KR900007699B1 - 냉동기의 성능 제어방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

냉동기의 성능 제어방법

제1도는 본 발명의 냉동기의 성능 제어방법의 실시예를 나타내는 플로우챠아트.

제2도는 제1도의 하한값의 변화의 구체예를 나타내는 온도 특성도.

제3도는 본 발명의 성능 제어방법의 실시예를 나타내는 플로우챠아트.

제4도는 제3도의 주파수 상한의 변화의 구체예를 나타내는 성능 특성도.

제5도는 본 발명의 성능별 제어방법의 다른 실시예를 나타내는 플로우 챠아트.

제6도는 제5도의 순서에 의해 주어지는 성능도.

제7도는 본 발명 냉동기의 성능 제어방법의 순서를 실시하기 위한 장치예를 나타내는 계통도.

제8도는 제5도의 순서를 실시하기 위한 장치예의 주요부를 나타내는 전기 계통도.

제9도 및 제10도는 종래에 있어서의 성능 제어방법의 설명도.

제11도는 제10도의 순서를 실시하기 위한 장치예를 나타내는 계통도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 압축기 2 : 응축기

8 : 흡입압력센서 9 : 응축온도센서

10 : 주파수 제어회로

본 발명은 압축기의 흡입압력을 일정하게 제어하기 위하여 성능을 조절하는 냉동기의 성능 제어방법에 관한 것으로서, 특히 냉동기의 바깥 기온 변화에 따른 성능 여유를 고려한 작동을 할 수 있게 하는 것에 관한 것이다.

종래에는 성능을 조절하기 위하여 작동 주파수를 제어하여 압축기 회전수를 변화시키는 냉동기의 구성은 제11도에 나타낸 바와같이 되어있다.

즉 냉동기 본체는 압축기(1), 응축기[2), 수액기(3) 및 기액(氣液)분리기(4)로 구성되며, 이와같이 구성된 본체에 쇼오케이스(show case)(50)등의 부하는 냉매가 응축된 액(液)라인 및 증발가스가 통하는 가스라인을 통하여 접속된다.

또한 쇼오케이스(50)는 팽창밸브(54)와 증발기(51)로 구성된다.

(8)은 압축기(1)의 흡입압력 센서이다.

전술한 바와같이 냉동기에 있어서는 부하의 용량이 일정하지 않으므로 증발온도를 소정의 온도로 유지하기 위하여 이 증발온도와 대략 동등한 관계에 있는 압축기의 흡입압력을 검출하는 구성으로 하며, 압축기의 흡입압력을 일정하게 유지하므로써 적정한 성능과 사이클을 공급하도록 되어있다.

이와같은 장치에 있어서는 종래의 다음과 같은 성능 제어를 해 왔었다.

즉, 제9도 및 제10도에 나타낸 바와같이 흡입압력의 설정값에 대한 검출압력(Ps)의 차에 따라 압축기의 작동 주파수를 변화시키는 영역을 설치하여, 매영역 마다 다른 주파수 변화에 의해서 흡입압력을 일정하게 하기 위한 성능을 제어하도록 하여 흡입압력이 지나치게 저하되어 하한값을 넘었을 경우에는 냉매회수를 하고 있다.

그러나 전술한 성능 제어에서는 흡입압력의 하한값이 일정하기 때문에 아래와 같은 결점이 있다.

겨울철 등의 가벼운 부하시 예를들어 쇼오케이스 다분기 사이클에 있어서 한대만의 쇼오케이스 작동으로되었을 경우 흡입압력이 지나치게 저하되므로 냉각은 전보다도 냉매회수 작동이 되는 일이 많아진다.

또한 여름철에는 설정값 보다도 낮은 압력으로의 작동은 압축비와의 관계로 가능한 짧게할 필요가 있는데 고부하 운전이 되는 경우가 많으므로 흡입압력이 하한값을 넘는 일은 드물어서 낮은 압력으로의 작동 시간이 길어진다.

