KR20120137345A

KR20120137345A - A cooling system for reciprocating compressors and a reciprocating compressor

Info

Publication number: KR20120137345A
Application number: KR1020127012136A
Authority: KR
Inventors: 로드리고 크레머; 디트마르 에리히 버나드 릴리; 페르난도 안토니오 리바스 주니어; 케사르 호세 데스샴스; 조아오 에르네스토 슈라이너; 자데르 리소 바르보사 주니어
Original assignee: 유니베르시다데 페더랄 데 산타 카타리나 - 유에프에스씨; 월풀 에스.에이.
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2012-12-20
Also published as: EP2494206B1; US20120267075A1; ES2462990T3; CN102052281A; EP2494206A1; WO2011050428A1; JP2013508612A; BRPI0904162A2

Abstract

왕복 컴프레서들을 위한 냉각 시스템은 컴프레서 실린더(2) 내부에 원자화된 윤활 유체를 공급하는 원자화 노즐(1), 노즐(1)에서 원자화되는 윤활 유체를 냉각시키도록 의도된 열 교환기(6), 냉각 유체와 윤활 유체의 혼합물을 분리하고 시스템으로부터 윤활 유체를 되돌리는 유체 분리기(5), 및 실린더에서 윤활 유체의 빌드업을 방지하도록 원자화 노즐(1)과 열 교환기(6)의 혼합물을 배열되는 차단 요소(7)를 포함한다. 왕복 컴프레서는 설명된 바와 같은 냉각 시스템을 갖는다.The cooling system for the reciprocating compressors comprises an atomization nozzle 1 for supplying atomized lubricating fluid inside the compressor cylinder 2, a heat exchanger 6 intended to cool the lubricating fluid atomized at the nozzle 1, a cooling fluid And a fluid separator (5) for separating the mixture of lubricating fluid and returning lubricating fluid from the system, and a blocking element arranged for the mixture of atomization nozzle (1) and heat exchanger (6) to prevent build up of lubricating fluid in the cylinder. It includes (7). The reciprocating compressor has a cooling system as described.

Description

Cooling system and reciprocating compressors for reciprocating compressors {A COOLING SYSTEM FOR RECIPROCATING COMPRESSORS AND A RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 컴프레서들을 위한 냉각 시스템에 관한 것으로서, 특히, 교호 컴프레서들을 위한 냉각 시스템에 관한 것이다. 또한 본 발명은 냉각 시스템을 갖는 교호 컴프레서에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling system for compressors, and more particularly to a cooling system for alternating compressors. The invention also relates to an alternating compressor having a cooling system.

소정의 유체 체적의 압력을 소정의 작업을 수행하기 위하여 요구된 압력으로 증가시키는 것이 컴프레서(compressor)의 기능이다. 냉각 산업을 위하여, 더 많이 사용되는 컴프레서들은 교호형 컴프레서(alternating-type compressor)들이다. 냉각 유체를 낮은 압력에서 흡입하고 높은 압력 및 높은 온도에서 콘덴서(condensor)를 향하여 압축하는 것이 이런 컴프레서들의 기능이다.It is the function of a compressor to increase the pressure of a given fluid volume to the pressure required to perform a given task. For the cooling industry, the more used compressors are alternating-type compressors. It is the function of these compressors to suck cooling fluid at low pressure and to compress it towards a condenser at high pressures and temperatures.

교호 컴프레서들은 소정의 구동 메커니즘(driving mechanism)이 실린더 내부의 피스톤에 교호 움직임을 제공하는 것들이다(이러한 메커니즘은 예를 들어, 로드-레버 시스템(rod-lever system)을 포함할 수 있다). 따라서, 피스톤은 실린더 내부에서 번갈아 움직이고, 흡입 밸브 및 배출 밸브는 냉각 유체의 흡입 및 배출을 허용하도록 제공된다.Alternating compressors are those in which certain driving mechanisms provide alternating movement to the piston inside the cylinder (such mechanisms may include, for example, a rod-lever system). Thus, the piston alternately moves inside the cylinder, and the intake valve and the discharge valve are provided to allow intake and discharge of the cooling fluid.

컴프레서의 냉각은 이의 열역학적 성능에 현저한 영향을 준다. 컴프레서 비효율의 상당 부분이 (흡입 컨베이어와 압축 실린더 사이에 위치된) 흡입 경로를 따라 발생하는 냉각 유체의 과열에 연관된다. 동일하게 중요한, 컴프레서 비효율의 다른 부분은 압축 동안에 냉각 유체의 가열에 연관된다.Cooling of the compressor has a significant impact on its thermodynamic performance. Much of the compressor inefficiency is associated with overheating of the cooling fluid that occurs along the suction path (located between the suction conveyor and the compression cylinder). Equally important, another part of the compressor inefficiency involves the heating of the cooling fluid during compression.

