KR20230129530A

KR20230129530A - 원심 압축기용 냉각 시스템 및 이를 포함한 냉동 시스템

Info

Publication number: KR20230129530A
Application number: KR1020237027280A
Authority: KR
Inventors: 마이클 엠. 페레보치코프; 매튜 제이. 스왈로우
Original assignee: 코프랜드 엘피
Priority date: 2021-01-12
Filing date: 2021-12-29
Publication date: 2023-09-08
Also published as: WO2022154964A1; CN116783393A; EP4248092A1; JP2024503043A; US20220220976A1

Abstract

압축기용 냉각 시스템은 냉각수 공급 라인, 냉각수 반환 라인, 냉각수 반환 라인의 온도 및 냉각수 반환 라인 내의 냉각수 온도 중 적어도 하나를 감지하기 위해 냉각수 반환 라인에 연결된 온도 센서 및 컨트롤러를 포함한다. 냉각수 공급 라인은 냉각수 제어 밸브를 포함하고, 압축기의 하우징에 연결 가능하여 상기 하우징에 형성된 복수의 냉각수 유동 채널들 중 적어도 하나에 냉각수를 공급한다. 냉각수 반환 라인은 냉각수 유동 채널로부터 냉각수를 공급받아 압축기의 저압 측으로 냉각수를 반환하기 위해 압축기 하우징에 연결될 수 있다. 컨트롤러는 온도 센서에 의해 감지된 온도에 따라 냉각수 제어 밸브를 제어하여 냉각수 공급 라인을 통한 냉각수 공급을 제어하게 된다.

Description

원심 압축기용 냉각 시스템 및 이를 포함한 냉동 시스템

본 발명은 일반적으로 원심 압축기, 특히 원심 압축기와 함께 사용하기 위한 냉각 및 냉동 시스템에 관한 것이다.

관련 출원 상호 참조

본 출원은 2021년 1월 12일에 출원된 미국 정규 특허 출원 제 17/248,166호에 대한 우선권을 주장하며, 그 공개는 여기에 전체적으로 참조로 통합되어 있다.

원심 압축기는 왕복, 회전, 스크롤 및 스크류 압축기와 같은 양변위 압축기 설계에 비해 몇 가지 장점이 있지만 원심 압축기 임펠러의 높은 회전 속도와 임펠러 및 관련 모터에 적합한 작동 환경을 제공해야 하는 관련 과제로 인해 저용량 냉각 시스템에 원심 압축기를 통합하는 것은 제한적이다. 특히 압축기 구동 샤프트와 연결된 모터와 베어링에 충분한 냉각을 제공하여 모터와 베어링을 적절한 작동 온도 범위 내에서 유지하는 것이 하나의 과제이다.

본 배경 설명은 이하에서 설명 및/또는 청구되는 본 개시의 다양한 측면과 관련될 수 있는 다양한 측면들의 기술을 소개하기 위한 것이다. 이러한 논의는 본 개시의 다양한 측면을 보다 용이하게 이해할 수 있도록 배경 정보를 제공하는 데 도움이 될 것으로 믿어진다. 따라서, 본 배경 설명은 이러한 관점에서 읽어야 하며 선행 기술을 인정하는 것이 아님을 이해해야 한다.

일 측면에서, 압축기 시스템은 원심 압축기 및 냉각 회로를 포함한다. 압축기는 하우징, 적어도 하나의 베어링에 의해 하우징에서 회전 가능하게 지지되는 샤프트, 샤프트에 연결된 임펠러 및 샤프트에 작동 가능하게 연결된 모터를 포함한다. 하우징에는 베어링과 모터에 냉각수를 전달하는 복수의 냉각수 유동 채널이 형성되어 있다. 냉각 회로는 복수의 냉각수 유동 채널 중 적어도 하나에 냉각수를 전달하기 위해 압축기 하우징에 연결된 냉각수 공급 라인을 포함한다. 냉각수 공급 라인은 냉각수 공급 라인을 통한 냉각수 유동을 제어하기 위한 냉각수 제어 밸브를 포함한다. 또한, 냉각 회로는 복수의 냉각수 유동 채널들로부터 냉각수를 공급받아 압축기의 저압측으로 냉각수를 반환하기 위해 압축기 하우징에 연결된 냉각수 반환 라인, 냉각수 반환 라인의 온도 및 냉각수 반환 라인 내의 냉각수 온도 중 적어도 하나를 감지하기 위해 냉각수 반환 라인에 연결된 온도 센서 및 온도 센서와 냉각수 제어 밸브에 연결된 컨트롤러를 더 포함한다. 컨트롤러는 온도 센서에서 감지된 온도를 기반으로 냉각수 제어 밸브를 제어하여 압축기 하우징으로의 냉각수 공급을 제어하도록 구성된다.

다른 측면에서, 압축기의 냉각 시스템은 냉각수 공급 라인, 냉각수 반환 라인, 냉각수 반환 라인의 온도 및 냉각수 반환 라인 내의 냉각수 온도 중 적어도 하나를 감지하기 위해 냉각수 반환 라인에 연결된 온도 센서, 및 컨트롤러를 포함한다. 냉각수 공급 라인은 냉각수 유동을 제어하기 위한 냉각수 제어 밸브를 포함하며, 압축기의 하우징에 연결하여 압축기 하우징 내에 형성된 복수의 냉각수 유동 채널 중 적어도 하나에 냉각수를 전달할 수 있다. 냉각수 반환 라인은 복수의 냉각수 유동 채널들로부터 냉각수를 공급받아 압축기의 저압 측으로 냉각수를 반환하기 위해 압축기 하우징에 연결될 수 있다. 컨트롤러는 온도 센서와 냉각수 제어 밸브에 연결되고, 온도 센서에 의해 감지된 온도에 따라 냉각수 제어 밸브를 제어하여 냉각수 공급 라인을 통한 냉각수 공급을 제어하도록 구성된다.

또 다른 측면에서, 냉동 시스템은 압축기, 증발기, 응축기, 팽창 장치 및 냉각 회로를 포함한다. 압축기는 하우징, 적어도 하나의 베어링에 의해 하우징에서 회전 가능하게 지지되는 샤프트, 샤프트에 연결된 임펠러 및 샤프트에 작동 가능하게 연결된 모터를 포함한다. 하우징은 적어도 하나의 베어링과 모터에 냉각수를 전달하는 복수의 냉각수 유동 채널들을 형성한다. 냉각 회로는 복수의 냉각수 유동 채널 중 적어도 하나에 냉각수를 전달하기 위해 압축기 하우징에 연결된 냉각수 공급 라인, 복수의 냉각수 유동 채널로부터 냉각수를 공급받아 압축기의 저압 측으로 냉각수를 반환하기 위해 압축기 하우징에 연결된 냉각수 반환 라인, 냉각수 반환 라인의 온도 및 냉각수 반환 라인 내의 냉각수 온도 중 적어도 하나를 감지하기 위해 냉각수 반환 라인에 연결된 온도 센서 및 컨트롤러를 포함한다. 냉각수 공급 라인은 냉각수 공급 라인을 통한 냉각수 유동을 제어하기 위한 냉각수 제어 밸브를 포함한다. 컨트롤러는 온도 센서와 냉각수 제어 밸브에 연결되며, 온도 센서에서 감지된 온도를 기반으로 냉각수 제어 밸브를 제어하여 압축기 하우징으로의 냉각수 공급을 제어하도록 구성된다.

상기 측면들과 관련하여 언급된 특징들에 대한 다양한 개선이 존재할 수 있다. 또한, 상기한 측면에 추가 기능이 통합될 수도 있다. 이러한 개선 사항 및 추가 기능은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 예시된 실시 예와 관련하여 아래에서 논의되는 다양한 특징들은 단독으로 또는 임의의 조합으로 상기 설명된 측면들 중 어느 하나에 통합될 수 있다.

다음 도면들은 본 개시의 다양한 측면을 예시한다.
도 1은 예시적인 냉동 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 냉동 시스템에 사용하기에 적합한 예시적인 압축기 냉각 시스템의 개략도이다.
도 3은 도 2에 도시된 압축기 냉각 시스템의 일부의 단면도로서, 냉각수 반환 라인에 연결된 온도 센서를 도시한다.
도 4는 도 2에 도시된 압축기 냉각 시스템의 냉각수 제어 밸브의 작동을 두 개의 온도 설정 포인트를 기준으로 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 1의 냉동 시스템(100)에 사용하기에 적합한 다른 예시적인 압축기 냉각 시스템의 개략도이다.
도 6은 예시적인 제어 방식에 기초하여 도 5에 도시된 압축기 냉각 시스템의 냉각수 제어 밸브의 작동을 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 1의 냉동 시스템 및 도 2 및 도 5의 압축기 냉각 시스템에 사용하기에 적합한 조립된 압축기의 투시도이다.
도 8은 도 7의 압축기를 선 8-8을 따라 취한 단면도이다.
대응하는 참조 부호는 도면 전체에서 해당 부품을 나타낸다.

도 1은 예시적인 냉동 시스템(100, refrigeration system)의 개략도이다. 냉동 시스템(100)은 원심 압축기(102, centrifugal compressor), 응축기(104, condenser), 팽창 장치(106, expansion device)(예: 팽창 밸브, 오리피스, 모세관) 및 증발기(108, evaporator)를 포함한다. 냉동 시스템(100)은 본 개시의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 도 1을 참조하여 도시되고 설명된 것 이외의 추가 구성요소 또는 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 작동 시, 압축기(102)는 흡입 라인(110, suction line)을 통해 냉매와 같은 작동 유체를 저압 가스로서 수신한다. 압축기(102)는 가스를 압축하여 가스의 온도 및 압력을 상승시킨다. 그런 다음 가압된 고온 가스는 응축기(104)로 흐르고, 응축기에서 고압 가스는 고압 액체로 응축된다. 그런 다음 액체는 액체의 압력을 감소시키는 팽창 장치(106)를 통과하여 유동한다. 팽창 장치(106)를 통과한 후 기체 또는 기체와 액체의 혼합물일 수 있는 감압 유체(reduced pressure fluid)는 증발기(108)를 통과한다. 증발기(108)는 열 교환기를 포함할 수 있으며, 이는 냉매 유체가 증발기(108)에서 기체로 증발함에 따라 감압 냉매 유체(reduced pressure refrigerant fluid)에 의해 냉각된다. 그런 다음 냉매 가스는 흡입 라인(110)을 통해 압축기(102)로 다시 보내지고, 여기서 작동 유체가 다시 압축되어 공정이 반복된다.

