KR20210005511A - 냉매 충전 장치 및 냉매 충전 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충전 속도를 향상시키는 동시에 비용을 절감하면서도 액 회수를 방지함으로써 저렴하고 안정적인 냉매 충전 장치 및 냉매 충전 시스템을 제공한다.
본 발명은 공기 조화기의 냉매 유로부에 접속되는 냉매 충전 포트를 구비한 냉매 충전 유로부와, 냉매 충전 유로부에 마련된 개폐 밸브와, 개폐 밸브를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 제어 장치는 압축기에서 토출측의 냉매 온도 및 냉매 압력으로부터 냉매의 토출 과열도를 산출하는 토출 과열도 산출부와, 토출 과열도 산출부에 의해 산출된 토출 과열도에 근거해서 개폐 밸브의 개폐 상태를 제어하는 밸브 제어부를 포함한다.

Description

냉매 충전 장치 및 냉매 충전 시스템 {Refrigerant charge device and Refrigerant system having the same}

본 발명은 공기조화기에 냉매를 충전하는 냉매 충전 장치 및 그를 가지는 냉매 충전 시스템에 관한 것이다.

공기 조화기를 리플레이스할 경우, 시공자는 냉매의 충전량을 실내기 대수나 배관 용적 등으로부터 산출하고 수동으로 냉매를 충전하는 것이 일반적이지만, 충전량 산출에 오류가 있을 경우 냉매 부족이나 과충전이 발생하는 문제가 있다.

이러한 과제를 해결하기 위해, 특허 문헌 1에서는 냉매를 자동으로 충전하기 위한 냉매 자동 충전 기술이 제안되어 있다.

냉매의 자동 충전을 제어하는 기술로는, 공기 조화기에 흐르는 냉매량을 감지하면서 냉매를 충전하도록 하는 기술이 있다. 이러한 기술은 냉매량을 감지할 때 압축기로 액 회수(liquid back)가 발생하여 압축기가 고장 나는 문제가 있다. 이러한, 압축기 고장 등으로 신뢰성이 악화되는 것을 방지하기 위해서, 공기 조화기의 상태를 안정시킬 필요가 있으나, 이 경우 냉매를 고속으로 충전할 수 없는 문제가 있다.

따라서, 액 회수를 방지하면서 냉매의 충전 속도 향상을 도모하는 것으로서, 특허 문헌 1에 나타낸 바와 같이 충전되는 냉매가 흐르는 충전 유로부에 감압장치(일본에서는 시바리 장치라고도 함, 냉동사이클에서는 팽창밸브에 해당함)를 마련해 두고, 압축기의 토출 과열도에 기초해서 충전 유량이 적절하게 조절되도록 감압장치의 개도를 조정하도록 하는 기술이 있다. 그러나, 이러한 감압장치를 이용할 경우 장치 전체의 제조 비용이 상승하는 문제가 있다.

[특허 문헌]

[특허 문헌 1] 특허 제 6306450 호

이에, 본 발명은 상술한 문제를 일거에 해결하기 위한 것으로, 냉매의 충전 속도를 향상시키는 동시에 비용을 절감하면서도 액 회수를 방지함으로써 신뢰성이 높은 냉매 충전 장치 및 냉매 충전 시스템을 제공하는 데 있다.

즉, 본 발명에 따른 냉매 충전 장치는 공기조화기의 냉매 유로부에 냉매를 충전하는 냉매 충전 장치에 있어서, 상기 냉매 유로부에 접속되는 냉매 충전 포트; 상기 냉매의 공급을 조절하는 개폐 밸브; 상기 공기조화기의 냉매 유로부와 통신을 수행하는 통신부; 및 상기 통신부를 통해 수신된 상기 공기조화기의 압축기의 토출측 냉매 온도 및 냉매 압력으로부터 상기 냉매 유로부 내 냉매의 토출 과열도를 획득하고, 상기 획득한 토출 과열도에 기초하여 상기 개폐 밸브의 개폐를 제어하는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다.

이와 같이 구성된 냉매 충전 장치에 따르면, 산출된 토출 과열도에 따라 개폐 밸브를 제어하기 때문에, 토출 과열도를 높게 확보할 수 있는 경우에는 개폐 밸브를 열어둔 채 냉매를 예를 들어 소정 시간 충전을 지속함으로써 충전 속도의 향상을 도모한다.

한편, 이 소정 시간 내에 토출 과열도가 소정의 임계값 아래로 떨어지면, 개폐 밸브를 폐쇄함으로써 액 회수가 발생하기 전에 냉매의 충전을 정지시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 냉매 충전 장치에 의하면, 개폐 밸브를 이용한 저가의 구성임에도 불구하고, 충전 속도를 향상시킬 수 있으며, 나아가 액 회수를 방지할 수 있어 신뢰성을 담보할 수 있다.

액 회수가 발생하기 전에 냉매의 충전을 정지시키는 구체적인 형태로서, 적어도 하나의 프로세서는 상기 토출 과열도가 소정의 임계값을 하회한 경우에, 상기 개폐 밸브를 폐쇄할 수 있다.

액 회수의 발생을 보다 확실하게 방지하기 위해, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 획득한 토출 과열도가 상기 임계값을 초과하고, 상기 획득한 토출 과열도가 미리 설정된 변화율보다 큰 변화율로 감소하면 상기 개폐 밸브의 폐쇄를 제어한다.

적절한 냉매량을 작성하기 위해서는, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 통신부에 의해 상기 냉매 유로부에 마련된 실외 열교환기의 토출 측 냉매의 온도 및 냉매의 압력이 수신되면 상기 실외 열교환기의 토출 측 냉매의 온도 및 냉매의 압력에 기초하여 과냉각도를 획득하고 상기 획득한 과냉각도와 목표 과냉각도에 기초하여 냉매량을 감지하고, 상기 감지한 냉매량에 기초하여 상기 개폐 밸브의 개방 및 폐쇄 중 적어도 하나를 제어한다.

상기 목표 과냉각도는 다양한 환경에 따라 정해지는 것으로, 상기 목표 과냉각도는 실외 온도, 실내 온도, 또는 배관 길이 중 적어도 하나를 파라미터(매개 변수)로 정해져 있는 것이 바람직하다.

토출 과열도에 근거한 개폐 밸브의 제어 방법으로서, 예를 들면 냉매 충전 시작 후 산출된 토출 과열도가 임계값에 이르기까지 개폐 밸브를 열어두면 충전 속도를 더 향상시킬 수 있다.

하지만, 이러한 제어를 하는 경우, 개폐 밸브의 제어의 응답성을 빨리 하지 않으면, 토출 과열도가 임계값을 상회하여 액 회수가 발생할 우려가 있다. 그러나, 개폐 밸브의 제어 응답성을 빨리 하면 장치로서는 고가의 것이 된다.

따라서, 적어도 하나의 프로세서는, 획득한 과냉각도와 상기 목표 과냉각도의 차이가 미리 설정된 값보다 작으면, 상기 개폐 밸브의 개방 시간을 상기 미리 설정된 개방 시간 보다 짧게 제어하거나 또는 상기 개폐 밸브의 폐쇄 시간을 상기 미리 설정된 폐쇄 시간 보다 길게 제어한다.이러한 구성이라면, 저가의 구성임에도 불구하고 충전 속도를 가급적 향상시킬 수 있으며, 게다가 액 회수를 확실하게 방지할 수 있다.

