KR101718281B1 - 압력 센서, 압력 측정 방법 및 칠러 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압력 센서 및 압력 측정 방법에 관한 것이다. 일 측면에 따른 압력 센서는 바디부; 상기 바디부에 형성되는 복수의 감지 유로부; 및 상기 감지 유로부를 통해 감지된 정압력 값을 이용하여 전압력 값을 계산하는 제어부를 포함하고, 상기 복수의 감지 유로부는 각각, 상기 바디부의 외주면에 형성되는 유로 입구; 상기 복수의 유로 입구와 각각 연결되는 감지 유로; 및 상기 유로 입구와 상기 감지 유로를 연결하는 연장 유로를 포함하고, 상기 복수의 감지 유로부에 구비된 각각의 유로 입구는 상기 바디부의 외주면을 따라 소정의 간격으로 이격되어 배치된다.

Description

압력 센서, 압력 측정 방법 및 칠러 시스템 {PRESSURE SENSOR, METHOD FOR MEASURING PRESSURE AND CHILLER SYSTEM}
본 발명은 압력 센서, 압력 측정 방법 및 칠러 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 칠러는 냉수를 냉수 수요처로 공급하는 것으로서, 냉동 시스템을 순환하는 냉매와, 냉수 수요처와 냉동 시스템의 사이를 순환하는 냉수간에 열교환이 이루어져 상기 냉수를 냉각시키는 것을 특징으로 한다. 칠러는 대용량 설비로서, 규모가 큰 건물등에 설치될 수 있다.
한편, 상기 칠러의 냉동 시스템을 유동하는 냉매의 유동에 대한 물성치를 분석함으로써 그 성능 및 효율을 계측하는 일은 칠러의 효율을 향상시키기 위하여 필수적인 사항이다. 다만, 상기 냉동 시스템을 구성하는 장치 중에서 압축기 내부의 전압력을 측정이 필요하나, 압축기 내부를 유동하는 냉매의 온도와 속도, 밀도가 높으며, 유동 방향의 예측이 쉽지 않아 정확한 계측이 어려운 실정이다.
압축기 내부를 유동하는 냉매의 전압력을 계측하는 방법 중 잘 알려진 것은 Kiel 프로브를 압력 변환기에 장착하여 사용하는 것이다.
상기 Kiel 프로브는 표준 피토관(standard Pitot tube)과 달리 헤드부(head)에 측관(shroud)을 두어 어느 정도의 요(yaw)각과 피치(pitch)각 범위 내에서는 보정 없이 전압력을 측정가능하다.
선행문헌인 대한민국특허청 공개특허공보 제 10-2010-0025034호에는 "미니어쳐 전압력 레이크"에 관한 내용이 개시된다. 일반적으로, 바디부에 프로브가 결합된 것을 레이크라 한다.
선행문헌에 개시된 종래의 전압력 레이크는 다수의 전압유로를 갖는 바디부와 전압유로의 수직방향으로 연통되는 다수의 입구유로를 포함한다. 입구유로를 통해 유동이 유입됨에 따라, 압력 측정이 가능하다.
다만, 종래의 전압력 레이크는 중심 방향과 냉매의 흐름이 이루는 각도가 틀어졌을 때, 전압력 측정에 오차가 크게 발생하며, 실제 측정자는 오차가 포함된 결과를 분석/검증할 수 없는 문제 발생하게 된다. 이에 따라, 냉동 시스템의 압축기와 같은 장치 설계 시 최적화에 필요한 중요한 정보를 놓치는 결과를 초래할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 유체의 유동 방향과 센서의 설치 방향이 일치하지 않더라도 신뢰도 높은 전압력을 측정할 수 있는 압력 센서 및 압력 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 압축기 내부를 유동하는 냉매의 전압력이 용이한 칠러 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 측면에 따른 압력 센서는 바디부; 복수의 감지 유로부; 및 제어부를 포함하고, 상기 복수의 감지 유로부는 각각, 상기 바디부의 외주면에 형성되는 유로 입구; 상기 복수의 유로 입구와 각각 연결되는 감지 유로; 및 상기 유로 입구와 상기 감지 유로를 연결하는 연장 유로를 포함하고, 상기 복수의 감지 유로부에 구비된 각각의 유로 입구는 상기 바디부의 외주면을 따라 소정의 간격으로 이격되어 배치된다.
