KR20170016727A - 공기조화기의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉매를 압축하는 압축기 및 상기 압축기를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 공기조화기 전체를 제어하는 메인제어부; 상기 압축기가 가동될 때, 상기 압축기를 제어하는 시동제어부; 상기 시동제어부의 제어가 종료된 후 실내 목표온도에 따라 상기 압축기를 제어하는 정상제어부; 상기 시동제어부에서 상기 정상제어부로 압축기의 제어권이 이전될 때, 실내 부하에 따라 상기 압축기의 작동주파수를 낮추는 보상값을 계산하는 범프리스제어부;를 포함하는 공기조화기의 제어방법에 있어서, 상기 범프리스제어부는 상기 보상값에 따라 상기 압축기의 작동주파수를 스텝다운시키는 공기조화기의 제어방법을 제공한다.
본 발명은 압축기의 시동제어에서 정상제어로 전환될 때, 실내 부하에 따라 압축기의 작동 주파수를 낮출 수 있는 보상값을 적용하기 때문에, 압축기 사용에 따른 에너지를 절감하고, 실내온도의 오실레이션 발생을 방지하는 장점이 있다.

Description

공기조화기의 제어방법{Method for controlling of air conditioner}
본 발명은 공기조화기의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기조화기의 압축기를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 압축기, 응축기, 증발기, 팽창기로 구성되고, 공기조화 사이클을 이용하여 건물 또는 방에 냉기 또는 온기를 공급한다.
공기조화기는 구조적으로 압축기가 실외에 배치된 분리형과, 압축기가 일체로 제작된 일체형으로 구분된다.
분리형은 실내기에 실내 열교환기를 설치하고, 실외기에 실외 열교환기와 압축기를 설치하여 서로 분리된 두 장치를 냉매 배관으로 연결시킨다.
일체형은 실내 열교환기, 실외 열교환기 및 압축기를 하나의 케이스 안에 설치한 것이다.
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 공기조화기, 벽에 걸어서 설치하는 벽걸이형 공기조화기 등이 있다.
상기 공기조화기에서는 목표온도에 대응하여 냉매를 압축시킨다.
여기서 상기 압축기는 전원이 인가된 후 소정시간 동안 일률적으로 작동되는 시동제어와, 상기 시동제어가 끝난 후 목표온도에 따라 제어되는 정시제어로 구분된다.
대한민국 공개특허 10-2008-0013402 대한민국 공개특허 10-2005-0105744
본 발명의 해결하려고 하는 과제는, 압축기가 시동제어에서 정시제어로 전환될 때, 실내의 부하를 고려하여 범프리스를 실시할 수 있는 공기조화기의 압축기 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면은 냉매를 압축하는 압축기 및 상기 압축기를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 공기조화기 전체를 제어하는 메인제어부; 상기 압축기가 가동될 때, 상기 압축기를 제어하는 시동제어부; 상기 시동제어부의 제어가 종료된 후 실내 목표온도에 따라 상기 압축기를 제어하는 정상제어부; 상기 시동제어부에서 상기 정상제어부로 압축기의 제어권이 이전될 때, 실내 부하에 따라 상기 압축기의 작동주파수가 스텝다운되는 보상값을 적용하는 범프리스제어부;를 포함하는 공기조화기를 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 냉매를 압축하는 압축기 및 상기 압축기를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 공기조화기 전체를 제어하는 메인제어부; 상기 압축기가 가동될 때, 상기 압축기를 제어하는 시동제어부; 상기 시동제어부의 제어가 종료된 후 실내 목표온도에 따라 상기 압축기를 제어하는 정상제어부; 상기 시동제어부에서 상기 정상제어부로 압축기의 제어권이 이전될 때, 실내 부하에 따라 상기 압축기의 작동주파수를 낮추는 보상값을 계산하는 범프리스제어부;를 포함하는 공기조화기의 제어방법에 있어서, 상기 범프리스제어부는 상기 보상값에 따라 상기 압축기의 작동주파수를 스텝다운시키는 공기조화기의 제어방법을 제공한다.
