KR830000713B1 - 이중 절약형 냉각장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

이중 절약형 냉각장치

제1도는 본 발명에 의한 증기 압축 냉각장치의 도시도.

제2도는 제1도에 도시된 장치의 냉각싸이클을 보여주는 압력대 엔탈피그래프.

제3도는 본 발명에 의한 냉각장치의 다른 실시예의 도시도.

제4도는 제3도에 도시된 장치의 냉각싸이클을 도시한 압력대 엔탈피그래프.

제5도는 제1 및 3도의 냉각장치에 사용되는 "피기백(piggy back)" 압축기의 도시도.

본 발명은 1차 냉각루우프를 형성하는 압축기와 응축기와 응축절약기와 증발기와, 부분적으로 2차 냉각루우프를 형성하는 제2 압축기와 열절약기를 가지는 증기압축냉각장치에 관한 것이다. 또 다른 실시예에 있어서, 열절약기의 가스냉매가 절약응축기에 의하여 응축된 다음 응축절약기내에서 순간적으로 기화된다. 응축절약기의 가스냉매는 제2 압축기에 의하여 재압축된 다음 절약기용 응축기(Economizer-condenser)에 의하여 재응축된다. 재응축된 냉매는 그 다음에 응축기의 잔여 액체 냉각제와 함께 응축 절약기로 순환된다.

본 발명은 가정용 또는 다른 곳에서 사용되는 유체를 냉각하기 위한 증기 압축냉각장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 냉각될 유체로부터 열을 흡수하기 위한 냉각 장치로 사용하기 위해서 증발 절약기로부터 급속기화된 가스 냉매를 받아들여 가스냉매를 재압축하는 제2 압축기를 포함하는 두개의 압축기를 갖는 증기압축 냉각장치에 관한 것이다.

증기 압축형의 냉각장치는 전형적인 가스냉매의 온도와 압력을 증가시키는 압축기를 사용한다. 이는 가스 냉매가 액체 냉매로 상태 변화되도록 충분히 냉각되는 응축기와 연결되어 있다. 그후에 냉매는 그 안에서 일부 냉매가 잔여 액체 냉매로 부터 열을 흡수하도록 기화되는 증발 절약기내에서 2차 냉각될 것이다. 기화된 냉매는 응축기를 통하여 재순환되도록 압축기내로 흡입되며 냉각된 액체 냉매는 증발기 또는 급랭기(chiller) 쪽으로 순환된다. 급랭기내에서, 냉매는 냉각될 유체로 부터 열을 흡수하도록 증발되며, 그리하여, 그때의 가스 냉매는 압축기내로 흡입되어 싸이클이 완료된다. 상기 설명된 냉각장치에 있어서의 압축기는 응축기와 급랭기사이의 중간 압력으로 증발 절약기를 유지시키는 단(stage) 사이의 압축기로 증발 절약기의 급속기화된 냉매를 흡입시키기 위한 다단 압축기이다. 두가지 형태의 증발절약기(flash economizer)가 있는데 그 하나는 절약기로부터 급속히 증기화된 가스를 물리적으로 제거시키기 위한 압축기 또는 다른 장치를 가지는 응축절약기이며 다른 하나는 그 안에서 기화된 가스가 열교환기를 사용하여 재응축되는 열절약기이다.

증발 절약기에 관한 기본적인 특허는 1942년에 공고되었다. 거기에서는 증발, 절약기가 응축기와 증발기 사이에 배치되었으며 그로부터의 증기화된 가스 냉매가 제1 및 제2 단계 사이에 압축기내로 흡입되었으며 급속 증기화 과정에서 냉각되어진 액체 냉매가 증발기로 이동되도록 되어 있다.

다른 형태의 다단 압축기가 여러 절약기와 함께 사용되어 왔다. 증발 절약기가 그 사이에 배치되고 기화된 가스는 2단계 압축기의 제2 단내로 흡입되며 액체 냉매는 응축기를 통하여 전기모우터의 냉각을 위하여 기계쪽으로 전달되는 증발기와 응축기를 가진 냉각장치가 알려져 왔다.

