KR101917941B1 - 공기조화기 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기조화기 및 공기조화기의 제어 방법에 관한 것으로, 파워미터의 압축기 현재 소비전력과 기준 소비전력을 비교하고, 상기 압축기의 토출 온도와 목표 온도를 비교하고, 실내 배관 온도센서와 실내 온도센서의 온도차를 비교하여 냉매 누설을 진단하며, 3개의 비교 값이 모두 정상 범위인 경우 정상운전 하고, 3개의 비교 값 중 적어도 어느 하나가 비정상인 경우 냉매 누설로 판단하여 상기 압축기의 운전을 정지시키는 것을 특징으로 한다.

Description

공기조화기 및 그 제어 방법 {Air conditioner and control method thereof }
본 발명은 공기조화기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
공기조화기는 실내의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 가전기기이다. 이를테면, 여름에는 실내를 시원한 냉방상태로, 겨울에는 실내를 따뜻한 난방상태로 조절하고, 또한 실내의 습도를 조절하며, 실내의 공기를 쾌적한 청정상태로 조절한다.
상세히, 공기조화기는 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉동 사이클이 구동되며, 이에 따라 실내공간의 냉방 또는 난방운전을 수행할 수 있다.
이러한 공기조화기는 실내기와 실외기의 분리 여부에 따라, 실내기와 실외기를 각각 분리된 분리형 공기조화기와, 실내기와 실외기를 하나의 장치로 결합된 일체형 공기조화기로 구분될 수 있다. 실외기에는 외기와 열교환하는 실외 열교환기가 포함되며, 실내기에는 실내 공기와 열교환하는 실내 열교환기가 포함된다.
냉동사이클이 냉방 운전을 하는 경우, 상기 실외 열교환기는 응축기로서, 상기 실내 열교환기는 증발기로서 기능을 한다. 반면에, 냉동사이클이 난방 운전을 하는 경우, 상기 실내 열교환기는 응축기로서, 상기 실외 열교환기는 증발기로서 기능을 한다.
한편, 공기 이와 같은 공기조화기는 설치가 불량하거나 사용중 파손 등의 문제로 인하여 냉매가 누설될 수 있다. 냉매의 누설이 지속되어 공기조화기 내에 순환되는 냉매량이 일정 수준 이하로 떨어지게 되는 경우 압축기의 손상을 초래할 수 있는 문제가 있다.
따라서, 냉매의 누설 여부를 적기에 판단하는 것이 공기조화기의 심각한 손상을 방지하고, 적정 성능을 유지할 수 있는 중요한 요소가 될 수 있다. 그리고, 냉매 누설 여부를 판단하기 위한 다양한 구조와 방법의 공기조화기가 제안되고 있다.
대표적으로, 대한민국등록특허 0125739호에는 압축기의 입구와 출구의 온도를 측정하여 기준 온도보다 높고, 동시에 소비전력이 기준 소비전력보다 작은 경우 냉매의 누설을 판단하여 이를 표시하는 공기조화기의 냉매누설감지장치 및 그 제어방법이 개시되어 있다.
하지만, 이와 같은 종래 기술에서는 제품이 설치되는 환경에 대한 고려 없이 고정된 기준 온도와 기준 소비전력만으로 냉매 누설을 판단하게 되며, 따라서 설치되는 환경의 변화에 의해 냉매누설로 오진단 될 수 있는 문제가 있다.
즉, 압축기의 설치 환경 변화에 의해 압축기의 입구와 출구의 온도가 순간적으로 기준 온도보다 높게 되면 실내 취출 온도와 상관없이 이를 냉매 누설로 판단하게 되어 냉매 누설 판단의 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 실시 예는 운전시 냉매 누설을 정확하게 진단할 수 있도록 하는 공기조화기 및 공기조화기의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기의 출구측에서 토출 온도를 측정하는 토출 온도센서; 상기 압축기와 연결되어 상기 압축기의 소비 전력을 측정하는 파워미터; 상기 압축기와 연결되며, 액체상태의 냉매를 저장하고 기체상태의 냉매가 압축기로 공급될 수 있도록 하는 어큐뮬레이터; 냉매와 실내 공기가 열교환되는 실내 열교환기; 상기 실내 열교환기의 입구측 배관의 온도를 측정하는 실내 배관 온도센서; 냉매와 실외 공기가 열교환되는 실외 열교환기; 상기 실내열교환기와 실외 열교환기 사이의 냉매 배관에 제공되는 실내 팽창밸브 및 실외 팽창밸브; 상기 압축기와 어큐뮬레이터, 실내 열교환기, 실외 열교환기와 연통되며, 냉난방 운전 모드에 따라 유로를 절환하는 사방밸브; 실내 온도를 측정하는 실내 온도센서; 및 상기 파워미터에 의한 상기 압축기 현재 소비전력과 기준 소비전력의 비교, 상기 압축기의 토출 온도와 목표 온도의 비교, 및 실내 배관 온도센서와 실내 온도센서의 온도차 비교를 통해, 3개의 비교 값이 모두 정상 범위인 경우 정상 운전하고, 3개의 비교 값 중 적어도 어느 하나가 비정상으로 판단되는 경우 상기 압축기의 운전을 정지시키는 제어부를 포함한다.
