KR100543331B1 - 공기조화기 및 그 과부하 방지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기 및 그 과부하 방지방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 과부하시에 전자팽창밸브의 개도를 증가시켜 줌으로써 소음증가나 실외 열교환기에 결빙이 발생하지 않고 과부하를 해소할 수 있는 공기조화기 및 그 과부하 방지방법을 제공함에 있다.

이를 위해 본 발명은 실내기의 배관온도를 감지하는 단계와, 상기 실내기의 배관온도가 설정온도보다 높은지 판단하는 단계와, 상기 실내기의 배관온도가 설정온도보다 높은 경우 냉매의 흐름을 조절하는 밸브의 개도를 증가시키는 단계를 포함한다.

Description

공기조화기 및 그 과부하 방지방법{A air conditioner and overload preventing method thereof}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 냉각사이클을 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성을 도시한 블록도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 동작을 도시한 흐름도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

10:실내기 11:실내 열교환기

14:열교환기 온도센서 20:실외기

22:토출온도센서 23:전자팽창밸브

24:실외 열교환기  30:제어부

본 발명은 공기조화기 및 그 과부하 방지방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기조화기의 난방운전모드에서 실내기의 배관온도가 설정된 온도이상이 되면 전자팽창밸브의 개도를 증가시켜 과부하를 방지하는 공기조화기 및 그 과부하 방지 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는 실내의 더운 공기를 흡입하여 저온의 냉매로 열교환한 후 이를 실내로 토출함으로써 실내를 냉방시키거나 반대로 차가운 공기를 열교환한 후 더운 공기로 변환시켜 토출하는 냉난방 시스템이다.

종래의 공기조화기는 통상 고온의 기체냉매를 압축하여 승압하는 압축기와, 압축기로부터 전달받은 기체냉매를 응축하여 고압의 액체상태로 만드는 응축기와, 응축기로부터 전달받은 액체냉매를 저온 저압상태로 변환시키는 모세관과, 모세관에서 이송된 액체냉매를 저온 저압상태에서 증발시키는 증발기로 구성된다.

이와 같이 모세관을 감압장치로 사용하는 공기조화기에서 모세관이 냉매를 감압시킬 수 있는 정도는 고정되어 있는바 최근에는 냉매의 흐름을 조절하면서 동시에 냉매를 감압할 수 있는 전자팽창밸브를 이용하는 시스템이 보편화 되었다.

한편, 종래의 공기조화기에서 난방운전시에 실외의 온도가 높거나 실내기의 토출풍량이 작은 경우 공기조화기는 과부하상태가 된다. 공기조화기가 과부하 상태가 되면 난방효율이 떨어질 뿐만 아니라 장치의 수명을 단축시키게 되므로 과부하상태를 감지하여 과부하를 해소시켜 주는 것이 중요하다. 공기조화기의 난방운전모드에서 과부하상태를 해소시켜 주기 위한 방법은 대한민국 등록특허공보 제10-0379273에 상세히 제시되어 있으며 이것은 본 발명에 속하는 것으로 한다.

종래 공기조화기의 과부하 방지방법은 과부하시에 실내팬의 분당회전수를 높여 실내 열교환기에서 응축이 잘 이루어지도록 하거나 실외팬을 오프시켜 실외 열교환기의 열교환량을 감소시킴으로써 과부하를 해소하는 것이었다.

그러나 이러한 종래 공기조화기의 과부하 방지방법은 실내팬의 분당회전수를 높일 경우에 소음이 증가하는 문제점이 있었고 실외팬의 오프시간이 길어지면 실외 열교환기에 결빙이 생기는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 과부하시에 전자팽창밸브의 개도를 증가시켜 줌으로써 소음증가나 실외 열교환기에 결빙이 발생하지 않고 과부하를 해소할 수 있는 공기조화기 및 그 과부하 방지방법을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 실내기의 배관온도를 감지하는 단계와, 상기 실내기의 배관온도가 설정온도보다 높은지 판단하는 단계와, 상기 실내기의 배관온도가 설정온도보다 높은 경우 냉매의 흐름을 조절하는 밸브의 개도를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 개도의 증가정도는 상기 배관온도와 상기 설정온도사이의 온도차에 대응하여 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 배관온도는 상기 실내기의 열교환기 온도인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 배관온도가 상기 설정온도보다 높은 경우 상기 밸브의 개도를 최대로 하는 것을 특징으로 한다.

또한 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 냉매를 공급받아 열교환을 수행하며 상기 냉매를 응축하는 실내 열교환기를 가지는 실내기와, 상기 냉매의 흐름을 조절 하는 밸브와, 상기 냉매를 공급받아 열교환을 수행하는 실외 열교환기와, 상기 실내기의 배관온도를 감지하는 온도센서와, 상기 온도센서에서 감지된 온도가 설정된 온도 이상이면 상기 밸브의 개도를 증가시키도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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

도1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기는 실내기(10)와, 실내기(10)에 연결된 실외기(20)를 구비한다.

