KR20050089424A - 공기조화기의 냉매누설 감지장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 특히 공기조화기의 냉매 누설을 감지할 수 있도록 한 공기조화기의 냉매누설 감지장치 및 방법에 관한 것으로, 사용자 요구 명령을 입력하기 위한 키 입력부와, 실내 열교환기의 출력단 배관온도를 감지하는 실내 배관온도 감지부와, 상기 키 입력부를 통해 냉방 운전이 선택되면 상기 실내 배관온도 감지부를 통해 감지되는 상기 실내 열교환기의 배관온도 변화 및 빈도수에 따라 냉매량 부족상태를 판단하여 상기 압축기 및 실외팬의 구동을 제어하는 제어부와, 상기 제어부의 제어신호에 따라 냉매량 누설 감지여부를 표시하기 위한 디스플레이부를 포함하여 구성되며, 냉매 누설 감지시 부하(압축기, 실외팬)의 구동을 즉시 정지시키지 않고, 동일한 현상이 반복되는지를 소정회수 판단하여 정지시킴으로써 압축기가 소손되는 것을 최소화 시킴과 동시에, 냉매 누설 감지 및 냉매 부족상태를 디스플레이부에 표시해 줌으로써 사용자가 보다 쉽게 현재 상태를 파악할 수 있으므로, 냉매 부족에 따른 소비자의 불편을 최소화 시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

공기조화기의 냉매누설 감지장치 및 방법{Method and apparatus for sensing refrigerants leakage of multi type air conditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 특히 공기조화기의 냉매 누설을 감지할 수 있도록 한 공기조화기의 냉매누설 감지장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기 조화기는 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. 이렇게 공기조화기와 같은 생활의 편의 제품이 점차적으로 확대, 사용되면서 소비자들은 높은 에너지 사용 효율과, 성능향상 및 사용에 편리한 제품을 요구하게 되었다.

이러한 공기 조화기는 실내기와 실외기를 각각 분리된 분리형 공기조화기와, 실내기와 실외기를 하나의 장치로 결합된 일체형 공기조화기와, 벽에 장착되도록 구성된 벽걸이형 공기 조화기 및 액자형 공기조화기와, 거실에 세울 수 있도록 구성된 슬림형 공기조화기와, 하나의 실내기를 구동시킬 수 있는 용량으로 구성되어 가정집과 같이 좁은 장소에서 이용되도록 구성된 싱글형 공기조화기와, 회사 또는 음식점에서 사용할 수 있도록 매우 큰 용량으로 구성된 중대형 공기조화기와, 다수개의 실내기를 충분히 구동시킬 수 있는 용량으로 구성된 공기조화기 등으로 구분되어진다.

여기서, 상기 분리형 공기조화기는 실내에 설치되어 공조공간 내부로 온풍 또는 냉풍을 공급하는 실내기와, 상기 실내기에서 충분한 열교환 동작이 이루어질 수 있도록 냉매를 압축, 팽창 등을 수행하는 실외기로 구성되어진다.

그리고, 상기 공기조화기는 학교와 같이 분리된 다수개의 공조공간을 구비하고 있는 장소에서 각 공조공간 내부로 개별적으로 충분한 온풍 또는 냉풍이 공급될 수 있도록 다수개의 실내기와 하나 또는 그 이상의 실외기로 이루어진다.

그러나, 상기 공기조화기는 상기 다수개의 실내기가 모두 100%의 출력상태로 작동되더라도 상기 다수개의 실내기를 모두 구동시킬 수 있는 실외기의 용량을 구비해야만 한다. 즉, 상기 공기조화기의 실외기는 다수개의 실내기가 모두 100% 출력상태로 작동될 때, 이에 비례하는 용량으로 이루어져야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 공기조화기 및 그 제어장치를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 공기조화기의 냉방 사이클을 나타낸 상태도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 공기조화기의 난방 사이클을 나타낸 상태도이다.

