KR100465723B1 - 공기조화기의 냉방 운전 방법 - Google Patents

공기조화기의 냉방 운전 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소비 전력을 저감시킴과 아울러 사용자의 요구에 적절하게 대응될 수 있는 공기조화기의 냉방 운전 방법에 관한 것이다.
본 발명은 냉방 부하에 따라 소용량 압축기 및 대용량 압축기를 작동시켜 실내 공기를 냉방시키는 공기조화기의 냉방 운전 방법에 있어서, 상기 소용량 압축기를 구동시키는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계에서 소용량 압축기가 구동된 후 제 1 설정시간이 경과되고 실내 온도가 제 1 설정온도보다 높으면 소용량 압축기를 정지시킴과 아울러 대용량 압축기를 구동시키는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계에서 대용량 압축기가 구동된 후 제 2 설정시간이 경과되고 실내 온도가 제 2 설정온도보다 높으면 소용량 압축기를 대용량 압축기와 함께 구동시키는 제 3 단계를 포함하여 구성되어, 냉방 과부하에 신속하게 대응할 수 있을 뿐만 아니라 소비 전력을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

공기조화기의 냉방 운전 방법{A cooling drive method of air-conditioner}
본 발명은 공기조화기의 운전 방법에 관한 것으로서, 특히 냉방 과부하시 운전모드를 변경하여 사용자의 요구에 적절하게 대응할 수 있는 공기조화기의 냉방 운전 방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 압축기에서 고온,고압으로 압축된 냉매의 냉동 사이클을 이용하여 실내를 냉방 또는 난방하는 장치이다.
도 1은 일반적인 공기조화기의 개략 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 공기조화기는 냉매와의 열교환으로 공기를 냉방 또는 난방시키는 실내 열교환기(2)와; 상기 실내 열교환기(2)가 냉방기로 작용하는 경우 냉매가 응축되는 응축기로 작용하고 실내 열교환기(2)가 난방기로 작용하는 경우 냉매가 증발되는 증발기로 작용하는 실외 열교환기(4)와; 상기 실내 열교환기(2) 또는 실외 열교환기(4)로 고온 고압의 기체 냉매를 공급하기 위해 저온 저압의 기체 냉매를 압축하는 압축기(6)와, 상기 실내 열교환기(2)와 실외 열교환기(4)의 사이에 설치되어 냉매를 저온 저압으로 팽창시키는 팽창기구(8)와, 사용자가 운전 조작하는 운전 조작부(12)와, 실내 온도를 감지하는 실내 온도센서(14)와, 사용자의 운전 조작과 실내 부하에 따라 상기 압축기(6)의 구동을 제어하는 제어부(16)를 포함하여 구성되고, 상기 실내 열교환기(2)와 실외 열교환기(4)와 압축기(6)와 팽창기구(8)가 냉매관(9)으로 연결된다.
미설명부호 24는 상기 실내 열교환기(2) 또는 실외 열교환기(4)에서 미처 증발되지 못한 액 냉매가 압축기(6)로 유입될 경우 상기 압축기(6) 고장의 원인이 될 수 있으므로, 액 냉매가 저장될 수 있도록 상기 압축기(6)의 흡입배관(6a)이 연결된 공용 어큐뮬레이터이다.
미설명부호 26은 상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 공기조화기를 냉방 또는 난방으로 사용할 수 있도록 냉매의 흐름을 절환하는 유로 절환 밸브(4-way valve)로서, 상기 공용 어큐뮬레이터(24) 및 상기 압축기(6)의 토출 배관(6b)과 연통되게 연결되어, 냉방시 상기 압축기(6)에서 압축된 고온 고압의 기체 냉매를 상기 실외 열교환기(4)로 안내하고, 난방시 상기 제 1 압축기(6)에서 압축된 고온 고압의 기체 냉매를 상기 실내 열교환기(2)로 안내한다.
상기와 같이 구성된 종래의 공기조화기 냉방운전 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 공기조화기가 냉방 운전 조작되고 희망온도가 설정되면 상기 제어부(16)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 유로 절환 밸브(26)를 냉방 모드로 한다.