흡입 경로에서 냉각재의 가열은 냉각 유체보다 더 높은 온도에서 존재하는 컴프레서 구성요소와의 열 교환에 의해 야기된다. 한편, 압축의 공정에서 냉각 유체의 가열은 주로 피스톤에 의해 수행되는 작업, 및 또한 압축의 시작에서 실린더 및 피스톤 벽들을 통한 열전달로 인해 발생한다.Heating of the coolant in the suction path is caused by heat exchange with the compressor components present at higher temperatures than the cooling fluid. On the other hand, the heating of the cooling fluid in the process of compression mainly occurs due to the work carried out by the piston and also the heat transfer through the cylinder and the piston walls at the beginning of the compression.

흡입 경로에서 과열은 압축 챔버로 허용된 냉각 유체의 특정 체적을 증가시키기에, 컴프레서의 체적 효율을 감소시킨다. 게다가, 압축 공정의 시작에서 더 높은 온도는 또한 컴프레서의 에너지 효율을 감소시키는, 주된 특정 압축 작업을 의미한다.Overheating in the suction path increases the specific volume of cooling fluid allowed into the compression chamber, thereby reducing the volumetric efficiency of the compressor. In addition, a higher temperature at the start of the compression process also means a major specific compression operation, which reduces the energy efficiency of the compressor.

압축 동안에 냉각재의 가열에 의해 야기된 비효율 이외에, 압축 동안에 가열된 냉각재는 컴프레서를 위한 주된 열원이고, 이는 컴프레서 다른 구성요소의 가열의 주된 원인이며, 이는 결과로서, 흡입 경로를 따라 냉각재를 가열할 것이다.In addition to the inefficiency caused by the heating of the coolant during the compression, the coolant heated during the compression is the main heat source for the compressor, which is the main source of heating of the compressor other components, which as a result will heat the coolant along the suction path. .

앞서 말한 것을 고려하여, 이의 압축 공정 동안에 냉각재의 냉각이 압축 효율에 긍정적 영향을 줄 것이고, 결과로서, 흡입 동안에 냉각재의 과열로 인한 손실에 있어 감소를 허용할 것이다는 것이 분명하게 된다.In view of the foregoing, it becomes clear that the cooling of the coolant during its compression process will have a positive effect on the compression efficiency, and as a result, will allow a reduction in losses due to overheating of the coolant during suction.

앞서 말한 것을 고려하여, 온도 및 비체적을 감소시키면서, 압축 공정 동안에 컴프레서 냉각 유체로부터 열을 뽑을 수 있는 교호 컴프레서들을 위한 냉각 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 목적들 중 하나이다.In view of the foregoing, it is one of the objects of the present invention to provide a cooling system for alternating compressors which can extract heat from the compressor cooling fluid during the compression process while reducing the temperature and specific volume.

작동 동안에 컴프레서의 온도 레벨에 있어 감소를 감안하는 교호 컴프레서들을 위한 냉각 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 다른 목적이다.It is another object of the present invention to provide a cooling system for alternating compressors which allows for a reduction in the temperature level of the compressor during operation.

컴프레서의 에너지 효율 및 체적 효율을 향상시키는 컴프레서들을 위한 냉각 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.It is another object of the present invention to provide a cooling system for compressors which improves the energy efficiency and volumetric efficiency of the compressor.

본 발명은 하우징 및 하우징 내부의 압축 챔버를 포함하는 교호형 컴프레서를 위한 냉각 시스템을 통해 이런 목적 및 다른 목적을 달성하고, 시스템은:The present invention achieves this and other objects through a cooling system for an alternating compressor comprising a housing and a compression chamber inside the housing, the system:

컴프레서 실린더 내부에 원자화된 윤활 유체를 제공하는, 원자화 노즐;An atomization nozzle, providing an atomized lubricating fluid inside the compressor cylinder;

노즐에서 원자화될 윤활 유체를 냉각시키도록 구성된 열 교환기;A heat exchanger configured to cool the lubricating fluid to be atomized at the nozzle;

냉각 유체와 윤활 유체의 혼합물을 분리하고 시스템으로부터 윤활 유체를 되돌리는 유체 분리기; 및A fluid separator separating the mixture of cooling fluid and lubricating fluid and returning lubricating fluid from the system; And

실린더 내부에 윤활 유체의 빌드-업(build-up)을 방지하는 차단 요소를 포함한다.A blocking element is included inside the cylinder to prevent build-up of lubricating fluid.

차단 요소는 예를 들어, 원자화 노즐과 열 교환기 사이에 배열될 수 있거나, 심지어 원자화 노즐에 일체화될 수 있다.The blocking element can be arranged, for example, between the atomization nozzle and the heat exchanger or can even be integrated into the atomization nozzle.