상기 범프리스제어부는 상기 실내부하에 따라 보상값의 적용시점을 조절할 수 있다.
상기 보상값의 적용시점은, 상기 실내 부하에 따라 상기 압축기를 정상제어할 때, 계산되는 압축기의 누적제어증분(Hz_sum) 및 스위칭 시점에서 압축기 주파수(Hz_init)의 비교에 의해 결정되고, 상기 누적제어증분(Hz_sum)이 스위칭 시점에서 압축기 주파수(Hz_init) 이상인 경우, 상기 보상값의 적용시점으로 판단할 수 있다.
상기 보상값의 적용시점은, 상기 실내 부하에 따라 상기 압축기를 정상제어할 때, 압축기의 작동주파수를 증가시키거나 감소시키는 제어증분(Hz_del)에 따라 결정되고, 상기 제어증분(Hz_del)이 "0" 또는 "0"보다 작은 경우, 상기 보상값의 적용시점으로 판단할 수 있다.
상기 보상값은, 상기 실내 부하에 따라 상기 압축기를 정상제어할 때, 계산되는 압축기의 누적제어증분(Hz_sum) 및 스위칭 시점에서 압축기 주파수(Hz_init)의 차일 수 있다.
상기 압축기에 전원이 인가되어 압축기가 초기 시동되는 단계(S10); 초기 시동 시 상기 시동제어부가 상기 압축기를 시동제어하는 단계(S20); 상기 S20 단계 이후에 압축기에 대한 제어권에 대한 스위칭조건을 판단하는 단계(S30); 상기 S30 단계에서 스위칭조건을 만족하는 경우 상기 보상값의 적용시점을 판단하는 단계(S40); 상기 S30 단계에서 스위칭조건을 만족하는 경우 상기 보상값의 크기를 판단하는 단계(S50); 상기 S40 단계 및 S50 단계에서 판단된 보상값의 적용시점 및 보상값의 크기를 압축기(10)에 적용하는 단계(S60); 및 상기 S60 단계 후에 상기 메인제어부가 제어권을 스위칭하여 정상제어부(26)로 이전시키는 단계(S70);를 포함할 수 있다.
상기 S30 단계의 스위칭조건은 실내 목표온도를 기준으로 설정될 수 있다.
상기 S30 단계의 스위칭조건은 상기 압축기의 작동시간을 기준으로 설정될 수 있다.
상기 S30 단계의 스위칭조건은 실내 목표온도 및 실내온도의 온도차에 대한 일정 비율로 설정될 수 있다.
상기 S40 단계는, 실내 부하에 따라 상기 압축기를 정상제어할 때, 계산되는 압축기의 누적제어증분(Hz_sum) 및 스위칭 시점에서 압축기 주파수(Hz_init)의 비교에 의해 결정될 수 있다.
상기 누적제어증분(Hz_sum)이 스위칭 시점에서 압축기 주파수(Hz_init) 이상인 경우, 상기 보상값의 적용시점으로 판단할 수 있다.
상기 S40 단계는, 실내 부하에 따라 상기 압축기를 정상제어할 때, 압축기의 작동주파수를 증가시키거나 감소시키는 제어증분(Hz_del)에 따라 결정될 수 있다.
상기 제어증분(Hz_del)이 "0" 또는 "0"보다 작은 경우, 상기 보상값의 적용시점으로 판단할 수 있다.
상기 S40 단계는, 실내 부하에 따라 상기 압축기를 정상제어할 때, 계산되는 압축기의 누적제어증분(Hz_sum)이 스위칭 시점에서 압축기 주파수(Hz_init) 이상인 경우, 상기 보상값의 적용시점으로 판단하거나, 또는 실내 부하에 따라 상기 압축기를 정상제어할 때, 압축기의 작동주파수를 증가시키거나 감소시키는 제어증분(Hz_del)이 "0" 또는 "0"보다 작은 경우, 상기 보상값의 적용시점으로 판단할 수 있다.
상기 S50 단계의 보상값은, 실내 부하에 따라 상기 압축기를 정상제어할 때, 계산되는 압축기의 누적제어증분(Hz_sum) 및 스위칭 시점에서 압축기 주파수(Hz_init)의 차일 수 있다.
