KR0126550B1 - Trans-critical vapour compression cycle device - Google Patents

Trans-critical vapour compression cycle device

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KR0126550B1
KR0126550B1 KR90701990A KR900071990A KR0126550B1 KR 0126550 B1 KR0126550 B1 KR 0126550B1 KR 90701990 A KR90701990 A KR 90701990A KR 900071990 A KR900071990 A KR 900071990A KR 0126550 B1 KR0126550 B1 KR 0126550B1
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refrigerant
high
capacity
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KR90701990A
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로렌첸 구스타프
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몰트 브로리
신벤트 아 에스
로렌첸 구스타프
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Abstract

내용없음 No information

Description

[발명의 명칭] [Title of Invention]

증기압축 사이클의 용량조정방법 및 그 사이클을 포함하는 자동차 공기조화장치 Automobile air conditioning system including a capacity adjusting method of the vapor compression cycle and a cycle,

[도면의 간단한 설명] BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

제1도는 종래의(임계미만) 증기압축 사이클장치의 개략도이다. The first turn is a schematic view of a conventional (less critical) vapor compression cycle device.

제2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 구성된 트랜스-임계 증기압축 사이클장치의 개략도이다. A schematic diagram of a vapor compression cycle device, - the second transformer is configured to turn by an exemplary embodiment of the present invention. 이실시예는 증발기 시스템의 일체부분으로서, 냉매를 액체상태로 유지하는 용적을 포함하고 있다. For when Isil is as an integral part of the evaporator system, and includes the capacity for holding the refrigerant in a liquid state.

제3도는 본 발명의 제2실시예에 의해 구성된 트랜스-임계 증기압축 사이클 장치의개략도이다. A schematic diagram of a vapor compression cycle device - a third turning transformer configured by the second embodiment of the present invention. 이 실시예는 2개의 밸브사이에서 흐름 회로로 직접 연결되는 중간압력 리시버를 포함하고 있다. This embodiment includes an intermediate pressure receiver connected directly into the flow circuit between two valves.

제4도는 본 발명의 제3실시예에 의해 구성된 트랜스-임계 증기압축 사이클장치의 개략도이다. A schematic diagram of a vapor compression cycle device of claim 4 turn transformer configured by the third embodiment of the present invention. 이 실시예는 냉매를 액체상태로 혹은 초임계상태로 유지하는 특별한 리시버를 포함하고 있다. This embodiment includes a special receiver to maintain the coolant in a supercritical state or a liquid state.

제5도는 상이한 작동(운전)조건들에서 제2,3 및 4도의 트랜스-임계 증기압축 사이클장치에 있어서의 압력 및 엔탈피의 관계를 나타내는 그래프이다. The fifth turning different operating (driving) the trans-2, 3 and 4 degrees in the conditions a graph showing the relationship between the pressure and the enthalpy of the vapor compression cycle device.

제6도는 본 발명에 따른 압력 제어방법에 의한 냉동용량의 제어를 나타내는 그래프들이다. Sixth turn are graphs illustrating the control of refrigerating capacity by the pressure-control method according to the invention. 도시한 결과는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 조립한 연구실 실험 시스템에서 측정한 것이다. The illustrated results were measured in a laboratory test system assembly according to an embodiment of the present invention.

제7도는 본 발명에 의한 열배제량의 제어에 의해 냉동용량을 제어하는 것을 나타내는 그래프들이다. Seventh turn are graphs showing that for controlling the refrigerating capacity by control of the heat quantity due to rule out the present invention. 도시한 결과는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 조립한 연구실 실험 시스템에서 측정한 것이다. The illustrated results were measured in a laboratory test system assembly according to an embodiment of the present invention.

제8도는 이산화탄소를 냉매로서 이용하는 동시에, 다른 하이사이드 압력들에서 작동되는 제2도의 트랜스-임계 증기압축 사이클장치에 있어서의 온도 및 엔탈피의 관계를 나타내는 실험 결과이다. Eighth turn at the same time using a carbon dioxide as a refrigerant, and the other high-side transmitter that is operated at a pressure of 2 degrees - an experimental result showing the relationship between the temperature and enthalpy of the vapor compression cycle device.

[발명의 상세한 설명] [Detailed Description of the Invention]

[발명의 분야] [Field of the Invention]

본 발명은 폐회로에 있어서 트랜스-임계(trans-critical) 조건하에 작동되는 냉매를 이용하는 냉동기, 공기-조화 장치 및 열펌프 등과 같은 증기압축 사이클 장치에 관한 것이며, 특히, 이런 장치의 용량을 조정 및 제어하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a closed-loop trans-critical (trans-critical) refrigerator using a refrigerant that operates under the condition, the air-relates to vapor compression cycle devices, such as conditioners and heat pumps, and in particular, to adjust the capacity of such apparatus and control It relates to a method.

[발명의 배경] Background of the Invention

제1도에는 냉동, 공기조화 또는 열펌프를 목적으로 한 종래의 증기압축 사이클 장치의 주요부를 도시하였다. The first is illustrated also has the main part of the conventional vapor compression cycle device for the purpose of refrigeration, air conditioning or heat pump. 이 장치는 압축기(1), 응축 열교환기(2), 스로틀 밸브(3) 및 증발 열교환기(4)로 구성된다. The apparatus consists of a compressor (1), the condensation heat exchanger (2), the throttle valve 3 and the evaporating heat exchanger (4). 이들 구성요소는 유동 폐회로에 연결되고, 여기서 냉매가 순환된다. These components are connected to the closed-circuit flow, the refrigerant is circulated here. 증기압축 사이클 장치의 작동 원리는 다음과 같다. Operating principle of a vapor compression cycle device is as follows. 냉매 증기의 압력 및 온도는 콘덴서 즉 응축기(2)로 들어가기 전에 압축기(1)에 의해 증대되고, 그후 응축기(2)에서 냉각 및 응축되며, 열을 2차 냉각재로 방출한다. The pressure and temperature of the refrigerant vapor is increased by the compressor 1 before it enters the condenser means that the condenser (2), then is cooled and condensed by the condenser (2), and emits the heat to the secondary coolant. 이런 다음, 고압 액상 냉매는 팽창밸브(3)에 의해 증발압력 및 온도로 교축 즉 스로틀조작(throttle)된다. This then, the high pressure liquid refrigerant is narrowed that is a throttle operation (throttle) by evaporation pressure and temperature by the expansion valve 3. 증발기(4)에 있어서, 냉매는 비등하며 그 주위로부터 열을 흡수한다. In the evaporator 4, the refrigerant boils and absorbs heat from its surroundings. 증발기 출구에서 증기는 압축기로 흡입되어, 사이클이 완료된다. The evaporator outlet the steam is drawn into the compressor, the cycle is completed.

통상의 증기압축 사이클장치는 전적으로 서브 임계(sub-critical)압력 즉 임계압력 미만에서 운전 작동되는 냉매(예컨대, R-12, CF 2 Cl 2 )를 이용한다. Use ordinary vapor compression cycle device is entirely sub-critical (sub-critical) that is the refrigerant pressure actuated operating at less than the critical pressure (e.g., R-12, CF 2 Cl 2). 다수의 다양한 물질 또는 물질의 혼합물을 냉매로서 이용할 수도 있다. A mixture of a number of various materials or substances can also be used as a refrigerant. 유체의 임계온도는 응축이 발생하기 위한 상한을 설정하므로, 냉매의 선택은 다른 요소와 함께 응축온도에 의한 영향을 받는다. The critical temperature of the fluid because it sets an upper limit for generating the condensed, the selection of the refrigerant is influenced by the condensation temperature, along with other elements. 합리적인 효율을 유지하기 위해서, 임계온도가 응축온도보다 적어도 20∼30K 높은 냉매를 이용하는 것이 통상은 바람직하다. In order to maintain a reasonable efficiency, than the critical temperature that the condensation temperature at least 20~30K using a high coolant usually being preferred. 통상적으로 임계 근사온도는 통상의 시스템의 설계 및 작동에 있어서 피해진다. Typically the threshold approximate temperature are avoided in the design and operation of conventional systems.