예시적인 냉동 시스템(100)은 냉동 회로(refrigerant circuit)의 일부(예를 들어, 응축기(104)의 다운스트림)에서 작동 유체를 끌어와서 압축기(102)로 보내어 압축기(102)의 모터 및 베어링과 같은 압축기(102)의 구성품을 냉각시키는 압축기 냉각 시스템(112, compressor cooling system)을 포함한다. 냉각 시스템(112)에서 사용되는 작동 유체("냉각수"로 지칭됨)는 압축기(102)의 저압 측(예를 들어, 흡입 라인(110))에 연결된 출구를 구비하는 냉각수 반환 라인(114, coolant return line)에 의해 냉동 회로로 반환된다. 본원에서 더 상술되는 바와 같이, 냉각 시스템(112)의 냉각 회로(cooling circuit)의 압력 차이는 압축기(102)를 통해 냉각수를 구동하여, 다시 냉동 회로로 들어가도록 한다.

도 2는 도 1의 냉동 시스템(100)에서 사용하기에 적합한 예시적인 압축기 냉각 시스템(200)의 개략도이다. 압축기 냉각 시스템(200)은 압축기(예컨대, 압축기(102)) 및 압축기(202)를 냉각하고 압축기(202)의 구성요소를 적절한 작동 온도 범위 내에서 유지하는 것을 용이하게 하기 위해 압축기(202)의 구성요소에 냉각수를 전달하도록 구성된 냉각 회로(204, cooling circuit)를 포함한다.

예시된 실시 예의 압축기(202)는 제 1 스테이지(206) 및 제 2 스테이지(208)를 포함하는 2단 원심 압축기(202)이다. 다른 실시 예에서, 압축기(202)는 단일 스테이지를 포함하거나 2개 이상의 스테이지를 포함할 수 있다. 다른 실시 예들에서, 압축기(202)는 원심 압축기 이외의 압축기일 수 있다. 제 1 스테이지(206)는 흡입 라인(212)에 의해 증발기(예를 들어, 도 1에 도시된 증발기(108))와 유체 연통하여 연결되는 제 1 스테이지 입구(210, inlet)를 포함한다. 제 2 스테이지(208)는 제 1 스테이지(206)로부터 압축 냉매를 수신하기 위해 냉매 이송 도관(도 2에 미 도시)에 의해 제 1 스테이지(206)의 제 1 스테이지 출구와 유체 연통하여 연결되는 제 2 스테이지 입구(214)를 포함한다.

압축기(202)는 일반적으로 하우징(216), 복수의 베어링들(220, 222, 224)에 의해 하우징(216) 내에서 회전 가능하게 지지되는 샤프트(218), 샤프트(218)의 제 1 단부(228)에 연결된 제 1 스테이지 임펠러(226), 샤프트(218)의 제 2 단부(232)에 연결된 제 2 스테이지 임펠러(230) 및 샤프트(218)에 작동 가능하게 연결되어 그 회전을 구동하도록 하는 모터(234)를 포함한다. 압축기(202)는 도 2에 도시된 구성요소에 더하여 구성요소를 포함할 수 있다.

하우징(216)은 하나 이상의 밀폐된(예를 들어, 밀폐형 또는 반-밀폐형) 캐비티 내에 압축기(202)의 구성요소들을 둘러싸고 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 하우징(216)은 제 1 및 제 2 스테이지 임펠러(226, 230)가 위치하는 볼루트(volutes)를 형성하는 압축기(202)의 각 스테이지에 엔드 캡을 포함한다. 일부 실시 예에서, 하우징(216)은 적절한 패스너(예컨대, 나사, 볼트 등)를 사용하여 조립되는 복수의 주조 피스들로 형성된다.

베어링들(220, 222, 224)은 하우징(216) 내에서 샤프트(218)를 회전 가능하게 지지한다. 예시된 실시 예에서, 압축기(202)는 제 1 레이디얼 베어링(220), 제 2 레이디얼 베어링(222) 및 스러스트 베어링(224)을 포함한다. 다른 실시 예에서, 압축기(202)는 추가적으로 또는 더 적은 수의 베어링을 포함할 수 있다. 베어링들(220, 222, 224)은 롤러형 베어링, 자기 베어링, 유체 필름 베어링, 에어 포일 베어링 및 이들의 조합을 예시적으로 포함하되 이에 제한되지 않고, 압축기(202)가 본원에 설명된 바와 같이 기능하도록 하는 임의의 적합한 유형의 베어링을 포함할 수 있다. 예시된 실시 예에서, 베어링들(220, 222, 224) 각각은 에어 포일 타입 베어링을 포함한다.

모터(234)는 압축기(202)의 작동 동안 샤프트(218)에 작동 가능하게 연결되어 샤프트의 회전을 구동한다. 모터(234)는 일반적으로 압축기(202)가 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있도록 하는 임의의 적합한 모터를 포함할 수 있다. 예시된 실시 예에서, 모터(234)는 전기 모터이고, 압축기(202)의 작동 동안 샤프트(218)에 회전 운동을 부여하기 위한 적절한 구성요소(예를 들어, 고정자 및 회전자)를 포함한다.

하우징(216)은, 복수의 베어링들(220, 222, 224) 및 모터(234)로 냉각수를 전달하는 내부에 형성된 복수의 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240, 242)(coolant flow channels)을 포함한다. 복수의 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240, 242)은 압축기 냉각 시스템(200)이 본 명세서에 기술된 바와 같이 기능할 수 있도록 하는 임의의 방식으로 압축기 하우징(216) 내에 배치 및/또는 형성될 수 있다. 예를 들어, 냉각수 유동 채널(236, 238, 240, 242)은 압축기 하우징(216)의 구성 요소들(예를 들어, 가공에 의한 주조 부품들)의 통로로서, 압축기(202)의 둘 이상의 구성요소들 사이(예를 들어, 모터(234)와 압축기 하우징(216) 사이) 및 이들의 조합 사이에 정의되는 통로로서 형성될 수 있다.

예시적인 압축기(202)는 제 1 냉각수 유동 채널(236), 제 2 냉각수 유동 채널(238), 제 3 냉각수 유동 채널(240) 및 제 4 냉각수 유동 채널(242)을 포함한다. 제 1 냉각수 유동 채널(236)은 스러스트 베어링(224)으로 냉각수를 전달하고, 제 2 냉각수 유동 채널(238)은 제 1 레이디얼 베어링(220)으로 냉각수를 전달하고, 제 3 냉각수 유동 채널(240)은 제 2 레이디얼 베어링(222)으로 냉각수를 전달하고, 제 4 냉각수 유동 채널(242)은 모터(234)로 냉각수를 전달한다. 일부 실시 예에서, 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240, 242)은 공통 또는 겹치는 부분을 공유할 수 있다. 예를 들어, 도시된 실시 예에서, 제 1 냉각수 유동 채널(236)은 제 1 레이디얼 베어링(220)에서 제 2 냉각수 유동 채널(238)과 겹쳐서 공급되고, 제 3 냉각수 유동 채널(240)은 모터(234)에서 제 4 냉각수 유동 채널(242)과 겹쳐서 공급된다.

냉각수 유동 채널들(236, 238, 240, 242) 각각은, 예시적인 실시 예에서 냉각 회로(204)에 연결되는 대응하는 냉각수 입구 포트(244, coolant inlet port)를 갖는다. 즉, 압축기 하우징(216)은 복수의 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240, 242)을 냉각 회로(204)에 연결하기 위한 4개의 외부 입구 연결부를 포함한다. 다른 실시 예들에서, 압축기 하우징(216)은 더 적은 수의 외부 유입구 연결부를 가질 수 있다. 예를 들어, 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240, 242) 중 2개 이상은, 다수의 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240, 242)에 냉각수를 제공하는 공통의 단일 냉각수 입구 포트(및 냉각 회로(204)에 대한 공통 연결 지점)를 공유할 수 있다. 이러한 실시 예들에서, 공통 냉각수 입구 포트(common coolant inlet port)로 전달되는 냉각수 유동은 압축기 하우징(216) 내에서 분리, 분할 또는 다른 방식으로 라우팅되어 냉각수를 둘 이상의 냉각수 유동 채널(236, 238, 240, 242)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 베어링 냉각수 유동 채널들(즉, 제 1, 제 2 및 제 3 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240)은 공통 냉각수 입구 포트를 구비할 수 있고, 냉각수 유동은 압축기 하우징(216) 내부에 분리된 유동 채널들로 라우팅될 수 있다.

압축기 하우징(216)은 또한 도시된 실시 예에서 공통 냉각수 출구 포트(246, common coolant outlet port)를 형성한다. 공통 냉각수 출구 포트(246)는 복수의 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240, 242) 각각으로부터 냉각수를 수신한다. 즉, 압축기 하우징(216) 및 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240, 242)로 전달된 모든 냉각수는 공통 냉각수 출구 포트(246)로 반환된다. 일부 실시 예에서, 복수의 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240) 중 적어도 하나는 냉각수가 적어도 하나의 냉각수 유동 채널을 통해, 직렬로, 베어링들(220, 222, 224) 중 적어도 하나를 가로질러, 모터(234)를 통과하고, 공통 냉각수 출구 포트(246)로 유동하도록 배열된다. 이러한 방식으로, 적어도 하나의 냉각수 유동 채널을 통해 흐르는 냉각수는 모터(234)와 베어링들(220, 222, 224) 중 하나로부터 열을 흡수한다. 냉각수는 예를 들어, 모터(234)의 고정자와 회전자 사이를 유동하거나, 모터(234)가 배치된 샤프트(218)의 일부를 유동하거나, 및/또는 모터(234)의 회전자에 형성된 유동 채널 또는 구멍을 통해 모터(234)를 통해 유동할 수 있다.

