KR0128900Y1

KR0128900Y1 - 히트펌프식 공기조화기의 제어장치

Info

Publication number: KR0128900Y1
Application number: KR2019950003886U
Authority: KR
Inventors: 엄경용
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-03-07
Filing date: 1995-03-07
Publication date: 1999-01-15
Also published as: KR960032167U

Abstract

본 고안은 히트펌프식 공기조화기의 제어장치에관한 것으로, 실외측열교환기(2)의 온도를 감지하는 실외측열교환기 온도감지부(70)와, 압축기(1)의 표면온도를 감지하는 압축기온도감지부(80)와, 상기 전원부(20)로부터 입력되는 입력교류전원을 구동전원으로 하여 기저장된 제어프로그램에 따라 냉방운전과 난방운전을 수행하며 상기 실외온도감지부(40)에 의해 감지된 실외온도와 실내온도의 온도차에 따라 제어신호를 출력하여 압축기(1)를 제어하며 상기 압축기온도감지부(80)와 상기 실외측열교환기 온도감지부(70)에 의해 감지된 실외측열교환기(2)의 온도와 압축기(1)의 표면온도에 따라 제어신호를 출력하여 압축기히터와 실외측열교환기히터를 제어하는 마이컴(10)과, 상기 마이컴(10)의 제어하에 압축기히터를 구동하는 압축기히터구동부(90)와, 상기 마이컴(10)의 제어하에 실외측열교환기히터를 구동하는 실외측열교환기히터구동부(100) 및 실외팬의 회전속도를 감지하는 팬모터속도감지부(110)를 특징적으로 구비한다. 따라서, 본 고안은 난방운전을 시작하는 초기운전시 실외온도가 저온상태인 일정온도이하인 경우에는 압축기히터와 실외측열교환기히터를 구동한 다음 압축기와 실외팬모터를 구동하므로써 냉매를 원활하게 순환시킬 수 있어서 실외측열교환기의 열교환능력을 회복시켜 난방효율의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

히트펌프식 공기조화기의 제어장치

본 고안은 히트펌프식 공기조화기의 운전제어장치에 관한 것으로, 특히 히트펌프식 공기조화기에서 난방운전을 개시하는 경우와 같이 실외측열교환기의 열교환능력이 저하됨에 따른 난방효율저하을 해소하기 압축기히터와 실외측열교환기히터를 구동하여 냉매를 원활하게 순환시킬 수 있도록 한 히트펌프식 공기조화기의 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 실내기와 실외기가 분리되어 설치되는 히트펌프식 공기조화기에서는 냉방운전과 난방운전을 선택적으로 운용할 수 있으며, 제1도에 도시한 바와 같은 냉동사이클이 적용된다. 제1도에서, 낸방운전시 압축기(1)로부터 토출되는 고온고압의 기체상태의 냉매는 사방밸브(4)를 거쳐 실외측열교환기(2)로 공급되고, 실외측열교환기(2)에서 외기와의 열교환에 의해 열을 방출한 액상의 냉매는 모세관(5)을 거치면서 감압되어 저온저압의 상태로 실내측열교환기(3)에 공급되고, 실내측열교환기(3)에서 실내공기와 열교환하여 열을 흡수한 냉매는 사방밸브(4)를 거쳐 압축기(1)로 다시 유입되는 순환과정을 거치게 된다. 또한, 난방운전시 압축기(1)로부터 토출되는 고온고압의 기체상태의 냉매는 사방밸브(4)를 거쳐 실내측열교환기(3)로 공급되고, 실내측열교환기(2)에서 실내공기와의 열교환에 의해 실내로 열을 방출한 액상의 냉매는 모세관(5)을 거치면서 감압되어 저온저압으 상태로 실외측열교환기(2)에 공급되고, 실외측열교환기(2)에서 외기와 열교환하여 열을 흡수한 냉매는 사방밸브(4)를 거쳐 압축기(1)로 다시 유입되는 순환과정을 거치게 된다.

