후방향 추력을 받게 된다. 특히, 제2입구(142b)의 직경(D2)의 제1입구(132b)의 직경(D1)보다 작은 점을 고려할 때, 제2임펠러(141)는 보다 강한 추력을 받게된다.

이러한 후방향 추력은 케이싱(110)의 내부에 구비되는 제1스러스트 베어링(153)과 제2스러스트 베어링(154)에 의해 저지되어 제1임펠러(131)와 제2임펠러(141)가 회전축(125)과 함께 후방쪽으로 밀리는 것이 억제된다.

하지만, 앞서 설명한 바와 같이 제1임펠러(131)와 제2임펠러(141)가 구동유닛을 기준으로 한 쪽에 몰려서 설치되는 경우에는 축방향 후방쪽으로는 상당히 큰 추력을 받게 되어 그만큼 스러스트 베어링의 단면적을 넓게 확보하여야 압축기의 신뢰성을 유지할 수 있다. 그러나, 이는 터보압축기의 크기가 증대될 뿐만 아니라 스러스트 베어링에서의 마찰손실이 증가하면서 압축기 효율이 저하될 수 있다.

이를 감안하여, 본 실시예와 같이 제1임펠러(131)와 제2임펠러(141)의 배면측, 특히 제2임펠러(141)의 배면 측에 별도의 배압공간(147)이 형성되고, 그 배압공간(147)에 1단 또는 2단 압축된 고압의 냉매를 공급하여 제2임펠러(141)가 후방측으로 밀리는 것을 억제하게 되면 스러스트 베어링에 가해지는 하중을 줄일 수 있다. 그러면 스러스트 베어링의 크기를 줄일 수 있고, 스러스트 베어링에 의한 마찰손실을 줄여 압축기 효율을 높일 수 있다.

또, 고속운전시 구동유닛(120)으로부터 발생되는 발열량이 증가할 수 있으나, 바이패스되는 냉매의 일부를 케이싱(110)의 내부공간으로 유도하여 구동유닛(120)을 냉각하게 되면 구동유닛(120)의 성능을 높여 압축기 효율을 향상시킬 수 있다.

즉, 도 4 내지 6을 참조하면, 제2임펠러(141)에 의해 2단 압축된 고압의 냉매는 제2출구(142c)를 통해 토출관(116)으로 토출되는데, 그 토출관(116)으로 토출되기 전 또는 토출관으로 토출된 고압의 냉매 중 일부가 배압유로(171)로 바이패스되어 밸브공간(172)으로 유입되고, 이 밸브공간(172)으로 유입되는 냉매는 배압밸브(173)를 안쪽 방향으로 밀어내게 된다.

이때, 도 4와 같이, 구동유닛(120)의 회전속도가 낮은 제1속도가 되면 제2압축유닛의 압력비가 기준압력비(밸브스프링의 탄성력과 같은 힘을 내는 압력)보다 낮아지게 된다. 그러면, 제2임펠러(141)에 의해 압축된 냉매의 압력에 의한 힘이 밸브스프링(174)의 탄성력에 의한 힘보다 작게 되고, 배압밸브(173)는 밸브스프링(174)의 탄성력에 밀려 제1위치(P1)를 유지하게 된다.

그러면, 제1배압구멍(172a)과 제2배압구멍(172b) 모두가 닫히게 되고, 제1임펠러(131)와 제2임펠러(141)를 비롯한 회전축은 제1스러스트 베어링(153)과 제2스러스트 베어링(154)에 의해서만 축방향 추력을 저지하게 된다. 하지만, 이 경우에는 구동유닛(120)의 회전속도가 크지 않아 제1임펠러(131)와 제2임펠러(141)의 입구쪽으로 흡입되는 냉매의 압력이 높지 않게 됨에 따라, 제1스러스트 베어링(153)과 제2스러스트 베어링(154)의 면적이 크지 않더라도 추력을 충분히 저지할 수 있다.

반면, 구동유닛(120)의 회전속도가 제1속도보다 높지만 제2임펠러(141)에 의한 냉매의 압력에 의한 힘이 밸브 스프링(174)의 탄성력에 의한 힘보다는 큰 제2속도가 되면, 케이싱(110)의 내부공간에 형성되는 압력(내부압력)과 밸브스프링(174)에 의한 탄성력을 합한 힘이 제2임펠러(141)에 의한 압력보다 높아져 제2위치(P2)로 이동하게 된다.

그러면, 제1배압구멍(172a)은 열리고 제2배압구멍(172b)은 닫힌 상태가 되면서 배압유로(171)로 바이패스되는 고압의 냉매는 제1배압구멍(172a)을 통해 배압공간(147)으로만 이동하게 되고, 이 배압공간(147)으로 유입되는 냉매에 의해 배압공간(147)의 압력이 높아지면서 제2배압플레이트(145)를 지지하여 제2임펠러(141)가 축방향 후방으로 밀려나는 것을 저지하게 된다. 이 경우 배압공간(147)의 배압력이 제1스러스트 베어링(153) 및 제2스러스트 베어링(154)과 함께 제2임펠러(141)를 비롯한 회전축(125)이 후방측으로 밀리는 것을 억제하게 됨에 따라, 그만큼 제1스러스트 베어링(153)과 제2스러스트 베어링(154)이 적은 면적으로 형성되더라도 제2임펠러(141)를 비롯한 회전축(125)을 안정적으로 지지할 수 있다.

한편, 제1배압구멍(172a)은, 제2압축유닛(140)으로부터 구동유닛(120)으로 갈수록 단면적이 증가되는 형상으로 형성되어, 배압공간(147) 내 냉매가 다시 밸브공간(172)으로 역류하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 제1배압구멍(172a)의 내주면에는 제2압축유닛(140)에서 구동유닛(120)으로 갈수록 단면적이 증가되는 형상의 경사면이 형성될 수 있다.

