KR20030054550A - 공기조화기 전자팽창밸브의 개도 제어방법 - Google Patents

공기조화기 전자팽창밸브의 개도 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자팽창밸브에 이상이 발생하였을 경우 이를 해결할 수 있는 공기조화기 전자팽창밸브의 개도 제어방법에 관한 것으로, 전자팽창밸브를 구비한 공기조화기는, 전자팽창밸브의 개도량을 조절하는 팽창밸브구동부와, 전자팽창밸브에 공급되는 전원을 가변시키는 밸브전원공급부와, 부하에 따라서 팽창밸브구동부와 밸브전원공급부를 제어하는 제어부를 포함하며, 설정온도 및 실내온도에 따라 상기 전자팽창밸브의 개도량을 조절하고, 개도량 조절 전후의 실내온도의 변화량을 산출하고, 변화량이 미리 설정된 기준값 이상이 아니면 전자팽창밸브의 이상이라고 판단하고 전자팽창밸브의 공급전원의 전압을 상승시킴으로써, 전자팽창밸브의 이상을 해결할 수 있다.

Description

공기조화기 전자팽창밸브의 개도 제어방법{Control method for electric expansion valve of air-conditioner}
본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자팽창밸브에 이상이 발생하였을 경우 이를 해결할 수 있는 전자팽창밸브를 구비한 공기조화기와 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 공기조화기에 사용되는 팽창기구는 팽창개도를 조절할 수 있도록 펄스에 의해 동작을 조절할 수 있는 스탭모터가 설치된 전자팽창밸브를 이용하는데, 상기 전자팽창밸브에는 정전압이 공급된다.
그러나 종래의 공기조화기는 온도에 따라 전자팽창밸브의 개도를 제어함에 따라 냉동싸이클을 최적으로 수행하지만, 이물질 혹은 전자팽창밸브 자체의 이상으로 인하여 개도조절이 원활하지 않을 경우 정해진 펄스에 의해서만 전자팽창밸브의 개도를 조절하며, 개도 조절에 따라 온도조절이 되지 않을 경우 전자팽창밸브의 오작동을 자체적으로 해결하지 못하고 공기조화기의 동작을 중지시킴으로써 공기조화능력을 상실하는 단점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전자팽창밸브의 이상 발생시 자체적으로 이상을 해소할 수 있는 전자팽창밸브를 구비한 공기조화기와 그 제어방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 공기조화기를 설명하기 위한 설명도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공기조화기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 공기조화기의 전자팽창밸브의 개도제어를 설명하기 위한 제어 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100:실내기 200:실외기
210:압축기 220:사방밸브
240:실외팬 250:팽창밸브
252:밸브전원공급부 281:경보부
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전자팽창밸브를 구비한 공기조화기는, 전자팽창밸브의 개도량을 조절하는 팽창밸브구동부와, 전자팽창밸브에 공급되는 전원을 가변시키는 밸브전원공급부와, 부하에 따라서 팽창밸브구동부와 밸브전원공급부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 전자팽창밸브를 구비한 공기조화기의 제어방법은, 설정온도 및 실내온도에 따라 상기 전자팽창밸브의 개도량을 조절하는 개도량 조절단계, 개도량 조절단계 전후의 실내온도의변화량을 산출하는 변화량산출단계, 변화량이 미리 설정된 기준값 이상이 아니면 전자팽창밸브의 이상이라고 판단하고 전자팽창밸브의 공급전원의 전압을 상승시키는 전압상승단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 히트 펌프 사이클이 적용된 공기조화시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 냉매의 흐름방향을 반대로 하여 냉방과 난방 양쪽을 수행할 수 있는 것으로, 실내측에 배치되는 실내기(100)와 실외측에 배치되는 실외기(200)를 갖추고 있다.
상기 실외기(200)는 저압의 냉매를 흡입 압축하여 고온 고압상태로 토출하는 압축기(210)와, 실외팬(240)에 의해 실외공기와 열교환하는 열교환기(230)와, 응축된 냉매를 감압하는 팽창장치(250)를 구비한다. 그리고 실내기(100)는 실내공기와 열교환하는 열교환기(110)와, 열교환된 공기를 실내공간으로 강제 송풍하기 위한 실내팬(120)을 포함하고 있다. 이러한 사이클 구성요소들은 냉매관(1a 내지 1d)을 통해 폐회로로 연계된다.
