KR20100013745A - Air conditioner with ability for inhibiting ice formation of heat exchanger and method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열교환기의 결빙 억제 기능을 가지는 공기조화기 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압축기의 정지 및 재가동을 반복적으로 행하는 것을 줄일 수 있는 열교환기의 결빙 억제 기능을 가지는 공기조화기 및 그 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an air conditioner having a function of suppressing freezing of a heat exchanger and a control method thereof, and more particularly, to an air conditioner having a function of suppressing freezing of a heat exchanger which can reduce the repeated stopping and restarting of a compressor. And a control method thereof.
일반적으로 분리형 공기조화기는 실외에 설치되는 것으로 압축기와 실외 열교환기 및 실외 송풍기 등을 구비하는 실외기와, 실내에 설치되는 것으로 실내 열교환기, 실내 송풍기 및 팽창 밸브 등이 구비된 실내기를 포함한다.Generally, a separate air conditioner is installed outdoors and includes an outdoor unit including a compressor, an outdoor heat exchanger, an outdoor blower, and the like, and an indoor unit installed indoors is provided with an indoor heat exchanger, an indoor blower, and an expansion valve.
이와 같은 공기 조화기는 난방 운전될 경우 압축기에서 압축된 냉매는 실내 열교환기로 유입되어 응축되고, 응축된 냉매는 팽창밸브를 통해 팽창되고, 팽창된 냉매는 실외 열교환기를 통해 증발된 후 다시 압축기에 공급되는 난방 사이클을 반복한다. When the air conditioner is heated, the refrigerant compressed in the compressor is introduced into the indoor heat exchanger to condense, the condensed refrigerant is expanded through the expansion valve, and the expanded refrigerant is evaporated through the outdoor heat exchanger and then supplied to the compressor. Repeat the heating cycle.
한편, 공기조화기가 냉방 운전될 경우, 압축기에서 압축된 냉매는 실외 열교 환기로 유입되어 응축되고, 응축된 냉매는 팽창밸브를 통해 팽창된 후 실내 열교환기에 공급되어 증발됨으로써 주변의 열을 빼앗아 실내 공기를 냉각시키고, 증발된 냉매는 다시 압축기에 공급되는 냉방 사이클을 반복한다. On the other hand, when the air conditioner is cooled and operated, the refrigerant compressed in the compressor flows into the outdoor heat exchanger to condense, and the condensed refrigerant is expanded through the expansion valve and then supplied to the indoor heat exchanger to evaporate to take away the surrounding heat, thereby removing indoor air. After cooling, the evaporated refrigerant is repeated a cooling cycle is supplied to the compressor.
공기조화기를 냉방 운전할 경우, 실내 열교환기의 표면은 냉매에 의해 냉각되기 때문에 실내 열교환기의 표면 온도가 결빙 온도 이하가 되면 실내 열교환기의 표면에 서리가 서리게 되어 열교환 효율이 저하되는 문제점이 있다. When cooling the air conditioner, since the surface of the indoor heat exchanger is cooled by the refrigerant, when the surface temperature of the indoor heat exchanger is less than the freezing temperature, frost is frosted on the surface of the indoor heat exchanger. .
이를 해소하기 위하여 종래에는 압축기를 정지시켜 실내 열교환기의 서리를 제거한 후 압축기를 재가동하는 과정을 반복하였다. 그러나 이와 같이 압축기를 정지시키고 재가동하는 과정을 반복 수행함에 따라 공기조화기의 안정성이 저하되고 냉방 효율이 저하되는 문제점이 있다. In order to solve this problem, conventionally, the compressor was stopped to remove the frost of the indoor heat exchanger, and the process of restarting the compressor was repeated. However, as the compressor is repeatedly stopped and restarted, there is a problem that the stability of the air conditioner is lowered and the cooling efficiency is lowered.
본 발명은 실내 열교환기에서의 결빙을 방지하기 위하여 압축기의 정지 및 재가동 동작을 빈번하게 행하는 것을 축소하는 열교환기의 결빙 억제 기능을 가지는 공기조화기 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to provide an air conditioner having a function of suppressing freezing of a heat exchanger which reduces frequent stopping and restarting operations of a compressor to prevent freezing in an indoor heat exchanger and a control method thereof.
