KR100544709B1 - 공기조화기 및 그 동결방지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기 및 그 동결방지방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 실내열교환기의 동결가능성이 있는 경우 팽창밸브의 개도를 조절함으로서 신속하고 신뢰성이 높게 동결을 방지할 수 있는 공기조화기 및 그 동결방지방법을 제공함에 있다.

이를 위해 본 발명은 실내열교환기의 온도를 감지하는 단계와, 상기 실내열교환기의 온도가 설정온도보다 낮은지 판단하는 단계와, 상기 실내열교환기의 온도가 설정온도보다 낮은 경우 상기 실내열교환기에 공급되는 냉매의 흐름을 조절하는 밸브의 개도를 증가시키는 단계를 포함한다.

Description

공기조화기 및 그 동결방지방법{A air conditioner and prevention method of freezing 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:실외기 12:응축기

15:전자팽창밸브 20:실내기

24:증발기 온도센서 25:흡입온도센서

26:토출온도센서 30:제어부

본 발명은 공기조화기 및 그 동결방지방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내열교환기가 동결가능성이 있는 경우 팽창밸브의 개도를 증가시켜 동결을 미연에 방지하는 공기조화기 및 그 동결방지방법에 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 한정되어 있는바 최근에는 냉매의 흐름을 조절하면서 동시에 냉매를 감압할 수 있는 전자팽창밸브를 이용하는 시스템이 보편화 되었다.

한편, 공기조화기에서는 냉매를 순환시키면서 실내공기를 냉방시키는데 실내공기의 냉각시 실내기에 구비된 증발기의 온도가 너무 낮아지면 증발기의 표면에 결빙이 발생하고 결빙현상에 의해 증발기를 통과하는 풍량이 줄어들어 결국 냉각효율이 떨어지게 된다. 따라서 공기조화기의 냉각효율을 높이기 위해 증발기의 동결을 방지하는 것은 중요하다.

종래의 공기조화기의 동결을 방지하는 방법은 대한민국 등록특허공보 제10- 0235856에 상세히 개시되어 있으며 이것은 본 명세서에 속하는 것으로 한다. 종래의 공기조화기는 증발기가 결빙될 수 있는 상태가 되면 실외기의 응축기에 강제로 송풍하는 팬의 회전수를 제어하여 응축기의 압력을 상승시키고 그에 따라 증발기의 압력을 상승시켜 동결을 방지하였다.

그러나 이와 같은 종래 공기조화기의 동결방지방법은 동결이 예상될 때 응축기의 압력상승에 의해 간접적으로 결빙을 방지하여 신뢰성이 높은 제어를 할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 실내열교환기의 동결가능성이 있는 경우 팽창밸브의 개도를 조절함으로서 신속하고 신뢰성이 높게 동결을 방지할 수 있는 공기조화기 및 그 동결방지방법을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 실내열교환기의 온도를 감지하는 단계와, 상기 실내열교환기의 온도가 설정온도보다 낮은지 판단하는 단계와, 상기 실내열교환기의 온도가 설정온도보다 낮은 경우 상기 실내열교환기에 공급되는 냉매의 흐름을 조절하는 밸브의 개도를 증가시키는 단계를 포함한다.

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

또한 상기 온도는 상기 실내열교환기의 표면온도인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 밸브는 상기 냉매의 흐름을 조절하면서 상기 냉매를 감압하는 팽창밸브인 것을 특징으로 한다.

또한 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 냉매를 공급받아 응축하는 응축기와, 상기 냉매를 공급받아 열교환을 수행하는 실내기와, 상기 실내기에 공급되는 냉매의 흐름을 조절하는 밸브와, 상기 실내기 내부에 설치된 열교환기의 온도를 감지하는 온도센서와, 상기 온도센서에서 감지된 온도가 설정된 온도 이하로 내려가면 상기 밸브의 개도를 증가시키도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 열교환기의 온도는 상기 열교환기의 표면온도인 것을 특징으로 한다.

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

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

실내기(20)는 실내공기가 흡입된 후 열교환이 수행되는 증발기(21)와, 실내기(20)의 외부에서 실내공기가 흡입되어 증발기(21)를 거친 후 다시 실내기(20)의 외부로 토출되도록 하는 실내팬(22)과, 실내팬(22)을 회전시키는 실내팬 모터(23)를 구비한다.

