KR102500807B1

KR102500807B1 - 공기 조화기 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR102500807B1
Application number: KR1020160013954A
Authority: KR
Inventors: 이상호; 김주상; 황길언
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2016-02-04
Filing date: 2016-02-04
Publication date: 2023-02-17
Anticipated expiration: 2036-02-04
Also published as: KR20170092812A

Abstract

본 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법에 의하면, 냉동사이클이 구동하여, 난방운전이 수행되는 단계; 상기 난방운전 중 제상운전 시작시점이 도래한 것으로 결정되면, 유동전환 밸브의 제어상태를 변경하여 제상운전을 시작하는 단계; 및 상기 제상운전이 수행되면, 압축기의 운전주파수 및 메인 팽창장치의 개도가 조절되는 단계가 포함되며, 상기 압축기의 운전주파수 및 메인 팽창장치의 개도가 조절되는 단계에는, 상기 압축기의 운전주파수는, 상기 냉동사이클의 저압이 최소 목표저압 이상이 되도록 제어되는 단계; 및 상기 메인 팽창장치의 개도는, 상기 압축기의 토출온도가 목표 토출온도 이상이 되도록 제어되는 단계가 포함된다.

Description

공기 조화기 및 그 제어방법 {Air conditioner and a method for controlling the same}

본 발명은 공기 조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기 조화기는 쾌적한 실내의 공기 환경을 조성하기 위해 실내 온도를 조절하는 장치를 의미한다.

이러한 공기 조화기는 실내에 설치되는 실내기와, 상기 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다. 그리고 상기 실외기에는 하나 이상의 상기 실내기가 연결될 수 있다.

그리고 공기 조화기는, 상기 실내기로 냉매를 공급하여 냉방 또는 난방 운전으로 작동될 수 있다. 여기서 공기조화기의 작동 방식인 냉방 운전 또는 난방 운전은 순환하는 냉매의 흐름에 따라 결정된다. 즉, 공기조화기는, 냉매의 흐름에 따라 냉방 운전으로 작동할 수도 있고 난방 운전으로 작동할 수도 있다.

먼저, 공기 조화기가 냉방 운전으로 작동할 때 냉매의 흐름을 설명한다. 상기 실외기의 압축기에서 압축된 냉매는 응축기로 기능하는 실외 열교환기를 거쳐서 중온 고압의 액 냉매가 된다. 상기 액체 냉매가 상기 실내기로 공급되면, 증발기로 기능하는 실내 열교환기에서 냉매가 팽창되면서 기화 현상이 발생할 수 있다. 상기 기화 현상에 의해 상기 실내 열교환기의 주변 공기의 온도가 하강하게 된다. 그리고, 상기 실내기 팬이 회전하면 온도가 하강된 상기 실내기의 열교환기의 주변 공기는 실내로 토출된다.

다음으로 공기 조화기가 난방 운전으로 작동할 때 냉매의 흐름은 다음과 같다. 상기 실외기의 압축기에서 고온고압의 기체 냉매가 실내기로 공급되면, 응축기로 기능하는 실내 열교환기에서 고온고압의 기체 냉매가 액화될 수 있다. 상기 액화 현상에 의해 방출된 에너지는 상기 실내 열교환기의 주변 공기의 온도를 상승시킨다. 그리고, 실내기 팬이 회전되면 온도가 상승된 상기 실내 열교환기의 주변 공기가 실내로 토출될 수 있다. 상기 액화된 냉매는 메인 팽창장치에서 팽창된 후 증발기로 기능하는 실외 열교환기로 유입되어 기화 될 수 있다.

한편, 공기 조화기가 난방운전을 수행할 때, 외기의 온도가 너무 낮거나 습도가 높은 경우 상기 실외 열교환기의 표면에 얼음이 착상되는 현상이 발생될 수 있다. 상기 착상된 얼음은 상기 실외 열교환기의 열교환 성능을 저하시킬 수 있다.

이러한 현상을 방지하기 위하여, 공기 조화기는 제상운전을 수행할 수 있다.

본 출원인은 제상운전이 수행되는 공기 조화기에 관하여, 아래와 같은 특허출원(이하, 선행문헌)을 실시하여 등록받은 바 있다.

1. 등록번호(등록일자) : 10-0194105(1999년 2월 8일)

2. 발명의 명칭 : 냉난방 겸용 공기조화기의 자동제상 히트펌프 사이클

상기 선행문헌에 따르면, 압축기의 출구단과 응축기의 사이에 팽창밸브와 솔레노이드 밸브를 병렬로 연결하고, 응축기 배관에 온도감지센서를 구성하여 실외 열교환기의 온도가 낮아지면 팽창밸브와 솔레노이드 밸브를 작동시켜 실외 열교환기에 서리가 생기지 않게 하여, 연속적으로 난방운전을 수행하는 사상이 개시된다.

이러한 선행문헌에 의하면, 난방운전 수행중에 토출된 냉매가스를 실외 열교환기로 바이패스 시키게 되므로, 상기 바이패스시 난방성능이 저하되고 연속적으로 계속 바이패스 하는 경우 사이클의 저압이 하강하여 압축기의 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.