본 발명의 일 관점을 따르면, 냉매를 압축하여 실외 열교환기로 토출하는 압축기, 상기 실외 열교환기를 거친 냉매를 팽창시키는 전자 팽창 밸브, 상기 전자 팽창 밸브를 통과한 냉매를 기화시키는 실내 열교환기, 상기 실내 열교환기측으로 공기를 흡입하고 상기 실내 열교환기를 통해 냉각된 공기를 실내측으로 송풍하는 실내 송풍기, 상기 실내 열교환기의 온도를 측정하는 온도 센서 및 상기 온도 센서로부터 측정된 온도를 제1,제2 또는 제3 결빙 온도와 비교하여 제1 결빙 억제 구간, 제2 결빙 억제 구간 또는 결빙 보호 동작 구간에 해당하는지를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 상기 전자 팽창 밸브의 개도, 상기 실내 송풍기의 송풍 모드 또는 상기 압축기의 용량 중 적어도 어느 하나를 선택적으로 조절하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 결빙 억제 기능을 가지는 공기조화기가 제공된다. According to an aspect of the present invention, a compressor for compressing a refrigerant to be discharged to the outdoor heat exchanger, an electronic expansion valve for expanding the refrigerant passing through the outdoor heat exchanger, an indoor heat exchanger for vaporizing the refrigerant passing through the electronic expansion valve, the indoor heat exchanger An indoor blower that sucks air to the air side and blows air cooled through the indoor heat exchanger to the indoor side, a temperature sensor for measuring the temperature of the indoor heat exchanger, and a temperature measured from the temperature sensor; It is determined whether it corresponds to the first freezing suppression section, the second freezing suppression section, or the freezing protection operation section by comparing with the freezing temperature, and according to the determination result, the opening degree of the electromagnetic expansion valve, the blowing mode of the indoor blower, or the capacity of the compressor And a controller for selectively adjusting at least one of the Group is an air conditioner is provided with a suppression of the freezing heat exchanger.
본 발명의 다른 관점을 따르면, 실내 열교환기의 온도를 제1,제2 또는 제3 결빙 온도와 비교하여 제1 결빙 억제 구간, 제2 결빙 억제 구간 또는 결빙 보호 동작 구간에 해당하는지를 판단하는 결빙 판단 단계 및 상기 결빙 판단 단계의 결과에 따라 제1, 제2 또는 제3 결빙 방지 단계를 결정하여, 실내 송풍기의 모드, 압축기의 용량, 또는 전자 팽창 밸브의 개도(開度) 중 적어도 어느 하나를 선택적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기용 실내 열교환기의 결빙 억제 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, the freezing determination to determine whether the temperature of the indoor heat exchanger corresponds to the first, second or third freezing temperature, the second freezing restraint section, or the freezing protection operation section The first, second or third freezing prevention step is determined according to the step and the result of the freezing determining step, thereby selecting at least one of the mode of the indoor blower, the capacity of the compressor, or the opening degree of the electromagnetic expansion valve. Provided is a method of suppressing freezing of an indoor heat exchanger for an air conditioner, characterized in that the adjustment is performed.
본 발명의 구성에 의하면, 실내 열교환기의 결빙 방지를 목적으로 압축기를 반복적으로 정지시키고 재가동하는 것을 줄여 공기조화기의 안정성 및 효율을 향상시킬 수 있다.According to the configuration of the present invention, it is possible to improve the stability and efficiency of the air conditioner by reducing the compressor repeatedly stopped and restarted for the purpose of preventing freezing of the indoor heat exchanger.
도 1은 본 발명의 일예를 따른 공기조화기의 구성을 개략적으로 도시한 도면 으로서, 냉방 운전시의 냉매 흐름도를 나타내며, 도 2는 본 발명의 일예를 따른 공기조화기용 열교환기의 결빙 제어 방법을 설명하는 블록도이다.1 is a view schematically showing a configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention, showing a refrigerant flow chart during a cooling operation, and FIG. 2 shows a method of controlling an ice of a heat exchanger for an air conditioner according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram explaining.
