KR102194482B1 - 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템 - Google Patents

과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템 Download PDF

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(주)삼광이엠씨
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Abstract

본 발명은 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 입력되는 기체를 압축하는 압축 기구부, 상기 압축 기구부와 증발기 사이에 설치되어 상기 증발기가 출력하는 저온저압기체의 상기 압축 기구부로의 입력 여부를 결정하는 제1 전자밸브, 상기 압축 기구부와 응축기 및 외부 배기관 사이에 설치되어 상기 압축 기구부에 의해 압축되어 생성된 고온고압기체가 상기 응축기 또는 상기 외부 배기관 중에서 하나로 출력되도록 하는 제2 전자밸브, 상기 압축 기구부를 구동하는 구동 모터 및 상기 구동 모터의 전류치를 측정하는 전류 센서를 포함하는 압축기, 상기 증발기에 의해 냉각되는 냉각수의 현재온도를 측정하는 온도 센서, 상기 온도 센서로부터 전달받은 상기 냉각수의 현재온도와 설정온도의 비교 결과에 따라 상기 제1 전자밸브, 상기 제2 전자밸브, 상기 구동 모터를 제어하여 부하운전과 무부하운전을 수행함으로써 상기 냉각수의 현재온도를 상기 설정온도에 수렴시키는 압축기 운전 제어기 및 상기 압축기 운전 제어기의 제어에 의한 무부하운전 지속시간이 설정된 임계지속시간을 초과하지 않도록 제어하는 압축기 과다 무부하운전 방지제어기를 포함한다.
본 발명에 따르면, 냉각 시스템을 구성하는 압축기의 무부하운전이 과다하게 지속되는 것을 자동적으로 방지함으로써 냉각 시스템을 구성하는 압축기의 고장을 사전에 방지할 수 있고, 과다한 무부하운전으로 인한 불필요한 에너지 손실을 방지할 수 있고, 빈번하게 긴급작전 대기를 해야 하는 각종 군용장비에 구비된 냉각 시스템의 손상을 방지할 수 있다.

Description

과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템{COMPRESSOR OPERATION CONTROL SYSTEM EQUIPPED WITH EXCESSIVE UNLOADING OPERATION AUTOMATIC PREVENTION}
본 발명은 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 냉각 시스템을 구성하는 압축기의 무부하운전이 과다하게 지속되는 것을 자동적으로 방지함으로써 냉각 시스템을 구성하는 압축기의 고장을 사전에 방지할 수 있고, 과다한 무부하운전으로 인한 불필요한 에너지 손실을 방지할 수 있고, 빈번하게 긴급작전 대기를 해야 하는 각종 군용장비에 구비된 냉각 시스템의 손상을 방지할 수 있는 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 냉각 시스템은 기본적인 구성으로서 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기를 포함한다.
이들 중에서 압축기는 증발기가 공급하는 저온저압 냉매를 압축하여 고온고압 냉매를 생성한 후 응축기로 공급하는 기계적 장치이다.
이러한 압축기는 다양한 기계적 구성을 가질 수 있으나 스크류 방식의 압축기가 보편적으로 사용되고 있다. 스크류 방식 압축기는 서로 맞물려 있는 두 개의 스크류를 모터가 제공하는 회전력으로 연속 회전시켜 압축공기를 생산하고, 사용자가 미리 설정한 저압과 고압을 기준으로 하여 공기 압축기의 흡입밸브를 자동으로 개폐하는 방법으로 운전된다. 흡입밸브가 열려 압축공기가 생산되는 과정을 부하운전, 흡입밸브가 닫히고 공회전하는 상태를 무부하운전이라고 한다.
한편, 이러한 냉각 시스템을 구성하는 압축기의 무부하운전이 과다하게 지속되는 경우, 냉각 시스템을 구성하는 압축기에 기계적인 고장이 발생할 가능성이 높아진다는 문제점이 있다.
또한, 공회전 상태인 무부하운전이 과다하게 진행됨으로 인해 불필요한 에너지 손실이 발생한다는 문제점이 있다.
