KR101809964B1 - 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터 및 임펠러를 구비하고, 냉매를 압축하도록 형성된 압축기; 실외공기와 냉매를 열교환시키는 실외열교환기; 실내공기와 냉매를 열교환시키는 실내열교환기; 압축기에서 토출된 냉매를 상기 실외열교환기 또는 상기 실내열교환기로 선택적으로 안내하도록 형성된 유로전환밸브; 및 상기 모터 및 상기 유로전환밸브를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 모터에 흐르는 현재 전류값에 기초하여 상기 압축기를 온오프 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공한다.
특히, 본 발명에 따르면, 상기 압축기에 구비되는 모터에 흐르는 전류값에 기초하여 모터의 저항값 및 모터의 온도가 측정될 수 있다. 이때, 모터의 온도에 기초하여 압축기의 구동이 제어될 수 있다.

Description

공기조화기 및 그 제어방법{Air conditioner and Method for controlling it}
본 발명은 압축기에 구비되는 모터의 저항값에 기초하여 모터의 온도를 판단하고, 상기 모터의 온도에 기초한 압축기 제어를 통해 모터의 손상을 방지할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0759337호(2007.09.17.)에 개시되어 있다.
일반적으로 공기조화기는 냉매를 압축하는 압축기, 실내공기와 열교환하는 실내열교환기, 냉매를 팽창시키는 팽창밸브, 실외공기와 열교환하는 실외열교환기를 포함한다.
상기 압축기와 실외열교환기는 실외기에 구비되고, 상기 실내열교환기는 실내기에 구비될 수 있다. 팽창밸브는 실내기 및 실외기 중 적어도 하나에 구비될 수도 있다.
상기 실외열교환기의 일측에는 실외팬이 구비될 수 있다. 상기 실외팬은 모터에 의해 구동된다.
한편, 상기 압축기는 모터 및 임펠러로 구성될 수 있다. 이때, 상기 모터의 온도가 상승하게 되면 모터가 손상될 수 있다. 그리고, 상기 모터가 손상되면 압축기의 구동이 불가능하게 되어, 공기조화기 전체의 작동이 불가능하게 된다.
종래의 공기조화기는 이러한 압축기에 구비되는 모터의 과열에 따른 모터의 손상 및 공기조화기의 작동 불능을 방지하기 위하여, 압축기의 토출온도에 기초하여 압축기를 제어한다.
도 1은 종래의 공기조화기의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 압축기 구동단계(S1) 이후에, 압축기의 토출온도가 기설정된 온도(예를 들어 100℃ 내지 110℃) 이상인지 여부가 판단되는 토출온도판단단계(S2)를 포함한다.
상기 토출온도판단단계(S2)에서는 압축기에서 토출되는 냉매의 온도가 감지될 수 있으며, 상기 냉매의 온도가 기설정된 온도와 비교될 수 있다.
종래의 공기조화기의 제어방법은 상기 토출온도판단단계(S2)에서 압축기의 토출온도가 기설정된 온도 이상인 것으로 판단되면, 압축기를 정지시킨다(S3).
그리고, 압축기 정지단계(S3)로부터 기설정된 시간이 경과하면(S4) 다시 압축기를 다시 구동시킨다(S1).
한편, 종래의 공기조화기의 제어방법은 압축기의 토출온도가 모터의 온도(또는 모터에 구비되는 코일의 온도)에 비례한다는 것을 전제로 하고 있다. 따라서, 종래의 공기조화기의 제어방법에 따르면, 압축기의 토출온도가 기설정된 온도 이상일 때 압축기의 구동을 정지함에 따라서 모터의 온도 상승 및 모터의 손상을 방지할 수 있다.
그러나, 압축기의 토출온도 상승은 모터의 온도 상승 이외에도, 냉매의 부족, 팽창밸브의 작동 불량, 냉매 배관의 막힘 등의 이유로 발생될 수도 있다.
즉, 종래의 공기조화기의 제어방법에 따르면, 압축기의 토출온도 상승이 반드시 모터의 온도 상승의 결과를 초래한다고 단정하기 어려운 문제가 있다.
따라서, 압축기에 구비되는 모터의 온도를 정확히 판단하고, 상기 모터의 온도에 기초하여 압축기를 제어(즉, 모터를 제어)하기 위한 연구가 계속되고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 압축기에 구비되는 모터의 온도를 정확하게 판단할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 압축기에 구비되는 모터에 흐르는 전류값에 기초하여 모터의 온도를 정확하게 판단할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 모터의 온도에 기초하여, 압축기를 온오프 제어함에 따라서상기 압축기에 구비되는 모터의 손상을 방지할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위한 것으로서, 모터 및 임펠러를 구비하고, 냉매를 압축하도록 형성된 압축기; 실외공기와 냉매를 열교환시키는 실외열교환기; 실내공기와 냉매를 열교환시키는 실내열교환기; 압축기에서 토출된 냉매를 상기 실외열교환기 또는 상기 실내열교환기로 선택적으로 안내하도록 형성된 유로전환밸브; 및 상기 모터 및 상기 유로전환밸브를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 모터에 흐르는 현재 전류값에 기초하여 상기 압축기를 온오프 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기를 제공한다.
