KR100389640B1 - System for controlling air conditioner and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 에어컨의 냉방용량 조절 시스템은 압축용량이 다른 두 대 이상의 정속 압축기와, 상기 각 압축기와 공통 연결된 증발기 및 응축기와, 상기 각 압축기와 개별적으로 연결된 어큐뮬레이터 및 모세관과, 냉매의 역유입을 방지하도록 상기 각 압축기의 토출측에 구비되는 압력 제어 수단과, 상기 압축기의 운전의 전환이 요구될 때에는 실내팬의 풍량 및 팽창 장치를 제어하는 냉방 용량 조절 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.The air conditioning capacity control system according to the present invention includes two or more constant speed compressors having different compression capacities, evaporators and condensers connected in common with each compressor, accumulators and capillaries connected individually to the compressors, and reverse flow of refrigerant. Pressure control means provided on the discharge side of each compressor to prevent, and cooling capacity adjusting means for controlling the air flow rate and expansion device of the indoor fan when switching of the operation of the compressor is required.
Description
본 발명은 에어컨에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수개의 압축기를 이용한 에어컨의 냉방용량 조절 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioner, and more particularly, to a cooling capacity control system of an air conditioner using a plurality of compressors.
일반적인 에어컨은 하절기와 같이 기온이 높은 계절에 실내의 더운공기를 흡입하여 열교환 작용을 통해 냉각시킨 다음 다시 실내로 분출함으로써 실내의 기온을 적절히 조절하기 위한 것으로, 압축기와 응축기, 증발기 및 팽창장치 등과 같이 냉동사이클을 이루어 냉기를 생성하기 위한 기기들과, 생성된 냉기를 배출하는 송풍팬 등을 포함하여 구성되어 있다.A general air conditioner is to properly control indoor air temperature by inhaling hot air in a high season, such as summer, cooling it through heat exchange, and then ejecting it back to the room. The air conditioner is a compressor, a condenser, an evaporator, and an expansion device. It comprises a device for generating cold air by forming a refrigeration cycle, and a blowing fan for discharging the generated cold air.
이러한 에어컨에 의하면 저온 저압의 기체상태 냉매가 압축기에 의해 고온 고압으로 압축되고, 압축된 고온 고압의 기체상태 냉매가 응축기에 의해 냉각 응축되어 고압의 액체상태로 된 다음, 팽창장치에 의해 저온 저압의 이상(異狀)상태로 변화되고, 계속해서 증발기에서 저온 저압의 기체상태로 변하면서 주위로부터 열을 빼앗아 증발기 주위 공기를 냉각시키게 된다. 냉각된 공기는 송풍팬에 의해 에어컨 외부로 배출됨으로써 실내의 기온이 조절된다.According to such an air conditioner, the low-temperature low-pressure gaseous refrigerant is compressed to high temperature and high pressure by a compressor, and the compressed high-temperature high-pressure gaseous refrigerant is cooled and condensed by a condenser to become a high-pressure liquid state, and then the expansion device It changes to an abnormal state and continuously changes into a gaseous state of low temperature and low pressure in the evaporator to take heat from the surroundings to cool the air around the evaporator. Cooled air is discharged to the outside of the air conditioner by the blowing fan to control the temperature of the room.
한편, 최근의 에어컨은 냉방용량이 자동제어됨으로써 실내온도가 설정치에 가깝게 유지되도록 하는 냉방용량 조절 시스템이 구비되어 있는데, 이러한 냉방용량 조절 시스템은, 정속 압축기 한 대를 사용한 단순제어식과, 가변 압축기를 사용한 가변제어식과, 정속 압축기 두 대 이상을 사용한 복합제어식으로 구분된다.On the other hand, the recent air conditioner is equipped with a cooling capacity control system to maintain the room temperature close to the set value by automatically controlling the cooling capacity, such a cooling capacity control system, a simple control type using a constant speed compressor and a variable compressor It is divided into variable control type used and complex control type using two or more constant speed compressors.
