KR0130756B1

KR0130756B1 - 2단 압축기용 언로딩 시스템 및 언로딩 방법

Info

Publication number: KR0130756B1
Application number: KR1019900009916A
Authority: KR
Inventors: 노튼 쇼 데이비드
Original assignee: 프란세스 캐이.래파드; 캐리어 코포레이션
Priority date: 1989-07-03
Filing date: 1990-07-02
Publication date: 1998-04-07
Also published as: IE902207A1; JPH0345861A; EP0407328B1; EP0407328A3; SG73377A1; JPH0833251B2; EP0407328A2; KR910003337A; DK0407328T3; IE74707B1; US4938029A

Abstract

내용없음.

Description

2단 압축기용 언로딩 시스템 및 언로딩 방법

제1도는 본 발명을 이용한 냉동 시스템을 도시한 개략도.

제2도는 단 사이의 압력에 대한 용량의 관계를 도시한 그래프.

제3도는 본 발명을 이용한 운반 시스템을 도시한 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 냉동 시스템 20a,b : 압축기

30 : 응축기 40 : 열팽창 밸브

50 : 증발기 60 : 라인

62 : 조절 밸브 72a : 온도센서

본 발명은 2단 압축기용 언로딩 시스템에 관한 것이다. 2단 압축기의 용량은 체적 효율 (Ve)과, 엔탈피 변화량 (△H)와 변위효율(De)의 함수이다. 2단 왕복 압축기 시스템에 있어서, 실린더덜은 2개의 단계 사이에서 분할되며, 통상적으로 제 1 단은 제 2 단보다 2배의 실린더를 갖는다. 이러한 장치의 언로딩은 열간 가스의 바이패스 또는 압축기 제 1단의 하나 이상의 실린더의 흡인측 차단에 의해 보통 달성 된다. 사실상, 전체 제 1 단은 제 2 단이 펌핑 작용을 모두 수행하고 압축기 흡인 압력으로 공급되도록 언로딩될 수 있다. 전체의 제 1단의 배출은 흡인측으로 우회될 수도 있기 때문에, 이러한 장치는 또한 이코너마치저(economizer)의 사용과 관련된 용량 증가에 부정적으로 작용한다.

본 수단은 2단 압축기 시스템에서 제 2 단의 배출 온도를 제어하고 압축기를 언로딩하도록 사용된다. 압출기의 언로딩은 압축기 제 1 단의 배출을 흡인측으로 역향시키는 바이패스의 사용에 의해서 수행된다. 바이패스가 완전히 개방될 때, 제 2단 유입구는 시스템의 흡인 압력으로 작동하고 제 2단 변위는 시스템 증발기와 이코너마이저에 의해 발생된 증기를 단독으로 처리해야만 한다. 이는 시스템 증발기에 의해 발생된 증기를 전부하량의 소량까지 효과적으로 감소시켜서 매우 효과적인 언로딩을 달성한다.

본 발명의 목적은 단순하고, 효율적이고 신뢰성 있는 2단 압축기의 언로딩을 제공하는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 2단 압축기에서 작동하는 절약 장치를 제공하는데 있다. 이러한 목적들은 이하의 설명에서 잘 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 의해 달성된다.

기본적으로, 이코너마이저는 제 1단을 언로딩하기 위한 파이패스 라인의 하류 지점에서 압축기의 제 1 단과 제 2 단을 연결하는 유체 라인에 연결되어 있다. 이코너마이저 유동은 제 2단의 배출 온도를 제어하도록 정향되며 또한, 바이패스가 완전히 개방될 때 제 2단에 공급되는 모든 유동이 시스템 흡인 압력에서 일어나도록 제 1단의 바이패스 작동과 상호작용한다.

본 발명의 더 양호한 이해를 위해, 첨부 도면에 관련된 이하의 상세한 설명에 도면 부호가 부기되었다.