본 발명에 따른 공기조화기의 압축기 제어방법은 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 본 발명은 압축기의 시동제어에서 정상제어로 전환될 때, 실내 부하에 따라 압축기의 작동 주파수를 낮출 수 있는 보상값을 적용하기 때문에, 압축기 사용에 따른 에너지를 절감하는 장점이 있다.
둘째, 본 발명은 압축기의 시동제어에서 정상제어로 전환될 때, 실내 부하에 따라 압축기의 작동주파수를 낮출 수 있는 보상값을 적용하기 때문에, 실내온도의 오실레이션 발생을 방지하는 장점이 있다.
셋째, 본 발명은 압축기의 시동제어에서 정상제어로 전환될 때, 실내 부하에 따라 압축기의 작동주파수를 낮출 수 있는 보상값을 적용하기 때문에, 시동제어 시 과냉방에 따른 압축기의 오프를 방지하는 장점이 있다.
넷째, 본 발명은 압축기의 시동제어에서 정상제어로 전환될 때, 실내 부하의 크기에 따라 각기 다른 보상값으로 압축기의 작동주파수를 스텝다운 시킬 수 있는 장점이 있다.
다섯째, 본 발명은 압축기의 시동제어에서 정상제어로 전환될 때, 실내 부하에 따라 보상값의 적용시점을 능동적으로 판단할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압축기의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압축기의 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압축기의 제어권이 도시된 그래프이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 범프리스제어에 의한 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 1 또는 도 4을 참조하여 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 압축기 제어방법에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 공기조화기는 냉매를 압축하는 압축기(10)와, 상기 압축기(10)로부터 냉매를 공급받아 응축시키는 응축열교환기(11)와, 상기 응축열교환기에서 응축된 액체 냉매를 팽창시키는 팽창기구(12)와, 상기 팽창기구(12)를 통해 팽창된 냉매를 증발시키는 증발열교환기(13)와, 상기 증발열교환기(13)에서 토출된 냉매를 공급받은 후 기체 냉매만을 상기 압축기(10)에 제공하는 어큐뮬레이터(14)와, 상기 압축기(10)를 제어하는 제어부(20)를 포함한다.
상기 팽창기구(12)는 전자팽창밸브(eev), Bi-flow 밸브 또는 캐필러리튜브 등 다양한 종류가 사용될 수 있다.
상기 공기조화기는 상기 응축열교환기(11)로 공기를 유동시키는 응축송풍팬(15)과, 상기 증발열교환기(13)로 공기를 유동시키는 증발송풍팬(16)을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 공기조화기의 압축기 제어방법은 일체형 또는 분리형에 구애받지 않고 적용될 수 있다.
상기 압축기는 정속압축기, 인버터압축기 등 다양한 종류가 사용될 수 있다.
상기 공기조화기는 상기 압축기(10)를 제어하기 위해, 실내감지부(30) 및 실외감지부(40)가 설치된다.
상기 제어부(20)는 상기 실내감지부(30) 또는 실외감지부(40)에서 감지된 온도, 습도, 냉매압력 등을 통해 상기 압축기(10)를 제어할 수 있다.
상기 실내감지부(30)는 실내온도를 감지하는 실내온도 감지센서, 증발열교환기의 온도를 감지하는 증발열교환기 온도센서, 증발열교환기의 냉매 압력을 감지하는 증발냉매 압력센서를 포함할 수 있다.
상기 실외감지부(40)는 실외온도를 감지하는 실외온도 감지센서, 응축열교환기의 온도를 감지하는 응축열교환기 온도센서, 응축열교환기의 냉매 압력을 감지하는 응축냉매 압력센서를 포함할 수 있다.
상기 공기조화기는 냉매의 온도를 감지하기 위해 실내배관 또는 실외배관에 별도의 압력센서, 온도센서를 설치할 수 있다.
