KR100399318B1

KR100399318B1 - 냉방기의 전자 팽창 밸브 기동방법

Info

Publication number: KR100399318B1
Application number: KR10-2000-0001382A
Authority: KR
Inventors: 염관호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2000-01-12
Publication date: 2003-09-26
Also published as: KR20010069120A

Abstract

본 발명에 따른 냉방기의 전자 팽창 밸브 기동방법은, 압축기 초기 기동시, 상기 압축기의 냉매 토출온도와 응축기의 냉매 응축온도를 측정하여 그 온도차를 통해 실외온도 부하상태 및 상기 압축기의 오프(off) 후 경과시간을 판단하되, 상기 온도차가 10도 이상(압축기 off 후 경과시간이 약 4∼5분 이내)이면 상기 실외온도부하가 작은 것으로 판단하여 초기개도로서 정상개도를 로딩하고, 상기 온도차가 5 - 10도(압축기 off 후 경과시간이 약 5∼10분 이내)이면 상기 실외온도부하가 약간 있는 것으로 판단하여 초기개도로서 정상개도+20을 로딩하며, 상기 온도차가 5도 이하(압축기 off 후 경과시간이 약 10분 이상)이면 상기 실외온도부하가 큰 것으로 판단하여 초기개도로서 정상개도+40을 로딩시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 압축기 입구의 극심한 압력 저하를 방지할 수 있고, 압축기로의 액 냉매 유입과 초기 사이클의 불안정한 현상을 해결할 수 있는 효과가 있다.

Description

냉방기의 전자 팽창 밸브 기동방법{Method for starting an electronic expansion valve of a cooling apparatus}

본 발명은 냉방기의 전자 팽창 밸브 기동방법에 관한 것으로서, 더 상세히는 전자 팽창 밸브를 사용하는 인버터 에어컨의 초기 기동시의 전자 팽창 밸브의 개도를 설정함에 있어서, 압축기 기동전에 압축기 출구 과열도를 보고 판단하여 전자 팽창 밸브의 개도를 설정함으로써, 에어컨 사이클을 안정화시키는데 걸리는 시간을 줄이고, 에어컨 사이클의 불안정을 방지할 수 있는 냉방기의 전자 팽창 밸브 기동방법에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 에어컨의 전체 사이클을 보여주는 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 에어컨은 일반적으로 압축기(1), 응축기(실내 열교환기) (2), 리시버(3), 전자 팽창 밸브(4), 및 증발기(실외 열교환기)(5)로 구성된다.

이와 같이 구성된 에어컨의 동작을 살펴보면, 에어컨이 운전된 후, 초기에는 압축기(1)에서 토출된 냉매가 응축기(실내 열교환기)(2)를 통해 열교환을 한 후 리시버(3)를 거쳐 실외기에 있는 전자 팽창 밸브(4)를 통과한다. 그리고, 전자 팽창 밸브(4)를 통과한 냉매는 증발기(실외 열교환기)(5)에서 열교환되고 열교환된 냉매는 실외기의 압축기(1)로 들어간다.

이러한 과정을 반복함으로써 실내온도 조건이 조절되는데, 실내 온도조건을 맞추기 위해서는 압축기(1)의 주파수를 변경하고, 그 변경된 압축기(1)의 주파수에 맞게 전자 팽창 밸브(4)의 개도를 조절하는 한편 각 시점에서 그 때의 부하상태에맞는 개도를 조절해서 사이클이 빠른 시간에 안정을 찾아갈 수 있도록 제어하고 있다. 즉, 에어컨을 운전한 후에는 운전상황 및 부하상황에 맞게 개도를 조절하여 에어컨의 사이클을 안정화시켜 나가고 있다.

일반적으로, 전자 팽창 밸브를 사용하는 인버터 에어컨에 있어서는 에어컨의 운전 초기에 에어컨의 부하 상태를 고려하지 않고 일정한 개도를 연 상태에서 에어컨의 압축기를 운전시켰다. 즉, 겨울에 실외온도가 영하의 추운 상태에서(부하가 큰 경우) 압축기를 운전 시켜야 할 경우가 있다.

