KR20040003705A - 공기조화기의 제상운전 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 제상운전 종료시점을 보다 효율적으로 판단하여 난방운전율을 향상시킬 수 있는 공기조화기의 제상운전 제어방법에 관한 것이다. 본 발명은, 제상운전을 종료하기 위한 목표 제상운전시간, 목표 실외배관온도와 목표 지속시간, 그리고 목표 실외배관온도변화율을 미리 설정하여, 상기의 조건 중 어느 하나라도 만족되면 제상운전을 종료시키는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은, 여러가지 상태에 따른 제상운전 완료시점을 판단하는 조건을 설정하고, 그 조건 중에서 어느 한개가 만족되면 제상운전이 종료하도록 구성되어진다. 이러한 구성으로 본 발명은 제상이 완전히 되었을 때, 즉시 제상운전을 종료할 수 있게 되어 과제상을 방지하면서 난방운전율을 높일 수 있는 효과를 얻게 된다.

Description

공기조화기의 제상운전 제어방법{Method for controlling defrosting operation for air conditioner}

본 발명은 공기조화기의 제상운전 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제상운전 종료시점을 보다 효율적으로 판단하여 난방운전율을 향상시킬 수 있는 공기조화기의 제상운전 제어방법에 관한 것이다.

공기조화기는 실내의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 장치이다. 이를 테면, 여름에는 실내를 시원한 냉방상태로 조절하고, 겨울에는 실내를 따뜻한 난방상태로 조절한다. 또한, 공기조화기는 실내의 습도를 조절하며, 실내의 공기를 쾌적한 청정상태로 조절한다.

이와 같이 하나의 장치를 이용해서 겨울에는 난방장치로 사용하고, 여름에는 냉방장치로 사용하는 경우, 냉방운전의 역사이클을 통해서 난방사이클을 구현하고, 마찬가지로 난방운전의 역사이클을 통해서 냉방사이클을 구현하게 된다.

도 1은 일반적인 공기조화기의 냉동사이클을 도시하고 있다.

도시되고 있는 바와 같이, 일반적인 공기조화기는, 실내에 냉풍 또는 온풍을 토출시키는 열교환기(10)를 장착하고 있는 실내기(50)를 포함하고 있다. 공기조화기는 냉매를 고온고압으로 압축시키는 압축기(20)와, 상기 냉매를 응축 또는 증발시켜서 외부로 온풍 또는 냉풍을 토출시키는 열교환기(30) 및 냉난방사이클의 전환을 위한 사방변(40)으로 구성되는 실외기(60)를 포함하고 있다.

상기 공기조화기는 제어기(도시하지 않음)의 제어하에 사방변(40)을 제어해서 난방운전사이클을 형성한다. 이때, 압축기(20)로부터 발생된 고온고압의 냉매가 순환되면서 실내기(50)의 열교환기(10)는 온풍을 토출하고, 실외기(60)의 열교환기(30)는 냉풍을 토출한다.

상기 공기조화기는 제어기(도시하지 않음)의 제어하에 사방변(40)을 제어해서 냉방운전사이클을 형성한다. 이때, 압축기(20)로부터 발생된 고온고압의 냉매가 순환되면서 실내기(50)의 열교환기(10)는 냉풍을 토출하고, 실외기(60)의 열교환기(30)는 온풍을 토출한다.

그리고 실내기(15)에는 실내팬(15)을 구비하고, 실외기(60)에는 실외팬(35)을 구비하고 있으며, 이러한 팬은 열교환기에 흐르는 냉매와 공기 사이의 열교환 작용을 촉진시키는 역할을 담당한다.

