KR101492115B1 - 이코노마이즈드 냉동 시스템 - Google Patents

Abstract

이코노마이즈드 냉동 시스템은 메인냉매라인(24)에 의해 유체 교환 가능하게 연결되는 응축기(12), 증발기(16), 이코노마이저(14), 상기 응축기와 이코노마이저 중간의 팽창기(32) 및 메인 압축기(18)를 가지는 메인냉동회로를 포함한다. 상기 시스템은 또한 이코노마이즈드 냉동회로를 포함한다. 상기 이코노마이즈드 냉동회로는 보조 압축기 시스템(20)과, 상기 이코노마이저(14)를 보조 압축기 시스템(20)에 유체 교환 가능하게 연결하는 동시에, 메인 압축기 시스템(18)과 응축기(12) 중간에서 메인냉매라인(24)을 상기 보조 압축기(20)에 유체 교환 가능하게 연결하는 보조냉매라인(22)을 포함한다. 상기 보조 압축기 시스템(20)은 메인 압축기 시스템(18)에 관하여 독립적으로 제어 가능하다.

냉동 시스템, 이코노마이즈드 냉동 시스템, 이코노마이즈드 냉동회로, 이코노마이저, 보조 압축기

Description

이코노마이즈드 냉동 시스템{Economized refrigeration system}

본 발명은 이코노마이즈드 냉동 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이코노마이저 흐름(flow)에 제공되는 보조 압축기(auxiliary compressor)를 가지는 이코노마이즈드 냉동 시스템에 관한 것이다.

냉동 시스템에서, 냉매 가스는 압축기에 의해 압축되고 외부 공기와 같은 다른 유체(fluid)와 열 교환되는 응축기로 보내진다. 응축기에서, 압축된 액상의 냉매가 팽창기를 지나서 증발기로 들어가, 주변을 냉각하기 위해 사용되는 다른 유체와 열 교환된다. 상기 냉매는 증발기로부터 압축기로 돌아가고 이러한 순환은 반복된다.

이코노마이저 회로(economizer circuit)는 주어진 증발기 사이즈를 위해 증가된 냉각 용량을 제공하고 시스템의 효율과 성능을 증가시키기 위해 냉동 시스템으로 이용된다. 하나 이상의 추가 팽창기를 이용하는 이코노마이저 회로는 응축기의 하류로 통합된다. 하나의 추가 팽창기를 사용하는 시스템을 위하여, 주요 팽창기는 냉매를 응축기 압력으로부터 중간(intermediate) 압력으로 팽창시킨다. 중 간 압력은 일부 냉매를 증기 상태로 기화시키게 된다. 기화된 냉매는 가압 장소로 재투입되고 압축하는 동안 포화된 증기가 과열된 증기 냉매와 혼합됨에 따라 냉각을 제공한다. 압축하는 동안 냉각은 압축기 입력 전압으로 약간의 감소를 야기한다. 중간 압력으로 주요 팽창기로부터 잔존 액상 냉매가 낮은 쪽의 엔탈피(enthalpy)에 있게 된다. 추가 팽창기는 낮은 쪽의 엔탈피 액상 냉매를 중간 압력으로부터 증발기 압력으로 팽창시킨다. 상기 냉매는 냉매가 응축기로부터 직접적으로 팽창되는 넌이코노마이즈드(non-economized) 시스템과 대비하여 이코노마이즈드(economized) 회로를 가지는 냉동 시스템에서 냉각 효과가 증가하는 낮은 쪽의 엔탈피와 함께 증발기로 들어간다.

종래 이코노마이즈드 냉동 시스템 방법은 기화 탱크(flash tank)와 추가 팽창기를 사용한다. 기화 탱크 이코노마이저 회로에서, 주요 팽창기는 기화 탱크의 상류에 제공된다. 액상 냉매는 주요 팽창기를 통해 기화 탱크로 흐른다. 주요 팽창기를 통과하는 때에, 액상 냉매는 실직적인 압력 감소를 겪게 된다. 즉, 최소한 냉매의 일부가 빠르게 팽창하거나 "기화"하고 중간 압력에서 액체 상태로부터 증기 상태로 전환된다. 남아있는 액상 냉매는 추가 팽창기의 상류로 메인냉매라인을 복귀시키기 위해 탱크의 밑바닥에서 집결한다. 증기 냉매는 압축기 흡입관이나 압축 중간 장소 중 어느 쪽으로든 압축기로 돌아가게 된다. 기화 탱크에 있는 냉매 가스의 중간 압력의 결과로서, 압축기로 복귀되는 상기 가스는 보다 적은 압축을 요구하고 그것에 의해서 전체 시스템 효율이 증가한다.

