KR20060123811A - 공기조화기의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법은, 난방사이클이 정상구동상태에 도달한 후, 일정시간동안 실외흡입온도와 실외배관온도의 차이 값을 평균하여 저장하는 제 1단계;와 상기 제 1단계후 일정시간동안 실외흡입온도와 실외배관온도의 차이 값을 평균하여 저장하는 제 2단계;와 상기 제 2단계에서 저장된 값과 상기 제 1단계에서 저장된 값의 차이를 비교하여 소정범위 이상이 되는 경우에, 실외기의 착상으로 판단하는 제 3단계를 포함한다.

제안되는 바와 같은 공기조화기의 제어방법에 의해서 제상운전을 효율적으로 실행하여 난방운전의 성능을 향상시킬 수 있다.

공기조화기, 제상운전, 실외흡입온도, 실외배관온도

Description

공기조화기의 제어방법{Controlling method for air-conditioner}

도 1은 일반적인 공기조화기의 냉동사이클의 구성도.

도 2는 종래 기술에 따른 공기조화기의 제어방법을 도시한 동작 흐름도.

도 3은 본 발명에 따른 공기조화기에서 난방운전의 제어를 위한 제어 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 공기조화기의 난방운전 제어를 위한 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200 : 제어부 210 : 사방변절환부 220 : 실외팬구동부

230 : 압축기구동부 240 : 실외흡입온도검출부

250 : 실외배관온도검출부

본 발명은 공기조화기의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 실외기의 착상상태에 따라서 제상운전을 효율적으로 실행하여 난방운전 성능을 향상시킬 수 있는 공기조화기의 제어방법에 관한 것이다.

공기조화기는 실내의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하 기 위한 장치이다. 즉, 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 냉동사이클의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 공기조화기는, 난방운전시에 실내에 따뜻한 바람을 불어 넣는 열교환기(10)를 장착하고 있는 실내기(50)를 포함하고 있다. 또한, 공기조화기는 고온고압의 냉매를 발생시키는 압축기(20)와, 상기 압축기(20)로부터 발생된 냉매를 순환시켜서 차가운 바람을 외부로 토출시키는 열교환기(30) 및 냉난방사이클의 전환을 위한 사방변(40)으로 구성되는 실외기(60)를 포함하고 있다.

상기 공기조화기는 제어기의 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.

또한, 상기 공기조화기는 제어기의 제어하에 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 공기조화기는 실내기(50)와 실외기(60)에 열교환 능력을 보충하기 위 하여 공기 흐름을 조성하는 팬을 구비하고 있다. 즉, 실내기(50)측의 열교환기(10)에는 실내팬(15)을 구비하고, 실외기(60)측의 열교환기(30)에는 실외팬(35)을 구비한다. 이러한 팬은, 열교환기에 흐르는 냉매와 공기 사이의 열교환 작용을 촉진시키는 촉매 역할을 담당한다.

한편, 공기조화기가 난방운전을 수행할때, 실외의 환경이 결빙점 온도이하이고 일정량의 습기가 있는 경우, 실외의 환경에 노출된 실외측 열교환기(30)에는 이슬이 맺히면서 결빙으로 진전된다. 따라서 공기조화기가 난방운전을 지속하게 되면, 실외측 열교환기(30)의 열교환면이 결빙되는 문제가 발생된다. 이러한 결빙은 실내측의 열교환기(10)를 통한 취출공기의 온도를 떨어뜨려 난방 기능을 저하시키게 된다. 따라서 상기 결빙을 제거하고, 결빙점 이하의 실외 환경에서도 난방운전이 지속되도록 하기 위해서 일정간격으로 제상운전의 수행이 필요하다.

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

도 2는 종래 공기조화기의 난방운전을 제어하기 위한 동작 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 제어기의 제어하에 사방변(40)이 난방운전사이클로 제어되면, 압축기(20)에서 발생된 고온고압의 냉매가 실내기(50)의 열교환기(10)측으로 순환된다. 이때, 실내기(50)의 열교환기(10)는 실내의 공기와 냉매와의 사이에 열 교환을 발생시키면서 실내로 따뜻한 바람을 토출시킨다.

상기 실내기(50)의 열교환기(10)를 경유한 냉매는 실외기(60)의 열교환기(30)를 통과해서 다시 압축기(20)측으로 순환된다. 이때 실외기(60)의 열교환기(30)는 차가운 바람을 실외로 토출한다.

이와 같이, 난방운전이 수행되는 상태에서는 실외기(60)의 열교환기(30) 온도가 낮기 때문에, 공기 흡입시 공기에 함유된 습기가 응고되어 열교환기에 착상된다. 상기 실외기(60)의 열교환기(30)에 착상이 되면, 흡입되는 공기의 통풍구를 막아 열교환이 원활히 이루어지지 못하면서 난방능력의 저하를 일으키고, 실외 열교환기의 배관온도를 저하시키게 된다.