절약기는 절약기로부터의 기화된 가스가 날개 중간에서 원심 압축기로 인입될 수 있으므로 하여 단일압축기 내에서 두개의 분리된 압력이 형성되도록 하는 조합 임폘러 날개(combination impeller blade)를 가진 원심 압축기와 함께 사용되어 왔다. 또한 절약기 온도가 적정 수준에 도달될 때까지 가스 냉매가 압축기내로 유입되는 절약기로, 액체 냉매가 응축기로부터 흐르도록 단일 단계 압축기와 함께 절약기를 사용하는 것도 공지되어 있다. 그때에 냉매가 급랭기내로 흡입되도록 밸브가 개방되는 시간에 압축기가 증기화된 냉매 가스를 이동시킨다.

그러나 압축기가 계속적으로 작동하여 압축기로의 흡입도관이 절약기와 응축기 사이에서 교대로 순환되므로 압축기가 절약기 또는 응축기로 부터 냉매를 항상 흡입하고 또한 절약기로 부터 응축기로 흐르는 냉매가 항상 적정 온도에 있게 된다.

현행의 단일 단계 압축기 증기 압축냉각장치에서 증발 절약기를 사용하기 위하여 제2 압축기가 증기화된 가스가 압축될 수 있도록 제공될 수 있다. 그 다음에 절약기용 응축기를 갖추므로써 이 재압축된 증기화된 가스가 액체로 응축될 수 있으며 그 자체와 초기 증기화 과정으로 부터의 액체를 더욱 냉각하도록 제증가화할 수 있다.

이 장치는 특히 감열의 2차 냉각(sensibleheat subcooling)에 적합하지 않은 R-11과 같은 냉매에도 적용 가능하다. 따라서, 상태 변화에 의한 잠열(latent heat) 냉각이 R-11 및 그 외의 유사한 냉매들을 실용적으로 2차 냉각시킬 수 있는 유일한 방법이다.

증발 절약기를 사용하는 종전의 냉각장치는 기화를 위한 여러 압력치를 제공하기 위하여 다단 압축기를 필요로 하고 있다. 이전에는 필요한 압력편차(pressure differential)를 얻을 수 없었기 때문에 단일 단계 압축기를 갖는 냉각장치가 증발 절약단계를 갖추기 위한 대체기계로는 적절하지 못했다. 이후에 상술될 냉각장치는 단일 단계 원심 압축기 장치에 대체될 수 있기 때문에 제2 압축기가 증발 절약기로부터의 기화된 가스를 응축하는 절약 응축기 설비는 장치의 전체 효율을 증진시킨다.

본 발명의 한 목적은 효율적인 냉각장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 특별한 목적은 이중 기화 절약 냉각장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 그 안에서 냉매가 2차 냉각을 위하여 기화되고 연후에 일부의 냉매가 부가적인 냉각을 위하여 재압축 및 재응축되는 증기 압축 냉각장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 냉각장치의 전 효율이 증가되도록 액체 냉매를 냉각하고 재압축된 냉매를 재응축하여 재응축된 냉매가 액체냉매를 2차 냉각시키도록 2번 기화하도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 응축절약 및 열절약형 냉각장치를 제공하며 그 안에서 냉매가 2차 냉각을 위하여 기화되고 후에 일부의 냉매가 부가적인 2차 냉각을 위하여 재압축 및 재응축되는 증기 압축장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기화된 냉매를 재압축하는 단계에 부가하여 기화될 액체 냉매의 열절약을 위한 냉각장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 단일 단계 원심압축기를 사용하는 현행의 증기 압축 냉각장치에 통합될 수 있는 증발 절약기 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 먼저 절약기용 응축기 내에서 최저온 응축수를 사용하는 것이다.

