KR101591327B1 - 공기 조화기 및 동작 방법 - Google Patents

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KR101591327B1
KR101591327B1 KR1020140104290A KR20140104290A KR101591327B1 KR 101591327 B1 KR101591327 B1 KR 101591327B1 KR 1020140104290 A KR1020140104290 A KR 1020140104290A KR 20140104290 A KR20140104290 A KR 20140104290A KR 101591327 B1 KR101591327 B1 KR 101591327B1
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 냉매가 순환하는 실내기 배관에서의 제1 온도를 감지하는 제1 온도 감지부, 상기 냉매가 순환하는 실외기 배관에서의 제2 온도를 감지하는 제2 온도 감지부, 상기 실외기에 포함되어 상기 냉매를 압축하는 압축기를 구동하는 구동부,및 상기 제1 온도를 제1 압력으로 전환하고, 상기 제2 온도를 제2 압력으로 전환하고, 상기 제1 압력 및 상기 제2 압력의 압력비를 산출하고, 상기 산출된 압력비를 바탕으로 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 공기 조화기.에 관한 것이다.

Description

공기 조화기 및 동작 방법{Air conditioner and operating method of thereof}
본 발명은 실내기 배관의 압력 및 실외기 배관의 압력비 또는 온도의 차이를 기준으로 압축기의 구동을 제어하는 공기 조화기 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 보다 쾌적한 실내환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다.
이러한 공기조화기는 열교환기로 구성된 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성된 실외기로 분리되어 제어되며, 압축기 또는 열교환기로 공급되는 전원을 제어함으로서 동작된다. 또한, 공기조화기는 실외기에 적어도 하나의 실내기가 연결될 수 있으며, 요청되는 운전 상태에 따라, 실내기로 냉매를 공급하여, 냉방 또는 난방모드로 운전된다.
공기조화기는 냉매의 흐름에 따라 냉방운전되거나 난방운전되는데, 냉방운전시, 실외기의 압축기에서 실외기의 열교환기를 거쳐 고온고압의 액체냉매가 실내기로 공급되면 실내기의 열교환기에서 냉매가 팽창되어 기화되면서 주변공기의 온도가 내려가 실내기 팬이 회전동작함에 따라 실내로 냉기가 토출되고, 난방운전 시 실외기의 압축기에서 고온고압의 기체냉매가 실내기로 공급되면, 실내기의 열교환기에서 고온고압의 기체냉매가 액화되어 방출된 에너지에 의해 따뜻해진 공기가 실내기팬의 동작에 따라 실내로 토출된다.
한편, 기존의 공기 조화기는 사용자 입력에 의해 파워 온(power on)된 후, 실외기에 포함된 압축기가 동작되기 전에 소정의 시간동안 대기시간을 갖는다. 여기서, 압축기 동작전의 대기시간은 실내기 배관 및 실외기 배관 사이의 압력차에 의해, 압축기가 오작동되는 것을 방지하기 위해 설정된다.
그러나, 기존의 공기 조화기에서 실외기에 포함된 압축기는 기 설정된 시간에 따라서만 대기하고, 실내기 배관 및 실외기 배광 사이의 압력차이에 따라 능동적으로 대기시간이 제어되지 않는 문제가 있었다. 그로 인해, 실내기 배관 및 실외기 배관의 압차가 낮은 경우에도 압축기가 동작하지 않아 시간이 낭비되는 문제가 있었다. 또한, 실내기 배관 및 실외기 배관의 압차가 높은 경우에도 압축기가 동작하여, 안정적으로 압축기를 구동하는데 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 실내기 배관의 압력 및 실외기 배관의 압력비를 기준으로 압축기의 구동을 제어하는 공기 조화기 및 그 동작 방법을 제공함에 있다. 본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기는 냉매가 순환하는 실내기 배관에서의 제1 온도를 감지하는 제1 온도 감지부, 상기 냉매가 순환하는 실외기 배관에서의 제2 온도를 감지하는 제2 온도 감지부, 상기 실외기에 포함되어 상기 냉매를 압축하는 압축기를 구동하는 구동부, 상기 제1 온도를 제1 압력으로 전환하고, 상기 제2 온도를 제2 압력으로 전환하고, 상기 제1 압력 및 상기 제2 압력의 압력비를 산출하고, 상기 산출된 압력비를 기준으로 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기는 냉매가 순환하는 실내기 배관에서의 제1 온도를 감지하는 제1 온도 감지부, 상기 냉매가 순환하는 실외기 배관에서의 제2 온도를 감지하는 제2 온도 감지부, 상기 실외기에 포함되어 상기 냉매를 압축하는 압축기를 구동하는 구동부, 상기 제1 온도 및 상기 제2 온도의 차이를 기준으로 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 동작 방법은 냉매가 순환하는 실내기 배관에서의 제1 온도를 감지하는 단계, 상기 냉매가 순환하는 실외기 배관에서의 제2 온도를 감지하는 단계, 상기 제1 온도 바탕으로 전환된 제1 압력 및 상기 제2 온도를 바탕으로 전환된 제2 압력의 압력비를 산출하는 단계 및 상기 압력비를 기준으로 상기 실외기에 포함되어 상기 냉매를 압축하는 압축기를 구동하는 구동부의 동작을 제어하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 별도의 압력 센서가 구비되지 않아도, 실내기 배관 및 실외기 배관의 온도를 감지하고 온도를 기반으로 압력을 산정하여 압력비를 산출할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 실내기 배관 및 실외기 배관의　압력비 또는 실내기 배관 및 실외기 배관의 온도차이를 기초로하여 적응적으로 압축기의 구동 대기시간을 제어하므로 불필요한 대기시간을 절약할 수 있는 효과도 있다.
