KR20190082875A - 압축기 조립체 및 그 제어 방법 그리고 냉각/가열 시스템 - Google Patents

압축기 조립체 및 그 제어 방법 그리고 냉각/가열 시스템 Download PDF

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Abstract

압축기 조립체(1)가 개시되고, 그러한 압축기 조립체는 작업 유체를 취입 압력으로부터 방출 압력으로 압축하도록 구성된 압축기(10), 응축기(20)에 의해서 응축된 작업 유체를 팽창시키도록 구성된 팽창 장치(30), 윤활제를 냉각하고 팽창 장치(30)에 의해서 팽창된 작업 유체를 가열하기 위해서, 윤활 압축기(10)의 윤활제를 팽창 장치(30)에 의해서 팽창된 작업 유체에 전달하도록 구성된 열 교환기(40), 열 교환기(40)에 의해서 냉각된 윤활제의 온도를 감지하도록 구성된 제1 감지 장치(50), 및 제1 감지 장치(50)에 의해서 감지된 윤활제의 온도에 따라 압축기 조립체(1)의 동작을 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다.

Description

압축기 조립체 및 그 제어 방법 그리고 냉각/가열 시스템
본원은, 전체가 본원에서 참조로 포함되는, 중국 국가지식재산권국에 2016년 11월 16일자로 출원되고 명칭이 "COMPRESSOR ASSEMBLY AND CONTROL METHOD THEREOF AND REFRIGERATING/HEATING SYSTEM"인 중국 특허출원 제201611007783.1호의 우선권 이익을 주장한다.
본원은 압축기 조립체의 제어 방법, 압축기 조립체 및 냉각/가열 시스템에 관한 것이다.
이러한 항목의 내용은 단지, 종래 기술을 구성하지 않을 수 있는, 본원과 관련된 배경 정보를 제공한다.
스크롤 압축기와 같은 압축기는 일반적으로, 예를 들어, 고정형 스크롤 부재 및 궤도운동 스크롤 부재를 포함하는 압축 메커니즘을 포함한다. 압축 메커니즘은 압축기의 흡입 압력 구역으로부터 작업 유체를 수용하고, 압축 메커니즘에 의해서 규정된 하나 이상의 압축 챔버 내에서 작업 유체를 압축하고, 이어서 압축된 작업 유체를 압축기의 방출 압력 구역으로 방출한다. 일반적으로, 압축 메커니즘은 윤활제에 의해서 윤활을 달성한다. 물론, 압축 메커니즘을 윤활하기 위한 윤활제는 또한 압축기의 다른 부재의 윤활을 위해서, 예를 들어 주 베어링 하우징 또는 모터의 윤활을 위해서 이용될 수 있다.
압축기의 여러 부재를 윤활하기 위한 윤활제는 일반적으로 작업 유체와 함께 압축 메커니즘을 통해서 유동되고 압축기의 방출 압력 구역으로 방출된다. 이러한 압축 중에, 윤활제의 온도는 작업 유체의 온도와 함께 상승된다. 이어서, 윤활제는 작업 유체로부터 분리되고 압축기의 윤활에서 재사용하기 위해서 회수된다. 그러나, 이렇게 반복적으로 가열되는 윤활제는 인입(indrawn) 작업 유체를 과열시킬 수 있고, 그에 의해서 압축기 부피 효율을 감소시킬 수 있고 결과적으로 압축기 성능을 감소시킬 수 있다. 또한, 과열된 윤활제는, 모터와 같은, 압축기의 여러 부재를 윤활할 때 과다 마모를 유발할 수 있고, 그에 따라 압축기 신뢰성을 낮출 수 있다. 예를 들어, 과열된 윤활제의 경우에, 이동 부재들 사이에서 희망 오일 막 두께를 유지할 수 있는 희망 레벨에서 윤활제의 점도를 유지하는 것이 어렵다.
그러나, 압축기의 성능이 과열된 윤활제로 인해서 감소된다는 기술적 문제를 효과적으로 해결하기 위한 기술적 수단이 현재 존재하지 않는다.
본원의 하나 이상의 실시예의 목적은 압축기 조립체를 위한 제어 방법을 제공하는 것이고, 그러한 제어 방법은 압축기를 윤활하기 위한 윤활제의 온도를 모니터링할 수 있고 윤활제의 감지된 온도를 기초로 압축기 조립체의 동작을 제어할 수 있고, 예를 들어 윤활제의 온도가 너무 높을 때, 윤활제의 온도를 능동적으로 제어하고(예를 들어, 감소시키고), 경고 신호를 송신하고 및/또는 동작 중단을 실시하며, 그에 따라 압축기의 성능(예를 들어, 안정성 및 신뢰성 및 기타)을 개선한다.
본원의 하나 이상의 실시예의 다른 목적은 압축기 조립체를 제공하는 것이고, 그러한 압축기 조립체는 압축기를 윤활하기 위한 윤활제의 온도를 모니터링할 수 있고 윤활제의 감지된 온도를 기초로 압축기 조립체의 동작을 제어할 수 있고, 예를 들어 윤활제의 온도가 너무 높을 때, 윤활제의 온도를 능동적으로 제어하고(예를 들어, 감소시키고), 경고 신호를 송신하고 및/또는 동작 중단을 실시하며, 그에 따라 압축기의 성능(예를 들어, 안정성 및 신뢰성 및 기타)을 개선한다.
본원의 하나 이상의 실시예의 다른 목적은 냉각/가열 시스템을 제공하는 것이고, 그러한 냉각/가열 시스템은 압축기를 윤활하기 위한 윤활제의 온도를 모니터링할 수 있고 윤활제의 감지된 온도를 기초로 냉각/가열 시스템의 동작을 제어할 수 있고, 예를 들어 윤활제의 온도가 너무 높을 때, 윤활제의 온도를 능동적으로 제어하고(예를 들어, 감소시키고), 경고 신호를 송신하고 및/또는 동작 중단을 실시하며, 그에 따라 압축기의 성능(예를 들어, 안정성 및 신뢰성 및 기타)을 개선한다.
압축기 조립체의 제어 방법이 본원의 양태에 따라 제공되고, 압축기 조립체는 작업 유체를 흡입 압력으로부터 방출 압력이 되게 압축하도록 구성된 압축기를 포함하고, 방출 압력은 흡입 압력보다 높고, 제어 방법은:
압축기에 의해서 압축된 후에 응축된 작업 유체를 팽창시키는 단계;
윤활제를 냉각하고 팽창된 작업 유체를 가열하기 위해서, 압축기를 윤활하기 위한 윤활제로부터 팽창된 작업 유체로 열을 전달하는 단계;
냉각된 윤활제의 온도를 감지하는 단계; 및
윤활제의 감지된 온도를 기초로 압축기 조립체의 동작을 제어하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 제어 방법은: 윤활제 온도 목표 결정 동작을 더 포함하고, 그러한 동작은: 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값보다 높을 때 윤활제 온도 제어 로직을 실시하는 것; 그리고 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값 이하일 때 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함한다.
바람직하게, 제어 방법은: 압축기에 의해서 압축된 작업 유체의 방출 온도를 감지하고; 방출 온도 목표를 결정하는 동작을 더 포함하고, 그러한 동작은: 방출 온도가 방출 온도 목표 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 방출 온도가 방출 온도 목표 값보다 높을 때 방출 온도 제어 로직을 실시하는 것; 그리고 방출 온도가 방출 온도 목표 값 이하일 때 윤활제 온도 목표 결정 동작 또는 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함한다.
바람직하게, 제어 방법은: 윤활제 온도 보호 결정 동작을 더 포함하고, 그러한 동작은: 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값보다 높을 때 윤활제 온도 보호 로직을 실시하는 것; 그리고 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값 이하일 때 방출 온도 목표 결정 동작, 윤활제 온도 목표 결정 동작, 또는 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함하고, 윤활제 온도 보호 값은 윤활제 온도 목표 값보다 높다.
바람직하게, 제어 방법은: 방출 온도 보호 결정 동작을 더 포함하고, 그러한 동작은: 방출 온도가 방출 온도 보호 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 방출 온도가 방출 온도 보호 값보다 높을 때 방출 온도 보호 로직을 실시하는 것; 그리고 방출 온도가 방출 온도 보호 값 이하일 때 윤활제 온도 보호 결정 동작, 방출 온도 목표 결정 동작, 윤활제 온도 목표 결정 동작, 또는 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함하고, 방출 온도 보호 값은 방출 온도 목표 값보다 높다.
