KR20080059911A - 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 공기조화기 및 그 제어방법은 냉방 및 난방 운전 시, 최대효율 운전이 가능하도록, 본 발명은 냉방 및 난방 운전시, 압축기로 공급되는 전류를 측정하는 전류 감지부와, 상기 압축기를 통해 출력되는 압축 냉매와 외부 공기와 열 교환하는 실내외측 열 교환기 중 하나의 응축측 실내 배관 온도 및 공기 온도를 측정하는 온도 감지부 및 상기 실내 배관 온도 및 공기 온도와 상기 전류를 기초하여, 상기 냉방 및 난방 운전시 최대효율을 산출하여 상기 실내외측의 열 교환기의 냉매 유량을 조절하도록 팽창밸브의 개도를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 공기조화기를 제공한다.
최대효율, 비교효율, 계산효율

Description

공기조화기 및 그 제어방법{Air conditioner and the controlling method}
도 1 은 본 발명에 따른 공기조화기의 일부 구성을 나타내는 간략도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 공기조화기의 구성을 나타내는 제어 블록도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10: 전류 감지부 20: 온도 감지부
30: 컨트롤러 32: 효율계산부
34: 냉매 제어부 36: 팽창 밸브 제어부
본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉방 및 난방 운전 시, 최대효율 운전이 가능한 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 냉방 또는 난방을 주된 목적으로 사용되고, 부가적으로 제습이나 공기정화 기능 등을 갖춘 것이 있다. 이때, 공기조화기가 냉방 및 난방을 위하여 사용되는 냉매를 증발시키기 위해 팽창밸브가 설치되어 있는데, 팽 창밸브는 보통 스텝 모터(Stepping motor)를 사용하여 제어부의 구동신호에 따라 스텝 모터가 회전하면 팽창밸브의 개도가 변화하여 통과되는 냉매의 유량을 변화시키는 것이 가능하다.
종래 발명의 공기조화기는 실내외측 열 교환기 중 하나의 응축측 토출배관온도가 설정된 적정치보다 큰 경우 팽창밸브의 개도를 증가시키고, 토출배관온도가 설정된 적정치보다 작은 경우 팽창밸브의 개도를 감소시켜 난방 및 냉방 운전을 한다.
그러나, 종래 발명에 따른 공기조화기는 냉방 및 난방 운전시 각 운전 영역에서 정확하게 최대효율 운전을 할 수 없으며, 부하가 갑자기 상승하는 경우 대처능력이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 냉방 및 난방 운전 시, 최대효율 운전이 가능한 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 공기조화기는, 냉방 및 난방 운전시, 압축기로 공급되는 전류를 측정하는 전류 감지부와, 상기 압축기를 통해 출력되는 압축 냉매와 외부 공기와 열 교환하는 실내외측 열 교환기 중 하나의 응축측 실내 배관 온도 및 공기 온도를 측정하는 온도 감지부 및 상기 실내 배관 온도 및 공기 온도와 상기 전류를 기초하여, 상기 냉방 및 난방 운전시 최대효율을 산출하여 상기 실내외측의 열 교환기의 냉매 유량을 조절하도록 팽창밸브의 개도를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
또한, 본 발명의 공기조화기 제어방법은, 냉방 및 난방 운전 초기에 팽창 밸브를 설정치 만큼 개도하는 단계, 실내외측 열 교환기 중 하나의 응축측 실내 배관 온도 및 공기 온도와 압축기에 공급되는 전류를 측정하는 단계, 상기 실내 배관 온도와 상기 전류를 기초하여 비교효율을 산출하는 단계, 상기 비교효율 산출 후, 상기 팽창 밸브를 소정치 만큼 더 개도하는 단계, 상기 실내외측 열 교환기 중 하나의 응축측 실내 배관 온도 및 공기 온도와 압축기에 공급되는 전류를 재 측정하는 단계, 재 측정된, 상기 실내 배관 오도 및 공기 온도와 상기 전류를 기초하여 계산효율을 산출하는 단계 및 상기 비교효율과 상기 계산효율을 비교하여, 상기 팽창밸브를 상기 소정치 만큼 증가 또는 감소시키는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공기조화기 및 그 제어방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 공기조화기의 일부 구성을 나타내는 간략도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 공기조화기는 냉방 운전시를 기준으로 설명하면, 냉매를 고온, 고압의 기체냉매로 압축시키는 압축기(2)와, 압축기(2)를 통과한 냉매를 중온, 고압의 액체냉매로 응축시키는 실외 열교환기(4)와, 실외 열교환기(4)를 통과한 냉매를 저온, 저압의 냉매로 팽창시키는 팽창밸브(6)와, 팽창밸브(6)를 통과한 냉매를 저온, 저압의 기체 냉매로 증발시키는 실내 열교환기(8)와, 압축기(2)의 선단에 설치되어 액체 냉매를 걸러주는 어큐뮬레이터(10)와, 압축기(2)의 후단에 설치되어 냉방 및 난방시 냉매의 흐름을 절환해 주는 사방밸브(12)를 포함한다.