상기 압축기의 난방 운전시 운전 시작 후 상기 압축기의 운전이 안정화되는 설정시간(T1)이 경과된 후에 냉매의 누설 여부 진단을 개시하는 것이 가능하다.
상기 제어부는, 상기 압축기가 설정 주파수 이상 회전되고 있는 상태에서, 상기 파워 미터의 현재 소비 전력이 기준 소비 전력보다 작은 상태가 설정시간(T2) 이상 지속되는 경우 상기 압축기의 운전을 정지시키는 것이 가능하다.
상기 제어부는, 상기 실외 팽창밸브의 현재 개도가 설정 개도 이상인 상태에서, 상기 압축기의 토출 온도가 목표 온도 이상인 상태를 설정시간(T3) 이상 유지하는 경우 상기 압축기의 운전을 정지시키는 것이 가능하다.
상기 제어부는, 상기 실내 배관 온도센서와 실내 온도센서의 온도차가 설정 온도차 이하 상태를 설정시간(T4) 이상 유지하는 경우 상기 압축기의 운전을 정지시키는 것이 가능하다.
상기 제어부와 연결되어 상기 냉내 누설 진단 결과를 표시하는 표시부를 포함하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시 예에 의한 공기조화기의 제어 방법은, 난방운전이 시작된 후 압축기의 운전이 안정화되는 설정시간(T1)이 경과 되었는지를 판단하는 단계; [S110] 상기 설정시간(T1) 경과 후 압축기의 현재 소비전력과 기준 소비전력을 비교하여 소비 전력이 기준 전력보다 작은 경우 냉매 누설로 판단하는 단계; [S200] 상기 설정시간(T1) 경과 후 상기 압축기의 토출 온도와 목표 온도를 비교하여 토출온도가 목표 온도보다 더 높은 경우 냉매 누설로 판단하는 단계; [S300] 상기 설정시간(T1) 경과 후 실내 배관 온도센서와 실내 온도센서의 온도차를 비교하여 설정온도차 이하인 경우 냉매 누설로 판단하는 단계; [S400] 상기 S200,S300,S400를 통해 3개의 비교 값이 모두 정상인 경우 정상운전하고, 3개의 비교 값 중 적어도 어느 하나가 비정상인 경우 압축기의 운전을 정지하는 단계; [S130]를 포함한다.
상기 S200단계는, 상기 압축기가 설정 주파수 이상 회전되고 있는 상태에서 판단을 시작하고, 설정시간(T2) 이상 지속되는 경우 냉매 누설로 판단하는 것이 가능하다.
상기 S300단계는, 실외 팽창밸브의 현재 개도가 설정 개도 이상인 상태에서 판단을 시작하고 설정시간(T3) 이상 유지되는 경우 냉매 누설로 판단하는 것이 간으하다.
상기 실내 배관 온도센서와 실내 온도센서의 온도차가 설정 온도차 이하 상태를 설정시간(T4) 이상 유지되는 경우 냉매 누설로 판단하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시 예에 의한 공기조화기에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 난방운전이 설정시간 이상 지속되어 안정화된 상태에서 냉매의 누설 진단을 개시하게 되므로, 외부 환경 요인이나 특수 상황에서의 조건 만족에 의한 냉매 누설의 오진단을 방지할 수 있게 되는 이점이 있다.
또한, 압축기의 현재 소비전력을 설정 주파수 이상인 상태에서 기준 소비전력과 비교함으로써 저부하 상태에서도 보다 정확한 냉매 누설 여부를 판단할 수 있도록 하는 이점이 있다.
또한, 실외 팽창밸브의 현재 개도가 설정 개도 이상인 상태에서 압축기의 토출 온도를 목표 온도와 비교하여 냉매 누설 진단을 개시하게 되므로, 실외 팽창밸브의 개도에 따른 냉매량 판단의 오류를 방지할 수 있으며, 보다 정확한 냉매 누설 여부를 판단할 수 있도록 하는 이점이 있다.
또한, 실내 열교환기의 입구측 온도와 실내 온도의 온도차를 통해서 냉매량을 판단할 수 있으며, 이를 통해 보다 정확한 냉매 누설 여부를 판단할 수 있도록 하는 이점이 있다.