바람직하게, 방출 온도 보호 로직 및 윤활제 온도 보호 로직의 각각이 경고 동작 및/또는 차단 동작을 포함하고,
방출 온도 제어 로직은 방출 온도를 감소시키기 위해서 팽창된 작업 유체의 유량을 증가시키는 것을 포함하고,
윤활제 온도 제어 로직은 윤활제의 온도를 감소시키기 위해서 팽창된 작업 유체의 유량을 증가시키는 것을 포함하고,
제1 제어 로직은 압축기 조립체의 성능을 개선하기 위해서 팽창된 작업 유체의 유량을 조정하는 것을 포함한다.
바람직하게, 제어 방법은 응축된 작업 유체로부터 팽창된 작업 유체로 열을 전달하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 제어 방법은 가열된 작업 유체를 압축기의, 중간 압력을 갖는, 영역에 공급하는 단계를 더 포함하고, 중간 압력은 흡입 압력보다 높고 방출 압력보다 낮다.
압축기 조립체가 본원의 다른 양태에 따라 더 제공되고, 그러한 압축기 조립체는:
작업 유체를 흡입 압력으로부터 방출 압력이 되게 압축하도록 구성된 압축기로서, 방출 압력이 흡입 압력보다 높은, 압축기;
응축기에 의해서 응축된 작업 유체를 팽창시키도록 구성된 팽창 장치;
윤활제를 냉각하고 팽창 장치에 의해서 팽창된 작업 유체를 가열하기 위해서, 압축기를 윤활하기 위한 윤활제로부터 팽창 장치에 의해서 팽창된 작업 유체로 열을 전달하도록 구성된 열 교환기;
열 교환기에 의해서 냉각된 윤활제의 온도를 감지하도록 구성된 제1 감지 장치; 및
제1 감지 장치에 의해서 감지된 윤활제의 온도를 기초로 압축기 조립체의 동작을 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다.
바람직하게, 제어기는: 윤활제 온도 목표 결정 동작을 실시하도록 구성되고, 윤활제 온도 목표 결정 동작은: 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값보다 높을 때 윤활제 온도 제어 로직을 실시하는 것; 그리고 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값 이하일 때 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함한다.
바람직하게, 압축기 조립체는 압축기에 의해서 압축된 작업 유체의 방출 온도를 감지하도록 구성된 제2 감지 장치를 더 포함하고, 제어기는 방출 온도 목표 결정 동작을 실시하도록 추가적으로 구성되고, 방출 온도 목표 결정 동작은: 방출 온도가 방출 온도 목표 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 방출 온도가 방출 온도 목표 값보다 높을 때 방출 온도 제어 로직을 실시하는 것; 그리고 방출 온도가 방출 온도 목표 값 이하일 때 윤활제 온도 목표 결정 동작 또는 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함한다.
바람직하게, 제어기는 윤활제 온도 보호 결정 동작을 실시하도록 추가적으로 구성되고, 윤활제 온도 보호 결정 동작은: 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값보다 높을 때 윤활제 온도 보호 로직을 실시하는 것; 그리고 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값 이하일 때 방출 온도 목표 결정 동작, 윤활제 온도 목표 결정 동작, 또는 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함하고, 윤활제 온도 보호 값은 윤활제 온도 목표 값보다 높다.
바람직하게, 제어기는 방출 온도 보호 결정 동작을 실시하도록 추가적으로 구성되고, 방출 온도 보호 결정 동작은: 방출 온도가 방출 온도 보호 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 방출 온도가 방출 온도 보호 값보다 높을 때 방출 온도 보호 로직을 실시하는 것; 그리고 방출 온도가 방출 온도 보호 값 이하일 때 윤활제 온도 보호 결정 동작, 방출 온도 목표 결정 동작, 윤활제 온도 목표 결정 동작, 또는 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함하고, 방출 온도 보호 값은 방출 온도 목표 값보다 높다.
바람직하게, 방출 온도 보호 로직 및 윤활제 온도 보호 로직의 각각이 경고 동작 및/또는 차단 동작을 포함하고,
방출 온도 제어 로직은 방출 온도를 감소시키기 위해서 팽창 장치에 의해서 팽창된 작업 유체의 유량을 증가시키는 것을 포함하고,
윤활제 온도 제어 로직은 윤활제의 온도를 감소시키기 위해서 팽창 장치에 의해서 팽창된 작업 유체의 유량을 증가시키는 것을 포함하고,
제1 제어 로직은 압축기 조립체의 성능을 개선하기 위해서 팽창 장치에 의해서 팽창된 작업 유체의 유량을 조정하는 것을 포함한다.
바람직하게, 열 교환기는 응축기에 의해서 응축된 작업 유체로부터 팽창 장치에 의해서 팽창된 작업 유체로 열을 전달하도록 추가적으로 구성된다.
바람직하게, 압축기 조립체는 열 교환기에 의해서 가열된 작업 유체를 압축기의, 중간 압력을 갖는, 영역에 공급하도록 추가적으로 구성되고, 중간 압력은 흡입 압력보다 높고 방출 압력보다 낮다.
바람직하게, 제1 감지 장치는 라인 내에 제공되고, 그러한 라인을 통해서 열 교환기가 압축기와 유체 연통되어 윤활제가 열 교환기로부터 압축기로 유동될 수 있게 한다.
바람직하게, 압축기는 스크롤 압축기를 포함한다.
본원의 다른 양태에 따라, 본원에서 설명된 압축기 조립체를 포함하는 냉각/가열 시스템이 더 제공된다.
본원의 다른 양태에 따라, 냉각/가열 시스템이 더 제공되고, 냉각/가열 시스템은:
작업 유체를 흡입 압력으로부터 방출 압력이 되게 압축하도록 구성된 압축기로서, 방출 압력이 흡입 압력보다 높은, 압축기;
압축기에 의해서 압축된 작업 유체를 응축하도록 구성된 응축기;
응축기에 의해서 응축된 작업 유체를 팽창시키도록 구성된 팽창 장치;
윤활제를 냉각하고 팽창 장치에 의해서 팽창된 작업 유체를 가열하기 위해서, 압축기를 윤활하기 위한 윤활제로부터 팽창 장치에 의해서 팽창된 작업 유체로 열을 전달하도록 구성된 열 교환기;
열 교환기에 의해서 냉각된 윤활제의 온도를 감지하도록 구성된 제1 감지 장치; 및
제1 감지 장치에 의해서 감지된 윤활제의 온도를 기초로 냉각/가열 시스템의 동작을 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다.
바람직하게, 제어기는: 윤활제 온도 목표 결정 동작을 실시하도록 구성되고, 윤활제 온도 목표 결정 동작은: 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값보다 높을 때 윤활제 온도 제어 로직을 실시하는 것; 그리고 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값 이하일 때 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함한다.
바람직하게, 냉각/가열 시스템은 압축기에 의해서 압축된 작업 유체의 방출 온도를 감지하도록 구성된 제2 감지 장치를 더 포함하고, 제어기는 방출 온도 목표 결정 동작을 실시하도록 추가적으로 구성되고, 방출 온도 목표 결정 동작은: 방출 온도가 방출 온도 목표 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 방출 온도가 방출 온도 목표 값보다 높을 때 방출 온도 제어 로직을 실시하는 것; 그리고 방출 온도가 방출 온도 목표 값 이하일 때 윤활제 온도 목표 결정 동작 또는 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함한다.
바람직하게, 제어기는 윤활제 온도 보호 결정 동작을 실시하도록 추가적으로 구성되고, 제어기는 윤활제 온도 보호 결정 동작은: 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값보다 높을 때 윤활제 온도 보호 로직을 실시하는 것; 그리고 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값 이하일 때 방출 온도 목표 결정 동작, 윤활제 온도 목표 결정 동작, 또는 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함하고, 윤활제 온도 보호 값은 윤활제 온도 목표 값보다 높다.
바람직하게, 제어기는 방출 온도 보호 결정 동작을 실시하도록 추가적으로 구성되고, 방출 온도 보호 결정 동작은: 방출 온도가 방출 온도 보호 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 방출 온도가 방출 온도 보호 값보다 높을 때 방출 온도 보호 로직을 실시하는 것; 그리고 방출 온도가 방출 온도 보호 값 이하일 때 윤활제 온도 보호 결정 동작, 방출 온도 목표 결정 동작, 윤활제 온도 목표 결정 동작, 또는 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함하고, 방출 온도 보호 값은 방출 온도 목표 값보다 높다.
바람직하게, 방출 온도 보호 로직 및 윤활제 온도 보호 로직의 각각이 경고 동작 및/또는 차단 동작을 포함하고,
방출 온도 제어 로직은 방출 온도를 감소시키기 위해서 팽창 장치에 의해서 팽창된 작업 유체의 유량을 증가시키는 것을 포함하고,
윤활제 온도 제어 로직은 윤활제의 온도를 감소시키기 위해서 팽창 장치에 의해서 팽창된 작업 유체의 유량을 증가시키는 것을 포함하고,
제1 제어 로직은 냉각/가열 시스템의 성능을 개선하기 위해서 팽창 장치에 의해서 팽창된 작업 유체의 유량을 조정하는 것을 포함한다.
