圧縮機の制御方法及びそのシステム
【課題】本発明による圧縮機の制御方法によって、エネルギーを節約して、圧縮機のサージを避けて、操作効率を向上させる。
【解決手段】本発明に係る凝縮物を有する圧縮機の制御方法は、前記圧縮機１０と接続する凝縮器２０、及びこの凝縮器２０と接続する少なくとも一つの蒸発器５０ａ、５０ｂ、５０ｃを提供する工程と、前記圧縮機１０の入口圧力及び出口圧力を測定して、前記凝縮物の現在流量を取得する工程と、前記蒸発器５０ａ、５０ｂ、５０ｃの総数に基づく需要流量及び安全流量を決定する工程と、前記現在流量、前記安全流量及び前記需要流量からなる群から、少なくとも２つを選び、比較して、比較結果を得る工程と、前記比較結果に基づき圧縮機１０を制御する工程と、を有する。
【解決手段】本発明に係る凝縮物を有する圧縮機の制御方法は、前記圧縮機１０と接続する凝縮器２０、及びこの凝縮器２０と接続する少なくとも一つの蒸発器５０ａ、５０ｂ、５０ｃを提供する工程と、前記圧縮機１０の入口圧力及び出口圧力を測定して、前記凝縮物の現在流量を取得する工程と、前記蒸発器５０ａ、５０ｂ、５０ｃの総数に基づく需要流量及び安全流量を決定する工程と、前記現在流量、前記安全流量及び前記需要流量からなる群から、少なくとも２つを選び、比較して、比較結果を得る工程と、前記比較結果に基づき圧縮機１０を制御する工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は制御方法及びそのシステムに関するものであり、特に圧縮機の制御方法及びそのシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在では、熱交換システムにおける圧縮機は日常生活における人々にとって欠かせないものである。大規模な圧縮機システム（例えば大型空調システム）を利用することは、常に巨額の設備投資を行う必要がある。また、圧縮機の製造業者は、圧縮機を効果的に制御することで、使用者の目的を達成し、圧縮機の寿命を延長し、且つ、エネルギーを節約する当面の課題などを常に考えている。
【０００３】
大型空調システムに使用している遠心圧縮機は、通常、冷凍機（例えば冷水機）に適用されるものであり、そのシステムは、大容量に適しているため、大面積な場所に使用され、たとえば、オフィスビル、工場、ホテル、スタジアムなどに使用されている。前記冷凍機にある水は、蒸発器を介して、水の”熱”が伝導や対流することで、冷媒がその熱を吸収する。つまり、前記冷凍機は、熱輸送に水を使って、蒸発器で低温の冷媒によって熱を奪い取るものである。そして、気体の冷媒を圧縮機で圧縮し、熱交換のため凝縮器で冷却して圧力が高い冷媒をつくり、その後、減圧装置で低圧低温の液体冷媒になり、蒸発器で熱交換を行って、サイクルを完了する。
【０００４】
今まで、制御システムは、ほとんど冷水機を有する大型空調システムを制御するためのものである。大型空調システムは、その作業曲線と負荷が相対的に安定しているため、従来の制御方法はより簡単であり、例えば、圧縮機構造を再設計すること（ＵＳ５，１４５，３１７）、圧縮機の回転速度を調整すること（ＷＯ ０２４４６３２）などのようなものが知られている。最近、熱交換に水を使う大型空調システムを徐々に冷媒を使う空調システムに取り替える傾向にあり、又、遠心圧縮機を効果的に制御するとともに、エネルギーを節約して、サージを予防する方法の開発が望まれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明は、このような従来の課題を解決するため、実験と研究を重ねた結果、ついに本発明の圧縮機の制御方法及びその制御システムを開発した。本発明の主たる目的は、エネルギーを節約して、圧縮機のサージを避け、操作効率を向上させることができる、圧縮機の制御方法及びそのシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために以下のように定義される。
【０００７】
本発明に係る凝縮物を有する圧縮機の制御方法は、前記圧縮機と接続する凝縮器及び少なくとも一つの蒸発器を提供する工程と、前記圧縮機の入口圧力及び出口圧力を測定して、前記凝縮物の現在流量を取得する工程と、前記蒸発器の総数に基づく需要流量及び安全流量を決定する工程と、前記現在流量、前記安全流量及び前記需要流量からなる群から、少なくとも２つを選び、比較して、比較結果を得る工程と、前記比較結果に基づき圧縮機を制御する工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
上記工程の本発明に係る制御方法によって、前記圧縮機と前記蒸発器が制御弁を有する凝縮物保存装置と接続され、前記比較結果に基づき前記制御弁を調整する工程を更に有する。
【０００９】
上記工程の本発明に係る制御方法によって、前記現在流量が前記需要流量より低くなるならば、前記圧縮機の回転速度を高める工程を更に有する。
【００１０】
上記工程の本発明に係る制御方法によって、前記圧縮機は、入口案内翼を含み、ホットガスバイパス（ｈｏｔ ｇａｓ ｂｙｐａｓｓ）と接続され、前記需要流量が前記安全流量より高くなるならば、前記入口案内翼を調節し、前記現在流量が前記需要流量より高くなるならば、前記ホットガスバイパスを開放する工程を更に有する。
【００１１】
上記工程の本発明に係る制御方法によって、前記凝縮器の温度を測定して、前記入口圧力、前記出口圧力並びに前記凝縮器温度に基づいて前記凝縮器の圧力を取得し、前記需要流量が前記安全流量より低く、且つ前記出口圧力が前記凝縮器圧力より低くなるならば、前記圧縮機の回転速度を下げる工程を更に有する。
【００１２】
上記工程の本発明に係る制御方法によって、記凝縮器はコイル弁（ｃｏｉｌ ｖａｌｖｅ）及び扇風機を含み、前記出口圧力が前記凝縮器圧力より高くなるならば、前記コイル弁及び前記扇風機の回転速度を調節する工程を更に有する。
【００１３】
本発明に係る凝縮物を有する熱交換システムの圧縮機の制御方法は、前記凝縮物の現在流量を測定する工程と、前記現在流量と制御パラメータを比較して、比較結果を得る工程と、前記比較結果に基づき圧縮機を制御する工程と、を有する。
【００１４】
上記工程の本発明に係る制御方法によって、前記圧縮機の入口圧力及び出口圧力を測定して、前記現在流量を得る工程を有する。
【００１５】
上記工程の本発明に係る制御方法によって、前記熱交換システムは、前記圧縮機と接続する蒸発器及び凝縮器を含む。
【００１６】
上記工程の本発明に係る制御方法によって、前記制御パラメータは、安全流量及び需要流量を決定することによって取得する。
【００１７】
上記工程の本発明に係る制御方法によって、前記熱交換システムは、凝縮器及び少なくとも一つの蒸発器を含み、前記蒸発器は、前記圧縮機と前記凝縮器と接続され、前記需要流量は、前記蒸発器の総数に基づいて決定する。
【００１８】
本発明に係る凝縮物及び圧縮機を有する熱交換システムの制御器は、前記凝縮物の現在流量を測定する計量器と、前記凝縮物の需要流量並びに安全流量を決定する決定装置と、を備え、その中、前記現在流量、前記需要流量及び前記安全流量に基づき前記圧縮機を制御する。
【００１９】
上記構成の本発明に係る制御器は、前記現在流量と前記需要流量又は前記安全流量を比較して、比較結果を得る比較器をさらに含み、前記比較結果に基づき前記圧縮機を制御する。
【００２０】
上記構成の本発明に係る制御器は、前記計量器は、前記圧縮機の入口圧力、出口圧力並びに凝縮器の温度をさらに測定して、前記圧縮機の入口圧力、出口圧力並びに凝縮器の温度により前記凝縮器の圧力を取得し、そして前記需要流量が前記安全流量より低く、且つ前記出口圧力が前記凝縮器圧力より低くなるならば、前記圧縮機の回転速度を下げる。
