KR101094852B1 - Supercritical refrigeration cycle - Google Patents

Supercritical refrigeration cycle Download PDF

Info

Publication number
KR101094852B1
KR101094852B1 KR1020040079974A KR20040079974A KR101094852B1 KR 101094852 B1 KR101094852 B1 KR 101094852B1 KR 1020040079974 A KR1020040079974 A KR 1020040079974A KR 20040079974 A KR20040079974 A KR 20040079974A KR 101094852 B1 KR101094852 B1 KR 101094852B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas cooler
temperature
refrigerant
exv
wind speed
Prior art date
Application number
KR1020040079974A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20060031085A (en
Inventor
이준강
Original Assignee
한라공조주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한라공조주식회사 filed Critical 한라공조주식회사
Priority to KR1020040079974A priority Critical patent/KR101094852B1/en
Publication of KR20060031085A publication Critical patent/KR20060031085A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101094852B1 publication Critical patent/KR101094852B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31—Expansion valves
    • F25B41/34—Expansion valves with the valve member being actuated by electric means, e.g. by piezoelectric actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/006—Accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
    • F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2513—Expansion valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2515—Flow valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/17—Speeds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2102—Temperatures at the outlet of the gas cooler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2106—Temperatures of fresh outdoor air
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Abstract

본 발명에 따른 초임계 냉동 사이클은 압축기(COM), 가스 쿨러(GC), 전자 팽창 밸브(EXV), 증발기(EV), 내부 열교환기(IHC), 어큐뮬레이터(AC), 출구 온도 센서(STG), 외기 온도 센서(STA), 풍속 센서(SVA), 및 제어기(31)를 포함한다. 제어기(31)는, 출구 온도 센서(STG), 외기 온도 센서(STA), 및 풍속 센서(SVA )로부터의 데이터를 입력받아, 가스 쿨러(GC)의 출구에서 흘러나가는 냉매의 온도와 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 온도의 차이가 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 속도에 대하여 설정된 최적 온도차가 되도록 전자 팽창 밸브(EXV)로의 제어 신호를 출력한다.

Figure R1020040079974

Supercritical refrigeration cycle according to the present invention is a compressor (COM), gas cooler (GC), electronic expansion valve (EXV), evaporator (EV), internal heat exchanger (IHC), accumulator (AC), outlet temperature sensor (S TG ), An outside air temperature sensor S TA , a wind speed sensor S VA , and a controller 31. The controller 31 receives data from the outlet temperature sensor S TG , the outside air temperature sensor S TA , and the wind speed sensor S VA , and controls the temperature of the refrigerant flowing out of the outlet of the gas cooler GC. The control signal to the electromagnetic expansion valve EXV is output so that the difference in temperature of the air flowing into the gas cooler GC becomes the optimum temperature difference set with respect to the speed of the air flowing into the gas cooler GC.

Figure R1020040079974

Description

초임계 냉동 사이클{Supercritical refrigeration cycle} Supercritical refrigeration cycle

도 1은 본 발명의 도출 과정의 실험에서 얻어진 것으로서, 가스 쿨러(gas cooler)의 내부 압력과 외기 온도에 대한 냉방 용량과 냉방 효율의 특성을 보여주는 그래프이다.1 is a graph showing the characteristics of the cooling capacity and the cooling efficiency with respect to the internal pressure and the outside temperature of the gas cooler (gas cooler) obtained in the experiment of the derivation process of the present invention.

도 2는 본 발명의 도출 과정의 실험에서 얻어진 것으로서, 가스 쿨러에 유입되는 공기의 속도에 대한 가스 쿨러의 최적 온도차의 특성을 보여주는 그래프이다.2 is a graph showing the characteristics of the optimum temperature difference of the gas cooler with respect to the speed of the air flowing into the gas cooler as obtained in the experiment of the derivation process of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 초임계 냉동 사이클을 보여주는 도면이다.3 is a view showing a supercritical refrigeration cycle according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 제어기에 의하여 냉매의 유량이 조정되는 알고리듬을 보여주는 도면이다. 4 is a diagram illustrating an algorithm in which the flow rate of the refrigerant is adjusted by the controller of FIG. 3.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

PGC...가스 쿨러의 내부 압력, Q...냉방 용량,P GC ... internal pressure of gas cooler, Q ... cooling capacity,

COP...냉방 효율, COP ... cooling efficiency,

TAOP...가스 쿨러의 최적 온도차,TA OP ... the optimum temperature difference of the gas cooler,

AV...가스 쿨러에 유입되는 공기의 속도, 31...제어기,The speed of air entering the gas cooler, 31 controller,

L1...소형 가스 쿨러인 경우의 특성 곡선, EXV...전자 팽창 밸브, Characteristic curve for L1 ... small gas cooler, EXV ... electronic expansion valve,                 

L2...대형 가스 쿨러인 경우의 특성 곡선, M...모터,Characteristic curve for L2 ... large gas cooler, M ... motor,

EV...증발기, BL...블로어,EV ... evaporator, BL ... blower,

AC...어큐뮬레이터, IHC...내부 열교환기,AC ... accumulator, IHC ... internal heat exchanger,

COM...압축기, GC...가스 쿨러,COM ... compressor, GC ... gas cooler,

32...구동기, STG...출구 온도 센서,32 ... Driver, S TG ... Exit Temperature Sensor,

STA...외기 온도 센서, SVA...풍속 센서.S TA ... ambient temperature sensor, S VA ... wind speed sensor.

본 발명은, 초임계 냉동 사이클 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 이산화탄소의 냉매가 압축기, 가스 쿨러, 전자 팽창 밸브, 및 증발기를 순환하는 초임계 냉동 사이클 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a supercritical refrigeration cycle and a control method thereof, and more particularly, to a supercritical refrigeration cycle in which a refrigerant of carbon dioxide circulates a compressor, a gas cooler, an electronic expansion valve, and an evaporator, and a control method thereof. .

통상적으로, 냉동 사이클의 냉매에 있어서, 이산화탄소는 지구 온난화 문제에 대처할 수 있는 좋은 냉매로 최근에 인정되고 있다. 이와 같은 이산화탄소가 냉매의 기능을 수행하기 위해서는 초임계(transcritical) 압력이 요구된다. 예를 들어, 증발기의 내부 압력이 다른 냉매들의 것에 비하여 10 배 정도로 높아야 하며, 가스 쿨러(Gas cooler)의 내부 압력이 다른 냉매들의 것에 비하여 7 내지 8 배 정도로 높아야 한다. Typically, in refrigerants in refrigeration cycles, carbon dioxide has recently been recognized as a good refrigerant that can cope with global warming problems. In order for such carbon dioxide to function as a refrigerant, transcritical pressure is required. For example, the internal pressure of the evaporator should be about 10 times higher than that of the other refrigerants, and the internal pressure of the gas cooler should be about 7 to 8 times higher than that of the other refrigerants.

