KR20090069989A - 압력 가변장치를 구비한 인버터 에어컨 및 이의 제어 방법 - Google Patents

압력 가변장치를 구비한 인버터 에어컨 및 이의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 흡입구로부터 흡입되는 냉매를 고온·고압으로 압축하여 토출구를 통해 토출하는 압축기; 상기 압축기와 배관으로 연결되어 외부공기와 열교환하는 실내 열교환기 및 실외 열교환기; 상기 실내 열교환기와 실외 열교환기 사이에 연결되는 팽창밸브; 상기 실외 열교환기 측에 설치되어 온도를 검출하는 외기 온도센서; 상기 압축기의 토출구 측에 설치되어 상기 압축기의 토출 압력을 검출하는 압력 센서; 설정된 운전주파수에 따라 상기 압축기를 구동하는 압축기 구동부; 및 상기 외기 온도센서를 통해 검출된 온도 및 상기 압력센서를 통해 검출된 압력에 따라 상기 압축기의 운전주파수를 설정하고, 설정된 운전 주파수로 상기 압축기가 구동되도록 상기 압축기 구동부에 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 가변장치를 구비한 인버터 에어컨에 관한 것이다.
인버터 에어컨, 압축기, 압력, 가변

Description

압력 가변장치를 구비한 인버터 에어컨 및 이의 제어 방법{INVERTER-AIR CONDITIONER HAVING APPARATUS FOR ADJUSTING PRESSURE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 입력 가변장치를 구비한 인버터 에어컨에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외기 온도에 따라 압축기가 고속의 운전주파수로 운전되어 압축기 토출 압력이 상승되는 경우, 압축기의 압력이 설정 압력 이상으로 상승되는 것을 방지함으로써, 압축기의 손상을 방지할 수 있는 압력 가변장치를 구비한 인버터 에어컨 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 냉매 싸이클을 이용하여 실내를 냉방(또는 난방) 운전하는 에어컨은 전원이 인가되어 압축기가 작동하게 되면 압축기에서 압축된 고온 고압의 가스 상태의 냉매가 응축기로 유입되고, 응축기로 유입된 고온 고압의 가스 상태의 냉매는 응축기를 거쳐 내부의 잠열을 외부로 방출시키면서 액체 상태로 변화되어 팽창수단을 거치면서 압력 및 온도가 낮아진 상태로 증발기로 유입되어, 열과 냉기를 순환 유동시킴으로써 실내를 냉방(또는 난방)시킨다.
최근에는, 에너지 절감 차원에서 냉방 또는 난방 능력을 가변할 수 있는 인버터 에어컨이 많이 사용되고 있는 실정이다. 여기서, 인버터 에어컨이란 기존 에어컨의 실내온도 변화에 따라 적절한 냉기출력을 조절할 필요가 제기되는 단점에 착안하여 압축기 모터의 회전수를 다양한 속도로 제어하여 냉방(또는 난방) 출력과 전기소모를 최적화하는 기술을 채용한 절전형 에어컨을 말한다.
이러한 인버터 에어컨은 난방운전의 경우, 겨울철 외기 온도가 낮아지면 고속의 운전주파수에서 운전이 이루어지고, 외기 온도가 높아지면 저속의 운전주파수에서 운전이 이루어진다.
