KR100835360B1 - 공기 조화기 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 다른 압축 용량으로 가변할 수 있는 용량 가변 압축기에 연결하는 적어도 하나의 운전 캐패시터와 운전 캐패시터의 용량을 고정시키고 상기 용량 가변 압축기의 압축 용량을 가변시키는 제어부를 포함한다. 제어부는 부하 가변 운전 모드에서 부분 부하 운전과 전 부하 운전을 교대로 수행하는 동안 입력 전원의 전압 또는 전류를 감지하여 부분 부하 운전 또는 전 부하 운전을 지속하거나 운전 전환하여 압축 용량을 가변한다.

압축 능력, 용량 가변, 운전 효율, 캐패시터

Description

공기 조화기 및 그 제어 방법{Air-Conditioner And Method Thereof}

도 1은 본 발명에 적용하는 용량 가변 회전 압축기의 구성을 나타낸 단면도로, 제1압축실에서 압축동작이 이루어지는 상태를 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 용량 가변 압축기를 적용한 냉동 사이클을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 공기 조화기의 제어 블록다이어그램이다.

도 4는 본 발명에 따른 전 부하 운전과 부분 부하 운전을 교대로 수행하는 경우 유로 선택 장치의 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 가변 부하 운전에서 시스템 효율을 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 공기 조화기의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10 : 용량 가변 압축기

100 : 제어부

108 : 전압 감지부

본 발명은 공기 조화기 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축 용량을 가변하는 운전에서 압축기의 효율 향상을 통하여 공기 조화기의 운전 효율을 개선하기 위한 공기 조화기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

공조 부하의 변동에 능동적으로 대응하기 위하여 압축 용량을 가변할 수 있는 용량 가변 압축기를 이용하고 있으며, 이러한 용량 가변 압축기는 정속형 압축기와 변속형 압축기로 구분할 수 있다.

정속형 압축기는 정속으로 압축기를 회전시키되 압축용량을 가변하기 위해서는 압축기의 회전방향을 정회전과 역회전으로 변환하여 2단의 능력가변이 가능한 압축기로서 대한민국 공개특허공보 제2004-0097746호에 개시되어 있다. 정속형 압축기의 경우 정역회전의 변환을 위해 압축기를 일정시간 정지시켜야하고 용량가변이 2단계로만 이루어지는 한계가 있으며 다양한 압축용량을 위해서는 토출냉매의 일부를 바이패스하여야 하므로 운전의 효율성이 떨어지고 제조원가가 상승하게 된다.

변속형 압축기는 압축기를 회전시키는 모터에 모터의 회전수를 조절하는 인버터를 부착하여 압축기의 회전수를 조절하여 압축용량을 가변하는 압축기로서 대한민국 공개특허공보 제2001-0018242호에 개시되어 있다. 변속형 압축기는 압축용량의 연속적인 가변이 가능하나 이를 위해 압축기의 회전수를 조절하기 위한 고가의 인버터가 필요하므로 제조원가가 상승하게 된다.

정속형 압축기에 해당하면서도 연속적인 용량가변을 할 수 있는 용량가변 압 축기에 관한 것으로, 베인의 진퇴동작 제어를 통해 압축용량을 가변시킬 수 있는 용량가변 압축기가 대한민국 공개특허공보 제2004-0021140호에 개시되어 있다. 이러한 용량가변 압축기는 베인을 구속하는 구속수단에 의해 필요에 따라 베인을 구속하거나 구속 해제하는 것을 통해 압축용량을 가변시킬 수 있다.

일반적으로 정속형 압축기는 낮은 운전 효율을 나타내는 것이 가장 취약한 점인데, 베인의 구속 동작을 제어하여 압축용량을 가변하는 경우, 기존 보다 운전 효율이 향상되게 할 수 있었다.

그러나, 낮은 공조 부하에서 베인의 구속 동작을 제어하여 압축 용량을 가변하더라도 여전히 운전 효율이 높지 않아서 결국 공기 조화기의 운전 효율을 기대하는 수준으로 향상시킬 수 없었다.

