KR900001880B1 - 냉동시스템 상하과열 방지방법 및 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

냉동시스템 상하과열 방지방법 및 제어장치

도면은 본 발명의 원리에 따라서 냉동시스템을 작동하기 위한 제어시스템이 장치된 냉동시스템의 도해도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 증발기 12 : 압축기

13 : 응축기 23 : 주전원

24 : 2차전원 30 : 모우터

본 발명은 냉동시스템에 관한 것이며, 보다 상세하게는 유해한 조건으로 부터 냉동시스템의 압축기를 보호하기 위한 방법 및 제어 시스템에 관한 것이다.

종래의 냉동시스템은 냉동시스템의 저온측으로 부터 열을 제거하고 냉동시스템의 고온측에서 열을 방출하기 위한 재순환 냉매를 사용한다. 냉동시스템을 작동하는데에 필요한 작동 입력은 저압 기체상 냉매를 받아서 고압으로 압축하는 모우터 구동 압축기에 의하여 공급된다. 이 고압 기체상 냉매는 응축기에 공급되어 응축기내의 기체상 냉매에 의하면 열을 빼앗겨 액체로 응축된다. 이렇게 만들어진 액체 냉매는 팽창밸브를 통하여 증발기로 공급되어 이곳에서 열이 열전달 유체로 부터 액체 냉매로 전달됨으로써 액체 냉매를 증발시키게 된다. 이리하여, 열전단 유체가 냉각된 다음 냉동실 등을 냉각시키게 된다. 증발기로 부터 증발된 냉매는 냉동시스템을 통하여 재순환하기 위하여 응축기로 복귀된다.

증발기내에서 액체 냉매에 의하여 흡수된 열량은 액체 냉매의 기화열, 즉, 소정온도의 액체를 동일온도의 기체로 변환시키기 위한 열량을 포함한다. 덧붙여서, 증발기내의 기체상 냉매는 그 온도를 기화온도 이상으로 상승시키는 부가적인 열을 흡수할 수도 있다. 이와같은 기체상 냉매는 과열되었다고 하며, 기체상 냉매의 온도가 기화온도 이상으로 상승되는 양을 과열량이라 부른다.

팽창 밸브 및 그 제어시스템은 전체 냉동시스템 효율 및 과열제어에서 중요한 부품 역할을 한다. 냉동시스템의 많은 용도에서 기체냉매가 약간 과열되는 것을 방지하거나 냉매의 과열을 소정 크기로 조절하는 것이 요구된다. 또한, 어떤 용도에 있어서는, 이상적인 작동조건을 제공하기 위하여 팽창밸브는 증발기내에서 증발될 수 있고, 약간과열될 수 있을 정도의 냉매량을 받아들여야 한다. 즉, 증발기는 냉동시스템의 작동효율을 극대화 하는 열전달 조건을 마련하기 위하여 대략 그 전체길이를 따라 액체 냉매로 젖어있어야 한다.

통상적으로, 특정 용도에 관계없이 팽창 밸브 및 그 제어시스템은 증발기로 부터 냉동시스템의 압축기로 액체 냉매가 흐르는 것을 방지하도록 작동한다. 또한, 팽창밸브는 냉동시스템에서 탐지된 임의의 작용불량에 응답하여 완전 폐쇄상태로 움직이도록 설계된다. 이와 같은 것은 압축기에 손상을 야기할 수도 있는 액체 냉매가 압축기를 범람하는 일을 배재하기 위하여 수행된다. 그러나 팽창밸브가 개방된채로 있게되는 것과 같은 어떤 고장으로 인하여 압축기 범람이 여전히 일어날 수도 있다. 또한, 냉매공급의 손실, 팽창밸브가 폐쇄된 채로 유지되는 경우 또는 액체냉매가 응축기로 부터 팽창밸브로 흐르는 중간의 필터-건조기의 폐쇄와 같은 냉동시스템내에서의 임의의 기타고장의 결과로서, 증발기를 통하여 압축기로 냉매가 거의 흐르지 안하서 압축기로 유입되는 기체 냉매의 온도를 압축기에 손상을 야기하거나 냉동 시스템에 기타의 유해한 결과를 야기하는 위험 수준의 높은 온도로 도달하게 한다.