상기

적어도 하나의 프로세서는, 상기 획득한 과냉각도와 상기 목표 과냉각도의 차이가 미리 설정된 값보다 크면, 상기 개폐 밸브의 개방 시간을 미리 설정된 개방 시간 보다 길게 제어하거나, 또는 상기 개폐 밸브의 폐쇄 시간을 미리 설정된 폐쇄 시간 보다 짧게 제어한다.

이러한 구성이라면, 산출된 과냉각도가 목표 과냉각도에 가까워지도록 개폐 밸브의 개방 시간 또는 폐쇄 시간을 변경함으로써, 냉매 유로부에 원하는 냉매량을 충전할 수 있다.

보다 구체적인 예로서, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 획득한 과냉각도와 상기 목표 과냉각도의 차이에 비례하여 상기 개폐 밸브의 개방 시간이 단축되도록 제어하거나 또는 상기 개폐 밸브의 폐쇄 시간이 길어지도록 제어할 수 있다.그런데, 실외 온도가 낮은 경우에 냉매를 다량으로 충전하면 냉매 유로부 중 본래라면 액 냉매가 고이지 않는 부분(예를 들면, 압축기 흡입측의 가스 배관이나 어큐뮬레이터 등)에 액 냉매가 고여 버려서 냉매 유로부 내의 냉매량과 과냉각도의 특성이 무너져 냉매 충전 정밀도가 저하한다.

따라서, 실외 온도가 낮을수록, 상기 개폐 밸브의 개방 시간이 짧은, 또는 상기 개폐 밸브의 폐쇄 시간이 긴 것이 바람직하다.

상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 획득한 과냉각도의 변화율에 기초하여 상기 개폐 밸브의 개방 시간 또는 폐쇄 시간을 변경할 수 있다.이와 같이 과냉각도의 변화율에 따라 개폐 밸브를 제어함으로써, 예를 들면 산출 과냉각도가 목표 과냉각도에 도달할 때까지의 시간 등을 어느 정도 예측할 수 있어 냉매의 충전 정확도를 향상시킬 수 있다.

냉매 충전 장치는 상기 냉매 유로부의 액관 측에 마련되고 상기 냉매 유로부가 정지된 상태일 때 상기 냉매 유로부에 냉매를 충전하는 제1 냉매 충전 포트와, 상기 냉매 유로부의 가스관 측에 마련되고 상기 냉매 유로부가 냉방 운전 중일 때 상기 냉매 유로부에 냉매를 충전하는 제2 냉매 충전 포트를 더 포함한다.

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이러한 구성이라면, 공기 조화기(Z)의 운전 상태에 따라 액관 및 가스관의 각각에서 냉매를 충전할 수 있으므로 충전량을 증가시킬 수 있다.

예를 들어 공기 조화기의 운전 개시 전후 등 타이밍에 따라 냉매를 충전하기 위한 냉매 충전 포트를 전환하기 위해서 상기 냉매 충전 장치는 상기 제1 냉매 충전 포트에 냉매를 충전하기 위한 제1 냉매 충전 유로부와, 상기 제2 냉매 충전 포트에 냉매를 충전하기 위한 제2 냉매 충전 유로부를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 제1 냉매 충전 유로부는 충전되는 냉매의 흐름을 제어하기 위한 제1 개폐 밸브를 가지며, 상기 제2 냉매 충전 유로부는 충전되는 냉매의 흐름을 제어하기 위한 제2 개폐 밸브를 가지며, 상기 제1 개폐 밸브의 구경은 상기 제2 개폐 밸브의 구경보다 큰 것이 바람직하다.

이러한 구성이라면, 공기 조화기의 운전 개시 전후에 있어서, 상기 제1 냉매 충전 유로부와 상기 제2 냉매 충전 유로부를 사용하여 충전하는 충전량을 각각 적절한 양으로 조절할 수 있다.

상기 공기 조화기는 냉방 운전 또는 난방 운전을 수행하기 위한 제1프로세서를 구비하고, 상기 냉매 충전 장치는 상기 냉매 충전 유로부가 상기 공기 조화기와 별도의 케이스에 수용된 것이며, 상기 제1프로세서는 상기 공기조화기의 상기 실외기에 수용되어 있으며 상기 공기 조화기와 상기 냉매 충전 장치는 유선 또는 무선으로 상호 통신하기 위한 통신부를 가지며, 상기 통신부를 통해 상기 개폐 밸브가 제어되는 것이 바람직하다.

이러한 구성이라면, 제1프로세서가 실외기에 수용되어 있기 때문에, 냉난방 운전을 제어하는 제1프로세서에 개폐 밸브의 제어를 담당시킬 수 있다. 따라서, 개폐 밸브를 제어하기 위한 전용 프로세서가 불필요해져 장비를 더 저렴하고 더 간단하게 구성할 수 있다.

보다 구체적인 실시 형태로서, 상기 통신부는 인터넷을 통해 통신할 수 있으며, 상기 제1프로세서의 제어는 상기 통신부를 통해 얻은 정보에 의해 제어를 변경 가능한 형태를 예로 들 수 있다.

예를 들어, 냉매 탱크로부터 냉매를 그대로 충전할 경우 충전 속도의 향상을 도모할 수 있도록 충전량을 증가시키면 압축기의 흡입측 냉매가 기액 2상이 되어 압축기의 신뢰성이 손상된다. 따라서, 압축기의 신뢰성을 담보하려고 하면 충전 속도의 향상에는 한계가 있다.

따라서, 상기 공기 조화기의 냉매 유로부에 충전하는 냉매를 감압하는 감압부(또는 감압 기구라고도 함)를 구비하는 것이 바람직하다.

이러한 구성이라면, 냉매 탱크의 냉매를 감압시켜 충전시킬 수 있기 때문에, 냉매 탱크의 냉매를 그대로 충전하는 경우와 비교해서 압축기의 흡입측 냉매를 좀 더 가스화할 수 있어서 압축기의 신뢰성을 손상시키지 않으면서 충전 속도의 좀 더 나은 향상을 도모할 수 있다.

상기 감압부의 구체적인 실시 형태로서, 상기 냉매 충전 유로부에 마련된 팽창밸브나 상기 냉매 충전 유로부를 구성하는 캐필러리관을 예로 들 수 있다.

또한, 상기 냉매 유로부에 충전하는 냉매를 가열하는 가열부(또는 가열 기구라고도 함)를 구비할 수도 있다.

이러한 구성에 있어서도, 냉매 탱크의 냉매를 그대로 충전하는 경우에 비해 압축기의 흡입측 냉매를 가스 냉매로 할 수 있어 압축기의 신뢰성을 손상시키지 않으면서 충전 속도의 좀 더 나은 향상을 도모할 수 있다.

상기 가열수단의 구체적인 실시 형태로는 히터나, 상기 냉매 충전 유로부를 흐르는 냉매와 상기 냉매 유로부를 흐르는 고온 냉매와의 사이에서 열교환시키는 것이나, 상기 냉매 충전 유로부를 흐르는 냉매와 상기 냉매 충전 유로부의 주변 공기와의 사이에서 열교환시키는 것을 예로 들 수 있다.