일 측면에 따른 압력 측정 방법은 바디부에 구비된 복수의 감지 유로부를 통해 유체가 유입되는 단계; 상기 복수의 감지 유로부를 통해 유입되는 유체의 정압력을 측정하는 단계; 및 상기 감지된 복수의 정압력 값을 이용하여 전압력을 측정하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 감지 유로부에는 각각 바디부의 외주면을 따라 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 유로 입구가 형성된다.
일 측면에 따른 칠러 시스템은 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매와 냉각탑에서 공급되는 냉각수 간에 열교환이 이루어지는 응축기 및 상기 응축기를 통과한 냉매와 상기 수요처 간에 공급될 냉수 간에 열교환이 이루어지는 증발기를 포함하는 칠러 유닛; 및 상기 칠러 유닛 내부를 유동하는 냉매의 전압력을 측정하기 위한 센서부를 구비하는 압력 센서를 포함하고, 상기 센서부는, 바디부; 복수의 감지 유로부; 및 제어부를 포함하고, 상기 복수의 감지 유로부는 각각, 상기 바디부의 외주면에 형성되는 유로 입구; 상기 복수의 유로 입구와 각각 연결되는 감지 유로; 및 상기 유로 입구와 상기 감지 유로를 연결하는 연장 유로를 포함하고, 상기 복수의 감지 유로부에 구비된 각각의 유로 입구는 상기 바디부의 외주면을 따라 소정의 간격으로 이격되어 배치된다.
본 발명의 압력 센서는 바디부에 구비된 복수의 감지 유로와, 각각의 감지 유로와 연결되며 바디부의 외주면에 소정의 각도로 이격되어 형성되는 유로 입구를 이용하여 측정하고자 하는 유체의 전압력을 정밀하게 측정할 수 있다.
또한, 센서부의 설치 방향과 유로의 유동 방향이 일치하지 않더라도, 비교적 넓은 범위의 유동에 대한 전압력을 측정할 수 있다.
또한, 압축기 내부에서 센서부 주변을 유동하는 냉매의 유동 방향을 정확히 알 수 없더라도 유동하는 냉매의 전압력 측정이 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 칠러 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 센서부의 사시도.
도 3는 도 2의 센서부의 횡단면도.
도 4은 센서부의 위치와 유체의 유동 방향과의 관계를 도시한 도면이다.
도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 어셈블리의 사시도.
도 6는 도 5의 센서 어셈블리가 압축기에 장착된 모습을 보여주는 도면.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, 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 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 칠러 시스템을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 칠러 시스템(1)은 칠러 유닛 및 수요처(6)를 포함한다. 상기 수요처(6)는 냉수를 이용하는 공기조화 장치로서 이해될 수 있다.
상기 칠러 유닛에는, 냉매를 압축하는 압축기(2)와, 상기 압축기(2)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(3)와, 상기 응축기(3)에서 응축된 냉매를 감압시키는 팽창장치(4) 및 상기 팽창장치(4)에서 감압된 냉매를 증발시키는 증발기(5)가 포함된다.
냉매는 상기 응축기(3)에서 외부 공기와 열교환 되며, 상기 증발기(5)에서 냉수와 열교환 될 수 있다.
상기 칠러 시스템(1)에는, 상기 증발기(5)와 수요처(6)를 연결하여 냉수의 순환을 가이드 하는 냉수 배관(8) 및 상기 냉수 배관(8)에 제공되어 냉수의 유동력을 발생시키는 펌프(7)가 포함된다.
상기 펌프(7)가 작동하면, 냉수는 상기 냉수 배관(8)을 경유하여, 상기 수요처(6)로부터 상기 증발기(5)로, 그리고 상기 증발기(5)로부터 상기 수요처(6)로 유동할 수 있다.
