KR20150129464A - 공기조화기 및 그 제어 방법 - Google Patents

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이성훈
임홍재
이재완
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엘지전자 주식회사
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/89—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 공기조화기 및 그 제어 방법은, 어큐뮬레이터의 내부에 액냉매의 증가에 따른 전기 용량의 변화를 감지할 수 있는 냉매량 감지장치가 구비되어 변화되는 전기 용량에 따라서 팽챙밸브의 개폐를 조절하여 목표 과열도를 증가 제어하여 압축기의 내부로 액냉매가 유입되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기조화기 및 그 제어 방법 { Air conditoiner and control method thereof }
본 발명은 공기조화기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 실내의 공기를 흡입하여 저온 또는 고온의 냉매와 열교환 한 후 이를 실내로 토출하는 것을 반복하는 작용에 의해 시내를 냉방시키거나 또는 난방시키는 냉/난방 시스템으로서, 압축기-응축기-팽창밸브-증발기로 이루어지는 일련의 사이클을 형성하는 기기이다.
그리고, 상기 공기조화기는 크게 일체형과 분리형으로 나뉘어지며, 일체형은 냉동사이클을 구성하는 압축기와 응축기 팽창밸브 및 증발기가 하나의 케이스에 구성되고, 분리형은 실내기에 실내 열교환기를 설치하고 실외기에 실외 열교환기와 압축기를 설치하여 서로 분리된 두 장치를 냉매 배관으로 연결시켜 구성하게 된다.
상기 일체형 공기조화기로는 창에 장치를 걸어서 직접 설치하는 창문형 공기조화기와, 흡입덕트와 토출덕트를 연결하여 실내 외측에 설치하는 덕트형 공기조화기 등이 있다. 그리고, 상기 분리형 공기조화기로는 실내기가 직립으로 설치되는 스텐드형 공기조화기와 벽에 걸어서 설치되는 벽걸이형 공기조화기, 천정에 설치되는 천정형 공기조화기 등이 있다.
최근에는 적어도 하나의 실외기와 복수의 실내기가 시리즈로 연결된 멀티형 공기조화기가 널리 사용되고 있다.
통상적으로 이러한 공기조화기에는 어큐뮬레이터가 구비되며, 상기 어큐뮬레이터는 순환되는 냉매가 액체와 기체로 분리되도록 하여 압축기로 분리된 기체 상태의 냉매가 공급될 수 있도록 한다.
한편, 공기조화기의 운전 중에 증발기에서의 증발효율이 낮아지게 될 경우 액체 상태의 냉매량이 증가하게 될 수 있으며, 상기 어큐뮬레이터 내부에 용량 이상의 액냉매가 유입되는 경우, 상기 압축기로 액냉매가 유입되어 운전 효율을 떨어뜨리거나 심한 경우 압축기의 손상을 초래할 수 있다.
대한민국공개특허 제10-2009-0067734호에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 난방모드시 압축기가 기동되면, 압축기의 토출온도를 통해 어큐뮬레이터 내 액체상태의 냉매량을 판단하고, 어큐뮬레이터 내의 액체상태의 냉매량에 따라 흡입가열도와 압축기 토출 온도 제어를 병행하여 공기조화기가 최적의 운전 조건으로 제어 되도록 하는 공기조화기의 제어방법이 개시되어 있다.