냉각 회로(204)는 냉각수를 압축기 하우징(216)으로 전달하고(구체적으로, 복수의 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240, 242)로), 압축기(202)가 일부인 냉동 회로(예를 들어, 도 1의 냉동 시스템(100))로 냉각수를 반환한다. 예시된 냉각 회로(204)는 복수의 냉각수 공급 라인들(248, 250, 252, 254)(coolant supply lines), 냉각수 반환 라인(256), 온도 센서(258) 및 컨트롤러(260)를 포함한다.

냉각수 공급 라인들(248, 250, 252, 254)은 냉각수 소스(262, coolant source)와 유체 연통하여 연결되고, 압축기 하우징(216)에 연결되어 복수의 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240, 242)로 냉각수를 전달한다. 냉각수 공급 라인들(248, 250, 252, 254)은 예를 들어, 파이프, 호스, 튜브 및 이들의 조합을 포함하되 이에 제한되지 않는, 압축기 하우징(216)으로 냉각수를 전달할 수 있는 임의의 적합한 유체 도관(경질 및/또는 연성)을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 냉각수 공급 라인들(248, 250, 252, 254)은 구리 튜브와 같은 금속 튜브로 형성될 수 있다. 예시된 냉각 회로(204)는 압축기 하우징(216) 내에 형성된 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240, 242) 각각에 대해 하나씩, 4개의 냉각수 공급 라인들(248, 250, 252, 254)을 포함한다. 보다 구체적으로, 도시된 실시 예에서, 복수의 베어링 냉각수 공급 라인들(248, 250, 252)(bearing coolant supply lines) 및 모터 냉각수 공급 라인(254, motor coolant supply line)을 포함한다. 베어링 냉각수 공급 라인들(248, 250, 252) 각각은 제 1, 제 2, 제 3 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240) 중 하나에 연결되어 압축기 베어링들(220, 222, 224) 중 적어도 하나에 냉각수를 채널링하거나 전달한다. 모터 냉각수 공급 라인(254)은 모터(234)로 냉각수를 전달하기 위해 제 4 냉각수 유동 채널(242)에 연결된다.

예시적인 냉각수 소스(262)은 압축기(202)가 일부인 냉동 회로, 구체적으로는 냉동 회로의 응축기(예를 들어, 도 1에 도시된 응축기(104)) 하류의 냉동 회로(예를 들어, 응축기와 냉동 시스템의 팽창 장치 사이)에서 끌어온 냉각수이다. 냉각수는 실시 예의 냉동 시스템에서 사용되는 것과 동일한 작동 유체(예를 들어, 냉매)이다. 다른 실시 예들에서, 냉각수 소스(262)는 응축기와 같은 응축기의 다운스트림 이외의 냉동 시스템의 일부이거나, 압축기 냉각 시스템(200)이 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있도록 하는 다른 적합한 냉각수 소스일 수 있다. 다른 실시 예들에서, 냉각수 소스(262)는 보조 액체 사이클(auxiliary liquid cycle)일 수 있다.

본 명세서에서 더 상술되는 바와 같이, 냉각수는 냉각수 소스(262)와 반환 라인(256)의 출구 단부 사이의 압력 차이를 이용하여 냉각수 소스(262)로부터 냉각 회로(204)를 통해 인출된다. 다른 실시 예들에서, 냉각수는 펌프와 같은 추가 또는 대체 수단을 사용하여 냉각 회로(204)를 통해 유도될 수 있다.

냉각수 공급 라인들(248, 250, 252, 254) 중 적어도 하나는, 해당 냉각수 공급 라인을 통한 냉각수 유동을 제어하기 위한 냉각수 제어 밸브(264, coolant control valve)를 포함한다. 제어 밸브(264)는 해당 공급 라인을 통한 냉각수의 유량을 변화시키거나 달리 제어하기 위해 컨트롤러(260)에 의해 제어 가능한 전기적으로 작동 가능한 밸브를 포함한다. 적합한 밸브는 예를 들어, 솔레노이드 밸브, 전자 팽창 밸브 및 조절 제어 밸브(modulating control valves)를 포함하나 이에 국한되지 않는다. 도시된 실시 예에서, 모터 냉각수 공급 라인(254)은 냉각수 제어 밸브(264)를 포함한다. 다른 실시 예에서, 베어링 냉각수 공급 라인들(248, 250, 252) 중 하나 이상은 냉각수 제어 밸브(264)를 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 모터 냉각수 공급 라인(254) 및 베어링 냉각수 공급 라인들(248, 250, 252) 중 하나 이상은 냉각수 제어 밸브(264)를 포함할 수 있다.

모터 냉각수 공급 라인(254)은 예시된 실시 예에서 제 1 또는 메인 냉각수 공급 라인으로 구성되며, 냉각수 소스(262)에 연결된 입구(266)와 압축기 하우징(216)에 연결된 출구(268)를 구비하여 제 4 냉각수 유동 채널(242)로 냉각수를 전달한다. 베어링 냉각수 공급 라인들(248, 250, 252)은 예시된 실시 예에서 분기 라인들(branch lines)로 구성되며, 각각은 냉각수 제어 밸브(264)의 상류에 있는 모터 냉각수 공급 라인(254)에 연결된 입구(270)와 제 1, 제 2 및 제 3 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240)로 냉각수를 전달하도록 압축기 하우징(216)에 연결된 출구(272)를 포함한다. 다른 실시 예들에서, 하나 이상의 베어링 냉각수 공급 라인들(248, 250, 252) 중 하나 이상의 입구(270)는 냉각수 소스(262)에 연결될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 모터 냉각수 공급 라인(254)은 베어링 냉각수 공급 라인들(248, 250, 252) 중 하나로부터 연장되는 분기 회로(branch circuit)로 구성될 수 있다.

도시된 냉각 회로(204)는 또한 메인 냉각수 공급 라인(즉, 모터 냉각수 공급 라인(254))에 차단 밸브(274, shutoff valve)를 포함하여, 압축기를 시스템의 나머지 부분으로부터 분리하기 위해(예를 들어, 서비스를 위해) 전체 냉각 회로로의 냉각수 유동을 차단할 수 있다. 차단 밸브(274)는 다른 실시 예에서 생략될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 베어링 냉각수 공급 라인들(248, 250, 252)은 차단 밸브 또는 베어링 냉각수 공급 라인들(248, 250, 252)을 통한 냉각수의 공급을 차단하는 다른 장치가 존재하지 않을 수 있다. 따라서, 냉각 회로(204)가 활성화되어 있는 동안, 베어링 냉각수 공급 라인들(248, 250, 252)은 냉각수 제어 밸브(264)의 위치와 무관하게 압축기 하우징(216)에 지속적으로 냉각수를 공급하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 압축기(202)의 베어링은 작동 중에 냉각수가 지속적으로 공급되어 적절한 작동 온도 범위 내에서 베어링을 유지시키기 용이할 수 있다. 베어링 냉각수 공급 라인들(248, 250, 252) 및 압축기 하우징(216) 내에 형성된 관련 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240)을 포함하는 베어링 냉각수 유동 경로에는 유로를 따라 냉각수의 유동을 제한하거나 달리 제한하기 위한 유량 제한기(flow restrictors)가 포함될 수 있다. 유량 제한기(flow restrictors)는 베어링 냉각수 공급 라인들(248, 250, 252)에 포함될 수 있고/또는 압축기 하우징(216)에 통합될 수 있다(예를 들어, 냉각수 유동 채널들에 따른 계량 오리피스). 예를 들어, 일부 실시 예에서, 베어링 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240)과 연관된 하나 이상의 냉각수 입구 포트들(244) 중 하나 이상은 냉각수의 유동을 제어하기 위한 계량 오리피스를 포함할 수 있다.

냉각수 반환 라인(256)은 복수의 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240, 242)로부터 냉각수를 공급받아 압축기(202)의 저압 측으로 냉각수를 반환하기 위해 압축기 하우징(216)에 연결된다. 압축기(202)의 저압 측은 일반적으로 압축기(202)의 압축 스테이지(즉, 제 1 스테이지(206) 및 제 2 스테이지 (208))에 선행하는 부분인 압축기(202) 및 냉동 회로의 일부를 지칭한다. 압축기(202)의 저압 측은, 예를 들어, 제 1 스테이지 임펠러(226)의 상류에 있는 압축기(202)의 일부, 제 1 스테이지 (206)의 입구 및 제 1 단계(206)의 입구에 연결된 흡입 라인(212)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

냉각수 반환 라인(256)은 압축기 하우징(216)으로부터 압축기(202)의 저압 측으로 냉각수를 전달할 수 있는 임의의 적합한 유체 도관(경질 및/또는 연성)을 포함할 수 있다. 적합한 도관은 예를 들어, 파이프, 호스, 튜브 및 이들의 조합을 포함하나 이에 국한되지 않는다. 일부 실시 예에서, 냉각수 반환 라인(256)은 구리 튜브와 같은 금속 튜브로 형성된다. 다른 실시 예에서, 냉각수 반환 라인(256)은 다른 재료로 구성된다. 또한, 일부 실시 예에서, 반환 라인(256)은 온도 센서(258)의 장착을 용이하게 하기 위해 평평한 부분 또는 섹션을 포함할 수 있다.

냉각수 반환 라인(256)의 입구(276)는 공통 냉각수 출구 포트(246)에 연결되고, 냉각수 반환 라인(256)의 출구(278)는 압축기(202)의 저압 측에 연결된다. 냉각수 소스(262)(예를 들어, 응축기(104))의 냉각수는 일반적으로 압축기(202)의 저압 측보다 높은 압력에 있다. 그 결과, 냉각수 소스(262)의 냉각수와 압축기(202)의 저압 측 사이에 압력 차가 존재하며, 이는 냉각 회로(204)를 통해 냉각수를 구동하는 것을 용이하게 한다.

