KR101741708B1 - 컴프레서 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기체를 압축 가능하도록 형성되는 복수개의 컴프레서, 기체가 팽창 가능한 공간이 내부에 형성되는 복수개의 펌프, 상기 컴프레서들의 출구와 상기 펌프들의 입구를 연결하는 공급부, 상기 펌프들의 출구와 상기 컴프레서들의 입구를 연결하는 회수부, 상기 펌프들의 상태값을 획득하는 검출부 및 상기 펌프들의 상태값을 이용하여 상기 컴프레서들과 상기 펌프들을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 펌프들의 상태값을 이용하여 상기 펌프들과 상기 컴프레서들을 제어할 수 있어 작동 효율을 향상시킬 수 있고 에너지 소모를 줄일 수 있는 컴프레서 장치 및 컴프레서 장치의 제어 방법이 제시된다.

Description

컴프레서 장치 및 그 제어 방법{Compressor apparatus and control method thereof}

본 발명은 컴프레서 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수개의 컴프레서로 펌프를 작동시키며 작동 효율을 향상시킬 수 있고 에너지 소모를 줄일 수 있는 컴프레서 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

반도체 소자는 박막 적층, 이온 주입 및 열처리 등의 공정을 여러 차례 반복하여 기판 상에 원하는 회로의 동작 특성을 갖도록 제조된다. 이때, 박막 적층이나 이온 주입 등의 공정들은 해당 공정의 진행에 최적 조건을 제공하는 공정 챔버에서 진행된다. 공정 챔버의 내부는 고진공 상태로 제어되며, 이를 위해, 공정 챔버에는 극저온을 이용한 고진공 시스템이 제공된다.

통상적으로 극저온을 이용한 고진공 시스템은 크라이오펌프와 컴프레서로 구성된다. 크라이오펌프는 컴프레서로부터 고압의 작동기체를 공급받아 내부에서 단열 팽창시키며 극저온면을 형성한다. 공정 챔버 내부의 기체분자가 극저온면에 포획됨에 의하여, 공정 챔버는 고진공 상태로 제어된다.

한편, 종래에는 하나의 컴프레서를 이용하여 복수개의 크라이오펌프에 작동기체를 공급하였기 때문에 컴프레서가 고부하로 운전되는 문제점이 있었다. 또한, 일부의 크라이오펌프가 정지하게 되더라도 컴프레서가 그대로 작동됨에 따라 에너지가 불필요하게 낭비되는 문제점이 있었다.

KR 10-2012-0030945 A KR 10-2011-0073540 A

본 발명은 복수개의 컴프레서로 펌프를 작동시킴에 있어 작동 효율을 향상시킬 수 있고, 에너지 소모를 줄일 수 있는 컴프레서 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.

본 발명은 펌프의 온도 및 펌프들 간의 온도 차이를 이용하여, 펌프의 회전수를 제어할 수 있는 컴프레서 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.

본 발명은 펌프의 작동 대수, 회전수 및 차압을 이용하여, 컴프레서의 작동 대수 및 회전수를 제어할 수 있는 컴프레서 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 컴프레서 장치는, 기체를 압축 가능하도록 형성되는 복수개의 컴프레서; 상기 기체가 팽창 가능한 공간이 내부에 형성되는 복수개의 펌프; 상기 컴프레서들의 출구와 상기 펌프들의 입구를 연결하는 공급부; 및 상기 펌프들의 출구와 상기 컴프레서들의 입구를 연결하는 회수부;를 포함한다.

상기 컴프레서들은 회전수가 일정한 정속형 컴프레서를 포함하고, 상기 펌프들은 회전수가 일정한 정속형 펌프를 포함할 수 있다. 상기 컴프레서들은 회전수가 일정한 정속형 컴프레서를 포함하고, 상기 펌프들은 회전수가 일정한 정속형 펌프와 회전수를 조절 가능한 인버터형 펌프를 포함할 수 있다. 상기 컴프레서들은 회전수가 일정한 정속형 컴프레서와 회전수를 조절 가능한 인버터형 컴프레서를 포함하고, 상기 펌프들은 회전수가 일정한 정속형 펌프를 포함할 수 있다. 상기 컴프레서들은 회전수가 일정한 정속형 컴프레서와 회전수를 조절 가능한 인버터형 컴프레서를 포함하고, 상기 펌프들은 회전수가 일정한 정속형 펌프와 회전수를 조절 가능한 인버터형 펌프를 포함할 수 있다.

상기 컴프레서들의 내부를 통과하는 기체 및 오일 중 적어도 어느 하나를 냉각 가능하도록 상기 컴프레서들에 각각 구비되는 열교환기; 및 상기 복수개의 열교환기에 연결되는 냉매공급부;를 포함할 수 있다.

상기 공급부는, 제1공급관; 상기 제1공급관과 상기 컴프레서들의 출구를 각각 연결하는 복수개의 제2공급관; 및 상기 제1공급관과 상기 펌프들의 입구를 각각 연결하는 복수개의 제3공급관;을 포함할 수 있고, 상기 제2공급관 각각에는 복수개의 밸브가 장착될 수 있다.

상기 회수부는, 제1회수관; 상기 제1회수관과 상기 펌프들의 출구를 각각 연결하는 복수개의 제2회수관; 및 상기 제1회수관과 상기 컴프레서들의 입구를 각각 연결하는 복수개의 제3회수관;을 포함할 수 있고, 상기 제3회수관 각각에는 복수개의 밸브가 장착될 수 있다.

상기 공급부와 상기 회수부 사이를 연결하는 연통부; 및 상기 연통부에 장착되어 상기 공급부와 상기 회수부의 압력 차이를 조절하는 밸브;를 포함할 수 있다.

상기 펌프들의 상태값을 획득하는 검출부; 및 상기 펌프들의 상태값을 이용하여 상기 컴프레서들과 상기 펌프들을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

상기 상태값은 상기 펌프들 각각의 온도, 상기 펌프들의 평균 온도를 기준으로 하는 상기 펌프들 간의 온도 편차, 상기 펌프들의 작동 대수, 상기 펌프들 각각의 회전수 및 상기 펌프들의 입구와 출구 간의 차압을 포함할 수 있다.

상기 검출부는, 상기 펌프들 각각의 온도를 검출하는 온도검출기; 상기 온도검출기들에 연결되어 상기 펌프들 간의 온도 편차를 획득하는 온도편차검출기; 상기 공급부와 상기 회수부에 각각 연결되는 압력검출기; 상기 압력검출기들에 연결되는 차압검출기; 상기 펌프들의 작동 대수 및 회전수를 검출하는 작동검출기;를 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 컴프레서 작동조건 정보 및 펌프 작동조건 정보가 저장되는 저장기; 상기 펌프들의 상태값과 상기 펌프 작동조건 정보를 이용하여 펌프 제어조건을 산출하고, 상기 펌프 제어조건을 이용하여 상기 펌프들의 작동을 제어하는 펌프제어기; 및 상기 펌프들의 상태값, 상기 펌프 작동조건 정보 및 상기 컴프레서 작동조건 정보를 이용하여 컴프레서 제어조건을 산출하고, 상기 컴프레서 제어조건을 이용하여 상기 컴프레서들의 작동을 제어하는 컴프레서제어기;를 포함할 수 있다.

상기 컴프레서 작동조건 정보는 컴프레서 회전수별 기체 공급량, 컴프레서 기준회전수에 대한 기체 공급량 기준값 및 펌프 설정 차압을 포함하고, 상기 펌프 작동조건 정보는 펌프 온도별 펌프 회전수, 펌프 온도별 기체 사용량 및 펌프 회전수별 기체 사용량을 포함할 수 있다.

상기 펌프제어기는, 상기 펌프들의 온도를 입력받아 상기 펌프 작동조건 정보와 대비하여, 펌프 회전수 목표값을 상기 펌프 제어조건으로 산출하고, 상기 펌프들의 회전수가 상기 펌프 회전수 목표값에 추종하거나 일치하도록 상기 펌프들의 작동을 각각 제어하는 제1 펌프제어기를 포함할 수 있다.

상기 펌프제어기는, 상기 펌프들 간의 온도 편차가 양수값인 펌프의 회전수가 상기 펌프 회전수 목표값보다 크도록 상기 펌프들의 작동을 제어하는 제2 펌프제어기를 포함할 수 있다.

상기 제2 펌프제어기는, 상기 펌프들의 작동 대수가 짝수인 경우, 상기 펌프들 중 상기 펌프들의 평균 온도보다 온도가 높은 펌프를 선택하여 제어하거나, 상기 펌프들 중 온도가 높은 펌프에서 낮은 펌프의 순서로 상위 절반까지의 등수에 해당하는 펌프를 선택하여 제어할 수 있다.

상기 제2 펌프제어기는, 상기 펌프들의 작동 대수가 3 이상의 홀수인 경우, 상기 펌프들 중 상기 펌프들의 평균 온도보다 온도가 높은 펌프를 선택하여 제어하거나, 상기 펌프들 중 온도가 높은 펌프에서 낮은 펌프의 순서대로 상기 펌프들의 작동 대수에서 일을 뺀 수의 반수에 해당하는 등수까지의 펌프를 선택하여 제어할 수 있다.

상기 컴프레서제어기는, 상기 펌프들의 온도 및 상기 펌프들의 회전수 중 적어도 하나를 입력받아 상기 컴프레서 작동조건 정보와 대비하여, 기체 사용량 전체값을 상기 컴프레서 제어조건으로 산출하고, 상기 컴프레서들의 기체 공급량 기준값들을 합하여 기체 공급량 전체값을 산출하고, 상기 기체 공급량 전체값이 상기 기체 사용량 전체값에 추종하거나 일치하도록 상기 컴프레서들의 작동을 제어하는 제1 컴프레서제어기를 포함할 수 있다.

상기 제1 컴프레서제어기는, 상기 기체 공급량 전체값이 상기 기체 사용량 전체값보다 작은 값에서 상기 기체 사용량 전체값을 추종하면, 상기 컴프레서의 작동 대수를 증가시키거나 상기 컴프레서들 중 적어도 하나의 회전수를 증가시킬 수 있다.

상기 제1 컴프레서제어기는, 상기 기체 공급량 전체값이 상기 기체 사용량 전체값보다 큰 값에서 상기 기체 사용량 전체값을 추종하면, 상기 컴프레서의 작동 대수를 감소시키거나 상기 컴프레서들 중 적어도 하나의 회전수를 감소시킬 수 있다.

상기 컴프레서제어기는, 상기 펌프의 차압을 입력받아 상기 컴프레서 작동조건 정보와 대비하여, 상기 펌프 설정 차압에 대한 펌프 차압 변화량을 상기 컴프레서 제어조건으로 산출하고, 상기 펌프 차압 변화량의 값이 음수값이면 상기 펌프 차압 변화량의 값이 0에 추종하거나 일치하도록 상기 컴프레서들 중 적어도 하나의 회전수를 제어하거나 상기 컴프레서의 작동 대수를 제어하는 제2 컴프레서제어기를 포함할 수 있다.

상기 컴프레서들 및 상기 펌프들로 공급되는 전원의 상태값을 획득하는 전원검출부; 및 상기 전원의 상태값을 이용하여 상기 컴프레서들과 펌프들을 제어하는 전원제어부;를 포함할 수 있다.

상기 전원검출부는, 상기 전원의 전압값을 획득하는 전원검출기; 및 상기 전원의 전압값과 기 입력된 기준 전압값을 대비하여, 상기 전원의 정상전압, 저전압 및 정전 정보를 획득하는 상태검출기;를 포함할 수 있다.

상기 전원제어부는, 상기 상태검출기에서 저전압 또는 정전 정보를 입력받아 상기 컴프레서들 및 상기 펌프들로 공급되는 전원을 일시 차단하는 제1 전원제어기; 및 상기 상태검출기에서 저전압 또는 정전 정보를 입력받은 시점에서 설정시간이 지난 후, 상기 상태검출기에서 정상전압 정보가 출력되면 상기 컴프레서들과 상기 펌프들로 전원을 공급하고, 상기 상태검출기에서 저전압 또는 정전 정보가 출력되면 상기 컴프레서들과 상기 펌프들에 공급되는 전원을 차단하고 알람 신호를 출력하는 제2 전원제어기;를 포함할 수 있다.

상기 컴프레서들의 상태값을 획득하는 제2 검출부; 및 상기 컴프레서들의 상태값을 이용하여 상기 컴프레서들의 작동을 선택적으로 제어하는 제2 제어부;를 더 포함하고, 상기 컴프레서들의 상태값은 상기 컴프레서들의 출구를 통과하는 기체의 온도, 상기 컴프레서들의 온도, 상기 컴프레서로 공급되는 냉매의 온도 및 공급량, 상기 컴프레서들의 입구로 회수되는 기체의 압력, 상기 컴프레서들에 인가되는 전류의 상태 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 컴프레서 장치의 제어 방법은, 공급관 및 회수관에 의하여 서로 병렬 연결된 컴프레서들과 펌프들을 준비하는 과정; 상기 컴프레서들에서 기체를 압축하여 상기 펌프들에 공급하고, 상기 펌프들을 이용하여 상기 기체를 팽창시키고, 상기 컴프레서들에 상기 기체를 회수하며 상기 기체를 순환시키는 과정; 상기 펌프들의 상태값을 검출하는 과정; 상기 펌프들의 상태값을 이용하여 상기 펌프들을 제어하는 과정; 및 상기 펌프들의 상태값을 이용하여 상기 컴프레서들을 제어하는 과정;을 포함한다.

