KR900004461B1

KR900004461B1 - 냉동시스템의 작동 제어시스템과 그 제어방법

Info

Publication number: KR900004461B1
Application number: KR1019850001997A
Authority: KR
Inventors: 개리 로드 리챠드; 제임스 니이바 케네쓰
Original assignee: 캐리어 코오포레이숀; 카렌 에프. 길맨
Priority date: 1984-04-06
Filing date: 1985-03-26
Publication date: 1990-06-28
Also published as: KR850007481A; AR240099A1; JPH0350959B2; BR8501550A; EP0158581B1; IN162825B; EP0158581A3; MX162966B; US4549403A; EP0158581A2; JPS60228857A

Abstract

내용 없음.

Description

냉동시스템의 작동 제어시스템과 그 제어방법

제1도는 본 발명에 의한 냉동시스템의 작동제어 시스템에 대한 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 증발기 12 : 압축기

13 : 공기냉각 응축기 14 : 팽창밸브

21 : 마이크로콤퓨터 시스템 22 : 시스템 인터페이스 보오드

23 : 주전원 24 : 보조전원

25 : 1차온도센서 27 : 2차온도센서

본 발명은 냉동시스템에 관한 것으로, 특히, 냉동시스템내의 증발기를 동결되는 것으로부터 보호하기 위한 방법 및 제어시스템에 관한 것이다.

종래의 냉동시스템에서는 냉동시스템의 저온 측부로부터 열을 제거하고, 고온 측부에서 열을 방출하기 위하여 재순환하는 냉매를 사용하고 있었다. 냉동시스템을 작동시키기 위해 필요한 입력일은, 저압의 개스상태인 냉매를 받아들이고 고압상태로 압축하는 모우터 구동식의 압축기에 의해 제공되어졌다. 이와같은 고압의 개스냉매는 개스상태의 냉매로부터 열을 흡수하여 액체상태로 응축시키는 응축기에 공급된다. 상기의 액체상태 냉매는 다시 팽창밸브를 거쳐 증발기에 전달되어 열전달유체로부터 액상의 냉매쪽으로 열을 전달하여 액상냉매를 증발시킨다. 따라서, 상기의 열전달유체는 냉각되어 열부하 즉, 건물과 같은 냉각대상물을 냉각시키는데 사용되어지는 것이다. 이와같은 과정으로 증발기로부터 증발된 냉매는 다시 압축기로 돌아가서 냉동시스템을 통해 재순환하게 된다.

대체로, 상기에 설명한 종래형식의 냉동시스템에 사용되는 열전달유체는 물과 같은 액체이다. 상기 유체는 증발기의 한쪽단부를 통해 들어가며, 상기 증발기를 통해 유동하는 동안 냉각되고 증발기의 반대측단부를 통해 배출된다. 증발기를 통해 흐르는 열전달액체는 열전달액체의 동결온도이상의 온도에서 유지되는 것이 바람직하다. 만약 상기 액체가 빙점 온도 이상으로 유지되지 못하는 경우 상기 액체는 증발기 내에서 동결되어 냉동시스템의 정상작동을 방해하게 되고. 증발기에 해를 미치게될 것이다. 만약 상기 열전달 액체가 물이라면 액상에서부터 고상으로 상태변화하는 도중 물의 물리적 성질에 의해 체적 팽창하게 되며, 따라서 증발기의 파손 원인이 되는 것이다.

증발기내에서 결빙되는 열전달 액체가 갖는 위험은 만약 몇가지 기능의 악화로 인해 중발기를 통과하는 열전달 액체의 유동이 정지되거나 열전달유체의 유동이 작은 경우 그 위험 정도가 더욱 증가하게 된다. 따라서, 유동센서가 제공되어 냉동시스템이 작동상태에 있는 동안 증발기를 통해 열전달유체의 정상적 유동이 실행되고 있는지의 여부를 탐지하게 된다. 만약 유동이 정지되거나 그 유동상태가 순조롭지 못할때는 상기 감지센서가 상태를 감지하여 냉동시스템의 작동을 정지시키게 된다. 그러나, 이러한 유동센서는 기계적 구조의 장치물로써 기계적 결함등에 민감한 부품이며, 아울러 증발기를 통한 유동을 잘못 탐지할 수 있고, 따라서 냉동시스템의 작동상에 필요없는 .작동중지를 범할 가능성이 있고, 증발기내에서 결빙의 발생을 유발할 가능성도 내포되어 있는 결함이 있다. 또한, 상기와 같은 유동센서는 열전달유체의 빙점온도에 대한 증발기를 통해 유동하는 열전달유체의 실제온도를 직접적으로 나타낼 수 없는 단점도 있다. 따라서 열전달유체의 작동온도를 감지하기 위한 또다른 보호장치가 상기 유동센서에 더불어 제공되어야 할 필요성이 생김으로써 여러가지 어려움을 갖고 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 냉동시스템의 증발기를 통과하는 열전달유체의 유동정지 및 비적상적인 저유동 상태하에서 생기는 열전달유체의 동결에 대하여 냉동시스템의 증발기를 효과적이고 확실하게 보호하는 것이다.