전술한 바와같이 흡입압력의 하한값이 일정한 종래의 것에서는 겨울철에는 불필요한 에너지 소모가 많으며 또한 여름철에는 압축기의 부담이 많아진다는 결점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 계절에 관계없이 에너지 절약을 도모하는 동시에 압축기를 유효하게 보호할 수있는 냉동기의 성능 제어방법을 제공하는데 있다.

전술한 목적에 따르는 본 발명은 냉동기의 외부 기온을 검출하고 검출된 외부 기온에 따라서 흡입압력의 하한값을 자동적으로 변화시키도록 한 것이다.

외부 기온이 낮으면 흡입압력의 하한값을 낮게하여 냉매회수에 들어갈 기회를 적게하며, 외부 기온이 높으면 흡입압력의 하한값을 높게 하여 설정값 보다도 낮은 압력에서의 작동을 가급적 짧게 한다.

본 발명의 실시예를 제1도-제8도에 의거하여 설명하면 아래와 같다.

제7도에서 (1)은 압축기, (2)는 응축기, (3)은 수액기, (50)은 쇼오케이스 등의 부하, (51)은 증발기, (4)는 기액(氣液)분리기, (53)은 응축기(2)를 냉각하기 위한 팬 모우터이다.

응축기(2)의 냉매 배관에는 응축온도센서(9)가 밀착되도록 부착되어 표면 온도나 간접적으로 응축압력등을 감지한다.

이 응축온도센서(9)는 그 검출신호를 주파수 제어회로(10)의 온도감지부(5)를 통하여 제어부(6)로 보내는 동시에 팬모우터(53)를 ON/OFF 시키는 팬제어부에도 공급하는 구성으로 되어 있다.

또한 흡입관에 압력센서(8)가 부착되어 압축기(1)의 흡입압력을 감지한다.

이 압력센서(8)의 검출신호도 제어부(6)로 보내어져 검출신호에 따라서 주파수 상승, 하강 명령을 전원부(7)로 보내고, 전원부(7)는 그 주파수 출력을 압축기(1)로 공급하여 이것을 가변제어하는 구성으로 되어있다.

또한 압축기(1)에는 기름의 온도를 감지하는 온도센서(55)가 부착되어 압축기의 윤활유의 온도를 검출할수 있도록 되어있다.

이 검출신호는 감지부(5)를 통하여 제어부(6)로 공급된다.

또한 온도센서(55)에 압축기(1)를 보호하기 위하여 압축기 자체의 가열을 감지하는 기능을 부담시켜도 좋다.

그러면 전술한 바와같은 구성에 있어서 작용에 대하여 설명하기로 한다.

외부 기온이 낮으면 응축기 온도센서(9)에서 검출되어 주파수 제어회로(10)의 온도감지부(5)에서 감지되는 응축온도도 낮아지므로 제어부(6)는 제1도에 나타낸 바와같이 흡입압력의 하한값을 낮추어 준다.

마찬가지로 응축온도가 높으면 하한값을 높게 응축온도가 중간위치이면 하한값을 중간값으로 변경하여 하한값을 고정으로 하지 않는다.

그리고 이와같이 응축온도에 따라서 하한값을 결정한 뒤에 흡입압력센서(8)에서 검출된 홉입압력(Ps)이 그 하한값 보다도 큰지여부를 판단하여 클때에는 제9도에 나타낸 주파수 제어를 압축기(1)에 실시하고 그렇지 않을때에는 냉매회수를 하는데 이 냉매회수를 흡입력이 하한값 보다도 작고 또한 압축기가 최저 성능값으로 작동하고 있는 경우에 행하도록 하여도 좋다.

최저는 성능 값으로 작동하고 있지 않으면 하한값을 상회할 가능성이 있기 때문이다.

그런데 외부 기온등이 낮은 겨울철과 같은 경우 예를들어 냉동기 부하가 다분기 쇼오케이스 사이클에서는 쇼오케이스 주변의 온도도 비교적 낮으므로 전체적으로 부하도 적다.

