KR20190012404A - 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실내열교환기를 구비하는 실내기; 외열교환기와 압축기와 상기 압축기를 제어하기 위한 제어부를 구비하는 실외기; 상기 제어부에 전기적으로 연결되고 실외온도를 감지하는 온도센서; 상기 제어부를 방열하기 위하여 내부에 유체를 수용하는 히트파이프를 포함하고, 상기 압축기의 구동이 정지된 상태에서, 상기 제어부는 상기 온도센서에서 감지된 실외온도가 기설정된 제1온도 이하이면 상기 압축기에 특정 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

Description

공기조화기 및 그 제어방법{Air conditioner and Method for controlling the same}

본 발명은 압축기를 제어하는 제어부(특히, 스위칭 소자)의 방열을 위해 구비되는 히트파이프의 동결로 인한 파손 및 그로 인한 제어부의 파손을 방지할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 냉매를 압축하는 압축기, 실내공기와 열교환하는 실내열교환기, 냉매를 팽창시키는 팽창밸브, 실외공기와 열교환하는 실외열교환기를 포함한다.

상기 압축기 및 상기 실외열교환기는 실외기에 포함될 수 있고, 상기 팽창밸브 및 상기 실내열교환기는 실내기에 포함될 수 있다. 제품에 따라서, 상기 팽창밸브가 실외기에 포함되는 경우도 있다.

상기 압축기는 주파수 가변 압축기(즉, 인버터 압축기)로 형성될 수 있다. 상기 압축기의 주파수 제어를 통해 공기조화기의 성능이 조절될 수 있다.

상기 압축기는 제어부에 의해 제어될 수 있다. 이때, 전력 공급에 의해 상기 제어부에 열이 발생할 수 있으며, 이러한 열은 제어부를 손상시킬 수 있다. 따라서, 상기 제어부에는 상기 제어부의 방열을 위한 히트싱크가 결합될 수 있다.

따라서, 상기 제어부에는 히트싱크 및 히트파이프가 결합될 수 있다. 이때, 상기 히트싱크 또는 히트파이프에 문제가 생기면, 상기 제어부의 방열이 원활히 수행되지 않아서 상기 제어부가 파손될 수 있다.

예를 들어, 실외 온도가 일정 온도 이하로 일정시간 이상 지속되면, 상기 히트파이프 내의 유체가 동결되어 상기 히트파이프가 파손될 수 있다. 이 경우, 상기 제어부의 방열이 원활히 수행될 수 없으며 제어부가 열에 의해 손상될 수 있다.

압축기 자체가 과열되거나 압축기로부터 토출되는 토출가스가 과열되었을 때, 압축기의 구동을 정지시키는 구성 또는 방법에 대해서는 많은 연구가 이루어지고 있다.

예를 들어, 한국공개특허 제2001-0035865호는 압축기로부터 토출되는 토출가스의 온도에 기초하여 압축기를 정지시켜서 압축기에 구비되는 실링부재의 파손을 방지하는 기술을 개시하고 있다.

그러나, 종래의 공기조화기는 압축기를 제어하기 위한 제어부(특히, 스위칭소자)의 방열을 위한 히트싱크 또는 히트파이프에 발생될 수 있는 문제 및 그로 인해 발생될 수 있는 제어부 손상의 문제에 대해서는 전혀 문제 인식을 하지 못하고 있다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 제어부의 방열을 위한 히트파이프의 동파를 방지할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 히트파이프의 동파로 인한 제어부(특히, 스위칭 소자)의 파손을 방지할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 최소한의 전력을 사용하여 히트파이프의 동파를 방지하며, 불필요한 전력의 소비를 방지할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위한 것으로서, 실내열교환기를 구비하는 실내기; 실외열교환기와 압축기와 상기 압축기를 제어하기 위한 제어부를 구비하는 실외기; 상기 제어부에 전기적으로 연결되고 실외온도를 감지하는 온도센서; 상기 제어부를 방열하기 위하여 내부에 유체를 수용하는 히트파이프를 포함하고, 상기 압축기의 구동이 정지된 상태에서, 상기 제어부는 상기 온도센서에서 감지된 실외온도가 기설정된 제1온도 이하이면 상기 압축기에 특정 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 공기조화기를 제공한다.

상기 제어부는 실외온도가 상기 기설정된 제1온도 이하로 일정시간 이상 지속될 때, 상기 압축기에 특정 전류를 인가할 수 있다.

상기 특정 전류가 상기 압축기에 인가될 때, 상기 압축기는 비구동 상태로 유지될 수 있다.

상기 압축기는 기설정된 주파수 범위의 교류전류에 의해서만 구동되도록 형성될 수 있다.

