KR100723945B1 - 공기조화기 동결방지 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기의 실내 열교환기가 동결되는 것을 방지하는 공기조화기 동결방지 제어방법에 관한 것으로서, 각각이 경계온도가 설정된 다수개의 동결방지제어 단계로 구분하여 실내 열교환기의 온도가 동결방지제어 단계의 경계온도 포함되면 해당 동결방지제어 단계를 수행하여 실내 열교환기의 동결을 방지하는데, 여기서, 동결방지제어 단계는 5단계로서, 동결방지제어 제1단계는 정상운전을 수행하고, 동결방지제어 제2단계는 공기조화기의 실내팬의 회전수를 증가시켜 풍량을 증가시키며, 동결방지제어 제3단계는 실내 열교환기의 실내공기를 최대 토출량으로 토출시키며, 동결방지제어 제4단계는 압축기의 RPM을 감소시켜 최저 RPM으로 유지하며, 동결방지제어 제5단계는 압축기를 오프시키는 것을 특징으로 한다.

공기조화기, 센서, 압축기, 동결, 실내 열교환기

Description

공기조화기 동결방지 제어방법{Method for preventing freezing of air-conditioner}

도 1 은 본 발명에 따른 공기조화기 동결방지 제어장치의 블럭 구성도.

도 2 는 본 발명에 따른 공기조화기 동결방지 제어장치의 동작 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 마이컴 20 : 온도센서

30 : 블레이드 구동부 32 : 수평 블레이드

34 : 수직 블레이드 40 : 실외팬 모터 구동부

42 : 실외팬 모터 50 : 압축기 구동부

52 : 압축기 60 : 실내팬 모터 구동부

62 : 실내팬 모터

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기조화기의 실내 열교환기가 동결되는 것을 방지하는 공기조화기 동결방지 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 실내의 냉방 또는 난방 목적으로 사용되는 장치로서, 통상의 열교환 작용을 수행하는 냉동사이클이 적용된다. 통상 액체는 압력을 일정하게 하고 온도를 올리면 기화하고, 또 이렇게 기화된 기체는 압력을 일정하게 하고 온도를 내리면 액화하게 된다. 따라서, 열교환 작용은 상기한 바와 같이 액체가 기화할 때에 주위의 열을 흡수하며, 액화할 때에 그 열을 방출하는 성질을 이용하여 냉방 또는 난방 작용을 수행하는 것을 말한다.

따라서 공기조화기는 통상 고온의 기체 냉매를 압축하여 승압하는 압축기와, 압축기로부터 전달받은 기체 냉매를 응축하여 고압의 액체상태로 만드는 응축기와 응축기로부터 전달받은 액체 냉매를 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 있어 최근에는 냉매의 흐름을 조절하면서 동시에 냉매를 감압할 수 있는 전자팽창밸브를 이용하는 시스템이 보편화되어 있다.

한편, 공기조화기는 장시간의 냉방운전을 수행할 경우 실내 열교환기가 동결되어 열교환 효율을 방해하게 된다. 이때, 냉방운전의 경과시간 및 실내 열교환기 의 온도 등을 검출하고, 이에 따라 압축기, 실내팬, 및 실외팬 등의 구동상태를 조절함으로써 실내열교환기의 동결을 방지하였다.

하지만, 이러한 동결방지방법은 단순 온/오프 제어방식으로써, 효율적인 시스템을 구현하기가 어렵고, 소비 효율면에서도 주기적인 압축기 온/오프에 의해 전력 소비가 늘어나는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다단계의 동결방지 제어 단계를 통해 압축기의 온/오프를 최소화하여 효율적인 시스템을 구현할 수 있도록 한 공기조화기 동결방지 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 구성은 다음과 같다. 본 발명의 공기조화기 동결방지 제어방법은 각각이 경계온도가 설정된 다수개의 동결방지제어 단계로 구분되어 온도센서에서 감지된 실내 열교환기의 온도가 상기 경계온도에 포함되면 해당 동결방지제어 단계를 수행하여 상기 실내 열교환기의 동결을 방지하는 공기조화기 동결방지 제어방법에 있어서, 상기 동결방지제어 단계는 정상운전을 수행하는 동결방지제어 제1단계, 공기조화기의 실내팬의 회전수를 증가시켜 풍량을 증가시키는 동결방지 제2단계, 상기 실내 열교환기의 실내공기를 최대 토출량으로 토출시키는 제3단계, 압축기의 RPM을 감소시켜 최저 RPM으로 유지하는 동결방지제어 제4단계, 및 상기 압축기를 오프시키는 동결방지제어 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