그리고, 상기 제어부(16)는 실내 온도센서(14)에서 감지된 실내온도와 운전 조작부(12)에 의해 설정된 희망온도를 비교하여, 실내온도가 희망온도 보다 높거나 같은 경우에 한하여 상기 압축기(6)를 구동시키고 실내온도가 희망온도보다 낮은 경우에는 압축기(6)를 정지시킨다.
상기 압축기(6)의 구동시 압축기(6)에서는 고온 고압의 기체 냉매가 토출되어 상기 실외 열교환기(4)로 보내지고, 상기 실외 열교환기(4)를 통과하는 냉매는 주변 공기와의 열교환으로 응축되면서 방열되며, 상기 실외 열교환기(4)를 통과하면서 응축된 고온 고압의 액 냉매는 상기 팽창기구(8)를 지나면서 증발이 쉬운 저온 저압으로 팽창된 후 상기 실내 열교환기(2)로 보내진다. 이러한 냉매는 상기 실내 열교환기(2)를 통과하는 동안 저온 저압의 액체 상태에서 실내 공기와의 열교환으로 증발되면서 흡열되고, 상기 제 1 압축기(6) 측으로 재유입되면서 냉방 사이클을 형성하게 된다.
한편, 최근에는 공기조화기가 대용량화 또는 멀티화되면서 2개 이상의 압축기가 장착되고 실내 부하에 따라 복수개 압축기의 용량을 가변시키는 것에 의해 압축기 구동에 필요한 소비 전력을 줄일 수 있게 된다.
즉, 소용량(예를 들면 40%) 압축기(미도시)와 대용량(예를 들면 60%) 압축기(미도시)가 장착되고, 상기 소용량 압축기 및 대용량 압축기가 실내 부하에 따른 상기 제어부(16)의 제어신호에 따라 일부 혹은 전부가 구동하면 소비전력을 저감시키면서 실내 부하에 적절하게 대응할 수 있게 된다.
그러나, 종래의 공기조화기의 냉방 운전 방법은 하나의 압축기(6)를 희망온도와 실내온도의 비교에 의해 구동/정지시키므로, 복수개의 압축기가 설치된 공기조화기에 종래의 공기조화기의 냉방 운전 방법을 적용할 경우 복수개의 압축기가 함께 구동/정지되기 때문에 실내 부하가 적은 경우에도 복수개의 압축기가 구동되게 되어 소비 전력을 저감시킬 수 없게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 소비 전력을 저감시킴과 아울러 사용자의 요구에 적절하게 대응될 수 있는 공기조화기의 냉방 운전 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 공기조화기의 개략 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 일실시예가 도시된 개략 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 냉방 운전 방법의 일실시예가 도시된 순서도,
도 4는 본 발명에 따른 공기조화기의 냉방시 실내온도 변화에 따른 압축기 동작이 도시된 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
52: 실내 열교환기 54: 실외 열교환기
56: 소용량 압축기 58: 팽창기구
66: 대용량 압축기 92: 온도 센서
94: 운전 조작부 96: 제어부
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 냉방 부하에 따라 소용량 압축기 및 대용량 압축기를 작동시켜 실내 공기를 냉방시키는 공기조화기의 냉방 운전 방법에 있어서, 상기 소용량 압축기를 구동시키는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계에서 소용량 압축기가 구동된 후 제 1 설정시간이 경과되고 실내 온도가 제 1 설정온도보다 높으면 소용량 압축기를 정지시킴과 아울러 대용량 압축기를 구동시키는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계에서 대용량 압축기가 구동된 후 제 2 설정시간이 경과되고 실내 온도가 제 2 설정온도보다 높으면 소용량 압축기를 대용량 압축기와 함께 구동시키는 제 3 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 일실시예가 도시된 개략 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 공기조화기는 냉매와의 열교환으로 공기를 냉방 또는 난방시키는 실내 열교환기(52)와, 상기 실내 열교환기(52)가 냉방기로 작용하는 경우 냉매가 응축되는 응축기로 작용하고 실내 열교환기(52)가 난방기로 작용하는 경우 냉매가 증발되는 증발기로 작용하는 실외 열교환기(54)와, 상기 실내 열교환기(52) 또는 실외 열교환기(54)로 고온 고압의 기체 냉매를 공급하기 위해 저온 저압의 기체 냉매를 압축하는 소용량(예를 들면 40% 용량)압축기(56) 및 대용량(예를 들면 60% 용량) 압축기(66)와, 상기 실내 열교환기(52)와 실외 열교환기(54)의 사이에 설치되어 냉매를 저온 저압으로 팽창시키는 팽창기구(58)를 포함하여 구성되고, 상기 실내 열교환기(52)와 실외 열교환기(54)와 소용량 압축기(56) 및 대용량 압축기(66)와 팽창기구(58)는 냉매관(59)으로 연결된다.
