KR100471441B1 - 2개의 압축기를 적용한 공기조화기의 압축기 동작방법 - Google Patents

2개의 압축기를 적용한 공기조화기의 압축기 동작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수개의 압축기를 이용하여 냉방 부하에 따라 압축 냉매의 용량을 가변시킬 수 있는 공기조화기에 적용 가능한 2개의 압축기를 적용한 공기조화기의 압축기 동작방법에 관한 것으로서,
상기 복수개의 압축기의 풀가동 명령이 입력되면, 전류 피크치를 감소시키기 위해 제 1 압축기가 선(先) 가동되는 제 1 단계와, 상기 제 1 단계의 압축기 가동 후 상기 제 1 압축기보다 용량이 작은 제 2 압축기가 가동되는 제 2 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하여,
상기 복수개의 압축기의 가동을 위한 전류치가 가정 내 설치된 전기차단기의 허용전류의 범위를 초과하지 않도록 상기 전류치의 피크치를 감소시킴에 따라 안정하게 가전기기를 동작시키고, 사용자의 편의를 돕는 효과가 있다.

Description

2개의 압축기를 적용한 공기조화기의 압축기 동작방법{Compressors' Operating Method in Air Conditioner Using Two Compressors}
본 발명은 2개의 압축기를 적용한 공기조화기의 압축기 동작방법에 관한 것으로서, 특히 복수개의 압축기가 순차적으로 가동되어, 상기 복수개의 압축기의 가동을 위한 전류치가 가정 내 설치된 전기차단기의 허용전류의 범위를 초과하지 않도록 상기 전류치의 피크치가 감소되어 안정하게 동작되는 2개의 압축기를 적용한 공기조화기의 압축기 동작방법에 관한 것이다.
도 1 은 2개의 압축기를 적용한 공기조화기에서 냉방 시 냉매 흐름도이고, 도 2 는 종래 발명의 공기조화기의 압축기 동작방법에 따른 전류치를 나타낸 그래프로서, 이를 참조로 하여 종래 발명의 공기조화기에 대해 설명한다.
일반적으로 공기조화기는 저온저압의 기체상태인 냉매를 고온고압의 기체상태의 냉매로 변화시키는 압축기와, 상기 압축기에서 변화된 고온고압의 기체상태인 냉매를 중온고압의 액체상태의 냉매로 변화시키는 응축기와, 상기 응축기에서 변화된 중온고압의 액체상태인 냉매를 저온저압의 액체상태의 냉매로 변화시키는 팽창장치를 포함하며, 종류에 따라 냉/난방 모드 선택에 따라 난방 기능이 수행되도록 냉매의 유로를 바꾸어주는 방향절환밸브를 포함하여 난방 사이클을 형성할 수 있다. 본 명세서의 종래 발명 및 본 발명의 실시예의 공기조화기는 냉방 기능을 수행하는 일반적인 공기조화기뿐만 아니라, 난방 기능의 수행이 가능한 히트펌프식 공기조화기를 포함하는 개념으로 이하, 설명하기로 한다.
상기 공기조화기에서 실내 열교환기와 실외 열교환기는 냉난방 모드에 따라 그 역할이 달라지는데, 난방 모드에서는 실내 열교환기가 응축기 역할을 수행하고 실외 열교환기가 증발기 역할을 수행하는데 비하여 냉방 모드에서는 실내 열교환기가 증발기 역할을 수행하고 실외 열교환기가 응축기 역할을 수행하는 것이다.
또한, 최근에는 서로 다른 용량을 가지는 복수개의 압축기를 사용함으로써 냉방 부하 또는 난방 부하에 따라 냉매의 압축 용량을 가변시킬 수 있도록 하여 냉방 및 난방 효율을 최적화할 수 있도록 하고 있다.
도 1 은 2개의 압축기를 적용한 공기조화기의 냉방 시의 냉매의 흐름이 도시된 도면으로써, 냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축하는 복수개의 압축기(10)은 서로 다른 용량를 가지는 제 1 및 압축기(11) 및 제 2 압축기(12)로 구성되며, 상기 제 1 압축기는 총 냉매 용량의 60%를 압축할 수 있는 용량을 가지는 압축기이고, 상기 제 2 압축기는 총 냉매 용량의 40%를 압축할 수 있는 압축기로 구성되어 상기 제 1 압축기와 제 2 압축기의 용량은 서로 상이하다.
