KR20210015098A - A refrigerator cycle system including an inverter for controlling a compressor and an expander at the same time - Google Patents

A refrigerator cycle system including an inverter for controlling a compressor and an expander at the same time Download PDF

Info

Publication number
KR20210015098A
KR20210015098A KR1020190093416A KR20190093416A KR20210015098A KR 20210015098 A KR20210015098 A KR 20210015098A KR 1020190093416 A KR1020190093416 A KR 1020190093416A KR 20190093416 A KR20190093416 A KR 20190093416A KR 20210015098 A KR20210015098 A KR 20210015098A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
expander
compressor
motor
inverter
flow rate
Prior art date
Application number
KR1020190093416A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
문제현
임준영
주상현
최이철
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020190093416A priority Critical patent/KR20210015098A/en
Publication of KR20210015098A publication Critical patent/KR20210015098A/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/025Motor control arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/02Compressor control
    • F25B2600/021Inverters therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Abstract

The present invention relates to a refrigeration cycle system which comprises: a compressor, a condenser, an expander, and a vaporizer sequentially connected in a flow direction of fluid; and an inverter electrically connected to the compressor and the expander to simultaneously control the compressor and the expander by a single control command.

Description

압축기와 팽창기를 동시에 제어하는 인버터를 구비한 냉동사이클 시스템{A refrigerator cycle system including an inverter for controlling a compressor and an expander at the same time}A refrigerator cycle system including an inverter for controlling a compressor and an expander at the same time}

본 발명은 전동식 팽창기 및 냉동 시스템의 압축기에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 팽창밸브(expansion valve)를 대체하는 하나의 인버터를 사용하여 팽창기와 압축기를 제어하여 시스템의 비용을 줄이고, 시스템의 효율 향상시키는 전동식 팽창기 및 냉동 시스템의 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a compressor of an electric expander and a refrigeration system, and more specifically, to reduce the cost of the system and improve the efficiency of the system by controlling the expander and the compressor by using one inverter that replaces the expansion valve. It relates to a compressor of an electric expander and a refrigeration system.

본 발명은 팽창밸브를 제거하여 시스템 비용을 줄이고 팽창기를 사용하는 냉동사이클 시스템을 제공함을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a refrigeration cycle system using an expander to reduce system cost by removing an expansion valve.

본 발명은 압축기에 물리적으로 결합된 인버터로 팽창기를 동시에 제어하는 냉동사이클 시스템을 제공함을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a refrigeration cycle system in which an expander is simultaneously controlled by an inverter physically coupled to a compressor.

본 발명은 팽창기의 운전 속도는 압축기의 제1 모터부의 극수와 팽창기의 제2 모터부의 극수의 비에 기초하여 결정되는 냉동사이클 시스템을 제공함을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a refrigeration cycle system in which the operating speed of an expander is determined based on a ratio of the number of poles of the first motor part of the compressor and the number of poles of the second motor part of the expander.

본 발명은 하나의 제어 명령으로 압축기와 팽창기를 동시에 제어하도록 상기 압축기와 상기 팽창기에 전기적으로 연결되는 인버터를 포함하는 냉동사이클 시스템을 제공한다.The present invention provides a refrigeration cycle system including an inverter electrically connected to the compressor and the expander so as to simultaneously control a compressor and an expander with one control command.

본 발명의 상기 압축기의 운전 속도와 상기 팽창기의 운전 속도 차이는 상기 압축기의 제1 모터부의 극수와 상기 팽창기의 제2 모터부의 극수의 비에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 냉동사이클 시스템을 제공한다.The present invention provides a refrigeration cycle system, characterized in that the difference between the operating speed of the compressor and the operating speed of the expander is determined based on a ratio of the number of poles of the first motor part of the compressor and the number of poles of the second motor part of the expander. .

본 발명의 상기 압축기의 운전 속도가 가변되면, 상기 팽창기의 운전 속도도 기설정된 비(n/k)로 가변되도록, 상기 제1 모터부의 극수(n)와 상기 제2 모터부의 극수(k)의 비(n/k)는 상기 기설정된 비와 동일한 냉동사이클 시스템을 제공한다.When the operating speed of the compressor of the present invention is varied, the number of poles (n) of the first motor part and the number of poles (k) of the second motor part are varied so that the operating speed of the expander is also changed to a preset ratio (n/k). The ratio (n/k) provides a refrigeration cycle system equal to the preset ratio.

본 발명은 상기 기설정된 비는 상기 팽창기의 행정 체적에 기초하여 변경되는 냉동사이클 시스템을 제공한다.The present invention provides a refrigeration cycle system in which the preset ratio is changed based on the stroke volume of the expander.

본 발명의 상기 인버터는 상기 압축기 또는 상기 팽창기의 어느 일측에 결합되어 있는 냉동사이클 시스템을 제공한다.The inverter of the present invention provides a refrigeration cycle system coupled to either side of the compressor or the expander.

본 발명의 상기 압축기는 제1 모터부를 구비하고, 상기 팽창기는 제2 모터부를 구비하고, 상기 인버터는 상기 압축기와 상기 팽창기 중 어느 하나에 결합되고, 상기 압축기와 상기 팽창기 중 다른 하나에 구비되는 모터부와 전기적으로 연결되는 냉동사이클 시스템을 제공한다.The compressor of the present invention includes a first motor unit, the expander includes a second motor unit, and the inverter is coupled to any one of the compressor and the expander, and a motor provided in the other of the compressor and the expander. It provides a refrigeration cycle system that is electrically connected to the unit.

본 발명은 압축기의 제1모터부의 극수와 팽창기 제2 모터부의 극수를 다르게 하여, 상기 제1, 2 모터부의 극수비에 따라 팽창기의 운전속도를 가변시킨다.In the present invention, the number of poles of the first motor part of the compressor and the number of poles of the expander second motor part are different, so that the operating speed of the expander is varied according to the pole number ratio of the first and second motor parts.

본 발명은 압축기와 팽창기의 운전속도에 따라 압축기의 토출 유량과 팽창기의 토출 유량을 가변시킨다.The present invention varies the discharge flow rate of the compressor and the discharge flow rate of the expander according to the operating speed of the compressor and the expander.

본 발명의 냉동사이클 시스템은 팽창기의 운전속도가 변경이 가능하여, 팽창밸브가 필요 없게 되어, 팽창밸브의 설치에 따른 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.In the refrigeration cycle system of the present invention, since the operation speed of the expander can be changed, there is no need for an expansion valve, so that the cost of installing the expansion valve can be reduced.

본 발명은 하나의 인버터로 압축기와 팽창기를 동시에 제어하여, 팽창밸브가 없어도 압축기의 토출유량과 팽창기의 토출유량이 다르게 토출될 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, a compressor and an expander are simultaneously controlled by one inverter, so that the discharge flow rate of the compressor and the discharge flow rate of the expander can be differently discharged even without an expansion valve.

본 발명은 압축기 모터부의 극수와 팽창기 모터부의 극수를 조절하여, 압축기와 팽창기에서 토출되는 토출 유량을 늘이거나 줄이는 행적체적을 변경할 수 있는 이점이 있다.The present invention has the advantage of being able to change the traveling volume to increase or decrease the discharge flow rate discharged from the compressor and expander by adjusting the number of poles of the compressor motor unit and the number of poles of the expander motor unit.

본 발명은 압축기의 운전속도가 가변 되었을 때, 팽창기의 운전 속도는 정속이 아닌 가변시킬 수 있어서, 팽창기의 운전속도가 가변되는 넓은 범위에서 운전을 가능하게 한다.According to the present invention, when the operating speed of the compressor is varied, the operating speed of the expander can be varied rather than the constant speed, thereby enabling operation in a wide range in which the operating speed of the expander is variable.

본 발명은 냉동사이클 시스템의 특성에 맞게 팽창기의 효율을 고려하여 행정 체적을 유리하게 설계가 가능하여, 정속형 팽창기의 경우 압축기의 행정체적 및 시스템 유량에 국한되어 설계하는 문제점을 해결하였다.The present invention can advantageously design the stroke volume in consideration of the efficiency of the expander according to the characteristics of the refrigeration cycle system, and thus solve the problem of designing the constant speed expander limited to the stroke volume and system flow rate of the compressor.