상기 제어부는 상기 압축기가 구동중인 상태에서, 상기 모터에 흐르는 현재 전류값이 기설정된 전류값 이상이면 상기 압축기의 구동을 정지시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 압축기의 구동이 정지된 상태에서, 상기 압축기에 초기 정렬 전류를 인가하여 상기 모터의 현재 저항값을 측정하고, 상기 모터의 현재 저항값에 기초하여 상기 모터의 현재 온도를 측정할 수 있다.
상기 모터의 현재 온도는 상기 모터의 현재 저항값과, 상기 압축기가 정상상태로 구동할 때의 모터의 정상 저항값 및 정상 온도의 함수일 수 있다.
상기 제어부는 상기 모터의 현재 온도가 기설정된 제1온도 이상이면, 설정시간 경과 후에 다시 모터의 현재 저항값 및 모터의 현재 온도를 측정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 모터의 현재 온도가 상기 제1온도보다 낮은 기설정된 제2온도 이하가 될 때까지, 상기 설정시간 간격으로 모터의 현재 저항값 및 모터의 현재 온도의 측정을 반복할 수 있다.
상기 제어부는 상기 모터의 현재온도가 상기 제2온도 미만이면, 상기 압축기의 최대 운전 주파수를 초기의 제1운전주파수보다 낮은 제2운전주파수로 조절하여 상기 압축기를 구동시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 압축기를 구동시키는 압축기 구동단계; 상기 압축기에 구비되는 모터의 전류값이 측정되는 전류측정단계; 상기 전류측정단계에서 측정된 현재 전류값이 기설정된 전류값 이상인지 여부가 판단되는 전류값판단단계; 및 상기 전류값판단단계에서 상기 현재 전류값이 기설정된 전류값 이상인 것으로 판단되면 상기 압축기의 구동이 정지되는 압축기구동정지단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법을 제공한다.
상기 공기조화기의 제어방법은 상기 압축기구동정지단계 이후에, 상기 압축기의 3상 모터에 구비된 3개의 상 중 하나의 상에 초기 정렬 전류를 인가하는 초기정렬단계; 상기 초기정렬단계에서 모터에 흐르는 전류에 기초하여 모터의 현재 저항값 및 현재 온도를 측정하는 제1측정단계; 및 상기 모터의 현재 온도가 기설정된 제1온도 이상인지 여부가 판단되는 제1모터온도판단단계;를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 모터의 현재 온도가 기설정된 제1온도보다 낮으면 상기 압축기를 다시 정상상태로 구동할 수 있다.
상기 공기조화기의 제어방법은 상기 제1모터온도판단단계에서 상기 모터의 현재 온도가 기설정된 제1온도 이상인 것으로 판단되면, 설정시간 경과 후 다시 모터의 현재 저항값 및 현재 온도가 측정되는 제2측정단계; 및 상기 모터의 현재 온도가 기설정된 제2온도 이하인지 여부가 판단되는 제2모터온도판단단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제2모터온도판단단계에서 판단된 상기 모터의 현재온도가 상기 제2온도보다 높으면, 상기 제2측정단계가 다시 수행될 수 있다.
특히, 상기 모터의 현재 온도가 상기 제2온도 이하가 될 때까지 상기 제2측정단계가 반복적으로 수행되는 것이 바람직하다.
이와 달리, 상기 제2모터온도판단계에서 판단된 상기 모터의 현재온도가 상기 제2온도이하이면, 상기 압축기의 최대운전주파수를 초기의 제1운전주파수보다 낮은 제2운전주파수로 조절하는 주파수 조절단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 모터의 현재 온도는 상기 모터의 현재 저항값과, 상기 압축기가 정상상태로 구동할 때의 모터의 정상 저항값 및 정상 온도의 함수가 될 수 있다.
본 발명에 따르면, 압축기에 구비되는 모터의 온도를 정확하게 판단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 압축기에 구비되는 모터에 흐르는 전류값에 기초하여 모터의 온도를 정확하게 판단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 모터의 온도에 기초하여, 압축기를 온오프 제어함에 따라서상기 압축기에 구비되는 모터의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 공기조화기의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공기조화기를 나타내는 냉매 흐름도이다.
도 3은 압축기에 구비되는 3상 모터에 공급되는 전류의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 공기조화기의 주요 구성들의 연결관계를 나타내는 블럭도이다.