반면, 구동유닛(120)의 운전속도가 제2속도보다도 큰 제3속도인 경우에는 제2임펠러(141)에 의해 압축된 냉매의 압력에 의한 힘이 케이싱(110)의 내부압력과 밸브스프링(174)의 탄성력을 합한 힘보다 크게 되고, 이에 따라 배압밸브(173)는 배압유로를 통해 밸브공간(172)으로 유입되는 냉매에 의해 제3 위치(P3)로 밀려나게 되면서 제1배압구멍과 제2배압구멍(172b)이 모두 열리게 된다.

그러면, 고압의 냉매가 배압공간(147)으로 이동하여 배압공간(147)의 압력을 높임에 따라 제2임펠러(141)의 배면을 전방쪽으로 지지하게 되고, 이에 따라 제1스러스트 베어링(153)과 제2스러스트 베어링(154)의 면적이 다소 감소되더라도 제1임펠러(131)와 제2임펠러(141)를 비롯한 회전축(125)이 축방향 후방쪽으로 밀리는 것을 효과적으로 저지할 수 있다.

이와 동시에, 제2배압구멍(172b)을 통해서도 고압의 냉매가 케이싱(110)의 내부공간으로 유입되고, 이 냉매는 제1축방향 지지판(161)에 구비된 가스통공(161a)를 통해 케이싱(110)의 내부공간을 순환하게 되므로 케이싱(110)의 내부공간을 냉각시키게 된다.

그러면, 구동유닛(120)의 하중이 증가할 때 발생될 수 있는 구동유닛(120)의 과열을 효과적으로 감쇄시켜 압축기 성능을 향상시킬 수 있다.

이렇게, 임펠러의 배면에 별도의 배압공간을 형성하고 그 배압공간에 고압의 냉매를 공급함에 따라, 구동유닛이 고속으로 회전을 하여 임펠러의 추력이 증가되더라도 그 임펠러가 추력에 의해 후방쪽으로 밀려나는 것을 효과적으로 저지할 수 있다.

또, 배압공간의 배압력을 이용하여 임펠러가 받는 추력을 상쇄 또는 감쇄시킴에 따라 스러스트 베어링의 하중을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 스러스트 베어링의 면적을 감소시킬 수 있어 압축기의 효율을 높면서도 소형화가 가능할 수 있다.

이하에서는, 터보 압축기 내의 스러스트 베어링에 압전 소자를 포함하는 압전 센서)를 적용하고, 그 압전 소자의 전압 변동을 근거로 서지(surge)나 공진에 의한 터보 압축기의 비정상적 움직임을 감지할 수 있는 터보 압축기에 대해 설명하기로 한다.

본 발명에 따르는 터보 압축기 내의 서지(surge)나 공진에 의해 발생하는 터보 압축기의 비정상적인 움직임(비정상적 거동)이 감지될 때 터보 압축기의 운전을 변경(예를 들면, 터보 압축기의 속도를 줄임)하여, 터보 압축기의 운전 안정성을 확보할 수 있다.

또한, 터보 압축기 내의 스러스트 베어링에 압전 소자뿐만 아니라 온도센서를 적용하고, 그 온도 센서의 온도 변화값을 근거로 스러스트 베어링의 고장진단(예를 들면, 스러스트 베어링의 온도가 비정상적으로 상승하면 이를 고장으로 인식함)을 수행할 수 있다.

터보 압축기의 경우 용적식 압축기와는 다르게 임펠러의 회전 속도에 의한 유체의 속도가 압력으로 바뀌게 된다. 이에, 터보 압축기는 압력비를 높이기 위해 고속으로 운전해야 하는데, 이에 따라 터보 압축기가 불안정해지는 경우가 있다. 예를 들면, 터보 압축기의 임펠러를 고속으로 회전시켜 유체의 속력을 높일 때 발생하는 압축 불안정성으로 흡입과 토출되는 유동이 불안정해지는 서지(surge) 현상이 일어날 수 있다. 또한, 터보 압축기의 회전체 동역학적으로 탄성 베어링 지지되는 회전체가 가지는 특성으로 공진점에서 회전 방향(자전)과 동일 혹은 반대로 공전하게 되는 공진 현상이 일어날 수 있다.

본 발명은, 회전축(샤프트, 125)의 상단 및 하단을 수직방향으로 지지하는 제1스러스트 베어링(153) 및 제2스러스트 베어링(154)에 센서 모듈(예를 들면, 압전 센서 및 온도 센서)(도 7의 도면부호 300 참조)을 부착한다.

센서 모듈(예를 들면, 압전 센서 및 온도 센서)(도 7의 도면부호 300 참조)은 회전축(샤프트)(125)의 상단 및 하단을 수직방향으로 지지하는 제1스러스트 베어링(153) 및 제2스러스트 베어링(154)에 모두 부착될 수도 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터보 압축기의 스러스트 베어링에 적용된 센서 모듈(예를 들면, 압전 센서 및 온도 센서)를 나타낸 것으로, 제1스러스트 베어링(153) 및 제2스러스트 베어링(154) 중에서 제2스러스트 베어링(154)에 부착된 센서 모듈(예를 들면, 압전 센서 및 온도 센서)을 나타낸다.

본 발명의 실시예에 따른 스러스트 베어링(154)은 포일 베어링일 수 있다. 포일 베어링(Foil Bearing, 154)은 터보 압축기, 터보송풍기, 터보차져, 소형가스터빈 등과 같이 초고속 회전체의 회전을 지지하면서 고속회전 시, 축과 비접촉상태를 유지하여 마찰, 마모가 최소화되며, 윤활계통이 필요치 않으며, 발열 및 소음이 적고 시스템 의 구조가 비교적 간단한 특징이 있다.

