KR100592955B1

KR100592955B1 - 냉동시스템 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR100592955B1
Application number: KR1020050002222A
Authority: KR
Inventors: 김성구; 김종문; 신종진; 이희술
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-01-10
Filing date: 2005-01-10
Publication date: 2006-06-26

Abstract

본 발명은 다수의 압축기를 구비하여 냉동부하에 탄력적으로 대응할 수 있는 냉동시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 냉동시스템은 냉매를 압축하는 다수의 압축기와, 다수의 압축기에 각각 설치되어 오일이 외부로 배출될 수 있도록 안내하는 균유관과, 다수의 균유관의 중도에 배치되어 균유관을 각각 개폐하는 다수의 배출밸브와, 다수의 균유관의 온도를 각각 측정하는 다수의 온도센서를 포함한 것으로, 온도센서로 각 균유관의 일정 단위시간동안의 온도 변화량을 측정하여 오일의 유면 높이를 판단하고 그에 따라 과잉공급된 오일을 다시 다수의 압축기로 분산 공급할 수 있게 되므로, 각 압축기들이 그 용량에 관계없이 최적화된 오일의 유면높이를 유지할 수 있게 되는 작용효과가 있다.

Description

냉동시스템 및 그 제어방법{REFRIGERATING SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}

도 1은 본 발명에 따른 냉동시스템을 보인 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 냉동시스템의 제어방법을 보인 순서도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 압축기 2: 응축기

3: 팽창장치 4: 증발기

5: 개별토출관 5a: 공통토출관

6: 개별흡입관 6a: 공통흡입관

8: 어큐뮬레이터 9: 균유관

9a: 배출밸브 9b: 온도센서

10: 바이패스관 11: 제어부

본 발명은 냉동시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 압축기를 구비하여 필요한 냉동부하에 따라 가동되는 압축기의 수를 변경하여 냉동부하에 탄력 으로 대응할 수 있도록 되어 있는 냉동시스템에 관한 것이다.

일반적으로 냉동시스템은 건물의 냉난방시스템에 적용되는 것으로, 냉매를 압축하는 압축기와 압축기에서 압축된 고온 고압의 냉매가 공기와 열교환하며 냉각되게 하는 응축기와, 냉각된 냉매를 감압팽창시키는 팽창장치와, 냉매가 공기와 열교환기하며 증발되게 하는 증발기 등의 냉동사이클 구성요소를 포함한다.

근래 이러한 냉동시스템 중에는 다수의 압축기를 포함하여 냉동부하에 따라 다수의 압축기 중 일부 혹은 전부가 동작하도록 제어함으로써 냉동부하에 탄력적으로 대응하도록 한 냉동시스템이 있다.

이러한 냉동시스템에 적용되는 각 압축기의 내부에는 각 구동부의 윤활 및 냉각을 위하여 하부에 오일이 담겨 있으며, 이러한 오일이 다수의 압축기에 고르게 오일이 분산 공급될 수 있도록 하기 위하여 압축기의 하부에는 균유관이 설치되어 이웃한 압축기로 오일을 전달하거나 이웃한 압축기로부터 오일을 전달받을 수 있도록 함으로써 두 압축기의 오일 유면높이가 균일하게 유지될 수 있게 하는 방식을 사용하였다.

그러나, 냉동시스템에 적용된 두 개의 압축기가 용량이 서로 달라 내부의 압력이 차이가 있을 경우, 오일의 유면높이에 관계없이 오일이 상대적으로 큰 압력으로 냉매를 압축하는 압축기에서 상대적으로 적은 압력으로 냉매를 압축하는 압축기측으로 유동하게 되므로 상대적으로 큰 압력으로 냉매를 압축하는 압축기에는 오일이 부족해지고 상대적으로 적은 압력으로 냉매를 압축하는 압축기에는 오일이 과잉 공급되게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 오일이 다수의 압축기에 고르게 분산되어 공급될 수 있는 냉동시스템을 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매를 압축하는 다수의 압축기를 포함한 냉동시스템에 있어서, 상기 다수의 압축기에는 내부에 담긴 오일 유면의 높이가 일정 이상일 때 오일이 외부로 배출될 수 있도록 안내하는 다수의 균유관이 각각 설치되며, 상기 다수의 균유관의 중도에는 상기 균유관을 각각 개폐하는 다수의 배출밸브와, 상기 다수의 균유관의 온도를 각각 측정하는 다수의 온도센서가 각각 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수의 균유관은 상기 다수의 압축기로 흡입되는 냉매를 안내하는 공통흡입관에 연결되어 상기 균유관을 통해 상기 압축기에서 배출된 오일을 공통흡입관으로 우회시키는 바이패스관에 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 온도센서는 상기 압축기와 상기 배출밸브 사이의 균유관에 배치되어 상기 압축기와 상기 배출밸브 사이의 상기 균유관 온도를 측정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 냉동시스템 제어방법은, 냉매를 압축하는 다수의 압축기와, 상기 다수의 압축기에 각각 설치되어 오일이 외부로 배출될 수 있도록 안내하는 다수의 균유관과, 상기 다수의 균유관의 중도에 배치되어 상기 균유관을 각각 개폐하는 다수의 배출밸브와, 상기 다수의 균유관의 온도를 각각 측정하는 다수의 온도센서를 포함한 냉동시스템에 있어서, 상기 온도센서를 통해 상기 각 균유관의 온도를 각각 검출하고, 검출된 온도에 따라 오일을 배출하도록 상기 다수의 배출밸브를 각각 개별적으로 개방하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 검출된 온도의 일정 단위시간 동안의 변화량이 미리 설정된 온도 변화량보다 크면 상기 배출밸브를 개방하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 하나의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 냉동시스템은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 냉매를 고온 고압으로 압축하는 다수의 압축기(1)와, 냉매가 공기와 열교환하며 냉각되게 하는 응축기(2)와, 냉매를 감압팽창시키는 전자팽창배출밸브 등의 팽창장치(3)와, 냉매가 공기와 열교환하며 증발되게 하는 증발기(4) 등의 냉동사이클 구성요소를 포함한 것으로 각 구성요소들은 냉매관을 통해 연결되어 폐회로로 형성된다.