일반적인 공기조화기는 냉매의 압축 및 응축, 팽창, 증발과정을 거쳐 생성된 냉기를 실내로 토출시켜 실내 온도를 저하시키는 기기로서, 실외측에 설치되는 실외기와, 실내측에 설치되는 실내기로 구분되며, 상기 실외기는 압축기(10) 및 어큐뮬레이터(20), 사방밸브(11), 실외 열교환기(12), 실외팬(13)으로 구성되어 있고, 상기 실내기는 팽창밸브(14) 및 실내 열교환기(15), 실내팬(16)으로 구성되어 있다.

또한 상기 공기 조화기의 경우, 다수의 실내공간을 냉방 또는 난방 시킬 수 있도록 하나의 실외기에 다수의 실내기를 연결한 멀티 형태로 구성하여 사용하기도 한다.

상기와 같이 구성된 공기조화기의 냉방과정을 살펴보면, 도 1 에 도시한 바와 같이, 실내 열교환기(15)로부터 압축기(10)로 유입된 저온 저압의 기상냉매는 압축기(10)의 가압작용을 통해 고온 고압의 기상상태로 가압됨과 동시에, 냉방 사이클이 이루어지도록 절환된 사방밸브(11)를 통해 실외 열교환기(12)로 토출되게 되고, 상기 실외 열교환기(12)로 토출된 냉매는 상기 실외 열교환기(12)의 내부를 유동하면서 실외팬(13) 구동을 통해 실외기 내로 흡입된 외부공기와 열교환을 이뤄 상온 고압의 액상상태로 상변화를 이루게 된다.

상기와 같이 상 변화된 냉매는 팽창밸브(14)로 토출됨과 동시에, 상기 팽창밸브(14)의 내부를 유동하면서 증발작용이 쉽게 이루어질 수 있도록 저온 저압의 액상상태로 감압되어 실내 열교환기(15)로 토출되게 되고, 상기 실내 열교환기(15)로 토출된 냉매는 상기 실내 열교환기(15)의 주위 공기와 열교환을 이뤄 저온 저압의 기상상태로 상변화를 이룬 후, 사방밸브(11)를 통해 다시 압축기(10)로 유입되게 된다.

상기와 같이 실내 열교환기(15)에서 팽창밸브(14)를 통해 감압된 냉매와 열교환된 주위 공기는 상기 냉매에 열을 빼앗기면서 차가운 냉기로 변화되고, 상기 냉기는 실내팬(16)을 통해 실내로 토출되면서 에어컨의 냉방과정이 종료되게 된다.

또한 에어컨의 난방과정은, 전술한 냉방과정과 반대의 사이클을 이루는 것으로서, 도 2 에 도시한 바와 같이, 실외 열교환기(12)로부터 압축기(10)로 유입된 저온 저압의 기상냉매는 압축기(10)의 가압작용을 통해 고온 고압의 기상상태로 가압됨과 동시에, 난방 사이클이 이루어지도록 절환된 사방밸브(11)를 통해 실내 열교환기(15)로 토출되어 실내 열교환기(15)의 주위 공기와 열교환을 통해 상온 고압의 액상상태로 상변화를 이룬 후 팽창밸브(14)로 토출되게 되는데, 이 때 고온 고압의 기상 냉매와 열교환된 주위 공기는 상기 냉매 열에 의해 더운 공기로 변화됨과 동시에, 실내팬(16)을 통해 실내로 토출되어 실내의 온도를 상승시키게 된다.

또한, 상기 팽창밸브(14)로 토출된 냉매는 실외 열교환기(12)에서 증발작용이 원활히 이루어질 수 있도록 저온 저압의 액상상태로 감압된 다음 실외 열교환기(12)로 토출되게 되고, 상기 실외 열교환기(12)로 토출된 냉매는 실외기 내로 유입된 외부공기와의 열교환을 통해 저온 저압의 기상상태로 상변화를 이룬 후, 사방밸브(11)를 통해 다시 압축기(10)로 유입되게 된다.

