KR20120010252A

KR20120010252A - 응축기 팬 구동용 제어장치

Info

Publication number: KR20120010252A
Application number: KR1020117025976A
Authority: KR
Inventors: 윌리암 엘. 콥코; 조세 루엘 얄룽 드 라 크루즈; 이스라엘 페더만
Original assignee: 존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2012-02-02
Also published as: WO2010120519A2; EP2414492B1; EP2414492A2; CN102348945B; US8813511B2; US20110083454A1; WO2010120519A3; CN102348945A

Abstract

본 발명은 응축기 팬의 구동을 제어하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 대부분의 방출압에서, 응축기 팬의 구동은 압축기의 용량을 기초로 제어될 수 있다. 또한, 응축기 팬의 구동을 조절하기 위해서는, 구동되는 팬의 속도 및/또는 수를 조절할 수 있다. 그러나, 압축기 용량을 기초로 응축기 팬을 제어하는 방식은, 고압 수준 이상으로 올라가고 저압 수준 이하로 떨어지는 압축기 방출압력에서는 무력해질 수 있다. 본 발명에 따르면, 방출압이 고압 및 저압일 경우에도, 팬의 속도 및/또는 작동 팬의 수를 조절하여 응축기 팬의 구동을 제어할 수 있다.

Description

응축기 팬 구동용 제어장치{CONTROL SYSTEM FOR OPERATING CONDENSER FANS CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS}

본 발명은 응축기 팬 구동용 제어장치에 관한 것이다.

냉각 및 공조시스템은 예컨대 물과 같은 공정 유체의 온도를 저하시켜서 냉각된 공정유체를 생산해내는 냉각장치에 의존하는 것이 일반적이다. 공기는 공기처리기내 냉각된 공정 유체 위를 통과하고 어떤 건조물(building) 또는 다른 적용장치를 거쳐 순환하면서 냉각된다. 전형적인 냉각장치에서는, 증발기내에서 냉매를 증발시킴으로써 공정 유체로부터 나오는 열을 흡수하는 방식의 증발기(evaporator)에 의해 공정 유체를 냉각시키게 된다. 그 다음에, 냉매는 압축기(compressor)에서 압축되어 예컨대 공랭식 응축기와 같은 응축기로 이송된다. 공랭식 냉각기에서는, 냉매가 공기에 의해서 냉각되어 액체상태로 응축된다. 공랭식 응축기는 응축 코일 및 상기 코일을 거쳐 기류를 발생시키는 팬((fan)을 구비하는 것이 전형적이다. 코일을 거쳐가는 기류의 양은 팬의 속도를 조절하거나 다중 팬 구조의 경우에는 팬을 스테이징(staging)하여 가변화할 수 있다. 스테이징은 어떤 응축 코일과 결부된 팬을 선택적으로 구동시키는 것을 포한할 수 있다. 스테이징 및 팬 속도의 가변화를 조합하여 사용할 수도 있다.

응축기 코일을 따라 흐르는 기류의 양은 냉각기 효울여 영향을 미친다. 만일 기류의 양이 너무 많으면 이 초과량의 흐름을 발생시키는데 소요되는 전력이 낭비 에너지를 나타내게 된다. 만일 기류가 너무 적으면 압축기는 충분한 냉각작용을 제공하기 위해 초과분의 에너지를 소모해야 한다. 이러한 이유로, 압축코일을 거치는 기류의 양을 최적화하기 위해 지금까지 여러 가지 시도들이 있어왔다. 예를 들어, 어떤 냉각장치들은 실내온도를 기초로 필요한 기류의 양을 계산해내는 방식을 채용하였다. 그러나, 최적의 기류는 실내온도와는 연계되지 않는다. 따라서, 이러한 파라미터들을 기초로 기류 제어를 수행하는 냉각장치는 최대 효율로 구동되지 않을 수 있다. 마찬가지로, 응축기 압력을 기초로 기류를 조절하는 냉각장치는 구동시 효율이 떨어질 수도 있다.. 저효율로 냉각장치를 구동하면 구동비용이 더 높아지는 결과를 초래할 수 있다.

본 발명은 응축기 팬의 구동을 제어하기 위한 방법 및 장치를 제공하고자 한 것으로서, 대부분의 방출압에서 응축기 팬의 구동은 압축기의 용량을 기초로 제어될 수 있고, 방출압이 고압 및 저압일 경우에도 팬의 속도 및/또는 작동 팬의 수를 조절하여 응축기 팬의 구동을 제어할 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 일태양에 따르면, 본 발명은 냉매를 압축하도록 되어 있는 가변용량 압축기; 압축된 냉매를 수용하여 응축시키는 응축기; 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기; 팽창된 냉매를 가변용량 압축기로 회귀시키기 전에 증발시키는 증발기; 팬구동장치에 의해 구동되어 공기를 응축기로 이송시키는 1개 이상의 팬; 가변용량 압축기의 방출압력을 결정하는 수단; 및 팬구동장치에 작동가능하게 결합된 컨트롤러를 포함하는 냉각장치를 제공한다. 본 발명에 따른 컨트롤러는, 방출압력이 예정 범위 이내일 때 가변용량 압축기의 가동용량을 기초로 팬구동장치를 조절하고, 방출압력이 예정 범위 밖일 때 가변용량 압축기의 방출압력을 기초로 팬구동장치를 조절하도록 구성되어 있다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 본 발명은 또한, 1개 이상의 가변속 압축기가 냉매를 압축하도록 되어 있는 가변용량 압축기; 압축된 냉매를 수용하여 응축시키도록 되어 있는 응축기; 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기; 팽창된 냉매를 가변용량 압축기로 회귀시키기 전에 증발시키는 증발기; 팬구동장치에 의해 구동되어 공기를 응축기로 이송시키는 1개 이상의 팬; 가변용량 압축기의 방출압력을 결정하는 수단; 및 팬구동장치에 작동가능하게 결합된 컨트롤러를 포함하는 냉각장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 상기 컨트롤러는, 방출압력이 예정 범위 이내일 때 1개 이상의 가변속 압축기의 회전속도를 기초로 팬구동장치를 조절하고, 방출압력이 예정 범위 밖일 때 가변용량 압축기의 방출압력을 기초로 팬구동장치를 조절하도록 되어 있다.

본 발명에 또다른 일태양에 따르면, 본 발명은 냉각장치의 구동방법으로서, 압축기의 구동용량을 측정하는 단계; 압축기의 방출압을 측정하는 단계; 방출압이 예정범위 이내일 때 구동용량을 기초로 1개 이상의 응축기 팬의 구동을 제어하는 단계; 및 방출압이 예정범위 밖일 때 방출압력을 기초로 1개 이상의 응축기 팬의 구동을 제어하는 단계를 포함하는 냉각장치의 구동방법을 제공한다.

도 1은 공랭식 냉각기를 채용하는 시판중인 HVAC 장치의 구현예를 설명한 것이고,
도 2는 도 1에 도시된 공랭식 냉각장치의 사시도이고,
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 냉각장치에 사용될 수 있는 응축기의 블록도이고,
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 냉각장치의 구현예를 설명한 블록도이고,
도 5는 최대 팬 속도 백분율에 대한 냉각효율의 그래프이고,
도 6은 최대 팬 속도 백분율에 대한 전력소모량의 그래프이고,
도 7은 압축기 용량에 대한 최적 팬 속도의 그래프이고,
도8은 구동되는 압축기의 수에 대한 팬 수의 그래프이고,
도 9는 압축용량에 대한 방출압의 그래프이고,
도 10은 다양한 냉각상태에 대응되는 방법의 흐름도이고,
도 11은 팬 속도를 별도로 증가시켜서 다양화하는 방법을 나타낸 흐름도이고,
도 12는 팬 속도를 다양화하는 방법을 나타낸 흐름도이고,
도 13은 팬을 가동하는 방법을 나타낸 흐름도이며,
도 14는 액체냉각장치의 예시적 구현을 나타낸 블록도이다.

본 발명은 냉각장치내에서 응축기 팬의 구동을 제어하는 기술에 관한 것이다. 어떤 구현예에 따르면, 응축기 팬의 구동은 압축기의 흐름용량을 기초로 제어될 수 있다. 본원에서, “용량(capacity)”이라는 용어는 1개 이상의 압축기를 포함하는 압축장치내에서 냉매의 총 구동변위 속도를 언급하는 것으로 이해한다. 컨트롤러는 냉각장치의 냉각요구에 부합되도록 설계된 수준으로 압축기 용량을 가동하도록 설정할 수도 있다. 예를 들어, 어떤 구현예에서, 컨트롤러는 냉각수 온도, 냉각 환경의 기온 및/또는 압축기의 흡입압력 등과 같은 요인들을 기초로 구동 용량(capacity)을 결정할 수 있다. 그 다음으로, 컨트롤러는 압축기를 정해진 용량으로 작동되도록 조정할 수 있다. 예를 들어, 가변속 압축기를 채택한 장치에 있어서, 컨트롤러는 압축기의 회전속도를 가변시켜서 압축장치의 구동용량을 조정할 수 있다. 단계화된 일정속도 압축기를 채택한 장치에 있어서는, 컨트롤러는 다른 수의 압축기들이 압축 시스템의 가동용량을 조정할 수 있거나 없도록 할 수 있다.

