KR101849890B1

KR101849890B1 - 냉각 회로, 건조 냉각 장치 및 냉각 회로 제어 방법

Info

Publication number: KR101849890B1
Application number: KR1020177007273A
Authority: KR
Inventors: 프리츠 코르넬리스 에이 발투스
Original assignee: 아틀라스 캅코 에어파워, 남로체 벤누트삽
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2018-05-31
Also published as: US9915455B2; CA2878974A1; CN104541114B; US20180106517A1; RU2015107191A; BR112015002172B1; PT2880376T; BR112015002172A2; RU2599218C2; EP2880376B1; KR20170033907A; US20150168038A1; PL2880376T3; JP6307076B2; US10060663B2; AU2013299340A1; CA2878974C; NZ705261A; DK2880376T3; AU2013299340B2

Abstract

본 발명의 냉각 회로는 냉매, 콤프레서(3), 응축기(5) 및 증발기(8)-팽창 밸브(7) 조합을 포함하며, 증발기(8)의 유출구는 상기 콤프레서(3)에 연결된 수집관(9)에 연결되며, 상기 냉각 회로(2)는, 상기 수집관(9)에 배치된 온도 센서(24)와 압력 센서(23)에 연결되는 한편, 제어 가능하게 상기 팽창 밸브(7, 7A, 7B)에 연결된 제어 유닛(18)을 포함하고, 상기 제어 유닛(18)은 상기 수집관(9)에서의 과열을 제어하도록 상기 온도 센서(24) 및 압력 센서(23)를 기초로 팽창 밸브(7, 7A, 7B)를 제어하기 위한 알고리즘을 포함한다.

Description

냉각 회로, 건조 냉각 장치 및 냉각 회로 제어 방법{COOLING CIRCUIT, DRY COOLING INSTALLATION AND METHOD FOR CONTROLLING THE COOLING CIRCUIT}

본 발명은 냉각 회로, 냉각 건조 장치 및 냉각 회로 제어 방법에 관한 것이다.

가스 내 수분은 예방 설계되지 않은 도구에 부식 또는 물의 축적을 가져올 수 있으므로 공압 네트워크의 구성요소 및 도구에 해로울 수 있기 때문에 물은 일반적으로 공압 네트워크로 공급되기 전에 압축 공기와 같은 압축 가스로부터 제거되어야 한다.

공지된 가스 건조 기술은 냉각 건조로 알려져 있으며, 이 기술은 가스의 냉각에 의해, 물로 포화 또는 부분적으로 포화된 가스로부터 수분을 제거하는 원리를 기초로 하는데, 이는 수분이 응축되어 응축된 물로서 제거되기 때문에, 그 이후에 가스는 더 이상 포화되어 있지 않고 더 건조하게 되도록 다시 가열된다.

냉각 건조와 관련하여, 하나 이상의 병렬 콤프레서(들)에 의해 회로 둘레로 구동될 수 있는 냉매와 추가로 냉매의 유동 방향으로 연속으로 콤프레서의 출력에 연결된 응축기를 포함하는 폐쇄 냉각 회로와; 전술한 콤프레서(들)의 입력에 연결됨으로써 열교환기의 제1 섹션을 형성하는 증발기보다 선행 배치된 팽창 밸브를 필수 구성으로 하는 장치가 사용되며, 여기서 열교환기는 건조된 가스가 안내되는 제2 섹션도 포함한다.

증발기 내에서 냉매의 완전 증발 또는 부분 증발에 의해, 알고 있는 바와 같이, 제2 섹션을 통해 유동하는 건조 대상의 가스로부터 열이 제거됨으로써 해당 건조 대상 가스는 냉각되어 분리될 수 있는 응축물이 방출되게 되며, 이후 가스는 재가열에 의해 더 건조된다.

콤프레서(들)에 대한 손상을 방지하기 위해 어떤 액상 냉매도 유입되지 않게 할 수 있는데, 이는 액상 냉매가 압축 챔버를 손상시킬 수 있고 콤프레서 내의 오일을 대체할 수 있어서 마모를 가속시키거나 베어링이 고착될 수 있기 때문이다.

