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냉동 압축기 | 상용 냉동 | Danfoss
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다양한 애플리케이션에 적합한 에너지 효율적이고 지속가능하며 스마트한 냉동 압축기
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냉동용 압축기 종류와 특징
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냉매 압축기 개론
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– Google Patents 또한, 냉매로서 R22 또는 R502를 사용하고, 냉동기 오일로서 광물질 오일 또는 알킬벤젠을 사용하는 냉동 사이클에 있어서는, 압축기의 슬라이딩부의 표면상에 구리도금이 …
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냉동 시스템용 압축기
R404A 및 R507A, R407C, R22와 같은 냉매뿐만 아니라 R134a, R407A / R407F, R448A, R449A 및 R452A와 같은 보다 낮은 GWP 냉매를 사용하는 냉동 및 공조 애플리케이션에 적합하도록 설계되었습니다. 댄포스 Maneurop 왕복동 압축기는 1kW – 20kW(1.5-26 HP) 범위의 요구사항을 충족합니다.
댄포스 경상업용 왕복동 냉동 압축기는 경상업용 애플리케이션 전용이며 광범위한 냉각 용량으로 제공됩니다. 밀폐형 왕복동 압축기는 에너지 소비가 낮아 운영 비용을 최적화할 수 있으며 크기가 작고 소음 성능이 우수하여 최종 사용자 및 주변 이웃의 편의를 보장할 수 있습니다. 냉동 압축기는 UL, VDE, CCC 및 EAC(Euro Asian Conformity) 인증을 받았으며 R134a, R404A/R507A, R407C, R290 및 R600a 등의 냉매와 함께 사용할 수 있습니다.
모바일, 태양열 및 통신 장치 냉각과 같은 직류(DC) 애플리케이션에 특화된 DC 압축기는 1/4HP의 단일 압축기 사용 시 7 – 800 W, 이중 압축기 사용 시 1.6 kW의 냉각 요구에 완벽한 제품입니다.
냉동용 압축기 종류와 특징
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▣냉동용 압축기란?
냉동용 압축기란?
▶냉동용 압축기는 증발기에서 증발한 냉매 증기가 응축되기 쉽도록 냉매 증기를
압축하여 압력을 높이는 역할을 하는 장치를 말한다.
▣냉동용 압축기의 종류 및 특징
▶용적형(Positive displacement type) 압축기
-냉매 증기의 체적을 감소시켜 압력을 중가 시키는 장치를 말한다.
-저압에서 적은 용량을 사용한다.
-중, 고압의 적은 용량을 사용한다.
▶터보형 압축기
-고속으로 회전하는 Impeller가 유체에 회전력을 전달하여 발생하는 원심력으로
증기 냉매를 압축시키는 장치를 말한다.
-압력이 비교적 낮고 유량이 많다는 특징을 가지고 있다.
▶왕복동식 압축기
▲입형(Vertical) 압축기
-피스톤 상하 운동하는 구조, 회전수 300~600 RPM 정도의 단동형, 암모니아용
압축기로 사용된다.
▲횡형식(Horizontal) 압축기
-대형 단기통이며 양쪽으로 압축 작용을 하는 복동형 스터핑 박스를 붙여 냉매가스
누설 방지 회전수 200~300 rpm 정도이며 최근 사용하지 않은 압축기이다.
▲고속 다기 통 압축기
-1,000~2,000 rpm의 고속형으로 소형 경향화 회전 왕 복운 동시 공진력을 최소화하여
기통배열방식의 압축기이다.
▶회전식 압축기(Rotary Compressor)
-편심 된 회전자가 실린더 내면을 일정 편심으로 회전하여 흡입한 냉매 가스를 압축하는
기기를 말한다.
-장점 : 직결구동이 가능하여 진동이 적고, 소형 경량화 틈새가 적어 체적 효율 및 성능 향상
-단점: 마멸이 있는 경우 성능 저하 우려 용량제어가 어려움, 정밀한 가공이 필요하다.
▶스크루식 압축기(Screw compressor)
-스크루 회전자 2개를 조합시킨 형과 싱글스크루라 불리는 1개의 스크류 회전자와 2개의
게이트 회전자로 구성되어 있는 압축기이다.
