KR20010076425A - 인버터 공기조화기의 냉매봉입량조절방법 - Google Patents

인버터 공기조화기의 냉매봉입량조절방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인버터 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운전 사이클에 순환하는 냉매량을 판단하고, 최적의 운전 효율을 위한 적정냉매 봉입량을 제어하기 위한 냉매봉입량조절방법에 관한 것이다. 본 발명의 냉매봉입량조절방법은, 응축온도를 이용해서 냉매의 부족량 또는 초과량을 산출하고, 산출된 냉매 부족량 또는 초과량을 표시부 상에 표시되도록 제어한다. 따라서 본 발명은 현재 조건에서 최적응축온도를 실험식에 의해서 산출하고, 현재응축온도를 검출한 다음, 두 온도의 차를 이용한다.

Description

인버터 공기조화기의 냉매봉입량조절방법{Method for control working fluid quantity in inverter air conditioner}
본 발명은 인버터 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운전 사이클에 순환하는 냉매량을 판단하고, 최적의 운전 효율을 위한 적정냉매 봉입량을 제어하기 위한 냉매봉입량조절방법에 관한 것이다.
공기조화기는 실내의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 장치이다. 이를 테면, 여름에는 실내를 시원한 냉방상태로 조절하고, 겨울에는 실내를 따뜻한 난방상태로 조절한다. 또한, 공기조화기는 실내의 습도를 조절하며, 실내의 공기를 쾌적한 청정상태로 조절한다. 이렇게 공기조화기와 같은 생활의 편의 제품이 점차적으로 확대, 사용되면서 소비자들은 높은 에너지 사용 효율과 성능 향상 및 사용에 편리한 제품을 요구하게 되었다.
또한, 가정과 회사에서 그리고 공장에서 가전제품 및 전자기기들의 사용이 확대되면서 많은 나라와 기구에서는 제품의 사용 규격을 여러가지 방면에서 규제시키고 있다. 일 예로, 국제 고조파 규제를 들 수 있는데, 이것은 제품의 사용이 이루어질때 발생되는 고조파가 주변기기에 미치는 영향을 일정치로 한정한 것이다.
이러한 요구 조건에 부합하여 개발된 것이 인버터 공기조화기이다. 상기 인버터 공기조화기는 압축기의 운전주파수를 가변 제어하며, 높은 역률 개선으로 인한 국제 고조파 규제 규격을 만족시키면서, 제조비용을 절감할 수 있고, 또한 보다높은 성능을 제공하고 있다.
도 1은 종래 공기조화기의 냉매봉입량 측정을 위한 구성도이다.
종래의 공기조화기는 정속형이다. 따라서 종래의 공기조화기는 냉매봉입량을 측정하기 위하여 실내기(3)와 실외기(1)를 연결하고 있는 연결배관(5)의 실외기(1) 측에 장착된 SVC밸브(7)의 압력을 기초신호로 이용하였다. 즉, 상기 SVC 밸브(7)의 압력을 측정하고, 측정된 압력에 따라서 기설정되고 있는 냉매봉입량 테이블을 참조하여, 적절한 냉매량을 결정하였다.
이와 같이, 종래의 공기조화기에서 압력의 측정으로 운전 사이클 내의 순환 냉매량을 적절하게 조절할 수 있었던 것은, 종래의 공기조화기가 정속형이기 때문이다. 즉, 정속형 공기조화기는 주파수가 일정하게 제어되기 때문에, 압력 측정만으로 냉매 봉입량 측정이 가능하였다.
그러나 앞서 언급하고 있는 바와 같이, 공기조화기 또한 인버터 제어형으로 변환되고 있다. 이러한 인버터형 공기조화기는, 주파수 가변형이다. 즉, 압축기의 운전을 위한 운전주파수가 실내외온도 및 사이클 배관온도 등에 따라서 수시로 변화되며, 그에 따라서 압력이 변화한다. 따라서 인버터 공기조화기에서는 종래와 같은 압력측정방법으로 냉매 봉입량을 결정하는 것이 불가능하다.
따라서 본 발명의 목적은 인버터 공기조화기에서 냉매 봉입량을 결정하기 위한 냉매봉입량조절방법을 제공함에 있다.
