KR100497159B1 - 공기조화기 및 그 제상운전방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기 및 그 제상운전방법에 관한 것으로, 특히 난방운전시 실내온도의 변화에 따라 제상기준온도를 가변시켜 제상시점을 조절함으로서 제상이 적시에 이루어지도록 하기 위한 공기조화기 및 그 제상운전방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 실내온도에 대응되도록 제상기준온도를 미리 설정해 둔다. 이때, 제상기준온도는 실내온도가 높아지면 함께 높아지도록 하여 실내온도가 높은 경우, 제상이 빨리 이루어지도록 한다. 본 발명은 난방운전시 실내온도와 실내 열교환기의 배관온도를 검출하고, 검출된 실내 열교환기의 배관온도를 검출된 실내온도에 따라 설정된 제상기준온도와 비교하여 실내 열교환기의 배관온도가 상기한 제상기준온도보다 낮으면 운전모드를 난방운전에서 냉방운전으로 전환하여 실외 열교환기가 응축기로 동작되게 함으로서 실외 열교환기에 착상되는 결빙을 제상한다.

Description

공기조화기 및 그 제상운전방법{AIR CONDITIONER AND METHOD OF DEFROSTING THEREOF}

본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 난방운전시 실외 열교환기에 착상되는 서리를 효과적으로 제상하기 위한 공기조화기 및 그 제상운전방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는 냉방운전과 난방운전을 하며, 냉방운전시에는 실내의 열을 흡수하여 실외로 방출하게 되고, 난방운전시에는 실외의 열을 흡수하여 실내로 방출하게 된다.

도 1은 종래 공기조화기의 냉매사이클도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 난방운전시에는 응축기로 냉방운전시에는 증발기로 동작하는 실내 열교환기(1), 난방운전시에는 증발기로 냉방운전시에는 응축기로 동작하는 실외 열교환기(2), 실내 열교환기(1)와 실외 열교환기(2) 사이에 설치되어 냉매가 용이하게 증발될 수 있도록 팽창시키는 팽창밸브(3), 증발기로 동작하는 열교환기로부터 저온저압의 냉매를 흡입하여 고온고압으로 압축시키는 압축기(5), 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매가 난방운전시에는 실내 열교환기로 냉방운전시에는 실외 열교환기로 이송되도록 절환되는 사방향 밸브(4)가 냉매사이클을 형성하도록 연결되어 있다. 도면부호 1a는 실내온도센서, 1b는 실내 열교환기 배관온도센서, 2a는 실외온도센서, 5a, 압축기 토출온도센서이다.

이러한 공기조화기의 냉매사이클에서는 난방운전시 실외 열교환기(2)가 증발기로 동작하므로 실외의 공기온도가 일정온도 이하로 떨어지게 되면 실외 열교환기(2)의 표면에 수분이 맺혀 결빙된다. 이러한 상태에서 난방운전을 지속하게 되면, 실외 열교환기(2)의 열교환면이 결빙되면서 실내 열교환기(1)를 통한 취출공기의 온도를 떨어뜨려 난방기능을 저하시키게 된다.

따라서, 종래에는 실외 열교환기에서의 결빙을 제거하기 위해 실내 열교환기의 배관온도가 미리 설정된 제상기준온도보다 낮아지면 일정시간동안 제상운전을 수행하였다. 즉, 실내 열교환기의 배관온도가 미리 설정된 제상기준온도보다 낮아지면 난방운전에서 냉방운전으로 전환하여 압축기(5)로부터의 고온고압의 냉매를 실외 열교환기(2)로 유입시킴으로서 실외 열교환기에 착상된 서리를 녹였다.

