KR100286560B1 - 공기조화기의 절전운전 제어방법 - Google Patents

공기조화기의 절전운전 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기조화기의 절전운전 제어방법에 관한 것으로, 공기조화기의 운전조건을 입력하는 운전조건입력단계와, 상기 운전조건에 따라 압축기를 구동시키는 정상운전단계, 절전운전모드가 선택되었는가를 판단하여 절전운전모드가 선택되지 않았으면 상기 정상운전단계를 진행하는 절전운전모드판단단계, 상기 절전운전모드판단단계에서 절전운전모드가 선택되었으면 압축기 "온/오프" 듀티를 결정하는 듀티결정단계, 상기 듀티결정단계에서 결정된 압축기 "온/오프" 듀티에 따라 압축기를 구동시키는 절전운전단계, 압축기가 "온"되었는가를 판단하여 압축기가 "온"되었으면 저풍속으로 실내팬을 구동시키고 압축기가 "오프되었으면 설정풍속으로 실내팬을 구동시키는 실내팬구동단계 및, 절전운전시간이 기준시간을 경과하였는가를 판단하여 절전운전시간이 기준시간을 경과하였으면 상기 듀티결정단계를 진행하고 절전운전시간이 기준시간을 경과하지 않았으면 상기 절전운전단계를 진행하는 절전운전시간비교단계로 이루어져, 압축기의 "온/오프" 듀티를 조정하여 절전운전을 수행하고 압축기의 "온/오프" 듀티를 소정시간 마다 재조정함과 동시에 압축기 "온"시에 실내팬의 풍속을 저풍속으로 제어하여 실내온도의 변화에 따른 사용자의 불쾌감을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 전력 소모를 더욱 저감할 수 있는 효과가 있다.

Description

공기조화기의 절전운전 제어방법
본 발명은 공기조화기의 절전운전 제어방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 사용자가 절전운전모드를 선택하면 압축기 구동시간을 정상운전모드시의 압축기 구동시간 보다 단축함으로써, 공기조화기의 전력 소모를 저감시키는 공기조화기의 절전운전 제어방법에 관한 것이다.
일반적인 공기조화기의 냉매 사이클은 도 1과 같이 도시할 수 있는데, 상기 도 1에 도시된 실선은 냉방운전시의 냉매 사이클이며, 점선은 난방운전시의 냉매 사이클을 나타낸다.
즉, 냉방운전시에는 압축기(11)에 의해 고온고압의 기체로 압축된 냉매가 사방밸브(13)를 통해 실외열교환기(15)에 유입되고, 실외열교환기(15)로 유입된 고온고압의 기체냉매가 실외팬(17)이 송풍한 공기에 의해 열교환되어 액화된다.
이어서, 상기 실외열교환기(15)에서 액화된 냉매는 바이패스통로(19)와 제1모세관(21)을 통해 저온저압의 액체냉매로 감압되고, 이에 따라, 실내열교환기(23)에서는 상기 제1모세관(21)에서 감압된 저온저압의 냉매를 받아 실내팬(25)에 의해 송풍되는 공기를 냉매의 증발잠열에 의해 열교환하므로써 냉풍을 실내로 토출해서 냉방을 행하고, 상기 실내열교환기(23)에서 출력된 상온저압의 기체냉매는 다시 압축기(11)로 흡입되어 도 1의 실선과 같이 반복순환되는 냉매 사이클을 형성한다.
그리고, 난방운전시에는 압축기(11)에 의해 고온고압의 기체로 압축된 냉매가 사방밸브(13)를 통해 실내열교환기(23)에 유입되면, 실내팬(25)에 의해 송풍되는 공기를 열교환함으로써 난풍을 실내로 토출해서 난방을 행한다.
이어서, 상기 실내열교환기(23)에서 액화된 냉매는 제1 및 제2모세관(21, 27)을 통해 저온저압의 냉매로 감압되고, 이에 따라 실외열교환기(15)에서는 상기 제1 및 제2모세관(21, 27)을 통과하는 저온저압의 냉매를 받아서 실외팬(17)에 의해 송풍되는 공기를 냉매의 증발잠열에 의해 열교환하여 냉각하고, 상기 실외열교환기(15)에서 냉각된 저온저압의 기체 냉매는 다시 압축기(11)로 흡입되어 도 1의 점선과 같이 반복순환되는 냉매 싸이클을 형성한다.