이 기술은 문헌중, 예컨대 미국의 가열, 냉동 및 공기조화 기술자 협회 핸드북, 기초 1989 및 냉동 1986(Handbooks of American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers Inc., Fundamentals 1989 and Refrigeration 1986)에 있어서 상세하게 기재되어 있다. Make this technology in detail, for example, the heating of the United States, Refrigeration and Air Conditioning Engineers Handbook, based on 1989 and frozen 1986 (Handbooks of American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers Inc., Fundamentals 1989 and Refrigeration 1986) of the literature It is described.

오늘날 일반적인 냉매[할로카본(halocarbons)]의 오존 파괴 작용에 의해, 이들 냉매의 이용을 축소하거나 제한하는 강력한 국제적 활동을 초래하기에 이르렀으며, 그 결과, 현행기술의 대체기술을 찾아내는 것이 절실한 요구사항이 되고 있다. It was led to by the ozone depleting effect of today's common refrigerants [halocarbons (halocarbons)], resulting in strong international action to reduce or limit the use of these refrigerants, with the result points to urgent needs to find a replacement technology for current technology this has been.

통상의 증기압축 사이클장치의 용량제어는 주로, 증발기를 통과하는 냉매의 질량유량을 조정함으로써 달성되며, 이는 예컨대 압축기 용량을 스로틀 제어하거나 또는 바이패스 조작함으로써 행해진다. Capacity control of the conventional vapor compression cycle device is primarily, is achieved by adjusting the mass flow rate of the refrigerant passing through the evaporator, which is for example performed by the throttle control of compressor capacity or by-pass operation. 이들 방법은 더욱 복잡해진 흐름회로, 추가장비나 부속품의 필요성, 부분부하 효율의 저하 및 다른 복잡성 등의 문제가 포함된다. These methods are included such problems as greater complexity of the flow circuit, or the need for additional equipment, reduced part-load efficiency and other complexity of the accessories.

유체 조절장치의 통상 타입은 온도식(thermostatic) 팽창밸브이며, 이것은 증발기 유출구에서의 과열에 의해 제어된다. Conventional type of fluid control device is a thermostatic (thermostatic) expansion valve, which is controlled by the superheat at the evaporator outlet. 작동 조건의 변동에 따르는 적절한 밸브작동은 냉매를 과열시키기 위해 상당한 부분의 증발기를 이용함으로써 달성되며, 그 결과, 열전달계수가 저하하게 된다. Suitable valve operating according to variations in the operating conditions is achieved by using a considerable part of the evaporator to superheat the refrigerant, and as a result, the heat transfer coefficient is lowered.

더욱이, 종래의 증기압축 사이클장치의 응축기에 있어서의 열배제(heat rejection)는 주로 일정 온도에서 발생되므로, 열역학적 손실은 열펌프 적용시에 있어서와 같이 큰 온도증가에 의해 2차 냉각재로 열을 부여할때 또는 유용한 2차 냉각재 유량이 작을 때에는, 큰 온도차에 기인하여 발생한다. Furthermore, the heat excluded in the condenser of the conventional vapor compression cycle device (heat rejection) is therefore typically occurs at a constant temperature, the thermodynamic losses are given the heat to the secondary coolant by a large increase in temperature, such as at the time of applying heat pump If or when the available secondary coolant flow is small to be generated due to the large temperature difference.

예전에는 트랜스-임계 조건에 있어서의 증기압축 사이클의 작동이 어느 정도는 실행되고 있었다. In the past, trans- which the operation of the vapor compression cycle according to the critical condition degree was being executed. 40∼50년전 할로카본이 이용되게 되었을 때까지는 CO 2 가 식량 및 화물용 선박냉동에 있어서, 냉매로서 일반적으로 이용되고 있었다. Until the 40 to 50 years ago, halocarbons was done using the CO 2 in ships refrigeration for provisions and cargo, there is generally used as a refrigerant. 그 시스템은 증발 및 응축에 의해 통상은 임계압력 미만에서 운전되도록 설계되어 있었다. The system was typically designed to operate at less than the critical pressure by the evaporation and condensation. 일반적으로는 선박이 열대지역을 통과하는 경우, 냉각용 해수온도는 너무 높아, 정상으로 응축될 수 없어서, 장치는 하이-사이드(high-side)에서 초임계(super-critical)조건으로 작동되는 일이 있었다(CO 2 에 대한 임계온도∼31℃). In general, because if the vessel is passed through the tropics, sea water temperature for cooling is too high, can be condensed to the normal, the device is a high-work is operated in a supercritical (super-critical) conditions in side (high-side) there was a (critical temperature ~31 ℃ for CO 2). 이 상태에서, 냉동용량을 합리적인 수위로 유지하기 위해서 압축기의 유출부에 있어서의 압력이 90∼100bar로 상승되는 포인트까지 하이-사이드에서의 냉매의 충전량을 증대시키드록 실시되었다. In this state, the refrigerating capacity in order to maintain a reasonable level to a point, the pressure in the outlet portion of the compressor is increased to a high 90~100bar - it was carried out during the increase in the charge level of the refrigerant at the side keyed lock. CO 2 에 의한 냉동기술은 고전적 문헌 예컨대, P. Ostertag의 「냉동처리(Kalteprozesse)」(Springer 1933년 발행), 또는 HJ MacIntire의 「냉동공학」(Wiley 1973년 발행)에 기재되어 있다. Freezing technique of CO 2 is described in the classical literature, for example, "freezing processing (Kalteprozesse)" of P. Ostertag (Springer issued 1933), or "frozen Engineering" of the HJ MacIntire (published Wiley 1973).

종래의 CO 2 시스템에 있어서의 통상의 실시관행은 별개의 저장 실린더로부터 필요한 특별한 충전량을 추가하는 것이었다. Embodiment of a conventional practice in the conventional CO 2 system was to add the necessary extra charge from separate storage cylinders. 통상의 방법에 있어서 응축기 다음에 장착되는 리시버는 본 발명이 의도하고 있는 기능을 제공할 수는 없다. In a conventional method, and then the receiver is mounted in the condenser is not able to provide the ability to the invention intended.

초임계 하이-사이드 압력에서 작동되는, 소정의 증기압축 사이클장치의 용량 및 효융을 증대시키는 다른방법은, 독일 특허 제278095호(1912년) 명세서에서 공지되어 있다. Supercritical high-other ways of increasing the capacity and hyoyung of a given vapor compression cycle device operating at the side pressure is known from German Patent No. 278 095 (1912) herein. 이 방법은 초임계 영역에서 중간냉각을 행하는 2-단계 압축을 포함한다. The method includes the two-stage compression is performed to the intermediate cooling in a supercritical region. 표준 시스템에 비교하여, 이것은 추가적인 압축기 또는 펌프 및 열교환기의 장착을 필요로 한다. Compared to the standard system, this requires the installation of an additional compressor or pump and a heat exchanger.

WB Gosney의「냉동이론(Principles of Refrigeration)」(캠브리지대학 1982년 발행)에서는 임계 근사 압력 작동의 몇가지 특성을 나타내고 있다. In "Frozen Theory (Principles of Refrigeration)" (Cambridge University published in 1982), the WB Gosney shows some characteristics of the approximate threshold pressure operation. 여기에서 시사하는 것은, 고압측에 있어서의 냉매 충전량의 증대는 팽창밸브를 일시적으로 차단하고 증발기로부터 어느 정도의 충전량을 이전함으로써 달성될 수 있다는 것이다. It is suggested here, increasing the refrigerant charge in the high pressure side is that temporarily block the expansion valve and can be achieved by transferring a certain amount of charge from the evaporator. 그러나, 이것은 증발기의 액체를 부족하게 하여, 가장 요망되는 시점에서의 용량을 저하시키는 원인이 된다. However, this is caused by the lack of the liquid in the evaporator, reducing the capacity at the time of the most desirable.