이와 같은 이산화탄소를 냉매로 사용하는 초임계 냉동 사이클에 관한 자료로 서, 2000년 일본 특허공개공보 제234,811호, 2001년 일본 특허공개공보 제194,017호, 및 2003년 일본 특허공개공보 제54,249호를 들 수 있다.As data on a supercritical refrigeration cycle using carbon dioxide as a refrigerant, Japanese Patent Publication No. 234,811 in 2000, Japanese Patent Publication No. 194,017 in 2001, and Japanese Patent Publication No. 54,249 in 2003 are given. Can be.

상기 2001년 일본 특허공개공보 제194,017호의 초임계 냉동 사이클에 의하면, 외기 온도에 대하여 가스 쿨러의 내부 압력을 적절히 조정함에 의하여 초임계 냉동 사이클의 냉방 용량 및 냉방 효율을 모두 향상시킬 수 있다. 하지만, 가스 쿨러의 내부 압력을 직접적으로 정밀하게 조정해야 하므로, 이를 위하여 높은 가격의 압력 센서들을 포함한 많은 센서들, 및 복잡한 제어 논리 회로가 필요하다는 문제점이 있다.According to the 2001 supercritical refrigeration cycle of Japanese Patent Laid-Open No. 194,017, both the cooling capacity and the cooling efficiency of the supercritical refrigeration cycle can be improved by appropriately adjusting the internal pressure of the gas cooler with respect to the outside temperature. However, since the internal pressure of the gas cooler must be directly and precisely adjusted, there is a problem in that many sensors, including high price pressure sensors, and complicated control logic circuits are required.

본 발명의 목적은, 가스 쿨러의 내부 압력이 조정되지 않고서도 냉방 용량 및 냉방 효율이 모두 향상될 수 있음에 따라, 최소화된 개수의 센서들과 단순한 제어 논리 회로를 가질 수 있는 초임계 냉동 사이클을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a supercritical refrigeration cycle that can have a minimum number of sensors and a simple control logic circuit, as both the cooling capacity and the cooling efficiency can be improved without the internal pressure of the gas cooler being adjusted. To provide.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 초임계 냉동 사이클은 압축기(COM), 가스 쿨러(GC), 교축 수단(EXV), 증발기(EV), 내부 열교환기(IHC), 어큐뮬레이터(AC), 냉매-온도 감지 수단(STG), 외기-온도 감지 수단(STA), 풍속 검출 수단(S VA), 및 제어기(31)를 포함한다. 상기 압축기(COM)는 이산화탄소의 냉매를 압축하여 초임계 상태가 되게 한다. 상기 가스 쿨러(GC)는 상기 압축기(COM)로부터의 고온 및 고압의 냉매를 냉각한다. 상기 교축 수단(EXV)은 상기 가스 쿨러(GC)로부터의 냉 매를 팽창시켜 감압시키는 한편, 입력되는 제어 신호에 따라 냉매의 유량을 조절 한다. 상기 증발기(EV)는 상기 교축 수단(EXV)으로부터의 냉매를 송풍 공기와의 열교환에 의하여 증발시킨다. 상기 열교환기(IHC)는, 상기 증발기(EV)로부터 상기 압축기(COM)로 흐르는 냉매의 열과, 상기 가스 쿨러(GC)로부터 상기 교축 수단(EXV)으로 흐르는 냉매의 열을 상호 교환시킨다. 상기 어큐뮬레이터(AC)는, 상기 증발기(EV)와 상기 열교환기(IHC) 사이에 설치되어, 상기 증발기(EV)로부터의 냉매의 상을 분리하여 기상 냉매만을 상기 압축기(COM)로 공급한다. 상기 냉매-온도 감지 수단(STG)은 상기 가스 쿨러(GC)의 출구에서 흘러나가는 냉매의 온도를 감지한다. 상기 외기-온도 감지 수단(STA)은 상기 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 온도를 감지한다. 상기 풍속 검출 수단(SVA)은 상기 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 속도를 감지한다. 상기 제어기(31)는, 상기 냉매-온도 감지 수단(STG), 외기-온도 감지 수단(STA), 및 풍속 검출 수단(SVA)으로부터의 데이터를 입력받아, 상기 가스 쿨러(GC)의 출구에서 흘러나가는 냉매의 온도와 상기 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 온도의 차이가 상기 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 속도에 대하여 설정된 최적 온도차가 되도록 상기 교축 수단(EXV)으로의 상기 제어 신호를 출력한다.Supercritical refrigeration cycle of the present invention for achieving the above object is a compressor (COM), gas cooler (GC), throttle means (EXV), evaporator (EV), internal heat exchanger (IHC), accumulator (AC), refrigerant-temperature A sensing means S TG , an outside air-temperature sensing means S TA , a wind speed detecting means S VA , and a controller 31. The compressor COM compresses the refrigerant of carbon dioxide into a supercritical state. The gas cooler GC cools the high temperature and high pressure refrigerant from the compressor COM. The throttling means EXV expands and decompresses the refrigerant from the gas cooler GC, and adjusts the flow rate of the refrigerant according to the input control signal. The evaporator EV evaporates the refrigerant from the throttling means EXV by heat exchange with blowing air. The heat exchanger IHC exchanges the heat of the refrigerant flowing from the evaporator EV to the compressor COM and the heat of the refrigerant flowing from the gas cooler GC to the throttling means EXV. The accumulator AC is installed between the evaporator EV and the heat exchanger IHC to separate a phase of the refrigerant from the evaporator EV to supply only the gaseous phase refrigerant to the compressor COM. The refrigerant-temperature sensing means S TG senses the temperature of the refrigerant flowing out of the outlet of the gas cooler GC. The outside temperature-sensing means S TA detects the temperature of the air flowing into the gas cooler GC. The wind speed detecting means S VA detects a speed of air flowing into the gas cooler GC. The controller 31 receives data from the coolant-temperature sensing means S TG , the outside air-temperature sensing means S TA , and the wind speed detecting means S VA , so as to receive the data from the gas cooler GC. The difference between the temperature of the refrigerant flowing out of the outlet and the temperature of the air flowing into the gas cooler GC is the optimum temperature difference set with respect to the speed of the air flowing into the gas cooler GC. Output the control signal.

