KR101749430B1 - R744 냉매 회로용 제어 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, R744 냉매 회로용 제어 시스템이며, 전기 압축기(1)와, 가스 냉각기(2)와, 축압기 및 내부 열 교환기(3)와, 전기 제어식 팽창 부재(4)와, 증발기(5)와, 센서들(7, 8, 9)을 구비한 제어 유닛을 포함하는 상기 제어 시스템에 있어서, 온도 및 압력 센서(7)는 압축기(1)의 하류에서 냉매의 압력 및 온도를 측정하도록 형성되고, 온도 센서(8)는 가스 냉각기(2)의 하류에서 냉매의 온도를 측정하도록 형성되고, 온도 센서(9)는 증발기(5) 내에서 냉각된 공기의 온도를 측정하도록 형성되며, 그리고 제어 유닛은, 캐스케이드 제어장치로서, 마스터 컨트롤러(10)가 설정 제어 전류를 제어하고 슬레이브 컨트롤러(11)는 압축기(1)의 제어 전류를 제어하는 방식으로 형성되고, 컨트롤러 구조는 쾌적성 제어 및 컴포넌트 보호 제어 겸용 제어장치로서 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 제어 시스템에 관한 것이다.
그 밖에도, 본 발명은 냉매 회로를 제어하기 위한 방법에도 관한 것이다.

Description

R744 냉매 회로용 제어 시스템 및 그 제어 방법{CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING FOR A R744 REFRIGERANT CIRCUIT}
본 발명은 R744 냉매 회로를 제어하기 위한 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 냉매로서 이산화탄소를 포함하는 상기 유형의 냉매 회로는 예컨대 자동차 실내의 공기 조화를 위해 이용된다.
냉매로서 이산화탄소의 이용은 냉매 회로 및 이 냉매 회로의 제어의 특성들이면서, 또 다른 종래의 냉매에 비해 높은 압력 레벨을 통해 유의적으로 구별되는 상기 특성들을 야기한다.
종래 기술에 냉매로서 이산화탄소를 포함하는 다양한 냉매 회로들이 공지되었다. 그 밖에, 상기 유형의 냉매 회로들을 위한 제어 시스템들 및 제어 방법들도 공지되었다.
예컨대 KR 101206201 B1로부터는 증발기 컨트롤러를 포함한 냉매 회로가 공지되었다.
그러나 종래 기술에 따른 시스템들에서 단점은, 고압 레벨을 보장하기 위한 특별한 조치들이 빈번히 상기 유형의 냉매 회로들에서 쾌적성의 감소를 야기한다는 점이다.
따라서 본 발명의 과제는, 컴포넌트 보호의 관점에서뿐만 아니라 쾌적성의 관점에서도 개량을 달성하는, R744 냉매 회로를 위한 제어 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것에 있다. 그 외에 본 발명의 과제는 제어 시스템이 R744 냉매 회로의 효율적이면서도 사전 설정값들에 상응하는 작동을 보장하게 하는 것에 있다.
상기 과제는 특허 독립 청구항들에 따른 특징들을 갖는 제어 시스템 및 방법을 통해 해결된다. 개선예들은 특허 종속 청구항들에 명시되어 있다.
본 발명의 과제는 특히 전기 압축기(electric compressor)와, 가스 냉각기(gas cooler)와, 축압기 및 내부 열 교환기(accumulator and inside heat exchange)와, 전기 제어식 팽창 부재(electrically controllable expansion element)와, 증발기(evaporator)와, 온도 및 압력을 위한 센서들을 구비한 제어 유닛(control unit)을 포함하는 R744 냉매 회로용 제어 시스템을 통해 해결된다. 본원의 제어 시스템은, 특히 압축기의 하류에서 냉매의 압력 및 온도를 측정하기 위한 온도 및 압력 센서가 제공되는 것을 특징으로 한다. 그 밖에도, 가스 냉각기의 하류에서 냉매의 온도를 측정하기 위한 온도 센서와 증발기 내에서 냉각된 공기의 온도를 측정하기 위한 온도 센서가 제공된다. 제어 유닛은, 캐스케이드 제어장치로서, 마스터 컨트롤러가 설정 제어 전류를 제어하고 슬레이브 컨트롤러는 압축기의 제어 전류를 제어하는 방식으로 형성되며, 컨트롤러 구조는 쾌적성 제어 및 컴포넌트 보호 제어 겸용 제어장치로서 형성된다.
