DE3500800A1 - Zweistufige kaeltemittelanlage - Google Patents

Zweistufige kaeltemittelanlage

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DE3500800A1
DE3500800A1 DE19853500800 DE3500800A DE3500800A1 DE 3500800 A1 DE3500800 A1 DE 3500800A1 DE 19853500800 DE19853500800 DE 19853500800 DE 3500800 A DE3500800 A DE 3500800A DE 3500800 A1 DE3500800 A1 DE 3500800A1
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compressor
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refrigerant circuit
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David Norton Unionville Conn. Shaw
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Description

BESCHREIBUNG:
Die Erfindung befaßt sich allgemein mit Kältemittel- und Klimaanlagen, die mehrstufige Verdichter verwenden, und bezieht sich insbesondere auf einen Kältemittelkreis, der einen Ekonomizer benutzt, um das kondensierte Kältemittel zu unterkühlen, ehe es im Verdampfer verdampft wird.
Supermärkte verwenden heutzutage typischerweise drei parallel geschaltete, einstufige Verdichter, die in Abhängigkeit vom Ansaugdruck ein- und abgeschaltet werden. Derartige Anlagen haben typischerweise keinen Ekonomizer, und daher ist der Wirkungsgrad niedrig, da die Druckverhältnisse hoch sind, und die Verdichter werden häufig ein- und ausgeschaltet, und die Ansaugdruck-Regelbreite ist relativ groß. Diese Faktoren haben einen schlechten Wirkungsgrad und einen Verlust an Funktionssicherheit zur Folge.
Durch die vorliegende Erfindung soll ein Kältemittelkreis geschaffen werden, der eine hohe Flexibilität beim Betrieb mehrerer Verdichter besitzt, wobei der Wirkungsgrad des Kältemittelkreises mit einer ersten und zweiten Verdichterstufe möglichst hoch sein soll.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen angegeben.
Durch die Erfindung wird ein Kältemittelkreis mit mehreren Verdichtern geschaffen, bei dem das Grundsystem nur drei Verdichter verwendet, und zwar einen "Booster-Verdichter" und zwei Hochdruckverdichter, wobei das System ferner einen Ekonomizer verwendet, der innerhalb des Systems beständig aktiv ist, wobei nur zwei Grundfühler für die gesamte Regelung benötigt werden.
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Ein Kältemittelkreis nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt mindestens einen Verdichter der ersten Verdichterstufe, zwei Verdichter in der zweiten Verdichterstufe, einen Kondensator, einen Ekonomizer, einen Verdampfer und eine ein kompressibles Kältemittel führende Leitungsverbindung, die den Verdichter der ersten Verdichterstufe, die Verdichter der zweiten Verdichterstufe als Gruppe, den Kondensator, den Ekonomizer und den Verdampfer in Reihe geschaltet, in dieser Reihenfolge und in einem geschlossenen Kreis verbindet, wobei die Verdichter der zweiten Verdichterstufe zueinander parallel geschaltet sind. Die Leitungsverbindung umfaßt Mittel zum Abzweigen eines Teils des kondensierten Kältemittels aus dem geschlossenen Kreislauf stromab des Kondensators; dieser abgezweigte Teil des kondensierten Kältemittels wird innerhalb des Ekonomizers expandiert, um das dem Verdampfer zuzuführende flüssige Kältemittel innerhalb des geschlossenen Kreises zu unterkühlen; das expandierte Kältemittel wird als unter relativ hohem Druck stehender Kältemitteldampf zu einem Zwischenstufen-Druckpunkt innerhalb des geschlossenen Kreislaufes zwischen dem Auslaß der ersten Verdichterstufe und dem Einlaß der zweiten Verdichterstufe zurückgeführt. Ferner sind Mittel vorgesehen, die das unterkühlte flüssige Hochdruck-Kältemittel stromab des Ekonomizers am Verdampfer expandieren. Zum Antrieb der