KR100359946B1 - 흡수 냉각장치의 결정화 검출, 복구를 위한 방법 및 장치와, 그를 위한 흡수 냉각장치용 제어 시스템 및 그 제어 시스템에서의 오버슈트 감소 방법 - Google Patents

흡수 냉각장치의 결정화 검출, 복구를 위한 방법 및 장치와, 그를 위한 흡수 냉각장치용 제어 시스템 및 그 제어 시스템에서의 오버슈트 감소 방법 Download PDF

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Abstract

제 1 실시예에서, 흡수 냉각장치는 발생기(26)와, 흡수기(24)를 포함하며, 상기 발생기(26)로부터 흡수기(24)로 흐르는 하나 이상의 농축 흡수제 용액 흐름을 갖는다. 농축 흡수제 용액의 분리된 흐름은 흡수기(24)의 표면 접촉부(24a)와 저장조(24c)로 분배된다. 냉각장치의 용량은 흡수기(24)의 표면 접촉부(24a) 대 저장조로 흐르는 흡수제 용액의 유량 비율을 변화시키므로써 제어될 수 있다. 제어기(118)는 필요한 냉각 용량을 달성하기 위해 흡수제 용액의 유량 비율을 조정한다. 제 2 실시예에서는 2단 흡수 냉각장치(400)의 결정화 검출 및 복구 방법이 제공된다. 저온 열 교환기(426)에서의 결정화가 어떠한 흡수제 용액 흐름들 사이의 온도 비교에 의해 검출된다. 복구 시퀀스는 결정화를 제거하고 계속적인 발생을 방지하는 단계를 포함한다. 마지막으로, 제 3 실시예에서, 세트포인트 입력(515)에 응답하여 오버슈트를 제어하는 제어 시스템(500)이 제공된다. 상기 제어 시스템(500)은 가산 노드(508)를 거쳐 제어 시스템(500)에 연결된 피드백 루프(505)와, 세트포인트 입력(515)을 수용하고 가산 노드(508)를 거쳐 제어 시스템에 여과된 세트포인트 출력(520)을 제공하도록 배치된 이항 필터(510)를 포함한다.

Description

흡수 냉각장치의 결정화 검출, 복구를 위한 방법 및 장치와, 그를 위한 흡수 냉각장치용 제어 시스템 및 그 제어 시스템에서의 오버슈트 감소 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING AND/OR RECOVERY FROM CRYSTALLIZATION IN AN ABSORPTION REFRIGERATION MACHINE, A CONTROL SYSTEM THEREFOR AND A METHOD FOR REDUCING OVERSHOOT IN THE CONTROL SYSTEM}
냉각 루프(refrigeration loop)를 통해 순환되는 복합 냉매를 사용하는 흡수 냉동, 냉각, 히트 펌프 및 관련의 장치는 널리 공지되어 있다. 상기 냉각 루프는 발생기와, 콘덴서와, 증발기와, 흡수기를 포함한다. 이러한 장치에는 다양한 복합 냉매 시스템(composite refrigerant system)이 사용될 수 있다. 예를 들어, 암모니아/워터 시스템과 리튬 브로마이드/워터 시스템을 들 수 있다.
외부 에너지원은 발생기에서 흡수제 용액과 복합 냉매에 열을 가한다. 발생기는 휘발성이 강한 냉매의 증기(예를 들어, 암모니아/워터 냉매인 경우에는 암모니아 증기, 리튬 브로마이드/워터 시스템인 경우에는 수증기)가 얻어지도록 증류하여 휘발성이 약한 농축성 흡수제 용액을 남긴다. 상기 농축성 흡수제 성분은 흡수기로 제거된다.
콘덴서는 발생기로부터 기화된 냉매를 수용하여 이를 액체 형태로 응축시킨다. 증기의 응축에 의해 해제된 열은 냉각탑, 냉각수, 기타 다른 외부 히트싱크, 또는 냉각 장치의 다른 단(stage)으로 배출된다.
증발기는 열 부하(즉, 빌딩 공기, 냉각기 콘텐츠, 냉각수, 또는 시스템이 냉각하려는 기타 액체나 물체)와의 직간접 접촉으로 응축 액체 냉매를 증발시키므로써 열을 열 부하로부터 뺐는다. 따라서, 증발기는 휘발성 냉매를 다시 휘발시킨다.
상기 흡수기는 증발기를 떠나는 냉매 증기를 발생기를 떠나는 응축된 흡수제 용액과 접촉시킨다. 이러한 접촉 과정은 증기상(vapor phase)이 휘발성이 덜한 용액상(solution phase)으로 재흡수될 때 열을 발생시킨다. 이러한 열은 냉각탑, 냉각수, 기타 다른 외부 히트싱크, 또는 냉각 장치의 다른 단으로로 배출된다. 본래의 복합 냉매와 흡수제 용액은 흡수기에서 재형성된 후, 발생기로 복귀되어 사이클을 완성시킨다.
통상의 흡수 열 교환 장치에 있어서, 증발기와 흡수기는 단일의 용기에 위치되므로, 증발기에서 발생된 냉매 증기는 재흡수를 위해 흡수기를 쉽게 통과할 수 있다. 증발기와 흡수기가 결합된 이러한 전형적인 장치에서, 접촉 과정은 응축된 흡수제 용액을 냉매 증기와 접촉하도록 분무시키는 단계를 포함한다. 저온에서의 응축 용액 존재는 증발기에서의 포화 압력보다 약간 낮은 흡수기에서의 포화 증기 압력을 생성한다. 이러한 압력의 불평형으로의인해 냉매 증기가 증발기로부터 흡수기로 흐르고 거기에서 용액으로 재흡수된다. 냉각장치 냉각 용량은 증발기에서 냉매가 증발되는 속도(rate)의 함수이므로, 증발된 냉매가 증발기로부터 흡수기로 흐르는 속도에 직접적으로 관련이 있다.
흡수 냉각장치의 냉각 용량은 냉각장치에 부과되는 부하의 변화를 수용하도록 변화시키는 것이 바람직하다. 냉각 용량을 제어하는 가장 통상적인 방법은 일정한 속도로 흡수기에 분무되는, 흡수제 용액의 농도를 변화시키는 것이다. 흡수기 스프레이(absorber sprays)에서 흡수제 용액의 농도를 증가시키면 흡수기에 더 큰 압력 불평형이 생성되어 보다 많은 냉각 증기가 증발기로부터 흡수기로 흐르게 되며, 이에 따라 냉매는 증발기에서 높은 속도로 증발되므로, 냉각 용량을 증가시키게 된다. 역으로, 흡수기 스프레이에서 흡수제 용액의 농도를 감소시키면 냉각 용량이 감소된다.
흡수기 스프레이에서의 흡수제 용액 농도는 발생기로부터 흡수기로 흐르는 농축된 흡수제 용액의 흐름율을 변화시키므로써 변화되어져 왔다. 발생기로부터의 흐름이 변동됨에 따라, 냉각장치는 흡수기 수집부(sump)로부터의 희석 복합 용액의 일부를 발생기로부터의 농축 흡수제와 혼합하므로써 흡수기로의 일정한 흐름을 유지한다. 그후 상기 장치는 상기 혼합물을 흡수기 스프레이를 통과시킨다. 발생기로부터의 흐름율이 낮을 때, 예를 들어 재순환 흐름율은 높아지며, 흡수기에 유입되는 초기 농축된 흡수제 용액은 희석될 것이다.
이론적으로는, 발생기로부터의 흡수제 용액 흐름이 제로(zero)로 감축될 경우(이 경우, 흡수기 스프레이로의 흐름은 단지 흡수기 수집부로부터 재순환으로 구성된다) 냉각장치 용량도 제로가 될 것이다. 그러나, 실제로 장치는 흐름의 정체와 냉각장치 열 교환기에서의 결정화를 방지하기 위해 발생기를 통하는 최소한의 흐름을 유지해야만 한다. 그렇다면, 일정한 레벨 이하로 냉각 용량을 감소시키기 위해, 장치는 발생기로부터 흘러오는 흡수제 용액을 다량의 과잉 냉매와 혼합하므로써 흡수제 용액을 부가로 희석시켜야 한다. 그러나, 흡수제 용액을 희석시키기 위해 흡수기 앞에서 과잉 냉매를 사용하는 것은 냉각 장치의 응답 시간을 증가시키게 되고, 또한 큰 규모의 냉매 저장 탱크를 요구하게 된다. 주거용과 사무실용과 산업용 열교환 응용에서, 사용자는 낮은 냉각 부하를 수용하면서도 부하 변화에 신속히 응답하는 흡수 냉각장치를 필요로 하므로, 다른 장치가 필요하다.
예를 들어, 제어기는 흡수기 스프레이에서의 흡수제 용액의 농도를 변화시키므로써 사무실 빌딩의 냉각장치를 높은 냉각 용량과 낮은 냉각 용량 사이를 신속히 변화시킬 수 없다. 만일 부분적으로 구름낀 날 구름이 태양을 가렸다 말았다를 계속 반복한다면, 상기 시스템은 구름이 태양을 차단할 때의 낮은 냉각 용량으로부터 사무실 창을 통해 태양이 비추는 경우의 상당한 냉각 용량으로 계속적으로 순환할 것이다. 낮은 용량시에는, 오피스 냉각장치 시스템은 그 농도를 감소시키기 위해 과잉 냉매로 흡수제 용액 흐름을 범람시킬 것이다. 사무실 공기 온도의 차후 급작스런 증가로 상당한 냉각 용량 증가를 요구하게 될 때, 발생기는 농축된 흡수제를 재형성하기 위해 복합 용액으로부터 과잉 냉매를 비등시킬 것이다. 상기 흡수제는 냉각 장치가 그 높은 용량을 다시 얻을 수 있도록 발생기에서 재형성되어야 한다. 그러나, 냉각 용량이 복구되었을 즈음에, 태양은 다시 구름뒤로 숨을 것이다. 이때, 시스템은 태양이 사무실을 더 이상 가열시키지 않기 때문에 냉각 용량을 다시 감소시켜야 한다.
따라서, 흡수기 용액 농도를 변화시켜 흡수 냉각장치의 냉각 용량을 제어하는 기술은 공지되어 있지만, 현존의 시스템은 응답 시간이 길기 때문에 낮은 냉각 용량 범위에서 작동될 때 불충분하다. 또한, 낮은 냉각 용량 범위에서도 작동되기 위해, 이러한 시스템은 대형의 냉매 저장 탱크가 필요하게 된다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 또한 2단 흡수 냉각 장치에 관한 것으로, 특히 시스템 열 교환기내에서의 결정화의 검출 및 복구를 위한 제어 시스템에 관한 것이다. 2단 흡수 냉각장치의 작동중, 사고나 장치의 기능이 정상적으로 작동되지 않는 경우에는 장치 통로에서의 흡수제 용액의 결정화 내지 고형화를 초래하게 된다. 결정화에 대한 가장 일반적인 장소는 농축 용액 열 교환기의 농축 용액 통로이다. 이러한 위치에서, 흡수제 용액은 발생기에 의해 농축된 다음 흡수기로 가는 중에 있다. 발생기와 흡수기 사이에서, 농축된 용액은 열교환기를 통과하면서, 흡수기로부터 발생기로 펌핑되는 희석 흡수제 용액에 열을 방출한다. 만일 어떤 이유로 인해, 흡수제 용액이 너무 농축되거나 또는 결정화 온도 이하로 냉각되는 경우, 농축액 흐름 통로는 결정화로 인해 차단되기 시작하여 결국에는 완전히 막히게 된다. 이러한 상태는 매우 짧은 기간내에 발생될 수 있고 1분 미만의 시간에 발생되는 것으로 공지되어 있다.
여러가지 조건에 의해 열 교환기에서 농축된 흡수제 용액의 결정화가 발생된다. 예를 들어, 흡수기에서 공기나 기타 다른 불활성 가스의 존재는 흡수제 용액의 희석을 방지한다. 이것은 농축된 흡수제 용액의 농도를 증가시키게 된다. 상기 용액이 과포화됨에 따라, 결정화가 시작된다. 만일 콘덴서 워터가 갑자기 정상 작동온도보다 차가워졌다면, 흡수기를 떠나는 희석된 흡수제 용액의 온도는 하강될 것이다. 이것은 열 교환기내의 농축된 흡수제 용액의 온도를 결정화 포인트 이하로 하강시킬 것이며, 열 교환기를 차단하기 시작할 것이다. 흡수제 용액의 과포화를 초래하는 발생기의 과잉작동 역시 열 교환 통로의 결정화 차단(crystallization blockage)을 초래하게 될 것이다.
