KR20060082455A - 공기조화기의 제상운전 제어장치 및 그 동작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실외기 팬 모터가 회전됨을 감지하여 맞바람이 실외기로 유입되는 것으로 판단되면, 압축기 운전 주파수를 상향 조정하여 제상기능을 강화시키는 공기조화기의 제상운전 제어장치 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 제 1 및 제 2 온도센서로부터 실외 온도 및 실외 열교환기의 배관온도를 입력받아 제상운전 조건인지를 판단하는 제 1 단계와, 제상운전 조건이면 압축기의 운전주파수를 기설정된 제상주파수로 맞추어 가동하며, 실내/외팬을 정지시켜 제상운전을 수행하는 제 2 단계와, 제상운전 중 실외의 맞바람으로 인해 냉기가 유입되는지를 판단하기 위하여 실외팬의 회전수(RPM)를 입력받는 제 3 단계와, 상기 회전수에 비례하여 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 제상주파수보다 상향 조정하는 제 4 단계와, 제상운전이 완료되면 정상적인 난방운전을 수행하는 제 5 단계를 포함하여 이루어짐에 따라, 실외 맞바람으로 인한 제상성능 저하를 방지하고, 단시간내에 제상이 완료될 수 있도록 하는 효과가 있다.

공기조화, 제상운전, 맞바람, 냉기, 실외팬

Description

공기조화기의 제상운전 제어장치 및 그 동작방법{Defrost driving control device and its operating method in the heat pump air-conditioner}

도 1 은 일반적인 냉난방 겸용 공기조화기의 구성도,

도 2 는 종래 발명의 제상운전 동작방법이 도시된 순서도,

도 3 은 본 발명의 제상운전 제어장치의 구성도,

도 4 는 본 발명의 제상운전 동작방법이 도시된 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

1a: 압축기 2a: 사방밸브

5a: 실외팬 9a: 실내팬

14a: 제 1 온도센서 15a: 제 2 온도센서

16a: 실내기 마이컴 16b: 실외기 마이컴

본 발명은 공기조화기의 제상운전 제어장치 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 특히 실외기 팬 모터가 회전됨을 감지하여 맞바람이 실외기로 유입되는 것이 판단되면 압축기 운전 주파수를 상승시켜 제상운전을 수행함으로써 난방기능을 강화시킬 수 있는 공기조화기의 제상운전 제어장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기(air-conditioner)는 소정의 냉매를 압축, 증발 및 응축시킴으로써 냉매의 증발에 따른 주위 공기와의 열교환을 통하여 발생하는 찬 공기를 팬을 이용하여 실내로 토출하는 냉방 기기로 주로 사용되어 왔다.

그러나 최근에는 냉매의 압축, 증발 및 응축 사이클을 역으로 이용하여 냉매의 응축에 따른 냉매와 주위 공기와의 열교환을 통하여 발생하는 더운 공기를 팬을 이용하여 실내로 토출함으로써 난방 기능을 가진 냉난방 겸용 공기조화기가 보급되고 있다.

그러나, 이러한 냉난방 겸용 공기조화기는, 실외 온도가 내려갈 때 실외 열교환기 표면에 성에가 발생함에 따라 냉풍이 실내로 유입되는 문제점이 있었으므로, 이러한 성에를 제거하기 위한 제상장치 및 제상운전이 요구된다.

이러한 공기조화기의 제상운전 제어장치에 관하여 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 종래의 제상운전 제어장치가 구비된 공기조화기는 크게 실외기(6)와 실내기(7)로 구분되며, 상기 실외기(6)는 냉매를 압축시키는 압축기(1)와, 냉방/난방운전을 절환시키는 사방밸브(2)와, 냉매의 온도가 낮아지도록 부피를 팽창시키는 팽창밸브(3)와, 냉매를 증발시키는 실외 열교환기(4)와, 상기 실외 열교환기에서 방열하는 열을 실외로 토출시키는 실외팬(5)을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 압축기(1)와 사방밸브(2)사이에는 실외 열교환기(8)의 표면에 성에가 착상되었을 때 제상하기 위한 분기 조인트(미도시)가 구비되어 상기 압축기(1)에서 토출한 고온의 냉매가스 일부분이 실외 열교환기(4)로 유입되도록 한다.