상기와 같이 공기조화기는 냉매가 압축기(2), 실외 열교환기(4), 전자 팽창밸브(6), 실내 열교환기(8)를 순환되도록 하며, 냉방시 실외 열교환기(4)와 실내 열교환기(8)는 각각 응축기와 증발기 역할을 수행하는 반면, 난방시 실외 열교환기(4)와 실내 열교환기(8)는 각각 증발기와 응축기 역할을 수행한다.
한편, 팽창밸브(6)는 냉방 및 난방 부하에 따라 냉매의 유량을 조절할 수 있도록 냉매관의 개도값이 스텝모터에 의해 조절되며, 보통 압축기(2)가 구동되는 경우, 팽창밸브(6)는 닫힌 상태의 개도값을 가지도록 조절된다.
여기서, 실외 및 실내 열교환기(4, 8)는 실내 배관온도를 측정하는 실내 온도 센서(4a, 8a) 및 외부 공기 온도를 측정하는 실이 온도 센서(4b, 8b)를 포함한다.
도 2 는 본 발명에 따른 공기조화기의 구성을 나타내는 제어 블록도이다.
도 1 및 도 2 를 참조하면, 본 발명의 공기조화기는 냉방 및 난방 운전시, 압축기(2)로 공급되는 전류를 측정하는 전류 감지부(10)와, 압축기(2)를 통해 출력되는 압축 냉매와 외부 공기와 열 교환하는 실외/실내 열교환기(4, 8) 중 하나의 응축측 실내 배관 온도 및 공기 온도를 측정하는 온도 감지부(20) 및 상기 실내 배관 온도 및 공기 온도와 상기 전류를 기초하여, 상기 냉방 및 난방 운전시 최대효율을 산출하여 실외/실내 열교환기(4, 8)의 냉매 유량을 조절하도록 팽창밸브(6)의 냉매관 개도값을 제어하는 컨트롤러(30)을 포함한다.
전류 감지부(10)는 압축기(2) 모터에 연결되는 복수의 전류선 중 어느 하나의 전류선으로 공급되는 상기 전류값을 측정한다.
즉, 전류 감지부(10)는 부하의 급변에 따른 상기 전류값을 실시간으로 측정하여 컨트롤러(30)로 전달한다.
온도 감지부(20)는 실외/실내 열교환기(4, 8)의 실내 배관에 설치되는 실내 온도 센서(4a, 8a)를 통해 상기 실내 배관 온도를 측정하는 실내 온도 감지단(22)과, 실외/실내 열교환기(4, 8)의 실외측에 설치되는 실외 온도 센서(4b, 8b)를 통해 상기 공기 온도를 측정하는 실외 온도 감지단(24)을 포함한다.
여기서, 실내 온도 감지단(22)은 컨트롤러(30)의 제어에 의해 실외/실내 열교환기(4, 8)의 실내 배관 온도를 측정하여 컨트롤러(30)로 전달한다.
또한, 실외 온도 감지단(24)은 컨트롤러(30)의 제어에 의해 실외/실내 열교환기(4, 8)의 외부 공기 온도를 측정하여 컨트롤러(30)로 전달한다.
컨트롤러(30)는 상기 실내 배관 온도 및 공기 온도와 상기 전류를 기초하여, 상기 냉방 및 난방 운전시 상기 최대효율을 산출하는 효율계산부(32), 상기 최대효율에 기초하여, 실외/실내 열교환기(4, 8)의 냉매 유량을 조절하는 제1 신호를 출력하는 냉매 제어부(34) 및 상기 제1 신호에 기초하여, 팽창 밸브(6)의 냉매관 개도값을 조절하는 팽창 밸브 제어부(36)을 포함한다.