냉방운전시 실외측열교환기(2)는 응축기의 역할을 하고 실내측열교환기(3)는 증발기의 역할을 수행하는 반면에, 난방운전시 실외측열교환기(2)는 증발기의 역할을 하고 실내측열교환기(3)는 응축기의 역할을 수행하게 된다.

제2도는 종래기술에 다른 히트펌프식 공기조화기의 제어장치의 구성도이다. 제2도에 도시한 바와 같이, 종래의 히트펌프식 공기조화기의 제어장치는 냉방운전과 난방운전에 대한 전반적인 동작을 제어하는 마이컴(10)과, 입력교류전원을 공급하는 전원부(20)와, 입력교류전원의 제로크로싱점을 검출하는 제로크로싱부(30)와, 실외온도를 감지하는 실외온도감지부(40)와, 마이콤(10)의 제어하에 압축기(1)를 구동하는 압축기구동부(60)와, 마이콤(10)의 제어하에 실외팬모터를 구동하는 실외팬모터구동부(50)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래의 히트펌프식 공기조화기의 제어장치는 운전이 시작되며 전원부(20)가 입력교류전원을 마이콤(10)과 제로크로싱부(30)로 각각 공급한다. 제로크로싱부(30)는 입력교류전원의 제로크로싱점 즉 입력교류전원의 위상이 반전되는 시점을 검출하여 마이콤(10)으로 출력한다. 실외온도감지부(40)는 실외온도를 감지하여 마이컴(10)으로 출력한다. 이에 따라 마이컴(10)은 전원부(20)로부터 입력되는 입력교류전원을 구동전원으로 하고 제로크로싱부(30)의 검출신호에 따라 기저장된 제어프로그램에 따라 냉방운전 또는 난방운전을 수행하게 되는데, 실외온도감지부(40)를 통해 감지한 실외온도와 실내온도의 온도차에 따라 미도시한 압축기(1)등을 구동시키며, 실외기에 장착된 실외측열교환기(2)를 냉각시킬 경우 제어신호를 실외팬구동부(50)로 출력하여 실외팬을 구동시키게 된다.

그러나, 종래기술에 따른 히트펌프식 공기조화기에서는 난방운전을 개시하는 초기운전시 일정온도(0°)이하의 저온상태하에서 실외측열교환기에서 열교환동작이 정상적으로 수행되지 않아 냉매의 순환이 원활하게 이루어지지 않게 되어 난방효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로서, 실외측열교환기의 열교환능력이 저하됨에 따른 난방효율저하를 해소할 수 있도록 난방운전을 시작하는 초기운전시 압축기히터와 실외측열교환기히터를 구동하여 냉매를 원활하게 순환시킬 수 있도록 한 히트펌프식 공기조화기의 제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

제1도는 일반적인 히트펌프식 공기조화기의 냉동사이클을 나타내는 도면.

제2도는 종래기술에 따른 히트펌프식 공기조화기의 제어장치의 구성도.

제3도는 본 고안에 따른 히트펌프식 공기조화기의 제어장치의 구성도.

제4도는 본 고안에 따른 히트펌프식 공기조화기의 제어장치의 상세회로도.

제5도는 본 고안에 따른 히트펌프식 공기조화기의 제어장치의 동작흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 압축기 2 : 실외측열교환기