상기 증발기(5)에는, 냉매가 유동하는 냉매 유로(5a) 및 냉수가 유동하는 냉수 유로(5b)가 구비된다. 상기 냉매 유로(5a)의 냉매와 냉수 유로(5b)의 냉수는 서로 간접 열교환 될 수 있다.
상기 칠러 유닛은, 다양한 크기 또는 용량으로 구비될 수 있다. 여기서, 상기 칠러 유닛의 크기 또는 용량이라 함은, 냉동 시스템의 능력, 즉 냉동능력에 대응되는 개념으로서, 냉동톤(RT, Refrigeration Ton)의 단위로 표시될 수 있다.
종래의 칠러 유닛은, 칠러 유닛이 설치되는 건물등의 크기, 순환되는 냉수의 용량 또는 공기조화 용량등에 따라 다양한 냉동톤을 가지는 설비로 구비될 수 있다. 일례로, 상기 칠러 유닛은 1000RT, 1500RT, 2000RT, 3000RT등의 용량을 가지는 것으로 제작될 수 있다.
일반적으로, 상기 칠러 유닛의 용량이 증가함에 따라, 상기 칠러 유닛의 부피가 커지게 된다.
칠러 유닛이 설치되는 건물의 크기 또는 필요한 공기조화 능력이 결정되면 상기 칠러 유닛의 용량이 결정되고, 결정된 용량에 기초하여 칠러 유닛을 제작하게 된다.
상기와 같이 결정된 용량에 기초하여 칠러 유닛 제작 시, 상기 압축기(2) 내부의 유동에 대하여 물성치를 계측하는 일은 상기 칠러 시스템(1)의 효율을 향상시키기 위하여 필수적인 사항이다.
따라서, 본 발명의 칠러 유닛은 상기 압축기(2) 내부의 유동의 전압력을 측정하기 위한 압력 센서를 포함한다. 상기 압력 센서는 상기 압축기(2)에 탈착 가능하게 구비될 수 있다.
이하에서는 상기 압력 센서 및 상기 압력 센서를 이용한 압력 측정 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 센서부의 사시도이고, 도 3는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ`을 따라 절개한 단면도이다.
도 2 및 도 3를 참조하면, 본 발명의 압력 센서는 센서부(10)를 포함한다. 센서부(10)는 바디부(11) 및 복수의 감지 유로(20, 30, 40, 50, 60)를 포함한다.
상기 바디부(11)는 도시된 것과 같이 원기둥 형상으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 바디부(11) 주변 유체 유동에 대한 간섭을 최소화할 수 있으며, 360도 방향에서의 유체 유동을 감지할 수 있다. 또한, 상기 바디부(11)의 직경은 대략 8.5mm로 제작될 수 있다. 다만, 상기 바디부(11)가 이와 같은 형상으로 제한되는 것은 아니다.
상기 복수의 감지 유로(20, 30, 40, 50. 60)는 상기 바디부(11)의 길이방향을 따라 연장되어 형성될 수 있다. 상기 복수의 감지 유로(20, 30, 40, 50, 60)는 상기 바디부(11)의 단부까지 연장될 수 있다. 또한, 상기 복수의 감지 유로(20, 30, 40, 50. 60)는 서로 평행하게 위치할 수 있으며, 각각의 직경은 대략 2mm일 수 있다.
상기 복수의 감지 유로(20, 30, 40, 50. 60)에는 각각 압력 튜브(15)가 연결될 수 있다. 상기 복수의 감지 유로(20, 30, 40, 50. 60)로 유입된 유체는 상기 압력 튜브(15)로 전달되어 압력계에서 압력이 측정될 수 있다. 일례로, 상기 압력 튜브(15)는 테프론 튜브(teflon tube)일 수 있다. 도시되지 않았으나, 상기 압력 튜브(15)는 하우징에 의해 차폐될 수 있다.