기화 탱크 이코노마이저로부터 중간 압력의 압축기 흡입관 중 하나 또는 다 단식 압축기에 다른 스테이지(stage)로 기상 냉매를 투입하는 것은 문제가 될 수 있다. 통상 1단계 압축기는 증발기에서의 흐름을 조정하고, 고압 단계 압축기는 이코노마이저(economizer)에서의 흐름과 마찬가지로 1단계 압축기 방출에서의 흐름을 조정한다. 이런 구성에서, 이코노마이저 작동 조건은 전체 시스템 조건과 작동 지점에 의해 지시된다; 어떤 방법도 이코노마이저 작동 압력과 흐름 비율(flow rate)을 독립적으로 제어하도록 이용될 수 없다. 그러한 독립적인 제어가 없다면, 이코노마이저와 2단계 압축기는 특정 작동 조건으로 설계되어야 한다. 오프 디자인(off-design) 작동 조건은 이코노마이저 실행과 그에 따른 전체 시스템 실행에서 절충을 야기한다. 게다가, 이러한 시스템은 이코노마이저를 통합하기 위해 증발기와 응축기 사이에 다수의 압축 단계가 직렬로 요구된다.

오직 단식(single-stage) 압축기를 가지는 시스템에 이코노마이저로부터 기상 냉매를 투입하는 것은 증발기와 응축기 사이에 압력 레벨에서 압축기를 작동시키기 위한 기계적인 수단이 없기 때문에 많은 어려움이 있다. 이렇게, 이코노마이저 작동 조건은 전체 시스템 조건과 작동 지점에 의해 지시된다.

상기 명세된 시스템 및/또는 방법의 의도된 장점은 하나 이상의 요구를 충족시키거나 혹은 다른 유리한 특징을 제공한다. 다른 특징과 장점은 본 발명으로부터 명백하게 설명될 것이다. 명세된 기술(teaching)은 전술된 하나 이상의 요구를 달성하든 안하든 관계없이 본 발명의 청구 범위 내에 포함되는 실시예로 확장한다.

일실시예는 메인냉동회로를 형성하기 위하여 메인냉매라인에 의해 유체 교환 가능하게 연결되는 응축기, 증발기, 이코노마이저(economizer), 상기 응축기와 이코노마이저 중간에 팽창기 및 메인 압축기를 포함하는 냉동 시스템에 관한 것이다. 또한, 상기 시스템은 이코노마이저 냉동회로를 형성하기 위하여, 보조 압축기를 포함하고, 상기 메인 압축기와 응축기 간에 이코노마이저를 상기 보조 압축기에 유체 교환 가능하게 연결하는 동시에 상기 보조 압축기를 메인냉매라인에 유체 교환 가능하게 연결하는 보조냉매라인을 포함한다. 상기 보조 압축기는 메인 압축기에 대하여 독립적으로 제어될 수 있다.

다른 실시예는 이코노마이즈드(Economized) 냉동 시스템을 작동하는 방법에 관한 것이다. 상기 이코노마이즈드 냉동 시스템은 메인냉동회로를 형성하기 위하여 메인냉매라인에 의해 유체 교환 가능하게 연결되는 응축기, 증발기, 이코노마이저, 상기 응축기와 이코노마이저 간에 팽창기 및 메인 압축기를 포함하도록 제공된다. 상기 이코노마이즈드 냉동 시스템은 보조 압축기와 보조냉매라인을 포함한다. 상기 보조냉매라인은 이코노마이저 냉동회로를 형성하기 위하여 상기 이코노마이저를 보조 압축기에 유체 교환 가능하게 연결하고, 메인 압축기 시스템과 응축기 중간 위치에서 보조 압축기를 메인냉매라인에 유체 교환 가능하게 연결한다. 상기 방법은 이코노마이저 작동 압력 선택하기, 선택된 작동 압력에서 이코노마이저 작동하기, 메인 압축기를 통과하는 냉매의 흐름 비율로부터 보조 압축기를 통과하는 냉매의 흐름 비율을 독립적으로 제어하기, 그리고 메인 압축기를 통과한 압력의 상승량으로부터 보조 압축기를 통과한 압력의 상승량을 독립적으로 제어하기를 포함한다.

바람직한 실시예의 어떤 이점은 이코노마이저 압력이 전체 시스템 작동 조건으로부터 독립적으로 제어될 수 있고, 이코노마이저 압력이 최적의 작동 압력에서 유지될 수 있다는 점을 포함한다. 어떤 다른 이점은 이코노마이저 회로가 이코노마이저에서 나오는 압축 냉매 가스에 제공되는 보조 압축기를 포함하고, 보조 압축기가 냉동 시스템에 메인 압축기로부터 독립적으로 제어될 수 있고, 통상의 이코노마이즈드 냉동 시스템에서 비선호되는 압축기 타입이 사용될 수 있다는 것을 포함한다.

선택적인 바람직한 실시예는 그 밖의 특징과 청구항에서 일반적으로 상술되는 특징의 조합에 관한 것이다.

도 1은 이코노마이즈드 냉동 시스템의 일실시예를 도시한다.