바람직하게, 열 교환기는 응축기에 의해서 응축된 작업 유체로부터 팽창 장치에 의해서 팽창된 작업 유체로 열을 전달하도록 추가적으로 구성된다.
바람직하게, 냉각/가열 시스템은 열 교환기에 의해서 가열된 작업 유체를 압축기의, 중간 압력을 갖는, 영역에 공급하도록 추가적으로 구성되고, 중간 압력은 흡입 압력보다 높고 방출 압력보다 낮다.
바람직하게, 제1 감지 장치는 라인 내에 제공되고, 그러한 라인을 통해서 열 교환기가 압축기와 유체 연통되어 윤활제가 열 교환기로부터 압축기로 유동될 수 있게 한다.
바람직하게, 압축기는 스크롤 압축기를 포함한다.
이하는 본원의 하나 이상의 실시예에 따른 압축기 조립체의 제어 방법, 압축기 조립체 및 냉각/가열 시스템의 적어도 하나의 장점이다: 윤활제의 온도가 너무 높을 때 경고 신호를 송신하고 및/또는 차단 동작을 실시하여 압축기의 과다 마모로 인한 손실을 방지하기 위해서, 압축기를 윤활하기 위한 윤활제의 온도를 모니터링할 수 있고; 윤활제의 온도의 모니터링에 의해서 윤활제의 온도를 능동적으로 제어하고, 그에 의해서 압축기 중단시간의 수를 줄이고 압축기의 안정성 및 신뢰성을 개선한다.
다른 적용 분야가 본원에서 제공되는 설명으로부터 명확해질 것이다. 본원에서 설명된 구체적인 예 및 실시예는 단지 예시적인 것이고 본원의 범위를 제한하려는 것이 아님을 이해하여야 한다.
본원에서 설명되는 도면은 단지 예를 위한 것이고, 어떠한 방식으로도 본원의 범위를 제한하지 않으며, 도면은 비례적으로 도시되지 않았으며, 특정 부재의 상세부분을 보여주기 위해서 일부 특징이 확대 또는 축소되었을 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본원의 실시예에 따른 압축기 조립체의 부분적 구조에 관한 사시도를 상이한 관점들에서 도시한다.
도 1c는 본원의 실시예에 따른 압축기의 길이방향 단면도이다.
도 2는 본원의 실시예에 따른 냉각/가열 시스템의 개략도이다.
도 3은 본원의 실시예에 따른 압축기 조립체 제어 방법의 예시적 흐름도이다.
이러한 모든 도면에서, 상응 참조 번호가 유사한 또는 상응하는 부분 및 특징을 나타낸다는 것을 이해하여야 한다. 명료함을 위해서, 도면 내의 모든 부재에 라벨링된 것은 아니다.
이하의 바람직한 실시예에 관한 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이고, 본원의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
첫 번째로, 도 1a 내지 도 1c를 참조하여, 압축기 조립체(1) 및 냉각/가열 시스템(2)의 전체적인 구성 및 동작 원리를 설명할 것이다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 압축기 조립체(1)는 주로 압축기(10), 열 교환기(40) 및 제어기(60)를 포함한다. 압축기(10)를 윤활하기 위한 윤활제(예를 들어, 윤활 오일)가, 열 교환기(40)에 의해서 냉각되도록, 열 교환기(40)를 통해서 유동된다. 제어기(60)는 열 교환기(40) 외부로 및/또는 압축기(10) 내로 유동하는 윤활제의 온도를 모니터링할 수 있다(명세서 및 도면에서, 윤활제가 윤활 오일일 때, 윤활 오일의 온도가 단순히 오일 온도로 지칭될 수 있다). 바람직하게, 제어기(60)는 윤활제의 모니터링되는 온도에 의해서 열 교환기(40)의 열 교환 용량을 조정할 수 있고, 그에 의해서, 윤활제의 온도가 너무 높아져 압축기(10)의 성능을 저하시키는 것을 방지하기 위해서 전술한 윤활제의 온도를 능동적으로 제어할 수 있다(예를 들어, 윤활제의 온도를 특정 범위 내에서 제어할 수 있다). 본원에서 설명된 압축기의 성능이 선택적으로: 안정성, 안전성, 신뢰성, 냉각/가열 용량, 효율, 에너지 소비, 등을 포함하는 것에 유의해야 한다.
다음에, 압축기(10)의 특정 구성이 주로 도 1c를 참조하여 설명될 것이다.
압축기(10)는 일반적으로 하우징(101), 하우징(101)의 일 단부(도 1c에 도시된 바와 같은 우측 단부)에 제공된 고압측 단부 커버(103), 하우징(101)의 타 단부(도 1c에 도시된 바와 같은 좌측 단부)에 제공된 저압측 단부 커버(102), 및 압축기(10)의 내부 공간을 고압측 영역(109)과 저압측 영역으로 구획하기 위해서 고압측 단부 커버(103)와 하우징(101) 사이에 제공되는 구획부(104)를 포함한다. 구획부(104)와 고압측 단부 커버(103) 사이의 공간은 고압측 영역(109)을 구성하고, 구획부(104), 하우징(101), 및 저압측 단부 커버(102) 사이의 공간은 저압측 영역(라벨이 부여되지 않음)을 구성한다. 작업 유체를 흡입하기 위한 취입 조인트(110)가 저압측 영역 내에 제공되고, 압축된 작업 유체를 방출하기 위한 방출 조인트(111)가 고압측 영역(109) 내에 제공된다. 또한, 고정자 및 회전자(라벨이 부여되지 않음)로 이루어진 모터(107)가 하우징(101) 내에 제공된다. 회전 샤프트(106)가 모터(107)의 회전자 내에 제공되어, 예를 들어, 고정형 스크롤 부재 및 궤도운동 스크롤 부재(라벨이 부여되지 않음)로 이루어진 압축 메커니즘(108)을 구동한다. 반경방향 외측 측면으로부터 반경방향 내측 측면까지 점진적으로 감소되는 부피를 갖는 일련의 압축 챔버가 고정형 스크롤 부재와 궤도운동 스크롤 부재 사이에 형성되고, 반경방향 최외측 압축 챔버는 흡입 압력에 있고 반경방향 최내측 압축 챔버는 방출 압력에 있다. 중간 압축 챔버는 흡입 압력과 방출 압력 사이의 중간 압력에 있고, 또한 중간 압력 챔버로서 지칭된다.
회전 샤프트(106)의 일 단부(도 1c에 도시된 바와 같은 우측 단부)가 주 베어링 하우징(105) 내에 제공된 주 베어링에 의해서 지지된다. 회전 샤프트(106)의 일 단부(우측 단부)는, 작업 유체의 압축을 실시하기 위해서 궤도운동 스크롤 부재가 고정형 스크롤 부재에 대해서 궤도운동하도록 궤도운동 스크롤 부재를 구동할 수 있는, 편심 크랭크 핀을 구비한다. 고정형 스크롤 부재 및 궤도운동 스크롤 부재에 의해서 압축된 작업 유체는 고압측 영역(109)으로 방출되고 이어서 방출 조인트(111)를 통해서 압축기(10)를 빠져 나간다.
압축기(10) 내의 여러 부재의 윤활 프로세스가 이하에서 설명될 것이다.
