KR100484800B1 - 공기조화기의 압축기 동작방법 - Google Patents

공기조화기의 압축기 동작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수개의 압축기가 오프된 후 실내온도와 희망온도와의 오차에 따라 상기 복수개의 압축기의 선택 가동 또는 풀가동되는 공기조화기의 압축기 동작방법으로서, 실내온도가 희망온도에 도달 시까지 복수개의h 압축기가 풀가동되어 상기 희망온도에 도달되면, 상기 복수개의 압축기가 오프되어 재가동될 때까지의 대기시간동안 변화하는 실내온도를 감지하여 상기 희망온도와의 오차에 따라 상기 복수개의 압축기가 선택 가동 또는 풀가동 여부를 결정하여 열 이동 사이클을 형성함에 따라 상기 복수개의 압축기의 일부개가 정지된 후 재가동되는 대기시간동안 변화되는 실내온도, 즉 냉방 또는 난방 부하가 반영되어 냉매의 압축 용량을 결정하므로 실내온도를 안정적으로 제어하는 동시에 실내 쾌적성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

공기조화기의 압축기 동작방법{Compressor's Operating Method in Air Conditioner}
본 발명은 공기조화기의 압축기 동작방법에 관한 것으로서, 특히 복수개의 압축기가 오프된 후 실내온도와 희망온도와의 오차에 따라 상기 복수개의 압축기의 선택 가동 또는 풀가동되는 공기조화기의 압축기 동작방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 작동유체가 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 통과하여 냉방 사이클을 형성함에 따라 실내가 냉방되도록 하는데, 최근 공기조화기는 상기 작동유체의 사이클 방향을 절환하는 방향절환밸브를 더 포함하여 구성됨에 따라 상기 냉매의 사이클을 정반대로 형성하여 실내가 난방되도록 하는데, 이러한 냉/난방 기능이 수행되는 공기조화기를 히트펌프식 공기조화기라고 특정하나, 본 명세서에서는 공기조화기의 종류에 제한을 두지 않고 이하, 종래 발명 및 본 발명을 설명하기로 한다.
공기조화기는 실내에 설치되는 실내 열교환기 및 실외에 설치되는 실외 열교환기를 포함하여 구성되는데, 실내의 냉방 기능 수행을 위해서는 상기 실외 교환기가 응축기로 작용되고, 실내 교환기가 증발기로 작용되며, 난방 기능 수행시에는 상기 실내 교환기가 응축기로 작용되고 실외 교환기가 증발기로 작용되어 그 기능이 반대가 되어 상이한 열 이동 사이클을 형성할 수 있다.또한 최근의 공기조화기는 상기 실내 열교환기 및 실외 교환기를 순환하는 냉매를 압축하는 복수개의 압축기를 포함하며, 공기조화기의 종류에 따라 상기 복수개의 실내, 실외 열교환기와 냉매배관을 통해 연결되고 압축기의 입구 및 출구가 각각 연결되어 상기 복수개의 실내기가 난방기 또는 냉방기로 작동될 수 있도록 냉매의 순환 방향을 바꾸는 방향절환밸브를 더 포함하여 구성될 수 있으므로 실내의 환경 및 사용자의 요구에 보다 적절하게 대응되도록 구성된다.
상기와 같이 구성되는 공기조화기의 냉매 사이클 및 난방 사이클의 원활한 동작을 위해 상기 압축기는 각각 상이한 용량을 가지는 복수개의 압축기로 구성되어, 40%의 냉매 압축 용량을 가지는 제 1 압축기와 60%의 냉매 압축 용량을 가지는 제 2 압축기로 구성됨에 따라 냉동 및 난방 부하가 클 경우 제 1 압축기와 제 2 압축기가 동시에 풀(Full) 가동되어 100%의 냉매 압축이 가능하고, 상기 난방 부하가 작을 경우 제 1 압축기만 선택 가동되어 40%의 냉매 압축이 가능하도록 하여 상기 냉매의 압축 용량을 가변시킬 수 있다.도 1 은 종래 발명에 의한 공기조화기의 복수개의 압축기의 가동 상태를 도시한 그래프로서, X축은 압축기 운전시간을 나타내고, Y축은 냉매 압축 용량 또는 압축기 가동률을 나타낸다.