따라서, 상기 특정 전류는 직류 전류일 수 있다.

이와 달리, 상기 특정 전류는 상기 압축기의 정상상태의 구동 주파수의 범위를 초과하는 기설정된 주파수의 교류 전류일 수 있다.

상기 제어부에 의해 상기 압축기에 특정 전류가 인가되는 중에 실외온도가 기설정된 제2온도 이상이 되면, 상기 제어부는 상기 압축기에 대한 특정 전류의 인가를 종료할 수 있다.. 이때, 상기 제2온도는 상기 제1온도보다 높은 것이 바람직하다.

상기 제어부에 의해 상기 압축기에 특정 전류가 인가되는 중에 압축기의 구동 신호가 입력되면, 상기 제어부는 상기 압축기에 대한 특정 전류의 인가를 종료할 수 있다.

한편, 본 발명은 압축기, 실내열교환기, 실외열교환기, 상기 압축기를 제어하는 제어부 및 상기 제어부의 방열을 위한 히트파이프를 구비하는 공기조화기의 제어방법으로서, 실외온도가 감지되는 온도감지단계; 실외온도와 기설정된 제1온도가 비교되는 제1온도비교단계; 및 상기 제1온도비교단계에서 실외온도가 기설정된 제1온도 이하일 때, 상기 제어부에 의해 상기 압축기에 특정 전류가 인가되는 전류인가단계;를 포함하는 공기조화기의 제어방법을 제공한다.

상기 제1온도비교단계에서 상기 실외온도가 기설정된 제1온도 이하로 일정시간 이상 지속될 때, 상기 전류인가단계가 수행될 수 있다.

상기 제1온도비교단계와 상기 전류인가단계 사이에, 압축기가 구동중인지 여부가 판단되는 압축기 구동 판단단계를 더 포함할 수 있다. 상기 압축기 구동 판단단계에서 상기 압축기가 비구동 중인 것으로 판단되면, 상기 전류인가단계가 수행될 수 있다.

상기 전류인가단계에서 상기 특정 전류가 상기 압축기에 인가될 때, 상기 압축기는 비구동 상태로 유지될 수 있다.

상기 특정 전류는 직류 전류이거나, 또는 상기 압축기의 정상상태의 구동 주파수의 범위를 초과하는 기설정된 주파수의 교류 전류일 수 있다.

상기 특정 전류가 교류 전류인 경우, 상기 특정 전류의 주파수는 1 키로 헤르즈 이상일 수 있다.

상기 전류인가단계 이후에, 상기 압축기에 대한 상기 특정 전류 인가를 정지하기 위한 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 정지조건판단단계; 및 상기 정지조건판단단계에서 상기 조건을 만족하면 압축기에 대한 상기 특정 전류 인가를 정지하는 전류인가종료단계를 더 포함할 수 있다.

실외온도가 기설정된 제2온도 이상이거나 또는 압축기의 구동신호가 입력되면 상기 특정 전류 인가를 정지하기 위한 조건을 만족하고, 상기 제2온도는 상기 제1온도보다 높을 수 있다.

본 발명에 따르면, 제어부의 방열을 위한 히트파이프의 동파를 방지할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 히트파이프의 동파로 인한 제어부(특히, 스위칭 소자)의 파손을 방지할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 최소한의 전력을 사용하여 히트파이프의 동파를 방지하며, 불필요한 전력의 소비를 방지할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 주요 구성들의 연결관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 제어부와 상기 제어부의 방열을 위한 히트싱크 및 히트파이프를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.

이하, 본 발명에 따른 공기조화기 및 그 제어방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(10)는 압축기(100), 실내열교환기(200), 팽창밸브(300), 실외열교환기(400)를 포함한다. 도시된 실시예에서, "I"는 실내기를 나타내고 "O"는 실외기를 나타낼 수 있다. 도 1에서, 상기 팽창밸브(300)는 실내기(I) 내에 구비되는 것으로 도시되어 있으나, 상기 팽창밸브(300)는 실외기(O)에 구비되는 것도 가능하다.

압축기(100)는 냉매를 압축하도록 형성된다. 즉, 상기 압축기(100)는 저온 저아의 냉매를 가압하여 고온 고압의 냉매로 만들도록 형성될 수 있다. 상기 압축기(100)는 공기조화기(10) 내에 하나 이상이 구비될 수 있다.

상기 압축기(100)가 공기조화기(10) 내에 복수 개 구비되는 경우, 복수 개의 압축기는 냉매의 유동방향을 따라서 직렬 및/또는 병렬로 마련될 수 있다.

