KR20090076402A - 공기조화기의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 인버터 압축기의 운전 주파수를 소정 주파수로 하강시키고, 오일분리밸브 및 팽창밸브를 온시키는 단계와, 운전 주파수를 상기 소정 주파수로 유지시키고, 상기 오일분리밸브의 온 상태를 유지시키는 단계와, 정속 압축기를 동작시키는 단계를 포함하는 공기조화기의 제어방법에 관한 것이다. 이에 의하여, 정속 압축기의 기동을 안정적으로 제어할 수 있게 된다.

공기조화기, 제어, 정속 압축기, 인버터 압축기, 기동

Description

공기조화기의 제어방법{Method for controlling air conditioner}

본 발명은 공기조화기의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정속 압축기의 기동을 안정적으로 제어하는 공기조화기의 제어방법에 관한 것이다.

공기조화기는 방, 거실, 사무실 또는 영업 점포 등의 공간에 배치되어 공기의 온도, 습도, 청정도 및 기류를 조절하여 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있도록 하는 장치이다.

공기조화기는 일반적으로 일체형과 분리형으로 나뉜다. 일체형과 분리형은 기능적으로는 같지만, 일체형은 냉각과 방열의 기능을 일체화하여 가옥의 벽에 구멍을 뚫거나 창에 장치를 걸어서 설치한 것이고, 분리형은 실내측에는 냉/난방을 수행하는 실내기를 설치하고 실외측에는 방열과 압축 기능을 수행하는 실외기를 설치한 후 서로 분리된 두 기기를 냉매 배관으로 연결시킨 것이다.

공기조화기는 압축기로서, 인버터 압축기, 정속 압축기 등을 사용할 수 있으며, 인버터 압축기와 정속 압축기를 함께 사용하는 것도 가능하다. 인버터 압축기와 정속 압축기를 함께 사용하는 경우는, 통상 인버터 압축기를 운전하다가 실내기의 용량에 따라 정속 압축기를 운전한다.

정속 압축기를 기동하는 경우, 종래에는 사방밸브의 온/오프 절환 동작을 수반하였다. 그러나, 정속 압축기를 자주 온/오프 하는 경우, 사방밸브의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 정속 압축기의 기동을 안정적으로 제어하는 공기조화기의 제어방법을 제공하는 것이다.

상술한 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법은, 정속 압축기와 인버터 압축기를 포함하는 공기조화기를 제어하는 방법으로서, 인버터 압축기의 운전 주파수를 소정 주파수로 하강시키고, 오일분리밸브 및 팽창밸브를 온시키는 단계와, 운전 주파수를 상기 소정 주파수로 유지시키고, 상기 오일분리밸브의 온 상태를 유지시키는 단계와, 정속 압축기를 동작시키는 단계를 포함한다.

상술한 바와 같이 본 발명 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법은, 종래와 달리 사방밸브의 절환동작이 아닌, 팽창밸브 및 오일분리밸브의 동작에 의해 정속 압축기를 기동함으로써, 정속 압축기를 안정적으로 기동할 수 있게 된다. 또한, 정속 압축기의 기동 제어 시간을 단축할 수 있으며, 이에 따라 인버터 압축기가 최소 운전 주파수로 운전되는 시간을 단축시킬 수 있게 된다. 따라서, 공기조화기의 냉,난방시의 성능이 개선되게 된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명과 관련된 공기조화기의 설치 상태를 나타내는 개념도이다.

본 발명과 관련한 공기조화기는 복수의 실내기를 포함하는 멀티형 공기조화기일 수 있다.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명과 관련한 공기 조화기는 크게 실외기와 복수의 실내기, 및 복수의 분배기를 포함한다.

하나의 실외기(100)는, 제1 및 제 2 분배기(102 및 110)와 메인 배관(P1)으로 연결될 수 있다. 제1 분배기(102)는, 복수개의 실내기(104,106,108)와 제1 내지 제3 배관(P2~P4)으로 연결되며, 제2 분배기(110)는, 복수개의 실내기(112,114,116)와 제4 내지 제 6 배관(P5~P7)으로 연결될 수 있다.

이때, 배관들(P1 내지 P7)은 실외기측에서 실내기측으로 냉매가 흐르기 위한 유입관과, 실내기측에서 실외기측으로 냉매가 흐르기 위한 유출관이 한 쌍으로 서로 격리될 수 있다.

실외기(100) 및 실내기에 대한 상세한 설명은 도 2를 참조하여 후술한다.

