KR20060098299A - 공기조화기 및 그의 제상 제어 방법 - Google Patents

공기조화기 및 그의 제상 제어 방법 Download PDF

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KR20060098299A
KR20060098299A KR1020050020477A KR20050020477A KR20060098299A KR 20060098299 A KR20060098299 A KR 20060098299A KR 1020050020477 A KR1020050020477 A KR 1020050020477A KR 20050020477 A KR20050020477 A KR 20050020477A KR 20060098299 A KR20060098299 A KR 20060098299A
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Abstract

본 발명은 공기조화기 및 그의 제상 제어 방법에 관한 것으로, 제상 운전 돌입 여부를 판단하는 단계와, 제상 운전 돌입 조건일 경우, 압축기(420)와 사방변(410)은 오프(off)하고, 실외팬(440)은 온(on)시킨 상태에서 실내팬(240)과 보조히터(220)를 소정시간 동안 작동시키는 제상 1 단계와, 압축기(420)와 사방변(410)은 온(on)시키고, 실외팬(440)은 오프(off)시켜 냉방 운전을 수행하는 제상 2 단계와, 압축기(420)와 사방변(410)은 오프(off)시키고, 실외팬(440)은 온(on)시키며, 실내팬(240)과 보조히터(220)를 소정시간 동안 작동시키는 제상 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 공기조화기의 작동 상태 및 외부 환경의 변화에 대응하여 효율적인 제상 운전이 수행될 수 있다.
공기조화기, 제상 운전, 제상 운전 돌입 조건, 지능적

Description

공기조화기 및 그의 제상 제어 방법{Air conditioner and defrost control method of the same}
도 1은 일반적인 공기조화기의 내부를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 제상 운전을 수행할 수 있는 종래의 공기조화기의 개략적인 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3은 종래의 제상 운전 제어 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 공기조화기를 도시한 구성도이다.
도 5는 상기 도 4의 공기조화기의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 6은 본 발명에 의한 공기조화기의 제상 제어 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 7은 공기조화기의 상태 및 외부 환경에 대응하여 제상 운전 돌입 조건을 업데이트시키는 본 발명에 의한 공기조화기의 제상 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
200 : 실내기 201 : 전원부
202 : 실내 온도 감지부 203 : 실내 배관 온도 감지부
204 : 실외 온도 감지부 205 : 실외 배관 온도 감지부
206 : 실외 습도 감지부 210 : 실내 흡입구
211 : 실내팬 구동부 212 : 보조 히터 구동부
213 : 압축기 구동부 214 : 실외팬 구동부
215 : 사방변 구동부 220 : 보조 히터
230 : 실내 열교환기 240 : 실내팬
250 : 도관 300 : 제어부
310 : 저장부 320 : 타이머
400 : 실외기 410 : 사방변
420 : 압축기 430 : 실외 열교환기
440 : 실외팬 450 : 팽창 장치
본 발명은 공기조화기 및 그의 제상 제어 방법에 관한 것으로, 특히, 실외 온도, 습도 및 압축기의 누적 운전 시간이나, 제상 운전의 빈도를 체크하여 공기조화기가 제상 운전으로 돌입하는 조건을 외부 환경에 따라 자동으로 업데이트시킬 수 있는 공기조화기 및 그의 제상 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 공기조화기는 하절기에는 증발→ 압축→ 응축→ 팽창 순으로 순환하는 냉방 싸이클로 동작하고, 동절기에는 사방변을 절환하여 상기 냉방 싸이클과 역순환되는 히트 펌프(heat pump)의 난방 싸이클로 동작하여 실내의 온도를 사 용자가 원하는 수준으로 유지시키는 냉/ 난방 시스템을 일컫는 것으로, 통상의 냉/ 난방 기능과 함께 실내의 오염된 공기를 흡입하여 필터링한 후 청정공기로 만들어 실내로 재투입하는 공기 정화 기능과, 다습한 공기를 흡입하여 건습 공기로 만들어 실내로 재투입하는 제습 기능 등을 겸비하고 있다.
도 1은 일반적인 공기조화기의 내부를 개략적으로 도시한 구성도이다.
실내 열교환기(12)는 공기조화기의 실내기(10) 전면에 형성되어 있는 실내 흡입구(14)의 후방에 설치된다. 상기 실내 열교환기(12)의 내부엔 냉매가 흐르는 도관(20)이 설치되어 있는데, 상기 도관(20)을 흐르는 냉매와 상기 실내 흡입구(14)를 통해 흡입된 실내 공기가 열교환하는 과정을 통해 공조 공간(1)의 온도를 조절한다. 즉, 공기조화기가 냉방 운전 중 일때는 상기 실내 열교환기(12)에 흐르는 저온의 냉매와 실내 공기가 열교환하여 공조 공간(1)의 온도를 낮추고, 난방 운전 중 일때는 상기 실내 열교환기(12)에 흐르는 고온의 냉매와 실내 공기가 열교환하여 공조 공간(1)의 온도를 높인다.
실내기(10)는 도관(20)을 통해 실외기(30)와 연결되어 있다. 실외기(30)는 공조 공간(1) 외부에 별도로 설치되며, 그 내부에는 냉매의 흐름 싸이클을 조절하는 사방변(32), 냉매를 압축시켜 고온고압의 냉매로 변환시키기 위한 압축기(34), 냉방 운전시에는 냉매를 응축시키고 난방 운전시에는 냉매를 증발시키는 실외 열교환기(36), 냉매를 팽창시켜 저온저압의 냉매로 변환시키기 위한 팽창 장치(38) 등이 설치되어 있다.
도 1에 있어서, 도면부호 "16"은 실내팬을, "35"는 실외 흡입구를, "37"은 실외팬을 의미한다.