본 발명의 상기 초임계 냉동 사이클에 의하면, 상기 가스 쿨러의 현재 온도차가 상기 최적 온도차가 되도록 제어됨에 의하여 냉방 용량 및 냉방 효율이 모두 향상될 수 있다. 여기서, 상기 최적 온도차란, 상기 가스 쿨러에 유입되는 공기의 현재 속도에 대하여 최적의 냉방 용량 및 냉방 효율을 얻을 수 있는 상기 가스 쿨러의 온도차를 의미한다. 이 최적 온도차의 존재는 도 1의 실험 과정에서 발견되었다. 또한, 이 최적 온도차가 변하는 유일한 원인이 상기 가스 쿨러에 유입되는 공기의 속도라는 것이 도 2의 실험 결과와 함께 발견되었다. 이에 따라, 상기 가스 쿨러의 내부 압력이 조정되지 않고서도 최적의 냉방 용량 및 냉방 효율이 실현될 수 있으므로, 초임계 냉동 사이클의 센서들의 개수가 최소화되고 초임계 냉동 사이클의 제어 논리 회로가 단순화될 수 있다. According to the supercritical refrigeration cycle of the present invention, both the cooling capacity and the cooling efficiency can be improved by controlling the current temperature difference of the gas cooler to be the optimum temperature difference. Here, the optimum temperature difference means a temperature difference of the gas cooler that can obtain an optimal cooling capacity and a cooling efficiency with respect to the current speed of the air flowing into the gas cooler. The presence of this optimum temperature difference was found during the experiment of FIG. In addition, it was found with the experimental results of FIG. 2 that the only cause of this optimum temperature difference was the speed of the air entering the gas cooler. Accordingly, since the optimum cooling capacity and cooling efficiency can be realized without adjusting the internal pressure of the gas cooler, the number of sensors of the supercritical refrigeration cycle can be minimized and the control logic circuit of the supercritical refrigeration cycle can be simplified. have.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 상세히 설명된다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 도출 과정의 실험에서 얻어진 것으로서, 가스 쿨러(도 3의 GC)의 내부 압력(PGC)과 외기 온도에 대한 냉방 용량(Q)과 냉방 효율(COP)의 특성을 보여준다. 1 shows the characteristics of the cooling capacity (Q) and the cooling efficiency (COP) with respect to the internal pressure (P GC ) and the outside temperature of the gas cooler (GC of FIG. 3) as obtained in the experiment of the derivation process of the present invention.

도 1을 참조하면, 냉방 용량(Q)은 외기 온도에 비례하지만 냉방 효율(COP)은 외기 온도에 반비례한다. 따라서, 각각의 외기 온도에 대하여 최적의 냉방 용량(Q)과 냉방 효율(COP)을 얻을 수 있는 가스 쿨러(GC)의 최적 내부 압력들이 존재한다. 예를 들어, 외기 온도가 25 OC인 경우에 최적 내부 압력은 75 바아(bar)이고, 외기 온도가 30 OC인 경우에 최적 내부 압력은 90 바아(bar)이며, 외기 온도가 35 OC인 경우에 최적 내부 압력은 110 바아(bar)이다. 따라서, 최적 내부 압력은 외기 온도에 비례함을 알 수 있다. Referring to FIG. 1, the cooling capacity Q is proportional to the outside temperature, but the cooling efficiency COP is inversely proportional to the outside temperature. Therefore, there are optimum internal pressures of the gas cooler GC which can obtain the optimum cooling capacity Q and the cooling efficiency COP for each outside air temperature. For example, the optimum internal pressure is 75 bar when the ambient temperature is 25 O C, the optimum internal pressure is 90 bar when the ambient temperature is 30 O C, and the ambient temperature is 35 O C. The optimum internal pressure is 110 bar. Thus, it can be seen that the optimum internal pressure is proportional to the outside temperature.

상기와 같은 실험 과정에 있어서 가스 쿨러(GC)의 온도차들에서 특이한 현상이 발견되었다. 여기서, 상기 가스 쿨러(GC)의 온도차들이란, 가스 쿨러(GC)의 출구에서 흘러나가는 냉매의 온도와 상기 가스 쿨러에 유입되는 공기의 온도의 차이들을 의미한다. 이 특이한 현상이란, 각각의 외기 온도에 대하여 최적의 냉방 용량(Q)과 냉방 효율(COP)을 얻을 수 있는 가스 쿨러(GC)의 최적 내부 압력들에 있어서, 가스 쿨러(GC)의 온도차들이 동일하다는 것이다. 즉, 외기 온도와 무관하게 최적의 냉방 용량(Q)과 냉방 효율(COP)을 얻을 수 있는 가스 쿨러(GC)의 최적 온도차가 존재한다는 것이다. In the above experimental procedure, an unusual phenomenon was found in the temperature difference of the gas cooler (GC). Here, the temperature differences of the gas cooler GC mean differences between temperatures of the refrigerant flowing out of the outlet of the gas cooler GC and the temperature of the air flowing into the gas cooler. This unusual phenomenon means that the temperature difference of the gas cooler (GC) is the same in the optimum internal pressures of the gas cooler (GC) to obtain the optimum cooling capacity (Q) and cooling efficiency (COP) for each outside air temperature. It is. In other words, there is an optimum temperature difference between the gas cooler GC which can obtain the optimum cooling capacity Q and the cooling efficiency COP regardless of the outside temperature.

따라서, 상기 최적 온도차가 발생되도록 가스 쿨러(GC)의 현재 온도차가 조정되는 경우, 가스 쿨러(GC)의 내부 압력이 조정되지 않고서도 최적의 냉방 용량(Q) 및 냉방 효율이 실현될 수 있음에 따라, 이산화탄소 냉방 시스템의 센서들의 개수가 최소화되고 이산화탄소 냉방 시스템의 제어 논리 회로가 단순화될 수 있다. Therefore, when the present temperature difference of the gas cooler GC is adjusted to generate the optimum temperature difference, the optimum cooling capacity Q and the cooling efficiency can be realized without adjusting the internal pressure of the gas cooler GC. Accordingly, the number of sensors of the carbon dioxide cooling system can be minimized and the control logic of the carbon dioxide cooling system can be simplified.