한편, 공기조화기가 난방운전을 수행할 때 실외기(60)측 열교환기(30)에서는 냉풍이 토출되므로, 실외의 환경이 빙점 온도 이하이고 일정량의 습기가 있는 경우에는, 실외의 환경에 노출된 실외기(60)측 열교환기(30)의 표면이 결빙된다. 따라서 공기조화기가 난방운전을 지속하게 되면, 실외기(60)측 열교환기(30)의 표면이 결빙되어, 열교환기(30)의 열교환 능력을 저하시키는 문제가 발생하게 된다. 이러한 결빙은 실내기(50)측의 열교환기(10)를 통한 취출 공기의 온도를 떨어뜨려 난방 기능을 저하시키게 된다. 따라서 상기 결빙을 제거하고, 빙점 이하의 실외 환경에서도 난방운전이 지속되도록 하기 위해서 일정간격으로 제상운전의 수행이 필요하다.

상기 제상운전은, 난방운전이 수행되는 중간중간에 실외기(60) 측열교환기(30)의 표면에 생긴 결빙을 해빙시키기 위하여, 소정시간 동안 냉방운전을 수행하는 것을 의미한다. 상기 냉방운전이 수행되는 동안, 실외기(60)의 열교환기(30)는 따뜻한 바람을 토출하게 되고, 이때 발생되는 열에 의해서 열교환기(30)의 표면을 덮은 결빙이 해빙되는 것이다.

다음에는 도면을 참조하여, 종래 공기조화기에서 제상운전 제어방법에 대해 살펴본다.

도 2는 종래 기술에 의한 공기조화기의 제상운전 제어방법을 도시한 제어 흐름도이다.

난방운전을 수행하면서 제상운전 조건이 만족되었는지 여부를 판단한다(제 100 단계). 상기 제상운전 조건은, 일반적으로 난방운전을 일정시간 동안 수행한 상태에서 실외배관온도가 일정온도 이하로 낮아진 경우와 같이 실외기 측 열교환기의 표면에 서리가 착상된 것으로 판단될 수 있는 경우이다.

상기 제 100 단계에서 제상운전 조건이 되지 않았다고 판단되면, 공기조화기는 계속해서 난방운전을 수행한다(제 105 단계). 상기 난방운전과정에서는 실내팬과 실외팬, 그리고 압축기가 모두 구동된다.

그리고 상기 제 100 단계에서 제상운전 조건이 만족되었다고 판단되면, 제어부는 사방변을 절환하여 공기조화기의 운전모드를 냉방운전모드의 사이클로 변환시켜서 제상운전을 수행하게 된다(제 110 단계). 상기 제 110 단계에서 제상운전이 시작되면, 실내기측 열교환기는 증발기로 작용하게 되고, 실외기측 열교환기는 응축기로 작용하게 된다. 응축기로 작용하는 실외기측 열교환기에서는 온풍이 토출되고, 상기 온풍이 열교환기 표면에 착상된 서리를 녹이게 된다. 그리고 상기와 같이 응축기에서 토출되는 온풍에 의해 열교환기 표면에 착상된 서리가 전부 녹으면 실외팬을 구동시켜서 열교환기 표면에 남아 있는 물기를 완전히 제거하게 된다.

상기 제 110 단계의 제상운전으로 인해, 실외기측 열교환기 표면에 착상된 서리가 전부 녹고, 상기 서리가 녹아서 생긴 물기마저 완전히 제거되면, 공기조화기는 제상운전을 종료하고 난방운전 사이클로 전환되어야 한다.

한편, 종래 기술에 의한 공기조화기의 제상운전 제어방법에서는, 다음과 같은 단계에 의해 제상운전의 종료 여부를 판단한다.

도시되고 있는 바와 같이, 미리 제상운전을 종료시키기 위한 목표 제상운전시간을 설정한다. 상기 목표 제상운전시간은 실험적 또는 경험적 사실에 근거하여 결정되는 것으로, 실외기측 열교환기 표면에 착상된 서리가 전부 녹고, 상기 서리가 녹아서 생긴 물기마저 완전히 제거되기에 충분한 시간을 의미한다. 따라서 제 110 단계에서 제상운전을 수행하는 도중에, 기설정된 목표 제상운전시간이 완료되었는지 여부를 판단하여(제 120 단계), 상기 제 120 단계의 조건이 만족되면 곧바로 제상운전을 종료시키게 된다.