전술한 목적은 단일 단계증기 압축냉각강치내의 증발 절약기 설비에 의하여 달성된다. 그 안에서 응축기가 압축기에 연결되는데 응축기는 압축기로 부터 받은 가스냉매를 액체 냉매로 응축한다. 증발 절약기는 응축기로 부터의 액체 냉매를 받아서 냉매기 잔여 액체 냉매로 부터 열을 흡수하여 가스상태로 변화되도록 그 냉매를 기화시킨다. 연후에 액체냉매는 그것이 냉각될 유체로 부터 열을 흡수하여 액체상태로 부터 가스상태로 변화되는 곳인 증발기로 전달된다. 증발기의 가스냉매는 그것이 싸이클을 다시 개시하도록 재압축되는 곳인 압축기로 전달된다. 증발 절약단계로부터 기화된 가스는 제2 압축기에서 재압축된다. 재압축된 가스는 열절약기안에서 액체상태로 응축된다. 그로부터의 액체냉매가 증발기로 전달되도록 허용되며 가스 냉매가 제2 압축기로 다시 운반되는 응축 절약기내로 오리피스(orifice)를 통하여 기화된다.

또 다른 실시예에 있어서 열절약기가 응축기로부터 액체 냉매를 받아서 일부 냉매가 잔여 액체를 냉매로부터 열을 흡수하여 가스 상태로 변화하도록 그 냉매를 기화한다. 액체냉매는 연후에 그 안에서 냉매가 잔여 액체냉매로 부터 열을 흡수하여 액체로 부터 가스로 변화되는 응축 절약기로 전달된다. 액체냉매는 연후에 그것이 냉각될 유체로 부터 열을 흡수하는 급랭기로 운반된다. 급랭기에서 냉매는 가스상태로 변화되며 압축기로 운반되어 싸이클을 완료한다. 열절약기내에 절약기용 응축기가 배치된다. 절약기용 응축기는 열 절약기내에서 기화되는 가스가 절약기용 응축기에 의하여 응측되도록 액체로 냉각된다. 재응축된 기화가스는 잔여 액체 냉매와 함께 그 안에서 둘다 재기화되는 응축절약기로 운반된다. 응축 절약기로 부터의 기화가스는 그 안에서 그의 온도 및 압력이 증가되는 제2 압축기내로 흡입된다. 이제 재압축된 냉매는 그 안에서 그것이 절약기용 응측기에 의하여 응축되며 동시에 열절약기내에서 기화되는 것으로 부터의 기화가스가 응축되는 열절약기에 운반된다.

이하에 설명된 본 발명의 실시예는 단일 단계 압축기와 응축기를 가지는 증가 압축 냉각장치내에서 사용되기에 적합한 것이다.

본 발명이 단일 단계 증기 압축장치 이외의 냉각장치에도 적합함을 알 수 있을 것이다.

본 발명은 더우기 다수의 응축기가 단일 냉각장치내에서 사용될 수 있도록 되어 있다. 이들 다수의 응축기들은 여기에서 또는 다른형의 냉각장치에서 보여지는 바와 같이 사용될 수 있다.

제1도의 증기 압축냉각장치의 도시도에 있어서, 이중 채널 압축기(l0)가 전기모터(33)에 의하여 구동되는 단일축상에 배치된 두 개의 분리된 원심 압축기(11,17)를 가지고 있음을 알 수 있다. 1차 압축기(11)는 출구(14)에서 도관(20)내로 배출되는 냉매가스의 온도 및 압력을 증가시킨다. 도관(20)으로부터 가스 냉매는 그 안에서 그것이 액체냉매로 상태 변화되는 응축기(22)로 인입한다. 액체냉매는 응축기(22)로 인입한다. 액체냉매는 응축기(22)의 바닥에서 수집되어 도관(24)를 통하여 증발 절약기(flash economizel,28)에 운반된다. 증발 절약기에서 액체냉매는 일부 냉매가 잔여 액제 냉매로 부터 열을 흡수하는 가스로 상태 변화되도록 노즐(26)을 통하여 기화된다. 액체 냉매는 저수조(30)로 도시된 증발 절약기의 바닥에 모인다. 그로부터 도관(32)를 거쳐 액체냉매의 압력이 강하되는 팽창조절장치(34)를 통과한다. 팽창 조절장치의 액체냉매는 액체가 급랭기를 통과하면서 냉각될 유체로 부터 열을 흡수하여 가스로 상태 변환되는 급랭기(36)로 전달된다. 도관(40)은 가스냉매를 급랭기로부터 그 안에서 가스냉매가 냉각싸이클을 다시 시작하도록 재압축되는 압축기(11)의 입구(12)로 안내된다.

