KR100619733B1 - 유니터리 공기조화기의 운전제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유니터리 공기조화기의 운전제어방법에 관한 것으로, 2-스테이지 써모스태트를 그대로 사용하면서도, 서로 다른 용량을 가진 두개의 압축기를, 3-스테이지로 운전시킴으로써, 부하 대응 능력을 향상시키도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 소용량 압축기와 대용량의 압축기를 구비한 유니터리 공기조화기에 있어서, 사용자에 의해, 냉방모드가 선택되면, 써모스태트에서 약냉신호(기설정된 신호)를 발생하고, 그 약냉신호에 의해 대용량 압축기를 운전시키는 과정과; 일정시간 경과후, 실내온도와 희망온도를 비교하여, 그 비교결과에 의해 써모스태트가 강냉을 발생하기 위한 압축기 온/오프제어신호를 발생하면 소용량 및 대용량 압축기를 운전시키는 과정을 수행한다.

Description

유니터리 공기조화기의 운전제어방법{DRIVING CONTROL METHOD FOR UNITARY AIR CONDITIONER}
도 1 및 도 2는 히트펌프형 냉동사이클을 이용한 종래 유니터리 공기조화장치의 일례를 보인 모식도 및 계통도.
도3은 본 발명 유니터리 공기조화기의 개략적인 구성을 보인도.
도4는 본 발명 유니터리 공기조화기의 운전제어방법에 대한 일실시예의 동작흐름도.
도5는 본 발명 유니터리 공기조화기의 운전제어방법에 대한 다른 실시예의 동작흐름도.
도6은 본 발명 유니터리 공기조화기의 운전제어방법
본 발명은 유니터리 공기조화기에 관한 것으로, 특히 2-스테이지 써모스태트를 그대로 사용하면서도, 서로 다른 용량을 가진 두개의 압축기를, 3-스테이지로 운전시킴으로써, 부하 대응 능력을 향상시키도록 한 유니터리 공기조화기의 운전제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 유니터리 공기조화기(Unitary Air condition System)는 공장, 사무실, 호텔, 가정 등의 지하실에 구비하는 냉난방 기구를 이용하여 한 곳에서 냉풍 또는 온풍을 만들고, 이를 건물내 벽체 등에 구비한 덕트(duct)를 통해 개별 공간으로 이송하여 공급하는 중앙집중식 냉난방 시스템의 일종이다.
유니터리 공기조화기는 냉난방이 필요한 영역과 필요하지 않은 영역을 구분하여 개별 영역마다 냉풍 또는 온풍을 독립적으로 공급할 수 있도록 대개 덕트의 중간에 영역제어기(zone controller)를 설치하거나, 또는 영역의 개수에 따라 복수 개의 냉난방 기구를 독립적으로 설치하고 있다.
도 1 및 도 2는 히트펌프형 냉동사이클을 이용한 종래 유니터리 공기조화장치의 일례를 보인 모식도 및 계통도이다.
이에 도시한 바와 같이 종래 유니터리 공기조화장치는, 건물(도면에선 2층 주택)의 외부에 고정 설치하는 한 개의 실외기(1)와, 실외기(1)의 제1 교환기(1b)와 냉매관으로 연결하여 상기한 건물의 지하실이나 별채 등에 고정 설치하는 냉온풍기(2)와, 냉온풍기(2)의 급기구와 배기구에 각각 연결하여 상기한 건물의 각 층 벽채에 분리 매설하는 급기덕트(3) 및 배기덕트(4)와, 급기덕트(3)와 배기덕트(4)의 중간에 설치하여 각 층으로의 급기 및 배기를 구분하는 영역조절기(5a~5d)를 포함하고 있다.
실외기(1)는 케이스의 내부에 설치하여 냉매가스를 압축하는 한 개 이상의 압축기(1a)와, 압축기(1a)에 냉매관으로 연결하여 냉매가스를 응축(냉방운전시)하거나 잠열을 흡수(난방운전시)하는 제1 열교환기(1b)와, 냉매가스의 압력을 감압팽 창하는 팽창기구(1c)와, 외부의 공기를 제1 열교환기(1b)로 공급하여 그 열교환기 (1b)의 열교환성능을 높이는 실외팬(미도시)으로 이루어져 있다.