상기 소용량 압축기(56)의 흡입배관(56a)과 대용량 압축기(66)의 흡입배관(66a)에는 상기 실내 열교환기(52) 또는 실외 열교환기(54)에서 미처 증발되지 못한 액 냉매가 소용량 압축기(56) 및 대용량 압축기(66)로 유입되지 않도록 액 냉매가 저장되는 공용 어큐뮬레이터(74)가 연결된다.
한편, 상기 소용량 압축기(56)의 토출배관(56b)과 대용량 압축기(66)의 토출배관(66b)에는 구동 중인 압축기(예를 들면 소용량 압축기(56))에서 토출된 냉매가 정지 중인 압축기(예를 들면 대용량 압축기(66))측으로 유입됨을 방지토록 역지변(82,84; check valve)이 설치된다.
한편, 상기와 같은 공기조화기는 실내의 온도를 측정하는 온도 센서(92)와, 공기조화기의 운전 조작 신호를 입력하는 운전 조작부(94)와, 상기 온도 센서(92)와 운전 조작부(94)의 신호에 따라 상기 소용량 압축기(56) 및 대용량 압축기(66)의 구동/정지 여부를 판단하여 소용량 압축기(56) 및 대용량 압축기(66)에 제어 신호를 출력하는 제어부(96)를 더 포함하여 구성된다.
미설명부호 98은 상기 운전 조작부(94)의 조작에 따른 제어부(96)의 제어신호에 의해 상기 공기조화기를 냉방 또는 난방으로 사용할 수 있도록 냉매의 흐름을 절환하는 유로 절환 밸브(4-way valve)로서, 상기 소용량 압축기(56)의 토출배관(56b) 및 대용량 압축기(66)의 토출배관(66b)과 연통되게 연결되고, 상기 공용 어큐뮬레이터(74)와 연통되게 연결되어 냉방시 상기 소용량 압축기(56) 또는 대용량 압축기(66)에서 압축된 고온 고압의 기체 냉매를 상기 실외 열교환기(54)로 안내하고, 난방시 상기 소용량 압축기(56) 또는 대용량 압축기(66)에서 압축된 고온 고압의 기체 냉매를 상기 실내 열교환기(52)로 안내한다.
도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 냉방 운전 방법의 일실시예가 도시된 순서도이고, 도 4는 본 발명에 따른 공기조화기의 냉방시 실내온도 변화에 따른 압축기 동작이 도시된 그래프이다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 공기조화기의 냉방 운전 방법을 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 운전조작부(94)의 조작에 의해 희망온도()가 설정됨과 아울러 공기조화기가 냉방 운전 조작되면 상기 제어부(96)는 상기 유로 절환 밸브(98)를 냉방 모드로 함과 아울러 실내 온도(T)와 제 1 설정온도()를 비교하여 실내 온도(T)가 제 1 설정온도() 보다 높으면 소용량의 압축기(56)를 단독 구동시킨다.(S1,S2,S3)
여기서, 상기 제 1 설정온도()는 희망온도()의 오차범위인 희망온도()+(예를 들면 1°)로서, 상기 소용량 압축기(56)의 구동/정지 여부를 결정하기 위한 기준온도이다.
상기 소용량 압축기(56)의 단독 구동으로 소용량 압축기(56)에서는 고온 고압의 기체 냉매가 토출되어 상기 실외 열교환기(54)로 보내지고, 상기 실외 열교환기(54)를 통과하는 냉매는 주변 공기와의 열교환으로 응축되면서 방열되며, 상기 실외 열교환기(54)를 통과하면서 응축된 고온 고압의 액 냉매는 상기 팽창기구(58)를 지나면서 증발이 쉬운 저온 저압으로 팽창된 후 상기 실내 열교환기(52)로 보내진다.
