| 【発明の名称】 |
インバータ熱ポンプの起動アルゴリズム |
| 【発明者】 |
【氏名】キム チョル−ミン
【氏名】ファン ヨーン−ジェイ
【氏名】キム ヤン−ギュ
【氏名】パーク ジョン−ハン
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| 【要約】 |
【課題】本発明は、初期起動時に使用者により設定された運転状態に迅速に到達し得るように、圧縮機の運転周波数を設定周波数に直ちに上昇させ、運転周波数が迅速に上昇されてアキュムレータから圧縮機に液状冷媒が流入されないように、膨張弁の開度を室外温度の変化に従い、段階的に調節して、使用者の設定温度に従う装置の応答速度を迅速に維持し得るインバータ熱ポンプの起動アルゴリズムを実現することを目的とする。
【解決手段】インバータ熱ポンプの初期起動時に、圧縮機は、使用者の設定温度に従う周波数に直ちに上昇して運転させ、膨張弁の開度は、室外温度条件に従って段階的に調節して、設定周波数に適合な最終の設定開度に到達させるように構成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧縮機、室内外熱交換機、アキュムレータ及び膨張弁を備えて室内空気の温度を調節するインバータ熱ポンプの起動アルゴリズムにおいて、インバータ熱ポンプの初期起動時に、圧縮機は、使用者の設定温度に従う周波数に直ちに上昇して運転させ、膨張弁の開度は、室外温度条件に従って段階的に調節して、設定周波数に適合な最終の設定開度に到達させることを特徴とするインバータ熱ポンプの起動アルゴリズム。
【請求項２】 前記膨張弁の開度は、使用者の設定温度に従う周波数に適合な開度に到達するまでの総時間を、液状冷媒が圧縮機に流入されないぐらいの最小の開度維持時間にて割り、該開度維持時間に基づいて段階的に開度を調節して、前記設定周波数に適合な最終の設定開度に到達させることを特徴とする請求項１記載のインバータ熱ポンプの起動アルゴリズム。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ熱ポンプの起動アルゴリズムに係るもので、詳しくは、インバータ熱ポンプの初期起動時に、圧縮機を使用者の設定周波数に直ちに運転させ、運転周波数が迅速に上昇してアキュムレータを経て、圧縮機に冷媒が流入されないように、膨張弁の開度を室外温度の変化に従って、段階的に調節し、熱ポンプの応答速度を迅速化し得るインバータ熱ポンプの起動アルゴリズムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の熱ポンプにおいては、図４に示したように、熱ポンプが暖房用に運転される場合、圧縮機１から圧縮された高温高圧の冷媒は、四方弁２を通過して室内熱交換機５に流入されて、放熱した後、凝縮液化される。その後、前記凝縮液化された冷媒は、膨張弁４を通過しながら、低温低圧の液状冷媒に変換される。
【０００３】次いで、前記液状冷媒は、室外熱交換機３に流入されて、気体状態に蒸発された後、四方弁２を経て、アキュムレータ６に流入されるが、該アキュムレータ６に流入された冷媒は、気体状及び液状の冷媒にそれぞれ分離された後、気体状の冷媒は、吸入配管７を経て圧縮機１に吸入される。
【０００４】一方、冷房用に運転されるときには、前記圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒が前記四方弁２を通過しながら室外熱交換機３に流入されて、凝縮及び液化された後、前記膨張弁４を通過しながら低温低圧の液状冷媒に変化され、室内熱交換機５に流入されて、周囲の熱を吸収して蒸発され、再び四方弁２を通過しアキュムレータ６に流入されて、気体状及び液状の冷媒にそれぞれ分離された後、気体状の冷媒は、吸入配管７を通過して圧縮機１に吸入される過程が繰り返えされ、一つの熱ポンプ装置により冷房及び暖房が同時に行われるようになっている。
【０００５】このように、熱ポンプは、高温高圧の気体状冷媒を液化させながら熱を放出して暖房装置に使用され、該液化して生成された液状冷媒は、再び前記膨張弁４を経て低温低圧に降下され、それら低温低圧の液状冷媒を気化させながら周囲の熱を奪わせて冷房装置に使用するようになっている。このとき、前記四方弁２は、冷媒の流れを変える役割をする。
