KR20120012978A - 진단 시스템 - Google Patents

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KR20120012978A
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에머슨 클리메이트 테크놀로지즈 인코퍼레이티드
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Abstract

셸, 압축 기구, 모터 및 시스템 상태를 판정하는 진단 시스템을 포함할 수 있는 컴프레서가 제공된다. 진단 시스템은 프로세서 및 메모리를 구비할 수 있고, 이력 장애 이벤트들의 순서와 상기 이력 장애 이벤트들의 유형들의 조합에 기초하여 상기 시스템 상태의 심각도 레벨을 예측할 수 있다.

Description

진단 시스템{DIAGNOSTIC SYSTEM}
본 발명은 진단 시스템에 관한 것이며, 보다 상세하게는 컴프레서 및/또는 냉동 시스템에 사용하기 위한 진단 시스템에 관한 것이다.
이 식별항목에서 기재하는 내용은 단지 본 발명에 관련한 배경기술을 제공하는 것으로 종래기술을 구성하는 것이 아닐 수 있다.
컴프레서는 소정의 가열 및/또는 냉각 작용을 제공하기 위해 냉동 히트 펌프, HVAC 또는 칠러 시스템(통칭하여 "냉동 시스템" 이라 함) 내에서 냉매를 순환시키는 광범위한 산업용 및 가정용 기기에 사용되고 있다. 산업용이든 가정용이든, 컴프레서는 특정 냉동 시스템이 적합하게 기능하는 것을 보장하도록 일정하고 효율적인 작동을 제공하여야만 한다.
냉동 시스템 및 그 컴프레서는 조건(상태)이 부적합할 때의 컴프레서와 냉동 시스템의 관련 구성요소(즉, 증발기, 응축기 등)의 작동을 방지하기 위해 컴프레서로의 전력을 단속적으로 제한하는 보호 장치를 구비할 수 있다. 예컨대, 컴프레서 내에서 특정 장애가 검출되면, 보호 장치는 그러한 조건하에서의 컴프레서 및 냉동 시스템의 작동을 방지하기 위해 컴프레서로의 전력을 제한할 수 있다.
보호를 요하는 문제를 야기할 수 있는 장애의 유형으로는 전기적, 기계적, 및 시스템 장애가 포함된다. 전기적 장애는 일반적으로 컴프레서와 관련된 전기 모터에 직접적인 영향을 미치는 한편, 기계적 장애는 일반적으로 결함 있는 베어링 또는 파손된 부품을 포함한다. 기계적 장애는 종종 컴프레서 내부의 작업 구성요소의 온도를 상승시키고, 그에 따라 컴프레서의 오작동 및 손상을 야기할 수 있다.
컴프레서와 관련한 전기적 장애 및 기계적 장애에 더하여, 냉동 시스템 구성요소들은 시스템 내에 배치되는 유체의 이상 레벨(adverse level)과 같은 시스템 상태 또는 컴프레서 외부에서의 폐색된 유동 상태에서 비롯되는 시스템 장애에 의해 영향을 받을 수 있다. 그와 같은 시스템 상태는 내부 컴프레서 온도 또는 압력을 높은 레벨로 상승시킬 수 있어, 컴프레서를 손상시키고 시스템의 비효율성 및/또는 오작동을 야기시킨다. 시스템 및 컴프레서 손상 또는 오작동을 방지하기 위해, 어떠한 상술한 상태가 존재하면, 컴프레서는 보호 시스템에 의해 정지될 수 있다.
종래의 보호 시스템은 소정의 온도 또는 압력 임계값이 초과되면 컴프레서의 전기 모터로 공급되는 전력을 차단하는 독립된 스위치로서 온도 및/또는 압력 파라미터를 감지할 수 있다. 하지만, 이와 같은 보호 시스템은 컴프레서 및/또는 냉동 시스템의 오작동에 대해서만 반응하고 장래의 오작동을 예측하거나 예지하지 못한다는 점에서 "반응성"의 것일 뿐이다.
셸, 압축 기구, 모터 및 시스템 상태를 판정하는 진단 시스템을 포함할 수 있는 컴프레서가 제공된다. 상기 진단 시스템은 프로세서 및 메모리를 구비할 수 있고, 이력 장애 이벤트들의 순서와 상기 이력 장애 이벤트들의 유형들의 조합에 기초하여 상기 시스템 상태의 심각도 레벨을 예측할 수 있다.
전류 센서가 상기 프로세싱 회로와 통신할 수 있다.
상기 컴프레서는 저압 컷아웃 스위치, 고압 컷아웃 스위치 및 모터 보호기 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 프로세싱 회로는 상기 전류 센서로부터 수신된 정보, 컴프레서 온 시간 및 컴프레서 오프 시간에 기초하여 상기 저압 컷아웃 스위치, 상기 고압 컷아웃 스위치 및 상기 모터 보호기 중의 적어도 하나의 상태를 판정할 수 있다.
상기 컴프레서는 저압 컷아웃 스위치, 고압 컷아웃 스위치, 주변 온도 센서, 배출 온도 스위치 및 압력 릴리프 밸브 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 프로세싱 회로는 컴프레서 운전 시간, 상기 저압 컷아웃 스위치의 개방, 모터 보호기 트립 및 배출 온도 스위치 트립의 순서와 조합 중의 적어도 하나에 기초하여 하부측 시스템 상태의 심각도를 판정할 수 있다.
상기 배출 온도 스위치 트립은 컴프레서 전류의 소정의 감소율에 기초하여 검출될 수 있다.
상기 컴프레서 전류의 소정의 감소율은 대략 2초 내지 5초의 기간 내에서의 대략 20% 내지 30%일 수 있다.
상기 프로세싱 회로는 상기 고압 컷아웃 스위치의 개방, 모터 보호기 트립 및 압력 릴리프 밸브 트립의 순서 또는 조합 중의 적어도 하나에 기초하여 상부측 시스템 상태의 심각도를 판정할 수 있다.
상기 압력 릴리프 밸브 트립은 컴프레서 전류의 소정의 감소율에 기초하여 검출될 수 있다.
상기 컴프레서 전류의 소정의 감소율은 대략 2초 내지 5초의 기간 내에서의 대략 20% 내지 30%일 수 있다.
상기 프로세싱 회로는 상기 순서 또는 조합에서의 이력 장애 이벤트들의 유형들의 시간 경과에 따른 진행률을 판정할 수 있다.
상기 심각도 레벨은 소정의 기간 내에 반복적으로 발생하는 모든 이력 장애 이벤트들의 상기 순서 또는 조합에 의존할 수 있다.
상기 소정의 기간은 1주, 1개월, 하계 기간 또는 동계 기간 중의 하나일 수 있다.
또다른 구성에 있어서, 셸, 압축 기구, 모터 및 진단 시스템을 포함할 수 있는 컴프레서가 제공된다. 상기 진단 시스템은 프로세서 및 메모리를 구비할 수 있고, 컴프레서 시동후의 제1의 소정의 기간 동안 상기 모터로 도입되는 전류의 전류 상승률을 감시함으로써 하부측 장애와 상부측 장애 사이를 분별할 수 있다.
상기 전류 상승률은 상기 제1의 소정의 기간 동안 상기 모터로 도입되는 운전 전류와 제2의 소정의 기간 동안 취득되어 저장된 기준 전류값의 비를 산출함으로써 판정될 수 있다.
상기 제1의 소정의 기간은 대략 3분 내지 5분일 수 있다.
상기 제2 소정의 기간은 상기 컴프레서 시동후 대략 7초 내지 20초일 수 있다.
상기 프로세싱 회로는 상기 비가 상기 제1의 소정의 기간 동안 대략 1.4를 초과하면 상부측 장애를 판정할 수 있다.
상기 프로세싱 회로는 상기 비가 상기 제1의 소정의 기간 동안 대략 1.1 미만이면 하부측 장애를 판정할 수 있다.
상기 프로세싱 회로는 이력 컴프레서 장애 이벤트들의 순서와 상기 이력 컴프레서 장애 이벤트들의 유형들의 조합 중의 적어도 하나에 기초하여 컴프레서 상태의 심각도 레벨을 예측할 수 있다.
상기 프로세싱 회로는 상기 전류 상승률과 컴프레서 온 시간 및 컴프레서 오프 시간과의 조합에 기초하여 고압 컷아웃 스위치의 사이클링, 저압 컷아웃 스위치의 사이클링 및 모터 보호기의 사이클링 사이를 분별할 수 있다.
상기 전류 상승률은 상기 제1의 소정의 기간 동안 상기 모터로 도입되는 운전 전류와 제2의 소정의 기간 동안 취득되어 저장된 기준 전류값의 비를 산출함으로써 판정될 수 있다.
상기 프로세싱 회로는 상기 비가 상기 제1의 소정의 기간 동안 대략 1.4를 초과하면 상부측 장애를 판정하고, 상기 비가 상기 제1의 소정의 기간 동안 대략 1.1 미만이면 하부측 장애를 판정할 수 있다.
모터를 구비한 컴프레서; 상기 모터와 연계되는 모터 보호기로서, 상기 모터로의 전력을 허용하는 운전 상태와 상기 모터로의 전력을 제한하는 트립 상태 사이에서 동작가능한 모터 보호기; 및 컴프레서 접촉기로의 출력부를 구비한 프로세싱 회로를 포함할 수 있는 냉동 시스템이 제공된다. 상기 프로세싱 회로는 상기 컴프레서가 소정의 심각도 레벨의 상태를 겪고 있을 때 상기 접촉기를 통해 상기 컴프레서로의 전력을 제한할 수 있다. 상기 냉동 시스템은 또한 시스템 하부측 압력에 응답하여 폐쇄(접속) 상태와 개방(단절) 상태 사이에서 동작가능한 저압 컷아웃 스위치와 시스템 상부측 압력에 응답하여 폐쇄(접속) 상태와 개방(단절) 상태 사이에서 동작가능한 고압 컷아웃 스위치 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 저압 컷아웃 스위치와 고압 컷아웃 스위치는 상기 프로세싱 회로와 상기 컴프레서 접촉기 사이에 직렬로 연결될 수 있다.
상기 냉동 시스템은 상기 프로세싱 회로와 통신하고, 상기 모터로 도입되는 전류를 감지하는 전류 센서를 포함할 수 있다.
상기 프로세싱 회로는 상기 컴프레서의 컴프레서 오프 시간에 기초하여, 상기 트립 상태에 있는 상기 모터 보호기와, 상기 폐쇄(접속) 상태와 상기 개방(단절) 상태 사이에서 사이클링하고 있는 상기 저압 컷아웃 스위치 또는 상기 고압 컷아웃 스위치와의 사이를 분별할 수 있다.
상기 프로세싱 회로는 상기 컴프레서 오프 시간이 대략 7분을 초과하면 상기 모터 보호기가 상기 트립 상태에 있다고 판정할 수 있다.
