KR102342408B1 - 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기는 실외공기와 열교환되는 실외 열교환기, 상기 실외공기의 온도를 측정하는 실외 온도센서, 상기 실외공기의 습도를 측정하는 실외 습도센서, 상기 실외 열교환기의 온도를 측정하는 실외 열교환기 온도센서, 상기 실외 온도센서, 상기 실외 습도센서 및 상기 실외 열교환기 온도센서에서 측정된 정보에 기초하여, 상기 실외 열교환기의 착상여부를 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 난방운전시, 상기 실외공기의 온도 및 습도, 상기 실외 열교환기의 온도에 의해 계산되는 상기 실외 열교환기 중 착상된 서리의 비율을 나타내는 차폐율이 기준치보다 높은 경우, 제상운전을 수행하도록 제어할 수 있다.

Description

공기조화기 및 그 제어방법{An air conditioner and a method for controlling the same}

본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

공기조화기는 소정공간의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 기기이다. 일반적으로, 상기 공기조화기에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함되며, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉매사이클이 구동되어, 상기 소정공간을 냉방 또는 난방할 수 있다.

이때, 상기 소정공간은 상기 공기조화기가 사용되는 장소에 따라, 다양하게 제안될 수 있다. 예를 들어, 상기 공기조화기가 가정이나 사무실에 배치되는 경우, 상기 소정공간은 집 또는 건물의 실내 공간일 수 있다. 또한, 상기 공기조화기가 자동차에 배치되는 경우, 상기 소정공간은 사람이 탑승하는 탑승 공간일 수 있다.

상기 공기조화기에는, 상기 응축기 또는 상기 증발기로 기능하는 실내 열교환기와 실외 열교환기가 포함된다. 상기 실내 열교환기는 상기 소정공간에 배치되는 실내기에 설치되며, 상기 실외 열교환기는 상기 소정공간의 외부에 배치되는 실외기에 설치된다.

상기 공기조화기가 상기 소정공간을 냉방하는 냉방운전을 수행하는 경우, 상기 실외 열교환기가 응축기 기능을 하며 상기 실내 열교환기가 증발기 기능을 수행하도록, 상기 공기조화기가 작동된다.

한편, 상기 공기조화기가 상기 소정공간을 난방하는 난방운전을 수행하는 경우, 상기 실내 열교환기가 응축기 기능을 하며 상기 실외 열교환기가 증발기 기능을 수행하도록, 상기 공기조화기가 작동된다.

이와 같이 상기 공기조화기가 난방운전을 수행할 때, 낮은 실외온도 및 높은 실외습도에 의해 증발기로 사용되는 상기 실외 열교환기에 착상이 발생되는 문제점이 있다. 상기 실외 열교환기에 착상이 발생되면, 상기 실외 열교환기를 통과하는 공기유로가 차폐되어 열교환 효율이 떨어진다.

그에 따라, 상기 실외 열교환기가 제 기능을 하지 못하고, 상기 공기조화기의 난방운전이 정상적으로 수행되지 못한다. 따라서, 상기 실외 열교환기의 착상을 감지하고 이를 제거하는 기술이 연구되고 있다.

이러한 기술과 관련된 선행문헌의 정보는 이하와 같다.

(1) 제 1 선행문헌 : 등록특허 10-1085691호(2011년 11월 15일 등록), 서리 착상 감지 장치 및 방법

상기 제 1 선행문헌은, 서리의 착상이 발생하는 코일의 색변화를 감지하도록, 상기 코일의 타측 또는 상기 코일로부터 이격된 소정의 지지부에 설치되어 물체의 색을 판별할 수 있는 감지 센서를 개시한다. 또한, 상기 감지 센서에 의해 감지된 색변화에 따른 전기적 신호를 전달하는 신호전달부 및 상기 신호전달부로부터 전달된 신호에 따라 서리를 제거하기 위한 제상회로를 개시한다.

(2) 제 2 선행문헌 : 등록특허 10-1375012호(2014년 3월 10일 등록), 서리 착상 감지 장치 및 방법

상기 제 2 선행문헌은, 실외기 코일에 광을 투사하는 복수 개의 발광부와 상기 복수 개의 발광부의 중심에 설치되어 상기 실외기 코일 또는 서리에 의해 반사되는 광을 수광하는 수광부를 포함하는 착상 감지 센서를 개시한다. 또한, 상기 착상 감지 센서의 수광부에서 출력되는 출력 전압 신호 중 고주파 잡음을 제거한 출력 전압 신호에 따라 제상회로에 구동신호 또는 정지신호를 출력하는 제어부를 개시하여 서리 착상유무를 판별한다.

이와 같은 선행문헌에 따른 서리감지장치 및 방법에 의하면, 이하와 같은 문제점이 발생된다.

(1) 선행문헌 1은 비주얼 센서, 선행문헌 2는 광센서를 각각 이용하는 것으로, 상기 센서들이 오염되는 등의 문제가 발생된 경우 대안이 존재하지 않는 문제점이 있다.