도 7에 도시한 바와 같이, 포일 베어링(Foil Bearing, 154)은, 탑 포일(154a), 범프 포일(154b), 범프 블럭(Bump block, 154c)을 포함한다.

탑 포일(154a)은, 일 단이 범프 블럭(Bump block, 154c)에 부착되고, 상기 일 단에서 다른 일 단으로 갈수록 상기 축방향 지지판과 밀착되는 방향으로 일정한 기울기를 가지도록 형성된다.

탑 포일(154a)은, 평면부, 경사부, 고정부를 포함하도록 이루어지며, 범프 블럭(Bump block, 154c)에 평면부가 고정되며, 경사부 및 고정부가 범프 포일(154b)로부터 일정한 거리만큼 이격되도록 위치되는 외팔보의 형상으로 이루어진다.

평면부는 범프 블럭(Bump block, 154c)에 고정되며, 경사부는 기설정된 각도를 가지도록 형성되는 부분이며, 고정부는, 스러스트 러너와 일정한 간격을 가지도록 연장된 부분을 의미한다.

범프 포일(154b)은, 탑 포일(154a) 하단에 배치되며, 탄성 소재로 이루어질 수 있다.

범프 블럭(Bump block, 154c)은, 포일 베어링(Foil Bearing, 154)의 일 면에 설치되는 것으로, 일정한 간격으로 반경 방향을 따라 고정 설치될 수 있다.

압전 센서와 온도 센서(300)는 경사부를 따라 부착되고, 상기 압전 센서(300)의 일 측은 상기 고정부와 범프 블럭(154c)에 의해 고정되도록 이루어진다.

범프 포일(154b)은 앰보싱 형태의 탄성 소재로 이루어지며, 앰보싱 형태의 탄성 소재는 탑 포일(154a)의 평면부 구간에서 일정한 높이를 가지며, 탑 포일(154a)의 경사부 구간에서는 평면부 구간에서의 높이보다 점진적으로 낮아지는 높이로 형성될 수 있다.

범프 블럭(Bump block, 154c)는 상기 압전 센서 및 온도 센서(300)의 일측을 고정시키기 위한 것으로서, 탑 포일(154a)의 고정부와 범프 블럭(Bump block, 154c) 사이에 상기 압전 센서 및 온도 센서(300)의 일 측이 삽입되어 고정될 수 있다. 상기 압전 센서 및 온도 센서(300)는 탑 포일(154a)의 고정부와 범프 블럭(Bump block)(154c)에 의해 고정되고, 탑 포일(154a)의 경사부에 부착된다.

범프 블록(154c)은 탑 포일(154a)의 고정부 및 경사부와 상하 방향으로 오버랩되게 배치되고, 압전 센서 및 온도 센서(300)는 범프 블록(154c) 와 고정부 사이, 범프 블록(154c)과 경사부 사이에 개재된다. 범프 블록(154c)의 상면은 압전 센서 및 온도 센서(300)의 하면을 지지하고, 하면은 범프 포일(154b)의 상면에 의해 탄력적으로 지지될 수 있다.

탑 포일(154a)은 탄성 소재로 이루어질 수 있으며, 탑 포일(154a)에 가해지는 압력에 의해 변형된 후 다시 복원될 수 있다.

상기 스러스트 러너(162)가 고속으로 회전하면 탑 포일(154a)과 스러스트 러너(162) 사이에 공기층(Gas film, 301)이 생성되고, 상기 스러스트 러너(162)는 공기층(Gas film, 301)에 의해 탑 포일(154a)과 접촉하지 않고 고속으로 회전한다.

서지 현상 또는 공진 현상에 의해 터보 압축기의 불안정한 거동이 발생하며, 이로 인해 스러스트 러너(162)가 요동치며 탑 포일(154a)의 경사부에 부착된 압전 센서에 압력을 가하며, 그 압전 센서는 가해진 압력에 따라 변하는 전압 값(변위)을 제어부(도 1의 503)에 출력한다.

탑 포일(154a)의 경사부에 압전 센서와 같이 부착된 온도 센서는 포일 베어링(Foil Bearing, 154)의 현재 온도값을 실시간 측정하고, 그 측정한 현재 온도 값을 제어부(도 1의 503)에 실시간 출력한다.

상기 압전 센서는 탑 포일(154a)의 경사부 내의 서로 다른 위치에 다수개 부착될 수 있다. 상기 압전 센서는 탑 포일(154a)이 스러스트 러너(162)를 지지하면서 발생하는 최대 변형 지점에 부착될 수 있을 것이다.

이하에서는, 터보 압축기 내의 서지(surge)나 공진에 의해 발생하는 터보 압축기의 비정상적인 움직임(비정상적 거동)이 감지되는 경우, 터보 압축기의 운전을 변경(예를 들면, 터보 압축기의 속도를 줄임)함으로써 터보 압축기의 운전 안정성을 확보할 수 있는 터보 압축기에 대해 도 1 및 7을 참조하여 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터보 압축기는 제어장치를 더 포함하며, 제어장치는, 스러스트 베어링(154)에 부착된 압전 센서 및 온도 센서(300), 압전 센서(300)의 출력 전압 값과 기준값을 근거로 서지 또는 공진에 의해 발생하는 터보 압축기의 비정상적 요동을 감지하고, 상기 감지된 요동을 근거로 상기 구동유닛(120)의 회전력을 제어하는 제어부(503)를 포함한다.

