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냉매증기 압축시스템의 과열도 제어

전문가 제언: ○ 일반적으로 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기로 구성된 냉매증기 압축시스템에서 과열도(superheat)는 흔히 시스템의 성능 상태를 나타내는 지표로 이용되고 있다. 냉매증기에 가해진 열량을 의미하는 과열도는 너무 크면 증발기로의 냉매 유입이 불충분하며, 너무 적은 경우는 너무 많은 냉매가 증발기에 유입되는 것을 의미한다.

○ 이러한 냉매시스템의 성능을 유지하기 위해서는 적절한 가열도에 따라 팽창 밸브를 조절하여 증발기에 흐르는 냉매유량을 조절하는 것이 필수적이다. 지금까지 가열도는 특정한 주위 온도와 미리 정해진 운전조건에 따라 고정된 값을 주로 적용했다. 이 방식은 시스템의 운전 시작, 제상(defrost) 시기, 압축기 속도 변화와 같은 일시적으로 운전 조건이 변화할 때 시스템의 성능을 유지하는 데에 문제가 있었다.

○ 이 발명에 의한 냉매 증기 압축 시스템은 정상 상태의 운전조건에 맞게 미리 설정된 과열도 대신 주위온도와 압축기속도 등 실제의 운전조건에 따라 최적의 과열도를 설정하는 적응제어(adaptive control) 방식을 적용한다. 또한 일시적으로 운전조건이 변화되면 이미 적용 중인 과열도 값과 독립적으로 과열도 값을 수정하고 팽창 밸브를 조절한다.

○ 이 발명에 의한 냉매시스템은 효율과 신뢰성이 개선되고 에너지 비용절감 효과를 얻을 수 있을 것으로 평가된다. 이 발명의 핵심기술은 ① 실제 운전 상태에 따른 최적 가열도 설정을 위한 적응제어, ② 과도 운전(transient operation) 상태에서의 가열도 제어, ③ 플러딩 제어(flooding control), ④ 이에 관련된 제어 알고리즘을 들 수 있다.

○ 이 발명의 활용에 있어서, 전술한 핵심기술의 대부분은 부분적으로는 이미 공개되거나 적용됐을 가능성이 높다. 따라서 선행특허 조사를 실시하고, 신규 기술에 대해서는 알고리즘 변경 등을 통해 활용하는 것이 필요하다.

저자: Carrier Corporation
자료유형: 특허정보