KR101757747B1 - 압축기 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압축기 후단의 압력(또는 유량)을 감지하여 기계식으로 비례 제어하여 압축기의 압력(또는 유량)을 일정하게 제어할 때, 압축기 흡입 밸브가 완전히 닫히는 것을 방지할 수 있도록 하는 압축기 제어 시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 내부에 제1피스톤 및 제2피스톤이 내재된 실린더; 상기 제2피스톤을 작동시킬 유체를 상기 제2피스톤의 상측 영역으로 공급하는 압력 제어 밸브; 상기 제1피스톤을 작동시킬 유체를 상기 제1피스톤의 상측 영역으로 공급하고, 상기 압력 제어 밸브로 유체를 공급하는 제어 밸브; 압축기 후단의 유체 상태(압력 또는 유량)를 감지한 후, 감지된 유체 상태 값을 전기 신호로 변환하여 출력하는 유체 상태 송신부; 및 상기 유체 상태 송신부로부터 수신한 유체 상태 값에 의거하여 상기 제어 밸브의 개폐를 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명은 압축기의 압력을 다수의 피스톤으로 제어할 수 있게 됨에 따라, 압축기의 압력(또는 유량)을 정확하게 제어함과 더불어 일정하게 유지할 수 있게 되고, 압축기 흡입 밸브가 완전히 닫히는 것을 방지하여 과도한 흡입 압력 제어에 따른 소음과 진동을 감소시키고, 에너지 저감이 가능하다.

Description

압축기 제어 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING COMPRESSOR}
본 발명은 압축기 제어 시스템에 관한 것으로서, 특히 압축기 후단의 압력(또는 유량)을 감지하여 기계식으로 비례 제어하여 압축기의 압력(또는 유량)을 일정하게 제어할 때, 압축기 흡입 밸브가 완전히 닫히는 것을 방지할 수 있도록 하는 압축기 제어 시스템에 관한 것이다.
압축기는 전기 모터나 내연기관 또는 터빈 등의 동력장치로부터 동력을 전달받아 오일 또는 공기를 압축시켜 압력을 높여주는 기계로, 고압의 공기로 인한 안전사고를 예방하기 위해, 고압의 공기가 저장되는 탱크 내 압력을 제어하는 수단이 요구된다.
종래 압축기의 탱크 내 압력을 제어하는 방법으로는 부하-무부하 운전 방식, 인버터 제어 방식, 기계식 비례 제어 방식 등이 있다.
도 1은 부하-무부하 운전 방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 부하-무부하 운전 방식에 따른 압력선도와 소요 동력선도를 예시적으로 보인 도면으로, 부하-무부하 운전 방식은, 부하(Loading) 운전을 시작하여 압축기의 탱크 내 압력이 설정사용압력에 도달하면 압축기를 무부하(Unloading) 운전시키고, 공기의 압력이 차압설정범위까지 떨어지면 다시 부하 운전시켜 공기를 압축하는 운전 방식이다.
이러한, 부하-무부하 운전 방식은 부하율이 낮을 경우 빈번하게 이루어지는 제어로 인하여 압축기의 베어링, 로터, 기어, 흡입 조절 밸브 등의 수명이 단축되고, 에너지 손실이 많아지는 문제점이 있다. 또한, 일정하게 압력을 공급해야 할 경우에는 별도로 복잡한 유량 조절 장치를 설치해야 하는 문제점이 있다.
한편, 인버터 제어 방식은 부하율이 낮을 경우(40~80%)에 에너지 절감 효과를 기대하여 사용하고 있으나, 인버터의 자체 효율, 투자 비용 등을 고려할 때, 부하율이 90% 이상일 경우에 에너지 절감 효과를 볼 수 없다. 또한, 인버터 제어 방식은 유지보수에 많은 비용이 소모되는 문제점이 있다. 즉, 인버터에 고장이 발생하면 유지보수 비용으로 절약한 에너지 비용이 모두 소모된다.
도 3은 종래 기계식 비례 제어 방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 종래 기계식 비례 제어 방식에 따른 압력선도를 예시적으로 보인 도면이고, 도 5는 종래 기계식 비례 제어 방식의 소비 동력선도를 예시적으로 보인 도면으로, 부하-무부하 운전 대비 기계식 비례 제어의 소비 동력 손실량과 부하-무부하 운전 대비 정압 제어에 따른 소비 동력 저감량을 함께 나타낸다.