본 발명은, 바람직하게는 마스터 컨트롤러가 PI 컨트롤러를 구비하여 형성되고 실제 제어 편차는 스위치에 의해 마스터 컨트롤러로 스위칭될 수 있는 것을 통해 개량된다.
이에 대체되는 방식으로, 본 발명은, 마스터 컨트롤러가 증발기 PI 온도 컨트롤러, 압축기 PI 온도 컨트롤러, 및 압축기 PI 압력 컨트롤러로서 3개의 병렬 PI 컨트롤러를 구비하여 형성되는 것을 통해 실현된다. 그 결과, 특히 바람직한 방식으로, 우선적으로 처리될 제어 편차를 산출하기 위한 논리 회로의 일부분이 3개의 PI 컨트롤러의 병렬 회로를 통해 대체된다.
그 밖에도, 본원의 제어 시스템은 바람직하게는 냉매를 위한 증발기의 하류에 체크 밸브를 포함한다.
전기 제어식 팽창 부재는 바람직하게는 팽창 밸브로서 형성되고 분리된 팽창 부재 컨트롤러를 통해 제어 가능하게 형성된다.
그 밖에도, 본 발명의 과제는, R744 냉매 회로를 제어하기 위한 방법이며,
a) 가스 냉각기의 하류에서 온도 센서의 냉매 온도에 의해, 냉매 시스템의 최적의 고압이 결정되고,
b) 초임계 상태에서 전기 제어식 팽창 부재는 압력 센서를 이용하여 냉매 시스템의 최적의 고압을 조정하고,
c) 아임계 상태에서는 전기 제어식 팽창 부재가 최소로 허용되는 개방 횡단면을 이용하여 최소 고압을 이동시키는, 상기 방법에 있어서,
d) 증발기 상의 온도 센서의 공기 온도가 정해진 설정값으로 보정되고 이를 위해 압축기의 출력이 제어되고,
e) 압력 센서는 압축기의 하류에서 최대 허용 작동 압력을 연속해서 모니터링하면서, 초과될 경우 압축기는 출력 감소되며, 그리고 임계 작동 압력이 초과될 경우에는 냉매 회로가 비활성화되며,
f) 온도 센서는 압축기의 하류에서 냉매의 최대 허용 작동 온도를 연속해서 모니터링하면서 냉매 온도가 제어되는,
상기 R744 냉매 회로의 제어 방법을 통해 해결된다.
바람직하게는, 압축기의 하류에서 냉매 온도의 감소를 위해, 팽창 부재의 횡단면이 확대된다.
압축기의 하류에서 냉매 온도의 감소를 위해, 냉매 시스템의 최적의 고압은 압축기의 온도 센서 상의 냉매 온도가 다시 허용 범위에 도달할 때까지 감소된다.
압축기의 하류에서 냉매 온도의 감소를 위해, 압축기의 출력은 바람직하게는 감소된다.
고압의 최댓값은 제어 매개변수들에서 바람직하게는 130bar로 결정된다. 고압의 최솟값은 74bar로 결정된다. 최대 허용 작동 압력은 132bar로 결정되고 임계 작동 압력은 140bar로 결정된다.