삭제
도 2 는 종래 발명에 의한 공기조화기의 압축기 동작방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 사용자는 공기조화기를 ON 시킨 후 희망온도를 설정한다.(L1)
상기 설정한 희망온도에 신속하게 도달되기 위해 복수개의 압축기가 2회 풀가동(C1,C2) 되어, 상기 복수개의 압축기가 2회 풀가동되어 100%의 냉매 압축 용량을 가지며 냉난방이 수행됨에 따라 실내온도는 상기 희망온도에 도달된다.(L2)
따라서, 상기 제 2 압축기는 오프되고 상기 제 1 압축기만 선택 가동되어 40%의 냉매 압축 용량을 가지며 냉난방이 수행(C3)된다.(L3)
또한, 상기 실내온도와 희망온도와의 오차온도는 해소되어야 하는 냉방부하 또는 난방부하를 의미하므로 상기 공기조화기는 상기 부하를 감지하여 상기 냉난방 부하가 해소되면 제 1 압축기만 선택가동(C3)되고, 상기 냉난방 부하가 해소되지 않으면 제 1 압축기 및 제 2 압축기가 풀가동(C4)되어 상기 실내온도를 상기 희망온도의 수준에 도달되도록 한다.(L4)
그러나, 종래의 공기조화기의 압축기 동작방법은 상기 복수개의 압축기 중 일부개만 선택 가동된 상태에서 감지된 부하에 따라 상기 압축기의 용량을 변화시키기 위해 일정한 시간 지연(Time Delay)이 발생되는 바, 상기 지연 시간동안 변화된 난방 부하를 고려하지 않고 압축기의 가동상태가 결정된다.
일반적으로 상기 지연 시간은 2 내지 3분 사이로 상기 복수개의 압축기가 풀가동될 때까지 정지된 압축기가 가동되는 데 소요되는 시간으로서, 상기 지연 시간동안 냉난방 부하의 급증 또는 급감이 발생되면 상기 급증 또는 급감된 부하가 해소되지 못하고 실내온도가 급상승 또는 급하강됨에 따라 실내온도의 제어가 불안정하고, 실내의 쾌적도를 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 압축기를 OFF시킨 후 실내온도를 감지하여 사용자가 설정한 희망온도와 상기 실내온도와의 오차가 일정범위 미만 또는 초과인지 여부에 따라 복수개의 압축기의 선택 가동 또는 풀가동여부를 결정하여, 보다 정확하게 실내의 냉난방 부하를 판단하여 상기 실내온도를 안정적으로 제어하고, 아울러 실내의 쾌적도를 향상시키고자 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기 동작방법은 입력된 희망온도에 따라 실내의 공기 조화를 수행하는 공기조화기에 있어서, 상기 공기조화기는 실내온도가 상기 희망온도에 도달 시까지 복수개의 압축기가 풀가동되는 제 1 단계와; 상기 희망온도에 도달 후 상기 복수개의 압축기가 오프되는 제 2 단계와; 실내온도가 감지되는 제 3 단계와; 상기 제 3 단계에서 감지된 실내온도와 상기 희망온도와의 오차를 연산하는 제 4 단계와; 상기 제 4 단계로부터 연산된 오차가 오차범위 미만 또는 초과인지 여부를 비교하는 제 5 단계와; 상기 제 5 단계의 비교결과에 따라 상기 연산된 오차가 상기 오차범위 이내이면 상기 복수개의 압축기 중 일부개가 선택 가동되고, 상기 연산된 오차가 상기 오차범위를 초과하면 상기 복수개의 압축기가 풀가동되는 제 6 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
일반적인 공기조화기의 장치 구성은 상기 종래 발명에 대한 설명에서 언급한 바와 동일하므로 생략하기로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3 은 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기 동작방법을 도시한 순서도이고, 도 4 는 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기 동작방법에 의해 제어된 실내온도의 변화를 도시한 그래프이다.