그러나, 난방운전시 실내온도와 설정온도사이의 온도차가 크면 난방운전시간이 길어져 실내 열교환기의 배관온도가 미리 설정된 제상기준온도보다 낮아지는데 많은 시간이 소요된다. 이로 인해, 실외 열교환기에 서리가 계속해서 착상되더라도 제상운전이 적시에 수행되지 않아 결국 실외 열교환기에 서리가 과착상 되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 난방운전시 실내온도의 변화에 따라 제상기준온도를 가변시켜 제상시점을 조절하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기는 압축기, 실외 열교환기, 실내 열교환기, 실내온도를 검출하기 위한 실내온도검출부, 상기 실내 열교환기의 배관온도를 검출하기 위한 실내 열교환기 배관온도검출부, 상기 검출된 실내 열교환기의 배관온도를 상기 검출된 실내온도에 따라 설정되는 제상기준온도와 비교하여 상기 실외 열교환기의 제상운전이 수행되도록 제어하는 제어부 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 공기조화기의 제상운전방법은 압축기, 실외 열교환기, 실내 열교환기를 구비하는 공기조화기에서 상기 실외 열교환기에 착상되는 결빙을 제상하기 위한 방법에 있어서, 실내온도를 검출하고, 상기 실내 열교환기의 배관온도를 검출하고, 상기 검출된 실내 열교환기의 배관온도를 상기 검출된 실내온도에 따라 설정된 제상기준온도와 비교하여 상기 실내 열교환기의 배관온도가 상기 제상기준온도보다 낮은지를 판단하고, 상기 실내 열교환기의 배관온도가 상기 제상기준온도보다 낮으면, 제상을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 공기조화기의 제상운전방법은 압축기, 실외 열교환기, 실내 열교환기를 구비하는 공기조화기에서 상기 실외 열교환기에 착상되는 결빙을 제상하기 위한 방법에 있어서, 실내온도를 검출하고, 상기 실내 열교환기의 배관온도를 검출하고, 상기 검출된 실내온도와 설정온도를 비교하여 소정온도차 이상인지를 판단하고, 상기 소정온도차 이상인 경우, 상기 검출된 실내 열교환기의 배관온도를 상기 검출된 실내온도에 따라 설정된 제상기준온도와 비교하여 상기 실내 열교환기의 배관온도가 상기 제상기준온도보다 낮으면 제상을 수행하고, 상기 소정온도차 이하인 경우, 상기 검출된 실내 열교환기의 배관온도를 미리 설정된 제상기준온도와 비교하여 상기 실내 열교환기의 배관온도가 상기 제상기준온도보다 낮으면 제상을 수행하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 공기조화기에 대한 제어블록도이다.

도 2를 살펴보면, 도면부호 40은 실외기(A)의 실외제어기(20)에 연결된 상용교류전원을 나타내고 있다.

실외제어기(20)는 마이크로컴퓨터와 그 주변회로를 포함하고, 실외기(A)의 전체제어를 수행한다. 실외제어기(20)는 전동팽창밸브(3), 4방향밸브(4), 실외팬모터(FM), 압축기 토출온도센서(5a), 실외온도센서(2a), 인버터회로(50)와 접속되어 있다.

인터버회로(50)는 상용교류전원(40)에 의해 공급된 전압을 정류하고, 실외제어기(20)로부터의 명령에 따라 정류된 전압을 미리 설정된 주파수의 전압레벨로 변환한다. 이 인터버회로(50)의 출력은 구동전력으로서 압축기(5)의 모터(CM)에 공급된다.

실내제어기(10)는 마이크로컴퓨터와 그 주변회로를 포함하고, 실내기(B)의 전체제어를 수행한다.

실내기(B)는 실내제어기(10)를 포함한다. 실내제어기(10)는 실내온도센서(1a), 실내 열교환기 배관온도센서(1b), 원격제어기(30), 실내팬모터(FM)와 접속되어 있다. 또한, 실내제어기(10)는 실외제어기(20)에 통신라인(60)을 통해 접속되어 있다.

이하에서는 도 2에서의 동작을 살펴보기로 한다.