또한, 예를 들어 공기 조화기의 운전 개시 전후 등 타이밍에 따라 냉매를 충전하기 위한 냉매 충전 포트를 전환하기 위해서는 상기 냉매 유로부에 냉매를 충전하는 회로를 상기 제1 냉매 충전 유로부 또는 상기 제2 냉매 충전 유로부로 전환 가능하게 구성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 냉매 충전 장치는 상기 제1 냉매 충전 유로부와, 상기 제2 냉매 충전 유로부를 연통하는 연통 유로부와, 상기 연통 유로부에 마련되고 이물질 제거 또는 열화 냉동기 오일을 제거하기 위한 필터를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이러한 구성이라면, 연통 유로부에 냉매가 흐르도록 밸브 류를 제어함으로써 이물질 제거나 열화 냉동기 오일을 제거하고, 그 결과 공기 조화기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 충전 속도를 향상시키는 동시에 비용을 절감하면서도 액 회수를 방지함으로써 신뢰성이 높은 냉매 충전 장치 및 냉매 충전 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉매 충전 시스템 내 냉매 충전 장치 및 공기 조화기의 개략 구성도이다.
도 2는 본 실시 예에 따른 냉매 충전 장치의 모식도이다.
도 3a는 본 실시 예에 따른 공기 조화기와 냉매 충전 장치의 블록도의 일 예이다.
도 3b는 본 실시 예에 따른 공기 조화기와 냉매 충전 장치의 블록도의 다른 예이다.
도 3c는 본 실시 예에 따른 공기 조화기 및 냉매 충전 장치 중 어느 하나의 제어부의 기능을 나타내는 기능 블록도이다.
도 4는 본 실시 예에 따른 공기 조화기에 마련된 압력 센서 및 온도 센서의 배치를 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 실시 예에 따른 냉매 충전 장치의 제어 기구의 제어를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 실시 에 따른 냉매 충전 장치의 제어부의 제어 내용을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 냉매 충전 장치의 모식도이다.
도 8은 본 다른 실시 예에 따른 냉매 충전 장치의 모식도이다.
도 9는 본 다른 실시 예에 따른 냉매 충전 장치의 작용을 설명하기 위한 몰리에르 선도이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시 예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시 예들 간에 중복되는 내용은 생략한다.

명세서에서 사용되는 '부,'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시 예들에 따라 복수의 '부, '이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.

또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.

이하에 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉매 충전 장치에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시 예에 따른 냉매 충전 시스템(100)은, 예를 들어 냉매 충전 장치에 저장된 냉매를 이용하여 공기 조화기(Z)의 냉매 유로부(X)에 냉매를 충전하기 위한 것으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 냉매 충전 시스템은 충전되는 냉매의 공급원인 냉매 탱크(B)와, 냉매 유로부(X)의 사이에 접속되는 냉매충전장치(10)와, 이 냉매충전장치(10)에 의한 냉매 충전 동작을 제어하는 제어 장치(20)를 포함한다.

여기서, 공기 조화기(Z)는 몸체 내에 압축기, 실외 열교환기, 및 팽창 밸브가 배치된 실외기(Z1)와, 실내 열교환기를 갖는 실내기(Z2)와, 실외기(Z1) 및 실내기(Z2)를 접속하는 동시에 액상 냉매를 반송하는 액관(L) 및 가스상태의 냉매를 반송하는 가스관(G)을 갖는 냉매 유로부(X)를 포함한다.

여기에서는, 실외측에 배치되어 실외 열교환기를 수용하는 하나의 실외기(Z1)에, 실내측에 배치되어 실내 열교환기를 수용하는 복수의 실내기(Z2)가 접속될 수 있다. 이때, 실외기(Z1)는 복수 개 마련되어 있을 수 있으며, 실외기(Z1)에 접속되는 실내기(Z2)는 한 개일 수 있다.

<냉매충전장치>

우선, 냉매충전장치(10)에 대해 설명한다.

냉매충전장치(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 냉매 유로부(X)에 접속되는 냉매 충전 유로부(11A)와, 냉매 충전 유로부(11A)를 수용하는 케이스(12)를 포함한다.

냉매 충전 유로부(11A)는 냉매 유로부(X)에 접속되는 동시에, 냉매 유로부(X)에 냉매를 충전하는 냉매 충전 포트(Pa1)와, 냉매 충전 및 충전 정지를 전환하는 솔레노이드 밸브 등의 개폐 밸브(V1)를 포함한다. 개폐 밸브(V1)는 냉매 충전 포트(Pa1)를 통해 냉매 유로부(X)에 냉매가 공급되도록 하거나, 냉매의 공급을 차단할 수 있다. 즉 개폐 밸브(V1)는 냉매 유로부(X)로 공급되는 냉매를 조절할 수 있다.

여기에서의 냉매 충전 유로부(11A)는 냉매 유로부(X)에 접속되는 동시에, 충전되는 냉매의 공급원인 냉매 탱크(B)에 예를 들어, 매니폴드 게이지(M)를 통해 접속되는 냉매 흡입 포트(Pb1)를 더 포함한다.

이 냉매 충전 유로부(11A)의 냉매 충전 포트(Pa1)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 실외기(Z1) 및 실내기(Z2)를 접속하는 액관(L)에 접속될 수 있다. 즉, 냉매 충전 포트(Pa1)는 충전 호스를 통해 액관(L)에 접속될 수 있다.

또한, 본 실시 예의 냉매충전장치(10)는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 상술한 냉매 충전 유로부(11A)(이하, 제1 냉매 충전 유로부(11A)라고도 함)와는 별도로, 실외기(Z1) 및 실내기(Z2)를 접속하는 가스관(G)에 접속되는 냉매 충전 포트(Pa2)를 가진 제2 냉매 충전 유로부(11B)를 더 포함할 수 있다. 이 냉매 충전 포트(Pa2)는 충전 호스를 통해 가스관(G)에 접속될 수 있다.

이 제2 냉매 충전 유로부(11B)는 제1 냉매 충전 유로부(11A)와 마찬가지로, 냉매 흡입 포트(Pb2) 및 개폐 밸브(V2)를 가지고 있다. 여기서 개폐 밸브(V2)는 냉매 충전 포트(Pa2)를 통해 냉매 유로부(X)에 냉매가 공급되도록 하거나, 냉매의 공급을 차단할 수 있다. 즉 개폐 밸브(V2)는 냉매 유로부(X)로 공급되는 냉매를 조절할 수 있다.

여기에서 제2 냉매 충전 유로부(11B)는 제1 냉매 충전 유로부(11A)와 다른 배관으로 구성될 수 있다. 또한, 제2 냉매 충전 유로부(11B)에 마련된 개폐 밸브(V2)의 구경은 제1 냉매 유로부(11A)의 개폐 밸브(V1)의 구경보다 작을 수 있다. 즉, 제2 냉매 충전 유로부(11B)의 냉매 충전 포트(Pa2)는 제1 냉매 충전 유로부(11A)의 냉매 충전 포트(Pa1)와 다를 수 있다. 제2 냉매 충전 유로부(11B)를 구성하는 배관의 일부는 제1 냉매 충전 유로부(11A)를 구성하는 배관의 일부와 공용화될 수도 있다.

이하, 제1 냉매 충전 유로부(11A)와 제2 냉매 충전 유로부(11B)를 명시적으로 구분하지 않는 경우에는 제1 냉매충전 유로부(11A) 또는 제2 냉매 충전 유로부(11B)를 포함하는 상위 개념으로서, 냉매 충전 유로부(11)라고 기재한다. 마찬가지로, 개폐 밸브(V1) 또는 개폐 밸브(V2)를 포함하는 상위 개념으로서 개폐 밸브(V)라고 기재한다.