3 : 실내측열교환기 4 : 사방밸브

5 : 모세관 10 : 마이컴

20 : 전원부 30 : 제로크로싱부

40 : 실외온도감지부 50 : 실외팬모터구동부

60 : 압축기구동부 70 : 실외측열교환기온도감지부

80 : 압축기온도감지부 90 : 압축기히터구동부

100 : 실외측열교환기히터구동부 110 : 팬모터속도감지부

상기와 같은 본 고안의 목적은 고온고압의 냉매를 토출하는 압축기와, 실외측에 설치되어 외기와 열교환하는 실외측열교환기와, 실내측에 설치되어 실내공기와 열교환하는 실내측열교환기와, 상기 압축기로부터 토출되는 고온고압의 냉매를 상기 실외측열교환기 또는 상기 실내측열교환기로 공급하는 사방밸브와, 상기 실외측열교환기 또는 상기 실내측열교환기에 의해 열교환된 냉매를 감압하는 모세관과, 실외팬모터를 구동하는 실외팬모터구동부와, 상기 압축기를 구동하는 압축기구동부 및 실외온도를 감지하는 실외온도감지부를 구비하여 냉방운전과 난방운전을 수행하는 히트펌프식 공기조화기의 제어장치에 있어서, 상기 실외측열교환기에 장착되어 상기 실외측열교환기의 온도를 감지하는 실외측열교환기 온도감지부; 상기 압축기에 장착되어 상기 압축기의 표면온도를 감지하는 압축기온도감지부; 강기 압축기에 설치된 압축기히터를 구동하는 압축기히터구동부; 상기 실외측열교환기에 설치된 실외측열교환기히터를 구동하는 실외측열교환기히터구동부; 상기 실외팬모터의 회전속도를 감지하는 팬모터속도감지부; 및 난방운전을 시작하는 초기운전시 상기 실외온도감지부를 통해 감지한 온도가 저온상태인 일정온도(0°)이하인 경우 소정 제어신호를 상기 압축기히터구동부와 상기 실외측열교환기히터구동부로 출력하여 상기 압축기히터와 상기 실외측열교환기히터를 구동시켜 상기 압축기의 표면온도와 상기 실외측열교환기의 온도를 증대시키는 한편, 상기 압축기의 표면온도와 상기 실외측열교환기의 온도가 적정하게 증대되면 감지한 실외측열교환기의 온도에 따라 제어신호를 상기 실외팬모터구동부로 출력하여 실외팬모터의 회전속도를 가변시키는 마이컴에 의하여 달성된다.

이하, 본 고안에 따른 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제3도는 본 고안에 따른 히트펌프식 공기조화기의 제어장치의 구성도이고, 제4도는 본 고안에 따른 히트펌프식 공기조화기의 제어장치의 상세회로도로서 종래와 동일기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일부호를 부여한다. 도시한 바와 같이, 본 고안은 입력교류전원을 공급하는 전원부(20)와, 입력교류전원의 제로크로싱점을 검출하는 제로크로싱부(30)와, 실외온도를 감지하는 실외온도감지부(40)와, 압축기(1)를 구동하는 압축기구동부(60)와, 실외팬모터를 구동하는 실외팬모터구동부(50)를 구비한다. 또, 본 고안은 실외측열교환기(2)의 온도를 감지하는 실외측열교환기 온도감지부(70)와, 압축기(1)의 표면온도를 감지하는 압축기온도감지부(80)와, 상기 전원부(20)로부터 입력되는 입력교류전원을 구동전원으로 하여 기저장된 제어프로그램에 따라 냉방운전과 난방운전을 수행하며 상기 실외온도감지부(40)에 의해 감지된 실외온도와 실내온도의 온도차에 따라 제어신호를 출력하여 압축기(1)를 제어하며 상기 압축기온도감지부(80)와 상기 실외측열교환기 온도감지부(70)에 의해 감지된 실외측열교환기(2)의 온도와 압축기(1)의 표면온도에 따라 제어신호를 출력하여 압축기히터와 실외측열교환기히터를 제어하는 마이컴(10)과, 상기 마이컴(10)의 제어하에 압축기히터를 구동하는 압축기히터구동부(90)와, 상기 마이컴(10)의 제어하에 실외측열교환기히터를 구동하는 실외측열교환기히터구동부(100) 및 실외팬의 회전속도를 감지하는 팬모터속도감지부(110)를 특징적으로 구비한다.

상기 마이컴(10)은 상기 전원부(20)를 통해 입력교류전원이 입력되면 상기 실외온도감지부(40)를 통해 감지한 실외온도가 일정온도(0°)이하인 저온상태에서는 압축기히터와 실외측교환기히터를 구동하고, 상기 압축기온도감지부(80)에 의해 감지된 압축기(1)의 표면온도와 상기 실외측열교환기온도감지부(70)에 의해 감지된 실외측열교환기(2)의 온도에 따라 압축기(1)와 실외측열교환기(2)의 구동여부를 결정하게 된다.