이때, 고속의 운전주파수 영역에서는 압축기가 고압상태로 작동하게 되는데, 이러한 고압 영역에서 압축기의 운전이 반복되다 보면 압축기가 손상되어 열교환 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 외기 온도에 따라 압축기가 고속의 운전주파수로 운전되어 압축기 토출 압력이 상승되는 경우, 압축기의 압력을 설정 압력 미만으로 감소시켜, 압축기의 손상을 방지할 수 있는 압력 가변장치를 구비한 인버터 에어컨 및 이의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 압력 가변장치를 구비한 인버터 에어컨은, 흡입구로부터 흡입되는 냉매를 고온·고압으로 압축하여 토출구를 통해 토출하는 압축기; 상기 압축기와 배관으로 연결되어 외부공기와 열교환하는 실내 열교환기 및 실외 열교환기; 상기 실내 열교환기와 실외 열교환기 사이에 연결되는 팽창밸브; 상기 실외 열교환기 측에 설치되어 온도를 검출하는 외기 온도센서; 상기 압축기의 토출구 측에 설치되어 상기 압축기의 토출 압력을 검출하는 압력 센서; 설정된 운전주파수에 따라 상기 압축기를 구동하는 압축기 구동부; 및 상기 외기 온도센서를 통해 검출된 온도 및 상기 압력센서를 통해 검출된 압력에 따라 상기 압축기의 운전주파수를 설정하고, 설정된 운전 주파수로 상기 압축기가 구동되도록 상기 압축기 구동부에 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어부는 상기 압력센서로부터 검출된 압력이 35kg/㎠ 이상인 경우, 상기 압축기의 설정 운전주파수가 감소되도록 상기 압축기 구동부에 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게는, 상기 외기 온도센서 및 상기 압력센서를 통해 검출된 온도 및 압력을 표시하는 표시부를 더 포함하고, 상기 표시부는 상기 압력센서로부터 검출된 압력이 35kg/㎠ 이상인 경우, 작동하는 경고등을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 압력 가변장치를 구비한 인버터 에어컨의 제어방법은, a) 외기 온도센서 및 압력센서를 통해 외기온도 및 압축기의 토출 압력을 검출하는 단계; b) 검출된 외기온도에 따라 압축기의 운전주파수를 설정하고, 설정된 운전주파수로 압축기를 구동하는 단계; c) 압력센서를 통해 검출된 압축기의 토출 압력과 설정 압력을 비교하는 단계; 및 d) 상기 c단계의 비교결과, 압축기의 토출 압력이 설정 압력 이상인 경우, 압축기의 기 설정된 운전주파수를 감소시키고, 감소된 운전주파수로 압축기를 구동하는 단계;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 c단계의 비교결과, 압축기의 토출 압력이 설정 압력 이상인 경우, 경고등을 작동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 외기온도조건에 따라 압축기의 운전주파수가 상승하고, 이로 인해 압축기의 토출 압력이 증가되는 경우, 다시 운전주파수가 감소되도록 함으로써 압축기의 토출 압력을 저하시켜 압축기가 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있기 때문 에, 압축기의 열효율 및 수명저하를 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 압력 가변장치를 구비한 인버터 에어컨의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 압력 가변장치를 구비한 에어컨의 냉매회로도를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 압력 가변장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압력 가변 장치를 구비한 인버터 에어컨은 흡입구(110a)로부터 흡입되는 냉매를 고온·고압으로 압축하여 토출구(110b)를 통해 토출하는 압축기(110), 압축기(110)와 배관으로 연결되어 외부공기와 열교환하는 실내 열교환기(120) 및 실외 열교환기(130), 실내 열교환기(120)와 실외 열교환기(130)를 연결하는 배관에 설치되어 냉매를 감압 팽창시키는 팽창 밸브(140)를 포함한다.
또한, 압축기(110)의 흡입구(110a) 및 토출구(110b)를 실내 열교환기(120)와 실외 열교환기(130)로 각각 연결시키는 통로를 가지며 냉난방시 냉매의 흐름이 바뀌도록 전환되는 사방밸브(150)를 더 포함한다.
여기서, 여름철 냉방운전시에 실내 열교환기(120)는 증발기로서의 역할을 수행하고, 실외 열교환기(130)는 응축기로서의 역할을 수행하며, 겨울철 난방운전시에 실내 열교환기(120)는 응축기로서의 역할을 수행하고, 실외 열교환기(130)는 증 발기로서의 역할을 수행한다.
또한, 본 발명에 따른 압력 가변장치는 실외 열교환기(130) 측에 설치되어 실외 공기의 온도를 검출하는 외기 온도센서(160), 압축기(110)의 토출구(110b) 측에 설치되어 압축기의 토출 압력을 검출하는 압력센서(170), 설정된 운전주파수에 따라 압축기(110)를 구동하는 압축기 구동부(180), 및 외기 온도센서(160) 및 압력센서(170)의 검출결과에 따라 압축기(110)의 운전주파수를 설정하고, 이 설정된 운전주파수로 압축기(110)가 구동되도록 압축기 구동부(180)에 제어신호를 출력하는 제어부(200)를 포함한다.
