KR19990054084A - 공기조화기의 제상운전제어장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기의 제상운전제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 제상운전제어장치는, 하나의 실외기에 다수의 실내기를 연결하여 다수의 실내공간을 난방운전하는 공기조화기에 있어서, 상기 실외기의 감지된 배관온도와 상기 다수의 실내기중 난방운전중인 실내기의 감지된 배관온도를 기초로 제상운전모드를 설정함과 동시에 주전동팽창밸브 및 다수의 부전동팽창밸브의 운전개도를 모두 최대로 개방한 상태에서 제상운전을 수행하도록 제어하는 제어수단을 포함하여 구성된다. 그리고, 본 발명의 제상운전제어방법은, 하나의 실외기에 다수의 실내기를 연결하여 다수의 실내공간을 난방운전하는 공기조화기의 제어방법에 있어서, 기설정된 제상조건에 따라 상기 난방운전중에 실외기의 결빙상태를 판단하여 제상운전여부를 판단하는 제상운전판단스텝과, 상기 제상운전판단스텝의 제상운전판단시 상기 실외기에 설치된 주전동팽창밸브의 운전개도를 증가하여 설정하는 제1운전개도설정스텝과, 상기 다수의 실내기중 비난방운전중인 실내기에 연결된 부전동팽창밸브의 운전개도를 개방하는 제2운전개도설정스텝을 포함하여 구성된다.

Description

공기조화기의 제상운전제어장치 및 그 방법

본 발명은 하나의 실외기에 다수의 실내기를 연결하여 다수의 실내공간을 각각 공기조화시키는 히트펌프(HEAT PUMP)식 멀티에어콘(이하, 공기조화기라 한다)에 관한 것으로, 특히 제상운전을 효율적으로 수행하는 공기조화기의 제상운전제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는 기능이나 유니트의 구성에 따라 여러 종류로 구분되어지는데, 기능면에서는 냉방전용, 냉방 및 제습전용, 냉방 및 난방겸용으로 분류될수 있으며, 유니트의 구성면에서는 냉방과 방열기능을 일체화하여 창문 등에 설치되는 일체형과, 실내측에는 냉각장치를 실외측에는 방열 및 압축장치를 각각 분리시켜 설치하는 분리형으로 구분되어진다.

상기한 분리형 공기조화기에는 하나의 실외기에 두 대 이상의 실내기를 연결하여 다수의 실내공간을 각각 공기조화시키는 멀티형도 포함된다.

이러한, 종래의 멀티형 공기조화기는 도 1에 도시한 바와 같이, 각각의 실내에 설치되는 다수의 실내기(10)(11)(12)와, 실외에 설치되는 실외기(20)가 하나의 시스템으로 작동하며, 필요에 따라 난방운전 및 냉방운전될 수 있다.

상기 실외기(20)에는 냉매를 고온고압의 기체상태로 압축시키는 압축기(30)와, 운전조건(냉방 또는 난방)에 따라 상기 압축기(30)에서 고온고압으로 압축된 기체냉매의 흐름을 변환시키는 사방밸브(50)와, 냉방운전시 상기 압축기(30)에서 고온고압으로 압축된 기체냉매를 저온고압의 액상냉매를 응축시키는 실외열교환기(60)와, 상기 실외열교환기(60)에서 열교환이 원활히 이루어지도록 실외의 공기를 흡입하여 상기 실외열교환기(60)로 송풍하는 실외팬(61)과, 상기 실외열교환기(60)로부터 토출되는 냉매의 토출가스온도를 제어하여 냉방운전시 과열도 조절 및 난방 운전시 과냉각도 조절하는 주(main)전동팽창밸브(40)와, 각 실내기(10)(11)(12)의 운전조건에 따라 각각의 실내공간을 선택적으로 공기조화시키도록 도시되지 않은 제어수단에 의해 온/오프되어 냉매분배 및 냉매의 흐름을 개폐시키면서 상기 실외열교환기(60)에서 냉각응축된 저온고압의 액상냉매를 상기 주전동팽창밸브(40)를 매개로 인가받아 증발하기 쉬운 저온저압의 무상냉매로 감압팽창시키는 A실, B실, C실 전동팽창밸브[70,71,72; 이하 부(sub)전동팽창밸브라 칭한다]가 설치되어 있다.

또한, 상기 실내기(10)(11)(12)에는 냉방운전시 상기 A실, B실, C실 부전동팽창밸브(70)(71)(72)를 통과한 저온저압의 무상냉매를 증발시키면서 저온저압의 완전 기체상태의 냉매가스로 변환시키는 실내열교환기(80)(81)(82)와, 상기 실내열교환기(80)(81)(82)에서 열교환이 원활히 이루어지도록 실내의 공기를 순환시키는 실내팬(90)(91)(92)이 각각 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 공기조화기에 있어서, A실, B실, C실 실내기(10,11,12)가 냉방운전이면, 사방밸브(50)가 오프되어 도 1의 실선화살표 방향으로 냉매싸이클이 이루어진다.

먼저, 실외기(20)의 압축기(30)로부터 토출된 고온고압의 기체냉매가 사방밸브(50)를 통해 실외열교환기(60)에 유입되면, 상기 실외열교환기(60)에서는 고온고압으로 압축된 기체냉매를 실외팬(61)에 의해 송풍되는 공기로 열교환하여 강제냉각시켜 응축시킨다.

