KR101728404B1 - 다단 압축 시스템 및 그의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 스크류 압축기의 초기 기동시나 스크류 압축기로 액냉매가 유입되는 액압축 운전시, 스크류 압축기 내부의 액상 냉매와 오일을 어큐뮬레이터로 공급하여 일시 저장함으로써, 스크류 압축기 내부에서 액압축 현상을 방지하여 스크류 압축기의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 스크류 압축기로 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전시, 오일 분리기 내부의 고온 고압의 오일을 어큐뮬레이터로 공급함으로써, 어큐뮬레이터에 저장된 액상 냉매와 오일을 증발시켜 상기 스크류 압축기로 다시 토출함으로써, 스크류 압축기 내부에 오일량을 유지할 수 있으므로, 스크류 압축기의 과열에 의한 손상도 방지할 수 있다. 또한, 액압축 방지를 위한 별도의 히터를 설치할 필요가 없으므로, 비용이 절감될 수 있다.

Description

다단 압축 시스템 및 그의 제어방법{Multi-stage compression system and control method of the same}
본 발명은 다단 압축 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2단 스크류 압축기를 사용하는 다단 압축 시스템에서 초기 기동시 액압축을 방지할 수 있는 다단 압축 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 2단 스크류 압축기를 포함하는 압축 시스템은, 2단 스크류 압축기, 유분리기, 응축기, 팽창밸브, 증발기, 오일 저장탱크를 포함한다. 상기 스크류 압축기에는 냉각 및 윤활용 오일이 지속적으로 급유된다. 상기 유분리기에 수집된 오일은 상기 오일 저장탱크를 거친 후 상기 스크류 압축기 내부로 유입된다.
종래의 압축 시스템에서는, 상기 스크류 압축기의 초기 기동시 액압축이 발생되어 압축기 파손의 위험을 초래하는 문제점이 있다. 상기 시스템을 운전하지 않는 동안 상기 스크류 압축기 내부의 냉매 및 오일의 액화를 방지하기 위해 별도의 보조 히터를 설치하고 있으나, 상기 보조 히터의 작동으로 인해 전력 소모가 발생되어 비용이 증가되고 효율이 낮아지는 문제점이 있다.
한국공개특허 10-2005-0031023호
본 발명의 목적은, 스크류 압축기의 액압축 현상을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있는 다단 압축 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 다단 압축 시스템은, 저압 압축기와 고압 압축기가 축방향으로 직렬로 연결된 스크류 압축기와; 상기 스크류 압축기에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기와; 상기 응축기에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창장치와; 상기 팽창장치에서 나온 냉매를 증발시킨 후 상기 스크류 압축기로 내보내는 증발기와; 상기 스크류 압축기와 상기 응축기 사이에 설치되어, 상기 스크류 압축기에서 나온 냉매 중 오일을 분리하는 오일 분리기와; 상기 오일 분리기에서 분리된 오일 중 일부를 저장한 후, 상기 증발기로 내보내는 오일 저장탱크와; 상기 스크류 압축기의 기동 운전시나 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되는 액압축 운전시 상기 스크류 압축기 내부의 액상 냉매와 액상 오일을 흡입하여 일시 저장하고, 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전시 내부에서 증발된 냉매와 오일을 상기 스크류 압축기로 토출하는 어큐뮬레이터와; 상기 스크류 압축기의 운전 상태에 따라 상기 어큐뮬레이터에서 냉매 및 오일의 흡입과 토출을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 다단 압축 시스템은, 저압 압축기와 고압 압축기가 축방향으로 직렬로 연결된 스크류 압축기와; 상기 스크류 압축기에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기와; 상기 응축기에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창장치와; 상기 팽창장치에서 나온 냉매를 증발시킨 후 상기 스크류 압축기로 내보내는 증발기와; 상기 스크류 압축기와 상기 응축기 사이에 설치되어, 상기 스크류 압축기에서 나온 냉매 중 오일을 분리하는 오일 분리기와; 상기 오일 분리기에서 분리된 오일 중 일부를 저장한 후, 상기 증발기로 내보내는 오일 저장탱크를 포함하고, 상기 스크류 압축기의 기동 운전시나 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되는 액압축 운전시 상기 스크류 압축기 내부의 액상 냉매와 액상 오일을 흡입하여 일시 저장하고, 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전시 내부에서 증발된 냉매와 오일을 상기 스크류 압축기로 토출하는 어큐뮬레이터와; 상기 저압 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 저압 압축기 내부의 액상 냉매와 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제1어큐뮬레이터 흡입유로와; 상기 고압 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 고압 압축기 내부의 액상 냉매와 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제2어큐뮬레이터 흡입유로와; 상기 오일 분리기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 오일 분리기 내부의 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제3어큐뮬레이터 흡입유로와; 상기 스크류 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 어큐뮬레이터에서 증발된 냉매와 오일을 상기 저압 압축기와 상기 고압 압축기 사이로 공급하도록 형성된 어큐뮬레이터 토출유로와; 상기 제1어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 저압 압축기로부터 상기 어큐뮬레이터로 액상 냉매와 오일의 유입을 단속하는 제1흡입밸브와; 상기 제2어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 고압 압축기로부터 상기 어큐뮬레이터로 액상 냉매와 오일의 유입을 단속하는 제2흡입밸브와; 상기 제3어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 오일 분리기로부터 상기 어큐뮬레이터로 오일의 공급을 단속하는 제3흡입밸브와; 상기 스크류 압축기의 흡입측에 설치되어 흡입되는 냉매의 흡입 온도를 측정하는 온도 센서와; 상기 스크류 압축기의 흡입측에 설치되어 흡입되는 냉매의 흡입 압력을 측정하는 압력 센서와; 상기 압력 센서에서 측정된 흡입압력에 따른 포화 온도보다 상기 온도 센서에서 측정된 흡입 온도가 낮으면 상기 액압축 운전이라고 판단하고, 상기 포화 온도보다 상기 흡입 온도가 높으면 상기 정상 운전이라고 판단하며, 상기 기동 운전시와 상기 액압축 운전시 상기 제1,2흡입밸브를 개방시키고 상기 제3흡입밸브는 차폐하고, 상기 정상 운전시 상기 제1흡입밸브는 차폐시키고 상기 제2,3흡입밸브를 개방하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 다단 압축 시스템은, 저압 압축기와 고압 압축기가 축방향으로 직렬로 연결된 스크류 압축기와; 상기 스크류 압축기에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기와; 상기 응축기에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창장치와; 상기 팽창장치에서 나온 냉매를 증발시킨 후 상기 스크류 압축기로 내보내는 증발기와; 상기 스크류 압축기와 상기 응축기 사이에 설치되어, 상기 스크류 압축기에서 나온 냉매 중 오일을 분리하는 오일 분리기와; 상기 오일 분리기에서 분리된 오일 중 일부를 저장한 후, 상기 증발기로 내보내는 오일 저장탱크를 포함하고, 상기 스크류 압축기의 기동 운전시나 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되는 액압축 운전시 상기 스크류 압축기 내부의 액상 냉매와 액상 오일을 흡입하여 일시 저장하고, 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전시 내부에서 증발된 냉매와 오일을 상기 스크류 압축기로 토출하는 어큐뮬레이터와; 상기 저압 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 저압 압축기 내부의 액상 냉매와 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제1어큐뮬레이터 흡입유로와; 상기 고압 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 