본 발명의 바람직한 구체예에서, 차단 요소는 컴프레서 작동 동안에 계속 개방되고 꺼진 이후에는 폐쇄되는 차단 밸브이다. 하지만, 차단 요소는 예를 들어, 전기 차단 요소 또는 전자 차단 요소와 같은, 장치의 다른 형태를 포함할 수 있다.In a preferred embodiment of the invention, the shutoff element is a shutoff valve which is kept open during compressor operation and closed after being switched off. However, the blocking element may comprise other forms of apparatus, such as, for example, an electrical blocking element or an electronic blocking element.

또한, 차단 요소는 컴프레서 실린더에 꽤 근접하게, 컴프레서 하우징 내부에 배열될 수 있다.In addition, the blocking element can be arranged inside the compressor housing, quite close to the compressor cylinder.

본 발명의 바람직한 구체예에서, 유체 분리기는 압축 챔버로부터 배출된 냉각 유체 및 윤활 유체의 혼합물을 수용하고 윤활 유체를 열 교환기로 되돌린다.In a preferred embodiment of the invention, the fluid separator receives a mixture of cooling fluid and lubricating fluid discharged from the compression chamber and returns the lubricating fluid to the heat exchanger.

하지만, 본 발명의 일 구체예에서, 윤활 유체 분리기 및 열 교환기는 상호 간에 반대 위치에서 존재할 수 있되, 유체 분리기는 열 교환기로부터 윤활 유체 및 냉각 유체의 혼합물을 수용한다.However, in one embodiment of the present invention, the lubricating fluid separator and heat exchanger may be present at opposite locations from each other, where the fluid separator receives a mixture of lubricating fluid and cooling fluid from the heat exchanger.

또한, 본 발명의 또 다른 구체예에서, 윤활 유체 분리기 및 열 교환기는 단일 구성요소를 포함할 수 있고, 이러한 구성요소는 컴프레서 하우징 내부 또는 외부에 배열될 수 있다.Further, in another embodiment of the present invention, the lubricating fluid separator and heat exchanger may comprise a single component, which component may be arranged inside or outside the compressor housing.

본 발명의 일 구체예에서, 윤활 유체 분리기 및 열 교환기는 하우징 외부에 배열된다.In one embodiment of the invention, the lubricating fluid separator and heat exchanger are arranged outside the housing.

또 다른 구체예들에서, 윤활 유체 분리기 및 열 교환기는 조립을 더 컴팩트하게 하면서, 하우징 내부에 배열될 수 있다.In still other embodiments, the lubricating fluid separator and heat exchanger may be arranged inside the housing, making the assembly more compact.

주입 노즐은 이의 분사 종단이 컴프레서 실린더 블럭의 측벽에 가볍게 접촉하거나, 주입 노즐 분사 종단이 컴프레서 밸브 플레이트에 배열되도록 배열될 수 있다.The injection nozzle may be arranged such that its injection end is in light contact with the side wall of the compressor cylinder block or the injection nozzle injection end is arranged on the compressor valve plate.

도 1은 본 발명의 냉각 시스템의 제 1 구체예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 냉각 시스템의 제 2 구체예를 도시한다.
도 3은 본 발명의 냉각 시스템의 제 3 구체예를 도시한다.
도 4는 본 발명의 냉각 시스템의 제 4 구체예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 냉각 시스템의 제 5 구체예를 도시한다.
도 6은 본 발명의 냉각 시스템의 제 6 구체예를 도시한다.1 shows a first embodiment of the cooling system of the present invention.
2 shows a second embodiment of the cooling system of the present invention.
3 shows a third embodiment of the cooling system of the present invention.
4 shows a fourth embodiment of the cooling system of the present invention.
5 shows a fifth embodiment of the cooling system of the present invention.
6 shows a sixth embodiment of the cooling system of the present invention.

본 발명은 도면들에서 도시된 실시예들의 성능을 기초로 하여 아래에 더 상세하게 설명될 것이다. 도면들은 본 발명의 냉각 시스템의 6개의 대안적인 구체예들을 도시한다.The invention will be explained in more detail below on the basis of the performance of the embodiments shown in the drawings. The figures show six alternative embodiments of the cooling system of the present invention.

도면들에 도시된 구체예들에서, 냉각 시스템은 하우징(11; housing) 및 하우징 내부에 배열된 압축 챔버(2; compressing chamber)를 포함하는 형태의 교호 컴프레서(10; alternating compressor)에 적용된다. 컴프레서(10)의 주된 구성요소들은 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 알려진 종래의 교호 컴프레서의 것이고, 이에 따라, 이런 구성요소들의 특정한 구성 및 작동은 이러한 설명이 본 발명의 냉각 시스템의 이해에 필요한 한 설명될 것이다. 도면들이 컴프레서를 도시하되, 피스톤 구동 메커니즘(piston driving mechanism)이 로드-레버 타입(rod-lever type)을 갖는 동시에, 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 피스톤 교호 움직임을 제공하는 다른 장치가 또한 본 발명의 발명 개념 내에서 채택될 수 있다는 것을 이해할 것이다.In the embodiments shown in the figures, the cooling system is applied to an alternating compressor 10 in the form of a housing 11 and a compressing chamber 2 arranged inside the housing. The main components of the compressor 10 are those of conventional alternating compressors known by those of ordinary skill in the art, and accordingly the specific construction and operation of these components is such that this description makes sense of the cooling system of the present invention. Will be explained as needed. The drawings show a compressor, in which the piston driving mechanism has a rod-lever type, while one skilled in the art also sees other arrangements for providing piston alternating movement. It will be understood that it can be employed within the inventive concept of the invention.