상기 프로세싱 회로는 상기 컴프레서 오프 시간이 대략 7분 미만이면 상기 저압 컷아웃 스위치 또는 상기 고압 컷아웃 스위치의 사이클링을 판정할 수 있다.
상기 프로세싱 회로는 상기 모터 보호기의 사이클링 이전의 컴프레서 온 시간에 기초하여, 하부측 장애 또는 저압 컷아웃 스위치 사이클링과, 상부측 장애 또는 고압 컷아웃 스위치 사이클링과의 사이를 분별할 수 있다.
상기 프로세싱 회로는 상기 컴프레서 온 시간이 30분을 초과할 때 상기 하부측 장애 도는 저압 컷아웃 스위치 사이클링을 판정할 수 있다.
상기 프로세싱 회로는 상기 컴프레서 온 시간이 1분과 15분 사이일 때 상기 상부측 장애 또는 고압 컷아웃 스위치 사이클링을 판정할 수 있다.
상기 프로세싱 회로는 상기 컴프레서 온 시간이 15분과 30분 사이일 때 상기 상부측 장애와 상기 하부측 장애가 조합되어 있다고 판정할 수 있다.
아래에 제공되는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용의 설명으로부터 적용가능한 추가적인 영역이 명백해질 것이다. 특정 실시예의 설명은 설명을 돕기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것이 아님을 이해하여야 한다.
여기에 간단히 설명하는 첨부도면은 예시를 목적으로 할 뿐, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 컴프레서의 사시도이다.
도 2는 도 1의 컴프레서의 단면도이다.
도 3은 도 1의 컴프레서를 편입하고 있는 냉동 시스템의 개략도이다.
도 4a는 컴프레서 및/또는 냉동 시스템에 사용하기 위한 본 발명의 원리에 따른 컨트롤러의 개략도이다.
도 4b는 컴프레서 및/또는 냉동 시스템에 사용하기 위한 본 발명의 원리에 따른 컨트롤러의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 원리에 따른 진단 시스템의 동작을 나타낸 플로차트이다.
도 6은 하부측 장애와 상부측 장애 사이를 분별하는 데 사용하기 위한 컴프레서 온 시간과 컴프레서 오프 시간을 나타낸 그래프이다.
도 7은 하부측 장애와 상부측 장애 사이를 분별하는 데 사용하기 위한 진단 규칙을 제공하는 차트이다.
도 8은 모터 보호기의 사이클링과 저압 컷아웃 스위치 또는 고압 컷아웃 스위치의 사이클링 사이를 분별하는 데 사용하기 위한 플로차트이다.
도 9는 하부측 장애와 상부측 장애 사이를 분별하는 데 사용하기 위한 시간 경과에 걸친 상대 컴프레서 전류 상승의 그래프이다.
도 10은 하부측 장애 상태에 있어서의 심각도 레벨 대 시간의 그래프이다.
도 11은 상부측 장애 상태에 있어서의 심각도 레벨의 대 시간의 그래프이다.
도 12는 전기적 장애에 있어서의 심각도 레벨 대 시간의 그래프이다.
이하의 설명은 단지 예시일 뿐이며 본 발명, 적용대상 또는 용도를 한정하고자 하는 것이 아니다. 전체 도면에 걸쳐 동일한 도면부호는 동일하거나 상당하는 부품 및 부분을 지시한다는 것을 이해하여야 한다. 여기에 사용되는 것으로서, 용어 모듈은 하나 이상의 소프트웨어 또는 펌웨어 프로그램, 조합 논리 회로 또는 그러한 기능을 제공하는 여타 적합한 구성요소를 실행시키는 주문형 반도체(ASIC), 전자 회로, 프로세서(공유형, 전용형 또는 그룹형), 및 메모리를 의미한다.
본 발명이 당해 기술자에게 충분히 이해되고 전달되도록 하기 위한 실시예를 설명한다. 본 발명의 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 구성요소, 장치 및 방법의 예와 같은 수많은 특정 구체예를 설명한다. 본 발명을 위해 반드시 특정 구체예가 채용될 필요는 없고, 실시예는 수많은 다른 형태로 구체화될 수 있으며, 특정 실시예가 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아님은 당해 기술자에게 자명할 것이다. 실시예에 따라서, 공지의 프로세스, 공지의 장치 구조, 및 공지의 기법은 상세히 설명하지 않기로 한다.
여기에 사용되는 용어는 특정 실시예의 설명을 위한 것일 뿐으로, 한정을 위한 것이 아니다. 여기에 사용되는 것으로서, 단수형으로 표기된 것은 그 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수형도 포함할 수 있는 것을 의도한 것이다. "포함하다", "이루어지다", "구비하다", 및 "가지다" 에 준하는 용어들은 포함의 의미이며, 따라서 기재의 특징부, 통합체, 단계, 동작, 요소 및/또는 구성요소가 존재함을 나타내는 것으로, 하나 이상의 다른 특징부, 통합체, 단계, 동작, 요소, 구성요소 및/또는 그것들의 그룹의 존재나 추가를 배제하는 것은 아니다. 여기에 설명되는 방법 단계, 프로세스, 및 동작은 실행 순서가 특별히 지시되지 않는다면 반드시 예시되는 순서로 실행해야만 하는 것은 아니다. 또한, 추가의 또는 변경된 단계가 채용될 수 있다는 것도 이해하여야 한다.
어떤 요소나 층이 또다른 요소나 층을 대상으로 단순히 "위에(상에) 있다", "에 결합되다", "에 연결되다", 또는 "에 커플링되다" 에 준하는 표현으로 언급되는 경우에는, 그 어떤 요소나 층이 다른 요소나 층에 대해 바로 위에(직접적으로 표면상에) 존재하거나, 바로(직접적으로) 결합되거나, 바로(직접적으로) 연결되거나 또는 바로(직접적으로) 커플링되는 것과 중간 개재하는 요소나 층이 존재하는 것 모두를 포괄할 수 있다. 반면에, 요소가 또다른 요소나 층을 대상으로 "바로 위에(직접적으로 표면상에) 있다", "에 바로(직접적으로) 결합되다", "에 바로(직접적으로) 연결되다", 또는 "에 바로(직접적으로) 커플링되다" 에 준하는 표현으로 언급되는 경우에는, 어떠한 중간 개재하는 요소나 층도 없다는 것을 의미하게 된다. 요소들 사이의 관계를 설명하기 위해 사용되는 다른 표현들도 마찬가지 방식으로 해석되어야만 한다(예컨대, "사이"와 "바로 그 사이", "인접한"과 "바로 인접한", 등). 여기에 사용되는 것으로서, 용어 "및/또는" 은 관련하여 열거되는 항목들의 각각의 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함한다.
다양한 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 구역을 설명하기 위해 제1, 제2, 제3 등의 용어가 여기에 사용될 수 있지만, 그러한 용어들에 의해서만 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 구역이 한정되는 것은 아니다. 제1, 제2, 제3 등의 용어는 하나하나의 요소, 구성요소, 영역, 층 또는 구역을 구별하기 위한 의미로만 사용될 수 있다. "제1", "제2" 및 다른 숫자 용어는 여기서 사용될 때 문맥에서 특별히 지시하지 않는다면 순차나 순서를 의미하지 않는다. 따라서, 아래에 언급되는 제1 요소, 제1 구성요소, 제1 영역, 제1 층 또는 제1 구역은 실시예의 교시에 벗어나지 않는다면 제2 요소, 제2 구성요소, 제2 영역, 제2 층 또는 제2 구역으로 바꾸어 칭해질 수도 있을 것이다.
"내측(내부)", "외측(외부)", "바로 아래", "아래의" "하부의", "위의", "상부의" 등과 같은 공간상의 상대 용어들은 여기서 도면에 예시되는 하나의 요소 또는 특징부의 또다른 요소 또는 특징부에 대한 관계를 설명을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. 공간상의 상대 용어들은 도면에 도시된 배향뿐만 아니라 사용 또는 동작에 있어서의 다른 배향도 포함하는 것으로 의도된다. 예컨대, 도면 내의 장치가 상하전도된다면, 다른 요소나 특징부의 "아래" 또는 "바로 아래"로 설명된 요소는 다른 요소나 특징부의 "위"로 배향될 것이다. 따라서, 예컨대 용어 "아래" 는 위와 아래의 모든 배향을 포괄할 수 있다. 장치는 다르게 배향(90도 회전 배향 또는 다른 배향)될 수 있으며, 여기에서 사용되는 공간상 상대 용어는 그에 따라 해석된다.
도면을 참조하면, 컴프레서(10)는 진단 및 제어 시스템(12)을 편입한 상태로 도시되어 있다. 컴프레서(10)는 상부에 용접식 캡(16)을 그리고 바닥부에 복수의 푸트(20)를 용접한 베이스(18)를 가지고 있는 전체적으로 원통형인 밀폐형 셸(17)을 포함하고 있는 상태로 도시되어 있다. 캡(16)과 베이스(18)는 컴프레서(10)의 내부 공간(22)을 형성하도록 셸(17)에 끼워맞춤되어 있다. 도 2에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 캡(16)은 배출 피팅(24)을 구비하고 있는 한편, 셸(17)은 캡(16)과 베이스(18) 사이에 배치된 입구 피팅(26)을 구비하고 있다. 또한, 전기 인클로저(28)가 캡(16)과 베이스(18) 사이에서 셸(17)에 고정부착되어, 내부의 진단 및 제어 시스템(12)의 일부분을 지지할 수 있다.
크랭크샤프트(30)가 전기 모터(32)에 의해 셸(17)에 대해 회전구동된다. 모터(32)는 밀폐형 셸(17)에 의해 고정지지되는 스테이터(34), 스테이터(34) 내에 권취된 와인딩(36), 및 크랭크샤프트(30) 상에 압력끼워맞춤된 로터(38)를 포함하고 있다. 모터(32)와 부속하는 스테이터(34), 와인딩(36) 및 로터(38)는 함께 크랭크샤프트(30)를 셸(17)에 대해 구동시켜 유체를 압축한다.
컴프레서(10)는 또한 유체를 수용하여 압축하는 데 사용하기 위해그 상면에 스파이럴 베인 또는 랩(42)을 가지고 있는 선회 스크롤 부재(40)를 포함하고 있다. 올덤 커플링(44)이 선회 스크롤 부재(40)와 베어링 하우징(46) 사이에 배치되어, 선회 스크롤 부재(40)와 비선회 스크롤 부재(48)에 키이 결합되어 있다. 올덤 커플링(44)은 선회 스크롤 부재(40)와 비선회 스크롤 부재(48) 사이에 배치되는 유체를 압축하기 위해 크랭크샤프트(30)로부터의 회전력을 선회 스크롤 부재(40)에 전달한다. 올덤 커플링(44)과, 이 올덤 커플링(44)의 선회 스크롤 부재(40) 및 비선회 스크롤 부재(48)와의 상호 작용은 그 설명이 여기에 참조되는 본출원인의 미국특허 제5,320,506호에 개시되어 있는 형태의 것이 바람직하다.