하지만, 최종적으로, 가스 쿨러(GC)의 상기 최적 온도차가 어떤 원인에 의하여 변하는지의 여부를 파악하는 것이 필요하다. 반복적이고 다양한 실험에 의하면, 가스 쿨러(GC)의 상기 최적 온도차가 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 속도에 의해서만 변한다는 사실이 발견되었다. However, finally, it is necessary to grasp whether or not the optimum temperature difference of the gas cooler GC changes due to some cause. Repeated and various experiments have found that the optimum temperature difference of the gas cooler GC changes only by the speed of the air entering the gas cooler GC.

도 2는 본 발명의 도출 과정의 실험에서 얻어진 것으로서, 가스 쿨러(도 3의 GC)에 유입되는 공기의 속도(AV)에 대한 가스 쿨러(GC)의 최적 온도차(TAOP)의 특성을 보여준다. 도 2를 참조하면, 가스 쿨러(GC)의 최적 온도차(TAOP)는 가스 쿨러 (GC)에 유입되는 공기의 속도(AV)에 반비례한다. FIG. 2 shows the characteristics of the optimum temperature difference TA OP of the gas cooler GC with respect to the velocity AV of the air flowing into the gas cooler GC of FIG. 3. Referring to FIG. 2, the optimum temperature difference TA OP of the gas cooler GC is inversely proportional to the speed AV of air flowing into the gas cooler GC.

도 2에서 참조 부호 L1은 어느 한 소형 가스 쿨러인 경우의 지수 함수의 특성 곡선을 가리킨다. 또한, 참조 부호 L2는 어느 한 대형 가스 쿨러인 경우의 지수 함수의 특성 곡선을 가리킨다.In FIG. 2, reference numeral L1 denotes a characteristic curve of the exponential function in the case of any one small gas cooler. In addition, reference numeral L2 indicates a characteristic curve of the exponential function in the case of any one large gas cooler.

따라서, 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 속도(AV)에 대한 가스 쿨러(GC)의 최적 온도차(TAOP)의 특성이 아래의 수학식 1에 의하여 일반화될 수 있다.Therefore, the characteristic of the optimum temperature difference TA OP of the gas cooler GC with respect to the speed AV of the air flowing into the gas cooler GC may be generalized by Equation 1 below.

Figure 112004045563898-pat00001
Figure 112004045563898-pat00001

실험에 의하면, 가스 쿨러(GC)의 크기와 형상에 따라, 양의 상수 C1은 9 내지 15의 범위에서 선택되고 음의 상수 C2는 -0.4 내지 -0.3의 범위에서 선택된다.According to the experiment, according to the size and shape of the gas cooler GC, the positive constant C1 is selected in the range of 9 to 15 and the negative constant C2 is selected in the range of -0.4 to -0.3.

따라서, 본 발명에 따른 초임계 냉동 사이클에서는, 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 각각의 속도(AV)에 상응하는 가스 쿨러(GC)의 최적 온도차들(TAOP)이 설정되고, 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 현재 속도에 따른 최적 온도차가 발생되도록 가스 쿨러의 현재 온도차가 조정된다.Therefore, in the supercritical refrigeration cycle according to the present invention, the optimum temperature differences TA OP of the gas cooler GC corresponding to the respective speeds AV of the air flowing into the gas cooler GC are set, and the gas cooler The current temperature difference of the gas cooler is adjusted so that an optimum temperature difference is generated according to the current speed of the air flowing into the GC.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 초임계 냉동 사이클은 압축기(COM), 가스 쿨러(GC), 교축 수단으로서의 전자 팽창 밸브(EXV), 증발기(EV), 열교환기(IHC), 어큐뮬레이터(AC), 냉매-온도 감지 수단으로서의 출구 온도 센서(STG), 외기-온도 감지 수단으로서의 외기 온도 센서(STA), 풍속 검출 수단으로서의 풍속 센서(SVA), 및 제어기(31)를 포함한다. Referring to FIG. 3, a supercritical refrigeration cycle according to an embodiment of the present invention may include a compressor (COM), a gas cooler (GC), an electronic expansion valve (EXV) as an throttling means, an evaporator (EV), and a heat exchanger (IHC). , Accumulator AC, outlet temperature sensor S TG as refrigerant-temperature sensing means, outside air temperature sensor S TA as outside-temperature sensing means, wind speed sensor S VA as wind speed detecting means, and controller 31. It includes.

압축기(COM)는 이산화탄소의 냉매를 압축하여 초임계 상태가 되게 한다. 가스 쿨러(GC)는 압축기(COM)로부터의 고온 및 고압의 냉매를 냉각한다. 교축 수단으로서의 전자 팽창 밸브(EXV)는 가스 쿨러(GC)로부터의 냉매를 팽창시켜 감압시키는 한편, 입력되는 제어 신호에 따라 냉매의 유량을 조절 한다. 증발기(EV)는 전자 팽창 밸브(EXV)로부터의 냉매를 송풍 공기와의 열교환에 의하여 증발시킨다. 열교환기(IHC)는, 증발기(EV)로부터 압축기(COM)로 흐르는 냉매의 열과, 가스 쿨러(GC)로부터 교축 수단(EXV)으로서의 전자 팽창 밸브(EXV)로 흐르는 냉매의 열을 상호 교환시킨다. 어큐뮬레이터(AC)는, 증발기(EV)와 열교환기(IHC) 사이에 설치되어, 증발기(EV)로부터의 냉매의 상을 분리하여 기상 냉매만을 압축기(COM)로 공급한다. The compressor COM compresses the refrigerant of carbon dioxide to a supercritical state. The gas cooler GC cools the high temperature and high pressure refrigerant from the compressor COM. The electronic expansion valve EXV as the throttling means expands and reduces the refrigerant from the gas cooler GC and adjusts the flow rate of the refrigerant in accordance with the input control signal. The evaporator EV evaporates the refrigerant from the electromagnetic expansion valve EXV by heat exchange with blowing air. The heat exchanger IHC exchanges the heat of the refrigerant flowing from the evaporator EV to the compressor COM and the heat of the refrigerant flowing from the gas cooler GC to the electromagnetic expansion valve EXV as the throttling means EXV. The accumulator AC is installed between the evaporator EV and the heat exchanger IHC, separates the phase of the refrigerant from the evaporator EV, and supplies only the gaseous phase refrigerant to the compressor COM.