상기 컴프레서들과 펌프들을 준비하는 과정은, 상기 펌프들의 초기 작동 대수를 검출하고, 상기 펌프들의 초기 온도를 이용하여 상기 펌프들의 초기 회전수를 산출하는 과정; 상기 펌프들의 초기 회전수로부터 상기 펌프들의 초기 기체 사용량 전체값을 산출하고, 상기 펌프들의 초기 기체 사용량 전체값을 이용하여 상기 컴프레서들의 초기 작동 대수 및 초기 회전수를 산출하는 과정; 상기 컴프레서들의 초기 작동 대수 및 초기 회전수를 이용하여 상기 컴프레서들을 작동시키는 과정; 상기 펌프들의 초기 작동 대수 및 초기 회전수를 이용하여 상기 펌프들을 작동시키는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 컴프레서들과 펌프들을 준비하는 과정은, 상기 컴프레서들에 각각 구비된 열교환기를 이용하여 상기 컴프레서들의 내부를 통과하는 기체 및 오일 중 적어도 어느 하나를 냉각시키는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 기체를 순환시키는 과정은, 상기 컴프레서들의 출구와 상기 펌프들의 입구를 연결하는 공급부의 내부 압력과 상기 펌프들의 출구와 상기 컴프레서들의 입구를 연결하는 회수부의 내부 압력 간의 차압이 기 설정된 기준 차압을 초과하면, 상기 공급부와 상기 회수부 사이를 연결하는 연통부를 일시적으로 개방하여 상기 공급부의 압력과 상기 회수부의 압력 간의 차압을 감소시키는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 기체를 순환시키는 과정은, 상기 컴프레서들과 상기 펌프들로 공급되는 전원이 일시 차단되는 경우, 상기 컴프레서들의 출구와 상기 펌프들의 입구를 연결하는 공급부의 압력과 상기 펌프들의 출구와 상기 컴프레서들의 입구를 연결하는 회수부의 압력 간의 차압이 0에 추종하거나 일치하도록 상기 공급부와 상기 회수부를 연결하는 연통부를 일시적으로 개방하거나, 상기 컴프레서들과 상기 펌프들로 전원이 공급될 때까지 상기 연통부를 개방하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 펌프들의 상태값을 검출하는 과정은, 상기 펌프들의 온도를 각각 검출하는 과정; 상기 펌프들의 평균 온도를 기준으로 하는 상기 펌프들 간의 온도 편차를 검출하는 과정; 상기 펌프들의 작동 대수를 검출하는 과정; 상기 펌프들 각각의 회전수를 검출하는 과정; 상기 펌프들의 입구와 출구 간의 차압을 검출하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 펌프들을 제어하는 과정은, 기 입력된 펌프 작동조건 정보 및 상기 펌프들의 상태값을 이용하여 펌프 제어조건을 산출하는 과정; 및 상기 펌프 제어조건을 이용하여 상기 펌프들의 작동을 제어하는 과정;을 포함하고, 상기 펌프 작동조건 정보는 펌프 온도별 펌프 회전수와 펌프 온도별 기체 사용량과 펌프 회전수별 기체 사용량을 포함할 수 있다.

상기 펌프 제어조건을 산출하는 과정은, 상기 펌프들의 온도를 입력받아 상기 펌프 온도별 펌프 회전수와 대비하여, 펌프 회전수 목표값을 산출하는 과정;을 포함하고, 상기 펌프들의 작동을 제어하는 과정은, 상기 펌프들의 회전수 목표값에 상기 펌프들의 회전수가 추종하거나 일치하도록 상기 펌프들의 회전수를 각각 제어하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 펌프들의 작동을 제어하는 과정은, 상기 펌프들 중, 상기 펌프들의 평균 온도보다 온도가 높은 펌프의 회전수가 상기 펌프의 회전수 목표값보다 크도록 상기 펌프의 회전수를 제어하는 과정;을 포함하고, 이때, 상기 펌프들의 작동 대수가 짝수인 경우 상기 펌프들 중 상기 펌프들의 평균 온도보다 온도가 높은 펌프를 선택하여 회전수를 제어하거나 상기 펌프들 중 온도가 높은 펌프에서 낮은 펌프의 순서로 상위 절반까지의 등수에 해당하는 펌프들을 선택하여 회전수를 제어하고, 상기 펌프들의 작동 대수가 3 이상의 홀수인 경우 상기 펌프들 중 상기 펌프들의 평균 온도보다 온도가 높은 펌프를 선택하여 회전수를 제어하거나 상기 펌프들 중 온도가 높은 펌프에서 낮은 펌프의 순서대로 상기 펌프들의 작동 대수에서 일을 뺀 수의 반수에 해당하는 등수까지의 펌프를 선택하여 회전수를 제어할 수 있다.

상기 컴프레서들을 제어하는 과정은, 기 입력된 펌프 작동조건 정보와 기 입력된 컴프레서 작동조건 정보와 상기 펌프들의 상태값을 이용하여 컴프레서 제어조건을 산출하는 과정; 및 상기 컴프레서 제어조건을 이용하여 상기 컴프레서들의 작동을 제어하는 과정;을 포함하고, 상기 펌프 작동조건 정보는 펌프 온도별 회전수와 펌프 온도별 기체 사용량과 펌프 회전수별 기체 사용량을 포함하고, 상기 컴프레서 작동조건 정보는 컴프레서 회전수별 기체 공급량과 컴프레서 기준회전수에 대한 기체 공급량 기준값과 펌프 설정 차압을 포함할 수 있다.

상기 컴프레서 제어조건을 산출하는 과정은, 상기 펌프들의 온도 및 상기 펌프들의 회전수 중 적어도 하나를 입력받아 상기 펌프 온도별 기체 사용량 및 상기 펌프 회전수별 기체 사용량 중 적어도 하나와 대비하여 상기 펌프들의 기체 사용량을 각각 산출하고, 상기 펌프들의 기체 사용량을 모두 더하여 상기 펌프들의 기체 사용량 전체값을 산출하는 과정;을 포함하고, 상기 컴프레서들의 작동을 제어하는 과정은, 상기 컴프레서들의 기체 공급량 기준값들을 모두 더하여 산출된 상기 컴프레서들의 기체 공급량 전체값이 상기 펌프들의 기체 사용량 전체값에 추종하거나 일치하도록 상기 컴프레서들의 작동 대수를 제어하는 과정; 상기 기체 공급량 전체값이 상기 기체 사용량 전체값보다 작은 값에서 상기 기체 사용량 전체값을 추종하면, 상기 컴프레서의 작동 대수를 증가시키거나 상기 컴프레서들 중 적어도 하나의 회전수를 증가시키는 과정; 상기 기체 공급량 전체값이 상기 기체 사용량 전체값보다 큰 값에서 상기 기체 사용량 전체값을 추종하면, 상기 컴프레서의 작동 대수를 감소시키거나 상기 컴프레서들 중 적어도 하나의 회전수를 감소시키는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 컴프레서 제어조건을 산출하는 과정은, 상기 펌프의 차압을 상기 펌프 설정 차압과 대비하여 상기 펌프 설정 차압에 대한 펌프 차압 변화량을 산출하는 과정;을 포함하고, 상기 컴프레서들의 작동을 제어하는 과정은, 상기 펌프 차압 변화량이 음수값이면 상기 펌프 차압 변화량이 0에 추종하거나 일치하도록 상기 컴프레서들 중 적어도 하나의 회전수를 증가시키거나 상기 컴프레서의 작동 대수를 증가시키는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 기체를 순환시키는 과정은, 상기 컴프레서들과 상기 펌프들로 공급되는 전원의 상태값을 획득하는 과정; 및 상기 전원의 상태값을 이용하여 상기 컴프레서들과 상기 펌프들로 공급되는 전원을 제어하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 전원의 상태값을 획득하는 과정은, 상기 전원의 전압값을 획득하는 과정; 상기 전원의 전압값과 기 입력된 기준 전압값을 대비하여, 상기 전원의 정상전압, 저전압 및 정전 정보를 획득하는 과정;을 포함하고, 상기 전원을 제어하는 과정은, 상기 전원의 저전압 정보 또는 정전 정보가 획득되는 경우, 상기 컴프레서들 및 상기 펌프들로 공급되는 전원을 일시 차단하는 과정; 상기 전원의 저전압 정보 또는 정전 정보가 획득된 시점에서 설정시간이 지난 후 상기 전원의 정상전압 정보가 획득되는 경우 상기 컴프레서들과 상기 펌프들로 전원을 공급하고, 상기 전원의 저전압 정보 또는 정전 정보가 획득된 시점에서 설정시간이 지난 후 상기 전원의 저전압 정보 또는 정전 정보가 획득되는 경우 상기 컴프레서들과 상기 펌프들에 공급되는 전원을 차단하는 과정; 상기 전원의 저전압 정보 또는 정전 정보가 획득된 시점에서 설정시간이 지난 후 상기 전원의 저전압 정보 또는 정전 정보가 획득되는 경우, 알람 신호를 출력하고 상기 전원의 저전압 또는 정전에 대한 조치 내용을 기록하거나, 상기 알람 신호의 출력 없이 상기 전원의 저전압 또는 정전에 대한 조치 내용을 기록하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 기체를 순환시키는 과정은, 상기 컴프레서들의 상태값을 획득하는 과정; 및 상기 컴프레서들의 상태값을 이용하여 상기 컴프레서들의 작동을 선택적으로 제어하는 과정;을 포함하고, 상기 컴프레서들의 상태값은 상기 컴프레서들의 출구를 통과하는 기체의 온도, 상기 컴프레서들의 온도, 상기 컴프레서들로 공급되는 냉매의 온도 및 공급량, 상기 컴프레서들의 입구로 회수되는 기체의 압력, 상기 컴프레서들에 인가되는 전류의 상태 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면 복수개의 컴프레서로 펌프를 작동시킴에 있어, 펌프의 온도를 이용하여 펌프의 회전수를 제어할 수 있고, 펌프들 간의 온도 차이를 이용하여 펌프의 회전수를 제어할 수 있고, 펌프의 작동 대수 및 회전수를 이용하여 컴프레서의 작동 대수 및 회전수를 제어할 수 있고, 펌프의 차압을 이용하여 컴프레서의 작동 대수 및 회전수를 제어할 수 있다. 이로부터 장치의 작동 효율을 향상시킬 수 있고, 에너지 소모를 줄일 수 있다.

예컨대 냉동기(refrigerator)나 트랩(trap) 등에 사용되는 극저온을 이용한 고진공 시스템에 적용되는 경우, 펌프들의 온도와 펌프들 간의 온도 차이를 이용하여 펌프들의 회전수를 제어할 수 있다. 또한, 펌프들의 작동 대수와 회전수와 차압을 이용하여 컴프레서들의 작동 대수와 회전수를 제어할 수 있다. 이로부터 냉동기나 트랩의 작동 효율을 향상시킬 수 있고, 작동 시 소모되는 에너지를 상당 부분 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 전원이 컴프레서와 펌프들에 저전압으로 공급되거나, 비정상적으로 차단될 때, 컴프레서와 펌프들을 일시 정지시키고, 전압이 정상적으로 공급되는 것을 판단하여 그 결과에 따라, 컴프레서들을 재가동한 후 펌프들을 재가동하거나, 펌프들을 재가동한 후 이의 작동 대수에 따라 컴프레서들을 재가동하거나, 정지 상태를 유지할 수 있다. 이로부터 컴프레서와 펌프들의 과부하 및 손상을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 컴프레서 장치를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 컴프레서 장치의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 펌프 상태값을 예시하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 한편, 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

우선, 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 이하에서 사용되는 용어의 의미를 다음과 같이 설명한다. 본 발명의 실시 예에서는 설명하고자 하는 대상의 값이 기준이 되는 대상 값에 근접하여, 기준이 되는 대상 값을 중심으로 하는 소정 범위 내에 포함되는 것을 '추종'이라 한다. 또한, 설명하고자 하는 대상의 값이 기준이 되는 대상 값의 허용오차 범위 내에 포함되는 것을 '일치'라고 한다. 한편, 이러한 용어의 정의는 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 예시이고, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.

본 발명은 복수개의 컴프레서와 복수개의 펌프를 사용하여 진공챔버의 내부를 초고진공으로 제어할 수 있는 컴프레서 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다. 이하에서는 반도체 제조 설비나 디스플레이 제조 설비 또는 각종 연구 시설에서 진공챔버의 진공제어에 사용되는 냉동기(refrigerator)나 트랩(trap) 등을 기준으로 하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 복수의 컴프레서와 복수의 펌프가 병렬 운전되는 각종 설비에도 다양하게 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 컴프레서 장치를 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 컴프레서 장치의 제어 방법을 도시한 순서도이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 펌프 상태값을 구성하는 여러 항목들을 예시하는 도면이다.