셋째, 적응적으로 압축기의 구동 대기시간을 제어하므로 압축기 운전에 안정성을 확보할 수 있는 효과도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 압축기를 구동하는 구동부를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 조화기의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관의 온도 및 압력 전환 테이블이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "~부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 명세서에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(100)는 실내기(10), 상기 실내기(10)에 연결되는 적어도 하나의 실외기(20), 실내기(10)와 연결되는 리모컨(미도시), 그리고 실내기(10) 및 실외기(20)를 제어하는 제어기(미도시)를 포함할 수 있다.
제어기(미도시)는 실내기(10) 및 실외기(20)와 연결되어 그 동작을 모니터링하고 제어할 수 있다. 이때, 제어기(미도시)는 복수의 실내기에 연결되어 실내기에 대한 운전설정, 잠금설정, 스케줄제어 등을 수행할 수 있다. 제어기(미도시)는 실내기(10) 또는 실외기(20)에 포함되는 구조일 수 있다.
공기조화기(100)는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기, 덕트형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 이하 설명의 편의를 위하여 스탠드형 공기조화기를 예로 설명한다.
실외기(20)는 냉매를 공급받아 압축하는 압축기와, 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외 열교환기와, 공급되는 냉매로부터 기체 냉매를 추출하여 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터와, 난방운전에 따른 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브를 포함할 수 있다. 또한, 다수의 센서, 밸브 및 오일회수기 등을 더 포함할 수 있다.
실외기(20)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(10)로 냉매를 공급한다. 실외기(20)는 제어기(미도시) 또는 실내기(10)의 요구에 의해 구동되고, 구동되는 실내기(10)에 대응하여 냉/난방 용량이 가변 됨에 따라 실외기(20)에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변 된다.
실내기(10)는 실외기(20)에 연결되어, 냉매를 공급받아 공조 대상으로 냉온 또는 열온의 공기를 토출한다. 실내기(10)는 실내 열교환기와, 실내기팬, 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브, 다수의 센서를 포함할 수 있다.
이때, 실외기(20) 및 실내기(10)는 통신선으로 연결되어 상호 데이터를 송수신하고, 실외기 및 실내기는 제어기(미도시)와 별도의 통신선으로 연결되어 제어기(미도시)의 제어에 따라 동작한다.
리모컨(미도시)은 실내기(10)에 연결되어, 실내기(10)로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기(10)의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때, 리모컨(미도시)은 실내기(10)와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신한다. 이를 위해, 리모컨(미도시)은 데이터를 송신 또는 수신할 수 있는 통신 모듈을 포함할 수 있다.
예를 들어, 사용자는 리모컨(미도시)을 통해 목표 온도를 입력할 수 있다. 이경우, 리모컨(미도시)은 목표 온도에 대한 사용자 입력을 수신하고, 제어기(미도시)로 전송한다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 2를 참조하면, 공기조화기(100)는, 크게 실내기(10)와 실외기(20)로 구분된다.
실외기(20)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102a)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(102b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(104)와, 실외 열교환기(104)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(105a)과 실외팬(105a)을 회전시키는 전동기(105b)로 이루어진 실외 송풍기(105)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(106)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(110)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103) 등을 포함한다.
제2 온도 감지부(320)는 냉매가 순환하는 실외기 배관에 위치한다. 예를 들어, 제2 온도 감지부(320)는 냉/난방 절환밸브(110)와 실외 열교환기(104)에 사이에 위치할 수 있다. 또는, 제2 온도 감지부(320)는 실외 열교환기(104)와 팽창기구(106) 사이에 위치할 수 있다. 또는, 제2 온도 감지부(320)는 실외 열교환기(104)에 위치할 수 있다.
실내기(10)는 실내에 배치되어 냉방 또는 난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(108)와, 실내측 열교환기(108)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(109a)과 실내팬(109a)을 회전시키는 전동기(109b)로 이루어진 실내 송풍기(109) 등을 포함한다.
실내측 열교환기(108)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102a)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
또한, 공기조화기(50)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.
