KR20040067264A - 에어컨의 운전 제어방법 - Google Patents

에어컨의 운전 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에어컨의 운전 제어방법에 관한 것으로서, 필요 냉방능력에 따라 최적운전 상태를 유지하도록 압축기의 운전주파수와 전자팽창밸브의 개도각을 계산하여 운전함으로써 항상 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

에어컨의 운전 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING OPERATION OF AIR-CONDITIONER}
본 발명은 에어컨의 운전 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 필요냉방능력에 따라 최적운전 상태를 유지하도록 압축기의 운전주파수와 전자팽창밸브의 개도각을 계산하여 운전함으로써 시스템의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 에어컨의 운전 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 에어컨은 냉각사이클(cooling cycle)을 이용하여 압축기에서 고온, 고압으로 압축된 냉매가스를 응축기에서 액화시키고, 액상의 냉매를 팽창밸브에서 저온, 저압으로 변화시킨 뒤 증발기에서 기화열에 의해 냉각작용을 수행하도록 함으로써, 여름철 무더운 날씨에 사무실, 방 또는 건물내부와 같이 밀폐된 실내공간으로 냉풍을 공급하여 활동에 적합한 온도를 유지하는 공기조화를 기본으로 한다.
이러한 에어컨은 기능이나 유니트의 구성에 따라 여러 종류로 대별되어 지며, 기능에 의한 분류에서는 냉방전용, 냉방 및 제습전용, 냉방 및 난방겸용으로 분류될 수 있다.
또, 유니트의 구성에 의한 분류에서는 냉방과 방열기능을 일체화하여 창문 등에 설치되는 일체형 에어컨과, 실내 측 공간에는 냉각장치를 실외 측 공간에는 방열 및 압축장치를 각각 분리시켜 설치하는 분리형 에어컨으로 대별된다.
즉, 유니트에 의한 분류에 따르면, 에어컨은 각 구성요소들이 하나의 캐비닛(cabinet)에 내장된 일체형과, 증발기를 내장한 실내기 및 압축기와 응축기 등을 내장한 실외기로 분리 구성된 분리형으로 대별되는 것이다.
전자의 대표적인 것으로는 창문형 에어컨이 있고, 후자의 경우에는 벽걸이형과 패키지형 에어컨이 대표적이다.
도 1은 일반적인 에어컨을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
여기에 도시된 바와 같이 실외기(10)는 냉매를 압축시키는 압축기(130)와 압축기(130)에 의해 압축된 냉매를 응축기(110)와 냉매에 함유된 열의 방출을 원할하게 하기 위한 실외기 송풍기(120)에 해당되는 것으로서, 소음 및 열방출로 인하여 건물의 옥상이나 베란다 외부에 설치하게 된다. 또한, 실내기(20)는 응축기(110)에서 보내진 냉매를 전자팽창밸브(210)를 거쳐 증발기(230)로 보내지면서 액체 상태에서 기체 상태로 증발될 때 발생되는 차가운 공기를 실내로 공급하는 실내기 송풍기(220)에 해당하는 것으로서, 냉방하고자 하는 건물 내부에 설치된다.
위와 같이 이루어진 에어컨은 전원이 인가됨에 따라 에어컨의 동작과 함께 실내기 송풍기도 함께 작동되어 건물 내부를 냉방시키게 된다.
이때 압축기의 회전주파수를 제어하여 냉매의 순환량을 조절하여 부하에 따라 냉방능력을 가변시킬 수 있게 된다.
도 2는 일반적인 압축기의 운전주파수에 따른 전자팽창밸브의 개도각과 냉방능력의 변화를 나타낸 그래프이다.
여기에 도시된 바와 같이 압축기의 운전주파수가 일정할 때 전자팽창밸브의 개도각에 따라 냉방능력이 가변되고 있음을 알 수 있다.
또한, 압축기의 운전주파수가 변함에 따라 최적의 냉방능력을 나타내는 전자팽창밸브의 개도각이 변하고 있음을 알 수 있다.
이와 같이 동일한 압축기의 운전주파수에서 개도각이 작아지게 되면 냉방능력이 저하될 뿐만 아니라 압축기의 흡입과열도가 커져 압축기 체적효율이 낮아져 성능이 감소하고 압축기의 토출온도가 증가하여 압축기의 페일위험이 있는 문제점이 있다.
한편, 개도각이 커지게 되면 적절한 과열도를 확보하지 못해 압축기의 고장위험이 있을 뿐만 아니라 냉방능력이 감소하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 필요 냉방능력에 따라 최적운전 상태를 유지하도록 압축기의 운전주파수와 전자팽창밸브의 개도각을 계산하여 운전함으로써 시스템의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 에어컨의 운전 제어방법을 제공함에 있다.
도 1은 일반적인 에어컨을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 일반적인 압축기의 운전주파수에 따른 전자팽창밸브의 개도각과 냉방능력의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 의한 에어컨의 운전 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
10 : 실외기 20 : 실내기
110 : 응축기 120 : 실외기 송풍기
130 : 압축기 210 : 전자팽창밸브
220 : 실내기 송풍기 230 : 증발기
