KR20100102855A - 압축기 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압축기 시스템에 관한 것으로, 그 목적은 여러 개(2 개 또는 3개)의 압축기를 병렬로 연결하여 운전하기 위함이며, 다수의 압축기가 병렬로 운전함으로서 냉동 시스템의 부분 부하 운전시 동력을 절감 할 수 있고, 압축기의 운전 정지(ON-OFF)시 전력 소모량이 적으며, 가변 압축기(인버터 구동 등)를 적용 하는 냉동 시스템의 경우 전체 압축기중 하나의 압축기에 가변 압축기를 부착하여서 시스템을 구동 하면 되므로 대용량의 가변 압축기가 필요 없으므로 제품 제작비용을 절감 할 수 있으나, 압축기(1, 2, 3)의 내부의 흡입 압력 등의 불균등으로 냉동 유(Oil)의 분배가 원활히 이루어 지지 않아서 압축기(1, 2, 3)의 구동부의 윤활작용이 원활하지 않아서 대다수의 압축기 소손의 원인 이므로, 대부분의 냉동 시스템에서는 1개의 압축기를 사용 하고, 2개의 압축기의 경우는 많은 보조 장치를 부착하여서 사용 되어 지고 있는 실정이나, 본 발명에서는 상기 2개 또는 3개의 압축기(1, 2, 3)의 운전 상황에서 냉동 유(Oil)의 균등 분배를 이루는 장치를 목적으로 한다.
이를 위해, 압축기(1, 2, 3)의 하부에 오일 균등관(10, 11, 12)을 부착하고, 상부에는 저압 균압관(20, 21, 22)을 부착 하고, 압축기(1, 2, 3)의 냉매 흡입관(30, 31, 32)은 흡입 챔버(51)에 연결되고, 압축기(1, 2, 3)의 냉매 토출 배관(40, 41, 42)은 토출 챔버(50)에 연결된 시스템으로서, 압축기(1, 2, 3)의 개별 또는 조합운전 또는 전체 운전시 압축기(1, 2, 3)의 내부의 냉동 유(Oil)의 균등 분배로 압축기(1, 2, 3)의 구동 부의 마모를 방지함으로서 장시간 안전하게 사용 할 수 있게 된다.
본 발명은 압축기(1, 2, 3)의 내부의 냉동 유(Oil)의 균등 분배를 실현함으로서, 압축기의 대수 제어를 통한 부분 부하 운전시 에너지를 절약 하고, 압축기의 운전 정지 시에 전력 소모가 적의며, 에너지 절약을 위한 가변 압축기를 적용함에 있어도 소용 량으로 적용 할 수 있으므로 제작원가를 절감 할 수 있는 특징이 있다.
압축기, 냉동 유, 저압 균압관, 오일 균등관, 냉매 흡입관

Description

압축기 시스템{COMPRESSOR SYSTEM}
본 발명은 압축기 시스템에 관한 것으로, 그 목적은 여러 개(2개 또는 3개)의 압축기를 병렬로 연결하여 대수 제어 운전하기 위함이며, 다수의 압축기가 병렬로 대수 제어 운전함으로서 냉동 시스템의 부분 부하 운전시 동력을 절감 할 수 있고, 압축기의 운전 정지(ON-OFF)시 전력 소모량이 적으며, 가변 압축기(인버터 구동등)를 적용 하는 냉동 시스템의 경우 전체 압축기중 하나의 압축기에 가변 압축기를 부착하여서 시스템을 구동 하면 되므로 대용량의 가변 압축기가 필요 없으므로 제품 제작비용을 절감하기 위하여, 압축기(1, 2, 3)의 내부의 냉동 유(Oil)의 균등 분배를 할 수 있는 시스템을 공급 할 수 있도록 한 것 이다.
종래의 압축기 시스템으로는 다음과 같은 것 들이 있다.
<실예 1>
도10은 압축기(1, 2), 오일 균등관(10), 저압 균등관(20), 냉매 흡입관(30, 31), 냉매 토출관(40, 41), 흡입 챔버(51) 및 토출 챔버(50)로 구성된 2대의 압축기 시스템으로 가장 보편적으로 제작되고 있는 압축기 시스템이다.