또한, 압축기(210)의 출구측에는 난방 또는 냉방운전에 따라 냉매흐름방향을 전환시키기 위한 4-Way 밸브인 사방밸브(220)가 설치된다. 즉, 난방운전 시에는 압축기(210)에서 토출되는 고온 고압상태의 냉매는 사방밸브(220)를 통해 실내측 열교환기(110)로 안내됨으로써, 실내측 열교환기(110)는 응축기 기능을 수행하며 실외측 열교환기(230)는 증발기 기능을 수행하게 된다. 반면에 냉방운전 시에는사방밸브(220)가 전환되어 압축기(210)에서 토출되는 고온 고압상태의 냉매가 실외측 열교환기(230)로 안내됨으로써, 실외측 열교환기(230)가 응축기 기능을 수행하고, 실내측 열교환기(110)가 증발기 기능을 수행하게 된다.
또한, 실외측열교환기(230)와 실내측 열교환기(110) 사이에는 냉매의 팽창을 위한 전자팽창수단인 팽창밸브(250)가 냉매관(1b) 및 냉매관(1c)에 의해 접속되는데, 상기 팽창밸브(250)는 스탭모터(미도시)에 의해 개도조절이 가능하다.
상기 공기조화기의 작동을 살펴보면 다음과 같다.
먼저 여름철에 냉방운전을 하는 경우, 압축기(210)에서 토출되는 고압냉매가 실외기(200)의 열교환기(230)측으로 토출되도록 사방밸브(220)를 전환시키면, 실외측 열교환기(230)는 응축기 역할을 실내측 열교환기(110)는 증발기 역할을 한다. 이러한 상태에서 압축기(210)가 구동되면, 실내기(100)의 열교환기(110)에서 증발작용을 마친 냉매는 압축기(210)내로 흡입되어 고온고압상태로 토출되며, 이것은 사방밸브(220)를 통해 응축기 역할을 하는 실외측 열교환기(230)로 안내된다(도 1의 실선 화살표 방향). 그리고 실외측 열교환기(230)에서는 실외팬(240)을 통해 냉매가 지니고 있는 열이 외부로 방출되어 응축되며, 응축된 고압 냉매는 팽창장치(250)를 지나면서 증발하기에 용이한 압력으로 감압된다.
계속하여 감압된 냉매는 증발기 기능을 수행하는 실내측 열교환기(110)로 유입되고, 여기에서 기화되면서 실내공기와 열교환되어 냉방이 이루어진다. 그리고 열교환된 냉매는 사방밸브(220)를 통해 압축기(210)로 귀환됨으로써, 냉매 순환이 지속적으로 이루어진다.
다음에는 실외온도가 차가운 겨울철에 난방 운전을 하는 경우를 설명한다.
이때에는, 압축기(210)에서 토출되는 고압냉매가 실내측 열교환기(110)로 직접 전해지도록 사방밸브(220)를 전환시킨다. 따라서 실외측 열교환기(230)는 증발기 기능을 수행하며, 실내측 열교환기(110)는 응축기 기능을 수행하게 된다.
이러한 상태에서 압축기(210)가 구동되면, 토출된 고온고압의 냉매는 사방밸브(220)를 경유하여 응축기 기능을 수행하는 실내측 열교환기(110)로 보내진다(도 1의 점선 화살표 방향).
도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 공기조화기는 실내기(100)와 실외기(200)를 구비한다. 상기 실내기(100)는 실내기 전체동작을 제어하는 실내기제어부(170)를 구비하고, 사용자로부터 작동명령을 입력받기 위한 입력부(130)와 실내온도를 검출하기 위한 실내온도감지부(140)가 상기 실내기제어부(170)와 접속된다. 또한 본 발명에 따른 공기조화기의 실내기(100)는 실내팬(120)을 구동하는 실내팬구동부(121)와 작동정보 및 경보상태를 표시하는 표시부(150)와, 스피커(161)를 통해 경보음을 발생시키는 경보부(161)가 실내기제어부(170)와 접속된다.
