KR101911272B1 - 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 구비하는 공기조화기로서, 압축기로부터 토출되는 기상 냉매의 제1온도를 감지하는 제1온도센서; 실외공기의 제2온도를 감지하는 제2온도센서; 및 상기 제1온도에 기초하여 상기 팽창밸브의 개도를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제2온도에 기초하여 상기 팽창밸브의 최소 개도를 결정하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공한다.

Description

공기조화기 및 그 제어방법{Air conditioner and Method for controlling it}

본 발명은 팽창밸브의 최소 개도(하한 개도)를 제한하여 증발기에서의 압력 측정 오차를 줄이고 공기조화기의 성능을 확보할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것입니다.

일반적으로 공기조화기는 냉매를 압축하는 압축기, 실내공기와 열교환하는 실내열교환기, 냉매를 팽창시키는 팽창밸브, 실외공기와 열교환하는 실외열교환기를 포함한다.

상기 압축기와 실외열교환기는 실외기에 구비되고, 상기 실내열교환기는 실내기에 구비될 수 있다. 팽창밸브는 실내기 및 실외기 중 적어도 하나에 구비될 수도 있다.

상기 압축기는 인버터 압축기일 수 있다. 상기 압축기의 주파수는 고압 및 저압에 기초하여 결정될 수 있다. 여기서 고압은 압축기 출구단의 냉매 압력이 될 수 있고, 저압은 증발기를 통과하는 이상 냉매의 압력이 될 수 있다.

이때, 상기 고압은 압축기의 토출단의 온도에 대응하는 압력으로 판단될 수 있고 상기 저압은 증발기를 통과하는 냉매의 온도에 대응하는 압력으로 판단될 수 있다.

공기조화기의 구동 초기와 같이, 냉매의 온도가 외부 온도와 평형을 유지한 상태에서 압축기의 주파수가 급변할 때, 압축기의 토출단의 온도는 기설정된 목표토출온도보다 낮다. 이때, 압축기의 토출단의 온도를 상기 목표토출온도로 올리기 위하여 팽창밸브의 개도가 점차적으로 작아지도록 팽창밸브가 제어될 수 있다.

한편, 팽창밸브의 개도가 너무 작아지게 되면, 증발기에서 이상 냉매의 온도가 감지되지 않고 과열된 기상 냉매의 온도가 감지될 수 있다. 과열된 기상 냉매의 온도에 기초하여 상기 저압이 판단될 경우, 압축기의 주파수가 낮아질 수 있으며 공기조화기의 성능이 저하될 수 있는 문제점이 발생될 수 있다.

즉, 공기조화기의 성능을 확보하기 위해서, 압축기의 주파수는 증발기에서 이상 냉매의 온도에 기초한 저압과 목표토출온도에 기초한 고압의 차이에 기초하여 결정되는 것이 바람직하다.

그러나, 증발기에서 이상 냉매의 온도에 기초한 저압과 목표토출온도에 기초한 고압의 차이보다 과열된 기상 냉매의 온도에 기초한 저압과 목표토출온도에 기초한 고압의 차이가 작을 수 있다. 다시 말해서, 공기조화기의 구동 초기와 같이 냉매의 온도가 외부 온도와 평형을 이룬 상태에서 압축기의 주파수가 급변할 때 판단되는 저압과 고압 사이의 차이는 공기조화기의 구동이 안정화된 후의 저압과 고압 사이의 차이보다 작을 수 있다.

또한, 과열된 기상 냉매의 온도에 기초하여 결정된 저압으로 인해 압축기의 주파수가 상기 바람직한 주파수보다 낮은 주파수로 제어될 수 있으며, 이 경우, 공기조화기의 성능이 저하될 수 있다. 즉, 저압 판단의 오류로 인해 공기조화기의 성능이 저하될 수 있다.

따라서, 공기조화기의 구동 초기에 증발기에서 이상 냉매의 온도를 보다 정확하게 감지하고, 저압 판단의 오차를 줄이기 위하여 팽창밸브의 최소 개도(즉, 하한 개도)를 제한하는 것이 바람직하다.

대한민국 공개특허공보 제10-2007-0089507호는 종래의 공기조화기를 개시하고 있다.

종래의 공기조화기는 기설정된 목표과열도 값에 대응되는 팽창밸브의 개도를 출력한다. 그러나, 종래의 공기조화기는 팽창밸브의 개도의 최소 값에 대한 제한이 없어서 공기조화기의 구동 초기에 압력 판단의 오류(즉, 저압 오차)가 발생될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 냉매 사이클에서 저압 판단의 오차를 최소화할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 공기조화기의 구동 초기에 저압을 보다 정확하게 판단하여 공기조화기의 성능을 최대로 확보할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위한 것으로서, 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 구비하는 공기조화기로서, 압축기로부터 토출되는 기상 냉매의 제1온도를 감지하는 제1온도센서; 실외공기의 제2온도를 감지하는 제2온도센서; 및 상기 제1온도에 기초하여 상기 팽창밸브의 개도를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제2온도에 기초하여 상기 팽창밸브의 최소 개도를 결정하는 것을 특징으로 하는 공기조화기를 제공한다.

