KR0160428B1 - 공기청정장치를 구비한 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로 더욱 상세하게는 코로나와이어에 의한 코로나방전으로 실내공기중에 포함된 부유입자를 이온화시키는 하전부와, 소정의 고전압을 인가받는 복수개의 고전압판에 의해 상기 하전된 입자를 집진하는 집진부를 갖는 공기청정장치를 구비한 공기조화기에 있어서, 상기 공기청정장치(200)는 코로나와이어(250)에 소정 고전압의 펄스신호를 인가하는 펄스고전압부(241)와, 상기 고전압판(260)에 소정의 직류고전압을 인가하는 직류고전압부(242)를 더 구비하며, 상기 공기청정장치(200)의 구동시 냉방운전의 여부를 판단하는 운전종류판별수단(310), 냉방운전시 공기청정장치(200)가 구동됨이 판단되면 압축기의 운전주파수를 기설정된 소정의 제한주파수(F')이하로 제한하는 운전주파수 제어수단(320), 상기 압축기가 제한주파수(F')이하로 구동됨과 동시에 시간측정을 개시하는 시간측정수단(330), 상기 시간측정수단(330)에 의해 측정된 시간(t)과 기설정된 소정의 기준시간(T)을 비교하여 그 비교결과에 따라 압축기를 단속적으로 구동시키도록 소정 제어신호를 출력하는 시간판정수단(300)을 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

공기청정장치를 구비한 공기조화기 및 그 제어방법

제1도는 종래 공기청정장치의 구성을 보인 단면도.

제2도는 종래 공기청정장치의 설치상태를 보인 공기조화기 실내기의 단면도.

제3도는 본 발명의 일실시예에 따른 공기청정장치의 구성을 보인 단면도.

제4도는 본 발명의 일실시예에 따른 공기청정장치의 개략사시도.

제5도는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성을 보인 제어블럭도.

제6도는 본 발명의 공기청정장치를 구비한 공기조화기의 제어방법을 보인 플로우차트.

제7도는 본 발명에 따른 공기조화기의 압축기의 구동타이밍을 보인 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

200 : 공기청정장치 210 : 고정틀

220 : 부유입자제거부 230 : 유해가스제거부

240 : 고전압발생부 241 : 펄스고전압부

242 : 직류고전압부 250 : 코로나와이어

260 : 고전압판 270 : 접자판

300 : 시간판정수단 310 : 운전종류판별수단

320 : 운전주파수제어수단 330 : 시간측정수단

340 : 시간기억수단 350 : 구동제어수단

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직류고전압 및 펄스고전압을 인가받아 유해가스 및 부유먼지를 효과적으로 제거할 수 있도록 된 공기청정장치를 구비한 공기조화기 및 냉방운전시 공기청정장치의 고전압 방전을 억제시킬 수 있도록 된 공기조화기의 제어방법에 관한 것이다.

공기조화기(이하 공조기라 칭함)의 실내기는 실내공기를 흡입한 후 열교환기를 통과시키는 과정에서 흡입된 실내공기를 열교환시킨 후 실내로 토출시키는 과정을 반복함으로써 실내공기를 조화하는 기능을 가지며, 또한, 공기청정용 필터를 장착하여 흡입되는 실내공기에 포함된 먼지 및 이물질등의 부유입자를 제거하여 쾌적한 실내공간을 유지시키는 기능도 가지고 있다.

한편, 근래에는 실내공기중의 부유입자 및 유해가스를 제거하기 위하여 제1도에서와 같이 전기집진기와 활성탄등으로 만들어진 고형의 가스흡착제를 공기청정장치에 장착시켜 사용하고 있으며 종래의 이러한 공기청정장치(100)의 구성을 설명하면 다음과 같다.