상기 센서부(10)는 각각의 감지 유로(20, 30, 40, 50. 60)와 각각 연통되는 복수의 유로 입구(21, 31, 41, 51, 61)를 포함한다. 각각의 유로 입구(21, 31, 41, 51, 61)는 상기 바디부(11)의 표면에 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 각각의 감지 유로(20, 30, 40, 50. 60)는 상기 각각의 유로 입구(21, 31, 41, 51, 61)를 통해 외부와 연통될 수 있다.
상기 각각의 유로 입구(21, 31, 41, 51, 61)는 도시된 것과 같이 동일한 높이에 형성될 수 있다. 즉, 상기 복수의 유로 입구(21, 31, 41, 51, 61)는 상기 바디부(11)의 외주면을 따라 동일 평면 상에 배치되어 하나의 원을 이룰 수 있다.
상기 센서부(10)에는 상기 각각의 감지 유로(20, 30, 40, 50. 60)와 상기 유로 입구(21, 31, 41, 51, 61)를 연결하는 복수의 연장 유로(22, 32, 42, 52, 62)가 구비될 수 있다. 상기 복수의 연장 유로(22, 32, 42, 52, 62)는 서로 간섭되지 않도록 형성된다. 상기 감지 유로(20, 30, 40, 50. 60)와 상기 연장 유로(22, 32, 42, 52, 62) 및 상기 유로 입구(21, 31, 41, 51, 61)를 합하여 감지 유로부라 이름할 수 있다.
각각의 연장 유로(22, 32, 42, 52, 62)는 상기 바디부(11)의 외주면에 수직하게 연장되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 각각의 연장 유로(22, 32, 42, 52, 62)는 상기 각각의 감지 유로(20, 30, 40, 50. 60)와 직각을 이룰 수 있다. 상기 복수의 연장 유로(22, 32, 42, 52, 62)는 상기 바디부(11)의 표면에 드릴에 의해 형성될 수 있으며, 직경은 대략 0.5mm를 이룰 수 있다.
또한, 도시되지 않았으나 상기 연장 유로(22, 32, 42, 52, 62)는 상기 유로 입구(21, 31, 41, 51, 61)로부터 상기 감지 유로(20, 30, 40, 50. 60)로 갈수록 폭이 점점 좁아지는 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 복수의 감지 유로(20, 30, 40, 50. 60)는 각각의 유로 입구(21, 31, 41, 51, 61)를 통해 전달되는 유체의 압력을 측정할 수 있게 된다.
제1감지 유로(20)에서 측정된 압력을 P1, 제2감지 유로(30)에서 측정된 압력을 P2, 제3감지 유로(40)에서 측정된 압력을 P3, 제4감지 유로(50)에서 측정된 압력을 P4, 제5감지 유로(60)에서 측정된 압력을 P5라 한다. P1 내지 P5는 각 감지 유로(20, 30, 40, 50. 60)에서 측정된 정압력(static pressure)을 의미한다. 상기 센서부(10)를 이용하여 계측하고자 하는 것은 전압력(total pressure)이며, 전압력은 정압력과 동압력(dynamic pressure)을 합한 값이다.
상기 압력 센서는 상기 감지 유로부를 통해 각각 감지된 전압력을 이용하여 유체의 전압력을 계산하기 위한 제어부를 더 포함한다.
유동되는 유체의 압력을 감안하여 기준 압력(PREF)을 설정하고, 이를 차압계(Scanivalve)의 0에 연결할 수 있다. 상기 기준 압력(PREF)은 각 감지 유로(20, 30, 40, 50. 60)에서 측정된 압력에 비해 낮아야 한다. 이에 따라, 각 감지 유로(20, 30, 40, 50. 60)에서 측정되는 압력은 상기 기준 압력(PREF)에 차압계에 의해 측정된 압력(DP1, DP2, DP3, DP4, DP5)을 더한 값이 된다. 수식으로 나타내면 아래와 같다.
PX=DPX+PREF {X=1, 2, 3, 4, 5}
한편, 상기 각 감지 유로(20, 30, 40, 50. 60)를 유동하는 유체가 액화되지 않도록 온도를 유지해야 한다. 상기 유체는 냉매 등을 포함할 수 있다.
