KR20210119579A - 증기 압축 시스템 용 벡터 드라이브 - Google Patents

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Abstract

증기 압축 회로 용 벡터 제어 시스템이 개시된다. 벡터 제어 시스템은 증기 압축 회로를 모니터링하고 압축기 모터에 가해진 토크 힘을 고려하여 효율을 높이기 위해 하나 이상의 모터들의 속력을 조정할 수 있다.

Description

증기 압축 시스템 용 벡터 드라이브{VECTOR DRIVE FOR VAPOR COMPRESSION SYSTEMS}
본 발명의 양태는 증기 압축 시스템을 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 양태는 압축기에 걸린 속도 및 토크를 조절함으로써 효율을 증가 시키도록 제어될 수 있는 증기 압축 시스템에 관한 것이다.
증기 압축 시스템(vapor compression system)들은 공기 조화 기술(Heating, Ventilation and Air Conditioning, HVAC) 시스템들, 냉장 시스템들 및 열 펌프 시스템들을 포함하여 많은 산업 및 주거 용도에 널리 사용된다. 보다 최근의 시스템들은 가변 속도 압축기들, 가변 위치 밸브들 및 가변 속도 팬들을 사용하여 증기 압축 사이클 제어의 유연성을 높일 수 있다.
증기 압축 시스템의 작동 사이클은 압축기를 사용하여 가스 냉매(gaseous refrigerant)를 고온, 고압 증기 상태로 압축함으로써 시작된다. 그런 다음 냉매는 응축기(condenser)로 흐른다. 응축기 코일을 통해 흐르는 공기는 냉매보다 차가므로 냉매는 냉각되어 응축기에서 나올 때 고압의 약간 온도가 낮은 액체를 형성한다. 이것은 전형적으로 증기 압축 사이클의 "하이 사이드(high side)"라 불린다.
그 다음, 액체 냉매는 압력을 감소시키는 팽창 밸브(expansion valve)를 통과한다. 팽창 밸브는 동적 작동 조건(dynamic operating conditions) 동안 오버슈팅(overshooting) 및 헌팅(hunting)없이 냉매를 정확하게 제어할 수 있는 펄싱(pulsing) 팽창 밸브일 수 있다. 일 유형의 펄싱 팽창 밸브는 2005년 1월 18일자로 발행된 미국 특허 제6843064호에서 발견될 수 있으며, 이는 그 전체가 본원에 참고로 인용된다. 저-압력 냉매는 낮은 온도에서 비등(boiling)하므로, 증발기 코일들을 통과하는 공기가 냉매를 가열한다. 따라서, 공기는 냉각되고, 저압 액체 냉매는 저압 증기로 변환된다. 이 저압, 저온 증기는 압축기로 들어가고, 증기 압축 시스템의 작동은 계속 사이클링한다. 이것은 전형적으로 증기 압축 사이클의 "로우 사이클(low cycle)"이라고 불린다.
증기 압축 시스템은 원하는 관리 온도보다 낮은 비등점을 갖는 액체의 증발 잠열(latent heat)을 이용한다. 시스템의 네 가지 주요 요소들은 압축기, 응축기, 팽창 밸브 및 증발기이다. 증발기에서, 냉매는 저온에서 증발하여 주위로부터 열을 흡수한다. 증발기에서 냉매는 저온 증기이다. 그런 다음 증기는 압축기를 통과하여 고압과 일반적으로 주변 온도보다 10 °C 내지 15 °C 높은 온도가 된다. 이 고온의 증기는 응축기에서 액체로 전환되어 열이 주변 공기로 배출된다. 고온의 액체 냉매는 응축기를 빠져 나와 팽창 밸브를 통과하여 냉매를 저압 및 저온으로 떨어뜨린다. 그런 다음 저온, 저압의 액체 냉매가 증발기로 들어가고 사이클이 다시 시작된다.
현재의 시스템은 가변 냉매 유동(variable refrigerant flow, VRF) 기술을 사용하여 압축기의 속도가 시스템의 부하-유도 용량 요구(load-induced capacity requirements)에 따라 달라진다. 이러한 VRF 동작은 VRF 기술을 사용하지 않는 종래의 시스템에서 압축기의 반복적인 온/오프 사이클링을 감소 시키거나 회피하는 이점을 갖는다. 압축기가 반복적으로 시동(start-up)되고 정지(shut down)해야 할 필요가 있을 수 있어 디바이스 내의 냉매 압력은 평형 상태로 유지될 수 있고 시스템은 시스템 내의 증발기와 응축기 사이의 부분적 또는 전체적 온도 차 손실을 재-확립할 수 있기 때문에 압축기의 반복 사이클링은 에너지 비효율을 초래할 수 있다.
일 실시 예는 유입구 압력 및 배출구 압력을 갖는 적어도 하나의 압축기; 적어도 하나의 증발기; 적어도 하나의 응축기; 냉매 팽창 디바이스; 및 부하를 만족시키도록 상기 압축기의 속도를 제어하도록 구성되고 또한 상기 증발기, 상기 응축기 또는 상기 증발기와 상기 응축기 모두의 공기 흐름을 조절하여 상기 압축기의 토크를 제어하도록 구성된 벡터 제어 시스템을 포함하는 증기 압축 시스템이다.
