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KR0173514B1 - 1단 또는 다단 작동용 압축기 - Google Patents

1단 또는 다단 작동용 압축기 Download PDF

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KR0173514B1 KR1019950040965A KR19950040965A KR0173514B1 KR 0173514 B1 KR0173514 B1 KR 0173514B1 KR 1019950040965 A KR1019950040965 A KR 1019950040965A KR 19950040965 A KR19950040965 A KR 19950040965A KR 0173514 B1 KR0173514 B1 KR 0173514B1
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Abstract

복수개의 뱅크를 갖는 용적형 압축기에 있어서, 다단 또는 1단 작동이 가능하다. 1단 작동은 단일 뱅크 또는 병렬의 복수개의 뱅크로 이루어질 수 있다. 작동모드들 사이의 절환은 감지된 입력에 응답하여 마이크로 프로세서에 의해 제어된다.

Description

1단 또는 다단 작동용 압축기
제1도는 본 발명의 교시에 따라 작동되는 압축기의 복합 냉각 작동 포락선의 그래프.
제2도는 본 발명의 교시에 따른 2단 작동에서의 압축기의 개략도.
제3도는 본 발명의 교시에 따른 병렬 1단 작동에서의 압축기의 개략도.
제4도는 제1단 바이패스를 채용하는 본 발명의 압축기를 채용한 냉동 시스템의 개략도.
제5도는 흡기 차단을 채용한 본 발명의 압축기를 채용하는 냉동 시스템의 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 압축기 수단 또는 압축기 18 : 모터
22 : 크랭크 케이스 24 : 흡기 유입구
26 : 토출구 32 : 3상 밸브
40 : 압력 센서 50 : 마이크로 프로세서
60 : 증발기 62 : 응축기
운송 냉동은 아이스크림의 경우에 -28.9℃(-20°F)의 온도를, 몇몇 냉동 식품의 경우에 -17.8℃(0 °F)의 온도를, 그리고 꽃과 신선한 과일 및 야채의 경우에 4.4℃(40 °F)의 온도를 요구하는 부하를 가질 수 있다. 또한, 트레일러(trailer)는 상이한 온도 요건의 부하를 갖는 하나 이상의 격실을 구비할 수도 있다. 게다가, 직면하게 되는 주위 온도의 범위는 -28.9℃(-20 °F)이하로부터 43.3℃(110 °F)이상 일 수도 있다. 한번의 운송 중에 직면할 수 있는 광범위한 주위온도뿐만 아니라 부하 온도 요건 때문에, 냉동 용량 요건이 광범위할 수 있다. 통상적으로 양도된 미합중국 특허 제4,938,029호, 제4,986,084호 및 제5,062,274호에는 부하 요건에 응답하여 감소된 용량 작동이 기재되어 있는 반면에, 미합중국 특허 제5,016,447호에는 중간 단계 냉각을 갖는 2단 압축기가 기재되어 있다. 다단 압축의 왕복식 냉동 압축기에 있어서, 중간 압력 가스는 크랭크 케이스 섬프(crankcase sump)를 통해 이송될 수 있다. 그러나, 효율을 크게 향상시키도록 저온 적용 작업을 위해 이러한 방법을 이용하는 것은, 중간 온도 및 고온 적용에 있어서 몇 가지의 문제를 발생시킨다. 높은 크랭크 케이스 압력은 유효 오일 점도를 낮추고, 드러스트 와셔 부하를 증가시키며, 베어링 부하를 증가시킨다.
실린더 및 피스톤으로 구성된 복수개의 뱅크(bank)를 갖는 압축기는 저온 작동 중에는 다단으로, 그리고 중간 온도 및 고온 자동 중에는 1단 또는 복수개의 병렬 1단으로 작동될 수 있다. 1단 작동과 다단 작동 사이의 절환은 감지된 중간 단계 또는 크랭크 케이스 섬프 압력에 응답하여 마이크로 프로세서에 의해 제어된다. 다단 작동은 이코노마이저(economizer)의 사용에 의해 용량을 증가시킨다. 감소 용량 작동은 제1단을 흡기측으로 바이패스시키거나 제1단에서 흡기 차단을 사용함으로써 성취될 수 있다.