이산화탄소를 냉매로 하여 증기압축 사이클의 하이사이드에서 초임계 압력으로 하는 것도 생각되었지만, 그 냉동 용량의 조정에 관한 아무런 해결책을 찾아낼 수 없었고, 구체화된 일도 없었다. And carbon dioxide as a refrigerant, but also think that a supercritical pressure on the high side of the vapor compression cycle, could not find any solution for the adjustment of the refrigerating capacity, there was nothing materialized.

[발명의 목적] [Purpose of the Invention

따라서, 본 발명의 목적은 종래기술에 있어서의 전술한 문제점 및 불이익을 피하는 동시에, 트랜스-임계 증기압축 사이클장치의 용량을 조정 및 제어할 수 있는 신규의 개량되고 간단하며 효율적인 수단을 제공하는 것이다. Thus, at the same time avoiding the above-mentioned problems and disadvantages in the prior art is the purpose of the invention described, the trans-critical vapor compression cycle and improve the adjustment and which can control a new capacity of the apparatus simple, and to provide an efficient means.

본 발명의 다른 목적은 CFC 냉매의 이용을 피하는 동시에 안전성, 환경 위험요소 및 가격에 있어서 양호한 몇가지의 냉매를 적용할 수 있는, 증기압축 사이클을 제공하는 것이다. Another object of the invention is to provide a vapor compression cycle that can be applied to some of the preferred refrigerant in avoiding the use of CFC refrigerants at the same time, safety, environmental hazards and price.

본 발명의 또 다른 목적은 주로 일정한 냉매의 질량유량에 있어서의 운전 및 밸브조작에 의한 간단한 용량조정을 포함하는, 신규의 용량 제어방법을 제공하는 것이다. It is another object of the invention to provide a novel displacement control valve operation and mainly operation of the method, including a simple capacity modulation by a constant of the mass flow rate of refrigerant.

더욱이, 본 발명의 또 다른 목적은 글라이딩 온도(gliding temperature)에 있어서 열을 배제(rejecting)하는 사이클을 제공하고, 2차 냉각재 유량이 작은 경우, 혹은 2차 냉각재가 비교적 고온에서 가열될 때, 열교환 손실을 저감하는 데에 있다. Further, still another object of the present invention provides a cycle in which exclusion (rejecting) the column in the gliding temperature (gliding temperature), and secondary if coolant flow rate is small, or the secondary coolant is when it is heated at a relatively high temperature, heat It is to reduce the losses.

[발명의 개요] [Summary of the Invention

본 발명의 전술한 목적 및 다른 목적들은 장치의 냉동 및 가열용량을 제어함에 있어서, 초임계 상태에서의 열역학적 성질들이 이용되도록 한, 트랜스-임계조건[즉, 초임계 하이사이드 압력, 입계미만 로우사이드(low-side)압력)에 있어서 통상적으로 작동되는 방법을 제공함으로써 달성된다. According as the foregoing and other objects of the present invention controls a refrigerating and heating capacity of the device, the supercritical one that are used thermodynamic properties in the state, the trans-critical conditions, i.e., the supercritical high-side pressure, only the mouth gyemi low in the side (low-side) pressure) is achieved by providing a method which is a conventional operation.

본 발명은 용량제어를 위한 스로틀조작(throttling)전의 압력 및/또는 온도의 계획적인 이용에 의한 증발기 유입구에 있어서의 비엔탈피(specific enthalpy)의 조정을 포함한다. The present invention includes an adjustment of the Wien break (specific enthalpy) at the evaporator inlet by deliberate use of the throttle operating pressure and / or temperature before (throttling) for displacement control. 용량은 증발기에서의 냉매의 엔탈피 차이를 변동시킴으로써 그리고 스로틀 조작전의 냉매의 비엔탈피를 변화시킴으로써 제어된다. Capacity is controlled by by varying the enthalpy difference of the refrigerant in the evaporator, and changes in the Wien escape of the refrigerant before throttling operation. 이것은 초임계 상태에 있어서는 압력 및 온도를 독립적으로 변화시킴으로써 실시될 수 있다. This is in the supercritical state may be performed by varying the pressure and temperature independently. 바람직한 실시예에 있어서, 이 비엔탈피의 조정은 스로틀 조작전에 압력을 변화시킴으로써 실시된다. In a preferred embodiment, the adjustment of the Wien breaking is carried out by varying the pressure before throttling operation. 냉매는 가능한 한 유효한 냉각 매체에 의해 냉각되고, 또 압력은 필요한 엔탈피를 부여하도록 조정된다. The refrigerant is cooled by the active cooling medium, and the pressure is adjusted to give the required enthalpy. 다른 실시예는 스로틀 조작전에 냉매 온도의 변화에 의한 엔탈피의 조정을 포함하며, 이는 장치로부터의 열배제를 제어함으로써 행해진다. Another embodiment includes the adjustment of enthalpy by variation of the refrigerant temperature before throttling operation, which is carried out by controlling the heat excluded from the device.

이하, 본 발명에 대해서 첨부도면 제1도∼제8도를 참조하여 상세하게 설명한다. Below with reference to accompanying drawings FIG. 1 to eighth degree with respect to the present invention will be described in detail.

[발명의 상세한 설명] [Detailed Description of the Invention]

본 발명에 따르는 트랜스-임계 증기압축 사이클장치는 임계온도가 열유입구 온도와 열유출구의 평균온도사이에 있는 냉매 및 냉매가 순환되는 작동유체 폐회로를 포함한다. The present invention according to the trans-critical vapor compression cycle device is a critical temperature comprises a heat inlet temperature and average coolant heat between temperature and the working fluid is a closed circuit refrigerant is circulated to the outlet.

적절한 작동유체로는 예컨대, 에틸렌(C 2 H 4 ), 디보란(B 2 H 6 ), 이산화탄소(CO 2 ), 에탄(C 2 H 6 ) 및 산화질소(N 2 O)등이 있다. A suitable working fluid may include, for example, ethylene (C 2 H 4), diborane (B 2 H 6), carbon dioxide (CO 2), ethane (C 2 H 6) and nitrogen oxide (N 2 O).

작동유체 폐회로는 일체형 저장 세그먼트(segment)를 구비하는 냉매 흐름 루프로 구성되어 있다. The working fluid is a closed circuit consists of a refrigerant flow loop comprising an integrated storage segment (segment). 제2도는 저장 세그먼트가 증발기 시스템의 일체 부분인 본 발명의 바람직한 실시예)를 나타낸다. A second turning storage segment indicates a preferred embodiment of the present invention), an integral part of the evaporator system. 흐름 회로는 열교환기(11)에 직렬 연결되는 압축기(10)와, 대향류(對向流 : counter flow) 열교환기(12)와, 스로틀 밸브(13)를 포함한다. It includes the: (counter flow 對 向 流) heat exchanger 12, the throttle valve 13, the flow circuit with the compressor (10) series-connected to the heat exchanger 11, counterflow. 스로틀 밸브는 임의의 팽창 장치로 대체될 수 있다. The throttle valve may be replaced by any of the expansion device. 증발 열교환기(14)와, 액체분리기/리시버(16)와, 대향류 열교환기(12)의 저압축이 스로틀 밸브(13)와 압축기(10)의 유입구(19)의 중간에 유통가능하게 연결되어 있다. Evaporation heat exchanger 14, a liquid separator / receiver 16, a counterflow heat exchanger (12) that compression is available for distribution connected to the middle of the inlet (19) of the throttle valve 13 and the compressor 10 of the It is. 액체 리시버(16)는 증발기 유출구(15)에 연결되고, 또 리시버(16)의 가스상 유출구는 대향류 열교환기(12)에 연결되어 있다. Liquid receiver 16 is connected to the evaporator outlet 15, and the gas phase outlet of the receiver 16 is connected to the counterflow heat exchanger (12).