다른 실시 예는 증기 압축 시스템의 효율을 증가시키기 위한 벡터 제어 시스템이다. 이 실시 예는 프로세서; 및 상기 프로세서 상에서 실행되도록 구성된 명령을 갖는 제어 모듈을 포함하고, 상기 명령은 최적의 에너지 효율을 제어하기 위해 대상 모터들의 속력, 토크 및 에너지 효율 특성들을 입력 파라미터들로서 참조하여 하나 이상의 모터들의 속력을 제어하여 상기 대상 모터들 각각의 토크에 영향을 미치는 것에 기초하여 상기 증기 압축 시스템 내의 냉매 흐름과 압축 비를 조정한다.
도 1은 벡터 제어 시스템(vector control system)을 갖는 HVAC 시스템의 일 실시 예의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 벡터 제어 시스템의 개략도이다.
도 3은 본원에 기술된 벡터 구동 기술이 부분 속도 및 부하에서 더 높은 효율을 나타내는 것을 보여주는 선 그래프이다.
본 발명의 실시 예들은 증가된 효율을 위해 벡터 제어 시스템(vector control system, VCS)을 이용하는 공기 조절기들, 열 펌프들 및 냉동 시스템들과 같은 증기 압축 시스템에 관한 것이다. 실시 예들은 단일 스테이지 증기 압축 시스템들로 제한되지 않고, 로우 사이드(low side) 및 하이 사이드(high side) 냉매 열 교환기들 사이에 두 개 이상의 압축기들을 사용하는 멀티-스테이지 시스템들도 포함한다. 이들 시스템들은 캐스케이드 시스템(cascaded system)으로 지칭될 수 있고, 미국 특허 제9,239,174 호에 더 기술되어 있으며, 이는 그 전체가 본원에 참고로 인용된다. 본 발명은 중간 압력 증기 또는 압축기로의 액체 주입을 갖는 증기 압축 사이클뿐만 아니라 추출기 향상 사이클에 추가로 적용된다. 증기 압축 시스템은 또한 냉각 및 가열 펌프로서 작동하는 하나 이상의 절환 밸브(reversing valve)들을 포함할 수 있다. 절환 밸브는 열 펌프의 구성 요소일 수 있는 밸브 유형이다. 하나 이상의 절환 밸브들은 시스템이 시스템 내의 냉매 유동 방향을 변경하도록 허용한다. 냉매의 흐름을 역전시킴으로써, 열 펌프 냉동 사이클이 냉각에서 가열로 변경된다. 이를 통해, 동일한 하드웨어를 사용하여 가정이나 건물을 단일 피스(piece) 증기 압축 시스템으로 가열 및 냉각될 수 있다.
본원에 기술된 벡터 제어 시스템(VCS)의 실시 예들은 증기 압축 시스템의 1 차원 속도 제어를 2 차원 속도 및 토크 제어 시스템으로 확장시킨다. 토크 제어를 시스템에 통합하면 전체 시스템 효율을 높이기 위해 압축기 모터를 최적으로 사용할 수 있다. VCS는 증기 압축 시스템 내의 팬 및 송풍기 모터들뿐만 아니라 압축기 모터와 같은 시스템 내의 모터를 제어할 수 있다. VCS 최적화 프로세스는 속력, 압축 비 및 절대 압력의 함수로서 압축기 모터 성능의 특성을 고려할 수 있다. VCS는 또한 응축기 팬(들)의 효율을 향상시키고 경우에 따라 증발기 팬들 또는 송풍기들의 효율을 향상시키기 위해 시스템의 다른 시스템 모터들을 고려할 수 있다. 벡터 드라이브 제어는 하이 사이드(high side)(응축기) 공기 흐름 및 경우에 따라 로우 사이드(low side)(증발기) 공기 흐름뿐만 아니라 냉매 흐름을 통합하여 임의의 주어진 부하 및 온도 조건에서 얻을 수 있는 최상의 시스템 에너지 효율을 유도하는 2 차원 에너지 효율 최적화를 구성한다.
일 예로서, 설정 조건에서 특정 미리 결정된 압축기 속도를 통상적으로 요구하는 공기 조화기(air conditioner) 작동 조건은 동일한 냉매 흐름을 사용하면서 더 낮은 토크 설정으로 압축기를 작동시킴으로써 개선된다. 시스템이 적은 토크를 사용하더라도 증기 압축 회로를 통과하는 냉매 흐름이 변하지 않기 때문에 결과적인 냉각 용량은 동일하게 유지된다. 응축기 팬의 공기 흐름을 증가시켜 압축기 토크를 낮출 수 있다. 이러한 증가된 공기 흐름은 응축기 온도 및 압력을 낮추어 압축기가 냉매를 압축하기 위해 요구되는 토크를 감소시킬 수 있다. 압축기 모터 및 응축기 팬 특성들에 따라, 팬 속력을 높이기 위해 필요한 추가 에너지는 압축기의 토크를 줄임으로써 절약되는 에너지보다 적을 수 있다. 따라서, 이 실시 예에서, VCS는 응축기 팬 속도를 높이고 압축기의 토크를 낮춤으로써 절약되는 에너지에 대한 균형을 잡는데 필요한 에너지를 평가할 것이다. 압축기의 토크를 줄임으로써 절약되는 에너지가 팬 속도를 높이는 데 필요한 에너지보다 큰 경우, VCS는 전체적으로 에너지를 절약하기 위해 응축기 팬을 증가시킨다.
