KR100505237B1 - 공기조화기의 운전 제어방법 - Google Patents

공기조화기의 운전 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기조화기의 운전 제어방법에 관한 것으로서, 특히 공기조화기 작동 중 압축기의 작동 주파수를 조절하여 공기조화기가 정상적인 운전영역에서 제어될 수 있도록 하여 냉/난방 능력을 향상시킬 뿐 아니라 안정적인 운전을 유지할 수 있도록 하는 공기조화기의 운전 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 공기조화기의 운전 제어방법은 실내온도와 실외온도에 따라 목표 증발온도 및 응축온도와 목표 토출과열도가 설정되는 제1단계와, 상기 제1단계에서 설정된 목표 증발온도 및 응축온도와 목표 토출과열도가 현재 증발온도 및 응축온도와 현재 토출과열도와 비교되는 제2단계와, 상기 제2단계에서 비교결과에 따라 압축기의 작동 주파수와 전자팽창밸브의 개도값이 결정되는 제3단계로 이루어진다.

Description

공기조화기의 운전 제어방법 {Control method of air-conditioner}
본 발명은 공기조화기의 운전 제어방법에 관한 것으로서, 특히 공기조화기 작동 중 압축기의 작동 주파수를 조절하여 공기조화기가 정상적인 운전영역에서 제어될 수 있도록 하여 냉/난방 능력을 향상시킬 뿐 아니라 안정적인 운전을 유지할 수 있도록 하는 공기조화기의 운전 제어방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 운전 제어방법이 적용된 공기조화기의 구성이 도시된 블럭도이다.
일반적으로 공기조화기는 냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시키는 압축기와, 상기 압축기를 통과한 냉매를 공기와 열교환시켜 고온고압의 액체냉매로 응축시키는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 냉매를 저온저압의 액체 또는 기체냉매로 팽창시키는 팽창장치와, 상기 팽창장치를 통과한 냉매를 공기와 열교환시켜 저온저압의 기체냉매로 증발시키는 증발기를 포함하여 구성된다.
이러한 공기조화기는 응축기와 증발기 역할을 수행하도록 실외측과 실내측에 각각 설치되는 실외 열교환기와 실내 열교환기가 포함되되, 냉방 작동시 상기 실외 열교환기와 실내 열교환기가 각각 응축기와 증발기 역할을 수행하는 반면, 난방 작동시 상기 실외 열교환기와 실내 열교환기가 각각 증발기와 응축기 역할을 수행한다.
상기와 같이 냉/난방 운전을 수행하는 공기조화기는 히트펌프식 공기조화기라 하는데, 이러한 공기조화기는 상기 압축기 선단 측에 설치되어 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 흐름을 절환시키는 유로절환밸브가 더 포함된다.
여기서, 상기 팽창장치는 냉매의 유량을 가변시킬 뿐 아니라 냉매의 감압 정도를 조절할 수 있는 전자팽창밸브가 최근에 많이 사용되고 있다.
한편, 이러한 공기조화기가 최적의 운전 조건으로 작동되도록 하기 위하여 냉/난방 부하에 따라 상기 전자팽창밸브의 개도값을 조절하게 되는데, 도 1에 도시된 바와 같이 실내온도 센서(2)와 실외온도 센서(4)에서 측정된 실내온도와 실외온도에 따라 운전조건이 설정되어 상기 압축기가 설정 주파수로 작동됨과 동시에 응축 온도센서(6)에서 측정된 응축온도에 따라 목표 과열도 산출부(12)에서는 상기 응축온도에 대응하는 목표 토출과열도가 산출되고, 상기 응축 온도센서(6)와 토출 온도센서(8)에서 각각 측정된 응축온도와 압축기의 토출온도에 따라 현재 과열도 산출부(14)에서는 상기 응축온도와 압축기의 토출온도의 차이값인 현재 토출과열도가 산출되며, 이와 같이 산출된 목표 토출과열도와 현재 토출과열도가 비교부(18)에서 비교된 다음, 상기 비교부(18)의 비교결과에 따라 전자팽창밸브 제어부(22)에서 상기 전자팽창밸브의 개도값이 결정되어 그 작동이 일정한 주기를 두고 조절된다.
