KR101510378B1 - 공기 조화기 및 그의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 실시예는 공기 조화기 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
실시예에 따른 공기 조화기는, 실내 열교환기 및 실내팽창밸브가 구비되는 실내기; 및 상기 실내기와 연결되고, 압축기 및 실외 열교환기가 포함되는 실외기가 포함되고, 난방 운전 시, 상기 압축기가 동작된 후에 상기 실내팽창밸브가 개방되는 것을 특징으로 한다.
공기 조화기

Description

공기 조화기 및 그의 제어방법{Air conditioner and method of controlling the same}
본 실시예는 공기 조화기 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기 조화기는 건물 등의 내부 공간을 냉방 또는 난방시키기 위한 장치이다. 오늘날에는 다수 개의 룸으로 구획된 실내 공간을 보다 효율적으로 냉방 또는 난방시키기 위하여 각 룸을 냉방 또는 난방 운전시키는 멀티 공기 조화기의 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
상기 공기 조화기는 실외 열교환기가 구비되는 실외기와, 실내 열교환기가 구비되는 실내기가 포함된다.
그리고, 상기 공기 조화기가 냉방 모드로 작동하는 경우, 상기 실외 열교환기는 응축기로 작용하고, 상기 실내 열교환기는 증발기로 작용한다. 반면, 공기 조화기가 난방 모드로 작동하는 경우, 상기 실외 열교환기는 증발기로 작용하고, 상기 실내 열교환기는 응축기로 작용한다.
그리고, 상기 공기 조화기의 난방 운전이 시작되면, 실내 및 실내 전자팽창밸브가 개방되고 냉매가 유동하게 된다. 그리고, 제어부에서는 압축기로 구동 신호 를 송출한다. 그러나, 상기 압축기는 구동 신호를 송출받고 난 후 일정 시간 경과한 후에 작동된다. 이와 같이 압축기가 일정 시간 경과한 후에 작동하는 이유는 통신 시간 및 압축기의 안정적인 구동을 위한 대기 시간 등에 요구되기 때문이다.
따라서, 종래의 공기 조화기에 의하면, 압축기가 난방 운전이 시작되고 일정 시간 경과한 후에 작동되므로, 압축기 토출 측의 압력이 낮고 이에 따라 응축기로 작용하는 실내 열교환기로 유동하는 기체 냉매의 압력이 작아서 실내 열교환기를 통과하는 냉매가 응축되지 않고 기체 상태로 배출된다. 그리고, 기체 상태의 냉매가 개방된 실내 전자팽창밸브를 통과함에 따라 소음이 발생하는 문제가 있다.
본 실시예는 난방 운전 초기시 발생되는 실내기의 냉매 유동 소음이 저감되도록 하는 공기 조화기의 제어방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
본 실시예의 다른 목적은 난방 운전 초기 시, 압축기가 작동된 후 실내 전자팽창밸브의 개방 조건이 만족된 상태에서 실내 전자팽창밸브가 개방되도록 하는 공기 조화기의 제어방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에 따른 공기 조화기는, 난방 운전 시, 실내 온도를 측정하는 제 1 온도 센서; 압축기의 토출 온도를 측정하는 제 2 온도 센서; 난방 운전 시, 실내 열교환기의 토출 측에 제공되는 밸브; 및 상기 제 1 온도 센서에서 감지된 온도와 상기 제 2 온도 센서에서 감지된 온도를 비교하여 상기 밸브의 개방을 제어하는 제어부가 포함된다.
다른 측면에 따른 공기 조화기는, 실내 열교환기 및 실내팽창밸브가 구비되는 실내기; 및 상기 실내기와 연결되고, 압축기 및 실외 열교환기가 포함되는 실외기가 포함되고, 난방 운전 시, 상기 압축기가 동작된 후에 상기 실내팽창밸브가 개방되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 측면에 따른 공기 조화기의 제어방법은, 난방 운전이 선택되어, 압축기가 작동하는 단계; 상기 압축기가 작동된 후에, 실내기에 구비되는 실내팽창밸브의 개방 조건이 판단되는 단계; 및 상기 실내전자팽창밸브의 개방 조건이 만족된 경우, 상기 실내팽창밸브가 개방되는 단계가 포함된다.
또 다른 측면에 따른 공기 조화기의 제어방법은, 난방 운전이 시작되어 압축기가 구동되고, 개방 지연 시간이 경과된 후에 실내기에 구비된 실내팽창밸브가 개방되는 것을 특징으로 한다.
제안되는 실시예에 의하면, 난방 운전 초기시, 압축기가 작동된 후에 실내 전자팽창밸브의 개방 조건이 만족된 경우에 상기 실내 전자팽창밸브가 개방되어 냉매가 통과하게 됨에 따라 냉매 통과 소음이 줄어들 수 있는 장점이 있다.
