KR20040003703A - 인버터 에어컨에서 압축기 주파수제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터 에어컨에서 압축기 주파수제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사방변의 위치 절환이 확실히 이루어지도록 압축기 주파수를 제어하는 인버터 에어컨에서 압축기 주파수제어방법에 관한 것이다. 본 발명은, 사방변의 절환동작이 이루어진 직후, 압축기의 운전주파수를 상승 제어하여 사방변의 확실한 절환동작이 이루어지도록 하고 있다. 이와 같은 제어가 가능한 것은, 압축기의 운전주파수가 상승 제어되면서, 사방변에 차압이 발생되고, 이때 발생된 차압이 사방변의 위치 절환을 돕게 되는 것이다. 이러한 제어로 본 발명은 확실한 사방변 절환 및 수행되는 운전모드에서 확실한 냉난방효과를 사용자에게 제공하는 것이 가능하다.

Description

인버터 에어컨에서 압축기 주파수제어방법{Method for controlling compressor freguency for inverter airconditioner}

본 발명은 인버터 에어컨에서 압축기 주파수제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사방변의 위치 절환이 확실히 이루어지도록 압축기 주파수를 제어하는 인버터 에어컨에서 압축기 주파수제어방법에 관한 것이다.

인버터 에어컨은 실내의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 장치이다. 이를 테면, 여름에는 실내를 시원한 냉방상태로 조절하고, 겨울에는 실내를 따뜻한 난방상태로 조절한다. 또한, 인버터 에어컨은 실내의 습도를 조절하며, 실내의 공기를 쾌적한 청정상태로 조절한다.

이와 같이 하나의 장치를 이용해서 겨울에는 난방장치로 사용하고, 여름에는 냉방장치로 사용하는 경우, 냉방운전의 역사이클을 통해서 난방사이클을 구현하고, 마찬가지로 난방운전의 역사이클을 통해서 냉방사이클을 구현하게 된다.

도 1은 일반적인 인버터 에어컨의 냉동사이클을 도시하고 있다.

도 1에 도시되고 있는 바와 같이, 일반적인 인버터 에어컨은, 난방운전시에 실내에 따뜻한 바람을 불어넣는 열교환기(10)를 장착하고 있는 실내기(50)를 포함하고 있다. 또한, 인버터 에어컨은 고온고압의 냉매를 발생시키는 압축기(20)와, 상기 압축기(20)로부터 발생된 냉매를 순환시켜서 차가운 바람을 외부로 토출시키는 열교환기(30) 및 냉난방사이클의 전환을 위한 사방변(40)으로 구성되는 실외기(60)를 포함하고 있다.

상기 인버터 에어컨은 제어기(도시하지 않음)의 제어하에 사방변(40)을 제어해서 난방운전사이클을 형성한다. 이때, 압축기(20)로부터 발생된 고온고압의 냉매가 순환되면서 실내기(50)의 열교환기(10)는 온풍을 토출하고, 실외기(60)의 열교환기(30)는 냉풍을 토출한다.

또한, 상기 인버터 에어컨은, 제어기(도시하지 않음)의 제어하에 사방변(40)을 제어해서 냉방운전사이클을 형성한다. 이때, 압축기(20)로부터 발생된 고온고압의 냉매가 순환되면서 실내기(50)의 열교환기(10)는 냉풍을 토출하고, 실외기(60)의 열교환기(30)는 온풍을 토출한다.

그리고 인버터 에어컨은 실내기(15)와 실외기(60)에 열교환 능력을 보충하기 위하여 공기 흐름을 조성하는 팬을 구비하고 있다. 즉, 실내기(15) 측의 열교환기(10)에는 실내팬(15)을 구비하고, 실외기(60) 측의 열교환기(30)에는 실외팬(35)을 구비한다. 이러한 팬은, 열교환기에 흐르는 냉매와 공기 사이의 열교환 작용을 촉진시키는 촉매 역할을 담당한다.

이와 같이 구성되는 종래 인버터 에어컨에서 운전을 제어하는 과정에 대해서 살펴본다. 이하 설명에서는 냉방운전의 경우를 일 예로 설명하기로 한다.

