KR101128797B1 - 공기조화기의 제어방법 - Google Patents

Abstract

공기조화기의 난방 운전 중 절전 효과 및 최적의 기류감 생성하기 위하여, 본 발명은 실내의 공기 조화를 위한 공기조화기의 제어방법에 있어서, 설정된 희망온도를 기준으로 하여 난방 운전시, 실내온도에 따라 상기 압축기의 운전/정지를 제어하는 단계와, 상기 압축기의 운전시, 실내온도에 따라 상기 압축기의 용량가변운전을 제어하는 단계와, 상기 압축기의 운전/정지 및 상기 압축기의 용량가변운전 제어중에 실내열교환기의 실내배관온도에 따라 실내로 토출되는 실내풍량을 제어하는 단계를 포함하여 이루어진 공기조화기의 제어방법을 제공한다.

공기조화기,용량가변압축기,핫스타트

Description

공기조화기의 제어방법{CONTROL METHOD FOR AIR CONDITIONER}

도 1은 종래기술에 따른 로터리 압축기의 제어방법을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 적용되는 공기조화기의 구성도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 적용되는 용량가변형 압축기에서 바이패스 밸브 및 실린더 구조를 나타낸 단면도.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 적용되는 용량가변형 압축기에서 바이패스관의 연결구조를 변경시키는 것을 나타낸 구성도.

도 5은 본 발명에 따른 상기 용량가변형 압축기의 운전상태를 나타낸 도면.

도 6은 본 발명에 따른 실내의 난방을 위한 상기 공기조화기의 제어방법에 대한 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

3 : 압축기 5 : 전동부

6 : 압축부 17 : 롤링피스톤

18 : 베인 21 : 흡입배관

22 : 토출배관 31 : 바이패스관

32 : 제1배관 33 : 제2배관

41 : 어큐뮬레이터 114 : 실린더

124 : 바이패스밸브

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용량가변형 압축기가 구비된 공기조화기의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는 냉매와 실내 또는 실외의 공기 간의 열교환을 통하여 실내 공기를 냉방 또는 난방시키는 장치이다. 이때, 상기 냉매의 상태는 압축기-응축기-팽창장치-증발기를 지나면서 열역학적 사이클에 따라서 변화되고, 특히 상기 증발기 및 응축기에서 발생되는 냉매의 상변화를 통한 열전달에 의하여 실내공기를 냉방 또는 난방시킨다.

상기 압축기는 상기와 같은 열역학적 사이클을 순환시키기 위하여 외부에서 에너지가 공급되는 장치이다. 여기서, 상기 압축기는 저온 저압의 냉매 가스 등의 유체를 압축하여 고온 고압의 냉매 가스 등의 유체로 토출하는 기기로서, 상기 유체를 압축하는 방식에 따라 로터리 압축기, 왕복동식 압축기, 스크롤 압축기 등으로 분류된다.

도 1은 종래기술에 따른 로터리 압축기의 제어방법을 나타낸 도면이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 실내온도가 희망온도에 도달하는 경우에 압축기가 운전을 시작하고, 실내온도가 제1설정온도(T1)에 도달하게 되면, 압축기가 정지하였다. 이 경우에 실내배관온도가 과도하게 상승할 우려가 있었고, 이에 따라서 실 내풍량이 설정풍량으로 운전되는 시간이 많게되어 과도한 난방이 수행되는 경우가 많았다.

또한, 종래기술에 따른 압축기의 제어방법에 따르면 희망온도에서 짧은 시간에 제1설정온도(T1)에 도달하게 되고, 짧은 시간 동안에 과도한 난방이 수행되기 때문에 많은 전력이 소비되는 문제점이 있었다.

그리고, 실내배관의 온도가 과도하게 상승하여 결과적으로 압축기에 과부하를 유발시켜서, 압축기에서의 전력 소모가 증가하였고, 압축기의 손상을 촉진시키는 문제점이 발생하였다.

따라서, 실내온도가 과도하게 상승하는 것을 방지하기 위하여 종래에는 실내온도가 소정의 온도에 이른 경우에는 압축기의 운전을 정지시켰는데, 이 경우 압축기의 운전과 정지의 반복이 잦았고, 압축기의 운전시간이 상대적으로 짧아지기 때문에 적절한 난방이 수행되기 어려웠다.

그리고, 압축기의 운전 정지의 반복으로 인하여 압축기가 손상될 우려가 많았고, 실내온도가 희망온도 이상인 경우에도 압축기의 운전이 100% 이루어지기 때문에 전력 손실이 많은 문제점이 있었다.

