KR100547417B1 - 공기조화기의 압축기운전제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기조화기의 압축기운전제어방법에 관한 것이다. 본 발명은 하나의 사이클에 정속압축기와 인버터압축기를 동시에 구비한다. 그리고 인버터압축기의 운전주파수의 변동폭을 조절함으로서, 정속압축기의 구동주기가 길어지도록 하여, 결과적으로 정속압축기의 잦은 온/오프 동작을 줄인다. 이로 인해서 압축기가 안정적으로 구동되어, 운전효율이 향상된다.
공기조화기, 정속압축기, 인버터압축기

Description

공기조화기의 압축기운전제어방법{A compressor driving control method of air conditioner}
도 1a는 공기조화기의 압축기의 구동을 제어하기 위한 냉각사이클.
도 1b는 공기조화기의 정속압축기와 인버터압축기의 구성을 나타내는 상세도.
도 2는 종래 기술에 따른 공기조화기의 압축기 제어에 따른 운전과정을 나타내는 동작제어흐름도.
도 3은 종래 기술에 따른 공기조화기의 압축기 운전상태도.
도 4는 본 발명에 따른 공기조화기의 압축기 제어에 따른 운전과정을 나타내는 동작제어흐름도.
도 5는 본 발명에 따른 공기조화기의 압축기 운전상태도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
200 : 인버터압축기 220 : 정속압축기
230 : 마이크로컨트롤러 240 : 실외열교환기
250 : 팽창밸브 260 : 실내열교환기
본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 냉각사이클에 구성된 두 개의 압축기의 구동을 제어하기 위한 공기조화기의 압축기운전제어방법에 관한 것이다.
이하 종래 기술에 따른 공기조화기의 압축기 제어에 따른 운전제어방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 1a는 공기조화기의 압축기의 구동을 제어하기 위한 냉각사이클이고, 도 1b는 공기조화기의 정속압축기와 인버터압축기의 구성을 나타내는 상세도이다.
공기조화기의 순환사이클에서, 실내측의 열교환기가 응축기의 기능을 담당할 때 난방사이클로 구성되고, 실내측의 열교환기가 증발기의 기능을 담당할 때 냉방사이클을 구성하게 된다.
난방사이클에 의한 난방운전은, 먼저 정속압축기(220)와 인버터압축기(200)의 구동으로 냉매를 압축한다. 압축된 냉매는 실내열교환기(260)로 전달된다. 이때 실내열교환기(260)에 흐르는 냉매가 열을 방출하여, 실내측으로 따뜻한 바람이 토출된다. 그리고 상기 실내열교환기(260)를 통과한 냉매는 팽창밸브를 통해서 실외열교환기(240)로 흡입된다. 이때 상기 실외열교환기(240)가 증발동작을 수행하여 차가운 바람을 실외로 토출시킨다.
한편, 냉방사이클에 의한 냉방운전은, 먼저 정속압축기(220)와 인버터압축기(200)의 구동으로 냉매를 압축한다. 상기 압축된 냉매는 실외열교환기(240)로 전달된다. 실외열교환기(240)는 전달된 냉매를 응축하고, 응축된 냉매 를 팽창밸브를 통해서 실내열교환기(260)로 전달시킨다. 따라서 실내열교환기(260)가 구동됨에 따라, 냉매가 실내공기의 열을 흡수하여, 실내측으로 차가운바람이 토출된다.
이와 같이 냉매가 순환되어 열교환작업을 수행하기 위해서, 우선 냉매를 압축하기 위한 정속압축기(220)와 인버터압축기(200)가 도면에 도시된 바와 같이 구비되고 있다. 상기 정속압축기(220)는 일정주파수로 온/오프 단속운전을 수행하고, 상기 인버터압축기(200)는 소정범위의 주파수로 운전하도록 마이크로컨트롤러(230)가 제어한다. 이때, 상기 정속압축기(220)의 운전주파수는 60Hz이고, 인버터압축기(200)의 운전주파수는 30Hz~120Hz이다.
상기 정속압축기(220)와 인버터압축기(200)의 구동제어방법에 대해 좀 더 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 종래 기술에 따른 공기조화기의 압축기 제어에 따른 운전과정을 나타내는 동작제어흐름도이고, 도 3은 종래 기술에 따른 공기조화기의 압축기 운전상태도이다.
전원이 인가되고 인버터압축기(200)가 먼저 구동을 시작하게 된다(제 100 단계). 상기 인버터압축기(200)의 구동으로 압축된 냉매는 실내열교환기(260)와 실외열교환기(240)를 순환하면서 열교환작업을 수행하게 된다. 그리고 인버터압축기(200)가 구동을 계속 진행하여, 인버터압축기(200)의 운전주파수가 90Hz에 다다르게 된다(제 110 단계).
