KR20000032661A - 공기조화기의 운전상태 점검방법 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 냉방운전 모드 또는 난방운전 모드에 따라 사방변을 절환하여 냉매의 흐름을 제어하는 에어컨디셔너와 같은 공기조화기에서 압축기의 운전 전과 운전 후의 부하차를 비교하여 사방변의 절환상태를 점검하도록 한 공기조화기의 운전상태 점검방법에 관한 것이다.

개시된 운전상태 점검방법은, 실내 열교환기의 초기 배관 온도를 측정하는 단계와, 압축기를 일정 시간동안 운전하며 사방변을 냉/난방 모드 중 어느 하나의 모드로 절환하는 단계와, 일정 시간 경과 후 실내 열교환기의 현재 배관 온도를 측정하여 초기 배관 온도와의 차를 산출하는 단계와, 산출한 온도차와 모드별로 설정된 각 냉/난방 기준 온도차를 가지고 사방변 절환 모드의 적정 여부를 판단하는 단계를 포함하며,

이에 따라, 매우 정확하게 공기조화기의 운전상태, 즉 사방변 절환상태가 점검되어 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

공기조화기의 운전상태 점검방법

본 발명은 공기조화기의 운전에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉방운전 모드 또는 난방운전 모드에 따라 사방변을 절환하여 냉매의 흐름을 제어하는 에어컨디셔너와 같은 공기조화기에서 사방변의 절환상태를 점검하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 냉방 및 난방 겸용의 공기조화기는 압축기에서 토출한 고온고압의 냉매가 실외 열교환기로 먼저 유입되는가 또는 실내 열교환기로 먼저 유입되는가에 따라 냉방 모드 또는 난방 모드로 운전되어 진다.

이와 같은 공기조화기의 대표적인 예로서, 도 1은 개략적인 냉매 사이클을 보인 도이고, 도 2는 운전장치의 블록 구성을 보인 도이다.

도 1 및 도 2에 도시한 공기조화기의 운전과정을 설명하면 아래와 같다.

＜냉방운전 모드＞

조작패널(8)을 통해 사용자가 냉방운전을 선택하면 마이크로 프로세서(9)는 롬(ROM: 11)에 기 저장된 운전제어 프로그램에 따라 사방변 구동회로(12)로 냉방운전 제어신호를 출력하게 되고, 이 제어신호에 따라 사방변 구동회로(12)는 사방변(2)을 냉방운전 모드로 절환하게 된다. 즉 사방변(2) 내에서 a배관과 d배관, b배관과 c배관이 연결되어진 상태이다.

아울러, 마이크로 프로세서(9)는 상기 운전제어 프로그램에 따라 설정 온도와 실내 온도를 기초로하여 압축기(1)의 적절한 운전 주파수(회전수)를 산출하며, 산출한 운전 주파수에 따라 압축기 구동회로(13)를 통하여 압축기(1)를 운전하게 된다.

이와 같은, 제어과정에 의하여 운전되는 압축기(1)는 고온고압의 기상 냉매를 토출하며, 상기 고온고압의 기상 냉매는 사방변(2)을 거쳐 실외 열교환기(3)에서 외부의 공기와 열교환(응축 작용)으로 냉각되어 저온고압의 액상 냉매로 모세관(4)에 유입되어 진다.

이후, 모세관(4)에서 압력이 강하 팽창되어 저온저압의 기액 혼합 이상류로 도출된 냉매는 실내 열교환기(5)에서 외부의 공기와 열교환(증발 작용)으로 가열되어 고온저압의 기상 냉매로 다시 사방변(2)을 거쳐 압축기(1)로 순환되어 진다(도면에 "실선 화살표"로 표시됨).

＜난방운전 모드＞

조작패널(8)을 통해 사용자가 난방운전을 선택하면 마이크로 프로세서(9)는 롬(ROM: 11)에 기 저장된 운전제어 프로그램에 따라 사방변 구동회로(12)로 난방운전 제어신호를 출력하게 되고, 이 제어신호에 따라 사방변 구동회로(12)는 사방변(2)을 난방운전 모드로 절환하게 된다. 즉 사방변(2) 내에서 a배관과 b배관, c배관과 d배관이 연결되어진 상태이다.