(2) 또한, 상기 센서들은 단가가 비교적 높아 비용이 상승되는 문제점이 있다.

(3) 특히, 상기와 같은 센서들은 장기적 사용에 따른 신뢰성이 높지 않아 문제가 발생될 가능성이 비교적 높다. 따라서, 소정의 시간이 지난 후, 상기 센서에 의해 착상을 감지할 수 없어 그에 따른 대처가 불가능하다는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 일반적으로 공기조화기에서 사용되는 온도센서를 이용하여 착상여부를 정확하게 판단할 수 있는 공기조화기 및 그의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 장기적으로 신뢰성이 보장되도록 복수의 수단으로 착상을 감지하여 제상운전이 꼭 필요한 경우에만 수행되도록 제어하는 공기조화기 및 그의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기는 실외공기와 열교환되는 실외 열교환기, 상기 실외공기의 온도를 측정하는 실외 온도센서, 상기 실외공기의 습도를 측정하는 실외 습도센서, 상기 실외 열교환기의 온도를 측정하는 실외 열교환기 온도센서, 상기 실외 온도센서, 상기 실외 습도센서 및 상기 실외 열교환기 온도센서에서 측정된 정보에 기초하여, 상기 실외 열교환기의 착상여부를 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 난방운전시, 상기 실외공기의 온도 및 습도, 상기 실외 열교환기의 온도에 의해 계산되는 상기 실외 열교환기 중 착상된 서리의 비율을 나타내는 차폐율이 기준치보다 높은 경우, 제상운전을 수행하도록 제어할 수 있다.

상기 차폐율은 상기 실외 열교환기 중 실외 공기가 유동될 수 있는 실외 공기의 유동부피 중 상기 실외 열교환기에 착상된 서리의 부피로 계산될 수 있다.

상기 실외 열교환기에 착상된 서리의 부피는 상기 실외 열교환기의 표면 착상 밀도, 실외 송풍팬의 풍량, 실외 공기의 절대 습도 및 실외 열교환기의 포화 절대습도에 의해 계산될 수 있다.

상기 실외 열교환기에 착상된 서리의 부피는 실외 공기의 절대 습도와 실외 열교환기의 포화 절대습도의 차이와 비례할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 차폐율에 의해서 상기 실외 열교환기의 착상여부를 판단하는 제 1 수단 및 상기 실외공기의 온도 및 상기 실외 열교환기의 온도의 차이와 상기 실외 열교환기의 증발압력의 기울기 값을 통해 상기 실외 열교환기의 착상여부를 판단하는 제 2 수단 중 적어도 어느 하나에 의해 제상운전 여부를 판단할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제 2 수단에 의해 상기 실외 열교환기의 착상이 발생되었다고 판단되어도, 상기 제 1 수단에 의해 측정된 상기 차폐율이 기준치 이하인 경우 난방운전을 지속하도록 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제 2 수단에 의해 상기 실외 열교환기의 착상이 발생되었다고 소정의 횟수로 판단되는 경우, 상기 제 1 수단에 의해 측정된 상기 차폐율이 기준치 이하로 판단되어도, 제상운전을 수행하도록 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따른 공기조화기의 제어방법은 공기조화기가 난방운전을 수행하고, 실외 공기의 온도 및 습도, 실외 열교환기의 온도를 측정하고, 측정된 상기 실외 공기의 온도 및 습도, 상기 실외 열교환기의 온도에 기초하여, 실외 열교환기에 착상된 서리의 비율을 나타내는 실외 열교환기의 차폐율을 계산하고, 상기 실외 열교환기의 차폐율이 기준치보다 높은 경우 제상운전으로 제어된다.

상기 실외 열교환기의 차폐율이 기준치 이하인 경우, 다시 실외 공기의 온도 및 습도, 실외 열교환기의 온도를 측정하여 상기 실외 열교환기의 차폐율을 계산할 수 있다.

상기 실외 열교환기의 차폐율은, 측정된 상기 실외 공기의 온도 및 습도, 상기 실외 열교환기의 온도 등에 의해 결정되는 상기 실외 열교환기에 착상된 서리의 부피 및 미리 설정된 상기 실외 열교환기에서 실외공기가 유동되는 실외 공기의 유동부피를 통해 차폐율이 계산될 수 있다.

이러한 본 발명에 의하면, 본 발명의 사상에 따른 공기조화기는 불필요한 제상운전을 수행하지 않을 수 있으며, 필요한 경우에만 제상운전이 수행될 수 있다.

불필요한 제상운전이 수행되지 않음에 따라, 실외 열교환기의 효율 및 공기조화기의 효율이 상승되고, 난방운전이 최대시간동안 지속됨에 따라 난방효율이 증대될 수 있다.

또한, 사용자가 난방운전을 원하는 경우 냉방운전이 수행되는 제상운전이 최소화되어 사용자에게 신뢰감을 줄 수 있다.