상기 공기조화기가 온(ON)되어 사용자에 의해 희망온도가 입력(S1)된다. 상기 희망온도와 현재 실내온도와의 차이는 곧 상기 공기조화기가 해소해야 하는 냉난방 부하가 된다.
실내온도가 상기 희망온도에 도달될 때까지 냉난방 사이클을 형성하는 냉매를 압축시키는 복수개의 압축기가 풀가동(S2)된다.
상기 실내온도가 상기 희망온도에 도달되면 상기 압축기는 오프(S3)된다. 따라서, 상기 압축기가 오프된 후 재가동되기 전까지의 일정시간동안 상기 압축기는 가동 대기상태가 된다. 상기 압축기가 정지되어 가동 대기상태일 때 냉방시는 상기 실내온도가 서서히 증가되고, 난방시는 상기 실내온도가 서서히 감소됨에 따라 냉난방 부하가 변화된다.
이 때, 상기 가동 대기상태는 2분 내지 3분 동안 유지됨이 바람직하며, 이 대기시간동안 상기 공기조화기에 내장된 제어부는 변화된 실내온도를 감지(S4)한다. 상기 가동 대기시간은 압축기 종류에 따라 상이한 값을 가지므로 생산자에 의해 기설정된다.
상기 제어부는 상기 감지된 실내온도와 상기 희망온도와의 오차를 연산하여, 상기 오차가 기설정된 오차범위 미만인지 또는 초과인지 여부가 비교(S5)된다. 상기 오차범위는 1.5 도가 바람직하나 생산자에 의해 변경 설정될 수 있다.
상기 비교결과에 따라 상기 연산된 오차가 상기 오차범위 이내이면 상기 복수개의 압축기 중 제 1 압축기가 가동되어 40%의 냉매 압축 용량을 가지며 냉난방 사이클이 형성(S6)되어 실내온도를 적당히 유지한다.
상기 연산된 오차가 상기 오차범위를 초과하면 상기 복수개의 압축기가 풀가동되어 100%의 냉매 압축 용량(S7)을 가지며 냉난방 사이클이 형성되어 상기 실내온도가 상기 희망온도에 신속하게 도달되도록 한다.
도 4를 참조하면, X축은 압축기의 운전시간을 나타내고, 좌측의 Y축은 실내온도(10)를 나타내며, 우측의 Y축은 압축기의 가동상태에 따른 압축 냉매 용량(20)을 나타낸다. 따라서, 상기 실내온도(10)의 변화 그래프는 좌측의 Y축을 기준으로 판독되며, 상기 압축 냉매 용량(20)의 변화 그래프는 우측의 Y축을 기준으로 판독된다. 또한, 도 4 에 도시된 일실시예는 희망온도 24도인 냉반 기능이 수행되는 경우이다.압축기가 100% 2회 가동되어 공기조화가 수행되면 실내온도는 희망온도에 도달(R1)된다. 상기 희망온도에 도달 후 상기 복수개의 압축기는 오프(OFF)되어 대기상태에 있는 대기시간동안 냉매 압축이 정지됨에 따라 상기 실내온도는 27도까지 증가된다.
삭제
따라서, 상기 제어부는 실내온도 27도로부터 희망온도 24도의 오차온도(3도)가 기설정된 오차범위, 1.5도를 초과하므로 상기 압축기가 풀가동도어 100%의 압축 냉매 용량(D2)을 가지며 공기조화가 이루어진다.
