KR100916676B1 - 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 압축기와 응축기, 팽창밸브 및 증발기로 구성되는 냉동 시스템에 있어서, 상기 팽창밸브와 증발기 사이에 연결되는 관로에 설치되는 제1 온도 센서와, 상기 증발기와 압축기 사이에 연결되는 관로에 설치되는 제2 온도 센서, 및 상기 제1 온도 센서에서 감지된 온도 값에 초기 설정된 과열도 값의 합을 상기 제2 온도 센서에서 감지된 온도 값과 비교하여, 비교된 온도 편차 값에 따라 상기 팽창밸브의 스텝모터를 미세 조절하는 펄스열을 출력 제어하는 팽창밸브 조절부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라 본 발명은, 냉동 시스템에서의 냉동 사이클이 원활하도록 유지함과 동시에, 증발기 능력을 최대로 발휘할 수 있고, 에너지 절감은 물론 냉동기 고장의 원인을 차단하여 냉동 시스템의 관리를 효율적으로 수행할 수 있으며, 또한 적상현상 방지를 위해서 증발 압력 조정 밸브나 응축 압력 조정 밸브를 더 사용하지 않아도 되는 장점이 있다.

냉동 시스템, 냉동 사이클, 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기, 스텝 모터, 펄스열

Description

냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 장치 및 방법{Apparatus and Method for controling expansion valve in refrigerating system}

본 발명은 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 증발기의 전단 및 후단에 설치된 온도 센서를 통해 검출되는 온도 값의 그 편차 값에 따라 팽창밸브의 스텝 모터를 미세 조절함으로써, 냉매 유량을 정밀하게 제어할 수 있는 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공조 및 냉동 시스템에서 사용되는 냉동 사이클은 크게 압축, 응축, 팽창, 증발 과정을 통해서 열을 냉체(冷體)로부터 흡수하여 열체(熱體)로 내보내는 열역학적 순환 과정으로, 다양한 주거 공간이나 상업 공간은 물론, 실내 온도 변화가 심한 항온, 항습실 및 에어컨 컬로리 메터 등의 온도 조건이 다양한 시험 장비 등에 공조 및 냉동 시스템(이하, 냉동 시스템으로 칭함)으로 널리 사용되고 있다.

상기 냉동 시스템은, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(10), 응축기(20), 팽창밸브(30), 증발기(40) 등으로 구성된다.

상기 압축기(Compressor, 10)는 증발기(40)에서 증발한 냉매가스를 흡입, 압축하여 압력을 높이고, 높은 온도에서의 액화(기체가 액체로 변하는 현상) 작용을 통해 냉매가스에 순환력을 부여한다.

또한, 압축기(10)는 압축으로 인해 냉매가스의 기체분자의 운동에너지가 증가하고 분자충돌로 인해 에너지를 얻어 냉매가스의 온도가 올라가며, 분자 사이의 거리가 매우 좁아져 단위체적당 분자수가 증가하여 분자들이 매우 밀집되므로 상온에서 액화가 쉽게 이루어지게 된다. 따라서, 압축기(10)는 고온, 고압의 냉매가스를 응축기(20)로 배출할 수 있게 된다.

상기 응축기(Condenser, 20)는 압축기(10)에서 배출되는 고온, 고압의 냉매가스의 열을 상온의 공기 중에 발출하여 응축 액화 동작을 수행한다. 즉, 압축기(10)에서 배출되는 고온, 고압의 냉매가스를 얇은 방열판으로 이루어진 관로를 통과시키는 증발 과정을 통해 주변에서 열을 흡수하여 응축된 저온, 고압의 냉매가스를 팽창밸브(30)로 배출한다.

상기 팽창밸브(Capillary Tube, 30)는, 응축기(20)에서 배출되는 고온, 고압의 냉매가스를 증발기(40)에서 증발되기 쉽도록 저온, 저압의 액체 냉매가스로 압력을 낮추고, 냉매가스의 유량을 조절하여 증발기(40)로 배출하는 동작을 수행한다.