그리고, 대한민국공개특허 제10-2009-0132315호에는 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 어큐뮬레이의 내부에 상기 어큐뮬레이터의 내부에 유입된 액상의 냉매량을 감지할 수 있는 수위센서가 구비되고, 상기 수위센서의 감지시 액상의 냉매를 기화시키기 위한 히팅유닛이 구비되어 액상의 냉매가 상기 압축기로 유입되는 것을 방지하는 공조장치가 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 어큐뮬레이터의 내부에 액냉매의 증가에 따른 전기 용량의 변화를 감지할 수 있는 냉매량 감지장치가 구비되어 변화되는 전기 용량에 따라서 팽챙밸브의 개폐를 조절하는 공기조화기를 제공하는 것에 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 어큐뮬레이터의 내부에 액냉매의 증가에 따른 전기 용량의 변화를 감지할 수 있는 냉매량 감지장치가 구비되어 변화되는 전기 용량에 따라서 팽챙밸브의 개폐를 조절하여 목표 과열도를 증가 제어하는 공기조화기의 제어 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기와 연결되며, 액체상태의 냉매를 저장하고 기체상태의 냉매가 압축기로 공급될 수 있도록 하는 어큐뮬레이터; 냉매와 실내 공기가 열교환되는 실내 열교환기; 냉매와 실외 공기가 열교환되는 실외 열교환기; 상기 실내열교환기 와 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; 상기 어큐뮬레이터에 제공되며, 상기 어큐뮬레이터 내부의 액체 냉매의 양에 따른 전기 용량 변화를 감지하는 냉매량 감지장치; 상기 냉매량 감지장치의 전기 용량 변화에 따라 상기 실내 팽창밸브 또는 실외 팽창밸브를 선택적으로 개폐하여 과열도 증가 제어를 실시하여 상기 어큐뮬레이터로의 액체 냉매 유입을 제한하도록 운전을 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 냉매량 감지장치는, 상기 어큐뮬레이터의 상면을 관통하여 하방으로 연장되는 한쌍의 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 냉매량 감지장치에서 감지되는 전기 용량이 설정된 전기 용량을 넘어서는 경우 과열도 증가 제어를 실시하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 냉매량 감지장치에서 감지되는 전기 용량의 증가 속도가 설정된 속도를 넘어서는 경우 과열도 증가 제어를 실시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어 방법은, 냉방 또는 난방 절환 운전이 가능한 공기조화기의 제어 방법에 있어서, 어큐뮬레이터에 장착되는 냉매량 감지장치에 의해 상기 어큐뮬레이터 내부의 액체 상태 냉매의 양에 따라 변화되는 전기 용량을 감지하여 액체 냉매의 오버플로우 가능성을 판단하는 단계와; 제어부로 입력되는 전기 용량의 변화에 따라 목표 과열도를 재설정하고, 목표 과열도에 도달할 때까지 실내 팽창밸브 또는 실외 팽창밸브를 선택적으로 닫는 과열도 증가 제어단계를 포함한다.
상기 제어부는 상기 냉매량 감지장치에서 감지되는 전기 용량이 설정된 전기 용량을 넘어서는 경우 과열도 증가 제어를 실시하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 냉매량 감지장치에서 감지되는 전기 용량의 증가 속도가 설정된 속도를 넘어서는 경우 과열도 증가 제어를 실시하는 것을 특징으로 한다.
상기 목표 과열도는 상기 냉매량 감지장치에서 감지되는 전기 용량에 비례하여 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기 냉매량 감지장치에서 전기 용량의 변화가 설정된 값 미만인 상태에서,
설정시간 동안 토출 과열도가 설정된 온도 이상으로 감지되는 횟수가 설정횟수 이상으로 확인되는 경우, 냉매량 감지장치의 고장을 외부로 표시하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따르면, 어큐뮬레이터 내의 액체 상태 냉매량을 정확하게 파악할 수 있으며, 액체 상태 냉매의 증가에 따라 실내 또는 실외 팽창밸브의 선택적인 개폐에 따라 과열도 증가 제어를 실시함으로써, 압축기로 액냉매가 오버플로우하는 현상을 원천적으로 차단할 수 있게 되는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 상기 공기조화기의 요부 구성인 어큐뮬레이터의 구조를 보인 도면이다.
도 3은 상기 공기조화기의 제어 신호의 흐름을 나타낸 블럭도이다.
도 4는 상기 공기조화기의 냉방 운전시의 냉매 흐름을 나타낸 구성도이다.
도 5는 상기 공기조화기의 난방 운전시의 냉매 흐름을 나타낸 구성도이다.
도 6은 상기 공기조화기의 일 구성인 냉매량 감지장치의 전기 용량 변화에 따른 목표 과열도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 상기 공기조화기의 제어 방법에 따른 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나 본 발명은 본 발명의 사상이 제시되는 실시예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명의 사상범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 나타낸 구성도이다.