그리고, 위와 같은 보다 정확하고 신속한 냉매 누설 여부의 판단에 의해 상기 압축기는 냉매량이 부족할 경우 즉시 정지될 수 있게 되어 압축기의 손상을 방지할 수 있으며, 이를 표시부에 표시할 수 있도록 하여 서비스 성을 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 공기조화기가 도시된 도면이다.
도 2는 상기 공기조화기의 냉매 회로 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 3은 상기 공기조화기의 주요 구성들의 관계를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 4는 상기 공기조화기의 냉매 누설을 감지하기 위한 과정을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 공기조화기가 도시된 도면이다. 그리고, 도 2는 상기 공기조화기의 냉매 회로 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
본 발명의 실시예에 의한 공기조화기(1)는 전체적으로 공기조화를 위한 실내 공간에 설치되는 실내기(10)와, 실외 공간에 설치되는 실외기(20)로 구성되며, 상기 실내기(10)와 실외기(20)를 연결하는 한쌍의 냉매 배관(30)에 의해 운전 모드에 따라 상기 실내기(10) 및 실외기(20) 사이의 냉매 유동이 가능하게 된다.
상기 실내기(10)는 하나 혹은 병렬 연결된 복수의 실외기(20)와 연결되는 구조를 가지며, 다수개가 병렬 연결되도록 구성된다. 다수의 상기 실내기(10)는 각각의 공간에 독립적으로 배치될 수 있으며, 상기 실내기(10)가 구비된 공간을 독립적으로 냉 난방할 수 있도록 구성된다. 도 2에서는 설명과 이해의 편의를 위해 1개의 실내기(10)가 구비된 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 상기 실내기(10)는 도 1 에 도시된 것과 같이 복수개로 구성될 수 있다.
상기 실내기(10)에는 냉매와 실내의 공기가 열교환되는 실내 열교환기(11)와, 실내 공기가 상기 실내 열교환기(11)를 강제로 통과하도록 하여 열교환을 촉진시키는 실내 팬(12)이 구비될 수 있다.
상기 실내 열교환기(11)와 연결되는 냉매 배관(30) 중 상기 실내 열교환기(11)로 냉매를 공급하는 냉매 배관(30)에는 공급되는 냉매의 유량을 제어하는 실내 팽창밸브(13)가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 실내 열교환기(11)에는 상기 실내 열교환기(11)에서 취출되는 온도를 측정할 수 있는 실내 배관 온도센서(111)가 구비될 수 있다. 상기 실내 배관 온도센서(111)는 상기 실내 열교환기(11)와 연결되는 냉매 배관(30)의 입구측 온도를 측정할 수 있도록 구성된다. 그리고, 상기 실내 배관 온도센서(111)에 의해 측정된 온도는 아래에서 설명할 실내 온도센서(48)의 측정값과의 비교를 통해 냉매의 누설 여부를 판단할 수 있게 된다.
한편, 상기 실외기(20)에는 기체 상태의 냉매가 고온 고압으로 압축될 수 있도록 하는 압축기(21)가 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 복수의 상기 압축기(21) 중 적어도 하나 이상은 부하에 따라 용량이 가변될 수 있는 인버터 압축기를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 압축기(21)의 출구에는 토출 냉매의 온도를 측정하기 위한 토출 온도센서(211)가 구비될 수 있다. 상기 토출 온도센서(211)는 상기 공기조화기(1)의 난방 운전시 상기 실외 팽창밸브(26)가 최대 개도 또는 최대 개도에 근접하는 설정 개도 이상의 개도에서 상기 압축기(21)에서 토출되는 냉매의 온도를 측정하게 된다. 이와 같이 측정된 토출 냉매의 온도는 설정된 목표 온도와 비교되어 운전시의 냉매 누설 여부의 판단이 가능하게 된다.
그리고, 상기 압축기(21)의 출구와 연결되는 냉매 배관에는 압축기(21)로부터 토출된 냉매에 포함된 오일을 분리하는 오일 분리기(22)가 구비된다. 그리고, 상기 오일 분리기(22)를 지나는 냉매를 실내 열교환기(11) 또는 실외 열교환기(24) 측으로 선택적으로 공급될 수 있도록 하는 사방밸브(four-way valve)(23)가 제공된다.
상기 사방밸브(23)는 각각 상기 실내 열교환기(11)와 실외 열교환기(24), 압축기(21), 어큐뮬레이터(29)와 각각 연결되며, 상기 압축기(21)에서 토출되는 냉매가 냉방 운전 또는 난방 운전에 따라 상기 실내 열교환기(11)와 실외 열교환기(24)로 선택적으로 공급될 수 있도록 유로를 절환할 수 있도록 구성된다.