여기서, 효율계산부(32)는 상기 냉방 및 난방 운전 초기에 팽창밸브(6)를 설정치 만큼 개도한 후, 온도 감지부(20)로부터 실외/실내 열교환기(4, 8)의 상기 실내 배관 온도 및 공기 온도와 전류 감지부(10)로부터 압축기(2)에 공급되는 상기 전류선에서 측정된 상기 전류값을 기초하여, 비교효율(A)을 산출한다.
이때, 비교효율(A)은 상기 실내 배관 온도와 공기 온도의 차이 온도를 상기 전류값으로 나누어 산출한다.
그리고, 효율계산부(32)는 팽창밸브(6)가 소정치 만큼 개도값이 더 증가한 후, 온도 감지부(20)로부터 실외/실내 열교환기(4, 8)의 상기 실내 배관 온도 및 공기 온도와 전류 감지부(10)로부터 압축기(2)에 공급되는 상기 전류선에서 측정된 상기 전류값을 기초하여, 계산효율(B)을 산출한다.
여기서, 계산효율(B)는 팽창밸브(6)가 상기 소정치 만큼 개도값이 더 증가한 후, 측정된 상기 실내 배관 온도와 공기 온도의 차이 온도를 상기 전류값으로 나누어 산출한다.
또한, 효율계산부(32)는 비교효율(A)과 계산효율(B)을 비교하여, 계산효율(B)이 비교효율(A)보다 큰 경우, 계산효율(B)을 비교효율(A)로 대체하고 팽창 밸브(6)를 상기 소정치 만큼 개도값을 더 증가시키도록 한다.
그리고, 효율계산부(32)는 계산효율(B)이 비교효율(A)보다 작은 경우, 팽창 밸브(6)를 상기 소정치 만큼 개도값을 감소시키도록 한다.
마지막으로, 효율계산부(32)는 계산효율(B)과 비교효율(A)이 동일한 경우, 상기 실내 배관 온도 및 공기 온도와 상기 전류를 다시 측정하고, 팽창밸브(6)의 개도값을 변화시키지 않도록 한다.
그리고, 효율계산부(32)는 비교효율(A)과 계산효율(B)의 비교 결과 현 상태의 최대효율을 산출하도록 하며, 상기 최대효율을 발생하기 위해 냉매 제어부(34)로 냉매 양의 조절에 대한 신호를 공급한다.
또한, 냉매 제어부(34)는 효율계산부(32)로부터 공급되는 상기 최대효율을 발생하기 위해 냉매 양의 조절에 대한 신호로 냉매의 양을 증가 또는 감소시키기 위해 상기 제1 신호를 팽창밸브 제어부(36)로 전달하여 팽창밸브(6)의 냉매관 개도값을 증가시키거나 감소시키도록 한다.
팽창밸브 제어부(36)는 상기 제1 신호에 기초하여, 팽창밸브(6)의 개도값을 증가 또는 감소 또는 현상태를 유지하도록 한다.
따라서, 컨트롤러(30)는 부하가 갑자기 증가함에 따라 팽창밸브(6)의 개도를 쉽게 가변할 수 있으므로 각각의 운전영역에서 최대의 효율을 발생시킬 수 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 1, 2 및 3 을 참조하면, 본 발명의 공기조화기 제어방법은 냉방 및 난방 운전이 시작되어 팽창밸브를 설정된 개도값으로 개도한다(S100).
즉, 팽창밸브 제어부(36)는 냉방 및 난방 운전이 시작되면 팽창밸브(6)를 설정된 개도값에 기초하여 개도한다.
냉방 및 난방 운전에 따라 실외/실내 열교환기의 실내 배관 온도 및 공기 온도와 압축기로 공급되는 전류값을 측정한다(S110)
즉, 효율계산부(32)는 온도 감지부(20)를 통해 실외/실내 열교환기(4, 8)에 설치된 실내 온도 센서(4a, 8a) 및 실외 온도 센서(4b, 8b)로부터 측정된 상기 실내 배관 온도 및 공기 온도와 전류 감지부(10)를 통해 압축기(4)로 공급되는 전류를 측정하여 전류값이 전달된다.
상기 실외/실내 열교환기의 실내 배관 온도 및 공기 온도와 상기 전류값에 기초하여 비교효율을 산출한다(S120).
즉, 효율계산부(32)는 상기 실내 배관 온도와 상기 공기 온도의 온도차를 상기 전류값으로 나누어 비교효율(A)을 산출한다.