먼저, 도 1 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 컴프레서 장치를 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 컴프레서 장치는, 기체를 압축 가능하도록 형성되는 복수개의 컴프레서(10), 기체가 팽창 가능한 공간이 내부에 형성되는 복수개의 펌프(20), 컴프레서(10)들과 펌프(20)들을 연결하여 장착되는 기체 순환부를 포함한다. 기체 순환부는 컴프레서(10)들의 출구와 펌프(20)들의 입구를 연결하는 공급부(31)와 펌프(20)들의 출구와 컴프레서(10)들의 입구를 연결하는 회수부(32)를 구비한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 컴프레서 장치는 펌프(20)들의 상태값을 획득하는 검출부(40), 펌프(20)들의 상태값을 이용하여 컴프레서(10)들과 펌프(20)들을 제어하는 제어부(50), 컴프레서(10)들과 펌프(20)들로 공급되는 전원의 상태값을 획득하는 전원검출부(60) 및 전원의 상태값을 이용하여 컴프레서(10)들과 펌프(20)들을 제어하는 전원제어부(70)를 포함할 수 있다.

기체는 컴프레서 장치의 내부를 순환하며 고압의 상태로 펌프에 공급되어 Gifford-McMahon 냉동 사이클을 수행 가능한 작동기체로서 예컨대 헬륨(He) 가스를 포함할 수 있다.

컴프레서(10)는 펌프(20)의 입구에 고압의 기체를 공급하고, 펌프(20)의 출구로부터 저압의 기체를 회수하며, 기체를 순환시키도록 제공될 수 있다. 컴프레서(10)는 예컨대 소정 범위의 압력비로 운전되며 수 MPa의 압력으로 기체를 압축 가능한 각종 컴프레서를 포함할 수 있다. 컴프레서(10)는 회전수가 일정한 정속형 컴프레서와 회전수를 조절 가능한 인버터형 컴프레서 중 적어도 어느 하나를 포함하도록 복수개 구비될 수 있다.

예컨대 복수개의 컴프레서(10) 중 적어도 어느 하나는 회전수가 일정한 정속형 컴프레서를 포함할 수 있고 적어도 다른 하나는 회전수를 조절 가능한 인버터형 컴프레서를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예의 경우, 제1컴프레서(10a), 제2컴프레서(10b) 및 제3컴프레서(10c)가 정속형 컴프레서일 수 있고, 제4컴프레서(10d) 및 제5컴프레서(10e)가 인버터형 컴프레서일 수 있다. 물론, 정속형 컴프레서와 인버터형 컴프레서의 개수 및 조합은 다양할 수 있다.

이때, 정속형 컴프레서의 경우 회전수를 예컨대 수십㎐ 내지 수백㎐ 범위 내에서 선택된 하나의 값으로 하여 일정하게 작동될 수 있고, 소정 크기의 전원을 인가받아 하나의 회전수 값으로 일정하게 작동될 수 있다. 인버터형 컴프레서의 경우 회전수를 예컨대 수십㎐ 내지 수백㎐ 범위에서 단계적 또는 순차적으로 조절하면서 작동될 수 있다. 한편, 상술한 컴프레서의 회전수 값은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 일 예시이고, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.

복수개의 컴프레서(10)에서 공급되는 고압 기체의 공급량이 복수개의 펌프(20)에서 사용되는 고압 기체의 사용량보다 많거나 적을 경우, 정속형 컴프레서나 인버터형 컴프레서의 작동 대수를 조절하거나 인버터형 컴프레서의 회전수를 조절하는 방식으로 컴프레서(10)들의 작동을 제어할 수 있다.

이에, 컴프레서(10)들의 기체 공급량을 펌프(20)들의 기체 사용량에 허용오차 범위 또는 소정 범위 내에서 일치시킬 수 있고, 이로부터, 컴프레서(10)들의 작동 효율을 향상시킬 수 있고, 에너지 소모를 줄일 수 있다.

또한, 복수개의 컴프레서(10)에서 공급되는 고압 기체의 공급압력 예컨대 펌프(20)의 입구 압력과 복수개의 펌프(20)로부터 회수되는 저압 기체의 회수압력 예컨대 펌프(20)의 출구 압력 간의 차압이 펌프 설정 차압보다 작거나 클 경우, 정속형 컴프레서나 인버터형 컴프레서의 작동 대수를 조절하거나 인버터형 컴프레서의 회전수를 조절하는 방식으로 컴프레서(10)들의 작동을 제어할 수 있다.

이에, 펌프(20)의 입구 압력과 펌프(20)의 출구 압력 간의 차압을 펌프 설정 차압에 허용오차 범위 또는 소정 범위 내에서 일치시킬 수 있고, 따라서, 펌프(20)의 작동 효율을 안정적으로 유지할 수 있고, 컴프레서(10)들의 작동 효율을 향상시킬 수 있으며, 에너지 소모를 줄일 수 있다.

여기서, 펌프 설정 차압은 펌프가 최적의 성능으로 작동될 때 펌프의 입구와 출구에 형성되는 압력 간의 차압을 의미하며, 예컨대 수 ㎫ 정도의 상수 값 또는 범위 값을 포함할 수 있다. 이때, 상술한 펌프 설정 차압 값은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 일 예시이고, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.

한편, 컴프레서(10)들이 기체를 고압으로 압축하는 과정에서 기체의 온도가 상승될 수 있다. 이때, 고압 기체의 온도가 소정의 온도 약 26℃를 초과하게 되면 펌프(20)의 작동 효율이 저하될 수 있다.

따라서, 컴프레서(10)들의 내부를 통과하는 기체 및 오일 중 적어도 어느 하나를 냉각 가능하도록 컴프레서(10)들에는 복수개의 열교환기(미도시)가 구비될 수 있고, 복수개의 열교환기에는 냉매공급부가 연결될 수 있다.

열교환기는 컴프레서(10)들 각각에 적어도 하나 이상 구비될 수 있고, 적어도 컴프레서(10)들의 출구 부근에 각각 구비될 수 있다. 열교환기는 냉매 예컨대 냉각수를 이용하여 컴프레서(10)의 출구를 통과하는 고압 기체를 원하는 온도로 냉각시키고, 컴프레서(10)의 내부에서 내장된 부품들의 냉각 및 윤활 작용을 하는 오일을 원하는 온도로 냉각시킬 수 있다. 이에, 컴프레서(10)에서 펌프(20)로 공급되는 기체의 온도 상승을 억제 또는 방지할 수 있고, 컴프레서(10) 자체의 온도 상승을 억제 또는 방지할 수 있다.

냉매공급부는 냉매공급라인(11) 및 냉매배출라인(12)을 포함할 수 있다. 냉매공급라인(11)은 열교환기에 연결될 수 있고, 열교환기에 냉매를 공급하여 컴프레서(10)들의 출구를 통과하는 고압 기체를 원하는 온도로 냉각시킬 수 있다. 냉매공급라인(11)에는 공기 분사관(미도시)가 더 구비될 수 있고, 공기 분사관은 컴프레서(10)들의 점검이나 수리 시에 냉매공급라인(11)에 공기를 분사하여 잔류 냉매를 제거할 수 있다. 한편, 본 발명의 실시 예에서는 컴프레서(10)의 출구를 통과하는 고압 기체를 원하는 온도의 범위로 냉각시킬 수 있는 것을 만족하는 범주 내에서 열교환기와 냉매공급부의 구성이 다양할 수 있다.

펌프(20)는 기체가 단열 팽창되는 실린더와 기체가 등압 냉각/승온되는 재생식 열교환기를 내부에 가지도록 형성되는 각종 펌프일 수 있다. 예컨대 펌프(20)는 입구 측과 출구 측이 소정의 압력비를 갖도록 운전되는 크라이오 펌프를 포함할 수 있고, 일측에 구비되는 극저온면을 이용하여 펌프(20)가 적용된 설비 예컨대 진공챔버 내부의 기체 분자를 포획하는 냉동기나 트랩으로 사용될 수 있다. 펌프(20)는 회전수가 일정한 정속형 펌프와 회전수를 조절 가능한 인버터형 펌프 중 적어도 하나를 포함하여 복수개 구비될 수 있다.

예컨대 복수개의 펌프(20) 중 적어도 어느 하나는 정속형 펌프를 포함할 수 있다. 또는, 복수개의 펌프(20) 중 적어도 다른 하나는 인버터형 펌프를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 제1펌프(20a), 제2펌프(20b), 제3펌프(20c), 제4펌프(20d), 제5펌프(20e), 제6펌프(20f), 제7펌프(20g), 제8펌프(20h), 제9펌프(20i) 및 제10펌프(20j)가 모두 인버터형 펌프일 수 있다. 물론 정속형 펌프와 인버터형 펌프의 개수 및 조합은 다양할 수 있다.

이때, 펌프(20)들을 정속형 펌프나 인버터형 펌프로 다양하게 구성하는 것은 컴프레서(10)들의 구성과 서로 독립적일 수 있다. 즉, 컴프레서(10)들이 정속형 컴프레서를 포함하는 경우, 펌프(20)들이 정속형 펌프를 포함하거나, 인버터형 펌프를 포함하거나, 정속형 펌프와 인버터형 펌프를 함께 포함할 수 있다. 또한, 컴프레서(10)들이 정속형 컴프레서와 인버터형 컴프레서를 함께 포함할 때, 펌프(20)들이 정속형 펌프를 포함하거나, 인버터형 펌프를 포함하거나, 정속형 펌프와 인버터형 펌프를 함께 포함할 수 있다.

정속형 펌프의 경우 회전수를 예컨대 60㎐로 하여 일정하게 작동될 수 있고, 인버터형 펌프의 경우 회전수를 예컨대 45㎐ 내지 75㎐의 범위에서 단계적 또는 순차적으로 조절하면서 작동될 수 있다. 한편, 상술한 펌프의 회전수 값은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 일 예시이고, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.

인버터형 펌프의 경우, 펌프(20)는 회전수에 따라 작동 효율 예컨대 냉각 효율이 달라지게 되는데, 이때, 회전수가 높을수록 냉각 효율이 높고, 회전수가 낮을수록 냉각 효율이 낮다. 따라서, 작동 중이거나 대기 중인 펌프(20)는 예컨대 극저온면의 현재 온도에 대응하여 회전수를 다르게 제어함으로써, 원하는 온도까지 빠르게 냉각할 수 있다.

한편, 펌프(20)의 회전수가 다르게 되면, 펌프의 회전수에 따라서 펌프의 기체 사용량이 달라질 수 있다. 예컨대 펌프(20)의 회전수가 높으면 기체 사용량이 증가하고, 펌프(20)의 회전수가 낮으면 기체 사용량이 감소한다. 또한, 펌프(20)의 기체 사용량의 변화에 따라 펌프(20)의 입구 압력과 출구 압력 간의 차압도 달라질 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 컴프레서(10)들의 작동 대수와 회전수를 조절하는 방식으로 펌프(20)들의 기체 사용량만큼 컴프레서(10)들이 기체를 공급하도록 할 수 있다. 이에, 컴프레서(10)들이 불필요하게 많은 대수나 회전수로 작동하는 것을 방지할 수 있고, 펌프(20)의 차압 증가 혹은 감소를 억제하여 펌프(20)의 차압을 원하는 차압으로 유지할 수 있으며, 펌프(20)들의 작동 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

정속형 펌프의 경우, 펌프(20)가 일정한 회전수로 작동하더라도 펌프(20)의 온도 변화에 따라 기체 사용량이 달라질 수 있다. 펌프(20)가 작동함에 따라 온도 예컨대 극저온면의 현재 온도가 점차 낮아지게 되면, 기체 사용량이 많아지거나 기체 사용량이 감소할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 정속형 펌프들이 작동하는 경우에도 펌프(20)의 온도 변화에 대응하여 컴프레서(10)들의 작동 대수와 회전수를 조절하는 방식으로 펌프(20)들의 기체 사용량만큼 컴프레서(10)들이 기체를 공급하도록 할 수 있다. 이에, 컴프레서(10)들이 불필요하게 많은 대수나 회전수로 작동하는 것을 방지할 수 있고, 에너지 소모를 줄일 수 있다.

기체 순환부는 기체를 컴프레서(10)들에서 펌프(20)들로 공급한 후 컴프레서(10)들로 다시 회수하여 순환시키도록 제공되는 구성부이다. 기체 순환부는 컴프레서(10)들의 출구와 펌프(20)들의 입구를 연결하는 공급부(31), 펌프(20)들의 출구와 컴프레서(10)들의 입구를 연결하는 회수부(32)를 포함하고, 공급부(31)와 회수부(32) 사이를 연결하는 연통부를 더 포함할 수 있다. 이때, 연통부는 제1연통부(33a)와 제2연통부(33b)를 포함할 수 있다.

공급부(31)는 제1공급관(31a), 제1공급관(31a)과 컴프레서(10)들의 출구를 각각 연결하여 장착되는 복수개의 제1공급관(31b) 및 제1공급관(31a)과 펌프(20)들의 입구를 각각 연결하여 장착되는 복수개의 제3공급관(31c)를 포함할 수 있다. 이때, 제2공급관(31b) 각각에는 복수개의 밸브 예컨대 체크밸브(34)가 장착될 수 있다.

컴프레서(10)들의 출구에서 토출되는 고압의 기체는 제2공급관(31b)들을 통과하여 제1공급관(31a)에서 합류된 후 제3공급관(31c)으로 각각 분기되어 펌프(20)들의 입구에 공급될 수 있다.