도 5는 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명에 따른 공기조화장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 공기조화기를 나타내는 냉매 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 공기조화장치(10)는 압축기(100), 실내열교환기(200), 팽창밸브(300), 실외열교환기(400)를 포함한다. 도시된 실시예에서, "I"는 실내기를 나타내고 "O"는 실외기를 나타낼 수 있다.
도 2에는 상기 팽창밸브(300)가 실내기(I)에 구비된 것으로 도시되어 있으나, 상기 팽창밸브(300)는 실외기(O)에 구비될 수도 있으며, 실내기(I)와 실외기(O)에 각각 구비되는 것도 가능하다.
압축기(100)는 냉매를 압축하도록 형성된다. 즉, 상기 압축기(100)는 저온 저아의 냉매를 가압하여 고온 고압의 냉매로 만들도록 형성될 수 있다. 상기 압축기(100)는 공기조화장치(10) 내에 하나 이상이 구비될 수 있다.
상기 압축기(100)가 공기조화장치(10) 내에 복수 개 구비되는 경우, 복수 개의 압축기는 냉매의 유동방향을 따라서 직렬 및/또는 병렬로 마련될 수 있다.
상기 실내열교환기(200)는 실내 공기와 열교환하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 실내열교환기(200)는 실내 공기와 상기 실내열교환기(200) 내로 유동하는 냉매가 열교환하도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 실내열교환기(200)는 공기조화장치(100)의 냉방 모드에서 증발기의 기능을 수행하고, 난방 모드에서 응축기의 기능을 수행할 수 있다.
상기 실외열교환기(400)는 실외 공기와 열교환하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 실외열교환기(400)는 실외 공기와 상기 실외열교환기(400) 내로 유동하는 냉매가 열교환하도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 실외열교환기(400)는 공기조화장치(100)의 냉방 모드에서 응축기의 기능을 수행하고, 난방 모드에서 증발기의 기능을 수행할 수 있다.
상기 실내열교환기(200) 및 실외열교환기(400)는 핀-튜브 방식의 열교환기가 될 수 있다. 또한, 상기 실내열교환기(200) 측에는 실내팬(210)이 마련될 수 있고, 상기 실외 열교환기(400) 측에는 실외팬(410)이 마련될 수 있다.
상기 실내팬(210)은 제1모터(220)에 의해 구동될 수 있고, 상기 실외팬(410)은 제2모터(420)에 의해 구동될 수 있다.
상기 공기조화장치(10)는 냉방 모드와 난방 모드가 전환될 때, 냉매의 순환방향을 전환시키기 위한 유로전환밸브(600)를 포함할 수 있다. 상기 유로전환밸브(600)는 4방 밸브(four-way valve)로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 유로전환밸브(600)는 냉방모드에서 압축기(100)로부터 토출된 냉매를 실외기로 안내하고, 난방모드에서 압축기(100)로부터 토출된 냉매를 실내기로 안내하도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 압축기(100) 내에는 상기 압축기(100)의 원활한 구동을 위하여 오일이 수용될 수 있다.
이때, 상기 압축기(100) 내의 오일은 상기 압축기(100)의 구동에 따라서 냉매와 혼합되어 상기 압축기(100)로부터 냉매와 함께 토출될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여, 냉매와 오일이 혼함된 상태의 유체를 "혼합기"로 정의한다.
이러한 혼합기가 공기조화장치(10)의 냉매 사이클을 순환하게 되면, 실내열교환기(200) 및 실외열교환기(400)의 열교환 효율이 저하될 수 있다.
본 발명에 따른 공기조화장치(10)는 압축기(100)로부터 토출된 냉매와 오일의 혼합기로부터 오일을 분리하기 위한 오일분리기(500)를 포함할 수 있다.
상기 오일분리기(500)는 압축기(100)로부터 토출된 냉매와 오일의 혼합기로부터 오일을 분리하여 다시 압축기(100)로 공급하도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 오일분리기(500)로 유입된 혼합기에서 분리된 냉매는 실내열교환기(200)와 실외열교환기(400)를 포함하는 냉매 사이클을 순환할 수 있다.
예를 들어, 압축기(100)로부터 토출된 혼합기는 공급유로(105)를 통해 오일분리기(500)로 공급될 수 있다. 그리고, 오일분리기(500)에서 분리된 액상 오일은 회수유로(505)를 통해 다시 압축기(100)로 공급되고, 상기 오일분리기(500)에서 분리된 기상 냉매는 냉매 사이클을 순환할 수 있다.