【００２１】
上記構成の本発明に係る制御器は、前記圧縮機は、入口案内翼を含み、ホットガスバイパス（ｈｏｔ ｇａｓ ｂｙｐａｓｓ）と接続される。
【００２２】
上記構成の本発明に係る制御器は、前記圧縮機が、インバータと接続され、前記インバータが、前記制御器と接続される。
【００２３】
上記構成の本発明に係る制御器は、前記熱交換システムが、凝縮器及び少なくとも一つの蒸発器を含み、前記蒸発器が、前記圧縮機と前記凝縮器とに接続される。
【００２４】
上記構成の本発明に係る制御器は、前記凝縮器がコイル弁（ｃｏｉｌ ｖａｌｖｅ）及び扇風機を含む。
【００２５】
上記構成の本発明に係る制御器は、前記圧縮機と前記凝縮器が、制御弁を有する凝縮物保存装置と接続される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明による圧縮機の制御方法によって、エネルギーを節約して、圧縮機のサージを避けて、操作効率を向上させることができる。
本発明の上記目的及び効果は、当分野における当業者に対して、以下の詳細な説明及び添付図面を参照することで、さらに容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の好ましい第一実施例による圧縮機の制御システムを示したブロック図である。
【図２】本発明の好ましい第二実施例による圧縮機の制御システムを示したブロック図である。
【図３】本発明の好ましい実施例による遠心圧縮機の性能の曲線図である。
【図４】本発明の好ましい実施例による熱交換システムにある圧縮機の制御方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下のように、本発明を実施例に基づいて詳述するが、あくまでも例示であって、本発明の範囲はこれらの実施形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載されており、さらに特許請求の範囲の記載と均等な意味及び範囲内での全ての変更を含んでいる。
本発明は、以下のように、好ましい実施例に基づいて詳述される。
本発明の好ましい実施例の以下の記述は、ここにおいて例示のみの目的で示されるものであって、包括的で、かつ、細かく限定された形で開示されていることを意図するものではない。
【００２９】
まず、本発明の実施例に係る圧縮機の制御システムの構造について説明する。図１は、本発明の第一実施例による圧縮機の制御システムを示したブロック図である。圧縮機の制御システムは、圧縮機１０、入口圧力計１１、出口圧力計１２、インバータ１３、凝縮器２０、温度計２１、凝縮器の扇風機２２、制御器３０、凝縮物の保存装置４０、蒸発器５０ａ（５０ｂ，５０ｃ）を含んでいる。図１において、実線は、圧縮機１０、凝縮器２０、保存装置４０及び蒸発器５０ａ（５０ｂ、５０ｃ）と接続された凝縮物の配管を示す。図１の点線は、入口圧力計１１、出口圧力計１２、インバータ１３、温度計２１、扇風機２２、制御器３０を接続する信号線であり、実線は、凝縮物（例えば冷媒）の配管である。
【００３０】
入口圧力計１１は、圧縮機１０の入口圧力Ｐｉを測定するものである。出口圧力計１２は、圧縮機１０の出口圧力Ｐｏを測定するものである。入口圧力計１１及び出口圧力計１２は、それぞれ入口圧力Ｐｉ及び出口圧力Ｐｏを制御器３０に輸送する。本発明の一実施例による圧縮機１０は遠心圧縮機であり、インバータ１３と接続され、インバータ１３は制御器３０と接続される。制御器３０からの制御信号は、インバータ１３を制御することにより、圧縮機１０の回転速度を制御でき、システムにある冷媒の流量を調整する。本発明の第１の実施形態に係る圧縮機１０は、例えばｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ（遠心圧縮機）のようなｐｏｓｉｔｉｖｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機又はロータリー圧縮機などである。
【００３１】
凝縮器２０は圧縮機１０と接続されており、ここで前記凝縮物の配管は、（冷媒のような）凝縮物を輸送するために凝縮器２０と圧縮機１０との間を接続している。圧縮機１０からの相対的に高圧と高温の気態冷媒は、凝縮器２０へ熱交換を行って、相対的に高圧と中温の気態冷媒に変わる。温度計２１は、凝縮温度の測定のために凝縮器２０の出口配管に配置しており、冷浴した冷媒の温度を測定して、凝縮器温度Ｔｃが得られる。温度計２１は、凝縮器温度Ｔｃ信号を制御器３０へ出力する。凝縮器２０は、更に扇風機２２を有し、扇風機２２は、制御器３０と接続され、制御器３０からの制御信号を受信して、凝縮器温度Ｔｃを調整する。
【００３２】
凝縮器２０は複数のコイルを有し、前記コイルは、制御器３０からの制御信号を受信するために、制御器３０と接続されるコイル弁を備えている（図示されていない）。制御器３０からの制御信号を受信することで、凝縮器２０にある機能しているコイルの総数に基づく凝縮器２０の効率を変化させて（例えばコイル弁を操作して、１０個のコイルから２０個のコイルに機能させる）、そして凝縮器温度Ｔｃを調整できる。即ち、制御器３０は、コイル弁を開き／閉じて、凝縮器２０の動作数を変化させるために機能するコイルの全数を１０個から２０個或いは８個まで増大／減少させ、凝縮器温度Ｔｃを調節できるようになっている。
【００３３】
凝縮器２０から出力された冷浴された冷媒は、例えば膨張弁などの減圧装置を介して（図１には示されていない）、相対的に低圧と低温の液態冷媒に変わって、熱交換のために蒸発器５０ａ（５０ｂ、５０ｃ）或いはもっと多くの蒸発器に輸送され、蒸発器で冷媒が熱を吸収して圧縮機１０に戻る。
【００３４】
また、凝縮器２０と蒸発器５０ａ（５０ｂ、５０ｃ）の間には、保存装置４０が配置されている。また、この保存装置４０は、さらに圧縮機１０と蒸発器５０ａ（５０ｂ、５０ｃ）の間に配置されている。保存装置４０は、冷媒のようなものを保存し、制御器３０と接続される制御弁４０ａを有するものであるため、制御器３０の制御信号により、冷媒を保存又は放出して、冷媒流量を調整できる。
本発明の実施例による圧縮機の制御システム１は、ホットガスバイパス（ｈｏｔ ｇａｓ ｂｙｐａｓｓ）１５をバイパス配管に配置し、このホットガスバイパス１５も制御器３０と接続させる。バイパス配管は、システムの高圧配管と低圧配管の間に配置するものであり、ホットガスバイパス１５は、例えば圧縮機の出口と蒸発器の出口の間にあるバイパス配管に配置するものである。それゆえ、制御器３０の制御信号により、ホットガスバイパス１５を開放して、高圧側にある冷媒を低圧側に輸送して、冷媒流量を調整できる。
【００３５】
制御器３０は、入口圧力計１１、出口圧力計１２及び温度計２１と接続されるものであり、それらの測定装置から入口圧力Ｐｉ、出口圧力Ｐｏ及び凝縮器温度Ｔｃなどの信号を受信し、入口圧力Ｐｉ及び出口圧力Ｐｏにより冷媒の現在流量Ｑａを算出し、凝縮器温度Ｔｃにより凝縮器圧力Ｐｃを算出するものである。又、凝縮器圧力Ｐｃは、凝縮器圧力計によって直接に算出することができる。更に、制御器３０は、現在流量Ｑａ、入口圧力Ｐｉ、出口圧力Ｐｏ、凝縮器温度Ｔｃ並びに行縮器圧力Ｐｃなどの数値と制御パラメータを比較して、比較結果を得ることにより、その比較結果に基づき圧縮機１０を制御する。
【００３６】
図２は、本発明の好ましい第二実施例による圧縮機の制御用の熱交換システムを示したブロック図である。