상기 실외 열교환기(24)는 실외 공기와 냉매가 열교환되도록 하는 것으로, 실외 열교환기(24)의 일측에는 실외 팬(25)에 의해 실외 공기가 상기 실외 열교환기(24)를 강제로 통과하면서 냉매와 열교환할 수 있도록 한다. 복수대의 상기 실외기(20)가 연결되어 구성되는 경우, 상기 실외 열교환기(24)와 실외 팬(25) 각각은 복수개가 구비될 수 있으며, 병렬 연결되어 냉매의 유동이 조절될 수 있을 것이다.
그리고, 상기 실외 열교환기(24)와 연결되는 냉매 배관(30)에는 난방 운전시 공급되는 냉매의 유량을 제어하는 실외 팽창밸브(26)가 구비될 수 있다. 상기 실외 팽창밸브(26)는 냉매의 유량 조절을 위해 개도의 조절이 가능한 전자 팽창밸브(EEV)로 구성될 수 있다.
한편, 상기 실외 열교환기(24)와 및 상기 실외 팽창밸브(26)를 지나 상기 실내 열교환기(11)와 연결되는 냉매 배관에는 상기 실내 열교환기(11)를 향하는 냉매를 과냉각시키기 위한 과냉각기(27)가 구비될 수 있다.
상기 과냉각기(27)의 출구측에는 분지된 냉매 배관(30)의 일부가 상기 과냉각기(27)를 향하도록 형성되며, 상기 냉매 배관(30) 상에는 과냉각 팽창밸브(28)가 구비되어 감압 팽창에 의해 저온 상태가 된 냉매가 상기 과냉각기(27)를 지나면서 상기 과냉각기(27)를 통과하는 냉매를 과냉각시킬 수 있게 된다.
그리고, 과냉각기(27)는 상기 어큐뮬레이터(29)의 입구측과 냉매 배관에 의해 연결되어 상기 과냉각기(27)를 통과하는 냉매를 과냉각시킨 냉매가 상기 어큐뮬레이터(29)로 유입될 수 있도록 한다.
상기 실외 열교환기(24)와 상기 실외 팽창밸브(26) 및 과냉각기(27)를 차례로 지나는 냉매 배관(30)은 상기 실외기(20) 외측으로 연장되어 실내 열교환기(11)와 연결될 수 있게 된다.
상기 실외기(20)의 일측에는 상기 실내 열교환기(11)와 연결되며, 유입되는 액체 상태의 냉매와 기체 상태의 냉매를 분리하여 액체 상태의 냉매가 저장되고 기체 상태의 냉매가 상기 압축기(21)로 공급될 수 있도록 하는 상기 어큐뮬레이터(29)가 구비된다.
이들 구성은 모두 냉매 배관(30)에 의해 연결될 수 있으며, 따라서 상기 압축기(21)에서 토출되는 고온 고압의 냉매는 상기 냉매 배관(30)을 따라서 냉매 회로를 순환하게 된다. 그리고, 상기 공기조화기(1)는 사용자의 조작에 따라 냉방 또는 난방 모드로 운전될 수 있으며, 이때 상기 사방밸브(23)에 의해 냉매의 유동 방향이 전환될 수 있게 된다.
상세히, 상기 공기조화기(1)가 난방 운전되는 경우, 냉매의 유동방향은 도 2에서 실선으로 표시된 것과 유동될 수 있다. 이를 보다 상세히 살펴보면, 상기 압축기(21)에서 압축된 고온 고압의 액체 상태의 냉매는 오일 분리기(22)와 상기 사방밸브(23)를 지나 상기 실외기(20) 측에서 상기 실내기(10) 측으로 공급된다. 상기 실내기(10)의 실내 열교환기(11)로 유입된 냉매는 상기 실내 팬(12)의 구동에 의해서 상기 실내공기와 열교환되어 저온 고압의 액체상태의 냉매가 되며 실내 공간을 난방할 수 있게 된다.
상기 실내 열교환기(11)를 통과한 냉매는 다시 상기 실외기(20) 측으로 유입된다. 상기 실외기(20) 측으로 유입된 냉매는 상기 실외 팽창밸브(26)를 지나면서 감압되어 저온 저압의 액체상태의 냉매가 되며, 상기 실외 열교환기(24)로 유입된다.
상기 실외 열교환기(24)로 유입된 저온 저압의 액체상태 냉매는 상기 실외 팬(25)의 구동에 의해 상기 실외 공기와 열교환하게 되며, 액체상태의 냉매가 기체상태로 상변화된다.
상기 실외 열교환기(24)를 통과한 냉매는 상기 사방밸브(23)를 지나 상기 어큐뮬레이터(29)로 유입된다. 그리고, 상기 어큐뮬레이터(29)에서는 유입된 냉매를 액체와 기체로 분리한 후 기체상태의 냉매가 상기 압축기(21)로 공급될 수 있도록 하며, 이와 같은 사이클을 반복 수행하게 된다.