이하에서는, 상기 센서부(10) 주변의 유체 유동의 전압력을 측정하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 4은 센서부의 위치와 유체의 유동 방향과의 관계를 도시한 도면이다.
상기 각각의 유로 입구(21, 31, 41, 51, 61)는 상기 바디부(11)의 외주면을 따라 이격되어 배치될 수 있으며, 상기 바디부(11)의 중심(O)을 기준으로 소정의 각도(α)만큼 이격되어 배치될 수 있다. 일례로, 상기 소정의 각도(α)는 상기 유로 입구(21, 31, 41, 51, 61)의 제작 및 압력 계산의 편의를 위하여 30도일 수 있으나 이와 같은 사항으로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어 상기 소정의 각도(α)는 서로 다른 값을 갖도록 설계될 수 있다.
상기 각각의 유로 입구(21, 31, 41, 51, 61) 중 중심에 배치된 것을 제1유로 입구(21)라 한다.
상기 제1연장 유로(22)의 방향을 설치 방향(I)이라 할 수 있다. 상기 센서부(10)의 기준선(R)으로부터 상기 제1연장 유로(22)가 이루는 각도를 β라고 하며, 이를 상기 센서부(10)의 설치 각도(β)라 한다.
상기 센서부(10)는 한번 설치하면 설치 각도(β)를 변경하기 어려우므로 최초 제작 시 압력 측정 대상인 유체의 유동방향과 최대한 근접하도록 설정하여야 한다. 상세히, 후술할 오차 각도(θ) 값에 따라 상기 감지유로(20,30,40,50,60)에서 측정되는 정압력(P1,P2,P3,P4,P5)은 오탐될 수 있다. 따라서, 상기 제1유로 입구(21)가 유체의 유동 방향(F)과 최대한 일치하도록 설치하면, 상기 오차 각도(θ)에 따른 정압력의 오탐을 감소시킬 수 있다. 즉, 상기 정압력의 측정 값의 오차를 최소화하여 정확도를 높일 수 있다.
상기 제1유로 입구(21)와 유체의 유동 방향(F)이 이루는 각도를 오차 각도(θ)라 한다. 유체의 유동 각도는 상기 설치 각도(β)와 상기 오차 각도(θ)를 합한 값(β+θ)이 된다. 상기 오차 각도(θ)는 상기 센서부(10)에 의해 계측된 압력을 이용하여 구할 수 있다.
상기 오차 각도(θ)는 아래의 식을 이용하여 구할 수 있다.
Figure 112016028387773-pat00001
상기 식은 상기 센서부(10) 주변의 압력분포에 대한 식이다. 여기서, Cp는 압력 계수(pressure coefficient)를 의미하고, 상기 P는 전압력을 의미하고, PD는 동압력을 의미하고, ρ는 유체의 밀도, U는 유체의 유속을 의미한다. P, U, ρ, θ는 미지수이며, PX는 각 감지 유로(20, 30, 40, 50. 60)에서 측정된 정압력 값이다. 상기 식을 이용하여 수치해석 가능한 식을 만들면, 아래와 같이 5개의 식을 도출할 수 있다.
Figure 112016028387773-pat00002
Figure 112016028387773-pat00003
Figure 112016028387773-pat00004
Figure 112016028387773-pat00005
Figure 112016028387773-pat00006
상기 방정식의 오차는 e1 내지 e5의 합이 된다. e1 내지 e5는 절대값을 의미할 수 있다.
여기서, α 및 β의 값은 상기 센서부(10) 제작 및 설치 시 결정되는 값이므로 상기 식에서 미지수는 4개(P, U, ρ, θ)이다. 그리고, 센서의 수량이 5개이므로 방정식은 5개가 된다.
상기 압력 센서에 의한 유체의 전압력 계산은 1차 및 2차로 나누어 계산될 수 있다.
이하, 1차 계산에 대해서 설명한다.
상기 방정식의 계산을 통해 오차를 최소화하는 P, U, ρ, θ값을 구할 수 있다. 계산속도의 최소화를 위해 P, U, ρ의 범위를 선정할 수 있다.