그러나, 상기와 같이 구성된 에어컨에 있어, 실내기의 부하 용량에 따라 하나 또는 하나 이상의 압축기(10)를 실외기에 설치하게 되는데, 상기와 같이 실외기 내에 하나 이상의 압축기(10)가 설치된 상태에서 실내기의 가변 부하(냉방/난방 부하)에 따라 하나 이상의 압축기(10) 즉, 복수의 압축기(10)를 동시에 운전시킬 경우, 압축기(10) 내에 있던 오일이 가압 된 냉매와 함께 토출되어 사이클을 이룬 다음, 기액 분리기인 어큐뮬레이터(20)를 거쳐 각 압축기(10)로 재 흡입되게 되는데, 이 때 오일의 경우 냉매와 함께 압축기(10)로 재 흡입되는 과정에서 용량이 큰 압축기(10) 쪽으로 많은 양이 유입되게 되고, 상대적으로 용량이 작은 압축기(10) 쪽으로는 적은 양이 유입되어 오일이 부족하게 되는 현상이 발생하게 된다.

이러한 공기 조화기는 기능이나 유닛의 구성에 따라 여러 종류로 구분되어지는데, 기능 면에서는 냉방전용, 냉방 및 제습전용, 냉방 및 난방겸용으로 분류될 수 있으며, 유닛의 구성면에서는 냉방과 방열 기능을 일체화하여 창문 등에 설치되는 일체형과 실내 측에는 냉각장치를 실외 측에는 방열 및 압축장치를 각각 분리시켜 설치하는 분리형으로 구분되어진다.

상기한 분리형 에어컨에는 하나의 실외기에 두 대 이상의 실내기를 연결하여 다수의 실내공간을 각각 공기 조화시키는 멀티도 포함되어진다.

또한, 상기 공기조화기에서는 냉방용량이 자동 제어됨으로써 실내온도가 설정치에 가깝게 유지되도록 하는 냉방용량 조절시스템이 구비되어 있는데, 이러한 냉방용량 조절시스템은 정속 압축기 한 대를 사용하는 단순 제어식과, 가변 압축기를 사용한 가변 제어식으로 구분된다.

상기 단순 제어식은 설정온도를 기준으로 실내온도가 제한범위(대략 1℃) 이상 낮아지면, 압축기가 멈추게 되고, 실내온도가 제한범위(대략 1℃) 이상 높아지면 압축기가 재가동 되는 방식으로서, 이에 따르면 실내온도가 설정온도를 중심으로 상하 제한범위(약 2℃) 만큼 오르내리게 되므로, 사용자가 쾌적함을 느낄 수 없으며, 압축기가 반복적으로 가동/정지됨으로써 전력 소모량이 많아지게 된다.

또한, 최근에는 컨버터(Converter) 및 인버터(Inverter)를 공기조화기에 장착하여 압축기의 회전수를 제어함으로써 공기조화기의 냉방능력을 가변 시키는 인버터형 공기조화기가 널리 사용되고 있다.

종래 기술에 따른 공기조화기의 냉매 누설 감지장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 실내 배관온도를 감지하는 실내 배관온도 감지부(10)와, 상기 실내 배관온도 감지부(10)를 통해 감지되는 실내 열교환기의 배관 출력단의 냉매량에 따른 온도변화에 따라 냉매 누설을 판단하여 해당 제어신호를 출력하는 제어부(20)와, 상기 제어부(20)의 제어신호에 따라 구동이 정지되는 압축기(30) 및 실외팬(40)으로 구성된다.

