KR100319910B1 - 스크류 냉동기의 압축기 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스크류 냉동기의 압축기 제어장치에 관한 것으로 압축기를 냉수 출구의 냉수온도와 복귀온도를 측온 저항체(82, 84)로 정밀하게 측정하여 차이값에 따라 압축기(10)의 용량제어용 다수개의 전자밸브(62, 64, 66) 중에서 개폐되는 전자밸브 개수를 제어함으로써 압축기의 운전상태를 조절하여 최적의 냉동능력을 발휘할 수 있도록 작동된다.

Description

스크류 냉동기의 압축기 제어장치 {Control system for compressor of screw chiller}
본 발명은 스크류 냉동기의 압축기 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압축기를 냉수 출구의 냉수온도와 복귀온도를 측온 저항체로 정밀하게 측정하여 차이값에 따라 압축기의 용량제어용 다수개의 전자밸브 중에서 개폐되는 전자밸브 개수를 제어함으로써 압축기의 운전상태를 조절하여 조절하여 최적의 냉동능력을 발휘할 수 있도록 한 스크류 냉동기의 압축기 제어장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 스크류 냉동기의 압축기 제어장치를 나타낸 블록구성도이다.
여기에 도시된 바와 같이 냉매를 고온 고압으로 압축시키는 압축기(10)와, 압축기(10)에 의해 압축된 냉매에 함유된 열을 방출하여 액화시키는 응축기(20)와, 응축기(20)에서 보내진 냉매를 증발하기 쉬운 저압상태로 만드는 팽창밸브(30)와, 팽창밸브(30)를 통해 저압상태로 바뀐 냉매가 증발되면서 주변의 열을 흡수하여 냉각시키기 위한 증발기(40)와, 응축기(30)에서 열을 빠르게 방출시키기 위해 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환펌프(70)와, 증발기(40)에서 냉각된 냉수를 냉각시키고자 하는 곳으로 순환시키는 냉수 순환펌프(80)와, 냉각수의 입구와 출구의 온도를 측정하는 냉각수 온도계(72, 74)와, 냉수의 입구와 출구의 온도를 측정하는 냉수 온도계(82, 84)와, 압축기(10)의 작동부하를 조절하기 위한 스텝콘트롤러(60)와, 냉각수 온도계(72, 74)와 냉수 온도계(82, 84)의 값을 입력받아 설정된 냉각상태를유지하기 위해 스텝콘트롤러(60)와 냉각수 순환펌프(70)와 냉수 순환펌프(80)의 작동을 제어하는 제어부(50)와, 제어부(50)의 작동에 따라 압축기(10)의 이상발생시 경고하기 위한 표시부(90)로 이루어진다.
위와 같은 스크류 냉동기에 전원이 공급되면 압축기(10)가 가동하면 증발기(40)로 부터 냉매밸브(15)를 통해 냉매기체가 압축기(10)로 흡입된다. 그러면 흡입된 냉매기체는 압축기(10)의 암수치형에 의해 압축되어 고온 고압의 상태로 응축기(20)로 토출되고 응축기(20)에서는 냉각수에 의해 열을 방출하고 냉매가스는 응축되고 팽창밸브(30)를 통해 증발기(40)로 적정의 냉매를 흘려 저온의 냉매는 증발기(40)측의 냉수와 전열관을 통해 접촉하여 냉수의 열을 빼앗아 냉수는 차가워지고 냉매는 증발하는 냉동 사이클을 반복하면서 부하량의 감소시 개별적인 스텝콘트롤러(60)에 의해 압축기(10)의 용량제어용 전자밸브를 개폐하여 부분부하 운전을 실시한다.
이때 개별적인 스텝콘트롤러(60)에 의해 압축기의 부하량을 조절할 때 증발기(40)에서 냉각되어 순환되는 냉수입구와 출구의 온도를 냉수 온도계(82, 84)에 의해 측정하여 제어부(50)에서 유출되는 냉수의 온도와 복귀하는 냉수의 온도차를 비교하여 스텝콘트롤러(60)를 작동시켜 압축기(10)의 작동부하를 조절하게 된다.