제1 온도 감지부(310)는 냉매가 순환하는 실내기 배관에 위치한다. 예를 들어, 제1 온도 감지부(310)는 냉/난방 절환밸브(110)와 실내 열교환기(108)에 사이에 위치할 수 있다. 또는, 제1 온도 감지부(310)는 실내 열교환기(108)와 팽창기구(106) 사이에 위치할 수 있다. 또는, 제1 온도 감지부(310)는 실내 열교환기(108)에 위치할 수 있다.
한편, 도 2에서는 실내기(10)와 실외기(20)를 각각 1개씩 도시하고 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구동장치는 이에 한정되지 않으며, 복수개의 실내기와 실외기를 구비하는 멀티형 공기조화기, 한 개의 실외기와 복수개의 실내기를 구비하는 공기조화기 등에도 적용이 가능함은 물론이다.
한편, 본 이하에서는 공기 조화기(100)의 냉방운전을 기준으로 각각의 구성을 설명하나, 난방운전, 제습운전 또는 송풍운전의 경우도 본 발명의 범위에 포함됨은 통상의 기술자에게 자명한 사항이다.
한편, 도 3 내지 도 7을 참조한 설명에서, 특별한 명시가 없으면, 압축기는 실외기(20)에 포함된 압축기(102a)를 의미한다. 또한, 전동기는 실외기(20)에 포함된 압축기용 전동기(102b)를 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 블럭도이다.
공기 조화기(100)는 제1 온도 감지부(310), 제2 온도 감지부(320), 메모리(330), 구동부(200), 압축기(102a) 및 제어부(360)를 포함한다.
제1 온도 감지부(310)는 냉매가 순환하는 실내기(10) 배관에서의 제1 온도를 감지한다. 가령, 제1 온도 감지부(310)는 실내기(10) 배관에서 냉매의 온도를 측정할 수 있다. 감지된 제1 온도는 제어부(360)에 입력된다. 이를 위해, 제1 온도 감지부(310)는 적어도 하나의 온도 센서를 포함한다. 여기서, 온도 센서는 열팽창식, 열기전력식, 전기저항식, 반도체식, 자기식, 탄성식, 방사형, 열선형, 광전형 중 어느 하나의 방식으로 온도를 감지할 수 있다. 예를 들어, 제1 온도 감지부(310)는 NTC 서미스터를 포함하고, 온도의 변화에 따라 저항이 변하는 성질을 이용하여 온도를 감지할 수 있다.
제2 온도 감지부(320)는 냉매가 순환하는 실외기(20) 배관에서의 제2 온도를 감지한다. 가령, 제2 온도 감지부(320)는 실외기(20) 배관에서 냉매의 온도를 측정할 수 있다. 감지된 제2 온도는 제어부(360)에 입력된다. 이를 위해, 제2 온도 감지부(320)는 적어도 하나의 온도 센서를 포함한다. 여기서, 온도 센서는 열팽창식, 열기전력식, 전기저항식, 반도체식, 자기식, 탄성식, 방사형, 열선형, 광전형 중 어느 하나의 방식으로 온도를 감지할 수 있다. 예를 들어, 제1 온도 감지부(310)는 NTC 서미스터를 포함하고, 온도의 변화에 따라 저항이 변하는 성질을 이용하여 온도를 감지할 수 있다.
메모리(330)는 제어부(360)와 전기적으로 연결된다. 메모리(330)는 유닛에 대한 기본데이터, 유닛의 동작제어를 위한 제어데이터, 입출력되는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(330)는 ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기 일 수 있다. 메모리(330)는 온도 압력 전환 테이블을 저장할 수 있다. 여기서, 온도 압력 전환 테이블은 실내기(10) 또는 실외기(20) 냉매 배관의 온도값 각각에 대응하는 압력이 배치되어 있다. 온도 압력 전환 테이블은 실험에 의해 마련될 수 있다. 예를 들어, 냉매의 종류에 따라 각각의 온도에서 나타나는 압력으로 환산할 수 있는 물성치는 실험에 의해 구해질 수 있다.
구동부(200)는 실외기(20)에 포함되어 압축기(102a)를 구동한다. 구동부(200)는 컨버터, 인버터, 전동기(102b)를 포함하는 개념일 수 있다. 구동부(200)는 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.
압축기(102a)는 냉매를 압축한다. 구체적으로, 압축기(102a)는 냉매를 흡입, 압축하여 압력을 높여서 비교적 높은 온도에서 냉매가 액화될 수 있게 한다. 압축기(102a)는 냉매가 실내기(10) 또는 실외기(20) 배관을 순환할 수 있도록 순환력을 부여할 수 있다. 압축기(102a)에는 다양한 압축기가 이용될 수 있다. 예를 들어, 압축기(102a)에는 실린더 내에서 피스톤이 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입, 압축, 토출하는 방식으로 압축하는 왕복동 압축기가 이용될 수 있다. 예를 들어, 압축기(102a)에는 실린더내에서 회전자(로우터)가 회전하면서 냉매가스를 압축하는 스크롤 압축기가 이용될 수 있다. 예를 들어, 압축기(102a)는 고정 스크롤(scroll)과 선회 스크롤(scroll)사이에 형성된 초생달 모양의 선회 스크롤(scroll)이 1회전하는 사이 흡입, 압축, 토출이 동시에 이루어지는 스크류 압축기가 이용될 수 있다.