기계식 비례 제어 방식은 압력 스프링 혹은 다이아프램 방식의 압력차에 의거하여 기계식 비례 제어 밸브를 기계식으로 비례 제어하는 것으로, 초기 투자 비용은 저렴하나 도 4에 도시하는 바와 같이 응답 속도가 늦어 정확한 압력 제어가 불가능한 문제점이 있다.
또한, 압축공기 부하율이 낮으면 과도한 흡입 압력 제어에 따른 소음과 진동이 발생할 수도 있고, 도 5에 도시하는 바와 같이 85% 이하의 압축공기 부하율에서는 과도한 에너지 손실이 발생한다.
한국등록특허공보 제10-1452726호(등록일 2014.10.14.)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 압축기 후단의 압력(또는 유량)을 감지하여 기계식으로 비례 제어하여 압축기의 압력(또는 유량)을 일정하게 제어할 때, 압축기 흡입 밸브가 완전히 닫히는 것을 방지하여 과도한 흡입 압력 제어에 따른 소음과 진동을 감소시킬 수 있도록 하는 압축기 제어 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 제어 시스템은, 내부에 제1피스톤 및 제2피스톤이 내재된 실린더; 상기 제2피스톤을 작동시킬 유체를 상기 제2피스톤의 상측 영역으로 공급하는 압력 제어 밸브; 상기 제1피스톤을 작동시킬 유체를 상기 제1피스톤의 상측 영역으로 공급하고, 상기 압력 제어 밸브로 유체를 공급하는 제어 밸브; 압축기 후단의 유체 상태(압력 또는 유량)를 감지한 후, 감지된 유체 상태 값을 전기 신호로 변환하여 출력하는 유체 상태 송신부; 및 상기 유체 상태 송신부로부터 수신한 유체 상태 값에 의거하여 상기 제어 밸브의 개폐를 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 압축기 제어 시스템에 따르면, 압축기의 압력을 다수의 피스톤으로 제어할 수 있게 됨에 따라, 압축기의 압력(또는 유량)을 정확하게 제어함과 더불어 일정하게 유지할 수 있게 되고, 압축기 흡입 밸브가 완전히 닫히는 것을 방지하여 과도한 흡입 압력 제어에 따른 소음과 진동을 감소시키고, 에너지 저감이 가능하다.
도 1은 부하-무부하 운전 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 부하-무부하 운전 방식에 따른 압력선도를 예시적으로 보인 도면이다.
도 3은 종래 기계식 비례 제어 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 종래 기계식 비례 제어 방식에 따른 압력선도를 예시적으로 보인 도면이다.
도 5는 종래 기계식 비례 제어 방식의 소비 동력선도를 예시적으로 보인 도면으로, 부하-무부하 운전 대비 기계식 비례 제어의 소비 동력 손실량과 부하-무부하 운전 대비 정압 제어에 따른 소비 동력 저감량을 함께 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 제어 시스템의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 적용되는 스트로크 조절부를 예시적으로 보인 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 압축기 제어 시스템을 동작시키는 경우의 제어 범위의 폭을 줄임으로써 나타나는 압력선도를 예시적으로 보인 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 압축기 제어 시스템을 동작시키는 경우의 소비 동력선도를 예시적으로 보인 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축기 제어 시스템의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축기 제어 시스템에 대해서 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 제어 시스템의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
제어용 실린더(110)는 내부에 제1피스톤(111) 및 제2피스톤(112)이 내재되어 있으며, 제2피스톤(112)의 하부에는 스프링(115)이 삽입 설치되어 있다.
전술한, 제어용 실린더(110)는 제1피스톤(111)이 배치되는 제1피스톤실(113)과 제2피스톤(112)이 배치되는 제2피스톤실(114)을 포함하여 이루어지고, 제1피스톤실(113)과 제2피스톤실(114)은 관통공(116)에 의해 상호 연동되며, 제1피스톤(111)의 피스톤 로드 끝단은 관통공(116)을 관통하여 제2피스톤실(114)로 진입 또는 진출한다.