고압 압축기 내부의 액상 냉매와 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제2어큐뮬레이터 흡입유로와; 상기 오일 분리기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 오일 분리기 내부의 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제3어큐뮬레이터 흡입유로와; 상기 스크류 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 어큐뮬레이터에서 증발된 냉매와 오일을 상기 저압 압축기와 상기 고압 압축기 사이로 공급하도록 형성된 어큐뮬레이터 토출유로와; 상기 제1어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 저압 압축기로부터 상기 어큐뮬레이터로 액상 냉매와 오일의 유입을 단속하는 제1흡입밸브와; 상기 제2어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 고압 압축기로부터 상기 어큐뮬레이터로 액상 냉매와 오일의 유입을 단속하는 제2흡입밸브와; 상기 제3어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 오일 분리기로부터 상기 어큐뮬레이터로 오일의 공급을 단속하는 제3흡입밸브와; 상기 스크류 압축기의 흡입측과 토출측에 각각 설치되어 냉매의 흡입 온도 및 토출 온도를 측정하는 온도 센서와; 상기 스크류 압축기의 흡입측과 토출측에 각각 설치되어 냉매의 흡입 압력 및 토출 압력을 측정하는 압력 센서와; 상기 기동 운전시에는 상기 토출압력과 상기 토출 온도에 따라 액압축 운전인지 정상 운전인지 판단하고, 상기 기동 운전이 종료되면 상기 흡입압력과 상기 흡입 온도에 따라 액압축 운전인지 정상 운전인지 판단하며, 상기 기동 운전시와 상기 액압축 운전시 상기 제1,2흡입밸브를 개방시키고 상기 제3흡입밸브는 차폐하고, 상기 정상 운전시 상기 제1흡입밸브는 차폐시키고 상기 제2,3흡입밸브를 개방하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 다단 압축 시스템은, 저압 압축기와 고압 압축기가 축방향으로 직렬로 연결된 스크류 압축기와; 상기 스크류 압축기에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기와; 상기 응축기에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창장치와; 상기 팽창장치에서 나온 냉매를 증발시킨 후 상기 스크류 압축기로 내보내는 증발기와; 상기 스크류 압축기와 상기 응축기 사이에 설치되어, 상기 스크류 압축기에서 나온 냉매 중 오일을 분리하는 오일 분리기와; 상기 오일 분리기에서 분리된 오일 중 일부를 저장한 후, 상기 증발기로 내보내는 오일 저장탱크를 포함하고, 상기 고압 압축기와 상기 저압 압축기를 연결하여, 상기 고압 압축기의 오일을 상기 저압 압축기의 내부로 바이패스하도록 형성된 바이패스 유로와; 상기 바이패스 유로에 설치된 바이패스 밸브와; 상기 스크류 압축기의 기동 운전시나 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되는 액압축 운전시 상기 스크류 압축기 내부의 액상 냉매와 액상 오일을 흡입하여 일시 저장하고, 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전시 내부에서 증발된 냉매와 오일을 상기 스크류 압축기로 토출하는 어큐뮬레이터와; 상기 저압 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 저압 압축기 내부의 액상 냉매와 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제1어큐뮬레이터 흡입유로와; 상기 고압 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 고압 압축기 내부의 액상 냉매와 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제2어큐뮬레이터 흡입유로와; 상기 오일 분리기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 오일 분리기 내부의 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제3어큐뮬레이터 흡입유로와; 상기 스크류 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 어큐뮬레이터에서 증발된 냉매와 오일을 상기 저압 압축기와 상기 고압 압축기 사이로 공급하도록 형성된 어큐뮬레이터 토출유로와; 상기 제1어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 저압 압축기로부터 상기 어큐뮬레이터로 액상 냉매와 오일의 유입을 단속하는 제1흡입밸브와; 상기 제2어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 고압 압축기로부터 상기 어큐뮬레이터로 액상 냉매와 오일의 유입을 단속하는 제2흡입밸브와; 상기 제3어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 오일 분리기로부터 상기 어큐뮬레이터로 오일의 공급을 단속하는 제3흡입밸브와; 상기 스크류 압축기의 흡입측에 설치되어 흡입되는 냉매의 흡입 온도를 측정하는 온도 센서와; 상기 스크류 압축기의 흡입측에 설치되어 흡입되는 냉매의 흡입 압력을 측정하는 압력 센서와; 상기 압력 센서에서 측정된 흡입압력에 따른 포화 온도보다 상기 온도 센서에서 측정된 흡입 온도가 낮으면 상기 액압축 운전이라고 판단하고, 상기 포화 온도보다 상기 흡입 온도가 높으면 상기 정상 운전이라고 판단하며, 상기 기동 운전시와 상기 액압축 운전시 상기 제1,2흡입밸브 및 상기 바이패스 밸브를 개방시키고 상기 제3흡입밸브는 차폐하고, 상기 정상 운전시 상기 제1흡입밸브와 상기 바이패스 밸브는 차폐시키고 상기 제2,3흡입밸브를 개방하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따른 다단 압축 시스템의 제어방법은, 스크류 압축기의 기동 운전시, 상기 스크류 압축기 내부의 저압 압축기의 액상 냉매와 액상 오일을 어큐뮬레이터로 공급하고, 상기 스크류 압축기 내부의 고압 압축기의 액상 냉매와 액상 오일도 상기 어큐뮬레이터로 공급하여, 상기 어큐뮬레이터에 상기 액상 냉매와 액상 오일을 저장하는 단계와; 상기 스크류 압축기 내의 냉매의 온도와 압력을 측정하고, 상기 압력에 따른 포화 온도와 상기 온도를 비교하여, 상기 스크류 압축기에 액냉매가 유입되는 액압축 운전인지 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전인지를 판단하는 단계와; 상기 스크류 압축기가 액압축 운전이라고 판단하면, 상기 저압 압축기와 상기 고압 압축기로부터 액상 냉매와 액상 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하여, 상기 어큐뮬레이터에 상기 액상 냉매와 액상 오일을 저장하는 단계와; 상기 스크류 압축기에 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전이라고 판단하면, 상기 저압 압축기의 액상 냉매와 오일이 상기 어큐뮬레이터로 공급되는 것을 차단하고, 상기 고압 압축기의 냉매와 오일은 상기 어큐뮬레이터로 공급시키고, 상기 스크류 압축기로부터 토출된 냉매로부터 오일을 분리한 오일 분리기 내부의 오일 중 일부를 상기 어큐뮬레이터로 공급하여 상기 어큐뮬레이터 내부의 냉매와 오일을 증발시키고, 상기 어큐뮬레이터 내부에서 증발된 냉매와 오일을 상기 스크류 압축기로 공급하는 단계를 포함한다.
본 발명은, 스크류 압축기의 초기 기동시나 스크류 압축기로 액냉매가 유입되는 액압축 운전시, 스크류 압축기 내부의 액상 냉매와 오일을 어큐뮬레이터로 공급하여 일시 저장함으로써, 스크류 압축기 내부에서 액압축 현상을 방지하여 스크류 압축기의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 스크류 압축기로 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전시, 오일 분리기 내부의 고온 고압의 오일을 어큐뮬레이터로 공급함으로써, 어큐뮬레이터에 저장된 액상 냉매와 오일을 증발시켜 상기 스크류 압축기로 다시 토출함으로써, 스크류 압축기 내부에 오일량을 유지할 수 있으므로, 스크류 압축기의 과열에 의한 손상도 방지할 수 있다.
또한, 액압축 방지를 위한 별도의 히터를 설치할 필요가 없으므로, 비용이 절감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다단 압축 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 다단 압축 시스템에서 스크류 압축기의 기동 운전과 액압축 운전상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 다단 압축 시스템에서 스크류 압축기의 정상 운전상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 다단 압축 시스템의 제어 블록도이다.