Verdichter sind Motoren vorgesehen, und die Anlage umfaßt eine Regeleinrichtung zur Regelung der Betriebsweise der Verdichter der ersten und zweiten Verdichterstufe, wobei die Regeleinrichtung in der Lage ist, die Motoren der zweiten Verdichterstufe wahlweise zu betreiben, um die Motoren der zweiten Verdichterstufe zu erregen, und um die Kältemittelzufuhr zu den Verdichtern der zweiten Verdichterstufe wahlweise zu steuern. Eine wichtige Neuerung besteht darin, daß der "Booster-Verdichter" der" ersten Verdichterstufe mit veränderlicher Drehzahl betrieben wird, um den Durchsatz des die erste Verdichterstufe
durchströmenden Kältemittels in weiten Grenzen zu variieren, während die Verdichter der zweiten Verdichterstufe in einem festgelegten Punkt bei maximaler Last und somit mit ihrem höchsten Wirkungsgrad arbeiten, derart, daß
der Zwischenstufendruck auf einen vernünftigen Druckwert bleibt; die Regeleinrichtung umfaßt einen ersten Fühler
(Übertrager), der den Verdampferdruck, die Verdampfertemperatur oder den Ansaugdruck ermittelt, sowie einen
zweiten Fühler (Übertrager), der den Zwischenstufendruck des im geschlossenen Kreis umlaufenden Kältemittels ermittelt, um die Drehzahl des Booster-Verdichters der ersten Verdichterstufe so zu regeln, daß zunächst der Booster-Verdichter heruntergeregelt wird, und daß dann, wenn der Zwischenstufendruck einen vorgegebenen Wert erreicht,
einer der Verdichter der zweiten Verdichterstufe abgeschaltet wircl, so daß der Zwischenstufendruck selbsttätig ansteigt und die Belastung des anderen Verdichters
der zweiten Verdichterstufe erhöht.
Einzelne oder alle der Verdichter können Verdichter mit
hin- und hergehender Bewegung, Schraubenverdichter, Flügelzellenverdichter oder Schneckenverdichter sein. Der Motor für den Booster-Verdichter der ersten Verdichterstufe kann ein Induktionsmotor sein, der einen Inverterantrieb veränderlicher Drehzahl benutzt, wobei die Frequenz zwischen 20 und 100 Hz veränderlich ist.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt:
Fig» 1 ein schematisches Diagramm eines geschlossenen
Kältemittelkreises?
Fig. 2 eine grafische Darstellung des Zwischenstufendrucks für den Kältemittelkreis nach Fig. 1
über der Last/Kapazität des Kältemittelkreises zur Veranschaulichung der vereinfachten Regelung und Flexibilität dieses Kältemittelkreises.
Der in Fig. 1 gezeigte geschlossene Kältemittelkreis 10 umfaßt eine erste Verdichterstufe 12 mit einem Booster-Verdichter, eine zweite Verdichterstufe mit zwei Verdichtern 14, 16, einen luftgekühlten Kondensator 18, einen Sammler 20, einen Ekonomizer 22 und einen Verdampfer 24 oder mehrere Verdampfer 24, die die Grundkomponenten des geschlossenen Kältemittelkreises 10 darstellen. Diese Komponenten sind durch Leitungen in Reihe geschaltet, wobei die beiden Verdichter 14, 16 der zweiten Verdichterstufe parallel geschaltet sind, um eine Gruppe innerhalb des geschlossenen Kältemittelkreises zu bilden. Eine Leitung 26, die ein geeignetes Kältemittel wie z.B. R-502 führt, verzweigt sich im Punkt 27 in zwei parallele Leitungen 28, 30, um die Auslaßseite des Verdichters 12 der ersten Verdichterstufe bei einem Zwischendruck mit der Ansaugseite bzw. den Einlassen der Verdichter 14, 16 der zweiten Verdichterstufe zu verbinden. Die Auslässe der Verdichter 14, 16 werden über Leitungen 32, 34 an einer Verbindungsstelle 33 miteinander verbunden, von wo komprimierter Hochdruck-Kältemitteldampf über eine Leitung 36 dem Einlaß des luftgekühlten Kondensators 18 zugeführt wird. Der Auslaß des luftgekühlten Kondensators 18 führt das kondensierte Kältemittel über eine Leitung 38 dem Sammler 20 zu.