이때, 압축기가 OFF된 후 얼마의 시간이 흘렀는지 알 수 없는 경우에 압축기가 오랜 동안(10분이상) OFF되어 있었던 경우에는 압축기의 온도와 응축기 온도가 거의 같다. 그리고, 압축기가 OFF된 후 약간의 시간(약 5분-10분)이 흐른 경우에는 압축기의 온도와 응축기 온도의 차가 약간 있다. 또한, 압축기가 OFF된 후 얼마 안된 경우(약 4분 이내)에는 압축기의 온도와 응축기 온도의 차가 크다.

이상과 같은 온도 차는 실외온도 부하가 적은 경우에는 특별히 문제가 없지만 실외온도 부하가 큰 경우에는 압축기로의 액 냉매의 유입문제나, 사이클이 안정되는데 시간이 걸리는 문제가 있다.

따라서, 종래의 기술은 이러한 여러 가지 환경에 대해서 초기개도를 설정하는데 문제가 있었다.

도 2는 실외온도부하가 큰 경우 시간에 따른 에어컨의 압축기 출구압력(Pd)과 입구압력(Ps)의 변화를 실험한 데이터를 나타낸 그래프이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 압축기 입구 압력(Ps)이 상당히 낮아짐을 알 수있고 또한 초기에 사이클이 불안정함을 알 수 있다.

종래의 전자 팽창 밸브를 사용하는 인버터 에어컨에 있어서는 에어컨의 운전 초기에 에어컨의 부하 상태를 고려하지 않고 일정한 개도 상태에서 에어컨의 압축기를 운전시켰다. 이때, 실외온도 부하가 적은 경우에는 특별히 문제가 없지만 실외온도 부하가 큰 경우에는 압축기로의 액 냉매의 유입문제나, 사이클이 안정되는데 시간이 걸리는 문제가 있다.

즉, 압축기가 오랜 동안 OFF되어 방치되어 있었던 경우, 압축기의 온도와 실외온도가 거의 같아진다. 이때, 적절치 않은 개도 상태에서 압축기를 운전하면, 압축기 입구의 압력이 저하되어 압축기입구가 진공상태가 되어 압축기로 액상태의 냉매가 들어갈 수 있다.

또한, 실외 열교환기에 모여 있던 냉매가 실외온도가 극히 낮은 외부와 열교환을 하기 위해서 더 많은 열량이 필요하게 되어 실외 열교환기의 온도가 더 떨어져야 한다. 결국 압축기 입구의 압력이 떨어지고 사이클이 안정하게 되는데 시간이 걸리게 된다. 종래의 기술은 이러한 안 좋은 환경에 대해서 초기 전자 팽창 밸브의 개도를 설정하는데 문제가 있었다.

상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 압축기 초기 기동시, 상호 측정된 상기 압축기의 냉매 토출온도와 응축기의 냉매 응축온도와의 온도차에 따라 실외온도 부하상태 및 상기 압축기의 오프(off) 상태 경과시간 등을 판단하여 상기 압축기 기동 전 전자 팽창 밸브의 초기 개도를 설정하므로서, 압축기 입구의 극심한 압력 저하 및 상기 압력 저하에 따른 압축기 내로 액상의 냉매가 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 특히 에어컨의 초기 사이클을 안정화시키는데 걸리는 시간을 최소한으로 줄이므로서, 이에 따른 초기 사이클의 불안정한 현상을 해결할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 에어컨의 전체 사이클을 보여주는 블록도.

도 2는 실외온도부하가 큰 경우 시간에 따른 에어컨의 압축기 출구압력(Pd)과 압축기 입구압력(Ps)의 변화를 실험한 데이터를 나타낸 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 냉방기의 전자 팽창 밸브 기동방법의 실행 과정을 나타낸 흐름도.