도 1c에 도시된 바와 같은 압축기(10)의 예에서, 압축기(10)의 외측으로부터의 윤활제가 먼저 하우징(101) 내의 라인(미도시)을 통해서 회전 샤프트(106)의 일 단부(도 1c에 도시된 바와 같은 좌측 단부)에 공급된다. 회전 샤프트(106)의 좌측 측면에 형성된 중앙 홀 및 중앙 홀로부터 편심 크랭크 핀의 단부 표면까지 연장되는 편심 홀을 포함하는, 통로가 회전 샤프트(106) 내에 형성되고 실질적으로 회전 샤프트(106)의 축방향으로 연장된다. 윤활제가 먼저 중심 홀에 공급된다. 압축기(10)의 동작 중에, 중앙 홀에 진입하는 윤활제는 회전 샤프트(106)의 회전의 영향 하에서 및/또는 압력차의 영향 하에서 편심 홀 내로 투척 및/또는 펌핑되고, 편심 홀을 따라서 우측으로 편심 크랭크 핀의 단부 표면까지 유동된다. 편심 크랭크 핀의 단부 표면으로부터 방출되는 윤활제의 일부가 주 베어링 하우징(105)으로 유동되어 주 베어링을 윤활하고, 윤활제의 일부는 궤도운동 스크롤 부재의 단부 판으로 유동되고, 궤도운동 스크롤 부재가 궤도운동할 때, 트러스트 판의 트러스트 표면 위로 분배된다. 압축기(10)의 동작 중에, 압축기(10) 내의 각각의 이동 부분에 공급되는 윤활제는 투척되고 튀어서 액적 또는 연무를 형성한다. 이러한 윤활제 액적 또는 연무는, 취입 조인트(110)로부터 인출되는 작업 유체(예를 들어, 냉각제) 내에서 혼합된다. 이러한 윤활제-혼합된 작업 유체는 이어서 압축 메커니즘(108)의 압축 챔버 내로 끌어 당겨지고, 그에 따라 압축 메커니즘(108)의 내부의 윤활, 밀봉 및 냉각을 실시한다. 압축 메커니즘(108)에 의해서 압축된 작업 유체 및 윤활제는 고압측 영역(109) 내로 방출된다. 윤활제는 예를 들어 윤활제 분리기에 의해서 작업 유체로부터 분리되고, 고압측 영역(109)의 하단부에서 일시적으로 저장된다. 이어서, 고압측 영역(109) 하단부의 윤활제가 압축기(10)의 외측으로 방출되고, 이어서 냉각을 위해서 전술한 열 교환기(40)에 진입하고, 열 교환기(40)에 의한 냉각 후에, 윤활제는 다시 압축기(10) 내로, 예를 들어, 회전 샤프트(106)의 좌측 단부 내로 역으로 공급되고, 그에 따라 전술한 바와 같이 압축기(10)를 계속 윤활한다.
도 1a 내지 도 1c 및 도 2를 참조하면, 이러한 도면은 압축기 조립체(1) 및 냉각/가열 시스템(2)의 동작 중에 윤활제의 냉각 프로세스를 도시한다.
전술한 바와 같이, 압축기 조립체(1)는, 통과하여 유동하는 작업 유체(예를 들어, 냉각제)를 흡입 압력으로부터 흡입 압력보다 큰 방출 압력까지 압축하는 압축기(10)를 포함한다. 취입 조인트(110)는 압축기(10)의 저압측 영역과 유체 연통되어 작업 유체를 저압측 영역에 공급한다. 방출 조인트(111)는 압축기(10)의 고압측 영역(109)과 유체 연통되어, 압축된 작업 유체를 압축기(10)의 고압측 영역(109)으로부터 수용한다. 압축기(10)는, 방출 압력과 흡입 압력 사이의 중간 압력에 상응하는 위치에서 압축기(10)의 압축 메커니즘(108)의 중간 압축 챔버와 유체 연통되는, 중간 압력 포트(112)를 더 구비한다. 따라서, 중간 압력 포트(112)는, 예를 들어, 중간 압력에서 압축기(10)의 압축 챔버에 작업 유체를 공급할 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 압축기 조립체(1)는 팽창 장치(30), 열 교환기(40) 및 제어기(60)를 더 포함할 수 있다. 특히, 압축기 조립체(1)는 윤활제의 온도를 감지하기 위한 제1 감지 장치(50)(도 2 참조)를 더 구비할 수 있고, 제어기(60)는 제1 감지 장치(50)에 의해서 감지된 윤활제의 온도를 기초로 압축기 조립체(1)의 동작을 제어하도록 구성되며, 이러한 부재들에 대해서는 이하에서 설명할 것이다.
냉각/가열 시스템(2)에서, 방출 조인트(111)의 외부로 유동되는 작업 유체는 응축기(20) 내로 유동되고, 응축기(20) 내에서 작업 유체는 열의 일부를 방출한다. 열의 이러한 부분은 응축기(20)를 통해서 유동하는 다른 유체 내로 방출될 수 있다. 비제한적인 예로서, 열의 이러한 부분은 팬에 의해서 도입되고 응축기(20)를 통해서 유동되는 공기 스트림에 전달될 수 있다. 응축기(20)를 통해서 유동되는 작업 유체는 고온, 고압 기체 작업 유체로부터 감소된 온도의 고압 응축 액체 작업 유체로 (적어도 부분적으로) 응축할 수 있다.
응축된 작업 유체는 이어서 응축기(20)로부터 열 교환기(40) 내로 유동된다.
바람직하게, 저장용기(86) 및/또는 건조 필터(85)가 응축기(20)와 열 교환기(40) 사이에 제공될 수 있고, 저장용기(86)는 사이클 중의 작업 유체의 일부 손실을 보충하기 위해서 응축된 작업 유체의 일부를 저장하도록 구성되고, 건조 필터(85)는 작업 유체 내의 수분과 같은 원치 않는 불순물을 제거하도록 구성된다.
응축된 작업 유체는 라인(401)을 경유하여 포트(41)를 통해 열 교환기(40)에(예를 들어, 도 1b의 열 교환기(40)의 상단부에) 진입할 수 있고, 포트(41)는 열 교환기(40) 내의 라인(412)을 통해서 포트(42)와 유체 연통된다. 작업 유체는 라인(402)을 경유하여 포트(42)를 통해 열 교환기(40)를(예를 들어, 도 1b의 열 교환기(40)의 하단부를) 빠져나온다. 작업 유체는 열 교환기(40) 내에서 열의 일부를 방출한다. 따라서, 응축된 작업 유체가 이차적으로 냉각되고, 열 교환기(40)에 진입할 때보다 낮은 온도로 열 교환기(40)를 빠져 나간다.
라인(402) 내의 이차적으로 냉각된 작업 유체는 일차 스로틀링 장치(primary throttling device)(82)(예를 들어, 자동온도조절 팽창 밸브)를 통해서 유동된다. 일차 스로틀링 장치(82)를 통해서 유동되는 작업 유체가 팽창되고, 그에 따라 압력이 낮아지고, 온도가 더 낮아진다. 바람직하게, 일차 스로틀링 장치(82)가 동적으로 제어되어 냉각/가열 시스템(2) 상의 가변적 부하를 수용할 수 있다. 대안적으로, 일차 스로틀링 장치(82)가 정적(조정 불가능)일 수 있다.
바람직하게, 라인(402) 내의 작업 유체의 가스-액체 상을 관찰하도록, 관찰 유리(84)가 열 교환기(40)와 일차 스로틀링 장치(82) 사이에 제공될 수 있다.
바람직하게, 냉각/가열 시스템(2) 내의 작업 유체의 순환을 개방 또는 폐쇄하기 위해서, 솔레노이드 밸브(83)가 열 교환기(40)와 일차 스로틀링 장치(82) 사이에 제공된다. 물론, 솔레노이드 밸브(83)가 다른 유형의 밸브 또는 스위치에 의해서 대체될 수 있고, 냉각/가열 시스템(2)의 다른 위치에 배치될 수 있다.
일차 스로틀링 장치(82)의 하류에서, 팽창된 작업 유체가 증발기(81)에 진입한다. 증발기(81) 내에서, 작업 유체는 열을 흡수하고, 저온 저압 (액체) 작업 유체로부터 상승된 온도의 저압 (기체) 작업 유체로 변환된다. 비제한적인 예로서, 작업 유체에 의해서 흡수되는 열이 팬을 통해서 도입되고 증발기(81)를 통해서 유동되는 공기 스트림으로부터 인출될 수 있다.
이어서, 증발기(81)를 빠져 나가는 작업 유체는 취입 조인트(110)를 통해서 압축기(10)의 저압측 영역으로 복귀되고, 그에 의해서 폐쇄 순환 시스템을 형성한다.
압축기(10)로부터의 윤활제는 또한, 압축기(10)와 관련하여 전술한 바와 같이, 열 교환기(40)를 통해서 유동될 수 있다. 특히, 고압측 영역(109)과 저압측 영역 사이의 압력차에 의해서, 윤활제는 고압측 영역(109)으로부터 포트(47)를 통해서 압축기(10)의 외부로 유동될 수 있고, 라인(405)이 포트(45)를 통해서 열 교환기(40) 내의 라인(456)과 유체 연통된다. 라인(406)은 포트(46)를 통해서 라인(456)과 유체 연통되고 포트(48)를 통해서 압축기(10)와 유체 연통되며, 그에 따라 압축기(10)를 빠져 나오는 윤활제는 열 교환기(40)를 통해서 유동되고 압축기(10)의 저압측 영역으로 복귀되고, 예를 들어, 이는 도 1c에 도시된 바와 같이 회전 샤프트(106)의 좌측 단부로 복귀된다. 열 교환기(40) 내에서, 통과 유동하는 윤활제가 열을 방출한다. 그에 따라, 열 교환기(40)를 빠져 나가는 윤활제의 온도는 열 교환기(40)에 진입하는 윤활제의 온도보다 낮다.