도 5는 도 1에 도시된 다단 압축 시스템의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다단 압축 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다단 압축 시스템은, 스크류 압축기(10), 응축기(20), 팽창장치(22), 증발기(24), 오일 분리기(30), 오일 저장탱크(40), 어큐뮬레이터(50), 바이패스 유로(70) 및 제어부(60)를 포함한다.
상기 스크류 압축기(10)는, 저압 압축기(11)와 고압 압축기(12)를 포함하는 2단 스크류 압축기이다. 상기 저압 압축기(11)와 상기 고압 압축기(12)는 각각 스크류 타입으로 이루어진다. 상기 저압 압축기(11)와 상기 고압 압축기(12)는 회전축에 의해 축방향으로 직렬로 연결되고, 상기 저압 압축기(11)는 모터(13)와 연결된다. 상기 스크류 압축기(10)에는 상기 증발기(24)에서 토출된 냉매가 흡입되는 흡입구(16)와, 상기 스크류 압축기(10)의 고압 압축기(12)에서 압축된 냉매가 토출되는 토출구(15)가 형성된다. 상기 저압 압축기(11)와 상기 고압 압축기(12)사이에는, 상기 저압 압축기(11)에서 토출된 냉매를 상기 고압 압축기(12)로 안내하는 중간 유로(14)가 형성된다.
상기 팽창장치(22)는, 상기 응축기(20)와 상기 증발기(24)를 연결하는 유로 상에 설치되어, 상기 응축기(20)에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창밸브이다.
상기 오일 분리기(30)는, 상기 스크류 압축기(10)와 상기 응축기(20)사이에 설치된다. 상기 오일 분리기(30)는, 상기 스크류 압축기(10)에서 나온 냉매에 포함된 오일을 분리시킨다. 상기 오일 분리기(30)는, 상기 스크류 압축기(10)의 정상 운전시 상기 고압 압축기(12)로부터 토출된 고온 고압 상태의 오일이 저장된다. 상기 오일 분리기(30)와 상기 스크류 압축기(10)의 토출구(15)는 오일분리기 흡입유로(31)로 연결된다. 상기 오일 분리기(30)와 상기 응축기(20)는 냉매토출유로(32)로 연결된다. 상기 오일 분리기(30)와 상기 오일 저장탱크(40)는 오일토출유로(33)로 연결된다. 상기 오일 분리기(30)와 상기 어큐뮬레이터(50)는 제3어큐뮬레이터 흡입유로(53)로 연결된다.
상기 오일 저장탱크(40)는, 상기 오일 분리기(30)에서 분리된 오일 중 적어도 일부를 저장한 후, 상기 증발기(24)의 토출측으로 공급한다. 상기 오일 저장탱크(40)와 상기 오일 분리기(30)는 상기 오일토출유로(33)로 연결된다. 상기 오일 저장탱크(40)와 상기 증발기(24)의 토출측은 저장탱크 토출유로(41)로 연결된다.
상기 오일토출유로(33)에는 오일 유량제어밸브(34)가 설치된다. 상기 오일 유량제어밸브(34)는 오일의 유량을 제어하는 유량제어밸브이자 오일을 팽창시키는 팽창밸브가 사용된다. 상기 오일토출유로(33)는, 상기 오일 분리기(30)에서 분리된 오일을 팽창시켜 압력을 낮춘 후 상기 오일 저장탱크(40)로 공급하는 역할을 한다.
상기 어큐뮬레이터(50)는, 상기 스크류 압축기(10) 내부의 냉매와 오일을 흡입하여 일시 저장한 후, 다시 상기 스크류 압축기(10)로 공급하는 역할을 한다. 상기 어큐뮬레이터(50)는, 상기 저압 압축기(11)의 냉매와 오일, 상기 고압 압축기(12)의 냉매와 오일 및 상기 오일 분리기(30)의 오일을 각각 흡입한다. 즉, 상기 어큐뮬레이터(50)는, 상기 저압 압축기(11), 상기 고압 압축기(12) 및 상기 오일 분리기(30)에 각각 연결된다.
상기 어큐뮬레이터(50)와 상기 저압 압축기(11)는 제1어큐뮬레이터 흡입유로(51)로 연결된다. 상기 저압 압축기(11) 내부의 액상 냉매와 액상 오일은 상기 제1어큐뮬레이터 흡입유로(51)를 통해 상기 어큐뮬레이터(50)로 흡입된다.
상기 제1어큐뮬레이터 흡입유로(51)에는, 상기 저압 압축기(11)로부터 흡입되는 액상 냉매와 액상 오일의 유입을 단속하는 제1흡입밸브(81)가 설치된다. 상기 제1흡입밸브(81)는 온오프 밸브이고, 상기 제어부(60)에 의해 온오프가 제어된다.
상기 어큐뮬레이터(50)와 상기 고압 압축기(12)는 제2어큐뮬레이터 흡입유로(52)로 연결된다. 상기 고압 압축기(12) 내부의 액상 냉매와 액상 오일은 상기 제2어큐뮬레이터 흡입유로(52)를 통해 상기 어큐뮬레이터(50)로 흡입된다.
상기 제2어큐뮬레이터 흡입유로(52)에는, 상기 고압 압축기(12)로부터 흡입되는 액상 냉매와 액상 오일의 유입을 단속하는 제2흡입밸브(82)가 설치된다. 상기 제2흡입밸브(82)는, 액상 냉매와 액상 오일의 유량을 제어하는 유량제어밸브이자 액상 냉매와 액상 오일을 팽창시키는 팽창밸브가 사용된다. 상기 제2흡입밸브(82)는, 상기 고압 압축기(12)로부터 흡입되는 액상 냉매와 액상 오일을 팽창시킨 후 상기 어큐뮬레이터(50)로 공급되도록 한다. 상기 제2흡입밸브(82)는 상기 제어부(60)에 의해 작동이 제어된다.
상기 어큐뮬레이터(50)와 상기 오일 분리기(30)는 상기 제3어큐뮬레이터 흡입유로(53)로 연결된다. 상기 오일 분리기(30) 내부의 고온 고압 상태의 오일은 상기 제3어큐뮬레이터 흡입유로(53)를 통해 상기 어큐뮬레이터(50)로 흡입된다.
상기 제3어큐뮬레이터 흡입유로(53)에는, 상기 오일 분리기(30)로부터 흡입되는 고온 고압의 오일의 유입을 단속하는 제3흡입밸브(83)가 설치된다. 상기 제3흡입밸브(83)는, 오일의 유량을 제어하는 유량제어밸브이자 오일을 팽창시키는 팽창밸브가 사용된다. 즉, 상기 오일 분리기(30) 내부에 저장된 오일은 고온 고압의 상태이기 때문에, 상기 제3흡입밸브(83)에서 상기 고온 고압 상태의 오일을 팽창시킨 후 상기 어큐뮬레이터(50)로 공급되도록 한다. 상기 제3흡입밸브(83)는 상기 제어부(60)에 의해 작동이 제어된다.
상기 어큐뮬레이터(50)와 상기 스크류 압축기(10)는 어큐뮬레이터 토출유로(54)로 연결된다. 상기 어큐뮬레이터 토출유로(54)는, 상기 어큐뮬레이터(50)의 상부를 상기 저압 압축기(11)와 상기 고압 압축기(12)사이의 중간 유로(14)로 연결한다. 상기 어큐뮬레이터 토출유로(54)는 상기 어큐뮬레이터(50)의 내부에서 증발된 냉매와 오일을 상기 중간 유로(14)로 안내한다.