상기 제 1 압축기(11) 및 제 2 압축기(12)에서 압축된 냉매는 냉매 역류를 방지하는 체크밸브(11a, 12a)를 통과한 후, 냉매의 유로를 절환시켜 열교환기의 역할이 바뀌도록 하는 방향절환밸브(20)를 통과하는데, 상기 방향절환밸브(20)는 냉방 또는 난방 기능이 구비된 히트펌프식 공기조화기의 경우에만 구비되어 상기 압축된 냉매의 흐름에 따라 냉방 사이클 또는 난방 사이클을 형성하도록 하므로, 통상 보급된 냉방 전용 공기조화기의 경우 상기 방향절환밸브(20)는 포함되지 않는다. 압축된 냉매는 냉매를 실외 공기와 열교환시켜 중온고압의 액체냉매로 응축시키는 실외 열교환기(30)와, 상기 실외 열교환기(30)를 통과한 냉매를 저온저압의 액체냉매로 감압시키는 팽창밸브(40)와, 상기 팽창밸브(40)를 통과한 냉매를 실내공기와 열교환시키는 실내 열교환기(50)를 거쳐 실내의 공기 조화를 수행하며, 또한 상기 실내 열교환기(50)를 통과한 액체상태 및 기체상태의 2상냉매는 어큐뮬레이터(60)를 통과하여 상기 2상냉매로부터 액체냉매를 분리하고 기체냉매만 상기 제 1 및 제 2 압축기(11, 12)로 공급하여 재압축됨에 따라 냉방 사이클의 형성이 반복된다.
상기 공기조화기는 냉난방 부하가 큰 경우 상기 냉난방 부하를 신속하게 해소하기 위하여 도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 압축기(11,12)가 풀가동됨에 따라 상기 풀가동을 위한 순간 구동 전류치가 급증(P12) 하고, 상기 복수개의 압축기가 풀가동된 후 상기 풀가동을 유지하기 위한 유지전류가 공급(M12)되어 100%의 냉매가 압축된다.
그러나 상기 복수개의 압축기의 풀가동을 위한 급증한 순간 구동 전류치가 건물 내에 비치된 전기차단기의 허용 전류치 이상으로 초과될 경우, 전원의 공급이 차단되므로 상기 가정 또는 건물 내에 전원을 공급받는 기기의 동작이 정지되는 문제점이 있다.
특히, 초기 구동을 위한 필요 전류치가 상당한 공기조화기와 같은 가전기기가 복수개 설치된 건물일수록 전원 차단의 위험도가 더욱 크다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 공기조화기의 복수개의 압축기 중 일부개가 선 가동되고 일부개가 후 가동되어 순차적으로 가동됨에 따라 상기 복수개의 압축기의 풀가동을 위한 초기 구동 전류의 피크치(Peak Value)가 가정 또는 건물 내 설치된 전기차단기의 허용전류의 범위를 초과하지 않음에 따라 냉난방 기능을 원활히 수행하고 아울러 기타 전기 기기가 오프되는 현상을 방지하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 2개의 압축기를 적용한 공기조화기의 압축기 동작방법의 특징에 따르면, 냉방 부하에 따라 냉매의 압축 용량이 가변되도록 복수개의 압축기를 이용하는 공기조화기에 있어서, 상기 복수개의 압축기의 풀가동 명령이 입력되면, 전류 피크치를 감소시키기 위해 제 1 압축기가 선(先) 가동되는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계의 압축기 가동 후 상기 제 1 압축기보다 용량이 작은 제 2 압축기가 설정시간 동안 대기한 후 가동되는 제 2 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
삭제
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
2개의 압축기를 적용한 공기조화기의 냉방 실시예를 도 1에서 도시하고 이를 참고하여 종래 발명에 대한 설명 부분에서 이미 설명한 바, 이를 생략한다.
도 3 은 본 발명의 2개의 압축기를 적용한 공기조화기의 압축기 동작방법이 도시된 순서도이고, 도 4 는 본 발명의 2개의 압축기를 적용한 공기조화기의 압축기 동작방법에 따른 전류치를 나타낸 그래프이다.
공기조화기는 냉방 또는 난방 수행을 위하여 냉매를 압축하는 복수개의 압축기가 가동되는데, 냉/난방 부하가 클 때 증가된 부하를 신속하게 해소하여 실내 공기가 쾌적 상태를 유지하도록 총 냉매의 100%가 압축되어 냉/난방 사이클을 형성함에 따라 공기 조화를 수행한다.
전기차단기는 열에 대하여 팽창률이 서로 다른 두 종류의 금속판을 맞대어 놓은 바이메탈을 사용하여 허용 전류치를 초과하는 과전류가 흐를 때 차단시켜주는 장치로서, 전기 사고 예방을 위해 현재 대부분의 가정, 건물에 설치된 장치이다. 이러한 전기차단기는 전원에 연결된 가전기기로 공급되는 전류의 총량이 상기 전기차단기의 허용 전류치를 초과하면 전원을 차단하여 상기 전원에 연결된 모든 가전기기의 동작이 정지되도록 한다.
