KR0146310B1 - 공기조화기의 제상제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 공기조화기의 제상제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 실외열교환기(5), 사방밸브(2), 실외송풍팬(6)을 구비하며 상기 사방밸브(2)의 온오프에 의해 냉방싸이클 및 난방싸이클이 전환되어 냉방운전 및 난방운전을 수행하고 난방운전시 냉방싸이클로 냉매의 흐름을 전환하여 제상운전을 수행하는 냉난방 겸용 공기조화기에 있어서, 실외열교환기(5)의 온도를 감지하는 실외열교환기 온도감지부(11)와, 실외온도를 감지하는 실외온도감지부(12)와, 실외송풍팬(6)의 회전수를 감지하는 팬회전수 감지부(17)와, 실외온도에 대해 실외열교환기(5)의 온도가 일정온도이하인 경우 실외송풍팬(6)의 회전수를 미리 설정된 정격회전수와 비교하여 상기 실외열교환기(5)의 성에형성여부를 판단하고 제상운전을 제어하는 제어부(10)를 구비하여 실외온도에 의해 설정된 온도와 실외열교환기(5)의 온도, 송풍팬(6)의 회전수와 정격회전수를 각각 비교하여 실외열교환기(5)의 착상 여부를 판단하여 제상운전을 수행하므로 실외온도감지부(11)의 오동작에 대해서도 착상여부를 정확하게 판단하여 적절한 제상운전을 수행할 수 있다.

Description

공기조화기의 제상제어장치 및 방법

제1도(a)는 일반적인 히트펌프식 공기조화기의 냉방사이클을 보인 도

제1도(b)는 일반적인 히트펌프식 공기조화기의 난방사이클을 보인 도

제2도는 본 발명에 따른 공기조화기의 제상제어블럭도

제3도는 입력전압에 대한 팬 모터의 설정회전수와 실외팬 회전수의 관계도

제4도는 본 발명에 따른 제상제어방법의 순서도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

6:실외팬 7:실외팬모터

11:실외열교환기 온도감지부 12:실외온도감지부

17:실외팬회전수감지부

본 발명은 공기조화기의 제상제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 실외열교환기의 온도와 실외팬의 회전수를 감지하여 착상여부를 판단하고 제상운전을 수행하는 공기조화기의 제상제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 히트펌프식 공기조화기는 제1도(a)에 도시한 바와 같이 냉방운전의 경우 공기조화의 기초가 되는 냉방사이클은 압축기(1), 실외열교환기(3), 모세관(4), 실내열교환기(5)의 일련의 장치들이 냉매관을 통해 직렬연결되어 냉매의 상태가 압축, 응축, 감압, 증발의 과정을 반복하는 사이클로 구성된다.

상기 구성에 의해 냉방운전을 수행하는 경우 압축기(1)에 의해서 고온 고압으로 압축된 냉매가 실외열교환기(3)에서 응축 액화되고 액화된 냉매는 모세관(4)을 통해서 압력이 감압되어 실내열교환기(5)에 들어가고 여기서 주위에서 열을 빼앗아서 증발한다. 증발한 냉매는 가스로 되어 다시 압축기(1)에 흡입되어 순환 작용이 반복된다. 즉, 실내열교환기(5)에 의해 실내에서 흡수된 열을 실외열교환기(3)에 의해 실외로 방출하므로써 실내를 냉각시키게 된다.

실내공기가 가지고 있는 열을 흡수하여 외부에 배출하는 상기한 냉동싸이클의 원리를 반대로 하여 실외의 열을 흡수하여 실내에 방열토록 한 것이 히트펌프식 난방이다. 난방운전시에는 냉방 장치내의 냉매의 흐름을 냉방운전시와 반대로 하여 실내열교환기(3)에서 증기 냉매를 응축 액화하고 실외열교환기(5)에서 액냉매를 증발시키면 열의 이동도 반대로 되어 실외열교환기(5)에 의해 실외공기로부터 열을 빼앗아서 실내열교환기(3)에 의해 실내로 열을 방출하여 난방기능을 수행하게 된다.

이와 같이 히트펌프식 난방에 있어서 냉방사이클의 흐름을 역전시키기 위해서 사방밸브(2)를 사용하며, 사방밸브(2)는 냉방 및 난방을 절환하는 밸브로 솔레노이드 코일에 의하여 구동되며 냉방 및 제습시에는 오프되고 난방시에 온되어 냉매의 흐름을 제어하게 된다.