저온의 물과 같은 냉각 매체가 열 교환기(40) 내에 공급되어, 라인(456) 내의 윤활제 및/또는 라인(412) 내의 작업 유체를 냉각할 수 있다. 따라서, 한편으로, 작업 유체가 일차 스로틀링 장치(82)을 통해서 유동하기 전에 열 교환기(40)에 의해서 이차적으로 냉각되는 작업 유체는 작업 유체가 증발기(81) 내에서 열을 흡수할 수 있는 능력을 증가시킬 수 있고, 그에 의해서 냉각/가열 시스템(2)의 냉각 용량을 개선할 수 있으며; 다른 한편으로, 이는 압축기를 윤활하는 윤활제의 온도를 낮출 수 있고 압축기의 성능을 개선할 수 있다.
유리하게, 압축기 조립체(1)는, 열 교환기(40) 내에서 열 교환기(40)를 통해서 유동하는 작업 유체 및 윤활제에 의해서 방출된 열을 흡수하기 위해서, 팽창된, 응축 작업 유체를 이용한다.
전술한 이차적인 냉각을 더 편리하게 제공하기 위해서, 열 교환기(40) 하류에 위치된 라인(402)을 통해서 유동되는 작업 유체의 일부가 라인(408)을 통해서 팽창 장치(30) 내에서 팽창될 수 있고(그에 따라 작업 유체의 온도 및 압력을 감소시킬 수 있고) 라인(403)을 통해서 열 교환기(40) 내로 도입될 수 있다. 특히, 작업 유체는 포트(43)를 통해서 열 교환기(40)의 하부 부분에 도달할 수 있다. 라인(403) 내의 팽창된 작업 유체는 액체, 기체 또는 가스-액체의 2개의 상의 상태일 수 있다. 도 1b 및 도 2에 도시된 바와 같이, 작업 유체는 열 교환기(40) 내에서 라인(434)을 통해서 위쪽으로 유동될 수 있고 중간 압력 포트(112)와 유체 연통되는 라인(404) 내로 진입될 수 있다. 특히, 작업 유체는, 라인(404)과 유체 연통되는 포트(44)를 통해서 열 교환기(40)의 상부 부분으로부터 빠져 나올 수 있다.
열 교환기(40) 내에서, 라인(434)을 통해서 유동되는 작업 유체는 라인(412)을 통해서 유동하는 작업 유체로부터 열을 흡수하고, 그에 따라 라인(412) 내의 응축된 작업 유체의 온도가 감소된다(즉, 이는 이차적으로 냉각된다). 라인(404)을 통해서 열 교환기(40)로부터 빠져 나오는 작업 유체는 중간 압력 포트(112)를 통해서 압축 메커니즘(108)의 중간 압력 위치(중간 압력 챔버)에 진입한다.
압축기(10)를 통해서 유동되는 윤활제를 냉각하기 위해서, 압축기 조립체(1)는 팽창된 작업 유체를 유리하게 이용한다. 특히, 열 교환기(40) 내에서, 열은 라인(456) 내의 윤활제로부터 라인(434) 내의 작업 유체에 전달되고, 그에 따라 라인(406)을 통해서 열 교환기(40)의 외부로 유동되는 윤활제의 온도가 감소된다. 특히, 이하에서 구체적으로 설명되는 바와 같이, 라인(403) 내의 작업 유체의 공급을 증가시키는 것은 윤활제의 온도를 더 큰 범위까지 감소시킬 수 있다. 그에 따라, 열 교환기(40)는 이중 열 교환기로서 기능한다.
바람직하게, 윤활제의 희망 냉각 효과를 제공하기 위해서 필요할 때, 팽창 장치(30)는 동적 장치일 수 있다. 바람직하게, 팽창 장치(30)는 라인(404) 내의 압력을, 중간 압력 포트(112)와 연통되는 중간 압력 챔버의 압력보다 높게 유지할 수 있다. 중간 압력 챔버 내로 주입된 작업 유체는 기체, 액체 또는 가스-액체의 2개의 상의 상태일 수 있다. 작업 유체를 중간 압력 챔버 내로 주입하는 것은 또한 유리하게 압축 메커니즘(108)을 냉각시킬 수 있고 작업 유체의 방출 온도를 낮출 수 있다. 특히, 이하에서 구체적으로 설명되는 바와 같이, 라인(404) 내의 작업 유체의 공급을 증가시키는 것은 방출 온도를 더 큰 범위까지 감소시킬 수 있다.
작업 유체 및 윤활제를 냉각하기 위해서 열 교환기(40)를 이용하는 것은 비교적 단순한 냉각 프로세스 및/또는 더 소형인 압축기 조립체를 제공할 수 있는데, 이는 단지 하나의 열 교환기가 작업 유체의 이차적인 냉각 및 윤활제의 냉각을 제공할 수 있기 때문이다. 물론, 본원의 다른 실시예에서, 상이한 열 교환기들을 이용하여 작업 유체의 이차적인 냉각 및 윤활제의 냉각을 각각 달성할 수 있다.
본원의 실시예에 따른 압축기 조립체(1)는 (유리하게 팽창된 작업 유체를 이용하여) 압축기를 윤활하는 윤활제의 온도를 감소시킬 수 있다. 바람직하게, 윤활제의 냉각은, 응축된 작업 유체를 이차적으로 냉각하는 회로를 이용함으로써, 조정될 수 있다. 따라서, 외부 냉각 매체 또는 냉각 공급원은 윤활제를 냉각할 필요가 없다. 일부 실시예에서, 팽창된 작업 유체는, 응축된 작업 유체의 이차적인 냉각을 위한 라인(412)이 없이, 윤활제를 냉각하기 위해서 이용될 수 있고, 다시 말해서, 윤활제는 팽창된 작업 유체에 의해서만 냉각된다. 이러한 실시예에서, 열-흡수된 팽창된 작업 유체는 바람직하게 압축기(10)의 중간 압력 위치(중앙 압력 챔버) 내로 주입된다. 윤활제 온도의 감소는 흡입 가스(흡입된 작업 유체)의 과열 현상을 방지하거나 감소시키며, 그에 의해서 압축기 부피 효율을 증가시키고 성능을 개선한다. 또한, 윤활제의 감소된 온도는, 흡입 가스 및 모터의 냉각으로 인해서, 압축기의 신뢰성을 개선할 수 있고, 압축기의 이동 부분들 사이에서 적합한 오일 막 두께를 달성하기 위한 희망 점도 레벨을 유지할 수 있다.
바람직하게, 윤활제가 포트(48)로부터 회전 샤프트(106)의 일 단부 및/또는 저압측 영역까지 직접적으로 유동될 수 있도록, 라인이 하우징(101) 내에 가공될 수 있다.
라인(404) 또는 라인(434)을 통해서 유동하는 작업 유체의 공급량은 압축기(10)의 방출 온도뿐만 아니라, 윤활제의 온도(압축기 내로 주입되는 윤활제의 온도)를 조정할 수 있다.
그러나, 압축기 조립체(1)가 윤활제를 냉각하기 위한 열 교환기(40)를 구비하지만, 고장과 같은 몇몇 이유로, 윤활제가 과열되고 그에 따라 압축기(1)의 성능이 저하되는 경우가 여전히 있다.
이를 위해서, 압축기 조립체(1)는 전술한 경우를 피하기 위해 열 교환기(40)에 의해서 냉각되는 윤활제의 온도를 능동적으로 감지할 수 있다.
전술한 내용으로부터 확인될 수 있는 바와 같이, 냉각/가열 시스템(2)은 압축기(10), 팽창 장치(30), 열 교환기(40), 제1 감지 장치(50) 및 제어기(60)(도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 이러한 부재는 전술한 압축기 조립체(1)를 구성한다)뿐만 아니라, 응축기(20), 증발기(81), 일차 스로틀링 장치(82)와 같은 전술한 다른 부재도 포함할 수 있다.
본원의 실시예에 따른 압축기 조립체(1)를 위한 제어 방법은 도 3을 참조하여 이해될 수 있다.