이때, 상기 제어부는 상기 제1온도에 기초하여 결정된 상기 팽창밸브의 개도와 상기 최소 개도의 비교 결과에 기초하여 상기 팽창밸브의 개도를 제어할 수 있다.

상기 제어부는 상기 제1온도에 기초하여 결정된 상기 팽창밸브의 개도가 상기 최소 개도 이상일 때, 상기 제1온도에 기초하여 결정된 개도로 상기 팽창밸브를 제어할 수 있다.

그리고, 상기 제어부는 상기 제1온도에 기초하여 결정된 상기 팽창밸브의 개도가 상기 최소 개도보다 작을 때, 상기 최소 개도로 상기 팽창밸브를 제어할 수 있다.

상기 제2온도가 기설정된 저온 이하일 때의 최소 개도보다 상기 제2온도가 기설정된 고온 이상일 때의 최소 개도가 더 클 수 있다.

상기 제2온도가 상기 저온 이하일 때, 상기 최소 개도는 기설정된 제1개도로 유지될 수 있다. 이와 달리, 상기 제2온도가 상기 고온 이상일 때, 상기 최소 개도는 상기 제1개도보다 큰 기설정된 제2개도로 유지될 수 있다.

상기 제2온도가 상기 저온과 상기 고온 사이일 때, 상기 최소 개도는 상기 제2온도에 비례하여 증가할 수 있다.

상기 저온이 "a"이고 상기 고온이 "b"이며 상기 제1개도가 "c"이고 상기 제2개도가 "d"일 때, 상기 최소 개도는 아래 수학식

{(d-c)/(b-a)}*(제2온도-a)+c

에 의해 결정될 수 있다.

상기 증발기를 통과하는 냉매의 제3온도를 감지하는 제3온도센서를 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제3온도에 기초하여 상기 압축기의 주파수가 제어될 수 있다.

한편, 본 발명은 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 구비하는 공기조화기의 제어방법으로서, 압축기로부터 토출되는 냉매의 제1온도에 기초하여 팽창밸브의 개도가 결정되는 제1개도결정단계; 및 상기 실외공기의 제2온도에 기초하여 팽창밸브의 최소 개도가 결정되는 제2개도결정단계를 포함하고, 상기 제1개도결정단계에서 결정된 팽창밸브의 개도 및 상기 제2개도결정단계에서 결정된 최소 개도에 기초하여 팽창밸브의 개도가 제어되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법을 제공한다.

이때, 상기 제1온도에 기초하여 결정된 팽창밸브의 개도와 상기 최소 개도의 비교 결과에 기초하여 상기 팽창밸브의 개도가 제어되는 개도제어단계를 더 포함할 수 있다.

상기 개도제어단계는 상기 제1온도에 기초하여 결정된 상기 팽창밸브의 개도가 상기 최소 개도 이상일 때, 상기 제1온도에 기초하여 결정된 개도로 상기 팽창밸브를 제어하는 제1개도제어단계를 포함할 수 있다.

상기 개도제어단계는 상기 제1온도에 기초하여 결정된 상기 팽창밸브의 개도가 상기 최소 개도보다 작을 때, 상기 최소 개도로 상기 팽창밸브를 제어하는 제2개도제어단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제2개도결정단계에서, 상기 제2온도가 기설정된 저온 이하일 때 상기 최소 개도는 기설정된 제1개도로 유지될 수 있다. 이와 달리, 상기 제2온도가 기설정된 고온 이상일 때 상기 최소 개도는 상기 제1개도보다 큰 기설정된 제2개도로 유지될 수 있다.

상기 제2개도결정단계에서, 상기 제2온도가 상기 저온과 상기 고온 사이일 때, 상기 최소 개도는 상기 제2온도에 비례하여 증가할 수 있다.

본 발명에 따르면, 냉매 사이클에서 저압 판단의 오차를 최소화할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 공기조화기의 구동 초기에 저압을 보다 정확하게 판단하여 공기조화기의 성능을 최대로 확보할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 냉매 흐름도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 주요구성들의 연결관계를 나타낸다.
도 3은 실외온도에 따른 팽창밸브의 최소 개도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 나타내는 플로우차트이다.

