KR100545957B1 - 공기 조화 장치 및 공기 조화 장치의 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 과제는 전동 팽창 밸브를 갖고 있지 않은 캐필러리 튜브의 냉매 회로나, 습도 센서를 갖고 있지 않은 공기 조화 장치에 있어서도 결로를 방지하는 것이다.
이를 위해, 실내 제어부(20)는 실내 팬 모터(17M)를 거쳐서 실내 팬의 회전수의 자동 제어를 행한다. 이와 병행하여 실외 제어부(19)는 실내 팬(17)의 회전수 범위마다 결로를 방지하기 위해, 압축기의 운전 주파수의 상한이 정해진 운전 주파수 설정 범위 내에서 운전 주파수를 설정한다.
제어부, 팬 모터, 4방 밸브, 압축기 모터, 제어부, 냉매 배관
Description
도1은 공기 조화 장치의 냉매 회로도이다.
도2는 풍속 자동 모드에 있어서의 실내 팬의 회전수와 압축기의 운전 주파수의 관계 설명도이다.
도3은 실시 형태의 풍속 자동 모드의 냉방시에 있어서의 처리 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 공기 조화 장치
11 : 압축기
11M : 압축기 모터
12 : 4방 밸브
13 : 실외 열교환기
14 : 전동 팽창 밸브
15 : 실내 열교환기
16 : 냉매 배관
17 : 실내 팬
17M : 실내 팬 모터
18 : 실외 팬
18M : 실외 팬 모터
19 : 실외 제어부(운전 주파수 설정부)
20 : 실내 제어부(회전수 제어부)
21 : 리모트 컨트롤러 송수광부
22 : 리모트 컨트롤러
본 발명은, 공기 조화기의 운전 제어 방법에 관한 것으로, 특히 실내를 냉방하는 냉방 운전시에 냉각된 공기를 실내로 공급하는 취출구의 결로(結露) 방지 기술에 관한 것이다.
공기 조화기의 냉방 운전시, 실내의 습도가 높은 상태, 또는 실내에 공급하는 공기의 온도가 지나치게 낮은 상태에서는 취출구 주변에 서리가 생겨 실내에 결로수가 적하하거나, 흰 안개가 발생하는 등의 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 특허 문헌 1에는 압축기의 운전시에 토출 온도, 흡입 온도, 코일 온도를 기초로 하여 목표 토출 온도를 보정하고, 실내 유닛의 열교환기의 건조에 따라서 전동 팽창 밸브를 제어함으로써, 열교환기의 건조에 따른 결로를 방지하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 특허 문헌 2에는 송풍 장치의 송풍량, 실온, 외기 온도 및 습도를 검 출하여 각각 대응하는 설정치와 비교함으로써, 비교 결과를 기초로 하여 압축기의 최대 운전 주파수를 규제함으로써, 냉풍의 불어 냄에 따른 결로를 억제하는 기술이 개시되어 있다.
[특허 문헌 1]
일본 특허 공개 2000-292013호 공보
[특허 문헌 2]
일본 특허 공개 2001-65952호 공보
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 기술은 전동 팽창 밸브를 탑재한 공기 조화 장치밖에 적용할 수 없게 되는 문제점이 있었다.
또한, 특허 문헌 2에 기재된 기술은 습도 센서를 필요로 하여, 센서 회로의 고장시 등에는 정확한 제어를 할 수 없게 될 우려가 있었다.
그래서, 본 발명의 목적은 전동 팽창 밸브를 갖지 않는 캐필러리 튜브의 냉매 회로나, 습도 센서를 갖지 않는 공기 조화 장치에 있어서도 결로를 방지할 수 있는 공기 조화 장치 및 공기 조화 장치의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 실내 팬, 실내 열교환기 및 압축기를 구비한 공기 조화 장치는 상기 실내 팬의 회전수를 자동 제어하는 회전수 제어부와, 상기 실내 팬의 회전수 범위마다 결로를 방지하기 위해, 상기 압축기의 운전 주파수의 상한이 정해진 운전 주파수 설정 범위 내에서 상기 운전 주파수를 설정하는 운전 주파수 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 따르면, 회전수 제어부는 실내 팬의 회전수의 자동 제어를 행한다.