-주로 소형으로 압수 회전자의 회전에 의해 체적을 줄여가면서 압축하기 때문에 체적형이면서
회전형인 것이 특징이다.
▶원심식 압축기(Centrifugal Compressor)
-임펠러의 회전 원심력으로 대량의 냉매가스를 흡인하는 압축기이다.
▶스크롤 압축기(Scroll compressor)
-회전식 압축기의 일종이며, 2개의 스크롤 형상 부품을 상대적으로 운동시켜 가스를 압축하는
압축기이다.
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LIST
냉매 압축기 개론
압축기(Compressor)
1. 압축기 개요
유체를 이송하는 기기로 펌프, 송풍기, 압축기 등이 있다.
그 중 압축기는 유체를 압축해서 압력을 높이는 것을 주목적으로 하는 장치이다.
펌프는 유체를 이송하는 것을 주목적으로 하여, 압력(양정)이 압축기에 비해 높지 않다.
송풍기는 날개차의 회전에 의해 공기나 그 외의 기체를 승압 또는 송풍하는 기계 장치이다.
압축기 : 압력비가 2.0 이상, 압력상승이 100 kPa 이상 송풍기 – 팬(fan) : 압력비가 1.1 미만, 압력상승이 약 10 kPa 이하
송풍기 – 블로워(blower) : 압력비가 1.1 이상 2.0 미만, 압력상승이 약 10~100 kPa
1.1. 냉동장치 압축기
압축기는 냉동장치의 심장과 같이 중요한 역할을 한다.
저압의 냉매가스를 압축하여
고압의 냉매가스를 만들어 내는 부품이다.
냉매가스를 압축하여 압력을 높여서, 증발기에서 증발한 냉매 증기가 응축되기 쉽도록 한다.
다시 말하면,
증발기에서 열을 흡수하여 증발된 저온저압의 냉매를
압축하여
고온고압의 냉매(기체상태)를 만들어 내는 부품이다.
고온고압의 냉매는 응축기에서 열을 내보내고 액체상태로 응축된다.
2. 압축기 분류
분류방법은 크게 압축방식, 밀폐구조, 동력원에 의한 분류가 있다.
2.1. 압축 방식에 따른 분류
압축기는 압축방식에 따라 용적형과 터보형으로 분류된다.
용적형 압축기(Positive Displacement Compressor)는 체적의 감소를 통하여 압력을 증가하는 방식
터보형 압축기(Turbo Compressor, Dynamic Compressor)는 가스의 운동에너지를 압력에너지로 변환시켜 압력을 증가시키는 방식
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접기 표. 압축기의 압축방식에 따른 분류 용적형 (Positive Displacement Compressor) 왕복동식 (Reciprocating Compressor) 회전식 로타리식 (rotary) 롤링피스톤식 로타리베인식 스크류식(Screw Compressor) 스크롤식 (Scroll Compressor) 터보형 (Turbo Compressor) 원심식 (Centrifugal Compressor) 축류식 happy8earth
접기
스크롤(Scroll) 압축기는 100 kW급 이하,
왕복동(reciprocating) 압축기는 약 500 kW급 이하,
스크류(screw) 압축기는 약 5 MW급 이하,
터보(turbo) 압축기는 약 2 MW급 이상 히트펌프에 주로 적용된다.
오일프리 터보압축기(oil-free turbo)는 약 250 kW 이상에서 적용된다.
로터리 압축기(rotary compressor) 스크롤 압축기(Scroll compressor) 스크류 압축기(Screw compressor) 왕복동 압축기(Reciprocating compressor)
2.2. 밀폐 구조에 따른 분류
밀폐 구조(seal type)에 따라 개방형, 반밀폐형, 밀폐형으로 분류된다.
개방형(open type) 압축기는 motor가 압축기의 housing 외부에 위치하므로(motor crankshaft에 의해 압축기와 연결되어 있는 구조) 냉매 누설 또는 외부 공기의 흡입이 발생할 수 있는 구조의 압축기이다.