냉온풍기(2)는 케이스의 내부에 상기한 제1 열교환기(1b)에 일단을 연결하는 동시에 팽창기구(1c)에 타단을 연결하는 제2 열교환기(2a)와, 제2 열교환기(2a)의 하류에 위치하여 냉풍 또는 온풍을 상기한 급기덕트(3)로 유도하는 급기팬(미도시)으로 이루어져 있다. 냉온풍기의 케이스는 그 내부에 상기한 제2 열교환기(2a)와 급기팬(미도시)을 수용하도록 대체로 "유(U)"자 모양의 공기유로를 형성하고, 그 공기유로의 급기측에는 급기덕트(3)를, 배기측에는 배기덕트(4)를 각각 연결하고 있다.
급기덕트(3)와 배기덕트(4)는 전술한 바와 같이 냉온풍기(2)의 급기구와 배기구에 연결하여 해당 영역(Z1,Z2)에 분관 매설하고, 각 급기덕트(3)와 배기덕트 (4)에는 해당 영역에 냉풍이나 온풍을 공급하는 토출구(3a)와 실내공기를 순환하도록 흡입하는 흡입구(4a)를 형성하고 있다.
영역조절기(5a~5d)는 통상 냉풍이나 온풍을 해당 영역으로 구분하여 공급할 수 있도록 그 해당 영역(Z1,Z2)에 매설된 급기덕트(3)의 중간과 배기덕트(4)의 중간에 설치하는 일종의 밸브로서, 해당 영역의 온도나 습도 등을 검출하여 이 검출된 값과 설정값을 비교하여 자동으로 온/오프 할 수 있도록 제어부(미도시)에 연결하거나 또는 수동으로 조작하도록 이루어져 있다.
상기와 같은 영역조절기를 구비한 히트펌프형 유니터리 공기조화장치는 다음과 같이 동작한다.
즉, 2층 주택의 경우 각 층(해당 영역)(Z1,Z2)의 부하를 검출하여 그 부하가 설정값 이상이면 각각의 급기덕트(3)를 통해 냉풍 또는 온풍을 동시에 공급하는 반면 그 중 어느 한 쪽 영역만이 설정값 이상이면 해당 영역(Z1,Z2)의 급기덕트(3)를 통해 냉풍 또는 온풍을 구분하여 공급한다.
예컨대, 냉방운전시에는 실외기(1)의 압축기(1a)가 구동하여 냉매가스를 압축하고, 이 냉매가스는 실외기(1)의 제1 열교환기(1b)에서 응축되어 팽창기구(1c)를 통과한 후 냉온풍기(2)의 제2 열교환기(2a)를 거치면서 배기덕트(4)를 통해 공기유로로 흡입된 공기와 열전달하여 냉기를 발생하며, 이 냉기는 급기팬(미도시)에 의해 급기구를 통해 급기덕트(3)로 이동한다. 이때, 각 층(Z1,Z2)의 부하가 모두 설정값 이상이면 자동인 경우 제어부에 의해 자동으로 각 영역조절기(5a~5d)가 온(ON)되고 수동인 경우 사용자의 조작에 의해 각 영역조절기(5a~5d)를 열어 냉온풍기(2)에서 생성된 냉기가 상기한 각각의 급기덕트(3)로 이동하면서 각 층을 냉방하는 것이다. 반면, 어느 한 층(Z1,Z2)의 부하가 설정값 이하인 경우에는 부하가 높은 쪽의 영역조절기만 자동 또는 수동으로 열어 냉기가 해당 영역의 급기덕트(3)로만 이동하도록 하여 해당 층을 냉방하는 것이다.
한편, 난방운전시에도 동일하나 다만 냉매의 순환이 히트펌프형 냉동사이클에 따라 역순으로 진행된다.
여기서, 상술한 유니터리 공기조화장치는, 도3과 같이, 실내에 위치한 써모스태트가 실내 정보(실내온도와 희망온도의 차이)를 이용하여 실내기와 실외기를 제어한다.
즉, 실내 부하변수에 의해 계산된 정보 Y1,Y2(압축기의 온/오프 제어신호)에 의해 실내기와 실외기를 최소운전 또는 최대운전으로 제어한다.
이때, 상술한 종래 유니터리 공기조화장치는, 싱글모델인 경우, 써모스태트에서 운전신호인 실내기 및 실외기에서 정해진 운전(최대운전)만을 수행하게 되고, 2-스테이지(stage) 모델의 경우, 써모스태트에서 최대운전 신호인 Y2신호가 발생하면, 실내기와 실외기는 모두 최대운전을 수행하고, 상기 써모스태트에서 최소운전신호인 Y1신호가 발생하면 실내기와 실외기는 모두 최소운전을 수행하게 된다.