제1도에서 종래의 공기청정장치(100)는 케이스(10), 활성탄등으로 이루어진 유해가스제어부(20), 실내공기중에 포함된 부유물 및 먼지입자를 집진하는 부유입자제거부(30) 및 상기 부유입자제거부(30)에 고전압을 인가하는 고전압발생부(40)로 구성되며, 케이스(10)의 일측에 장착된 고전압발생부(40)와 인접하여 부유입자제거부(30)가 장착되며, 케이스(10)의 타측에는 유해가스제거부(20)가 장착된다. 이때 유해가스제거부(20)는 활성탄등으로 만들어진 고형의 가스흡착제로 되어 있으며, 부유입자제거부(30)는 통상의 전기집진기로 되어 있다.

고전압발생부(30)의 고전압출력은 부유입자제거부(30)의 전기집진기에 인가되도록 구성되어, 실내 열교환기 전면의 실내공기가 흡입되는 유로의 적절한 위치에 케이스(10)를 고정하여 장착한다.

이와 같이 구성된 종래의 공조기의 공기청정장치의 동작을 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 제2도에서 공조기에 전원이 인가되어 냉난방운전을 개시하게 되면 실내팬(51)이 구동되어 실내공기를 실내기(50)의 흡입구(53)를 통해 흡입하여 실내열교환기(52)에 의해 열교환시킨 후 토출구(54)를 통하여 실내로 토출시키게 되며, 이러한 과정을 반복함으로써 실내를 공지조화시키게 된다.

이 과정에서 흡입되는 실내공기에는 실내먼지등의 부유입자와 유해가스가 포함되어 흡입되고 공기청정장치(100)를 통과하는 실내공기에 포함되어 있는 먼지등의 부유입자는 제1도의 부유입자제거부(30)에서 고전압발생부(40)의 고전압에 의하여 이온화되어 집진되고, 유해가스는 유해가스제어부(20)에서 제거된 후, 실내 열교환기(52)를 통하여 실내로 토출되는 과정을 반복하면서 실내의 공기청정을 수행하게 된다.

이때 공조기는 실내온도의 설정온도와의 차에 따라 운전주파수를 가변시키는 냉방운전 또는 실내팬(51)만을 구동시키는 송풍운전이 수행되게 된다.

그러나, 이러한 종래의 공기청정장치(100)에 의한 부유입자의 제거 및 유해가스 제거에는 다음과 같은 문제점이 있다. 즉, 우선 유해가스제거를 위하여 활성탄등의 가스흡착제를 사용하게 되는 데, 이느 흡착제의 구조특성상 시간 경과에 따라 포화되기 때문에 가스제거능력이 점차 감소하게 되고 따라서, 일정시간 후에는 가스제거효과가 없어지므로 가스흡착제(활성탄등)를 수시로 교환해 주어야만 한다.

또한, 공조기의 사용효율은 실내기 전면으로 흡입되는 실내공기의 흡입량에 따라 좌우되는 바, 유해가스제거부(20)에 사용되는 가스흡착제의 조밀구조로 인하여 사용기간에 비례하여 점차 흡입구(53)에 풍량이 감소되고, 이로 인하여 소비전력이 상승하게 됨으로써 공조기의 효율이 감소하게 된다.

한편, 공조기의 운전모드를 통상의 냉방운전으로 제어하는 경우에 있어서 실내온도와 설정온도의 차에 의해 결정되는 운전주파수가 높게 설정된 상태에서 장시간 가동되게 되면, 공조기의 냉방열교환 특성상 실내열교환기(52) 표면에 다량의 물방울이 생성되게 되고, 이러한 물방울로 인하여 고전압발생부(40)로부터 부유입자 제거부(30)에 인가되는 고전압이 방전되게 되어 이러한 방전에 따라 제어회로가 오동작되는 등의 문제가 야기되었다.

따라서 본 발명은 이러한 종래의 제반결점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 그 목적은 부유입자를 집지하여 제거함과 동시에 유해가스를 제거할 수 있도록 된 공기청정장치를 구비한 공기조화기를 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 이러한 공기청정장치의 구동시 과다한 냉방운전으로 인하여 공기청정장치에 인가되는 고전압이 방전되는 것을 방지할 수 있도록 한 공기조화기의 구동제어방법을 제공하고자 하는 것이다.

