KR102462766B1 - 공기조화기 및 그 제어 방법 - Google Patents

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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 공기조화기 및 그 제어 방법은, 특히, 증발기로 작용하는 실외 열교환기와, 상기 실외 열교환기의 일측에 배치되어 소정의 빛을 조사하는 발광부 및 상기 실외 열교환기의 타측에 배치되어 상기 발광부로부터 조사된 빛을 수렴하여 수렴된 광량을 측정하는 수광부로 이루어진 착상 감지부와, 상기 착상 감지부에 의하여 측정된 광량에 따라 착상 여부를 판단하여 제상 모드의 운전 여부를 결정하는 제어부를 포함함으로써, 제품의 신뢰성을 향상시키는 이점을 제공한다.

Description

공기조화기 및 그 제어 방법{Air Conditioner and control method of the same}
본 발명은 공기조화기 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 온도 센서에 의존하지 않고 외부 영향을 최소화하여 더욱 높은 정확성을 가지도록 실외 열교환기의 착상을 감지할 수 있는 공기조화기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 공기조화기는 압축기, 실외 열교환기, 팽창밸브 및 실내 열교환기를 포함하는 냉동 사이클을 이용하여 실내를 냉방 또는 난방시키는 장치이다. 즉, 실내를 냉방시키는 냉방기, 실내를 난방시키는 난방기로 구성될 수 있다. 그리고, 실내를 냉방 또는 난방시키는 냉난방 겸용 공기조화기로 구성될 수도 있다.
상기 공기조화기가 냉난방 겸용 공기조화기로 구성되는 경우, 냉방운전과 난방운전에 따라 압축기에서 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 절환부를 포함할 수 있다.
즉, 냉방운전시 압축기에서 압축된 냉매는 절환부를 통과하여 실외 열교환기로 유동을 하고 실외 열교환기는 냉매를 응축시키는 응축기 역할을 한다. 그리고, 실외 열교환기에서 응축된 냉매는 팽창밸브에서 팽창된 후, 실내 열교환기로 유입된다. 이 때, 실내 열교환기는 증발기로 작용을 하게 되고, 실내 열교환기에서 증발된 냉매는 다시 절환부를 통과하여 압축기로 유입된다.
한편, 난방운전시 압축기에서 압축된 냉매는 절환부를 통과하여 실내 열교환기로 유동을 하고 실내 열교환기는 냉매를 응축시키는 응축기 역할을 한다. 그리고, 실내 열교환기에서 응축된 냉매는 팽창밸브에서 팽창된 후, 실외 열교환기로 유입된다. 이 때, 실외 열교환기는 증발기로 작용을 하게 되고, 실외 열교환기에서 증발된 냉매는 다시 절환부를 통과하여 압축기로 유입된다.
그런데, 겨울철 실내 난방 운전 조건인 경우에는, 증발기로 작용하는 실외 열교환기가 온도가 낮은 실외 측에 구비된 관계로 난방 운전 시 실외 열교환기의 표면에 성애가 생겨서 자라는 이른바 착상 문제가 발생되며, 이러한 성애를 제거하기 위한 제상 운전의 조건 판단이 매우 중요하다.
상술한 제상 운전의 조건 판단을 위해, 등록실용신안 제20-0268726호는, 포토 커플러를 이용하여 증발기의 결빙상태에 따른 서리 발생여부를 결빙면의 광택에 따라 검출하도록 구성을 개시하고 있고, 공개실용신안 제20-1997-0042617호는, 증발기의 검출 온도 및 블로우 모터의 출력값을 기준으로 증발기의 결빙 상태를 판단하고 있다.
그러나, 등록실용신안 제20-0268726호는 상술한 포토 커플러를 설치할 수 있는 열교환기의 형상이 제한적인 문제가 있어 범용성이 저하되고, 공개실용신안 제20-1997-0042617호는 블로우 모터는 외부 환경에 노출되어 있는 바 외부 역풍에 따른 출력값 변동이 심하여 블로우 모터의 출력값은 그 변동폭이 크므로 정확성이 저하되는 문제점이 있다.
1. 등록실용신안공보 제20-0268726호 2. 공개실용신안공보 제20-1997-0042617호
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 실외 열교환기의 착상을 감지할 수 있는 착상 감지부의 설치 장소를 범용적으로 확보함과 동시에, 외부 영향을 최소화하여 보다 높은 정확성을 가지면서 실외 열교환기의 착상을 감지할 수 있는 공기조화기 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 공기조화기의 바람직한 일실시예는, 증발기로 작용하는 실외 열교환기와, 상기 실외 열교환기의 일측에 배치되어 소정의 빛을 조사하는 발광부 및 상기 실외 열교환기의 타측에 배치되어 상기 발광부로부터 조사된 빛을 수렴하여 수렴된 광량을 측정하는 수광부로 이루어진 착상 감지부와, 상기 착상 감지부에 의하여 측정된 광량에 따라 착상 여부를 판단하여 제상 모드의 운전 여부를 결정하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 실외 열교환기는 실외기 하우징의 내부에 구비된 경우, 상기 착상 감지부의 상기 발광부는 상대적으로 상기 실외기 하우징의 내측에 구비되고, 상기 착상 감지부의 상기 수광부는 상대적으로 상기 실외기 하우징의 외측에 구비될 수 있다.
또한, 상기 실외 열교환기의 일측 공간을 '열교환 전 공간'이라 칭하고, 상기 실외 열교환기의 타측 공간을 '열교환 후 공간'이라 칭할 경우, 상기 착상 감지부의 상기 발광부는 상기 열교환 후 공간에 구비되고, 상기 착상 감지부의 상기 수광부는 상기 열교환 전 공간에 구비될 수 있다.