상기 비교효율의 산출이 완료 여부를 확인하고(S130), 상기 비교효율 산출이 완료된 경우, 상기 팽창밸브를 초기 설정된 개도값에 소정치 만큼 증가시켜 개도한다(S140).
즉, 팽창밸브 제어부(36)는 비교효율(A)이 산출되지 않는 경우, (S110) 단계로 리턴되어, 상기 실내 배관 온도 및 공기 온도와 상기 전류값을 재측정한다.
또한, 팽창밸브 제어부(36)는 비교효율(A)이 산출되는 경우, 팽창밸브(6)의 설정된 개도값에 소정치 만큼 증가시켜 개도시킨다.
여기서, 상기 소정치는 1 로 설정되며, 상기 소정치는 변경이 가능할 것이다.
상기 팽창밸브를 상기 소정치 만큼 더 증가시켜 개도된 후, 상기 실내 배관 온도 및 공기 온도와 상기 전류값의 측정을 반복한다(S150).
즉, 효율계산부(32)는 온도 감지부(20)를 통해 실외/실내 열교환기(4, 8)에 설치된 실내 온도 센서(4a, 8a) 및 실외 온도 센서(4b, 8b)로부터 다시 측정된 상기 실내 배관 온도 및 공기 온도와 전류 감지부(10)를 통해 압축기(4)로 공급되는 전류를 다시 측정하여 전류값이 전달된다.
상기 팽창밸브를 상기 소정치 만큼 더 증가시켜 개도된 후, 다시 측정된 상기 실외/실내 열교환기의 실내 배관 온도 및 공기 온도와 상기 전류값에 기초하여 계산효율을 산출한다(S160).
즉, 효율계산부(32)는 다시 측정된 상기 실내 배관 온도와 상기 공기 온도의 온도차를 상기 전류값으로 나누어 계산효율(A)을 산출한다.
상기 비교효율과 상기 계산효율을 비교한다(S170).
즉, 효율계산부(32)는 비교효율(A)과 계산효율(B)을 비교하고, 비교결과를 냉매 제어부(34)로 전달한다.
여기서, 냉매 제어부(34)는 비교결과가 비교효율(A)이 계산효율(B) 보다 큰 경우, (S150) 단계와 동일한 냉매가 전달되도록 팽창 밸브 제어부(36)로 제1 신호를 전달한다.
따라서, 팽창 밸브 제어부(36)는 상기 제1 신호에 기초하여, (S140) 단계에서의 팽창밸브(6)의 개도값을 가지도록 상기 소정치 만큼 증가된 개도값을 상기 소정치 만큼 감소시킨다.
그리고, 효율계산부(32)는 비교효율(A)이 계산효율(B)을 보다 작은 경우, 계산효율(B)을 비교효율(A)로 대체 저장하고, 냉매 제어부(34)로 비교결과를 전달한다.
따라서, 냉매 제어부(34)는 비교결과가 비교효율(A)이 계산효율(B) 보다 작은 경우, 냉매의 양이 증가되도록 팽창 밸브 제어부(36)로 제1 신호를 전달한다.
팽창 밸브 제어부(36)는 상기 제1 신호에 기초하여, 팽창밸브(6)의 개도값을 상기 소정치 만큼 더 증가시키고, (S150)단계로 리턴된다.
또한, 효율계산부(32)는 비교효율(A)과 계산효율(B)이 동일한 경우, (S150)단계로 리턴된다.