이러한 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 공기조화기는 코로나와이어에 의한 코로나방전으로 실내공기중에 포함된 부유입자를 이온화시키는 하전부와, 소정의 고전압을 인가받는 복수개의 고전압판에 의해 상기 하전된 입자를 집진하는 집진부를 갖는 공기청정장치를 구비한 공기조화기에 있어서, 상기 공기청정장치는 코로나와이어에 소정 고전압의 펄스신호를 인가하는 펄스고전압부와, 상기 고전압판에 소정의 직류고전압을 인가하는 직류고전압부를 더 구비하며, 상기 공기청정장치의 구동시 냉방운전의 여부를 판단하는 운전종류판별수단, 냉방운전시 공기청정장치가 구동됨이 판단되면 압축기의 운전주파수를 기설정된 소정의 제한주파수(F')이하로 제한하는 운전주파수 제어수단, 상기 압축기가 제한주파수(F')이하로 구동됨과 동시에 시간측정을 개시하는 시간측정수단, 상기 시간측정수단에 의해 측정된 시간(t)과 기설정된 소정의 기준시간(T)을 비교하여 그 비교결과에 따라 압축기를 단속적으로 구동시키도록 소정제어신호를 출력하는 시간판정수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법은 실내공기중에 포함된 부유물 및 유해가스를 집진하여 제거하는 공기청정장치를 구비하며 압축기의 운전주파수를 가변시킬 수 있도록 된 공기조화기에 있어서, (가)상기 공기청정장치의 구동시 냉방운전의 수행여부를 판단하는 단계, (나)냉방운전시 공기청정장치가 구동됨이 판단되면 압축기의 운전주파수를 기설정된 소정 제한주파수로 설정하고 압축기를 구동시키는 단계, (다)상기 압축기의 구동개시와 동시에 압축기의 구동시간을 측정하는 단계, (라)상기 측정된 압축기의 구동시간에 압축기를 소정 주기로 단속구동시키는 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 과정(라)는 상기 측정된 압축기의 구동시간이 소정의 기설정된 제1기준시간이상 제2기준시간이하이면 압축기를 상기 제한주파수로 구동시키는 단계 및 상기 측정된 압축기의 구동시간이 제2기준시간이상이면 압축기의 구동을 오프시키고 측정된 압축기의 구동시간을 클리어시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하에는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 구성 및 작용효과를 상세하게 설명한다.

제3도는 본 발명의 일실시예에 따른 공기청정장치의 단면도이고, 제4도는 본 발명의 일실시예에 따른 공기청정장치의 개략 사시도이다.

먼저, 제3도에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 공기청정장치(200)는 고정틀내(210)에는 각각 부유입자게거부(220) 및 유해가스제거부(230)가 소정 간격이격되어 설치되고, 또한 상기 고정틀(210)의 일측에는 상기 부유입자 제거부(220) 및 유해가스제거부(230)에 고전압을 인가하기 위한 고전압발생부(240)가 마련되게 된다. 이러한 구조를 갖는 공기청정장치(200)는 제4도에 도시한 바와 같이 기능적인 측면에서 크게 하전부 및 집진부로 구별된다. 하전부는 코로나와이어(250) 및 접지판(270)으로 이루어지며, 집진부는 기능적으로 집진판의 역할을 수행하는 상기 접지판(270) 및 고전압판(260)으로 이루어진다. 즉, 본 발명에 따른 공기청정장치(200)에서는 하전부의 접지판(270)과 집진부의 접지판(270)이 단일의 금속판재로 구현되고, 상기 접지판(270)을 최대의 집진효율을 얻을 수 있도록 복수개 나열하여 배치하며, 상기 접지판(270)들사이의 공간에는 복수개의 고전압판(260)이 양호하게 배치되어 사용되어진다. 이렇게 하여 형성된 각각의 고전압판(260)상의 공간에는 코로나와이어(250)가 놓여진다.