또한, 상기 수광부는, 공기의 송풍 방향에 대하여 나란하게 상기 발광부를 향하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 수광부는, 외부 빛의 유입을 차단하도록 수광면의 테두리 부분으로부터 상기 발광부로 소정 길이 연장된 파이프 형상의 외란 방지 커버를 포함할 수 있다.
또한, 상기 외란 방지 커버는, 소정의 반사율 이하의 소재로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 발광부는, 공기의 송풍 방향의 역방향으로 빛을 조사하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 발광부는, 발광면에 쌓이는 먼지를 제거하는 먼지 제거부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 먼지 제거부는, 상기 발광부를 미세 진동시키는 초음파 진동자일 수 있다.
또한, 상기 초음파 진동자는, 상기 발광부의 발광면 후방부 또는 측부 중 어느 하나에 배치 가능할 수 있다.
또한, 상기 실외 열교환기는, 냉매가 유동되게 지그재그로 절곡 연장된 튜브 및 상기 튜브가 관통되는 복수개의 핀으로 이루어진 핀튜브형 열교환기로 구비되고, 상기 발광부 및 수광부는, 상기 복수개의 핀 및 상기 튜브 사이로 빛이 조사되어 수렴되도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 실외기 하우징은, 후방부 외관을 구성하되 공기가 흡입되는 복수의 흡입 그릴공이 구비된 리어 플레이트를 포함하고, 상기 실외 열교환기는 상기 리어 플레이트에 인접하도록 배치되되, 상기 수광부는 상기 리어 플레이트의 외측에 상기 흡입 그릴 공을 통하여 상기 발광부의 빛이 수렴되도록 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 공기조화기의 제어 방법의 바람직한 일실시예는, 전원이 공급되면 실외 열교환기에 구비된 착상 감지부의 발광부로부터 조사된 빛의 조도를 수광부가 측정하는 제1 감지 단계와, 상기 제1 감지 단계 후, 실내 열교환기가 난방 운전되면, 상기 착상 감지부의 발광부로부터 조사된 빛의 조도를 수광부가 다시 측정하는 제2 감지 단계와, 상기 제2 감지 단계에 의하여 측정된 조도값을 토대로 상기 실외 열교환기의 착상 여부를 판단하는 착상 여부 판단 단계와, 상기 착상 여부 판단 단계에 의하여 착상이라고 판단되면 상기 실외 열교환기를 제상시키는 제상 모드로 운전하는 제상 단계를 포함한다.
여기서, 상기 제1 감지 단계에 의하여 상기 조도를 측정하기 전 제1설정 조도값을 설정한 후, 상기 제1 감지 단계에 의하여 측정된 조도값이 상기 제1설정 조도값 미만일 경우, 상기 발광부에 구비된 먼지 제거부를 소정회 작동시키면서 상기 제1 감지 단계를 반복 수행할 수 있다.
또한, 상기 먼지 제거부를 설정횟수 이상으로 작동시킨 후에도 상기 제1 감지 단계에 의하여 측정된 조도값이 상기 제1설정 조도값 미만일 경우에는, 열교환기 청소를 수행하도록 알람을 작동시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 감지 단계에 의하여 상기 조도를 측정하기 전 제1설정 조도값을 설정한 후, 상기 제1 감지 단계에 의하여 측정된 조도값이 상기 제1설정 조도값 이상일 경우, 그 측정된 조도값을 무착상 상태의 제1기준값으로 설정함과 동시에 상기 제2 감지 단계를 수행할 수 있다.
또한, 상기 제2 감지 단계 수행 전 제2설정 조도값을 설정한 후, 상기 제2 감지 단계에 의하여 측정된 조도값이 상기 제2설정 조도값 미만일 경우에는 상기 착상 여부 판단 단계에 의하여 상기 실외 열교환기의 착상이라고 판단한 후 상기 제상 단계를 수행할 수 있다.
또한, 상기 제2 감지 단계는, 상기 제상 단계 수행 중에도 반복하여 수행할 수 있다.
또한, 상기 제상 단계 수행 중 상기 제2 감지 단계에 의하여 측정된 조도값이 상기 제1기준값 이상일 경우 상기 제상 단계를 종료할 수 있다.
또한, 상기 제상 단계 종료 후, 상기 제상 단계 수행 중 상기 제2 감지 단계에 의하여 측정된 조도값으로 상기 제1기준값을 대체할 수 있다.
본 발명에 따른 공기조화기 및 그 제어 방법에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.
첫째, 실외배관 온도센서 뿐만 아니라 착상 감지부를 통하여 실외 열교환기의 착상 여부를 정확하게 판정할 수 있으므로 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
둘째, 착상 감지부의 설치 위치가 실외 열교환기의 형상에 얽매이지 않으므로 제품의 설계 자유도를 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 공기조화기의 난방운전 시 냉매 흐름이 도시된 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 제어를 위한 블록도이며,
도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 바람직한 일실시예의 구성 중 실외 열교환기를 나타낸 분해 사시도이고,
도 4는 도 3의 리어 패널 후방부를 나타낸 정면도 및 부분 확대도이며,
도 5는 도 4의 A-A선을 따라 취한 단면도이고,
도 6은 도 4의 구성 중 발광부에 구비된 먼지 제거부의 다양한 실시예를 나타낸 구성도이며,
도 7은 본 발명에 따른 공기조화기의 제어 방법의 바람직한 일실시예의 구성 중 착상 감지부와 실외배관 온도센서를 통한 제어 관계를 나타낸 블록도이고,
도 8은 본 발명에 따른 공기조화기의 제어 방법의 바람직한 일실시예를 나타낸 제어 블록도이다.