이와 같이, 상기 마이컴(10)은 실외온도가 낮안 압축기(1)의 표면온도와 실외측열교환기(2)의 온도가 냉매를 순환하는데 적정하지 않은 경우에는 상기 압축기히터구동부(90)로 제어신호를 출력하여 압축기히터를 구동시켜 압축기(1)의 표면온도를 상승시키는 한편, 상기 실외측열교환기히터구동부(100)로 제어신호를 출력하여 실외측열교환기히터를 구동하여 실외측열교환기(2)의 온도를 상승시키게 된다. 이에 따라, 난방운전을 시작하는 초기운전시 일정온도(0°)인 저온상태에서는 상기 마이컴(10)의 제어하에 압축기히터와 실내측열교환기히터가 구동됨에 따라 실외측열교환기(2)에서의 열교환능력을 신속히 회복시켜 냉매가 원활하게 순환하게 되고 이로써 난방효율이 저함됨이 없이 난방운전을 수행하게 된다.

이하에서는, 본 고안에 따른 히트펌프식 공기조화기의 제어장치에 대한 작용효과를 제5도의 동작흐름도에 따라 설명한다.

먼저, 상기 마이컴(10)은 조작판넬을 통한 사용자의 선택명령에 대한 입력신호를 해석하여 난방운전을 수행하기 위한 난방운전모드인지를 판단한다(제101단계). 제101단계의 판단결과 난방운전모드가 아닌 경우에는 시작단계로 회귀하는 반면에, 난방운전모드인 경우에는 상기 실외온도감지부(40)를 통해 실외온도를 감지한다(제102단계). 이어, 상기 마이컴(10)은 상기 실외온도감지부(40)에 의해 감지한 실외온도가 사전 설정된 일정온도(0°;T1)이하인지를 판단한다(제103단계). 제103단계의 판단결과 실외온도가 일정온도(T1)이하이면 상기 압축기온도감지부(80)를 통해 압축기(1)의 표면온도를 감지한다(제104단계). 이어, 상기 마이컴(10)은 상기 압축기온도감지부(80)를 통해 감지한 압축기(1)의 표면온도가 일정온도(T1)이하인지를 판단한다(제105단계). 제105단계의 판단결과 압축기(1)의 표면온도가 일정온도(T1)이하인 경우에는 상기 마이컴(10)은 제어신호를 상기 압축기히터구동부(90)로 출력하여 압축기히터를 구동시킨다(제106). 이어, 상기 마이컴(10)은 상기 압축기온도감지부(80)를 통해 감지한 압축기(1)의 표면온도가 일정온도(T2)이상인지를 판단한다(제107단계). 제107단계의 판단결과 압축기(1)의 표면온도가 일정온도(T2)이상 아니면 상기 제106단계로 회귀하는 반면에, 압축기(1)의 표면온도가 일정온도(T2)이상이면 상기 마이컴(10)은 제어신호를 상기 압축기히터구두오부(90)로 출력하여 압축기히터의 구동을 정지시킨다(제108단계).

한편, 상기 제103단계의 판단결과 실외온도가 저온상태인 일정온도(T1)가 아닌 경우, 상기 제105단계의 판단결과 압축기(1)의 표면온도가 일정온도(T1)이하가 아닌 경우 및 상기 제108단계를 수행한 경우에는 상기 마이컴(10)은 압축기(1)의 운전조건인지를 판단한다(제109단계). 제109단계의 판단결과 압축기(1)의 운전조건에 해당하지 않는 경우 상기 마이컴(10)은 제어신호를 상기 압축기구동부(60)로 출력하여 압축기(1)를 운전한다(제110단계). 상기 제109단계의 판단결과 압축기(1)의 운전조건에 해당하지 않는 경우 상기 마이컴(10)은 제어신호를 상기 압축기구동부(60)로 출력하여 압축기(1)의 운전을 정지한다(제119단계).