기본적으로, 중간 단계 또는 크랭크 케이스 섬프 압력이 감지되고, 이에 응답해서 압축기는 다단 모드 또는 1단 모드로 작동된다. 1단 작동은 병렬의 복수개의 뱅크로서 또는 다단 작동에서 제1단을 언로딩함으로써 될 수 있다.
제1도에서, A-B-C-D-E-F-A는 복합 냉각 구조에서의 R-22를 채용한 압축기에 대한 포화 토출 온도 대 포화 흡기 온도 그래프 상에서의 작동 포락선(envelope)을 나타낸다. 선 B-E는 1단 작동과 2단 작동 사이의 경계를 나타낸다. 상기 경계는 드러스트 와셔 부하 및 베어링 부하뿐만 아니라 오일 점도에 의해 제한되는 섬프 또는 중간 단계 압력을 기초로 성립된다. 특히, B-C-D-E-B는 1단 작동이 보다 효과적인 포락선을 나타내고, A-B-E-F-A는 2단 작동이 보다 효과적인 포락선을 나타낸다.
제2도 및 제3도에서, 참조 부호 10은 전형적으로 4개 실린더로 이루어진 제1뱅크를 대표하는 피스톤(12) 및 실린더(13)와 통상적으로 2개의 실린더로 이루어진 제2 뱅크를 대표하는 피스톤(14) 및 실린더(15)를 구비한 복수개의 뱅크를 갖는 압축기를 나타낸다. 피스톤(12,14)은 크랭크축(20)을 통해 모터(18)에 의해 왕복 구동된다. 크랭크축(20)은 바닥에 오일 섬프가 위치된 크랭크 케이스(22) 내에 위치된다. 압축기(10)는 제4도 및 제5도에 잘 도시된 바와 같이 냉동 시스템의 증발기(60) 및 응축기(62)에 각각 연결된 흡기 유입구(24) 및 토출구(26)를 갖는다. 팽창 장치(61)는 증발기(60)와 응축기(62)사이에 위치된다. 흡기 유입구(24)는 피스톤(12)으로 대표되는 제1 뱅크의 실린더까지 유지되는 라인(24-1)과, 첵 밸브(28)가 설치되고 크랭크 케이스(22)와 연결된 라인(24-2)으로 분기된다. 피스톤(12)으로 대표되는 제1뱅크는 3상 밸브(3-way valve, 32)가 설치되는 라인(30)으로 고온 고압 냉매 가스를 토출한다. 3상 밸브(32)의 상태에 따라, 라인(30)으로부터의 고온 고압 냉매 가스는 라인(26-1)을 통해 토출구(26)로 공급되거나 라인(34)을 통해 크랭크 케이스(22)로 공급된다. 크랭크 케이스(22)로부터의 가스는 가스가 압축되는 피스톤(14)으로 대표되는 제2 뱅크의 실린더 내로 라인(36)을 통해 흡기되고 라인(26-2)을 통해 토출구(26)로 이송된다.
마이크로 프로세서(50)는 하나 이상의 감지 조건에 응답하여 작동기(33)를 통해 3상 밸브(32)의 상태를 제어한다. 압력 센서(40)는, 중간 단계 압력이 절대 흡기 압력 및 절대 토출 압력의 곱의 제곱근과 동일하므로, 압축기(10) 작동의 주요 인자인 크랭크 케이스(20) 내의 압력을 감지한다. 마이크로 프로세서(50)는 센서(51)로 예시된 바와 같이, 냉각될 구역의 설정치와 온도를 나타내는 구역 정보뿐만 아니라, 압축기(10)에 대한 유입구 온도, 유출구 온도 및/또는 압력 등의 다른 정보를 받는다.
초기 작동은, 저온 설정이 초기에 2단 작동을 야기하는 반면에 중간 온도 또는 고온 설정이 초기에 1단 작동을 야기하도록 구역 설정 포인트에 응답한다. 마이크로 프로세서(50)는 2단 또는 1단 작동을 발생시키도록 작동기(33)를 통해 3상 밸브(32)를 제어한다. 제2도를 참조하면, 2단 작동은 3상 밸브(32)가 라인(30)과 라인 (34)를 연결할 때 일어난다. 증발기로부터 라인(24)으로 공급된 가스는 피스톤(12)으로 대표되는 제1 뱅크로 라인(24-1)을 통해 공급되고, 상기 가스는 압축되어 라인(30)으로 공급되며, 그리고 나서 3상 밸브(32) 및 라인(34)을 지나 크랭크 케이스(22)로 들어간다. 그리고 나서, 크랭크 케이스(22) 내의 가스는 라인(36)을 통해 피스톤(14)으로 대표되는 제2 뱅크로 흡기되고, 상기 가스는 더욱 압축되어 라인(26-2,26)을 통해 응축기로 안내된다. 라인(26-1)을 통해 크랭크 케이스(22)로 유입하는 고단토출 가스의 유동은 3상 밸브(32)에 의해 방지되고, 라인(24-2)을 통한 크랭크 케이스(22)로의 흡기 가스의 유동은 첵 밸브 (28)에 작용하는 크랭크 케이스(22) 내의 배압에 의해 방지된다.