그리고, 냉매 배관을 통해 상기 실외기(6)와 연결되는 실내기(7)는 상기 압축기(1)에서 토출된 냉매를 응축시키는 실내 열교환기(8)와, 상기 실내 열교환기에서 방열하는 열을 실내로 토출시키는 실내팬(9)을 포함하여 구성된다.

이러한 공기조화기는 실외 열교환기(4)의 온도를 측정하는 제 1 온도 센서 및 실외온도를 측정하는 제 2 온도 센서를 포함하며, 상기 온도센서에서 측정된 온도를 기준 온도와 비교하여 그 결과에 따라 제상이 이루어지도록 하는 마이컴(미도시)을 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성되는 공기조화기는 도 2에 도시된 바에 따라 제상운전이 수행되는바, 종래 마이컴(16)에 의한 제상운전 동작방법 및 그에 따른 문제점을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 온도센서에서 감지된 온도를 통해 제상운전 조건으로 판단되면(S1), 마이컴의 제어에 의해 실내팬(9),실외팬(5),사방밸브(2)는 정지(off)되며, 압축기(1)만 운전된다(S2). 이때 실내측으로 흐르는 냉매의 양이 줄어들게 됨에 따라 실내 열교환기(8)에서의 냉매 응축양이 줄어들게 되고 실내로 토출되는 온도가 저하된다.

따라서, 실내로의 찬공기 토출을 신속하게 줄이면서 제상을 완료하기 위하여 기입력된 운전 주파수(제상 주파수)로 상기 압축기(1)를 운전시킨다.(S3)

이와 같이 제상운전시 압축기의 운전주파수는 마이컴에 기입력된 제상 주파수로 결정되는바, 상기 제상 주파수는 제상 성능, 실외기 소음을 고려한 값이다.

실외 배관온도가 일정온도 이상이 되거나, 또는 제상운전 시간이 일정시간을 결과하면 상기 마이컴은 제상운전을 종료하고 정상적인 난방운전 상태로 복귀한다.(S4)

이와 같이 제상운전시, 실외팬을 정지시키는 이유는 열교환을 막고, 순수한 압축기의 토출온도로서 실외 열교환기에 착상된 성에를 해빙시키고자 하는 것인데, 실외기 주변 바람이 강한 경우 실외기를 통해 유입되는 맞바람으로 인해 원치 않는 열교환이 이루어지므로, 실외 열교환기 온도가 상승되지 않아 제상기능이 저하된다는 문제점이 있었다.

그럼에도 불구하고, 종래 제상운전 제어방법에 있어서는 일정시간을 경과하여 제상운전을 하면, 제상이 완료된 것으로 판단하고 바로 정상적인 난방운전으로 복귀하였으므로, 실외 열교환기에 착상된 성에가 누적 결빙되어 공기조화 성능을 저하시키는 원인이 되었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 냉난방이 겸용되는 공기조화기에 있어서 제상운전시 실외팬 회전수를 감지하여 맞바람이 유입되는 경우 압축기의 운전 주파수를 상향 조정함으로써 실외 열교환기 표면에 발생되는 성에를 효과적으로 제거할 수 있는 공기조화기의 제상운전 제어장치 및 그 동작방법을 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 공기조화기의 제상운전 제어장치의 특징에 따르면, 실외 열교환기의 배관온도를 감지하는 제 1 온도센서와, 실외 온도를 감지하는 제 2 온도센서와, 실외 맞바람으로 인해 회전되는 모터의 RPM값을 피드백하는 실외팬 모터와, 상기 제 1 및 제 2 온도센서에서 감지된 온도값을 입력받아 상기 실외 열교환기가 제상조건에 있는지를 판단하고, 제상운전시 상기 실외팬 모터에서 피드백한 RPM값에 따라 압축기의 운전 주파수를 제어하는 실외기 마이컴을 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명에 의한 공기조화기의 제상운전 동작방법은 제 1 및 제 2 온도센서로부터 실외 온도 및 실외 열교환기의 배관온도를 입력받아 제상운전 조건인지 를 판단하는 제 1 단계와, 제상운전 조건이면 압축기의 운전주파수를 기설정된 제상주파수로 맞추어 가동하며, 실내/외팬을 정지시켜 제상운전을 수행하는 제 2 단계와, 제상운전 중 실외의 맞바람으로 인해 냉기가 유입되는지를 판단하기 위하여 실외팬의 회전수(RPM)를 입력받는 제 3 단계와, 상기 회전수에 비례하여 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 제상주파수보다 상향 조정하는 제 4 단계와, 제상운전이 완료되면 정상적인 난방운전을 수행하는 제 5 단계를 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 3을 참조로 하여 본 발명의 공기조화기의 제상운전 제어장치의 구성에 대해 살펴보면 다음과 같다. 이때, 냉매의 흐름에 관한 공기조화기의 기본적인 구성은 종래 발명의 설명과 동일하므로 이하, 생략하기로 한다.