이와 병행하여 운전 주파수 설정부는 실내 팬의 회전수 범위마다 결로를 방지하기 위한 압축기의 운전 주파수의 상한이 정해진 운전 주파수 설정 범위 내에서 운전 주파수를 설정한다.
이 경우에 있어서, 상기 운전 주파수 설정부는, 운전 개시로부터 소정 시간이 경과할 때까지는 운전 주파수의 상한이 없는 것으로 하여 상기 운전 주파수를 설정하도록 해도 좋다.
또한, 상기 운전 주파수 설정부는 상기 실내 팬의 회전수가 소정의 저역 기준 회전수 이하인 경우, 소정 시간 경과 후에 저역 기준 회전수 이하의 회전수가 속하는 실내 팬의 회전수 범위에 대응하는 상한이 정해진 주파수 설정 범위 내에서 압축기의 운전 주파수를 설정하도록 해도 좋다.
또한, 실내 팬, 실내 열교환기 및 압축기를 구비한 공기 조화 장치의 제어 방법은 상기 실내 팬의 회전수의 자동 제어를 하는 회전수 제어 과정과, 상기 실내 팬의 회전수 범위마다 결로를 방지하기 위해, 상기 압축기의 운전 주파수의 상한이 정해진 운전 주파수 설정 범위 내에서 상기 운전 주파수를 설정하는 운전 주파수 설정 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 경우에 있어서, 상기 운전 주파수 설정 과정은, 운전 개시부터 소정 시간이 경과할 때까지는 운전 주파수의 상한이 없는 것으로 하여 상기 운전 주파수를 설정하도록 해도 좋다.
또한, 상기 운전 주파수 설정 과정은 상기 실내 팬의 회전수가 소정의 저역 기준 회전수 이하인 경우, 소정 시간 경과 후에 저역 기준 회전수 이하의 회전수가 속하는 실내 팬의 회전수 범위에 대응하는 상한이 정해진 주파수 설정 범위 내에서 압축기의 운전 주파수를 설정하도록 해도 좋다.
다음에 본 발명의 적절한 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도1은 공기 조화 장치의 냉매 회로도이다.
공기 조화 장치(10)는 크게 나누면, 압축기(11)와, 압축기 모터(11M)와, 4방 밸브(12)와, 실외 열교환기(13)와, 전동 팽창 밸브(14)와, 실내 열교환기(15)와, 냉매 배관(16)과, 실내 팬(17)과, 실내 팬 모터(17M)와, 실외 팬(18)과, 실외 팬 모터(18M)와, 실외 제어부(19)와, 실내 제어부(20)와, 리모트 컨트롤러 송수광부(21)와, 리모트 컨트롤러(22)를 구비하고 있다. 이하에 있어서는, 표기의 간략화를 위해, 리모트 컨트롤러 송수광부(21)를 리모콘 송수광부(21), 리모트 컨트롤러(22)를 리모콘(22)이라 기재한다.
우선 공기 조화 장치의 개요 동작을 설명한다.
상기 구성에 따르면, 공기 조화 장치(10)의 압축기(11), 4방 밸브(12), 실외 열교환기(13), 전동 팽창 밸브(14) 및 실내 열교환기(15)는 냉매 배관(16)에 의해 접속되어, 이른바 냉동 사이클을 구성하고 있다.
그리고, 4방 밸브(12)에 의해 실외 제어부(19)의 제어 하에서, (드라이 운전과 서리 제거 운전시를 포함하는) 냉방 운전시 및 난방 운전시에 냉매 유로를 절환함으로써, 실외 열교환기(13) 및 실내 열교환기(15)에서 열교환하여 냉방 또는 난방된다.
이 때, 실외 제어부(19)의 제어 하에서 실외 팬 모터(18M)에 의해 구동된 실외 팬(18)이 실외 열교환기(13)의 열교환을 촉진하게 된다.