도 1은 냉동사이클 시스템에서 팽창기 및 팽창밸브를 포함하는 냉동사이클 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 2는 도 1에 따른 냉동사이클 시스템에서 팽창기 및 팽창밸브의 유량 조절과 관련된 흐름도(flow chart)를 나타낸다.
도 3은 냉동사이클 시스템에서 팽창기에 인버터를 적용하지 않고, 팽창밸브를 구비한 경우의 압축기 속도(회전수)에 따른 팽창기와 팽창밸브의 유량비를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 압축기(100), 응축기(200), 팽창기(300), 증발기(400) 및 인버터(600)로 구성된 냉동시스템의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 인버터(600)가 압축기(100)와 팽창기(300)를 제어하는 도 4의 구성을 보다 구체화한 것이다.
도 6은 본 발명의 압축기(100)에 설치된 압축기 인버터(730)를 사용하여, 팽창기(300)에 제어 명령을 전달하고 있는 실시 예를 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 압축기의 회전수가 증가됨에 따른 팽창기의 토출 유량은 표시한 것이다.
도 8은 메인 하우징, 모터부, 회전축부, 프레임부, 팽창부를 포함하는 전동식 팽창기의 사시도이다.
도 9는 메인 하우징, 모터부, 회전축부, 프레임부, 팽창부를 포함하는 전동식 팽창기의 분해 사시도이다.
도 10은 도 8, 9에 도시된 전동식 팽창기의 단면도이다.
1 is a schematic diagram showing a refrigeration cycle system including an expander and an expansion valve in the refrigeration cycle system.
FIG. 2 shows a flow chart related to flow control of an expander and an expansion valve in the refrigeration cycle system according to FIG. 1.
FIG. 3 shows the flow rate ratio of the expander and the expansion valve according to the compressor speed (revolution speed) when the expander is not applied to the expander in the refrigeration cycle system and the expansion valve is provided.
4 is a schematic diagram of a refrigeration system comprising a compressor 100, a condenser 200, an expander 300, an evaporator 400, and an inverter 600 of the present invention.
5 is a more specific configuration of FIG. 4 in which the inverter 600 of the present invention controls the compressor 100 and the expander 300.
6 illustrates an embodiment in which a control command is transmitted to the expander 300 using the compressor inverter 730 installed in the compressor 100 of the present invention.
7 shows the discharge flow rate of the expander as the number of revolutions of the compressor of the present invention increases.
8 is a perspective view of an electric expander including a main housing, a motor part, a rotating shaft part, a frame part, and an expansion part.
9 is an exploded perspective view of an electric expander including a main housing, a motor part, a rotating shaft part, a frame part, and an expansion part.
10 is a cross-sectional view of the electric expander shown in FIGS. 8 and 9.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축 팽창기 및 이를 포함하는 공기 조화 시스템을 상세하게 설명한다.Hereinafter, an electric compression expander and an air conditioning system including the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하의 설명에서는 본 발명의 특징을 명확하게 하기 위해, 일부 구성 요소들에 대한 설명이 생략될 수 있다.In the following description, descriptions of some constituent elements may be omitted to clarify features of the present invention.

도 1은 냉동사이클 시스템에서 팽창기 및 팽창밸브를 포함하는 냉동사이클 시스템을 도시하는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a refrigeration cycle system including an expander and an expansion valve in the refrigeration cycle system.

냉동사이클 시스템은 저온 저압의 기체상태의 냉매를 고온고압의 기체상태 냉매로 변화시키는 압축기(100), 상기 압축기(100)에서 변화된 고온 고압의 기체상태의 냉매를 고온 고압의 액체 상태로 냉매로 변화시키는 응축기(200), 상기 응축기(200)에서 변화된 고온 고압의 액체 냉매를 저온저압의 액체냉매로 변화시키는 팽창기(300) 상기 팽창기(300)에서 변화된 저온 저압의 액체 상태의 냉매를 기체 상태로 변화시키면서 외부의 열을 흡수하는 증발기(400)로 구성된다.The refrigeration cycle system is a compressor 100 that converts a low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant into a high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant, and changes the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant changed in the compressor 100 to a high-temperature, high-pressure liquid state. The condenser 200 to change the high-temperature and high-pressure liquid refrigerant changed in the condenser 200 into a low-temperature, low-pressure liquid refrigerant and the expander 300 to change the low-temperature and low-pressure liquid refrigerant changed in the expander 300 into a gaseous state. It consists of an evaporator 400 that absorbs external heat while making it.

그리고 각 구성요소들은 냉매관(700)에 의해 연결되어 있다. 팽창밸브(500)의 일측이 응축기(200)의 출구 냉매관과 연결되고, 타측은 팽창기(300)의 출구 냉매관에 연결되어 있는 구성이다. 압축기(100)는 인버터(500)에 의해 가동되고 있는 구성이다.And each of the components are connected by a refrigerant pipe 700. One side of the expansion valve 500 is connected to the outlet refrigerant pipe of the condenser 200 and the other side is connected to the outlet refrigerant pipe of the expander 300. The compressor 100 is a component operated by the inverter 500.

도 2는 도 1에 따른 냉동사이클 시스템에서 팽창기 및 팽창밸브의 유량 조절과 관련된 흐름도(flow chart)를 나타낸다.FIG. 2 shows a flow chart related to flow control of an expander and an expansion valve in the refrigeration cycle system according to FIG. 1.

도 3은 냉동사이클 시스템에서 팽창기에 인버터를 적용하지 않고, 팽창밸브를 구비한 경우의 압축기 속도(회전수)에 따른 팽창기와 팽창밸브의 유량비를 도시하고 있다.3 shows the flow rate ratio of the expander and the expansion valve according to the compressor speed (rotation speed) when the expander is not applied to the expander in the refrigeration cycle system and the expansion valve is provided.

도 3은 회전수(rpm)에 따른 압축기 유량(comp.mdot), 팽창밸브 유량(EXV.mdot), 팽창기 유량(EXP.mdot) 및 팽창기 적용전 팽창밸브 유량(Traditional EXV.)을 도시하고 있다. 가로축은 압축기 속도(compressor speed)(rpm)이고, 세로축은 (토출 냉매의)유량비(mass flow rate)(무차원)이다.3 shows the flow rate of the compressor (comp.mdot), the flow rate of the expansion valve (EXV.mdot), the flow rate of the expander (EXP.mdot), and the flow rate of the expansion valve (Traditional EXV.) before application of the expander according to the number of revolutions (rpm). . The horizontal axis is the compressor speed (rpm), and the vertical axis is the mass flow rate (dimensionless) (of the discharged refrigerant).

도 2를 참조하면, mtrad는 팽창기 작동 전의 팽창밸브 유량(개도량), mexp는 최대 효율 또는 유량 일정의 팽창기 유량이고, mexv는 팽창기와 밸브를 병렬로 배치하여 사용하는 팽창밸브의 유량(개도량)을 각각 나타낸다.2, m trad is the flow rate of the expansion valve before the expander is operated (the amount of opening), m exp is the flow rate of the expander with a maximum efficiency or a constant flow rate, and m exv is the flow rate of the expansion valve used by arranging the expander and the valve in parallel. The (opening degree) is shown respectively.

팽창기 유량(mexp)이 팽창밸브 유량(개도량)(mtrad)보다 크거나 같으면(mexp≥ mtrad) 팽창기는 작동을 멈춘다.If the expander flow rate (m exp ) is greater than or equal to the expansion valve flow rate (opening degree) (m trad ) (m exp ≥ m trad ), the expander stops working.

병렬로 사용되는 팽창밸브 유량(개도량)(mexv)과 팽창기 적용 전의 팽창밸브 유량(개도량)(mtrad)이 같도록 시스템조건을 변경한다.Change the system conditions so that the flow rate of the expansion valve used in parallel (opening amount) (m exv ) and the flow rate of the expansion valve before applying the expander (opening amount) (m trad ) are the same.

팽창기 유량(mexp)이 팽창기 적용 전의 팽창밸브 유량(개도량)(mtrad)보다 작으면(mexp〈mtrad) 팽창기를 작동시킨다.If the expander flow rate (m exp ) is less than the expansion valve flow rate (opening amount) (m trad ) before the expander is applied (m exp <m trad ), the expander is operated.