상기 압축기(100)는 주파수 가변 주파수로 형성될 수 있다. 즉, 상기 압축기(100)는 인버터 압축기가 될 수 있다.

상기 실내열교환기(200)는 냉매와 실내공기를 열교환시키도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 실내열교환기(200)에서 냉매와 실내공기는 서로 열교환할 수 있다.

예를 들어, 상기 실내열교환기(200)는 공기조화기(10)의 냉방 모드에서 증발기의 기능을 수행하고, 난방 모드에서 응축기의 기능을 수행할 수 있다.

팽창밸브(300)는 냉매를 감압하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 팽창밸브(300)는 상기 실내열교환기(200)와 상기 실외열교환기(400) 사이에 구비될 수 있다.

상기 팽창밸브(300)는 실내열교환기(200)와 실외열교환기(400) 중 응축기로 작동하는 열교환기를 통과한 냉매를 팽창시키도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 팽창밸브(300)는 응축기로 작동하는 열교환기를 통과한 냉매를 팽창시켜서 증발기로 작동하는 열교환기를 향해 안내하도록 형성될 수 있다.

실외열교환기(400)는 냉매와 실외공기를 열교환시키도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 실외열교환기(400)에서 냉매와 실외공기는 서로 열교환할 수 있다.

예를 들어, 상기 실외열교환기(400)는 공기조화기(10)의 냉방 모드에서 응축기의 기능을 수행하고, 난방 모드에서 증발기의 기능을 수행할 수 있다.

상기 실내열교환기(200) 및 실외열교환기(400) 중 적어도 하나는 마이크로 채널 핀-튜브 방식의 열교환기가 될 수 있다. 또한, 상기 실내열교환기(200) 측에는 실내팬(210)이 마련될 수 있고, 상기 실외열교환기(400) 측에는 실외 팬(410)이 마련될 수 있다.

상기 공기조화기(10)는 압축기(100)로 유입되는 냉매를 기상 냉매와 액상 냉매로 분리하여 기상 냉매만 압축기(100)로 공급하는 어큐뮬레이터(500)를 포함할 수 있다.

상기 어큐뮬레이터(500)는 압축기(100) 전단에 구비될 수 있다. 상기 어큐뮬레이터(500)는 실내열교환기(200) 또는 실외열교환기(400)에서 증발되어 압축기(100)를 향하는 이상냉매에서 기상 냉매만을 분리하여 압축기(100)로 안내하도록 형성될 수 있다.

상기 공기조화기(10)는 냉방 모드와 난방 모드가 전환될 때, 냉매의 순환방향을 전환시키기 위한 유로전환밸브(600)를 포함할 수 있다. 상기 유로전환밸브(600)는 4방 밸브(four-way valve)로 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 유로전환밸브(600)는 냉방모드에서 압축기(100)로부터 토출된 냉매를 실외기로 안내하고, 난방모드에서 압축기(100)로부터 토출된 냉매를 실내기로 안내하도록 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(10)는 실외온도를 감지하는 온도센서(710)를 구비할 수 있다. 상기 온도센서(710)는 실외공기의 온도를 감지하도록 실외기(O)에 구비될 수 있다. 상기 온도센서(710)에서 감지된 실외온도에 기초하여 후술할 스위칭 소자(810)가 제어부(C)에 의해 제어될 수 있다.

상기 압축기(100)는 후술할 제어부(800)에 의해 제어될 수 있다. 상기 제어부(800)는 압축기(100)의 주파수를 제어하는 스위칭 소자(810)를 구비할 수 있고, 상기 스위칭 소자(810)는 방열부(900)에 의해 방열될 수 있다.

한편, 상기 방열부(900)는 히트파이프를 포함할 수 있고, 외기 온도가 너무 낮을 경우, 상기 히트파이프에 크랙이 발생하여 방열성능이 저하되고, 제어부(800)의 스위칭소자(910)가 손상될 수 있다.

이하, 다른 도면을 참조하여, 히트파이프의 크랙을 방지함과 동시에 스위칭소자(910)의 손상을 방지할 수 있는 구성에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 주요 구성들의 연결관계를 나타내는 도면이고, 도 3은 제어부와 상기 제어부의 방열을 위한 히트싱크 및 히트파이프를 나타내는 도면이다.

도 2 및 3을 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는 온도센서(710)에 전기적으로 연결되는 제어부(800) 및 상기 제어부(800)를 방열하기 위한 방열부(900)를 포함할 수 있다.

상기 제어부(800)는 전술한 압축기(100), 실외팬(410) 및 유로전환밸브(600)를 제어할 수 있다.

특히, 상기 제어부(800)는 압축기(100)에 전류를 인가하는 스위칭 소자(810) 및 상기 스위칭 소자(810)를 제어하는 마이컴(820)을 구비할 수 있다.