한편, 실내 제어부(20)의 제어 하에서 실내 팬 모터(17M)에 의해 구동된 실내 팬(17)이 실내 열교환기(15)의 열교환을 촉진하게 된다. 이 경우에 있어서, 실내 팬(17)의 (풍속에 상당하는) 회전 속도의 제어 모드에는 사용자가 수동으로 지시하는 수동(메뉴얼) 설정 모드와, 미리 설정된 조건(실내 온도 등)에서 실내 제어부(20)가 자동적으로 설정하는 자동 설정 모드(이하, 풍속 자동 모드라 함)가 있다.
리모콘(22)은 제어 광신호를 송출하여 리모콘 송수광부(21) 및 실내 제어부(20)를 거쳐서 공기 조화 장치(10)를 제어한다.
다음에 공기 조화 장치의 실내기측의 결로 방지 제어에 대해 설명한다.
도2는 풍속 자동 모드에 있어서의 실내 팬의 회전수와 압축기의 운전 주파수의 관계 설명도이다. 또한, 도2에서, 실선으로 나타내는 사선은 실내 팬의 회전수와 압축기의 운전 주파수를, 결로를 방지하도록 안전율을 고려하여 1대 1로 대응시켜 제어하는 경우의 제어 특성을 1차 근사 직선으로 표시한 경우를 나타내고 있다.
본 실시 형태에서는 풍속 자동 모드에 있어서 실내 팬(17)의 회전수의 제어를 행할 때, 실내 팬(17)의 회전수 범위마다 상기 회전수 범위에서는 실내기의 취출구 근방에 결로를 일으키지 않는 조건 하에서 압축기(11)의 운전 주파수의 상한인 최고 운전 주파수(Fmax)를 설정하고 있다.
이하, 구체적으로 설명한다.
실내 팬(17)의 회전수(R)는, 풍속 자동 모드에 있어서는 최고 회전수(RMAX)를, 상기 실내 팬(17)의 최고 규격 회전수(FAN_H)(제어 상태에서는, 이보다 높은 회전수에서는 동작시키지 않는 회전수)를 기준으로 하여 이하와 같이 정하고 있다.
RMAX = FAN_AT_H(rpm)
또한, 최저 회전수(RMIN)를 상기 실내 팬(17)의 최저 규격 회전수(FAN_AT_L)(제어 상태에서는, 이것 미만의 회전수에서는 동작시키지 않는 회전수)와 같게 설정하고 있다.
RMIN = FAN_AT_L
한편, 압축기의 최고 운전 주파수(Fmax)는, 이하에 설명하는 실내 팬(17)의 회전수(R)의 범위마다 본 실시 형태에서는 저역 기준 회전수(&FAN-L) 및 중역 기준 회전수(&FAN-M)를 이용하여 3단계로 정해져 있다. 여기서, 저역 기준 회전수(&FAN-L) 및 중역 기준 회전수(&FAN-M)는 사용감 등을 고려하여 적절하게 정해진다.
(a) 회전수(R)의 범위가 R ≤ &FAN-L인 경우
(b) 회전수(R)의 범위가 &FAN-L < R ≤ &FAN-M인 경우
(c) 회전수(R)의 범위가 &FAN-M < R인 경우
구체적으로 각 회전수(R)의 범위마다 설명한다.
(a) 회전수(R)의 범위가 R ≤ &FAN-L인 경우
이 경우에 있어서, 실내 팬(17)의 회전수가 최저 규격 회전수(FAN_AT_L)인 경우의 최고 운전 주파수를 F_AT_L이라 하고, 실내 팬(17)의 회전수가 최고 회전수(RMAX), 즉 실내 팬(17)의 회전수가 FAN_AT_H인 경우의 최저 운전 주파수를 F_AT_H라 한 경우에, 최고 운전 주파수(F_LIMIT_L)는 이하에 나타내는 식 1에 의해 표시된다.
(식 1)
F_LIMIT_L = [(&FAN-L - FAN_AT_L)/(FAN_AT_H - FAN_AT_L)]
× (F_AT_H - F_AT_L) + F_AT_L +α
여기서, α> 0이고, 이 α의 값은 실내 팬(17)의 회전수(R)의 범위가
R ≤ &FAN-L
인 경우에 취출구 근방에서 결로를 일으키지 않는 값을 실험적으로 구하는 것이다.