또한, 외기 온도센서(160) 및 압력센서(170)를 통해 검출된 온도 및 압력을 표시하는 표시부(190)를 더 포함한다. 이 표시부(190)는 사용자가 실내에서 인식가능하도록 실내 열교환기(120)의 일측에 구비되는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 압력 가변장치에 있어서, 제어부(200)는 외기 온도센서(160)를 통해 검출된 외기온도를 기초로 하여, 압축기(110)의 운전주파수를 설정하고 기 설정된 운전주파수(겨울철 외기온도가 낮은 경우에는 고속의 운전주파수가 설정되고, 외기온도가 높은 경우에는 저속의 운전주파수가 설정됨)에 따라 압축기(110)가 구동되도록 압축기 구동부(180)에 제어신호를 출력한다.
여기서, 제어부(200)는 기본적으로는 외기 온도센서(160)를 통해 검출된 온도에 따라 압축기(110)의 운전주파수를 설정하지만, 압력센서(170)를 통해 검출된 압축기(110)의 토출 압력이 설정 압력(35kg/㎠) 이상인 경우, 외기 온도센서(160)의 검출결과에 상관없이 압축기(110)의 운전주파수를 다시 설정하게 된다.
즉, 제어부(200)는 압력센서(170)를 통해 검출된 압축기(110)의 토출 압력이 35kg/㎠ 이상인 경우, 압축기(110)의 토출 압력이 35kg/㎠ 미만으로 낮아질 때까지 설정 운전주파수가 감소되도록 압축기 구동부(180)에 제어신호를 출력한다.
따라서, 압축기 구동부(180)는 감소된 운전주파수로 압축기(110)가 구동되도록 함으로써, 압축기(110)의 토출 압력이 감소하게 된다.
이로 인해 고압으로 압축기(110)가 구동되지 않게 됨으로써, 압축기의 손상을 미연에 방지하여 압축기의 열효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 표시부(190)에는 경고등(191)이 설치되어 압력센서(170)를 통해 검출된 압력이 설정 압력, 즉 35kg/㎠ 이상인 경우, 제어부(200)는 경고등(191)이 켜지도록 표시부(190)에 제어신호를 출력함으로써, 사용자가 압축기(110)의 운전상태를 인식할 수 있도록 구성되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 압력 가변장치를 구비한 인버터 에어컨의 제어방법을 도시한 플로우차트이다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제어방법을 설명한다.
먼저 에어컨이 작동되면, 외기 온도센서(160) 및 압력센서(170)는 외기온도 및 압축기의 토출 압력을 검출한다(S100).
제어부(200)는 외기 온도센서(160)를 통해 검출된 외기온도에 따라 압축기(110)의 운전주파수를 설정하고, 이 설정된 운전주파수로 압축기(110)가 구동되도록 압축기 구동부(180)에 제어신호를 출력한다(S200).
이와 같이 압축기(110)가 외기온도에 따라 설정된 운전주파수로 구동되는 중에도, 압력센서(170)는 지속적으로 압축기(110)의 토출압력을 검출하고, 제어부(200)는 압력센서(170)를 통해 검출된 압축기(110)의 토출압력과 설정 압력(35kg/㎠)을 비교한다(S300).
제어부(200)의 상기 비교결과, 압축기(110)의 토출 압력이 설정 압력 이상인 경우, 제어부(200)는 경고등(191)이 작동되도록 표시부(190)에 제어신호를 출력함으로써, 사용자로 하여금 압축기(110)의 압력 상태를 인식하도록 하는 한편(S310), 제어부(200)는 압축기(110)의 기 설정된 운전주파수를 감소시키고, 이 감소된 운전주파수로 압축기(110)가 구동되도록 압축기 구동부(180)에 제어신호를 출력한다(S400).