상기 실외열교환기(60)에서 응축된 저온고압의 액상냉매는 주전동팽창밸브(40)를 매개로 각 실내기(10)(11)(12)의 운전조건에 따라 운전 실내기의 냉매를 분배하고, 비난방운전 실내기의 냉매흐름을 차단하는 A실, B실, C실 부전동팽창밸브(70)(71)(72)로 유입되어 증발하기 쉬운 저온저압의 무상냉매로 팽창되어 실내기(10)(11)(12)내에 각각 설치된 실내열교환기(80)(81)(82)로 유입된다.

따라서, 상기 실내열교환기(80)(81)(82)에서는 A실, B실, C실 부전동팽창밸브(70)(71)(72)를 통해 감압된 저온저압의 무상냉매가 여러개의 파이프를 통과하면서 증발하여 기화할때 실내팬(90)(91)(92)에 의해 송풍되는 공기에서 열을 빼앗아 실내공기를 냉각시킨 다음, 그 냉각된 공기(냉풍)를 실내로 토출해서 각 실내기(10)(11)(12)의 냉방운전을 행하고, 상기 실내열교환기(80)(81)(82)에서 냉각된 저온저압의 기체냉매는 다시 압축기(30)로 유입되어 압축기(30)의 단열압축작용에 의해 고온고압의 냉매가스로 변환되어 위에서 설명한 냉매싸이클을 반복하는데, 이때에 각 실내기(10)(11)(12)의 운전조건에 따라 주전동팽창밸브(40)는 과열도 조절을 실시하고, A실, B실, C실 부전동팽창밸브(70)(71)(72)는 운전 실내기의 냉매를 분배하고, 비난방운전 실내기의 냉매흐름을 차단한다.

반면, A실, B실, C실 실내기(10)(11)(12)가 난방운전이면, 사방밸브(50)가 온되어 도 1의 점선화살표 방향으로 냉매싸이클이 이루어지는데, 실외기(20)의 압축기(30)로부터 토출된 고온고압의 기체냉매가 사방밸브(50)를 통해 실내기(10)(11)(12)내에 각각 설치된 실내열교환기(80)(81)(82)로 유입되면, 실내열교환기(80)(81)(82)에서는 실내팬(90)(91)(92)에 의해 송풍되는 공기를 상온의 냉각수 또는 공기에 의해 열교환하여 상온고압의 냉매로 냉각시킴에 따라 따뜻해진 공기(온풍)를 실내로 토출해서 각 실내기(10)(11)(12)의 난방운전을 행한다.

상기 실내열교환기(80)(81)(82)에서 액화된 냉매는 각 실내기(10)(11)(12)의 운전조건에 따라 운전 실내기의 냉매를 분배하고, 비난방운전 실내기의 냉매흐름을 차단하는 A실, B실, C실 부전동팽창밸브(70)(71)(72)로 유입되어 증발하기 쉬운 저온저압의 무상냉매로 감압팽창되어 주전동팽창밸브(40)를 매개로 실외열교환기(60)에 유입된다.

따라서, 상기 실외열교환기(60)에서는 저온저압의 무상냉매를 실외팬(61)에 의해 송풍되는 공기로 열교환하여 냉각하고, 상기 실외열교환기(60)에서 냉각된 저온저압의 기체냉매는 사방밸브(50)를 통해 다시 압축기(30)로 유입되어 압축기(30)의 단열압축작용에 의해 고온고압의 냉매가스로 변환되어 위에서 설명한 냉매싸이클을 반복하는데, 이때에 각 실내기(10)(11)(12)의 운전조건에 따라 주전동팽창밸브(40)는 과냉각도 조절을 실시하고, A실, B실, C실 부전동팽창밸브(70)(71)(72)는 운전 실내기의 냉매를 분배하고, 비난방운전 실내기의 냉매흐름을 차단한다.

상기와 같이 난방운전이 일정시간 수행되면, 외부에서 송풍되는 공기를 실외열교환기(60)에서 냉매의 증발잠열에 의해 열교환하여 냉각시킬때에 외부로 배출되는 냉기에 의해 상기 실외열교환기에 성에가 착상되어 상기 실외열교환기(60)의 열교환능력이 저하될 뿐만 아니라, 이에 따른 난방효율의 저하로 소비전력이 상승한다는 문제점이 있었다.

따라서, 종래의 공기조화기에 있어서는, 이를 방지하기 위해 상기 공기조화기의 난방운전시 압축기(30)가 동작하여 소정시간(예를 들면, 30분)이 경과한 시점이후부터 실외열교환기(60)의 배관온도(To)와 실내열교환기(10,11,12)의 배관온도(Ti)를 도시되지 않은 센서입력부들에 의해 감지하고, 이들 온도(To,Ti)를 기초로 실외기의 성에착상조건(또는 결빙조건)을 만족하는 것으로 판단되면, 도 1에 도시한 바와 같이 실선화살표방향으로 일정시간동안 냉매싸이클을 형성하여 제상동작을 수행하고, 이후 제상조건을 판단하여 제상조건이 되면 반복적으로 일정시간동안 제상동작을 실시하도록 되어 있다.

상기 제상조건은 예를 들면 상기 감지온도의 하강율(△T)이 소정값(△T1)이상으로 되고, 또한 상기 감지된 실외배관온도(To)가 일정온도(예를 들면, 약 -2℃)이하로 되거나 상기 감지된 실내배관온도(Ti)가 일정온도(예를 들면, 약 -0℃)이하로 된 상태에서 압축기의 온-타임 누적시간이 일정시간(예를 들면, 10분)이상으로 되는 경우이다.