그러나, 종래의 공기조화기의 운전 제어방법은 실내온도와 실외온도에 따라 결정된 운전조건에 따라 압축기가 작동되어 정상적인 운전 영역에서 안정적으로 운전되더라도 냉매가 과다 봉입되거나 누설되는 등과 같이 이상 조건에서 증발온도 또는 응축온도가 변동됨에 따라 비정상적인 운전영역에서 불안정하게 운전될 수 있으므로 냉/난방 능력이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 목표 증발온도 및 응축온도를 고려하여 압축기와 전자팽창밸브의 작동을 조절하여 공기조화기가 정상적인 운전 영역에서 안정적으로 운전되도록 하는 공기조화기의 운전 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기의 운전제어방법은 실내온도와 실외온도에 따라 목표 증발온도 및 응축온도와 목표 토출과열도가 설정되는 제1단계와, 상기 제1단계에서 설정된 목표 증발온도 및 응축온도와 목표 토출과열도가 현재 증발온도 및 응축온도와 현재 토출과열도와 비교되는 제2단계와, 상기 제2단계에서 비교결과에 따라 압축기의 작동 주파수와 전자팽창밸브의 개도값이 결정되는 제3단계로 이루어진 공기조화기의 운전 제어방법에 있어서,상기 공기조화기의 운전 제어방법은 현재 토출과열도의 변화률에 따라 전자팽창밸브의 제어주기가 결정되는 단계가 더 포함된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 운전 제어방법이 적용된 공기조화기의 구성이 도시된 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 운전 제어방법이 도시된 순서도이다.
상기 본 발명에 따른 운전제어방법이 적용된 공기조화기는 압축기와, 응축기와, 전자팽창밸브와, 증발기 및 유로절환밸브가 포함되도록 구성되되, 상기 압축기와 전자팽창밸브의 작동을 제어하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 실내 측 온도와 실외 측 온도를 각각 측정하는 실내/외 온도센서(52,54)와, 상기 증발기와 응축기 측 냉매관에 각각 설치되어 현재 증발온도 및 응축온도를 측정하는 증발 온도센서(55) 및 응축 온도센서(56)와, 상기 압축기의 토출 온도를 측정하는 토출 온도센서(58)가 포함된다.
아울러, 상기 공기조화기는 이러한 센서에서 측정된 값으로부터 상기 압축기와 전자팽창밸브를 제어할 수 있도록 제어값을 산출할 수 있도록 각종 산출부와 비교부가 더 포함되는데, 구체적으로 상기 실내/외 온도센서(52,54)에 의해 각각 측정된 실내온도와 실외온도에 따라 목표 토출과열도와 목표 증발온도 및 응축온도가 산출되는 목표 과열도 산출부(62) 및 목표 온도 산출부(64)와, 상기 응축 온도센서(56)와 토출 온도센서(58)에서 각각 측정된 현재 응축온도와 압축기의 토출온도에 따라 각각 현재 토출과열도 및 현재 토출과열도 변화율이 산출되는 현재 과열도 산출부(66) 및 현재 과열도 변화율 산출부(68)와, 상기 목표 온도 산출부(64)와 상기 증발 온도센서(55) 및 응축 온도센서(56)에서 산출된 목표 증발온도 및 응축온도와 현재 증발온도 및 응축온도가 비교되는 제1비교부(72)와, 상기 목표 과열도 산출부(62)와 현재 과열도 산출부(66)에서 각각 산출된 목표 토출과열도와 현재 토출과열도가 비교되는 제2비교부(74)가 더 포함된다.
그리고, 상기 공기조화기는 상기와 같은 산출부와 비교부에서 산출된 제어값에 의해 상기 압축기와 전자팽창밸브를 제어하는 각종 제어부가 더 포함되는데, 구체적으로 상기 제1비교부(72)의 비교결과에 따라 압축기 내부의 압력을 조절하도록 압축기의 작동 주파수를 조절하는 압축기 제어부(82)와, 상기 제2비교부(74)의 비교결과에 따라 상기 전자팽창밸브의 개도값을 조절할 뿐 아니라 상기 현재 과열도 변화율 산출부(68)에서 산출된 현재 토출과열도 변화율에 따라 상기 전자팽창밸브의 제어주기를 조절하는 전자팽창밸브 제어부(84)가 더 포함된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 공기조화기의 운전 제어방법은 도 3을 참고로 하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 제1단계는 실내온도와 실외온도가 측정되고, 이러한 실내온도와 실외온도에 따라 목표 증발온도 및 응축온도와 목표 토출과열도가 설정된다.(S1,S2 참조)
여기서, 상기 목표 증발온도 및 응축온도와 목표 토출과열도는 상기 실내온도 및 실외온도에 따라 미리 설정되어 상기 목표 과열도 산출부(62)와 목표 온도 산출부(64)에 테이블로 저장되어 있다.