상기 제어부(20)는 공기조화기 전체를 제어하는 메인제어부(22)와, 상기 압축기(10)가 가동될 때, 상기 압축기(10)를 제어하는 시동제어부(24)와, 상기 시동제어부(24)의 제어가 종료된 후 실내 목표온도에 따라 상기 압축기(10)를 제어하는 정상제어부(26)와, 상기 시동제어부(24)에서 상기 정상제어부(26)로 제어권이 이전될 때, 실내 부하에 따라 상기 압축기(10)의 구동주파수 보상값을 제어하는 범프리스제어부(28)를 포함한다.
상기 메인제어부(22)는 공기조화기의 작동과 관련된 사항을 모두 제어한다. 본 실시예에서는 상기 실내감지부(30) 또는 실외감지부(40)에서 감지된 신호를 수신한다.
상기 메인제어부(22)는 상기 시동제어부(24) 또는 정상제어부(26)가 압축기(10)를 제어하도록 제어권을 스위칭한다.
상기 시동제어부(24)는 압축기(10)에 전원이 인가되어 작동되는 초기 시동 시 상기 메인제어부(22)로부터 압축기(10)의 제어권을 넘겨받는다.
상기 시동제어부(24)는 특정 패턴으로 상기 압축기(10)를 구동하는 것을 시동제어라 정의한다. 상기 시동제어는 실내 온도를 신속하게 낮추기 위한 쾌속제어일 수 있다. 상기 시동제어에서의 압축기 주파수는 최대 주파수이거나 최대 주파수에 상당하는 주파수일 수 있다.
상기 시동제어는 압축기(10)의 초기 시동 시, 실내온도와 무관하게 압축기(10)를 소정시간 작동시킬 수 있다. 또한, 상기 시동제어는 압축기(10)의 초기 시동 시, 실내온도와 무관하게 압축기(10)를 특정 주파수로 소정시간 작동시킬 수 있다.
상기 특정패턴은 기설정된 것으로서, 압축기(10)가 초기 시동될때 마다 동일하게 반복된다.
초기 시동 시, 시동제어부(24)가 압축기(10)를 특정 패턴으로 작동시킴으로서 압축기(10)를 신속하게 정상상태로 전환시킬 수 있다.
상기 시동제어부(24)는 최소 작동시간을 갖는다.
상기 시동제어는 공기조화기의 전체 냉매를 신속하게 순환시켜 냉동사이클 또는 히트펌프사이클로 작동될 수 있게 한다.
상기 정상제어부(26)는 실내 목표온도에 따라 상기 압축기(10)를 제어한다.
상기 정상제어부(26)가 실내 목표온도에 따라 압축기(10)를 제어하는 것을 정상제어라 정의한다.
예를 들어, 실내 목표온도에 따른 부하가 큰 경우, 압축기(10)의 작동 주파수를 상승시킬 수 있다. 실내 목표온도에 따른 부하가 작은 경우, 압축기(10)의 작동 주파수를 저감시키거나, 오프할 수 있다.
상기 범프리스제어부(28)는 상기 시동제어부(24)가 작동될 때, 함께 작동된다. 상기 시동제어부(24)가 작동될 때, 상기 범프리스제어부(28)는 압축기에 대한 제어권은 없지만, 보상값을 계산하기 위해 상기 시동제어부(24)의 작동 시 함께 작동된다.
상기 메인제어부(22)는 상기 시동제어부(24)가 종료될 때 제어권을 스위칭하여 정상제어부(26)로 이전시킨다.
상기 범프리스제어부(28)는 시동제어부(24)에서 정상제어부(26)로 제어권이 이전될 때, 상기 압축기(10)의 작동 주파수에 대한 보상값을 계산하고, 이를 정상제어부(26)에 제공한다. 상기 범프리스제어부(28)는 상기 보상값을 계산한 후 상기 압축기(10)의 작동 주파수를 직접 제어할 수도 있다.
상기 범프리스제어부(28)가 상기 정상제어부(26)에 보상값을 제공하여 압축기(10)를 제어할 수도 있고, 상기 압축기(10)의 작동 주파수를 직접 제어할 수도 있다. 어느 것이든, 상기 압축기(10)는 시동제어 후, 정상제어로 진입하는 과정에서 상기 보상값이 적용된다.