이때, 누적시간이 소정시간(예를 들면, 10분)을 경과하면, 실외열교환기(60)에 성에착상현상(결빙현상)이 발생하는 조건이라고 판단하여 실외팬(61)과 상기 다수의 실내기(10,11,12)중 현재 난방운전중인 실내기[이하의 설명에서는 실내기(10)만이 현재 난방운전중이라고 가정한다]의 실내팬(90)을 정지시켜 난방운전을 중지하면서 사방밸브(50)를 오프시켜 공기조화기의 냉방운전으로 전환한다.

이에 따라, 냉매가 압축기(30), 사방밸브(50), 외부열교환기(60), 주전동팽창밸브(40), 실내기(10)의 부전동팽창밸브(72), 실내열교환기(80), 사방밸브(50), 압축기(30)의 순으로 순환되는 냉방 싸이클을 형성함으로써 실외열교환기(60)에 착상된 성에를 제거하기 위한 제상운전을 수행한다.

그런데, 이와 같은 종래의 제상운전방식에 있어서는 냉매량을 조절하는 것이 아니라 단지 냉매의 흐름만을 조절하는 것이기 때문에 효율적인 냉매조정이 곤란하고, 또한 제상운전수행시에도 현재 운전중인 실내기만을 이용하여 제상운전을 수행하기 때문에 제상효율이 떨어진다는 문제점이 있었다.

즉, A실, B실, C실 중 A실만을 난방운전중인 상태에서 제상조건이 만족되면 A만의 냉매를 이용하여 제상운전을 수행하기 때문에 제상시간이 오래 걸린다는 문제점이 있었다.

특히, 이러한 문제점은 현재 난방운전중인 실내기의 냉매가 기준치보다 적은 경우(냉매부족인 경우)에는 적은 양의 냉매를 이용하여 제상운전을 수행하기 때문에 제상시간이 더욱더 오래 걸린다는 문제점이 있었다. 이러한 제상시간의 증가는 전체적인 난방운전효율을 저하시키기 때문에 소망하는 실내기의 목표난방능력이 미달된다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 난방운전도중에 제상운전시 비난방운전용 실내기의 부전동팽창밸브도 일정한 개도로 온하여 비난방운전용 실내기의 냉매도 제상운전에 사용함으로써 제상시간을 단축하는 공기조화기의 제상운전제어장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 공기조화기의 제상운전제어장치는, 실외공기를 열교환시키는 실외열교환기와 상기 실외열교환기에서 열교환이 이루어지도록 냉매를 순환시키는 압축기를 구비한 하나의 실외기에 다수의 실내기를 연결하여 다수의 실내공간을 난방운전하는 공기조화기에 있어서; 상기 운전시 상기 각 실내기의 운전조건에 따라 상기 실외기가 상기 실내기들간의 냉매량 및 냉매흐름을 조절하는 주전동팽창밸브와; 상기 다수의 실내기로의 냉매량조절 및 냉매흐름차단을 각각 조절하는 다수의 부전동팽창밸브와; 상기 압축기의 구동에 따른 난방운전시에 변화하는 상기 실외열교환기의 배관온도를 감지하는 제1온도감지수단과; 상기 압축기의 구동에 따른 난방운전시에 변화하는 상기 실내열교환기의 배관온도를 감지하는 제2온도감지수단과; 상기 실외열교환기의 감지된 배관온도와, 상기 실내열교환기중 난방운전중인 열교환기의 감지된 배관온도를 기초로 제상운전모드를 설정함과 동시에, 상기 주전동팽창밸브 및 상기 다수의 부전동팽창밸브의 운전개도를 모두 개방한 상태에서 제상운전을 수행하도록 제어하는 제어수단을 포함하여 구성된다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기의 제상운전 제어방법은 , 하나의 실외기에 다수의 실내기를 연결하여 다수의 실내공간을 난방운전하는 공기조화기의 제어방법에 있어서; 기설정된 제상조건에 따라 상기 난방운전중에 실외기의 결빙상태를 판단하여 제상운전여부를 판단하는 제상운전판단스텝과; 상기 제상운전판단스텝의 제상운전판단시 실외기에 설치된 주전동팽창밸브의 운전개도를 증가하여 설정하는 제1운전개도설정스텝과; 상기 다수의 실내기중 비난방운전중인 실내기에 연결된 부전동팽창밸브의 운전개도를 개방하는 제2운전개도설정스텝을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 본 발명에 따른 공기조화기의 제상운전제어방법은, 기설정된 제상해제조건에 따라 상기 제상운전중에 제상운전종료 여부를 판단하는 제상운전종료판단스텝과; 상기 제상운전종료판단스텝의 제상운전종료판단시 실외기에 설치된 주전동팽창밸브의 운전개도를 감소하여 설정하는 제3운전개도설정스텝과; 상기 다수의 실내기중 비난방운전중인 실내기에 연결된 부전동팽창밸브의 운전개도를 폐쇄하는 제4운전개도설정스텝을 더 포함하여 구성된다.