급랭기(36) 안에는 냉매가 통하여 흐르는 코일(38)이 설치되어 있다. 냉각될 물 또는 다른 유체는 도관(64)을 통하여 급랭기으로 인입되어 코일(38) 사이에서 열교환이 이루어진다. 이때 냉각된 물은 도관(66)을 통하여 냉각될 냉장물로 배출된다.

증발 절약기(28)의 응축 절약기부분에는 가스 냉매를 압축기(l7)의 입구(16)에 전달하는 도관(50)이 연결되어 있다. 압축기(11,17)은 모두 전기모터(33)에 의하여 구동된다. 압축기(17)에서 기화된 냉매가스의 온도와 압력이 증가되고 재압축된 가스는 출구(18)로 전달된다. 재압축된 가스는 그 안에서 그것이 액체로 재응축되는 절약기용 응축기(52)를 가진 증발 절약기의 열절약기 부분으로 도관(48)을 통하여 전달된다. 액체는 그것이 열절약기 부분으로 부터 구멍(46)을 통하여 응축절약기 부분으로 기화될 수 있도록 저수조(44)안에 모인다. 오리피스(46)의 기화된 냉매는 상반으로 이동하며 도관(50)을 통하여 제2압축기에 다시 전달된다. 오리피스(46)의 액체 냉매는 저수조(30)에 모여서 급랭기(36)쪽으로 이동한다. 인입되는 응축수는 도관(52)의 절약기용 응축기(42)의 코일(58)과 도관(54)과 응축기(22)와 코일(60)을 통하여 응축수 배출 도관(56)으로 이동한다. 응축수는 절약기용 응축기에서 열을 흡수하며 주응축기(22)에서 부가적인 열을 흡수한다.

압축기(l1)는 가스 냉매의 압력을 P_l까지 증가시킨다. 연후에 냉매의 압력은 증발 절약기에서 P₃까지 감소된다. 제2 압축기는 기화된 가스냉매의 압력을 P₃에서 P₂로 증가시키며 절약기용 응축기는 압력 P₂에서 냉매를 응축한다. 액체 냉매 저수조(44)로 부터, 압력 P₂의 액체냉매가 오리피스(46)를 통하여 낮은 압력 (P₃)으로 기화된다. 팽창 조절장치(34)는 급랭기(36)을 통하여 순환하는 동안 압력이 P₃에서 P₄로 강하되게 한다. 냉매는 압력 P₄에서 입구(l2)로 인입하며 연후에 압축기(11)에 의하여 P₁까지 증가된다.

제2도는 이 장치에서 사용되는 R-11 같은 대표적인 냉매에 대한 압력에 인탈피 그래프이다.

점 A를 기점으로하여 냉매의 압력 및 엔탈피가 점 A로 부터 점 B까지 증가됨을 볼 수 있는데 상기 두점 사이의 거리는 압축기(11)에 의한 압력 및 엔탈피 변화를 나타낸다. 점 B에서 부터 점 C까지는 가스 냉매기 액체 냉매로 상태 변화하는 때의 응축기(22)에서의 엔탈피 변화를 나타낸다. 다음에 증발 절약기에서, 점 C로부터 점 D까지 냉매가 이동하는데 이는 냉매가 기화되는때의 압력감소를 나타낸다. 점 D로부터 액체냉매는 점 H까지 냉각되며 가스냉매는 방금 냉각된 액체냉매로 부터 열을 흡수하여 점 E까지 이동한다. 점 E로부터 점 F까지의 거리는 가스 냉매가 제2 압축기에서 압축되는 때의 엔탈피 및 압력증가를 나타낸다. 점 F로부터 점 G까지의 거리는 절약기용 응축기에 의한 재압축된 냉매의 재응축을 나타낸다. 점 G로부터 점 D까지의 거리는 액체냉매가 열절약기 부분으로 부터 오리피스(46)을 통하여 응축절약기 부분으로 기화되는때의 압력감소를 나타낸다. 점 H로부터 점 I까지의 거리는 팽창 조절장치(34)를 통하는 압력강하를 나타내며 점 I로부터 출발점 A까지의 거리는 열이 냉각될 액체로부터 흡수되는 때에 급랭기에서 발생하는 엔탈피 변화를 나타낸다.