상술한 바와같이, 종래 유니터리 공기조화장치는, 용량이 다른 두개의 압축기를 사용함에도 불구하고, 최대 두 단계만으로 부하에 대응하므로, 부하대응능력이 저하됨과 아울러 소비전력이 증가되고, 또한 사용자가 느끼는 쾌적감이 저하되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 2-스테이지 써모스태트를 그대로 사용하면서도, 서로 다른 용량을 가진 두개의 압축기를, 3-스테이지로 운전시킴으로써, 부하 대응 능력을 향상시키도록 한 유니터리 공기조화기의 운전제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 소용량 압축기와 대용량의 압축기를 구비한 유니터리 공기조화기에 있어서, 사용자에 의해, 냉방모드가 선택되면, 써모스태트에서 약냉신호(기설정된 신호)를 발생하고, 그 약냉신호에 의해 대 용량 압축기를 운전시키는 과정과; 일정시간 경과후, 실내온도와 희망온도를 비교하여, 그 비교결과에 의해 써모스태트가 강냉을 발생하기 위한 압축기 온/오프제어신호를 발생하면 소용량 및 대용량 압축기를 운전시키는 과정으로 수행함을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 소용량 압축기와 대용량의 압축기를 구비한 유니터리 공기조화기에 있어서, 사용자에 의해, 냉방모드가 선택되면, 써모스태트에서 강냉신호(기설정된 신호)를 발생하고, 그 강냉신호에 의해 소용량 및 대용량 압축기를 운전시키는 과정과; 상기 소용량 및 대용량 압축기를 운전시키다가, 일정시간 경과하면, 실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 의해 써모스태트가 압축기 운전발생정지를 위한 압축기 온/오프제어신호를 발생하면, 상기 소용량 및 대용량의 압축기의 운전을 정지시키는 과정과; 상기 소용량 및 대용량 압축기를 운전 정지시키다가, 일정시간 경과하면, 실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 의해 써모스태트가 약냉을 발생하기 위한 압축기 온/오프 제어신호를 발생하면 대용량 압축기를 운전시키는 과정으로 수행함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 유니터리 공기조화기의 운전제어방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도4는 본 발명 유니터리 공기조화기의 운전제어방법에 대한 실시예의 동작흐름도이다.
도4에 도시한 바와같이 본 발명은, 사용자가 냉방모드를 선택하면, 약냉신호 를 발생하는데, 이때 써모스태트의 종류에 따라, 초기에 강냉신호를 발생하는 경우도 있으며, 이와같이 초기에 강냉신호를 발생하는 경우의 본 발명의 다른 실시예의 알고리즘은 후술한다.
우선, 써모스태트는, 초기 기동시 약냉신호를 발생하고, 그 약냉신호에 의해 대용량 압축기를 운전시킨다.
이후, 실내의 부하가 해소되는 일정시간이 경과되면, 실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 의해 써모스태트가 강냉신호를 발생하기 위한 압축기 온/오프제어신호(Y2)를 발생하면 소용량 및 대용량 압축기를 모두 운전시켜 실내 부하를 해소한다.
그 다음, 상기 소용량 및 대용량 압축기를 일정시간 운전시킨 후, 다시 실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 의해 써모스태트가 약냉을 발생하기 위한 압축기 온/오프제어신호(Y1)를 발생하면 상기 소용량 압축기는 정지시키고, 대용량 압축기만 운전시킨다.
이렇게, 대용량 압축기를 운전시키다가, 일정시간 경과하면 실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 써머스태트가 압축기 운전 발생정지를 위한 압축기 온/오프제어신호를 발생하면 대용량 압축기의 운전을 정지시키고, 다시 일정시간후, 써모스태트에 의해 약냉 발생을 위한 압축기 온/오프제어신호(Y1)가 발생하면 상기 소용량 압축기를 운전시킨다.
즉, 써모스태트가 약냉신호(Y1)를 발생한후 정지신호를 발생하고, 다시 약냉신호(Y1)를 발생하면 소용량 압축기만 운전시키는데, 즉 어느 정도 부하가 해소된 것으로 판단하여 최소운전을 실행한다.
따라서, 이후로는 실내부하가 어느정도 해소된 것으로 판단하여 약냉신호(Y1) 발생시 소용량 압축기만을 운전시킨다.