접지판(270)은 알루미늄재질의 박판으로 양호하게 구현되는 바, 각각의 접지판(270)은 도전체에 의하여 상호 연결되어 접지된다. 고전압판(260)은 알루미늄재질의 박판으로 양호하게 구현되며, 각각의 일단이 도전체에 의해 연결된 상태에서 고전압 예를 들면 2㎸정도의 직류고전압을 제공하는 직류고전압부(242)와 연결된다.

한편, 코로나와이어(250)는 텅스텐 와이어나 텅스텐와이어에 금도금을 한 금도금 와이어로 양호하게 구현되며, 폭이 좁고 상승시간이 빠른 펄스신호를 나타내는 고전압을 인가받도록 펄스고전압부(242)에 연결된다. 이때 집진부의 고전압판(260)에 소정의 고전압을 인가하는 직류고전압부(242)는 상용교류전원을 감압 및 정류한 뒤 고주파스위칭에 의해 만들어진 직류고전압을 인가하도록 한 것이며, 하전부의 코로나와이어(250)에 연결된 펄스고전압부(241)는 상용교류전원을 감압 및 정류한 뒤 소정의 직류고전압으로 승압시켜 소정의 듀티비를 갖는 펄스신호를 만들어 코로나와이어(250)에 인가하게 된다.

따라서, 도시되지 않은 마이컴에 의하여 전기집진장치의 구동이 필요한 것으로 판단되어 공기청정장치(200)에 전원이 인가되게 되며, 펄스고전압부(241)에서는 소정의 듀티비에 따라 코로나와이어(250)에 고전압의 펄스신호를 인가 및 차단시키는 동작을 반복함으로써 코로나와이어(250)에 의해 가스의 집진성능을 향상시킬 수 있게 된다.

이러한 공기청정장치의 동작을 이하에 상세히 설명한다. 먼저, 전원이 인가되게 되면 코로나와이어(250)에는 소정의 고전압을 갖는 펄스신호가 인가되게 되어 그 주위에 코로나영역이 생성되고, 나아가 고전압판(260)에도 약 2㎸정도의 고전압이 인가되어 고전압판(260)에서 접지판(270)으로 향하는 자기장이 형성된다. 이때 코로나 영역에는 수많은 전자와 활성화입자들이 발생되는 영역이다. 이 영역에서 발생된 전자는 코로나영역의 가장자리로부터 코로나와이어(250)를 향하여 이동하며, 이 과정에서 중성의 기체분자와 충돌하여 중성의 기체분자로부터 전자를 떼어내어 양이온을 만든다. 이 양이온들은 코로나영역을 이탈하여 집진판(27))을 향하여 이동한다.

이 상태에서 송풍팬(51)의 동작에 의하여 혼탁한 실내공기가 실내기의 공기유입구(53)를 통과하여 하전부로 유입되게 되면, 상기 생성된 코로나에 의하여 공기중에 포함된 부유입자들이 양이온화된 후에 집진부로 보내지게 된다. 이렇게 집진부로 유입된 이온화된 부유입자들은 고전압판(260)에서 가해지는 척력과 접지판(270)에서 가해지는 인력의 작용, 즉 상기 형성된 자기장의 작용으로 집진판에 포집되게 된다. 이렇게하여 부유입자들이 제거된 청정공기는 공기조화기의 공기토출구(54)를 통해 실내로 토출되게 된다.

또한, 유해가스가 송풍팬(51)의 구동으로 유입되는 경우에는 하전부의 코로나와이어(250)에 인가되는 펄스고전압에 의하여 코로나영역이 형성되고, 이때 코로나영역에 발생된 활성화 입자들에 의하여 산화되어 고체입자 상태로 변환되게 된다. 이 변환된 고체입자는 상기에서와 같이 양이온과 결합하여 집진부를 통과하면서 고전압판(260)과 접지판(270)사이에 형성되는 자기장에 의하여 접지판(270)에 집진되어 제거되게 된다.