상기 증발기(Evaporator, 40)는 팽창밸브(40)에서 배출된 저온, 저압의 냉매가스를 실내 공기로부터 증발잠열을 흡수하여 냉각작용을 통해 냉동 설정치를 달성하는 열교환기이다.

상기 증발기(40)를 통해 증발된 냉매가스는, 다시 압축기(10)로 유입되며, 도 2에 도시된 냉동 사이클 그래프와 같이 압축, 응축, 팽창, 증발 과정을 반복하는 냉동 사이클을 수행한다.

한편, 상기 냉동 시스템에서 사용되는 팽창밸브(30)는 도시되지 않은 써모 앨리멘트, 오리피스, 밸브 바디로 구성되며, 상기 증발기(40) 출구에 써모 엘리멘트를 부착하여, 써모 엘리멘트 내의 냉매가스 증발 압력 및 온도에 따라 냉동 시스템 설계시 설정된 예를 들어, 과열도 5도를 유지하기 위해서 열림과 닫힘을 반복하게 된다.

그러나, 상기 냉동 시스템은 주변 환경에 따라 민감하게 반응하기 때문에, 압축기 능력, 증발기 용량, 풍량, 냉매가스량, 냉매가스 종류, 실내 온도 등의 여러 변수에 따라 냉동 시스템 설계시 과열도 5도로 설정된 팽창밸브(30)의 작동이 상기 여러 변수에 대응하는데 한계점이 있었다.

예를 들어, 실내 온도 변화가 심한 항온, 항습실 및 에어컨 칼로리 메터( -20℃ ~ 60℃)등의 온도 조건이 다양한 시험 장비에서 냉동 시스템을 사용하는 경우, 저온의 온도 조건에서는 냉동 시스템의 냉동 능력이 감소하게 되는데, 이때 팽창밸브(30)의 용량이 크게 되면, 냉동 시스템에 냉매가스의 액 압축이 발생하게 된 다.

즉, 냉동 시스템의 증발기 코일 내에서 압력강하가 커지면, 밸브 바디 내부의 온도가 낮아져 냉매가스의 압력이 저하되고, 밸브 개도의 균형을 잃어 팽창밸브는 항상 닫히는 방향으로 작동하게 되므로 냉매 순환량이 감소하여 냉동능력의 저하를 초래하게 된다.