특히, 각종 군용장비가 빈번하게 긴급작전 대기를 하는 과정에서 장시간 무부하운전을 수행하게 되면, 군용장비의 냉각 시스템을 구성하는 압축기에 손상이 발생하여 군용장비의 운용 안정성이 저하된다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허번호 제10-1460036호(등록일자: 2014년 11월 04일, 명칭: 인버터 압축기 시스템 및 그의 제어 방법) 대한민국 등록특허번호 제10-1174430호(등록일자: 2012년 08월 09일, 명칭: 압축기 보조제어장치 및 그에 의한 압축기 보조제어방법)
본 발명의 기술적 과제는 냉각 시스템을 구성하는 압축기의 무부하운전이 과다하게 지속되는 것을 자동적으로 방지함으로써 냉각 시스템을 구성하는 압축기의 고장을 사전에 방지할 수 있는 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 과다한 무부하운전으로 인한 불필요한 에너지 손실을 방지할 수 있는 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 빈번하게 긴급작전 대기를 해야 하는 각종 군용장비에 구비된 냉각 시스템의 손상을 방지할 수 있는 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템은 입력되는 기체를 압축하는 압축 기구부, 상기 압축 기구부와 증발기 사이에 설치되어 상기 증발기가 출력하는 저온저압기체의 상기 압축 기구부로의 입력 여부를 결정하는 제1 전자밸브, 상기 압축 기구부와 응축기 및 외부 배기관 사이에 설치되어 상기 압축 기구부에 의해 압축되어 생성된 고온고압기체가 상기 응축기 또는 상기 외부 배기관 중에서 하나로 출력되도록 하는 제2 전자밸브, 상기 압축 기구부를 구동하는 구동 모터 및 상기 구동 모터의 전류치를 측정하는 전류 센서를 포함하는 압축기, 상기 증발기에 의해 냉각되는 냉각수의 현재온도를 측정하는 온도 센서, 상기 온도 센서로부터 전달받은 상기 냉각수의 현재온도와 설정온도의 비교 결과에 따라 상기 제1 전자밸브, 상기 제2 전자밸브, 상기 구동 모터를 제어하여 부하운전과 무부하운전을 수행함으로써 상기 냉각수의 현재온도를 상기 설정온도에 수렴시키는 압축기 운전 제어기 및 상기 압축기 운전 제어기의 제어에 의한 무부하운전 지속시간이 설정된 임계지속시간을 초과하지 않도록 제어하는 압축기 과다 무부하운전 방지제어기를 포함한다.
본 발명에 따른 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템에 있어서, 상기 부하운전은 상기 압축기가 출력하는 고온고압기체가 상기 냉각수의 냉각에 이용되는 운전 상태이고, 상기 무부하운전은 상기 압축기가 출력하는 고온고압기체가 상기 냉각수의 냉각에 이용되지 않고 상기 외부 배기관을 통해 배출되는 운전 상태인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템에 있어서, 상기 압축기 과다 무부하운전 방지제어기는, 상기 무부하운전 지속시간이 상기 임계지속시간을 초과하는 경우, 상기 제1 전자밸브를 개방시키고, 상기 제2 전자밸브를 상기 압축 기구부와 상기 응축기가 연통되도록 하는 부하운전모드로 동작시킴으로써, 상기 무부하운전이 과다하게 지속되는 것을 방지하는 과다 무부하운전 방지모드가 실행되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템에 있어서, 상기 압축기 과다 무부하운전 방지제어기는, 상기 전류 센서에 의해 측정된 상기 구동 모터의 전류치를 실시간 모니터링하여 구동전류패턴을 생성하고, 상기 구동전류패턴이 미리 저장되어 있는 무부하운전 판단용 기준패턴에 해당하는 경우 상기 압축기의 운전상태를 무부하운전상태로 판단하여 상기 무부하운전 지속시간을 카운팅하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템에 있어서, 상기 압축기 과다 무부하운전 방지제어기는, 상기 전류 센서에 의해 측정된 상기 구동 모터의 전류치 및 상기 온도 센서에 의해 측정된 상기 냉각수의 현재온도를 상기 압축기 운전 제어기를 통해 실시간 전달받는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템에 있어서, 상기 압축기 과다 무부하운전 방지제어기는, 상기 제1 전자밸브를 개방시키고 상기 제2 전자밸브를 상기 부하운전모드로 동작시킨 상태에서 상기 냉각수의 현재온도가 설정된 정지온도에 도달하도록 상기 구동 모터를 가속시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템에 있어서, 상기 압축기 운전 제어기는, 기동 명령이 수신되는 경우, 상기 구동 모터의 가동을 개시하면서 상기 제1 전자밸브를 개방시키고 상기 제2 전자밸브를 상기 부하운전모드로 동작시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템에 