비선회 스크롤 부재(48)는 또한 선회 스크롤 부재(40)의 랩(42)과 맞물림 결합하여 위치하는 랩(50)을 포함하고 있다. 비선회 스크롤 부재(48)는 중심에 위치하는 배출 통로(52)를 가지고 있고, 이 배출 통로(52)는 상향 개구된 리세스(54)와 연통된다. 리세스(54)는 캡(16)과 파티션(56)으로 한정되어 배출 피팅(24)과 유체연통하고 있어, 배출 통로(52), 리세스(54), 및 배출 피팅(24)을 경유하여 압축 유체가 셸(17)을 빠져나간다. 비선회 스크롤 부재(48)는 그 설명이 여기에 참조되는 본 출원인의 미국특허 제4,877,382호 및 제5,102,316호에 개시되어 있는 것과 같은 적합한 방식으로 베어링 하우징(46)에 장착되도록 설계되어 있다.
전기 인클로저(28)는 하부 하우징(58), 상부 하우징(60), 및 캐버티(62)를 포함할 수 있다. 하부 하우징(58)은 복수의 스터드(64)를 이용하여 셸(17)에 장착될 수 있고, 복수의 스터드(64)는 셸(17)에 용접되거나 다른 방식으로 고정부착될 수 있다. 상부 하우징(60)은 하부 하우징(58)에 의해 결합수용될 수 있고, 하부 하우징(58)과의 사이에 캐버티(62)를 형성할 수 있다. 캐버티(62)는 컴프레서(10)의 셸(17)상에 배치되어, 컴프레서(10) 및/또는 냉동 시스템(11)의 작동을 제어하는 데 사용되는 진단 및 제어 시스템(12) 및/또는 그 밖의 하드웨어의 각 구성 요소를 수용하기 위해 사용될 수 있다.
특히 도 2를 참조하면, 컴프레서(10)는 컴프레서(10)의 용량을 선택적으로 조절하는 구동 어셈블리(65)를 포함하고 있는 것으로 도시되어 있다. 구동 어셈블리(65)는 선회 스크롤 부재(40)에 연결된 솔레노이드(66)와, 전진 위치와 후퇴 위치 사이의 솔레노이드(66)의 이동을 제어하기 위해 솔레노이드(66)에 커플링된 컨트롤러(68)를 포함할 수 있다.
전진 위치로의 솔레노이드(66)의 이동은 비선회 스크롤 부재(48)를 둘러싸고 있는 링 밸브(45)를 회전시켜, 비선회 스크롤 부재(48) 내에 형성된 적어도 하나의 통로(47)를 통해 흡입 가스를 바이패스시킴으로써 컴프레서(10)의 출력을 감소시킨다. 반대로, 후퇴 위치로의 솔레노이드(66)의 이동은 링 밸브(45)를 이동시켜 통로(47)를 폐쇄시킴으로써 컴프레서(10)의 용량을 증가시키고, 컴프레서(10)가 전용량으로 작동하는 것을 가능하게 해준다. 이런 방식으로, 컴프레서(10)의 용량은 요구량에 따라 또는 장애 상태에 응답하여 조절될 수 있다. 구동 어셈블리(65)는 그 설명이 여기에 참고되는 본 출원인의 미국특허 제5,678,985호에 개시되어 있는 바와 같이 컴프레서(10)의 용량을 조절하는 데 사용될 수 있다.
특히 도 3을 참조하면, 냉동 시스템(11)은 응축기(70), 증발기(72), 및 응축기(70)와 증발기(72) 사이에 배치되는 팽창 장치(74)를 포함하고 있는 것으로 도시되어 있다. 냉동 시스템(11)은 또한 응축기(70)와 연계되는 응축기 팬(76)과 증발기(72)와 연계되는 증발기 팬(78)을 포함하고 있다. 응축기 팬(76)과 증발기 팬(78)의 각각은 냉동 시스템(11)의 냉각 및/또는 가열 요구량에 기초하여 제어될 수 있는 가변 속도 팬일 수 있다. 또한, 응축기 팬(76)과 증발기 팬(78)의 각각은 당해 응축기 팬(76)과 증발기 팬(78)의 작동이 컴프레서(10)의 작동과 조화되도록 진단 및 제어 시스템(12)에 의해 제어될 수 있다.
작동에 있어, 컴프레서(10)는 필요한 가열 및/또는 냉각 효과를 생성하기 위해 응축기(70)와 증발기(72) 사이에서 냉매를 순환시킨다. 컴프레서(10)는 일반적으로 입구 피팅(26)에서 증발기(72)로부터의 증기 냉매를 수용하여, 배출 피팅(24)에서 배출 압력의 증기 냉매를 제공하도록 선회 스크롤 부재(40)와 비선회 스크롤 부재(48) 사이에서 증기 냉매를 압축한다.
컴프레서(10)가 증기 냉매를 배출 압력으로 압축하면, 배출 압력의 냉매는 배출 피팅(24)에서 컴프레서(10)를 빠져나가, 냉동 시스템(11) 내에서 응축기(70)로 이동한다. 증기 냉매가 응축기(70) 내로 진입하면, 냉매는 증기에서 액체로 상변화하여 열을 방출한다. 방출된 열은, 응축기 팬(76)에 의해 응축기(70)를 통과하는 공기의 순환을 통해 응축기(70)로부터 제거된다. 냉매가 증기에서 액체로 충분히 상변화한 경우, 냉매는 응축기(70)를 빠져나가, 냉동 시스템(11) 내에서 팽창 장치(74) 및 증발기(72)를 향해 이동한다.
응축기(70)를 빠져나왔을 때, 냉매는 최초로 확장 장치(74)를 만난다. 팽창 장치(74)가 충분히 액체 냉매를 충분히 팽창시키면, 액체 냉매는 액체에서 증기로 상변화하기 위해 증발기(72) 내로 진입한다. 증발기(72) 내에 진입하면, 액체 냉매는 열을 흡수하여 액체에서 증기로 상변화하여 냉각 작용을 발생시킨다. 증발기(72)가 건물의 내부에 배치되어 있으면, 소정의 냉각 작용이 증발기 팬(78)에 의해 건물 내를 순환하여 건물을 냉각시킨다. 증발기(72)가 히트 펌프 냉동 시스템과 연계되어 있다면, 증발기(72)는 건물로부터 원격지에 위치되어, 증발기에 의한 냉각 작용은 대기로 사라지고, 응축기(70)에 의해 방출된 열이 건물의 내부로 안내되어 건물을 난방할 수 있다. 어느 쪽의 구성이든, 냉매가 액체에서 증기로 충분히 상변화하면, 기화된 냉매는 새롭게 사이클을 시작하기 위해 컴프레서(10)의 입구 피팅(26)에 의해 수용된다.
도 2, 도 3, 도 4a, 및 도 4b를 계속해서 참조하면, 컴프레서(10)와 냉동 시스템(11)은 진단 및 제어 시스템(12)을 편입하고 있는 것으로 도시되어 있다. 진단 및 제어 시스템(12)은 전류 센서(80), 냉동 시스템(11)의 도관(105) 상에 배치된 저압 컷아웃 스위치(82), 냉동 시스템(11)의 도관(103) 상에 배치된 고압 컷아웃 스위치(84), 및 실외/주변 온도 센서(86)를 포함할 수 있다. 진단 및 제어 시스템(12)은 또한 프로세싱 회로(88), 메모리(89), 및 컴프레서-접촉기 제어 또는 전원 차단 시스템(90)을 포함할 수 있다.
프로세싱 회로(88), 메모리(89), 및 전원 차단 시스템(90)은 컴프레서(10)(도 2)의 셸(17)에 장착되는 전기 인클로저(28) 내부에 배치될 수 있다. 센서(80, 86)는 함께 컴프레서(10) 및/또는 냉동 시스템(11)의 동작 파라미터를 판정함에 있어 프로세싱 회로(88)에 의해 사용하기 위한 컴프레서 및/또는 냉동 시스템의 동작 파라미터를 지시하는 센서 데이터를 프로세싱 회로(88)에 제공한다. 스위치(82, 84)는 저압 상태나 고압 상태가 검출되는 경우에 컴프레서(10) 및/또는 냉동 시스템(11)의 구성요소를 보호하기 위해, 시스템 하부측 압력에 응답(스위치(82))하거나 또는 시스템 상부측 압력에 응답(스위치(84))하여 개방(단절) 상태와 폐쇄(접속) 상태 사이에서 시스템 압력 및 사이클에 반응한다.
전류 센서(80)는 컴프레서의 기계적 장애, 모터의 장애, 및 결상(missing phase), 역상(reverse phase), 전류 불균형, 단절된 회로, 저전압, 잠금된 로터 전류, 과도한 모터 와인딩 온도, 융착 또는 단절된 접촉기, 짧은 사이클링과 같은 전기 구성요소의 장애와 같은 상부측 상태 또는 장애와 관련한 진단을 제공할 수 있다. 또한 후술하는 바와 같이, 전류 센서(80)는 기계적 장애, 모터의 장애, 및 전기 구성요소의 장애를 판정하고 이들 사이를 분별하는 데 사용하기 위한 컴프레서 전류 및 전압을 감시할 수 있다. 전류 센서(80)는 예컨대, 변류기, 전류 션트, 또는 홀효과 센서와 같은 임의의 적합한 전류 센서일 수 있다.
전류 센서(80)는 전기 인클로저(28) 내에 장착될 수도 있고(도 2), 또는 그 대안으로 컴프레서(10)의 셸(17) 내부에 편입될 수도 있다. 어느 쪽의 경우이든, 전류 센서(80)는 컴프레서(10)로 도입되는 전류를 감시할 수 있고, 그 설명이 여기에 참조되는 본 출원인의 미국특허 제6,758,050호 및 제7,290,989호, 및 제7,412,842호에 개시된 바와 같이 그 감시 전류를 지시하는 신호를 발생시킬 수 있다.
진단 및 제어 시스템(12)은 또한 배출 압력 구역 내에 장착되는 내부 배출 온도 스위치(92) 및/또는 내부의 고압 릴리프 밸브(94)(도 2)를 구비할 수 있다. 내부 배출 온도 스위치(92)는 배출 피팅(24) 또는 컴프레서(10)의 배출 통로(52)에 근접하여 배치될 수 있다. 배출 온도 스위치(92)는 배출 온도의 상승에 반응할 수 있고, 소정의 온도에 기초하여 개방(단절)될 수 있다. 배출 온도 스위치(92)가 "내부"에 위치하는 것으로 설명되었지만, 배출 온도 스위치(92)는 선택적으로 배출 압력의 증기가 당해 배출 온도 스위치(92)와 접촉하도록 컴프레서 셸(17)의 외부에서 배출 피팅(24)에 근접하게 배치될 수도 있다. 배출 온도 스위치(92)를 셸(17)의 외부에 위치시키면, 배출 온도 스위치(92)가 사실상 어떠한 컴프레서 및 어떠한 시스템과도 함께 사용될 수 있도록 쉽게 맞추어질 수 있는 적용성을 제공하게 됨으로써 컴프레서 및 시스템 설계에 있어서의 유연성을 허용하게 된다.