증발기(21)의 흡입측에는 증발기(21)에 흡입되는 냉매의 온도를 측정하는 흡입온도센서(25)가 증발기(21)의 표면에 설치되고, 증발기(21)의 토출측에는 증발기(21)에서 후술할 압축기(11)로 전송되는 냉매의 온도를 측정하는 토출온도센 서(26)가 설치된다. 흡입온도센서(25)와 토출온도센서(26)는 증발기(21)의 과열도를 제어하기 위해 설치된다.

또한, 증발기(21) 배관표면의 일지점에는 증발기(21)의 온도를 측정하기 위한 증발기 온도센서(24)가 마련된다. 증발기 온도센서(24)는 증발기(21)에 결빙이 발생할 가능성이 있는 지를 판단하기 위해 증발기(21)의 표면온도를 감지한다.

한편, 실외기(10)는 냉매를 압축하는 압축기(11)와, 압축기(11)에 연결되어 압축기(11)에서 압축된 냉매를 전달받아 응축시키는 응축기(12)를 구비한다. 응축기(12)에는 응축기(12)에 강제로 송풍하는 실외팬(13)이 이웃하여 설치되고 실외팬(13)의 축에는 실외팬(13)을 회전시키는 실외팬 모터(14)가 연결된다.

응축기(12)의 토출측에는 응축된 냉매를 팽창시킴과 아울러 응축기(12)에서 토출되는 냉매의 흐름을 조절하는 전자팽창밸브(15)를 구비한다. 전자팽창밸브(15)는 운전상황에 따라 개도를 변화시켜 줌으로써 냉매의 흐름을 조절할 수 있다.

실외기(10)와 실내기(20)를 연결하는 배관에는 실외기(10)에 인접한 지점에 연결용 밸브(16)가 마련되어 실외기(10)와 실내기(20)의 배관을 연결하기 쉽도록 한다.

도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기는 증발기(21)의 온도를 감지하는 증발기 온도센서(24)와, 증발기(21)의 흡입측 온도를 감지하는 흡입온도센서(25)와, 증발기(21)의 토출측 온도를 감지하는 토출온도센서(26)와, 전자팽창밸브(15)를 구동하는 전자팽창밸브구동부(31)와, 실외팬 모터(14)를 구동하는 실외팬 모터 구동부(32)와, 실내팬 모터(23)를 구동하는 실내 팬 모터 구동부(33)와, 압축기(11)를 구동하는 압축기 구동부(34)와, 사용자가 제어명령을 입력하기 위한 입력부(35)를 구비한다.

또한, 증발기 온도센서(24)에서 감지된 온도가 일정한 온도이하이면 증발기(21)에 결빙이 생길 가능성이 있는 것으로 보아 전자팽창밸브(15)의 개도를 증가시켜 주는 제어부(30)를 구비한다. 제어부(30)에는 증발기(21)의 동결방지를 위해 일정한 온도이하인 증발기(21)의 온도에 상응하는 전자팽창밸브(15)의 개도 증가량에 대한 정보가 미리 저장되어 있다. 개도 증가량에 대한 정보는 미리 실험에 의해 적절한 값을 얻을 수 있다. 예를 들면 제어부(30)에는 증발기(21)의 온도가 -3℃로 감지되었을 때 전자팽창밸브(15)의 개도 증가량이 A, 증발기(21)의 온도가 -6℃로 감지되었을 때 전자팽창밸브(15)의 개도 증가량이 B가 되도록 설정된 개도 증가량에 대한 정보가 저장되어 있다.

제어부(30)는 증발기 온도센서(24)에서 감지된 온도가 일정한 온도 이하이면 개도 증가량에 대한 정보를 기초로 하여 수정할 개도의 수정 목표값을 산출하고 산출된 수정 목표값에 부응하도록 전자팽창밸브 구동부(31)를 제어하여 전자팽창밸브(15)의 개도를 수정한다.

도3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 동작을 설명한다.

먼저 입력된 운전명령에 부합하도록 전자팽창밸브(15)를 초기 설정개도로 열어 공기조화기의 운전을 수행한다(40). 운전을 수행하면서 증발기(21)의 온도를 감지하여(42) 증발기(21)의 온도가 설정온도 이하인지를 판단한다(44). 여기에서 설정온도는 증발기(21)에 결빙이 발생할 수 있는 온도이다.