제어 장치는, 상기 스러스트 베어링(154)에 부착된 압전 센서(300)로부터 출력되는 전압 값을 필터링하는 필터(501)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 필터(501)는 상기 스러스트 베어링(154)에 부착된 압전 센서(300)로부터 출력되는 전압 값에 포함된 잡음을 제거하고, 그 잡음이 제거된 전압 값을 제어부(503)에 출력하는 역할을 한다.

제어 장치는, 상기 스러스트 베어링(154)에 부착된 압전 센서(300)로부터 출력되는 전압 값을 필터링하는 필터(501)뿐만 아니라, 필터(501)로부터 출력되는 전압 신호(전압 값)를 증폭하고, 그 증폭된 전압 신호(전압 값)을 제어부(503)에 출력하는 증폭기(502)를 더 포함할 수 있다.

제어부(503)는 상기 압전 센서(300)의 출력 전압 값과 기준값을 비교하고, 상기 압전 센서(300)의 출력 전압 값이 기준값을 초과하면, 서지 또는 공진에 의해 발생하는 터보 압축기의 비정상적 요동이 감지된 것으로 결정하고, 상기 구동유닛(120)의 회전력을 감소시키기 위한 제어 신호를 발생하고, 그 제어 신호를 상기 구동유닛(120)에 출력한다. 상기 구동유닛(120)은 제어 신호에 따라 회전력을 감소시키게 될 것이다.

상기 스러스트 베어링(154)에 압전 센서(300)와 같이 부착된 온도 센서는 상기 스러스트 베어링(154)의 온도 값을 실시간 감지하고, 그 감지한 온도 값을 제어부(503)에 출력한다.

제어부(503)는 상기 스러스트 베어링(154)의 온도 값과 기준 값을 비교하고, 그 비교 결과, 상기 스러스트 베어링(154)의 온도 값이 기준 값을 초과하면 상기 스러스트 베어링(154)이 고장난 것으로 진단할 수 있을 것이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 베어링(154)에 가해지는 압력에 의한 압전 센서(300)의 출력 전압 값을 나타낸 예시도이다.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 포일 베어링(154)에 압력이 가해지면 탑 포일(154a)의 경사부가 변형되고, 그 경사부의 변형에 의해 경사부에 부착된 압전 센서(300)의 출력 전압 값이 증가한다. 이때, 제어부(503)는 상기 압전 센서(300)의 출력 전압 값과 기준값을 비교하고, 상기 압전 센서(300)의 출력 전압 값이 기준값을 초과하면 서지 또는 공진에 의해 발생하는 터보 압축기의 비정상적 요동이 감지된 것으로 결정하고, 상기 구동유닛(120)의 회전력을 감소시키기 위한 제어 신호를 상기 구동유닛(120)에 출력함으로써, 서지 또는 공진에 의해 발생하는 터보 압축기의 비정상적 요동을 방지할 수 있게 된다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 터보 압축기의 제어 방법을 나타낸 흐름도 이다.

터보 압축기는 제어부(503)의 제어하에 정상 운전(가속 및 정속 운전)을 수행한다(S11).

포일 베어링(154)의 탑 포일(154a)의 경사부에 부착된 다수의 압전 센서들은 탑 포일(154a)의 경사부의 변형에 대응하는 전압 값들을 발생하고, 그 전압 값들을 실시간으로 제어부(503)에 출력한다.

제어부(503)는 탑 포일(154a)의 경사부에 부착된 다수의 압전 센서들로부터 출력되는 전압 값들의 평균값을 구한다(S12). 제어부(503)는 탑 포일(154a)의 경사부에 부착된 다수의 온도 센서들로부터 출력되는 온도 값들의 평균값을 구할 수도 있다.

제어부(503)는 탑 포일(154a)의 경사부에 부착된 다수의 압전 센서들로부터 출력되는 전압 값들의 평균값과 기준 전압 값(기준값)을 비교하고, 그 비교결과, 전압 값들의 평균값이 기준 전압 값(기준값)을 초과하는지 결정한다(S13).

제어부(503)는 전압 값들의 평균값이 기준 전압 값(기준값)을 초과하면 서지 또는 공진에 의해 발생하는 터보 압축기의 비정상적 요동이 존재하는 것으로 결정하고, 상기 비정상적 요동이 중지되도록 상기 구동유닛(120)의 회전력을 감소(회전축의 회전 감속)시킨다(S14).

상기 스러스트 베어링(154)에 압전 센서(300)와 같이 부착된 온도 센서는 상기 스러스트 베어링(154)의 온도 값을 실시간 감지하고, 그 감지한 온도 값을 제어부(503)에 출력한다. 제어부(503)는 상기 스러스트 베어링(154)의 온도 값과 기준 값을 비교하고, 그 비교 결과, 상기 스러스트 베어링(154)의 온도 값이 기준 값을 초과하면 상기 스러스트 베어링(154)이 고장난 것으로 진단한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터보 압축기는, 터보 압축기 내의 스러스트 베어링에 압전 소자를 적용하고, 그 압전소자의 전압 변동을 근거로 서지(surge)나 공진에 의한 터보 압축기의 비정상적 움직임을 감지할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 터보 압축기는, 터보 압축기 내의 서지(surge)나 공진에 의해 발생하는 터보 압축기의 비정상적인 움직임(비정상적 거동)이 감지될 때 터보 압축기의 운전을 변경(예를 들면, 터보 압축기의 속도를 줄임)함으로써 터보 압축기의 운전 안정성을 확보할 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 축 거동 센서의 개념도 이고, 도 11은 도 7에 도시된 비접촉 센서에 의한 변위 감지 원리를 보인 개념도 이며, 도 12는 도 1의 B를 확대한 확대도 이다.