필요한 경우에 제상운전이 수행됨에 따라, 상기 실외 열교환기의 착상이 제거되어 열교환 효율이 증대될 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따른 공기조화기는 복수의 수단을 통해 제상운전 여부를 판단함에 따라, 제상운전을 최소화할 수 있으며 필요한 경우에만 제상운전을 수행할 수 있다.

특히, 직접적으로 실외 열교환기의 착상여부를 판단하는 제 1 수단 및 간접적으로 실외 열교환기의 착상여부를 판단하는 제 2 수단을 상호보완적으로 사용함에 따라 효율적으로 제상운전을 할 수 있다.

또한, 다양한 센서에 의해 실제 실외 열교환기의 착상 여부를 판단하는 제 1 수단이 센서의 오작동 등에 의해 정확하게 착상여부를 판단하지 못하는 경우, 제어부는 제 2 수단에 의해 제상운전이 수행할 수 있다.

또한, 사이클의 운전상태에 따라 실외 열교환기의 착상 여부를 판단하는 제 2 수단이 사이클의 부하변동 등에 의해 제상운전 시기를 판단하지 못하는 경우, 제어부는 제 1 수단에 의해 제상운전의 수행여부를 판단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 실외기를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 실외기를 분해하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 제어구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 차폐율과 유량의 관계를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 공기조화기의 차폐율을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 공기조화기의 차폐율을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 제어흐름을 보여주는 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 실외기를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 실외기를 분해하여 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기는 적어도 하나의 실외기(10)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기는 소정의 공간에 배치되는 적어도 하나의 실내기를 포함한다. 설명의 편의상 상기 적어도 하나의 실내기는 생략하고, 하나의 실외기(10)를 도 1 및 도 2에 도시하였다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 상기 실외기(10)에는, 상기 실외기(10)의 하부 외관을 형성하고 상기 실외기(10)에 배치되는 부품들을 지지하는 베이스(180)와, 상기 베이스(180)의 하측에 설치되어 상기 실외기(10)를 설치장소에 지지시키는 레그(190) 및 상기 베이스(180)의 상측에 제공되는 캐비닛(110,120,130,150)이 포함된다.

상기 레그(190)는 상기 베이스(180)의 양측 하부에 설치되어 상기 설치장소, 예를 들어 지면에 안착될 수 있다. 자세하게는, 상기 베이스(180)는 2개의 장변부과 2개의 단변부를 포함하는 직사각형의 플레이트 형상을 가지며, 상기 레그(190)는 상기 베이스(180)의 2개의 장변부 하측에 설치될 수 있다.

상기 레그(190)에는, 홀(192)이 형성될 수 있다. 상기 홀(192)을 통하여 상기 실외기(10)의 내부에 배치되는 부품들과 연결된 적어도 하나의 연결배관이 상기 실외기(10)의 전방으로 연장될 수 있다. 이와 같이 상기 실외기(10)의 외부로 노출된 상기 연결배관은 상기 실내기 등에 연결될 수 있다.

상기 캐비닛(110,120,130,150)에는, 흡입패널(110)이 포함된다. 상기 흡입패널(110)은 복수 개가 제공되어, 상기 베이스(180)의 둘레를 따라 설치된다. 즉, 상기 복수의 흡입패널(110)은 상기 베이스(180)의 가장자리로부터 상방으로 연장되도록 설치될 수 있다.

예를 들어, 상기 복수의 흡입패널(110)은 상기 베이스(180)의 전후방 및 좌우측방에 설치된다. 상기 복수의 흡입패널(110)에는, 실외 공기가 상기 실외기(10)의 내부로 유입될 수 있도록 하는 흡입 그릴(112)이 포함된다. 외기는 상기 실외기(10)의 전후방 또는 좌우측방으로부터 상기 복수의 흡입패널(110)을 통하여, 상기 실외기(10)의 내부로 유입될 수 있다.

또한, 상기 캐비닛(110,120,130,150)에는, 컨트롤 패널(120)이 포함된다. 상기 컨트롤 패널(120)은 실외기(10)의 내부에 설치되는 컨트롤 박스에 접근하기 위하여 개방 가능한 도어로 이해될 수 있다. 예를 들어, 상기 컨트롤 패널(120)은 회동 가능하게 또는 슬라이딩 가능하게 제공될 수 있다.

또한, 상기 캐비닛(110,120,130,150)에는, 상기 컨트롤 패널(120)의 하측에 설치되는 서비스 패널(130)이 포함된다. 예를 들어, 서비스밸브 어셈블리의 조작, 냉매관의 교체 또는 용접 등의 작업을 위하여, 상기 서비스 패널(130)은 상기 실외기(10)로부터 분리 가능하게 제공될 수 있다.

상기 컨트롤 패널(120) 및 서비스 패널(130)은 상기 복수의 흡입패널(110) 중 상기 실외기(10)의 전방에 제공되는 흡입패널(110)의 측방에 설치될 수 있다.