제어부(360)는 제1 온도 감지부(310)에서 감지된 제1 온도를 입력받아, 제1 압력으로 전환한다. 제어부(360)는 제2 온도 감지부(320)에서 감지된 제2 온도를 입력받아, 제2 압력으로 전환한다. 여기서, 제어부(360)는 메모리(330)에 저장된 온도 압력 전환 테이블을 기초로 제1 온도를 제1 압력으로, 제2 온도를 제2 압력으로 전환할 수 있다.
제어부(360)는 제1 압력 및 제2 압력의 압력비(CR)를 산출한다. 예를들어, 압력비(CR)는 제1 압력을 제2 압력으로 나누어 구할 수 있다. 또는, 압력비(CR)는 제2 압력을 제1 압력으로 나누어 구할 수 있다.
제어부(360)는 산출된 압력비를 바탕으로 구동부(200)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(360)는 산출된 압력비에 따라, 전원 인가 후, 소정의 대기 시간이 경과한 이후에 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다.
제어부(360)는 실내기(10) 배관의 압력 및 실외기(20) 배관의 압력의 압력비를 기준으로 제어 레벨을 복수의 단계로 구분할 수 있다. 여기서, 제어부(360)는 해당되는 제어 레벨에 따라 구동부(200)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(360)는 산출된 압력비가 제어 레벨의 복수의 단계 중 어디에 해당되는지에 따라 구동부(200)의 동작을 제어한다.
예를 들어, 제어 레벨은 제1 단계 내지 제5 단계를 포함한다고 가정한다. 이때, 제1 단계는 실내기(10) 배관 압력과 실외기(20) 배관 압력의 압력비가 1.0 보다 작은 경우에 해당될 수 있다. 제2 단계는 실내기(10) 배관 압력과 실외기(20) 배관 압력의 압력비가 1.0 이상이고, 2.0 보다 작은 경우에 해당될 수 있다. 제3 단계는 실내기(10) 배관 압력과 실외기(20) 배관 압력의 압력비가 2.0 이상이고, 3.0 보다 작은 경우에 해당될 수 있다. 제4 단계는 실내기(10) 배관 압력과 실외기(20) 배관 압력의 압력비가 3.0 이상이고, 4.0 보다 작은 경우에 해당될 수 있다. 제5 단계는 실내기(10) 배관 압력과 실외기(20) 배관 압력의 압력비가 4.0 이상인 경우 해당될 수 있다.
만약, 산출된 압력비가 제1 단계에 해당되는 경우, 제어부(360)는 전원 인가 후, 0초간 대기 후에 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다. 즉, 대기 시간 없이 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다.
만약, 산출된 압력비가 제2 단계에 해당되는 경우, 제어부(360)는 공기 조화기(100)에 전원 인가 후, 10초간 대기 후에 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다.
만약, 산출된 압력비가 제3 단계에 해당되는 경우, 제어부(360)는 공기 조화기(100)에 전원 인가 후, 20초간 대기 후에 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다.
만약, 산출된 압력비가 제4 단계에 해당되는 경우, 제어부(360)는 공기 조화기(100)에 전원 인가 후, 30초간 대기 후에 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다/
만약, 산출된 압력비가 제5 단계에 해당되는 경우, 제어부(360)는 공기 조화기(100)에 전원 인가 후, 50초간 대기 후에 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다.
본 실시예에서 제어 레벨을 5단계로 나누어 대기 시간을 제어하는 것으로 가정하여 설명하였으나, 이를 제한하지는 않는다. 압축기(102a)의 종류 또는 용량 등에 따라, 제어부(360)는 제어 레벨을 5단계보다 적거나 많은 단계로 구분하여 제어할 수 있다.
한편, 제어부(360)는 제1 온도 및 제2 온도의 차이를 산정할 수 있다. 제어부(360)는 제1 온도 및 제2 온도의 차이를 바탕으로 구동부(200)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(360)는 제1 온도 및 제2 온도의 차이에 따라, 전원 인가 후, 소정의 대기 시간이 경과한 이후에 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다.
제어부(360)는 실내기(10) 배관의 온도 및 실외기(20) 배관의 온도의 차이를 기준으로 제어 레벨을 복수의 단계로 구분할 수 있다. 여기서, 제어부(360)는 해당되는 제어 레벨에 따라 구동부(200)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(360)는 제1 온도 및 제2 온도의 차이가 제어 레벨의 복수의 단계 중 어디에 해당되는지에 따라 구동부(200)의 동작을 제어한다.