도1은 일반적인 공기조화기의 냉매싸이클도,

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 제상운전제어장치의 제어블록도

도3a~3c는 본 발명에 따른 공기조화기의 제상운전제어 동작순서를 도시한 플로우챠트,

도4a~4e는 본 발명에 따른 제상운전시 주요 구동부하의 동작 타이밍도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10,11,12 : 실내기 20 : 실외기

30 : 압축기 40 : 주전동팽창밸브

50 : 사방밸브 60 : 실외열교환기

70,71,72 : 부전동팽창밸브 80,81,82 : 실내열교환기

154 : 제어수단 170 : 주전동팽창밸브구동수단

170A,170B,170C : 부전동팽창밸브구동수단

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 제상운전제어장치 및 그 방법에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 제상운전제어장치를 나타낸 도면이다. 동도면에서, 전원수단(150)은 도시되지 않은 교류전원단으로부터 공급되는 상용교류전압을 상기 공기조화기의 동작에 필요한 소정의 직류전압으로 변환하여 출력하고, 운전조작수단(152)은 공기조화기의 운전모드(자동, 냉방, 제습, 송풍, 난방 등)와 상기 토출구(7)를 통해 토출되는 공기의 풍량(강풍, 약풍 등) 및 희망온도(Ts;이하, 설정온도라 한다)를 선택하는 다수의 기능키를 구비함은 물론, 상기 공기조화기의 운전시작신호 및 운전정지신호를 입력하도록 운전키를 구비하고 있다.

실내온도감지수단(156)은 상기 운전조작수단(152)에 의해 사용자가 설정한 온도(Ts)로 실내온도를 제어하여 공기조화기의 냉난방운전을 수행하도록 각 실내기[10,11,12 ; 도 1참조]내로 흡입되는 실내공기의 온도(Tr)를 각각 감지하는 써미스터 등과 같은 온도센서를 포함하여 구성할 수 있다. 그리고, 상기 실외배관온도감지수단(158)은 상기 공기조화기의 난방운전시에 실외열교환기(60)로 유입되는 냉매량에 따라 변화하는 실외열교환기(60)의 배관온도를 감지하는 것으로 써미스터 등과 같은 온도센서를 포함하여 구성할 수 있다.

각 실내기의 배관온도감지수단(160A,160B,160C)는 각 실내기(10,11,12; 도 1참조)에 대응되게 설치된 A실 배관온도감지수단(160A)과, B실 배관온도감지수단(160B) 및 C실 배관온도감지수단(160C)으로 구성되며, 각가그이 배관온도감지수단(160A,160B,160C)은 상기 공기조화기의 난방운전시에 각각 실내열교환기(80,81,82; 도 1참조)로부터 유출되는 냉매량에 따라 변화하는 실내열교환기(80,81,82)의 배관온도를 감지하는 것으로, 써미스터 등과 같은 온도센서를 포함하여 구성할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일실시예에서는 단지 도면의 간략화 및 설명의 간략화만을 위해 3개의 격리된 실(ROOM)에 각각 설치된 실내기를 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 3개 이상의 격리된 실에 각각 설치된 실내기들에도 적용할 수 있는 것이다.

제어수단(154)은 상기 전원수단(150)으로부터 출력되는 직류전압을 인가받아 상기 공기조화기를 초기화시킴은 물론, 상기 운전조작수단(152)에 의해 입력된 운전선택신호에 따라 상기 공기조화기의 전체적인 동작을 제어하는 마이크로컴퓨터로서, 이 제어수단(154)은 난방운전시 해당 난방운전용 실내열교환기에 대응하는 부전동팽창밸브를 일정한 개도로 온제어함과 더불어 제상운전시 주전동팽창밸브 및 비난방운전용 실내열교환기에 대응하는 부전동팽창밸브를 개방(예를 들면, 최대 운전개도로 개방)하기 위해 온제어한다.

풍향조절수단(162)은 상기 각 실내열교환기(80)(81)(82)에 의해 열교환된 공기가 방안 전체에 골고루 확산되도록 토출공기의 방향을 상하 및 좌우조절하는 풍향모터(163)를 구동제어한다.

또, 압축기구동수단(164)은 상기 운전조작수단(152)에 의해 사용자가 설정한 온도(Ts) 및 상기 실내온도감지수단(156)에 의해 감지된 실내온도(Tr)의 차에 따라 상기 제어수단(154)으로부터 출력되는 제어신호를 받아서 압축기(30)를 구동제어하고, 실외팬모터구동수단(166)은 상기 운전조작수단(152)에 의해 사용자가 설정한 온도(Ts)와 상기 실내온도감지수단(156)에 의해 감지된 실내온도(Tr)의 차에 따라 상기 제어수단(154)으로부터 출력되는 제어신호를 받아서 상기 실외열교환기(60)에서 열교환된 공기를 실외로 송풍하도록 실외팬모터의 회전수를 제어하여 실외팬(61)을 구동제어한다.

실내팬모터구동수단(168)은 상기 운전조작수단(152)에 의해 사용자가 설정한 풍량에 따라 상기 제어수단(154)으로부터 출력되는 제어신호를 받아서 상기 실내열교환기(80)(81)(82)에서 열교환된 공기(냉풍 또는 온풍)를 실내로 송풍하도록 실내팬모터의 회전수를 제어하여 실내팬(90)(91)(92)을 구동제어한다.