상기 복수의 흡입패널(110)에는, 4개의 흡입패널이 포함될 수 있다. 상세하게는, 상기 실외기(10)의 전면에는, 상기 컨트롤 패널(120) 및 상기 컨트롤 패널(120)의 측방에 설치되는 제 1 흡입패널(110a)이 포함된다. 그리고, 상기 실외기(10)의 좌측면에는, 상기 컨트롤 패널(120)에 수직한 방향으로 배치되는 제 2 흡입패널(110b)이 포함된다.

상기 실외기(10)의 우측면에는, 상기 제 1 흡입패널(110a)에 수직한 방향으로 배치되는 제 3 흡입패널(110c)이 포함된다. 그리고, 상기 실외기(10)의 후면에는, 상기 실외기(10)의 좌우측면에 수직한 방향으로 배치되는 제 4 흡입패널(110d)이 포함된다.

상기 컨트롤 패널(120)에는, 상기 컨트롤 박스의 디스플레이가 보여질 수 있는 투시창(122) 및 상기 투시창(122)을 선택적으로 개방하기 위한 커버부재(125)가 포함된다.

또한, 상기 캐비닛(110,120,130,150)에는, 상기 복수의 흡입패널(110) 및 컨트롤 패널(120)을 지지하기 위한 브라켓(150)이 포함된다. 상기 브라켓(150)은 복수 개가 제공되며, 상기 베이스(180)로부터 상방으로 연장되도록 설치될 수 있다.

상세하게는, 상기 복수의 브라켓(150)에는, 제 1 흡입패널(110a)과, 상기 제 1 흡입패널(110a)에 인접한 제 3 흡입패널(110c)의 사이에 제공되어, 상기 제 1 흡입패널(110a)과 제 3 흡입패널(110c)을 지지하는 제 1 브라켓(150a)이 포함된다. 상기 제 1 흡입패널(110a)과 제 3 흡입패널(110c)은 상기 제 1 브라켓(150a)의 양측에 각각 결합될 수 있다.

또한, 상기 복수의 브라켓(150)에는, 상기 제 2 흡입패널(110b)과, 상기 제 2 흡입패널(110b)에 인접한 컨트롤 패널(120)의 사이에 제공되어 상기 제 2 흡입패널(110b)과 컨트롤 패널(120)을 지지하는 제 2 브라켓(150b)이 더 포함된다. 상기 제 2 흡입패널(110b)과 컨트롤 패널(120)은 상기 제 2 브라켓(150b)의 양측에 각각 결합될 수 있다.

또한, 상기 복수의 브라켓(150)에는, 상기 제 2 흡입패널(110b)과, 상기 제 4 흡입패널(110d)의 사이에 제공되어 상기 제 2 흡입패널(110b)과 제 4 흡입패널(110d)을 지지하는 제 3 브라켓(150c)이 더 포함된다. 상기 제 2 흡입패널(110b)과 제 4 흡입패널(110d)은 상기 제 3 브라켓(150c)의 양측에 각각 결합될 수 있다.

또한, 상기 복수의 브라켓(150)에는, 상기 제 3 흡입패널(110c)과, 상기 제 4 흡입패널(110d)의 사이에 제공되어 상기 제 3 흡입패널(110c)과 제 4 흡입패널(110d)을 지지하는 제 4 브라켓(150d)이 더 포함된다. 상기 제 3 흡입패널(110c)과 제 4 흡입패널(110d)은 상기 제 4 브라켓(150d)의 양측에 각각 결합될 수 있다.

상기 실외기(10)에는, 외기를 유입시키기 위한 실외 송풍팬(140) 및 상기 실외 송풍팬(140)을 둘러싸도록 배치되어 공기의 유동을 가이드 하는 팬 하우징(141)이 포함된다. 그리고, 상기 실외기(10)에는, 상기 실외 송풍팬(140)의 일측에 제공되는 토출 패널(142)이 더 포함된다. 상기 토출 패널(142)에는, 공기가 실외기(10)의 외부로 배출될 수 있도록 하는 토출 그릴(145)이 포함된다.

상기 실외 송풍팬(140)은 상기 실외기(10)의 상부에 배치되며, 상기 토출 패널(142)은 상기 실외 송풍팬(140)의 상측에 설치될 수 있다. 상기 실외 열교환기(160)를 통과한 공기는 상방으로 유동하여, 상기 실외 송풍팬(140) 및 토출 패널(142)을 거쳐 상기 실외기(10)의 외부로 배출될 수 있다.

또한, 상기 베이스(180)의 상측에는, 복수의 부품이 설치될 수 있다. 상기 복수의 부품에는, 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기의 토출측에 제공되어 냉매 중 포함된 오일이 분리되는 오일 분리기와, 상기 압축기의 입구측에 제공되어 액 냉매를 분리하여 기상 냉매를 상기 압축기에 공급하는 기액 분리기 등이 포함될 수 있다.

상기 실외기(10)의 내부에는 실외 열교환기(160)가 설치된다.