특히, 동결방지제어 제4단계는 실외팬이 가변형 실외팬이면 가변형 실외팬의 회전수를 감소시켜 풍량을 감소시키고, 정속형 실외팬이면 정속형 실외팬을 오프시키는 것을 더 포함하여 이루어지고, 동결방지제어 제5단계는 압축기가 가변형 압축기이면 가변형 압축기의 RPM이 최저 RPM에 도달한 후, 오프시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 실내 열교환기의 온도가 낮아져 동결방지제어 단계가 높아지면 현재 동결방지제어 단계의 제어를 유지하면서 다음 동결방지제어 단계의 제어를 실행하는 한편, 실내 열교환기의 온도가 높아져 동결방지제어 단계가 낮아지면 현재 동결방지제어 단계의 제어를 해제하고 다음 동결방지제어 단계의 제어를 실행하는 것을 특징으로 한다.

각 동결방지제어 단계에 진입하면, 실내 열교환기의 온도가 변화하더라도 기 설정된 일정시간 바람직하게는 3분 동안은 수행한 후 다음 동결방지제어 단계로 진입하고, 경계온도는 히스테리시스를 1℃씩 설정하여 경계온도에서 각 동결방지제어 단계가 안정적으로 진입할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 공기조화기 동결방지 제어장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 공기조화기 동결방지 제어장치의 동작 순서도이다.

본 발명에 따른 공기조화기 동결방지 제어장치는 도 1 에 도시된 바와 같이, 실내 열교환기의 온도를 감지하는 온도센서(20)와, 실내 열교환기에서 외부로 토출되는 공기의 토출량을 제어하도록 수평 블레이브(32)와 수직 블레이드(34)를 구동시키는 블레이드 구동부(30), 냉매를 압축시키는 압축기(52)를 구동시키는 압축기 구동부(50), 상기한 압축기(52)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(도시하지 않음)에 강제로 송풍하도록 실외팬(도시하지 않음)을 회전시키는 실외팬 모터(42), 이 실외팬 모터(42)를 구동시키는 실외팬 모터 구동부(40), 실내공기가 증발기(도시하지 않음)에 의해 열교환과정을 거친 후 실내 열교환기 외부로 토출되도록 실내팬(도시하지 않음)을 회전시키는 실내팬 모터(62)와 이 실내팬 모터(62)를 구동시키는 실내팬 모터 구동부(60), 및 본 발명에 따른 공기조화기 동결방지 제어장치를 전반적으로 제어하는 마이컴(10)으로 이루어진다.

본 발명에 따른 실시예에서는 스탠드형 에어컨을 예시로 하여 수평 블레이드(32)와, 수직 블레이드(34), 및 블레이드 구동부(30)를 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 룸형 에어컨인 경우에는 수평 플랩, 수직 플랩, 및 플랩 구동부를 통해서도 가능하다. 이는 실내 열교환기로부터 외부로 토출되는 공기의 토출량을 제어하는 것이면 본 발명의 기술사상에 포함된다할 것이다.

또한, 압축기(52)와 실외팬은 정속형과 가변형으로 나누어지는 바, 이들은 동일한 도면부호를 사용하고 각각 동작과정은 후술한 동결방지 제어방법에서 개별적으로 설명한다.

