KR20130097838A - Oil cooling for centrifugal chiller - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An oil cooling system for a centrifugal refrigerating machine is provided to control oil supplying temperatures to a turbo compressor by controlling the flow rate of refrigerant or oil supplied to an oil cooler using a valve, an oil bypass passage, a refrigerant bypass passage, and a three-way valve and corresponding to the heating load variation of the oil. CONSTITUTION: An oil cooling system for a centrifugal refrigerating machine comprises an oil tank (110), an oil pump (120), an oil cooler (130), an oil filter (140), and a turbo compressor (150) to allow to oil to circulate through an oil passage (101). A condenser (160), the oil cooler, and an evaporator (170) allow refrigerant to circulate through a refrigerant passage (105). Oil is cooled by exchanging heat with refrigerant in the oil cooler after being lubricated and cooled in the turbo compressor. The oil supplying temperatures to the turbo compressor are controlled by corresponding to the heating load variation of the oil which is lubricated and cooled in the turbo compressor.

Description

터보 냉동기용 오일 냉각 시스템{Oil cooling for centrifugal chiller}Oil cooling system for turbo refrigerators {Oil cooling for centrifugal chiller}

본 발명은 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터보 압축기의 모터를 포함하는 구동부, 각부 베어링 및 기어 등으로 공급되는 오일의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to an oil cooling system for a turbo freezer, and more particularly, to an oil cooling system for a turbo freezer capable of maintaining a constant temperature of oil supplied to a drive unit, a bearing, a gear, and a gear including a motor of a turbo compressor. It is about.

일반적으로, 냉동사이클(Refrigeration Cycle)을 이용하여 냉각 작용을 수행하는 냉동기는 압축된 냉매가스를 액화시킨 뒤 액상 냉매를 다시 기화시켜 흡수되는 기화열을 이용하는 장치로, 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다. In general, a refrigerator that performs a cooling operation using a refrigeration cycle is a device that uses vaporization heat absorbed by liquefying a compressed refrigerant gas and vaporizing a liquid refrigerant again, and is widely used throughout the industry.

이 중, 터보 냉동기는 임펠러를 회전시켜 생기는 가스의 운동에너지를 압력에너지로 변화시켜 압축하는 방식의 터보 압축기를 활용한 냉동기로서, 압축기 단위 부피당 냉매 처리용량이 매우 커 대용량 냉동기로서 주로 사용된다.Among these, a turbo refrigerator is a refrigerator using a turbo compressor of a method in which a kinetic energy of a gas generated by rotating an impeller is changed into a pressure energy and compressed, and a refrigerant processing capacity per unit volume of a compressor is very large and is mainly used as a large capacity refrigerator.

이러한 터보 냉동기는 터보 압축기(Compressor)와, 응축기(Condenser), 팽창장치(Expansion) 및 증발기(Evaporator)를 포함한다. 압축기는 기체 상태의 냉매를 고온, 고압으로 압축하며, 압축기에서 압축된 냉매는 응축기에서 냉각수(冷却水)와의 열교환에 의해 액화된다. 액화된 냉매는 팽창기의 오리피스를 통해 저압으로 변한 뒤, 증발기 내로 유입되며, 유입된 냉매는 증발기 내에 구비된 전열관 내부를 흐르는 냉수와 열교환되어 증발되고, 증발된 냉매는 압축기로 다시 유입되는 순환을 반복하게 된다.Such turbo chillers include a turbo compressor, a condenser, an expansion device, and an evaporator. The compressor compresses the gaseous refrigerant at high temperature and high pressure, and the refrigerant compressed in the compressor is liquefied by heat exchange with cooling water in the condenser. The liquefied refrigerant changes to low pressure through the orifice of the expander, and then flows into the evaporator. The introduced refrigerant exchanges heat with cold water flowing inside the heat pipe provided in the evaporator and evaporates, and the evaporated refrigerant flows back into the compressor. Done.

또한, 회전을 하는 터보 냉동기의 터보 압축기는 고속 회전운전에 의한 발열이 발생하며 터보 압축기의 내구성을 확보하기 위해서는 회전 및 마찰에 의해 열이 발생하는 모터를 포함하는 구동부, 각부 베어링 및 기어 등을 냉각 및 윤활을 시켜주어야 한다.In addition, the turbo compressor of the rotating turbo freezer generates heat generated by the high-speed rotation operation, and in order to secure the durability of the turbo compressor, the drive unit including the motor that generates heat due to the rotation and friction, the bearings and the gears, etc. are cooled. And lubrication.

이때, 터보 압축기의 냉각 및 윤활은 오일을 매개로 하여 이루어진다.At this time, the cooling and lubrication of the turbo compressor is made through the oil.

또한, 냉각 및 윤활이 끝난 오일은 온도가 상승하게되며, 오일온도의 지속적인 상승에 따른 오일의 탄화를 방지하고 압축기구의 온도상승에 따른 열물성의 변화를 방지하기 위하여 액화된 냉매의 일부를 이용하여 오일의 냉각을 실시한다.
In addition, the cooled and lubricated oil has a temperature rise, and a part of the liquefied refrigerant is used to prevent carbonization of the oil due to the continuous rise of the oil temperature and change of the physical properties due to the temperature rise of the compression mechanism. To cool the oil.

이하, 도 1을 참고하여 종래기술에 따른 오일 냉각기를 설명한다.Hereinafter, an oil cooler according to the prior art will be described with reference to FIG. 1.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 오일 냉각기(10)는, 오일 탱크(11), 오일 펌프(12), 오일 쿨러(13), 오일필터(14) 및 터보 압축기(15)를 오일이 순환하도록 구성된다.As shown in FIG. 1, the oil cooler 10 according to the related art is configured to oil an oil tank 11, an oil pump 12, an oil cooler 13, an oil filter 14, and a turbo compressor 15. It is configured to circulate.