제어 개념은, 바람직하게는, 압축기를 위한 설정 제어 전류가 마스터 컨트롤러에 의해 결정되고 슬레이브 컨트롤러는 펄스 폭 변조를 이용하여 제어 전류를 조정하는 것에 있다. 이처럼 마스터 컨트롤러 및 슬레이브 컨트롤러의 직렬 회로는 또한 캐스케이드 제어장치로서 지칭된다.
특히 바람직하게는, 마스터 컨트롤러는 PI 컨트롤러로서 형성된다. 이 경우, 제어 편차의 전환은, 증발기 내 공기 온도에 대한, 압축기 하류의 냉매 압력에 대한, 또는 압축기 하류의 냉매 온도에 대한 각각의 제어 조건들에 따라서 하나의 스위치에 의해 실행된다.
앞서 기술한 작동 원리에 대체되는 방식으로, 마스터 컨트롤러는 3개의 병렬 연결된 PI 컨트롤러를 통해 형성된다. 증발기 내 공기 온도를 통한 쾌적성 제어는 쾌적성 컨트롤러(comfort controller)로서의 증발기 PI 온도 컨트롤러에 의해 지속적으로 수행된다. 압축기의 하류에서 냉매 압력이 너무 높은 경우, 쾌적성 컨트롤러는 자신의 실제값에서 계속해서 유지되고 컴포넌트 보호 컨트롤러는 해당 값에서 약간을 감산하고, 압축기의 하류에서 냉매 온도가 너무 높은 경우에는 쾌적성 컨트롤러가 자신의 실제값에서 계속해서 유지되고 컴포넌트 보호 컨트롤러는 해당 값에서 다시 약간을 감산하며, 그럼으로써 압력이 너무 높고 온도도 너무 높은 경우 압축기에서 출력 감소가 실행된다.
본 발명의 개념은, 상위의 컨트롤러 구조가, 쾌적성 제어를 완전히 중지하지 않으면서, 정해진 조건들 하에서 컴포넌트 보호 제어에 의해 중첩되는 쾌적성 제어를 먼저 실현하는 것에 있다. R744 냉매 회로는 제어 가능한 팽창 부재에 의해 작동된다. 요약하면, 제어장치는 냉매 회로의 초임계 작동 방식으로 최적의 고압을 결정하고 압축기 출력은 효과적인 방식으로 제어된다. 시스템은 변동된 조건들에 신속하게 반응할 수 있으면서, 쾌적성 모드에서 컴포넌트 보호 모드로 전환할 수 있다.
따라서 압축기 제어는 2개의 요소로 구분되는데, 요컨대 한번은 쾌적성 제어로, 그리고 다른 한번은 컴포넌트 및 시스템 보호로 구분된다. 쾌적성 제어는, 증발기의 아웃렛에서 목표하는 공기 온도가 캐스케이드 제어장치에 의해 제어되는 것에 있다. 이 경우, 증발기 컨트롤러는 마스터 컨트롤러이며, 그에 반해 압축기 컨트롤러는 증발기 컨트롤러의 종속 컨트롤러로서 형성되며, 이 종속 컨트롤러는 슬레이브 컨트롤러로서도 지칭된다. 압축기 컨트롤러, 다시 말하면 슬레이브 컨트롤러는 압축기 특성곡선에 따라서, 고정 주파수를 갖는 PWM 신호가 자신의 듀티 주기로 가변되는 동안, 제어 전류를 조정한다.
컴포넌트 및 시스템 보호 제어는 쾌적성 제어에 중첩된다. 정상적인 작동 중에 최대 고압이 초과되면, 팽창 밸브는 완전히 개방되는데, 그 이유는 최적의 고압의 최댓값이 최대 고압을 하회하기 때문이다. 고압 또는 고온 가스 온도의 초과에 의해 쾌적성 제어는 비활성화되고, 압축기는, 설정값 범위가 다시 달성되는 방식으로 제어된다. 이 경우, 고압 보호 컨트롤러는 최고의 우선순위를 가지며, 고온 가스 보호는 두 번째로 높은 우선순위를 갖는다. 쾌적성 제어의 대상인 증발기 상의 공기 온도는 최저의 우선순위로 설정되며, 그 밖에도 사전 설정값이 활성화된다. 컴포넌트 내지 시스템 보호용 출력 감소의 경우 슬레이브 컨트롤러인 압축기 컨트롤러의 설정값은 마스터 컨트롤러에 의해 수정된다.