상기 입력부(130)는 사용자로부터 작동명령을 입력받기 위한 것으로 별도의 키입력부와 원격제어장치(remote controller)를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 공기조화기의 실외기(200)는 실외기 전체동작을 제어하며, 상기 실내기제어부(170)와 통신을 행하는 실외기제어부(260)를 구비한다. 상기실외기제어부(260)에는 실외온도를 검출하기 위한 실외온도감지부(270)와, 압축기(210)를 구동하는 압축기구동부(211)와, 사방밸브(220)를 구동하는 사방밸브구동부(221)와, 실외팬(240)을 구동하는 실외팬구동부(241)가 접속된다. 또한 팽창밸브(250)를 구동하여 개도를 조절하는 팽창밸브구동부(251)가 실외기제어부(260)와 접속되며, 실외기제어부(260)의 제어에 따라 상기 팽창밸브(250)에 공급되는 전원을 변환시키는 밸브전원공급부(252)를 포함한다. 그리고 스피커(282)를 통해 청각적으로 경보를 하며 램프(283)를 통해 시각적으로 경보를 하는 경보부(281)가 실외기제어부(260)와 접속된다.
상기 팽창밸브(250)는 외부신호에 의해 개도조절이 가능한 것으로, 펄스에 의해 회전각이 결정되는 스탭모터(미도시)를 이용하여 실외기제어부(260)의 제어에 따라 그 개도정도를 조절할 수 있는 전자식 팽창밸브이다. 또한 실외기제어부(290)의 제어에 따라 상기 밸브전원공급부(252)에 의해 팽창밸브(250)에 공급되는 전원의 전압을 가변함으로써 팽창밸브(250)의 개도 토크를 가변시킬 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 전자팽창밸브의 개도조절을 설명하기 위한 상세 흐름도이다.
실내기제어부(170)는 입력부(130)를 통하여 작동명령이 입력되는지를 판단한다(S10). 단계(S10)에서 작동명령이 입력된다고 판단되면 실내기제어부(170)는 실내팬구동부(121)를 제어하여 실내팬(120)을 작동시킨다, 그리고 실내기제어부(170)는 실외기제어부(260)로 작동명령을 전송한다.
실외기제어부(260)는 실내기제어부(170)로부터 전송되는 작동명령을 수신하면 압축기구동부(211)를 제어하여 압축기(210)를 가동시킨다(S20).
압축기(210)가 가동된 후 각 제어부는 각 요소의 온도를 검출한다(S30). 그리고 설정된 온도와 실내온도 등 여러 가지를 고려하여 실외기제어부(260)는 팽창밸브구동부(251)를 제어하여 팽창밸브(250)의 개도량을 조절한다(S40).
팽창밸브(250) 개도량 조절 후 소정시간이 경과하였는지를 판단한다(S50). 단계(S50)에서 소정시간이 경과하였다고 판단되면 실내기제어부(170)는 실내온도감지부(140)를 통하여 실내온도를 검출한다(S60).
실내온도를 검출한 후 제어부는 단계(S60)에서 검출된 온도와, 사용자가 설정한 설정온도의 변화량을 산출한다(S70). 단계(S70)에서 산출된 변화량이 기준값 이상인지를 판단한다(S80).
단계(S80)에서 변화량이 기준값 이상이 아니라고 판단되면 실외기제어부(260)는 밸브전원공급부(252)를 제어하여 현재 팽창밸브(250)에 공급되는 전원의 전압을 상승시킨다(S90). 상기 밸브전원공급부(252)에서 상승된 전압은 팽창밸브구동부(251)를 통하여 팽창밸브(250)에 공급된다. 이에 따라 팽창밸브(250)에 마련된 스탭모터의 회전토크가 커지게 된다.
그리고 실내기제어부(170)는 실내온도감지부(140)를 통하여 실내온도를 검출한다(S100). 실내기제어부(170)는 검출된 온도에 따른 데이터를 실외기제어부(260)로 전송한다. 실외기제어부(260)는 상기 실내기제어부(170)로부터 전송되는 데이터에 따른 실내온도와 단계(S40)의 밸브 개도전 실내온도의 변화량을 산출한다(S110).
실외기제어부(260)는 단계(S110)에서 산출된 상기 변화량이 미리 설정된 기준값 이상인지를 판단한다(S120). 단계(S120)에서 변화량이 기준변화량 이상이 아니라고 판단되면 실외기제어부(260)는 팽창밸브(250)의 개도를 제어한다(S130).
상기 단계(S130)에서 팽창밸브(250)의 개도제어를 하기 위해 실외기제어부(260)는 팽창밸브(250)가 열고 닫힘을 반복할 수 있도록 팽창밸브구동부(251)를 제어한다. 즉, 팽창밸브(253)에 마련된 스탭모터(미도시)가 정역회전을 하도록 제어하는 것이다. 그리고 실외기제어부(260)는 소정시간이 경과했는지를 판단한다(S140).