도면에 도시된 것과 같이, 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 냉매 배관(30)에 의해 냉매가 유동될 수 있게 된다.
상기 실내기는 공기조화기(1)의 구조와 형태에 따라 다수개가 하나의 실외기(20)에 연결될 수도 있으며, 실내기(10)와 실외기(20)가 일대일 대응하도록 연결될 수도 있다. 그리고, 상기 공기조화기(1)의 형태에 따라서 상기 실내기(10)와 실외기(20)는 일체로 구성될 수 있을 것이다.
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 송풍팬(12)이 구비될 수 있다.
그리고 상기 실내 열교환기(11)와 연결되는 냉매 배관 중 상기 실내 열교환기(11)의 입구 및 출구에는 각각 온도센서(13)가 구비된다. 그리고, 상기 냉매 배관 중 상기 실내 열교환기(11)로 냉매를 공급하는 냉매 배관에는 공급되는 냉매의 유량을 제어하는 실내 팽창밸브(14)가 구비된다.
따라서, 상기 실내 열교환기(11)를 통과하기 전후의 온도를 측정하여 과열도를 측정할 수 있으며, 목표 과열도에 따라 상기 실내 팽창밸브(14)를 제어하여 과열도를 제어할 수 있도록 구성된다.
한편, 상기 실외기(20)에는 액체 상태의 냉매와 기체 상태의 냉매를 분리하여 액체 상태의 냉매가 저장되고 기체 상태의 냉매가 압축기(21)로 공급될 수 있도록 하는 어큐뮬레이터(100)가 구비된다.
그리고, 상기 어큐뮬레이터(100)와 냉매 배관에 의해 연결되며 기체 상태의 냉매가 고온 고압으로 압축될 수 있도록 하는 압축기(21)가 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 그리고, 상기 압축기(21)의 출구와 연결되는 냉매 배관에는 압축기(21)로부터 토출된 냉매에 포함된 오일을 분리하는 오일 분리기(22)와, 상기 압축기(21)로부터 토출되는 냉매의 온도와 압력을 측정하기 위한 압축기 출구 온도센서(23) 및 압축기 출구 압력센서(24)가 더 구비될 수 있다.
그리고, 상기 압축기(21) 출구와 연결되는 냉매 배관에는 상기 공기조화기(1)의 난방 운전과 냉방 운전에 따라 상기 냉매의 유로를 절환하는 사방밸브(25)가 구비되며, 상기 사방밸브(25)는 상기 사방밸브(25)를 통해 공급되는 냉매가 실외공기와 열교환 되도록 하는 실외 열교환기(26)와 연결된다.
상기 사방밸브(25)는 각각 상기 실내 열교환기(11)와 실외 열교환기(26), 압축기(21), 어큐뮬레이터(100)와 각각 연결되며, 상기 압축기(21)에서 토출되는 냉매가 운전 모드에 따라 상기 실내 열교환기(11)와 실외 열교환기(26)로 선택적으로 공급될 수 있도록 유로를 절환할 수 있도록 구성된다.
그리고, 상기 실외 열교환기(26)의 일측에는 실외 공기가 상기 실외 열교환기(26)를 강제로 통과하도록 하여 열교환을 촉진시키는 실외 송풍팬(27)이 구비될 수 있다.
상기 실외 열교환기(26)의 출구와 연결되는 냉매 배관에는 난방운전시 상기 실외 열교환기(26)로 공급되는 냉매의 유량을 조절할 수 있도록 하는 실외 팽창밸브(28)가 구비된다. 이때, 상기 실외 팽창밸브(28)와 실내 팽창밸브(14)는 전자챙창밸브(EEV)로 구성되어 개도가 조절되어 통과되는 냉매의 유량을 조절할 수 있도록 구성된다.
도 2는 상기 공기조화기의 요부 구성인 어큐뮬레이터의 구조를 보인 도면이다. 그리고, 도 3은 상기 공기조화기의 제어 신호의 흐름을 나타낸 블럭도이다.