즉, 상기 오일 펌프(12)로부터 형성된 압력에 의해 오일이 오일 쿨러(13)와 오일필터(14)을 거쳐, 터보 압축기(15)로 유입됨에 따라 상기 터보 압축기(15)의 모터를 포함하는 구동부, 각부 베어링 및 기어 등의 부품을 윤활 및 냉각한 후 오일 탱크(11)로 회수된다.That is, the driving unit including a motor of the turbo compressor 15 as oil is introduced into the turbo compressor 15 through the oil cooler 13 and the oil filter 14 by the pressure generated from the oil pump 12. After lubricating and cooling parts such as bearings and gears, the oil tank 11 is recovered.

이때, 상기 오일 탱크(11)로 회수된 고온 상태의 오일은 상기 오일 쿨러(13)를 통해 설정온도로 다시 냉각되어 터보 압축기(15)로 다시 공급된다.At this time, the high temperature oil recovered by the oil tank 11 is cooled back to the set temperature through the oil cooler 13 and supplied to the turbo compressor 15 again.

또한, 상기 오일 쿨러(13)에서의 오일 냉각은 응축기(16)로부터 공급되는 냉매와의 열교환에 의해 이루어진다. In addition, oil cooling in the oil cooler 13 is performed by heat exchange with a refrigerant supplied from the condenser 16.

구체적으로, 상기 응축기(16)에서 응축된 액냉매는 오일 쿨러(13)로 공급되어 오일의 열을 흡수한 후 가스상태로 증발기(17)로 흡수된다.Specifically, the liquid refrigerant condensed in the condenser 16 is supplied to the oil cooler 13 to absorb the heat of the oil and then absorbed by the evaporator 17 in a gaseous state.

그리고, 터보 냉동기는 원심식 터보 압축기를 탑재하고 있어 용적식과 달리 압축기 회전수에 의해 압축비 및 동력이 달라지는 구조를 가짐에 따라 냉동기 효율을 향상시키기 위해 부하에 따른 최적 회전수 제어를 하는 것이 고정 회전속도에 비해 대폭적인 에너지절약이 가능해진다.In addition, since the turbo chiller is equipped with a centrifugal turbo compressor, it has a structure in which the compression ratio and the power vary depending on the compressor rotation speed, unlike the volumetric formula, so that the optimum rotation speed control according to the load is performed to improve the efficiency of the refrigerator. Significant energy savings are possible.

이에 따라, 터보 압축기의 회전수를 인버터에 의해 제어하여 부분부하에서 최적의 성능을 내도록 구성된 인버터 터보 냉동기가 사용되고 있다.Accordingly, an inverter turbo freezer configured to control the rotational speed of the turbo compressor by an inverter to achieve optimal performance at partial load has been used.

즉, RPM의 변화가 없는 일반 터보 냉동기는 터보 압축기의 정속 회전으로 터보 압축기 내부의 모터를 포함하는 구동부, 각부 베어링 및 기어 등의 부품을 윤활 및 냉각한 오일이 일정 온도로 회수되어 지는 반면, 인버터 터보 냉동기는 터보 압축기의 회전속도의 변화에 따라 터보 압축기 내부의 모터를 포함하는 구동부, 각부 베어링 및 기어 등의 부품을 윤활 및 냉각한 오일의 온도가 계속해서 변하게 된다.In other words, the general turbo freezer with no change in RPM is a constant speed rotation of the turbo compressor, the oil lubricated and cooled parts such as the drive unit, each bearing and gear including the motor inside the turbo compressor is recovered to a certain temperature, while the inverter As the turbo chiller changes in the rotational speed of the turbo compressor, the temperature of oil lubricated and cooled parts such as a drive unit including a motor inside the turbo compressor, a bearing and a gear of the turbo compressor, and the like continues to change.

결국, 인버터 터보 냉동기는 회전속도가 변하는 터보 압축기의 발열량이 달라짐에 따라 오일 탱크로 회수되는 오일의 온도가 변하게 된다.As a result, the temperature of the oil recovered to the oil tank is changed as the calorific value of the turbo compressor whose rotational speed is changed varies.

그러나, 종래기술의 오일 냉각기(10)는 오일 쿨러(13)로 유입되는 오일이 오일 펌프(12)에서 형성된 압력을 통해 일정한 유량만 공급됨에 따라 인버터 터보 압축기의 회전속도의 변화에 따라 달라지는 오일의 온도 변화에 대응을 하지 못하는 문제점이 있었다.However, the oil cooler 10 according to the related art is provided with only a constant flow rate of the oil flowing into the oil cooler 13 through the pressure formed in the oil pump 12, so that the oil varies according to the change in the rotational speed of the inverter turbo compressor. There was a problem that can not respond to temperature changes.

즉, 발열량의 변화에 따라 오일을 적절하게 냉각하지 못할 경우 오일의 온도는 적정 온도보다 상승하거나 낮아지게 되어 오일 순환량 문제 및 안전장치 트립을 통해 터보 냉동기는 정지하거나 무리한 운전으로 수명에 영향을 주게 된다.In other words, if the oil is not cooled properly due to the change in calorific value, the oil temperature rises or falls below the appropriate temperature, and the turbo freezer may stop or cause excessive operation and affect the service life due to the oil circulation problem and the safety device trip. .

더욱이, 오일 탱크로 유입되는 오일 온도 및 터보 압축기로 공급되는 오일 공급온도가 변하게 되어, 오일 점도 상승에 따른 저유량, 오일 공급 온도 저온, 발열부 냉각 및 윤활 미작용 등 오일 순환계통의 문제로 냉동기 수명에 영향을 주게 된다.Furthermore, the oil temperature flowing into the oil tank and the oil supply temperature supplied to the turbo compressor are changed, resulting in problems with the oil circulation system such as low flow rate due to the increase of oil viscosity, low oil supply temperature, cooling of the heating part and non-lubrication action. It will affect the lifetime.