상기 단순제어식은 도 1에 나타난 것과 같이 설정온도를 기준으로 실내온도가 제한 범위(대략 1℃) 이상 낮아지면, 압축기가 멈추게 되고, 실내온도가 제한 범위(대략 1℃) 이상 높아지면 압축기가 재가동되는 방식으로서, 이에 따르면 실내온도가 설정온도를 중심으로 상하 제한 범위(약 2℃) 만큼 오르내리게 되므로, 사용자가 쾌적함을 느낄 수 없으며, 압축기가 반복적으로 가동/정지됨으로써 전력 소모량이 많아지게 된다.In the simple control type, as shown in FIG. 1, the compressor is stopped when the indoor temperature is lower than the limit range (about 1 ° C.) based on the set temperature, and the compressor is restarted when the room temperature is higher than the limit range (about 1 ° C.). In this way, since the indoor temperature rises and falls by the upper and lower limit range (about 2 ° C.) around the set temperature, the user may not feel comfortable, and the compressor is repeatedly operated / stopped, thereby increasing the power consumption.
상기 가변제어식은 인버터 회로를 통해 압축기 모터의 구동속도를 제어하는 방식으로, 이에 따르면 압축기의 압축용량을 5 ~ 6단계로 세분화할 수 있기 때문에 보다 세밀한 온도조절이 가능하며, 안정적으로 실내온도를 유지할 수 있게 된다.The variable control type is a method of controlling the driving speed of the compressor motor through the inverter circuit, and according to this it can be divided into 5 to 6 stages of the compression capacity of the compressor, it is possible to control the temperature more finely, to maintain a stable indoor temperature It becomes possible.
그러나, 상기 가변제어식에 의하면 고가의 인버터 회로 및 이에 연계되는 가변구동 방식의 압축기를 필요로 하기 때문에 에어컨의 가격 경쟁력이 떨어지게 된다.However, according to the variable control type, an expensive inverter circuit and a variable drive type compressor connected thereto are required, thereby reducing the price competitiveness of the air conditioner.
상기 복합제어식은 압축용량이 다른 두 대 이상의 정속 압축기를 사용하는 방식으로서, 복합제어식 냉방용량 조절 시스템이 적용된 에어컨의 구조는 도 2에 나타난 것과 같이 제1압축기(10)와 제2압축기(12) 및, 상기 각 압축기(10)(12)와 냉매관을 통해 공통 연결된 증발기(20), 응축기(30) 그리고, 개별적으로 연결된 제1, 제2어큐뮬레이터(14)(15), 제1, 제2모세관(16)(17) 및, 오일 분리기(40), 팽창장치(50) 등을 포함하여 이루어져 있다.(두 대의 압축기가 적용된 경우)The combined control type is a method of using two or more constant speed compressors having different compression capacities, and the structure of the air conditioner to which the combined control cooling capacity control system is applied is as shown in FIG. 2. The first compressor 10 and the second compressor 12 are shown in FIG. And the evaporator 20, the condenser 30, and the first and second accumulators 14, 15, 1, and 2, which are commonly connected to each of the compressors 10, 12 and the refrigerant pipe. Capillary tubes 16, 17, oil separator 40, expansion device 50, and the like (when two compressors are applied).
이와 같은 복합제어식 냉방용량 조절 시스템의 작동을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 제1압축기(10)와 제2압축기(12)의 냉방능력비율을 6:4 라 할 때 최대 냉방능력을 필요로 할 때에는 각 압축기(10)(12)가 모두 가동되어 100%의 냉방능력이 발휘되고, 최대 냉방능력 기준으로 대략 80% 이하의 냉방능력을 필요로 할 때에는 제1압축기(10)만이 가동되며, 대략 50% 이하의 냉방능력을 필요로 할 때에는제2압축기만(12)이 가동됨으로써 적어도 3단계의 비교적 효율적인 냉방용량 조절이 가능해진다.Referring to the operation of the combined control air conditioning system is as follows. First, when the cooling capacity ratio of the first compressor 10 and the second compressor 12 is 6: 4, when the maximum cooling capacity is required, all the compressors 10 and 12 are all operated to provide 100% cooling. When the capacity is exerted and the cooling capacity is required to be approximately 80% or less on the basis of the maximum cooling capacity, only the first compressor 10 is operated. When the cooling capacity is required to be about 50% or less, only the second compressor (12 ), The cooling capacity can be adjusted in at least three stages.