상기 방열부(900)는 상기 제어부(800)에서 발생된 열을 외부로 방출하도록 형성될 수 있다. 특히, 상기 방열부(900)는 상기 스위칭 소자(810)를 방열하도록 배치될 수 있다.

상기 방열부(900)는 상기 스위칭 소자(810)의 일면에 접하도록 배치되는 히트싱크(910)와 히트파이프(920) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 방열부(900)에 상기 히트싱크(910)와 상기 히트파이프(920)가 모두 포함되는 경우, 상기 히트파이프(920)는 상기 스위칭 소자(810)의 일면에 접하여 스위칭 소자(810)를 방열하거나 또는 상기 히트싱크(910)를 통해 상기 스위칭 소자(810)로부터 발생된 열을 외부로 방출할 수 있다.

방열 성능의 향상을 위하여, 상기 방열부(900)는 상기 히트파이프(920)에 결합되되, 서로 이격되어 배치되는 복수개의 방열 핀(930)을 더 포함할 수 있다.

상기 히트싱크(910), 상기 히트파이프(920) 및 상기 복수개의 방열 핀(930)은 열전도성율이 높은 금속으로 형성될 수 있다.

상기 히트싱크(910)는 방열 효율을 높이기 위하여 서로 이격된 복수개의 돌출 리브(911)를 구비할수 있다.

상기 히트파이프(920)는 방열 성능을 높이기 위하여 내부에 유체(예를 들어, 물)가 수용될 수 있다. 한편, 외부 온도가 너무 낮으면, 상기 히트파이프(920) 내의 유체가 동결될 수 있다. 상기 유체가 동결되면, 상기 히트파이프(920)에 크랙이 발생될 수 있다. 그리고, 히트파이프(920)에 발생된 크랙은 방열성능 저하를 초래하여, 결국 열에 취약한 스위칭 소자(810)가 열에 의해 손상될 수 있다.

특히, 압축기(100)가 구동중인 상태에서는 스위칭소자(810)도 온 상태로서 스위칭소자(810)에서 열이 발생하여 히트파이프(920) 내의 유체가 동결될 우려가 없다. 즉, 압축기(100)의 구동이 정지된 상태에서 외부 온도가 낮을 때 히트파이프(920)가 동파될 가능성이 있다.

따라서, 압축기(100)의 구동이 정지된 상태에서, 상기 제어부(800)는 상기 온도센서(710)에서 감지된 실외온도가 기설정된 제1온도 이하이면, 상기 압축기(100)에 특정 전류를 인가할 수 있다.

상기 제어부(800)가 압축기(100)에 특정 전류를 인가한다는 것은 상기 제어부(800)에 구비되는 스위칭 소자(810)가 상기 압축기(100)에 특정 전류를 인가하도록 마이컴(820)이 스위칭 소자(810)를 제어함을 의미할 수 있다.

상기 제1온도는 실험을 통해 결정될 수 있다. 상기 제1온도는 0도보다 높을 수 있다. 예를 들어, 상기 제1온도는 3도 내지 5도가 될 수 있으며, 바람직하게는 4도가 될 수 있다. 상기 제1온도를 물의 동결온도인 0도 보다 높게 설정한 이유는 압력이 낮은 상황에서는 0도보다 높은 온도에서도 물이 동결될 수 있기 때문이다.

상기 제어부(800)가 압축기(100)에 특정 전류를 인가할 때, 제어부(800)에서 열이 발생하므로(즉, 제어부에 구비되는 스위칭소자에서 열이 발생하므로), 히트파이프(920) 내의 유체의 동결이 방지될 수 있다.

물론, 히트파이프(920) 내의 유체는 실외온도가 상기 제1온도 이하에서 즉시 동결되는 것이 아니다. 즉, 실외온도가 상기 제1온도로 일정시간 이상 지속될 때, 상기 유체가 동결될 수 있다.

따라서, 상기 제어부(800)는 실외온도가 상기 기설정된 제1온도 이하로 일정시간 이상 지속될 때, 상기 압축기(100)에 특정 주파수를 인가할 수 있다. 즉, 실외온도가 상기 기설정된 제1온도 이하로 일정시간 이상 지속될 때에만 상기 스위칭소자(810)에 의해 압축기(100)에 특정 주파수가 인가되도록 상기 마이컴(820)이 상기 스위칭소자(810)를 제어할 수 있다.

압축기(100)에 대해 상기 특정 전류를 인가하는 이유는 압축기(100)를 구동시키고자 하는 것이 아니고, 제어부(800)에서 열을 발생시키기 위함(즉, 스위칭 t자(810)에서 열을 발생시키기 위함)이다.