다른 실시 예들에서, 압축기 토크를 감소시키는 것은 응축기 팬의 속도를 증가시키는데 필요한 에너지가 보다 높은 토크에서 압축기를 작동 시키는데 필요한 에너지보다 크다면 전체 효율을 감소시킬 수 있다. 따라서, VCS 시스템은 증기 압축 회로의 상이한 시스템 내의 상이한 구성 요소들을 변화시켜 최적의 에너지 효율을 제공하기 위해 상이한 모터들에 가해진 토크를 변조함으로써 그리고 다양한 모터들의 속도를 조정함으로써 전체 시스템 효율을 증가시킬 수 있다.
이러한 성능 이점들 달성하기 위해, 먼저 모든 대상 모터 시스템들에 대한 속력 및 토크의 함수로서의 성능 특성이 결정된다. 공통적으로 이러한 모터들은 압축기, 응축기 팬(들) 또는 응축기 송풍기(들)을 포함하며 가끔은 증발기 팬(들) 또는 증발기 송풍기(들)을 포함한다.
예시적인 모터 특성들
압축기 모터 송풍기 모터 응축기 모터
전압(VAC) 230 230 230
토크(lb.in) 175 17.5 26.2
속력(RPM) 1800 3600 3600
전원(HP) 5 1 1.5
일단 이러한 모터들의 특성들이 설정되면, 아래에 표시된 대로, 그들은 적절한 방정식들, 근사치들 또는 표들에 입력될 수 있다. 이러한 VCS 시스템은 주어진 운전 조건에서 다양한 증기 압축 시스템 모터들을 제어하는 방법을 결정하기 위해 이러한 방정식들, 근사치들 및 표들을 입력 파라미터들로 사용한다. 적절하게 최적화된 시스템에는 최고의 효율로 시스템을 운영하기 위한 최상의 작동 모드를 결정하기 위해 모든 모터/압축기, 모터/팬, 주변 온도, 습도 및 부하 조건에 대한 고려가 포함된다. 이러한 프로세서는 모터 작동 주파수들을 오버 클러킹(overclocking)함으로써 종종 피크 용량이라고 지칭되는, 보다 높은 용량을 달성하기 위해 압축기 모터(들) 및 팬 모터들에 대한 작동 주파수들의 고려를 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 오버 클러킹이 항상 높은 전체 에너지 효율을 달성하는 것은 아니며, 대신 불리한 작동 조건을 극복하기 위해 임시 피크 용량을 달성하기 위해 구현된다.
극적인 에너지 절감을 가져올 수 있는 추가 실시 예는 가변 현열비(sensible heat ratios)의 확립이다. 잠열과 현열의 비율에 대한 설명은 다른 기후, 예를 들어 뜨겁고 건조한 기후와 습한 기후에서 사용되는 장비에 중요하다. 상대 습도는 건구 및 습구 온도를 기반으로 하는 알려진 센서로 결정될 수 있으며 VCS의 작동 파라미터 데이터에 대한 입력이 될 수 있다. 대안적으로, 그러한 센서가 없는 경우, 시스템은 소프트웨어 또는 하드웨어 스위치에 의해 상이한 습도 조건들로 설정되거나, 타겟 작동 환경에서 통상적으로 마주칠 것으로 예상되는 다양한 습도에 대해 사전 설정될 수 있다. 일 실시 예에서, 시스템은 증발기 온도 및 시스템 상의 공기 흐름을 조심스럽게 모니터링 한다. 예를 들어, 공기 흐름은 다소 높은 증발기 온도에서 증가되어, 공기로부터 습도의 평균 양보다 큰 것을 제거할 수 있다. 이것은 차례로 로우 사이드 압력을 증가시켜 압축기에 대한 압축 비를 감소시킨다.
또한, VCS는, 모터들의 속력이 변경될 때 과도기 동안 에너지 효율성 실현을 추가로 포함 할 수 있다. 이것은 작동 주파수가 공칭 주파수보다 낮을 때 발생할 수 있다. 과도 현상은 온도 변화, 부하 변화, 시작 및 정지에 의해 유발될 수 있다. VCS를 사용하여 하나 이상의 모터들을 시작하거나 이들의 속력을 변경하는 경우, 저주파 저전력 신호가 초기에 각각의 모터에 인가된다. 일부 실시 예들에서, 주파수는 약 2Hz 이하일 수 있다. 낮은 주파수에서 시작하면 모터 용량 내에서 용량을 구동할 수 있으며 시작 시 발생하는 높은 돌입 전류(inrush current) 또는 일정한 주파수 및 전압 전원 공급으로 발생하는 과도기를 피할 수 있다. VCS는 모터의 토크 및 속력 특성을 설명하는 시스템 내에 저장된 사전 프로그래밍 가능한 시간 프로파일을 사용하여 모터에 대한 주파수 및 전압을 증가 시키는데 사용되며, 이는 모터의 성능 내에서 용량의 가속을 유지한다. 그 결과, 과도한 전류를 소모하지 않으면 서 용량이 가속화된다. 이 시작 방법은 모터가 그의 정격 전류의 50 %만을 소모하면서 그의 정격 토크의 약 150%를 발생시키는 것을 허용한다. 결과적으로, 벡터 드라이브(Vector Drive)는 AC 전원으로부터의 모터 시동 전류를 줄이고 운전 비용을 줄이며 압축기 모터에 기계적 스트레스를 덜 주며 수명을 늘린다. 벡터 드라이브는 그의 퀘스트(quest)에서 부하를 추적하기 위해 용량의 가속 및 감속을 프로그래밍 제어할 수 있다.