그러므로, 압축기의 범람 또는 압축기로 유입되는 위험수준의 고온 기체 냉매와 같은 유해한 작동조건에 대하여 냉동시스템 압축기를 보호하는 것이 본 발명의 목적이다.

본 발명의 상기 및 제반목적은 냉동시스템내에서 압축기내로 유입되는 기체 냉매의 과열을 결정하도록 냉동시스템을 작동하고 비정상과열 조건에 응답하여 냉동시스템을 작동정지 하기 위한 방법 및 제어 시스템에 의하여 성취된다. 본 발명에 따라서, 증발기내 냉매의 포화온도가 감지되며, 감지된 온도를 지시하는 신호가 마이크로 컴퓨터와 같은 처리수단에 전달된다. 처리수단은 증발기로 부터 압축기로 흐르는 냉매의 과열을 결정하기 위하여 전달된 신호를 비교한다. 처리수단은 과열이 제1의 선정된 시간에 대하여 제1의 선정된 상한치를 초가하거나 또는 제2의 선정된 시간에 대하여 제2의 선정된 하한치를 초과하는 경우에 경보신호를 발한다. 경보신호가 처리수단에 의하여 발생되면, 냉동시스템은 비정상적이고 유해한 작동조건으로부터 냉동시스템 압축기를 보호하기 위하여 정지된다.

본 발명의 제반 목적 및 장점은 첨부 도면과 관련하여 취해진하기 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도면은 본 발명의 원리에 따라서 냉동시스템을 작동하기 위하여 제어시스템을 내장한 냉동시스템의 도해도이다. 도면에 도시한 바와같이, 냉동시스템은 증발기(11), 압축기(12), 공냉식응축기(13), 필터-건조기(4) 및 팽창 밸브(14)로 이루어진다. 또한, 도시된 바와같이 제어시스템은 마이크로 컴퓨터 시스템(21), 시스템 인터페이스 보오드(22), 주전원(23) 및 2차 전원(24)로 구성된다.

또한, 도면에 도시한 바와 같이 온도 감지기(35)가 증발기(11)내의 냉매의 포화온도를 감지하기 위하여 구비된다. 상기 감지된 온도를 지시하는 신호가 전선(26)을 통하여 마이크로컴퓨터 시스템(21)로 공급된다. 도면에 도시한 바와같이 제2온도 감지기(37)이 압축기(12)의 피스톤으로 유입되는 기체 냉매의 온도를 감지하기 위하여 구비된다. 이들 감지된 온도를 지시하는 신호는 전선(28)을 통하여 마이크로컴퓨터 시스템(21)로 전달된다. 온도 감지기(35,37)은 1983년 12월 19일 미합중국 특허청에 출원되어 본 특허출원과 동일 양수인에게 양도된 ＂냉동시스템 냉매유동 제어방법 및 장치＂라는 명칭의 미합중국 특허출원 제562,913호에 명세된 방법으로 냉동 시스템내에 장치되어 사용되는 것이 바람직하다. 상기 동일 양수인에게 양도된 미합중국 특허출원의 전체 명세서가 본원에 참조로서 명세된다. 그러나, 필요한 경우에는 온도 감지기(37)은 증발기(11)로 부터 압축기(12)로 안내되는 냉매관 같은 통상의 위치에 배치될 수도 있으며, 온도 감지기(35,37)은 압축기(12)로 유입되는 냉매의 과열을 결정하기 위하여 통상의 방법으로 사용될 수도 있다.

또한, 온도 감지기(35,37)은 서어미스터와 같은 온도 감응 저항기구인 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명에 속하는 기술에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 명백한 바와같이, 온도 감지기(35,37)로서 수 많은 형태의 감지기가 이용될 수 있다. 일반적으로, 감지된 온도를 지시하는 신호를 마이크로컴퓨터 시스템(21)에 전달할 수 있는 형태의 온도 감지기가 사용된다.

