KR20100083913A - 공기조화기 및 이의 제어방법 - Google Patents

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KR20100083913A
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 공기조화기 및 이의 제어방법에 관한 것으로서, 특히 열교환기를 세척하고, 세척이 완료된 상기 열교환기를 건조하는 공기조화기 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

Description

공기조화기 및 이의 제어방법{An Air Conditioner And Control Method Thereof}
본 발명은 공기조화기 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환기를 항상 청결한 상태로 유지할 수 있는 공기조화기 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 공기조화기는 사용자에게 보다 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기로 이루어지는 냉매사이클을 이용하여 실내를 냉난방시키는 장치이다.
이러한 공기조화기는 오랫동안 사용하지 않을 경우 열교환기에 먼지가 쌓이거나 세균이 번식할 수 있는데, 먼지를 세척하거나 세균을 살균시키지 않고 공기조화기를 동작시키는 경우 인체에 해로운 영향을 끼치게 된다.
이에 열교환기에 남아있는 먼지와 세균 등을 제거하기 위하여 열교환기 외부에 살균수나 세정액을 분사하여 열교환기를 청소하는 방안이 마련되고 있다.
본 발명의 일측면은 공기조화기 및 이의 제어방법에 있어서, 열교환기를 항상 청결한 상태로 유지할 수 있는 구성을 제공한다.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기는 열교환기와, 상기 열교환기를 세척하는 세척장치와, 상기 열교환기의 세척 후 상기 열교환기를 건조하기 위한 건조수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 열교환기가 냉방모드와 난방모드 중 어느 하나를 수행하도록 냉매의 흐름을 전환하는 냉매전환장치를 더 포함하고, 상기 건조수단은 상기 냉매전환장치를 조절하여 상기 열교환기를 상기 난방모드로 운전시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 열교환기는 상기 열교환기의 인렛라인에 설치된 제1온도센서와 상기 열교환기의 아웃렛라인에 설치된 제2온도센서를 구비하고, 상기 제어부는 상기 제1온도센서와 상기 제2온도센서에 의해 측정된 값의 차이가 상기 제어부에 미리 설정된 편차 범위 이내로 들어오면 상기 난방모드를 정지시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 제어부는 타이머를 가지고, 상기 제어부는 상기 타이머에 미리 설정된 소정 시간이 지나면 상기 난방모드를 정지시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 세척장치는 상기 열교환기의 일측에 설치된 분사유닛과, 상기 열교환기의 하부에 배치되어 응축수를 저장하는 저장탱크와, 상 기 응축수를 상기 저장탱크로부터 상기 분사유닛으로 공급하는 공급라인과, 상기 응축수를 상기 저장탱크로부터 외부로 배수시키는 배수라인과, 상기 공급라인 상에 설치된 펌프와, 상기 공급라인 상에 설치된 전기분해장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 제어방법은 열교환기의 일측에 설치된 세척장치를 작동시켜 상기 열교환기를 세척하고, 상기 열교환기의 세척이 완료되면 건조수단을 작동시켜 상기 열교환기를 건조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 열교환기가 냉방모드와 난방모드 중 어느 하나를 수행하도록 냉매의 흐름을 전환하는 냉매전환장치를 포함하고, 상기 열교환기의 세척이 완료되면 상기 냉매전환장치를 조절하여 상기 열교환기를 상기 난방모드로 운전시키는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기 및 이의 제어방법은 열교환기를 세척하고, 세척이 완료된 상기 열교환기를 건조하는 구성을 갖추고 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기를 나타낸 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기는 전면이 개방되는 캐비닛(10)과, 이 캐비닛(10)의 개방된 전면 전체에 걸쳐 덮도록 마련된 전면패널(20)이 마련되어 외관을 형성한다.