사용자 입력에 의해서 냉방운전모드가 선택되면, 제어기(도시하지 않음)에서 냉방운전을 제어한다(제 100 단계). 우선, 설정된 희망온도와 실내온도의 차를 판단하고, 그 차의 크기에 따라서 압축기 운전 단계를 결정한다.

상기 압축기 운전 단계 결정은, 기설정되고 있는 값에 기초하여 결정된다. 예를 들어서 희망온도와 실내온도의 차가 작을 수록 압축기 운전 단계는 낮아지고, 그와 비례하여 압축기의 목표 운전주파수도 낮아진다. 반대로 희망온도와 실내온도의 차가 크면 압축기 운전 단계는 높아지고, 그와 비례하여 압축기의 목표 운전주파수도 높아진다.

이와 같이 설정된 압축기 운전 단계 및 압축기 목표 운전주파수에 따라서 압축기의 운전이 제어된다(제 110 단계).

그리고 상기와 같이 설정된 압축기 운전 단계 및 압축기 목표 운전주파수에 의해서 압축기의 운전이 이루어지면서, 도 1에 도시된 냉동사이클에서는 열교환작용이 발생된다. 따라서 상기 열교환작용에 의해서 실내기에는 차가운 바람이 토출되면서, 실내온도가 희망온도에 도달할 때까지 압축기의 구동은 계속 이루어진다.

이와 같이, 종래 인버터 에어컨에서는 압축기의 구동 동작시에, 실내온도와 희망온도의 차에 따라 설정되고 있는 압축기 목표 운전주파수에 기초하여 압축기의 구동이 제어되고 있다. 상기 제어는 운전모드 절환이 이루어진 직후의 압축기의 초기 시동시나 그렇지 않은 경우에 동일하게 이루어졌다.

한편, 냉방운전모드에서 난방운전모드로 전환되거나, 또는 난방운전모드에서 냉방운전모드로 전환되는 경우에 제어기(도시하지 않음)는, 사방변(40)의 절환을 제어해주어야만 한다.

즉, 상기 설명되고 있는 바와 같이, 인버터 에어컨에서는 하나의 냉동사이클을 이용해서 냉방운전 또는 난방운전을 제어하고 있다. 그렇기 때문에 필요에 의해서 상기 냉동사이클을 난방사이클로 전환해주거나 또는 냉방사이클로 전환해줄 필요성이 있다.

특히, 겨울에서 여름으로 계절 변화가 일어나는 시기에, 시스템은 난방운전모드에 따른 난방사이클 상태를 유지하고 있다가 냉방운전모드에 따른 냉방사이클로 전환해주어야만 한다. 반대로 여름에서 겨울로 계절 변환가 일어나는 시기에도시스템은 냉방사이클에서 난방사이클로 전환해주어야만 한다.

이때, 상기 냉동사이클의 냉방사이클 또는 난방사이클로의 전환은, 사방변(40)의 절환동작에 의해서 이루어진다. 그리고 상기 사방변(40)의 절환동작은 제어기(도시하지 않음)의 전기적 제어에 의해서 이루어진다.

그러나 상기 사방변(40)의 경우, 실내외 온도가 비슷하고, 초기 실행되는 압축기의 운전주파수가 낮은 경우에, 내부 차압이 정상적으로 형성되지 못하므로 인하여 절환동작이 완전히 이루어지기가 어렵다. 이런 경우에 현재 수행중인 냉방운전 또는 난방운전은 정상적으로 이루어질 수가 없게 되면서, 사용자로 하여금 제품의 성능 의심 및 신뢰도를 저하시키는 문제점을 갖게 한다.

따라서 본 발명의 목적은 모드 절환이 이루어진 후, 처음 수행되는 운전에서 압축기의 운전주파수를 정상주파수보다 상승 제어하여, 사방변의 위치가 정확히 제어되도록 제어하는 인버터 에어컨에서 압축기 주파수제어방법을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 냉방사이클의 구성도,

도 2는 종래 인버터 에어컨에서 압축기 주파수 제어 흐름도,

도 3은 본 발명에 따른 인버터 에어컨에서 압축기 주파수 제어를 위한 제어 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 인버터 에어컨에서 압축기 주파수 제어를 위한 동작 흐름도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

70 : 제어부75 : 압축기 구동부

80 : 팬구동부85 : 사방변절환부

90 : 온도검출부95 : 신호입력부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터 에어컨에서 압축기 주파수제어방법은, 사방변의 절환 직후, 사방변의 초기 위치를 제어하기 위해서 압축기 운전주파수를 기설정된 일정주파수로 상승 제어하는 단계와; 압축기의 초기 1회 운전 제어시간 동안 상기 단계에 의한 제어를 수행한 후, 압축기의 운전주파수를 정상주파수로 복귀시키는 단계를 포함하여 구성된다.