따라서, 오일의 발열 부하 변화에 효과적으로 대응할 수 있는 개선된 터보 냉동기의 오일 냉각기의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
Therefore, there is a demand for the development of an oil cooler of an improved turbo chiller that can effectively cope with a change in the heating load of oil.

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 오일의 발열 부하 변화에 대응하여 오일 공급 온도를 제어하는 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템을 제공하는데 있다.
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention to provide an oil cooling system for a turbo-cooler for controlling the oil supply temperature in response to the exothermic load change of the oil.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템은, 오일 탱크, 오일 펌프, 오일 쿨러, 오일필터 및 터보 압축기는 오일 유로에 의해 오일이 순환하도록 구성되며, 응축기, 오일 쿨러 및 증발기는 냉매 유로에 의해 냉매가 순환하도록 구성되어 터보 압축기에서 윤활 및 냉각이 이루어진 오일이 상기 오일 쿨러에서 냉매와의 열교환에 의해 냉각이 이루어지는 터보 냉동기의 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템에 있어서, 상기 터보 압축기에서 윤활 및 냉각이 이루어진 오일의 발열 부하 변화에 대응하여 터보 압축기로의 오일 공급 온도를 제어하는 것을 특징으로 한다.The oil cooling system for a turbo chiller of the present invention for achieving the above object, the oil tank, oil pump, oil cooler, oil filter and turbo compressor is configured to circulate the oil by the oil flow path, condenser, oil cooler and An evaporator is configured to circulate a refrigerant through a refrigerant passage, so that oil, which has been lubricated and cooled in a turbo compressor, is cooled by heat exchange with refrigerant in the oil cooler. The oil supply temperature to the turbo compressor is controlled in response to the exothermic load change of the oil made lubrication and cooling in the.

또한, 상기 오일 쿨러의 입구 측 오일 유로에는 오일의 유량을 조절하는 밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the inlet side oil passage of the oil cooler is characterized in that the valve for adjusting the flow rate of the oil is installed.

또한, 상기 오일 쿨러의 입구 측 냉매 유로에는 냉매의 유량을 조절하는 밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the inlet-side refrigerant passage of the oil cooler is characterized in that the valve for adjusting the flow rate of the refrigerant is installed.

또한, 상기 오일 유로에는 상기 오일 쿨러의 입구와 출구를 연결하여 오일을 우회시키는 오일 바이패스 유로가 더 포함되며, 상기 오일 쿨러의 입구 측 오일 유로와 오일 바이패스 유로의 교차부위에는 3way 밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the oil passage further includes an oil bypass passage connecting the inlet and the outlet of the oil cooler to bypass the oil, and a 3-way valve is installed at the intersection of the oil passage and the oil bypass passage of the oil cooler. It is characterized by.

또한, 상기 냉매 유로에는 상기 오일 쿨러의 입구와 출구를 연결하여 냉매를 우회시키는 냉매 바이패스 유로가 더 포함되며, 상기 오일 쿨러의 입구 측 냉매 유로와 냉매 바이패스 유로의 교차부위에는 3way 밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.The refrigerant passage may further include a refrigerant bypass passage connecting the inlet and the outlet of the oil cooler to bypass the refrigerant, and a 3-way valve may be installed at an intersection of the refrigerant passage and the refrigerant bypass passage of the oil cooler. It is characterized by.

또한, 오일의 온도를 측정하는 온도센서가 더 구비되어, 상기 온도센서의 온도와 설정온도를 비교하여 오일 또는 냉매의 유량을 조절하거나 오일과 냉매의 유량을 동시에 조절하는 것을 특징으로 한다.In addition, the temperature sensor for measuring the temperature of the oil is further provided, by comparing the temperature and the set temperature of the temperature sensor, characterized in that to adjust the flow rate of the oil or refrigerant or to control the flow rate of the oil and the refrigerant at the same time.

또한, 상기 밸브와 상기 3way 밸브는 감온식 유량조절 밸브로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the valve and the 3-way valve is characterized in that composed of a thermostatic flow control valve.

또한, 오일 탱크에는 히터가 더 구비되어 상기 온도센서의 온도와 설정온도를 비교하여 오일을 가열하여 온도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
The oil tank may further include a heater to compare the temperature of the temperature sensor with a set temperature to heat the oil to adjust the temperature.

본 발명에 따른 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템에 따르면, 밸브, 오일 바이패스 유로, 냉매 바이패스 유로 및 3way 밸브에 의해 오일 쿨러로 공급되는 오일 또는 냉매의 유량을 조정하여 오일의 발열 부하 변화에 대응하여 터보 압축기로의 오일 공급 온도를 제어하는 효과가 있다.According to the oil cooling system for a turbo chiller according to the present invention, by adjusting the flow rate of the oil or refrigerant supplied to the oil cooler by the valve, the oil bypass passage, the refrigerant bypass passage and the three-way valve There is an effect of controlling the oil supply temperature to the turbo compressor.

즉, 본 발명에 따른 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템은 터보 압축기의 회전속도의 변화가 없는 일반 터보 냉동기 및 터보 압축기의 회전속도의 변화에 따라 압축기 내부의 모터를 포함하는 구동부, 각부 베어링 및 기어 등의 부품에서 발생하는 발열량이 달라져 오일 탱크로 회수되는 오일의 온도가 변하는 인버터 터보 냉동기에도 모두 적용할 수 있는 장점이 있다.
That is, the oil cooling system for a turbo freezer according to the present invention includes a general turbo freezer having no change in the rotational speed of the turbo compressor and a drive unit including a motor inside the compressor, a bearing, a gear and the like according to a change in the rotational speed of the turbocompressor. There is an advantage that can be applied to all the inverter turbo chiller that changes the temperature of the oil recovered to the oil tank due to the amount of heat generated from the parts.