도 2는 본 발명과 관련된 공기조화기의 냉매 싸이클의 구성도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 도 2는 도 1의 실외기(100), 제1 분배기(102), 제1 내지 제3 실내기(104~108) 부분을 도시한 것이다.

실내(140)의 각 실에는 제1, 제2 및 제3 실내 열교환기(142a, 144a, 146a)와 제1, 제2 및 제3 실내팬(142b, 144b, 146b)을 각각 구비하는 제1, 제2 및 제3 실내기(142, 144, 146)가 각각 설치될 수 있다.

실외기(180)는, 인버터 압축기(182), 정속 압축기(184), 제1 오일 분리 기(186) 및 제2 오일 분리기(188), 어큐뮬레이터(190), 사방밸브(192) 및 실외 열교환기(194)를 포함한다.

인버터 압축기(182)와 정속 압축기(184)는, 냉매를 고온고압으로 압축하여 토출한다. 특히, 인버터 압축기(182)는, 냉매 압축 용량의 가변이 가능하며, 반면에 정속 압축기(184)는 일정한 용량의 냉매를 압축한다.

도면에서는 도시하지 않았지만, 각 압축기(182,184)에는 압축기용 전동기(미도시)가 각각 연결되며, 압축기용 전동기(미도시)의 동작에 의해, 각 압축기에서는 냉매를 고온고압으로 압축할 수 있다. 특히, 인버터 압축기(182)에 해당하는 전동기(미도시)는 복수개의 스위칭 소자로 이루어지는 인버터(미도시)에 의해 구동될 수 있다. 이 인버터(미도시)는 마이컴(미도시)에 의해 제어되게 되며, 이 마이컴(미도시)은, 공기조화기 전반에 걸친 제어 동작을 함께 수행할 수도 있다. 즉, 후술하는 오일분리밸브들(미도시), 사방밸브(192), 팽창밸브들(162,164,166) 등의 동작을 함께 제어할 수도 있다.

제1 오일 분리기(186) 및 제2 오일 분리기(188)는, 각각 압축기들(182,184)의 토출부에는 설치되어, 압축기들(182,184)로부터 토출되는 냉매에 포함되는 오일을 분리한다. 오일이 분리된 냉매가 합류되어 사방밸브(192)로 유입된다. 한편, 도면에서는 도시하지 않았지만 각 오일 분리기에는 오일 분리기의 동작을 제어하는 오일분리밸브(미도시)가 연결될 수 있다. 오일분리밸브의 온 동작에 의해, 오일 분리기가 동작하여 오일을 분리할 수 있다. 한편, 분리된 오일은 오일 탱크(미도시)에 저장될 수 있다.

어큐뮬레이터(190)는, 인버터 압축기(182)와 정속 압축기(184)의 유입구와 연결되어, 제1 내지 제3 실내 열교환기(142a, 144a, 146a)를 통과하면서 기화되지 않고 액체 상태를 유지하고 있는 액냉매가 압축기들(182, 184)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

사방밸브(192)는, 공기조화기가 냉방으로 운전되거나 난방으로 운전될 경우 압축기들(182,184)로 유입되거나 토출되는 냉매의 흐름을 각 운전 모드에 맞게 변화시키기 위한 장치이다. 냉방 운전의 경우엔 실선으로 된 화살표 방향으로 냉매가 유입/유출되고, 난방 운전의 경우엔 점선으로 된 화살표 방향으로 냉매가 유입/유출된다. 따라서, 압축기들(182, 184)로부터 토출된 냉매는, 사방밸브(192)의 유동에 의해, 냉방의 경우엔 실외 열교환기(194)로 유입되고, 난방의 경우엔 제1 분배기(160)로 유입된다.

실외 열교환기(194)는, 메인 배관(도 1의 P1)의 유입관(198a)을 통해 제1 분배기(160)와 연결되며, 냉방의 경우엔, 압축기들(182,184)로부터 토출된 고온고압의 냉매를 실외팬(196)의 도움을 받아 방열하는 응축기의 역할을 하고, 난방의 경우엔, 실외의 열을 흡열하는 증발기의 역할을 한다. 한편, 도면에서는 도시하지 않았지만, 실외팬(196)은 실외팬 전동기에 의해 구동된다.

한편, 제1 분배기(160)는, 제1 분지관(168) 및 제2 분지관(170)을 포함한다.