이러한 이유 때문에 그리고 안전 여유의 준수와 관련하여, 통상적으로 증발기의 유출구에서 냉매는 예컨대 약 5℃의 과열 온도(superheating temperature)로써 다소 과열(superheating)되는 것이 보장된다.

과열은, 소정의 장소에서 냉매의 온도가 응축 온도보다 높아서 냉매의 증기 압력이 동일 장소에서 냉각 회로 내의 압력과 동일한 것을 의미한다. 이 압력은 일정하지 않으며, 따라서 상기 응축 온도도 그러하다.

과열 정도는 제한되어야만 하는데, 이는 열교환기의 제1 섹션에서의 평균 온도가 높을수록 증발기의 유출구에서의 온도가 높아져서 열교환 성능이 낮아지기 때문이다.

냉매의 온도가 높아짐에 따라 콤프레서(들)의 에너지 효율도 낮아지며 콤프레서(들)의 유출구에서의 온도에 대한 설계 한계가 초과될 위험이 존재한다.

과열 정도를 제어하기 위해, 통상적으로 증발기의 팽창 밸브는 증발기의 유출구에서의 과열 정도가 제한되도록 제어된다. 과열 정도가 소정의 목표값보다 크게 되면, 팽창 밸브가 개방되어 더 많은 냉매가 증발기 내로 유입되며 과열이 감소된다. 과열이 전술한 목표값보다 적으면, 팽창 밸브는 반대 방향으로 제어되는데, 다시 말해 폐쇄된다.

특히 고성능의 냉각 건조 장치에 있어서, 냉각 회로를 다수의 병렬 서브-회로로 분할하고 2개 이상의 열교환기와 함께 작동시키는 것이 바람직하다.

이것의 주된 이유는, 열교환기가 소정의 열교환 성능까지만 합리적인 가격으로 구성될 수 있고 그리고 또한 대형 열교환기는 열교환기(들)에 걸쳐 양호한 냉매 분배를 실현하기 어려워서 대체로 최적의 작동을 제공하지 않기 때문이다.

이 경우, 각기 자체의 팽창 밸브, 제1 섹션 및 제2 섹션이 병렬 배치된 다수의 열교환기가 존재할 수 있다. 필수적인 것은 아니지만 정상적으로는 열교환기의 개별 제2 섹션들을 통해 유동되는 건조될 가스의 다양한 서브-유동은 냉각 후 다시 함께 복귀된다. 실제, 다양한 2차 회로를 통한 유량은 대략 서로 일치한다.

따라서 과열의 제어가 문제가 되는데, 이는 팽창 밸브에 속하는 증발기의 유출구에서의 과열을 제어하기 위한 팽창 밸브의 제어가 다른 팽창 밸브를 통한 냉매 유량에 영향을 미치고, 그에 따라 이들 팽창 밸브에 속하는 다른 증발기에서의 과열의 정도에 영향을 미치기 때문이다.

결국, 불안정한 제어 상황이 얻어져서 과열의 수준이 변동되고 열교환기의 제2 섹션의 유출구에서의 온도가 변동되게 된다. 열교환기의 최저 공기 온도("LAT")로도 지칭되는 이들 온도도 상호 차이를 보일 수 있다. 설정 포인트와 다른 개별 LAT 값을 갖는 안정적 불균일 상황도 가능하다.

따라서 다양한 2차 회로에서 냉각된 가스는 다양한 2차 회로에서 동일하지 않은 시간-변동 온도(time-varying temperature)를 가진다.

불안정한 상황은 열교환기의 제2 섹션에서 건조될 가스에 의해 도달되는 온도에 부정적인 영향을 미치게 되는데, 이는 하나의 2차 회로에서의 너무 높은 LAT는 다른 2차 회로에서의 낮은 LAT에 의해 보상될 수 없기 때문이다. 이것은 바람직한 LAT가 통상적으로 물의 빙점보다 단지 몇 도만큼 높은 것에 불과하다는 사실에 기인하며, 따라서 결빙의 위험을 피하기 위해 개별 LAT는 정상적으로는 목표값보다 낮을 수 없다.