상기와 같은 냉매 사이클을 가지는 종래의 공기조화기에서 실내온도 변화에 따른 압축기의 "온/오프" 변화는 도 2와 같이 도시할 수 있는데, 상기 도 2에 도시된 실선은 정상운전시의 실내온도 변화 및 이에 따른 압축기의 "온/오프" 변화를 나타낸 것이고, 점선은 절전운전시의 실내온도 변화 및 이에 따른 압축기의 "온/오프" 변화를 나타낸 것이다.
즉, 정상운전시에는 상기 도 2의 실선으로 나타낸 바와 같이, 압축기가 "온"되면 실내온도가 하강하기 시작하고, 이와 같이 실내온도가 하강하여 실내온도가 사용자가 선택한 설정온도에 도달하면 압축기를 "오프"시킨다.
그리고, 상기와 같이 압축기가 "오프"됨에 따라 실내온도가 다시 상승하여 (설정온도+1)℃에 도달하면 다시 압축기를 "온"시켜서 실내온도를 설정온도로 하강시키는 과정을 반복하여 실내온도를 설정온도로 유지시킨다.
한편, 절전운전시에는 상기 도 2의 점선으로 나타낸 바와 같이, 압축기를 "온"되면 실내온도가 하강하기 시작하고, 이와 같이 실내온도가 하강하여 실내온도가 사용자가 선택한 설정온도에 3℃를 더한 온도 즉, (설정온도+3)℃에 도달하면 압축기를 "오프"시킨다.
그리고, 상기와 같이 압축기가 "오프"됨에 따라 실내온도가 다시 상승하여 (설정온도+4)℃에 도달하면 다시 압축기를 "온"시켜서 실내온도를 (설정온도+3)℃로 하강시키는 과정을 반복하여 실내온도를 (설정온도+3)℃로 유지시킨다.
그러나, 상기와 같은 종래의 공기조화기의 절전운전 제어방법은, 절전운전모드가 선택되면 사용자가 선택한 설정온도에 소정의 온도를 더한 온도를 기준으로 압축기의 "온/오프"를 수행함에 따라, 사용자가 선택한 설정온도 보다 높은 온도로 실내온도가 유지되므로 사용자가 불쾌감을 느끼게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 제 문제점을 해소하기 위한 것으로, 압축기의 "온/오프" 듀티(DUTY)를 조정하여 절전운전을 수행하고 압축기의 "온/오프" 듀티를 소정시간 마다 재조정함과 동시에 압축기 "온"시에 실내팬의 풍속을 저풍속으로 제어하여 실내온도의 변화에 따른 사용자의 불쾌감을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 전력 소모를 더욱 저감할 수 있는 공기조화기의 절전운전 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기의 절전운전 제어방법은, 압축기의 "온/오프" 듀티를 조정하여 절전운전을 수행하는 공기조화기의 절전운전 제어방법에 있어서, 공기조화기의 운전조건을 입력하는 운전조건입력단계와, 상기 운전조건에 따라 압축기를 구동시키는 정상운전단계, 절전운전모드가 선택되었는가를 판단하여 절전운전모드가 선택되지 않았으면 상기 정상운전단계를 진행하는 절전운전모드판단단계, 상기 절전운전모드판단단계에서 절전운전모드가 선택되었으면 압축기 "온/오프" 듀티를 결정하는 듀티결정단계, 상기 듀티결정단계에서 결정된 압축기 "온/오프" 듀티에 따라 압축기를 구동시키는 절전운전단계, 압축기가 "온"되었는가를 판단하여 압축기가 "온"되었으면 저풍속으로 실내팬을 구동시키고 압축기가 "오프되었으면 설정풍속으로 실내팬을 구동시키는 실내팬구동단계 및, 절전운전시간이 기준시간을 경과하였는가를 판단하여 절전운전시간이 기준시간을 경과하였으면 상기 듀티결정단계를 진행하고 절전운전시간이 기준시간을 경과하지 않았으면 상기 절전운전단계를 진행하는 절전운전시간비교단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 공기조화기의 냉매 사이클도,
도 2는 종래의 공기조화기의 절전운전 제어방법을 설명하기 위한 타이밍도,
도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 절전운전 제어방법을 수행하는 공기조화기의 운전제어장치의 블록 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 공기조화기의 절전운전 제어방법의 순서도,
도 5는 본 발명에 따른 공기조화기의 절전운전 제어방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 전원수단 102 : 운전조작수단
104 : 제어수단 106 : 실내온도감지수단
108 : 실내열교환기온도감지수단 110 : 실외온도감지수단
120 : 풍향조절날개구동수단 122 : 압축기구동수단
124 : 실외팬모터구동수단 126 : 실내팬모터구동수단
128 : 사방밸브구동수단 130 : 표시수단
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 절전운전 제어방법을 수행하는 공기조화기의 운전제어장치의 블록 구성도로서, 공기조화기의 운전제어장치는, 전원수단(100)과, 운전조작수단(102), 제어수단(104), 실내온도감지수단(106), 실내열교환기온도감지수단(108), 실외온도감지수단(110), 풍향조절날개구동수단(120), 압축기구동수단(122), 실외팬모터구동수단(124), 실내팬모터구동수단(126), 사방밸브구동수단(128) 및, 표시수단(130)을 포함하여 구성되어 있다.
