KR101237216B1 - 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 압축기 및 실외 열교환기를 포함하는 실외기; 상기 실외기에 연결되며, 실내 열교환기를 포함하는 적어도 하나 이상의 실내기; 상기 실외기와 실내기를 연결하는 냉매배관; 상기 냉매배관을 유동하는 냉매 중 적어도 일부의 냉매를 저장하는 리시버; 상기 실외기에 배치되며, 실외온도를 감지하기 위한 외기온도 감지부; 상기 실내기의 운전용량을 감지하는 실내부하 감지부; 및 상기 외기온도 감지부 및 실내부하 감지부에서 감지된 값들 중 적어도 하나의 값에 기초하여, 상기 압축기의 구동 초기에, 상기 리시버에 저장될 냉매의 양이 조절되도록 하는 제어부가 포함된다.

Description

공기조화기 및 그 제어방법{An air condtioner and a control method the same}
본 발명의 실시예는 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
공기 조화기는 실내의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 가전기기이다. 이를테면, 여름에는 실내를 시원한 냉방상태로, 겨울에는 실내를 따뜻한 난방상태로 조절하고, 또한 실내의 습도를 조절하며, 실내의 공기를 쾌적한 청정상태로 조절한다.
상세히, 공기 조화기는 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉동 사이클이 구동되며, 이에 따라 설정공간(일례로, 실내공간)의 냉방 또는 난방운전을 수행할 수 있다.
이러한 공기 조화기는 실내기와 실외기의 분리 여부에 따라, 실내기와 실외기를 각각 분리된 분리형 공기조화기와, 실내기와 실외기를 하나의 장치로 결합된 일체형 공기조화기로 구분될 수 있다. 실외기에는 압축기 및 외기와 열교환하는 실외 열교환기가 포함되며, 실내기에는 실내 공기와 열교환하는 실내 열교환기가 포함된다.
냉동사이클이 냉방 운전을 하는 경우, 상기 실외 열교환기는 응축기로서, 상기 실내 열교환기는 증발기로서 기능을 한다. 반면에, 냉동사이클이 난방 운전을 하는 경우, 상기 실내 열교환기는 응축기로서, 상기 실외 열교환기는 증발기로서 기능을 한다.
한편, 공기 조화기는 운전모드 조건, 즉 냉방운전 또는 난방운전 여부에 따라, 요구되는 순환 냉매량이 달라질 수 있다. 일례로, 냉방운전시 보다 난방운전시에 냉동 사이클을 순환하는 냉매량이 더 요구될 수 있다. 이 경우, 압축기에서 압축되어야 할 냉매량이 더 요구될 수 있다.
또한, 공기 조화기는 외기 조건 또는 실내부하 조건에 따라, 요구되는 냉매량이 다르게 형성될 수 있다.
상세히, 공기 조화기가 냉방 운전을 수행하는 과정에서, 외기온도가 기준온도보다 높으면, 냉동 사이클의 고압, 즉 압축기의 토출압력이 상승하게 된다. 이러한 상황에서, 시스템을 순환하는 냉매량이 많아지게 되면, 상기 고압이 더욱 상승되고, 이에 따라 냉동 사이클의 전체 압력분포가 정상 압력보다 상승하게 된다. 결국, 냉방능력이 저하되고, 시스템의 작동에러(고압 에러)가 발생할 수 있는 문제점이 나타난다. 따라서, 이 경우, 순환되는 냉매량이 줄어들 필요가 있다.
반면에, 공기 조화기가 난방 운전을 하는 과정에서, 외기온도가 기준온도보다 낮으면, 냉동 사이클의 저압, 즉 증발압력이 낮아지게 된다. 이러한 상황에서, 시스템을 순환하는 냉매량이 부족하게 되면, 상기 저압이 더욱 하강하게 되고, 이에 따라 냉동 사이클의 전체 압력분포가 정상 압력보다 낮아지게 된다. 결국 난방능력이 저하되고 시스템의 작동에러(저압 에러)가 발생할 수 있는 문제점이 나타난다. 이 경우, 순환되는 냉매량이 증가될 필요가 있다.
또한, 공기 조화기의 운전시, 운전되는 실내기의 비율, 즉 실내부하가 높아지면, 요구되는 냉매량이 증가된다. 반면에, 상기 실내부하가 낮아지면, 요구되는 냉매량이 줄어들게 된다.
이와 같이, 외기 조건, 실내부하 조건 또는 공기 조화기의 운전모드 조건에 따라서, 시스템에서 요구되는 냉매량이 달라지게 된다.