먼저, 압축기(1a)는 증발기에서 증발한 저온저압의 기체냉매를 흡입하여 응축온도에 도달하도록 냉매를 압축시키는 장치로서, 운전모드에 따라 상이한 운전 주파수를 가지며 동작한다. 이러한 압축기는 압축방식에 따라 스크롤 압축기, 로터리 압축기, 리니어 압축기 등이 이용될 수 있는데 본 명세서에서는 그 종류를 제한하지 않기로 한다.

마이컴은 사용자로부터 운전에 관한 제어명령을 입력받아 제어신호를 발령하는 실내기 마이컴(16a)과 상기 실내기 마이컴과 신호를 송수신하여 실외기의 운전을 제어하는 실외기 마이컴(16b)으로 구분된다.

상기 실외기 마이컴(16b)은 실내기 마이컴(16a)에서 발령한 제어명령을 수신하여, 상기 제어명령이 냉방운전/난방운전/자동운전/제상운전인지를 판단하여 냉매 순환을 결정한다.

즉, 냉방운전 또는 난방운전이면 사방밸브(2a)를 절환하여 냉매의 순환방향을 그에 맞게 결정하고, 자동운전 명령이면 실외온도 및 실내온도에 따라서 기저장된 운전 알고리즘에 따라 자동 운전을 수행하며, 제상운전 명령시에는 상기 압축기(1a)의 운전주파수를 소정의 제상 주파수로 설정하여 운전이 수행되도록 한다.

여기서, 상기 실외기 마이컴(16b)은 실외 열교환기의 배관에서 온도를 감지하는 제 1 온도센서(14a)와, 실외 온도를 감지하는 제 2 온도센서(15a)와 연결되어 감지값을 입력받아 제상운전 조건을 판단하여 제상 주파수를 조정한다.

이를 위해 본 발명의 실외기 마이컴(16b)은 실외팬(5a)과 연결되어 실외팬 모터의 회전수(RPM)를 감지한다. 즉, 마이컴(16b)은 실외팬(5a)에 형성된 RPM피드백 단자를 통해 실외의 맞바람으로 인해 실외팬이 회전되는지를 판단할 수 있고, 이와 같이 제상운전시 실외팬이 회전되는 경우 실외팬 모터에서 감지된 RPM 값에 따라 압축기의 운전주파수를 제상주파수와 동일하게 유지할 것인지 또는 제상주파수보다 상향 조정하여 운전할 것인지를 제어한다.