상술한 조건의 그 어느 것의 발생도 방지하는 것이 바람직하다. 그러나, 사고나 오작동으로 인해, 열 교환기에서의 결정화를 항상 방지하는 것은 불가능하다. 결정화와 열 교환기 차단이 발생되었을 때, 열 교환기 통로를 깨끗하게 하는 종래의 실질적인 방법은 외부 열원으로 가열하여 내부의 흡수제 용액을 액화시키는 것이다. 그러나, 이러한 해결책은 흡수 장치 작동의 상당한 중단을 요구하므로 허용될 수 없다. 기타 종래의 결정화 검출 및 방지 시스템으로는 농축 흡수제 용액 흐름 통로에 기계적 부유 밸브를 사용하여 결정화로 인해 흐름이 역방향으로 진행될 때 작동되게 하는 것이 있다. 그러나, 이러한 기계적 시스템은 매우 고가이며 신뢰성이 떨어지는 것으로 판명되었다.
마지막으로, 세 번째 측면에서 본 발명은 제어 시스템에 관한 것으로서, 특히 과정 교란에 대한 응답을 감소시키지 않고 오버슈트를 제거하기 위한, 이항 세트포인트 필터(binomial setpoint filter)를 구비한 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 제어 시스템은 거의 모든 시스템과 장치를 관찰 및 제어하는데 유용하게 사용된다. 제어 시스템은 종종 그 경제적인 이점으로 인해서 사용된다. 예를 들어, 과정을 원하는 작동 상태에 가깝게 유지할 수 있는 능력이 유리하다. 이러한 제어는 또한 시스템의 안정성과 효율을 증가시킨다.
2가지 기본적인 제어 시스템이 존재한다. 한가지 형태는 조정 제어(regualtion(regulatory) control) 시스템이다. 이러한 형태의 제어 시스템은 주로 시스템에 대한 변화와 교란에 응답하는데 사용된다. 조정 제어 시스템에 의해 제어되는 장치의 예로는 쾌적한 냉방을 위해 냉각수를 제공하는데 사용되는 워터 냉각장치가 포함된다.
다른 형태의 제어 시스템은 트래킹 제어 시스템이다. 이러한 형태의 제어는 세트포인트나 어떤 관련된 입력상의 변화를 추적한다. 이러한 제어 시스템은 장치의 제어를 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 초기 세트포인트가 시스템이나 장치에 들어가고, 제어 시스템은 장치로부터의 일탈을 추적하여 장치의 작동을 필요한 세트포인트로 유지하려고 한다.
간단히 말해서, 밀폐 루프 제어 시스템은 어떤 과정과, 제어되는 변수의 측정부와, 실제 측정값과 원하는 값을 비교한 후 이들 사이의 편차를 이용하여 과정으로의 입력들 중 하나를 자동으로 조정하는 제어기를 포함한다. 제어될 물리적 시스템은 전기, 열, 유압, 공압, 기체, 기계적 및 기타 다른 물리적 및 화학적 과정에 의해 설명될 수 있는 것이다.
일반적으로, 제어 시스템은 2가지 목적중 하나에 부응하도록 설계된다. 먼저, 서보 메카니즘은 가능한한 세트포인트에서의 변화를 따르도록 설계된다. 많은 전기적 및 기계적 제어 시스템은 서보 메카니즘이다. 둘째로, 레귤레이터는 부하의 변화나 기타 교란에도 불구하고 출력을 일정하게 유지하도록 설계된다. 조정 제어는 화학적 과정을 제어하기 위해 널리 사용된다. 일반적으로, 트래킹 제어 시스템은 세트포인트 변화를 관찰하여 적절한 조정을 행한다. 조정 제어 시스템은 과정 교란을 보상하도록 조정한다.
제어 시스템의 안정성, 정확성 및 응답 속도는 정상 상태(steady state) 성능과 전이(transient) 성능을 분석하므로써 결정된다. 가능한한 짧은 시간내에 정상 상태를 달성하고 출력을 특정한 한계값내에 유지하는 것이 바람직하다. 정상 상태 성능은 특정한 입력에 대해 출력이 제어되는 정확도에 대해 평가된다. 전이 성능, 즉 시스템이 어떤 정상 상태로부터 다른 상태로 변화될 때 출력 변수의 거동은, 최대 오버슈트, 상승 시간, 응답 시간과 같은 값에 의해서 평가된다.
세트포인트 변화와 과정 부하 변화에 의해 초래되는 교란을 포함하여 수많은 인자가 제어 품질에 영향을 미친다. 세트포인트와 과정 부하 모두는 제어 변수를 세트포인트에 유지하기 위한 최종 제어 요소의 세팅으로 한정될 수 있다. 따라서 이 양자는 최종 제어 요소를 다시 위치시키게 된다. 다른 교란들로는 입구 과정 유체 온도(inlet process fluid temperature)와 워터 냉각장치에서의 냉각수 온도의 변화 등이 있다.
많은 제어 시스템에 있어서, 스텝 입력 응답은 오버슈트를 초래한다. 그러나, 스텝 입력은 많은 이유로 분석을 위해 사용된다. 무엇보다도 먼저, 테스팅이 쉽게 실행된다. 둘째로, 스텝 입력은 가장 심각한 교란이며, 스텝 입력에 대한 응답은 발생가능한 최대한의 에러를 나타낸다. 전이 성능의 특징은 최대 오버슈트의 존재 및 크기와, 응답시간과 전이 오실레이션의 주파수를 포함한다.
어떤 경우에, 출력 변수는 원하는 정상 상태 조건을 오버슈트하여 전이 오실레이션이 발생된다. 제 1 오버슈트가 가장 크며, 그 효과는 설계자가 관심을 갖게 되는 사항이다. 이러한 최대 오버슈트를 제한하기 위한 주된 고려사항은 (1) 명령 신호에 의해 규정된 것 이상으로 제어 변수가 과도하게 벗어나는 것에 기인한 과정이나 장치의 손상을 방지하고, (2) 고도의 과소감쇠 시스템과 관련이 있는 과잉 세틀링 시간(settling time)을 피하는 것이다.
상술한 바와 같이, 제어 시스템은 과정 레귤레이터나 트래킹 제어로 사용될 수 있다. 예를 들어, 흡수 냉각장치는 산업 응용으로 사용된다. 이러한 용도에 있어서, 냉각장치 제어부는 주로 트래킹 제어 기능을 수행하는 것이 필요할 수 있다. 쾌적한 냉각을 위한 워터 냉각장치 제어부는 주로 과정 레귤레이터이다. 냉각 장치는 증발기에서 유출되는 냉각수(chilled water)를 변하지 않는 세트포인트로 제어한다. 이러한 용도에서는 과정 교란에 의해 야기되는 유출수 온도에서의 에러를 제거하기 위해 PID(proportional, integral and derivative) 제어 루프에서 상당히 높은 적분 이득(integral gain)을 사용하는 것이 바람직하다. 전형적으로, 제어 시스템이 부하 교란에 대해 보다 빠르게 응답하도록 허용할 수 있기 때문에 높은 적분 이득이 유리하다. 그러나, 큰 적분 이득 사용에 대한 한가지 문제점은 시작(시동)시에 제어부가 그 세트포인트를 오버슈트하는 것이다. 높은 적분 이득에 따른 기타 다른 문제점은 낮은 온도에서 작동중지(shutdown)되는 것이다.
이러한 오버슈트 문제점은 "소프트로딩(softloding)"으로 불리는 제어 기능을 써서 해결이 시도된 바 있다. 세트포인트 변화중, 또는 시작시, 냉각장치 시스템은 즉각적이고 실질적인 변화를 경험하게 된다. 냉각 시스템의 전형적인 응답은 변화에 부응하기 위해 100 % 부하(loading)하는 것이다. 이러한 주요한 변화를 보상하기 위해, 상기 소프트로딩은 냉각장치상의 부하를 느리게 하기 위해 시작시 제어기로부터 지령받은 출력을 제한한다.
그러나, 상기 소프트로딩 기능은 여러가지 문제점을 갖고 있다. 예를 들어, 소프트로딩은 제어 시스템의 후방 단부에 배치되며 이는 그 기능 달성을 어렵게 한다. 소프트로딩은 입력이 아닌 지령받은 출력을 제한하는 기능을 수행하기 때문에, 출력이 제한되는 방식은 서로 다른 장치에서 서로 다른 형태의 제어 시스템에 따라 변한다. 예를 들어, 워터 온도 변화를 한정하기 위해서, 소프트로딩 기능은 지령을 제한하여 워터 온도를 제어하여야 한다. 또한, 지령 제한 방식은 제어되는 것의 함수이다. 각각의 시스템에 있어서, 이것은 지령이 모든 시스템에 대해 고쳐질(be tweaked) 것을 요구한다. 또한, 양호하게 거동하는 응답을 얻기 위해서는 수많은 경험적 작업이 요구된다.
유출 워터 온도 세트포인트가 변화될 필요가 있는 어떤 경우에 부가적인 제어 문제(concern)가 발생된다. 마찬가지로, 큰 적분 이득에 의해, 큰 오버슈트가 초래된다. 또한, 냉각 워터 세트포인트가 일일 기준으로 변화되는 쾌적 냉방용이 있다. 예를 들어, 온도가 밤에는 상승하고 낮에는 하강할 수 있다. 이러한 규칙적인 변화도 상술한 바와 같은 오버슈트 문제점을 초래하게 된다.따라서, 레귤레이터 제어를 사용하는 경우, 시스템 응답을 빠르게 하기 위해 적분 제어를 높게 하는 것이 바람직하다. 이러한 증가된 적분 제어는 통상적으로 세트포인트 변화가 필요할 때까지는 잘 작동된다. 그 다음에는 세트포인트 기회에서의 증가된 적분 이득은 과도하게 되어 오버슈트를 초래할 것이다. 그러나, 동일한 시스템이 트랙킹 타입의 제어를 실행하고자 할 경우, 오버슈트가 발생될 것이다. 따라서, 과정 교란에 대한 응답을 감소시킴 없이 오버슈트를 제거하는 제어 시스템이 요망되고 있다.US-A-5,195,028 호에는 세트 포인트값을 수용하여 제어 세트포인트값을 출력하기 위한 세트포인트 필터를 포함하는 PI 형 2DOF 제어기가 서술되어 있다. 상기 세트포인트 필터는, 세트 포인트값을 따르며 하기의 식 즉, (1 + αβT1·S)/(1 + βT1·S)(T1 은 적분 시간, S 는 라플라스 연산자, α는 0과 1 사이의 상수, β는 0과 10 사이의 상수)으로 표시되는 전달 함수를 가지며, 제어 시스템으로부터 피드백되는 제어값과 제어 세트포인트값 사이의 이탈을 연산하는 이탈 연산부와, 이탈을 수용하고 적어도 PI(P: 비례, I: 적분) 제어 작동에서 실행되어 조작 변수를 출력하는 제어 작동부와, 상기 조작 변수를 제어 시스템에 인가하기 위한 인가부를 포함한다.
흡수형 공기조화 시스템이 US-A-5,259,202 호에 서술되어 있다. 마지막 실내 작동 에어컨이 정지되었을 때, 시스템의 작동을 중지한 후 짤은 시간 주기로 재작동시키므로써, 실내 에어컨의 정지 신호에 의해 실내 에어컨을 즉시 정지시키고 시스템을 작동시키는 특성을 개선하기 위해, 정지 신호는 실내 에어컨을 위해 제어기로부터 제어 장치로 전송되며, 이러한 신호에 응답하여 상기 제어 장치는 버너와, 냉각 매체 순환 펌프와, 냉각수 펌프와, 냉수/온수와, 펌프를 정지시키는 제어를 실행한다. 그러나, 용액 순환 펌프는 계속 작동되어, 용액은 고온으로 유지되면서 흡수기와 고온 재발생기와 저온 재발생기를 통해 순환된다. 이때, 온도 센서의 표시된 값은 점진적으로 감소되며, 이러한 값이 설정된 온도에 도달되었을 때, 제어 장치는 그 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 제어 밸브를 절환하며, 다른 제어 밸브는 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 절환하므로써, 냉각 매채 순환 펌프를 작동시켜 냉각 매체를 흡수기의 저부에서 용액 저장조로 공급하게 되며, 이에 따라 용액을 희석시킨다.