그러나, 종래의 공기 조화기에 의하면, 냉방운전 또는 난방운전 여부에 관계없이, 그리고 외기 조건 또는 실내부하 조건을 고려하지 않고, 동일한 냉매량으로 냉동 시스템이 운전되었다. 따라서, 각 상황에 맞는 시스템 냉매량이 제어될 수 없게 되고, 이에 따라 냉난방 능력이 제한되고, 시스템에 작동 오류가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 냉매량 제어를 통하여 운전 효율이 향상될 수 있는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 압축기 및 실외 열교환기를 포함하는 실외기; 상기 실외기에 연결되며, 실내 열교환기를 포함하는 적어도 하나 이상의 실내기; 상기 실외기와 실내기를 연결하는 냉매배관; 상기 냉매배관을 유동하는 냉매 중 적어도 일부의 냉매를 저장하는 리시버; 상기 실외기에 배치되며, 실외온도를 감지하기 위한 외기온도 감지부; 상기 실내기의 운전용량을 감지하는 실내부하 감지부; 및 상기 외기온도 감지부 및 실내부하 감지부에서 감지된 값들 중 적어도 하나의 값에 기초하여, 상기 압축기의 구동 초기에, 상기 리시버에 저장될 냉매의 양이 조절되도록 하는 제어부가 포함된다.
다른 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법에는, 냉매배관을 순환하는 냉매 중 적어도 일부의 양을 일시 저장한 후 상기 냉매배관에 선택적으로 공급하는 리시버가 포함되는 공기 조화기의 제어방법에 있어서, 공기 조화기의 운전모드 및 운전명령이 인식되는 단계; 상기 공기 조화기의 운전명령에 따른 압축기의 구동 전, 실외온도 및 실내부하 중 적어도 하나의 값이 인식되는 단계; 상기 압축기가 구동되는 단계; 및 상기 실외온도 및 실내부하 조건에 기초하여, 상기 리시버로 유입되거나 상기 리시버로부터 배출되는 냉매의 양을 조절하는 단계가 포함된다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에 의하면, 공기 조화기가 운전되기 전에 설정조건을 판단하여 냉매량 조절여부를 인식하고, 공기 조화기의 운전이 시작되면 인식된 냉매량에 기초하여 냉매량을 제어할 수 있으므로, 공기 조화기의 운전 초기에 시스템의 안정화를 꾀할 수 있다는 효과가 나타난다.
상세히, 공기 조화기의 냉방운전 또는 난방운전 여부와, 실외온도 조건 및 실내부하 조건이 고려되어, 시스템을 순환하는 최적의 냉매량, 즉 시스템의 최적 압력을 제어할 수 있으므로, 냉방능력 또는 난방능력이 개선되고, 시스템의 운전효율이 상승될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 실내부하에 따라 압축기의 운전율을 변화시키지 않고, 시스템의 순환 냉매량을 조절함으로써 냉동사이클의 성능을 제어할 수 있으므로, 공기 조화기의 전체적인 운전효율이 개선될 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉방 운전시, 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉방 운전시, 설정조건에 따라 특정 제어운전이 수행됨을 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 난방 운전시, 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 난방 운전시, 설정조건에 따라 특정 제어운전이 수행됨을 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 시스템 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(10)에는, 실외 공기 및 냉매 간의 열교환이 이루어지는 실외열교환기(11)와, 냉매를 압축하는 압축기(12)와, 실내 공기 및 냉매 간의 열교환이 이루어지는 실내열교환기(13)와, 냉매를 팽창시키는 팽창부(141,142) 및 상기 실외열교환기(11), 압축기(12), 실내열교환기(13) 및 팽창부(141,142)를 연결하여 냉매사이클을 형성하는 메인 냉매배관(151)이 포함된다.
그리고, 상기 공기 조화기(10)에는, 상기 압축기(12)를 향하여 유동하는 냉매 중 액상의 냉매를 걸러내는 어큐뮬레이터(16)와, 상기 압축기(12)에서 토출되는 냉매의 유동 방향을 상기 실외열교환기(11) 또는 실내열교환기(13)로 선택적으로 전환하는 유동전환부(15)가 더 포함된다. 상기 공기 조화기(10)의 운전 모드에 따라 상기 유동전환부(15)에 의한 냉매의 유동 방향이 전환될 수 있다.
상기 실내열교환기(13)에는, 복수의 실내 공간에 각각 설치되는 다수의 실내 열교환부(131,132,133)가 포함된다. 그리고, 상기 압축기(12)에는, 압축 용량이 일정하게 유지되는 정속 압축기(121) 및 압축 용량이 가변되는 인버터 압축기(122)가 포함된다.
