KR100469654B1 - 공기 조화기의 산소 발생기 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 공기 조화기의 산소 발생기는 운전 중인 산소 발생기가 운전을 정지할 때 산소 발생기의 내부 온도를 감지하여 감지된 온도에 따라 공기 압축기의 운전을 제어한다. 만약 산소 발생기의 운전이 정지할 때, 산소 발생기의 내부 온도가 0℃보다 높으면 공기 압축기는 정지시키고 냉각 팬은 계속 운전하여 공기 압축기를 강제 냉각시킨다. 반대로 산소 발생기의 내부 온도가 0℃ 이하이면 공기 압축기와 냉각 팬을 모두 정지시켜 공기 압축기를 자연 냉각시킨다.

Description

공기 조화기의 산소 발생기 및 그 제어 방법{OXYGEN GENERATOR OF AIR CONDITIONER AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 공기 조화기에 관한 것으로, 특히 산소 발생기를 구비한 공기 조화기에 관한 것이다.
산소 발생기를 구비한 공기 조화기는, 실외기에 산소 발생기를 구비한다. 산소 발생기는 크게 공기 압축기와 냉각 팬, 산소 추출기 등으로 구성된다. 공기 압축기는 외부 공기를 흡입하여 압축한 다음 산소 추출기에 공급한다. 냉각 팬은 공기 압축기가 과열되지 않도록 냉각시키기 위한 것이다. 산소 추출기(일명 베드)는 압축 공기에서 산소만을 추출하여 실내로 공급하고 질소는 걸러내어 외부로 배출시키기 위한 것이다.
도 1은 종래의 산소 발생기를 구비한 공기 조화기의 실외기를 나타낸 분해 사시도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이 공기 조화기는 실외기(10)와 실내기(20)로 구성되는데, 실외기(10)의 상부에는 산소 발생기(30)가 구비된다. 이 산소 발생기(30)에는 공기를 압축하기 위한 공기 압축기(32)와 압축된 공기에서 질소를 흡착하여 걸러내고 산소만을 추출하기 위한 산소 추출기(31)가 구비된다. 추출된 산소는 산소 공급관(33)을 통해 실내기(20)로 공급된다. 실외기(10)에는 냉매를 압축하기 위한 압축기(11)가 설치되며, 이 압축기(11)의 흡입 측과 토출측은냉매관(14)을 통해 실내기(20)와 연결되어 냉매 순환 사이클이 형성된다.
도 2는 종래의 산소 발생기의 제어 장치를 나타낸 블록도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 제어부(102)의 입력측에는 입력부(104)와 발진부(106), 전원부(108)가 연결된다. 입력부(104)는 사용자의 조작에 따른 신호를 발생시켜서 제어부(102)에 전달하고, 제어부(102)는 이 신호에 따른 제어 신호를 발생시켜서 목적하는 제어 동작이 수행될 수 있도록 한다. 발진부(106)는 제어부(102)의 동작에 필요한 내부 클럭 신호를 만드는데 필요한 발진 신호를 발생시키기 위한 것이다.
제어부(102)의 출력 측에는 팬 모터(110)와 공기 압축기(114), 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브(116, 122)가 연결된다. 팬 모터(110)는 공기 압축기(114)를 냉각시키기 위한 냉각 팬(112)을 구동하기 위한 것이다. 공기 압축기(114)는 실외 공기를 흡입 압축하기 위한 것이다. 제 1 솔레노이드 밸브(116)는 공기 압축기(114)에서 압축된 공기가 제 1 및 제 2 산소 추출기(118, 120)에 교대로 공급되도록 한다. 제 1 및 제 2 산소 추출기(118, 120)에서 추출된 산소는 산소 공급용 튜브(도시하지 않았음)를 통해 실내로 공급된다. 제 2 솔레노이드 밸브(122)는 제 1 및 제 2 산소 추출기(118, 120)에서 걸러낸 질소를 외부로 배출한다.
제 1 및 제 2 산소 추출기(118, 120)는 일정 주기로 번갈아 동작한다. 이에 따라서 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브(116, 122)도 교대로 동작한다. 즉, 제 1 솔레노이드 밸브(116)가 제 1 산소 추출기(118) 쪽으로 개방되면 제 1 산소 추출기(118)에서 산소 추출이 이루어지고, 이 때 제 2 산소 추출기(120)는 걸러낸 질소를 제 2 솔레노이드 밸브(122)를 통해 외부로 배출한다. 반대로 제 1 솔레노이드 밸브(116)가 제 2 산소 추출기(120) 쪽으로 개방되면 제 2 산소 추출기(120)에서 산소 추출이 이루어지고, 이 때 제 1 산소 추출기(118)는 걸러낸 질소를 제 2 솔레노이드 밸브(122)를 통해 외부로 배출한다.