따라서 일정시간 이상동안 난방운전이 수행되면(100단계), 제어기는 실외기(60)의 배관에 장착되고 있는 온도센서로부터 실외배관온도를 읽어들인다. 이렇게 읽어들인 온도가 소정온도(T 1℃)이하이면, 제어기는 실외기(60)의 열교환기(30)가 착상된 것으로 판단한다.(110단계)

따라서 제어기는 사방변(40)을 제어하여 사이클을 냉방사이클로 전환시킨다(120단계). 그리고, 제상운전을 시작한다(130단계). 상기 130단계에 의해서 제상운전이 수행되면, 실외기(60)측의 열교환기(30)는 응축기로 동작되면서 열을 방출하고, 이렇게 방출되는 열이 열교환면에 덮인 성에를 해빙시킨다.

한편, 제어기는 상기 제상운전이 수행된 시점에서부터 제상운전시간을 카운트한다. 그리고 기설정된 소정기간에 도달하는지를 감시한다. 또한, 제어기는 상기 제상운전이 수행되면서부터 실외기(60)의 배관온도가 기설정된 소정온도에 도달하 는지를 감시한다.

즉, 상기 제어기는 상기 제상운전시간이 기설정된 소정시간에 도달하였거나 또는 실외기(60)의 배관온도가 기설정된 소정온도에 도달하였는지를 감시해서 다시 난방운전의 수행시점을 결정하는 것이다.

이렇게 해서 제상운전이 완료되면(140단계), 제어기는 다시 사방변(40)을 제어하여 난방사이클로 전환시킨다. 그리고 난방운전을 제어하게 된다(150단계).

따라서 종래의 공기조화기의 난방운전은, 일정시간 운전한 후, 실외배관센서의 온도가 일정값(T 1℃)이하가 되면, 실외기의 열교환기가 착상이 된 것으로 판단하여, 제상운전이 수행되도록 제어되고 있다.

그러나 상기와 같이 실외배관센서의 온도에 의해서 제상운전시점을 결정하는 종래 공기조화기의 난방운전 제어는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

난방운전이 수행될 때, 실외온도가 영하일 경우, 실외의 공기에 함유된 절대습도량이 낮아 실외기(60)의 열교환기(30)에 착상이 되지 않지만, 실외배관온도는 영하로 검출되어 진다. 그런데 종래의 공기조화기에서는 실외배관온도에만 기초하여 제상운전시점을 제어하고 있기 때문에, 낮아진 배관온도에 의해서 난방운전을 중지하고 제상운전을 수행하게 되는 것이다.

따라서 종래의 공기조화기는, 실외온도가 영하일 경우, 실외기(60)의 열교환기(30)가 착상이 되지 않았는데도 불구하고 잦은 제상운전을 수행하게 된다. 그렇기 때문에 사용자에게 난방운전을 지속적으로 제공하지 못하여, 사용자에게 불쾌감을 유발시키고 제품의 경쟁력을 저하시키는 문제점을 가지고 있다.

또한, 종래의 공기조화기는, 실외온도가 영하일 경우, 잦은 난방운전과 제상운전의 절환동작으로 전력소비를 증가시키면서 제품의 난방운전 효율을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기되는 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로서, 실외기의 착상상태에 따라서 제상운전을 효율적으로 실행하여 난방운전의 성능을 향상시킬 수 있는 공기조화기의 제어방법을 제공함에 있다.

상기되는 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법은, 난방사이클이 정상구동상태에 도달한 후, 일정시간동안 실외흡입온도와 실외배관온도의 차이 값을 평균하여 저장하는 제 1단계;와 상기 제 1단계후 일정시간동안 실외흡입온도와 실외배관온도의 차이 값을 평균하여 저장하는 제 2단계;와 상기 제 2단계에서 저장된 값과 상기 제 1단계에서 저장된 값의 차이를 비교하여 소정범위 이상이 되는 경우에, 실외기의 착상으로 판단하는 제 3단계를 포함한다.

제안되는 바와 같은 공기조화기의 제어방법에 의해서 제상운전을 효율적으로 실행하여 난방운전의 성능을 향상시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 공기조화기에서 난방운전의 제어를 위한 제어 구성도이다. 그리고 본 발명의 설명중 공기조화기의 냉동사이클 구성에 대해서는 도 1을 참조해서 설명하기로 한다.