그러나 압축기가 풀가동되어 100%의 압축 냉매 용량(D3)을 가지며 희망온도에 도달되어 상기 압축기가 정지된 후로부터 대기시간동안 감지된 실내온도가 희망온도(24도)와 오차범위 내(22.5도 내지 25.5도)에서 변화(R3)되면 상기 복수개의 압축기 중 제 1 압축기는 가동되고 제 2 압축기는 정지되어 압축 냉매 용량이 40%(D4)로 가변된다. 운전시간 1분 30초 이후에 실내온도는 오차범위 내에서만 변화되므로 상기 압축기는 40%의 압축 냉매 용량을 가지며 선택 가동된다.
이상과 같이 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기 동작방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 설정된 수치 및 난방 모드 등에 응용 및 변경될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 공기조화기의 압축기 동작방법은 희망온도에 도달되어 정지된 압축기가 재가동되는데 소요되는 대기시간동안 감지된 실내온도에 따라 상기 복수개의 압축기의 선택 가동 또는 풀가동 여부를 판단함에 따라, 불필요한 압축기의 가동을 방지하고 아울러 실내온도의 변화폭을 감소시켜 보다 안정적으로 실내온도를 제어하여 쾌적도를 향상시키는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명에 의한 두개의 압축기를 채용한 공기조화기의 압축기 동작방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 제 1 압축기 및 제 2 압축기가 처리할 수 있는 압축 용량의 비율은 생산자에 의해 설정 가능한 수치이며, 설정시간을 초과하여 정지상태를 유지하는 압축기를 강제 가동시켜 재가동을 위한 대기시간을 단축시킬 수 있는 본 발명의 기술적 사상은 응용될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 두개의 압축기를 채용한 공기조화기의 압축기 동작방법은 복수개의 압축기가 채용되어 냉매의 용량을 가변할 수 있는 공기조화기의 하나의 압축기가 설정시간을 초과하여 정지상태를 유지하는 경우 상기 복수개의 압축기를 풀가동시킴에 따라 정지된 압축기의 냉매 흡입구와 토출구 간의 평압시간을 단축하여 상기 압축기의 재가동을 위한 대기시간을 단축시킬 수 있다. 이에 따라, 냉방 부하의 변동에 대응하여 신속하게 냉매 용량을 가변시켜 상기 부하를 해소시킬 수 있으므로 실내 쾌적성 확보에 효율적이다.
도 1 은 종래 발명에 의한 공기조화기의 복수개의 압축기의 가동 상태를 도시한 그래프,
도 2 는 종래 발명에 의한 공기조화기의 압축기 동작상태를 도시한 순서도,
도 3 은 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기 동작방법을 도시한 순서도,
도 4 는 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기 동작방법에 의한 제어된 실내온도의 변화를 도시한 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10: 실내 온도
20: 압축되는 냉매 용량(압축기의 동작 파형과 동일)

Claims (2)

  1. 입력된 희망온도에 따라 실내의 공기 조화를 수행하는 공기조화기에 있어서,
    상기 공기조화기는 실내온도가 상기 희망온도에 도달 시까지 복수개의 압축기가 풀가동되는 제 1 단계와; 상기 희망온도에 도달 후 상기 복수개의 압축기가 오프되는 제 2 단계와; 실내온도가 감지되는 제 3 단계와; 상기 제 3 단계에서 감지된 실내온도와 상기 희망온도와의 오차를 연산하는 제 4 단계와; 상기 제 4 단계로부터 연산된 오차가 오차범위 미만 또는 초과인지 여부를 비교하는 제 5 단계와; 상기 제 5 단계의 비교결과에 따라 상기 연산된 오차가 상기 오차범위 이내이면 상기 복수개의 압축기 중 일부개가 선택 가동되고, 상기 연산된 오차가 상기 오차범위를 초과하면 상기 복수개의 압축기가 풀가동되는 제 6 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 압축기 동작방법.
  2. 삭제
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