본 발명의 목적은 베인의 구속 동작을 제어하여 압축 용량을 가변하는 운전 시 압축기 효율 향상을 통하여 공기 조화기의 운전 효율을 개선할 수 있도록 한 공기 조화기 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 입력 전원; 복수 운전에 대응하는 서로 다른 압축 용량으로 가변할 수 있는 용량 가변 압축기; 상기 입력 전원과 용량 가변 압축기 사이에 연결하는 적어도 하나의 운전 캐패시터; 및 상기 운전 캐패시터의 용량을 고정시키고 상기 용량 가변 압축기의 압축 용량을 가변시켜 운전하는 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 복수 운전은 서로 교대로 수행하는 부분 부하 운전과 전 부하 운전을 포함하며, 상기 제어부는 상기 입력 전원의 상태에 따라 부분 부하 운전과 전 부하 운전 중 어느 하나를 지속적으로 수행하거나 운전 전환한다.

상기 입력 전원의 전압을 감지하여 상기 제어부에 제공하기 위한 전압 감지부를 더 포함한다.

상기 입력 전원의 전류를 감지하여 상기 제어부에 제공하기 위한 전류 감지부를 더 포함한다.

상기 용량 가변 압축기는 복수의 압축실을 가지고 적어도 하나의 압축실에 대응하는 베인의 구속 여부에 따라 압축 용량을 가변하며, 어느 하나의 압축실에서 압축이 이루어지는 부분 부하 운전과 복수 압축실 모두에서 압축이 이루어지는 전 부하 운전을 수행하며, 상기 베인의 구속을 제어하기 위한 베인제어장치를 더 구비하며, 상기 베인제어장치는 압축기 토출측 고압관 및 어큐뮬레이터의 일측 저압관을 베인에 연결하는 연결관에 선택적으로 연결하기 위한 유로 선택 장치를 포함하며, 상기 제어부는 상기 유로 선택 장치를 제어하여 상기 압축 용량을 가변하며, 상기 운전 캐패시터의 용량을 상기 부분 부하 운전에 대응하여 고정시킨다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 복수의 압축실을 가지고 적어도 하나의 압축실에 대응하는 베인의 구속 여부에 따라 압축 용량을 가변하며, 어느 하나의 압축실에서 압축이 이루어지는 부분 부하 운전과 복수 압축실 모두에서 압축이 이루어지는 전 부하 운전을 수행하는 용량 가변 압축기를 구비한 공기 조화기의 제어 방법에 있어서, 공조 부하에 따라 결정한 운전 모드가 부분 부하 운전과 전 부 하 운전을 교대로 수행하는 부하 가변 운전 모드인지 판단하는 단계; 부하 가변 운전 모드이면 부분 부하 운전과 전 부하 운전을 선택적으로 수행하는 동안 입력 전원의 상태를 감지하는 단계; 상기 감지한 입력 전원의 상태와 기준값을 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 따라 수행하고 있는 부분 부하 운전과 전 부하 운전을 지속하거나 운전 전환하는 단계를 포함한다.

상기 입력 전원의 상태는 상기 입력 전원의 전압 또는 전류이다.

상기 전 부하 운전을 하는 동안 상기 입력 전원의 전압이 제1기준전압이상이면 운전 지속하고 제1기준값이상이 아니면 부분 부하 운전으로 전환하며, 상기 부분 부하 운전을 하는 동안 상기 입력 전원의 전압이 제2기준전압이하이면 운전 지속하고 제2기준값이하가 아니면 전 부하 운전으로 전환한다.

상기 전 부하 운전을 하는 동안 상기 입력 전원의 전류가 제1기준전류이상이면 부분 부하 운전으로 전환하고 제1기준전류이상이 아니면 운전 지속하며, 상기 부분 부하 운전을 하는 동안 상기 입력 전원의 전류가 제2기준전류이하이면 전 부하 운전으로 전환하고 제2기준 전류이하가 아니면 운전 지속한다.