즉, 상기 압축기에서 토출된 냉매의 압력이 상기 실내 열교환기에서 응축될 수 있는 최소 압력보과 같거나 크게 되므로, 기체 상태의 냉매가 상기 실내 열교환기를 통과한 후에 이상 상태가 될 수 있으므로, 기상 상태의 냉매 만이 상기 실내 전자팽창밸브를 통과하는 경우에 비하여 냉매 통과 소음이 줄어들 수 있게 되는 것이다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 공기 조화기의 냉매 사이클 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 공기 조화기에는 적어도 하나의 실외기(10)와, 상기 실외기(10)와 연결되는 적어도 하나의 실내기(20)가 포함된다.
도 1에는 하나의 실외기(10)와 제 1 및 제 2 실내기(21, 22)가 구비되는 것이 도시되나, 상기 실외기(10) 및 실내기(20)의 갯수에는 제한이 없음을 밝혀둔다.
상기 실외기(10)에는 압축 유닛(110)과, 실외 열교환기(150)와, 공기 조화기의 난방 또는 냉방 운전에 따라 냉매 유동 방향을 절환시키는 사방 밸브(130)가 포함된다.
상기 각 실내기(21, 22)에는 각각 실내 열교환기(211, 221)와 실내전자팽창밸브(Linear expansion valve: LEV : 212, 222)가 포함된다.
상세히, 상기 압축 유닛(110)에는, 가변속 운전하는 인버터 압축기(112)와, 정속 운전을 하는 정속 압축기(114)가 포함된다.
따라서, 소수의 실내기가 사용되어 부하 용량이 적은 경우에는 먼저 상기 인버터 압축기(112)가 가동되며, 점차 부하 용량이 증가하여 상기 인버터 압축기(112)의 용량을 초과하는 경우에는 상기 정속 압축기(114)가 가동된다.
상기 압축기(112, 114)의 입구 측에는 상기 압축기(112, 114)로 기상 냉매가 유입되도록 하는 어큐물레이터(120)가 연결된다. 상기 각 압축기(112, 114)의 토출 측에는 상기 압축기(112, 114)로부터 토출되는 냉매와 오일에서 오일을 분리시키는 오일 분리기(122, 124)가 제공된다. 상기 오일 분리기(112, 124)는 상기 압축기(112, 114)의 흡입 측과 연통된다.
상기 압축기(112, 114)는 상기 압축기(112, 114)에서 배출된 냉매의 유동 방향을 절환시키는 사방 밸브(130)와 연결된다. 상기 사방 밸브(130)에 의해서 상기 압축기(112, 114)에서 토출된 냉매는 상기 실외 열교환기(150) 또는 실내 열교환기(211, 221)로 선택적으로 이동될 수 있다.
그리고, 상기 실외 열교환기(150)와 상기 실내기(21, 22)를 연결하는 연결 배관(162)에는 실외 전자팽창밸브(160)가 구비된다. 그리고, 상기 실외 전자팽창밸브(160)를 경계로 상기 연결 배관(162)과 병렬로 상기 실외 열교환기(150)가 증발기로 작용시 냉매가 유동되도록 하는 병렬 배관(164)이 구비된다.
그리고, 상기 병렬 배관(164)에는, 상기 실외 열교환기(150)가 증발기로 작용하는 경우에는 냉매의 흐름을 차단시키고, 응축기로 작용하는 경우에는 냉매가 통과되도록 하는 체크 밸브(166)가 포함된다.
상기 공기 조화기의 난방 운전 및 냉방 운전에 대해서 간략하게 설명하기로 한다.
먼저, 냉방 운전 시, 상기 사방 밸브(130)의 유로 조절에 의해서 상기 압축기(112, 114)에서 토출된 냉매는 상기 실외 열교환기(150)로 유동된다. 그리고, 상기 실외 열교환기(150)를 통과한 냉매는 응축된다. 그 후에 상기 실외 열교환기(150)에서 배출된 냉매는 상기 체크 밸브(166)를 통과한 후에 상기 실내 전자팽창밸브(212, 222)를 지나면서 팽창된다. 그리고, 팽창된 냉매는 상기 실내 열교환기(211, 221)를 지나면서 증발된 후에 상기 어큐물레이터(120)를 거쳐 상기 압축기(112, 114)로 흡입된다.
