KR100393777B1 - 공기 조화기의 제습 운전 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기 조화기의 제습 운전 제어 방법에 관한 것으로, 종래 증발기의 표면온도를 실내 공기의 노점 온도 이하로 유지하여 제습 운전을 수행하였으나, 실내 온도가 비교적 낮은 장마철에 압축기는 오프되나 실내팬이 동작됨에 따라 상기 압축기 오프시간중 다시 가습이 됨으로써, 온도상승과 함께 사용자에게 불쾌감을 주었고, 또한, 이러한 불쾌감을 방지하기 위해 전기 히터, 재열장치 및 밸브류 등을 추가적으로 구비하여 사용함에 따라 추가 비용이 발생하여 생산 원가가 상승하는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 최적싸이클보다 과열도가 높도록 팽창변의 개도가 작은 운전을 수행하여 증발기의 출구측에서 냉매 유량의 감소로 온도 상승이 발생함으로써, 제습운전시 전기히터나 재열기같은 보조 부품의 사용없이 제습 운전을 수행하여 사용자의 쾌적감을 상승시킴과 아울러 제조 원가를 절감하는 효과가 있다.

Description

공기 조화기의 제습 운전 제어 방법{DEHUMIDIFYING OPERATION CONTROL METHOD FOR AIR CONDITIONER}

본 발명은 공기 조화기의 제습 운전 제어 방법에 관한 것으로, 특히 인버터 에어콘과 같은 공기 조화기의 제습 운전시 팽창 밸브를 제어하는 방법에 있어서 실내 온도의 변동 및 부가적인 장치를 사용하지 않고 제습운전을 수행하도록 한 공기 조화기의 제습 운전 제어 방법에 관한 것이다.

일반적인 인버터 에어컨은 인버터 구동 회로에 의해 사용자의 설정 온도 및 실내 온도, 외기 온도 등에 의해 압축기가 회전해야 하는 운전주파수를 설정하게 되며, 이를 이용하여 상기 압축기의 회전수 및 가변속을 제어하게 된다.

특히, 여름철 장마 기간에는 주로 냉방 운전보다는 제습 운전이 자주 사용되며, 상기 제습운전은 말 그대로 실내의 온도를 낮추지 않고 실내공기중의 습기를 제거하는 운전이다.

하지만, 여름철 장마기에 사용되는 인버터 에어컨의 제습운전은 냉방운전과는 달리 운전 주파수를 일정 저속이하로는 운전시키지 않아 실내 증발기의 온도를 조금 낮게 유지하던가, 아니면 실내온도가 너무 낮을 때 상기 압축기를 오프하여 실내 증발기의 온도를 실내 공기의 노점 온도 이하로 유지하게 된다.

도 1은 종래 공기 조화기의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 냉매를 압축하는 압축기(10)와; 냉방시 냉매가 증발하여 차가운 표면을 유지하는 실내 열 교환기(20)와; 냉방시 냉매가 응축하는 뜨거운 응축열을 배출하는 실외열교환기(30)와; 냉매의 흐름 압력을 조절하는 팽창변(50) 및 이들을 이어주는 배관(40)으로 구성되며, 이와 같이 구성된 종래 기술에 따른 동작과정을 첨부한 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

우선, 도 2에 도시된 바와 같이 일반적으로 제습운전시 압축기(10)를 구동하는 최저 주파수가 약 30㎐정도이고 풍량은 약풍으로 설정되어 있는 경우, 공기 조화기에서 실내로 취출되는 공기가 차가울 수 있다.

하지만, 온도 부하가 크지 않은 장마철이기 때문에 필연적으로 자주 장시간 상기 압축기(10)가 오프 상태로 있게 되고, 이에 상기 압축기(10)의 오프시 실내팬만을 이용한 운전으로 제습되어 실내 열교환기(20)에 맺혀있는 물방울이 다시 실내로 차가운 공기와 함께 실려 나가게 되고, 이에 사용자에게 차가움을 느끼게 함과 아울러 실내의 온도가 상승됨에 따라 공기의 습도가 높아져 사용자에게 불쾌감을 주게 된다.

이에 제습운전시 실내로 차가운 공기가 취출되는 것을 방지하기 위하여 실내 열교환기(10)내에 전기히터를 장치하거나, 증발기 일부를 응축기로 사용하거나, 증발기 일부에만 냉매가 유입되도록 추가적인 밸브류를 설치하여 제습운전을 수행한다.

여기서, 도 3은 증발기의 일부를 응축기로 사용한 공기 조화기의 일실시예로서, 냉방시는 V1이 오프되고 V2가 온되며, 제습시는 V1이 온되고 V2가 오프되어 실내로 취출되는 에어컨의 공기 온도를 최대한 상승시키게 된다.

