KR100935152B1 - 냉동 제어 - Google Patents

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KR100935152B1
KR100935152B1 KR1020020079069A KR20020079069A KR100935152B1 KR 100935152 B1 KR100935152 B1 KR 100935152B1 KR 1020020079069 A KR1020020079069 A KR 1020020079069A KR 20020079069 A KR20020079069 A KR 20020079069A KR 100935152 B1 KR100935152 B1 KR 100935152B1
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엔지마크라이옌
팜훙엠.
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에머슨 클리메이트 테크놀로지즈 인코퍼레이티드
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Abstract

증발기, 증발기와 유체 연통되도록 체결된 가변용량압축기, 압축기와 증발기 사이에 유체 연통되도록 체결된 응축기, 증발기와 응축기의 중간에 배치된 팽창밸브, 응축기와 팽창밸브의 중간에 배치된 차단밸브를 포함하는 시스템이 구비된다. 차단밸브는 액체냉매의 이동을 방지하기 위해 각각 그 개폐를 압축기의 온-사이클 및 오프-사이클과 동조시키기 위해서 압축기와 연결된다. 대안적인 실시예에서 오프-사이클 동안 냉매의 복귀를 방지하기 위해서 제1 및 제2 체크밸브는 각각 압축기 및 응축기와 연결되어 있다.
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냉동시스템, 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기, 차단밸브, 가변용량 압축기, 온-사이클, 오프-사이클

Description

냉동 제어{Refrigeration Control}
도 1은 본 발명의 원리에 따른 막혀진 팽창밸브를 실시하는 냉동시스템의 개략도;
도 2는 도 1의 냉동시스템을 위한 응축기 온도와 연속적으로 개방된 팽창밸브를 실시하는 종래의 냉동시스템의 응축기 온도를 비교하는 그래프;
도 3은 도 1에서의 냉동시스템을 위한 증발기의 온도와 연속적으로 개방된 팽창밸브를 실시하는 종래의 냉동시스템의 응축기 온도를 비교하는 그래프;
도 4는 본 발명의 원리에 따른 체크밸브를 실시하는 도 1의 냉동 시스템의 개략도;
도 5는 체크밸브를 가지지 않은 종래의 냉동 시스템의 압력응답을 도시한 그래프;그리고
도 6은 도 4의 냉동시스템의 압력응답을 도시한 그래프이다.
본 발명은 냉동 시스템, 압축기, 제어 시스템 및 냉매 조절밸브 제어시스템에 관한 것이다. 더욱 상세히는, 본 발명은 액체측 및 증기측 유량 제어 전략에 관 한 것이다.
종래의 냉동 시스템은 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하고, 이들 사이의 직렬 유체연통을 확립하기 위해서 모두 서로 연결되어 있다. 냉각은 감소된 온도 및 압력 하에서 액체 냉매의 증발을 통해 이루어진다. 처음에는, 증기냉매가 압축기 안에서의 압축을 위해서 압축기 안으로 유입된다. 증기냉매의 압축은 결과적으로 이들의 온도와 압력이 더 높게 된다. 압축기로부터, 증기냉매는 응축기 내로 흐른다. 응축기는 열교환기로서 작동하고 그리고 열교환에 있어 주변부와 관계한다. 열은 증기냉매로부터 주변부로 전달되고, 따라서 온도는 낮아진다. 이러한 방식으로 상태의 변화가 발생하여, 증기냉매는 액체로 응축된다.
액체냉매는 응축기의 출구를 빠져나가서 팽창밸브로 흐른다. 액체냉매가 팽창밸브를 통해서 흐르기 때문에, 증발기로 들어가기 전에 냉매의 압력은 감소된다. 증발기는 응축기와 유사하게 열교환기로서 작동하며, 열교환에 있어서 냉각된 구역(예를 들면, 냉동 케이스의 내부)과 관계한다. 열은 냉각된 구역으로부터 액체냉매로 전달되어서, 액체냉매의 온도는 상승하고 이들은 비등을 일으킨다. 이러한 방식으로, 상태의 변화가 발생하여, 액체냉매는 증기로 된다. 이제 증기냉매는 증발기로부터 역으로 압축기로 복귀한다.