제1,2도에서 볼 수있는 바와같이 압력 P₁, P₂, P₃및 P₄는 모두 각각의 압력관계들을 나타낸다.

압력대 엔탈피 그래프에서, 곡선의 왼쪽부분은 액체 냉매가 100% 포화된때의 압력대 엔탈피선을 표시하며 곡선의 오른쪽 부분은 가스 냉매가 100% 포화되는 때의 압력대 엔탈피 선을 나타낸다. 두곡선 사이의 면적은 액체 및 증기의 두 상태 혼합물을 나타낸다.

주어진 양의 냉매로 부터 최초의 냉각효과를 얻기 위해서는 가능한한 곡선의 왼쪽부분에 가깝게 냉매를 냉각하는 것이 바람직한데, 이는 냉매가 냉각기에서 기화될때에 점 I로부터 점 A까지의 거리에 비례하는 가능한한 많은 열이 그래프에서 표시된 점 X로부터 점 A까지의 거리에 비례하는 냉매에 의하여 흡수되므로 하여 이루어진다. 점 X는 냉매가 점 C로부터 압력이 일단계로 P₄까지 강하시킬때의 점이다. 증발 절약기 설비에 의하여 냉매는 냉각될 냉매로 부터 흡수될 열이 점 I로부터 점 A까지 증가되도록 허용하는 점 H까지 냉각된다.

선분(XA)에 대한 선분(IA)의 길이 증가분은 냉각장치에서 흡수될 수 있는 열의 양에 있어서의 전체 효율증가를 나타낸다.

본 이중 절약 냉각장치의 최적 조건을 위하여, 가해지는 응축수가 우선 절약기용 응축기를 통하여 순환되며 그 다음에 주응축기(22)를 통하여 순환된다.

절약기용 응축기는 주응축기보다 상당히 낮은 온도에서 동작하며 따라서 냉각수는 우선 절약기용 응축기를 통하여 순환되고 다음에 주응축기를 통하여 순환되므로서 유리하기 사용된다. 물론 부가적인 응축수가 주응축기에서의 부하에 충족시키도록 주응축기에 공급될 수 있다.

증발 절약기(28)은 제1도에 도시되어 있는 바와 같이 분할된 실린더로서 설치된다. 그 실린더는 중심판(62)에 의하여 별개의 압력에서 동작되는 응축절약기 부분과 열절약기 부분으로 나누어진다. 냉매는 중심판(62)에 있는 작은 개구부인 오리피스(46)를 통하여 이동한다. 이러한 물리적인 배치는 단순히 증발 절약기의 양쪽 부분이 원통형 압력 격실들을 사용하는 종래의 냉각기계의 한 부분점에 적합할 수 있음을 설명한다.

증기 압축 냉각장치의 도시도인 제3도에 있어서, 이중 채널 압축기(10)이 전기 모터(33)에 의하여 구동되는 단일축상에 배치된 두개의 원심 압축기(11,17)을 가지고 있음을 볼 수가 있다. 1차 압축기(11)은 냉매가스의 온도의 압력을 증가시켜서 출구(14)를 통하여 도관(20)으로 배출한다. 도관(20)으로 부터 가스냉매는 그 안에서 액체 냉매로 상태 변화하는 응축기(22)로 들어간다.