본 발명은 전체적으로 흡수 냉각장치용의 향상된 제어에 관한 것이다. 첫번째 실시예에 따르면, 본 발명은 열 부하로부터 히트 싱크로 열을 제거하기 하기 위한 흡수 열 교환 장치에 관한 것으로서, 특히 흡수 열 교환 장치의 용량을 변화시키는 개선된 방법에 관한 것이다. 두번째 실시예에 따르면, 본 발명은 2단 흡수 냉동 장치(two-stage absorption refrigeration apparatus)에 관한 것으로서, 특히 시스템 열 교환기내에서의 결정화 검출 및 복구를 위한 제어 시스템에 관한 것이다. 마지막으로, 세번째 실시예에 따르면, 본 발명은 특히 과정 교란에 대한 응답(response to process disturbances)을 응답을 감소시키지 않고 오버슈트를 제거할 수 있는 이항 세트포인트 필터(binomial setpoint filter)를 구비한 제어 시스템에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 흡수 냉각장치의 블록도.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흡수 냉각장치의 일부의 개략도.
도 3 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흡수 냉각장치의 일부의 개략도.
도 4 는 본 발명의 실시예를 채용한 2단 흡수 냉각장치의 개략도.
도 5 는 본 발명에 따른 복구 제어 시스템을 도시한 흐름도.
도 6 은 제어 시스템에서의 세트포인트를 여과하기 위한 2차 이항 필터를 도시하는 본 발명의 제어 시스템의 블록도.
도 7 은 스텝 입력에 대한 1차 및 2차 필터(first and second order filter)의 응답을 도시한 그래프.
도 8 은 본 발명의 장치 및 방법에서 작동하는 제어 시스템에서 이항적으로(binomially) 여과된 세트포인트에 관련하여, 시작(시동)시의 냉각수 유출 온도를 시간에 대해 시간에 대해 도시한 그래프.
도 9 는 본 발명의 장치 및 방법에 따라 작동되는 제어 시스템에서 이항적으로 여과된 세트포인트에 관련하여, 제어 시스템 내의 세트포인트 변화의 결과로서의 냉각수 유출 온도를 시간에 대해 도시한 그래프.도 10 은 본 발명의 장치 및 방법에 따라 작동되는 제어 시스템에서 세트포인트를 여과하기 위한 2차 이항 필터를 구비한 흡수기 냉각장치를 도시하는 과정 제어 시스템의 일실시예에 대한 블록도.
따라서, 본 발명의 목적은 부하 변화와, 과정 교란과, 흡수 냉각장치의 용량을 변화시킬 기타 다른 이유에 응답하여 냉각장치의 냉각 용량을 변화시키는 빠른 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 낮은 냉각 용량으로 작동시 냉각장치의 응답성을 변화시키는 빠른 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 응답성을 희생시키거나 냉각장치 크기를 증가시키지 않고서도 냉각장치의 냉각 작동범위를 증대시킬 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 측면은 가변 용량 흡수 냉각장치이다. 상기 냉각장치는 농축된 흡수제 용액과 냉매를 발생하기 위한 발생기와, 농축된 흡수 용액이 냉매와 접촉하는 표면 접촉부를 포함하는 흡수기와, 저장조를 포함한다. 상기 냉각 장치는 농축된 흡수제 용액의 흐름을 발생기로부터 흡수기의 표면 접촉부로 이송하고, 농축된 흡수제 용액의 다른 흐름을 발생기로부터 저장조로 이송하는 하나 이상의 도관(예를 들어, 튜브, 파이프, 통로, 또는 통상의 용기)을 포함한다. 마지막으로, 상기 냉각장치는 발생기로부터 나오는 2개 흐름의 비율을 변화시키는 유체 흐름 레귤레이터(예를 들어, 밸브나 펌프)를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 흡수 냉각장치의 냉각 용량을 변화시키는 방법이 제공된다. 이러한 방법은 상술된 바와 같은 발생기와, 흡수기와, 저장조에서 실행될 수 있다. 농축된 흡수제 용액의 한 흐름이 발생기로부터 흡수기의 표면 접촉부로 흐른다. 농축된 흡수제 용액의 다른 흐름은 발생기로부터 저장조로 제공된다. 냉각 장치에 필요한 냉각 용량이 결정되고, 발생기로부터 나오는 2가지 흐름의 유량비(flow rate ratio)가, 필요한 냉각 용량을 제공하기 위해 변화된다.
본 발명은 다음과 같은 여러가지 장점을 갖는다. 즉, 부하 변화나 과정 교란에 응답하는 시간이 상당히 감소된다는 점이다. 또한, 응답성을 희생시키거나 확대된 장치(대형 냉각 저장조와 같은)를 요구하지 않고서도 냉각장치 작동범위가 낮은 용량 영역으로 확장될 수 있다는 장점을 갖는다.
따라서, 본 발명의 목적은 2단 흡수 냉각장치의 열 교환기에서 농축된 흡수제 용액의 결정화를 검출하기 위한 신뢰성이 뛰어나고 제조비용이 저렴한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 일단 결정화가 검출되었다면 외부 열원을 이용하지 않고서도 농축된 흡수제 용액의 결정화를 복구시키는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 제어기와, 흡수기와, 증발기와 고온 발생기와, 저온 발생기와, 콘덴서와, 고온 및 저온 발생기로부터의 농축된 흡수제 용액과 흡수기로부터의 희석된 흡수제 용액을 열교환관계로 위치시키기 위한 저온 열교환기와, 농축된 흡수제 용액을 저온 열 교환기를 통과시키는 제 1 통로와, 농축된 흡수제 용액을 저온 발생기로부터 제 1 통로로 안내하는 제 2 통로와, 농축된 흡수제 용액을 고온 발생기로부터 제 1 통로로 안내하는 제 3 통로와, 농축된 흡수제 용액을 저온 발생기로부터 고온 발생기로 안내하는 제 4 통로와, 제 2 통로에서의 농축된 흡수제 용액의 온도를 검출하기 위한 제 2 통로 온도 센서와, 제 3 통로에서의 농축된 흡수제 용액의 온도를 검출하기 위한 제 3 통로 온도 센서와, 제 4 통로에서의 농축된 흡수제 용액의 온도를 검출하기 위한 제 4 통로 온도 센서를 포함하는 2단 흡수 냉각장치에서의 결정화를 검출하는 방법이 제공된다.
상기 흡수 냉각장치는 또한, 희석된 냉매를 증발기 냉매 수집기로부터 하나 이상의 증발기 스프레이 노즐로 분배하는 증발기 스프레이 펌프와, 농축된 흡수제 용액을 적어도 하나의 흡수기 스프레이 노즐로 분배하는 흡수기 스프레이 펌프와, 농축된 흡수제 용액을 저온 열교환기로부터 흡수기로 아내하는 제 5 통로와, 희석된 흡수제 용액을 수집기로부터 흡수기 스프레이 펌프로 안내하는 제 6 통로와, 상기 제 6 통로에 배치되어 제어기에 의해 제 6 통로의 희석된 흡수제 용액의 흐름을 제어하는 밸브를 포함한다. 제 5 통로 온도 센서는 저온 열교환기와 흡수기 사이 제 5 통로에서의 농축된 흡수제 용액의 온도를 검출한다.정상적인 작동시, 제 4 통로 온도 센서에 의해 검출된 온도는 제 2 통로 온도 센서에 의해 검출된 온도와 거의 동일하며, 제 6 통로의 밸브는 폐쇄된다. 결정화가 제 1 통로를 차단하기 시작하면, 제 2 통로 온도 센서에 의해 검출된 온도는 제 4 온도 센서에 의해 검출된 온도를 초과하기 시작한다. 본 발명의 결정화 검출 방법에 따르면, 제 2 통로 온도 센서에 의해 검출된 온도가 제 4 온도센서에 의해 검출된 온도와 제 3 통로 온도 센서에 의해 검출된 온도의 평균값과 동일할 때, 결정화 경고가 발동된다. 이 온도를 트립 온도(trip temperature) 라고 부른다. 제 2 통로 온도 센서의 검출 온도가 트립 온도이거나 이를 초과할 때 즉, 저온 열 교환기에서 결정화가 검출될 때, 제어 시스템은 결정화 회복 모드로 들어간다.
본 발명의 이러한 측면에 따르면, 결정화 회복 모드시에 제어 시스템은 하기의 단계를 완료한다.
1. 저온 온도 발생기와 고온 온도 발생기에서 흡수제 용액의 농축은 열원으로의 열을 차단하므로써 일시적으로 정지된다.
2. 흡수제 용액의 순환은 모든 시스템 펌프를 비활성화시키므로써 일시적으로 정지된다.
3. 증발기와 흡수기 스프레이 펌프 사이 제 6 통로에 있는 밸브는 희석된 흡수제 용액이 수집기로부터 흡수기 스프레이 펌프로 흐르도록 개방된다.
4. 대략 3분의 비활성화 후, 저온 발생기와 고온 발생기 펌프가 약 5분간 재작동되어 결정화를 초래했던 고농축 흡수제 용액을 부분적으로 흘러내린다(flush).
5. 저온 발생기와 고온 발생기 펌프는 다시 약 3분간 비활성화되어 상기 용액 흘러내림(flushing) 동작중 발생되었을 수 있는 그 어떤 결정화에 대응한다(counteract).
6. 모든 시스템 펌프는 다시 작동되고, 밸브는 폐쇄되며, 제어 시스템은 고온 발생기 및 저온 발생기에 열 입력을 조정하므로써, 농축액의 결정화 온도와 실제 온도 사이의 여유폭(margin)이 이전 여유폭에 대해 약 5℉(약 3℃) 증가되는 레벨로 유지되도록 농축된 흡수제 용액의 온도를 유지한다.
제어 시스템은 2회까지는 복구 사이클로 진행한다. 세번째로 결정화가 검출되었을 때는, 흡수 냉각장치의 모든 작동이 정지될 것이며, 이것은 보정되어야만 하는 시스템 문제를 의미하는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 다른 실시예에서는 과정 교란에 대한 응답을 감소시키지 않고서도 오버슈트를 제거할 수 있는 제어 시스템을 제공한다. 특히, 제어 시스템의 한 실시예는 세트 포인트 변화를 여과하여 오버슈트 없는 점진적인 응답을 제공하기 위한 이항 세트포인트 필터를 포함한다.
본 발명의 한 측면은 시스템의 공칭(nominal) 세트포인트를 나타내는 설정된 온도로 냉각수의 공급을 제공하기 위해 워터 냉각장치를 제어하는 방법이다. 상기 워터 냉각장치는 하나의 입력을 갖는 제어 시스템을 포함한다. 이러한 방법은 다음과 같이 실행된다. 공칭 세트포인트 온도가 선택된다. 그 세트포인트 온도는 여과된 세트포인트 온도를 제공하기 위해 이항 필터를 사용하여 여과된다. 그 다음, 여과된 세트포인트 온도가 제어 시스템의 입력에 제공된다. 여과된 세트포인트 온도는 시간과 온도의 함수이다. 여과된 세트포인트 온도가 처음에는 냉각수의 현재 온도이다가 그 후 시간의 함수로 변화되어 공칭 세트포인트에 점근적으로(symptotically) 접근하는 것이 바람직하다.
본 발명의 보다 일반적인 측면은 시스템 입력과, 피드백 루프와, 세트포인트 입력과 여과된 세트포인트 출력을 갖는 이항 필터를 포함하는 제어 시스템이다. 상기 피드백 루프는 가산 노드(summing node)를 거쳐 시스템 입력에 연결된다. 이항 필터는 그 세트포인트 입력에서 공칭 세트포인트를 수용하고 그에 응답하여 여과된 세트포인트 출력을 가산노드를 거쳐 시스템 입력에 제공하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 측면은 제어 시스템에서 오버슈트를 감소시키는 방법이다. 하나의 입력을 갖는 제어 시스템이 제공된다. 어떤 공칭 세트포인트가 선택된다. 상기 공칭 세트포인트는 여과된 세트포인트를 제공하기 위해 이항 필터를 사용하여 여과된다. 여과된 세트포인트가 제어 시스템의 입력에 제공된다. 여과된 세트포인트는 공칭 세트포인트에 점근적으로 접근하므로, 공칭 세트포인트의 오버슈트를 감축시키거나 제거한다.
이항 세트포인트 필터를 갖는 제어 시스템의 하나의 장점은 여과된 세트포인트를 사용하면 제어 시스템에서 보다 큰 적분 이득을 사용하는 것이 허용되어 부하 교란에 신속하게 응답할 수 있는 한편, 오버슈트를 초래함이 없이 시작(시동) 및 세트포인트 변화에 응답할 수 있다는 것이다.