효율적으로 에너지 효율 이득을 달성하기 위해 다중-모터 제어는 정확한 냉매 흐름 제어를 나타낼 수 있다. 이는 냉매 흐름을 능동적으로 변경할 수 있는 능동 냉매 팽창 디바이스들을 사용하면 가장 효과적이다. 종래의 변조 팽창 밸브가 그러한 목표를 어느 정도 달성할 수 있지만, 미국 특허 제6,843,064호 및 미국 특허 제5,675,982호에 기재된 바와 같은 펄싱(pulsing) 팽창 밸브가 또한 사용될 수 있다. 미국 특허 제5,463,876 호에 기술된 바와 같은 냉매 제어용 전자 제어식 밸브들이 또한 본 발명의 실시 예에 사용될 수 있다.
도 1은 예시적인 증기 압축 시스템(100)을 도시한다. 상기 시스템은 HVAC 시스템(110)의 작동을 제어하도록 구성된 벡터 제어 시스템(Vector Control System, VCS)(120)을 포함하는 HVAC 시스템(110)을 포함한다. VCS(120)는 응축기(140)에 인접하여 배치된 응축기 팬(145)에 연결된다. 응축기 팬(145)은 VCS(120)에 의해 제어되는 바와 같이 응축기(140)의 공기 유동량을 증가 또는 감소 시키도록 위치된다. 응축 팬 모터는 일반적으로 단상 또는 3 상이며 일반적으로 240 볼트에서 작동한다. VCS 시스템은 기존의 모든 응축기 팬들과 함께 작동하도록 설계된다. 또한, 응축기 팬(145)은 속도 제어가 가능하여 응축기 팬(145) 내의 모터의 속도가 VCS(120)로부터의 제어 신호 출력들에 따라 구성 가능하다.
HVAC 시스템(110)은 또한 VCS(120)에 의해 제어될 수 있는 압축기(135)를 포함한다. 압축기(135)는 HVAC 시스템에서 전형적으로 사용되는 임의의 종래의 단상 또는 3 상 압축기일 수 있다. 일부 실시 예들에서, 압축기는 주파수 변조(frequency modulation)를 사용하여 압축기 모터의 전력 출력을 조정하는 가변 속도 압축기이다. 이러한 제어는 HVAC 시스템(110) 상에 걸린(placed) 가열 또는 냉각 요건에 따라 압축기가 속도를 올리거나 감속시키는 것을 허용한다. 압축기(135)가 원하는 온도를 유지하기 위해 토글링(toggling) 온/오프하는 대신에 주어진 부하(load)에 대해 적절한 용량으로 작동할 수 있기 때문에 압축기(135)의 속도 및 전력 요건을 조정하는 능력은 전체 시스템 효율을 증가시킬 수 있다.
HVAC 시스템(110)은 또한 송풍기(130)에 인접하여 배치된 증발기(125)를 포함한다. 송풍기(130)는 차가운 공기를 타켓 룸(room) 또는 공간에 전달하기 위해 코일을 가로 질러 공기를 이동 시키도록 구성된다. 송풍기(130) 내의 모터는 단일 속도 또는 가변 속도 모터일 수 있다.
응축기(140)와 증발기(125) 사이에는 응축기로부터의 냉각재(coolant)를 증발기(125)로 향하는 가스로 다시 팽창시키고 HVAC 시스템(110) 내의 냉동 사이클을 완료시키는 팽창 밸브(expansion valve)(150)가 배치된다.
온도 및 습도 센서(155)는 또한 현재 온도 및 습도를 판독하고 그 데이터를 VCS(120)로 복귀 시키도록 구성된 HVAC 시스템(155) 내에 위치한다. 위에서 설명한 것처럼, 시스템의 효율을 극대화하기 위해 VCS는 온도와 습도를 사용하여 시스템 내 각 모터의 모터 작동을 적절히 조정할 수 있다.
도 2는 VCS 120에 대한 자세한 사항을 도시한다. 도시된 바와 같이, VCS(120)는, VCS(120)의 동작에 관한 데이터를 저장하도록 구성된 메모리(220)를 포함한다. 예를 들어, 메모리(220)는 VCS(120)에 의해 사용되는 상태(state) 테이블 또는 룩업(lookup) 테이블을 저장하여 특정 온도 또는 습도에 따라 시스템 내의 모터들 각각을 구성할 수 있다.
