KR101256583B1 - 터보냉동기의 오일회수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보냉동기의 오일회수장치에 관한 것으로서, 압축기, 응축기, 증발기, 이코노마이저가 구비되는 터보냉동기에 있어서, 상기 응축기와 증발기의 사이에는 터보냉동기의 운전 중 발생되는 냉매와 오일의 오염으로 인한 냉동성능의 저하를 방지할 수 있도록 오일회수장치가 장착되되, 상기 오일회수장치는 증발기 내의 오일을 분리하고, 냉매를 재생하며, 오염을 방지할 수 있도록 3중관 방식의 열교환기로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 응축기와 증발기 사이에 오일회수장치를 장착하여 터보 냉동기의 운전 중 발생하는 냉매와 오일의 오염으로 인한 냉동성능의 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 냉동성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

터보냉동기의 오일회수장치{Oil recovery system for centrifugal chiller}

본 발명은 터보냉동기의 오일회수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 응축기와 증발기 사이에 오일회수장치를 장착하여 터보 냉동기의 운전 중 발생하는 냉매와 오일의 오염으로 인한 냉동성능의 저하를 방지할 수 있도록 한 터보냉동기의 오일회수장치에 관한 것이다.

일반적으로 터보냉동기에서는 도시된 도 1과 같이 오일펌프(7)와 윤활라인(21, 22, 23)을 통해 윤활부위에 공급되는 오일은 통상 공급라인과 유사한 회수라인을 통하여 오일탱크(6)로 회수된다.

한편, 상기 모터(4)의 지지 베어링에 공급된 오일의 일부분은 오일압력보다 낮은 압력 부위인 모터 내부로 유출된다. 즉 상기 오일은 응축기(3)로부터 추출된 냉매를 사용하여 모터(4)를 직접냉각하는데 사용된 냉매와 혼합되어 연결관(15)을 통하여 증발기(2)로 유출된다.

이때, 상기 증발기(2)로 유출된 오일은 증발기의 효율을 저하시킬 뿐만 아니라 상기 응축기로 넘어가 응축기의 효율을 저하시켜 전체적인 냉동기의 효율을 저하시키는 문제점이 있었다.

그리고 상기 오일을 제거하기 위해 터보냉동기에서는 이젝터(8)와 같은 오일회수장치를 사용한다.

즉, 상기 이젝터(8)를 작동시켜 증발기의 유면으로부터 오일이 함유된 냉매를 흡입하기 위한 동력원으로 압축기(1)로부터 고압의 압축냉매가스를 분기하여 사용되며, 증발기로부터 흡입된 냉매와 압축기로부터 온 냉매가스의 혼합물은 오일탱크로 유입된다. 또한, 오일탱크 내부의 냉매는 오일탱크 내부에 설치된 히터로부터 열을 받아 증발하여 연결관(24)을 통하여 압축기 입구로 되돌려진다.

그러나 종래의 터보냉동기의 오일회수장치는 증발기(2)에서 증발에 참여하는 냉매의 양이 감소함에 따라 증발기의 증발능력이 감소하며, 또한 연결관(19)을 통해 유출된 냉매가스가 다시 연결관(24)을 통하여 압축기 입구로 되돌아가므로 압축기는 그만큼의 냉매가스를 더 많이 압축하는 결과가 되어 압축기는 더 많은 일을 하여야 한다.