이하, 본 발명의 실시 예에 의한 공기 조화기 및 그 제어 방법을 설명한다.

도 1은 본 발명에 적용하는 용량 가변 회전 압축기의 구성을 나타낸 단면도로, 제1압축실에서 압축동작이 이루어지는 상태를 도시한 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 용량 가변 압축기(1)는 밀폐용기(10)의 내측 상부에 설치된 전동요소(20), 밀폐용기(10)의 내측 하부에 설치되며 전동요소(20)와 회전축(21)을 통해 연결된 압축요소(30)를 구비한다.

전동요소(20)는 밀폐용기(10)의 내면에 고정된 원통형 고정자(22)와, 고정자(22)의 내부에 회전 가능하게 설치되고 중심부가 회전축(21)에 결합된 회전자(23)를 포함한다. 전동요소(20)는 전원을 인가할 때 회전자(23)가 회전함으로써 회전축(21)에 의해 연결된 압축요소(30)를 구동시킨다.

압축요소(30)는 상호 구획된 상부의 제1압축실(31)과 하부의 제2압축실(32)을 갖춘 하우징과, 제1 및 제2압축실(31,32) 내에 각각 마련되며 회전축(21)에 의해 동작하는 제1 및 제2압축유닛(40,50)을 포함한다.

압축요소(30)의 하우징은 제1압축실(31)이 형성된 상부의 제1바디(33), 제2압축실(32)이 형성되며 제1바디(33)의 하부에 설치된 제2바디(34), 제1압축실(31)과 제2압축실(32)의 구획을 위해 제1 및 제2바디(33,34) 사이에 설치된 중간판(35), 제1압축실(31)의 상측 개구와 제2압축실(32)의 하측 개구를 폐쇄함과 동시에 회전축(21)을 지지하도록 제1바디(33)의 상부와 제2바디(34)의 하부에 각각 장착된 제1 및 제2플랜지(36,37)를 포함한다. 회전축(21)은 제1 및 제2압축실(31,32)의 중심을 관통하며 제1 및 제2압축실(31,32) 내부의 압축유닛들(40,50)에 연결된다.

제1 및 제2압축유닛(40,50)은 제1 및 제2압축실(31,32)의 회전축(21)에 각각 마련된 제1 및 제2편심부(41,51), 제1 및 제2압축실(31,32)의 내면과 접하여 회전하도록 제1 및 제2편심부(41,51)의 외면에 각각 회전 가능하게 결합된 제1 및 제2롤러(42,52)를 포함한다. 제1편심부(41)와 제2편심부(51)는 균형을 유지하도록 편심방향이 상호 반대로 배치된다.

또 제1 및 제2압축유닛(40,50)은 제1 및 제2롤러(42,52)의 회전에 따라 각 압축실(31,32)의 반경방향으로 진퇴하면서 각 압축실(31,32)을 구획하는 제1베인(43)과 제2베인(53)을 포함한다. 제1베인(43)과 제2베인(53)은 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 각 압축실(31,32)의 반경방향으로 길게 형성된 제1 및 제2안내홈(44,54)에 수용되어 진퇴가 안내된다. 제2안내홈(54) 내에는 제2베인(53)이 제2압축실(32)을 구획할 수 있도록 제2베인(53)을 제2롤러(52) 쪽으로 가압하는 베인스프링(55)이 설치된다.

제1안내홈(44) 후방에는 도 2에 도시한 바와 같이, 제1베인(43)의 후단을 수용하는 제1밀폐실(46)이 형성된다. 제1밀폐실(46)은 중간판(35) 및 제1플랜지(36)에 의하여 밀폐용기(10) 내부공간과 구획된다. 제1밀폐실(46)은 소정 량의 가스를 수용할 수 있다.