있어서, 상기 압축기 운전 제어기는, 상기 냉각수의 현재온도가 설정된 정지온도에 도달하지 못하는 무부하운전온도에 해당하는 경우, 상기 제1 전자밸브를 폐쇄시키고 상기 제2 전자밸브를 상기 압축 기구부와 상기 외부 배기관이 연통되도록 하는 무부하운전모드로 동작시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템에 있어서, 상기 압축기가 출력하는 고온고압기체는 응축기에 의해 응축되어 저온고압액체의 형태로 팽창기로 입력되고, 상기 응축기가 출력하는 저온고압액체는 팽창기에 의해 팽창되어 저온저압액체의 형태로 증발기로 입력되고, 상기 팽창기가 출력하는 저온저압액체는 상기 증발기에 의해 상변화하는 과정에서 발생하는 흡열반응에 의해 냉각수를 냉각시키면서 저온저압기체의 형태로 상기 압축기로 입력되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 냉각 시스템을 구성하는 압축기의 무부하운전이 과다하게 지속되는 것을 자동적으로 방지함으로써 냉각 시스템을 구성하는 압축기의 고장을 사전에 방지할 수 있는 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템이 제공되는 효과가 있다.
또한, 과다한 무부하운전으로 인한 불필요한 에너지 손실을 방지할 수 있는 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템이 제공되는 효과가 있다.
또한, 빈번하게 긴급작전 대기를 해야 하는 각종 군용장비에 구비된 냉각 시스템의 손상을 방지할 수 있는 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템이 제공되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템의 예시적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에 개시된 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에" 와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템은 압축기(10), 응축기(20), 팽창기(30), 증발기(40), 온도 센서(50), 외부 배기관(80), 압축기 운전 제어기(60) 및 압축기 과다 무부하운전 방지제어기(70)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예는, 예를 들어, 긴급 출동을 위해 비상 대기하는 상황에 빈번하게 처하는 군용 장비에 설치되어 있는 냉각 시스템에 적용될 수 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 일반 상용 장비를 포함한 다양한 구성을 갖는 냉각 시스템에 적용될 수 있다. 이러한 냉각 시스템의 동작 사이클(cycle), 즉, 냉각 사이클은 기본적으로 피냉각체로부터 열을 흡수하여 냉각시키며, 이 과정에서 증발한 기체를 다시 액화하여 증발과 응축을 반복시키는 연속적인 과정이라고 정의할 수 있으며, 이를 위한 수단으로서, 냉각 시스템은 압축수단, 응축수단, 팽창수단, 증발수단을 포함하여 구성될 수 있다.
이하 본 발명의 일 실시 예의 구성을 설명하면 다음과 같다.
압축기(10)는 증발기(40)로부터 입력받은 저온저압기체를 압축하여 고온고압기체를 출력하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 압축기(10)는, 제1 전자밸브(110), 압축 기구부(120), 제2 전자밸브(130), 구동 모터(140) 및 전류 센서(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
압축 기구부(120)는 입력되는 기체를 압축하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 압축 기구부(120)는 스크류(screw) 방식의 기구물일 수 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 압축 기구부(120)는 입력되는 기체를 압축하는 기능을 갖는 다양한 구성을 가질 수 있다.
제1 전자밸브(110)는 압축 기구부(120)와 증발기(40) 사이에 설치되어 있으며, 증발기(40)가 출력하는 저온저압기체의 압축 기구부(120)로의 입력 여부를 결정하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 제1 전자밸브(110)는 압축기 운전 제어기(60) 또는 압축기 과다 무부하운전 방지제어기(70)가 출력하는 제어신호에 따라 개방(open) 또는 폐쇄(close)되는 솔레노이드 밸브일 수 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 압축기 운전 제어기(60) 또는 압축기 과다 무부하운전 방지제어기(70)의 전기적인 제어에 따라 동작하는 다양한 구성을 갖는 밸브일 수 있다.