도 4는 본 발명에 따른 냉방기의 전자 팽창 밸브 기동방법에 의한 냉방기의 기동 시의 압축기의 온도와 응축기의 온도 차에 따른 초기개도를 찾는 그래프.

도 5는 본 발명에 따른 냉방기의 전자 팽창 밸브 기동방법이 채용된 냉방기의 기동 시의 실외온도 부하가 큰 경우의 압축기의 입구측 압력(Ps)과 출구측 압력 (Pd)의 변화를 보여주는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 압축기 1a : 토출 온도센서

2 : 응축기(실내 열교환기) 2a : 실외 온도센서

3 : 리시버(水液器) 4 : 전자 팽창 밸브

5 : 증발기(실외 열교환기)

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 냉방기의 전자 팽창 밸브 기동방법은, 압축기 초기 기동시, 상기 압축기의 냉매 토출온도와 응축기의 냉매 응축온도를 측정하여 그 온도차를 통해 실외온도 부하상태 및 상기 압축기의 오프(off) 후 경과시간을 판단하되, 상기 온도차가 10도 이상(압축기 off 후 경과시간이 약 4∼5분 이내)이면 상기 실외온도부하가 작은 것으로 판단하여 초기개도로서 정상개도를 로딩하고, 상기 온도차가 5 - 10도(압축기 off 후 경과시간이 약 5∼10분 이내)이면 상기 실외온도부하가 약간 있는 것으로 판단하여 초기개도로서 정상개도+20을 로딩하며, 상기 온도차가 5도 이하(압축기 off 후 경과시간이 약 10분 이상)이면 상기 실외온도부하가 큰 것으로 판단하여 초기개도로서 정상개도+40을 로딩시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제 2 단계는, 상기 온도차가 10도 이상이면 정상 설정개도를 로딩(loading)하고, 상기 온도차가 5 - 10도이면 정상 설정개도 +20을 로딩하고, 상기 온도차가 5도 이하이면 정상 설정개도 +40을 로딩한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 냉방기의 전자 팽창 밸브 기동방법의 실행 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 냉방기의 전자 팽창 밸브 기동방법은 우선, 압축기(1) 출구측에 있는 압축기 토출 온도센서(1a)에서 압축기의 토출온도(A)를 읽어 들인다(단계 11). 그리고, 응축기(2)에 있는 응축온도 센서(2a)를 통해 응축온도(B)를 읽어 들인다(단계 12). 그런 후, 그 읽어 들인 압축기(1)의 토출온도와 응축기(2)의 온도의 차(dT=A-B)를 구한다(단계 13). 이렇게 구한 온도차 dT를 가지고 압축기가 OFF된 후 어느 정도의 시간이 흘렀는지 판단한다.

즉, 온도차 dT가 10도를 초과하는지를 판단하여(단계 14), 10도를 초과하면압축기가 OFF된지 얼마 안 된 상황(약 4 - 5분 이내)으로 판단한다. 이 경우 실외온도부하가 작은 것으로 판단하여 전자 팽창 밸브(4)의 정상적인 경우의 초기개도인 "정상개도(Po)"를 설정개도로 취한다(단계 16).

한편, 상기 단계 14에서 온도차 dT가 10도를 초과하지 않으면, 온도차 dT가 5도를 초과하는지 판단하여(단계 15), 5도를 초과하면, 즉 온도차 dT가 5 - 10도 사이이면, 압축기(1)가 OFF된 후 약간의 시간(약 5분 - 10분 이내)이 경과한 것으로 판단한다. 이 경우에는 실외 온도부하가 약간 있는 것으로 판단하여 전자 팽창 밸브 (4)의 초기개도로서 "정상개도 +20"을 설정개도로 취한다(단계 17).

한편, 상기 단계 15에서 온도차 dT가 5도를 초과하지 않으면 즉, 5도 이하이면, 압축기가 OFF된 후 오랫동안(약 10분 이상)방치된 것으로 판단한다. 이 경우에는 실외온도 부하가 큰 것으로 판단하여 전자 팽창 밸브(4)의 초기개도로서 "정상개도+40"을 설정개도로 취한다(단계 18).