여기서, 마이컴(10)의 제어과정은 도 2 에 도시된 공기조화기 동결방지 제어방법을 통해서 설명한다.

본 발명에 따른 공기조화기 동결방지 제어방법은 전체 5단계, 즉 동결방지제어 제1,2,3,4,5단계로 이루어져 동결방지 제어를 수행하는 것으로서, 각 단계가 수행되는 경계온도가 기 설정되어 실내 열교환기의 온도(t)가 상기 각 경계온도에 포함되는 경우 해당 단계를 수행한다.

이러한 공기조화기 동결방지 제어방법은 도 2 에 도시된 바와 같이, 최초, 공기조화기의 전원이 온된 후, 냉방운전 모드에 진입하여 냉방운전이 개시(S10)되면, 온도센서(20)가 실내 열교환기의 온도(t)를 감지(S20)하여 마이컴(10)으로 출력한다.

마이컴(10)은 실내 열교환기의 온도(t)가 입력되면, 이 실내 열교환기의 온도(t)에 따른 동결방지제어 단계를 수행한다.

1. 동결방지제어 제1단계(S30~S34)

동결방지제어 제1단계(S30~S34)는 상기한 실내 열교환기의 온도(t)가 동결방지제어 제1단계의 경계온도(t≥t3)에 포함되는 경우로서, 실내 열교환기의 온도(t)가 동결방지제어 제1단계의 경계온도(t≥t3)에 포함되는 지를 판단(S30)하여 동결방지제어 제1단계의 경계온도(t≥t3)에 포함되면, 정상적인 냉방운전을 수행(S32) 하고 이와 함께, 시간을 카운트하여 일정시간 예를 들어 3분이 경과하는 지를 판단(S34)한다.

이 때, 일정시간이 경과하지 않으면 이 시간이 경과할 때까지 계속 운전하고, 이 시간이 경과하면 새로이 감지된 실내 열교환기의 온도(t)에 따라 해당 동결방지제어 단계를 수행한다.

한편, 동결방지제어 제1단계의 경계온도(t≥t3)에 포함되지 않으면, 실내 열교환기의 온도(t)를 포함하는 동결방지제어 단계를 수행한다.

여기서, 일정시간 동안 해당 단계를 계속 수행하도록 하는 것은 실내 열교환기의 온도(t) 변화에 따라 동결방지제어 단계가 자주 변할 수 있고, 이는 시스템의 부하에 좋지 않은 영향을 끼치므로, 일정시간 동안 무조건 해당 동결방지제어 단계를 수행하도록 함으로써, 시스템의 부하를 감소시키기 위함이다. 이는 다른 동결방지제어 단계에서도 동일하게 적용된다.

2. 동결방지제어 제2단계(S40~S44)

동결방지제어 제2단계(S40~S44)는 상기한 실내 열교환기의 온도(t)가 동결방지제어 제2단계의 경계온도(t2≤t＜t3)에 포함되는 경우로서, 실내 열교환기의 온도(t)가 동결방지제어 제2단계의 경계온도(t2≤t＜t3)에 포함되는 지를 판단(S40)하여 동결방지제어 제2단계의 온도범위(t2≤t＜t3)에 포함되면, 실내팬 모터 구동부(60)을 제어하여 실내팬 모터(62)의 회전수를 증가시킴으로써 실내팬의 풍량을 증가(S42)시킨다.

이와 함께, 시간을 카운트하여 일정시간 예를 들어 3분이 경과하는 지를 판 단(S44)한다. 이 때, 일정시간이 경과하지 않으면 이 시간이 경과할 때까지 계속 운전하고, 이 시간이 경과하면 새로이 감지된 실내 열교환기의 온도(t)에 따른 해당 동결방지제어 단계를 수행한다.

한편, 동결방지제어 제2단계의 경계온도(t2≤t＜t3)에 포함되지 않으면, 실내 열교환기의 온도(t)를 포함하는 해당 동결방지제어 단계를 수행한다.