용량 가변 압축기(1)는 제1밀폐실(46)에 흡입압력을 인가함으로써 제1베인(43)을 후퇴시킨 상태로 구속하거나 제1밀폐실(46)에 토출압력을 인가함으로써 제1베인(43)의 진퇴가 이루어지도록 구속해제하는 베인제어장치(60)를 구비한다. 베인제어장치(60)는 제1베인(43)을 구속하거나 구속을 해제함으로써 제1압축실(31) 쪽에서 압축 또는 공회전이 이루어지도록 하여 압축용량을 가변시킬 수 있도록 한다. 이러한 베인제어장치(60)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 후술하기로 한다.

제1바디(33)와 제2바디(34)에는 제1압축실(31)과 제2압축실(32) 내부로 가스가 유입될 수 있도록 흡입관들(71,72)과 연결되는 흡입구들(73)과, 각 압축 실(31,32) 내부에서 압축된 가스가 밀폐용기(10) 내부로 토출되도록 하는 토출구들(75,76)이 형성된다. 따라서 압축기가 가동될 때 밀폐용기(10) 내부는 토출구들(75,76)을 통해 배출되는 압축가스에 의해 고압으로 유지되고, 밀폐용기(10) 내부의 압축가스는 밀폐용기(10) 상부에 마련된 토출배관(77)을 통해 외부로 안내된다. 흡입되는 가스는 어큐뮬레이터(78)를 거친 후 흡입관들(71,72)을 통해 각 압축실(31,32)의 흡입구로 안내된다.

베인제어장치(60)는 도 1에 도시한 바와 같이, 제1베인안내홈(44) 후방의 제1밀폐실(46)과 직접 통하도록 연결된 연결관(61), 연결관(61)과 토출배관(77)을 연결하는 고압관(62), 연결관(61)과 흡입배관(70)을 연결하는 저압관(63), 고압관(62)과 저압관(63)이 연결관(61)에 선택적으로 연통되도록 하는 유로선택장치(64)를 포함한다. 이러한 유로선택장치(64)는 제어부(100)의 제어 신호에 따라 선택적으로 연통시키는 동작을 수행할 수 있다.

고압관(62), 유로선택장치(64) 및 연결관(61)으로 연결되는 유로는 제1밀폐실로 토출압력을 전달하는 고압유로를 형성한다. 또한, 저압관(63), 유로선택장치(64) 및 연결관(61)으로 연결되는 유로는 제1밀폐실로 흡입압력을 전달하는 저압유로를 형성한다. 유로선택장치(64)는 연결관(61), 고압관(62), 저압관(63)이 연결되는 지점에 설치되며 전동식 삼방밸브를 일예로 들 수 있다. 연결관(61)의 출구는 제1플랜지(36)에 연결되고, 제1플랜지(36)에는 제1연결관(61)과 제1밀폐실(46)을 직접 연통시키는 연통유로(36a)가 형성된다.

베인제어장치(60)의 동작은 다음과 같이 이루어진다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 저압관(63)이 연결관(61)과 연통하도록 삼방 밸브(64)가 동작할 때는 제1밀폐실(46)에 흡입압력이 가해진다. 따라서 이때는 제1베인(43)이 후퇴한 상태에서 정지되므로 제1압축실(31)에서 공회전이 이루어진다(구속상태). 이와 같이 제1압축실(31)과 제1밀폐실(46)의 압력상태에 의해 제1베인(43)은 제1롤러(42)의 편심 회전에 따라 후퇴한 후 다시 전진하지 못하게 된다. 따라서 제1압축실(31)에서 냉매가 흡입되는 부분과 토출되는 부분이 구획되지 않으므로 냉매가 제1압축실(31)을 따라 회전하면서 이동할 뿐 실질적인 압축행정은 이루어 지지 않는다.

이와 달리 고압관(62)이 연결관(61)과 연통하도록 삼방 밸브(64)가 동작할 때는 제1밀폐실(46)에 토출압력이 가해진다. 따라서 이때는 제1베인(43)이 토출압력에 의해 제1압축실(31) 쪽으로 밀리므로 제1베인(43)이 제1롤러(42)의 편심 회전에 따라 진퇴한다. 토출압력이 가해지면 제1밀폐실(46)의 압력이 제1압축실(31)의 압력보다 높아 제1베인(43)이 제1롤러(42)의 편심 회전에 따라 진퇴하면서 제1압축실(31)에서 압축동작이 이루어진다(구속해제상태).