본 발명은 공기조화기의 제어방법에 관한 것이며, 특히 난방 운전 중 절전 효과 및 최적의 기류감 생성하기 위한 공기조화기의 제어방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 실내의 공기 조화를 위한 공기조화기의 제어방법에 있어서, 설정된 희망온도를 기준으로 하여 난방 운전시, 실내온도에 따라 상기 압축기의 운전/정지를 제어하는 단계와, 상기 압축기의 운전시, 실내온도에 따라 상기 압축기의 용량가변운전을 제어하는 단계 그리고 상기 압축기의 운전/정지 및 상기 압축기의 용량가변운전 제어중에 실내열교환기의 실내배관온도에 따라 실내로 토출되는 실내풍량을 제어하는 단계를 포함하여 이루어진 공기조화기의 제어방법을 제공한다.

여기서, 상기 압축기의 운전/정지를 제어하는 단계는, 상기 압축기의 정지 상태에서 상기 실내온도가 상기 희망온도 이하인 경우에는 상기 압축기가 운전되도록 제어하는 단계 및 상기 실내온도가 제1설정온도 이상인 경우에는 제1설정시간 동안 상기 압축기가 정지되도록 제어하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법을 제공한다.

상기 제1설정온도는 상기 희망온도에 소정의 설정값을 더한 온도인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법을 제공한다.

또한, 상기 압축기의 용량가변운전을 제어하는 단계는, 상기 실내온도가 제3설정온도 이상인 경우에는 상기 압축기가 소용량의 냉매를 토출하는 소용량 운전을 하도록 제어하며, 상기 실내온도가 제3설정온도 미만인 경우에는 상기 압축기가 대용량의 냉매를 토출하는 대용량 운전을 하도록 제어함을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법을 제공한다.

상기 실내 풍량을 제어하는 단계는, 상기 압축기의 용량가변 운전을 제어하는 단계에서 압축기가 소용량 운전을 할 때, 실내배관온도가 상승하여 제4설정온도 에 도달한 경우에는 실내 풍량을 설정풍으로 제어하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법을 제공한다.

상기 실내 풍량을 제어하는 단계는, 상기 압축기의 용량가변 운전을 제어하는 단계에서 압축기가 소용량 운전을 할 때, 실내배관온도가 하강하여 제5설정온도에 도달한 경우에는 실내 풍량을 약풍으로 제어하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법을 제공한다.

상기 실내 풍량을 제어하는 단계는, 상기 압축기의 운전/정지를 제어하는 단계에서 압축기 운전 시작 후, 실내배관온도가 제2설정온도에 도달할 때까지 실내팬을 정지하는 핫 스타트 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법을 제공한다.

상기 실내 풍량을 제어하는 단계는, 상기 압축기의 운전/정지를 제어하는 단계에서 상기 압축기가 정지하는 경우에 있어서 실내배관온도가 제2설정온도 이상인 경우에는 제2설정시간 동안 실내 풍량을 약풍으로 제어한 후, 상기 실내배관온도가 제2설정온도 미만인 경우에는 실내 팬이 정지되도록 제어되는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법을 제공한다.

한편, 본 발명은 흡입된 냉매를 실린더의 내측에서 압축하여 토출하는 로터리 압축기와, 상기 실린더 내부와 선택적으로 연통되는 바이패스관과, 상기 바이패스관과 실린더의 사이에 구비되어, 실린더측과 바이패스관측의 압력차이에 의하여 개폐되는 바이패스 밸브 그리고 상기 바이패스관을 선택적으로 상기 압축기의 흡입측 또는 토출측과 연결시키는 스위칭 수단을 포함하는 공기조화기의 제어방법에 있 어서, 설정된 희망온도를 기준으로 하여 난방 운전시, 상기 바이패스 밸브의 개폐와 상기 압축기의 운전/정지를 실내온도에 따라 제어하는 공기조화기의 제어방법을 제공한다.

여기서, 상기 실내온도가 제1설정온도 이상인 경우에는 제1설정시간 동안 상기 압축기가 정지되도록 제어하는 단계와, 상기 실내온도가 제3설정온도 이상인 경우에는 상기 바이패스 밸브를 개방하도록 상기 스위칭 수단을 제어하는 단계 그리고 상기 실내온도가 제3설정온도 미만인 경우에는 상기 바이패스 밸브를 폐쇄하도록 상기 스위칭 수단을 제어하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법을 제공한다.

상기 제1설정온도 및 상기 제3설정온도는 상기 희망온도에 소정의 설정값들을 더한 온도이며, 상기 제1설정온도는 상기 제3설정온도 보다 높은 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법을 제공한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용량가변형 압축기가 구비된 공기조화기의 제어방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 적용되는 용량가변형 압축기의 구조를 나타낸 측단면도이며, 도 3a 및 도 3b는 상기 본 발명에 적용되는 용량가변형 압축기의 작동과정에 따른 실린더 구조를 나타낸 단면도이다.