배출 온도 스위치(92)의 위치에 상관없이, 소정 온도에 도달하면, 배출 온도 스위치(92)는 개방(단절)되어 배출 피팅(24)과 입구 피팅(26) 사이에 뻗어 있는 도관(107)을 통해 컴프레서(10)의 하부측(즉, 흡입측)으로 배출 압력 가스를 바이패스시키도록 반응할 수 있다. 그럼으로써, 컴프레서(10)의 상부측(즉, 배출측)의 온도는 저하되고, 그에 따라 소정의 온도 이하에서 유지된다.
내부 고압 릴리프 밸브(94)는 컴프레서(10) 내의 배출 압력이 소정의 압력을 초과하는 것을 방지하도록 배출 압력의 상승에 반응한다. 한 가지 구성에 있어서, 고압 릴리프 밸브(94)는 컴프레서(10) 내의 배출 압력을 컴프레서(10) 내의 흡입 압력과 비교한다. 검출된 배출 압력이 소정의 크기만큼 흡입 압력을 초과하면, 고압 릴리프 밸브(94)는 개방되어 배출 압력 가스가 도관(107)을 통해 컴프레서(10)의 하부측 즉 흡입 압력측으로 바이패스되도록 한다. 배출 압력 가스를 컴프레서(10)의 흡입측으로 바이패스시킴으로써, 컴프레서(10)의 배출 압력측 내의 압력이 더 이상 상승하는 것을 방지한다.
앞서의 스위치/밸브(92, 94)의 어느 하나 또는 모두는 진단 및 제어 시스템(12)에 추가적인 컴프레서 및/또는 냉동 시스템 정보 또는 보호를 제공하도록 전류 센서(80), 저압 컷아웃 스위치(82), 고압 컷아웃 스위치(84), 및 실외/주변 온도 센서(86)의 어느 것과도 함께 사용될 수 있다. 배출 온도 스위치(92)와 고압 릴리프 밸브(94)가 저압 컷아웃 스위치(82) 및 고압 컷아웃 스위치(84)와 함께 사용될 수도 있겠지만, 배출 온도 스위치(92)와 고압 릴리프 밸브(94)는 저압 컷아웃 스위치(82) 또는 고압 컷아웃 스위치(84)를 채용하고 있지 않은 컴프레서/시스템에도 사용될 수 있다.
스위치, 밸브, 및 센서의 어느 것이든 컴프레서 셸(17) 내에 배치되고 프로세싱 회로(88) 및/또는 메모리(89)와 연통되어 있게 될 정도로 컴프레서 셸(17)의 밀봉성을 유지하도록, 밀폐형 단자 어셈블리(100)가 앞서의 스위치, 밸브, 및 센서의 어느 것과 함께 사용될 수 있다. 또한, 필요한 다양한 전기 요소에 대해 컴프레서 셸(17)을 통한 밀봉성 전기 연통을 제공하도록 다수의 밀폐형 단자 어셈블리(100)가 사용될 수도 있다.
실외/주변 온도 센서(86)는 컴프레서 셸(17)의 외부에 위치될 수 있고, 일반적으로 컴프레서(10) 및/또는 냉동 시스템(11) 주변의 실외/주변 온도의 지표값을 제공한다. 실외/주변 온도 센서(86)는 당해 실외/주변 온도 센서(86)가 프로세싱 회로(88)(도 2 및 도 3)에 근접하도록 컴프레서의 셸(17)에 인접하여 배치될 수 있다. 실외/주변 온도 센서(86)를 컴프레서 셸(17)에 인접하여 배치시킴으로써, 컴프레서(10)에 인접한 주변의 온도 측정값을 프로세싱 회로(88)에 제공하게 된다. 실외/주변 온도 센서(86)를 컴프레서 셸(17)에 인접하여 배치하면, 컴프레서(10) 주변의 공기 온도의 정확한 측정값을 프로세싱 회로(88)에 제공할 뿐만 아니라, 실외/주변 온도 센서(86)가 전기 인클로저(28)에 부착되거나 그 내부에 배치되는 것을 가능하게 해준다.
전원 차단 시스템(90)도 유사하게 전기 인클로저(28)에 인접하게 배치되거나 그 내부에 배치될 수 있고, 전기 모터(32)로의 전력을 제한하는 개방(단절) 상태 즉 "트립 상태(tripped state)"와 전기 모터(32)로의 전력을 허용하는 폐쇄(접속) 상태 사이에서 동작가능한 모터 보호기(91)를 구비할 수 있다. 모터 보호기(91)는 전기 모터(32)로 도입되는 소정의 전류 및/또는 컴프레서의 셸(17) 내부나 전기 모터(32)로의 전기 도체 공급 전력의 온도에 반응하여 개방(단절)되는 열반응 장치일 수 있다. 모터 보호기(91)가 전기 인클로저(28)에 인접하여 컴프레서 셸(17)에 배치되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 모터 보호기(91)는 선택적으로 컴프레서 셸(17) 내부에서 전기 모터(32)에 근접하여 배치될 수도 있을 것이다.
특히 도 4a를 참조하면, 진단 및 제어 시스템(12)에 사용하기 위한 컨트롤러(110)가 구비되어 있다. 컨트롤러(110)는 프로세싱 회로(88) 및/또는 메모리(89)를 구비할 수 있고, 컴프레서(10)의 전기 인클로저(28) 내에 배치될 수 있다. 컨트롤러(110)는 전류 센서(80)와 연통하는 입력부와 함께 서모스탯(83)으로부터의 서모스탯 디맨드 신호(Y)를 수신하는 입력부를 구비할 수 있다. 저압 컷아웃 스위치(82)와 고압 컷아웃 스위치(84)는 컴프레서(10)의 접촉기(85)와 직렬이 되도록 컨트롤러(110)에 직접 연결될 수 있다. 이렇게 저압 컷아웃 스위치(82)와 고압 컷아웃 스위치(84)를 컨트롤러(110)에 직접 연결함으로써, 서모스탯 디맨드 신호(Y)에 영향을 미치는 일없이 압력 스위치 컷아웃(즉, 저압 컷아웃 스위치(82) 및/또는 고압 컷아웃 스위치에 의한 컷아웃)과 모터 보호기 트립 사이의 분별을 가능하게 해준다. 저압 컷아웃 스위치(82)와 고압 컷아웃 스위치(84)가 컨트롤러(110)에 직접 연결되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 저압 컷아웃 스위치(82)와 고압 컷아웃 스위치(84)는 선택적으로 서모스탯 디맨드 신호(Y)에 직렬 연결될 수도 있을 것이다(도 4b).
메모리(89)는 이력 장애 데이터와 함께 컴프레서 모델 및 일련 번호와 같은 애셋 데이터(asset data)를 기록할 수 있다. 컨트롤러(110)는 컴프레서-접촉기 제어부(90)와도 또한 통신 포트(116)와도 통신상태에 있을 수 있다. 통신 포트(116)는 컴프레서(10) 및/또는 냉동 시스템(11)의 상태를 식별하기 위해 일련의 발광 장치(LED)(118)(도 4a 및 도 4b)와 통신상태에 있을 수 있다. 통신 포트(116)는 또한 컴프레서(10) 및/또는 냉동 시스템(11)의 상태를 시각적으로 지시하기 위한 예컨대 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터 또는 휴대용 장치(hand-held device)와 같은 관찰 도구(120)와 통신상태에 있을 수 있다.
특히 도 5를 참조하면, 본 발명의 원리에 따른 예측 진단 시스템(122)의 동작을 상세하게 설명한 플로차트가 도시되어 있다. 컨트롤러(110)가 컴프레서(10) 및/또는 냉동 시스템(11)을 진단함에 있어서의 예측 진단 시스템(122)의 단계들을 실행하는 것을 가능하게 해주기 위해, 예측 진단 시스템(122)은 컨트롤러(110)의 메모리(89) 내에 저장될 수 있다. 예측 진단 시스템(122)은 컴프레서(10) 및/또는 냉동 시스템(11)을 적시적으로 보호하기 위해, 장애의 경향(도 10 및 도 11)을 관찰하고 예측할 수 있다.
예측 진단 시스템(122)은 단계 124에서 장애 경보를 판정하고, 단계 126에서 시스템 또는 장애 상태의 심각도를 예측하기 위해 장애 체인(일련의 장애들의 집합)을 감시한다. 컨트롤러(110)가 단계 127에서 장애 체인이 심각하지 않다고 판정한 경우에는, 컨트롤러(110)는 단계 128에서 컴프레서(10) 및/또는 냉동 시스템(11)의 장애 이력이 심각하지 않은 상태에 있다는 것을 정비공에게 알리기 위해 황색 LED(118)를 점멸시킬 수 있다. 컨트롤러(110)가 단계 127에서 장애 체인이 심각하다고 판정하고, 아울러 단계 129에서 컴프레서(10)의 보호가 필요하지 않다고 판정한 경우에는, 컨트롤러(110)는 단계 130에서 컴프레서(10)의 보호는 필요하지 않지만 컴프레서(10)가 심각한 상태를 겪고 있다는 것을 정비공에게 표시하기 위해 적색 LED(118)를 점멸시킬 수 있다. 컨트롤러(110)가 단계 127에서 장애 체인이 심각한 상태에 있다고 판정하고, 아울러 단계 129에서 컴프레서(10)의 보호가 필요하다고 판정한 경우에는, 컨트롤러(110)는 단계 132에서 보호 상태를 표시하기 위해 지속적 적색 LED(118)(점멸하지 않고 점등 상태를 지속하는 적색 LED)(118)를 발광시킨다. 단계 132에서의 보호 상태의 표시는 컴프레서(10)의 보호가 필요하며 보호 상태(132)를 수리하기 위한 서비스 콜이 요구된다는 것을 나타낸다.
컴프레서(10)의 보호가 필요한 경우에는, 컨트롤러(110)는 단계 133에서 컴프레서(10)의 손상을 방지하기 위해 전원 차단 시스템(90)을 통해 컴프레서(10)를 정지시킬 수 있고, 단계 135에서 관찰 도구(120)로 상태를 보고할 수 있다. 컨트롤러(110)는 컴프레서(10)가 단계 137에서 수리되어 상태 또는 장애가 개선될 때까지 컴프레서(10)의 더 이상의 작동을 막을 수 있다. 단계 137에서 상태 또는 장애가 개선되면, 컴프레서(10)의 동작이 다시 허용되고, 컨트롤러(110)는 그 작동을 계속해서 감시한다.