상기한 바와 같은 히트펌프식 공기조화기의 난방운전에 있어서, 실외열교환기(5)의 온도와 실외공기의 온도차에 의하여 실외열교한기(5)의 표면에 착상이 된다. 실외열교환기(5)의 표면에 착상이 생기면 공기의 유로 저항이 증대되어 송풍량이 감소한다. 그 결과 열교환 성능이 낮아지고 난방능력은 감소한다. 따라서 어느 정도 착상이 진행된 후에는 제상운전을 실시할 필요가 있다. 그러므로 제상운전 개시시기를 적절히 조절하는 것은 매우 중요하다.

종래 제상운전은 성에형성여부를 판별할 수 있는 기준으로 실외온도의 변화에 대해 성에형성차이함수를 산출하여 마이크로프로세서에 기억시키고, 난방운전시 실외온도와 실외열교환기(5)의 온도를 감지하여 두 온도간의 차(A)를 산출하여 산출된 차(A)가 상기 성에형성차이함수값을 초과하면 착상이 된 것으로 판단하여 제상운전을 실행한다. 상기 성에형성차이함수는 -T(T_O) = (7 * T_O)/8 + 12 의 식에 의해 산출되며, T^O는 외부 주위온도를 나타낸다.

상기한 종래 제상운전에서 외부온도에 대한 성에형성차이함수는 외부온도가 낮아질수록 증가하며, 이 때 외부온도와 실외열교환기(5)의 온도간에 산출된 차(A)값은 실외열교환기(5)의 온도에 관계없이 성에형성차이함수값을 초과하게 된다. 따라서 외부온도가 낮아짐으로 인해 착상여부와는 관계없이 냉방싸이클로 전환되어 제상운전을 수행하게 되므로 난방운전이 중지되어 결과적으로 난방효율이 저하되는 문제를 초래한다.

또한, 실외온도가 비정상적으로 판단될 경우 예를 들어 실외온도 감지수단이 되는 써미스터가 실외열교환기(5)에 착상된 성에에 의해 덮혀진 경우 비정상적인 동작을 수행하게 되므로 착상량이 증가하여도 이를 감지하지 못하여 올바른 제상운전을 수행하지 못해 난방능력이 감소되고, 열교환이 제대로 수행되지 않으므로 실외열교환기(5)에서 완전히 증발되지 않은 액체냉매가 기체냉매와 함께 압축기(1)로 유입되어 압축기(1) 베인의 마모등 압축기(1)에 치명적인 손상을 입히게 되는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 외부온도에 대한 실외열교환기(5)의 온도를 감지하여 1차적으로 착상을 판단하고, 2차적으로 실외팬(6)의 회전수를 감지하여 착상여부를 판단하므로써 정확한 제상운전을 수행할수 있는 공기조화기의 제상제어방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 공기조화기의 제상제어장치어서, 실외열교환기, 사방밸브, 실외송풍팬을 구비하며 상기 사방밸브의 온오프에 의해 냉방싸이클 및 난방싸이클이 전환되어 냉방운전 및 난방운전을 수행하고 난방운전시 냉방싸이클로 냉매의 흐름을 전환하여 제상운전을 수행하는 냉난방겸용 공기조화기에 있어서, 난방운전시 실외열교환기의 온도를 감지하는 실외열교환기 온도감지부와, 실외온도를 감지하는 실외온도감지부와, 실외송풍팬의 회전수를 감지하는 팬회전수 감지부와, 실외온도에 대해 실외열교환기의 온도가 일정온도이하인 경우 실외송풍팬의 회전수를 미리 설정된 정격회전수와 비교하여 상기 실외열교환기의 성에형성여부를 판단하고 제상운전을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 목적을 실현하기 위한 공기조화기의 제상제어방법은 실외공기와 열교환하는 실외열교환기, 실외열교환기의 온도를 감지하는 실외열교환기 온도감지부, 실외온도를 감지하는 실외온도감지부, 실외공기를 흡입하여 실외열교환기와 열교환시킨 뒤 실외로 송풍하는 송풍팬을 구비한 낸난방겸용 공기조화기에 있어서, (가) 난방운전을 시작한후 소정시간이 경과하면, 실외온도와 실외열교환기의 온도를 감지하여 실외열교환기의 온도가 실외온도에 대해 설정된 온도이하인가를 판단하는 과정, (나) 상기 과정 (가)의 판단결과 실외열교환기의 온도가 설정온도이하이면, 송풍팬의 회전수를 입력전압에 따라 설정된 회전수와 비교하여 착상여부를 판단하는 과정, (다) 상기 과정 (나)에서 착상이 판단되면 냉방운전으로 전환하여 성에제거운전을 수행하는 과정, (라) 상기 과정 (다)의 성에제거운전중 실외열교환기의 온도가 성에제거운전을 완료하기 위한 소정온도이상인가 감지하는 과정, (마) 상기 과정 (라)의 감지결과 실외열교환기의 온도가 소정온도 이상이면 송풍팬을 입력전압에 따른 설정회전수로 구동시키면서 송풍팬의 회전수를 감지하는 과정, (바)상기 과정 (마)의 감지결과 송풍팬의 운전회전수가 설정회전수이내이면 제성을 완료하는 과정을 구비한다.