상기 제110단계를 수행한 경우 상기 마이컴(10)은 상기 실외온ㄷ감지부(40)를 통해 감지한 실외온도가 저온상태인 일정온도(0°;T1)이하인지를 판단한다(제111단계). 제11단계의 판단결과 실외온도가 일정온도(T1)이하이면 상기 실외측열교환기온도감지부(70)를 통해 실외측열교환기(2)의 온도를 감지한다(제112단계). 이어, 상기 마이컴(10)은 상기 실외측열교환기온도감지부(70)를 통해 감지한 실외측열교환기(2)의 온도가 일정온도(T3)이하인지를 판단한다(제113단계). 제113단계의 판단결과 실외측열교환기(2)의 온도가 일정온도(T3)이하이면 상기 마이컴(10)은 제어신호를 실외측열교환기히터구동부(100)로 출력하여 실외측열교환기히터를 구동한다(제114단계). 이어, 상기 마이컴(10)은 상기 실외측열교환기 온도감지부(70)를 통해 감지한 실외측열고한기(2)의 온도가 일정온도(T4)이상인가를 판단한다(제115단계). 제115단계의 판단결과 실외측열교환기(2)의 온도가 일정온도(T4)이상인 경우 상기 마이컴(10)은 제어신호를 상기 실외측열교환기히터구동부(100)로 출력하여 실외측열교환기히터의 구동을 정지한다(제116단계).

상기 111단계의 판단결과 실외온도가 저온상태인 일정온도(0°;T1)이하가 아닌 경우와, 상기 제113단계의 판단결과 실외측열교환기(2)의 온도가 일정온도(T3)이하가 아닌 경우 및 상기 제116단계를 수행한 경우에는 상기 마이컴(10)은 실외팬이 온조건인지를 판단한다(제117단계). 제117단계의 판단결과 실외팬이 온조건이 아니면 상기 마이컴(10)은 제어신호를 상기 실외팬모터구동부(50)로 출력하여 실외팬의 구동을 정지시킨(제118단계)다음 제119단계로 진행한다.

한편, 상기 117단계의 판단결과 실외팬이 온조건인 경우 상기 마이컴(10)은 실외측열교환기(2)의 온도가 낮은 저온인지를 판단한다(제120단계). 제120단계의 판단결과 실외측열교환기(2)의 온도가 저온인 경우 상기 마이컴(10)은 제어신호를 상기 실이팬모터구동부(50)로 출력하여 실외팬모터의 회전수 낮추어 실외팬모터를 저속운전한다(제121단계). 이어, 상기 마이컴(10)은 상기 팬모터속도감지부(110)를 통해 감지한 실외팬모터의 회전속도가 저속운전에 따른 적정 회전수인지를 판단한다(제122단계). 제122단계의 판단결과 실외팬모터의 회전속도가 저속운전에 따른 적정 회전수인 경우에는 그대로 종료하는 반면에, 실외팬모터의 회전속도가 저속운전에 따른 적정 회전수가 아닌 경우 상기 마이컴(10)은 제어신호를 상기 실외팬모터구동부(50)로 출력하여 실외팬모터의 회전수를 조정한(제123단계) 다음 상기 제121단계로 회귀한다.

상기 제120단계의 판단결과 실외측열교환기(2)의 온도가 저온이 아닌 경우 적정온도인지를 판단한다(제124단계). 제124단계의 판단결과 실외측열교환기(2)의 온도가 적정온도인 경우 상기 마이컴(10)은 제어신호를 상기 실외팬모터구동부(50)로 출력하여 실외팬모터를 중속운전한다(제125단계). 이어, 상기 마이컴(10)은 상기 팬모터속도감지부(110)를 통해 감지한 실외팬모터의 회전속도가 중속운전에 따른 적정 회전수인지를 판단한다(제126단계). 제126단계의 판단결과 실외팬모터의 회전속도가 중속운전에 따른 적정 회전수인 경우에는 그대로 종료하는 반면에, 실외팬모터의 회전속도가 중속운전에 따른 적정 회전수가 아닌 경우 상기 마이컴(10)은 제어신호를 상기 실외팬모터구동부(50)로 출력하여 실외팬모터의 회전수를 조정한다(제127단계) 다음 상기 제125단계로 회귀한다.