본 발명의 냉각 시스템은 실린더 내부에서 윤활 유체의 원자화를 고려하고, 이런 유체는 가능한 가장 낮은 온도에서 원자화되어야만 한다.The cooling system of the present invention contemplates atomization of the lubricating fluid inside the cylinder, which must be atomized at the lowest possible temperature.

따라서, 본 발명의 시스템은 주로 컴프레서 실린더 내부에 원자화된 윤활 유체를 공급하는 원자화 노즐(1), 노즐(1)에서 원자화될 윤활 유체를 냉각시키도록 구성된 열 교환기(6), 컴프레서로부터 배출되는 윤활 유체 및 냉각 유체의 혼합물을 수용하고 분리된 윤활 유체를 열 교환기로 되돌리는 윤활 유체 분리기(5), 및 컴프레서가 꺼질 때 이의 기능이 실린더 안에서 윤활 유체의 빌드-업(build-up)을 방지하는 것인 차단 요소(7)를 포함한다.Thus, the system of the present invention mainly comprises an atomization nozzle 1 for supplying atomized lubricating fluid inside the compressor cylinder, a heat exchanger 6 configured to cool the lubricating fluid to be atomized at the nozzle 1, lubrication discharged from the compressor. A lubricating fluid separator (5) for receiving a mixture of fluid and cooling fluid and returning the separated lubricating fluid to a heat exchanger, and its function when the compressor is turned off to prevent build-up of lubricating fluid in the cylinder Which comprises a blocking element 7.

본 발명의 바람직한 구체예에서, 차단 요소(7)는 차단 밸브이지만, 예를 들어, 기계적 또는 전기-기계적 구동 차단 요소, 전기적 구동 차단 시스템, 전자적 구동 차단 시스템 또는 자기적 구동 차단 요소와 같은, 차단 요소의 다른 적절한 형태가 동일하게 사용될 수 있다.In a preferred embodiment of the invention, the shutoff element 7 is a shutoff valve, but for example a shutoff, such as a mechanical or electromechanical drive shutoff element, an electrical drive shutoff system, an electronic drive shutoff system or a magnetic drive shutoff element. Other suitable forms of elements may equally be used.

이런 방향에서, 전기적 또는 전자적 구동 차단 요소는 예를 들어, 구동 전류와 같은, 컴프레서 전기 엔진으로부터 정보를 사용하기 위하여 설계될 수 있다. 유사하게는, 가변 속도 컴프레서에서와 같이 - 보드 전자 장치에 적용하는 컴프레서에서 - 차단 요소를 제어하는 데에 요구된 전자 장치는 컴프레서 전자 장치와 일체화될 수 있다.In this direction, an electrical or electronic drive interruption element can be designed for using information from a compressor electric engine, such as, for example, a drive current. Similarly, the electronic device required to control the blocking element-such as in a variable speed compressor-in a compressor that applies to the board electronic device-can be integrated with the compressor electronic device.

본 발명의 시스템의 차단 요소는 예를 들어, 원자화 노즐(1)과 열 교환기(6) 사이에 위치될 수 있거나, 주입 노즐(1)에 일체화될 수 있다. 후자의 경우에, 일체화된 차단 요소를 갖는, 원자화 노즐 그 자체는, 필요할 때 유동을 차단할 수 있다.The blocking element of the system of the present invention may for example be located between the atomization nozzle 1 and the heat exchanger 6 or may be integrated in the injection nozzle 1. In the latter case, the atomization nozzle itself, with an integrated blocking element, can block the flow when necessary.

또한, 도 1 내지 도 6에서, 차단 요소는 컴프레서 하우징(11)에 대하여 외부에서 작용하는 부분으로서 도시되는 동시에, 이러한 요소는 이런 하우징 내부에 존재할 수 있다. 이런 특히 바람직한 가능성은 차단 요소가 컴프레서 실린더에 꽤 근접하게 배열되도록 하고, 이에 따라 실린더와 차단 요소 사이의 오일 체적을 감소시킨다. 컴프레서를 끌 때, 이런 체적에 포함된 오일은 결국 실린더로 가게 되기에, 체적에 있어 감소가 꽤 긍정적인 영향을 준다.In addition, in FIGS. 1 to 6, the blocking element is shown as a part that acts externally to the compressor housing 11, while at the same time such an element may be present inside such a housing. This particularly desirable possibility allows the blocking element to be arranged quite close to the compressor cylinder, thus reducing the oil volume between the cylinder and the blocking element. When turning off the compressor, the oil contained in these volumes eventually goes to the cylinder, so the reduction in volume has a pretty positive effect.