이와 같은 종래의 산소 발생기를 구비한 공기 조화기의 실외기는 실외에 설치되기 때문에 동절기에 외부 기온이 0℃ 이하로 내려가면 공기 압축기 내부의 테프론링이 동결된다. 이 상태에서 공기 압축기가 운전을 개시하면 테프론링의 마모가 심해져 공기 압축기의 수명을 단축시키는 원인이 된다.
본 발명은 공기 조화기에 구비된 산소 발생기의 공기 압축기를 산소 발생기 내부의 온도에 따라 효율적으로 제어함으로써 동절기에도 공기 압축기의 손상을 방지하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기 조화기에 구비된 산소 발생기 내부에 온도 센서를 구비하여 실외 온도가 아닌 산소 발생기 내부 온도를 통해 공기 압축기의 운전을 제어함으로서 공기 압축기를 보다 효율적으로 운전할 수 있도록 하는 또 다른 목적이 있다.
도 1은 종래의 산소 발생기를 구비한 공기 조화기의 실외기를 나타낸 분해 사시도.
도 2는 종래의 산소 발생기의 제어 장치를 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 산소 발생기의 제어 장치를 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 산소 발생기를 구비한 공기 조화기의 제어 방법을 나타낸 순서도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
202 : 제어부
204 : 입력부
206 : 발진부
208 : 전원부
210 : 팬 모터
212 : 냉각 팬
214 : 공기 압축기
216, 222 : 솔레노이드 밸브
218, 220 : 산소 추출기
224 : 내부 온도 센서
이와 같은 목적의 본 발명에 따른 공기 조화기의 산소 발생기는 운전 중인 산소 발생기가 운전을 정지하면 산소 발생기의 내부 온도를 감지하여 공기 압축기의 운전을 제어한다. 만약 산소 발생기의 내부 온도가 0℃보다 높으면 공기 압축기를 정지시키고 냉각 팬을 계속 운전하여 공기 압축기를 강제 냉각시킨다. 반대로 산소발생기의 내부 온도가 0℃ 이하이면 공기 압축기와 냉각 팬을 모두 정지시켜 공기 압축기를 자연 냉각시킨다.
본 발명에 따른 공기 조화기의 산소 발생기 및 그 제어 방법의 바람직한 실시예를 도 3 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 3은 본 발명에 따른 산소 발생기의 제어 장치를 나타낸 블록도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 제어부(202)의 입력측에는 입력부(204)와 발진부(206), 전원부(208) 및 본 발명에 따른 내부 온도 센서(224)가 연결된다. 입력부(204)는 사용자의 조작에 따른 신호를 발생시켜서 제어부(202)에 전달하고, 제어부(202)는 이 신호에 따른 제어 신호를 발생시켜서 목적하는 제어 동작이 수행될 수 있도록 한다. 발진부(206)는 제어부(202)의 동작에 필요한 내부 클럭 신호를 만드는데 필요한 발진 신호를 발생시키기 위한 것이다.
본 발명에 따라 산소 발생기의 내부에 설치되는 내부 온도 센서(224)는 산소 발생기의 내부 온도를 검출하여 제어부(202)에 제공한다. 제어부(202)는 내부 온도 센서(224)를 통해 검출된 산소 발생기 내부의 온도에 따라 공기 압축기(214)의 운전을 효율적으로 제어함으로써, 산소 발생기 외부의 온도를 기준으로 공기 압축기(214)의 운전을 제어하는 경우보다 공기 압축기(214)가 처해 있는 환경 조건에 부합하는 최적의 제어가 가능하다.
제어부(202)의 출력 측에는 팬 모터(210)와 공기 압축기(214), 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브(216, 222)가 연결된다. 팬 모터(210)는 공기 압축기(214)를 냉각시키기 위한 냉각 팬(212)을 구동하기 위한 것이다. 공기 압축기(214)는 실외 공기를 흡입 압축하기 위한 것이다. 제 1 솔레노이드 밸브(216)는 공기 압축기(214)에서 압축된 공기가 제 1 및 제 2 산소 추출기(218, 220)에 교대로 공급되도록 한다. 제 1 및 제 2 산소 추출기(218, 220)에서 추출된 산소는 산소 공급용 튜브(도시하지 않았음)를 통해 실내로 공급된다. 제 2 솔레노이드 밸브(222)는 제 1 및 제 2 산소 추출기(218, 220)에서 걸러낸 질소를 외부로 배출한다.