팽창기 유량(mexp)과 팽창밸브 유량(mexv)의 합이 팽창기 적용 전의 팽창밸브 유량(mtrad)과 같도록(mexp+mexv=mtrad) 시스템조건을 변경한다.Change the system condition so that the sum of the flow rate of the expander (m exp ) and the flow rate of the expansion valve (m exv ) is the same as the flow rate of the expansion valve (m trad) before applying the expander (m exp + m exv = m trad ).

압축기의 회전수가 증가됨에 따라 압축기 토출 유량은 ●으로 표시된 그래프와 같이 증가하고 있다.As the number of revolutions of the compressor increases, the discharge flow rate of the compressor is increasing as shown in the graph indicated by ●.

따라서 병렬로 사용되는 팽창밸브 유량은 ■으로 표시된 바와 같이, 압축기의 회전수에 따라 팽창밸브 유량(mexv)이 증가하다가 감소하고, 압축기가 일정 회전수를 넘으면 팽창밸브 유량(mexv)이 다시 증가하는 것을 알 수다.Therefore, the expansion valve flow rate to be used in parallel as indicated by ■, the expansion valve, the flow rate (m exv) again decreases while the expansion valve, the flow rate (m exv) increases with the number of revolutions of the compressor, the compressor is more than the number of revolutions constant Notice the increase.

병렬로 사용되는 팽창밸브 유량(mexv)의 증감에 따라 ▼로 표시된 그래프의 팽창기 적용 전의 팽창밸브 유량(mtrad)와 같도록 보상을 위해 팽창기 유량(mexp)을 ▲로 표시된 그래프와 같이 증가시키고 있다.As the flow rate of the expansion valves used in parallel (m exv ) increases and decreases, the flow rate of the expander (m exp ) is increased as shown in the graph indicated by ▲ to compensate for the same as the flow rate of the expansion valve (m trad ) before the expansion of the graph indicated by ▼. I'm making it.

따라서 팽창기가 항시 정속 운전을 함으로써 팽창기를 사용하는 범위가 작고, 팽창기가 구동하지 않거나 유량이 부족한 영역에서는 팽창밸브를 필요로 함으로 팽창밸브의 설치 및 작동을 위한 추가의 비용이 증가하는 문제점이 있다.Therefore, since the expander always operates at a constant speed, the range of use of the expander is small, and the expansion valve is required in a region where the expander is not driven or the flow rate is insufficient, thereby increasing additional cost for installation and operation of the expansion valve.

정속 운전하는 팽창기의 토출 유량은 냉동사이클 시스템과 직접적으로 연결되어 있어서, 팽창기 설계시 행정체적에 제한이 되어 있다.Since the discharge flow rate of the expander operating at a constant speed is directly connected to the refrigeration cycle system, the stroke volume is limited when the expander is designed.

그러므로 본 발명은 인버터가 압축기와 팽창기에 하나의 명령을 동시에 내리되, 시스템에 적용되는 팽창기의 특성상 시스템의 압력 형성을 위해 압축기의 토출 유량과 팽창기의 토출 유량이 다르게 하는 제어 방법을 고려하게 되었다.Therefore, in the present invention, the inverter gives a command to the compressor and the expander at the same time, but due to the characteristics of the expander applied to the system, the discharge flow rate of the compressor and the discharge flow rate of the expander are considered to be different for forming the pressure of the system.

냉동사이클 시스템의 특성상 팽창기에는 압력차가 형성되는 것이 필요하다. 따라서 압축기의 토출 유량과 팽창기의 토출 유량이 다르게 하는 제어 방법을 고려하게 되었다.Due to the nature of the refrigeration cycle system, it is necessary to form a pressure difference in the expander. Therefore, a control method in which the discharge flow rate of the compressor and the discharge flow rate of the expander are different was considered.

압축기의 제1 모터부의 극수를 n, 팽창기의 제2 모터부의 극수를 k라고 하면, n/k 비로 팽창기에서 운전속도가 가변될 수 있다. 팽창기의 토출유량은 팽창기의 운전속도에 비례한다.Assuming that the number of poles of the first motor part of the compressor is n and the number of poles of the second motor part of the expander is k, the operating speed of the expander may be varied at an n/k ratio. The discharge flow rate of the expander is proportional to the operating speed of the expander.

한편, 제1모터부는 제1모터, 제2 모터부는 제2 모터로 사용될 수 있다.Meanwhile, the first motor unit may be used as the first motor and the second motor unit may be used as the second motor.

팽창기의 운전속도가 n/k 비로 가변되면, 팽창기의 토출유량이 n/k 토출될 수 있다.When the operating speed of the expander is varied by an n/k ratio, the discharge flow rate of the expander can be discharged by n/k.

예를 들어, 압축기의 제1 모터부의 극수를 n, 팽창기의 제2 모터부의 극수를 k라고 하면, n/k 비로 팽창기에서 유량이 토출될 수 있다.For example, if the number of poles of the first motor part of the compressor is n and the number of poles of the second motor part of the expander is k, the flow rate may be discharged from the expander at a ratio of n/k.

압축기의 운전속도가 바뀜에 따라 팽창기의 운전속도가 함께 가변됨으로써 운전 범위가 넓어지게 되어, 팽창밸브를 제거하는 효과가 얻을 수 있다.As the operating speed of the compressor is changed, the operating speed of the expander is varied together, so that the operating range is widened, and the effect of removing the expansion valve can be obtained.

여기서 "행정체적"은 모터부의 구동에 의해 압축기 또는 팽창기의 유량을 의미할 수도 있다.Here, "stroke volume" may mean the flow rate of a compressor or expander by driving the motor unit.

압축기 또는 팽창기의 제1, 2모터부의 극수를 조절하여, 팽창기의 운전속도를 가변시킬 수 있다. 팽창기의 운전속도가 가변됨에 따라 행적체적이 변경될 수 있다.By adjusting the number of poles of the first and second motor parts of the compressor or expander, the operating speed of the expander can be varied. As the operating speed of the expander is varied, the moving volume may be changed.

그러므로 본 발명은 팽창기의 행정체적에 제한이 없으며, 제1, 2모터부의 극수를 조절하여 행정체적을 늘리거나 줄일 수 있다. 이하에서 도면을 참조하여 냉동사이클 시스템에 대해 상세히 설명한다.Therefore, the present invention is not limited to the stroke volume of the expander, it is possible to increase or decrease the stroke volume by adjusting the number of poles of the first and second motor parts. Hereinafter, a refrigeration cycle system will be described in detail with reference to the drawings.

도 4는 압축기(100), 응축기(200), 팽창기(300), 증발기(400) 및 인버터(600)로 구성된 냉동사이클 시스템의 개략도이다.4 is a schematic diagram of a refrigeration cycle system composed of a compressor 100, a condenser 200, an expander 300, an evaporator 400, and an inverter 600.

본 발명은 냉동 공조시스템뿐만 아니라 피드 펌프(feed pump) 또는 펌프를 사용하는 랜킨 사이클(Rankine cycle) 및 유기 랜킨 사이클(Organic Rankine cycle)에 적용 가능하다.The present invention is applicable not only to a refrigeration and air conditioning system, but also to a feed pump or a Rankine cycle using a pump and an organic Rankine cycle.

도 4를 참조하면, 본 발명의 냉동사이클 시스템은 압축기(100), 응축기(200), 팽창기(300), 증발기(400) 및 인버터(600)로 구성되어 있다.Referring to Figure 4, the refrigeration cycle system of the present invention is composed of a compressor 100, a condenser 200, an expander 300, an evaporator 400, and an inverter 600.

상기 인버터(600)는 압축기(100)와 팽창기(300)에 하나의 제어 명령을 동시에 내리는 통합 중앙 제어부 역할을 한다.The inverter 600 serves as an integrated central control unit that simultaneously issues one control command to the compressor 100 and expander 300.

냉동사이클 시스템에서 압축기(100)의 토출유량과 팽창기(300)의 토출유량이 다르게 토출될 수 있다.In the refrigeration cycle system, the discharge flow rate of the compressor 100 and the discharge flow rate of the expander 300 may be differently discharged.