한편, 상기 압축기(100)는 모터 및 상기 모터에 의해 회전되는 임펠러를 구비할 수 있다. 이러한 압축기(100)의 구조는 이미 공지되어 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 압축기(100)에 구비되는 모터는 3상 모터로 형성될 수 있다. 상기 압축기(100)가 정상상태로 구동될 때 3개의 상(u상, v상 및 w상)에 번갈아서 전류가 공급될 수 있다. 이와 달리, 상기 압축기(100)를 초기 위치 정렬하기 위한 제어에서, 3개의 상 중 어느 한 상으로만 전류가 기설정된 시간 동안 공급될 수 있다.
이하, 다른 도면을 참조하여, 압축기(100)에 구비되는 상기 모터에 인가되는 전류에 대하여 설명한다.
도 3은 압축기에 구비되는 3상 모터에 공급되는 전류의 흐름을 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 3의 (a) 내지 (c)는 압축기에 구비되는 모터가 정상상태로 구동될 때, 시간의 흐름에 따라서 모터의 3상에 전류가 번갈아서 인가되는 모습을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 공기조화기(10)는 압축기(100)를 제어하기 위한 제어부(C)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(C)는 압축기(100)에 구비되는 모터(110)를 제어하도록 형성될 수 있다.
압축기(100)가 정상상태로 구동될 때, 상기 제어부(C)는 상기 모터(110)에 3상의 전류를 번갈아서 인가할 수 있다. 상기 압축기(100)가 정상상태로 구동된다는 것은 상기 모터(110)가 정상상태로 구동된다는 것을 의미할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(C)에 구비된 인버터장치(120)는 상기 모터(110)에 3상의 전류를 번갈아서 인가하도록 형성될 수 있다.
도 3의 (a) 내지 (c)에 순차적으로 도시된 바와 같이, 상기 모터(110)가 정상상태로 구동될 때, 상기 모터(110)에는 3상의 전류가 번갈아서 그리고 순차적으로 인가될 수 있다. 예를 들어, 상기 모터(110)에는 u상, v상 및 w상의 전류가 순차적으로 그리고 반복적으로 인가될 수 있다.
상기 모터(110)에 3상의 전류가 인가됨에 따라서, 상기 모터(110)의 회전축이 회전되고, 상기 회전축에 연결된 임펠러(115)가 회전될 수 있다.
한편, 상기 압축기(100)의 구동 초기에는 초기 위치 정렬을 위해 상기 3개의 상 중 어느 하나에만 기설정된 시간 동안 전류가 인가될 수 있다. 즉, 모터(110)의 초기 위치 정렬을 위해, 3상 중 어느 한 상으로만 전류가 기설정된 시간 동안 인가될 수 있다. 예를 들어, 모터(110)의 초기 위치 정렬을 위하여, 3상 중 u상으로만 전류가 기설정된 시간 동안 인가될 수 있다.
다시 말해서, 압축기(100)가 정지된 상태에서 구동을 시작할 때, 압축기(100)의 초기 위치 정렬을 위해, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, u상으로만 기설정된 시간 동안 전류가 인가될 수 있다. 이때, 3상 중 어느 한 상(예를 들어, u상)으로만 인가되는 전류를 초기 정렬 전류라고 나타낼 수 있다.
한편, 상기 압축기(100)의 구동 중에 상기 압축기(100)를 흐르는 현재 전류값에 기초하여 압축기(100)가 제어부(C)에 의해 온오프 제어될 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(C)는 상기 압축기(100)에 구비되는 상기 모터(110)의 구동 중에 상기 모터(110)를 흐르는 현재 전류값에 기초하여 상기 압축기(100)를 온오프 제어할 수 있다. 이는, 모터(110)의 온도 상승에 따른 모터(110)의 손상을 방지하기 위한 것으로서, 이하 다른 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 공기조화기의 주요 구성들의 연결관계를 나타내는 블럭도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 공기조화기는 전술한 팽창밸브(300), 유로전환밸브(600) 및 압축기(100)를 제어하기 위한 제어부(C)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어부(C)는 외부 전원으로부터 공급되는 전원을 공기조화기에 제공하기 위한 전원공급부(700)를 제어하도록 형성될 수 있다.
특히, 상기 제어부(C)는 상기 압축기(100)에 구비되는 모터(110)를 제어하도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(C)는 모터(110)에 흐르는 전류를 측정하기 위한 전류계(130)를 구비할 수 있다. 상기 전류계(130)는 제어부(C) 내에 구비되는 전류 측정 회로로 형성될 수 있다.
상기 제어부(C)는 상기 압축기(100)의 구동 중에 상기 모터(110)에 흐르는 현재 저항값에 기초하여 상기 압축기(110)를 온오프 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 모터(110)에 기설정된 전류값 이상의 과전류가 흐르게 되면 상기 모터(110)가 손상될 수 있다.
상기 모터(110)의 손상을 방지하기 위하여, 상기 제어부(C)는 상기 모터(110)에 흐르는 현재 전류값이 기설정된 전류값 이상이면 상기 압축기(100)의 구동을 정지시킬 수 있다. 여기서, 압축기(100)의 구동을 정지시킨다는 것은 모터(110)의 구동을 정지시키는 것을 의미할 수 있다.