상기 특정 전류가 상기 압축기(100)에 인가될 때, 상기 압축기(100)는 비구동 상태로 유지될 수 있다. 즉, 상기 특정 전류는 상기 압축기(100)를 구동시킬 수 없는 전류가 될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 불필요한 압축기(100)의 구동 및 그에 따른 전력 소모를 방지하면서, 스위칭소자(810)에 열을 발생시킬 수 있다.

구체적으로, 압축기(100)는 기설정된 주파수의 교류 전류에 의해 구동되도록 형성될 수 있다. 또한, 압축기(100)는 정상상태의 구동 주파수의 범위 내에서 구동될 수 있다. 상기 정상상태의 구동 주파수의 범위는 대략 10 헤르즈 내지 150 헤르즈가 될 수 있다.

따라서, 상기 특정 전류는 직류 전류가 될 수 있다. 즉, 실외온도에 기초하여, 상기 스위칭 소자(810)가 상기 압축기(100)에 직류 전류를 인가하도록 상기 마이컴(820)이 상기 스위칭 소자(810)를 제어할 수 있다.

이와 달리, 상기 특정 전류는 상기 정상상태의 구동 주파수의 범위를 초과하는 기설정된 주파수의 교류 전류가 될 수 있다. 교류 전류가 압축기(100)에 인가되더라도, 상기 교류 전류의 주파수가 상기 정상상태의 구동 주파수의 범위를 일정 수준 이상 초과할 경우 상기 압축기(100)는 구동되지 않을 수 있다.

상기 특정 전류가 교류 전류일 때, 상기 특정 전류의 주파수는 1 키로 헤르즈 이상이 될 수 있다. 예를 들어, 상기 특정 전류의 주파수는 1 키로 헤르즈 내지 수십 키로 헤르즈가 될 수 있다. 상기와 같이, 상기 특정 전류가 교류 전류일 때, 상기 특정 전류의 주파수는 정상상태의 구동 주파수보다 6배 이상 클 수 있다.

한편, 전술한 히트파이프(920)의 동결을 방지하기 위하여 압축기(100)에 대해 인가되는 특정 전류는 전력소모의 관점에서 가능한 짧은 시간 동안 유지되는 것이 바람직하다. 즉, 최소한의 전력으로 히트파이프(920)의 동결을 방지하기 위하여, 압축기(100)에 대한 특정 전류의 인가가 적절한 시기에 종료되는 것도 필요하다.

예를 들어, 실외온도에 따라서 압축기(100)에 대한 특정 전류의 인가가 종료될 수 있다. 실외온도가 일정 수준 이상이 되면, 히트파이프(920) 내에 수용된 유체의 동결 우려가 없을 수 있다.

상기 제어부(800)에 의해 상기 압축기(100)에 특정 전류가 인가되는 중에, 실외 온도가 기설정된 제2온도 이상이 되면, 상기 제어부(800)는 상기 압축기(100)에 대한 특정 전류의 인가를 종료할 수 있다.

이때, 히트파이프(920) 내에 수용된 유체의 동결을 보다 확실히 방지하기 위하여, 상기 제2온도는 상기 제1온도보다 높을 수 있다.

또한, 사용자에 의해 압축기(100)를 구동시키는 구동 신호가 입력될 경우에도 특정 전류의 인가가 종료될 수 있다. 이는, 상기 압축기(100)를 구동시키는 과정에서 상기 제어부(800)는 발열하므로, 상기 특정 전류를 따로 인가할 필요가 없기 때문이다.

즉, 상기 제어부(800)에 의해 상기 압축기(100)에 상기 특정 전류가 인가되는 중에 압축기(100)의 구동 신호가 입력되면, 상기 제어부(800)는 상기 압축기(100)에 대한 특정 전류의 인가를 종료할 수 있다. 즉, 상기 스위칭 소자(810)가 상기 압축기(100)에 특정 전류를 인가하지 않고 상기 구동 신호에 기초한 정상상태의 전류를 인가하도록 상기 마이컴(820)이 상기 스위칭 소자(810)를 제어할 수 있다.

상기와 같이, 히트파이프(920) 내에 수용되는 유체의 동결 방지를 위해 필요한 만큼만 압축기(100)에 대해 특정 전류가 인가되어, 전력 소모를 최소화할 수 있다.