압축시스템을 정해진 용량에서 가동되도록 세팅하는 것 이외에, 컨트롤러는 정해진 압축시스템 가동 용량의 파라미터를 기초로 응축기 팬의 가동을 조정할 수도 있다. 예를 들면, 압축시스템을 소기의 가동 용량으로 세팅하기 위해, 컨트롤러는 압축기가 가동상태일 수 있도록 소기의 회전속도 및/또는 수를 정할 수 있다. 그 다음으로, 컨트롤러는 원하는 압축기를 기초로, 압축기를 통과하는 공기 흐름, 압축기의 회전속도 및/또는 필요한 가동 압축기의 수를 가감할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 응축기 팬 속도를 가변시킬 수 있고/또는 상이한 수의 응축기 팬이 구동되거나 구동되지 않도록 함으로써 응축기를 통과하는 공기흐름이 증가되거나 감소될 수 있도록 할 수 있다. 다른 구현예에 있어서는, 소기의 압축기 회전속도 또는 가동되는 압축기의 수를 사용하는 것보다, 이러한 파라미터를 검출하도록 설계된 센서들로부터 실제 압축기 속도 또는 구동되는 압축기의 수의 입력지수(또는 2가지 모두)를 제어기가 수용할 수 있다. 따라서, 실내 공기온도나 압축기의 부하량(입력량 또는 토오크를 포함)과 같은 요인을 기초로 하는 제어기전을 사용하는 것보다, 본 발명은, 가동중인 압축기의 원하는 수 또는 실제 수에 의해 그리고/또는 압축기의 원하는 또는 실제의 회전속도에 의해서 결정되는, 압축기 용량을 기초로 팬의 구동을 조정하는 기술에 관한 것이다.

또한, 압축기 용량을 기초로 하는 압축기 팬의 제어는, 압축기 방출압력이 높은 수준 이상으로 상승하거나 낮은 수준 이하로 하강할 때 무력화될 수 있다. 고수준 및 저수준의 방출압력에서 구동 팬의 속력 및/또는 수(또는 2가지 모두)는 압축기 용량보다는 오로지 방출압력만을 기초로 조정할 수 있다.

도 1은 환경의 지배를 설계하기 위한 가열, 배기 및 공기조화(HVAC) 시스템을 도시한다. 이 구현예에 있어서, 빌딩(10)은 냉각장치에 의해 냉각된다. 냉각장치는 냉각기(12)와 응축기(14)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 냉각기(12)는 기저부에 위치하고, 응축기(14)는 덮개부에 위치한다. 그러나, 냉각기(12)와 응축기(14)는 예컨대 다른 설비실과 같은 다른 곳이나 또는 빌딩(10)에 인접한 곳에 위치할 수도 있다. 도 1에 도시된 응축기(14)는 공랭식으로서, 즉 외부 공기를 사용하여 냉매를 냉각시켜서 액체상태로 응축시키는 방식이다. 냉각기(12)는 단독식 장치(stand-alone unit)일 수도 있고 예컨대 블로어(blower) 및/또는 일체화된 에어핸들러와 같은 다른 설비를 포함하는 단일 패키지 장치의 일부일 수 있다. 냉각기(12)로부터 나오는 냉각 공정유체는 도관(16)에 의해 빌딩(10)을 통해 순환된다. 도관(16)은 빌딩(10)의 섹션들 내에 각각의 플로어에 위치하는 에어핸들러(18)에 연결되어 있다.

에어핸들러(18)는 에어핸들러들 간에 공기를 배급하게 되어있는 배관(20)에 커플결합되어있다. 또한, 배관(20)은 외부 인입구(도시되지 않음)로부터 공기를 받아들일 수 있다. 에어핸들러(18)는 냉각기(12)로부터 나오는 냉각된 공정유체를 순환시켜서 냉각된 공기를 제공하는 열교환기를 포함한다. 에어핸들러(18)내에 들어있는 팬은 열교환기를 거쳐서 공기를 이송시켜서 방, 아파트 또는 사무실 등과 같은 빌딩(10)내 환경에 조화된 공기를 공급하여 환경을 지정된 온도로 유지시켜 준다. 다른 장치들은 예컨대 공정 유체의 흐름을 조절하는 조절밸브 및/또는 공정 유체, 공기 등의 온도와 압력을 감지하는 온도 변환기 또는 스위치와 같이, 설비내에 포함되어 있을 수 있다.

도 2는 냉각장치의 구현예를 도시한다. 도 1에서 설명한 바와 같이, 공기는 공정유체 위에서 공기를 순환시키는 에어핸들러(18)내에서 냉각되어 빌딩의 온도를 저하시킨다. 차가운 공정유체는 유체 펌프(22)에 의해서 냉각기(12)로부터 에어핸들러(18)로 펌핀된다. 냉각기(12)내에서, 공정 유체는 열을 증발 냉매에 전달함으로써 공정유체의 온도를 낮추는 증발기(24)내에서 냉각된다. 그 다음으로 냉매는 압축기(26)에 의해 압축되고, 압축기 방출라인(28)을 거쳐서 응축기(14)로 이송된다. 응축기(14)는 냉매 증기를 액체로 응축시키고, 이것은 액관(30)을 통해 증발기(24)로 흘러가서 다시 공정을 시작한다.

도 3은 도 2에 도시된 냉각장치의 응축기(14)를 도식화한 도면이다. 본 구현예에 제시된응축기(14)는 공랭식이고, 8개의 응축코일(32)을 포함한다. 응축코일의 수는 응축코일(32)의 수와 냉각장치의 용량을 기초로 가변적일 수 있다. 고용량의 장치는 다수의 대형 응축코일(32)을 채용하고, 저용량 장치는 1개의 작은 코일(32)을 사용할 수 있다. 응축 코일(32)은 응축 코일(32)내 냉매로부터 외부 공기로의 열전달을 촉진할 수 있도록 구성되는 것이 전형적이다. 냉매로부터 외부 공기로의 열전달은 냉매 온도를 저하시키고, 이는 냉매가 증기로부터 액체로 응축되도록 한다. 냉매는 응축기 방출라인(28)을 거쳐 각각의 응축코일(32)의 최상부로 들어가 액관(30)을 거쳐 각각의 응축코일(32)의 바닥부에 위치한다.

열전달을 더욱 촉진하기 위해, 팬(34)은 응축코일(32)을 통해 공기를 순환시킬 수 있다. 본 구현예에서, 각각의 팬(34)은 팬 블레이드와 모터(36)를 포함할 수 있다. 팬 블레이드는 자체구동용 전력소모를 최소화하면서 응축코일(32)을 통해 충분한 공기흐름을 제공할 수 있도록 설계하는 것이 일반적이다. 팬 블레이드의 설계는 용도에 따라 달라지지만, 블레이드 수와 각 블레이드들의 피치(pitch)를 가변시키는 것을 포함한다. 팬 모터(36)는 전기식으로 또는 기계식으로 구동된다. 그러나, 전형적인 시판용 응축기는 3상 교류 전기모터를 사용한다. 팬 모터의 성능은 극(poles)으로 공지된 전자석 와인딩의 수에 의존적이다. 예를 들어, 6개 내지 8개의 극을 가지는 모터는 어떤 응축기 구성을 위한 가장 효율적인 공기흐름을 제공한다.

도3에 도시된 구성에 있어서는, 각각의 팬(34)이 2개의 응축코일(32)을 통해 공기를 순환시킨다. 어떤 구현예에 따르면, 각각의 팬(34)과 결합되어 있는 응축코일(32)은 코일이 바닥에 보다 근접하고 팬(34) 부근의 최상부로부터 보다 멀리 있을 수 있도록 편향되어 있다. 도시된 바와 같이, 편향 배치는 각 응축코일(32)의 측면을 거치는 공기 흐름을 발생시킨다. 다음으로, 공기는 화살표로 표시된 바와 같이, 팬 블레이드를 거쳐 상향으로 이동하여 응축기(14)로부터 나간다. 다른 구현예에 있어서, 응축코일(32)의 구성은 냉각장치의 용도에 따라 가변적이다. 예를 들어, 다른 응축기의 설계는 각각의 응축코일(32)에 대하여 1개의 팬(34) 또는 각 응축코일(32)에 대하여 다수개 팬(34)을 제공할 수 있다.

도 3에 도시된 구현예에 있어서, 각각의 팬 모터(36)는 모터 드라이브(38)에 의해 제어다. 어떤 구현예에 따르면, 모터 드라이브(38)는 모터 스타터와 가변속 드라이브(VSD)를 포함할 수 있다. VSD는 팬모터(36)의 속도가 연속적으로 가변할 수 있게 해준다. 예를 들어, 만일 팬모터(36)가 8-극 3상 A/C 전기모터이고 공급 전기의 진동수가 60Hz이라면, 팬모터(36)는 분당 회전수(RPM)가 900rpm이 된다. VSD는 팬모터(36)가 다른 속도로 구동될 수 있도록 팬모터(36)로 공급된 전기의 진동수를 가변시킬 수 있다. 팬모터(36)의 속도를 가변시키면 응축코일(32)을 거쳐가는 공기 흐름의 양을 변화시킬 수 있다.

도 3은 다른 구현예로서, 각각의 팬모터(36)에 전기적으로 커플링된 각각의 모터 드라이브(38)을 도시하는 바, 소기의 단일 드라이브(38)를 채택하여 팬모터들 사이에 공유시킬 수 있다. 단일 모터드라이브(38)를 채택하여 각각의 팬모터(36)를 제어하면, 구성비용을 절감할 수 있고, 응축기(14)의 신뢰도를 올릴 수도 있다. 또한, 다른 구현예에 있어서, VSD를 사용하는 것보다 모터드라이브(38)를 채택하여 팬을 단계별 구성에서 일정한 속도로 구동시킬 수 있다. 이 구현예에 있어서, 응축코일(32)을 통과하는 기체흐름의 양은 구동되는 팬의 수를 조절하여 가변시킬 수 있다. 예를 들어, 더 많은 팬을 사용하면 응축코일(32)을 통과하는 기체흐름을 증가시킬 수 있고, 더 적은 팬을 사용하면 응축코일(32)을 통과하는 기체흐름을 감소시킬 수 있다.