상기 바이패스 유로(70)는, 상기 고압 압축기(12)와 상기 저압 압축기(11)를 연결하여, 상기 고압 압축기(12) 내부의 오일을 상기 저압 압축기(11)로 바이패스하도록 형성된다. 상기 바이패스 유로(70)는, 상기 스크류 압축기(10)의 기동 운전시나 액압축 운전시 상기 스크류 압축기(10)의 내부 오일량을 일정량 유지하기 위해서 상기 고압 압축기(12)내부의 오일을 상기 저압 압축기(11)로 바이패스시킨다.
상기 바이패스 유로(70)에는 바이패스되는 오일을 단속하는 바이패스 밸브(72)가 설치된다. 상기 바이패스 밸브(72)는, 상기 고압 압축기(12)에 있는 고온 고압 상태의 오일을 팽창시킨 후 상기 저압 압축기(11)로 공급하도록 팽창밸브가 사용된다. 상기 바이패스 밸브(72)는 상기 제어부(60)에 의해 작동이 제어된다.
한편, 상기 스크류 압축기(10)의 흡입측에는 상기 증발기(24)로부터 흡입되는 냉매의 흡입 온도를 측정하는 온도 센서(91)와, 상기 증발기(24)로부터 흡입되는 냉매의 흡입 압력을 측정하는 압력 센서(92)가 설치된다.
상기 제어부(60)는, 상기 압력 센서(92)에서 측정한 흡입 압력에 따른 포화 온도와 상기 온도 센서(91)에서 측정된 흡입 온도를 비교하여, 상기 스크류 압축기(10)로 액냉매가 유입되는 액압축 운전인지 상기 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전인지를 판단한다. 상기 제어부(60)는, 상기 스크류 압축기(10)의 기동 운전, 액압축 운전 및 정상 운전 여부에 따라 상기 제1흡입밸브(81), 상기 제2흡입밸브(82), 상기 제3흡입밸브(83), 상기 바이패스 밸브(72) 및 상기 오일 유량제어밸브(34)의 작동을 제어한다.
상기와 같이 구성된 다단 압축 시스템의 작동을 설명하면, 다음과 같다.
먼저, 상기 스크류 압축기(10)의 기동 운전시 작동에 대해 설명한다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 시스템에 전원이 인가되거나 상기 스크류 압축기(10)가 정지상태에서 작동이 시작되면 상기 스크류 압축기(10)의 초기 기동 운전이 시작된다. (S1)
상기 스크류 압축기(10)의 기동 운전시, 상기 제어부(60)는 상기 제1흡입밸브(81), 상기 제2흡입밸브(82), 상기 바이패스 밸브(72) 및 상기 오일 유량제어밸브(34)를 모두 개방시킨다. 또한, 상기 제어부(60)는 상기 제3흡입밸브(83)는 차폐시킨다. (S2)
상기 제1흡입밸브(81)가 개방되면, 상기 저압 압축기(11) 내부에 있는 액상 냉매와 액상 오일이 상기 어큐뮬레이터(50)로 흡입된다.
상기 제2흡입밸브(82)가 개방되면, 상기 고압 압축기(11) 내부에 있는 액상 냉매와 액상 오일이 상기 제2흡입밸브(82)를 거치면서 팽창된 후, 상기 어큐뮬레이터(50)로 흡입된다.
이 때, 상기 제3흡입밸브(83)는 차폐되어, 상기 오일 분리기(30) 내부에 있는 액상 오일이 상기 어큐뮬레이터(50)로 흡입되는 것이 방지된다. 상기 스크류 압축기(10)의 기동 운전시 상기 오일 분리기(30) 내부에 저장된 액상 오일은 미리 설정된 설정 온도에 도달하지 못한 상태이기 때문에 상기 어큐뮬레이터(50) 내부의 오일을 증발시키는 역할을 하지 못하므로, 상기 어큐뮬레이터(50)로 흡입되는 것을 차단한다.
따라서, 상기 어큐뮬레이터(50)에는, 상기 기동 운전시 상기 저압 압축기(11)와 상기 고압 압축기(12) 내부에 있는 액상 냉매와 액상 오일이 유입되어 일시 저장된다. 이 때, 상기 어큐뮬레이터(50)내부에서 액상 냉매와 액상 오일이 증발되지 못하는 상태이므로, 상기 어큐뮬레이터(50)내부의 냉매와 오일이 상기 어큐뮬레이터 토출유로(54)를 통해 상기 스크류 압축기(10)로 공급되지 않는다.
한편, 상기 바이패스 밸브(72)가 개방되면, 상기 고압 압축기(12)의 토출측에 냉매와 오일이 상기 바이패스 유로(70)를 통해 상기 저압 압축기(11)로 순환될 수 있다. 따라서, 상기 스크류 압축기(10)내부의 액상 냉매와 액상 오일이 상기 어큐뮬레이터(50)로 빠져나가더라도 상기 스크류 압축기(10)내부의 오일량을 미리 설정된 설정범위로 유지할 수 있다.
상기와 같이, 상기 스크류 압축기(10)의 기동 운전시 상기 저압 압축기(11)와 상기 고압 압축기(12)의 각 내부에 있는 액상 냉매와 액상 오일이 상기 어큐뮬레이터(50)로 공급되어 저장됨으로써, 상기 스크류 압축기(10)내부에서 액압축 현상이 방지될 수 있다.
한편, 상기 제어부(60)는 상기 스크류 압축기(10)로 액냉매가 유입되는 액압축 운전이 이루어지는지 여부를 판단한다. (S3)
상기 제어부(60)는, 상기 온도 센서(91)와 상기 압력 센서(92)에서 측정된 온도와 압력에 따라 상기 스크류 압축기(10)의 흡입측으로 유입되는 냉매의 상태를 판단할 수 있다. 이 때, 상기 냉매의 물성치는 미리 저장되거나 입력된다.
상기 제어부(60)는, 상기 압력 센서(92)에서 측정된 냉매의 흡입 압력에 따른 포화 온도보다 상기 온도 센서(91)에서 측정된 냉매의 흡입 온도가 낮으면, 상기 스크류 압축기(10)의 내부로 액상 냉매가 흡입되는 액압축 운전 상태라고 판단한다.
상기 스크류 압축기(10)의 액압축 운전시, 도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 제어부(60)는 상기 제1흡입밸브(81), 상기 제2흡입밸브(82), 상기 바이패스 밸브(72) 및 상기 오일 유량제어밸브(34)를 모두 개방시킨다. 또한, 상기 제어부(60)는 상기 제3흡입밸브(83)는 차폐시킨다. (S4)
상기 제1흡입밸브(81)가 개방되면, 상기 저압 압축기(11) 내부에 있는 액상 냉매와 액상 오일이 상기 어큐뮬레이터(50)로 흡입된다.
상기 제2흡입밸브(82)가 개방되면, 상기 고압 압축기(11) 내부에 있는 액상 냉매와 액상 오일이 상기 제2흡입밸브(82)를 거치면서 팽창된 후, 상기 어큐뮬레이터(50)로 흡입된다.
이 때, 상기 제3흡입밸브(83)는 차폐되어, 상기 오일 분리기(30) 내부에 있는 액상 오일이 상기 어큐뮬레이터(50)로 흡입되는 것이 방지된다.