반밀폐(semi-hermetic type) 압축기는
대형 압축기에 일반적으로 valve와 piston을 보수할 수 있도록 실린더 헤드가 조립가능하게 되어 있는데 이러한 형태의 압축기이다.
밀폐형(hermetic type) 압축기는
개방형 압축기에서 발생할 수 있는 냉매 누설을 방지하기 위해 모터와 압축기가 동일한 하우징(housing)에 위치하도록 설계된 구조의 압축기이다. 과열된 상태로 압축기의 실린더에 유입되도록 설계하여 액압축 현상이 발생하는 것을 방지하는 구조로 되어 있다.
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접기 hermetic compressors will have direct connection to the motor , and sealed in a welded casing . This type of construction allows no maintenance except in factories with proper repair tools and skill
compressors will have to , and in a . This type of construction allows no maintenance except in factories with proper repair tools and skill semi-hermetic compressors will have direct connection to the motor . However, the sealing is not a complete one. There will be a provision to dismantle the casing for parts replacement, and maintenance
will have to . However, the sealing is not a complete one. There will be a provision to dismantle the casing for parts replacement, and maintenance open type , has the compressor and driver separated from each other. The compressor and the driver will be separate entities, connected by a coupling . Sealing of refrigerant gas from atmosphere is achieved by means of labyrinth and mechanical seals . Yes, this compressor construction is suitable for high capacity cooling
, has the compressor and driver from each other. The compressor and the driver will be separate entities, by a . Sealing of refrigerant gas from atmosphere is achieved by means of . Yes, this compressor construction is suitable for high capacity cooling 접기
3. 압축기 특성
3.1. 압축기 성능맵
압축기의 성능은 압축기 맵(compressor map)으로 살펴볼 수 있다.
압축기 제조사에서 실험을 통해 압축기의 회전속도(compressor’s rotational speed)에 따른 압축비, 효율, 유량, 서지/최대압력비(surge/maximum pressure ratio)를 도식화 하여 제공한다.
A : 설계점(Design Point)은 임펠러 설계의 기준이 되며, 압축기의 IGV(Inlet Guide Vane)가 최대로 열렸을 때, 기준이되는 압력대비 유량이다. 설계점의 압력과 유량은 압축기의 성능을나타내는데 이용된다.
B : 시스템 압력저항(System Resistance) 증가로 인한 압축기의 압축비가 설계점보다 높아지고, 유량이 감소한 상태이다.
E : 시스템 압력저항 감소로 인한 압축기의 압축비가 설계점보다 낮아지고, 유량이 증가한 상태이다.
C : 시스템 압력저항이 계속 증가하면, 성능곡선과 서지(Surge) 곡선의 교차점에 도달하게 되고, 성능곡선에 정점에 있다. ‘C’ 점을 서지점(Surge Point) 라고 하고, 이때부터 압축기의 역류(逆流)가 생기는 서지현상이 일어난다.
3.2. 서지(Surge) 현상
서지(sugre)는 맥동현상이라고도 한다. 서지의 진행과정은
C → D → E → C → D → E → C → …. 으로 진행되며, 연속적으로 반복할 때마다 변동의 폭이 커진다.
구간별로 살펴보면,
C → D : 시스템 압력저항이 큰 관계로 역류가 생겨 유량이 감소하는 과정이고, 유량이 0(Zero)인 D 점에 도달한다. D → E : 압축기의 생성압력이 시스템 압력저항보다 커, 유량이 정방향으로 바뀌면서 (역류→정류), 점 E 로 이동한다. 이때, 압력변화는 일정하고, 생성유량만 증가한다. E → C : 압축기의 압력이 과다한 관계로 성능곡선을 따라 점 C 로 이동한다.
A or C →D 과정을 1 사이클로 보며, 약 5 초 사이에 일어나면 서지(Surge) 1 회로 규정하고,
5 사이클(서지 5 회) 이상 연속 진행되면, 진동(vibration)의 폭이 커지기 때문에 장비의 베어링과 회전날개의 손상을 줄 가능성이 높아진다.
3.2.1. 서지 발생 원인
흡입부의 유량이 적을 경우, 흡입부 압력이 올라가는 경우,
토출 유량이 밸브 등에 의해 억제되어 유량이 줄어들면서 압력이 올라가는 경우
컨트롤의 오작동으로 회전속도가 갑자기 올라가는 경우
3.2.2. 서지 해결방법
압축기가 써지를 일으키는데에는 두가지 조건이 있다.
