KR20020036544A

KR20020036544A - 2개의 압축기를 갖는 공조시스템의 전자팽창변 제어방법

Info

Publication number: KR20020036544A
Application number: KR1020000066778A
Authority: KR
Inventors: 김철민
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2002-05-16
Also published as: JP2002195669A; CN1358973A; JP3984027B2; CN1154814C; KR100382488B1; US6453690B1; US20020056280A1

Abstract

본 발명에 의한 2개의 압축기를 갖는 공조시스템에서의 전자팽창변 제어방법은 종래 압축기 기동시에 액상의 냉매가 압축기에 유입됨에 따른 압축기의 파손 및 기동실패와, 흡입압력 저하 발생으로 냉매 유량이 감소함에 따라 시스템 운전 초기에 냉방능력이 감소되는 것을 방지한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 냉매의 압축량이 많은 대용량 압축기와, 냉매의 압축량이 적은 소용량 압축기를 이용하여 1개의 냉동 및 공조 사이클을 이루는 공조 시스템에서 전자팽창변을 개도시 전자팽창변의 펄스값을 이용하는 2개의 압축기를 갖는 공조 시스템의 전자팽창변을 제어하는 방법에 있어서,

압축기 기동후 운전시간이 (Ts-a)에 도달하면 전자팽창변 펄스값을 초기값에서 P1으로 변경하는 단계(100)와;

압축기 운전시간이 (Tm-b)에 도달하면 전자팽창변 펄스값을 P1에서 P2로 변경하는 단계(200)와;

압축기 운전시간이 (T1-c)에 도달하면 전자팽창변 펄스값을 P2에서 목표값으로 변경하는 단계(300)와;

압축기 운전시간이 T2에 도달한 후 과열도 제어를 시작하는 단계(400);를 포함한다.

상기 P1= 초기 펄스값+소용량 압축기 용량비(%)×목표값/100

P2= 초기 펄스값+대용량 압축기 용량비(%)×목표값/100

T1= 목표 펄스값 도달 시간, T2= 과열도 제어 시작시간

Ts= 소용량 압축기 용량비(%)×T1/100

Tm= 대용량 압축기 용량비(%)×T1/100

a: 전자팽창변 개도 변경시간(초기값→P1)

b: 전자팽창변 개도 변경시간(P1 →P2)

c: 전자팽창변 개도 변경시간(P2 →목표값)

Description

2개의 압축기를 갖는 공조시스템의 전자팽창변 제어방법{Method for controlling Linear Expantion Valve of air conditioner with 2 compressors}

본 발명은 2개의 압축기를 갖는 공조 시스템의 전자팽창변 제어에 관한 것으로, 특히 냉,난방부하에 따라 냉매의 압축량을 변화시키기 위해 압축용량이 다른 2개의 압축기가 구비된 2개의 압축기를 갖는 공조 시스템에서 전자팽창변의 제어에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 압축기에서 고온·고압으로 압축된 냉매를 이용하여 실내를 냉방시키거나 난방하는 장치이다.

한편, 2개의 압축기를 갖는 공기조화기는 상기 각각의 압축기가 냉,난방부하에 따라 선택적으로 작동되어 상기 압축기를 구동시키는데 필요한 전력을 줄이기 위한 것으로, 그 구성을 개략적으로 도시하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 2개의 압축기를 갖는 공조 시스템은 냉방장치로 사용될 때 선택적으로 작동되어 냉매의 압축량을 변화시키기 위한 대용량압축기(2) 및 소용량압축기(4)와, 상기 각각의 압축기(2)(4)에서 압축된 냉매를 실외공기와 열교환시키는 변환시키는 실외열교환기(6)와, 상기 실외열교환기(6)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 전자팽창변(8)과, 상기 전자팽창변(8)에서 팽창된 냉매와 실내의 공기가 열교환되는 실내열교환기(10) 및 오일 분리기(12)로 크게 이루어진다.