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 실내온도와 실외온도와 설정온도를 통해 필요 냉방능력을 계산하는 제 1단계와, 필요 냉방능력을 발휘하기 위한 압축기의 운전주파수를 가정하고 전자팽창밸브의 개도각을 계산하는 제 2단계와, 가정된 압축기의 운전주파수와 전자팽창밸브의 개도각에 대한 냉방능력이 가정된 압축기의 운전주파수에서 최대 냉방능력 값인가 판단하는 제 3단계와, 최대 냉방능력 값이 아닐 경우 제 2단계로 리턴되고 최대 냉방능력 값일 경우 가정된 압축기의운전주파수와 전자팽창밸브의 개도각으로 압축기와 전자팽창밸브를 작동시키는 제 4단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 제 3단계에서 해당 압축기의 운전주파수에서의 최대 냉방능력값인가 판단하는 단계는 전자팽창밸브의 개도각에 대한 냉방능력 함수의 도함수가 0인가 판단함으로써 최대 냉방능력값을 계산하는 것을 특징으로 한다.
위와 같이 이루어진 본 발명은 에어컨을 작동시킬 때 실외온도와 실내온도와 설정온도에 따라 필요 냉방능력을 계산하여 해당 냉방능력을 발휘할 수 있도록 압축기와 전자팽창밸브를 제어함에 있어 압축기의 운전주파수와 전자팽창밸브의 개도각을 가정한 후 필요 냉방능력의 최적상태인가 판단하여 최적상태가 아닐 경우에는 최적상태가 되도록 압축기의 운전주파수와 전자팽창밸브의 개도각을 조절하여 최적상태의 냉방능력을 발휘할 수 있는 값을 찾아내 압축기와 전자팽창밸브를 제어하게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 에어컨의 운전 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 실내온도와 실외온도와 설정온도를 통해 필요 냉방능력을 계산한다(S10).
그런다음 이렇게 계산된 필요 냉방능력을 발휘할 수 있도록 압축기를 작동시킴에 있어 압축기의 운전주파수와 전자팽창밸브의 개도각을 결정하게 된다(S20).
이때 최적상태의 압축기의 운전주파수와 전자팽창밸브의 개도각을 설정하기 위해 필요 냉방능력을 발휘할 수 있는 압축기의 운전주파수를 가정하고 해당 운전주파수에서의 전자팽창밸브의 개도각을 계산한다.
예를들어, 도 2에 도시된 그래프에서 보는 바와 같이 필요 냉방능력이 Q1값 일 경우 Q1 값의 냉방능력을 발휘할 경우 압축기의 운전주파수를 30Hz로 설정하고 전자팽창밸브의 개도각을 E01으로 설정할 수 있을 뿐만 아니라 압축기의 운전주파수를 60Hz로 설정하고 전자팽창밸브의 개도각을 E02나 E03로 설정할 수도 있다.
이와 같이 압축기의 운전주파수를 가정하고 해당 운전주파수에서 필요 냉방능력을 발휘할 수 있는 전자팽창밸브의 개도각을 계산한다.
이렇게 계산된 압축기의 운전주파수와 전자팽창밸브의 개도각이 해당 압축기의 운전주파수에서 최적의 냉방능력을 발휘하는가 판단하게 된다(S30).
즉, 압축기의 운전주파수에서 최대 냉방능력을 발휘할 때의 전자팽창밸브의 개도각인가 판단하게 된다.
이를 판단하기 위한 방법으로써 해당 압축기의 운전주파수에서의 냉방능력값과 전자팽창밸브의 개도각에 대한 도함수가 0인가 판단함으로써 최대 냉방능력값을 계산하게 된다.
이렇게 필요 냉방능력을 발휘하기 위해 가정된 압축기의 운전주파수와 전자팽창밸브의 개도각에 따른 냉방능력이 최대가 아닐 경우 다시 압축기의 운전주파수를 가정하고 필요 냉방능력을 발휘할 수 있는 전자팽창밸브의 개도각을 계산하여 최적 상태인가 판단하게 되지만, 필요 냉방능력을 발휘하기 위해 가정된 압축기의 운전주파수와 전자팽창밸브의 개도각에 따른 냉방능력이 최대일 경우에는 가정된 압축기의 운전주파수와 전자팽창밸브의 개도각으로 압축기와 전자팽창밸브를 제어하여 에어컨을 작동시킨다(S40).
이렇게 함으로써 에어컨의 운전조건을 항상 최적으로 설정하여 작동시킴으로써 에어컨의 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 본 발명은 필요 냉방능력에 따라 최적운전 상태를 유지하도록 압축기의 운전주파수와 전자팽창밸브의 개도각을 계산하여 운전함으로써 에어컨의 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (2)

  1. 실내온도와 실외온도와 설정온도를 통해 필요 냉방능력을 계산하는 제 1단계와,
    상기 필요 냉방능력을 발휘하기 위한 압축기의 운전주파수를 가정하고 전자팽창밸브의 개도각을 계산하는 제 2단계와,
    상기에서 가정된 압축기의 운전주파수와 전자팽창밸브의 개도각에 대한 냉방능력이 가정된 압축기의 운전주파수에서 최대 냉방능력 값인가 판단하는 제 3단계와,
    상기 최대 냉방능력 값이 아닐 경우 제 2단계로 리턴되고 최대 냉방능력 값일 경우 상기에서 가정된 압축기의 운전주파수와 전자팽창밸브의 개도각으로 압축기와 전자팽창밸브를 작동시키는 제 4단계
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 에어컨의 운전 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 3단계에서 해당 압축기의 운전주파수에서의 최대 냉방능력값인가 판단하는 단계는 전자팽창밸브의 개도각에 대한 냉방능력 함수의 도함수가 0인가 판단함으로써 최대 냉방능력값을 계산하는 것을 특징으로 하는 에어컨의 운전 제어방법.
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