제2 전자밸브(130)는 압축 기구부(120)와 응축기(20) 및 외부 배기관(80) 사이에 설치되어 있으며, 압축 기구부(120)에 의해 압축되어 생성된 고온고압기체가 응축기(20) 또는 외부 배기관(80) 중에서 하나로 출력되도록 하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 부하운전상태, 즉, 압축기(10)를 구성하는 압축 기구부(120)가 출력하는 고온고압기체가 냉각수의 냉각에 이용되는 운전 상태에서, 제2 전자밸브(130)는 압축 기구부(120)와 응축기(20)가 서로 연통, 즉, 서로 연결되어 통하도록 동작할 수 있다. 또한, 무부하운전상태, 즉, 압축기(10)를 구성하는 압축 기구부(120)가 출력하는 고온고압기체가 냉각수의 냉각에 이용되지 않고 외부 배기관(80)을 통해 외부로 배출되는 운전 상태에서, 제2 전자밸브(130)는 압축 기구부(120)와 외부 배기관(80)이 서로 연통되도록 동작할 수 있다. 또한, 냉각 시스템의 기동이 종료되는 경우, 제2 전자밸브(130)는 폐쇄되어 압축 기구부(120)와 응축기(20) 간의 기체이동경로 및 압축 기구부(120)와 외부 배기관(80) 간의 기체이동경로를 차단하도록 동작할 수 있다.
구동 모터(140)는 압축 기구부(120)를 구동하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 압축 기구부(120)가 스크류 방식의 기구물인 경우, 구동 모터(140)는 이 기구물에 회전 구동력을 제공할 수 있는 임의의 수단일 수 있다.
전류 센서(150)는 구동 모터(140)의 전류치를 측정하여 압축기 운전 제어기(60)로 전달하는 기능을 수행한다.
응축기(20)는 압축기(10)로부터 공급받은 고온고압기체를 응축하여 저온고압액체를 출력한다.
팽창기(30)는 응축기(20)로부터 공급받은 저온고압액체를 팽창시켜 저온저압액체를 출력한다.
팽창기(30)가 출력하는 저온저압액체는 증발기(40)에 의해 저온저압기체로 상변화하는 과정에서 발생하는 흡열반응에 의해 냉각수를 냉각시킨다. 증발기(40)의 출력인 저온저압기체는 압축기(10)로 입력된다.
온도 센서(50)는 증발기(40)를 통해 냉각되는 냉각수의 현재온도를 측정하는 기능을 수행한다. 온도 센서(50)에 의해 측정된 온도 데이터는 압축기 운전 제어기(60)를 매개로 압축기 과다 무부하운전 방지제어기(70)로 전달되거나, 압축기 운전 제어기(60)를 거치지 않고 압축기 과다 무부하운전 방지제어기(70)로 직접 전달되도록 구성될 수 있다.
외부 배기관(80)은 무부하운전 시에 압축기(10)를 구성하는 압축 기구부(120)에 의해 생성된 고온고압기체를 제2 전자밸브(130)를 통해 전달받아 외부로 배출하는 기능을 수행한다.
압축기 운전 제어기(60)는 온도 센서(50)로부터 전달받은 냉각수의 현재온도와 설정온도의 비교 결과에 따라 제1 전자밸브(110), 제2 전자밸브(130), 구동 모터(140)를 제어하여 부하운전과 무부하운전을 수행함으로써 냉각수의 현재온도를 설정온도에 수렴시킨다. 예를 들어, 설정온도는 냉각 시스템을 운용하는 사용자에 의해 설정된 온도일 수 있다.
예를 들어, 압축기 운전 제어기(60)는, 사용자 등이 입력한 기동 명령이 수신되는 경우, 구동 모터(140)의 가동을 개시하면서 제1 전자밸브(110)를 개방시키고 제2 전자밸브(130)를 부하운전모드로 동작시키도록 구성될 수 있다. 부하운전모드는 압축기(10)가 출력하는 고온고압기체가 냉각수의 냉각에 이용되는 운전 상태로서, 제2 전자밸브(130)는 압축 기구부(120)와 응축기(20)가 서로 연통되도록 동작할 수 있다.
예를 들어, 압축기 운전 제어기(60)는, 냉각수의 현재온도가 설정된 정지온도에 도달하지 못하는 무부하운전온도에 해당하는 경우, 제1 전자밸브(110)를 폐쇄시키고 제2 전자밸브(130)를 압축 기구부(120)와 상기 외부 배기관(80)이 연통되도록 하는 무부하운전모드로 동작시키도록 구성될 수 있다. 무부하운전모드는 압축기(10)가 출력하는 고온고압기체가 냉각수의 냉각에 이용되지 않고 외부 배기관(80)을 통해 외부로 배출되는 운전 상태이다.