이와같은 본 발명의 목적은 냉동시스템의 증발기내에서 냉각된 열전달유체의 온도가 증발기를 떠나는 열전달유체의 온도보다 소정의 온도만큼 작을때를 결정하고 이러한 조건하에서 냉동시스템의 작동을 정지시킬 수 있도록 하는 냉동시스템의 제어장치 및 제어방법에 의해 해결될 수 있다. 본 발명에 따라, 증발기내의 열전달유체의 온도가 측정되고, 측정된 온도의 1차신호표시가 마이크로콤퓨터등의 프로세서 수단에 전달되어진다. 또한 증발기를 떠나는 열전달유체외 온도가 측정되고 상기 측정된 온도의 2차신호표시가 상기 프로세서수단으로 전달된다. 프로세서수단은 증발기내의 열전달유체의 온도가 소정의 온도만큼 증발기를 떠나는 열전달 유체의 온도보다 낮을 때를 결정하기 위해 상기의 프로세서 수단은 1차 및 2차신호를 비교한다. 만약 이러한 상태가 감지되면, 프로세서 수단은 경보신호를 발하고, 냉동시스템의 작동은 상기 경보신호에 의해 정지된다.

첨부하는 도면은 본 발명의 원리에 따라 냉동시스템을 작동시키기 위한 제어시스템을 갖는 냉동시스템의 개략도로써 본 도면에 도시되어 있는 것처럼, 냉동시스템의 구성은 증발기(11), 압축기(12), 공기냉각 응축기(13) 및 팽창밸브(14)등으로 되어 통상적인 방법으로 연결되어 있다. 도면에 표시된 것처럼 제어시스템의 구성은 마이크로콤퓨터 시스템(21), 시스템인터페이스 보오드(22), 주전원(23) 및 보조전원(24)등으로 되어있다. 또한, 2차온도센서(25)는 입구라인(1)근처에서 증발기(11)속에 제공되어, 증발기(11)내의 열전달유체의 온도를 감지하며, 감지된 온도의 신호표시를 전선(26)을 통해 마이크로프로세서 시스템(21)에 보낸다.

또한, 2차온도센서(27)는 출구라인(2)을 통해 증발기(11)를 떠나는 열전달유체의 온도를 감지하고, 상기 감지된 온도의 신호표시를 전선(28)을 통해서 마이크로콤퓨터 시스템(21)에 보낸다.

대체로 각 온도센서(25,27)는 온도계와 같은 온도반응 저항장치인것이 반람직하다. 그러나, 종래의 기술분야에서 공지된 것처럼, 여러가지 형태의 센서가 온도센서(25,27)로써 이용될 수 있다. 즉, 감지된 온도를 마이크로콤퓨터 시스템(21)에 전달할 수 있는 어떤 형태의 온도계가 사용될 수 있다.

상기의 마이크로콤퓨터 시스템(21)은 입력신호를 받아들이고, 아울러 프로그램된 과정에 따라 제어신호를 발생하는 임의의 장치 및 혹은 이 장치들의 조합이 될수 있다. 상기 마이크로콤퓨터 시스템(21)에 의해 발생된 제어신호는 마이크로콤퓨터 시스템(21)으로부터 제어장치에 제공되는 제어신호에 따라 냉동시스템의 작동을 제어하는 제어장치에 공급된다. 예를들어 마이크로콤퓨터시스템(21)은 미합중국 캘리포오니아 95051, 산타클레어, 바우어 애비뉴 3065에 영업소를 둔 인텔코오포레이숀 제품의 모델 넘버 2764 기억장치 내장의 모델넘버 8031마이크로프로세서를 사용할 수 있다.

