KR20000011653A - 이코노마이저와흡입부사이에언로더밸브를구비한스크롤압축기 - Google Patents

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Abstract

스크롤 압축기는 스크롤 압축기 챔버로 연통하는 이코노마이저 주입 라인을 갖는다. 언로더 밸브는 이코노마이저 주입 라인을 흡입부로 다시 선택적으로 연통한다. 이러한 장치에 있어서, 이코노마이저 주입을 달성하기 위해 필요한 유체 포트들 및 통로들은 흡입 바이패스 언로딩(unloading)을 달성하기 위해 이용되므로, 압축기 및 시스템 설계 및 구조는 간단해진다.

Description

이코노마이저와 흡입부 사이에 언로더 밸브를 구비한 스크롤 압축기 {SCROLL COMPRESSOR WITH UNLOADER VALVE BETWEEN ECONOMIZER AND SUCTION}
본 발명은 언로더 밸브의 배치에 관한 것으로, 이는 특히 스크롤 압축기에서 유용하다.
스크롤 압축기는 압축기 적용예에서 광범위하게 이용되고 있다. 그러나, 스크롤 압축기에는 몇 가지 설계상의 시도가 있다. 하나의 구체적인 설계상의 시도는 압축기 완전 용량 작동이 바람직하지 않을 때에 용량 수준을 감소시키는 것이다. 다수의 상황에 있어서, 압축기의 완전 용량을 갖는 것이 바람직하지 않을 수도 있다. 특히, 많은 냉동 및 냉각 압축기 적용예에 있어서, 용량 감소를 달성하는 능력을 갖는 것이 더욱 바람직할 수도 있을 때가 많다.
따라서, 스크롤 압축기에는 압축 냉매의 일부를 압축기의 흡입 포트로 다시 전환시키는 언로더 바이패스 밸브(unloader bypass valve)가 제공된다. 이러한 방식으로, 압축 냉매의 질량은 감소된다.
한편, 다수의 냉동 및 냉각 압축기의 적용예에 있어서, 용량 증가를 달성하는 능력을 갖는 것이 더욱 바람직할 수도 있을 때가 또한 많다. 용량 증가를 달성하는 하나의 방법은 이코노마이저 회로를 냉동 시스템에 포함하는 것이다. 이코노마이저 회로는 응축기의 주 냉매 유동 하류와 응축기 하류에서 분기되어 팽창 밸브로 통과하는 제2 냉매 유동 사이에 열 교환을 본래 제공한다. 주 유동은 제2 유동에 의해 열 교환기에서 냉각된다. 이러한 방식으로, 응축기로부터의 주 유동은 팽창 밸브를 통과하여 증발기로 유입하기 전에 냉각된다. 주 유동은 보다 냉각된 온도로 팽창 밸브로 유입하므로, 시스템 냉각 용량을 증가시키는 보다 큰 열 흡수 용량을 가지며, 이것이 본래의 목적이다. 제2 유동에서의 냉매는 중간 압축점에서 흡입부의 약간 하류인 지점에서 압축 챔버로 유입한다. 통상적으로는, 이코노마이저 유체는 압축 챔버가 폐쇄된 후에 이 지점에 주입된다.
동일한 압축기 및 시스템 내에서 선택적으로 용량 감소와 용량 증가의 특징을 겸비하는 것이 바람직할 것이다. 통상적인 수행은 포트, 통로, 밸브 및 두개의 용량에 대한 제어부의 독립된 세트를 요구한다. 이러한 특징의 부가는 제조의 복잡성과 비용을 또한 증가시킨다.
본 발명의 개시된 실시예에 있어서, 스크롤 압축기에는 이코노마이저 회로 및 또한 흡입 라인이 제공된다. 바이패스 라인은 이코노마이저 회로와 흡입 라인사이를 연통하도록 위치되며 언로더 밸브는 바이패스 라인 상에 위치되어 이코노마이저 주입 라인을 흡입 라인으로 선택적으로 연통시키도록 작동한다. 이코노마이저 주입 라인 상의 밸브는 폐쇄될 수도 있으며 언로더 밸브는 개방될 수도 있다.; 따라서 압축기의 이코노마이저 주입 포트는 바이패스 포트로 기능하며 유체를 흡입부로 다시 분기시킨다.
이러한 방식으로, 이코노마이저 주입 기능을 제공하는 데에 이용되는 동일한 유체 통로 및 포트는 언로더 기능에 이용된다. 따라서, 스크롤 압축기의 조립 및 작동은 매우 간단하지며 개선된 비용 및 신뢰성의 결과를 가져온다.
선택적으로 이코노마이저 주입부 및 바이패스 포트로 작동하는 각각의 압축기 포켓에서 호(arc)를 따라 배치된 단일 포트 및 복수의 포트들이 있을 수도 있다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 특징은 간단히 설명된 도면 및 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해될 수 있다.
도1은 제1 작동 상태의 스크롤 압축기의 도면.
도2는 약간 다른 작동 상태의 스크롤 압축기의 도면.
도3은 본 발명의 비 궤도형 스크롤의 단부도.
도4는 냉각 시스템의 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
26 : 배출 포트
28, 30 : 포트
32 : 제1 통로
34 : 제2 통로
38 : 마개
42 : 바이패스 밸브
48 : 이코노마이저 밸브
52 : 열 교환기