압축기 과다 무부하운전 방지제어기(70)는 압축기 운전 제어기(60)의 제어에 의한 무부하운전 지속시간이 설정된 임계지속시간을 초과하지 않도록 제어하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 임계지속시간은 사용자 등에 의해 설정 및 재설정될 수 있는 값일 수 있다.
예를 들어, 압축기 과다 무부하운전 방지제어기(70)는, 무부하운전 지속시간이 임계지속시간을 초과하는 경우, 제1 전자밸브(110)를 개방시키고, 제2 전자밸브(130)를 압축 기구부(120)와 응축기(20)가 연통되도록 하는 부하운전모드로 동작시킴으로써, 무부하운전이 과다하게 지속되는 것을 방지하는 과다 무부하운전 방지모드가 실행되도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 압축기 과다 무부하운전 방지제어기(70)는, 전류 센서(150)에 의해 측정된 구동 모터(140)의 전류치를 실시간 모니터링하여 구동전류패턴을 생성하고, 이 구동전류패턴이 미리 저장되어 있는 무부하운전 판단용 기준패턴에 해당하는 경우 압축기(10)의 운전상태를 무부하운전상태로 판단하여 무부하운전 지속시간을 카운팅하도록 구성될 수 있다. 구체적인 예로, 압축기 과다 무부하운전 방지제어기(70)는 구동전류패턴이 무부하운전 판단용 기준패턴에 해당하는 지 여부를 양 패턴 간의 유사도를 기준으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 압축기 과다 무부하운전 방지제어기(70)는, 전류 센서(150)에 의해 측정된 구동 모터(140)의 전류치 및 온도 센서(50)에 의해 측정된 냉각수의 현재온도를 압축기 운전 제어기(60)를 통해 실시간 전달받거나, 압축기 운전 제어기(60)를 통하지 않고 센서들로부터 직접 전송받도록 구성될 수도 있다.
예를 들어, 압축기 과다 무부하운전 방지제어기(70)는, 제1 전자밸브(110)를 개방시키고 제2 전자밸브(130)를 부하운전모드로 동작시킨 상태에서 냉각수의 현재온도가 설정된 정지온도에 도달하도록 구동 모터(140)를 가속시킴으로써, 정지온도에 도달하기까지 소요되는 시간을 단축할 수 있다.
이하에서는 도 2를 추가로 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템의 예시적인 동작을 설명한다. 도 2에 개시된 동작은 하나의 예시일 뿐이며, 본 발명의 동작 구성이 도 2에 예시된 구성에 한정되지 않는다는 점을 밝혀둔다.
도 2를 추가로 참조하면, 단계 S110에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템이 사용자 등에 의해 입력된 기동 명령을 수신하는 과정이 수행된다.
단계 S120에서는, 압축기 운전 제어기(60)의 제어에 따라 압축기(10)를 구성하는 구동 모터(140)의 가동이 개시되고, 단계 S130에서는, 압축기 운전 제어기(60)의 제어에 따라 압축기(10)를 구성하는 제1 전자밸브(110)가 개방되고, 제2 전자밸브(130)가 부하운전모드로 동작하는 과정이 수행된다. 부하운전모드는 압축기(10)가 출력하는 고온고압기체가 냉각수의 냉각에 이용되는 운전 상태로서, 제2 전자밸브(130)는 압축기(10)를 구성하는 압축 기구부(120)와 응축기(20)를 연통시킨다.
단계 S140에서는, 압축기 운전 제어기(60)가 온도 센서(50)로부터 전달받은 냉각수의 현재온도와 설정온도를 비교하는 과정이 수행된다.
단계 S140에서의 비교결과 냉각수의 현재온도가 설정온도 미만인 경우 단계 S150으로 전환되어 압축기 운전 제어기(60)가 구동 모터(140)를 감속하는 과정이 수행된다.
역으로, 단계 S140에서의 비교결과 냉각수의 현재온도가 설정온도 이상인 경우 단계 S160으로 전환되어 압축기 운전 제어기(60)가 구동 모터(140)를 가속하는 과정이 수행된다.
이상 설명한 단계 S120 내지 단계 S160에서 수행되는 일련의 과정이 부하운전이다.
