KR20090067734A - 공기조화기의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉방 또는 난방의 공기 조화가 가능한 공기조화기의 제어방법에 관한 것으로서, 특히 난방 모드시 압축기 기동 후, 어큐뮬레이터 내 액 냉매량에 따라 흡입 과열도와 압축기 토출 온도 제어를 병행함으로써, 신뢰성 및 안정성이 향상될 수 있는 공기조화기의 제어방법을 제공한다.

공기조화기, 압축기, LEV, 흡입 과열도, 토출 온도 제어, 어큐뮬레이터

Description

공기조화기의 제어방법{Air conditioner's control method}

본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히 적어도 난방 모드시, 운전 상황에 따라 최적 제어하기 위한 공기조화기의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 압축기, 응축기, 증발기, 팽창 밸브로 이루어진 공기조화 사이클을 이용하여 상기 공기조화기가 설치된 건물 또는 방에 냉기 또는 온기를 공급하는 등 공기 조화가 이루어지게 하는 장치로서, 크게 분리형과 일체형으로 구분된다.

상기한 분리형과 일체형은 기능적으로는 같지만 분리형은 실내기에 실내 열교환기(증발기 혹은 응축기)를 설치하고, 실외기에 실외 열교환기(응축기 혹은 증발기)와 압축기를 설치하여 서로 분리된 두 장치를 냉매 배관으로 연결시킨 것이고, 일체형은 실내 열교환기와 압축기와 실외 열교환기와 팽창 밸브를 하나의 장치로 설치한 것이다.

상기 일체형 공기조화기로는 창에 장치를 걸어서 직접 설치하는 창문형 공기조화기와, 흡입덕트와 토출덕트를 연결하여 실내 외측에 설치하는 덕트형 공기조화기 등이 있다. 상기 분리형 공기조화기로는 직립으로 설치하는 스탠드형 공기조화기와, 벽에 걸어서 설치하는 벽걸이형 공기조화기 등이 있다.

또한 상기 공기조화기는 냉방용으로만 사용되는 냉방 전용 공기조화기와, 냉/난방 겸용으로 사용될 수 있는 히트 펌프식 공기조화기로 구분될 수 있다.

또한 최근에는 적어도 하나의 실외기와 복수 개의 실내기가 시리즈로 연결된 멀티형 공기조화기가 널리 사용되고 있다.

통상적으로 이러한 공기조화기는 압축기 기동시 팽창 밸브를 흡입 과열도 제어하여 시스템 안정화시키고, 시스템 안정화되면 팽창 밸브를 토출 과열도 제어한다.

상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 공기 조화기는, 어큐뮬레이터 내 액 냉매량, 실외 기온 등 여러 변수에 따라 최적의 운전 조건이 바뀌기 때문에 여러 변수가 고려되지 않고 동일한 제어 방법으로 제어된다면 변수가 바뀔 때마다 운전 안정화되는데 과도한 시간이 소요되고, 효율이 감소되고, 응답 지연으로 인해 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 난방 모드시 압축기가 기동되면, 어큐뮬레이터 내 액 냉매량에 따라 흡입 과열도와 압축기 토출 온도 제어를 병행함으로써, 공기조화기가 최적의 운전 조건으로 제어되게 하는 공기조화기의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 난방 모드 개시되면, 압축기가 기동될 때까지 흡입 과열도 제어되는 기동 제어 단계와; 어큐뮬레이터 내 액 냉매가 과도하면 흡입 과열도 제어하고, 상기 어큐뮬레이터 내 액 냉매가 과도하지 않으면 압축기의 토출 온도를 제어하는 본 제어 단계를 포함하는 공기조화기의 제어방법을 제공한다.

압축기의 기동 여부는 난방 모드 개시시부터 경과된 시간에 따라 판단될 수 있다.