상기 보상값은 상기 압축기(10)의 작동 주파수를 낮추기 위한 것이다. 상기 보상값을 압축기에 적용하여 에너지를 절약할 수 있다.
상기 보상값의 크기는 실내의 부하에 따라 그 크기가 결정된다. 상기 보상값은 "0"으로 계산될 수도 있다.
상기 보상값이 "0"인 경우, 시동제어와 정상제어가 연속적으로 실시되기 때문에 압축기(10)의 주파수 변화가 확인되지 않는다.
상기 보상값이 "0"이 아닌 경우, 상기 시동제어 후 상기 압축기(10)의 작동 주파수가 변화된다.
"0"이 아닌 상기 보상값이 압축기(10)에 적용되면, 압축기(10)의 작동 주파수가 소정 크기 작아진다.
본 실시예에서 상기 보상값은 스텝다운 형태로 압축기(10)의 작동 주파수를 조절한다. 상기 보상값은 압축기(10)의 작동 주파수가 기울기를 갖도록 조절될 수도 있다. 에너지 절약을 위해서는 스텝다운 형태로 신속하게 압축기 작동 주파수를 낮추는 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 공기조화기는 압축기(10)에 전원이 인가되어 압축기(10)가 초기 시동되는 단계(S10)와, 초기 시동 시 시동제어부(24)가 압축기(10)를 시동제어하는 단계(S20)와, 상기 S20 단계 이후에 압축기(10)의 제어권에 대한 스위칭조건을 판단하는 단계(S30)와, 상기 S30 단계에서 스위칭조건을 만족하는 경우 범프리스제어부(28)에 의한 보상값의 적용시점을 판단하는 단계(S40)와, 상기 S30 단계에서 스위칭조건을 만족하는 경우 범프리스제어부(28)에 의한 보상값의 크기를 판단하는 단계(S50)와, 상기 보상값을 압축기(10)에 적용하는 단계(S60)와, 상기 S60 단계 후에 상기 메인제어부가 제어권을 스위칭하여 정상제어부(26)로 이전시키는 단계(S70)를 포함한다.
메인제어부(22)는 상기 S10 단계에서 압축기(10)에 전원을 인가한다.
상기 S20 단계에서는 시동제어부(22)가 시동제어를 통해 압축기(10)를 제어한다.
시동제어 시, 압축기(10)는 특정패턴으로 작동될 수 있다.
상기 S30 단계에서는 시동제어부(24)에서 정상제어부(26)로 제어권을 이전시킬지를 판단한다. 이를 위해 상기 S30 단계에서는 스위칭조건을 판단한다.
상기 S30 단계의 스위칭조건은 실내 목표온도를 기준으로 설정될 수 있다. 예를 들어 실내 목표온도를 기준으로 +2℃를 스위칭조건으로 설정할 수 있다.
이와 달리 공기조화기가 작동 시 온도와 실내 목표온도를 기준으로 스위칭조건이 설정될 수도 있다. 예를 들어 작동 시 온도(예를 들어 32℃) 및 실내 목표온도(예를들어 24℃)의 온도차 중 일정비율에 도달하였을 때, 스위칭이 이루어지도록 설정할 수 있다. 상기 일정비율은 80%, 50% 등 다양하게 설정될 수 있다.
상기 스위칭조건은 작동시간을 기준으로 설정될 수 있다. 예를 들어 압축기의 시동 후 5분 후에 제어권의 스위칭이 이루어지게 설정할 수 있다.
상기 스위칭 조건은 상기 실내 목표온도, 상기 온도차 중 일정비율, 또는 시간 중 어느 하나일 수 있다.
상기 S40 단계에서는 범프리스에 대한 적용시점을 판단하고, 상기 S50 단계에서는 범프리스에 대한 보상값을 판단한다.
상기 S40 단계 및 상기 S50 단계는 순서와 무관하고, 동시에 실시되어도 무방하다.
상기 S40 단계에서 범프리스의 적용시점은 실내부하에 대한 누적제어증분(Hz_sum) 및 스위칭 시점의 압축기 주파수(Hz_init)에 의해 결정될 수 있다.