(b) 회전수(R)의 범위가 &FAN-L < R ≤ &FAN-M인 경우
이 경우에 있어서, 실내 팬(17)의 회전수가 최저 규격 회전수(FAN_AT_L)인 경우의 최고 운전 주파수를 F_AT_L이라 하고, 실내 팬(17)의 회전수가 최고 회전수(RMAX), 즉 실내 팬(17)의 회전수가 FAN_AT_H인 경우의 운전 주파수를 F_AT_H라 한 경우에, 최고 운전 주파수(F_LIMIT_M)는 이하에 나타내는 식 2에 의해 표시된다.
(식 2)
F_LIMIT_M = [(&FAN-M - FAN_AT_L)/(FAN_AT_H - FAN_AT_L)]
× (F_AT_H - F_AT_L) + F_AT_L +α
여기서, α > 0이고, 이 α의 값은 실내 팬(17)의 회전수(R)의 범위가
&FAN-L < R ≤ &FAN-M
인 경우에 취출구 근방에서 결로를 일으키지 않는 값을 실험적으로 구하는 것이다.
(c) 회전수(R)의 범위가 &FAN-M < R인 경우
이 경우에 있어서, 실내 팬(17)의 회전수가 최고 회전수(RMAX), 즉 실내 팬(17)의 회전수가 FAN_AT_H인 경우의 최저 운전 주파수를 F_AT_H라 한 경우에, 최고 운전 주파수(F_LIMIT_H)는 이하에 나타내는 식 3에 의해 표시된다.
(식 3)
F_LIMIT_H = F_AT_H + β
여기서, |β| > 0이고, 이 β의 값은 실내 팬(17)의 회전수(R)의 범위가
&FAN-M < R ≤ FAN_AT_H
인 경우에 취출구 근방에서 결로를 일으키지 않는 값을 실험적으로 구하는 것이다. β의 값이 마이너스인 경우도 포함하는 이유는 실내 팬(17)의 회전수에 상한이 있는 경우를 고려하였기 때문이다.
이들의 결과, 도2에 도시한 바와 같이 실내 팬(17)의 회전수(R)가
R ≤ FAN_AT_H
의 범위 내이고, 회전수(R)의 값 범위에 따라서 최고 운전 주파수가
F_LIMIT_L → F_LIMIT_M → F_LIMIT_H
로 차례로 절환된다.
따라서, 실내 팬(17)의 회전수(R)에 의해 압축기(11)의 운전 주파수가 지나치게 제한되는 일이 없어, 동작 상태 설정의 자유도가 증가되어 사용자의 필요성에 따른 쾌적한 운전을 행할 수 있게 된다.
이상의 설명은 단순히 실내 팬(17)의 회전수(R)에 의해 압축기의 운전 주파수와의 관계에 대해 설명하였지만, 실제로는 운전 개시로부터의 경과 시간 등도 고려하여 제어할 필요가 있다.
이하, 실제의 제어 처리에 대해 설명한다.
도3은 실시 형태의 풍속 자동 모드의 냉방시에 있어서의 처리 흐름도이다.
우선, 사용자의 풍속 자동 모드의 냉방 운전 개시 지시 조작에 의해 리모콘(22)이 조작되면, 리모콘(22)은 제어 광신호를 리모콘 송수광부(21)에 대해 송출한다.
이에 의해 리모콘 송수광부(21)는 수광한 제어 광신호에 대응하는 운전 개시를 지시하기 위한 제어 데이터를 실내 제어부(20)에 출력한다.
이에 의해 실내 제어부(20)는 운전 개시의 취지를 실외 제어부(19)에 통지하여 최고 운전 주파수[Fmax = MAX(허용 최고 운전 주파수)]로 하고, 실외 제어부(19)에 압축기 모터(11M)를 구동시켜 압축기(11)를 운전한다(스텝 S1).
