KR102319725B1 - 냉동 시스템 제어 및 보호 장치 - Google Patents

Abstract

액체 범람, 오일 히터 오작동, 낮은 냉매 충전, 높은 과열에 대해 압축기를 보호하는 새로운 장치. 시스템은 열원에 의해 분리된 2가지의 온도를 측정하는 장치(전기 압축기 또는 흡입 열교환기 또는 그 양자)를 구성한다. 온도차는 압축기로의 액체 리턴, 높은 과열, 낮은 냉매 충전 또는 크랭크케이스 히터 오작동을 검출할 수 있고, 그 온도차는 전자식 팽창 밸브를 제어할 수 있다.

Description

냉동 시스템 제어 및 보호 장치

본 발명은 압축기로 리턴하는 액체 냉매, 압축기 크랭크케이스 히터 오작동 및 과도한 과열에 대해 냉동 시스템을 보호 및 제어하도록 의도된다.

거의 모든 냉동 압축기에는, 액체 범람 또는 크랭크케이스 히터 오작동에 대해 압축기를 보호할 수 있도록 설치된 신뢰성 있는 제어 시스템이 없다.

그러나, 시장에 있는 몇 가지의 큰 압축기에는, 압축기 다음의 흡입 파이프 상에 설치된 액체 냉매 범람에 대한 보호가 있다(예컨대, HB 프로덕트에 의해 제조된 모델 HBCP). 이러한 보호는 응축기로 작용하는 2개의 플레이트에 근거하고, 그 커페시턴트는 2개의 플레이트 사이로 냉매 액적이 통과할 때 변화한다. 이러한 시스템은 고정밀한 전자 장치를 필요로 하고, 제조사에 따라서, 캘리브레이션 및 주기적인 유지보수 및 연간의 재캘리브레이션이 필요하다.

더욱이, 이러한 시스템은 압축기의 상류에서 과열을 바로 검출하고 있다. 여기서, 밀폐형 또는 반밀폐형 압축기의 경우, 압축기로 리턴하는 일부 액적이 있다면, 그 액적은 전기 모터 및 압축기 바디를 통한 그 통로 동안에 증발할 수 있고, 이러한 특정한 경우에 압축기를 정지시킬 필요가 없음을 고려하지 않는다.

또한, 종래기술은 소위 흡입 어큐뮬레이터를 설치함으로써 액체 서지로부터 압축기를 보호하는 시스템을 구비한다. 이러한 보호는 시동 서지를 방지할 때에 양호하지만, (예컨대, 팽창 밸브가 고장 나면 또는 히트펌프 기계에서의 갑작스런 역전의 경우) 흡입 어큐뮬레이터는 액체가 그 축적 용량을 초과하는 경우 압축기를 정지하도록 갖춰지지 않는다.

다른 실험적인 시스템은 전기 모터 전류를 분석하고 그 변화를 검출하려고 하도록 선택되는 한편(예컨대, 전류 내의 스파이크가 실린더 내에서 노킹하는 액체를 나타낼 수 있음), 다른 시스템은 파워 흡수에 의존하고 압축기가 실제 작동 조건에서 소비해야 하는 이론적인 파워와 압축기 소비의 실제 파워를 비교하도록 선택된다. 양자 타입의 시스템은 정교한 전자식 제어기를 필요로 한다. 이들 시스템은 실험적이거나 또는 드물게 이용된다.

"파워 측정을 통한 왕복 압축기 내의 액체 슬러깅 현상의 검출(The Detection of Liquid Slugging Phenomena in Reciprocating Compressors via Power Measurements)"이라는 명칭의 메사추세츠 공대(CO84)에서의 연구는 2006년 7월 17-20일에 Purdue에서의 국제 압축기 공학 회의에서 공개되었다. 이러한 연구에 의하면, 압축기 내로 흐르는 전류를 분석하고 압축기 실린더 내에 액체가 존재하여 야기되는 모터 상의 부하 변경을 식별함으로써 검출이 이루어진다. 그 연구는 "이들 결함 검출 방법이 현장에서 신뢰성 있는 결과를 산출할 수 있음을 보장하는데 견고한 결함 검출 방법 및 광범위한 현장 시험을 개발하는 것에 추가적인 연구가 필요하다"고 결론을 지었다.

또한, 종래기술은 상이한 작동 개념을 갖는 정교한 시스템인 Bock Compressor Management BCM2000라는 명칭의 보호 시스템을 구비한다. 크랭크케이스 히터의 경우, 오일 온도가 25℃를 초과하는 것을 체크한 다음, 히터가 적절하게 작동하고 있는지를 고려한다. 그러나, 주위온도가 25℃를 초과하면, 오일 온도는 크랭크케이스 히터가 결함이 있더라도 25℃를 초과할 것이다. 이 경우, 증발기의 온도가 크랭크케이스 온도보다 더 높다면, 냉매 이동이 발생할 수 있어 냉매가 오일과 혼합할 것이다.

하기는 본 발명의 분야에 관련된 특허 문헌이다:

US5209076호는 냉동 시스템 내의 압축기의 작동을 모니터링하고, 모니터링된 조건이 비정상이면 압축기를 자동으로 멈추는 마이크로프로세서 기반의 장치를 기술한다. 냉동 시스템 내의 센서는 냉매 압력 및 온도, 과열, 오일 압력 및 모터 전류 유입 등의 조건을 감지한다. 감지된 조건이 안전 범위 밖에서 일정시간 동안에 유지되면, 알람 조건이 지시되어 장치는 알람 신호를 생성하고 압축기를 멈춘다. 탈착가능한 디스플레이 모듈은 필드 프로그래밍을 수행하는 키보드와, 냉매 조건 및 프로그래밍 프롬프트 및 커멘드를 표시하기 위한 LCD 스크린을 구비한다. 리셋 버튼은 서비스 호출이 요구되기 전에 리셋팅을 2번 허용한다. 이러한 장치는 매우 정교하고 값비싸며 선로전압 변동에 민감하다.

US6578373호는 최소의 흡입 온도, 온도 변화율 및 지속시간; 최소의 과열, 과열 변화율 및 지속시간 중 어느 것을 채용하는 냉매 시스템을 위한 플러드 백 검출기(flood back detector)를 기술한다. 또한, 이러한 장치는 정교하고 값비싸며, 모든 압축기 모델을 위한 광범위한 시험을 필요로 한다.

US9194393B2호는 냉동 시스템을 위한 압축기의 범람 시작 제어(flooded start control)를 위한 시스템 및 방법을 기술한다. 온도 센서는 압축기 온도 및 주위 온도 중 적어도 하나에 대응하는 온도 데이터를 생성한다. 제어 모듈은 온도 데이터를 수신하고, 압축기의 최종 작동 이후의 오프-시간주기를 결정하고, 온도 데이터 및 오프-시간주기에 근거하여 압축기에 존재하는 액체량을 결정하고, 액체량과 사전결정된 임계값을 비교하고, 액체량이 사전결정된 임계값을 초과하면, 압축기가 작동하는 제1 시간주기와, 압축기가 작동 중지되는 제2 시간주기를 구비하는 적어도 하나의 사이클에 따라서 압축기를 작동시킨다. 상기한 바와 같이, 이러한 장치는 정교하고 값비싸며, 모든 압축기 모델을 위한 광범위한 시험을 필요로 한다.