단계 S170에서는, 압축기 운전 제어기(60)가 온도 센서(50)로부터 전달받은 냉각수의 현재온도가 무부하운전온도에 해당하는지 여부를 판단하는 과정이 수행된다. 무부하운전온도는 냉각 시스템의 기동에 의해 하강하는 냉각수의 온도가 정지온도에는 도달하지 못하는 상태로서, 무부하운전이 일정시간 이상 지속될 경우 압축기(10) 고장에 치명적 원인을 제공한다.
단계 S180에서는, 압축기 운전 제어기(60)가 제1 전자밸브(110)를 폐쇄시키고, 제2 전자밸브(130)가 무부하운전모드로 동작하도록 제어한다. 제2 전자밸브(130)가 무부하운전모드로 동작하는 경우, 제2 전자밸브(130)에 의해 압축 기구부(120)와 외부 배기관(80)이 연통되기 때문에, 압축 기구부(120)가 출력하는 고온고압기체는 외부로 배기된다.
단계 S170 및 단계 S180에서 수행되는 과정이 무부하운전이다.
단계 S190에서는, 압축기 과다 무부하운전 방지제어기(70)가 압축기 운전 제어기(60)의 제어에 의한 무부하운전 지속시간이 설정된 임계지속시간을 초과하는지 여부를 판단하는 과정이 수행된다. 앞서 설명한 바와 같이, 무부하운전이 일정시간 이상 지속될 경우 압축기(10) 고장에 치명적 원인을 제공한다.
이러한 문제를 방지하기 위하여, 단계 S190에서의 판단결과 무부하운전시간이 임계지속시간을 경과한 것으로 판단된 경우, 단계 S200으로 전환되어 과다 무부하운전 방지모드가 실행된다. 즉, 단계 S200에서는, 압축기 과다 무부하운전 방지제어기(70)가 폐쇄된 상태의 제1 전자밸브(110)를 개방시키고, 무부하운전모드로 동작하는 제2 전자밸브(130)를 압축 기구부(120)와 응축기(20)가 연통되도록 하는 부하운전모드로 동작시킨다.
단계 S210에서는, 압축기 운전 제어기(60)가 온도 센서(50)로부터 전달받은 냉각수의 현재온도가 정지온도에 해당하는지 여부를 판단하는 과정이 수행된다.
단계 S210에서의 판단결과 냉각수의 현재온도가 정지온도에 해당하는 경우, 단계 S220에서, 압축기 운전 제어기(60)가 제1 전자밸브(110), 제2 전자밸브(130)를 폐쇄시키고, 구동 모터(140)를 정지시킴으로써 냉각 시스템 가동을 정지한다.
단계 S230은 압축기 운전 제어기(60)가 냉각 시스템 재기동 명령 수신을 대기하는 상태로서, 재기동 명령이 수신되는 경우 앞서 설명한 단계 S120으로 전환된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 냉각 시스템을 구성하는 압축기의 무부하운전이 과다하게 지속되는 것을 자동적으로 방지함으로써 냉각 시스템을 구성하는 압축기의 고장을 사전에 방지할 수 있는 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템이 제공되는 효과가 있다.
또한, 과다한 무부하운전으로 인한 불필요한 에너지 손실을 방지할 수 있는 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템이 제공되는 효과가 있다.
또한, 빈번하게 긴급작전 대기를 해야하는 각종 군용장비에 구비된 냉각 시스템의 손상을 방지할 수 있는 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템이 제공되는 효과가 있다.