도 1은 종래기술에 따른 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템를 도시한 구성도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른터보 냉동기용 오일 냉각 시스템를 도시한 구성도이다.1 is a block diagram showing an oil cooling system for a turbo freezer according to the prior art.
2 to 5 is a block diagram showing an oil cooling system for a turbo refrigerator according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템을 도시한 구성도이다.2 to 5 is a block diagram showing an oil cooling system for a turbo chiller according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템(100)은, 오일 탱크(110), 오일 펌프(120), 오일 쿨러(130), 오일필터(140) 및 터보 압축기(150)는 오일이 순환하도록 구성되며, 전술한 구성들은 오일 유로(101)에 설치된다.2 to 5, the oil cooling system 100 for a turbo chiller according to the present invention, the oil tank 110, oil pump 120, oil cooler 130, oil filter 140 and The turbo compressor 150 is configured to circulate oil, and the above-described components are installed in the oil flow path 101.

즉, 상기 오일 펌프(120)로부터 형성된 압력에 의해 오일이 오일 쿨러(130)와 오일필터(140)을 거쳐, 터보 압축기(150)로 유입됨에 따라 상기 터보 압축기(150)의 모터를 포함하는 구동부, 각부 베어링 및 기어 등의 부품을 윤활 및 냉각한 후 오일 탱크(110)로 회수된다.That is, the driving unit including a motor of the turbo compressor 150 as the oil is introduced into the turbo compressor 150 through the oil cooler 130 and the oil filter 140 by the pressure formed from the oil pump 120. After lubricating and cooling parts such as bearings and gears, the oil tank 110 is recovered.

이때, 상기 오일 탱크(110)로 회수된 고온 상태의 오일은 상기 오일 쿨러(130)를 통해 설정온도로 다시 냉각되어 터보 압축기(150)로 다시 공급되며, 상기 오일 쿨러(130)에서의 오일 냉각은 응축기(160)로부터 공급되는 냉매와의 열교환에 의해 이루어진다. At this time, the oil of the high temperature state recovered to the oil tank 110 is cooled back to the set temperature through the oil cooler 130 is supplied to the turbo compressor 150 again, the oil cooling in the oil cooler 130 Is performed by heat exchange with a refrigerant supplied from the condenser 160.

구체적으로, 응축기(160), 오일 쿨러(130) 및 증발기(170)는 냉매 유로(105)에 의해 냉매가 순환하도록 구성되어 터보 압축기(150)에서 윤활 및 온도가 상승된 오일이 상기 오일 쿨러(130)에서 냉매와의 열교환에 의해 냉각이 이루어지게 되는 것이다.In detail, the condenser 160, the oil cooler 130, and the evaporator 170 are configured to circulate the refrigerant by the refrigerant passage 105, so that the oil having the lubrication and the temperature increased in the turbo compressor 150 may be the oil cooler ( In 130, cooling is performed by heat exchange with the refrigerant.

또한, 상기 오일 쿨러(130)를 통과 한 냉매는 오일의 열을 흡수한 후 가스상태로 증발기(170)로 흡수된다.In addition, the refrigerant passing through the oil cooler 130 is absorbed by the evaporator 170 in a gas state after absorbing heat of oil.

그리고, 본 발명의 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템(100)은 오일의 온도를 측정하는 온도센서(180)가 더 구비되되, 상기 온도센서(180)의 온도와 설정온도를 비교하여 오일 또는 냉매의 유량을 조절하거나 오일과 냉매의 유량을 동시에 조절하게 된다. 여기서 설정온도는 상기 터보 압축기(150)에서 윤활 및 냉각이 이루지는 최적의 온도로 보면 된다.In addition, the oil cooling system 100 of the turbo-cooler of the present invention is further provided with a temperature sensor 180 for measuring the temperature of the oil, the flow rate of the oil or refrigerant by comparing the temperature and the set temperature of the temperature sensor 180 Control the flow rate of oil or refrigerant at the same time. Here, the set temperature may be regarded as an optimum temperature at which the lubrication and cooling are performed in the turbo compressor 150.

이러한, 상기 온도센서(180)는 터보 압축기(150)의 입구 측 또는 오일 탱크(110)에 설치된다. 다만, 온도센서(180)의 설치위치를 전술한 바와 같이 특별히 한정하는 것은 아니며 필요에 따라 변경 가능함을 밝혀둔다.The temperature sensor 180 is installed at the inlet side of the turbo compressor 150 or the oil tank 110. However, the installation position of the temperature sensor 180 is not particularly limited as described above, but it can be changed as necessary.

한편, 상기 오일 탱크(110)에는 히터(190)가 더 구비되어 터보 냉동기의 운전 정지 시 설정온도로 오일 탱크(110) 내의 오일 온도를 유지하며, 터보 냉동기 운전 시 설정온도에 따라 오일탱크(110)의 오일을 가열하게 된다. On the other hand, the oil tank 110 is further provided with a heater 190 to maintain the oil temperature in the oil tank 110 at the set temperature when the operation of the turbo freezer, the oil tank 110 in accordance with the set temperature during operation of the turbo freezer. ) Will heat the oil.

이는, 저온 상태에서는 오일의 점도가 높기 때문에, 설정온도로 오일 온도를 유지하여 적정 유량의 오일을 공급하기 위해서이다. This is because the viscosity of the oil is high in the low temperature state, so that the oil temperature is maintained at the set temperature and oil is supplied at an appropriate flow rate.

또한, 상기 온도센서(180)의 측정 온도와 설정온도를 비교하여 터보 압축기로(150)의 오일 공급 온도를 제어하는 제어부(미도시)가 더 구비되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that a controller (not shown) for controlling the oil supply temperature of the turbo compressor furnace 150 by comparing the measured temperature and the set temperature of the temperature sensor 180 is further provided.