이러한 냉매는 상기 실내 열교환기(52)를 통과하는 동안 저온 저압의 액체 상태에서 실내 공기와의 열교환으로 증발되면서 흡열되고, 상기 소용량 압축기(56) 측으로 재유입되면서 냉방 사이클을 형성하게 되며, 실내 온도(T)는 상기 실내 열교환기(54)의 흡열작용으로 낮아지게 된다.
한편, 상기 제어부(96)는 상기 소용량 압축기(56)의 단독 구동 개시부터 제 1 설정시간()이 경과되면, 실내 온도(T)와 제 1 설정온도()를 비교 판단한다.(S4,S5)
여기서, 상기 제 1 설정시간()은 소용량 압축기(56)의 단독 구동시 실내 온도 변화의 신뢰성을 확보하기 위한 기준시간(예를 들면 1분)이다.
그런 다음, 상기 제어부(96)는 실내 온도(T)가 제 1 설정온도()인 희망온도()+에 이르지 못한 경우, 즉, 실내온도(T)가 희망온도()+보다 높으면, 소용량의 압축기(56) 단독 구동으로는 실내 냉방 부하에 해소할 수 없는 과부하로 판단하여 소용량의 압축기(56)를 정지시킴과 아울러 대용량 압축기(66)를 단독 구동시킨다.(S6)
상기 대용량 압축기(66)의 단독 구동시 대용량 압축기(66)에서는 상기 소용량 압축기(56)의 구동시보다 보다 많은 양의 고온 고압의 기체 냉매가 토출되어 상기 실외 열교환기(54)로 보내지고, 상기 소용량 압축기(56) 구동시와 동일한 냉방 사이클을 형성하면서 상기 실내 열교환기(52)의 흡열작용으로 실내 온도(T)를 낮춘다.
이때, 상기 실내 열교환기(52)는 상기 소용량 압축기(56)의 구동시보다 보다 많은 양의 냉매가 통과하게 되므로, 실내 온도를 보다 낮출 수 있게 된다.
한편, 상기 제어부(96)는 제 1 설정시간() 경과시 실내온도(T)가 제 1 설정온도()에 이르는 경우, 즉, 실내온도(T)가 희망온도()+이하이면, 소용량 압축기(56)의 단독 구동만으로 실내 부하를 해소할 수 있는 것으로 판단하여 소용량 압축기(56)를 계속 구동시키고, 이후에 실내온도(T)가 제 2 설정온도()에 이르게 되면 소용량 압축기(56)의 구동을 정지시키는 것이 바람직하다.(S7,S8)
여기서, 상기 제 2 설정온도()는 희망온도()의 오차범위인 희망온도()-로서, 상기 제 1 설정온도()와 같이 소용량 압축기(56)의 정지 여부를 판단하기 위한 기준온도이다.
물론, 상기 소용량 압축기(56)를 정지 여부를 상기 제 2 설정온도()에 의하지 않고 실내온도(T)가 희망온도()에 이르게 될 때 소용량 압축기(56)의 구동을 정지시키는 것도 가능하다.
한편, 상기 제어부(96)는 상기 대용량 압축기(66)의 단독 구동 개시부터 제2 설정시간()이 경과되면, 실내 온도(T)와 제 2 설정온도()를 비교 판단한다.(S9,S10)
여기서, 상기 제 2 설정시간()은 대용량 압축기(66)의 단독 구동시 실내 온도 변화의 신뢰성을 확보하기 위한 기준시간(예를 들면 1분)이다.
그리고, 상기 제 2 설정온도()는 상기 소용량 압축기(56) 정지 여부를 판단하는 이외에 대용량 압축기(56)의 구동/ 정지 여부를 판단하기 위한 기준온도이다.