체크밸브(34)는 제2공급관(31b)들에 각각 장착될 수 있으며, 이때, 복수개의 전자밸브(미도시)가 체크밸브(34) 측에서 제1공급관(31a) 측으로 이격되어 제2공급관(31b) 각각에 장착될 수도 있다. 즉, 제2공급관(31b)에는 체크밸브(34)만 장착되거나 체크밸브(34)와 전자밸브가 함께 장착될 수 있는데, 체크밸브(34)와 전자밸브가 제2공급관(31b)에 함께 장착되는 경우에는, 기체의 흐름을 기준으로 하여 상류 측에 체크밸브(34)가 장착되고 하류 측에 전자밸브가 장착될 수 있다.

회수부(32)는 제1회수관(32a), 제1회수관(32a)과 펌프(20)들의 출구를 각각 병렬 연결하는 복수개의 제2회수관(32b) 및 제1회수관(32a)과 컴프레서(10)들의 입구를 각각 병렬 연결하는 복수개의 제3회수관(32c)을 포함할 수 있다. 이때, 제3회수관(32c) 각각에는 복수개의 밸브 예컨대 체크밸브(34)가 장착될 수 있다.

펌프(20)들의 출구에서 토출되는 저압의 기체는 제2회수관(32b)을 통과하여 제1회수관(32a)에 합류한 후 제3회수관(33c)들로 각각 분기되어 컴프레서(10)들의 입구에 공급될 수 있다.

체크밸브(34)는 제3회수관(32c)들에도 각각 장착될 수 있고, 이때, 복수개의 전자밸브(미도시)가 체크밸브(34) 측에서 제1회수관(32a) 측으로 이격되어 제3회수관(32c) 각각에 장착될 수 있다. 즉, 제3회수관(32c)에는 체크밸브(34)만 장착되거나 체크밸브(34)와 전자밸브가 함께 장착될 수 있는데, 체크밸브(34)와 전자밸브가 제3회수관(32c)에 함께 장착되는 경우에는, 기체의 흐름을 기준으로 하여 상류 측에 체크밸브(34)가 장착되고 하류 측에 전자밸브가 장착될 수 있다.

체크밸브(34)는 제1공급관(31a)과 제3회수관(32c)에서 기체가 역류하는 것을 방지하도록 형성될 수 있고, 상세하게는, 제1공급관(31a)에서 컴프레서(10)들의 출구 측으로 기체가 역류하는 것을 방지하도록 형성되고, 컴프레서(10)들의 입구에서 제3회수관(32c) 측으로 기체가 역류하는 것을 방지하도록 형성될 수 있다.

전자밸브는 컴프레서(10)와 펌프(20)의 작동 중에 제2공급관(31b)과 제3회수관(32c)을 개방 가능하게 형성되고, 컴프레서(10)와 펌프(20)의 정지 시에 제2공급관(31b)과 제3회수관(32c)을 차단 가능하게 형성될 수 있다. 이에, 전자밸브는 컴프레서(10)와 펌프(20)의 정지 시에 컴프레서(10)로 기체가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

제1연통부(33a)와 제2연통부(33b)는 서로 이격되어 제1공급관(31a)과 제1회수관(32a) 사이를 연결할 수 있다. 제1연통부(33a)와 제2연통부(33b)에 공급부(31)와 회수부(32) 간의 압력 차이를 조절 가능하도록 밸브가 장착될 수 있다.

제1연통부(33a)에는 공급부(31)와 회수부(32)의 압력 차이를 조절 가능한 밸브로서 전자밸브(35)가 장착될 수 있다. 이때, 전자밸브(35)는 노말 오픈 방식일 수 있다. 예컨대 전자밸브(35)는 적어도 하나의 컴프레서(10)나 펌프(20)가 작동하는 동안에는 전원이 공급되어 차단될 수 있고, 모든 컴프레서(10)들과 펌프(20)들이 정시됨과 함께 전원 공급이 차단되어 개방될 수 있다.

제1연통부(33a)와 전자밸브(35)에 의하여 컴프레서(10)들과 펌프(20)들의 정지 시에 공급부(31)와 회수부(32)가 연통되어 압력이 동일해질 수 있고, 컴프레서(10)들과 펌프(20)들의 초기 작동 또는 재작동 시에 공급부(31)에 걸리는 압력 부하를 줄일 수 있다.

제2연통부(33b)에는 공급부(31)와 회수부(32) 간의 압력 차이를 조절 가능한 밸브로서 차압변(36)이 장착될 수 있다. 차압변(36)은 기 설정된 차압 예컨대 기준 차압 이상에서만 개방되고, 그 외의 경우 차단되도록 형성될 수 있다. 이에, 공급부(31) 내부의 기체 압력과 회수부(32) 내부의 기체 압력 간의 차압이 기 설정된 차압 이상으로 높아지게 되면, 차압변(36)이 개방됨에 따라 공급부(31)와 회수부(32)가 연통되어 공급부(31)의 내부 압력과 회수부(32)의 내부 압력 간의 차압이 기 설정된 차압 미만으로 제어될 수 있다. 이때, 기 설정된 차압 예컨대 기준 차압은 펌프 설정 차압보다 큰 값을 가지는 소정의 값이거나 펌프 설정 차압과 같은 값을 가지는 소정의 값으로서, 펌프(20)의 입구와 출구 간의 차압 변화에 따른 펌프(20)의 작동 효율 및 펌프(20)의 입구와 출구의 허용 압력 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.

검출부(40)는 펌프(20)들의 상태값을 획득하여 제어부(50)로 전달 가능하도록 형성될 수 있다. 이때, 검출부(40)에서 획득 가능한 펌프(20)들의 상태값은 펌프(20)들 각각의 온도 예컨대 펌프(20)들 각각의 극저온면의 현재 온도, 펌프(20)들의 평균 온도를 기준으로 하는 펌프(20)들 간의 온도 편차, 펌프(20)들의 작동 대수, 펌프(20)들 각각의 회전수, 펌프(20)들의 입구와 출구 간의 차압을 포함할 수 있다.

검출부(40)는 펌프(20)들 각각의 온도를 검출하는 복수개의 온도검출기(41), 온도검출기(41)들에 연결되어 펌프(20)들 간의 온도 편차를 획득하는 온도편차검출기(42), 공급부(31)의 제1공급관(31a)에 연결되어 내부 압력을 검출하는 압력검출기 예컨대 공급압력검출기(43), 회수부(32)의 제1회수관(32a)에 연결되어 내부 압력을 검출하는 압력검출기 예컨대 회수압력검출기(44), 공급압력검출기(43) 및 회수압력검출기(44)에 연결되어 차압을 획득하는 차압검출기(45), 펌프(20)들에 연결되어 작동 대수 및 회전수를 검출하는 작동검출기(46)를 포함할 수 있다. 검출부(40)의 상술한 세부 구성부들은 펌프(20)들의 상태값을 획득 가능한 것을 만족하는 범주 내에서 그 구성이 다양할 수 있다. 이를 하기에서 예시한다.

예컨대 온도검출기(41)는 수 K 내지 수백 K의 온도를 정밀하게 검출할 수 있는 열전대를 포함할 수 있다. 온도편차검출기(42)는 온도검출기(41)에서 검출된 펌프(20)들의 온도 값들을 이용하여 펌프(20)들의 평균 온도를 연산하고, 연산된 평균 온도를 기준으로 하여 폄프(20)들 간의 온도 편차를 획득 가능하게 형성될 수 있는, 예컨대 다양한 논리 소자가 내장된 반도체칩을 포함할 수 있다.

또한, 공급압력검출기(43)와 회수압력검출기(44)는 수㎫의 압력이 형성된 분위기에서 정밀한 압력 값을 측정할 수 있는 압력계나 압력센서를 포함할 수 있다. 차압검출기(45)는 공급압력검출기(43)에서 검출된 공급부(31)의 압력 예컨대 펌프(20)들의 입구 압력 및 회수압력검출기(44)에서 검출된 회수부(32)의 압력 예컨대 펌프(20)들의 출구 압력을 이용하여 펌프(20)들의 입구 압력에 대한 출구 압력의 차압을 펌프(20)의 차압으로 획득 가능하도록 형성되는, 예컨대 다양한 논리 소자가 내장된 반도체칩을 포함할 수 있다.

또한, 작동검출기(46)는 펌프(20)들로 공급되는 전원을 모니터링하여 각 펌프(20)의 회전수와 펌프(20)들의 작동 대수를 획득 가능하도록 형성되는 각종 진단 장치를 포함할 수 있다.

제어부(50)는 상기와 같이 형성되는 검출부(40)에서 획득된 펌프(20)들의 상태값을 이용하여 컴프레서(10)들과 펌프(20)들의 작동을 제어할 수 있다. 제어부(50)는 저장기(51), 펌프제어기(52) 및 컴프레서제어기(53)을 포함할 수 있다.

저장기(51)는 컴프레서 작동조건 정보와 펌프 작동조건 정보를 저장할 수 있다. 컴프레서 작동조건 정보는 컴프레서 회전수별 기체 공급량, 컴프레서 기준 회전수에 대한 기체 공급량 기준값 및 펌프 설정 차압을 포함할 수 있고, 펌프 작동조건 정보는 펌프 온도별 펌프 회전수, 펌프 온도별 기체 사용량 및 펌프 회전수별 기체 사용량을 포함할 수 있다.

컴프레서 회전수별 기체 공급량은 컴프레서(10)가 수 ㎐ 내지 수백 ㎐ 범위 내에서 서로 다른 회전수로 작동할 때, 각각의 회전수에서 펌프(20)로 공급할 수 있는 기체의 유량들을 의미한다. 컴프레서 기준 회전수는 컴프레서(10)가 작동 가능한 서로 다른 회전수들 중 최적의 성능으로 작동할 수 있는 회전수를 의미한다. 기체 공급량 기준값은 컴프레서(10)가 기준 회전수로 작동할 때, 펌프(20)로 공급할 수 있는 기체의 유량을 의미한다. 펌프 설정 차압은 펌프가 최적의 성능으로 작동할 수 있는 펌프(20)의 입구 압력과 출구 압력 간의 최소한의 차압을 의미한다. 이때, 펌프 설정 차압은 특정된 하나의 상수 값으로 주어질 수 있고, 상한 값과 하한 값을 가지는 복수개의 상수 값 예컨대 범위 값으로 주어질 수도 있다.

펌프 온도별 펌프 회전수는 펌프(20)의 온도가 수K 내지 수백K 의 온도 범위에서 소정의 온도 구간에 포함될 때, 펌프(20)를 원하는 온도까지 원하는 시간 내에 도달시키기 위한 펌프(20)의 회전수를 의미한다. 펌프 온도는 복수개의 구간 값으로 주어질 수 있고, 펌프 회전수는 각각의 구간에 대응하여 하나씩 주어지는 상수 값일 수 있다. 이때, 펌프의 온도가 높을수록 회전수가 큰 값을 가지고, 펌프의 온도가 낮을수록 회전수가 작은 값을 가질 수 있다. 예컨대 펌프의 온도가 100K 내지 50K인 구간에서 펌프 회전수가 90㎐일 때, 펌프 온도가 50K 내지 20K인 구간에서는 펌프 회전수가 75㎐로 그 값이 보다 낮을 수 있다. 이때, 상술한 펌프의 온도 구간 값과 펌프 회전수 값은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 일 예시이고, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.

한편, 펌프 온도별 펌프 회전수는 펌프 작동 모드에 일대일 대응할 수 있고, 펌프 작동 모드는 예컨대 펌프 온도별로 구분된 급속냉각 모드, 정속냉각 모드 및 절전냉각 모드 등을 포함할 수 있다.

펌프 온도별 기체 사용량은 소정의 회전수로 일정하게 작동하는 정속형 펌프가 서로 다른 온도에서 작동할 때, 각각의 온도에서의 기체 사용량을 의미하고, 온도와 기체 사용량의 관계는 선형적일 수 있다. 펌프 회전수별 기체 사용량은 펌프(20)가 서로 다른 회전수들로 작동할 때, 각각의 회전수에서 펌프(20)가 사용하는 기체의 유량들을 의미한다.

펌프제어기(52)는 펌프(20)들의 상태값과 펌프 작동조건 정보를 이용하여 펌프 제어조건을 산출할 수 있고, 이를 이용하여 펌프(20)들의 작동 예컨대 작동 대수 및 회전수를 제어할 수 있다.

펌프제어기(52)는 펌프(20)들의 온도를 입력받아 펌프 작동조건 정보와 대비하여, 입력받은 온도에 해당하는 펌프 회전수를 펌프 회전수 목표값으로 판단하여 펌프 제어조건으로 산출하고, 펌프(20)들의 회전수가 산출된 펌프 회전수 목표값에 추종하거나 일치하도록 펌프들의 회전수를 제어하는 제1 펌프제어기(미도시)를 포함할 수 있다.