3. 동결방지제어 제3단계(S50~S54)

동결방지제어 제3단계(S50~S54)는 상기한 실내 열교환기의 온도(t)가 동결방지제어 제3단계의 경계온도(t1≤t＜t2)에 포함되는 경우로서, 실내 열교환기의 온도(t)가 동결방지제어 제3단계의 경계온도(t1≤t＜t2)에 포함되는 지를 판단(S50)하여 동결방지제어 제3단계의 경계온도(t1≤t＜t2)에 포함되면, 스탠드형 에어컨인 경우엔 블레이드 구동부(30)을 제어하여 실내 열교환기의 공기 토출량이 최대가 되도록 수평 블레이드(32)는 수평으로 수직 블레이드(34)는 수직으로 배치하는 한편, 룸형 에어컨인 경우에는 플랩 구동부를 제어하여 수평 플랩은 공기 토출량이 최대가 되도록 하고, 수직 플랩은 수직으로 배치한다.

이와 함께, 시간을 카운트하여 일정시간 예를 들어 3분이 경과하는 지를 판단(S54)한다. 이 때, 일정시간이 경과하지 않으면 이 시간이 경과할 때까지 계속 운전하고, 이 시간이 경과하면 새로이 감지된 실내 열교환기의 온도(t)에 따른 해당 동결방지제어 단계를 수행한다.

한편, 동결방지제어 제3단계의 경계온도(t1≤t＜t2)에 포함되지 않으면, 실내 열교환기의 온도(t)를 포함하는 해당 동결방지제어 단계를 수행한다.

4. 동결방지제어 제4단계(S60~S64)

동결방지제어 제4단계(S60~S64)는 상기한 실내 열교환기의 온도(t)가 동결방지제어 제3단계의 경계온도(t0≤t＜t1)에 포함되는 경우로서, 실내 열교환기의 온도(t)가 동결방지제어 제4단계의 경계온도(t0≤t＜t1)에 포함되는 지를 판단(S60)하여 동결방지제어 제4단계의 경계온도(t0≤t＜t1)에 포함되면, 가변형 압축기(52)인 경우엔 압축기 구동부(50)를 제어하여 현재 압축기 RPM을 단계별로 감소시켜 최저 RPM으로 유지하고, 가변형 실외팬인 경우엔 실외팬 모터 구동부(40)를 제어하여 실외팬 모터(42)의 회전수를 감소시키는 한편, 정속형 실외팬인 경우엔 실외팬 모터 구동부(40)를 통해 실외팬 모터를 오프시킨다.

이와 함께, 시간을 카운트하여 일정시간 예를 들어 3분이 경과하는 지를 판단(S64)한다. 이 때, 일정시간이 경과하지 않으면 이 시간이 경과할 때까지 계속 운전하고, 이 시간이 경과하면 새로이 감지된 실내 열교환기의 온도(t)에 따른 해당 동결방지제어 단계를 수행한다.

한편, 동결방지제어 제4단계의 온도범위(t0≤t＜t1)에 포함되지 않으면, 실내 열교환기의 온도(t)를 포함하는 해당 동결방지제어 단계를 수행한다.

5. 동결방지제어 제5단계(S70~S74)

동결방지제어 제5단계(S70~S74)는 상기한 실내 열교환기의 온도(t)가 동결방지제어 제5단계의 경계온도(t＜t0)에 포함되는 경우로서, 실내 열교환기의 온도(t)가 동결방지제어 제5단계의 경계온도(t＜t0)에 포함되는 지를 판단(S70)하여 동결방지제어 제5단계의 경계온도(t＜t0)에 포함되면, 가변형 압축기(52)인 경우에는 압축기 RPM이 최저 RPM에 도달하면 압축기 구동부(50)를 통해 압축기(52)를 오프시키고, 정속형 압축기(54)인 경우에는 압축기 구동부(50)를 통해 오프시킨다.