이하, 다른 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 나타내는 흐름도이다. 이하, 도 4를 참조하여, 공기조화기의 제어방법을 설명함에 있어서, 전술한 공기조화기의 구성이 공기조화기의 제어방법에도 동일하게 적용될 수 있음은 자명하다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법은 실외온도를 감지하는 온도감지단계(S10), 실외온도가 기설정된 제1온도(Tset1)와 비교되는 제1온도비교단계(S20), 제1온도비교단계(S20)에서 비교된 결과에 기초하여 압축기(100)에 특정 전류가 인가되는 전류인가단계(S40)를 포함할 수 있다.

상기 온도감지단계(S10)에서는 실외기(O)에 구비되는 온도센서(710)에 의해 실외온도가 감지될 수 있다. 상기 온도감지단계(S10)에서 감지된 실외온도는 제어부(800)로 전달될 수 있다.

상기 제1온도비교단계(S20)에서는 상기 온도감지단계(S10)에서 감지된 실외온도와 기설정된 제1온도(Tset1)가 비교될 수 있다. 이때, 상기 제1온도(Tset1)는 히트파이프(920) 내에 수용되는 유체(예를 들어, 물)의 어는점을 고려하여 실험을 통해 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1온도(Tset1)는 0도보다 높을 수 있다. 예를 들어, 상기 제1온도는 3도 내지 5도가 될 수 있으며, 바람직하게는 4도가 될 수 있다. 상기 제1온도(Tset1) 물의 동결온도인 0도 보다 높게 설정한 이유는 압력이 낮은 상황에서는 실외온도가 0도보다 높은 온도에서도 물이 동결될 수 있기 때문이다.

상기 전류인가단계(S40)에서는 상기 제1온도비교단계(S20)에서 실외온도가 기설정된 제1온도(Tset1) 이하일 때, 상기 제어부(800)에 의해 압축기(100)에 특정 전류가 인가될 수 있다.

전술한 바와 같이, 제어부(800)에 의해 압축기(100)에 특정 전류가 인가된다는 것은 제어부(800)에 구비되는 스위칭 소자(810)에 의해 압축기(100)에 특정 전류가 인가되도록 스위칭 소자(810)가 마이컴(820)에 의해 제어된다는 것을 의미할 수 있다.

상기 특정 전류가 압축기(100)에 인가됨에 따라서, 제어부(800)에 구비되는 스위칭 소자(810)에 열이 발생하고, 상기 스위칭 소자(810)에 접하도록 배치되는 히트파이프(920)의 동결에 의한 파손이 방지될 수 있다.

상기 제1온도비교단계(S20)에서 상기 실외온도가 기설정된 제1온도(Tset1) 이하로 일정시간 이상 지속될 때, 상기 전류인가단계(S40)가 수행될 수 있다. 이는, 실외온도가 제1온도(Tset1) 이하로 내려가더라도 히트파이프(920) 내에 수용된 유체가 동결될 때까지 어느 정도 시간이 소요되기 때문이다. 상기 일정시간은 실험을 통해 결정될 수 있으며, 대략 5분 내지 10분이 될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법은 압축기(100)가 구동 중인지 여부가 판단되는 압축기 구동 판단단계(S30)를 더 포함할 수 있다.

상기 압축기 구동 판단단계(S30)에서 압축기(100)가 사용자의 입력에 기초하여 특정 작동모드로 구동되고 있는 것으로 판단되면, 상기 전류인가단계(S40)는 수행될 필요가 없다. 이는, 압축기(100)가 사용자의 입력에 기초하여 작동중인 경우 스위칭 소자(810)가 온상태로 유지되면서 스위칭 소자(810)에서 열이 발생하여 히트파이프(920)의 동파 우려가 없기 때문이다.

이와 달리, 상기 압축기 구동 판단단계(S30)에서 상기 압축기(100)가 비구동 중인 것으로 판단되면, 상기 전류인가단계(S40)가 수행될 수 있다. 즉, 사용자에 의한 입력이 없어서 압축기(100)가 구동되고 있지 않을 때에만 히트파이프(920)의 동파 방지를 위해 상기 전류인가단계(S40)가 수행될 수 있다.

상기와 같이, 상기 전류인가단계(S40)는 실외온도가 제1온도(Tset1) 이하로 유지되는 동시에 상기 압축기(100)가 비구동 중인 것으로 판단될 때에만 수행될 수 있다.

상기 압축기 구동 판단단계(S30)는 상기 제1온도비교단계(S20)와 상기 전류인가단계(S40) 사이에 포함될 수 있다. 따라서, 상기 제1온도비교단계(S20)에서 실외온도가 제1온도(Tset1) 이하로 일정시간 이상 유지되더라도, 압축기(100)가 사용자 입력에 의해 구동되고 있으면, 상기 전류인가단계(S40)는 수행되지 않을 수 있다.

