KR20000073811A

KR20000073811A - 공기조화기의 난방운전시 압평형제어방법

Info

Publication number: KR20000073811A
Application number: KR1019990017351A
Authority: KR
Inventors: 이인옥
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2000-12-05

Abstract

본 발명은 공기조화기의 난방운전시 압평형제어방법에 관한 것으로, 실내온도 및 설정온도의 비교결과에 따라 압축기를 온/오프제어하여 난방운전을 행하는 공기조화기의 제어방법에 있어서, 난방운전시 실내온도가 설정온도에 도달하는 서모 오프조건인가를 판별하는 서모오프조건판별단계와, 상기 서모오프조건판별단계에서 서모 오프 조건이면 상기 압축기를 오프시키는 압축기오프단계와, 상기 압축기오프단계에서 압축기의 3분 지연시간동안 사방밸브를 오프시켜 냉매의 압평형을 이루는 압평형단계와, 상기 압평형단계에서 사방밸브를 오프한 시간이 압평형시간을 경과하였는지를 판별하는 시간판별단계와, 상기 시간판별단계에서 압평형시간을 경과하면 사방밸브를 온시켜 압평형동작을 해제하는 압평형해제단계로 이루어져, 장배관 난방운전에서 서모 오프가 발생하면 압축기의 3분 지연시간동안 사방밸브를 일정시간동안 오프시켜 압평형시간을 단축하므로 압축기의 재기동시 기동특성을 향상시켜 압축기의 신뢰성을 높인다.

Description

공기조화기의 난방운전시 압평형제어방법 {pressure-balance control method of heating operation for air conditioner}

본 발명은 냉난방운전을 수행하는 공기조화기에 관한 것으로, 특히 장배관 난방운전에서 서모 오프(THERMO OFF)시 압축기의 3분 지연시간동안 사방밸브를 일정시간동안 오프시켜 압평형시간을 단축하는 공기조화기의 난방운전시 압평형제어방법에 관한 것이다.

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

상기한 분리형 공기조화기에는 하나의 실외기에 두 대이상의 실내기를 연결하여 다수의 실내공간을 각각 공기조화시키는 멀티형도 포함되어진다.

이러한, 종래의 분리형 공기조화기는 도 1에 도시한 바와같이, 실내에 설치되는 실내기(10)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(35)와, 냉방운전시 상기 압축기(30)에서 고온고압으로 압축된 기체냉매를 실외팬(41)에 의해 송풍되는 공기로 열교환하여 저온고압의 액상냉매로 냉각응축시키는 실외열교환기(40)와, 상기 실외열교환기(40)에서 냉각응축된 저온고압의 액상냉매를 증발하기쉬운 저온저압의 무상냉매로 감압팽창시키는 모세관(50)과, 난방운전시 후술하는 실내열교환기에서 액화된 냉매를 상기 모세관(50)과 함께 증발하기쉬운 저온저압의 무상냉매로 감압팽창시키는 난방용 모세관(60)과, 냉방운전시에만 냉매가 통과하도록 냉매흐름을 한방향으로 온시키는 한방향밸브(70)가 설치되어 있다.

또한, 상기 실내기(10)에는 냉방운전시 상기 모세관(50)을 통과한 저온저압의 무상냉매를 실내팬(81)에 의해 송풍되는 공기로 열교환하여 증발시키면서 저온저압의 완전 기체상태의 냉매가스로 변환시키는 실내열교환기(80)가 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 공기조화기에 있어서, 사용자가 도시되지 않은 리모콘이나 실내기(10)의 콘트롤판넬상에 구비된 키조작부를 조작하여 운전/정지키(이하, 운전키라 한다)를 누른다음 원하는 운전모드(예를들면, 난방)와 설정온도(Ts) 등을 입력하면, 도 2에 도시한 바와같이, 운전 오프시점으로부터 소정시간(약, 2분 50초) 경과하였을 때 사방밸브(35)가 온되고, 소정시간(약, 3분 지연) 경과하였을 때 압축기(30)가 온되어 냉매가 도 1의 점선화살표 방향으로 도시한 바와같이, 압축기(30)→ 사방밸브(35)→ 실내열교환기(80)→ 모세관(50)→ 난방용 모세관(60)→ 실외열교환기(40)→ 사방밸브(35)→ 압축기(30)순으로 순환되는 냉매싸이클을 형성한다.