US6539734B1호는, 개시내용에 의하면, 냉동 유닛 내의 범람된 압축기가 작동을 시작하면, 오일 내에 흡수된 냉매가 갑자기 해제되어, 크랭크케이스가 냉매와 오일의 거품있는 혼합물로 채워지게 된다. 그 다음, 이러한 혼합물은 냉동 시스템 내로 내보내지는 것과 더불어, 흡입 매니폴드, 실린더 및 압축기 헤드로 유도된다. 이동형 냉동 유닛 내에서의 범람된 압축기 시동 조건이 감지되면, 압축기는 특정 시간주기 동안에 정지되어, 압축기를 다시 작동시키기 전에 시스템 내의 그리고 압축기 헤드 상의 오일이 압축기 오일 섬프 내로 다시 드레인되게 한다. 범람된 압축기 조건은 흡입 과열, 배출 과열 및 흡입 압력 모두가 압축기가 시동된 후의 특정 시간주기 동안에 특정된 작동 변수 내에 있는지의 여부를 체크함으로써 결정된다. 상기한 바와 같이, 이러한 장치는 각 압축기 모델을 위한 값비싼 시험을 필요로 한다.

US20040194485A1호는 필요하다면 압축기를 시동하고 적절한 단계가 취해지기 전에 충분한 오일 및 과도한 냉매가 존재하는지를 결정하도록 압축기의 오일 섬프 내에서 감지되는 2가지의 액체 레벨을 기술한다. 크랭크케이스 내의 오일량만이 모니터링된다.

US5,666,815호는 일체형 마이크로프로세서 내의 냉매 개수를 위한 증기 압력/온도 모델을 저장하고, 적절한 냉매를 선택하고, 소망된 시스템 온도 및 압력을 관찰하고, 선택된 냉매를 위한 포화 온도를 연산하고, 관찰된 온도로부터 연산된 온도를 빼기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 그 단점은 정확한 센서에 대한 필요성, 각 냉매를 위한 일람표에 들어갈 필요성이 있고, 이는 압축기 입구에서 범람을 감지하는 동시에, 크랭크케이스 히터 오작동에 대한 보호를 제공하지 않는다. 이는 압축기가 시동할 때 모니터링을 바이패스하는 타이머를 필요로 한다.

US5,209,076호는 흡입 과열을 포함하는 다수의 작동 변수를 관찰하고, 그 변수를 위한 허용가능한 범위를 확립하고, 관찰된 변수 중 하나 이상의 사전 확립된 한계점 밖에 있는 경우에 압축기를 정지하는 것이다. 그 개시내용이 일련의 데이터 지점에 대한 저장 및 "트랜드"에 대한 설명을 제안하지만, 관찰된 트랜드에 대해 임의의 특정한 조치를 취하는 것에 대해 제안하고 있지 않고, 특히 임의의 특정한 비율 기능에 대해 임의의 즉각적인 조치를 취하는 것에 대해 제안하고 있지 않다. 그 단점은 정확한 센서에 대한 필요성, 각 냉매를 위한 일람표에 들어갈 필요성이 있고, 이는 압축기 입구에서 범람을 감지하는 동시에, 크랭크케이스 히터 오작동에 대한 보호를 제공하지 않는다. 이는 압축기가 시동할 때 모니터링을 바이패스하는 타이머를 필요로 한다.

기존의 모든 시스템의 단점은 복잡성에 있다. 이는 액체 냉매 범람, 압축기 크랭크케이스 히터 오작동 및 과도한 와열에 대한 압축기의 보호를 직접적으로 해결하지 못한다. 물론, 그 높은 비용은 대형의 값비싼 압축기에만 이용되게 제한한다.

본 발명은 액체 냉매, 압축기 크랭크케이스 히터 오작동 및 과도한 과열에 대해 냉동 시스템을 제어 및 보호하기 위한 신뢰성 있고 저비용의 장치에 관한 것이다.

본 발명은 하기와 같이 위치설정된 2가지의 온도 센서를 구성한다:

- 압축 바로 전의 온도를 측정하는 센서(하류 온도 센서로 부름).

- 흡입 라인에서 온도를 측정하는 또 다른 센서(상류 온도 센서로 부름).

- 상기 2개의 센서들 사이의 온도차를 측정하여, 상기 온도차가 사전결정되거나 또는 연산된 온도차로 떨어지면 압축기를 정지하는 장치.

압축기가 작동하고 있지 않으면 또는 크랭크케이스 히터가 고장나거나 오작동하고 있는 경우, (크랭크케이스 히터 근방에 설치된) 하류 온도 센서는 (압축기의 흡입 라인 상에 설치된) 상류 온도 센서와 동일한 온도에 있을 것이다. 여기서, 2개의 센서 간에 온도차가 없을 때에는, 상기 장치는 압축기가 작동하는 것을 방지할 것이다.

통상적으로 권고되는 바와 같이 소정시간 동안에 압축기를 작동시키기 전에 크랭크케이스 히터가 활성화되지 않은 경우, 상기 장치는 하류 온도 센서와 상류 온도 센서의 온도차가 10℃ 이상이 아니라면 압축기가 작동하는 것을 방지할 것이다. 상기 온도차 설정은 히터 화력 및 압축기 주위의 주위 온도에 따라 다르다.

또한, 본 발명에 따른 장치는 알람, 2-디지트 과열 온도 디지털 디스플레이, 정상작동 상태 지시기, 해동 사이클 트리거링 릴레이를 구비할 수 있다.

PID 레귤레이터는 동일한 2개의 센서의 온도차를 모니터링함으로써 전자식 팽창 밸브를 제어하도록 본 발명에 따른 장치에 통합될 수 있다.

정의

용어 "압축기(compressor)"는, 단독 또는 조합으로, 임의 유형의 원심형, 왕복형, 스크롤, 스크류, 로터리의 냉동 압축기를 의미한다.

용어 "하류 온도 센서(downstream temperature sensor)"는, 단독 또는 조합으로 그리고 "상류 온도 센서"와 함께, 압축기 바디에 또는 웰 내에 고정된 크랭크케이스 근방에 설치된 센서를 의미한다.

용어 "상류 온도 센서(upstream temperature sensor)"는, 단독 또는 조합으로 그리고 "하류 온도 센서"와 함께, 압축기 바디에 또는 웰 내에 고정된 피스톤 흡입가스 입구 근방의 압축기의 흡입측 상에 편리하게 설치된 센서를 의미한다. 그러나, 최선의 결과를 위해 그리고 개방 압축기 타입의 경우에, 도 3에 나타낸 바와 같이 흡입 열교환기 전에 설치될 수 있다.