모터 드라이브(38)는 입력 시그날을 사용하여 팬모터(36)에 계지될 수 있고, VSD의 경우팬모터(36)의 구동속도를 특정할 수 있다. 모터 드라이브(38)는 각각의 모터 드라이브(38)와 전기적으로 커플링된 제어기(40)로부터 입력신호를 받는다. 도 4에 관련하여 후술될 것이지만, 제어기(40)는 소기의 또는 실제 압축기 용량을 기초로 적정의 팬 구동을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어기(40)는 소기의 또는 실제 압축기 용량을 기초로 구동시킬 팬의 수 및/또는 각 팬의 구동 속도를 결정할 수 있다. 그 다음으로, 제어기(40)는 모터드라이브(38)에 입력신호를 제공하여 적당한 팬(34)에 계지시키고/또는 팬(34)을 예정된 구동속도로 구동시킨다. 그리고 나서, 팬 모터(36)는 팬 블레이드를 정해진 속도로 회전시켜서 응축 코일(32)위로 공기흐름을 발생시킨다.

도 4는 본 발명에 따른 냉각창치의 개략도이다. 도 1 및 도 2에서 논의된 바와 같이, 온난한 공정유체는 증발기(24)에 들어가 냉각되고, 냉각된 공정유체발생되어 에어 핸들러(18)로 들어가게 된다. 공정유체를 냉각하는데 있어서, 증발기(24)내의 냉매는 증발되어 흡출라인(42)을 통해 압축기(26)내로 흘러들어 가며, 상기 압축기는 1개 이상의 압축기를 나타낸다. 냉매는 압축시스템(26)내에서 압축되고, 압축기 방출라인(28)을 통해 배출된다. 그 다음에, 냉매응 압축기 코일(32)로 들어가서 냉매가 냉각되고 액체로 응축된다. 응축기 코일(32)로부터, 냉매는 액체라인(30)을 통해 흘러서 팽창밸브(44)를 통과한다. 팽창 밸브(44)는, 흡출 과열, 증발기 액체수준 또는 다른 파라미터들에 대한 반응으로 냉매의 흐름을 가변시키는 열팽창 밸브일 수도 있고 전자식 팽창밸브일 수 있다. 대안적으로, 팽창밸브(44)는 고정식 구멍 또는 모세관일 수 있다. 냉매는 팽창밸브(44)를 빠져나가서 증발기(24)로 들어가 사이클을 완료하게 된다.

현대의 냉각장치에는 몇가지 하위 시스템을 이용하여 효율을 상승시키는 것이 전형적다. 예를 들어, 압축장치(26)는 언로드(unloading) 하위 시스템을 사용하여 냉각효율을 증가시킨다. 어떤 구현예에 따르면, 언로드 하위시스템은 도 4에 도시된 슬라이드(48)를 포함할 수 있다. 슬라이드 밸브(48)를 사용하여 압축기 부하를 제한할 수 있다. 슬라이드 밸브(48)가 개방될 때 냉매 증기는 압축기(26)의 중간 단계에서 배출되어, 압축기(26)의 고압부에는 보다 적은 냉매를 제공하게 된다. 중간 단계에서 배출되는 냉매 증기는 슬라이드 밸브(48)를 따라 흘러서 압축기(26)로 다시 들어가서 증발기(24)에 있는 아직 압축되지 않은 냉매 증기와 합쳐진다. 전형적으로, 슬라이드 밸브(48)가 개방되면 냉각기의 낮은 수요에 대한 반응으로 압축 용량이 감소된다. 예를 들어, 낮은 수요가 있는 기간중에는, 보다 적은 냉매 압축이 요구된다. 중간 단계에서는 부분압축된 냉매 분획이 개방 슬라이드 밸브(48)를 통해 탈출하여 압축 시스템(26)의 고압부에서는 보다 적은 양의 냉매가 압축되는 것이다. 압축 용량이 감소되어 압축기(26)에 의한 전력소모는 더 낮아지는 결과가 초래된다.

냉각시스템의 효율을 증가시키는 다른 하위 시스템은 절약 하위시스템이다. 절약 하위시`스템은 플래시 탱크(50), 밸브(52, 53) 및 압축시스템(26)의 절감부(55)를 포함한다. 밸브(53)는 압축코일(32)로부터 나오는 액체 냉매를 플래시 탱크(50)로 공급한다. 밸브(52)가 열렸을 때, 플래시 탱크(50)로부터 나오는 냉매 증기는 압축시스템(26)의 절감부(55)로 흘러가고, 플래시 탱크(50)로부터 나오는 액체 냉매는 액관(30)을 따라 흘러간다. 절감부(55)는 절감부(55)의 압력이 흡출압(압축기(26)로 들어가는 냉매 압력)과 방출압(압축기(26)로부터 나오는 냉매 압력) 사이에 있도록 압축기(26)의 중간 단계에 연결되어 있다. 증발기(24)로부터 압축기(26)로 들어가는 냉매 증기보다 고압상태인 플래시 탱크 냉매증기는 절감부(55)를 통해서 압축기(26)로 도입될 수 있다. 플래시 탱크(50)에서 나오는 보다 고압의 냉매 증기를 압축하여 냉각 시스템의 효율과 용량을 증가시킬 수 있다. 절감기는 스크류-타입 압축기와 함께 사용되는 것이 전형적이데, 이와 유사한 구성은 예를 들어 왕복식(reciprocal), 스크롤 방식 또는 다단계 원심식 압축기와 같은 다른 압축기의 구성에도 사용될 수 있다. 만일 구현에 있어서 절감기를 빼뜨린다면, 액체 냉매는 응축코일(32)로부터 액관(30)을 거쳐 팽창밸브(44)로 바로 흐르게 될 것이다.

원심식, 스크롤식, 스크루 방식 등과 같은 다양한 다른 압축기를 압축 시스템(26)에 사용할 수 있다. 압축기 유형에 무관하게, 압축시스템(26)의 용량은 조정할 수 있는 것이 전형적이다. 앞서 언급한 바와 같이, 용어 “용량”은 압축 시스템(26)내 냉매의 총 구동변위 속도를 나타낸다. 예를 들어, “스크루” 방식의 압축기의 경우, 회전속도를 가변시킬 수 있고, 압축기의 회전속도를 가변시켜서 압축시스템의 용량을 조절할 수 있다. 회전속도가 증가할수록 더 많은 냉매가 압축 및 교환되어 압축시스템의 용량이 증가하게 되는 것이다. 마찬가지로, 회전 속도가 감소될수록 보다 적은 양의 냉매가 압축 및 교환되어 압축 시스템 전체의 용량을 감소시키는 것이다. 다른 실시예에 있어서, 전형적으로는 일정한 속도로 구동되는 스크롤-방식의 압축기와 같은 압축기가 사용될 경우, 단계적 조정(staging), 즉 가동되는 압축기의 수를 선택적으로 상이하게 조절함으로써 압축시스템의 용량을 조절할 수 있다. 더 많은 압축기를 구동시킬수록 더 많은 냉매가 압축되어 압축시스템에서 교환됨으로써 압축시스템의 용량은 증가하게 된다. 마찬가지로, 더 적은 수의 압축기를 구동시키면, 더 적은 양의 냉매가 교환되어, 압축 시스템의 용량은 감소된다. 또다른 실시예에 있어서, 압축시스템은 스테이지 방식과 속도조절식을 포함하는 압축기를 사용할 수도 있다. 이 실시예에서는 압축시스템의 용량은 압축기의 회전속도와 가동중인 압축기의 수를 모두 측정하여 압축 시스템내에서 냉매가 교환된 총량일 수 있다.

압축 시스템(26)의 용량은 냉각시스템상의 부하를 가변시킨 반응으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 부하가 높은 기간중에는(예를 들어, 상대적으로 온화한 공정유체가 증발기(24)로 들어갈 때 및/또는 실온이 비교적 높을 때의 가동시) 압축시스템의 용량은 증가된 수요에 맞도록 증가된다. 부하가 낮은 기간중에는(예를 들어, 상대적으로 차가운 공정유체가 증발기(24)로 들어갈 때 및/또는 실온이 비교적 낮을 때의 가동시) 압축시스템의 용량은 감소된 수요에 맞도록 감소된다.

본 발명에 따른 어떤 구현예에 따르면, 제어기(40)는 예컨대 증발기(24)로 유입 및/또는 유출되는 공정유체의 온도, 빌딩(10)내의 기온(도 1), 및/또는 압축기의 흡출압력 등과 같이 냉각시스템상의 부하에 관련되는 인자들을 기초로 소기의 압축시스템 용량을 결정하게 된다.

예를들어, 제어기(40)는 압축시스템의 용량을 조절하여, 증발기(24)로부터 나오는 공정 유체의 온도를 아주 일정한 수준으로 유지시켜 준다. 이 구현예에 있어서, 센서(49)는 증발기로부터 공정유체 라인이 나오는 곳에 위치하여 증발기에서 나오는 공정유체의 온도를 측정한다. 제어기(40)는 센서(49)에서 나오는 피드백을 받고, 센서(49)를 사용하여 검출된 온도변화에 대한 반응으로 압축시스템의 소기의 용량을 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 조절기(40)는, 센서(49) 이외에도, 예컨대 실온센서, 빌딩(10)내 기온센서, 증발기로 들어가는 공정유체용 온도센서, 증발기를 거쳐 흐르는 공정유체용 온도센서(예컨대 후술되는 센서(60)와 같은) 및/또는 압축기 흡출압력 센서 등을 사용하여 압축기시스템의 소기의 용량을 결정할 수 있다.

제어기(40)가 소기의 압축시스템 용량을 결정한 후, 제어기(40)는 예컨대 압축시스템(26)을 소기의 압축시스템 용량으로 가동하기 위해 사용되어야 하는 구동 압축기의 수 또는 회전속도와 같은 압축시스템(26)의 소기의 구동파라미터를 결정하게 된다. 제어기(40)는 소기의 구동 파라미터를 나타내는 입력신호를 1개 이상의 전기모터(46)에 제공하고, 이것들은 압축시스템(26)내의 압축기에 동력을 제공하여 압축시스템(26)을 결정된 압축시스템 용량으로 가동되도록 설정한다. 냉각시스템상의 부하를 가변시킨데 데한 반응으로 압축시스템 용량을 변화시킴으로써, 냉각시스템은 모든 가동기간 동안 효율적으로 가동될 수 있다.