케이스(12)는 공기 조화기(Z)의 실외기와는 다른 몸체이며, 구체적으로는 실외기(Z1)의 전장품박스(CB, 도 1 참조)와 다른 몸체로 마련될 수 있다. 여기에서의 케이스(12)는 파지부를 갖춘 휴대형으로 마련될 수 있다. 이 케이스(12)의 외벽을 관통하는 제1 냉매 충전 유로부(11A)나 제2 냉매 충전 유로부(11B)를 구성하는 배관이 마련될 수 있다. 즉 제1 냉매 충전 유로부(11A)나 제2 냉매 충전 유로부(11B)는 케이스(12)의 외부로 노출될 수 있다. 이로 인해 각 포트는 케이스(12)의 외부에 위치할 수 있다.

<제어 장치>

다음으로, 제어 장치(20)에 대해 설명한다.

제어 장치(20)는 냉매 충전 유로부(11)에 의한 냉매 충전 동작을 제어한다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 제어 장치(20)는 냉매 충전 장치(10)의 케이스(12) 내에 마련될 수 있다. 이 제어 장치(20)는 실외기(Z1)의 전장품박스(CB)와 별도로 마련될 수 있다. 즉 제어 장치(20)는 냉매 충전 유로부(11)의 동작을 제어하는 제어부(20a)로서의 기능만을 수행할 수 있다.

좀 더 구체적으로, 냉매 충전 장치(10)는 공기 조화기(Z)와 통신을 수행하는 통신부(13)와, 통신부(13)를 통해 수신된 공기 조화기(Z)의 각종 정보에 기초하여 개폐 밸브(V)의 개폐를 제어하는 제어부(20a)로서의 기능을 수행하는 제어 장치(20)를 포함한다. 여기서 공기 조화기(Z)의 각종 정보는, 제1온도 센서(T1), 제1압력 센서(P1), 제2온도 센서(T2)에서 검출된 정보들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

통신부(13)는 유선 통신 및 무선 통신 중 적어도 하나를 수행하고, 인터넷을 통해 통신을 수행할 수 있다.

즉 제어부(20a)는 자동 충전 모드의 설정에 대응하여 제1온도 센서(T1), 제1압력 센서(P1), 제2온도 센서(T2)에서 검출된 정보들 중 적어도 하나의 정보가 수신되면, 수신된 적어도 하나의 정보에 기초하여 개폐 밸브(V)의 개방 및 폐쇄를 제어함으로써 냉매 탱크(B)에 저장된 냉매가 공기 조화기(Z)에 공급되도록 한다.

이 경우, 공기 조화기(Z)는 자동 충전 모드의 설정 명령을 사용자 입력으로 수신하기 위한 입력부(IP)와, 입력부(IP)에 의해 자동 충전 모드의 설정 명령이 수신되면 공기 조화기(Z)의 각종 정보를 냉매 충전 장치(10)에 전송하도록 하고, 냉방 운전 또는 난방 운전 시 압축기(C ) 및 사방 밸브의 동작을 제어하는 제어부(Z3)와, 제어부(Z3)의 제어 명령에 대응하여 공기 조화기(Z)의 각종 정보를 냉매 충전 장치(10)에 전송하는 통신부(Z4)을 포함할 수 있다.

여기서 통신부(Z4)는 유선 통신 및 무선 통신 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 이러한 통신부(Z4)는 인터넷을 통해 통신을 수행할 수 있다.

제어부(Z3)는 공기 조화기(Z) 내 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘 또는 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리(미도시), 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다. 이때, 메모리와 프로세서는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리와 프로세서는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.

제어부(20a)는 냉매 충전 장치(10) 내 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘 또는 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리(미도시), 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다. 이때, 메모리와 프로세서는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리와 프로세서는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.도 3b에 도시된 바와 같이, 제어 장치(20)는 공기 조화기(Z)에 마련될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 제어 장치(20)는 공기 조화기(Z)의 실외기(Z1)에 마련될 수 있다. 이 제어 장치(20)는 실외기(Z1)의 전장품박스(CB) 내에 수용되어 있으며, 같은 전장품박스(CB) 내에 수용된 압축기와 사방밸브 등을 제어하는 제어부로서 기능을 수행한다. 즉, 공기 조화기(Z)의 동작을 제어하는 제어부(20b)는 냉매 충전 유로부(11)의 동작을 제어하는 기능을 겸할 수 있다.

좀 더 구체적으로, 공기 조화기(Z)는 자동 충전 모드의 설정 명령을 사용자 입력으로 수신하기 위한 입력부(IP)와, 냉방 운전 또는 난방 운전 시 압축기(C ) 및 사방 밸브의 동작을 제어하고 입력부(IP)에 의해 자동 충전 모드의 설정 명령이 수신되면 공기 조화기(Z)의 각종 정보에 기초하여 개폐 밸브(V)의 개폐를 제어하는 제어부(20b)로서의 기능을 수행하는 제어 장치(20)와, 제어부(20b)의 제어 명령에 대응하여 개폐 밸브(V)의 개폐 명령을 냉매 충전 장치(10)에 전송하는 통신부(Z4)을 포함할 수 있다.

여기서 통신부(Z4)은 유선 통신 및 무선 통신 중 적어도 하나를 수행할 수 있고 인터넷을 통해 통신을 수행할 수 있다. 공기 조화기(Z)의 각종 정보는, 제1온도 센서(T1), 제1압력 센서(P1), 제2온도 센서(T2)에서 검출된 정보들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이 경우, 냉매 충전 장치(10)는 공기 조화기(Z)와 통신을 수행하는 통신부(13)와, 통신부(13)를 통해 개폐 밸브(V)의 개방 명령 또는 폐쇄 명령이 수신되면 수신된 개방 명령 또는 폐쇄 명령에 대응하여 개폐 밸브(V)가 개방 또는 폐쇄되도록 하는 제어부(14)를 포함할 수 있다. 통신부(13)는 유선 통신 및 무선 통신 중 적어도 하나를 수행하고, 인터넷을 통해 통신을 수행할 수 있다.

통신부(13)는 유선 통신 및 무선 통신 중 적어도 하나를 수행할 수 있고 인터넷을 통해 통신을 수행할 수 있다.

즉 제어부(14)는 자동 충전 모드의 설정 및 개폐 밸브(V)의 개방 명령 및 폐쇄 명령의 수신에 대응하여 개폐 밸브(V)의 동작을 제어함으로써 냉매 탱크(B)에 저장된 냉매가 공기 조화기(Z)에 공급되도록 한다.구체적으로, 제어 장치(20: 20a 또는 20b)는 마이크로 컴퓨터나 메모리 등을 구비하며, 도 3c에 나타낸 바와 같이, 토출 과열도 산출부(21), 과냉각도 산출부(22), 제1 저장부(23, 과냉각도 저장부라고도 함), 밸브 제어부(24)를 포함한다.

제어부(20b)는 공기 조화기(Z) 내 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘 또는 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리(미도시), 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다. 이때, 메모리와 프로세서는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리와 프로세서는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.

제어부(14)는 냉매 충전 장치(10) 내 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘 또는 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리(미도시), 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다. 이때, 메모리와 프로세서는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리와 프로세서는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 공기 조화기(Z) 및 냉매 충전 장치(10)의 구성 요소들의 성능에 대응하여 적어도 하나의 구성요소가 추가되거나 삭제될 수 있다. 또한, 구성 요소들의 상호 위치는 시스템의 성능 또는 구조에 대응하여 변경될 수 있다는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 이해될 것이다.

한편, 도 3a 및 도 3b에서 도시된 각각의 구성요소는 소프트웨어 및/또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 및 주문형 반도체(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다.

이하, 제어 장치(20: 20a 또는 20b)의 각 부분에 대해 설명한다.

토출 과열도 산출부(21)는 압축기로부터 토출된 냉매의 과열도인 토출 과열도를 산출한다. 이 토출 과열도는 압축기로부터 토출된 가스 냉매의 온도와, 그 가스 냉매의 압력에 있어서의 포화 온도의 차이이다.