이어, 공기조화기의 냉, 난방 운전 시 냉매의 싸이클을 설명한다.
먼저, 공기조화기가 냉방으로 운전되는 경우를 설명하면, 압축기(34)에서 토출된 고온고압의 냉매는 사방변(32)의 작용으로 실외 열교환기(36)로 유입된다. 실외 열교환기(36)로 유입된 고온고압의 냉매는 실외기(30)로 흡입된 실외 공기와의 열교환에 의해 액상의 냉매로 응축된 후, 팽창 장치(38)를 통과하면서 저온저압의 냉매로 변환된다. 이어, 상기 저온저압의 냉매는 다시 실내 열교환기(12)로 유입되고, 실내기(10)로 흡입된 실내 공기와 열교환하면서 실내 공기의 온도를 저하시킨 후 압축기(34)로 유입된다. 따라서, 냉방 운전의 경우, 냉매는 압축기(34) → 실외 열교환기(36) → 팽창 장치(38) → 실내 열교환기(12) → 압축기(34)를 반복하여 흐르면서 공조 공간(1)의 온도를 설정 온도로 낮춘다.
다음으로, 공기조화기가 난방으로 운전되는 경우를 설명하면, 압축기(34)에서 토출된 고온 고압의 냉매는 사방변(32)의 작용으로 실내 열교환기(12)로 유입된다. 실내 열교환기(12)로 유입된 고온고압의 냉매는 실내기(10)로 흡입된 실내 공기와 열교환하면서 실내 공기의 온도를 상승시킨다. 이어, 실내 열교환기(12)를 통과한 냉매는 팽창 장치(38)를 거치면서 저온 저압의 기체로 변환되고, 계속해서 실외 열교환기(36)을 거친 후 압축기(34)로 유입된다. 따라서, 난방 운전의 경우, 냉매는 압축기(34) → 실내 열교환기(12) → 팽창 장치(38) → 실외 열교환기(36) → 압축기(34)를 반복하여 흐르면서 공조 공간(1)의 온도를 설정 온도로 높인다.
상기와 같이 공기조화기가 난방 운전을 수행할 때, 실외의 환경이 결빙점 온 도 이하이고 일정량의 습기가 있는 경우, 실외 환경에 노출된 실외 열교환기(36)의 표면에는 이슬이 맺히고, 이러한 이슬은 결빙점 이하의 실외 온도에 의해 결빙되기 시작해 성에를 형성한다. 실외 열교환기(36) 표면에 형성된 성에는 공기조화기의 난방 운전이 지속됨과 더불어 더욱 확대되고, 실내 열교환기(12)를 통한 취출공기의 온도를 떨어뜨려 난방 기능을 저하시키게 된다.
따라서, 상기한 성에를 제거하고, 결빙점 이하의 환경에서도 효율적인 난방 운전이 지속되도록 하기 위해서, 난방 운전 중 일정 시간 간격으로 제상 운전을 수행하는 것이 필요하다. 제상 운전은 실외 열교환기(36) 표면을 덮은 성에를 해빙시키기 위하여 난방 운전이 수행되는 중간 중간에 소정시간 동안 냉방 운전을 수행하는 것으로, 제상 운전이 수행되는 동안 실외 열교환기(36)는 따뜻한 바람을 토출하게 되어 실외 열교환기(36) 표면을 덮은 성에를 해빙시키는 것이다.
도 2는 제상 운전을 수행할 수 있는 종래의 공기조화기의 개략적인 구성을 도시한 블럭도이고, 도 3은 종래의 제상 운전 제어 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
종래의 공기조화기는 전원 공급을 위한 전원부(40), 실내 온도 감지부(50), 실내 배관 온도 감지부(52), 실외 온도 감지부(54) 및 실외 배관 온도 감지부(56)와 같은 각 종 감지부와, 실내팬 구동부(70), 압축기 구동부(72), 실외팬 구동부(74), 사방변 구동부(76), 타이머(78) 등의 각 종 부하 구동부와, 이들을 제어하기 위한 제어부(60)로 구성된다.
공기조화기가 난방 운전을 시작한 후(S100 단계) 일정 시간이 경과하면(S110 단계), 제어부(60)는 실외 배관 온도 감지부(56)에서 측정한 실외 배관 온도를 읽어 들인다. 이렇게 읽어들인 실외 배관의 온도가 기(旣)설정된 온도(Top)이하이면(S120 단계) 제어부는 실외 열교환기(도 1의 36)의 표면에 결빙에 의해 성에가 형성되어 있는 것으로 판단하여 사방변(도 1의 32)를 제어하여 난방 싸이클에서 냉방 싸이클로 공기조화기의 운전을 전환시킴으로써 제상 운전을 수행한다(S130 단계). 제상 운전이 수행되면, 증발기로 작용하던 실외 열교환기(도 1의 36)는 응축기로 작용하면서 열을 방출하기 시작하고, 방출되는 열에 의해 실외 열교환기 표면에 덮혀있던 성에는 해빙되기 시작한다.
한편, 제어부(60)는 제상 운전이 수행된 시점부터 제상 운전 시간이 기설정된 시간에 도달하는지 또는 실외 배관의 온도가 기설정된 온도에 도달하는지 등의 제상 운전 완료 조건을 체크한다(S140 단계). 이어, 제상 운전 완료 조건을 충족하는 것으로 판단되면, 상기 제어부(60)는 다시 사방변(도 1의 32)을 제어하여 냉방 싸이클에서 난방 싸이클로 공기조화기의 운전을 전환시킴으로써 제상 운전을 완료한다(S150 단계).