예컨대 4개의 비교적 적은 수의 증발기에 의해 그리고 특정 냉매의 선택에 의해 제어 문제는 실제 제한되지만 사실 주목할 만하다.

그러나, 예컨대 냉매의 폭넓은 선택과 5개 이상의 증발기에 의해, 이 문제는 병렬 증발기를 갖는 냉각 건조 장치의 구체적인 적용을 방해하게 된다.

본 발명의 목적은 냉각 회로의 제공을 통해, 전술한 단점 및 다른 단점 중 하나 이상의 단점에 대한 해법을 제공하는 것이다.

전술한 단점 및 다른 단점 중 하나 이상의 단점에 대한 해법을 제공하기 위한 본 발명의 냉각 회로는, 냉매, 콤프레서, 응축기 및 냉각 회로 내에 병렬 배치된 증발기-팽창 밸브 조합을 포함하며, 증발기는 개별 열교환기의 일부를 형성하고, 개별 증발기의 유출구는 전술한 콤프레서의 유입구에 연결된 수집관에 연결되며, 상기 냉각 회로는, 전술한 수집관 내에 배치된 적어도 하나의 온도 센서와 적어도 하나의 압력 센서에 연결되는 한편, 전술한 팽창 밸브에 또한 제어 가능하게 연결된 제어 유닛을 포함하고, 상기 제어 유닛은 전술한 수집관에서의 과열을 제어하기 위해 전술한 온도 센서 및 압력 센서로부터 나오는 측정 신호를 기초로 팽창 밸브를 제어하기 위한 알고리즘을 가지며, 증발기는 각각 제2 섹션을 포함하는 개별 열교환기의 제1 섹션을 형성하고, 상기 제어 유닛은 전술한 개별 열교환기의 제2 섹션의 최저 가스 온도를 측정하는 측정 수단에 연결되며, 이 제어 유닛은 각각의 개별 열교환기의 각각의 팽창 밸브의 개별적인 제어에 의해, 동일한 목표 값에 따라 개별 열교환기들의 최저 가스 온도를 제어하는 알고리즘을 갖는다.

이것은 각 증발기마다 과열이 제어되는 통상의 냉각 회로와 다르다. 본 발명에 따른 냉각 회로에서는 증발기 이후의 개별적인 과열이 고려되지 않는다.

이것은 수분 함량과 관련된 건조 가스의 품질 및 그 항상성 그리고 냉각 회로의 수명 모두가 향상되도록 제어의 "이탈" 없이 냉각 회로의 안정적인 작동이 얻어진다는 장점을 갖는다.

다른 장점은, 본 발명에 따라, 종전의 경우에서보다 큰 설비가 구현될 수 있도록 냉각 회로가 다수의 병렬 배치된 증발기를 구비할 수 있고 그리고 최대로 제공되는 설비에 대응하는 용량을 갖는 설비를 더욱 비용 효율적으로 구성할 수 있다는 것이다.

콤프레서의 유입구에서의 온도를 직접 제어하는 것에 의해, 콤프레서는 설계 온도의 초과 및 윤활 특성의 손실을 가져오게 되는 오일 오염을 매우 양호하게 방지하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 냉각 회로 내에 더 적은 수의 압력 관련 센서 및 온도 관련 센서가 요구되는 장점이 있다. 이것은 비용과 복잡성을 감소시킨다.

바람직하게는 개별 열교환기의 평균 LAT 값과 동일한 목표값에 따라 개별 열교환기의 LAT를 제어하기 위한 제어 메커니즘은, 제2 섹션으로부터의 가스 유동들의 온도가 동일한 장점을 가지며, 이에 따라 열교환기의 평균 LAT 값이 그 목표 온도와 동일하게 또는 이에 근접하게 될 수 있어서, 건조 대상 가스의 낮은 수분 함량이 달성될 수 있다.

또한, 본 발명은 가스 냉각 건조 장치에 관한 것인데, 해당 가스 냉각 건조 장치는 전술한 냉각 회로와, 부속된 증발기가 상기 냉각 회로 내에 합체된 열교환기와, 열교환기에 연결된 가스 유입관과, 열교환기에 연결된 가스 유출관을 포함한다.