즉, 실외기(20)의 압축기(30)로부터 토출된 고온고압의 기체냉매가 사방밸브(35)를 통해 실내기(10)내에 설치된 실내열교환기(80)로 유입되면, 실내열교환기(80)에서는 실내팬(81)에 의해 송풍되는 공기를 상온의 냉각수 또는 공기에 의해 열교환하여 상온고압의 냉매로 냉각시킴에 따라 따뜻해진 공기(온풍)를 실내로 토출해서 난방운전을 행한다.

상기 실내열교환기(80)에서 액화된 냉매는 모세관(50) 및 난방용 모세관(60)을 통해 증발하기쉬운 저온저압의 무상냉매로 감압팽창되어 실외열교환기(40)에 유입되고, 실외열교환기(40)에서는 저온저압의 무상냉매를 실외팬(41)에 의해 송풍되는 공기로 열교환하여 냉각하고, 상기 실외열교환기(40)에서 냉각된 저온저압의 기체냉매는 사방밸브(35)를 통해 다시 압축기(30)로 유입되어 압축기(30)의 단열압축작용에 의해 고온고압의 냉매가스로 변환되어 위에서 설명한 냉매싸이클을 반복한다.

상기와 같이 난방운전이 일정시간 수행되면, 실내공기의 온도가 점차 높아져 실내온도(Tr)가 설정온도(Ts)에 도달하면 도 2에 도시한 바와같이, 압축기(30)를 오프시키는 서모 오프(THERMO OFF)가 발생하고, 실내온도(Tr)가 설정온도(Ts)보다 낮아지는 서모 온(THERMO ON) 조건이 되면 도 2에 도시한 바와같이, 3분 지연시간이 경과할 때 압축기(30)를 다시 온하여 난방운전을 행한다.

그런데, 이와같은 종래 공기조화기의 난방운전방법에 있어서는, 서모 오프시 압축기(30)가 3분 지연하는 동안 도 2에 도시한 바와같이, 사방밸브(35)는 연속 온상태를 유지하므로 서모 온조건에서 압축기(30) 재기동시 실내외 배관이 긴 장배관에서는 냉매싸이클상 압의 차가 생겨 압평형이 늦어지고, 압축기(30)의 신뢰성도 저하된다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 장배관 난방운전에서 서모 오프가 발생하면 압축기의 3분 지연시간동안 사방밸브를 일정시간동안 오프시켜 압평형시간을 단축하므로 압축기의 재기동시 기동특성을 향상시켜 압축기의 신뢰성을 높이는 공기조화기의 난방운전시 압평형제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 공기조화기의 난방운전시 압평형제어방법은, 실내온도 및 설정온도의 비교결과에 따라 압축기를 온/오프제어하여 난방운전을 행하는 공기조화기의 제어방법에 있어서, 난방운전시 실내온도가 설정온도에 도달하는 서모 오프조건인가를 판별하는 서모오프조건판별단계와, 상기 서모오프조건판별단계에서 서모 오프 조건이면 상기 압축기를 오프시키는 압축기오프단계와, 상기 압축기오프단계에서 압축기의 3분 지연시간동안 사방밸브를 오프시켜 냉매의 압평형을 이루는 압평형단계와, 상기 압평형단계에서 사방밸브를 오프한 시간이 압평형시간을 경과하였는지를 판별하는 시간판별단계와, 상기 시간판별단계에서 압평형시간을 경과하면 사방밸브를 온시켜 압평형동작을 해제하는 압평형해제단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 공기조화기의 냉매싸이클도,

도 2는 종래의 서모 오프시 사방밸브 및 압축기의 운전상태도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 공기조화기의 운전제어장치의 제어블록도,

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 공기조화기의 난방운전시 압평형제어 동작순서를 도시한 플로우챠트,

도 5는 본 발명의 서모 오프시 사방밸브 및 압축기의 운전상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

30 : 압축기 35 : 사방밸브

40 : 실외열교환기 50 : 모세관

80 : 실내열교환기 104 : 제어수단

108 : 압축기구동수단 114 : 사방밸브구동수단

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 공기조화기의 냉매싸이클도는 도 1에 도시한 종래의 구성과 동일하므로 동일명칭 및 동일부호를 명기하여 중복되는 설명을 생략한다.