아울러, 마이크로 프로세서(9)와 압축기 구동회로(13) 및 압축기(1)는 전술한 냉방운전 모드의 경우와 동일하게 동작되며, 냉매 사이클은 『 압축기(1) → 사방변(2) → 실내 열교환기(5) → 모세관(4) → 실외 열교환기(3) → 사방변(2) → 압축기(1) 』의 순서로 순환(도면에 "점선 화살표"로 표시함)되어 실내 열교환기(5)에서 응축 작용, 실외 열교환기(3)에서 증발 작용이 발생되어 진다.

도면 중 미설명 부호 6은 실내 열교환기의 배관 온도를 감지하는 배관 온도 센서이고, 7은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기이며, 10은 데이터를 저장하는 휘발성의 메모리인 램(RAM)이다.

전술한 바와 같이, 냉방 및 난방 겸용의 공기조화기는 압축기와 실외 열교환기 및 실내 열교환기의 사이에서 냉매의 흐르는 방향을 조절하는 사방변의 절환상태에 따라 냉방 모드 또는 난방 모드로 운전되는 것이다.

그러므로, 사방변의 불량으로 인한 절환 이상 시에는 냉방운전 모드 및 난방운전 모드가 정상적으로 수행되지 않아서 사이클의 불안정한 현상이 유발되어 진다.

도 3은 냉방운전 모드에서 사방변이 난방 모드로 절환된 상태일 때의 사이클 특성 도이고, 도 4는 난방운전 모드에서 사방변이 냉방 모드로 절환된 상태일 때의 사이클 특성 도로서, 도 3a 및 도 4a는 시간(초)에 따른 압력(kg/cm²)의 변화 그래프이고, 도 3b 및 도 4b는 시간(분)에 따른 배관온도(℃)의 변화 그래프이다.

여기서, 도 3a 및 도 4a의 압력 변화 그래프를 살펴보면, 사방변의 절환 이상으로 인해 사이클이 불안정하여 압축기의 출구 압력(Pd)과 입구 압력(Ps)이 흔들림을 알 수 있다.

또한, 도 3b 및 도 4b의 배관 온도 변화 그래프를 살펴보면, 도 3b에서 냉방운전 모드는 압축기의 운전 후 배관 온도가 상승되어야 하나 오히려 하강되는 것을 알 수 있으며, 도 4b에서 난방운전 모드는 압축기의 운전 후 배관 온도가 하강되어야 하나 오히려 상승되는 것을 알 수 있다.

따라서, 상기와 같은 사방변의 절환 이상으로 인한 비정상적인 사이클을 방지하기 위하여 일반적으로 냉방 및 난방 겸용의 공기조화기에는 사방변의 절환상태를 점검하는 기능이 부가되어 진다.

이를 위해서는, 별도의 하드웨어를 추가하는 방안이 검토될 수 있겠으나 코스트를 최소화하기 위해서는 운전제어 프로그램을 변경하는 것이 더욱 바람직하며, 이와 같은 차원에서 일반적인 운전제어 프로그램에 부가되어 지는 종래의 대표적인 운전상태 점검방법으로는 도 5의 흐름도에 나타낸 점검방법이 있다.

도 5에 제시된 공기조화기의 운전상태 점검방법을 종래 기술의 한 예로서, 설명한다.

먼저, 마이크로 프로세서(9)는 조작패널(8)로부터 압축기 운전 명령이 입력되면 사용자가 설정한 온도와 실내 온도를 기초로하여 롬(ROM: 11)에 기 저장된 연산 과정에 따라 압축기(1)의 초기 기동 회전수를 산출하여 압축기 제어신호를 출력하며, 압축기 구동회로(13)는 상기 압축기 제어신호에 따라서 압축기(1)를 운전하게 된다(S1∼S2).

그리고, 마이크로 프로세서(9)는 상기 입력된 압축기 운전 명령이 냉방운전 명령인가, 아니면 난방운전 명령인가를 판단하여 사방변 제어 신호를 출력하며(S3), 사방변 구동회로(12)는 상기 사방변 제어 신호에 따라서 사방변(2)을 냉방모드 또는 난방모드로 절환하게 된다(S4, S5).