전술한 바와 같은 종래의 제상 운전 제어 방법에 의하면, 기설정된 제상 운전 조건만 충족하면 실외 환경(온도 또는 습도)의 변화에 관계없이 무조건 제상 운전을 수행함으로써 잦은 제상 운전에 의한 난방 효율 저하를 가져올 수 있다. 특히, 실외 온도가 0℃ ∼ ­5℃ 정도가 될 때면, 제상 운전을 완료한 몇 분 후 다시 제상 운전을 수행해야하는 조건이 되므로 제상 운전 주기가 점점 단축된다. 특히, 겨울 아침의 경우, 난방 운전은 안되고 제상과 예열 운전만이 반복하여 진행되 는 상태가 발생하여 소비자는 공기조화기가 고장난 것으로 인식할 수 있다.
즉, 종래의 제상 운전 제어 방법에 의하면, 제상 운전 조건이 제품 위주(제조자)로 되어 있어 소비자를 위한 쾌적한 난방을 달성할 수 없게 된다.
본 발명의 목적은 실외 온도, 습도 및 압축기의 누적 운전 시간이나, 제상 운전의 빈도를 체크하여 공기조화기가 제상 운전으로 돌입하는 조건을 외부 환경에 따라 자동으로 업데이트시킬 수 있는 공기조화기를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 제상 운전 돌입 조건을 외부 환경에 따라 자동으로 업데이트시킨 수 있는 공기조화기의 제상 제어 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 의한 공기조화기는, 실외 배관의 온도를 측정하는 배관 온도 감지부(205)와, 실외 습도를 측정하는 실외 습도 감지부(206)와, 상기 배관 온도 감지부(205) 및 실외 습도 감지부(206)에서 측정된 값에 따라 제상운전을 수행하는 제어부(300)와, 제상 운전 돌입에 관한 데이타를 저장하는 저장부(310)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 저장부(310)는 환경 조건의 변화에 따라 데이터가 업데이트 되도록 설계되어 있고, 실내기(200)에 설치된 보조 히터(220)를 구동시키기 위한 보조 히터 구동부(212)가 더 설치되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부(300)에는 공기조화기의 누적 난방 시간을 측정하기 위한 타이머(320)가 설치되어 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 의한 공기조화기의 제상 제어 방법은, 제상 운전 돌입 여부를 판단하는 단계와, 제상 운전 돌입 조건일 경우, 압축기(420)와 사방변(410)은 오프(off)하고, 실외팬(440)은 온(on)시킨 상태에서 실내팬(240)과 보조히터(220)를 소정시간 동안 작동시키는 제상 1 단계와, 압축기(420)와 사방변(410)은 온(on)시키고, 실외팬(440)은 오프(off)시켜 냉방 운전을 수행하는 제상 2 단계와, 압축기(420)와 사방변(410)은 오프(off)시키고, 실외팬(440)은 온(on)시키며, 실내팬(240)과 보조히터(220)를 소정시간 동안 작동시키는 제상 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제상 운전 돌입 조건은 압축기(420)가 연속하여 소정 시간(Tccr t1)이상 운전되고, 실외 배관 온도가 제 1 배관 온도(OCT1)이하인 경우, 압축기(420)가 누적하여 제 1 누적 시간(Tacr t1)이상 운전되고, 실외 배관 온도는 제 1 배관 온도(OCT1)이하이며, 제 1 실외 온도(OAT1) 〈 실외 온도 ≤ 제 2 실외 온도(OAT2)인 경우, 압축기(420)가 누적하여 제 2 누적 시간(Tacr t2)이상 운전되고, 실외 배관 온도는 제 1 배관 온도(OCT1)이하이며, 실외 온도는 제 2 실외 온도(OAT2)이상인 경우, 및 압축기가 누적하여 제 3 누적 시간(Tacr t3)이상 운전되고, 실외 배관 온도에는 상관없이, 제 1 실외 온도(OAT1) 〈 실외 온도 〈 제 3 실외 온도(OAT3)인 경우 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명에 의하면, 공기조화기의 작동 상태 및 외부 환경의 변화에 대응하여 효율적인 제상 운전이 수행될 수 있도록 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 공기조화기 및 그의 제상 제 어 방법에 대해 더욱 상세하게 설명하고자 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 공기조화기를 도시한 구성도이고, 도 5는 상기 도 4의 공기조화기의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
공기조화기의 실내기(200)는 공조 공간, 즉 실내 공간(100)에 설치되어 있다. 실내기(200) 전면에 위치한 실내 흡입구(210) 후방으로 보조 히터(220), 실내 열교환기(230), 실내팬(240)이 구비되어 있다. 실내 공간(100)의 공기는 실내 흡입구(210)를 통해 공기조화기 내부로 흡입되며, 이렇게 흡입된 실내 공기는 실내 열교환기(230)를 거치며 열교환하여 그 온도가 조절된 후, 실내 토출구(미도시)를 통해 실내 공간으로 배출된다. 이때, 상기 실내팬(240)은 실내 공기를 공기조화기 내부로 흡입한 후 토출시키는 유로(流路)를 형성하는 역할을 하고, 보조 히터(220)는 난방 운전 중 제상 운전을 수행할 때 실내 공간(100)의 온도가 낮아지는 것을 방지하기 위해 보조적으로 작동하는 히터이다.
한편, 상기 실내기(200) 내에는 공기조화기에 전원을 공급하기 위한 전원부(201)와, 실내 공간(100)의 온도를 측정하기 위한 실내 온도 감지부(202)와, 실내 배관의 온도를 측정하기 위한 실내 배관 온도 감지부(203)와, 실내팬(240)을 구동시키기 위한 실내팬 구동부(211)와, 보조 히터(220)를 구동시키기 위한 보조 히터 구동부(215)와, 공기조화기의 전체적인 구동을 제어하기 위한 제어부(300) 등이 설치되어 있다.