실외제어기(20)는 실내기제어기(10)로부터의 냉방모드 동작명령에 따라 압축기(5)에서 토출된 냉매의 흐름이 4방향 밸브(4), 실외 열교환기(2), 전동팽창밸브(3), 실내 열교환기(1), 4방향 밸브(4)로 형성되도록 한다. 이에 따라, 냉방동작이 수행된다.

또한, 실외제어기(20)는 실내기제어기(10)로부터의 난방모드 동작명령에 따라 압축기(5)에서 토출된 냉매의 흐름이 4방향 밸브(4), 실내 열교환기(1), 전동팽창밸브(3), 실외 열교환기(2), 4방향 밸브(4)로 형성되도록 한다. 이에 따라, 난방동작이 수행된다.

각각의 실내제어기(10)는 원격제어기(30)의 동작에 따라 동작모드명령과 설정 실내온도 및 실내온도센서(1a)에서 검출된 실내온도를 실외제어기(20)로 전송한다.

또한, 실외제어기(20)는 운전모드에 따라 4방 밸브(4)를 전환시킴과 동시에, 실내제어기(10)로부터의 제어신호 및 상술한 각종 센서의 검출결과에 기초하여, 전동팽창밸브(3), 실외팬모터(FM), 압축기 모터(CM)의 회전수 등을 제어하도록 되어 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제상운전방법에 대한 제어흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 실외제어기(20)는 실내온도를 설정온도에 맞추기 위해 난방운전을 수행한다(100).

난방운전이 수행되면, 실내제어기(10)는 실내온도센서(1a)를 통해 실내기(B)의 실내온도를 검출한다(110). 이때, 실내제어기(10)는 검출된 실내온도를 실외제어기(20)로 전송한다.

실외제어기(20)는 검출된 실내온도의 범위에 따라 제상기준온도를 설정한다(120). 이때, 실외제어기(20)는 검출된 실내온도(즉, 실제 온도)와 사용자에 의해 설정된 실내의 설정온도(즉, 목표 온도)를 비교하고, 이 두 온도사이의 온도차가 소정온도이상이면 검출된 실내온도를 근간으로 하여 제상기준온도를 설정하고, 두 온도사이의 온도차가 소정온도이하이면 실내온도에 관계없이 미리 정해진 일정온도를 제상기준온도를 설정한다.

제상기준온도가 설정되면, 실내제어기(10)는 실내 열교환기 배관온도센서(1b)를 통해 실내 열교환기(1)의 배관온도를 검출한다(130). 이때, 실내제어기(10)는 검출된 실내 열교환기(1)의 배관온도를 실외제어기(20)로 전송한다.

실외제어기(20)는 검출된 실내 열교환기(1)의 배관온도를 상기에서 실내온도에 따라 설정된 제상기준온도와 비교하여 실내 열교환기(1)의 배관온도가 제상기준온도보다 낮은지를 판단한다(140).

온도 판단결과, 실내 열교환기(1)의 배관온도가 제상기준온도보다 같거나 높으면 난방운전을 계속 수행하도록 단계(100)로 리턴하여 난방운전을 수행한다.

반면에 온도 판단결과, 실내 열교환기(1)의 배관온도가 제상기준온도보다 낮으면 실외제어기(20)는 실외 열교환기에 서리가 착상된 것으로 판단하여 서리를 제거하기 위해 난방운전에서 냉방운전으로 전환하는 제상운전을 수행한다(150). 이때, 제상운전은 사방향 밸브(4)를 전환시켜 난방운전에서 냉방운전으로 전환시킴으로서 압축기(5)로부터의 고온고압의 냉매가 실외 열교환기(2)로 유입되도록 한다. 이에 따라, 실외 열교환기(2)가 응축기로 동작되어 제상이 이루어진다.