제1 펌프제어기는 펌프(20)들이 작동되어 온도가 변하게 되는 경우, 변한 온도에 맞춰서 펌프(20)들의 회전수를 제어하는 역할을 한다. 예컨대 펌프(20)의 온도가 낮아지면, 회전수를 감소시켜 펌프(20)가 불필요하게 높은 회전수로 작동하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 펌프제어기(52)는 펌프들 간의 온도 편차가 양수값인 펌프의 회전수가 펌프 회전수 목표값보다 크도록 펌프들의 작동을 제어하는 제2 펌프제어기를 포함할 수 있다. 이때, 펌프들 간의 온도 편차가 양수값인 펌프는 펌프들의 평균 온도보다 높은 온도의 펌프를 의미한다. 즉, 제2 펌프제어기는 펌프(20)들의 평균 온도보다 온도가 높은 펌프의 회전수를 증가시켜 보다 빠르게 펌프(20)들 간의 온도를 평준화시킬 수 있다.

제2 펌프제어기는 펌프(20)들의 평균 온도를 기준으로 상대적으로 온도가 높은 펌프들의 회전수를 해당 온도에서의 회전수 목표값보다 큰 값으로 증가시켜, 펌프(20)들 간의 온도 차이를 줄여 평준화시키는 역할을 한다. 이때, 제2 펌프제어기는 펌프(20)들의 작동 대수가 짝수인 경우 펌프(20)들 중 펌프들의 평균 온도보다 온도가 높은 펌프를 선택하여 제어하거나 펌프들 중 온도가 높은 펌프에서 낮은 펌프의 순서로 상위 절반까지의 등수에 해당하는 펌프들을 선택하여 제어할 수 있다. 즉, 가장 온도가 높은 펌프부터 점차 그 온도가 낮은 펌프들의 순서로 선택하여 전체 개수의 절반에 해당하는 펌프들의 회전수를 제어하는 방식으로 온도를 평준화시킬 수 있다. 또한, 제2 펌프제어기는 펌프(20)들의 작동 대수가 3 이상의 홀수인 경우, 펌프(20)들 중 펌프들의 평균 온도보다 온도가 높은 펌프를 선택하여 제어하거나, 펌프들 중 온도가 높은 펌프에서 낮은 펌프의 순서대로, 펌프들의 작동 대수에서 일을 뺀 수의 반수에 해당하는 등수까지의 펌프를 선택하여 제어하고, 이에, 펌프들 간의 온도를 신속하게 평준화시킬 수 있다. 이때, 제2 펌프제어기는 펌프의 작동 대수가 예컨대 9 개일 때 4 개의 펌프를 제어하고, 7 개일 때 3 개의 펌프를 제어할 수 있다.

컴프레서제어기(53)는 펌프(20)들의 상태값, 펌프 작동조건 정보 및 컴프레서 작동조건 정보를 이용하여 컴프레서 제어조건을 산출하고, 컴프레서 제어조건을 이용하여 컴프레서(10)들의 작동을 제어할 수 있다.

컴프레서제어기(53)는 펌프(20)들의 온도 및 펌프들의 회전수 중 적어도 하나를 입력받아 컴프레서 작동조건 정보와 대비하여, 기체 사용량 전체값을 컴프레서 제어조건으로 산출하고, 컴프레서(10)들의 기체 공급량 기준값들을 합하여 기체 공급량 전체값을 산출하고, 기체 공급량 전체값이 기체 사용량 전체값에 추종하거나 일치하도록 컴프레서들의 작동을 제어하는 제1 컴프레서제어기를 포함할 수 있다.

이때, 컴프레서 제어기(53)는 정속형 펌프의 경우 펌프 작동조건 정보 중 펌프 온도별 기체 사용량을 이용하여 기체 사용량 전체값을 구하고, 인버터형 펌프의 경우 펌프 작동조건 정보 중 펌프 회전수별 기체 사용량을 이용하여 기체 사용량 전체값을 구할 수 있다.

제1 컴프레서제어기는 기체 공급량 전체값이 기체 사용량 전체값보다 작은 값에서 기체 사용량 전체값을 추종하면, 컴프레서(10)들의 작동 대수를 예컨대 하나 증가시키거나 컴프레서들 중 적어도 하나의 회전수를 증가시킬 수 있다. 즉, 컴프레서(10)들의 작동에 의하여 공급되는 기체 공급량 전체값이 펌프(20)들에서 사용되는 기체 사용량 전체값보다 작을 때는 컴프레서(10)들의 작동 대수를 증가시키거나 회전수를 증가시키는 방식으로 기체 공급량 전체값을 증가시킬 수 있고, 이에 두 값을 소정 범위 내에서 일치시킬 수 있다.

또한, 제1 컴프레서제어기는 기체 공급량 전체값이 기체 사용량 전체값보다 큰 값에서 기체 사용량 전체값을 추종하면 컴프레서(10)들의 작동 대수를 감소시키거나 컴프레서(10)들 중 적어도 하나의 회전수를 감소시켜 기체 공급량 전체값을 줄이는 방식으로 기체 공급량 전체값과 기체 사용량 전체값을 일치시킬 수 있다.

한편, 컴프레서제어기(53)는 펌프(20)의 차압을 입력받아 컴프레서 작동조건 정보와 대비하여, 펌프 설정 차압에 대한 펌프 차압 변화량을 컴프레서 제어조건으로 산출하고, 펌프 차압 변화량의 값이 음수값이면, 즉, 펌프의 차압이 펌프 설정 차압보다 작은 값이면 펌프 차압 변화량의 값이 0에 추종하거나 일치하도록 컴프레서(10)들 중 적어도 하나의 회전수를 제어하거나 컴프레서(10)의 작동 대수를 제어하는 제2 컴프레서제어기를 포함할 수 있다. 즉, 제2 컴프레서제어기는 펌프(20)의 입구와 출구 간의 차압 감소에 대응하여, 예컨대 컴프레서의 회전수를 증가시켜 기체 공급량을 증가시키고 이에 펌프의 입구와 출구 간의 차압을 유지 또는 증가시킬 수 있다.

따라서, 장치의 작동 중에 펌프(20)의 온도 하강 등에 의해 펌프(20)의 차압이 일정 주기를 따라 감소하더라도 제2 컴프레서제어기가 컴프레서(10)의 회전수를 증가시킴으로써 차압을 유지할 수 있고 펌프(20)의 성능 저하를 억제 또는 방지할 수 있다.

전원검출부(60)는 컴프레서(10)들 및 펌프(20)들로 공급되는 전원의 상태값을 획득하도록 형성될 수 있다. 전원검출부(60)는 전원의 전압값을 획득하는 전원검출기(61), 전원의 전압값과 기 입력된 기준 전압값을 대비하여 전원의 정상전압, 저전압 및 정전 정보를 획득하는 상태검출기(62)를 포함할 수 있다.

전원검출기(61)에 의하여 컴프레서(10)들과 펌프(20)들로 공급되는 전원의 전압이 모니터링될 수 있고, 상태검출기(62)를 이용하여, 전원검출기(61)에서 모니터링되는 전압이 기준 전압값 예컨대 170V 이상일 경우 정상전압 정보를 획득하고, 기준 전압값 예컨대 170V 미만 0V 초과일 경우 저전압 정보를 획득하고, 0V일 경우 정전정보를 획득할 수 있다.

전원제어부(70)는 상태검출기(62)에서 저전압 및 정전 정보를 입력받아 컴프레서(10)들 및 펌프(20)들로 공급되는 전원을 일시 차단하는 제1전원제어기(71), 상태검출기에서 저전압 및 정전 정보를 입력받은 시점에서 설정시간 예컨대 8초가 지난 후, 상태검출기(62)에서 정상전압 정보가 출력되면 컴프레서(10)들과 펌프(20)들로 전원을 공급하고, 상태검출기(62)에서 저전압 및정전 정보가 출력되면 컴프레서들과 펌프들에 공급되는 전원을 차단하고 알람신호를 출력하고, 이를 기록하는 제2 전원제어기(72)를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 컴프레서 장치는 컴프레서(10)들의 상태값을 획득하는 제2 검출부(47), 컴프레서(10)들의 상태값을 이용하여 컴프레서(10)들의 작동을 선택적으로 제어하는 제2 제어부(54)를 더 포함할 수 있다. 이때, 컴프레서(10)들의 상태값은 컴프레서(10)들의 출구를 통과하여 펌프(20)로 공급되는 기체의 온도, 컴프레서(10)의 온도 예컨대 컴프레서(10) 자체의 온도, 컴프레서(10)로 공급되는 냉매의 온도 및 공급량, 컴프레서(10)들의 입구로 회수되는 기체의 압력, 컴프레서(10)들에 인가되는 전류의 상태 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상세하게는, 제2 제어부(54)는 제2 검출부(47)에서 획득된 기체의 온도가 소정 온도보다 높거나, 컴프레서(10)의 온도가 소정 온도보다 높거나, 냉매의 온도가 소정 온도보다 높거나, 냉매의 공급량이 소정 공급량보다 작으면, 이에 해당하는 컴프레서를 과열 상태로 판단하여 작동을 정지시키고, 대기 중인 다른 컴프레서를 작동시키거나 작동 중인 또 다른 컴프레서의 회전수를 증가시킨다.

또한, 제2 제어부(54)는 제2 검출부(47)에서 획득된 전류의 상태가 역상 또는 결상 또는 과전류 상태로 판단되면 해당하는 컴프레서를 이상 전류 상태로 판단하여 작동을 정지시키고, 대기 중인 다른 컴프레서를 작동시키거나 작동 중인 또 다른 컴프레서의 회전수를 증가시킨다.

또한, 제2 제어부(54)는 제2 검출부(47)에서 획득된 컴프레서(10)의 회수 압력이 소정 압력보다 작으면 컴프레서(10)의 성능을 비정상 상태로 판단하여 작동을 정지시키고, 대기 중인 다른 컴프레서를 작동시키거나 작동 중인 또 다른 컴프레서의 회전수를 증가시킨다.

이처럼, 본 발명의 실시 예에서는 컴프레서(10)의 상태가 정상이 아닐 경우, 정상 상태가 아닌 컴프레서를 대기 상태인 다른 컴프레서로 대체하거나, 정상 상태가 아닌 컴프레서를 정지시키고 이에 대응하여 작동 중인 나머지 컴프레서의 회전수를 증가시키는 방식으로 펌프들에 안정적으로 기체를 공급할 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 컴프레서 장치의 제어 방법을 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 컴프레서 장치의 제어 방법은, 공급관 및 회수관에 의하여 서로 병렬 연결된 컴프레서들과 펌프들을 준비하는 과정, 컴프레서들에서 기체를 압축하여 펌프들에 공급하고, 펌프들을 이용하여 기체를 팽창시키고, 컴프레서들에 기체를 회수하며 기체를 순환시키는 과정, 펌프들의 상태값을 검출하는 과정, 펌프들의 상태값을 이용하여 펌프들을 제어하는 과정, 펌프들의 상태값을 이용하여 컴프레서들을 제어하는 과정을 포함한다.

우선, 본 발명의 실시 예에 따른 컴프레서 장치를 마련하여, 공급부(31) 및 회수부(32)에 의하여 서로 병렬 연결된 컴프레서(10)들과 펌프(20)들을 준비(S100)한다. 이때, 컴프레서들과 펌프들을 준비하는 과정은, 펌프들의 초기 작동 대수를 검출하고, 펌프들의 초기 온도를 이용하여 펌프들의 초기 회전수를 산출하고, 펌프들의 초기 회전수로부터 펌프들의 초기 기체 사용량 전체값을 산출하고, 펌프들의 초기 기체 사용량 전체값을 이용하여 컴프레서들의 초기 작동 대수 및 초기 회전수를 산출한 후, 컴프레서들의 초기 작동 대수 및 초기 회전수를 이용하여 컴프레서들을 작동시키는 일련의 과정과, 펌프들의 초기 작동 대수 및 초기 회전수를 이용하여 펌프들을 작동시키는 일련의 과정을 포함할 수 있다.

예컨대 온도검출기(41)로 펌프(20)들의 초기 온도를 측정하고, 펌프 작동조건 정보를 이용하여 각 초기 온도 값에 해당하는 펌프 회전수 및 기체 사용량을 구하고, 이때, 기체 사용량을 모두 더하여 펌프들의 초기 기체 사용량 전체값으로 산출한다. 이어서, 펌프들의 초기 기체 사용량 전체값을 컴프레서 작동조건 정보에서 얻어진 컴프레서들의 기체 공급량 기준값으로 나누어 도출된 값을 컴프레서들의 초기 작동 대수로 결정한다. 컴프레서들의 기체 공급량 기준값을 초기 기체 공급량으로 하여 이에 해당하는 컴프레서 회전수를 초기 회전수로 결정한다. 상기 과정으로 결정된 컴프레서들의 초기 작동 대수 및 초기 회전수를 이용하여 컴프레서들을 작동시킨다. 이후, 펌프 작동조건 정보를 이용하여 펌프들의 초기 온도에 대응하는 초기 회전수를 정한 다음, 초기 회전수와 주어진 펌프 초기 작동 대수를 이용하여 펌프(20)들을 작동시킨다.

즉, 장치의 초기 상태에서 펌프(20)들의 온도를 측정하여, 이를 기 입력된 컴프레서 작동조건 정보와 펌프 작동조건 정보와, 장치가 적용된 공정으로부터 얻을 수 있는 펌프 초기 작동 대수에 관한 정보를 이용하여, 컴프레서(10)들과 펌프(20)들을 작동시키고, 펌프(20)를 이용한 냉각을 실시한다.