팽창기(300)는 압축기(100)와 팽창기(300)의 제1, 2모터부의 극수 비에 대응하는 운전속도를 갖는다.The expander 300 has an operating speed corresponding to the ratio of the number of poles of the first and second motor parts of the compressor 100 and the expander 300.

제1, 2 모터부의 극수비에 따라 압축기(100)의 운전속도가 바뀔 때, 팽창기(300)의 운전속도는 제1, 2모터부의 극수 비에 따라 가변된다. 팽창기(300)의 운전속도는 제1, 2모터부의 극수 비에 따라 가변된다. 따라서 팽창기의 운전 범위가 넓어진다.When the operating speed of the compressor 100 changes according to the pole number ratio of the first and second motor parts, the operating speed of the expander 300 is varied according to the pole number ratio of the first and second motor parts. The operating speed of the expander 300 is varied according to the pole number ratio of the first and second motor parts. Therefore, the operating range of the expander is widened.

압축기(100)와 팽창기(300)를 동시에 제어하는 하나의 인버터(600)의 명령에 의해 압축기의 운전속도(회전수)에 따라 팽창기(300)의 운전속도는 제1, 2모터부의 극수 비에 따라 가변된다.According to the operating speed (rotation speed) of the compressor by the command of one inverter 600 that controls the compressor 100 and the expander 300 at the same time, the operating speed of the expander 300 is proportional to the pole number ratio of the first and second motor parts. Depends on

도 4는 압축기(100)와 팽창기(300)에 명령을 내리는 통합 제어부 역할을 하는 인버터(600)가 별도로 설치된 구성으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다.FIG. 4 is illustrated in a configuration in which an inverter 600 serving as an integrated control unit for giving commands to the compressor 100 and the expander 300 is separately installed, but is not limited thereto.

도 5는 냉동사이클 시스템에 별도로 설치된 인버터(600)가 압축기(100)와 팽창기(300)를 제어하는 도 4의 구성을 보다 구체화한 것이다.FIG. 5 is a more detailed configuration of FIG. 4 in which an inverter 600 separately installed in the refrigeration cycle system controls the compressor 100 and the expander 300.

냉동사이클 시스템의 인버터(600)는 하나의 명령으로 압축기(100)와 팽창기(300)를 동시에 구동시킬 수 있다.The inverter 600 of the refrigeration cycle system may simultaneously drive the compressor 100 and the expander 300 with one command.

도 5, 6에 도시된 바와 같이, 압축기(100)에는 제1 모터부(710)가 구비되고, 팽창기(300)에는 제2 모터부(720)가 구비되어 있다.As shown in FIGS. 5 and 6, the compressor 100 is provided with a first motor unit 710, and the expander 300 is provided with a second motor unit 720.

인버터(600)는 압축기(100)의 제1 모터부(710)와 전기적으로 연결되어 있다.The inverter 600 is electrically connected to the first motor unit 710 of the compressor 100.

또한, 인버터(600)는 팽창기(300)의 제2 모터부(720)와 전기적으로 연결되어 있다.In addition, the inverter 600 is electrically connected to the second motor unit 720 of the expander 300.

인버터는 압축기와 팽창기로부터 이격된 위치에 배치되고, 압축기의 제1 모터부에 전기적으로 연결되고, 팽창기의 제2 모터부에 전기적으로 연결될 수 있다.The inverter is disposed at a position spaced apart from the compressor and the expander, is electrically connected to the first motor unit of the compressor, and may be electrically connected to the second motor unit of the expander.

압축기에 물리적으로 결합된 인버터는 팽창기의 제2 모터부에 전기적으로 연결될 수 있다.An inverter physically coupled to the compressor may be electrically connected to the second motor unit of the expander.

또한, 팽창기에 물리적으로 결합된 인버터는 압축기의 제1 모터부에 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, the inverter physically coupled to the expander may be electrically connected to the first motor unit of the compressor.

도 6은 압축기(100)와 팽창기(100)는 전기적으로 연결되는 인버터(600)를 포함하는 냉동사이클 시스템을 도시하고 있다.6 shows a refrigeration cycle system including an inverter 600 to which the compressor 100 and the expander 100 are electrically connected.

도 6을 참조하며, 압축기(100)에 물리적으로 결합된 압축기 인버터(730)는 압축기의 제1 모터부(710) 및 팽창기(300)의 제2 모터부(720)와 전기적으로 연결되어 있다.Referring to FIG. 6, the compressor inverter 730 physically coupled to the compressor 100 is electrically connected to the first motor unit 710 of the compressor and the second motor unit 720 of the expander 300.

압축기 인버터(730)는 하나의 제어 명령으로 상기 압축기와 상기 팽창기의 모터부(710, 720)를 동시에 제어하도록 상기 압축기와 상기 팽창기에 전기적으로 연결되어 있다.The compressor inverter 730 is electrically connected to the compressor and the expander so as to simultaneously control the compressor and the motor units 710 and 720 of the expander with one control command.

인버터는 하나의 제어 명령을 압축기의 제1 모터부와 팽창기의 제 2 모터부에 동시에 명령을 인가하고, 제1모터부와 제1 모터부의 회전속도에 따라 상기 압축기의 토출 유량과 상기 팽창기의 토출 유량이 다르게 토출된다.The inverter simultaneously applies one control command to the first motor part of the compressor and the second motor part of the expander, and discharges the discharge flow rate of the compressor and the expander according to the rotational speed of the first motor part and the first motor part. The flow rate is discharged differently.

인버터는 하나의 제어 명령으로 압축기와 팽창기의 토출 유량이 다르게 토출되도록 제1 모터부와 제2 모터부의 회전속도를 변경시킬 수 있다.The inverter may change the rotation speed of the first motor unit and the second motor unit so that the discharge flow rates of the compressor and the expander are differently discharged with one control command.

압축기의 토출 유량과 팽창기의 토출 유량의 차이에 의해 팽창기에는 압력 차이가 발생한다.A pressure difference occurs in the expander due to the difference between the discharge flow rate of the compressor and the discharge flow rate of the expander.

본 발명은 도 4, 5, 6에 도시된 바와 같이, 냉동사이클 시스템은 하나의 인버터(600)를 이용하여 압축기(100)와 팽창기(300)를 하나의 명령으로 동시에 제어한다.In the present invention, as shown in Figs. 4, 5 and 6, the refrigeration cycle system simultaneously controls the compressor 100 and the expander 300 with one command using one inverter 600.

하나의 인버터의 명령을 압축기와 팽창기에 인가하여, 제1 모터부 및 제2 모터부를 동시에 제어하여 작동시킬 수 있다.By applying a command of one inverter to the compressor and expander, the first motor unit and the second motor unit may be simultaneously controlled and operated.

본 발명은 하나의 인버터의 명령을 압축기와 팽창기에 인가하여, 압축기의 토출 유량과 팽창기의 토출 유량을 다르게 토출할 수 있다. 그 결과 냉동사이클 시스템에 적용되는 압력 차이가 팽창기에 발생한다.In the present invention, by applying a command of one inverter to the compressor and the expander, the discharge flow rate of the compressor and the discharge flow rate of the expander can be differently discharged. As a result, a pressure differential applied to the refrigeration cycle system occurs in the expander.

압축기의 토출 유량과 팽창기의 토출 유량을 다르게 하기 위해, 압축기에 설치되는 모터부의 극수와 팽창기에 설치되는 모터부의 극수를 줄이거나 늘려서 냉매 토출 유량을 다르게 할 수 있다.In order to make the discharge flow rate of the compressor different from the discharge flow rate of the expander, the number of poles of the motor part installed in the compressor and the number of poles of the motor part installed in the expander may be reduced or increased to make the refrigerant discharge flow rate different.

압축기의 토출 유량과 팽창기의 토출 유량은 압축기와 팽창기의 운전속도에 따라 가변될 수 있다.The discharge flow rate of the compressor and the discharge flow rate of the expander may be varied according to the operating speed of the compressor and expander.

압축기의 운전속도가 바뀔 때 팽창기의 운전속도도 함께 가변될 수 있으므로, 팽창기의 운전 범위가 넓어질 수 있다.When the operating speed of the compressor is changed, the operating speed of the expander may also vary, so that the operating range of the expander may be widened.