이하, 본 발명에 따른 공기조화기 및 그 제어방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 냉매 흐름도를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(10)는 압축기(100), 실내열교환기(200), 팽창밸브(300), 실외열교환기(400)를 포함한다. 도시된 실시예에서, "I"는 실내기를 나타내고 "O"는 실외기를 나타낼 수 있다.

도 1에는 상기 팽창밸브(300)가 실내기(I)에 구비된 것으로 도시되어 있으나, 상기 팽창밸브(300)는 실외기(O)에 구비될 수도 있으며, 실내기(I)와 실외기(O)에 각각 구비되는 것도 가능하다. 상기 팽창밸브(300)는 개도 조절이 가능한 전자팽창밸브로 형성될 수 있다.

압축기(100)는 냉매를 압축하도록 형성된다. 즉, 상기 압축기(100)는 저온 저압의 냉매를 가압하여 고온 고압의 냉매로 만들도록 형성될 수 있다. 상기 압축기(100)는 공기조화기(10) 내에 하나 이상이 구비될 수 있다. 상기 압축기(100)는 주파수의 조절이 가능한 인버터 압축기가 될 수 있다.

상기 압축기(100)가 공기조화기(10) 내에 복수 개 구비되는 경우, 복수 개의 압축기는 냉매의 유동방향을 따라서 직렬 및/또는 병렬로 마련될 수 있다.

상기 실내열교환기(200)는 실내 공기와 열교환하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 실내열교환기(200)는 실내 공기와 상기 실내열교환기(200) 내로 유동하는 냉매가 열교환하도록 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 실내열교환기(200)는 공기조화기(10)의 냉방 모드에서 증발기의 기능을 수행하고, 난방 모드에서 응축기의 기능을 수행할 수 있다.

상기 팽창밸브(300)는 냉매를 팽창시키도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 난방모드에서, 상기 팽창밸브(300)는 증발기로 기능하는 실외열교환기(400)를 향하는 냉매를 팽창시킬 수 있다. 이와 달리, 냉방모드에서, 상기 팽창밸브(300)는 증발기로 기능하는 실내열교환기(200)를 향하는 냉매를 팽창시킬 수 있다.

상기 팽창밸브(300)는 후술할 제어부(C)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 팽창밸브(300)는 상기 제어부(C)에 의해 그 개도가 조절되도록 제어될 수 있다.

상기 실외열교환기(400)는 실외 공기와 열교환하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 실외열교환기(400)는 실외 공기와 상기 실외열교환기(400) 내로 유동하는 냉매가 열교환하도록 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 실외열교환기(400)는 공기조화기(10)의 냉방 모드에서 응축기의 기능을 수행하고, 난방 모드에서 증발기의 기능을 수행할 수 있다.

상기 실내열교환기(200) 및 실외열교환기(400)는 핀-튜브 방식의 열교환기가 될 수 있다. 또한, 상기 실내열교환기(200) 측에는 실내팬(210)이 마련될 수 있고, 상기 실외 열교환기(400) 측에는 실외팬(410)이 마련될 수 있다.

상기 공기조화기(10)는 냉방 모드와 난방 모드가 전환될 때, 냉매의 순환방향을 전환시키기 위한 유로전환밸브(600)를 포함할 수 있다. 상기 유로전환밸브(600)는 4방 밸브(four-way valve)로 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 유로전환밸브(600)는 냉방모드에서 압축기(100)로부터 토출된 냉매를 실외기로 안내하고, 난방모드에서 압축기(100)로부터 토출된 냉매를 실내기로 안내하도록 형성될 수 있다.

상기 압축기(100)의 일측에는 어큐뮬레이터(500)가 구비될 수 있다. 상기 어큐뮬레이터(500)는 상기 압축기(100)를 향하는 냉매를 기상 냉매와 액상 냉매로 분리하고, 기상 냉매만 상기 압축기(100)로 공급하도록 형성될 수 있다.

이하 이해를 돕기 위하여, 공기조화기가 냉방 모드로 작동되는 경우를 가정하여 설명하기로 한다. 즉, 이하의 설명에서, 실내열교환기는 증발기로 나타낼 수 있고, 실외열교환기는 응축기로 나타낼 수 있다.

상기 압축기(100)의 주파수는 고압 및 저압에 기초하여 결정될 수 있다. 여기서 고압은 압축기(100) 출구단의 냉매 압력이 될 수 있고, 저압은 실내열교환기(200)를 통과하는 이상 냉매의 압력이 될 수 있다.

이때, 상기 고압은 압축기(100)의 토출단의 온도에 대응하는 압력으로 판단될 수 있고 상기 저압은 실내열교환기(200)를 통과하는 냉매의 온도에 대응하는 압력으로 판단될 수 있다.