예시적인 룩업 테이블
주파수(Hz) 응축기
온도(°C) 		증발기
온도(°C) 		냉각(W) 전력 드로우(W) COP
60 80 10 1953 1580 1.24
60 80 15 2389 1662 1.44
60 80 20 2906 1739 1.67
60 80 25 3514 1812 1.94
60 80 30 4225 1885 2.24
50 40 -10 1375 623 2.21
50 40 -5 1746 651 2.68
50 40 0 2192 673 3.26
50 40 5 2273 695 3.27
50 40 10 3348 720 4.65
50 40 15 4078 752 5.42
50 40 20 4922 795 6.19
메모리(220)는 메모리(220)에 저장된 데이터를 판독하고 증기 압축 시스템으로 모터들을 조정하는 방법을 결정하도록 구성된 효율 결정 모듈(efficiency determination module)(225)에 전기적으로 연결된다. 효율 결정 모듈(225)은 증기 압축 시스템 내의 모터들의 유형 및 특정 타켓 효율 레벨을 충족시키기 위해 이들이 어떻게 조절될 수 있는지에 대한 정보를 포함할 수 있다. I/O 포트(235)에 연결된 센서 트랙킹 모듈(sensor tracking module)(230)은 프로세서(240)의 제어 하에 모두 동작하는 VCS(120)의 일부일 수 있다. 프로세서(240)는 효율 결정 모듈(225)에 의해 증기 압축 시스템 내의 각각의 모터에 대한 적절한 설정을 결정하도록 구성될 수 있다.
도 3은 실제로 압축기에 적용될 때 벡터 제어 시스템을 사용하여 속도와 토크의 2 차원 제어를 보여주는 선 그래프이다. X-축은 증기 압축 시스템에서 압축기의 하이 사이드(high side) 압력 대 로우 사이드(low side) 압력의 비율로 정의되는 압력 비이다. Y-축은 필요한 가열 또는 냉각 용량의 성능 계수(Coefficient of Performance, COP) 비율이다. 도시된 바와 같이, 벡터 제어 기술을 적용하면 모터 속도와 토크가 동시에 제어되고 가변 될 때만 최대 압축기 효율을 얻을 수 있다. 도시된 예에서, 60 Hz, 50 Hz 및 40 Hz에서 측정된 압축기 속도 및 데이터 포인트들은 각 주파수에 대해 8 개의 상이한 압력 비들에서 취해졌다. 가장 높은 효율을 달성하려는 목표는 저압 부하에서 모터에 정확한 전압/토크를 적용하여 이루어졌다. 그 결과 최적의 COP 대 압력비가 얻어졌다.
대부분의 기존 압축기들은 모터들이 그들의 정격 속도에서 효율적으로 작동하도록 설계되었으므로 단일 속도로 작동하도록 설계된 전기 모터들을 사용하여 여전히 전력이 공급된다. 압축기 속도를 줄이는 것은 벡터 드라이브 기술의 적절하고 지능적으로 구현된 사용 없이는 반드시 높은 효율이 나오는 것은 아니다. 제어가 지능형이 아닌 경우 속도를 낮추면 모터 효율이 낮아지고 모터 권선이 손상될 수 있다. 전기 모터들은 효율을 극대화할 수 있도록 적당한 양의 슬립(slip)으로 제작된다. 그들은 최대 (설계) 부하에서 작동하면서, 그들의 정격 슬립에서 작동하도록 설계된다. 그러나 슬립의 양은 속도가 변함에 따라 변한다. 슬립이 자기 플럭스(magnetic flux) 뒤의 그의 이상적인 지연(lag)으로부터 벗어나면, 모터 성능 또한 떨어진다. 그러나 적당한 양의 슬립을 유지하기 위해 적절한 양의 전압을 공급함으로써 최적의 성능으로 돌아갈 수 있다. 따라서, 전압을 조정하면 모터가 부분 부하(partial load)에서 작동할 때 모터 작동을 최적화하여 에너지 효율이 높아진다. 압축기 모터의 작동 주파수를 적절하게 선택함으로써 열 부하(thermal load)를 충족하도록 용량(capacity)을 조정할 수 있지만, 부하에 대해 토크를 제공하는 에너지 효율 최적화는 압축기 및 팬 모터들의 다중-모터 제어로 가장 잘 처리될 수 있으며, 임의의 주어진 토크 및 용량에서 가장 에너지 효율적인 압축기 모터 작동은 최적의 슬립을 초래하는 전압을 선택함으로써 달성된다.
압축기/모터 시스템들의 전압 관계에 대한 슬립은 보통 발행되지 않거나 제조자로부터 이용 가능하지 않다. 그러나 상기 관계는 전압의 함수로서 주어진 압력 비와 모터 속도(주파수)에서 에너지 효율을 측정함으로써 최적의 슬립이 발견되도록 실험적으로 결정될 수 있다.
전술한 실시 예들 중 적어도 일부에서, 일 실시 예에서 사용되는 하나 또는 그 이상의 요소들은 대체가 기술적으로 가능하지 않은 한 다른 실시 예에서 교환 가능하게 사용될 수 있다. 본 기술 분야의 당업자는 청구된 주제의 범위를 벗어나지 않으면서 상술한 방법 및 구조에 대해 다양한 다른 생략, 추가 및 수정이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 모든 수정 및 변경은 첨부된 청구 범위에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 범위 내에 속하며,
본 명세서에서 실질적으로 임의의 복수 및/또는 단수의 사용과 관련하여, 당업자는 문맥 및/또는 적용에 적절할 때 복수형으로부터 단수형 및/또는 단수형에서 복수형으로 번역할 수 있다. 다양한 단수/복수 순열은 명료성을 위해 본원에서 명백하게 설명될 수 있다.