상기 누적제어증분(Hz_sum)은 상기 범프리스제어부(28)에 의해 계산된 값이다. 상기 누적제어증분(Hz_sum)은 상기 정상제어부(26)가 실내 목표온도와 실내감지부(30)에서 감지된 실내온도를 통해 압축기를 정상제어할 때, 계산되는 값이다.
상기 범프리스제어부(28)는 시동제어구간(S1)에서 누적제어증분(Hz_sum)을 계산한다. 상기 누적제어증분(Hz_sum)은 실제 압축기(10)를 제어하기 위한 값이 아니라 상기 시동제어구간(S1)에서 가상으로 계산된 값이다.
즉, 시동제어구간(S1)에서는 시동제어부(24)에 의해 압축기(10)의 작동 주파수가 제어되지만, 상기 범프리스제어부(28)가 정시제어와 같은 상황을 가정하여 누적제어증분(Hz_sum)을 계산한다.
누적제어증분(Hz_sum)은 정상제어를 통해 압축기를 제어하는 경우를 가정한 값이다. 정상제어에서는 실내의 부하에 따라 압축기를 제어하기 때문에, 실내 부하가 작은 경우에는 압축기(10)를 낮은 주파수로 작동시키고, 실내부하가 큰 경우에는 압축기(10)를 높은 주파수로 작동시킨다.
누적제어증분(Hz_sum)은 정상제어를 가정하여 시뮬레이션된 값이다.
상기 S40 단계에서 범프리스의 적용시점은 "누적제어증분(Hz_sum) >= 스위칭 시점 압축기 주파수(Hz_init)"인 경우 또는 정상제어부(26)의 "제어증분(Hz_del)<=0"인 경우로 판단할 수 있다.
스위칭 시점의 압축기 주파수(Hz_init)는 현재 시동제어를 통해 작동 중인 압축기(10)의 작동 주파수이다.
범프리스제어부(28)에 의해 계산된 누적제어증분(Hz_sum)이 압축기 주파수(Hz_init) 이상이면, 범프리스 적용시점으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 시동제어를 통해 작동되는 압축기 주파수(Hz_init)가 70Hz이고, 누적제어증분(Hz_sum)이 80Hz인 경우, 범프리스 적용시점으로 판단할 수 있다.
또한, 제어증분(Hz_del)이 "0"이거나 "0"보다 작은 경우, 범프리스 적용시점으로 판단할 수 있다.
상기 제어증분(Hz_del)은 실내부하에 따라 정상제어부(26)가 압축기를 제어할 때, 압축기(10)의 작동주파수를 증가시키거나 감소시키는 값이다.
상기 제어증분(Hz_del)이 (+)인 경우, 압축기의 작동주파수를 증가시킨다.
이 경우는 실내 목표온도에 따른 실내 부하가 있는 경우이다.
상기 제어증분(Hz_del)이 (-)인 경우, 압축기의 작동주파수를 감소시킨다.
이경우는 실내 목표온도에 따른 실내 부하가 없거나 감소하는 경우이다.
상기 제어증분(Hz_del)이 "0" 또는 "0"보다 작은 경우는, 제어증분(Hz_del)이 더 이상 증가하지 않을 때이고, 이는 실내 목표온도에 도달했거나 실내의 부하가 감소하는 경우이다.
즉 실내의 부하가 "0"이거나 감소하는 경우, 범프리스 적용시점으로 판단할 수 있다.
상기 S50 단계에서 상기 보상값은 상기 압축기(10)에 대한 작동 주파수(Hz)의 스텝다운 값이다.
상기 보상값은 상기 범프리스제어부(28)에서 계산된다.
상기 보상값은 압축기의 작동주파수를 어느 정도 낮출지에 대한 값이다. 예를 들어 실내 부하가 큰 경우, 상기 보상값은 "0"일 수 있고, 압축기의 작동주파수의 변화가 없을 수 있다. 이와 다르게 실내 부하가 작거나 없는 경우, 상기 보상값은 차이에 따라 각기 다르게 결정될 수 있다.