대향류 열교환기(12)는 본 장치의 기능을 달성하기 위해서 절대적으로 필요한 것은 아니지만, 그 효율을 증대시키고 특히 용량증대 요건에 대한 응답속도를 증대시키며 또한, 오일을 압축기로 되돌리는 작용도 한다. A counterflow heat exchanger 12 increase US absolute but not, the efficiency necessary to achieve the functionality of the device and in particular increase the response speed to a capacity increase requirement Further, also serves to return oil to the compressor. 이를 위해 리시버(16)로부터의 액상 라인(제2도의 점선)은 대향류 열교환기(12)의 앞인 점(17)에 있어서, 또는 그 뒤인 점(18)에 있어서, 또는 이들 점사이의 임의의 위치에 있어서 흡인 라인에 연결된다. A liquid line (the dotted line 2 degrees) from the receiver 16. To this end, according to according to apin point 17 of the counterflow heat exchanger 12, or the later point 18, or any number between the point the position is connected to the suction line. 액체유량, 즉, 냉매 및 오일은 적절한 통상의 액체유량 제어장치(도시하지 않음)에 의해 제어된다. Liquid flow rate, i.e., the refrigerant and the oil is controlled by a suitable conventional liquid flow rate control device (not shown). 소정의 과잉액체냉매를 증기라인에 유입시킴으로써, 증발기 유출구에 있어서의 액체 과잉상태가 달성된다. By introducing the desired excess liquid refrigerant to the vapor line, a liquid surplus at the evaporator outlet condition is achieved.

제3도에는 본 발명의 제2실시예를 도시하였는데, 작동 유체 회로의 저장 세그먼트는 밸브(21) 및 스로틀 밸브(13)사이에서, 흐름회로에 통합된 리시버(22)를 포함한다. 3 also has second embodiment, the storage segment of the working fluid circuit were shown according to the present invention includes a receiver 22 integrated in between the valve 21 and the throttle valve 13, the flow circuit. 유동 회로의 다른 구성요소(10∼14)는 상기 실시예에 있어서의 요소와 동일하지만, 열교환기(12)는 어떠한 중대한 결과를 가져오지 않고도 생략할수 있다. Other components of the fluid circuit (10 to 14) may be omitted and the same elements in the above examples, but the heat exchanger 12 without having to fetch any serious consequence. 리시버(22)내의 압력은 흐름회로의 하이사이드 압력 및 로우사이드(low side) 압력의 중간으로유지된다. The pressure in the receiver 22 is kept intermediate the high-side pressure and low-side (low side) pressure of the flow circuit.

제4도에는 본 발명의 제3실시예를 도시하였는데, 작동 유체 회로의 저장 세그먼트는, 압력이 흐름 회로의 하이사이드 압력과 로우사이드 압력 사이로 유지되는 특수한 리시버(25)를 포함한다. And FIG. 4 includes a special receiver 25 is held between the third embodiment, the storage segment of the working fluid circuit were shown, the high side pressure and the low side pressure of the pressure the flow circuit of the invention. 또한, 저장 세그먼트는 흐름 회로의 고압부 및 저압부에 각각 연결되는 밸브(23) 및 밸브(24)를 구비한다. In addition, the storage segment is provided with a valve 23 and a valve 24 are connected respectively to high pressure and low pressure part of the flow circuit.

작용에 대해 설명한다. It describes the action. 냉매는 압축기(10)에서 적절한 초임계압력까지 압축되고, 압축기 유출구(20)는 제5도에서 상태 a로서 도시된다. Refrigerant is compressed to a suitable supercritical pressure in the compressor 10, the compressor outlet 20 is shown as a state A in FIG. 5. 냉매는 열교환기(11)를 통해 순환되고 거기서 상태 b로 냉각되며, 열을 적절한 냉각재, 예컨대 냉각공기 또는 물로 방출한다. Refrigerant is circulated through the heat exchanger 11 there is cooling in the state b, and exhaust waste heat suitable coolant, such as cooling air or water. 필요하다면 냉매는 상태 d로 스로틀 조작되기 전에, 내향류 열교환기(12)에서 상태 c로 더욱 냉각될 수도 있다. If necessary, the refrigerant can before the throttle operation to a state d, may be further cooled to state c in the counter-current heat exchanger (12). 스로틀 밸브(13)에서의 압력저하에 의해, 제3도에 상태 d로서 나타낸 바와 같이, 가스/액체의 2-상 혼합물이 형성된다. By a pressure drop in the throttle valve 13, a state as shown as d in FIG. 3, a two-phase mixture of gas / liquid is formed. 냉매는 증발 열교환기(14)에 있어서 액상의 증발에 의해 열을 흡수한다. The refrigerant absorbs heat by evaporation of the liquid in the evaporation heat exchanger 14. 증발기 유출구에 있어서의 상태 e로부터 냉매의 증기는 압축기유입구(19)로 유입되기 전에, 대향류 열교환기(12)에서 상대 f까지 과열될 수도 있으며, 압축기 유입구(19)로의 유입에 의해 사이클이 완성된다. Before the vapor of the refrigerant from a state e in the evaporator outlet is introduced into the compressor inlet 19, a counterflow may be superheated in heat exchanger 12 to the opponent f, the cycle is completed by the inlet to the compressor inlet (19) do. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서는 제2도에 나타내는 것과 같이, 증발기 유출구의 상태 e는 증발기 유출구에 있어서의 액체 과잉상태에 의해, 2상 영역상태에 있게 된다. As shown in FIG. In FIG. 2 a preferred embodiment of the present invention, the state e of the evaporator outlet is in a two-phase region in the liquid state by the excessive state in the evaporator outlet.

트랜스-임계 사이클장치의 용량의 조정은 증발기 유입구, 즉 제5도의 점 d에 있어서의 냉매의 상태를 변화시킴으로써 달성된다. Trans-critical cycle device capacity adjustment is accomplished by changing the state of the refrigerant in the evaporator inlet, i.e. point 5 degrees d. 냉매의 단위 질량 유량당 냉동용량, 즉 소정의 냉동 용량은 상태 d 및 상태 e사이의 엔탈피 차이에 해당한다. The mass flow rate per unit refrigeration capacity of the refrigerant, that is, a predetermined refrigerating capacity corresponds to the enthalpy difference between the state and condition d e. 이 엔탈피 차는 제5도에 있어서, 엔탈피-압력선도의 수평길이로서 나타내어져 있다. The method of claim 5 also the enthalpy difference, the enthalpy-is shown as a horizontal length of the leading pressure.

스로틀조작은 등엔탈피 과정이므로, 점 d에 있어서의 엔탈피는 점 c에 있어서의 엔탈피와 동일하다. Since the throttle operation is isenthalpic process, the enthalpy at the point d is equal to the enthalpy at the point c. 그결과, 일정 냉매 질량 유량에서의 냉동 용량(kW)은 점 c에 있어서의 엔탈피를 변화시킴으로써 제어될 수있다. As a result, the refrigerating capacity (kW) at constant refrigerant mass flow can be controlled by varying the enthalpy at the point c.

트랜스-임계 사이클에 있어서 주목해야 할 것은, 고압 단상(single phase)의 냉매 증기가 응축되지는 않지만, 열교환기(11)에 있어서 온도가 저하되는 데에 주목해야 한다. Trans- It should be noted that in the threshold cycle, it should be noted that although not to the refrigerant vapor of the high-pressure single-phase (single phase) condensation, the temperature drop in the heat exchanger 11. 열교환기(점 b)에서의 냉매의 최종온도는, 대향류가 이용되는 경우, 유입 냉각 공기의 온도 또는 수온보다 몇도 높다. The final temperature of the refrigerant in the heat exchanger (point b), in the case where the use of a counterflow, several degrees higher than the temperature or temperature of the incoming cooling air. 그리고 고압 증기는 대향류 열교환기(12)에 있어서, 몇도 낮은 점 c까지 냉각될 수 있다. And high pressure steam in the counterflow heat exchanger 12, some may also be cooled to a low point c. 그러나, 일정한 냉각 공기 또는 물 유입온도에 있어서, 점 c에서의 온도는 하이사이드에 있어서의 압력 수위와는 관계없이 주로 일정하게 된다. However, in a constant cooling air or water inlet temperature, the temperature at point c is the pressure and water level in the high side is mainly constant regardless.

