KR950013330B1 - 가변 용량과 이코노마이저 제어 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

가변 용량과 이코노마이저 제어
제 1 도는 본 발명을 이용하는 2단계 압축기 시스템의 개략도.
제 2 도는 별도의 보조 냉각기를 구비하는 1단계 압축기 시스템의 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 110 : 냉동 회로 12, 14, 112, 162 : 압축기
16, 116, 116 :배출 라인 18, 118, 168 : 응측기
20, 120 : 액체 라인 22, 122 :이코노마이저
24, 124 : 열 팽창 밸브 28, 128 : 증발기
34, 38, 134 : 전자식 팽창 밸브 50, 150 : 제어기
식료품점에서 냉동식품 케이스에 사용되는 것과 같은 냉동시스템에 있어서 냉동식품 케이스의 내용물의 품질을 보장하기 위해서 그 케이스 내에는 일정한 온도를 유지시키는 것이 필요하다. 쇼핑 형태, 판매중인 물건, 케이스의 세척 및 비축은 모두가 각 케이스를 냉각시키는 증발기의 냉동 부하를 변화시키게 된다. 가변 용량제어를 하고 흡입 압력 또는 냉동 공간의 온도의 긴밀한 공차를 유지하기 위해서는 압축기를 작동 및 비작동시킴으로써 용량을 조절하는 것이 통상적이다. 상기 두 가지 방법은 흡입 압력을 수시로 변동시키므로 결과적으로 냉동 공간의 온도가 변동한다. 인버터 드라이브(inverter drive)를 사용하면 효과적이지만 아주 고가이다. 또한 내부에서 복합적으로 구성된 2단계 압축기(냉동 압축기를 구성함)는 비부하 실린더와 함께 적용되기가 쉽지 않다. 이코노마이저(economizer)가 이용되는 경우 열 팽창 밸브(TXV)는 단계간의 온도 및/또는 배출 온도에 의하여 조절된다.
흡입 압력과 냉동 공간의 온도만이 냉동 공간의 실제 조건의 척도이다. 냉동 공간의 설계 온도는 흡입 압력 또는 냉동 공간의 온도를 기준하여 액체 냉매의 온도를 변화(즉, 냉동 효과의 변화)시킴으로써 긴밀한 공차 내로 유지되게 할 수 있다. 일 예로 121.1℃(250℉)인 최대 배출 온도를 유지시키기 위하여 추가적인 전자식 팽창 밸브(EXV)를 사용하면 단계간의 만족스러운 과열 방지가 이루어진다.
본 발명의 목적은 냉동 공간의 온도의 아주 긴밀한 제어와 함께 가변 용량제어를 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 증발기에 공급되는 액체 냉매의 온도를 흡입 압력 또는 냉동 공간의 온도를 기준하여 제어하는데 있다. 이러한 목적은 아래에서 명확하게 될 기타 목적은 본 발명에 의하여 달성된다.
기본적으로 2단계 시스템에서, 흡입 압력에 응답하는 제 1 전자식 팽창 밸브(EXV)는 응축기로부터 나오는 일부 유동의 방향을 전환시켜서 이 유동이 단계간의 지점에 주입되기 전에 잔류 유동과 열교환 관계로 결합되게 되는 이코노마이저로 향하게 한다. 합축기 배출 온도에 응답하는 제 2 전자식 팽창 밸브(EXV)는 이코노마이저로부터 나와 증발기 쪽으로 가는 유동 중 일부 유동의 방향을 전환시켜서 이 유동이 단계간의 지점에 주입시키기 위한 제 1 전자식 팽창 밸브(EXV)에 의하여 방향이 전환된 유동과 결합되게 한다. 별도의 보조 냉각기를 구비한 1단계 시스템에서, 상기 보조 냉각기의 회로 중의 전자식 팽창 밸브(EXV)는 주회로 내의 흡입 압력에 응답하여 제어된다.