도면에 도시된 것과 같이, 상기 어큐뮬레이터(100)는 원통형상으로 형성되어 내부에 냉매가 수용될 수 있는 공간이 형성된다. 그리고, 상기 어큐뮬레이터(100)의 상면에는 냉매가 유입되는 유입 배관(110)과, 기체상태의 냉매가 배출되는 유출 배관(120)이 관통된다.
이를 보다 상세하게 살펴보면, 상기 사방밸브(25)와 연결된 상기 유입 배관(110)은 상기 어큐뮬레이터(100)의 상면을 관통하여 하방으로 연장 형성된다. 그리고, 상기 공기조화기(1)의 운전상태에 따라서 상기 실내 열교환기(11) 또는 상기 실외 열교환기(26)에서 열교환된 냉매가 상기 유입 배관(110)을 통해서 액체, 기체 또는 액체와 기체가 혼합된 상태로 상기 어큐뮬레이터(100)의 내부로 유입될 수 있게 된다.
상기 어큐뮬레이터(100)의 내부로 유입된 냉매는 밀도의 차이에 의해 액체 상태의 냉매는 어큐뮬레이터(100)의 하방에 축적되며, 기체 상태의 냉매는 어큐뮬레이터(100)의 상방에 위치된다.
그리고, 상기 유출 배관(120)은 상기 어큐뮬레이터(100)의 상면을 관통하여 하방으로 연장되되, 그 단부가 상기 어큐뮬레이터(100)의 상부에 위치되도록 구성된다. 따라서, 상기 압축기(21)의 구동시 상기 어큐뮬레이터(100)의 상부에 수용된 기체상태의 냉매만이 상기 유출 배관(120)을 통해 상기 압축기(21) 측으로 공급될 수 있게 된다.
한편, 상기 어큐뮬레이터(100)의 상부에는 냉매량 감지장치(130)가 장착된다. 상기 냉매량 감지장치(130)는 한쌍의 전극(131)으로 구성되며, 상기 어큐뮬레이터(100)의 상면을 관통하여 하방으로 연장되되, 상기 어큐뮬레이터(100)의 하부까지 연장되도록 구성될 수 있다.
상기 냉매량 감지장치(130)는 상기 어큐뮬레이터(100)에 축척되는 액체 상태 냉매의 양에 따라 전기 용량이 변화될 수 있으며, 변화되는 전기 용량에 따라서 액체 상태 냉매의 증가 속도 또는 액체 상태 냉매의 유면을 확인할 수 있으며, 상기 압축기(21)로 액체 상태 냉매가 유입될 수 있는 위험 수위의 예측이 가능하게 된다.
따라서, 상기 냉매량 감지장치(130)는 상기 공기조화기(1)의 운전을 제어하는 제어부(40)와 연결되어 상기 어큐뮬레이터(100) 내부의 액체 상태 냉매의 증가 속도 또는 수위에 대한 신호를 전달할 수 있으며, 상기 제어부(40)에서는 이를 판단하여 상기 실외 팽창밸브(28) 또는 실내 팽창밸브(14)의 동작을 제어하여 과열도 증가 제어를 실시할 수 있게 된다.
이하에서는 상기와 같은 구조를 가지는 공기조화기의 운전에 관하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
도 4는 상기 공기조화기의 냉방 운전시의 냉매 흐름을 나타낸 구성도이다.
도시된 것과 같이, 상기 공기조화기(1)가 냉방 운전되는 상태에서는, 상기 제어부(40)의 신호에 의해 상기 사방밸브(25)는 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 실외 열교환기(26)를 향하도록 절환된다.
이와 같은 상태에서 상기 제어부(40)에 의해 상기 압축기(21)의 구동이 제어되며, 상기 압축기(21)의 구동으로 인한 고온 고압의 기체 상태 냉매는 상기 사방밸브(25)에 의해 상기 실외 열교환기(26)로 향하게 된다.
상기 실외 열교환기(26)의 통과시 상기 실외 송풍팬(27)이 구동되며, 실외 공기와 열교환된 냉매는 완전히 개방된 상기 실외 팽창밸브(28)를 지나서 상기 냉매 배관(31)을 통해 실내기(10)로 유입된다.