본 발명의 시스템은 컴프레서의 전체적인 가열에 있어 감소를 감안하고, 전체 압축 사이클 동안에 냉각재의 온도에 있어 감소를 달성한다.The system of the present invention allows for a reduction in the overall heating of the compressor and achieves a reduction in the temperature of the coolant during the entire compression cycle.

따라서, 본 발명의 제 1 구체예에서, 윤활 유체 공급 라인(8)에 연결된, 원자화 노즐(1)은, 실린더 내측벽을 가볍게 접촉하는 홀(또는 분사 종단)을 갖고, 하우징(11) 내부에 위치되어, 피스톤이 홀을 덮지 않는 동안에 윤활 유체가 압축 사이클의 주기에서 실린더 내부에서 원자화된다.Therefore, in the first embodiment of the present invention, the atomization nozzle 1, which is connected to the lubricating fluid supply line 8, has a hole (or injection end) that lightly contacts the cylinder inner wall, and is inside the housing 11. When located, the lubricating fluid is atomized inside the cylinder in the cycle of the compression cycle while the piston does not cover the hole.

원자화된 윤활 유체 액적(droplet)이 큰 표면적을 나타내기에, 압축 동안에 냉각 유체와의 열 교환을 위한 포텐셜(potential)은 현저하고, 이의 압축 동안에 냉각재 증기 온도에 있어 증가를 감소시킨다.Since the atomized lubricating fluid droplets exhibit a large surface area, the potential for heat exchange with the cooling fluid during compression is significant and reduces the increase in coolant vapor temperature during its compression.

가능한 가장 낮은 온도에서 윤활 유체의 원자화를 확보하기 위하여, 원자화 노즐(1)은 도 1에 도시된 구체예에서, 하우징(11) 외부에 위치된, 열 교환기(6)에 연결된다.In order to ensure atomization of the lubricating fluid at the lowest possible temperature, the atomization nozzle 1 is connected to a heat exchanger 6, located outside the housing 11, in the embodiment shown in FIG. 1.

원자화 노즐(1)과 열 교환기(6) 사이에는 예를 들어, 차단 밸브(7)와 같은 차단 요소(7)가 존재하고, 이는 컴프레서 작동 동안에 계속 개방되고, 동일한 것이 꺼진 이후에는 폐쇄된다.Between the atomization nozzle 1 and the heat exchanger 6 there is a blocking element 7, for example a shutoff valve 7, which continues to open during the compressor operation and closes after the same is turned off.

배출 압력에 도달한 이후에, 냉각 유체와 함께, 윤활 유체는 배출 밸브(3)를 통해 압축 챔버로부터 배출되고, 배출 라인(4)을 따른다.After reaching the discharge pressure, along with the cooling fluid, the lubricating fluid is discharged from the compression chamber via the discharge valve 3 and follows the discharge line 4.

윤활 유체 분리기(5)는 배출 라인(4) 및 열 교환기(6)에 연결되어, 사이클을 다시 시작하면서, 배출 라인으로부터의 윤활 유체는 냉각 유체로부터 분리되고 열 교환기로 유도된다.The lubricating fluid separator 5 is connected to the discharge line 4 and the heat exchanger 6 so that, starting the cycle again, the lubricating fluid from the discharge line is separated from the cooling fluid and led to the heat exchanger.

도 2는 도 1과 유사한 일 구체예를 제공하고, 윤활 유체 분리기(5)는 컴프레서(10)의 하우징(11) 내부에 배열된다. 따라서, 본 구체예에서, 윤활 유체와 함께, 냉각 유체는 배출 밸브(3)를 통해 압축 챔버로부터 배출되고, 배출 라인(4)을 따르며, 윤활 유체 분리기(5)는 컴프레서(10)의 내측 배출 라인에 위치된다. 도 1에 도시된 것보다 더 컴팩트한 구성을 제공하는 것 외에, 본 구체예는, 분리기(5)가 냉각재 배출 동안에 발생된 압력 펄스를 여과하면서, 압력 감쇠기로서 작용하도록 한다. 또한, 열 교환기(6)가 컴프레서 외부에 계속 있기에, 열 교환 효율은 유지된다.FIG. 2 provides an embodiment similar to that of FIG. 1, wherein the lubricating fluid separator 5 is arranged inside the housing 11 of the compressor 10. Thus, in this embodiment, together with the lubricating fluid, the cooling fluid is discharged from the compression chamber via the discharge valve 3, along the discharge line 4, and the lubricating fluid separator 5 is discharged inside the compressor 10. Is located on the line. In addition to providing a more compact configuration than that shown in FIG. 1, this embodiment allows the separator 5 to act as a pressure damper while filtering the pressure pulses generated during coolant discharge. In addition, since the heat exchanger 6 continues outside the compressor, the heat exchange efficiency is maintained.