용어 "크랭크케이스 히터(crankcase heater)" 또는 "오일 히터(oil heater)"는, 단독 또는 조합으로, 주로 냉매가 오일 내에서 희석되는 것을 방지하도록 압축기의 오일 섬프 내의 전기 저항을 의미한다.

용어 "차동 서모스텟(differential thermostat)"은, 단독 또는 조합으로, 개의 열센서를 갖는 장치를 의미한다.

용어 "액체 플러드-백(liquid flood-back)"은, 단독 또는 조합으로, 냉매 가스의 완전한 건조 조건만이 압축기에 들어가야 하는 동안에, 액체 냉매가 압축기로 리턴하는 조건을 의미한다.

용어 "흡입가스 열교환기(suction gas heat exchanger)"는, 단독 또는 조합으로, 액체 플러드-백을 최소화시키고 시스템 성능을 증대시키는데 이용되는 장치를 의미한다.

용어 "열팽창 밸브(thermal expansion valve)"는, 단독 또는 조합으로, 증발기 내로의 냉매 흐름량을 제어하여 증발기의 출구에서 과열을 제어하는 냉동 및 공기조화 시스템 내의 구성요소를 의미한다.

용어 "정상 작동 조건(normal running conditions)"은 냉동 시스템이 설계된 증발 압력 및 설계된 응축 압력에서 작동하고 있는 조건을 의미한다.

(NTD)로 지칭되는 용어 "정상 작동 온도차(normal unning temperature difference)"는 냉동 시스템의 정상 작동 조건에서 측정되는 상류 온도 센서와 하류 온도 센서 사이의 온도차를 의미한다. 이러한 온도차는 온도 및 압력이 시스템의 작동 지점에서 안정될 때까지 냉동 또는 히트펌프 시스템을 작동함으로써 기록될 수 있다.

(UTD)로 지칭되는 용어 "불안정한 온도차(unsafe temperature difference)"는 압축기가 작동 유지하기에 여전히 안전한 것으로 고려되는 최소의 온도차를 의미한다. 이론적으로, 그 온도는 0이지만, 실제로 이러한 온도는 센서 및 콤퍼레이터(comparator)의 최대 오차보다 적어도 더 커야 한다. 저온에서 작동하는 반밀폐 및 밀폐 압축기의 경우, 그 설정은 압축 후의 가스의 배출 온도를 최소화하도록 대략 10도로 설정될 수 있다.

(DTTD)로 지칭되는 용어 "해동 트리거링 온도차(defrost triggering temperature difference)"는 공기의 흐름 또는 냉각 매체의 흐름을 구속함으로써 증발기가 그 용량을 감소시키고 있는 얼음량을 축적했을 때에 도달되는 온도차를 의미한다. 이러한 설정점을 하는 방법은 증발기 상에 축적된 성에의 양을 시각적으로 보고, 그 양이 과도한 것으로 고려될 때 온도차를 기록하는 것이다. 에어 투 에어 히프-펌프에서, 이는 얼음이 공기류를 구속하고 있을 때 도달된다.

(ATD)로 지칭되는 용어 "알람 온도차(alarm temperature difference)"는 (DTTD)와 (UTD) 사이에 설정된 최소의 온도차를 의미한다.

(OTD)로 지칭되는 용어 "과열 온도차(Overheat temperature difference)"는 장기간의 기계적 결함 또는 오일 크랙킹을 야기하기에 충분히 높다고 고려되는 정상 온도차보다 높은 온도차를 의미한다. 이는 응축 온도를 증가시키는 동시에, 수용가능한 한계로 증발을 감소시킴으로써 기록될 수 있다. 이러한 조건은 정상 사용시에 가장 높은 배출 온도 조건을 생성한다.

(MTBD)로 지칭되는 용어 "2가지 해동 사이클들 간의 최소 시간(minimum time between two defrost cycles)"은 2가지 해동 사이클들 간의 최소로 고려되는 시간을 의미한다. 일반적으로, 저온 저장 및 냉동고를 위해서는, 2시간이고, 에어 투 에어 히트-펌프를 위해서는 1시간 미만일 수 있다. 본 발명에서, 이러한 변수는 2가지의 연속하는 해동 사이클을 방지하는데 이용된다.

"정상 온도차"에서 정의된 바와 같은 (NTD)에 대한 추가적인 정의는 냉동 시스템의 안전한 작동 범위인 (DTTD)와 (OTD) 간의 온도차 범위를 의미한다.

(TSLD)로 지칭되는 용어 "최종 해동 사이클 이후의 시간(time since last defrost cycle)"은 최종 해동 사이클의 말기 이후에 경과된 시간을 의미한다. 이는 해동 신호의 말기부터 연산된다.

(DT)로 지칭되는 용어 "온도차(difference in Temperature)"는 상류 온도 센서와 하류 온도 센서 사이의 본 발명에 따른 장치에 의해 측정되는 온도차를 의미한다. 이는 증발기 과열 또는 총 과열과 차별되는 2개의 센서 간의 과열 척도이다.

(MTDC)로 지칭되는 용어 "크랭크케이스 히터를 위한 최소 온도차(minimum temperature difference for a crank case heater)"는 압축기를 시동시키기 위해 본 발명에 따른 장치에 의해 감지되어야 하는 상류 온도 센서와 하류 온도 센서 간의 최소의 온도차를 의미한다. 이러한 온도차는 2개의 센서의 위치에 따라 다르며, 통상적인 값은 15℃일 수 있다. 이는 크랭크케이스 오일 히터가 활성화되고 압축기가 가장 냉각된 주위 온도에 있는 동안에, 압축기가 적어도 1시간 동안 정지될 때 측정되어야 한다.

(EHT)로 지칭되는 용어 "여분의 가열 시간(extra heating time)"은 (DT)가 (MTDC)값에 도달한 후에 압축기를 시동하는 시간 지체를 의미한다. 이러한 지체는 오일 내에 희석된 냉매가 완전히 증발되었음을 보장하도록 수분 내지 1시간으로 변경할 수 있다.

(DBCP)로 지칭된 용어 "변수를 체크하기 전의 지체(delay before checking parameters)"는 (UTD) 변수를 제외하고, 본 발명에 따른 장치에 의해 변수를 체크하기 시작하는 시간 지체를 의미한다. (UTD)는 압축기가 시동하여 임의의 지체를 받지 않을 때에 체크된다. (DBCP) 시간 지체는 압축기가 정상상태 온도에 도달했음을 보장하는데 이용된다. 이러한 시간 지체는 시스템 구성에 따라서 수초 내지 수분으로 설정될 수 있다. 이는 냉동 시스템을 작동하고 모든 변수가 안정될 때까지 얻어질 수 있다.