한편 소정시간동안 열교환작업을 수행하게 되면, 실내/외열교환기의 온도가 상승하게 된다(제 115 단계). 이때 상기 실내/외열교환기의 온도가 상승함에 따른 부하증가를 방지하게 위해서, 인버터압축기(200)의 운전주파수를 낮추고 정속압축기(220)를 구동시킨다. 즉, 인버터압축기(200)의 운전주파수를 30Hz까지 낮춰 구동시키고, 정속압축기(220)를 구동제어한다(제 120 단계).
이러한 제어로 다시 부하가 감소하면(제 125 단계), 인버터압축기(200)의 운전주파수의 크기가 점차 증가되면서, 인버터압축기(200)의 운전주파수가 90Hz에 도달하기까지 제어된다. 그리고 상기 인버터압축기(200)의 운전주파수가 90Hz에 도달하면, 정속압축기(220)의 구동이 정지된다(제 130 단계).
이러한 제어의 반복으로 부하가 다시 증가하면(제 135 단계), 인버터압축기(200)의 운전주파수의 크기는 점차 감소한다. 그리고 인버터압축기(200)의 운전주파수가 30Hz에 도달하면, 다시 정속압축기(220)가 구동되도록 제어한다(제 140 단계).
이와 같이 종래는 부하가 작을 때는 인버터압축기(200)만을 구동시키고, 부하가 증가하면 정속압축기(220)를 같이 구동시키는 제어를 수행하기 때문에, 정속압축기(220)의 빈번한 온/오프 구동으로 압축기의 신뢰성이 저하되고, 온/오프 구동에 따른 소음이 많이 발생하였다.
또한, 인버터압축기(200)는 운전주파수의 범위가 30Hz~120H사이에서, 빈번하게 변동되어 안정적으로 충분한 냉매가 공급되는데 있어서 한계가 있었다.
따라서 본 발명의 목적은, 정속압축기의 빈번한 온/오프 구동을 방지하기 위 한 공기조화기의 압축기운전제어방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기의 압축기운전제어방법은, 정속압축기 및 인버터압축기를 사용하여 하나의 냉각사이클을 구동하는 공기조화기의 시스템에서, 냉난방 시작시 인버터압축기의 운전주파수가 (90+
Figure 112005069477372-pat00016
T) Hz까지 상승하여 구동하는 제 1 단계와; 상기 인버터 압축기의 운전주파수가 (90+
Figure 112005069477372-pat00017
T) Hz까지 증가되어도 부하가 일정수준까지 증가할 경우, 상기 인버터압축기와 함께 정속압축기를 구동하는 제 2 단계와; 부하가 감소하여 상기 인버터 압축기의 운전주파수가 (30+
Figure 112005069477372-pat00018
T) Hz 까지 감소되도록 제어하는 제 3 단계와; 상기 인버터 압축기의 운전주파수가 30Hz에 도달되면 상기 정속압축기의 구동이 정지되고, 인버터 압축기의 운전주파수가 (90+
Figure 112005069477372-pat00019
T) Hz로 증가되도록 제어하는 제 4 단계와; 부하가 다시 증가할 경우, 상기 제 1 단계에서 제 4 단계의 과정이 반복적으로 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 공기조화기의 압축기운전제어방법에서 정속압축기의 구동은, 부하가 증가하면서 인버터압축기의 운전주파수가 105 Hz 이상인 경우에 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 공기조화기의 압축기운전제어방법에서 정속압축기의 구동정지는, 부하가 감소하면서 인버터압축기의 운전주파수가 30Hz 이하인 경우에 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 공기조화기의 압축기운전제어방법에서 정속압축기가 구동하는 경우, 인버터압축기의 초기 운전주파수는 45Hz인 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 공기조화기의 압축기제어방법에 대해 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 상기 정속압축기(220)의 운전주파수는 60Hz이고, 인버터압축기(200)의 운전주파수는 30Hz~120Hz이다.
그리고 본 발명에서 마이크로컨트롤러(230)는 인버터압축기(200)의 운전주파수가 가변되도록 주파수변동폭이 기설정되어져 있다. 이에 따라 인버터압축기(200)의 운전주파수의 범위인 30Hz~120Hz에서 소정값만큼 합산하여, 인버터압축기(200)의 운전주파수의 값을 가변제어할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 공기조화기의 압축기 제어에 따른 운전과정을 나타내는 동작제어흐름도이고, 도 5는 본 발명에 따른 공기조화기의 압축기 운전상태도이다.
제품에 전원이 인가되면, 인버터압축기(200)가 구동을 시작한다(제 300 단계). 상기 인버터압축기(200)가 구동함에 따라 냉매가 압축되고, 압축된 냉매는 열교환작업을 수행하기 위해서 냉매관을 통해서 순환한다.