일반적으로, 본 명세서에서 사용되는 용어 및 특히 첨부된 청구 범위(예를 들어, 첨부된 청구항들의 바디들)에서 사용된 용어는 일반적으로 "개방(open)" 용어로서 의도된다는 것을 당업자는 이해할 것이다(예를 들어, "포함하는"이라는 용어는 "포함하지만 이에 국한되지 않는"으로 해석되어야 하며, "갖는"이라는 용어는 "적어도 ~를 갖는"으로 해석되어야 하며, "포함하다"라는 용어는 "포함하지만 한정되지 않는다"로 해석되어야 한다). 본 기술 분야의 당업자는 특정 수의 도입된 청구의 기재가 의도된다면, 그러한 의도는 청구에 명시적으로 언급될 것이며, 그러한 암시가 없는 한 그러한 의도는 존재하지 않는 것으로 더 이해할 것이다. 예를 들어, 이해를 돕기 위해, 다음의 청구항은 "적어도 하나" 및 "하나 이상"의 도입 어구를 사용하여 청구항 기재를 도입할 수 있다. 그러나, 부정 관사("a" 또는 "an")에 의한 청구항 암송의 도입은 그러한 도입된 청구항 암송을 포함하는 임의의 특정 청구항을 오직 그러한 암송만을 포함하는 실시 예로 제한한다는 것을 의미하는 것으로 해석되어서는 안되며, 같은 청구항이 "하나 이상" 또는 "적어도 하나"라는 소개 문구와 부정 관사("a"또는 "an"과 같은)를 포함하는 경우에도 마찬가지이다(예를 들어, 부정 관사("a" 및/또는 "an")는 "적어도 하나" 또는 "하나 이상의"을 의미하는 것으로 해석되어야 함); 청구항 기재 사항을 소개하기 위해 사용된 명확한 조항의 사용에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 도입된 청구항 암송의 특정 수가 명시적으로 열거되더라도, 당업자는 그러한 인용이 적어도 인용된 수를 의미하는 것으로 해석되어야 함을 인식할 것이다(예를 들어, 다른 수정자 없이 "두 개의 암송들"은 암송은 적어도 두 개의 암송 또는 두 개 이상의 암송들을 의미한다). 또한, "A, B 및 C 중 적어도 하나"와 유사한 협약이 사용되는 경우에, 일반적으로 그러한 구성은 당업자가 협약을 이해한다는 의미에서 의도된다(예를 들어 "A, B 및 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은, 이에 제한되는 것은 아니지만, A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B 함께, A 및 C 함께, B 및 C 함께, 그리고/또는 A, B, C 함께 등을 포함하는 것을 의도된다). "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 유사한 협약이 사용되는 경우, 일반적으로 그러한 구성은 당업자가 협약을 이해한다는 의미에서 의도된다(예를 들어, "A, B 또는 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은, 이에 제한되는 것은 아니지만, A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B 함께, A 및 C 함께, B 및 C 함께, 그리고/또는 A, B, C 함께 등을 포함한다). 설명, 청구 범위 또는 도면에서 두 개 이상의 대체 조항을 제시하는 사실상 어떠한 분리적인 단어 및/또는 문구는 용어들 중 어느 하나 또는 양자 모두를 포함할 수 있는 가능성을 고려하도록 이해되어야 한다는 것을 당업자는 더 이해할 것이다. 예를 들어, "A 또는 B"라는 문구는 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"의 가능성을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
게다가, 본 명세서의 특징 또는 양태가 마커시(Markush) 그룹들로 설명되며, 당업자는 본 개시 내용은 또한 마커시 그룹의 개별 맴버 또는 맴버들의 서브 그룹의 측면에서 설명된다는 것을 알 수 있다.
당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 서술된 설명을 제공하는 것과 같은 임의의 목적을 위해, 본원에 개시된 모든 범위는 또한 임의의 및 모든 가능한 하위 범위 및 이들의 하위 범위의 조합을 포함한다. 나열된 범위는 충분히 설명하고 동일한 범위를 적어도 반반, 3 분의 1, 4 분의 1, 5 분의 1, 10 분의 1 등으로 세분화하는 것으로 쉽게 인식할 수 있다. 비 한정적인 예로서, 여기서 논의된 각 범위는 하위 3 분의 1, 중간 3 분의 1 및 상위 3 분의 1 등으로 쉽게 분류될 수 있다. 당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, "~까지", "적어도", "보다 크다", "미만" 등의 모든 언어는 인용된 숫자를 포함하며, 후속될 수 있는 범위 위에서 언급한 것처럼 하위 범위로 분류된다. 마지막으로, 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 범위는 각 개별 멤버를 포함한다. 따라서, 예를 들어, 1-3 개의 아티클을 갖는 그룹은 1, 2 또는 3 개의 아티클을 갖는 그룹을 지칭한다. 유사하게, 1-5 개의 아티클을 갖는 그룹은 1, 2, 3, 4 또는 5 개의 아티클을 갖는 그룹을 지칭한다.