특히, 상기 압축기(100)가 사용자의 입력에 따라 구동 후 종료된 경우, 상기 압축기(100)의 구동 종료 후부터 기설정된 방열시간까지는 상기 전류인가단계(S40)가 수행되지 않을 수 있다. 압축기(100)의 구동이 종료된 후부터 상기 방열시간까지는 제어부(800)(즉, 스위칭소자(810))에 아직 열이 남아있을 수 있기 때문이다. 이때, 상기 방열시간은 대략 1분 내지 5분이 될 수 있다.

한편, 상기 전류인가단계(S40)에서 상기 압축기(100)에 대한 상기 특정 전류의 인가는 압축기(100)를 구동시키기 위한 것이 아니다. 즉, 전류인가단계(S40)에서 압축기(100)에 특정 전류를 인가하는 것은 스위칭 소자(810)에 열을 발생시키기 위한 것으로서, 압축기(100)의 구동을 통해 냉매를 순환시키고자 하는 것은 아니다.

따라서, 상기 전류인간단계(S40)에서 상기 특정 전류가 상기 압축기(100)에 인가될 때, 상기 압축기(100)는 비구동 상태로 유지되는 것이 바람직하다. 압축기(100)가 구동되면, 불필요하게 냉매가 순환될 뿐만 아니라 불필요한 전력 소모가 발생될 수 있기 때문이다.

상기 압축기(100)는 기설정된 정상상태의 구동 주파수 범위의 교류 전류가 인가될 때에만 구동되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 정상상태의 구동 주파수 범위는 10헤르즈 내지 150 헤르즈가 될 수 있다.

즉, 상기 압축기(100)는 직류 전류가 인가되거나, 상기 정상상태의 구동 주파수 범위에 비해 일정수준 이상 큰 주파수의 교류 전류가 인가되면, 구동되지 않을 수 있다. 예를 들어, 1키로 헤르즈 이상(보다 구체적으로, 1키로 헤르즈 내지 수십 키로 헤르즈)의 교류 전류가 압축기(100)에 인가되더라도, 압축기(100)는 구동되지 않을 수 있다.

따라서, 상기 특정 전류는 직류 전류이거나, 또는 압축기(100)의 정상상태의 구동 주파수의 범위를 일정수준 이상 초과하는 기설정된 주파수의 교류 전류가 될 수 있다. 그리고, 상기 특정 전류가 교류 전류인 경유 상기 특정 전류의 주파수는 1 키로 헤르즈 이상이 될 수 있다.

상기와 같이, 특정 전류가 압축기(100)에 인가되면, 압축기(100)를 비구동 상태로 유지되면서, 히트파이프(920)의 동파 방지를 위해 스위칭 소자(810)에서 열이 발생될 수 있다.

한편, 상기 압축기(100)에 대한 특정 전류의 인가는, 히트파이프(920)의 동파 및 그로 인한 스위칭 소자(810)의 손상을 방지하기 위한 것으로서 최소한의 전력으로 필요한 경우에만 수행되는 것이 바람직하다.

따라서, 실외온도와 압축기(100) 비구동 상태의 조건을 만족하여 상기 압축기(100)에 상기 특정 전류의 인가가 개시되더라도, 특정 전류의 인가를 종료하는 시점을 결정하는 것이 중요하다.

본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법은 상기 전류인가단계(S40) 이후에, 상기 압축기(100)에 대한 상기 특정 전류의 인가를 정지하기 위한 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 정지조건판단단계(S50) 및 상기 조건을 만족하면 압축기(100)에 대한 상기 특정 전류의 인가를 정지하는 전류인가종료단계(S60)를 더 포함할 수 있다.

상기 전류인가단계(S40)가 개시된 후에, 상기 정지조건판단단계(S50)가 기설정된 주기로 반복적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 정지조건판단단계(S50)는 압축기(100)에 대한 특정 전류 인가를 정지하기 위한 기설정된 조건이 만족될 때까지 주기적으로 그리고 반복적으로 수행될 수 있다.

상기 정지조건판단단계(S50)에서는 실외온도가 기설정된 제2온도(Tset2) 이상인지 여부 및 압축기(100)의 구동 신호가 입력되는지 여부가 상기 특정 전류의 인가를 정지하기 위한 조건으로서 판단될 수 있다.

상기 실외온도가 기설정된 제2온도(Tset2) 이상이거나 또는 압축기(100)의 구동신호가 입력되면 상기 특정 전류의 인가를 종료하기 위한 조건을 만족한 것으로 간주할 수 있다.

즉, 제2온도(Tset2) 이상인 실외온도 및 압축기(100)의 구동신호 입력 중 하나 이상만 만족하면, 압축기(100)에 대한 상기 특정 전류의 인가가 종료되는 상기 전류인가종료단계(S60)가 수행될 수 있다.