이와 반대로, 팽창밸브(30)의 용량이 적은 경우, 압축기(10)의 오일 회수 및 과열로 인해 냉동 시스템에 고장이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 예를 들어 냉동 시스템에서 증발기의 전단 및 후단에 온도 센서를 설치하여 각 온도 센서를 통해 검출되는 온도 편차 값에 따라 팽창밸브의 스텝 모터를 미세 조절할 수 있는 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 증발기의 전단에 설치되는 온도 센서에서 검출된 온도 값에 사용자에 의해 입력되는 과열도 값을 합산하여 증발기 후단의 검출된 온도 값과의 온도 편차 값에 따라 팽창밸브의 스텝 모터를 미세 조절할 수 있는 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 온도 편차 값을 계산하는 동작 시간이 사용자에 의해 가변 설정되고, 특정 온도 범위에서는 동작 시간이 일정횟수 동안 강제 설정되는 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 장치는, 압축기와 응축기, 팽창밸브 및 증발기로 구성되는 냉동 시스템에 있어서, 상기 팽창밸브와 증발기 사이에 연결되는 관로에 설치되는 제1 온도 센 서와, 상기 증발기와 압축기 사이에 연결되는 관로에 설치되는 제2 온도 센서, 및 상기 제1 온도 센서에서 감지된 온도 값에 초기 설정된 과열도 값의 합을 상기 제2 온도 센서에서 감지된 온도 값과 비교하여, 비교된 온도 편차 값에 따라 상기 팽창밸브의 스텝모터를 미세 조절하는 펄스열을 출력 제어하는 팽창밸브 조절부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 팽창밸브 조절부는, 복수의 키 스위치를 구비한 조작부와, 상기 조작부를 통해 입력되는 과열도 값과 온도 값을 비교하는 동작 시간을 표시하는 표시부, 상기 과열도 값과 동작 시간을 저장하는 메모리, 상기 동작 시간을 계수하는 타이머, 및 상기 동작 시간이 경과되면, 상기 제1 온도 센서로부터 감지된 온도 값과 저장된 과열도 값의 합을 상기 제2 온도 센서로부터 감지된 온도 값과 비교하여, 비교된 온도 편차 값에 따라 상기 팽창밸브의 스텝모터를 조절하기 위한 펄스열을 출력하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 과열도 값은, 냉동 시스템의 냉동 능력에 따라 과열도 값을 5도 ~ 21도 이내로 가변 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 팽창밸브는 냉매가스의 유량을 제어 펄스열에 따라 미세 조절하는 스텝 모터가 구비된 전자식 팽창밸브(Electric Expansion Valve)이고, 상기 제어 펄스열의 단일 펄스는 팽창밸브의 스텝 모터 냉매가스 유량을 제어하는 500단계의 최소 단위로 1단계인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 동작 시간은, 가변 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 방법은, 압축기와 응축기, 팽창밸브 및 증발기로 구성되는 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 방법에 있어서, 냉동 시스템에 전원이 공급되면 상기 팽창밸브의 밸브를 조절하는 스텝모터의 상한 값과 하한 값을 확인하여 초기 설정된 위치로 이동하는 단계와, 미리 설정된 동작 시간에 따라 상기 팽창밸브와 증발기 사이의 관로에 설치된 제1 온도 센서를 통해 검출된 온도 값과 초기 설정된 과열도 값을 합산하여, 상기 증발기와 압축기 사이의 관로에 설치된 제2 온도 센서를 통해 검출된 온도 값을 비교하는 단계, 및 상기 비교된 온도 편차 값에 따라 팽창밸브의 스텝모터를 미세 조절하는 제어 펄스열을 출력 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 과열도 값을 사용자의 요청에 따라 5도 ~ 21도 이내로 가변 설정하는 단계와, 상기 동작 시간을 사용자의 요청에 따라 10초 ~ 60초 이내로 가변 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 제2 온도 센서의 온도 값이 특정 온도 값 범위(-20도 ~ -15도, 0도 ~ 20도)인지 확인하는 단계와, 확인 결과 특정 온도 값 범위인 경우 일정횟수(5회 ~ 10회) 동안 제2 동작 시간(5초 ~ 10초)을 계수하여 온도 편차 값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 팽창밸브는 냉매가스의 유량을 제어 펄스열에 따라 미세 조절하는 스텝 모터가 구비된 전자식 팽창밸브(Electric Expansion Valve)이고, 상기 제어 펄스열의 단일 펄스는 팽창밸브의 스텝 모터 냉매가스 유량을 제어하는 500단계의 최소 단위로 1단계인 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성 및 이루어지는 본 발명에 따른 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 장치 및 방법은, 냉동 시스템에서의 냉동 사이클이 원활하도록 유지함과 동시에, 증발기 능력을 최대로 발휘할 수 있고, 에너지 절감은 물론 냉동 시스템의 고장 원인을 차단하여 냉동 시스템의 관리를 효율적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 냉동 시스템의 적상현상 방지를 위해서 증발 압력 조정 밸브나 응축 압력 조정 밸브를 더 사용하지 않아도 되고, 종래의 팽창밸브를 온도대별로 복수 개 설치하지 않아도 되므로 냉동 시스템의 설치 공간과 제작 기간 및 비용 등을 절약 할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 장치 및 방법에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 냉동 시스템에서의 냉동 사이클을 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 팽창 밸브 조절부의 내부 구성은 나타낸 블록도이다.

우선, 본 발명에 따른 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 장치는, 다양한 주거 공간이나 상업 공간은 물론, 실내 온도 변화가 심한 항온, 항습실 및 에어컨 컬로리 메터 등의 온도 조건이 다양한 시험 장비 등에 적용될 수 있는 것으로, 본 발명이 적용되는 냉동 시스템에는, 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, 압축기(10), 응축기(20), 팽창밸브(300), 증발기(40), 팽창밸브 조절부(50), 제1 온도 센서(60), 제2 온도 센서(70)를 포함 구성된다. 여기서, 상기 팽창밸브(300)는 전자식 팽창밸브(Electric Expansion Valve)로서, 냉매가스의 유량을 제어 펄스열에 따라 미세 조절하는 스텝 모터(310)가 구비된다.