이항 세트포인트 필터를 갖는 제어 시스템의 또 하나의 장점은 소프트로딩을 위해 여과된 필터를 사용하는 것은 비교적 구현이 간단하다는 점이다. 예를 들어, 출력 명령을 제한하는 대신에, 필터가 전방 단부상에서 작동하여 제어 응답을 구동시켜 필요한 궤적을 따르도록 한다. 일실시예에 따르면, 심하게(critically) 감쇠된 2차 응답(second order response)이 2차 이항 필터(second order binomial filter)를 사용하여 얻어지는 원하는 궤적이다. 이러한 이항 필터는 필터가 없는 경우나 또는 1차 필터(first order filter)를 갖는 경우처럼 원하는 세트포인트로 급작스럽게 상승하도록 하지 않고 점진적인 상승을 제공한다.
이항 세트포인트 필터를 갖는 제어 시스템의 또 다른 이점은 세트포인트를 여과하므로써, 제어 시스템은 온도 세트포인트가 변화될 떼 스텝 입력을 보지 않는다는 것이다. 반대로, 응답은 일련의 작은 과정 교란들과 유사하다.
이항 세트포인트 필터를 갖는 제어 시스템의 또 다른 장점은, 이항 세트포인트 여과가 제어 시스템의 전방 단부나 입력측에서 실행되기 때문에, 유출 워터 온도 제어를 위해 기존의 폐쇄 루프 제어를 사용한다는 점이다.
본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
본 발명의 서술에서는 특정의 냉매가 언급되지 않는다. 본 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 방법을 사용하는 장치에 유용한 냉매 시스템을 알 수 있을 것이다. 장치에 따라 상이한 냉매가 사용될 수 있다.
본 서술은 일반적으로 전형적인 흡수 냉각액의 성분들에 대해 언급하는데, 이들은 휘발성이 강한 냉매 또는 냉매 증기(액체 형태로 때로는 응측된 증기로 언급된다)와 휘발성이 약한 흡수제 성분이다. 이러한 성분들은 용액으로 공존할 수도 있으며, 용액에 열을 가하면 분리가능하므로, 휘발성 냉매를 증류하여 날려 버릴 수 있으며, 재결합되어 용액을 재구성하면서 열을 방출할 수도 있다. 상기 증기는 또한 열을 방출하면서 응축되거나 열을 받아들이며 증발된다. 다른 방식으로 작동되지만 유사한 장치에 사용가능한 흡수 냉각액의 사용도 가능하다.
도 1 은 흡수 냉각 시스템의 열 및 냉매 이송을 도시하는 블록도이다.
시스템(10)은 열 부하(12)로부터 히트 싱크(14)로 열을 전달하는데 사용된다. 공지된 바와 같이, 이러한 열 전달은 열 부하(12)가 히트싱크(14)와 동일한 온도이거나 높은 온도 또는 낮은 온도인 경우에도 실행된다.
부하(12)로부터의 열은 통로(18)을 통해 장치의 증발기(16)로 유입된다(요소로부터 또는 요소로의 모든 열 전달은 전달 방향을 표시하는 화살표 다음에 문자 Q 로 도 1 에 도시된다). 증발기(16)는 열 부하(12)와 직접적으로 열전달 접촉되거나, 이러한 열전달을 달성하기 위해 열교환기가 증발기(16)와 열 부하(12)를 연결시킨다.
증발기(16)에 유입되는 열(Q)은 통로(20)를 통해 증발기(16)에 유입되는 응축된 냉각 증기를 증발시킨다. 통로(22)로 횡단하는 증발기(16)의 유출물은 열 부하(12)로부터의 열을 품은 냉각 증기이다.
흡수기의 접촉부(24a)는 통로(22)를 통해 냉매 증기를 수용하여 이를 통로(28, 28a)를 통해 발생기(26)로부터 수용된 휘발성이 덜한 농축된 흡수제 용액과 접촉시킨다. 그리하여 상기 휘발성이 약한 흡수제 용액내로 냉매 증기가 흡수되면 증기가 응축되면서 증발열이 해제되고 또한 흡수 과정의 결과 용해열도 해제된다. 그 결과의 열(Q)은 통로(30)를 통해 히트싱크(14)로 배출된다. 이렇게 재구성된 복합 냉각 용액은 통로(24b)를 통해 저장조(24c)로 가며, 상기 저장조에서, 통로(28, 28b)를 통해 발생기(26)로부터 수용된 농축된 흡수제 용액과 혼합된다. 전형적인 흡수 냉각장치에 있어서, 저장조(24c)는 흡수기 수집부(sump)이다. 그러나, 용액을 담기 위한 기타 다른 용기도 상술한 냉각장치에서 효과적으로 작동될 수 있다. 저장조 용액은 통로(34)와 열 교환기(35)를 통과해 발생기(26)로 전해진다. 상기 열 교환기(35)는 농축된 흡수제 용액 통로(28)를 통해 발생기로부터 버려지는 열을 이용하여 발생기(26)로 유입되기 전에 상기 통로(34)를 지나가는 복합 냉매를 예열한다.
온도 센서(116)가 통로(18)를 따라 증발기(16) 하류로 흐르는 열교환 용액의 온도를 검출한다. 제어 라인(13)이 온도 센서(116)를 제어기(118)에 연결한다. 다른 제어 라인(15)이 제어기(118)와 흐름 레귤레이터(111)를 연결한다. 온도 센서(116)로부터 입력을 수용하였다면, 제어기(118)는 이에 따라 흐름 레귤레이터(111)를 제어하여 발생기(26)로부터 통로(28, 28b)를 통해 저장조(24c)로 흐르는 농축된 흡수제 용액과 통로(28, 28a)를 통해 흡수기(24a)의 접촉부(24a)로 흐르는 농축된 흡수제 용액의 비율을 제어한다. 상기 제어기(118)는 발생기(26)로부터 통로(28)를 통해 흐르는 모든 농축된 흡수제 용액을 통로(28b)를 통해 저장조(24c)로 분기하기 위해 흐름 레귤레이터(111)에 지시하여 상기 유량 비율을 제로로 감축시킬 수도 있다. 상기 유체 흐름 레귤레이터(111)는 펌프, 밸브, 일련의 펌프들 또는 밸브들, 기타 상술한 바와 같이 통로(28a, 28b)를 따른 흐름을 변화시키도록 조정될 수 있는 기타 다른 장치로 구성될 수 있다.
발생기(26)에서, 히터(36)는 휘발성이 강한 냉매 증기를 충분히 증발시킬 수 있도록 복합 냉각 용액을 가열하여, 휘발성이 덜한 농축된 흡수제 용액을 남긴다. 상기 냉매 증기는 통로(38)를 통해 콘덴서(40)로 분배된다. 상기 농축된 흡수제 용액은 통로(28, 28a, 28b)를 통해 흡수기의 접촉부(24a)와 저장조(24c)로 이동된다.
콘덴서(40)는 통로(38)를 통해 유입된 냉매 증기를 응축한다. 응축열(Q)이 방출되어, 통로(42)를 따라 히트싱크(14)로 흐른다. 응축된 냉매 증기는 통로(20)를 통해 콘덴서(40)를 나와 증발기(16)로 복귀되므로써 사이클이 완료된다. 따라서, 히터(36)와 열 부하(12)로부터의 열이 루프로 유입되며, 흡수기(24)와 콘덴서(40)로부터 열이 루프를 떠난다. 손실되는 폐열을 제외하면, 열 부하(12)와 히터(36)로부터 취한 모든 열이 히트싱크(14)로 간다.
도 2 를 참조로 도 1 에 도시된 장치의 일체부인 또는 이와 함께 작용하는 장치와 방법이 서술될 것이다. 도 2 의 일부는 도 1 의 일부와 대응하므로, 따라서 동일한 도면부호가 부여되었다.
도 2 에는 본 발명의 흡수 냉각 시스템(10)의 특정한 실시예가 도시되어 있다.
상기 시스템(10)은 증발기(16)와, 흡수기(24)와, 발생기(26)와, 콘덴서(40)와, 열 부하(12)와, 히트싱크(14)와, 열 교환기(35)를 포함한다. 상기 발생기(26)는 희석 흡수제 입구(75)와, 냉매 증기 출구(55)와, 농축된 흡수제 출구(85)를 포함한다.
증발기-흡수기 셸(shell)(23)이 증발기(16) 부분들과 흡수기(24) 부분들을 결합한다. 상기 증발기(16)는 냉매 스프레이(21)와, 열 부하 코일(18)과, 증발기 팬(pan)(17)과, 냉매 저장 탱크(99)와, 펌프(102)를 포함한다. 상기 흡수기(24)는 흡수기 스프레이(101)와, 열 교환 코일("X")과, 접촉부(24a)와, 흡수기 수집부(24c)를 포함한다. 상기 흡수기(24)의 접촉부(24a)는 냉매 증기가 흡수제 용액과 접촉하는 증발기-흡수기 셸(23) 내부의 표면과 체적이다. 이러한 실시예에서, 접촉 영역은 스프레이(101)에 의해 커버되는 체적과 열 교환 코일("X")의 표면이다. 증발기-흡수기 셸은 통로(34)와 연결된 복합 냉매 출구(107)와, 통로(28b)와 연결된 흡수제 포트(130)와, 증발기 팬(17)의 출구(93)로부터 통로(95)를 통해 냉매를 수용하는 냉매 저장 입구(97)와, 냉매 저장 탱크(99)로부터 통로(96)와 펌프(102)를 통해 냉매 스프레이로 냉매를 이송하는 냉매 저장 출구(100)와, 통로(20)로부터 응축된 냉매 증기를 수용하는 입구(144)를 포함한다.
상기 시스템(10)은 제어기(118) 및 조정가능한 주파수 구동부(drive)(120)와 3 개의 센서(115, 116, 117)를 제공한다. 상기 시스템(10)은 3 개의 펌프도 포함한다. 펌프(102)는 상술한 바와 같이 냉매 저장 탱크(99)에 연결된다. 펌프(103)는 라인(34)과 복합 냉매 출구(107)를 통해 흡수기 수집부에 연결되며, 펌프(111)는 통로(28, 28a, 28b) 사이의 접합부(131)에 연결된다.
발생기(26)에 있어서, 복합 냉매 용액은 희석 흡수제 입구(75)로 유입되어 휘발성인 냉매 증기를 증발시키고 휘발성이 덜한 농축된 흡수제 용액을 남기도록 충분히 가열된다. 냉매 증기는 냉매 증기 출구(55)와 라인(38)을 거쳐 콘덴서(40)로 분배되어 응축된다. 농축된 흡수제 용액은 농축 흡수제 출구(85)와 라인(28)을 통해 흡수기(24)로 분배된다. 농축된 흡수제 용액이 라인(28)을 통해 흡수기(24)를 향해 이동됨에 따라, 흡수 용액은 열교환기(35)를 통과하며 라인(34)을 통해 흐르는 복합 냉매 용액에 열을 전달하므로써 냉각이 이루어진다.
콘덴서(40)로부터의 응축된 냉매 증기는 라인(20)을 횡단하여 입구(144)를 통해 증발기 팬(17)으로 유입된다. 상기 응축된 냉매 증기는 증발기 팬(17)으로부터 출구(93)와 라인(95)과 냉매 저장 입구(97)를 통해 냉매 저장 탱크(99)로 흐른다. 펌프(102)는 냉매 저장 출구(100)를 통해 냉매 저장 탱크(99)에 존재하는 냉매를 회수하여, 냉매를 라인(96)을 통해 냉매 스프레이(21)로 가압한다. 응축된 냉매 증기는 열 부하 라인(18)위의 냉매 스프레이(21)로부터 분무된다. 액체 형태로 남아있는 잔여 스프레이는 증발기 팬(17)으로 수집되어 입구(144)와 라인(20)을 통해 유입되는 부가적인 응축 냉매 증기와 혼합된다. 증발기 팬(17)내의 응축된 냉매 증기는 다시 냉매 저장 탱크(99)로 회수되며, 상술한 사이클이 반복된다.
증발기(16)에 유입되는 열은 열 부하(12)로부터 나와 열 부하 라인(18)을 횡단한다. 열 부하 라인(18)을 횡단하는 열은 증발기(16)와 열교환 접촉되어 라인(96)을 통해 냉매 스프레이(21)로 증발기(16)에 분무되는 응축된 냉매를 증발시킨다. 증발기(16)의 유출물은 증발기-흡수기 셸(23)에 있는 냉매 증기이며, 이들은 열 부하(12)로부터의 열을 품고서 흡수기(24)로 흐른다.
농축된 흡수제 용액은 흡수기 스프레이(101)를 통해 흡수기(24)의 접촉부(24a)로 유입되고, 또 흡수제 포트(130)를 통해 흡수기 수집부(24c)로 유입된다. 이러한 실시예에서, 접촉부(24a)에 유입되는 농축된 흡수제 용액에 대한 흡수제 수집부(24c)로 유입되는 것의 비율은 다음과 같이 제어된다. 라인(28)을 횡단하는 농축된 흡수제 용액의 흐름은 접합부(131)로 유입되며, 상기 접합부에서 펌프(111)를 통해 연결된 라인(28a)과 흡수기 수집부(24c)에 연결된 라인(28b)은 수렴된다. 상기 펌프(111)는 흡수기 스프레이(101)로의 농축된 흡수제 용액을 계량하는 가변 용량 펌프이다.