팽창 밸브 제어는 초임계 상태에서 시스템의 최적의 고압을 제어한다. 최적의 고압의 최댓값은 상한에서 오프셋을 제외한 조건에서 컴포넌트 보호를 위한 최대 압력을 통해 제한된다. 상기 최댓값이 초과되면, 팽창 밸브는 개방되며, 그에 따라 압축기를 위한 고압 보호 제어가 필요하면, 팽창 부재는 개방되어 있거나 개방된다. 시스템의 최적의 고압은 가스 냉각기 아웃렛 상의 냉매 온도와 증발기 상의 목표하는 공기 온도의 함수로서 결정된다.
컴포넌트 보호 제어는 하기 사항들을 특징으로 한다.
여기서 관계되는 사항은 앞서 기술한 사항에 대해 대체되는 사항이다. 마스터 컨트롤러 및 슬레이브 컨트롤러의 기능은 원칙상 동일하며, 항시 동일한 변수들이 제어되고 모니터링된다. 그러나 증발기 컨트롤러, 쾌적성 컨트롤러, 그리고 고압 및 고온 가스에 대한 두 컴포넌트 보호 컨트롤러에 대해서는, 하기에 기술된 것처럼 작동하는 자신의 고유 컨트롤러가 각각 존재한다. 실제 제어 편차의 능동적인 모니터링 및 스위칭은 여기서는 생략된다. 그 외에, 팽창 부재를 통한 최적의 고압의 제어는 전술한 실시예들에서와 똑같이 기술된다.
증발기 상에서 공기 온도의 제어 동안, 고압 제어장치 및 고온 가스 제어장치가 활성화된다. 두 컨트롤러는 역으로 작동하며, 다시 말하면 출력의 양수 제어 편차는 거의 영이다. 보호 컨트롤러들 중 하나의 보호 컨트롤러의 제어 편차가 음수인 경우, 출력은 양수이며 값은 쾌적성 컨트롤러에 의해 감산된다. 이처럼 상대적으로 더 낮은 값은 다시 쾌적성 컨트롤러 내로 입력되며, 그 다음 이 쾌적성 컨트롤러는 자신의 적분 부분을 종료한다. 그러나 컨트롤러의 비례 부분은 변함없이 작동하며, 그 밖에도 각각의 실시예에 따라서 마찬가지로 계속해서 유지될 수 있다. 쾌적성 컨트롤러의 출력 값은 두 보호 컨트롤러의 최대 출력을 제한한다.
대체되는 방식으로, 쾌적성 모드에서 제어는, 팽창 밸브가 증발기 하류에서의 온도를 결정하고 압축기 제어는 최적의 고압을 결정하는 것에 있을 수 있다. 이런 대체되는 실시예의 경우, 앞서 기술한 임무들, 요컨대 첫 번째로 최적의 고압의 제어와 두 번째로는 쾌적성 제어가 그 작동 변수들과 관련하여 서로 바뀌며, 다시 말하면, 바뀐 경우, 압축기가 최적의 고압을 제어하고 팽창 부재는 증발기 하류의 공기 온도를 제어한다.
본 발명의 장점은, 더 적은 CO2 배출량이 시스템의 최적의 고압 레벨에서 시스템의 효율적인 작동을 통해 수행된다는 점에 있다. 이는 시스템의 요구 지향적인 제어를 통해 가능하다. 추가의 장점은, R14a 및 R1234yf와 같은 다른 합성 냉매들과 비교하여 천연 냉매로서 이산화탄소의 이용을 통해 기후에 피해를 주는 영향이 더 적다는 점에 있다. 또한, 경제적인 장점은, 본원의 시스템을 장착한 자동차의 작동 중에 효율적인 제어의 결과로 상대적으로 더 적은 연료 소모량을 통해 일관되게 상대적으로 더 적은 비용이 발생한다는 점에 있다.