실외기(400)는 공조 공간 외부, 즉 실외에, 냉매가 흐르는 도관(250)을 통해 상기 실내기(200)와 연결된 상태로 설치되어 있다. 상기 실외기(400)의 내부에는 냉매의 흐름 방향을 조절하는 사방변(410)과, 냉매를 압축시켜 고온고압의 냉매로 변환시키는 압축기(420)와, 냉방 운전시에는 냉매를 응축시키고 난방 운전시에는 냉매를 증발시키는 실외 열교환기(430)와, 실외 공기를 실외기(400) 내부로 흡입한 후 토출시키는 유로를 형성하기 위한 실외팬(440)과, 냉매를 팽창시켜 저온저압의 냉매로 변환시키는 팽창 장치(450) 등이 설치되어 있다.
한편, 상기 실외기(400) 내부에는 공기조화기의 구동을 효율적으로 제어하기 위해 공기조화기의 작동 상태와 그 주변 환경을 점검하는 여러 장치들이 설치되어 있다. 대표적으로, 실외 온도를 측정하기 위한 실외 온도 감지부(204), 실외 배관의 온도를 측정하기 위한 실외 배관 온도 감지부(205), 실외 습도를 측정하기 위한 실외 습도 감지부(206) 등과 같은 감지부와, 압축기 구동부(213), 실외팬 구동부(214), 사방변 구동부(215) 등과 같은 구동부가 있다.
공기조화기가 난방 운전을 시작하면, 제어부(300)는 전술한 각 구동부들로 동작을 위한 제어 신호를 보낸다. 이에 따라, 실내팬(240)은 회전을 시작하고, 압축기(420)는 냉매를 고온고압으로 압축하여 토출해내기 시작한다. 압축기(420)에서 토출된 고온고압의 냉매는 실내 열교환기(230)로 유입된 후 상기 실내팬(240)의 회전력에 의해 실내기(200) 내부로 흡입된 공기와 열교환한다. 상대적으로 저온의 상태로 흡입되었던 실내 공기는 상기 열교환에 의해 그 온도가 상승한다.
실내 열교환기(230)를 거치며 열교환된 냉매는 팽창 장치(450), 실외 열교환기(430) 순으로 흐른 후 다시 압축기(420)로 유입되고, 이후, 계속해서 압축기(420), 실내 열교환기(230), 팽창 장치(450), 실외 열교환기(430) 순의 난방 싸이 클을 반복하면서 실내 온도를 사용자가 원하는 수준으로 상승시킨다.
한편, 상술한 난방 싸이클을 반복하는 동안, 각 종 감지부는 공기조화기의 상태 및 그 주변 환경을 주기적으로 체크하고, 제어부(300)는 감지부에서 측정한 값을 기초로하여 공기조화기의 현 상태를 파악한 후, 이를 바탕으로 구동부들의 작동 상태를 재조정함으로써 공기조화기가 효율적으로 작동되도록 한다.
난방 운전 시작 후, 일정 시간이 경과하면, 실외 열교환기(430)의 표면에는 성에가 생성되기 시작하는데, 이렇게 생성된 성에는 실외 온도가 낮을 수록, 난방 시간이 증가할수록 더 많아진다. 실외 열교환기(430) 표면에 생성된 성에는 공기조화기의 난방 효율을 떨어뜨리는 치명적 요인으로 작용하므로, 제어부(300)는 성에 제거를 위해 제상(除霜) 운전을 수행한다.
통상의 공기조화기의 저장부(310)에는 제상 운전 돌입을 위한 데이터 테이블(data table)(즉, 제상 운전 돌입 조건)이 미리 저장되어 있다. 제어부는 각 종 감지부 및 타이머(320)에서 측정한 값들이 상기 데이타 테이블의 값들과 일치하는지 여부를 주기적으로 체크하다가, 그 값들이 일치한다고 판단되면, 즉각 제상 운전을 수행하도록 각 종 구동부를 제어한다.
제상 운전이 수행되면, 난방 운전 시 증발기로 작용하던 실외 열교환기는 응축기로 작용하면서 열을 방출하기 시작하고, 방출되는 열에 의해 실외 열교환기 표면에 덮혀있던 성에는 해빙되기 시작한다.
도 6은 본 발명에 의한 공기조화기의 제상 제어 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
공기조화기 운전 중(S200 단계), 제어부(도 5의 300)는 공기조화기의 상태 및 외부 환경을 주기적으로 점검하여 공기조화기가 제상 운전을 수행해야 하는 조건인지를 체크한다(S210 단계). 즉, 각 종 감지부 및 타이머에서 측정한 값들이 저장부(도 5의 310)에 기저장되어 있는 제상 운전 돌입 조건의 값들과 일치하는지 여부를 주기적으로 확인한다. 이때, 공기조화기 운전 초기에 상기 저장부에 저장되어 있는 제상 운전 돌입 조건은 공기조화기 제작 시 제작자에 의해 미리 입력된 초기 제상 운전 돌입 조건이다. 상기 초기 제상 운전 돌입 조건은 외부 환경의 변화에 따라 일정한 조건 하에서 (이하, 도 7에서 설명함) 업데이트되기도 하는데, 상기의 제상 운전 돌입 조건은 초기 제상 운전 돌입 조건 및 업데이트된 제상 운전 돌입 조건 모두를 의미한다.
본 발명에 의한 제상 운전 돌입 조건은 난방 연속 또는 누적 운전 시간 (즉, 압축기의 연속 또는 누적 운전 시간)별로 제상 운전을 수행하기 위한 조건으로써의 실외 온도가 다르도록 되어 있다. 즉, 기존의 경우, 실외 온도가 설정 온도 이하이고, 난방 시간이 설정 시간 이상이면 무조건 제상 운전이 수행되도록 하였으나, 본 발명의 경우, 난방 연속 또는 누적 시간을 구간별로 나눈 후, 각 구간별로 제상 운전을 수행하기 위한 돌입 조건으로서의 실외 온도도 달라지도록 그 조건을 구성하였다.