제1 분지관(168)은, 메인 배관의 유입관(198a)을 통해 유입된 냉매를 각 실내기(142,144,146)로 분배하기 위한 관이고, 제2 분지관(170)은, 각 실내기를 통과한 냉매를 한 곳으로 합류시키기 위한 관이다. 난방의 경우는 반대로 작용한다.

제1 내지 제3 팽창밸브(162,164,166)는, 제1 내지 제3 배관의 유입관(163, 165 및 167)에 설치되며, 각 실내기로 유입되는 냉매를 감압 팽창시켜 저온 저압의 냉매로 변환시킨다.

제1 내지 제3 팽창밸브(162 내지 166)에 의해 감압 팽창된 냉매는, 제1 내지 제3 배관의 유입관(163 내지 167)을 통해 제1 내지 제3 실내 열교환기(142a 내지 146a)로 유입되고, 제1 내지 제3 실내 열교환기(142a 내지 146a)를 거쳐 열교환된 냉매는 제1 내지 제3 배관의 유출관(143 내지 147)을 통해 제2 분지관(170)으로 유입된다.

한편, 제1 내지 제3 팽창밸브(162 내지 166)는 실내에 배치되는 것이 가능하며, 실내기의 배관온도에 따라 개도를 열거나 닫는 방향으로 제어될 수 있다. 또한, 팽창밸브(162 내지 166)는 전자팽창밸브일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 모세관, 온도식 자동 팽창밸브 등 일수 있다.

제2 분지관(170)은 사방밸브(192)와 연결되어 있으며, 제2 분지관(170)에서 흘러나온 냉매는, 사방밸브(192)의 유도에 의해(실선의 화살표 참조) 어큐뮬레이터(190)로 유입된다.

한편, 본 발명의 기술적 사상은 도 1 및 도 2에서 도시된 분배기 및 실내기의 개수에 제한되지 않는다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 도시한 순서도이며, 도 4는 도 3의 공기조화기의 제어방법과 관련한 제어 타이밍도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 먼저, 제1 기간(T1)에, 인버터 압축기(182)의 운 전 주파수(f1)를 소정 주파수(f2)로 하강시키고, 오일분리밸브 및 팽창밸브(162 내지 166)를 온(on)시킨다(S310).

제1 기간(T1) 전에, 이미 인버터 압축기(182)는 운전 주파수(f1)로 동작하고 있으며, 정속 압축기(184)는 오프(off) 상태이다. 또한, 오일분리밸브는 오프 상태이며, 팽창밸브도 오프 상태가 된다.

제1 기간(T1) 동안에, 인버터 압축기(182)의 운전 주파수(f1)를 소정의 주파수(f2)로 하강시킨다. 여기서, 소정의 주파수(f2)는 설계사양에 따라 다양하게 설정하는 것이 가능하다. 예를 들어, 30Hz일 수 있다.

한편, 오일분리밸브(미도시)는 제1 기간(T1) 중에 온 상태가 되는 것이 가능하나, 도 4에서와 같이 제1 기간(T1) 시작시에 온 될 수 있다.

또한, 팽창밸브(162 내지 166)는 제1 기간(T1) 중에 온 상태가 되는 것이 가능하나, 도 4에서와 같이 제1 기간(T1) 시작시에 온 될 수 있다.

한편, 제1 기간(T1)은, 제1 기간(T1) 전의 인버터 압축기(182)의 운전주파수(f1) 및 소정 주파수(f2)로의 주파수 하강 속도에 기초하여 결정된다. 즉, 인버터 압축기(182)의 실제 운전 주파수(f1)가 높을수록, 또한 주파수 하강 속도가 낮을수록, 제1 기간(T1)은 커질 수 있다.

이와 같이, 인버터 압축기(182)의 운전 주파수(f1)를 하강시키는 동안에, 사방밸브를 절환시키는 종래와 달리, 본 발명의 실시예는 오일분리밸브(미도시)와 팽창밸브(162 내지 166)를 온 동작시킴으로써, 정속 압축기(184)의 기동 제어시의 안정성을 높이게 된다.

다음 제2 기간(T2)에, 인버터 압축기(182)의 운전 주파수를 소정 주파수(f2)로 유지시키고, 오일분리밸브의 온 상태를 유지시킨다(S320).

제1 기간(T1)에서 하강된 인버터 압축기(182)의 주파수를 소정 주파수(f2)로 유지시키면서, 오일분리밸브(미도시)의 온 상태를 유지함으로써, 압축기 내부 압력이 평압을 이루도록 한다. 이러한 평압 기간은, 압축기의 용량 등에 따라 달리 설정될 수 있다.