한편, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 냉방운전에 대응하는 역사이클을 운전하여, 상기 실외 열교환기가 응축기로 기능하도록 함으로써 착상을 제거하는 제상운전이 수행될 수 있다.

다만, 이러한 종래의 제상운전에 의하면, 압축기의 운전주파수 및 메인 팽창장치의 개도는 미리 결정된 값으로 제어되거나, 스텝(step) 제어됨으로써, 제상운전 중에 변화하는 사이클의 물성치에 대하여 능동적으로 대처하기 어려운 문제점이 있었다.

본 실시예는, 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 제상운전 중 운전효율을 개선할 수 있는 공기 조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기 제상운전의 종료시점을 결정하는 단계가 더 포함되며, 상기 제상운전의 종료시점을 결정하는 단계에는, 실외 열교환기의 온도가 제 2 설정값 이상이 되었는지 여부를 결정하는 단계가 포함된다.

또한, 상기 실외 열교환기의 온도가, 상기 제 2 설정값 보다 낮은 제 1 설정값 이상이 되었는지 여부를 결정하는 단계가 더 포함된다.

또한, 상기 실외 열교환기의 온도가 상기 제 1 설정값 이상이 된 것으로 인식되면, 상기 실외 열교환기의 일측에 설치되는 실외 팬을 역회전 하여, 실외기 케이스 내부의 공기를 상기 실외 열교환기측으로 공급하는 단계가 더 포함된다.

또한, 상기 실외 팬이 역회전 하는 과정에서, 상기 실외 열교환기의 온도가 상기 제 2 설정값 이상이 되면, 상기 난방운전을 위하여, 상기 실외 팬을 정회전 하여, 외부의 공기를 상기 실외 열교환기측으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압축기의 운전주파수 및 메인 팽창장치의 개도가 조절하는 단계에는, 상기 압축기의 토출온도가 상기 목표 토출온도 이하가 되면, 상기 메인 팽창장치의 개도를 증대하는 단계가 포함된다.

또한, 상기 압축기의 운전주파수 및 메인 팽창장치의 개도가 조절하는 단계에는, 상기 냉동사이클의 저압이 상기 최소 목표저압 이하가 되면, 상기 압축기의 운전주파수를 감소하는 단계가 포함된다.

또한, 상기 난방운전이 수행되는 단계에는, 상기 냉동사이클의 고압이 설정된 압력범위에 형성될 수 있도록, 상기 압축기의 운전주파수가 조절되는 단계; 및 상기 압축기의 토출온도가 설정된 토출온도 범위에 형성될 수 있도록, 상기 메인 팽창장치의 개도가 조절되는 단계가 포함된다.

또한, 상기 제상운전이 시작되면, 상기 압축기의 운전주파수를, 상기 난방운전시의 운전주파수보다 낮은 제 1 운전주파수로 낮추고 제 1 설정시간동안 유지하며, 상기 제 1 설정시간이 경과하면, 상기 냉동사이클의 저압이 최소 목표저압 이상이 되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제상운전이 시작되면, 상기 메인 팽창장치의 개도는 설정된 개도(P1)로 제 2 설정시간 동안 유지되며, 상기 제 2 설정시간이 경과되면, 상기 압축기의 토출온도가 목표 토출온도 이상이 되도록, 상기 메인 팽창장치의 개도가 조절되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 난방운전이 수행된 후 설정시간이 경과한 것으로 인식되거나, 상기 실외 열교환기의 온도값 또는 외기의 온도값에 기초하여, 상기 제상운전 시작시점이 도래한 것으로 결정된다.

다른 측면에 따른 공기 조화기에 의하면, 저압 센서 또는 제 1 온도센서에서 감지된 값에 기초하여, 제상운전시 압축기의 운전주파수 또는 메인 팽창장치의 개도를 제어하는 제어부가 포함된다.

또한, 상기 제상운전시, 상기 제어부는, 상기 저압 센서에서 감지된 압력값이 최소 목표저압 이상이 되도록, 상기 압축기의 운전주파수를 조절하고, 상기 제 1 온도센서에서 감지된 온도값이 목표 토출온도 이상이 되도록, 상기 메인 팽창장치의 개도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제상운전시, 상기 제 2 온도센서에서 감지된 온도값이 제 1 설정값 이상이 되면, 상기 제어부는, 상기 실외 팬이 역회전 하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 난방운전시, 상기 제어부는, 상기 실외 팬이 정회전 하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 따르면, 제상운전에 돌입하면, 사이클의 저압을 감지하여 상기 감지된 저압이 설정 저압 이하가 되지 않도록, 압축기의 운전주파수를 조절함으로써, 압축기의 토출온도(또는 토출과열도)가 너무 높아지지 않도록 제어하고 이에 따라 압축기의 신뢰성을 확보할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 압축기의 토출온도를 감지하여 상기 감지된 온도값이 설정온도 이상이 되지 않도록, 메인 팽창장치의 개도를 제어할 수 있으므로, 압축기의 신뢰성을 확보하고 공기 조화기의 운전효율이 개선될 수 있다는 효과가 있다.