반면, 난방 운전 시, 상기 사방 밸브(130)의 유로 조절에 의해서 상기 압축기(112, 114)에서 토출된 냉매는 상기 실내 열교환기(211, 221)로 유동된다. 그리고, 상기 실내 열교환기(211, 221)를 통과한 냉매는 응축된다. 그 후에 상기 실내 열교환기(211, 221)에서 배출된 냉매는 상기 실외 전자팽창밸브(160)를 지나면서 팽창된다. 그리고, 팽창된 냉매는 상기 실외 열교환기(150)를 지나면서 증발된 후 에 상기 어큐물레이터(120)를 거쳐 상기 압축기(112, 114)로 흡입된다.
도 2는 본 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 구성을 간략하게 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 공기 조화기에는, 공기 조화기의 전체적인 작동을 제어하는 제어부(30)와, 실내 온도를 감지하는 제 1 온도 센서(31)와, 상기 압축기(112, 114)의 토출 온도를 감지하는 제 2 온도 센서(32)와, 상기 각 온도 센서(31, 32)에서 감지된 온도 비교에 결과에 따라 상기 제어부(30)에 의해서 개방이 제어되는 실내 전자팽창밸브(212, 222)가 포함된다.
물론, 도 2에는 도시되지 않았으만, 상기 제어부(30)에 의해서, 실내/외 팬 모터, 압축기, 실외 전자팽창밸브 등이 제어됨은 물론이다.
그리고, 상기 제어부(30)는, 난방 운전 초기 시, 상기 제 1 온도 센서(31)에서 감지된 온도와 상기 제 2 온도 센서(32)에서 감지된 온도를 비교하여 상기 실내 전자팽창밸브(212, 222)의 개방을 제어한다.
이와 같이 상기 각 온도 센서(31, 32)에서 감지된 온도를 비교하여 상기 실내 전자팽창밸브(212, 222)의 개방을 제어하는 이유는 난방 운전 초기 시 실내기에서 발생되는 냉매 유동 소음을 저감시키기 위함이다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
여기서, 상기 제 2 온도 센서(32)는 상기 압축기(112, 114)의 토출 온도를 측정하는 것으로 설명되나, 보다 구체적으로, 상기 압축기(112, 114) 중에서 상기 인버터 압축기(112)가 먼저 작동하므로, 상기 제 2 온도 센서(32)에서 감지되는 온 도는 상기 인버터 압축기(112)의 토출 냉매 온도가 될 것이다.
도 3은 공기 조화기의 난방 운전 시 작동 상태를 보여주는 그래프이고, 도 4는 본 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
여기서, 도 3의 (a)는 시간 경과에 따른 압축기의 토출 압력을 보여주는 그래프이고, 도 3의 (b)는 시간 경과에 따른 압축기의 타겟 주파수를 보여주는 그래프이고, 도 3의 (c)는 시간 경과에 따른 실제 압축기의 주파수를 보여주는 그래프이고, 도 3의 (d)는 시간 경과에 따른 실내 전자팽창밸브의 개도를 보여주는 그래프이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 사용자의 선택에 의해서 난방 운전이 시작된다(S1). 그러면, 상기 제어부(30)에 의해서 상기 실외 전자팽창밸브(160)가 개방되고, 상기 압축기(112)로 타켓 주파수가 포함된 작동 신호가 송출된다. 상기 실내 전자팽창밸브(212, 222)는 폐쇄된 상태가 유지된다. 따라서, 상기 실내 열교환기 내부 또는 입구 측 냉매는 상기 실내 전자팽창밸브(212, 222)를 통과하지 않게 된다.
도 3(b) 및 도 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 압축기(112)는 난방 운전이 시작됨과 동시에 작동하지 않는다. 따라서, 난방 운전이 시작되더라도 상기 압축기(112)의 토출 온도 및 압력은 증가되지 않는다.
그리고, 난방 운전이 시작되고 일정 시간(t1)이 경과된 후에, 상기 압축기(112)가 구동하게 된다. 그러면, 상기 압축기(112)의 토출 압력은 도 3의 (a)와 같이 증가하게 된다.
그리고, 상기 압축기(112)가 작동되고 난 후에는 상기 제 1 온도 센서(31)에서 실내 온도(T1)가 감지되고, 상기 제 2 온도 센서(32)에서 상기 압축기(112)의 토출 냉매 온도(T2)가 감지된다(S2).
그리고, 상기 제어부(30)에서는 감지된 실내 온도(T1)와 감지된 압축기의 토출 온도(T2)를 비교하는 과정이 수행된다(S3). 본 실시예에서, 상기 실내 온도과 상기 토출 냉매 온도를 비교하는 과정(S3)을 "실내 전자팽창밸브의 개방 조건 판단 단계"라 할 수 있다.