즉, 종래의 터보냉동기 오일회수장치는 오일회수를 수행할수록 터보냉동기의 효율을 더욱더 감소시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 응축기와 증발기 사이에 오일회수장치를 장착하여 터보 냉동기의 운전 중 발생하는 냉매와 오일의 오염으로 인한 냉동성능의 저하를 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 오일회수장치를 3중관 열교환기로 구성하여 냉매에 혼합되어 있는 오일을 원활하게 회수할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 압축기에서는 토출되는 고온의 냉매가스와 응축기에서 응축된 고온의 냉매액을 열교환기에 공급하여 중심부에 흐르는 냉매와 오일의 혼합유체에서 냉매만 증발시켜 냉매는 흡입단으로 순환시키며 오일만을 회수할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 압축기, 응축기, 증발기, 이코노마이저가 구비되는 터보냉동기에 있어서, 상기 응축기와 증발기의 사이에는 터보냉동기의 운전 중 발생되는 냉매와 오일의 오염으로 인한 냉동성능의 저하를 방지할 수 있도록 오일회수장치가 장착되되, 상기 오일회수장치는 증발기 내의 오일을 분리하고, 냉매를 재생하며, 오염을 방지할 수 있도록 3중관 방식의 열교환기로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 증발기로부터 냉매와 오일이 혼입되어 있는 유체가 유입되는 유입로가 일 측에 형성되고, 하부에는 냉매와 분리된 오일만을 회수하여 전달할 수 있는 회수로가 형성되며, 상부에는 오일과 분리된 냉매가스가 배출되는 가스 배출로가 형성되는 중간 관과, 상기 중간 관의 수평방향으로 관통설치되고 상기 응축기로부터 전달되는 고온의 응축 냉매액이 통과하면서 중간 관의 냉매와 오일을 분리하는 열원을 공급하는 내부 관과, 상기 중간 관의 중간 일부 또는 전체를 감싸도록 장착되고, 상기 압축기로부터 전달되는 고온의 냉매가스를 통과시키면서 중간 관의 냉매와 오일을 분리하는 열원을 공급한 후 이코노마이저로 회수되는 외부 관을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압축기와 외부 관을 연결하는 연결배관의 도중에는 냉각수 온도에 따라 자동으로 밸브가 개폐되어 냉매가스를 공급 또는 차단하는 솔레노이드 밸브가 장착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 응축기와 증발기 사이에 오일회수장치를 장착하여 터보 냉동기의 운전 중 발생하는 냉매와 오일의 오염으로 인한 냉동성능의 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 냉동성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 오일회수장치를 3중관 열교환기로 구성하여 냉매에 혼합되어 있는 오일을 원활하게 회수할 수 있을 뿐만 아니라 그에 따른 손실비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 압축기에서는 토출되는 고온의 냉매가스와 응축기에서 응축된 고온의 냉매액을 열교환기에 공급하여 중심부에 흐르는 냉매와 오일의 혼합유체에서 냉매만 증발시켜 냉매는 흡입단으로 순환시키며 오일만을 회수할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 터보냉동기의 오일회수장치를 나타낸 개략구성도.
도 2는 본 발명에 따른 터보냉동기의 오일회수장치의 설치상태를 나타낸 개략구성도.
도 3은 본 발명에 따른 터보냉동기의 오일회수장치를 나타낸 구성도.
도 4(a) 및 4(b)는 본 발명에 따른 터보냉동기의 오일회수장치의 실시 예를 나타낸 도면.

이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조로 설명하면, 도 2는 본 발명에 따른 터보냉동기의 오일회수장치의 설치상태를 나타낸 개략구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 터보냉동기의 오일회수장치를 나타낸 구성도이며, 도 4(a) 및 4(b)는 본 발명에 따른 터보냉동기의 오일회수장치의 실시 예를 나타낸 도면이다.

본원발명의 터보냉동기의 오일회수장치는 압축기(200), 응축기(300), 증발기(400), 이코노마이저(500) 및 상기 응축기(300)와 증발기(400)의 사이에 장착되는 오일회수장치(100)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 오일회수장치(100)를 제외한 구성은 종래의 구성을 환경과 작업조건에 맞춰 택일하여 구성됨으로 별도의 설명은 생략하기로 한다.

즉, 본원발명은 상기 응축기(300)와 증발기(400)의 사이에 오일회수장치(100)를 장착하여 터보냉동기의 운전 중 발생하는 냉매와 오일의 오염 또는 냉매와 오일의 혼합으로 인한 냉동성능의 저하를 방지할 수 있게 되는 것이다.