이하에는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 구성 및 작용효과를 설명한다.

본 발명에 따른 열펌프형 공기조화기의 실내기는 실내공기와 열교환하는 응축기(3)와 실내로 가열된 공기를 송풍하는 실내팬(8)으로 구성되고 실외기는 냉매를 저온저압으로 감압시키는 모세관(4), 실외의 공기와 열교환하는 증발기(5), 냉매의 흐름을 전환시키도록 온오프되는 사방밸브(2), 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기(1)로 구성된다.

제2도는 본 발명에 따른 공기조화기의 제어블럭도를 도시한 것이다. 또한, 제2도에 도시된 바와 같이 압축기(1)의 구동시 실외열교환기(5)의 온도를 감지하는 실외열교환기 온도감지부(11)와, 실외의 온도를 감지하는 실외온도감지부(12)와, 입력전압을 감지하는 입력전압감지부(13)와, 실외팬(6)을 구동시키는 실외팬 구동부(15)와, 실외팬(6)의 회전수를 감지하기 위한 실외팬회전수 감지부(17)와, 냉방운전을 난방운전으로 전환시키기 위한 사방밸브 제어부(14)와, 압축기(1)를 구동시키는 압축기 구동부(16)와, 실내조건에 따라 상기 장치들을 총괄적으로 제어하는 제어부(10)를 구비한다.

이상과 같은 구성에서 실외팬회전수 감지부(17)은 실외팬모터의 회전수를 펄스신호로 변화하여 꺼내고 그것을 처리하여 회전수를 계측하는 펄스변환식 센서로 회전 정보를 펄스 간격, 즉 시간정보로 바꾸어 처리하며, 펄스변환기에 슬릿 원판과 광전변환기를 내장하여 빛의 단속을 펄스화하는 광전형 펄스변환기가 양호하게 사용된다.

상기한 구성에 의한 본 발명에 따른 제상제어방법은 난방운전으로 압축기(1)가 구동된지 40분이 지난 뒤에 실외온도감지부(12)에서 감지한 실외온도가 -2℃이상인 경우에는 실외열교환기 온도감지부(11)는 3분동안 실외열교환기(5)의 온도가 -10℃이하의 온도인지를 감지하고, 만약 실외온도가 -2℃이하일 경우에는 3분동안 실외열교환기(5)의 온도가 -15℃이하의 온도인지를 감지한다. 제어부(10)는 상기 실외온도감지부(12)와 상기 실외열교환기 온도감지부(11)의 감지결과를 입력받아 실외열교환기(5)의 온도가 실외온도에 대해 각각 -10℃이하, -15℃이하이면 실외열교환기(5)에 착상이 된 것으로 판단한다.