제5도는 본 발명에 따른 공기정청장치를 구비한 공기조화기의 개략적인 제어블럭도이고, 제6도는 본 발명이 적용된 공기조화기의 제어방법을 보인 플로우차트이다. 먼저, 제5도에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 공기조화기는 사용자로부터 희망하는 운전의 종류를 판별하는 운전종류 판별수단(310)과, 압축기의 운전주파수를 소정 값으로 설정된 기준주파수 이하로 제한하며 제한된 운전주파수를 해제하는 운전 주파수 제어수단(320)과, 운전주파수가 소정 기준주파수이하로 제한되었을 때 시간(t)측정을 개시하는 시간측정수단(330)과, 일정시간을 저장하여 기억하는 시간기억수단(340)과, 시간기억수단(340)에 기억되어있는 일정시간(T)과 상기 시간측정수단(330)에서 측정된 시간(t)을 비교판단하는 시간판정수단(300)과, 상기 시간판정수단(300)의 판단결과에 따라 압축기의 구동개시 및 구동완료시점을 제어하는 구동제어수단(350)을 구비한다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 공기조화기의 제어방법을 제6도를 참조하여 이하에 설명하겠다. 또한, 제7도는 본 발명의 공기조화기의 제어방법에 따른 냉방운전시 압축기의 구동타이밍도이다. 먼저, 공기조화기가 동작을 개시하여 공기청정을 위한 운전조건이 되면 단계(s1)에서 공기청정장치를 가동하고 즉, 고전압발생부(240)에 고전압을 인가하여 코로나와이어(250)에는 펄스고정압시호를 고전압판(260)에는 직류고전압을 공급하는 유해가스 및 부유입자를 집진하게 된다. 또한, 단계(s2)에서는 운전종류판별수단(310)에 의하여 현재 공기조화기의 운전의 종류가 냉방운전인가의 여부를 판단하게 되고, 이 판단결과 난방운전이 아니면 단계(s3)으로 진행하여 압축기의 운전주파수(f)를 사용자가 설정한 실내온도와 소정의 센서에 의해 감지된 현재 실내의 온도와의 차에 의해 산출되는 운전주파수(F)로 설정하게 된다. 따라서 압축기는 상기 산출된 운전주파수(F)로 구동되게 된다.

반면, 상기 단계(s2)의 판단결과 현재 공기조화기의 운전의 종류가 냉방운전인 경우에는 단계(s4)로 진행하여 이후 동작을 수행하게 된다. 즉, 단계(s4)에서는 압축기의 운전주파수(f)를 기설정된 제한주파수(F')로 설정된 뒤 압축기를 직정 회전수로 구동시키게 된다. 단계(s5)에서는 시간측정수단(330)에 의하여 압축기를 제한주파수로 구동시키기 시작함과 동시에 시간측정을 개시하게 된다.

단계(s6)에서는 상기 단계(s5)에서 측정된 시간을 시간기억수단(340)에 기억된 소정의 기준시간(T)과 비교하고 그 비교결과 시간측정수단(330)에 의해 측정된 시간(t)이 제1기준시간(T)이하이며 단계(s7)에서 압축기를 제한주파수(F')로 구동시키고, 제1기준시간(T)이상이면 단계(s8)로 진행하게 된다. 단계(s8)에서는 상기 단계(s5)에서 측정된 시간이 시간기억수단(340)에 기억된 제2기준시간(이는 제1기주시간의 2배의 시간(2T)으로 설정됨)이상 경과되었는가를 판단하게 된다. 이느 제7도의 타이밍도에서 보는 바와 같이, 냉방운전의 개시와 동시에 압축기의 운전주파수(f)를 제한주파수(F')로 설정하여 구동하기 시작한 시점으로부터 측정된 시간(t)이 소정 제1기준시간(T)이상이면 압축기의 구동을 오프시킴으로써 냉방운전중에 공기청정장치가 구동되게 되는 경우 압축기의 운전주파수를 제한주파수로 설정하여 단속구동시키게 된다.