그리고 상기 오일회수장치(100)는 증발기(400) 내의 오일을 분리하고, 냉매를 재생하며, 오염을 방지할 수 있도록 3중관 방식의 열교환기로 구성된다.

상기 오일회수장치(100)는 냉매와 오일이 혼합된 유체가 유입되는 중간 관(110)과, 상기 중간 관(110)의 내부를 관통하고 열원을 공급하는 내부 관(120)과, 상기 중간 관(110)의 외부를 감싸고 열원을 공급하는 외부 관(130)으로 구성된다.

이를 좀더 구체적으로 살펴보면, 상기 중간 관(110)은 증발기(400)로부터 냉매와 오일이 혼입되어 있는 유체가 유입되는 유입로(111)가 일 측에 형성되고, 하부에는 냉매와 분리된 오일만을 회수하여 전달할 수 있는 회수로(112)가 형성되며, 상부에는 오일과 분리된 냉매가스가 배출되는 가스 배출로(113)가 형성된다.

그리고 상기 내부 관(120)은 상기 중간 관(110)의 수평방향으로 관통설치되고 상기 응축기(300)로부터 전달되는 고온의 응축 냉매액이 통과하면서 중간 관(110)의 냉매와 오일을 분리하는 열원을 공급하게 된다.

또한 상기 외부 관(130)은 상기 중간 관(110)의 중간 일부 또는 전체를 감싸도록 장착되고, 상기 압축기(200)로부터 전달되는 고온의 냉매가스를 통과시키면서 중간 관(110)의 냉매와 오일을 분리하는 열원을 공급한 후 이코노마이저(500)로 회수된다.

이때, 상기 압축기(200)와 외부 관(130)을 연결하는 연결배관(140)의 도중에는 냉각수 온도에 따라 자동으로 밸브가 개폐되어 냉매가스를 공급 또는 차단하는 솔레노이드 밸브(150)가 더 장착된다.

그리고 상기 오일회수장치(100)의 조립구성은 도시된 도 4(a)와 외부 관(130)의 중앙에 중간 관(110)이 위치하고 상기 중간 관(110)의 중앙에는 내부 관(120)이 삽입 장착되는 구성으로 구성될 뿐만 아니라 도시된 도 4(b)와 같이 중간 관(110)과 내부 관(120) 및 외부 관(130)이 일 측으로 편심되어 구성될 수 있음을 밝힌다.

상기와 같이 구성되는 터보냉동기의 오일회수장치의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 터보냉동기의 압축기(200), 응축기(300), 증발기(400), 이코노마이저(500)를 설치장소에 맞춰 장착한다.

그리고 상기 응축기(300)와 증발기(400) 사이에 상기 증발기(400)로부터 냉매와 오일이 혼입되어 있는 유체가 유입되는 유입로(111)가 일 측에 형성되고, 하부에는 냉매와 분리된 오일만을 회수하여 전달할 수 있는 회수로(112)가 형성되며, 상부에는 오일과 분리된 냉매가스가 배출되는 가스 배출로(113)가 형성되는 중간 관(110)과, 상기 중간 관(110)의 수평방향으로 관통설치되고 상기 응축기(300)로부터 전달되는 고온의 응축 냉매액이 통과하면서 중간 관(110)의 냉매와 오일을 분리하는 열원을 공급하는 내부 관(120)과, 상기 중간 관(110)의 중간 일부 또는 전체를 감싸도록 장착되고, 상기 압축기(200)로부터 전달되는 고온의 냉매가스를 통과시키면서 중간 관(110)의 냉매와 오일을 분리하는 열원을 공급한 후 이코노마이저(500)로 회수되는 외부 관(130)을 포함하여 이루어진 오일회수장치(100)를 장착하면 터보냉동기의 오일회수장치의 조립은 완료되는 것이다.