주전동팽창밸브구동수단(170)은 상기 운전조작수단(152)에 의해 입력된 각 실내기(10)(11)(12)의 운전조건에 따라 실내열교환기(80)(81)(82)로 유입되는 냉매량 조절 및 냉매흐름을 개폐하도록 상기 제어수단(154)으로부터 출력되는 제어신호를 받아서 주전동팽창밸브(40)를 구동제어한다. 그리고, A실 부전동팽창밸브구동수단(170A)은 상기 운전조작수단(152)에 의해 입력된 각 실내기(10)(11)(12)의 운전조건에 따라 상기 주전동팽창밸브(40)를 매개로 실내열교환기(80)로 유입되는 냉매량 조절 및 냉매흐름을 개폐하도록 상기 제어수단(154)으로부터 출력되는 제어신호를 받아서 A실 부전동팽창밸브(72)를 구동제어한다. 또, B실 부전동팽창밸브구동수단(170B)은 상기 운전조작수단(152)에 의해 입력된 각 실내기(10)(11)(12)의 운전조건에 따라 상기 주전동팽창밸브(40)를 매개로 실내열교환기(81)로 유입되는 냉매량 조절 및 냉매흐름을 개폐하도록 상기 제어수단(154)으로부터 출력되는 제어신호를 받아서 B실 부전동팽창밸브(71)를 구동제어한다. 또한, C실 부전동팽창밸브구동수단(170A)은 상기 운전조작수단(152)에 의해 입력된 각 실내기(10)(11)(12)의 운전조건에 따라 상기 주전동팽창밸브(40)를 매개로 실내열교환기(82)로 유입되는 냉매량 조절 및 냉매흐름을 개폐하도록 상기 제어수단(154)으로부터 출력되는 제어신호를 받아서 A실 부전동팽창밸브(70)를 구동제어한다.

사방밸브구동수단(172)은 상기 운전조작수단(152)에 의해 입력된 운전조건(냉방 또는 난방)에 따라 냉매의 흐름을 변환시키도록 상기 제어수단(154)으로부터 출력되는 제어신호를 받아서 사방밸브(50)를 온/오프 구동제어한다.

표시수단(174)은 상기 제어수단(154)의 제어에 따라 상기 운전조작수단(152)에 의해 입력된 운전선택모드(자동, 냉방, 제습, 송풍, 난방 등)를 표시함은 물론, 상기 공기조화기의 운전상태를 표시한다.

이하, 상기와 같이 구성된 공기조화기의 제상운전제어장치 및 그 방법의 작용효과에 대해 도3a~3c 및 도 4a~4e를 참조하여 상세히 설명한다.

도 3a~3c는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 제상운전제어 동작순서를 도시한 플로우챠트로, 동 도면에서 S는 스텝(STEP)을 표시한다. 여기서, 예시적으로 다수의 실내기들중 A실의 실내기만의 난방운전중에 발생하는 제상운전에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 공기조화기에 전원이 인가되면, 전원수단(150)에서는 도시되지 않은 교류전원단으로부터 공급되는 상용교류전압을 상기 공기조화기의 구동에 필요한 소정의 직류전압으로 변환하여 각 구동회로 및 제어수단(154)에 출력한다.

따라서, 스텝S1에서는 상기 전원수단(150)으로부터 출력되는 직류전압을 제어수단(154)에서 입력받아 공기조화기를 초기화시킨다.

이때, 사용자가 운전조작수단(152)을 조작하여 운전키를 누른 다음에 원하는 공기조화기의 운전모드(예를들면, 난방)와 설정온도(Ts), 설정풍량을 입력하면, 상기 운전조작수단(152)으로부터 운전선택신호 및 운전시작신호(이하, 운전신호라 한다)가 제어수단(154)에 입력된다.

이에 따라, 스텝S2에서 제어수단(154)은 상기 운전조작수단(152)으로부터 운전신호가 입력되었는지를 판별하여, 운전신호가 입력되지 않은 경우 (NO일 경우)에는 공기조화기를 운전대기상태로 유지하면서 스텝S2이하의 동작을 반복수행한다.

상기 스텝S2에서의 판별결과, 운전신호가 입력된 경우(YES일 경우)에는 스텝S3으로 나아가서 제어수단(154)은 운전조작수단(152)에 의해 입력된 운전조건이 난방운전인가를 판별하여, 난방운전이 아닌 경우(NO일 경우)에는 스텝S31로 나아가서 상기 공기조화기의 냉방 또는 제습운전을 수행하면서 상기 스텝S3으로 복귀하여 스텝S3이하의 동작을 반복수행한다.

상기 스텝S3에서의 판별결과, 난방운전인 경우(YES일 경우)에는 공기조화기의 소망하는 실내기의 난방운전을 수행하기 위해 스텝S4에서 제어수단(154)은 사방밸브(50)와 실외기의 주전동팽창밸브(40) 및 실내기의 부전동팽창밸브(70)(71)(72)를 제어하기 위한 제어신호를 사방밸브구동수단(172)과 주전동팽창밸브구동수단(170) 및 부전동팽창밸브구동수단(170A,170B, 170C)에 각각 출력한다.

따라서, 상기 사방밸브구동수단(172)에서는 제어수단(154)의 제어에 따라 도4b에 도시한 바와 같이 시점(t1)에서 사방밸브(50)를 온시키고, 주전동팽창밸브구동수단(170)에서는 제어수단(154)의 제어에 따라 도 4c에 도시한 바와 같이 시점(t1)에서 실외기의 주전동팽창밸브(40)를 소정 스텝만큼(A step;예를 들면 팽창밸브의 최대 480step의 대략 1/3정도)운전개도를 개구한다. 이와 동시에, 현재 A실의 실내기만의 난방운전이므로, A실 부전동팽창밸브구동수단(170A)에서는 제어수단(154)의 제어에 따라 도 4d에 도시한 바와 같이 시점(t1)에서 A실 부전동팽창밸브(72)을 소정 스텝만큼(예를 들면 팽창밸브의 최대 480step 정도)운전개도를 개구한다. 이때, B실 및 C실의 부전동팽창밸브(71,70)는 개구되지 않은 상태(즉, 0step 상태)를 유지한다.