도 10 내지 12를 참조하면, 터보 압축기는 축 거동 센서(200)를 포함할 수 있다. 축 거동 센서(200)는 비접촉 센서부(201) 및 마킹부(202)를 포함할 수 있다.

비접촉 센서부(201)는 회전축(125)의 변위를 감지하는 역할을 수행하며, 마킹부(202)는 비접촉 센서부(201)에 감지되는 표적으로 기능할 수 있다.

비접촉 센서부(201)는 회전축(125)의 외주면과 이격되어 회전축(125)을 둘러싸도록 형성된다. 비접촉 센서부(201)는 중공을 구비하는 원통형으로 이루어질 수 있다. 비접촉 센서부(201)는 케이싱(110)과 고정되도록 위치되며, 이를 위하여 케이싱(110)은 비접촉 센서부(201)를 향하여 연장 형성되는 고정부(203)를 구비할 수 있다. 비접촉 센서부(201)는 측정 대상물인 회전축(125)의 표면과의 거리 변화를 감지하도록 이루어지는 것일 수 있다.

마킹부(202)는 비접촉 센서부(201)와 마주보는 회전축(125)의 외주면에 형성되고, 비접촉 센서부(201)의 감지 신호에 반응하도록 이루어진다. 비접촉 센서부(201)는 회전축(125)의 표면 중에서도 마킹부(202)와의 거리 변화를 감지하여, 마킹부(202)를 포함하는 회전축(125)의 변위에 대한 정보를 얻을 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 축 거동 센서(200)는 와전류(eddy current)식에 의하여 비접촉식으로 회전축(125)의 변위를 감지할 수 있다. 이를 위하여, 마킹부(202)는 전도성의 금속으로 이루어지고, 비접촉 센서부(201)는 마킹부(202)에 와전류를 생성하고 마킹부(202)의 변위에 따라 변화되는 임피던스를 감지하도록 이루어질 수 있다.

도 11을 참조하면, 와전류 센서가 변위를 감지하는 원리가 확인될 수 있다. 도 11에 도시된 센서 코일(1)은 본 발명의 비접촉 센서부(201)에 형성되는 것일 수 있고, 대상물(2)은 회전축(125) 또는 마킹부(202)가 될 수 있다.

센서 코일(1)에 고주파 전류를 흐르게 하면, 전도성 물질인 대상물(2)을 향하는 공간에 교류자계(M)가 형성된다. 그리고, 교류자계(M)에 의하여 전도성 물질인 대상물(2)에는 와전류(E)가 형성된다. 이때, 대상물(2)이 센서 코일(1)에 접근하거나 멀어지게 되면, 와전류(E)의 역자계(R)가 변화되고, 역자계(R)에 의하여 센서코일(1)의 임피던스가 변화된다. 이러한 센서 코일(1)의 임피던스가 측정됨으로써, 대상물(2)과 센서 코일(1)의 위치관계가 파악될 수 있다.

도 10을 참조하면 축 거동 센서(200)는, 비접촉 센서부(201)에서 감지되는 임피던스 신호를 필터링하는 필터부(204), 필터부(204)에서 필터링된 신호를 증폭시키는 증폭부(205), 그리고 증폭된 신호 정보를 근거로 회전축(125)의 변위를 산출하는 제어부(206)를 더 구비할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 축 거동 센서(200)가 비접촉 방식에 의해 회전축(125)의 변위를 감지하게 되면, 서지 및 공진을 포함하는 회전축(125)의 이상 거동이 직접적으로 감지될 수 있다. 종래 이상 거동 및 그에 따른 구성요소들의 손상이 진행되는 단계에서 부수적으로 변화되는 구성요소들의 온도, 냉매의 유속 또는 압력을 감지하는 방식에 비해, 측정값에 대한 신뢰도 및 정밀도가 높은 이점이 있다.

또한 와전류 방식이 적용됨으로써, 본 발명의 비접촉 센서부(201)는 상대적으로 넓은 측정면의 변화를 빠른 응 답속도로 감지할 수 있다. 아울러, 회전축(125)과 비접촉 센서부(201) 사이에 냉매 또는 오일 등 매개 물질의 변화에 영향을 받지 않는 이점이 있다.

한편, 본 발명에 따른 터보 압축기(100)의 축 거동 센서(200)는, 하나의 신호 채널에 의하여 회전축(125)의 이상 거동을 감지하도록 이루어질 수 있다. 즉, 비접촉 센서부(201)는 와전류를 생성하는 하나의 센서 코일(미도시)을 구비할 수 있다. 이하에서는 하나의 센서 코일(미도시)에 의하여 회전축(125)이 다양한 방향으로 이상 거동되는 것을 감지하도록 이루어지는 구성에 대하여 설명한다.

통상적으로 재료 비용을 고려할 때, 회전축(125)은 전기 전도성을 갖는 금속성 재질로 이루어질 수 있다. 따라서, 비접촉 센서부(201)는 회전축(125)의 표면에 와전류를 형성하여 회전축(125)과의 거리 변화를 감지할 수 있다. 다만, 이러한 경우에는 회전축(125) 표면의 복수의 지점에 와전류를 생성하도록 복수 개의 센서 코일이 구비되어, 회전축(125)의 이동 방향을 파악하도록 구성되어야 한다.