예를 들어, 제어 레벨은 제1 단계 내지 제5 단계를 포함한다고 가정한다. 이때, 제1 단계는 실내기(10) 배관 온도와 실외기(20) 배관 온도의 차이가 0° 이상이고, 15° 보다 작은 경우에 해당될 수 있다. 제2 단계는 실내기(10) 배관 온도와 실외기(20) 배관 온도의 차이가 15°이상이고, 26°보다 작은 경우에 해당될 수 있다. 제3 단계는 실내기(10) 배관 온도와 실외기(20) 배관 온도의 차이가 26° 이상이고, 42°보다 작은 경우에 해당될 수 있다. 제4 단계는 실내기(10) 배관 온도와 실외기(20) 배관 온도의 차이가 42°이상이고, 55°보다 작은 경우에 해당될 수 있다. 제5 단계는 실내기(10) 배관 온도와 실외기(20) 배관 온도의 차이가 55°이상인 경우에 해당될 수 있다.
만약, 제1 온도 및 제2 온도의 차이가 제1 단계에 해당되는 경우, 제어부(360)는 전원 인가 후, 0초간 대기 후에 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다. 즉, 대기 시간 없이 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다.
만약, 제1 온도 및 제2 온도의 차이가 제2 단계에 해당되는 경우, 제어부(360)는 전원 인가 후, 10초간 대기 후에 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다.
만약, 제1 온도 및 제2 온도의 차이가 제3 단계에 해당되는 경우, 제어부(360)는 전원 인가 후, 20초간 대기 후에 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다.
만약, 제1 온도 및 제2 온도의 차이가 제4 단계에 해당되는 경우, 제어부(360)는 전원 인가 후, 30초간 대기 후에 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다.
만약, 제1 온도 및 제2 온도의 차이가 제5 단계에 해당되는 경우, 제어부(360)는 전원 인가 후, 50초간 대기 후에 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다.
본 실시예에서 제어 레벨을 5단계로 나누어 대기 시간을 제어하는 것으로 가정하여 설명하였으나, 이를 제한하지는 않는다. 압축기(102a)의 종류 또는 용량 등에 따라, 제어부(360)는 제어 레벨을 5단계보다 적거나 많은 단계로 구분하여 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 압축기를 구동하는 구동부를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기(102a)의 구동부(200)는, 전류 검출부(210), 컨버터(202), dc단 전압 검출부(205), 인버터(230), 전동기(102b)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부(200)는 리액터(L) 및 평활 커패시터(C)를 더 포함할 수 있다.
리액터(L)는, 상용 교류 전원과 컨버터(202) 사이에 배치되어, 역률 보정 또는 승압동작을 수행한다. 또한, 리액터(L)는 컨버터(202)의 고속 스위칭에 의한 고조파 전류를 제한하는 기능을 수행할 수도 있다.
컨버터(202)는 리액터(L)를 거친 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 도면에서는 상용 교류 전원을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원의 종류에 따라 컨버터(202)의 내부 구조도 달라진다. 예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다. 컨버터(202)는 복수개의 스위칭 소자를 구비하여, 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행한다.
평활 커패시터(C)는 컨버터(202)의 출력단에 접속된다. 컨버터(202)로부터 출력되는 변환된 직류 전원을 평활하게 된다. 이하에서는 컨버터(202)의 출력단을 dc 단 또는 dc 링크단이라고 한다. dc 단에서 평활된 직류 전압은 인버터(230)에 인가된다.
dc단 전압 검출부(205)는 dc 단 평활 커패시터(C)에 저장된 전압(Vdc)를 검출할 수 있다. 이를 위해, dc단 전압 검출부(205)는, VT(voltage transformer) 또는 저항소자 등을 구비할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은 제어부(260)에 입력될 수 있다.
인버터(230)는 복수개의 인버터용 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여 출력한다. 구체적으로 설명하면, 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자 및 하암 스위칭 소자가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결된다.
인버터(230)에서 출력되는 삼상 교류 전원은 삼상 전동기(250)의 각 상(u,v,w)에 인가된다.
전동기(102b)는 삼상 전동기로, 고정자와 회전자를 구비하며, 각상의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다. 삼상 전동기(250)의 종류로는 BLDC 전동기, synRM 전동기 등 다양한 형태가 가능하다.
전류 검출부(210)는, 인버터(420)와 전동기(102b) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출할 수 있다. 즉, 전동기(102b)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 검출부(E)는 u,v,w 상의 출력 전류(iu,iv,iw)를 모두 검출할 수 있다.
전류 검출부(210)는 인버터(230)와 전동기(102b) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.