따라서, 상기 어큐뮬레이터(50)에는, 상기 액압축 운전시 상기 저압 압축기(11)와 상기 고압 압축기(12) 내부에 있는 액상 냉매와 액상 오일이 유입되어 일시 저장된다. 이 때, 상기 어큐뮬레이터(50)내부에서 액상 냉매와 액상 오일이 증발되지 못하는 상태이므로, 상기 어큐뮬레이터(50)내부의 냉매와 오일이 상기 어큐뮬레이터 토출유로(54)를 통해 상기 스크류 압축기(10)로 공급되지 않는다.
한편, 상기 바이패스 밸브(72)가 개방되면, 상기 고압 압축기(12)의 토출측에 냉매와 오일이 상기 바이패스 유로(70)를 통해 상기 저압 압축기(11)로 순환될 수 있다. 따라서, 상기 스크류 압축기(10)내부의 액상 냉매와 액상 오일이 상기 어큐뮬레이터(50)로 빠져나가더라도 상기 스크류 압축기(10)내부의 오일량을 미리 설정된 설정범위로 유지할 수 있다.
상기와 같이, 상기 스크류 압축기(10)의 내부로 액상 냉매가 유입되는 액압축 운전상태일 경우, 상기 저압 압축기(11)와 상기 고압 압축기(12)의 각 내부에 있는 액상 냉매와 액상 오일이 상기 어큐뮬레이터(50)로 공급되어 저장됨으로써, 상기 스크류 압축기(10)내부에서 액압축 현상이 방지될 수 있다.
한편, 상기 제어부(60)는 상기 스크류 압축기(10)로 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전 상태로 도달하는지 여부를 판단한다. (S5)
상기 제어부(60)는, 상기 압력 센서(92)에서 측정된 냉매의 흡입 압력에 따른 포화 온도보다 상기 온도 센서(91)에서 측정된 냉매의 흡입 온도가 높으면, 상기 스크류 압축기(10)의 내부로 기상 냉매가 흡입되는 정상 운전 상태라고 판단한다.
상기 스크류 압축기(10)의 정상 운전시, 도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 제어부(60)는 상기 제1흡입밸브(81), 상기 바이패스 밸브(72)를 차폐하고, 상기 제2흡입밸브(82), 상기 제3흡입밸브(83) 및 상기 오일 유량제어밸브(34)를 모두 개방시킨다. (S6)
상기 제어부(60)는 상기 스크류 압축기(10)로 액냉매가 유입되지 않는다고 판단하기 때문에, 상기 제1흡입밸브(81)를 차폐하여 상기 저압 압축기(11)내부의 냉매와 오일이 상기 어큐뮬레이터(50)로 공급되는 것을 차단한다.
또한, 상기 제어부(60)는, 상기 바이패스 밸브(72)를 차폐하여, 상기 고압 압축기(12)내부의 냉매와 오일이 상기 저압 압축기(11)로 바이패스되는 것을 차단한다.
또한, 상기 제어부(60)는, 상기 제2흡입밸브(82)와 상기 제3흡입밸브(83)가 개방하여, 상기 고압 압축기(12)의 중간부의 고온 고압의 냉매와 오일, 상기 오일 분리기(30) 내부의 고온 고압의 오일이 상기 어큐뮬레이터(50)로 공급되도록 한다.
따라서, 상기 어큐뮬레이터(50)에서는 상기 제2어큐뮬레이터 흡입유로(52)와 상기 제3어큐뮬레이터 흡입유로(53)를 통해 공급되는 고온 고압의 오일에 의해 내부에 저장된 냉매와 오일의 증발이 이루어진다. 상기 어큐뮬레이터(50)의 내부에서 증발된 냉매와 오일은 중간 압력 형태로 상기 어큐뮬레이터 토출유로(54)를 통해 상기 스크류 압축기(10)로 공급될 수 있다.
상기 스크류 압축기(10)의 정상 운전시, 상기 어큐뮬레이터(50)의 내부에 저장되어 있던 냉매와 오일을 증발시켜 상기 스크류 압축기(10)로 다시 공급함으로써, 상기 스크류 압축기(10)내부의 오일량을 유지할 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제어부(60)는 상기 정상 운전시 상기 제2흡입밸브(82)와 상기 제3흡입밸브(83) 중 어느 하나를 차폐하는 것도 가능하다. 예를 들어, 상기 정상 운전시 상기 오일 분리기(30)내부의 고온 고압의 오일을 상기 어큐뮬레이터(50)로 공급할 필요가 없을 경우에는 상기 제3흡입밸브(83)의 차폐도 가능하다.
따라서, 상기 스크류 압축기(10)의 초기 기동시나 액압축 운전시 상기 스크류 압축기(10)내부에서 액압축을 방지하여, 상기 스크류 압축기(10)의 손상을 지양할 수 있으므로 상기 스크류 압축기(10)의 수명이 연장될 수 있다.
또한, 상기 스크류 압축기(10) 내부의 오일량을 적정량 유지할 수 있으므로, 상기 스크류 압축기(10)의 과열에 의한 손상도 방지될 수 있다.
또한, 상기 스크류 압축기(10)의 액압축을 방지하기 위한 별도의 히터를 설치할 필요가 없으므로, 비용이 절감될 수 있다.
한편, 상기 실시예에서는, 상기 스크류 압축기(10)의 흡입측 온도와 흡입측 압력을 측정하여, 액압축 운전인지 정상운전인지를 판단하는 것으로 예를 들어 설명하였다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 상기 스크류 압축기(10)의 토출측 온도와 토출측 압력도 측정하여, 상기 스크류 압축기(10)의 기동 운전시에는 상기 토출 압력에 따른 포화온도와 상기 토출 온도를 비교하여 액압축 운전인지 정상운전인지를 판단하고, 상기 스크류 압축기(10)의 기동 운전이 종료되면 상기 흡입 온도에 따른 포화온도와 상기 흡입 온도를 비교하여 액압축 운전인지 정상운전인지를 판단하는 것도 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 스크류 압축기 11: 저압 압축기
12: 고압 압축기 30: 오일 분리기
50: 어큐뮬레이터 51: 제1어큐뮬레이터 흡입유로
52: 제2어큐뮬레이터 흡입유로 53: 제3어큐뮬레이터 흡입유로
54: 어큐뮬레이터 토출유로 70: 바이패스 유로
72: 바이패스 밸브 81: 제1흡입밸브
82: 제2흡입밸브 83: 제3흡입밸브
91: 온도센서 92: 압력센서

Claims (20)

  1. 삭제
  2. 저압 압축기와 고압 압축기가 축방향으로 직렬로 연결된 스크류 압축기와;
    상기 스크류 압축기에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기와;
    상기 응축기에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창장치와;
    상기 팽창장치에서 나온 냉매를 증발시킨 후 상기 스크류 압축기로 내보내는 증발기와;
    상기 스크류 압축기와 상기 응축기 사이에 설치되어, 상기 스크류 압축기에서 나온 냉매 중 오일을 분리하는 오일 분리기와;
    상기 오일 분리기에서 분리된 오일 중 일부를 저장한 후, 상기 증발기로 내보내는 오일 저장탱크와;
    상기 스크류 압축기의 기동 운전시나 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되는 액압축 운전시 상기 스크류 압축기 내부의 액상 냉매와 액상 오일을 흡입하여 일시 저장하고, 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전시 내부에서 증발된 냉매와 오일을 상기 스크류 압축기로 토출하는 어큐뮬레이터와;
    상기 스크류 압축기의 운전 상태에 따라 상기 어큐뮬레이터에서 냉매 및 오일의 흡입과 토출을 제어하는 제어부와;
    상기 스크류 압축기의 흡입측에 설치되어 흡입되는 냉매의 흡입 온도를 측정하는 온도 센서와,
    상기 스크류 압축기의 흡입측에 설치되어 흡입되는 냉매의 흡입 압력을 측정하는 압력 센서를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 흡입압력에 따른 포화 온도보다 상기 흡입 온도가 낮으면 상기 액압축 운전이라고 판단하고, 상기 포화 온도보다 상기 흡입 온도가 높으면 상기 정상 운전이라고 판단하는 다단 압축 시스템.