상기 시스템은 2대의 압축기를 병렬로 구성된 형태로 냉동 유(Oil)의 균등 분배를 위해서 오일 균등관(10) 및 저압 균등관(20)을 부착한 형태로 2대의 압축기(1, 2)를 대수 제어를 하여서 도6에서와 같이 냉방 또는 난방 운전 요구 운전 부하대 출력 냉동 부하를 나타내는 선도에서 운전 부하가 부분 부하(예. 40%, 60%, 100%)에서 압축기의 소요 동력을 나타내는 선도에서, 압축기(1, 2)의 소비 동력은 W2 = Wc (여기서, W2 : 전체 압축기 소요 동력, Wc : 운전 부하에 대응하는 압축기 소요 동력)이고, 1대의 정속 압축기를 사용 하는 시스템을 나타내는 선도인 도7에서는 압축기(1)의 소비 동력은 W3 = WL +Wc로서 부분 부하(예. 40%, 60%, 100%)에서도 WL의 손실 동력이 전 부하 운전(100%)과 동일하게 소비되고 있으므로, 압축기의 소비 동력 W3 > W2 보다 많은 동력을 소비함을 알 수 있다.
그렇지만, 상기 종래의 압축기 시스템에서는 도5에서의 3대의 압축기를 사용 하는 시스템보다 소비 동력 W1 = Wc와 비교 하면 W2 > W1로 소비 동력이 크며, 가변 압축기를 적용함에 있어서도 3대의 압축기 시스템보다 가변 압축기 용량이 커지는 단점이 있으며, 오일 균압관(10) 및 저압 균압관(20)이 각각 하나씩 부착된 형태로서 압축기 내부의 냉동 유(Oil)의 불균형이 발생 하는 단점이 있다.
본 발명은 압축기(1, 2, 3)의 내부의 냉동 유(Oil)의 균등 분배를 실현함으로서, 압축기의 대수 제어를 통한 부분 부하 운전시 에너지를 절약 하고, 압축기의 운전 정지 시에 전력 소모가 적의며, 에너지 절약을 위한 가변 압축기를 적용함에 있어도 소용 량으로 적용 할 수 있으므로 제작원가를 절감 하고자 한다.
본 발명은 압축기(1, 2, 3)의 하부에 오일 균등관(10, 11, 12)과 상부에는 저압 균압관(20, 21, 22)을 부착 하고, 압축기(1, 2, 3)의 냉매 흡입관(30, 31, 32)은 흡입 챔버(51)에 연결되고, 압축기(1, 2, 3)의 냉매 토출 배관(40, 41, 42)은 토출 챔버(50)에 연결된 시스템으로서, 압축기(1, 2, 3)의 1대 또는 2대 또는 3대의 운전시 압축기(1, 2, 3)의 내부의 냉동 유(Oil)의 균등 분배로 압축기(1, 2, 3)의 구동 부의 마모를 방지함으로서 장시간 안전하게 사용 할 수 있게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 압축기 시스템에 관한 것으로, 다수의(2개 또는 3개)의 압축기가 병렬로 대수 제어 운전함으로서 냉동 시스템의 부분 부하 운전시 동력을 절감 할 수 있고, 압축기의 운전 정지(ON-OFF)시 전력 소모량이 적으며, 가변 압축기(인버 터 구동 등)를 적용 하는 냉동 시스템의 경우 전체 압축기중 하나의 압축기에 가변 압축기를 부착하여서 시스템을 구동 하면 되므로 대용량의 가변 압축기가 필요 없으므로 제품 제작비용을 절감 할 수 있고, 압축기의 내부의 냉동 유(Oil)의 균등 분배로 압축기의 구동 부의 마모를 방지함으로서 장시간 안전하게 사용 할 수 있게 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 압축기 시스템은, 냉매 가스를 고온고압의 상태로 압축하여 배출하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 토출 하는 냉매 토출관, 상기 냉매 토출관 과 연결되어지는 토출 챔버, 압축기에 저온 저압의 가스를 흡입 하는 냉매 흡입관, 상기 냉매 흡입관과 연결 되어 지는 흡입 챔버, 각각의 압축기의 하부에 냉동 유(Oil)의 균등한 분배를 목적으로 부착된 오일 균등관, 각각의 압축기에서 오일 균등관 상부에 부착된 저압 균등 관을 포함하여 이루어지는 압축기 시스템에 있어서,
상기 압축기(1, 2, 3), 냉매 흡입관(30, 31, 32), 냉매 토출관(40, 41, 42), 흡입 챔버(51) 및 토출 챔버(50)로 이루어지는 냉매 가압 시스템(100);
상기 오일 균등관(10, 11, 12)로 이루 어지는 냉동 유 균압 시스템(200);
상기 저압 균등관(20, 21, 22)로 이루어지는 저압 냉매 균등 시스템(300)을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거하여 바람직한 실시 예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 본 발명에 의한 압축기 시스템의 실시 예를 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 압축기 시스템의 계통도를 나타낸 도면 이다.