그런데, 냉수 온도계가 봉상온도계로 이루어져 1∼2도의 온도차를 갖게 되어 정확한 온도를 파악하지 못한다는 문제점이 있다.
또한, 압축기의 부하량을 조절하는 스텝콘트롤러의 4스텝의 스테이지당 압축기의 용량제어용 전자밸브 2∼3개를 동시에 제어해야하기 때문에 적정의 부하제어를 실현하지 못하여 요구되어지는 냉수 출구 온도를 생성하지 못하여 효율적인 냉동능력을 발휘하지 못한다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 증발기에서 냉각되는 냉수의 입구와 출구의 온도센서를 측온 저항체로 측정하여 정확한 온도를 측정하여 냉수의 유출온도와 냉수의 복귀온도의 차이에 따라 압축기의 부하량을 조절하기 위해 다수개의 용량제어용 전자밸브를 순차적으로 개폐하여 부하량을 조절하도록 한 스크류 냉동기의 압축기 제어장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래의 스크류 냉동기의 압축기 제어장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명에 의한 스크류 냉동기의 압축기 제어장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 본 발명에 의한 스크류 냉동기의 압축기 제어장치의 작동순서를 순차적으로 도시한 흐름도이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
15 : 냉매밸브 20 : 응축기
40 : 증발기 50 : 제어부
60 : 스텝콘트롤러 62, 63, 66 : 제 1 내지 제 3제어밸브
70 : 냉각수 순환펌프 80 : 냉수 순환펌프
90 : 표시부 100 : 냉각탑
72, 74 : 냉각수 온도계 76, 78 : 냉각수 온도센서
82, 84 : 냉수 온도계 86, 88 : 냉수 온도센서
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 냉매를 고온 고압으로 압축시키는 압축기와, 압축기에 의해 압축된 냉매에 함유된 열을 방출하여 액화시키는 응축기와, 응축기에서 보내진 냉매를 증발하기 쉬운 저압상태로 만드는 팽창밸브와, 팽창밸브를 통해 저압상태로 바뀐 냉매가 증발되면서 주변의 열을 흡수하여 냉각시키기 위한 증발기와, 응축기에서 열을 빠르게 방출시키기 위해 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환펌프와, 증발기에서 냉각된 냉수를 냉각시키고자 하는 곳으로 순환시키는 냉수 순환펌프와, 냉각수의 입구와 출구의 온도를 측정하는 냉각수 온도센서와, 냉수의 입구와 출구의 온도를 측정하는 냉수 온도센서와, 압축기의 작동부하를 조절하기 위한 다수개의 용량제어용 전자밸브와, 냉각수 온도센서와 냉수 온도센서의 값을 입력받아 설정된 냉각상태를 유지하기 위해 다수개의 용량제어용 전자밸브와 냉각수 순환펌프와 냉수 순환펌프의 작동을 제어하는 제어부와, 제어부의 작동에 따라 압축기의 이상발생시 경고하기 위한 표시부로 이루어진것을 특징으로 한다.
이때 냉수 온도센서 및 냉각수 온도센서는 측온 저항체로 이루어진 것을 특징으로 한다.
위와 같이 이루어진 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.
냉매의 냉동사이클의 반복에 의해 냉각된 냉수가 순환하면서 냉각시킬 때 증발기에서 유출되는 냉수의 온도와 복귀되어 유입되는 냉수의 온도를 정확하게 측온 저항체의 저항값에 의해 읽어들여 압축기의 부하량을 조절하는 다수개의 용량제어용 전자밸브를 순차적으로 개폐하여 압축기의 부하를 조절하여 최적의 냉동능력을 발생시키도록 작동된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.
도 2는 본 발명에 의한 스크류 냉동기의 압축기 제어장치를 나타낸 블록구성도이다.