이하, 본 발명에 의한 제상 운전 돌입 조건을 설명한다.
제상 운전 돌입 조건 1, 난방 모드에서 압축기가 연속하여 소정 시간(Tccr t1)이상 운전되고, 실외 배관 온도가 제 1 배관 온도(OCT1)이하일 때는 실외 온도 가 얼마인지 상관없이 제상 운전에 돌입한다. 이때, 제 1 배관 온도(OCT1)는 실험에 의해 결정되는 값으로, 예컨대 초기 제상 운전 돌입 조건에서는 0℃ ∼ -5℃ 정도의 온도이나, 업데이트 시에는 그 값이 변한다. 상기 Tccr t1은 압축기가 구동을 시작한 후 정지됨없이 연속하여 운전되는 시간을 의미한다.
제상 운전 돌입 조건 2, 난방 모드에서 압축기가 누적하여 제 1 누적 시간(Tacr t1)이상 운전되고, 실외 배관 온도는 제 1 배관 온도(OCT1)이하이며, 제 1 실외 온도(OAT1) 〈 실외 온도 ≤ 제 2 실외 온도(OAT2)일 때 제상 운전에 돌입한다. 이때, 상기 제 1 실외 온도(OAT1)는 제 2 실외 온도(OAT2)에 비해 상대적으로 작은 값이다. 즉, 제 1 실외 온도(OAT1)는 제 2 실외 온도(OAT2) 보다 저온이다. 상기 제 1 누적 시간(Tacr t1)은 공기조화기의 전원이 켜진 후 압축기가 작동된 모든 시간을 누적하여 계산한 값을 의미한다.
제상 운전 돌입 조건 3, 난방 모드에서 압축기가 누적하여 제 2 누적 시간(Tacr t2)이상 운전되고, 실외 배관 온도는 제 1 배관 온도(OCT1)이하이며, 실외 온도는 제 2 실외 온도(OAT2)이상일 때 제상 운전에 돌입한다. 이때, 상기 제 2 누적 시간(Tacr t2)은 제 1 누적 시간(Tacr t1)보다 더 큰 값이다.
제상 운전 돌입 조건 4, 난방 모드에서 압축기가 누적하여 제 3 누적 시간(Tacr t3)이상 운전되고, 실외 배관 온도에는 상관없이, 제 1 실외 온도(OAT1) 〈 실외 온도 〈 제 3 실외 온도(OAT3)일 때 제상 운전에 돌입한다. 이때, 상기 제 3 누적 시간(Tacr t3)은 제 2 누적 시간(Tacr t2)보다 더 큰 값이다. 상기 제 3 실외 온도(OAT3)는 제 2 실외 온도(OAT2)에 비해 상대적으로 큰 값이다. 즉, 제 2 실외 온도(OAT2)는 제 3 실외 온도(OAT3) 보다 저온이다.
언급한 본 발명에 의한 제상 운전 돌입 조건을 살펴보면, 제상 운전 돌입 조건 1의 경우, 실외 온도에 상관없이 압축기의 연속 운전 시간과 실외 배관 온도에 의해서만 제상 운전 돌입 조건이 결정되도록 한다. 이는, 압축기의 연속 운전 시간이 증가할 수록 증발기로써 작용하는 실외 열교환기의 냉각 시간은 더 길어지므로 그 표면에 성에가 생성되기 쉽기 때문이다.
제상 운전 돌입 조건 2 내지 4의 경우, 압축기의 누적 운전 시간이 증가할 수록 제상 운전 돌입을 위한 조건으로써의 실외 온도는 상대적으로 높아진다는 것을 알 수 있다. 이는, 압축기의 누적 운전 시간이 증가할 수록 증발기로써 작용하는 실외 열교환기의 냉각 상태는 더 오래동안 유지되므로 그 표면에 성에가 생성되기 쉽기 때문이다. 즉, 실외 온도가 상대적으로 높아진다 하더라도 압축기 누적 운전 시간이 증가하면 제상 운전에 돌입할 필요성은 더 높아진다.
저장부(도 5의 310)에 전술한 제상 운전 돌입 조건을 테이블화한 데이터들이 기저장되어 있고, 제어부(도 5의 300)는 각 종 감지부 및 타이머(도 5의 320)에서 측정한 값들과 상기 데이터 값들과 비교한 후 제상 운전 돌입 여부를 결정한다. 상기 S110 단계에서 제상 운전을 수행해야 하는 조건이라고 판단되면, 먼저, 제상 1 단계를 수행하는데(S220 단계), 상기 제상 1 단계는 본격적인 제상 운전 전의 단계로, 압축기(도 4의 420)와 사방변(도 4의 410)은 오프(off)되고, 실외팬(도 4의 440)은 온(on) 상태를 유지하는 상태이다. 이때, 실내기에 장착된 보조 히터(도 4의 220)와 실내팬(도 4의 240)을 작동시켜 제상 운전 돌입에 따른 실내 공간의 온 도 저하를 방지한다.
상기 제상 1 단계에 돌입한지 A분, 예컨대 3분이 경과하면(S230 단계), 다음으로, 제상 2 단계를 수행한다(S130 단계). 상기 제상 2 단계는 본격적인 제상 운전 단계로, 실외 열교환기 표면에 생성된 성에를 제거하기 위해 공기조화기가 냉방 운전되는 구간을 의미한다. 압축기와 사방변은 모두 온(on)시키고, 실외팬은 오프(off)시켜 냉매가 냉방 싸이클을 순환하도록 하여 실외 열교환기(도 4의 430)가 응축기로써 작용하도록 함으로써 성에를 제거한다. 한편, 이때에도 실내기에 장착된 보조 히터와 실내팬을 작동시켜 제상 운전, 즉 냉방 운전에 따른 실내 공간의 온도 저하를 방지한다.