냉각수 반환 라인(256)은 공통 냉각수 출구 포트(246)에 연결되고, 냉각수가 모터(234) 및/또는 베어링들(220, 222, 224)로부터 열을 흡수한 후 복수의 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240, 242) 각각으로부터 냉각수를 공급받는다. 전술한 바와 같이, 복수의 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240, 242) 중 적어도 하나는 냉각수가 적어도 하나의 냉각수 유동 채널을 통해, 직렬로, 베어링들(220, 222, 224) 중 적어도 하나를 가로질러, 모터(234)를 통과하여 및 공통 냉각수 출구 포트(246)로 유동하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 도시된 실시 예에서, 제 3 냉각 유동 채널(240)은 냉각수가 제 2 레이디얼 베어링(222)을 가로질러 모터(234)를 통과하여, 공통 냉각수 출구 포트(246)로 직렬로 유동하도록 배치된다. 그 결과, 냉각수 반환 라인(256)을 통해 흐르는 냉각수는 냉각수 제어 밸브(264)가 오프 위치에 있는 경우에도 베어링들(220, 222, 224) 및 모터(234) 중 적어도 하나에서 열을 흡수한다.

온도 센서(258)는 냉각수 반환 라인(256)에 연결되어 냉각수 반환 라인(256)의 온도 및 냉각수 반환 라인(256) 내의 냉각수의 온도 중 적어도 하나를 감지한다. 온도 센서(258)는 서미스터, 열전대, 저항 온도 감지기(RTD), 열 스위치 및 이들의 조합을 예시적으로 포함하되 이에 제한되지 않고, 냉각 회로(204)가 본 명세서에 기술된 바와 같이 기능할 수 있도록 하는 임의의 적합한 온도 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 온도 센서(258)는 음의 온도 계수 서미스터(negative temperature coefficient thermistor)를 포함한다.

이 실시 예의 온도 센서(258)는 압축기 하우징(216) 및 냉각수 반환 라인(256)의 완전히 외부에 위치하며, 냉각수 반환 라인(256)의 온도를 감지하도록 구성된다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 온도 센서(258)는 냉각수 반환 라인(256)의 외부 표면(302)에 연결되고, 외부 표면(302)의 온도를 감지하도록 구성된다. 다른 실시 예에서, 온도 센서(258)는 냉각수 반환 라인(256) 내에 연장되어 냉각수 반환 라인(256)을 통해 흐르는 냉각수의 온도를 감지하는 프로브(304, 도 3의 점선으로 도시)를 포함할 수 있다.

컨트롤러(260)는 온도 센서(258) 및 냉각수 제어 밸브(264)에 연결되고, 냉각수 제어 밸브(264)의 작동을 제어하도록 구성된다(예를 들어, 냉각수 제어 밸브(264)의 개방, 폐쇄 또는 위치 변경을 통해). 예를 들어, 일부 실시 예에서, 컨트롤러(260)는 온도 센서(258)에 의해 감지된 온도에 기초하여 냉각수 제어 밸브(264)를 제어하여 압축기 하우징(216)으로의 냉각수 공급을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 컨트롤러(260)는 온도 센서(258)로부터 온도 센서(258)에 의해 감지된 온도를 나타내는 신호를 수신하고, 감지된 온도를 하나 이상의 온도 설정 포인트와 비교하고, 감지된 온도에 기초하여 냉각수 제어 밸브(264)를 제어할 수 있다.

컨트롤러(260)는 일반적으로 서로 통신적으로 연결될 수 있고 독립적으로 또는 서로 연결하여 작동될 수 있는 컴퓨터, 프로세싱 유닛 등의 적절한 조합을 포함하는 임의의 적합한 컴퓨터 및/또는 다른 프로세서 유닛을 포함할 수 있다(예를 들어, 컨트롤러(260)는 컨트롤러 네트워크의 전부 또는 일부를 형성할 수 있다). 컨트롤러(260)는 하나 이상의 모듈 또는 디바이스를 포함할 수 있으며, 그 중 하나 이상이 압축기(202) 내에 밀폐되거나 압축기(202)로부터 원격으로 위치할 수 있다. 컨트롤러(260)는 다양한 컴퓨터 구현 기능(예를 들어, 계산, 결정 및 본원에 개시된 기능)을 수행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서(280) 및 관련 메모리 디바이스(282)를 포함할 수 있다. 본 원에서 사용되는 바와 같이, "프로세서"라는 용어는 집적 회로뿐만 아니라 컨트롤러, 마이크로컨트롤러, 마이크로컴퓨터, 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC), 애플리케이션 특정 집적 회로 및 기타 프로그래머블 회로를 지칭하기도 한다. 또한, 컨트롤러(260)의 메모리 디바이스(282)는 일반적으로 컴퓨터 판독 가능 매체(예컨대, 랜덤 액세스 메모리(RAM)), 컴퓨터 판독 가능 비휘발성 매체(예컨대, 플래시 메모리), 플로피 디스크, 컴팩트 디스크 읽기 전용 메모리(CD-ROM), 자기 광학 디스크(MOD), 디지털 다목적 디스크(DVD) 및/또는 다른 적합한 메모리 요소를 포함하나 이에 한정되지 않는 메모리 요소일 수 있거나 메모리 요소(들)를 포함할 수 있다. 이러한 메모리 디바이스(들)(282)는 일반적으로 프로세서에 의해 구현될 때, 냉각수 제어 밸브(264) 및/또는 다양한 다른 적합한 컴퓨터 구현 기능을 제어하는 것을 포함하되 이에 한정되지 않는, 본원에 설명된 다양한 기능을 수행하도록 컨트롤러(260)를 구성하거나 수행하도록 하는 적절한 컴퓨터 판독 가능한 명령어들을 저장하도록 구성될 수 있다.

컨트롤러(260) 및/또는 컨트롤러(260)의 구성요소는 냉각 회로(204)의 다른 구성요소 및/또는 냉각 회로(204)가 통합된 냉동 시스템 내에 통합되거나 통합될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(260)는 냉각수 제어 밸브(264) 및/또는 압축기(202) 및 냉동 시스템의 다른 기능 및 작동을 제어하는 시스템 컨트롤러 내에 통합될 수 있다.

컨트롤러(260)는 온도 센서(258)에 의해 감지된 온도에만 기초하여 냉각수 제어 밸브(264)를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 온도 센서(258)는 냉각수 반환 라인(256) 또는 냉각수 반환 라인(256) 자체 내에서 냉각수의 온도를 감지하도록 구성되며, 냉각수 유동 채널들(236, 238, 240, 242) 각각으로부터 냉각수를 수신한다. 또한, 냉각수 유동 채널 중 적어도 하나(예를 들어, 제 3 냉각수 유동 채널(240))는 공통 냉각수 출구 포트(246)에 도달하기 전에 냉각수가 베어링들(220, 222, 224) 및 모터(234) 중 적어도 하나를 가로질러 유동하도록 배열된다. 결과적으로, 냉각수 반환 라인(256)을 통해 흐르는 냉각수는 압축기 베어링들(220, 222, 224) 및 모터(234) 모두로부터 열을 흡수한다. 따라서, 냉각수 반환 라인(256) 내의 냉각수의 온도 및 냉각수 반환 라인(256)의 온도는 베어링들(220, 222, 224) 및 모터(234)의 온도를 나타내며, 모터(234)에서 추가적인 냉각수가 필요할 때(따라서 냉각수 제어 밸브(264)가 열림 상태가 되어야 할 때) 또는 모터(234)에서 추가적인 냉각수가 필요하지 않을 때(따라서 냉각수 제어 밸브(264)가 닫힘 상태가 되어야 할 때)를 결정하기 위해 사용될 수 있다.

컨트롤러(260)는 온도 센서(258)로부터 온도 센서(258)에 의해 감지된 온도를 나타내는 신호를 수신하고, 감지된 온도를 하나 이상의 온도 설정 포인트(예를 들어, 컨트롤러 메모리(282)에 저장됨)과 비교하도록 구성될 수 있다. 비교에 기초하여, 컨트롤러(260)는 냉각수 제어 밸브(264)를 개방(열림)하여 모터 냉각수 공급 라인(254)을 통해 모터(234)로의 추가적인 냉각수 유동을 허용하거나, 냉각수 제어 밸브(264)를 폐쇄(닫힘)하여 모터 냉각수 공급 라인(254)을 통해 모터(234)로의 냉각수 유동을 줄이도록 구성될 수 있다. 냉각수 제어 밸브(264)의 "열림" 및 "닫힘"은 절대적인 열림 및 닫힘(즉, 밸브의 완전 개방 및 폐쇄) 또는 밸브의 상대적인 열림 및 닫힘(예를 들어, 밸브를 이미 있는 것보다 더 많이 개방하거나 이미 있는 것보다 더 닫는 것)을 나타낼 수 있다.

하나 이상의 온도 설정 포인트는 예를 들어, 모터의 측정된 온도를 온도 센서(258)에 의해 감지된 온도와 비교함으로써, 작동 전에 경험적으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 모터(234)의 측정된 온도가 최대 허용 작동 온도에 도달할 때 온도 센서에 의해 감지된 온도에 기초하여 단일 온도 설정 포인트가 설정될 수 있다. 이 경우, 온도 설정 포인트는 모터(234)의 측정된 온도가 최대 허용 동작 온도에 있을 때 온도 센서(258)에 의해 감지된 온도보다 특정 온도보다 낮은 온도로 설정될 수 있다(예를 들어, 10°C, 20°C, 30°C 등). 단일 온도 설정 포인트를 사용하는 실시 예에서, 컨트롤러(260)는 온도 센서(258)에 의해 감지된 온도가 온도 설정 포인트 이상일 때 냉각수 제어 밸브(264)를 개방하고, 온도 센서(258)에 의해 감지된 온도가 온도 설정 포인트 미만일 때 냉각수 제어 밸브(264)를 폐쇄할 수 있다.