도 1 및 도 2를 참조하면, 공기조화기(1)는 저온 저압의 기체 냉매를 고온 고압의 기체 냉매로 압축하는 압축기(10), 압축기(10)에서 압축된 고온 고압의 기체 냉매를 고온 고압의 액체 냉매로 응축시키는 제1 열교환기(30: 이하 "실외 열교환기"라 칭함), 실외 열교환기(30)를 거친 고온 고압의 액체 냉매를 저온 저압의 액체 냉매로 팽창시키는 전자 팽창 밸브(40), 및 전자 팽창 밸브(40)를 통과한 저온 저압의 액체 냉매를 주위의 열을 빼앗아 기화시킴으로써 실내 온도를 낮추는 제2 열교환기(50: 이하 "실내 열교환기"라 칭함) 포함한다. 1 and 2, the
이에 더하여, 주위의 공기를 흡입하여 실외 열교환기(30)측으로 송풍하는 실외 송풍기(60), 실내 열교환기(50)를 통해 냉각된 공기를 실내측으로 송풍하는 실내 송풍기(70), 실내 열교환기(50)의 입, 출구측 온도를 측정하기 위한 입, 출구 온도 센서(81,83) 및 실내 열교환기(50)의 입, 출구측 온도를 기준 온도와 비교하여 전자 팽창 밸브(40)의 개도, 실내 송풍기(70)의 송풍 모드, 압축기(10)의 용량을 조절하는 제어기(90)를 포함한다. In addition, the
압축기(10)는 용량 가변형 압축기일 수 있으며, 일예로서 인버터 모터를 적용한 것일 수 있다. The
또한, 공기조화기(1)의 운전이 비정상적이라고 판단된 경우 에러 메시지를 표시하는 표시기(100), 압축기(10)의 운전 시간을 측정하는 타이머(110) 및 온도 센서(81,83)로부터 감지된 온도 등을 저장하는 메모리(120)가 추가로 포함될 수 있 다. In addition, when it is determined that the operation of the
도 3은 본 발명의 일예를 따른 공기조화기용 실내 열교환기의 결빙 제어 방법을 도시한 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a method of controlling an ice of an indoor heat exchanger for an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 공기조화기(1)의 실내 열교환기(50)의 결빙 억제 방법은 압축기(10)의 운전 상태를 판단하는 단계(S10), 압축기(10)의 운전 상태인 경우 압축기(10)의 가동 시간(t)이 기준 시간(t1) 이상 인가를 판단하는 단계(S11)와, 압축기(10)의 가동 시간(t)이 기준 시간(t1) 이상인 경우 실내 열교환기(50)의 온도(T)가 제1,제2 또는 제3 결빙 온도(T1,T2 또는 T3) 이하인가를 판단하는 결빙 판단 단계(S20)와 결빙 판단 단계(S20)의 결과에 따라 제1, 제2 또는 제3 결빙 방지 단계(S30, S40 또는 S50)가 수행되어 실내 송풍기(70)의 모드, 압축기(10)의 용량, 또는 전자 팽창 밸브(40)의 개도(開度)중 적어도 어느 하나가 선택적으로 조절된다. 1 to 3, the method for suppressing freezing of the
압축기(10)의 운전 상태 판단 단계(S10)는 공기조화기(1)가 작동 중임에도 실내 온도가 낮아서 압축기(10)가 작동되지 않을 경우 이를 인식하기 위함이다. The operation state determining step S10 of the
압축기(10)의 가동 시간(t) 판단 단계(S11)에서 기준 시간(t1)은 실내 열교환기(50)의 온도를 판단하기 위한 최소 지연시간을 의미한다. In the operation time t determining step S11 of the
결빙 판단 단계(S20)는 실내 열교환기(50)의 온도(T)가 제1 결빙 온도(T1)이하인가를 판단하는 제1 결빙 판단 단계(S21), 실내 열교환기(50)의 온도(T)가 제2 결빙 온도(T2)이하인가를 판단하는 제2 결빙 판단 단계(S22) 및 실내 열교환기(50)의 온도(T)가 제3 결빙 온도(T3) 이하인가를 판단하는 제3 결빙 판단 단계(S23)를 포함한다. In the freezing determining step S20, the first freezing determining step S21 determining whether the temperature T of the
제2 결빙 판단 단계(S22)에서 "N0"로 판단 된 경우 제1 결빙 억제 구간(T2<T≤T1)에 해당하며, 제3 결빙 판단 단계(S23)에서 "NO"로 판단된 경우 제2 결빙 억제 구간(T3<T≤T2)에 해당하며, 제3 결빙 판단 단계(S23)에서 "YES"로 판단된 경우 결빙 보호 동작 구간에 해당하게 된다. When it is determined as "N0" in the second freezing determination step (S22), it corresponds to the first freezing suppression section (T2 <T≤T1), and when it is determined as "NO" in the third freezing determination step (S23), the second Corresponds to the freezing suppression section T3 <T ≦ T2, and when it is determined as “YES” in the third freezing determining step S23, it corresponds to the freezing protection operation section.
