KR101470538B1 - 공기조화기의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉방 또는 난방의 공기 조화가 가능한 공기조화기에 관한 것으로서, 특히 난방 운전 여부를 판단하는 제1단계와; 난방 운전 중이면, 제1,2제상 운전 조건을 모두 만족하는지 여부를 판단하는 제2단계와; 상기 제1,2제상 운전 조건을 모두 만족하면, 제상 운전으로 돌입하는 제3단계를 포함하고; 상기에서, 제1제상 운전 조건은 실외 온도와 실외 열교환기 배관 온도 중 적어도 어느 하나에 의해 설정되고, 제2제상 운전 조건은 저압 변화량에 따라 설정되는 것을 특징으로 함으로써, 불필요한 제상 운전을 방지할 수 있는 공기조화기의 제어방법을 제공한다.

공기조화기, 압축기, 팽창기, 실외 열교환기, 실내 열교환기, 실외 온도 센서, 실외 열교환기 배관 센서, 저압 센서

Description

공기조화기의 제어방법{control method of Air conditioner}

본 발명은 냉,난방 운전이 가능한 공기조화기에 관한 것으로서, 특히 저압 변화량으로 실외 열교환기의 착상 여부를 명확하게 판단하여 불필요한 제상 운전을 방지할 수 있는 공기조화기의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 압축기, 응축기, 증발기, 팽창 밸브로 이루어진 공기조화 사이클을 이용하여 상기 공기조화기가 설치된 건물 또는 방에 냉기 또는 온기를 공급하는 등 공기 조화가 이루어지게 하는 장치로서, 크게 분리형과 일체형으로 구분된다.

상기한 분리형과 일체형은 기능적으로는 같지만 분리형은 실내기에 실내 열교환기(증발기 혹은 응축기)를 설치하고, 실외기에 실외 열교환기(응축기 혹은 증발기)와 압축기를 설치하여 서로 분리된 두 장치를 냉매 배관으로 연결시킨 것이고, 일체형은 실내 열교환기와 압축기와 실외 열교환기와 팽창 밸브를 하나의 장치로 설치한 것이다.

상기 일체형 공기조화기로는 창에 장치를 걸어서 직접 설치하는 창문형 공기 조화기와, 흡입덕트와 토출덕트를 연결하여 실내 외측에 설치하는 덕트형 공기조화기 등이 있다. 상기 분리형 공기조화기로는 직립으로 설치하는 스탠드형 공기조화기와, 벽에 걸어서 설치하는 벽걸이형 공기조화기 등이 있다.

또한 상기 공기조화기는 냉방용으로만 사용되는 냉방 전용 공기조화기와, 냉/난방 겸용으로 사용될 수 있는 히트 펌프식 공기조화기로 구분될 수 있다.

또한 최근에는 적어도 하나의 실외기와 복수 개의 실내기가 시리즈로 연결된 멀티형 공기조화기가 널리 사용되고 있다.

통상적으로 이러한 공기조화기는 압축기 기동시 팽창 밸브를 흡입 과열도 제어하여 시스템 안정화시키고, 시스템 안정화되면 팽창 밸브를 토출 과열도 제어한다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 공기 조화기는, 난방 운전시 실외 열교환기의 제상을 위한 제상 운전을 하게 되는데, 상기 제상 운전의 돌입 판단이 실외 열교환기 배관 온도만으로 실시되기 때문에 고저차 운전이나 비정상적 저압 하강으로 인해 상기 실외 열교환기 배관 온도도 같이 하강하게 된 경우도 제상 운전에 돌입하게 되어, 불필요한 제상 운전이 반복됨으로써 난방 성능 저하를 가져오게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 실외 열교환기 배관 온도가 실외 열교환기의 착상에 의해 하강된 경우에만 제상 운전을 실시하여 불필요한 제상 운전을 방지할 수 있는 공기조화기의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 난방 운전 여부를 판단하는 제1단계와; 난방 운전 중이면, 제1,2제상 운전 조건을 모두 만족하는지 여부를 판단하는 제2단계와; 상기 제1,2제상 운전 조건을 모두 만족하면, 제상 운전으로 돌입하는 제3단계를 포함하고; 상기에서, 제1제상 운전 조건은 실외 온도와 실외 열교환기 배관 온도 중 적어도 어느 하나에 의해 설정되고, 제2제상 운전 조건은 저압 변화량에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법을 제공한다.