따라서, 냉매가 도 1의 점선화살표 방향으로 도시한 바와 같이, 압축기(30), 사방밸브(50), A실 열교환기(80), A실 부전동팽창밸브(72), 주전동팽창밸브(40), 실외열교환기(60), 사방밸브(50), 압축기(30)의 순으로 순환되는 냉매싸이클을 형성한다.

이어서, 스텝S5에서 제어수단(154)은 사용자가 설정한 온도(Ts)가 A실의 실내온도감지수단(156)에 의해 감지된 A실의 실내온도(Tr)보다 큰가를 판별하여, 설정온도(Ts)가 A실의 실내온도(Tr)보다 크지 않은 경우(NO일 경우)에는 운전동작을 대기하면서 스텝S5이하의 동작을 반복수행한다.

상기 스텝S5에서의 판별결과, 설정온도(Ts)가 A실의 실내온도(Tr)보다 큰 경우(YES일 경우)에는 스텝S6으로 나아가서 제어수단(154)은 A실의 실내온도(Tr)와 설정온도(Ts)의 차에 따라 압축기(30)의 운전주파수와 실외팬모터의 회전수를 결정하여 압축기(30)와 실외팬(61)을 구동하기 위한 제어신호를 압축기구동수단(164)과 실외팬모터구동수단(166)에 출력한다.

따라서, 상기 압축기구동수단(164)에서는 제어수단(154)에서 결정된 운전주파수에 따라 압축기(30)를 온시키고(도4a의 시점 t2), 실외팬모터구동수단(166)에서는 제어수단(154)에서 결정된 회전수에 따라 실외팬(61)을 온시킨다.

이때, 스텝S7에서는 압축기(30)의 구동에 의한 냉매의 순환시에 가열되는 운전중인 A실 열교환기(80)의 배관온도(Tip)를 A실 배관온도감지수단(160A)에서 감지하면, 제어수단(154)에서는 A실 배관온도 감지수단(160A)에 의해 감지된 배관온도(Tip)의 아날로그데이터를 입력받아 디지털로 변환하여 A실 배관온도(Tip)가 소정온도(T1; 난방초기시 냉풍토출을 방지하는 예열배관온도, 약 27℃)이상인가를 판별한다.

상기 스텝S7에서의 판별결과, A실 배관온도(Tip)가 소정온도(T1)이상이 아닌경우(NO일 경우)에는 실내로 냉풍이 토출될 수 있는 온도조건이라고 판단하여 스텝S7이하의 동작을 반복수행하고, A실 배관온도(Tip)가 소정온도(T1)이상인 경우(YES일 경우)에는 실내로 냉풍이 토출되지 않는 온도조건이라고 판단하여 스텝S8로 나아가서 제어수단(154)은 운전중인 A실의 실내팬(90)을 구동하기 위한 제어신호를 실내팬모터구동수단(168)에 출력한다.

이에 따라, 실내팬모터구동수단(168)은 설정풍량에 따라 실내팬모터의 회전수를 제어하여 운전중인 A실의 실내팬(90)을 온시킨다.

상기 운전실내기의 실내팬(90)이 온되면, 스텝S9에서는 실외기(20)의 압축기(30)로부터 토출된 고온고압의 기체냉매가 사방밸브(50)를 통해 운전중인 A실내에 각각 설치된 A실내열교환기(80)로 유입되고, 실내열교환기(80)에서는 실내팬(90)에 의해 송풍되는 공기를 상온의 냉각수 또는 공기에 의해 열교환하여 상온고압의 냉매로 냉각시킴에 따라 따뜻해진 공기(온풍)를 실내로 토출해서 운전중인 A실내기의 난방운전을 행한다.

상기 A실내열교환기(80)에서 액화된 냉매는 A실내기(10)의 운전조건에 따라 A실전동팽창밸브(70)로 유입되어 증발하기쉬운 저온저압의 무상냉매로 감압팽창된 다음에 주전동팽창밸브(40)를 매개로 실외열교환기(60)에 유입된다.

따라서, 상기 실외열교한기(60)에서는 저온저압의 무상냉매를 실외팬(61)에 의해 송풍되는 공기로 열교환하여 냉각하고, 상기 실외열교환기(60)에서 냉각된 저온저압의 기체냉매는 사방밸브(50)를 통해 다시 압축기(30)로 유입되어 압축기(30)의 단열압축작용에 의해 고온고압의 냉매가스로 변환되어 도 1의 점선화살표 방향으로 도시한 바와같은 냉매싸이클을 반복한다.

상기와 같이 난방운전이 수행될 때, 스텝S10에서는 제상조건인지를 판단한다. 예를 들면, 상기 공기조화기의 난방운전시 압축기(30)가 동작하여 소정시간(예를 들면, 30분)이 경과한 시점이후부터 실외배관온도감지수단(158)에서 감지한 실외열교환기(60)의 배관온도(To)와 A실배관온도감지수단(160A)에서 감지한 실내열교환기(80)의 배관온도(Ti)를 기초로 실외기의 성에착상조건(또는 결빙조건)을 만족하는 것으로 판단하게 된다. 여기서, 제상조건은 예를 들면 상기 감지온도의 하강율(△T)이 소정값(△T1)이상으로 되고, 또한 상기 감지된 실외배관온도(To)가 일정온도(예를 들면, 약 -2℃)이하로 되거나 상기 감지된 실내배관온도(Ti)가 일정온도(예를 들면, 약 -0℃)이하로 된 상태에서 압축기의 온-타임 누적시간이 일정시간(예를 들면, 10분)이상으로 되는 경우이다.