이러한 구성과 달리, 본 발명은 회전축(125)에 마킹부(202)가 별도로 형성되는 구조를 갖는다. 이때, 마킹부(202)는 회전축(125)의 표면보다 비접촉 센서부(201)의 감지 신호에 더 민감하게 반응하도록, 전기 전도성이 회전축(125)보다 큰 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 마킹부(202)는 니켈 재질로 형성될 수 있다. 그리고 마킹부(202)는, 회전축(125)과는 이종 재질로 회전축(125)의 단부에 위치되는 경우, 임펠러(131, 141) 날개 등과 공진을 일으킬 수 있다. 따라서, 마킹부(202)는 회전축(125)의 표면에 코팅되는 방식으로 형성되어 교란을 최소화시킬 수 있다.

마킹부(202)는, 도 12에 보인 것처럼, 회전축(125)의 축방향으로 서로 이격 배치되는 복수 개의 제1마크(202a), 복수 개의 제2마크(202b), 복수 개의 제3마크(203b)를 포함할 수 있다. 복수 개의 마크(202a, 202b, 202c) 사이의 이격 거리는 기설정된 거리(d) 이상의 값을 가지도록 형성될 수 있다. 제1내지 3마크(202a, 202b, 202c)는 축 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다. 제2마크(202b)와 제3마크(202c)는 제1마크(202a)를 중심으로 상호 대향하게 배치될 수 있다.

제1마크(202a) 각각은 회전축(125)의 축방향에 대하여 기설정된 각도(θ)로 경사지게, 서로 나란하게 연장될 수 있다.

제2마크(202b)는 길이 방향이 축방향에 대해 수직하게 배치될 수 있다.

제3마크(202c)는 길이 방향이 축방향에 대해 나란히 배치될 수 있다.

비접촉 센서부(201)는 제1마크(202a)과 축방향에 수직한 방향으로 대면하는 제1센서(201a)와, 제2마크(202b)와 축방향에 수직한 방향으로 대면하는 제2센서(201b)와, 제3마크(202c)와 축방향에 수직한 방향으로 대면하는 제3센서(201c)를 포함할 수 있다.

이러한 마킹부(202)가 형성된 회전축(125)은, 본 발명의 터보 압축기(100)의 동작 시 고속으로 회전된다. 케이싱(110)과 고정되는 비접촉 센서부(201)의 일 지점에 구비되는 센서 코일은, 마킹부(202)가 회전축(125)의 원주 방향 또는 축 방향으로 이동되는 경우의 임피던스 변화를 감지할 수 있고, 제어부(206)는 이러한 변화는 정상 운전 상태로 판별할 수 있다.

그러나, 회전축(125)이 특정 변위 이상으로 회전축(125)의 축방향 또는 반경방향으로 이동되는 경우, 이에 따라 센서 코일에서 감지되는 임피던스 변화는 제어부(206)에 의해 이상 거동 상태로 판별될 수 있다. 복수 개의 제1마크(202a)가 회전축(125)의 축방향에 대하여 대략 45도의 각도로 기울어지게 되면, 회전축(125)의 축방향 및 반경방향으로의 마크(202a)의 변위가 센서 코일에 의해 감지될 수 있다.

그리고, 제1센서(201a)로부터 감지된 정보에 기초하여, 회전축(125)의 이상 거동 감지 시, 제어부(206)는 제2센서(201b)로부터 감지된 임피던스 변화값과, 제3센서(201c)로부터 감지된 임피던스 변화값을 비교하여, 회전축(125)이 축방향으로 이상 거동이 발생되었는지, 반경방향으로 이상 거동이 발생되었는지를 감지할 수 있다.

상기 제1내지 3센서(201a, 201b, 201c)는 다른 마크의 임피던스 변화값에 영향 받지 않도록 충분히 이격될 수 있다.

나아가, 비접촉 센서부(201)는 회전축(125)의 축방향으로 마킹부(202)의 길이보다 길게 형성되어 마킹부(202)를 오버랩하도록 이루어질 수 있다.

비접촉 센서부(201)는 복수의 센서 코일을 구비하고, 마킹부(202)는 기설정된 거리(d) 및 각도(θ)로 배치되는 복수 개의 마크(202a, 202b, 202c)를 구비함으로써, 회전축(125)의 다양한 변위를 하나의 신호 채널을 통하여 감지해 낼 수 있어 효율적이다.

이상에서는 회전축(125)을 포함하는 회전 구성요소들의 변위를 신속하게 감지할 수 있는 구성에 대하여 설명하였다. 이하에서는 감지 및 산출된 변위를 즉각적으로 이용할 수 있는 제어부(206)의 특징에 대하여 설명한다.

도 13은 도 10에 도시된 제어부에 의한 본 발명의 터보 압축기의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다. 앞서 설명한 것과 같이, 제어부(206)는 비접촉 센서부(201)의 센서 코일로부터 전달되는 신호 정보를 근거로 회전축(125)의 변위를 산출할 수 있다. 아울러, 제어부(206)는 산출된 회전축(125)의 변위를 근거로 본 발명의 터보 압축기의 회전 속도를 변경하도록 이루어진다. 특히 이러한 제어 과정은, 비접촉 센서부(201)의 신호를 실시간으로 전달 받아 상기 회전축(125)의 회전 속도를 변경시키도록 이루어질 수 있다.

도 13에 보인 것과 같이, 제어부(206)는 본 발명의 터보 압축기가 정상 운전되고 있는 상태에서, 제1센서(201a)의 제1마크(202a) 감지에 의하여 회전축(125)의 변위를 감지 및 환산할 수 있다. 이때 정상 운전 상태는 압축기를 정속으로 운전하는 상태이거나, 부하의 증가에 대응하기 위하여 운전 속도를 증가시키는 상태일 수 있다.

회전축(125)의 변위가 산출되면, 제어부(206)는 현재 회전축(125)의 변위 값을 기설정된 값과 비교할 수 있다.