상기 제1 온도 센서(60)는 증발기(40)의 전단 즉, 상기 팽창밸브(300)와 증발기(40) 사이에 연결되는 관로에 설치되고, 관로의 온도 값을 검출하여 상기 팽창밸브 조절부(50)로 출력한다.

상기 제2 온도 센서(70)는 증발기(40)의 후단 즉, 상기 증발기(40)와 압축기(10) 사이에 연결되는 관로에 설치되고, 관로의 온도 값을 검출하여 상기 팽창밸브 조절부(50)로 출력한다.

상기 팽창밸브 조절부(50)는, 상기 제1 온도 센서(60)에서 검출된 온도 값에 초기 설정된 과열도 값(예를 들어, 과열도 5도)의 합을 상기 제2 온도 센서(70)에서 감지된 온도 값과 비교하여, 비교된 온도 편차 값에 따라 상기 팽창밸브(300)의 스텝 모터(310)를 미세 조절하는 제어 펄스열을 출력한다.

한편, 상기 팽창밸브 조절부(50)는, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이 키조작부(51), 표시부(52), 메모리(53), 타이머(54), 제어부(55)를 포함 구성된다.

상기 키조작부(51)는 복수의 키 스위치가 구비되고, 상기 표시부(52)는 사용자의 요청에 따라 키조작부(51)를 통해 입력되는 과열도 값과 동작 시간을 예를 들어, 액정 또는 엘이디 등의 화면으로 표시한다. 여기서, 상기 과열도 값은 사용자 의 요청에 따라 가변 설정될 수 있으며, 냉동 시스템의 냉동 능력에 따라 예를 들어, 과열도 5도 ~ 21도 이내로 가변 설정된다.

또한, 상기 동작 시간은 사용자의 요청에 따라 가변 설정되는 것으로, 예를 들어 최소 10초 ~ 60초 이내로 가변 설정 가능하고, 특정 온도 편차 값 예를 들어 -20도 ~ -15도, 0도 ~ 20도 내의 온도 편차 값에서는 제2 동작 시간(5초 ~10초) 간격으로 온도 편차 값을 비교하는 동작을 수행한다.

상기 메모리(53)는 초기 설정된 과열도 값(과열도 5도), 사용자의 요청에 따라 키조작부(51)를 통해 입력되는 과열도 값(과열도 5도 ~ 21도)과 동작 시간(T1, 10초 ~ 60초) 및 초기 설정된 제2 동작 시간(T2, 5초 ~ 10초)을 저장하고, 상기 타이머(54)는 입력된 동작 시간(T1) 및 초기 설정된 제2 동작 시간(T2)을 계수한다.

상기 제어부(55)는 키조작부(51)를 통해 입력되는 동작 시간에 따라 제1 온도 센서(60)로부터 검출된 온도 값과 메모리(53)에 저장된 과열도 값의 합산하여 세팅 포인트(Setting Point)로 설정하고, 제2 온도 센서(70)로부터 검출된 온도 값과 비교하여, 비교된 온도 편차 값에 따라 상기 팽창밸브(300)의 스텝 모터(310)를 조절하기 위한 제어 펄스열을 출력한다.