한편, 배관 온도 센서(6)는 증발 또는 응축작용을 하는 실내 열교환기(5)의 배관 온도에 따라 선형적으로 변화되는 전압 파형을 출력하며, 아날로그/디지털 변환기(7)는 상기 전압 파형(아날로그 전압 파형)을 입력받아 디지털로 변환하여 0V 또는 5V(Volt)로 정형화된 디지털 신호를 출력하게 된다.

아울러, 마이크로 프로세서(9)는 압축기(1)의 운전 시작 후에 ROM(11)에 기 저장된 일정 시간이 경과되면 아날로그/디지털 변환기(7)에서 출력하는 디지털 신호를 기초로하여 실내 열교환기(5)의 배관 온도(T)를 측정하게 된다(S6∼S7).

그리고, 단계 S3에서 판단된 운전 모드에 따라 상기 측정한 배관 온도(T)와 ROM(11)에 기 저장된 기준 온도를 비교하여 사방변의 절환 상태가 정상상태인지, 아니면 이상상태인지를 판단하게 된다.

일예로, ROM(11)에 기 저장된 냉방운전 기준 온도가 5도(℃), 난방운전 기준 온도가 45도 일 경우에,

냉방운전 모드에서는 배관 온도(T)가 5도 이상이면 사방변(2)의 절환 상태에 이상이 있는 것으로 판정하며(S8∼S9), 5도 미만이면 절환 상태가 정상인 것으로 판정하게 된다(S8∼S10). 그리고 난방운전 모드에서는 배관 온도(T)가 45도 이하이면 절환 상태에 이상이 있는 것으로 판정하며(S8∼S9), 45도를 초과하면 절환 상태가 정상인 것으로 판정하게 된다(S8∼S10).

전술한 종래 기술에 따른 공기조화기의 운전상태 점검방법에 있어서, 초기의 부하상태, 즉 압축기를 운전하기 전의 실내 및 실외의 온도는 고려하지 않고서 사방변 절환상태의 정상 여부를 판단하는 것을 알 수 있다.

그러나, 실제의 실내 온도 조건이나 실외 온도 조건에 따라서는 사방변의 절환상태가 정상임에도 불구하고 압축기의 일정 시간 운전 후 실내 열교환기의 배관 온도가 표준상태와는 다르게 냉방운전 시에는 기준 온도보다 높거나 난방운전 시에는 기준 온도보다 낮은 경우가 간헐적으로 발생되어 진다.

따라서, 종래 기술에 따른 공기조화기의 운전상태 점검방법은, 압축기가 일정 시간동안 운전된 후 실내 열교환기의 배관 온도값만을 기초로하여 사방변 절환상태의 정상 여부를 판단하므로, 사방변의 절환상태가 정상임에도 불구하고 간헐적으로 이상상태로 판단하여 사이클이 불안정화되는 문제점을 내재하고 있다.

그러므로, 사방변이 정상일 때 오류 판단하는 현상을 없애면서도 종래의 것과 동등 이상의 효과를 창출할 수 있는 공기조화기의 운전상태 점검방법이 바람직하다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래의 기술에서, 초기의 부하상태를 고려하지 않고서 사방변 절환상태의 정상 여부를 판단하던 것을 배제한 것으로, 본 발명에 따른 운전상태 점검방법은, 압축기를 운전하기 전에 초기의 부하상태를 1차로 측정하며 압축기를 일정 시간동안 운전한 후 변화된 부하상태를 2차로 측정해 압축기의 운전 전과 운전 후의 부하차를 기초로하여 사방변 절환상태의 정상 여부를 판단하도록 함으로써, 보다 정확하게 공기조화기의 운전상태, 즉 사방변 절환상태를 점검하게 하여 시스템의 신뢰성이 향상되도록 하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 공기조화기의 냉매 사이클 도이고,

도 2는 일반적인 공기조화기 운전장치의 블록 구성도이고,

도 3은 도 1에 도시된 냉매 사이클에서 냉방운전 모드 중 사방변이 난방 모드로 절환된 상태일 때의 사이클 특성 도이고,

도 4는 도 1에 도시된 냉매 사이클에서 난방운전 모드 중 사방변이 냉방 모드로 절환된 상태일 때의 사이클 특성 도이고,

도 5는 종래의 기술에 따른 공기조화기 운전상태 점검방법을 설명하기 위한 흐름도이고,

도 6은 본 발명의 기술에 따른 공기조화기 운전상태 점검방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 압축기 2 : 사방변