Wie angedeutet, fließt das Kältemittel R in flüssiger Form innerhalb des Sammlers 20 über eine Leitung 40 dem Ekonomizer 22 zu. In einem Punkt 41 entnimmt eine Bypass- bzw. Anzapfleitung 42 einen Teil des flüssigen Kältemittels R dem geschlossenen Kältemittelkreis, um es mittels eines Expansionsventiles 24 im Ekonomizer 22 zu expandieren, wodurch der größere Teil des flüssigen Kältemittels, der dem Verdampfer 24 bzw. den Verdampfern 24 über eine Leitung 46 direkt zuströmt, unterkühlt wird. Dieses unterkühlte flüssige Kältemittel expandiert mittels eines Expansionsventiles 48 in den Verdampfer 24. Der vom Ver-
dämpfer 24 zurückkehrende Kältemitteldampf strömt über eine Leitung 50 zur Ansaugseite der Verdichterstufe 12, wodurch der Kreislauf geschlossen wird.
In der Zwischenzeit gelangt das über die Leitung 42 entnommene Kältemittel, das zur Erzielung der Unterkühlungswirkung im Ekonomizer verdampft, über eine Leitung 52 zu einem Zwischenstufen-Druckpunkt 54, der in die Leitung 26 mündet, die den Auslaß der ersten Verdichterstufe mit dem Einlaß der zweiten Verdichterstufe 14, 16 verbindet. Wenn auch nur zwei Verdichter 14,16 in der eweiten Verdichterstufe dargestellt sind, können es jedoch auch drei oder mehr Verdichter sein, die sämtlich parallel geschaltet und entsprechend geregelt werden. Die dargestellte Anlage ist absichtlich auf zwei Verdichter 14, 16 in der zweiten Verdichterstufe beschränkt.
Der beschriebene Kältemittelkreis erzeugt unter Verwendung eines oder mehrerer Verdampfer 24 Kälte mit sehr hohem Wirkungsgrad, und zwar unter allen Lastbedingungen aufgrund der ständigen Benutzung eines Ekonomizerkreises, d.h., der Verdichter der ersten Verdichterstufe 12 arbeitet ständig, und der Ekonomizer 22 ist immer aktiv. Es werden zwei Verdichter 14, 16 in der zweiten Verdichterstufe verwendet, um die Änderung des Zwischenstufendrucks beherrschen zu können. Ferner werden die Maschinen der zweiten Verdichterstufe, die-Verdichter mit hin- und hergehender Bewegung ohne Lastregelung sein können, nicht entladen und somit arbeiten sie immer mit maximalem Wirkungsgrad. Der Verdichter der ersten Verdichterstufe 12 kann ein hin- und hergehender Verdichter veränderlicher Drehzahl sein, wenngleich auch ein Schraubenverdichter, Flügelzellenverdichter,etc. verwendet werden könnte. Stattdessen kann auch ein Kreiselverdichter, d.h. ein Radialverdichter veränderlicher Drehzahl benutzt werden.
vt * 3!
Ein Ziel des beschriebenen Kältemittelkreises ist ein möglichst hoher Wirkungsgrad, und das System benutzt im Prinzip einen mit veränderlicher Drehzahl arbeitenden Booster-Verdichter 12, der kombiniert ist mit einer zweiten Ver-
zwei
dichterstufe mit/oder mehr Verdichtern festgelegter Kapazität, um den Zwischenstufendruck auf einem vernünftigen Wert zu halten.