또한, 본 발명은 냉각 회로 제어 방법에 관한 것인데, 상기 냉각 회로는 냉매와, 콤프레서와, 응축기와, 상기 냉각 회로 내에 병렬 배치된 증발기-팽창 밸브 조합을 포함하고, 상기 증발기-팽창 밸브 조합으로부터의 배출 냉매 유동이 콤프레서에 의해 흡인되는 결합된 냉매 유동으로 함께 혼합되며, 상기 냉각 회로 내에서 각각의 증발기는 개별 열교환기의 일 섹션을 형성하고, 결합된 냉매 유동의 과열은, 결합된 냉매 유동의 과열을 평가함으로써 그리고 팽창 밸브들을 합동으로 제어함으로써 목표 값에 따라 제어되며, 증발기는 건조될 가스가 안내되는 제2 섹션을 각각 포함하는 개별 열교환기의 제1 섹션을 형성하고, 각각의 열교환기의 최저 가스 온도는 팽창 밸브가 속하는 열교환기의 측정된 최저 가스 온도와 전술한 목표 값 사이의 차이에 기초하여 개별적으로 각각의 팽창 밸브를 제어함으로써 동일한 목표 값에 따라 제어된다.

이하에서는 본 발명의 특징을 잘 보여주려는 의도로, 예로써, 첨부된 도면을 참조로, 임의의 한정적인 특성이 없이, 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 냉각 회로 및 본 발명에 따른 냉각 회로 제어 방법을 설명한다.

도 1은 냉각 건조의 용례에서 종래의 상태에 따른 냉각 회로를 개략적으로 보여주며;
도 2는 동일한 용례에서 본 발명에 따른 냉각 회로를 보여준다.

도 1에 예시된, 가스의 냉각 건조를 위한 종래의 냉각 건조 장치(1)는 모터(4) 또는 그와 유사한 것에 의한 구동부에 의해 병렬 연결된 하나 이상의 콤프레서에 의해 냉각 회로 둘레로 구동 전달될 수 있는 냉매를 내장한 냉각 회로를 포함한다.

냉각 회로(2) 내의 냉매의 유동 방향은 도면 내에서 화살표(M)로 지시된다.

또한, 냉각 회로는 연속적으로 냉매의 유동 방향으로, 콤프레서(들)(3)의 유출구에 연결되고 예컨대 팬(6)에 의해 또는 물로 냉각되는 응축기(5)와; 제어 가능한 팽창 밸브(7, 7A, 7B)를 포함하며, 팽창 밸브 각각은 팽창 밸브 각각에 연결된 증발기(8, 8A, 8B)를 구비한다. 증발기(8, 8A, 8B)는 냉각 회로 내에 병렬 배치되며, 각각의 출력은 조인트 수집관(9)과 콤프레서(3)마다의 액체 분리기(10)를 통해 전술한 콤프레서(3)의 입력에 연결된다.

개별 증발기(8, 8A, 8B)에 연결되지 않은 개별 팽창 밸브(7, 7A, 7B)의 측면은, 함께 연결되어 응축기(5)의 유출 측에, 다시 말해, 냉각 회로(2)의 작동 중에 액체 냉매가 응축기(5)를 벗어나는 응축기의 측면에 연결된다.

열교환기(11, 11A, 11B)는 증발기/가스 섹션(8/13, 8A/13A, 8B/13B)과 가스-가스 섹션(12, 12A, 12B)으로 이루어진다. 증발기/가스 섹션(8, 8A, 8B)은 냉매가 유동되는 열교환기의 제1 섹션을 형성하며, 증발기/가스 섹션(13, 13A, 13B)은 건조될 가스가 유동되는 제2 섹션을 형성한다. 건조될 가스는 화살표(L) 방향으로 조인트 유입관(14)과 개별 유입관(15, 15A, 15B)을 통해 공급된다.

이들 열교환기(11, 11A, 11B)에서, 가스는 우선 가스/가스 섹션(12, 12A, 12B)을 통해 그리고 제2 섹션(13, 13A, 13B)을 통해 유동되고 제2 섹션에서 증발기(8, 8A, 8B)와 열접촉되어 냉각이 이루어진다.