상기 과정에 의해 성에형성이 1차적으로 판단되면 제3도에 도시된 바와 같은 입력전압에 대해 과부하가 걸리지 않도록 적정 단계의 회전수로 설정된 실외팬모터(7)의 설정회전수와 실외팬모터(7)의 운전회전수를 비교하여 2차 성에형성여부를 판단한다. 제3도에 있어서 실외팬모터(7)의 설정회전수는 입력전압에 대한 실외팬모터(7)의 적정 회전수를 나타낸 것이고, 각 운전단계에 따라 설정된 실외팬모터(7)의 정상적인 회전수는 선J와 같으며 회전수의 상한은 선I이고, 하한은 선K와 같다. 실외팬 회전수 감지부(17)의 감지결과 실외팬모터(7)의 회전수가 선 I와 선 K사이에 위치하는 값이면 정상적인 난방운전이 수행되고 있음을 나타내고 실외팬모터(7)의 회전수가 선I를 초과하면 실외열교환기(5)에 성에가 형성되어 실외팬모터(7)에 과부하가 걸림으로써 정상 동작시와 같은 전압이 인가되어도 실외팬모터(7)의 회전수가 증가된 것이므로 성에형성판단단계를 종료하고 이에 따른 제상운전을 수행한다. 또한, 실외팬모터(7)의 회전수가 선K 이하의 값이면 실외팬모터(7)의 고장으로 판단하고 전체세트의 운전을 정지시키고 고장을 표시하게 된다.

제4도는 본 발명에 따른 공기조화기의 제상제어방법을 보인 순서도이다. 제4도에 의해 본 발명에 따른 제상제어방법을 설명하면, 단계 (20), (21) 및 (22)에서는 난방운전이 시작되어 40분이 경과되기 전에는 실외열교환기(5)에 성에가 형성될 가능성이 없고 일반적으로 전체 난방운전 중에서 성에제거를 위한 시간이 전체 운전시간의 15%를 초과할 수 없으므로 난방운전 시작후 40분이 경과되기 전까지는 성에 착상여부를 판단하지 않고 다만 운전타이머만을 증가시키면서 정상적인 난방운전을 실시한다.

단계 (21)의 비교결과 운전타이머의 값이 40분을 초과하였으면 단계 (23)에서 실외열교환기(5)의 온도와 실외온도를 감지한다.

상기 단계 (23)에서는 실외온도가 -2℃이하일 경우 실외열교환기(5)의 온도가 -15℃이하인가를 판단하고 판단결과 -15℃이하이면 3분동안 실외열교환기(5)의 온도가 그상태를 유지하는 가를 판단한다. 만약 실외온도가 -2℃이상일 경우에는 3분동안 실외열교환기(5)의 온도가 -10℃이하의 온도로 지속되는가를 감지하게 된다. 상기 감지결과 외부온도에 대해 각각 3분동안 실외열교환기(5)의 온도가 -10℃이하 또는 -15℃이하의 온도에서 지속적으로 감지되면 1차적으로 성에가 형성된 것으로 판단하게 된다.

상기 단계 (23)에서의 성에형성 판단결과 단계 (24)에서는 제3도에 의거하여 실외팬모터(7)의 회전수를 감지하여 입력전압에 대한 실외팬모터(7)의 설정회전수에 대해 정상적인 운전회전수를 유지하는가를 판단하게 된다. 제3도에서와 같이 만약 실외팬모터(7)의 회전수가 선 I를 초과하면 성에가 형성되었음을 판단하게 된다.

단계 (25)에서 성에형성이 판단되면 단계 (26)에서는 실내팬(8) 및 실외팬(6)의 동작을 오프시키고 4방밸브(2)를 제어하여 냉방사이클로 냉매의 순환을 전환시킨다. 단계 (27)에서는 성에제거운전이 시작되었으므로 성에제거를 위한 운전타이머(T2)를 온시켜 제상운전이 수행되는 시간을 체크하게 된다.

단계 (28)에서는 제상운전을 수행하기 위한 냉방사이클에 따라 실외열교환기(3)의 온도를 감지하게 된다. 이때 제상운전을 시작하고 일정시간동안에는 성에를 녹이는데 실외열교환기(3)의 열을 소모하므로 실외열교환기(3)의 온도가 상승하지 않고, 성에제거가 완료되면 실외열교환기(3)의 온도가 상승하게 되므로 실외열교환기(3)의 온도가 12℃이상이면 제상운전을 완료시키게 된다. 상기 단계 (28)의 비교결과 실외열교환기(3)의 온도가 12℃이상이면 성에가 완전히 제거되었는가를 판단하기 위해 실외팬모터(7)를 입력전압에 따라 설정된 정격회전수로 구동시켜 회전수가 정격회전수이상으로 증가하는가를 단계 (30)에서 판단하게 된다.