이때, 캐비닛(10)은 상술한 바와 같이 그 전면 전체가 개방되도록 마련되며, 캐비닛(10)의 하부 후면 또는 측면에는 캐비닛(10)의 내부로 실내공기를 흡입하기 위한 공기 흡입구(11)가 형성된다. 또, 캐비닛(10)의 상부 측면에는 캐비닛(10)의 내부에서 열교환된 공기를 토출시키기 위한 공기 토출구(12)가 형성된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 내부 구조를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 실내열교환기 세척장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 냉매사이클의 기본 구성을 나타낸 구조도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 제어관계를 도시한 블럭도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 캐비닛(10)의 내측 하부에는 공기 흡입구(11)를 통해 캐비닛(10)의 내부로 흡입된 공기의 송풍을 위한 송풍장치(40)가 설치되고, 내측 상부에는 송풍장치(40)에 의해 송풍된 공기를 열교환하기 위한 실내열교환기(30)가 설치된다. 여기서, 실내열교환기(30)는 송풍장치(40)로부터 송풍되는 공기가 통과하면서 열교환될 수 있도록 평판형으로 마련되고, 캐비닛(10)의 내측 상부공간을 구획하는 형태로 경사지게 설치된다.
송풍장치(40)는 캐비닛(10)의 내측 하부에 설치된다. 이러한 송풍장치(40)는 송풍팬(41)과, 이 송풍팬(41)에 회전력을 제공하는 구동모터(미도시)와, 송풍팬(41)을 수용하는 팬덕트(42)를 포함하여 구성된다.
송풍팬(41)은 통상 원심형 송풍팬으로써 상술한 바와 같이 팬덕트(42) 내부 로 캐비닛(10)으로 흡입된 공기를 흡입하는 역할을 한다. 구동모터는 송풍팬(41)의 후면에 결합되어 이 송풍팬(41)에 회전력을 제공하는 역할을 한다. 팬덕트(42)는 상술한 바와 같이 그 내부에 송풍팬(41)을 수용하게 되며, 송풍팬(41)의 구동에 의해 송풍되는 공기를 안내하여 실내열교환기(30) 측으로 배기시키는 역할을 하게 된다.
그리고, 공기조화기의 내부에는 장시간 공기조화기를 사용하지 않은 경우 실내열교환기에 쌓인 먼지를 세척하는 실내열교환기 세척장치(100)가 마련된다.
실내열교환기 세척장치(100)는 실내열교환기(30)에서 발생되는 응축수를 저장하는 저장부(110)와, 저장부(110)에 저장된 응축수를 공급 받아 실내열교환기(30)를 세척하기 위한 세척수를 생성하는 전기분해장치(130)와, 저장부(110)와 전기분해장치(130)의 사이에 설치된 밸브유닛(120)과, 전기분해장치(130)에서 생성된 세척수를 실내열교환기(30)에 분사하는 분사유닛(140)과, 전기분해장치(130), 밸브유닛(120) 및 분사유닛(140)을 전반적으로 제어하는 제어부(150)를 포함한다.
저장부(110)는 실내열교환기(30)의 하단에 마련되어 실내열교환기(30)를 지지한다. 저장부(110)는 실내열교환기(30)에서 발생되는 응축수를 저장한다. 저장부(110)의 일측에는 저장부(110)로 저장되는 응축수가 전기분해장치(130)로 공급되어 전기분해될 수 있도록 저장부(110)로 전해질을 공급하는 전해질공급유닛(115)이 설치된다.
이러한 전해질공급유닛(115)은 제어부(150)의 제어에 의해 실내열교환기(30)의 세척 시마다 전해질을 소량씩 저장부(110)로 공급하는 역할을 수행한다. 이때, 저장부(110)로 전해질을 공급하는 것은 저장부(110)로 저장되는 응축수에 이온이 포함되어 있지 않기 때문이다.
또, 저장부(110)는 전기분해장치(130)에서 생성되는 산성수 및 알카리수를 저장한다. 저장부(110)에는 이 저장부(110)에 저장되는 응축수의 수위를 감지하기 위한 수위감지센서(미도시)와, 수위감지센서(미도시)에 의해 감지된 저장부(110)의 수위가 이정 수위 이상일 때 응축수를 배수시키는 오버플로우관(111)이 연결된다.
분사유닛(140)은 실내열교환기(30)의 상측에 설치된다. 이러한 분사유닛(140)은 전기분해장치(130)에서 생성된 이온수 중 산성수를 공급받아 실내열교환기(30)에 분사함으로써 실내열교환기(30)를 세척한다.