냉각에 기인하여, 가스 내 물의 응축이 일어난다. 그렇게 형성된 응축물은 응축물 분리기(16, 16A, 16B) 내에서 분리될 수 있다. 응축물 분리기(16, 16A, 16B)에서의 공기 유동의 온도는 제어 유닛(18)에 연결된 온도 측정 포인트(17, 17A, 17B)에 의해 측정된다.

물을 뺏긴 냉각된 가스는 이후 열교환기(11, 11A, 11B)의 가스/가스 섹션(12, 12A, 12B) 내에서 재가열된 후 개별 유출관(19, 19A, 19B)을 통해 조인트 유출관(20)으로 구동 전달된다.

이에 따라 전술한 열교환기의 가스/가스 섹션(12, 12A, 12B)은, 제2 섹션(13, 13A, 13B)에서 구속되지 않은 상태의 응축물을 빼앗긴 상태이며 이에 따라 재가열되는 이미 냉각된 가스에 의해 따뜻한 건조 대상의 가스가 예비 냉각되는 회수 열교환기를 형성한다.

이러한 공지된 냉각 건조 장치(1)에서, 각 증발기(8, 8A, 8B)의 유출구에는 제어 유닛(18)에 연결된 압력 및 온도 측정 포인트(21, 21A, 21B)가 존재한다. 또한, 압력 및 온도 측정부가 하나의 기계적 팽창 밸브에 직접 결합되는 것도 가능하다.

이들 측정 포인트(21, 21A, 21B)로부터의 정보는 제어 유닛(18) 또는 개별 밸브 자체에 의해 사용되므로, 각 증발기(8, 8A, 8B)의 유출구에서의 냉매의 온도가 냉매의 과열을 야기하는 온도가 되어 확실히 더 이상 액상이 존재하지 않도록 개별 팽창 밸브(7, 7A, 7B)의 위치를 조정하게 된다.

따라서, 예컨대 7A인 소정의 팽창 밸브를 제어하기 위해서는 관련된 증발기(8A)에 속하는 측정 포인트(21A)로부터의 정보만을 사용하고, 그리고 그에 따라 개별 제어 회로(22, 22A, 22B)가 존재하는 것이 사실이다.

과열이란, 냉매가 냉매의 증기 압력이 압력과 같아지는 온도, 즉 냉매의 응축 온도보다 높은 온도를 가진다는 것을 의미한다.

과열의 수준은, 냉매의 응축 온도보다 낮은 냉매의 실제 온도와 동일한 과열 온도로서 표현될 수 있다. 이러한 과열 온도는, 액체 냉매의 불완전한 증발을 피하기 위해 선택되고 그리고 콤프레서(들)(3)의 구성요소의 수명과 그 에너지 효율에 불리한 영향을 미칠 수 있는 불필요하게 높은 과열 온도가 회피되는, 예컨대 5℃의 소정의 목표값을 가진다.

응축 온도는 압력 측정에 의해 간접적으로 측정된다. 압력과 온도의 측정치로부터 과열 온도가 계산될 수 있도록 그리고 계산된 값과 과열 온도의 목표값 사이의 차이를 기초로 팽창 밸브(7, 7A, 7B)의 위치가 제어될 수 있도록, 알고 있는 압력에서의 응축 온도가 소정의 표로부터 판독되거나 계산될 수 있다.

건조될 가스의 조인트 유출관(20)에서의 이슬점(dew point)은 온도 측정 포인트(17, 17A, 17B)에 의해 측정된 평균 LAT에 대응한다. 이러한 LAT는 필요한 경우 콤프레서(들)(3)의 구동 모터(들)(4)의 속도가 조정되는 것을 기초로 목표값과 비교된다. 이 방식으로 냉각 회로(2)의 용량이 요구되는 냉각 용량에 적합하게 될 수 있다.