【０００６】そして、図５（Ａ）（Ｂ）は、従来のインバータ熱ポンプの起動アルゴリズムによる運転周波数及び膨張弁の開度の状態を示した図面で、図５（Ａ）は、熱ポンプの初期起動時の圧縮機１の運転周波数及び膨張弁４の開度調節状態を示し、図示されたように、起動時に第１起動周波数Ａと、第２起動周波数Ｂと、に区分して運転させた後、使用者により設定された温度に該当する周波数に運転させるようになっている。
【０００７】このように、運転周波数を段階的に上昇させて、起動時にアキュムレータ６内に液状冷媒が流入して圧縮機に流入される現象を防止し、圧縮機を保護するようになってある。又、前記第１起動周波数Ａに運転するときには、図５（Ｂ）に示したように、膨張弁４の開度を第１起動時の膨張弁の開度ａに開放して、第１起動運転時間ｘの間運転し、第２起動周波数Ｂに運転するときには、第２起動時の膨張弁の開度ｂに開放し、第２起動運転時間ｙ−ｘの間運転した後、使用者により設定された温度に従う周波数及び開度に運転していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】然るに、このような従来のインバータ熱ポンプの起動アルゴリズムにおいては、熱ポンプを起動するとき、圧縮機に液状冷媒が流入して圧縮機が停止又は破損される現象を防止するため、圧縮機の運転周波数を段階的に上昇させるようになっているが、このようにすると、冷房及び暖房運転時に、使用者所望の運転状態に到達する時間が長引いて、熱効率が低下し、原価が上昇するという不都合な点があった。
【０００９】そこで、本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、初期起動時に使用者により設定された運転状態に迅速に到達するように、圧縮機の運転周波数を使用者の設定温度に該当する周波数に直ちに運転させ、運転周波数が迅速に上昇して、アキュムレータを経て圧縮機に液状冷媒が流入されないように、膨張弁の開度を室外温度の変化に従い段階的に調節して、使用者所望の運転状態に迅速に応答し得るインバータ熱ポンプの起動アルゴリズムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成するため、本発明に係るインバータ熱ポンプの起動アルゴリズムにおいては、圧縮機、室内外熱交換機、アキュムレータ及び膨張弁を備えて室内空気の温度を調節する熱ポンプの起動アルゴリズムにおいて、インバータ熱ポンプの初期起動時に、圧縮機は、使用者の設定温度に従う周波数に直ちに上昇して運転させ、膨張弁の開度は、室外温度条件に従って段階的に調節して、設定周波数に適合な最終の設定開度に到達させるようになっている。
【００１１】且つ、前記膨張弁の開度は、使用者の設定温度に従う周波数に適合な開度に到達するまでの総時間を、液状冷媒が圧縮機に流入されないぐらいの最小の開度維持時間にて割り、該開度維持時間に基づいて段階的に開度を調節して、設定温度に該当する周波数に適合な最終の設定開度に到達させる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。本発明に係るインバータ熱ポンプの起動アルゴリズムにおいては、図１に示した示ように、インバータ熱ポンプの初期起動時に、圧縮機を使用者の設定温度に基づく周波数に直ちに上昇して運転させ、膨張弁４の開度は、前記設定温度に該当する周波数に従う開度に到達するまでの総時間を、液状冷媒が圧縮機１に流入されないぐらいの最小の開度維持時間にて割り、該開度維持時間に基づき、段階的に開度を第１起動開度維持時間ｆから、第２、第３、第４、第５起動開度維持時間ｇ、ｈ、ｉ、ｊに順次調節して、前記設定周波数に適合な最終の設定開度に運転を行うようになっている。
【００１３】このとき、図１に示したように、前記運転周波数を設定温度に従う周波数に到達させるときには、加速させるため、膨張弁４の起動開度の変化を、室外温度条件に従って段階的に変化させる。