제1피스톤(111)은 제어 밸브(140)가 개방(ON)되면 제어 밸브(140)를 통해 압력 제어 영역인 제1피스톤(111)의 상측(P1 영역)에 공급되는 압축된 유체(오일 또는 공기)에 의해 아래로 전진하고, 제어 밸브(140)가 폐쇄(OFF)되면 후진한다.
제2피스톤(112)은 제어 밸브(140)가 개방되면 압력 제어 밸브(150)를 통해 압력 제어 영역인 제2피스톤(112)의 상측(P2 영역)에 공급되는 압축된 유체(오일 또는 공기)에 의해 아래로 전진하여 압축기 흡입 밸브(120)를 개방시키고, 압력 제어 밸브(150)를 통해 제2피스톤(112)의 상측(P2 영역)에 공급되는 유체(오일 또는 공기)의 압력이 감소하면 스프링(115)의 복원력에 의해 위로 후진하여 압축기 흡입 밸브(120)를 폐쇄시키고, 제어 밸브(140)가 폐쇄되면 제2피스톤(112)의 상측(P2 영역) 압력이 감소하면서 스프링(115)의 복원력에 의해 위로 후진하여 압축기 흡입 밸브(120)를 폐쇄시킨다.
스트로크 조절부(180)는 제1피스톤(111)의 스트로크를 조절한다.
스트로크 조절부(180)는 도 7에 도시하는 바와 같이 제1피스톤(111)의 피스톤 로드와 동축을 이루며, 제1피스톤(111)의 피스톤 헤드에서 제1피스톤(111)의 피스톤 로드와 반대 방향으로 연장 형성되어 제어용 실린더(110)의 밖으로 돌출되는 연장봉(181)과 제어용 실린더(110)의 밖으로 돌출된 연장봉(181)에 결합 형성되어, 결합 위치에 따라 제1피스톤(111)의 스트로크를 조절하는 조절편(182)을 포함하여 이루어진다.
제1피스톤(111)은 제어 밸브(140)를 통해 제1피스톤(111)의 상측(P1 영역)으로 공급되는 압축된 유체(오일 또는 공기)에 의해 아래로 전진하게 되는데, 제1피스톤(111)의 상측(P1 영역)으로 공급되는 압축된 유체(오일 또는 공기)에 의해 제1피스톤(111)이 아래로 이동하게 되면, 제1피스톤(111)의 피스톤 로드가 제2피스톤실(114)로 진입하게 된다.
전술한 바와 같이, 아래로 전진하던 제1피스톤(111)은 스트로크 조절부(180)의 조절편(182)에 의해 전진을 멈추게 되는데, 조절편(182)을 어느 위치에 결합 형성하느냐에 따라 제1피스톤(111)의 스트로크를 조절할 수 있게 된다.
즉, 조절편(182)을 연장봉(181)의 위측에 결합 형성하는 경우에는 제1피스톤(111)의 스트로크가 길어지게 된다. 이와 같이, 제1피스톤(111)의 스트로크가 길어지게 되면, 제1피스톤(111)의 상측(P1 영역)으로 공급되는 압축된 유체(오일 또는 공기)에 의해 아래로 전진할 때, 제2피스톤실(114)로 진입하게 되는 제1피스톤(111)의 피스톤 로드가 길어지게 되고, 그로 인해 제2피스톤(112)의 스트로크는 짧아지게 된다.
한편, 조절편(182)을 연장봉(181)의 아래측에 결합 형성하는 경우에는 제1피스톤(111)의 스트로크가 짧아지게 된다. 이와 같이, 제1피스톤(111)의 스트로크가 짧아지게 되면, 제1피스톤(111)의 상측(P1 영역)으로 공급되는 압축된 유체(오일 또는 공기)에 의해 아래로 전진할 때, 제2피스톤실(114)로 진입하게 되는 제1피스톤(111)의 피스톤 로드가 짧아지게 되고, 그로 인해 제2피스톤(112)의 스트로크는 길어지게 된다.
한편, 스트로크 조절부(180)는 도 8에 도시하는 바와 같이 제1피스톤실(113) 내에 형성될 수도 있다.
이러한 스트로크 조절부(180)는 제1피스톤실(113)의 바닥에 고정되는 고정편(183)과 고정편(183)에 수직으로 결합 형성되어 길이에 따라 제1피스톤(111)의 스트로크를 조절하는 조절봉(184)을 포함하여 이루어진다.