상기 실내기(10)로 유입되는 냉매는 상기 실내 팽창밸브(14)를 지나면서 고압의 액체상태 냉매가 저압으로 팽창되도록 하며, 상기 제어부(40)에 의해 개도가 조절되어 과열도의 제어가 가능하게 된다.
그리고, 상기 실내 팽창밸브(14)를 지나면서 감압된 냉매는 상기 실내 열교환기(11)를 지나며, 상기 실내 송풍팬(12)의 구동에 의해 실내 공기와 열교환된다. 상기 실내 열교환기(11)를 지난 냉매는 다시 냉매 배관(32)을 통해 실외기(20)로 유동되며, 상기 사방밸브(25)를 통해 상기 어큐뮬레이터(100)로 유입된다.
이때, 상기 어큐뮬레이터(100)의 내부로 유입되는 냉매는 상기 실내 열교환기(11)에서 기화된 기체 상태의 냉매가 유입되는 것이 일반적이나, 부하변동 또는 동작 상태에 따라서 상기 어큐뮬레이터(100)의 내부에 액체 상태의 냉매가 유입될 수도 있으며, 상기 어큐뮬레이터(100)에서는 이를 분리하여 기체상태의 냉매만이 상기 압축기(21)로 유입될 수 있도록 한다.
상기 압축기(21)로 유입되는 냉매는 다시 고온고압의 기체 상태의 냉매로 압축되며, 전술한 유동과정을 반복하면서 사이클을 순환하게 된다. 그리고, 상기 실내기(10)가 위치되는 실내공간은 상기 실내 열교환기(11)와 실내 송풍팬(12)에 의해 공급되는 차가운 공기에 의해 냉각될 수 있게 된다.
도 5는 상기 공기조화기의 난방 운전시의 냉매 흐름을 나타낸 구성도이다.
도시된 것과 같이, 상기 공기조화기(1)가 난방 운전되는 상태에서는, 상기 제어부(40)의 신호에 의해 상기 사방밸브(25)는 상기 압축기(21)에서 토출되는 냉매가 상기 실내 열교환기(11)를 향하도록 절환된다.
이와 같은 상태에서, 상기 제어부(40)에 의해 상기 압축기(21)의 구동이 제어되며, 상기 압축기(21)의 구동으로 인한 고온 고압의 기체 상태 냉매는 상기 사방밸브(25)를 지나 냉매 배관(32)을 통해 실내기(10)로 향하게 된다.
상기 실내기(10)로 유입되는 냉매는 상기 실내 열교환기(11)로 유입된다. 그리고, 상기 실내 송풍팬(12)의 구동에 의해 상기 실내 열교환기(11) 내부의 고온 고압의 냉매는 실내공기와 열교환하게 된다. 따라서, 상기 실내기(10)가 위치되는 실내공간은 상기 실내 열교환기(11)와 실내 송풍팬(12)에 의해 공급되는 따듯한 공기에 의해 난방될 수 있게 된다.
상기 실내 열교환기(11)를 지나면서 열교환된 냉매는, 완전히 열려진 실내 팽창밸브(14)를 지나서 상기 냉매 배관(31)을 통해서 실외기(20)로 향하게 된다.
상기 실외기(20)로 유입되는 냉매는 상기 실외 팽창밸브(28)를 지나면서 고압의 액체상태 냉매가 저압으로 팽창되도록 하며, 상기 제어부(40)에 의해 개도가 조절되어 과열도의 제어가 가능하게 된다.
그리고, 상기 실외 팽창밸브(28)를 지나면서 감압된 냉매는 상기 실외 열교환기(26)를 지나며, 상기 실외 송풍팬(27)의 구동에 의해 실외 공기와 열교환된다. 상기 실외 열교환기(26)를 지난 냉매는 상기 사방밸브(25)를 통해 상기 어큐뮬레이터(100)로 유입된다.