이하, 본 발명에 따른 공기조화기 및 그 제어 방법의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 공기조화기의 난방운전 시 냉매 흐름이 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 제어를 위한 블록도이다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공기조화기는, 도 1 및 도 2에 참조된 바와 같이, 냉매를 압축하는 압축기(5)와, 실외에 설치되어 실외공기와 냉매를 열교환하는 실외 열교환기(20)와, 실내에 설치되어 실내공기와 냉매를 열교환하는 실내 열교환기(10)와, 압축기(5)에서 토출된 냉매를 난방운전 시 실내 열교환기(10)로 안내하고 제상운전시 실외 열교환기(20)로 안내하는 절환부(7)와, 난방운전 시 실내 열교환기(10)에서 응축된 냉매를 팽창하는 실외 팽창밸브(15b)와, 제상운전 시 실외 열교환기(20)에서 응축된 냉매를 팽창하는 실내 팽창밸브(15a)와, 실외 열교환기(20)에 구비되어 실외 열교환기(20)의 배관 온도를 측정하는 실외배관 온도센서(30) 및 실외 열교환기(20)에 구비되어 실외 열교환기(20)의 착상 여부를 감지하는 착상 감지부(40)를 포함한다.
여기서, 공기조화기의 난방운전 시 실내 열교환기(10)는 응축기로 작용하고, 실외 열교환기(20)는 증발기로 작용하는 것은 당연하다.
압축기(5)는, 후술할 제어부(50)에 의하여 운전속도가 제어될 수 있다. 압축기(5)의 운전속도는 압축기(5)에 포함된 냉매를 압축하기 위하여 회전력을 발생시키는 모터(미도시)의 회전속도로서, 주파수 단위로 나타낼 수 있다. 압축기(5)의 운전속도는 압축기(5)의 압축능력과 비례하는 것으로 이해된다.
압축기(5)는, 난방운전 시 실외 열교환기(20)에서 증발된 냉매가 유입되거나 제상운전 시 실내 열교환기(10)에서 증발된 냉매가 유입된다.
본 발명의 바람직한 일실시예에서, 난방운전은 실내 열교환기(10)에서 냉매를 응축하여 실내공기를 가열하는 운전모드이고, 제상운전은 실외 열교환기(20)에서 냉매를 응축하여 실외 열교환기(20) 표면에 발생한 성애를 제거하는 운전모드로 이해될 수 있다.
한편, 기액분리기(25)는 압축기(5)로 유입되는 냉매에서 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하는 구성이다. 기액분리기(25)는 난방운전 시 실외 열교환기(20)에서 증발된 냉매 또는 제상운전 시 실내 열교환기(10)에서 증발된 냉매를 공급받아 기상 냉매와 액상 냉매를 분리한다.
절환부(7)는, 냉난방 절환을 위한 유로 절환 밸브로서, 압축기(5)에서 압축된 냉매를 난방운전 시 실내 열교환기(10)로 안내하고, 제상운전 시 실외 열교환기(20)로 안내한다.
절환부(7)는, 압축기(5) 및 기액분리기(25)와 연결되고, 실내 열교환기(10) 및 실외 열교환기(20)와 연결된다. 절환부(7)는, 난방운전 시 압축기(5)와 실내 열교환기(10)를 연결하고, 실외 열교환기(20)와 기액분리기(25)를 연결한다. 절환부(7)는, 제상운전 시 압축기(5)와 실외 열교환기(20)를 연결하고, 실내 열교환기(10)와 기액분리기(25)를 연결한다.
여기서, 절환부(7)는, 서로 다른 유로를 연결할 수 있는 다양한 모듈로 구현될 수 있고, 본 실시예에서는 유로 절환을 위한 사방밸브로 채택되는 것으로 하여 설명한다. 실시예에 따라, 절환부(7)는 4개의 유로를 절환할 수 있는 삼방밸브 2개의 조합 등 다양한 밸브 또는 그 조합으로 구현될 수 있음은 당연하다.
실외 열교환기(20)는 실외 공간에 배치되며, 실외 열교환기(20)를 통과하는 냉매가 실외공기와 열교환한다. 실외 열교환기(20)는 난방운전 시 냉매를 증발시키는 증발기로 작용하고, 제상운전 시 냉매를 응축시키는 응축기로 작용한다.
도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 바람직한 일실시예의 구성 중 실외 열교환기를 나타낸 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 리어 패널 후방부를 나타낸 정면도 및 부분 확대도이며, 도 5는 도 4의 A-A선을 따라 취한 단면도이며, 도 6은 도 4의 구성 중 발광부에 구비된 먼지 제거부의 다양한 실시예를 나타낸 구성도이다.
본 발명에 따른 공기조화기의 바람직한 일실시예는, 도 3 내지 도 5에 참조된 바와 같이, 실외 열교환기(20)의 일측에 배치되어 소정의 빛을 조사하는 발광부(41) 및 실외 열교환기(20)의 타측에 배치되어 발광부(41)로부터 조사된 빛을 수렴하여 수렴된 광량을 측정하는 수광부(43)로 이루어진 착상 감지부(40)와, 착상 감지부(40)에 의하여 측저오딘 광량에 따라 실외 열교환기(20) 표면의 착상 여부를 판단하여 제상 모드의 운전 여부를 결정하는 제어부(50)를 더 포함한다.