따라서, 압축기(100)의 구동 중에 상기 모터(110)에 기설정된 전류값 미만의 전류만 흐르도록 하여, 상기 모터(110)가 과전류로 인해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제어부(C)는 상기 모터(110)에 흐르는 과전류의 감지에 의해 상기 압축기(100)의 구동을 정지된 상태에서, 압축기(100)에 초기 정렬 전류를 인가할 수 있다. 여기서, 초기 정렬 전류는 압축기(100)에 구비된 모터(110)의 초기 위치 정렬을 위해 3상 중 어느 하나의 상(예를 들어, u상)으로만 기설정된 시간 동안 인가되는 전류를 의미할 수 있다.
상기 제어부(C)는 상기 압축기(100)에 초기 정렬 전류를 인가하여 상기 모터(110)의 현재 저항값을 측정할 수 있다. 상기 모터(110)의 현재 저항값은 아래의 수학식 1을 통해 도출될 수 있다.
Figure 112016090693514-pat00001
Figure 112016090693514-pat00002
여기서, 'Ra'는 모터(110)의 현재 저항값을 나타내고, 'id 2'은 압축기(100)의 초기 정렬 제어 시에 특정 상에 인가되는 전류를 나타낸다. 또한, '△W'는 압축기(100)의 초기 정렬 제어 전후의 소비전력 변화를 나타낸다. 즉, 'Vin'는 전원공급부(700)로부터 공급되는 계통전압을 나타내고, '△Iin'는 압축기(100)의 초기 정렬 제어 전후의 계통전류의 변화를 나타낸다.
상기 수학식 1은 이미 공지된 수학식이므로, 이에 대한 보다 구체적인 설명은 생략한다.
또한, 상기 제어부(C)는 상기 모터(110)의 현재 저항값에 기초하여 상기 모터(110)의 현재 온도를 측정할 수 있다. 상기 모터(110)의 현재 온도는 아래의 수학식 2를 토해 도출될 수 있다.
Figure 112016090693514-pat00003
여기서, 'T'는 모터(110)의 현재 온도를 나타내고, 상기 'a'는 저항온도계수를 나타내며, 상기 'Ra'는 수학식 1에 의해 도출된 모터(110)의 현재 저항값을 나타내고, 'R0' 및 'T0'는 압축기(100)(즉, 모터(110))가 정상상태로 구동될 때 실험을 통해 결정된 모터의 정상 저항값 및 정상 온도가 될 수 있다.
상기 수학식 2 역시, 이미 공지된 수학식이므로, 이에 대한 보다 구체적인 설명은 생략한다.
상기와 같이, 모터(110)의 현재 온도는 상기 모터(110)의 현재 저항값(Ra)과, 상기 압축기(100)가 정상상태로 구동될 때의 모터(110)의 정상 저항값(R0) 및 정상 온도(T0)의 함수가 될 수 있다.
즉, 모터(110)의 현재 온도는 모터(110)의 현재 저항값(Ra)과, 모터(110)의 정상 저항값(R0) 및 정상 온도(T0)의 함수를 통해 도출될 수 있다.
구체적으로, 제어부(C)는 상기 수학식 1 및 2를 통해 모터(110)의 현재 온도를 판단한 후에, 상기 모터(110)의 현재 온도(T)가 기설정된 제1온도(Ts1) 이상인지 여부를 판단할 수 있다.
상기 모터(110)의 현재 온도가 기설정된 제1온도(Ts1) 이상이면, 설정시간동안 모터(110)의 구동을 정지시킨다. 그리고, 상기 제어부(C)는 상기 설정시간 경과 후에 다시 모터(110)의 현재 저항값(Ra) 및 모터(110)의 현재 온도(T)를 측정할 수 있다. 이는, 모터(110)의 현재 온도(T)가 제1온도(Ts1) 이상인 상태에서 모터(110)를 계속 구동하게 되면 상기 모터(110)가 손상될 수 있기 때문이다. 이때, 상기 제1온도(Ts1)는 110℃ 내지 130℃가 될 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1온도(Ts1)는 120℃가 될 수 있다.
또한, 상기 제어부(C)는 상기 설정시간 경과 후에 측정된 모터(110)의 현재 저항값(Ra)에 기초한 현재 온도(T)가 상기 제1온도(Ts1)보다 낮은 기설정된 제2온도(Ts2) 이하인지 여부를 판단한다. 여기서, 상기 제2온도(Ts2)는 70℃ 내지 90℃가 될 수 있다. 바람직하게는 상기 제2온도(Ts2)는 80℃가 될 수 있다.