제 1 도에서 도면 부호 10은 일반적으로 냉동 회로를 나타내는 것이다. 냉동 회로(10)는 제 1 단계 압축기(12)와 별도의 압축기이거나 또는 동일한 압축기의 일부분일 수 있는 제 2 단계 압축기(14)를 포함한다. 압축기(12,14)는 단계간의 라인(13)을 거쳐서 연결되어서 흡입 가스를 순차적으로 고온, 고압으로 압축하여 이것을 배출 라인(16)을 거쳐서 응축기(18)로 보낸다. 응축기(18)에서, 고온의 냉매 가스는 응축기 공기에 열을 제공하고 이로써 압축 가스가 냉각되어서 냉매의 상태가 기체에서 액체로 변화된다. 액체 냉매는 응축기(18)로부터 나와 액체 라인(20)을 거쳐서 이코노마이저(22)를 통과하여 열 팽창 밸브(TXV,24)로 유동한다. 액체 냉매가 열 팽창 밸브(TXV,24)의 오리피스를 통과할 때 액체 냉매 중 일부는 가스(순간 가스)로 기화한다. 액체와 기체상이 혼합된 냉매는 분배기 튜브(26)를 거쳐서 증발기(28)로 들어간다. 잔부액체 냉매만큼의 냉매가 증발기 공기로부터 열을 흡수하여 증발기(28)의 코일 내에서 기화되고 이에 의해 증발기(28) 이 안에 위치된(도시되지 않은)케이스가 냉동되게 된다. 그 다음 증발된 냉매는 흡입 라인(30)을 거쳐서 제 1 단계 압축기(12)로 유동해서 유동 회로가 완료된다. 열 팽창 밸브(TXV,24)가 증발기(28)로 보내어지는 냉매의 양을 조절해서 증발기(28)의 출구에서의 소정의 과열을 설정하도록 열 팽창 밸브(TXV,24)의 감지밸브(bulb,25)가 증발기(28)와 제 1 단계 압축기(12) 사이의 흡입 라인(30)에 위치된다. 지금까지 기술된 냉동 회로는 일반적으로 전형적인 것이다.
라인(20a)은 이코노마이저(22)의 상류측 액체 라인(20)으로부터 분기되어 이코노마이저(22)에 이르러서, 라인(20a)을 거쳐서 이코노마이저(22)에 이르는 냉매가 액체 라인(20)을 거쳐서 이코노마이저(22)를 통과하는 액체 냉매와 열교환 관계가 되도록 한다. 분기 라인(20a)을 통과하는 유동은 전자식 팽창 밸브(EXV, 34)에 의하여 제어된다. 분기 라인(20a)을 거쳐서 이코노마이저(22)로 유동하는 냉매는 단계간의 라인(13)으로 이어지는 라인(36)을 거쳐서 이코노마이저(22)로부터 빠져나와서 제 2 단계 압축기(14)로 들어간다. 라인(20b)은 이코노마이저(22)의 하류측 액체 라인(20)으로부터 분기되어 라인(36)과 연결된다. 분기 라인(20b)을 통과하는 유동은 전자식 팽창 밸브(EXV, 38)에 의하여 제어된다.
마이크로프로세서 또는 제어기(50)는 전자식 팽창 밸브(EXV, 34 및 38)에 작동되게 연결된다. 더욱이 마이크로프로세서(50)는 분기 라인(20b)의 상류측인 이코노마이저(22)의 출구 또는 그 근처의 라인(20)에 위치한 온도 감지기(40)에 연결되며 또한 제 2 단계 압축기(14)의 배출구 또는 그 근처의 배출 라인(16)에 위치한 온도 감지기(42)에 연결된다. 제어기(50)는 또한 흡입 라인(30)에 위치한 압력 감지기 또는 변환기(44)에, 그리고 또는 식품 케이스에 위치하며 증발기에 또는 그 근처에 위치한 온도 감지기(46)에도 연결된다. 압력 감지기(44)와 온도 감지기(46)는 일반적으로 중복되는 것이므로 필요에 따라 어느 하나를 제거할 수 있으나, 온도 감지기(46)는 있든지 없든지 간에 압력 감지기(44)는 사용하는 것이 바람직하다. 상기한 시스템에서 제 1 단계 압축기(12) 및 제 2 단계 압축기(14) 각각은 제어기(50) 또는 기타 다른 적절한 수단에 의하여 제어된다.