상기 제12단계의 판단결과 실외측열교환기(2)의 온도가 적정온도이 아닌 경우 고온인지를 판단한다(제28단계). 제28단계의 판단결과 실외측열교환기(2)의 온도가 고온이 아닌 경우 상기 제120단계로 회귀하는 반면에, 제128단계의 판단결과 실외측열교환기(2)의 온도가 고온인 경우 상기 마이컴(10)은 제어신호를 상기 실외팬모터구동부(50)로 출력하여 실외팬모터를 고속운전한다(제129단계). 이어, 상기 마이컴(10)은 상기 팬모터속도감지부(110)를 통해 감지한 실외팬모터의 회전속도가 고속운전에 따른 적정 회전수인지를 판단한다(제30단계). 제130단계의 판단결과 실외팬모터의 회전속도가 고속운전에 따른 적정 회전수인 경우에는 그대로 종료하는 반면에, 실외팬모터의 회전속도가 고속운전에 따른 적정 회전수가 아닌 경우 상기 마이컴(10)은 제어신호를 상기 실외팬모터구동부(50)로 출력하여 실외팬모터의 회전수를 조정한(제131단계) 다음 상기 제129단계로 회귀한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안으 난방운전을 시작하는 초기운전시 실외온도가 저온상태인 일정온도이하인 경우에는 압축기히터와 실외측열교환기히터를 구동한 다음 압축기와 실외팬모터를 구동하므로써 냉매를 원활하게 순환시키고 이로써 실외측열교환기의 열교환능력을 신속히 회복시켜 난방효율의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

고온고압의 냉매를 토출하는 압축기(1)와, 실외측에 설치되어 외기와 열교환하는 실외측열교환기(2)와, 실내측에 설치되어 실내공기와 열교환하는 실내측열교환기(3)와, 상기 압축기(1)로부터 토출되는 고온고압의 냉매를 상기 실외측열교환기(2) 또는 상기 실내측열교환기(3)로 공급하는 사방밸브(4)와, 상기 실외측열교환기(2) 또는 상기 실내측열교환기(3)에 의해 열교환된 냉매를 감압하는 모세관(5)과, 실외팬모터를 구동하는 실외팬모터구동부(50)와, 상기 압축기(1)를 구동하는 압축기구동부(60) 및 실외온도를 감지하는 실외온도감지부(40)를 구비하여 냉방운전과 난방운전을 수행하는 히트펌프식 공기조화기의 제어장치에 있어서, 상기 실외측열교환기(2)에 장착되어 상기 실외측열교환기(2)의 온도를 감지하는 실외측열교환기 온도감지부(70); 상기 압축기(1)에 장착되어 상기 압축기(1)의 표면온도를 감지하는 압축기온도감지부(80); 상기 압축기(1)에 설치된 압축기히터를 구동하는 압축기히터구동부(90); 상기 실외측열교환기(2)에 설치된 실외측열교환기히터를 구동하느 실외측열겨환기히터구동부(100);상기 실외팬모터의 회전속도를 감지하는 팬모터속도감지부(110); 및 난방운전을 시작하는 초기운전시 상기 실외온도감지부(40)를 통해 감지한 온도가 저온상태인 일정온도(0°)이하인 경우 소정 제어신호를 상기 압축기히터구동부(90)와 상기 실외측열교환기히터구동부(100)로 출력하여 상기 압축기히터와 상기 실외측열교환기히터를 구동시켜 상기 압축기(1)의 표면온도와 상기 실외측열교환기(2)의 온도를 증대시키는 한편, 상기 압축기(1)의 표면온도와 상기 실외측열교환기(2)의 온도가 적정하게 증대되면 감지한 실외측열교환기의 온도에 따라 제어신호를 상기 실외팬모터구동부(50)로 출력하여 실외팬모터의 회전속도를 가변시키는 마이컴(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 공기조화기의 제어장치.