本発明のもう一つの実施例による制御器３０ａは、計量器３１、決定装置３２及び比較器３３を含むものである。計量器３１は、凝縮物（冷媒）の現在流量Ｑａを測定し、且つ入口圧力Ｐｉ、出口圧力Ｐｏ、凝縮器温度Ｔｃ及び凝縮器圧力Ｐｃを測定するものである。決定装置３２は、現在流量Ｑａ、需要流量Ｑｄ並びに安全流量Ｑｍなどの制御パラメータを決定するものである。圧縮機１０は、前記制御パラメータ、入口圧力Ｐｉ、出口圧力Ｐｏ、凝縮器温度Ｔｃ又は凝縮器圧力Ｐｃによって制御することができる。比較器３３は、凝縮物の現在流量Ｑａ、需要流量Ｑｄ及び安全流量Ｑｍなどの前記制御パラメータを比較して、比較結果を得ることにより、圧縮機１０を制御する。
【００３７】
図２によると、圧縮機１０は、入口案内翼１４を含み、ホットガスバイパス１５と接続されるものである。圧縮機１０は、更にインバータ１３と接続され、インバータ１３は、制御器３０ａと接続されるものである。熱交換システムは、圧縮機１０、凝縮器２０並びに少なくとも一つの蒸発器５０ａ、５０ｂ、５０ｃを含み、前記蒸発器５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、圧縮機１０と凝縮器２０とに接続されるものである。凝縮器２０は、コイル弁と扇風機２２を備える。圧縮機１０と凝縮器２０は、制御弁４０ａを有する凝縮物保存装置４０と接続される。
【００３８】
又、前記制御パラメータは、入口圧力Ｐｉ、出口圧力Ｐｏ、凝縮器温度Ｔｃ、並びに凝縮器圧力Ｐｃなどの数値を更に含むことができる。需要流量Ｑｄは、蒸発器の総数に基づいて決定するものであり、安全流量Ｑｍは、圧縮機１０の性能に基づいて決定するものである。
【００３９】
本発明による圧縮機の制御方法は、前記システムを利用して実行する。本発明の好ましい一実施例による圧縮機の制御方法は、前述したシステム或いは装置を用いて行うことができる。圧縮機を制御するこのシステムは、凝縮物（冷媒）を備え、圧縮機１０、凝縮器２０並びに少なくとも一つの蒸発器５０ａ、５０ｂ、５０ｃを提供する工程と、圧縮機１０の入口圧力Ｐｉ及び出口圧力Ｐｏを測定して、凝縮物（冷媒）の現在流量Ｑａを取得する工程と、前記蒸発器の総数に基づく需要流量Ｑｄ及び安全流量Ｑｍを決定する工程と、現在流量Ｑａ、需要流量Ｑｄ及び安全流量Ｑｍからなる群から、少なくとも２つを選び、比較して、比較結果を得る工程と、前記比較結果に基づく圧縮機を制御する工程と、を有する。
【００４０】
本発明による圧縮機の制御方法は、出口圧力Ｐｏと凝縮器圧力Ｐｃと比較する工程、現在流量Ｑａと需要流量Ｑｄと比較する工程、安全流量Ｑｍと需要流量Ｑｄと比較する工程、又は現在流量Ｑａと安全流量Ｑｍと比較する工程を含むことである。
【００４１】
凝縮物の現在流量Ｑａ、入口圧力Ｐｉ及び出口圧力Ｐｏは、関数関係を持つため、入口圧力Ｐｉ及び出口圧力Ｐｏから現在流量Ｑａを算出することができる。又、凝縮器温度Ｔｃ及び凝縮器圧力Ｐｃも関数関係を持つため、一つの数値（凝縮器温度Ｔｃ又は凝縮器圧力Ｐｃ）を測定して、ほかの数値を算出することができる。
【００４２】
本発明の実施例において、各々の圧縮機により違った性能を持つため、安全流量Ｑｍも異なっているので、安全流量Ｑｍは、圧縮機１０の性能に基づいて決定するものである。図３は、本発明の好ましい実施例に係る遠心圧縮機の性能の曲線図である。この分野の当業者であれば、係る圧縮機の性能を示すグラフについて理解することができるであろう。
図３のＹ軸は、圧力水頭（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｈｅａｄ）の百分率比であり、固定の入口圧力Ｐｉに対応する出口圧力Ｐｏの変化を示す。図３のＸ軸は、出口圧力Ｐｏの変化に対応する流量の変化である。
【００４３】
図３によると、Ｂ点を通る反り曲線は、サージ（ｓｕｒｇｅ）の臨界範囲を表示するものである。Ａ点を通る斜線は、遠心圧縮機の最高効率を表示するものである。Ｃ点を通る反り曲線１ηは、望ましい効率を表示するものである。反り曲線１Ｍは、圧縮機の羽根車の回転速度を表示し、その計量単位はマッハ（Ｍａｃｈ）である。本発明に係る遠心圧縮機の安全流量Ｑｍは、その最高効率に基づいて決定することが望ましい。
【００４４】
本発明の実施例による圧縮機の制御方法は、ほかの工程を更に含む。図４は、本発明の実施例による熱交換システムにおける圧縮機の制御方法のフローチャートである。
【００４５】
需要流量Ｑｄは稼働中の蒸発器の全数に基づいて決定されている。即ち、需要流量Ｑｄは稼働中の蒸発器の全数に応じて変化する。本発明に係る（圧縮機の制御）方法は、１又は２以上の蒸発器に対して、１つの圧縮機を使用することが好ましい。
【００４６】
まず、システムが運転を開始する。入口圧力Ｐｉ、出口圧力Ｐｏ及び凝縮器温度Ｔｃを測定して、現在流量Ｑａ及び凝縮器圧力Ｐｃを得る（工程３０１）。
蒸発器の総数に基づく需要流量Ｑｄを決定し、圧縮機の性能によって安全流量Ｑｍを決定する。そうして、現在流量Ｑａと需要流量Ｑｄと比較する（工程３０２）。蒸発器の需要流量に対して現在流量が足りない場合（Ｑｄ＞Ｑａ）、制御器がインバータ１３に命令することで、圧縮機１０の回転速度を高める（現在流量Ｑａを増加させる）（工程３０３）。これにより、制御工程を終了して、再び工程３０２へ移行する（工程３００）。
蒸発器の需要流量Ｑｄよりも現在流量Ｑａが多い場合（Ｑｄ≦Ｑａ）、更に需要流量Ｑｄと安全流量Ｑｍと比較する（工程３０４）。もしＱｄ≧Ｑｍが成立していれば、工程３０８へ移行する。一方、Ｑｄ≧Ｑｍが成立しない場合には、工程３０５へ移行する。
【００４７】
図４に示すように、Ｑｄ≧Ｑｍが成立しなければ、現在流量を調節してサージを予防するために、制御器３０が出口圧力Ｐｏと凝縮器圧力Ｐｃと比較することにより、現在流量を調整する必要があるかどうかを決定する（工程３０５）。
もし、Ｐｏ≧Ｐｃが成立しないと（Ｐｏ＜Ｐｃ）、サージの問題が発生しないので、現在流量Ｑａを低減させるために、制御器３０が、（インバータ３０に対して周波数を低下させるような制御を行い）圧縮機１０の回転速度を下げる（工程３０６）。これにより、制御工程を終了し、再び工程３０２へ移行する（工程３００）。
一方、Ｐｏ≧Ｐｃが成立するときには、サージの問題を考慮すべきである。そこで、制御器３０はサージを予防するために、現在流量Ｑａと安全流量Ｑｍと比較し、Ｑｄ≧Ｑｍが成立するかを判断する（工程３０７）。この工程３０７では、圧縮機１０の安全のために、現在流量Ｑａがサージの臨界範囲（図３のように）を越えているかどうかを確認する。もし、Ｑａ≧Ｑｍが成立するならば、工程３０８へ移行する。Ｑａ≧Ｑｍが成立しなければ、工程３０９へ移行する。
【００４８】
本システムでは、図４によると、もし、Ｑａ≧Ｑｍが成立していると、圧縮機の入口案内翼１４（ＩＧＶ）を調節して、圧縮機の入口角度を変化させ（現在流量Ｑａを減少させ）、制御器３０は、調節後の入口角度が調節可能な限界に達しているかどうかを確認（比較）する。そして、Ｑａ＜Ｑｍが成立するかどうかを確認する。（工程３０８）。もし、その調節角度がその限界よりも小さいときには、本システムでは、現在流量Ｑａを安全流量Ｑｍへ低減させることが可能である。現在の入口角度が前記調節可能な限界より小さいと、現在流量Ｑａを減少させて安全流量Ｑｍに達すれば、工程３０５へ移行する。つまり、本システムでは、出口圧力Ｐｏを低下させるための次工程を必要とせず、工程３０５へ戻る（工程３１０）。