이때, 히트파이프(920) 내에 수용된 유체의 동결을 보다 확실히 방지하기 위하여, 상기 제2온도는 상기 제1온도보다 높을 수 있다. 예를 들어, 히트파이프(920)의 비동결 상태의 유지를 보장하기 위하여, 상기 제2온도는 대략 6도 내지 8도가 될 수 있으며, 바람직하게는 8도가 될 수 있다.

상기와 같이, 본 발명에 따르면, 최소한의 전력을 사용하여 히트파이프의 동파를 방지함과 동시에, 그로 인한 제어부(특히, 스위칭 소자)의 파손을 방지할 수 있다.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100 압축기 200 실내열교환기
300 팽창밸브 400 실외열교환기
500 어큐뮬레이터 600 유로전환밸브
710 온도센서 800 제어부
810 스위칭 소자 820 마이컴

Claims (15)

1. 실내열교환기를 구비하는 실내기;
   실외열교환기와 압축기와 상기 압축기를 제어하기 위한 제어부를 구비하는 실외기;
   상기 제어부에 전기적으로 연결되고 실외온도를 감지하는 온도센서;
   상기 제어부를 방열하기 위하여 내부에 유체를 수용하는 히트파이프를 포함하고,
   상기 압축기의 구동이 정지된 상태에서, 상기 제어부는 상기 온도센서에서 감지된 실외온도가 기설정된 제1온도 이하이면 상기 압축기에 특정 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 실외온도가 상기 기설정된 제1온도 이하로 일정시간 이상 지속될 때, 상기 압축기에 특정 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 특정 전류가 상기 압축기에 인가될 때, 상기 압축기는 비구동 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 특정 전류는 직류 전류인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
5. 제3항에 있어서,
   상기 특정 전류는 상기 압축기의 정상상태의 구동 주파수의 범위를 초과하는 기설정된 주파수의 교류 전류인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제어부에 의해 상기 압축기에 특정 전류가 인가되는 중에 실외온도가 기설정된 제2온도 이상이 되면, 상기 제어부는 상기 압축기에 대한 특정 전류의 인가를 종료하고,
   상기 제2온도는 상기 제1온도보다 높은 것을 특징으로 하는 공기조화기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어부에 의해 상기 압축기에 특정 전류가 인가되는 중에 압축기의 구동 신호가 입력되면, 상기 제어부는 상기 압축기에 대한 특정 전류의 인가를 종료하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
8. 압축기, 실내열교환기, 실외열교환기, 상기 압축기를 제어하는 제어부 및 상기 제어부의 방열을 위한 히트파이프를 구비하는 공기조화기의 제어방법으로서,
   실외온도가 감지되는 온도감지단계;
   실외온도와 기설정된 제1온도가 비교되는 제1온도비교단계; 및
   상기 제1온도비교단계에서 실외온도가 기설정된 제1온도 이하일 때, 상기 제어부에 의해 상기 압축기에 특정 전류가 인가되는 전류인가단계;
   를 포함하는 공기조화기의 제어방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1온도비교단계에서 상기 실외온도가 기설정된 제1온도 이하로 일정시간 이상 지속될 때, 상기 전류인가단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
10. 제8항에 있어서,
    상기 제1온도비교단계와 상기 전류인가단계 사이에,
    압축기가 구동중인지 여부가 판단되는 압축기 구동 판단단계를 더 포함하고,
    상기 압축기 구동 판단단계에서 상기 압축기가 비구동 중인 것으로 판단되면, 상기 전류인가단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
11. 제8항에 있어서,
    상기 전류인가단계에서 상기 특정 전류가 상기 압축기에 인가될 때, 상기 압축기는 비구동 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 특정 전류는 직류 전류이거나, 또는 상기 압축기의 정상상태의 구동 주파수의 범위를 초과하는 기설정된 주파수의 교류 전류인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 특정 전류가 교류 전류인 경우, 상기 특정 전류의 주파수는 1 키로 헤르즈 이상인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
14. 제8항에 있어서,
    상기 전류인가단계 이후에,
    상기 압축기에 대한 상기 특정 전류 인가를 정지하기 위한 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 정지조건판단단계; 및
    상기 정지조건판단단계에서 상기 조건을 만족하면 압축기에 대한 상기 특정 전류 인가를 정지하는 전류인가종료단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
15. 제14항에 있어서,
    실외온도가 기설정된 제2온도 이상이거나 또는 압축기의 구동신호가 입력되면 상기 특정 전류 인가를 정지하기 위한 조건을 만족하고,
    상기 제2온도는 상기 제1온도보다 높은 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
    

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