여기서 기설정된 값은 회전축(125)의 변위가 정상 운전 범위 내인 것으로 판단될 수 있는 최대 변위일 수 있다.

*158회전축(125)의 변위가 기설정된 값 이내이면, 제어부(206)는 압축기의 운전 조건을 그대로 유지할 수 있다.

다만, 회전축(125)의 변위가 기설정된 범위를 벗어나게 되면, 제어부(206)는 본 발명의 터보 압축기가 이상 거동을 보이는 상태로 판단할 수 있다.

따라서, 제2센서(201b)의 제2마크(202b) 감지에 따른 임피던스 변화량(제1변화량)과 제3센서(201c)의 제3마크(202c) 감지에 따른 임피던스 변화량(제2변화량)을 비교하여, 제1변화량이 제2변화량 보다 클 경우, 제어부(206)는 회전축(125)이 축 방향으로 이상 거동된다고 판단할 수 있다. 다음으로, 제2변화량이 제1변화량 보다 클 경우, 제어부(206)는 회전축(125)이 반경 방향으로 이상 거동된다고 판단할 수 있다.

본 발명의 터보 압축기의 운전 시, 도 10과 함께 설명한 운전 상태의 감지 및 대응은 기설정된 시간 간격으로 지속적으로 이루어질 수 있다. 이러한 제어 방식은 압축기의 이상 거동에 대한 신속한 감지를 가능하게 하고, 또한 압축기가 완전히 오작동 또는 손상되기 전에 선제적으로 대응하는 것을 가능케 한다. 따라서, 종래 온도나 유동 분포에 의해 이상 거동을 파악하는 경우 이상 거동 감지 시에는 이미 구조적 손상 등이 진행되었을 가능성이 높았던 것과 달리 손상의 예방 또는 최소화가 가능하게 된다

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 '포함하다', '구성하다' 또는 '가지다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