이렇게 하여 각각의 상황에 따라 전자 팽창 밸브(4)의 초기개도가 설정되면, 그 설정된 개도대로 전자 팽창 밸브(4)를 열어준다(단계 19). 그리고, 압축기 운전 명령의 하달 여부를 판단한다(단계 20). 이 단계 20의 판단에서, 압축기 운전명령이 하달되지 않았으면, 계속하여 명령 하달을 확인하고, 명령이 하달되었으면 압축기(1)의 운전을 실행한다(단계 21).

도 4는 본 발명에 따른 냉방기의 전자 팽창 밸브 기동방법에 의한 냉방기의 기동 시의 압축기의 온도와 응축기의 온도 차에 따른 초기개도를 찾는 그래프이다.

도 4를 참조하면, 압축기 토출온도와 응축기 온도차가 10도 이상이면 초기개도로서 "정상개도"를 로딩(loading)하게 된다. 그리고, 압축기 토출온도와 응축기 온도차가 5도 - 10도 사이이면 "정상개도+20"을 로딩하고, 압축기 토출온도와 응축기 온도차가 5도 이하이면 "정상개도+40"을 로딩하게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 냉방기의 전자 팽창 밸브 기동방법이 채용된 냉방기의 기동 시의 실외온도 부하가 큰 경우의 압축기의 입구측 압력(Ps)과 출구측 압력 (Pd)의 변화를 보여주는 그래프이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방법에 의한 압축기 입구측의 압력(Ps)의 저하가 종래의 방법보다 적게 감소되는 것을 알 수 있다. 또한, 사이클도 짧은 시간 내에 안정됨을 알 수 있다.

이상의 실시예에서는 에어컨의 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 전자 팽창 밸브 인버터 압축기를 사용하는 다른 냉각장치(냉장고 등)에도 적용될 수 있음은 자명한 일이라 할 것이다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 냉방기의 전자 팽창 밸브 기동방법에 의하면, 압축기 초기 기동시, 상호 측정된 상기 압축기의 냉매 토출온도와 응축기의 냉매 응축온도와의 온도차에 따라 실외온도 부하상태 및 상기 압축기의 오프(off) 상태 경과시간을 판단하고, 상기 온도차에 의해 판단된 실외온도 부하상태 및 압축기 오프 경과시간에 따라 전자 팽창 밸브의 초기 개도를 설정하므로서, 상기 압축기 입구의 극심한 압력 저하 및 상기 압력 저하에 따른 압축기 내로 액상의 냉매가 유입되는 것을 방지할 수 있는 등의 탁월한 효과가 있으며, 특히 에어컨의 초기 사이클을 안정화시키는데 걸리는 시간을 최소한으로 줄이므로서, 초기 사이클의 불안정한 현상을 해결할 수 있는 탁월한 효과도 있다.

Claims

압축기 초기 기동시, 상기 압축기의 냉매 토출온도와 응축기의 냉매 응축온도를 측정하여 그 온도차를 통해 실외온도 부하상태 및 상기 압축기의 오프(off) 후 경과시간을 판단하되, 상기 온도차가 10도 이상(압축기 off 후 경과시간이 약 4∼5분 이내)이면 상기 실외온도부하가 작은 것으로 판단하여 초기개도로서 정상개도를 로딩하고, 상기 온도차가 5 - 10도(압축기 off 후 경과시간이 약 5∼10분 이내)이면 상기 실외온도부하가 약간 있는 것으로 판단하여 초기개도로서 정상개도+20을 로딩하며, 상기 온도차가 5도 이하(압축기 off 후 경과시간이 약 10분 이상)이면 상기 실외온도부하가 큰 것으로 판단하여 초기개도로서 정상개도+40을 로딩시키는 것을 특징으로 하는 냉방기의 전자 팽창 밸브 기동방법.
삭제
삭제