그리고, 상기 설정시간 경과 후에 모터(110)의 현재 온도(T)가 상기 제2온도(Ts2)보다 높으면 모터(110)의 구동 정지 상태를 유지하면서, 다시 설정시간 경과 후에 모터(110)의 현재 저항값(Ra)에 기초한 현재 온도(T)가 제어부(C)에 의해 측정될 수 있다.
즉, 상기 제어부(C)는 상기 모터(110)의 현재 온도(T)가 상기 제2온도(Ts2) 이하가 될 때까지, 상기 설정시간 간격으로 모터(110)의 현재 저항값(Ra) 및 현재 온도(T)의 측정을 반복할 수 있다.
이와 달리, 상기 설정시간 경과 후에 모터(110)의 현재 온도(T)가 상기 제2온도(Ts2) 미만이면, 상기 제어부(C)는 상기 압축기(100)의 최대 운전 주파수를 초기의 제1운전주파수보다 낮은 제2운전주파수로 조절할 수 있다.
즉, 상기 제어부(C)는 설정시간의 경과에 따라 모터(110)의 현재 온도(T)가 상기 제2온도(Ts2) 아래로 떨어지면, 압축기(100)의 최대 운전 주파수를 낮춰서 다시 압축기를 정상 상태로 구동시킬 수 있다. 이는, 압축기(100)의 최대 운전 주파수를 초기의 제1운전주파수로 구동할 경우, 모터(110)의 온도가 다시 제1온도(Ts1) 이상으로 올라갈 수 있기 때문이다.
상기와 같이, 본 발명에 따르면, 모터(110)에 흐르는 전류값에 기초하여, 모터(110)의 손상을 방지하도록 압축기(100)의 구동을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 모터(110)에 흐르는 전류값을 감지하여 모터(110)의 저항값을 측정하고, 상기 모터의 저항값에 기초하여 모터(110)의 온도 또는 모터(110)에 구비된 코일의 온도를 비교적 정확히 계산할 수 있다.
이하, 다른 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 공기조화기의 제어방법을 설명함에 있어서, 별도의 설명이 없더라도, 전술한 공기조화기의 특징이 공기조화기의 제어방법에도 동일하게 적용될 수 있음은 자명하다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법은 압축기(100)를 구동시키는 압축기구동단계(S10), 상기 압축기(100)에 구비되는 모터(110)의 전류값이 측정되는 전류측정단계(S20), 상기 전류값이 기설정된 전류값 이상인지 여부가 판단되는 전류값판단단계(S30) 및 상기 전류값이 기설정된 전류값 이상이면 압축기의 구동이 정지되는 압축기구동정지단계(S40)를 포함할 수 있다.
상기 압축기구동단계(S10)에서는, 공기조화기가 구동을 시작함에 따라서 압축기(100)가 구동될 수 있다. 이때, 압축기(100)는 사용자에 의한 입력모드에 기초하여 정상상태로 구동될 수 있다.
상기 전류측정단계(S20)에서는 상기 압축기(100)에 구비되는 모터(110)에 흐르는 현재 전류값이 측정될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 모터(110)에 흐르는 현재 전류값은 제어부(C)에 의해 측정될 수 있다.
상기 전류값판단단계(S30)에서는 상기 전류측정단계(S20)에서 측정된 현재 전류값이 기설정된 전류값(Is) 이상인지 여부가 판단될 수 있다. 상기 모터(110)에 흐르는 현재 전류값이 기설정된 전류값(Is) 이상인지 여부는 전술한 제어부(C)에 의해 판단될 수 있다.
상기 전류값판단단계(S30)에서 상기 현재 전류값이 기설정된 전류값(Is) 이상인 것으로 제어부(C)에 의해 판단되면, 상기 압축기구동정지단계(S40)에서 제어부(C)는 압축기(100)의 구동을 정지시킬 수 있다. 이는, 상기 모터(110)에 기설정된 전류값(Is) 이상의 전류가 흐르면 상기 모터(110)가 파손될 수 있기 때문이다.
상기와 같이, 모터(110)에 흐르는 현재 전류값에 기초하여 압축기(100)의 구동을 정지함으로써, 모터(110)에 흐르는 과전류에 의해 모터(110)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법은 상기 압축기구동정지단계(S40) 이후에, 압축기(100)의 초기정렬단계(S50), 상기 초기정렬단계(S50)에서 모터(110)에 흐르는 전류에 기초하여 모터(110)의 현재 저항값 및 현재 온도가 측정되는 제1측정단계(S60), 및 상기 모터(110)의 현재 온도(T)가 기설정된 제1온도(Ts1) 이상인지 여부가 판단되는 제1모터온도판단단계(S70)를 더 포함할 수 있다.