팽창기는 압축기와 팽창기의 제1 모터부의 극수비만큼 회전하여, 냉매 토출 유량이 가변될 수 있다. 팽창기의 운전속도는 압축기와 팽창기의 제1, 2 모터부의 극수비만큼 변경될 수 있다.The expander rotates by a pole ratio of the first motor unit of the compressor and the expander, so that the refrigerant discharge flow rate may be varied. The operating speed of the expander may be changed by the pole number ratio of the first and second motor parts of the compressor and the expander.

예를 들면, 모터부의 극수를 다르게 하여 인버터에 속도 지령을 내린다.For example, a speed command is given to the inverter by varying the number of poles of the motor part.

이 때, 압축기(100)를 기준으로 운전속도를 r 이라 하면, 압축기(100)의 운전속도는 r이고, 팽창기(300)의 운전속도는 (r) X (n/k) 이 된다. 여기서 n은 압축기(100) 모터부 극수이고, k는 팽창기(300)의 모터부 극수이다. 모터부 극수는 고정 자석의 수에 의해 결정된다.At this time, if the operating speed of the compressor 100 is r, the operating speed of the compressor 100 is r, and the operating speed of the expander 300 is (r) X (n/k). Here, n is the number of poles of the motor part of the compressor 100, and k is the number of poles of the motor part of the expander 300. The number of motor poles is determined by the number of fixed magnets.

이하에서는 팽창밸브를 채용하지 않고, 팽창기만을 적용한 경우의 회전수에 따른 압축기 및 팽창기의 유량비에 대해 살펴본다.도 7과 같이, 냉동사이클 시스템의 압축기의 유량은 ●로 표시하고, 팽창밸브의 유량을 ▲로 표시하였을 때, 이 시스템에 팽창기를 적용하였다.Hereinafter, the flow rate ratio of the compressor and the expander according to the number of revolutions when the expansion valve is not employed but only the expander is applied. As shown in FIG. 7, the flow rate of the compressor of the refrigeration cycle system is denoted by ●, and the flow rate of the expansion valve. When marked with ▲, an expander was applied to this system.

냉동사이클 시스템의 압축기 유량은 ●로 표시된 그래프로 나타나고 있고, 팽창밸브를 사용하는 냉동사이클 시스템에서는 ▼로 표시된 팽창밸브 유량(mtrad)을 필요로 한다.The compressor flow rate of the refrigeration cycle system is indicated by a graph marked with ●, and the refrigeration cycle system using an expansion valve requires the expansion valve flow rate (m trad ) indicated by ▼.

냉동사이클 시스템의 팽창기의 토출 유량을 압축기의 토출 유량의 1/2행정체적에 맞춰 팽창기를 설계 한다면, 압축기(100)에는 4극 모터부, 팽창기(300)에는 8극 모터부로 구성할 수 있다.If the expander is designed to match the discharge flow rate of the expander of the refrigeration cycle system to the 1/2 stroke volume of the discharge flow rate of the compressor, the compressor 100 may be configured with a 4-pole motor unit and the expander 300 may be configured with an 8-pole motor unit.

압축기의 회전수가 증가됨에 따라 압축기 토출 유량은 ●으로 표시된 그래프와 같이 증가하고 있다.As the number of revolutions of the compressor increases, the discharge flow rate of the compressor is increasing as shown in the graph indicated by ●.

팽창밸브를 사용하는 경우에는, ▼로 표시된 팽창밸브 유량(mtrad)을 필요로 한다.If an expansion valve is used, the expansion valve flow rate (m trad ) indicated by ▼ is required.

그러나 본 발명에서는 팽창기만으로 ▲로 표시된 팽창기 유량(mexp)을 통해 같은 토출 유량을 얻을 수 있다.However, in the present invention, only the expander can obtain the same discharge flow rate through the expander flow rate (m exp ) indicated by ▲.

본 발명은 압축기의 운전 속도가 가변되면, 팽창기의 운전 속도도 기설정된 비(a)로 가변되도록, 압축기의 제1 모터부의 극수(n)와 팽창기의 제2 모터부의 극수(k)의 비(n/k)는 기설정된 비와 동일(a=n/k)한 운전속도를 얻을 수 있다.In the present invention, when the operating speed of the compressor is varied, the ratio of the number of poles (n) of the first motor part of the compressor and the number of poles (k) of the second motor part of the expander so that the operation speed of the expander is also varied by a preset ratio (a) ( n/k) can obtain a driving speed equal to the preset ratio (a=n/k).

팽창기의 운전속도가 n/k가변되면, 팽창기의 토출 유량도 n/k로 가변될 수 있다.When the operating speed of the expander is changed by n/k, the discharge flow rate of the expander may also be changed to n/k.

팽창기의 제2 모터부의 극수를 줄이거나 늘리면, 팽창기는 압축기와 팽창기의 제1, 2모터부의 극수비 만큼 회전한다.When the number of poles of the second motor part of the expander is reduced or increased, the expander rotates by the number of poles of the first and second motor parts of the compressor and the expander.

그러므로 압축기의 운전속도가 바뀔 때 팽창기의 운전속도도 함께 가변될 수 있으므로, 팽창기의 운전 범위가 넓어질 수 있다.Therefore, when the operating speed of the compressor is changed, the operating speed of the expander can also be varied, so that the operating range of the expander can be widened.

팽창기의 운전속도의 가변에 따라 팽창기의 냉매 토출 유량 역시 가변될 수 있다.The refrigerant discharge flow rate of the expander may also vary according to the change of the operating speed of the expander.

따라서 본 발명은 팽창밸브를 제거하더라도, 하나의 인버터를 사용하여 팽창기와 압축기를 제어하여도, 팽창기에서 동일한 토출 유량을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.Therefore, in the present invention, it can be seen that even if the expansion valve is removed or the expander and the compressor are controlled using a single inverter, the same discharge flow rate can be obtained from the expander.

본 발명은 하나의 인버터를 사용하여 팽창기와 압축기를 제어하고, 냉동사이클 시스템에서 사용하던 팽창밸브를 제거하여, 냉동사이클 시스템의 설비비용을 줄일 수 있다.The present invention controls the expander and the compressor using one inverter, and removes the expansion valve used in the refrigeration cycle system, thereby reducing the equipment cost of the refrigeration cycle system.

본 발명에 이용되는 전동식 팽창기(300)는 8, 9, 10을 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.The electric expander 300 used in the present invention will be described in detail below with reference to 8, 9, and 10.

전동식 팽창기는 작동 매체의 팽창 에너지에 의해 회전 구동되는 로터를 갖는 용적식의 팽창기가 사용되고 있다.The electric expander is a positive displacement expander having a rotor that is rotationally driven by the expansion energy of an operating medium.

도 8은 메인 하우징(1100), 모터부(1200), 회전축부(1300), 프레임부(1400), 팽창부(1500)를 포함하는 전동식 팽창기(300)의 사시도이다.8 is a perspective view of an electric expander 300 including a main housing 1100, a motor unit 1200, a rotating shaft unit 1300, a frame unit 1400, and an expansion unit 1500.

도 9는 메인 하우징(1100), 모터부(1200), 회전축부(1300), 프레임부(1400), 팽창부(1500)를 포함하는 전동식 팽창기(300)의 분해 사시도이다.9 is an exploded perspective view of the electric expander 300 including a main housing 1100, a motor unit 1200, a rotation shaft unit 1300, a frame unit 1400, and an expansion unit 1500.

도 10은 도 8, 9에 도시된 전동식 팽창기의 단면도이다.10 is a cross-sectional view of the electric expander shown in FIGS. 8 and 9.

본 발명의 전동식 팽창기(300)는 메인 하우징(1100), 모터부(1200), 회전축부(1300), 프레임부(1400), 팽창부(1500)를 포함한다. 전동식 팽창기(300)는 모터부(200)에 전원 및 제어 신호를 인가하기 위한 인버터부를 포함할 수 있다.The electric expander 300 of the present invention includes a main housing 1100, a motor part 1200, a rotating shaft part 1300, a frame part 1400, and an expansion part 1500. The electric expander 300 may include an inverter unit for applying power and control signals to the motor unit 200.