또한 제상운전을 종료시키기 위한 목표 실외배관온도를 설정한다. 상기 목표 실외배관온도는 실험적 또는 경험적 사실에 근거하여 결정되는 것으로, 실외기측 열교환기 표면에 착상된 서리가 전부 녹고, 상기 서리가 녹아서 생긴 물기마저 완전히 제거되었다고 인정될 수 있는 온도이다. 그리고 종래 기술에 의한 제상운전 제어방법의 경우, 실외배관온도가 기설정된 목표 실외배관온도에 도달 되었다고하여 곧바로 제상운전을 종료시키는 것은 아니고, 실외배관온도가 기설정된 목표 실외배관온도에 도달한 상태에서 일정시간을 경과해야 제상운전을 종료시키게 된다.

따라서 상기 제 120 단계에서 제상운전의 수행시간이 기설정된 목표 제상운전시간에 도달되지 않았다고 판단되면, 실외배관온도를 측정하여 기설정된 목표 실외배관온도에 도달 되었는지 여부를 판단한다(제 130 단계). 만일 상기 제 130 단계의 조건이 만족되지 않으면, 상기 제 110 단계 또는 제 120 단계로 돌아가서 상기의 제상운전을 종료시키기 위한 과정을 반복 수행하게 된다.

상기 제 130 단계의 조건이 만족되면, 측정된 실외배관온도가 기설정된 목표 실외배관온도에 도달한 상태에서 기설정된 일정시간을 경과하였는지 여부를 판단하게 된다(제 140 단계). 만일 상기 제 140 단계의 조건이 만족되면, 공기조화기는 제상운전을 종료하고 난방운전으로 전환된다(제 150 단계). 그리고 상기 제 140 단계의 조건이 만족되지 않으면, 상기 제 110 단계 또는 제 120 단계로 돌아가서 상기 과정을 반복하게 된다.

따라서 종래 기술에 의한 공기조화기의 제상운전 제어방법은, 제상운전 수행시간이 기설정된 목표 제상운전시간에 도달되거나, 실외배관온도가 기설정된 목표 실외배관온도에 도달한 상태에서 기설정된 일정시간이 경과되면, 제상운전을 종료시키고 난방운전을 수행하도록 구성된다.

그러나 상기와 같은 구성을 가지는 종래 기술에 의한 공기조화기의 제상운전 제어방법의 경우에는, 실외배관온도가 기설정된 목표 실외배관온도에 도달된 후에도 기설정된 일정시간을 경과할 때 까지는 무조건 제상운전을 수행하고 있다. 따라서 실제적으로 제상운전이 완료된 상태에서도 제상운전을 계속해서 수행하게 되므로 인하여, 과제상상태가 되고 더불어 난방운전율이 감소되는 문제점이 발생되었다.

따라서 본 발명의 목적은, 제상운전의 완료 시점을 보다 효율적으로 판단하여, 난방운전의 성능을 향상시킬 수 있는 공기조화기의 제상운전 제어방법을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 공기조화기의 냉동사이클 구성도.

도 2는 종래 기술에 의한 공기조화기의 제상운전 제어방법의 동작 흐름도

도 3은 본 발명에 의한 공기조화기의 제상운전 제어를 위한 구성도.

도 4는 본 발명에 의한 공기조화기의 제상운전 제어방법의 동작 흐름도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10,30.....열교환기15.....실내팬