밸브유닛(120)은 저장부(110)와 전기분해장치(130)의 사이에 설치된다. 이러한 밸브유닛(120)은 공기조화기가 작동되는 평상 시 저장부(110)에 저장된 응축수를 배수시키기 위해 마련된 제1배관(121)을 개폐하는 제1밸브(120a)와, 실내열교환기(30)의 세척 시 제어부(150)에 의해 제어되어 전기분해장치(130)로 저장부(110)의 응축수 또는 전해질용액을 공급하기 위해 마련된 제2배관(123)을 개폐하는 제2밸브(120b)를 포함한다. 그리고, 밸브유닛(120)은 도시된 바와 같이 저장부(110)와 제1,2배관(121,123)을 연결하되, 제어부(150)에 의해 평상 시 제1밸브(120a)로 연결되고, 실내열교환기(30)의 세척 시 제2밸브(120b)로 연결되도록 전환되는 3방밸브를 포함한다.
제2배관(123) 상에는 저장부(110)의 응축수를 용이하게 전기분해장치(130)으로 공급하기 위한 펌프유닛(125)과, 전기분해장치(130)으로 공급되는 응축수 및 전 해질용액을 필터링하는 필터부재(127)가 설치된다.
또, 본 발명의 일실시예는 전기분해장치(130)에서 생성된 산성수를 분사유닛(140)으로 공급하기 위한 산성수배관(137) 및 전기분해장치(130)에서 생성된 알카리수를 저장부(110)로 이송시키기 위한 알카리수배관(139)을 포함한다. 이러한 산성수배관(137)에는 산성수를 분사유닛(140)으로 공급하기 위한 산성수 펌프(138a)가 설치되고, 알칼리수배관(139)에는 알카리수를 저장부(110)로 이송시키기 위한 알카리수 펌프(138b)가 설치된다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 일실시예에서는 공기조화기가 작동되어 실내공간을 냉난방시키는 평상 시에 제1밸브(120a)를 개방하여 실내열교환기(30)에서 발생되는 응축수를 제1배관(121)을 통해 배수시킨다.
위와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기는 실내열교환기(30)를 세척할 수 있으며, 실내열교환기(30)의 세척은 1주일에 1회 또는 사용자의 선택에 따라 수행된다. 이를 위해 제어부(150)는 가장 먼저 제1밸브(120a) 및 제2밸브(120b)를 일정시간 동안 닫아 실내열교환기(30)에서 발생되는 응축수를 저장부(110)에 저장시킨다. 이때, 대략 1시간정도 밸브유닛(120)을 닫으면 저장부(110)에 충분한 양의 응축수가 저장된다. 그리고, 제어부(150)는 저장부(110)로 응축수를 저장하는 과정에서 저장부(110)에 저장되는 응축수가 전기분해장치(130)로 공급되어 전기분해될 수 있도록 전해질공급유닛(115)을 통해 저장부(110)로 전해질을 공급한다.
계속해서 저장부(110)에 충분한 양의 응축수가 저장되면, 제어부(150)는 제2밸브(120b)를 개방하고 펌프유닛(125)을 작동시켜 제2배관(123)을 통해 전기분해장 치(130)로 응축수를 공급시킨다.
전기분해장치(130)에서 생성된 산성수는 산성수배관(137)을 통해 분사유닛(140)으로 공급되고, 알카리수는 알카리수배관(139)을 통해 저장부(110)로 이송된다. 산성수를 공급받은 분사유닛(140)은 제어부(150)에 의해 실내열교환기(30)를 향해 산성수를 분사하여 실내열교환기(30)를 세척한다. 여기서, 산성수를 분사유닛(140)으로 공급하여 실내열교환기(30)에 분사하는 것은 pH 3~4정도의 산성수를 실내열교환기(30)에 30분 정도 분사하면 실내열교환기(30)에 서식하는 대부분의 세균을 제거할 수 있기 때문이다.
상기의 과정에서 실내열교환기(30)를 세척한 산성수와 저장부로 이송된 알카리수는 저장부(110)로 다시 저장되어 중화된다. 이에 따라 제어부(150)는 저장부(110)에서 중화된 응축수를 다시 전기분해장치(130)으로 이송시켜 일정시간 동안 실내열교환기(30)의 세척이 진행되도록 펌프유닛(125)을 제어한다.