즉, 상기 소용량 압축기를 운전시키다가, 다시 일정시간이 경과되면 실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 써머스태트가 압축기 운전발생정지를 위한 압축기 온/오프제어신호를 발생하면 상기 소용량 압축기의 운전을 정지시키고, 다시 일정시간후, 써모스태트에 의해 약냉신호(Y1) 발생을 위하여 압축기 온/오프제어신호가 발생하면 상기 소용량 압축기를 운전시킨다.
한편, 상기 소용량 및 대용량 압축기를 운전시키다가, 일정시간 경과후, 실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 의해, 써모스태트가 압축기 운전 발생 정지를 위한 압축기 온/오프제어신호를 발생하면, 대용량 및 소용량 압축기의 운전을 정지시키고, 이렇게 대용량 및 소용량 압축기의 운전을 정지시키다가, 일정시간 경과하면, 실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 의해 써모스태트가 약냉신호(Y1) 발생을 위한 압축기 온/오프제어신호를 발생하면, 대용량 압축기를 운전시킨다.
즉, 강냉신호에 의해 대용량 압축기 및 소용량 압축기로 운전하다가, 일정시간 경과하여 부하가 해소되어 약냉신호가 발생하거나, 일정시간 동안 압축기가 정지된후 약냉신호가 발생하면, 소용량 압축기는 정지시키고 대용량 압축기만 운전시켜 부하를 해소한다.
도5는 본 발명 유니터리 공기조화기의 운전제어방법에 대한 다른 실시예의 동작흐름도이다.
도5에 도시한 바와같이 본 발명은,사용자에 의해, 냉방모드가 선택되면, 써모스태트에서 강냉신호(기설정된 신호)를 발생하고, 그 강냉신호에 의해 소용량 및 대용량 압축기를 운전시킨다.
상기 소용량 및 대용량 압축기를 일정시간 운전시킨 후, 실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 의해 써모스태트가 압축기 운전 발생정지를 위한 압축기 온/오프제어신호를 발생하면, 상기 소용량 및 대용량의 압축기의 운전을 정지시킨다.
그 다음, 상기 소용량 및 대용량 압축기를 운전 정지시키다가, 일정시간 경과하면, 실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 의해 써모스태트가 약냉신호를 발생하기 위한 압축기 온/오프 제어신호를 발생하면 상기 대용량 압축기를 운전시킨다.
만약, 상기 소용량 및 대용량 압축기를 운전시키다가, 일정시간 경과하면 실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 써모스태트가 약냉 발생을 위한 압축기 온/오프 제어신호를 발생하면 상기 소용량 압축기는 정지시키고,상기 대용량 압축기만을 운전시킨다.
그 다음, 상기 대용량 압축기를 운전시키다가, 일정시간 경과하면 실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 써모스태트가 압축기 운전발생정지를 위한 압축기 온/오프제어신호를 발생하면, 상기 대용량 압축기 운전을 정지시키고, 다시 일정시간 경과후, 실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 써모스태트가 약냉발생을 위한 압축기 온/오프 제어신호를 발생하면 소용량 압축기를 운전시킨다.
여기서, 도6은 본 발명과 종래에 의한 실내공기온도를 보인 그래프로서, 전체적으로 실내온도의 변동폭이 종래보다 작음을 알 수 있다.
본 발명은 부하에 따라 약냉신호에 따른 압축기의 운전방식을 달리하는 것으로, 즉 강냉신호에 의해, 대용량 및 소용량 압축기를 운전시키다가, 약냉신호가 발생하거나, 부하가 해소되어 정지된 다음 일정시간이 지나 약냉신호가 발생하면 대용량 압축기만 운전시키고, 약냉신호에 의해 대용량 압축기만 운전시키다가, 부하가 해소되어 정지된 다음,일정시간이 지나 약냉신호가 발생하면 소용량 압축기만을 운전시키도록 한 것이다.
상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 서로 다른 용량을 가진 두개의 압축기를, 실외온도 및 실내기측 부하변수에 따라 다단계의 용량으로 가변되어 운전시킴으로써, 부하대응 능력이 향상되는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 소용량 압축기와 대용량의 압축기를 구비한 유니터리 공기조화기에 있어서,
    사용자에 의해, 냉방모드가 선택되면, 써모스태트에서 약냉신호(기설정된 신호)를 발생하고, 그 약냉신호에 의해 대용량 압축기를 운전시키는 과정과;
    일정시간 경과후, 실내온도와 희망온도를 비교하여, 그 비교결과에 의해 써모스태트가 강냉을 발생하기 위한 압축기 온/오프제어신호를 발생하면 소용량 및 대용량 압축기를 운전시키는 과정으로 수행함을 특징으로 하는 유니터리 공기조화기의 압축기 운전제어방법.