상기의 구조에서 소용량 압축기(2)와 대용량 압축기(4)는 실내 부하조건에 따라 각각 독립적으로 운전시키거나 2대를 동시에 운전시킬 수 있다. 실내 부하조건에 의해 압축기 2대를 동시에 운전시켜야 할 경우에는 소용량 압축기(2)와 대용량 압축기(4)에서 압축된 고온, 고압의 냉매는 오일 분리기(12)를 통과하면서 오일과 분리된다. 오일과 분리된 고온고압의 냉매는 다시 합쳐져서 실외열교환기(6)로 보내져 고압의 액상 냉매로 응축된 후 전자 팽창변(8)을 지나면서 저온, 저압의 냉매로 변환된다. 이후 상기 저온, 저압의 냉매는 실내열교환기(10)를 통과하면서 기체상태의 냉매로 증발한 후 2 개의 모세관(14)(16)을 통과하면서 각각 제 1 어큐뮬레이터(18)와 제 2 어큐뮬레이터(20)를 통해 다시 압축기(2)(4)로 흡입된다.

만일 난방운전을 위한 히트 펌프로 사용될 경우에는 오일 분리기(12)를 지나서 사방변(도시 생략)이 설치되어 토출된 냉매를 실내열교환기(10)로 보내어 응축시킨후 전자 팽창변(8)를 지나면서 저온저압의 냉매로 변환된 후 실외열교환기(6)를 통과하여 증발한 후 각각 어큐물레이터(18)(20)를 통해 압축기(10)(20)로 재흡입된다.

2대의 압축기(2)(4)에서 토출되어 오일 분리기(12)에서 냉매와 분리된 오일은 각각 제 1 모세관(14)과, 제 2 모세관(16)을 통과하면서 압력이 강하한 후 각각의 압축기에 흡입됨으로써, 토출된 오일이 압축기(2)(4)로 회수된다.

상술한 바와 같이 2 개의 압축기(2)(4)를 사용하는 공조 시스템에서는 실내 부하조건에 따라 압축기(2)(4)의 용량변경이 가능하기 때문에 공조 시스템의 냉매 유량을 조절하기 위해 팽창밸브로서, 전자팽창변(LEV:Linear Expansion Valve)(8)을 사용한다. 상기 전자팽창변(8)의 제어는 압축기 기동시의 기동제어와 압축기 기동제어 종료 후의 제어로 구분되는바, 기동종료 후의 제어는 도면에서 보는 바와 같이 압축기 흡입 온도센서(22)와 실내 배관 온도센서(24)의 차이를 일정하게 유지하는 제어방식을 사용하고 있다.

압축기를 기동시 전자팽창변을 제어하는 목적은 압축기 초기 기동시 액상냉매의 유입으로 인해 압축기의 파손 및 기동실패를 방지하고, 초기 비정상상태에서 압축기의 흡입압력의 저하로 인해 냉매유량이 감소하여 냉방능력이 저감되는 것을 방지하기 위함이다.

도 3 에는 종래 시스템에서 전자팽창변을 제어하는 방식을 그래프로 도시하였다.

도면을 참조하면, 압축기 기동시 전자팽창변의 펄스값은 액상의 냉매 유입을 최소로 하는 값으로 설정되며, 운전시간이 증가함에 따라 점차 전자팽창변 펄스값을 목표값으로 증가시킨다. 목표값 도달 시간 t1을 n등분으로 나누어 일정한 간격의 시간마다 전자팽창변 펄스값을 증가시키고, 이때 전자팽창변의 펄스값 또한 목표값과 초기값의 차이를 n등분하여 점차 증가시킨다.

상술한 바와 같이 목표값 도달시간에 전자팽창변 펄스값이 목표값에 도달하게 되면 과열도 제어시작시간부터는 과열도 제어를 통해 전자팽창변 펄스값이 조정된다.

전술한 종래의 전자팽창변의 제어는 도 4 에 도시된 그래프에서 점선으로 표시된 부분과 같이 시간에 따른 압축기 흡입압력의 저하가 발생하고, 적정 흡입압력에 도달하기 까지의 비정상상태 시간이 증가함으로써, 압축기 기동시 초기 냉방능력이 감소하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 새롭게 안출된 발명으로서, 2개의 압축기를 채용한 공조시스템에서 압축기 기동시에 액상의 냉매가 압축기에 유입됨에 따른 압축기의 파손 및 기동실패와, 흡입압력 저하 발생으로 냉매 유량이 감소함에 따라 시스템 운전 초기에 냉방능력 감소를 방지할 수 있는 전자팽창변의 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1 은 본 발명에 의한 2개의 압축기를 갖는 공조 시스템의 전자팽창변 제어방법에 의하여 전자팽창변 개도를 위한 펄스값을 압축기 기동시간에 대하여 도시한 그래프.