도 3에 도시한 바와같이, 전원수단(100)은 도시되지 않은 교류전원단으로부터 공급되는 상용교류전압을 소정의 직류전압으로 변환하여 출력하고, 운전조작수단(102)은 공기조화기의 운전모드(자동, 냉방, 제습, 송풍, 난방 등)와 설정풍량, 설정풍향, 설정온도(Ts), 공기조화기의 운전/정지를 입력하는 다수의 기능키를 구비하고 있다.

그리고, 제어수단(104)은 상기 전원수단(100)으로부터 출력되는 직류전압을 인가받아 공기조화기를 초기화시킴은 물론, 상기 운전조작수단(102)에 의해 입력된 운전선택신호에 따라 전체동작을 제어하는 마이컴으로써, 이 제어수단(104)은 난방운전에서 서모 오프시 압축기(30)의 3분 지연시간동안 압평형시간을 단축시키는 사방밸브(35)의 오프동작을 제어함과 동시에 압평형시간을 카운터한다.

실내온도감지수단(106)은 실내기(10)내로 흡입되는 실내공기의 온도(Tr)를 감지하고, 압축기구동수단(108)은 설정온도(Ts) 및 실내온도(Tr)의 비교결과에 따라 상기 제어수단(104)으로부터 출력되는 제어신호를 받아서 압축기(30)를 온/오프제어한다.

또한, 실외팬모터구동수단(110)은 설정온도(Ts) 및 실내온도(Tr)의 비교결과에 따라 상기 제어수단(104)으로부터 출력되는 제어신호를 받아서 상기 실외열교환기(40)에서 열교환된 공기를 실외로 송풍하도록 실외팬모터를 온/오프제어하여 실외팬(41)을 구동시키고, 실내팬모터구동수단(112)은 설정풍량에 따라 상기 제어수단(104)으로부터 출력되는 제어신호를 받아서 상기 실내열교환기(80)에서 열교환된 공기(냉풍 또는 온풍)를 실내로 송풍하도록 실내팬모터의 회전수를 제어하여 실내팬(81)을 구동제어한다.

또, 사방밸브구동수단(114)은 상기 운전조작수단(102)에 의해 입력된 운전조건(냉방 또는 난방)에 따라 냉매의 흐름을 변환시키도록 상기 제어수단(104)으로부터 출력되는 제어신호를 받아서 사방밸브(35)를 온/오프 구동제어하고, 표시수단(116)은 상기 제어수단(104)의 제어에 따라 운전선택모드(자동, 냉방, 제습, 송풍, 난방 등)와 공기조화기의 운전상태를 표시한다.

이하, 상기와 같이 구성된 공기조화기의 난방운전시 압평형제어방법의 작용효과를 설명한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 공기조화기의 난방운전시 압평형제어 동작순서를 도시한 플로우챠트로써, 도 4a 및 도 4b에서 S는 스텝(STEP)을 표시한다.

먼저, 공기조화기에 전원이 인가되면, 전원수단(100)에서는 도시되지 않은 교류전원단으로부터 공급되는 상용교류전압을 상기 공기조화기의 구동에 필요한 소정의 직류전압으로 변환하여 각 구동회로 및 제어수단(104)에 출력한다.

따라서, 스텝S1에서는 상기 전원수단(100)으로부터 출력되는 직류전압을 제어수단(104)에서 입력받아 공기조화기를 초기화시킨다.