상기 실외 열교환기(160)는 상기 캐비닛(110,120,130,150)의 내측면을 따라 연장될 수 있다. 다시 말하면, 상기 실외 열교환기(160)는 복수 회 절곡되어, 상기 복수의 흡입패널(110)의 내측면을 따라 연장될 수 있다. 또한, 상기 실외 열교환기(160)는 상기 베이스(180)의 장변을 형성하는 테두리부 및 단변을 형성하는 테두리부에 안착될 수 있다.

예를 들어, 상기 실외 열교환기(160)는 3회 절곡되어 연장되며, 4개의 면을 가질 수 있다. 상기 4개의 면은 상기 4개의 흡입패널을 바라보도록 배치될 수 있다.

상기 실외 열교환기(160)에는, 냉매가 유동하는 열교환 배관(161) 및 상기 열교환 배관(161)에 결합되어 냉매의 열교환을 도와주는 열교환 핀(163)이 포함된다.

상기 열교환 배관(161)은 냉매가 유동되는 배관의 적어도 일부분을 구성하며, 상기 열교환 핀(163)은 냉매와 공기의 열교환 면을 제공한다. 상기 복수의 흡입패널(110)의 흡입 그릴(112)을 통하여 유입된 외기는 상기 실외 열교환기(160)를 통과하면서 열교환 될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 상기 실외기(10)의 형상은 예시적인 것으로, 상기 실외기(10)는 상기 실외 열교환기(160)와 실외 공기가 열교환되는 다양한 형상으로 마련될 수 있다.

본 발명의 사상에 따른 공기조화기가 냉방운전을 하는 경우, 즉, 상기 실내기가 설치된 소정의 공간에 냉기를 공급하는 경우, 상기 실외 열교환기(160)는 응축기로 기능한다. 그에 따라, 상기 실내기에 배치되는 실내 열교환기가 증발기로 기능하며 상기 소정의 공간에 냉기를 공급할 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따른 공기조화기가 난방운전을 하는 경우, 즉, 상기 실내기가 설치된 소정의 공간에 온기를 공급하는 경우, 상기 실외 열교환기(160)는 증발기로 기능한다. 그에 따라, 상기 실내기에 배치되는 실내 열교환기가 응축기로 기능하며 상기 소정의 공간에 온기를 공급할 수 있다.

일반적으로 상기 공기조화기가 난방운전을 하는 경우는 실외기온이 낮은 겨울철에 해당된다. 특히, 실외 공기가 비교적 낮은 온도와 비교적 높은 습도를 갖는 경우, 이와 같은 실외 공기와 열교환되는 상기 실외 열교환기(160)에 '착상'이 발생될 수 있다. 이때, '착상'은 상기 실외 열교환기(160)의 표면에 서리가 형성되는 것으로 이해될 수 있다.

이와 같은 착상이 발생되면, 상기 실외 열교환기(160)와 실외 공기와의 열교환 효율이 떨어지고, 상기 공기조화기(10)의 난방운전이 불가능할 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해, 일정량 이상으로 착상이 발생되면 상기 공기조화기가 '제상운전'을 하게 된다. 이때, '제상운전'은 냉방운전과 유사하게 상기 공기조화기가 운전되는 것으로 이해될 수 있다.

즉, 제상운전은 사용자가 난방운전을 필요로 하는 경우, 공기조화기가 냉방운전에 돌입하는 것에 해당된다. 따라서, 사용자의 신뢰성, 난방효율 등을 위해 제상운전을 최소화하여 운전하는 것을 필요로 한다.

따라서, 본 발명의 사상에 따른 공기조화기에는, 상기 실외 열교환기(160)의 착상을 명확하게 판단하여 꼭 필요한 경우에만 제상운전을 수행하도록 제어하는 제어부(200)가 포함된다. 이하, 상기 제어부(200)와 관련된 상기 공기조화기의 구성에 관하여 자세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 제어구성을 보여주는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사상에 따른 공기조화기에는, 실외 온도센서(210), 실외 습도센서(220) 및 실외 열교환기 온도센서(230)가 더 포함된다. 상기 실외 온도센서(210)는 실외 공기의 온도를 측정하도록 상기 실외기(10)에 설치되고, 상기 실외 습도센서(220)는 실외 공기의 습도(상대습도)를 측정하도록 상기 실외기(10)에 설치된다. 또한, 상기 실외 열교환기 온도센서(230)는 상기 실외 열교환기(160)의 온도를 측정하도록 상기 실외 열교환기(160)에 설치된다.

이와 같이 측정된 실외 온도, 실외 습도 및 실외 열교환기 온도는 상기 제어부(200)에 전달된다. 편의상 도 3에서는 착상과 관련된 제어구성만을 도시하였고, 상기 제어부(200)는 보다 다양한 장치에서 측정된 정보를 입력받을 수 있다.

또한, 도 3에서는 상기 실외 송풍팬(140)을 통해 상기 제어부(200)가 정보를 입력받는 것으로 도시하였으나, 상기 실외 송풍팬(140)은 상기 제어부(200)에 의해 소정의 풍속으로 작동될 수 있다.