컨트롤러(110)는 전류 센서(80)로부터 수신된 정보에 기초하여 하부측 상태 또는 장애와 상부측 상태 또는 장애 사이를 분별할 수 있다. 하부측 장애는 낮은 충전 상태, 낮은 증발기 공기 유동 상태, 및 제어 밸브 폐색 상태를 포함할 수 있다. 상부측 장애는 높은 충전 상태, 낮은 응축기 공기 유동 상태, 및 불응축 상태를 포함할 수 있다. 컨트롤러(110)는 시간이 경과함에 따라 컴프레서(10)의 전기 모터(32)로 도입되는 전류를 감시하고, 컴프레서(10)의 작동중의 여러가지 이벤트를 트래킹(tracking)함으로써 하부측 장애와 상부측 장애 사이를 분별할 수 있다.
컨트롤러(110)는 하부측 상태 또는 장애와 상부측 상태 또는 장애 사이를 분별하는 것과 컴프레서(10)가 겪게 되는 특정 하부측 장애 또는 상부측 장애를 식별하는 것의 양자 모두를 행하기 위해 컴프레서(10)의 작동중에 발생하는 여러가지 이벤트를 감시하고 메모리(89)에 기록할 수 있다. 하부측 장애 상태에 대해서는, 컨트롤러(110)는 긴 운전 시간(run time) 상태(C1), 긴 운전 시간을 동반한 모터 보호기 트립 상태(C1A), 및 저압 컷아웃 스위치(82)의 사이클링(LPCO)과 같은 하부측 이벤트를 감시하고 메모리(89)에 기록할 수 있다. 상부측 장애 상태에 대해서는, 컨트롤러(110)는 높은 전류 상승 상태(CR), 짧은 운전 시간을 동반한 모터 보호기 트립 상태(C2), 및 고압 컷아웃 스위치(84)의 사이클링(HPCO)과 같은 상부측 이벤트를 감시하고 메모리(89)에 기록할 수 있다.
이벤트들의 유형, 이벤트들의 빈도수, 이벤트들의 조합, 이벤트들의 순서, 및 이들 이벤트의 총 경과 시간 중의 적어도 하나에 기초하여, 컨트롤러(110)는 컴프레서(10) 및/또는 냉동 시스템(11)의 작동에 영향을 미치는 시스템 상태 또는 장애의 심각도 레벨을 예측할 수 있다. 장애 또는 시스템 상태의 심각도를 예측하는 것에 의해, 컨트롤러(110)는 시스템 상태가 부적합할 때의 컴프레서(10)의 작동을 방지하기 위해 언제 전원 차단 시스템(90)을 실행시켜 컴프레서(10)로의 전력을 제한할 것인지를 판정할 수 있다. 이와 같은 예측성은 또한 컨트롤러(110)가 장애 또는 시스템 상태를 검증하고 필요할 때에만 컴프레서(10)로의 전력을 제한하는 것을 가능하게 해준다.
컨트롤러(110)는 초기에 컴프레서(10)의 전기 모터(32)로 도입되는 전류를 감시함으로써 컴프레서(10)가 겪는 장애 상태가 하부측 상태 또는 상부측 상태의 원인인지를 판정할 수 있다. 컨트롤러(110)는 또한 컴프레서(10)의 전기 모터(32)로 도입되는 전류를 감시함으로써 하부측 장애 또는 상부측 장애가 저압 컷아웃 스위치(82) 또는 고압 컷아웃 스위치(84)의 사이클링의 결과인지를 판정할 수 있다.
도 6을 참조하면, 컨트롤러(110)는 컴프레서 온(ON) 시간과 컴프레서 오프(OFF) 시간을 감시함으로써 저압 컷아웃 스위치(82) 또는 고압 컷아웃 스위치(84)가 사이클링 동작하고 있는지를 판정할 수 있다. 예컨대, 컴프레서 온 시간이 대략 3분 미만이고, 컴프레서 오프 시간이 대략 5분 미만이라면, 3회의 연속된 사이클(즉, 3분 미만의 컴프레서 온 시간과 5분 미만의 컴프레서 오프 시간으로 이루어진 3회의 연속된 사이클)에 대해 이러한 사이클링이 메모리(89)에 기록되고, 컨트롤러(110)는 저압 컷아웃 스위치(82)와 고압 컷아웃 스위치(84) 중의 하나가 사이클링 동작하고 있다는 것을 판정할 수 있다.
개방(단절) 상태(즉, "트립 상태")와 폐쇄(접속) 상태 간의 모터 보호기(91)의 사이클링과 비교했을 때, 저압 컷아웃 스위치(82)와 고압 컷아웃 스위치(84)는 일반적으로 개방(단절) 상태와 폐쇄(접속) 상태 간에 더 빨리 사이클링 동작하기 때문에, 컨트롤러(110)는 전술한 컴프레서 온 시간과 컴프레서 오프 시간에 기초하여 저압 컷아웃 스위치(82)와 고압 컷아웃 스위치(84) 중의 하나가 사이클링 동작하고 있다는 것을 판정할 수 있다. 따라서, 컨트롤러(110)는 컴프레서 온 시간과 컴프레서 오프 시간에 기초하여 저압 컷아웃 스위치(82) 또는 고압 컷아웃 스위치(84)가 사이클링 동작하고 있는지를 식별할 수 있을 뿐만 아니라 모터 보호기(91)가 사이클링 동작하고 있는지를 판정할 수 있다. 또한, 냉동 시스템 장애는 일반적으로 낮은 용량 상태를 발생시켜 냉동 시스템(11)이 서모스탯(83)을 충족시키는 것을 방해하고, 그에 따라 서모스탯 디맨드 신호(Y)가 온 상태로 유지되기 때문에, 컨트롤러(110)는 또한 컴프레서(10) 및/또는 냉동 시스템(11)을 진단함에 있어 서모스탯 디맨드 신호(Y)에 의존할 수 있다.
모터 보호기(91)는 상술한 바와 같이 저압 컷아웃 스위치(82) 및 고압 스위치(84)보다 긴 리셋 시간을 필요로 한다. 따라서, 컨트롤러(110)는 컴프레서 온 시간과 컴프레스 오프 시간을 감시함으로써 저압 컷아웃 스위치(82)와 고압 컷아웃 스위치(84)의 어느 하나의 사이클링과 모터 보호기(91)의 사이클링 사이를 분별할 수 있다. 예컨대, 컴프레서(10)의 최대 오프 시간이 대략 7분 미만이라면, 컨트롤러(110)는 저압 컷아웃 스위치(82)와 고압 컷아웃 스위치(84)의 어느 하나가 사이클링 동작하고 있다고 판정할 수 있다. 반대로, 컴프레서(10)의 오프 시간이 7분을 초과한다고 판정되면, 컨트롤러(110)는 모터 보호기(91)가 사이클링 동작하고 있다고 판정할 수 있다.
컨트롤러(110)가 모터 보호기(91)의 사이클링과 저압 및 고압 컷아웃 스위치(82, 84)의 사이클링 사이를 분별할 수 있지만, 저압 컷아웃 스위치(82)와 고압 컷아웃 스위치(84)가 직렬로 연결되어 있고, 저압 컷아웃 스위치(82)와 고압 컷아웃 스위치(84)의 각각이 비슷한 리셋 시간 및 그에 따른 대략 동일한 속도의 사이클을 가지고 있기 때문에, 컨트롤러(110)는 컴프레서 온/오프 시간만으로는 저압 컷아웃 스위치(82)와 고압 컷아웃 스위치(84)의 어느 쪽이 사이클링 동작하고 있는지를 판정할 수는 없다. 컨트롤러(110)는 최초로 전기 모터(32)의 도입 전류를 감시함으로써 컴프레서(10)가 하부측 장애 또는 상부측 장애를 겪고 있는지를 판정하는 것에 의해 저압 컷아웃 스위치(82)의 사이클링과 고압 컷아웃 스위치(84)의 사이클링 사이를 분별할 수 있다. 구체적으로는, 컨트롤러(110)는 하부측 장애와 상부측 장애를 분별하기 위해 전기 모터(32)로 도입되는 전류(즉, "운전 전류")를 기준 전류값과 비교할 수 있다.
컨트롤러(110)는 컴프레서(10)의 시동후의 소정의 기간 중에 컴프레서(10)의 운전 전류와의 비교를 위해 사용되는 컴프레서(10)용 기준 전류 시그너처(signature)를 저장할 수 있다. 한가지 구성에 있어서, 컨트롤러(110)는 시동후 대략 최초 7초의 컴프레서(10) 작동 시간 동안에 전기 모터(32)로 도입되는 전류를 메모리(89)에 기록한다. 컴프레서(10)의 작동시에, 컴프레서(10)의 운전 전류는 감시되고 메모리(89)에 기록되며, 컴프레서(10)가 하부측 장애 또는 상부측 장애를 겪고 있는지를 판정하기 위해 저장된 기준 전류 시그너처와 비교될 수 있다. 따라서, 컨트롤러(110)는 컴프레서(10)의 운전 전류를 지속적으로 감시할 수 있고, 컴프레서(10)의 운전 전류를 컴프레서(10)의 기준 전류 시그너처와 지속적으로 비교할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(110)는 최초 3분의 컴프레서 온 시간 동안 컴프레서 전기 모터(32)로 도입되는 전류를 감시하고, 최초 3분의 컴프레서 온 시간에 걸쳐 도입된 전류와 기준 전류값의 비를 판정할 수 있다. 한가지 구성에 있어서, 이 비가 대략 1.4를 초과하면, 컨트롤러(110)는 컴프레서(10)가 상부측 장애 상태를 겪고 있다고 판정할 수 있다(도 7 및 도 8 참조).
도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 컨트롤러(110)는, 컴프레서(10)의 오프 시간이 대략 7분 미만이면, 컴프레서(10)가 겪고 있는 장애가 저압 컷아웃 스위치(82) 또는 고압 컷아웃 스위치(84)의 사이클링으로 인한 것이다고 판정할 수 있고, 컴프레서(10)의 오프 시간이 7분을 초과하면, 컴프레서(10)가 겪고 있는 장애가 모터 보호기(91)의 사이클링으로 인한 것이다고 판정할 수 있다. 컨트롤러(110)는 또한 운전 전류를 기준 전류값과 비교하여 컴프레서(10)에 작용하는 장애가 하부측 장애인지 또는 상부측 장애인지를 판정하는 것에 의해 하부측 장애 상태와 상부측 장애 상태 사이를 분별할 수 있다. 이와 같이, 컨트롤러(110)는 시간이 경과함에 따라 전기 모터(32)로 도입되는 전류를 감시하는 것에 의해 사이클링 동작하고 있는 특정 장치를 정확하게 판정할 수 있다.