한편, 상기 공기조화기(1)가 냉방 운전되는 경우, 냉매의 유동방향은 도 2에서 파선으로 표시된 것과 유동될 수 있다. 이를 보다 상세히 살펴보면, 상기 압축기(21)에서 압축된 고온 고압의 액체 상태의 냉매는 오일 분리기(22)와 상기 사방밸브(23)를 지나 상기 실외 열교환기(24)를 통과하게 되며, 이때 상기 실외 팬(25)에 의해 실외 공기와 열교환하게 되고 상기 실외 열교환기(24) 내부의 냉매는 저온 고압의 액체상태가 된다.
그리고, 상기 실외 열교환기(24)를 통과한 냉매는 상기 과냉각기(27)를 지나 상기 실외기(20) 측에서 상기 실내기(10) 측으로 유입된다. 상기 실내기(10)로 유입된 저온 고압의 액체상태 냉매는 상기 실내 팽창밸브(13)를 지나면서 감압되고 상기 실내 열교환기(11)로 유입된다.
상기 실내 열교환기(11)를 지나는 냉매는 상기 실내 팬(12)의 구동에 의해 실내공기와 열교환하며, 상기 실내 열교환기(11)의 내부에서 액체 상태의 냉매는 열교환에 의해 상변화되어 저온 저압의 기체 상태 냉매가 된다.
상기 실내 열교환기(11)를 통과한 냉매는 다시 상기 실내기(10) 측에서 실외기(20) 측으로 유입되며, 상기 사방밸브(23)를 통해 상기 어큐뮬레이터(29)로 유입된다. 상기 어큐뮬레이터(29)에서 분리된 기체 상태의 냉매는 상기 압축기(21)로 다시 공급되며, 이와 같은 사이클을 반복하여 수행하게 된다.
도 3은 상기 공기조화기의 주요 구성들의 관계를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도면에 도시된 것과 같이, 상기 공기조화기(1)의 전체적인 운전은 제어부(40)에 의해 운전이 제어될 수 있다. 상기 제어부(40)는 전원부(41)와 연결될 수 있으며, 상기 전원부(41)는 공기조화기(1)의 주요 구성들에 전원을 공급할 수 있다.
상기 제어부(40)에는 상기 압축기(21)가 연결되며, 상기 압축기(21)의 구동에 의해 냉매의 압축 및 순환이 가능하게 된다. 상기 압축기(21)는 부하에 따라 주파수가 가변되는 인버터 타입의 압축기로, 상기 제어부(40)에 의해 부하에 대응한 운전이 이루어지게 된다.
상기 제어부(40)에는 실외 팽창밸브(26)가 연결되어 상기 실외 팽창밸브(26)의 개도를 조절할 수 있다. 그리고, 상기 제어부(40)는 토출 온도센서(211)와 연결되어 상기 실외 팽창밸브(26)가 설정 개도인 상태에서의 상기 압축기(21)의 토출 온도를 확인할 수 있게 된다.
또한, 상기 제어부(40)에는 상기 실내 배관 온도센서(111)가 연결되며, 상기 실내 배관 온도센서(111)에 의해 감지되는 온도 정보를 확인할 수 있게 된다. 그리고, 상기 제어부에는 실내 온도센서(48)가 연결될 수 있으며, 상기 실내 온도센서(48)는 냉난방이 필요한 실내 공간의 온도를 측정할 수 있도록 구성될 수 있다. 따라서, 상기 제어부(40)는 상기 실내 온도센서(48)에 의해 측정되는 실내 온도를 확인할 수 있다.
상기 제어부(40)에는 상기 압축기(21)의 운전시 소비전력을 측정할 수 있는 파워미터(42)가 연결될 수 있다. 상기 파워미터(42)는 특정 조건에서 상기 압축기(21)의 현재 소비전력을 측정할 수 있으며, 이를 통해서 상기 압축기(21)의 정상 동작 상태 또는 이상 동작 상태를 판단할 수 있다. 특히, 특정 주파수에서 요구되는 기준 소비전력과 현재의 소비전력을 비교함으로써 냉매의 누설 여부를 판단할 수도 있다.
상기 제어부(40)에는 상기 공기조화기(1)의 운전을 위한 정보를 저장하는 저장부(45)가 연결될 수 있다. 상기 저장부(45)는 냉매 누설의 판단을 위한 데이터가 저장될 수 있다. 상세히, 상기 저장부(45)에는 상기 압축기(21)가 설정 주파수에서 동작될 때의 기준 소비전력에 대한 데이터가 저장될 수 있다. 또한, 상기 저장부(45)에는 실외 팽창밸브(26)가 설정 개도로 개방되었을 때의 목표 토출온도에 대한 데이터가 저장될 수 있다. 따라서, 상기 저장부(45)에 저장된 데이터와 상기 제어부(40)에서 확인되는 데이터의 비교를 통해 냉매 누설을 판단할 수 있게 된다.