본 발명의 구성들의 추가의 상세내용들, 특징들 및 장점들은 대응하는 도면들과 관련한 실시예들에 대한 하기 기술 내용에서 제시된다.
도 1은 냉매 회로이다.
도 2는 마스터 컨트롤러를 포함한 제어 회로도이다.
도 3은 마스터 컨트롤러로서 3개의 병렬 PI 컨트롤러를 포함한 제어 회로도이다.
도 1에는, 핵심적인 컴포넌트들을 포함한 R744 냉매 회로가 예시로 도시되어 있다. 압축기(1)는 냉매를 냉매 회로의 고압 레벨로 압축한다. 후속하여 고온 냉매는 고압 조건에서 가스 냉각기(2)를 통해 안내되고 이 가스 냉각기에서 냉각된다. 내부 열 교환기(3) 내에서 냉매는 저압 유동으로 열을 방출하고 팽창 부재(4) 내에서 저압으로 감압된다. 팽창 부재는 전기 제어식 팽창 밸브로서 형성된다. 증발기(5) 내에서 냉매는 냉각된 공기로부터 열을 흡수하고 저압 측 상의 체크 밸브(6) 및 내부 열 교환기(3)를 관류하여 압축기(1)에 도달하며, 이 압축기에서 냉각 회로는 종결된다. 회로 내에는 회로의 제어를 위한 센서들이 배치된다. 압축기(1)의 하류에는, 이 압축기(1)의 하류에서 냉매의 온도 및 압력을 측정하여 미도시된 제어 유닛으로 전송하는 온도 및 압력 센서(7)가 배치된다. 가스 냉각기(2)의 하류에는, 이 가스 냉각기(2)의 하류에서 냉매 온도를 측정하는 온도 센서(8)가 배치된다. 마지막으로, 증발기(5) 상에는, 이 증발기(5) 상에서 냉각된 공기의 온도를 측정하는 온도 센서(9)가 배치된다.
도 2에는, 압축기 컨트롤러로서 마스터 컨트롤러(10)를 포함한 제어 회로도가 도시되어 있다. 마스터 컨트롤러(10)의 하류에는, 펄스 폭 변조를 이용하여 압축기의 전류를 제어하는 슬레이브 컨트롤러(11)가 배치된다. 제어 구간(13)으로부터는, 도 1에 따른 압축기 상의 온도가 온도 및 압력 센서(7)에 의해, 압축기 하류의 압력은 온도 및 압력 센서(7)에 의해, 그리고 증발기 상의 공기의 온도는 온도 센서(9)에 의해 제어 유닛 상으로 전송되며, 그런 후에 압축기의 고온 가스 및 고압뿐 아니라 증발기 상의 공기 온도에 대한 상응하는 제어 편차들이 산출된다. 제어 편차들은 논리 회로를 통해 평가되고 모니터링되며, 최고의 우선순위를 갖는 제어 편차가 스위치(17)에 의해 스위칭된다. 그 다음, 상기 실제 제어 편차는 마스터 컨트롤러(10)로 전송된다. 전자 팽창 밸브는, 온도 및 압력 센서(7)로부터 최종 압축 압력을 공급받는 팽창 부재 컨트롤러(12)에 의해 제어된다.