다양한 양상들 및 실시 예들이 본 명세서에 개시되었지만, 다른 양상들 및 실시 예들은 당업자에게 명백할 것이다. 본 명세서에 개시된 다양한 양태 및 실시 예는 예시의 목적을 위한 것이며, 이하의 청구 범위에 의해 지시되는 진정한 범위 및 사상을 제한하려는 것은 아니다.

Claims (12)

  1. 증기 압축 시스템의 효율을 증가시키기 위한 벡터 제어 시스템(vector control system)에 있어서,
    프로세서; 및
    상기 프로세서 상에서 실행되도록 구성된 명령을 갖는 제어 모듈로서, 상기 명령은 최적의 에너지 효율을 위해 제어하는 입력 파라미터들로서 대상 모터들(subject motor)의 속력, 토크 및 에너지 효율 특성들을 참조함으로써 상기 대상 모터들 각각의 토크에 영향을 미치는 하나 이상의 모터들의 속력 제어에 기초하여 상기 증기 압축 시스템 내의 냉매 흐름과 압축 비를 조정하는, 상기 제어 모듈을 포함하는, 벡터 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 모터는 하나 이상의 압축기(compressor) 모터, 하나 이상의 응축기(condenser) 팬 모터 및 하나 이상의 증발기(evaporator) 팬 모터를 포함하는, 벡터 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 모터는 압축기 모터 및 응축기 팬 모터를 포함하는, 벡터 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 모터는 압축기 모터 및 증발기 팬 모터를 포함하는, 벡터 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 증기 압축 시스템은 공기 조화기(air conditioner)인, 벡터 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 증기 압축 시스템은 공기 흐름(air flow) 또는 액체에 가열을 제공하는 열 펌프를 포함하는, 벡터 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 증기 압축 시스템은 냉각(cooling) 및 가열 펌프로서 작동하는 하나 이상의 절환 밸브(reversing valve)를 포함하는, 벡터 제어 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 증기 압축 시스템은 냉동 시스템(refrigeration system)의 일부인, 벡터 제어 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 벡터 제어 시스템은 멀티-스테이지 캐스케이드 증기 압축 시스템을 제어하도록 구성된, 벡터 제어 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 모터는 압축기 모터를 포함하고, 상기 압축기 모터의 압축기 모터 슬립(motor slip)은 부분 부하 및 피크 작동 동안에 상기 압축기 모터에 대한 전압을 조정함으로써 상기 압축기의 자기 플럭스(magnetic flux) 뒤의 이상적인 지연(lag)에 최적화되는, 벡터 제어 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 압축기 모터의 속도가 변경되고 상기 작동 주파수가 공칭 주파수보다 작은 과도 상태(transient) 동안, 상기 벡터 제어 시스템은 상기 압축기 모터의 토크 및 속도 특성을 설명하는 상기 벡터 제어 시스템 내에 저장된 사전 프로그래밍 가능한 시간 프로파일을 사용하여 상기 압축기 모터에 대한 주파수 및 전압을 증가시키는 데 사용되는, 벡터 제어 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 주변 습도를 검출하기 위한 센서를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 모터의 속도는 평균 검출된 습도보다 더 큰 것에 기초하여 공기 흐름을 증가시키도록 제어되는, 벡터 제어 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10627145B2 (en) 2016-07-07 2020-04-21 Rocky Research Vector drive for vapor compression systems
US10619332B2 (en) * 2018-02-02 2020-04-14 Rocky Research Method and system for obtaining water from air
JP7208063B2 (ja) * 2019-03-05 2023-01-18 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 輸送用冷凍機械
IT201900024138A1 (it) 2019-12-16 2021-06-16 Daikin Applied Europe S P A Metodo per effettuare una valutazione diagnostica di un refrigeratore
IT202000018556A1 (it) * 2020-07-30 2022-01-30 Carel Ind Spa Metodo per ottimizzare il consumo energetico di una macchina frigorifera e macchina frigorifera che implementa detto metodo
US11859885B2 (en) 2021-07-23 2024-01-02 Refrigerated Solutions Group Llc Refrigerant circuit with reduced environmental impact
US11808468B2 (en) * 2021-08-31 2023-11-07 Schneider Electric USA, Inc. Continuous learning compressor input power predictor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04244546A (ja) * 1990-09-21 1992-09-01 Carrier Corp 空調システム用圧縮機の制御方法
JPH05118609A (ja) * 1991-10-28 1993-05-14 Nippondenso Co Ltd 空調制御方法およびその装置
JPH07103555A (ja) * 1993-09-30 1995-04-18 Sanyo Electric Co Ltd 圧縮機の運転制御方法
JP2002071187A (ja) * 2000-08-29 2002-03-08 Mitsubishi Electric Corp 空気調和装置
JP2009014321A (ja) * 2007-07-09 2009-01-22 Hitachi Appliances Inc 空気調和機
JP2014037911A (ja) * 2012-08-14 2014-02-27 Samsung R&D Institute Japan Co Ltd カスケードヒートポンプサイクル

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4459819A (en) 1982-03-05 1984-07-17 Emerson Electric Co. Pulse controlled expansion valve and method
JPS60196541A (ja) * 1984-03-16 1985-10-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd ヒ−トポンプ式空気調和機の回転数制御装置
US4616484A (en) 1984-11-30 1986-10-14 Kysor Industrial Corporation Vehicle refrigerant heating and cooling system
JPH0433584A (ja) 1990-05-30 1992-02-04 Toshiba Corp すべり検出装置およびこれを用いた圧縮機の制御装置
US5050394A (en) * 1990-09-20 1991-09-24 Electric Power Research Institute, Inc. Controllable variable speed heat pump for combined water heating and space cooling