(UOTD)로 지칭되는 용어 "불안정한 과열 온도차(unsafe overheating temperature difference)"는 배출온도가 최대 수용가능값에 근접할 때에 도달되는 온도차를 의미한다. 일반적으로, 이러한 온도는 저온이 설계된 최소값에 있고 응축 온도가 설계된 최대값에 있을 때 특정한 냉동 시스템을 위해 설정된다.

용어 (PID)는 산업용 제어 시스템에 통상적으로 이용되는 제어 루프 피드백 메커니즘(제어기)이다. (PID) 제어기는 소정의 설정점과 측정된 공정 변수 간의 차로서 오차값을 연속적으로 연산한다.

본 발명의 각종 특징 및 그 달성 방식은 하기의 설명, 청구범위 및 도면을 참조하여 더욱 상세하게 기술될 것이며, 참조된 항목들 간의 관련성을 지시하도록 참조부호가 적절하다면 재사용된다.
도 1은 반밀폐형 압축기 상의 센서의 편리한 위치를 도시한다. 상류 온도 센서는 바람직하게 압축기의 동일한 주위 온도에 유지되는 동안에 압축기로부터 가능한 한 멀리 흡입 라인 상에 바람직하게 설치된다. 반밀폐형 압축기가 흡입가스 열교환기를 구비하는 경우, 상류 온도 센서는 흡입가스 열교환기의 상류에 바람직하게 설치된다.
도 2는 밀폐형 압축기 상의 센서의 편리한 위치를 도시한다. 상류 온도 센서는 바람직하게 압축기의 동일한 주위 온도에 유지되는 동안에 압축기로부터 가능한 한 멀리 흡입 라인 상에 설치된다.
도 3은 흡입가스 열교환기를 이용하는 개방형 압축기 내의 센서에 대한 위치설정을 도시한다.
도 4는 흡입 라인 상에 설치되도록 사전 배선된 크랭크케이스 및 크랭크케이스 히터 없는 압축기(즉, 개방 타입의 스크류 압축기)를 위한 흡입가스 열교환기를 도시한다.
도 5는 본 장치에 연결되어 열원을 시뮬레이션하도록 2개의 센서 및 작은 히터를 갖는 소형화된 바이패스를 도시한다. 이러한 구성은 흡입가스 열교환기가 권고되지 않는 개방형 압축기를 위해 특히 이용되어야 한다. 가스 스트림의 일부만이 가열될 것이다. 입구의 위치는 액적을 원심 분리함으로써 효과적으로 수집하도록 엘보우 후에 있도록 권고된다. 히터는 20와트 이하의 전기 저항일 수 있다. 그 파워는 우회 가스를 최대 15℃로 가열하도록 연산될 수 있다.
도 6은 본 발명의 명세서에 이용된 변수의 정의 및 그래프를 도시한다.
도 7은 본 발명을 위한 제어 알고리즘의 일례를 도시한다. 이는 정상작동 온도차와 비교되는 제어기 프로그램 및 그 시퀀스에 이용되는 몇 가지의 변수에 대한 정의를 도시한다.
도 8은 Bitzer 반밀폐형 압축기의 성능표를 도시한다. 상기 표는 Bitzer 선택 소프트웨어에 의해 생성된다. DT는 전기 모터를 통한 냉매 가스의 온도 증가이다.
도 9는 80% 효율의 전기 모터에 의한 온도차를 도시한다.
도 10은 95% 효율의 전기 모터에 의한 온도차를 도시한다.
도 11은 1996년의 국제 압축기 공학 컨퍼런스에서 공개된 A. Cavallini, L. Doretti, G. A. Longo, L. Rossetto, B. Bella, and A. Zannerio에 의한 밀폐형 왕복 압축기의 열적 분석이라는 명칭의 Purdue 대학에서 수행된 연구에 따른 압축기 입구 및 피스톤 입구에서의 온도의 실험 데이터를 도시한다.
도 12는 흡입가스 열교환기를 가로지르는 DT를 도시하며, 4DC-5Y Bitzer 압축기에 연결된 HE 8.0 Danfoss 흡입 열교환기를 이용하고, 30℃에서 응축하고, 냉매 R410A를 이용한다.
도 13은 입구 및 출구에서 가스 및 액체 변수로 출력되는 흡입가스 열교환기 선택 소프트웨어를 도시한다.
도 8은 압축기의 타입 및 압축기 작동 범위에 따른 제어기 설정에 대한 일례이다.
도 9는 상류 및 하류 온도 센서의 가능한 위치에 대한 몇 가지의 예를 도시한다. 증발기 과열은 팽창 밸브에 의해 측정된 것이다. 모든 온도는 시스템 구성 및 시스템 작동 조건에 따라 변경될 수 있다.

본 발명은 단지 예로서 제공된 하기의 설명으로부터 더 잘 이해될 것이다. 본 발명은 예컨대 도 1, 도 2 또는 도 3에 도시한 바와 같이 위치설정된 2개의 센서를 구성한다.

- 압축 바로 전의 온도를 측정하는 온도 센서(하류 온도 센서로 부름).

- 흡입 라인에서 온도를 측정하는 또 다른 온도 센서(상류 온도 센서로 부름).

- 상기 2개의 센서들 사이의 온도차(DT)를 측정하여, 상기 온도차가 사전결정된 설정점(UTD)으로 떨어지면 압축기를 정지하는 장치.

냉매 가스의 온도차에 대한 모니터링은 가스가 흐를 때 이루어진다.

- 반밀폐형 또는 밀폐형 압축기의 경우, 상기 온도차(DT)의 모니터링은 냉매 가스가 압축기 전기 모터를 통해 그리고 압축기 케이싱 내로 갈 때 한다. 압축기가 가스 열교환기를 구비하면, 모니터링은 압축기 전기 모터 및 압축기 케이싱 양자를 통해 이루어진다.

- 개방 타입 압축기의 경우, 상기 온도차(DT)의 모니터링은 흡입가스 열교환기를 통해 한다.

상기한 2가지 경우에, 2개의 센서들 간의 정상 작동에서의 온도 상승은 밀폐형 및 반밀폐형 압축기(도 8 및 도 11 참조)를 위해 35℃ 이상, 그리고 흡입가스 열교환기(도 12 참조)를 위해 10℃ 이상일 수 있다. 이러한 온도 증가는 시스템 작동 범위, 전기 모터 효율 및 냉동 구성요소 선택에 따라 다르다.

압축기의 액체 플러드-백의 경우, 2개의 센서들 간의 온도차(DT)는 0으로 떨어진다. 이는 가스 스트림에 추가된 열이 가스를 가열하는 대신에 액적을 증발시키고 있다는 점으로 인한 것이다. 가스 스트림 내에 액적이 있기만 하면, 가스 온도는 2개의 센서들 사이에서 상승하지 않을 것이다. 소망된 건조 냉매가스 조건과 액체 플러드백 조건(즉, 압축기에 증발되지 않은 액체를 수용하는 습식 냉매가스 조건) 사이에서 발생하는 최대 30℃ 이상의 실질적인 온도 변화는 2개의 상태들 간의 극단적인 온도 변화로 인해 쉽게 검출될 수 있다.