컨트롤러(260)는 대안적으로, 또는 추가로, 두 개의 온도 설정 포인트와 같이, 하나 이상의 온도 설정 포인트에 기초하여 냉각수 제어 밸브(264)를 제어할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 2개의 온도 설정 포인트는 적절한 온도의 구간 또는 범위를 정의할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 컨트롤러(260)는 온도 센서(258)에 의해 감지된 온도가 제 1 상부 온도 설정 포인트(upper temperature set point) 이상일 때 냉각수 제어 밸브(264)를 개방하고, 온도 센서(258)에 의해 감지된 온도가 제 2 하부 온도 설정 포인트(lower temperature set point) 미만일 때 냉각수 제어 밸브(264)를 폐쇄할 수 있다.

도 4는 선 402 및 404로 표시된 두 개의 온도 설정 포인트에 기초한 냉각수 제어 밸브(264)의 작동을 도시하는 그래프(400)이다. 제 1 및 제 2 온도 설정 포인트들(402, 404)은 일반적으로 냉각수 제어 밸브(264)가 열리게 되는 온도 범위와 냉각수 제어 밸브(264)가 닫히게 되는 온도 범위를 정의한다. 온도 범위는 예를 들어, 2°F, 5°F, 10°F, 15°F, 20°F, 25°F, 30°F, 35°F, 40°F, 50°F 또는 그 이상을 포함하되 이에 제한되지 않고, 압축기(202)가 본원에 설명된 바와 같이 작동할 수 있도록 하는 임의의 적절한 온도 범위일 수 있다. 온도 센서(258)에 의해 감지된 온도는 도 4의 곡선(406)으로 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 감지된 온도(406)가 제 1 온도 설정 포인트(402)을 초과하면, 컨트롤러(260)는 냉각수 제어 밸브(264)를 개방하여 모터(234)에 추가 냉각수를 공급한다. 모터(234)에 추가 냉각수가 공급되면, 모터(234)로부터(예를 들어, 고정자로부터) 추가적인 열이 흡수됨에 따라 냉각수 반환 라인(256)의 냉각수 온도 및 냉각수 반환 라인(256)의 온도가 처음에 증가하고, 이후에 감소하여 감지된 온도(406)는 감소하게 된다. 감지된 온도(406)가 제 2 온도 설정 포인트(404) 이하의 온도로 감소하면, 컨트롤러(260)는 냉각수 제어 밸브(264)를 폐쇄하여 모터(234)로의 냉각수 유동을 감소시킨다. 그 결과 도 4에 도시된 바와 같이 냉각수 반환 라인(256)의 냉각수 온도가 상승한다. 감지된 온도(406)가 다시 제 1 온도 설정 포인트(402)을 초과하는 온도에 도달하면, 컨트롤러(260)는 다시 냉각수 제어 밸브(264)를 개방하여 모터(234)에 냉각수를 추가로 공급하고 사이클이 반복된다.

도 5는 도 1의 냉동 시스템(100)에서 사용하기에 적합한 또 다른 예시적인 압축기 냉각 시스템(500)의 개략도이다. 압축기 냉각 시스템(500)은 냉각수 반환 라인(256)에 연결된 제 1 온도 센서(258)를 포함하는 냉각 회로(502)를 포함한다. 또한, 냉각 회로(502)는 압축기 하우징(216)에 연결된, (예를 들어, 압축기 하우징(216)의 쉘에) 제 2 온도 센서(504)를 포함하여, 압축기 하우징(216)의 온도를 감지한다. 제 2 온도 센서(504)는 본 실시 예에서 압축기 하우징(216)의 외부 표면에 연결되고, 외부 표면의 온도를 감지하도록 구성된다.

또한, 본 실시 예에서 냉각 회로(502)는 모터 냉각수 공급 라인(254)으로부터 분기되어 복수의 베어링 냉각수 공급 라인들(248, 250, 252) 각각으로 공급되는 메인 베어링 냉각수 공급 라인(506, main bearing coolant supply line)을 포함한다. 메인 베어링 냉각수 공급 라인(506)은 압축기 베어링들(220, 222, 224)로의 추가 또는 보충 냉각수(additional or supplemental coolant) 유동의 유동을 제어하기 위해 사용되는 베어링 냉각수 제어 밸브(508, bearing coolant control valve)를 포함하고, 모터 냉각수 공급 라인(254)은 모터(234)로의 추가 또는 보충 냉각수 유동의 유동을 제어하는 모터 냉각수 제어 밸브(510, motor coolant control valve)를 포함한다. 보다 구체적으로, 모터 냉각수 공급 라인(254) 및 메인 베어링 냉각수 공급 라인(506) 각각은 바이패스 라인(512, 514)을 포함한다. 바이패스 라인들(512, 514)은 모터 냉각수 제어 밸브(510) 및 베어링 냉각수 제어 밸브(508)의 위치에 관계없이 냉각수가 각각의 모터 냉각수 제어 밸브(510) 및 베어링 냉각수 제어 밸브(508)를 우회하여 각각 모터(234) 및 압축기 베어링들(220, 222, 224)로 연속적으로 냉각수의 유동을 제공할 수 있게 한다. 바이패스 라인(512, 514)은 냉각수의 유동을 제한하거나 조절하기 위한 계량 오리피스 또는 다른 계량 장치를 포함할 수 있다. 모터 냉각수 제어 밸브(510)는 모터(234)에 추가 또는 보충 냉각수 유동을 제공하기 위해 개방될 수 있고, 베어링 냉각수 제어 밸브(508)는 베어링(220, 222, 224)에 추가 또는 보충 냉각수 유동을 제공하기 위해 개방될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 모터 냉각수 제어 밸브(510) 및 베어링 냉각수 제어 밸브(508)는 컨트롤러(260)에 연결된다. 컨트롤러(260)는 제 1 온도 센서(258) 및 제 2 온도 센서(504)에 의해 감지된 온도에 기초하여 베어링 냉각수 제어 밸브(508) 및 모터 냉각수 제어 밸브(510)를 제어(즉, 개방 및 폐쇄)하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어부(260)는 제 1 온도 센서(258)에 의해 감지된 온도에 기초하여 베어링 냉각수 제어 밸브(508)를 제어하고, 제 2 온도 센서(504)에 의해 감지된 온도에 기초하여 모터 냉각수 제어 밸브(510)를 제어하도록 구성될 수 있다. 특히, 제어부(260)는 제 1 온도 센서(258)에 의해 감지된 온도를 제 1 온도 센서(258)와 연관된 제 1 온도 설정 포인트와 비교하고, 그 비교에 기초하여 베어링 냉각수 제어 밸브(508)를 개방 또는 폐쇄할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(260)는 제 1 온도 센서(258)에 의해 감지된 온도가 제 1 온도 설정 포인트 이상인 경우 베어링 냉각수 제어 밸브(508)를 개방하여 베어링(220, 222, 224)에 추가적인 냉각수 유동을 제공할 수 있고, 제 1 온도 센서(258)에 의해 감지된 온도가 제 1 온도 설정 포인트 미만인 경우 베어링 냉각수 제어 밸브(508)를 폐쇄하여 베어링들(220, 222, 224)에 대한 냉각수 유동을 감소시킬 수 있다. 마찬가지로, 컨트롤러(260)는 제 2 온도 센서(504)에 의해 감지된 온도가 제 2 온도 설정 포인트 이상인 경우 모터 냉각수 제어 밸브(510)를 개방하여 모터(234)에 추가적인 냉각수 유동을 제공할 수 있고, 제 2 온도 센서(504)에 의해 감지된 온도가 제 1 온도 설정 포인트 미만인 경우 모터 냉각수 제어 밸브(510)를 폐쇄하여 모터(234)로의 냉각수 유동을 감소시킬 수 있다.

도 6은 예시적인 제어 방식 또는 알고리즘에 따른 베어링 냉각수 제어 밸브(508) 및 모터 냉각수 제어 밸브(510)의 작동을 예시하는 그래프(600)이다. 이 제어 방식에서, 모터 냉각수 제어 밸브(510)는 선(602)으로 표시된 고정 또는 설정된 모터 온도 설정 포인트에 기초하여 제어되고, 베어링 냉각수 제어 밸브(508)는 선(604)으로 표시된 가변 베어링 온도 설정 포인트에 기초하여 제어된다. 제 1 온도 센서(258)에 의해 감지된 온도는 도 6에서 곡선(606)으로 도시되고, 제 2 온도 센서(504)에 의해 감지된 온도는 도 6에서 곡선(608)으로 도시된다.

이 실시 예에서, 베어링 온도 설정 포인트(604)는 제 2 온도 센서(504)에 의해 감지된 압축기 하우징(216)의 감지된 온도(608)에 기초하여 진행 중 또는 연속적으로(예를 들어, 주기적으로 또는 실시간으로) 설정된다. 보다 구체적으로, 베어링 온도 설정 포인트(604)는 압축기 하우징(216)의 측정된 온도(608)에서 오프셋 온도(610)를 차감함으로써 계산되거나 결정된다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 압축기 하우징(216)의 측정된 온도(608)가 증가함에 따라, 베어링 온도 설정 포인트(604)는 동일한 양만큼 증가하지만, 오프셋 온도(610)에 의해 측정된 온도(608)로부터 오프셋된 상태로 유지된다. 오프셋 온도(610)는 압축기(500)가 본 명세서에 기술된 바와 같이 기능할 수 있도록 하는 임의의 적절한 오프셋 온도일 수 있으며, 예를 들어, 0°F ~ 30°F의 범위, 0°F ~ 25°F의 범위, 5°F ~ 30°F의 범위, 5°F ~ 20°F의 범위, 5°F ~ 15°F의 범위, 10°F ~ 25°F의 범위 및 10°F ~ 20°F의 범위를 포함하지만 이에 제한되지 않고 포함될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 압축기 하우징(216)의 감지된 온도(608)가 모터 온도 설정 포인트(602)를 초과하면, 컨트롤러(260)는 모터 냉각수 제어 밸브(510)를 개방하여 모터(234)에 추가 냉각수를 공급한다. 모터(234)에 냉각수가 추가로 공급되면 일정 시간이 지나면 압축기 하우징(216)의 온도가 감소하여 감지된 온도(608)는 감소하게 된다. 압축기 하우징(216)의 감지된 온도(608)가 모터 온도 설정 포인트(602) 이하의 온도로 감소하면, 컨트롤러(260)는 모터 냉각수 제어 밸브(510)를 폐쇄하여 모터(234)로의 냉각수 유동을 감소시킨다. 이에 따라 모터(234) 및 압축기 하우징(216)의 온도는 도 6에 도시된 바와 같이 증가한다.