냉매-온도 감지 수단으로서의 출구 온도 센서(STG)는 가스 쿨러(GC)의 출구에서 흘러나가는 냉매의 온도를 감지한다. 외기-온도 감지 수단으로서의 외기 온도 센서(STA)는 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 온도를 감지한다. 풍속 검출 수단으로서의 풍속 센서(SVA)는 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 속도를 감지한다. 제어기(31)는, 출구 온도 센서(STG), 외기 온도 센서(STA), 및 풍속 센서(SVA )로부터의 데이터를 입력받아, 가스 쿨러(GC)의 출구에서 흘러나가는 냉매의 온도와 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 온도의 차이가 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 속도 에 대하여 설정된 최적 온도차가 되도록 교축 수단(EXV)으로서의 전자 팽창 밸브(EXV)로의 제어 신호를 출력한다.The outlet temperature sensor S TG as the refrigerant-temperature sensing means detects the temperature of the refrigerant flowing out of the outlet of the gas cooler GC. The outside air temperature sensor S TA as the outside air-temperature sensing means senses the temperature of the air flowing into the gas cooler GC. The wind speed sensor S VA as the wind speed detection means senses the speed of air flowing into the gas cooler GC. The controller 31 receives data from the outlet temperature sensor S TG , the outside air temperature sensor S TA , and the wind speed sensor S VA , and controls the temperature of the refrigerant flowing out of the outlet of the gas cooler GC. The control signal to the electronic expansion valve EXV as the throttling means EXV is output so that the difference in temperature of the air flowing into the gas cooler GC becomes the optimum temperature difference set with respect to the speed of the air flowing into the gas cooler GC. .

이산화탄소의 냉매는 압축기(COM), 가스 쿨러(GC), 내부 열교환기(IHC), 교축 수단(EXV)으로서의 전자 팽창 밸브(EXV), 증발기(EV), 및 어큐뮬레이터(AC)를 순환한다. The refrigerant of carbon dioxide circulates through the compressor (COM), the gas cooler (GC), the internal heat exchanger (IHC), the electromagnetic expansion valve (EXV) as the throttling means (EXV), the evaporator (EV), and the accumulator (AC).

압축기(COM)는 증발기(EV)로부터 어큐뮬레이터(AC) 및 내부 열교환기(IHC)를 경유하여 유입되는 저온 및 저압의 기체 냉매를 압축하여 고온 및 고압의 냉매로 변환시킨다. 가스 쿨러(GC)는 압축기(COM)로부터의 고온 및 고압의 냉매를 냉각하여 중온 및 고압의 냉매로 변환시킨다. 가스 쿨러(GC)를 경유하는 이산화탄소의 냉매는, 초임계(transcritical) 압력을 가지므로, 가스 쿨러(GC)에서의 냉각에 의해서도 액화되지 않는다. 여기서, 모터(M) 및 팬이 구비된 블로어(blower)에 의하여 외기가 가스 쿨러(GC) 안으로 유입된다. The compressor COM compresses the low temperature and low pressure gas refrigerant flowing through the accumulator AC and the internal heat exchanger IHC from the evaporator EV and converts the refrigerant into high temperature and high pressure refrigerant. The gas cooler GC cools the high temperature and high pressure refrigerant from the compressor COM and converts the refrigerant into a medium temperature and high pressure refrigerant. Since the refrigerant of carbon dioxide passing through the gas cooler GC has a transcritical pressure, it does not liquefy even by cooling in the gas cooler GC. Here, outside air flows into the gas cooler GC by a blower provided with a motor M and a fan.

풍속 검출 수단으로서의 풍속 센서(SVA)는 가스 쿨러(GC) 안으로 유입되는 공기의 속도를 감지하여 속도 데이터를 제어기(31)에 입력시킨다. 이산화탄소 냉방 시스템이 차량에 설치되는 경우에 공기 속도는 차량의 속도에 비례하므로, 차량 속도 센서가 풍속 검출 수단으로서의 풍속 센서(SVA)의 기능을 대행할 수 있다. 외기-온도 감지 수단으로서의 외기 온도 센서(STA)는 가스 쿨러(GC) 안으로 유입되는 공기의 온도를 감지하여 제1 온도 데이터를 제어기(31)에 입력시킨다. 냉매-온도 감지 수단(STG)으로서의 출구 온도 센서는 가스 쿨러(GC)의 출구에서 흘러나가는 냉 매의 온도를 감지하여 제2 온도 데이터를 제어기(31)에 입력시킨다. The wind speed sensor S VA as the wind speed detection means detects the speed of air flowing into the gas cooler GC and inputs velocity data to the controller 31. When the carbon dioxide cooling system is installed in a vehicle, the air speed is proportional to the speed of the vehicle, so that the vehicle speed sensor can act as a wind speed sensor S VA as the wind speed detecting means. The outside air temperature sensor S TA as the outside air-temperature sensing means senses the temperature of the air flowing into the gas cooler GC and inputs the first temperature data to the controller 31. The outlet temperature sensor as the refrigerant-temperature sensing means S TG senses the temperature of the refrigerant flowing out of the outlet of the gas cooler GC and inputs second temperature data to the controller 31.

가스 쿨러(GC)로부터의 중온 및 고압의 냉매는 내부 열교환기(IHC)를 경유함에 의하여 그 온도가 더욱 하강한다. 한편, 증발기(EV) 및 어큐뮬레이터(AC)로부터의 저온 및 저압의 냉매는 내부 열교환기(IHC)를 경유함에 의하여 그 온도가 상승한다. 이에 따라, 증발기(EV)를 흐르는 냉매의 엔탈피 차이가 커지므로, 냉방 효율이 보다 상승될 수 있다.The medium temperature and high pressure refrigerant from the gas cooler GC is further lowered by the internal heat exchanger IHC. On the other hand, the low-temperature and low-pressure refrigerant from the evaporator EV and the accumulator AC rises in temperature by passing through the internal heat exchanger IHC. Accordingly, the difference in enthalpy of the refrigerant flowing through the evaporator EV is increased, and thus the cooling efficiency may be further increased.