또한, 상기 제어부(55)에서는, 비교된 온도 편차 값의 가변 폭에 따라 팽창밸브(300)의 스텝 모터(310)로 출력되는 제어 펄스열을 조절하되, 예를 들어 상기 온도 편차 값이 ± 5도 이상인 경우, 스텝 모터(310)의 1회 동작 펄스를 ± 45(Pulse) 펄스열로 출력하고, 상기 온도 편차 값이 ± 3도 ~ ± 5도 이내인 경우, 스텝 모터(310)의 1회 동작 펄스를 ± 30(Pulse) 펄스열로 출력하며, 상기 온도 편 차 값이 ± 1도 ~ ± 3도 이내인 경우, 스텝 모터(310)의 1회 동작 펄스를 ± 15(Pulse) 펄스열로 출력하고, 상기 온도 편차 값이 ± 0.5도 ~ ± 1도 이내인 경우, 스텝 모터(310)의 1회 동작 펄스를 ± 8(Pulse) 펄스열로 출력하도록 제어한다. 여기서, 하나의 펄스는 스텝 모터(310)의 냉매가스 유량을 제어하는 500단계의 최소 단위인 1단계를 의미 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 방법이 적용되는 냉동 시스템의 동작 과정을 첨부된 도 5와 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

우선, 본 발명이 적용되는 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 방법은, 다양한 주거 공간이나 상업 공간은 물론, 실내 온도 변화가 심한 항온, 항습실 및 에어컨 컬로리 메터 등의 온도 조건이 다양한 시험 장비 등에 적용될 수 있는 것으로, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 냉동 시스템에 전원이 공급되면, 팽창밸브 조절부(50)의 제어부(55)는 팽창밸브(300)의 냉매가스 유량을 예를 들어, 1단계 ~ 500단계로 정밀 조절하는 스텝 모터(310)의 상한 값(500단계)과 하한 값(1단계)을 확인하고(S10), 스텝 모터(310)의 초기 설정된 단계(300단계) 위치로 이동한다(S11).

이후, 상기 제1 온도 센서(60)를 통해 검출된 온도 값과 초기 설정된 과열도 값(예를 들어, 5도)을 합산하여(S12), 상기 제2 온도 센서(70)를 통해 검출된 온도 값과 비교한다(S13).

상기 비교된 온도 편차 값에 따라 팽창밸브(300)의 스텝 모터(310)를 미세 조절하는 제어 펄스열을 출력하고(S14), 미리 설정된 동작 시간(T1)(예를 들어, 30초)을 계수하여 상기 온도 편차 값에 따라 팽창밸브(300)의 스텝 모터(310)를 미세 조절하는 상술한 과정(S12 ~ S15)을 반복 수행한다(S15). 여기서, 상기 과열도 값과 동작 시간(T1)은 냉동 시스템의 관리자에 의해 변경될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 방법은 고압의 액화된 냉매가스가 팽창밸브(300)를 통과하면서 냉매가스가 저온 저압 상태로 변하고, 이때 제1 온도 센서(60)의 온도 값을 검출한 후, 이 검출된 온도 값과 미리 설정된 실내 룸 온도에 맞는 과열도를 합산한다.

또한, 합산된 온도 값을 상기 제2 온도 센서(70)의 온도 값과 서로 비교하여 온도 편차를 값을 계산하고, 이 온도 편차 값에 따라 팽창밸브(300)의 스텝 모터(310)를 제어하는 펄스열를 출력하여, 출력된 펄스열에 따라 스텝 모터(310)의 냉매가스 유량을 정밀 조절하는 단계(1단계 ~ 500단계)의 위치를 이동함으로써, 냉매가스의 유량을 제어할 수 있게 된다.

예를 들어, 상기 제1 온도 센서(60)의 온도 값이 10도 이고, 미리 설정된 실내 룸 온도에 맞는 과열도 값이 10도인 경우, 합산된 온도 값은 20도가 되므로, 합산된 온도 값 20도를 제2 온도 센서(70)의 온도 값 25도와 비교하여, 비교된 온도 편차 값 5도로 계산되면, 이 온도 편차 값 5도에 따라 팽창밸브(300)의 스텝 모터(310)를 제어하는 펄스열(45 Pulse)을 출력하고, 팽창밸브(300)의 스텝 모 터(310)는 출력된 펄스열(45 Pulse)에 따라 냉매가스 유량을 정밀 조절하는 단계의 위치를 300단계에서 345단계로 이동함으로써, 냉매가스의 유량을 미세하게 증가 제어한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명이 적용되는 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 방법은, 사용자의 요청에 따라 미리 설정된 과열도 값을 현재 실내 룸 온도에 맞는 과열도 값으로 변경하거나, 실내 룸 온도에 변화가 심한 상태인 경우, 온도 편차 값을 계산하는 동작 시간을 변경할 수 있는데, 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이, 사용자가 상기 팽창밸브 조절부(50)의 키조작부(51)를 통해 과열도 값을 입력하면(SS20), 상기 제어부(55)는 제1 온도 센서(60)를 통해 검출된 온도 값과 입력된 과열도 값(예를 들어, 5도 ~ 21도)을 합산하여(S21), 상기 제2 온도 센서(70)를 통해 검출된 온도 값과 비교한다(S22).