이때, 상기 제어부(160)는 상기 실외 열교환기(160)의 착상여부를 상기 실외 열교환기(160)의 '차폐율(BR, Block Ratio)'을 통해 판단할 수 있다. '차폐율(BR)'은 전체공간 중 차폐된 공간의 비율을 나타내는 것으로, 상기 실외 열교환기(160)의 차폐율(BR)은 상기 실외 열교환기(160) 중 착상된 서리의 비율을 나타내는 것으로 이해된다.

자세하게는, 이하와 같이 나타낼 수 있다.

상기 식에서 분모에 해당되는 '실외 공기의 유동부피'는 상기 실외 열교환기(160) 중 실외 공기가 유동될 수 있는 공간을 의미한다. 이는 상기 실외 열교환기(160)의 전체 부피에서 냉매가 유동되는 열교환 배관(161)의 부피를 제외한 것으로 계산될 수 있다. 또한, 상기 열교환 핀(163)은 비교적 적은 부피를 가짐으로 무시될 수 있으나, 경우에 따라 상기 열교환 핀(163)을 고려할 수 있다.

또한, 상기 식에서 분자에 해당되는 '착상된 서리의 부피'는 이하와 같이 계산될 수 있다. 이때, 상기 실외 열교환기(160)의 착상에 문제가 되는 것은 서리의 질량이 아닌 부피임으로 '서리의 부피'를 이용하여 차폐율을 계산한다.

상기 식에서, 'a'는 보정계수로 0부터 1 사이의 값으로 표현될 수 있다. 또한, '

'는 실외 열교환기(160)의 표면 착상 밀도를, '

'는 실외 송풍팬(140)의 풍량을, '

'는 실외 공기의 절대 습도를 '

'는 실외 열교환기(160)의 포화 절대습도를 의미한다.

상기 실외 열교환기(160)의 표면 착상 밀도는 상기 실외 열교환기(160)를 유동하는 냉매의 압력에 의해 계산될 수 있다. 특히, 상기 실외 열교환기(160)의 표면 착상 밀도는 압력에 의한 포화온도, 즉, 증발온도와 비례할 수 있다.

상기 실외 송풍팬(140)의 풍량은 측정가능하며, 상기 실외 공기의 절대 습도는 상기 실외 온도센서(210) 및 상기 실외 습도센서(220)에서 측정된 실외 공기의 온도 및 상대습도에 의해 계산가능하다. 또한, 상기 실외 열교환기(160)의 포화 절대습도는 상기 실외 열교환기 온도센서(230)에서 측정된 냉매의 포화온도에 의해 계산가능한 값에 해당된다.

따라서, 이를 통하여 '착상된 서리의 부피'를 계산할 수 있으며, '차폐율'을 계산할 수 있다. 또한, 이와 같은 차폐율은 단위시간당 계속적으로 측정될 수 있다. 즉, 착상된 서리의 부피를 실시간으로 측정하여 차폐율을 계속적으로 측정하며 제상운전의 시기를 판단할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 차폐율과 공기유동의 관계를 도시한 도면이다.

도 4는 상기 실외 열교환기(160)의 차압(Pressure difference of air, Pa), 유량(Air volume flow rate, CMM) 및 차폐율(BR)의 관계를 나타낸 그래프이다. 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 차폐율(BR)이 높아질수록 유량에 떨어짐을 알 수 있다.

특히, 차폐율이 0.8일 때, 유량이 절반으로 감소함을 알 수 있다. 유량이 절반으로 감소한다는 것은 상기 실외 열교환기(160)의 열교환 효율이 비교적 많이 감소함을 뜻한다. 따라서, 상기 제어부(200)는 차폐율이 0.8에 도달되는 경우 상기 실외 열교환기(160)에 착상된 서리를 제거해야될 필요성이 있음을 판단하고, 제상운전을 수행할 수 있다.

이와 같은 차폐율이 0.8인 경우는 예시적인 기준치에 해당되는 것으로, 필요에 따라 다른 값으로 설정될 수 있다. 이하, 예시적인 상황에서 측정된 차폐율을 도시한 도면을 자세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 공기조화기의 차폐율을 도시한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 차폐율은 실시간으로 측정되어 하나의 그래프를 형성할 수 있다. 특히, 도 5에 도시된 차폐율을 살펴보면, 공기조화기의 작동 후 시간의 경과에 따라 차폐율이 비교적 선형적으로 증가되고 있다. 이는 일반적인 착상상황에 해당되며 상기 실외 열교환기(160)에 계속적으로 서리가 쌓이는 상황에 해당된다.

상기 제어부(200)는 차폐율을 계속적으로 계산하며, 상기 차폐율이 기준치에 해당되는 경우 제상운전을 수행한다. 예를 들어, 기준치는 차폐율이 0.8에 해당되는 경우로, 상기 공기조화기가 작동된지 70분 정도 경과된 시점에 제상운전이 수행될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 공기조화기의 차폐율을 도시한 도면이다.