이 때, 냉매관은 각 압축기에서 토출된 냉매를 각각 개별적으로 안내하는 다수의 개별토출관(5)과, 각 개별토출관(5)이 모두 연결되어 각 개별토출관(5)을 통해 토출된 냉매를 모아 응축기로 전달되게 하는 공통토출관(5a)을 포함하며, 응축기(2)로부터 다수의 압축기(1)측으로 전달되는 냉매를 안내하는 모두 공통흡입관(6a)과, 공통흡입관(6a)으로부터 분기되어 각 압축기(1)에 개별적으로 냉매를 각각 전달하는 개별흡입관(6) 등을 포함한다.

또한, 냉동시스템에는 공통토출관(5a)의 중도에 다수의 압축기(1)에서 냉매 와 함께 토출된 오일을 분리할 수 있도록 오일분리기(7)가 설치되며, 각 개별흡입관(6)의 중도에는 각 압축기(1)로 액냉매가 흡입되는 것을 방지할 수 있도록 어큐뮬레이터(8)가 각각 구비되어 있다.

오일분리기(7)와 공통흡입관(6a) 사이에는 일단은 오일분리기(7)의 하부에 연결되고 타단은 공통흡입관(6a)에 연결되어 오일분리기(7)에서 분리된 오일이 공통흡입관(6a)을 통해 각 압축기(1)로 분산 공급될 수 있게 하는 오일리턴관(7a)이 설치되어 있으며, 오일리턴관(7a)의 중도에는 오일리턴관(7a)의 유로저항을 증가시켜 오일리턴관(7a)을 통해 유동하는 오일의 유동속도를 조절할 수 있게 하는 제 1 모세관(7b)이 구비되어 있다.

본 발명에 따른 냉동시스템은 각 압축기(1)에 담긴 오일의 유면높이가 일정 수준 이하로 유지되어 다수의 압축기(1)들에 각각 적정량의 오일이 분산 공급될 수 있도록 되어 있는데, 이를 위해 각 압축기(1)의 하부에는 압축기(1)에 과잉 공급된 오일이 배출될 수 있도록 균유관(9)이 각각 설치되어 있으며, 각 균유관(9)의 중도에는 오일의 유면 높이에 따라 균유관(9)을 개방하여 오일이 압축기(1)로부터 배출될 수 있게 하는 배출밸브(9a)가 각각 구비되어 있다.

이 때, 이러한 각각의 균유관(9)은 균유관(9)을 통해 압축기(1)로부터 배출된 오일이 공통흡입관(6a)으로 우회하여 다시 다수의 압축기(1)에 분산되어 공급될 수 있게 하기 위하여 공통흡입관(6a)과 연결되어 있는 바이패스관(10)에 각각 연결되어 있으며, 각각의 균유관(9)에는 배출밸브(9a)의 하류측에 균유관(9)의 유로저항을 증가시켜 균유관(9)을 통한 오일의 유동속도를 조절할 수 있게 하는 제 2 모 세관(9c)이 배치되어 있다.

또한, 각 압축기(1) 내부 오일의 유면 높이가 일정이하로 유지되도록 하기 위해서는 균유관(9)을 개방하는 배출밸브(9a)를 제어하여야 하는데, 이러한 배출밸브(9a)의 제어를 위하여 압축기(1)와 배출밸브(9a) 사이의 균유관(9)에는 균유관(9)의 온도를 측정하여 오일의 유면높이를 검출할 수 있게 하는 온도센서(9b)가 각각 배치되며, 각 온도센서(9b)에서 측정된 온도에 따라 각 배출밸브(9a)를 개별적으로 제어하는 제어부(11)가 구비되어 있다.