제1도는 본 발명을 이용한 일반적인 냉동시스템(10)을 나타내고 있다. 냉동시스템(10)은 4개의 실린더를 가진 것으로 도시된 제1단(20a)와 2개의 실린더를 가진 것으로 도시된 제2단(20b)을 포함한다. 제1단(20a)과 제2단(20b)을 구비하는 압축기(20)는 응축기(30)과, 열팽창 밸브(40) 및 증발기(50)에 직렬로 연결되어 있다. 라인(60)은 조절 밸브(62)를 포함하고 제1단(20a)의 흡인측과 배출축사이에 연결되어 있다. 밸브(62)는 냉각되는 구역내에 있는 온도센서(62a)에 의해 감지된 온도에 반응하여 작동한다.

절약 장치 라인(70)은 응축기(30)과 열팽창 밸브(40)의 중간지점과, 라인(60)과의 교차점의 하류인 제1단(20a)와 제2단(20b)의 중간지점 사이에서 연장되어 있다. 밸브(72)는 이코너마이저 라인(70)내에 위치되어 있고 제2단(20b)의 배출구에 위치된 온도 센서(72a)에 반응하여 작동된다. 열팽창 밸브(40)은 증발기(50)의 배출구에 위치된 온도 센서(40a)에 반응한다.

전부하로 작동하는 동안에, 밸브(62)는 폐쇄되고 제1단(20a)의 전출력은 제2단(20b)에 공급된다. 제2단(20b)의 열간 고압 냉매 가스 출력은 응축기(30)에 공급되며, 이 응축기에서 냉매 가스는 열팽창밸브(40)에 공급되는 액체로 응축된다. 열팽창밸브(40)은 온도센서(40a)에 의해 감지되는 증발기(50)의 배출 온도에 반응하여 제어되고 밸브(40)을 통하여 통과하는 액체 냉매의 압력 강하 및 부분적인 순간 증발(flashing)을 야기한다. 증발기(50)에 공급되는 액체 냉매는 증발하며 가스 냉매는 사이클을 완성하기 위하여 제1단(20a)에 공급된다. 밸브(72)는 온도 센서(72a)에 의해 감지된 제2단(20b)의 배출 온도에 반응하여 작동되고 압축기(20)의 소정 배출 온도를 유지하기 위하여 라인(700을 통한 액체 냉매의 유동을 제어한다. 액체 냉매는 밸브(72)를 통하여 통과할 때 팽창되어 단 사이의 압력까지 하강하며 팽창시 제2단(20b)내의 냉각 효과와 더블어 증발기(50)로 유동하는 액체 냉매에 대한 냉각 효과가 있다.

센서(62a)에 의해 감지된 부하 요구량이 떨어질 때, 밸브(62)는 제1단(20a)의 출력을 흡인측의 역으로 바이패스를 허용하도록 비레적으로 개방된다. 최종적으로 밸브(62)는 완전히 개방되어 제1단(20a)를 완전히 언로딩시키고 또한 증발기(50)내의 압력과 동일한 압력으로 제1단(20a)의 흡인 및 배출측의 압력을 설정한다. 제1단(20a)의 출력이 더 많이 바이패스될 때 제2단(20b)에 공급되는 질량 흐름은 감소된다. 제2단(20b)는 압축기(20)이 작동될 때 항상 작동하고 있기 때문에, 제2단(20b)는 항상 흡인측내로 냉매를 흡인한다. 그러므로, 제2단(20b)는 증발기(50)내의 흐름을 유지하기 위해 팰요한 제1단(20a)의 출력의 적어도 일부분을 항상 흡인하며, 또한 밸브(72)에 의해 허용되는 어떠한 유동도 전부 흡인한다. 그 결과로, 라인(70)을 통한 절약 장치의 유동은 제1단(20a)를 바이패스시킬 수 있기 보다는 항상 제2단 압축기(20b)로 공급된다. 제1단 압축기(20a)가 언로딩될 때, 단 사이의 압력과 제2단(20b)로의 질량 흐름은 감소하나, 압축기(20)으로부터 시스템(10)으로의 합성 질량 흐름 전달은 제2단 내의 체적 효율의 강하로 인해 단 사이의 압력보다 빨리 강하할 것이다.