또한, 냉각수 반환 라인(256)의 감지된 온도(606)가 베어링 온도 설정 포인트(604)을 초과하면, 컨트롤러(260)는 베어링 냉각수 제어 밸브(508)를 개방하여 베어링들(220, 222, 224)에 추가 냉각수를 공급하게 된다. 베어링들(220, 222, 224)에 냉각수가 추가로 공급되면, 냉각수 반환 라인(256)의 냉각수 온도와 냉각수 반환 라인(256)의 온도가 일정 시간 후에 감소하여 감지된 온도(606)가 감소하게 된다. 냉각수 반환 라인(256)의 감지 온도(606)가 베어링 온도 설정 포인트(604) 이하의 온도로 감소하면, 컨트롤러(260)는 베어링 냉각수 제어 밸브(508)를 닫아 베어링들(220, 222, 224)로의 냉각수 유동을 감소시키고, 그 결과 도 6과 같이 냉각수 반환 라인(256)의 냉각수 온도가 증가하게 된다. 이 사이클은 압축기(500)의 작동 중에 반복된다. 모터 온도 설정 포인트(602) 및 오프셋 온도(610)는 작동 전에 경험적으로 결정될 수 있다.

도 7은 도 1의 냉동 시스템(100) 및 도 2 및 도 5의 압축기 냉각 시스템(200, 500)에 사용하기에 적합한 예시적인 압축기(700)의 투시도이다. 도 8은 도 7의 압축기(700)를 선 8-8을 따라 취한 단면도이다. 예시된 실시 예에서, 압축기(700)는 2단 원심 압축기(two-stage centrifugal compressor)이지만, 다른 실시 예에서, 압축기(700)는 단일 스테이지 또는 2 스테이지 이상을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 압축기(700)는 원심 압축기 이외의 압축기일 수 있다.

압축기(700)는 일반적으로 냉매 압축의 각 단계가 수행되는 적어도 하나의 밀폐된 캐비티를 형성하는 압축기 하우징(702)을 포함한다. 압축기(700)는 흡입 라인(706)으로부터 냉매를 공급받아 냉매 증기를 제 1 압축 스테이지(708)로 도입하는 제 1 냉매 입구(704), 제 1 냉매 출구(710), 제 1 압축 스테이지(708)로부터 제 2 압축 스테이지(714)로 압축 냉매를 이송하는 냉매 이송 도관(712), 냉매 증기를 제 2 압축 스테이지(714)로 도입하는 제 2 냉매 입구(716), 제 2 냉매 출구(718)를 더 포함한다. 냉매 이송 도관(712)은 제 1 냉매 출구(710) 및 제 2 냉매 입구(716)에 각각 반대쪽 단부에 작동 가능하게 연결된다. 제 2 냉매 출구(718)는 제 2 압축 단계(714)로부터 압축된 냉매를 압축기(700)가 통합된 냉각 시스템 또는 냉동 시스템(예를 들어, 냉동 시스템(100))으로 전달한다.

도 8을 더 참조하면, 압축기 하우징(702)은 제 1 압축 스테이지(708)를 둘러싸는 제 1 하우징 단부 또는 캡(802)과, 제 2 압축 스테이지(714)를 둘러싸는 제 2 하우징 단부 또는 캡(804)을 포함한다. 제 1 압축 스테이지(708) 및 제 2 압축 스테이지(714)는 압축기(700)의 반대쪽 단부에 위치하지만, 압축기(700)의 동일한 단부에 위치할 수도 있다. 제 1 압축 스테이지(708)는 제 1 냉매 유입구(704)를 통해 유입되는 냉매에 운동 에너지를 더하도록 구성된 제 1 임펠러(806)를 포함한다. 제 1 임펠러(806)에 의해 냉매에 부가된 운동 에너지는 밀폐된 캐비티(예: 디퓨저)로 전달될 때 냉매 속도가 느려짐에 따라 냉매 압력 증가(즉, 압축)로 변환된다. 유사하게, 제 2 압축 스테이지(714)는 제 2 냉매 유입구(716)를 통해 유입되는 제 1 압축 스테이지 (708)로부터 전달되는 냉매에 운동 에너지를 더하도록 구성된 제 2 임펠러(810)를 포함한다. 제 2 임펠러(810)에 의해 냉매에 부가된 운동 에너지는 냉매 속도가 밀폐된 캐비티(예: 디퓨저)로 전달될 때 냉매 속도가 느려짐에 따라 냉매 압력(즉, 압축)으로 변환된다. 압축된 냉매는 제 2 냉매 출구(718)를 통해 제 2 압축 스테이지(714)를 빠져나간다.

제 1 임펠러(806) 및 제 2 임펠러(810)는 구동 샤프트(814)의 반대쪽 단부에 결합되어 있다. 구동 샤프트(814)는 제 1 임펠러(806)와 제 2 임펠러(810) 사이에 배치된 모터(816)에 작동 가능하게 결합되어, 제 1 임펠러(806) 및 제 2 임펠러(810)가 제 2 냉매 출구(718)를 빠져나가는 미리 선택된 목표(예를 들어, 질량 유동)로 냉매를 압축하도록 선택된 회전 속도로 회전되도록 한다. 전기 모터를 포함하되 이에 국한되지 않는 임의의 적합한 모터가 압축기(700)에 통합될 수 있다. 예시적인 압축기(700)는 압축기 하우징(702)에 연결된 고정자(818)와 구동 샤프트(814)에 연결된 회전자(820)를 갖는 전기 모터를 포함한다. 고정자(818)와 회전자(820) 사이에는 냉각수가 통과할 수 있도록 에어 갭(도 8에 미도시)이 형성될 수 있다. 구동 샤프트(814)는 제 1 및 제 2 레이디얼 포일 베어링들(822, 824) 및 스러스트 포일 베어링(826)에 의해 지지된다. 압축기(700)의 추가 구성요소 및 작동과 같은 압축기(700)의 추가 세부 사항은 미국 특허 출원 공개 번호 제2020/0256347에 설명되어 있으며, 그 개시 내용은 여기에 참조로 포함된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 압축기 하우징(702)은 베어링들(822, 824, 826) 및 모터(816)로 냉각수를 전달하고, 내부 형성되는 복수의 냉각수 유동 채널들(828, 830, 832, 834)을 포함한다. 예시적인 압축기(700)는 제 1 냉각수 유동 채널(828), 제 2 냉각수 유동 채널(830), 제 3 냉각수 유동 채널(832) 및 제 4 냉각수 유동 채널(834)을 포함한다. 제 1 냉각수 유동 채널(828)은 스러스트 베어링(826)으로 냉각수를 전달하고, 제 2 냉각수 유동 채널(830)은 제 1 레이디얼 베어링(822)으로 냉각수를 전달하고, 제 3 냉각수 유동 채널(832)은 제 2 레이디얼 베어링(824)으로 냉각수를 전달하고, 제 4 냉각수 유동 채널(834)은 모터(816)로 냉각수를 전달한다. 압축기 하우징(702)은 또한 예시된 실시 예에서 공통 냉각수 출구 포트(836)를 정의한다. 공통 냉각수 출구 포트(836)는 복수의 냉각수 유동 채널들(828, 830, 832, 834) 각각으로부터 냉각수를 수신한다.

제 1 냉각수 유동 채널(828)은 제 1 베어링 하우징(808)과 구동 샤프트(814) 사이의 구동 샤프트(814)를 축 방향으로 따라 제 1 하우징 단부(802)를 통해 방사상 내측으로, 스러스트 베어링(826)을 중심으로, 그리고 공통 냉각수 배출구 포트(836)로 방사상 외측으로 연장된다. 제 2 냉각수 유동 채널(830)은 제 1 베어링 하우징(808)을 통해 제 1 레이디얼 베어링(822)까지 방사상 내측으로, 제 1 레이디얼 베어링(822)과 구동 샤프트(814)를 따라 축 방향으로, 그리고 공통 냉각수 출구 포트(836)까지 방사상으로 외측으로 연장된다. 제 3 냉각수 유동 채널(832)은 제 2 베어링 하우징(812)을 통해 제 2 레이디얼 베어링(824)으로 방사상 내측으로, 제 2 레이디얼 베어링(824)과 구동 샤프트(814)를 따라 축 방향으로, 고정자(818)와 회전자(820) 사이에 형성된 에어 갭(air gap)을 향해, 에어 갭을 통해 축 방향으로, 공통 냉각수 배출구 포트(836)로 방사상 외측으로 연장된다. 제 4 냉각수 유동 채널(834)은 압축기 하우징(702)에 의해 형성된 나선형 홈(838, spiral groove)을 통해 고정자(818) 주위로 나선형으로 연장된다. 그런 다음, 제 4 냉각수 유동 채널(834)은 고정자(818)와 회전자(820) 사이에 형성된 에어 갭으로 방사상으로 안쪽으로 연장되고, 에어 갭을 통해 축 방향으로 연장된 다음, 공통 냉각수 출구 포트(836)로 방사상 외측으로 연장된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 냉각수 유동 채널들(828, 830, 832, 834)은 압축기 하우징(702)의 공통 또는 겹치는 부분을 공유할 수 있다. 예를 들어, 제 1 냉각수 유동 채널(828)은 제 1 레이디얼 베어링(822)에서 제 2 냉각수 유동 채널(238)과 겹쳐서 공급되고, 제 3 냉각수 유동 채널(832)은 모터(816)에서 제 4 냉각수 유동 채널(834)과 겹쳐서 공급된다. 또한, 도 8에 도시되고 전술한 바와 같이, 예시적인 압축기 하우징(702) 내의 냉각수 유동 채널들(828, 830, 832, 834)은 냉각수가 베어링들(822, 824, 826) 중 적어도 하나를 직렬로 가로질러 모터(816)를 통해 공통 냉각수 출구 포트(836)로 흐르도록 배열되어 있다. 예를 들어, 제 3 냉각수 유동 채널(832)은 제 2 레이디얼 베어링(824) 및 모터(816)로 냉각수를 전달하여(예를 들어, 고정자(818) 및 회전자(820)를 가로질러 유동함으로써), 베어링(822, 824, 826) 및 모터(816) 모두로부터 열을 흡수하는 냉각수를 생성한다.