상기 전원수단(100)은 도시되지 않은 교류전원단으로부터 공급되는 상용교류전압을 공기조화기의 동작에 필요한 소정의 직류전압으로 변환하여 출력하도록 되어 있고, 상기 운전조작수단(102)은 사용자가 원하는 공기조화기의 운전모드(자동, 냉방, 제습, 송풍, 난방, 절전)와 운전의 시작/정지, 설정온도, 토출공기의 설정풍량 및 설정풍향을 상기 제어수단(104)으로 입력하도록 되어 있다.
그리고, 상기 제어수단(104)은 상기 전원수단(100)으로부터 출력되는 직류전압을 인가받아 공기조화기를 초기화시킴은 물론, 운전조작수단(102)으로부터 입력된 운전모드선택신호 및 운전시작/운전정지신호에 따라 공기조화기의 전체적인 동작을 제어하도록 되어 있다.
그리고, 상기 실내온도감지수단(106)은 상기 운전조작수단(102)에 의해 사용자가 입력한 설정온도로 실내온도를 제어하여 공기조화기의 운전을 수행하도록 흡입구를 통해 흡입되는 실내공기의 온도를 감지하여 상기 제어수단(104)으로 입력하도록 되어 있고, 상기 실내열교환기온도감지수단(108)은 공기조화기의 운전시에 변화하는 실내열교환기의 배관온도 즉, 상기 실내열교환기를 통과하는 냉매온도를 감지하여 상기 제어수단(104)으로 입력하도록 되어 있으며, 상기 실외온도감지수단(110)은 공기조화기의 운전시에 변화하는 실외공기의 온도를 감지하여 상기 제어수단(104)으로 입력하도록 되어 있다.
그리고, 상기 풍향조절날개구동수단(120)은 상기 제어수단(104)으로부터 출력되는 제어신호를 받아서 풍향조절날개(132)의 각도를 조절하여 토출공기의 방향을 상하 및 좌우조절하도록 되어 있고, 상기 압축기구동수단(122)은 상기 제어수단(104)으로부터 출력되는 제어신호를 받아서 압축기(134)를 구동시키도록 되어 있다.
상기 실외팬모터구동수단(124)은 상기 제어수단(104)으로부터 출력되는 제어신호를 받아서 실외열교환기에서 열교환된 공기를 실외로 송풍하도록 실외팬모터(136)를 구동시키도록 되어 있고, 상기 실내팬모터구동수단(126)은 상기 운전조작수단(102)에 의해 선택된 풍량에 따라 열교환된 공기를 실내로 송풍하도록 상기 제어수단(104)으로부터 출력되는 제어신호를 입력받아 실내팬모터(138)의 회전속도를 제어하여 구동시키도록 되어 있다.
또한, 상기 사방밸브구동수단(128)은 상기 운전조작수단(102)에 의해 입력된 운전조건(냉방 또는 난방)에 따라 냉매의 흐름을 변환시키도록 상기 제어수단(104)으로부터 출력되는 제어신호를 받아서 사방밸브(140)를 온/오프 구동시키도록 되어 있고, 상기 표시수단(130)은 상기 제어수단(104)의 제어에 따라 상기 운전조작수단(102)에 의해 입력된 운전모드(자동, 냉방, 제습, 송풍, 난방, 절전)와 설정온도 및 실내온도등을 표시하도록 되어 있다.
상기와 같이 구성된 공기조화기의 운전제어장치에서 수행되는 본 발명에 따른 공기조화기의 절전운전 제어방법의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4은 본 발명에 따른 공기조화기의 절전운전 제어방법의 순서도로서, 도 4에서 S는 단계(step)을 표시한다.
단계(S1)에서는 공기조화기에 전원이 인가되면 제어수단(104)이 공기조화기를 초기화시킨 다음 단계(S2)를 진행한다. 즉, 공기조화기에 전원이 인가되면 전원수단(100)은 도시되지 않은 교류전원단으로부터 공급되는 상용교류전압을 상기 공기조화기의 구동에 필요한 소정의 직류전압으로 변환하여 각 구동회로 및 제어수단(104)으로 출력하고, 이와 같이 전원수단(100)으로부터 출력되는 직류전압이 제어수단(104)으로 인가되면 제어수단(104)은 공기조화기를 초기화시키는 것이다.