상기 초기정렬단계(S50)에서는 정지상태인 압축기(100)에 구비된 3상 모터(110)의 초기 정렬을 위해 모터(110)에 구비된 3개의 상 중 하나의 상으로만 기설정된 시간 동안 초기 정렬 전류가 인가될 수 있다.
상기 제1측정단계(S60)에서는 상기 초기정렬단계(S50)에서 모터(110)에 흐르는 전류에 기초하여 모터의 현재 저항값(Ra) 및 현재 온도(T)가 전술한 수학식 1 및 2를 통해 측정될 수 있다.
상기 제1모터온도판단단계(S70)에서는 상기 모터(110)의 현재 온도(T)가 기설정된 제1온도(Ts1) 이상인지 여부가 제어부(C)에 의해 판단될 수 있다.
그리고, 상기 모터(110)의 현재 온도(T)가 기설정된 제1온도(Ts1)보다 낮으면, 상기 압축기(100)가 다시 정상상태로 구동될 수 있다.
즉, 상기 제1모터온도판단단계(S70)에서 상기 모터(110)의 현재 온도(T)가 기설정된 제1온도(Ts1) 미만인 것으로 판단되면, 상기 압축기(100)는 최대 운전 주파수를 압축기(100)의 운전 초기에 설정된 제1운전주파수로 유지하면서 다시 정상상태로 구동될 수 있다.
이와 달리, 상기 제1모터온도판단단계(S70)에서 상기 모터(110)의 현재 온도(T)가 기설정된 제1온도(Ts1) 이상인 것으로 판단되면, 설정시간 경과 후에 다시 모터(110)의 현재 저항(Ra) 및 현재 온도(T)가 측정될 수 있다(S80).
즉, 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법은 상기 제1모터온도판단단계(S70)에서 상기 모터(110)의 현재 온도(T)가 기설정된 제1온도(Ts1) 이상일 때, 설정시간 경과 후에 다시 모터(110)의 현재 저항(Ra) 및 현재 온도(T)가 측정되는 제2측정단계(S80)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 설정시간은 30초 내지 2분이 될 수 있다. 바람직하게는 상기 설정시간은 1분이 될 수 있다.
상기 제2측정단계(S80)에서는 압축기(100)의 정지상태로 설정시간이 경과한 후에, 압축기(100)에 구비된 3상 모터(110)의 초기 정렬을 위해 모터(110)에 구비된 3개의 상 중 하나의 상으로만 기설정된 시간 동안 초기 정렬 전류가 인가될 수 있다. 이때, 모터(110)의 현재 저항(Ra) 및 현재 온도(T)가 다시 측정될 수 있다.
본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법은 상기 제2측정단계(S80) 이후에, 상기 모터(110)의 현재 온도(T)가 기설정된 제2온도(Ts2) 이하인지 여부가 판단되는 제2모터온도판단단계(S90)를 더 포함할 수 있다.
상기 제2모터온도판단단계(S90)에서 상기 모터(110)의 현재 온도(T)가 기설정된 제2온도(Ts2)보다 높은 것으로 판단되면, 상기 제2측정단계(S80)가 다시 수행될 수 있다. 즉, 상기 제2모터온도판단단계(S90)에서 상기 모터(110)의 현재 온도(T)가 기설정된 제2온도(Ts2)보다 높은 것으로 판단되면, 다시 설정시간이 경과한 후에 모터(110)의 현재 저항(Ra) 및 현재 온도(T)가 측정될 수 있다.
구체적으로, 상기 제2모터온도판단단계(S90)에서 상기 모터(110)의 현재 온도(T)가 기설정된 제2온도(Ts2) 이하가 될 때까지, 상기 제2측정단계(S80)가 반복적으로 수행될 수 있다.
이는, 모터(110)의 손상 방지를 위하여, 모터(110)의 온도를 충분히 낮춘 후에, 압축기(100)를 다시 구동하는 것이 바람직하기 때문이다.
한편, 상기 제2모터온도판단단계(S90)에서 상기 모터(110)의 현재 온도(T)가 기설정된 제2온도(Ts2) 미만인 것으로 제어부(C)에 의해 판단되면, 압축기(100)의 최대운전주파수는 초기의 제1운전주파수보다 낮은 제2운전주파수로 조절될 수 있다(S100).
즉, 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법은 상기 제2모터온도판단단계(S90)에서 상기 모터(110)의 현재 온도(T)가 기설정된 제2온도(Ts2) 미만인 것으로 판단되면, 압축기(100)의 최대운전주파수를 초기의 제1운전주파수보다 낮은 제2운전주파수로 조절하는 주파수 조절단계(S100)를 더 포함할 수 있다.