다음 제3 기간(T3)에, 정속 압축기를 동작 시킨다(S330).

평압이 된 상태에서, 정속 압축기(184)를 동작시킨다. 정속 압축기(184)는 정속 압축기용 전동기(미도시)에 의해 동작하며, 정속 압축기용 전동기(미도시)는 인버터(미도시)에 접속이 되지 않고, 바로 상용 교류 전원(미도시)과 연결되어 동작할 수 있다. 정속 압축기(184)를 동작시키기 위하여, 상용 교류 전원(미도시)과 정속 압축기용 전동기(미도시) 사이에 소정의 스위칭 소자(미도시)가 접속될 수 있다. 한편, 상용 교류 전원(미도시)과 정속 압축기용 전동기(미도시) 사이에는 노이즈를 제한하기 위한 노이즈 필터(미도시) 등이 배치될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 도시한 순서도이다. 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 도 5의 공기조화기의 제어방법은 도 3의 공기조화기의 제어방법과 거의 동일하다. 즉, 제510 단계 내지 제530 단계(S510~S530)는 도 3의 제310 단계 내지 제330 단계(S310~S330)와 동일하며, 다만, 제540 단계(S540)가 더 추가된 점에 그 차이가 있다. 이하에서는 제540 단계(S540)를 위주로 기술한다.

정속 압축기(184)를 동작시킨 후에, 제4 기간(T4) 동안, 인버터 압축기(182)의 운전 주파수를 설정 주파수(f3)로 상승시킨다(S540). 정속 압축기(184)의 기동을 위해, 낮은 주파수(f2)로 운전하였던 인버터 압축기(184)를 설정 주파수(f3)로 상승시킨다.

또한, 설정 주파수 상승 단계(S540) 동안에, 팽창밸브(162 내지 166)의 온 상태를 계속 유지시키는 것이 바람직하다.

인버터 압축기(182)와 정속 압축기(184)가 함께 동작함으로써, 실내기에서 요구되는 용량에 부합되도록, 냉매를 고온고압으로 압축할 수 있어, 냉매의 압축 효율이 증가되게 된다.

한편, 제4 기간(T4)부터, 오일분리밸브는 설계사양에 따라 온 또는 오프 동작을 수행할 수 있다. 제4 기간(T4)부터, 정속 압축기(184)가 동작하므로, 냉매 싸이클에서 압력을 낮출 필요가 없게 된다.

다음, 설정 주파수 상승 단계(S540) 이후, 즉, 제5 기간(T5) 부터, 팽창밸브를 정시제어할 수 있다. 정속 압축기(184)의 기동 제어가 종료된 경우, 팽창밸브를 더 이상 온 상태로 유지시킬 필요가 없으며, 정시제어에 의해 제어된다.

오일분리밸브는, 제5 기간(T5)에도, 설계사양에 따라 온 또는 오프 동작할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다 는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명과 관련된 공기조화기의 설치 상태를 나타내는 개념도이다.

도 2는 본 발명과 관련된 공기조화기의 냉매 싸이클의 구성도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 도시한 순서도이다.

도 4는 도 3의 공기조화기의 제어방법과 관련한 제어 타이밍도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 도시한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

182:인버터 압축기 184:정속 압축기

162,164,166:팽창밸브 192:사방밸브

T1,T2,T3,T4:제1,제2,제3,제4 기간

Claims (6)

1. 정속 압축기와 인버터 압축기를 포함하는 공기조화기를 제어하는 방법에 있어서,

   상기 인버터 압축기의 운전 주파수를 소정 주파수로 하강시키고, 오일분리밸브 및 팽창밸브를 온시키는 단계;

   상기 운전 주파수를 상기 소정 주파수로 유지시키고, 상기 오일분리밸브의 온 상태를 유지시키는 단계; 및

   상기 정속 압축기를 동작시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 정속 압축기를 동작시킨 후에, 상기 인버터 압축기의 운전 주파수를 설정 주파수로 상승시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 주파수 상승 단계 후에, 상기 팽창밸브를 정시 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
4. 제2항에 있어서,

   상기 주파수 상승 단계시, 상기 팽창밸브를 온 상태로 유지시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 유지단계에서, 상기 팽창밸브의 온 상태를 유지시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 동작 단계에서, 상기 오일분리밸브 및 팽창밸브의 온 상태를 유지시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.

Images