따라서, 종래 기술에 따른 공기조화기의 냉매 누설 감지장치는 실내 열교환기의 배관 출력단의 냉매량에 따른 온도 변화만을 측정하여 냉매누설을 판단하여 부하(압축기, 실외팬)등을 즉시 정지시켰으므로, 냉매 사이클의 언발란스로 인한 압축기의 소손등이 발생되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 실내기 배관센서를 이용하여 냉매 부족현상을 감지하고, 동일 현상의 빈도수에 따라 부하의 구동을 제어할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기의 냉매 누설 감지장치는 사용자 요구 명령을 입력하기 위한 키 입력부와, 실내 열교환기의 출력단 배관 온도를 감지하는 실내 배관온도 감지부와, 상기 키 입력부를 통해 냉방 운전이 선택되면 상기 실내 배관온도 감지부를 통해 감지되는 상기 실내 열교환기의 배관온도 변화 및 빈도수에 따라 냉매량 부족 상태를 판단하여 상기 압축기 및 실외팬의 구동을 제어하는 제어부와, 상기 제어부의 제어신호에 따라 냉매량 누설 감지여부를 표시하기 위한 디스플레이부를 포함하여 구성되는데 그 특징이 있다.

바람직하게 상기 제어부는 상기 실내 배관온도 감지부를 통해 감지되는 상기 실내 열교환기의 배관온도가 기 설정온도 이상이고, 난방운전으로 절환되지 않았으면 상기 디스플레이부에 냉매누설 감지상태가 표시되도록 제어하는데 그 특징이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기의 냉매 누설 감지방법은 사용자가 파워 온 명령을 입력하면 상기 압축기의 구동여부를 파악하는 단계와, 상기 압축기가 기 설정시간 동안 운전한 후 실내 열교환기의 배관온도가 기 설정온도 이상이면 난방 사이클로 절환되는지 여부를 감지하는 단계와, 상기 난방 사이클로 절환되지 않았으면 냉매량 누설감지를 표시하고, 상기 단계의 동일 현상이 소정시간 이상 반복되는지 여부에 따라 상기 압축기 및 실외팬의 구동을 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는데 그 특징이 있다.

바람직하게 상기 압축기 및 실외팬의 구동을 제어하는 단계는 상기 난방 사이클로 절환되면 냉매누설 감지를 표시하는 단계와, 상기 냉매누설 감지를 표시 하면서 상기 압축기 및 실외팬을 기 설정 시간동안 정상 구동시키는 단계와, 상기 실내 열교환기의 배관온도가 기 설정온도 이상이면서 냉방운전을 수행하는 조건을 기 설정 일수만큼 반복구동되면 상기 압축기 및 실외팬의 구동을 정지시키고 송풍 운전하는 단계로 이루어지는데 그 특징이 있다.

더 바람직하게 상기 사용자가 파워 온 명령을 입력하였는데도 압축기가 운전되지 않으면 압축기 운전시간을 설정하는 단계를 더 포함하여 이루어지는데 그 특징이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공기조화기의 냉매누설 감지장치 및 방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 공기조화기의 냉매누설 감지장치를 나타낸 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 공기조화기의 냉매누설 감지방법을 나타낸 플로우 차트이다.

본 발명에 따른 공기조화기의 냉매누설 감지장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 실내 열교환기의 출력단 배관온도를 감지하기 위한 실내 배관온도 감지부(10)와, 사용자 요구 명령을 입력하기 위한 키 입력부(120)와, 상기 키 입력부(120)를 통해 냉방 운전이 선택되면 상기 실내 배관온도 감지부(10)를 통해 감지되는 상기 실내 열교환기의 배관온도 변화 및 빈도수에 따라 냉매량 부족 상태를 판단하여 상기 압축기 및 실외팬의 구동을 제어하는 제어부(100)와, 상기 제어부(100)의 제어신호에 따라 냉매누설 감지여부를 표시하기 위한 디스플레이부(110)와, 상기 제어부(100)의 제어신호에 따라 구동되는 압축기(30) 및 실외팬(40)으로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 공기조화기의 냉매누설 감지장치는 공기조화기의 냉매가 누설되어 냉매량이 부족하면 실내 열교환기의 출력단 배관온도가 높아지는 점을 이용한 것이다(시험 결과 냉매량 약 70% 수준에서 정상상태보다 약 8℃ 정도 상승함).