따라서, 이러한 종래의 복합제어식 냉방용량 조절 시스템에 의하면 단순제어식에 비해 안정적인 온도유지가 가능하고, 가변제어식에 비해 에어컨의 가격경쟁력이 향상된다.Therefore, according to the conventional combined control type cooling capacity control system, it is possible to maintain stable temperature compared to the simple control type, and the price competitiveness of the air conditioner is improved compared to the variable control type.
한편, 이러한 종래의 복합제어식 냉방용량 조절 시스템에 의하면 냉방부하의 변화에 따라 각 압축기(10)(12)를 제어할 경우에는 전체 압축기가 멈춘 상태에서 다시 적합한 용량의 압축기를 가동시켜야 한다.On the other hand, according to the conventional combined-controlled cooling capacity control system, when controlling each compressor 10, 12 in accordance with the change in the cooling load, the compressor of the appropriate capacity must be operated again in the state where the entire compressor is stopped.
즉, 제1압축기(10)와 제2압축기(10)가 모두 가동되어 100% 냉방용량을 발휘하는 상태에서 냉방부하가 감소되어 제1압축기(10)만으로도 적절한 냉방이 가능하게 되면, 각 압축기(10)(12)를 모두 정지시킨 다음, 일정시간(대략 3분)이 지난 후에 제1압축기(10)를 재가동시켜야 한다. 또한, 제1압축기(10)만이 가동되는 상태에서 냉방부하가 더욱 감소되어 제2압축기(12)만으로도 적절한 냉방이 가능하게 되는 경우에도 제1압축기(10)를 멈춘 다음 일정시간이 지난 후에 제2압축기(12)를 가동시켜야 한다.That is, when both the first compressor 10 and the second compressor 10 are operated to exhibit 100% cooling capacity, the cooling load is reduced, so that only the first compressor 10 enables proper cooling. 10) (12) must be stopped and the first compressor 10 must be restarted after a certain time (approximately 3 minutes). In addition, even when the cooling load is further reduced in the state where only the first compressor 10 is operated to enable proper cooling with only the second compressor 12, the second compressor 10 may be stopped after a certain time. Compressor 12 must be operated.
이는, 일측 압축기가 가동되는 상태에서는 정지된 타 압축기의 토출측에도 가동중인 압축기로부터의 냉매압력이 인가되어 정지된 타 압축기의 작동이 불가능한 상태이기 때문에, 정지된 압축기의 가동을 위해서는 토출측의 냉매압력이 소진되기까지 어느 정도의 시간이 필요하기 때문이다.This is because in the state in which one compressor is in operation, the refrigerant pressure from the compressor being applied is also applied to the discharge side of the other compressor which is stopped. This is because it takes some time to run out.