공기조화기(10)가 정지되어 있는 상태에서 냉매의 온도는 실외공기의 온도와 평형을 이룰 수 있다. 그리고, 공기조화기(10)의 구동 초기에 냉매 사이클에 저장되어 있는 냉매는 급속도로 가압될 수 있다.

공기조화기(10)의 구동 초기에 압축기(100)의 토출단의 온도는 기설정된 목표토출온도보다 낮을 수 있다. 이때, 압축기(100)의 토출단의 온도를 기설정된 목표토출온도로 올리기 위하여 팽창밸브(300)의 개도가 점차적으로 작아지도록 팽창밸브가 제어될 수 있다.

한편, 상기 팽창밸브(300)의 개도가 너무 작아지게 되면, 실내열교환기(200)에서 이상 냉매의 온도가 감지되지 않고 과열된 기상 냉매의 온도가 감지될 수 있다. 과열된 기상 냉매의 온도에 기초하여 상기 저압이 판단될 경우, 압축기(100)의 주파수가 낮아질 수 있으며 공기조화기(10)의 성능이 저하될 수 있는 문제점이 발생될 수 있다.

즉, 공기조화기(10)의 성능을 확보하기 위해서, 압축기(100)의 주파수는 증발기에서 이상 냉매의 온도에 기초한 저압과 목표토출온도에 기초한 고압의 차이에 기초하여 결정되는 것이 바람직하다. 여기서, 이상 냉매의 온도는 증발기에서의 냉매의 상변화 온도를 의미할 수 있다.

따라서, 공기조화기(10)의 구동 초기에 실내열교환기(200)에서 기상냉매가 아닌 이상 냉매(즉, 액상냉매)의 상변화 온도를 보다 정확하게 감지하고, 저압 판단의 오차를 줄이기 위하여 팽창밸브의 최소 개도(즉, 하한 개도)를 제한하는 것이 바람직하다.

이와 관련하여, 이하 다른 도면을 더 참조하여, 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 주요구성들의 연결관계를 나타낸다.

도 1 및 2를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(10)는 압축기(100)의 출구단의 제1온도를 감지하는 제1온도센서(710), 실외공기의 제2온도를 감지하는 제2온도센서(720) 및 증발기를 통과하는 냉매의 온도를 감지하는 제3온도센서(730)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1온도센서(710)는 상기 압축기(100)로부터 토출되는 기상 냉매의 제1온도를 감지하도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1온도센서(710)는 상기 압축기(100)의 토출단에 배치될 수 있다.

상기 제2온도센서(720)는 실외의 제2온도를 감지하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2온도센서(720)는 실외기에 배치될 수 있으며, 실외공기의 제2온도를 감지할 수 있다.

상기 제3온도센서(730)는 실내열교환기(200)의 제3온도를 감지하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 제3온도센서(730)는 냉방모드에서 증발기로 작동되는 실내열교환기(200)를 통과하는 냉매의 제3온도를 감지하도록 실내열교환기(200)에 배치될 수 있다.

상기 제3온도는 실내열교환기(200)를 통과하는 냉매의 상변화 온도일 수 있다. 즉, 상기 제3온도는 실내열교환기(200)를 통과하는 이상냉매 중 액상냉매의 온도인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 공기조화기(10)는 상기 제1온도센서(710), 상기 제2온도센서(720) 및 상기 제3온도센서(730)에 전기적으로 연결된 제어부(C)를 포함할 수 있다.

상기 제어부(C)는 상기 제1온도센서(710), 상기 제2온도센서(720) 및 상기 제3온도센서(730)로부터 제1온도, 제2온도 및 제3온도의 정보를 전달받도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제어부(C)는 상기 실내팬(210), 상기 실외팬(410), 상기 압축기(100)의 주파수, 상기 팽창밸브(300)의 개도 및 상기 유로전환밸브(600)를 제어할 수 있다.

상기 제어부(C)는 상기 제1온도에 기초하여 상기 팽창밸브(300)의 개도를 제어할 수 있다. 즉, 상기 제어부(C)는 상기 제1온도와 기설정된 목표토출온도 사이의 차이에 기초하여 상기 팽창밸브(300)의 개도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1온도가 상기 목표토출온도보다 낮으면 상기 제어부(C)에 의해 상기 팽창밸브(300)의 개도가 감소될 수 있다.

그리고, 상기 제어부(C)는 상기 제3온도에 기초하여 상기 압축기(100)의 주파수를 제어할 수 있다. 즉, 상기 제3온도에 대응하는 저압에 기초하여 압축기(100)의 주파수가 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 저압이 낮을수록 압축기(100)의 주파수가 증가되고 저압이 높을수록 압축기의 주파수가 감소될 수 있다.