도 2 내지 도 3b에서 보는 바와 같이, 상기 용량가변형 압축기(3)의 케이스(10) 내부에는 회전자(12)와 고정자(11)로 이루어진 전동부(5)와 상기 전동부의 하측에 구비된 압축부(6)가 구비된다. 상기 압축부(6)는 내부에 원통형 압축공간이 형성된 실린더(114)와 상기 압축공간 내에 편심되어 회전가능하게 구비된 롤링피스톤(17)을 포함하여 이루어진다.

상기 롤링피스톤(17)은 상기 회전자(12)와 연결된 회전축(13)에 편심되어 연결되고, 상기 전동부(5)에 전원이 공급되면 상기 회전자(12)와 고정자(11) 사이에 형성되는 회전자계에 의하여 상기 회전자(12) 및 회전축(13)은 함께 회전된다. 이때, 상기 회전축(13)의 하부에 연결된 롤링피스톤(17)도 함께 회전된다. 여기서, 상기 회전자(12)는 일측이 실린더(14)의 내주면과 접촉되도록 편심되어 장착된다.

또한, 상기 실린더(14)의 내부 일측에는 반경방향을 따라 전진 및 후진 가능하게 설치되고 롤링피스톤(17)의 외주면에 접촉되어 내부 공간을 흡입실(S)과 압축실(C)로 구획하는 베인(18)이 구비된다. 여기서, 상기 베인(18)은 실린더의 일측에 형성된 베인수용부(18a)를 따라서 슬라이딩되고, 상기 베인(18)의 후방은 스프링(18b)에 의하여 탄성적으로 지지된다.

그리고, 상기 베인(18)의 일측에는 흡입배관(21)과 연결되어 냉매가 흡입되는 흡입구(14a)가 형성되고, 타측에는 압축된 냉매가 토출되는 토출구(14b)가 형성된다. 여기서, 상기 토출구(14b)는 토출포트(15a)와 연결되고, 상기 토출포트(15a)의 상단에는 상측을 향하여 탄성적으로 개폐되는 토출밸브(19)가 구비된다. 상기 토출구(14b)를 통하여 토출된 냉매는 케이스(10)의 상부에 구비된 토출배관(22)을 통하여 토출된다.

도 2에서 보는 바와 같이, 상기 흡입배관(21)을 통하여 제1열교환기(51)로부터 압축기로 저압의 냉매가 유입되고, 상기 토출배관(22)을 통하여 상기 압축기로 부터 제2열교환기(53)로 고압의 냉매가 토출된다. 또한, 상기 제2열교환기(53)에서 토출된 냉매는 팽창밸브(52)를 지나서 제1열교환기(51)로 유입됨으로써 전체적으로 상기 장치들을 지나는 냉매는 열역학적 사이클을 따라서 상태가 변화된다.

상기 압축기의 토출측과 연결된 제1열교환기(53)는 응축기로 기능하며, 상기 압축기의 흡입측과 연결된 제2열교환기(51)는 증발기로서 기능한다. 이때, 실내를 냉방하는 경우에는 증발기가 실내측에 위치되는 반면에, 실내를 난방하는 경우에는 응축기가 실내에 위치되어야 한다. 이를 위하여, 상기 공기조화기는 4방 밸브(미도시)의 스위칭에 의하여 상기 압축기 토출측을 제1열교환기 또는 제2열교환기 중 어느 하나와 선택적으로 연결시킴으로써 실내를 선택적으로 냉방 또는 난방시키는 히트펌프로서 구성될 수도 있다.

한편, 상기 베인(18)이 위치된 부분으로부터 소정각도 이격된 위치에는 바이패스홀(31a)이 형성되고, 상기 바이패스홀(31a)에는 바이패스관(31)이 연결된다. 상기 바이패스관(31)과 실린더(114) 내부 공간은 상호 바이패스 밸브(124)에 의하여 선택적으로 연통된다.

상기 압축기 조립체에서 실린더(114) 내에 흡입된 냉매의 일부를 상기 바이패스관(31)을 통하여 선택적으로 다시 상기 압축기 흡입구(14a)로 유입시키는 구성을 통하여 압축되는 냉매의 용량을 가변시키는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전체용량의 냉매를 압축하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

상기 실린더(114)에 최초 흡입되는 냉매의 용량은, 도 3a에서 보는 바와 같이, 실린더(114) 내부에 빗금쳐진 부분이다. 상기 롤링피스톤(17)이 반시계방향으 로 회전한다고 가정하면, 흡입실(S)에는 진공압이 형성되어 흡입구(14a)를 통하여 냉매가 흡입되고, 이와 동시에 압축실(C)에서는 이미 흡입된 냉매가 상기 롤링피스톤(17)과 실린더(114) 내벽 사이에서 압축된다.