제어 밸브(140)를 통해 제1피스톤(111)의 상측(P1 영역)으로 공급되는 압축된 유체(오일 또는 공기)에 의해 아래로 전진하던 제1피스톤(111)은 스트로크 조절부(180)의 조절봉(184)에 의해 전진을 멈추게 되는데, 조절봉(184)의 길이에 따라 제1피스톤(111)의 스트로크를 조절할 수 있게 된다.
즉, 조절봉(184)을 길게 형성하는 경우에는 제1피스톤(111)의 스트로크가 짧아지게 된다. 이와 같이, 제1피스톤(111)의 스트로크가 짧아지게 되면, 제1피스톤(111)의 상측(P1 영역)으로 공급되는 압축된 유체(오일 또는 공기)에 의해 아래로 전진할 때, 제2피스톤실(114)로 진입하게 되는 제1피스톤(111)의 피스톤 로드가 짧아지게 되고, 그로 인해 제2피스톤(112)의 스트로크는 길어지게 된다.
한편, 조절봉(184)을 짧게 형성하는 경우에는 제1피스톤(111)의 스트로크가 길어지게 된다. 이와 같이, 제1피스톤(111)의 스트로크가 길어지게 되면, 제1피스톤(111)의 상측(P1 영역)으로 공급되는 압축된 유체(오일 또는 공기)에 의해 아래로 전진할 때, 제2피스톤실(114)로 진입하게 되는 제1피스톤(111)의 피스톤 로드가 길어지게 되고, 그로 인해 제2피스톤(112)의 스트로크는 짧아지게 된다.
여기서, 스트로크 조절부(180)는 조절봉(184)으로만 구현될 수도 있다.
한편, 압축기 흡입 밸브(120)는 앞서 설명한 바와 같이 제2피스톤(112)이 아래로 전진하면 개방되고, 제2피스톤(112)이 위로 후진하면 폐쇄되는데, 스트로크 조절부(180)에 의해 제1피스톤(111)의 피스톤 로드가 제2피스톤실(114)로 얼마나 진입해 있는지에 따라 압축기 흡입 밸브(120)의 닫힘량이 달라진다.
즉, 스트로크 조절부(180)에 의해 제1피스톤(111)의 피스톤 로드가 제2피스톤실(114)로 진입하지 않게 되면, 제2피스톤(112)이 위로 후진할 때 끝까지 후진할 수 있게 되어 압축기 흡입 밸브(120)는 완전히 닫히게 된다.
반면, 스트로크 조절부(180)에 의해 제1피스톤(111)의 피스톤 로드가 제2피스톤실(114) 내로 진입하게 되고, 그로 인해 제2피스톤(112)이 위로 후진할 때 제1피스톤(111)의 피스톤 로드에 의해 끝까지 후진하지 못하고 정지하게 되어 압축기 흡입 밸브(120)는 완전히 폐쇄되지 않게 된다.
여기서, 스트로크 조절부(180)에 의해 제1피스톤(111)의 피스톤 로드가 제2피스톤실(114) 내로 많이 진입하여 제2피스톤(112)의 스트로크가 짧아질수록 압축기 흡입 밸브(120)의 닫힘량은 작아지게 된다.
이와 같이 스트로크 조절부(180)를 통해 제1피스톤(111)과 제2피스톤(112)의 스트로크를 조절하여 압축기 흡입 밸브(120)의 닫힘량을 조절할 수 있게 되고, 압축기 흡입 밸브(120)의 닫힘량을 조절하여, 압축기 흡입 밸브(120)가 완전히 폐쇄되는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편, 제어 밸브(140)는 제1피스톤(111)의 압력 제어 영역인 제1피스톤(111)의 상측(P1 영역)과, 압력 제어 밸브(150)로 압축된 유체를 공급하도록 유로가 형성되며, 제어부(170)의 제어하에 개폐되어 제1피스톤(111)의 상측(P1 영역)에 압축된 유체를 공급하거나 공급을 차단하여 제1피스톤(111)을 아래로 전진시키거나 위로 후진시키고, 압력 제어 밸브(150) 측으로 압축된 유체를 공급하거나 공급을 차단한다. 여기서, 제어 밸브(140)가 제1피스톤(111)의 상측(P1 영역)으로 공급하는 유체의 압력과 압력 제어 밸브(150) 측으로 공급하는 유체의 압력은 동일한 것이 바람직하다.