도 1은 종래 공기조화기의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 인버터 공기조화기의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 인버터 공기조화기의 냉매봉입량조절장치의 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 인버터 공기조화기의 냉매봉입량조절방법의 동작 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 응축배관온도감지부 13 : 마이크로컴퓨터
15 : 표시부 17 : 압축기구동부
19 : 팽창변구동부 21 : 키입력부
32,48 : 온도센서 30,46 : 열교환기
34,50 : 배관센서 36,44 : 팬
38 : 사방변 40 : 압축기
42 : 팽창변
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉매봉입량조절방법은, 냉매봉입량측정모드가 선택되면, 일정주파수로 소정시간 운전되는 운전단계와; 현재의 실내외온도를 검출하고, 실험식에 기초해서 최적응축온도를 계산하는 단계와; 현재응축온도를 검출하는 단계와; 상기 최적응축온도와 현재응축온도와의 차에 의해서 냉매 제거 또는 냉매 주입을 판단하고, 그 량을 표시하는 냉매봉입량표시단계를 포함하여 구성된다.
본 발명의 냉매봉입량표시단계는, 냉매의 주입량 또는 제거량에 따라서 표시상태를 변경하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 냉매봉입량표시단계는, 온도차에 따라서 냉매제거량 또는 냉매봉입량을 결정하기 위한 범위를 설정하는 단계와; 온도차가 어느 범위에 포함되는지를 판단하는 단계와; 판단된 범위에 해당하는 냉매제거량 또는 냉매주입량의 근사치를 표시하는 표시단계를 포함하여 구성된다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 인버터 공기조화기의 냉매봉입량조절방법에 대해서 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 인버터 공기조화기의 구성도이다.
본 발명의 인버터 공기조화기는, 실내측에 구성되는 열교환기(46) 내부의 배관온도를 검출하기 위한 실내배관센서(50)를 포함하고 있다. 그리고 실내공기를 검출하기 위한 온도센서(48)를 포함하고 있다. 또한, 실내 공기를 상기열교환기(46)의 배관에 순환되도록 하는 팬(44)이 구성되고 있다.
본 발명의 인버터 공기조화기의 실외측은 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기(40)와, 냉방운전 또는 난방운전에 따라서 상기 압축기(40)에서 발생된 냉매의 흐름 방향을 제어하는 사방변(38)과, 상기 운전 사이클 상에서 흐르는 냉매의 유량을 조절하는 팽창변(42)과, 실외팬(36) 및 실외 열교환기(30)를 포함하고 있다. 또한, 상기 열교환기(30)에 구성된 배관의 온도를 검출하기 위한 실외배관센서(34)와, 상기 실외공기의 온도를 검출하기 위한 온도센서(32)를 포함하고 있다.
상기 구성으로 이루어진 본 발명의 인버터 공기조화기 냉난방 제어는 다음의 과정으로 이루어진다.
인버터 공기조화기는 제어기(도시하지 않음)의 제어하에 사방변(38)을 제어해서 난방운전사이클을 형성한다. 이때, 압축기(40)로부터 발생된 고온고압의 냉매가 순환되면서 실내측의 열교환기(46)는 온풍을 토출하고, 실외측의 열교환기(30)는 냉풍을 토출한다.
또한, 상기 공기조화기는 제어기(도시하지 않음)의 제어하에 사방변(38)을 제어해서 냉방운전사이클을 형성한다. 이때, 압축기(40)로부터 발생된 고온고압의 냉매가 순환되면서 실내측의 열교환기(46)는 냉풍을 토출하고, 실외측의 열교환기(30)는 온풍을 토출한다.
이와 같은 냉방운전 또는 난방운전이 수행될 때, 냉난방이 최적으로 조절되기 위해서는 사이클을 순환하는 냉매량이 적절해야만 한다.