즉, 상기 제어부(100)는 상기 키 입력부(120)를 통해 사용자가 냉방운전을 선택하면, 상기 실내 배관온도 감지부(10)를 통해 감지되는 배관온도가 기 설정온도 이상이 되면 상기 디스플레이부(110)에 냉매누설 감지여부를 표시하고, 상기 압축기(30) 및 실내팬(40)은 정상적으로 구동시킨다.

또한, 냉매량이 더욱 더 감소하여 40% 수준으로 감소할 때 상기 압축기(30) 및 실외팬(40)의 구동을 정지시키게 된다. 즉, 기 설정된 시간(24시간)동안 냉매누설 감지를 표시하고, 이와 동일한 현상이 설정일수(3일)에 걸쳐 같은 현상이 계속 반복되면 실제 냉매량이 부족하다는 것을 상기 디스플레이부(110)에 냉매 부족을 표시한 후 송풍운전을 수행한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 공기조화기의 냉매누설 감지방법은 도 5를 참조하면 먼저, 사용자가 파워 온 명령을 입력하였는지 여부를 판단한다(S201).

이어서 상기 판단 결과(S201), 사용자가 파워 온 명령을 입력하였으면 압축기가 운전중인지 여부를 판단한다(S202).

상기 판단 결과(S202), 상기 압축기가 운전중이면 일정시간 경과 후 상기 실내 배관온도가 기 설정온도(T℃) 이상인지 여부를 판단한다(S203).

이어서 상기 판단 결과(S203), 상기 실내 배관온도가 기 설정온도(T℃) 이상이면 난방 사이클로 절환되었는지 여부를 판단한다(S204).

상기 판단 결과(S204), 난방 사이클로 절환되지 않았으면 냉매누설 감지중이라는 표시를 디스플레이부에 한다(S205). 이때, 상기 압축기 및 실외팬은 정상구동 시킨다.

그리고, 기 설정시간이 경과하였는지 여부를 판단한다(S205).

상기 판단 결과(S205), 기 설정시간이 경과하였으면 타이머를 리셋시킨 후 재구동하고, 상기와 같은 동일한 현상이 3회 반복되었으면 압축기 및 실외팬을 정지시키고, 냉매가 부족하다는 것을 디스플레이부에 표시한 후 송풍운전을 수행한다(S206∼S209).

그리고, 사용자가 파워 오프 명령을 입력하면 종료한다(S210).

한편 상기 판단 결과 (S208), 상기 동일한 현상이 3회 반복하였으면 카운트를 증가시킨다(S211).

또한 상기 판단 결과 (S202), 사용자가 파워 온 명령을 입력하였는데도, 압축기가 구동되지 않는다면 압축기 운전시간을 설정한 후 상기 단계(S210)로 진입한다(S212).

이상에서 설명한 바와 같이, 사용자가 파워 온 명령을 입력하면 먼저 압축기의 운전여부를 판단하고, 압축기가 운전중이라면 압축기가 운전 후 일정시간(10분)이 경과했는지를 판단하고, 미경과시면 종료시키고, 경과하였으면 실내 배관온도가 기 설정온도(T1℃) 이상이면 현재 난방 상태로 운전하고 있는지를 판단하여, 난방운전이면 종료시키고, 냉방운전이면 냉매 누설 감지를 표시하고, 압축기 및 실외팬은 정상적인 조건으로 운전시킨다.