이와 같은 종래 복합제어식 냉방용량 조절 시스템의 특성에 따르면, 냉방부하가 줄어드는 경우에는 별 문제가 없으나, 냉방부하가 증가하는 경우에는 실내 쾌적성을 안정적으로 유지할 수 없게 된다. 즉, 제1 또는 제2 압축기(10)(12)만이 가동되는 상태에서 냉방부하가 증가되어 양 압축기(10)(12)를 전부 가동해야 할 경우에는 가동 중인 압축기를 정지시킨 다음, 일정시간이 경과하는 동안 실내온도가 급격히 상승하기 때문에 실내의 쾌적성이 크게 저하된다는 문제점이 발생한다.According to the characteristics of the conventional combined-controlled cooling capacity control system, there is no problem when the cooling load is reduced, but when the cooling load is increased, it is not possible to stably maintain room comfort. That is, when the cooling load is increased while only the first or second compressors 10 and 12 are in operation and both compressors 10 and 12 need to be fully operated, the compressor is stopped and then a fixed time is There is a problem that the comfort of the room is greatly reduced because the room temperature rises rapidly during the passage.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 양 압축기가 모두 가동되는 상태에서 냉방부하가 증가된 경우에도 실내팬은 사용자의 설정풍보다 1 단계 또는 그 이상으로 구동시키고 팽창 장치의 개도는 통상보다 작게 되도록 조절함으로써, 실내의 쾌적성이 향상시키는 에어컨의 냉방용량 조절 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, even when the cooling load is increased while both compressors are operating, the indoor fan is driven one step or more than the user's set wind and the opening degree of the expansion device is It is an object of the present invention to provide a cooling capacity adjusting system and a method of an air conditioner for improving comfort in a room by adjusting to be smaller than usual.
도 1은 일반적인 단순제어식 냉방용량 조절 시스템의 알고리즘을 나타낸 그래프이다.1 is a graph illustrating an algorithm of a general simple controlled cooling capacity adjusting system.
도 2는 종래기술에 의한 복합제어식 냉방용량 조절 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a combined control air conditioning capacity control system according to the prior art.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합제어식 냉방용량 조절 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.Figure 3 is a block diagram showing the configuration of a combined control air conditioning capacity control system according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10: 제1압축기 12: 제2압축기10: first compressor 12: second compressor
14: 제1어큐뮬레이터 15: 제2어큐뮬레이터14: first accumulator 15: second accumulator
16: 제1모세관 17: 제2모세관16: capillary 1 17: capillary 2
20: 증발기 30: 응축기20: evaporator 30: condenser
40: 오일 분리기 50: 팽창장치40: oil separator 50: expansion device
60: 제1체크밸브 62: 제2체크밸브60: first check valve 62: second check valve
상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 에어컨의 냉방용량 조절 시스템은 압축용량이 다른 두 대 이상의 정속 압축기와, 상기 각 압축기와 공통 연결된 증발기 및 응축기와, 상기 각 압축기와 개별적으로 연결된 어큐뮬레이터 및 모세관과, 냉매의 역유입을 방지하도록 상기 각 압축기의 토출측에 구비되는 압력 제어 수단과, 상기 압축기의 운전의 전환이 요구될 때에는 실내팬의 풍량 및 팽창 장치를 제어하는 냉방 용량 조절 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.또한, 본 발명은 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있도록 하는 에어컨의 냉방 용량을 조절하는 방법에 있어서, 압축기 운전의 전환이 요구될 때, 체크 밸브와 압축기 실린더 사이에 존재하는 고압의 영향으로 압축기의 재가동이 불가능한 경우, 실내팬은 사용자의 설정풍보다 1 단계 또는 그 이상으로 구동시키는 단계와, 팽창 장치의 개도는 통상보다 작게 되도록 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the cooling capacity control system of an air conditioner includes two or more constant speed compressors having different compression capacities, an evaporator and a condenser connected in common with each compressor, an accumulator and a capillary tube individually connected to each compressor, and a refrigerant. Pressure control means provided on the discharge side of each compressor to prevent backflow of the compressor, and cooling capacity adjusting means for controlling the air