상기 본 제어 단계는 압축기의 토출 온도가 압축기의 목표 토출 온도보다 기 설정된 제1기준 온도 이하가 되면, 상기 어큐뮬레이터 내 액 냉매가 과도한 것으로 판단되고; 압축기의 토출 온도가 압축기의 목표 토출 온도보다 기 설정된 제2기준 온도 이상이면, 상기 어큐뮬레이터 내 액 냉매가 과도하지 않은 것으로 판단될 수 있다.

상기 제1기준 온도는, 3~7℃인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제2기준 온도는, 2~6℃인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법은 어큐뮬레이터 내 액 냉매량에 따라 공기조화기를 최적의 운전 조건으로 제어함으로써, 신속하게 안정화될 수 있어 신뢰성 및 안정성이 향상될 수 있고, 난방 효율이 향상될 수 있는 이점을 갖는다.

이하, 본 발명에 따른 공기조화기의 난방 운전시 제어 방법에 대하여 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.

난방 모드가 개시되면(S2), 정체되어 있던 냉매가 압축기로 압송됨에 따라 냉매가 상대적으로 압축기에 몰려 있는바, 압축기가 신속하게 기동될 수 있도록, 팽창밸브가 흡입 과열도 제어된다(S4).

상기 흡입 과열도 제어는 현재 공기조화기의 운전 상태에서 산출되는 현재 흡입 과열도가 공기조화기의 운전 상태가 안정화되는 목표 흡입 과열도에 도달토록, 팽창밸브의 개도를 제어하는 것이다. 여기서 현재 흡입 과열도는 압축기의 흡입 온도에서 증발 온도, 즉 증발기로 작용하는 실외 열교환기에서 증발 작용되는 냉매의 온도를 뺀 값이다.

상기와 같이 압축기가 기동됨과 동시에 난방 모드 개시로부터 경과된 시간이 체크된다. 상기 시간 체크 결과, 난방 모드 개시로부터 경과된 시간이 압축기의 기동 완료를 판단하기 위해 기 설정된 기동 시간에 도달하면, 압축기가 기동된 것으로 판단된다. 상기 기 설정된 기동 시간은 공기조화기의 용량, 운전 모드 등에 따라 상이해질 수 있는데, 예를 들어 대략 5분 정도로 설정될 수 있다(S6).

압축기가 기동 완료되고 나면, 어큐뮬레이터에 축적되어 있는 액 냉매량에 따라 공기조화기의 운전 제어 조건이 영향을 받는바, 팽창밸브는 어큐뮬레이터에 축적된 액 냉매량에 따라 제어된다.

즉, 어큐뮬레이터 내 액 냉매가 과도한지 여부에 따라 공기조화기의 제어 방법이 결정된다.

어큐뮬레이터의 액 냉매 과도 여부는, 어큐뮬레이터 내 액 냉매가 과도하면 압축기의 토출 온도가 하강하는 바, 압축기의 토출 온도와 압축기의 목표 토출 온도를 비교함으로써 판단될 수 있다.

즉 압축기의 토출 온도(T)가 압축기의 목표 토출 온도(Tt)보다 기 설정된 제2기준 온도 이상이면, 어큐뮬레이터 내 액 냉매가 과도하지 않은 것으로 판단된다. 상기 제2기준 온도 또한 공기조화기의 용량, 설치 환경 등에 따라 달라질 수 있는데, 예를 들면 대략 3℃ 내지 5℃로 설정될 수 있다.(S10)

반면, 압축기의 토출 온도(T)가 압축기의 목표 토출 온도(Tt)보다 기 설정된 제1기준 온도 이하가 되면, 어큐뮬레이터 내 액 냉매가 과도한 것으로 판단된다. 상기 제1기준 온도는 공기조화기의 용량, 설치 환경 등에 따라 달라질 수 있는데, 예를 들어 대략 5℃, 즉 3℃ 내지 7℃로 설정될 수 있다.(S12)