도 3은 본 발명의 제 3 대안적인 구체예를 도시하되, 윤활유 분리기(5) 및 열 교환기(6) 모두가 컴프레서(10)의 하우징(11) 내부에 위치된다.3 shows a third alternative embodiment of the invention, wherein both the lubricant separator 5 and the heat exchanger 6 are located inside the housing 11 of the compressor 10.

본 구체예에서, 윤활 유체 공급 라인(8) 및 차단 요소(7)는 또한 하우징(11) 내부에 배열되면서, 컴프레서(10) 내부에 계속 있다. 본 구체예는 극도로 컴팩트한 컴프레서 구성을 감안한다는 것이 언급되어야 한다.In this embodiment, the lubricating fluid supply line 8 and the blocking element 7 are also arranged inside the housing 11, while still inside the compressor 10. It should be mentioned that this embodiment allows for an extremely compact compressor configuration.

도 3에 도시된 구체예에서, 열 교환기(6)는 컴프레서 크랭크실 오일(compressor crankcase oil) 안에 침수된다. 이런 구성은 크랭크실 안에서 오일 온도를 증가시키고, 이는 컴프레서 효율의 증가에 추가적인 영향을 줄 수 있다. 이에 대한 이유는 실린더 안에 냉각 오일 액적의 주입 및 다음의 압축 가스의 냉각으로, 예상된 결과는 컴프레서 온도 레벨에 있어 전체적인 감소이다. 온도에 있어 이런 감소는 기계적 손실을 증가시키면서, 오일 점성에 있어 증가를 야기할 것이다. 오일 안에 열 교환기를 위치시키자마자, 이런 문제점의 일부가 크랭크실 안에서 압축 가스로부터 오일로 직접 제거된 열의 일부를 공급함으로써 보상되고, 이에 따라 점성에 있어 증가에 의해 합산된 손실의 일부가 복원된다.In the embodiment shown in FIG. 3, the heat exchanger 6 is submerged in a compressor crankcase oil. This configuration increases the oil temperature in the crankcase, which can further affect the increase in compressor efficiency. The reason for this is the injection of cooling oil droplets into the cylinder and the cooling of the next compressed gas, the expected result being an overall decrease in the compressor temperature level. This decrease in temperature will cause an increase in oil viscosity, increasing mechanical losses. As soon as the heat exchanger is placed in the oil, part of this problem is compensated for by supplying some of the heat directly removed from the compressed gas into the oil in the crankcase, thereby recovering some of the summed losses by the increase in viscosity.

도 4는 본 발명의 제 4 구체예를 도시하고, 주입 노즐(1)은 컴프레서(10) 밸브 플레이트 상에 위치된다. 이런 구성은 오일이 도 1 내지 도 3의 구체예들에서 예상된 바와 같이, 압축 사이클의 일 주기 동안 뿐아니라, 컴프레서 압축 사이클에서 언제 어느 때나 원자화되도록 한다. 본 구체예는 윤활 유체에서 냉각 유체의 낮은 용해도가 존재할 때, 또는 상당히 효율적인 분리기가 냉각 유체로부터 윤활 유체를 분리하는 데에 사용될 때 특히 편리하다.4 shows a fourth embodiment of the invention, in which the injection nozzle 1 is located on the compressor 10 valve plate. This configuration allows the oil to atomize at any time and in the compressor compression cycle, as well as during one period of the compression cycle, as expected in the embodiments of FIGS. 1-3. This embodiment is particularly convenient when there is a low solubility of the cooling fluid in the lubricating fluid, or when a highly efficient separator is used to separate the lubricating fluid from the cooling fluid.

도 4가 분리기(5) 및 열 교환기(6)가 하우징(11) 외부에 존재하는 구체예를 도시하는 반면에, 본 구체예에서 예상된 주입 노즐의 배열은 도 2 및 도 3에 도시된 구체예들에서와 같이, 컴프레서 내부에 이런 부분들과 함께 사용될 수 있다는 것이 인식될 것이다.4 shows an embodiment in which the separator 5 and the heat exchanger 6 are external to the housing 11, while the arrangement of injection nozzles expected in this embodiment is the embodiment shown in FIGS. 2 and 3. It will be appreciated that, as in the examples, it can be used with these parts inside the compressor.

도 5는 본 발명의 제 5 구체예를 도시하고, 분리기(5) 및 열 교환기(6)는 이의 기능이 분리기 및 열 교환기 모두인 단일 구성요소를 포함한다.FIG. 5 shows a fifth embodiment of the invention, wherein separator 5 and heat exchanger 6 comprise a single component whose function is both separator and heat exchanger.