한편, 공기조화기(10)가 정지 상태로 어느 정도 시간이 경과하면, 공기조화기(10) 내의 냉매의 온도 및 압력은 평형을 이룰 수 있다. 따라서, 공기조화기(10)의 구동 초기에는 사이클이 안정화된 시점에 비해서 상기 제1온도와 상기 목표토출온도 사이에 상대적으로 큰 차이가 발생될 수 있다.

공기조화기(10)의 구동 초기에, 상기 증발기(즉, 실내열교환기)에서는 상변화 온도(즉, 액상 냉매의 온도)가 아닌 과열된 기상 냉매의 온도가 감지될 수 있다. 즉, 상기 제1온도가 상기 목표토출온도를 추종하도록 하기 위하여 팽창밸브(300)의 개도가 너무 감소되면, 상기 증발기에서는 상변화 온도가 아닌 과열된 기상 냉매의 온도가 감지될 수 있다.

다시 말해서, 팽창밸브(300)의 개도가 너무 감소되면, 상기 증발기에서 감지되는 온도에 대응하는 저압의 판단 오차가 발생될 수 있다. 따라서, 저압 판단의 오차를 방지하기 위하여, 팽창밸브(300)의 개도를 일정 수준 이하로 감소시키지 않는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제3온도센서(730)에서 감지되는 제3온도가 과열된 기상 냉매의 온도가 될 경우, 저압의 상승으로 인해 압축기(100)의 주파수가 바람직한 주파수보다 감소될 수 있다. 압축기(100)의 주파수 감소는 공기조화기(10)의 성능 저하 문제를 발생시킬 수 있다.

이를 방지하기 위하여, 상기 제어부(C)는 상기 팽창밸브(300)의 최소 개도(즉, 하한 계도)를 결정할 수 있다. 즉, 상기 제어부(C)는 상기 팽창밸브(300)의 최소 개도의 크기를 결정할 수 있다.

즉, 상기 제어부(C)는 증발기를 통과하는 냉매의 저압의 판단 오차를 최소화하도록 팽창밸브(300)의 최소 개도를 결정할 수 있다. 그리고, 상기 최소 개도는 실외온도에 기초하여 달라질 수 있다.

예를 들어, 상기 제어부(C)는 제2온도센서(720)에 의해 감지되는 실외공기의 제2온도에 기초하여, 팽창밸브(300)의 최소 개도를 결정할 수 있다. 이때, 상기 제2온도에 기초하여 결정되는 팽창밸브(300)의 최소 개도는 실험을 통해 결정될 수 있다.

상기 최소 개도는 상기 제3온도센서(730)에 의해 증발기에서 액상냉매의 온도(즉, 상변화 온도)가 감지될 수 있을 정도의 개도가 될 수 있다. 예를 들어, 상기 제3온도센서(730)는 상기 증발기(즉, 실내열교환기)의 길이방향을 따라서 중앙부에 배치될 수 있고, 상기 제3온도센서(730)에 의해 과열된 기상 냉매가 아닌 액상냉매의 상변화 온도가 감지되는 것이 바람직하다.

이를 위해, 상기 제어부(C)는 상기 제1온도에 기초하여 결정된 상기 팽창밸브(300)의 개도와 상기 제2온도에 의해 결정된 최소 개도를 비교할 수 있다. 즉, 상기 제어부(C)는 상기 제1온도에 기초하여 결정된 상기 팽창밸브(300)의 개도와 상기 제2온도에 의해 결정된 최소 개도의 비교 결과에 기초하여 상기 팽창밸브(300)의 개도를 제어할 수 있다.

이는, 실외온도인 제2온도에 기초하여 결정되는 최소 개도보다 압축기(100) 토출단의 온도인 제1온도에 기초하여 결정되는 팽창밸브(300)의 개도를 비교하여 더 상대적으로 큰 개도로 팽창밸브(300)를 제어하는 것이 바람직하기 때문이다.

상대적으로 더 큰 개도로 팽창밸브(300)를 제어하는 것에 의해서, 상기 증발기를 통과하는 냉매의 저압의 판단 오차를 최소화할 수 있다.

구체적으로, 상기 제어부(C)는 상기 제1온도에 기초하여 결정된 상기 팽창밸브(300)의 개도가 상기 최소 개도 이상일 때, 상기 제1온도에 기초하여 결정된 개도로 상기 팽창밸브(300)를 제어할 수 있다.

이와 달리, 상기 제어부(C)는 상기 제1온도에 기초하여 결정된 상기 팽창밸브(300)의 개도가 상기 최소 개도보다 작을 때, 상기 최소 개도로 상기 팽창밸브(300)를 제어할 수 있다.