이때, 상기 실내온도와 실외온도에 따라 운전조건이 설정되고, 이에 따라 상기 압축기가 설정 주파수로 작동되면서 냉매가 압축기와, 응축기와, 전자팽창밸브와, 증발기를 따라 순환하면서 실내공기를 냉방 또는 난방시키게 된다.
제2단계는 상기 제1단계에서 목표 증발온도 및 응축온도와 목표 토출과열도가 결정된 다음, 현재 증발온도 및 응축온도와 압축기의 토출온도가 측정되고, 이러한 현재 응축온도와 압축기의 토출온도에 따라 현재 토출과열도가 산출된다.(S3,S4 참조)
여기서, 상기 현재 토출과열도는 상기 현재 응축온도와 압축기의 토출온도 차이값으로 상기 현재 과열도 산출부(66)에서 산출된다.
제3단계는 상기 제2단계에서 측정된 현재 증발온도 및 응축온도와 상기 제1단계에서 설정된 목표 증발온도 및 응축온도가 비교되어 상기 압축기의 작동 주파수가 산출되고, 이에 따라 압축기의 작동이 조절된다.(S5,S6 참조)
여기서, 상기 현재 증발온도 및 응축온도와 상기 목표 증발온도 및 응축온도가 상기 제1비교부(72)에서 비교되고, 이러한 비교결과에 의해 상기 압축기 제어부(82)에서 압축기의 작동 주파수가 조절된다.이때, 상기 현재 증발온도 및 응축온도와 상기 목표 증발온도 및 응축온도의 차이값이 미리 설정된 기준치 이상이면, 압축기의 작동 주파수를 상승시키거나 하강시킨다.즉, 상기 현재 증발온도 및 응축온도가 상기 목표 증발온도 및 응축온도보다 미리 설정된 기준치 이상으로 높으면, 상기 압축기의 작동 주파수를 하강시키고, 상기 현재 증발온도 및 응축온도가 상기 목표 증발온도 및 응축온도보다 미리 설정된 기준치 이상으로 낮으면, 상기 압축기의 작동 주파수를 상승시킨다.
한편, 상기 제1단계와 제2단계에서 산출된 목표 토출과열도 및 현재 토출과열도에 따라 전자팽창밸브의 개도값 및 제어주기를 조절할 수 있는데, 상기 전자팽창밸브의 개도값은 상기 목표 토출과열도와 현재 토출과열도가 비교되어 산출되고, 이에 따라 전자팽창밸브의 작동이 조절된다.(S7,S8 참조)
여기서, 상기 목표 토출과열도와 현재 토출과열도가 상기 제2비교부(74)에서 비교되고, 이러한 비교결과에 의해 상기 전자팽창밸브 제어부(84)에서 전자팽창밸브의 개도값이 조절된다.
이때, 상기 전자팽창밸브의 개도값은 상기 목표 토출과열도와 현재 토출과열도의 차이값이 클수록 크게 조절되고, 상기 목표 토출과열도와 현재 토출과열도 사이의 차이값이 작을수록 작게 조절된다.
그리고, 상기 전자팽창밸브의 제어주기는 상기 현재 토출과열도가 시간에 따라 변화되는 현재 토출과열도 변화율에 따라 산출되고, 이에 따라 상기 전자팽창밸브 제어부(84)에서 전자팽창밸브의 개도값이 제어주기에 따라 조절된다.(S9,S10 참조)
여기서, 상기 현재 토출과열도는 상기 현재 과열도 변화율 산출부에서 시간에 따라 현재 토출과열도 변화율이 산출되고, 이러한 현재 토출과열도 변화율에 의해 전자팽창밸브의 제어주기가 결정된다.