이때, 상기 어큐뮬레이터(100)의 내부로 유입되는 냉매는 상기 실외 열교환기(26)에서 기화된 기체 상태의 냉매가 유입되는 것이 일반적이나, 부하변동 또는 동작 상태에 따라서 상기 어큐뮬레이터(100)의 내부에 액체 상태의 냉매가 유입될 수도 있으며, 상기 어큐뮬레이터(100)에서는 이를 분리하여 기체상태의 냉매만이 상기 압축기(21)로 유입될 수 있도록 한다.
상기 압축기(21)로 유입되는 냉매는 다시 고온고압의 기체상태의 냉매로 압축되며, 전술한 유동과정을 반복하면서 사이클을 반복하게 된다.
도 6은 상기 공기조화기의 일 구성인 냉매량 감지장치의 전기 용량 변화에 따른 목표 과열도의 변화를 나타낸 그래프이다. 그리고, 그리고, 도 7은 상기 공기조화기의 제어 방법에 따른 순서도이다.
도면에 도시된 것과 같이, 상기 공기조화기(1)의 운전이 시작되고, 상기와 같은 냉방 또는 난방 사이클의 운전 과정 중 상기 어큐뮬레이터(100)에 액체 상태의 냉매가 지속적으로 축적되면, 상기 냉매량 감지장치(130)에서는 변화되는 전기 용량에 의해 상기 어큐뮬레이터(100) 내부의 냉매량을 확인하게 된다.
상기 어큐뮬레이터(100) 내부의 액체 상태 냉매량에 이상을 감지하게 되면, 상기 제어부(40)는 상기 어큐뮬레이터(100)의 액체 상태 냉매량을 줄이기 위해서 과열도 증가 제어를 실시하게 된다.
상세히, 냉방운전 중 상기 어큐뮬레이터(100)의 내부에 축적되는 액체 상태 냉매의 양이 일정량 이상이 되어 상기 압축기(21) 측으로 오버플로우 될 수 있는 위험수위에 도달하거나, 상기 어큐뮬레이터(100)의 내부로 유입되는 액체 상태 냉매의 양이 급격하게 증가하게 되는 경우 상기 제어부(40)에서는 목표 과열도가 증가되도록 재설정하는 과열도 증가 제어를 실시하여 상기 어큐뮬레이터(100)로 액체 상태의 냉매가 유입되지 않도록 한다.
즉, 상기 제어부(40)는 상기 실외 팽창밸브(28)를 닫아 상기 어큐뮬레이터(100)로 유입되는 냉매를 차단하여 상기 압축기(21)로 액체 상태의 냉매가 더 이상 증가되지 않도록 한다. 이때, 상기 실내 열교환기(11)의 과열도가 증가 제어될 수 있도록 상기 온도센서(13)를 통해 입력되는 과열도가 목표 과열도에 도달될 때까지 상기 실내 팽창밸브(14)를 닫게 된다.
이때, 상기 실내 열교환기(11)의 목표 과열도는 상기 냉매량 감지장치(130)에서 감지되는 전기 용량에 비례하여 증가될 수 있으며, 목표 과열도에 도달하게 되면 상기 실내 팽창밸브(14)는 다시 개방되어 냉매가 상기 어큐뮬레이터(100)로 유입될 수 있도록 한다.
그리고, 난방운전 중 상기 어큐뮬레이터(100)의 내부에 축적되는 액체 상태 냉매의 양이 일정량 이상이 되어 상기 압축기(21)측으로 오버플로우 될 수 있는 위험수위에 도달하거나, 상기 어큐뮬레이터(100)의 내부로 유입되는 액체 상태 냉매의 양이 급격하게 증가하게 되는 경우 상기 제어부(40)에서는 과열도 증가 제어를 실시하여 상기 어큐뮬레이터(100)로 액체 상태의 냉매가 유입되지 않도록 한다.
즉, 상기 제어부(40)는 상기 실외 팽창밸브(28)를 닫아 상기 어큐뮬레이터(100)로 유입되는 냉매를 차단하여 상기 어큐뮬레이터(100)의 내부에 액체 상태의 냉매가 더 이상 증가되지 않도록 한다.
이때, 상기 실외 열교환기(26)의 과열도가 증가 제어될 수 있도록 상기 압축기 출구 온도센서(23)와 압축기 출구 압력센서(24)를 통해 입력되는 과열도가 목표 과열도에 도달될 때까지 상기 실외 팽창밸브(28)를 닫게 된다.