물론, 순환 사이클 내에서 열교환기에 공급되는 냉매의 유량은 상기팽창변(42)의 개구의 열림정도에 따라서 달라진다. 상기 팽창변(42)의 개구가 증가되었을때, 상기 냉매의 응축을 수행하는 열교환기(난방시는 실내측의 열교환기이고, 냉방시는 실외측의 열교환기)에 공급되는 냉매량이 많아지면서 상대적으로 적은 열교환이 이루어진다. 또한, 순환 사이클 내에서 상기 팽창변(42)의 개구가 감소되었을때, 상기 냉매의 응축을 수행하는 열교환기에 공급되는 냉매량이 적어지면서 상대적으로 많은 열교환이 이루어진다.
이와 같이, 응축기(열교환기)에서 발생되는 열교환량이 적절하기 위해서는, 상기 사이클 상에 순환되는 냉매량이 적절해야만 한다. 만일, 사이클 상에 순환되는 냉매량이 적거나 많은 경우, 압축기에 과부하가 걸리면서 안정한 운전이 이루어지지 않고, 또한 운전상태가 최적으로 제어되지 않게 된다.
따라서 본 발명은 최적 운전상태에서 상기 응축기(난방시는 실내측의 열교환기이고, 냉방시는 실외측의 열교환기)의 최적응축온도를 산출하고, 현재 운전상태에서의 응축온도와 비교하여 그 온도차에 따라서 냉매 봉입량을 결정하도록 한다.
다음은 본 발명에 따른 인버터 공기조화기에서 냉매봉입량조절방법에 대해서 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 인버터 공기조화기의 냉매봉입량조절을 위한 구성도이다.
본 발명의 냉매봉입량조절장치는, 응축기(난방시는 실내측의 열교환기이고, 냉방시는 실외측의 열교환기)의 배관온도를 이용해서 현재 운전상태에서의 냉매봉입량을 측정하도록 하고 있다.
따라서 난방시는 실내배관센서(50)를 통해서 검출한 실내배관온도를 응축배관온도감지부(11)에서 입력하여 전기적신호로 변환한다. 또한 냉방시는 실외배관센서(34)를 통해서 검출한 실외배관온도를 응축배관온도감지부(11)에서 입력하여 전기적신호로 변환한다.
상기 응축배관온도감지부(11)의 출력은 마이크로컴퓨터(13)에 입력된다. 상기 마이크로컴퓨터(13)는, 현재 운전조건에 따른 최적응축온도를 기설정하여 저장하고 있다. 따라서 상기 응축배관온도감지부(11)로부터 검출한 현재응축온도와 최적응축온도를 비교하고, 그 차에 따라서 운전사이클 상에 순환되는 냉매량의 제거 또는 봉입을 결정한다.
그리고 마이크로컴퓨터(13)는, 현재 냉매량에 대한 표시를 표시부(15) 상에 표시되도록 제어한다. 특히 냉매의 주입 또는 제거시에 현재 냉매량에 따른 표시가 이루어지도록 한다.
그리고 부호 17은, 압축기 구동부(17)이다. 상기 압축기구동부(17)는, 상기 마이크로컴퓨터(13)의 제어하에 결정된 운전주파수로 압축기(40)의 운전을 제어하기 위한 구성이다.
그리고 부호 21은, 키입력부이다. 그리고 부호 19는, 팽창변구동부(19)이다. 상기 팽창변구동부(19)는, 상기 마이크로컴퓨터(13)의 제어하에 결정된 개구로 팽창변(42)이 열리도록 제어하기 위한 구성이다.
그리고 마이크로컴퓨터(13), 키입력부(21), 표시부(15)는 실내기 상에 장착되어 있는 구성을 이용한다.
다음은 상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 인버터 공기조화기의 냉매봉입량 조절과정에 대해서 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 인버터 공기조화기의 냉매봉입량조절방법에 따른 동작 흐름도이다.
사용자가 키입력부(21) 상의 키조작으로 냉매봉입량측정모드를 선택하면, 마이크로컴퓨터(13)는 표시부(15) 상에 냉매봉입량측정모드를 표시한다(제 100 단계).
그리고 마이크로컴퓨터(13)는, 냉매봉입량 측정을 위하여, 압축기(40)를 일정주파수로 구동되도록 압축기구동부(17)에 신호를 출력한다. 또한, 팽창변(42)을 일정한 개도로 조절되도록 팽창변구동부(19)에 신호를 출력한다. 그리고 냉방운전 또는 난방운전을 일정시간 수행시킨다(제 103 단계).