즉, 상기 바이패스관(31)이 폐쇄된 상태인 경우 전술한 최초 흡입된 용량의 냉매는, 3b에서 보는 바와 같이, 우측의 압축실(C)의 용적만큼으로 압축된다. 이러한 방식으로, 일정 압력 이상으로 압축된 냉매는 상기 토출구(14b)를 통하여 배출된다.

한편, 용량을 가변하여 소용량의 냉매를 압축하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 상기 바이패스관(31)이 실린더 내부 압축실(C)과 연통된 경우에는 도 3a에 도시된 상태로부터 도 3b에 도시된 상태로 롤링피스톤(17)이 회전되는 동안에 냉매는 압축되지 않고 바이패스관(31)을 통하여 유출된다.

이후, 상기 롤링피스톤(17)이 더욱 회전되어 바이패스홀(31a)과 접하게 된 다음부터는 압축실(C)이 바이패스관(31a)과 연통되지 않게 되므로 냉매는 압축되기 시작한다. 따라서, 최초 흡입된 냉매 중에서 상기 바이패스관(31a)을 통하여 유출된 냉매를 제외한 나머지 소용량의 냉매만이 실제로 압축된다. 이러한 경우, 압축기에서 토출되는 압축된 냉매의 용량이 감소하는 대신에 전체용량을 압축할 때보다 소요전력을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

전술한 바와 같이, 상기 바이패스관(31)과 실린더(114) 내부의 압축공간을 선택적으로 연통시킴으로써 압축기에서 압축되는 냉매의 용량을 조절할 수 있다. 이를 위하여, 상기 바이패스관(31)과 실린더(114) 내부공간의 경계지점에는 바이패 스 밸브(124)가 구비되어 바이패스홀(31a)을 선택적으로 개폐한다.

도 3a 및 도 3b에서 보는 바와 같이, 상기 바이패스 밸브(124)는 개폐부재(124a)와 상기 개폐부재(124a)의 이동을 안내하는 몸체(124b)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 개폐부재(124a)는 상기 홀(31a)을 선택적으로 막기 위하여 플레이트 또는 구의 형상으로 이루어짐이 바람직하다.

또한, 상기 개폐부재(124a)는 실린더측과 바이패스관측 사이의 압력차이에 의하여 이동되어 바이패스홀(31a)을 선택적으로 막음으로써 바이패스관(31)과 실린더(114)의 내부를 선택적으로 연통시킨다. 더욱이, 상기 개폐부재(124a)의 후방은 바이패스홀(31a)을 폐쇄하는 방향으로 회복력을 제공하는 탄성 스프링(124c)에 의하여 지지됨이 바람직하다.

여기서, 상기 개폐부재(124a)을 기준으로 실린더측 압력이 바이패스관측 압력보다 높은 경우에는 바이패스홀(31a)은 개방되고, 반대로 상기 개폐부재(124a)를 기준으로 실린더측 압력이 바이패스관측 압력보다 낮은 경우에는 바이패스홀(31a)은 폐쇄된다.

이하, 상기 개폐부재(124a)의 양측의 압력을 효과적으로 조절하여 바이패스 밸브(124)를 선택적으로 개폐시키는 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 바이패스관(31)은 제1배관(32) 및 제2배관(33)에 연결되는데, 상기 제2배관(33)은 압축기의 토출배관(22)과 연결되고, 상기 제1배관(32)은 압축기의 흡입배관(21)과 연결된다. 상기 바이패스관(31)은 스위칭 수단의 조작에 따라서 상기 제1배관(32) 또는 제2배관(33)과 선택적으로 연통된다.

여기서, 상기 스위칭 수단은 상기 제1배관(32) 및 제2배관(33)에 각각 구비된 제1밸브(32a) 및 제2밸브(33a)를 포함하며, 상기 밸브들(32a,33a)의 조작을 통하여 상기 각 배관(32,33)을 흐르는 냉매의 흐름이 선택적으로 차단된다. 이를 위하여, 상기 밸브들(32a,33a)은 전기적으로 제어되는 2방 솔레노이드 밸브로 이루어짐이 바람직하다. 물론, 상기 제1배관(32) 및 제2배관(33)이 상기 바이패스관(31)과 선택적으로 연통되도록 하는 구성이라면 상기 2방밸브를 사용하는 이외에도 3방 또는 4방밸브를 사용하는 경우도 가능하다.

상기 흡입배관(21)에는 압축기(3)로 흡입되는 냉매를 기상과 액상으로 분리하여 기상의 냉매만 압축기로 유입시키는 어큐뮬레이터(41)가 구비됨이 바람직하다. 이를 통하여, 액상의 냉매가 압축기에 유입되어 압축기가 손상되는 것을 방지한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 적용되는 용량가변형 압축기에서 바이패스관의 연결 구조를 변경시키는 것을 나타낸 구성도이다.