또한, 제상운전 중 실외 열교환기의 온도를 감지하고, 상기 감지된 온도가 제 1 설정온도 이상이 되면 실외 팬을 역회전하여 실외기 케이스 내부의 따뜻한 공기를 상기 실외 열교환기측으로 공급하고, 상기 감지된 온도가 제 2 설정온도 이상이 되면 상기 제상운전을 종료할 수 있으므로, 제상시간이 단축될 수 잇다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉동사이클을 보여주는 선도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트아다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기를 구성하는 부품의 제어모습을 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법에 의하여, 제상시간이 단축되는 모습을 보여주는 실험 그래프이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉동사이클을 보여주는 선도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(10)에는, 냉매를 압축하는 압축기(100)가 포함된다. 상기 압축기(100)에는, 운전주파수의 조절이 가능한 인버터 압축기가 포함된다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 압축기(100)의 출구측에 제공되어, 상기 압축기(100)에서 압축된 냉매의 유동을 가이드 하는 토출배관(101)이 포함된다. 상기 토출배관(101)에는, 상기 압축기(100)에서 압축된 냉매의 온도를 감지하는 제 1 온도센서(161)가 포함된다. 상기 제 1 온도센서(161)를 "토출온도 센서"라 이름할 수 있다.

일례로, 상기 제 1 온도센서(161)에서 감지된 온도값은, 메인 팽창장치(130)의 개도를 제어하는 데 이용될 수 있다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 토출배관(101)에 설치되며 상기 압축된 냉매의 유동방향을 전환하는 유동 전환밸브(110)가 더 포함된다. 일례로, 상기 유동 전환밸브(110)에는, 사방변(four-way valve)가 포함될 수 있다.

상기 공기 조화기(10)에는, 실외기에 설치되는 실외 열교환기(121) 및 실내기에 설치되는 실내 열교환기(140)가 포함된다.

상기 공기 조화기(10)가 냉방 운전하는 경우, 상기 압축기(100)에서 압축된 냉매는 상기 유동 전환밸브(110)를 경유하여 상기 실외 열교환기(121)로 유입되며, 상기 실외 열교환기(121)에서 응축된 냉매는 실내기의 내부에 구비되는 실내 팽창장치(미도시)에서 감압되어 상기 실내 열교환기(140)로 유입된다. 상기 실내 열교환기(140)에서 증발된 냉매는 상기 유동 전환밸브(110)를 거쳐 기액분리기(150)로 유입된다. 그리고, 상기 기액분리기(150)에서 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(100)로 다시 흡입된다.

반면에, 상기 공기 조화기(10)가 난방 운전하는 경우, 상기 압축기(100)에서 압축된 냉매는 상기 유동 전환밸브(110)를 경유하여 상기 실내 열교환기(140)측으로 유동하며, 상기 실내 열교환기(140)에서 응축된 냉매는 메인 팽창장치(130)에서 감압되어 실외 열교환기(121)로 유입된다. 상기 실외 열교환기(121)에서 증발된 냉매는 상기 유동 전환밸브(110)를 거쳐 상기 기액분리기(150)로 유입된다. 그리고, 상기 기액분리기(150)에서 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(100)로 다시 흡입된다.

상기 메인 팽창장치(130)는 상기 실외 열교환기(121)와 상기 실내 열교환기(140)를 연결하는 배관에 설치될 수 있다. 일례로, 상기 메인 팽창장치(130)에는, 개도 조절이 가능한 전자 팽창밸브(Electronic Expansion Valve)가 포함될 수 있다.

그리고, 상기 기액분리기(150)는 상기 압축기(100)의 흡입측에 설치되어, 증발된 냉매 중 기상냉매를 분리하여 상기 압축기(100)로 공급하는 기능을 수행한다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 실외 열교환기(121)의 일측에 설치되어 외기가 상기 실외 열교환기(121)측으로 유동되도록 송풍력을 제공하는 실외 팬(125)이 더 포함된다. 상기 공기 조화기(10)에는, 상기 실외 팬(125)의 정회전 또는 역회전이 가능하도록 제어되는 팬 모터(125a)가 결합된다.

상기 실외 열교환기(121), 상기 실외 팬(125) 및 팬 모터(125a)는 실외기 케이스(120)의 내부에 설치될 수 있다. 설명의 편의를 위하여 도 1에는, 상기 실외기케이스(120)의 내부에, 상기 실외 열교환기(121), 상기 실외 팬(125) 및 팬 모터(125a)만 설치되는 것으로 도시되나, 상기 압축기(100), 기액분리기(150), 유동 전환밸브(110) 및 메인 팽창장치(130) 또한 상기 실외기 케이스(120)의 내부에 설치될 수 있다.

상기 실외 팬(125)이 정회전 하면, 외기는 상기 실외기 케이스(120)의 내부로 유입되면서 상기 실외 열교환기(121)와 열교환 되며, 상기 열교환 된 외기는 상기 실외기 케이스(120)의 외부로 배출될 수 있다.