제2도를 보면, 점(A)는 바이패스가 존재하지 않도록 밸브(62)가 폐쇄된 곳의 R-22의 상태를 나타내고 시스템(10)의 단 사이의 압력과 용량은 그 최대치 (즉, 82 psia 및 42,000 BTU/hr)를 나타낸다. 점(B)는 밸브가 완전히 개방된 완전히 바이패스된 상태를 나타내고, 시스템(10)의 흡인 및 증발기 압력인 단 사이의 압력과 용량은 최소치(즉, 18psia 및 6,000BTU/hr)를 나타낸다. 더 상세하게 설명하면, 점 A는, 전부하에서 압축기는 2단 압축기로서 사용되고 있어서 각 단 사이의 압력비가 낮기 때문에 체적 효율(Ve)이 높고, 이코너마이저의 사용 및 이코너마이저 유동이 트랩시(trappeed) 중간 압력을 가리키기 때문에 엔탈피의 변화 (

H)가 크고, 저단 실린더 전부(4개)가 증발기(50)에 의해 발생된 증기를 활발하게 펌핑시키기 때문에 변위 효율 (De)이 높은 더운 날의 상태를 나타낸다. 점 B는, (두 개의)고단 실린더 사이의 높은 압력비로 인해 Ve는 높고, 절약 장치 유동은 더 낮은 압력으로 떨어지기 때문에

H는 더 높으며 단지(두 개의 )고단 실린더만이 절약 장치에 의해 발생된 유동뿐만이 아니라 증발기에 의해 발생된 유동 펌핑하고 이기 때문에 변위 효율 (De)가 매우 낮은 차가운 날의 상태를 나타낸다. 결과적으로 하강비(turn down ratio)는 약 7 대 1 이다.

제3도를 보면, 제1도의 대응 구조에 비해 100배 이상의 등급을 가진 구조를 갖는 운반 냉동 시스템(110)에 응용된 본 발명을 도시하고 있다. 통상적으로 내연기관인 엔진(100)은 압추기(120)을 구동하고 냉동 시스템은 축압기(102)와 열교환관계에 있다. 압축기(120)의 출력은 크랭크케이스(120c)로 회송되는 오일을 제거하는 오일 분리기(122)에 공급된다. 그 다음에 열간 고압 냉매는 마이크로프로세서(166)에 의해 제어되는 3-방향 솔레노이드 밸브(124)를 통과한다. 냉동 모드에 있어서, 유동은 응축기(130)을 향하나 가열 모드 및 제상 모드에서는 유동이 수액기(126) 및 배수 팬 히터(128)로 향한다. 냉동 모드에 있어서, 응축기(13))에 공급되는 열간 고압 냉매는 응축되어서 수액기(126)에 공급된다. 전 냉각 용량으로, 수액기(126)로부터의 대부분의 유동은 라인(171)을 거처 증발기(150)의 하류측에 위치된 온도 센서(140a)에 의해 제어되는 주 열팽창 밸브(140)를 통과한다. 열팽창 밸브(140)을 통과하는 액체 냉매는 잔류 액체 냉매가 증발하고 가스 냉매는 축압기(102)로 그리고 그 후에 싸이클을 완성하기 위해 제1단(20a)로 공급되는 증발기(150)에 도달하기 전에 압력이 강하되고 부분적으로 순간 증발된다.

전 냉각 용량 이하에서는, 제1단(120a)는 바이패스 라인(160) 내의 조절 밸브(162)의 개방에 의해 완전히 또는 부분적으로 언로딩된다. 밸브(162)는 화물 콘테이너 또는 공간 내에 위치된 센서(162a)에 의해 감지된 화물 콘테이너 공기 온도에 반응하여 마이크로프로세서(166)에 의해 위치 결정된다. 밸브(162)로서 사용하기에 적절한 밸브는 미합중국 특허 제 3,941,952호에 기재되어 있다.