냉각수 반환 라인(840)(도 7 및 도 8에 개략적으로 도시됨)은 공통 냉각수 출구 포트(836)에 연결된 입구(842)와 흡입 라인(706)에 연결된 출구(844)를 구비하여 냉각수를 압축기(700)의 저압 측으로 반환한다. 흡입 라인(706)은 일반적으로 압축기 하우징(702)으로 전달되는 냉각수보다 저압 측에 있으며, 이는 압축기(700)가 통합된 냉동 시스템의 상대적으로 높은 압력 측(예컨대, 응축기의 다운스트림)으로부터 공급될 수 있다. 그 결과, 냉각수 소스와 흡입 라인(706)의 냉각수 사이에 압력 차가 존재하고, 복수의 냉각수 유동 채널들(828, 830, 832, 834)을 통해 냉각수를 구동하는 것이 용이해진다.

설명된 시스템 및 방법의 실시 예는 원심 압축기 냉각 시스템과 관련된 종래의 시스템 및 방법과 비교하여 우수한 결과를 달성한다. 예를 들어, 본원에 개시된 냉각 회로 및 관련 냉각수 제어 밸브 및 방식은 압축기의 베어링에 지속적인 냉각수를 제공하여 베어링을 보호하는 동시에 온도 피드백에 기반한 추가 냉각을 위해 모터에 추가 냉각수를 공급할 수 있다. 또한, 본원에 개시된 냉각 시스템은 외부 또는 추가 액체 펌프를 사용할 필요가 없으며, 추가 부품이 거의 또는 거의 필요하지 않으므로, 비교적 간단하고 신뢰할 수 있는 압축기 냉각 시스템을 제공한다.

냉매 압축기와 같은 압축기 시스템 및 방법의 예시적인 실시 예가 상기에 상세히 설명되어 있다. 시스템 및 방법은 본원에 기재된 특정 실시 예에 한정되지 않으며, 오히려 시스템 및 방법의 구성요소는 본원에 기재된 다른 구성요소와 독립적으로 그리고 별도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에 설명된 냉각 회로는 원심 압축기 이외의 압축기, 예를 들어 스크롤 압축기, 회전 압축기 및 왕복 압축기를 포함하되 이에 국한되지 않는 압축기에서 사용될 수 있다.

본 개시의 요소 또는 그 실시 예(들)를 소개할 때, "상기", "그"를 비롯한 단수형 표현은 하나 이상의 요소가 있다는 것을 의미하도록 의도된다. "포함하다", "구비하다", "갖다"라는 용어는 포괄적인 것으로 의도되며 나열된 요소 이외의 추가 요소가 있을 수 있음을 의미한다. 특정 방향을 나타내는 용어(예: "상단", "하단", "측면" 등)의 사용은 설명의 편의를 위한 것이며 설명하는 항목의 특정 방향을 요구하지 않는다.

상기 구성 및 방법에는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 이루어질 수 있으므로, 상기 설명에 포함되고 첨부된 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 의미로 해석되어야 하며 제한적인 의미로 해석되어서는 안 된다.