전자 팽창 밸브(EXV)는 가스 쿨러(GC)로부터 내부 열교환기(IHC)를 경유하여 유입되는 중온 및 고압의 냉매를 팽창시킴에 의하여 저온 및 저압의 냉매로 변환시킨다. 여기서, 제어기(31)는 풍속 센서(SVA)로부터의 속도 데이터, 외기 온도 센서(STA)로부터의 제1 온도 데이터, 및 출구 온도 센서(STG)로부터의 제2 온도 데이터에 따라 구동기(32)를 제어하여 전자 팽창 밸브(EXV)의 개도(開度)를 조정한다. 이와 관련된 제어기(31)의 동작 알고리듬은 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.The electromagnetic expansion valve EXV converts the medium and high pressure refrigerant flowing from the gas cooler GC via the internal heat exchanger IHC into the low temperature and low pressure refrigerant. Here, the controller 31 according to the speed data from the wind speed sensor S VA , the first temperature data from the outside air temperature sensor S TA , and the second temperature data from the outlet temperature sensor S TG . 32), the opening degree of the electromagnetic expansion valve EXV is adjusted. The operation algorithm of the controller 31 in this regard will be described in more detail with reference to FIG. 4.

외기는, 모터(M) 및 팬이 구비된 블로어(blower)에 의하여 증발기(EV) 안으로 유입되고, 증발기(EV) 안에서 냉매에 열을 전달한 후, 실내 예를 들어 차내로 유입된다. 전자 팽창 밸브(EXV)로부터 증발기(EV)에 유입된 저온 및 저압의 냉매는 주위 공기의 열을 흡수하면서 등온 및 등압의 기체로 변환된다. The outside air is introduced into the evaporator EV by a blower equipped with a motor M and a fan, transfers heat to the refrigerant in the evaporator EV, and then flows into a room, for example, inside a vehicle. The low temperature and low pressure refrigerant introduced into the evaporator EV from the electromagnetic expansion valve EXV is converted into gas of isothermal and isostatic pressure while absorbing heat of ambient air.

증발기(EV)로부터의 냉매에 있어서, 기화되지 못한 액체는 수액기(AC)에서 걸러진다. 수액기(AC)로부터의 저온 및 저압의 기체 냉매는 내부 열교환기(IHC)를 경유함에 의하여 그 온도가 상승한다. 이에 따라, 증발기(EV)를 흐르는 냉매의 엔탈피 차이가 커지므로, 냉방 효율이 보다 상승될 수 있다.In the refrigerant from the evaporator EV, the liquid which has not been vaporized is filtered out of the receiver AC. The low temperature and low pressure gas refrigerant from the receiver AC rises in temperature by passing through the internal heat exchanger IHC. Accordingly, the difference in enthalpy of the refrigerant flowing through the evaporator EV is increased, and thus the cooling efficiency may be further increased.

제어기(31)에는, 가스 쿨러(GC)의 출구에서 흘러나가는 냉매의 온도와 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 온도의 차이들인 가스 쿨러(GC)의 온도차들중에서 최적 온도차들(도 2의 TAOP)이 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 속도(도 2의 AV)에 상응하여 설정되어 있다. 또한, 제어기(31)는, 외기 온도 센서(STA)로부터의 제1 온도 데이터, 및 출구 온도 센서(STG)로부터의 제2 온도 데이터에 따라 가스 쿨러(GC)의 현재 온도차를 연산하고, 풍속 센서(SVA)로부터의 속도 데이터에 따라 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 현재 속도를 연산한다. The controller 31 includes optimum temperature differences (Fig. 2) among the temperature differences of the gas cooler GC, which are differences between the temperature of the refrigerant flowing out of the outlet of the gas cooler GC and the temperature of the air flowing into the gas cooler GC. TA OP ) is set corresponding to the speed of air flowing into the gas cooler GC (AV in FIG. 2). Further, the controller 31 calculates the current temperature difference of the gas cooler GC according to the first temperature data from the outside temperature sensor S TA and the second temperature data from the outlet temperature sensor S TG , The current velocity of air flowing into the gas cooler GC is calculated according to the velocity data from the wind speed sensor S VA .

다음에, 제어기(31)는, 가스 쿨러(GC)의 현재 온도차가 유입 공기의 현재 속도에 따른 최적 온도차(TAOP)로 되도록 구동기(32)를 제어하여 전자 팽창 밸브(EXV)의 개도(開度)를 조정한다. 즉, 전자 팽창 밸브(EXV)의 개도(開度)에 비례하여 냉매의 유량이 변하고, 냉매의 유량에 비례하여 가스 쿨러(GC)의 출구에서 흘러나가는 냉매의 현재 온도가 변하므로, 가스 쿨러(GC)의 현재 온도차가 최적 온도차(TAOP)로 될 수 있다. Next, the controller 31 controls the driver 32 so that the current temperature difference of the gas cooler GC becomes the optimum temperature difference TA OP in accordance with the current speed of the inlet air, thereby opening the opening of the electromagnetic expansion valve EXV. Adjust the degree. That is, since the flow rate of the refrigerant changes in proportion to the opening degree of the electromagnetic expansion valve EXV, and the current temperature of the refrigerant flowing out of the outlet of the gas cooler GC changes in proportion to the flow rate of the refrigerant, the gas cooler ( The current temperature difference of GC) may be the optimum temperature difference TA OP .

이에 따라, 가스 쿨러(GC)의 내부 압력이 조정되지 않고서도 최적의 냉방 용량(Q) 및 냉방 효율이 실현될 수 있음에 따라, 이산화탄소 냉방 시스템의 센서들(SVA, STA, STG)의 개수가 최소화되고 이산화탄소 냉방 시스템의 제어 논리 회로가 단 순화될 수 있다.Accordingly, as the optimum cooling capacity Q and the cooling efficiency can be realized without adjusting the internal pressure of the gas cooler GC, sensors of the carbon dioxide cooling system S VA , S TA , S TG ) Can be minimized and the control logic of the carbon dioxide cooling system can be simplified.

물론, 전자 팽창 밸브(EXV)의 개도(開度) 뿐만 아니라 압축기(COM)의 개도에 의해서도 냉매의 유량이 제어될 수 있다. 예를 들어, 고정식 팽창 밸브(EXV)와 가변식 압축기(COM)가 사용되는 경우, 가변식 압축기(COM)의 내부 제어 밸브(External Control Valve)의 개도에 의해서도 냉매의 유량이 제어될 수 있다. Of course, the flow rate of the refrigerant can be controlled not only by the opening degree of the electromagnetic expansion valve EXV but also by the opening degree of the compressor COM. For example, when the fixed expansion valve EXV and the variable compressor COM are used, the flow rate of the refrigerant may also be controlled by the opening degree of the internal control valve of the variable compressor COM.