제 1 및 제 2 산소 추출기(218, 220)는 일정 주기로 번갈아 동작한다. 이에 따라서 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브(216, 222)도 교대로 동작한다. 즉, 제 1 솔레노이드 밸브(216)가 제 1 산소 추출기(218) 쪽으로 개방되면 제 1 산소 추출기(218)에서 산소 추출이 이루어지고, 이 때 제 2 산소 추출기(220)는 걸러낸 질소를 제 2 솔레노이드 밸브(222)를 통해 외부로 배출한다. 반대로 제 1 솔레노이드 밸브(216)가 제 2 산소 추출기(220) 쪽으로 개방되면 제 2 산소 추출기(220)에서 산소 추출이 이루어지고, 이 때 제 1 산소 추출기(218)는 걸러낸 질소를 제 2 솔레노이드 밸브(222)를 통해 외부로 배출한다.
도 4는 본 발명에 따른 산소 발생기의 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 도 4에 나타낸 산소 발생기의 제어 방법은 기본적으로 산소 발생기의 내부 온도가 0℃ 이하이면 정지해 있는 공기 압축기의 운전을 재개하지 않음으로써 동결된 공기 압축기의 운전 재개에 따른 손상을 방지한다. 단, 공기 압축기의 휴지 시간이 미리 설정된 시간 이내이면 공기 압축기가 동결되지 않는 것으로 판단하여 운전을 재개한다. 또한, 산소 발생기의 내부 온도가 60℃ 이상으로 매우 높은 경우에는 공기 압축기를 정지시켜 과열에 따른 손상을 방지한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 산소 발생기의 운전이 시작되면(S302) 산소 발생기의 내부 온도를 감지하여 0℃보다 높은지를 판별한다(S304). 만약 산소 발생기의 내부 온도가 0℃ 보다 높으면 공기 압축기(214)를 정상적으로 운전한다(S306). 반대로 산소 발생기의 내부 온도가 0℃ 이하이면 산소 발생기의 운전이 시작되기까지의 공기 압축기(214) 휴지 시간이 미리 설정된 시간보다 큰지를 판별한다. 만약 공기 압축기(214)의 휴지 시간이 미리 설정된 시간보다 작으면 공기 압축기(14)의 정상 운전 단계(S306)를 수행하고, 휴지 시간이 미리 설정된 시간보다 크면 산소 발생기의 운전대기 단계(S322)를 수행한다.
공기 압축기(214)가 정상적으로 운전되는 도중에 산소 발생기의 운전이 정지되면(S310) 산소 발생기의 내부 온도가 0℃보다 높은지를 판별하여(S312) 내부 온도가 0℃보다 높으면 공기 압축기(214)만을 정지시키고(S314), 냉각 팬(212)은 계속 운전한다. 이는 산소 발생기의 내부 온도가 0℃보다 높기 때문에 공기 압축기(214)가 정지하더라도 냉각 팬(212)을 더 운전하여 공기 압축기(214)에 남아있는 열을 발산시켜야 하기 때문이다. 냉각 팬(212)의 운전 시간이 미리 설정된 시간에 도달하면(S318) 냉각 팬(212)을 정지시키고(S320) 산소 발생기의 운전대기 단계(S322)를 수행한다. 산소 발생기의 운전 정지 단계(S310) 이후 산소 발생기의 내부 온도를 검출하여(S312) 내부 온도가 0℃ 이하이면 공기 압축기(214)와 냉각 팬(212)을 모두 정지시킨다(S324, S426). 이는 산소 발생기의 내부 온도가 0℃ 이하이면 공기 압축기(214)가 자연스럽게 냉각될 수 있기 때문이다. 공기 압축기(214)와 냉각 팬(212)이 모두 정지하면 산소 발생기의 운전대기 단계(S322)를 수행한다.
공기 압축기(214)가 정상적으로 운전하고 있는 상태에서, 산소 발생기의 내부 온도가 60℃ 이상이면 공기 압축기(214)가 과열될 우려가 있으므로 공기 압축기(214)를 정지시키고(S320), 냉각 팬(212)은 계속 운전하여 공기 압축기(214)의 열을 발산시킨다(S322). 냉각 팬(212)의 가열에 의한 공기 압축기(214)의 냉각이 미리 설정된 시간 동안 지속되면(S334) 공기 압축기(214)와 냉각 팬(212)의 운전을 모두 재개하여(S336) 공기 압축기(214)의 정상 운전 단계(S306)를 수행한다.