참조부호 (1, 2, 3)는 압축기로서, 냉매가스를 흡입하여 고온고압으로 압축하여 배출하기 위한 것으로서, 그 사용목적에 따라 왕복동식, 크랭크식, 사판식, 워블 플레이트식, 로터리식, 스크롤식 등 다양한 형태의 압축기가 적용될 수 있다.
이 압축기(1, 2, 3)의 냉매 토출관(30, 31, 32)은 토출 챔버(50)에 연결되어 있으며, 압축기(1, 2, 3)에 저온 저압의 가스를 흡입 하는 냉매 흡입관(30, 31, 32)은 흡입 챔버(51)에 연결되어 지고, 각각의 압축기(1, 2, 3)의 하부에 냉동 유(Oil)의 균등한 분배를 목적으로 부착된 오일 균등관(10, 11, 12)이 있고, 각각의 압축기(1, 2, 3)에서 오일 균등관(10, 11, 12) 상부에 부착된 저압 균등관(20, 21, 23)이 연결된 구조 이다.
이때 냉동 유(Oil)의 균등 분배를 목적으로 부착된 오일 균등관(10, 11, 12)은 압축기(1)의 하부의 절단 단면에서와 같이 압축기(1)의 내부 냉동 유면(Oil level)의 상부에서 유면(Oil level)의 하부 사이에서 압축기(1)와 연결 되며 다른 압축기(2, 3)도 동일 한 구조로서 동일 한 높이로 연결되고, 이는 압축기(1, 2, 3)의 내부의 냉동 유(Oil)의 유면(Oil level)이 불균형이 발생 하면 단순 해석에 의하면 P = Pc - den * g * z (여기서, P : 유(Oil)의 정수 압력, Pc : 압축기(1, 2, 3) 내부 압력, den : 냉동유의 밀도, g : 중력 가속도, z : 유 면(oil surface)으로부터 오일 균압관(10, 11, 12)의 중심까지의 거리)이므로 각각의 압축기(1, 2, 3)의 내부 압력 Pc = Pc1 = Pc2 = Pc3 (여기서, Pc1 : 압축기(1)의 내부 저압, Pc2 : 압축기(2)의 내부 저압, Pc3 : 압축기(3)의 내부 저압)라고 가정 한다면, 각각의 압축기(1, 2, 3)의 냉동 유(Oil)의 분배가 불균형(z1 = z2 = z3이 아닌 경우) 하다면 유면의 높이 차이(예; z = z1- z2) 만큼의 유(oil) 정수압이 발생 하여서 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동 하여서 압축기(1, 2, 3)의 내부의 유면(Oil level)을 균등 하게 하고, 압축기(1, 2, 3)의 내부 압력 Pc = Pc1 = Pc2 = Pc3 (여기서, Pc1 : 압축기(1)의 내부 저압, Pc2 : 압축기(2)의 내부 저압, Pc3 : 압축기(3)의 내부 저압)을 유지하기 위하여 저압 균등관(20, 21, 22)을 압축기(1, 2, 3)의 내부 저압부에서 냉동 유의 유면(oil level)보다 상부에서 압축기(1)와 연결 되며 다른 압축기(2, 3)도 동일 한 구조로서 동일 한 높이로 연결되어 각각의 압축기(1, 2, 3)의 내부의 압력 Pc = P1 = P2 = P3가 되도록 한다.
상기 오일 균압 관(10, 11, 12)은 도1의 B-B' 절단면인 도3에서와 같이 각각의 압축기(1, 2, 3)를 연결한 구조로서, 압축기(1)에서 압축기(2)로의 오일 균압관(10) 및 압축기(3)로의 오일 균압관(11), 압축기(2)에서 압축기(3)로의 오일 균압관(12)로 연결 되어서 압축기(1, 2, 3)가 루프(Loop)로 연결 되어진 구조로서 각각의 압축기(1, 2, 3)에는 각각 2개의 오일 균압관(10, 11, 12)이 연결되어 진다.
또한 저압 균압관(20, 21, 22)은 도1의 A-A' 절단면인 도2에서와 같이 각각의 압축기(1, 2, 3)를 연결한 구조로서, 압축기(1)에서 압축기(2)로의 저압 균압관(20) 및 압축기(3)로의 저압 균압관(22), 압축기(2)에서 압축기(3)로의 저압 균압관(21)로 연결 되어서 압축기(1, 2, 3)가 루프(Loop)로 연결 되어진 구조로서 각각의 압축기(1, 2, 3)에는 각각 2개의 저압 균압관(20, 21, 22)이 연결되어 진다.