1. 케이싱; 케이싱의 내부공간에 구비되어 회전력을 발생시키는 구동유닛; 상기 케이싱을 관통하도록 설치되고, 상기 구동유닛에서 발생하는 회전력을 전달하는 회전축; 상기 회전축의 변위를 감지하도록 형성되는 축 거동 센서; 상기 회전축과 함께 회전하며, 흡입되는 유체를 압축하는 임펠러를 구비하는 압축유닛; 상기 회전축에 결합되고, 상기 구동유닛에 인접하게 위치되는 축방향 지지판; 상기 케이싱에 설치되어 상기 축방향 지지판을 지지하는 스러스트 베어링; 상기 스러스트 베어링의 일 측면에 부착되며, 상기 스러스트 베어링에 작용되는 압력에 따른 변형에 의해 전압을 생성하는 다수의 압전 센서와, 상기 스러스트 베어링의 온도를 감지하는 온도 센서를 포함하는 센서 모듈; 및 상기 구동유닛의 회전력을 제어하는 제어부를 포함하는 터보 압축기의 제어 방법에 있어서,
   상기 터보 압축기가 정상 운전 되는 단계;
   상기 제어부가 상기 다수의 압전 센서로부터 출력되는 전압 값의 평균 값을 구하는 단계;
   상기 제어부가 상기 다수의 압전 센서로부터 출력되는 전압 값의 평균 값과 기준값을 비교하여, 상기 다수의 압전 센서로부터 출력되는 전압 값의 평균 값이 상기 기준값을 초과하는지 판단하는 단계; 및
   상기 다수의 압전 센서로부터 출력되는 전압 값의 평균 값이 상기 기준값을 초과 시 상기 제어부가 상기 구동유닛의 회전력을 제어하는 단계를 포함하고,
   상기 압축유닛은 복수로 구비되어, 축방향을 따라 연이어 배치되는 제1압축유닛과 제2압축유닛을 포함하고,
   상기 제1압축유닛은 제1임펠러 하우징과, 상기 제1임펠러 하우징 내 배치되는 제1임펠러를 포함하고,
   상기 제2압축유닛은 제2임펠러 하우징과, 상기 제2임펠러 하우징 내 배치되는 제2임펠러를 포함하며,
   상기 제1임펠러 하우징의 일단에는 흡입관이 연결되어 냉매가 흡입되는 제1입구가 배치되고,
   상기 제1임펠러 하우징과 상기 제2임펠러 하우징 사이에는, 상기 제1임펠러 하우징 내 냉매가 상기 제2임펠러 하우징으로 전달되기 위한 제2입구가 배치되며,
   상기 제2입구의 직경(D2)은, 상기 제1입구(D1)의 직경 보다 작게 형성되고,
   상기 케이싱 내 공간 중 상기 제2임펠러의 배면측에 배치되는 배압공간을 포함하고,
   상기 제2임펠러 하우징의 출구와 상기 배압공간 사이에 연결되는 배압유로를 포함하고,
   상기 배압유로와 배압공간 사이에 설치되어 그 배압유로와 배압공간 사이를 선택적으로 개폐하는 배압조절밸브를 포함하고,
   상기 배압유로는 상기 제2임펠러 하우징의 벽체를 이루는 상기 하우징 내 배치되는 제1배압유로와, 상기 케이싱의 전방측 프레임 내 배치되며 상기 제1배압유로와 연통되는 제2배압유로를 포함하고,
   상기 전방측 프레임에는 반경 방향으로 소정의 깊이를 가지는 밸브 공간이 형성되어, 상기 밸브 공간 내 상기 배압조절밸브가 배치되고,
   상기 밸브 공간과 상기 배압공간 사이에는 제1배압구멍이 형성되고,
   상기 제1배압구멍은 상기 밸브 공간의 반경 방향 중앙에 배치되며,
   상기 밸브공간과 상기 케이싱의 내부 공간을 연통시키는 제2배압구멍을 포함하고,
   상기 제2배압구멍은 상기 제1배압구멍 보다 상기 회전축의 반경 방향을 기준으로 내측에 배치되며,
   상기 제2배압유로는 상기 제1배압구멍 보다 상기 회전축의 반경 방향을 기준으로 외측에 배치되고,
   상기 배압조절밸브는 상기 밸브 공간의 내면에 일단이 배치되는 밸브스프링과, 상기 밸브스프링의 타단에 배치되어 상기 제1배압구멍, 반경 방향으로 이동되는 배압밸브를 포함하고,
   상기 제1배압구멍은 상기 압축유닛으로부터 상기 구동유닛을 향하는 방향으로 단면적이 증가되는 형상을 가지고,
   상기 제1배압구멍의 내주면에는 경사면이 배치되며,
   상기 제1배압구멍의 경사면은 상기 압축유닛으로부터 상기 구동유닛으로 갈수록 상기 제1배압구멍의 단면적이 증가되는 형상이고,
   상기 스러스트 베어링은 포일 베어링으로 이루어지고,
   상기 포일 베어링은, 일 면에 일정한 간격으로 반경 방향을 따라 고정 설치되는 범프 블록;
   일단이 상기 범프 블록에 부착되고, 상기 일 단에서 다른 일 단으로 갈수록 상기 축방향 지지판과 밀착되는 방향으로 일정한 기울기를 가지도록 형성되는 탑 포일; 및
   상기 탑 포일의 하부에 위치되고, 탄성력을 가지도록 이루어지는 범프 포일을 포함하며,
   상기 압전 센서는,
   상기 탑 포일의 기울어진 후면부에 고정 설치되어, 상기 범프 블록과 상기 탑 포일의 사이에 위치되고,
   상기 탑 포일은,
   상기 범프 블록에 고정되는 고정부;
   상기 고정부로부터 연장되며, 일정한 기울기를 가지는 경사부;
   상기 경사부로부터 연장되며 상기 축방향 지지판과 일정한 간격을 가지도록 연장되는 평면부를 포함하고,
   상기 경사부는, 상기 포일 베어링에 가해지는 압력에 의해 변형이 이루어지고,
   상기 압전 센서는, 상기 변형에 의해 전압 값을 생성하며,
   상기 온도 센서는 상기 스러스트 베어링의 현재 온도 값을 실시간 측정하고, 상기 측정된 현재 온도 값을 상기 제어부에 출력하고,
   상기 범프 블록은 상기 고정부와 상기 경사부에 상하 방향으로 오버랩되게 배치되고,
   상기 압전 센서 및 상기 온도 센서는 상기 범프 블록과 상기 고정부 사이, 상기 범프 블록과 상기 경사부 사이에 배치되며,
   상기 범프 블록의 상면은 상기 압전 센서 및 상기 온도 센서의 하면을 지지하고, 하면은 상기 범프 포일의 상면에 의해 지지되며,
   상기 축 거동 센서는,
   상기 케이싱과 고정되도록 위치되고 상기 회전축의 외주면을 이격되어 감싸도록 형성되어, 상기 회전축과의 거리 변화를 감지하는 비접촉 센서부; 및
   상기 비접촉 센서부의 감지 신호에 반응하도록 이루어지고, 상기 비접촉 센서부와 마주보는 상기 회전축의 외주면에 형성되는 마킹부를 구비하고,
   상기 마킹부는 상기 회전축의 축 방향으로 이격되는 복수 개의 제1마크, 복수 개의 제2마크 및 복수 개의 제3마크를 포함하고,
   상기 제1 내지 3마크는 소정 거리 이격되며,
   상기 제2마크와 상기 제3마크는 상기 제1마크를 중심으로 대향하게 배치되고,
   상기 제1마크는 상기 회전축의 축 방향에 대하여 45도 경사지게 배치되고,
   상기 제2마크는 길이 방향이 상기 회전축의 축 방향에 대해 수직하게 배치되며,
   상기 제3마크는 길이 방향이 상기 회전축의 축 방향에 대해 평행하게 배치되고,
   상기 비접촉 센서부는,
   상기 제1마크와 축방향에 수직한 방향으로 대면하는 제1센서;
   상기 제2마크와 축방향에 수직한 방향으로 대면하는 제2센서; 및
   상기 제3마크와 축방향에 수직한 방향으로 대면하는 제3센서를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 제1센서의 상기 제1마크 감지에 의해 상기 회전축의 변위를 감지하여, 상기 회전축의 변위가 기 설정된 범위를 벗어날 경우 상기 제2센서의 임피던스 변화량과 상기 제3센서의 임피던스 변화량을 비교하고,
   상기 제2센서로부터 감지된 임피던스 변화량이 상기 제3센서로부터 감지된 임피던스 변화량 보다 클 경우 상기 제어부는 상기 회전축이 축 방향으로 이상 거동한다고 판단하고,
   상기 제3센서로부터 감지된 임피던스 변화량이 상기 제2센서로부터 감지된 임피던스 변화량 보다 클 경우 상기 제어부는 상기 회전축이 반경 방향으로 이상 거동한다고 판단하는 터보 압축기의 제어 방법. .
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 마킹부는 전도성의 금속으로 형성되는 터보 압축기의 제어 방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 비접촉 센서부는 와전류를 생성하는 하나의 센서 코일을 구비하는 터보 압축기의 제어 방법.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 회전축의 회전 속도를 변경시키도록 제어하는 터보 압축기의 제어 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 스러스트 베어링의 온도 값이 설정된 값을 초과하면, 압축기의 이상 거동으로 판단하는 터보 압축기의 제어 방법.
   

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