상기 제어부(96)는 실내 온도(T)가 제 2 설정온도()인 희망온도()-에 이르지 못한 경우, 즉, 실내온도(T)가 희망온도()-보다 높으면, 대용량의 대용량 압축기(56) 단독 구동으로 실내 냉방 부하에 해소할 수 없는 과부하로 판단하여 소용량 압축기(56)를 대용량 압축기(66)를 함께 구동시킨다.(S11)
상기 소용량 압축기(56) 및 상기 대용량 압축기(66)의 구동시 소용량 압축기(56) 및 대용량 압축기(66)에서는 상기 소용량 압축기(56)와 대용량 압축기(66)의 단독 구동시보다 보다 많은 양의 고온 고압의 기체 냉매가 토출되어 상기 실외 열교환기(54)로 보내지고, 상기 소용량 압축기(56)와 대용량 압축기(66)의 단독 구동시와 동일한 냉방 사이클을 형성하면서 상기 실내 열교환기(52)의 흡열작용으로 실내 온도(T)를 낮춘다.
이때, 상기 실내 열교환기(52)는 상기 소용량 압축기(56)와 대용량 압축기(66)의 단독 구동시보다 보다 많은 양의 냉매가 통과하게 되므로, 실내 온도를 더욱 낮출 수 있게 된다.
이후, 상기 소용량 압축기(56)와 대용량 압축기(66)의 구동으로 실내 온도(T)가 제 2 설정온도()인 희망온도()-에 보다 낮아지면 상기 제어부(96)는 실내 부하가 해소된 것으로 판단하여 소용량 압축기(56) 및 대용량 압축기(66)를 정지시킨다.(S12,S13)
한편, 상기 제어부(96)는 제 2 설정시간() 경과시 실내온도(T)가 제 2 설정온도()에 이르는 경우, 즉, 실내온도(T)가 희망온도()-이하이면, 대용량 압축기(66)의 단독 구동만으로 실내 부하가 해소된 것으로 판단하여 대용량 압축기(66)를 정지시킨다.(S14)
그리고, 상기 제어부(96)는 상기 소용량 압축기(56)의 단독 구동/정지와, 상기 대용량 압축기(66)의 단독 구동/정지와, 상기 소용량 압축기(56) 및 대용량 압축기(66)의 구동/정지 이후에 상기의 과정을 반복하게 된다.
한편, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되지 않고, 제 2 설정시간을 대용량 압축기(66)의 구동 이후의 기준시간으로 하지 않고, 소용량 압축기(56)의 구동 이후의 기준시간으로 하는 것도 가능함은 물론이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기조화기의 냉방 운전 방법은 소용량 압축기를 단독으로 먼저 구동시키고, 소용량 압축기의 단독 구동 이후 제 1 설정 시간이 경과되면 과부하를 판단하여 과부하인 경우 상기 소용량 압축기를 정지시킴과 아울러 대용량의 대용량 압축기를 단독 구동시키며, 상기 소용량 압축기의 구동 이후 제 2 설정 시간이 경과되면 과부하를 재차 판단하여 과부하인 경우 소용량 압축기를 대용량 압축기와 함께 구동시키므로, 냉방 과부하에 신속하게 대응할 수 있을 뿐만 아니라 소비 전력을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또, 상기 제 1 설정온도는 희망온도보다 높게 설정되고, 상기 제 2 설정온도는 희망온도보다 낮게 설정되어 희망온도 오차 범위 내에서 소용량 압축기와 대용량 압축기를 부하에 대응하여 구동/정지시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 냉방 부하에 따라 소용량 압축기 및 대용량 압축기를 작동시켜 실내 공기를 냉방시키는 공기조화기의 냉방 운전 방법에 있어서,
    상기 소용량 압축기를 구동시키는 제 1 단계와;
    상기 제 1 단계에서 소용량 압축기가 구동된 후 제 1 설정시간이 경과되고 실내 온도가 제 1 설정온도보다 높으면 소용량 압축기를 정지시킴과 아울러 대용량 압축기를 구동시키는 제 2 단계와;
    상기 제 2 단계에서 대용량 압축기가 구동된 후 제 2 설정시간이 경과되고 실내 온도가 제 2 설정온도보다 높으면 소용량 압축기를 대용량 압축기와 함께 구동시키는 제 3 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉방 운전 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는 상기 제 1 설정온도가 희망온도보다 높은 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉방 운전 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 단계는 상기 제 2 설정온도가 희망온도보다 낮은 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉방 운전 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기조화기의 냉방 운전 방법은 상기 제 3 단계 이후에 실내온도가 제 2 설정온도 이하가 되면 소용량 압축기 및 대용량 압축기를 정지시키는 제 4 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉방 운전 방법.
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