20.....압축기35.....실외팬

40.....사방변50.....실내기

60.....실외기75.....실외배관온도감지부

79.....제어부81.....사방변절환부

83.....실외팬구동부85.....압축기구동부

87.....실내팬구동부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기의 제상운전 제어방법은, 제상운전 중, 실외배관온도가 기설정된 목표 실외배관온도에 도달되었는지 여부를 판단하는 제 1 단계와; 제상운전시간이 기설정된 목표 운전시간에 도달되었는지 여부를 판단하는 제 2 단계와; 제상운전 중, 실외배관온도 변화율이 기설정된 목표 실외배관온도 변화율에 도달되었는지 여부를 판단하는 제 3 단계와; 상기 제 1 단계와 제 2 단계와 제 3 단계 중, 어느 하나의 조건이 만족되면, 제상운전을 종료하는 제 4 단계를 포함하여 구성된다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공기조화기의 제상운전 제어방법에 대해서 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 공기조화기의 제상운전 제어를 위한 제어 구성도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 공기조화기는, 시간의 경과를 측정하는 시간계수부(73), 실외배관온도를 검출하는 실외배관온도감지부(75), 냉동사이클의 모드를 변환시키는 사방변 절환부(81), 그리고 이들을 제어하는 제어부(79)를 포함하여 구성된다.

난방운전모드의 사이클에서는 실내기측 열교환기에서는 온풍이 토출되고, 실외기측 열교환기에서는 냉풍이 토출된다. 장시간에 걸쳐 난방운전을 수행하게 되면, 실외기측 열교환기의 표면에는 서리가 착상되고, 이처럼 열교환기 표면이 결빙되면 공기조화기의 성능이 감소되는 문제가 발생된다. 따라서 난방운전을 일정시간 수행한 후에는, 상기와 같이 실외기측 열교환기 표면에 착상된 서리를 제거하기 위한 제상운전을 위해서 냉방운전모드의 사이클로 변환시키게 된다. 냉방운전사이클로 변환되면 실외기측 열교환기에서는 온풍이 토출되고, 상기 온풍이 열교환기 표면에 착상된 서리를 녹이게 된다.

상기와 같이 난방운전 수행 중에 일정시간 동안 냉방운전을 수행하여 열교환기 표면에 착상된 서리를 제거하는 것을 제상운전이라 한다. 즉 난방운전을 일정시간 동안 수행하다가 제상운전 조건이 만족되면, 제어부(79)는 사방변절환부(81)를 통해서 사방변을 절환하여 제상운전을 수행하게 되는 것이다.

그리고 난방운전상태에서 제상운전으로 전환하기 위하여, 제상운전으로 전환하기 위한 조건, 일 예로 제상운전 전환시간을 설정할 수 있다. 상기와 같이 미리제상운전 전환시간을 설정해 놓은 경우, 시간계수부(73)는 난방운전의 수행시간을 계속적으로 감지하다가, 기설정된 제상운전 전환시간에 도달하게 되면, 제어부(79)에 신호를 보내게 된다.

또는 제상운전으로 전환하기 위한 시점을 결정하는 실외배관온도를 설정할 수도 있다. 이러한 경우, 실외배관온도감지부(75)는 난방운전이 수행되는 도중에 계속적으로 실외배관온도를 감지하다가, 측정된 실외배관온도가 기설정된 실외배관온도에 도달되면, 제어부(79)에 신호를 보내게 된다.

상기와 같이 시간계수부(73) 또는 실외배관온도감지부(75)로부터 기설정된 조건에 도달되었다는 신호를 받은 제어부(79)는, 실외기측 열교환기에 서리가 착상된 것으로 간주하여 제상운전 돌입조건이 만족되었다고 판단한다. 제상운전 조건이 만족되었다고 판단되면, 제어부(79)는 사방변을 절환하여 공기조화기의 운전모드를 제상운전사이클로 변환시키게 된다.

제상운전으로 전환되면, 제어부(79)는 실외팬구동부(93)와 실내팬구동부(87)를 제어하여 실외팬과 실내팬을 정지시킨 상태에서 압축기만을 구동시키게 된다. 따라서 압축기에 의해 고온고압으로 압축된 냉매로 인해 실외기측 열교환기에서는 온풍이 토출되고, 그로 인해 실외기측 열교환기 표면에 착상된 서리는 녹게된다. 그리고 일정시간이 경과되면, 제어부(79)는 실외팬구동부(83)를 제어하여 실외팬을 구동시키게 된다. 실외팬이 구동되면 상기 서리가 녹아서 열교환기 표면에 남아 있는 물기가 제거된다.