도 2 는 종래 2개의 압축기를 갖는 공조 시스템의 개략적인 구성도.

도 3 은 2개의 압축기를 갖는 공조 시스템에서 종래 전자팽창변 제어방법에 의한 전자팽창변 개도 펄스값과 압축기 기동시간에 대한 그래프.

도 4 는 종래 전자팽창변 제어방법과 본 발명에 의한 전자팽창변 제어방법에 의한 압축기 흡입압력 변화를 비교도시한 그래프.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2: 대용량 압축기4: 소용량 압축기

6: 실외 열교환기8: 전자팽창변

10: 실내 열교환기12: 오일분리기

14,16: 모세관18,20: 어큐물레이터

22,24: 센서

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 냉매의 압축량이 많은 대용량 압축기와, 냉매의 압축량이 적은 소용량 압축기를 이용하여 1개의 냉동 및 공조 사이클을 이루는 공조 시스템의 전자팽창변을 제어하는 방법에 있어서,

펄스값을 이용하여 전자팽창변의 개도값을 산출할 때, 압축기 기동후 운전시간이 (Ts-a)에 도달하면 전자팽창변 펄스값을 초기값에서 P1으로 변경하는 단계와;

압축기 운전시간이 (Tm-b)에 도달하면 전자팽창변 펄스값을 P1에서 P2로 변경하는 단계와;

압축기 운전시간이 (T1-c)에 도달하면 전자팽창변 펄스값을 P2에서 목표값으로 변경하는 단계와;

압축기 운전시간이 T2에 도달한 후 과열도 제어를 시작하는 단계;를 포함하는 구성으로 이루어진다.

본 발명의 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명한다. 본 발명에서 공조시스템의 구성은 도 2 의 종래 기술과 변화가 없으므로 구성부분에 대해서는 도 2를 참조하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 의한 2개의 압축기(2)(4)를 사용하는 공조 시스템에서 전자팽창변(8)의 제어방법에 대하여 전자팽창변(8)을 개도하기 위한 펄스값을 압축기 기동 시간에 대하여 도시한 그래프이다.

2대의 압축기(2)(4)를 사용하는 공조 시스템의 경우 각각의 압축기(2)(4)는 압축기 기동시 초기 단계에서 전자팽창변(8)의 펄스 초기값이 액상의 냉매가 최소한으로 유입되도록 선정되고, 설계에 의해 시스템의 기동제어 완료시 전자팽창변 펄스의 목표값과 목표값에 도달하는 시간이 정해진다.

도 1을 참조하면, 제 1 단계(100)에서는 압축기 기동 후 압축기 운전시간이 (Ts-a)에 도달하면 전자팽창변 펄스를 초기값에서 P1으로 변경시킨다. 여기에서 Ts는 목표값에 도달하는 시간(T1)에 전체 용량에 대한 소용량 압축기의 용량비율, 즉 압축기 소용량비율을 곱한 시간이며, a는 전자팽창변 펄스가 초기값에서 P1으로 변경되는데 소요되는 시간이다. P1은 전자팽창변의 목표값에 압축기 소용량비율을 곱하여 초기값을 합한 펄스값이다.

제 2 단계(200)에서는 압축기 운전시간이 (Tm-b)에 도달하게 되면 전자팽창변 펄스를 P1에서 P2로 변경한다. 여기서 Tm은 목표값 도달시간(T1)에 대용량 압축기의 용량비율을 곱한 시간이고, b는 전자팽창변 펄스가 P1에서 P2로 변경되는데 소요되는 시간이다. P2는 전자팽창변 펄스 목표값에 압축기 대용량비율을 곱하여 초기값을 합한 것이다.