냉동시스템의 냉각용량은 일반적으로 압축기의 용량을 변화시킴으로서 얻어진다. 용량변화를 이루는 하나의 방법은 펄스폭 변조 신호를 사용하여 온-사이클 및 오프-사이클 사이에서 압축기를 연속적으로 변환는 것이다. 이러한 방식으로 압축기를 위한 원하는 퍼센트의 듀티 사이클(duty cycle)이 얻어질 수 있다. 오프-사이클 동안, 액체 냉매는 "프리휠(freewheel)" 흐름을 경험하고, 따라서 액체냉매는 증발기 내로 들어간다. 오프-사이클 동안 냉매가 증발기 안으로 이동함에 따라 이것은 그안에서 비등한다. 이것은 두가지 측면:온-사이클 동안 증발기 온도의 현저한 감소와, 온-사이클로 전환될 때 흐름 회복의 감소에 있어서 냉동 시스템의 성능에 불이익하다.
더욱이, 오프-사이클 동안에 최근 압축된 증기가 압축기를 통하여 역방향으로 증발기를 향하여 역류할 때 종래의 냉동시스템은 현저한 손실이 발생한다. 이러한 손실은 오프-사이클 동안 콘덴서 내로의 액체 냉매의 역류에 의하여 악화된다.
따라서, 종래의 냉동시스템과 관련된 결함을 보완하기 위해서 산업에서 냉동시스템 및 흐름제어전략을 제공하는 것이 바람직하다. 특히, 냉동 시스템은 오프-사이클 동안 증발기 안으로 액체냉매의 이동을 방지하고, 오프-사이클 동안 압축기를 통한 증기냉매의 역류를 방지하며, 그리고 오프-사이클 동안 응축기를 통한 액체냉매의 역류를 방지하여야 한다.
따라서 본 발명은 종래의 냉동시스템과 관련된 결함을 보완하기 위해서 냉동시스템 및 그 제어방법을 제공한다. 더욱 상세하게는 냉동시스템은 증발기, 증발기와 유체 연통되도록 체결된 가변용량 압축기, 압축기와 증발기 사이에 유체 연통되도록 체결된 응축기, 응축기와 증발기의 중간에 배치된 팽창밸브, 그리고 응축기 와 팽창밸브의 중간에 배치된 차단밸브를 포함한다. 차단밸브는 액체냉매의 이동을 방지하기 위해 각각 그 개폐를 압축기의 온-사이클 및 오프-사이클과 동조시키기 위해서 압축기와 연통된다. 이러한 방식으로 오프-사이클 동안 응축기 및 증발기의 각각의 온도는 더욱 잘 유지된다.
대안적인 실시예에 따라, 제1 및 제2 체크밸브는 오프-사이클 동안 냉매의 역류를 방지하기 위해서 각각 압축기 및 응축기와 연합된다. 이러한 방식으로, 응축기 및 증발기와 관련된 냉매의 각각의 압력은 종래의 냉동시스템보다 더 감소된다.
본 발명은 직렬흐름연통으로 연결된 압축기, 응축기 및 증발기를 가지고 있는 냉동시스템 제어를 위한 방법을 더 제공한다. 이 방법은 오프-사이클 동안 증발기 내로 액체냉매가 이동하는 것을 방지하도록, 압축기의 퍼센트 듀티 사이클을 제공하기 위해서 온-사이클 및 오프-사이클 사이에서 압축기를 변화시키는 단계, 차단밸브의 개폐를 각각 압축기의 온-사이클 및 오프-사이클과 동기화시키는 단계를 포함한다.
대안적인 실시예에 따라, 이 방법은 오프-사이클 동안 액채냉매의 응축기로의 역류를 방지하는 단계, 압축기를 통하여 증기냉매의 역류를 방지하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 응용의 다른 분야는 이하에서 제공되는 상세한 설명으로부터 나타날 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는, 상세한 설명 및 특정 실시예는 단지 예시의 목적이고 그리고 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다.
본 발명은 아래의 설명과 첨부 도면으로부터 더욱 완전하게 이해될 것이다.
(바림직한 실시예의 상세한 설명)
바람직한 실시예의 아래의 설명은 단지 예시적인 것이고 그리고 본 발명과, 그 응용 또는 사용을 제한하려는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 냉동시스템(10)이 개략적으로 도시되어 있다. 비록 냉동시스템(10)은 열펌프시스템이 대표적이지만, 본 발명에 따라 냉동을 위해 수행될 수 있다. 냉동시스템(10)은 일체로된 펄스-폭 변조(PWM) 밸브(14)를 가지고 있는 압축기(12), 4방밸브(16), 응축기(18), 액체 리시버(20), 차단밸브(22), 각각 팽창밸브(26)를 가지고 있는 2중증발기(24), 그리고 제어기(28)을 포함한다. 이하에서 더 자세하게 설명되는 바와 같이, 이 제어기(28)는 압축기(12)의 PWM밸브(14)와 작동가능하도록 연통되어 있으며, 온도센서(30)는 냉동구역(32)(예를 들면 냉동 케이스의 내부)의 온도를 감지하고, 그리고 압력센서(34)는 2중증발기(24)로부터 방출된 냉매 증기의 압력을 감지한다. 비록 본 설명은 2중증발기를 포함하지만, 특정 시스템 설계의 요구에 따라, 증발기의 수가 변할 수 있는 것은 예상할 수 있다. 다중보전 밸브(35)는 또한 다양한 부품의 보전 및 제거/추가가 가능하도록 제공된다.