그 밖의 구조는 공지된 종래의 다양한 구성이 채용될 수 있으므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.Other structures may be employed in a variety of known conventional configurations, so a detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템(100)은 상기 터보 압축기(150)에서 윤활 및 냉각이 이루어진 오일의 발열 부하 변화에 대응하여 터보 압축기로(150)의 오일 공급 온도를 제어하는 특징이 있다.The oil cooling system 100 for a turbo freezer of the present invention is characterized in that the oil supply temperature of the turbo compressor furnace 150 is controlled in response to the exothermic load change of the oil lubricated and cooled in the turbo compressor 150.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템은, 상기 오일 쿨러(130)의 입구 측 오일 유로(101)에는 오일의 유량을 조절하는 밸브(210)가 설치된다.As shown in FIG. 2, in the oil cooling system for a turbo chiller according to the first embodiment of the present invention, a valve 210 for adjusting a flow rate of oil in an oil passage 101 at an inlet side of the oil cooler 130 is provided. Is installed.

이에 따라, 상기 터보 압축기(150)로 공급되는 오일의 설정온도에 따라 오일의 유량을 제어하게 된다.Accordingly, the flow rate of the oil is controlled according to the set temperature of the oil supplied to the turbo compressor 150.

예를 들어, 상기 온도센서(180)에 의해 측정된 오일의 온도가 설정온도 이하라 가정(터보 압축기를 냉각 및 윤활하고 회수 된 오일 온도가 낮아짐에 따라)하고, 그 온도차이가 10℃이면 상기 밸브(210)의 개도를 작게 하여 상기 오일 쿨러(130)를 흐르는 오일의 유량을 감소시키며, 감소된 유량만큼 오일이 냉각되는 열량이 작아지게 되어 터보 압축기를 냉각 및 윤활하고 회수되는 오일의 온도는 점차 상승하게 된다. For example, it is assumed that the temperature of the oil measured by the temperature sensor 180 is lower than the set temperature (as the turbo compressor is cooled and lubricated and the recovered oil temperature is lowered). The opening degree of 210 is reduced to decrease the flow rate of the oil flowing through the oil cooler 130, and the amount of heat to cool the oil is reduced by the reduced flow rate, thereby cooling and lubricating the turbo compressor and gradually recovering the temperature of the oil. Will rise.

반면, 그 온도차이가 5℃이면 전술한 온도차이가 10℃일 때보다 밸브(210)의 개도를 크게 하여 오일이 오일 쿨러(130)를 흐르는 유량을 증가시켜 오일이 터보 압축기의 모터, 베어링, 기어 등을 냉각시킬 수 있는 열량이 커지게 되므로 오일이 회수되는 온도의 상승폭이 10℃보다 작게 된다.On the other hand, if the temperature difference is 5 ° C., the opening degree of the valve 210 is increased compared to when the temperature difference is 10 ° C. to increase the flow rate of the oil flowing through the oil cooler 130 so that the oil is used in the motor, bearing, Since the amount of heat capable of cooling the gear and the like is increased, the increase in temperature at which oil is recovered becomes smaller than 10 ° C.

결국, 오일의 온도와 설정온도의 차이 값이 커지는 것과 비례하여 밸브(210)의 개도량이 작아지는 반비례제어가 이루어진다.As a result, inverse proportional control is performed in which the opening amount of the valve 210 decreases in proportion to the difference between the oil temperature and the set temperature.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템(100)은, 상기 오일 쿨러(130)의 입구 측 냉매 유로에는 냉매의 유량을 조절하는 밸브(220)가 설치된다.As shown in FIG. 3, the oil cooling system 100 for a turbo chiller according to the second embodiment of the present invention includes a valve 220 for adjusting a flow rate of a refrigerant in an inlet refrigerant channel of the oil cooler 130. Is installed.

이에 따라, 상기 터보 압축기(150)로 공급되는 오일의 설정온도에 따라 냉매의 유량을 제어하게 된다.Accordingly, the flow rate of the refrigerant is controlled according to the set temperature of the oil supplied to the turbo compressor 150.

예를 들어, 상기 온도센서(180)에 의해 측정된 오일의 온도가 설정온도 이하라 가정(터보 압축기를 냉각 및 윤활하고 회수되는 오일 온도가 낮아짐에 따라)하고, 그 온도차이가 10℃이면 상기 밸브(220)의 개도를 작게 하여 냉매가 상기 오일 쿨러(130)를 흐르는 냉매량을 감소시켜 오일쿨러(130)를 통해 오일과 열교환하는 열량이 작아지게 되고 작아진 열량만큼 오일이 터보 압축기를 냉각 및 윤활할 수 있는 열량이 작아지게 되어 회수되는 오일의 온도는 점차 상승하게 된다. For example, it is assumed that the temperature of the oil measured by the temperature sensor 180 is less than or equal to the set temperature (as cooling and lubrication of the turbo compressor and the oil temperature being recovered is lowered), and the temperature difference is 10 ° C. By decreasing the opening degree of the 220, the amount of refrigerant flowing through the oil cooler 130 is reduced, so that the amount of heat exchanged with the oil through the oil cooler 130 is reduced, and the oil cools and lubricates the turbo compressor by the amount of heat. The amount of heat that can be made becomes small, and the temperature of oil recovered gradually rises.

반면, 그 온도차이가 5℃이면 전술한 온도차이가 10℃일 때보다 밸브(220)의 개도를 크게하여 냉매가 오일쿨러(130)를 흐르는 유량을 증가시켜 오일이 터보 압축기의 모터, 베어링, 기어 등을 냉각시킬 수 있는 열량이 커지게 되므로 오일이 회수되는 온도의 상승폭이 10℃보다 작게 된다. On the other hand, if the temperature difference is 5 ° C., the opening degree of the valve 220 is increased than the temperature difference is 10 ° C. to increase the flow rate of the refrigerant flowing through the oil cooler 130 so that the oil may be used in the motor, bearing, Since the amount of heat capable of cooling the gear and the like is increased, the increase in temperature at which oil is recovered becomes smaller than 10 ° C.