도 2는 일실시예에서 이코노마이저의 압력 결정 방법을 나타내는 플로우 차트이다.

도 3은 이코노마이저 냉동 시스템을 위한 정성의(qualitative) 압력-엔탈피 다이어그램이다.

도 4는 이코노마이즈드 냉동 시스템을 제어하는데 이용할 수 있는 최적의 실행 특성을 나타내는 전력 세이빙(saving) 차트이다.

도 5는 이코노마이즈드 냉동 시스템의 다른 실시예를 나타낸다.

도 6은 일실시예에서 이코노마이즈드 냉동 시스템의 작동 방법을 나타내는 플로우 차트이다.

이코노마이즈드 냉동 시스템은 두 개의 압축기 시스템을 포함한다: 메인 압축기는 메인냉동회로(circuit)를 통해 냉매 흐름(flow)을 조종하고 보조 압축기는 응축기(condenser) 압력으로 기상(gaseous) 냉매가 이코노마이저를 통과하도록 압축한다. 보조 압축기를 사용함으로써, 상기 보조 압축기는 메인 압축기로부터 독립적으로 제어될 수 있다. 보조 압축기의 방출 압력(discharge pressure)은 메인 압축기를 통과하는 냉매의 방출 압력과 일치될 수 있다.

도 1은 이코노마이즈드 냉동 시스템(10)을 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 시스템(10)은 고압력 기상 냉매가 고압력 액상 냉매로 냉각되고 응축되는 응축기(12)에서 시작한다. 선택적으로, 응축기(12)는 이코노마이즈드 냉동 시스템의 압력 엔탈피(pressure-enthalpy) 도표를 질적으로 도시하는 도 3에 도시된 바와 같이 서브쿨링(sub-cooling)을 위해 사용된다.

응축기(12)는 메인냉매라인(24)에 의해 이코노마이저(14)에 유체 교환 가능하게 연결된다. 상기 이코노마이저(14)는 열 교환기나 일부 냉매가 기화되는 그 밖의 장치의 어떤 형태가 될 수 있다. 일구현예로, 이코노마이저(24)는 기화(flash) 탱크가 된다. 메인냉매라인(24)을 따라, 응축기(12)와 이코노마이저(14) 사이에 제1팽창기(32)가 구비된다. 제1팽창기(32)는 이코노마이저(14)의 작동압력을 조정하는데 사용될 수 있다.

메인냉매라인(24)은 이코노마이저(14)를 증발기(16)에 연결한다. 액상 냉매는 이코노마이저(14)에서 나오고 메인냉매라인(24)을 거쳐 증발기(16)로 들어간다. 메인냉매라인(24) 상에 제2팽창기(34)는 이코노마이저(14)와 증발기(16) 사이에 구비된다. 어떤 적당한 팽창기도 제1팽창기(32)와 제2팽창기(34)로 사용된다. 일구현예로, 팽창기는 팽창밸브로 구성될 수 있다. 증발기(16)에서, 열은 액상 냉매와 냉각되는 유체 사이에서 교환된다. 냉각되는 유체로부터 전달되는 열은 액상(liquid) 냉매를 증발시키게 된다.

메인냉매라인(24)은 증발기(16)로부터 메인 압축기(18)로 기상 냉매를 운반한다. 메인 압축기(18)는 증발기(16)로부터 고압력으로 냉매 흐름(flowing)을 압축하고, 시스템(10)의 메인냉동회로를 완성하는 메인냉매라인(24)을 거쳐 응축기(12)로 압축된 냉매 가스를 돌려준다. 메인 압축기(18)는 싱글 스테이지(single-stage)의 압축기로 이루어진다. 비록 어떤 싱글 스테이지나 멀티 스테이지(multi-stage)의 압축기가 단지 일예로서 스크류(screw) 압축기, 왕복운동을 시키는(reciprocating) 압축기, 혹은 스크롤(scroll) 압축기로서 사용될 수 있긴 하지만, 일구현예로, 메인 압축기(18)는 원심력을 이용하는 싱글 스테이지(single-stage)의 압축기가 될 수 있다. 다른 구현예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 메인 압축기(18)는 압축기(181,182,183)의 뱅크(band)를 포함한다. 일구현예로, 압축기의 뱅크는 병렬로 배열되는 둘 이상의 싱글 스테이지의 압축기를 포함할 수 있고, 여기서 각 압축기는 독립적으로 제어될 수 있다.