반면에, 상기 실외 팬(125)이 역회전 하면, 상기 실외기 케이스(120)의 내부공기가 상기 실외 열교환기(121)측으로 유동하여 열교환 되며, 상기 열교환 된 내부공기는 상기 실외기 케이스(120)의 외부로 배출될 수 있다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 실내 열교환기(140)의 일측에 설치되어 실내공간의 공기를 상기 실내 열교환기(140)측으로 유동시키는 실내 팬(145)이 더 포함된다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 실외 열교환기(121)의 배관온도를 감지하는 제 2 온도센서(163)가 더 포함된다. 일례로, 상기 제 2 온도센서(163)는, 상기 실외 열교환기(121)에 구비되는 냉매배관의 대략 중간지점에 설치되어, 상기 냉매배간의 표면온도를 감지할 수 있다. 상기 제 2 온도센서(163)에서 감지된 온도값은, 상기 실외 팬(125)의 제어 또는 상기 공기 조화기(10)의 제상종료 시점을 결정하는 데 이용될 수 있다.

상기 공기 조화기(10)에는, 외기의 온도를 감지하는 제 3 온도센서(165)가 더 포함된다. 일례로, 상기 제 3 온도센서(165)에서 감지된 온도값은, 상기 공기 조화기(10)의 제상시작 시점을 결정하는 데 이용될 수 있다.

상기 공기 조화기(10)에는, 냉동 사이클의 저압을 감지하는 저압센서(170)가 더 포함된다. 상기 저압센서(170)는 증발된 냉매가 상기 압축기(100)로 흡입되는 경로에 설치될 수 있다. 일례로, 상기 저압센서(170)는 상기 기액분리기(150)로부터 상기 압축기(100)로 연장되어, 상기 기액분리기(150)에서 분리된 기상냉매를 상기 압축기(100)측으로 가이드 하는 "저압배관"에 설치될 수 있다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 제 1 온도센서(161), 제 2 온도센서(163), 제 3 온도센서(165) 또는 저압센서(170)에서 감지된 정보에 기초하여, 상기 압축기(100), 메인 팽창장치(130) 또는 실외 팬(125)의 작동을 제어하는 제어부(200)가 더 포함된다.

상기 제어부(200)와, 온도센서(161,163,165), 저압센서(170), 압축기(100), 메인 팽창장치(130) 및 실외 팬(125)은 전기적으로 연결될 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트아다. 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(10)의 제어방법을 설명한다.

공기 조화기(10)가 ON 되고, 압축기(100)가 기동하여 난방운전이 시작된다. 상기 난방운전시, 상기 압축기(100)는 "목표고압 제어"를 수행한다. 상기 난방운전의 경우, 냉동사이클의 고압이 난방성능에 중요한 영향을 미치므로, 상기 고압이 설정된 압력범위에 형성될 수 있도록, 상기 압축기(100)의 운전주파수를 결정할 수 있다. 일례로, 상기 압축기(100)의 운전주파수가 증가되면 상기 고압은 상승하고, 상기 운전주파수가 감소하면 상기 고압은 감소될 수 있다. 상기 냉동사이클의 고압은 상기 토출배관(101)에 설치되는 고압센서(미도시)에 의하여 감지될 수 있다.

그리고, 상기 메인 팽창장치(130)의 개도는, 상기 압축기(100)에서 토출되는 냉매의 토출온도가 "목표토출 온도"에 대응될 수 있도록, 즉, 상기 냉매의 토출온도가 목표 토출온도 범위에 형성될 수 있도록, 결정될 수 있다. 일례로, 상기 메인 팽창장치(130)의 개도가 증대되면 냉동 사이클을 순환하는 냉매량이 증가하므로 상기 냉매의 토출온도는 감소하며, 상기 개도가 감소하면 상기 냉동 사이클을 순환하는 냉매량이 감소하므로 상기 냉매의 토출온도는 증가할 수 있다.

상기 실외 팬(125)은 설정된 회전수로 정회전 하도록 제어될 수 있다. 일례로, 상기 실외 팬(125)의 회전수는 최대 회전수로 결정될 수 있다.

상기 유동 전환밸브(110)는 "온" 상태로 제어되어, 상기 압축기(100)에서 토출된 냉매를 상기 실내 열교환기(140)로 가이드 한다. 그리고, 상기 실내 팬(145)은 설정된 풍량에 대응하는 회전수로 구동할 수 있다. 일례로, 상기 풍량은 사용자에 의하여 설정될 수 있다(S11).

상기 난방운전이 수행되는 과정에서, 제상운전을 수행할 시점(이하, 제상시점)이 도래하였는지 여부가 인식된다. 일례로, 상기 제상시점은 상기 난방운전이 수행된 후 설정시간이 경과하였을 때 도래한 것으로 결정될 수 있다. 즉, 상기 제상운전은 설정된 주기에 따라 수행될 수 있다.

다른 예로서, 상기 제상시점은 상기 제 2 온도센서(163)에서 감지된 온도값 또는 상기 제 3 온도센서(165)에서 감지된 온도값에 기초하여 결정될 수 있다. 상세히, 상기 제 3 온도센서(165)에서 감지된 온도값이 설정온도 값 이하인 경우, 또는 상기 제 2,3 온도센서(163,165)에서 감지된 온도값의 차이가 설정값 이상인 경우, 상기 제상시점이 도래한 것으로 결정될 수 있다(S12).