유량이 감소하거나, 압축비가 상승해, 압축기맵의 서지 곡선보다 좌측에 놓이는 경우다.
터빈 압축기가 운전중 서지가 안 생기도록 하기 위해서, IGV(Inlet Guide Vane)의 속도를 알맞게 조절하여야 하고,
터빈 압축기 구동시 서지를 피하기 위해서, IGV 최소값 (IGV Minimum Position)을 정하는 이유도 여기에 있다.
서지발생시 바로 벗어나도록, 무부하(Unloading) 상태로 만들어야하며, 이때 BOV(Blow off Valve)나 By pass 벨브를 열어주고, 흡입유량을 증가시킨다.
안티서지 컨트롤(Anti-surge Control)이란, 서지가 발생하지 않도록 밸브를 통해 흡입 측으로 유량을 유입하거나 Flare gas로 방출시키도록 하는 컨트롤 시스템이다.
3.3. Choking & Turndown ratio
터보 압축기는
서지(Surge)현상으로 최소유량(Minimum Flow)이 정해지고, 초킹 (Choking)현상으로 최대유량(Maximum Flow)이 결정된다.
초킹현상은 압축기의 유량이 너무 크면(점 E을 초과하면), 고압을 만들어내지 못하고 오히려 압력비가 급격히 떨어지는 현상을 말한다.
이와같이 서징(Surging)과 초킹(Choking)으로 인하여, 압축기의 최소유량과 최대유량이 정해 지며, 설계점(Design Point)에서 서징이 발생하는 점까지의 유량변화폭을 ‘Turndown’이라고 한 다.
Turndown 이 크면 클수록 압축기의 효율이 좋으며, 이것은 곧 회전체(Impeller)의 성능과 직 접적인 관계가 있다.
Turndown 을 비율(%)로 나타낸것이 바로 ‘Turndown Ratio’이다. Turndown Ratio 의 공식은 다음과 같다. Turndown Ratio = (Turndown/최대유량) * 100 = (최대유량-최소유량)/최대유량 * 100
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접기 Now it’s time to dig deeper into understanding air conditioner compressors: I would like to give you an overview of how air conditioner compressors are categorised. These are categorised by, the seal type (e.g. completely sealed, semi-sealed and open type), and
the operation type (e.g. piston, scroll, rotary and centrifugal) Let us also consider the basic characteristics that ALL compressors share. That set of basic characteristics is broken into, the pressure rating p (in bar or pounds per square inch – psi)
(in bar or pounds per square inch – psi) the flow rating ṁ (in m 3 s -1 or cubic feet per minute – cfpm), and
(in m s or cubic feet per minute – cfpm), and the speed rating N (in rpm) These characteristics will be plotted to form a compressor map for a specific compressor. Performance of manufactured compressors will be tested, to obtain results of the pressure ratio, efficiency, mass flow rate, and surge/maximum pressure ratio limit, against the compressors’ rotational speed. Results will be plotted in a compressor map. A compressor map will consist of a set of speed curves, and a surge/maximum pressure ratio. The y-axis will be the pressure ratio range of the compressor, and the x-axis will be the mass flow rate of the compressed medium. A contour of compressor efficiencyranges will be plotted within the speed lines. The maximum efficiency of a compressor will be in the centre contour area. The centre contour will be, away from the surge/maximum pressure ratio line, and
away from the maximum achievable flow rate of the compressor, at a given speed
Surge/maximum pressure, maximum flow rate and efficiency: Any compressor rotating at a specific speed N 1 will only be capable of, sustaining a maximum flow rate of ṁ 1 , and
, and a maximum pressure ratio of p 1 /p 0 , where p 0 is the pressure of the gas at inlet
Maximum flow rate The maximum flow rate could not be exceeded simply because the speed is already fixed. The surge/maximum pressure ratio Now, imagine if the air conditioning compressor keeps compressing the refrigerant, but the overload protector is malfunctioning and the condensate line is blocked. Pressure in the system will rise. There will come a point, when the compressor could no longer supportthe rising pressure and backflow of compressed refrigerant will start to happen. This is known as the surging/maximum pressure point. Backflow will occur quite violently from this point onwards, and damage to compressors will be significant, due to high vibration. This happens as the force from compression, is lower than force from the downstream high pressure gas. The only way to get pass this point is by, lowering the downstream gas pressure, or