따라서, 본 도면에서 도시된 바와 같이, 이런 단일 구성요소는 방열 요소(예를 들어, 베인(vane)들)를 갖는 열 분리기를 포함할 수 있고, 이는 압축 공정에서 획득된 열을 오일로부터 제거한다. 당연히, 예를 들어, 분리기 주위에 배열된 코일-형상 열 교환기와 같은, 다른 구성들이 동일하게 사용될 수 있다.Thus, as shown in this figure, such a single component may include a heat separator having a heat dissipation element (eg vanes), which removes heat obtained from the compression process from the oil. . Naturally, other configurations, such as, for example, coil-shaped heat exchangers arranged around the separator, can equally be used.

또한, 단일 구성요소가 컴프레서 하우징(11) 외부에 도시된 반면에, 이러한 부분은 도 3 및 도 4에서 구체예에서 예상된 바와 같이, 하우징(11) 내부에 수용될 수 있다.Further, while a single component is shown outside the compressor housing 11, this portion can be received inside the housing 11, as expected in the embodiment in FIGS. 3 and 4.

도 6은 본 발명의 또 다른 구체예를 도시하고, 열 교환기(6) 및 분리기(5)는 이전의 구체예에서 도시된 것과 역 방식으로, 형성된 바와 같은 회로를 고려하면서, 위치되고, 이런 역배열이 분리 이전에 열의 제거를 허용한다.FIG. 6 shows another embodiment of the invention, in which the heat exchanger 6 and the separator 5 are positioned in consideration of the circuit as formed, in an inverse manner to that shown in the previous embodiment, Allow removal of heat prior to this separation.

당연히, 도 6에 도시된 역배열이 하우징(11) 내부에 구성요소 부분들을 위치시키는 가능성 및 원자화 노즐 위치 모두에 대하여, 이전의 구체예들에서 설명된 변화와 조합될 수 있다.Naturally, the reverse arrangement shown in FIG. 6 can be combined with the changes described in the previous embodiments, both for the possibility of placing the component parts inside the housing 11 and for the atomization nozzle position.

설명된 시스템에 의해, 본 발명은 컴프레서의 성능 및 신뢰성에 있어 향상의 달성을 감안한다.With the described system, the present invention contemplates the achievement of improvements in the performance and reliability of the compressor.

신뢰성에 대하여, 압축 챔버에서 윤활 유체의 원자화에 의해 야기된 컴프레서 열 프로파일의 하강은 오일이 열물리적 특성에 있어 열화 및 비가역 변화를 겪을 수 있는 컴프레서에서의 지점들에서 임계적 온도를 회피한다. 하강된 컴프레서 열 프로파일를 갖고, 제품 승인, 마모 및 강성 시험의 정도(severity)를 감쇠시키는 것이 또한 가능할 수 있다.With regard to reliability, the lowering of the compressor thermal profile caused by atomization of the lubricating fluid in the compression chamber avoids critical temperatures at points in the compressor where the oil may experience degradation and irreversible change in thermophysical properties. It may also be possible to have a lowered compressor thermal profile and to dampen the severity of product approval, wear and stiffness testing.

성능에 대하여, 차례가 되어, 본 발명에 의해 제공된 장점들이 컴프레서의 에너지 효율 및 체적 효율에 있어 증가에 연관된다.With respect to performance, in turn, the advantages provided by the present invention are associated with an increase in the energy and volumetric efficiency of the compressor.

하강된 컴프레서 온도 레벨을 갖고, 흡입 경로에서 가스의 과열은, 압축 공정의 시작에서 냉각재 밀도에 있어 증가, 및 이에 따른 컴프레서에 의해 압축되고 펌핑되는 매스(mass)의 양에 있어 증가를 초래하면서, 감소된다. 따라서, 컴프레서 체적 효율은 증가하고, 동일한 펌핑 용량에 대하여, 이는 더 작은 치수로 구성될 수 있다.With a lowered compressor temperature level, overheating of the gas in the intake path results in an increase in coolant density at the start of the compression process, and thus an increase in the amount of mass compressed and pumped by the compressor, Is reduced. Thus, the compressor volume efficiency increases, and for the same pumping capacity, it can be configured with smaller dimensions.

흡입 경로를 따른 과열에 대한 영향 이외에, 압축 챔버 내부에서 원자화된 오일은 이의 온도 및 비체적을 감소시키면서, 압축 공정 동안에 냉각 유체로부터 열을 뽑아낸다. 따라서, 압축 작업이 감소하고 컴프레서 효율이 증가한다.In addition to the effect of overheating along the suction path, the atomized oil inside the compression chamber draws heat from the cooling fluid during the compression process, reducing its temperature and specific volume. Thus, the compression operation is reduced and the compressor efficiency is increased.

결과로서, 펌핑된 매스에 있어 증가 및 특정 작업에 있어 감소의 함수로서, 컴프레서 성능 계수(PCO; compressor performance coefficient)에 의해 종종 특징지어지는, 컴프레서 에너지 효율에 있어 증가가 존재한다.As a result, there is an increase in compressor energy efficiency, often characterized by a compressor performance coefficient (PCO), as a function of the increase in pumped mass and the decrease in certain operations.