도 3 및 4를 참조하여 도 3의 제어기(31)에 의하여 냉매의 유량이 조정되는 도 4의 알고리듬을 단계적으로 설명하면 다음과 같다.The algorithm of FIG. 4 in which the flow rate of the refrigerant is adjusted by the controller 31 of FIG. 3 with reference to FIGS. 3 and 4 will be described as follows.

먼저, 제어기(31)는, 풍속 센서(SVA)로부터의 속도 데이터, 외기 온도 센서(STA)로부터의 제1 온도 데이터, 및 출구 온도 센서(STG)로부터의 제2 온도 데이터를 판독한다(단계 S1). 다음에, 제어기(31)는, 외기 온도 센서(STA)로부터의 제1 온도 데이터 및 출구 온도 센서(STG)로부터의 제2 온도 데이터를 사용하여 가스 쿨러(GC)의 현재 온도차를 연산한다(단계 S2). 상기한 바와 같이, 이산화탄소 냉방 시스템이 차량에 설치되는 경우에 공기 속도는 차량의 속도에 비례하므로, 차량 속도 센서가 풍속 검출 수단으로서의 풍속 센서(SVA)의 기능을 대행할 수 있다.First, the controller 31 reads the speed data from the wind speed sensor S VA , the first temperature data from the outside air temperature sensor S TA , and the second temperature data from the outlet temperature sensor S TG . (Step S1). Next, the controller 31 calculates the present temperature difference of the gas cooler GC using the first temperature data from the outside temperature sensor S TA and the second temperature data from the outlet temperature sensor S TG . (Step S2). As described above, when the carbon dioxide cooling system is installed in the vehicle, the air speed is proportional to the speed of the vehicle, so that the vehicle speed sensor can act as the wind speed sensor S VA as the wind speed detecting means.

다음에, 제어기(31)는 풍속 센서(SVA)로부터의 속도 데이터에 따른 현재 공기 속도에 상응하는 최적 온도차를 판독한다(단계 S3). 여기에서, 제어기(31)에는 상기 풍속 센서(SVA)로부터의 속도 데이터에 상응하는 최적 온도차 데이터가 저장되어 있다. Next, the controller 31 reads the optimum temperature difference corresponding to the current air speed according to the speed data from the wind speed sensor S VA (step S3). Here, the controller 31 stores the optimum temperature difference data corresponding to the speed data from the wind speed sensor S VA .

다음에, 제어기(31)는 현재 온도차와 최적 온도차의 차이인 현재 오차를 연산한다(단계 S4). Next, the controller 31 calculates a present error which is a difference between the present temperature difference and the optimum temperature difference (step S4).

다음에, 제어기(31)는 현재 오차가 기준 오차보다 크면(단계 S5), 현재 오차에 상응하는 전자 팽창 밸브(EXV)의 개도를 판독한다(단계 S6). 물론, 제어기(31)에는, 현재 오차에 상응하여 가스 쿨러(GC)의 현재 온도차를 조정할 수 있는 전자 팽창 밸브(EXV)의 개도들이 설정되어 있다. 다음에, 제어기(31)는 판독된 개도가 이루어지도록 구동기(32)를 제어하여 전자 팽창 밸브(EXV)를 구동한다(단계 S7).Next, if the current error is larger than the reference error (step S5), the controller 31 reads the opening degree of the electromagnetic expansion valve EXV corresponding to the current error (step S6). Of course, in the controller 31, the opening degree of the electromagnetic expansion valve EXV which can adjust the present temperature difference of the gas cooler GC corresponding to the present error is set. Next, the controller 31 controls the driver 32 so that the read opening degree is made to drive the electromagnetic expansion valve EXV (step S7).

상기 단계들 S1 내지 S7은 반복적으로 수행된다. 물론, 상기 단계들 S6 및 S7에 있어서, 전자 팽창 밸브(EXV)의 개도(開度) 뿐만 아니라 압축기(COM)의 개도에 의해서도 냉매의 유량이 제어될 수 있다. 상기한 바와 같이, 고정식 팽창 밸브(EXV)와 가변식 압축기(COM)가 사용되는 경우, 가변식 압축기(COM)의 내부 제어 밸브(External Control Valve)의 개도에 의해서도 냉매의 유량이 제어될 수 있다. The steps S1 to S7 are performed repeatedly. Of course, in the steps S6 and S7, the flow rate of the refrigerant can be controlled not only by the opening degree of the electromagnetic expansion valve EXV but also by the opening degree of the compressor COM. As described above, when the fixed expansion valve EXV and the variable compressor COM are used, the flow rate of the refrigerant may also be controlled by the opening degree of the internal control valve of the variable compressor COM. .

이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 초임계 냉동 사이클에 의하면, 가스 쿨러의 현재 온도차가 최적 온도차가 되도록 제어됨에 의하여 냉방 용량 및 냉방 효율이 모두 향상될 수 있다. 이에 따라, 가스 쿨러의 내부 압력이 조정되지 않고서도 최적의 냉방 용량 및 냉방 효율이 실현될 수 있으므로, 초임계 냉동 사이클의 센서들의 개수가 최소화되고 초임계 냉동 사이클의 제어 논리 회로가 단순화될 수 있다. As described above, according to the supercritical refrigeration cycle according to the present invention, both the cooling capacity and the cooling efficiency can be improved by controlling the current temperature difference of the gas cooler to be the optimum temperature difference. Accordingly, since the optimal cooling capacity and cooling efficiency can be realized without adjusting the internal pressure of the gas cooler, the number of sensors of the supercritical refrigeration cycle can be minimized and the control logic circuit of the supercritical refrigeration cycle can be simplified. .

