KR100550557B1 - 공기조화기의 인버터압축기 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 어큐뮬레이터로부터 냉매 및 오일을 공급받는 공기조화기의 인버터압축기 제어방법에 있어서, 상기 인버터압축기의 정지 또는 저속운전에서 고속운전으로 전환 시 상기 인버터압축기의 오일을 일정 이상으로 유지시키기 위하여, 실내외 온도조건 또는 사용자의 조작에 의해 제어부가 상기 인버터압축기의 고속운전 조건을 인식하는 조건충족단계와; 상기 조건충족단계 이후에 상기 제어부가 저속운전에 필요한 전류를 소정시간동안 인가하여 상기 인버터압축기를 저속운전시키는 저속운전단계와; 상기 저속운전단계 이후에 상기 제어부가 고속운전에 필요한 전류를 상기 인버터압축기에 인가하여 고속운전시키는 고속운전단계를 포함하여 구성되어, 인버터압축기가 고속으로 운전될 경우에도 항상 한계유면 이상의 오일을 확보할 수 있는 이점을 가지고 있다.

Description

공기조화기의 인버터압축기 제어방법{Inverter compressor control process of air conditioner}

도 1은 공기조화기의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 인버터압축기의 고속운전 시 제어방법에 대한 흐름도

도 3은 본 발명에 따른 인버터압축기의 저속운전 시 제어방법에 대한 흐름도

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 압축기 12 : 인버터압축기

13 : 균유관 14 : 정속압축기

20 : 실외열교환기 30 : 팽창장치

40 : 실내열교환기 50 : 어큐뮬레이터

100 : 실내기 200 : 실외기

본 발명은 공기조화기의 인버터압축기의 제어방법에 관한 것이다.

공기조화기에서 압축기는 냉매를 고온고압의 기체로 만들기 위해 사용하는 장치이고, 상기 압축기는 크게 포지티브 디스플레이스먼트(positive displacement)형과 다이내믹(dynamic)형으로 나눌 수 있다.

상기 디스플레이스먼트형 압축기는 일반적으로 유량(流量)보다는 높은 압력이 필요할 때 많이 사용되고, 디스플레이스먼트형 압축기의 대표적인 예는 피스톤식 압축기이며, 공장에서 압축공기를 공급할 때 많이 사용된다. 상기 디스플레이스먼트형 압축기의 용량은 가정용 냉장고의 압축기처럼 소형도 있으나 보통 시간당 50∼25,000㎥이고, 압력은 최고 3,500기압까지 올릴 수 있으며, 상기 디스플레이스먼트형 압축기는 실린더 내의 피스톤의 왕복 운동과 밸브의 개폐(開閉)에 따라 공기를 흡입하여 압축한 뒤 배출시키는 사이클로 이루어진다.

상기 다이내믹형의 압축기는 큰 유량을 필요로 할 때 많이 사용되고, 회전차(回轉差)를 아주 빠른 속도로 회전시킬 때 얻어지는 큰 유동속도(流動速度)에 의한 운동량으로 기체의 압력을 상승시키는 장치이며, 공업용 다이내믹형 압축기는 최대 유량이 시간당 300,000㎥의 대형까지 존재하고, 압력은 최대 350기압까지 상승시킬 수 있다.

그리고 압축기는 원심형(遠心型)과 축류형(軸流型)으로 다시 나눌 수 있고, 대형 공업용 압축기 및 가스 터빈 엔진용 압축기로부터 승용차용 터보차저의 압축기에 이르기까지 그 크기와 용도가 다양하며, 이 외에도 두 개의 스크루가 맞물린 공간 내의 기체를 회전에 의하여 압축시키는 스크루 압축기, 또 두 개의 나선형(螺 旋形) 홈 사이의 기체를 회전에 의해 압축시키는 스크롤 압축기 등 여러 다른 형태가 있다.

한편, 공기조화기에 사용되는 압축기는 상기한 압축기 중 하나가 사용될 수 있고, 공기조화기는 실내의 공기를 공조시키기 위한 목적으로 사용되기 때문에 실내 환경에 따라 냉매를 압축하는 압축기의 용량이 변하게 된다. 이렇게 압축용량을 조절할 수 있는 압축기를 인버터압축기라 하고, 일정용량만을 압축하는 압축기를 정속압축기라 한다.