이와 같이 인버터압축기(200)가 구동을 시작하면, 운전주파수가 서서히 증가하여 인버터압축기(200)의 운전주파수가 A(90 +
Figure 112005028616710-pat00001
T) Hz까지 상승한다(제 310 단계). 이때, 상기
Figure 112005028616710-pat00012
T Hz은 인버터압축기(200)의 운전주파수의 완충영역의 값이고,
Figure 112005028616710-pat00013
T Hz의 실시예로 15 Hz로 세팅한다. 상기 인버터압축기(200)가 A(90 +
Figure 112005028616710-pat00002
T) Hz까지 증가됨에도 불구하고 부하가 증가하면, 실내/외 열교환기의 온도가 상승된다(제 315 단계).
상기 제 315 단계에서 실내/외 열교환기의 온도상승으로 부하가 증가되면, 마이크로컨트롤러(230)는 인버터압축기(200)를 구동하면서 동시에 정속압축기(220)가 구동되도록 제어한다(제 320 단계). 이때 인버터압축기(200)의 운전주파수는 B(30 +
Figure 112005028616710-pat00003
T) Hz까지 감소한다. 상기 제 320 단계에서 정속압축기(220)가 구동됨에 따라서, 부하는 서서히 감소하기 시작한다(제 325 단계).
그리고 상기 정속압축기(220)는 인버터압축기(200)의 운전주파수가 30Hz에 도달되기까지 계속 구동되도록 제어된다(제 330 단계). 상기 제 330 단계의 제어로 부하가 감소하면(제 335 단계), 정속압축기(220)의 구동이 오프된다(제 340 단계). 이때 인버터압축기(200)의 운전주파수는 (90+
Figure 112005069477372-pat00020
T) Hz가 되기까지 상승된다.
제 340 단계의 제어가 소정시간 이루어지면 부하가 점차 증가하고,(제 345 단계), 이후부터는 상기 제 310 단계에서 제 345 단계까지 구동제어되는 과정이 반복적으로 수행된다.
이와 같이 제 310 단계부터 345 단계를 반복적으로 수행하면, 결과적으로 종래 기술과 비교하여 도 5에 도시되고 있는 바와 같이 정속압축기(220)의 잦은 온/오프 구동구간이 줄어들게 된다.
즉, 정속압축기(220)가 오프 상태인 경우는 인버터압축기(200)가 A(90 +
Figure 112005028616710-pat00004
T) Hz에서 운전을 수행하고, 정속압축기(220)가 온 상태인 경우는 인버터압축기(200)가 B(30 +
Figure 112005028616710-pat00005
T) Hz에서 운전을 수행한다. 한편, 정속압축기(220)가 온 상태인 경우, 인버터압축기(200) 초기운전주파수는 B(30 +
Figure 112005028616710-pat00006
T) Hz로 구동된다. 즉,
Figure 112005028616710-pat00007
T 만큼의 완충영역이 발생한다.
이와 같이 본 발명은 인버터압축기(200)의 운전주파수의 가변범위를 확대하여, 완충지역을 설정한다. 이러한 제어로 본 발명은, 인버터압축기 운전주파수의 주파수 변동폭을 조절하여, 정속압축기의 빈번한 온/오프구동을 방지하는 것을 기 본적인 기술적 사상으로 한다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
따라서 본 발명에 따른 공기조화기의 압축기운전제어방법은 정속압축기의 빈번한 온/오프 동작을 방지하여, 정속압축기의 운전효율을 증가시킨다. 이러한 제어로 인해서, 본 발명은 압축기의 신뢰성을 향상시키고, 쾌적한 냉/난방 운전제어를 가능하게 한다.

Claims (4)

  1. 정속압축기 및 인버터압축기를 사용하여 하나의 냉각사이클을 구동하는 공기조화기의 시스템에서,
    냉난방 시작시 인버터압축기의 운전주파수가 (90+
    Figure 112005069477372-pat00021
    T) Hz까지 상승하여 구동하는 제 1 단계와;
    상기 인버터 압축기의 운전주파수가 (90+
    Figure 112005069477372-pat00022
    T) Hz까지 증가되어도 부하가 일정수준까지 증가할 경우, 상기 인버터압축기와 함께 정속압축기를 구동하는 제 2 단계와;
    부하가 감소하여 상기 인버터 압축기의 운전주파수가 (30+
    Figure 112005069477372-pat00023
    T) Hz 까지 감소되도록 제어하는 제 3 단계와;
    상기 인버터 압축기의 운전주파수가 30Hz에 도달되면 상기 정속압축기의 구동이 정지되고, 인버터 압축기의 운전주파수가 (90+
    Figure 112005069477372-pat00024
    T) Hz로 증가되도록 제어하는 제 4 단계와;
    부하가 다시 증가할 경우, 상기 제 1 단계에서 제 4 단계의 과정이 반복적으로 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 압축기운전제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 2 단계에서, 정속압축기의 구동은, 부하가 증가하면서 인버터압축기의 운전주파수가 105 Hz 이상인 경우에 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 압축기운전제어방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 2 단계에서, 정속압축기가 구동하는 경우, 인버터압축기의 초기 운전주파수는 45Hz인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 압축기운전제어방법.
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