도 4a를 참조하여, 상기 바이패스 밸브(124)가 폐쇄되는 과정을 설명하면 다음과 같다. 상기 3방밸브(30)는 바이패스관(31), 제1배관(32), 그리고 제2배관(33)과 연결된다. 여기서, 대용량의 냉매를 압축시키는 경우에, 스풀(30a)은 제2배관(33)과 바이패스관(31)을 연통시킨다(3방밸브의 오프). 이때, 상기 제2배관(32)의 내부를 흐르는 냉매는 상기 3방밸브(30)에 가로막혀 정체된 상태가 된다.

상기 제2배관(33)은 고압의 냉매가 흐르는 압축기의 토출배관(22)에 연결되므로, 상기 제1배관(33)을 통하여 고압의 냉매가 바이패스관(31)으로 유입된다. 따라서, 이 경우 전술한 바와 같이 바이패스 밸브(124)가 폐쇄된 상태가 되고, 이에 따라 상기 압축기는 대용량의 냉매를 압축할 수 있다.

한편, 도 4b를 참조하여, 상기 바이패스 밸브(124)가 개방되는 과정을 설명하면 다음과 같다. 상기 3방밸브(30)의 스풀(30a)이 이동되어 상기 바이패스관(31)을 제1배관(32)과 연통시킨다(3방밸브의 온). 여기서, 상기 제1배관(32)은 저압의 냉매가 흐르는 흡입배관(21)과 연결되므로, 상기 제1배관(32)을 통하여 저압의 냉매가 바이패스관(31)으로 유입된다.

따라서, 이 경우 전술한 바와 같이 바이패스 밸브(124)가 개방된 상태가 되고, 이에 따라 상기 압축기는 소용량의 냉매를 압축할 수 있다.

여기서, 상기 3방밸브(30) 대신에 솔레노이드 밸브로서 4방밸브(40)를 사용할 수 있다. 즉 4방밸브의 일측을 폐쇄하여 상기 3방밸브와 동일한 구조로 사용할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 용량가변형 압축기는 압축가능한 전체용량의 압축과정 또는 상기 전체용량의 일부인 소용량 냉매의 압축과정을 선택적으로 수행할 수 있다. 상기와 같은 용량가변형 압축기가 구비된 공기조화기의 제어방법은 실내온도 변화에 따라서 상기 압축기(3)의 상기 바이패스 밸브(124)의 개폐가 제어되면서 용량가변운전이 수행된다.

도 5은 본 발명에 따른 상기 용량가변형 압축기의 운전상태를 나타낸 도면이다. 이하에서는, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 용량가변형 압축기의 제어방법을 설명한다.

도 5에서 보는 바와 같이, 공기 조화기의 운전 초기시 압축기는 실내온도가 희망온도 보다 낮은 경우에는 운전을 시작하게 되며 이 경우에서의 압축기는 대용량으로 운전하게 된다. 여기서 상기 압축기의 대용량운전은 전술한 바와 같이 3방밸브(30)가 오프된 상태로 제어되는 경우이다. 상기 압축기의 운전이 계속됨에 따라서 실내온도가 상승하고, 또한 실내열교환기의 실내배관온도도 상승하게 된다.

상기 압축기가 운전을 시작하는 경우에는 실내열교환기에서 찬바람이 토출될 수 있다. 즉, 운전 초기시 실내배관의 온도가 낮은 경우에는 불쾌한 난방을 야기시키지 않기 위하여 실내배관 온도가 제2설정온도(T2) 이상에 이를 때까지 실내열교환기에서 바람이 토출되지 못하도록 하는 핫스타트(HOT START) 제어를 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 제2설정온도(T2)는 난방 운전시 실내팬을 통하여 찬 바람이 토출되지 않는다고 판단 될 수 있는 온도이며, 통상 난방시 실내 적정 온도를 고려하여 실험적으로 설정될 수 있으며, 약 26℃가 바람직하다.

이러한 핫스타트 제어방법은, 난방 운전 상태가 정상 상태로 도달하는 시간을 감소시키기 위하여 수행될 수 있다. 즉, 실내팬을 통하여 설정풍량이 토출되지 않기 때문에, 실내열교환기의 실내배관온도를 정상상태의 온도로 단시간에 상승시킬 수 있도록 하게 된다.

핫스타트 제어방법에 의하여 실내풍량을 정지한 후에는 제2설정시간(t2) 동안 실내풍량을 약풍으로 제어하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 제2설정시간(t2)은 난방 운전 상태의 정상 상태의 도달을 촉진하면서, 아울러 난방 요구에 대 하여 부응할 수 있도록 하기 위하여 실험적으로 설정될 수 있으며, 약 1분 정도가 바람직하다.