냉동 회로(10)이 완성되었지만, 병렬로 구성된 2단계 압축기의 배열을 포함하도록 변경할 수 있다. 이러한 회로에서 응축기(18)와 이코노마이저(22)는 공통적인 것이 되지만, 병렬로 구성된 2단계 압축기의 배열은 응축기(18)로 공급되며, 분기 라인(20b)의 하류측 액체 라인(20)은 열 팽창 밸브(TXV, 24)와 증발기(28)를 각각 포함하는 복수 개의 라인으로 분할된다. 증발기로부터의 배출은 다기관으로 구성하여서 제어기(50)에 의하여 제어되는 압축기의 배열에 공급되게 하여 필요한 수의 압축기만이 작동되도록 한다. 압력 감지기(44)는 공동의 흡입 라인 또는 분배주관(header)에 위치된다.
냉동 회로(10)은, 흡입 라인(30)을 거쳐서 제 1 단계 압축기(12)로 공급되는 냉매가 압축되어서 전자식 팽창 밸브(EXV, 34 및 38)를 거쳐서 라인(36)으로 공급되는 냉매와 함께 단계간의 라인(13)을 거쳐서 제 2 단계 압축기(14)로 공급되도록 작동된다.
제 2 단계 압축기(14)로부터 나온 냉매는 응축기(18)로 공급되고, 응축기(18)에서 고온 냉매 가스는 액체로 응축되고 이 액체 냉매는 라인(20)을 거쳐서 이코노마이저(22)를 통과하여 유동한다. 전자식 팽창 밸브(EXV, 34)가 개방된 때 액체 냉매 중 일부는 라인(20a)을 거쳐서 이코노마이저(22)로 방향을 전환하는데, 상기 액체 냉매는 이코노마이저(22)를 통과할 때 증발해서 라인(20)내의 액체 냉매를 더 냉각시킨다. 기체상 냉매는 라인(36)을 거쳐서 이코노마이저(22)로부터 나와서 단계간의 라인(13)을 거쳐서 제 2 단계 압축기(14)로 공급된다. 라인(20)을 거쳐서 이코노마이저(22)를 통과하는 액체 냉매는 열 팽창 밸브(TXV, 24)와 분배기 튜브(26)를 거쳐서 증발기(28)로 들어간다. 또한, 전자식 팽창 밸브(EXV, 38)가 개방될 때 액체 냉매는 또한 분기 라인(20b)을 거쳐서 라인(36)으로 방향 전환하는데, 여기서 액체 냉매는 이코노마이저(22)로부터 나온 기체상 냉매를 냉각 및/또는 응축시킨다. 열 팽창 밸브(TXV, 24)는 감지기(25)에 의하여 감지된 온도에 응답하여 증발기(28)를 통과하는 유동을 제어하고 이로써 엔탈피 또는 냉동 효과를 제어한다.
제어기(50)는 압력 감지기(44)에 의하여 감지된 흡입 압력 및/또는 온도 감지기(46)에 의하여 감지된 케이스 내의 온도에 응답하여 전자식 팽창 밸브(EXV, 34)를 제어한다. 선택적으로 전자식 팽창 밸브(EXV,34)는, 흡입 압력에 의하여 곧 바로 제어되어서 보조 냉각을 제어하는 가역 작용 정압 밸브로 교체될 수 있다. 전자식 팽창 밸브(EXV, 38)은 냉매 가스의 온도를 낮추고 그리고/또는 액체 냉매를 단계간의 라인(13)과 제 2 단계 압축기(14)에 공급시킴으로써 제 2 단계 압축기(14)의 배출 온도를 일 예로 121.1℃(250℉)의 소정의 수준으로 제한하기 위해 온도 감지기(42)에 의하여 감지된 배출 온도에 응답하는 제어기(50)에 의하여 제어된다. 온도 감지기(40)에 의하여 감지된 온도는 증발기(28)에서 유효한 냉동 효과를 결정하는데 이용된다. 전자식 팽창 밸브(EXV,38)는 배출 온도에 의하여 제어되는 기계적인 열 팽창 밸브(TXV)로 교체될 수 있다.