本システムでは、もし、現在の入口角度が調節可能な限界に達して、現在流量Ｑａが依然として安全流量Ｑｍに達しない場合、ホットガスバイパス（ｈｏｔ ｇａｓ ｂｙｐａｓｓ）１５を開いて、圧縮機１０の出口配管から蒸発器の出口配管へショートカットさせ、現在流量Ｑａを減少させる（工程３１１）。この工程３１１を終了後、工程３０５へ移行して、出口圧力Ｐｏと凝縮器圧力Ｐｃとについて比較し、Ｐｏ≧Ｐｃが成立するかを判断する。
【００４９】
もし、Ｑａ≧Ｑｍが成立しない場合（つまり、Ｑａ≧Ｑｍの場合）、出口圧力Ｐｏをこれ以上低下させることができないので、凝縮器のコイル弁（ｃｏｉｌ ｖａｌｖｅ）を開いて（凝縮器の稼働配管の長さを増大させて）凝縮器の効率を高め、又は、扇風機２２の回転速度を上げて、凝縮器温度Ｔｃを減少させることによって、凝縮器温度Ｔｃを調整する（工程３０９）必要がある。凝縮器温度Ｔｃを減少させると、凝縮器圧力Ｐｃを低下させることができ、サージの予防のために安全流量Ｑｍも低下させることができる。つまり、凝縮器圧力Ｐｃの減少に伴って、サージの臨界点に対応する安全流量Ｑｍを減少させ、サージを予防させることができる。本システムでは、工程３０９を終了後、工程３０５へ移行して、出口圧力Ｐｏと凝縮器圧力Ｐｃとを比較して、Ｐｏ≧Ｐｃが成立するかを判断する。その上、本システムでは、もし出口圧力Ｐｏが凝縮器圧力Ｐｃよりも高ければ、コイル弁と扇風機の回転速度を調節してもよい。
【００５０】
また、本発明の実施例による圧縮機の制御方法は、上述の工程間に、凝縮物保存装置４０の制御弁を調整する工程を更に含んでもよい。例えば、蒸発器による需要流量Ｑｄが現在流量Ｑａより少ない時（Ｑａ＞Ｑｄ）、余分な冷媒流量を保存装置４０に保存してもよい。もし、必要があれば（Ｑａ＜Ｑｄである場合）、保存装置４０を使うことで、冷媒を放出して、現在流量Ｑａを調整できる。
係る工程は圧縮機を制御することを必要するものではなく、或いは現在流量を調節するための他の工程を使用するものではなく、蒸発器に対して十分な凝縮を素早く実行させるようにしてもよい。
【００５１】
以上説明した内容を通して、当業者であれば本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、多様な変更及び修正が可能であることが分かる。従って、本発明の技術的な範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限らず、特許請求の範囲によって定めなければならない。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 圧縮機
１１ 入口圧力計
１２ 出口圧力計
１３ インバータ
１４ 入口案内翼
１５ ホットガスバイパス
２０ 凝縮器
２１ 温度計
２２ 扇風機
３０ 制御器
３０ａ 制御器
３１ 計量器
３２ 決定装置
３３ 比較器
４０ 保存装置
４０ａ 制御弁
５０ａ 蒸発器
５０ｂ 蒸発器
５０ｃ 蒸発器
【技術分野】
【０００１】
この発明は制御方法及びそのシステムに関するものであり、特に圧縮機の制御方法及びそのシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在では、熱交換システムにおける圧縮機は日常生活における人々にとって欠かせないものである。大規模な圧縮機システム（例えば大型空調システム）を利用することは、常に巨額の設備投資を行う必要がある。また、圧縮機の製造業者は、圧縮機を効果的に制御することで、使用者の目的を達成し、圧縮機の寿命を延長し、且つ、エネルギーを節約する当面の課題などを常に考えている。
【０００３】
大型空調システムに使用している遠心圧縮機は、通常、冷凍機（例えば冷水機）に適用されるものであり、そのシステムは、大容量に適しているため、大面積な場所に使用され、たとえば、オフィスビル、工場、ホテル、スタジアムなどに使用されている。前記冷凍機にある水は、蒸発器を介して、水の”熱”が伝導や対流することで、冷媒がその熱を吸収する。つまり、前記冷凍機は、熱輸送に水を使って、蒸発器で低温の冷媒によって熱を奪い取るものである。そして、気体の冷媒を圧縮機で圧縮し、熱交換のため凝縮器で冷却して圧力が高い冷媒をつくり、その後、減圧装置で低圧低温の液体冷媒になり、蒸発器で熱交換を行って、サイクルを完了する。
【０００４】
今まで、制御システムは、ほとんど冷水機を有する大型空調システムを制御するためのものである。大型空調システムは、その作業曲線と負荷が相対的に安定しているため、従来の制御方法はより簡単であり、例えば、圧縮機構造を再設計すること（ＵＳ５，１４５，３１７）、圧縮機の回転速度を調整すること（ＷＯ ０２４４６３２）などのようなものが知られている。最近、熱交換に水を使う大型空調システムを徐々に冷媒を使う空調システムに取り替える傾向にあり、又、遠心圧縮機を効果的に制御するとともに、エネルギーを節約して、サージを予防する方法の開発が望まれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明は、このような従来の課題を解決するため、実験と研究を重ねた結果、ついに本発明の圧縮機の制御方法及びその制御システムを開発した。本発明の主たる目的は、エネルギーを節約して、圧縮機のサージを避け、操作効率を向上させることができる、圧縮機の制御方法及びそのシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために以下のように定義される。
【０００７】
本発明に係る凝縮物を有する圧縮機の制御方法は、前記圧縮機と接続する凝縮器及び少なくとも一つの蒸発器を提供する工程と、前記圧縮機の入口圧力及び出口圧力を測定して、前記凝縮物の現在流量を取得する工程と、前記蒸発器の総数に基づく需要流量及び安全流量を決定する工程と、前記現在流量、前記安全流量及び前記需要流量からなる群から、少なくとも２つを選び、比較して、比較結果を得る工程と、前記比較結果に基づき圧縮機を制御する工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
上記工程の本発明に係る制御方法によって、前記圧縮機と前記蒸発器が制御弁を有する凝縮物保存装置と接続され、前記比較結果に基づき前記制御弁を調整する工程を更に有する。
【０００９】
上記工程の本発明に係る制御方法によって、前記現在流量が前記需要流量より低くなるならば、前記圧縮機の回転速度を高める工程を更に有する。
【００１０】
上記工程の本発明に係る制御方法によって、前記圧縮機は、入口案内翼を含み、ホットガスバイパス（ｈｏｔ ｇａｓ ｂｙｐａｓｓ）と接続され、前記需要流量が前記安全流量より高くなるならば、前記入口案内翼を調節し、前記現在流量が前記需要流量より高くなるならば、前記ホットガスバイパスを開放する工程を更に有する。
【００１１】
上記工程の本発明に係る制御方法によって、前記凝縮器の温度を測定して、前記入口圧力、前記出口圧力並びに前記凝縮器温度に基づいて前記凝縮器の圧力を取得し、前記需要流量が前記安全流量より低く、且つ前記出口圧力が前記凝縮器圧力より低くなるならば、前記圧縮機の回転速度を下げる工程を更に有する。
【００１２】
上記工程の本発明に係る制御方法によって、記凝縮器はコイル弁（ｃｏｉｌ ｖａｌｖｅ）及び扇風機を含み、前記出口圧力が前記凝縮器圧力より高くなるならば、前記コイル弁及び前記扇風機の回転速度を調節する工程を更に有する。
【００１３】
本発明に係る凝縮物を有する熱交換システムの圧縮機の制御方法は、前記凝縮物の現在流量を測定する工程と、前記現在流量と制御パラメータを比較して、比較結果を得る工程と、前記比較結果に基づき圧縮機を制御する工程と、を有する。