한편, 제어부(360)는 인버터(230)를 제어한다. 이를 위하여, 제어부(360)는, 인버터(230)에서 출력되는 출력전류 또는 dc 단 전압 검출부(205)에서 검출되는 전압에 기초하여 인버터의 스위칭 제어신호(Sic)를 생성하여 출력할 수 있다. 이때, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호일 수 있다. 예를 들면, 제어부(260)는 PWM 듀티비 제어를 통해 인버터(230)를 제어할 수 있다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 공기 조화기(100)에 전원이 인가되는 경우(S510), 제1 온도 감지부(310)는 제1 온도를 감지한다(S515). 여기서, 제1 온도는 냉매가 순환하는 실내기(10) 배관에서의 온도일 수 있다. 가령, 제1 온도 감지부(310)는 실내기(10) 배관에서 냉매의 온도를 측정할 수 있다. 감지된 제1 온도는 제어부(360)에 입력된다.
이후에, 제2 온도 감지부(320)는 제2 온도를 감지한다(S520). 여기서, 제2 온도는 냉매가 순환하는 실외기(20) 배관에서의 온도일 수 있다. 가령, 제2 온도 감지부(320)는 실외기(20) 배관에서 냉매의 온도를 측정할 수 있다. 감지된 제2 온도는 제어부(360)에 입력된다.
한편, 본 실시예에서는 제1 온도 감지(S515) 후 제2 온도가 감지(S520)되는 것으로 설명하였으나, 제2 온도 감지(S520) 후 제1 온도가 감지(S515)될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명한 사항이다.
제1 온도 및 제2 온도가 감지된 상태에서, 제어부(360)는 제1 온도 및 제2 온도를 통해 압력비를 산정한다(S525). 제어부(360)는 제1 온도 감지부(310)로부터 입력된 제1 온도를 제1 압력으로 전환한다. 제어부(360)는 제2 온도 감지부(320)로부터 입력된 제2 온도를 제2 압력으로 전환한다. 여기서, 제어부(360)는 메모리(330)에 저장된 온도 압력 전환 테이블을 기초로 제1 온도를 제1 압력으로, 제2 온도를 제2 압력으로 전환할 수 있다. 이후에, 제어부(360)는 제1 압력 및 제2 압력의 압력비(CR)를 산출한다. 예를들어, 압력비(CR)는 제1 압력을 제2 압력으로 나누어 구할 수 있다. 또는, 압력비(CR)는 제2 압력을 제1 압력으로 나누어 구할 수 있다.
압력비 산정이 완료된 상태에서, 제어부(360)는 산정된 압력비가 제어 레벨의 복수의 단계 중 어디에 해당하는지 판단한다(S530, S540, S550, S560, S570). 여기서, 제어 레벨은 실내기(10) 배관의 압력 및 실외기(20) 배관의 압력비를 기준으로 복수의 단계로 구분될 수 있다. 예를 들어, 제어 레벨은 제1 단계 내지 제5 단계로 구분될 수 있다. 이때, 제1 단계는 실내기(10) 배관 압력과 실외기(20) 배관 압력의 압력비가 1.0 보다 작은 경우에 해당될 수 있다. 제2 단계는 실내기(10) 배관 압력과 실외기(20) 배관 압력의 압력비가 1.0 이상이고, 2.0 보다 작은 경우에 해당될 수 있다. 제3 단계는 실내기(10) 배관 압력과 실외기(20) 배관 압력의 압력비가 2.0 이상이고, 3.0 보다 작은 경우에 해당될 수 있다. 제4 단계는 실내기(10) 배관 압력과 실외기(20) 배관 압력의 압력비가 3.0 이상이고, 4.0 보다 작은 경우에 해당될 수 있다. 제5 단계는 실내기(10) 배관 압력과 실외기(20) 배관 압력의 압력비가 4.0 이상인 경우 해당될 수 있다.
만약, 산출된 압력비가 제1 단계에 해당되는 경우(S530), 제어부(360)는 전원 인가 후, 제1 시간 대기 후에(S535), 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다(S580). 예를들어, 제1 시간은 0초일 수 있다. 즉, 제어부(360)는 대기 시간 없이 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다.
만약, 산출된 압력비가 제2 단계에 해당되는 경우(S540), 제어부(360)는 공기 조화기(100)에 전원 인가 후, 제2 시간 대기 후에(S545), 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다(S580). 예를들어, 제2 시간은 10초일 수 있다.
만약, 산출된 압력비가 제3 단계에 해당되는 경우(S550), 제어부(360)는 공기 조화기(100)에 전원 인가 후, 제3 시간 대기 후에(S555), 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다(S580). 예를들어, 제3 시간은 20초일 수 있다.
만약, 산출된 압력비가 제4 단계에 해당되는 경우(S560), 제어부(360)는 공기 조화기(100)에 전원 인가 후, 제4 시간 대기 후에(S565), 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다(S580). 예를 들어, 제4 시간은 30초일 수 있다.