실외 열교환기(20)는, 도 3에 참조된 바와 같이, 베이스(110)와, 베이스(110)의 전단부에 수직되게 배치된 프론트 패널(120)과, 베이스(110)의 좌우 양단부와 후단부에 수직되게 배치되어 프론트 패널(120) 사이에 소정의 설치 공간을 형성하는 리어 패널(130)과, 프론트 패널(120) 및 리어 패널(130)의 상단부를 덮는 커버 패널(140)을 포함하는 실외기 하우징(100)의 내측에 구비된다.
실외기 하우징(100)의 내측에 형성된 소정의 설치 공간에는, 실외 열교환기(20)와, 송풍기(150) 및 각종 전장부가 설치된다.
프론트 패널(120)의 가운데 부분에는 전후로 개구되는 공기 토출구(125)가 개구되게 형성되고, 공기 토출구(125)는 그릴 형상의 토출 패널(121)에 의하여 덮여지도록 구비될 수 있다.
리어 패널(130)은, 대략 전방으로 개구된 'ㄷ'자 형상의 수평 단면을 가지되, 후방으로부터 외부공기가 송풍기(150)의 송풍력에 의하여 흡입되도록 복수의 흡입 그릴 공(135)이 전후로 개구되게 형성될 수 있다.
실외기 하우징(100)의 양측부를 구성하는 리어 패널(130)의 일측 단부 및 타측 단부 중 적어도 어느 하나에도 복수의 흡입 그릴 공(135)과 같이 외부공기가 흡입되는 구성(도면부호 135a 참조)이 구비될 수 있음은 당연하다.
여기서, 리어 패널(130)의 일측 단부 및 타측 단부 전부에 복수의 흡입 그릴 공(135)이 형성될 경우, 실외 열교환기(20)는 미도시 되었으나, 대략 전방으로 개구된 'ㄷ'자 형상의 수평 단면을 가지도록 수직 배치될 수 있고, 리어 패널(130)의 일측 단부 및 타측 단부 중 어느 하나에만 복수의 흡입 그릴 공(135)이 형성될 경우, 실외 열교환기(20)는, 도 3에 참조된 바와 같이, 복수의 흡입 그릴 공(135)이 형성된 부위를 차폐하도록 대략 'ㄱ'자 형상의 수평 단면을 가지도록 수직 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 도 3에 참조된 바와 같이, 실외 열교환기(20)는, 리어 패널(130)의 내측면 및 리어 패널(130)의 일측 단부 내측면에 밀착되도록 설치되는 형상으로 구비되는 것으로 전제하여 설명한다.
한편, 송풍기(150)는, 도 3에 참조된 바와 같이, 전기력으로 구동되는 블로워 모터(151)와, 블로워 모터(151)의 회전축(152)에 연결되어 리어 패널(130)의 외측으로부터 외부공기가 실외기 하우징(100)의 내부로 유입되면서 실외 열교환기(20)를 유동하는 냉매와 열교환된 후, 프론트 패널(120)의 공기 토출구(125)를 통하여 토출시키는 유동력을 발생시키는 송풍 블레이드를 포함할 수 있다.
여기서, 실외 열교환기(20)는, 도 3 내지 도 5에 참조된 바와 같이, 핀튜브형 열교환기로 구비될 수 있다. 핀튜브형 열교환기라 함은, 냉매가 유동되는 튜브(23)가 지그재그로 복수회 절곡되도록 배치되고, 복수열로 배치된 복수의 핀 플레이트(21)에 형성된 튜브 설치홀(미도시)에 지그재그 절곡된 튜브(23)가 삽입 설치됨으로써 튜브(23)로부터 전달되는 냉매의 열교환 면적을 넓혀주는 방식의 열교환기를 칭한다. 복수의 핀 플레이트(21)는 인접하는 핀 플레이트(21)와의 사이에 소정의 이격거리를 가지도록 구비될 수 있다.
여기서, 도 4 및 도 5에 참조된 바와 같이, 실외 열교환기(20)가 실외기 하우징(100)의 내부에 구비된 경우, 착상 감지부(40)의 발광부(41)는 상대적으로 실외기 하우징(100)의 내부에 구비되고, 착상 감지부(40)의 수광부(43)는 상대적으로 실외기 하우징(100)의 외측에 구비될 수 있다.
보다 상세하게는, 실외 열교환기(20)의 일측 공간, 즉 송풍기(150)에 의하여 외부공기가 실외 열교환기(20)를 통과하기 전의 공간으로써 리어 패널(130)의 외측을 '열교환 전 공간'이라 칭하고, 실외 열교환기(20)의 타측 공간, 즉 외부 공기가 실외 열교환기(20)를 통과한 후의 실외기 하우징(100)의 내부 공간을 '열교환 후 공간'이라 칭할 경우, 착상 감지부(40)의 발광부(41)는 열교환 후 공간에 구비되고, 착상 감지부(40)의 수광부(43)는 열교환 전 공간에 구비될 수 있다.
다시 말하면, 발광부(41)는, 실외기 하우징(100)의 내측에서 소정의 빛이 조사되어 실외 열교환기(20)를 통과하여 실외기 하우징(100)의 외측으로 투과되도록 설치될 수 있다. 또한, 수광부(43)는, 실외기 하우징(100)의 외측에서 실외기 하우징(100)의 내측에 구비된 발광부(41)로부터 조사된 빛이 수용되도록 실외기 하우징(100)의 외측에 구비될 수 있다.