이 때, 실내 제어부(20)는 도시하지 않은 실내 온도 센서에 의해 피공기 조화실(被空氣 調和室) 내의 온도를 측정하거나 측정하는 것에 의해, 실내 팬(17)의 회전수(R)를 자동 제어하고 있다.
그리고, 실내 제어부(20)는 실내 팬(17)의 회전수(R)가 저역 기준 회전수 (&FAN-L)보다 큰지 여부를 판별한다(스텝 S2).
스텝 S2의 판별에 있어서, 실내 팬(17)의 회전수(R)가 저역 기준 회전수(&FAN-L)보다 큰 경우에는(스텝 S2 ; 예), 실내 제어부(20)는 운전 개시로부터 이미 1시간이 경과하였는지 여부를 판별한다(스텝 S3). 여기서, 운전 개시로부터 이미 1시간이 경과하였는지 여부를 판별하는 이유는 최대 운전 주파수[Fmax = MAX]의 상태에서 1시간이나 경과하면, 적절하게 설치된 공기 조화 장치(10)이면 피공기 조화실 내는 이미 충분한 온도로 저하되어 있을 것이기 때문이다.
스텝 S3의 판별에 있어서, 아직 운전 개시로부터 1시간이 경과하지 않는 경우에는(스텝 S3 ; 아니오), 처리를 다시 스텝 S2로 이행하여 실질적으로 대기 상태가 된다.
스텝 S3의 판별에 있어서, 운전 개시로부터 이미 1시간이 경과하고 있는 경우에는(스텝 S3 ; 예), 실내 제어부(20)는 실내 팬(17)의 회전수(R)가 중역 기준 회전수(&FAN-M)보다 큰지 여부를 판별한다(스텝 S4).
스텝 S4의 판별에 있어서, 실내 팬(17)의 회전수(R)가 중역 기준 회전수(&FAN-M)보다 큰 경우에는(스텝 S4 ; 예), 실내 제어부(20)는 최고 운전 주파수(Fmax= F_LIMIT_H)로 하고, 실외 제어부(19)에 압축기 모터(11M)를 구동시켜 압축기(11)의 운전을 계속한다(스텝 S5). 그리고 처리를 스텝 S9로 이행시킨다.
스텝 S4의 판별에 있어서, 실내 팬(17)의 회전수(R)가 중역 기준 회전수(&FAN-M) 이하인 경우에는(스텝 S4 ; 아니오), 실내 제어부(20)는 최고 운전 주파수(Fmax= F_LIMIT_M)로 하고, 실외 제어부(19)에 압축기 모터(11M)를 구동시켜 압축기(11)의 운전을 계속한다(스텝 S6). 그리고 처리를 스텝 S9로 이행시킨다.
한편, 스텝 S2의 판별에 있어서, 실내 팬(17)의 회전수(R)가 저역 기준 회전수(&FAN-L) 이하인 경우에는(스텝 S2 ; 아니오), 실내 제어부(20)는 실내 팬(17)의 회전수(R)가 저역 기준 회전수(&FAN-L)가 된 후 이미 5분이 경과하였는지 여부를 판별한다(스텝 S7). 여기서, 실내 팬(17)의 회전수(R)가 저역 기준 회전수(&FAN-L)가 된 후 이미 5분이 경과하였는지 여부를 판별하는 이유는 실내 팬(17)의 회전수(R)가 저역 기준 회전수(&FAN-L)의 상태에서 5분 이상 경과하면, 압축기(11)의 운전 주파수를 낮추지 않으면 실내기의 취출구 부근에 결로가 생길 우려가 있기 때문이다.
스텝 S5의 판별에 있어서, 아직 실내 팬(17)의 회전수(R)가 저역 기준 회전수(&FAN-L)의 상태가 된 후 5분이 경과하지 않은 경우에는(스텝 S5 ; 아니오), 처리를 다시 스텝 S2로 이행하여 실질적으로 대기 상태가 된다.
스텝 S5의 판별에 있어서, 실내 팬(17)의 회전수(R)가 저역 기준 회전수(&FAN-L)가 된 후 이미 5분이 경과한 경우에는, 실내 제어부(20)는 최고 운전 주파수(Fmax = F_LIMIT_L)로 하고, 실외 제어부(19)에 압축기 모터(11M)를 구동시켜 압축기(11)의 운전을 계속한다(스텝 S6). 그리고 처리를 스텝 S9로 이행시킨다.