【００１４】図２及び図３は、本発明に係るインバータ熱ポンプの起動アルゴリズムを適用したときの吸入圧力と吐出圧力と、を比較した図面で、図２に示されたように、従来は、圧縮機１の初期起動時点から数秒〜数十秒後に、吸入圧力が非正常的に低下するという問題が発生して（実線参照）いたが、それは、初期起動時に、凝縮器及び圧縮機などの吐出系統の温度が低いのみならず、圧縮機及び凝縮器自体の熱容量が大きくて、凝縮温度の上昇（即ち、吐出圧力の上昇）に時間がかかるためである。
【００１５】且つ、前記膨張弁４を通る冷媒の流量は、吐出圧力と吸入圧力との差に比例（正比例ではない）するため、初期起動が行われた後、蒸発器に流入される冷媒量が一時的に少なくなり、凝縮器の出口の冷媒がガス状態にあると、前記膨張弁４を通って蒸発器に流入する冷媒量が再び少なくなるためである。
【００１６】又、蒸発器、吸入配管及びアキュムレータなどの吸入系統中に液状冷媒が残留している間には、前記液状冷媒が付近を冷却させて蒸発が行われて、冷媒ガスを発生するが、前記吸入系統中に液状冷媒がなくなると、前記膨張弁４を経て蒸発器に流入する場合のみに冷媒ガスが供給されるため、吸入側では、真空ポンプへの吸入状態に近似な激しい圧力の低下が発生する。このように、吸入圧力が低くなると、前記圧縮機１の吸入冷媒の流量が再び減少して、凝縮温度（吐出温度）の上昇に時間がかかるようになる。
【００１７】即ち、図２に示したように、運転周波数３２Ｈｚ，５２Ｈｚに運転させた後、設定周波数８２Ｈｚに運転させた結果、吸入圧力の降下が甚だしく発生し、約３分の間、吸入圧力の低下が発生することが分かる。そこで、本発明では、初期起動時に、前記膨張弁４の開度を最小化して、蒸発器に残留する冷媒を圧縮機に吸入させ、アキュムレータ６内で蒸発させた後、圧縮機１に流入し得る膨張弁の開度に運転させた後、運転周波数が漸次上昇するに従い、前記膨張弁４の開度を室外温度変化に従って少しずつ増大し、凝縮器から冷媒を少量ずつ蒸発器に流入させて、吸入圧力の低下を抑制し、吐出圧力の上昇が迅速になるように運転させる。その結果、吸入圧力の降下が殆ど見られなく、設定温度に該当する周波数に運転する際、適合な吸入圧力が維持されることが分かる。
【００１８】図３は、本発明と従来技術との吐出圧力を比較したグラフで、図示されたように、本発明に係るインバータ熱ポンプの起動アルゴリズムを適用した結果、吐出圧力は、約２分以内に適正の吐出圧力に到達するが、従来技術では、吐出圧力の上昇時間がかなり長引いて、暖房運転の際の室内吐出空気の温度上昇に、非常に時間がかかることが分かる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るインバータ熱ポンプの起動アルゴリズムにおいては、初期起動時に使用者の設定温度に従う周波数に直ちに運転させ、運転周波数が迅速に上昇されて、アキュムレータを経て圧縮機に液状冷媒が流入されないように、膨張弁の開度を室外温度の変化に従い段階的に調節して、使用者の設定温度に従う熱ポンプの応答速度を迅速化し、熱効率を向上させて、原価を節減し得るという効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９０００１６６９
【氏名又は名称】エルジー電子株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１２月１０日（１９９９．１２．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７７５１７
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 敬 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３３７７１７（Ｐ２０００−３３７７１７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１２月８日（２０００．１２．８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３５０９９７ |
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