이와 같이 제어부(100)의 제어를 받는 삼방 밸브(64)의 동작에 의하여 제1베인(43)의 구속을 제어함으로써 제1압축실(31) 쪽에서 압축 또는 공회전이 이루어지도록 할 수 있고, 이를 통해 압축 용량을 가변시킬 수 있다.

도 2를 참고하여, 용량 가변 압축기(1)는 응축기(102), 팽창장치(104), 및 증발기(106)와 하나의 폐회로로 연결하여 냉동사이클을 구성한다.

도 3에 도시한 바와 같이 용량 가변 압축기(1)에 공급하는 입력 전원을 안정 적으로 공급하도록 하기 위해서 전원과 압축기(1) 사이에 제1 및 제2 운전 캐패시터(C1)(C2)를 구비하고 있다. 전원 스위치(S1)는 입력 전원을 공급 또는 차단하는 역할을 하며, 선택 스위치(S2)는 제2운전 캐패시터(C2)에 직렬 연결한다.

선택 스위치(S2)가 온되면 제1 및 제2 운전 캐패시터(C1)(C2)가 병렬 연결되고, 선택 스위치(S2)가 오프되면 제1 운전 캐패시터(C1)가 단독으로 압축기(1)에 연결된다.

전압 감지부(108)는 입력 전원의 전압을 감지하여 제어부(100)에 제공한다. 제어부(100)는 제공받은 입력 전원의 전압을 토대로 선택 스위치(S2)의 동작을 제어하며, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

미설명 부호 R은 방전 저항이다.

압축 용량의 가변은 부분 부하 운전과 전 부하 운전으로 구분할 수 있다. 여기서, 부분 부하 운전은 제1압축실(31)에서 공회전이 이루어지고 제2압축실(32)에서만 실질적인 압축이 이루어지도록 하는 것으로 상대적으로 압축 용량이 작고, 전 부하 운전은 제1 및 제2압축실(31)(32)에서 모두 압축이 이루어지도록 하는 것으로 상대적으로 압축 용량이 크다.

도 4에 도시한 바와 같이, 부분 부하 운전에서 제어부(100)에 의해 삼방 밸브(64)를 온시켜 저압관(63)이 연결관(61)과 연통되게 하고, 전 부하 운전에서 삼방 밸브(64)를 오프시켜 고압관(62)이 연결관(61)과 연통되게 한다.

제어부(100)가 도시하지 않은 실내기로부터 수집한 정보를 토대로 하여 계산한 공조 부하의 크기에 대응하여 공조 시스템의 운전 모드를 설정한다. 실시 예에 서는 부분 부하 전용 운전, 부하 가변 운전, 전 부하 전용 운전으로 구분한다. 제어부(100)는 상대적으로 적은 공조 부하에 대응하여 부분 부하 운전을 지속적으로 수행하는 부분부하 전용 운전을 수행하도록 하고, 상대적으로 큰 공조 부하에 대응하여 전 부하 운전을 지속적으로 수행하는 전 부하 전용 운전을 수행하도록 하며, 중간 크기의 공조 부하에 대응하여 부분 부하 운전과 전 부하 운전을 교대하여 설정 비율에 따라 주기적으로 수행하도록 한다.

압축기 효율을 고려하여 부분 부하 운전 모드(운전 부하가 0~A)에서는 제1운전 캐패시터(C1)만을 연결시키게 하고, 전 부하 운전 모드(운전 부하가 100%)에서는 제1 및 제2운전 캐패시터(C1)(C2)를 병렬 연결시키게 한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 부하 가변 운전 모드(운전 부하가 A부터 100% 사이)에서는 전 부하 운전과 부분 부하 운전을 교대로 수행하게 되는데, 교대로 수행하는 운전에서 사용하는 운전 캐패시터의 용량에 따라 압축기 효율은 서로 호응하는 관계가 있다.