압축 공정 동안에 과열의 감소의 다른 이점은 점성 마찰로 인한 에너지 손실을 감소시키고, 이에 따라 PCO에 있어 증가에 기여하는, 컴프레서 밸브에서 유체 유동률에 있어 감소이다.Another advantage of the reduction of overheating during the compression process is the reduction in fluid flow rate in the compressor valve, which reduces energy losses due to viscous friction and thus contributes to an increase in PCO.

냉각 응용에 대한 낮은 용량을 갖는 컴프레서에 있어, 압축 공정의 마지막에서 실린더 내부에서 오일의 존재는 체적 효율을 증가시키면서, 사체적(dead volume)에서 냉각재의 양을 감소시키기에, 추가 이익을 제공한다는 것이 주목되어야 한다.In compressors with low capacity for refrigeration applications, the presence of oil inside the cylinder at the end of the compression process provides additional benefits in reducing the amount of coolant at dead volume while increasing the volumetric efficiency. It should be noted that.

다른 상호 보완적인 이익은 오일에 의한 실린더와 피스톤 사이의 간격의 더 양호한 밀봉에 놓이고, 이는 압축 챔버 내로부터 가스의 누설에서 내재하는 손실의 감소를 촉진할 수 있다.Another complementary benefit lies in the better sealing of the gap between the cylinder and the piston by oil, which can promote a reduction in losses inherent in the leakage of gas from within the compression chamber.

결국, 상기의 도면들을 기초로 하여 제공된 설명은 단지 본 발명의 시스템을 위하여 가능한 구체예들에 관한 것이고, 본 발명의 목적의 진정한 범위는 첨부된 청구항들에 의해 한정된다는 것이 인식될 것이다.In the end, it will be appreciated that the description provided based on the drawings above relates only to possible embodiments for the system of the present invention and that the true scope of the object of the present invention is defined by the appended claims.

Claims

In a cooling system for an alternating compressor (10), the compressor comprises a housing (11) and a compressor chamber (2) inside the housing (11),
An atomization nozzle 1 for supplying atomized lubricating fluid inside the compressor cylinder;
A heat exchanger 6 configured to cool the lubricating fluid atomized at the nozzle 1;
A fluid separator 5 separating the mixture of cooling fluid and lubricating fluid and returning the lubricating fluid from the system; And
Cooling system, characterized in that it comprises a blocking element (7) which prevents build-up of lubricating fluid in the cylinder.

The method of claim 1,
Cooling system, characterized in that the blocking element (7) is arranged between the atomization nozzle (1) and the heat exchanger (6).

The method of claim 1,
Cooling system, characterized in that the blocking element (7) is integrated in the injection nozzle (1).

The method according to any one of claims 1 to 3,
Cooling system, characterized in that the blocking element (7) is a blocking valve.

The method according to any one of claims 1 to 3,
Cooling system, characterized in that the blocking element is an electrical blocking element.

The method according to any one of claims 1 to 3,
Cooling system, characterized in that the blocking element is an electronic blocking element.

7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Cooling system, characterized in that the blocking element (7) is arranged inside the housing (11).

The method according to any one of claims 1 to 7,
The fluid separator (5) receives a mixture of cooling fluid and lubricating fluid discharged from the compression chamber (2) and returns the lubricating fluid to the heat exchanger (6).

The method according to any one of claims 1 to 7,
The fluid separator (5) receives a mixture of cooling fluid and lubricating fluid from the heat exchanger (6) and returns the lubricating fluid to the blocking element (7).

The method according to any one of claims 1 to 7,
Cooling system, characterized in that the lubricating fluid separator (5) and the heat exchanger (6) comprise a single component.

The method of claim 9,
Cooling system, characterized in that the single component is arranged inside the housing (11).

The method according to any one of claims 1 to 8,
Cooling system, characterized in that the lubricating fluid separator (5) is arranged inside the housing (11).

The method according to any one of claims 1 to 8,
Cooling system, characterized in that the heat exchanger (6) is arranged inside the housing (11).

The method according to any one of claims 1 to 8,
Cooling system, characterized in that the lubricating fluid separator (5) and the heat exchanger (6) are arranged inside the housing (11).

The method according to claim 13 or 14,
The heat exchanger is arranged in a space in the housing (11) for storing the lubricating fluid, the heat exchanger (6) being submerged in the lubricating fluid.

The method according to any one of claims 1 to 15,
Cooling system, characterized in that the injection nozzle (1) injection end is in light contact with the side wall of the compressor (10) cylinder block.

The method according to any one of claims 1 to 15,
Cooling system, characterized in that the injection nozzle (1) injection end is arranged on the compressor (10) valve plate.

Alternating compressor (10) having a form comprising a cooling system as defined in claims 1 to 17.