마이크로 컴퓨터 시스템(21)은 입력신호를 수신하고, 수신된 입력신호를 미리 프로그램된 공정에 따라 처리하며, 처리된 입력 신호에 응답하여 제어신호를 발생하기에 적절한 어떤장치 혹은 장치의 조합으로 이루어진다. 마이크로컴퓨터 시스템(21)에 의하여 발생된 제어신호는 마이크로컴퓨터 시스템(21)로 부터 제어장치에 전달된 제어신호에 응답하여 냉동시스템의 작동을 제어하는 제어장치에 공급된다. 예를들면, 마이크로컴퓨터 시스템(21)은 미합중국, 캘리포니아주 95051 산타클라라, 바우어스 애비뉴 3065애 사업장소를 가지고 있는 인텔 코오포레이손으로 부터 제작되는 모델 2764 기억장치가 내장된 모델 8031마이크로 프로세서이다.

도면에 도시한 바와 같이, 2차 전원(24)는 마이크로컴퓨터 시스템(21)에 연결되어 마이크로컴퓨터 시스템(21)이 2차 전원(24)로 부터 전선(31)을 경유하여 팽창밸브(14)르 개폐하는 모우터(30)으로 흐르는 전력을 제어하도록 한다. 팽창밸브(14)는 1983년 12월 22일자로 미합중국 특허청에 출원되어 본 특허출원과 동일 양수인에게 양도된 ＂증분조절 전자식 팽창밸브＂라는 명칭의 미합중국 특허 출원 제564, 543호에 명세된 것과 같은 증분조절 전자식 팽창밸브인 것이 바람직하다. 또한, 팽창밸브(14)는 1983년 12월 22일자로 미합중국 특허청에 출원되어 본 특허출원과 동일 양수인에게 양도된 ＂냉동시스템전자 팽창밸브용 제어 시스템＂이란 명칭의 미합중국 특허출원 번호 제564,542호에 명세된 방법으로 제어되는 것이 바람직하다. 상기 미합중국 특허 출원의 전체 명세서가 본원에 참조로서 이용된다.

또한, 도면에 도시한 바와 같이 시스템 인터페이스 보오드(22)가 리본 케이블(32)에 의하여 마이크로컴퓨터 시스템(21)에 연결된다. 시스템 인터페이스 보오드(22)는 주전원(23)으로부터 압축기(12)를 구동하기 위한 압축기 모우터로, 또한, 응축기(13)을 통하여 냉각 공기를 순환시키는 응축기 팬(3)을 구동하기 위한 모우터(15)로 흐르는 전력을 제어하기 위한 절환기구를 구비한다. 절환기구는 리본 케이블(32)을 통하여 시스템 인터페이스 보오드(22)상의 전자 부품에 전달되는 마이크로 컴퓨터 시스템(21)로 부터의 제어 신호에 응답하여 제어되는 릴레이와 같은 전자 부품인 것이 바람직하다.

본 발명에 따라서, 냉동 시스템이 작동중일때 온도 감지기(35)는 증발기(11)내의 냉매의 포화온도를 감지하며, 상기 감지된 온도를 지시하는 전기신호를 전선(26)을 통하여 마이크로 컴퓨터 시스템(21)로 전달한다. 또한, 온도 감지기(37)은 압축기(12)의 피스톤으로 유입되는 기체 냉매의 온도를 감지하며(또는, 전술한 바와같이 온도감지기(37)은 증발기(11)로 부터 압축기(12)로 연결되는 냉매관과 같은 기타의 통상 위치에서 증발기(11)로 부터 압축기(12)로 유동되는 기체 냉매의 온도를 감지하며), 상기 감지된 온도를 지시하는 전기적 신호를 전선(28)을 경유하여 마이크로 컴퓨터 시스템(21)로 전달된다. 마이크로 컴퓨터시스템(21)은 프로그램된 공정에 따라서 온도 감지기(35,37)에 의하여 전달된 전기적 신호를 처리하여 증발기(11)내 냉매의 포화온도와 압축기(12)로 유입되는 기체 냉매의 온도와의 온도차이를 결정한다. 이와같은 온도 차이는 압축기(12)로 유입되는 기체 냉매의 과열이다.