따라서, 장치 용량의 조정은 점 c에 있어서의 온도가 거의 일정한 상태에서 하이사이드에 있어서의 압력을 변화시킴으로써 달성된다. Therefore, adjustment of the device capacity is accomplished by varying the pressure in the high side at the temperature at the point c almost constant. 임계점 근방에서의 등온선의 곡률은 제5도에 도시한 바와 같이, 압력에 의한 엔탈피의 변화를 가져온다. The curvature of the isotherms near the critical point in the as shown in FIG. 5, resulting in a variation of enthalpy due to pressure. 제5도는 기준 사이클(abcdef), 하이사이드 압력이 저하됨에 의한 감소된 용량의 사이클(a'-b'-c'-d'-ef) 및 하이사이드에 있어서의 고압에 의한 증가된 용량의 사이클(abcdef)을 나타내고 있다. The fifth turning reference cycle (abcdef), of the high-side pressure is increased by the high pressure of the cycle (a'-b'-c'-d'-ef) and the high side of the reduced capacity by the capacity lowers cycle represents a (abcdef). 증발기압력은 일정하다고 가정된다. Evaporator pressure is assumed to be constant.

고압측(고압사이드)의 압력은 고압측이 단상 유체로 충전되어 있으므로, 온도와는 관계가 없다. The pressure of the high pressure side (high pressure side), so the high pressure side is filled with a single-phase fluid, has nothing to do with temperature. 압력을 변화시키려면 하이사이드에 있어서의 냉매의 질량을 변동시키는 것, 즉, 하이사이드에 있어서의 순간적인 냉매 충전량의 소정량을, 추가 또는 제거할 필요가 있다. To change it to a pressure variation of the refrigerant mass in the high side, that is, the instantaneous amount of refrigerant charge in the high side, it is necessary to add or remove. 이들의 변화는 액체의 오버플로우(overflow) 또는 증발기의 건조화를 피하기 위해서 완충장치에 의해 처리되어야만 한다. These changes must be processed by the buffer to avoid geonjohwa the overflow (overflow) or an evaporator of liquid.

제2도에 도시한 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 하이사이드의 냉매질량은 스로틀 밸브(13)의 열림정도를 일시적으로 감소시킴으로써 증대될 수 있다. In one preferred embodiment of the invention shown in FIG. 2, the refrigerant mass in the high side it can be increased by reducing the opening of the throttle valve 13 temporarily. 증발기로의 부수적으로 감소되는 냉매 유량에 의해, 증발기 유출구(15)에 있어서의 잉여 액체량은 감소된다. By the refrigerant flow rate is reduced to a secondary of the evaporator, the excess liquid amount is decreased according to the evaporator outlet (15). 그러나, 리시버(16)로부터 흡인 라인으로 흐르는 액체 냉매 유량은 일정하다. However, the liquid refrigerant flow through the aspiration line from the receiver (16) is constant. 그 결과, 리시버에 유입 및 그로부터 유출하는 액체 유량간의 균형은 변화되고, 따라서 리시버의 액체 함량(재고량)은 감소되며, 이에 대응하여 흐름 회로의 고압사이드에서 냉매가 축적된다. As a result, the balance of liquid flow to the inlet and outlet from which the receiver is changed, and thus the liquid content (inventory) of the receiver is reduced, and correspondingly the refrigerant is accumulated in the high pressure side of the flow circuit.

하이사이드의 냉매 충전량의 증대는 압력을 증가시키고, 따라서 냉동 용량의 증대를 동반한다. Increasing the refrigerant charge in the high side to increase the pressure, and thus accompanies the increase in the refrigerating capacity. 이 회로의 저압사이드로부터 고압사이드로의 질량 이송은 냉동 용량과 부하 사이에 균형이 발전될 때까지 계속된다. Mass transfer from the low-pressure side of the circuit into a high-pressure side is continued until the development of balance between refrigerating capacity and load.

냉매의 증발량은 거의 일정하므로, 스로틀 밸브(13)의 개방에 의해 증발기 유출구(15)에 있어서의 잉여액체량이 증대된다. Evaporation of the coolant is almost constant, the increase in the amount of excess liquid at the evaporator outlet 15 by the opening of the throttle valve 13. 리시버로 유입되는 액체 유량과, 리시버로부터 흡인 라인으로의 유체 유량과의 차가 축적된다. The difference between the fluid flow rate of the liquid flow rate and the suction line from the receiver is introduced into the receiver are stored. 그 결과, 냉매 충전량이 흐름 회로의 하이사이드로부터 로우사이드로 이송되어, 리시버에서 액체상태로 저장되고, 하이사이드 충전량이 감소된다. As a result, the refrigerant charge is transferred from the high side of the flow circuit to the low side, and stored in a receiver in the liquid state, the high-side charge is reduced. 하이사이드 충전량의 감소, 따라서 압력을 감소시킴으로써, 장치의 용량은 균형을 찾을 때까지 감소된다. By reducing the high-side charge, and thus reduce the pressure, the capacity of the device is reduced until it finds a balance.

또한, 리시버로부터 압축기 흡인 라인으로의 어느 정도의 액체이송이, 리시버의 액상에서의 윤활제의 축적을 피하기 위해 필요하게 된다. In addition, a certain amount of liquid transferred to the compressor suction line from the receiver, it is necessary to avoid accumulation of lubricant in the liquid receiver.

제3도에 도시한 본 발명의 제2실시예에 있어서, 하이사이드에서 냉매질량은 증발기로의 충분한 액체 유량을 제공하기 위해서 밸브(21)의 차단 및 스로틀 밸브(13)의 조정을 동시에 행함으로써 증대될 수 있다. According to a second embodiment of the present invention shown in FIG. 3, the high side refrigerant mass is by carrying out the adjustment of the shut-off valve 21 and the throttle valve 13 at the same time to provide sufficient liquid flow to the evaporator It can be increased. 이는 하이사이드로부터 밸브(21)를 매개로 리시버로의 냉매의 유량을 감소시키고, 그 경우, 냉매 질량이 압축기에 의해 로우사이드로부터 하이사이드로 이송된다. This reduces the flow rate of the refrigerant to the receiver as a medium for the valve 21 from the high-side and, in that case, the refrigerant mass is transferred to the high side from the low side by the compressor.

하이사이드 충전량의 감소는, 스로틀 밸브(13)를 통과하는 유량을 거의 일정하게 유지하면서 밸브(21)를 개방함으로써 달성된다. Reduction in high-side charge is, while maintaining a substantially constant flow rate through the throttle valve 13 is achieved by opening a valve 21. 이는 질량을 흐름 회로의 하이사이드로부터 리시버(22)로 이송시킨다. This results in the mass transfer to the receiver 22 from the high side of the flow circuit.

제4도에 도시한 본 발명의 제3실시예에 있어서, 하이사이드의 냉매질량은 밸브(24)를 개방하고, 동시에 스로틀 밸브(13)를 통과하는 유량을 감소시킴으로써 증대될 수 있다. According to a third embodiment of the present invention shown in FIG. 4, the refrigerant mass in the high side it can be increased by reducing the flow rate to open the valve 24 and, at the same time passing through the throttle valve 13. 이로써, 냉매 충전량은 스로틀 밸브(13)를 통과하는 유량의 감소에 의해, 고압사이드에 축적된다. By this, refrigerant charge is by the reduction of the flow rate through the throttle valve 13, is accumulated in the high pressure side. 증발기로의 충분한 액체 흐름은 밸브(24)를 개방함으로써 얻어진다. Sufficient liquid flow to the evaporator is obtained by opening the valve 24.