그리고 상기 압축기로 유입되는 냉매 안에는 상기 압축기 내부의 부품을 보호하는 오일이 포함된다. 그런데 항상 일정한 용량만을 압축하는 정속압축기에서는 유입되는 오일의 양과 배출되는 오일의 양의 차이가 근소하여 문제가 되지 않지만, 용량을 가변시키며 작동되는 인버터압축기의 경우 유입되는 오일의 양과 배출되는 오일의 양이 다르기 때문에 상기 인버터압축기 내부에 존재하는 오일의 양이 한계 유면 이하가 되면 인버터압축기를 구동하는 부품에 손상이 발생하게 된다.

따라서 공기조화기의 실내외 조건에 따라 상기 인버터압축기에 고속운전이 요구되면, 상기 인버터압축기는 공기조화기의 제어부에 의해 인가된 전류가 입력되는 즉시 고속운전으로 전환되고, 상기 인버터압축기 내부에 있던 오일은 급격히 압축기 외부로 배출되며, 상기 인버터압축기 내부의 오일이 한계 유면 이하로 낮아져 인버터압축기의 손상이 발생하게 되는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 인버터압축기의 오일을 일정 수준으로 유지시키는 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제 1 특징에 따른 인버터압축기의 제어방법은 인버터압축기가 정지 또는 저속운전될 때, 제어부가 상기 인버터압축기의 고속운전 조건을 인식하는 조건충족단계와; 상기 조건충족단계 이후에, 상기 제어부가 저속운전에 필요한 전류를 상기 인버터압축기에 소정 시간동안 인가하여 상기 인버터압축기를 저속운전시키는 저속운전단계와; 상기 저속운전단계 이후에 상기 제어부가 고속운전에 필요한 전류를 상기 인버터압축기에 인가하여 상기 인버터 압축기를 고속운전시키는 고속운전단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 인버터압축기의 제어방법은 어큐뮬레이터로부터 냉매 및 오일을 공급받는 인버터압축기 및 정속압축기와, 상기 인버터압축기와 상기 정속압축기를 연결시켜 상기 오일을 이동시키는 균유관을 포함하여 구성되고, 상기 인버터압축기의 정지 또는 저속운전 시, 제어부가 상기 인버터압축기의 저속운전 조건을 인식하는 조건충족단계와; 상기 조건충족단계 이후에 상기 제어부가 저속운전에 필요한 전류를 상기 인버터 압축기에 소정 시간 동안 인가하는 저속운전단계와; 상기 저속운전단계 이후에 상기 제어부가 고속운전에 필요한 전류를 상기 인버터압축기에 인가하는 고속운전단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 공기조화기의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 인버터압축기의 고속운전 시 제어방법에 대한 흐름도이며, 도 3은 본 발명에 따른 인버터압축기의 저속운전 시 제어방법에 대한 흐름도이다.

도 1, 2에 도시된 바와 같이 공기조화기는 기체 냉매를 압축하는 압축기(10)와, 상기 압축기(10)에 의해 압축된 냉매를 공기와 열교환 시켜 응축시키는 실외열교환기(20)와, 상기 실외열교환기(20)에 의해 응축된 냉매를 저온저압의 냉매로 팽창시키는 팽창장치(30)와, 상기 팽창장치에 의해 팽창된 냉매를 실내 공기와 열교환시켜 증발시키는 증발기(40)와, 상기 증발기(40)에 의해 증발된 냉매 중 기체 냉매만을 상기 압축기(10)에 공급하는 어큐뮬레이터(50)를 포함하여 구성된다. 상기 각 장치(10)(20)(30)(40)(50)는 냉매배관으로 연결되고, 상기 냉매배관에는 압축기(30) 내부 부품을 보호하기 위한 오일과 냉매가 흐른다.

상기 압축기(10)는 제어부(미도시)에 의해 냉매의 압축용량을 가변시킬 수 있는 인버터압축기(12)와, 냉매의 일정 용량만을 압축시킬 수 있는 정속압축기(14)를 포함하여 구성되고, 상기 인버터압축기(12)와 상기 정속압축기(14)는 균유관(13)으로 연결되어 오일이 소통된다.