10: 압축기
20: 응축기
30: 팽창기
40: 증발기
50: 온도 센서
60: 압축기 운전 제어기
70: 압축기 과다 무부하운전 방지제어기
80: 외부 배기관
110: 제1 전자밸브
120: 압축 기구부
130: 제2 전자밸브
140: 구동 모터
150: 전류 센서

Claims (9)

  1. 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템으로서,
    입력되는 기체를 압축하는 압축 기구부, 상기 압축 기구부와 증발기 사이에 설치되어 상기 증발기가 출력하는 저온저압기체의 상기 압축 기구부로의 입력 여부를 결정하는 제1 전자밸브, 상기 압축 기구부와 응축기 및 외부 배기관 사이에 설치되어 상기 압축 기구부에 의해 압축되어 생성된 고온고압기체가 상기 응축기 또는 상기 외부 배기관 중에서 하나로 출력되도록 하는 제2 전자밸브, 상기 압축 기구부를 구동하는 구동 모터 및 상기 구동 모터의 전류치를 측정하는 전류 센서를 포함하는 압축기;
    상기 증발기에 의해 냉각되는 냉각수의 현재온도를 측정하는 온도 센서;
    상기 온도 센서로부터 전달받은 상기 냉각수의 현재온도와 설정온도의 비교 결과에 따라 상기 제1 전자밸브, 상기 제2 전자밸브, 상기 구동 모터를 제어하여 부하운전과 무부하운전을 수행함으로써 상기 냉각수의 현재온도를 상기 설정온도에 수렴시키는 압축기 운전 제어기; 및
    상기 압축기 운전 제어기의 제어에 의한 무부하운전 지속시간이 설정된 임계지속시간을 초과하지 않도록 제어하는 압축기 과다 무부하운전 방지제어기를 포함하며,
    상기 부하운전은 상기 압축기가 출력하는 고온고압기체가 상기 냉각수의 냉각에 이용되는 운전 상태이고,
    상기 무부하운전은 상기 압축기가 출력하는 고온고압기체가 상기 냉각수의 냉각에 이용되지 않고 상기 외부 배기관을 통해 배출되는 운전 상태이고,
    상기 압축기 과다 무부하운전 방지제어기는, 상기 무부하운전 지속시간이 상기 임계지속시간을 초과하는 경우, 상기 제1 전자밸브를 개방시키고 상기 제2 전자밸브를 상기 압축 기구부와 상기 응축기가 연통되도록 하는 부하운전모드로 동작시킴으로써 상기 무부하운전이 과다하게 지속되는 것을 방지하는 과다 무부하운전 방지모드가 실행되도록 제어하고,
    상기 압축기 과다 무부하운전 방지제어기는,
    상기 전류 센서에 의해 측정된 상기 구동 모터의 전류치를 실시간 모니터링하여 구동전류패턴을 생성하고, 상기 구동전류패턴이 미리 저장되어 있는 무부하운전 판단용 기준패턴에 해당하는 경우 상기 압축기의 운전상태를 무부하운전상태로 판단하여 상기 무부하운전 지속시간을 카운팅하는 것을 특징으로 하는,
    과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압축기 과다 무부하운전 방지제어기는,
    상기 전류 센서에 의해 측정된 상기 구동 모터의 전류치 및 상기 온도 센서에 의해 측정된 상기 냉각수의 현재온도를 상기 압축기 운전 제어기를 통해 실시간 전달받는 것을 특징으로 하는, 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 압축기 과다 무부하운전 방지제어기는,
    상기 제1 전자밸브를 개방시키고 상기 제2 전자밸브를 상기 부하운전모드로 동작시킨 상태에서 상기 냉각수의 현재온도가 설정된 정지온도에 도달하도록 상기 구동 모터를 가속시키는 것을 특징으로 하는, 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 압축기 운전 제어기는,
    기동 명령이 수신되는 경우,
    상기 구동 모터의 가동을 개시하면서 상기 제1 전자밸브를 개방시키고 상기 제2 전자밸브를 상기 부하운전의 상태로 동작시키는 것을 특징으로 하는, 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 압축기 운전 제어기는,
    상기 냉각수의 현재온도가 설정된 정지온도에 도달하지 못하는 무부하운전온도에 해당하는 경우,
    상기 제1 전자밸브를 폐쇄시키고 상기 제2 전자밸브를 상기 압축 기구부와 상기 외부 배기관이 연통되도록 하는 상기 무부하운전 상태로 동작시키는 것을 특징으로 하는, 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 압축기가 출력하는 고온고압기체는 응축기에 의해 응축되어 저온고압액체의 형태로 팽창기로 입력되고,
    상기 응축기가 출력하는 저온고압액체는 팽창기에 의해 팽창되어 저온저압액체의 형태로 증발기로 입력되고,
    상기 팽창기가 출력하는 저온저압액체는 상기 증발기에 의해 상변화하는 과정에서 발생하는 흡열반응에 의해 냉각수를 냉각시키면서 저온저압기체의 형태로 상기 압축기로 입력되는 것을 특징으로 하는, 과다 무부하운전 자동방지 기능이 구비된 압축기 운전 제어 시스템.
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