실내기(10)는 후술할 압축기(21)에 연결되어 압축기(21)에서 압축된 냉매를 전달받아 응축시키며 열교환을 수행하는 실내 열교환기(11)를 구비한다. 그리고 실내 열교환기(11)의 표면에는 실내 열교환기(11)의 온도를 감지하기 위한 열교환기 온도센서(14)가 부착된다. 열교환기 온도센서(14)는 실내 열교환기(11)의 온도를 감지하여 과부하 여부를 판단하거나 과열도를 제어하기 위해 마련된다.

실내기(10)에는 실내기(10)의 외부에서 실내공기가 흡입되어 실내 열교환기(11)를 거친 후 다시 실내기(10)의 외부로 토출되도록 하는 실내팬(12)이 이웃하여 설치되고 실내팬(12)의 축에는 실내팬(12)을 회전시키는 실내팬 모터(13)가 연결된다.

한편, 실외기(20)는 실내 열교환기(11)에서 응축된 냉매를 전달받아 팽창시킴과 아울러 실내 열교환기(11)에서 토출되는 냉매의 흐름을 조절하는 전자팽창밸브(23)를 구비한다. 전자팽창밸브(23)는 운전상황에 따라 개도를 변화시켜 줌으로 써 냉매의 흐름을 조절함과 동시에 냉매의 팽창정도를 조절할 수 있다.

또한, 실외기(20)는 실외공기가 흡입된 후 열교환이 수행되는 실외 열교환기(24)와, 냉매를 압축하는 압축기(21)를 구비한다. 압축기(21)의 토출측 배관에는 압축기(21)에서 토출되는 냉매의 온도를 감지하는 토출온도센서(22)가 마련된다. 토출온도센서(22)에서 감지된 온도는 열교환기 온도센서(14)에서 감지된 온도와 비교하여 과열도를 제어하는데 사용된다.

실외 열교환기(24)에는 실외 열교환기(24)에 강제로 송풍하는 실외팬(25)과, 실외팬(25)을 회전시키는 실외팬 모터(26)를 구비한다.

실외기(20)와 실내기(10)를 연결하는 배관에는 실외기(20)에 인접한 지점에 연결용 밸브(15)가 마련되어 실외기(20)와 실내기(10)의 배관을 연결하기 쉽도록 한다.

도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기는 실내 열교환기(11)의 온도를 감지하는 열교환기 온도센서(14)와, 압축기(21)의 토출측 온도를 감지하는 토출온도센서(22)와, 전자팽창밸브(23)를 구동하는 전자팽창밸브구동부(31)와, 실외팬 모터(26)를 구동하는 실외팬 모터 구동부(32)와, 실내팬 모터(13)를 구동하는 실내팬 모터 구동부(33)와, 압축기(21)를 구동하는 압축기 구동부(34)와, 사용자가 제어명령을 입력하기 위한 입력부(35)를 구비한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기는 열교환기 온도센서(14)에서 감지된 온도가 일정한 온도 이상이면 공기조화기가 과부하 상태인 것으로 보아 전자팽창밸브(23)의 개도를 증가시켜 주는 제어부(30)를 구비한다. 공기조화기가 과 부하 상태가 될 수 있는 조건은 실외의 온도가 높거나 실내기의 토출풍량이 작은 경우 등이 있다. 제어부(30)에는 공기조화기가 과부하 상태가 되는 것을 방지하기 위해 실내 열교환기(11)의 온도에 상응하는 전자팽창밸브(23)의 개도 증가량에 대한 정보가 미리 저장되어 있다. 예를 들면 제어부(30)에는 열교환기 온도센서(14)에서 감지된 온도가 A일 때 전자팽창밸브(23)의 개도 증가량이 B, 열교환기 온도센서(14)에서 감지된 온도가 C일때 전자팽창밸브(23)의 개도 증가량이 D가 되도록 설정된 개도 증가량에 대한 정보가 저장되어 있다. 여기에서 실내 열교환기(11)의 감지온도에 대응하는 전자팽창밸브(23)의 개도 증가량에 대한 정보는 미리 실험에 의해 적절한 값을 얻을 수 있다. 즉, 전자팽창밸브(23)의 개도를 얼마나 열었을 때 과부하가 해소되는지를 실험을 통해 결정하게 된다.

제어부(30)는 열교환기 온도센서(14)에서 감지된 온도가 일정한 온도 이상이면 시스템이 과부하 상태인 것으로 보아 개도 증가량에 대한 정보를 기초로 하여 수정할 개도의 수정 목표값을 산출하고 산출된 수정 목표값에 부응하도록 전자팽창밸브 구동부(31)를 제어하여 전자팽창밸브(23)의 개도를 수정한다.

