KR100502304B1 - 인버터압축기를 갖는 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터압축기를 갖는 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 공기조화기에 설치된 인버터압축기의 토출압력과 흡입압력을 측정하여 흡입압력에 대한 토출압력 즉, 현재 인버터압축기의 압력비를 산출하여 인버터압축기를 최적의 상태로 구동하기 위해 설정된 압력비와 비교하고, 그 결과에 따라 압축기의 회전 주파수를 조절하여 압축기를 구동함으로써 그 운전 효율이 상승되고, 또한 압축기의 부하 추종력을 향상시켜 냉동시스템의 성능 및 효율을 증가시키도록 하는 이점이 있다.

Description

인버터압축기를 갖는 공기조화기 및 그 제어방법{Control method for compressor in air conditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인버터압축기의 회전 주파수를 조절하여 압축기를 최적의 상태로 구동하여 그 운전 효율을 상승시키므로 냉동시스템의 성능 및 효율이 증가되도록 하는 인버터 압축기를 갖는 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는 실내의 공기조화를 목적으로 한 기계로서, 실내의 냉난방이 주된 사용목적이고, 부가적으로 제습, 청정 등의 기능을 갖춘 모델도 많이 있다.

공기조화기는 개략적으로, 증발기와, 모세관, 팽창밸브, 압축기, 응축기로 된 냉동 시스템이 구비되는데, 상기 압축기는 냉매를 압축하는 장치로서 그 회전수는 압축기에 적용되는 전원의 주파수에 의해 결정된다. 상기 압축기에 적용되는 전원의 주파수를 변화시킬 수 있다면 상기 압축기의 회전수를 변화시킬 수 있으므로 냉매유량을 자유자재로 변화시켜 최적의 상태로 공기조화기를 직접 제어할 수 있다.

상기와 같이 주파수를 변화시켜 압축기의 회전수를 변화시킬 수 있는 압축기를 인버터 압축기라 한다.

도 1은 종래의 인버터형 공기조화기의 제어 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 실내기(10)측에는 실내 온도센서(11), 실내팬 모터(12), 마이컴(13), 리모컨 수신부(14), 데이터 통신부(16) 및 리모컨(15)이 마련된다. 상기 리모컨(15)은 사용자의 명령을 입력하여 상기 리모컨 수신부(14)로 송신하고, 이 리모컨 수신부(14)는 입력된 신호를 마이컴(13)에 인가한다. 마이컴(13)은 이 신호에 따라 실내팬 모터(12), 후술할 실외팬 모터(23) 및 압축기(29)등의 부하를 구동시킨다.

여기서, 상기 실외팬 모터(23) 및 압축기(29)는 실외기(20)측에 마련되며, 따라서 마이컴(13)은 상기 데이터 통신부(16)를 통하여 그 제어신호를 실외기(20) 측에 송신한다.

또한, 실외기(20) 측에는 실외온도센서(21), 전류검출센서(22), 실외팬모터(23), 마이컴(24) 및 데이터통신부(25)가 마련된다. 상기 마이컴(24)은 데이터 통신부(25)로부터 수신된 실내기(10) 측의 신호를 입력하고, 이에 따라 실외팬 모터(23) 및 압축기(29)를 구동시킨다.

여기서, 실외온도센서(21)는 실외온도를 감지하고, 전류검출센서(22)는 압축기(29) 구동에 따른 전류를 검출하여 각각 마이컴(24)에 인가하며, 이에 따라 마이컴(24)은 상기와 같이 검출된 온도 및 전류변화에 따라 압축기(29)의 과부하 상태를 결정한다.

한편, 상기 실내온도센서(11)는 실내의 온도를 감지하여 상기 마이컴(13)에 인가하며, 따라서 마이컴(13)은 감지된 실내온도에 따라 냉/난방 운전 상태를 가변 조절한다.

상용전원(AC)을 입력받아 직류로 변환하여 상용의 주파수에서 직류(DC)로 정류시키는 컨버터(26), 이 직류를 원하는 교류의 전압/주파수로 재 변환시키는 인버터(27)가 마련되며, 이 인버터(27)는 상기 마이컴(24)에 의하여 출력 주파수가 제어된다. 또한, 구동부(28)는 상기 인버터(27)에 의해 주파수 변환된 교류를 이용하여 압축기(29)를 구동시킨다.

도 2는 종래의 인버터형 공기조화기의 운전 제어방법을 나타낸 순서도로서, 이를 참조하여 종래 인버터형 공기조화기의 작동을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자가 냉방 또는 난방운전을 하기 위하여 리모콘(15)을 조작하면, 실내기(10)의 리모콘 수신부(14)는 이 신호를 수신하여 마이컴(13)에 인가한다. 따라서, 실내기(10)의 마이컴(13)은 운전개시 명령인가를 판단하고, 운전개시 명령일 경우 실내팬 모터(12)를 구동시킴과 아울러 실외기(20)에 설치된 실외팬 모터(23) 및 압축기(29)를 구동시키기 위한 제어 신호를 데이터 통신부(16)에 인가한다. 또한, 실외기(20)의 마이컴(24)은 데이터 통신부(25)로부터 수신된 실내기(10) 측의 신호를 입력하고, 이에 따라 실외팬 모터(23) 및 압축기(29)를 구동시킴으로써 냉방 또는 난방운전이 수행된다(S101~S104).