한편, 오차 각도(θ)값에 따라 계측되는 PX값이 오탐될 수 있으므로, 상기 압력 센서는 유체의 유동 방향(F)과 설치 방향(I)이 이루는 각도인 오차 각도(θ)가 상한값(M) 이상인 경우에는 측정 불가한 것으로 판정하도록 제어될 수 있다. 일례로, 상기 상한값(M)은 75도로 설정될 수 있으나, 이는 적절한 값으로 변경될 수 있다.
이하, 2차 계산에 대해서 설명한다.
2차 계산에서는 측정 값이 신뢰할 수 있는 데이터인지 판별하기 위해 아래의 두 식을 이용한다.
P < 1.1 * Ave(P1~P5), -M < θ < +M
여기서, P1 내지 P5의 평균값의 1.1배가 계산된 전압력(P) 이상인지 판단하고, θ가 설정 범위에 속하는지 판단한다. 상기 두 조건을 만족하지 못하면, 제어부는 전압력의 측정을 중단할 수 있다. 이 경우, 사용자는 유체의 유동 방향(F)이 상기 범위 내에 속하도록 상기 센서부(10)의 설치 방향(I)을 변경해야 한다.
오차 각도(θ)가 0도 이상 +M 이하인 경우, 제4감지 유로(50)에서 측정된 정압력 값(P4)를 제외하고 미지수 값을 계산한다. 구체적으로, P1, P2, P3, P5와 4개의 방정식을 이용하여 P, U, ρ, θ 값을 계산한다.
오차 각도(θ)가 0도 이하 -M 이상인 경우, 제5감지 유로(60)에서 측정된 정압력 값(P5)를 제외하고 미지수 값을 계산한다. 구체적으로, P1, P2, P3, P4와 4개의 방정식을 이용하여 P, U, ρ, θ 값을 계산한다.
계측 에러 유무를 판단하기 위하여 아래의 식을 이용할 수 있다.
Figure 112016028387773-pat00007
상기 식에서 ex는 e1 내지 e4 중 어느 하나를 의미하고, Se는 e1 내지 e4의 합을 의미한다. 즉, e1 내지 e4 중 어느 하나가 전체 에러의 63.3%를 초과하는지 판단한다. 만약 계측 에러가 있는 것으로 판별되면 전압력 측정이 불가한 것으로 표시될 수 있다.
상기와 같은 방법에 의해, 계측 에러가 없는 것으로 판별되면, 방정식을 이용하여 P, U, ρ, θ 값을 도출할 수 있다.
한편, 상기 센서부(10)는 5개가 아닌 최소한 3개의 감지 유로를 포함하도록 제작될 수 있다.
도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 어셈블리의 사시도이고, 도 6는 도 5의 센서 어셈블리가 압축기에 장착된 모습을 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6를 참조하면, 본 발명의 압력 센서는 다수의 센서부(10)가 구비되는 센서 어셈블리(100)를 포함할 수 있다. 상기 다수의 센서부(10)는 도 2의 센서부(10)와 실질적으로 동일하다.
상기 센서 어셈블리(100)는 상기 다수의 센서부(10)를 지지하기 위한 지지부(101)를 포함할 수 있다.
상기 압축기(2)(도 1 참조) 내부에는 냉매가 유동하며, 상기 압축기(2)는 외형을 이루는 압축기 하우징(200)을 포함한다.
상기 지지부(101)에는 각각의 센서부(10)가 삽입되는 다수의 지지홀(103)이 형성될 수 있다. 각각의 지지홀(103)은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 다수의 센서부(10)는 서로 이격되어 상기 지지부(101)에 고정될 수 있다.
상기 각각의 지지홀(103)은 상기 각각의 센서부(10)의 단면과 대응되는 형상을 이룰 수 있다. 또한, 상기 지지홀(103)과 상기 센서부(10)을 통해 유체가 새지 않도록 실링 부재(미도시)가 구비될 수 있다.