도면에 도시되어 있듯이, 보조전원(24)은 마이크로콤퓨터 시스템(21)에 연결되어 마이크로콤퓨터시스템(21)이 보조전원으로부터 전선(31)을 통해 팽창밸브(14)를 개폐시키는 모터(30)에 전달되는 전력을 제어한다. 대체로, 상기 팽창밸브(14)는 본 발명의 양수인에게 양도되어 1983년12월22일 미합중국 특허청에 특허출원된 "조정가능한 전자팽창밸브"라는 명칭의 미국 특허 출원번호 제 564,543호에 설명되어 있는 바와 같은 전자팽창밸브인 것이 바람직하다. 또한 상기 팽창밸브(14)는 본 양수인에게 양도되어 1983년12월22일 동일날짜 출원의 "냉동시스템에서의 전자팽창밸브의 제어시스템"이라는 명칭의 미합중국 특허 출원번호 제564,542호에 명시된 방법과 같은 방식으로 제어된다. 상술한 미합중국의 특허출원의 내용들이 여기서 참고로 이용된다.

도면에 도시되어 있는 것과 같이, 시스템인터페이스 보오드(22)는 리본케이블(32)에 의해 마이크로콤퓨터시스템(21)에 연결되어진다. 상기의 시스템인터페이스 보오드(22)에는 주전원(23)으로부터 압축기(12)를 구동시키는 압축기 모우터에 전력의 흐름을 제어하며, 응축기(13)상의 냉각공기를 순환시키는 응축기 팬 유니트(3)를 구동하는 모우터(15)에 전력의 흐름을 제어하는 스위치 장치가 제공되어진다, 상기의 스위치장치는 상기 리본케이블(32)를 통해 상기 시스템인터페이스 보오드(22)상의 전기부품에 공급되는 마이크로콤퓨터시스템(21)로부터의 신호에 대하여 제어되는 릴레이 같은 전기부품인 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 냉동시스템이 작동될때, 온도센서(25)는 이 온도센서에 의하여 감지된 중발기(11)내의 열전달유체의 온도를 나타내는 전기신호를 전선(26)을 통하여 마이크로콤퓨터 시스템에 제공한다. 또한, 온도센서(27)는 출구라인(2)를 통해 증발기(11)을 떠나는 열전달유체의 감지된 온도를 나타내는 전기신호를 전선(28)을 통해 마이크로콤퓨터 시스템(21)을 제공한다. 따라서, 마이크로콤퓨터(21)은 예정된 공정에 따라 온도센서(25),(27)에 의하여 제공된 전기신호를 처리하여 증발기(11)속의 열전달유체와 증발기(11)을 떠나는 열전달유체의 온도사이의 절대온도차이를 결정한다. 정상적 작동상태에서 증발기(11)을 떠나는 열전달유체의 온도는 증발기(11)내의 열전달유체의 온도보다 상당히 낮다. 그러나, 만약 어떤 기능불량으로 증발기(11)을 통한 열전달유체의 유동이 정지되거나 유동속도가 적어진다면, 온도센서(25)에 의하여 감지되는 증발기(11)내의 유체의 온도는 온도센서(27)에 의해 감지되는 증발기(11)를 떠나는 열전달유체의 온도보다 작아진다. 정상량의 열전달유체가 증발기(11)을 통하여 유동하지 않는 경우에도 냉동시스템이 정상 응력으로 계속 운전하여 증발기(11)내의 열전달유체를 냉각하므로 상술한 것 같은 현상이 나타나기 쉽다.

온도센서(25)에 의해 감지된 증발기내의 열전달유체의 온도가 증발기(11)로부터 출구라인(2)내의 열전달유체의 온도보다 낮은 비정상적인 상태를 나타낼때, 마이크로콤퓨터 시스템(21)으로부터 경보신호를 발하게 된다. 예를들어, 마이크로콤퓨터 시스템(21)은 온도센서(25)에 의하여 감지된 증발기(11)내의 열전달유체의 온도가 은도센서(27)에 의하여 감지된 증발기(11)을 떠나는 열전달유체의 온도보다 낮은 5℉(-15℃)인 경우 경보신호를 발생시키도록 되어 있으므로 열전달유체가 증발기(11)내에서 정상적으로 유동하지 않는다는 것을 나타낸다.