이 후, 실내온도가 제3설정온도(T3)에 이른 경우에는 압축기를 용량가변 운전시키는 것이 바람직하다. 즉, 실내온도를 희망온도 보다 조금 높은 온도에서 적정하게 유지하고, 실내온도가 시간이 경과됨에 따라 자주 변경되는 것을 방지하기 위하여 압축기의 운전 용량을 줄이는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제3설정온도(T3)는 설정된 희망온도 보다는 약 1℃ 높은 온도가 바람직하다. 즉, 상기 압축기가 소용량으로 운전되는 경우에는 압축기의 용량이 부족하게 될 수 있고, 이로 인하여 실내온도가 희망온도 보다 낮아질 수 있기 때문이다.

만약, 상기 제3설정온도(T3)가 희망온도 보다 높은 경우에도 압축기를 대량으로 운전시킨다면, 실내온도가 급격히 상승하게 되어 압축기의 운전 시간이 단축되고, 이에 따라서 압축기의 온/오프가 빈번하게 수행될 수 있다.

여기서, 상기 압축기가 소용량으로 운전되도록 하기 위하여 전술한 바와 같이 3방밸브(30)가 온 되도록 제어할 수 있다.

한편, 상기 압축기가 용량을 가변하여 소용량으로 운전되는 경우에는 실내배관 온도를 적정한 수준으로 유지하기 위하여, 실내배관 온도가 상승하여 제4설정온도(T4)에 도달한 경우에는 실내풍량을 설정풍량으로 제어하는 것이 바람직하다. 이 후, 실내배관 온도가 하강하여 제5설정온도(T5) 도달한 경우에는 실내배관 온도를 높이기 위하여 실내풍량을 약풍으로 제어하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제4설정온도(T4)는 실내배관 온도가 과도하게 올라가는 것을 방지하기 위한 온도로서, 실험적으로 설정될 수 있으며 약 38℃ 정도가 바람직하다. 그리고, 상기 제5설정온도(T5)는 난방 운전의 정상 상태 운전을 가능하게 하고, 난방 수행을 위한 적정한 온도로서 마찬가지로 실험적으로 설정될 수 있으며 약 34℃ 정도가 바람직하다.

압축기가 용량가변 운전을 계속하던 중에 실내온도가 제1설정온도(T1)에 이른 경우에는 압축기의 운전을 정지하는 것이 바람직하다. 이러한 상태에서는 실내배관 온도가 과도하게 상승될 우려가 있고, 이 경우에 있어서 압축기 내부의 압력이 증가되어 압축기에서 전력 소모가 증가되기 때문이다. 그리고, 압축기 내부로 이상 상태의 냉매가 유입되어 압축기의 손상이 발생할 우려가 있기 때문이다.

여기서, 상기 제1설정온도(T1)는 실내온도가 희망온도 보다 과도하게 상승하는 것을 방지하며, 아울러 실내배관 온도가 과도하게 상승되는 것을 방지하기 위하여 실험적으로 결정될 수 있고, 희망 온도 보다 약 3℃ 높은 온도가 바람직하다.

압축기가 운전을 정지하게 되면, 운전 정지 시간은 제1설정시간(t1) 동안 계속되는 것이 바람직하다. 이는 압축기의 과도한 운전과 정지의 반복을 피하여 압축기의 손상을 방지하고, 한편 실외열교환기의 배관 상의 결빙을 제거하는 시간을 보장하기 위한 것으로 약 3분 정도가 바람직하다. 물론, 실외열교환기의 배관 상의 결빙을 제거하는 제상 운전에 대한 제어는 별도의 제어방법으로 이루어질 수 있다.

한편, 압축기가 정지한 경우에는 실내풍량을 제3설정시간(t3) 동안 약풍으로 제어하는 것이 바람직하다. 이는 압축기의 정지로 인하여 난방이 급히 중단되는 것을 방지하여 최적의 난방 제어를 하기 위함이며, 압축기가 다시 최적의 상태에서 운전을 시작할 수 있도록, 실내배관의 온도를 적정수준으로 낮추기 위함이기도 하다. 따라서, 상기 제3설정시간(t3)은 약 10초인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제3설정시간(t3)이 경과한 경우에도 실내배관온도가 제5설정온도(T5) 이상인 경우에는 계속해서 실내풍량이 약풍으로 제어되는 것이 바람직하나, 실내배관온도가 제2설정온도(T2) 이하로 내려가는 경우에는 실내배관온도의 과도한 하강을 방지하기 위하여 실내풍량을 멈추도록 제어하는 것이 바람직하다.

이후, 실내온도가 희망온도에 이르게 될 때 상기 압축기는 다시 운전을 시작하게 된다. 물론, 이 경우에는 상기 압축기가 대용량 운전을 수행하게 되며, 전술한 바와 같이 이 경우에도 핫스타트 제어를 하는 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명에 따른 실내의 난방을 위한 상기 공기조화기의 제어방법에 대한 흐름도이다. 이하에서는, 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법을 설명한다.