부하 가변 운전 모드에서 일정 주기마다 전 부하 운전과 부분 부하 운전을 교대로 수행 시 하나의 운전 캐패시터를 사용하는 경우의 공기 조화기의 시스템 운전 효율(P1)은 상대적으로 낮은 부하에서 효율이 낮게 나타난다. 여기서 하나의 운전 캐패시터의 용량은 전 부하 운전에 기초하여 크게 설정하는데, 이에 따라 낮은 부하에서는 운전 캐패시터의 용량이 적절하지 않을 수 있기 때문에 효율이 낮다. 또한 압축기의 입력 전원의 전압이 낮고 부분 부하 운전에서 전 부하 운전으로 전환 시 기동 토크가 많이 필요하게 됨에 따라 이때 압축기가 멈추는 현상이 발생할 수 있다.

두 개의 운전 캐패시터를 사용하되 부분 부하 운전에서는 하나를 연결하고 전 부하 운전에서 두 개의 운전 캐패시터를 병렬 연결하는 경우의 공기 조화기의 시스템 운전 효율(P2)은 앞서 설명한 하나의 운전 캐패시터를 사용하는 경우에 비하여 운전 효율이 상승하게 된다. 그렇지만 두 개의 운전 캐패시터를 사용하여 필요에 따라 선택적으로 연결하는 방법을 적용하여도 운전 효율이 전체적으로 기대 수준에 미치지 못한다.

하나의 운전 캐패시터를 사용하며 입력 전원의 전압을 감지하고 감지 전압에 따라 전 부하 운전에서 부분 부하 운전으로 전환하거나 부분 부하 운전에서 전 부하 운전으로 전환하는 경우의 공기 조화기의 시스템 운전 효율(P)은 전체적으로 운전 효율이 양호하다.

전 부하 운전을 하는 동안 전압 감지부(108)를 통해 감지한 입력 전원의 전압이 제1기준값(예를 들어 정격 전압의 80%) 보다 적어지는 전압 강하가 발생하는 경우, 제어부(100)는 전 부하 운전에서 부분 부하 운전으로 전환한다. 이와 같이 입력 전원의 전압에 따라 운전 전환을 수행하기 때문에 하나의 운전 캐패시터를 사용하여 전 부하 운전 시 압축기 스톨을 미연에 방지할 수 있다.

부분 부하 운전을 하는 동안 전압 감지부(108)를 통해 감지한 입력 전원의 전압이 제2기준값(예를 들어 정격 전압의 130%) 보다 커져서 과도한 전압이 걸리는 경우, 제어부(100)는 부분 부하 운전에서 전 부하 운전으로 전환한다. 이와 같이 입력 전원의 전압에 따라 운전 전환하기 때문에 하나의 운전 캐패시터를 사용하여 부분 부하 운전 시 냉매 순환량이 적어 압축기 온도가 이상 고온을 상승되는 경우에 대비할 수 있다.

앞서 설명한 실시 예에서는 전압 감지부를 이용하여 감지한 입력 전원의 전압에 기초하여 운전 전환 여부를 설정하는 방법을 적용하고 있으나, 다른 방법으로 입력 전원의 전류를 감지하는 전류감지부를 통해 감지한 전류가 정격 전류보다 크면 전 부하 운전에서 부분 부하 운전으로 전환하고 감지한 전류가 정격 전류보다 작으면 부분 부하 운전에서 전 부하 운전으로 전환하는 것도 가능하다. 이와 같이 입력 전류를 감지하는 전류 감지부의 구성은 공지된 기술이고 이러한 전류 감지부를 적용하는 경우 도 3의 전압 감지부를 대체할 수 있음은 구체적인 설명이 없어도 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있을 것이다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기 조화기의 제어 방법을 설명한다.

제어부(100)는 적어도 하나의 실내기로부터 제공받은 실내 온도 등의 정보를 토대로 하여 요구하는 공조 부하를 계산하고, 계산한 공조 부하에 따라 부분 부하 전용 운전, 부하 가변 운전, 전 부하 전용 운전 중 어느 하나를 결정한다(200).