또한, 본 발명의 일실시예에서는 실내열교환기(30)의 세척을 완료한 후 제어부(150)에 의해 실내열교환기(30)를 건조한다. 이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기는 냉난방을 겸할 수 있도록 냉매사이클 상에서 냉매의 흐름을 전환하는 4방밸브(70)가 설치된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 냉난방 전환이 가능한 냉매사이클의 구조는 기체 기체 상태의 냉매를 압축하기 위한 압축기(50)와, 실내측 공기와 열교환하기 위한 실내열교환기(30) 및 실내팬(31)과, 냉매를 감압하기 위한 모세관(60)과, 실외측 공기와 열교환하기 위한 실외열교환기(40) 및 실외팬(41)과, 냉방모드와 난방모드 간의 전환을 위한 4방밸브(70)가 냉매배관에 의해 순차로 연결되어 하나의 폐회로를 이루도록 구성된다.
이러한 구성의 냉매시스템에서는 실내열교환기(30)의 난방모드 시 도 4의 점선으로 표시한 화살표 방향과 같이 압축기(50)에서 토출되는 고온의 냉매가 실내열교환기(30)로 흡입되도록 4방밸브(70)를 조절하고, 실내열교환기(30)의 냉방모드 시 도 4의 실선으로 표시한 화살표 방향과 같이 압축기(50)에서 토출되는 고온의 냉매가 실외열교환기(40)로 흡입되도록 4방밸브(70)를 조절한다.
이렇게 실내의 냉난방을 위해 4방밸브(70)를 조절하는 것은 제어부(150)에 의해 이루어지는데, 제어부(150)는 실내열교환기(30)의 세척이 완료되면 세척된 실내열교환기(30)를 건조시키기 위해서 고온의 냉매가 실내열교환기(30)로 흡입되도록 4방밸브(70)를 조절하여 실내열교환기(30)를 난방모드로 가동시킨다.
한편, 실내열교환기(30)의 건조 상태를 측정하기 위해서 난방모드의 인렛라인에는 제1온도센서(80)가 설치되고, 난방모드의 아웃렛라인에는 제2온도센서(90)가 설치된다.
실내열교환기(30)의 세척이 완료된 후 실내열교환기(30)가 난방모드로 가동되는 초기에는 실내열교환기(30)의 표면이 물기에 젖어있는 상태이므로, 실내열교환기(30)를 통과하는 고온의 냉매는 실내열교환기(30)의 표면에 남아있는 물기에 열을 빼앗기게 된다. 그러므로, 인렛라인에 설치된 제1온도센서(80)에서 측정되는 냉매의 온도는 높고, 아웃렛라인에 설치된 제2온도센서(90)에서 측정되는 냉매의 온도는 낮기 때문에 제1온도센서(80)와 제2온도센서(90)에서 측정된 값의 차이가 크게 된다.
하지만, 난방운전이 어느 정도 가동되면 실내열교환기(30)의 표면에 있던 물기가 증발하여 실내열교환기(30)의 표면이 건조된다. 이 때, 실내열교환기(30)를 통과하는 냉매의 열손실이 적어지므로, 제1온도센서(80)에서 측정된 냉매의 온도와 제2온도센서(90)에서 측정된 냉매의 온도가 비슷해져서 제1온도센서(80)와 제2온도센서(90)에서 측정된 값의 차이가 줄어들게 된다.
따라서, 제어부(150)는 제1온도센서(80)와 제2온도센서(90)에 의해 측정된 값의 차이가 제어부(150)에 미리 설정된 편차 범위 이내로 들어오면 실내열교환기(30)의 건조가 완료된 것으로 간주하여 난방운전을 정지시킨다.
또한, 제어부(150)는 타이머(미도시)를 구비한다. 이것은 제1온도센서(80)와 제2온도센서(90)에 의해 측정된 값의 차이가 제어부(150)에 미리 설정된 편차 범위 이내로 들어오지 않더라도, 타이머에 미리 설정된 소정 시간이 지나면 제어부(150)가 난방운전을 정지시키기 위한 것이다. 즉, 타이머는 제1온도센서(80) 혹은 제2온도센서(90)가 고장으로 인해 작동하지 않을 경우에 난방운전을 정지시키기 위한 안전장치의 역할을 한다. 그리고, 타이머에 설정되는 시간은 실내열교환기(30)의 건조를 위해 실내열교환기(30)가 난방모드로 가동될 수 있는 최대 시간을 의미하므로, 실험에 의하여 실내열교환기(30)가 충분히 건조될 수 있는 시간을 산정하여 타이머에 설정하는 것이 바람직하다.