본 발명에서 상기 단계들은, 압축기의 온 조건에서 수행되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 인버터 에어컨에서 압축기 주파수제어방법에 대해서 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 인버터 에어컨에서 압축기 주파수 제어를 위한 제어 구성도를 도시하고 있다. 그리고 실내기와 실외기에서 열교환작용이 일어나는 냉동사이클에 대해서는 도 1을 참조해서 설명하기로 한다.

본 발명의 인버터 에어컨은, 냉방운전모드 또는 난방운전모드를 선택하거나 희망온도 등을 입력하기 위한 신호입력부(95)와, 실내온도 또는 배관온도 등을 검출해서 제어에 이용되도록 제공하는 온도검출부(90)를 포함한다. 상기 신호입력부(95)에서 선택된 신호와 온도검출부(90)에서 검출한 온도는 후술되는 제어부(70)에 제공된다.

제어부(70)는, 냉방운전을 위한 제어 알고리즘, 난방운전을 위한 제어 알고리즘 및 기타 제어에 필요한 각종 설정 데이터, 예를 들면 냉방운전시에 희망온도와 실내온도의 차에 따라 압축기의 운전 제어 단계 설정값 및 상기 압축기의 운전 제어 단계에 따른 압축기 목표 운전주파수 등을 저장하고 있다. 그리고 상기 저장된 값에 기초해서 냉방운전 또는 난방운전의 제어를 수행한다.

특히, 본 발명에서 상기 제어부(70)는, 난방운전사이클에서 냉방운전사이클로 전환되거나 또는 냉방운전사이클에서 난방운전사이클로 전환되는 경우, 사방변의 위치를 확실하게 제어해 줄 수 있는 압축기 목표 운전주파수 값을 저장하고 있다. 따라서 상기와 같은 동작이 이루어질 때, 저장된 압축기 목표 운전주파수로 압축기의 운전이 이루어지도록 제어한다.

그리고 도시되고 있는 압축기 구동부(75)는, 상기 제어부(70)의 제어하에 결정된 압축기 운전 제어 단계 및 압축기 목표 운전주파수에 따라서 압축기의 구동을 제어하기 위한 구성이다. 그리고 팬 구동부(80)는, 실내팬 및 실외팬의 구동을 제어한다. 그리고 본 발명에서 상기 제어부(70)는, 모드 절환이 이루어질 때, 사방변 절환부(85)에 제어신호를 출력하여, 사방변의 절환동작이 이루어지도록 한다.

다음은 상기 구성으로 이루어진 본 발명의 인버터 에어컨의 동작과정에 대해서 설명한다. 본 발명의 동작과정에서는 냉방운전의 경우를 일 예로 설명한다.

사용자가 신호입력부(95)를 통해서 냉방운전모드를 선택하면, 제어부(70)는 상기 선택된 신호를 입력하고 냉방운전모드의 선택을 인지한다. 그리고 제어부(70)는, 냉방운전을 위한 제어를 수행한다.

우선, 설정한 희망온도와 온도 검출부(90)를 통해서 검출되는 실내온도와의 차를 산출한다. 그리고 그 산출된 차에 해당하는 압축기 운전 제어 단계를 결정한다. 상기 압축기 운전 제어 단계는, 기설정되어 저장되고 있는 값에 기초하여 결정한다. 상기 압축기 운전 제어 단계는, 희망온도와 실내온도의 차가 클수록 제어 단계도 높아지고, 그와 비례하여 압축기의 목표 운전주파수도 높아진다. 상기 압축기의 목표 운전주파수가 높아진다는 것은, 압축기의 구동능력을 높이는 것을 의미한다. 따라서 반대로 희망온도와 살내온도의 차가 적은 경우에는 압축기 운전제어 단계도 낮아지고, 그와 비례하여 압축기의 목표 운전주파수도 낮아진다.