이때, 사용자가 운전조작수단(102)을 조작하여 운전키를 누른다음 원하는 공기조화기의 운전모드(예를들면, 난방)와 설정온도(Ts), 설정풍량 및 설정풍향을 입력하면, 운전조작수단(102)으로부터 운전시작신호(이하, 운전신호라 한다)와 운전선택신호가 제어수단(104)에 입력된다.

이에 따라, 스텝S2에서 제어수단(104)은 상기 운전조작수단(102)으로부터 운전신호가 입력되었는지를 판별하여, 운전신호가 입력되지 않으면(NO일 경우) 공기조화기를 운전대기상태로 유지하면서 스텝S2이하의 동작을 반복수행한다.

상기 스텝S2에서의 판별결과, 운전신호가 입력되면(YES일 경우) 스텝S3으로 나아가서 제어수단(104)은 운전조작수단(102)에 의해 입력된 운전조건이 난방운전인가를 판별하여, 난방운전이 아니면(NO일 경우) 스텝S31로 나아가서 선택된 운전모드에 따라 공기조화기의 운전을 수행하면서 상기 스텝S3으로 복귀하여 스텝S3이하의 동작을 반복수행한다.

상기 스텝S3에서의 판별결과, 난방운전이면(YES일 경우) 스텝S4로 나아가서 운전 오프시점으로부터 소정시간(t1;약, 2분 50초 정도)이 경과하였는지를 판별하여, 소정시간(t1)이 경과하지 않으면(NO일 경우) 소정시간(t1)이 경과할때까지 스텝S4이하의 동작을 반복수행한다.

상기 스텝S4에서의 판별결과, 소정시간(t1)이 경과하면(YES일 경우) 스텝S5로 나아가서 제어수단(104)은 사방밸브구동수단(114)을 제어하여 도 5에 도시한 바와같이, 사방밸브(35)를 온시킴으로써 냉매가 압축기(30)→ 사방밸브(35)→ 실내열교환기(80)→ 모세관(50)→ 난방용 모세관(60)→ 실외열교환기(40)→ 사방밸브(35)→ 압축기(30)순으로 순환되도록 한다.

이때, 스텝S6에서는 소정시간(t2;압축기를 보호하기위한 지연시간, 약 3분)이 경과하였는지를 판별하여, 소정시간(t2)이 경과하지 않으면(NO일 경우) 소정시간(t2)이 경과할때까지 스텝S6이하의 동작을 반복수행한다.

상기 스텝S6에서의 판별결과, 소정시간(t2)이 경과하면(YES일 경우) 스텝S7로 나아가서 제어수단(104)은 실내온도감지수단(106)에 의해 감지된 실내온도(Tr)와 사용자가 설정한 온도(Ts)를 비교하여 실내온도(Tr)가 설정온도(Ts)보다 작은가를 판별한다.

상기 스텝S7에서의 판별결과, 실내온도(Tr)가 설정온도(Ts) 이상이면(NO일 경우)에는 실내온도(Tr)를 계속해서 감지하면서 상기 스텝S6으로 복귀하여 스텝S6이하의 동작을 반복수행한다.

한편, 상기 스텝S7에서의 판별결과, 실내온도(Tr)가 설정온도(Ts)보다 작으면(YES일 경우) 스텝S8로 나아가서 제어수단(104)은 압축기(30)를 구동하기위한 제어신호를 압축기구동수단(108)에 출력한다.

따라서, 상기 압축기구동수단(108)에서는 제어수단(104)으로부터 출력되는 제어신호를 받아서 압축기(30)를 도 5에 도시한 바와같이, 온시킨다.

상기 압축기(30)가 온되면, 실외기(20)의 압축기(30)로부터 토출된 고온고압의 기체냉매가 사방밸브(35)를 통해 실내기(10)내에 설치된 실내열교환기(80)로 유입될 때 실내열교환기(80)에서는 실내팬(81)에 의해 송풍되는 공기를 상온의 냉각수 또는 공기에 의해 열교환하여 상온고압의 냉매로 냉각시킴에 따라 따뜻해진 공기(온풍)를 실내로 토출해서 난방운전을 행한다.