In dem dargestellten Kältemittelkreis ist ein Motor M,, 56, wie durch eine gestrichelte Linie 58 angedeutet, mit dem Verdichter 12 der ersten Verdichterstufe verbunden, um diesen mit veränderlicher Drehzahl anzutreiben, um einen Durchsatzbereich von 5:1 oder mehr für das durch den Verdichter strömende Kältemittel R zu liefern. Der Verdichter 16 der zweiten Verdichterstufe wird direkt von einem zweiten Motor M2 72 angetrieben, während ein Motor Mg 74 den anderen Verdichter 14 der zweiten Verdichterstufe antreibt.
Die Regeleinrichtung ist einfach und stabil.Sie umfaßt, wie dargestellt, ein Steuerpaneel 62, das an einer Energiequelle S über Leitungen 76 angeschlossen ist. Der Motor 46 wird über das Steuerpaneel 62 mittels einer elektrischen Versorgungsleitung 60 mit Leistung versorgt. Die Regeleinrichtung verwendet zwei Fühler (übertrager). Der erste Fühler 64 ist, wie dargestellt, ein Druckfühler und erfaßt den Ansaugdruck der ersten Verdichterstufe 12 und ist, wie gezeigt, in der Leitung 50 angeordnet, die Kältemittel vom Verdampfer 24 dem Einlaß des Verdichters 12 der ersten Verdichterstufe zufuhrt. Stattdessen könnte der Fühler 64 ein Fühler sein, der den Verdampferdruck oder die Verdampfertemperatur des Verdampfers 24 bzw. der Verdampfer 24 abfühlt. Das vom Fühler 64 erzeugte Signal wird dem Steuerpaneel 6 2 über eine Leitung 66 zugeführt.
Der zweite Fühler 73 erfaßt den Zwischenstufendruck und ist in diesem Fall mit der Leitung 26 verbunden, die den Auslaß der ersten Verdichterstufe 12 mit dem Einlaß der zweiten Verdichterstufe 14, 16 verbindet. Der Fühler 72 gibt ein Drucksignal über eine Leitung 74 an das Steuerpaneel 62 ab. Zusätzlich zu einer Leitung 60, die vom Steuerpaneel 62 ausgeht und die zur Drehzahlregelung des Motors 56 der ersten Verdichterstufe 12 dient, geht vom Steuerpaneel 62 eine Anzahl weiterer Leitungen ab, die
IQ zu verschiedenen Komponenten des Kältemittelkreises führen. In dieser Hinsicht verbindet eine Leitung 70 das Steuerpaneel 62 mit einem Magnetventil 68, das in der zum Einlaß des Verdichters 14 führende Leitung 28 angeordnet ist und dazu dient unter bestimmten, noch zu erläutern-
I^ den Betriebsbedingungen den Verdichter 14 der zweiten Verdichterstufe aus dem Kältemittelkreis auszuschließen. Eine vom Steuerpaneel 72 ausgehende Leitung 76 versorgt den Motor 72 mit Strom, der unmittelbar den Verdichter 16 der zweiten Verdichterstufe antreibt. Eine vom Steuerpaneel 62 ausgehende Leitung 78 dient zur Stromversorgung des Motors 74, der den Verdichter 14 der zweiten Verdichterstufe direkt antreibt.
Im Betrieb, wenn der Kältemittelbedarf des Verdampfers abfällt, sinkt der Ansaugdruck im Einlaß des Verdichters 12, und der Fühler 64 gibt ein Steuersignal über die Leitung 66 an das Steuerpaneel 62 ab, um den Druckabfall zu melden. Hierauf ändert das Steuerpaneel 62 den dem Motor 56 zugeführten Strom so, daß der Verdichter der ersten Verdichterstufe verlangsamt wird, wodurch der Kältemitteldurchsatz durch die erste Verdichterstufe 12 verringert wird. Der Motor 56 kann ein Induktionsmotor mit einem drehzahlveränderlichen Inverterantrieb sein; in diesem Fall ändert das Steuerpaneel 62 die Frequenz des dem Motor 56 über die Leitung 60 zugeführten Stroms.Um einen
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Durchsatzbereich des Verdichters 12 von 5:1 zu erreichen, kann der Frequenzbereich des dem Motor 56 zugeführten Steuersignals zwischen 20 und 100 Hz liegen.