또한, 보조냉매라인(22)은 이코노마이저(14)에 유체 교환 가능하게 연결된다. 보조냉매라인(22)은 이코노마이저(14)에서 나오는 기상 냉매를 보조 압축기(20)로 운반한다. 상기 보조 압축기(20)는 메인 압축기(18)와는 별개로 보조냉매라인(22)을 거쳐 이코노마이저(14)에서 나오는 압축 냉매에만 사용될 수 있다. 일구현예로, 다수의 압축기의 뱅크가 병렬로 제공되긴 하나, 보조 압축기(20)는 단 하나의 보조 압축기, 예를 들어 스크류 압축기 혹은 원심력을 이용하는 싱글 스테이지 압축기가 된다. 그러나, 메인 압축기(18)와 같이, 많은 스테이지(stage)를 가지는 어떤 압축기도 보조 압축기(20)로서 사용될 수 있다. 보조 압축기(20)는 압축된 기상 냉매가 메인 압축기(18)에서 나오는 고압력 냉매와 합쳐진 뒤에, 이코노마이저(14)에서 나오는 기상 냉매를 고압력으로 압축한다. 보조 압축기(20)에서, 보조냉매라인(22)은 시스템(10)의 이코노마이즈드 냉동회로를 완성하는 공동 방출 위치(common discharge location)(26)에서 메인냉매라인(24)에 연결하고, 상기 위치(26)는 메인 압축기(18)와 응축기(12) 사이에 어떤 지점이 될 수 있다.

이코노마이저(14)는 어떤 요구 압력에서 작동된다. 일구현예로, 이코노마이저(14)는 예를 들어 순전력 세이빙(net-power savings) 차트와 관련하여 결정된(determined) 최적의 압력 범위 내에 압력에서 작동된다. 순전력 세이빙 결정(determination)은 응축기 압력을 나타내는 고압(high)에서 증발기 압력을 나타내는 저압(low)으로 작동 가능한 압력 범위를 정하는데 도움이 될 수 있다. 일구현예로, 반복 공정은 도 2에 도시된 바와 같이 이코노마이저 압력을 결정하는데 사용된다.

먼저, 냉동 시스템(10)을 위한 일반적인 시스템 조건이 규정된다(s200). 일반적인 시스템 조건은 시스템의 전체 냉동 용량, 응축기와 증발기의 작동 압력과 메인 압축기 타입(type)을 포함한다. 다음, 이코노마이저 회로가 없을 경우에 시스템(10)에 의해 사용되는 전력은 실험적으로 결정된 데이터나 표준 계산을 참고로 하여 미리 한정된 시스템 정보를 이용하여 산정된다(s210). 전력 소비로 산정되는 기준선은 이코노마이저 회로의 제공에 의해 달성되는 어떤 산정된 전력 세이빙에 대하여 후(later) 비교를 위해 확립될 수 있다.

다음, 일반 조건을 가지는 동일한 시스템(10)을 위한 전력은 이코노마이저 회로의 존재를 가지고 산정된다(s220). 보조 압축기 타입이 선택되고(s222) 이코노마이즈드 회로의 작동 조건이 규정된다(s224). 예를 들어, 하나의 반복 계산에서, 풀 로드(full load) 하에 작동이 계산되고, 다른 계산은 파셜 로드(partial load)에 관하여 실행된다. 또한, 이코노마이저 작동 압력이 선택된다(s226). 반복 공정의 일구현예에서, 이코노마이저 작동 압력은 응축기 압력과 동일하게 선택될 수 있다.

메인 회로에 의해 사용되는 전력과 이코노마이저 회로에 의해 사용되는 전력이 모두 산정된다(s228,s230). 산정된 값은 합산되고(s232) 동일한 시스템(10)의 넌이코노마이즈드 버젼(non-economized version)에 관하여 미리 계산된 기준선 전력 산정값과 비교된다(s240). 바람직하게, 전력 세이빙은 세이브(save)된 전력의 백분비로 계산된다. 새로운 이코노마이저 작동 압력이 선택되고(s250) 상기 공정은 새로 선택된 이코노마이저 작동 압력에서 사용되는 전력의 새로운 산정을 위해 s228 단계로 돌아간다. 도시된 바와 같이, 최초 이코노마이저 작동 압력은 응축기 압력과 동일하게 설정되고, 예상 증가량이 감소된다(s250). 산정 과정은 이코노마이저 작동 압력이 증발기 압력 이하가 되는 계산을 가변 증가량(incremental change)이 초래할 때까지 반복적으로 다른 선택 압력에서 반복된다(s260).

각각의 작동 압력을 위해 세이브되는 전력의 계산 백분비는 순전력 세이빙 차트를 산출하는 선택된 이코노마이저 작동 압력의 범위 전반에 걸쳐 결정될 수 있다. 도 4에서 바람직한 차트가 보여진다. 도 4에 도시된 샘플 차트는 R134a 냉매, 증발기 포화 온도 43°F, 응축기 포화 온도 104°F와 서브쿨링(sub-cooling)의 8°를 가지는 냉동 시스템에 의거되어 미리 준비된다. 이러한 상황에서, 상기 차트와 관련하여, 풀 로드 하에 시스템을 나타내는 솔리드 라인(solid line)에서 보여지는 바와 같이 대략 85psia의 압력에서 혹은 시스템이 파셜 로드 하에 작동되고 있을 시 대쉬드 라인(dashed line)에 의해 보여지는 바와 같이 대략 79psia에서 이코노마이저가 작동할 때 도 1에 도시된 냉동 시스템의 활용 동작이 이루어질 수 있도록 결정될 수 있다. y축 아래에 작동 압력은 순전력 세이빙이 이코노마이저 사용하기로 성취될 수 없다는 것을 표시하고 무시된다.