정지 또는 저속운전 시 상기 인버터압축기(12)에는 상기 냉매배관(12a)을 통해 냉매 및 오일이 공급되고, 상기 인버터압축기(12)에 의해 압축되어 냉매와 함께 배출되는 오일보다 유입되는 오일이 더 많은 바, 상기 오일은 한계유면(압축기 내부 부품을 보호하기 위한 오일의 한계높이) 이상으로 유지된다. 이때 정지 또는 저속운전에서 고속운전으로 전환되면 상기 냉매배관(12a)을 통해 유입되는 오일보다 냉매배관(12b)을 통해 배출되는 오일이 더 많게 된다.

본 발명에 따른 인버터압축기의 제어방법은 실내기(100) 또는 실외기(200)의 온도조건 또는 사용자의 직접조작에 의하여 상기 인버터압축기(12)의 고속운전 조 건을 인식하는 조건충족단계(S10)와, 상기 조건충족단계(S10)를 만족한 이후에도 상기 제어부가 소정시간 동안 상기 인버터압축기(12)에 저속운전을 위한 전류를 인가하는 저속운전단계(S20)와, 상기 저속운전단계(20) 이후에 상기 제어부가 상기 인버터압축기(12)에 고속운전을 위한 전류를 인가하는 고속운전단계(S30)와, 상기 제어부가 상기 인버터압축기(12)의 고속운전 시간을 카운트하여 소정시간 이하일 경우 고속운전을 지속시키고 소정시간을 경과할 경우 상기 저속운전단계(S20)로 복귀시키는 리턴단계(S40)를 포함하여 구성된다.

상기 조건충족단계(S10)는 실내기(100) 또는 실외기(200)에 설치된 온도센서(미도시)에 의해 감지된 신호 또는 사용자가 제어부의 설정온도를 변경시킨 신호를 감지하는 감지단계(S12)와, 상기 감지단계(S12) 이후에 상기 온도센서의 신호 또는 상기 사용자에 의해 조작된 신호가 상기 인버터압축기(12)를 고속운전시켜야 하는 신호인지를 판단하는 판단단계(S14)를 포함하여 구성된다.

상기 조건충족단계(S10)를 만족함에도 불구하고 상기 제어부가 상기 인버터압축기(12)를 소정시간동안 상기 저속운전단계(S20)로 유지시키는 것은 상기 저속운전단계(S20)를 통해 상기 인버터압축기(12)의 고속운전에 필요한 오일을 충분히 확보하기 위함이다.

그리고 고속운전 중에도 상기 리턴단계(S40)를 거치는 이유 역시 상기 제어부가 소정시간을 카운트하여 소정시간이 경과되면 상기 인버터압축기(12)를 상기 저속운전단계(S20)로 복귀시켜 고속운전에 필요한 오일을 확보하기 위함이다.

한편, 상기 인버터압축기(12)의 저속운전이 지속될 경우 상기 인버터압축기(12)와 상기 정속압축기(14)가 균유관으로 연결되어 있다하더라도 상기 정속압축기(14)에는 오일이 필요이상으로 적재된다.

이때 상기 인버터압축기의 정지 또는 저속운전이 일정 시간이상으로 지속될 경우 상기 정속압축기의 오일을 일정 이하로 유지시키기 위하여, 실내기(100) 또는 실외기(200)의 온도조건 또는 사용자의 직접조작에 의하여 상기 제어부가 상기 인버터압축기(12)의 저속운전 조건을 인식하는 조건충족단계(S50)와, 상기 조건충족단계(S50) 이후에 상기 제어부가 저속운전에 필요한 전류를 소정시간동안 인가하여 상기 인버터압축기(12)를 저속운전시키는 저속운전단계(S60)와, 상기 제어부가 고속운전에 필요한 전류를 상기 인버터압축기(12)에 인가하여 고속운전시키는 고속운전단계(S70)와, 상기 조건충족단계(S50) 이후 상기 제어부가 상기 인버터압축기(12)의 저속운전 시간을 감지하여 소정시간 이하일 경우 상기 저속운전을 유지시키고, 소정시간 이상일 경우 상기 고속운전단계(S80)로 전환시키는 전환단계(S70)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 조건충족단계(S50)는 실내기(100) 또는 실외기(200)에 설치된 온도센서(미도시)에 의해 감지된 신호 또는 사용자가 제어부의 설정온도를 변경시킨 신호를 감지하는 감지단계(S52)와, 상기 감지단계(S52) 이후에 상기 온도센서의 신호 또는 상기 사용자에 의해 조작된 신호가 상기 인버터압축기(12)를 저속운전시켜야 하는 신호인지를 판단하는 판단단계(S54)를 포함하여 구성된다.