이와 같이 구성되는 공기조화기의 제상운전 제어장치의 동작방법을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

실외 공기온도가 낮아짐에 따라 실외 열교환기의 표면에 착상된 성에를 제거하기 위한 제상운전 수행여부를 판단하기 위하여 제 1 및 제 2 온도센서로부터 실외 온도 및 실외 열교환기의 배관온도를 입력받아 제상운전 조건을 판단한다.(L1)

제상운전 모드에 진입하면 압축기의 운전주파수를 기설정된 제상주파수로 맞추어 가동하며, 실내/외팬을 정지시키고, 사방밸브를 냉방운전 모드로 절환함으로써 제상운전을 수행한다.(L2)

제상운전이 이루어지는 도중 실외의 맞바람으로 인해 냉기가 유입되는지를 판단하기 위하여 감지된 실외팬 회전수가 기설정된 값(r1)을 초과하는지를 판단한다. 만약, 상기 r1을 초과하면 맞바람이 센 것으로 판단하여 제상주파수보다 2스텝 높은 운전 주파수로 상기 압축기를 회전 구동시킨다.(L3,L4)

만약, 감지된 실외팬 회전수가 기설정된 r2와 r1사이의 값(단, r1<r1)이면 맞바람이 약한 것으로 판단하여 제상주파수보다 1스텝 높은 운전 주파수로 상기 압축기를 회전 구동시킨다. (L5, L6) 이와 같이 맞바람이 유입되는 경우 상기 압축기의 운전 주파수를 상향 제어함으로써 단시간내에 효과적으로 성에 제거가 이루어진다.

만약, 감지된 실외팬 회전수가 r2 이하의 값이면 맞바람이 무시할 정도로 약하거나 없는 것으로 판단하여 기설정된 제상주파수를 유지하며 상기 압축기를 가동한다.(L7)

제상운전이 완료되었으면 상기 사방밸브를 난방모드로 절환하여 정상적인 난방운전을 수행한다.(L8, L9)

이상과 같이 본 발명에 의한 공기조화기의 제상운전 제어장치 및 그 동작방법을 예시된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 당업자에 의해 응용이 가능하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 공기조화기의 제상운전 제어장치 및 그 동작방법은 냉/난방이 겸용되는 공기조화기에 있어서 제상운전시 실외팬 회전수를 감지하여 마이컴이 맞바람의 강도를 단계적으로 판단하여 그에 따라 압축기의 운전 주파수를 상향 조정함으로써 실외 맞바람으로 인한 제상성능 저하를 방지하고, 단시간내에 제상이 완료될 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 냉/난방 기능을 구비한 공기조화기에 있어서,

   실외 열교환기의 배관온도를 감지하는 제 1 온도센서와, 실외 온도를 감지하는 제 2 온도센서와, 실외 맞바람으로 인해 회전되는 모터의 RPM값을 피드백하는 실외팬 모터와, 상기 제 1 및 제 2 온도센서에서 감지된 온도값을 입력받아 상기 실외 열교환기가 제상조건에 있는지를 판단하고, 제상운전시 상기 실외팬 모터에서 피드백한 RPM값에 따라 압축기의 운전 주파수를 제어하는 실외기 마이컴을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 실외기 마이컴은 상기 실외팬 모터에서 피드백한 RPM값을 전달할 수 있도록 실내기 마이컴과 연결되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전 제어장치.
3. 제 1 및 제 2 온도센서로부터 실외 온도 및 실외 열교환기의 배관온도를 입력받아 제상운전 조건인지를 판단하는 제 1 단계와, 제상운전 조건이면 압축기의 운전주파수를 기설정된 제상주파수로 맞추어 가동하며, 실내/외팬을 정지시켜 제상 운전을 수행하는 제 2 단계와, 제상운전 중 실외의 맞바람으로 인해 냉기가 유입되는지를 판단하기 위하여 실외팬의 회전수(RPM)를 입력받는 제 3 단계와, 상기 회전수에 비례하여 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 제상주파수보다 상향 조정하는 제 4 단계와, 제상운전이 완료되면 정상적인 난방운전을 수행하는 제 5 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전 동작방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 4 단계는 상기 회전수가 기설정된 r1값을 초과하면 상기 제상주파수보다 2스텝 높은 운전 주파수로 상기 압축기를 구동하고, 상기 r1값 이하 r2값 초과이면 상기 제상주파수보다 1스텝 높은 운전 주파수로 상기 압축기를 구동하고, 상기 r2값 이하이면 상기 제상주파수를 유지하며 상기 압축기를 구동시키는 과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전 동작방법.

Images