Wenn der Zwischenstufendruck ein vorgegebenes Minimum erreicht, wird einer der beiden Verdichter der zweiten Verdichterstufe abgeschaltet, der Zwischenstufendruck steigt automatisch an und erhöht die Belastung des verbleibenden anderen Verdichters der zweiten Verdichterstufe. Bei dem dargestellten Kältemittelkreis gibt der zweite Fühler 73, der den Zwischenstufendruck mißt, ein Signal, das die weitere Absenkung des Zwischenstufendrucks signalisiert, über die Leitung 74 an das Steuerpaneel 6 2 ab. Das Steuerpaneel 62 schaltet dann den Verdichter 14 ab, indem die Erregung des Motors 74 über die Leitung 78 beendet wird. Falls erforderlich, schaltet das Magnetventil 68 gleichzeitig um, so daß der Kältemittelstrom durch die Leitung 28 zum Verdichter 14 der zweiten Verdichterstufe unterbrochen wird.
Die Betriebsweise des Kältemittelkreises ist in Fig. 2 grafisch dargestellt, wo der Zwischenstufendruck über der Last/Kapazität des Kältemittelkreises aufgetragen ist.Die beiden parallelen ausgezogenen Linien P und P' sind Zwischenstufendruck-Kurven je nach dem, ob ein oder zwei Verdichter in der zweiten Verdichterstufe arbeiten. Die Kurve P gilt für einen Betriebszustand, bei dem nur ein Verdichter der zweiten Verdichterstufe arbeitet/ während die Kurve P' den höheren Last/Kapazitäts-Bereich von bis 100% darstellt. Wenn beispielsweise der Kältemittelkreis bei niedriger Last mit nur einem Verdichter der zweiten Verdichterstufe, d.h. dem Verdichter 16, arbeitet (wobei zu beachten ist, daß der Verdichter der ersten Verdichterstufe immer arbeitet und der Ekonomizer 22 somit immer aktiv ist) und wenn die Betriebsweise
derart ist, daß der Zwischenstufendruck einen hohen Punkt auf der Kurve P erreicht, beispielsweise den Punkt B entsprechend einem vorgegebenen Druck von 60 psig (4,134 bar) wird der Verdichter 14 der zweiten Verdichterstufe zugeschaltet, worauf der Zwischenstufendruck auf einen Wert von ungefähr 26 psig (1,79 bar) im Punkt B1 auf der zweiten Kurve P1 abfallt. Da die Last ansteigt, wird der Zwischenstufendruck, bei dem der Verdichter 14 wieder in Betrieb gesetzt wird» höher angesetzt als der ausgeglichene Zwischenstufendruck, wenn der zweite Verdichter abgeschaltet wird, wobei der Abschaltpunkt auf der Kurve P1 bei A liegt, der ein Druck von ungefähr 20 psig (1,38 bar) für den dargestellten Kältemittelkreis ist.