정상작동조건하에서, 압축기(12)내로 유입되는 기체냉매의 과열은 일정 정상범위에 있다. 상기 정상 범위 과열치의 상한선을 초과하는 과열은 통상적으로 냉동시스템에 악영향을 끼친다. 예를들면, 팽창밸브(14)가 폐쇄된 채로 있은 경우 또는 필터-건조기(4)가 폐쇄되는 경우에 증발기(11)로 유동되는 냉매를 비정상적으로 제한할 것이다. 이와같은 것은 증발기(11)에 냉매가 정상적인 양보다 작은 양이 존재하기 때문에 증발기(11)내에서 냉매를 과열을 야기한다. 증발기(11)내에서의 냉매의 과열은 정상범위 과열치의 상한선을 초과하여 과열되게 한다. 또한, 과열이 정상범위 과열치의 하한선보다 작은 경우에도 냉동 시스템에 악영향을 끼친다. 예를 들면 팽창밸브(14)가 개방된채로 유지되는 경우에 정상량의 냉매보다 많은 냉매가 증발기(11)내로 유입되게 되어 증발기(11)내에서의 냉매의 과열이 거의 일어나지 않게된다. 이와같은 상태가 점검되지 않고 계속되는 경우에, 압축기(12)에 손상을 야기할 수 있는 압축기(12)의 범람이 일어날 수 있다.

그러므로, 본 발명에 따라서 마이크로컴퓨터 시스템(21)은 압축기(12)로 유입되는 기체 냉매의 탐지된 과열과 그 이상을 초과해서는 냉동 시스템의 작동에 바람직하지 않은 상한치를 주기적으로 비교한다. 마이크로 컴퓨터시스템(21)은 과열이 소정의 상한선 이상인 것을 탐지하는 경우에, 마이크로컴퓨터 시스템(21)은 경보신호를 발하여 냉동시스템의 작동을 정지시킨다. 경보신호는 마이크로컴퓨터 시스템(21)로 부터 시스템 인터페이스 보오드(22)상의 적절한 절환 기구로 전달되는 다수의 제어신호로 이루어져 상기 절환기구는 주전원(23)으로 부터 응축기 팬(3)의 모우터(15) 및 압축기(12)를 구동하는 모우터로 흐르는 동력을 차단하는 것이 바람직하다. 또한, 제어신호는 마이크로컴퓨터 시스템(21)에 의하여 발생되어 전원이 제2전원(24)로 부터 전선(31)을 경유하여 팽창밸브(14)를 완전 폐쇄위치로 구동하는 모우터(30)으로 공급되도록 하는 것이 바람직하다.

마이크로컴퓨터 시스템(21)은 또한 압축기(12)로 유입되는 기체냉매의 탐지된 과열과 이 이하에서는 냉동 시스템의 작동에 바람직하지 않은 하한치와 함께 주기적으로 비교한다. 마이크로컴퓨터 시스템(21)의 과열이 상기 소정의 하한치 이하라는 것을 탐지하는 경우에, 마이크로컴퓨터 시스템(21)은 경부신호를 발생하여 상술된 바와같이 냉동시스템의 작동을 정지시킨다.

정상범위 과열치로 부터의 탐지된 과열의 유해하지 않은 일시적인 편차에 응답하여 냉동시스템 작동이 정지되는 것을 회피하기 위하여, 마이크로컴퓨터 시스템(21)은 탐지된 과열이 소정의 상한치보다 큰 경우 혹은 소정의 하한치보다 작은 경우가 지속되는 시간으로 프로그램된다. 탐지된 비정상적인 과열치가 소정의 시간동안, 예로써, 5분의 시간동안 계속적으로 존재하지 않는 경우에는 경보신호가 발생되지 않는다. 이리하여, 온도 감지기(35,37)로 부터 마이크로컴퓨터 시스템(21)로 전달되는 전기적 신호에 일시적인 파동을 야기할 수도 있는 전기적 노이즈에 의하여 냉동시스템의 바람직하지 않은 정지를 일으키는 것을 방지 할 수 있다.