도 3에는, 마스터 컨트롤러(10)로서 3개의 병렬 PI 컨트롤러(14, 15, 16)를 포함한 제어 회로도가 도시되어 있다. 팽창 부재의 제어는, 도 2에 따른 구성에서처럼, 팽창 부재 컨트롤러(12)를 통해 수행된다. 개별 PI 컨트롤러들의 조합으로서 마스터 컨트롤러(10)는 3개의 병렬 연결된 컨트롤러를 포함한다. 쾌적성 컨트롤러로서도 지칭되는 증발기 PI 온도 컨트롤러(14)는 설정 온도에 대한 제어 편차를 수신하며, 그리고 본 실시예의 특징으로서 항상 쾌적성 컨트롤러로서 활성 상태이다. 이 증발기 PI 온도 컨트롤러에 대해서는, 고온 가스에 대한 PI 컨트롤러로서의 고온 가스에 대한 컴포넌트 보호 컨트롤러가 압축기 PI 온도 컨트롤러(15)로서 병렬 연결되며, 이 압축기 PI 온도 컨트롤러는 센서(7)로부터 도 1에 따른 압축기 하류의 온도를 수신한다. 전술한 병렬 연결된 PI 온도 컨트롤러들(14, 15)에는, 고압에 대한 컴포넌트 보호 컨트롤러(16)가 압축기 PI 압력 컨트롤러로서 추가로 병렬 연결된다. 압축기 PI 압력 컨트롤러(16)는 마찬가지로 온도 및 압력 겸용 센서로서 형성된 센서(7)로부터 압축기 하류의 압력을 수신한다. 이런 제어 전략의 특징은, 고온 가스 및 고압에 대한 컴포넌트 보호 컨트롤러뿐 아니라 증발기 상의 공기의 온도에 대한 쾌적성 컨트롤러가 병렬 연결되고, 이미 언급한 것처럼, 특히 바람직하게는 증발기 PI 온도 컨트롤러(14)는, 병렬 연결되기 때문에, 쾌적성 컨트롤러로서 항상 활성 상태라는 점에 있다. 도 2에 따른 구성과 달리, 일차 제어 편차를 선택하는 논리 회로는, 함께 마스터 컨트롤러(10)로서 작동하는 3개의 PI 컨트롤러(14, 15 및 16)의 병렬 회로를 통해 대체된다.
1 압축기
2 가스 냉각기
3 축압기 - 내부 열 교환기
4 팽창 부재
5 증발기
6 체크 밸브
7 온도 및 압력 센서
8 온도 센서
9 온도 센서
10 마스터 컨트롤러
11 슬레이브 컨트롤러
12 팽창 부재 컨트롤러
13 제어 구간
14 증발기 PI 온도 컨트롤러
15 압축기 PI 온도 컨트롤러
16 압축기 PI 압력 컨트롤러
17 스위치

Claims (16)

  1. R744 냉매 회로용 제어 시스템이며, 전기 압축기(1)와, 가스 냉각기(2)와, 축압기 및 내부 열 교환기(3)와, 전기 제어식 팽창 부재(4)와, 증발기(5)와, 센서들(7, 8, 9)을 구비한 제어 유닛을 포함하는 상기 제어 시스템에 있어서,
    온도 및 압력 센서(7)는 상기 압축기(1)의 하류에서 냉매의 압력 및 온도를 측정하도록 형성되고,
    온도 센서(8)는 상기 가스 냉각기(2)의 하류에서 냉매의 온도를 측정하도록 형성되며,
    온도 센서(9)는 상기 증발기(5) 내에서 냉각된 공기의 온도를 측정하도록 형성되며,
    그리고 상기 제어 유닛은,
    캐스케이드 제어장치로서, 마스터 컨트롤러(10)가 설정 제어 전류를 제어하고 슬레이브 컨트롤러(11)는 상기 압축기(1)의 제어 전류를 제어하는 방식으로 형성되고,
    쾌적성 제어 및 컴포넌트 보호 제어 겸용 제어장치로서 형성되되,
    상기 증발기(5) 상의 온도 센서(9)의 공기 온도가 정해진 설정값으로 보정되도록 상기 압축기(1)의 출력을 제어하는 쾌적성 제어를 실시하고, 상기 압축기(1)의 하류의 온도 및 압력 센서(7)에서의 냉매의 온도 및 압력이 정해진 설정값을 초과할 경우 상기 압축기(1)의 출력을 감소시키는 컴포넌트 및 시스템 보호 제어를 실시하며, 상기 쾌적성 제어와 상기 컴포넌트 및 시스템 보호 제어 를 중첩되게 실시하되, 상기 쾌적성 제어를 중지하지 않으면서, 상기 컴포넌트 및 시스템 보호 제어를 상기 쾌적성 제어에 우선하여 실시하도록 형성되고,