그리고, 상기 제어부(40)에는 설정시간을 측정할 수 있는 타이머(43)가 연결될 수 있다. 상기 타이머(43)는 상기 제어부(40)와 일체로 구성될 수도 있을 것이다. 또한, 상기 제어부(40)에는 상기 공기조화기(1)의 운전 상태를 표시할 수 있는 표시부(44)가 연결될 수 있다. 특히, 상기 표시부(44)는 상기 제어부(40)에 의해 판단되는 냉매의 누설 여부에 대한 정보를 표시할 수 있으며, 따라서 사용자는 상기 표시부(44)를 통해 냉매 누설 진단 결과를 확인하고 신속한 대응이 할 수 있다.
이하에서는, 상기와 같은 구성을 가지는 공기조화기의 냉매 누설 감지 방법에 관하여 살펴보기로 한다.
도 4는 상기 공기조화기의 냉매 누설을 감지하기 위한 과정을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도면에 도시된 것과 같이, 상기 공기조화기(1)의 운전이 시작되면, 상기 전원부(41)의 전원 공급에 의해 상기 압축기의 구동이 개시된다.
먼저, 상기 제어부(40)는 상기 압축기(21)의 운전 경과 시간이 설정시간(T1)을 경과하였는지를 비교하게 된다. 즉, 상기 제어부(40)는 상기 압축기(21)의 운전이 설정시간(T1) 이상 운전이 지속된 후 냉매 누설 여부를 판단을 개시하게 된다.
이와 같이, 상기 압축기(21)가 설정시간(T1) 동안 운전되도록 하는 것은, 상기 압축기(21)의 운전 초기에 발생될 수 있는 불안정성에 의한 순간적인 조건의 만족에 의해 냉매 누설의 오진단을 방지하기 위한 것으로, 운전이 안정화될 수 있는 설정시간(T1,예를 들어 10분)이 경과된 후부터 냉매 누설 진단을 개시하도록 할 수 있다. [S110]
상기 압축기(21)의 운전 시간이 설정시간(T1) 이상 경과되면, 상기 제어부(40)는 상기 압축기(21)의 특정 주파수 이상 상태에서 소비전력과, 상기 실외 팽창밸브(26)의 설정 개도에서의 토출 온도와, 실내 열교환기(11) 냉매 배관의 취출온도와 실내 온도의 차이 비교에 의한 냉매 누설을 동시에 판단하게 된다. [S200, S300, S400]
상세히, 상기 압축기(21)의 운전시간 경과 후, 상기 제어부(40)는 상기 압축기(21)의 현재 주파수가 설정 주파수에 도달하였는지를 판단하게 된다. 상기 압축기(21)의 현재 주파수가 설정 주파수 이하인 경우에는 저부하 상태에서 현재 소비전력이 기준 소비전력보다 작을 수 있으므로 냉매 누설을 오진할 가능성이 있다. 따라서, 상기 설정 주파수는 이러한 오진을 방지하기 위해서 충분한 소비전력이 발생되는 주파수(예를 들어 50Hz)로 설정될 수 있다 [S210]
따라서, 상기 압축기(21)의 현재 주파수와 설정 주파수를 비교하여, 상기 압축기(21)의 현재 주파수가 설정 주파수보다 작은 경우에는 냉매 누설의 정확한 판단이 불가하므로 정상 운전 상태로 진입하게 된다. [S120]
그리고, 상기 압축기(21)의 현재 주파수가 설정 주파수보다 더 큰 경우에는 상기 압축기(21)의 소비 전력을 비교하게 된다. 상기 제어부(40)는 상기 파워미터(42)로부터 입력된 현재 소비전력을 상기 저장부(45)에 저장된 기준 소비전력과 비교하게 된다. 이때, 상기 기준 소비전력은 상기 압축기(21)가 설정 주파수로 회전될 때의 최소 소비전력에 해당하는 값이 될 수 있으며, 상기 압축기(21)의 용량 또는 특성에 따라 설정될 수 있다. 따라서, 상기 압축기(21)가 설정 주파수로 운전되고 있을 때에 상기 압축기(21)의 소비전력이 상기 기준 소비전력보다 적게 되면 냉매의 양이 부족한 것으로 판단 가능하게 된다. [S220]
그리고, 상기 제어부(40)는 상기 압축기(21)의 현재 소비전력이 기준 소비전력보다 작은 상태가 설정시간 동안 유지되는지를 판단하게 된다. 외부 환경에 따라 상기 압축기(21)의 운전이 일시적으로 변화될 수 있으며, 이러한 일시적인 변화에 의한 오진단을 방지하기 위해서 상기 압축기(21)의 현재 소비전력이 기준 소비 전력보다 작은 상태가 상기 설정시간(T2) 동안 유지되는 경우에만 최종적으로 냉매 누설로 판단하여 냉매 누설 진단 단계로 진입하게 되며, 그렇지 않은 경우에는 정상 운전을 실시하게 된다. [S230]
상기 냉매 누설 진단 단계에서는 상기 제어부(40)에서 냉매 누설로 판단하였을 때, 상기 표시부(44)에서 냉매 누설을 표시할 수 있도록 하며, 상기 공기조화기(1) 전체 또는 상기 압축기(21)의 운전을 정지하여 냉매 부족으로 인한 압축기(21)의 손상을 방지할 수 있도록 한다. [S130]
한편, 상기 압축기(21)의 운전시간이 설정시간을 경과 한 후, 상기 제어부(40)는 상기 실외 팽창밸브(26)의 현재 개도가 설정 개도 이상인지를 판단하게 된다.