액체냉매는 응축기(22)의 바닥에 모여서 도관(24)을 통하여 열절약기(29)로 운반된다. 열 절약기내에서 액체 냉매는 일부 냉매가 잔여 액체 냉매로 부터 열을 흡수하는 가스로 상태 변화되도록 노즐(26)을 통하여 기화된다. 연후에 액체냉매는 저수조(30)로 도시된 열절약기의 바닥에 모인다. 액체냉매는 그곳으로부터 도관(23)을 거쳐서 그 안에서 액체냉매가 노즐(25)를 통하여 기화되어 일부 냉매가 잔여 액체냉매로 부터 열을 흡수하는 가스로 상태로 변화하도록 하는 응축 절약기에 전달된다. 응축 절약기로 부터의 액체냉매는 저수조(44)에 모여서 도관(32)을 통하여 팽창 조절장치(34)에 전달된다. 액체 냉매의 압력은 팽창조절장치에서 감소되며 그로부터 액체 냉매는 냉각될 유체로 부터 열을 흡수하여 가스로 상태 변화되는 급랭기(36)로 이동된다. 도관(40)은 급랭기로부터의 가스 냉매를 그 안에서 가스냉매가 싸이클을 다시 시작하도록 재압축되는 압축기(11)의 입구(12)로 전달한다. 열 절약기내에서 기화된 냉매가스는 그 안에 장치된 절약기용 응축기(42)에 의하여 재응축된다. 이 재응축된 액체냉매는 저수조(30)에 모여서 열절약기내에 남아 있는 응축기내에 남아 있는 응축기(22)의 액체냉매와 함께 도관(23)을 통하여 응축 절약기로 전달된다. 응축절약기(31)에서 기화된 냉매는 압축기(17)의 입구(16)으로 인입된다. 온도와 압력이 증가된 냉매는 압축기 출구(18)로 배출되어 도관(48)을 통하여 열절약기(29)내로 전달된다.

이 재압축된 냉매는 그 안에서 절약용기용 응축기에 의하여 재응축되며 동시에 노즐(26)로부터의 기화된 가스가 열절약기 내에서 응축된다.

급랭기(36)내에는 냉매가 통하여 흐르는 코일(38)이 설치되어 있다. 냉각된 물은 도관(64)를 통하여 급랭기(36)으로 인입되어 코일(38)을 통과하게 되어 그곳에서 열교환이 일어난다. 냉각된 물은 도관(66)을 통하여 냉각될 냉장물 쪽으로 배출된다. 절약기용 응축기(42)에는 응축수를 공급하기 위한 도관(52)과 가열된 응축수를 배출하기 위한 도관(54)가 연결되어 있다. 도관(54)는 절약기용 응축기(42)로 부터 배출된 응축수를 응축기(22)의 코일(60)이 전달한다. 절약기용 응축기로 들어간 응축수는 그리하여 연속적으로 응축기(22)로 연결되며, 응축기(22)에서 응축수는 압축기(11)에서의 가스 냉매로 부터 열을 흡수하여 가스 냉매가 액체로 상태 변화되게 한다. 후에 응축수는 도관(56)을 통하여 응축기 코일(60)로 부터 배출된다. 추가적인 응축기가 부하여하에 따라서 응축기(22)에 공급될 수 있다.

압축기(11)는 가스냉매의 압력을 P₁까지 증가시킨다. 다음에 냉매의 압력은 열절약기에서 P₂까지 감소된다. 냉매는 그후 압력 P₃에서 동작하는 응축절약기에서 기화된다. 기화된 냉매는 압축기(17)로 안내되어 그 압력이 P₂까지 증가된다. 액체냉매는 압력 P₃로 응축 절약기에서 배출되어 팽창 조절장치로 이동하여 그 안에서 압력이 P₄까지 감소된다. 냉매는 급랭기를 통하여 이동하여 압력 P₄로 압축기(11)로 들어가며 그 안에서 압력이 다시 P₁까지 증가된다.

제4도는 제3도에 도시된 장치내에서 사용되는 R-11과 같은 대표적인 냉매에 대한 압력대 엔탈피그래프이다. 점 A를 기점으로 하여 냉매의 압력 및 엔탈피가 점 A로부터 B까지 증가됨을 볼 수 있는데 상기 두점 사이의 거리는 압축기(11)의 작용으로 냉매의 압력 및 온도 상승으로 인한 압력 및 엔탈피의 변화를 나타낸다. 점 B로부터 점 C까지의 거리는 가스냉매가 액체냉매로 상태 변화하는 응축기(22)에서의 엔탈피 변화를 나타낸다. 점 C로부터 점 D까지의 거리는 열절약기에서 냉매가 기화될때의 압력감소를 나타낸다. 점 D로부터 액체 냉매가 점 E까지 냉각되고 가스 냉매가 냉각된 액체 냉매로 부터 열을 흡수하여 점 J까지 가열한다. 절약기용 응측기용 점 J에서 냉매를 열적으로 냉각하는 작용을 하여 점 J로부터의 가스냉매가 점 E에서 액체냉매로 변화한다.