도1은 궤도형 스크롤 랩(23)을 포함하는 궤도형 스크롤 요소(orbiting scroll element, 22)와 비 궤도형 스크롤 랩(25)을 포함하는 고정된 또는 비 궤도형 스크롤 요소(non-orbiting scroll wrap, 24)를 갖는 스크롤 압축기(20)를 도시하고 있다. 스크롤 랩은 방출구(26)와 상호 결합하며 둘러싸고 있다. 공지된 바와 같이, 궤도형 스크롤 요소(22)는 비 궤도형 스크롤 요소(24)에 대해 궤도를 그리며 스크롤 랩(23 및 25)들은 방출구(26)를 향해 압축되는 냉매 포켓을 선택적으로 포집한다. 복수의 포트(28, 30)들은 비 궤도형 스크롤 요소(24)의 기부(31)에 형성된다. 선택적으로는, 포트(28 및 30)들은 한 쌍의 보다 큰 단일 포트들로 구성될 수 있다. 도1에서 도시된 위치에서, 포트(28 및 30)들은 압축 챔버(27 및 29)들이 흡입 라인(45)과 연통하는 구간으로부터 밀봉됨과 동시에 궤도형 스크롤 랩(23)에 의해 바로 드러나게 된다.
도2에서 도시되는 바와 같이, 궤도형 스크롤 랩의 연속 운동으로, 포트(28 및 30)들은 드러나게 되어 비 궤도형 스크롤 랩(25)에 접촉하기 위해 궤도형 스크롤 랩(23)의 운동에 의해 폐쇄되어 있는 압축 챔버(27 및 29)들에 노출된다.
도3에 도시되는 바와 같이, 제1 통로(32)는 포트(30)들과 연통하며 제2 통로(34)는 포트(28)들과 연통한다. 교차 통로(36)는 통로(32 및 34)들 사이에서 연통한다. 일련의 마개(38)들은 통로(32, 34 및 36)들을 적절히 폐쇄한다. 통로(40)는 교차 통로(36)를 흡입 라인(45)으로 다시 이어진 라인(44)과 이어진 바이패스 밸브(bypass valve, 42)로 그리고, 이코노마이저 열 교환기(economizer heat exchanger, 52) 또는 이코노마이저 플래쉬 탱크로 연통하는 이코노마이저 주입 라인(50)과 연통하는 이코노마이저 밸브(48)로 이어진 통로(46)로 연통시킨다. 도4에 도시되는 바와 같이, 이코노마이저 열 교환기(52)는 스크롤 압축기(20)를 포함하는 냉각 시스템(56)의 응축기(54)의 바로 하류에 위치된다. 선택적으로는, 이코노마이저 밸브(48)는 이코노마이저 열 교환기(52)의 바로 상류의 라인(49)에 위치된다.
언로더 밸브(unloader valve, 48) 및/또는 바이패스 밸브(42)는 압축기 하우징 내에 또는 압축기 하우징 외부에 위치될 수도 있다.
스크롤 압축기가 동작하는 동안, 본 발명으로 3개의 용량 수준이 달성될 수도 있다. 첫째, 완전 용량 하에서 이코노마이저 밸브(48)는 개방되고, 바이패스 밸브(42)는 폐쇄되고, 절약형 작동이 발생한다. 유체는 라인(50)으로부터 통로(40), 통로(36), 통로(32 및 34)로, 그리고 포트(28 및 30)들을 통해 압축기 챔버(27 및 29)들로 지나간다. 냉각 기술에서 일반적으로 공지된 바와 같이, 이는 증발기(58)로 접근하는 유체의 열역학적 상태를 개선시킴으로써 냉각 시스템의 용량을 증가시킨다.
낮은 용량이 요구될 때, 밸브(48 및 42)들 모두는 폐쇄될 수도 있다. 이러한 작동에 있어서, 압축기는 절약 작동 및 바이패스 작동없이 작동한다. 제어부(60)는 시스템(56)을 작동시키며, 밸브(48 및 42)들을 포함한다.
마지막으로, 보다 낮은 용량 수준이 요구될 때, 이코노마이저 밸브(48)가 폐쇄되고 바이패스 밸브(42)가 개방된다. 즉, 압축 챔버들 내에 포집되어 있는 유체는 포트(28 및 30)들을 통과하여, 통로(32 및 34, 36, 40, 44)들을 통해 외부로 그리고 흡입 라인(45) 내로 통과한다. 그리하여, 유체는 스크롤 압축기(20)의 포트로 다시 우회하게 된다.
바람직하게는, 바이패스 경로(44) 및 밸브(42)는 스크롤 압축기 하우징의 외부에 위치되므로 스크롤 압축기 하우징 조립을 간단하게 한다. 그러나 바이패스 경로(44) 및 밸브(42)는 하우징 내에 있을 수 있다.
일반적으로는, 본 발명은 절약형 작동과 바이패스 작동을 모두 달성하기 위해 단일 세트의 포트 및 통로를 이용함으로써 장점을 갖는다. 이러한 방식으로, 본 발명은 종래 기술을 개선시킨다. 더욱이, 바이패스는 압축기 싸이클로의 약간 안쪽의 지점에서 발생하기 때문에, 바이패스될 유체를 압축함으로써 손실되는 에너지는 적다.
본 원의 언로더 밸브는, 본 원과 동일 자로 출원되어 계류 중인 "무전원 역작동 방지를 위한 차단시의 스크류 압축기 제어"(Control of Scroll Compressor at Shutdown to Prevent Unpowered Reverse Operation)에서 기술된 방법을 수행하는 데에 매우 적합하다. 이러한 언로더 밸브는 통합 운송 콘테이너와 같이 광범위한 용량 및 상태에 거쳐 작동되야 하는 냉동 운송 유닛용 냉각 시스템에서 이용될 때 특히 유익한 특징이 있다. 이러한 운송 콘테이너는 냉동 제품을 트럭, 철도 및 배로 운송하는 데에 이용된다.
본 원의 다른 관심사는 1997년 5월 12일자로 출원된 미국 특허 제 08/986,447호인 "용량 제어를 위한 맥동 유동"(Pulsed Flow for Capacity Control)이다.
본 발명의 양호한 실시예가 개시되었으나, 당업계의 당업자는 본 발명의 범위 내에서의 임의의 변경이 가능할 것이다. 이러한 이유로 다음의 특허청구범위는 본 발명의 진정한 범위와 내용을 결정하도록 고찰되어야 한다.
본 발명은 절약형 작동과 바이패스 작동을 모두 달성하기 위해 단일 세트의 포트 및 통로를 이용함으로써 비용을 개선함과 동시에 조립체를 간단히 하여 제조의 신뢰성을 가져온다.