  3. 저압 압축기와 고압 압축기가 축방향으로 직렬로 연결된 스크류 압축기와;
    상기 스크류 압축기에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기와;
    상기 응축기에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창장치와;
    상기 팽창장치에서 나온 냉매를 증발시킨 후 상기 스크류 압축기로 내보내는 증발기와;
    상기 스크류 압축기와 상기 응축기 사이에 설치되어, 상기 스크류 압축기에서 나온 냉매 중 오일을 분리하는 오일 분리기와;
    상기 오일 분리기에서 분리된 오일 중 일부를 저장한 후, 상기 증발기로 내보내는 오일 저장탱크와;
    상기 스크류 압축기의 기동 운전시나 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되는 액압축 운전시 상기 스크류 압축기 내부의 액상 냉매와 액상 오일을 흡입하여 일시 저장하고, 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전시 내부에서 증발된 냉매와 오일을 상기 스크류 압축기로 토출하는 어큐뮬레이터와;
    상기 스크류 압축기의 운전 상태에 따라 상기 어큐뮬레이터에서 냉매 및 오일의 흡입과 토출을 제어하는 제어부와;
    상기 스크류 압축기의 토출측에 설치되어 토출되는 냉매의 토출 온도를 측정하는 온도 센서와,
    상기 스크류 압축기의 토출측에 설치되어 토출되는 냉매의 토출 압력을 측정하는 압력 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 기동 운전시에는 상기 토출압력에 따른 포화 온도보다 상기 토출 온도가 낮으면 상기 액압축 운전이라고 판단하고, 상기 포화 온도보다 상기 토출 온도가 높으면 상기 정상 운전이라고 판단하는 다단 압축 시스템.
  4. 저압 압축기와 고압 압축기가 축방향으로 직렬로 연결된 스크류 압축기와;
    상기 스크류 압축기에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기와;
    상기 응축기에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창장치와;
    상기 팽창장치에서 나온 냉매를 증발시킨 후 상기 스크류 압축기로 내보내는 증발기와;
    상기 스크류 압축기와 상기 응축기 사이에 설치되어, 상기 스크류 압축기에서 나온 냉매 중 오일을 분리하는 오일 분리기와;
    상기 오일 분리기에서 분리된 오일 중 일부를 저장한 후, 상기 증발기로 내보내는 오일 저장탱크와;
    상기 스크류 압축기의 기동 운전시나 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되는 액압축 운전시 상기 스크류 압축기 내부의 액상 냉매와 액상 오일을 흡입하여 일시 저장하고, 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전시 내부에서 증발된 냉매와 오일을 상기 스크류 압축기로 토출하는 어큐뮬레이터와;
    상기 스크류 압축기의 운전 상태에 따라 상기 어큐뮬레이터에서 냉매 및 오일의 흡입과 토출을 제어하는 제어부와;
    상기 고압 압축기와 상기 저압 압축기를 연결하여, 상기 고압 압축기의 오일을 상기 저압 압축기의 내부로 바이패스하도록 형성된 바이패스 유로와;
    상기 바이패스 유로에 설치된 바이패스 밸브를 포함하는 다단 압축 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기동 운전시와 상기 액압축 운전시 상기 바이패스 밸브를 개방시키고,
    상기 정상 운전시 상기 바이패스 밸브를 차폐시키는 다단 압축 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 저압 압축기와 고압 압축기가 축방향으로 직렬로 연결된 스크류 압축기와;
    상기 스크류 압축기에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기와;
    상기 응축기에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창장치와;
    상기 팽창장치에서 나온 냉매를 증발시킨 후 상기 스크류 압축기로 내보내는 증발기와;
    상기 스크류 압축기와 상기 응축기 사이에 설치되어, 상기 스크류 압축기에서 나온 냉매 중 오일을 분리하는 오일 분리기와;
    상기 오일 분리기에서 분리된 오일 중 일부를 저장한 후, 상기 증발기로 내보내는 오일 저장탱크와;
    상기 스크류 압축기의 기동 운전시나 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되는 액압축 운전시 상기 스크류 압축기 내부의 액상 냉매와 액상 오일을 흡입하여 일시 저장하고, 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전시 내부에서 증발된 냉매와 오일을 상기 스크류 압축기로 토출하는 어큐뮬레이터와;
    상기 스크류 압축기의 운전 상태에 따라 상기 어큐뮬레이터에서 냉매 및 오일의 흡입과 토출을 제어하는 제어부와;
    상기 저압 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 저압 압축기 내부의 액상 냉매와 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제1어큐뮬레이터 흡입유로와;
    상기 고압 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 고압 압축기 내부의 액상 냉매와 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제2어큐뮬레이터 흡입유로와;
    상기 제1어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 저압 압축기로부터 상기 어큐뮬레이터로 액상 냉매와 오일의 유입을 단속하는 제1흡입밸브와;
    상기 제2어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 고압 압축기로부터 상기 어큐뮬레이터로 액상 냉매와 오일의 유입을 단속하는 제2흡입밸브를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 기동 운전시와 상기 액압축 운전시 상기 제1,2흡입밸브를 개방시키고,
    상기 정상 운전시 상기 제1흡입밸브는 차폐시키고, 상기 제2흡입밸브는 개방시키는 다단 압축 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 스크류 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 어큐뮬레이터에서 증발된 냉매와 오일을 상기 저압 압축기와 상기 고압 압축기 사이로 공급하도록 형성된 어큐뮬레이터 토출유로를 더 포함하는 다단 압축 시스템.
  11. 저압 압축기와 고압 압축기가 축방향으로 직렬로 연결된 스크류 압축기와;
    상기 스크류 압축기에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기와;
    상기 응축기에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창장치와;
    상기 팽창장치에서 나온 냉매를 증발시킨 후 상기 스크류 압축기로 내보내는 증발기와;
    상기 스크류 압축기와 상기 응축기 사이에 설치되어, 상기 스크류 압축기에서 나온 냉매 중 오일을 분리하는 오일 분리기와;
    상기 오일 분리기에서 분리된 오일 중 일부를 저장한 후, 상기 증발기로 내보내는 오일 저장탱크와;
    상기 스크류 압축기의 기동 운전시나 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되는 액압축 운전시 상기 스크류 압축기 내부의 액상 냉매와 액상 오일을 흡입하여 일시 저장하고, 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전시 내부에서 증발된 냉매와 오일을 상기 스크류 압축기로 토출하는 어큐뮬레이터와;
    상기 스크류 압축기의 운전 상태에 따라 상기 어큐뮬레이터에서 냉매 및 오일의 흡입과 토출을 제어하는 제어부와;
    상기 오일 분리기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 오일 분리기 내부의 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제3어큐뮬레이터 흡입유로를 포함하는 다단 압축 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제3어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 오일 분리기로부터 상기 어큐뮬레이터로 오일의 공급을 단속하는 제3흡입밸브를 더 포함하는 다단 압축 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기동 운전시와 상기 액압축 운전시 상기 제3흡입밸브를 차폐하고, 상기 정상 운전시 상기 제3흡입밸브를 개방하는 다단 압축 시스템.