응축 절약기에서 액체냉매가 점 A로부터 점 G까지 압력이 감소되는데 이 압력 강하시에 일부 냉매가 잔여 액체냉매로 부터 열을 흡수하여 기화되며, 액체냉매는 점 G로부터 점 K까지, 기체냉매는 점 G로부터 점 H까지 이동한다. 압축기(17)의 작용으로 냉매는 점 H로부터 점 I까지 그의 압력 및 엔탈피가 증가한다. 이렇게 재압축된 냉매는 절약기 응축기에 의하여 재응축되어 점 I로부터 점 E까지 이동한다. 재압축된 냉매는 응축 절약기로 이동되어 점 G의 압력까지 재순환된다. 점 K에서의 액체냉매는 팽창 조절 장치에서 점 L까지 압력이 감소한다. 급랭기에서 냉각될 유체로 부터 열이 흡수되는데 흡수될 열의 양은 점 L로부터 점 A까지의 거리에 비례한다. 점 A는 싸이클의 기점이다.

제1 및 제2도에서 볼 수 있는 바와 같이, P₁, P₂, P₃및 P₄는 모두 각각의 압력 관계를 표시한다.

주어진 냉매로 부터 최대의 냉각효과를 얻기 위하여서는 냉매를 가능한한 곡선의 왼쪽 부분에 가깝게 냉각하는 것 즉 냉매가 급랭기내에서 기화될때 점 L로부터 점 A까지의 거리로 표시된 가능한한 많은 양의 열이 냉각될 냉매로 부터 흡수되는 것이 바람직하다. 이중단계의 응축 및 열절약기가 없다면 냉매에 의하여 흡수될 열의 양이 그래프에서 점 X로부터 점 A까지의 선으로 표시된 거리에 비례하는 것이 명백하다. 점 X는 만약에 압력이 일단계로 감소될 때 냉매가 점 C로부터 이곳까지 이동되는 점이다. 이중증발 및 응축 절약기에 의하여 냉매는 냉매로 부터 흡수될 열이 점 L로부터 점 A까지의 거리에 비례하여 증가되도록 하면서 점 L까지 냉각된다. 거리(XA)로 부터 거리(LA)까지의 이러한 증가는 냉각장치내에서 흡수될 수 있는 열의 양에서의 전효율 증가를 나타낸다.

열절약기와 응축 절약기는 각각 제3도에 있는 실런더의 절반부 내에 장착됨을 볼 수 있다. 실린더는 중심판(62)에 의하여 별도의 압력으로 동작하는 응축 절약기 및 열절약기로 분할된다. 냉매는 열절약기로부터 도관(23)을 통하여 응축 절약기로 이동되고 또한 응축 절약기로 부터 도관(50), 압축기(l7) 및 도관(48)을 통하여 열절약기로 이동된다. 이러한 물리적 배치는 열절약기 및 응축 절약기가 원통형 압력 격실을 사용하는 종래의 냉각기계의 일부내에 접합할 수 있다는 것을 단순히 설명한다. 더우기 이러한 배치는 절약기용 응축기가 열절약기를 만드는 압력용기내에 물리학적으로 배치될 수 있음을 설명한다.

"피기백'' 압축기의 도시도인 제5도에 있어서, 이 ''피기백'' 압축기가 상기 설명된 증기 압축 냉각장치내에서 유리하게 사용될 수 있음을 알 수 있다.