조절기(40)는, 도 3과 관련하여 설명한 바와 같이, 소기의 압축시스템(26)용 가동 파라미터를 사용하여 응축팬(34)의 가동을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어기(40)는 소기의 압축기 회전속도 및/또는 가동되는 압축기의 수를 기초로 한 팬(34)의 회전속도를 조절할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 제어기(40)는 압축시스템 용량의 증가에 대한 반응으로 팬의 속도를 선형증가시킬 수 있고, 압축시스템 용량의 감소에 대한 반응으로 팬의 속도를 선형감소시킬 수 있으며, 이러한 관계가 반드시 선형 관계일 필요는 없다. 또한, 스테이지-방식의 압축팬(34)을 사용하는 구현예에 있어서는, 제어기(40)는 소기의 압축기 회전속도 및/또는 가동되는 압축기의 수를 기초로 한 팬(34)의 수를 조절할 수 있다.

어떤 실시예에 있어서, 본 발명의 냉각시스템에는 1개 이상의 선택적 센서들(54, 62, 64 및 65)이 포함되어 압축시스템(26)의 폐쇄형 루프식 구동을 제공한다. 이러한 구현예에서, 센서들(54, 62, 64 및 65)로부터의 피드백을 이용하여, 압축시스템(26)이 후술되는 소기의 압축시스템 용량으로 구동되도록 보장할 수 있다. 그러나, 다른 구현예에 있어서, 센서들(54, 62, 64 및 65)은 생략할 수 있고, 냉각시스템은 상기와 같이 소기의 압축시스템 용량을 기초로 구동될 수 있다.

[0042] 센서(54)를 사용하는 구현예에 있어서, 1개 이상의 센서들(54)을 전기모터(46)에 부착하여 압축시스템 용량을 측정할 수 있다. 특히, 센서(54)는 예컨대 모터의 구동상태, 및 모터의 회전속도 등과 같은 압축모터(46)의 구동과 결부된 다양한 파라미터를 검출할 수 있다. 센서(54)는 제어기(40)에 전기적으로 커플링되어 있고, 검출된 파라미터를 나타내는 신호들을 제어기(40)에 제공할 수 있다. 어떤 구현예에 있어서는 압축시스템 용량이 공지되어 있거나, 가동 또는 압축시스템에 관한 기존의 또는 공지된 파라미터들로부터 추정할 수도 있다. 예를 들어, 압축기의 가동에 사용되는 1개 이상의 VSD는 전형적으로 명령 시그날을 생성하거나, VSD내에서 솔리드 상태 스위치를 제어하는 기초로 사용되는 신호들의 값을 전산화하거나 검색할 수 있다. 이러한 신호들이나 값들은 압축시스템 용량의 지표로 사용될 수 있다.

검출된 파라미터를 사용하면, 제어기(40)은 압축시스템의 전류구동 용량을 결정할 수있다. 예를 들어 만일 압축시스템(26)이 스크루우-형 압축기이고 압축기의 회전속도를 가변시켜서 용량을 조절할 수 있는 것인 경우, 센서(54)는 압축기의 회전 속도를 검출하고 제어기(40)에 제공하여 압축용량을 결정하도록 한다. 이 구현예에서, 회전속도가 증가할수록 압축용량도 증가한다. 다른 실시예에 있어서, 만일 압축시스템(26)이 스크롤-형 압축기를 포함하고 압축기가 스테이지 방식이며 선택적으로 용량을 조절할 수 있도록 되어 있다면, 센서(54)는 압축모터(46)의 구동상태를 검출하고, 구동상태를 제어기(40)에 제공하여 압축기 용량을 결정하게 한다. 본 구현예에 있어서, 구동중인 압축모터(46)가 많아질수록 전류압축 용량은 높아지게 된다.

어떤 구현예에서는, 제어기(40)가 압축시스템(26)의 소기의 구동용량이 아니라, 압축시스템(26)의 현재 구동용량을 사용하여, 도 3에 대하여 전술한 바와 같이 응축팬(34)의 구동을 조정할 수 있다. 예를 들어, 제어기(40)는 구동중인 압축기의 회전속도 및/또는 압축기의 수를 센서(54)를 이용하여 측정할 수 있다. 그 다음으로, 제어기는 이 측정된 구동 파라미터를 이용하여 응축기 팬(34)의 속도를 조절하고/또는 구동중인 응축기 팬(34)의 수를 조절할 수 있다. 그러나, 다른 구현에 있어서는, 센서(54)가 생략되고 제어기(40)가 오로지 압축시스템(26)의 원하는 구동 용량만을 기초로 응축팬(34)의 구동을 조절할 수 있다.

제어기(40)는, 압축시스템(26)내에 존재하는 냉매 압력 및/또는 응축코일(32)내의 냉매의 압력이 정상 구동범위 이내에 있는 한, 소기의 또는 현재 압축시스템 용량을 기초로, 응축기 팬의 회전속도 및/또는 구동중인 응축기 팬의 수를 조절할 수 있다. 그러나, 만일 압력이 너무 높거나 낮아지게 되면, 제어기(40)는 압축시스템 용량을 기초로 하는 응축팬의 제어를 중단하는 대신, 압력을 기초로 응축팬의 구동을 제어하게 된다. 응축코일(32)내 압력은 다수의 인자들, 예컨대 응축코일(32)로 들어가는 냉매의 온도, 실내 기온, 응축팬의 회전속도, 및/또는 구동중인 응축팬의 수 등과 같은 인자들에 의해 영향을 받는다. 따라서, 응축코일(32)의 압력은 다양한 구동 입력분을 사용하여 결정하게 되며, 상기 입력분은 어떤 구현예에 있어서는 제어기(40)에 전기적으로 커플링된 다른 센서에 의해 측정될 수 있다.

예를 들어, 실온 센서(56)를 사용하여 빌딩(10)의 외부 기온을 측정할 수 있다. 제어기(40)는 실온 센서(56)가 검출해낸 실온정보를 받아서, 실온 정보를 단독으로 사용하거나, 다른 파라미터들과 함께 사용하여 응축코일(32)내의 고압 상태를 검출한다. 예를 들어, 실온이 상승하면, 온도차가 줄어들어서, 응축코일(32)내의 냉매로부터 외부 공기로 더 적은 양의 열이 전달된다. 열전달률이 감소하면, 응축코일(32)내 냉매온도의 상승을 초래한다. 냉매 온도가 상승하면 코일(32)내 압력이 증가한다. 따라서, 제어기(40)에 의해 실온을 이용하여 응축코일(32)내의 고압 상태를 검출할 수 있다. 고압 상태 검출에 대한 반응으로, 제어기(40)는 압축시스템 용량을 기초로 하는 제어를 중단하고, 팬을 가동시켜서 응축코일(32)을 통하는 공기흐름을 증가시키도록 구동된다. 예를 들면, VSD에 의해 구동되는 응축팬을 사용하는 구현예에 있어서, 제어기(40)는 팬 속도를 증가시켜서 냉매로부터 외기로 추가의 열전달을 촉진함으로써 응축기 압력을 감소시킨다. 스테이지 방식으로 팬들을 사용하는 구현예에 있어서는, 제어기가 냉매로부터 외기로 추가의 열전달을 촉진하도록 구동되는 팬들의 수를 증가시킨다. 또한, 스테이지 방식일 수 있고 속도조절 방식인 팬을 사용하는 어떤 구현예에 있어서는, 제어기(40)가 팬의 속도를 증가시키고 구동중인 팬의 수를 증가시킨다.

실온 센서(56) 대신에, 또는 추가로, 압력센서(58)가 제어기(40)에 전기적으로 커플링되어, 압축시스템(26)으로부터 나오는 냉매의 방출압력을 측정할 수 있다. 압축시스템(26)으로부터 나오는 냉매의 방출압력은 응축코일(32)내의 냉매의 압력에 양향을 미칠 수 있다. 따라서, 압력센서(58)에 의해 검출되는 방출압력은 제어기(40)에 의해 사용되어 고압 상태를 검출할 수 있게 된다. 다른 구현예에 있어서는, 제어기(40)는 냉각시스템의 다른 구동 파라미터들, 예컨대 응축코일(32)내의 온도, 실내 기온 및/또는 압축시스템의 용량 등을 이용하여 방출압력을 측정할 수 있다. 고압 상태의 검출에 대한 반응으로서, 제어기(40)는 압축시스템 용량을 기초로 하는 제어를 중지하고, (팬 속도를 증가시키고/또는 구동 팬의 수를 증가시킴으로써) 응축 코일을 통한 기체흐름을 증가시켜서 응축압력을 감소시킬 수 있다. 또한, 어떤 구현예에서, 제어기(40)는 예컨대 슬라이드 밸브(48)를 사용하여 압축기(26)를 언로드(unload)하거나 압축기(26)를 닫아서 방출압력을 저하시킬 수 있다.

어떤 구현예에서는, 제어기(40)에 의해 센서들을 활용함으로써 압축시스템(26)의 용량을 설정할 수 있다. 예를 들어, 온도센서(60)는 제어기(40)에 전기적으로 커플링되어, 증발기(24)내에서 냉각되는 공정유체의 온도를 검출할 수 있다. 제어기(40)는 공정 유체의 온도를 이용하여 압축시스템(26)의 용량을 조정함으로써 빌딩(10)내에서 원하는 온도를 유지한다(도 1). 예를 들어, 공정유체의 온도가 어느 수준 이상으로 올라가면 제어기(40)는 압축시스템의 용량을 증가시켜서 온도상승분을 보상한다. 반대로, 공정유체의 온도가 어느 수준 이하로 내려가면 제어기(40)는 압축시스템의 용량을 줄인다. 따라서, 제어기(40)는 공정유체의 온도를 기초로 (구동중인 압축기의 수를 가변시키거나, 압축기의 회전속도를 가변시켜서) 압축시스템(26) 용량의 현재용량을 설정할 수 있다.