flow rate and the expansion device of the indoor fan when switching of the operation of the compressor is required. In addition, the present invention provides a method for adjusting the cooling capacity of the air conditioner to maintain a comfortable indoor environment, when the compressor operation is required to be switched, the compressor is restarted under the influence of the high pressure present between the check valve and the compressor cylinder. If this is not possible, the indoor fan can be turned up one level or more And driving to a phase, and adjusting the opening degree of the expansion device to be smaller than usual.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도 3을 참조로 하여 상세하게 설명하며, 본 발명의 내용 중 종래구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복합제어식 냉방용량 조절 시스템은 압축용량이 다른 제1, 제2정속압축기(10)(12)와, 상기 각 압축기(10)(12)와 공통 연결된 증발기(20) 및 응축기(30)와, 상기 각 압축기(10)(12)와 개별적으로 연결된 제1, 제2 어큐뮬레이터(14)(15) 및 제1, 제2 모세관(16, 17)과, 냉매의 역유입을 방지하도록 상기 각 압축기의 토출측에 구비되는 압력 제어 수단과, 상기 각 압축기(10)(12)의 운전의 전환이 요구될 때에는 실내팬의 풍량 및 팽창 장치를 제어하는 냉방 용량 조절 수단(미도시)을 포함하여 이루어진다.First, as shown in FIG. 3, the combined control type cooling capacity adjusting system according to an embodiment of the present invention includes first and second constant speed compressors 10 and 12 having different compression capacities, and the respective compressors 10 ( An evaporator 20 and a condenser 30 connected in common with 12, and first and second accumulators 14 and 15 and first and second capillaries 16 individually connected to respective compressors 10 and 12, respectively. And 17), pressure control means provided on the discharge side of each compressor to prevent reverse flow of refrigerant, and when the operation of each of the compressors 10 and 12 is required to be switched, It comprises a cooling capacity adjusting means (not shown) for controlling.
여기서, 상기 압력제어수단은 각 압축기(10)(12)의 토출측에 구비된 제1, 제2 체크밸브(60)(62)로 이루어지는데, 상기 각 체크밸브(60)(62)는 냉매의 흐름이 압축기(10)(12)로부터 토출되는 방향으로만 진행되도록 장착되어 냉매의 역유입을 방지하게 된다.Here, the pressure control means is composed of first and second check valves 60, 62 provided on the discharge side of each compressor 10, 12, wherein each check valve 60, 62 is a refrigerant of It is mounted so that the flow proceeds only in the direction discharged from the compressors 10 and 12 to prevent the inflow of the refrigerant.
상술한 바와 같은 본 실시예에 따른 냉방용량 조절 시스템에 의하면, 먼저, 제1압축기(10)만이 작동되고 있는 경우, 상기 제1압축기(10)에 의해 발생하는 냉매압력은 제2체크밸브(62)에 의해 차단되어 제2압축기(12) 측으로는 인가되지 않기 때문에 상기 제2압축기(12)는 언제든지 가동 가능한 상태를 유지하게 된다.According to the cooling capacity adjusting system according to the present embodiment as described above, first, when only the first compressor 10 is operated, the refrigerant pressure generated by the first compressor 10 is the second check valve 62. The second compressor 12 maintains its operable state at any time because it is blocked by) and is not applied to the second compressor 12 side.
따라서, 제1압축기(10)만이 가동되는 상태에서 냉방부하가 증가하여 더욱 큰 냉방용량을 필요로 하게 되면, 즉시 제2압축기(12)가 가동되어 냉방용량이 증대되기 때문에 실내의 쾌적도를 유지할 수 있게 된다.Therefore, if the cooling load increases in the state where only the first compressor 10 is operated to require a larger cooling capacity, the second compressor 12 is immediately activated to increase the cooling capacity, thereby maintaining comfort in the room. It becomes possible.
마찬가지로, 제2압축기(12)가 가동되고 제1압축기(10)가 정지된 상태에서도 항시 제1압축기(10)의 가동이 가능한 상태가 된다.Similarly, even when the second compressor 12 is operated and the first compressor 10 is stopped, the first compressor 10 is always in a movable state.