펌프(111)가 통로(28)를 통한 유량보다 높은 용량으로 작동될 때는, 라인(28b)을 통한 흡수기 포트(130)로부터의 수집부 용액이 접합부(131)에서 라인(28)으로부터의 농축 흡수제 용액과 조합된다. 상기 조합된 용액은 펌프(111)로 인출된 후, 라인(28a)을 통해 가압되어 흡수기 스프레이(101)로 간다. 펌프(111)가 작동정지되었거나 통로(28)를 통한 유량보다 낮은 용량으로 작동중일 때는, 라인(28)을 횡단하는 농축된 흡수제 용액은 접합부(131)로 유입된 후 라인(28b)과 흡수제 포트(130)를 통해 흡수기 수집부(24c)로 이동된다. 펌프(111)가 완전히 작동정지되었을 때, 라인(28a)을 통한 흡수기 스프레이(101)로의 흡수제 용액의 흐름은 정지되며, 이에 따라 유량 비율이 제로로 감소된다. 접촉부(24a)로 유입되는 농축된 흡수제 용액과 흡수기 수집부(24c)로 유입되는 것의 비율을 제어하는 다른 방법은 펌프를 라인(28a)이 아닌 라인(28b)에 제공하거나, 또는 각각의 라인에 별도의 펌프를 사용하는 것이다. 펌프 용량을 변화시키므로써, 흡수기로의 흐름은 상술한 바와 같은 방식으로 제어된다.
증발기(16)로부터의 냉매 증기는 흡수기 스프레이(101)를 떠날 때 농축된 흡수제 용액과 접촉된다. 그 결과 휘발성이 덜한 액체내로 냉매 증기가 흡수되면 증기가 응축되면서 증발열이 해제됨과 아울러 흡수과정의 결과로 용해열이 해제된다. 이 열은 라인(30)을 통해 히트 싱크(14)로 배출된다.
펌프(103)는 복합 냉매 출구(107)를 통해 재구성된 복합 냉매를 회수하여 이를 라인(34)을 통해 발생기(26)로 보낸다. 열교환기(35)는 복합 냉매가 발생기(26)에 유입되기 전에, 농축된 흡수제 용액 라인(28)을 통해 발생기로부터 탈출하는 열을 사용하여 라인(34)을 횡단하는 복합 냉매를 예열한다.
열 부하(12)로부터의 열은 열 부하 라인(18)을 통해 장치의 증발기(16)로 유입된다. 증발기(16)는 이러한 열전달을 완성하기 위해 열 부하(12)와 열전달 접촉된다. 온도 센서(115)는 유체가 열 부하(12)로부터 흐를 때 열 부하 라인(18)을 횡단하는 유체의 온도를 검출한다. 온도 센서(116)는 유체가 열 부하(12)로 흐를 때 열 부하 라인(18)을 횡단하는 유체의 온도를 검출한다. 제어 라인(133)과 제어 라인(135)은 센서(115, 116)를 제어기(118)에 각각 연결한다. 제어 라인(137)은 제어기(118)를 조정가능한 주파수 구동부(120)에 연결한다. 제어 라인(139)은 조정가능한 주파수 구동부(120)를 펌프(111)에 연결한다. 상기 주파수 구동부(120)는 구동부(120)에 공급된 AC 동력원의 주파수에 따라 펌프(111)의 펌핑율을 제어한다.
제어기(118)는 또한 제어 라인(140)에 의해 센서(117)에 연결된다. 온도 센서(117)는 열이 흡수기(24)로부터 히트 싱크(14)로 전달되는 라인(30)내에서의 온도를 검출한다. 상기 제어기(118)는 조정가능한 주파수 구동부(120)를 제어하기 위해 온도센서(117)에 의해 검출된 라인(30)에서의 온도를 사용한다.
제어기(118)가 온도 센서(115, 116, 117)를 통해 필요한 열 부하의 변화를 검출하면, 주파수 구동부(120)를 조절하고 따라서 펌프(111)도 조절된다. 예를 들어 만일 제어기(118)가 열부하의 증가를 검출하였다면, 주파수 구동부(120)의 주파수를 증가시키고 이에 따라 펌프(111)의 속도도 증가되며, 이에 의해 농축 흡수제 용액의 흡수기 스프레이(101)로의 흐름이 증가되고, 이는 흡수기(24) 내의 압력 차이(pressure differential)를 증가시키고 더 많은 냉매 증기가 증발기(16)로부터 흡수기(24)로 흐르게 하여 냉매가 증발기(16)에서 높은 비율로 증발되게 하며, 따라서 시스템(10)의 냉각 용량을 신속하게 증가시킨다. 역으로, 제어기(118)가 열 부하의 감소를 검출하면, 펌프(111)의 속도를 감소시켜 시스템(10)의 냉각 용량을 감소시킨다. 만일 제어기(118)가 펌프(111)의 속도를 감소시켜 유량 비율을 제로로 감소시켰다면, 흡수기 스프레이(101)로의 모든 흐름이 중단되어 냉각 용량을 제로로 효과적으로 감소시킨다.
재구성된 복합 냉매를 흡수기 수집부(24c)로부터 회수하고 이를 발생기(26)로 보내는 펌프(103)는 흡수기(24)로 그리고 흡수기로부터 흐르는 흡수제 용액과 복합 냉매의 총 유량을 변화시키므로써 장치의 냉각 용량을 부가로 변화시키는 가변 용량 펌프일 수 있다. 이와 같은 방식으로 냉각 용량을 추가적으로 변화시키는 다른 방법은 라인(34)이 아닌 라인(28)에 가변 용량 펌프를 제공하거나 각각의 라인에 별도의 펌프를 제공하는 것이다.
도 3 은 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다. 도 3 에 있어서, 제어기(118)는 제어 라인(138)을 통해 흐름 레귤레이터 밸브(111)에 연결된다. 흐름 레귤레이터 밸브(111)는 라인(28)을 통한 발생기(26)로부터의 농축 흡수제 용액의 일정한 흐름을 라인(28a)을 통한 흡수기 스프레이(101)로의 흐름과 라인(28b)과 흡수제 포트(130)를 통한 흡수기 수집부(24c)로의 흐름으로 분기시킨다. 제어기(118)는 흐름 레귤레이터 밸브(111)를 제어하여 발생기(26)로부터 흡수기 스프레이(101)로 흐르는 농축된 흡수제 용액과 발생기(26)로부터 흡수기 수집부(24c)로 흐르는 흐름의 비율을 변화시킨다. 상기 흐름 레귤레이터 밸브(111)는 비례 밸브(proportioning valve)이거나, 라인(28a, 28c) 중 하나에 위치되는 단순한 밸브이거나, 양 라인에서의 별도의 밸브일 수 있다.
이러한 실시예에서 제어기(118)가 열부하의 변화를 검출하였을 때는 이에 따라 흐름 레귤레이터 밸브(111)를 조정한다. 만일 제어기(118)가 열부하의 증가를 검출하였다면, 예를 들어 라인(28)을 횡단하는 농축된 흡수제 용액의 일부 또는 전부를 흡수기 수집부(24c)로 분기하기 위해 흐름 레귤레이터 밸브(111)를 조정하고, 이어서 흡수기 스프레이(101)로의 흡수제 용액의 흐름을 감소시키며, 이에 따라 흡수기(24)에서의 압력 편차를 감소시켜 더 작은 양의 냉매 증기를 증발기(16)로부터 흡수기(24)로 흐르게 하므로써, 냉매가 증발기(16)에서 낮은 비율로 증발되게 하여 결과적으로 적은 냉각 용량을 허용하게 된다.
이리하여, 종래의 장치 및 방법보다 부하 변화에 신속히 응답하며, 특히 장치가 낮은 냉각 용량으로 작동중일 때도 신속히 응답하는 흡수 냉각 장치의 용량 제어가 가능하다. 또한, 상술한 장치는 응답성을 손상시키거나 확대된 냉매 저장 탱크를 요구하지 않고 확장된 작동 범위에서 작동된다. 상술한 바와 같이 흡수기 스프레이로의 흐름을 조절하지 않고서 낮은 용량의 작동 범위를 달성하고자 한다면, 종래의 시스템은 3배 정도 큰 냉매 저장 탱크를 요구하게 된다. 본 발명의 장치와 방법은 저장조 크기를 그와 같이 상당히 증가시키지 않고서도 종래 장치 및 방법에 비해 신속하게 응답하게 된다.
도 4 에는 본 발명의 두번째 측면이 도시되어 있다. 2단 흡수 냉매 장치(400)는 저온 발생기(401)와, 제 1 유체 밀봉 셀(403)로 둘러싸인 콘덴서(402)를 포함한다. 제 2 유체 밀봉 셀(404)은 증발기(405)와 흡수기(406)를 포함한다. 고온 발생기(407)는 제 3 유체 밀봉 셀(408)로 둘러싸인다. 상기 흡수기(406)는 냉각 유체원(도시않음)으로부터 콘덴서(402)를 통과하는 통로(410)를 통해 냉각 유체를 공급받는 열 교환기(409)를 포함한다. 냉각 유체는 통로(410)를 통해 흡수기 열 교환기(409)를 떠나서 콘덴서 열 교환기(411)로 유입되고 냉각 유체원(도시않음)으로 복귀된다.
본 발명의 2단 흡수 장치에는 다양한 유형의 냉매와 흡수제가 사용될 수 있다. 물과 같은 냉매내의 리튬 브로마이드 흡수제의 용액도 가능하다. "농축된 용액"은 흡수제에서 농축된 용액을 의미한다. "희석된 용액"은 흡수제에서 희석된 용액을 의미한다.
스팀은 보일러(도시않음)와 같은 소스로부터 스팀 통로(413)를 통해 고온 발생기(407)의 고온 발생기 열 교환기(412)로 흐른다. 상기 스팀 통로(413)는 응축물(condensate)은 응축물 열 교환기(414)를 통해 스팀원으로 복귀시킨다. 물론 고온 발생기(407)에서 흡수제 용액을 농축하기 위해 다른 적절한 가열원이 사용될 수 있음을 인식해야 한다(예를 들어, 고온 발생기는 버너에 의해 직접 가열될 수도 있다). 고온 발생기 열 교환기에서 응축 스팀으로부터의 열은 고온 발생기(407)에서의 냉매 용액을 비등하게 하므로써, 냉매 증기를 생성하고 흡수제 용액을 농축시킨다.
고온 발생기(407)에서 생성된 냉매 증기는 냉매 증기 통로(415)를 통해 저온 발생기 열 교환기(456)를 향하게 되어 콘덴서(402)에서 응축된다. 저온 발생기(401)에서의 희석 용액은 냉매 증기 통로(415)에서의 냉매 증기와의 열교환을 통해 비등되고 역시 콘덴서(402)에서 응축된다. 저온 발생기(401)에서 생성된 농축된 용액의 적어도 일부는 제 4 통로(416)를 통해 고온 발생기 펌프(417)로 분배되고, 통로(418)를 통해 고온 열교환기(419)로 펌핑된다. 고온 열 교환기(419)에서는, 통로(418)에서의 농축 용액의 적어도 일부가 통로(420)로 흐르는 고온 농축액과의 열 교환을 통해 고온 발생기(407)로의 통로에서 예열된다. 통로(418)로 흐르는 농축액의 일부는 통로(421)를 통해 응축 열 교환기(414)로 가서 통로(418)에서의 용액과 연합되어 고온 발생기(407)로 분배되기 전에 응축물 통로(413)에서의 응축물과 열교환된다.
고온 농축액은 고온 발생기(407)로부터 통로(420)를 통해 고온 열 교환기(419)를 지나 고온 농축액 축적기(422)로 간다. 상기 축적기(422)로부터의 고온 농축액은 제 3 통로(423)로 나와 혼합 포인트(425)에서 제 2 통로(424)를 통해 저온 발생기(401)를 떠나온 저온 농축액과 합류한다. 상기 혼합 포인트(425)로부터, 조합된 농축액은 제 1 통로(427)를 통해 저온 열 교환기(426)로 가서, 제 5 통로(428)와, 흡수기 스프레이 펌프(429)와, 통로(430)를 통해 흡수기(406)로 분배된다.