상기 팽창부(141,142)에는, 상기 실외 열교환기(11)에 인접하여 설치되는 실외 팽창부(141)와, 상기 실내 열교환기(13)에 인접하여 설치되는 실내 팽창부(142)가 포함된다. 상기 실내팽창부(142)에는, 상기 복수의 실내 열교환부(131,132,133) 에 대응되어 다수의 실내팽창부(142)가 포함될 수 있다.
상기 다수의 실내팽창부(142)는, 상기 복수의 실내 열교환부(131,132,133)의 가동 여부에 따라, 상기 복수의 실내열교환부(131,132,133)로 유입되는 냉매를 각각 선택적으로 차단할 수 있도록 작동된다.
상기 실외 팽창부(141) 및 실내 팽창부(142)는, 일례로 전자팽창밸브(EEV)와 같이 개도를 조절할 수 있는 밸브로 구성될 수 있다.
상세히, 상기 공기 조화기(10)가 난방 운전되는 경우, 상기 실내 팽창부(142)는 완전히 개방되고 상기 실외 팽창부(141)가 부분적으로 개방된다. 따라서, 상기 실내 열교환기(13)를 통과한 냉매는 상기 실내 팽창부(142)를 상태 변화없이 통과하고 상기 실외 팽창부(141)를 통과하면서 팽창된 후 상기 실외 열교환기(11)로 유입될 수 있다.
반면에, 상기 냉매시스템이 냉방 운전되는 경우, 상기 실외 팽창부(141)는 완전히 개방되고 상기 실내 팽창부(142)가 부분적으로 개방된다. 따라서, 상기 실외 열교환기(11)를 통과한 냉매는 상기 실외 팽창부(141)를 상태 변화없이 통과하고 상기 실내 팽창부(142)를 통과하면서 팽창된 후 상기 실내 열교환기(13)로 유입될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 냉동 사이클을 순환하는 냉매의 유동량을 조절하기 위한 냉매량 조절부가 더 포함된다.
상세히, 상기 냉매량 조절부에는, 상기 냉동 사이클을 순환하는 냉매 중 적어도 일부를 저장하는 리시버(170)와, 상기 리시버(170)로 유입되는 냉매량을 조절하는 유입조절부(171) 및 상기 리시버(170)로부터 배출되는 냉매량을 조절하는 배출조절부(172)가 포함된다.
그리고, 상기 냉매량 조절부에는, 상기 리시버(170)에 저장된 냉매량을 감지하기 위한 냉매량감지부(18)와, 상기 리시버(170)를 통과하는 냉매 유량을 제한하기 위한 유량제한부(173,174) 및 상기 메인 냉매배관(151) 및 리시버(170) 사이의 냉매 유동을 안내하는 저장 냉매배관(152)이 더 포함된다.
상기 리시버(170)는, 일례로 냉매가 수용되는 탱크와 같이, 상기 냉동 사이클을 순환하는 냉매 중 적어도 일부를 저장할 수 있는 장치로서 이해된다.
상기 유입조절부(171)는 상기 리시버(170)의 유입측 저장 냉매배관(152)에 설치되고, 상기 배출조절부(172)는 상기 리시비의 배출측 저장 냉매배관(152)에 설치된다. 일례로, 상기 유입조절부(171) 및 배출조절부(172)는, 냉매의 유동을 선택적으로 차단할 수 있는 개폐 밸브일 수 있다.
상기 유량제한부(173,174)는, 일례로 캐필러리 튜브(capillary tube)와 같이 상기 리시버(170)로 유입 또는 배출되는 냉매의 유동 속도 또는 유량을 설정속도 또는 설정량 이하로 제한할 수 있는 장치로서 이해된다. 상기 유량제한부(173,174)에는, 상기 리시버(170)의 유입측에 설치되는 유입측 유량제한부(173) 및 상기 리시버(170)의 배출측에 설치되는 배출측유량제한부(174)를 포함한다.
이때, 상기 유입조절부(171), 유입측 유량제한부(173), 상기 배출조절부(172) 및 배출측 유량제한부(174) 중 적어도 하나는, 일례로 전자팽창밸브(EEV)와 같이 연속적으로 개도 조절가능한 밸브로 구성될 수 있다.
상기 저장 냉매배관(152)의 일단은 상기 실외열교환기(11) 및 실내열교환기(13)를 연결하는 상기 메인 냉매배관(151)의 일측에 연결되고, 상기 저장 냉매배관(152)의 타단은 상기 어큐뮬레이터(16)의 유입측에 해당하는 상기 메인 냉매배관(151)의 타측에 연결된다.
따라서, 상기 유입조절부(171)가 개방된 상태에서는 상기 실외열교환기(11) 및 실내열교환기(13) 사이를 유동하는 냉매 중 적어도 일부가 상기 리시버(170)로 유입되고, 상기 배출조절부(172)가 개방된 상태에서는 상기 리시버(170)의 냉매가 상기 어큐뮬레이터(16)로 유입될 수 있다.