제상운전이 개시되면, 실외제어기(10)는 제상운전시간을 카운트한다(160). 이어서, 실외제어기(20)는 카운트된 제상운전시간과 제상운전의 종료를 위해 미리 설정된 제상운전시간을 비교하여 카운트된 제상운전시간이 미리 설정된 제상운전시간보다 길거나 같은지를 판단한다(170).

제상운전시간 판단결과 카운트된 제상운전시간이 미리 설정된 제상운전시간보다 짧으면, 실외제어기(20)는 냉방운전이 계속 수행되도록 단계(150)로 리턴하여 냉방운전을 수행한다.

한편, 제상운전시간 판단결과 카운트된 제상운전시간이 미리 설정된 제상운전시간보다 길거나 같으면, 실외제어기(20)는 수행 중이던 냉방운전에서 난방운전으로 전환하기 위해 단계(100)로 리턴하여 난방운전을 수행한다.

도 4는 도 3에서 실내온도범위에 따라 제상기준온도가 설정되는 것을 예를 들어 설명하기 위한 제어흐름도이다. 즉, 도 4는, 검출된 실내온도(즉, 실제 온도)와 사용자에 의해 설정된 실내의 설정온도(즉, 목표 온도) 사이의 온도차가 소정온도 이상이어서, 검출된 실내온도를 근간으로 하여 제상기준온도를 설정하는 실시예를 나타낸 도면으로서, 도 3의 블록(120)의 구성을 상세히 나타낸 것이다.

도 4를 살펴보면, 실외제어기(20)는 제상운전의 개시 및 종료시 기준이 되는 온도인 제상기준온도를 실내온도에 따라 설정하기 위해 도 4의 단계(110)에서 검출된 실내온도가 포함되는 온도범위를 결정한다(121).즉, 검출된 실내온도를 근간으로 하여 제상기준온도를 설정하기 위해, 다음의 표에 나타낸 바와 같이, 먼저 특정 범위 내의 실내 온도 범위를 세 개의 구간으로 구분하고, 이에 따른 제상기준온도의 상한치와 하한치를 미리 설정한다.

구분	실내온도(Tr)		제상기준온도
온도범위	Tr > 25℃		41℃(상한치)
	20℃ < Tr ≤ 25℃	24℃	40℃
		23℃	39℃
		22℃	38℃
		21℃	37℃
	Tr ≤ 20℃		36℃(하한치)

위의 표에 나타낸 바와 같이, 온도범위 확인결과, 검출된 실내온도가 20℃ 보다 낮거나 같은 온도범위이면(Tr ≤ 20℃), 실외제어기(20)는 제상기준온도의 하한치인 36℃를 제상기준온도로 설정한다(122).

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또한, 온도범위 확인결과, 검출된 실내온도가 20℃보다는 높고 25℃보다 낮거나 같은 온도범위이면(20℃ < Tr ≤ 25℃), 실외제어기(20)는 실내온도가 21℃인 경우 제상기준온도를 37℃로, 실내온도가 22℃인 경우 제상기준온도를 38℃로, 실내온도가 23℃인 경우 제상기준온도를 39℃로, 실내온도가 24℃인 경우 제상기준온도를 40℃로 설정한다(123). 즉, 실내온도가 높아질수록 제상기준온도도 함께 높여 실내온도가 높으면 제상이 빨리 이루어지도록 하고 있다.

그리고, 온도범위 확인결과, 검출된 실내온도가 25℃보다 높은 온도범위이면(Tr > 25℃), 제상기준온도의 상한치인 41℃로 제상기준온도를 설정한다(124).

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 실내온도의 변화에 따라 제상기준온도를 가변시켜 제상시점을 조절함으로서 실외 열교환기에 서리가 과착상 되는 것을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 종래 공기조화기의 냉매사이클도이다.

도 2는 본 발명에 따른 공기조화기에 대한 제어블록도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제상운전방법에 대한 제어흐름도이다.