압축기(12), 및 그 작동은 “펄스폭이 변조된 듀티 사이클 스크롤 압축기를 사용하는 냉동시스템을 위한 적응제어”라는 제목의 미국특허 제6,047,557호와 유사하다. 압축기(12)의 구조 및 작동의 개략은 여기에서 개시되어 있다.
압축기는 외부 셀 및 그에 의해 지지되며 그리고 모터-구동 크랭크축에 동력 을 전달하도록 연결되는 한쌍의 스크롤 부재를 포함한다. 하나의 스크롤부재는 각각 서로에 대해 회전하며, 흡입가스는 흡입입구를 통하여 셀로 유입된다. 맞물립 랩(wrap)은 스크롤부재의 궤도운동의 결과, 점차적으로 크기가 감소하고 그리고 반경방향으로 안쪽으로 이동하는 이동유체포켓을 형성하는 스크롤부재 상에 제공된다. 이러한 방식으로, 입구를 통하여 들어가는 흡입가스는 압축된다. 압축된 가스는 이제 방출챔버로 방출된다.
오프-사이클로 변환되기 위해서(즉, PWM압축기(12)의 부하를 제거함), PWM밸브(14)는 제어기(28)로부터의 신호에 응답하여 작동되며, 그리하여 입구 내의 압력을 증가시키기 위해서 방출가스로의 유체의 연통을 방해한다. 이 방출압력으로부터 야기된 가압력은 비궤도 스크롤부재를 궤도 스크롤부재로부터 축선방향으로 위쪽으로 이격되도록 운동시킨다. 이 축선방향 운동은 스크롤 부재 사이에 누출통로를 생성시키고, 이에따라 부수적으로 흡입가스의 연속적인 압축을 제거한다. 온-사이클쪽으로 변환시킬 때(즉, 흡입가스의 압축을 다시 시작함), PWM밸브(14)는 비궤도 스크롤 부재를 궤도 스크롤부재와 밀봉 결합하도록 작동된다. 이러한 방식으로, 제어기(23)에 의해 통제되어 압축기(12)의 듀티 사이클은 PWM밸브(14)를 통하여 0％에서 100％ 사이에서 변할 수 있다.
제어기(28)는 냉동된 구역(32)의 온도와 증발기(24)를 떠나는 증기냉매의 압력을 모니터한다. 이러한 두 입력에 기초하여, 그리고 프로그램된 알고리즘을 실행시켜서, 제어기(28)는 PWM압축기(12)를 위한 퍼센트 듀티 사이클을 결정하고, 그리고 원하는 퍼센트의 듀티 사이클을 얻도록 온-사이클과 오프-사이클 사이를 변환 하기 위하여 PWM밸브(14)에 신호를 보낸다.
냉동시스템(10)의 작동은 이하에서 자세히 기술한다. 냉각은 감소된 온도와 압력하에서 액체냉매의 증발을 통하여 이루어진다. 처음에는, 증기냉매는 압축기에서의 압축을 위해서 압축기(12)로 유입된다. 증기냉매의 압축은 더 높은 온도와 압력을 유발한다. 압축기(12)로부터 증기냉매는 응축기(18) 내로 흐른다. 응축기(18)는 열교환기로서 작동하고 그리고 열교환에 있어서 주변부와 관계한다. 열은 증기냉매로부터 주변부로 전달되어서, 온도는 내려간다. 이러한 방식으로, 상태의 변화가 발생하여서, 증기냉매는 액체로 응축된다.
액체냉매는 응축기(18)의 출구를 빠져나가고 액체냉매 저장소 처럼 작용하는 리시버(20) 내에 수용된다. 상기에서 설명한 바와 같이, 차단밸브(22)는 제어기(28)와 연통되어 있어서, 이것은 각각 PWM압축기(12)의 온-사이클 및 오프-사이클과 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 변환된다. 차단밸브(22)가 개방 위치에 있을 때, 액체냉매는 이를 통하여 흐르고 분할되어 각각의 팽창밸브(26) 내로 흘러들어 간다. 액체냉매는 팽창밸브(26)를 통해서 흐름으로서, 그 압력은 증발기(24)에 들어가기 전에 감소된다.