그리고 도1의 압축기(1, 2, 3)는 3대의 경우를 한 것이나, 2대의 압축기(1, 2)의 경우는 도2, 3에서 압축기(3), 오일 균등관(12) 및 저압 균등관(21)을 생략한 구조로서 오일 균등관(10, 11) 및 저압 균등관(20, 22)은 압축기(1)와 압축기(2)에 루프(Loop)구조로 연결 되어 진다.
상기 도1의 압축기(1, 2, 3)의 오일 균압관(10, 11, 12) 및 저압 균압관(20, 21, 22) 또는 오일 균압관(10, 11, 12) 또는 저압 균압관(20, 21, 22)을 실시 예 도4와 같이 각각의 압축기(1, 2, 3)의 본체 연결구를 하나로 하고, 압축기(1, 2, 3)의 본체 연결구에 분 지관(60, 61, 62)을 접속하여서 각각의 압축기(1, 2, 3)를 루프(Loop)로 연결한 구조로서, 오일 균압관(10, 11, 12)에 하나에만 적용 할 때에는 각각의 압축기(1, 2, 3)의 본체의 오일 균압관(10, 11, 12)의 연결 부위가 하나로서 상기 분지관(60, 61, 62)를 압축기(1, 2, 3)의 연결구에 접속 하여서 도 4와 같이 구성되어 지고, 저압 균압 관(20, 21, 22)은 도 2와 같이 구성되고, 저압 균압관(20, 21, 22)에 하나에만 적용 할 때에는 각각의 압축기(1, 2, 3)의 본체의 저압 균압관(20, 21, 22)의 연결 부위가 하나로서 상기 분지관(60, 61, 62)를 압축기(1, 2, 3)의 연결구에 접속 하여서 도 4와 같이 구성 하고, 오일 균압관(10, 11, 12)은 도 3와 같이 구성되고, 오일 균압관(10, 11, 12) 및 저압 균압관(20, 21, 22)에 적용 할 때에는 각각의 압축기(1, 2, 3)의 본체의 저압 균압관(20, 21, 22) 및 오일 균압관(10, 11, 12)의 연결 부위가 하나로서 상기 분지관(60, 61, 62)를 압축기(1, 2, 3)의 연결구에 접속 하여서 도 4와 같이 구성 하면 된다.
이때 분 지관(60, 61, 62)은 Y분기, T분기 등의 다양한 방법으로 하나의 인입에서 두 개의 출구로 분기하는 형태이다.
도5는 본 발명의 3대의 압축기(1, 2, 3)의 대수 제어 운전에서 냉방 또는 난방 운전 요구 운전 부하(가로 축)대 출력 냉동 부하(세로 축)를 나타내는 선도이고, 압축기(1, 2, 3)는 용량비율 20%, 30, 50%로 구성 되어서, 압축기(1, 2, 3)의 운전 부하가 부분 부하에서 압축기의 소요 동력을 나타내는 선도로서, 압축기(1, 2, 3)의 소요 동력은 W1 = Wc 로서 무효 소비 동력 WL1이 2대의 압축기(1, 2) 시스템인 도6의 W2 = Wc 및 WL2와 1 대인 도7의 W3 = Wc +WL3과 비교해 보면, W1 < W2 < W3이므로, 냉동 시스템의 전체 에너지 소비의 대부분을 차지하는 압축기의 소비 동력을 줄임으로서 고효율 냉동 시스템을 실현 하여서 대폭적인 에너지 절감을 할 수 있다.
도 8은 압축기(1, 2, 3) 3대의 병렬 운전 시스템에서 1대를 가변 용량 제어 할 때의 요구 운전 부하(가로 축)대 출력 냉동 부하(세로 축)를 나타내는 선도에서 W4 = Wi4 + Wco4 (여기서, W4 : 압축기 소요 동력, Wi4 : 가변 압축기 소요 동력, Wco4 : 정속 압축기 소요 동력) 이고, 도 9는 압축기(1, 2) 2대의 병렬 운전 시스템에서 1대를 가변 용량 제어 할 때의 요구 운전 부하(가로 축)대 출력 냉동 부하(세로 축)를 나타내는 선도에서 W5 = Wi5 + Wco5(여기서, W5 : 압축기 소요 동력, Wi5 : 가변 압축기 소요 동력, Wco5 : 정속 압축기 소요 동력)로서, W4 = W5로 동일하나, Wi4 < Wi5이므로, 2대의 병렬 운전 시스템에서 1대를 가변 용량 제어 할 때의 가변 압축기(1, 2)의 냉동 능력이 보다 커야 하므로 대용량의 압축기(1, 2)와 가변 용량 제어 장치가 필요 하므로 제품 원가가 상승 한다.