그리고, 도 4는 일반적인 최적 과열도로 제어된 냉방 운전시의 P-H선도로 제습 운전의 주파수로 운전할 경우의 냉방 운전과 제습 운전을 비교한 것으로, 일반적인 냉방 운전에서는 최적 싸이클로 적정한 냉매 유량을 확보하기 때문에 최적 과열도로 운전을 하게 된다.

상기와 같이 종래 증발기의 표면온도를 실내 공기의 노점 온도 이하로 유지하여 제습 운전을 수행하였으나, 노점온도까지 낮추어 운전하면 실내가 추워지고 노점온도까지 도달하지 못하면 정상적인 제습이 되지 않으며, 또 실내 온도가 비교적 낮은 장마철에 압축기는 오프되나 실내팬이 동작됨에 따라 상기 압축기 오프시간중 실내 온도가 상승함과 동시에 가습이 됨으로써, 사용자에게 불쾌감을 주었고, 또한, 이러한 불쾌감을 방지하기 위해 전기 히터, 재열장치 및 밸브류 등을 추가적으로 구비하여 사용함에 따라 추가 비용이 발생하여 생산 원가가 상승하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 냉방 운전시의 최적싸이클보다 과열도가 높도록 팽창변의 개도가 작은 운전을 수행하여 증발기 입구측에서만 냉매의 증발이 일어나게 함으로써, 실내 온도의 변동 및 부가적인 장치를 사용하지 않고 제습운전을 수행하도록 한 공기 조화기의 제습 운전 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 공기 조화기의 구성을 보인 블록도.

도 2는 도 1에서 온도에 따른 제습 운전 알고리즘을 보인 수순도.

도 3은 종래 공기 조화기의 다른 일실시예 구성을 보인 블록도.

도 4는 일반적인 최적 과열도로 제어된 냉방 운전시의 P-H선도.

도 5는 본 발명 공기 조화기의 제습 운전 제어 방법을 보인 동작 흐름도.

도 6은 도 3을 이용하여 제습 운전시 냉방 운전시의 P-H선도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제습 운전이 시작되면, 실내외 온도를 비교하여 운전주파수를 판단한 후 그 운전주파수에 따른 냉방 운전 과열도를 결정하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 운전 과열도가 결정되면, 실내온도에 따른 실내공기의 노점 온도를 결정하는 제2 단계와; 상기 제2 단계에서 노점 온도가 결정되면, 증발기의 표면 온도를 측정하여 그 표면온도에 의해 상기 실내온도를 감안한 제어온도를 설정한 후, 상기 노점온도와 제어온도가 동일한지 비교하는 제3 단계와; 상기 제3 단계에서 노점온도와 제어온도가 동일하지 않으면, 팽창변의 개도를 제어하는 제4 단계와; 상기 제3 단계에서 노점온도와 표면온도가 동일하거나, 상기 제4 단계의 팽창변 제어 동작이 완료되면, 소정시간 경과후 상기 제1 단계의 동작을 반복수행하는 제5 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 일실시예에 대한 동작과 작용효과를 첨부한 도 5 및 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 제습 운전이라고 판단되면(S1), 실내외 온도를 비교하여 운전주파수를 판단한 후(S2), 냉방 싸이클의 과열도 테이블에서 상기 운전주파수에 따른 최적 과열도를 읽어와서 그 최적 과열도에 적정의 값을 더하여 과열도(A)가 높은 운전을 한다.(S3)

여기서, 도 6은 제습 운전 주파수로 운전할 경우 냉방 운전과 제습 운전을 비교한 것으로, 일반적인 냉방 운전에서는 최적 싸이클로 적정한 냉매 유량을 확보하기 때문에 최적 과열도로 운전되지만, 제습 운전에서는 최적 싸이클보다 과열도가 높은 운전, 즉, 팽창변의 개도가 작은 운전을 하여 증발기를 통해 흐르는 냉매 유량을 감소시킨다.

따라서, 냉방운전시에는 최적 싸이클 즉, 효율이 좋은 운전이 가능하도록 상기 팽창변을 종래 도 4에 도시한 바와 같이 최적 싸이클로 제어하지만, 제습 운전시에는 상기 팽창변의 개도를 냉방운전과는 달리 낮은 개도값을 갖도록 설정하여 냉매의 유량을 냉방 운전주파수에 비해 감소시키고, 이에 증발기의 입구측에서는 냉매가 증발하여 차가운 표면이 형성되므로 이슬이 맺혀 제습이 발생되지만, 증발기를 통하는 냉매 유량이 적기 때문에 증발기의 출구로 갈수록 증발이 끝난 냉매기체가 흐르게 되어 상기 증발기의 표면 온도가 상승한다.