도 6은 도 5과 같이 차폐율이 실시간으로 측정되어 하나의 그래프를 형성한다. 그러나, 도 6에 도시된 차폐율은 공기조화기의 작동 후 시간의 경과에 따라 비선형적으로 변화된다. 이는 실외조건이 변화됨에 따라 실외 공기의 온도 및 습도가 변화되는 상황에 해당될 수 있다.

이러한 실외조건 등의 변화에 따라 차폐율도 변화된다. 즉, 이는 일반적인 착상상황에 해당되지 않으며, 상기 실외 열교환기(160)에 서리가 착상되었다 제거되었다하는 상황이 반복된다. 하지만, 이러한 차폐율의 변화에도 불구하고, 기준치를 초과하지 않는 경우 상기 제어부(200)는 제상운전을 수행하지 않는다.

즉, 상기 제어부(200)는 차폐율의 변화와 무관하게 차폐율이 기준치에 해당되는 경우에만 제상운전을 수행한다. 예를 들어, 기준치는 차폐율이 0.8에 해당되는 경우로, 상기 공기조화기가 작동된지 150분 정도 경과된 시점에 제상운전이 수행될 수 있다.

이와 같은 판단에 따라, 불필요한 제상운전을 수행하지 않을 수 있으며, 필요한 경우에만 제상운전이 수행될 수 있다. 이하, 이와 같은 제어흐름을 자세하게 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 제어흐름을 보여주는 도면이다. 도 7은 상기 제어부(160)에 의한 제상운전을 '차폐율'에 의해 판단하는 것을 도시한 것이다.

공기조화기의 운전이 시작되면 상기 제어부(200)는 차폐율을 계산할 수 있다. 이때, 상기 공기조화기의 난방운전의 경우에만 상기 제어부(200)는 도 7과 같은 제어를 수행할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 상기 제어부(200)는 상기 공기조화기가 운전을 개시하고 소정의 시간 후, 도 7과 같은 제어를 수행할 수 있다.

그에 따라, 상기 실외 송풍팬(140)을 통해 실외 팬 풍량을 측정하고(300), y상기 실외 온도센서(210) 및 상기 실외 습도센서(220)를 통해 실외 온도 및 실외 습도를 측정하며(320), 상기 실외 열교환기 온도센서(230)를 통해 실외 열교환 온도를 측정한다(320). 도 7에서는 이와 같은 과정을 편의상 순서대로 도시하였으나, 이는 동시에 또는 다른 순서로 측정될 수 있다.

상기 제어부(200)는 측정된 정보와 미리 설정된 정보를 통해 차폐율을 계산할 수 있다(330). 이때, 미리 설정된 정보는 상기 실외 열교환기(160)에서 실외공기가 유동되는 실외공기의 유동부피 등이 포함된다. 그리고, 상기 제어부(200)는 계산된 차폐율과 기준치를 비교하여(340), 차폐율이 기준치보다 높은 경우 제상운전을 수행한다(350).

또한, 계산된 차폐율이 기준치 이하인 경우, 난방운전을 지속하며 차폐율을 계속적으로 계산할 수 있다.

또한, 상기 제어부(200)는 복수의 수단을 통해 상기 실외 열교환기(160)의 착상을 판단하여 보다 명확하게 제상운전 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 수단에는 제 1 수단 및 제 2 수단이 포함될 수 있다.

이하, 상기에서 설명한 '차폐율'에 의해 상기 실외 열교환기(160)의 착상을 판단하여 제상운전 여부를 판단하는 것을 '제 1 수단'이라 한다.

상기 제어부(200)는 실외 온도와 실외 열교환기 온도의 차이 및 증발압력의 기울기 값을 이용하여 제상운전 여부를 판단할 수 있다. 이하, 이를 '제 2 수단'이라 한다.

상기 제 2 수단은 실제 착상여부를 측정하여 제상운전 여부를 판단하는 '제 1 수단'과 달리 상기 공기조화기의 운전상태를 통해 제상운전 여부를 판단한다. 즉, 상기 제 1 수단은 직접적으로 상기 실외 열교환기(160)의 착상여부를 판단하며, 상기 제 2 수단은 간접적으로 상기 실외 열교환기(160)의 착상여부를 판단한다.

상기 제어부(200)는 상기 제 1 수단과 상기 제 2 수단을 모두 이용하여 상호보완적으로 사용할 수 있다.

예를 들어, 소정의 상황에 따라 상기 공기조화기의 운전상태가 변화된 경우, 상기 제 2 수단에 의해서는 제상운전이 필요하다고 판단될 수 있다. 예를 들어, 냉매가 부족하거나 사이클 헌팅이 발생된 경우 상기 제 2 수단은 제상운전이 필요하다고 판단할 수 있다. 그러나, 상기 제 1 수단에서 제상운전이 필요하지 않다고 판단된 경우 상기 제어부(200)는 제상운전을 수행하지 않을 수 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 실외 조건이 변화되는 경우, 상기 제 2 수단에 의해서는 제상운전의 필요 여부를 판단하지 못할 수 있다. 예를 들어, 실외 온도와 실외 열교환기 온도의 차이가 비교적 적은 경우 상기 제 2 수단에 의해서는 제상운전의 필요 여부를 판단할 수 없다. 이때, 상기 제어부(200)는 상기 제 1 수단이 제상운전이 필요하다고 판단한 경우 제상운전을 수행할 수 있다.