일반적인 냉동사이클은, 도 1에 도시되고 있는 바와 같이, 압축기(20), 실외 열교환기(30), 팽창장치(25), 실내 열교환기(10)와 상기 실내 열교환기(10)에서부터 상기 구성들을 모두 경유해서 다시 실내 열교환기(10)로 연결되는 냉매연결배관으로 구성되어진다. 즉, 상기 각 구성들을 경유하는 냉매연결배관에 흐르는 냉매가 상태 변화를 하게 되면서 실내공기에 포함된 열을 흡수하거나 방출하게 된다. 이러한 동작으로 실내공기의 온도가 높아지거나 또는 낮아지는 상태를 얻게 된다.

이러한 구성으로부터 본 발명의 공기조화기는 후술되는 제어부(200)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.

또한, 본 발명의 공기조화기는 제어부(200)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. 상기 냉방운전사이클은 제상운전시에 구동되어진다.

그리고, 본 발명의 공기조화기는 실내기(50)와 실외기(60)에 열교환 능력을 보충하기 위하여 공기 흐름을 조성하는 팬을 구비하고 있다. 즉, 실내기(50)측의 열교환기(10)에는 실내팬(15)을 구비하고, 실외기(60)측의 열교호나기(30)에는 실외팬(35)을 구비한다. 이러한 팬은 열교환기에 흐르는 냉매와 공기 사이의 열교환 작용을 촉진시키는 촉매 역할을 담당한다.

이와 같은 냉동사이클을 구동하여 난방운전이 이루어질 수 있도록 제어하거나 또는 제상운전이 이루어질 수 있도록 제어하는 것은 도 3에 도시된 제어부(200)에 의해서 이루어진다.

상기 제어부(200)는 사용자 선택에 따른 난방운전모드 또는 냉방운전모드를 인식하고, 사용자에 의해 선택된 운전모드에 따라서 냉동사이클의 구동을 제어한다. 상기 운전모드에 따른 냉동사이클이 냉난방모드 절환은 상기 제어부(200)의 제어하에 사방변(40)의 절환을 구동하는 사방변절환부(210)에 의해서 이루어진다.

또한, 상기 압축기(20)의 구동은 상기 제어부(200)의 제어하에 압축기구동부(230)에 의해서 이루어진다.

그리고 본 발명에서는 실외기 흡입온도 검출을 위한 실외흡입온도검출부(240)를 포함한다. 또한, 실외기 배관온도 검출을 위한 실외배관온도검출부(250)를 포함한다. 이 외에도 본 발명의 공기조화기는 시간을 계수하기 위한 시간계수부(260) 및 기타 난방운전 및 제상운전의 제어를 위한 필요한 데이터를 저장하고 있는 메모리(270)를 포함한다.

상세하게, 사용자로부터 난방운전모드가 선택되어지면, 제어부(200)는 사방변절환부(210)를 구동시켜서 사병변(40)이 난방운전사이클로 절환되도록 제어한다. 그리고, 상기 제어부(200)는 압축기구동부(230)를 제어해서 압축기(20)를 구동시킨다.

이렇게 구성된 난방운전사이클에서는 압축기(20)에서 발생된 고온고압의 냉매가 실내기(50)의 열교호나기(10)측으로 순환된다. 이때, 실내기(50)의 열교환기 (10)는 실내의 공기와 냉매와의 사이에 열교환을 발생시면서 실내로 따뜻한 바람을 토출시킨다.

그리고, 상기 실내기(50)의 열교환기(10)를 경유한 냉매는 실외기(60)의 열교환기(30)를 통과해서 다시 압축기(20)측으로 순환된다. 이때 실외기(60)의 열교환기(30)는 차강누 바람을 실외로 토출한다.

이와 같이, 난방운전이 수행될 때, 실외팬구동부(220)는 제어부(200)의 제어를 받아서 실외팬(35)을 구동시킨다. 또한, 실내팬(15)도 구동되어진다.

상기 제어부(200)는 난방운전이 수행된 후 일정시간이 경과하면 실외흡입온도검출부(240)와 실외배관온도검출부(250)를 통해서 실외 열교환기의 흡입온도와 배관온도를 측정하게 된다.

다음은 상기 구성으로 이루어진 본 발명에서 공기조화기의 난방운전과 연관되어서 동작되는 제상운전의 과정에 대해서 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 공기조화기의 난방운전 제어를 위한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 난방사이클이 정상구동상태에 도달한 후, 난방운전이 일정시간 이상동안 수행되면(S100), 실외기(60)의 열교환기(30)가 착상된다. 이것은 난방운전이 수행되는 상태에서는 실외기(60)의 열교환기(30)온도가 낮기 때문에, 공기 흡입시 공기에 함유된 습기가 응고되어 열교환기에 착상되는 것이다. 상기 실외기(60)의 열교환기(30)에 착상이 되면, 흡입되는 공기의 통풍구를 막아 열교환이 원활히 이루어지지 못하면서 난방능력의 저하를 일으키고, 실외 열교환기의 배관온도를 저하시키게 된다. 따라서 실외기(60)의 열교환기(30)의 착상상태가 일정이상 되면, 이를 제거하는 제상운전을 수행해야 한다.