부가적으로, 제2단(120b)의 흡인측으로의 이코너마이저/과열 저감기(desuperheater)의 유동은 제2단(120b)의 흡인측에 위치된 온도 센서(172a)에 의해 제어된다. 밸브(172)가 개방될 때, 이코너마이저 열교환기(170)를 거쳐, 라인(160)의 연결부의 하류인 제1단(120a)의 배출측과 제2단(120b)의 흡인측 사이에 연결되는 라인 (170a)으로 유동 경로가 수립된다. 마이크로프로세서(166)이 존재하고 밸브(162)와 압력 3- 방향 솔레노이드 밸브(124)와 수액기(126)와, 배수 팬히터(128)등을 구동한다는 사실을 제외하면 제3도 실시예의 작동은 제1도 실시예의 직동과 동일하게 될 것이다.

본 발명이 왕복 압축기를 기술하고 있을지라도 어떤 2단 압축기에도 동일하게 적용가능하다. 또한, 이코너마이저의 유동이 바이패스 유동의 하류에 공급될지라도 냉각 효과가 필요하다면 바이패스 유동의 상류에 공급될 수도 있다. 더욱이, 밸브(62,162)는 다른 조건에 반응하여 제어될 수도 있고 그들은 시동중에 과부하를 받을 수도 있다.

Claims

압축기 수단의 제1단(20a)과, 상기 압축기 수단의 제2단(20b)과, 응축기(30)와, 팽창 수단(40)과, 증발기 수단(50)을 질렬로 포함하는 제1폐쇄유체 루프를 포함한 냉동 시스템용 언로딩 시스템에 있어서, 압축기의 제1단과 제2단 중간에 위치된 제2 유체 루프의 제1 단부와 상기 증발기 수단과 상기 제1단 중간에 위치된 제2 유체 루프의 제2 단부 사이에 제1 유체 루프에 유체 연통되게 연결되고 바이패스 수단을 형성하는 제2 유체 루프와, 상기 제1단을 상기 제2 유체 루프의 상기 제2 단부로 역으로 언로딩하기 위해 상기 제2 유체 루프 내에 위치된 제1 밸브 수단(62)과, 상기 압축기의 제1단과 제2단 중간에 위치된 제3 유체 루프의 제1단부와 응축기와 상기 팽창 수단 중간에 위치된 제3 유체 루프의 제2 단부 사이에 상기 제1 유체 루프에 유체 연통되게 연결되고 이코너마이저 수단을 형성하는 제3유체 루프와, 이코너마이저 유동을 제공하기 위한 상기 제3 유체 루프 내의 제2 밸브 수단을 더 포함하고, 상기 제 1 밸브 수단이 완전히 개방될 때 상기 압축기의 제2단은 상기 증발기 수단과 상기 이코너마이저에 의해 발생된 냉매 증기를 단독으로 처리하여 상기 냉동 시스템을 언로딩하는 것을 특징으로 하는 냉도 시스템용 언로딘 시스템.
압축기 수단의 제1단(20a)과, 압축기 수단의 제2단(20b)과 응축기(30)과, 팽창 수단(40)과, 증발기 수단(50)을 질렬고 포함하는 폐쇄된 유체 루프를 포함한 냉동시스템을 언로딩하는 방법에 있어서, 유체 루프를 통하여 순환되는 냉매 가스를 압축시키는 압축기 수단을 작동시키는 단계와, 응축기와 팽창 수단 중간 지점으로부터 액체 냉매를 전환시키고 그 전환된 액체 냉매를 밸브 수단(72)를 통해 통과시키며 그 밸브 수단을 통과한 냉매를 응축기 수단과 팽창 수단 중간의 지점에 있는 유체 루프로 유출시켜 공급함으로써 이에의해 이코너마이저 회로가 완성되게 하는 단계와, 압축기의 제1단을 언로딩하기 위해 제1단의 출력을 증발기 수단과 압축기 수단 중간의 지점으로 전환함으로써 이에 의해 압축기의 제1단이 완전히 언로딩될 때 단 사이의 압력을 증발기 수단의 압력이 되게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탱동 시스템용 언로딩 방법.