상기 스텝S10의 판단결과, 제상조건이 아니라면 스텝S11에서 상기한 스텝S9로 되돌아가서 운전중인 A실의 난방운전을 계속진행하는 반면, 제상조건이라면 제어가 스텝S12로 진행하여 제어수단(154)은 압축기(30)의 구동을 정지시키기 위한 제어신호를 압축기구동수단(164)에 출력한다. 따라서, 상기 압축기구동수단(164)은 제어수단(154)의 제어신호에 따라 압축기(30)를 오프시키고(도4a의 시점 t3), 그후 상기 제어수단(154)은 스텝S13에서 압축기(30)의 오프후 소정시간 (ta)이 경과했는지를 판단한다. 여기서, 소정시간(ta)은 냉매의 흐름을 안정시켜서 냉매소음을 감소시키기 위한 시간이다.

상기 스텝S13의 판단결과, 소정시간(ta)이 경과하지 않았다면 제어가 상기한 스텝S12로 되돌아가서 스텝S12이하의 동작을 진행하는 반면, 소정시간(ta)이 경과하였다면 제어수단(154)은 스텝S14로 진행하여 사방밸브구동수단(172)에 제어신호를 출력하여 사방밸브(50)를 오프시키고(즉, 도 4b의 시점 t4), 그후 스텝S15로 진행하여 사방밸브(50)의 오프후 소정시간(tb)이 경과했는지를 판단한다. 여기서, 소정시간(tb)은 냉매의 압력이 평형을 찾는데 소요되는 시간이다.

상기 스텝S15의 판단결과, 소정시간(tb)이 경과하지 않았다면 제어가 상기한 스텝S14로 되돌아가서 스텝S14이하의 동작을 진행하는 반면, 소정시간(tb)이 경과하였다면 제어수단(154)은 스텝S16로 진행하여 주전동팽창밸브구동수단(170)에 제어신호를 출력하여 주전동팽창밸브(40)의 운전개도를 이전의 운전개도스텝(A step)보다 큰 운전개도스텝[예를 들면, 최대 스텝(480step)]으로 개구함과 동시에(즉, 도 4c의 시점 t5), 제어수단(154)은 현재 비난방운전중인 실내기(B실 및 C실의 실내기)에 대응하는 B실 및 C실 부전동팽창밸브구동수단(170B, 170C)을 제어하여 B실 및 A실 부전동팽창밸브(71,72)의 운전개도를 소정스텝만큼(예를 들면, 최대 480step)개방한다(즉, 도 4e의 시점 t5).

그후, 상기 제어수단(154)은 압축기구동수단(164)에 제어신호를 출력하여 압축기(30)를 온시킴으로써 공기조화기를 냉방운전으로 전환한다. 이에 따라, 냉매가 압축기(30), 사방밸브(50), 외부열교환기(60), 주전동팽창밸브(40), 실내기(10,11,12)에 대응하는 A실, B실 및 C실 부전동팽창밸브(72,71,70), 실내열교환기(80,81,82), 사방밸브(50), 압축기(30)의 순으로 순환되는 냉방 싸이클을 형성함으로써 실외열교환기(60)에 착상된 성에를 제거하기 위한 제상운전을 수행한다.

이어서, 상기 제어수단(154)은 스텝S18에서 제상해제조건인지를 판단한다. 예를 들면, 실외배관온도감지수단(158)에서 감지한 실외열교환기(60)의 배관온도(To)와 A실 배관온도감지수단(160A)에서 감지한 실내열교환기(80)의 배관온도(Ti)를 기초로 실외기의 성에제거조건(또는 결빙해제조건)을 만족하는지를 판단하게 된다. 여기서, 제상해제조건은 예를 들면 상기 제상동작시간이 소정시간동안 진행되고 상기 감지된 실외배관온도(To)가 소정온도이상으로 되는 조건이다.

상기 스텝S18의 판단결과, 제상해제조건이 아니라면 상기한 스텝S17로 되돌아가서 상기한 제상운전을 계속진행하는 반면, 제상해제조건이라면 제어가 스텝S19로 진행하여 제어수단(154)은 압축기(30)의 구동을 정지시키기 위한 제어신호를 압축기구동수단(164)에 출력한다. 따라서, 상기 압축기구동수단(164)은 제어수단(154)의 제어신호에 따라 압축기(30)를 오프시키고(도 4a의 시점 t6), 그후 상기 제어수단(154)은 스텝S20에서 압축기(30)의 오프후 소정시간(tc)이 경과했는지를 판단한다. 여기서, 소정시간(tc)은 냉매의 흐름을 안정시켜서 냉매소음을 감소시키기 위한 시간이다.

상기 스텝S20의 판단결과, 소정시간(tc)이 경과하지 않았다고 판단되면 제어가 상기 스텝S19로 되돌아가서 스텝S19 이하의 동작을 진행하는 반면, 소정시간(tc)이 경과했다고 판단되면 제어수단(154)은 스텝S21에서 주전동팽창밸브구동수단(170)에 제어신호를 출력하여 주전동팽창밸브(40)의 운전개도를 소정 스텝(A step, 예를 들면 최대 480step의 1/3에 대응하는 스텝정도)으로 감소시킴과 동시에(즉, 도 4c의 시점 t7), 제어수단(154)은 현재 비난방운전중인 실내기(B실 및 C실의 실내기)에 대응하는 B실 및 C실 부전동팽창밸브구동수단(170B, 170C)을 제어하여 B실 및 A실 부전동팽창밸브(71,72)의 운전개도를 폐쇄한다(즉, 도 4e의 시점 t7).