보다 상세하게는, 수광부(43)는, 공기의 송풍 방향에 대하여 나란하게 발광부(41)를 향하도록 배치될 수 있다. 더욱 상세하게는, 송풍기(150)가 작동되면, 실외기 하우징(100) 중 리어 패널(130)의 외측의 외부 공기는 리어 패널(130)에 형성된 복수의 흡입 그릴 공(135)을 통과하여 실외기 하우징(100)의 내부로 유입되는데, 수광부(43)의 수광면(43a)이 실외기 하우징(100)의 내측을 향하도록 설치됨을 의미한다.
한편, 수광부(43)는, 도 5에 참조된 바와 같이, 외부 빛의 유입을 차단하도록 수광면(43a)의 테두리 부분으로부터 발광부(41)가 구비된 측으로 소정 길이 연장된 파이프 형상의 외란 방지 커버(44)를 포함할 수 있다.
외란 방지 커버(44)는, 발광부(41)로부터 조사된 빛이 수광면(43a)으로 안정적으로 유입되는 통로 역할을 함과 동시에, 외부 빛이 유입되어 광량 감지의 정확성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 외부 빛의 유입을 차단하기 위한 것이므로, 외부로부터 유입된 빛이 내측에서 반사되어 간섭이 생기지 않도록, 외란 방지 커버(44)는 소정의 반사율 이하의 소재로 이루어지되, 반사율이 작은 소재로 이루어짐이 바람직하다.
발광부(41)는, 도 5에 참조된 바와 같이, 공기의 송풍 방향의 역방향으로 빛을 조사하도록 배치될 수 있다. 더욱 상세하게는, 수광부(43)는 상술한 바와 같이, 송풍기(150)에 의하여 유동되는 공기 방향과 나란하게 배치되는 바, 발광부(41)는 반대로 송풍기(150)에 의하여 유동되는 공기를 마주하는 방향으로 소정의 빛이 조사되도록 배치된다.
따라서, 발광부(41)는, 사용 기간이 증가할수록 공기 중에 포함된 미세 먼지가 부착되어 수광부(43)에 의하여 감지되는 조도값이 작아질 수 있다. 이와 같이 발광부(41)에 부착된 미세 먼지 등의 이물질에 의하여 저하되는 조도값만으로는 정확한 착상을 감지하기 어려운 바, 본 발명에 따른 공기조화기의 바람직한 일실시예에서, 발광부(41)는, 그 발광면에 쌓이는 먼지는 제거하는 먼지 제거부(47)를 포함할 수 있다.
먼지 제거부(47)는, 발광부(41)에 직접적으로 부착되어 미세 진동을 전달하는 구성으로 채택될 수 있다. 먼지 제거부(47)는, 일정 변위의 움직임을 일으키는 미세 진동을 생성하여 발광부(41)에 전달하는 구성이라면 여하한 구성의 채택도 가능하나, 본 발명의 실시예에서는, 먼지 제거부(47)가 초음파를 발생시키면서 소정의 미세 진동을 제공하는 초음파 진동자인 것으로 하여 설명한다.
먼지 제거부(47)는, 도 6의 (a)에 참조된 바와 같이, 발광부(41)가 소정의 빛을 생성하는 발광면과 발광면에 전원을 공급하는 전선부(42)로 구비된 경우, 발광면의 후방부에 배치됨과 아울러 전선부(42)가 관통하도록 배치되어 발광면의 후단에 직접적으로 초음파 미세 진동을 공급하도록 배치될 수 있다(도 6의 도면부호 47a 참조). 그러나, 먼지 제거부(47)는, 도 6의 (b)에 참조된 바와 같이, 발광면의 측부에 배치될 수 있음은 당연하다(도 6의 도면부호 47b 참조).
본 발명에 따른 공기조화기의 바람직한 일실시예에서, 실외배관 온도센서(30)는, 도 4에 참조된 바와 같이, 리어 패널(130)에 형성된 복수의 흡입 그릴 공(135) 중 어느 하나에 설치될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 복수의 흡입 그릴 공(135)의 내측에는 실외 열교환기(20)가 인접되게 배치되기 때문에 실외 열교환기(20)가 핀튜브형 열교환기로 구비될 경우 냉매가 직접적으로 유동되는 튜브(23)에 용이하게 실외배관 온도센서(30)를 결합시킬 수 있다.
실외배관 온도센서(30)는, 도 4에 참조된 바와 같이, 튜브(23)에 직접적으로 결합된 홀더(31)를 매개로 복수의 흡입 그릴 공(135)을 관통하도록 배치되게 장착될 수 있으나, 도면에 도시되지 않았지만 실시예에 따라서는 리어 패널(130)에 실외배관 온도센서(30)의 결합을 매개하는 홀더(31)가 직접적으로 결합되도록 구비됨과 아울러 복수의 흡입 그릴 공(135)으로부터 차폐되는 공간에 실외배관 온도센서(30)가 구비되도록 함으로써 열교환 손실이 방지되도록 하는 것도 가능하다.
여기서, 착상 감지부(40) 중 수광부(43)는, 상술한 실외배관 온도센서(30)로부터 제공되는 신호에 따라 공기조화기의 작동을 제어하는 제어부(50)와의 거리 및 전원 연결의 최적화를 고려하여, 실외배관 온도센서(30)의 하단부에 해당하는 리어 패널(130)에 구비됨이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 수광부(43)는, 상술한 실외배관 온도센서(30)가 복수의 흡입 그릴 공(135)을 관통하도록 배치된 경우, 그 하부에 위치된 복수의 흡입 그릴 공(135)에 구비될 수 있고, 상술한 실외배관 온도센서(30)가 리어 패널(130)의 내측에 차폐되게 배치된 경우, 실외배관 온도센서(30)의 직하방에 해당하는 복수의 흡입 그릴 공(135)에 구비될 수 있다.