전술한, 제어 밸브(140)는 전원이 인가되지 않는 노말 상태에서 닫혀 있고 전원이 인가된 상태에서는 열리는 NC(Normal Close) 타입의 솔레노이드 밸브로 구현될 수 있다.
압력 제어 밸브(150)는 기계식 비례 제어 밸브로, 제2피스톤(112)의 압력 제어 영역인 제2피스톤(112)의 상측(P2 영역)으로 압축된 유체를 공급하도록 유로가 형성되며, 내부에 설치된 다이아프램식 조절 장치에 의해 제2피스톤(112)의 상측(P2 영역)의 유체 압력을 조절한다.
이러한, 압력 제어 밸브(150)는 기계식 유량 조절 밸브로 구현될 수 있다.
압력 제어 밸브(150)는 비례 제어 운전 모드로 동작할 때, 제어 밸브(140)를 통해 공급받은 유체의 압력을 감압하여 제2피스톤(112)의 상측(P2 영역)으로 공급한다. 이에 따라, 제어 밸브(140)를 통해 제1피스톤(111)의 상측(P1 영역)으로 공급되는 유체의 압력은 압력 제어 밸브(150)를 통해 제2피스톤(112)의 상측(P2 영역)으로 공급되는 유체의 압력보다 크다.
유체 상태 송신부(160)는 압축기(130) 후단의 유체 상태(즉, 유체의 압력 또는 유량)를 감지한 후, 감지된 유체 상태 값을 전기 신호로 변환하여 제어부(170)로 인가한다.
제어부(170)는 유체 상태 송신부(160)로부터 수신한 전기 신호 형태의 유체 상태(압력 또는 유량) 값에 의거하여 제어 밸브(140)의 개폐를 제어하되, 압축기(130)의 압력 또는 유량이 설정사용압력 이하에서는 제어 밸브(140)를 개방 상태로 유지시켜 압축기(130)가 비례 제어 운전 모드로 동작되도록 하고, 압축기(130)의 압력 또는 유량이 설정사용압력보다 높으면 제어 밸브(140)를 폐쇄하여 압축기(130)가 무부하 운전 모드로 동작되도록 한다.
도 9는 본 발명에 따른 압축기 제어 시스템을 동작시키는 경우의 압력선도를 예시적으로 보인 도면으로, 다수의 피스톤(제1 피스톤, 제2피스톤)을 이용하여 압축기(130)의 압력을 제어함에 따라, 압축기 흡입 밸브(120)의 조절 범위를 좁게 하여 종래 방식보다 압축기(130)의 압력 또는 유량을 일정하게 유지할 수 있게 된다.
도 10은 본 발명에 따른 압축기 제어 시스템을 동작시키는 경우의 소비 동력선도를 예시적으로 보인 도면으로, 제1피스톤(111)이 전진해 있는 상태에서 제2피스톤(112)이 기계식으로 비례 제어를 수행할 때, 제2피스톤(112) 상측(P2 영역)의 유체 압력이 감소하면, 스프링(115)의 복원력에 의해 제2피스톤(112)은 위로 후진하게 되고, 그로 인해 압축기 흡입 밸브(120)가 닫히기 시작한다. 이때, 압축기 흡입 밸브(120)는 제1피스톤(111)의 피스톤 로드에 의해 끝까지 후진하지 못하고 정지하게 되어 완전히 폐쇄되지 않게 된다.
이와 같이, 압축기 흡입 밸브(120)를 완전히 폐쇄하지 않게 되면, 도 10에 도시하는 바와 같이 변경점을 기준으로 소비 동력이 현저히 감소하게 된다.
여기서, 변경점은 제2피스톤(112)의 스트로크에 따라 변경 가능한 것으로, 제2피스톤(112)의 스트로크가 짧아질수록 압축기 흡입 밸브(120)의 닫힘량이 작아져 변경점은 오른쪽으로 이동하게 되고, 제2피스톤(112)의 스트로크가 길어질수록 압축기 흡입 밸브(120)의 닫힘량이 커져 변경점은 왼쪽으로 이동하게 된다.
제2피스톤(112)의 스트로크는 앞서 설명한 바와 같이 스트로크 조절부(180)에 의해 조절된다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 다른 압축기 제어 시스템의 동작에 대해서 설명한다.