만약, 산출된 압력비가 제5 단계에 해당되는 경우(S570), 제어부(360)는 공기 조화기(100)에 전원 인가 후, 제5 시간 대기 후에(S575), 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다(S580). 예를 들어, 제5 시간은 50초일 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 조화기의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6을 참조하여 설명하는 공기 조화기의 동작 방법은 도 5를 참조하여 설명한 공기 조화기의 동작 방법과 제어 레벨의 복수의 단계를 판단하는 기준에 차이점이 있다. 이하에서는 상기 차이점을 중심으로 설명한다.
도 5를 참조하면, 공기 조화기(100)에 전원이 인가되는 경우(S610), 제1 온도 감지부(310)는 제1 온도를 감지한다(S615).
이후에, 제2 온도 감지부(320)는 제2 온도를 감지한다(S620).
제1 온도 및 제2 온도가 감지된 상태에서, 제어부(360)는 제1 온도 및 제2 온도의 차이를 산정한다(S625).
제1 온도 및 제2 온도 차이의 산정이 완료된 상태에서, 제어부(360)는 제1 온도 및 제2 온도의 차이가 제어 레벨의 복수의 단계 중 어디에 해당하는지 판단한다(S630, S640, S650, S660, S670). 여기서, 제어 레벨은 실내기(10) 배관의 온도 및 실외기(20) 배관의 온도의 차이를 기준으로 구분될 수 있다. 예를 들어, 제어 레벨은 제1 단계 내지 제5 단계로 구분될 수 있다. 이때, 제1 단계는 실내기(10) 배관 온도와 실외기(20) 배관 온도의 차이가 0° 이상이고, 15° 보다 작은 경우에 해당될 수 있다. 제2 단계는 실내기(10) 배관 온도와 실외기(20) 배관 온도의 차이가 15°이상이고, 26°보다 작은 경우에 해당될 수 있다. 제3 단계는 실내기(10) 배관 온도와 실외기(20) 배관 온도의 차이가 26° 이상이고, 42°보다 작은 경우에 해당될 수 있다. 제4 단계는 실내기(10) 배관 온도와 실외기(20) 배관 온도의 차이가 42°이상이고, 55°보다 작은 경우에 해당될 수 있다. 제5 단계는 실내기(10) 배관 온도와 실외기(20) 배관 온도의 차이가 55°이상인 경우에 해당될 수 있다.
만약, 산출된 압력비가 제1 단계에 해당되는 경우(S630), 제어부(360)는 전원 인가 후, 제1 시간 대기 후에(S635), 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다(S680).
만약, 산출된 압력비가 제2 단계에 해당되는 경우(S640), 제어부(360)는 공기 조화기(100)에 전원 인가 후, 제2 시간 대기 후에(S645), 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다(S680).
만약, 산출된 압력비가 제3 단계에 해당되는 경우(S650), 제어부(360)는 공기 조화기(100)에 전원 인가 후, 제3 시간 대기 후에(S655), 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다(S680).
만약, 산출된 압력비가 제4 단계에 해당되는 경우(S660), 제어부(360)는 공기 조화기(100)에 전원 인가 후, 제4 시간 대기 후에(S665), 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다(S680).
만약, 산출된 압력비가 제5 단계에 해당되는 경우(S670), 제어부(360)는 공기 조화기(100)에 전원 인가 후, 제5 시간 대기 후에(S675), 압축기(102a)가 구동되도록 구동부(200)를 제어할 수 있다(S680).
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관의 온도 및 압력 전환 테이블이다.
도 7을 참조하면, 제어부(360)는 온도 압력 전환 테이블을 이용하여, 실내기(10) 또는 실외기(20) 배관에서 측정된 온도를 압력으로 전환할 수 있다. 전환 테이블은 실내기(10)의 배관에서 순환하는 냉매의 온도 또는 실외기(20)의 배관에서 순환하는 냉매의 온도에 대응하는 압력을 표시한다. 예를 들어, 실내기(10)의 배관 온도가 100°C인 경우, 전환 테이블을 이용하여, 상기 실내기(10)의 배관 압력은 4723mb임을 추정할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 실외기(20)의 배관 온도가 50°C인 경우, 전환 테이블을 이용하여, 상기 실외기(20)의 배관 압력은 3074mb임을 추정할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
10 : 실내기
20 : 실외기
100 : 공기 조화기
102a : 압축기
102b : 전동기
200 : 구동부
310 : 제1 온도 감지부
320 : 제2 온도 감지부
330 : 메모리
360 : 제어부

Claims (13)

  1. 냉매가 순환하는 실내기 배관에 배치되고, 상기 실내기 배관의 제1 온도를 감지하는 제1 온도 감지부;
    상기 냉매가 순환하는 실외기 배관에 배치되고, 상기 실외기 배관의 제2 온도를 감지하는 제2 온도 감지부;