따라서, 전력 세이빙은 이코노마이저 회로과 냉동 시스템(10)을 작동하는 것에 의해 세이브되는 전력의 백분비를, 동일 시스템(10)이 이코노마이저 회로를 포함하지 않고 동일하게 되는 것과 비교하여, 나타낸다. 응축기가 어떤 서브쿨링을 포함하든 포함하지 않든, 순전력 세이빙은 냉매 타입에 의존할 수 있고, 응축기와 증발기 각각에 포화 온도에 의존할 수 있다. 제1팽창기(32)와 보조 압축기(20)를 제어하는 것에 의해 유지되고, 냉동 시스템(10)의 다른 부분에서 일어나는 변화와 관계없이 최적 작동 조건에서 이코노마이저(14)를 단단히 유지하기 위해 최대 순전력 세이빙에 상응하는 이코노마이저 압력은 바람직하게 이코노마이저 작동 압력이 된다.

최적의 이코노마이저 작동 압력 범위는 이를 테면 냉매 타입과 압축기 타입 및 관련된 작동 특징과 같이 영구적이거나 또는 반영구적인 여러 요인에 의존하고, 한편 다른 요인들은 개개의(particular) 작동 조건이나 전체 시스템에 의해 체험된 로드(load)에 근거하여 변한다. 결과적으로 순전력 세이빙은 냉동 시스템 상에 로드가 변하는 것과 같이 변한다.

보조 압축기(20)는 메인 압축기(18)에 관하여 독립적으로 제어될 수 있고, 보조 압축기(20)의 작동은 메인 압축기(18)의 실행에 영향을 주지 않는 방법으로 허가된다.

공동 방출 위치(26)에서 보조 압축기(20)와 메인 압축기(18)의 방출 정압을 맞추기 위하여 메인 압축기(18) 역의(adverse) 실행은 보조 압축기(20)의 리프트(lift)를 제어함에 의해 회피된다. 메인 압축기(18)의 역의 실행은 오직 기상 냉매가 이코노마이저 회로를 통해 흐르도록 하기 위하여 보조 압축기(20)를 통과하는 흐름 비율(flow rate)을 제어함에 의해 회피된다. 이는 모든 액상 냉매를 증발기(16)로 향하게 함에 의해 이코노마이저 회로에 액상 이월(carry-over)을 줄이거나 회피한다.

보조 압축기(20)의 리프트와 용량은 보조 압축기(20)로서 선택된 개개의 압 축기 타입에 관한 통상적인 기술 분야에서 알려진 바와 같이 어떤 방법으로도 제어될 수 있다. 예를 들어, 보조 압축기(20)는 리프트와 용량을 제어하는 변속 드라이브(variable speed drive)를 포함한다. 용량은 뜨거운 가스 보조관(bypass)을 사용하여 제어된다. 대신, 병행으로 다수의 보조 압축기가 용량을 제어하도록 사용될 수 있다. 만약 보조 압축기(20)가 스크류 압축기이면, 슬라이드 밸브는 일정한 헤드(head)에서 용량을 제어하도록 사용된다. 만약 보조 압축기(20)가 원심력을 이용하는 압축기이면, 제어는 예를 들어 프리로테이션 베인(prerotation vane), 흡입 조절판(suction throttling), 및/또는 다양한 결합 구조의 확산기(geometry diffuser)를 통해 이루어진다.

도 6은 도 1 또는 도 5 중 어느 한 쪽에서라도 보여지는 시스템으로서 이코노마이즈드 냉동 시스템을 작동하는 방법을 도시한다. 이코노마이저 작동 압력은 선택된다(s100). 바람직하게, 작동 압력은 순전력 세이빙과 관련하여 선택되는 최적의 작동 압력의 범위 내에 있다. 순전력 세이빙은 일반 시스템 조건에 관계되고, 최적의 이코노마이저 압력은 작동하는 동안 시스템(10)이 풀 로드 혹은 파셜 로드 하에서 작동하고 있는지에 의존하는 것으로써 바뀌게 된다. 다음, 결정은 이코노마이저 압력이 선택된 최적의 압력과 같아지든 아니든 만들어진다(s110). "이퀄(equal)"은 비교되고 있는 압력이 서로 동일한 것으로 간주되는 미리 결정된 범위에 혹은 범위 내에 동일한 것이 의미됨으로 평가된다.