상기 실외 팽창밸브(26)의 설정 개도는 상기 실외 팽창밸브(26)의 최대 개도를 포함하는 설정 범위로 상기 실외 팽창밸브(26)가 최대로 개방되거나 최대 개방과 근접한 개도(예컨데, 실외 팽창밸브의 최대 펄스 - 20) 일 때를 기준으로 할 수 있다.
상기 실외 팽창밸브(26)의 현재 개도가 설정 개도보다 작은 경우에서는, 냉매 유량의 감소에 의해 상기 압축기(21)의 토출 온도가 목표 온도보다 높아지는 상황이 발생될 수도 있으므로, 냉매 누설의 오진단 가능성이 있다. [S310]
따라서, 상기 실외 팽창밸브(26)의 현재 개도를 비교하여 설정 개도보다 작은 경우에는 정상운전을 수행하고, 설정 개도 이상인 경우 냉매 누설을 판단하기 위해 상기 압축기(21)의 토출 온도와 목표 온도를 비교하게 된다.
상기 실외 팽창밸브(26)의 현재 개도가 설정 개도 이상인 상태에서는 상기 실외 팽창밸브(26)가 충분히 개방된 상태로 냉매의 유동시 정상적인 냉매량이 유동되고 있는 상태에서에서는 상기 압축기(21)의 토출 온도가 목표 온도보다 높아질 수 없게 된다.
하지만, 냉매량이 부족한 경우에는 상기 압축기(21)를 통과하는 과정에서 상기 압축기(21)의 과열 및 과도한 냉매의 압축에 의해 냉매 온도 상승으로 상기 압축기(21)의 토출측의 상기 토출 온도센서(211)에서 감지되는 토출 온도 또한 높아질 수 있으며, 목표 온도보다 더 높아지게 되는 경우 냉매의 누설의 가능성이 있는 것으로 판단하게 된다.
이때, 상기 목표 온도는 실외 팽창밸브(26)가 설정 개도인 상태에서 정상 냉매량이 공급될 때의 상기 압축기(21)에서 토출되는 냉매의 온도 범위에 해당될 수 있다.
그리고, 상기 실외 팽창밸브(26)의 현재 개도가 설정 개도 이상인 상태에서 상기 압축기(21)의 토출 온도가 목표 온도보다 낮은 경우는 정상적인 냉매량이 유동되고 있는 것으로 볼 수 있으므로 정상운전으로 진입하게 된다. [S320]
이와 같이 실외 팽창밸브(26)의 현재 개도가 설정 개도보다 큰 상태에서 토출 온도가 목표 토출 온도보다 높은 상태가 설정시간(T3) 이상 지속되는 경우, 상기 제어부(40)는 최종적으로 냉매 누설로 판단하고 상기 냉매 누설 진단 단계를 수행하게 된다. [S330]
한편, 상기 압축기(21)의 운전시간이 설정시간(T1)을 경과 한 후, 상기 제어부(40)는 상기 실내 배관 온도센서(111)와 실내 온도센서(48)의 온도차가 설정 온도 이상인지를 판단하게 된다.
상기 실내 배관 온도센서(111)의 온도와 상기 실내 온도센서(48)의 온도가 설정 온도(예를들어 4℃) 이하의 차이가 있는 경우, 상기 실내 열교환기(11)와 실내 공기와의 열교환이 사실상 거의 없는 것으로 볼 수 있다. 이와 같은 형상은 상기 실내 열교환기(11)가 실내 공기와 효과적으로 열교환 수 있는 온도에 도달하지 못하였음을 나타내는 현상으로 냉매 부족으로 인한 문제로 판단할 수 있다. [S410]
반면에, 상기 실내 배관 온도센서(111)의 온도와 상기 실내 온도센서(48)의 온도 차이가 설정 온도 이상일 경우에는 충분한 열교환 성능이 발휘되고 있으므로 냉매량에 이상이 없는 것으로 판단하여 상기 정상 운전을 수행하게 된다.