여기에 도시된 바와 같이 냉매를 고온 고압으로 압축시키는 압축기(10)와,압축기(10)에 의해 압축된 냉매에 함유된 열을 방출하여 액화시키는 응축기(20)와, 응축기(20)에서 보내진 냉매를 증발하기 쉬운 저압상태로 만드는 팽창밸브(30)와, 팽창밸브(30)를 통해 저압상태로 바뀐 냉매가 증발되면서 주변의 열을 흡수하여 냉각시키기 위한 증발기(40)와, 응축기(20)에서 열을 빠르게 방출시키기 위해 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환펌프(70)와, 증발기(40)에서 냉각된 냉수를 냉각시키고자 하는 곳으로 순환시키는 냉수 순환펌프(80)와, 냉각수의 입구와 출구의 온도를 측정하는 냉각수 온도센서(76, 78)와, 냉수의 입구와 출구의 온도를 측정하는 냉수 온도센서(86, 88)와, 압축기(10)의 작동부하를 조절하기 위한 제 1내지 제 3전자밸브(62, 64, 66)와, 냉각수 온도센서(76, 78)와 냉수 온도센서(86, 88)의 값을 입력받아 설정된 냉각상태를 유지하기 위해 제 1내지 제 3전자밸브(62, 64, 66)와 냉각수 순환펌프(70)와 냉수 순환펌프(80)의 작동을 제어하는 제어부(50)와, 제어부(50)의 작동에 따라 압축기(10)의 이상발생시 경고하기 위한 표시부(90)로 이루어진것을 특징으로 한다.
이때, 냉수 온도센서(86, 88) 및 냉각수 온도센서(76, 78)는 측온 저항체로 이루어진 것을 특징으로 한다.
위와 같이 이루어진 본 발명에 의한 스크류 냉동기의 압축기 제어장치의 작동을 설명하기 위해 순차적으로 도시한 도 3의 흐름도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 스크류 냉동기로 전원이 인가되면 냉수 순환펌프(80)가 작동된다(S10). 그런다음 일정시간 약 5초간 지난후 냉각수 순환펌프(70)가 작동된다(S12, S14). 그다음 약 5초가 경과한 후 냉각탑(100) 팬모터가 작동되면서 부대설비가 작동되기 시작한다(S16, S18). 그런다음 10초후 냉매밸브(15)를 개방하여 냉매가 압축기(10)로 유입된다(S20, S22). 이와 같이 냉매가 압축기(10)로 유입된 후 약 10초가 경과되면 제 1전자밸브(62)가 여자되어 압축기(10)용 전동기가 작동되면서 증발기(40)로 부터 냉매기체가 압축기(10)로 흡입된다(S24, S26). 그러면 흡입된 냉매기체는 압축기(10)의 암수치형에 의해 압축되어 고온 고압의 상태로 응축기(20)로 토출되고 응축기(20)에서는 냉각수에 의해 열을 방출하고 냉매가스는 응축되고 팽창밸브(30)를 통해 증발기(40)로 적정의 냉매를 흘려 저온의 냉매는 증발기(40)측의 냉수와 전열관을 통해 접촉하여 냉수의 열을 빼앗아 냉수는 차가워지고 냉매는 증발하는 냉동 사이클을 반복하게 된다.
이때 압축기(10)의 용량제어용 제 1 내지 제 3전자밸브(62, 64, 66)를 제 1전자밸브(62)가 여자되어 33%의 운전을 수행한다(S26). 그런다음 다시 20초가 경과되면 제 2전자밸브(64)를 여자시켜 67%로 운전을 시키게 된다(S28, S30). 그리고 제 2전자밸브(64)가 여자된 후 20초후 제 3전자밸브(66)를 여자시켜 100%의 운전을 수행한다(S32, S34).
그런다음, 부하의 변동량에 따라 냉동 효율을 조절하기 위해 냉수 입구의 온도를 측온 저항체인 PT100오옴의 저항값의 변화를 읽어들여 측정하게 되는데 이 값이 복귀온도이다(S36). 그리고, 측정된 냉수 입구의 복귀온도와 냉수 출구의 설정치를 서로 비교하게 된다.
이때, 냉수 출구의 냉수온도가 설정치와 복귀온도의 차이값 이하로 떨어질경우에는 제 3전자밸브(66)를 소자시켜 부하량을 67%의 부하로 줄이게 된다. 즉, 압축기(10)의 용량이 커서 너무 많이 냉수가 냉각된다는 것이다(S48, S50).
또한, 냉수 출구의 냉수온도가 설정치와 (복귀온도×2)의 차이값 이하로 떨어질 경우에는 제 2전자밸브(64)를 추가로 소자시켜 부하량을 33%의 부하로 줄이게 된다(S44, S46).