이코노마이저 압력과 선택된 압력이 동일하지 않으면, 이코노마이저 압력은 선택된 이코노마이저 작동 압력을 달성하기 위해 밸브를 열거나 닫는 것과 같은 제 1팽창기(32)의 조정에 의해 선택된 압력으로 조정된다(s120).

일단 이코노마이저 압력이 선택된 압력과 같아지면, 혹은 이코노마이저 압력이 이미 최적의 압력과 같으면, 보조 압축기(20)의 방출 압력은 공동 방출 위치(26)에서 메인 압축기(18)의 방출 압력과 비교된다. 이코노마이저 압력과 선택된 압력이 같지 않으면, 두 개의 방출 압력이 공동 방출 위치(26)에서 같아질 때까지 보조 압축기(20)의 리프트에 변화가 생기게 된다.

공동 방출 위치(26)에서, 보조 압축기의 방출 압력과 메인 압축기의 방출 압력이 동일하면, 오직 이코노마이저로부터 포화상태된 증기가 보조 압축기(20)에 들어오고 있는지 아닌지로 결정된다(s150). 예를 들어 보조 압축기의 방출 압력과 메인 압축기의 방출 압력이 같지 않으면, 보조 압축기(20)의 모터의 증가 혹은 감소 속도에 의해 흐름 비율이 조정된다.

도 6에 도시된 개개의 순서와 같이, s130과 s150 단계의 질문, 그리고 관련된 적절한 조정이 어떤 명령에서 즉시 혹은 동시에 실행되는 것이 판단된다.

일구현예로, 임의의 제어기(50)(도 1)가 보조 압축기(20) 및 제어기(50)와 더불어 자동화된 제어를 제공하기 위하여 전자 통신으로 제공된다. 제어기(50)는 압력, 흐름 비율 그리고 조정되도록 정해진 어떤 다른 특성에서 변화를 조정하기 위한 냉동 시스템(10)을 통하여 배치되는 다수의 센서와 함께 원웨이(one-way) 통신을 한다. 제어기(50)는 최소한 마이크로프로세서와 메모리를 포함한다. 상기 마이크로프로세서는 냉동 시스템(10)에서 측정된 변화에 응하여 구성되고, 이코노마이저 작동 압력을 선택된 작동 압력으로 조정하도록 제어기(50)는 제어 신호를 제어기(50)에 보낸다. 제어기(50)는 이코노마이저(14)에서 선택된 작동 압력을 유지하도록 보조 압축기의 용량이나 리프트 중 하나 혹은 둘 모두에 변화를 일으키는 보조 압축기(20)로 제어 신호를 보낸다.

본 발명은 후술되는 설명이나 도시된 도면에 의해 한정되지 않는다. 또한, 사용되는 표현과 용어는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 한정하지 않는다.

본 발명을 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 이러한 구현예들은 단지 실시예로서 제공된다. 따라서, 본 발명은 특정한 구현예로 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다. 어떤 공정이나 방법 단계의 명령이나 시퀀스(sequence)는 변화되거나 실시예에 따라서 재배열된다.

본 발명은 작동을 이루기 위해 어떤 기계가독 미디어(machine-readable media) 상에 방법, 시스템 및 프로그램 성과(product)를 기대한다. 본 발명의 실시예는 실존 컴퓨터 프로세서 혹은 특별한 목적에 의해 특정 시스템을 위한 컴퓨터 프로세서를 사용하게 되고, 이를 위해 혹은 다른 목적이나 유선(hardwired) 시스템에 의해 구체화된다.

다양한 바람직한 실시예에서 보여진 바와 같은 냉동 시스템의 구조와 배열은 단지 실례라는 점이 중요하다. 비록 다수의 실시예가 본 명세서에서 상세하게 묘사되더라도, 본 명세서를 재검토하는 숙련자가 청구항에서 열거된 주제에 대한 새로운 기술(teaching)과 장점에서 크게 벗어남 없이 다양한 변경(예를 들어 사이즈, 규모(dimensions), 구조, 형상 및 다양한 요소의 비율(proportion)의 변화, 파라미 터의 값, 배치, 사용 제재, 색상, 오리엔테이션(orientation) 등등)이 가능하다는 것을 판단할 것이다. 예를 들어, 필수 구성 요소가 다수의 부품이나 요소로 구성되고, 요소의 위치가 전환되거나 반대로 변경되고, 특징(the nature)이나 별개 요소의 수 혹은 위치가 개조되거나 변경된다. 따라서, 그러한 모든 변경은 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 어떤 공정이나 단계의 명령이나 시퀀스는 선택적인 실시예에 따라서 변경되거나 재배열된다. 청구범위에서, 어떤 수단과 작용(means-plus-function) 조항은 상술된 기능과 구조상의 등가물(equivalent)뿐 아니라 동일 구조를 이행하는 것과 같이 묘사되는 구조를 포함하도록 의도된다. 다른 교환, 수정, 변경과 생략은 본 발명의 범위를 벗어남 없이 바람직한 실시예의 구조, 작동 조건 및 배열에 포함된다.

