KR20070102848A - 냉동싸이클의 냉매량 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉동싸이클의 냉매량 측정방법에 관한 것으로서, 상세하게는 냉동싸이클을 순환하는 냉매량을 보다 정확하게 계산하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 냉동싸이클을 가변체적구간과 검사체적구간으로 구분하되, 상기 검사체적구간과 상기 가변체적구간에 냉매가 유동하는 상태에서 상기 검사체적구간을 유동하는 냉매의 온도와 압력을 측정한 뒤에 이를 근거로 냉매량을 계산하는 제1단계와; 상기 가변체적 구간을 진공상태로 형성하는 제2단계와; 기 설정된 시간 경과후 상기 검사체적구간에 존재하는 냉매의 온도와 압력을 측정한 뒤에 이를 근거로 냉매량을 계산하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동싸이클의 냉매량 측정방법을 제공하고 있다.

Description

냉동싸이클의 냉매량 측정방법{The method of measurement of the refrigerant amount of the refrigeration cycle}

도1은 본 발명에 의한 냉동싸이클의 개략도이다.

도2는 본 발명에 의한 냉동싸이클에서 냉매 순환을 도시한 개략도이다.

도3은 본 발명에 의한 냉동싸이클에서 가변체적이 진공상태로 변환된 상태를 도시한 개략도이다.

도4는 본 발명에 의한 냉동싸이클의 제어블록도이다.

도5는 본 발명에 의한 냉동싸이클의 냉매량 측정방법의 제1실시예를 나타낸 제어흐름도이다.

도6은 본 발명에 의한 냉동싸이클의 냉매량 측정방법의 제2실시예를 나타낸 제어흐름도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

27: 차단밸브 30: 제어부

40: 연산처리부 42: 냉매량 표시부

본 발명은 냉동싸이클의 냉매량 측정방법에 관한 것으로서, 상세하게는 냉동싸이클에 존재하는 냉매량을 보다 정확하게 측정할 수 있는 측정방법을 제공하는 발명이다.

종래의 냉동싸이클은 일본특허공개공보 2001-27461에서 개시한 바와 같이, 냉매관에 온도센서와 압력센서를 부착하고, 이러한 센서들에 의하여 측정된 값을 토대로 하여 냉매량을 측정하고 있다.

일반적인 냉동싸이클을 살펴보면, 냉매를 고온고압의 기상상태로 압축하는 압축기와, 상기 압축기와 연결되어 고온고압의 기상상태의 냉매를 액상으로 변환시키는 응축기와, 상기 응축기와 연결되어 액상의 냉매를 갑압 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브를 통과한 저온의 액상냉매를 공기와 열교환시키는 증발기를 포함하며, 이러한 장치들은 모두 냉매관에 의하여 연결된다.

종래의 냉동싸이클의 냉매량 측정방법은 냉매관을 흐르는 냉매량의 변화에 따라서 민감하게 변하는 물성치, 즉, 과열도, 증발압, 응축압등의 변화를 근거로 냉매량을 측정하고 있다.

그런데, 이러한 방법으로 측정하는 경우에는, 정확한 냉매량을 측정하기 어렵다는데 그 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 냉동싸이클을 순환하는 냉매량을 보다 정확하게 측정할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉동싸이클을 가변체적구간과 검사체적구간으로 구분하되, 상기 검사체적구간과 상기 가변체적구간에 냉매가 유동하는 상태에서 상기 검사체적구간을 유동하는 냉매의 온도와 압력을 측정한 뒤에 이를 근거로 냉매량을 계산하는 제1단계와; 상기 가변체적 구간을 진공상태로 형성하는 제2단계와; 기 설정된 시간 경과후 상기 검사체적구간에 존재하는 냉매의 온도와 압력을 측정한 뒤에 이를 근거로 냉매량을 계산하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동싸이클의 냉매량 측정방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 냉동싸이클의 냉매량 측정방법에 있어서, 상기 냉동싸이클에는 압축기와, 상기 압축기의 흡입측으로부터 일정간격 떨어진 곳에 설치되어 냉매의 흐름을 개폐할 수 있는 차단밸브가 설치되며, 상기 가변체적구간은 상기 차단밸브로부터 상기 압축기의 흡입측까지의 구간으로 형성되며, 상기 검사체적구간은 상기 압축기의 토출측으로부터 상기 차단밸브까지의 구간으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 3단계에서 측정된 냉매량을 별도로 마련된 냉매량 표시부에 표시하는 제4단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 냉동싸이클의 냉매량 측정방법에 있어서,

상기 냉동싸이클은 압축기와, 상기 압축기의 흡입측으로부터 일정간격 이격되어 설치되는 차단밸브를 포함하고, 상기 압축기의 토출측으로부터 상기 차단밸브까지의 구간은 검사체적구간을 형성하며, 상기 차단밸브로부터 상기 압축기의 흡입측까지의 구간은 가변체적구간을 형성하되,