다음에 실내 제어부(20)는 리모콘(22) 및 리모콘 송수광부(21)를 거쳐서 사용자가 풍속 자동 모드 해제의 지시 조작했는지의 여부를 판별한다(스텝 S9).
스텝 S9의 판별에 있어서, 아직 사용자가 풍속 자동 모드 해제를 지시 조작하지 않은 경우에는(스텝 S9 ; 아니오), 처리를 스텝 S2로 다시 이행하여 풍속 자동 모드에 있어서의 압축기의 운전 주파수 제어를 계속한다.
스텝 S9의 판별에 있어서, 사용자가 풍속 자동 모드 해제의 지시 조작을 행한 경우에는(스텝 S9 ; 예), 처리를 다시 스텝 S1로 이행하여 리모콘(22)의 조작에 따른 처리를 계속하게 된다.
이상의 설명과 같이 본 실시 형태에 따르면, 실내 팬의 회전수에 따라서 압축기의 최고 운전 주파수의 제한(운전 주파수의 상한)을 설정하고 있음에도 불구하고, 압축기의 운전 주파수가 필요 이상으로 실내 팬의 회전수에 따른 제한을 받는 일은 없다.
본 발명에 따르면, 회전수 제어부의 실내 팬의 회전수의 자동 제어와 병행하여 운전 주파수 설정부는 실내 팬의 회전수 범위마다 결로를 방지하기 위한 압축기의 운전 주파수의 상한이 정해진 운전 주파수 설정 범위 내에서 운전 주파수를 설정하므로, 실내 팬의 회전수에 따라서 압축기의 운전 주파수의 상한을 설정하고 있음에도 불구하고, 압축기의 운전 주파수가 필요 이상으로 실내 팬의 회전수에 따른 제한을 받는 일은 없다.
Claims (6)
- 실내 팬, 실내 열교환기 및 압축기를 구비한 공기 조화 장치에 있어서,상기 실내 팬의 회전수를 자동 제어하는 회전수 제어부와,상기 실내 팬의 회전수 범위마다 결로를 방지하기 위해, 상기 압축기의 운전 주파수의 상한이 정해진 운전 주파수 설정 범위 내에서 상기 운전 주파수를 설정하는 운전 주파수 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 운전 주파수 설정부는, 운전 개시로부터 소정 시간이 경과할 때까지는 운전 주파수의 상한이 없는 것으로 하여 상기 운전 주파수를 설정하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 운전 주파수 설정부는 상기 실내 팬의 회전수가 소정의 저역 기준 회전수 이하인 경우, 소정 시간 경과 후에 저역 기준 회전수 이하의 회전수가 속하는 실내 팬의 회전수 범위에 대응하는 상한이 정해진 주파수 설정 범위 내에서 압축기의 운전 주파수를 설정하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
- 실내 팬, 실내 열교환기 및 압축기를 구비한 공기 조화 장치의 제어 방법에 있어서,상기 실내 팬의 회전수를 자동 제어하는 회전수 제어 과정과,상기 실내 팬의 회전수 범위마다 결로를 방지하기 위해, 상기 압축기의 운전 주파수의 상한이 정해진 운전 주파수 설정 범위 내에서 상기 운전 주파수를 설정하는 운전 주파수 설정 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치의 제어 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 운전 주파수 설정 과정은, 운전 개시로부터 소정 시간이 경과할 때까지는 운전 주파수의 상한이 없는 것으로 하여 상기 운전 주파수를 설정하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치의 제어 방법.
- 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 운전 주파수 설정 과정은 상기 실내 팬의 회전수가 소정의 저역 기준 회전수 이하인 경우, 소정 시간 경과 후에 저역 기준 회전수 이하의 회전수가 속하는 실내 팬의 회전수 범위에 대응하는 상한이 정해진 주파수 설정 범위 내에서 압축기의 운전 주파수를 설정하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치의 제어 방법.
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