상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예는 기계가행 명령(machine-executable instruction)이나 공급된 데이터 체계를 운반하거나 가지는 기계가독 미디어를 포함하는 프로그램 결과(product)를 포함한다. 그러한 기계가독 미디어는 어떤 사용가능한 미디어가 될 수 있고, 일반 목적이나 특정 목적 컴퓨터 또는 프로세서를 가지는 다른 장치에 의해 엑세스될 수 있다. 예를 들어, 그러한 기계가독 미디어는 RAM, ROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM, CD-ROM이나 다른 최적의 디스크 스토리지(STORAGE), 마그네틱 디스크 스토리지이나 다른 마그네틱 스토리지 장치, 또는 기계가행 명령이나 데이터 체계의 형식으로 요구된 프로그램 코드를 운반하거나 공급하도록 사용될 수 있고 일반 목적이나 특정 목적 컴퓨터 또는 프로세서를 가지는 다른 기계에 의해 엑세스될 수 있는 다른 매체를 포함할 수 있다. 정보가 네트위크나 다른 통신연결(유선, 무선 또는 유무선의 조합)을 통해 기계에 전송되거나 제공될 때, 상기 기계는 기계가독 매체(machine-readable medium)로서 연결을 완전하게 판단한다. 그러한 연결은 기계가독 매체라고 칭해진다. 상기와 같은 조합은 기계가독 미디어의 범위 내에 포함된다. 기계가행 명령은 예를 들어 일반적인 목적 컴퓨터, 특정 목적 컴퓨터, 또는 어떤 기능이나 기능 그룹(group)을 실행하기 위한 특정 목적 프로세싱 장치를 야기하는 지시나 데이터를 포함한다.

도면이 방법 단계의 특정 명령을 보여줄지라도, 상기 단계의 명령은 설명되는 것과 다를 수 있다는 것에 주의해야 한다. 또한 둘 이상의 단계는 동시에 혹은 일부분이 동시에 실행될 수 있다. 그러한 변경은 선택된 소프트웨어와 하드웨어 시스템 및 설계자의 선택에 의존될 것이다. 그러한 모든 변경은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 이해된다. 또한 소프트웨어 임플러먼테이션(implementation)은 로직(logic) 및 다양한 연결 단계, 프로세싱 단계, 비교 단계와 결정 단계로 이루어지는 다른 로직을 기초로 한 룰을 가지는 기본적인 프로그래밍 기술을 가지고 이루어질 수 있다.

Claims (20)

1. 메인냉동회로를 형성하기 위하여 메인냉매라인에 의해 유체 교환 가능하게 연결되는 응축기, 증발기, 이코노마이저 및 메인 압축기;

   상기 응축기와 이코노마이저 간의 메인냉매라인에서 연결되는 팽창기;

   보조 압축기;

   이코노마이저 냉동회로를 형성하기 위하여, 상기 보조 압축기에 이코노마이저를 유체 교환 가능하게 연결하는 동시에, 상기 이코노마이저 냉동회로를 통해 흐르는 냉매를 압축하도록 형성되는 상기 보조 압축기를 상기 메인 압축기와 응축기 간의 메인냉매라인에 유체 교환 가능하게 연결하는 보조냉매라인;을 포함하여 구성되고,

   상기 보조 압축기와 팽창기는, 모든 부하 조건에서, 냉각 시스템의 다른 부분의 변화에 독립적으로 상기 이코노마이저내의 압력을 미리 선택된 작동 압력으로 유지하도록 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 보조 압축기는 메인 압축기의 방출 압력과 사실상 동일한 압력에서 압축된 냉매를 방출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 메인 압축기는 싱글 스테이지(single-stage) 압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 메인 압축기는 원심력을 이용하는 압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 메인 압축기는 병렬로 연결되는 다수의 압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 보조 압축기는 스크류(screw) 압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 스크류(screw) 압축기는 슬라이드 밸브와 변속 드라이브(variable speed drive)를 가지는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 보조 압축기는 원심력을 이용하는 압축기를 포함하는 것을 특징으로 하 는 냉동 시스템.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 원심력을 이용하는 압축기는 변속 드라이브(variable speed drive), 프리로테이션 베인(prerotation vane), 흡입 조절판(suction throttling), 다양한 결합 구조의 확산기(geometry diffuser) 중 선택된 하나 이상의 조합으로 이루어지는 제어 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
10. 청구항 1에 있어서,

    상기 이코노마이저는 기화 탱크(flash tank)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
11. 청구항 1에 있어서,

    상기 팽창기는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
12. 청구항 1에 있어서,

    냉동 시스템 작동 조건에 응하여 상기 팽창기와 보조 압축기를 제어하도록 구성된 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
13. 청구항 1에 있어서,