도 4는 도 3에서 실내온도범위에 따라 제상기준온도가 설정되는 것을 예를 들어 설명하기 위한 제어흐름도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

1 : 실내 열교환기 1a: 실내온도센서

1b: 실내 열교환기 배관온도센서 2 : 실외 열교환기

2a: 실외온도센서 3 : 전동팽창밸브

4 : 사방향 밸브 5 : 압축기

5a: 압축기토출온도센서 10: 실내제어기

20: 실외제어기 30: 원격제어기

40: 상용교류전원 50: 인버터회로

60: 통신라인

Claims (9)

1. 압축기, 실외 열교환기, 실내 열교환기,

   실내온도를 검출하기 위한 실내온도검출부,

   상기 실내 열교환기의 배관온도를 검출하기 위한 실내 열교환기 배관온도검출부,

   상기 검출된 실내 열교환기의 배관온도를 상기 검출된 실내온도에 따라 설정되는 제상기준온도와 비교하여 상기 실내 열교환기의 배관온도가 제상기준온도보다 낮으면 상기 실외 열교환기의 제상운전이 수행되도록 제어하는 제어부 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제상기준온도는 상기 실내온도가 높아지면 함께 높아지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제상기준온도는 하한치와 상한치를 가지고, 상기 실내온도가 미리 설정된 제 1온도이상인 경우 상기 제상기준온도가 상기 상한치로 설정되고, 상기 실내온도가 상기 제 1온도보다 낮게 설정된 제 2온도이하인 경우 상기 제상기준온도가 상기 하한치로 설정되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
4. 제 1항에 있어서,

   제상운전시, 상기 제어부는 운전모드를 난방운전에서 냉방운전으로 전환시켜 상기 압축기로부터의 고온고압의 냉매를 상기 실외 열교환기로 유입시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
5. 압축기, 실외 열교환기, 실내 열교환기를 구비하는 공기조화기에서 상기 실외 열교환기에 착상되는 결빙을 제상하기 위한 방법에 있어서,

   실내온도를 검출하고,

   상기 실내 열교환기의 배관온도를 검출하고,

   상기 검출된 실내 열교환기의 배관온도를 상기 검출된 실내온도에 따라 설정된 제상기준온도와 비교하여 상기 실내 열교환기의 배관온도가 상기 제상기준온도보다 낮은지를 판단하고,

   상기 실내 열교환기의 배관온도가 상기 제상기준온도보다 낮으면, 제상을 수행하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 제상기준온도는 상기 실내온도가 높아지면 함께 높아지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 제상기준온도는 하한치와 상한치를 가지고, 상기 실내온도가 미리 설정된 제 1온도이상인 경우 상기 제상기준온도가 상기 상한치로 설정되고, 상기 실내온도가 상기 제 1온도보다 낮게 설정된 제 2온도이하인 경우 상기 제상기준온도가 상기 하한치로 설정되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전방법.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 제상은 운전모드를 난방운전에서 냉방운전으로 전환시켜 압축기로부터의 고온고압의 냉매를 상기 실외 열교환기로 유입시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전방법.
9. 압축기, 실외 열교환기, 실내 열교환기를 구비하는 공기조화기에서 상기 실외 열교환기에 착상되는 결빙을 제상하기 위한 방법에 있어서,

   실내온도를 검출하고,

   상기 실내 열교환기의 배관온도를 검출하고,

   상기 검출된 실내온도와 설정온도를 비교하여 소정온도차 이상인지를 판단하고,

   상기 소정온도차 이상인 경우, 상기 검출된 실내 열교환기의 배관온도를 상기 검출된 실내온도에 따라 설정된 제상기준온도와 비교하여 상기 실내 열교환기의 배관온도가 상기 제상기준온도보다 낮으면 제상을 수행하고,

   상기 소정온도차 이하인 경우, 상기 검출된 실내 열교환기의 배관온도를 미리 설정된 제상기준온도와 비교하여 상기 실내 열교환기의 배관온도가 상기 제상기준온도보다 낮으면 제상을 수행하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전방법.