increasing the compression force by increasing the compression speed However, the latter choice will utilise more shaft power from driver, per compression work. In other words, the efficiency will drop. Lowering the downstream pressure would be more practical to avoid surge/maximum pressure ratio. The efficiency will increase, as an effect to that. However, lowering the downstream pressure too low will make the compressor inefficient, as the shaft power conversion into compressing the gas will be very low. Surge occurs only for centrifugal compressors, axial compressors and fans, as backflow may occur between the tip of the blade, and the casing. Surge can be easily detected by the “low hammering” or pulsating sound. One word. Compressor surging is bad. Ok, that’s four words. Other tightly sealed compressors will only face the maximum pressure ratio, as the back pressure from the compressed gas, will overcome the driver’s (e.g. an electrical motor) force. Compressors’ efficiency Defined as the actual work done to compress gas, per energy input from the driver’s shaft. The driver is usually an electric motor. Compressors’ efficiency (and that includes air conditioner compressors as well), is proportional to the product of mass flow rate, and pressure ratio. We have to bear in mind that, the pressure ratio is low when the mass flow rate is high. The compressor will act to transport the gas, rather than compressing it. On the other hand, the mass flow rate is low when the pressure ratio is high. This makes sense, as the back pressure from the gas will slow down the gas transfer. Yes, absolutely. The maximum compressor efficiency will be attained at moderate mass flow rates and pressure ratio. The maximum compressor efficiency is normally around 80%. The compression power of air conditioner compressors are normally rated in horsepower hp, or kilowatt kW. One horsepower is equivalent to 0.7457 kW. We have talked about the general features of compressors. It is now time to go a little deeper. You shouldn’t miss this fun.
Sealing of compressors: There are three types of air conditioner compressors construction. The completely sealed, semi-sealed, and the open type. Completely sealed compressors are also known as the hermetic type, and the semi-sealed are known as the semi-hermetic type. What do these suppose to mean? The, hermetic compressors will have direct connection to the motor , and sealed in a welded casing . This type of construction allows no maintenance except in factories with proper repair tools and skill
compressors will have to , and in a . This type of construction allows no maintenance except in factories with proper repair tools and skill semi-hermetic compressors will have direct connection to the motor . However, the sealing is not a complete one. There will be a provision to dismantle the casing for parts replacement, and maintenance
will have to . However, the sealing is not a complete one. There will be a provision to dismantle the casing for parts replacement, and maintenance open type , has the compressor and driver separated from each other. The compressor and the driver will be separate entities, connected by a coupling. Sealing of refrigerant gas from atmosphere is achieved by means of labyrinth and mechanical seals. Yes, this compressor construction is suitable for high capacity cooling Air conditioner compressors for residential, and for average-large sized office buildings, will normally be of hermetic, and semi-hermetic construction. Moving on, to the advantages and disadvantages of these two sealing types.
Hermetic Semi-hermetic Advantages Higher efficiency, as the possibility of compression leakage is very small Possible to do maintenance and parts replacement, without having to change the complete unit Disadvantages Consider buying a new air conditioning compressor, if you note signs of trouble Lower compression efficiency. Leakage from compressor body is highly possible Sealing topic is done, and you’re already prepared to go a little more into air conditioner compressors. Great!