상기 비교된 온도 편차 값에 따라 팽창밸브(300)의 스텝 모터(310)를 미세 조절하고(S23), 미리 설정된 동작 시간(T1, 30초)이 경과되었는지 확인한다(S24). 이때, 상기 제어부(55)는 제2 온도 센서(70)의 온도 값이 제2 동작 시간(T2, 5초) 내의 특정 온도 값 범위(-20도 ~ -15도, 0도 ~ 20도)인지 확인하여(S26), 확인 결과 제2 동작 시간(T2, 5초) 내의 특정 온도 값 범위(-20도 ~ -15도, 0도 ~ 20도)가 아닌 경우, 상기 설정된 동작 시간(T1, 30초)이 경과되었는지 재차 확인하고(S24), 동작 시간이 경과되면, 상기 온도 편차 값에 따라 팽창밸브(300)의 스텝 모터(310)를 미세 조절하는 과정(S21 ~ S23)을 수행한다.

그러나, 상기 제2 온도 센서(70)의 온도 값이 제2 동작 시간(T2, 5초) 내의 특정 온도 값 범위(-20도 ~ -15도, 0도 ~ 20도)인 경우, 일정 횟수(예를 들어, 5회)를 카운트하여(S27), 제2 동작 시간(T2, 5초)을 계수함과 더불어, 상기 제1 온도 센서(60)를 통해 검출된 온도 값과 입력된 과열도 값(예를 들어, 5도 ~ 21도)을 합산하여(S28), 상기 제2 온도 센서(70)를 통해 검출된 온도 값과 비교한다(S29).

상기 비교된 온도 편차 값에 따라 팽창밸브(300)의 스텝 모터(310)를 미세 조절하고(S30), 상기 설정된 일정 횟수(예를 들어, 5회)가 모두 카운트 되면, 상기 설정된 동작 시간(T1, 30초)이 경과되었는지 확인하는 단계(S26)로 복귀하여, 상기 온도 편차 값에 따라 팽창밸브(300)의 스텝 모터(310)를 미세 조절하는 과정(S21 ~ S23)을 반복 수행하게 된다. 여기서, 상기 일정 횟수와 제2 동작 시간(T2)은 사용자의 요청에 따라 변경 가능하다.

이와 같이, 본 발명은 실내 룸 온도 변화에 따라 과열도 값을 달리 줄 수 있어 냉동 시스템의 냉동 능력을 극대화 할 수 있고, 과열도를 5도 ~ 21도 까지 가변하여 제어가 가능하다. 또한, 팽창밸브 조절부(50)는 예를 들어, RS-485 통신이 가능하여 별도의 프로그램을 이용하면, 상기 증발기(40) 전단 또는 후단의 상태를 모니터링할 수 있어 고장 날짜 등을 저장하여 고장 원인을 분석하는 용도로 활용할 수 있다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

도 1은 일반적인 냉동 시스템에서의 냉동 사이클을 나타낸 블록도.

도 2는 일반적인 냉동 사이클을 나타낸 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 냉동 시스템에서의 냉동 사이클을 나타낸 블록도.