결론적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(150)는 실내열교환기 세척장치(100)를 구성하는 전기분해장치(130), 밸브유닛(120), 분사유닛(140), 펌프유 닛(125), 전해질공급유닛(115)을 제어하여 실내열교환기(30)를 세척하고, 실내열교환기(30)의 세척이 완료되면 4방밸브(70)를 조절하여 실내열교환기(30)를 난방모드로 가동시켜 실내열교환기(30)를 건조하게 된다.
이와 같은 구성으로 인해, 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기는 실내열교환기 세척장치(100)에 의해 실내열교환기(30)의 세척이 완료되면 실내열교환기(30)에 남아있는 물기를 빠른 시간 내에 완전히 건조시켜 물기에 의한 악취 및 세균 증식을 방지하는 효과를 발휘한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기는 1주일에 1회 또는 사용자의 선택에 따라 실내열교환기 세척장치(100)가 가동된다.(S100) 실내열교환기(30)의 세척이 진행되어 실내열교환기(30)에 쌓인 먼지가 제거되면(S101), 실내열교환기 세척장치(100)가 정지된다.(S102)
실내열교환기(30)의 세척이 완료되면 제어부(150)가 4방밸브(70)를 조절하여 실내열교환기(30)를 난방모드로 가동시킨다.(S103) 실내열교환기(30)가 난방모드로 가동되면서(S104) 제1온도센서(80)와 제2온도센서(90)에서 측정된 값의 차이가 제어부(150)에 미리 설정된 편차 범위 이내로 들어오게 되면(S105), 실내열교환기(30)의 난방모드가 종료된다.(S107) 그리고, 제1온도센서(80)와 제2온도센서(90)에서 측정된 값의 차이가 제어부(150)에 미리 설정된 편차 범위 이내로 들어오지 않더라도 실내열교환기(30)의 난방모드가 타이머에 미리 입력된 소정시간을 넘으 면(S106), 실내열교환기(30)의 난방모드가 종료된다.(S107)
본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기 및 이의 제어방법은 실내열교환기의 세척 및 건조에 관한 구성을 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 실외열교환기에 적용하는 경우에도 본 발명의 기술적 사상을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 내부 구조를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 실내열교환기 세척장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 냉매 흐름의 기본 구성을 나타낸 구조도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 제어관계를 도시한 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
30: 실내열교환기, 40: 실외열교환기,
50: 압축기, 70: 4방밸브,
80: 제1온도센서, 90: 제2온도센서,
100: 실내열교환기 세척장치, 150: 제어부

Claims (7)

  1. 열교환기와,
    상기 열교환기를 세척하는 세척장치와,
    상기 열교환기의 세척 후 상기 열교환기를 건조하기 위한 건조수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 열교환기가 냉방모드와 난방모드 중 어느 하나를 수행하도록 냉매의 흐름을 전환하는 냉매전환장치를 더 포함하고,
    상기 건조수단은 상기 냉매전환장치를 조절하여 상기 열교환기를 상기 난방모드로 운전시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 열교환기의 인렛라인에 설치된 제1온도센서와 상기 열교환기의 아웃렛라인에 설치된 제2온도센서를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 제1온도센서와 상기 제2온도센서에 의해 측정된 값의 차이가 상기 제어부에 미리 설정된 편차 범위 이내로 들어오면 상기 난방모드를 정지시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는 타이머를 가지고,
    상기 제어부는 상기 타이머에 미리 설정된 소정 시간이 지나면 상기 난방모드를 정지시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 세척장치는 상기 열교환기의 일측에 설치된 분사유닛과, 상기 열교환기의 하부에 배치되어 응축수를 저장하는 저장탱크와, 상기 응축수를 상기 저장탱크로부터 상기 분사유닛으로 공급하는 공급라인과, 상기 응축수를 상기 저장탱크로부터 외부로 배수시키는 배수라인과, 상기 공급라인 상에 설치된 펌프와, 상기 공급라인 상에 설치된 전기분해장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  6. 열교환기의 일측에 설치된 세척장치를 작동시켜 상기 열교환기를 세척하고,
    상기 열교환기의 세척이 완료되면 건조수단을 작동시켜 상기 열교환기를 건조하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 열교환기가 냉방모드와 난방모드 중 어느 하나를 수행하도록 냉매의 흐름을 전환하는 냉매전환장치를 포함하고,
    상기 열교환기의 세척이 완료되면 상기 냉매전환장치를 조절하여 상기 열교 환기를 상기 난방모드로 운전시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
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