【００１４】
上記工程の本発明に係る制御方法によって、前記圧縮機の入口圧力及び出口圧力を測定して、前記現在流量を得る工程を有する。
【００１５】
上記工程の本発明に係る制御方法によって、前記熱交換システムは、前記圧縮機と接続する蒸発器及び凝縮器を含む。
【００１６】
上記工程の本発明に係る制御方法によって、前記制御パラメータは、安全流量及び需要流量を決定することによって取得する。
【００１７】
上記工程の本発明に係る制御方法によって、前記熱交換システムは、凝縮器及び少なくとも一つの蒸発器を含み、前記蒸発器は、前記圧縮機と前記凝縮器と接続され、前記需要流量は、前記蒸発器の総数に基づいて決定する。
【００１８】
本発明に係る凝縮物及び圧縮機を有する熱交換システムの制御器は、前記凝縮物の現在流量を測定する計量器と、前記凝縮物の需要流量並びに安全流量を決定する決定装置と、を備え、その中、前記現在流量、前記需要流量及び前記安全流量に基づき前記圧縮機を制御する。
【００１９】
上記構成の本発明に係る制御器は、前記現在流量と前記需要流量又は前記安全流量を比較して、比較結果を得る比較器をさらに含み、前記比較結果に基づき前記圧縮機を制御する。
【００２０】
上記構成の本発明に係る制御器は、前記計量器は、前記圧縮機の入口圧力、出口圧力並びに凝縮器の温度をさらに測定して、前記圧縮機の入口圧力、出口圧力並びに凝縮器の温度により前記凝縮器の圧力を取得し、そして前記需要流量が前記安全流量より低く、且つ前記出口圧力が前記凝縮器圧力より低くなるならば、前記圧縮機の回転速度を下げる。
【００２１】
上記構成の本発明に係る制御器は、前記圧縮機は、入口案内翼を含み、ホットガスバイパス（ｈｏｔ ｇａｓ ｂｙｐａｓｓ）と接続される。
【００２２】
上記構成の本発明に係る制御器は、前記圧縮機が、インバータと接続され、前記インバータが、前記制御器と接続される。
【００２３】
上記構成の本発明に係る制御器は、前記熱交換システムが、凝縮器及び少なくとも一つの蒸発器を含み、前記蒸発器が、前記圧縮機と前記凝縮器とに接続される。
【００２４】
上記構成の本発明に係る制御器は、前記凝縮器がコイル弁（ｃｏｉｌ ｖａｌｖｅ）及び扇風機を含む。
【００２５】
上記構成の本発明に係る制御器は、前記圧縮機と前記凝縮器が、制御弁を有する凝縮物保存装置と接続される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明による圧縮機の制御方法によって、エネルギーを節約して、圧縮機のサージを避けて、操作効率を向上させることができる。
本発明の上記目的及び効果は、当分野における当業者に対して、以下の詳細な説明及び添付図面を参照することで、さらに容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の好ましい第一実施例による圧縮機の制御システムを示したブロック図である。
【図２】本発明の好ましい第二実施例による圧縮機の制御システムを示したブロック図である。
【図３】本発明の好ましい実施例による遠心圧縮機の性能の曲線図である。
【図４】本発明の好ましい実施例による熱交換システムにある圧縮機の制御方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下のように、本発明を実施例に基づいて詳述するが、あくまでも例示であって、本発明の範囲はこれらの実施形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載されており、さらに特許請求の範囲の記載と均等な意味及び範囲内での全ての変更を含んでいる。
本発明は、以下のように、好ましい実施例に基づいて詳述される。
本発明の好ましい実施例の以下の記述は、ここにおいて例示のみの目的で示されるものであって、包括的で、かつ、細かく限定された形で開示されていることを意図するものではない。
【００２９】
まず、本発明の実施例に係る圧縮機の制御システムの構造について説明する。図１は、本発明の第一実施例による圧縮機の制御システムを示したブロック図である。圧縮機の制御システムは、圧縮機１０、入口圧力計１１、出口圧力計１２、インバータ１３、凝縮器２０、温度計２１、凝縮器の扇風機２２、制御器３０、凝縮物の保存装置４０、蒸発器５０ａ（５０ｂ，５０ｃ）を含んでいる。図１において、実線は、圧縮機１０、凝縮器２０、保存装置４０及び蒸発器５０ａ（５０ｂ、５０ｃ）と接続された凝縮物の配管を示す。図１の点線は、入口圧力計１１、出口圧力計１２、インバータ１３、温度計２１、扇風機２２、制御器３０を接続する信号線であり、実線は、凝縮物（例えば冷媒）の配管である。
【００３０】
入口圧力計１１は、圧縮機１０の入口圧力Ｐｉを測定するものである。出口圧力計１２は、圧縮機１０の出口圧力Ｐｏを測定するものである。入口圧力計１１及び出口圧力計１２は、それぞれ入口圧力Ｐｉ及び出口圧力Ｐｏを制御器３０に輸送する。本発明の一実施例による圧縮機１０は遠心圧縮機であり、インバータ１３と接続され、インバータ１３は制御器３０と接続される。制御器３０からの制御信号は、インバータ１３を制御することにより、圧縮機１０の回転速度を制御でき、システムにある冷媒の流量を調整する。本発明の第１の実施形態に係る圧縮機１０は、例えばｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ（遠心圧縮機）のようなｐｏｓｉｔｉｖｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機又はロータリー圧縮機などである。
【００３１】
凝縮器２０は圧縮機１０と接続されており、ここで前記凝縮物の配管は、（冷媒のような）凝縮物を輸送するために凝縮器２０と圧縮機１０との間を接続している。圧縮機１０からの相対的に高圧と高温の気態冷媒は、凝縮器２０へ熱交換を行って、相対的に高圧と中温の気態冷媒に変わる。温度計２１は、凝縮温度の測定のために凝縮器２０の出口配管に配置しており、冷浴した冷媒の温度を測定して、凝縮器温度Ｔｃが得られる。温度計２１は、凝縮器温度Ｔｃ信号を制御器３０へ出力する。凝縮器２０は、更に扇風機２２を有し、扇風機２２は、制御器３０と接続され、制御器３０からの制御信号を受信して、凝縮器温度Ｔｃを調整する。
【００３２】
凝縮器２０は複数のコイルを有し、前記コイルは、制御器３０からの制御信号を受信するために、制御器３０と接続されるコイル弁を備えている（図示されていない）。制御器３０からの制御信号を受信することで、凝縮器２０にある機能しているコイルの総数に基づく凝縮器２０の効率を変化させて（例えばコイル弁を操作して、１０個のコイルから２０個のコイルに機能させる）、そして凝縮器温度Ｔｃを調整できる。即ち、制御器３０は、コイル弁を開き／閉じて、凝縮器２０の動作数を変化させるために機能するコイルの全数を１０個から２０個或いは８個まで増大／減少させ、凝縮器温度Ｔｃを調節できるようになっている。
【００３３】
凝縮器２０から出力された冷浴された冷媒は、例えば膨張弁などの減圧装置を介して（図１には示されていない）、相対的に低圧と低温の液態冷媒に変わって、熱交換のために蒸発器５０ａ（５０ｂ、５０ｃ）或いはもっと多くの蒸発器に輸送され、蒸発器で冷媒が熱を吸収して圧縮機１０に戻る。
【００３４】
また、凝縮器２０と蒸発器５０ａ（５０ｂ、５０ｃ）の間には、保存装置４０が配置されている。また、この保存装置４０は、さらに圧縮機１０と蒸発器５０ａ（５０ｂ、５０ｃ）の間に配置されている。保存装置４０は、冷媒のようなものを保存し、制御器３０と接続される制御弁４０ａを有するものであるため、制御器３０の制御信号により、冷媒を保存又は放出して、冷媒流量を調整できる。