이 때, 상기 압축기(112)의 작동 전 냉매의 온도는 실내 온도 보다 낮다. 그리고, 상기 압축기(112)가 작동된 후에는 토출 냉매의 온도 및 압력이 증가하게 되고, 소정 시간(t2)이 경과되면, 상기 압축기(112)의 토출 온도(T2)는 상기 실내 온도(T1) 보다 커지게 된다. 여기서, 상기 소정 시간(t2)는 고정된 값이 아니고, 가변될 수 있음은 물론이다. 그리고, 본 실시예의 설명에 있어서, 난방 운전 시작부터 시간(t2)까지를 "실내 전자팽창밸브의 개방 지연 시간"이라고 이름할 수 있다.
그리고, 상기 압축기(112)의 토출 온도(T2)가 상기 실내 온도(T1)와 같아지는 순간의 토출 압력은 P1이 된다. 상기 토출 압력 P1는 상기 압축기(112)의 작동 전(작동 순간을 포함)의 압력 보다 증가된 값을 가진다.
그리고, 상기 토출 압력 P1은, 기체 상태의 냉매가 상기 실내 열교환기(211, 221)를 통과하는 과정에서 응축될 수 있는 최소 압력과 같거나 큰 값을 갖는다.
단계 S3에서 판단 결과, 감지된 토출 온도(T2)가 감지된 실내 온도(T1) 이상이상이라고 판단되면, 도 3의 (d)와 같이, 상기 제어부(30)에 의해서 상기 실내 전 자팽창밸브(211, 221)는 개방된다.
그러면, 압력이 P1인 상태의 기체 냉매가 상기 실내 열교환기(211, 221)를 통과하게 되므로, 상기 기체 냉매의 일부가 상기 실내 열교환기(211, 221)를 통과하는 과정에서 응축되어 상기 실내 열교환기(211, 221)에서 배출되는 냉매는 이상 상태(two-phase)가 된다. 그리고, 이상 상태의 냉매가 상기 실내 전자팽창밸브(212, 222)를 통과하게 된다.
이와 같이 이상 상태의 냉매가 상기 실내 전자팽창밸브(212, 222)를 통과하게 됨에 따라, 기상 상태의 냉매 만이 상기 실내 전자팽창밸브(212, 222)를 통과하는 경우에 비하여 냉매 통과 소음이 줄어들 수 있는 장점이 있다.
본 실시예의 사상은 실내 전자팽창밸브(212, 222)를 통과하는 냉매 중 기체 비율을 줄이는 것에 있다. 따라서, 본 실시예에서 상기 실내 전자팽창밸브(212, 222)는 통과하는 냉매가 이상 상태인 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 P1를 더 높게 설정하는 경우에는 액상 냉매가 통과할 수 있음을 밝혀둔다.
도 1은 본 실시예에 따른 공기 조화기의 냉매 사이클 구성도.
도 2는 본 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 구성을 간략하게 보여주는 도면.
도 3은 공기 조화기의 난방 운전 시 작동 상태를 보여주는 그래프.
도 4는 본 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 방법을 설명하는 흐름도.

Claims (8)

  1. 난방 운전 시, 실내 온도를 측정하는 제 1 온도 센서;
    압축기의 토출 온도를 측정하는 제 2 온도 센서;
    난방 운전 시, 실내 열교환기의 토출 측에 제공되는 밸브; 및
    상기 제 1 온도 센서에서 감지된 온도와 상기 제 2 온도 센서에서 감지된 온도를 비교하여 상기 밸브의 개방을 제어하는 제어부가 포함되는 공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제 2 온도 센서에서 감지된 온도가 상기 제 1 온도 센서에서 감지된 온도 이상이 된 경우에 상기 밸브가 개방되도록 하는 공기 조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 밸브는, 상기 압축기가 작동되고 일정 시간 경과된 후에 개방되는 공기 조화기.
  4. 실내 열교환기 및 실내팽창밸브가 구비되는 실내기; 및
    상기 실내기와 연결되고, 압축기 및 실외 열교환기가 포함되는 실외기가 포함되고,
    난방 운전 시, 상기 압축기의 토출 냉매 온도가 실내 온도 이상이 된 경우에는 상기 실내팽창밸브가 개방되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  5. 삭제
  6. 난방 운전이 선택되어, 압축기가 작동하는 단계;
    상기 압축기가 작동된 후에, 실내기에 구비되는 실내팽창밸브의 개방 조건이 판단되는 단계; 및
    상기 실내팽창밸브의 개방 조건이 만족된 경우, 상기 실내팽창밸브가 개방되는 단계가 포함되며,
    상기 개방 조건은 상기 압축기의 토출온도가 상기 실내 온도 이상이 된 경우인 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
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