콘덴서(402)로부터의 액체 냉매는 통로(431)를 통해 증발기(405)로 이송된다. 이러한 액체 냉매는 증발기(405)에서 증발되면서, 증발기 열 교환기(433)를 통하여 통로(432)를 흐르는 냉각 유체로부터 열을 제거한다. 상기 냉각 유체는 냉각을 요하는 빌딩과 같은 열 부하로 순환된다.
흡수기(406)는 증발기(405)와 증기 소통되므로, 흡수제 용액은 증발기(405)로부터의 냉매 증기를 흡수하므로써 증발기 부분으로부터 열을 제거한다. 증발기 열 교환기(433)로부터 낙하되는 냉매 액체의 적어도 일부는 수집기(434)에 수집된다. 냉매 액체는 수집기(434)로부터 통로(435)를 통해 저장 용기(436)로 흐른다. 통로(437)를 통해, 냉매 액체는 저장 용기(436)로부터 증발기 스프레이 펌프(438)로 분배되며, 상기 펌프는 통로(439)를 통해 냉매 액체를 노즐(440)을 통해 증발기(405)에 분배한다.
흡수기(406)로부터의 희석 용액은 통로(441)와, 저온 발생기 펌프(442)와, 통로(443)와, 저온 열 교환기(426)와, 통로(444)를 통해 저온 발생기(401)로 흘러 거기에서 농축된다. 상기 저온 열 교환기(426)에서, 농축액은 저온 발생기(401)에 분배되는 흡수기(406)로부터의 희석액과 열교환되어 희석액이 예열된다.
저온 열 교환기(426)로부터, 농축액은 제 5 통로(428)를 통해 흡수기 스프레이 펌프(429)로 흐른다. 농축액은 통로(430)를 통해 흡수기 스프레이 펌프(429)에 의해 가압되며, 흡수기 스프레이 노즐(445)를 통해 흡수기(406)로 배출된다. 통로(446)가 저장 용기(436)와 흡수기 스프레이 펌프(429) 사이에 배치된다. 저장 용기(436)와 흡수기 스프레이 펌프(429) 사이의 흐름은 정상시에 폐쇄되는(normally closed) 밸브에 의해 제어된다.
저온 열 교환기(426)에서의 농축액에 결정화가 발생된 경우에는, 제 1 통로(427) 내의 농축액 흐름은 결정화 차단으로 인해 역전된다. 이러한 효과는 어떤 용액 흐름들의 온도를 관찰하므로써 결정화를 검출할 수 있게 한다.
제 4 통로 온도 센서(448)는 제 4 통로(416)에서의 고온 발생기 펌프(417)와 저온 발생기(401) 사이의 농축액 온도를 검출한다. 제 2 통로 온도 센서(449)는 저온 발생기(401)와 혼합 포인트(425) 사이에서 제 2 통로(424)의 농축액 온도를 검출한다. 제 3 통로 온도 센서(450)는 제 3 통로(423)에서의 고온 농축액 온도를 검출한다. 제 5 통로 온도 센서(451)는 제 5 통로(428)에서의 농축액 온도를 검출한다.
흡수 냉각장치의 작동은 예를 들어 마이크로프로세서와 같은 처리 회로를 갖는 제어기(453)에 의해 이루어진다. 상기 제어기(453)는 입력 신호 리시버(454)와 출력 신호 발생기(455)를 갖는 피드백 유형일 수 있다. 출력 제어 신호는 입력 신호 리시버(454)에 의해 수신된 입력 신호에 응답하여 신호 발생기(455)에 의해 발생된다.
정상적인(normal) 정상 상태(steady state) 작동시에는, 제 4 통로 온도센서(418)에 의해 검출된 온도는 제 2 통로 온도센서(449)에 의해 검출된 온도와 거의 동일하며, 제어 시스템은, 제 5 통로 온도센서(451)에 의해 검출된 제 5 통로(428)에서의 농축액 온도가 농축액 결정화 온도보다 대략 15℉ 높게 유지되도록 고온 발생기(407)로의 열 입력을 조절한다.
저온 열 교환기(426)에서의 농축액 결정화가 발생되면, 제 1 통로(427)를 통한 흐름은 차단으로 인해 역전되기 시작한다. 따라서, 제 2 통로 온도센서(449)에 의해 검출된 온도는 제 4 통로 온도센서(448)에 의해 검출된 온도를 초과하기 시작한다. 본 발명에 따르면, 제 2 통로 온도센서(449)에 의해 검출된 온도가 제 4 통로 온도센서(448)에 의해 검출된 온도와 제 3 통로 온도센서(450)에 의해 검출된 온도의 하기식과 같은 수학적 평균값과 같거나 이를 초과할 때 결정화 경보가 발동되고 보정 동작이 지시된다.
TTRIP= (T3+T4)/2
T3는 제 3 통로 온도센서에 의해 검출된 온도이며,
T4는 제 4 통로 온도센서에 의해 검출된 온도이며,
이러한 온도값은 트립 온도(trip temperature)로 불린다.
만일 제 2 통로 온도센서(449)에 의해 검출된 온도가 상기 트립 온도와 같거나 이를 초과할 때는 저온 열교환기(426)에서의 농축액의 결정화를 복구시키기 위해 제어 시스템이 작동하기 시작한다.
복구 모드에서, 제어 시스템은 다음과 같은 단계를 거친다.
1. 저온 발생기(401)와 고온 발생기(407)로의 열원이 농축액의 생성을 정지시키기 위해 작동중지된다. 도 4 에 도시된 실시예에 있어서, 이것은 스팀 밸브(452)를 차단하여 고온 발생기(407)로의 스팀 공급을 차단하므로써 이루어진다.
2. 고온 발생기 펌프(417), 저온 발생기 펌프(442), 흡수기 스프레이 펌프(429), 증발기 스프레이 펌프(438)를 작동중지시키므로써 흡수제 용액의 순환이 정지된다.
3. 밸브(447)를 개방하여 저장 탱크(436)로부터의 희석액이 흡수기 스프레이 펌프(429)로 흐르게 하므로써 흡수기에서의 용액이 희석액으로 희석된다.
4. 대략 3분후에, 저온 발생기 펌프(442)와 고온 발생기 펌프(417)를 약 5분간 재작동시키므로써 결정화된 농축액이 흘려내려진다(is flushed).
5. 저온 발생기 펌프(442)와 고온 발생기 펌프(417)가 다시 약 3분간 작동정지된다(이것은 상기 단계(4)를 따른 펌프의 재작동이 일시적인 재결정화를 초래할 수 있기 때문에 이루어진다).
6. 고온 발생기(407)로의 열원이 재작동된다. 그러나, 제어 시스템이 고온 발생기(407)와 저온 발생기(401)로의 열 입력을 조정하여, 제 5 통로(428)를 통해 저온 열 교환기(426)를 떠나는 농축액의 온도가, 이러한 영역에서의 농축액의 결정화 온도와 실제 온도 사이의 여유폭이 이전의 여유폭에 보다 약 5℉(3℃)로 증가되는 레벨로 유지하도록 한다.
7. 단계(5)에 따른 3분 기간이 지난후, 모든 펌프가 재작동된다.
제어 시스템은 시스템이 설정된 횟수의, 예를 들어, 2회의 복구 시퀀스를 진행하는 것을 허용하도록 프로그래밍된다. 만일 결정화가 이러한 설정 횟수 이상 검출되었다면, 제어 시스템은 흡수 냉각장치의 모든 작동을 정지시켜서, 빈발하는 결정화를 고치기 위해 필요한 유지보수가 실행될 수 있게 한다.
도 5 는 상술한 본 발명의 복구 시퀀스를 도시하는 흐름도이다.
하기에 본 발명의 또 다른 측면이 서술될 것이다. 워터 냉각장치에 적용되는 제어 시스템의 주요 기능은 예를 들어 과정 조정(process regulation)이다. 과정 조정은 냉각된 유출수(chilled leaving water)를 필요한 온도로 유지하는 것을 포함한다. 따라서, 제어 시스템은 유출수 온도와 원하는 세트포인트 사이의 차이의 크기와 지속시간을 최소화하기 위해 과정 교란에 신속히 응답해야만 한다. 이러한 차이를 최소화하기 위해, 제어 응답은 적분 동작(integral action)을 돕도록 조정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 문제는 여러 경우에서 나타날 수 있다. 예를 들어, 세트포인트 변화가 이루어졌을 경우 및 시작(시동)시에는, 높은 적분 이득이 시스템이 세트포인트를 현저히 오버슈트하게 한다. 세트포인트 변화를 여과하므로써, 과정 교란에 대한 응답을 감소시키지 않고서도 오버슈트가 제거될 수 있다.
따라서, 본 발명의 세트포인트 필터는 다른 기능적 장점을 갖고 있다. 냉각장치의 시작전(시동전)(prestart) 시퀀스 시에, 여과된 세트포인트는 현재의 유출수 온도로 초기설정된다. 폐쇄 루프 제어가 행해질 때, 유출수 온도에서의 초기 에러는 제로이다. 여과된 세트포인트가 원하는 세트포인트에 접근함에 따라, 폐쇄 루프 제어에 의해 작은 에러가 검출될 것이다. 제어 시스템은 여과된 세트포인트를 추적할 것이다. 여과된 세트포인트가 시간이 변함에 따라 원하는 세트포인트에 도달하기까지 걸리는 시간이 세틀링 시간(settling time)이다. 상기 세틀링 시간을 조정가능한 입력값으로 허용하므로써, 여과된 세트포인트가 "소프트로딩" 기능으로 알려진 것을 대체할 것이다. 제어 시스템의 전방 단부에서 소프트로딩을 위해 여과된 세트포인트를 사용하는 장점은, 유출수 온도 제어를 위해 기존의 폐쇄 루프 제어를 사용한다는 점이다. 이는 기능의 구현과 검증을 간단하게 한다.
제어 세트포인트를 예비여과하도록 설계된 2차 이항 필터(a second order binomial filter)의 실시예가 도 6 에 도시되어 있다. 제어 시스템은 도면부호 500 으로 도시되었다. 상기 제어 시스템(500)은 가산 노드(508)를 갖는 피드백 루프(505)를 포함한다. 도 6 에는 이항 필터(510)도 도시되어 있다. 상기 이항 필터(510)는 세트포인트 입력(515)을 수용하도록 연결 및 배치된다. 상기 이항 세트포인트 필터(510)는 여과된 세트포인트(520) 출력을 제공한다. 여과된 세트포인트는 가산 노드(508)를 통해 제어 시스템(500)과 피드백 루프(505)에 입력으로 연결된다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 이항 세트포인트 필터(510)는 제어 시스템(500)의 입력측에 배치된다.
도 7 은 스텝 입력에 대한 응답을 도시하고 있다. 예를 들어, 스텝 입력에 대한 제어 시스템의 이상적인 응답은 현저히 감쇠된 내지 약간 과소감쇠된 2차 함수(도 7 참조)이다. 상기 필터는 스텝 입력(유출수 세트포인트가 변화되는 전형적인 방법)을 수용하여 현저히 감쇠된 이차의(second order) 출력을 출력한다. 만일 필터의 세틀링 시간이 충분히 작아서 컷오프 주파수가 개방 루프 시스템의 대역폭내에 있는 경우에는, 세트포인트의 예비여과가 세틀링 시간을 증가시키지 않는다.
도 7 에 도시된 바와 같이, 입력은 문자(I)로 표시되는 스텝 입력이다. 1 차 필터(first order filter)의 응답 곡선은 문자(F)로 도시된다. 1차 필터 응답(F)은 원점 근방에서 급격한 기울기를 가져, 스텝 입력의 시작시 급작스러운 불연속성을 초래한다. 1차 응답과는 달리, 2차 응답 곡선은 문자(S)로 도시된다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 2차 응답 곡선(S)은 곡선의 시작부분이 점진적인 기울기를 가지며 스텝 입력에 대한 응답시 부드러운 전이를 제공한다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 1차 응답(F)이 2차 응답(S)보다 약간 빨리 스텝 입력(I)에 수렴한다. 그러나, 2차 응답(S)은 허용될 수 있는 응답시간 한계내에 있다.
도 8 은 일련의 곡선을 도시하고 있다. 상기 곡선은 본 발명의 장치와 방법에 따라 작동되는 흡수 워터 냉각장치 내의 이항 세트포인트 필터(510)의 동작을 도시하고 있다. 도 8 에서 수직축선은 온도를, 수평축선은 경과시간을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 처음 수분은 냉각장치에서 버너와 펌프의 시작을 포함한다. 처음 12분 동안, 냉각장치가 예열되고, 시스템은 표시된 시간주기동안 작동된다. 약 12분 시점에서 제어가 해제되고(release), 이항 세트포인트 필터(510)는 유출수 온도와 동일하게 초기설정된다. 일단 제어가 해제되면, 시스템은 도 8 에 도시된 바와 같은 여과된 세트포인트를 따르는 것이 바람직하다.