수광부(43) 또한 실외배관 온도센서(30)와 마찬가지로 수광부홀더(45)를 매개로 리어 패널(130)에 장착될 수 있음은 당연하다고 할 것이다.
일반적으로, 실외배관 온도센서(30)에 의하여 측정된 실외 온도에 따른 실외 열교환기(20)의 착상 여부 판단은 아래 그래프 1에 도시된 바와 같다.
[그래프 1]
Figure 112016084091430-pat00001
즉, 증발기로 기능하는 실외 열교환기(20)는 결빙(착상)이 시작되면서 점점 온도가 하강하게 된다. 그러나, 어느 정도의 착상이 진행되기 전까지는 감지되는 온도의 기울기가 완만한 바 이를 기준으로 착상 판단에 따른 제상운전의 기준이 되기에는 매우 부족하다. 현실적인 제상운전이 시작된 후에는 착상량이 상당하여 제상시간이 증가하기 때문에 실외 열교환기(20)의 효율을 저하시키는 문제점으로 이어질 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 공기조화기의 바람직한 일실시예는, 실외배관 온도센서(30)와 더불어 실외 열교환기(20) 표면의 착상량에 따라 발광부(41)로부터 조사된 빛의 수광부(43)에 의한 조도값 측정량이 상이함을 근거로 하는 착상 감지부(40)를 활용하는 기술적 특징을 제안한다.
이는, 착상이 이루어지는 공간의 일측에서 발광부(41)로 하여금 소정의 빛을 조사시킨 후 착상이 이루어지는 공간의 타측에서 수광부(43)로 하여금 수광량을 측정할 수 있도록 구비된 본 발명의 바람직한 일실시예에서의 착상 감지부(40)에 따르면, 아래 표 2에 도시된 바와 같이, 실외 열교환기(20) 표면에의 착상량이 증가하면 할수록 수광량이 감소하고, 반대로 착상량이 적을수록 수광량이 증가하는 사실에 기인하는 것이다.
[그래프 2]
Figure 112016084091430-pat00002
이하에서는, 본 발명에 따른 공기조화기의 제어 방법의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명에 따른 공기조화기의 제어 방법의 바람직한 일실시예의 구성 중 착상 감지부와 실외배관 온도 센서를 통한 제어 관계를 나타낸 블록도이고, 도 8은 본 발명에 따른 공기조화기의 제어 방법의 바람직한 일실시예를 나타낸 제어 블록도이다.
본 발명에 따른 공기조화기의 제어 방법의 바람직한 일실시예는, 도 7 및 도 8에 참조된 바와 같이, 공기조화기에 전원이 공급되면 실외 열교환기(20)에 구비된 착상 감지부(40)의 발광부(41)로부터 조사된 빛의 조도를 수광부(43)가 측정하는 제1 감지 단계와, 제1 감지 단계 후, 실내 열교환기(10)가 난방 운전되면, 착상 감지부(40)의 발광부(41)로부터 조사된 빛의 조도를 수광부(43)가 다시 측정하는 제2 감지 단계와, 제2 감지 단계에 의하여 측정된 조도값을 토대로 실외 열교환기(20)의 착상 여부를 판단하는 착상 여부 판단 단계와, 착상 여부 판단 단계에 의하여 착상이라고 판단되면, 실외 열교환기(20)를 제상 모드로 운전하는 제상 단계를 포함한다.
여기서, 제1 감지 단계에 의하여 감지된 조도값은 공기조화기에 전원이 입력되면 착상 감지부(40)에서 자동으로 측정되는 값으로서, 그 측정된 조도값이 제1설정 조도값 미만일 경우에는 다음과 같은 상태를 추정할 수 있다.
첫째로, 제1 감지 단계에 의하여 감지된 조도값이 제1설정 조도값 미만일 경우에는, 착상 감지부(40)의 발광부(41)에 먼지 등 이물질이 쌓인 경우로 상정할 수 있다. 이 경우에는, 상술한 먼지 제거부(47)를 수회 작동시켜 발광부(41)의 먼지 제거를 시도하는 것이 바람직하다.
둘째로, 제1회 감지 단계에 의하여 감지된 조도값이 제1설정 조도값 미만일 경우에는, 실외 열교환기(20)의 핀 플레이트(21)와 핀 플레이트(21) 사이의 공간에 성애가 아닌 이물질이 부착된 경우로 상정할 수 있다. 이 경우에는, 실외 열교환기(20) 청소를 위한 소정의 알람을 사용자에게 제공하여 사용자로 하여금 실외 열교환기(20)에 대한 이물질 부착 여부 및 실외 열교환기(20) 청소를 시도하도록 유도할 수 있다.
바람직하게는, 제1 감지 단계에 의하여 감지된 조도값이 제1설정 조도값 미만일 경우에는, 먼지 제거부(47)를 이용하여 수회 먼지 제거 작업을 진행하는 도중에도 반복적으로 제1 감지 단계를 수행하여 조도값을 얻도록 하고, 먼지 제거부(47)를 설정횟수 이상으로 작동시킨 후에도 제1 감지 단계에 의하여 측정된 조도값이 제1설정 조도값 미만일 경우에 열교환기 청소를 수행하도록 알람을 작동시킬 수 있다.
한편, 제1 감지 단계에 의하여 측정된 조도값이 제1설정 조도값 이상일 경우에는, 그 측정된 조도값을 무착상 상태의 제1기준값으로 설정함과 동시에 제2 감지 단계를 수행할 수 있다.