장치가 작동되기 시작하면 컴프레서(10)들의 온도가 올라갈 수 있다. 이에, 본 발명의 실시 예에서는 컴프레서들과 펌프들을 준비하는 과정에 있어서, 컴프레서(10)들에 각각 구비된 열교환기(미도시)를 이용하여 컴프레서(10)들의 내부를 통과하는 오일 및 기체 중 적어도 하나를 냉각시키는 과정을 포함할 수 있다. 이에, 컴프레서(10) 자체의 온도 상승을 억제하거나 방지 가능하고, 컴프레서(10)에서 펌프(20)들로 공급되는 기체의 온도 상승을 억제하거나 방지할 수 있다.

이때, 열교환기로 공급되는 냉매는 온도에 따라 공급량이 달라질 수 있고, 이는 냉매공급부에 의하여 조절될 수 있다. 예컨대 냉매의 온도가 낮을수록 냉매공급부에서 열교환기로 공급되는 냉매량이 작을 수 있다.

이후, 컴프레서(10)들에서 기체를 압축하여 펌프(20)들에 공급하고, 펌프(20)들을 이용하여 기체를 팽창시키고, 컴프레서(10)들에 기체를 회수하며 기체를 순환(S200)시킨다. 이때, 공급부(31)와 회수부(32)를 통하여 컴프레서(10)들에서 펌프(20)들로 기체를 순환시키는 동안에, 제2연통부(33b)와 차압변(36)을 활용하여, 공급부(31)의 내부 압력과 회수부(32)의 내부 압력 간의 차압이 기 설정된 차압을 초과할 경우, 공급부와 회수부 사이를 연결하는 차압변(36)을 일시 개방시켜 제2연통부(33b)를 일시적으로 개방한다. 이로부터 공급부의 압력과 회수부의 압력 간의 차압이 기 설정된 차압 이하로 감소시킬 수 있다.

한편, 기체를 순환시키는 과정 중에, 컴프레서들과 펌프들로 공급되는 전원이 일시 차단되는 경우, 제1연통부(33a)에 장착된 전자밸브(35)가 개방되어, 공급부와 회수부를 연결하는 연통부를 일시적으로 개방하고, 전원이 다시 정상 공급될 때까지 연통부의 개방 상태를 유지할 수 있다. 이에, 전원이 재시작되었을 때 공급부에 과한 압력이 걸리는 것을 방지할 수 있다.

이후, 검출부(40)를 이용하여 펌프들의 상태값을 검출(S300)한다. 펌프(20)들의 상태값을 검출하는 과정은, 구체적으로 펌프들의 온도를 각각 검출하고, 펌프들 간의 온도 편차를 검출하고, 펌프들의 작동 대수를 검출하고, 펌프들 각각의 회전수를 검출하고, 펌프들의 입구와 출구 간의 차압을 검출하여 실시할 수 있다. 이때, 이들 과정 간의 순서는 특별히 한정하지 않는다.

예컨대 복수개의 온도검출기(41)를 이용하여 복수개의 펌프(20) 각각의 온도를 실시간 또는 주기적으로 검출하고, 온도편차검출기(42)를 이용하여 펌프(20)들의 평균 온도에 대한 각각의 온도 편차를 검출한다. 또한, 작동검출기(46)를 이용하여 펌프(20)들의 작동 대수와 각각의 회전수를 검출한다. 또한, 공급압력검출기(43)를 이용하여 공급부(31)의 압력을 검출하여 이 값을 펌프(20) 입구 압력으로 획득하고, 회수압력검출기(44)를 이용하여 회수부(32)의 압력을 검출하여 이 값을 펌프(20) 출구 압력으로 획득한다. 그리고 차압검출기(45)를 이용하여 펌프(20)의 입구 압력과 펌프(20)의 출구 압력 간의 차압을 산출한다.

이후, 펌프들의 상태값을 이용하여 펌프(20)들을 제어(S400)한다. 이의 과정은 제어부(50)에 의하여 실시된다. 펌프들을 제어하는 과정은 구체적으로, 기 입력된 펌프 작동조건 정보 및 펌프들의 상태값을 이용하여 펌프 제어조건을 산출하는 과정과, 펌프 제어조건을 이용하여 펌프들의 작동을 제어하는 과정을 순서대로 포함할 수 있다.

이때, 펌프 작동조건 정보는 펌프 온도별 펌프 회전수와 펌프 온도별 기체 사용량과 펌프 회전수별 기체 사용량을 포함한다. 예컨대 펌프 온도별 펌프 회전수의 경우, T1 < T2 < T3, P1 < P2 이고, T1, T2, T3, P1, P2는 양의 상수일 때, T1 이상 T2 미만의 펌프 온도 구간에서 펌프 회전수가 P1 이고, T2 이상 T3 미만의 펌프 온도 구간에서 펌프 회전수가 P2일 수 있다. 이러한 방식으로 복수의 펌프 온도 구간별 펌프 회전수가 정해질 수 있다. 또한, 펌프 온도별 기체 사용량도 펌프의 온도 구간별로 각각의 기체 사용량 값이 정해질 수 있다. 펌프 회전수별 기체 사용량은 상수 값을 가지는 복수개의 펌프 회전수 값으로 펌프가 작동할 때 펌프에서 사용되는 기체 사용량으로 정해질 수 있다.

펌프들을 제어하기 위하여 펌프 제어조건을 산출하는 과정을 실시한다. 즉, 펌프들의 온도를 입력받아 펌프 온도별 펌프 회전수와 대비하여, 펌프들의 온도에 해당하는 펌프 회전수를 각각 펌프 회전수 목표값으로 산출한다. 이어서, 펌프들의 작동을 제어한다. 구체적으로는, 펌프들의 회전수 목표값에 펌프(20)들의 회전수가 추종하거나 일치하도록 펌프들의 회전수를 각각 제어한다. 즉, 펌프(20)들의 온도에 따라 펌프(20)들의 회전수를 각각 제어한다.

이때, 펌프(20)들 중 펌프들의 평균 온도보다 온도가 높은 펌프를 선택하여 선택된 펌프의 회전수가 선택된 펌프의 회전수 목표값보다 크도록 선택된 펌프의 회전수를 제어할 수 있다. 즉, 펌프(20)들 간의 온도를 평준화시키는 과정을 실시한다. 이 때, 펌프들의 작동 대수가 짝수인 경우 펌프들 중 펌프들의 평균 온도보다 온도가 높은 펌프를 선택하여 회전수를 제어하거나 펌프들 중 온도가 높은 펌프에서 낮은 펌프의 순서로 상위 절반까지의 등수에 해당하는 펌프들을 선택하여 회전수를 제어한다. 그리고 펌프들의 작동 대수가 3 이상의 홀수인 경우 펌프들 중 펌프들의 평균 온도보다 온도가 높은 펌프를 선택하여 회전수를 제어하거나 펌프들 중 온도가 높은 펌프에서 낮은 펌프의 순서대로 펌프들의 작동 대수에서 일을 뺀 수의 반수에 해당하는 등수까지의 펌프를 선택하여 회전수를 제어한다. 이에 펌프(20)들간에 온도 편차가 크더라도 이들 간의 편차가 줄어들도록 펌프들의 회전수가 적절히 조절될 수 있다.

이후, 펌프들의 상태값을 이용하여 컴프레서(10)들을 제어(S500)한다. 컴프레서들을 제어하는 과정은 구체적으로, 기 입력된 펌프 작동조건 정보와 기 입력된 컴프레서 작동조건 정보와 펌프들의 상태값을 이용하여 컴프레서 제어조건을 산출하는 과정, 산출된 컴프레서 제어조건을 이용하여 컴프레서들의 작동을 제어하는 과정을 실시한다.

여기서, 펌프 작동조건 정보는 펌프 온도별 회전수와 펌프 온도별 기체 사용량과 펌프 회전수별 기체 사용량을 포함하고, 컴프레서 작동조건 정보는 컴프레서 회전수별 기체 공급량과 컴프레서 기준회전수에 대한 기체 공급량 기준값과 펌프 설정 차압을 포함할 수 있다.

이때, 컴프레서 회전수별 기체 공급량은 소정의 상수 값을 가지는 복수개의 컴프레서 회전수 값으로 컴프레서가 작동할 때 컴프레서에서 펌프로 공급되는 기체 공급량 값으로 정해질 수 있고, 컴프레서 기준 회전수에 대한 기체 공급량 기준값은 컴프레서가 컴프레서 기준회전수로 작동할 때 컴프레서에서 펌프로 공급되는 기체 공급량 값으로 정해질 수 있다. 펌프 설정 차압은 펌프가 최적의 성능으로 작동할 수 있는 펌프의 입구와 출구 간 차압의 최소값으로 정해질 수 있다.

컴프레서들을 제어하기 위하여 컴프레서 제어조건을 산출하는 과정을 실시한다. 상세하게는, 펌프들의 온도 및 펌프들의 회전수 중 적어도 하나를 입력받아 펌프 온도별 기체 사용량 및 펌프 회전수별 기체 사용량 중 적어도 하나와 대비하여 펌프들의 기체 사용량을 각각 산출하고, 펌프들의 기체 사용량을 모두 더하여 펌프들의 기체 사용량 전체값을 산출한다. 그 다음, 컴프레서들의 작동을 제어한다. 상세하게는, 펌프들의 기체 사용량 전체값에 컴프레서들의 기체 공급량 기준값들을 모두 더한 값인 컴프레서들의 기체 공급량 전체값이 추종하거나 일치하도록 컴프레서들의 작동 대수를 조절한다.

이때, 기체 공급량 전체값이 기체 사용량 전체값보다 작은 값에서 기체 사용량 전체값을 추종하면, 컴프레서의 작동 대수를 하나 증가시키거나 컴프레서들 중 적어도 하나의 회전수를 증가시켜 기체 공급량 전체값과 기체 사용량 전체값을 일치시킬 수 있다. 그리고 기체 공급량 전체값이 기체 사용량 전체값보다 큰 값에서 기체 사용량 전체값을 추종하면, 컴프레서(10)의 작동 대수를 하나 줄이거나 컴프레서(10)들 중 적어도 하나의 회전수를 감소시키는 방식으로 기체 공급량 전체값을 기체 사용량 전체값에 일치시킬 수 있다. 상기의 과정을 실시간 또는 주기적으로 실시함에 따라 컴프레서들에서 펌프들로 공급되는 고압 기체의 실제 공급량이 펌프들의 기체 사용량 전체값에 실시간으로 정확하게 일치될 수 있다.

한편, 컴프레서 제어조건을 산출하는 과정은 펌프의 차압을 펌프 설정 차압과 대비하여 펌프 설정 차압에 대한 펌프 차압 변화량을 산출하는 과정을 더 포함할 수 있고, 이에 대응하여, 컴프레서들의 작동을 제어하는 과정은, 펌프 차압 변화량이 음수값이면 펌프 차압 변화량이 0에 추종하거나 일치하도록 컴프레서들 중 적어도 하나의 회전수를 증가시키거나 컴프레서의 작동 대수를 증가시키는 과정을 포함할 수 있다. 이처럼, 펌프의 온도를 이용하여 제어함과 함께 펌프의 온도 변화에 따른 차압 변화를 감지하여 이로부터 컴프레서들의 작동을 제어 가능하다.

한편, 기체를 순환시키는 과정 동안에, 컴프레서들과 펌프들로 공급되는 전원의 상태값을 획득하는 과정과, 전원의 상태값을 이용하여 컴프레서들과 펌프들로 공급되는 전원을 제어하는 과정을 더 실시할 수 있다. 즉, 펌프의 상태값을 통한 펌프들과 컴프레서들의 제어와 독립적으로, 컴프레서들과 펌프들에 공급되는 전원을 모니터링하여 장치를 제어할 수 있다.

전원의 상태값을 획득하는 과정은, 전원의 전압값을 획득하는 과정과 전원의 전압값과 기 입력된 기준 전압값을 대비하여, 전원의 정상전압, 저전압 및 정전 정보를 획득하는 과정을 포함할 수 있다.

전원을 제어하는 과정은, 전원의 저전압 정보 또는 정전 정보가 획득되는 경우, 컴프레서들 및 펌프들로 공급되는 전원을 일시 차단하는 과정과, 전원의 저전압 정보 또는 정전 정보가 획득된 시점에서 설정시간이 지난 후 전원의 정상전압 정보가 획득되는 경우 컴프레서들과 펌프들로 전원을 공급하고, 전원의 저전압 정보 또는 정전 정보가 획득된 시점에서 설정시간이 지난 후 전원의 저전압 정보 또는 정전 정보가 획득되는 경우 컴프레서들과 펌프들에 공급되는 전원을 차단하는 과정, 전원의 저전압 정보 또는 정전 정보가 획득된 시점에서 설정시간이 지난 후 전원의 저전압 정보 또는 정전 정보가 획득되는 경우, 알람 신호를 출력하고 전원의 저전압 또는 정전에 대한 조치내용 예컨대 전원 차단내용을 기록하거나 알람 신호의 출력 없이 전원 차단 내용을 기록하는 과정을 포함할 수 있다.