단계(S140)에서 상기 소정시간이 경과했다고 판단되면, 실외기제어부(260)는 팽창밸브(250)가 단계(S40)에서 조절하고자 했던 개도정도를 유지하도록 밸브구동부(251)를 제어한다(S150).
그리고 실내기제어부(170)는 실내온도감지부(140)를 통하여 실내온도를 검출한다(S160). 실내기제어부(170)는 검출된 온도에 따른 데이터를 실외기제어부(260)로 전송한다. 실외기제어부(260)는 상기 실내기제어부(170)로부터 전송되는 데이터에 따른 실내온도와 단계(S40)의 밸브 개도 전 실내온도의 변화량을 산출한다(S170).
실외기제어부(260)는 단계(S110)에서 산출된 상기 변화량이 미리 설정된 기준값 이상인지를 판단한다(S180). 단계(S120)에서 변화량이 기준변화량 이상이 아니라고 판단되면 실외기제어부(260)는 팽창밸브(250)에 이상이 발생하였다고 판단하고 경보부(281)를 구동하여 스피커(282)를 통해 경보음을 발생시키고, 램프(283)를 점멸시킨다. 그리고 실외기제어부(260)는 팽창밸브(250)의 이상상태를 정보를 실내기제어부(170)로 전송한다. 이에 따라 실내기제어부(170)는 팽창밸브(250)의 이상상태를 표시부(150)에 표시하고, 경보부(161)를 구동하여 스피커(162)를 통해 경보음을 발생시키도록 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자팽창밸브를 구비한 공기조화기와 그 제어방법에 의하면, 펄스에 의해 개도조절이 되는 팽창밸브에 이상이 발생하였을 경우 팽창밸브의 공급전압을 상승시키거나 개폐를 반복함으로써, 전자팽창밸브의 이상을 해결할 수 있다.

Claims (8)

  1. 냉매의 팽창을 위한 전자팽창밸브를 구비하는 공기조화기에 있어서,
    상기 전자팽창밸브의 개도량을 조절하는 팽창밸브구동부와, 상기 전자팽창밸브에 공급되는 전원을 가변시키는 밸브전원공급부와, 부하에 따라서 상기 팽창밸브구동부와 밸브전원공급부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자팽창밸브를 구비한 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 전자팽창밸브의 개도량 조절 전후의 온도변화량이 기준값이하일 경우 상기 전자팽창밸브에 공급되는 전원의 전압이 상승하도록 상기 밸브전원공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자팽창밸브를 구비한 공기조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전자팽창밸브에 공급되는 전원의 전압이 상승시킨 후 온도변화량이 기준값 이하일 경우 상기 전자팽창밸브가 소정시간동안 개폐되도록 상기 팽창밸브구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자팽창밸브를 구비한 공기조화기.
  4. 개도량 조절이 가능한 전자팽창밸브를 구비한 공기조화기의 제어방법에 있어서,
    설정온도 및 실내온도에 따라 상기 전자팽창밸브의 개도량을 조절하는 개도량 조절단계,
    상기 개도량 조절단계 전후의 실내온도의 변화량을 산출하는 변화량산출단계,
    상기 변화량이 미리 설정된 기준값 이상이 아니면 상기 전자팽창밸브의 이상이라고 판단하고 상기 전자팽창밸브의 공급전원의 전압을 상승시키는 전압상승단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 전자팽창밸브의 개도 제어방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 변화량 산출단계는 상기 개도량 조절단계 후 미리 설정된 소정시간이 경과한 후 상기 전자팽창밸브의 개도량 조절 전후의 실내온도 변화량을 산출하는 것을 특징으로 하는 전자팽창밸브를 구비한 공기조화기의 제어방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 전압상승단계 후 상기 실내온도의 변화량이 상기 기준값 이상이 아닐 경우, 상기 팽창밸브를 소정횟수 개폐하는 개폐단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 전자팽창밸브의 개도 제어방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 개폐단계는 상기 전자팽창밸브를 미리 설정된 시간동안 개폐를 반복하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 전자팽창밸브의 개도 제어방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 개폐단계 후 상기 개도량 조절단계에서 조절된 개도량으로 상기 전자팽창밸브의 개도량을 조절한 후 실내온도의 변화량을 산출하는 단계와, 상기 변화량이 미리 설정된 기준값 이상이 아닐 경우 상기 전자팽창밸브의 이상을 경보하고 상기 공기조화기의 운전을 정지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자팽창밸브를 구비한 공기조화기의 제어방법.
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