상기 단계 (30)의 판단결과 실외팬(6)의 운전회전수가 정격회전수 범위내에 있으면 성에제거가 완료되었으므로 단계 (32)에서 성에제거운전을 완료하게 된다. 하지만 상기 단계 (30)의 판단결과 실외팬(6)의 회전수가 제3도의 설정회전수 범위내에 있지 않으면 상기 단계 (26)이하를 반복수행하여 실외열교환기(3)에 남아있는 성에를 제거하게 된다.

또한 냉방사이클의 수행으로 실외열교환기(3)의 성에를 제거하는 도중 성에제거 운전타이머(T2)의 값이 단계 (31)의 비교결과 12분을 초과하게 되면 강제적으로 제상운전을 종료하여 정상적인 난방운전을 시작하므로써 제상운전이 길어짐으로 인해 난방효과가 저하되는 것을 방지하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 제상제어장치 및 방법에 의해 난방운전시 실외열교환기(5)에 착상된 성에의 형성여부를 실외열교환기(5)의 온도 및 실외팬(6)의 회전수에 의하여 판단하므로 실외열교환기(5)의 착상여부를 정확하게 판단할 수 있고 그에 따라 적절한 제상운전을 실행할 수 있으므로 난방효율의 저하 및 압축기(1)등의 기기의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 실외열교환기(5), 사방밸브(2), 실외송풍팬(6)을 구비하며 상기 사방밸브(2)의 온오프에 의해 냉방싸이클 및 난방싸이클이 전환되어 냉방운전 및 난방운전을 수행하고 난방운전시 냉방싸이클로 냉매의 흐름을 전환하여 제상운전을 수행하는 냉난방겸용 공기조화기에 있어서, 난방운전시 실외열교환기(5)의 온도를 감지하는 실외열교환기 온도감지부(11)와, 실외온도를 감지하는 실외온도감지부(12)와, 실외송풍팬(6)의 회전수를 감지하는 팬회전수 감지부(17)와, 실외온도에 대해 실외열교환기(5)의 온도가 일정온도이하인 경우 실외송풍팬(6)의 회전수를 미리 설정된 정격회전수와 비교하여 상기 실외열교환기(5)의 성에형성여부를 판단하고 제상운전을 제어하는 제어부(10)를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상제어장치.
2. 제1항에 있어서, 입력전압을 감지하는 입력전압감지부(13)를 더 구비하여 상기 제어부(10)는 입력전압에 따라 가변 설정된 정격회전수를 실외송풍팬(6)의 회전수와 비교한 뒤 착상여부를 판단하여 제상운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상제어장치.
3. 실외공기와 열교환하는 실외열교환기(5), 실외열교환기(5)의 온도를 감지하는 실외열교환기 온도감지부(11), 실외온도를 감지하는 실외온도감지부(12), 실외공기를 흡입하여 실외열교환기(5)와 열교환시킨 뒤 실외로 송풍하는 송풍팬(6)을 구비한 냉난방겸용 공기조화기에 있어서, (가) 난방운전을 시작한후 소정시간이 경과하면, 실외온도와 실외열교환기 (5)의 온도를 감지하여 실외열교환기(5)의 온도가 실외온도에 대해 설정된 온도이하인가를 판단하는 과정(20, 21, 23), (나) 상기 과정 (가)의 판단결과 실외열교환기(5)의 온도가 설정온도이하이면, 송풍팬(6)의 회전수를 입력전압에 따라 설정된 회전수와 비교하여 착상여부를 판단하는 과정(24), (다) 상기 과정 (나)에서 착상이 판단되면 냉방운전으로 전환하여 성에제거운전을 수행하는 과정(25, 26), (라) 상기 과정 (다)의 성에제거운전중 실외열교환기(5)의 온도가 성에제거운전을 완료하기 위한 소정온도이상인가 감지하는 과정(28), (마) 상기 과정(라)의 감지결과 실외열교환기(5)의 온도가 소정온도 이상이면 송풍팬(6)을 입력전압에 따른 설정회전수로 구동시키면서 송풍팬(6)의 회전수를 감지하는 과정(29), (바) 상기 과정 (마)의 감지결과 송풍팬(6)의 운전회전수가 설정회전수이내이면 제상을 완료하는 과정(30)을 구비한 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상제어방법.
4. 제3항에 있어서, 성에제거운전중 제상운전시간이 미리 설정된 제상시간을 초과하면 제상운전을 중지하고 난방운전을 재개하는 과정(27, 31)을 더 구비하여 난방효율 저하를 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상제어방법.