제어부(100)는 결정된 운전 모드가 부하 가변 운전인지 판단하고(202), 그 판단 결과 부하 가변 운전이 아니면 즉 부분 부하 운전이나 전 부하 운전이면 해당 운전 모드에 따라 압축기 운전을 제어한다. 여기서 전 부하 운전은 삼방 밸브(64)를 오프하여 제1 및 제2압축실(31)(32)에서 모두 압축이 이루어지도록 하고, 선택 스위치(S2)를 온하여 제1 및 제2운전 캐패시터(C1)(C2)를 병렬 연결하도록 한 다(203).

동작 202의 판단 결과 운전 모드가 부하 가변 운전이면 계사한 공조 부하에 기초하여 일정 주기(예를 들어 20초)마다 적용하기 위한 전 부하 운전과 부분 부하 운전의 비율을 결정한다(204).

그런 다음 제어부(100)는 해당 주기에서 전 부하 운전의 수행여부를 판단하고(206), 그 판단 결과 전 부하 운전의 수행으로 판단되면 선택 스위치(S2)를 오프하여 제1운전 캐패시터(C1)를 연결한 상태에서 삼방 밸브(64)를 오프하여 제1 및 제2압축실(31)(32)에서 모두 압축이 이루어지도록 하여 전 부하 운전을 수행한다(208).

전 부하 운전을 수행하는 동안 전압 감지부(108)를 통해 입력 전원의 전압을 감지하고(210), 감지한 전원 전압이 제1기준값(예를 들어 정격 전압의 80%)이상인지 판단하고(212), 그 판단 결과 감지한 전원 전압이 제1기준값이상이면 전 부하 운전을 지속적으로 수행하고(214), 그 판단 결과 감지한 전원 전압이 제1기준값이상이 아니면 즉 전압 강하가 발생하면 전 부하 운전에서 부분 부하 운전으로 전환한다(216).

동작 206의 판단 결과 전 부하 운전이 아니면 제어부(100)는 해당 주기에서 부분 부하 운전의 수행여부를 판단하고(207), 그 판단 결과 부분 부하 운전의 수행으로 판단되면 선택 스위치(S2)를 오프하여 제1운전 캐패시터(C1)를 연결한 상태에서 삼방 밸브(64)를 온하여 제2압축실(32)에서 실질적으로 압축이 이루어지도록 하여 부분 부하 운전을 수행한다(209).

부분 부하 운전을 수행하는 동안 전압 감지부(108)를 통해 입력 전원의 전압을 감지하고(211), 감지한 전원 전압이 제2기준값(예를 들어 정격 전압의 130%)이하인지 판단하고(213), 그 판단 결과 감지한 전원 전압이 제2기준값이하이면 부분 부하 운전을 지속적으로 수행하고(215), 그 판단 결과 감지한 전원 전압이 제2기준값이하가 아니면 즉 과도 전압이 입력되면 부분 부하 운전에서 전 부하 운전으로 전환한다(217).

동작 214, 215, 216, 217을 수행한 다음 제어부(100)는 해당 주기가 종료인지 판단하고(218), 그 판단 결과 해당 주기가 종료가 아니면 동작 206으로 진행한다. 그 판단 결과 해당 주기가 종료이면 공기 조화기의 운전 종료인지 판단하고(220), 그 판단 결과 운전 종료가 아니면 공조 부하에 따라 운전 모드를 결정하기 위해 동작 200로 진행한다.

동작 200의 판단 결과 운전 종료이면 제어부(100)는 전원 스위치(S1)오프하여 운전을 정지한다(222).

이상과 같이 본 발명은 부하 가변 운전 모드에서 부분 부하 운전과 전 부하 운전을 교대로 수행하는 동안 입력 전원의 전압 또는 전류를 감지하여 부분 부하 운전 또는 전 부하 운전을 지속하거나 운전 전환하여 압축기 효율을 향상시킴으로써 공기 조화기의 운전 효율을 증대할 수 있다.