본 발명에 따른 냉각 회로(2)를 갖춘 냉각 건조 장치(1)가 도 2에 예시된다. 개별 증발기(8, 8A, 8B)에서 액체 냉매의 존재의 회피가 중요한 것은 본 발명에 기초하여 실현되는 것이 아니지만, 콤프레서(들)(3)의 유입구에서의 액체 냉매의 존재의 회피가 그러하며, 이것은 열교환기(11, 11A, 11B) 각각에서의 동일한 LAT에 초점을 맞추고 있다. 이것은 혼합물이 완전히 과열되지 않는 동안 개별 증발기(8, 8A, 8B)에서 냉매가 부분적으로 또는 전체적으로 액체일 수 있음을 의미한다.

공지된 냉각 건조 장치(1)에 비해 본 발명에 따른 냉각 회로(2)를 갖춘 냉각 건조 장치(1)는 각각의 증발기(8, 8A, 8B)의 유출구에 압력 및 온도 측정 포인트(21, 21A, 21B)를 필수적으로 갖춰야 하는 것은 아니다. 사실 콤프레서(3)의 입력에 압력 측정 포인트(23)와 온도 측정 포인트(24)가 존재하며, 이 압력 측정 포인트(23)와 온도 측정 포인트(24)는 결합된 압력 및 온도 측정 유닛 내에 내장될 수 있고, 온도 측정 포인트(24)는 다른 콤프레서(3)의 입력에 제공된다.

수집관은 다른 증발기(8, 8A, 8B)로부터 나오는 냉매가 잘 혼합될 수 있게 보장하는 길이를 가져야 하며 및/또는 정적 혼합기 또는 다른 혼합기와 같이 혼합을 향상시키는 수단을 가질 수 있다. 혼합이 매우 집약적이면, 수집관(9)은 매우 짧을 수도 있으며, 극단적으로 단지 증발기(8, 8A, 8B)로부터 나오는 냉매 유동들이 합류되는 수집 포인트로만 국한될 수 있다.

본 발명에 따른 냉각 회로(2)를 갖는 냉각 건조 장치(1)의 작동은 냉매의 순환, 압축, 팽창, 냉각 및 가열과 관련하여 통상적인 장치에서와 동일하다. 냉각 회로(2)의 작동이 제어되는 방식은 상이하며 아래에 논의되는 바와 같다.

제어 유닛(18)이 개별 열교환기(11, 11A, 11B) 각각의 LAT와 콤프레서(3)의 입력에서의 수집관(9)의 압력 값 및 온도 값을 입력 데이터로서 수신하며, 이로부터 과열 온도가 계산된다.

이들 입력 데이터는 다음과 같이 처리된다. 과열 온도와 그것에 대한 목표값 간의 차이가 발견될 때, 그리고 소망의 과열 온도보다 높은 온도가 모든 팽창 밸브(7, 7A, 7B)의 추가적인 개방을 야기하고 또한 소망의 과열 온도보다 낮은 온도가 모든 팽창 밸브(7, 7A, 7B)의 추가적인 폐쇄를 야기하도록, 모든 개별 팽창 밸브(7, 7A, 7B)의 위치가 공동으로 동일 방향으로 그리고 바람직하게는 동일한 정도로 변화된다.

이 방식으로, 다른 입력 데이터를 기초로 한 개별 팽창 밸브(7, 7A, 7B)의 제어와 관계없이 과열 온도를 제어하기 위해 팽창 밸브(7, 7A, 7B)의 평균 개방도가 그 목표값에 따라 조정된다.

평균 LAT도 또한 계산된다. 이 계산된 평균 LAT와 개별 열교환기(11, 11A, 11B)의 개별 LAT 값을 기초로, 각각의 열교환기(11, 11A, 11B)에 속하는 팽창 밸브(7, 7A, 7B)의 위치가 조정되며, 이 조정에 따라 개별 LAT가 계산된 평균 LAT보다 큰 경우 관련 팽창 밸브(7, 7A, 7B)가 덜 개방되거나 이와 반대로 행해진다. 이 방식으로, 개별 팽창 밸브(7, 7A, 7B)는 개별 LAT 값이 평균 LAT 값에 따라 제어되는 것을 목표로 연속 제어된다.

이 방식으로, 개별 제어 회로는 더 이상 종래와 같이 사용되지 않지만 팽창 밸브(7, 7A, 7B)의 제어 회로는 함께 연결된다.