이에 실내로 차가운 공기가 취출되지 않으므로 전체적인 실내의 온도 하강폭이 줄어들어 전체적인 냉방 능력을 감소시키고, 이에따라 실내의 온도하강이 적으면서 증발기 입구측에서 제습이 이루어지는 제습 운전을 수행한다.

그리고, 증발기위에 설치된 온도센서를 통해 실내온도를 측정하여 실내기의 마이크로 컴퓨터에 저장된 상기 실내 온도에 따른 노점 온도(B)를 읽어들이고(S4), 상기 과열도(A)가 높은 운전이 되었는지 알기 위해 증발기의 배관에 설치된 온도센서를 통해 증발기 표면 온도(Z)를 체크하여(S5) 실내 흡입 온도의 노점 온도(B)와 비교하며, 이때, 상대습도는 약 80%로 추정한다.

이때, 상기 증발기 표면 온도(Z)를 측정하는 센서는 일반적으로 증발기의 배관 패스(pass)상의 중간측 부위에 설치되기 때문에 증발기의 온도센서를 중심으로 증발기 입구측의 절반은 노점온도이하, 증발기 출구측의 절반은 노점온도이상으로 유지한다.

그리고, 상기 증발기의 표면온도(Z)를 통해 제어온도를 설정한 후, 상기 노점온도(B)와 제어온도가 동일한지 비교한다.(S6)

여기서, 상기 표면온도(Z)를 제어온도로 설정하여 상기 노점온도(B)와 표면온도(Z)가 동일하게 하면, 상기 증발기의 절반정도에서 제습운전을 하고, 상기 표면 온도(Z)에 기설정한 값을 가산하여 제어온도를 설정하면, 상기 증발기의 절반이하 부분에서 제습이 이루어진다.

따라서, 실내 온도가 높으면 상기 증발기의 표면 온도(Z)와 제어온도를 일치시켜 제습 운전을 수행하고, 상기 실내 온도가 낮으면 상기 표면 온도(Z)에 기설정한 값을 가산하여 제어온도를 설정하여 제습운전을 수행한다.

그리고, 상기 노점온도(B)보다 증발기의 표면온도(Z)가 높은 경우, 상기 증발기의 표면에 이슬이 발생되므로 팽창변의 개도가 작은 운전을 하여 냉매 유량을 감소시키고, 이에 상기 증발기의 표면 온도(Z)가 상승하여 실내의 온도 하강폭을 감소시킨다.

그리고, 소정시간(T1) 경과후(S8) 상기 일련의 동작을 반복수행하는 폐루프 제어를 행한다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 최적싸이클보다 과열도가 높도록 팽창변의 개도가 작은 운전을 수행하여 증발기의 출구측에서 냉매 유량의 감소로 온도 상승이 발생함으로써, 제습운전시 전기히터나 재열기같은 보조 부품의 사용없이 제습 운전을 수행하여 사용자의 쾌적감을 상승시킴과 아울러 제조 원가를 절감하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 제습 운전이 시작되면, 실내외 온도를 비교하여 운전주파수를 판단한 후 그 운전주파수에 따른 냉방 운전 과열도를 결정하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 운전 과열도가 결정되면, 실내온도에 따른 실내공기의 노점 온도를 결정하는 제2 단계와; 상기 제2 단계에서 노점 온도가 결정되면, 증발기의 표면 온도를 측정하여 그 표면온도에 의해 상기 실내온도를 감안한 제어온도를 설정한 후, 상기 노점온도와 제어온도가 동일한지 비교하는 제3 단계와; 상기 제3 단계에서 노점온도와 제어온도가 동일하지 않으면, 팽창변의 개도를 제어하는 제4 단계와; 상기 제3 단계에서 노점온도와 표면온도가 동일하거나, 상기 제4 단계의 팽창변 제어 동작이 완료되면, 소정시간 경과후 상기 제1 단계의 동작을 반복수행하는 제5 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제습 운전 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 팽창변 제어 동작은 노점온도보다 증발기의 표면온도가 높은 경우 냉방 운전의 과열도보다 높은 과열도 운전되도록 팽창변의 개도가 작은 운전을 하여 냉매 유량을 감소시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제습 운전 제어 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제어 온도는 실내 온도가 높으면 증발기의 표면 온도로 설정하고, 상기 실내 온도가 낮으면 상기 표면 온도에 기설정한 값을 가산하여 설정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제습 운전 제어 방법.