Die dargestellten Kurven sind typisch .für eine wirksame und zuverlässige Supermarkt-Kältemittelanlage mit einem oder mehreren Verdampfern 24 und bilden die Grundlage eines allgemeinen Regelungs-Logikdiagramms, bei dem das Kältemittel etwa R-502 ist und die Verdampfungstemperatur des
Systems bei -20 F (ca. -3O°C) liegt. Bei dem dargestellten Kältemittelkreis wird ein zu häufiges Ein- und Ausschalten der Verdichter 14, 16 der zweiten Verdichterstufe vermieden, was den Gesamtwirkungsgrad nicht sonderlich beeinträchtigt, da der Ekonomizer ständig aktiv ist. Wenn der Zwischenstufendruck entlang der Kurve P auf 20 psig (1,38 bar) abfällt und den Punkt A erreicht, wird der Verdichter 14 abgeschaltet, während der Verdichter 16 im Betrieb bleibt, und der Zwisehenstufendruck steigt (für die gleiche Last) sofort auf ungefähr 46 psig (3,17 bar) an. Der Verdichter 16 der zweiten Verdichterstufe hält den Betrieb aufrecht, während die Grundlast weiter abfällt, und der Booster-Verdichter 12 wird durch entsprechende Regelung des Motors 56 über das Steuerpaneel 62 weiter verlangsamt. Wenn die Last nach Übergang auf den Verdichter 16 ansteigt, erhöht sich die Drehzahl des Mo-
tors 56 entsprechend, wodurch der Kältemitteldurchsatz durch die erste Verdichterstufe 12 erhöht wird, bis der Zwischenstufendruck einen Wert von 60 psig (4,13 bar) im Punkt B auf der Kurve P erreicht, worauf der Verdichter 14 eingeschaltet wird und im Parallelbetrieb zum anderen Verdichter 16 das Kältemittel verdichtet.
Bei fallender Last bewirkt der Druckfühler 64, daß die Drehzahl des Verdichters 12 der ersten Verdichterstufe fällt. Wenn der Zwischenstufendruck den Punkt A auf der Kurve P1 erreicht, schaltet ein Verdichter der zweiten Verdichterstufe ab, und der Zwischenstufendruck gleicht sich aus (Punkt A1, Kurve P). Ein Lastanstieg bewirkt eine Drehzahlerhöhung des Verdichters 12, und der zweite oder nächste Verdichter der zweiten Verdichterstufe wird im Punkt B (Kurve P) eingeschaltet.
Für eine angemessene Reglung werden nur zwei Fühler (Übertrager) benötigt. Einer dient dazu, den Ansaugdruck oder eine äquivalente Größe zu messen, und einer dient dazu, den Zwischenstufendruck des Kältemittels im geschlossenen Kreislauf zu messen. Die allgemeine Regelungslogik ist sehr einfach und geradlinig, und ein Festkörper-Steuerpaneel läßt sich in einfacher Weise zur Regelung des Kältemittelkreises mit den erwähnten Parametern verwenden. Das beschriebene Kältemittelsystem wird sowohl für kommerzielle Kälteerzeugung wie auch für typische Wärmepumpen zum Erwärmen und Kühlen von kommerziellen oder privaten Gebäuden für ideal gehalten. Der dargestellte Kältemittelkreis verwendet nur drei Verdichter, einen "Booster-Verdichter" und zwei Hochdruck-Verdichter. Der Kältemittelkreis besitzt eine adequate Redundanz insofern, als die Verdichter der zweiten Verdichterstufe allein, ohne die erste Verdichterstufe ungefähr 50% der maximalen Last bewältigen können, und der Verdichter der ersten Verdichterstufe und ein Verdichter der zweiten Verdichterstufe kön-
Yl
γ nen ungefähr 50% der maximalen Last bewältigen, wie aus den Kurven der Fig. 2 hervorgeht. Die Leistung der ersten Verdichterstufe ist so niedrig, daß er mit einem Inverter oder bürstenlosen Gleichstromantrieb für die systemnot-
5 wendige Drehzahländerung ausgerüstet werden kann.

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE
1. Kältemittelkreis, gekennzeichnet durch eine erste Verdichterstufe (12) veränderlichen Durchsatzes, eine zweite Verdichterstufe (14,16), einen Kondensator (18), einen Verdampfer (24), eine ein ikompressibles Kältemittel führende Leitungsverbindung (26-50), die die erste Verdichterstufe (12), die zweite Verdichterstufe (14, 16) , den Kondensator (18) und den Verdampfer
(24) in Reihe geschaltet, in einem geschlossenen Kreislauf verbindet, und zwar in dieser Reihenfolge, Antriebsmotoren (56,72,74) für die Verdichterstufe, einen Ekonomizer (22), der zwischen den Kondensator (18) und den Verdampfer (24) geschaltet ist, um einen Teil des kondensierten Kältemittels aus dem Kreislauf stromab des Kondensators (18) zu expandieren, um das zum Verdampfer (24) strömende Kältemittel zu unterkühlen, eine Einrichtung (42,44,52), die den expandierten Anteil des Kältemittels einem Zwischenstufenpunkt
(54) zwischen dem Auslaß der ersten Verdichterstufe (1.2) und dem Einlaß der zweiten Verdichterstufe (14,16) zuführt, und eine Regeleinrichtung (62,64,68, 73), die den Betrieb der zweiten Verdichterstufe in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße an dem Zwischen-Stufenpunkt regelt.
2. Kältemittelkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung einen ersten Fühler (64) und einen zweiten Fühler (73) umfaßt, von denen der erste Fühler eine Betriebsgröße auf der Saugseite der ersten Verdichterstufe (12) und der zweite Fühler eine Betriebsgröße auf der Saugseite der zweiten Verdichterstufe (14,16) erfaßt.
3. Kältemittelkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Fühler (73) den Zwischenstufen-Kältemitteldruck abfühlt.:
4. Kältemittelkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (62,64,68,73) anfangs den Durchsatz (Kapazität) der ersten Verdichterstufe (12) ändert und zweitens den Durchsatz (Kapazität) der zweiten Verdichterstufe (14,16) so ändert, daß der ZwI-schenstufendruck innerhalb eines vorgegebenen Bereiches bleibt.
5. Kältemittelkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchsatz der ersten Verdichterstufe (12) in Abhängigketi von einer Betriebsgröße auf der Saugseite der ersten Verdichterstufe (12) und der Durchsatz der zweiten Verdichterstufe (14,16) in Abhängigkeit von einem Zustand auf der Saugseite der zweiten Verdichterstufe (14,16) geregelt wird.
20
6. Kältemittelkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verdichterstufe (14,16) mindestens zwei Verdichter (14,16) festgelegter Kapazität umfaßt.
25
7. Kältemittelkreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (62,64,68,73) eine Einrichtung (68) umfaßt, durch die der Kältemittelfluß von der ersten Verdichterstufe (12) zu mindestens einem der Verdichter (14,16) der zweiten Verdichterstufe wahlweise unterbrochen werden kann.
8. Kältemittelkreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (62,64,68,73) eine Einrichtung umfaßt, durch die die Erregung des Antriebsmotors (72,74) mindestens eines der Verdichter der zweiten Verdichterstufe beendet werden kann.
1
9. Kältemittelkreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichter (14,16) festgelegter Kapazität zueinander parallel geschaltet sind.
5
10. Kältemxttelkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (56) für die erste Verdichterstufe ein Motor veränderlicher Drehzahl ist.
DE19853500800 1984-01-11 1985-01-11 Zweistufige kaeltemittelanlage Ceased DE3500800A1 (de)

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ZA (1) ZA8562B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19529763A1 (de) * 1995-08-12 1997-02-13 Ruediger Piepenhagen Kälteerzeugungseinrichtung

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4748820A (en) * 1984-01-11 1988-06-07 Copeland Corporation Refrigeration system
US4787211A (en) * 1984-07-30 1988-11-29 Copeland Corporation Refrigeration system
US4938029A (en) * 1989-07-03 1990-07-03 Carrier Corporation Unloading system for two-stage compressors
ES2092424B1 (es) * 1992-09-16 1997-07-01 Ornaque Carlos Gutierrez Sistema frigorifico de seguridad por bloque mixto.
JP2985882B1 (ja) * 1998-08-21 1999-12-06 ダイキン工業株式会社 二重管式熱交換器
JP2003207248A (ja) * 2002-01-15 2003-07-25 Toshiba Corp 冷蔵庫
JP3953871B2 (ja) * 2002-04-15 2007-08-08 サンデン株式会社 冷凍空調装置
JP3951799B2 (ja) * 2002-05-14 2007-08-01 株式会社デンソー 可変容量型圧縮機の制御装置
FR2864609B1 (fr) * 2003-12-29 2006-12-22 Patrice Saillard Installation thermique a configuration multiple, et echangeur adapte a cette installation.