상기 제상시점이 도래하여, 상기 공기 조화기(10)의 제상운전이 시작되면, 난방운전의 역 사이클, 즉 냉방운전 사이클이 수행된다. 즉, 상기 유동 전환밸브(110)는 "OFF" 상태로 제어되어, 상기 압축기(100)에서 토출된 냉매를 상기 실외 열교환기(120)로 가이드 한다. 그리고, 상기 실내 팬(145)은 제상운전 시작 이후 즉시, 또는 미리 설정된 시간 경과후 오프될 수 있다 (도 5 참조).

그리고, 상기 압축기(100)의 운전주파수는, 상기 난방운전시의 운전주파수보다 감소하도록 제어된다. 제상운전의 목적은 실내공간을 냉방하기 위한 것이 아니고 고온의 냉매를 실외 열교환기(121)로 공급하는 것에 있으므로, 상대적으로 많은 압축일이 필요하지 않게 된다. 따라서, 상기 압축기(100)의 운전주파수를 낮추어 제 1 운전주파수(f1, 도 5 참조)로 유지할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 운전주파수인 상태는 설정시간 동안 유지할 수 있다(S13,S14).

상기 설정시간 경과후, 상기 압축기(100)의 "최소 목표저압 제어"가 이루어질 수 있다. 상세히, 상기 압축기(100)는 설정된 최소저압 이상으로 운전되도록 설계될 수 있다. 만약, 상기 압축기(100)의 냉매 흡입압력, 즉 저압이 상기 설정된 최소저압 보다 낮게 형성되면, 압축기(100)의 신뢰성이 저하되므로, 상기 압축기의 저압이 상기 최소저압 이상이 되도록 운전 주파수를 제어할 수 있다. 상기 저압은 상기 저압센서(170)에 의하여 감지될 수 있다(S15).

한편, 상기 제상시점이 도래하면, 상기 메인 팽창장치(130)의 개도는 설정된 개도(P1, 도 5 참조)로 제어될 수 있다.

상기 설정된 개도는 상기 난방운전시의 메인 팽창장치(130)의 개도보다 클 수 있다. 이러한 메인 팽창장치(130)의 개도 제어를 통하여, 실외 열교환기(121)의 제상을 위한 충분한 냉매량을 확보할 수 있다. 그리고, 상기 메인 팽창장치(130)의 설정된 개도로의 제어는 설정된 시간만큼 유지될 수 있으며, 상기 설정된 시간이 경과되면 "목표 토출온도 제어"를 수행할 수 있다.

제상운전시 "목표 토출온도" 값은, 난방운전시 "목표 토출온도" 값과 다른 값을 가질 수 있다. 상기 난방운전시 "목표 토출온도"를 "제 1 토출온도"라 하고, 상기 제상운전시 "목표 토출온도"를 "제 2 토출온도"라 이름할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 토출온도는 상기 제 1 토출온도보다 높은 값을 가질 수 있다.

상기 실외 열교환기(121)의 제상을 위하여, 상기 실외 열교환기(121)로 공급될 냉매의 온도는 설정온도, 즉 "목표 토출온도" 이상으로 유지될 필요가 있다. 상기한 바와 같이, 압축기의 토출온도는 냉동 사이클을 순환하는 냉매량에 기초하여 결정될 수 있다.

상세히, 상기 압축기(100)의 토출온도가 상기 목표 토출온도 이상이 되면 상기 메인 팽창장치(130)의 개도를 증대하여 냉매량을 증가시키고, 상기 압축기(100)의 토출온도가 상기 목표 토출온도 미만이 되면 상기 메인 팽창장치(130)의 개도를 감소하여 냉매량을 감소시킬 수 있다.

한편, 상기 메인 팽창장치(130)의 개도 조절에 따라 냉매량이 변화하게 되면, 이에 대응하여 냉동 사이클의 저압이 변화할 수 있다. 예를 들어, 상기 냉매량이 증가하면 상기 냉동 사이클의 저압은 상승하며, 상기 냉매량이 감소하면 상기 냉동 사이클의 저압은 감소하게 된다.

즉, 상기 메인 팽창장치(130)의 개도 조절은, 상기 압축기(100)의 "최소 목표저압 제어"에 영향을 미칠 수 있게 된다. 상세히, 상기 냉매량이 감소하여 상기 냉동 사이클의 저압이 감소하면, 상기 압축기(100)의 운전주파수를 감소하여 상기 냉동 사이클의 저압이 "최소 목표저압"의 이상이 되도록 제어할 수 있다.

정리하면, 상기 메인 팽창장치(130)의 개도는, 압축기의 목표 토출온도에 기초하여 제어될 수 있으며, 상기 압축기(100)의 운전주파수는 최소 목표저압에 기초하여 제어될 수 있다. 이 과정에서, 상기 메인 팽창장치(130)의 개도 제어는 냉동 사이클의 저압에 영향을 미치고, 상기 압축기(100)의 운전주파수 제어는 압축기의 토출온도에 영향을 미칠 수 있다.

예를 들어, 상기 압축기(100)의 운전주파수를 낮추고 상기 메인 팽창장치(130)의 개도가 증대되면 냉동 사이클의 저압이 상승하고, 압축기(100)의 토출온도가 감소될 수 있다. 그러나, 상기 토출온도가 너무 감소되면, 제상성능이 저하될 수 있다.