제어기(40)가 압축시스템(26)의 용량을 설정함에 따라, 제어기(40)는 팬이 압축시스템(26)의 현재용량 설정에 상응하도록 팬의 작동을 조절할 수 있다. 예를 들면, 제어기(40)가 압축시스템 용량을 증가시키면, 제어기는 팬(34)의 속도도 증가시킨다. 만일 제어기(40)가 압축시스템 용량을 감소시키면, 제어기(40)는 팬(34)의 속도도 감소시킨다. 다른 구현예에 있어서, 원격 제어기(도시되지 않음)를 사용하여 공정유체의 온도를 기초로 압축시스템의 용량을 설정할 수 있다. 이 구현예에 있어서는, 별도의 제어기가 압축기 시스템 용량 설정값을 제어기(40)에 보내고, 이것을 이용하여 팬(34)의 구동을 조절하게 된다.

전술한 바와 같이, 압축기 언로드 하위장치(예컨대 슬라이드 밸브(48))는 압축기 용량에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 센서(62)는 제어기(40)에 전기적으로 커플링되어 제어기 언로드 하위시스템이 구동중일 때를 검출할 수 있다. 센서(62)는 슬라이드 밸브(48)의 위치를 표시하는 신호를 제어기(40)에 제공할 수 있다. 마찬가지로, 밸브(52,53)가 개방되었을 때 절감장치 하위시스템은 또한 압축시스템도 줄일 수 있다. 그러므로, 센서(64,65)는 각각 밸브(64,65)에 부착하여, 밸브(52,53)의 위치를 알리는 신호를 제어기(40)에제공할 수 있다. 어떤 구현예에 있어서, 제어기(40)는 슬라이드 밸브(48) 및 절감밸브(52,53)에 전기적으로 커플링되어, 언로드 하위시스템과 점감화 하위시스템의 구동을 제어한다. 이 실시예에서, 제어기(40)는 밸브(48,52 및 53)의 위치를 설정하고, 제어기(40)는 이러한 공지의 위치를 이용하여 압축시스템(26)의 현재 구동용량을 결정한다. 이 구현예에서, 센서(62,64 및 65)들은 배제할 수 있다.

도 4는 1개의 팬(34)과 1개의 팬모터(36)를 도시하였으나, 이러한 부품들은 응축기(14)내에 여러 개의 팬이 있음을 나타내는 것이다. 앞서 언급된 모터 드라이브(38)는 제어기(40)에 전기적으로 커플링되어 있다. 제어기(40)가 압축시스템(26)의 용량을 기초로 사용되어야 할 팬 구동 설정사항을 결정한 후, 제어기(40)는 모터 드라이브(38)를 통해 팬(34)의 구동을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어기(40)는 입력신호를 오터 드라이브(38)에 제공하여 1개 이상의 팬(34)의 구동을 가능하게 해준다.

폐쇄 루프형 구동을 위해서, 1개 이상의 센서(66)를 팬 모터(36)에 부착시켜서 팬(34)의구동 파라미터를 검출한다. 예를 들어, 센서(66)는 팬모터(36)의 회전속도를 측정할 수 있다. 그 다음으로, 제어기(40)는 검출된 회전속도를 제공된 속도설정과 비교하여, 팬(34)이 지시된 바에 따라 구동되는지 측정하고, 요구되는 입력명령 신호에 대한 조절을 할 수 있다. 예를 들어, 만일 1개 팬모터(36)의 속도가 요구되는 것보다 낮으면 공기흐름 제어기(40)는 다른 팬모터의 속도를 증가시켜서 응축코일(32)에 원하는 공기흐름을 제공할 수 있다. 그러나, 다른 구현예에 있어서는, 센서(66)를 생략할 수 있다.

도 5는 냉각기 효율 대 최대 팬 속도 백분율의 예시적인 그래프이다. 곡선(68)은 일정 압축기 용량에서 팬 속도 범위를 초과하는 최적의 냉각기 효율을 나타낸다. 또한 그 밖의 각 곡선(70,72,74)은 대기 온도 60 °F(16℃), 80 °F(27℃), 100 °F(38℃)에 대한 데이터를 각각 나타낸다. 이들 곡선(70,72,74)의 최고점은 냉각기 효율이 최대화되는 점을 가리킨다. 이러한 예에서, 세 개의 곡선 모두는 최대 냉각기 효율이 대기 온도와는 무관하게 동일한 팬 속도에서 발생함을 지시하고 있다. 따라서, 특정 압축기 시스템 용량에 있어서 대기 온도가 최적 냉각기 효율이 달성되는 팬 속도에 실질적으로 영향을 주지 못한다. 그러므로, 대기 온도가 고압 조건을 검출하는데 이용될 때를 제외하고는, 대기 온도가 응축기(condenser) 팬의 작동을 조절하는데 컨트롤러(40)에 의해 이용되는 팩터가 아닐 수 있다(또는 중요한 팩터가 아닐 수 있다).

도 6은 최대 팬 속도의 백분율 함수로서 팬 모터(36)와 압축기 모터(46)에 의해 소비되는 전력을 나타내는 예시적인 그래프이다. 곡선(76,78,80)들은 일정한 압축기 용량에서 생성되는 데이터를 기초로 하는 것이다. 이 중 도면부호 76의 곡선은 최대 속도의 백분율 함수로서 팬 모터(36)에 의해 소비되는 전력을 나타낸다. 또한 상기 곡선(76)이 나타내고 있는 바와 같이 팬 모터(36)이 보다 빨리 회전될수록 그것이 소비하는 전력은 보다 증가하게 된다. 이에 더하여 이러한 관계는 일반적으로 선형적이지 않다. 즉, 팬 속도의 증가가 팬(34) 및 그 구동에 의해 소비되는 전력의 불균형적인 증가로 나타날 수 있는 것이다. 또한 도면부호 78의 곡선은 팬 속도의 함수로서 압축기 모터(46)에 의해 소비되는 전력을 나타낸다. 상기 곡선(78)은 팬 속도가 증가할 때 압축기 모터(46)에 의해 소비되는 전력이 감소함을 나타낸다. 이러한 전력 소비의 감소는 응축기 코일(32)에서 증가된 열전달율에 기인하는 낮은 압축기 헤드(head)의 결과일 수 있다. 낮은 압축기 헤드는 압축기가 냉매를 압축하는데 보다 적은 전력을 소비함을 의미한다. 도면부호 80의 곡선은 팬 속도의 함수로서 압축기 모터(46)와 팬 모터(36)에 의해 소비되는 전체 전력을 나타낸다. 상기 곡선(80)으로부터 알 수 있는 바와 같이 소비되는 전체 전력이 최소화되는 점이 있다. 이 점은 도 5에 나타낸 바와 같은 최적 냉각기 효율의 팬 속도에 상응하는 것이다. 최대 냉각기 효율이 달성되는 팬 속도는 압축기 용량과 냉동 시스템 구성에 따라 다양하게 달라질 수 있다. 따라서, 상이한 냉동 시스템은 주어진 압축기 용량에 대한 최적 냉각기 효율의 상이한 점을 가질 수 있다.

도 7은 최적 팬 속도 대 응축기 시스템 용량을 나타내는 예시적인 그래프이다. 곡선(82)은 일반적으로 압축기 시스템 용량이 증가함에 따라 최적 팬 속도 또한 증가함을 보여주고 있다. 도시된 바와 같이, 곡선(82)은 대략 50%의 팬 속도에서 시작하며, 이는 이 수준 이하로 팬(34)을 작동시키는데 최소 전력이 요구되기 때문이다. 예를 들면, 50% 속도에서 팬 모터(36)에 의해 소비되는 전력이 100% 속도에서 소비되는 전력의 대략 12.5%일 수 있다. 냉동 시스템의 정확한 특성에 따라서는 약 50% 이하의 속도가 다른 구현예에서 바람직한 것일 수 있다. 도면부호 84, 86의 곡선 세그먼트는 단지 곡선(82)의 예시적인 세그먼트이다. 이 세그먼트들은 모두 선형적이며, 특정 압축기 용량에서 임의의 기울기 변화를 나타내고 있다. 그러나, 곡선 세그먼트(84,86)는 비선형적일 수 있고, 추가적인 기울기 변화를 나타내는 또 다른 곡선 세그먼트들이 존재할 수 있다. 도면부호 88의 곡선 세그먼트는 압축기 용량의 함수로서 최적의 팬 속도가 상대적으로 일정한 상태를 유지하는 영역을 나타낸다. 도 6의 곡선(76)에서 알 수 있는 바와 같이, 팬 모터(36)를 작동시키는데 이용되는 전력은 팬 속도가 증가함에 따라 급속히 증가한다. 그러므로, 팬 속도를 증가시키는데 필요한 전력이 압축기 용량을 증가시키는데 필요한 전력보다 큰 점이 있을 수 있다. 곡선(88)에서 알 수 있는 바와 같이, 이 점에서 최적의 팬 속도는 압축기 시스템 용량의 함수로서 상대적으로 일정하게 유지될 수 있다.