    상기 이코노마이저와 증발기 간에 추가 팽창기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
14. 응축기, 증발기, 이코노마이저, 상기 응축기와 이코노마이저 간에 팽창기 및 메인냉매라인에 의해 유체 교환 가능하게 연결되는 메인 압축기를 포함하는 메인냉동회로를 제공하는 단계;

    보조 압축기와, 상기 이코노마이저를 보조 압축기 시스템에 유체 교환 가능하게 연결하는 동시에 상기 메인 압축기와 응축기 간에 메인냉매라인에 상기 보조 압축기를 유체 교환 가능하게 연결하는 보조냉매라인을 포함하는 이코노마이저 냉동회로를 제공하는 단계;

    이코노마이저 작동 압력을 선택하는 단계;

    모든 부하 조건에서, 냉각시스템의 다른 부분의 변화에는 독립적으로 상기 팽창기를 이용하여 상기 이코노마이저를 상기 선택된 작동 압력에서 작동하는 단계;

    상기 메인 압축기를 통과하는 냉매의 흐름 비율로부터 상기 보조 압축기를 통과하는 냉매의 흐름 비율을 모든 부하 조건에서 독립적으로 제어하는 단계; 및

    상기 선택된 작동 압력을 기반으로 상기 메인 압축기를 통과한 압력의 상승량으로부터 상기 보조 압축기를 통과한 압력의 상승량을 독립적으로 제어하는 단계;

    를 포함하는 이코노마이즈드 냉동 시스템 작동 방법.
15. 청구항 14에 있어서,

    상기 선택된 작동 압력에서 이코노마이저를 작동하는 단계가

    상기 이코노마이저 작동 압력을 상기 선택된 작동 압력으로 변경하기 위하여 상기 팽창기를 조정하는 것을 포함하는 이코노마이즈드 냉동 시스템 작동 방법.
16. 청구항 14에 있어서,

    상기 이코노마이저 작동 압력을 선택하는 단계가

    이코노마이저 작동 압력을 증발기 압력 이상으로 선택하는 것을 더 포함하는 이코노마이즈드 냉동 시스템 작동 방법.
17. 청구항 14에 있어서,

    상기 보조 압축기를 통과한 압력의 상승량을 제어하는 단계가

    상기 메인 압축기에 의해 압축된 냉매와 상기 보조 압축기에 의해 압축된 냉매가 섞이는 공동 방출 위치를 배치하는 단계;

    상기 공동 방출 위치에서 상기 메인 압축기에 의해 압축되는 냉매의 압력을 결정하는 단계;

    상기 공동 방출 위치에서 상기 보조 압축기에 의해 압축되는 냉매의 압력을 결정하는 단계;

    상기 보조 압축기를 통과한 압력의 상승량을 조정하는 단계; 및

    상기 보조 압축기에서 상기 메인 압축기의 방출 압력과 동일한 압력으로 상기 공동 방출 위치에 냉매를 방출하는 단계;

    를 포함하는 이코노마이즈드 냉동 시스템 작동 방법.
18. 청구항 14에 있어서,

    상기 보조 압축기를 통과하는 냉매의 흐름 비율을 제어하는 단계가

    상기 이코노마이저로부터 나오는 기상 냉매를 압축하기 위하여 상기 보조 압축기에서 상기 흐름 비율을 변경하는 것을 포함하는 이코노마이즈드 냉동 시스템 작동 방법.
19. 청구항 18에 있어서,

    상기 보조 압축기를 통과하는 냉매의 흐름 비율을 제어하는 단계가

    상기 이코노마이저에서 포화상태된 기상 냉매를 압축하기 위하여 상기 보조 압축기에서 상기 흐름 비율을 변경하는 것을 포함하는 이코노마이즈드 냉동 시스템 작동 방법.
20. 메인냉동회로를 형성하기 위하여 메인냉매라인에 의해 유체 교환 가능하게 연결되는 응축기, 증발기, 이코노마이저, 및 원심력을 이용하는 싱글 스테이지 압축기로 이루어지는 메인 압축기;

    상기 응축기와 증발기 간의 메인냉매라인으로 연결되는 팽창기;

    보조 압축기; 및

    이코노마이저 냉동회로를 형성하기 위하여, 상기 이코노마이저를 상기 보조 압축기에 유체 교환 가능하게 연결하는 동시에, 상기 이코노마이저 냉동회로를 통해 흐르는 냉매를 압축하도록 구성되는 상기 보조 압축기를 상기 메인 압축기와 응축기 간에 메인냉매라인으로 유체 교환 가능하게 연결하는 보조냉매라인을 포함하여 구성되고,

    상기 보조 압축기와 팽창기는 모든 부하 조건에서 냉각 시스템의 다른 부분의 변화와 독립적으로 상기 이코노마이저내의 미리 선택된 작동 압력이 유지되도록 제어 가능한 것을 특징으로 하는 이코노마이즈드 냉동 시스템

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