이때, 상기 실외 열교환기(26)의 목표 과열도는 도 5 에 도시된 것과 같이 상기 냉매량 감지장치(130)에서 감지되는 전기 용량에 비례하여 증가될 수 있으며, 목표 과열도에 도달하게 되면 상기 실외 팽창밸브(28)는 다시 개방되어 냉매가 상기 어큐뮬레이터(100)로 유입될 수 있도록 한다.
한편, 상기 공기조화기(1)의 운전 중 상기 냉매량 감지장치(130)의 고장으로 인하여 이상제어 상황이 발생될 수도 있다.
이를 방지하기 위해서, 상기 냉매량 감지장치(130)를 통해서 상기 어큐뮬레이터(100) 내부의 액체상태 냉매의 수위가 위험수위에 도달하지도 않았고, 액체상태 냉매의 유입량이 급증하지도 않은 상태인 것으로 확인되는 상황에서 토출 과열도가 설정량(예를 들어, 10도)미만으로 확보되는 경우가 발생되며, 이와 같은 상황이 설정시간 내에 설정 회수(예를 들어, 1시간 내에 3회) 이상 반복되는 경우 상기 냉매량 감지장치(130)의 이상 신호를 출력하고 외부로 표시할 수 있도록 한다.

Claims (9)

  1. 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 압축기와 연결되며, 액체상태의 냉매를 저장하고 기체상태의 냉매가 압축기로 공급될 수 있도록 하는 어큐뮬레이터;
    냉매와 실내 공기가 열교환되는 실내 열교환기;
    냉매와 실외 공기가 열교환되는 실외 열교환기;
    상기 실내열교환기 와 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;
    상기 어큐뮬레이터에 제공되며, 상기 어큐뮬레이터 내부의 액체 냉매의 양에 따른 전기 용량 변화를 감지하는 냉매량 감지장치;
    상기 냉매량 감지장치의 전기 용량 변화에 따라 상기 실내 팽창밸브 또는 실외 팽창밸브를 선택적으로 개폐하여 과열도 증가 제어를 실시하여 상기 어큐뮬레이터로의 액체 냉매 유입을 제한하도록 운전을 제어하는 제어부를 포함하는 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매량 감지장치는,
    상기 어큐뮬레이터의 상면을 관통하여 하방으로 연장되는 한쌍의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 냉매량 감지장치에서 감지되는 전기 용량이 설정된 전기 용량을 넘어서는 경우 과열도 증가 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 냉매량 감지장치에서 감지되는 전기 용량의 증가 속도가 설정된 속도를 넘어서는 경우 과열도 증가 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  5. 냉방 또는 난방 절환 운전이 가능한 공기조화기의 제어 방법에 있어서,
    어큐뮬레이터에 장착되는 냉매량 감지장치에 의해 상기 어큐뮬레이터 내부의 액체 상태 냉매의 양에 따라 변화되는 전기 용량을 감지하여 액체 냉매의 오버플로우 가능성을 판단하는 단계와;
    제어부로 입력되는 전기 용량의 변화에 따라 목표 과열도를 재설정하고, 목표 과열도에 도달할 때까지 실내 팽창밸브 또는 실외 팽창밸브를 선택적으로 닫는 과열도 증가 제어단계를 포함하는 공기조화기의 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 냉매량 감지장치에서 감지되는 전기 용량이 설정된 전기 용량을 넘어서는 경우 과열도 증가 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 냉매량 감지장치에서 감지되는 전기 용량의 증가 속도가 설정된 속도를 넘어서는 경우 과열도 증가 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 목표 과열도는 상기 냉매량 감지장치에서 감지되는 전기 용량에 비례하여 설정되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 냉매량 감지장치에서 전기 용량의 변화가 설정된 값 미만인 상태에서,
    설정시간 동안 토출 과열도가 설정된 온도 이상으로 감지되는 횟수가 설정횟수 이상으로 확인되는 경우, 냉매량 감지장치의 고장을 외부로 표시하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어 방법.
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