냉동 시스템(11)이 저압 컷아웃 스위치(82) 또는 고압 컷아웃 스위치(84)를 구비하고 있지 않은 경우에는, 컨트롤러(110)는 하부측 장애와 상부측 장애 사이를 분별하기 위해 배출 온도 스위치(92) 또는 내부 고압 릴리프 밸브(94)의 개방을 판정할 수 있다. 예를 들어, 내부 고압 릴리프 밸브(94)가 개방되어 배출 압력 가스가 컴프레서(10)의 흡입측으로 바이패스될 때에는, 전류 센서(80)는 내부 고압 릴리프 밸브(94)가 개방되고 대략 15분 뒤에 모터 보호기 트립 상태와 함께 전기 모터(32)로 도입되는 전류에 있어서의 대략 30퍼센트의 감소를 식별하게 될 것이다. 이와 같이, 컨트롤러(110)는 고압 컷아웃 스위치(84)를 필요로 함이 없이 고압 장애를 판정할 수 있다. 전류 센서(80)를 통해 도입되는 전류를 감시하는 것에 의해, 배출 온도 스위치(92)가 개방되었을 때, 하부측 장애도 마찬가지로 판정될 수 있다.
도 7을 참조하면, 컨트롤러(110)는, 컴프레서(10)의 초기 전류 시그너처와 함께 저압 컷아웃 스위치(82), 고압 컷아웃 스위치(84) 및 모터 보호기(91)중의 어느 하나의 사이클링을 비교하는 것에 의해 다양한 하부측 장애와 다양한 상부측 장애 사이를 분별할 수 있을 뿐만 아니라, 전류 시그너처와 컴프레서 온 시간 및 컴프레서 오프 시간의 특정 범위와 관련한 사이클링 정보를 조합하는 것에 의해서도 다양한 하부측 장애와 다양한 상부측 장애 사이를 분별할 수 있다. 도 8은 추가적으로 플로차트를 제공하여 컨트롤러(110)에 의해 하부측 장애와 상부측 장애 사이뿐만 아니라 저압 컷아웃 스위치(82)의 사이클링, 고압 컷아웃 스위치(84)의 사이클링 및 모터 보호기(91)의 사이클링 사이도 분별하는 앞서의 원리를 설명하고 있다.
특히 도 9를 참조하면, 상대 컴프레서 전류 상승비 대 시간의 그래프가 제공되고 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상대 컴프레서 전류 상승비(즉, 운전 전류와 기준 전류의 비)가 대략 1.4 또는 1.5보다 큰 경우에는, 컨트롤러(110)는 컴프레서(10)가 상부측 장애 상태를 겪고 있다고 판정할 수 있다. 컴프레서(10)가 상부측 장애 상태를 겪고 있다고 컨트롤러(110)가 판정하면, 다음으로 컨트롤러(110)는 상부측 장애 이벤트의 여러가지 유형들 사이를 분별할 수 있다. 같은 방식으로, 상대 컴프레서 전류 상승비가 대략 1.1 미만인 경우에는, 컨트롤러(110)는 컴프레서(10)가 하부측 장애 상태를 겪고 있다고 판정할 수 있다.
하부측 장애와 상부측 장애 사이를 분별하는 것에 더하여, 컨트롤러(110)는 또한 시간이 경과함에 따라 발생하는 장애 이벤트들을 감시하고 메모리(89)에 기록한다. 예컨대, 컨트롤러(110)는 컴프레서(10)의 장애 이력을 감시하고 메모리(89)에 저장하여, 컴프레서(10)가 겪게 될 장애의 심각도를 예측하는 것을 가능하게 해준다.
특히 도 10을 참조하면, 예컨대 저충전 상태, 낮은 증발기 공기 유동 상태, 및 폐색된 오리피스 상태와 같은 다양한 하부측 장애 또는 하부측 시스템 상태를 개요화한 차트가 제공되고 있다. 하부측 장애/상태로는 예컨대 긴 사이클의 운전 시간 이벤트(C1), 모터 보호기 트립 사이클링 이벤트(C1A), 및 저압 컷아웃 스위치의 짧은 사이클링 이벤트(LPCO)와 같은 다양한 장애 이벤트들을 포함할 수 있다. 다양한 하부측 장애 이벤트들은 컴프레서(10) 및/또는 냉동 시스템(11)이 겪게 되는 다양한 상태들의 결과일 수 있다.
컴프레서(10)는 컴프레서(10) 및/또는 냉동 시스템(11)이 냉매의 점진적이고 느린 누출(즉, 화씨 95도에서의 70％의 충전 레벨)을 겪게 될 경우에 긴 사이클의 운전 시간 이벤트(C1)를 겪을 수 있다. 컴프레서(10)는 또한 높은 응축기 온도에서 악화될 수 있는, 낮은 증발기 온도에 의한 용량의 손실로 인해 긴 사이클의 운전 시간 이벤트(C1)를 겪을 수도 있다. 상대적으로 긴 컴프레서 운전 시간(즉, 대략 14시간을 초과하는 컴프레서 운전 시간)을 검출함으로써, 하부측 장애의 조기 표시를 제공한다.
컨트롤러(110)는 낮은 증발기 온도, 높은 응축기 온도, 및 높은 과열 상태에서 소정의 시간 동안 운전될 때 모터 보호기(91)의 사이클링(C1A)을 판정할 수 있다. 그러한 상태는 모터(32)의 과열이나 배출 온도 스위치(92)의 트립으로 인해 모터 보호기(91)가 트립되는 것을 야기할 수 있다. 상기의 상태들은 감소된 충전 레벨(즉, 30％의 충전 레벨)에서 발생할 수 있으며, 컴프레서 온 시간이 대략 15분과 30분 사이일 때 하부측 장애의 지시를 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이, 컴프레서(10)는 배출 온도 스위치(92)를 구비할 수 있다. 컨트롤러(110)는 전기 모터(32)로 도입되는 전류에 있어서의 대략 30%의 급격한 감소를 검출하는 것에 의해 동시적으로 내부 배출 온도 스위치(92)가 배출 압력 가스를 도관(107)을 통해 컴프레서(10)의 하부측으로 바이패스시키는지를 식별할 수 있으며, 모터 보호기(91)의 트립이 뒤따른다. 전기 모터(32)에 인접한 컴프레서(10) 내부에서의 온도의 급격한 증가로 인한 컴프레서(10)의 하부측으로의 배출 압력 가스의 바이패스에 뒤이어 모터 보호기(91)는 트립된다.
냉동 시스템(11)이 저압 컷아웃 스위치(82)를 구비하고 있는 경우에는, 컨트롤러(110)는 저압 컷아웃 스위치(82)의 사이클링을 식별할 수 있다. 구체적으로는, 컴프레서 온 시간이 대략 3분 미만이고 컴프레서 오프 시간이 대략 7분 미만인 조건과 조합되어, 전기 모터(32)로 도입되는 전류의 급격한 증가를 무시할 수 있는 경우에는(즉, 상대 컴프레서 전류 상승비가 1.4 이하일 경우에는), 컨트롤러(110)는 저압 컷아웃 스위치(82)의 사이클링을 판정할 수 있다.
계속해서 도 10을 참조하면, 컨트롤러(110)는 시간 경과에 따른 장애 심각도 레벨의 도면상에 하부측 장애 이벤트들(즉, 긴 사이클의 운전 시간(C1), 모터 보호기의 트립 사이클링(C1A), 저압 컷아웃 스위치의 짧은 사이클링(LPCO))을 도시할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(110)는 컴프레서(10)가 대략 14 시간 이상 지속적으로 운전되는 경우에 긴 사이클의 운전 시간 이벤트(C1)를 식별할 수 있다. 같은 방식으로, 전술한 바와 같이, 컨트롤러(110)는 컴프레서 온 시간이 대략 3분 미만이고 컴프레서 오프 시간이 대략 7분 미만인 경우에 저압 컷아웃 스위치 사이클링을 식별할 것이고, 컴프레서 온 시간이 대략 30분 미만이고 컴프레서 오프 시간이 대략 7분을 초과하는 경우에도 모터 보호기 트립 사이클링을 식별하고 저장할 것이다. 컨트롤러(110)는 시간이 경과함에 따라 계속해서 상기 이벤트들을 감시하고 시간 경과에 따른 이벤트들을 도면상에 도시할 것이다.
컨트롤러(110)는 이벤트의 유형, 발생하는 특정 이벤트의 수, 및 이벤트의 순서 중의 적어도 하나를 지속적으로 감시할 수 있다. 이벤트의 유형, 이벤트의 수, 및 이벤트의 순서 중의 적어도 하나에 기초하여, 컨트롤러(110)는 전원 차단 시스템(90)을 통해 컴프레서(10)의 작동을 로크아웃하여 작동을 방지할 것인지를 판정할 수 있다. 예컨대, 아래의 표는 컴프레서(10)가 하부측 장애/하부측 시스템 상태를 겪고 있을 경우에 컨트롤러(110)가 컴프레서(10)의 작동을 로크아웃할 수 있는 기준의 세트에 관한 한가지 예를 제공한다.
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표 1에 설명되어 있는 바와 같이, 컨트롤러(110)는 예컨대 긴 사이클의 운전 시간 이벤트(C1)가 2일내에 15회 이상의 모터 보호기 트립 사이클링(C1A)의 조건과 조합되어 판정되는 경우에 컴프레서(10)를 로크아웃시킬 것이다. 또한, 컨트롤러(110)는 저압 컷아웃 스위치의 짧은 사이클링 상태(LPCO)가 2일내에 7회를 초과하는 모터 보호기 트립 사이클링(C1A)의 조건과 조합되어 나타날 경우에 전원 차단 시스템(90)을 통해 컴프레서(10)의 작동을 로크아웃시킬 것이다. 이상에 기초하여, 컨트롤러(110)는 하부측 장애 이벤트의 유형, 하부측 이벤트의 수, 및 소정의 기간에 걸쳐 검출되는 하부측 장애 이벤트의 횟수에 의존한다. 표 1에 나타내진 바와 같이, 다양한 다른 조건들(즉, 단일 하부측 장애 이벤트들의 패턴 또는 하부측 장애 이벤트들의 조합)이 컨트롤러(110)가 컴프레서(10)를 로크아웃시키는 것을 야기할 수 있다.
도 10에 도시된 하부측 장애 이벤트들을 감시하는 것에 더하여, 컨트롤러(110)는 잠금된 로터 상태(C4)가 검출되면 즉각적으로 전원 차단 시스템(90)을 통해 컴프레서(10)를 정지시킬 것이다. 구체적으로는, 컨트롤러(110)는 컴프레서(10)에의 손상을 방지하기 위해 잠금된 로터 상태의 검출후 대략 15초 내에 컴프레서(10)의 전기 모터(32)로의 전력을 제한할 것이다. 도 10에 도시된 하부측 장애 이벤트들을 감시하는 것에 의해 잠금된 로터 상태가 예측되어야 하지만, 잠금된 로터 상태(C4)가 도 10의 하부측 장애 이벤트들에 의해 예측되는 일없이 검출되는 경우에도, 컨트롤러(110)는 컴프레서(10)에의 손상을 방지하기 위해 전원 차단 시스템(90)을 통해 컴프레서(10)를 로크아웃시킬 것이다.