이와 같이, 압축기(110)가 감소된 운전주파수에 따라 구동됨으로써, 압축기(110)가 고압으로 구동되는 현상을 방지함으로써, 압축기가 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
계속해서, 제어부(200)는 압력센서(170)를 통해 검출된 압축기(110)의 토출 압력과 설정 압력(35kg/㎠)을 재차 비교(S500)하고, 이 비교결과, 압축기(110)의 토출 압력이 설정 압력 미만이 되면, 제어부는 경고등(191)의 작동이 해제되도록 표시부(190)에 제어신호를 출력한다(S510).
이와 동시에, 제어부(200)는 외기 온도센서(160)를 통해 검출되는 외기온도에 따라 압축기(110)의 운전주파수를 다시 설정하고, 다시 설정된 운전주파수에 따라 압축기(110)가 구동되도록 압축기 구동부(180)에 제어신호를 출력한다(S600).
상술한 바와 같이, 본 발명은 외기온도조건에 따라 압축기의 운전주파수가 상승하고, 이로 인해 압축기의 토출 압력이 증가되는 경우, 다시 운전주파수가 감소되도록 함으로써 압축기의 토출 압력을 저하시켜 압축기가 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있기 때문에, 압축기의 열효율 및 수명저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 압력 가변장치를 구비한 에어컨의 냉매회로도를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 압력 가변장치의 구성을 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 압력 가변장치를 구비한 인버터 에어컨의 제어방법을 도시한 플로우차트.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
110: 압축기 110a: 흡입구
110b: 토출구 120: 실내 열교환기
130: 실외 열교환기 140: 팽창밸브
150: 사방밸브 160: 외기 온도센서
170: 압력센서 180: 압축기 구동부
190: 표시부 191: 경고등
200: 제어부

Claims (5)

  1. 흡입구로부터 흡입되는 냉매를 고온·고압으로 압축하여 토출구를 통해 토출하는 압축기;
    상기 압축기와 배관으로 연결되어 외부공기와 열교환하는 실내 열교환기 및 실외 열교환기;
    상기 실내 열교환기와 상기 실외 열교환기 사이에 연결되는 팽창밸브;
    상기 실외 열교환기 측에 설치되어 온도를 검출하는 외기 온도센서;
    상기 압축기의 토출구 측에 설치되어 상기 압축기의 토출 압력을 검출하는 압력 센서;
    설정된 운전주파수에 따라 상기 압축기를 구동하는 압축기 구동부; 및
    상기 외기 온도센서를 통해 검출된 온도 및 상기 압력센서를 통해 검출된 압력에 따라 상기 압축기의 운전주파수를 설정하고, 설정된 운전 주파수로 상기 압축기가 구동되도록 상기 압축기 구동부에 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 가변장치를 구비한 인버터 에어컨.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 압력센서로부터 검출된 압력이 35kg/㎠ 이상인 경우, 상기 압축기의 설정 운전주파수가 감소되도록 상기 압축기 구동부에 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 압력 가변장치를 구비한 인버터 에어컨.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 외기 온도센서 및 상기 압력센서를 통해 검출된 온도 및 압력을 표시하는 표시부를 더 포함하고, 상기 표시부는 상기 압력센서로부터 검출된 압력이 35kg/㎠ 이상인 경우, 작동하는 경고등을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 가변장치를 구비한 인버터 에어컨.
  4. a) 외기 온도센서 및 압력센서를 통해 외기온도 및 압축기의 토출 압력을 검출하는 단계;
    b) 검출된 외기온도에 따라 압축기의 운전주파수를 설정하고, 설정된 운전주파수로 압축기를 구동하는 단계;
    c) 압력센서를 통해 검출된 압축기의 토출 압력과 설정 압력을 비교하는 단계; 및
    d) 상기 c단계의 비교결과, 압축기의 토출 압력이 설정 압력 이상인 경우, 압축기의 기 설정된 운전주파수를 감소시키고, 감소된 운전주파수로 압축기를 구동하는 단계를 포함하는 상기 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 압력 가변장치를 구비한 인버터 에어컨의 제어방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 c단계의 비교결과, 압축기의 토출 압력이 설정 압력 이상인 경우, 경고 등을 작동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 가변장치를 구비한 인버터 에어컨의 제어방법.
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