상기 판단 결과, 어큐뮬레이터 내 액 냉매가 과도하지 않은 것으로 판단되면, 압축기 토출 온도 제어된다. 압축기 토출 온도 제어는 현 시점에서 획득된 압축기의 토출 온도가 공기조화기의 운전이 안정화되기 위해 설정된 압축기 목표 토출 온도에 도달토록 제어하는 방법이다. 압축기의 토출온도는 온도 센서에 의해 센싱되는 것도 가능하고, 고압 압력 센싱부에서 센싱한 압축기의 토출 압력으로부터 온도-압력 상관관계에 따라 산출될 수도 있다. 이러한 압축기 토출 온도 제어는 상술한 흡입 과열도 제어보다 안정성 및 신뢰성, 응답성이 더 좋고, 제어가 더 용이하다.(S20)

한편, 상기 판단 결과, 어큐뮬레이터 내 액 냉매가 과도한 것으로 판단되면, 상술한 흡입 과열도 제어된다.

왜냐하면, 압축기 토출 온도 제어는 다음과 같은 단점이 있기 때문이다. 어큐뮬레이터에 액 냉매가 가득 찬 경우에는 압축기로 유동되는 냉매 중 액 냉매가 어큐뮬레이터에 의해 다 걸려지지 못하고 압축기에 유입됨으로써, 압축기의 토출 온도가 하강하게 된다. 따라서, 압축기 토출 온도 제어하게 되면, 압축기로 유입되는 냉매량이 많아서 압축기의 토출 온도가 하강하는 것으로 여기지는 바, 압축기의 토출 온도가 상승토록 팽창 밸브가 닫혀지는데, 이미 어큐뮬레이터에 액 냉매가 가득 차 있기 때문에 압축기의 토출 온도는 상승하지 않게 되어 팽창밸브가 완전히 닫혀짐으로써(Full close), 유량 부족으로 난방 운전 공기조화기가 정상 운전되지 못한다.

반면, 어큐뮬레이터 내 액 냉매가 가득 찬 경우에 흡입 과열도 제어되면, 상기 흡입 과열도가 높아지도록 팽창밸브가 닫혀지는데, 팽창밸브가 닫혀지면 팽창밸브를 통과하는 냉매의 고저압 차이가 증대되고 냉매 유량이 감소된다. 그러면, 실외 열 교환기를 빠져나오는 냉매의 건도가 높아지게 되고, 이에 따라 어큐물레이터에 액 냉매의 축적량이 감소하게 된다. 이와 아울러, 상기 실외 열교환기를 빠져나오는 냉매의 온도가 높아지게 되고, 이에 따라 압축기의 토출 온도가 상승되지 않더라도 흡입 과열도는 올라가게 된다. 따라서, 팽창밸브가 완전히 닫혀지지는 않는다. 이때, 상기 흡입 과열도 제어에 의해 어큐뮬레이터 내 액 냉매 축적량이 충분히 감소된 후에는, 압축기의 토출 온도는 상승하게 된다.(S22)

도 1은 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법에 따른 순서도이다.

Claims (5)

1. 난방 모드 개시되면, 압축기가 기동될 때까지 흡입 과열도 제어하는 기동 제어 단계와;

   상기 기동 제어 단계 후, 어큐뮬레이터 내 액 냉매량이 과도하면 흡입 과열도 제어하고, 그렇지 않으면 압축기의 토출 온도를 제어하는 본 제어 단계를 포함하는 공기조화기의 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   압축기의 기동 여부는 난방 모드 개시시부터 경과된 시간에 따라 판단되는 공기조화기의 제어방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 본 제어 단계는 압축기의 토출 온도가 압축기의 목표 토출 온도보다 기 설정된 제1기준 온도 이하가 되면, 상기 어큐뮬레이터 내 액 냉매가 과도한 것으로 판단되고;

   압축기의 토출 온도가 압축기의 목표 토출 온도보다 기 설정된 제2기준 온도 이상이면, 상기 어큐뮬레이터 내 액 냉매가 과도하지 않은 것으로 판단되는 공기조 화기의 제어방법.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 제1기준 온도는, 3~7℃인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
5. 청구항 3에 있어서,

   상기 제2기준 온도는, 2~6℃인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.

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