결국, 오일의 온도와 설정온도의 차이 값이 커지는 것과 비례하여 밸브(220)의 개도량이 작아지는 반비례제어가 이루어진다.As a result, inverse proportional control is performed in which the opening amount of the valve 220 decreases in proportion to the difference between the oil temperature and the set temperature.

한편, 도 2와 밸브(210)와 도 3의 밸브(220)가 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템(100)에 모두 적용될 수도 있으며, 이는 제어부가 온도센서(180)의 온도와 설정온도를 비교하여 각각의 밸브(210,220)의 개도량을 선택적 또는 각각의 개도 정도를 조절할 수 있는 제어 로직에 의해 이루어진다.Meanwhile, the valve 210 of FIG. 2 and the valve 220 of FIG. 3 may be applied to both the oil cooling system 100 for the turbo chiller, and the control unit compares the temperature of the temperature sensor 180 with the set temperature, respectively. The opening amount of the valves 210 and 220 is made by control logic that can selectively or adjust the degree of opening.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템(100)은, 상기 오일 유로(101)에는 상기 오일 쿨러(130)의 입구와 출구를 연결하여 오일을 우회시키는 오일 바이패스 유로(102)가 더 포함되며, 상기 오일 쿨러(130)의 입구 측 오일 유로(101)와 오일 바이패스 유로(102)의 교차부위에는 3way 밸브(230)(삼방밸브)가 설치된다.As shown in FIG. 4, the oil cooling system 100 for a turbo chiller according to the third embodiment of the present invention connects the inlet and the outlet of the oil cooler 130 to the oil flow path 101 to supply oil. An oil bypass flow passage 102 for bypassing is further included, and a three-way valve 230 (three-way valve) is provided at an intersection of the oil flow passage 101 and the oil bypass passage 102 at the inlet side of the oil cooler 130. Is installed.

이에 따라, 상기 터보 압축기(150)로 공급되는 오일의 설정온도에 따라 오일 쿨러(130)로 공급되는 오일의 유량을 제어하게 된다.Accordingly, the flow rate of the oil supplied to the oil cooler 130 is controlled according to the set temperature of the oil supplied to the turbo compressor 150.

예를 들어, 상기 온도센서(180)에 의해 측정된 오일의 온도가 설정온도 이하라 가정(터보 압축기를 냉각 및 윤활하고 회수되는 오일 온도가 낮아짐에 따라)하고, 그 온도차이가 10℃이면 상기 3way 밸브(230)는 오일 바이패스 유로(102) 측을 개방 또는 일부만 개방한 상태에서 오일 쿨러(130) 측의 오일 유로(101)를 개방하여 오일 쿨러(130)로 오일의 공급량을 작게하여 냉매와의 열교환하는 열량을 줄여주게 된다. 즉, 오일 쿨러(130)로 공급되는 오일의 양을 줄여 오일 탱크(110)로 회수되는 오일의 온도를 상승시키게 된다. For example, it is assumed that the temperature of the oil measured by the temperature sensor 180 is lower than the set temperature (as cooling and lubricating the turbo compressor and the oil temperature recovered is lowered), and if the temperature difference is 10 ° C., the 3way The valve 230 opens the oil passage 101 on the oil cooler 130 side in a state where the oil bypass passage 102 is opened or only partially opened, thereby reducing the supply amount of oil to the oil cooler 130 to reduce the amount of refrigerant. It will reduce the heat of heat exchange. That is, the amount of oil supplied to the oil cooler 130 is reduced to increase the temperature of the oil recovered to the oil tank 110.

반면, 그 온도차이가 5℃이면 전술한 온도차이가 10℃일 때보다 3way 밸브(230)는 오일 바이패스 유로(102) 측을 일부만 개방하고 오일 쿨러(130) 측의 오일 유로(101)는 오일 바이패스 유로(102) 측을 패쇄한 만큼 일부 개방하여 오일의 공급량을 늘려주게 된다. 즉, 오일 쿨러(130)로 공급되는 오일의 양을 증가시킨다.On the other hand, when the temperature difference is 5 ° C, the 3-way valve 230 opens only a part of the oil bypass flow path 102 side and the oil flow path 101 on the oil cooler 130 side than the temperature difference described above is 10 ° C. As the oil bypass flow passage 102 is closed, the oil supply amount is increased by partially opening. That is, the amount of oil supplied to the oil cooler 130 is increased.

결국, 상기 오일 쿨러(130)에서 냉매와의 열교환이 이루어진 오일과 오일 바이패스 유로(102)를 통해 냉매와의 열교환이 이루어지지 않은 오일이 혼합되어 온도가 조정된 후 터보 압축기(150)로 공급된다.As a result, after the heat exchange with the refrigerant in the oil cooler 130 and the oil through which the heat exchange with the refrigerant is not made through the oil bypass passage 102 are mixed and the temperature is adjusted and supplied to the turbo compressor 150 do.

도 5에 도시한 바와 같이, 상기 냉매 유로(105)에는 상기 오일 쿨러(130)의 입구와 출구를 연결하여 냉매를 우회시키는 냉매 바이패스 유로(106)가 더 포함되며, 상기 오일 쿨러(130)의 입구 측 냉매 유로(105)와 냉매 바이패스 유로(106)의 교차부위에는 3way 밸브(240)가 설치된다.As shown in FIG. 5, the refrigerant passage 105 further includes a refrigerant bypass passage 106 connecting the inlet and the outlet of the oil cooler 130 to bypass the refrigerant, and the oil cooler 130. A three-way valve 240 is installed at an intersection of the inlet side refrigerant passage 105 and the refrigerant bypass passage 106.