  2. 제1 항에 있어서, 소용량 및 대용량 압축기를 일정시간 운전시킨 후,
    실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 의해 써모스태트가 약냉을 발생하기 위한 압축기 온/오프제어신호를 발생하면 상기 소용량 압축기를 정지시키고, 대용량 압축기만을 운전시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유니터리 공기조화기의 압축기 운전제어방법.
  3. 제2 항에 있어서, 대용량 압축기를 운전시키다가,
    일정시간 경과하면, 실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 써머스태트가 압축기 운전 발생정지를 위한 압축기 온/오프제어신호를 발생하면 대용량 압축기의 운전을 정지시키고,
    다시 일정시간후, 써모스태트에 의해 약냉 발생을 위한 압축기 온/오프제어신호가 발생하면 소용량 압축기를 운전시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유니터리 공기조화기의 압축기 운전제어방법.
  4. 제3 항에 있어서, 소용량 압축기를 운전시키다가,
    일정시간 경과후, 실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 써머스태트가 압축기 운전발생정지를 위한 압축기 온/오프제어신호를 발생하면 소용량 압축기의 운전을 정지시키고,
    다시 일정시간후, 써모스태트에 의해 약냉발생을 위하여 압축기 온/오프제어신호가 발생하면 상기 소용량 압축기를 운전시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유니터리 공기조화기의 압축기 운전제어방법.
  5. 제1 항에 있어서, 소용량 및 대용량 압축기를 일정시간 운전시킨 후,
    실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 의해, 써모스태트가 압축기 운전 발생 정지를 위한 압축기 온/오프제어신호를 발생하면, 상기 대용량 및 소용량 압축기의 운전을 정지시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유니터리 공기조화기의 압축기 운전제어방법.
  6. 제5 항에 있어서, 대용량 및 소용량 압축기의 운전을 정지시킨 후,
    일정시간 경과하면 실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 의해 써모스태트가 약냉발생을 위한 압축기 온/오프제어신호를 발생하면, 대용량 압축기만을 운전시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유니터리 공기조화기의 압축기 운전제어방법.
  7. 소용량 압축기와 대용량의 압축기를 구비한 유니터리 공기조화기에 있어서,
    사용자에 의해, 냉방모드가 선택되면, 써모스태트에서 강냉신호(기설정된 신호)를 발생하고, 그 강냉신호에 의해 소용량 및 대용량 압축기를 운전시키는 과정과;
    상기 소용량 및 대용량 압축기를 일정시간 운전시킨 후,
    실내온도와 희망온도를 비교하고 그 비교결과에 의해 써모스태트가 압축기 운전발생정지를 위한 압축기 온/오프제어신호를 발생하면, 상기 소용량 및 대용량의 압축기의 운전을 정지시키는 과정과;
    상기 소용량 및 대용량 압축기를 운전 정지시킨 후,
    일정시간 경과하면, 실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 의해 써모스태트가 약냉을 발생하기 위한 압축기 온/오프 제어신호를 발생하면 대용량 압축기를 운전시키는 과정으로 수행함을 특징으로 하는 유니터리 공기조화기의 압축기 운전제어방법.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 소용량 및 대용량 압축기를 일정시간 운전시킨 후,
    실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 써모스태트가 약냉 발생을 위한 압축기 온/오프 제어신호를 발생하면, 상기 소용량 압축기를 정지시키고 대용량 압축기만을 운전시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유니터리 공기조화기의 압축기 운전제어방법.
  9. 제7 항에 있어서, 대용량 압축기를 운전시키다가,
    일정시간 경과하면, 실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 써모스태트가 압축기 운전발생정지를 위한 압축기 온/오프제어신호를 발생하면, 대용량 압축기 운전을 정지시키고,
    일정시간 경과후, 실내온도와 희망온도를 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 써모스태트가 약냉발생을 위한 압축기 온/오프 제어신호를 발생하면,
    소용량 압축기를 운전시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유니터리 공기조화기의 압축기 운전제어방법.
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