제1,2 및 제3 결빙 온도(T1,T2 및 T3)는 다음의 관계식을 만족할 수 있으며, 제1,제2, 및 제3 결빙 판단 단계(S21,S22,S23)는 순차적으로 진행된다. The first, second, and third freezing temperatures T1, T2, and T3 may satisfy the following relation, and the first, second, and third freezing determination steps S21, S22, and S23 are sequentially performed.
[관계식][Relationship]
T1 > T2 > T3 T1> T2> T3
실내 열교환기(50)의 온도(T)는 실내 열교환기(50)의 입, 출구에 배치된 입, 출구 온도 센서(81,83)와 같은 것에 의해 측정가능하며, 실내 열교환기(50)의 입, 출구 온도 중 어느 하나이거나, 이들의 평균값으로 산출될 수 있다. 결빙 판단 단계(S20)에서는 실내 열교환기(50)의 온도(T)가 각각 제1,2 및 제3 결빙온도(T1,T2 및 T3) 이하이면 실내 열교환기(50)의 결빙 시작으로 판단한다. 여기서, 실내 열교환기(50)측의 온도를 감지하는 구성은 상술한 입, 출구 온도 센서(81,83)에 한정되지 않고, 그 위치 및 개수를 달리 할 수 있음은 물론이다. The temperature T of the
제1 결빙 방지 단계(S30)는 실내 열교환기(50)의 온도(T)가 제1 결빙 억제 구간(T2<T≤T1)에 해당하는 경우, 실내 송풍기(70)의 모드가 약풍 모드 인가를 판단하는 단계(S31)와, 실내 송풍기(70)의 모드가 약풍으로 판단된 경우, 실내 송풍기(70)의 모드를 제1 단계만큼 상승시키는 단계(S32)를 포함한다. 실내 송풍기(70) 의 모드는 예컨대, 강/중/중약/약풍의 4가지로 될 수 있으며, 제1 단계만큼 상승시키는 것은 예컨대, 약풍 모드에서 중약 모드로 상승시키는 것일 수 있다. 실내 송풍기(70)의 모드가 약풍 모드 인가를 판단하는 단계(S31)에서 약풍 모드가 아닌 것으로 판단된 경우 초기 설정된 실내 송풍기(70)의 모드가 그대로 유지 된다(S80). 제1 결빙 판단(S21)에서 실내 열교환기(50)의 온도(T)가 제1 결빙 온도(T1)이하가 아닌 경우로 판단된 경우 실내 열교환기(50)의 상태가 정상이라고 판단하여 현재 구동중인 실내 송풍기(70)의 모드를 그대로 유지한다(S80). In the first anti-icing step S30, when the temperature T of the
제2 결빙 방지 단계(S40)는 실내 열교환기(50)의 온도(T)가 제2 결빙 억제 구간(T3<T≤T2)에 해당하는 경우, 실내 송풍기(70)의 모드가 약풍 모드 인가를 판단하는 단계(S41)와, 실내 송풍기(70)의 모드가 약풍으로 판단된 경우, 실내 송풍기(70)의 모드를 제2 단계만큼 상승시키는 단계(S42) 및 전자 팽창 밸브(40)의 개도를 감소시켜 냉매 유량을 감소시키고 압축기(10)의 용량을 감소시키는 단계(S43)를 포함한다. 실내 송풍기(70)의 모드를 제2 단계만큼 상승시키는 것은 예컨대, 약풍 모드에서 중약 모드 또는 중풍 모드로 상승시키는 것일 수 있다. 실내 송풍기(70)의 모드가 약풍 모드 인가를 판단하는 단계(S41)에서 약풍 모드가 아닌 경우로 판단된 경우 전자 팽창 밸브(40)의 개도 및 압축기(10)의 용량을 감소시키는 단계(S43)가 바로 수행된다. In the second anti-icing step (S40), when the temperature T of the
제3 결빙 방지 단계(S50)는 실내 열교환기(50)의 온도(T)가 결빙 보호 동작 구간에 해당하는 경우, 실내 송풍기(70)의 모드를 그대로 유지하고, 압축기(10)를 정지하는 단계(S51)를 포함한다. In the third anti-icing step S50, when the temperature T of the
단계(S51)는 압축기(10)의 정지/재가동을 최소화하기 위하여 실내 열교환기(50)의 온도(T)가 T3이하인 상태로 소정 시간(t2) 시간만큼 지속된 경우에 수행된다(S71). 이와 같은 제어에 의하여 본 발명에 따른 공기조화기는 결빙 제어 운전시 압축기(10)의 정지/재가동 횟수가 현저히 감소되는 이점이 있다. Step S51 is performed when the temperature T of the
한편, 정상적으로 운전되는 공기조화기(1)의 경우 제1,2 결빙 방지 단계(S30, S40)가 진행된 후 제3 결빙 방지 단계(S50)가 수행될 수 있음을 감안하여 단계(S51)를 수행하기 이전에 제1,2 결빙 방지 단계(S30, S40)중 적어도 어느 하나가 수행되었는가를 판단(S72)하고, 그 판단 결과가 "NO"인 경우 에러 메시지를 띄우고 공기조화기(1)의 운전을 정지시키는 단계(S72)를 추가로 포함할 수 있다. 단계(S72)는 실내 열교환기(50)의 온도(T)가 T3이하인 상태로 소정 시간(t2) 시간만큼 지속된 경우가 복수 회 반복될 경우 수행될 수 있다. Meanwhile, in the case of the