상기 가변체적 구간을 진공상태로 형성하는 제1단계와; 상기 검사체적 구간을 유동하는 냉매의 온도와 압력을 측정한 뒤 이를 근거로 냉매량을 계산하는 제2단계와; 상기 가변체적 구간의 진공상태를 해제하고 냉매가 유동하도록 하는 제3단계와; 기 설정된 시간 경과후 상기 검사체적 구간을 유동하는 냉매의 온도와 압력을 측정한 뒤에 이를 근거로 냉매량을 계산하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로하는 냉동싸이클의 냉매량 측정방법을 제공하고 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 알아보기로 하겠다.

도1에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 냉동싸이클(1)을 보면 냉매를 고온고압의 기상상태로 압축하는 압축기(10)와, 상기 압축기(10)의 토출측과 연결되어 기상의 냉매를 공기와 열교환시켜서 응축시키는 응축기(13)와, 상기 응축기와 연결되어 액상의 고온의 액상의 냉매를 갑압팽창시켜서 저온으로 변환하는 팽창밸브(16)와, 상기 팽창밸브(16)와 연결되며, 저온의 냉매를 공기와 열교환시키는 증발기(18)가 설치된다.

그리고, 이러한 장치들은 냉매관(19)에 의하여 연결되며, 추가적으로 상기 증발기(18)의 토출측과 상기 압축기(10)의 흡입측 사이의 구간에는 냉매의 흐름을 차단할 수 있는 차단밸브(27)가 설치된다.

다만, 이 때, 차단밸브(27)는 그 위치를 옮겨가면서 설치될 수 있는데, 본 발명에서는 상기 차단밸브(27)가 상기 증발기(18)와 상기 압축기(10)의 사이에 설치되는 것을 들어서 설명하기로 하겠다.

이러한 차단밸브(27)는 솔레노이드 밸브와 같이 유로를 완전하게 개방 또는 폐쇄 할 수 있는 밸브종류로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 응축기(13)쪽에는 냉매의 온도를 측정할 수 있도록 온도센서(21)가 설치되고, 상기 팽창밸브(16)의 흡입측과 근접한 곳에는 냉매의 압력을 측정할 수 있는 압력센서(24)가 설치되는 것이 바람직히다.

이때, 임의적으로 상기 냉동싸이클(1)을 유동하는 냉매량을 계산하기 위하여 각 센서들에 의하여 센싱된 압력값과 온도값을 토대로 연산하기 위하여 상기 냉동싸이클의 일부구간을 검사체적(Vc)으로 설정하고, 그 부분을 제외한 부분을 가변체적(Vv)으로 설정하도록 한다.

즉, 검사체적(Vc)과 가변체적(Vv)을 구성하는 구간의 부피는 고정된 것으로 하고, 다만, 상기 검사체적(Vc)과 가변체적(Vv)을 유동하는 냉매의 양을 변화시키고, 그러한 냉매의 이동에 따른 냉매의 온도값과 압력값의 변화를 이용하여 냉매량을 측정할 수 있도록 하는 것이다.

도4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제어블록도를 보면 상기 냉동싸이클을 제어하는 제어부(30)의 입력단에는 상기 온도센서(21)와 상기 압력센서(24) 및 전원을 공급하는 전원부(33)가 설치된다.

그리고, 상기 제어부(30)의 출력단을 보면, 상기 압축기를 구동하는 압축기 구동부(10a)와, 상기 차단밸브의 개폐작용을 담당하는 차단밸브 구동부(27a), 그리고 측정된 온도값과 압력값을 토대로 냉매량을 계산하는 연산처리부(40)와, 상기 연산처리부(40)에 의하여 계산된 냉매량을 표시하는 냉매량 표시부(42) 등으로 구 성되어 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작동에 대하여 알아보기로 하겠다.

도2에서 도시한 바와 같이, 초기에 상기 차단밸브가 개방된 상태에서 상기 압축기(10)가 작동하면 냉매가 상기 검사체적(Vc)과 가변체적(Vv)을 거치면서 순환하게 되는데, 도면에서 도시한 바와 같이 상기 냉매관(19) 내부에는 다수의 점으로 처리된 냉매가 가득차 있게 된다.

이때, 상기 검사체적(Vc) 구간내에는 상기 온도센서(21)와 압력센서(24)가 설치되어 있는데, 우선 상기 검사체적(Vc)과 가변체적(Vv)이 연통되어 있는 경우의 냉매의 온도와 압력을 측정하여 그 값을 상기 제어부(도4,30)에 보내 상기 연산처리부(도4,40)에서 냉매량을 계산하도록 한다.