상기 초기의 제1운전주파수는 공기조화기 구동 초기에 설정된 압축기(100)의 최대 운전 주파수를 의미할 수 있다. 상기 주파수 조절단계(S100)에서는 이러한 압축기(100)의 최대 운전 주파수를 제1운전주파수보다 낮은 제2운전주파수로 조절함으로써, 모터(110)의 온도 상승을 미연에 방지할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명에 따르면, 모터(110)의 저항값에 기초하여 모터(110)의 온도를 비교적 정확하게 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 압축기의 최대 운전 주파수의 조절을 통하여 기설정된 온도 이상으로 모터(110)의 온도가 상승하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 압축기 110 모터
200 실내열교환기 210 실내팬
400 실외열교환기 410 실외팬
C 제어부

Claims (13)

  1. 모터 및 임펠러를 구비하고, 냉매를 압축하도록 형성된 압축기;
    실외공기와 냉매를 열교환시키는 실외열교환기;
    실내공기와 냉매를 열교환시키는 실내열교환기;
    압축기에서 토출된 냉매를 상기 실외열교환기 또는 상기 실내열교환기로 선택적으로 안내하도록 형성된 유로전환밸브; 및
    상기 모터 및 상기 유로전환밸브를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는
    최대 운전주파수가 제1운전주파수로 설정되어 상기 압축기가 구동중인 상태에서, 상기 모터에 흐르는 현재 전류값이 기설정된 전류값 이상이면 상기 압축기의 구동을 정지시키고,
    상기 압축기의 구동이 정지된 후, 상기 압축기에 초기 정렬 전류를 인가하여 상기 모터의 현재 저항값을 측정하고, 상기 모터의 현재 저항값에 기초하여 상기 모터의 현재 온도를 측정하며,
    측정된 상기 모터의 현재 온도가 기설정된 제1온도 이상이면, 설정시간 경과 후에 상기 모터의 현재 저항값 및 현재 온도를 다시 측정하고,
    다시 측정된 상기 모터의 현재 온도가 상기 제1온도보다 낮은 기설정된 제2온도 미만이면, 상기 압축기의 최대 운전 주파수를 상기 제1운전주파수보다 낮은 제2운전주파수로 조절하여 상기 압축기를 다시 구동하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모터의 현재 온도는 상기 모터의 현재 저항값과, 상기 압축기가 정상상태로 구동할 때의 모터의 정상 저항값 및 정상 온도의 함수인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 모터의 현재 온도가 상기 제2온도 이하가 될 때까지, 상기 설정시간 간격으로 모터의 현재 저항값 및 모터의 현재 온도의 측정을 반복하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  7. 삭제
  8. 최대 운전주파수를 제1운전주파수로 설정하여 압축기를 구동시키는 압축기 구동단계;
    상기 압축기에 구비되는 모터의 전류값이 측정되는 전류측정단계;
    상기 전류측정단계에서 측정된 현재 전류값이 기설정된 전류값 이상인지 여부가 판단되는 전류값판단단계;
    상기 전류값판단단계에서 상기 현재 전류값이 기설정된 전류값 이상인 것으로 판단되면 상기 압축기의 구동이 정지되는 압축기구동정지단계;
    상기 압축기의 구동이 정지된 후, 상기 압축기의 3상 모터에 구비된 3개의 상 중 하나의 상에 초기 정렬 전류를 인가하는 초기정렬단계;
    상기 초기정렬단계에서 상기 모터에 흐르는 전류값에 기초하여 상기 모터의 현재 저항값 및 현재 온도를 측정하는 제1측정단계;
    상기 제1측정단계에서 측정된 상기 모터의 현재 온도가 기설정된 제1온도 이상인지 여부가 판단되는 제1모터온도판단단계;
    상기 제1모터온도판단단계에서 상기 모터의 현재 온도가 기설정된 제1온도 이상인 것으로 판단되면, 설정시간 경과 후 다시 상기 모터의 현재 저항값 및 현재 온도가 측정되는 제2측정단계;
    상기 제2측정단계에서 측정된 상기 모터의 현재 온도가 상기 제1온도보다 낮은 기설정된 제2온도 이하인지 여부가 판단되는 제2모터온도판단단계; 및
    상기 제2모터온도판단단계에서 판단된 상기 모터의 현재온도가 상기 제2온도 이하이면, 상기 압축기의 최대운전주파수를 상기 제1운전주파수보다 낮은 제2운전주파수로 조절하여 상기 압축기를 다시 구동하는 주파수 조절단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2모터온도판단단계에서 판단된 상기 모터의 현재온도가 상기 제2온도보다 높으면, 상기 제2측정단계가 다시 수행되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 모터의 현재 온도가 상기 제2온도 이하가 될 때까지 상기 제2측정단계가 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
  12. 삭제
  13. 제8항에 있어서,
    상기 모터의 현재 온도는 상기 모터의 현재 저항값과, 상기 압축기가 정상상태로 구동할 때의 모터의 정상 저항값 및 정상 온도의 함수인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
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