US5052186A (en) * 1990-09-21 1991-10-01 Electric Power Research Institute, Inc. Control of outdoor air source water heating using variable-speed heat pump
US5159255A (en) 1990-11-07 1992-10-27 Savvy Frontiers Patent Trust Energy conserving electric induction motor field control method and apparatus
GB9207298D0 (en) 1992-03-31 1992-05-13 Boc Group Plc Treating materials with ozone
JP2982588B2 (ja) * 1993-12-10 1999-11-22 三菱電機株式会社 冷媒サイクル装置、及びその制御方法
US5440895A (en) * 1994-01-24 1995-08-15 Copeland Corporation Heat pump motor optimization and sensor fault detection
US5463876A (en) 1994-04-04 1995-11-07 General Electric Company Control system for refrigerant metering solenoid valve
JPH07305904A (ja) * 1994-05-11 1995-11-21 Matsushita Refrig Co Ltd 冷蔵庫
US5675982A (en) 1996-04-26 1997-10-14 Rocky Research Pulsed operation control valve
JP3671548B2 (ja) * 1996-10-11 2005-07-13 株式会社デンソー 空調装置
JPH10205935A (ja) * 1997-01-18 1998-08-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 除霜制御装置およびそれを用いた空気調和機
US5950439A (en) * 1997-01-21 1999-09-14 Nartron Corporation Methods and systems for controlling a refrigeration system
US5907957A (en) * 1997-12-23 1999-06-01 Carrier Corporation Discharge pressure control system for transport refrigeration unit using suction modulation
DE10106243A1 (de) * 2001-01-31 2002-08-01 Behr Gmbh & Co Verfahren zur Regelung eines Kompressors
US6843064B2 (en) 2003-04-23 2005-01-18 Rocky Research Method and apparatus for turbulent refrigerant flow to evaporator
US7836715B2 (en) * 2004-09-20 2010-11-23 Nissan North America, Inc. Air conditioner control logic for compressor noise and torque management
EP1946014A4 (en) * 2005-10-17 2012-04-25 Carrier Corp REFRIGERANT SYSTEM WITH SPEED-CONTROLLED DRIVE
JP2007187359A (ja) * 2006-01-12 2007-07-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷却システム及びそれを用いた自動販売機
JP4767199B2 (ja) * 2007-03-01 2011-09-07 三菱電機株式会社 空気調和システムの運転制御方法並びに空気調和システム
US9989280B2 (en) 2008-05-02 2018-06-05 Heatcraft Refrigeration Products Llc Cascade cooling system with intercycle cooling or additional vapor condensation cycle
US8353174B1 (en) 2008-10-03 2013-01-15 Johnson Controls Technology Company Control method for vapor compression system
DK2488796T3 (en) 2009-10-14 2019-02-25 Carrier Corp Dehumidification control in refrigerant vapor compression systems
WO2012036855A1 (en) 2010-09-13 2012-03-22 Carrier Corporation Superheat control for a refrigerant vapor compression system
US9239174B2 (en) 2011-02-17 2016-01-19 Rocky Research Cascade floating intermediate temperature heat pump system
US9885508B2 (en) 2011-12-28 2018-02-06 Carrier Corporation Discharge pressure calculation from torque in an HVAC system
US8825184B2 (en) * 2012-03-26 2014-09-02 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Multivariable optimization of operation of vapor compression systems
JP6046446B2 (ja) 2012-10-26 2016-12-14 日立アプライアンス株式会社 ベクトル制御装置、およびそれを用いたモータ制御装置、空調機
US9261542B1 (en) * 2013-01-24 2016-02-16 Advantek Consulting Engineering, Inc. Energy efficiency ratio meter for direct expansion air-conditioners and heat pumps
US9809088B2 (en) 2013-06-07 2017-11-07 Caterpillar Inc. Controlling HVAC speed of condenser fans using pressure sensors
WO2015132843A1 (ja) * 2014-03-03 2015-09-11 日立アプライアンス株式会社 空気調和装置
US10627145B2 (en) 2016-07-07 2020-04-21 Rocky Research Vector drive for vapor compression systems

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04244546A (ja) * 1990-09-21 1992-09-01 Carrier Corp 空調システム用圧縮機の制御方法
JPH05118609A (ja) * 1991-10-28 1993-05-14 Nippondenso Co Ltd 空調制御方法およびその装置
JPH07103555A (ja) * 1993-09-30 1995-04-18 Sanyo Electric Co Ltd 圧縮機の運転制御方法
JP2002071187A (ja) * 2000-08-29 2002-03-08 Mitsubishi Electric Corp 空気調和装置
JP2009014321A (ja) * 2007-07-09 2009-01-22 Hitachi Appliances Inc 空気調和機
JP2014037911A (ja) * 2012-08-14 2014-02-27 Samsung R&D Institute Japan Co Ltd カスケードヒートポンプサイクル

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