도 8은 작동하고 있는 팬의 수 대 작동하고 있는 압축기의 수를 나타내는 예시적인 그래프이다. 앞서 설명한 바와 같이, 다중 스크롤 타입(scroll-type)의 압축기들을 채용하고 있는 압축기 시스템 구성은 압축기들을 다단 구동함에 의해 압축기 용량을 변화시킬 수 있다. 따라서, 추가적인 용량을 필요로 하는 작동 주기 동안 추가적인 압축기들이 활성화될 수 있다. 압축기 용량이 증가함에 따라 외부 공기로 추가적인 열을 전달하는 응축기(14)들이 요구될 수 있다. 일부 응축기 구성은 단일 속도 팬들을 채용한다. 이러한 구성에서, 응축기 코일(32)을 통과하는 공기 흐름은 대표적으로 추가적인 팬(34)들을 작동시킴에 의해 증가될 수 있다. 예를 들면, 도 8에 나타낸 데이터는 6개의 팬(34)들을 가지는 응축기(14)에 관련되는 것이다. 보다 낮은 용량 상황에서는 하나의 압축기가 작동될 수 있다. 그러한 상황에서, 응축기 코일(32)을 통과하는 최적의 공기 흐름은 내 개의 팬(34)들을 작동시킴에 의해 달성될 수 있다. 이러한 작동 모드는 도 8에서 도면부호 90으로 나타낸 점으로 예시되고 있다. 냉각 시스템에 대한 요구가 증가함에 따라 추가적인 압축기들이 추가적인 부하를 보상하기 위하여 작동될 수 있다. 도면부호 92, 94로 나타낸 점들은 2개 및 3개의 압축기들이 각각 작동될 때 작동 상태를 나타내는 것이다. 세 개의 각 상태에서, 6개의 팬(34) 모두가 응축기 코일(32)을 통과하는 공기 흐름을 증가시키기 위해 작동된다. 증가하는 압축기 시스템 용량에 대응하여 작동하는 팬(34)의 수를 증가시킴에 의해 응축기 코일(32)을 통과하는 최적의 공기 흐름이 달성될 수 있다. 상술한 바와 같이 최적의 공기 흐름은 전체 냉동 시스템의 효율을 증가시킬 수 있다. 또한 유사한 배치가 상이한 압축기의 수 및/또는 상이한 팬(34)의 수를 가지는 냉동 시스템을 위해 채용될 수 있다. 이러한 각각의 배치에서 최적의 공기 흐름이 작동하는 압축기의 수에 따른 함수로서 작동 팬(34)의 수를 조절함에 의해 계산될 수 있다.

도 9는 압축기 시스템의 배출압력이 변화함에 따라 콘덴서 팬의 작동을 제어하는데 사용하기 위한 다른 방법을 보여주는 순서도이다. 각 작동방법은 배출압력영역에 따라 정의되고, 각 배출압력 영역은 다양한 배출압력 레벨, 96, 98, 100 및 102 사이에서 발생한다. 가장 큰 배출압력(예를 들면 98 및 100 사이 배출압력 레벨)의 경우에, 콘덴서 팬은 압축기 시스템(26)의 용량을 바탕으로 작동될 수 있다. 그러나, 높은 압력 또는 낮은 압력 조건에서 콘덴서 팬은 압축기 용량과 독립적으로 제어될 수 있다.

압축기 시스템의 배출압력(26)은 압축기 시스템(26)에서 배출되는 냉매의 압력이고, 도 4에 도시된 센서(58)와 같은 센서를 이용하여 측정될 수 있다. 컨트롤러(40)는 배출압력을 받아 압축기 배출압력에 대응하는 적당한 작동방법을 결정할 수 있다. 예를 들면, 배출압력이 98과 100 레벨 사이에 있을 때, 컨트롤러(40)는 "효율적인 팬 속도를 최적화해라"라고 명령하는 작동방법을 채용할 수 있다. 이러한 작동방법에서, 컨트롤러(40)는 도 4에 관하여 서술한 바와 같이 압축기 시스템의 용량을 바탕으로 팬 속도를 조절할 수 있다. 예를 들면, 압축기 시스템의 용량이 증가함에 따라 컨트롤러(40)는 콘덴서 팬(40)의 속도를 증가시킬 수 있다. 유사하게는, 압축기 시스템의 용량이 하강함에 따라 컨트롤러(40)는 콘덴서 팬(40)의 스피드를 감소시킬 수 있다. 이러한 작동방법 내에서 제어는 콘덴서 코일(32)을 통해 공기흐름을 최적화하기 위해 압축기 용량을 바탕으로 (예를 들면 콘덴서 팬 속도를 조절함으로써,) 변화될 수 있고, 이는 냉각 시스템이 최대 효율로 작동되게 할 수 있다. 더우기, 단계적인 팬의 채용을 구현함에 있어서, 압축기 용량을 바탕으로 콘덴서 코일을 통해 공기흐름을 다양화하기 위해 작동되는 팬의 수는 도 4에 관하여 설명한 바와 같이 압축기 시스템의 용량을 바탕으로 조절될 수 있다. 이러한 구현예에서, 작동되는 팬의 수는 압축기 시스템 용량의 단계적이며 뚜렷한 증가에 따라 바뀌어 질 수 있다.

배출압력이 레벨 98 이하로 떨어질 때, 컨트롤러(40)는 압축기 시스템의 용량에 바탕을 둔 제어를 초과할 수 있고, "팬 속도를 저감하라" 라고 명령하는 작동 방법을 채용할 수 있다. 이러한 작동방법에서, 컨트롤러(40)는 배출압력을 증가시키기 위해 팬 속도를 저감할 수 있다. 이러한 감소는 효율을 최적화함에 있어서 발생가능한 "정상적인" 감소보다 더 클 것이다. 팬 속도에서 증가된 감소는 팬 속도와 배출압력 사이의 관계(이전 처럼 팬 속도와 압축기 용량 사이의 관계보다 오히려)에 반영될 수 있다. 팬 속도는 비례적으로, 비선형적으로, 하나 또는 그 이상의 단계 등과 같이 배출 압력과 함께 어떤 적당한 방법으로 감소될 수 있다. 팬 속도의 감소로 콘덴서 냉매와 공기 사이의 더 낮은 열전달율이 발생되고, 차례대로 냉매 온도와 압력을 콘덴서 코일(32) 내에서 증가시킬 수 있다. 더 높은 압력은 증발기(24)와 콘덴서 코일(32) 사이에 더 큰 압력 차이를 발생시키고, 압축기 시스템(26)이 특히 낮은 냉매의 수요 기간 동안 작동을 지속하게 할 수 있다. 더우기, 단계적인 팬을 채용하는 구현예로, 컨트롤러(40)는 팬 속도를 감소시키는 대신에, 또는 게다가 작동되는 팬의 수를 감소시킴으로써 콘덴서 코일(32)을 통한 공기흐름을 감소시킬 수 있다.

팬 속도의 저감 또는 작동되는 팬의 수적 감소가 배출압력을 증가시키기에 충분하지 않은 경우에 배출압력은 레벨 96 이하로 떨어질 수 있다. 상기 배출압력이 레벨 96 이하로 떨어지면, 컨트롤러(40)는 "낮은 압력 차이를 삭감하라"라고 명령하는 작동방법을 채용할 수 있다. 이러한 작동 방법에서, 배출압력이 작동을 지속시키기에 충분하지 않기 때문에 컨트롤러(40)는 압축기 시스템을 비활성화시킬 수 있다. 예를 들면, 스크류 타입의 압축기를 채용하는 압축기 시스템에서, 압축기 내에 오일 밀봉을 유지하기에 배출압력이 충분하지 않을 수 있다. 또한, 냉각 시스템에 대해 수요가 낮은 동안에 압축기는 저감된 속도로 작동될 수 있고, 압축기를 입출하는 냉매 사이에서 압력 차이를 더욱 낮게 할 수 있다. 배출압력이 레벨 96을 초과하는 경우에 컨트롤러(40)는 "팬 속도를 저감하는" 작동 방법으로 팬을 작동 및 관련시킬 수 있다. 배출압력은 레벨 98을 초과하는 경우에 컨트롤러는 "팬 속도를 효율적으로 최적화하라" 라고 하는 방법을 이용하여 압축기 시스템의 용량에 따라 콘덴서 팬의 제어를 재시작할 수 있다.

배출압력은 레벨 100을 초과하는 경우에, 컨트롤러(40)는 압축기 시스템의 효율에 바탕을 둔 제어보다 우선하여 "팬 속도를 상승시키라"라고 명령하는 작동방법을 채용할 수 있다. 이러한 작동방법에서 컨트롤러(40)는 팬 속도를 배출압력을 감소시키기 위해 팬 속도를 증가시킬 수 있다. 팬 속도의 증가로 콘덴서 냉매와 공기 사이의 열전달률을 증가시킬 수 있고, 차례로 콘덴서 코일(32) 내에서 냉매 온도와 압력을 감소시킬 수 있다. 배출압력이 레벨 100 이하로 낮아지면, 컨트롤러(40)는 팬 속도를 효율적으로 최적화하라"고 하는 방법을 다시 채용할 수 있다. 더 높은 작동 방법에서 팬 속도는 더 낮은 방법에서와 같이 팬 속도와 배출압력 사이에서 바람직한 관계에 바탕을 두고 제어될 수 있다. 이것은 다시 비례적인 관계, 비선형 관계일 수 있고, 또는 팬 속도가 하나 이상의 단계에서 변화될 수 있다(예를 들면, 최대 속도로 증가된다). 더우기, 단계적으로 팬을 채용하는 구현예에서, 컨트롤러는 팬 속도를 증가시키는 대신에 또는 게다가 작동되는 팬의 수를 증가시킴으로써 콘덴서 코일(32)을 통해 공기흐름을 증가시킬 수 있다.

그러나, 증가한 팬 스피드 또는 증가한 가동 팬의 개수가 방전압력을 줄이는 데 불충분하면, 방전 압력은 레벨 102를 넘어갈 수 있다. 방전 압력이 레벨 102를 넘어가면, 컨트롤러 40가 “고-압력 언로딩” 라벨의 가동 체제에 들어갈 수 있다. 이러한 가동 체제 하에서, 컨트롤러 40는 시스템의 구성을 보호하기 위해 컴프레셔 시스템 26의 작동을 방해할 수 있다.

일정량의 자기이력현상(히스테리시스)는 이 가동 체제들 간에 변화에 사용될 수 있다는 점을 주목해야만 한다. 이것은 예를 들어 가동 체제 하에서 변화를 유발시키는 압력과 다를 수 있는 원하는 가동 압력에 도달될 때까지, 시스템이 전류 가동 체제 하에 남아있는 것을 허용할 것이다. 이러한 접근들은 가동 체제들 간에 너무 빈번한 변화를 피할 수 있다.