모든 실시예는 바람직하게 시스템에 내재된 실질적인 열원에 의해 분리된 2개의 센서를 공통으로 갖는다. 온도차(DT)는 하류 센서에서 가스의 포화 조건을 검출하도록 본 발명에 따른 장치에 의해 모니터링된다. 이러한 센서는 압축기의 내측 흡입 포트에 근접하게 설치된다.

제1 실시예는 온도차(DT)가 (UTD)값으로 떨어질 때 압축기를 정지하는 릴레이를 구비하는 제1 레벨의 온도차를 갖는 장치를 구성한다. 이는 가장 단순한 실시예이다.

제2 실시예는 온도차(DT)가 (ATD)값으로 떨어질 때 알람을 송신하는 릴레이를 구비하는 제2 레벨의 온도차를 추가하고 있다.

제3 실시예는 온도차(DT)가 (OTD)값에 도달할 때 알람을 송신하는 릴레이를 구비하는 제3 레벨의 온도차를 추가하고 있다. 이와 같이 과도한 과열은 일반적으로 낮은 냉매 충전, 열팽창 밸브 오작동 또는 냉동 회로에 대한 임의의 구속을 나타낼 수 있다.

제4 실시예는 온도차(DT)가 (DTTD)값에 도달할 때 해동 사이클을 시동하는 릴레이를 구비하는 제4 레벨의 온도차를 추가하고 있다. 이러한 실시예는 냉동 시스템 및 히트펌프 시스템에서 유용하다.

제5 실시예는 온도차(DT)가 (DTTD)값과 (OTD)값 사이에 있을 때 압축기의 안전한 작동을 알리는 릴레이를 구비하는 제5 레벨의 온도차를 추가하고 있다.

제6 실시예는 온도차(DT)가 (UOTD)값에 도달할 때 압축기를 정지시키는 릴레이를 구비하는 제6 레벨의 온도차를 추가하고 있다.

크랭크케이스 및 오일 히터를 갖는 개방형 압축기에 대해(도 3 참조), 본 발명에 따른 동일한 장치를 이용할 수 있기 위해, 전기 모터에 의해 분산되는 열을 대체하도록 열원이 요구된다. 통상적으로, 흡입가스 열교환기는 작동 설계 조건에서 적어도 5℃만큼 흡입가스 온도를 증가시킬 수 있다(도 13 및 도 12 참조).

크랭크케이스 없는 개방형 압축기에 대해(개방형 스크류 압축기와 같이, 외부 오일 분리기 및 오일 탱크 및 외부 오일 히터를 가짐), 일단부에 하류 온도 센서 및 작은 히터와, 타단부에 상류 온도 센서를 갖는 사전 배선된 흡입가스 열교환기가 이용될 수 있다(도 4 참조). 이러한 작은 히터는 압축기가 시동되게 하기에 필요한 온도차를 제공할 것이다. 결국, 이는 본 발명에 다른 장치 내에 매입된 제어기를 소정시간 동안 바이패스하도록 타이머로 대체될 수 있다(2개 센서들 간의 온도가 압축기의 시동 후에 정상 작동값에 도달함을 보장하는 DBCP). 타이머는 윤활 결함의 경우에 냉동 압축기를 보호하도록 오일 디퍼렌셜 제어기 내에 이용되는 것과 동일한 기능을 갖는다. 변형적으로, 히터는 타이머보다 더 좋은 결과를 제공하는데, 그 이유는 압축기에 액체 플러드-백이 있는 경우, 온도는 신속하게 떨어질 것이고, 제어기는 지체 없이 압축기를 정지시킬 것이기 때문이다. 타이머가 이용되면, 제어기는 압축기를 정지시키도록 타이머의 말기까지 대기해야 할 것이다.

이와 같이 동일한 실시예는 흡입가스 열교환기의 사용으로 인해 추가적인 과열이 권고되지 않는 냉각 시스템(즉, 자동차 내의 냉각 시스템)에 이용될 수 있다. 자동차 내의 압축기는 높은 증발 및 응축 온도를 받는다. 이러한 제한사항을 극복하기 위해, 바이패스는 메인 흡입가스 파이프에 평행하게 설치될 수 있다(도 5 참조). 이는 풀 플로우 흡입가스 열교환기(full flow suction gas heat exchanger)에 비해 과열을 감소시킬 것이고, 본 발명의 실시예를 이용하게 한다. 상술한 바와 같이 시동 타이머의 이용을 회피하기 위해 충분한 온도차를 형성하도록 하류 센서 옆에 전기 저항이 설치된다.

압축기를 정지시키는 제1 실시예를 제외한 상기의 모든 실시예를 위해, 각 실시예를 위한 타이머, 또는 모두를 위한 일반적인 타이머를 추가하는 것이 바람직하다. 이러한 타이머의 목적은 압축기의 시동 후에, 온도차(DT)의 모니터링을 중단하는 지체를 제공하는 것이다. 이는 시스템이 정상 작동 조건에서 작동하고 있을 때 다른 모든 실시예를 위한 모니터링이 시작함을 보장할 것이다. 각 타이머는 냉동 시스템 구성에 따라 수초 내지 수분으로 조정될 수 있다. 이는 매우 단순하여 Siemens Logo 8 series 등의 마이크로제어기를 이용하여 실시한다(도 7 참조). 이러한 알고리즘에서, 하나의 일반적인 타이머가 이용된다.

더욱 정교한 제어기 응답에 대한 예는,

- 온도차(DT)가 압축기 정지를 위한 설정 온도에 도달하지 못한 것이 아니라, 그 온도가 신속한 속도(예컨대, 초당 1℃)로 감소하고 있다면, 압축기를 정지한다.

- 온도차(DT)가 장시간 동안에 (UTD)에 근접하게 지속(예컨대, 5% 이상의 설정 온도에서 5분)된다면, 압축기를 정지한다.

이는 장치 내에 매입된 Siemens Logo 8 series 또는 OEM 마이크로제어기 등의 마이크로제어기를 이용하여 쉽게 프로그래밍될 수 있다. 이러한 모든 변수는 특정한 냉동 범위에서 작동하는 특정한 압축기 모델을 위해 조정가능할 수 있다.

단일의 증발기 시스템 내의 팽창 밸브를 제어하는 추가적인 실시예는 도 4에 도시된 설정에 구비될 수 있다. 크랭크케이스 없는 압축기를 위한 흡입가스 열교환기. 동일한 2개의 온도 센서를 이용하는 (PID) 회로는 2개의 센서들 간의 온도차를 (NTD)(이러한 장치를 가로지르는 정상 온도차)에 근접하게 유지함으로써 팽창 밸브를 제어하도록 본 발명에 따른 장치에 추가될 수 있다.