도 8 에 있어서, 워터는 약 82℉ 에서 시작되나, FS 로 표시된 필터 세트포인트는 44℉까지 내려온다. 증발기 유출 냉각수 곡선(CWL)은 도 8 에 도시된 바와 같이 여과된 세트포인트(FS)에 가깝게 따라 내려온다. 여과된 세트포인트(FS)와 CWL 사이의 에러는 제어 시스템으로의 피드백이다. 도 8 은 44°세트포인트와 80-83°의 냉각수 온도에서 냉각장치가 시작된 경우만큼 에러가 크지 않음을 보인다. 따라서, 본 발명의 실시예에서 내부의 이항 세트포인트는 초기 시작시의 큰 에러의 발생을 제거한다. 세트포인트의 이항 여과는 냉각수 온도를 보다 점진적인 비율로 하강시킨다. 또한, 도 8 에 도시된 바와 같이, 여과된 세트포인트 곡선(FS)에 대한 증발기 유출 냉각수 곡선(CWL)의 오버슈트는 없다. 증발기 유입 냉각수 곡선(CWE)도 도시되어 있다. 상기 증발기 유입 냉각수 곡선(CWE)은, 도 8 에 도시된 바와 같이, 증발기 유입 냉각수가 일단 51° 레벨에 도달하기만 하면 루프 제어기가 그 온도를 유지하려는 것을 도시하고 있다. 도 8 은 증발기 유입 냉각수에서의 약간의 오버슈트를 보이고 있다. 그렇다면 워터 온도가 하강함에 따라 부하가 부가된다.
이항 세트포인트 필터(510)는 제어 시스템의 출력부가 아니라 전방 단부나 입력부에 배치되기 때문에(도 6 참조), 응답은 도 7 에 도시된 바와 같이 점진적이다. 이항 필터(510)가 없다면 흡수기 냉각장치는 44°세트포인트 편차로 인해 즉각적으로 부하를 100%까지 증가시키려 할 것이다. 워터 온도가 빠른 속도(rate)로 내려옴에 따라, 이제 냉각장치는 부하(loading)를 제한하려고 할 것이다. 어떤 느린 시스템에서는, 워터 온도가 변하기 전에 냉각장치가 최대의 부하를 받기 때문에 이 시퀀스가 양호하게 작동되지 않는다. 따라서, 종래 방식의 소프트로딩은 훨씬 반동적이며(reactionary), 구현이 어렵다. 그러나, 이와는 달리, 제어 시스템의 입력단에서 이항 세트포인트 예비여과는 이들 문제를 상술한 바와 같이 극복한다.
도 9 는 예를 들어 흡수 냉각장치가 일정한 부하를 가지다가 세트포인트가 하강하게 되는 상태를 도시하고 있다. 도 9 에 있어서, 상기 하강은 약 55° 에서 49.5° 로 이루어진다. 또한, CWE 에 따른 증발기 유입 냉각수가 도시되어 있다. 도 9 는 거꾸로라는 점을 제외하고는 도 7 에 도시된 응답과 유사하다.
도 9 는 작업자가 예를 들어 냉각 장치 온도를 야간에 높은 세트포인트로 세팅한 후 아침에 리세팅하는 상태를 도시하고 있다. 사용자가 낮에는 냉각수 온도를 하강시키고자 하는 것이다.
따라서, 도 9 는 세트포인트가 55℉ 에서 49,5℉ 로 감소된 것을 도시하고 있다. 도 7 과 유사한 이항 세트포인트 필터의 2차 응답이 도시되어 있다. 워터 온도는 거의 일정한 비율로 떨어져 점진적으로 세트포인트에 도달하게 된다. 점선은 증발기 유출 냉각수를 도시하고 있다. 이항 세트포인트 여과가 없다면, 워터 온도에서의 초기 감소는 한번에 60℉ 의 온도 에러가 된다. 그러나, 본 발명의 이항 세트포인트 필터를 사용하는 세트포인트 여과는 냉각장치를 즉각 최대 부하로 끌어올리지 않고 일련의 작은 변화를 나타내게 조금씩 부하를 증가시킨다. 따라서, 본 발명은 냉각장치를 100% 의 작동 상태로 만드는 하나의 대형 점프 대신에 일렬로 된 일련의 과정 교란과 같이 작동한다. 그 결과, 본 발명은, 냉각장치에 100% 의 부하를 가하고 그 다음 온도가 지나치게 떨어져서 냉각장치가 그에 응답하여 급속히 꺼지게 되는 것과 같은 것을 피할 수 있다.
실제 필터 세트포인트가 세틀링 시간 내에 수렴하겠지만, 장치가 정지될 때까지는 이를 리세트하기 위해 아무것도 행해지지 않는다. 상기 냉각장치는 그 다음 실제 유출수 온도로 세팅된다. 그렇지 않다면, 냉각장치는 그저 실제 세트포인트를 따른다.
본 발명의 다른 장점은 반대되는 상황에서, 예를 들어 세트포인트를 49℉ 에서 55℉로 변화시키는 경우에도 마찬가지로 양호하게 작동된다는 점이다. 예를 들어, 대부분의 널리 공지된 냉각장치에서는 편차 정지라는 것이 있다. 만일 편차 정지를 나타내는 어떤 양 이상으로 세트포인트를 상승시키려고 하는 경우에, 장치는 편차 정지 최대치 위반으로 인하여 즉시 정지될 것이다. 그러나, 상술한 바와 같이, 이항 세트포인트 필터의 점진적인 특성으로 인하여, 본 발명의 원리에 따라 작동되는 냉각장치는 부하를 점진적으로 증가시키고, 작동정지없이 유출 워터 온도를 상승시킬 것이다.
도 10 은 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다. 도 10 은 더 큰 과정의 일부로서 흡수기 냉각장치를 도시하고 있다. 예를 들어, 도 10 에 도시된 흡수기는 상술한 바와 같이 이항 세트포인트 필터(510)를 포함한다. 이러한 용도에서, 흡수기 냉각장치는 더 큰 규모의 전체 시스템의 일부에 지나지 않는다. 이때, 냉각장치 제어부는 도 10 에 도시된 바와 같은 트래킹 제어 기능을 많이 수행할 것이 요구될 수 있다. 이러한 유형의 용도에서, 냉각장치의 응답은 이항 세트포인트 필터(510)에 의해 한정된다. 이것은 도 10 에 도시된 과정 제어의 설계를 쉽게 하는데, 그 이유는 냉각장치의 동력학(dynamics)이 이미 잘 정의되어 있기 때문이다.
따라서, 본 발명은 과정 교란에 대한 응답을 유지하면서 오버슈트를 피하기위해 세트포인트의 여과를 사용한다. 상술한 바와 같이, 1차 필터가 사용될 수 있지만, 도 7 에서의 1차와 2차 필터의 응답에 대한 비교는 2차 필터가 부드러운 초기 응답을 갖는 것을 보여준다. 이와는 달리, 1차 필터의 초기 응답은 다소간 급작스럽다.
1차 필터 또는 2차 필터는 디지탈적으로 구현될 수 있다. 필터의 수학적 표현과 디지탈 구현이 컴퓨터를 사용하여 용이하게 프로그래밍될 수 있기 때문에 디지털 구현이 유리하다. 또한, 이와 같은 프로그래밍 가능성으로 인해 제어시스템에 마이크로프로세서를 사용할 수 있다. 하기에 서술되는 방법은 1차 디지탈 필터의 이산적 표현(discrete representation)을 개발하는데 사용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 그 결과는 마이크로프로세서 등을 사용하여 용이하게 프로그래밍될 수 있는 형태를 취한다.
먼저, 1차 라플라스 전달 함수가 사용된다:
G(s) = a/(s + a)
상기 a 는 필터의 컷오프 주파수이다.
이어서, 임펄스 전달 함수가 하기와 같이 연산된다.
Γ(s) = Σ의 나머지(residues)
는 p 로 대체된 s 를 갖는 0차의 라플라스 변환이다.
의 포올은 0 과 -a 이다. 따라서 임펄스 전달 함수는 다음과 같다.
Z 도메인으로의 변환은 하기와 같이 치환하므로써 실행된다.
마지막으로, 프로그램가능한 형태로의 전환은 다음에 의해 실행된다.
따라서, 상기 식은 컴퓨터나 마이크로프로세서상에서 프로그램가능한 형태로 디지탈식으로 구현될 수 있다. 마찬가지로, 이항 필터도 프로그램가능한 형태로 제공될 수 있다. 이항 필터는 동일하고 실수인 포올 위치(identical and real pole locations)를 갖는 것으로 정의된다. 또한, 이항 필터는 오버슈트가 없는 느린 응답 특성을 갖는다. 이항 필터의 프로그램가능한 형태는 1차 필터에 대해 서술한 동일한 기본방식으로 결정된다. 주요 방정식이 아래에 기술된다.
라플라스 형 :
Z 변환 :
2차 필터(510)의 실시예에 대한 알고리즘은 다음과 같다
컷오프 주파수 = 5/ 세틀링 시간*60
α = eΔt*컷오프 주파수
계수(α)의 연산은 급수전개에 의해 근사될 수 있다. 급수전개의 첫 3 항이면 적절한 결과가 산출된다.
α = 1-Δ2t*컷오프 주파수 + Δt*Δt*컷오프 주파수*컷오프 주파수/2.
따라서, 프로그램가능한 형태로 제공되는 이항 필터는 다음과 같다.
여과된 세트포인트n =
또한, PID 제어기를 갖는 1차 플랜트는 2차 함수로 작용할 것이다. 따라서, 시스템은 자연히 2차 세트포인트를 따를 것이다. 2차 함수의 응답은 고유진동수와 함수에 대한 감쇠를 특정하므로써 특징지어질 수 있다. 이항 함수(두개의 동일한 포올)를 선택하므로써, 응답은 현저하게 감쇠되며, 이것은 응답이 오버슈트없이 가능한한 빨리 감쇠되는 것을 의미한다. 따라서, 오직 하나의 파라미터, 즉 세틀링 시간만이 설정될 필요가 있다.
세트포인트를 예비여과하므로써, 제어 시스템은 세트포인트가 변화될 때 유출 워터 온도에서의 급작스러운 큰 에러를 볼 수 없다. 유출 워터 온도 세트포인트에 스텝 변화가 있을 때, 여과된 세트포인트는 매 제어 사이클에서 스텝의 작은 일부를 변화시키므로, 제어 시스템은 유출 워터 온도에서 작은 에러만을 볼 수 있으며, 이에 따라 반응한다. 여과된 세트포인트가 계속해서 변화됨에 따라, 제어 시스템은 작지만 지속적인 에러 항을 볼 수 있을 것이며, 유출 워터 온도를 지속적으로 변화시킬 것이다. 여과된 세트포인트는 실제 세트포인트에 점근적으로 접근하기 시작할 것이다. 여과된 세트포인트는 실제 세트포인트에 느리게 접근하기 때문에, 유출 워터 온도가 원하는 세트포인트를 오버슈트하는 것을 방지하도록 제어가 반응할 것이다(또는 적어도 오버슈트를 최소화시킬 것이다).본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

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  20. 제어기와, 흡수기와, 증발기와 고온 발생기와, 저온 발생기와, 콘덴서와, 고온 및 저온 발생기로부터의 농축된 흡수제 용액과 흡수기로부터의 희석된 흡수제 용액을 열교환시키는 저온 열교환기와, 농축된 흡수제 용액을 저온 열 교환기로 통과시키는 제 1 통로와, 농축된 흡수제 용액을 저온 발생기로부터 제 1 통로로 보내는 제 2 통로와, 농축된 흡수제 용액을 고온 발생기로부터 제 1 통로로 보내는 제 3 통로와, 농축된 흡수제 용액을 저온 발생기로부터 고온 발생기로 보내는 제 4 통로를 포함하는 2단 흡수 냉각장치의 결정화를 검출하는 방법으로서,
    제 2 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도를 검출하는 단계와,
    제 3 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도를 검출하는 단계와,
    제 4 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도를 검출하는 단계와,
    제 2 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도가 제 3 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도와 제 4 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도의 평균값과 같거나 이를 초과할 때 제 1 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 결정화 경고하는 제어 신호를 발생하는 단계를 포함하며,
    상기 평균값은 T평균= (T3+ T4)/2 이며, 상기 T3는 제 3 통로에서의 농축된 흡수제 용액의 온도이고, T4는 제 4 통로에서의 농축된 흡수제 용액의 온도인 것을 특징으로 하는 흡수 냉각장치의 결정화 검출 방법.