상기 저압 변화량은, 현재 저압에 대응하는 온도(Te)와, 이전 측정된 저압에 대응하는 온도의 평균치(Te_ave)의 차이인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제2제상 운전 조건은 Te_ave-Te > A ℃ 이고; 상기 Te_ave는 이전 측정된 저압에 대응하는 온도의 평균치이고, Te는 현재 저압에 대응하는 온도이고, Te_ave-Te는 저압 변화량이고, A는 제상 운전 판단을 위한 기 설정치로서, 3~7인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제2제상 운전 조건은 설정된 시간 단위로 반복적으로 판단되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1제상 운전 조건은, B℃≤실외온도, 실외 열교환기 배관 온도≤(B-(5~9)) ℃이고; 상기 B는 제상 운전 판단을 위한 기 설정치인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1제상 운전 조건은, (B-(3~7))℃<실외온도<B℃, 실외 열교환기 배관 온도<(실외온도-(6~10))℃이고; 상기 B는 제상 운전 판단을 위한 기 설정치인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1제상 운전 조건은, 실외온도≤(B-(3~7))℃, 실외 열교환기 배관 온도<(실외온도-(9~13))℃이고; 상기 B는 제상 운전 판단을 위한 기 설정치인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법은 실외 온도와 실외 열교환기 배관 온도 중 어느 하나에 의해 제상 운전 여부가 판단됨과 아울러, 저압 변화량에 의해 제상 운전 여부를 판단함으로써, 실외 열교환기의 착상에 의한 저압 하강인지 여부를 보다 더 정확하게 판단한 후, 제상 운전 여부를 결정하기 때문에 불필요한 제상 운전이 방지되어 제상 운전의 정확성이 높고, 난방 성능이 향상될 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공기 조화기의 주요 제어 알고리즘에 따른 순서도이 다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법을 설명하면, 다음과 같다.

먼저, 공기조화기의 운전이 개시되면, 난방 운전인지 냉방 운전인지를 판단한다(S2).

상기 판단 결과, 난방 운전으로 판단되면, 실외 열교환기의 제상을 위한 제상 운전 돌입 여부가 판단된다(S4). 이때, 제산 운전 돌입 여부 판단(S4)은, 난방 운전 개시 후 안정화되는데 일정 시간이 소요되는바, 난방 운전 개시 후 일정 시간 경과 후에 실시됨이 바람직하다.

상기 제상 운전 돌입 여부는 다음과 같은 제1,2제상 운전 조건에 의해 판단될 수 있다(S6)(S8).

상기 제1제상 운전 조건은(S6), 실외 온도(To)와 실외 열교환기 배관 온도(To_h) 중 적어도 어느 하나에 의해 설정될 수 있다. 즉 상기 제1제상 운전 조건은 다음과 같이 설정될 수 있다.

(1) B≤실외 온도(To) : 실외 열교환기 배관 온도(To_h) <B-(5~9)℃

(2) B-(3~7)℃ < 실외 온도(To) < B : 실외 열교환기 배관 온도(To_h) <실외 온도(To)-(6~10)℃

(3) 실외 온도(To) ≤B-(3~7)℃ : 실외 열교환기 배관 온도(To_h) <실외 온도(To)-(9~13)℃

상기에서, B는 제상 운전 판단을 위해 실험을 통해 획득하여 기 설정될 수 있는 온도 설정치이다. 실외 온도(To)는 실외기에 설치되어 실외 온도를 측정하는 실외 온도 센서를 통해 획득될 수 있다. 실외 열교환기 배관 온도(To_h)는 실외 열교환기에 설치되어 실외 열교환기를 통과하는 냉매의 온도를 측정하는 실외 열교환기 온도 센서를 통해 획득될 수 있다.

상기와 같이 설정된 제1제상 운전 조건은 설계 조건에 따라 다양하게 설정될 수 있지만, 상기 3가지 중 적어도 어느 하나만 만족하면 되도록 설정되는 것이 바람직하다.

상기 제2제상 운전 조건(S8)은 고저차 운전이나 비정상적인 운전에 의한 저압 하강인지 실외 열교환기의 결빙에 의한 저압 하강인지를 정확하게 판단하기 위해 다음과 같은 저압 변화량(ΔT)에 의해 설정될 수 있다.