本発明の実施例による圧縮機の制御システム１は、ホットガスバイパス（ｈｏｔ ｇａｓ ｂｙｐａｓｓ）１５をバイパス配管に配置し、このホットガスバイパス１５も制御器３０と接続させる。バイパス配管は、システムの高圧配管と低圧配管の間に配置するものであり、ホットガスバイパス１５は、例えば圧縮機の出口と蒸発器の出口の間にあるバイパス配管に配置するものである。それゆえ、制御器３０の制御信号により、ホットガスバイパス１５を開放して、高圧側にある冷媒を低圧側に輸送して、冷媒流量を調整できる。
【００３５】
制御器３０は、入口圧力計１１、出口圧力計１２及び温度計２１と接続されるものであり、それらの測定装置から入口圧力Ｐｉ、出口圧力Ｐｏ及び凝縮器温度Ｔｃなどの信号を受信し、入口圧力Ｐｉ及び出口圧力Ｐｏにより冷媒の現在流量Ｑａを算出し、凝縮器温度Ｔｃにより凝縮器圧力Ｐｃを算出するものである。又、凝縮器圧力Ｐｃは、凝縮器圧力計によって直接に算出することができる。更に、制御器３０は、現在流量Ｑａ、入口圧力Ｐｉ、出口圧力Ｐｏ、凝縮器温度Ｔｃ並びに行縮器圧力Ｐｃなどの数値と制御パラメータを比較して、比較結果を得ることにより、その比較結果に基づき圧縮機１０を制御する。
【００３６】
図２は、本発明の好ましい第二実施例による圧縮機の制御用の熱交換システムを示したブロック図である。
本発明のもう一つの実施例による制御器３０ａは、計量器３１、決定装置３２及び比較器３３を含むものである。計量器３１は、凝縮物（冷媒）の現在流量Ｑａを測定し、且つ入口圧力Ｐｉ、出口圧力Ｐｏ、凝縮器温度Ｔｃ及び凝縮器圧力Ｐｃを測定するものである。決定装置３２は、現在流量Ｑａ、需要流量Ｑｄ並びに安全流量Ｑｍなどの制御パラメータを決定するものである。圧縮機１０は、前記制御パラメータ、入口圧力Ｐｉ、出口圧力Ｐｏ、凝縮器温度Ｔｃ又は凝縮器圧力Ｐｃによって制御することができる。比較器３３は、凝縮物の現在流量Ｑａ、需要流量Ｑｄ及び安全流量Ｑｍなどの前記制御パラメータを比較して、比較結果を得ることにより、圧縮機１０を制御する。
【００３７】
図２によると、圧縮機１０は、入口案内翼１４を含み、ホットガスバイパス１５と接続されるものである。圧縮機１０は、更にインバータ１３と接続され、インバータ１３は、制御器３０ａと接続されるものである。熱交換システムは、圧縮機１０、凝縮器２０並びに少なくとも一つの蒸発器５０ａ、５０ｂ、５０ｃを含み、前記蒸発器５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、圧縮機１０と凝縮器２０とに接続されるものである。凝縮器２０は、コイル弁と扇風機２２を備える。圧縮機１０と凝縮器２０は、制御弁４０ａを有する凝縮物保存装置４０と接続される。
【００３８】
又、前記制御パラメータは、入口圧力Ｐｉ、出口圧力Ｐｏ、凝縮器温度Ｔｃ、並びに凝縮器圧力Ｐｃなどの数値を更に含むことができる。需要流量Ｑｄは、蒸発器の総数に基づいて決定するものであり、安全流量Ｑｍは、圧縮機１０の性能に基づいて決定するものである。
【００３９】
本発明による圧縮機の制御方法は、前記システムを利用して実行する。本発明の好ましい一実施例による圧縮機の制御方法は、前述したシステム或いは装置を用いて行うことができる。圧縮機を制御するこのシステムは、凝縮物（冷媒）を備え、圧縮機１０、凝縮器２０並びに少なくとも一つの蒸発器５０ａ、５０ｂ、５０ｃを提供する工程と、圧縮機１０の入口圧力Ｐｉ及び出口圧力Ｐｏを測定して、凝縮物（冷媒）の現在流量Ｑａを取得する工程と、前記蒸発器の総数に基づく需要流量Ｑｄ及び安全流量Ｑｍを決定する工程と、現在流量Ｑａ、需要流量Ｑｄ及び安全流量Ｑｍからなる群から、少なくとも２つを選び、比較して、比較結果を得る工程と、前記比較結果に基づく圧縮機を制御する工程と、を有する。
【００４０】
本発明による圧縮機の制御方法は、出口圧力Ｐｏと凝縮器圧力Ｐｃと比較する工程、現在流量Ｑａと需要流量Ｑｄと比較する工程、安全流量Ｑｍと需要流量Ｑｄと比較する工程、又は現在流量Ｑａと安全流量Ｑｍと比較する工程を含むことである。
【００４１】
凝縮物の現在流量Ｑａ、入口圧力Ｐｉ及び出口圧力Ｐｏは、関数関係を持つため、入口圧力Ｐｉ及び出口圧力Ｐｏから現在流量Ｑａを算出することができる。又、凝縮器温度Ｔｃ及び凝縮器圧力Ｐｃも関数関係を持つため、一つの数値（凝縮器温度Ｔｃ又は凝縮器圧力Ｐｃ）を測定して、ほかの数値を算出することができる。
【００４２】
本発明の実施例において、各々の圧縮機により違った性能を持つため、安全流量Ｑｍも異なっているので、安全流量Ｑｍは、圧縮機１０の性能に基づいて決定するものである。図３は、本発明の好ましい実施例に係る遠心圧縮機の性能の曲線図である。この分野の当業者であれば、係る圧縮機の性能を示すグラフについて理解することができるであろう。
図３のＹ軸は、圧力水頭（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｈｅａｄ）の百分率比であり、固定の入口圧力Ｐｉに対応する出口圧力Ｐｏの変化を示す。図３のＸ軸は、出口圧力Ｐｏの変化に対応する流量の変化である。
【００４３】
図３によると、Ｂ点を通る反り曲線は、サージ（ｓｕｒｇｅ）の臨界範囲を表示するものである。Ａ点を通る斜線は、遠心圧縮機の最高効率を表示するものである。Ｃ点を通る反り曲線１ηは、望ましい効率を表示するものである。反り曲線１Ｍは、圧縮機の羽根車の回転速度を表示し、その計量単位はマッハ（Ｍａｃｈ）である。本発明に係る遠心圧縮機の安全流量Ｑｍは、その最高効率に基づいて決定することが望ましい。
【００４４】
本発明の実施例による圧縮機の制御方法は、ほかの工程を更に含む。図４は、本発明の実施例による熱交換システムにおける圧縮機の制御方法のフローチャートである。
【００４５】
需要流量Ｑｄは稼働中の蒸発器の全数に基づいて決定されている。即ち、需要流量Ｑｄは稼働中の蒸発器の全数に応じて変化する。本発明に係る（圧縮機の制御）方法は、１又は２以上の蒸発器に対して、１つの圧縮機を使用することが好ましい。
【００４６】
まず、システムが運転を開始する。入口圧力Ｐｉ、出口圧力Ｐｏ及び凝縮器温度Ｔｃを測定して、現在流量Ｑａ及び凝縮器圧力Ｐｃを得る（工程３０１）。
蒸発器の総数に基づく需要流量Ｑｄを決定し、圧縮機の性能によって安全流量Ｑｍを決定する。そうして、現在流量Ｑａと需要流量Ｑｄと比較する（工程３０２）。蒸発器の需要流量に対して現在流量が足りない場合（Ｑｄ＞Ｑａ）、制御器がインバータ１３に命令することで、圧縮機１０の回転速度を高める（現在流量Ｑａを増加させる）（工程３０３）。これにより、制御工程を終了して、再び工程３０２へ移行する（工程３００）。
蒸発器の需要流量Ｑｄよりも現在流量Ｑａが多い場合（Ｑｄ≦Ｑａ）、更に需要流量Ｑｄと安全流量Ｑｍと比較する（工程３０４）。もしＱｄ≧Ｑｍが成立していれば、工程３０８へ移行する。一方、Ｑｄ≧Ｑｍが成立しない場合には、工程３０５へ移行する。
【００４７】
図４に示すように、Ｑｄ≧Ｑｍが成立しなければ、現在流量を調節してサージを予防するために、制御器３０が出口圧力Ｐｏと凝縮器圧力Ｐｃと比較することにより、現在流量を調整する必要があるかどうかを決定する（工程３０５）。
もし、Ｐｏ≧Ｐｃが成立しないと（Ｐｏ＜Ｐｃ）、サージの問題が発生しないので、現在流量Ｑａを低減させるために、制御器３０が、（インバータ３０に対して周波数を低下させるような制御を行い）圧縮機１０の回転速度を下げる（工程３０６）。これにより、制御工程を終了し、再び工程３０２へ移行する（工程３００）。