흡입 열교환기를 가로지르는 가스 스트림의 극도로 낮은 압력 강하는 2개의 열센서(하나는 증발기 입구에 있고, 하나는 증발기 출구에 있음)를 이용하여 증발기를 가로질러 과열을 측정하는 것보다 팽창 밸브를 제어하는데 더 양호한 결과를 제공한다. 증발기를 가로지르는 실질적인 압력 강하는 증발기 과열 판독에 대한 정확도를 감소시킨다.

이는 전기식 팽창 밸브를 제어하도록 증발기를 가로질러 과열을 정확하게 결정하기 위해, 압력 센서는 통상적으로 증발기 출구에서 온도 센서 근방에 이용되거나, 또는 기계적 열팽창 밸브의 경우, 압력 균등장치 라인(pressure equalizer line)이 이용된다.

상기한 모든 실시예는 단일의 파워 서플라이와, 2개의 아날로그 입력부(각 열센서를 위한 것)과, 다수의 출력(각 선택된 실시예를 위한 것)을 갖는 마이크로제어기를 갖는 하나의 장치에 통합될 수 있다. 또한, 상기 장치는 온도차(DT)를 나타내도록 2디지트 LED 디스플레이와 피팅될 수 있다. 모든 변수를 순차적으로 그리고 알람 상태로 보이도록 더 정교한 디스플레이가 프로그래밍될 수 있다. 또한, 타임 스탬프를 갖는 모든 최종 이벤트의 로그는 스크롤 또는 다운로드될 수 있다.

도 7은 제안된 발명을 위한 제어 알고리즘에 대한 일례를 도시한다. 우선, 프로그래밍가능한 제어기는 압축기의 정지를 체크할 것이다. 이 경우, 본 발명에 따른 장치는 온도차(DT)(측정된 온도차)가 (MTDC)(압축기가 작동하고 있지 않을 때, 작동하는 크랭크케이스 히터가 2개의 센서들 사이에 제공되어야 하는 최소의 온도차)보다 높은지를 체크한다.

온도차(DT)가 (MTDC)보다 높지 않다면, 모터를 정지시키는 릴레이는 사전결정된 시간, 즉 10분 동안 오프 위치에 유지될 것이다. (DT)가 (MTDC)보다 높다면, 제어기 프로그램은 프로그램 시동으로 지향될 것이다.

압축기가 시동했다면, 제어기는 온도차(DT)가 (UTD)보다 더 높은지를 즉시 체크하기 시작할 것이고, 그렇지 않다면, 제어기는 소정 시간, 즉 5분 동안 압축기를 즉시 정지시킬 것이다. (DT)가 (UTD)보다 높다면, 제어기는 (DBCP) 지체 타이머를 시동할 것이고, 이러한 타이머가 끝날 것을 대기할 것이다. 한편, 제어기는 (DT)>(UTD)이면 체크를 계속할 것이다.

(DBCP) 타이머가 종료되기만 하면, 제어기는 (DT)가 (OTD)보다 큰지를 체크할 것이고, 이 경우 제어기는 높은 과열 알람을 보낼 것이고, 또한 소망한다면 모터를 정지시킬 수 있다. (DT)가 (OTD)보다 낮다면, 제어기는 (DT)가 (DTTD)(해동 트리거링 온도차)보다 높은지를 체크할 것이다. (TDT)가 (OTD)보다 낮은 경우, 제어기는 시스템이 정상적으로 작동하고 있음을 지시할 것이다.

온도차(DT)가 (DTTD)보다 낮다면, 제어기는 (DT)가 (ATD)(알람 온도차)보다 높은지를 체크할 것이고, 예라면 (TSLD)(최종 해동 이후의 시간)이 (MTBD)(2개의 연속적인 해동 간의 최소 시간)보다 높은지를 체크할 것이고, 예라면 새로운 해동 사이클을 트리커링할 것이다.

온도차(DT)가 (ATD)(알람 온도차)보다 낮다면, 제어기는 (DT)가 (위험한 낮은 과열을 나타내는) (UTD)보다 높은지를 체크할 것이다. 예라면, 위험하게 낮은 과열을 나타내는 알람을 트리거할 것이다. 아니오라면, 압축기를 정지시킬 것이다.

모든 변수는 압축기 타입, 작동 범위 및 온도 센서 위치에 따라 조정가능하다. 온도차(DT)는 상류 온도 센서에 의해 측정되는 유입 가스 온도의 함수로서 설정될 수 있다. 그 변수의 설정을 더 용이하게 하기 위해, 측정된 온도차를 보이도록 본 발명에 따른 장치에 2-디지트 디스플레이가 추가될 수 있다. 일단 냉동 시스템이 정상 작동 조건에 도달했다면, 그 온도는 도 6의 범례에 도시된 바와같이 모든 설정점을 설정하도록 기록 및 이용될 수 있다.

앞선 단락에서 정의된 바와 같이, 상이한 온도 (UTD), (DTTD), (ATD)를 위한 설정점을 조정하는 간단한 방법은, 각 설정들 간의 갭을 최소화하기 위해 (NYD)를 4개의 동일한 부분으로 나누는 것이다. (UTD)는 (NTD)값의 25%로 설정되고, (ATD)는 (NTD)값의 50%로 설정되고, (DTTD)는 (NTD)값의 75%로 설정될 수 있다.

냉동 시스템이 해동 사이클을 위해 갖춰지지 않은 경우, (NTD)는 3개의 동일한 부분으로 나뉠 수 있다. (UTD)는 (NTD)의 33%로, (ATD)는 (NTD)의 66%로 설정될 수 있다.

동일한 로직의 경우, (OTD)는 (NTD)값의 125%로 설정될 수 있고, (UOTD)는 (NTD)값의 150%로 설정될 수 있다.

시스템 관찰의 경우, 이들 퍼센트 값은 상기한 단락에서 설명된 바와 같이 설정 권고를 따름으로써 제조사에 의해 정밀하게 조정될 수 있다.

더욱이, (UTD) 및 (UOTD)는 대응하는 알람 (ATD) 및 (OTD)이 5분 동안 지속된다면 압축기를 정지시킬 타이머로 교체될 수 있다.

도 8은 상이한 전기 모터 효율로 피팅된 반밀폐형 압축기를 이용하여 상이한 범위(공기조화, 냉각 조장 및 프리저)에서 기술된 모든 변수 설정을 요약한다. 최적의 성능을 위해, 이들 값은 냉동기를 대상 시험함으로써 체크되어야 한다.

대형 압축기를 위한 더 양호한 조절을 위해, 압축기의 작동 범위((공기조화 범위, 냉각-저장 범위 또는 프리저 범위)에 동등한 고압, 중간압 또는 저압)을 정의하는 흡입 압력에 따른 설정점을 변경하기 위해 낮은 정밀도의 압력 센서가 추가될 수 있다.

양자의 경우, 온도 또는 압력 센서가 이용되는지의 여부에서, 그 주요 기능은 압축기가 온도차가 높다고 예상되는 프리저 범위, 또는 온도차가 중간이라고 예상되는 냉각 저장 범위, 또는 온도차가 최소라고 예상되는 공기조화 범위에서 작동하고 있는지의 여부를 검출하는 것이다.