또한, 단계(s10)에서와 같이 시간측정수단(330)에 의해 측정된 시간(t)이 압축기의 구동개시시점으로부터 제2기준시간(2T)이상이면 시간측정수단(330)에 측정된 시간을 클리어시키고 상기한 과정을 반복수행하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 공기청정장치를 구비한 공기조화기 및 제어방법에 의하여 하전부와 코로나와이어에는 펄스고전압을 인가하고, 집진부의 고전압판에는 직류고전압을 인가함으로써 부유입자 및 유해가스를 효과적으로 집진하여 제거할 수 있으므로 별도의 활성탄등으로 이루어진 가스흡착제등을 수시로 교환하여야 하는 불편함을 해결할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 의하여 냉방운전중에 공기청정장치가 구동되는 경우에는 압축기의 운전주파수를 소정의 제한주파수이하로 제한함으로써 열교환기의 표면에 형성된 습기로 인한 공기청정장치의 고전압 방전현상의 발생을 억제시켜 제어회로를 안정화시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Claims (4)

1. 코로나와이어에 의한 코로나방전으로 실내공기중에 포함된 부유입자를 이온화시키는 하전부와, 소정의 고전압을 인가받는 복수개의 고전압판에 의해 상기 하전된 입자를 집진하는 집진부를 갖는 공기청정장치를 구비한 공기조화기에 있어서, 상기 공기청정장치(200)는 코로나와이어(250)에 소정 고전압의 펄스신호를 인가하는 펄스고전압부(241)와, 상기 고전압판(260)에 소정의 직류고전압을 인가하는 직류고전압부(242)를 더 구비하며, 상기 공기청정장치(200)의 구동시 냉방운전의 여부를 판단하는 운전종류판별수단(310), 냉방운전시 공기청정장치(200)가 구동됨이 판단되면 압축기의 운전주파수를 기설정된 소정의 제한주파수(F')이하로 제한하는 운전주파수 제어수단(320), 상기 압축기가 제한주파수(F')이하로 구동됨과 동시에 시간측정을 개시하는 시간측정수단(330), 상기 시간측정수단(330)에 의해 측정된 시간(t)과 기설정된 소정의 기준시간(T)을 비교하며 그 비교결과에 따라 압축기를 단속적으로 구동시키도록 소정 제어신호를 출력하는 시간판정수단(300)을 구비한 것을 특징으로 하는 공기조화기.
2. 실래공기중에 포함된 부유물 및 유해가스를 집진하여 제거하는 공기청정장치(200)를 구비하며 압축기의 운전주파수를 가변시킬 수 있도록 된 공기조화기에 있어서, (가)상기 공기청정장치(200)의 구동시 냉방운전의 수행여부를 판단하는 단계, (나)냉방운전시 공기청정장치(200)가 구동됨이 판단되면 압축기의 운전주파수를 기설정된 소정 제하주파수로 설정하고 압축기를 구동시키는 단계, (다)상기 압축기의 구동개시와 동시에 압축기의 구동시간을 측정하는 단계, (라)상기 측정된 압축기의 구동시간에 압축기를 소정 주기로 단속구동시키는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 과정(라)는 상기 측정된 압축기의 구동시간의 소정의 기설정된 제1기준시간이상 제2기주시간이하이면 압축기를 상기 제한주파수로 구동시키는 단계, 상기 측정된 압축기의 구동시간이 제2기준시간이상이면 압축기의 구동을 오프시키고 측정된 압축기의 구동시간을 클리어시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 제2기준시간은 제1기준시간의 2배인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.