그리고, 이와 같은 상기 실내 배관 온도센서(111)의 온도와 상기 실내 온도센서(48)의 온도 차이가 설정시간(T4) 이상 지속되는 경우, 상기 제어부(40)는 냉매 누설()로 최종 판단하고 상기 냉매 누설 진단 단계를 수행하게 된다.
또한, 상기 실내 배관 온도센서(111)와 온도와 상기 실내 온도센서(48)의 온도 차이가 있더라도 설정시간(T4) 이하로 순간적으로 만족되는 경우에는 것은 외부 환경의 변화에 의한 일시적인 현상으로 볼 수 있으므로 오진단을 방지하기 위해 마찬가지로 상기 정상 운전을 수행하게 된다. [S420]

Claims (10)

  1. 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 압축기의 출구측에서 토출 온도를 측정하는 토출 온도센서;
    상기 압축기와 연결되어 상기 압축기의 소비 전력을 측정하는 파워미터;
    실내 열교환기의 입구측 배관의 온도를 측정하는 실내 배관 온도센서;
    상기 실내열교환기와 실외 열교환기 사이의 냉매 배관에 제공되는 실외 팽창밸브;
    실내 온도를 측정하는 실내 온도센서; 및
    상기 파워미터, 상기 토출 온도센서,상기 실내 배관 온도센서 및 상기 실내 온도센서를 통해 상기 압축기의 소비전력, 상기 압축기의 토출온도, 실내 배관 온도 및 실내온도를 측정하고, 상기 압축기, 상기 실외 팽창밸브를 제어하는 제어부;가 포함되고,
    상기 제어부는 상기 압축기의 현재 주파수가 설정주파수 이상으로 운전되는 경우의 소비전력, 상기 실외 팽창밸브가 설정 개도 이상으로 개방된 경우의 상기 압축기의 토출온도 및 상기 실내 배관온도와 상기 실내온도의 차이를 동시에 측정하여 냉매 누설여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 압축기의 난방 운전시 운전 시작 후 상기 압축기의 운전이 안정화되는 설정시간(T1)이 경과된 후, 냉매 누설여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 압축기의 현재 주파수가 설정주파수 이상으로 운전되는 경우, 상기 파워 미터에서 측정된 현재 소비 전력이 기준 소비 전력보다 작은 상태가 설정시간(T2) 이상 지속되는 경우 상기 압축기의 운전을 정지시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 실외 팽창밸브가 설정 개도 이상으로 개방된 경우, 상기 압축기의 토출 온도가 목표 온도 이상인 상태를 설정시간(T3) 이상 유지하는 경우 상기 압축기의 운전을 정지시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 실내 배관 온도와 실내 온도의 차이가 설정 온도차 이하 상태를 설정시간(T4) 이상 유지하는 경우 상기 압축기의 운전을 정지시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부와 연결되어 상기 냉매 누설 진단 결과를 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  7. 난방운전이 시작된 후 압축기의 운전이 안정화되는 설정시간(T1)이 경과 되었는지를 판단하는 단계; [S110]
    상기 설정시간(T1) 경과 후, 상기 압축기의 현재 주파수가 설정주파수 이상으로 운전되는 경우, 압축기의 현재 소비전력과 기준 소비전력을 비교하여 소비 전력이 기준 전력보다 작은 경우 냉매 누설로 판단하는 단계; [S200]
    상기 설정시간(T1) 경과 후, 실외 팽창밸브가 설정 개도 이상으로 개방된 경우, 상기 압축기의 토출 온도와 목표 온도를 비교하여 토출온도가 목표 온도보다 더 높은 경우 냉매 누설로 판단하는 단계; [S300]
    상기 설정시간(T1) 경과 후, 실내 배관 온도와 실내 온도의 차이를 비교하여 설정온도차 이하인 경우 냉매 누설로 판단하는 단계; [S400]
    상기 S200,S300,S400를 동시에 판단하고, 적어도 어느 하나의 단계가 냉매 누설로 판단하는 경우 압축기의 운전을 정지하는 단계; [S130]를 포함하는 공기조화기의 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 S200단계는,
    상기 압축기가 설정 주파수 이상으로 운전되는 경우 판단을 시작하고, 설정시간(T2) 이상 지속되는 경우 냉매 누설로 판단하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 S300단계는,
    실외 팽창밸브가 설정 개도 이상으로 개방된 경우 판단을 시작하고 설정시간(T3) 이상 유지되는 경우 냉매 누설로 판단하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 S400단계는,
    상기 실내 배관 온도와 실내 온도의 차이가 설정 온도차 이하 상태를 설정시간(T4) 이상 유지되는 경우 냉매 누설로 판단하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어 방법.
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