이후, 도3에서 도시한 바와 같이, 상기 차단밸브(27)가 작동하여 상기 냉매유로를 폐쇄하게 되면, 상기 압축기(10)의 흡입작용에 의하여 상기 가변체적(Vv)구간은 냉매가 존재하지 않는 진공상태로 유지된다.

일정 시간이 흐른 뒤에 상기 가변체적(Vv)구간에서의 냉매 온도 값과 압력값을 측정하여 냉매량을 계산하게 된다.

참고적으로, 도3에서 다수의 점으로 표시된 구간이 냉매가 존재하는 부분이며, 점이 없는 구간이 진공상태의 구간이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예의 제어방법에 대하여 알아보기로 하겠다.

도5에서 도시한 바와 같이, 상기 압축기가 작동을 하게 되면(S100), 고온고압의 냉매가 토출되어 냉동싸이클을 순환하게 되며, 이때 상기 검사체적 내에 설치된 온도센서와 압력센서에 의하여 상기 검사체적 내의 온도(Tc1)와 압력(Tc2)이 측정된다.(S102).

이때, 상기 검사체적내의 온도(Tc1)와 압력(Pc1)값은 제어부로 보내져서 상기 연산처리부에 의하여 냉매량을 산출하는 근거가 되는데, 이때, 냉매량을 산출하는 관계식을 f라 하면 냉매량은 다음과 같은 식에 의하여 구해지는데, 참고로 아래의 부피(Vc1)은 검사체적(Vc)구간내부의 부피값이다(S104).

냉매량(Q1) = f 온도(Tc1), 압력(Pc1), 부피(Vc1)

이후, 상기 냉매량이 계산된 이후에는 상기 차단밸브가 작동하여 상기 냉매유로를 폐쇄하게 되고(S105), 그렇게 유로폐쇄가 계속되면, 상기 압축기의 흡입작용으로 인하여 상기 압축기와 상기 차단밸브 사이에 형성되는 가변체적 구간은 진공상태로 변환하게 된다(S106).

그 후, 상기 제어부에 기 설정된 설정시간(t1)이 경과되었는지 여부를 판단하여, 상기 설정시간(t1)이 경과된 경우에는 다시 상기 검사체적에서의 냉매의 온도(Tc2)와, 압력(Pc2)값을 측정한다.

이 때, 상기 설정시간(t1)은 상기 가변체적구간에서 진공상태가 형성되는데 걸리는 소요시간을 감안한 시간을 말한다.

이와 같이 측정된 냉매의 온도(Tc2)와 압력값(Pc2)을 다시 제어부를 거쳐 연산처리부로 보내면 상기 연산처리부에서는 변경된 온도와 압력값을 토대로 다시 냉 매량을 계산하게 되며, 그 관계는 아래와 같다(S112)

냉매량(Q2) = f 온도(Tc2), 압력(Pc2), 부피(Vc2)

다만 상기 식에서 부피(Vc2)는 상기 검사체적내부의 부피값이므로 상기 Vc1으로 표시된 부피값과 동일하다.

상기 가변체적이 진공상태로 형성된 경우에는 냉매가 존재하는 부분의 부피가 검사체적만의 부피로 국한되기 때문에, 가변체적이 냉매유동상태인 경우보다 기체의 압력의 증대되고, 기체분자간의 압력의 증대로 인하여 온도 또한 상승될 것이다.

그 후, 냉매량(Q2)이 계산되면, 이러한 냉매량(Q2)를 상기 냉매량 표시부에 냉매량을 표시하도록 한다(S114).

한편, 본 발명의 또 다른 실시예를 보면 상기 제1실시예의 경우와 반대과정을 거치면서 냉매량을 측정하게 된다.

즉, 도3에서 도시된 바와 같이, 상기 차단밸브(27)의 폐쇄 및 상기 압축기(10)의 흡입에 의하여 상기 가변체적(Vv) 구간이 진공상태가 된 이후에 검사체적 (Vc)구간에서의 냉매의 온도와 압력을 측정하여 냉매량을 계산한다.

그 후, 도2에서 도시된 바와 같이, 상기 차단밸브(27)를 개방하여 가변체적(Vv)구간에 냉매가 유입되도록 한 뒤에 소정시간이 경과한 이후에 다시 검사체적에서의 냉매 온도와 압력을 측정하여 냉매량을 계산하는 과정을 거친다.

제1실시예에서 보였다시피, 다수의 점으로 처리된 구간은 냉매가 분포되는 구간이며, 점이 표시되지 않은 구간은 진공상태로 형성된 구간이다.

제2실시예에 의한 제어동작을 자세히 알아보면 다음과 같다.

도6에서 도시된 바와 같이, 상기 압축기가 동작하면서 냉매가 냉동싸이클 내를 순환하다가 상기 차단밸브가 작동하게 되면, 상기 냉매관내의 냉매유로가 폐쇄되게 된다(S200,S201).