상기 전환단계(S70)는 저속운전되는 상기 인버터압축기(12)를 계속해서 저속운전시키거나 고속운전으로 전환시키는 단계로서, 소정시간 이상으로 계속해서 상 기 인버터압축기(12)가 저속운전될 경우 상기 제어부는 이를 판단하여 상기 인버터압축기(12)가 고속운전될 수 있도록 상기 인버터압축기(12)에 고속운전을 위한 전류를 인가한다. 이렇게 상기 인버터압축기(12)가 고속운전되면 냉매와 함께 배출되는 상기 인버터압축기(12)의 오일의 배출양도 증가하게 되어 상기 인버터압축기(12)와 정속압축기(14)에 설치된 균유관(13)을 타고 오일이 소정량 인버터압축기(12)로 이동되며, 이동된 오일의 양만큼 정속압축기(14)의 오일이 줄어들게 된다.

이와 같이 본 발명에 의한 인버터압축기의 제어방법은 고속으로 운전될 경우에도 항상 한계유면 이상의 오일을 확보할 뿐만 아니라, 저속으로 운전될 경우에는 정속압축기 내부에 과다하게 충진되는 오일을 적정한 양으로 조절할 수 있는 이점을 가지고 있다.

Claims (7)

1. 인버터압축기가 정지 또는 저속운전될 때, 제어부가 상기 인버터압축기의 고속운전 조건을 인식하는 조건충족단계와;

   상기 조건충족단계 이후에, 상기 제어부가 저속운전에 필요한 전류를 상기 인버터압축기에 소정 시간동안 인가하여 상기 인버터압축기를 저속운전시키는 저속운전단계와;

   상기 저속운전단계 이후에 상기 제어부가 고속운전에 필요한 전류를 상기 인버터압축기에 인가하여 상기 인버터 압축기를 고속운전시키는 고속운전단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인버터압축기의 제어방법
2. 제 1항에 있어서,

   상기 조건충족단계는 실내외의 온도를 감지하는 센서의 신호 또는 사용자가 변경시킨 설정온도 신호를 감지하는 감지단계와;

   상기 감지단계 이후에 상기 실내외 온도 및 변경된 신호에 의해 인버터압축기의 고속운전 여부를 판단하는 판단단계

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인버터압축기의 제어방법
3. 제 1항에 있어서,

   상기 고속운전단계 이후에 소정시간이 경과할 경우 상기 저속운전단계로 복귀하는 것을 특징으로 하는 인버터압축기의 제어방법
4. 제 1항에 있어서,

   상기 고속운전단계 이후에 소정 시간이 경과하지 않은 경우, 상기 고속운전단계를 유지시키는 것을 특징으로 하는 인버터압축기의 제어방법
5. 어큐뮬레이터로부터 냉매 및 오일을 공급받는 인버터압축기 및 정속압축기와, 상기 인버터압축기와 상기 정속압축기를 연결시켜 상기 오일을 이동시키는 균유관을 포함하여 구성되고,

   상기 인버터압축기의 정지 또는 저속운전 시, 제어부가 상기 인버터압축기의 저속운전 조건을 인식하는 조건충족단계와;

   상기 조건충족단계 이후에 상기 제어부가 저속운전에 필요한 전류를 상기 인버터 압축기에 소정 시간 동안 인가하는 저속운전단계와;

   상기 저속운전단계 이후에 상기 제어부가 고속운전에 필요한 전류를 상기 인버터압축기에 인가하는 고속운전단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인버터압축기의 제어방법
6. 제 5항에 있어서,

   상기 조건충족단계 이후에 상기 제어부는 상기 저속운전단계의 상기 소정 시간에 따라 상기 인버터압축기를 저속운전으로 유지시키거나 또는 고속운전으로 전환시키는 전환단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인버터압축기의 제어방법
7. 제 5항에 있어서,

   상기 조건충족단계는 실내외의 온도를 감지하는 센서의 신호 또는 사용자가 변경시킨 설정온도 신호를 감지하는 감지단계와;

   상기 감지단계 이후에 상기 실내외 온도 또는 변경된 신호에 의해 인버터압축기의 저속운전 여부를 판단하는 판단단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인버터압축기의 제어방법

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