또한 다분기 쇼오케이스에서는 쇼오케이스 하나하나가 팽창밸브의 개방 정도를 제어하므로 예를들어 쇼오케이스 한대만의 작동이 되면 부하는 매우 작아져서 그 결과 압축기(1)의 흡입압력도 저하된다.

따라서 기동시 등에 한번 압력이 균형 잡혀져서 작동에 들아가면 어느정도 높은 주파수로 작동되어 버려서 급속히 흡입압력이 저하되어 흡입압력의 설정값에 대하여 설정된 하한값을 초과해 버린다. 그러나 하한값을 초과해 버리는 것은 과도적인 현상이므로 여기에서는 냉매를 회수하여 정지하게 되면 낭비가 많아진다.

그래서 전술한 바와같이 응축온도센서(9)로부터의 신호를 받아서 이 하한값을 떨어뜨려서 무익하게 냉매회수에 들어가지 않도록 한다.

하한값을 낮추므로서 작동상태는 저압쪽이 낮은것이 되지만 부하가 크지 않으므로 고압쪽도 그만큼 높아지지 않아서 과열등의 위험은 없다.

반대로 외부 기온등이 높은 여름철과 같은 경우 전체적으로 부하가 크므로 흡입압력이 하한값 이하로 될가능성은 적어지지만 전술한 바와같이 하한값을 끌어올려 주면 흡입압력이 낮은 상태에서 고압쪽이 높은 운전을 하는 일이 없어지는 동시에 정지횟수가 증가되어 조금이라도 간헐 운전이 많아져서 에너지 절약효과를 얻을 수 있다.

이와같은 응축온도에 따른 하한값의 변화량은 예를들어 제2도에 나타낸 정도가 적당하다.

또한 전술한 제어부(6)는 응축온도센서(9)에서 검출되는 응축온도에 따라 주파수의 상한값을 변화시키는 구성으로 되며 그 제어부(6)는 제3도에 나타낸 바와같이 응축온도가 높으면 주파수의 상한을 높게, 반대로 응축온도가 낮으면 주파수의 상한을 낮게 억제하여 전원부(7)에서 압축기(1)로 출력한다.

그런데 외부 기온이 높고 응축기 온도도 높을 경우에는 부하적으로도 쇼오케이스 등의 부하부분의 외부기온이 높아져서 과부하 상태에 가까워진다.

따라서 이 경우에는 압축기(1)의 성능을 충분히 발휘할 수 있도록 전원부(7)에서 고출력을 공급해 줄 필요가 있다.

이 경우 전술한 바와같이 주파수의 상한값이 높아지므로 압축기의 성능의 충분히 발휘된다.

반대로 외부 기온이 낮고 응축기 온도도 낮을 경우에는 부하적으로 작고, 압국기 성능은 작아도 충분히 대응할 수 있다.

따라서 고주파수로 여유있는 작동을 시켜서 풀다운을 빨리 하는 것보다 주파수의 상한값을 낮춘 상태에서의 작동이 바람직하다.

이 경우에도 전술한 바와같이 주파수의 상한값이 낮아지므로 불필요한 작동이 없어진다.

이와같은 동작은 외부 기온 내지 응축기(12)의 온도를 감지하여 제어부(6)로 전달하는 것으로 행하여지는데 외부 기온 내지 응축온도에 따른 상한 성능값의 변화량은 예를들어 제4도에 나타내는 정도가 적당하다.

또한 외부 기온이 낮아도 부하가 높고 고주파 운전을 필요로 하는 경우에는 당연히 응축성능이 상승하므로 응축온도도 상승하는 결과, 제어부(6)로의 명령은 주파수 상한을 올리는 방향으로 향하게 되어 불편한 일은 없다.

또한 이어서 압축기(1)에 부착된 온도센서(55)로 부터의 신호를 받았을 경우의 제어부(6)의 작용에 대하여 설명하기로 한다.