하이사이드 충전량의 감소는 냉매 충전량의 소정량을 하이사이드에서 리시버로 이송하기 위해 밸브(23)를 개방함으로써 달성될 수 있다. Reduction in the high side charge can be accomplished by opening the valve 23 to feed a predetermined amount of the refrigerant charge on the high side to the receiver. 따라서, 장치의 용량제어는 밸브(23) 및 밸브(24)를 조정하는 동시에, 스로틀 밸브(13)를 조작함으로써 성취될 수 있다. Therefore, the displacement control of the apparatus at the same time to adjust the valve 23 and valve 24, may be achieved by operating the throttle valve 13.

제2도에 도시한 본 발명의 바람직한 실시예는 만일 밸브만의 조작에 의해 용량제어가 행해지는 간단하다는 이점을 지니고 있다. The preferred embodiment of the present invention shown in Figure 2 is simply that has the advantage that if the capacity control by operation of the valve is performed only. 더욱이, 본 실시예에 의해 조립된 트랜스-임계 증기압축 사이클장치는 하이사이드의 냉매 충전량, 따라서 냉각 용량의 변화를 동반하는 리시버(16)의 액체 함량의 변화에 의해서 냉각 부하의 변동에 적응할 수 있도록 함으로써, 어느 정도의 자체 조정용량을 지닌다. Furthermore, in this embodiment the transformer assembled by-critical vapor compression cycle device to adapt to the refrigerant charge in the high side, and thus variations in the cooling load due to changes in liquid content in the receiver 16 accompanying the change in the cooling capacity by, it has a somewhat self-adjusting capacity. 더욱이, 증발기 유출구에서 잉여 액체가 있게 되는 작동에 의해 바람직한 열전달 특성이 부여된다. Furthermore, the preferred heat transfer characteristic is given by the operation which allows the liquid surplus at the evaporator outlet.

제3도에 도시한 제2실시예는 밸브 조작이 단순하다는 이점을 지닌다. The one of the second embodiment shown in Fig. 3 example has the advantage that it simplifies the valve operation. 단지 밸브(21)만으로 장치의 하이사이드의 압력을 조정하고, 스로틀 밸브(13)만으로 증발기에의 충분한 공급이 확보된다. Simply adjusting the pressure of the high side of the device only with the valve 21, and a sufficient supply of the evaporator with only the throttle valve 13 is secured. 따라서, 통상의 온도식 밸브가 스로틀 조작을 위해 이용된다. Thus, a conventional thermostatic valve is used for throttling operation. 압축기로의 오일의 복귀는 냉매를 리시버를 통해 유동시킴으로써 용이하게 달성된다. The oil return to the compressor is accomplished by facilitating the flow of refrigerant through the receiver. 그러나, 이 실시예는 임계압력보다 낮은 하이사이드압력에 있어서는 용량제어기능을 부여하지 않는다. However, this embodiment is not intended to give it the capacity control function in the low high-side pressure than the critical pressure. 리시버(22)의 용적은 단자 유출 압력 및 액체라인 압력사이에서 운전될 뿐이므로, 비교적 크게 되어야 한다. The volume of the receiver 22 since only be driven between the pressure outlet port and the liquid line pressure to be relatively large.

제4도에 도시한 또 다른 실시예는, 안정 상태에서 작동될때, 통상의 증기압축 사이클장치로서 작동된다고 하는 이점을 갖는다. The further embodiment shown in Figure 4 is, when operating at steady state, has the advantage that work as a conventional vapor compression cycle device. 리시버(25)를 흐름 회로에 연결하는 밸브(23) 및 밸브(24)는 단지 용량 제어중에만 작동된다. Valve 23 and valve 24 to connect the receiver 25 to the flow circuit is only active only during capacity control. 이 실시예는 용량변화중, 3개의 상이한 밸브의 사용을 필요로 한다. This embodiment requires the use of the capacitance change, three different valve.

후자의 2개의 실시예는 제1의 바람직한 실시예와 비교했을때, 리시버의 압력이 높다고 하는 결점을 갖는다. Two embodiments of the latter as compared with the preferred embodiment of the first, has a drawback that the pressure of the receiver is high. 그러나, 설계 특성 및 운전 특성에 관한 개개의 시스템 사이의 차이는 그다지 중요한 것은 아니다. However, the differences between individual systems regarding design features and operating characteristics are not very important.

이제까지 설명한 실시예들에 의해 조립된 트랜스-임계 증기압축 사이클장치는 여러 분야에 적용될 수 있다. The transformer assembly so far described by Example-critical vapor compression cycle device can be applied to various fields. 그 기술은 소형 및 중형의 고정식 공기조화 유니트(에어콘 장치)나 가동식 공기조화 유니트, 소형 및 중형 냉동기/냉장장치, 소형 가열 펌프·유니트에 있어서 매우 적합하다. The technique is well suited in the stationary air-conditioning unit (air conditioning apparatus) and movable air-conditioning units, small and medium-sized freezer / cold storage device, a small heat pump, unit of small and medium-sized. 가장 유망한 적용예의 하나는 자동차용 공기조화장치에 있어서이며, 거기에서는 R12 시스템과 대체할 수 있는, 신규의 비(非)CFC성의 경량이며 효율적인 것을 긴급하게 필요로 하고 있다. The most promising application is one example in the automobile air conditioning system for, there is the system that can be substituted with R12, a new non-(非) sex and weight of CFC is needed urgently that efficient.

본 발명의 전술한 실시예들은 단지 예시하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. The above-described embodiments of the present invention are merely to illustrate and not to limit the present invention. 한편, 하이사이드 압력을 주로 일정하게 유지하는 동시에, 스로틀 조작하기 전(상태 c)의 냉매온도를, 냉각공기 또는 물의 순환속도 즉 유량을 변동시켜 조정함으로써 트랜스-임계 사이클장치의 용량의 제어가 가능하다는 것도 알 수 있을 것이다. On the other hand, by the high-side pressure at the same time to maintain a mainly constant, to adjust the coolant temperature of the throttle before operation (state c), by varying the cooling air or water circulation rate that is the flow rate trans- possible displacement control of critical cycle device it will be appreciated that. 냉각 유체, 즉 공기 또는 물의 유량을 감소시킴으로써 스로틀 조작전의 온도는 증대되고, 용량은 저하될 것이다. Cooling fluid, i.e. temperature before the throttle operation by reducing the air or water flow rate is increased, the capacity will be reduced. 냉각 유체의 유량이 증대하면, 스로틀 조작전의 온도가 저하되고, 따라서 장치의 용량이 증대될 것이다. When increasing the flow rate of the cooling fluid, the temperature before throttling operation is lowered, and thus will increase the capacity of the device. 또한, 압력 및 온도제어를 조합하는 것도 가능하다. It is also possible to combine the pressure and temperature control.

실시예들(Examples) Embodiments (Examples)

냉동 또는 열 펌프에 대한 본 발명의 실제적 적용은, 이산화탄소(CO 2 )를 냉매로 사용하고 제2도에 도시한 본 발명의 실시예에 따라 조립한 트랜스-임계 증기압축 사이클장치로부터 실험 결과를 얻은, 뒤따르는 실시예들로 설명한다. Practical application of the present invention for refrigeration or heat pump, the carbon dioxide (CO 2) for use as a refrigerant, and a transformer assembly in accordance with an embodiment of the present invention shown in FIG. 2 - obtaining the results from the vapor compression cycle device and back will be described in the follow examples.