이어서, 단계(S2)에서는 제어수단(104)이 운전조작수단(102)으로부터 운전시작신호가 입력되었는가를 판단하여 운전조작수단(102)으로부터 운전시작신호가 입력되지 않은 경우에는 공기조화기를 운전대기상태로 유지하고, 운전조작수단(102)으로부터 운전시작신호가 입력되면 단계(S3)를 진행한다.
이어서, 단계(S3)에서는 사용자가 운전조작수단(102)을 조작하여 공기조화기의 운전모드 및 설정온도 등의 운전조건을 제어수단(104)으로 입력한 다음 단계(S4)를 진행한다.
이어서, 단계(S4)에서는 상기 단계(S3)에서 결정된 운전조건에 따라 제어수단(104)이 공기조화기의 전체 동작을 제어하여 공기조화기를 정상운전시킨 다음 단계(S5)를 진행한다.
즉, 상기 단계(S4)에서는 도 5에 도시된 정상운전구간에서와 같이, 공기조화기의 정상운전이 시작되면 제어수단(104)이 압축기(134)를 "온"시키도록 제어신호를 압축기구동수단(122)으로 출력하고, 상기 압축기구동수단(122)는 상기 제어수단(104)로부터 입력된 제어신호에 따라 압축기(134)를 "온"시킨다.
따라서, 실내온도가 하강하기 시작하고, 이와 같이 실내온도가 하강하여 실내온도가 사용자가 선택한 설정온도에 도달하면 상기 제어수단(104)이 압축기(134)를 "오프"시키도록 제어신호를 압축기구동수단(122)으로 출력하고, 상기 압축기구동수단(122)은 상기 제어수단(104)으로부터 입력된 제어신호에 따라 압축기(134)를 "오프"시킨다.
따라서, 실내온도가 다시 상승하고, 이와 같이 실내온도가 상승하여 (설정온도+1)℃에 도달하면 다시 제어수단(104)이 압축기(134)를 "온"시키도록 제어신호를 압축기구동수단(122)으로 출력하고, 상기 압축기구동수단(122)는 상기 제어수단(104)로부터 입력된 제어신호에 따라 압축기(134)를 "온"시키는 과정을 반복하여 실내온도를 설정온도로 유지시킨다.
이어서, 단계(S5)에서는 제어수단(104)이 운전조작수단(102)으로부터 절전운전모드 선택신호가 입력되었는가를 판단하여 절전운전모드 선택신호가 입력되지 않았으면 상기 단계(S4)를 진행하고, 절전운전모드 선택신호가 입력되었으면 단계(S6)를 진행한다.
이어서, 단계(S6)에서는 제어수단(104)이 압축기(134)의 "온/오프" 듀티를 결정한 다음 단계(S7)을 진행한다.
이때, 도 5에 도시된 절전운전 듀티 결정구간에서와 같이, 절전운전시의 압축기(134) "온"시간은 정상운전시 연속하는 2개의 압축기(134) "온"시간의 평균시간에 사용자가 운전조작수단(102)을 통해 입력한 절전운전퍼센트(%)를 곱하여 결정하고, 절전운전시의 압축기(134) "오프"시간은 정상운전시 연속하는 2개의 압축기(134) "오프"시간의 평균시간으로 결정한다.
예를 들어, 정상운전시 연속하는 2개의 압축기(134) "온"시간의 평균시간이 5분인 상태에서, 사용자가 운전조작수단(102)을 통해 80%의 절전운전퍼센트를 입력하였으면 절전운전시의 압축기(134) "온"시간은 4분이 되고, 사용자가 운전조작수단(102)을 통해 60%의 절전운전퍼센트를 입력하였으면 절전운전시의 압축기(134) "온"시간은 3분이 되며, 사용자가 운전조작수단(102)을 통해 40%의 절전운전퍼센트를 입력하였으면 절전운전시의 압축기(134) "온"시간은 2분이 되는 것이다.
이어서, 단계(S7)에서는 도 5에 도시된 절전운전구간에서와 같이, 상기 제어수단(104)이 상기 단계(S6)에서 결정된 압축기(134) "온/오프" 듀티에 따라 상기 압축기(134)를 "온" 또는 "오프"시키도록 압축기구동수단(122)으로 제어신호를 출력하고, 상기 압축기구동수단(122)은 상기 제어수단(104)으로부터 입력된 제어신호에 따라 압축기(134)를 "온" 또는 "오프"시킨 다음 단계(S8)을 진행한다.