모터(들)(4)의 속도는 종래의 장치(1)에서와 같이 평균 LAT를 기초로 조정될 수 있다.

이를 위해, 모터 속도 제어기가 제어 유닛(18)과 통신할 필요가 있거나 이들 요소들이 결합된 제어 유닛으로 함께 통합되는 것이 필요하다.

한편으로 과열을 위한 팽창 밸브(7, 7A, 7B)의 평균 위치와 다른 한편으로 LAT를 위한 개별 위치 모두를 위한 최적의 제어 주파수도 역시 개별 냉각 건조 장치(1)의 응답 특성으로부터 당업자에 의해 결정될 수 있다.

예컨대 8개인 다수의 팽창 밸브(7, 7A, 7B)와 증발기(8, 8A, 8B)를 갖는 냉각 건조 장치(1)에서 팽창 밸브(7, 7A, 7B)의 개별 위치의 제어에 있어서 다음의 함수가 양호한 결과를 가져옴이 판명되었다.

여기서, V_n은 한편으로 수치 n의 개별 제2 섹션(13, 13A, 13B)에서의 개별 LAT와 다른 한편으로 LAT_n-LAT_average로 정의되는 평균 LAT 사이의 차이 X_n의 결과로서 수치 n의 팽창 밸브(7, 7A, 7B)의 개방 또는 폐쇄가 변화되어야 하는 정도이다. 항 ABS(X_n)은 X_n의 절대값을 나타낸다.

본 발명은 이러한 특정 함수에 한정되지 않으며, 다른 함수도 또한 가능하다.

팽창 밸브(7, 7A, 7B)의 평균 위치의 제어에 있어서, 다음의 함수가 양호한 결과를 가져온다.

여기서 W는 과열 온도와 그 목표값 사이의 차이(y)의 결과로서 모든 팽창 밸브(7, 7A, 7B)의 개방 또는 폐쇄가 변화되어야 하는 정도이다.

A, B, C, D, E, F, G, H의 파라미터들은 양호한 제어 특성을 얻기 위해 조정 가능하며, 다른 것 중에서도 제어 주파수에 의존한다.

변수 X_n 또는 y의 부호에 따라 다른 파라미터를 선택하는 것도 가능하다. 이것은 예컨대 과열 온도의 제어를 위해 유용할 수 있는데, 왜냐하면 너무 적은 과열은 오히려 바람직하지 않은 것으로 간주되는 너무 과도한 과열에 비해 더 엄격하게 거부되어야 하는 잠재적으로 유해한 상황이기 때문이다.

2개의 개별적 조정(V_n, W) 대신에 각각의 팽창 밸브(7, 7A, 7B)에 대한 조정(V_n)과 조정(W)의 합이 계산되고 소정의 주파수로 전달되는 총 제어도 가능하다.

본 발명에 따른 냉각 회로(2)의 사용은 가스 냉각 건조에 한정되지 않으며, 다른 용례에도 사용될 수 있다.

도 2에 도시된 냉각 회로(2)는 각각 자체 팽창 밸브(7, 7A, 7B)를 갖는 3개의 병렬 증발기(8, 8A, 8B)를 포함한다. 이것은 단지 예로서 주어진 것이고 증발기-팽창 밸브 조합(7-8)의 갯수는 소망에 따라 확대될 수 있음이 분명하다. 본 발명은 다수의 병렬 증발기(8, 8A, 8B)로써 비교적 큰 장점을 제공하기도 한다.

도 2에 도시된 냉각 회로(2)는 2개의 병렬 콤프레서(3)를 포함한다. 이러한 냉각 회로(2)는 예컨대, 하나 또는 3개 이상과 같은 다른 개수의 콤프레서(3)를 갖도록 구성될 수도 있다.

도면에서 각각의 열교환기(11, 11A, 11B)는 제1 섹션과 제2 섹션을 구비하고 있지만, 본 발명에 따른 냉각 회로는 냉각 건조가 아닌 다른 목적에 사용될 수도 있는데, 이 경우 열교환기(11, 11A, 11B)의 제2 섹션의 존재는 반드시 필수적인 것은 아니다. 따라서, 본 발명은 이 방식으로 한정되지 않는다.