연구실 실험 시스템은 열원으로서 물을 사용하는데, 즉 물은 증발기(14)에서 비등 CO 2 와 열교환을 함으로써 냉각된다. Laboratory experiments systems use water as a heat source, that is, the water is cooled by heat exchange with the CO 2 boils in the evaporator (14). 물은 또한 냉각재로서도 사용되며, 열교환기(11)에서 CO 2 에 의해 가열된다. Water is also used as a coolant, it is heated by the CO 2 in the heat exchanger 11. 실험 시스템은 61ccm 왕복동 압축기(10)와 총 용적이 4ℓ인 리시버(16)를 포함한다. The test system includes a 61ccm reciprocating compressor 10 and the receiver 16, the total volume of 4ℓ. 또한 시스템은 제2도에 도시한 바와같이, 리시버로부터 점(17)까지의 액체 라인 연결부 및 대향류 열교환기(12)를 포함한다. The system also includes a fluid line connection and a counterflow heat exchanger (12) of the point 17 from the receiver as shown in FIG. 2. 스로틀 밸브(13)는 수동으로 작동된다. The throttle valve 13 is operated manually.

실예1 Silye 1

이 실예는 스로틀 밸브(13)의 위치(개방도)를 변화시킴으로써 그리고 이로 인해 흐름 회로의 하이사이드에서의 압력을 변화시킴에 의해 냉동 용량이 어떻게 제어되는가를 보여준다. The silye shows how the refrigeration capacity is controlled by the Sikkim by changing the position (opening degree) of the throttle valve 13. This causes the change and the pressure at the high side of the flow circuit. 하이사이드 압력의 변화에 의해 증발기 유입구에서 냉매의 비엔탈피가 제어되고 결과적으로 일정 질량 유량에서의 냉동 용량이 조정된다. By a variation of high-side pressure, and the control of the refrigerant at the evaporator inlet Wien break and consequently adjust the refrigerating capacity at constant mass flow.

증발기(14)에 대한 물 유입구 온도는 20℃에서 일정하게 유지되고, 열교환기(11)에 대한 물 유입구 온도는 35℃로 일정하게 유지된다. The water inlet temperature to the evaporator 14 is kept constant at 20 ℃, the water inlet temperature to heat exchanger 11 is kept constant at 35 ℃. 물의 순환은 증발기(14)와 열교환기(11) 모두에서 일정하게 유지된다. Water cycle is held constant in both the evaporator 14 and the heat exchanger 11. 압축기는 일정 속도로 작동한다. The compressor operates at a constant speed.

제6도는 스로틀 밸브(13)가 도면의 상부에 도시한 바와 같이 작동될때, 냉동 용량(Q)의 변동, 압축기의 축일량(w), 하이사이드 압력(PH), CO 2 질량 유량(m), 증발기 출구에서의 CO 2 온도(Te), 열교환기(11)출구에서의 CO 2 온도(Tb) 및 리시버내의 액체 수위(h)를 나타낸다. The sixth turning the throttle valve 13 when the operation as shown in the upper part of the figure, the variation of refrigerating capacity (Q), holiday amount (w), the high side pressure (PH), CO 2 mass flow rate of the compressor (m) indicates the liquid level (h) in the CO 2 temperature (Tb) and the receiver in the CO 2 temperature (Te), the heat exchanger 11, the outlet of the evaporator outlet. 스로틀 밸브 위치의 조정은 단지 수동조작에 의한다. Adjustment of the throttle valve position is only by manual operation.

도면에 도시한 바와 같이 냉동 용량(Q)은 스로틀 밸브(13)를 조작함으로써 용이하게 제어된다. Refrigerating capacity (Q) as shown in the drawings is easily controlled by operating the throttle valve 13. 또한 도면으로부터, 안정 상태에서 순환 CO 2 의 질량 유량(m)은 주로 일정하며 냉각 용량과 관계없다는 것을 분명하게 알 수 있다. In addition, the mass flow rate (m) from the figure, the circulating CO 2 in the steady state is mainly constant and can be clearly seen that there is no relationship with the cooling capacity. 열교환기(11)의 출구에서의 CO 2 온도(Tb)도 또한 대체로 일정하다. CO 2 temperature (Tb) at the exit of the heat exchanger 11 are also substantially constant. 그래프들은 용량의 변화가 단지 하이사이드 압력(PH)을 변화시킨 결과라는 것을 나타낸다. Graphs indicate that the change in the capacity of a result of the change in only the high side pressure (PH).

또한 선도로부터 알 수 있는 바와 같이, 증가된 하이사이드 압력은 회로의 고압측으로의 CO 2 충전량 이송에 기인한 리시버 액체 수위(h)의 감소를 수반한다. Moreover, the increased high-side pressure, as can be seen from the diagram is followed by a reduction in the receiver liquid level (h) due to the CO 2 charge transfer of the high-pressure side of the circuit.

마지막으로, 용량이 증가하는 동안의 일시적인 기간은 증발기 출구에서의 중요한 과열을 포함하지 않는다는 것, 즉 단지 Te의 소량 변동에 불과하다는 것을 주목할 수 있다. Finally, a transient period during which the increase in capacity is that it does not contain significant overheating at the evaporator outlet, that is noteworthy that only that only a small variation of Te.

실예2 Silye 2

열교환기(11)에 대한 물 유입구 온도가 더 높은 경우(가령 더 높은 주위 온도), 일정한 냉동 용량을 유지시키기 위해 하이사이드 압력을 증가시키는 것이 필요하다. If the water inlet temperature to heat exchanger 11 is higher, it is necessary to (e.g. higher ambient temperature), increasing the high side pressure to maintain a constant refrigerating capacity. 표 1은 열교환기(11)에 대한 물 유입구 온도(tw)가 상이한 상태에서 작동된 시험 결과를 나타낸다. Table 1 shows the test results in the different operating conditions the water inlet temperature (tw) of the heat exchanger 11.

증발기에 대한 물 유입구 온도는 20℃로 일정하게 유지되고 압축기는 일정속도로 작동한다. The water inlet temperature to the evaporator is kept constant at 20 ℃ and the compressor operates at a constant speed.

표 1에 나타난 바와 같이, 냉동 용량은 주위 온도가 상승할때 하이사이드 압력을 증대시킴으로써 대체로 일정하게 유지될 수 있다. As shown in Table 1, the refrigeration capacity can be kept substantially constant by increasing the high side pressure when the ambient temperature rises. 나타난 바와 같이 냉동 질량 유량은 대체로 일정하다. Freezing the mass flow rate is substantially constant, as shown. 증가된 하이사이드 압력은 액체 수위란에 표시된 것처럼 리시버 액체 함량의 감소를 동반한다. Increased high-side pressures are accompanied by a reduction in receiver liquid content, as shown in the liquid level is.

[표 1] TABLE 1

실예3 Silye 3

이 예는 하이사이드 압력을 일정하게 유지시키고 열교환기(11)를 통해 순환하는 냉각재(가령 공기 또는 물)의 유량의 조절에 의해 장치의 용량을 제어하고 조정하기 위한 가능성을 나타낸다. This example shows the possibility to adjust and control the capacity of the device by adjustment of the flow of coolant (e.g. air or water) to maintain a constant high-side pressure to circulate through the heat exchanger 11.

제7도는 냉각수의 순환 속도 즉 유량(m w )이 도면의 상부에 도시한 것처럼 조정될때의 냉동 용량(Q)의 변화를 나타낸다. Circulation rate of the cooling water 7 degrees means that the flow rate (m w) represents the change in the refrigerating capacity (Q) of the time to be adjusted, as shown at the upper portion of the figure. CO 2 의 질량 유량(m), 하이사이드 압력(PH) 및 열교환기(1l)에 대한 물 유입구 온도(ti)는 일정하게 유지된다. The mass flow rate (m), the high side pressure water inlet temperature (ti) for the (PH) and the heat exchanger (1l) of CO 2 is kept constant. 압축기는 일정 속도로 작동하고 증발기로 유입되는 물의 온도와 흐름 속도는 일정하게 유지된다. Compressor temperature and the flow rate of water to be operated at a constant speed, and entering the evaporator are kept constant.

도면에 도시한 바와 같이 냉동 용량은 물의 유량을 변화시킴으로써 용이하게 제어되고 CO 2 의 질량 유량은 대체로 일정하다. Freezing capacity as shown in the drawings is easily controlled by varying the water flow rate of the mass flow rate of CO 2 is substantially constant.