상기 제 103 단계의 진행 후, 마이크로컴퓨터(13)는 온도센서(48,32)를 통한 현재 실내온도 및 실외온도를 검출하고, 이 조건에서의 최적응축온도를 계산한다(제 106 단계). 상기 제 106 단계에서 최적응축온도는, 기설정되어 저장되고 있는 운전알고리즘에 의해서 산출한다. 또는 각 조건(실내외온도)에 따라서 기설정되어 저장되고 있는 최적응축온도 테이블에 기초해서 최적응축온도를 결정한다.
그리고 마이크로컴퓨터(13)는, 상기 응축배관온도감지부(11)로부터 현재의 응축온도를 입력한다(제 109 단계). 마이크로컴퓨터(13)는 상기 최적응축온도와 현재응축온도와의 차를 계산한다(제 112 단계). 즉, 제 112 단계는 최적응축온도에서 현재응축온도를 감산하여, 응축온도차를 산출한다.
상기 제 112 단계에서 산출된 응축온도차가 '-'의 값이면, 현재 순환 사이클 상의 냉매량이 많다고 판단하고, 산출된 응축온도차가 '+'의 값이면 현재 순환 사이클 상의 냉매량이 적다고 판단한다(제 115 단계).
그리고 판단된 상태에 따라서 표시부(15) 상에 표시시킨다. 상기 표시부(15) 상에 냉매량의 제거 및 봉입에 따른 표시는 다음과 같이 이루어진다.
상기 마이크로컴퓨터(13)는, 상기 제 112 단계에서 산출된 응축온도차가 '+'의 값이고, 산출된 응축온도차의 절대치가 소정값(A)보다 작을때, 적정봉입량이라고 표시부(15) 상에 표시한다(제 118 단계).
상기 마이크로컴퓨터(13)는, 상기 제 112 단계에서 산출된 응축온도차가 '+'의 값이고, 산출된 응축온도차의 절대치가 소정값(A) 이상이고 소정값(B)보다 작을때, 10% 과부족을 표시부(15) 상에 표시한다(제 121 단계).
상기 마이크로컴퓨터(13)는, 상기 제 112 단계에서 산출된 응축온도차가 '+'의 값이고, 산출된 응축온도차의 절대치가 소정값(B) 이상이고 소정값(C)보다 작을때, 20% 과부족을 표시부(15) 상에 표시한다(제 124 단계).
상기 마이크로컴퓨터(13)는, 상기 제 112 단계에서 산출된 응축온도차가 '+'의 값이고, 산출된 응축온도차의 절대치가 소정값(C) 이상일 때, 30% 과부족을 표시부(15) 상에 표시한다(제 127 단계).
즉, 상기 A,B,C 값은 A < B < C의 관계를 갖으며, 상기 A,B,C값은 냉매량과 응축온도차에 따라서 미리 기설정하고 있는 값이다.
결과적으로 상기 제 121 단계 내지 제 127 단계는, 냉매 주입을 필요로한다(제 130 단계). 따라서 이때는 냉매주입필요를 판단하고, 만일 냉매가 주입되면 냉매 주입량에 따라서 표시부 상의 표시상태도 변경시킨다(제 133 단계).
즉, 상기 제 127 단계상태에서 냉매를 주입하면, 처음상태에서는 표시부(15) 상에 30%부족을 표시하며(-30%), 냉매를 주입하면 20%부족을 표시하며(-20%), 계속 주입하면 10% 부족을 표시한다(-10%). 이후, 계속해서 냉매를 주입하면 적정봉입량을 표시하므로서(00%), 냉매 주입을 중단한다.
상기와 같은 과정으로 주입 냉매가 적정량에 이르면, 사용자의 복귀신호 입력에 의해서 정상운전상태로 전환된다(제 136 단계, 제 139 단계). 물론 상기 제 121 단계 내지 제 127 단계에서도 냉매량에 무관하게 강제적으로 제 136 단계를 수행하여 정상운전상태로 전환하는 것도 가능하다.