특히 도 11을 참조하면, 예컨대 고충전 상태, 낮은 응축기 공기 유동 상태, 및 불응축 상태와 같은 다양한 상부측 장애 또는 상부측 시스템 상태를 개요화한 차트가 제공되고 있다. 상부측 장애/상태로는 예컨대 고압 컷아웃 스위치(84)의 사이클링((HPCO), 모터 보호기(91)의 긴 사이클링(C1A), 및 모터 보호기의 짧은 사이클링(C2)과 같은 다양한 장애 이벤트들을 포함할 수 있다.
고압 컷아웃 스위치(84)의 사이클링(HPCO)은 조기 상부측 장애 지표로서 기능하고, 컴프레서 온 시간이 대략 3분 미만이고 컴프레서 오프 시간이 대략 3분 미만일 때 판정될 수 있다. 또다른 구성에 있어서는, 고압 컷아웃 스위치(84)의 사이클링(HPCO)은 컴프레서 온 시간이 대략 3분 미만이고 컴프레서 오프 시간이 대략 7분 미만일 때 판정될 수도 있다.
모터 보호기(91)의 긴 사이클링(C1A)은 컴프레서 온 시간이 대략 15분과 30분 사이일 때 판정될 수 있고, 고압 컷아웃 스위치(84)의 사이클링(HPCO)보다 더 심각한 상부측 장애이다. 모터 보호기(91)의 짧은 사이클링(C2)은 모터 보호기(91)의 긴 사이클링(C1A)보다 더 심각한 상부측 장애이며, 컴프레서 온 시간이 대략 1분과 15분 사이일 때 판정될 수 있다.
모터 보호기(91)의 긴 사이클링(C1A) 및 모터 보호기(91)의 짧은 사이클링(C2)은 상대적으로 긴 컴프레서 온 시간이 높은 응축기 온도(Tcond) 및 높은 과열상태 또는 낮은 증발기 온도(Tevap)의 조건과 조합되는 것에 의해 야기될 수 있다. 상기 상태들은 전기 모터(32)로 도입되는 과도한 전류로 인한 모터 보호기(91) 트립(C1A) 및/또는 모터 보호기(91)의 짧은 사이클링(C2)을 야기하거나 고압 릴리프 밸브(94)가 개방되는 것을 야기할 수 있다.
컨트롤러(110)는 최초로 운전 전류와 기준 전류의 비를 취하여 컴프레서(10)가 상부측 장애를 겪고 있다는 것을 판정하는 것에 의해 고압 컷아웃 스위치(84)의 사이클링을 판정할 수 있다(도 8). 상기 비가 대략 1.4 이상인 경우, 컨트롤러(110)는 컴프레서(10)가 상부측 장애를 겪고 있다고 판정한다. 도 8에 설명되어 있는 바와 같이, 상부측 장애 상태가 판정되면, 다음으로 컨트롤러(110)는 컴프레서 온 시간이 대략 3분 미만이고 컴프레서 오프 시간이 대략 7분 미만인 경우에 고압 컷아웃 스위치(84)의 사이클링을 식별할 수 있다. 그러면 컨트롤러(110)는 그 고압 컷아웃 스위치(84)의 사이클링을 도 11에 도시되어 있는 바와 같이 시간 경과에 따른 장애 심각도 도면상에 기록할 수 있다. 컴프레서 온 시간이 대략 30분 미만이고 컴프레서 오프 시간이 대략 7분을 초과할 경우에, 모터 보호기(91)의 트립(C1A)과 같은 다른 상부측 장애 이벤트들도 판정될 수 있다. 컨트롤러(110)는 또한 컴프레서 온 시간이 대략 15분 미만이고 컴프레서 오프 시간이 대략 7분을 초과하는 경우에 모터 보호기(91)의 짧은 사이클링(C2)을 식별할 수 있다.
컨트롤러(110)가 시간 경과에 따른 상부측 장애 이벤트들의 이력 장애 정보를 컨트롤러(110)의 메모리(89)에 기록하도록 시간 경과에 따른 상부측 장애 이벤트들을 감시함으로써, 아래 표 2에 나타낸 바와 같이 컨트롤러(110)가 언제 컴프레서(10)의 작동을 로크아웃시킬 것인지를 판정하는 것을 가능하게 해준다.
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표 2에 상술되어 있는 바와 같이, 컨트롤러(110)는 고압 컷아웃 스위치(84)의 사이클링(HPCO)과 함께 2일내에 20회 이상의 긴 모터 보호기 트립 사이클링(C1A)을 판정한 경우에 전원 차단 시스템(90)을 통해 컴프레서(10)를 로크아웃시킬 수 있다. 같은 방식으로, 컨트롤러(110)는 고압 컷아웃 스위치(84)의 사이클링(HPCO)이 1일당 30회 이상인 경우에 컴프레서(10)를 로크아웃시킬 수 있다. 표 2에 나타내진 바와 같이, 다양한 다른 조건들(즉, 단일 상부측 장애 이벤트들의 패턴 또는 상부측 장애 이벤트들의 조합)이 컨트롤러(110)가 컴프레서(10)를 로크아웃시키는 것을 야기할 수 있다.
컨트롤러(110)는 상부측 장애 이벤트의 유형, 상부측 이벤트의 수, 및/또는 특정 상부측 장애 이벤트들에 대한 기간 경과에 따른 이력 장애 데이터에 기초하여 언제 전원 차단 시스템(90)을 통해 컴프레서(10)의 작동을 로크아웃시킬 것인지를 판정할 수 있다. 이와 같이, 컨트롤러(110)는 컴프레서(10)의 작동을 확실하게 로크아웃시키고, 소위 "뉴슨스(nuisance)" 로크아웃 이벤트를 회피할 수 있다.
컨트롤러(110)는 또한 하부측 장애 이벤트들의 체인과 상부측 장애 이벤트들의 체인이 반드시 특정 시간틀 내에서 발생해야만 하는 시간 결부 요건을 포함할 수 있다. 한가지 구성에 있어서, 컨트롤러(110)는 하부측 장애 이벤트 체인(도 10)에 속하여 발생하는 모든 이벤트들 또는 상부측 장애 이벤트 체인(도 11)에 속하여 발생하는 모든 이벤트들이 동일한 4개월 기간 내에 발생하는 것을 요건으로 할 수 있다.
요컨대, 컴프레서(110)에 의해 컴프레서(10)의 시동후의 증대된 전류 상승비와 모터 보호기(91)의 트립전의 감소된 컴프레서 온 시간을 감시하고 검출함으로써, 상부측 장애 이벤트들의 심각도 진행추이가 감시된다. 반면에, 하부측 장애 이벤트들의 심각도는 컨트롤러(110)에 의해 컴프레서(10)의 시동후의 상대 전류 상승비의 부족과 모터 보호기(91)의 트립전의 감소된 컴프레서 온 시간을 검출함으로써 식별된다.
시간이 경과함에 따라 하부측 장애 이벤트 체인(도 10)을 트래킹하고 상부측 장애 이벤트 체인(도 11)을 트래킹하는 것에 의해, 컨트롤러(110)는 하부측 장애/상태 또는 상부측 장애/상태가 시간이 경고함에 따라 진행되는 속도도 판정할 수 있다. 예를 들어, 하부측 장애 이벤트 체인에 있어서의 긴 사이클의 운전 시간 이벤트(C1)로부터 모터 보호기 트립 사이클링 이벤트(C1A)로의 이동은 하부측 장애/상태의 가속도이며, 이 변화가 시간이 경과함에 따라 얼마나 빨리 이루어지는지에 대한 지표를 컨트롤러(110)에 제공한다. 하부측 장애 이벤트가 동일한 것으로 유지되고 있다면(즉, 긴 사이클의 운전 시간 이벤트(C1)로 유지된다면), 컨트롤러(110)는 이 이벤트가 가속되지 않았다고 판정할 수 있다.
상기 하부측 장애 이벤트와 상부측 장애 이벤트에 더하여, 컨트롤러(110)는 또한 전류 센서(80)가 전류에 있어서의 급격한 증가를 지시할 경우에 윤활제의 손실을 판정할 수 있다. 한가지 구성에 있어서, 전류 센서(80)가 전기 모터(32)로 도입되는 전류에 있어서의 증가가 대략 40 퍼센트 이상이라고 지시하는 경우, 컨트롤러(110)는 컴프레서(10)가 윤활제의 손실을 겪고 있다고 판정하여 손상을 방지하기 위해 컴프레서(10)의 작동을 로프아웃시킬 것이다.
특히 도 12를 참조하면, 컨트롤러(110)는 또한 전기적 장애 상태를 감시하고 검출할 수 있고, 전기적 장애 이벤트 체인을 생성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 컨트롤러(110)는 상부측 장애와 하부측 장애 사이를 분별하기 위해 컴프레서(10)의 시동후에 전기 모터(32)로 도입되는 초기 전류를 감시한다. 전기 회로 장애는 일반적으로 컴프레서(10)의 시동후 최초 수 초 내에 발생하기 때문에, 컨트롤러(110)는 또한 컴프레서(10)의 시동 직후에 컴프레서 전기 모터(32)로 도입되는 전류를 감시함으로써 전기 회로 장애를 판정할 수 있다.
아래에 설명하는 바와 같이, 하부측 장애 이벤트 체인(도 10)과 상부측 장애 이벤트 체인(도 11)을 이용하면, 잠금된 로터 상태(C4)가 실제로 발생하기에 앞서 컨트롤러(110)에 의해 잠금된 모터 상태(C4)가 판정될 수 있다. 하부측 장애 이벤트 체인(도 10)과 상부측 장애 이벤트 체인(도 11)을 감시함으로써, 컨트롤러(110)는 잠금된 로터 상태(C4)가 발생하는 것을 방지하여야 한다. 도 10과 도 11의 이벤트들을 감시하는 것에 의해 잠금된 로터 상태(C4)가 방지되어야만 하지만, 컨트롤러(110)는 또한 컴프레서(10)의 작동을 선택적으로 로크아웃시키고 잠금된 로터 상태(C4)의 방지를 보장하기 위해 전기적 장애 이벤트 체인(도 12)을 감시할 수도 있을 것이다.