Operation types of air conditioner compressors: The list is almost non-exhaustive . We have centrifugal, rotary, screw type, roots blower type, sliding vane type, plunger type, ejector type, liquid-ring type, axial type, swash plate type and gear lobe type. Talking about all of those will be quite interesting indeed, but let’s keep our topic to the most commonly used compressors in air conditioning cycle. The piston and the scroll compressor. It begins now…
The piston or reciprocating compressor It’s the oldest type of compressor, going back as far as 1600’s. Very robust and simple in construction, able to deliver very high compression pressures. Just to illustrate, a reciprocating compressor with 40 mm cylinder length, is able to deliver about 12 barG (gauge) of pressure (or 150 psiG or 120 metres of water height). This type of compressor is constructed using, piston head – functions as the gas compressing “agent” by continuously reducing the cylinder volume
piston rings – functions as the sealant between the piston head, and the cylinder, to prevent gas leakage from the compression chamber
crank shaft – a shaft that enables the reciprocating motion of the piston
piston rod – the connecting piece between the piston head, and the crankshaft
spring loaded suction and discharge valves – separates low pressure side and high pressure side from the compression chamber. Enables positive displacement of gases, by correct opening and closing of the valves. Suction valve will open as the piston moves away from the valves, and discharge valve will open as the piston moves towards the valves. The valves will otherwise, be in closed position
and, compressor’s cylinder block – functions as the housing for the compressor parts Those are the basics. However, modifications are carried out in air conditioner compressors of this type, to have two pistons, and oriented horizontally, to improve the compression efficiency.
Courtesy: tpub.com
Coursety: KK Identifying a reciprocating compressor is quite easy, even without opening its casing. The casing is almost square in shape, with similar height of its width. Most approved refrigerants are compatible with this type of compressor. Those are, R-22, R-134a, R-404A, R-407C and R-507. Robust and powerful as it may be, volumetric efficiency became a concern, as the valve opening do not happen as soon as the piston is on suction stroke. In addition to that, failure rate of reciprocating compressors is quite high due to mechanical stresses from the alternating motion. Fast forward to three hundred years later, we have the first Scroll compressor It was invented in the beginning of 1900’s. As usual, initial inventions need improvements, but all credits to Léon Creux who created it, so we can work on improvements. It was optimised and improved around late 60’s. Scroll type compressors, able to achieve the flow rate, and outlet pressure, similar to reciprocating compressors, at a smaller size, and better efficiency. However, cooling for scrolls are quite difficult compared to piston air conditioner compressors. This is the reason for its performance drop against piston type, at higher compression ratios. Nevertheless, most air conditioning applications require scroll compressors to be used against piston type, due to the advantages. This type of compressor is constructed using, a stationary scroll and an orbiting scroll – the orbiting spiral scroll will orbit around the stationary scroll, thus continuously and progressively trapping gas and directing towards the centre of the scrolls, to be discharged pass the discharge check valve, and towards discharge line
crank shaft – used for creating the orbiting motion. This shaft is equipped with counter weights to equalise the centripetal force due to eccentric shaft rotation
casing – to ensure that the discharge part is separated from the suction part, and motor winding is separated from the refrigerant
Courtesy: Sanyo Sealing between high pressure and low pressure side of the scrolls are helped by the downward force to the stationary scroll, by the discharge gas pressure. This type of air conditioner compressor, could handle similarrefrigerants to piston compressors.
Courtesy: Sanyo & testequity.com Identifying this type of compressor is not that easy though. Yes it is normally a vertical cylinder, but rotary compressors share the same shape. But if you look closely, scroll compressors have a “cap” like top cover, and the discharge line is on top of the casing. Whereas discharge line for rotary compressors is on the side, slightly lower than the top part.
Supporting parts for air conditioner compressors: Air conditioner compressors are supported by important parts such as, bearings
spiral grooved shaft for lubrication oil distribution, and
strainers to prevent solid ingress into the compression chamber
What manufacturers normally practice? Designing air conditioner compressors is a tedious process, as there is the need to balance with the heat extraction requirement at the evaporator. Manufacturers will normally have a standard list of common compressor sizes and ratings, to be matched with a suitable evaporator and condenser. The compressor type and size selection, will be made based upon the refrigerant used, and the desired heat removal at the evaporator. We sure have covered the basics of air conditioner compressors.