상기와 같이 열교환기 표면에 착상된 서리가 전부 녹고, 서리가 녹아서 생긴물기마저 완전히 제거되면, 제상운전을 종료하고 난방운전을 수행해야 한다. 이처럼 제상운전을 종료할 것인지 여부를 판단하기 위해, 본 발명에서는 여러개의 과정을 수행한다.

우선, 제상운전을 완료하기 위한 목표 제상운전시간을 미리 설정할 수 있다. 따라서 제어부(79)는, 시간계수부(73)를 통해 제상운전의 수행시간이 기설정된 목표 제상운전시간에 도달되었다고 판단되면, 사방변을 절환하여 제상운전을 종료하고 난방운전을 수행하게 된다.

또한, 제상운전을 종료하기 위한 목표 실외배관온도와 목표 지속시간을 미리 설정할 수 있다. 제어부(79)는, 실외배관온도감지부(75)를 통해 측정된 실외배관온도가 기설정된 목표 실외배관온도에 도달되고, 그러한 상태에서의 제상운전 수행시간이 기설정된 목표 지속시간에 도달하게 되면, 사방변을 절환하여 제상운전을 종료하고 난방운전을 수행하게 된다.

또한 제상운전을 종료하기 위한 목표 실외배관온도변화율을 미리 설정할 수 있다. 제어부(79)는, 실외배관온도감지부(75)를 통해 일정시간 간격으로 계속해서 실외배관온도를 측정하고, 현재 측정된 실외배관온도와 이전 측정된 실외배관온도의 변화율을 계산하여, 상기 실외배관온도의 변화율이 기설정된 목표 실외배관온도변화율에 도달되면, 사방변을 절환하여 제상운전을 종료하고 난방운전을 수행하게 된다.

상기와 같이 실외배관온도의 변화율에 의해 제상운전의 완료 여부를 결정할 수 있는 것은, 제상운전 상태에서는 실외배관온도가 시간이 지남에 따라 계속 증가하게 될 것이고, 따라서 현재 실외배관온도와 이전 측정된 실외배관온도의 변화율도 시간이 지남에 따라 계속 증가하게 되므로, 제상운전이 완료된 것으로 간주할 수 있을 만큼의 실외배관온도의 변화율을 실험적으로 결정할 수 있기 때문이다.

도 4는 본 발명에 의한 공기조화기의 제상운전 제어방법을 나타낸 제어 흐름도이다.

난방운전이 이루어지는 과정 중에 제어부(79)는 제상운전으로 전환하기 위한 조건이 만족되었는 가를 판단하게 된다(제 200 단계). 상기 제 200 단계는, 난방운전시간, 실외배관온도 등에 기초해서 판단된다. 상기 제 200 단계에서 제상운전 조건이 만족되지 않는다고 판단되면, 제어부(79)는 계속해서 난방운전을 수행하게 된다(제 205 단계).

그러나 상기 제 200 단계에서 제상운전 조건이 만족되었다고 판단되면, 제어부(79)는 사방변을 절환하여 제상운전을 수행하게 된다(제 210 단계).

상기 제 210 단계에 의하여 공기조화기가 제상운전을 수행하게 되면, 제어부(79)는 시간계수부(73)를 통해 제상운전의 수행시간을 측정하여 기설정된 목표 제상운전시간에 도달되었는 가를 판단하게 된다(제 220 단계). 상기 제 220 단계에서 목표 제상운전시간에 도달되었다고 판단되면, 제어부(79)는 사방변을 절환하여 제상운전을 종료하고 난방운전을 수행하게 된다(제 270 단계).