제3도를 참조하면, 병렬 1단 작동은 3상 밸브(32)가 라인(30)과 라인(26-1)을 연결할 때 일어난다. 증발기로부터 라인(24)으로 공급된 가스는 피스톤(12)으로 대표되는 제1 뱅크로 라인(24-1)을 통해 공급되고, 상기 가스는 압축되어 라인(30)으로 공급되며, 그리고 나서 3상 밸브(32), 라인(26-1) 및 라인(26)을 지나 응축기로 들어간다. 크랭크 케이스(22) 내의 가스는 흡기 압력 상태에 있어, 가스가 라인(24)으로부터 라인(24-2) 및 첵 밸브(28)를 통해 크랭크 케이스(22) 내로 유동할 수 있게 한다. 크랭크케이스(22)로부터의 가스는 피스톤(14)으로 대표되는 제2 뱅크로 라인(36)을 통해 유입되어 압축되고 나서 라인(26-2)을 통해 공통 토출구(26)로 토출된다.
일단 압축기(10)가 작동하면, 마이크로 프로세서(50)는 제1도에 예시된 바와 같은 적당한 작동 포락선을 따라, 3상 밸브(32)가 제2도의 2단 작동과 제3도의 병렬 1단 작동 사이에서 절환되게 한다. 특히, 압력 센서(40)에 의해 감지된 압력은 2단 또는 1단 작동이 적당한지의 여부와 3상 밸브(32)가 적절히 위치되었는지의 여부를 결정하기 위하여 고정값과 비교된다. 제2도 및 제3도에서의 점의 밀도는 가스 압력을 표시하는 것이다.
변속 모터(18)를 채용함으로써 제2도 및 제3도의 구성에 있어서 용량 제어가 이루어질 수 있다. 게다가, 제4도에 도시된 바와 같이, 솔레노이드 밸브(42)를 포함하는 바이패스라인(38)을 부가함으로써 용량 제어가 성취될 수 있다. 마이크로 프로세서(50)는 솔레노이드 밸브(42)의 코일(43)에 대한 전력을 제어함으로써 솔레노이드 밸브(42)를 제어하도록 한다. 특히, 용량 제어가 필요할 때, 구역 정보를 통해 마이크로 프로세서(50)에 의해 감지되는 바에 따라, 코일(43)에 전력이 공급되고 솔레노이드 밸브가 개방되어 바이패스 라인(38) 내에서 유동하도록 한다. 따라서, 제1단 또는 저단 (112)의 토출은 제1단(112)의 흡기측으로 다시 유동할 수 있다. 이러한 것은 압력 센서(40)에 의해 감지된 중간 단계 압력을 흡기 압력보다 약간 높은 값으로 낮추며, 전체 부하는 제2단(114)에 의해서만 수행된다. 이러한 것은 효과적으로 압축기(10)를 제2단 또는 고단(114)의 토출량을 갖는 1단 압축기가 되게 한다.
제5도는 용량 제어를 위한 흡기 차단의 사용을 도시한다. 흡기 라인(24-1)은 제1단 또는 저단(112)의 2개 뱅크에 각각 공급하는 라인(24-3, 24-4)으로 분기된다. 라인(24-3)은 코일(45)을 갖는 솔레노이드 밸브(44)를 포함하고, 라인(24-4)은 코일(47)을 갖는 솔레노이드 밸브(46)를 포함한다. 용량 제어가 필요할 때, 구역 정보를 통해 마이크로 프로세서(50)에 의해 감지되는 바에 따라, 코일(45) 및/또는 코일(47)은 마이크로 프로세서(50)에 의해 작동되어 밸브(44) 및/또는 밸브(46)가 폐쇄되게 한다. 이러한 방법은 제4도의 구성에 비해 큰 용량 제어를 가능하게 하는데, 그 이유는 예를 들어 6개의 실린더압축기가 제2단 또는 고단(114)의 2개의 실린더에만 부하가 걸리는 상태[밸브(44, 46)가 폐쇄됨], 4개의 실린더에만 부하가 걸리는 상태 [밸브(44) 또는 밸브(46)가 개방됨], 또는 6개의 실린더 모두에 부하가 걸리는 상태 [밸브(44, 46)가 개방됨]로 작동될 수 있기 때문이다. 이러한 방법이 2단 압축기에 사용될 때, 2단 모드(제2도), 6개의 실린더 모두를 갖는 1단 모드(제3도), 또는 전술한 바와 같은 1/3씩의 부하 증가를 갖는 1단 모드로 작동될 수 있게 한다.
전술한 설명으로부터, 본 발명이 마이크로 프로세서(50)의 제어 하에 성취될 수 있는 매우 광범위한 압축기 작동을 제공한다는 것은 명백하다. 이러한 광범위한 압축기 작동은 부하 온도 요건 및 주위 온도가 광범위한 운송 냉동에 있어서 특히 효과적인 작동을 제공한다.