증발기(24)는 콘덴서(18)와 유사하게 열교환기로서 작동하며, 그리고 열교환에 있어서 냉동된 구역(32)과 관계한다. 열은 냉동된 구역(32)으로부터 액체냉매까지 전달되어, 액체냉매의 온도를 증가시켜서 그의 비등을 일으킨다. 이러한 방식으로, 상태의 변화가 발생하여서, 액체냉매는 증기로 된다. 증기냉매는 증발기(24)로부터 압축기(12)로 복귀한다.
압축기(12)가 제어기에 의하여 기본적으로 턴 오프되었을 때, 또는 대략 0％의 듀티 사이클에서 작동할 때, 오프-사이클이 발생한다. 펄스-폭 변조는 PWM압축기(12)의 용량을 변화시키도록 온-사이클과 오프-사이클 사이에서 주기적으로 전환된다. 종래의 기술분야에서 기술한 바와 같이, 냉동시스템(10)이 온-사이클로부터 오프-사이클로 변환될 때, 증발기(24) 내에서의 냉매의 온도가 증발기의 외부의 표면 공기 온도까지 빠르게 상승하기 때문에, 오프-사이클 흐름(“플라이휠(flywheel)” 흐름)의 회복은 현저하게 감소된다. 오프사이클 흐름의 회복을 향상시키기 위해서, 차단밸브(22)는 오프-사이클 동안 폐쇄된다. 이러한 방식으로 액체냉매의 증발기(24) 내로의 이동은 방지된다.
도 2와 도 3을 참조하면, 차단밸브(22)를 실시하는, 냉동시스템(10)의 성능은, 30초의 주기동안 50％의 PWM 듀티 사이클에서 이러한 밸브가 없는 종래의 냉동시스템과 비교될 수 있다. 더욱 자세하게는, 도 2는 본 발명의 냉동시스템(10)과 종래의 냉동시스템 사이의 응축기 온도의 비교를 제공한다. 도 3은 본 발명의 냉동시스템(10)과 종래의 냉동시스템 사이의 증발기 온도의 비교를 제공한다. 종래의 시스템의 흐름회복의 불리한 점은 액체냉매의 이동에 따라 낮은 온-사이클 증발기 온도 및 대응적으로 높은 응축기 온도가 되는 것을 볼 수 있다. 더욱이 본 발명의 냉동시스템(10)과 비교할 때 종래의 냉동시스템이 동등한 전체적인 용량을 얻기 위해서는 더 많은 압축기 동력이 필요하다. 오프-사이클 동안 손실된 액체냉매를 보상하기 위해서 응축기가 액체 냉매를 더욱 과냉각(sub-cooling)해야하기 때문에 종래의 냉동시스템의 온-사이클 응축 온도는 더 높다.
종래의 냉동 시스템의 흐름회복의 불리한 점은 더 긴 오프-사이클 또는 더 낮은 퍼센트 PWM 듀티 사이클에서 증가한다. 이것은 더 긴 오프-사이클 동안 냉매 복귀 효과가 증가하기 때문이다.
특히 도 4를 참조하면, 냉동시스템(10)은 제1 및 제2 체크밸브(40, 42) 각각을 더 포함하는 것으로 도시되어 있다. 제1 체크밸브는 PWM압축기(12)의 출구에 위치되고, 그리고 제2 체크밸브(42)는 응축기(18)의 출구에 위치된다. 도 4에 도시된 냉동시스템(10)은 도 1을 참조하여 위에서 설명한 것과 유사하게 작동한다. 그러나 냉동시스템(10)이 온-사이클로부터 오프-사이클로 변환될 때, 압축기 출구측을 통한 현저한 가스유출은 위에서 증발기(24)에 대해 기술한 바와 유사한 증기 냉매 이동 결과를 일으킬 수 있다. 이 결과를 최소화하기 위해서, 제1 체크밸브(40)는 증기 냉매가 PWM압축기(12)를 통해서 증발기(24)로 복귀하는 것을 방지하고, 그리고 제2 체크밸브(42)는 리시버(20) 안에 있는 액체냉매를 리시버(20) 안에 있도록 보장한다.