본 발명의 공기조화기는 종래 발명보다 팽창밸브의 개도값을 실외/실내 열교환기의 실내 배관 온도 및 공기 온도 그리고 압축기로 공급되는 전류를 측정함으로써, 부하가 급격히 변동되는 경우에도 팽창밸브의 개도값을 소정치 만큼 증가 또는 감소시켜 냉매를 공급하여 최적의 효율로 동작가능 하도록 한다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위에 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
본 발명에 의한 공기조화기 및 그 제어방법은 냉방 및 난방 운전 시, 최대효율 운전이 가능하도록 하여, 부하가 급격히 증가 또는 감소하더라도 팽창밸브의 개도를 조절하여 공급되는 냉매의 양을 조절함으로써 공기조화기의 냉방 및 난방 운전 시 최대의 효율로 동작시켜, 사용자가 제품을 사용하는데 편리성 및 효율성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 냉방 및 난방 운전시, 압축기로 공급되는 전류를 측정하는 전류 감지부;
    상기 압축기를 통해 출력되는 압축 냉매와 외부 공기와 열 교환하는 실내외측 열 교환기 중 하나의 응축측 실내 배관 온도 및 공기 온도를 측정하는 온도 감지부; 및
    상기 실내 배관 온도 및 공기 온도와 상기 전류를 기초하여, 상기 냉방 및 난방 운전시 최대효율을 산출하여 상기 실내외측의 열 교환기의 냉매 유량을 조절하도록 팽창밸브의 개도를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전류 감지부는,
    상기 냉방 및 난방 운전 시, 상기 압축기의 동작 강도에 따라 공급되는 상기 전류의 변화를 측정하여 상기 컨트롤러로 전달하는 공기조화기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 감지부는,
    상기 실내외측 열 교환기의 실내 배관에 설치되는 실내 온도 센서를 통해 상기 실내 배관 온도를 측정하는 실내 온도 감지단; 및
    상기 실내외측 열 교환기의 실외측에 설치되는 실외 온도 센서를 통해 상기 공기 온도를 측정하는 실외 온도 감지단을 포함하는 공기조화기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 실내 배관 온도 및 공기 온도와 상기 전류를 기초하여, 상기 냉방 및 난방 운전시 상기 최대효율을 산출하는 효율계산부;
    상기 최대효율에 기초하여, 상기 실내외측 열 교환기의 냉매 유량을 조절하는 제1 신호를 출력하는 냉매 제어부; 및
    상기 제1 신호에 기초하여, 상기 팽창 밸브의 개도를 조절하는 팽창 밸브 제어부를 포함하는 공기조화기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 효율계산부는,
    상기 냉방 및 난방 운전 초기에 상기 팽창밸브를 설정치 만큼 개도하고 상기 실내 배관 온도와 상기 실내 온도 사이의 제1 온도차와 상기 압축기로 공급되는 상기 전류를 기초하여 비교효율을 산출하고, 상기 팽창밸브를 소정치 만큼 더 개도한 후 재 검출된, 상기 실내 배관 온도와 상기 공기 온도 사이의 제2 온도차와 상기 압축기로 공급되는 상기 전류를 기초하여 계산효율을 산출하는 공기조화기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 효율계산부는,
    상기 비교효율과 상기 계산효율을 비교한 후, 비교 결과에 기초하여 상기 최대효율을 산출하는 공기조화기.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 냉매 제어부는,
    상기 최대효율에 기초하여, 상기 실내외측 열 교환기의 냉매 유량을 증가시키거나 감소시키는 상기 제1 신호를 상기 팽창 밸브 제어부로 전달하는 공기조화기.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 팽창 밸브 제어부는,
    상기 제1 신호에 기초하여, 상기 팽창 밸브를 상기 소정치 만큼 증가 또는 감소시키는 공기조화기.
  9. 냉방 및 난방 운전 초기에 팽창 밸브를 설정치 만큼 개도하는 단계;
    실내외측 열 교환기 중 하나의 응축측 실내 배관 온도 및 공기 온도와 압축기에 공급되는 전류를 측정하는 단계;
    상기 실내 배관 온도와 상기 전류를 기초하여 비교효율을 산출하는 단계;
    상기 비교효율 산출 후, 상기 팽창 밸브를 소정치 만큼 더 개도하는 단계;
    상기 실내외측 열 교환기 중 하나의 응축측 실내 배관 온도 및 공기 온도와 압축기에 공급되는 전류를 재 측정하는 단계;
    재 측정된, 상기 실내 배관 오도 및 공기 온도와 상기 전류를 기초하여 계산효율을 산출하는 단계; 및
    상기 비교효율과 상기 계산효율을 비교하여, 상기 팽창밸브를 상기 소정치 만큼 증가 또는 감소시키는 단계를 포함하는 공기조화기의 제어방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 계산효율이 상기 비교효율보다 큰 경우, 상기 계산효율을 상기 비교효율로 대체하고 상기 팽창 밸브를 상기 소정치 만큼 증가시켜 개도하는 공기조화기의 제어방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 계산효율이 상기 비교효율보다 작은 경우, 상기 팽창 밸브를 상기 소정치 만큼 감소시켜 개도하는 공기조화기의 제어방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 계산효율과 상기 비교효율이 동일한 경우, 상기 실내 배관 온도 및 공기 온도와 상기 전류를 다시 측정하는 공기조화기의 제어방법.
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