    상기 온도 센서(9)의 공기 온도에 기초한 쾌적성 제어, 상기 온도 및 압력 센서(7)에서의 냉매의 온도에 기초한 컴포넌트 및 시스템 보호 제어 및 상기 온도 및 압력 센서(7)에서의 냉매의 압력에 기초한 컴포넌트 및 시스템 보호 제어 순으로 우선순위가 높아지는 것을 특징으로 하는 R744 냉매 회로용 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 컨트롤러(10)는 PI 컨트롤러를 구비하여 형성되며, 실제 제어 편차는 스위치(17)에 의해 상기 마스터 컨트롤러로 스위칭될 수 있는 것을 특징으로 하는 R744 냉매 회로용 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 컨트롤러(10)는 증발기 PI 온도 컨트롤러(14), 압축기 PI 온도 컨트롤러(15), 및 압축기 PI 압력 컨트롤러(16)로서 3개의 병렬 PI 컨트롤러를 구비하여 형성되는 것을 특징으로 하는 R744 냉매 회로용 제어 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    체크 밸브(6)는 상기 증발기(5)의 하류에 배치되는 것을 특징으로 하는 R744 냉매 회로용 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전기 제어식 팽창 부재(4)는 팽창 밸브로서 형성되고, 분리된 팽창 부재 컨트롤러(12)를 통해 제어 가능한 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 R744 냉매 회로용 제어 시스템.
  6. R744 냉매 회로를 제어하기 위한 방법에 있어서,
    a) 가스 냉각기(2)의 하류에서 온도 센서(8)의 냉매 온도에 의해, 냉매 시스템의 사전에 결정된 고압이 결정되고,
    b) 초임계 상태에서 전기 제어식 팽창 부재(4)는 온도 및 압력 센서(7)를 이용하여 냉매 시스템의 사전에 결정된 고압을 조정하고,
    c) 아임계 상태에서는 상기 전기 제어식 팽창 부재(4)가 최소로 허용되는 개방 횡단면을 이용하여 최소 고압을 이동시키는,
    상기 방법에 있어서,
    d) 증발기(5) 상의 온도 센서(9)의 공기 온도가 정해진 설정값으로 보정되고 이를 위해 압축기(1)의 출력이 제어되는 쾌적성 제어가 실시되고,
    e) 상기 온도 및 압력 센서(7)는 상기 압축기(1)의 하류에서 최대 허용 작동 압력을 연속해서 모니터링하면서, 초과될 경우 상기 압축기(1)는 출력 감소되며, 그리고 임계 작동 압력이 초과될 경우에는 냉매 회로가 비활성화되는 고압에 대한 컴포넌트 및 시스템 보호 제어가 실시되며,
    f) 상기 온도 및 압력 센서(7)는 상기 압축기(1)의 하류에서 냉매의 최대 허용 작동 온도를 연속해서 모니터링하면서 냉매 온도가 제어되는 고온에 대한 컴포넌트 및 시스템 보호 제어가 실시되되,
    상기 쾌적성 제어, 상기 고압에 대한 컴포넌트 및 시스템 보호 제어 및 상기 고온에 대한 컴포넌트 및 시스템 보호 제어가 중첩되어 실시되되, 상기 쾌적성 제어가 중지되지 않으면서, 상기 고압에 대한 컴포넌트 및 시스템 보호 제어 및 상기 고온에 대한 컴포넌트 및 시스템 보호 제어가 상기 쾌적성 제어에 우선하여 실시되고,
    상기 온도 센서(9)의 공기 온도에 기초한 쾌적성 제어, 상기 온도 및 압력 센서(7)에서의 냉매의 온도에 기초한 컴포넌트 및 시스템 보호 제어 및 상기 온도 및 압력 센서(7)에서의 냉매의 압력에 기초한 컴포넌트 및 시스템 보호 제어 순으로 우선순위가 높아지는 것을 특징으로 하는,