ΔT = Te_ave-Te

상기에서, Te_ave는 이전 저압에 대응하는 온도의 평균치이고, Te는 현재 저압에 대응하는 온도이며, 상기 저압은 압축기의 흡입구 측에 설치되어 압축기로 흡입되는 냉매의 저압을 측정하는 저압 센서를 통해 획득될 수 있다. 그리고, 상기 저압에 대응하는 온도는, 압력-온도의 상관관계에 따라 상기 저압 센서를 통해 획득한 저압을 통해 획득될 수 있다.

따라서 상기 제2제상 운전 조건은 다음과 같이 설정될 수 있다.

ΔT > A

상기에서, A는 제상 운전 여부 판단을 위한 기 설정되는 온도로서, 실험을 통해 설정됨이 바람직하다.

도 2를 참조하여 좀 더 부연하면 고저차 운전(도 2의 그래프 A)인 경우에는 저압이 낮지만 일정한데 반해, 상기 실외 열교환기의 결빙이 진행됨에 따른 저압 하강(도 2의 그래프 B)인 경우에는 저압이 변한다.

따라서, 상기 저압 센서에 의해 센싱된 저압이 낮지만 일정한 경우에는 상기 실외 열교환기의 결빙 상태가 아니고, 상기 저압 센서에 의해 센싱된 저압이 일정하지 않으면 상기 실외 열교환기의 결빙이 진행되고 있는 것이다.

한편, 상기 저압 변화량(ΔT)은, 실외 열교환기의 결빙이 시간이 지남에 따라 진행되는바, 기 설정된 일정 시간 단위(예를 들어 1분)로 제 세팅됨이 바람직하다.

상기와 같이, 제1,2제상 운전 조건 비교 결과, 상기 여러 제1제상 운전 조건 중 어느 하나라도 만족하고, 동시에 상기 제2제상 운전 조건을 만족하면, 상기 실외 열교환기의 착상이 확실하므로 제상 운전이 필요하다고 판단된다(S10).

따라서, 상기 제상 운전이 필요하다고 판단되면, 제상 운전이 개시된다(S12). 상기 제상 운전은 난방 운전 사이클과 역사이클, 즉 냉방 운전 사이클로 시스템 운전된다.

이상, 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 공기조화기 및 그 제어방법은 상기의 실시 예에 한정되지 않고, 이 발명이 속하는 기술적 범주 내에서 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다. 즉 상기의 실시 예인 멀티형 히트 펌프 타입 이외에도, 난방 전용 멀티형도 가능하고, 난방 전용 싱글형도 가능하고, 싱글형 히트 펌프 타입 에도 적용 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 공기 조화기의 주요 제어 알고리즘에 따른 순서도이다.

도 2는 시간에 따른 고압, 누적 결빙에 의한 저압, 고저차 운전시 저압 그래프이다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 난방 운전 여부를 판단하는 제1단계와; 난방 운전 중이면, 제1,2제상 운전 조건을 모두 만족하는지 여부를 판단하는 제2단계와; 상기 제1,2제상 운전 조건을 모두 만족하면, 제상 운전으로 돌입하는 제3단계를 포함하고; 상기에서, 제1제상 운전 조건은 실외 온도와 실외 열교환기 배관 온도 중 적어도 어느 하나에 의해 설정되고, 제2제상 운전 조건은 저압 변화량에 따라 설정되고,

   상기 제2제상 운전 조건은 Te_ave-Te > A ℃ 이고,

   상기 Te_ave는 이전 측정된 저압에 대응하는 온도의 평균치이고, Te는 현재 저압에 대응하는 온도이고, Te_ave-Te는 저압 변화량이고, A는 제상 운전 판단을 위한 기 설정치로서, 3~7인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
4. 삭제
5. 청구항 3에 있어서,

   상기 제1제상 운전 조건은, B℃≤실외온도, 실외 열교환기 배관 온도≤(B-(5~9)) ℃이고;

   상기 B는 제상 운전 판단을 위한 기 설정치인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
6. 청구항 3에 있어서,

   상기 제1제상 운전 조건은, (B-(3~7))℃<실외온도<B℃, 실외 열교환기 배관 온도<(실외온도-(6~10))℃이고;

   상기 B는 제상 운전 판단을 위한 기 설정치인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
7. 청구항 3에 있어서,

   상기 제1제상 운전 조건은, 실외온도≤(B-(3~7))℃, 실외 열교환기 배관 온도<(실외온도-(9~13))℃이고;

   상기 B는 제상 운전 판단을 위한 기 설정치인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.

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