그리고, 냉수 출구의 냉수온도가 설정치와 (복귀온도×3)의 차이값 이하로 떨어질 경우에는 제 1전자밸브(62)를 추가로 소자시켜 제 1 내지 제 3전자밸브(62, 64, 66)를 모두 소자시키고 냉매밸브(15)를 소자시켜 압축기(10)로의 냉매유입을 차단하여 저압의 형태로 스크류 냉동기를 정지시키게 된다(S38, S40, S42).
한편, 냉수 출구의 냉수온도가 설정치+복귀온도 보다 상승하게 될 경우에는 냉매밸브(15)를 여자시켜 제 1전자밸브(62)를 여자시켜 부하량을 33%의 부분부하 운전을 시키게 된다(S52, S54, S56).
그리고, 냉수 출구의 냉수온도가 설정치+(복귀온도×2) 보다 상승하게 될 경우에는 제 2전자밸브(64)를 추가로 여자시켜 부하량을 67%의 부하 운전을 시키게 된다(S58, S60).
그리고, 냉수 출구의 냉수온도가 설정치+(복귀온도×3) 보다 상승하게 될 경우에는 제 3전자밸브(66)를 추가로 여자시켜 전부하로 압축기(10)를 운전시키게 된다.
이때, 위에서 압축기(10)의 운전시 이상이 발생할 경우에는 표시부(90)를 통해 경고함과 아울러 압축기(10)의 작동을 정지시키게 된다. 그러나 압축기(10)에이상이 없을 경우에는 냉동사이클을 반복수행하게 되고 냉수 입구와 출구의 온도를 측정하는 단계(S36)로 리턴되어 하여 압축기(10)의 작동을 조절하게 된다(S66).
상기한 바와 같이 본 발명은 스크류 냉동기의 압축기의 운전상태를 냉수 출구의 냉수온도와 복귀온도를 측온 저항체로 정밀하게 측정하여 차이값에 따라 압축기의 용량제어용 다수개의 전자밸브 중에서 개폐되는 전자밸브 개수를 제어함으로써 조절할 수 있도록 하여 냉방능력에 따라 압축기의 작동을 정확한 온도변화의 측정으로 가능하도록 하여 최적의 냉동능력을 발휘할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (2)

  1. 냉매를 고온 고압으로 압축시키는 압축기(10)와,
    상기 압축기(10)에 의해 압축된 냉매에 함유된 열을 방출하여 액화시키는 응축기(20)와,
    상기 응축기(20)에서 보내진 냉매를 증발하기 쉬운 저압상태로 만드는 팽창밸브(30)와,
    상기 팽창밸브(30)를 통해 저압상태로 바뀐 냉매가 증발되면서 주변의 열을 흡수하여 냉각시키기 위한 증발기(40)와,
    상기 응축기(20)에서 열을 빠르게 방출시키기 위해 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환펌프(70)와,
    상기 증발기(40)에서 냉각된 냉수를 냉각시키고자 하는 곳으로 순환시키는 냉수 순환펌프(80)와,
    냉각수의 입구와 출구의 온도를 측정하는 냉각수 온도센서(76, 78)와,
    냉수의 입구와 출구의 온도를 측정하는 냉수 온도센서(86, 88)와,
    상기 압축기(10)의 작동부하를 조절하기 위한 다수개의 용량제어용 전자밸브(62, 64, 66)와,
    상기 냉각수 온도센서(76, 78)와 상기 냉수 온도센서(86, 88)의 값을 입력받아 설정된 냉각상태를 유지하기 위해 상기 다수개의 용량제어용 전자밸브(62, 64, 66)와 상기 냉각수 순환펌프(70)와 상기 냉수 순환펌프(80)의 작동을 제어하는 제어부(50)와,
    상기 제어부(50)의 작동에 따라 상기 압축기(10)의 이상발생시 경고하기 위한 표시부(90)
    로 이루어진것을 특징으로 하는 스크류 냉동기의 압축기 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 냉수 온도센서(86, 88) 및 냉각수 온도센서(76, 78)는 측온 저항체로 이루어진 것을 특징으로 하는 스크류 냉동기의 압축기 제어장치.
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