JP2008025905A (ja) * 2006-07-20 2008-02-07 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP4245023B2 (ja) * 2006-09-11 2009-03-25 ダイキン工業株式会社 冷凍装置
JP5400796B2 (ja) * 2007-12-28 2014-01-29 ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニー 蒸気圧縮システム及び同システムを作動させる方法
JP5040907B2 (ja) * 2008-09-30 2012-10-03 ダイキン工業株式会社 冷凍装置
JP5402164B2 (ja) * 2009-03-31 2014-01-29 株式会社富士通ゼネラル 冷凍サイクル装置
KR20110004152A (ko) * 2009-07-07 2011-01-13 엘지전자 주식회사 공기조화기
JP6643632B2 (ja) * 2016-03-10 2020-02-12 パナソニックIpマネジメント株式会社 空気調和装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4325223A (en) * 1981-03-16 1982-04-20 Cantley Robert J Energy management system for refrigeration systems
EP0085454A2 (de) * 1982-01-28 1983-08-10 Marinus Wilhelmus Matheus Avontuur Kühlanlage

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2386198A (en) * 1944-02-08 1945-10-09 Gen Electric Multistage refrigerating system
US2677944A (en) * 1950-12-01 1954-05-11 Alonzo W Ruff Plural stage refrigeration apparatus
FR1056197A (fr) * 1952-01-09 1954-02-24 Anciens Ets Brissonneau & Lotz Installation frigorifique perfectionnée à deux étages de compression
US3238738A (en) * 1964-02-12 1966-03-08 Robert C Webber Two-stage refrigeration system with by-pass means
US3759052A (en) * 1972-02-28 1973-09-18 Maekawa Seisakusho Kk Method of controlling high stage and low stage compressors
JPS5223402B2 (de) * 1973-10-12 1977-06-24
US4033738A (en) * 1976-03-12 1977-07-05 Westinghouse Electric Corporation Heat pump system with multi-stage centrifugal compressors
US4060997A (en) * 1976-03-31 1977-12-06 Application Engineering Corporation Water chiller control
US4245476A (en) * 1979-01-02 1981-01-20 Dunham-Bush, Inc. Solar augmented heat pump system with automatic staging reciprocating compressor
US4332144A (en) * 1981-03-26 1982-06-01 Shaw David N Bottoming cycle refrigerant scavenging for positive displacement compressor, refrigeration and heat pump systems
FR2513747A1 (fr) * 1981-09-25 1983-04-01 Satam Brandt Froid Installation frigorifique a multimotocompresseurs

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4325223A (en) * 1981-03-16 1982-04-20 Cantley Robert J Energy management system for refrigeration systems
EP0085454A2 (de) * 1982-01-28 1983-08-10 Marinus Wilhelmus Matheus Avontuur Kühlanlage

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Grasso Data Street No. 20, May 1979, "Survey and Comparison of Interstage Cooling for Two-Stage Compression" *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19529763A1 (de) * 1995-08-12 1997-02-13 Ruediger Piepenhagen Kälteerzeugungseinrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
AU3739985A (en) 1985-07-18
CA1242086A (en) 1988-09-20
FR2557962B1 (fr) 1990-08-31
MX161408A (es) 1990-09-21
GB2152649B (en) 1987-02-18
GB2152649A (en) 1985-08-07
GB8500339D0 (en) 1985-02-13
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ES8602237A1 (es) 1985-11-01
AU587173B2 (en) 1989-08-10
JPS60159561A (ja) 1985-08-21
FR2557962A1 (fr) 1985-07-12
DK9885D0 (da) 1985-01-09
ZA8562B (en) 1985-09-25
IT1212109B (it) 1989-11-08
IT8519070A0 (it) 1985-01-10
NZ210800A (en) 1987-07-31
BR8500106A (pt) 1985-08-20

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