상기와 같이, 압축기(100) 토출단의 온도에 기초하여 결정되는 팽창밸브(300)의 개도와 실외온도인 제2온도에 기초하여 결정되는 팽창밸브(300)의 최소 개도를 비교하여, 상대적으로 큰 개도로 팽창밸브(300)가 제어될 수 있다.

다시 말해서, 기본적으로 압축기(100) 토출단의 온도인 제1온도에 기초하여 팽창밸브(300)의 개도가 제어되되, 상기 개도가 상기 제2온도에 기초하여 결정되는 팽창밸브(300)의 최소 개도보다 작으면, 상기 팽창밸브(300)는 상기 최소 개도로 제어될 수 있다.

이는, 전술한 바와 같이, 상기 제3온도센서(730)에 의해 증발기에서 과열된 기상 냉매가 아닌 상변화 과정 중에 있는 액상 냉매의 온도가 검출되도록 하기 위함이다.

한편, 상기 최소 개도는 실외온도인 제2온도에 기초하여 결정될 수 있다. 즉, 상기 최소 개도는 제2온도에 기초하여 달리질 수 있다.

도 3은 실외온도에 따른 팽창밸브의 최소 개도를 설명하기 위한 그래프이다. 즉 도 3은 실외온도에 따른 팽창밸브의 바람직한 최소 개도를 실험을 통해 도출한 그래프이다.

도 3을 더 참조하면, 실외온도가 저온일 때에 비해 실외온도가 고온일 때 최소 개도가 더 큰 것이 바람직함을 알 수 있다. 한편, 특정 저온(a) 이하에서 최소 개도는 일정하고, 특정 고온(b) 이상에서도 최소 개도는 일정함을 알 수 있다. 그리고, 상기 저온(a) 및 상기 고온(b) 사이에서 최소 개도는 실외온도에 비례하여 점진적으로 증가함을 알 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 실외온도인 제2온도가 기설정된 저온(a) 이하일 때의 최소 개도보다 상기 제2온도가 기설정된 고온(b) 이상일 때의 최소 개도가 더 클 수 있다.

구체적으로, 상기 제2온도가 상기 저온(a) 이하일 때, 상기 최소 개도는 기설정된 제1개도(c)가 될 수 있다. 즉, 상기 제2온도가 상기 저온(a) 이하이면, 상기 최소 개도는 실외온도가 아무리 내려가더라도 상기 제1개도(c)로 유지될 수 있다.

또한, 상기 제2온도가 상기 고온(b) 이상일 때, 상기 최소 개도는 기설정된 제2개도(d)가 될 수 있다. 이때, 상기 제2개도(d)는 상기 제1개도(c)보다 클 수 있다. 즉, 상기 제2온도가 상기 고온(b) 이상이면, 상기 최소 개도는 실외온도가 아무리 올라가더라도 상기 제2개도(d)로 유지될 수 있다.

그리고, 상기 실외온도인 제2온도가 상기 저온(a)과 상기 고온(b) 사이에 있을 때, 상기 최소 개도는 실외온도에 따라 점진적으로 증가할 수 있다. 즉, 상기 제2온도가 상기 저온(a)과 상기 고온(b) 사이에 있을 때, 상기 최소 개도는 상기 제2온도에 비례하여 증가할 수 있다.

전술한 제2온도에 따른 최소 개도는 아래의 수학식으로 계산될 수 있다.

즉, 전술한 바와 같이, 기설정된 저온이 "a"이고 기설정된 고온이 "b"이며 상기 제1개도가 "c"이고 상기 제2개도가 "d"일 때, 상기 최소 개도는 아래 수학식

"최소 개도={(d-c)/(b-a)}*(제2온도-a)+c"

에 의해 결정될 수 있다. 그리고, 상기 "a", "b", "c" 및 "d"는 팽창밸브(300)의 구체적인 사양에 기초하여 실험을 통해 결정될 수 있다.

상기와 같이, 실외온도에 따라 팽창밸브(300) 최소 개도를 제한함에 따라서, 증발기에서 감지되는 냉매의 제3온도의 판단오차(즉, 저압 판단 오차)를 방지하거나 줄일 수 있다.

이하, 다른 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 나타내는 플로우차트이다. 이하, 공기조화기의 제어방법을 설명함에 있어서, 전술한 공기조화기의 특징이 공기조화기의 제어방법에도 동일하게 적용될 수 있음은 자명하다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법은 압축기(100)의 구동이 개시되는 단계(S100), 압축기(100) 토출단의 온도에 기초하여 팽창밸브(300)의 개도가 결정되는 제1개도결정단계(S200), 및 실외공기의 온도에 기초하여 팽창밸브(300)의 최소 개도가 결정되는 제2개도결정단계(S300)를 포함할 수 있다.