임의의 경우에, 모든 설정점은 설계 온도에서 작동하는 냉동 시스템의 실제 측정에 근거해야 한다.

특히 밀폐형 압축기의 경우에, 온도차는 가스 흐름 통로 및 압축기 내부 구성으로 인해 예측하는 것이 어렵다. 각 압축기 모델은 정상 작동 조건에서 시험되어야 하고, 정상 작동 온도차는 기록되어야 한다.

또한, 압축기 상의 센서 위치는 압축기 모델에 따라 최적화될 수 있다. 특히 밀폐형 압축기에서, 하류 온도 센서는 피스톤 입구 밸브에 근접하게 공장 설치될 수 있다.

신뢰성 있는 논-드리프트 측정 시스템을 가지기 위해, 온도차는 1개의 ㅎ후휘트스톤 브릿지 구성(Wheatstone bridge configuration)으로 연결된 2개의 온도 센서에 의해, 또는 연속하게 연결된 2개의 열전대를 이용하여 측정될 수 있다.

종래기술에 비교된 이점

모든 열생성 구성요소(즉, 밀폐형 및 반밀폐형 압축기의 경우의 전기 모터, 밀폐형 압축기의 경우의 피스톤 바디, 및 개방형 압축기의 경우의 흡입가스 열교환기)의 하류에서 냉매가스 내의 액체를 검출함으로써 액체 범람에 대한 보호. 이러한 모든 열생성 구성요소는 다량의 액체를 증발시킬 수 있고, 가스 스트림 내의 많은 액체가 있지 않은 경우 압축기를 보호한다. 이는 압축기의 상류에서 가스 조건을 체크하는 시스템에 비해 비임계적 압축기 정지를 방지할 것이다.

하나의 콤퍼레이터 및 하나의 릴레이를 갖는 2개의 온도 센서로 구성된 장치에 의한 액체 플러드백의 단순하고 정확한 검출. 정교한 전자장지 및 시동 타이머에 대한 필요성이 없다. 비용이 낮춰질 수 있음으로써, 가장 값싼 작은 압축기에도 설치될 수 있다.

주요 측정은 단일 휘트스톤 브릿지 내에 설치된 임의의 2개의 열센서 또는 2개의 열전대를 이용하여 차별된다. 차별적인 측정은 시간에 따라 덜 드리프트된다.

압력 센서 및 온도 센서가 냉매가스 과열을 측정하는데 이용되는 경우, 압력 센서는 0.1 바아의 정밀도로 측정할 수 있고, 최대 20 바아의 압력과, 시간에 따른 드리프트 없이 -40℃ 내지 +20℃의 가변 온도에서 저항할 수 있어여 한다. 총 오차는 압력 센서에서 나오는 오차의 합이며, 그 오차는 온도 측정에서 나오고; 그 오차는 압력 온도 포화 표 또는 함수에서 나온다.

주기적인 캘리브레이션에 대한 필요성 없음. 본 발명에 따른 장치에서, 주요 온도 측정은 시간에 따라 매우 안정된 것으로 알려진 온도차이다.

값비싼 온도 센서, 또는 값비싼 전자식 콤퍼레이터에 대한 필요성 없음. 측정에서의 하나 이상의 ℃ 오차는 장치의 보호 결함에 대한 유효성을 감소시키지 않을 것이다.

본 발명에 따른 장치는 냉매 포화된 압력-온도 표, 또는 냉매 포화된 압력-온도 함수를 입력하지 않고서 상이한 냉매로 작동한다. 이는 온도차(DT)가 0이면 포화 조건이 나타낸다는 점으로 인한 것이다. 이는 단일의 구성요소 또는 혼합물인 이의의 냉매에도 적용된다.

본 발명에 따른 장치는 크랭크케이스 히터 결함의 경우에 압축기가 작동하는 것을 방지한다. 가장 단순한 실시예에서의 보호 장치에서도, 압축기로의 액체 리턴 및 크랭크케이스 히터 오작동에 대해 압축기를 보호한다. 2개의 센서를 현명하게 설치함으로써 그리고 크랭크케이스 히터 결함으로 인해 압축기가 작동하지 않을 때 2개의 센서들 간의 온도차가 없는 경우에, 상기 장치는 압축기가 작동하는 것을 방지할 것이다.

Trafag DTS 391에 이용되는 기계적 메커니즘과 같은 기계적 디퍼렌셜 서모스탯을 이용하고, 압축기 내에 매입하는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 장치를 작동시키는 전력이 필요 없다. 이는 전기 모터 코일을 보호하도록 대부분의 압축기 상에 설치된 기계적 열보호와 유사하고, 몇 가지의 단상 압축기에서, 전기 접점이 모터 코일과 직렬 연결되고, 그 모두는 압축기 내에서 배선된다.

본 발명에 따른 장치는 해동 사이클을 트리커하는데 이용될 수 있는데, 그 이유는 본 발명의 장치가 얼음 형성의 결과를 모니터링하고 있기 때문이다. 보통, 해동 사이클은 트리거되는데:

- 이는 시스템 조건에 독립적인 클락에 의한 것. 이 경우, 다수의 해동 사이클은 이르거나 또는 너무 늦게 트리거될 것이다. 클락 또는 고정된 타이머는 냉동기 및 프리저에 자주 이용된다.

- 이는 해동 사이클을 항상 시동하는 암시가 아닌 저압에 근거한 낮은 증발 압력 자동조절기에 의한 것. 그 이유는 저압이 증발기 또는 낮은 냉매 충전을 통해 낮은 유체 온도로 인한 것일 수 있다.

- 이는 얼음 두께가 고르지 않고, 얼음 두께가 해동 사이클을 트리거하는 오차 있는 암시를 제공할 수 있음을 알리는 얼음 두께 제어기에 의한 것이다.

본 발명에 따른 장치는 과도한 과열 조건을 검출할 수 있고, 소망한다면 알람을 보내거나 압축기를 정지시킬 수도 있다. 압축기 정지는 알람 설정점보다 더 높은 과열 조건에서, 또는 소정의 사전결정된 시간(즉, 5분) 이상 동안에 알람 조건이 지속하면 타이머를 이용함으로써 설정될 수 있다.

이는 배출 온도에 대한 추가된 보호, 및 거의 모든 압축기에서, 고정된 설정으로 설치되는 모터 권선 온도 보호이다. 그 설정은 압축기 배출 밸브, 냉매 오일 또는 전기 모터 권선이 견딜 수 있는 최대 온도로 고정된다. 본 발명에 따른 장치에서, (OTD)값은 냉동 시스템 설계된 작동 온도에 따라 조정된다. 대부분의 경우에, 냉동 시스템 설계된 작동 온도는 압축기의 최대 작동 온도보다 낮다. 시스템 설계된 작동 온도의 변수를 이용하면, 배출 밸브 또는 모터 권선에서 과도한 온도에 도달하기 전에 알람을 보내거나 또는 압축기를 정지시킬 기회를 제공할 것이다. 예컨대, 동일한 반밀폐형 압축기가 프리저 시스템 및 칠러 시스템에 이용될 수 있다. 배출 온도 및 모터 권선 보호는 프리저 작동 온도, 일반적으로 120℃ 이상에서 제조사에 의해 설정된다. 압축기가 칠러로서 이용되면, 배출 온도는 100℃ 미만으로 설정될 수 있고, 온도가 100℃ 를 초과하는 경우, 이는 시스템에 결함이 있어 시스템이 체크되어야 함을 의미한다.