따라서, 상기 압축기(100)의 운전주파수를 높이도록 제어할 수 있다. 다만, 상기 압축기(100)의 운전주파수가 증가하면 상기 냉동 사이클의 저압도 함께 감소할 수 있다. 그리고, 상기 저압이 너무 감소하여 최소 목표저압 이하가 되면, 압축기의 신뢰성이 저하될 수 있다. 이러한 현상을 고려하여, 냉동 사이클의 저압이 최소 목표저압 이상으로 유지되고, 압축기(100)의 토출온도가 목표 토출온도 이상이 되도록, 상기 압축기(100)는 최소 목표저압제어, 상기 메인 팽창장치(130)는 목표 토출온도 제어를 수행할 수 있다.

결국, 상기 메인 팽창장치(130) 및 압축기(100)는, 서로 다른 사이클의 인자에 기초하여 제어될 수 있고, 이 과정에서 제상운전 시의 최적의 사이클 온도 및 압력을 유지해 나갈 수 있으므로, 압축기의 신뢰성을 확보하고, 냉동 사이클의 운전효율을 개선할 수 있다(S16).

한편, 상기한 바와 같이, 제상운전 시점이 도래하면, 상기 실내 팬(145)은 제상운전 시작 이후 즉시, 또는 미리 설정된 시간 경과후 오프될 수 있다. 제상운전시에는, 실내공간을 조화할 필요가 없으므로, 상기 실내 팬(145)의 회전수를 감소하여 OFF 시킬 수 있다(S17).

상기 제상운전이 수행되는 과정에서, 제상운전 종료시점 도래여부가 인식될 수 있다. 상기 제상운전의 종료시점 도래여부는, 상기 제 2 온도센서(163)에서 감지된 값에 기초하여 결정될 수 있다(S18).

상세히, 상기 제 2 온도센서(163)에서 감지된 온도값(이하, 감지값)이 제 1 설정값(T1, 도 6 참조) 이상이 되었는지 여부가 인식될 수 있다. 상기 제 1 설정값은, 제상운전의 종료시점을 결정하기 위한 제 2 설정값(T2, 도 6 참조) 보다 낮은 값으로 결정될 수 있다.

즉, 상기 제 2 온도센서(163)의 감지값이 상기 제 2 설정값에 도달하였으면, 제상운전이 종료되어야 하는 것으로 판단하는 데, 상기 감지값이 상기 제 2 설정값에 도달하기 이전, 즉 상기 1 설정값에 도달하였을 때, 이를 제어 기준값으로 이용할 수 있다.

상기 감지값이 상기 제 1 설정값 이상이 되면, 상기 실외 팬(125)을 역회전 한다. 일례로, 상기 실외 팬(125)은 "약풍"으로 역회전 될 수 있다. 상기 약풍은, 상기 난방운전시의 토출풍량보다 낮은 풍량인 것으로 이해될 수 있다. 상기 실외 팬(125)이 역회전 되면, 상기한 바와 같이, 상기 실외기 케이스(120)의 내부공기가 상기 실외 열교환기(121)측으로 유동하여 열교환 되며, 상기 열교환 된 내부공기는 상기 실외기 케이스(120)의 외부로 배출될 수 있다.

결국, 실외기 케이스(120) 내부에 존재하는 뜨거운 공기가 상기 실외 열교환기(121)에 작용하여 상기 실외 열교환기(121)의 제상성능을 높이고, 제상시간을 단축시킬 수 있다(S19,S20).

상기 실외 팬(125)의 역회전 운전이 이루어지는 동안, 상기 제 2 온도센서(163)의 감지값이 상기 제 2 설정값 이상이 되었는지 여부가 인식된다. 상기 감지값이 상기 제 2 설정값 이상이 되었으면, 제상운전의 종료시점이 도래한 것으로 결정된다(S21,S22).

상기 제상운전의 종료시점이 도래하였으면, 상기 공기조화기(10)는 난방운전으로 전환된다. 상세히, 상기 유동 전환밸브(110)는 온 제어되고, 상기 실내 팬(145)은 설정된 풍량을 토출하기 위한 회전수로 운전될 수 있다. 그리고, 상기 실외 팬(125)은 정회전 하여, 외기를 상기 실외 열교환기(121)측으로 유동시켜 냉매의 증발을 돕는다.

그리고, 상기 메인 팽창장치(130)는 상기 설정된 개도(P1)로 제어되며, 설정된 시간동안 유지된다. 그리고, 난방운전시 냉동 사이클의 목표 토출온도에 기초하여, 상기 메인 팽창장치(130)의 개도가 조절된다.

상기 압축기(100)는 상기 제 1 운전주파수(f1)로 설정된 시간동안 제어되며, 그 이후 난방성능에 중요한 영향을 미치는 "목표고압 제어"를 수행한다. 즉, 냉동 사이클의 고압이 설정된 압력범위에 형성될 수 있도록, 상기 압축기(100)의 운전주파수가 결정될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기를 구성하는 부품의 제어모습을 보여주는 그래프이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법에 의하여, 제상시간이 단축되는 모습을 보여주는 실험 그래프이다.