메인 하우징(1100)은 전동식 팽창기(300)의 몸체부를 형성하며, 내부에 공간이 형성된다. 상기 공간에는 전동식 팽창기(300)에 구비되는 장치가 수용될 수 있다.The main housing 1100 forms a body portion of the electric expander 300, and a space is formed therein. A device provided in the electric expander 300 may be accommodated in the space.

메인 하우징(1100)의 일측에는 위치된 프레임부(1400)는 메인 하우징(1100)과 팽창부(1500)의 고정 스크롤(1520)을 유체 소통 가능하게 연결한다.The frame unit 1400 positioned at one side of the main housing 1100 connects the main housing 1100 and the fixed scroll 1520 of the expansion unit 1500 in fluid communication.

메인 하우징(1100)과 프레임부(1400)의 외경은 동일하게 형성될 수 있다.The outer diameters of the main housing 1100 and the frame unit 1400 may be the same.

메인 하우징(1100)의 외면과 프레임부(1400)의 외면은 동일한 면 위에 배치될 수 있다. 프레임부(1400)는 별도로 구비되지 않을 수 있고, 메인 하우징(1100)은 프레임부(1400)의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.The outer surface of the main housing 1100 and the outer surface of the frame unit 1400 may be disposed on the same surface. The frame unit 1400 may not be provided separately, and the main housing 1100 may be configured to perform the function of the frame unit 1400.

프레임부(1400)에 대향하는 측에는 메인 하우징(1100)과 연통하는 배출부(600)가 위치된다. 팽창부(1500)에서 팽창된 냉매는 프레임부(1400) 및 메인 하우징(1100)을 거쳐 배출부(1600)로 유입될 수 있다.A discharge part 600 communicating with the main housing 1100 is positioned on a side opposite to the frame part 1400. The refrigerant expanded in the expansion unit 1500 may flow into the discharge unit 1600 through the frame unit 1400 and the main housing 1100.

메인 하우징(1100)은 모터실(1110) 및 토출구(1120)를 포함한다.The main housing 1100 includes a motor chamber 1110 and a discharge port 1120.

모터부(1200)의 외측에는 고정자(1210), 내측에는 회전자(1220)가 배치되어 있다.A stator 1210 is disposed outside the motor unit 1200 and a rotor 1220 is disposed inside the motor unit 1200.

팽창된 냉매는 프레임부(1400)를 거쳐 메인 하우징(1100) 내부에 유입된 후, 토출구(1120)를 통해 배출부(1600)의 배기 유로(1610)로 진입될 수 있다.The expanded refrigerant may be introduced into the main housing 1100 through the frame unit 1400 and then may enter the exhaust passage 1610 of the discharge unit 1600 through the discharge port 1120.

모터부(1200)는 전동식 팽창기(300) 외부의 제어부(인버터)로부터 전원 및 제어 신호를 전달받아 작동되도록 구성될 수 있다.The motor unit 1200 may be configured to operate by receiving power and a control signal from a control unit (inverter) outside the electric expander 300.

고정자(1210)는 복수 개의 코일(미도시)을 포함하고, U상, V상 및 W상 중 어느 하나의 상의 전류가 흐르도록 구성될 수 있다. 고정자(1210)는 모터부(1200)의 외측을 형성한다. 회전자(1220)는 중공부에서 고정자(1210)와 소정 거리 이격되도록 수용된다.The stator 1210 may include a plurality of coils (not shown), and may be configured to flow a current in any one of the U-phase, V-phase, and W-phase. The stator 1210 forms the outside of the motor unit 1200. The rotor 1220 is accommodated to be spaced apart from the stator 1210 by a predetermined distance in the hollow portion.

모터부(1200)에 관통 결합된 회전축부(1300)는 모터부(1200)에서 발생된 회전력을 팽창부(1500)에 전달한다.The rotation shaft unit 1300 coupled through the motor unit 1200 transmits the rotational force generated by the motor unit 1200 to the expansion unit 1500.

회전축부(1300)의 일측은 팽창부(1500)의 선회 스크롤(1510)이 결합되어, 일체로서 회전된다. 회전축부(1300)는 선회 베어링에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 회전축부(1300)는 모터부(1200)와 같은 중심축을 갖도록 배치될 수 있다.One side of the rotary shaft portion 1300 is coupled to the orbiting scroll 1510 of the expansion portion 1500 and rotates as a unit. The rotating shaft part 1300 may be rotatably supported by a slewing bearing. The rotation shaft unit 1300 may be disposed to have the same central axis as the motor unit 1200.

프레임부(1400)는 배압실(1410) 및 펜스부(1420)를 포함한다.The frame unit 1400 includes a back pressure chamber 1410 and a fence unit 1420.

배압실(1410)은 팽창부(1500)에서 팽창된 냉매의 일부가 유입되는 공간이다.The back pressure chamber 1410 is a space into which a part of the refrigerant expanded in the expansion unit 1500 is introduced.

배압실(1410)은 팽창부(1500)와 연통된다. 구체적으로, 배압실(1410)은 선회 스크롤(1510)의 냉매 개구부(1513)와 연통된다.The back pressure chamber 1410 communicates with the expansion unit 1500. Specifically, the back pressure chamber 1410 communicates with the refrigerant opening 1513 of the orbiting scroll 1510.

배압실(1410)은 프레임부(1400)의 내부에서 회전축부(1300)에 인접한 공간에 의해 형성된다. 배압실(1410)은 회전축부(1300), 펜스부(1420) 및 선회 경판부(1511)에 의해 둘러싸인 공간으로 정의될 수 있다.The back pressure chamber 1410 is formed by a space adjacent to the rotation shaft portion 1300 in the frame portion 1400. The back pressure chamber 1410 may be defined as a space surrounded by the rotating shaft portion 1300, the fence portion 1420, and the turning plate portion 1511.

배압실(1410)에 유입된 냉매는 선회 스크롤(1510)에 배압(back pressure)을 가하도록 구성된다. 배압실(1410)에 유입된 냉매는 선회 스크롤(1510)에 고정 스크롤(1520)을 향하는 방향의 압력을 가하게 된다.The refrigerant flowing into the back pressure chamber 1410 is configured to apply back pressure to the orbiting scroll 1510. The refrigerant introduced into the back pressure chamber 1410 applies a pressure in a direction toward the fixed scroll 1520 to the orbiting scroll 1510.

압축된 냉매가 팽창부(1500)에 유입됨에 따라, 압축된 냉매의 압력에 의해 선회 스크롤(1510)은 고정 스크롤(1520)에 대향하는 방향으로 밀리게 된다.As the compressed refrigerant flows into the expansion unit 1500, the orbiting scroll 1510 is pushed in a direction opposite to the fixed scroll 1520 by the pressure of the compressed refrigerant.

펜스부(1420)는 프레임부(1400)의 내부에 형성되어, 배압실(1410)을 구획한다.The fence portion 1420 is formed inside the frame portion 1400 and partitions the back pressure chamber 1410.

팽창부(1500)는 모터부(1200)가 생성한 회전력에 의해 회전되어, 냉매를 팽창시키는 역할을 수행한다.The expansion unit 1500 is rotated by the rotational force generated by the motor unit 1200 to expand the refrigerant.

선회 스크롤(1510)은 회전축부(1300)와 편심되도록 배치되는 핀에 의해 회전축부(1300)와 결합될 수 있다. 선회 스크롤(1510)은 회전축부(1300)에 대해 편심되어 회전된다.The orbiting scroll 1510 may be coupled to the rotation shaft part 1300 by a pin disposed to be eccentric with the rotation shaft part 1300. The orbiting scroll 1510 is rotated eccentrically with respect to the rotation shaft portion 1300.

이에 반해, 고정 스크롤(1520)은 회전축부(1300)와 같은 중심축을 갖도록 구성될 수 있다. 선회 스크롤(1510)은 고정 스크롤(1520)에 대해서도 편심되어 회전될 수 있다. 선회 스크롤(1510)의 편심 회전에 의해, 선회 랩(1512) 및 고정 랩(1522) 사이의 공간에서 냉매가 팽창될 수 있다.On the other hand, the fixed scroll 1520 may be configured to have the same central axis as the rotation shaft part 1300. The orbiting scroll 1510 may be rotated eccentrically with respect to the fixed scroll 1520. By eccentric rotation of the orbiting scroll 1510, the refrigerant may expand in the space between the orbiting wrap 1512 and the fixed wrap 1522.