상기 제상 2 단계는 최소 제상 시간(Trev-min1)동안은 강제적으로 진행된다. 이는, 실외 열교환기 표면의 성에를 제거하는데 소요될 최소한의 시간을 확보하기 위함이다. 제어부는 제상 2 단계 시작 후 최소 제상 시간(Trev-min1)이 경과했는지 여부를 판단한 후(S250 단계), 최소 시간이 경과한 것으로 판단되면, 실외 배관 온도가 초기치 온도(OCT-init)에 도달했는지 여부를 판단한다(S260 단계).
상기 초기치 온도는 실외 열교환기에 성에가 생성되지 않은 초기 상태의 실외 배관의 온도이다. 실외 배관 온도가 상기 초기치 온도에 도달하지 않았다는 것은 실외 열교환기 표면의 성에가 아직 충분히 제거되지 않은 상태라는 것을 의미하므로, 비록 최소 제상 시간(Trev-min1)이 경과했다 할지라도 실외 배관 온도가 상기 초기치 온도에 도달하지 않았으면 제상 2 단계를 계속하여 수행한다.
상기 S260 단계에서 실외 배관 온도가 초기치 온도(OCT-init)에 도달하지 않 은 것으로 판단되는 경우, 제어부는 최대 제상 시간(Trev-max1)이 경과하였는지를 다시 판단한다(S270 단계). 최대 제상 시간(Trev-max1)은 제상 운전을 수행하는데 부여할 수 있는 최대한의 시간으로, 비록 성에가 완전히 제거되지 않은 상태라 할지라도 실내 온도의 급격한 저하를 방지하기 위해 강제적으로 제상 운전을 중지시킬 수 있는 최대 시간을 의미한다.
상기 S270 단계에서 최대 제상 시간(Trev-max1)이 경과한 것으로 판단되면, 비록 실외 배관 온도가 초기치 온도에 도달하지 않은 것으로 판단된다 하더라도 즉시 제상 3 단계를 수행한다(S280 단계). 한편, 상기 S260 단계에서, 실외 배관 온도가 초기치 온도(OCT-init)에 도달한 것으로 판단되는 경우엔, 상기 최대 제상 시간(Trev-max1)을 판단하는 과정없이 바로 제상 3 단계를 수행한다(S280 단계).
제상 3 단계는 제상 운전을 마무리하는 단계로, 상기 제상 1 단계에서 처럼, 압축기와 사방변은 오프(off)시키고, 실외팬은 온(on)시켜 냉매의 순환을 정지시킨 상태에서 실외팬만을 회전시키는 단계이다. 실외팬의 회전과 실외 열교환기에 남은 여열(餘熱)에 의해 추가적으로 성에를 제거할 수 있고, 실내기에 장착된 보조 히터와 실내팬은 작동시켜 제상 운전에 따른 실내 공간의 온도 저하를 방지한다.
상기 제상 3 단계는 B분, 예컨대 3분동안 수행되고, B분이 경과한 것으로 판단되면(S290 단계) 제상 운전은 종료되고(S300 단계) 공기조화기는 다시 난방 모드로 작동된다.
본 발명에 의한 지능적 제상 제어 방법에 의하면, 먼저, 제상 운전 중 보조 히터를 작동시키므로 제상 운전 시 실내 공간의 온도가 저하되는 문제점을 해결할 수 있다. 다음으로, 난방 연속 또는 누적 시간 별로 제상 운전을 수행하기 위한 조건으로써의 실외 온도 및 실외 배관 온도를 다르게 구성함으로써 난방 시간에 따른 실외 열교환기의 상태를 제상 운전 돌입 조건으로 고려할 수 있도록 하였다. 즉, 본 발명에 의하면, 누적 난방 시간이 증가할수록 실외 열교환기는 점점 극저온 상태로 되어감을 고려하여, 실외 온도가 상대적으로 상승한다 하더라도 누적 난방 시간이 증가하면 제상 운전을 수행할 수 있도록 하였다. 따라서, 공기조화기의 상태에 따라 효율적인 제상 운전이 수행되도록 한다.
도 7은 공기조화기의 상태 및 외부 환경에 대응하여 제상 운전 돌입 조건을 업데이트시키는 본 발명에 의한 공기조화기의 제상 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명에 의한 지능적 제상 제어 방법에 의하면, 제상 운전 돌입 조건은 외부 환경에 따라 업데이트(update)될 수 있다. 상기 도 6에서 언급한 초기 제상 운전 돌입 조건은 공기조화기 제조 시 제작자에 의해 인위적으로 설정된 것인데 비해, 업데이트된 제상 운전 돌입 조건은 공기조화기 스스로 외부환경의 변화를 감지하여 기설정된 제상 운전 돌입 조건들을 변경시키는 것이다.
제상 운전 돌입 조건이 초기값(즉, 설정값)으로 고정된 경우, 이상 한파(異象 寒波)로 실외 온도가 극저온을 유지하는 것과 같은 비정상적인 사태가 발생할 때, 정상적인 난방 운전을 수행할 겨를없이 계속해서 제상 운전과 예열 운전만을 반복하여 소비자로 하여금 공기조화기가 고장난 것으로 생각되게끔 하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해, 공기조화기 스스로 환경 변화를 인지하여 그 변화에 맞춰 제상 운전 돌입 조건을 업데이트함으로써 변화된 환경에 지능적으로 적응된 제상 운전 돌입 조건을 갖추도록 한다.