여기서, 제1기준값이라 함은, 현재의 실외 열교환기(20)가 무착상 상태임을 나타내는 지표로서의 값을 의미하고, 공기조화기의 난방 운전을 수행하기 위한 지표가 될 수 있다.
한편, 도 8에 참조된 바와 같이, 제2 감지 단계 수행 전 제2설정 조도값을 설정한 후, 제2 감지 단계에 의하여 측정된 조도값이 제2설정 조도값 미만일 경우에는 착상 여부 판단 단계에 의하여 실외 열교환기(20)의 착상이라고 판단한 후 제상 단계를 수행하게 된다.
여기서, 제2 감지 단계는, 정상적인 공기조화기의 난방 운전이 진행되는 도중에 수행되는 단계로서, 지속적으로 착상 감지부(40)를 작동시켜 수광부(43)로 하여금 발광부(41)로부터 조사된 빛의 조도를 측정하도록 하는 단계이다.
아울러, 제2 감지 단계는, 제상 단계 수행 중에도 반복하여 수행함이 바람직하고, 제2 감지 단계가 반복수행되는 도중 감지된 조도값이 제1설정 조도값 이상일 경우에는 상술한 제상 단계를 종료할 수 있다.
여기서, 제상 단계가 종료되는 시점에 제2 감지 단계에 의하여 측정된 조도값은 상술한 제1기준값을 대체할 수 있다.
이 경우에도, 제상 단계가 종료되는 시점에 제2 감지 단계에 의하여 측정된 조도값이 제1기준값 미만인 경우에는 기존의 제1기준값을 대체하지 않고, 기존의 제1기준값은 유효하도록 설정될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 공기조화기의 제어 방법의 바람직한 일실시예는, 공기조화기를 제어함에 있어서, 상술한 착상 감지부(40)에만 의존적인 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 공기조화기의 바람직한 일실시예는, 실외 온도를 측정하는 실외배관 온도센서(30)가 구비되는 바, 착상 감지부(40)에 의하여 감지된 조도값과 실외배관 온도센서(30)에 의하여 측정된 온도값을 동시에 활용하여 착상 여부 판단 단계를 수행할 수 있다.
예를 들면, 도 7에 참조된 바와 같이, 착상 감지부(40)에 의하여 조도값이 제1설정 조도값 이상으로 감지되어 공기조화기의 난방 운전이 진행되면, 실외배관 온도센서(30)에 의하여 감지된 온도값만을 기준으로 1차적으로 실외 열교환기(20) 착상 여부를 판단한다.
여기서, 착상 감지부(40)에 의하여 감지된 조도값이 제1설정 조도값 미만인 경우에는 먼지 제거부(47) 또는 실외 열교환기(20) 청소를 수행하는 것은 이미 설명하였는 바, 구체적인 내용 기재는 생략하기로 한다.
실외배관 온도센서(30)만으로도 실외 열교환기(20)의 착상이 아니라고 판단될 경우에는 지속적으로 실외배관 온도센서(30)로 하여금 온도를 감지하도록 하고, 실외배관 온도센서(30)에 의하여 감지된 온도값에 의하여 실외 열교환기(20)의 착상이라고 판정되면, 착상 감지부(40)를 통하여 조도값을 감지한다.
착상 감지부(40)에 의하여 감지된 조도값이 상술한 바와 같이, 제2설정 조도값 이상일 경우에는 제상 운전을 진행하고, 제상 운전 진행 중 실외배관 온도센서(30)에 의하여 감지된 온도값에 근거하여 실외 열교환기(20)의 착상 제거 상태로 판정되면, 착상 감지부(40)에 의하여 감지된 조도값이 제1설정 조도값 이상인지 여부를 판단하고, 제1설정 조도값 이상일 경우에는 난방 운전을 수행하도록 제어한다.
아울러, 실외배관 온도센서(30)에 의하여 감지된 온도값에 근거하여 실외 열교환기(20)의 착상 제거 상태가 아닌 것으로 판단되거나, 착상 감지부(40)에 의하여 감지된 조도값이 제1설정 조도값 미만일 경우에는 계속적으로 제상 운전을 수행하도록 제어한다.
이상, 본 발명에 따른 공기조화기 및 그 제어 방법의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 바람직한 일실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.