선회 스크롤(1510)은 선회 경판부(1511), 선회 랩(1512) 및 냉매 개구부(1513)를 포함한다.The orbiting scroll 1510 includes an orbiting plate portion 1511, an orbiting wrap 1512, and a refrigerant opening 1513.

냉매 유입구(1523)에 유입된 냉매는 선회 랩(1512) 및 고정 랩(1522) 사이의 공간에 유입되어 팽창된다. 팽창된 냉매의 일부는 배압실(1410)로 유입되고, 나머지 냉매는 프레임부(1400) 및 메인 하우징(1100)을 거쳐 배출부(6600)로 이동된다.The refrigerant flowing into the refrigerant inlet 1523 flows into the space between the orbiting wrap 1512 and the fixed wrap 1522 and expands. Some of the expanded refrigerant flows into the back pressure chamber 1410, and the remaining refrigerant is moved to the discharge unit 6600 through the frame unit 1400 and the main housing 1100.

배출부(1600)는 팽창된 냉매뿐만 아니라, 냉매에 혼합된 오일 또한 배출하도록 구성된다. 배출부(1600)는 증발기(1730)와 압축기(1710)를 연통하는 증발 냉매 유로(1744)와 연통된다.The discharge unit 1600 is configured to discharge not only the expanded refrigerant but also oil mixed with the refrigerant. The discharge unit 1600 communicates with an evaporation refrigerant flow path 1744 that communicates the evaporator 1730 and the compressor 1710.

배출부(1600)는 배기 유로(1610), 오일 분리기(1620), 오일 챔버(oil chamber)(1630) 및 연통부(1640)를 포함한다.The discharge part 1600 includes an exhaust flow path 1610, an oil separator 1620, an oil chamber 1630, and a communication part 1640.

배기 유로(1610)는 오일 챔버(1630)와 연통된다. 배출부(1600) 내부에서, 배기 유로(1610)는 오일 챔버(1630)의 상측에 위치될 수 있다.The exhaust passage 1610 communicates with the oil chamber 1630. Inside the discharge unit 1600, the exhaust flow path 1610 may be located above the oil chamber 1630.

배기 유로(1610)를 따라 유동하는 팽창된 냉매에 혼합된 오일은 오일 분리기(1620)에 의해 분리되어, 오일 챔버(1630)로 낙하 이동될 수 있다.The oil mixed with the expanded refrigerant flowing along the exhaust passage 1610 is separated by the oil separator 1620 and may be dropped and moved to the oil chamber 1630.

배기 유로(1610)의 일측 단부, 도시된 실시 예에서 상측 단부에는 냉매 배기구(1612)가 형성된다. 냉매 배기구(1612)는 배기 유로(1610)와 배출부(1600)의 외부와 연통한다. 냉매 배기구(1612)는 배출부(1600)의 내부와 외부를 연통하는 관통공의 형태로 형성될 수 있다.A refrigerant exhaust port 1612 is formed at one end of the exhaust passage 1610 and an upper end of the exhaust passage 1610. The refrigerant exhaust port 1612 communicates with the exhaust passage 1610 and the outside of the discharge unit 1600. The refrigerant exhaust port 1612 may be formed in a form of a through hole communicating the inside and the outside of the discharge unit 1600.

배기 유로(1610)는 팽창부(1500)에서 팽창된 냉매가 전동식 팽창기(300)의 외부로 배출되기 위해 이동하는 통로이다.The exhaust passage 1610 is a passage through which the refrigerant expanded in the expansion unit 1500 is discharged to the outside of the electric expander 300.

오일 분리기(1620)는 배출부(1600)로 유입된 팽창된 냉매에 혼합된 오일을 분리하도록 구성된다.The oil separator 1620 is configured to separate oil mixed with the expanded refrigerant introduced into the discharge unit 1600.

오일 챔버(1630)는 냉매와 오일의 혼합 유체로부터 분리된 오일이 포집되는 부분이다.The oil chamber 1630 is a part in which oil separated from a mixed fluid of refrigerant and oil is collected.

연통부(1640)는 메인 하우징(1100)과 배출부(1600)의 내부 공간을 연통한다.The communication unit 1640 communicates the inner space of the main housing 1100 and the discharge unit 1600.

본 발명의 설명에서 사용되는 "냉매"라는 용어는 저온의 물체에서 열을 빼앗아 고온의 물체로 운반해 주는 매체를 의미한다. 냉매는 이산화탄소(CO2), R134a 또는 R1234yf 등일 수 있다.The term "refrigerant" used in the description of the present invention means a medium that takes heat from a low temperature object and transports it to a high temperature object. The refrigerant may be carbon dioxide (CO2), R134a or R1234yf.

“오일"(oil)이라는 용어는 기계의 마찰 부분에 생기는 열이나 마모를 방지하거나 분산시킬 목적으로 사용되며, 냉매와 혼합되거나 분리될 수 있는 유체를 의미하며, 오일은 윤활유일 수 있다.The term “oil” is used for the purpose of preventing or dispersing heat or abrasion generated in frictional parts of a machine, and refers to a fluid that can be mixed or separated with a refrigerant, and the oil may be a lubricant.

본 발명은 팽창기의 운전속도가 변경이 가능하며 이에 따라, 전 구간에서 팽창기가 구동되기 때문에 시스템의 효율이 증가하고, 팽창밸브 부품이 없어져 시스템의 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.In the present invention, the operating speed of the expander can be changed, and accordingly, the expander is driven in all sections, so that the efficiency of the system is increased, and the expansion valve part is eliminated, thereby reducing the cost of the system.

또한, 정속형 팽창기의 경우 압축기의 행정체적 및 시스템 유량에 국한되어 설계하지만, 본 발명은 시스템 특성에 맞게 팽창기의 효율을 고려하여 행정 체적을 유리하게 다양한 설계가 가능하다.Further, in the case of a constant speed expander, the design is limited to the stroke volume of the compressor and the system flow rate, but in the present invention, various designs of the stroke volume are advantageously possible in consideration of the efficiency of the expander according to the system characteristics.

본 발명은 인버터가 압축기와 팽창기에 하나의 명령을 동시에 내리되, 시스템에 적용되는 팽창기의 특성상 시스템의 압력 형성을 위해 압축기의 토출 유량과 팽창기의 토출 유량이 다르게 할 수 있다.In the present invention, the inverter issues one command to the compressor and the expander at the same time, but due to the characteristics of the expander applied to the system, the discharge flow rate of the compressor and the discharge flow rate of the expander may be different to form the pressure of the system.

회전축을 축을 이용하여 회전하는 회전체인 팽창기에 설치되는 모터부의 극수를 줄이거나 늘려 압축기에 같은 운전속도를 내리더라도 팽창기는 압축기와 팽창기의 극수비 만큼 회전하여 토출 유량을 가변시킬 수 있다.Even if the number of poles of the motor installed in the expander, which is a rotating shaft that rotates using the shaft, is reduced or increased to reduce the same operating speed to the compressor, the expander can rotate as much as the number of poles of the compressor and expander to change the discharge flow rate.

팽창기의 운전속도 함께 가변함으로써 운전 범위가 넓어지고, 팽창기와 팽창변을 동시에 사용하여 시스템과 대비하여 설비 비용이 줄고, 정속형 팽창기의 경우보다 효율이 올라가는 효과가 있다.By varying the operating speed of the expander together, the operating range is widened, and equipment cost is reduced compared to the system by using the expander and the expansion valve at the same time, and the efficiency is increased compared to the case of a constant speed expander.

팽창기가 정속 운전시 팽창기의 토출 유량은 시스템과 직접적으로 연결되어 있어 팽창기 설계시 행정체적에 제한이 되어 있다.When the expander operates at a constant speed, the discharge flow rate of the expander is directly connected to the system, so the stroke volume is limited when designing the expander.

그러나 본 발명은 팽창기의 행정체적에 제한이 없으며, 모터부의 극수를 조절하여 행정체적을 늘리거나 줄일 수 있어 적용하는 시스템에 맞춰 유리하게 설계를 할 수 있다.However, the present invention is not limited to the stroke volume of the expander, and it is possible to increase or decrease the stroke volume by adjusting the number of poles of the motor unit, so that the design can be advantageously suited to the applied system.