여기서 상기 터보냉동기의 오일회수장치의 조립 순서는 상기와 다르게 구성될 수 있음을 밝힌다.

상기와 같은 상태에서 냉매와 오일이 혼합된 유체를 터보냉동기의 오일회수장치를 이용하여 분리하고자 할 경우에는 다음과 같다.

먼저, 상기 중간 관(110)의 유입로(111)에 증발기(400)로부터 냉매와 오일이 혼합되어 있는 유체를 공급받는다.

그리고 상기 중간 관(110)의 유입로(111)를 통해 유입된 유체는 상기 중간 관(110)의 내부에 수용되었다가 상기 중간 관(110)의 내부를 관통하는 내부 관(120)의 고온의 응축 냉매액과 상기 중간 관(110)의 외부를 통과하는 고온의 냉매가스를 통해 냉매는 증발되고 오일은 중간 관(110)의 하부에 수용되었다가 회수로(112)를 통해 오일탱크에 저장된다.

이때, 상기 냉매는 내부 관(120)과 외부 관(130)을 관통하는 고온의 응축 냉매액과 고온의 냉매가스의 온도에 따라 증발량과 증발시간이 달라짐은 당연한 것이다.

다음으로 상기 오일과 분리되고 미증발된 냉매는 가스 배출로(113)를 따라 중간 관(110)의 외부로 배출되어 냉매 사이클에 다시 전달되는 것이다.

이와 같은 과정을 거쳐 냉매와 오일이 혼합된 유체에서 오일만을 연속해서 분리할 수 있을 뿐만 아니라 간단한 구조 변경을 통해서 상기와 같은 효과를 얻을 수 있는 장점을 얻게 되는 것이다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 터보냉동기의 오일회수장치를 설명함에 있어 특정형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 오일회수장치,
110 : 중간 관,
120 : 내부 관,
130 : 외부 관,
200 : 압축기,
300 : 응축기,
400 : 증발기,
500 : 이코노마이저.

Claims (3)

1. 압축기(200), 응축기(300), 증발기(400), 이코노마이저(500)가 구비되는 터보냉동기에 있어서,
   상기 터보냉동기에는 터보냉동기의 운전 중 발생되는 냉매와 오일의 오염으로 인한 냉동성능의 저하를 방지할 수 있도록 오일회수장치(100)가 장착되되,
   상기 오일회수장치(100)는 증발기(400) 내의 오일을 분리하고, 냉매를 재생하며, 오염을 방지할 수 있도록 열교환기로 구성되며,
   상기 오일회수장치(100)는,
   상기 증발기(400)로부터 냉매와 오일이 혼입되어 있는 유체가 유입되는 유입로(111)가 일 측에 형성되고, 하부에는 냉매와 분리된 오일만을 회수하여 전달할 수 있는 회수로(112)가 형성되며, 상부에는 오일과 분리된 냉매가스가 배출되는 가스 배출로(113)가 형성되는 중간 관(110)과,
   상기 중간 관(110)의 수평방향으로 관통설치되고 상기 응축기(300)로부터 전달되는 고온의 응축 냉매액이 통과하면서 중간 관(110)의 냉매와 오일을 분리하는 열원을 공급하는 내부 관(120)과,
   상기 중간 관(110)의 중간 일부 또는 전체를 감싸도록 장착되고, 상기 압축기(200)로부터 전달되는 고온의 냉매가스를 통과시키면서 중간 관(110)의 냉매와 오일을 분리하는 열원을 공급한 후 이코노마이저(500)로 회수되는 외부 관(130)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터보냉동기의 오일회수장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 압축기(200)와 외부 관(130)을 연결하는 연결배관(140)의 도중에는 냉각수 온도에 따라 자동으로 밸브가 개폐되어 냉매가스를 공급 또는 차단하는 솔레노이드 밸브(150)가 더 장착되는 것을 특징으로 하는 터보냉동기의 오일회수장치.

Images