만약 마이크로콤퓨터 시스템(21)이 경보신호를 발생하는 경우에는 시스템인터페이스 보오드(22)상의 적당한 스위치 장치가 개방되어 주전원(23)으로부터 시스템인터페이스 보오드(22)를 통해서 응축기의 팬 모우터(15)와, 압축기(12) 구동모우터에 전기적 동력을 전달하지 못하도록 차단하게 된다. 또한. 상기 경보신호에 따라서 마이크로콤퓨터 시스템(21)은 보조전원(24)로부터 나온 전기동력을 전선(31)을 통해서 모우터(30)에 전달하여 팽창밸브(14)를 구동하여 완전 밀폐상태가 되게 한다. 따라서, 냉동시스템은 증발기(11)를 통해서 유동하는 열전달유체의 비정상적인 감지온도 조건에 대하여, 경보신호를 발생시키는 마이크로콤퓨터 시스템(21)에 대해 효과적으로 차단하도록 되어 있다. 이와같은 장치는 증발기(11)를 통한 열전달유체의 비정상적인 저유동 또는 유동 정치에 기인한 증발기내에서의 열전달유체에 생길 수 있는 동결상태를 효과적이고 효율적이며, 신뢰성있게 방지한다.

전술한 작동 방법은 또한 증발기(11)를 통해 유동하는 열전달유체가 출구라인(2)으로부터 입구라인(1)으로 역류하는 것을 방지하는데 유리하다는 점을 들 수 있다. 상기와 같은 역류상태에서는 온도센서(25)는 냉동시스템의 작동개시 직후 온도센서(27)에 의하여 감지된 온도보다 낮은 온도를 감지할 것이다. 이렇게되면, 마이크로콤퓨터 시스템(21)에 의해 경보신호가 발생하여 냉동시스템의 작동을 정지시키는 역할을 한다.

물론, 전술한 설명이 본 발명의 한가지 적절한 실시예에 한하여 설명한 것이나, 본 발명에 의한 여러가지 실시예의 수정 및 변형은 본 발명의 기술분야에 통상의 지식을 가진자에게 용이하게 이해될 것이다. 따라서, 본 발명에 대한 설명이 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명되었지만 본 발명의 여러 변형예와 다른 실시예가 명세서의 설명과 첨부된 특허청구의 범위로부터 벗어남 없이 만들어질 수 있다는 것을 알아야 한다.

Claims

증발기를 통과하는 열전달유체를 냉각하는 증발기를 갖는 냉동시스템에 있어서, 증발기(11)속의 열전달유체의 온도와 증발기(11)을 떠나는 열전달유체의 온도사이의 절대온도차이를 결정하는 단계와, 상기 결정된 온도차이가 소정의 범위보다 작을때 냉동시스템의 작동을 정지시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동시스템의 작동방법.
증발기를 통과하는 열전달유체를 냉각하는 증발기를 갖는 냉동시스템에 있어서, 증발기(11)속의 열전달유체의 온도를 감지하는 단계와, 증발기(11)을 떠나는 열전달유체의 온도를 감지하는 단계와, 증발기(11)속의 열전달유체의 온도와 증발기(11)를 떠나는 열전달유체의 온도 사이의 절대온도차이가 소정의 범위보다 작을때를 결정하기 위하여 감지된 온도들을 비교하는 단계와,상기 결정된 온도차이가 소정의 온도범위보다 작을때 냉동시스템의 작동을 정지시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동시스템의 작동방법.
증발기를 통과하는 열전달유체를 냉각하는 증발기를 갖는 냉동시스템에 있어서, 증발기(11)속의 열전달유체의 온도와 증발기(11)를 떠나는 열전달유체의 온도사이의 절대온도차이를 결정하는 수단(21)과, 상기 결정된 온도차이가 소정의 범위보다 작을때 냉동시스템의 작동을 정지하는 수단(22)로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동시스템의 제어시스템.
증발기를 통과하는 열전달유체를 냉각하는 증발기를 갖는 냉동시스템에 있어서, 증발기(11)속의 열전달유체의 온도를 감지하고 이 감지된 온도의 1차신호를 발생시키는 1차온도센서(25)와, 증발기(11)를 떠나는 열전달유체의 온도를 감지하고 이 감지된 온도의 2차신호를 제공하는 2차온도센서(27)과, 1차온도센서(25)와 2차온도센서(27)로부터 증발기(11)속의 열전달유체와 증발기(11)를 떠나는 열전달유체사이의 절대온도차이를 결정하기 위하여 제 1신호와 제 2신호를 처리하며, 상기 결정된 온도차이가 소정의 범위보다 작을때 경보신호를 발생시키는 처리수단(21)과, 상기 처리수단(21)에 의한 경보신호의 발생에 대하여 냉동시스템의 작동을 정지시키는 수단(22)로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동시스템의 제어시스템.