도3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 동작을 설명한다.

먼저 입력된 운전명령에 부합하도록 전자팽창밸브(23)를 초기 설정개도로 열어 공기조화기의 운전을 수행한다(40). 운전을 수행하면서 열교환기 온도센서(14)를 통해 실내 열교환기(11)의 온도를 감지하여(42) 실내 열교환기(21)의 온도가 설정온도보다 큰지를 판단한다(44). 여기에서 설정온도는 공기조화기가 과부하 상태가 될 수 있는 실내 열교환기(11)의 온도 중 최저온도이다.

만약 실내 열교환기(11)의 온도가 설정온도보다 크다면 시스템이 과부하 상태가 될 가능성이 있는 경우이므로 제어부(30)는 미리 저장되어 있는 개도 증가량에 대한 정보를 기초로 전자팽창밸브(23) 개도의 수정 목표값을 산출한다. 수정목표값이 산출되면 제어부(30)는 전자팽창밸브 구동부(31)에 제어신호를 전송하여 산출된 수정목표값 만큼 전자팽창밸브(23)의 개도를 증가시켜 준다(50). 전자팽창밸브(15)의 개도가 증가되면 냉매순환량이 증가되어 압력이 감소되므로 공기조화기의 냉매유로가 과부하 상태가 되는 것을 막을 수 있다.

만약 실내 열교환기(11)의 온도가 설정온도보다 낮다면 제어부(30)는 공기조화기가 정상상태인 것으로 보아 토출온도센서(22)와 열교환기 온도센서(14)에서 감지된 온도를 이용하여 과열도가 설정값과 같은지 판단한다(46). 원래 과열도는 포화온도 이상으로 가열된 과열증기의 온도와 그 압력에 상당하는 포화온도와의 차이를 의미하지만 본 발명에서는 측정이 용이하도록 압축기(21)의 토출측 온도와 실내 열교환기(11)의 온도차이를 이용하여 과열도를 제어한다.

난방시 바람직한 고압측의 과열도는 실내온도에 따라 달라진다. 즉, 과열도의 설정값은 실내온도가 높은 경우는 상대적으로 작도록 설정하고 실내온도가 낮은 경우는 상대적으로 크게 설정한다.

제어부(30)는 토출온도센서(22)에서 감지된 온도와 열교환기 온도센서(14)에서 감지된 온도의 차이가 설정값과 같지 않으면 전자팽창밸브(23)의 개도를 수정한다(52).

만약 과열도가 설정값 이상이면(즉, 압축기 토출측의 온도와 실내 열교환기 의 온도차가 설정값 이상인 경우) 과열도가 높은 상태로 보아 전자팽창밸브(23)의 개도를 크게 해주고, 과열도가 설정값 이하인 경우(즉, 압축기 토출측의 온도와 실내 열교환기의 온도차가 설정값 이하인 경우) 과열도가 낮은 상태로 보아 전자팽창밸브(23)의 개도를 작게 해준다.

과열도가 설정값과 같다면 제어부(30)는 열교환기 온도센서(14)에서 실내 열교환기(11)의 온도를 최종적으로 감지한 후 설정된 시간이 경과했는지 판단한다(48). 만약 설정된 시간이 경과하지 않았다면 종료하고 설정된 시간이 경과했다면 리턴하여 증발기(11)가 과부하 상태인지를 다시 판단한다. 공기조화기의 과부하 방지를 위해 전자팽창밸브(23)의 개도를 증가시킨 후 과열도 제어를 위해 상당한 시간이 소요되었다면 이와 같이 다시 공기조화기의 과부하 가능성을 판단함으로써 보다 확실히 과부하를 방지할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 공기조화기가 과부하 상태가 될 가능성이 있는 경우 전자팽창밸브의 개도를 증가시킴으로써 종전과 같은 소음증가나 실외 열교환기가 결빙되는 문제점이 없이 과부하를 해소할 수 있다.

Claims (5)

1. 실내기의 배관온도를 감지하는 단계와,

   상기 실내기의 배관온도가 설정온도보다 높은지 판단하는 단계와,

   상기 실내기의 배관온도가 설정온도보다 높은 경우 냉매의 흐름을 조절하는 밸브의 개도를 증가시키는 단계를 포함하고,

   상기 개도의 증가정도는 상기 배관온도와 상기 설정온도사이의 온도차에 대응하여 설정되고,

   상기 배관온도는 상기 실내기의 열교환기 온도인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 과부하 방지방법
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 배관온도가 상기 설정온도보다 높은 경우 상기 밸브의 개도를 최대로 하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 과부하 방지방법
5. 삭제

Images