  21. 2단 흡수 냉각장치에서의 결정화를 검출하기 위한 장치로서,
    제어기와,
    흡수기와,
    증발기와,
    고온 발생기와,
    저온 발생기와,
    콘덴서와,
    고온 및 저온 발생기로부터의 농축된 흡수제 용액과 흡수기로부터의 희석된 흡수제 용액을 열 교환시키는 저온 열교환기와,
    농축된 흡수제 용액을 저온 열 교환기로 통과시키는 제 1 통로와,
    농축된 흡수제 용액을 저온 열 교환기로부터 제 1 통로로 보내는 제 2 통로와,
    농축된 흡수제 용액을 고온 발생기로부터 제 1 통로로 보내는 제 3 통로와,
    농축된 흡수제 용액을 저온 발생기로부터 고온 발생기로 보내는 제 4 통로와,
    제 2 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도를 검출하는 제 2 통로 온도 센서와,
    제 3 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도를 검출하는 제 3 통로 온도 센서와,
    제 4 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도를 검출하는 제 4 통로 온도 센서와,
    제 2 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도가 제 3 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도와 제 4 통로에서의 농축된 흡수제 용액의 온도의 평균값과 같거나 이를 초과할 때 제 1 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 결정화를 경고하는 제어 신호를 발생시키기 위한 신호 발생기를 포함하며,
    상기 평균값은 T평균= (T3+ T4)/2 에 의해 결정되며, T3는 제 3 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도이고, T4는 제 4 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도인, 흡수 냉각 장치의 결정화 검출 장치.
  22. 제어기와, 흡수기와, 희석된 흡수제 용액을 수집하는 수집기를 구비한 증발기와, 제 1 열원에 의해 가열되는 고온 발생기와, 제 2 열원에 의해 가열되는 저온 발생기와, 고온 및 저온 발생기로부터의 농축된 흡수제 용액과 흡수기로부터의 희석된 흡수제 용액을 열교환시키는 저온 열 교환기와, 농축된 흡수제 용액을 저온 발생기로부터 고온 발생기로 분배하는 고온 발생기 펌프와, 희석된 흡수제 용액을 흡수기로부터 저온 열 교환기로 분배하는 저온 발생기 펌프와, 희석된 냉매를 수집기로부터 하나 이상의 증발기 스프레이 노즐로 분배하는 증발기 스프레이 펌프와, 농축된 흡수제 용액을 하나 이상의 흡수기 스프레이 노즐로 분배하는 흡수기 스프레이 펌프와, 농축된 흡수제 용액을 저온 열 교환기로 통과시키는 제 1 통로와, 농축된 흡수제 용액을 저온 발생기로부터 제 1 통로로 보내는 제 2 통로와, 농축된 흡수제 용액을 고온 발생기로부터 제 1 통로로 보내는 제 3 통로와, 농축된 흡수제 용액을 저온 발생기로부터 고온 발생기로 보내는 제 4 통로와, 농축된 흡수제 용액을 저온 열 교환기로부터 흡수기로 보내는 제 5 통로와, 희석된 흡수제 용액을 수집기로부터 흡수기 스프레이 펌프로 보내는 제 6 통로와, 제 6 통로에 배치되고 제어기에 의해 제어되어 제 6 통로내의 희석된 흡수제 용액의 흐름을 제어하는 밸브를 포함하는, 2단 흡수 냉각장치의 결정화 검출 및 복구 방법으로서,
    제 2 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도를 검출하는 단계와,
    제 3 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도를 검출하는 단계와,
    제 4 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도를 검출하는 단계와,
    제 2 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도가 제 3 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도와 제 4 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도의 평균값과 같거나 이를 초과할 때 제 1 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 결정화를 경고하는 제어 신호를 발생하는 단계와,
    상기 제어 신호를 제어기에 전송하고, 제어기는 그 제어 신호에 응답하여 하기 단계로 구성된 결정화 복구 시퀀스를 완성하기 위한 응답 신호들을 발생시켜 발하는 단계를 포함하며,
    상기 평균값은 T평균= (T3+ T4)/2 에 의해 결정되며, T3는 제 3 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도이고, T4는 제 4 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도이며,
    상기 결정화 복구 시퀀스는,
    제 1 및 제 2 열원을 작동정지시키는 단계와,
    저온 발생기 펌프와, 고온 발생기 펌프와, 흡수기 스프레이 펌프와, 증발기 스프레이 펌프를 작동정지시키는 단계와,
    희석된 흡수제 용액이 수집기로부터 제 6 통로를 통해 흡수기 스프레이 펌프로 흐르게 하기 위해 밸브를 개방시키는 단계와,
    상기 저온 발생기 펌프와 고온 발생기 펌프를 5분간 재작동시키는 단계와,
    3분간 상기 저온 발생기 펌프와 고온 발생기 펌프를 작동정지시키는 단계와,
    저온 발생기 펌프와 고온 발생기 펌프와 흡수기 스프레이 펌프와 증발기 스프레이 펌프를 재작동시키는 단계와,
    밸브를 밀폐시키는 단계와,
    제 1 및 제 2 열원을 재작동시키고, 제 5 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 결정화 온도와 제 5 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도 사이의 차이가 5℉ 만큼 증가되도록 제 1 및 제 2 열원을 조정하는 단계를 포함하여 되는 것을 특징으로 하는,
    흡수 냉각장치의 결정화 검출 및 복구 방법.
  23. 2단 흡수 냉각장치에서의 결정화 검출 및 복구 장치로서,
    제어기와,
    흡수기와,
    희석 흡수제 용액을 수집하기 위한 수집기를 구비한 증발기와,
    제 1 열원에 의해 가열되는 고온 발생기와,
    제 2 열원에 의해 가열되는 저온 발생기와,
    고온 및 저온 발생기로부터의 농축된 흡수제 용액과 흡수기로부터의 희석 흡수제 용액을 열교환시키는 저온 열 교환기와,
    농축된 흡수제 용액을 저온 발생기로부터 고온 발생기로 분배하는 고온 발생기 펌프와,
    희석된 흡수제 용액을 흡수기로부터 저온 열 교환기로 분배하는 저온 발생기 펌프와,
    희석된 냉매를 수집기로부터 하나 이상의 증발기 스프레이 노즐로 분배하는 증발기 스프레이 펌프와,
    농축된 흡수제 용액을 하나 이상의 흡수기 스프레이 노즐로 분배하는 흡수기 스프레이 펌프와,
    농축된 흡수제 용액을 저온 열 교환기로 통과시키는 제 1 통로와,
    농축된 흡수제 용액을 저온 발생기로부터 제 1 통로로 보내는 제 2 통로와,
    농축된 흡수제 용액을 고온 발생기로부터 제 1 통로로 보내는 제 3 통로와,
    농축된 흡수제 용액을 저온 발생기로부터 고온 발생기로 보내는 제 4 통로와,
    농축된 흡수제 용액을 저온 열 교환기로부터 흡수기로 보내는 제 5 통로와,
    희석된 흡수제 용액을 수집기로부터 흡수기 스프레이 펌프로 보내는 제 6 통로와,
    제 6 통로에 배치되어 제 6 통로의 희석된 흡수제 용액 흐름을 제어하는, 제어기에 의해 제어되는 밸브와,
    제 2 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도를 검출하는 제 2 통로 온도 센서와,
    제 3 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도를 검출하는 제 3 통로 온도 센서와,
    제 4 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도를 검출하는 제 4 통로 온도 센서와,
    제 2 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도가 제 3 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도와 제 4 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도의 평균값과 같거나 이를 초과할 때 제 1 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 결정화를 경고하는 제어 신호를 발생시키기 위한 제어 신호 발생기와,
    상기 제어 신호를 수신하는 제어 신호 수신기를 포함하여, 상기 제어 신호에 응답하여 제어기기 하기 단계로 구성되는 결정화 복구 시퀀스를 완성하기 위한 응답 신호들을 발생시켜 발하며,
    상기 평균값은 T평균= (T3+ T4)/2 에 의해 결정되며, T3는 제 3 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도이고, T4는 제 4 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도이며,
    상기 결정화 복구 시퀀스는,
    제 1 및 제 2 열원을 작동정지시키는 단계와,
    저온 발생기 펌프와, 고온 발생기 펌프와, 흡수기 스프레이 펌프와, 증발기 스프레이 펌프를 작동정지시키는 단계와,
    희석된 흡수제 용액이 수집기로부터 제 6 통로를 통해 흡수기 스프레이 펌프로 흐르게 하기 위해 밸브를 개방시키는 단계와,
    상기 저온 발생기 펌프와 고온 발생기 펌프를 5분간 재작동시키는 단계와,
    3분간 상기 저온 발생기 펌프와 고온 발생기 펌프를 작동정지시키는 단계와,
    저온 발생기 펌프와 고온 발생기 펌프와 흡수기 스프레이 펌프와 증발기 스프레이 펌프를 재작동시키는 단계와,
    밸브를 밀폐시키는 단계와,
    제 1 및 제 2 열원을 재작동시키고, 제 5 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 결정화 온도와 제 5 통로 내의 농축된 흡수제 용액의 온도 사이의 차이가 5℉ 만큼 증가되도록 제 1 및 제 2 열원을 조정하는 단계를 포함하여 되는 것을 특징으로 하는,
    흡수 냉각장치의 결정화 검출 및 복구 장치.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 열원이 스팀으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡수 냉각장치의 결정화 검출 및 복구 장치.
  25. 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 열원은 스팀으로 이루어지고, 상기 제 2 열원은 고온 농축 흡수제 용액으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡수 냉각장치의 결정화 검출 및 복구 장치.
  26. 제 23 항에 있어서, 상기 하나 이상의 증발기 스프레이 노즐은 복수개의 증발기 스프레이 노즐로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡수 냉각장치의 결정화 검출 및 복구 장치.
  27. 제 23 항에 있어서, 상기 하나 이상의 흡수기 스프레이 노즐은 복수개의 흡수기 스프레이 노즐로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡수 냉각장치의 결정화 검출 및 복구 장치.
  28. 제 23 항에 있어서, 희석 냉매를 저장하기 위한 저장 용기를 부가로 포함하며, 상기 저장 용기는 흡수기 스프레이 펌프와 수집기 사이에 제 6 통로와 유체 소통되게 배치되는 것을 특징으로 하는 흡수 냉각장치의 결정화 검출 및 복구 장치.
  29. 미리 선택된 온도에서 유출수 공급을 제공하기 위한 워터 냉각장치 시스템(water chiller system) 제어 방법으로서,
    입력을 갖는 제어 시스템을 워터 냉각장치 시스템에 제공하는 단계와,
    세트포인트 온도를 선택하는 단계와,
    여과된 세트포인트를 제공하기 위해 이항 필터를 사용하여 세트포인트 온도를 여과하는 단계와,
    여과된 세트포인트를 제어 시스템의 상기 입력에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 워터 냉각장치 시스템 제어 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 유출수의 현재 온도와 같도록 여과된 세트포인트를 시작하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 워터 냉각장치 시스템 제어 방법.
  31. 제 29 항에 있어서, 유출수의 현재 온도로부터 원하는 세트포인트 온도로 점진적인 전이를 제공하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 워터 냉각장치 시스템 제어 방법.
  32. 제어 시스템 입력과,
    가산 노드를 통해 상기 제어 시스템 입력에 연결된 피드백 루프와,
    세트포인트 입력을 수용하고 여과된 세트포인트 출력을 가산 노드를 통해 제어 시스템에 제공하도록 배치된 이항 필터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 흡수 냉각장치용 제어 시스템.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 이항 필터는 점진적인 초기 응답을 갖는 여과된 세트포인트 출력을 가산 노드를 통해 제어 시스템에 제공하는 것을 특징으로 하는 흡수 냉각장치용 제어 시스템.
  34. 흡수 냉각장치용 제어 시스템에서 오버슈트를 감소시키는 방법에 있어서,
    입력을 갖는 제어 시스템을 제공하는 단계와,
    세트포인트를 선택하는 단계와,
    여과된 세트포인트를 제공하도록 이항 필터를 사용하여 세트포인트를 여과하는 단계와,
    여과된 세트포인트를 제어 시스템의 입력에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수 냉각장치용 제어 시스템에서의 오버슈트 감소 방법.
  35. 제 34 항에 있어서, 여과된 세트포인트를 제어 시스템에서의 현재 제어 파라미터와 동일하게 시작하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수 냉각장치용 제어 시스템에서의 오버슈트 감소 방법.
  36. 제 34 항에 있어서, 점진적인 초기 응답을 갖는 여과된 세트포인트를 제어 시스템의 입력에 제공하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수 냉각장치용 제어 시스템에서의 오버슈트 감소 방법.
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