  14. 저압 압축기와 고압 압축기가 축방향으로 직렬로 연결된 스크류 압축기와; 상기 스크류 압축기에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기와; 상기 응축기에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창장치와; 상기 팽창장치에서 나온 냉매를 증발시킨 후 상기 스크류 압축기로 내보내는 증발기와; 상기 스크류 압축기와 상기 응축기 사이에 설치되어, 상기 스크류 압축기에서 나온 냉매 중 오일을 분리하는 오일 분리기와; 상기 오일 분리기에서 분리된 오일 중 일부를 저장한 후, 상기 증발기로 내보내는 오일 저장탱크를 포함하고,
    상기 스크류 압축기의 기동 운전시나 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되는 액압축 운전시 상기 스크류 압축기 내부의 액상 냉매와 액상 오일을 흡입하여 일시 저장하고, 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전시 내부에서 증발된 냉매와 오일을 상기 스크류 압축기로 토출하는 어큐뮬레이터와;
    상기 저압 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 저압 압축기 내부의 액상 냉매와 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제1어큐뮬레이터 흡입유로와;
    상기 고압 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 고압 압축기 내부의 액상 냉매와 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제2어큐뮬레이터 흡입유로와;
    상기 오일 분리기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 오일 분리기 내부의 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제3어큐뮬레이터 흡입유로와;
    상기 스크류 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 어큐뮬레이터에서 증발된 냉매와 오일을 상기 저압 압축기와 상기 고압 압축기 사이로 공급하도록 형성된 어큐뮬레이터 토출유로와;
    상기 제1어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 저압 압축기로부터 상기 어큐뮬레이터로 액상 냉매와 오일의 유입을 단속하는 제1흡입밸브와;
    상기 제2어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 고압 압축기로부터 상기 어큐뮬레이터로 액상 냉매와 오일의 유입을 단속하는 제2흡입밸브와;
    상기 제3어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 오일 분리기로부터 상기 어큐뮬레이터로 오일의 공급을 단속하는 제3흡입밸브와;
    상기 스크류 압축기의 흡입측에 설치되어 흡입되는 냉매의 흡입 온도를 측정하는 온도 센서와;
    상기 스크류 압축기의 흡입측에 설치되어 흡입되는 냉매의 흡입 압력을 측정하는 압력 센서와;
    상기 압력 센서에서 측정된 흡입압력에 따른 포화 온도보다 상기 온도 센서에서 측정된 흡입 온도가 낮으면 상기 액압축 운전이라고 판단하고, 상기 포화 온도보다 상기 흡입 온도가 높으면 상기 정상 운전이라고 판단하며, 상기 기동 운전시와 상기 액압축 운전시 상기 제1,2흡입밸브를 개방시키고 상기 제3흡입밸브는 차폐하고, 상기 정상 운전시 상기 제1흡입밸브는 차폐시키고 상기 제2,3흡입밸브를 개방하는 제어부를 포함하는 다단 압축 시스템.
  15. 저압 압축기와 고압 압축기가 축방향으로 직렬로 연결된 스크류 압축기와; 상기 스크류 압축기에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기와; 상기 응축기에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창장치와; 상기 팽창장치에서 나온 냉매를 증발시킨 후 상기 스크류 압축기로 내보내는 증발기와; 상기 스크류 압축기와 상기 응축기 사이에 설치되어, 상기 스크류 압축기에서 나온 냉매 중 오일을 분리하는 오일 분리기와; 상기 오일 분리기에서 분리된 오일 중 일부를 저장한 후, 상기 증발기로 내보내는 오일 저장탱크를 포함하고,
    상기 스크류 압축기의 기동 운전시나 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되는 액압축 운전시 상기 스크류 압축기 내부의 액상 냉매와 액상 오일을 흡입하여 일시 저장하고, 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전시 내부에서 증발된 냉매와 오일을 상기 스크류 압축기로 토출하는 어큐뮬레이터와;
    상기 저압 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 저압 압축기 내부의 액상 냉매와 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제1어큐뮬레이터 흡입유로와;
    상기 고압 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 고압 압축기 내부의 액상 냉매와 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제2어큐뮬레이터 흡입유로와;
    상기 오일 분리기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 오일 분리기 내부의 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제3어큐뮬레이터 흡입유로와;
    상기 스크류 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 어큐뮬레이터에서 증발된 냉매와 오일을 상기 저압 압축기와 상기 고압 압축기 사이로 공급하도록 형성된 어큐뮬레이터 토출유로와;
    상기 제1어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 저압 압축기로부터 상기 어큐뮬레이터로 액상 냉매와 오일의 유입을 단속하는 제1흡입밸브와;
    상기 제2어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 고압 압축기로부터 상기 어큐뮬레이터로 액상 냉매와 오일의 유입을 단속하는 제2흡입밸브와;
    상기 제3어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 오일 분리기로부터 상기 어큐뮬레이터로 오일의 공급을 단속하는 제3흡입밸브와;
    상기 스크류 압축기의 흡입측과 토출측에 각각 설치되어 냉매의 흡입 온도 및 토출 온도를 측정하는 온도 센서와;
    상기 스크류 압축기의 흡입측과 토출측에 각각 설치되어 냉매의 흡입 압력 및 토출 압력을 측정하는 압력 센서와;
    상기 기동 운전시에는 상기 토출압력과 상기 토출 온도에 따라 액압축 운전인지 정상 운전인지 판단하고, 상기 기동 운전이 종료되면 상기 흡입압력과 상기 흡입 온도에 따라 액압축 운전인지 정상 운전인지 판단하며, 상기 기동 운전시와 상기 액압축 운전시 상기 제1,2흡입밸브를 개방시키고 상기 제3흡입밸브는 차폐하고, 상기 정상 운전시 상기 제1흡입밸브는 차폐시키고 상기 제2,3흡입밸브를 개방하는 제어부를 포함하는 다단 압축 시스템.
  16. 저압 압축기와 고압 압축기가 축방향으로 직렬로 연결된 스크류 압축기와; 상기 스크류 압축기에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기와; 상기 응축기에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창장치와; 상기 팽창장치에서 나온 냉매를 증발시킨 후 상기 스크류 압축기로 내보내는 증발기와; 상기 스크류 압축기와 상기 응축기 사이에 설치되어, 상기 스크류 압축기에서 나온 냉매 중 오일을 분리하는 오일 분리기와; 상기 오일 분리기에서 분리된 오일 중 일부를 저장한 후, 상기 증발기로 내보내는 오일 저장탱크를 포함하고,
    상기 고압 압축기와 상기 저압 압축기를 연결하여, 상기 고압 압축기의 오일을 상기 저압 압축기의 내부로 바이패스하도록 형성된 바이패스 유로와;
    상기 바이패스 유로에 설치된 바이패스 밸브와;
    상기 스크류 압축기의 기동 운전시나 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되는 액압축 운전시 상기 스크류 압축기 내부의 액상 냉매와 액상 오일을 흡입하여 일시 저장하고, 상기 스크류 압축기로 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전시 내부에서 증발된 냉매와 오일을 상기 스크류 압축기로 토출하는 어큐뮬레이터와;
    상기 저압 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 저압 압축기 내부의 액상 냉매와 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제1어큐뮬레이터 흡입유로와;
    상기 고압 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 고압 압축기 내부의 액상 냉매와 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제2어큐뮬레이터 흡입유로와;
    상기 오일 분리기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 오일 분리기 내부의 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하도록 형성된 제3어큐뮬레이터 흡입유로와;
    상기 스크류 압축기와 상기 어큐뮬레이터를 연결하여, 상기 어큐뮬레이터에서 증발된 냉매와 오일을 상기 저압 압축기와 상기 고압 압축기 사이로 공급하도록 형성된 어큐뮬레이터 토출유로와;
    상기 제1어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 저압 압축기로부터 상기 어큐뮬레이터로 액상 냉매와 오일의 유입을 단속하는 제1흡입밸브와;
    상기 제2어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 고압 압축기로부터 상기 어큐뮬레이터로 액상 냉매와 오일의 유입을 단속하는 제2흡입밸브와;
    상기 제3어큐뮬레이터 흡입유로에 설치되어, 상기 오일 분리기로부터 상기 어큐뮬레이터로 오일의 공급을 단속하는 제3흡입밸브와;
    상기 스크류 압축기의 흡입측에 설치되어 흡입되는 냉매의 흡입 온도를 측정하는 온도 센서와;
    상기 스크류 압축기의 흡입측에 설치되어 흡입되는 냉매의 흡입 압력을 측정하는 압력 센서와;
    상기 압력 센서에서 측정된 흡입압력에 따른 포화 온도보다 상기 온도 센서에서 측정된 흡입 온도가 낮으면 상기 액압축 운전이라고 판단하고, 상기 포화 온도보다 상기 흡입 온도가 높으면 상기 정상 운전이라고 판단하며, 상기 기동 운전시와 상기 액압축 운전시 상기 제1,2흡입밸브 및 상기 바이패스 밸브를 개방시키고 상기 제3흡입밸브는 차폐하고, 상기 정상 운전시 상기 제1흡입밸브와 상기 바이패스 밸브는 차폐시키고 상기 제2,3흡입밸브를 개방하는 제어부를 포함하는 다단 압축 시스템.