다음, 상기 제 115 단계에서 산출된 응축온도차가 '-'의 값인 경우에 있어서도, 상기에서 설명된 과정과 동일하게 냉매 제거를 위한 표시상태가 제 142 단계 내지 제 151 단계에서와 같은 표시상태로 표시부(15) 상에 표시된다.
일 예로, 산출된 응축온도차가 '-'의 값이고, 산출된 응축온도차의 절대치가 소정값(A)보다 작을때, 적정봉입량이라고 표시부(15) 상에 표시한다(제 142 단계).
상기 마이크로컴퓨터(13)는, 상기 제 112 단계에서 산출된 응축온도차가 '-'의 값이고, 산출된 응축온도차의 절대치가 소정값(A) 이상이고 소정값(B)보다 작을때, 10% 제거를 표시부(15) 상에 표시한다(제 145 단계).
상기 마이크로컴퓨터(13)는, 상기 제 112 단계에서 산출된 응축온도차가 '-'의 값이고, 산출된 응축온도차의 절대치가 소정값(B) 이상이고 소정값(C)보다 작을때, 20% 제거를 표시부(15) 상에 표시한다(제 148단계).
상기 마이크로컴퓨터(13)는, 상기 제 112 단계에서 산출된 응축온도차가 '-'의 값이고, 산출된 응축온도차의 절대치가 소정값(C) 이상일 때, 30% 제거를 표시부(15) 상에 표시한다(제 151 단계).
결과적으로 상기 제 145 단계 내지 제 151 단계는, 냉매제거를 필요로 한다(제 154 단계). 이후, 마이크로컴퓨터(13)는 냉매 제거량에 따라서 상기 냉매 주입시와 동일한 방법으로 적정냉매봉입상태를 표시할 때까지 계속해서 냉매를 제거한다(제 157 단계).
상기와 같은 과정으로 냉매 제거가 이루어져서 냉매량이 적정량에 이르면, 사용자의 복귀신호 입력에 의해서 정상운전상태로 전환된다(제 136 단계, 제 139 단계). 물론 상기 제 145 단계 내지 제 151 단계에서도 냉매량에 무관하게 강제적으로 제 136 단계를 수행하여 정상운전상태로 전환하는 것도 가능하다.
이상에서와 같이 본 발명은 냉매 봉입량 과부족에 따른 변화가 가장 민감하게 발생되는 응축온도를 이용하여, 냉매 봉입량 과부족을 판단하고 있다. 그리고 본 발명에서 이용되는 최적응축온도는, 실내외온도 변화에 따른 실험 데이터를 수식화하여 저장하고 있는 운전 알고리즘으로부터 산출하고 있다. 따라서 본 발명은 운전 중에 소비자 또는 점검자가 간단하게 냉매봉입량 과부족 여부를 점검할 수 있어서, 냉매 봉입량 누설이나 과다에 따른 문제를 쉽게 점검 가능하므로서, 냉매 봉입량 과부족에 기인한 공기조화기의 성능 저하를 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 인버터 공기조화기의 냉매주입량조절장치는, 운전주파수 가변형 공기조화기의 냉매 과부족 여부를 쉽게 측정할 수 있는 잇점이 잇다. 그리고 현장에서 냉매 주입 및 제거에 관한 서비스가 용이하며, 냉매 봉입에 관련된 특정 자료들을 필요로 하지 않는다. 또한, 본 발명은 냉매 과부족 여부를 수시로 측정할 수 있으므로, 제품의 효율 및 성능저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 냉매봉입량측정모드가 선택되면, 일정주파수로 소정시간 운전되는 운전단계와;
    현재의 실내외온도를 검출하고, 실험식에 기초해서 최적응축온도를 계산하는 단계와;
    현재응축온도를 검출하는 단계와;
    상기 최적응축온도와 현재응축온도와의 차에 의해서 냉매 제거 또는 냉매 주입을 판단하고, 그 량을 표시하는 냉매봉입량표시단계를 포함하여 구성되는 인버터 공기조화기의 냉매봉입량조절방법.
KR1020000002950A 2000-01-21 2000-01-21 인버터 공기조화기의 냉매봉입량조절방법 KR100667976B1 (ko)

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