특히 도 4 및 도 5를 참조하면, 대략 12초의 주기동안 50％의 PWM 듀티 사이클에서의 체크밸브(40, 42)(도 4)를 가지지 아니한 종래의 냉동시스템과 체크밸브(40, 42)를 실시하는 본 냉동시스템(10) 사이의 성능 비교가 도시된다(도 5). 특히, PWM압축기 출구(방출), 응축기 출구, 그리고 PWM압축기 입구(흡입)에서의 냉동시스템의 압력응답이 도시된다. 도시된 바와 같이, PWM압축기 방출에서의 압력은 현저하게 증가되고, 오프-사이클동안 PWM압축기 흡입에서의 압력 감소도 또한 볼 수 있다. 이러한 방식으로, PWM압축기 출력의 불리한 점은 종래의 냉동시스 템과 비교하여 현저하게 감소된다.
본 발명에 의한 냉동시스템은 차단밸브를 포함하고 있으며, 이 차단밸브는 액체냉매의 복귀를 방지하기 위해, 각각 그 개폐를 압축기의 온-사이클 및 오프-사이클과 동조시켜서, 오프-사이클 동안 응축기 및 증발기의 각각의 온도는 더욱 잘 유지된다. 또한 제1 체크밸브(40)는 증기 냉매가 PWM압축기(12)를 통해서 증발기(24)로 복귀하는 것을 방지하고, 그리고 제2 체크밸브(42)는 리시버(20) 안에 있는 액체냉매를 리시버(20) 안에 있도록 보장함으로서, PWM압축기 방출에서의 압력은 현저하게 증가되고, 오프-사이클동안 PWM압축기 흡입에서의 압력 감소한다. 따라서 본 발명에 의한 냉동시스템은 종래의 냉동시스템에 비하여 더 작은 압축기 동력으로 동등한 전체적인 용량을 얻을 수 있다.
본 발명의 설명은 단지 예시적인 것이고, 그러므로 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않는 변화는 본 발명의 범위내에 있는 것이다. 이러한 변화는 본발명의 사상 및 범위로부터 벗어난 것으로서 간주되지 않는다.

Claims (26)

  1. 증발기;
    상기 증발기와 유체 연통되도록 결합되어 있으며 증기냉매의 역류를 방지하기 위하여 출구측에 배치된 제1 체크밸브를 포함하고 있는 펄스-폭 변조(PWM) 가변용량 압축기;
    상기 압축기 및 상기 증발기와 유체 연통되도록 결합된 응축기;
    상기 응축기와 상기 증발기의 중간에 배치된 팽창밸브; 그리고
    상기 응축기와 상기 팽창밸브의 중간에 배치된 차단밸브;
    를 포함하고 있고,
    상기 차단밸브는 상기 PWM 가변용량 압축기와 전기적으로 접속되어 있으며 상기 차단밸브의 개폐를 상기 PWM 가변 용량 압축기의 온-사이클 및 오프-사이클과 각각 동조시키도록 작동될 수 있고, 상기 차단밸브는 액체냉매의 오프-사이클 이동을 방지하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 응축기의 출구에 위치되어 있으며 상기 PWM 가변용량 압축기의 오프-사이클 동안 상기 액체냉매가 상기 응축기로 역류하는 것을 방지하도록 작동될 수 있는 제2 체크밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 응축기 및 상기 차단밸브와 유체연통되어 있으며, 상기 응축기와 상기 차단밸브의 중간에 배치된 액체냉매 리시버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템
  4. 제1항에 있어서, 상기 PWM 가변용량 압축기의 용량을 변화시키기 위해 상기 PWM 가변용량 압축기와 연결되어 있는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어기에 작동 파라미터 데이터를 제공하는 온도센서 및 압력센서를 더 포함하고 있으며, 상기 제어기는 상기 작동 파라미터 데이터에 기초하여 상기 PWM 가변용량 압축기의 퍼센트 듀티 사이클을 결정하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  6. 증발기;
    상기 증발기와 유체 연통되도록 결합된 펄스-폭 변조(PWM) 가변용량 압축기;
    상기 PWM 가변용량 압축기 및 상기 증발기와 유체 연통되도록 결합된 응축기;
    상기 응축기와 상기 증발기의 중간에 배치된 팽창밸브;
    상기 응축기와 상기 팽창밸브의 중간에 배치되어 있으며, 상기 PWM 가변용량 압축기와 유체 연통되는 차단밸브;그리고
    상기 차단밸브의 개폐를 상기 PWM 가변용량 압축기의 온-사이클 및 오프-사이클과 각각 동조화하기 위해서 상기 차단밸브를 제어하는 제어기;
    를 포함하고 있고,
    상기 차단밸브는 상기 오프-사이클 동안 액체 냉매가 상기 증발기로 이동하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  7. 제6항에 있어서:
    상기 응축기 및 상기 PWM 가변용량 압축기와 유체 연통되어 있으며 상기 응축기와 상기 PWM 가변용량 압축기의 중간에 배치되어 있고, 상기 PWM 가변용량 압축기의 상기 오프-사이클 동안 상기 PWM 가변용량 압축기를 통하여 증기 냉매가 역류하는 것을 방지하도록 작동될 수 있는 제1 체크밸브;그리고
    상기 응축기 및 상기 차단밸브와 유체 연통되어 있으며 상기 응축기와 상기 차단밸브의 중간에 배치되어 있고, 상기 PWM 가변용량 압축기의 상기 오프-사이클 동안 상기 응축기를 통하여 액체 냉매가 역류하는 것을 방지하도록 작동될 수 있는 제2 체크밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 응축기 및 상기 차단밸브와 유체 연통되어 있으며 상기 응축기와 상기 차단밸브의 중간에 배치된 액체냉매 리시버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제어기는 상기 PWM 가변용량 압축기의 용량을 변화시키도록 상기 PWM 가변용량 압축기와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어기에 작동 파라미터 데이터를 제공하는 온도센서 및 압력센서를 더 포함하고 있고, 상기 제어기는 상기 작동 파라미터 데이터에 기초하여 상기 PWM 가변용량 압축기의 퍼센트 듀티 사이클을 결정하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  11. 직렬로 연결된 펄스폭 변조(PWM) 가변용량 압축기, 응축기 그리고 증발기를 가지고 있는 냉동시스템을 제어하는 방법에 있어서:
    상기 PWM 가변용량 압축기의 퍼센트 듀티 사이클을 제공하기 위해 온-사이클과 오프-사이클 사이에서 상기 PWM 가변용량 압축기를 변화시키는 단계;
    상기 오프-사이클 동안 증발기 내로 액체냉매의 이동을 방지하기 위해서 차단밸브의 개폐를 상기 PWM 가변용량 압축기의 상기 온-사이클 및 오프-사이클과 각각 동조화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템을 제어하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 오프-사이클 동안 응축기 내로 상기 액체냉매의 역류를 방지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템을 제어하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 역류를 방지하는 단계를 가능하도록 하기 위하여 체크밸브가 제공되는 것을 특징으로 하는 냉동시스템을 제어하는 방법.
  14. 제11항에 있어서, 오프-사이클 동안 상기 PWM 가변용량 압축기를 통한 증기냉매의 역류를 방지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템을 제어하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 역류를 방지하는 단계가 가능하도록 하기 위하여 체크밸브가 제공되는 것을 특징으로 하는 냉동시스템을 제어하는 방법.
  16. 온-사이클과 오프-사이클로 작동될 수 있는 펄스-폭 변조(PWM) 가변용량 압축기; 그리고
    상기 PWM 가변용량 압축기와 전기적으로 접속되어 있으며 밸브의 개폐를 상기 PWM 가변 용량 압축기의 온-사이클 및 오프-사이클과 각각 동조시키도록 작동될 수 있는 차단밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 PWM 가변용량 압축기는 출구측에 배치된 제1 체크밸브를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  18. 제17항에 있어서, 응축기 및 응축기의 출구에 배치된 제2 체크밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하는 냉동시스템
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 체크밸브 및 제2 체크밸브는 상기 오프-사이클 동안 액체냉매의 역류를 방지하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  20. 제16항에 있어서, 상기 PWM 가변용량 압축기의 용량을 변화시키기 위해 상기 PWM 가변용량 압축기와 연결되어 있는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제어기에 작동 파라미터 데이터를 제공하는 센서를 더 포함하고 있으며, 상기 제어기는 상기 작동 파라미터 데이터에 기초하여 상기 PWM 가변용량 압축기의 퍼센트 듀티 사이클을 결정하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  22. 제20항에 있어서, 상기 제어기는 상기 차단밸브의 개폐를 상기 PWM 가변용량 압축기의 온-사이클 및 오프-사이클과 각각 동조화하기 위해서 상기 차단밸브를 제어하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  23. 제16항에 있어서, 증발기, 상기 PWM 가변용량 압축기 및 상기 증발기와 유체 연통되도록 결합된 응축기, 그리고 상기 응축기와 상기 증발기의 중간에 배치된 팽창밸브를 더 포함하고 있고, 상기 차단밸브는 상기 응축기와 상기 팽창밸브의 중간에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 응축기 및 상기 PWM 가변용량 압축기와 유체 연통되어 있으며 상기 응축기와 상기 PWM 가변용량 압축기의 중간에 배치되어 있고, 상기 PWM 가변용량 압축기의 상기 오프-사이클 동안 상기 PWM 가변용량 압축기를 통하여 증기 냉매가 역류하는 것을 방지하도록 작동될 수 있는 제1 체크밸브;그리고
    상기 응축기 및 상기 차단밸브와 유체 연통되어 있으며 상기 응축기와 상기 차단밸브의 중간에 배치되어 있고, 상기 PWM 가변용량 압축기의 상기 오프-사이클 동안 상기 응축기를 통하여 액체 냉매가 역류하는 것을 방지하도록 작동될 수 있는 제2 체크밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  25. 제23항에 있어서, 상기 응축기 및 상기 차단밸브와 유체 연통되어 있으며 상기 응축기와 상기 차단밸브의 중간에 배치된 액체냉매 리시버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  26. 퍼센트 듀티 사이클을 제공하기 위해서 온-사이클과 오프-사이클로 작동될 수 있는 가변용량 압축기; 그리고
    상기 가변용량 압축기의 오프-사이클 동안 액체냉매의 역류를 방지하기 위해서 상기 가변용량 압축기의 온-사이클 및 오프-사이클과 동조하여 개폐되도록 작동될 수 있는 차단밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