접기
1 Housing with connectors and baseplates
2 Top Cover
3 Block with stator bracket
4 Stator (with screws)
5 Rotor
6 Valve unit (screws, cylinder cover, gaskets, valve plate)
7 Crankshaft with grommet
8 Connecting rod with piston
9 Oil pick-up tube
10 Springs with suspensions
11 Internal discharge tube (screw, washer, gasket)
12 Start equipment (PTC device, cover, cord relief)
4. 압축기 용량 제어
4.1. 용량제어의 필요성
(1) 경제적인 운전
냉동기의 냉동부하는 계절에 따라 또 시간에 따라 다양하게 변화하는데 이 부하의 변동에 따라 압축기의 용량을 제어함으로서 경제적 운전이 가능하다.
(2) 안정된 운전
냉동부하가 감소하면 증발압력이 낮아져 장치내가 진공이 되어 불응축가스의 흡입등의 우려가 있으며, 또한 액을 압축하여 액압축의 우려가 있다.
4.2. 용량제어 방법
4.2.1. 왕복동식 압축기 용량제어 방법
톱 클리어런스(Top Clearance)는 피스톤이 상사점에 있을 때 실린더 헤드와 피스톤과의 틈새를 말한다.
압축기의 피스톤이 최고점에 도달했을 때 피스톤과 밸브 조립부와의 사이에 필요한 공간으로, 보통 0.5~1mm이다.
1) Top Clearance 증가에 의한 방법
① 실린더 끝에 Top clearance pocket를 설치하여 Handle로 이것을 열고 닫음으로서 용량을 조절하는 방법으로,
② Top clearance를 크게 하면
– 토출시 Clearance에 더 많은 가스(고압)가 남아 있게 되어,
– Piston 하강시 이 가스가 재팽창하여 저압압력 이하가 되기까지는 저압측 가스가 흡입되지 않으므로 용량을 조정할 수 있다.
2) Hot gas By-pass에 의한 방법
① 압축되고 있는 가스 또는 압축기 토출가스의 일부를 흡입측으로 되돌리는 방법으로,
② 이 방법은 부하가 저감해도 동력은 전부하(全負荷)시와 거의 같아 성적계수가 좋지 않다.
3) 흡입밸브의 일부를 유휴(遊休, unload)시키는 방법
중형 이상의 고속다기통에서 사용되는 방법으로 유압(油壓) Piston에 의해 흡입밸브를 밀어 올려 개방상태로 함으로써 가스가 압축되지 않도록(무부하 상태)하는 방법.
4.2.2 Screw 압축기 용량제어 방법
1) 고압측에서 저압측으로 가스를 By-pass하는 방법
– 동력감소가 없고, 흡입가온도가 상승하므로 토출가스온도가 높아질 우려가 있음.
2) 저압측에서 교축하여 비체적을 키우는 방법
– 비체적이 커지므로 질량유량이 적어짐.
3) 회전수를 조절하는 방법
– 동력(動力)을 절감하는데는 매우 적합한 방법이나 Control system이 비쌈.(Inverter 장치)
4) Slide valve에 의한 방법
– 압축과정에서 유압에 의해 Slide Valve를 움직여 치형공간을 열어 가스를 저압측으로 통하게 한다.
– 이 방법은 냉매가스 토출량을 0～100%까지 무단계 제어할 수 있다.
4.2.3 Turbo 냉동기 용량제어 방법
1) 속도 제어법
– 압축기 회전수를 변경하므로써 용량제어
2) 흡입 vane 제어
– 압축기 흡입측에 있는 흡입 vane 개도 조절로 용량제어
3) Diffuser제어
– R-134a 등 고압냉매를 이용하는 경우에 사용되며, 보통 흡입 vane제어와 병용된다
– 압축기 impeller 출구의 Diffuser의 통로면적을 증감시켜 용량감소에 의해 발생하는 난류를 막아 효율저하를 방지
4) 이중관속제어
5) By-pass 제어
– 압축기에 흡입 냉매량이 surging점 이하가 되면 응축기가 증발기를 잇는 by-pass valve를 열어 surging점 이상의 냉매가 흡입되게 해서 안전운전 가능 범위를 0～100%까지 확대.
– 다른 방법의 보조용으로 사용됨.
참고
[1] http://www.pumpschool.com13. 10. 24 작성
13. 11. 19 수정
16. 11. 11 밀폐구조에 따른 분류 추가
16. 12. 21 분류 체계 정리, 용량제어 방법 정리
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