이하, 본 발명에 의한 지능적 제상 제어 방법에 있어서 제상 운전 돌입 조건을 업데이트하는 방법에 대해 설명한다.
난방 및 제상 운전 중에 제어부(도 5의 300)는 여러 종류의 데이타를 처리한다. 예를들어 실내 온도, 실내 배관 온도, 실외 온도, 실외 배관 온도, 습도, 난방 시간, 제상 시간 등이 그것이다. 제어부는 여러 조건에 맞는 여러 종류의 제상에 관한 데이터 테이블(즉, 제상 운전 돌입 조건을 테이블화한 데이터)을 갖고 있는데, 그 중에는 초기 제상 운전 돌입 조건이 현재의 환경 조건과 맞지않는 경우, 제상 운전 돌입 조건을 업데이트하기 위한 준비 데이터 테이블도 있다.
제어부는 적용되고 있는 현 제상 운전 돌입 조건이 현재의 환경 조건과 맞지 않는다고 판단하면, 일정 조건에서, 준비 데이터 테이블을 호출하여 현재의 환경 조건과 맞는 새로운 데이터 테이블을 선택한다. 선택된 새로운 데이터 테이블은 현 제상 운전 돌입 조건을 저장하고 있는 저장부(도 5의 310)에 업데이트됨으로써 공기조화기는 변화된 환경 조건에 맞는 업데이트된 제상 운전 돌입 조건을 갖출 수 있으므로 환경 변화가 있다하더라도 효율적인 난방 운전을 수행할 수 있다.
현 제상 운전 돌입 조건을 업데이트하기 위해 제어부는 모두 세가지의 조건을 판단하고, 그 중 하나의 조건만이라도 만족하면 업데이트를 실행한다.
먼저, "조건 1", 현 제상 운전 돌입 조건하에서 제상 운전을 연속하여 N회, 예컨대 5회 수행하였는가를 판단한다(S400 단계). 제상 운전을 연속하여 N회 수행했다는 것은, 현 제상 운전 돌입 조건이 현재의 환경 조건에 맞지 않아 제상 운전과 예열 운전이 계속하여 반복되고 있는 상태를 의미한다. 따라서, 제상 운전을 연속하여 N회 수행한 것으로 판단되면, 현 제상 운전 돌입 조건을 현재의 환경 조건에 맞도록 업데이트한다(S440 단계).
상기 "조건 1"에 대한 판단은 통상 각각의 제상 운전 종료 시 마다 행해지는데, 도 6의 S300 단계에서와 같이 한번의 제상 운전이 종료되면, 제어부는 막 종료한 제상 운전이 현 제상 운전 돌입 조건 하에서 연속하여 N회, 예컨대 5회째인지를 판단하고, N회째라고 판단되면, 현 제상 운전 돌입 조건을 자동으로 업데이트하는 상기 도 7의 S440 단계를 수행한다.
현 제상 운전 돌입 조건을 자동으로 업데이트하는 방법은, 전술한 바와 같이, 제어부 내의 준비 데이터 테이블을 호출하여 현재의 환경 조건과 맞는 새로운 데이터 테이블을 선택한 후, 선택된 새로운 데이터 테이블을 현 제상 운전 돌입 조건을 저장하고 있는 저장부에 업데이트함으로써 현재의 환경 조건에 맞는 업데이트된 제상 운전 돌입 조건을 갖출 수 있다.
다음으로, "조건 2", 현 제상 운전 돌입 조건하에서 최대 제상 시간(Trev-max1)을 경과하여 제상 운전을 수행하는 것을 연속하여 M회, 예컨대 3회하였는가를 판단한다(S410 단계). 최대 제상 시간을 경과하여 제상 운전을 수행하는 것을 연속하여 M회했다는 것은, 현 제상 운전 돌입 조건이 현재의 환경 조건에 맞지 않아 제상 운전으로도 성에가 제대로 제거되고 있지 않은 상태임을 의미한다. 따라서, 현 제상 운전 돌입 조건을 현재의 환경 조건에 맞도록 업데이트한다(S440 단계).
상기 "조건 2"에 대한 판단은 통상 최대 제상 시간(Trev-max1)이 경과한 후에 행하는데, 도 6의 S270 단계에서와 같이 최대 제상 시간(Trev-max1)이 경과하면, 제어부는 최대 제상 시간(Trev-max1) 경과가 현 제상 운전 돌입 조건하에서 연속하여 M회째 이루어졌는지를 판단하고, M회째라고 판단되면, 현 제상 운전 돌입 조건을 자동으로 업데이트하는 상기 도 7의 S440 단계를 수행한다.
마지막으로, "조건 3", 실외 온도가 상기 제 3 실외 온도(OAT3)이하이고, 습도가 85% 이상인 상황에서, 압축기가 제 4 누적 시간(tacr t4)을 경과하여 작동되고 있는가를 판단한다(S420 단계). 이때, 상기 제 4 누적 시간(tacr t4)는 제 3 누적 시간(tacr t3)보다 큰 값이다.
상기 "조건 3"에 대한 판단은 통상 도 6의 S210 단계에서와 같이 공기조화기의 상태 및 외부 환경이 제상 운전 돌입 조건에 해당하는가를 판단하는 단계에서 행해지는데, 실외 온도가 제 3 실외 온도(OAT3)이하이고, 습도가 85% 이상인 조건에서 압축기가 제 4 누적 시간(Tacr t4)을 경과하여 작동되었는가를 판단하고, 그런 경우라고 판단되면, 현 제상 운전 돌입 조건을 자동으로 업데이트하는 상기 도 7의 S440 단계를 수행한다.