상기 실내열교환기(80)에서 액화된 냉매는 모세관(50) 및 난방용 모세관(60)을 통해 증발하기쉬운 저온저압의 무상냉매로 감압팽창되어 실외열교환기(40)에 유입되고, 실외열교환기(40)에서는 저온저압의 무상냉매를 실외팬(41)에 의해 송풍되는 공기로 열교환하여 냉각하고, 상기 실외열교환기(40)에서 냉각된 저온저압의 기체냉매는 사방밸브(35)를 통해 다시 압축기(30)로 유입되어 압축기(30)의 단열압축작용에 의해 고온고압의 냉매가스로 변환되어 도 1의 점선화살표 방향으로 냉매싸이클을 반복한다.

상기와 같이 난방운전이 일정시간 수행되면, 실내온도(Tr)가 점차 올라가므로 스텝S9에서는 실내온도(Tr)가 설정온도(Ts) 이상인가를 판별하여, 실내온도(Tr)가 설정온도(Ts)보다 작으면(NO일 경우) 상기 스텝S8로 복귀하여 스텝S8이하의 동작을 반복수행한다.

상기 스텝S9에서의 판별결과, 실내온도(Tr)가 설정온도(Ts) 이상이면(YES일 경우) 도 5에 도시한 서모 오프상태이므로 스텝S10으로 나아가서 제어수단(104)은 압축기구동수단(108)을 제어하여 압축기(30)를 도 5에 도시한 바와같이, 오프시키면서 3분 지연시간을 카운터한다.

이어서, 스텝S11에서 제어수단(104)은 장배관 난방운전에서의 서모 오프시 압평형이 빨리 이루어지도록 하기 위해 사방밸브(35)를 도 5에 도시한 바와같이, 오프시키면서 시간 카운터를 시작한다.

다음, 스텝S12에서 제어수단(104)은 사방밸브(35)를 오프한 시간이 압평형시간(압의 평형이 이루어지는데 소요되는 시간, t3; 약 10초)을 경과하였는지를 판별하여, 압평형시간 경과가 아니면(NO일 경우) 상기 스텝S11로 복귀하여 스텝S11이하의 동작을 반복수행한다.

상기 스텝S12에서의 판별결과, 압평형시간이 경과하면(YES일 경우) 스텝S13으로 나아가서 제어수단(104)은 서모 오프시 압축기(30)가 3분 지연하는 동안 사방밸브(35)를 일정시간동안 오프시켜 압평형이 이루어졌다고 판단하여 사방밸브(35)를 도 5에 도시한 바와같이, 다시 온시키면서 상기 스텝S6으로 복귀하여 스텝S6이하의 동작을 반복수행한다.

상기의 설명에서와 같이 본 발명에 의한 공기조화기의 난방운전시 압평형제어방법에 의하면, 장배관 난방운전에서 서모 오프가 발생하면 압축기의 3분 지연시간동안 사방밸브를 일정시간동안 오프시켜 압평형시간을 단축하므로 압축기의 재기동시 기동특성을 향상시켜 압축기의 신뢰성을 높인다는 효과가 있다.

Claims

실내온도 및 설정온도의 비교결과에 따라 압축기를 온/오프제어하여 난방운전을 행하는 공기조화기의 제어방법에 있어서,

난방운전시 실내온도가 설정온도에 도달하는 서모 오프조건인가를 판별하는 서모오프조건판별단계와,

상기 서모오프조건판별단계에서 서모 오프 조건이면 상기 압축기를 오프시키는 압축기오프단계와,

상기 압축기오프단계에서 압축기의 3분 지연시간동안 사방밸브를 오프시켜 냉매의 압평형을 이루는 압평형단계와,

상기 압평형단계에서 사방밸브를 오프한 시간이 압평형시간을 경과하였는지를 판별하는 시간판별단계와,

상기 시간판별단계에서 압평형시간을 경과하면 사방밸브를 온시켜 압평형동작을 해제하는 압평형해제단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방운전시 압평형제어방법.
제 1 항에 있어서,

상기 압평형시간은 5~15초 사이인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방운전시 압평형제어방법.