이때, 상기 전자팽창밸브의 제어주기는 상기 현재 토출과열도 변화율이 큰 경우 짧아지도록 설정되고, 상기 현재 토출과열도 변화율이 작은 경우 길어지도록 설정된다.
따라서, 실내/외온도 및 압축기의 토출온도와 응축/증발온도가 측정되고, 실내/외온도와 사용자의 운전 설정조건에 따라 설정된 목표 토출과열도와 목표 증발온도 및 응축온도와 압축기의 작동주파수에 따라 압축기가 작동되는데, 이때 상기 압축기의 토출온도와 응축온도에 의해 현재 토출과열도 및 현재 토출과열도 변화율이 산출되어 상기 목표 응축/증발온도와 현재 응축/증발온도에 따라 공기조화기의 운전상태를 파악하여 상기 압축기의 작동 주파수가 조절되고, 상기 목표 토출과열도와 현재 토출과열도가 비교되어 상기 전자팽창밸브의 개도값이 조절되며, 상기 현재 토출과열도 변화율에 따라 상기 전자팽창밸브의 제어주기가 조절되도록 하여 냉매가 과다 봉입되거나 누설되더라도 공기조화기가 정상적인 운전영역에서 작동되도록 하기 때문에 공기조화기의 냉/난방 성능 저하를 방지할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기조화기의 운전 제어방법은 압축기가 목표 증발/응축온도와 현재 증발/응축온도에 따라 설정된 압축기의 작동 주파수로 조절되고, 전자팽창밸브가 현재 토출과열도의 변화율을 고려하여 결정된 제어주기에 따라 목표 토출과열도와 현재 토출과열도에 따라 설정된 전자팽창밸브의 개도값으로 조절되기 때문에 냉매가 과다 봉입되거나 누설되더라도 압축기 및 전자팽창밸브가 조절됨으로 공기조화기가 정상적인 운전 영역에서 안정적으로 운전되도록 되도록 할 뿐 아니라 냉/난방 능력이 저하되는 것을 사전에 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술의 운전 제어방법이 적용된 공기조화기의 구성이 도시된 블럭도,
도 2는 본 발명의 운전 제어방법이 적용된 공기조화기의 구성이 도시된 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 운전 제어방법이 도시된 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
52 : 실내 온도센서 54 : 실외 온도센서
55 : 증발 온도센서 56 : 응축 온도센서
58 : 토출 온도센서 62 : 목표 과열도 산출부
64 : 목표 온도 산출부 66 : 현재 과열도 산출부
68 : 현재 과열도 변화율 산출부 72 : 제1비교부
74 : 제2비교부 82 : 압축기 제어부
84 : 전자팽창밸브 제어부

Claims (5)

  1. 실내온도와 실외온도에 따라 목표 증발온도 및 응축온도와 목표 토출과열도가 설정되는 제1단계와,
    상기 제1단계에서 설정된 목표 증발온도 및 응축온도와 목표 토출과열도가 현재 증발온도 및 응축온도와 현재 토출과열도와 비교되는 제2단계와,
    상기 제2단계에서 비교결과에 따라 압축기의 작동 주파수와 전자팽창밸브의 개도값이 결정되는 제3단계로 이루어진 공기조화기의 운전 제어방법에 있어서,
    상기 공기조화기의 운전 제어방법은 현재 토출과열도의 변화률에 따라 전자팽창밸브의 제어주기가 결정되는 단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 운전 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2단계는 현재 증발온도 및 응축온도와 압축기의 토출온도가 측정되는 제1과정과, 상기 현재 응축온도와 압축기의 토출온도에 따라 현재 토출과열도가 산출되는 제2과정이 더 포함된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 운전 제어방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제3단계에서 상기 압축기의 주파수는 상기 목표 증발온도 및 응축온도가 상기 현재 증발온도 및 응축온도와 비교되어 결정되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 운전 제어방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제3단계에서 상기 전자팽창밸브의 개도값은 상기 목표 토출과열도가 현재 토출과열도와 비교되어 결정되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 운전 제어방법.
  5. 삭제
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