상기 냉매량 감지부(18)는, 상기 리시버(170)에 저장된 냉매량을 감지할 수 있도록, 상기 리시버(170)의 일측에 설치된다.
상기 냉매량감지부(18)에는, 상기 리시버(170)의 다양한 냉매 수위를 감지할 수 있도록, 상기 리시버(170)의 일측에 각각 다른 높이로 설치되는 복수개의 수위 센서(181,182)를 포함할 수 있다. 상기 복수개의 수위 센서(181,182)에는, 상기 리시버(170)의 하부에 설치되는 제 1 센서(182) 및 상기 리시버(170)의 상부에 설치되는 제 2 센서(181)가 포함된다.
상기 제 1 센서(182)는 상기 리시버(170)의 내부가 비었는지 여부(최소 저장량 이하인지 여부)를 감지하고, 상기 제 2 센서(181)는 상기 리시버(170)가 냉매로 가득 찼는지 여부(최대 저장량 이상인지 여부)를 감지할 수 있다. 일례로, 리시버(170) 내에서의 냉매 수위가 제 1 센서(182)와 제 2 센서(181)의 사이에 형성되는 경우, 표준 냉매량에 해당하는 것으로 인식될 수 있다.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 복수개의 수위 센서(181,182) 중, 제 3 센서(미도시)가 상기 리시버(170)의 내부 공간 중 상기 제 1 센서(182) 및 제 2 센서(181)의 사이에 해당하는 일 지점에 더 설치될 수 있다.
냉매가 상기 제 3 센서에 의하여 감지되는지 여부에 따라, 저장냉매량이 표준 냉매량에 해당하는지 여부를 감지할 수도 있다. 일례로, 냉매 수위가 상기 제 3 센서보다 높게 위치되면 표준 냉매량이 존재하는 것으로 인식되고, 상기 냉매 수위가 제 3 센서보다 낮게 위치되면 표준 냉매량이 존재하지 않는 것으로 인식될 수 있다. 이 때, 표준 냉매량은, 운전 초기에 상기 냉매사이클 상에 적절한 기준 냉매량이 유동하기 위하여 상기 리시버(170)에 저장되는 적정 냉매량을 의미할 수 있다.
한편, 상기 공기 조화기(10)에는, 응축기를 통과한 냉매를 과냉각시키기 위한 과냉각기를 더 포함할 수 있다. 상세히, 상기 과냉각기에는, 상기 응축기를 통과한 냉매 중 일부를 바이패스시켜 상기 어큐뮬레이터(16)의 유입측으로 안내하는 바이패스 배관(153)과, 상기 바이패스되는 일부 냉매 및 상기 메인 냉매배관(151)의 냉매 간의 열교환이 이루어지는 과냉각열교환기(191) 및 상기 과냉각열교환기(191)를 통과하는 일부 냉매량을 조절하기 위한 과냉각조절부(192)가 포함된다.
상기 공기 조화기(10)에는, 외기온도가 감지되도록 하는 외기온도 감지부(110)가 더 포함된다. 상기 외기온도 감지부(110)는 실외기에 배치될 수 있다. 상기 외기온도 감지부(110)에서 감지된 온도값은, 공기 조화기의 기동제어 또는 정시제어 운전여부를 결정하게 되는 일 운전조건일 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 실내부하를 감지하기 위한 실내부하 감지부(190)가 더 포함된다. 상기 실내부하는 다수의 실내기의 운전비율에 관한 정보로서 이해된다. 일례로, 상기 실내부하는, 운전되는 실내 열교환부(131,132,133)의 운전 대수 또는 운전 용량일 수 있다. 따라서, 공기 조화될 실내공간이 다수인 경우, 상기 실내부하는 증가될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 상기 냉매량 감지부(18), 외기온도 감지부(110) 및 실내부하 감지부(190) 중 적어도 하나의 감지부에서 인식된 정보에 기초하여, 상기 유입 조절부(171) 또는 배출 조절부(172)의 개도를 조절하는 제어부(200)가 더 포함된다.
이하에서는, 본 발명에 의한 냉매시스템의 실시예의 제어 흐름에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉방 운전시, 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉방 운전시, 설정조건에 따라 특정 제어운전이 수행됨을 보여주는 그래프이다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(10)가 냉방운전하는 경우의 공기 조화기(10)의 제어방법을 설명한다.
공기 조화기(10)에 운전모드로서 냉방모드가 입력되며, 운전이 시작된다. 일례로, 사용자가 공기 조화기(10)를 파워-온 하고, 냉방모드를 입력한 후 운전명령을 입력할 수 있다(S11).