도 10은 바람직한 냉장 시스템의 작동 방법을 나타내는 순서도이다. 냉장 시스템의 작동 방법은 칠러(chiller) 시스템이 운전 중인지를 결정함으로써 시작한다(블록 104). 만약 칠러 시스템이 운전 중이 아니라면, 컨트롤러 40는 컨덴서 팬들 34을 끌 수 있다(블록 106). 만약 칠러 시스템이 운전 중이라면, 컨트롤러 40는 고 방전 압력이 존재하는지 알아낸다(블록 108). 예를 들어, 컨트롤러 40는 도 4에 도시된 것처럼 센서 58로부터 방전 압력을 받을 수 있고, 도 9에 도시된 것처럼 압력 레벨 100과 그 감지된 방전 압력을 비교할 수 있다. 만약 감지된 방전 압력이 압력 레벨 100을 넘는다면, 컨트롤러 40는 컴프레서 시스템 용량과는 독립적인 팬 속도를 증가시키기 위해 “팬 속도 증가” 가동 체제를 사용할 수 있다. 나아가, 만약 감지된 방전 압력이 압력 레벨 102를 넘는다면, 컨트롤러는 컴프레서 시스템의 작동을 방해하기 위해 “고-압력 언로딩” 가동 체제를 사용할 수 있다.

만약 감지된 방전 압력이 압력 레벨 100 이하라면, 컨트롤러 40는 저 방전 압력이 존재하는지 여부를 알아낼 수 있다(블록 112). 예를 들어, 컨트롤러 40는 도 9에 도시된 것처럼 그 감지된 방전 압력을 압력 레벨 98과 비교할 수 있다. 만약 감지된 방전 압력이 압력 레벨 98보다 낮다면, 컨트롤러 40는 컴프레서 시스템 용량과 독립적인 팬 속도를 감소시키기 위해 “팬 속도 감소” 가동 체제를 사용할 수 있다. 나아가, 감지된 방전 압력이 압력 레벨 96보다 낮은 경우, 컨트롤러는 컴프레서들을 비활성시키기 위해 “저압력 차이 차단” 가동 체제를 사용할 수 있다.

만약 감지된 방전 압력이 레벨 98 이상인 경우 그리고 압력 레벨 100 이하인 경우, 컨트롤러 40는 저소음(quiet)가동 모드가 활성되어 있었는지 여부를 알아낼 수 있다(블록 116). 만약 저소음 동작 모드가 활성 상태인 경우, 저소음 모드 로직이 적용될 수 있다(블록 118). 저소음 모드는 소리를 제한한 동작 모드를 나타내고, 동작 내에서 최대 팬 속도가 제한된다. 팬 소음은 팬 속도가 줄어듦에 따라 빠르게 감소한다. 그러므로, 특정 레벨에 대해 팬 속도를 제한한 것은 저음 레벨을 유지하는 데에 유용할 수 있다. 예를 들어, 지역 법령(또는 개인적 선호)은 특정 지역 또는 거주 공간 내 지상에 위치된 장비에서 방출되는 최대 데시벨 레벨을 제한할 수 있다. 저소음 동작 모드가 적용될 때, 팬 속도는 이 최대 소리 레벨에 대응하여 제한될 수 있다. 유사하게, 최대 허용 소리 레벨은 낮보다 저녁에 더 낮을 수 있다. 만약 이러한 법령이 냉장 시스템이 위치된 곳의 관할권 내에서 시행중인 상태라면, 냉장 시스템은 하루 중 일정 시간에 자동으로 저소음 모드가 작동되도록 형성될 수 있다. 팬 속도를 제한하는 것은 콘덴서 코일 32 안의 냉매와 외부 공기 간의 열 전달을 줄인다. 컨덴서 코일 32 내부의 냉매 압력이 더 높다는 것은 컴프레서 시스템이 원하는 냉장 레벨을 유지하기 위해서 더 높은 용량에서 동작해야만 한다는 것을 의미하고, 이는 효율성이 떨어지는 칠러 (chiller)시스템을 야기시킨다. 따라서, 최대 소리 레벨을 제한하는 지역 법령이나 다른 요소들을 충족시킨 최소한의 시간동안 저소음 모드에서 동작하는 것이 바람직하다.

상기 냉동시스템이 정숙모드로 작동하지 않으면, 상기 컨트롤러(40)는 도 9에 도시된 바와 같이 "효율을 위한 최적 팬 속도" 라는 작동을 이용하여 응축기 팬을 작동시키고, 압축기 시스템 용량을 결정한다(블럭 120). 예를 들어, 상기 컨트롤러(40)가 도 4에 관하여 상기에서 언급한 바와 같이 센서(54)로부터의 압축기 회전 속도 데이타를 수신할 수 있다. 다른 예로서, 상기 컨트롤러(40)는 얼머나 많은 압축기가 스테이지된 압축기 시스템으로 작동하는지를 지시하는 센서(54)로부터의 데이타를 수신할 수 있다. 상기 컨트롤러(40)는 압축기 시스템의 동작중 전류 용량을 결정하고자 센서(54)로부터의 데이타를 사용한다.

이어서, 상기와 같이 결정된 압축기 시스템 용량을 기반으로 하여, 상기 컨트롤러(40)는 응축기 팬들 및/또는 작동 가능한 다수개의 응축기 팬을 작동시키는 팬속도를 결정한다.

예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이 팬 속도는 불연속적인 증분으로 조절된다. 방법(122)은 상기 냉동시스템이 저 시스템 용량에서 압축기 시스템이 작동하는 저용량 모드로 작동하는지 여부의 결정(블럭 124)으로 시작한다. 상기 냉동 시스템이 저용량 모드로 작동하면, 팬(34)은 압축기 시스템의 저용량에 응답하는 속도로 작동하게 된다(블럭 126). 상기 냉동시스템이 저용량 모드로 작동하지 않으면 컨트롤러(40)는 중간 시스템 용량에서 압축기 시스템이 작동하는 중간 용량모드에서 냉동시스템이 작동하는지 여부를 결정한다(블럭 128). 상기 냉동시스템이 중간 용량모드로 작동하면, 팬(34)은 압축기 시스템의 중간 용량모드에 응답하는 속도로 작동한다(블럭 130). 상기 냉동 시스템이 중간 용량모드로 작동하지 않으면, 컨트롤러(40)는 고 시스템 용량에서 압축기 시스템이 작동하는 것을 결정한다. 이어서 팬(34)이 압축기 시스템의 고용량에 응답하는 속도로 작동하게 된다(블럭 132). 비록 3개의 불연속적 증분이 방법(122)에서 나타나지만, 다른 구현예로서 상기 압축기 시스템 용량은 압축기 시스템 용량의 서로 다른 수준을 특정하는 여타의 증분으로 분할될 수 있다.

도 12는 압축기 시스템 용량에 대한 팬 속도를 다양화시키는 방법(122)의 다른 실시예를 도시한다. 이 방법은 압축기 시스템의 결정된 전류 작동 용량을 기반으로 하는 적절한 팬 속도를 결정하는 것(블럭 134)으로 시작된다. 이어서, 상기 팬(34)이 압축기 코일(32)을 통하여 적절한 에어흐름이 달성되도록 결정된 속도로 작동하게 된다(블럭 136). 압축기 시스템 용량이 변화되는 것을 감지하면, 상기 방법은 전류 압축기 시스템 용량에 응답하는 팬속도를 연속적으로 가변시키는 것을 반복하게 된다.

도 13은 압축기 시스템 용량에 대한 팬 작동을 조절하기 위한 또 다른 방법을 도시한다. 이 방법에서, 상기 응축기 팬(34)은 압축기 시스템 용량에 의존하여 다단화된다. 예를 들어, 어떤 응축기(14)는 응축기 코일(32)을 통하여 충분한 에어흐름을 공급하도록 멀티플 팬(34)을 채용한다. 멀티플 팬(34)을 채택하는 어떤 실시예에서, 응축기 코일(32)을 통하는 에어흐름은 작동중인 팬(34)의 객수를 조절하여 가변된다. 이러한 실시예에서, 컨트롤러(40)는 감지된 압축기 시스템 용량을 기반으로 작동하도록 적정의 팬(34) 갯수를 결정한다(블럭 138). 예를 들어, 압축기 시스템 용량이 증가하면, 보다 많은 팬이 작동하도록 한다. 이에 적정 개수의 팬이 작동하게 된다(블럭 140).

도 14는 냉동 시스템의 또 다른 실시예를 나타내는 개략도이다. 이 실시예에서 액체 냉각 응축기가 냉매를 냉각 및 응축시키도록 채택된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 공정유체 온도가 공정유체로부터 주변공기에 열을 전달하는 냉각 타워(142)에서 감소된다. 이어서, 냉각된 공정유체는 공정유체 펌프(144)에 의하여 응축기(14)로 펌핑된다. 이러한 열의 전달에 의하여 냉매가 냉각 및 응축되는 동시에 공정유체 온도가 증가한다. 다음으로, 고온의 공정유체는 공정의 연속성을 위하여 냉각타워(142)로 되돌어가는 흐름을 갖게 된다. 상기 응축기 공정유체는 전형적으로 물이지만, 응축기 냉매로부터 열을 제거할 수 있는 어떠한 액체도 사용 가능하다.

냉각 타워의 공정유체로부터 에어로 열을 보다 용이하게 전달하기 위하여, 팬(146)이 냉각 타워(142)쪽으로 에어를 순환시킨다. 전술한 응축기 팬(34)와 같이, 냉각파워 팬(146)도 팬 블레이드, 모터(148), 및 모터 드라이브(150)을 포함한다. 이러한 구성요소들은 냉각타워(142)와 연결되는 멀티플 팬(146)의 대표적인 것일 수 있다.

이러한 실시예에서, 상기 컨트롤러(140)는 압축기 시스템 용량을 기반으로 하는 응축기 공정유체의 열흡수능을 가변시킬 수 있다. 예를 들어, 압축기 시스템 용량이 증가하면, 컨트롤러(40)는 공정유체의 열흡수능을 증가시킨다. 이 열흡수능이 증가하는 함과 동시에 공정유체와 응축기 냉매간의 열전달율도 증가한다. 다시 말해서, 공정유체의 열흡수능이 조절됨은 에어 냉각된 응축기의 단수 변화 및 팬속도를 가변시키는 것에 상응한다. 이렇게 보다 많은 열이 냉매로부터 제거되면, 요구되는 압축기 용량은 원하는 빌딩의 에어 온도 감소 효과를 얻을 수 있다.