또한, 마이크로컴퓨터 시스템(21)은, 탐지된 과열이 소정의 상한치보다 크다할지라도 증발기(11)내 냉매의 포화 온도가 탐지된 고과열치가 비정상적이고 해롭지 않은 냉동 시스템의 시동상태의 결과가 아닌 것을 지시하는 또다른 소정치 이하에 동시에 있지 않는 한 경보신호가 발생하지 않도록 프로그램되어 있다. 예를들면, 증발기(11)내 냉매가 비교적 고온일때 냉동시스템이 작동개시하는 경우에, 압축기(12)의 피스톤으로 유입되는 기체 냉매의 비교적 높은 온도에 비하여 증발기(11)내의 포화온도에 비교적 빠른 감소가 야기되어 결과적으로 소정상한치 이상의 광열치로 되게된다. 그러나, 이와 같은 것은 특정고온 시동조건하에서의 냉동시스템의 시동의 정상적인 결과이며, 냉동시스템내에서 작동 불량을 지시하는 것은 아니다. 그러므로, 이런 조건하에서 냉동시스템의 작동을 정지하는 것은 바람직하지 못하다. 그러나, 증발기(11)내 냉매의 포화온도가 정상 작동치 이하이며, 탐지된 과열이 정상범위의 과열치내에 있지 않은 경우에는, 냉동시스템의 작동 불량을 지시하며, 그에 응답하여 냉동시스템의 작동을 정지시킨다. 마이크로컴퓨터 시스템(21)을 탐지된 양쪽 과열치가 정상범위 과열치의 소정 상한치보다 크지 않고 또한 증발기내 냉매의 포화온도가 소정 정상 작동치보다 작지 않는한 경보신호를 발하지 않도록 프로그램함으로써, 상기 기술된 작동조건은 바람직한 방법으로 적절히, 효과적으로 그리고 효율적으로 응답한다.

물론, 상기 기술은 본 발명의 양호한 실시예를 명세한 것이며, 다수의 변경실시예 및 본 발명의 기타 실시예가 본 발명의 속하는 당기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 용이하게 실시될 수 있을 것이다. 그러므로, 본 발명이 특정 실시예에 관련하여 명세되었지만, 본원에 명세되고 첨부된 특허청구 범위에 청구된 본 발명의 범위로 부터 이탈함이 없이 본 발명의 다수의 변경 양태 및 기타 실시예가 실시될 수 있다.

Claims (2)

1. 증발기로 부터 압축기로 공급된 기체 냉매를 압축하기 위한 압축기를 구비하는 냉동시스템 작동방법에 있어서, 증발기로부터 압축기로 공급되는 기체 냉매의 온도를 감지하는 단계와, 증발기내 냉매의 포화온도를 감지하는 단계와, 증발기로 부터 압축기로 유동되는 기체 냉매의 과열을 결정하기 위하여 감지된 온도를 비교하는 단계와, 과열이 제1소정 시간 동안 소정의 상한치 보다 계속 큰 경우에 냉동 시스템의 작동을 정지시키는 단계와, 과열이 제2소정시간동안 소정의 하한치보다 계속 작은 경우에 냉동시스템의 작동을 정지시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉동시스템 상하과열 방지방법.
2. 증발기로 부터 압축기로 공급되는 기체 냉매를 압축하는 압축기를 구비하는 냉동시스템을 작동하기 위한 제어장치에 있어서, 압축기로 공급되는 기체 냉매의 온도를 감지함과 동시에 상기 감지된 온도를 지시하는 제1신호를 발생하기 위한 제1감지기구와, 증발기내 냉매의 포화온도를 감지함과 동시에 상기 감지된 온도를 지시하는 제2신호를 발생하기 위한 제2감지기구와, 증발기로 부터 압축기로 유동되는 기체 냉매의 과열을 결정하기 위하여 프로그램된 공정에 따라서 수신된 신호를 처리하고, 과열이 제1소정시간동안 소정상한치보다 계속 클 경우 혹은 제2소정시간동안 소정하한치보다 계속 작을 경우에 경보신호를 발생하기 위하여 상기 제1 및 제2감지기구에 의하여 공급된 제1 및 제2신호를 수신하기 위한 처리수단과, 상기 처리수단에 의한 경보신호에 응답 상기 처리수단에 의한 경보신호에 응답하여 냉동시스템 작동을 정지시키기 위한 절환기구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉동시스템 제어장치.

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