구체적으로, 윤활제의 온도를 감지하기 위한 제1 감지 장치(50)가 압축기 조립체(1) 내에 제공될 수 있다. 특히, 제1 감지 장치(50)는, 열 교환기(40)로부터 빠져 나오는 및/또는 압축기(10)에 진입하는 윤활제의 온도를 직관적으로 감지하기 위해서, 열 교환기(40)와 압축기(10) 사이에 제공된다. 물론, 다른 실시예에서, 제1 감지 장치(50)가 다른 적합한 위치에 대안적으로 배치될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 감지 장치(50)는 라인(650)을 통해서 윤활제의 온도를 나타내는 신호를 제어기(60)에 제공할 수 있고, 제어기(60)는 감지된 윤활제의 온도를 희망 윤활제 온도 목표 값과 비교하고, 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값보다 높을 때, 윤활제가 과열될 수 있는 것으로 간주된다. 이때, 제어기(60)는 윤활제 온도 제어 로직을 실시한다. 예를 들어, 윤활제 온도 제어 로직은, 열 교환기(40)를 통해서 유동되는 윤활제의 온도를 감소시키기 위해서 팽창 장치(30)에 의해서 팽창된 작업 유체의 유량을 증가시키는 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제어기(60)는 라인(632)을 통해서 모터(32)에 커플링되고, 그에 따라 모터(32)는 팽창 장치(30)의 동작 상태를 변경하도록 작동될 수 있다. 팽창 장치(30)의 동작 상태 변경은, 예를 들어, 팽창 장치(30)를 통해서 유동되는 작업 유체의 유량을 증가 또는 감소시키기 위해서 팽창 장치(30)의 개방을 증가 또는 감소시키는 것을 포함한다.
다른 한편으로, 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값 이하라는 것을 제어기(60)가 확인할 때, 윤활제가 과열 현상을 겪지 않을 수 있는 것으로 간주된다. 이때, 제어기(60)는, 예를 들어, 이하의 제1 제어 로직을 실시할 수 있거나 어떠한 로직도 실시하지 않을 수 있다. 본 실시예에서, 제1 제어 로직은 향상된 증기 주입 제어를 포함하고, 다시 말해서, (라인(601) 및 센서(61)에 의해서) 열 교환기(40)에 진입하는 팽창된 작업 유체의 온도를 모니터링하는 것, (라인(602) 및 센서(62)에 의해서) 열 교환기(40)로부터 빠져나오는 팽창된 작업 유체의 온도를 모니터링하는 것 및/또는 (라인(603) 및 제2 센서 장치(63)에 의해서) 압축기(10)의 작업 유체의 방출 온도를 모니터링하는 것에 의해서, 팽창 장치(30)의 개방이 제어되고, 그에 따라 압축기 조립체(1)의 또는 냉각/가열 시스템(2)의 성능(예를 들어, 용량, 효율, 에너지 소비)을 개선한다.
전술한 동작은 본원에서 윤활제 온도 목표 결정 동작으로 지칭될 수 있다.
바람직하게, 제어기(60)는 또한, 방출 온도의 과열 현상에 응답하여, 팽창 장치(30)의 개방을 조정할 수 있다.
구체적으로, 제어기(60)는, 제2 감지 장치(63)에 의해서 획득된 방출 온도가 방출 온도 목표 값을 초과하는지의 여부를 결정할 수 있고, 방출 온도가 방출 온도 목표 값을 초과할 때, 방출 온도 과열 현상이 있을 수 있는 것으로 간주되고, 그에 따라 방출 온도 제어 로직을 실시한다. 예를 들어, 방출 온도 제어 로직은 (전술한 바와 같이) 방출 온도를 감소시키기 위해서 팽창 장치(30)에 의해서 팽창된 작업 유체의 유량을 증가시키는 것을 포함한다. 방출 온도를 감지하기 위한 제2 감지 장치(63)는 도 1c에 도시된 바와 같이 압축기(10) 내에 제공될 수 있거나, 도 2에 도시된 바와 같이 압축기(10)와 응축기(20) 사이에 제공될 수 있다.
다른 한편으로, 방출 온도가 방출 온도 목표 값 이하일 때, 제어기(60)는 전술한 윤활제 온도 목표 결정 동작 또는 전술한 제1 제어 로직을 실시한다.
전술한 동작은 본원에서 방출 온도 목표 결정 동작으로 지칭될 수 있다.
비록 본원의 실시예가 윤활제 온도 및/또는 방출 온도를 특정 목표 값 미만으로 제한하기 위한 동작을 제공하지만, 고장과 같은 몇몇 이유로 인해서, 윤활제 온도 및/또는 방출 온도가 증가되는 현상이 여전히 있다. 이를 위해서, 윤활제 온도 및/또는 방출 온도가 보호 값에 도달할 때, 사용자에게 경고 신호를 제공하기 위해서 그리고 심지어 압축기 조립체(1) 또는 압축기(10)를 중단시키기 위해서, 그에 따라 압축기 고장으로 인한(예를 들어, 과다 마모로 인한) 손실을 방지하기 위해서, 윤활제 온도 및/또는 방출 온도에 대한 추가적인 더 높은 보호 값을 설정하는 것이 또한 필요하다. 바람직하게, 중단 동작 후에, 압축기 조립체(1) 또는 압축기(10)는 미리 결정된 기간 후에 자동적으로 재시작될 수 있거나, 사용자로부터의 추가적인 지시를 수신할 때까지 전술한 재시작 동작이 실시될 수 있다.
구체적으로, 제어기(60)는 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값보다 높은지의 여부를 추가적으로 결정할 수 있고, 윤활제 온도 보호 값은 윤활제 온도 목표 값보다 높고, 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값보다 높을 때, 제어기(60)는 윤활제 온도 보호 로직을 실시할 수 있다. 예를 들어, 윤활제 온도 보호 로직은 경고 동작 및/또는 중단 동작을 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 윤활제의 온도가 제1 윤활제 온도 보호 값보다 높을 때, 제어기(60)는 경고 신호를 사용자에게 송신할 수 있고, 윤활제의 온도가 더 높은 제2 윤활제 온도 보호 값보다 더 높게 계속 상승될 때, 제어기(60)는 보호를 위해서 압축기 조립체(1) 또는 압축기(10)의 중단을 선택할 수 있다.
다른 한편으로, 윤활제 온도가 윤활제 온도 보호 값 이하일 때, 제어기(60)는 방출 온도 목표 결정 동작, 윤활제 온도 목표 결정 동작, 또는 제1 제어 로직을 실시할 수 있다.
전술한 동작은 본원에서 윤활제 온도 보호 결정 동작으로 지칭될 수 있다.
윤활제 온도 보호 결정 동작과 유사하게, 본원의 바람직한 실시예에서, 제어기(60)는, 방출 온도가 방출 온도 보호 값보다 높은지의 여부를 더 결정할 수 있고, 방출 온도 보호 값은 방출 온도 목표 값보다 높고, 제어기(60)는, 방출 온도가 방출 온도 보호 값보다 높을 때, 방출 온도 보호 로직을 실시할 수 있다. 예를 들어, 방출 온도 보호 로직은 경고 동작 및/또는 중단 동작을 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 방출 온도가 제1 방출 온도 보호 값보다 높을 때, 제어기(60)는 경고 신호를 사용자에게 송신할 수 있고, 방출 온도가 더 높은 제2 방출 온도 보호 값보다 더 높게 계속 상승될 때, 제어기(60)는 보호를 위해서 압축기 조립체(1) 또는 압축기(10)의 중단을 선택할 수 있다.
다른 한편으로, 방출 온도가 방출 온도 보호 값 이하일 때, 제어기(60)는 윤활제 온도 보호 결정 동작, 방출 온도 목표 결정 동작, 윤활제 온도 목표 결정 동작, 또는 제1 제어 로직을 실시할 수 있다.
전술한 동작은 본원에서 방출 온도 보호 결정 동작으로 지칭될 수 있다.
비록 본원의 도 3에 도시된 실시예에서, 방출 온도 보호 결정 동작, 윤활제 온도 보호 결정 동작, 방출 온도 목표 결정 동작, 윤활제 온도 목표 결정 동작, 및 제1 제어 로직이 이러한 순서로 실행되지만, 본원의 다른 실시예에서, 전술한 결정 동작들 또는 제어 로직이 임의 조합의 순서로 실시될 수 있다.
또한, 본원의 실시예에 따른 압축기 조립체의 제어 방법이 방출 온도 보호 결정 동작, 윤활제 온도 보호 결정 동작, 방출 온도 목표 결정 동작, 윤활제 온도 목표 결정 동작, 및 제1 제어 로직 중 적어도 하나만을 포함할 수 있고, 이러한 결정 동작 또는 제어 로직 모두를 반드시 포함할 필요는 없다.
본원의 바람직한 실시예에서, 전술한 결정 동작 또는 제어 로직 중 하나 이상이 다수의 횟수로 (규칙적으로 또는 불규칙적으로) 반복될 수 있다.
본원에서 설명된 제1 제어 로직이, 향상된 증기 주입 제어 로직 이외의 임의의 적합한 제어 로직을 포함할 수 있다는 것을 주목하여야 한다.