그후, 상기 압축기와 상기 차단밸브 사이에 형성되는 가변체적구간에 있는 냉매는 상기 압축기의 흡입작용에 의하여 압축기 쪽으로 완전하게 흡입되어, 상기 가변체적구간은 진공상태로 변환하게 된다(S202).

상기 가변체적구간이 진공상태로 변하면, 모든 냉매는 상기 검사체적내부에 분포되고, 이때, 상기 온도센서와 상기 압력센서에 의하여 검사체적 내에 분포된 냉매의 온도(Tc3)와 압력(Pc3)이 측정된다(S204).

이렇게 측정된 냉매의 온도(Tc3)와 압력(Pc3)에 기초하여 상기 연산처리부에서는 냉매량(Q3)을 계산하게 되며, 그 냉매량(Q3)와 온도(Tc3) 및 압력(Pc3)의 관계식은 위에서 살펴본 바와 같다.

이후, 냉매량(Q3)이 계산되면, 상기 차단밸브가 작동하여 냉매유로가 개방되어 상기 가변체적내부로 냉매가 유입되어 냉매 유동상태를 형성하게 된다(S210).

이후, 상기 제어부에 기 설정된 설정시간(t2)가 경과하게 되면 상기 검사체적내의 냉매의 온도(Tc4)와 압력(Pc4)을 측정하게 되는데, 상기 설정시간(t2)은 냉매가 상기 가변체적구간 내부에 완전하게 분포되는데 소요되는 시간을 말하며, 이러한 시간은 제어부에 이미 설정되어 있는 것이다(S212, S214).

그 후, 상기 검사체적내의 냉매온도(Tc4)와 압력(Pc4)을 기초로 하여 다시 연산처리부에서 냉매량을 측정하고(S216), 이러한 냉매량(Q4)을 상기 냉매량표시부에 표시하게 되는 것이다(S218).

이와 같은 본 발명에 의하여, 냉동싸이클 내의 냉매의 온도 및 압력등에 기초하여 냉매량을 계산하되, 냉동싸이클을 검사체적과 가변체적으로 구분하여, 검사체적내에서의 냉매의 온도와 압력을 변화시키고, 또한 냉매가 분포하는 부피를 변화시킴으로써, 그 변화 전후의 온도와 압력 및 분포부피값에 따라 각각 냉매량을 계산하게 되므로, 냉매량의 보다 정확한 측정이 가능하게 되는 것이다.

Claims (4)

1. 냉동싸이클을 가변체적구간과 검사체적구간으로 구분하되,

   상기 검사체적구간과 상기 가변체적구간에 냉매가 유동하는 상태에서 상기 검사체적구간을 유동하는 냉매의 온도와 압력을 측정한 뒤에 이를 근거로 냉매량을 계산하는 제1단계와;

   상기 가변체적 구간을 진공상태로 형성하는 제2단계와;

   기 설정된 시간 경과후 상기 검사체적구간에 존재하는 냉매의 온도와 압력을 측정한 뒤에 이를 근거로 냉매량을 계산하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동싸이클의 냉매량 측정방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 냉동싸이클에는 압축기와, 상기 압축기의 흡입측으로부터 일정간격 떨어진 곳에 설치되어 냉매의 흐름을 개폐할 수 있는 차단밸브가 설치되며,

   상기 가변체적구간은 상기 차단밸브로부터 상기 압축기의 흡입측까지의 구간으로 형성되며, 상기 검사체적구간은 상기 압축기의 토출측으로부터 상기 차단밸브까지의 구간으로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉동싸이클의 냉매량 측정방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 3단계에서 측정된 냉매량을 별도로 마련된 냉매량 표시부에 표시하는 제4단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동싸이클의 냉매량 측정방법.
4. 냉동싸이클의 냉매량 측정방법에 있어서,

   상기 냉동싸이클은 압축기와, 상기 압축기의 흡입측으로부터 일정간격 이격되어 설치되는 차단밸브를 포함하고, 상기 압축기의 토출측으로부터 상기 차단밸브까지의 구간은 검사체적구간을 형성하며, 상기 차단밸브로부터 상기 압축기의 흡입측까지의 구간은 가변체적구간을 형성하되,

   상기 가변체적 구간을 진공상태로 형성하는 제1단계와;

   상기 검사체적 구간을 유동하는 냉매의 온도와 압력을 측정한 뒤 이를 근거로 냉매량을 계산하는 제2단계와;

   상기 가변체적 구간의 진공상태를 해제하고 냉매가 유동하도록 하는 제3단계와;

   기 설정된 시간 경과후 상기 검사체적 구간을 유동하는 냉매의 온도와 압력을 측정한 뒤에 이를 근거로 냉매량을 계산하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로하는 냉동싸이클의 냉매량 측정방법.

Images