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Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4156353B2 (ja) * 2002-12-02 2008-09-24 株式会社テージーケー 冷凍システムおよびその運転方法
US7299649B2 (en) * 2003-12-09 2007-11-27 Emerson Climate Technologies, Inc. Vapor injection system
KR100671301B1 (ko) * 2004-12-22 2007-01-19 삼성전자주식회사 공기조화기
JP4268931B2 (ja) * 2004-12-30 2009-05-27 中山エンジニヤリング株式会社 冷蔵・冷凍設備及びその制御方法
KR100667517B1 (ko) * 2005-01-27 2007-01-10 엘지전자 주식회사 용량 가변형 압축기를 구비한 공기조화기
ITPN20050017A1 (it) * 2005-03-14 2006-09-15 Domnick Hunter Hiross S P A "sistema di controllo per essiccatori frigoriferi di gas compresso".
JP2006308273A (ja) * 2005-03-31 2006-11-09 Toyota Industries Corp 冷却装置
JP4616103B2 (ja) * 2005-07-15 2011-01-19 カルソニックカンセイ株式会社 可変容量コンプレッサ及び可変容量コンプレッサの制御方法
CA2616279A1 (en) * 2005-08-23 2007-03-01 Carrier Corporation System reheat control by pulse width modulation
CN101297168A (zh) * 2005-10-26 2008-10-29 开利公司 具有受脉宽调制的部件和可变速压缩机的制冷系统
KR100725720B1 (ko) * 2005-11-07 2007-06-08 유니셈(주) 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치
US8904813B2 (en) * 2005-11-30 2014-12-09 Carrier Corporation Pulse width modulated system with pressure regulating valve
EP1960717A4 (en) * 2005-11-30 2010-08-25 Carrier Corp MULTI-CIRCUIT REFRIGERANT SYSTEM UTILIZING PULSE DURATION MODULATION TECHNIQUES
WO2009058106A2 (en) * 2005-11-30 2009-05-07 Carrier Corporation Suction valve pulse width modulation control based on evaporator or condenser pressure
CN101341367A (zh) * 2005-12-16 2009-01-07 开利公司 具有脉宽调制控制器的热泵
WO2008010798A1 (en) * 2006-07-19 2008-01-24 Carrier Corporation Refrigerant system with pulse width modulation for reheat circuit
EP2049847A4 (en) * 2006-08-08 2013-09-18 Carrier Corp COMPRESSOR TEMPERATURE BASED SUCTION VALVE PULSE WIDTH MODULATION CONTROL
DE102006040380A1 (de) * 2006-08-29 2008-03-06 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Kältemaschine und Betriebsverfahren dafür
EP2074357A4 (en) * 2006-10-06 2013-06-12 Carrier Corp REFRIGERANT SYSTEM WITH PULSE-WIDE MODULATED MULTI-SPEED COMPRESSOR
US20100011792A1 (en) * 2006-11-07 2010-01-21 Alexander Lifson Refrigerant system with pulse width modulation control in combination with expansion device control
CN101568777B (zh) * 2006-12-26 2012-02-15 开利公司 带有排气至吸气旁路的脉宽调制
CN101605668B (zh) * 2007-02-13 2011-11-16 开利公司 吸气调节阀和脉宽调节阀的组合操作与控制
DK2122274T3 (da) * 2007-02-15 2017-11-27 Carrier Corp Pulsbreddemodulation med reduceret sugetryk til at forbedre effektivitet
US8157538B2 (en) * 2007-07-23 2012-04-17 Emerson Climate Technologies, Inc. Capacity modulation system for compressor and method
JP2011510257A (ja) * 2008-01-17 2011-03-31 キャリア コーポレイション 冷媒蒸気圧縮システムの容量調整
KR20100062115A (ko) * 2008-12-01 2010-06-10 삼성전자주식회사 공기조화기 및 그 제어방법
CA2752042C (en) 2009-03-13 2017-01-17 Carrier Corporation Heat pump and method of operation