제어 장치는 압축기로부터 토출된 냉매의 과열도인 토출 과열도를 산출하는 것에 의해 토출 과열도를 획득할 수 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 공기 조화기의 냉매 유로부(X) 내 압축기(C)의 하류측에는 제1 온도 센서(T1), 및 제1 압력 센서(P1)가 마련될 수 있다. 구체적으로는, 압축기(C)와 오일 세퍼레이터(OS)의 사이에 제1 온도 센서(T1)가 마련될 수 있고, 오일 세퍼레이터(OS)와 실외 열교환기(H)의 사이에 제1 압력 센서(P1)가 마련될 수 있다. 따라서, 토출 과열도 산출부(21)는 제1 온도 센서(T1)에 의해 검출된 냉매 온도와, 제1 압력 센서(P1)에 의해 검출된 냉매 압력에 기초하여 토출 과열도를 산출할 수 있다.

과냉각도 산출부(22)는 실외 열교환기(H)를 통과한 냉매의 온도 및 압력에 기초하여 과냉도인 과냉각도를 산출한다. 이 과냉각도는 응축기인 실외 열교환기(H)를 통과한 후의 액 냉매의 온도와, 그 액 냉매의 압력에서의 포화 온도의 차이이며, 냉매 충전량이 많을수록 높아진다. 실외 열교환기(H)에 있어서 냉매의 응축은 압력 손실이 작기 때문에 실외 열교환기(H)로 유입하기 전의 액 냉매의 압력과, 실외 열교환기(H)를 통과한 후의 액 냉매의 압력은 서로 동일한 것으로 간주할 수 있다.

즉 제어 장치는 실외 열교환기(H)를 통과한 냉매의 온도 및 압력에 기초하여 과냉각도를 산출하는 것에 의해 과냉각도를 획득할 수 있다.

본 실시 예에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이 실외 열교환기(H)의 하류에 보조 쿨러(SCL)가 마련될 수 있으며, 실외 열교환기(H)의 하류에 제2 온도 센서(T2)가 마련될 수 있다. 따라서, 과냉각도 산출부(22)는 제2 온도 센서(T2)에 의해 검출된 냉매 온도와, 제1 압력 센서(P1)에 의해 검출된 냉매 압력에 기초하여 과냉각도를 산출할 수 있다.

즉 제어 장치는 제2 온도 센서(T2)에 의해 검출된 냉매 온도와, 제1 압력 센서(P1)에 의해 검출된 냉매 압력에 기초하여 과냉각도를 산출하는 것에 의해 과냉각도를 획득할 수 있다.

제1저장부(23)는 과냉각도 산출부(22)에 의해 산출된 과냉각도(이하 산출 과냉각도라 함)의 목표값(이하, 목표 과냉각도라 함)과, 실외 온도, 실내 온도, 또는 배관 길이의 적어도 하나와의 상관 관계를 나타내는 상관 데이터를 저장한다.

구체적으로, 이 상관 데이터는 실외 온도, 실내 온도, 또는 배관 길이의 적어도 하나를 파라미터로 해서 목표 과냉각도를 구하기 위한 것으로, 예를 들면 룩업 테이블이나 산출식 등 일 수 있다. 또한, 제1저장부(23)는 미리 설정한 목표 과냉각도의 값 자체를 저장할 수도 있다.

밸브 제어부(24)는 냉매 충전 유로부(11)의 개폐 밸브(V)를 제어한다. 구체적으로는 밸브 제어부(24)는 과냉각도 산출부(22)에 의해 산출된 산출 과냉각도가 목표 과냉각도에 가까워지도록, 개폐 밸브(V)를 개도의 열림 상태 또는 닫힘 상태 중 어느 하나로 선택적으로 제어한다. 또한, 밸브 제어부(24)는 산출 과냉각도와 목표 과냉각도의 차이로부터 냉매의 양을 감지하는 냉매량 감지부로서의 기능을 수행할 수 있고, 이때 감지한 냉매량에 기초하여 개폐 밸브(V)를 제어할 수 있다.

따라서, 본 실시 예의 밸브 제어부(24)는 토출 과열도 산출부(21)에 의해 산출된 토출 과열도를 개폐 밸브(V)의 제어에 이용하고 있으며, 구체적으로는 토출 과열도의 하한값으로 미리 설정된 임계값과 산출된 토출 과열도를 비교하여 개폐 밸브(V)를 제어할 수 있다. 이 임계값은 제2 저장부(25, 임계값 저장부라고도 함)에 저장되어 있을 수 있으며, 압축기로 액 회수가 발생하지 않도록 하는 토출 과열도의 값일 수 있다.

이와 같이 구성된 냉매 충전 장치(10)를 이용하여, 공기 조화기(Z)의 냉매 유로부(X)에 냉매를 충전하는 동작에 대하여 도 5의 흐름도를 참조하여 설명한다.

우선 시공자는 실외기에 수용된 제어 장치(20)를 자동충전모드로 설정한다(S1). 이와 같이 시공자에 의해 충전 모드가 자동 충전 모드로 설정되면 냉매충전장치(10)는 자동 충전 모드의 설정에 대응하여 자동 충전 모드로 진입할 수 있다.

이후, 냉매충전장치(10)는 공기 조화기(Z)의 운전 전에 일정 시간 개폐 밸브(V1)를 열어둠으로써, 액관(L)에 일정 시간 동안 냉매를 봉입하는 사전 충전을 실시한다(S2).

이어서, 시공자는 실외기(Z1)의 가스관(G) 측 서비스 밸브와, 유관(L) 측 서비스 밸브를 수동으로 전부 개방한다. 이로 인해 공기 조화기의 실외기(Z1)의 가스관(G) 측 서비스 밸브와, 유관(L) 측 서비스 밸브가 모두 개방된 상태가 된다. 그 후, 공기 조화기(Z)는 냉방 운전을 시작한다(S3). 여기서의 서비스 밸브는 가스관(G)과 액관(L)에 냉매를 충전할 때 개방 상태가 되고, 충전을 중지할 때 닫힘 상태가 될 수 있다. 이러한 서비스 밸브는 충전 여부에 의해 상태가 전환될 수 있다.

공기 조화기(Z)는 냉방 운전이 안정화되면 피드백 제어에 의한 충전 동작을 시작한다. 구체적으로는 공기 조화기(Z)는 개폐 밸브(V2)의 개폐를 반복적으로 제어한다(S4).

공기 조화기(Z)는 산출 과냉각도와 목표 과냉각도의 차이에 기초하여 개폐 밸브(V2)의 개폐 시간을 변경한다(S5).

그 후, 공기 조화기(Z)는 산출 과냉각도와 목표 과냉각도의 일치 여부를 확인하고(S6), 일치하였다고 판단되면 충전 동작을 종료한다.

피드백 제어 이후의 동작을 상세히 설명한다.