본 발명은 공기 조화기에 구비된 산소 발생기의 공기 압축기를 산소 발생기 내부의 온도에 따라 효율적으로 제어함으로써 동절기에 공기 압축기의 동결 상태에서의 운전 재개에 따른 손상과 공기 압축기의 과열에 다른 손상을 모두 방지한다.
또한, 본 발명에 따른 공기 조화기에 구비된 산소 발생기 내부에 온도 센서를 구비하여 산소 발생기 내부의 온도에 따라 공기 압축기 및 냉각 팬을 효율적으로 운전함으로써, 산소 발생기 외부의 온도를 기준으로 공기 압축기 및 냉각 팬을 운전하는 경우보다 공기 압축기가 처해 있는 환경 조건에 부합하는 최적의 운전 제어가 가능하다.

Claims (12)

  1. 공기 압축기와 냉각 팬을 구비한 공기 조화기의 산소 발생기에 있어서,
    상기 산소 발생기의 내부 온도를 검출하기 위한 온도 센서와;
    운전 중인 상기 산소 발생기가 운전을 정지할 때 상기 산소 발생기의 내부 온도를 감지하여 상기 산소 발생기의 내부 온도가 미리 설정된 제 1 기준 온도보다 높으면 상기 공기 압축기는 정지시키고 상기 냉각 팬은 계속 운전하여 상기 공기 압축기를 강제 냉각시키고, 상기 산소 발생기의 내부 온도가 미리 설정된 제 2 기준 온도 이하이면 상기 공기 압축기와 상기 냉각 팬을 모두 정지시켜 상기 공기 압축기를 자연 냉각시키도록 제어하는 제어부를 포함하는 공기 조화기의 산소 발생기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 센서가 상기 산소 발생기 내부에 설치되는 공기 조화기의 산소 발생기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기준 온도가 60℃이고, 상기 제 2 기준 온도가 0℃인 공기 조화기의 산소 발생기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 산소 발생기의 내부 온도가 상기 제 2 기준 온도 이하일 때, 상기 공기 압축기의 휴지 시간을 검출하여 상기 휴지 시간이 미리 설정된 기준 시간보다 짧으면 상기 압축기의 운전을 재개하고, 상기 휴지 시간이 상기 기준 시간보다 길면 상기 공기 압축기의 운전을 재개하지 않도록 제어하는 공기 조화기의 산소 발생기.
  5. 공기 압축기와 냉각 팬을 구비한 산소 발생기의 제어 방법에 있어서,
    운전 중인 상기 산소 발생기가 운전을 정지할 때 상기 산소 발생기의 내부 온도를 감지하는 단계와;
    상기 산소 발생기의 내부 온도가 미리 설정된 제 1 기준 온도보다 높으면 상기 공기 압축기는 정지시키고 상기 냉각 팬은 계속 운전하여 상기 공기 압축기를 강제 냉각시키는 단계와;
    상기 산소 발생기의 내부 온도가 미리 설정된 제 2 기준 온도 이하이면 상기 공기 압축기와 상기 냉각 팬을 모두 정지시켜 상기 공기 압축기를 자연 냉각시키는 단계를 포함하는 산소 발생기의 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 산소 발생기가 공기 조화기의 실외기에 설치되는 산소 발생기의 제어 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 기준 온도가 60℃이고, 상기 제 2 기준 온도가 0℃인 산소 발생기의 제어 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 산소 발생기가 정지 상태에서 운전을 재개할 때 상기 산소 발생기의 내부 온도가 상기 기준 온도 이하이면 상기 공기 압축기의 휴지 시간을 측정하여 상기 휴지 시간이 미리 설정된 시간보다 작은 경우 상기 공기 압축기를 운전하는 단계를 더 포함하는 산소 발생기의 제어 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 공기 압축기의 냉각 단계에서, 상기 냉각 팬의 운전 시간이 미리 설정된 시간을 초과하면 상기 냉각 팬을 정지시키는 단계를 더 포함하는 산소 발생기의 제어 방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 공기 압축기가 정상적으로 동작할 때 상기 산소 발생기의 내부 온도가 미리 설정된 과열 온도에 도달하면 상기 공기 압축기를 정지시키고 상기 냉각 팬을 계속 운전하는 단계를 더 포함하는 산소 발생기의 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 냉각 팬의 운전 시간이 미리 설정된 시간을 초과하면 상기 공기 압축기의 운전을 재개하는 단계를 더 포함하는 산소 발생기의 제어 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 과열 온도가 60℃ 이상인 산소 발생기의 제어 방법.
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