제5도에 나타낸 바와같이 제어부(6)는 우선 기름의 온도(To)가 설정온도(Ts)보다도 큰지 여부의 판단을 하여 클때에는 그대로 압력신호에 비례한 주파수 지령을 전원부(7)에 부여하고, 그렇지 않을때에는 주파수의 크기를 판단하는 다음의 스텝으로 진행한다.

여기에서는 주파수(f)가 규정 주파수(fs)보다도 작은지의 여부를 판단하여 작을때에는 주파수 지령을 그대로 출력하고 그렇지 않을때에는 주파수를 규정값(fs)으로 억제한 지령을 출력한다.

이때 타이머부(56)에 의해서 주파수 변화속도를 다운 시키도록 해도 좋다.

속도를 다운시키는 것은 기름의 상태의 정상화를 촉진하기 위해서이다.

그런데 장시간 압축기(1)를 정지시키면 윤활유 속에 냉매가 녹아서 스며들어 기동시에 거품등을 일으켜 압축기(l)에 대하여 나쁜 영향을 미친다.

더우기 주파수 제어회로의 제어하에서 고주파 운전을 시키면 그 영향이 커지고 또한 이 고주파가 되는 조건에 장시간의 정지가 그 하나라고 생각된다.

따라서 기동시에 거품이 생기는 것을 방지하기 위해서는 어느 정도 기름의 온도가 올라갈때까지 회전수를 제어해둘 필요가 있다.

이 경우 본 실시예에서는 전술한 바와같이 온도센서(55)에 의해 기름의 온도를 검출하여 온도가 설정값(Ts)까지 올라가지 않을때에는 제6도에 나타낸 바와같이 규정의 주파수(fs)로 운전을 억제하도록 하였으므로 거품이 생기는 것이나 고속 회전에 따른 기름 부족 등이 방지된다.

이때 기동으로 부터의 주파수 상승속도도 가변시킬 때에는 더욱 그 효과를 기대할 수 있다.

이상 요컨데 본 발명에 따르면 외부 기온에 따라서 작동 하한 압력값을 변화시킴으로써 외부 기온에 의한 부하 전체의 변동에 대응시킬 수 있으므로 시기에 관계없이 에너지 절약을 도모할 수 있는 동시에 압축기를 과부하 운전으로 부터 유효하게 보호할 수가 있는 뛰어난 효과를 발휘한다.

Claims (3)

1. 압축기(1), 응축기(2), 주파수 제어회로(10), 응축온도센서(9) 및 압력센서(8)를 갖추고 압축기의 흡입압력을 검출하여 성정값에 대한 검출된 흡입압력의 차에 따라서 압축기의 운전 주파수를 변화시켜 압축기의 흡입압력을 설정값으로 유지하며 흡입압력이 소정의 흡입압력 하한값 이하로 되었을때 냉동기의 냉매회수 운전을 실행한 뒤에 압축기를 정지시키는 냉동기의 성능 제어방법에 있어서, 전술한 응축온도센서의 출력으로부터 외부 기온의 변화를 검출하는 단계와, 이 외부 기온의 변화가 소정의 값 이상일때 전술한 흡입압력 하한값을 변경하는 단계를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 냉동기의 성능 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 전술한 냉동기는 소정의 제l, 제2의 비교값을 가지며 전술한 흡입압력 하한값은 소정의 제1의 하한값과, 제1의 하한값 보다 작은 제2의 하한값과 제 2 의 하한값보다 작은 제3의 하한값을 포함하며 전술한 외부 기온이 제1의 비교값보다 클때 제1의 하한값을, 제1과 제 2의 비교값의 사이일때는 제2의 하한값을, 제2의 비교값보다도 작을때는 제3의 하한값을 선택하는 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 전술한 냉동기의 냉매회수 작동은 검출한 흡입압력이 선택된 하한값을 초과하고, 냉동기가 소정의 최저 성능으로 작동하고 있을때에 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.

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