일반적으로, 상기 운전명령이 입력되면, 상기 압축기(12)가 구동되면서 냉동 사이클이 형성될 수 있다. 본 발명은, 상기 압축기(12)의 구동 시작전에, 설정조건에 따라 냉매량의 과부족 여부를 인식하는 단계가 수행된다(S12).
상기 설정조건에는, 외기온도(실외온도) 조건 및 실내부하 조건이 포함된다. 즉, 상기 외기온도 감지부(110) 및 실내부하 감지부(190)를 통하여, 외기온도와 실내부하의 크기가 감지될 수 있다(S13). 상기 외기온도 값과 실내부하의 크기에 따라, 공기 조화기(10)의 기동제어 수행여부가 결정될 수 있다(S14).
상세히, 상기 실외온도가 기준온도 이상인지 여부가 인식된다. 상기 실외온도가 기준온도 이상이면, 상기 실내부하가 기준부하보다 큰지 여부가 인식된다(S15,S16).
상기 실외온도가 기준온도 이상이고, 실내부하가 기준부하보다 큰 경우에는, 기동제어가 수행된다.
여기서, 기동제어는, 상기 리시버(170)에 냉매를 채워 시스템을 순환하는 냉매량을 줄이는 제어로서 이해된다. 즉, 상기 유입 조절부(171)를 개방하여 냉매가 상기 리시버(170)에 유입되도록 하고, 상기 배출 조절부(172)를 폐쇄하여 냉매가 상기 리비서(170)로부터 배출되는 것이 제한되도록 제어된다.
냉방 운전시, 실외온도가 고온인 경우 고압(압축기 토출압력)이 상승하게 되며, 이 때 냉매 순환량을 증가시키면 상기 고압이 너무 상승하게 되어 냉방능력이 저하되고, 시스템의 안정화가 제한되는 문제점이 발생된다. 따라서, 상기 실내부하가 큰 경우임에도 불구하고, 상기 리시버(170)에 냉매를 채움으로써 시스템 순환 냉매량을 줄이도록 제어하는 것이다.
정리하면, 상기 기동제어가 수행되어야 할 것으로 인식되면, 상기 압축기(12)가 구동되기 시작하고, 구동초기에, 즉 구동이 시작되자마자 상기 리시버(170)에 냉매가 채워질 수 있다. 이와 같이, 압축기(12)의 구동 초기에 냉매량을 제어함으로써 고압의 과도한 상승에 따른 냉방능력이 저하되거나, 시스템 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다(S17,S18).
그리고, 상기한 기동제어가 수행된 후 설정시간이 경과되면, 냉동 시스템이 안정화될 수 있다. 상기 시스템이 안정화 되면, 정시제어가 수행된다. 여기서, 시스템의 안정화는, 설정 범위내에서 냉동 사이클이 형성되는 것으로 이해된다.
상기 정시제어는, 시스템 고압(압축기의 토출압력)과, 과냉각기(190)에서의 과냉각도 및 상기 리시버(170)에서의 냉매 저장량 중 적어도 하나의 조건에 기초하여, 상기 리시버(170)에 냉매를 채우거나, 상기 리시버(170)로부터 냉매를 배출시킴으로써, 냉매의 순환량을 조절하는 제어로서 이해된다(S19,S20).
반면에, S15 단계에서 상기 실외온도가 기준온도 미만이거나, S16 단계에서 실내부하가 기준부하보다 작으면, 별도의 기동제어가 수행되지 않는다. 따라서, 상기 압축기(12)가 구동되면, S19 이하의 단계를 수행하게 된다.
즉, S21 단계를 수행할 수 있는 조건에서는, 시스템 안정화 후 정시 제어를 수행하더라도, 시스템상에서 적정량의 냉매 조절이 가능한 것으로 이해될 수 있다(S21).
정리하면, 도 4에 도시되는 바와 같이, 공기 조화기(10)가 냉방운전을 수행하는 경우, 외기온도(T)가 기준온도(T0)보다 크고 실내부하(W)가 기준부하(W0)보다 큰 경우에는 기동제어를 수행한다. 반면에, 상기 외기온도(T)가 기준온도(T0)보다 크고 실내부하(W)가 기준부하(W0)보다 작은 경우와, 상기 외기온도(T)가 기준온도(T0)보다 작은 경우에는 설정시간 경과후 시스템이 안정화 되면, 일반적인 정시제어를 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 난방 운전시, 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 난방 운전시, 설정조건에 따라 특정 제어운전이 수행됨을 보여주는 그래프이다.
도 5를 참조하여, 공기 조화기(10)가 난방운전을 수행하는 경우의 공기 조화기(10)의 제어방벙을 설명한다.