따라서, 제상운전을 수행하기 위한 제상운전시점을 판단하기 위해서 제어부(200)는 온도센서등을 통해서 일정시간동안 실외기(60)에서의 실외흡입온도와 실외배관온도를 읽어들인다. 그리고, 제어부(200)는 일정시간동안의 상기 실외흡입온도와 실외배관온도의 차 값을 평균한 값(T-base)을 상기 메모리(270)에 저장하여, 실외기(60)의 열교환기(30)의 착상상태를 판단하는 기준값으로 이용한다(S110).

또한, 제어부(200)는 실외기(60)의 열교환기(30)의 착상여부를 판단하기 위한 다음 단계를 수행한다.

이후 상기 제어부(200)는 다시 일정시간동안의 실외기의 실외흡입온도와 실외배관온도의 차 값을 측정하여 다시 평균값(T_meas)을 메모리(270)에 저장한다(S120).

그리고, 상기 제어부(200)에 의해 두번째 평균값인 T_meas값과 첫번째 평균값인 T_base값의 차를 구하여 5℃이상인지를 판단한다(S130).

상기 (T_meas값 - T_base값)의 계산결과가 5℃이상이 되지 않으면, 상기 제어부(200)는 상기 S120단계를 다시 수행한다.

반면, 상기 (T_meas값 - T_base값)의 계산결과가 5℃이상이 되는 경우에는 제어부(200)는 실외 열교환기(30)가 착상이 된 것으로 판단해서, 사방변(40)을 제어하여 사이클을 냉방운전사이클로 전환시킨다(S140).

예를 들어, 난방사이클의 동작후 10분후에 5분간의 평균흡입온도와 평균배관온도의 차이를 측정한 후, 이후 1분간의 평균흡입온도와 평균배관온도를 측정하여 그 차이가 5℃이상이 될 경우 착상이 많이 진행된 것으로 판단하여 냉방운전사이클로 전환되게 된다.

그리고, 제상운전을 시작한다(S150). 상기 S150단계에 의해서 제상운전이 수행되면, 실외기(60)측의 열교환기(30)는 응축기로 동작되면서 열을 방출하고, 이렇게 방출되는 열이 열교환면에 덮인 성에를 해빙시킨다.

그리고, 제어부(200)는 상기 제상운전이 수행되는 시간을 측정하여 기설정된 시간에 도달하면 다시 난방운전의 수행시점을 결정하거나 상기 제상운전에 의해 배관온도 또는 흡입온도가 기설정된 온도에 도달하면 다시 난방운전의 수행시점을 결정한다.

이렇게 해서 제상운전이 완료(S160)되면, 제어부(200)는 다시 사방변(40)을 제어하여 난방사이클로 전환시킨다. 그리고 난방운전을 제어하게 된다(S170).

이상과 같이 본 발명은 실외기의 착상상태에 따라서 제상운전을 효율적으로 실행하여 난방운전의 성능을 향상시킬 수 있다.

제안되는 바와 같은 공기조화기의 제어방법에 의해서, 주위환경이 저온인 조건에서 실외배관온도가 영하로 낮아지더라도 실외기 열교환기의 착상여부를 정확하게 감지하는 것이 가능하다.

또한, 실외기 열교환기의 착상을 정확히 감지하는 것이 가능하므로, 착상이 된 경우에는 소정시간동안 제상운전을 실행하여 난방운전 능력의 저하를 방지하는 것이 가능하다.

또한, 실외기 열교환기의 착상을 정확히 감지 가능하므로, 불필요한 제상운전을 행하지 않게 되므로, 제품의 신뢰성을 확보하고 사용자에게 충분한 난방효과를 제공할 수 있다.

Claims (3)

1. 난방사이클이 정상구동상태에 도달한 후, 일정시간동안 실외흡입온도와 실외배관온도의 차이 값을 평균하여 저장하는 제 1단계;

   상기 제 1단계후 일정시간동안 실외흡입온도와 실외배관온도의 차이 값을 평균하여 저장하는 제 2단계;

   상기 제 2단계에서 저장된 값과 상기 제 1단계에서 저장된 값의 차이를 비교하여 소정범위 이상이 되는 경우에, 실외기의 착상으로 판단하는 제 3단계를 포함하는 공기조화기의 제어방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 3단계에서 제 2단계에서 저장된 값과 제 1단계에서 저장된 값의 차이가 5℃이상인 경우에 실외기의 착상으로 판단하는 공기조화기의 제어방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제 3단계에서 실외기의 착상으로 판단한 뒤 제상운전을 수행하는 제 4단계를 더 포함하는 공기조화기의 제어방법.

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