우선, 피드백 제어가 시작되면, 공기 조화기(Z)의 밸브 제어부(24)는 제2 냉매 충전 유로부(11B)의 개폐 밸브(V2)의 개폐를 제어하되 미리 설정된 시간 간격으로 개폐를 반복 제어한다. 이때 밸브 제어부(24)는 제1 냉매 충전 유로부(11A)의 개폐 밸브(V1)를 폐쇄 제어한다. 즉, 제1 냉매 충전 유로부(11A)의 개폐 밸브(V1)는 닫힌 상태이다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 공기 조화기(Z)의 밸브 제어부(24)는 산출 과냉각도와 목표 과냉각도의 차이가 미리 설정된 값보다 크면, 소정의 개방 시간(이하, 초기 개방 시간이라 함)과, 소정의 폐쇄 시간(이하, 초기 폐쇄 시간이라 함) 동안 개폐를 교대로 반복 제어할 수 있다. 이때 개폐 밸브(V2)가 개방 상태일 때는 냉매가 충전됨으로써 토출 과열도가 감소하고, 개폐 밸브(V2)가 닫힌 상태일 때는 냉매의 충전이 정지됨으로써 토출 과열도가 증가한다. 여기서 초기 개방 시간과 초기 폐쇄 시간은 미리 설정된 개방 시간 또는 미리 설정된 폐쇄 시간일 수 있다.

아울러 토출 과열도의 하한값은 임계값으로 미리 설정되어 있을 수 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 토출 과열도 산출부(21)에 의해 산출된 토출 과열도가 임계값 이하가 되면, 밸브 제어부(24)는 초기 개방 시간과 초기 폐쇄 시간 또는 소정 시간 간격에 관계없이 개폐 밸브(V2)를 폐쇄 제어할 수 있다.

밸브 제어부(24)는 토출 과열도가 임계값 이하가 아니고,, 토출 과열도가 미리 설정된 변화율보다 큰 변화율로 감소하면 개폐 밸브(V2)의 폐쇄를 제어할 수 있다. 미리 설정된 변화율은 미리 설정된 임계값일 수 있다.

또한, 밸브 제어부(24)는 산출 과냉각도와 목표 과냉각도를 비교하여 개폐 밸브(V2)를 제어할 수 있다. 구체적으로 산출 과냉각도와 목표 과냉각도의 차이가 소정값 이하이면, 밸브 제어부(24)는 개폐 밸브(V2)의 개방 시간을 초기 개방 시간보다 짧은 종반(終盤) 개방 시간으로 변경할 수 있다. 여기서 소정값은 미리 설정되어 저장된 값일 수 있다.

이때, 밸브 제어부(24)는 산출 과냉각 도와 목표 과냉각도의 차이에 비례하여, 개방 시간을 단축하거나, 또는 폐쇄 시간을 연장할 수 있다.

본 실시 예에서는 산출 과냉각도 및 목표 과냉각도의 차이와 비교하는 소정값이 한 개 설정되어 있지만, 복수의 소정값을 단계적으로 설정해 두고 초기 개방 시간보다 짧은 제1 종반 개방 시간, 제1 종반 개방 시간보다 더 짧은 제2 종반 개방 시간 등 종반 개방 시간을 단계적으로 변경할 수도 있다. 또한, 종반 동작 모드에서의 폐쇄 시간은 초기 폐쇄 시간에서 변경하지 않을 수도 있으며, 초기 폐쇄 시간보다 길게 혹은 짧게 할 수도 있다.

그 후, 밸브 제어부(24)는 산출 과냉각도와 목표 과냉각도의 차이가 소정의 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판단하여, 산출 과냉각도와 목표 과냉각도의 차이가 소정의 허용 범위 내에 있는 경우에는 개폐 밸브(V2)를 폐쇄 상태로 유지 제어한다. 이로 인해 냉매 충전 동작은 종료한다.

상기와 같이 구성된 냉매 충전 장치(10)에 의하면, 토출 과열도에 기초하여 개폐 밸브(V2)를 제어하기 때문에, 토출 과열도를 높게 확보할 수 있는 경우에는 개폐 밸브(V2)를 열어둔 채 냉매를 충전, 예를 들어, 일정 시간 동안 충전을 지속함으로써 충전 속도의 향상을 도모할 수 있다.

한편, 이 일정 시간 내에 토출 과열도가 소정의 임계값 아래로 떨어지면, 개폐 밸브(V2)를 닫고 냉매 충전을 정지하기 때문에 액 회수의 발생을 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 실시 예에 따른 냉매 충전 장치(10)에 의하면, 개폐 밸브(V2)를 이용한 저렴한 구성임에도 불구하고 충전 속도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 액 회수를 방지하여 신뢰성을 확보할 수 있다.

여기서, 냉매 충전 시작 후 토출 과열도가 임계값에 도달할 때까지 개폐 밸브(V2)를 개방하고 있는 상태에서 개폐 밸브(V2)의 제어 응답성을 빨리 하지 않으면 액 회수가 발생할 우려가 있다. 그리고, 개폐 밸브(V2)의 제어 응답성을 빨리 하기 위해서는 장치의 제조 단가가 상승하게 된다.

이에 대해, 본 실시 예에서의 밸브 제어부(24)는 냉매 충전 시작 후 과냉각도가 목표 과냉각도보다 작은 구간에서 소정의 시간 간격으로 밸브의 개폐를 반복적으로 제어하고 그 후, 토출 과열도가 임계값 이하가 되면 소정의 시간 간격에 관계없이 개폐 밸브(V2)를 폐쇄 제어한다.

이로 인해 장치를 저렴하게 구성하면서도 충전 속도를 가급적 향상시킬 수 있으며, 게다가 액 회수를 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 밸브 제어부(24)는 산출 과냉각도가 목표 과냉각도에 가까워지도록 개폐 밸브(V2)를 제어하기 때문에, 냉매 유로부(X)에 원하는 냉매량이 흐르도록 하면서, 냉매를 충전할 수 있다.

또한, 목표 과냉각도가 실외 온도, 실내 온도, 또는 배관 길이 중 적어도 한 개를 파라미터로 정해져 있기 때문에, 다양한 환경에 따라 적절한 냉매량에 기초하여 적절한 목표 과냉각도를 설정할 수 있다.

제어 장치(20)가 실외기(Z1)에 수용되어 있으며, 압축기 등을 제어하는 제어부에 개폐 밸브(V1, V2)의 제어를 담당시키고 있기 때문에, 개폐 밸브(V1, V2)를 제어하기 위한 전용 제어부가 불필요해져 장비를 더 저렴하고 더 간단하게 구성할 수 있다.

여기서, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

예컨대, 제1 냉매 충전 유로부(11A)와 제2 냉매 충전 유로부(11B) 중 어느 한쪽만을 사용할 수도 있다.

또한, 공기 조화기(Z)로서는 배관 길이 또는 실내기 대수를 포함하는 설치 조건을 기억하기 위한 기억부를 구비하고 있으며, 냉매충전장치(10)는 제1 냉매 충전 포트(Pa2)에서 냉매를 충전할 때 소정의 운전 전 충전 시간만 개폐 밸브(V1)를 개방하도록 구성할 수도 있다. 또한, 이 운전 전 충전 시간은 상기 기억부의 정보 및 실외 온도에 의해 달라질 수 있다.

이하에, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 냉매 충전 장치에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

냉매충전기구(10)는 도 7에 나타낸 바와 같이, 냉매 유로부(X)에 충전하는 냉매를 감압하는 감압부(30)를 포함할 수 있다.

여기에서 감압부(30)는 냉매 충전 유로부(11)의 일부를 구성하는 캐필러리관이지만, 예를 들면 냉매 충전 유로부(11)에 마련된 팽창 밸브를 감압부(30)로 사용할 수도 있다.

또한, 냉매충전장치(10)는 도 8에 나타낸 바와 같이, 냉매 유로부(X)에 충전하는 냉매를 가열하는 가열부(40)를 구비하고 있을 수 있다.

여기에서의 가열부(40)는 냉매 충전 유로부(11)를 흐르는 냉매와, 냉매 충전 유로부(11)의 주변 공기와의 사이에서 열교환시킬 수 있다.