온도센서(9b)는 기체인 냉매와 액체인 오일의 열용량이 차이가 있어 기체인 냉매가 액체인 오일에 비하여 상대적으로 큰 폭으로 온도가 변한다는 사실을 이용하여 균유관(9)에 채워진 물질의 종류를 제어부(11)가 판단할 수 있도록 한다. 즉, 온도센서(9b)를 통해 일정 단위시간 마다 균유관(9)의 온도를 측정하여 온도 변화량이 제어부(11)에 설정되어 있는 온도 변화량에 비해 클 경우 제어부(11)는 균유관(9)에 채워진 물질이 기체 상태인 냉매인 것으로 식별하여 압축기(1) 내에 담긴 오일의 유면높이가 적정수준 이하인 것으로 판단하며, 온도 변화량이 제어부(11)에 설정되어 있는 온도 변화량에 비해 적을 경우 제어부(11)는 균유관(9)에 채워진 물질이 액체 상태인 오일인 것으로 식별하여 압축기(1) 내에 담긴 오일의 유면 높이가 적정수준 이상인 것으로 판단하게 되는 것이다.

다음은 이와 같이 구성된 냉동시스템의 제어방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 냉동시스템의 제어방법은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 온도센서(9b)는 균유관(9)의 온도를 일정 단위시간마다 주기적으로 측정한 후 (100), 측정된 온도로 일정 단위시간 동안의 온도 변화량(T)을 산출한다(110). 산출된 온도 변화량(T)과 제어부(11)에 설정되어 있는 온도 변화량(T_Ref.)을 비교하여(120) 산출된 온도 변화량(T)이 제어부(11)에 설정되어 있는 온도 변화량(T_Ref.)에 비해 클 경우, 이는 균유관(9)에 채워진 물질이 기체 상태인 냉매라는 것을 의미하므로 제어부(11)는 배출밸브(9a)가 균유관(9)을 폐쇄하고 있는 상태를 유지하도록 제어한다. 반대로, 산출된 온도 변화량(T)이 제어부(11)에 설정되어 있는 온도 변화량(T_Ref.)에 비하여 적을 경우, 이는 균유관(9)에 채워진 물질이 액체 상태인 냉매라는 것을 의미하므로 제어부(11)는 배출밸브(9a)가 균유관(9)을 개방하도록 제어하여(130) 균유관(9)을 통해 오일이 배출된다. 계속해서 배출된 오일은 바이패스관(10)을 통해 공통흡입관(6a)으로 전달되어 다시 다수의 압축기(1)에 고르게 분산 공급된다.

따라서, 각 압축기(1)들은 그 용량 및 내부 압력에 관계없이 적정한 오일 유면 높이 이상으로 과잉공급된 오일을 균유관(9)을 통해 배출하고, 배출된 오일은 다시 다수의 압축기(1)에 분산 공급되므로 각 압축기(1)는 적정한 오일의 유면 높이를 유지하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉동시스템은 다수의 압축기에 각각 설치된 각 균유관의 일정 단위시간동안의 온도 변화량을 온도센서로 측정하여 오일의 유면 높이를 판단하고, 그에 따라 압축기에 과잉 공급된 오일을 다시 다수의 압축기로 분산 공급할 수 있게 되므로, 각 압축기들이 그 용량에 관계없이 최적화된 오일의 유면높이를 유지할 수 있게 되는 작용효과가 있다.

Claims

냉매를 압축하는 다수의 압축기를 포함한 냉동시스템에 있어서,

상기 다수의 압축기에는 내부에 담긴 오일 유면의 높이가 일정 이상일 때 오일이 외부로 배출될 수 있도록 안내하는 다수의 균유관이 각각 설치되며, 상기 다수의 균유관의 중도에는 상기 균유관을 각각 개폐하는 다수의 배출밸브와, 상기 다수의 균유관의 온도를 각각 측정하는 다수의 온도센서가 각각 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
제 1항에 있어서,

상기 다수의 균유관은 상기 다수의 압축기로 흡입되는 냉매를 안내하는 공통흡입관에 연결되어 상기 균유관을 통해 상기 압축기에서 배출된 오일을 공통흡입관으로 우회시키는 바이패스관에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
제 1항에 있어서,

상기 온도센서는 상기 압축기와 상기 배출밸브 사이의 균유관에 배치되어 상기 압축기와 상기 배출밸브 사이의 상기 균유관 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
냉매를 압축하는 다수의 압축기와, 상기 다수의 압축기에 각각 설치되어 오 일이 외부로 배출될 수 있도록 안내하는 다수의 균유관과, 상기 다수의 균유관의 중도에 배치되어 상기 균유관을 각각 개폐하는 다수의 배출밸브와, 상기 다수의 균유관의 온도를 각각 측정하는 다수의 온도센서를 포함한 냉동시스템에 있어서,

상기 온도센서를 통해 상기 각 균유관의 온도를 각각 검출하고, 검출된 온도에 따라 오일을 배출하도록 상기 다수의 배출밸브를 각각 개별적으로 개방하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템의 제어방법.
제 4항에 있어서,

상기 검출된 온도의 일정 단위시간 동안의 변화량이 미리 설정된 온도 변화량보다 크면 상기 배출밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템의 제어방법.