도 5를 참조하면, 압축기(100)의 경우, 난방운전시 상기 "목표고압 제어"를 수행하며, 제상운전이 시작되면 운전주파수가 상기 제 1 운전주파수(f1)로 낮춰지도록 제어된다. 그리고, 설정된 시간(t1-t0)이 경과되면 "최소 목표저압 제어"를 수행하게 된다. 상기 제상운전이 종료되면, 상기 제 1 운전주파수(f1)로 설정된 시간동안 유지되고 그 이후 난방운전시 "목표고압 제어"를 수행한다. 상기 설정된 시간(t1-t0)을 "제 1 설정시간"이라 이름한다.

메인 팽창장치(130)의 경우, 난방운전시 압축기(100)의 "목표 토출온도 제어"를 수행하며, 제상운전이 시작되면 그 개도는 설정된 개도(P1)로 제어될 수 있다. 그리고, 설정된 시간(t2-t0)이 경과되면 "목표 토출온도 제어"를 수행한다. 상기 제상운전이 종료되면, 상기 설정된 개도(P1)로 설정된 시간동안 유지되고, 그 이후 난방운전시 "목표토출온도 제어"를 수행한다. 상기 설정된 시간(t2-t0)을 "제 2 설정시간"이라 이름한다.

실외 팬(125)의 경우, 난방운전시 설정된 회전수로 정 회전되며, 제상운전이 시작되면 오프된다. 그리고, 제상운전 종료시점(t4) 이전의 시간(t3)에서, 상기 실외 팬(125)은 역 회전된다. 그리고, 상기 제상운전이 종료되면, 상기 실외 팬(125)은 정 회전으로 전환되어, 상기 실외 열교환기(121)에서의 냉매 증발작용을 도와준다.

도 6을 참조하면, 제상운전의 종료시간 이전에, 상기 실외 팬(125)이 역회전 하면서 제상운전에 도움을 줄 수 있으므로, 종래기술에 따른 제상운전 종료시점(t4')에 비하여, △t 만큼 제상운전 종료시점(t4)이 일찍 도래함을 알 수 있다.

종래기술의 경우, 제상운전의 종료시점을 결정함에 있어, 실외 열교환기(121)의 온도를 이용하지 않고, 단순히 설정된 제상시간이 경과하였는지 여부만을 이용하므로, 실외 열교환기(121)의 온도가 너무 높아질 때까지 제상운전이 유지되는 문제점이 있었다. 그리고, 상기 실외 열교환기(121)의 온도가 너무 높아지면, 난방운전으로 재전환 될 때, 실외 열교환기(121)의 온도가 증발온도에 도달하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 었었다.

유동전환 밸브(110)의 경우, 난방운전시 온 제어, 제상운전시 오프 제어되고, 제상운전이 종료되면 다시 온 제어될 수 있다.

실내 팬(145)의 경우, 난방운전시 설정 풍량에 대응하는 회전수로 운전되며, 제상운전이 시작되면 상기 회전수가 감소하여 오프되고, 상기 제상운전이 종료되면 상기 설정 풍량에 대응하는 회전수로 회전하게 된다.

정리하면, 본 실시예에 따른 제어방법에 의하여, 제상운전시 냉동 사이클의 저압이 최소 목표저압 이상이 되도록 제어됨으로써 압축기의 신뢰성이 확보될 수 있다. 그리고, 메인 팽창장치(130)의 개도 조절을 통하여, 압축기의 토출온도가 목표 토출온도 이상이 될 수 있으므로, 제상운전 효율이 개선될 수 있다.

또한, 제상운전 종료시점 이전에 실외 팬(125)이 역회전 하여, 실외기 케이스(120) 내부의 뜨거운 열을 실외 열교환기(121)에 공급할 수 있으므로, 제상운전 시간이 단축될 수 있고, 이에 따라 난방성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다는 효과가 나타난다.

100 : 압축기 101 : 토출배관
110 : 유동전환 밸브 120 : 실외기 케이스
121 : 실외 열교환기 125 : 실외 팬
130 : 메인 팽창장치 140 : 실내 열교환기
145 : 실내 팬 150 : 기액분리기
161 : 제 1 온도센서 163 : 제 2 온도센서
165 : 제 3 온도센서 170 : 저압센서