구체적으로 이 가열부(40)는 감압부(30)에 의해 감압된 후 감압된 냉매가 흐르는 열교환기일 수 있다. 가열 부(40)에는, 감압하여 저온이 된 냉매가 흐른다. 이로 인해 가열부(40)는 냉매 충전 유로부(11) 주위의 공기와의 사이에서 열교환을 수행할 수 있다. 이 가열부(40)는 열교환기에 송풍하는 팬(F)을 더 포함할 수 있으며, 송풍에 의해 열교환 효율의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 가열부(40)는 예를 들어, 냉매 충전 유로부(11)를 흐르는 냉매와, 냉매 유로부(X)를 흐르는 고온 냉매와의 사이에서 열교환시킬 수 있다. 가열부(40)는 냉매 충전 유로부(11)를 흐르는 냉매를 가열하는 히터일 수도 있다. 이러한 구성이라면 반드시 감압부(30)를 마련할 필요는 없다.

도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 감압부(30)나 가열부(40)를 마련하여 냉매 탱크(B)의 냉매를 감압 및/또는 가열하여 충전함으로써, 도 9에 나타낸 바와 같이 냉매 탱크(B)의 냉매를 그대로 충전하는 경우에 비해 압축기의 흡입측의 냉매를 더 가스화할 수 있어서, 압축기의 신뢰성을 손상시키지 않고 충전 속도의 향상을 더욱 도모할 수 있다.

한편, 실외 온도가 낮은 경우에 냉매를 다량으로 충전하면, 냉매 유로부(X) 중 액 냉매가 고이지 않는 부분(예를 들면, 압축기 흡입측의 가스 배관 및 어큐뮬레이터 등)에 액 냉매가 고여 버려서 냉매 유로부(X)의 냉매량과 과냉각도의 특성이 무너져 냉매 충전 정밀도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 밸브 제어부(24)는 실외 온도를 취득하고 이들 실외 온도에 기초하여 개폐 밸브(V)의 개방 시간 또는 폐쇄 시간을 변경할 수 있다.

구체적으로는 밸브 제어부(24)는 실외 온도가 낮을수록 개폐 밸브(V)의 개방 시간을 단축하거나 또는 개폐 밸브(V)의 폐쇄 시간을 길게 할 수 있다.

밸브 제어부(24)는 미리 설정된 기준 실외 온도와 취득된 실외 온도와의 차이에 기초하여 개폐 밸브(V)의 개방 시간을 단축하거나 또는 개폐 밸브(V)의 폐쇄 시간을 길게 제어할 수 있다.

밸브 제어부(24)는 산출된 토출 과열도 및 임계값을 비교하여 개폐 밸브(V)를 제어하도록 구성되어 있었지만, 산출된 토출 과열도가 임계값 이하가 아닐 경우, 즉 산출된 토출 과열도가 임계값을 초과할 경우에도 산출된 토출 과열도의 시간 변화율(감소율)에 기초하여 개폐 밸브(V)를 제어할 수도 있다.

구체적으로는, 밸브 제어부(24)는 토출 과열도의 감소율이 소정의 임계값보다 크면 개폐 밸브(V)의 개발 시간을 단축하거나 또는 개폐 밸브(V)의 폐쇄 시간을 길게 제어할 수 있다.

또한, 밸브 제어부(24)는 산출 과냉각도와 목표 과냉각도의 차이에 기초하여 개폐 밸브(V)를 제어하고 있지만, 산출 과냉각도의 시간 변화율(증가율)에 근거해서 개폐 밸브(V)를 제어할 수도 있다.

구체적으로는, 밸브 제어부(24)는 토출 과열도의 증가율의 절대값이 소정값보다 큰 경우에는 개폐 밸브(V)의 개방 시간을 단축하거나 또는 개폐 밸브(V)의 폐쇄 시간을 길게 제어할 수 있다.

또한, 토출 과열도 산출부(21)는 토출 과열도를 산출하고 있었지만, 토출 과열도 대신 혹은 토출 과열도 이외에, 압축기에 흡입되는 냉매의 과열도인 과열도를 산출할 수도 있다.

이 경우, 밸브 제어부(24)는 산출된 과열도가 소정의 임계값 이하이면 개폐 밸브(V)를 닫도록 제어할 수도 있다.

나아가, 냉매 충전 장치(10)는 제1 냉매 충전 유로부(11A) 및 제2 냉매 충전 유로부(11B)를 연통하는 연통 유로부와, 연통 유로부에 마련되며 이물질 제거 또는 열화 냉동기 오일을 제거하기 위한 필터와, 연통 유로부에 마련되며 연통 유로부를 개폐하기 위한 연통용 개폐 밸브를 더 포함할 수도 있다.

이러한 경우, 밸브 제어부(24)는 연통 유로부에 냉매가 흐르도록 연통용 개폐 밸브를 제어함으로써, 이물질 제거나 열화 냉동기 오일을 제거하고 그 결과 공기 조화기(Z)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

그 외, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 그 취지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능한 것은 물론이다.

한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.

이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다.게시된 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 게시된 실시예의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

Z ... 공기 조화기
Z1 ... 실외기
Z2 ... 실내기
100 ㅇㅇㅇ 냉매 충전 시스템
B ㅇㅇㅇ 냉매 탱크
10 ㅇㅇㅇ 냉매충전장치
20 ... 제어 장치
11A, 11B ㅇㅇㅇ 냉매 충전 유로부
12 ... 케이스
V1, V2 ... 개폐 밸브
21 ... 토출 과열도 산출부
22 ... 과냉각도 산출부
23 ... 제1저장부
24 ... 밸브 제어부

Claims (20)