Claims (8)

  1. 크랭크 케이스(22)와, 증발기에 연결되는 흡기 유입구(24)와, 응축기에 연결되는 토출구(26)를 갖는 압축기 수단(10)에 있어서, 상기 흡기 유입구(24)에 연결되는 적어도 하나의 뱅크(12, 13)와, 상기 크랭크 케이스 및 상기 토출구에 연결되는 다른 뱅크(14,15)로 구성된 복수개의 뱅크와, 상기 적어도 하나의 뱅크를 상기 크랭크 케이스 또는 상기 토출구에 선택적으로 연결하는 수단(50, 32, 33)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 뱅크가 상기 크랭크 케이스에 연결될 때 상기 다른 뱅크가 제2단으로서 작용하고, 상기 적어도 하나의 뱅크가상기 토출구에 연결될 때 상기 적어도 하나의 뱅크 및 상기 다른 뱅크가 병렬 1단 압축기로서 작용하는 것을 특징으로 하는 압축기 수단.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 뱅크가 상기 토출구에 연결될 때 상기 크랭크 케이스를 상기 흡기 유입구에 유체 연결하는 수단(24-2, 28)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 수단.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 뱅크의 용량을 제어하는 수단(18; 38, 42, 43; 24-3, 24-4, 44, 45, 46, 47)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 수단.
  4. 제3항에 있어서, 상기 용량 제어 수단은 상기 적어도 하나의 뱅크를 선택적으로 바이패스시키는 수단(24-2, 28)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 수단.
  5. 제3항에 있어서, 상기 용량 제어 수단은 상기 흡기 유입구로부터 상기 적어도 하나의 뱅크로의 유동을 선택적으로 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 수단.
  6. 3개의 뱅크와, 크랭크 케이스와, 증발기에 연결되는 흡기 유입구와, 응축기에 연결되는 토출구를 갖는 압축기를 작동시키는 방법에 있어서, 상기 흡기 유입구로부터 상기 3개의 뱅크 중 제1 뱅크 및 제2 뱅크로 가스를 공급하는 단계와, 상기 크랭크 케이스로부터 상기 3개의 뱅크 중 제3 뱅크로 가스를 공급하는 단계와, 상기 제3 뱅크로부터 압축된 가스를 상기 토출구로 이송하는 단계와, 상기 제1 뱅크 및 제2 뱅크를 상기 크랭크 케이스 또는 상기 토출구에 선택적으로 연결하는 단계를 포함하고, 상기 제1 뱅크 및 제2 뱅크가 상기 크랭크 케이스에 연결될 때 상기 제1 뱅크 및 제2 뱅크가 제1단으로서 작용하고 상기 제3 뱅크가 제2단으로서 작용하고, 상기 제1 뱅크 및 제2 뱅크가 상기 토출구에 연결될 때 상기 제1 뱅크 및 제2 뱅크가 제1단으로서 작용하고 상기 제3 뱅크가 상기 제1 뱅크 및 제2 뱅크와 병렬인 제1단으로서 작용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 뱅크 및 제2 뱅크의 용량을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 크랭크 케이스 내의 압력을 감지하는 단계와, 상기 제1 뱅크 및 제2 뱅크를 상기 크랭크 케이스 또는 토출구에 선택적으로 연결하는 상기 단계를 제어하기 위해 감지된 압력을 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1019950040965A 1994-11-14 1995-11-13 1단 또는 다단 작동용 압축기 Expired - Fee Related KR0173514B1 (ko)

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