Claims (11)

  1. 압축기 펌프 유닛과,
    상기 압축기 펌프 유닛에 의해 압출될 냉매 공급원으로 연통된 흡입구 및 흡입 통로와,
    상기 흡입구의 하류 위치에서 상기 펌프 유닛과 연통하는 적어도 하나의 이코노마이저 주입 포트와,
    상기 이코노마이저 주입 포트를 상기 흡입 통로로 선택적으로 연통시키기 위한 언로더 밸브를
    포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 펌프 유닛은 스크롤 압축기 펌프 유닛인 것을 특징으로 하는 압축기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 언로더 밸브는 압축기 하우징의 외부에 장착된 바이패스 통로에 위치된 것을 특징으로 하는 압축기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 언로더 밸브는 압축기 하우징의 내부에 장착된 바이패스 통로에 위치된 것을 특징으로 하는 압축기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 압축기 펌프 유닛으로 이어지는 복수의 이코노마이저 주입 포트들이 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
  6. 기부 및 상기 기부로부터 연장하는 스크롤 랩을 갖는 궤도형 스크롤과,
    기부 및 상기 기부로부터 연장하는 스크롤 랩을 갖고 압축 챔버를 한정하는 상기 궤도형 스크롤 랩과 상호 결합하는 비 궤도형 스크롤과,
    상기 압축 챔버로 통과하며 이코노마이저 주입 통로와 연통하며 이코노마이저 회로에 접속된 이코노마이저 주입 포트와,
    흡입 유체를 스크롤 압축기 유닛으로 통과시키는 흡입 통로와,
    상기 이코노마이저 주입 통로를 상기 흡입 통로로 선택적으로 연통시키며 상기 이코노마이저 주입 통로를 상기 흡입 통로로 연통시키는 바이패스 라인과 상기 바이패스 라인에서 선택적으로 개방하는 언로더 밸브를 포함하는 언로더 시스템을
    포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  7. 제6항에 있어서, 제어부는 상기 언로더 밸브를 선택적으로 개방시키는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  8. 제6항에 있어서, 상기 주입 포트 중 두개는 상기 압축기 챔버로 연장되고, 상기 두개의 포트는 소정의 원주 방향 간격으로 이격된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 포트들은 복수의 포트들로 각각 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  10. 제6항에 있어서, 이코노마이저 밸브는 상기 이코노마이저 주입 통로에 배치된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 이코노마이저 밸브는 상기 언로더 밸브가 개방될 때에 차단되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
KR1019990028119A 1998-07-13 1999-07-12 이코노마이저와 흡입부 사이에 언로더 밸브를 구비한 스크롤압축기 KR100323564B1 (ko)

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