즉, 지속적으로 전원을 모니터링하여 장치로 공급되는 전원의 전압이 기준 전압값보다 작아지거나 0이 되는 경우, 저전압 상태나 정전 상태로 검출하여 전원을 우선적으로 차단하고, 설정시간이 지난 후 전원의 상태를 재 확인하여 전압이 정상으로 복귀하는 경우 펌프들과 컴프레서들 또는 컴프레서들과 펌프들의 순서로 장치를 순차 작동시키고, 전압이 정상으로 복귀하지 않으면, 전원을 완전 차단하고, 알람을 생성 및 정보를 기록할 수 있다. 이로부터 전압이 불규칙하게 저하되더라도 장치를 안정적으로 정지시킬 수 있어, 장치의 손상을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에서는 기체를 순환시키는 과정 동안, 컴프레서(10)들의 상태값을 획득하고, 이를 이용하여 컴프레서(10)들의 작동을 선택적으로 제어하는 과정을 포함할 수 있다.

이때, 컴프레서(10) 상태값은 컴프레서(10)들에서 펌프(20)로 제공되는 고압 기체의 온도, 컴프레서(10)들의 자체 온도, 컴프레서(10)들로 공급되는 냉매의 온도 및 공급량, 컴프레서(10)들로 회수되는 저압 기체의 회수 압력, 컴프레서(10)들로 공급되는 전류의 상태를 포함한다.

상세하게는, 컴프레서(10)들로부터 고압 기체의 온도, 컴프레서(10) 온도, 냉매의 온도, 냉매의 공급량을 획득하고, 고압 기체의 온도가 소정 온도보다 높거나, 컴프레서(10)의 온도가 소정 온도보다 높거나, 냉매의 온도가 소정 온도보다 높거나, 냉매의 공급량이 소정 공급량보다 작으면, 이에 해당하는 컴프레서를 과열 상태로 판단한다. 이후, 과열 상태의 컴프레서를 정지시키고, 대기 중인 다른 컴프레서를 작동시키거나, 작동 중인 나머지 컴프레서들의 회전수를 증가시킨다. 이에, 컴프레서(10)들에서 펌프(20)들로 공급되는 고압 기체의 실제 공급량이 원하는 값의 부근에서 안정적으로 유지될 수 있다.

또는, 컴프레서(10)들로 회수되는 기체의 회수 압력을 획득하고, 이의 값이 소정 값보다 작으면 이에 해당하는 컴프레서를 성능 비정상 상태로 판단한다. 성능 비정상 상태의 컴프레서를 정지시키고, 대기 중인 다른 컴프레서를 작동시키거나, 작동 중인 나머지 컴프레서들의 회전수를 증가시킨다. 이에, 컴프레서(10)들에서 펌프(20)들로 공급되는 고압 기체의 실제 공급량이 원하는 값의 부근에서 안정적으로 유지될 수 있다.

또는, 컴프레서(10)들에 공급되는 예컨대 3상 전원의 상태를 획득하여 그 상태가 역상, 결상 또는 과전류이면 해당하는 컴프레서를 이상 전류 상태로 판단한다. 이상 전류 상태의 컴프레서를 정지시키고, 대기 중인 다른 컴프레서를 작동시키거나, 작동 중인 나머지 컴프레서들의 회전수를 증가시킨다. 이에, 컴프레서(10)들에서 펌프(20)들로 공급되는 고압 기체의 실제 공급량이 원하는 값의 부근에서 안정적으로 유지될 수 있다.

본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이며, 본 발명의 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 상기 실시 예에 제시된 구성 및 방식들은 서로 결합되거나 교차 적용되어 서로 다른 다양한 형태로 변형될 것이고, 이러한 변형 예들을 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 결국, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야의 업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

10: 컴프레서 20: 펌프
31: 공급부 32: 회수부
40: 검출부 50: 제어부
60: 전원검출부 70: 전원제어부

Claims (41)