상기 지지부(101)는 상기 압축기 하우징(200)에 장착될 수 있다.
상기 압축기 하우징(200)에는 상기 센서 어셈블리(100)의 일부가 삽입되기 위한 삽입홀(203)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 센서부(10)의 적어도 일부가 삽입될 수 있다. 상기 센서부(10)에서 상기 압축기 하우징(200) 내부 공간(201)으로 삽입되는 부분에는 상기 유로 입구가 형성될 수 있다.
이 때, 상기 각각의 센서부(10)는 상기 지지홀(103)을 중심으로 일측은 상기 압축기 하우징(200) 내부 공간(201)으로 삽입되고, 타측은 상기 압축기 하우징(200)의 외측에 배치된다. 상기 각각의 센서부(10)의 타측에는 상기 제어부가 연결될 수 있다.
이에 따라, 상기 각각의 센서부(10)는 상기 압축기 하우징(200) 내부 공간(201)의 냉매 유동을 측정할 수 있다.
상기 지지부(101)에는 상기 압축기 하우징(200)에 장착되기 위한 체결홀(105)가 형성될 수 있다. 상기 체결홀(105)에는 체결부재(미도시)가 삽입되어 상기 지지부(101)를 상기 압축기 하우징(200)의 일측에 고정시킬 수 있다.
본 명세서에서는 상기 압력 센서가 상기 압축기(2)의 내부 공간(201)의 냉매의 전압력을 측정하는 것은 예시적인 것으로서, 상기 압력 센서는 측정하고자 하는 모든 기관 등에 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 응축기(3), 상기 증발기(5) 또는 냉매 배관 내부에서 유동되는 냉매의 전압력을 측정하기 위하여 사용될 수 있다.
이처럼, 상기 압력 센서는 센서부(10)에 형성된 다수의 감지 유로(20, 30, 40, 50. 60)를 이용하여 압축기 하우징(200) 내부 공간과 같이 측정하고자 하는 위치에서의 유체의 유동에 대한 전압력 값을 구할 수 있다.
10: 센서부 11: 바디부
20: 제1감지 유로 30: 제2감지 유로
40: 제3감지 유로 50: 제4감지 유로
60: 제5감지 유로

Claims (12)

  1. 바디부;
    상기 바디부에 형성되는 복수의 감지 유로부; 및
    상기 감지 유로부를 통해 감지된 정압력 값을 이용하여 전압력 값을 계산하는 제어부를 포함하고,
    상기 복수의 감지 유로부는 각각,
    상기 바디부의 외주면에 형성되는 유로 입구;
    상기 복수의 유로 입구와 각각 연결되는 감지 유로; 및
    상기 유로 입구와 상기 감지 유로를 연결하는 연장 유로를 포함하고,
    상기 복수의 감지 유로부에 구비된 각각의 유로 입구는 상기 바디부의 외주면을 따라 소정의 간격으로 이격되어 배치되며,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 유로 입구 중 적어도 어느 하나와 유체의 유동방향이 이루는 오차 각도를 계산하여, 상기 오차 각도가 기설정된 범위 내인 경우에만 전압력 값을 계산하는 압력 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 유로 입구는 상기 바디부의 길이방향을 기준으로 동일한 높이에 형성되는 압력 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 바디부는 원기둥 형상으로 이루어지고,
    상기 각각의 유로 입구는, 상기 바디부의 중심을 기준으로 소정의 각도만큼 이격되어 배치되며,
    상기 각각의 유로 입구를 연결하는 가상의 연장선이 하나의 원을 이루는 압력 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연장 유로는 상기 감지 유로와 직각을 이루도록 형성되는 압력 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연장 유로의 직경은 상기 감지 유로의 직경보다 작게 형성되는 압력 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 감지 유로부를 통해 측정된 정압력 값을 이용하여 상기 오차 각도를 계산하며,
    상기 오차 각도가 기 설정된 범위에 속하지 않으면 전압력의 계산을 종료하는 압력 센서.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기 설정된 범위는 상기 복수의 유로 입구가 차지하는 각도보다 넓은 것을 특징으로 하는 압력 센서.