상기 공정유체의 열흡수능은 응축기에 입력되는 공정유체의 온도를 조절하거나, 공정유체 흐름율을 변경하는 것에 의하여 가변된다. 상기 공정유체 온도는 냉각 타워(142)를 통하는 에어흐름을 가변시켜서 조절될 수 있다. 예를 들어, 냉각 타워(142)가 가변속도 팬(146)을 채용한 경우, 팬(146)의 속도가 증가하면 냉각 타워(142)를 통하는 에어흐름이 증가될 것이고, 그에 따라 공정유체 온도는 감소된다. 유사하게는, 상기 냉각 타워(142)가 다단의 팬(146)을 채용한 경우, 작동중인 팬(146)의 갯수가 증가하면 냉각 타워(142)를 통하는 에어흐름이 증가될 것이다. 이러한 실시예에서, 상기 컨트롤러(40)는 압축기 시스템 용량을 기반으로 냉각 파워 팬(146)을 작동시킴으로써, 공정유체의 열흡수능을 조절한다. 상기 팬 모터(148)가 컨트롤러의 명령에 따라 작동하도록 센서(152)가 모터 팬(148)에 장착된다. 상기 센서(152)는 팬 모터(148)의 회전속도를 측정하는 바, 예를 들어 컨트롤러(40)에 측정된 회전속도를 전송 보고한다. 이러한 방식에서, 상기 컨트롤러(40)는 냉각타워(142)를 통하는 적정의 에어흐름을 제어한다. 예를 들어, 팬 모터(148)의 속도가 요구치 이하이면 컨트롤러(40)는 다른 냉각타워 팬(146)의 속도를 증가하여 보상하게 된다.

또한, 상기 컨트롤러(40)는 응축기를 통하는 공정유체 흐름율을 증가시켜서 공정유체의 열흡수능 용량을 조정한다. 상기 컨트롤러(40)는 공정유체 펌프(144)의 속고를 가변시켜서 공정유체 흐름율을 조절한다. 팬과 유사하게, 상기 펌프는 모터(154)에 의하여 구동되고, 이 모터(154)는 모터 드라이브(156)에 의하여 제어된다. 상기 모터 드라이브(156)이 VSD이면, 컨트롤러(40)는 압축기 용량을 가변시키는 것에 응답하여 모터(154)의 속도를 변경시키기 위한 명령을 드라이브(156)에 전달한다. 예를 들어, 상기 공정유체의 열흡수능이 추가적으로 요구되면, 상기 컨트롤러(40)는 공정유체 흐름율을 더 증대시키기 위하여 펌프(144)의 속도를 증가시키는 제어를 한다. 또한, 어떤 구현예에서 컨트롤러(40)는 공정유체의 열흡수능을 제어하기 위한 수단으로 펌프속도를 조절한다. 또는 상기 컨트롤러(40)는 원하는 공정유체 열흡수능을 기반으로 다단화되는 팬 속도 및 펌프 속도를 조정한다.

본 발명의 어떤 특징들과 실시 예들이 도시되고 설명되었지만, 특허청구범위에서 언급된 주제의 신규한 특징과 장점으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변경(크기, 치수, 구조, 형성 및 다양한 요소들의 비율, 매개변수들(예를 들어, 온도, 압력 등)의 값, 장착 배열, 재료, 색채 및 배향의 사용 등에서의 변화)이 이루어질 수 있음을 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 공정이나 방법상의 순서나 절차는 대안적인 실시 예들에 따라서 변화되거나 재-순서화될 수 있다. 그러므로, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 진실한 사상 내에서의 모든 변형과 변화를 커버하도록 의도된 것이다. 또한, 예시적인 실시 예들의 간결한 설명을 제공하기 위해서, 실제적인 이행상의 모든 특징들(예를 들어, 본 발명을 수행하는데 현재 최선의 모드와 관련되지 않거나 또는 청구한 발명을 가능하게 하는데 관련되지 않은 것들)이 설명되지는 않았다. 엔지니어링 또는 디자인 프로젝트, 다수의 이행상의 특정한 결정들이 이루어질 수 있음을 그러한 실제적인 이행상의 발전에 있어서 고려되어야 한다. 그러한 발전상의 노력은 복잡하고 시간소모가 많으나, 그럼에도 불구하고 해당 기술분야의 숙련된 당업자가 지나친 실험없이 본 명세서상의 잇점을 활용한 설계, 조립 및 제조의 일상적인 작업이라고 할 수 있다.

Claims

냉매를 압축하는 가변용량 압축기;
압축된 냉매를 수용하여 응축시키는 응축기;
응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기;
팽창된 냉매를 가변용량 압축기로 회귀시키기 전에 증발시키는 증발기;
팬구동장치에 의해 구동되어 공기를 응축기로 이송시키는 1개 이상의 팬;
가변용량 압축기의 방출압력을 결정하는 수단; 및
팬구동장치에 작동가능하게 결합되어, 방출압력이 예정 범위 이내일 때 가변용량 압축기의 가동용량을 기초로 팬구동장치를 조절하고, 방출압력이 예정 범위 밖일 때 가변용량 압축기의 방출압력을 기초로 팬구동장치를 조절하는 컨트롤러
를 포함하는 냉각장치.
제 1항에 있어서, 방출압력 결정 수단이 방출압력을 검출하는 압력센서인 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제 1항에 있어서, 구동 용량이 냉매가 압축기를 통과하는 총 구동방출 속도인 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제 1항에 있어서, 방출압력이 예정 범위 밖일 때 구동 용량과는 별도로 팬가동장치를 컨트롤러가 조절하도록 되어있는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제 1항에 있어서, 구동 용량이 소기의 구동용량을 나타내고, 컨트롤러가 냉각장치의 부하량을 기초로 소기의 구동용량을 결정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제 5항에 있어서, 컨트롤러가 가변용량 압축기를 소기의 구동용량으로 구동시키도록 가변용량 압축기의 구동을 조절하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제 1항에 있어서, 냉각장치의 부하량을 기초로 구동용량을 결정하고, 팬구동장치에 작동가능하게 결합된 컨트롤러에 작동용량을 제공하는 다른 컨트롤러가 포함된 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제 1항에 있어서, 1개 이상의 센서가 가변용량 압축기의 구동 파라미터를 측정하고, 상기 압축기는 측정된 구동 파라미터를 사용하여 구동용량을 결정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제 1항에 있어서, 측정된 구동 파라미터가 압축기의 회전속도, 구동압축기의 수, 또는 이것들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
1개 이상의 가변속 압축기가 냉매를 압축하도록 되어 있는 가변용량 압축기;
압축된 냉매를 수용하여 응축시키도록 되어 있는 응축기;;
응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기;
팽창된 냉매를 가변용량 압축기로 회귀시키기 전에 증발시키는 증발기;
팬구동장치에 의해 구동되어 공기를 응축기로 이송시키는 1개 이상의 팬
가변용량 압축기의 방출압력을 결정하는 수단; 및
팬구동장치에 작동가능하게 결합되어, 방출압력이 예정 범위 이내일 때 1개 이상의 가변속 압축기의 회전속도를 기초로 팬구동장치를 조절하고, 방출압력이 예정 범위 밖일 때 가변용량 압축기의 방출압력을 기초로 팬구동장치를 조절하는 컨트롤러
를 포함하는 냉각장치.
제 10항에 있어서, 컨트롤러가 팬구동장치를 조절하여 1개 이상의 팬이 1개 이상의 압축기의 회전속도에 비례하는 속도로 구동되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제 10항에 있어서, 컨트롤러가 1개 이상의 팬의 속도를 가변화하여 팬구동장치를 조절하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제 10항에 있어서, 2개 이상의 팬을 포함하고, 컨트롤러가 2개 이상의 팬을 선택적으로 구동 또는 부동시킴으로써 팬구동장치를 조절하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제 10항에 있어서, 회전속도는 소기의 회전속도를 나타내고, 조절기는 냉각장치의 부하량을 기초로 소기의 회전속도를 결정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
냉각장치의 구동방법으로서,
압축기의 구동용량을 측정하는 단계;
압축기의 방출압을 측정하는 단계;
방출압이 예정범위 이내일 때 구동용량을 기초로 1개 이상의 응축기 팬의 구동을 제어하는 단계; 및
방출압이 예정범위 밖일 때 방출압력을 기초로 1개 이상의 응축기 팬의 구동을 제어하는 단계
를 포함하는 냉각장치의 구동방법.
제 15항에 있어서, 구동용량을 측정하는 단계는 냉각장치의 부하를 기초로 소기의 구동용량을 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 냉각장치의 구동방법.
제 16항에 있어서,
소기의 구동용량을 측정하는 단계가 소기의 구동용량을 생산하기 위한 회전압축 속도를 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 냉각장치의 구동방법.
제 16항에 있어서,
소기의 구동용량을 측정하는 단계가 소기의 구동용량을 생산하기 위한 구동압축기의 수를 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 냉각장치의 구동방법.
제 15항에 있어서, 방출압이 예정 범위 이내일 때 구동용량을 기초로 1개 이상의 응축기 팬의 구동을 제어하는 단계가, 압축기내에서 1개 이상의 압축기의 회전속도를 기초로 팬 속도를 선형으로 가변시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치의 구동방법.
제 15항에 있어서, 방출압이 예정 범위 밖일 때 방출압을 기초로 1개 이상의 응축기 팬의 구동을 제어하는 단계가, 방출압이 예정 범위보다 클 때에는 1개 이상의 응축기 팬의 팬 속도를 증가시키고, 방출압이 예정 범위보다 작을 때에는 1개 이상의 응축기 팬의 속도를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치의 구동방법.