1. 기체를 압축 가능하도록 형성되는 복수개의 컴프레서;
   기체가 팽창 가능한 공간이 내부에 형성되는 복수개의 펌프;
   상기 컴프레서들의 출구와 상기 펌프들의 입구를 연결하는 공급부;
   상기 펌프들의 출구와 상기 컴프레서들의 입구를 연결하는 회수부;
   상기 펌프들의 상태값을 획득하는 검출부; 및
   상기 펌프들의 상태값을 이용하여 상기 컴프레서들과 상기 펌프들을 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 상태값은, 상기 펌프들 각각의 온도, 상기 펌프들의 평균 온도를 기준으로 하는 상기 펌프들 간의 온도 편차를 포함하는 컴프레서 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 컴프레서들은 회전수가 일정한 정속형 컴프레서를 포함하고,
   상기 펌프들은 회전수가 일정한 정속형 펌프를 포함하는 컴프레서 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 컴프레서들은 회전수가 일정한 정속형 컴프레서를 포함하고,
   상기 펌프들은 회전수가 일정한 정속형 펌프와 회전수를 조절 가능한 인버터형 펌프를 포함하는 컴프레서 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 컴프레서들은 회전수가 일정한 정속형 컴프레서와 회전수를 조절 가능한 인버터형 컴프레서를 포함하고,
   상기 펌프들은 회전수가 일정한 정속형 펌프를 포함하는 컴프레서 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 컴프레서들은 회전수가 일정한 정속형 컴프레서와 회전수를 조절 가능한 인버터형 컴프레서를 포함하고,
   상기 펌프들은 회전수가 일정한 정속형 펌프와 회전수를 조절 가능한 인버터형 펌프를 포함하는 컴프레서 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 컴프레서들의 내부를 통과하는 기체 및 오일 중 적어도 어느 하나를 냉각 가능하도록 상기 컴프레서들에 각각 구비되는 열교환기; 및 상기 복수개의 열교환기에 연결되는 냉매공급부;를 포함하는 컴프레서 장치.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 공급부는,
   제1공급관; 상기 제1공급관과 상기 컴프레서들의 출구를 각각 연결하는 복수개의 제2공급관; 및 상기 제1공급관과 상기 펌프들의 입구를 각각 연결하는 복수개의 제3공급관;을 포함하고,
   상기 제2공급관 각각에 복수개의 밸브가 장착되는 컴프레서 장치.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 회수부는,
   제1회수관; 상기 제1회수관과 상기 펌프들의 출구를 각각 연결하는 복수개의 제2회수관; 및 상기 제1회수관과 상기 컴프레서들의 입구를 각각 연결하는 복수개의 제3회수관;을 포함하고,
   상기 제3회수관 각각에 복수개의 밸브가 장착되는 컴프레서 장치.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 공급부와 상기 회수부 사이를 연결하는 연통부; 및 상기 연통부에 장착되어 상기 공급부와 상기 회수부의 압력 차이를 조절하는 밸브;를 포함하는 컴프레서 장치.
10. 삭제
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 상태값은 상기 펌프들의 작동 대수, 상기 펌프들 각각의 회전수 및 상기 펌프들의 입구와 출구 간의 차압을 포함하는 컴프레서 장치.
12. 청구항 1에 있어서, 상기 검출부는,
    상기 펌프들 각각의 온도를 검출하는 온도검출기; 상기 온도검출기들에 연결되어 상기 펌프들 간의 온도 편차를 획득하는 온도편차검출기; 상기 공급부와 상기 회수부에 각각 연결되는 압력검출기; 상기 압력검출기들에 연결되는 차압검출기; 상기 펌프들의 작동 대수 및 회전수를 검출하는 작동검출기;를 포함하는 컴프레서 장치.
13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서, 상기 제어부는,
    컴프레서 작동조건 정보 및 펌프 작동조건 정보가 저장되는 저장기;
    상기 펌프들의 상태값과 상기 펌프 작동조건 정보를 이용하여 펌프 제어조건을 산출하고, 상기 펌프 제어조건을 이용하여 상기 펌프들의 작동을 제어하는 펌프제어기; 및
    상기 펌프들의 상태값, 상기 펌프 작동조건 정보 및 상기 컴프레서 작동조건 정보를 이용하여 컴프레서 제어조건을 산출하고, 상기 컴프레서 제어조건을 이용하여 상기 컴프레서들의 작동을 제어하는 컴프레서제어기;를 포함하는 컴프레서 장치.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 컴프레서 작동조건 정보는 컴프레서 회전수별 기체 공급량, 컴프레서 기준회전수에 대한 기체 공급량 기준값 및 펌프 설정 차압을 포함하고,
    상기 펌프 작동조건 정보는 펌프 온도별 펌프 회전수, 펌프 온도별 기체 사용량 및 펌프 회전수별 기체 사용량을 포함하는 컴프레서 장치.
15. 청구항 14에 있어서, 상기 펌프제어기는,
    상기 펌프들의 온도를 입력받아 상기 펌프 작동조건 정보와 대비하여, 펌프 회전수 목표값을 상기 펌프 제어조건으로 산출하고, 상기 펌프들의 회전수가 상기 펌프 회전수 목표값에 추종하거나 일치하도록 상기 펌프들의 작동을 각각 제어하는 제1 펌프제어기를 포함하는 컴프레서 장치.
16. 청구항 15에 있어서, 상기 펌프제어기는,
    상기 펌프들 간의 온도 편차가 양수값인 펌프의 회전수가 상기 펌프 회전수 목표값보다 크도록 상기 펌프들의 작동을 제어하는 제2 펌프제어기를 포함하는 컴프레서 장치.
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제2 펌프제어기는, 상기 펌프들의 작동 대수가 짝수인 경우, 상기 펌프들 중 상기 펌프들의 평균 온도보다 온도가 높은 펌프를 선택하여 제어하거나, 상기 펌프들 중 온도가 높은 펌프에서 낮은 펌프의 순서로 상위 절반까지의 등수에 해당하는 펌프를 선택하여 제어하는 컴프레서 장치.
18. 청구항 16에 있어서,
    상기 제2 펌프제어기는, 상기 펌프들의 작동 대수가 3 이상의 홀수인 경우, 상기 펌프들 중 상기 펌프들의 평균 온도보다 온도가 높은 펌프를 선택하여 제어하거나, 상기 펌프들 중 온도가 높은 펌프에서 낮은 펌프의 순서대로 상기 펌프들의 작동 대수에서 일을 뺀 수의 반수에 해당하는 등수까지에 해당하는 펌프를 선택하여 제어하는 컴프레서 장치.
19. 청구항 14에 있어서, 상기 컴프레서제어기는,
    상기 펌프들의 온도 및 상기 펌프들의 회전수 중 적어도 하나를 입력받아 상기 컴프레서 작동조건 정보와 대비하여, 기체 사용량 전체값을 상기 컴프레서 제어조건으로 산출하고, 상기 컴프레서들의 기체 공급량 기준값들을 합하여 기체 공급량 전체값을 산출하고, 상기 기체 공급량 전체값이 상기 기체 사용량 전체값에 추종하거나 일치하도록 상기 컴프레서들의 작동을 제어하는 제1 컴프레서제어기를 포함하는 컴프레서 장치.
20. 청구항 19에 있어서, 상기 제1 컴프레서제어기는,
    상기 기체 공급량 전체값이 상기 기체 사용량 전체값보다 작은 값에서 상기 기체 사용량 전체값을 추종하면, 상기 컴프레서의 작동 대수를 증가시키거나 상기 컴프레서들 중 적어도 하나의 회전수를 증가시키는 컴프레서 장치.
21. 청구항 19에 있어서, 상기 제1 컴프레서제어기는,
    상기 기체 공급량 전체값이 상기 기체 사용량 전체값보다 큰 값에서 상기 기체 사용량 전체값을 추종하면, 상기 컴프레서의 작동 대수를 감소시키거나 상기 컴프레서들 중 적어도 하나의 회전수를 감소시키는 컴프레서 장치.
22. 청구항 14에 있어서, 상기 컴프레서제어기는,
    상기 펌프의 차압을 입력받아 상기 컴프레서 작동조건 정보와 대비하여, 상기 펌프 설정 차압에 대한 펌프 차압 변화량을 상기 컴프레서 제어조건으로 산출하고, 상기 펌프 차압 변화량의 값이 음수값이면 상기 펌프 차압 변화량의 값이 0에 추종하거나 일치하도록 상기 컴프레서들 중 적어도 하나의 회전수를 제어하거나 상기 컴프레서의 작동 대수를 제어하는 제2 컴프레서제어기를 포함하는 컴프레서 장치.
23. 청구항 1에 있어서,
    상기 컴프레서들 및 상기 펌프들로 공급되는 전원의 상태값을 획득하는 전원검출부; 및 상기 전원의 상태값을 이용하여 상기 컴프레서들과 펌프들을 제어하는 전원제어부;를 포함하는 컴프레서 장치.
24. 청구항 23에 있어서, 상기 전원검출부는,
    상기 전원의 전압값을 획득하는 전원검출기; 및 상기 전원의 전압값과 기 입력된 기준 전압값을 대비하여, 상기 전원의 정상전압, 저전압 및 정전 정보를 획득하는 상태검출기;를 포함하는 컴프레서 장치.
25. 청구항 24에 있어서, 상기 전원제어부는,
    상기 상태검출기에서 저전압 또는 정전 정보를 입력받아 상기 컴프레서들 및 상기 펌프들로 공급되는 전원을 일시 차단하는 제1 전원제어기; 및
    상기 상태검출기에서 저전압 또는 정전 정보를 입력받은 시점에서 설정시간이 지난 후, 상기 상태검출기에서 정상전압 정보가 출력되면 상기 컴프레서들과 상기 펌프들로 전원을 공급하고, 상기 상태검출기에서 저전압 또는 정전 정보가 출력되면 상기 컴프레서들과 상기 펌프들에 공급되는 전원을 차단하고 알람 신호를 출력하는 제2 전원제어기;를 포함하는 컴프레서 장치.
26. 청구항 1에 있어서,
    상기 컴프레서들의 상태값을 획득하는 제2 검출부; 및 상기 컴프레서들의 상태값을 이용하여 상기 컴프레서들의 작동을 선택적으로 제어하는 제2 제어부;를 포함하고, 상기 컴프레서들의 상태값은 상기 컴프레서들의 출구를 통과하는 기체의 온도, 상기 컴프레서들의 온도, 상기 컴프레서로 공급되는 냉매의 온도 및 공급량, 상기 컴프레서들의 입구로 회수되는 기체의 압력, 상기 컴프레서들에 인가되는 전류의 상태 중 적어도 하나를 포함하는 컴프레서 장치.
27. 공급관 및 회수관에 의하여 서로 병렬 연결된 컴프레서들과 펌프들을 준비하는 과정;
    상기 컴프레서들에서 기체를 압축하여 상기 펌프들에 공급하고, 상기 펌프들을 이용하여 상기 기체를 팽창시키고, 상기 컴프레서들에 상기 기체를 회수하며 상기 기체를 순환시키는 과정;
    상기 펌프들의 상태값을 검출하는 과정;
    상기 펌프들의 상태값을 이용하여 상기 펌프들을 제어하는 과정; 및
    상기 펌프들의 상태값을 이용하여 상기 컴프레서들을 제어하는 과정;을 포함하고,
    상기 상태값은, 상기 펌프들 각각의 온도, 상기 펌프들의 평균 온도를 기준으로 하는 상기 펌프들 간의 온도 편차를 포함하는 컴프레서 장치의 제어 방법.
28. 청구항 27에 있어서,
    상기 컴프레서들과 펌프들을 준비하는 과정은,
    상기 펌프들의 초기 작동 대수를 검출하고, 상기 펌프들의 초기 온도를 이용하여 상기 펌프들의 초기 회전수를 산출하는 과정;
    상기 펌프들의 초기 회전수로부터 상기 펌프들의 초기 기체 사용량 전체값을 산출하고, 상기 펌프들의 초기 기체 사용량 전체값을 이용하여 상기 컴프레서들의 초기 작동 대수 및 초기 회전수를 산출하는 과정;
    상기 컴프레서들의 초기 작동 대수 및 초기 회전수를 이용하여 상기 컴프레서들을 작동시키는 과정;
    상기 펌프들의 초기 작동 대수 및 초기 회전수를 이용하여 상기 펌프들을 작동시키는 과정;을 포함하는 컴프레서 장치의 제어 방법.
29. 청구항 27에 있어서,
    상기 컴프레서들과 펌프들을 준비하는 과정은,
    상기 컴프레서들에 각각 구비된 열교환기를 이용하여 상기 컴프레서들의 내부를 통과하는 기체 및 오일 중 적어도 어느 하나를 냉각시키는 과정;을 포함하는 컴프레서 장치의 제어 방법.
30. 청구항 27에 있어서,
    상기 기체를 순환시키는 과정은,
    상기 컴프레서들의 출구와 상기 펌프들의 입구를 연결하는 공급부의 내부 압력과 상기 펌프들의 출구와 상기 컴프레서들의 입구를 연결하는 회수부의 내부 압력 간의 차압이 기 설정된 기준 차압을 초과하면 상기 공급부와 상기 회수부 사이를 연결하는 연통부를 일시적으로 개방하여 상기 공급부의 압력과 상기 회수부의 압력 간의 차압을 감소시키는 과정;을 포함하는 컴프레서 장치의 제어 방법.
31. 청구항 27에 있어서,
    상기 기체를 순환시키는 과정은,
    상기 컴프레서들과 상기 펌프들로 공급되는 전원이 일시 차단되는 경우, 상기 컴프레서들의 출구와 상기 펌프들의 입구를 연결하는 공급부의 압력과 상기 펌프들의 출구와 상기 컴프레서들의 입구를 연결하는 회수부의 압력 간의 차압이 0에 추종하거나 일치하도록 상기 공급부와 상기 회수부를 연결하는 연통부를 일시적으로 개방하거나, 상기 컴프레서들과 상기 펌프들로 전원이 공급될 때까지 상기 연통부를 개방하는 과정;을 포함하는 컴프레서 장치의 제어 방법.
32. 청구항 27에 있어서,
    상기 펌프들의 상태값을 검출하는 과정은,
    상기 펌프들의 온도를 각각 검출하는 과정; 상기 펌프들의 평균 온도를 기준으로 하는 상기 펌프들 간의 온도 편차를 검출하는 과정; 상기 펌프들의 작동 대수를 검출하는 과정; 상기 펌프들 각각의 회전수를 검출하는 과정; 상기 펌프들의 입구와 출구 간의 차압을 검출하는 과정;을 포함하는 컴프레서 장치의 제어 방법.
33. 청구항 32에 있어서,
    상기 펌프들을 제어하는 과정은,
    기 입력된 펌프 작동조건 정보 및 상기 펌프들의 상태값을 이용하여 펌프 제어조건을 산출하는 과정; 및 상기 펌프 제어조건을 이용하여 상기 펌프들의 작동을 제어하는 과정;을 포함하고,
    상기 펌프 작동조건 정보는 펌프 온도별 펌프 회전수와 펌프 온도별 기체 사용량과 펌프 회전수별 기체 사용량을 포함하는 컴프레서 장치의 제어 방법.
34. 청구항 33에 있어서,
    상기 펌프 제어조건을 산출하는 과정은,
    상기 펌프들의 온도를 입력받아 상기 펌프 온도별 펌프 회전수와 대비하여, 펌프 회전수 목표값을 산출하는 과정;을 포함하고,
    상기 펌프들의 작동을 제어하는 과정은,
    상기 펌프들의 회전수 목표값에 상기 펌프들의 회전수가 추종하거나 일치하도록 상기 펌프들의 회전수를 각각 제어하는 과정;을 포함하는 컴프레서 장치의 제어 방법.
35. 청구항 34에 있어서,
    상기 펌프들의 작동을 제어하는 과정은,
    상기 펌프들 중, 상기 펌프들의 평균 온도보다 온도가 높은 펌프의 회전수가 상기 펌프의 회전수 목표값보다 크도록 상기 펌프의 회전수를 제어하는 과정;을 포함하고,
    이때, 상기 펌프들의 작동 대수가 짝수인 경우 상기 펌프들 중 상기 펌프들의 평균 온도보다 온도가 높은 펌프를 선택하여 회전수를 제어하거나 상기 펌프들 중 온도가 높은 펌프에서 낮은 펌프의 순서로 상위 절반까지의 등수에 해당하는 펌프들을 선택하여 회전수를 제어하고, 상기 펌프들의 작동 대수가 3 이상의 홀수인 경우 상기 펌프들 중 상기 펌프들의 평균 온도보다 온도가 높은 펌프를 선택하여 회전수를 제어하거나 상기 펌프들 중 온도가 높은 펌프에서 낮은 펌프의 순서대로 상기 펌프들의 작동 대수에서 일을 뺀 수의 반수에 해당하는 등수까지의 펌프를 선택하여 회전수를 제어하는 컴프레서 장치의 제어 방법.
36. 청구항 32에 있어서,
    상기 컴프레서들을 제어하는 과정은,
    기 입력된 펌프 작동조건 정보와 기 입력된 컴프레서 작동조건 정보와 상기 펌프들의 상태값을 이용하여 컴프레서 제어조건을 산출하는 과정; 및 상기 컴프레서 제어조건을 이용하여 상기 컴프레서들의 작동을 제어하는 과정;을 포함하고,
    상기 펌프 작동조건 정보는 펌프 온도별 회전수와 펌프 온도별 기체 사용량과 펌프 회전수별 기체 사용량을 포함하고,
    상기 컴프레서 작동조건 정보는 컴프레서 회전수별 기체 공급량과 컴프레서 기준회전수에 대한 기체 공급량 기준값과 펌프 설정 차압을 포함하는 컴프레서 장치의 제어 방법.
37. 청구항 36에 있어서,
    상기 컴프레서 제어조건을 산출하는 과정은,
    상기 펌프들의 온도 및 상기 펌프들의 회전수 중 적어도 하나를 입력받아 상기 펌프 온도별 기체 사용량 및 상기 펌프 회전수별 기체 사용량 중 적어도 하나와 대비하여 상기 펌프들의 기체 사용량을 각각 산출하고, 상기 펌프들의 기체 사용량을 모두 더하여 상기 펌프들의 기체 사용량 전체값을 산출하는 과정;을 포함하고,
    상기 컴프레서들의 작동을 제어하는 과정은,
    상기 컴프레서들의 기체 공급량 기준값들을 모두 더하여 산출된 상기 컴프레서들의 기체 공급량 전체값이 상기 펌프들의 기체 사용량 전체값에 추종하거나 일치하도록 상기 컴프레서들의 작동 대수를 제어하는 과정;
    상기 기체 공급량 전체값이 상기 기체 사용량 전체값보다 작은 값에서 상기 기체 사용량 전체값을 추종하면, 상기 컴프레서의 작동 대수를 증가시키거나 상기 컴프레서들 중 적어도 하나의 회전수를 증가시키는 과정;
    상기 기체 공급량 전체값이 상기 기체 사용량 전체값보다 큰 값에서 상기 기체 사용량 전체값을 추종하면, 상기 컴프레서의 작동 대수를 감소시키거나 상기 컴프레서들 중 적어도 하나의 회전수를 감소시키는 과정;을 포함하는 컴프레서 장치의 제어 방법.
38. 청구항 36에 있어서,
    상기 컴프레서 제어조건을 산출하는 과정은,
    상기 펌프의 차압을 상기 펌프 설정 차압과 대비하여 상기 펌프 설정 차압에 대한 펌프 차압 변화량을 산출하는 과정;을 포함하고,
    상기 컴프레서들의 작동을 제어하는 과정은,
    상기 펌프 차압 변화량이 음수값이면 상기 펌프 차압 변화량이 0에 추종하거나 일치하도록 상기 컴프레서들 중 적어도 하나의 회전수를 증가시키거나 상기 컴프레서의 작동 대수를 증가시키는 과정;을 포함하는 컴프레서 장치의 제어 방법.
39. 청구항 27에 있어서,
    상기 기체를 순환시키는 과정은,
    상기 컴프레서들과 상기 펌프들로 공급되는 전원의 상태값을 획득하는 과정;
    상기 전원의 상태값을 이용하여 상기 컴프레서들과 상기 펌프들로 공급되는 전원을 제어하는 과정;을 포함하는 컴프레서 장치의 제어 방법.
40. 청구항 39에 있어서,
    상기 전원의 상태값을 획득하는 과정은,
    상기 전원의 전압값을 획득하는 과정; 상기 전원의 전압값과 기 입력된 기준 전압값을 대비하여, 상기 전원의 정상전압, 저전압 및 정전 정보를 획득하는 과정;을 포함하고,
    상기 전원을 제어하는 과정은,
    상기 전원의 저전압 정보 또는 정전 정보가 획득되는 경우, 상기 컴프레서들 및 상기 펌프들로 공급되는 전원을 일시 차단하는 과정;
    상기 전원의 저전압 정보 또는 정전 정보가 획득된 시점에서 설정시간이 지난 후 상기 전원의 정상전압 정보가 획득되는 경우 상기 컴프레서들과 상기 펌프들로 전원을 공급하고, 상기 전원의 저전압 정보 또는 정전 정보가 획득된 시점에서 설정시간이 지난 후 상기 전원의 저전압 정보 또는 정전 정보가 획득되는 경우 상기 컴프레서들과 상기 펌프들에 공급되는 전원을 차단하는 과정;
    상기 전원의 저전압 정보 또는 정전 정보가 획득된 시점에서 설정시간이 지난 후 상기 전원의 저전압 정보 또는 정전 정보가 획득되는 경우, 알람 신호를 출력하고 상기 전원의 저전압 또는 정전에 대한 조치내용을 기록하거나, 상기 알람 신호의 출력 없이 상기 전원의 저전압 또는 정전에 대한 조치 내용을 기록하는 과정;을 포함하는 컴프레서 장치의 제어 방법.
41. 청구항 27에 있어서,
    상기 기체를 순환시키는 과정은,
    상기 컴프레서들의 상태값을 획득하는 과정; 및 상기 컴프레서들의 상태값을 이용하여 상기 컴프레서들의 작동을 선택적으로 제어하는 과정;을 포함하고,
    상기 컴프레서들의 상태값은 상기 컴프레서들의 출구를 통과하는 기체의 온도, 상기 컴프레서들의 온도, 상기 컴프레서들로 공급되는 냉매의 온도 및 공급량, 상기 컴프레서들의 입구로 회수되는 기체의 압력, 상기 컴프레서들에 인가되는 전류의 상태 중 적어도 하나를 포함하는 컴프레서 장치의 제어 방법.

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