상기 제1개도결정단계(S200)에서는 압축기(100) 토출단의 온도인 제1온도에 기초하여 팽창밸브(300)의 개도가 결정될 수 있다. 이는, 공기조화기에 구비되는 팽창밸브의 제어에 있어서 일반적으로 적용될 수 있는 방식이다.

상기 제2개도결정단계(S300)에서는 실외공기의 온도인 제2온도에 기초하여 팽창밸브(300)의 최소 개도가 결정될 수 있다. 실외공기의 온도와 팽창밸브(3000의 최소 개도의 관계는 도 3에 기초하여 전술한 바와 같다.

이때, 상기 제1개도결정단계(S200)dptj 결정된 팽창밸브(300)의 개도 및 및 상기 제2개도결정단계(S300)에서 결정된 최소 개도에 기초하여 팽창밸브(300)의 개도가 제어될 수 있다.

특히, 상기 최소 개도를 고려하는 이유는 압축기(100)의 구동 초기에 저압 판단의 오차가 발생되기 쉽기 때문이다. 그리고, 저압 판단의 오차는 압축기(100)의 주파수를 상대적으로 낮추게 되어 공기조화기의 성능을 저하시킬 수 있다.

따라서, 공기조화기의 구동 초기(즉, 압축기(100)의 구동 초기)에 팽창밸브(300)의 최소 개도를 제한하여, 저압 판단의 오차 발생을 줄이거나 방지할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법은 상기 제1온도에 기초하여 결정된 팽창밸브(300)의 개도와 상기 최소 개도의 비교 결과에 기초하여 상기 팽창밸브(300)의 개도가 제어되는 개도제어단계(S400)를 더 포함할 수 있다.

상기 개도제어단계(S400)에서는 상기 제1온도에 기초하여 결정된 팽창밸브(300)의 개도와 상기 최소 개도가 비교될 수 있다. 그리고, 그 비교 결과에 기초하여 상기 팽창밸브(300)의 개도가 제어될 수 있다.

상기 개도제어단계(S400)는 개도비교단계(S410), 제1개도제어단계(S430) 및 제2개도제어단계(S450)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1온도에 기초하여 결정된 상기 팽창밸브(300)의 개도가 상기 최소 개도 이상일 때, 상기 제1개도제어단계(S430)에서는 상기 제1온도에 기초하여 결정된 개도로 상기 팽창밸브(300)를 제어할 수 있다.

즉, 상기 개도비교단계(S410)에서 상기 제1온도에 기초하여 결정된 상기 팽창밸브(300)의 개도가 상기 최소 개도 이상인 것으로 판단될 수 있다. 이 경우, 상기 제1개도제어단계(S430)를 통해 상기 제1온도에 기초하여 결정된 개도로 상기 팽창밸브(300)가 제어될 수 있다.

이와 달리, 상기 제1온도에 기초하여 결정된 상기 팽창밸브(300)의 개도가 상기 최소 개도보다 작을 때, 상기 제2개도제어단계(S450)에서는 상기 최소 개도로 상기 팽창밸브(300)를 제어할 수 있다.

즉, 상기 개도비교단계(S410)에서 상기 제1온도에 기초하여 결정된 상기 팽창밸브(300)의 개도가 상기 최소 개도보다 작은 것으로 판단될 수 있다. 이 경우, 상기 제2개도제어단계(S450)를 통해 상기 최소 개도로 상기 팽창밸브(300)가 제어될 수 있다.

한편, 제2개도제어단계(S450)에서는 실외공기의 온도인 제2온도에 기초하여 최소 개도의 크기가 결정될 수 있다.

이때, 상기 최소 개도의 크기는 제2온도가 기설정된 저온 이하일 때, 기설정된 고온 이상일 때, 및 상기 저온과 상기 고온 사이에 있을 때 각각 달라질 수 있다.

상기 제2온도가 기설정된 저온 이하일 때 상기 최소 개도는 기설정된 제1개도로 유지될 수 있고, 상기 제2온도가 기설정된 고온 이상일 때 상기 최소 개도는 상기 제1개도보다 큰 기설정된 제2개도로 유지될 수 있다.

즉, 상기 제2개도결정단계(S450)에서, 상기 제2온도가 기설정된 저온 이하일 때 상기 최소 개도는 기설정된 제1개도로 유지되고, 상기 제2온도가 기설정된 고온 이상일 때 상기 최소 개도는 상기 제1개도보다 큰 기설정된 제2개도로 유지될 수 있다.