먼저, 공기조화기에 전원이 공급되고, 상기 공기조화기의 초기 운전이 시작될 수 있도록 운전 모드를 확인하는 단계(S01)가 진행된다. 여기서 상기 공기조화기가 난방 운전인 경우에는 실내온도와 설정된 희망온도를 비교하는 단계(S02)가 수행된다.

상기 비교 단계(S02)에서 실내온도가 희망온도 이하인 경우에는 압축기가 운전을 시작하는 단계(S03)가 수행된다. 상기 단계(S03)에서 상기 압축기는 대용량 으로 운전된다.

한편, 상기 단계와 동시에 실내열교환기의 실내팬이 제어되는 단계, 즉 핫스타트 단계(S04)가 수행된다. 상기 단계(S04)에서는 실내팬을 통하여 찬바람이 토출될 수 있기 때문에 실내배관 온도가 제2설정온도(T2) 이상인 경우에 실내팬이 운전되도록 제어되며, 이 후 실내배관 온도 상승시키기 위하여 실내풍량이 설정풍이 아닌 약풍으로 제어되며, 실내배관 온도가 제5설정온도(T5)에 이를 때까지 제2설정시간(t2) 동안 실내풍량이 약풍으로 유지됨이 바람직하다.

이후, 실내온도 및 실내배관온도가 상승하고, 이와 동시에 실내풍량은 설정풍으로 운전되는 단계(S05)가 수행된다.

상기 단계(S05)가 수행 중에, 실내온도와 제3설정온도(T3)를 비교하는 단계(S06)가 수행된다. 여기서, 상기 실내온도가 제3설정온도(T3) 이상인 경우에는 압축기가 소용량으로 운전하는 단계(S07)이 수행된다.

상기 단계(S07)를 통하여 실내온도를 희망온도 보다 조금 높은 온도에서 적정하게 유지될 수 있고, 이로 인하여 압축기의 운전시간이 길어지게 되어 적절한 난방이 수행될 수 있다.

한편, 상기 단계(S07)에서 압축기의 소용량 운전은 전술한 3방밸브(30)가 온이 되게 제어를 하여 수행될 수 있다. 상기 3방밸브(30)가 온이 되면, 압축기의 바이패스관(31)이 압축기의 흡입배관(21) 측과 연결되어, 압축기 내부의 압력 차로 인하여 바이배스 밸브(124)가 개방되어 소용량의 냉매가 압축되어 토출되는 것이다.

그리고, 상기 단계(S07) 도중에 실내배관온도에 따른 실내풍량이 조절되는 단계(S08)가 수행됨이 바람직하다. 즉, 실내배관 온도를 적정한 수준으로 유지하고 적절한 실내풍량을 유지하기 위하여, 실내배관 온도가 제4설정온도(T4) 이상인 경우에는 실내풍량을 설정풍으로 제어하고, 실내배관 온도가 제5설정온도(T5) 이하인 경우에는 실내배관 온도를 높이기 위하여 실내 풍량을 약풍으로 제어하는 것이 바람직하다.

상기 단계(S08)을 통하여 적절한 실내풍량으로 제어되어, 난방 만족도를 높일 수 있게 된다.

한편, 상기 단계들(S07, S08) 수행 중에 실내온도와 제1설정온도(T1)를 비교하는 단계(S09)가 수행된다. 상기 판단 결과 실내온도가 제1설정온(T1)도에 이르게 되면, 압축기의 운전을 정지하는 단계(S10)가 수행된다.

상기 단계(S10)은 실내배관온도가 과도하게 상승되어 압축기의 과부하를 방지하여 압축기를 보호하고, 과도한 난방부하를 방지하기 위하여 수행된다. 여기서, 상기 압축기의 운전 정지는 과도한 운전과 정지의 반복을 피하기 위하여 제1설정시간(t1) 동안 계속되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 단계(S10) 수행 중에, 실내풍량은 제3설정시간(t3) 동안 약풍으로 제어되고, 이후 실내배관온도와 제5설정온도(T5)를 비교하여, 이 결과에 따라 실내풍량을 약풍으로 제어하거나, 또는 실내팬을 정지하도록 제어하는 단계가 수행(S11)된다.

이후, 상기 단계들(S10, S11) 수행 중에, 다시 실내온도와 희망온도를 비교 하는 단계(S02)가 수행되고, 그 결과에 따라서 다시 압축기가 운전을 시작하게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절히 변경하여 실시될 수 있음은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용량가변형 압축기가 구비된 공기조화기의 제어방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 실내온도가 희망온도 보다 일정 온도 높은 경우 및 실내배관 온도가 소정 온도 이상인 경우에, 상기 실내온도 또는 실내배관 온도의 상승치에 따라 압축기가 소용량의 운전을 수행하도록 하여, 절전 효과가 상승되도록 할 수 있다.