그후, 제어수단(154)은 스텝S22에서 사방밸브구동수단(172)을 제어하여 사방밸브(50)를 온시킴으로써, 냉매가 도 1의 점선화살표 방향으로 도시한 바와같이 압축기(30), 사방밸브(50), A실 열교환기(80), A실 부전동팽창밸브(72), 주전동팽창밸브(40), 실외열교환기(60), 사방밸브(50), 압축기(30)의 순으로 순환되는 냉매싸이클을 형성하도록 한다.

이어서, 제어수단(154)은 스텝S23으로 진행하여 상기 사방밸브(50)의 온 후에 소정시간(td)이 경과하였는지를 판단한다. 여기서, 소정시간(td)는 상기한 냉매싸이클의 전환이 안정적으로 이루어지는데 소요되는 시간이다.

상기 스텝S23의 판단결과, 소정시간(td)이 경과하지 않았다면 상기한 스텝S22로 되돌아가서 스텝S22이하의 동작을 수행하는 반면, 소정시간(td)이 경과하였다면 제어수단(154)은 상기 실내온도감지수단(156)에서 감지한 A실의 실내온도(Tr)와 설정온도(Ts)의 차에 따라 압축기(30)의 운전주파수와 실외팬모터의 회전수를 결정하여 압축기(30)와 실외팬(61)을 구동하기 위한 제어신호를 압축기구동수단(164)과 실외팬모터구동수단(166)에 출력한다.

따라서, 상기 압축기구동수단(164)에서는 제어수단(154)에서 결정된 운전주파수에 따라 압축기(30)를 온시키고(도 4a의 시점 t8), 실외팬모터구동수단(166)에서는 제어수단(164)에서 결정된 회전수에 따라 실외팬(61)을 온시킨다. 이후에는 상기한 스텝S5으로 되돌아가서 스텝S5이하의 난방동작을 반복수행하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 공기조화기의 제상운전제어장치 및 그 방법에 의하면, 제상운전시 현재 운전중인 실내기의 냉매뿐만 아니라 비난방운전중인 실내기의 냉매도 포함하여 증가된 냉매량으로 제상운전을 수행하기 때문에 제상효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다. 즉, A실, B실, C실중 A실만을 난방운전중인 상태에서 제상조건이 만족되면 주전동밸브의 운전개도 및 비난방운전중인 B실 및 A실 부전동팽창밸브의 운전개도를 최대로 개구함으로써 A실 실내기의 냉매 뿐만 아니라 B실 및 C실 실내기의 냉매도 이용하여 제상운전을 수행하기 때문에 제상시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 실외공기를 열교환시키는 실외열교환기와 상기 실외열교환기에서 열교환이 이루어지도록 냉매를 순환시키는 압축기를 구비한 하나의 실외기에 다수의 실내기를 연결하여 다수의 실내공간을 난방운전하는 공기조화기에 있어서, 상기 운전시 상기 각 실내기의 운전조건에 따라 상기 실외기가 상기 실내기들간의 냉매량 및 냉매흐름을 조절하는 주전동팽창밸브와, 상기 다수의 실내기로의 냉매량조절 및 냉매흐름차단을 각각 조절하는 다수의 부전동팽창밸브와, 상기 압축기의 구동에 따른 난방운전시에 변화하는 상기 실외열교환기의 배관온도를 감지하는 제1온도감지수단과, 상기 압축기의 구동에 따른 난방운전시에 변화하는 상기 실내열교환기의 배관온도를 감지하는 제2온도감지수단과, 상기 실외열교환기의 감지된 배관온도와, 상기 실내열교환기중 난방운전중인 열교환기의 감지된 배관온도를 기초로 제상운전모드를 설정함과 동시에, 상기 주전동팽창밸브 및 상기 다수의 부전동팽창밸브를 모두 개방한 상태에서 제상운전을 수행하도록 제어하는 제어수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은 제상운전시 상기 주전동팽창밸브 및 상기 다수의 부전동팽창밸브의 운전개도를 모두 최대로 개방하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전제어장치.
3. 하나의 실외기에 다수의 실내기를 연결하여 다수의 실내공간을 난방운전하는 공기조화기의 제어방법에 있어서, 기설정된 제상조건에 따라 상기 난방운전중에 실외기의 결빙상태를 판단하여 제상운전여부를 판단하는 제상운전판단스텝과, 상기 제상운전판단스텝의 제상운전판단시 실외기에 설치된 주전동팽창밸브의 운전개도를 증가하여 설정하는 제1운전개도설정스텝과, 상기 다수의 실내기중 비난방운전중인 실내기에 연결된 부전동팽창밸브의 운전개도를 개방하는 제2운전개도설정스텝을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전제어방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1운전개도설정스텝에서는 운전개도를 최대로 증가시키고, 상기 제2운전개도설정스텝에서는 운전개도를 최대로 개방하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전제어방법.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 기설정된 제상해제조건에 따라 상기 제상운전중에 제상운전종료 여부를 판단하는 제상운전종료판단스텝과; 상기 제상운전종료판단스텝의 제상운전종료판단시 실외기에 설치된 주전동팽창밸브의 운전개도를 감소하여 설정하는 제3운전개도설정스텝과; 상기 다수의 실내기중 비난방운전중인 실내기에 연결된 부전동팽창밸브의 운전개도를 폐쇄하는 제4운전개도설정스텝을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전제어방법.