공기 조화기(10)에 운전모드로서 난방모드가 입력되며, 운전이 시작된다. 일례로, 사용자가 공기 조화기(10)를 파워-온 하고, 난방모드를 입력한 후 운전명령을 입력할 수 있다(S31).
상기 운전명령이 입력되면, 상기 압축기(12)의 구동전에, 설정조건에 따라 냉매량의 과부족 여부를 인식하는 단계가 수행된다(S32). 상기 설정조건에는, 외기온도(실외온도) 조건 및 실내부하 조건이 포함된다. 상기 외기온도 감지부(110) 및 실내부하 감지부(190)를 통하여, 외기온도와 실내부하의 크기가 감지될 수 있다(S33). 상기 외기온도 값과 실내부하의 크기에 따라, 공기 조화기(10)의 기동제어 수행여부가 결정될 수 있다(S34).
상세히, 상기 실외온도가 기준온도 이상인지 여부가 인식된다. 상기 실외온도가 기준온도 이상이면, 상기 실내부하가 기준부하보다 작은지 여부가 인식된다(S35,S36).
상기 실외온도가 기준온도 이상이고, 실내부하가 기준부하보다 작은 경우에는, 기동제어가 수행된다. 여기서, 기동제어는, 상기 리시버(170)에 냉매를 채워 시스템을 순환하는 냉매량을 줄이는 제어로서 이해된다. 즉, 상기 유입 조절부(171)를 개방하여 냉매가 상기 리시버(170)에 유입되도록 하고, 상기 배출 조절부(172)를 폐쇄하여 냉매가 상기 리비서(170)로부터 배출되는 것이 제한되도록 제어된다.
난방 운전시, 실외온도가 고온인 경우 고압(압축기 토출압력)이 상승하게 되며, 이 때 냉매 순환량을 증가시키면 상기 고압이 너무 상승하게 되어 난방능력이 저하되고, 시스템의 안정화가 제한되는 문제점이 발생된다. 게다가, 상기 실내부하가 작은 경우로서 시스템에 냉매량이 많이 요구되지 않으므로, 상기 리시버(170)에 냉매를 채움으로써 시스템 순환 냉매량을 줄이도록 제어하는 것이다.
정리하면, S37 단계의 기동제어를 위하여, 상기 압축기(12)가 구동되기 시작하고, 구동초기에, 상기 리시버(170)에 냉매가 채워질 수 있다. 이와 같이, 압축기(12)의 구동 초기에 냉매량을 제어함으로써 고압의 과도한 상승에 따른 난방능력이 저하되거나, 시스템 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 설명의 편의를 위하여, S37 단계의 기동 제어를 "제 1 기동제어"라 이름한다(S37,S38).
그리고, 상기한 기동제어가 수행된 후 설정시간이 경과되면, 냉동 시스템이 안정화될 수 있다. 상기 시스템이 안정화 되면, 정시제어가 수행된다. 상기 정시제어에 관한 설명은 도 3에서의 설명을 원용한다(S39,S40).
반면에, S35 단계에서 상기 실외온도가 기준온도 미만이고, S41 단계에서 실내부하가 기준부하보다 큰 경우(S41), 압축기(12)의 구동초기에 기동제어가 수행된다.
여기서, 기동제어는, 상기 리시버(170)로부터 냉매를 비우고 시스템을 순환하는 냉매량을 증가시키는 제어로서 이해된다. 즉, 상기 유입 조절부(171)를 폐쇄하여 냉매가 상기 리시버(170)로 유입되지 않도록 하고, 상기 배출 조절부(172)를 개방하여 냉매가 상기 리비서(170)로부터 배출되도록 제어한다. 여기서, 설명의 편의를 위하여, S42 단계에서의 기동제어를 "제 2 기동제어"라 이름한다.
난방운전시, 실외온도가 저온인 상태에서 시스템을 순환하는 냉매량이 부족할 경우, 저압(증발압력)이 하강되어 난방능력이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다. 따라서, 이러한 경우, 시스템 냉매량을 증가시킴으로써 저압의 하강을 방지하 수 있게 된다.
그리고, 상기 제 2 기동제어를 수행한 후, 설정시간이 경과되어 시스템이 안정화 되면, 정시제어를 수행할 수 있다(S39,S40).
반면에, 실외온도가 기준온도보다 높은 상태에서 실내부하가 기준부하보다 큰 경우에는, 상기 압축기(12)를 구동하여(S44), S39 이하의 단계를 수행할 수 있다.
즉, 상기 실외온도가 기준온도보다 높게 형성되어 고압이 상승될 수 있더라도 냉방운전시의 실외온도 조건과 같은 심각한 상황은 아닌 것으로 판단하고, 높은 실내부하 조건에 대응하여, 시스템 냉매량을 유지할 수 있다. 그리고, 시스템이 안정화 되면, 정시제어를 수행하게 된다.