이에 따라, 상기 터보 압축기(150)로 공급되는 오일의 설정온도에 따라 오일 쿨러(130)로 공급되는 냉매의 유량을 제어하게 된다.Accordingly, the flow rate of the refrigerant supplied to the oil cooler 130 is controlled according to the set temperature of the oil supplied to the turbo compressor 150.

예를 들어, 상기 온도센서(180)에 의해 측정된 오일의 온도가 설정온도 이하라 가정(터보 압축기를 냉각 및 윤활하고 회수되는 오일 온도가 낮아짐에 따라)하고, 그 온도차이가 10℃이면 상기 3way 밸브(240)는 냉매 바이패스 유로(106) 측을 개방 또는 일부만 개방한 상태에서 오일 쿨러(130) 측의 냉매 유로(105)를 개방하여 상기 오일 쿨러(130)로 냉매의 공급량을 줄게하여 오일과 열교환하는 열량을 줄여주게 된다. 즉, 오일 쿨러(130)로 공급되는 냉매의 양을 줄여주어 터보 압축기로 공급되는 오일의 온도를 상승시키게 한다. For example, it is assumed that the temperature of the oil measured by the temperature sensor 180 is lower than the set temperature (as cooling and lubricating the turbo compressor and the oil temperature recovered is lowered), and if the temperature difference is 10 ° C., the 3way The valve 240 opens the refrigerant passage 105 on the oil cooler 130 side in a state in which the refrigerant bypass passage 106 is opened or only partially opens, thereby reducing the amount of refrigerant supplied to the oil cooler 130. It will reduce the amount of heat exchanged with. That is, the amount of refrigerant supplied to the oil cooler 130 is reduced to increase the temperature of the oil supplied to the turbo compressor.

반면, 그 온도차이가 5℃이면 전술한 온도차이가 10℃일 때보다 3way 밸브(240)는 냉매 바이패스 유로(106) 측을 일부 폐쇄하고 오일 쿨러(130) 측의 냉매 유로(105)는 오일 바이패스 유로(106) 측을 폐쇄한 만큼 일부 개방하여 냉매의 공급량을 늘려주게 된다. 즉, 오일쿨러(130)로 공급되는 냉매의 양을 증가시켜 10℃ 보다 오일의 온도를 낮게 상승시키게 한다. On the other hand, if the temperature difference is 5 ° C., the 3-way valve 240 partially closes the refrigerant bypass flow path 106 and the refrigerant flow path 105 on the oil cooler 130 side than the temperature difference described above is 10 ° C. By partially closing the oil bypass flow path 106 side, the supply amount of the refrigerant is increased. That is, by increasing the amount of the refrigerant supplied to the oil cooler 130 to raise the temperature of the oil lower than 10 ℃.

결국, 오일의 온도와 설정온도의 차이 값이 커지는 것과 비례하여 오일의 온도가 설정온도 보다 낮을 경우, 3way 밸브(240)의 냉매 바이패스 유로(106)의 개도량이 커지는 비례제어가 이루어진다. As a result, when the oil temperature is lower than the set temperature in proportion to the difference between the oil temperature and the set temperature, the proportional control in which the opening amount of the refrigerant bypass flow path 106 of the 3-way valve 240 is increased is made.

한편, 도 4의 3way 밸브(230)와 도 5의 3way 밸브(240)가 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템(100)에 모두 적용될 수도 있으며, 이는 제어부가 온도센서(180)의 온도와 설정온도를 비교하여 각각의 3way 밸브(230,240)의 개도량을 선택적 또는 각각의 개도 정도를 조절할 수 있는 제어 로직에 의해 이루어진다.Meanwhile, the 3way valve 230 of FIG. 4 and the 3way valve 240 of FIG. 5 may be applied to both the oil cooling system 100 for the turbo chiller, and the control unit compares the temperature of the temperature sensor 180 with the set temperature. By opening the amount of opening of each of the three-way valve (230,240) or by the control logic that can adjust the degree of opening.

또한, 전술한 밸브(210,220) 및 3way 밸브(230,240)는 오일의 온도 및 냉매의 온도를 측정하며 개도량을 조절할 수 있는 감온식 유량조절 밸브로 구성될 수도 있음은 물론이다. 이때, 상기 온도 센서는 설치되지 않아도 무방하다.In addition, the above-described valves 210 and 220 and the three-way valves 230 and 240 may be configured as thermostatic flow control valves that measure the temperature of the oil and the temperature of the refrigerant and adjust the opening amount. In this case, the temperature sensor may not be installed.

그리고, 상기 밸브(210,220) 및 3way 밸브(230,240)는 볼밸브, 버터 플라이 밸브 등의 전자밸브(솔레노이드 밸브)로 구성된다.The valves 210 and 220 and the three-way valves 230 and 240 may include solenoid valves such as ball valves and butterfly valves.

본 발명에 따르면, 밸브(210,220), 오일 바이패스 유로(102), 냉매 바이패스 유로(106) 및 3way 밸브(230,240)에 의해 오일 쿨러(130)로 공급되는 오일 또는 냉매의 유량을 조정하여 오일의 발열 부하 변화에 대응하여 터보 압축기(150)로의 오일 공급 온도를 제어하게 된다.According to the present invention, by adjusting the flow rate of the oil or refrigerant supplied to the oil cooler 130 by the valve 210, 220, the oil bypass passage 102, the refrigerant bypass passage 106 and the three-way valve 230, 240 The oil supply temperature to the turbo compressor 150 is controlled in response to the exothermic load change.