본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 첨부된 청구범위에서 정의된 발명 의 사상 및 범위 내에서 당업자에 의하여 변형 및 개량될 수 있다. The present invention is not limited to the above embodiments, but may be modified and improved by those skilled in the art within the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims (5)

이산화탄소의 냉매를 압축하여 초임계 상태가 되게 하는 압축기(COM);A compressor (COM) for compressing a refrigerant of carbon dioxide to be in a supercritical state; 상기 압축기(COM)로부터의 고온 및 고압의 냉매를 냉각하는 가스 쿨러(GC);A gas cooler (GC) for cooling the high temperature and high pressure refrigerant from the compressor (COM); 상기 가스 쿨러(GC)로부터의 냉매를 팽창시켜 감압시키는 한편, 입력되는 제어 신호에 따라 냉매의 유량을 조절하는 교축 수단(EXV);Throttling means (EXV) for expanding and depressurizing the refrigerant from the gas cooler (GC) and adjusting the flow rate of the refrigerant in accordance with an input control signal; 상기 교축 수단(EXV)으로부터의 냉매를 송풍 공기와의 열교환에 의하여 증발시키는 증발기(EV);An evaporator (EV) for evaporating the refrigerant from the throttling means (EXV) by heat exchange with blowing air; 상기 증발기(EV)로부터 상기 압축기(COM)로 흐르는 냉매의 열과, 상기 가스 쿨러(GC)로부터 상기 교축 수단(EXV)으로 흐르는 냉매의 열을 상호 교환시키는 내부 열교환기(IHC);An internal heat exchanger (IHC) for exchanging heat of the refrigerant flowing from the evaporator (EV) to the compressor (COM) and the heat of the refrigerant flowing from the gas cooler (GC) to the throttling means (EXV); 상기 증발기(EV)와 상기 열교환기(IHC) 사이에 설치되어, 상기 증발기(EV)로부터의 냉매의 상을 분리하여 기상 냉매만을 상기 압축기(COM)로 공급하는 어큐뮬레이터(AC); An accumulator (AC) installed between the evaporator (EV) and the heat exchanger (IHC) to separate a phase of the refrigerant from the evaporator (EV) and supply only gaseous refrigerant to the compressor (COM); 상기 가스 쿨러(GC)의 출구에서 흘러나가는 냉매의 온도를 감지하는 냉매-온도 감지 수단(STG);Refrigerant-temperature sensing means (S TG ) for sensing the temperature of the refrigerant flowing out of the outlet of the gas cooler (GC); 상기 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 온도를 감지하는 외기-온도 감지 수단(STA);Outside air-temperature sensing means (S TA ) for sensing a temperature of air flowing into the gas cooler (GC); 상기 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 속도를 감지하는 풍속 검출 수단(SVA); 및Wind speed detecting means (S VA ) for detecting a speed of air flowing into the gas cooler (GC); And 상기 풍속 검출 수단(SVA)으로부터의 속도 데이터에 상응하는 최적 온도차 데이터를 저장하고, 상기 냉매-온도 감지 수단(STG), 외기-온도 감지 수단(STA), 및 풍속 검출 수단(SVA)으로부터의 데이터를 입력받아, 상기 가스 쿨러(GC)의 출구에서 흘러나가는 냉매의 온도와 상기 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 온도의 차이가 상기 가스 쿨러(GC)에 유입되는 공기의 속도에 대하여 설정된 최적 온도차가 되도록 상기 교축 수단(EXV)으로의 상기 제어 신호를 출력하는 제어기(31)를 포함한 초임계 냉동 사이클.The optimum temperature difference data corresponding to the speed data from the wind speed detecting means S VA is stored, and the coolant-temperature sensing means S TG , the outside air-temperature sensing means S TA , and the wind speed detecting means S VA The difference between the temperature of the refrigerant flowing out of the outlet of the gas cooler GC and the temperature of the air flowing into the gas cooler GC is the speed of the air flowing into the gas cooler GC. And a controller (31) for outputting said control signal to said throttling means (EXV) so as to be an optimum temperature difference set with respect to. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 교축 수단(EXV)이 전자 팽창 밸브(EXV)인 초임계 냉동 사이클.A supercritical refrigeration cycle wherein said throttling means (EXV) is an electromagnetic expansion valve (EXV). 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 풍속 검출 수단(SVA)이 풍속 센서인 초임계 냉동 사이클.Supercritical refrigeration cycle wherein the wind speed detection means (S VA ) is a wind speed sensor. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 외기-온도 감지 수단(STA)이 외기 온도 센서인 초임계 냉동 사이클. Supercritical refrigeration cycle wherein the outside air-temperature sensing means (S TA ) is an outside air temperature sensor. 삭제delete
KR1020040079974A 2004-10-07 2004-10-07 Supercritical refrigeration cycle KR101094852B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040079974A KR101094852B1 (en) 2004-10-07 2004-10-07 Supercritical refrigeration cycle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040079974A KR101094852B1 (en) 2004-10-07 2004-10-07 Supercritical refrigeration cycle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060031085A KR20060031085A (en) 2006-04-12
KR101094852B1 true KR101094852B1 (en) 2011-12-15

Family

ID=37140914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040079974A KR101094852B1 (en) 2004-10-07 2004-10-07 Supercritical refrigeration cycle

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101094852B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101384148B1 (en) * 2012-07-26 2014-04-10 엘지전자 주식회사 Air conditioner and method for controling of air conditioner

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004011959A (en) * 2002-06-04 2004-01-15 Sanyo Electric Co Ltd Supercritical refrigerant cycle equipment

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004011959A (en) * 2002-06-04 2004-01-15 Sanyo Electric Co Ltd Supercritical refrigerant cycle equipment

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060031085A (en) 2006-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5027160B2 (en) Refrigerant vapor compression system with flash tank receiver
KR100755160B1 (en) Control of refrigeration system
JP4758705B2 (en) Air conditioner for vehicles
JP2931668B2 (en) High side pressure regulation method in supercritical vapor compression circuit
JP4613526B2 (en) Supercritical heat pump cycle equipment
US6523361B2 (en) Air conditioning systems
EP2340404B1 (en) High-side pressure control for transcritical refrigeration system
JP2002130849A (en) Cooling cycle and its control method
EP2068095A1 (en) Refrigeration device
EP1329677B1 (en) Transcritical vapor compression system
EP2423623A1 (en) Refrigeration device for land transportation
US8776536B2 (en) Control process for an expansion valve
JP2008122034A (en) Air conditioner for vehicle
KR101278530B1 (en) Air conditioner utilizing carbon dioxide refrigerant
JP2006308230A (en) Refrigerating cycle control device
KR101094852B1 (en) Supercritical refrigeration cycle
JP6565737B2 (en) Refrigeration cycle equipment
JP2003054249A (en) Vehicular air conditioner
WO2000068621A1 (en) Method of controlling refrigerating cycle and refrigerating cycle using the method
JP3735338B2 (en) Refrigeration apparatus for vehicle and control method thereof
JP2005188290A (en) Control device of variable displacement compressor
JP2017150730A (en) Refrigeration cycle device
JP2007071453A (en) Refrigeration cycle
JPH0833242B2 (en) Refrigeration equipment
JPS58127055A (en) Controller for refrigeration circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141125

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151027

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161122

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171204

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181120

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191108

Year of fee payment: 9