    R744 냉매 회로의 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 압축기(1)의 하류에서 냉매 온도의 감소를 위해 상기 팽창 부재(4)의 횡단면이 확대되는 것을 특징으로 하는 R744 냉매 회로의 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 압축기(1)의 하류에서 냉매 온도의 감소를 위해 냉매 시스템의 사전에 결정된 고압은, 상기 압축기(1)의 하류에서 온도 및 압력 센서(7) 상의 냉매 온도가 다시 허용 범위에 도달할 때까지, 감소되는 것을 특징으로 하는 R744 냉매 회로의 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 압축기(1)의 하류에서 냉매 온도의 감소를 위해 상기 압축기의 출력이 감소되는 것을 특징으로 하는 R744 냉매 회로의 제어 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    고압의 최댓값은 130bar로 결정되는 것을 특징으로 하는 R744 냉매 회로의 제어 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    고압의 최솟값은 74bar로 결정되는 것을 특징으로 하는 R744 냉매 회로의 제어 방법.
  12. 제6항에 있어서,
    최대 허용 작동 압력은 132bar로 결정되는 것을 특징으로 하는 R744 냉매 회로의 제어 방법.
  13. 제6항에 있어서,
    임계 작동 압력은 140bar로 결정되는 것을 특징으로 하는 R744 냉매 회로의 제어 방법.
  14. 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축기(1)를 위한 설정 제어 전류는 마스터 컨트롤러(10)에 의해 결정되며, 슬레이브 컨트롤러(11)는 펄스 폭 변조를 이용하여 제어 전류를 조정하는 것을 특징으로 하는 R744 냉매 회로의 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 마스터 컨트롤러(10)는 PI 컨트롤러로서 형성되며, 그리고 제어 편차의 전환은 증발기(5) 내 공기 온도에 대한, 압축기(1) 하류의 냉매 압력에 대한, 또는 압축기(1) 하류의 냉매 온도에 대한 각각의 제어 조건에 따라서 스위치(17)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 R744 냉매 회로의 제어 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 마스터 컨트롤러(10)는 3개의 병렬 PI 컨트롤러(14, 15, 16)로서 형성되며, 그리고
    증발기(5) 내의 공기 온도를 통한 쾌적성 제어는 쾌적성 컨트롤러로서의 증발기 PI 온도 컨트롤러(14)에 의해 지속적으로 수행되며,
    압축기(1) 하류의 냉매 압력이 사전에 결정된 값보다 높은 경우 상기 쾌적성 컨트롤러(14)는 자신의 실제값에서 계속해서 유지되고 컴포넌트 보호 컨트롤러(15)는 해당 값에서 소정의 값을 감산하고,
    상기 압축기(1) 하류의 냉매 온도가 사전에 결정된 값보다 높은 경우에는 상기 쾌적성 컨트롤러(14)는 자신의 실제값에서 계속해서 유지되고 컴포넌트 보호 컨트롤러(16)는 해당 값에서 소정의 값을 감산하며,
    그럼으로써 압력이 사전에 결정된 값보다 높고 온도도 사전에 결정된 값보다 높은 경우 상기 압축기(1) 상에서 출력 감소가 수행되는 것을 특징으로 하는 R744 냉매 회로의 제어 방법.
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