Claims

냉동사이클이 구동하여, 난방운전이 수행되는 단계;
상기 난방운전 중 제상운전 시작시점이 도래한 것으로 결정되면, 유동전환 밸브의 제어상태를 변경하여 제상운전을 시작하는 단계; 및
상기 제상운전이 수행되면, 압축기의 운전주파수 및 메인 팽창장치의 개도가 조절되는 단계가 포함되며,
상기 압축기의 운전주파수 및 메인 팽창장치의 개도가 조절되는 단계에는,
상기 압축기의 운전주파수는, 상기 냉동사이클의 저압이 최소 목표저압 이상이 되도록 제어되는 단계; 및
상기 메인 팽창장치의 개도는, 상기 압축기의 토출온도가 목표 토출온도 이상이 되도록 제어되는 단계를 포함하며,
상기 제상운전이 시작되면,
상기 메인 팽창장치의 개도는 설정된 개도(P1)로 제어되고, 상기 설정된 개도(P1)는 상기 난방운전시의 상기 메인 팽창장치의 개도 보다 큰 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 압축기의 토출온도가 목표 토출온도 이상이 되도록 제어되는 단계 이후, 제상운전의 종료시점을 결정하는 단계가 더 포함되며,
상기 제상운전의 종료시점을 결정하는 단계에는,
실외 열교환기의 온도가 제 2 설정값 이상이 되었는지 여부를 결정하는 단계가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
제 2 항에 있어서,
상기 제상운전의 종료시점을 결정하는 단계에는,
상기 실외 열교환기의 온도가 제2설정값 이상이 되었는지 여부를 결정하는 단계 이전에,
상기 실외 열교환기의 온도가,
상기 제 2 설정값 보다 낮은 제 1 설정값 이상이 되었는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
제 3 항에 있어서,
상기 실외 열교환기의 온도가 상기 제 1 설정값 이상이 된 것으로 인식되면,
상기 실외 열교환기의 일측에 설치되는 실외 팬을 역회전 하여,
실외기 케이스 내부의 공기를 상기 실외 열교환기측으로 공급하는 단계가 더 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
제 4 항에 있어서,
상기 실외 팬이 역회전 하는 과정에서,
상기 실외 열교환기의 온도가 상기 제 2 설정값 이상이 되면,
상기 난방운전을 위하여, 상기 실외 팬을 정회전 하여, 외부의 공기를 상기 실외 열교환기측으로 공급하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 압축기의 운전주파수 및 메인 팽창장치의 개도가 조절하는 단계에는,
상기 압축기의 토출온도가 상기 목표 토출온도 이하가 되면, 상기 메인 팽창장치의 개도를 증대하는 단계가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 압축기의 운전주파수 및 메인 팽창장치의 개도가 조절하는 단계에는,
상기 냉동사이클의 저압이 상기 최소 목표저압 이하가 되면, 상기 압축기의 운전주파수를 감소하는 단계가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 난방운전이 수행되는 단계에는,
상기 냉동사이클의 고압이 설정된 압력범위에 형성될 수 있도록, 상기 압축기의 운전주파수가 조절되는 단계; 및
상기 압축기의 토출온도가 설정된 토출온도 범위에 형성될 수 있도록, 상기 메인 팽창장치의 개도가 조절되는 단계가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제상운전이 시작되면,
상기 압축기의 운전주파수를, 상기 난방운전시의 운전주파수보다 낮은 제 1 운전주파수로 낮추고 제 1 설정시간동안 유지하며,
상기 제 1 설정시간이 경과하면, 상기 냉동사이클의 저압이 최소 목표저압 이상이 되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제상운전이 시작되면,
상기 메인 팽창장치의 개도는 설정된 개도(P1)로 제 2 설정시간 동안 유지되며, 상기 제 2 설정시간이 경과되면,
상기 압축기의 토출온도가 목표 토출온도 이상이 되도록, 상기 메인 팽창장치의 개도가 조절되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 난방운전이 수행된 후 설정시간이 경과한 것으로 인식되거나,
실외 열교환기의 온도값 또는 외기의 온도값에 기초하여,
상기 제상운전 시작시점이 도래한 것으로 결정되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
운전주파수의 조절이 가능한 압축기;
상기 압축기의 출구측에 설치되는 유동전환 밸브;
상기 유동전환 밸브의 출구측에 연결되며, 난방운전시 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 실내 열교환기;
상기 실내 열교환기에서 응축된 냉매를 감압하는 메인 팽창장치;
상기 메인 팽창장치에서 감압된 냉매를 증발시키는 실외 열교환기;
상기 압축기로 흡입되는 냉매의 저압을 감지하는 저압 센서;
상기 압축기에서 토출된 냉매의 온도를 감지하는 제 1 온도센서; 및
상기 저압 센서 또는 상기 제 1 온도센서에서 감지된 값에 기초하여, 제상운전시 상기 압축기의 운전주파수 또는 상기 메인 팽창장치의 개도를 제어하는 제어부가 포함되며,
상기 제어부는, 상기 제상운전시 상기 메인 팽창장치의 개도를 설정된 개도(P1)로 제어하고, 상기 설정된 개도(P1)는 난방운전시의 상기 메인 팽창장치의 개도 보다 큰 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제 12 항에 있어서,
상기 제상운전시, 상기 제어부는,
상기 저압 센서에서 감지된 압력값이 최소 목표저압 이상이 되도록, 상기 압축기의 운전주파수를 조절하고,
상기 제 1 온도센서에서 감지된 온도값이 목표 토출온도 이상이 되도록, 상기 메인 팽창장치의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
제 12 항에 있어서,
상기 실외 열교환기의 온도를 감지하는 제 2 온도센서; 및
상기 실외 열교환기의 일측에 설치되는 실외 팬이 더 포함되며,
상기 제상운전시, 상기 제 2 온도센서에서 감지된 온도값이 제 1 설정값 이상이 되면,
상기 제어부는, 상기 실외 팬이 역회전 하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
제 14 항에 있어서,
상기 난방운전시, 상기 제어부는,
상기 실외 팬이 정회전 하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.