이와 달리, 상기 제2온도가 상기 저온과 상기 고온 사이일 때, 상기 최소 개도는 제2온도가 증가함에 따라서 증가될 수 있다.

즉, 상기 제2개도결정단계에서, 상기 제2온도가 상기 저온과 상기 고온 사이일 때, 상기 최소 개도는 상기 제2온도에 비례하여 증가할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명에 따르면, 팽창밸브의 최소 개도를 제한함에 따라서, 증발기에서 검출되는 냉매의 저압에 대한 오판을 줄이거나 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 냉매의 저압에 대한 오판을 줄이거나 방지하여, 공기조화기의 작동범위를 바람직한 최대 범위로 확보할 수 있다.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100 압축기 200 실내열교환기
210 실내팬 300 팽창밸브
400 실외열교환기 410 실외팬
500 어큐뮬레이터 600 유로전환밸브
710 제1온도센서 720 제2온도센서
730 제3온도센서 C 제어부

Claims (15)

1. 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 구비하는 공기조화기로서,
   압축기로부터 토출되는 기상 냉매의 제1온도를 감지하는 제1온도센서;
   실외공기의 제2온도를 감지하는 제2온도센서;
   상기 증발기를 통과하는 냉매의 제3온도를 감지하는 제3온도센서; 및
   상기 제1온도에 기초하여 상기 팽창밸브의 개도를 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 제2온도에 기초하여 상기 팽창밸브의 최소 개도를 결정하며,
   상기 최소 개도는 상기 제3온도센서에 의해 증발기에서 액상냉매의 상변화 온도가 감지될 수 있는 개도로 결정되고,
   상기 제어부는,
   상기 제1온도에 기초하여 결정된 상기 팽창밸브의 개도가 상기 최소 개도 이상일 때, 상기 제1온도에 기초하여 결정된 개도로 상기 팽창밸브를 제어하고,
   상기 제1온도에 기초하여 결정된 상기 팽창밸브의 개도가 상기 최소 개도보다 작을 때, 상기 최소 개도로 상기 팽창밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2온도가 기설정된 저온 이하일 때의 최소 개도보다 상기 제2온도가 기설정된 고온 이상일 때의 최소 개도가 더 큰 것을 특징으로 하는 공기조화기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2온도가 상기 저온 이하일 때, 상기 최소 개도는 기설정된 제1개도로 유지되고,
   상기 제2온도가 상기 고온 이상일 때, 상기 최소 개도는 상기 제1개도보다 큰 기설정된 제2개도로 유지되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2온도가 상기 저온과 상기 고온 사이일 때, 상기 최소 개도는 상기 제2온도에 비례하여 증가하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 저온이 "a"이고 상기 고온이 "b"이며 상기 제1개도가 "c"이고 상기 제2개도가 "d"일 때, 상기 최소 개도는 아래 수학식
   {(d-c)/(b-a)}*(제2온도-a)+c
   에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 제3온도에 기초하여 상기 압축기의 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
10. 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 구비하는 공기조화기의 제어방법으로서,
    압축기로부터 토출되는 냉매의 제1온도에 기초하여 팽창밸브의 개도가 결정되는 제1개도결정단계;
    실외공기의 제2온도에 기초하여 팽창밸브의 최소 개도가 결정되는 제2개도결정단계; 및
    상기 제1온도에 기초하여 결정된 팽창밸브의 개도와 상기 최소 개도의 비교 결과에 기초하여 상기 팽창밸브의 개도가 제어되는 개도제어단계를 포함하고,
    상기 제2개도결정단계에서 상기 최소 개도는 상기 증발기에서 액상냉매의 상변화 온도가 감지될 수 있는 개도로 결정되고
    상기 개도제어단계는,
    상기 제1온도에 기초하여 결정된 상기 팽창밸브의 개도가 상기 최소 개도 이상일 때, 상기 제1온도에 기초하여 결정된 개도로 상기 팽창밸브를 제어하는 제1개도제어단계; 및
    상기 제1온도에 기초하여 결정된 상기 팽창밸브의 개도가 상기 최소 개도보다 작을 때, 상기 최소 개도로 상기 팽창밸브를 제어하는 제2개도제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 제10항에 있어서,
    상기 제2개도결정단계에서,
    상기 제2온도가 기설정된 저온 이하일 때 상기 최소 개도는 기설정된 제1개도로 유지되고, 상기 제2온도가 기설정된 고온 이상일 때 상기 최소 개도는 상기 제1개도보다 큰 기설정된 제2개도로 유지되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제2개도결정단계에서,
    상기 제2온도가 상기 저온과 상기 고온 사이일 때, 상기 최소 개도는 상기 제2온도에 비례하여 증가하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
    

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