본 발명에 따른 장치는, 압축기, 특히 밀폐형 및 반밀폐형 압축기의 낮은 온도 범위를 포함할 수 있다. 압축기가 낮은 증발 온도에서, 낮은 증발 압력에서 그리고 (전기 모터를 냉각하도록) 냉매의 감소된 질량 흐름에서 작동하고 있으면, 높은 과열은 배출 온도 및 전기 모터 권선 온도를 위험하게 증가시킬 것이다. 피스톤의 입구 밸브 근방의 과열을 제어함으로써, 과열이 최소화될 수 있다. 낮은 과열은 배출 온도 및 모터 권선 온도를 감소시킬 것이다. 이러한 특징의 이점을 얻기 위해, 팽창 밸브를 제어하는 PID를 갖는 실시예가 이용되어야 한다.

산업상 이용가능성

본 발명은 냉동 및 히트펌프 시스템에 주로 이용될 수 있다. 냉동 시스템의 예는,

- 냉장고

- 스플릿 시스템 공기조화기, 냉동 및 히트펌프

- 칠러

- 저온 저장기 및 프리저

- 블래스트 쿨러

- 워터 쿨러 및 얼음제조기

- 자동차 공기조화 시스템

이다.

기술된 본 발명의 특정 실시예는 본 발명의 원리에 대한 소정의 적용을 단지 예시하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고서 본원에 기술된 도구 및 방법에 다수의 변경이 이루어질 수 있다.

Claims (15)

1. 다기능성 냉동 시스템 보호 장치에 있어서,
   압축기 전기 모터를 통한 냉매 가스의 통과 이후 및 냉매 가스의 압축 바로 전의 냉매 가스의 온도를 측정하는 센서,
   상기 전기 모터를 통한 냉매 가스의 통과 전에 압축기 입구에서 상기 냉매 가스의 온도를 측정하는 센서, 및
   2개의 상기 센서들 사이의 온도차(DT)를 결정하고 하나 이상의 기능을 수행하도록 하나 이상의 신호를 생성하는 제어기를 포함하고,
   상기 하나 이상의 기능은 ① 상기 전기 모터 또는 불완전한 오일 히터를 지나 액체 냉매 존재로 인해 압축기를 정지하는 것, ② 사전-알람 또는 과열 알람을 트리거링하는 것, ③ 해동 사이클을 시동하는 것, ④ 시스템이 안전하게 작동하고 있음을 지시하는 신호를 생성하는 것, ⑤ 하나의 압축기-하나의 증발기 시스템(one compressor-one evaporator systems) 내에서 전자식 팽창 밸브를 제어하는 것 중 적어도 하나를 포함하고,
   상기 전기 모터를 냉각할 때 일부 액체가 여전히 증발될 수 있는 압축기 입구 전의 흡입 라인에서 액체 냉매 존재에 대한 검출이 수행되지 않음으로써, 상기 압축기에 대한 위험을 나타내지 않고, 양자의 센서는 압축기 바디 내에 설치되어 사전 배선 및 시험될 수 있는 것을 특징으로 하는,
   다기능성 냉동 시스템 보호 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 온도차(DT)가 정상 작동 온도차(NTD)의 25% 미만인 경우에 상기 압축기를 정지하는 신호를 생성하도록 구성되는,
   다기능성 냉동 시스템 보호 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 온도차(DT)가 정상 작동 온도차(NTD)의 25% 내지 50%의 범위에 있는 경우에 알람을 트리거링하도록 신호를 생성하게 구성되는,
   다기능성 냉동 시스템 보호 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 온도차(DT)가 정상 작동 온도차(NTD)의 50% 내지 75%의 범위에 있는 경우에 해동 사이클을 트리거링하도록 신호를 생성하게 구성되는,
   다기능성 냉동 시스템 보호 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 온도차(DT)가 정상 작동 온도차(NTD)의 125% 내지 150%의 범위에 있는 경우에 과열 알람을 트리거링하도록 신호를 생성하게 구성되는,
   다기능성 냉동 시스템 보호 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 온도차(DT)가 정상 작동 온도차(NTD)의 150%를 초과하는 경우에 상기 압축기를 정지하도록 신호를 생성하게 구성되는,
   다기능성 냉동 시스템 보호 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 온도차(DT)가 정상 작동 온도차(NTD)의 75% 내지 125%의 범위에 있다면, 상기 시스템이 안전하게 작동하고 있음을 지시하는 신호를 생성하도록 구성되는,
   다기능성 냉동 시스템 보호 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 온도차(DT)가 불안정한 온도차(UTD) 미만인 경우에 상기 압축기를 정지하도록 신호를 생성하게 구성되는,
   다기능성 냉동 시스템 보호 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 온도차(DT)가 알람 온도차(ATD)와 불안정한 온도차(UTD) 사이의 범위에 있는 경우에 알람을 트리거링하도록 신호를 생성하게 구성되는,
   다기능성 냉동 시스템 보호 장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 온도차(DT)가 해동 트리거링 온도차(DTTD)와 알람 온도차(ATD) 사이의 범위에 있는 경우에 해동 사이클을 트리거링하도록 신호를 생성하게 구성되는,
    다기능성 냉동 시스템 보호 장치.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 온도차(DT)가 과열 온도차(OTD)와 불안정한 과열 온도차(UOTD) 사이의 범위에 있는 경우에 과열 알람을 트리거링하도록 신호를 생성하게 구성되는,
    다기능성 냉동 시스템 보호 장치.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 온도차(DT)가 불안정한 과열 온도차(UOTD)를 초과하는 경우에 상기 압축기를 정지하도록 신호를 생성하게 구성되는,
    다기능성 냉동 시스템 보호 장치.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 온도차(DT)가 과열 온도차(OTD)와 해동 트리거링 온도차(DTTD) 사이의 범위에 있다면, 상기 시스템이 안전하게 작동하고 있음을 지시하는 신호를 생성하도록 구성되는,
    다기능성 냉동 시스템 보호 장치.
    
14. PID 제어기와, 제1항에 따른 냉동 시스템 보호 장치를 포함하고, 온도차(DT)를 정상 작동 온도차(NTD)로 유지함으로써 전자식 팽창 밸브를 제어하기 위한 장치.
    
15. 제1항에 따른 장치를 포함하는 냉동 또는 히트펌프 시스템.
    

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