둘째, 압축기의 과부하 운전을 방지하고 계속 운전시간을 늘일 수 있기 때문에 최적의 난방을 수행할 수 있고, 아울러 압축기의 손상을 방지할 수 있다.

셋째, 압축기의 용량가변 운전 중에도 압축기의 용량가변에 따라 실내풍량을 조절하여 최적의 기류감을 조성할 수 있다.

Claims (11)

1. 실내의 공기 조화를 위한 공기조화기의 제어방법에 있어서,

   설정된 희망온도를 기준으로 하여 난방 운전시, 실내온도에 따라 압축기의 운전/정지를 제어하는 단계;

   상기 압축기의 운전시, 실내온도가 희망온도 이상인 경우에는 상기 압축기가 소용량의 냉매를 토출하는 소용량 운전을 하도록 제어하며, 상기 실내온도가 상기 희망온도 미만인 경우에는 상기 압축기가 대용량의 냉매를 토출하는 대용량 운전을 하도록 상기 압축기의 용량가변운전을 제어하는 단계;

   상기 압축기의 운전/정지 및 상기 압축기의 용량가변운전 제어중에 실내열교환기의 실내배관온도에 따라 실내로 토출되는 실내풍량을 제어하는 단계를 포함하여 이루어진 공기조화기의 제어방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 압축기의 운전/정지를 제어하는 단계는,

   상기 압축기의 정지 상태에서 상기 실내온도가 상기 희망온도 이하인 경우에는 상기 압축기가 운전되도록 제어하는 단계; 및

   상기 실내온도가 제1설정온도 이상인 경우에는 제1설정시간 동안 상기 압축기가 정지되도록 제어하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1설정온도는 상기 희망온도에 소정의 설정값을 더한 온도인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 압축기의 용량가변운전을 제어하는 단계는,

   상기 실내온도가 상기 희망온도보다 높은 제3설정온도 이상인 경우에는 상기 압축기가 소용량의 냉매를 토출하는 소용량 운전을 하도록 제어하며, 상기 실내온도가 제3설정온도 미만인 경우에는 상기 압축기가 대용량의 냉매를 토출하는 대용량 운전을 하도록 제어함을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 실내 풍량을 제어하는 단계는,

   상기 압축기의 용량가변 운전을 제어하는 단계에서 압축기가 소용량 운전을 할 때, 실내배관온도가 상승하여 제4설정온도에 도달한 경우에는 실내 풍량을 설정풍으로 제어하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
6. 제4항에 있어서,

   상기 실내 풍량을 제어하는 단계는,

   상기 압축기의 용량가변 운전을 제어하는 단계에서 압축기가 소용량 운전을 할 때, 실내배관온도가 하강하여 제5설정온도에 도달한 경우에는 실내 풍량을 약풍으로 제어하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 실내 풍량을 제어하는 단계는,

   상기 압축기의 운전/정지를 제어하는 단계에서 압축기 운전 시작 후, 실내배관온도가 제2설정온도에 도달할 때까지 실내팬을 정지하는 핫 스타트 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 실내 풍량을 제어하는 단계는,

   상기 압축기의 운전/정지를 제어하는 단계에서 상기 압축기가 정지하는 경우에 있어서 실내배관온도가 제2설정온도 이상인 경우에는 제2설정시간 동안 실내 풍량을 약풍으로 제어한 후, 상기 실내배관온도가 제2설정온도 미만인 경우에는 실내 팬이 정지되도록 제어되는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
9. 흡입된 냉매를 실린더의 내측에서 압축하여 토출하는 로터리 압축기;

   상기 실린더 내부와 선택적으로 연통되는 바이패스관;

   상기 바이패스관과 실린더의 사이에 구비되어, 실린더측과 바이패스관측의 압력차이에 의하여 개폐되는 바이패스 밸브; 그리고

   상기 바이패스관을 선택적으로 상기 압축기의 흡입측 또는 토출측과 연결시키는 스위칭 수단을 포함하는 공기조화기의 제어방법에 있어서,

   실내온도가 제1설정온도 이상인 경우에는 제1설정시간 동안 상기 압축기가 정지되도록 제어하는 단계;

   상기 실내온도가 제3설정온도 이상인 경우에는 상기 바이패스 밸브를 개방하도록 상기 스위칭 수단을 제어하는 단계; 그리고

   상기 실내온도가 제3설정온도 미만인 경우에는 상기 바이패스 밸브를 폐쇄하도록 상기 스위칭 수단을 제어하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
10. 삭제
11. 제9항에 있어서,

    상기 제1설정온도 및 상기 제3설정온도는 상기 희망온도에 소정의 설정값들을 더한 온도이며, 상기 제1설정온도는 상기 제3설정온도 보다 높은 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.

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