이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above description has been made with reference to preferred embodiments of the present invention, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can variously modify the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims It will be appreciated that it can be modified and changed.

100: 압축기
200: 응축기
300: 팽창기
400: 증발기
500: 팽창밸브
600: 인버터
710: 제1 모터부
720: 제2 모터부
730: 압축기 인버터
1100: 메인 하우징
1200: 모터부
1210: 고정자
1220: 회전자
1300: 회전축부
1400: 프레임부
1410: 배압실
1420: 펜스부
1500: 팽창부
1510: 선회 스크롤
1520: 고정 스크롤
1523: 냉매 유입구
1600: 배출부
1610: 배기 유로
1620: 오일 분리기
1630: 오일 챔버
1640: 연통부
100: compressor
200: condenser
300: inflator
400: evaporator
500: expansion valve
600: inverter
710: first motor unit
720: second motor unit
730: compressor inverter
1100: main housing
1200: motor unit
1210: stator
1220: rotor
1300: rotating shaft part
1400: frame part
1410: back pressure chamber
1420: fence part
1500: expansion part
1510: orbiting scroll
1520: fixed scroll
1523: refrigerant inlet
1600: discharge unit
1610: exhaust flow path
1620: oil separator
1630: oil chamber
1640: communication department

Claims (9)

냉동사이클을 형성하도록 유체의 흐름 방향을 따라 순차적으로 연결되는 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기; 및
하나의 제어 명령으로 상기 압축기와 상기 팽창기를 동시에 제어하도록 상기 압축기와 상기 팽창기에 전기적으로 연결되는 인버터;를 포함하는 냉동사이클 시스템.
A compressor, a condenser, an expander, and an evaporator sequentially connected along the flow direction of the fluid to form a refrigeration cycle; And
And an inverter electrically connected to the compressor and the expander to simultaneously control the compressor and the expander with a single control command.
제1항에 있어서,
상기 압축기는 제1 모터를 구비하고,
상기 팽창기는 제2 모터를 구비하며,
상기 압축기의 운전 속도와 상기 팽창기의 운전 속도 차이는 상기 제1 모터의 극수와 상기 제2 모터의 극수의 비에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 냉동사이클 시스템.
The method of claim 1,
The compressor has a first motor,
The expander has a second motor,
A refrigeration cycle system, characterized in that the difference between the operating speed of the compressor and the operating speed of the expander is determined based on a ratio of the number of poles of the first motor and the number of poles of the second motor.
제2항에 있어서,
상기 압축기의 운전 속도가 가변되면, 상기 팽창기의 운전 속도도 기설정된 비(a)로 가변되도록, 상기 제1 모터의 극수(n)와 상기 제2 모터의 극수(k)의 비(n/k)는 상기 기설정된 비와 동일(a=n/k)한 냉동사이클 시스템.
The method of claim 2,
When the operating speed of the compressor is varied, the ratio of the number of poles (n) of the first motor and the number of poles (k) of the second motor (n/k) so that the operating speed of the expander is also changed to a preset ratio (a). ) Is the same as the preset ratio (a=n/k) of the refrigeration cycle system.
제3항에 있어서,
상기 기설정된 비는 상기 팽창기의 행정 체적에 기초하여 변경되는 냉동사이클 시스템.
The method of claim 3,
The refrigeration cycle system that the preset ratio is changed based on the stroke volume of the expander.
제1항에 있어서,
상기 인버터는 상기 압축기 또는 상기 팽창기의 어느 일측에 결합되어 있는 냉동사이클 시스템.
The method of claim 1,
The inverter is a refrigeration cycle system coupled to either side of the compressor or the expander.
제5항에 있어서,
상기 압축기는 제1 모터부를 구비하고, 상기 팽창기는 제2 모터부를 구비하고,
상기 인버터는 상기 압축기와 상기 팽창기 중 어느 하나에 결합되고, 상기 압축기와 상기 팽창기 중 다른 하나에 구비되는 모터부와 전기적으로 연결되는 냉동사이클 시스템.
The method of claim 5,
The compressor has a first motor part, the expander has a second motor part,
The inverter is coupled to one of the compressor and the expander, the refrigeration cycle system electrically connected to a motor unit provided in the other of the compressor and the expander.
제5항에 있어서,
상기 압축기는 제1 모터부를 구비하고, 상기 팽창기는 제2 모터부를 구비하고,
상기 인버터는 상기 압축기에 물리적으로 결합되고, 상기 제2 모터부에 전기적으로 연결되는 냉동사이클 시스템.
The method of claim 5,
The compressor has a first motor part, the expander has a second motor part,
The inverter is physically coupled to the compressor and electrically connected to the second motor unit.
제5항에 있어서,
상기 압축기는 제1 모터부를 구비하고, 상기 팽창기는 제2 모터부를 구비하고,
상기 인버터는 상기 팽창기에 물리적으로 결합되고, 상기 제1 모터부에 전기적으로 연결되는 냉동사이클 시스템.
The method of claim 5,
The compressor has a first motor part, the expander has a second motor part,
The inverter is physically coupled to the expander and electrically connected to the first motor unit.
제1항에 있어서,
상기 압축기는 제1 모터부를 구비하고, 상기 팽창기는 제2 모터부를 구비하고,
상기 인버터는 상기 압축기와 상기 팽창기로부터 이격된 위치에 배치되고, 상기 제1 모터부와 상기 제2 모터부에 각각 전기적으로 연결되는 냉동사이클 시스템.
The method of claim 1,
The compressor has a first motor part, the expander has a second motor part,
The inverter is disposed at a position spaced apart from the compressor and the expander, and is electrically connected to the first motor unit and the second motor unit, respectively.
KR1020190093416A 2019-07-31 2019-07-31 A refrigerator cycle system including an inverter for controlling a compressor and an expander at the same time KR20210015098A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190093416A KR20210015098A (en) 2019-07-31 2019-07-31 A refrigerator cycle system including an inverter for controlling a compressor and an expander at the same time

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190093416A KR20210015098A (en) 2019-07-31 2019-07-31 A refrigerator cycle system including an inverter for controlling a compressor and an expander at the same time

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210015098A true KR20210015098A (en) 2021-02-10

Family

ID=74561213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190093416A KR20210015098A (en) 2019-07-31 2019-07-31 A refrigerator cycle system including an inverter for controlling a compressor and an expander at the same time

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210015098A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2055956B1 (en) Multistage compressor
EP1653085B1 (en) Multi-stage rotary compressor with variable capacity
JP2008101559A (en) Scroll compressor and refrigeration cycle using the same
JP6291533B2 (en) High-pressure compressor and refrigeration cycle apparatus including the same
US8602755B2 (en) Rotary compressor with improved suction portion location
KR20060013221A (en) Capacity variable device for rotary compressor and driving method of airconditioner with this
JP2008133820A (en) Rotary compressor, control method thereof, and air conditioner using the same
KR20030095240A (en) Supercritical Refrigerant Cycle Device
KR20040111018A (en) Refrigerant cycle apparatus
KR20150018200A (en) Compressor and air conditioner including the same
JP4039024B2 (en) Refrigeration equipment
KR20100023632A (en) Variable capacity type rotary compressor and refrigerator having the same and method for driving thereof
JP2004293552A (en) Variable displacement rotary compressor
KR20060038893A (en) Apparatus for changing capacity multi-stage rotary compressor
KR20210028396A (en) Rotary compressor and home appliance including the same
WO2008023962A1 (en) Variable capacity type rotary compressor
JPH09105386A (en) Compressor and injection cycle
KR100724452B1 (en) Modulation type rotary compressor
KR20080018735A (en) Modulation type rotary compressor
KR20210015098A (en) A refrigerator cycle system including an inverter for controlling a compressor and an expander at the same time
WO2023144953A1 (en) Compressor and refrigeration cycle device
KR100531278B1 (en) Rotary Type Compressor
KR100585809B1 (en) Modulation type multi rotary compressor and operation method
KR100585807B1 (en) Modulation type twin rotary compressor and operation method
JP2004324595A (en) Positive displacement fluid machine