一方、Ｐｏ≧Ｐｃが成立するときには、サージの問題を考慮すべきである。そこで、制御器３０はサージを予防するために、現在流量Ｑａと安全流量Ｑｍと比較し、Ｑｄ≧Ｑｍが成立するかを判断する（工程３０７）。この工程３０７では、圧縮機１０の安全のために、現在流量Ｑａがサージの臨界範囲（図３のように）を越えているかどうかを確認する。もし、Ｑａ≧Ｑｍが成立するならば、工程３０８へ移行する。Ｑａ≧Ｑｍが成立しなければ、工程３０９へ移行する。
【００４８】
本システムでは、図４によると、もし、Ｑａ≧Ｑｍが成立していると、圧縮機の入口案内翼１４（ＩＧＶ）を調節して、圧縮機の入口角度を変化させ（現在流量Ｑａを減少させ）、制御器３０は、調節後の入口角度が調節可能な限界に達しているかどうかを確認（比較）する。そして、Ｑａ＜Ｑｍが成立するかどうかを確認する。（工程３０８）。もし、その調節角度がその限界よりも小さいときには、本システムでは、現在流量Ｑａを安全流量Ｑｍへ低減させることが可能である。現在の入口角度が前記調節可能な限界より小さいと、現在流量Ｑａを減少させて安全流量Ｑｍに達すれば、工程３０５へ移行する。つまり、本システムでは、出口圧力Ｐｏを低下させるための次工程を必要とせず、工程３０５へ戻る（工程３１０）。
本システムでは、もし、現在の入口角度が調節可能な限界に達して、現在流量Ｑａが依然として安全流量Ｑｍに達しない場合、ホットガスバイパス（ｈｏｔ ｇａｓ ｂｙｐａｓｓ）１５を開いて、圧縮機１０の出口配管から蒸発器の出口配管へショートカットさせ、現在流量Ｑａを減少させる（工程３１１）。この工程３１１を終了後、工程３０５へ移行して、出口圧力Ｐｏと凝縮器圧力Ｐｃとについて比較し、Ｐｏ≧Ｐｃが成立するかを判断する。
【００４９】
もし、Ｑａ≧Ｑｍが成立しない場合（つまり、Ｑａ≧Ｑｍの場合）、出口圧力Ｐｏをこれ以上低下させることができないので、凝縮器のコイル弁（ｃｏｉｌ ｖａｌｖｅ）を開いて（凝縮器の稼働配管の長さを増大させて）凝縮器の効率を高め、又は、扇風機２２の回転速度を上げて、凝縮器温度Ｔｃを減少させることによって、凝縮器温度Ｔｃを調整する（工程３０９）必要がある。凝縮器温度Ｔｃを減少させると、凝縮器圧力Ｐｃを低下させることができ、サージの予防のために安全流量Ｑｍも低下させることができる。つまり、凝縮器圧力Ｐｃの減少に伴って、サージの臨界点に対応する安全流量Ｑｍを減少させ、サージを予防させることができる。本システムでは、工程３０９を終了後、工程３０５へ移行して、出口圧力Ｐｏと凝縮器圧力Ｐｃとを比較して、Ｐｏ≧Ｐｃが成立するかを判断する。その上、本システムでは、もし出口圧力Ｐｏが凝縮器圧力Ｐｃよりも高ければ、コイル弁と扇風機の回転速度を調節してもよい。
【００５０】
また、本発明の実施例による圧縮機の制御方法は、上述の工程間に、凝縮物保存装置４０の制御弁を調整する工程を更に含んでもよい。例えば、蒸発器による需要流量Ｑｄが現在流量Ｑａより少ない時（Ｑａ＞Ｑｄ）、余分な冷媒流量を保存装置４０に保存してもよい。もし、必要があれば（Ｑａ＜Ｑｄである場合）、保存装置４０を使うことで、冷媒を放出して、現在流量Ｑａを調整できる。
係る工程は圧縮機を制御することを必要するものではなく、或いは現在流量を調節するための他の工程を使用するものではなく、蒸発器に対して十分な凝縮を素早く実行させるようにしてもよい。
【００５１】
以上説明した内容を通して、当業者であれば本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、多様な変更及び修正が可能であることが分かる。従って、本発明の技術的な範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限らず、特許請求の範囲によって定めなければならない。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 圧縮機
１１ 入口圧力計
１２ 出口圧力計
１３ インバータ
１４ 入口案内翼
１５ ホットガスバイパス
２０ 凝縮器
２１ 温度計
２２ 扇風機
３０ 制御器
３０ａ 制御器
３１ 計量器
３２ 決定装置
３３ 比較器
４０ 保存装置
４０ａ 制御弁
５０ａ 蒸発器
５０ｂ 蒸発器
５０ｃ 蒸発器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮物を有する圧縮機の制御方法であって、
前記圧縮機と接続する凝縮器及び少なくとも一つの蒸発器を提供する工程と、
前記圧縮機の入口圧力及び出口圧力を測定して、前記凝縮物の現在流量を取得する工程と、
前記蒸発器の総数に基づく需要流量及び安全流量を決定する工程と、
前記現在流量、前記安全流量及び前記需要流量からなる群から、少なくとも２つを選び、比較して、比較結果を得る工程と、
前記比較結果に基づき圧縮機を制御する工程と、
を有することを特徴とする圧縮機の制御方法。
【請求項２】
前記圧縮機と前記蒸発器が制御弁を有する凝縮物保存装置と接続され、前記比較結果に基づき前記制御弁を調整する工程を更に有することを特徴とする請求項１記載の圧縮機の制御方法。
【請求項３】
前記現在流量が前記需要流量より低くなるならば、前記圧縮機の回転速度を高める工程を更に有することを特徴とする請求項１記載の圧縮機の制御方法。
【請求項４】
前記圧縮機は、入口案内翼を含み、ホットガスバイパスと接続され、
前記需要流量が前記安全流量より高くなるならば、前記入口案内翼を調節し、前記現在流量が前記需要流量より高くなるならば、前記ホットガスバイパスを開放する工程を更に有することを特徴とする請求項１記載の圧縮機の制御方法。
【請求項５】
前記凝縮器の温度を測定して、前記入口圧力、前記出口圧力並びに前記凝縮器温度に基づいて前記凝縮器の圧力を取得し、前記需要流量が前記安全流量より低く、且つ前記出口圧力が前記凝縮器圧力より低くなるならば、前記圧縮機の回転速度を下げる工程を更に有することを特徴とする請求項１記載の圧縮機の制御方法。
【請求項６】
前記凝縮器はコイル弁及び扇風機を含み、前記出口圧力が前記凝縮器圧力より高くなるならば、前記コイル弁及び前記扇風機の回転速度を調節する工程を更に有することを特徴とする請求項５記載の圧縮機の制御方法。
【請求項７】
凝縮物を有する熱交換システムの圧縮機の制御方法であって、
前記凝縮物の現在流量を測定する工程と、
前記現在流量と制御パラメータを比較して、比較結果を得る工程と、
前記比較結果に基づく圧縮機を制御する工程と、
を有することを特徴とする熱交換システムの圧縮機の制御方法。
【請求項８】
前記圧縮機の入口圧力及び出口圧力を測定して、前記現在流量を得る工程を有することを特徴とする請求項７記載の熱交換システムの圧縮機の制御方法。
【請求項９】
前記熱交換システムは、前記圧縮機と接続する蒸発器及び凝縮器を含むことを特徴とする請求項７記載の熱交換システムの圧縮機の制御方法。
【請求項１０】
前記制御パラメータは、安全流量及び需要流量を決定することによって取得することを特徴とする請求項７記載の熱交換システムの圧縮機の制御方法。
【請求項１１】
前記熱交換システムは、凝縮器及び少なくとも一つの蒸発器を含み、
前記蒸発器は、前記圧縮機と前記凝縮器とに接続され、
前記需要流量は、前記蒸発器の総数に基づいて決定することを特徴とする請求項１０記載の熱交換システムの圧縮機の制御方法。
【請求項１２】
凝縮物及び圧縮機を有する熱交換システムの制御器であって、
前記凝縮物の現在流量を測定する計量器と、