본원의 바람직한 실시예에서, 열 교환기 내에서 팽창된 작업 유체의 유동 방향이 열 교환기 내의 응축된 작업 유체 및/또는 윤활제의 유동 방향에 반대될 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 그러나, 다른 실시예에서, 유동 방향들이 구조적 설계 고려와 관련하여 동일할 수 있다.
본원의 실시예에 따른 냉각/가열 시스템이 본원에서 설명된 압축기 조립체를 포함하는 냉각/가열 시스템뿐만 아니라, 본원에서 설명된 압축기, 열 교환기, 제1 감지 장치, 및 제어기를 포함하는 냉각/가열 시스템일 수 있고, 그러한 압축기, 열 교환기, 제1 감지 장치 및 제어기는 조립체 형태가 아니라, 냉각/가열 시스템에서 비교적 독립적으로 존재한다는 것을 주목하여야 한다.
본원의 일부 실시예에서, 판 열 교환기가 열 교환기(40)의 예로서 설명되지만, 다른 실시예에서, 본원에서 설명된 열 교환기(40)가 또한 다른 유형의 열 교환기를 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본원의 일부 실시예에서, 수평 스크롤 압축기가 압축기(10)의 예로서 설명되지만, 다른 실시예에서, 본원에서 설명된 압축기(10)가 또한 수평 스크롤 압축기 이외의 다른 유형의 압축기, 예를 들어 왕복 압축기, 회전자 압축기, 수직 압축기를 포함할 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
본원의 일부 실시예에서, 윤활 오일이 윤활제의 예로서 설명되지만, 다른 실시예에서, 본원에서 설명된 윤활제가 또한 윤활 오일 이외의 다른 유형의 윤활제, 예를 들어 윤활 그리스를 포함할 수 있다. 따라서, 본원의 실시예에서 사용된 바와 같은 "오일 온도"라는 용어는 윤활 오일의 온도뿐만 아니라 더 넓은 의미에서 윤활제의 온도로 제한될 수 있다.
전방, 후방, 좌측, 우측, 위쪽 및 아래쪽과 같은 용어에 대한 본원의 언급은 단지 설명을 위한 것이고, 실제 적용에서 본원의 실시예의 배향 및 방향을 제한하기 위한 것이 아님을 주목하여야 한다.
본원의 여러 실시예를 본원에서 구체적으로 설명하였지만, 본원은 본원에서 구체적으로 설명되고 도시된 구체적인 실시예로 제한되지 않고, 본원의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도 다른 변경예 및 수정예가 당업자에 의해서 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 모든 그러한 변경 및 수정은 본원의 범위에 포함되게 의도된다.
1 압축기 조립체
2 냉각/가열 시스템
10 압축기
101 하우징
102 저압측 단부 커버
103 고압측 단부 커버
104 구획부
105 주 베어링 하우징
106 회전 샤프트
107 모터
108 압축 메커니즘
109 고압측 영역
110 취입 조인트
111 방출 조인트
112 중간 압력 포트
20 응축기
30 팽창 장치
32 모터
40 열교환기
41 내지 48 포트
401 내지 406, 408, 412, 434, 456 라인
50 제1 감지 장치
60 제어기
61, 62 센서
63 제2 감지 장치
601, 602, 603, 632, 650 라인
81 증발기
82 일차 스로틀링 장치
83 솔레노이드 밸브
84 관찰 유리
85 건조 필터
86 저장용기

Claims (29)

  1. 압축기 조립체(1)의 제어 방법이며, 압축기 조립체(1)는, 작업 유체를 흡입 압력으로부터 방출 압력이 되게 압축하도록 구성된 압축기(10)를 포함하고, 방출 압력은 흡입 압력보다 높은, 제어 방법이며:
    압축기(10)에 의해서 압축된 후에 응축된 작업 유체를 팽창시키는 단계;
    윤활제를 냉각하고 팽창된 작업 유체를 가열하기 위해서, 압축기(10)를 윤활하기 위한 윤활제로부터 팽창된 작업 유체로 열을 전달하는 단계;
    냉각된 윤활제의 온도를 감지하는 단계; 및
    윤활제의 감지된 온도를 기초로 압축기 조립체(1)의 동작을 제어하는 단계를 포함하는, 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    윤활제 온도 목표 결정 동작을 더 포함하고, 윤활제 온도 목표 결정 동작은: 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값보다 높을 때 윤활제 온도 제어 로직을 실시하는 것; 그리고 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값 이하일 때 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함하는, 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    압축기(10)에 의해서 압축된 작업 유체의 방출 온도를 감지하는 동작; 및
    방출 온도 목표 결정 동작을 더 포함하고, 방출 온도 목표 결정 동작은: 방출 온도가 방출 온도 목표 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 방출 온도가 방출 온도 목표 값보다 높을 때 방출 온도 제어 로직을 실시하는 것; 그리고 방출 온도가 방출 온도 목표 값 이하일 때 윤활제 온도 목표 결정 동작 또는 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함하는, 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    윤활제 온도 보호 결정 동작을 더 포함하고, 윤활제 온도 보호 결정 동작은: 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값보다 높을 때 윤활제 온도 보호 로직을 실시하는 것; 그리고 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값 이하일 때 방출 온도 목표 결정 동작, 윤활제 온도 목표 결정 동작, 또는 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함하고,
    윤활제 온도 보호 값은 윤활제 온도 목표 값보다 높은, 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    방출 온도 보호 결정 동작을 더 포함하고, 방출 온도 보호 결정 동작은: 방출 온도가 방출 온도 보호 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 방출 온도가 방출 온도 보호 값보다 높을 때 방출 온도 보호 로직을 실시하는 것; 그리고 방출 온도가 방출 온도 보호 값 이하일 때 윤활제 온도 보호 결정 동작, 방출 온도 목표 결정 동작, 윤활제 온도 목표 결정 동작, 또는 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함하고,
    방출 온도 보호 값은 방출 온도 목표 값보다 높은, 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    방출 온도 보호 로직 및 윤활제 온도 보호 로직의 각각이 경고 동작 및/또는 차단 동작을 포함하고,
    방출 온도 제어 로직은 방출 온도를 감소시키기 위해서 팽창된 작업 유체의 유량을 증가시키는 것을 포함하고,
    윤활제 온도 제어 로직은 윤활제의 온도를 감소시키기 위해서 팽창된 작업 유체의 유량을 증가시키는 것을 포함하고,
    제1 제어 로직은 압축기 조립체(1)의 성능을 개선하기 위해서 팽창된 작업 유체의 유량을 조정하는 것을 포함하는, 제어 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    응축된 작업 유체로부터 팽창된 작업 유체로 열을 전달하는 단계를 더 포함하는, 제어 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열된 작업 유체를 압축기(10)의, 중간 압력을 갖는, 영역에 공급하는 단계를 더 포함하고, 중간 압력은 흡입 압력보다 높고 방출 압력보다 낮은, 제어 방법.
  9. 압축기 조립체(1)이며:
    작업 유체를 흡입 압력으로부터 방출 압력이 되게 압축하도록 구성된 압축기(10)로서, 방출 압력이 흡입 압력보다 높은, 압축기;
    응축기(20)에 의해서 응축된 작업 유체를 팽창시키도록 구성된 팽창 장치(30);
    윤활제를 냉각하고 팽창 장치(30)에 의해서 팽창된 작업 유체를 가열하기 위해서, 압축기(10)를 윤활하기 위한 윤활제로부터 팽창 장치(30)에 의해서 팽창된 작업 유체로 열을 전달하도록 구성된 열 교환기(40);
    열 교환기(40)에 의해서 냉각된 윤활제의 온도를 감지하도록 구성된 제1 감지 장치(50); 및
    제1 감지 장치(50)에 의해서 감지된 윤활제의 온도를 기초로 압축기 조립체(1)의 동작을 제어하도록 구성된 제어기(60)를 포함하는, 압축기 조립체(1).
  10. 제9항에 있어서,
    제어기(60)는 윤활제 온도 목표 결정 동작을 실시하도록 구성되고, 윤활제 온도 목표 결정 동작은: 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값보다 높을 때 윤활제 온도 제어 로직을 실시하는 것; 그리고 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값 이하일 때 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함하는, 압축기 조립체(1).
  11. 제10항에 있어서,
    압축기(10)에 의해서 압축된 작업 유체의 방출 온도를 감지하도록 구성된 제2 감지 장치(63)를 더 포함하고, 제어기(60)는 방출 온도 목표 결정 동작을 실시하도록 추가적으로 구성되고, 방출 온도 목표 결정 동작은: 방출 온도가 방출 온도 목표 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 방출 온도가 방출 온도 목표 값보다 높을 때 방출 온도 제어 로직을 실시하는 것; 그리고 방출 온도가 방출 온도 목표 값 이하일 때 윤활제 온도 목표 결정 동작 또는 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함하는, 압축기 조립체(1).