도 4는 본 발명에 따른 팽창 밸브 조절부의 내부 구성은 나타낸 블록도.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 압축기 20 : 응축기

30, 300 : 팽창밸브 40 : 증발기

50 : 팽창밸브 조절부 51 : 조작부

52 : 표시부 53 : 메모리

54 : 타이머 55 : 제어부

60 : 제1 온도 센서 70 : 제2 온도 센서

310 : 스텝 모터

Claims (9)

1. 압축기와 응축기, 팽창밸브 및 증발기로 구성되는 냉동 시스템에 있어서,

   상기 팽창밸브와 증발기 사이에 연결되는 관로에 설치되는 제1 온도 센서와;

   상기 증발기와 압축기 사이에 연결되는 관로에 설치되는 제2 온도 센서; 및

   상기 제1 온도 센서에서 감지된 온도 값에 초기 설정된 과열도 값의 합을 상기 제2 온도 센서에서 감지된 온도 값과 비교하여, 비교된 온도 편차 값에 따라 상기 팽창밸브의 스텝모터를 미세 조절하는 펄스열을 출력 제어하는 팽창밸브 조절부를 포함하되,

   상기 팽창밸브 조절부는, 복수의 키 스위치를 구비한 조작부와, 상기 조작부를 통해 입력되는 과열도 값과 온도 값을 비교하는 동작 시간을 표시하는 표시부, 상기 과열도 값과 동작 시간을 저장하는 메모리, 상기 동작 시간을 계수하는 타이머 및 상기 동작 시간이 경과되면, 상기 제1 온도 센서로부터 감지된 온도 값과 저장된 과열도 값의 합을 상기 제2 온도 센서로부터 감지된 온도 값과 비교하여, 비교된 온도 편차 값에 따라 상기 팽창밸브의 스텝모터를 조절하기 위한 펄스열을 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 과열도 값은, 냉동 시스템의 냉동 능력에 따라 과열도 값을 5도 ~ 21도 이내로 가변 설정하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 팽창밸브는 냉매가스의 유량을 제어 펄스열에 따라 미세 조절하는 스텝 모터가 구비된 전자식 팽창밸브(Electric Expansion Valve)이고,

   상기 제어 펄스열의 단일 펄스는 팽창밸브의 스텝 모터 냉매가스 유량을 제어하는 500단계의 최소 단위로 1단계인 것을 특징으로 하는 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 동작 시간은, 가변 설정되는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 장치.
6. 압축기와 응축기, 팽창밸브 및 증발기로 구성되는 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 방법에 있어서,

   냉동 시스템에 전원이 공급되면 상기 팽창밸브의 밸브를 조절하는 스텝모터 의 상한 값과 하한 값을 확인하여 초기 설정된 위치로 이동하는 단계와;

   미리 설정된 동작 시간에 따라 상기 팽창밸브와 증발기 사이의 관로에 설치된 제1 온도 센서를 통해 검출된 온도 값과 초기 설정된 과열도 값을 합산하여, 상기 증발기와 압축기 사이의 관로에 설치된 제2 온도 센서를 통해 검출된 온도 값을 비교하는 단계; 및

   상기 비교된 온도 편차 값에 따라 팽창밸브의 스텝모터를 미세 조절하는 제어 펄스열을 출력 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 과열도 값을 사용자의 요청에 따라 5도 ~ 21도 이내로 가변 설정하는 단계와,

   상기 동작 시간을 사용자의 요청에 따라 10초 ~ 60초 이내로 가변 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 제2 온도 센서의 온도 값이 특정 온도 값 범위(-20도 ~ -15도, 0도 ~ 20도)인지 확인하는 단계와,

   확인 결과 특정 온도 값 범위인 경우 일정횟수(5회 ~ 10회) 동안 제2 동작 시간(5초 ~ 10초)을 계수하여 온도 편차 값을 계산하는 단계를 포함하여 이루어지 는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 방법.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 팽창밸브는 냉매가스의 유량을 제어 펄스열에 따라 미세 조절하는 스텝 모터가 구비된 전자식 팽창밸브(Electric Expansion Valve)이고,

   상기 제어 펄스열의 단일 펄스는 팽창밸브의 스텝 모터 냉매가스 유량을 제어하는 500단계의 최소 단위로 1단계인 것을 특징으로 하는 냉동 시스템에서의 팽창밸브 제어 방법.

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