도 1은 본 발명에 따른 압축기 시스템의 계통도를 나타낸 도면
도 2는 도1의 “A-A'"의 절단면을 나타낸 도면
도 3은 도1의 “B-B'"의 절단면을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면
도 5는 압축기 3대의 대수 제어 운전을 나타낸 선도
도 6은 압축기 2대의 대수 제어 운전을 나타낸 선도
도 7은 압축기 1대의 운전을 나타낸 선도
도 8은 압축기 3대중 1대 가변 제어를 나타낸 선도
도 9는 압축기 2대중 1대 가변 제어를 나타낸 선도
도 10은 종래의 압축기 시스템 실시 예 1을 나타낸 도면

Claims (6)

  1. 냉매 가스를 고온고압의 상태로 압축하여 배출하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 토출 하는 냉매 토출관, 상기 냉매 토출관 과 연결되어지는 토출 챔버, 압축기에 저온 저압의 가스를 흡입 하는 냉매 흡입관, 상기 냉매 흡입관과 연결 되어 지는 흡입 챔버, 각각의 압축기의 하부에 냉동 유(Oil)의 균등한 분배를 목적으로 부착된 오일 균등관, 각각의 압축기에서 오일 균등관 상부에 부착된 저압 균등 관을 포함하여 이루어지는 압축기 시스템에 있어서,
    상기 압축기(1, 2, 3), 냉매 흡입관(30, 31, 32), 냉매 토출관(40, 41, 42), 흡입 챔버(51) 및 토출 챔버(50)로 이루어지는 냉매 가압 시스템(100);
    상기 오일 균등관(10, 11, 12)로 이루 어지는 냉동 유 균압 시스템(200);
    상기 저압 균등관(20, 21, 22)로 이루어지는 저압 냉매 균등 시스템(300)을 특징으로 하는 압축기 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 압축기(1, 2, 3)의 하부에 오일 균등관(10, 11, 12)을 부착하고, 상부에는 저압 균압관(20, 21, 22)을 부착 하고, 압축기(1, 2, 3)의 냉매 흡입관(30, 31, 32)은 흡입 챔버(51)에 연결되고, 압축기(1, 2, 3)의 냉매 토출 배관(40, 41, 42)은 토출 챔버(50)에 연결된 시스템
  3. 제 2항에 있어서, 압축기(1)에서 압축기(2)로의 오일 균압관(10) 및 압축기(3)로의 오일 균압관(11), 압축기(2)에서 압축기(3)로의 오일 균압관(12)로 연결 되어서 압축기(1, 2, 3)가 루프(Loop)로 연결 되어진 구조로서 각각의 압축기(1, 2, 3)에는 각각 2개의 오일 균압관(10, 11, 12)이 연결되어 지고, 저압 균압관(20, 21, 22)은 압축기(1)에서 압축기(2)로의 저압 균압관(20) 및 압축기(3)로의 저압 균압관(22), 압축기(2)에서 압축기(3)로의 저압 균압관(21)로 연결 되어서 압축기(1, 2, 3)가 루프(Loop)로 연결 되어진 구조로서 각각의 압축기(1, 2, 3)에는 각각 2개의 저압 균압관(20, 21, 22)이 연결되어 진 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 2항에 있어서, 2대의 압축기(1, 2)로 병렬 대수 운전 하는 변경된 시스템에서는 압축기(3), 오일 균등관(12) 및 저압 균등관(21)을 생략한 구조로서 오일 균등관(10, 11) 및 저압 균등관(20, 22)은 압축기(1)와 압축기(2)에 루프(Loop)구조로 연결 되어 지는 구조로 변경된 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 오일 균압관(10, 11, 12)은 압축기(1, 2, 3)의 내부 냉동 유면(Oil level)의 상부에서 유면(Oil level)의 하부 사이에서 압축기(1, 2, 3)와 연결 되는 것을 특징으로 하는 압축기 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 압축기(1, 2, 3)의 오일 균압관(10, 11, 12) 및 저압 균압관(20, 21, 22) 또는 오일 균압관(10, 11, 12) 또는 저압 균압관(20, 21, 22)을 각각의 압축기(1, 2, 3)의 본체 연결구를 하나로 하고, 압축기(1, 2, 3)의 본체 연결구에 분 지관(60, 61, 62)을 접속하여서 각각의 압축기(1, 2, 3)를 루프(Loop)로 연결한 구조로서, 분 지관(60, 61, 62)은 Y분기, T분기 등의 형태로 변경된 시스템.
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CN110006194A (zh) * 2019-04-09 2019-07-12 珠海格力电器股份有限公司 具有降油温和防积液功能的空调***及其控制方法

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