그리고, 상기 냉방 또는 난방운전이 수행되면 실외기(20)의 마이컴(24)은 실외온도센서(21)을 통하여 실외온도를 검출하고, 실외온도가 과부하온도 이상인가를 비교/판단한다. 이때, 실외온도가 과부하온도 이상이 될 경우에는 압축기(29)를 오프 시킴으로써 상기 압축기(29) 및 기타 전장품을 과부하로부터 보호하게 된다(S105~S107).

또한, 실내기(10)의 마이컴(13)은 실내온도센서(11)를 통하여 실내온도를 검출하며, 실내온도가 사용자에 의해 미리 설정된 희망온도에 도달하였을 경우 실외팬 모터(23), 실내팬 모터(12) 및 압축기(29)등의 부하를 정지시킴으로써 냉방 또는 난방운전을 종료한다(S108~S111).

한편, 상술한 바와 같은 인버터 압축기를 갖는 공기조화기의 인버터 압축기(29)는 그 회전 주파수가 증가 또는 감소됨으로써 공기조화기의 냉방 또는 난방능력을 가변시키게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 인버터형 공기조화기의 운전 제어방법은, 실외온도가 과부하 온도 이상으로 상승될 경우에는 압축기가 오프되어 상기 압축기 및 기타 전장품을 과부하로부터 보호하게 되나, 실외온도가 과부하 온도 이상은 아니지만 이에 근접할 정도로 높은 온도이고, 이와 동시에 압축기의 회전주파수가 미리 설정된 주기에 따라 상승될 경우가 발생되는데, 이때에는 종래의 제어방법으로는 실외온도가 과부하 온도 이상은 아니지만 이에 근접할 정도로 높은 온도이므로 온도를 낮추기 위해선 압축기의 동작을 정지시킬 수 없으며 아울러 회전 주파수가 계속 상승하게 됨으로써 이에 따른 압축기의 과부하 및 부품 손상이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 압축기의 동작을 정지시킬 수 없으며 아울러 회전 주파수가 계속 상승하게 됨으로써, 실내온도의 제어에 따른 압축기의 회전 주파수 제어가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 공기조화기에 설치된 인버터압축기의 토출압력과 흡입압력을 측정하여 흡입압력에 대한 토출압력 즉, 현재 인버터압축기의 압력비를 산출하여 인버터압축기를 최적의 상태로 구동하기 위해 설정된 압력비와 비교하고, 그 결과에 따라 압축기의 회전 주파수를 조절하여 압축기를 구동함으로써 그 운전 효율이 상승되고, 또한 압축기의 부하 추종력을 향상시켜 냉동시스템의 성능 및 효율을 증가시키도록 하는 인버터압축기를 갖는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터압축기를 갖는 공기조화기는 주파수를 변화시켜 압축기의 회전수를 변화시킬 수 있는 인버터압축기와, 상기 인버터압축기의 토출 및 흡입압력을 측정하는 압력측정수단, 상기 압력측정수단에 의해 측정된 인버터 압축기의 압력비와 설정된 압력비를 비교하고, 그 결과에 따라 압축기의 회전수를 제어하는 제어부를 구비한 인버터 압축기를 갖는 공기조화기에 있어서, 상기 압력측정수단은, 응축기와 증발기의 온도를 측정하여 각각의 포화압력을 계산하도록 응축기의 중간영역과 증발기의 중간영역 각각에 장착된 온도센서를 이용하는 것을 특징으로 한다. 또한, 인버터압축기의 이상적인 흡입압력에 대한 토출압력인 압력비를 설정하는 단계, 증발기의 포화압력과 응축기의 포화압력을 측정하여 압력비를 산출하는 단계, 상기 설정된 압력비와 산출된 압력비를 비교하는 단계 및 상기 비교결과에 따라 상기 인버터압축기의 회전수를 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

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따라서, 인버터압축기의 회전수 결정 시, 인버터압축기의 냉매의 흡입압력과 토출압력을 기반으로 결정함으로써 그 운전 효율을 상승시킴과 아울러 기기의 손상을 방지하게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하고자 한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 인버터압축기를 갖는 공기조화기의 구성도이다.

본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 폐회로를 구성하도록 냉매관(미도시함)에 의해 순차적으로 인버터 압축기(35)와, 응축기(30), 팽창밸브(34), 그리고 증발기(33)를 포함하는 공기조화기에 있어서, 주파수를 변화시켜 압축기의 회전수를 변화시킬 수 있는 인버터압축기(35)와, 상기 인버터압축기(35)의 토출 및 흡입압력을 측정하기 위한 압력측정수단(31, 36)과, 상기 압력측정수단(31, 36)에 의해 측정된 인버터압축기(35)의 압력비와 설정된 압력비를 비교하고 그 결과따라 인버터 압축기(35)의 회전수를 제어하는 제어부(37)를 더 포함하여 구성되어진다.