이와 함께, 시간을 카운트하여 일정시간 예를 들어 3분이 경과하는 지를 판단(S34)한다.

이 때, 일정시간이 경과하지 않으면 이 시간이 경과할 때까지 계속 운전하고, 이 시간이 경과하면 새로이 감지된 실내 열교환기의 온도(t)에 따라 해당 동결방지제어 단계를 수행한다.

한편, 동결방지제어 제5단계의 경계온도(t＜t0)에 포함되지 않으면, 실내 열교환기의 온도(t)를 포함하는 동결방지제어 단계를 수행한다.

아울러, 이러한 동결방지 제어방법은 동결방지제어 단계가 상위 단계로 높아지면, 즉 실내 열교환기의 온도가 낮아질수록 현재 단계를 유지하다가 다음 단계의 제어를 실행하고, 동결방지제어 단계가 하위 단계로 낮아지면, 즉 실내 열교환기의 온도가 높아지면 현재 단계의 제어를 해제하고 다음 단계를 실행한다.

또한, 상기한 각 동결방지제어 단계의 경계값(t0,t1,t2,t3)은 히스테리시스(hysteresis)를 1℃씩 설정하여 경계 온도에서 동결방지제어 단계의 잦은 변화를 방지한다.

본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 다단계의 동결방지 제어 단계를 통해 압축기의 온/오프를 최소화하여 효율적인 시스템을 구현할 수 있고, 압축기 온/오프 횟수를 감소시켜 전력 소비를 감소시킬 수 있다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 각각이 경계온도가 설정된 다수개의 동결방지제어 단계로 구분되어 온도센서에서 감지된 실내 열교환기의 온도가 상기 경계온도에 포함되면 해당 동결방지제어 단계를 수행하여 상기 실내 열교환기의 동결을 방지하는 공기조화기 동결방지 제어방법에 있어서,

   상기 동결방지제어 단계는

   정상운전을 수행하는 동결방지제어 제1단계;

   공기조화기의 실내팬의 회전수를 증가시켜 풍량을 증가시키는 동결방지 제2단계;

   상기 실내 열교환기의 실내공기를 최대 토출량으로 토출시키는 제3단계;

   압축기의 RPM을 감소시켜 최저 RPM으로 유지하는 동결방지제어 제4단계; 및

   상기 압축기를 오프시키는 동결방지제어 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 동결방지 제어방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 동결방지제어 제4단계는 상기 실외팬이 가변형 실외팬이면 상기 가변형 실외팬의 회전수를 감소시켜 풍량을 감소시키고, 정속형 실외팬이면 상기 정속형 실외팬을 오프시키는 것을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기조화기 동결방지 제어방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 동결방지제어 제5단계는 상기 압축기가 가변형 압축기이면 상기 가변형 압축기의 RPM이 최저 RPM에 도달한 후, 오프시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기 동결방지 제어방법.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 실내 열교환기의 온도가 낮아져 상기 동결방지제어 단계가 상위 단계로 증가하면 현재 동결방지제어 단계의 제어를 유지하면서 다음 동결방지제어 단계의 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 동결방지 제어방법.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 실내 열교환기의 온도가 높아져 상기 동결방지제어 단계가 하위 단계로 감소하면 현재 동결방지제어 단계의 제어를 해제하고 다음 동결방지제어 단계의 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 동결방지 제어방법.
8. 제 3 항에 있어서, 상기 동결방지제어 제1단계 내지 제5단계에 진입하면, 상기 실내 열교환기의 온도가 변화하더라도 기 설정된 일정시간 동안은 수행한 후 다음 동결방지제어 단계로 진입하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 동결방지 제어방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 일정시간은 3분인 것을 특징으로 하는 공기조화기 동결방지 제어방법.
10. 제 3 항에 있어서, 상기 경계온도는 히스테리시스를 1℃씩 설정하여 상기 경계온도에서 상기 각 동결방지제어 단계가 안정적으로 진입할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 공기조화기 동결방지 제어방법.

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