前記凝縮物の需要流量及び安全流量を決定する決定装置と、を備え、
その中、前記現在流量、前記需要流量並びに前記安全流量に基づき前記圧縮機を制御することを特徴とする制御器。
【請求項１３】
前記制御器は、前記現在流量と前記需要流量又は前記安全流量を比較して、比較結果を得る比較器をさらに含み、前記比較結果に基づき前記圧縮機を制御することを特徴とする請求項１２記載の制御器。
【請求項１４】
前記計量器は、前記圧縮機の入口圧力、出口圧力並びに凝縮器の温度をさらに測定して、前記圧縮機の入口圧力、出口圧力並びに凝縮器の温度により前記凝縮器の圧力を取得し、そして前記需要流量が前記安全流量より低く、且つ前記出口圧力が前記凝縮器圧力より低くなるならば、前記圧縮機の回転速度を下げることを特徴とする請求項１３記載の制御器。
【請求項１５】
前記圧縮機は、入口案内翼を含み、ホットガスバイパスと接続されることを特徴とする請求項１２記載の制御器。
【請求項１６】
前記圧縮機は、インバータと接続され、
前記インバータは、前記制御器と接続される、
ことを特徴とする請求項１２記載の制御器。
【請求項１７】
前記熱交換システムは、凝縮器及び少なくとも一つの蒸発器を含み、前記蒸発器は、前記圧縮機と前記凝縮器とに接続される、
ことを特徴とする請求項１２記載の制御器。
【請求項１８】
前記凝縮器はコイル弁及び扇風機を含むことを特徴とする請求項１７記載の制御器。
【請求項１９】
前記圧縮機と前記凝縮器は、制御弁を有する凝縮物保存装置と接続されることを特徴とする請求項１７記載の制御器。
【請求項１】
凝縮物を有する圧縮機の制御方法であって、
前記圧縮機と接続する凝縮器及び少なくとも一つの蒸発器を提供する工程と、
前記圧縮機の入口圧力及び出口圧力を測定して、前記凝縮物の現在流量を取得する工程と、
前記蒸発器の総数に基づく需要流量及び安全流量を決定する工程と、
前記現在流量、前記安全流量及び前記需要流量からなる群から、少なくとも２つを選び、比較して、比較結果を得る工程と、
前記比較結果に基づき圧縮機を制御する工程と、
を有することを特徴とする圧縮機の制御方法。
【請求項２】
前記圧縮機と前記蒸発器が制御弁を有する凝縮物保存装置と接続され、前記比較結果に基づき前記制御弁を調整する工程を更に有することを特徴とする請求項１記載の圧縮機の制御方法。
【請求項３】
前記現在流量が前記需要流量より低くなるならば、前記圧縮機の回転速度を高める工程を更に有することを特徴とする請求項１記載の圧縮機の制御方法。
【請求項４】
前記圧縮機は、入口案内翼を含み、ホットガスバイパスと接続され、
前記需要流量が前記安全流量より高くなるならば、前記入口案内翼を調節し、前記現在流量が前記需要流量より高くなるならば、前記ホットガスバイパスを開放する工程を更に有することを特徴とする請求項１記載の圧縮機の制御方法。
【請求項５】
前記凝縮器の温度を測定して、前記入口圧力、前記出口圧力並びに前記凝縮器温度に基づいて前記凝縮器の圧力を取得し、前記需要流量が前記安全流量より低く、且つ前記出口圧力が前記凝縮器圧力より低くなるならば、前記圧縮機の回転速度を下げる工程を更に有することを特徴とする請求項１記載の圧縮機の制御方法。
【請求項６】
前記凝縮器はコイル弁及び扇風機を含み、前記出口圧力が前記凝縮器圧力より高くなるならば、前記コイル弁及び前記扇風機の回転速度を調節する工程を更に有することを特徴とする請求項５記載の圧縮機の制御方法。
【請求項７】
凝縮物を有する熱交換システムの圧縮機の制御方法であって、
前記凝縮物の現在流量を測定する工程と、
前記現在流量と制御パラメータを比較して、比較結果を得る工程と、
前記比較結果に基づく圧縮機を制御する工程と、
を有することを特徴とする熱交換システムの圧縮機の制御方法。
【請求項８】
前記圧縮機の入口圧力及び出口圧力を測定して、前記現在流量を得る工程を有することを特徴とする請求項７記載の熱交換システムの圧縮機の制御方法。
【請求項９】
前記熱交換システムは、前記圧縮機と接続する蒸発器及び凝縮器を含むことを特徴とする請求項７記載の熱交換システムの圧縮機の制御方法。
【請求項１０】
前記制御パラメータは、安全流量及び需要流量を決定することによって取得することを特徴とする請求項７記載の熱交換システムの圧縮機の制御方法。
【請求項１１】
前記熱交換システムは、凝縮器及び少なくとも一つの蒸発器を含み、
前記蒸発器は、前記圧縮機と前記凝縮器とに接続され、
前記需要流量は、前記蒸発器の総数に基づいて決定することを特徴とする請求項１０記載の熱交換システムの圧縮機の制御方法。
【請求項１２】
凝縮物及び圧縮機を有する熱交換システムの制御器であって、
前記凝縮物の現在流量を測定する計量器と、
前記凝縮物の需要流量及び安全流量を決定する決定装置と、を備え、
その中、前記現在流量、前記需要流量並びに前記安全流量に基づき前記圧縮機を制御することを特徴とする制御器。
【請求項１３】
前記制御器は、前記現在流量と前記需要流量又は前記安全流量を比較して、比較結果を得る比較器をさらに含み、前記比較結果に基づき前記圧縮機を制御することを特徴とする請求項１２記載の制御器。
【請求項１４】
前記計量器は、前記圧縮機の入口圧力、出口圧力並びに凝縮器の温度をさらに測定して、前記圧縮機の入口圧力、出口圧力並びに凝縮器の温度により前記凝縮器の圧力を取得し、そして前記需要流量が前記安全流量より低く、且つ前記出口圧力が前記凝縮器圧力より低くなるならば、前記圧縮機の回転速度を下げることを特徴とする請求項１３記載の制御器。
【請求項１５】
前記圧縮機は、入口案内翼を含み、ホットガスバイパスと接続されることを特徴とする請求項１２記載の制御器。
【請求項１６】
前記圧縮機は、インバータと接続され、
前記インバータは、前記制御器と接続される、
ことを特徴とする請求項１２記載の制御器。
【請求項１７】
前記熱交換システムは、凝縮器及び少なくとも一つの蒸発器を含み、前記蒸発器は、前記圧縮機と前記凝縮器とに接続される、
ことを特徴とする請求項１２記載の制御器。
【請求項１８】
前記凝縮器はコイル弁及び扇風機を含むことを特徴とする請求項１７記載の制御器。
【請求項１９】
前記圧縮機と前記凝縮器は、制御弁を有する凝縮物保存装置と接続されることを特徴とする請求項１７記載の制御器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１９０５６３（Ｐ２０１０−１９０５６３Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６０８（Ｐ２０１０−２６０８）
【出願日】平成２２年１月８日（２０１０．１．８）
【出願人】（３９００２３５８２）財団法人工業技術研究院 (524)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ
【住所又は居所原語表記】１９５ Ｃｈｕｎｇ Ｈｓｉｎｇ Ｒｄ．，Ｓｅｃ．４，Ｃｈｕｔｕｎｇ，Ｈｓｉｎ−Ｃｈｕ，Ｔａｉｗａｎ Ｒ．Ｏ．Ｃ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月８日（２０１０．１．８）
【出願人】（３９００２３５８２）財団法人工業技術研究院 (524)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ
【住所又は居所原語表記】１９５ Ｃｈｕｎｇ Ｈｓｉｎｇ Ｒｄ．，Ｓｅｃ．４，Ｃｈｕｔｕｎｇ，Ｈｓｉｎ−Ｃｈｕ，Ｔａｉｗａｎ Ｒ．Ｏ．Ｃ
【Ｆターム（参考）】
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