상기와 같은 제어에 의해서 압축기 운전 제어 단계가 결정되고, 압축기 목표 운전주파수가 결정되면, 제어부(70)는 결정된 값에 따른 압축기 구동이 이루어지도록 압축기 구동부(75)에 신호를 출력한다. 따라서 압축기(20)는, 상기 압축기 구동부(75)의 구동 동작으로 설정된 운전주파수로 구동이 이루어진다.

상기와 같은 제어 동작으로 압축기가 구동되면, 도 1에 도시된 냉동사이클 내의 냉매가 순환되면서 실내기(50) 측에 구비된 열교환기(10)에서는 차가운 바람이 실내로 토출되어진다. 이렇게 토출되는 차가운 바람이 실내온도를 낮추게 되고, 온도 검출부(90)로부터 검출되는 실내온도가 희망온도에 도달하면, 제어부(70)는 압축기 구동부(75)에 정지신호를 출력한다.

그리고 다시 실내온도가 상승되어, 온도 검출부(90)로부터 검출되는 온도가 희망온도보다 일정만큼 상승되면, 제어부(70)는 압축기를 재구동시키기 위한 제어를 수행한다. 이와 같은 제어가 반복 수행되면서 실내온도는 희망온도 부근에서 제어되어, 쾌적한 환경을 소비자에게 제공할 수 있는 것이다.

그리고 실내팬(15)은, 압축기(20)가 온 상태일 때, 팬구동부(80)를 통해 구동되어진다. 보통 상기 실내팬(15)은, 압축기 온 상태에서는 설정풍량으로 운전되고, 압축기 오프 상태에서는 약풍으로 운전되어진다.

한편, 제어부(70)는 상기와 같이 실내온도를 희망온도로 낮추기 위한 제어를 수행하는 냉방운전을 제어하기에 앞서서, 냉동사이클을 냉방운전사이클로 전환시키는 제어를 수행하게 된다. 상기 제어는, 상기 제어부(70)의 제어하에 사방변 절환부(85)를 구동시켜서 사방변(40)의 절환동작이 이루어진다.

즉, 현재 사이클이 난방운전사이클을 유지하고 있는 상태에서, 사용자로부터 냉방운전모드가 입력되면, 제어부(70)는 사방변(40) 절환동작을 제어한다. 반대로 현재 사이클이 냉방운전사이클을 유지하고 있는 상태에서, 사용자로부터 난방운전모드가 입력되면, 제어부(70)는 사방변(40) 절환동작을 제어한다.

상기와 같은 동작은, 겨울에서 여름으로 넘어가는 시기나 또는 여름에서 겨울로 넘어가는 시기, 그리고 시스템의 에러 발생으로 인하여 시험운전(통상 시험운전은 냉방사이클로 수행됨)을 수행한 직후 등에 이루어진다.

따라서 제어부(70)는, 상기 모드 절환이 이루어진 상태의 값을 기억하고 있다가 사용자로부터 운전모드의 선택시에 이전 모드 값과의 비교에 의해서 상기 사방변(40)의 절환동작을 제어하게 된다.

다음은, 사방변의 절환동작이 이루어진 직후 압축기의 주파수를 제어하여, 사방변의 위치가 확실히 절환되도록 제어하는 과정에 대해서 살펴보기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 인버터 에어컨에서 사방변의 절환동작을 확실히 제어하기 위한 압축기 주파수 제어 흐름도이다.

제어부(70)는, 사용자로부터 운전모드가 입력된 후, 입력된 운전모드가 현재 냉동사이클 상의 제어상태와 일치하는지를 판단한다. 그리고 일치되지 않을 때, 다음과 같은 제어를 수행한다.

우선 제어부(70)는, 사방변절환부(85)의 절환동작을 제어한다. 그리고 상기 사용자로부터 운전모드가 입력되면, 제어부(70)는 압축기(20) 온 조건으로 판단한다(제 200 단계).