US9605884B2 (en) 2011-10-24 2017-03-28 Whirlpool Corporation Multiple evaporator control using PWM valve/compressor
US9970698B2 (en) 2011-10-24 2018-05-15 Whirlpool Corporation Multiple evaporator control using PWM valve/compressor
JP5707621B2 (ja) * 2013-07-04 2015-04-30 Smc株式会社 恒温液循環装置及びその運転方法
DE102014214656A1 (de) * 2014-07-25 2016-01-28 Konvekta Ag Kompressionskälteanlage und Verfahren zum Betrieb einer Kompressionskälteanlage
CN105928264A (zh) * 2016-04-22 2016-09-07 广东美的制冷设备有限公司 空调系统及其运行方法
CN109210810A (zh) 2017-07-04 2019-01-15 开利公司 制冷系统及用于制冷系统的启动控制方法
US10317123B1 (en) 2018-04-16 2019-06-11 Sub-Zero, Inc. Shared evaporator system
CN109269134B (zh) * 2018-09-12 2019-12-17 珠海格力电器股份有限公司 换热系统控制方法
US12018693B2 (en) 2019-05-14 2024-06-25 Carrier Corporation Method and system for compressor operating range extension via active valve control
CN111156784A (zh) * 2020-01-15 2020-05-15 宁波菲特电器有限公司 一种饮料机的精准温控系统
US11402145B1 (en) 2020-03-24 2022-08-02 Sub-Zero Group, Inc. Split air flow system
US20230130167A1 (en) * 2021-10-21 2023-04-27 Emerson Climate Technologies, Inc. Climate control systems for use with high glide working fluids and methods for operation thereof
CN115325654B (zh) * 2022-08-10 2024-07-05 珠海格力电器股份有限公司 冷媒迁移控制方法以及空调机组
WO2024101920A1 (ko) * 2022-11-09 2024-05-16 다함에이블 주식회사 공기 조화 시스템, 이에 사용되는 압축기 제어장치 및 그 장치의 구동방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06272975A (ja) * 1993-03-24 1994-09-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 冷凍装置
KR0154429B1 (ko) * 1992-02-20 1999-01-15 윤종용 냉동사이클의 냉매차단장치
US6047557A (en) * 1995-06-07 2000-04-11 Copeland Corporation Adaptive control for a refrigeration system using pulse width modulated duty cycle scroll compressor
KR20010081951A (ko) * 2000-02-14 2001-08-29 추후제출 공기 조화기, 실외 유닛 및 냉각 유닛
KR100332394B1 (ko) * 1997-08-22 2002-05-09 윌리엄 더블유. 하벨트 열펌프장치및열펌프장치의작동방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3911937B2 (ja) * 1999-08-04 2007-05-09 株式会社豊田自動織機 空調装置及び容量可変型圧縮機の制御方法
US6213731B1 (en) * 1999-09-21 2001-04-10 Copeland Corporation Compressor pulse width modulation
US6601397B2 (en) * 2001-03-16 2003-08-05 Copeland Corporation Digital scroll condensing unit controller

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0154429B1 (ko) * 1992-02-20 1999-01-15 윤종용 냉동사이클의 냉매차단장치
JPH06272975A (ja) * 1993-03-24 1994-09-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 冷凍装置
US6047557A (en) * 1995-06-07 2000-04-11 Copeland Corporation Adaptive control for a refrigeration system using pulse width modulated duty cycle scroll compressor
US6499305B2 (en) * 1995-06-07 2002-12-31 Copeland Corporation Adaptive control for a refrigeration system using pulse width modulated duty cycle scroll compressor
KR100332394B1 (ko) * 1997-08-22 2002-05-09 윌리엄 더블유. 하벨트 열펌프장치및열펌프장치의작동방법
KR20010081951A (ko) * 2000-02-14 2001-08-29 추후제출 공기 조화기, 실외 유닛 및 냉각 유닛

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