5 : 실내 열교환기 6 : 배관 온도 센서

9 : 마이크로 프로세서 11 : 롬(ROM)

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기의 운전상태 점검방법은, 압축기에서 토출한 냉매의 흐름을 사방변으로 절환해 실내 열교환기와 실외 열교환기로 순환하여 냉/난방 운전하는 공기조화기의 운전방법에 있어서:

(1) 상기 실내 열교환기의 초기 배관 온도를 측정하는 단계;

(2) 상기 압축기를 일정 시간동안 운전하며 상기 사방변을 상기 냉/난방 모드 중 어느 하나의 모드로 절환하는 단계;

(3) 일정 시간 경과 후 상기 실내 열교환기의 현재 배관 온도를 측정하여 상기 초기 배관 온도와의 차를 산출하는 단계; 및

(4) 상기 온도차와 상기 모드별로 설정된 각 냉/난방 기준 온도차를 가지고 상기 사방변 절환 모드의 적정 여부를 판단하는 단계를 포함한다.

이와 같이하면, 공기조화기의 초기 부하상태, 즉 초기 배관 온도를 고려하여 사방변의 절환상태를 점검하게 됨을 알 수 있다.

그 결과, 매우 정확하게 공기조화기의 운전상태, 즉 사방변 절환상태가 점검되어 시스템의 신뢰성이 향상되는 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

이 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 공기조화기의 운전상태 점검방법의 바람직한 실시 예를 설명하기로 한다.

또한, 본 발명의 기술은 사방변을 이용하여 냉방 운전 또는 난방 운전을 수행할 수 있는 여러 가지의 제품에 적용할 수 있다.

그래서, 설명에 사용되는 도면은 특정한 에어컨디셔너에 관련한 기술이 아니고 사방변을 이용한 여러 가지의 공기조화기에 착안한 도면이다.

또한, 이하에서는 설명의 이해를 돕기 위해, 실내기와 실외기로 분리되어 지며 실내 열교환기의 배관 온도를 감지하는 배관 온도 센서를 구비한 에어컨디셔너에 적용한 예를 고려한다.

이하에, 도 1과 도 2 및 도 6을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 공기조화기의 운전상태 점검방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 실시예에 따른 공기조화기의 운전방법은, 실내 열교환기(5)의 초기 배관 온도(T₁)를 측정하는 단계(S101)와, 일정 시간동안 압축기(1)를 운전하며 사방변(2)을 냉/난방 모드 중 어느 하나의 모드로 절환하는 단계(S102∼S106)와, 일정 시간 경과 후 실내 열교환기(5)의 현재 배관 온도(T₂)를 측정하여 상기 초기 배관 온도와의 차(dT)를 산출하는 단계(S107∼S109)와, 상기 온도차(dT)와 상기 모드별로 설정된 각 냉/난방 기준 온도차를 가지고 사방변(2) 절환 모드의 적정 여부를 판단하는 단계(S110∼S112)로 구성되어져 있다.

이와 같이 구성되어진 본 발명에 따른 공기조화기 운전상태 점검방법에서, 먼저 배관 온도 센서(6)는 실내 열교환기(5)의 배관 온도에 따라 선형적으로 변화되는 전압 파형을 출력하며, 아날로그/디지털 변환기(7)는 배관 온도 센서(6)에서 아날로그 전압 파형을 입력받아 디지털로 변환하여 0V 또는 5V(Volt)로 정형화된 디지털 신호를 각각 출력한다.

마이크로 프로세서(9)는 압축기(1)의 초기 부하를 측정하기 위해 아날로그/디지털 변환기(7)로부터 입력되는 디지털 신호를 기초로하여 초기의 배관 온도(T₁)를 측정하여 RAM(10)에 저장한다(S101).

아울러, 마이크로 프로세서(9)는 조작패널(8)로부터 압축기 운전 명령이 입력되면 사용자가 설정한 온도와 실내 온도를 기초로하여 ROM(11)에 기 저장된 연산 과정에 따라 압축기(1)의 초기 기동 회전수를 산출하여 압축기 제어신호를 출력하며, 압축기 구동회로(13)는 상기 압축기 제어신호에 따라서 압축기(1)를 운전하게 된다(S102∼S103).