우선, 압축기(130)가 부하 운전을 시작하게 되면, 제어부(170)는 제어 밸브(140)와 압력 제어 밸브(150)를 개방시켜 제1피스톤(111)의 상측(P1 영역)에 압축된 유체(오일 또는 공기)를 공급하여 제1피스톤(111)을 아래로 전진시키는 한편, 제2피스톤(112)의 상측(P2 영역)에 압축된 유체(오일 또는 공기)를 공급하여 제2피스톤(112)을 아래로 전진시킨다.
제2피스톤(112)의 상측(P2 영역)으로 공급되는 유체에 의해 제2피스톤(112)이 전진함에 따라 압축기 흡입 밸브(120)가 개방되어 압축을 시작하게 된다.
이때, 제어부(170)는 압축기(130) 후단의 압력(또는 유량)을 실시간 감지하는 유체 상태 송신부(160)로부터 수신한 압력 값(또는 유량 값)에 의거하여 압축기(130)를 운전하되, 유체 상태 송신부(160)로부터 수신한 압력 값(또는 유량 값)이 설정사용압력을 초과하기 전까지는 제어 밸브(140)의 개방 상태를 유지한다.
한편, 압력 제어 밸브(150)는 압축기(130) 후단의 압력(또는 유량)에 따라 기계식으로 비례 제어를 수행하는데, 압축기(130) 후단의 압력(또는 유량)이 목표 압력에 도달하게 되면 제2피스톤(112) 상측(P2 영역)으로 공급되는 유체의 압력을 감소시킨다. 여기서, 압력 제어 밸브(150)는 제어 밸브(140)로부터 공급받은 유체(오일 또는 공기)의 압력을 감압하여 제2피스톤(112)의 상측(P2 영역)으로 공급하므로, 제2피스톤(112)의 상측(P2 영역)으로 공급되는 유체(오일 또는 공기)의 압력은 제1피스톤(111)의 상측(P1 영역)으로 공급되는 유체(오일 또는 공기)의 압력보다 작다.
이와 같이, 제2피스톤(112) 상측(P2 영역)으로 공급되는 유체의 압력을 감소시키게 되면, 스프링(115)의 복원력에 의해 제2피스톤(112)은 후진하게 되는데, 제2피스톤(112)은 제1피스톤(111)의 상측(P1 영역)으로 공급되는 압축된 유체(오일 또는 공기)에 의해 전진된 제1피스톤(111)의 피스톤 로드에 의해 끝까지 후진하지 못하고 정지하게 되어 압축기 흡입 밸브(120)가 완전히 닫히지 않게 한다.
압축기 흡입 밸브(120)가 완전히 닫히지 않게 함으로써, 도 10에 도시하는 바와 같이 변경점을 기준으로 에너지 손실량을 줄일 수 있게 된다. 또한, 압축기 흡입 밸브(120)를 완전히 폐쇄함에 따라 발생하는 소음 및 진동을 감소시킬 수 있게 된다.
이와 같이, 압력 제어 밸브(150)가 기계식으로 비례 제어를 수행하여 압축기(130)의 압력을 제어하게 되면, 압축기 흡입 밸브(120)가 완전히 닫히지 않게 됨에 따라 압축기(130)의 압력은 계속 상승하게 된다.
이에 따라, 유체 상태 송신부(160)로부터 수신한 압력 값(또는 유량 값)이 설정사용압력을 초과하게 되면, 제어부(170)는 제어 밸브(140)와 압력 제어 밸브(150)를 모두 폐쇄시킨다.
이와 같이, 제어 밸브(140)와 압력 제어 밸브(150)를 폐쇄시키게 되면, 제1피스톤(111) 상측(P1 영역)과 제2피스톤(112) 상측(P2 영역)으로의 유체 공급이 차단된다.
제1피스톤(111) 상측(P1 영역)과 제2피스톤(112) 상측(P2 영역)으로의 유체 공급이 차단되면, 제2피스톤(112) 상측(P2 영역)의 압력이 감소하면서 스프링(115)의 복원력에 의해 제2피스톤(112)과 제1피스톤(111)은 모두 위로 후진하게 되고, 압축기 흡입 밸브(120)가 완전히 닫히기 시작하여 무부하 운전 모드로 전환된다.