상기 압축기 온 조건에서, 제어부(70)는, 압축기 목표 운전주파수를 사방변의 절환을 확실히 시킬 수 있는 설정주파수(Fhigh)로 설정한다(제 206 단계). 상기 설정주파수는, 사방변의 차압이 발생 가능한 주파수로 설정되어진다.

상기 제 206 단계에서 설정된 주파수로 압축기(20)가 구동되고, 제어부(70)는 상기 제 206 단계에서 설정된 설정주파수를 유지한 상태로 초기 1회 상승 제어를 수행한다. 상기 압축기의 설정주파수(Fhigh) 제어는, 압축기의 구동 1회가 끝날 때까지 이루어진다. 상기 압축기의 구동 1회는, 압축기의 잦은 주파수 변화 등을 억제하기 위해서, 압축기의 운전주파수가 설정된 이후 수행되도록 설정된 시간, 제어동작 등을 의미한다.

따라서 상기 제 206 단계에서 설정된 설정주파수(Fhigh)로 압축기의 구동이 초기 1회 제어 완료되면, 제어부(70)는, 압축기 목표 주파수를 정상동작 상태에서의 주파수로 전환시킨다. 그리고 초기 1회 상승 제어가 완료되었음을 '초기 1회 상승 제어완료 세트'로 표시한다(제 212 단계).

상기 제 209 단계는, 압축기 목표 운전주파수가 상기 설정주파수(Fhigh)로 제어되고 있는지를 확인하는 과정이다. 상기 단계는, 현재 사방변 절환 동작에 따른 제어가 이루어지는 과정인지를 확인하는 단계이다.

그리고 상기 제 200 단계에서 압축기 온 조건이 아닌 경우, 압축기(40)는 정지상태로 제어되고(제 215 단계), '초기 1회 상승 제어 완료' 표시도 세트 상태로 제어한다(제 218 단계).

이상에서와 같이 본 발명은, 사방변의 절환동작이 이루어진 직후, 압축기의 운전주파수를 상승 제어하여 사방변의 확실한 절환동작이 이루어지도록 하고 있다. 이와 같은 제어가 가능한 것은, 압축기의 운전주파수가 상승 제어되면서, 사방변에 차압이 발생되고, 이때 발생된 차압이 사방변의 위치 절환을 돕게 되는 것이다.

즉, 사방변 절환직후 수행되는 운전에서, 실내온도/실외온도가 비슷하고, 압축기의 운전주파수가 낮을 때, 사방변의 위치는 어중간한 상태에 있게 된다. 이때, 일정시간동안 압축기의 운전주파수를 상승 제어하면, 사방변에 차압이 발생되면서, 상기 차압으로 인하여 사방변의 위치가 확실하게 조절되는 것이다.

따라서 본 발명에서는 사방변의 절환동작 직 후, 압축기의 운전주파수를 상승 제어하여, 확실한 사방변의 절환을 제어하는 것을 특징으로 한다. 이러한 제어로 본 발명은 확실한 사방변 절환 및 수행되는 운전모드에서 확실한 냉난방효과를 사용자에게 제공한다.

위에서 설명한 본 발명은 다음의 효과를 얻는 것이 가능하다.

우선, 본 발명은 사용환경이 불안정한 경우에도 사방변의 위치 절환을 확실히 제어하는 것이 가능하다. 특히, 실내외온도가 비슷하여, 시스템 부하량이 작은 경우에도 사방변의 확실한 절환동작을 이룰 수 있기 때문에, 수행되는 운전에서 냉난방효과를 높일 수 있는 효과를 얻게 된다. 이러한 점으로부터 비정상적인 냉난방동작을 방지하여, 제품에 대한 신뢰도 및 성능 향상을 도모할 수 있다.

Claims (2)

1. 사방변의 절환 직후, 사방변의 초기 위치를 제어하기 위해서 압축기 운전주파수를 기설정된 일정주파수로 상승 제어하는 단계와;

   압축기의 초기 1회 운전 제어시간 동안 상기 단계에 의한 제어를 수행한 후, 압축기의 운전주파수를 정상주파수로 복귀시키는 단계를 포함하여 구성되는 인버터 에어컨에서 압축기 주파수제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 단계들은, 압축기의 온 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 인버터 에어컨에서 압축기 주파수제어방법.