냉방 시 실내온도가 증가되어 냉방 부하가 증가되거나, 난방 시 실내온도가 감소되어 난방 부하가 증가됨(S1)에 따라 100%의 냉매 용량의 압축이 요구(S2)되면, 상기 복수개의 압축기 중 용량이 큰 제 1 압축기가 선 가동(S3)된다.
이때 제 1 압축기의 초기 가동을 위한 순간 구동 전류를 전원으로부터 공급(P1)받아 제 1 압축기가 선 가동된다. 따라서 압축 가능한 냉매의 용량이 큰 상기 제 1 압축기가 선 가동되어 상기 냉매를 보다 빨리 압축시켜 냉방 또는 난방 사이클을 형성할 수 있다.
상기 초기 구동된 제 1 압축기는 전류를 전원으로부터 공급(M1)받아 가동 유지됨에 따라 상기 복수개의 압축기를 제어하는 제어부에 기설정된 시간(T)동안 가동되고, 상기 설정시간(T)동안 제 2 압축기는 추가 가동을 위해 정지상태로 대기한다.
상기 설정시간(T)이 경과되었는지 여부를 판단(S4)한 후 상기 설정시간이 경과되면 가동 대기상태의 제 2 압축기가 추가 가동(S5)되는 바, 상기 제 1 압축기의 초기 가동을 위한 순간 구동 전류를 전원으로부터 공급(P2)받아 제 2 압축기가 후 가동된다.
따라서 상기 제 1 압축기 및 제 2 압축기는 풀가동된 상태로서 상기 풀가동상태를 유지하기 위한 전류를 전원으로부터 공급(M2)받아 가동 유지되어 100%의 냉매 압축 용량을 가지며 냉난방 사이클을 형성한다.
상기와 같이 동작되는 공기조화기의 순차 가동되는 압축기는 순간 구동 전류치(-Peak to +Peak)가 상기 복수개의 압축기가 동시에 풀가동될 때 요구되는 순간 구동 전류치(-Peak' to +Peak')보다 작으므로 상기 전기차단기의 허용 전류치를 초과할 위험이 적다.
이상과 같이 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기 동작방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 상기 압축기가 압축하는 냉매 용량 및 상기 압축기의 개수 등은 응용될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 공기조화기의 압축기 동작방법은 복수개의 압축기 중 용량이 큰 제 1 압축기를 선 가동시키고 설정시간이 경과된 후 용량이 작은 제 2 압축기를 후 가동시킴에 따라 구동 전류의 피크치를 건물의 전기차단기가 허용하는 전류 범위 이하로 감소시켜 건물 내의 전원 차단을 방지하고, 아울러 전원 차단으로 발생되는 기기의 오동작 및 위험 사고를 방지하는 효과가 있다.
도 1 은 2개의 압축기를 적용한 공기조화기에서 냉방 시 냉매 흐름도,
도 2 는 종래 발명의 공기조화기의 압축기 동작방법에 따른 전류치를 나타낸 그래프,
도 3 은 본 발명의 2개의 압축기를 적용한 공기조화기의 압축기 동작방법이 도시된 순서도,
도 4 는 본 발명의 2개의 압축기를 적용한 공기조화기의 압축기 동작방법에 따른 전류치를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10: 압축기 11: 제 1 압축기
12: 제 2 압축기 11a, 12a: 역류방지 체크밸브
20: 방향절환밸브 30: 실외 열교환기
40: 팽창밸브 50: 실내 열교환기
60: 어큐물레이터

Claims (2)

  1. 냉방 부하에 따라 냉매의 압축 용량이 가변되도록 복수개의 압축기를 이용하는 공기조화기에 있어서,
    상기 복수개의 압축기의 풀가동 명령이 입력되면, 전류 피크치를 감소시키기 위해 제 1 압축기가 선(先) 가동되는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계의 압축기 가동 후 상기 제 1 압축기보다 용량이 작은 제 2 압축기가 설정시간 동안 대기한 후 가동되는 제 2 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 2개의 압축기를 적용한 공기조화기의 압축기 동작방법.
  2. 삭제
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