본 발명에서는 상기 인버터압축기(35)의 토출 및 흡입압력을 측정하기 위한 압력측정수단(31, 36)으로 인버터압축기(35)의 토출측과 흡입측에 각각 압력센서(36)를 장착하거나, 응축기(31)의 중간영역과 증발기(33)의 중간영역에 온도센서(31)를 장착하는 것을 특징으로 하고 있다.

즉, 상기 압력측정수단(31, 36)을 사용해 측정된 토출압력과 흡입압력에 의해 산출된 압력비를 데이터 통신부(미도시함)를 통하여 제어부(37)에 인가한다. 상기 제어부(37)는 이상적인 인버터압축기(35)의 구동을 위해 설정된 토출압력과 흡입압력의 압력비와 상기 산출된 압력비를 비교한 다음 비교결과에 따라 인버터압축기(35)의 회전수를 제어하여 인버터압축기(35)를 구동한다.

다음은 상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 인버터 압축기를 갖는 공기조화기의 제어과정에 대해서 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 인버터압축기를 갖는 공기조화기의 제어방법을 나타낸 순서도이다.

공기조화기의 초기구동시 제어부(37)는 먼저 냉방운전중 인지, 난방운전중 인지를 확인한다(S100). 상기 확인 결과 냉방운전이 아닐 때, 인버터압축기(35)는 정지 상태로 제어되면서 시스템은 종료된다(S160). 만약, 상기 확인결과 냉방운전중 이라고 판단하면, 인버터압축기(35)를 효율적으로 운전할 수 있는 압력비를 설정한다(S110).

그리고, 인버터압축기(35)에 흡입되고 토출되는 냉매의 흡입압력과 토출압력을 압력측정수단(31, 36)에 의해 측정한 다음 측정된 흡입압력 및 토출압력을 흡입압력에 대한 토출압력 즉, 압력비를 산출한다(S120).

이어서, 상기 제어부(37)에서 산출된 압력비가 설정된 압력비보다 높은가를 비교한다(130). 상기 확인 결과 산출된 압력비가 설정된 압력비보다 높으면 인버터압축기(35)의 회전수를 낮추어 설정된 압력비와 산출된 압력비가 동일할 때까지 인버터압축기(35)를 운전하여 한다(S150).

만약, 상기 확인 결과 산출된 압력비가 설정된 압력비보다 높지 않을 때, 산출된 압력비가 설정된 압력비보다 낮은가를 비교한다(S140). 상기 확인 결과 산출된 압력비가 설정된 압력비보다 낮으면 인버터압축기(35)의 회전수를 높여서 설정된 압력비와 산출된 압력비가 동일할 때까지 인버터압축기(35)를 운전하여 한다(S150). 그러나, 확인 결과 산출된 압력비와 설정된 압력비가 동일하면 인버터압축기(35)는 정지 상태로 제어되면서 시스템은 종료된다(S160).

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 공기조화기에 설치된 인버터압축기의 토출압력과 흡입압력을 측정하여 흡입압력에 대한 토출압력 즉, 현재 인버터압축기의 압력비를 산출하여 인버터압축기를 최적의 상태로 구동하기 위해 설정된 압력비와 비교하고, 그 결과에 따라 압축기의 회전 주파수를 조절하여 압축기를 구동함으로써 그 운전 효율이 상승되고, 또한 압축기의 부하 추종력을 향상시켜 냉동시스템의 성능 및 효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 인버터형 공기조화기의 제어 블록도.

도 2는 종래의 인버터형 공기조화기의 운전 제어방법을 나타낸 순서도.

도 3은 본 발명에 따른 인버터압축기를 갖는 공기조화기의 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 인버터 압축기를 갖는 공기조화기의 제어방법을 나타낸 순서도.

-- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 --

30 : 응축기 31 : 온도센서

33 : 증발기 34 : 팽창밸브

35 : 인버터 압축기 36 : 압력센서

37 : 제어부

Claims (6)

1. 주파수를 변화시켜 압축기의 회전수를 변화시킬 수 있는 인버터압축기와, 상기 인버터압축기의 토출 및 흡입압력을 측정하는 압력측정수단, 상기 압력측정수단에 의해 측정된 인버터 압축기의 압력비와 설정된 압력비를 비교하고, 그 결과에 따라 압축기의 회전수를 제어하는 제어부를 구비한 인버터 압축기를 갖는 공기조화기에 있어서,

   상기 압력측정수단은 응축기와 증발기의 온도를 측정하여 각각의 포화압력을 계산하도록 응축기의 중간영역과 증발기의 중간영역 각각에 장착된 온도센서를 이용하는 것을 특징으로 하는 인버터 압축기를 갖는 공기조화기.
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4. 인버터압축기의 이상적인 흡입압력에 대한 토출압력인 압력비를 설정하는 단계;

   증발기의 포화압력과 응축기의 포화압력을 측정하여 압력비를 산출하는 단계;

   상기 설정된 압력비와 산출된 압력비를 비교하는 단계; 및

   상기 비교결과에 따라 상기 인버터압축기의 회전수를 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인버터 압축기를 갖는 공기조화기 제어방법.
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