실예 4 Silye 4

제8도는 엔트로피/온도 선도에서 트랜스 임계 사이클을 나타낸 그래프이다. Claim 8 is a graph showing degrees of trans critical cycles in the entropy / temperature diagram. 선도에 도시한 사이클은 5개의 상이한 하이사이드 압력들에서 작동하는 동안에 얻은 연구실 실험 시스템에서의 측정치에 기초를 둔다. One cycle shown in diagram are based on measurements in the laboratory test system obtained during operation at five different high-side pressures. 증발기 압력은 일정하게 유지되고 냉매는 CO 2 이다. Evaporator pressure is kept constant, and the refrigerant is CO 2.

선도는 하이사이드 압력(P)의 변화에 의해 야기된 증발기 유입구에서의 비엔탈피(h)의 변화를 나타내는 용량 제어 원리가 양호하다는 것을 보여준다. Leading shows that the capacity control principle showing a change in the Wien break (h) at evaporator inlet caused by variation of the high-side pressure (P) that good.

Claims (9)

  1. 증기압축 사이클의 고압측(high pressure side)에 있어서는 초임계 압력으로 작동되는 일체형 폐회로를 형성하도록, 직렬 연결된 압축기(10), 냉각기(11), 스로틀(throttling) 수단(13) 및 증발기(14)를 구비하는 증기압축 사이클의 용량 조정 방법에 있어서, 상기 용량 조정은, 상기 폐회로에 설치된 냉매 리시버의 액체 재고량을 변경시킴에 의해, 상기 폐회로의 고압측에서의 순간적인 냉매 충전량을 변화시킴으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 증기압축 사이클의 용량 조정 방법. The high pressure side of the vapor compression cycle (high pressure side) In supercritical, series-connected compressors 10, a condenser 11, a throttle (throttling) device 13 and the evaporator 14 so as to form an integral closed circuit operating at a pressure in the in the capacity control method of a vapor compression cycle having the capacity adjustment, characterized in that is carried out by changing the instant refrigerant charge the high-pressure side of the closed circuit by Sikkim change the liquid inventory of the refrigerant receiver disposed in the closed loop how capacity adjustment of the vapor compression cycle for.
  2. 제1항에 있어서, 상기 용량 조정은 초임계 압력의 조정에 기초하며, 용량 조정 수단으로서 스로틀 수단(13)만을 이용하여 증발기(14)와 압측기(10)의 중간에 배치되는 저압 냉매 리시버(16)의 액체 재고량을 변화시킴으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 증기압축 사이클의 용량 조정 방법. The method of claim 1 wherein the low pressure refrigerant receiver disposed in the middle of the capacity adjustments second is based on the adjustment of the threshold pressure, as the capacity adjusting means throttle means 13 by using only the evaporator 14 and the pressure instrumental 10 ( how capacity adjustment of the vapor compression cycle, characterized in that is carried out by varying the liquid inventory of 16).
  3. 제1항에 있어서, 상기 회로의 고압측에서의 순간적인 냉매 충전량의 변화는, 밸브(21)와 스로틀 수단(13)을 조정하여 밸브(21)와 교축 수단(13) 사이의 회로에 설치된 리시버(22)내의 초임계적으로 가압된 냉매 충전량을 변화시킴으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 증기압축 사이클의 용량 조정 방법. The method of claim 1, wherein the high-pressure side momentary change of the refrigerant charge of the circuit, the receiver adjusts the valve 21 and the throttle means 13 provided on the circuit between the valve 21 and the restriction means 13 (22 Beginning way mechanical adjustment capacity of the vapor compression cycle, characterized in that which is achieved by changing the pressurized refrigerant charge in a).
  4. 제1항에 있어서, 상기 회로의 고압측에서의 순간적인 냉매 충전량의 변화는, 밸브들(23,24)을 구비하는 파이프들에 의해 상기 회로의 고압측과 저압측에 연결되는 저장장치(25)에 대한 냉매의 충전 또는 저장장치(25)로부터의 냉매의 제거를 계속하여 조정함으로써, 그리고 저장 장치(25)내의 압력을 하이사이드 압력과 로우사이드 압력의 중간으로 유지시킴으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 증기압축 사이클의 용량 조정방법. The method of claim 1, wherein the high-pressure side momentary change of the refrigerant charge of the circuit, a storage device 25 connected to the high pressure side and low pressure side of the circuit by a pipe provided with a valve of 23 and 24 vapor compression, characterized in that which is achieved by by continuing to adjust the removal of the refrigerant from the charge or storage device 25 of the refrigerant and maintaining the pressure in the storage device 25 to the middle of the high-side pressure and the low side pressure method of capacity modulation cycle.
  5. 제2항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 증발기의 출구 조건은 증기 및 액체의 2상 혼합물로서 유지되고 추가의 열교환기(12)의 저압 유입구에 액체 잉여량을 제공하며, 상기 열교환기(12)에서 저압냉매는 압축기로 유입되기 전에 고압 냉매로부터의 열에 의해 증발 및 과열되는 것을 특징으로 하는 증기압축 사이클의 용량 조정 방법. Claim 2 to claim 4 Compounds according to any one of the preceding, the outlet conditions of the evaporator provides a liquid surplus amount to the low-pressure inlet of the holding and additional heat exchanger (12) of a two-phase mixture of vapor and liquid, the heat exchanger in the 12 low-pressure refrigerant is how the capacity adjustment of the vapor compression cycle, characterized in that the evaporation and superheated by heat from the high-pressure refrigerant before flowing into the compressor.
  6. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 냉매는 이산화탄소인 것을 특징으로 하는 증기압축 사이클의 용량 조정 방법. Claim 1 to claim 4 Compounds according to any one of the preceding, the refrigerant capacity adjusting method of the vapor compression cycle, characterized in that carbon dioxide.
  7. 일체형 폐회로를 형성하도록, 직렬 연결된 압축기(10), 냉각기(11), 스로틀 수단(13) 및 증발기(14)를 포함하는 자동차 공기조화 장치에 있어서, 냉매는 폐회로의 고압측에서 초임계 압력으로 압축되고, 상기 교축수단(13)은 증발기(14)와 압축기(10)의 중간에 배치되는 저압 냉매 리시버(16)의 액체 재고량을 변화시킴으로써 초임계 하이사이드 압력의 변화를 생기게하여 장치의 용량을 조정하도록 적용되는 것을 특징으로 하는 자동차 공기 조화 장치. So as to form an integral closed circuit, in the automobile air conditioning system including a series-connected compressors 10, a condenser 11, a throttling means 13 and the evaporator 14, the refrigerant is compressed to a supercritical pressure on the high pressure side of the closed-circuit and said restriction means (13) is an evaporator (14) and causing the intermediate low-pressure change of the supercritical high-side pressure by varying the liquid inventory of the refrigerant receiver (16) disposed in the compressor 10 by adjusting the capacity of the device that is applied to a car air conditioner according to claim.
  8. 제7항에 있어서, 상기 리시버(16)와 연통하는 저압 유입구(17) 및 상기 냉각기(11)의 출구와 연통하는 고압 유입구를 갖는 열교환기(l2)를 추가로 구비하며, 상기 열교환기(12)는 상기 리시버(16)와 상기 압축기(10)의 중간의 상기 회로에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차 공기 조화 장치. Claim 7, further provided with a heat exchanger (l2) having a high pressure inlet port in communication with the outlet of the low pressure inlet 17 and the cooler 11 for communication with the receiver 16, the heat exchanger (12 in ) is a car air conditioner, characterized in that disposed in the middle of the circuit of the receiver 16 and the compressor 10.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 냉매는 이산화탄소인 것을 특징으로 하는 자동차 공기 조화 장치. Claim 7 or claim 8, wherein the refrigerant is a car air conditioner, characterized in that carbon dioxide.
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