제 3 단계(300)에서는 압축기 운전시간이 (T1-c)에 도달하면, 전자팽창변 펄스를 P2에서 목표값으로 변경시킨다. 여기서 c는 전자팽창변 펄스값이 P2에서 목표값으로 변경되는데 소요되는 시간이다.

제 4 단계(400)에서는 전자팽창변 펄스가 목표값에 도달한 후 정해진 시간 T2에 이르면 기동제어를 종료하고 과열도 제어를 시작하여 전자팽창변 펄스를 조정하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에서 사용된 전자팽창변 제어방법은 각각의 압축기 용량비율을 사용하여 제어함으로써, 초기값에서 목표값까지 도달하는 동안 2단계의 펄스 변경만을 거치도록 되어 있다. 이와 같은 전자팽창변 제어방법에 의하여 제어된 공조 시스템에서 시간에 따른 압축기 흡입 압력의 변화를 도 4에 실선으로 표시하였다.

도 4를 참조하면, 점선으로 도시된 종래 전자팽창변 제어시와 비교할 때 본 발명에 의한 제어방법 적용시 흡입압력의 저하가 현저히 감소하였으며, 압축기를 기동한 후 종래 보다 빠르게 적정 흡입압력에 도달하여 최적화된 상태를 이루고 있음을 알 수 있다.

두 대의 압축기를 사용하는 공조 시스템에서 압축기 기동시 액냉매가 유입됨에 따른 압축기의 파손, 기동실패 및 흡입압력 저하로 인해 냉매유량이 감소되어 냉방능력이 저하되는 문제점을 해결하기 위하여 운전시간 변화에 따른 전자팽창변 개도값을 초기값에서 목표값으로 변화시키는 과정중에 소용량 압축기와 대용량 압축기의 용량비율을 운전시간과 개도값 변화에 사용함으로써 압축기 기동시에 흡입압력의 저하와 냉방능력의 감소를 방지하는 효과가 있다. 또한, 기동 후 빠른 시간내에 안정상태에 도달함으로써 시스템 효율을 향상시킬 수 있다.

상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명에 기술된 특허청구범위안에 속한다 해야 할 것이다.

Claims

냉매의 압축량이 많은 대용량 압축기와, 냉매의 압축량이 적은 소용량 압축기를 이용하여 1개의 냉동 및 공조 사이클을 이루는 공조 시스템에서 전자팽창변을 개도시 전자팽창변의 펄스값을 이용하는 2개의 압축기를 갖는 공조 시스템의 전자팽창변을 제어하는 방법에 있어서,

압축기 기동후 운전시간이 (Ts-a)에 도달하면 전자팽창변 펄스값을 초기값에서 P1으로 변경하는 단계(100)와;

압축기 운전시간이 (Tm-b)에 도달하면 전자팽창변 펄스값을 P1에서 P2로 변경하는 단계(200)와;

압축기 운전시간이 (T1-c)에 도달하면 전자팽창변 펄스값을 P2에서 목표값으로 변경하는 단계(300)와;

압축기 운전시간이 T2에 도달한 후 과열도 제어를 시작하는 단계(400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 2개의 압축기를 갖는 공조시스템의 전자팽창변 제어방법.

상기 P1= 초기 펄스값+소용량 압축기 용량비(%)×목표값/100

P2= 초기 펄스값+대용량 압축기 용량비(%)×목표값/100

T1= 목표 펄스값 도달 시간, T2= 과열도 제어 시작시간

Ts= 소용량 압축기 용량비(%)×T1/100

Tm= 대용량 압축기 용량비(%)×T1/100

a: 전자팽창변 개도 변경시간(초기값→P1)

b: 전자팽창변 개도 변경시간(P1 →P2)

c: 전자팽창변 개도 변경시간(P2 →목표값)
제 1 항에 있어서, 상기 전자팽창변의 펄스값을 초기값에서 P1으로 변경시 대용량 압축기 용량비를 사용하고 , 전자팽창변의 펄스값을 P1에서 P2로 변경시 소용량 압축기 용량비를 사용한 것을 특징으로 하는 2개의 압축기를 갖는 공조 시스템의 전자팽창변 제어방법