  12. 제11항에 있어서,
    제어기(60)는 윤활제 온도 보호 결정 동작을 실시하도록 추가적으로 구성되고, 윤활제 온도 보호 결정 동작은: 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값보다 높을 때 윤활제 온도 보호 로직을 실시하는 것; 그리고 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값 이하일 때 방출 온도 목표 결정 동작, 윤활제 온도 목표 결정 동작, 또는 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함하고,
    윤활제 온도 보호 값은 윤활제 온도 목표 값보다 높은, 압축기 조립체(1).
  13. 제12항에 있어서,
    제어기(60)는 방출 온도 보호 결정 동작을 실시하도록 추가적으로 구성되고, 방출 온도 보호 결정 동작은: 방출 온도가 방출 온도 보호 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 방출 온도가 방출 온도 보호 값보다 높을 때 방출 온도 보호 로직을 실시하는 것; 그리고 방출 온도가 방출 온도 보호 값 이하일 때 윤활제 온도 보호 결정 동작, 방출 온도 목표 결정 동작, 윤활제 온도 목표 결정 동작, 또는 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함하고,
    방출 온도 보호 값은 방출 온도 목표 값보다 높은, 압축기 조립체(1).
  14. 제13항에 있어서,
    방출 온도 보호 로직 및 윤활제 온도 보호 로직의 각각이 경고 동작 및/또는 차단 동작을 포함하고,
    방출 온도 제어 로직은 방출 온도를 감소시키기 위해서 팽창 장치(30)에 의해서 팽창된 작업 유체의 유량을 증가시키는 것을 포함하고,
    윤활제 온도 제어 로직은 윤활제의 온도를 감소시키기 위해서 팽창 장치(30)에 의해서 팽창된 작업 유체의 유량을 증가시키는 것을 포함하고,
    제1 제어 로직은 압축기 조립체(1)의 성능을 개선하기 위해서 팽창 장치(30)에 의해서 팽창된 작업 유체의 유량을 조정하는 것을 포함하는, 압축기 조립체(1).
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    열 교환기(40)는 응축기(20)에 의해서 응축된 작업 유체로부터 팽창 장치(30)에 의해서 팽창된 작업 유체로 열을 전달하도록 추가적으로 구성되는, 압축기 조립체(1).
  16. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    압축기 조립체(1)는 열 교환기(40)에 의해서 가열된 작업 유체를 압축기(10)의, 중간 압력을 갖는, 영역에 공급하도록 추가적으로 구성되고, 중간 압력은 흡입 압력보다 높고 방출 압력보다 낮은, 압축기 조립체(1).
  17. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 감지 장치(50)가 라인(406) 내에 제공되고, 그러한 라인을 통해서 열 교환기(40)가 압축기(10)와 유체 연통되어 윤활제가 열 교환기(40)로부터 압축기(10)로 유동될 수 있게 하는, 압축기 조립체(1).
  18. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    압축기(10)가 스크롤 압축기를 포함하는, 압축기 조립체(1).
  19. 제9항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 압축기 조립체(1)를 포함하는 냉각/가열 시스템(2).
  20. 냉각/가열 시스템(2)이며:
    작업 유체를 흡입 압력으로부터 방출 압력이 되게 압축하도록 구성된 압축기(10)로서, 방출 압력이 흡입 압력보다 높은, 압축기;
    압축기(10)에 의해서 압축된 작업 유체를 응축하도록 구성된 응축기(20);
    응축기(20)에 의해서 응축된 작업 유체를 팽창시키도록 구성된 팽창 장치(30);
    윤활제를 냉각하고 팽창 장치(30)에 의해서 팽창된 작업 유체를 가열하기 위해서, 압축기(10)를 윤활하기 위한 윤활제로부터 팽창 장치(30)에 의해서 팽창된 작업 유체로 열을 전달하도록 구성된 열 교환기(40);
    열 교환기(40)에 의해서 냉각된 윤활제의 온도를 감지하도록 구성된 제1 감지 장치(50); 및
    제1 감지 장치(50)에 의해서 감지된 윤활제의 온도를 기초로 냉각/가열 시스템(2)의 동작을 제어하도록 구성된 제어기(60)를 포함하는, 냉각/가열 시스템(2).
  21. 제20항에 있어서,
    제어기(60)는 윤활제 온도 목표 결정 동작을 실시하도록 구성되고, 윤활제 온도 목표 결정 동작은: 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값보다 높을 때 윤활제 온도 제어 로직을 실시하는 것; 그리고 윤활제의 온도가 윤활제 온도 목표 값 이하일 때 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함하는, 냉각/가열 시스템(2).
  22. 제21항에 있어서,
    압축기(10)에 의해서 압축된 작업 유체의 방출 온도를 감지하도록 구성된 제2 감지 장치(63)를 더 포함하고, 제어기(60)는 방출 온도 목표 결정 동작을 실시하도록 추가적으로 구성되고, 방출 온도 목표 결정 동작은: 방출 온도가 방출 온도 목표 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 방출 온도가 방출 온도 목표 값보다 높을 때 방출 온도 제어 로직을 실시하는 것; 그리고 방출 온도가 방출 온도 목표 값 이하일 때 윤활제 온도 목표 결정 동작 또는 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함하는, 냉각/가열 시스템(2).
  23. 제22항에 있어서,
    제어기(60)는 윤활제 온도 보호 결정 동작을 실시하도록 추가적으로 구성되고, 윤활제 온도 보호 결정 동작은: 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값보다 높을 때 윤활제 온도 보호 로직을 실시하는 것; 그리고 윤활제의 온도가 윤활제 온도 보호 값 이하일 때 방출 온도 목표 결정 동작, 윤활제 온도 목표 결정 동작, 또는 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함하고,
    윤활제 온도 보호 값은 윤활제 온도 목표 값보다 높은, 냉각/가열 시스템(2).
  24. 제23항에 있어서,
    제어기(60)는 방출 온도 보호 결정 동작을 실시하도록 추가적으로 구성되고, 방출 온도 보호 결정 동작은: 방출 온도가 방출 온도 보호 값보다 높은지의 여부를 결정하는 것; 방출 온도가 방출 온도 보호 값보다 높을 때 방출 온도 보호 로직을 실시하는 것; 그리고 방출 온도가 방출 온도 보호 값 이하일 때 윤활제 온도 보호 결정 동작, 방출 온도 목표 결정 동작, 윤활제 온도 목표 결정 동작, 또는 제1 제어 로직을 실시하는 것을 포함하고,
    방출 온도 보호 값은 방출 온도 목표 값보다 높은, 냉각/가열 시스템(2).
  25. 제24항에 있어서,
    방출 온도 보호 로직 및 윤활제 온도 보호 로직의 각각이 경고 동작 및/또는 차단 동작을 포함하고,
    방출 온도 제어 로직은 방출 온도를 감소시키기 위해서 팽창 장치(30)에 의해서 팽창된 작업 유체의 유량을 증가시키는 것을 포함하고,
    윤활제 온도 제어 로직은 윤활제의 온도를 감소시키기 위해서 팽창 장치(30)에 의해서 팽창된 작업 유체의 유량을 증가시키는 것을 포함하고,
    제1 제어 로직은 냉각/가열 시스템(2)의 성능을 개선하기 위해서 팽창 장치(30)에 의해서 팽창된 작업 유체의 유량을 조정하는 것을 포함하는, 냉각/가열 시스템(2).
  26. 제20항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    열 교환기(40)는 응축기(20)에 의해서 응축된 작업 유체로부터 팽창 장치(30)에 의해서 팽창된 작업 유체로 열을 전달하도록 추가적으로 구성되는, 냉각/가열 시스템(2).
  27. 제20항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉각/가열 시스템(2)은 열 교환기(40)에 의해서 가열된 작업 유체를 압축기(10)의, 중간 압력을 갖는, 영역에 공급하도록 추가적으로 구성되고, 중간 압력은 흡입 압력보다 높고 방출 압력보다 낮은, 냉각/가열 시스템(2).
  28. 제20항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 감지 장치(50)가 라인(406) 내에 제공되고, 그러한 라인을 통해서 열 교환기(40)가 압축기(10)와 유체 연통되어 윤활제가 열 교환기(40)로부터 압축기(10)로 유동될 수 있게 하는, 냉각/가열 시스템(2).
  29. 제20항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    압축기(10)가 스크롤 압축기를 포함하는, 냉각/가열 시스템(2).
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