5: 압축기 7: 절환부
10: 실내 열교환기 15a: 실내 팽창밸브
15b: 실외 팽창밸브 20: 실외기
21: 핀 플레이트 23: 튜브
30: 실외배관 온도센서 40: 착상 감지부
41: 발광부 43: 수광부
50: 제어부 100: 실외기 하우징
110: 베이스 120: 프론트 패널
130: 리어 패널 135: 흡입 그릴 공
140: 커버 패널

Claims (20)

  1. 증발기로 작용하는 실외 열교환기와;
    상기 실외 열교환기의 일측에 배치되어 소정의 빛을 조사하는 발광부 및 상기 실외 열교환기의 타측에 배치되어 상기 발광부로부터 조사된 빛을 수렴하여 수렴된 광량을 측정하는 수광부로 이루어진 착상 감지부와;
    상기 착상 감지부에 의하여 측정된 광량에 따라 착상 여부를 판단하여 제상 모드의 운전 여부를 결정하는 제어부를 포함하고,
    상기 발광부는, 발광면에 쌓이는 먼지를 제거하는 먼지 제거부를 포함하며,
    전원이 공급되면 상기 발광부로부터 조사된 빛의 조도를 상기 수광부가 측정하고, 상기 조도를 측정하기 전 제1설정 조도값을 설정한 후, 상기 측정된 조도값이 상기 제1설정 조도값 미만일 경우, 상기 발광부에 구비된 먼지 제거부를 소정회 작동시키면서 상기 발광부로부터 조사된 빛의 조도를 상기 수광부가 측정하고 동작을 반복 수행하는 공기조화기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 실외 열교환기는 실외기 하우징의 내부에 구비된 경우, 상기 착상 감지부의 상기 발광부는 상대적으로 상기 실외기 하우징의 내측에 구비되고, 상기 착상 감지부의 상기 수광부는 상대적으로 상기 실외기 하우징의 외측에 구비되는 공기조화기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 실외 열교환기의 일측 공간을 '열교환 전 공간'이라 칭하고, 상기 실외 열교환기의 타측 공간을 '열교환 후 공간'이라 칭할 경우,
    상기 착상 감지부의 상기 발광부는 상기 열교환 후 공간에 구비되고, 상기 착상 감지부의 상기 수광부는 상기 열교환 전 공간에 구비되는 공기조화기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 수광부는, 공기의 송풍 방향에 대하여 나란하게 상기 발광부를 향하도록 배치된 공기조화기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 수광부는, 외부 빛의 유입을 차단하도록 수광면의 테두리 부분으로부터 상기 발광부로 소정 길이 연장된 파이프 형상의 외란 방지 커버를 포함하는 공기조화기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 외란 방지 커버는, 소정의 반사율 이하의 소재로 이루어진 공기조화기.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 발광부는, 공기의 송풍 방향의 역방향으로 빛을 조사하도록 배치된 공기조화기.
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 먼지 제거부는, 상기 발광부를 미세 진동시키는 초음파 진동자인 공기조화기.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 초음파 진동자는, 상기 발광부의 발광면 후방부 또는 측부 중 어느 하나에 배치 가능한 공기조화기.
  11. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 실외 열교환기는, 냉매가 유동되게 지그재그로 절곡 연장된 튜브 및 상기 튜브가 관통되는 복수개의 핀으로 이루어진 핀튜브형 열교환기로 구비되고,
    상기 발광부 및 수광부는, 상기 복수개의 핀 및 상기 튜브 사이로 빛이 조사되어 수렴되도록 배치된 공기조화기.
  12. 청구항 2에 있어서,
    상기 실외기 하우징은, 후방부 외관을 구성하되 공기가 흡입되는 복수의 흡입 그릴공이 구비된 리어 플레이트를 포함하고,
    상기 실외 열교환기는 상기 리어 플레이트에 인접하도록 배치되되, 상기 수광부는 상기 리어 플레이트의 외측에 상기 흡입 그릴 공을 통하여 상기 발광부의 빛이 수렴되도록 배치된 공기조화기.
  13. 전원이 공급되면 실외 열교환기에 구비된 착상 감지부의 발광부로부터 조사된 빛의 조도를 수광부가 측정하는 제1 감지 단계와;
    상기 제1 감지 단계 후, 실내 열교환기가 난방 운전되면, 상기 착상 감지부의 발광부로부터 조사된 빛의 조도를 수광부가 다시 측정하는 제2 감지 단계와;
    상기 제2 감지 단계에 의하여 측정된 조도값을 토대로 상기 실외 열교환기의 착상 여부를 판단하는 착상 여부 판단 단계와;
    상기 착상 여부 판단 단계에 의하여 착상이라고 판단되면 상기 실외 열교환기를 제상시키는 제상 모드로 운전하는 제상 단계를 포함하고,
    상기 제1 감지 단계에 의하여 상기 조도를 측정하기 전 제1설정 조도값을 설정한 후, 상기 제1 감지 단계에 의하여 측정된 조도값이 상기 제1설정 조도값 미만일 경우, 상기 발광부에 구비된 먼지 제거부를 소정회 작동시키면서 상기 제1 감지 단계를 반복 수행하는 공기조화기의 제어 방법.
  14. 삭제
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 먼지 제거부를 설정횟수 이상으로 작동시킨 후에도 상기 제1 감지 단계에 의하여 측정된 조도값이 상기 제1설정 조도값 미만일 경우에는, 열교환기 청소를 수행하도록 알람을 작동시키는 공기조화기의 제어 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 감지 단계에 의하여 상기 조도를 측정하기 전 제1설정 조도값을 설정한 후, 상기 제1 감지 단계에 의하여 측정된 조도값이 상기 제1설정 조도값 이상일 경우, 그 측정된 조도값을 무착상 상태의 제1기준값으로 설정함과 동시에 상기 제2 감지 단계를 수행하는 공기조화기의 제어 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제2 감지 단계 수행 전 제2설정 조도값을 설정한 후, 상기 제2 감지 단계에 의하여 측정된 조도값이 상기 제2설정 조도값 미만일 경우에는 상기 착상 여부 판단 단계에 의하여 상기 실외 열교환기의 착상이라고 판단한 후 상기 제상 단계를 수행하는 공기조화기의 제어 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제2 감지 단계는, 상기 제상 단계 수행 중에도 반복하여 수행하는 공기조화기의 제어 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제상 단계 수행 중 상기 제2 감지 단계에 의하여 측정된 조도값이 상기 제1기준값 이상일 경우 상기 제상 단계를 종료하는 공기조화기의 제어 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 제상 단계 종료 후, 상기 제상 단계 수행 중 상기 제2 감지 단계에 의하여 측정된 조도값으로 상기 제1기준값을 대체하는 공기조화기의 제어 방법.
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