  8. 바디부에 구비된 복수의 감지 유로부에 각각 구비되는 유로 입구를 통해 유체가 유입되는 단계;
    상기 복수의 감지 유로부를 통해 유입되는 유체의 정압력을 측정하는 단계;
    상기 복수의 유로 입구 중 적어도 어느 하나와 유체의 유동방향이 이루는 오차 각도를 계산하는 단계;
    상기 오차 각도가 기 설정된 범위 내인지 판단하는 단계; 및
    상기 오차 각도가 기 설정된 범위 내인 경우에만, 상기 감지된 복수의 정압력 값을 이용하여 전압력을 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 각각의 유로 입구는, 상기 바디부의 중심을 기준으로 소정의 각도만큼 상기 바디부의 외주면을 따라 이격되어 배치되는 압력 측정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    각각의 유로 입구는 상기 바디부의 길이 방향을 기준으로 동일한 높이에 형성되는 압력 측정 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 감지 유로부를 통해 측정된 정압력 값을 이용하여 상기 오차 각도를 계산하는 단계가 더 포함되며,
    상기 오차 각도가 기 설정된 범위에 속하지 않으면 전압력의 계산을 종료하는 압력 측정 방법.
  11. 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매와 냉각탑에서 공급되는 냉각수 간에 열교환이 이루어지는 응축기 및 상기 응축기를 통과한 냉매와 수요처 간에 공급될 냉수 간에 열교환이 이루어지는 증발기를 포함하는 칠러 유닛; 및
    상기 칠러 유닛 내부를 유동하는 냉매의 전압력을 측정하기 위한 센서부를 구비하는 압력 센서를 포함하고,
    상기 센서부는,
    바디부;
    상기 바디부에 형성되는 복수의 감지 유로부; 및
    상기 감지 유로부를 통해 감지된 정압력 값을 이용하여 전압력 값을 계산하는 제어부를 포함하고,
    상기 복수의 감지 유로부는 각각,
    상기 바디부의 외주면에 형성되는 유로 입구;
    상기 복수의 유로 입구와 각각 연결되는 감지 유로; 및
    상기 유로 입구와 상기 감지 유로를 연결하는 연장 유로를 포함하고,
    상기 복수의 감지 유로부에 구비된 각각의 유로 입구는 상기 바디부의 외주면을 따라 소정의 간격으로 이격되어 배치되며,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 유로 입구 중 적어도 어느 하나와 유체의 유동방향이 이루는 오차 각도를 계산하여, 상기 오차 각도가 기 설정된 범위 내인 경우에만 전압력 값을 계산하는 칠러 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 압력 센서는 상기 센서부를 고정하며, 상기 압축기의 하우징에 고정되는 지지부를 포함하며,
    상기 압축기의 하우징에는 상기 유로 입구가 상기 압축기의 내부 공간에 배치되도록 상기 센서부의 적어도 일부가 삽입되는 삽입홀이 형성되는 칠러 시스템.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06230022A (ja) * 1993-01-29 1994-08-19 Nissan Motor Co Ltd １３孔ピトー管
JPH0980067A (ja) * 1995-09-14 1997-03-28 Nissan Motor Co Ltd １３孔ピトー管
KR100414038B1 (ko) * 2000-08-24 2004-01-13 삼성테크윈 주식회사 온도 및 압력을 측정하는 레이크장치
JP5721875B1 (ja) * 2014-02-24 2015-05-20 伸和コントロールズ株式会社 チラー装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06230022A (ja) * 1993-01-29 1994-08-19 Nissan Motor Co Ltd １３孔ピトー管
JPH0980067A (ja) * 1995-09-14 1997-03-28 Nissan Motor Co Ltd １３孔ピトー管
KR100414038B1 (ko) * 2000-08-24 2004-01-13 삼성테크윈 주식회사 온도 및 압력을 측정하는 레이크장치
JP5721875B1 (ja) * 2014-02-24 2015-05-20 伸和コントロールズ株式会社 チラー装置

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