초기에, 컨트롤러(110)는 컴프레서(10)의 운전 회로(도시 안됨)를 통해 연결된 전류 센서(80)를 이용함으로써 시동 회로 단절 시동 상태(C6)와 단절 운전 회로 상태(C7)를 감시한다. 그와 같이, 디맨드 신호(Y)가 있으면서도 컴프레서(10)의 시동 회로가 단절되어 있는 경우에는, 전기 모터(32)는 운전 회로만으로 시동하기는 어려울 것이고, 잠금된 로터 상태(C4)를 초래할 것이며, 결국 컴프레서(10)의 시동후 대략 15초 내에 트립하게 될 것이다. 잠금된 로터 이벤트(C4)가 발생하는 것을 허용하기 전에, 컨트롤러(110)는 전류 센서(80)를 통해 운전 회로 내에 전류가 존재하는지를 검출할 수 있고, 컴프레서(10)의 시동후 대략 15초 내에 잠금된 로터 상태(C4)의 경보 코드가 이어지고, 컨트롤러(110)는 시동 회로 단절 시동 상태(C6)를 플래그 표시하고 단절된 시동 회로를 식별할 수 있다. 컨트롤러(110)가 컴프레서 작동 후 최초 15초 뒤에 급격한 전류 상승(즉, 상승비 대략 1.5 정도)을 검출하고, 파일럿 전압에는 순간 강하가 없다면, 컨트롤러(110)는 윤활제의 급격한 손실을 판정하여 컴프레서(10)를 정지시킬 수 있다(도 12).
반면에, 컨트롤러(110)가 디맨드 신호(Y)를 수신하면서도 운전 회로가 단절되어 있는 경우에는, 전류 센서(80)가 운전 회로의 일부이기 때문에, 컨트롤러(110)는 운전 전류가 존재하지 않는다는 것을 곧바로 판정할 수 있다. 그리하여, 컨트롤러(110)는 단절 운전 회로에 대응하여 단절 운전 회로 상태(C7)를 플래그 표시할 수 있다. 도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 다양한 전기 회로 장애 상태(C4, C6, C7)가 컨트롤러(110)에 편입될 수 있는 논리회로와 함께 개요화된다.
요컨대, 컨트롤러(110)는 장애 이벤트를 진단할 뿐만 아니라 장애/시스템 상태 심각도 진행 레벨을 "예측"하기 때문에, 컨트롤러(110)는 최소의 "뉴슨스" 차단으로 컴프레서(10)를 보호한다. 컨트롤러(110)는 시스템 내에 설치되거나 컴프레서(10) 내에 설치되는 다양한 보호 제한 장치(즉, 시스템 내에 설치되는 고압 및 저압 컷아웃 스위치(82, 84), 컴프레서(10) 내에 설치되는 모터 보호기(91))의 반복적 트립과 관련한 장애 이벤트들을 식별하기 위해 전류 센서(80)와 서모스탯 디맨드 신호(Y)를 이용한다.
컨트롤러(110)는 (1) 다양한 유형의 장애 이벤트들을 감시하고; (2) 시스템의 하부측 장애 또는 상부측 장애를 검증하기 위해 이벤트들의 체인을 연결하여 체인을 구성하는 장애 이벤트들의 유형들의 순서 또는 조합에 기초하여 장애/시스템 상태의 심각도 레벨을 "예측"하고; (3) 컴프레서 오작동을 방지하기 위해 소정의 심각도 레벨에 기초하여 컴프레서 접촉기를 단절시키고; (4) 장애 유형 및 심각도 레벨을 시각적으로 표시하고; (5) 그 데이터를 이력 메모리에 저장하는 것에 의해 장애/시스템 상태의 심각도 레벨을 트래킹하고 "예측"한다.
당업자는 상기 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용의 설명으로부터 본 명세서에 교시된 사항이 다양한 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 상기 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용의 설명이 특정예와 관련하여 이루어졌지만, 다른 변경이 도면, 명세서 및 첨부의 청구범위로부터 당업자에게 명백할 수 있기 때문에, 본 발명의 범위는 그것에 한정되어서는 안 된다.

Claims (33)

  1. 셸, 압축 기구, 모터 및 시스템 상태를 판정하기 위한 진단 시스템을 포함하고 있는 컴프레서로서, 상기 진단 시스템은 프로세서 및 메모리를 구비하고 있고, 이력 장애 이벤트들의 순서와 상기 이력 장애 이벤트들의 유형들의 조합에 기초하여 상기 시스템 상태의 심각도 레벨을 예측하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로와 통신하는 전류 센서를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  3. 제 1 항에 있어서, 저압 컷아웃 스위치, 고압 컷아웃 스위치 및 모터 보호기 중의 적어도 하나를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로는 상기 전류 센서로부터 수신된 정보, 컴프레서 온 시간 및 컴프레서 오프 시간에 기초하여 상기 저압 컷아웃 스위치, 상기 고압 컷아웃 스위치 및 상기 모터 보호기 중의 적어도 하나의 상태를 판정하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  5. 제 1 항에 있어서, 저압 컷아웃 스위치, 고압 컷아웃 스위치, 주변 온도 센서, 배출 온도 스위치 및 압력 릴리프 밸브 중의 적어도 하나를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로는 컴프레서 운전 시간, 상기 저압 컷아웃 스위치의 개방, 모터 보호기 트립 및 배출 온도 스위치 트립의 순서와 조합 중의 적어도 하나에 기초하여 하부측 시스템 상태의 심각도를 판정하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 배출 온도 스위치 트립은 컴프레서 전류의 소정의 감소율에 기초하여 검출되는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 컴프레서 전류의 소정의 감소율은 대략 2초 내지 5초의 기간 내에서의 대략 20% 내지 30%인 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로는 상기 고압 컷아웃 스위치의 개방, 모터 보호기 트립 및 압력 릴리프 밸브 트립의 순서 또는 조합 중의 적어도 하나에 기초하여 상부측 시스템 상태의 심각도를 판정하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 압력 릴리프 밸브 트립은 컴프레서 전류의 소정의 감소율에 기초하여 검출되는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 컴프레서 전류의 소정의 감소율은 대략 2초 내지 5초의 기간 내에서의 대략 20% 내지 30%인 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로는 상기 순서 또는 조합에서의 이력 장애 이벤트들의 유형들의 시간 경과에 따른 진행률을 판정하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 심각도 레벨은 소정의 기간 내에 반복적으로 발생하는 모든 이력 장애 이벤트들의 상기 순서 또는 조합에 의존하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 소정의 기간은 1주, 1개월, 하계 기간 또는 동계 기간 중의 하나인 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  15. 셸, 압축 기구, 모터 및 진단 시스템을 포함하고 있는 컴프레서로서, 상기 진단 시스템은 프로세서 및 메모리를 구비하고 있고, 컴프레서 시동후의 제1의 소정의 기간 동안 상기 모터로 도입되는 전류의 전류 상승률을 감시함으로써 하부측 장애와 상부측 장애 사이를 분별하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 전류 상승률은 상기 제1의 소정의 기간 동안 상기 모터로 도입되는 운전 전류와 제2의 소정의 기간 동안 취득되어 저장된 기준 전류값의 비를 산출함으로써 판정되는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 제1의 소정의 기간은 대략 3분 내지 5분인 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 제2 소정의 기간은 상기 컴프레서 시동후 대략 7초 내지 20초인 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  19. 제 15 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로는 상기 비가 상기 제1의 소정의 기간 동안 대략 1.4를 초과하면 상부측 장애를 판정하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  20. 제 15 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로는 상기 비가 상기 제1의 소정의 기간 동안 대략 1.1 미만이면 하부측 장애를 판정하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  21. 제 15 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로는 이력 컴프레서 장애 이벤트들의 순서와 상기 이력 컴프레서 장애 이벤트들의 유형들의 조합 중의 적어도 하나에 기초하여 컴프레서 상태의 심각도 레벨을 예측하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  22. 제 15 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로는 상기 전류 상승률과 컴프레서 온 시간 및 컴프레서 오프 시간과의 조합에 기초하여 고압 컷아웃 스위치의 사이클링, 저압 컷아웃 스위치의 사이클링 및 모터 보호기의 사이클링 사이를 분별하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 전류 상승률은 상기 제1의 소정의 기간 동안 상기 모터로 도입되는 운전 전류와 제2의 소정의 기간 동안 취득되어 저장된 기준 전류값의 비를 산출함으로써 판정되는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로는 상기 비가 상기 제1의 소정의 기간 동안 대략 1.4를 초과하면 상부측 장애를 판정하고, 상기 비가 상기 제1의 소정의 기간 동안 대략 1.1 미만이면 하부측 장애를 판정하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  25. 냉동 시스템에 있어서, 상기 냉동 시스템은:
    모터를 구비한 컴프레서;
    상기 모터와 연계되는 모터 보호기로서, 상기 모터로의 전력을 허용하는 운전 상태와 상기 모터로의 전력을 제한하는 트립 상태 사이에서 동작가능한 모터 보호기;
    컴프레서 접촉기로의 출력부를 구비한 프로세싱 회로로서, 상기 컴프레서가 소정의 심각도 레벨의 상태를 겪고 있을 때 상기 접촉기를 통해 상기 컴프레서로의 전력을 제한하도록 작동가능한 프로세싱 회로; 및
    시스템 하부측 압력에 응답하여 폐쇄(접속) 상태와 개방(단절) 상태 사이에서 동작가능한 저압 컷아웃 스위치와 시스템 상부측 압력에 응답하여 폐쇄(접속) 상태와 개방(단절) 상태 사이에서 동작가능한 고압 컷아웃 스위치로서, 상기 프로세싱 회로와 상기 컴프레서 접촉기 사이에 직렬로 연결되어 있는 저압 컷아웃 스위치와 고압 컷아웃 스위치 중의 적어도 하나;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로와 통신하고, 상기 모터로 도입되는 전류를 감지하는 전류 센서를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로는 상기 컴프레서의 컴프레서 오프 시간에 기초하여, 상기 트립 상태에 있는 상기 모터 보호기와, 상기 폐쇄(접속) 상태와 상기 개방(단절) 상태 사이에서 사이클링하고 있는 상기 저압 컷아웃 스위치 또는 상기 고압 컷아웃 스위치와의 사이를 분별하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  28. 제 25 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로는 상기 컴프레서 오프 시간이 대략 7분을 초과하면 상기 모터 보호기가 상기 트립 상태에 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  29. 제 25 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로는 상기 컴프레서 오프 시간이 대략 7분 미만이면 상기 저압 컷아웃 스위치 또는 상기 고압 컷아웃 스위치의 사이클링을 판정하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  30. 제 25 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로는 상기 모터 보호기의 사이클링 이전의 컴프레서 온 시간에 기초하여, 하부측 장애 또는 저압 컷아웃 스위치 사이클링과, 상부측 장애 또는 고압 컷아웃 스위치 사이클링과의 사이를 분별하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로는 상기 컴프레서 온 시간이 30분을 초과할 때 상기 하부측 장애를 판정하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로는 상기 컴프레서 온 시간이 1분과 15분 사이일 때 상기 상부측 장애를 판정하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  33. 제 30 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로는 상기 컴프레서 온 시간이 15분과 30분 사이일 때 상기 상부측 장애와 상기 하부측 장애가 조합되어 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
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