한편, 각 압축기(10)(12)가 모두 가동되는 상태에서 냉방부하가 감소하여 제1압축기(10)가 정지한 다음, 곧바로 냉방부하가 다시 증가하여 정지된 제1압축기(10)가 재가동되어야 하는 경우가 있는데, 이 경우 제1압축기(10)와 제2압축기(20)가 동시에 운전이 될 경우 제1압축기의 고압측과 체크밸브사이의 압축기 내부 및 배관은 고압으로 존재하게 된다. 이 때, 제1압축기(10)를 정지하면, 제2압축기(20)의 고압측 냉매는 제1체크밸브(60)에 의하여 제1압축기로 유입이 차단되나, 제1압축기(10)에 의하여 이미 생성되어 있는 고압은 제거되지 않는 경우가 발생할 수 있다.이 때에는, 제1압축기(10)의 토출측에 냉매압력이 인가된 상태이기 때문에 일정한 냉매소진 시간 후에 상기 제1압축기(10)가 재가동되어야 한다.이와 같이, 압축기의 운전 전환이 요구될 때, 특히 제1압축기와 제2압축기가 동시에 운전을 수행하다가 제1 또는 제2압축기 어느 하나를 정지한 후 다시 제1 또는제2압축기 어느 하나의 가동이 필요할 때 제1 또는 제2 압축기 어느 하나의 가동을 위하여 대기하는 시간 동안은 제2 또는 제1 압축기 하나만으로 사용자에게 쾌적감을 주어야 한다.이를 위해, 본 발명은 냉방 용량 조절 수단을 통해 정지한 제1압축기(10)의 작동이 재개되기까지는 실내팬의 회전속도가 증가함과 더불어 팽창장치(50)의 개도가 줄어들게 한다. 즉, 상기 실내팬은 사용자의 설정풍보다 1 단계 또는 그 이상으로 구동시키고, 상기 팽창 장치(50)의 개도를 통상보다 작게 되도록 조절한다.따라서, 가동중인 제2압축기(12)에 의한 냉기의 토출량이 일시적으로 늘어나게 되므로, 짧은 시간이나마, 쾌적함이 저하되는 것을 막을 수 있게 된다.On the other hand, the cooling load decreases in the state where all the compressors 10 and 12 are all operated, the first compressor 10 stops, and then the cooling load increases immediately and the stopped first compressor 10 must be restarted. In this case, when the first compressor 10 and the second compressor 20 are operated at the same time, the inside of the compressor and the pipe between the high pressure side of the first compressor and the check valve are at high pressure. At this time, when the first compressor 10 is stopped, the high pressure side refrigerant of the second compressor 20 is blocked from flowing into the first compressor by the first check valve 60, but by the first compressor 10. The already generated high pressure may not be removed. In this case, since the refrigerant pressure is applied to the discharge side of the first compressor 10, the first compressor 10 needs to be restarted after a constant refrigerant exhaust time. As such, when the operation of the compressor is required to be switched, in particular, the first compressor and the second compressor simultaneously operate, and then stop either the first or the second compressor, and then again the first or second compressor. During the waiting time for the operation of either the first or the second compressor when the operation is required, the user should feel comfortable with the second or first compressor alone. First Until the operation of the compressor 10 is resumed, the rotation speed of the indoor fan increases and the opening degree of the expansion device 50 decreases. That is, the indoor fan is driven by one step or more than the user's set wind, and the opening degree of the expansion device 50 is adjusted to be smaller than usual. Thus, the cold air by the second compressor 12 in operation Since the discharge amount is temporarily increased, comfort can be prevented from deteriorating even after a short time.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 에어컨의 냉방용량 조절 시스템 및 방법에 의하면, 압축기의 운전 전환이 요구될 때에도 냉방 용량 조절 수단을 통해 냉매 소진 시간 까지 기다려야 하는 시간, 노력등의 불편을 감소시킬수 있다.또한,냉기 토출량의 일시적 증가에 의해 에어컨을 이용한 실내 쾌적성 향상에 도움이 된다.As described above, according to the cooling capacity adjusting system and method of the air conditioner according to the present invention, even when the operation switching of the compressor is required, it is possible to reduce the inconvenience, such as time and effort to wait until the refrigerant exhaust time through the cooling capacity adjusting means. In addition, the temporary increase in the discharge amount of cold air helps to improve indoor comfort using an air conditioner.
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