이어서, 단계(S8)에서는 상기 제어수단(104)이 압축기(134)가 "온"되었는가를 판단하여 압축기(134)가 "온"되었으면 단계(S9)을 진행하고, 압축기(134)가 "오프"되었으면 단계(S10)를 진행한다.
이어서, 단계(S9)에서는 상기 제어수단(104)이 실내팬모터(138)를 저풍속으로 구동시키도록 제어신호를 실내팬모터구동수단(126)으로 입력하고, 상기 실내팬모터구동수단(126)은 상기 제어수단(104)으로부터 제어신호를 받아서 실내팬모터(138)를 저풍속으로 구동시킨 다음 단계(S11)를 진행한다.
그리고, 단계(S10)에서는 상기 제어수단(104)이 실내팬모터(138)를 사용자가 선택한 설정풍속으로 구동시키도록 제어신호를 실내팬모터구동수단(126)으로 입력하고, 상기 실내팬모터구동수단(126)은 상기 제어수단(104)으로부터 제어신호를 받아서 실내팬모터(138)를 설정풍속으로 구동시킨 다음 단계(S11)을 진행한다.
즉, 도 5의 절전운전구간에 도시된 바와 같이, 절전운전구간중에 압축기(134)가 "온"되면 실내팬모터(138)가 저풍속으로 구동되고, 압축기(134)가 "오프"되면 실내팬모터(138)가 사용자가 선택한 설정풍속으로 구동되는 것이다.
이어서, 단계(S11)에서는 절전운전시간이 30분을 경과하였는가를 판단하여 30분이 경과하였으면 상기 단계(S6)를 진행하고, 절전운전시간이 30분을 경과하지 않았으면 상기 단계(S7)를 진행한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 압축기의 "온/오프" 듀티(DUTY CYCLE)를 조정하여 절전운전을 수행하고 압축기의 "온/오프" 듀티를 소정시간 마다 재조정함과 동시에 압축기 "온"시에 실내팬의 풍속을 저풍속으로 제어하여 실내온도의 변화에 따른 사용자의 불쾌감을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 전력 소모를 더욱 저감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 압축기의 "온/오프" 듀티를 조정하여 절전운전을 수행하는 공기조화기의 절전운전 제어방법에 있어서,
    공기조화기의 운전조건을 입력하는 운전조건입력단계와,
    상기 운전조건에 따라 압축기를 구동시키는 정상운전단계,
    절전운전모드가 선택되었는가를 판단하여 절전운전모드가 선택되지 않았으면 상기 정상운전단계를 진행하는 절전운전모드판단단계,
    상기 절전운전모드판단단계에서 절전운전모드가 선택되었으면 압축기 "온/오프" 듀티를 결정하는 듀티결정단계,
    상기 듀티결정단계에서 결정된 압축기 "온/오프" 듀티에 따라 압축기를 구동시키는 절전운전단계,
    압축기가 "온"되었는가를 판단하여 압축기가 "온"되었으면 저풍속으로 실내팬을 구동시키고 압축기가 "오프되었으면 설정풍속으로 실내팬을 구동시키는 실내팬구동단계 및,
    절전운전시간이 기준시간을 경과하였는가를 판단하여 절전운전시간이 기준시간을 경과하였으면 상기 듀티결정단계를 진행하고 절전운전시간이 기준시간을 경과하지 않았으면 상기 절전운전단계를 진행하는 절전운전시간비교단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 절전운전 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 듀티결정단계에서, 절전운전시의 압축기 "온"시간은 정상운전시 연속하는 복수의 압축기 "온"시간의 평균시간에 사용자에 의해 선택된 절전운전퍼센트를 곱하여 결정하고, 절전운전시의 압축기 "오프"시간은 정상운전시 연속하는 복수개의 압축기 "오프"시간의 평균시간으로 결정하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 절전운전 제어방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 듀티결정단계에서, 절전운전시의 압축기 "온"시간은 정상운전시 연속하는 2개의 압축기 "온"시간의 평균시간에 사용자에 의해 선택된 절전운전퍼센트를 곱하여 결정하고, 절전운전시의 압축기 "오프"시간은 정상운전시 연속하는 2개의 압축기 "오프"시간의 평균시간으로 결정하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 절전운전 제어방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절전운전시간비교단계에서, 기준시간은 30분인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 절전운전 제어방법.
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