제 2 도를 참고하면, 여러 가지 구성요소가 제 1 도에 대응하는 구성요소의 것보다 큰 100단위로 표시되었다. 냉동 회로(110)는 1단계 압축기(112), 배출라인(116), 응축기(118), 이코노마이저(122)를 통과해서 열 팽창 밸브(TXV, 124)에 이르는 액체 라인 (120)을 직렬로 포함하며, 여기서부터 분배 튜브(126)를 거쳐서 증발기(128)과 흡입 라인(130)을 통과해서 압축기(112)로 되돌아온다. 보조 냉각기 회로(160)d는 1단계 압축기(162), 배출 라인(166), 응축기(168), 액체 라인(170), 전자식 팽창 밸브(EXV, 134), 회로(160)의 증발기인 보조 냉각기 즉, 이코노마이저(122)를 직렬로 포함하며, 여기서부터 흡입 라인(180)을 거쳐서 압축기(162)에 다시 되돌아온다. 마이크로프로세서 또는 제어기(150)은, 식품 케이스 내에 위치하며 증발기에 또는 그 근처에 위치한 온도 감지기(146)뿐만 아니라 흡입 라인(130)내의 압력 변환기(144) 및 라인(170)내의 전자식 팽창 밸브(134)에 연결된다. 냉동 회로(10)의 경우와 마찬가지로 복수 개의 압축기(112)가 병렬로 구성되어 공동의 응축기(118)와 이코노마이저(122)에 연결될 수 있다. 열 팽창 밸브(TXV, 124)가 각각 대응하여 구비된 복수 개의 증발기(128)는 압축기(112)의 랙의 흡입측에 연결된 다기관으로 연결된다. 압축기(112)의 랙이 사용될 때 제어기(150)는 압축기(112)를 제어하게 된다. 또한 보조 냉각 회로(160)는 다수의 압축기를 포함할 수 있다.
제 2 도의 회로(110, 160)의 작동에 있어서, 보조 냉각기 회로(160)는 전자식 팽창 밸브(EXV, 134)를 통하여 제어기(150)에 의하여 제어된다. 전자식 팽창 밸브(EXV, 134)는 이코노마이저(122)내의 두 회로간의 열교환을 제어하고, 이로써 열 팽창 밸브(124)로 공급되고 이에 따라 증발기(128)로 공급되는 액체 냉매의 온도가 제어된다.
전자식 팽창 밸브(134)는 압력 감지기(144)에 의하여 감지된 흡입 압력에 응답하는 제어기(150)에 의하여 제어된다.

Claims (4)

  1. 압축기 수단(12, 14 ; 112), 배출 라인 수단(16;116), 응축기 수단(18;118), 이코노마이저 수단(22;122)을 통과하는 액체 라인 수단(20;120), 팽창 수단(24;124), 증발기 수단(28;128), 압력 감지 수단(44;144)을 내장하는 흡입 라인 수단(30;130)을 직렬로 포함하는 연속 유동 경로를 포함하는, 이코노마이저 제어를 위한 냉동 회로에 있어서, 상기 이코노마이저 수단을 통과하는 상기 액체 라인 수단과 열교환 관계로 상기 이코노마이저 수단에 냉매를 공급하는 냉매 공급 수단(20a,34;160)과, 상기 액체 라인 수단내의 냉매의 온도를 제어하기 위하여 상기 압력 감지 수단에 응답하여서 상기 이코노마이저 수단에 냉매를 공급하는 상기 냉매 공급 수단(20a,34;160)의 전자식 팽창 밸브(34;134)를 제어하는 제어 수단(50;150)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 이코노마이저 수단에 냉매를 공급하는 냉매 공급 수단은 상기 이코노마이저 수단이 보조 냉각기 냉동 회로 내에서 증발기 수단을 형성하는 보조 냉각기 냉동 회로인 것을 특징으로 하는 냉동 회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 압축기 수단은 단계간의 라인(13)에 의하여 연결된 제 1 단계 압축기(12)와 제 2 단계 압축기(14)를 포함하며, 상기 액체 라인과 열교환 관계로 상기 이코노마이저 수단에 공급되는 냉매는 후속해서 상기 단계간의 라인에 공급되는 것을 특징으로 하는 냉동 회로.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 단계간의 라인으로 후속해서 공급되는 상기 냉매의 온도를 조절하기 위한 수단(38)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 회로.
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