만약 증발기(21)의 온도가 설정온도보다 낮다면 증발기(21)에 결빙이 발생할 가능성이 있는 경우이므로 제어부(30)는 개도 증가량에 대한 정보를 기초로 전자팽창밸브(15) 개도의 수정 목표값을 산출한다. 수정목표값이 산출되면 제어부(30)는 전자팽창밸브 구동부(31)에 제어신호를 전송하여 산출된 수정목표값 만큼 전자팽창밸브(15)의 개도를 증가시켜 준다(50). 전자팽창밸브(15)의 개도가 증가되면 증발기(21)로 유입되는 냉매량이 증가되고 이에 따라 증발기(21)의 압력 및 온도가 상승되어 결빙이 방지된다.

만약 증발기(21)의 온도가 설정온도보다 높다면 제어부(30)는 흡입온도센서(25)와 토출온도센서(26)에서 감지된 온도를 이용하여 증발기(21)의 과열도가 설정값과 같은지 판단한다(46). 원래 과열도는 포화온도 이상으로 가열된 과열증기의 온도와 그 압력에 상당하는 포화온도와의 차이를 의미하지만 실제로는 측정이 용이한 증발기(21) 흡입측의 온도와 토출측의 온도와의 차이를 나타낸다.

과열도가 너무 낮으면 증발기(21)에 액냉매의 유입가능성이 높아지고 과열도가 너무 높으면 압축기(11)의 과열 및 효율저하를 초래하므로 과열도를 적절한 수준으로 유지하는 것이 시스템의 효율측면에서 중요하다. 통상 적절한 과열도는 약 5℃정도이므로 본 실시예에서 설정값은 약 5℃로 함이 바람직하다.

따라서 제어부(30)는 증발기(21)의 흡입측에 설치된 흡입온도센서(25)와 토출측에 설치된 토출온도센서(26)와의 차이를 감지한 후 그 차이가 설정값(약 5?)과 같지 않으면 전자팽창밸브(15)의 개도를 수정한다(52).

만약 과열도가 설정값인 5℃이상이면 과열도가 높은 상태로 보아 전자팽창밸 브(15)의 개도를 크게 해주고, 과열도가 설정값인 5℃이하인 경우 과열도가 낮은 상태로 보아 전자팽창밸브(15)의 개도를 작게 해준다.

과열도가 설정값과 같다면 제어부(30)는 증발기 온도센서(24)에서 증발기(21)의 온도를 최종적으로 감지한 후 설정된 시간이 경과했는지 판단한다(48). 만약 설정된 시간이 경과하지 않았다면 종료하고 설정된 시간이 경과했다면 리턴하여 증발기(21)가 동결가능성이 있는 지를 다시 판단한다. 증발기(21)의 동결방지를 위해 전자팽창밸브(15)의 개도를 증가시킨 후 과열도 제어를 위해 상당한 시간이 소요되었다면 이와 같이 다시 증발기(21)의 동결가능성을 판단함으로써 보다 확실히 동결을 방지할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 실내 열교환기의 동결가능성이 있는 경우 전자팽창밸브의 개도를 제어하여 신속하고 신뢰성이 높게 동결을 방지할 수 있다.

Claims (6)

1. 실내열교환기의 온도를 감지하는 단계와,

   상기 실내열교환기의 온도가 설정온도보다 낮은지 판단하는 단계와,

   상기 실내열교환기의 온도가 설정온도보다 낮은 경우 상기 실내열교환기에 공급되는 냉매의 흐름을 조절하는 밸브의 개도를 증가시키는 단계를 포함하고,

   상기 개도의 증가정도는 상기 실내열교환기의 온도와 상기 설정온도사이의 온도차에 대응하여 설정되고,

   상기 온도는 상기 실내열교환기의 표면온도인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 동결방지방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 밸브는 상기 냉매의 흐름을 조절하면서 상기 냉매를 감압하는 팽창밸브인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 동결방지방법
5. 냉매를 압축하는 압축기와,

   상기 냉매를 공급받아 응축하는 응축기와,

   상기 냉매를 공급받아 열교환을 수행하는 실내기와,

   상기 실내기에 공급되는 냉매의 흐름을 조절하는 밸브와,

   상기 실내기 내부에 설치된 열교환기의 온도를 감지하는 온도센서와,

   상기 온도센서에서 감지된 온도가 설정된 온도 이하로 내려가면 상기 밸브의 개도를 증가시키도록 제어하는 제어부를 포함하고,

   상기 열교환기의 온도는 상기 열교환기의 표면온도인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
6. 삭제

Images