Claims (9)

1. 입력 전원;

   부분 부하 운전과 전 부하 운전을 포함하는 복수 운전에 대응하여 서로 다른 압축 용량으로 가변할 수 있는 용량 가변 압축기;

   상기 입력 전원과 용량 가변 압축기 사이에 연결하는 적어도 하나의 운전 캐패시터; 및

   상기 입력 전원에 따라 부분 부하 운전과 전 부하 운전 중 어느 하나를 지속적으로 수행하도록 제어하거나 운전을 전환하도록 제어하되, 상기 운전 캐패시터의 용량을 고정시키고 상기 용량 가변 압축기의 압축 용량을 가변시켜 상기 부분 부하 운전과 전 부하 운전의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 공기 조화기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 입력 전원의 전압을 감지하여 상기 제어부에 제공하기 위한 전압 감지부를 더 포함하는 공기 조화기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 입력 전원의 전류를 감지하여 상기 제어부에 제공하기 위한 전류 감지부를 더 포함하는 공기 조화기.
5. 제1항에 있어서,

   상기 용량 가변 압축기는 복수의 압축실을 가지고 적어도 하나의 압축실에 대응하는 베인의 구속 여부에 따라 압축 용량을 가변하며, 어느 하나의 압축실에서 압축이 이루어지는 부분 부하 운전과 복수 압축실 모두에서 압축이 이루어지는 전 부하 운전을 수행하며,

   상기 베인의 구속을 제어하기 위한 베인제어장치를 더 구비하며,

   상기 베인제어장치는 압축기 토출측 고압관 및 어큐뮬레이터의 일측 저압관을 베인에 연결하는 연결관에 선택적으로 연결하기 위한 유로 선택 장치를 포함하며,

   상기 제어부는 상기 유로 선택 장치를 제어하여 상기 압축 용량을 가변하며, 상기 운전 캐패시터의 용량을 상기 부분 부하 운전에 대응하여 고정시키는 공기 조화기.
6. 복수의 압축실을 가지고 적어도 하나의 압축실에 대응하는 베인의 구속 여부에 따라 압축 용량을 가변하며, 어느 하나의 압축실에서 압축이 이루어지는 부분 부하 운전과 복수 압축실 모두에서 압축이 이루어지는 전 부하 운전을 수행하는 용 량 가변 압축기를 구비한 공기 조화기의 제어 방법에 있어서,

   공조 부하에 따라 결정한 운전 모드가 부분 부하 운전과 전 부하 운전을 교대로 수행하는 부하 가변 운전 모드인지 판단하는 단계;

   부하 가변 운전 모드이면 부분 부하 운전과 전 부하 운전을 선택적으로 수행하는 동안 입력 전원의 상태를 감지하는 단계;

   상기 감지한 입력 전원의 상태와 기준값을 비교하는 단계; 및

   상기 비교 결과에 따라 수행하고 있는 부분 부하 운전과 전 부하 운전을 지속하거나 운전 전환하는 단계를 포함하는 공기 조화기의 제어 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 입력 전원의 상태는 상기 입력 전원의 전압 또는 전류인 공기 조화기의 제어 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 전 부하 운전을 하는 동안 상기 입력 전원의 전압이 제1기준전압이상이면 운전 지속하고 제1기준값이상이 아니면 부분 부하 운전으로 전환하며,

   상기 부분 부하 운전을 하는 동안 상기 입력 전원의 전압이 제2기준전압이하이면 운전 지속하고 제2기준값이하가 아니면 전 부하 운전으로 전환하는 공기 조화기의 제어 방법.
9. 제7항에 있어서,

   상기 전 부하 운전을 하는 동안 상기 입력 전원의 전류가 제1기준전류이상이면 부분 부하 운전으로 전환하고 제1기준전류이상이 아니면 운전 지속하며,

   상기 부분 부하 운전을 하는 동안 상기 입력 전원의 전류가 제2기준전류이하이면 전 부하 운전으로 전환하고 제2기준 전류이하가 아니면 운전 지속하는 공기 조화기의 제어 방법.

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