그리고, 마이크로 프로세서(9)는 상기 입력된 압축기 운전 명령이 냉방운전 명령인가, 아니면 난방운전 명령인가를 판단하여 사방변 제어 신호를 출력하며(S104), 사방변 구동회로(12)는 상기 사방변 제어 신호에 따라서 사방변(2)를 냉방운전 모드와 난방운전 모드 중 어느 하나의 모드로 절환하게 된다(S105, S106).

한편, 마이크로 프로세서(9)는 압축기(1)의 운전 시작 후에 ROM(11)에 기 저장된 일정 시간이 경과되면 압축기(1)의 현재 부하를 측정하기 위하여 아날로그/디지털 변환기(7)에서 출력하는 디지털 신호를 기초로해 실내 열교환기(5)의 현재 배관 온도(T₂)를 측정하여 RAM(10)에 저장한다(S107∼S108).

그리고, 단계 S101에서 측정한 초기 부하와 단계 S108에서 측정한 현재 부하로부터 부하의 차를 산출하기 위하여 RAM(10)에 저장한 초기 배관 온도(T₁)와 현재 배관 온도(T₂)를 비교하여 온도차(dT = T₁-T₂)를 산출하게 된다(S109).

다음으로, 마이크로 프로세서(9)는 냉방운전 모드와 난방운전 모드별로 기준 부하차와 단계 S109에서 산출한 부하의 차를 비교하기 위하여, ROM(11)에 운전 모드별로 기 설정된 기준 온도차와 단계 S109에서 산출한 온도차(dT)를 비교하여 사방변(2)의 절환 모드가 단계 S104에서 판단된 운전 모드에 적정한가를 판단하게 된다.

일예로, ROM(11)에 기 설정된 냉방운전 기준 온도차가 2도(℃), 난방운전 기준 온도차가 -10도 일 경우에,

냉방운전 모드에서는 단계 S109에서 산출한 온도차(dT)가 2도 이상이면 사방변(2)의 절환 상태에 이상이 있는 것으로 판정하며(S110∼S111), 2도 미만이면 절환 상태가 정상인 것으로 판정하게 된다(S110∼S112). 그리고 난방운전 모드에서는 온도차(dT)가 -10도 이하이면 절환 상태에 이상이 있는 것으로 판정하며(S110∼S111), -10도를 초과하면 절환 상태가 정상인 것으로 판정하게 된다(S110∼S112).

한편, 비교 예로서 종래의 기술, 즉 다시 말해서 압축기의 초기 부하상태를 고려하지 않고서 사방변 절환상태의 정상 여부를 판단하던 것과는 달리, 본 발명은 압축기의 초기 부하상태가 고려되어 압축기의 운전 전과 운전 후의 부하차를 비교하여 그 비교결과에 따라서 사방변 절환상태의 정상 여부가 판단됨을 알 수 있다.

이 결과에서, 본 발명의 적용례에 의하면, 별도의 하드웨어가 증가되는 것이 없고, 또한 매우 정확하게 공기조화기의 운전상태, 즉 사방변 절환상태가 점검됨으로써, 시스템의 신뢰성 향상을 가져올 수가 있다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

상술한 설명으로부터 분명한 것은, 본 발명에 따른 공기조화기의 운전상태 점검방법에 의하면, 매우 정확하게 공기조화기의 운전상태, 즉 사방변 절환상태가 점검되어 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다는 것이다.

Claims (1)

1. 압축기에서 토출한 냉매의 흐름을 사방변으로 절환해 실내 열교환기와 실외 열교환기로 순환하여 냉/난방 운전하는 공기조화기의 운전방법에 있어서:

   (1) 상기 실내 열교환기의 초기 배관 온도를 측정하는 단계;

   (2) 상기 압축기를 일정 시간동안 운전하며 상기 사방변을 상기 냉/난방 모드 중 어느 하나의 모드로 절환하는 단계;

   (3) 일정 시간 경과 후 상기 실내 열교환기의 현재 배관 온도를 측정하여 상기 초기 배관 온도와의 차를 산출하는 단계; 및

   (4) 상기 온도차와 상기 모드별로 설정된 각 냉/난방 기준 온도차를 가지고 상기 사방변 절환 모드의 적정 여부를 판단하는 단계를 포함한 공기조화기의 운전상태 점검방법.