1. 공기조화기의 냉매 유로부에 냉매를 충전하는 냉매 충전 장치에 있어서,
   상기 냉매 유로부에 접속되는 냉매 충전 포트;
   상기 냉매의 공급을 조절하는 개폐 밸브;
   상기 공기조화기와의 통신을 수행하는 통신부; 및
   상기 통신부를 통해 수신된 상기 공기조화기의 압축기의 토출측 냉매 온도 및 냉매 압력으로부터 상기 공기조화기 내 냉매의 토출 과열도를 획득하고, 상기 획득한 토출 과열도에 기초하여 상기 개폐 밸브의 개폐를 제어하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 냉매 충전 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 획득한 토출 과열도가 임계값 이하이면 상기 개폐 밸브의 폐쇄를 제어하는 냉매 충전 장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 획득한 토출 과열도가 상기 임계값을 초과하고, 상기 획득한 토출 과열도가 미리 설정된 변화율보다 큰 변화율로 감소하면 상기 개폐 밸브의 폐쇄를 제어하는 냉매 충전 장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 통신부에 의해 상기 공기조화기에 마련된 실외 열교환기의 토출 측 냉매의 온도 및 냉매의 압력이 수신되면 상기 실외 열교환기의 토출 측 냉매의 온도 및 냉매의 압력에 기초하여 과냉각도를 획득하고 상기 획득한 과냉각도와 목표 과냉각도에 기초하여 냉매량을 감지하고 상기 감지한 냉매량에 기초하여 상기 개폐 밸브의 개방 및 폐쇄 중 적어도 하나를 제어하는 냉매 충전 장치.
5. 제 4항에 있어서,
   실외 온도, 실내 온도, 또는 배관 길이 중 적어도 하나의 파라미터에 의해 정해진 상기 목표 과냉각도를 저장하는 저장부를 더 포함하는 냉매 충전 장치.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 획득한 과냉각도가 상기 목표 과냉각도보다 작으면 미리 설정된 개방 시간 동안 상기 개폐 밸브의 개방 동작을 제어하고, 미리 설정된 폐쇄 시간 동안 상기 개폐 밸브의 폐쇄 동작을 제어하되, 상기 개폐 밸브의 개방 동작과 폐쇄 동작을 반복하도록 상기 개폐 밸브를 제어하는 하는 냉매 충전 장치.
7. 제 4항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 획득한 과냉각도와 상기 목표 과냉각도의 차이가 미리 설정된 값보다 크면, 상기 개폐 밸브의 개방 시간을 미리 설정된 개방 시간 보다 길게 제어하거나, 또는 상기 개폐 밸브의 폐쇄 시간을 미리 설정된 폐쇄 시간 보다 짧게 제어하고, 상기 획득한 과냉각도와 상기 목표 과냉각도의 차이가 미리 설정된 값보다 작으면, 상기 개폐 밸브의 개방 시간을 상기 미리 설정된 개방 시간 보다 짧게 제어하거나 또는 상기 개폐 밸브의 폐쇄 시간을 상기 미리 설정된 폐쇄 시간 보다 길게 제어하는 냉매 충전 장치.
8. 제 4항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 획득한 과냉각도와 상기 목표 과냉각도의 차이에 비례하여 상기 개폐 밸브의 개방 시간이 단축되도록 제어하거나 또는 상기 개폐 밸브의 폐쇄 시간이 길어지도록 제어하는 냉매 충전 장치.
9. 제 4 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
   실외 온도가 낮을수록 상기 개폐 밸브의 개방 시간이 단축되도록 제어하거나, 또는 상기 개폐 밸브의 폐쇄 시간이 길어지도록 제어하는 냉매 충전 장치.
10. 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 획득한 과냉각도의 변화율에 기초하여 상기 개폐 밸브의 개방 시간 또는 폐쇄 시간을 변경하는 냉매 충전 장치.
11. 제 1항에 있어서,
    상기 냉매 유로부의 액관 측에 마련되고 상기 냉매 유로부가 정지된 상태일 때 상기 냉매 유로부에 냉매를 충전하는 제1 냉매 충전 포트와, 상기 냉매 유로부의 가스관 측에 마련되고 상기 냉매 유로부가 냉방 운전 중일 때 상기 냉매 유로부에 냉매를 충전하는 제2 냉매 충전 포트를 더 포함하는 냉매 충전 장치.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제1 냉매 충전 포트를 이용하여 상기 냉매 유로부에 냉매를 충전할 때, 배관 길이, 실내기의 수 및 실외 온도에 기초하여 충전 시간을 획득하고상기 획득한 충전 시간 동안 상기 개폐 밸브의 개방을 제어하는 냉매 충전 장치.
13. 제 11항에 있어서,
    상기 제1 냉매 충전 포트에 냉매를 충전하기 위한 제1 냉매 충전 유로부와,
    상기 제2 냉매 충전 포트에 냉매를 충전하기 위한 제2 냉매 충전 유로부와,
    상기 제1 냉매 충전 유로부를 통해 냉매 충전 시 냉매의 흐름을 제어하기 위한 제1 개폐 밸브와,
    상기 제2 냉매 충전 유로부를 통해 냉매 충전 시 냉매의 흐름을 제어하기 위한 제2 개폐 밸브를 포함하고,,
    상기 제1 개폐 밸브의 구경은 상기 제2 개폐 밸브의 구경보다 큰 냉매 충전 장치.
14. 제 13항에 있어서,
    상기 제1 냉매 충전 유로부와 상기 제2 냉매 충전 유로부를 연통하는 연통 유로부와, 상기 연통 유로부에 마련되며 이물질 제거 또는 열화 냉동기 오일을 제거하기 위한 필터를 더 포함하는 냉매 충전 장치.
15. 제 1항에 있어서,
    상기 냉매 유로부에 충전하는 냉매를 감압하는 감압부를 더 포함하는 냉매 충전 장치.
16. 제 1항에 있어서,
    상기 냉매 유로부에 충전하는 냉매를 가열하는 가열부를 더 포함하는 냉매 충전 장치.
17. 냉매 유로부 내 압축기의 토출측 냉매 온도 및 냉매 압력에 기초하여 냉매의 토출 과열도를 획득하고, 상기 획득한 토출 과열도에 대응하는 개폐 밸브의 제어 명령의 전송을 제어하는 제1 프로세서를 포함하는 공기조화기; 및
    케이스와, 상기 케이스에 마련되고 상기 공기 조화기의 냉매 유로부에 접속되는 냉매 충전 포트와, 상기 케이스에 마련되고 냉매의 공급을 조절하는 개폐 밸브와, 상기 공기조화기와 통신을 수행하는 통신부와, 상기 통신부에 의해 수신된 개폐 밸브의 제어 명령에 대응하여 상기 개폐 밸브의 개폐를 제어하는 제2 프로세서를 포함하는 냉매 충전 장치 장치를 포함하고,
    상기 케이스는, 상기 공기조화기와 분리되어 마련된 냉매 충전 시스템.
18. 제 17항에 있어서,
    상기 제1프로세서는, 상기 획득한 토출 과열도가 임계값 이하이면 상기 개폐 밸브의 폐쇄 명령의 전송을 제어하고, 상기 획득한 토출 과열도가 상기 임계값을 초과하면 상기 획득한 토출 과열도가 미리 설정된 변화율보다 큰 변화율로 감소하는지 판단하고, 상기 획득한 토출 과열도가 상기 임계값을 초과하였을 때 상기 획득한 토출 과열도가 상기 미리 설정된 변화율보다 큰 변화율로 감소한다고 판단되면 상기 개폐 밸브의 폐쇄 명령의 전송을 제어하는 냉매 충전 시스템.
19. 제 17항에 있어서, 상기 제1프로세서는,
    상기 공기조화기에 마련된 실외 열교환기의 토출 측 냉매의 온도 및 냉매의 압력에 기초하여 과냉각도를 획득하고 상기 획득한 과냉각도가 상기 목표 과냉각도보다 작으면 미리 설정된 개방 시간 동안 상기 개폐 밸브의 개방 명령의 전송을 제어하고, 미리 설정된 폐쇄 시간 동안 상기 개폐 밸브의 폐쇄 명령의 전송을 제어하되, 상기 개폐 밸브의 개방 명령과 폐쇄 명령을 반복적으로 전송하도록 제어하는 하는 냉매 충전 시스템.
20. 제 17항에 있어서, 상기 제1프로세서는,
    상기 공기조화기에 마련된 실외 열교환기의 토출 측 냉매의 온도 및 냉매의 압력에 기초하여 과냉각도를 획득하고, 상기 획득한 과냉각도와 상기 목표 과냉각도의 차이가 미리 설정된 값보다 크면, 상기 개폐 밸브의 개방 시간을 미리 설정된 개방 시간 보다 길게 제어하도록 하거나, 또는 상기 개폐 밸브의 폐쇄 시간을 미리 설정된 폐쇄 시간 보다 짧게 제어하도록 하고,
    상기 획득한 과냉각도와 상기 목표 과냉각도의 차이가 미리 설정된 값보다 작으면, 상기 개폐 밸브의 개방 시간을 상기 미리 설정된 개방 시간 보다 짧게 제어하도록 하거나 또는 상기 개폐 밸브의 폐쇄 시간을 상기 미리 설정된 폐쇄 시간 보다 길게 제어하도록 하는 냉매 충전 시스템.

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