소정 시간(t2)은 압축기(10)의 정지 및 재가동 제어를 최소화하기 위해 요구되는 시간으로서, 실내 열교환기(50)의 결빙을 판단하기 위한 최대 허용 시간을 의미한다. The predetermined time t2 is a time required for minimizing the stop and restart control of the
제3 결빙 온도(T3) 이하인 상태가 소정 시간(t2) 이상 지속되었는가를 판단하는 단계(S71)에서 그 판단 결과가 "NO"인 경우 단계(S23)로 복귀된다.If it is determined in step S71 that the state that is equal to or lower than the third freezing temperature T3 has continued for a predetermined time t2 or more, the process returns to step S23.
한편, 제1,2 결빙 방지 단계(S30, S40)중 적어도 어느 하나가 수행되었는가를 판단하는 단계(S72)에서 그 판단 결과가 "Yes"인 경우 상술한 바와 같이 실내 송풍기(70)의 모드를 유지하고 압축기(10)의 운전을 정지시키는 단계(S51)가 수행된다. 여기서, 제1,2 결빙 방지 단계(S30, S40)중 적어도 어느 하나가 수행되었는 가를 판단하는 단계(S72)는 제1,2 결빙 방지 단계(S30, S40)가 수행되지 못한 상태에서 제3 결빙 방지 단계(S50)가 수행될 경우 실내기의 공기측에 문제가 있음이 예측되는 점을 감안한 것으로서 선택적으로 채용할 수 있다. On the other hand, if the determination result is "Yes" in the step (S72) of determining whether at least one of the first and second freezing step (S30, S40) has been performed, the mode of the
상술한 바와 같이 에러 메시지가 표시되는 경우는 실내 송풍기(70)를 구동하는 모터의 고장 또는 실내기측에 마련된 공기 필터(미도시)가 막히는 경우 등에 발생될 수 있다. If the error message is displayed as described above, a failure of the motor driving the
본 발명은 상술한 바와 같이 에러 메시지를 출력하여 애프터 서비스를 받을 때 고장 부위를 손쉽게 파악할 수 있는 장점이 있다. The present invention has an advantage that it is possible to easily identify the failure area when receiving the after-sales service by outputting an error message as described above.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허 청구 범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 또는 수정이 가능할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to such specific embodiments, and a person of ordinary skill in the art is properly within the scope described in the claims of the present invention. Changes or modifications may be made.
도 1은 본 발명의 일예를 따른 공기조화기의 구성을 개략적으로 도시한 도면으로서, 냉방 상태의 냉매 흐름도이다.1 is a view schematically showing the configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention, which is a flow chart of a refrigerant in a cooling state.
도 2는 본 발명의 일예를 따른 공기조화기용 열교환기의 결빙 제어 방법을 설명하는 블록도이다. 그리고, 2 is a block diagram illustrating a method of controlling an ice of a heat exchanger for an air conditioner according to an embodiment of the present invention. And,
도 3은 본 발명의 일 예를 따른 공기조화기용 열교환기의 결빙 억제 방법을 도시한 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a method of suppressing freezing of a heat exchanger for an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
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