이와 같은 현상이 24시간 타이머를 구동시켜 3일동안 동일한 현상이 반복되면 냉매 부족현상을 표시하고, 송풍운전을 수행함으로써, 본 발명은 실내 열교환기의 실내 배관온도를 감지하여 압축기 및 실외팬을 즉시 정지시키지 않고, 동일 현상의 빈도수를 확인하여 압축기 및 실외팬의 구동을 제어한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 공기조화기의 냉매누설 감지장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 냉매 누설 감지시 부하(압축기, 실외팬)의 구동을 즉시 정지시키지 않고, 동일한 현상이 반복되는지를 소정회수 판단하여 정지시킴으로써 압축기가 소손되는 것을 최소화 시킬 수 있다.

둘째, 냉매 누설 감지 및 냉매 부족상태를 디스플레이부에 표시해 줌으로써 사용자가 보다 쉽게 현재 상태를 파악할 수 있다.

셋째, 냉매 부족에 따른 소비자의 불편을 최소화 시킬 수 있다.

도 1 및 도 2는 일반적은 공기조화기의 냉/난방 냉매사이클을 나타낸 도면

도 3은 종래 기술에 따른 공기조화기의 냉매누설 감지장치를 나타낸 블록도

도 4는 본 발명에 따른 공기조화기의 냉매누설 감지장치를 나타낸 블록도

도 5는 본 발명에 따른 공기조화기의 냉매누설 감지방법을 나타낸 플로우 차트

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 실내 배관온도 감지부 30 : 압축기

40 : 실외팬 100 : 제어부

110 : 디스플레이부 120 : 키 입력부

Claims (6)

1. 사용자 요구 명령을 입력하기 위한 키 입력부;

   실내 열교환기의 출력단 배관온도를 감지하는 실내 배관온도 감지부;

   상기 키 입력부를 통해 냉방 운전이 선택되면 상기 실내 배관온도 감지부를 통해 감지되는 상기 실내 열교환기의 배관온도 변화 및 빈도수에 따라 냉매량 부족상태를 판단하여 상기 압축기 및 실외팬의 구동을 제어하는 제어부; 그리고,

   상기 제어부의 제어신호에 따라 냉매량 누설 감지여부를 표시하기 위한 디스플레이부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 공기조화기의 냉매누설 감지장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 실내 배관온도 감지부를 통해 감지되는 상기 실내 열교환기의 배관온도가 기 설정온도 이상이고, 난방운전으로 절환되지 않았으면 상기 디스플레이부에 냉매누설 감지상태가 표시되도록 제어함을 특징으로 하는 공기조화기의 냉매누설 감지장치.
3. 사용자가 파워 온 명령을 입력하면 상기 압축기의 구동여부를 파악하는 단계;

   압축기가 기 설정시간 동안 운전한 후 상기 실내 열교환기의 배관온도가 기 설정온도 이상이면 난방 사이클로 절환되는지 여부를 감지하는 단계; 그리고,

   상기 난방 사이클로 절환되지 않았으면 냉매량 누설감지를 표시하고, 상기 단계의 동일현상이 소정시간 이상 반복되는지 여부에 따라 상기 압축기 및 실외팬의 구동을 제어하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공기조화기의 냉매누설 감지방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 압축기 및 실외팬의 구동을 제어하는 단계는

   상기 난방 사이클로 절환되면 냉매누설 감지를 표시하는 단계와, 상기 냉매누설 감지를 표시 하면서 상기 압축기 및 실외팬을 기 설정 시간동안 정상 구동시키는 단계와, 상기 실내 열교환기의 배관온도가 기 설정온도 이상이면서 냉방운전을 수행하는 조건을 기 설정 일수만큼 반복구동되면 상기 압축기 및 실외팬의 구동을 정지시키고 송풍 운전하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 공기조화기의 냉매누설 감지방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 송풍 운전 하는 단계는

   상기 디스플레이부에 냉매 부족현상을 표시함과 동시에 송풍운전 하는 단계임을 특징으로 하는 공기조화기의 냉매누설 감지방법.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 사용자가 파워 온 명령을 입력하였는데도 압축기가 운전되지 않으면 압축기 운전시간을 설정하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공기조화기의 냉매누설 감지방법.