또한, 상기 제 2 수단에 의해 계속적으로 제상운전이 필요하다고 판단되는 경우, 상기 제어부(200)는 상기 제 1 수단이 제상운전이 필요하지 않다고 판단하여도 제상운전을 수행할 수 있다. 이는 상기 제 1 수단이 이용하는 차폐율이 센서 등의 오작동에 의해 정확하게 계산되지 못할 수 있기 때문이다.

예를 들어, 상기 제어부(200)는 상기 제 1 수단에 의해 계산되는 차폐율이 기준치를 넘는 경우 제상운전을 수행하나, 상기 제 2 수단이 5회 이상 제상운전이 필요하다고 판단한 경우 차폐율이 기준치를 넘지 않아도 제상운전을 수행할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 사상에 따른 공기조화기는 복수의 수단을 통해 제상운전 여부를 판단함에 따라, 제상운전을 최소화할 수 있으며 필요한 경우에만 제상운전을 수행할 수 있다.

10: 실외기 140 : 실외 송풍팬
160 : 실외 열교환기 200 : 제어부
210 : 실외 온도센서 220 : 실외 습도센서
230 : 실외 열교환기 온도센서

Claims (10)

1. 실외공기와 열교환되는 실외 열교환기;
   상기 실외공기의 온도를 측정하는 실외 온도센서;
   상기 실외공기의 습도를 측정하는 실외 습도센서;
   상기 실외 열교환기의 온도를 측정하는 실외 열교환기 온도센서;
   상기 실외 온도센서, 상기 실외 습도센서 및 상기 실외 열교환기 온도센서에서 측정된 정보에 기초하여, 상기 실외 열교환기의 착상여부를 판단하는 제어부;를 포함하고,
   상기 제어부는,
   난방운전시, 상기 실외공기의 온도 및 습도, 상기 실외 열교환기의 온도에 기초하여, 상기 실외 열교환기 중 실외공기가 유동될 수 있는 실외공기의 유동부피와 상기 실외 열교환기에 착상된 서리의 부피로 계산되는 비율을 나타내는 차폐율이 기준치보다 높은 경우, 제상운전을 수행하도록 제어하며,
   상기 실외 열교환기에 착상된 서리의 부피는 상기 실외 열교환기의 표면 착상 밀도, 실외 송풍팬의 풍량, 상기 실외공기의 절대 습도, 및 상기 실외 열교환기의 포화 절대습도에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 실외 열교환기에 착상된 서리의 부피는 실외 공기의 절대 습도와 실외 열교환기의 포화 절대습도의 차이와 비례하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 차폐율에 의해서 상기 실외 열교환기의 착상여부를 판단하는 제 1 수단; 및
   상기 실외공기의 온도 및 상기 실외 열교환기의 온도의 차이와 상기 실외 열교환기의 증발압력의 기울기 값을 통해 상기 실외 열교환기의 착상여부를 판단하는 제 2 수단;
   중 적어도 어느 하나에 의해 제상운전 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제 2 수단에 의해 상기 실외 열교환기의 착상이 발생되었다고 판단되어도, 상기 제 1 수단에 의해 측정된 상기 차폐율이 기준치 이하인 경우 난방운전을 지속하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제 2 수단에 의해 상기 실외 열교환기의 착상이 발생되었다고 소정의 횟수로 판단되는 경우,
   상기 제 1 수단에 의해 측정된 상기 차폐율이 기준치 이하로 판단되어도, 제상운전을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
8. 공기조화기가 난방운전을 수행하고,
   실외 공기의 온도 및 습도, 실외 열교환기의 온도를 측정하고,
   측정된 상기 실외 공기의 온도 및 습도, 상기 실외 열교환기의 온도에 기초하여, 실외 열교환기에 착상된 서리의 비율을 나타내는 실외 열교환기의 차폐율을 계산하고,
   상기 실외 열교환기의 차폐율이 기준치보다 높은 경우 제상운전으로 제어되며,
   상기 실외 열교환기의 차폐율은,
   미리 설정된 상기 실외 열교환기에서 실외 공기가 유동되는 실외 공기의 유동부피와,
   상기 실외 열교환기의 표면 착상 밀도, 실외 송풍팬의 풍량, 상기 실외 공기의 절대 습도, 및 상기 실외 열교환기의 포화 절대습도에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 실외 열교환기의 차폐율이 기준치 이하인 경우, 다시 실외 공기의 온도 및 습도, 실외 열교환기의 온도를 측정하여 상기 실외 열교환기의 차폐율을 계산하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
10. 삭제

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