본 발명은 절대로, 예로서 설명되고 도면에 도시된 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 냉각 회로와 냉각 회로 제어 방법은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 모든 종류의 변형으로 실현될 수 있다.

3 : 콤프레서 5 : 응축기
7 : 팽창 밸브 8 : 증발기
9 : 수집관 11 : 열교환기
18 : 제어 유닛 23 : 압력 센서
24 : 온도 센서

Claims

냉각 회로(2)를 포함하는 가스 냉각 건조 장치의 제어 방법으로서, 상기 냉각 회로(2)는 냉매와, 콤프레서(3)와, 응축기(5)와, 상기 냉각 회로 내에 병렬 배치된 증발기(8, 8A, 8B)-팽창 밸브(7, 7A, 7B) 조합을 포함하고, 상기 증발기-팽창 밸브 조합으로부터 배출되는 냉매 유동들은 상기 콤프레서(3)에 의해 흡인되는 결합된 냉매 유동으로 함께 혼합되며, 각각의 증발기(8, 8A, 8B)는 개별 열교환기(11, 11A, 11B)의 일 섹션을 형성하고, 결합된 냉매 유동의 과열은, 결합된 냉매 유동의 과열을 평가한 후 팽창 밸브(7, 7A, 7B)들을 합동으로 제어함으로써 목표 값에 따라 제어되며, 증발기(8, 8A, 8B)는 또한 건조될 가스가 안내되어 통과하는 제2 섹션(13, 13A, 13B)을 각각 포함하는 개별 열교환기(11, 11A, 11B)의 제1 섹션을 형성하고, 각각의 개별 열교환기(11, 11A, 11B)의 최저 가스 온도(LAT)는, 팽창 밸브(7, 7A, 7B)가 속하는 열교환기(11, 11A, 11B)의 측정된 최저 가스 온도(LAT)와 상기 목표 값 사이의 차이에 기초하여 개별적으로 각각의 팽창 밸브(7, 7A, 7B)를 제어함으로써 동일한 목표 값에 따라 제어되고,
상기 증발기(8, 8A, 8B)는 건조될 가스가 안내되어 통과하는 제2 섹션(13,13A, 13B)을 각기 추가로 포함하는 개별 열교환기(11, 11A, 11B)의 제1 섹션을 형성하며,
과열을 제어하기 위해 상기 팽창 밸브(7, 7A, 7B)들의 위치가 동일 방향으로 조정되고,
상기 목표 값은 모든 열교환기(11, 11A, 11B)의 측정된 최저 가스 온도(LAT)들의 평균인 것인 가스 냉각 건조 장치의 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 팽창 밸브(7, 7A, 7B)는 수집관(9) 내에서 측정된 압력 및 온도의 값을 기초로 제어되는 것인 가스 냉각 건조 장치의 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 팽창 밸브(7, 7A, 7B)들의 위치는 동일한 정도로 조정되는 것인 가스 냉각 건조 장치의 제어 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 정상 작동 상태에서, 상기 증발기(8, 8A, 8B) 각각으로부터 배출되는 냉매 유동은 일부가 가스상이고 일부가 액상인 것인 가스 냉각 건조 장치의 제어 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 목표 값에 따른 열교환기(11, 11A, 11B)의 LAT의 제어에서는 개별 증발기(8, 8A, 8B)의 배출 냉매 유동의 과열이 고려되지 않는 것인 가스 냉각 건조 장치의 제어 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 목표 값에 따른 열교환기(11, 11A, 11B)의 최저 가스 온도(LAT)의 제어는, 상기 팽창 밸브(7, 7A, 7B)가 속하는 열교환기(11, 11A, 11B)의 측정된 최저 가스 온도(LAT)와 상기 목표 값 사이의 차이만을 기초로 행해지는 것인 가스 냉각 건조 장치의 제어 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 목표 값과 상기 결합된 냉매 유동의 과열의 측정값 사이의 차이의 부호에 따라, 상이한 함수를 선택하여 상기 차이의 결과로서 상기 팽창 밸브(7, 7A, 7B)의 위치의 조정치를 계산하는 것인 가스 냉각 건조 장치의 제어 방법.
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