Claims

압축기 시스템에 있어서,
원심 압축기; 및
냉각 회로를 포함하고,
상기 원심 압축기는,
하우징;
적어도 하나의 베어링에 의해 상기 하우징에서 회전 가능하게 지지되는 샤프트;
상기 샤프트에 연결된 임펠러; 및
상기 샤프트에 작동 가능하게 연결된 모터를 포함하고,
상기 하우징은, 적어도 하나의 베어링 및 상기 모터에 냉각수를 전달하고 내부에 형성되는 복수의 냉각수 유동 채널들을 포함하고,
상기 냉각 회로는,
상기 복수의 냉각수 유동 채널들 중 적어도 하나에 냉각수를 전달하기 위해 상기 압축기 하우징에 연결된 냉각수 공급 라인으로서, 상기 냉각수 공급 라인을 통해 냉각수 유동을 제어하기 위한 냉각수 제어 밸브를 구비하는, 상기 냉각수 공급 라인;
상기 압축기 하우징에 연결되고, 상기 복수의 냉각수 유동 채널들로부터 냉각수를 공급받아 상기 압축기의 저압 측으로 냉각수를 반환하는 냉각수 반환 라인;
상기 냉각수 반환 라인에 연결되고 상기 냉각수 반환 라인의 온도 및 상기 냉각수 반환 라인 내의 냉각수의 온도 중 적어도 하나를 감지하는 온도 센서; 및
상기 온도 센서 및 상기 냉각수 제어 밸브에 연결되는 컨트롤러로서, 상기 컨트롤러는 상기 온도 센서에 의해 감지된 온도에 기초하여 상기 냉각수 제어 밸브를 제어하여 상기 압축기 하우징으로의 냉각수 공급을 제어하게 되는, 상기 컨트롤러를 포함하는, 압축기 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 온도 센서는 냉각수 반환 라인의 외부 표면에 연결되고, 상기 외부 표면의 온도를 감지하는, 압축기 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 압축기 하우징은, 상기 복수의 냉각수 유동 채널들 각각으로부터 냉각수를 공급받는 공통 냉각수 출구 포트를 더 형성하고,
상기 냉각수 반환 라인은 상기 공통 냉각수 출구 포트에 연결된 입구 및 상기 원심 압축기의 저압 측에 연결된 출구를 구비하는, 압축기 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 복수의 냉각수 유동 채널들 중 적어도 하나의 냉각수 유동 채널은, 냉각수가 상기 적어도 하나의 냉각수 유동 채널을 통해 직렬로, 적어도 하나의 베어링을 가로질러, 상기 모터를 통과하고 및 상기 공통 냉각수 출구 포트로 유동하도록 배열되는, 압축기 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각수 공급 라인은 냉각수 소스에 연결된 입구와 압축기 하우징에 연결된 출구를 구비하는 모터 냉각수 공급 라인을 포함하고,
상기 냉각 회로는,
상기 냉각수 제어 밸브의 상류에 상기 모터 냉각수 공급 라인에 연결된 입구와, 복수의 냉각수 유동 채널들 중 적어도 하나에 냉각수를 전달하기 위해 상기 압축기 하우징에 연결된 출구를 구비하는 적어도 하나의 베어링 냉각수 공급 라인을 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 베어링 냉각수 공급 라인은 상기 냉각수 제어 밸브의 위치에 관계없이 상기 압축기 하우징에 냉각수를 연속적으로 공급하게 되는, 압축기 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 복수의 냉각수 유동 채널들 중 적어도 하나는 냉각수가 상기 적어도 하나의 냉각수 유동 채널을 통해 직렬로, 상기 적어도 하나의 베어링을 가로질러, 상기 모터를 통해서 및 상기 압축기 하우징에 형성된 공통 냉각수 출구 포트로 유동하도록 배치되고,
상기 적어도 하나의 베어링 냉각수 공급 라인은 상기 적어도 하나의 냉각수 유동 채널에 연결되는, 압축기 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 원심 압축기는,
상기 샤프트의 제 1 단부를 회전 가능하게 지지하는 제 1 레이디얼 베어링;
상기 샤프트의 제 2 단부를 회전 가능하게 지지하는 제 2 레이디얼 베어링; 및
스러스트 베어링;을 포함하고,
상기 복수의 냉각수 유동 채널들은 상기 제 1 레이디얼 베어링, 상기 제 2 레이디얼 베어링 및 상기 스러스트 베어링 각각에 냉각수를 전달하는, 압축기 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 압축기 하우징은 복수의 냉각수 입구 포트들을 형성하고, 각각의 냉각수 입구 포트는 상기 복수의 냉각수 유동 채널들 중 하나에 연결되고, 상기 냉각수 입구 포트들 중 적어도 하나는 냉각수의 유동을 제한하기 위한 계량 오리피스를 포함하는, 압축기 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각수 공급 라인은 메인 베어링 냉각수 공급 라인이고, 상기 냉각수 제어 밸브는 베어링 냉각수 제어 밸브이고,
상기 냉각 회로는 상기 메인 베어링 냉각수 공급 라인에 연결되어 냉각수를 공급받는 복수의 베어링 냉각수 공급 라인을 더 포함하고,
상기 메인 베어링 냉각수 공급 라인은 냉각수가 상기 베어링 냉각수 제어 밸브를 우회하여 상기 베어링 냉각수 제어 밸브의 위치에 관계없이 압축기 상기 하우징에 냉각수의 연속 유동을 제공할 수 있는 바이패스 라인을 포함하는, 압축기 시스템.
제 9 항에 있어서,
냉각수 소스에 연결된 입구와 상기 압축기 하우징에 연결된 출구를 구비하는 모터 냉각수 공급 라인을 더 포함하고,
상기 모터 냉각수 공급 라인은 모터 냉각수 제어 밸브와, 상기 모터 냉각수 제어 밸브를 우회하여 상기 모터 냉각수 제어 밸브의 위치에 관계없이 상기 압축기 하우징에 냉각수를 지속적으로 공급할 수 있도록 하는 바이패스 라인을 포함하는, 압축기 시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 온도 센서는 제 1 온도 센서이고,
상기 냉각 회로는 상기 압축기 하우징의 온도를 감지하기 위해 상기 압축기 하우징에 연결된 제 2 온도 센서를 더 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 제 2 온도 센서에 연결되고 상기 제 2 온도 센서에 의해 감지된 온도에 기초하여 모터 냉각수 제어 밸브를 제어하게 되는, 압축기 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 제 2 온도 센서는 상기 압축기 하우징의 외부 표면에 연결되는, 압축기 시스템.
압축기를 위한 냉각 시스템에 있어서,
상기 냉각 시스템은,
냉각수 유동을 제어하기 위한 냉각수 제어 밸브를 구비하는 냉각수 공급 라인으로서, 상기 냉각수 공급 라인은 압축기 하우징 내에 형성된 복수의 냉각수 유동 채널들 중 적어도 하나에 냉각수를 전달하기 위해 상기 압축기의 하우징에 연결 가능한, 상기 냉각수 공급 라인;
상기 복수의 냉각수 유동 채널들로부터 냉각수를 전달받고, 냉각수를 압축기의 저압 측으로 반환하기 위해 상기 압축기 하우징에 연결 가능한 냉각수 반환 라인;
상기 냉각수 반환 라인에 연결되어 상기 냉각수 반환 라인의 온도 및 냉각수 반환 라인 내의 냉각수의 온도 중 적어도 하나를 감지하는 온도 센서; 및
상기 온도 센서와 상기 냉각수 제어 밸브에 연결되는 컨트롤러로서, 상기 컨트롤러는 상기 온도 센서에 의해 감지된 온도에 기초하여 상기 냉각수 제어 밸브를 제어하여 상기 냉각수 공급 라인을 통한 냉각수의 공급을 제어하게 되는, 상기 컨트롤러를 포함하는, 냉각 시스템.
제 13 항에 있어서,
상기 온도 센서는 상기 냉각수 반환 라인의 외부 표면에 연결되고, 상기 외부 표면의 온도를 감지하는, 냉각 시스템.
제 14 항에 있어서,
상기 냉각수 공급 라인은, 냉각수 소스에 연결된 입구를 구비하는 모터 냉각수 공급 라인을 포함하고,
상기 냉각 시스템은,
상기 복수의 냉각수 유동 채널들 중 적어도 하나에 냉각수를 전달하기 위해 상기 압축기 하우징에 연결 가능한 적어도 하나의 베어링 냉각수 공급 라인을 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 베어링 냉각수 공급 라인은 상기 냉각수 제어 밸브의 상류에 모터 냉각수 공급 라인에 연결되는 입구를 구비하고, 상기 냉각수 제어 밸브의 위치에 관계없이 상기 압축기 하우징에 냉각수를 지속적으로 공급하게 되는, 냉각 시스템.
제 13 항에 있어서,
상기 냉각수 공급 라인은 메인 베어링 냉각수 공급 라인이고, 상기 냉각수 제어 밸브는 베어링 냉각수 제어 밸브이고,
상기 냉각 시스템은,
상기 메인 베어링 냉각수 공급 라인으로부터 냉각수를 공급받기 위해 상기 메인 베어링 냉각수 공급 라인에 연결된 복수의 베어링 냉각수 공급 라인들을 더 포함하고,
상기 메인 베어링 냉각수 공급 라인은 냉각수가 상기 베어링 냉각수 제어 밸브를 우회하여 상기 베어링 냉각수 제어 밸브의 위치에 관계없이 상기 압축기 하우징에 냉각수의 연속적인 유동을 제공할 수 있는 바이패스 라인을 포함하는, 냉각 시스템.
제 16 항에 있어서,
상기 모터 냉각수 공급 라인은, 냉각수 소스에 연결된 입구와, 상기 압축기 하우징에 연결 가능한 출구를 구비하는 모터 냉각수 공급 라인을 더 포함하고,
상기 모터 냉각수 공급 라인은, 상기 모터 냉각수 제어 밸브 및 상기 모터 냉각수 제어 밸브를 우회하여 상기 모터 냉각수 제어 밸브의 위치에 관계없이 상기 압축기 하우징에 냉각수의 연속적인 유동을 제공할 수 있는 바이패스 라인을 포함하는, 냉각 시스템.
제 17 항에 있어서,
상기 온도 센서는 제 1 온도 센서이고,
상기 냉각 시스템은, 상기 압축기 하우징의 온도를 감지하기 위해 상기 압축기 하우징에 연결된 제 2 온도 센서를 더 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 제 2 온도 센서에 연결되고 상기 제 2 온도 센서에 의해 감지된 온도에 기초하여 상기 모터 냉각수 제어 밸브를 제어하게 되는, 냉각 시스템.
제 18 항에 있어서,
상기 제 2 온도 센서는 상기 압축기 하우징의 외부 표면에 연결되는, 냉각 시스템.
냉동 시스템에 있어서,
압축기;
증발기;
응축기;
팽창 장치; 및
냉각 회로;를 포함하고,
상기 압축기는,
하우징;
적어도 하나의 베어링에 의해 상기 하우징에서 회전 가능하게 지지되는 샤프트;
상기 샤프트에 연결된 임펠러; 및
상기 샤프트에 작동 가능하게 연결된 모터를 포함하고,
상기 하우징은, 적어도 하나의 베어링 및 상기 모터에 냉각수를 전달하고 내부에 형성되는 복수의 냉각수 유동 채널들을 포함하고,
상기 냉각 회로는,
복수의 냉각수 유동 채널 중 적어도 하나에 냉각수를 전달하기 위해 상기 압축기 하우징에 연결된 냉각수 공급 라인으로서, 상기 냉각수 공급 라인을 통해 냉각수 유동을 제어하기 위한 냉각수 제어 밸브를 포함하는, 상기 냉각수 공급 라인;
복수의 냉각수 유동 채널들로부터 냉각수를 공급받아 상기 압축기의 저압 측으로 냉각수를 반환하기 위해 상기 압축기 하우징에 연결된 냉각수 반환 라인;
상기 냉각수 반환 라인의 온도 및 냉각수 반환 라인 내의 냉각수의 온도 중 적어도 하나를 감지하기 위해 상기 냉각수 반환 라인에 연결되는 온도 센서; 및
상기 온도 센서 및 상기 냉각수 제어 밸브에 연결된 컨트롤러로서, 상기 컨트롤러는 상기 온도 센서에 의해 감지된 온도에 기초하여 상기 냉각수 제어 밸브를 제어하여 상기 압축기 하우징으로의 냉각수 공급을 제어하는, 상기 컨트롤러를 포함하는, 냉동 시스템.
제 20 항에 있어서,
상기 온도 센서는, 상기 냉각수 반환 라인의 외부 표면에 연결되고 상기 외부 표면의 온도를 감지하는, 냉동 시스템.
제 20 항에 있어서,
상기 압축기 하우징은, 상기 복수의 냉각수 유동 채널들 각각으로부터 냉각수를 공급받는 공통 냉각수 출구 포트를 더 형성하고,
상기 냉각수 반환 라인은, 상기 공통 냉각수 출구 포트에 연결된 입구와, 상기 압축기의 저압 측에 연결된 출구를 더 구비하는, 냉동 시스템.
제 20 항에 있어서,
상기 냉각수 공급 라인은, 냉각수 소스에 연결된 입구와 상기 압축기 하우징에 연결된 출구를 구비하는 모터 냉각수 공급 라인을 포함하고,
상기 냉각 회로는,
냉각수 제어 밸브의 상류에 모터 냉각수 공급 라인에 연결된 입구와, 상기 복수의 냉각수 유동 채널들 중 적어도 하나에 냉각수를 전달하기 위해 상기 압축기 하우징에 연결된 출구를 구비하는 적어도 하나의 베어링 냉각수 공급 라인을 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 베어링 냉각수 공급 라인은 상기 냉각수 제어 밸브의 위치에 관계없이 상기 압축기 하우징에 냉각수를 연속적으로 공급하게 되는, 냉동 시스템.
제 23 항에 있어서,
상기 복수의 냉각수 유동 채널들 중 적어도 하나는, 냉각수가 적어도 하나의 냉각수 유동 채널을 통해, 직렬로, 적어도 하나의 베어링을 가로질러, 상기 모터를 통과하고 및 상기 압축기 하우징에 형성된 공통 냉각수 출구 포트로 유동하도록 배치되고,
상기 적어도 하나의 베어링 냉각수 공급 라인은 상기 적어도 하나의 냉각수 유동 채널에 연결되는, 냉동 시스템.
제 20 항에 있어서,
상기 냉각수 공급 라인은 메인 베어링 냉각수 공급 라인이고 상기 냉각수 제어 밸브는 베어링 냉각수 제어 밸브이고,
상기 냉각 회로는, 상기 메인 베어링 냉각수 공급 라인에 연결되어 상기 냉각수를 공급받는 복수의 베어링 냉각수 공급 라인들을 더 포함하고,
상기 메인 베어링 냉각수 공급 라인은, 냉각수가 상기 베어링 냉각수 제어 밸브를 우회하여 상기 베어링 냉각수 제어 밸브의 위치에 관계없이 상기 압축기 하우징에 냉각수의 연속적인 유동을 제공할 수 있는 바이패스 라인을 포함하는, 냉동 시스템.
제 25 항에 있어서,
상기 온도 센서는 제 1 온도 센서이고
상기 냉각 회로는, 상기 압축기 하우징의 온도를 감지하기 위해 상기 압축기 하우징에 연결된 제 2 온도 센서; 및
냉각수 소스에 연결된 입구와 상기 압축기 하우징에 연결된 출구를 구비하는 모터 냉각수 공급 라인;을 더 포함하고,
상기 모터 냉각수 공급 라인은, 모터 냉각수 제어 밸브와, 상기 모터 냉각수 제어 밸브를 우회하여 모터 냉각수 제어 밸브의 위치에 관계없이 상기 압축기 하우징에 냉각수의 연속적인 유동을 제공할 수 있는 바이패스 라인을 포함하고,
상기 컨트롤러는, 상기 제 2 온도 센서에 연결되고 상기 제 2 온도 센서에 의해 감지된 온도에 기초하여 상기 모터 냉각수 제어 밸브를 제어하게 되는, 냉동 시스템.