    상기 냉매를 압축하는 압축기를 구동하는 구동부; 및
    상기 제1 온도를 제1 압력으로 전환하고, 상기 제2 온도를 제2 압력으로 전환하고, 상기 제1 압력 및 상기 제2 압력의 압력비를 산출하고, 기 설정된 복수의 제어 레벨 중 상기 산출된 압력비에 해당되는 제어 레벨의 단계에 따라 상기 압축기 구동 대기 시간을 설정하고, 상기 대기 시간 경과 후에 상기 압축기가 구동되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 복수의 제어 레벨의 각 단계는 상기 압축기의 용량에 따라 결정되는 공기 조화기.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어 레벨은 제1 단계, 제2 단계, 제3 단계, 제4 단계 및 제5 단계를 포함하는 공기 조화기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 산출된 압력비가 상기 제1 단계에 해당되는 경우, 상기 제어부는, 제1 시간 대기 후에 상기 압축기가 구동되도록 상기 구동부를 제어하고,
    상기 산출된 압력비가 상기 제2 단계에 해당되는 경우, 상기 제어부는, 제2 시간 대기 후에 상기 압축기가 구동되도록 상기 구동부를 제어하고,
    상기 산출된 압력비가 상기 제3 단계에 해당되는 경우, 상기 제어부는, 제3 시간 대기 후에 상기 압축기가 구동되도록 상기 구동부를 제어하고
    상기 산출된 압력비가 상기 제4 단계에 해당되는 경우, 상기 제어부는, 제4 시간 대기 후에 상기 압축기가 구동되도록 상기 구동부를 제어하고,
    상기 산출된 압력비가 상기 제5 단계에 해당되는 경우, 상기 제어부는, 제5 시간 대기 후에 상기 압축기가 구동되도록 상기 구동부를 제어하는 공기 조화기.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    배관 온도값 각각에 대응하여 배관 압력이 배치된 전환 테이블을 저장하는 메모리;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 전환 테이블을 기초로, 상기 제1 온도를 상기 제1 압력으로 전환하고, 상기 제2 온도를 상기 제2 압력으로 전환하는 공기 조화기.
  7. 냉매가 순환하는 실내기 배관에 배치되고, 상기 실내기 배관의 제1 온도를 감지하는 제1 온도 감지부;
    상기 냉매가 순환하는 실외기 배관에 배치되고, 상기 실외기 배관의 제2 온도를 감지하는 제2 온도 감지부;
    상기 냉매를 압축하는 압축기를 구동하는 구동부; 및
    기 설정된 복수의 제어 레벨 중 상기 제1 온도 및 상기 제2 온도의 차이에 해당되는 제어 레벨의 단계에 따라 상기 압축기 구동 대기 시간을 설정하고, 상기 대기 시간 경과 후에 상기 압축기가 구동되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 복수의 제어 레벨의 각 단계는 상기 압축기의 용량에 따라 결정되는 공기 조화기.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제어 레벨은 제1 단계, 제2 단계, 제3 단계, 제4 단계 및 제5 단계를 포함하는 공기 조화기.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 온도 및 상기 제2 온도의 차이가 상기 제1 단계에 해당되는 경우, 상기 제어부는, 제1 시간 대기 후에 상기 압축기가 구동되도록 상기 구동부를 제어하고,
    상기 제1 온도 및 상기 제2 온도의 차이가 상기 제2 단계에 해당되는 경우, 상기 제어부는, 제2 시간 대기 후에 상기 압축기가 구동되도록 상기 구동부를 제어하고,
    상기 제1 온도 및 상기 제2 온도의 차이가 상기 제3 단계에 해당되는 경우, 상기 제어부는, 제3 시간 대기 후에 상기 압축기가 구동되도록 상기 구동부를 제어하고,
    상기 제1 온도 및 상기 제2 온도의 차이가 상기 제4 단계에 해당되는 경우, 상기 제어부는, 제4 시간 대기 후에 상기 압축기가 구동되도록 상기 구동부를 제어하고,
    상기 제1 온도 및 상기 제2 온도의 차이가 상기 제5 단계에 해당되는 경우, 상기 제어부는, 제 5 시간 대기 후에 상기 압축기가 구동되도록 상기 구동부를 제어하는 공기 조화기.
  11. 삭제
  12. 냉매가 순환하는 실내기 배관에서의 제1 온도를 감지하는 단계;
    상기 냉매가 순환하는 실외기 배관에서의 제2 온도를 감지하는 단계;
    상기 제1 온도 바탕으로 전환된 제1 압력 및 상기 제2 온도를 바탕으로 전환된 제2 압력의 압력비를 산출하는 단계;
    기 설정된 복수의 제어 레벨 중 상기 산출된 압력비에 해당되는 제어 레벨의 단계에 따라 상기 냉매를 압축하는 압축기 구동 대기 시간을 설정하는 단계; 및
    상기 대기 시간 경과 후에 상기 압축기가 구동되도록 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 복수의 제어 레벨의 각 단계는 상기 압축기의 용량에 따라 결정되는 공기 조화기의 동작 방법.
  13. 삭제
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