즉, 본 발명에 따른 터보 냉동기의 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템은 터보 압축기의 회전속도의 변화가 없는 일반 터보 냉동기 및 터보 압축기의 회전속도의 변화에 따라 압축기 내부의 모터를 포함하는 구동부, 각부 베어링 및 기어 등의 부품에서 발생하는 발열량이 달라져 오일 탱크로 회수되는 오일의 온도가 변하는 인버터 터보 냉동기에도 모두 적용할 수 있게 된다.
That is, the oil cooling system for a turbo freezer of a turbo freezer according to the present invention includes a general turbo freezer having no change in the rotational speed of the turbocompressor and a drive unit including a motor inside the compressor according to a change in the rotational speed of the turbocompressor, each bearing and The calorific value generated from parts such as gears is changed, so that the temperature of the oil returned to the oil tank can be applied to all inverter turbo chillers.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail, the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but should be construed according to the claims. It will be understood by those skilled in the art that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

100 - 오일 냉각 시스템 110 - 오일 탱크
120 - 오일 펌프 130 - 오일 쿨러
140 - 오일 필터 150 - 터보 압축기
160 - 응축기 170 - 증발기
180 - 온도센서 190 - 히터
101 - 오일 유로 105 - 냉매유로
102 - 오일 바이패스 유로 106 - 냉매 바이패스 유로
210, 220 - 밸브 230, 240 - 3way 밸브100-Oil Cooling System 110-Oil Tank
120-Oil Pump 130-Oil Cooler
140-Oil Filter 150-Turbo Compressor
160-Condenser 170-Evaporator
180-Temperature Sensor 190-Heater
101-Oil passage 105-Refrigerant passage
102-Oil bypass flow path 106-Refrigerant bypass flow path
210, 220-Valve 230, 240-3way Valve

Claims (8)

오일 탱크, 오일 펌프, 오일 쿨러, 오일필터 및 터보 압축기는 오일 유로에 의해 오일이 순환하도록 구성되며, 응축기, 오일 쿨러 및 증발기는 냉매 유로에 의해 냉매가 순환하도록 구성되어 터보 압축기에서 윤활 및 냉각이 이루어진 오일이 상기 오일 쿨러에서 냉매와의 열교환에 의해 냉각이 이루어지는 터보 냉동기의 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템에 있어서,
상기 터보 압축기에서 윤활 및 냉각이 이루어진 오일의 발열 부하 변화에 대응하여 터보 압축기로의 오일 공급 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템.
Oil tanks, oil pumps, oil coolers, oil filters and turbo compressors are configured to circulate oil by oil flow paths, and condensers, oil coolers and evaporators are configured to circulate refrigerant by refrigerant flow paths to provide lubrication and cooling in turbo compressors. In an oil cooling system for a turbo freezer of a turbo freezer in which the oil made is cooled by heat exchange with a refrigerant in the oil cooler,
And controlling the oil supply temperature to the turbo compressor in response to the exothermic load change of the oil in which the lubrication and cooling are performed in the turbo compressor.
제 1항에 있어서,
상기 오일 쿨러의 입구 측 오일 유로에는 오일의 유량을 조절하는 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 터보 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템.
The method of claim 1,
The oil cooling system for a turbo turbo freezer, characterized in that the valve for adjusting the flow rate of the oil is installed in the oil passage on the inlet side of the oil cooler.
제 2항에 있어서,
상기 오일 쿨러의 입구 측 냉매 유로에는 냉매의 유량을 조절하는 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템.
The method of claim 2,
Cooling oil for the turbo-cooler, characterized in that the valve for adjusting the flow rate of the refrigerant is installed in the refrigerant passage inlet side of the oil cooler.
제 1항에 있어서,
상기 오일 유로에는 상기 오일 쿨러의 입구와 출구를 연결하여 오일을 우회시키는 오일 바이패스 유로가 더 포함되며, 상기 오일 쿨러의 입구 측 오일 유로와 오일 바이패스 유로의 교차부위에는 3way 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템.
The method of claim 1,
The oil passage further includes an oil bypass passage connecting the inlet and the outlet of the oil cooler to bypass the oil, and a three-way valve is installed at the intersection of the oil passage and the oil bypass passage of the oil cooler. An oil cooling system for a turbo refrigerator.
제 4항에 있어서,
상기 냉매 유로에는 상기 오일 쿨러의 입구와 출구를 연결하여 냉매를 우회시키는 냉매 바이패스 유로가 더 포함되며, 상기 오일 쿨러의 입구 측 냉매 유로와 냉매 바이패스 유로의 교차부위에는 3way 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템.
5. The method of claim 4,
The refrigerant passage further includes a refrigerant bypass passage connecting the inlet and the outlet of the oil cooler to bypass the refrigerant, and a 3-way valve is installed at an intersection of the refrigerant passage and the refrigerant bypass passage of the oil cooler. An oil cooling system for a turbo refrigerator.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
오일의 온도를 측정하는 온도센서가 더 구비되되, 상기 온도센서의 온도와 설정온도를 비교하여 오일 또는 냉매의 유량을 조절하거나 오일과 냉매의 유량을 동시에 조절하는 것을 특징으로 하는 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The temperature sensor for measuring the temperature of the oil is further provided, by comparing the temperature and the set temperature of the temperature sensor to adjust the flow rate of the oil or refrigerant or at the same time to adjust the flow rate of the oil and the refrigerant cooling oil for the refrigerant system.
제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밸브와 상기 3way 밸브는 감온식 유량조절 밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 터보 냉동기용 오일 냉각 시스템.
6. The method according to any one of claims 2 to 5,
The valve and the 3-way valve oil cooling system for a turbo chiller, characterized in that consisting of a thermostatic flow control valve.
제 6항에 있어서,
오일 탱크에는 히터가 더 구비되어 상기 온도센서의 온도와 설정온도를 비교하여 오일을 가열하여 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 터보냉동기의 오일 냉각 시스템.
The method according to claim 6,
The oil tank further comprises a heater to compare the temperature of the temperature sensor and the set temperature to heat the oil to adjust the temperature of the oil cooling system of the turbocooler.
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