한편으로, 실외온도가 기준온도보다 낮고, 실내부하가 기준부하보다 작은 경우에도 압축기(12)를 구동한 후(S44), S39 이하의 단계를 수행하게 된다. 즉, 실외온도가 낮아서 저압이 하강되는 상황이라도 실내부하가 낮으므로, 시스템 효율을 위하여 냉매량을 유지시키며, S39 이하의 정시제어를 통하여 냉매를 조절할 수 있게 된다.
정리하면, 도 6에 도시되는 바와 같이, 공기 조화기(10)가 난방운전을 수행하는 경우, 외기온도(T)가 기준온도(T0)보다 크고 실내부하(W)가 기준부하(W0)보다 작은 경우에는 "제 1 기동제어"를 수행한다. 그리고, 외기온도(T)가 기준온도(T0)보다 낮고 실내부하(W)가 기준부하(W0)보다 큰 경우에는 "제 2 기동제어"를 수행한다.
반면에, 상기 외기온도(T)가 기준온도(T0)보다 크고 실내부하(W)가 기준부하(W0)보다 큰 경우와, 상기 외기온도(T)가 기준온도(T0)보다 낮고 실내부하(W)가 기준부하(W0)보다 낮은 경우에는 설정시간 경과후 시스템이 안정화 되면, 일반적인 정시제어를 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다. 도 7을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 설명한다.
도 3(냉방운전)에서 설명한 기동제어와, 도 5(난방운전)에서 설명한 제 1 기동제어 및 제 2 기동제어가 수행되는 경우, 즉, 공기 조화기(10)가 기동 제어를 수행하기 위한 외기온도/실내부하 조건을 충족하는 경우, 상기 리시버(170)에 저장된 냉매량이 감지될 수 있다(S51,S52).
상기 기동제어 중 리시버(170)의 비움제어가 필요한 것으로 인식된 경우라도, 즉 난방운전시 제 2 기동제어가 수행되어야 하는 것으로 인식된 경우(S53), 상기 리시버(170)의 저장 냉매량이 최소 저장량 이하이면(S54), 별도의 기동제어를 수행하지 않도록 제어된다.
즉, 상기 리시버(170)에 저장된 냉매량이 매우 적은 경우에는, 상기 비움제어를 수행하는 것이 제한되므로, 기동제어 없이, 상기 압축기(12)를 구동하여 정시제어가 수행되도록 제어된다(S55).
반면에, S54 단계에서 상기 저장 냉매량이 최소 저장량을 초과하는 경우에는, 기동제어가 수행된다. 즉, 상기 리시버(170)의 비움제어가 수행될 수 있다(S58). 그리고, 설정시간이 경과한 후 시스템이 안정화 되면, 정시제어가 수행될 수 있다(S59).
한편, S53 단계에서 상기 리시버(170)의 비움제어가 필요하지 않은 것으로 인식되면, 리시버(170)의 채움제어가 필요한지 여부가 인식된다. 즉, 냉방운전시 기동제어 또는 난방운전시 제 1 기동제어가 수행되어야 하는지 여부가 인식된다(S56).
상기 리시버(170)의 채움제어가 필요한 것으로 인식되면, 상기 리시버(170)의 저장냉매량이 최대저장량 이상인지 여부가 인식된다. 상기 저장냉매량이 최대저장량 이상이면(S57), 상기 리시버(170)의 채움제어가 필요한 것으로 인식되더라도, 별도의 기동제어를 수행하지 않도록 제어된다.
즉, 상기 리시버(170)에 저장된 냉매량이 매우 많은 경우에는, 상기 채움제어를 수행하는 것이 제한되므로, 기동제어 없이, 상기 압축기(12)를 구동하여 정시제어가 수행되도록 제어된다(S55). 반면에, 상기 저장냉매량이 최대저장량보다 적으면, S58 이하의 단계를 수행하게 된다.
이와 같이, 상기 리시버(170)의 저장량에 기초하여, 상기 리시버(170)의 비움제어 또는 채움제어를 수행할 수 있으므로, 시스템의 순환 냉매량을 적절 수준으로 유지할 수 있고 시스템의 안정화에 기여할 수 있게 된다.