본 발명의 압축기 제어 시스템은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서는 제어용 실린더(110) 내에 2개의 피스톤(111, 112)이 내재된 경우를 예를 들어 설명하였으나, 도 11에 도시하는 바와 같이 제어용 실린더(110)에 n개(여기서, n은 2보다 큰 정수)의 피스톤이 내재될 수도 있다. 이와 같이, 제어용 실린더(110)에 n개의 피스톤이 내재될 경우, 압력 제어 밸브(150)는 n-1개로 이루어져, 제2피스톤 내지 제n피스톤의 상측 영역으로 각 피스톤을 작동시킬 유체를 공급하고, 제어 밸브(140)는 최상측에 형성되는 제1피스톤을 작동시킬 유체를 제1피스톤의 상측 영역으로 공급하고, n-1개의 압력 제어 밸브(150)로 유체를 공급한다. 이와 같이, n개의 피스톤을 이용하여 압축기의 압력을 제어하게 됨에 따라, 압축기의 압력(또는 유량)을 정확하게 제어함과 더불어 일정하게 유지할 수 있게 된다.
110. 제어용 실린더, 111. 제1피스톤,
112. 제2피스톤, 113. 제1피스톤실,
114. 제2피스톤실, 115. 스프링,
116. 관통공, 120. 압축기 흡입 밸브,
130. 압축기, 140. 제어 밸브,
150. 압력 제어 밸브, 160. 유체 상태 송신부,
170. 제어부, 180. 스트로크 조절부

Claims (7)

  1. 내부에 제1피스톤 및 제2피스톤이 내재된 실린더;
    상기 제1피스톤의 스트로크를 조절하는 스트로크 조절부;
    상기 제2피스톤을 작동시킬 유체를 상기 제2피스톤의 상측 영역으로 공급하는 압력 제어 밸브;
    상기 제1피스톤을 작동시킬 유체를 상기 제1피스톤의 상측 영역으로 공급하고, 상기 압력 제어 밸브로 유체를 공급하는 제어 밸브;
    압축기 후단의 압력 또는 유량을 감지한 후, 감지된 압력 값 또는 유량 값을 전기 신호로 변환하여 출력하는 유체 상태 송신부; 및
    상기 유체 상태 송신부로부터 수신한 압력 값 또는 유량 값에 의거하여 상기 제어 밸브의 개폐를 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 압축기 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 실린더는,
    상기 제1피스톤이 배치되는 제1피스톤실; 및
    상기 제2피스톤이 배치되는 제2피스톤실;을 포함하여 이루어지되,
    상기 제1피스톤실과 상기 제2피스톤실은 관통공에 의해 상호 연통되며,
    상기 제1피스톤의 피스톤 로드 끝단은 상기 관통공을 관통하여 상기 제2피스톤실로 진입하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1피스톤의 상측 영역으로 공급되는 유체의 압력은 상기 제2피스톤의 상측 영역으로 공급되는 유체의 압력보다 큰 것을 특징으로 하는 압축기 제어 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 스트로크 조절부는,
    상기 제1피스톤의 피스톤 로드와 동축을 이루며, 상기 제1피스톤의 피스톤 헤드에서 상기 제1피스톤의 피스톤 로드와 반대 방향으로 연장 형성되는 연장봉; 및
    상기 실린더 밖으로 돌출된 상기 연장봉에 결합 형성되어, 상기 제1피스톤의 스트로크를 조절하는 조절편;을 포함하여 이루어지는 압축기 제어 시스템.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 스트로크 조절부는,
    상기 제1피스톤이 배치되는 제1피스톤실의 바닥에 고정되는 고정편; 및
    상기 고정편에 수직으로 결합 형성되어, 상기 제1피스톤의 스트로크를 조절하는 조절봉;을 포함하여 이루어지는 압축기 제어 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 실린더에 내재되는 피스톤이 n개로 이루어지는 경우,
    상기 압력 제어 밸브는 n-1개로 이루어져 제2피스톤 내지 제n피스톤의 상측 영역으로 각 피스톤을 작동시킬 유체를 공급하고,
    상기 제어 밸브는 제1피스톤을 작동시킬 유체를 상기 제1피스톤의 상측 영역으로 공급하고, 상기 n-1개의 압력 제어 밸브로 유체를 공급하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 시스템.
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