그러나 상기 제 220 단계의 조건이 만족되지 않으면, 제어부(79)는 실외배관온도감지부(75)를 제어하여 실외배관온도를 검출하고, 상기 검출된 실외배관온도가 기설정된 목표 실외배관온도에 도달되었는지 여부를 판단한다(제 230 단계). 상기제 230 단계의 조건이 만족되지 않으면, 상기 제 210 단계 또는 상기 제 220 단계로 돌아가서 제상운전을 위한 상기의 과정들을 반복 수행하게 된다.

그리고 상기 제 230 단계의 조건이 만족되면, 제어부(79)는 실외배관온도감지부(75)와 시간계수부(73)를 제어하여, 검출된 실외배관온도가 상기 목표 실외배관온도에 도달된 상태에서, 제상운전의 수행시간이 기설정된 목표 지속시간에 도달되었는지 여부를 판단하게 된다(제 240 단계).

상기 제 230 단계와 제 240 단계의 조건이 모두 만족되면, 제어부(79)는 사방변을 절환하여 제상운전을 종료하고 난방운전을 수행하게 된다(제 270 단계).

그러나 상기 제 230 단계의 조건은 만족되지만, 상기 제 240 단계의 조건이 만족되지 않으면, 제어부(79)는 실외배관온도감지부(75)를 통해서 현재 실외배관온도를 감지한다. 그리고 현재 실외배관온도와 이전 측정된 실외배관온도의 변화율을 계산한다(제 250 단계).

그리고 상기 제 250 단계에서 계산된 실외배관온도의 변화율이 기설정된 목표 실외배관온도 변화율에 도달되었는지 여부를 판단하게 된다(제 260 단계). 상기 실외배관온도 변화율은, 현재 검출한 실외배관온도와 이전 검출한 실외배관온도와의 관계에 의한 변화율이다. 상기 변화율은, 완벽 제상이 된 시점에서 검출되는 변화율을 목표 실외배관온도 변화율로 설정한다.

따라서 상기 제 260 단계의 조건이 만족되지 않으면, 지금까지는 제상상태가 완벽하게 이루어지지 않았다고 판단한다. 따라서 상기 제 210 단계 또는 제 220 단계로 돌아가서 제상운전을 위한 상기의 과정들을 반복적으로 수행하게 된다.

그러나 상기 제 260 단계의 조건이 만족되면, 제어부(79)는 사방변을 절환하여 제상운전을 종료하고 난방운전을 수행하게 된다(제 270 단계). 즉, 현재 제상이 완전히 되었다고 판단하는 것이다.

이상과 같이 본 발명은, 제상운전을 종료하기 위한 목표 제상운전시간, 목표 실외배관온도와 목표 지속시간, 그리고 목표 실외배관온도변화율을 미리 설정하여, 상기의 조건 중 어느 하나라도 만족되면 제상운전을 종료시키는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고 이와 같은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다양한 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명은 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 함은 당연하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 공기조화기의 제상운전 제어방법은, 여러가지 상태에 따른 제상운전 완료시점을 판단하는 조건을 설정하고, 그 조건 중에서 어느 한개가 만족되면 제상운전이 종료하도록 구성되어진다. 따라서 본 발명은 제상이 완전히 되었을 때, 즉시 제상운전을 종료할 수 있게 되어 과제상을 방지하면서 난방운전율을 높일 수 있는 효과를 얻게 된다.

Claims (1)

1. 제상운전 중, 실외배관온도가 기설정된 목표 실외배관온도에 도달되었는지 여부를 판단하는 제 1 단계와;

   제상운전시간이 기설정된 목표 운전시간에 도달되었는지 여부를 판단하는 제 2 단계와;

   제상운전 중, 실외배관온도 변화율이 기설정된 목표 실외배관온도 변화율에 도달되었는지 여부를 판단하는 제 3 단계와;

   상기 제 1 단계와 제 2 단계와 제 3 단계 중, 어느 하나의 조건이 만족되면, 제상운전을 종료하는 제 4 단계를 포함하여 구성되는 공기조화기의 제상운전 제어방법.