10 : 공기 조화기 11 : 실외 열교환기
12 : 압축기 13 : 실내 열교환기
15 : 유동 전환부 16 : 어큐뮬레이터
18 : 냉매량 감지부 151 : 메인 냉매배관
152 : 저장 냉매배관 170 : 리시버
171 : 유입 조절부 172 : 배출 조절부
181 : 제 1 센서 182 : 제 2 센서
190 : 실내부하 감지부 191 : 과냉각 열교환기
192 : 과냉각 조절부 200 : 제어부

Claims (15)

  1. 압축기 및 실외 열교환기를 포함하는 실외기;
    상기 실외기에 연결되며, 실내 열교환기를 포함하는 적어도 하나 이상의 실내기;
    상기 실외기와 실내기를 연결하는 냉매배관;
    상기 냉매배관을 유동하는 냉매 중 적어도 일부의 냉매를 저장하는 리시버;
    상기 실외기에 배치되며, 실외온도를 감지하기 위한 외기온도 감지부;
    상기 실내기의 운전용량을 감지하는 실내부하 감지부; 및
    상기 외기온도 감지부 및 실내부하 감지부에서 감지된 값들 중 적어도 하나의 값에 기초하여, 상기 리시버에 저장될 냉매의 양이 조절되도록 하는 제어부가 포함되는 공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 조화기의 운전 모드에 따라,
    상기 리시버에 저장될 냉매의 양을 조절하기 위한, 상기 외기온도와 실내부하의 기준조건이 다르게 형성되는 공기 조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공기 조화기의 냉방운전시,
    상기 실외온도가 기준온도 이상이고 상기 실내부하가 기준부하 이상이면, 상기 리시버에 저장될 냉매의 양이 증가되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 공기 조화기의 난방운전시,
    상기 실외온도가 기준온도 이상이고 상기 실내부하가 기준부하 미만이면, 상기 리시버에 저장될 냉매의 양이 증가되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 공기 조화기의 난방운전시,
    상기 실외온도가 기준온도 이하이고 상기 실내부하가 기준부하 이상이면, 상기 리시버에 저장될 냉매의 양이 감소되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 리시버에 저장되는 냉매의 양이 감지되도록 하는 냉매량 감지부;
    상기 리시버에 유입되는 냉매의 양이 조절되도록 하는 유입 조절부; 및
    상기 리시버로부터 배출되는 냉매의 양이 조절되도록 하는 배출 조절부가 포함되는 공기 조화기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 실외온도 및 실내부하에 따라 상기 리시버에 저장될 냉매의 양이 증가되어야 할 것으로 인식되더라도,
    상기 냉매량 감지부에 의한 냉매 저장량이 설정 냉매량 이상이면, 상기 유입 조절부는 폐쇄되도록 제어되는 공기 조화기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 실외온도 및 실내부하에 따라 상기 리시버에 저장될 냉매의 양이 감소되어야 할 것으로 인식되더라도,
    상기 냉매량 감지부에 의한 냉매 저장량이 설정 냉매량 이하이면, 상기 배출 조절부는 폐쇄되도록 제어되는 공기 조화기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기의 구동 초기로부터 냉동시스템이 안정화될 때까지,
    상기 리시버에 저장될 냉매의 양이 조절되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  10. 냉매배관을 순환하는 냉매 중 적어도 일부의 양을 일시 저장한 후 상기 냉매배관에 선택적으로 공급하는 리시버가 포함되는 공기 조화기의 제어방법에 있어서,
    공기 조화기의 운전모드 및 운전명령이 인식되는 단계;
    상기 공기 조화기의 운전명령에 따른 압축기의 구동 전, 실외온도 및 실내부하 중 적어도 하나의 값이 인식되는 단계;
    상기 압축기가 구동되는 단계; 및
    상기 실외온도 및 실내부하 조건에 기초하여, 상기 리시버로 유입되거나 상기 리시버로부터 배출되는 냉매의 양을 조절하는 단계가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 냉매의 양을 조절하는 단계는,
    상기 압축기가 구동된 이후 설정시간이 경과하기 전에 수행되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 공기 조화기의 운전모드가 냉방운전일 때,
    상기 실외온도가 기준온도 이상이고 상기 실내부하가 기준부하 이상이면,
    냉매는 상기 리시버로 유입되는 반면, 상기 리시버로부터 배출되는 것이 제한되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 공기 조화기의 운전모드가 난방운전일 때,
    상기 실외온도가 기준온도 이상이고 상기 실내부하가 기준부하 미만이면,
    냉매는 상기 리시버로 유입되는 반면, 상기 리시버로부터 배출되는 것이 제한되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 공기 조화기의 운전모드가 난방운전일 때,
    상기 실외온도가 기준온도 미만이고 상기 실내부하가 기준부하 이상이면,
    냉매는 상기 리시버로부터 배출되는 반면, 상기 리시버로 유입되는 것이 제한되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 냉매의 양을 조절하는 단계에는,
    상기 리시버에 저장된 냉매량이 설정 수위 이상 또는 이하인지 여부에 따라, 상기 냉매의 양이 유지되는 단계가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.

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