습도가 높은 상태에서 압축기가 누적하여 오랜시간 동안 작동하면, 실외 온도가 상대적으로 저온의 상태가 아니라 하더라도 성에 발생이 용이해진다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 경우, 현 제상 운전 돌입 조건을 업데이트함으로써 현재의 환경 조건에 맞는 제상 운전이 행해지도록 한다.
공기조화기의 상태 및 외부 환경이 상기 S400, S410 및 S420 단계에서 언급한 모든 조건에 해당하지 않는 경우, 현 제상 운전 돌입 조건은 현재의 환경 조건에 적합한 것으로 판단된다. 따라서, 제어부는 현 제상 운전 돌입 조건을 기준으로 제상 운전 여부를 결정한다(S430 단계). 반면, 공기조화기의 상태 및 외부 환경이 상기 S400, S410 및 S420 단계에서 언급한 조건 중 어느 하나에 해당하는 경우, 현 제상 운전 돌입 조건은 현재의 환경 조건에 적합하지 않은 것으로 판단되므로, 제어부는 현 제상 운전 돌입 조건을 업데이트한 후(S440 단계), 업데이트된 제상 운전 돌입 조건을 기준으로 제상 운전 여부를 결정한다(S450 단계).
본 발명에 의한 공기조화기 및 그의 제상 제어 방법에 의하면, 먼저, 제상 운전 중 보조 히터를 작동시키므로 제상 운전 시 실내 공간의 온도가 저하되는 문제점을 해결할 수 있다.
다음으로, 난방 연속 또는 누적 시간 별로 제상 운전을 수행하기 위한 조건으로써의 실외 온도 및 실외 배관 온도를 다르게 구성함으로써 난방 시간에 따른 실외 열교환기의 상태를 제상 운전 돌입 조건으로 고려할 수 있도록 하였다. 즉, 누적 난방 시간이 증가할수록 실외 열교환기는 점점 극저온 상태로 되어감을 고려하여, 실외 온도가 상대적으로 상승한다 하더라도 누적 난방 시간이 증가하면 제상 운전을 수행할 수 있도록 함으로써, 공기조화기의 작동 상태 및 외부 환경의 변화에 대응하여 효율적인 제상 운전이 수행될 수 있도록 한다.
또한, 현 제상 운전 돌입 조건이 현재의 환경 조건에 맞지 않는 경우, 일정 한 조건하에 이를 업데이트할 수 있다. 따라서, 항상 현재의 환경 조건에 가장 알맞은 제상 운전 돌입 조건을 구성할 수 있으므로 난방 운전 및 제상 운전을 효율적으로 행할 수 있다.

Claims (9)

  1. 실외 배관의 온도를 측정하는 배관 온도 감지부(205);
    실외 습도를 측정하는 실외 습도 감지부(206);
    상기 배관 온도 감지부(205) 및 실외 습도 감지부(206)에서 측정된 값에 따라 제상운전을 수행하는 제어부(300); 및
    제상 운전 돌입에 관한 데이타를 저장하는 저장부(310)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장부(310)는 환경 조건의 변화에 따라 데이터가 업데이트 되도록 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    실내기(200)에 설치된 보조 히터(220)를 구동시키기 위한 보조 히터 구동부(212)가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(300)에 공기조화기의 누적 난방 시간을 측정하기 위한 타이머(320)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  5. 제상 운전 돌입 여부를 판단하는 단계;
    제상 운전 돌입 조건일 경우, 압축기(420)와 사방변(410)은 오프(off)하고, 실외팬(440)은 온(on)시킨 상태에서 실내팬(240)과 보조히터(220)를 소정시간 동안 작동시키는 제상 1 단계;
    압축기(420)와 사방변(410)은 온(on)시키고, 실외팬(440)은 오프(off)시켜 냉방 운전을 수행하는 제상 2 단계; 및
    압축기(420)와 사방변(410)은 오프(off)시키고, 실외팬(440)은 온(on)시키며, 실내팬(240)과 보조히터(220)를 소정시간 동안 작동시키는 제상 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제상 운전 돌입 조건은 압축기(420)가 연속하여 소정 시간(Tccr t1)이상 운전되고, 실외 배관 온도가 제 1 배관 온도(OCT1)이하인 경우인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상 제어 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제상 운전 돌입 조건은 압축기(420)가 누적하여 제 1 누적 시간(Tacr t1)이상 운전되고, 실외 배관 온도는 제 1 배관 온도(OCT1)이하이며, 제 1 실외 온도(OAT1) 〈 실외 온도 ≤ 제 2 실외 온도(OAT2)인 경우인 것을 특징으로 하는 공 기조화기의 제상 제어 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제상 운전 돌입 조건은 압축기(420)가 누적하여 제 2 누적 시간(Tacr t2)이상 운전되고, 실외 배관 온도는 제 1 배관 온도(OCT1)이하이며, 실외 온도는 제 2 실외 온도(OAT2)이상인 경우인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상 제어 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제상 운전 돌입 조건은 압축기가 누적하여 제 3 누적 시간(Tacr t3)이상 운전되고, 실외 배관 온도에는 상관없이, 제 1 실외 온도(OAT1) 〈 실외 온도 〈 제 3 실외 온도(OAT3)인 경우인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상 제어 방법.
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CN109237744A (zh) * 2018-09-10 2019-01-18 青岛海尔空调器有限总公司 一种提高空调制热过程稳定性的控制方法
CN109556234A (zh) * 2018-10-22 2019-04-02 珠海格力电器股份有限公司 化霜控制方法、装置、设备及介质
CN114738848A (zh) * 2022-03-28 2022-07-12 青岛海尔空调器有限总公司 空调器电加热控制方法、装置、电子设备和存储介质

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