모우터(33)은 1차 임펠러(88)과 2차 임펠러(89)를 구동하도록 장착된다. 1차 임펠러(88)에 장착되어서 모우터가 1차 임펠러를 구동하면 2차 임펠러 또는 구동되도록 되어 있다. 그러나, 1차 임펠러 및 2차 임펠러에 의하여 압축되는 냉매의 유통경로가 1차 임펠러의 커버 또는 시라우드(shroud 91)에 의하여 분리되도록 2차 임펠러가 1차 임펠러 위에 장착된다. 1차 임펠러는 외면부(91) 위에 배치되기 때문에 페쇄형 임펠러이다.

이 압축기에 있어서, "피기백''이라는 말은 2차 임펠러가 1차 임펠러에 장착되어 있어서 하나가 동작되면 다른것도 동작된다는 것을 나타낸다. 제3도의 도시도는 제1도의 이중 압축기들에 대체된 제3도의 "피기백'' 압축기를 가지고 제2도에 도시된 장치에 모순됨이 없이 설계된다.

제5도에 도시되어 있는 바와 같이 1차 임펠러(88)는 도관(40)을 통하여 입구(12)에서 압력 P₄의 냉매를 받아들인다. 냉매는 1차 유통경로(92)를 따라서 진행하여 그의 온도 및 압력이 증가된다. 온도 및 입력이 증가된 냉매는 압력 P₁으로 출구(14)에서 도관(20)내로 배출된다. 그와 동시에 냉매는 압력P₂로 도관(50)을 통하여 입구(16)로 받아들여진다. 냉매는 입구(16)를 통하여 2차 임펠러로 들어가서 2차 유통경로(93)를 따라 이동된다. 연후에 냉매는 2차 임펠러로 부터 출구(18)를 통하여 도관(48)내로 P₃의 압력으로 배출된다.

이제 제2 및 5도를 함께 참조하여 도관(40)을 통하여 1차 임펠러로 들어가는 냉매가 급랭기(36)의 기화된 가스냉매임을 알 수 있다.

1차 임펠러(88)로 부터 도관(20)내로 배출되는 냉매는 응축기(22)로 이동된다. 압력 P₂로 도관(50)으로 부터 받은 냉매는 증발 절약기(28)로부터 기화된 가스냉매이다. 출구(18)를 통하여 2차 임펠러로 부터 도관(48)내로 배출되는 냉매로 절약기용 응축기로 이동된다. 상기 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이 "피기백" 압축기는 제2도에 도시된 이중채널 압축기 대신에 대체될 수 있다.

본 발명은 그의 양호한 실시예에 대하여 특별히 참조하므로써 상세히 설명되었지만, 변경 및 수정이 본 발명의 취지와 범위내에서 행하여질 수 있음을 알수 있다.

Claims (1)

1. 가스 냉매의 압력과 온도를 증가시키기 위한 제1 압축기(11)와 제1 압축기에 연결되어 가스 냉매를 액화시키도록 냉매를 냉각시키는 응축기(22)와 액체 냉매를 받아들여 제1 압축기로 배출하여 유체를 냉각시키는 급랭기(36)로 구성되는 유체 냉각용 냉매를 사용하는 증기 압축 냉각장치에 있어서,

   열절약기(29)가 응축기(22)에 연결되어 액체냉매를 고압에서 저압으로 기화시키고 상기 냉매의 일부가 기화되어 잔류액체 냉매로부터 열을 흡수하고, 절약기용 응축기(42)가 열 절약기의 가스 냉매와 연통되어 상기 가스 냉매를 액화시키기 위해 냉각시키고, 응축절약기(31)가 열절약기의 액체 냉매를 받아들이고 상기액체 냉매를 기화시켜서 냉매의 일부가 가스화되어 잔여액체 냉매로 부터 열을 흡수하고, 제 2 압축기(17)이 응축 절약기에 연결되어 기화된 냉매를 온도와 압력을 증가시키는 제 2 압축기로 인입시키고, 도관(48)이 제 2 압축기와 열 절약기 사이에 있어 제 2 압축기의 가스냉매를 열 절약기에 송출하고 절약기용 응축기가 가스냉매를 액체 냉매로 변화시키는데 사용하여 액체 냉매를 급랭기(36)에 공급하는 것을 특징으로 하는 이중 절약형 냉각장치.

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