  17. 삭제
  18. 스크류 압축기의 기동 운전시, 상기 스크류 압축기 내부의 저압 압축기의 액상 냉매와 액상 오일을 어큐뮬레이터로 공급하고, 상기 스크류 압축기 내부의 고압 압축기의 액상 냉매와 액상 오일도 상기 어큐뮬레이터로 공급하여, 상기 어큐뮬레이터에 상기 액상 냉매와 액상 오일을 저장하는 단계와;
    상기 스크류 압축기 내의 냉매의 온도와 압력을 측정하고, 상기 압력에 따른 포화 온도와 상기 온도를 비교하여, 상기 스크류 압축기에 액냉매가 유입되는 액압축 운전인지 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전인지를 판단하는 단계와;
    상기 스크류 압축기가 액압축 운전이라고 판단하면, 상기 저압 압축기와 상기 고압 압축기로부터 액상 냉매와 액상 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하여, 상기 어큐뮬레이터에 상기 액상 냉매와 액상 오일을 저장하는 단계와;
    상기 스크류 압축기에 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전이라고 판단하면, 상기 저압 압축기의 액상 냉매와 오일이 상기 어큐뮬레이터로 공급되는 것을 차단하고, 상기 고압 압축기 내부의 냉매와 오일은 상기 어큐뮬레이터로 공급시키고, 상기 스크류 압축기로부터 토출된 냉매로부터 오일을 분리한 오일 분리기 내부의 오일 중 일부를 상기 어큐뮬레이터로 공급하여 상기 어큐뮬레이터 내부의 냉매와 오일을 증발시키고, 상기 어큐뮬레이터 내부에서 증발된 냉매와 오일을 상기 스크류 압축기로 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 스크류 압축기의 기동 운전시,
    상기 고압 압축기의 토출측 냉매와 오일을 상기 저압 압축기로 바이패스시키는 단계를 더 포함하는 다단 압축 시스템의 제어방법.
  19. 스크류 압축기의 기동 운전시, 상기 스크류 압축기 내부의 저압 압축기의 액상 냉매와 액상 오일을 어큐뮬레이터로 공급하고, 상기 스크류 압축기 내부의 고압 압축기의 액상 냉매와 액상 오일도 상기 어큐뮬레이터로 공급하여, 상기 어큐뮬레이터에 상기 액상 냉매와 액상 오일을 저장하는 단계와;
    상기 스크류 압축기 내의 냉매의 온도와 압력을 측정하고, 상기 압력에 따른 포화 온도와 상기 온도를 비교하여, 상기 스크류 압축기에 액냉매가 유입되는 액압축 운전인지 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전인지를 판단하는 단계와;
    상기 스크류 압축기가 액압축 운전이라고 판단하면, 상기 저압 압축기와 상기 고압 압축기로부터 액상 냉매와 액상 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하여, 상기 어큐뮬레이터에 상기 액상 냉매와 액상 오일을 저장하는 단계와;
    상기 스크류 압축기에 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전이라고 판단하면, 상기 저압 압축기의 액상 냉매와 오일이 상기 어큐뮬레이터로 공급되는 것을 차단하고, 상기 고압 압축기 내부의 냉매와 오일은 상기 어큐뮬레이터로 공급시키고, 상기 스크류 압축기로부터 토출된 냉매로부터 오일을 분리한 오일 분리기 내부의 오일 중 일부를 상기 어큐뮬레이터로 공급하여 상기 어큐뮬레이터 내부의 냉매와 오일을 증발시키고, 상기 어큐뮬레이터 내부에서 증발된 냉매와 오일을 상기 스크류 압축기로 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 스크류 압축기의 액압축 운전시,
    상기 고압 압축기의 토출측 냉매와 오일을 상기 저압 압축기로 바이패스시키는 단계를 더 포함하는 다단 압축 시스템의 제어방법.
  20. 스크류 압축기의 기동 운전시, 상기 스크류 압축기 내부의 저압 압축기의 액상 냉매와 액상 오일을 어큐뮬레이터로 공급하고, 상기 스크류 압축기 내부의 고압 압축기의 액상 냉매와 액상 오일도 상기 어큐뮬레이터로 공급하여, 상기 어큐뮬레이터에 상기 액상 냉매와 액상 오일을 저장하는 단계와;
    상기 스크류 압축기 내의 냉매의 온도와 압력을 측정하고, 상기 압력에 따른 포화 온도와 상기 온도를 비교하여, 상기 스크류 압축기에 액냉매가 유입되는 액압축 운전인지 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전인지를 판단하는 단계와;
    상기 스크류 압축기가 액압축 운전이라고 판단하면, 상기 저압 압축기와 상기 고압 압축기로부터 액상 냉매와 액상 오일을 상기 어큐뮬레이터로 공급하여, 상기 어큐뮬레이터에 상기 액상 냉매와 액상 오일을 저장하는 단계와;
    상기 스크류 압축기에 액냉매가 유입되지 않는 정상 운전이라고 판단하면, 상기 저압 압축기의 액상 냉매와 오일이 상기 어큐뮬레이터로 공급되는 것을 차단하고, 상기 고압 압축기 내부의 냉매와 오일은 상기 어큐뮬레이터로 공급시키고, 상기 스크류 압축기로부터 토출된 냉매로부터 오일을 분리한 오일 분리기 내부의 오일 중 일부를 상기 어큐뮬레이터로 공급하여 상기 어큐뮬레이터 내부의 냉매와 오일을 증발시키고, 상기 어큐뮬레이터 내부에서 증발된 냉매와 오일을 상기 스크류 압축기로 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 스크류 압축기의 정상 운전시,
    상기 고압 압축기의 토출측 냉매와 오일이 상기 저압 압축기로 바이패스되는 것을 차단하는 다단 압축 시스템의 제어방법.
KR1020150110951A 2015-08-06 2015-08-06 다단 압축 시스템 및 그의 제어방법 KR101728404B1 (ko)

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