상기 보상값은 시동 제어구간(S1)에서 압축기(10)가 정상제어부(26)에 의해 제어되었을 때, 압축기(10)의 누적제어증분(Hz_sum)과, 스위칭 시점의 압축기(10) 주파수(Hz_init)의 차로 결정될 수 있다.
보상값(Hz)= (Hz_init) - (Hz_sum)
예를 들어 스위칭 시점의 압축기 주파수(Hz_init)가 70Hz이고, 범프리제어부(28)에서 계산된 누적제어증분(Hz_sum)이 60Hz인 경우, 보상값은 10Hz로 결정될 수 있다.
누적제어증분(Hz_sum)은 정상제어를 가정하여 시뮬레이션된 값이다.
누적제어증분(Hz_sum)은 실내부하의 변화에 따라 누적되어 계산된 값이다.
그래서 상기 보상값은 다음과 같이 설명될 수 있다.
시동제어를 통해 실제 작동되고 있는 압축기 주파수(Hz_init)는 70Hz이지만, 정상제어 시 압축기(10)를 제어하는 것으로 가정한 누적제어증분(Hz_sum)에 의한 압축기의 주파수가 작동 중인 압축기 주파수(Hz_init)보다 더 낮을 수 있다.
이 경우, 압축기 주파수(Hz_init) 및 누적제어증분(Hz_sum)의 차만큼 압축기의 작동주파수를 낮출 수 있는 여유가 있는 것으로 판단할 수 있다.
상기 보상값은 실내부하 대비 작동 주파수를 낮출 수 있는 여유이다.
실내 부하 대비 여유가 없을 경우, 보상값은 "0"으로 계산될 수 있다.
그래서 상기 보상값은 실내 부하에 따라 다양하게 산출될 수 있다.
상기 S60 단계에서는 S50 단계에서 계산된 보상값을 압축기에 적용한다.
상기 보상값은 시동제어의 종료 후 적용될 수 있다.
상기 보상값은 정상제어의 시작 전에 적용될 수 있다.
상기 정상제어부(26)가 상기 보상값을 압축기(10)에 적용하는 경우, 상기 S60 단계를 정상제어의 일부로 볼 수도 있다.
상기 범프리스 제어에 의한 보상값이 압축기(10)에 적용된 후, 정상제어부(26)에 의한 정상제어가 실시된다.
본 실시예와 같이, 범프리스제어에 의한 보상값이 적용되지 않는 경우 압축기의 오프가 빈번하게 발생될 수 있다.
예를 들어, 실내의 부하가 작을 때, 범프리스에 의한 보상값 적용 없이 시동제어가 실시되면, 실내 온도가 실내 목표온도 보다 과도하게 낮아질 수 있다.
이 경우, 실내 온도가 실내 목표온도 보다 낮아져서 시동제어 후 바로 압축기가 오프된다. 이후 실내 온도가 다시 상승하여 압축기가 구동되면, 시동제어가 다시 실시되면서 실내 온도가 실내 목표온도 보다 낮아지는 현상을 반복한다. 즉, 실내 부하가 작을 때, 시동제어만 반복되고 정시제어로 이전되지 않는 현상이 발생될 수 있다.
본 실시예에 따른 제어방법은 범프리스 적용시점을 능동적으로 판단할 수 있기 때문에, 시동제어구간(S1)을 능동적으로 단축할 수 있다.
그래서 실내 부하가 적을 때에도, 시동제어 후 범프리스에 의한 보상값을 적용한 후 압축기의 오프 없이 정시제어로 유연하제 제어권을 이전시킬 수 있다.
상기 S60 단계 이후에 메인제어부(22)는 압축기(10)의 제어권을 스위칭한다.
한편, 상기 S30 단계에서 스위칭조건을 만족하지 않는 경우, 상기 S20 단계로 리턴된다.
도 5 내지 도 8을 참조하여 범프리스제어에 의한 그래프를 설명한다.
도 5(A)에 도시된 그래프는 실내온도변화가 도시된 그래프이고, (B)에 도시된 그래프는 압축기의 작동주파수가 도시된 그래프이다.
실선은 본 실시예에 따른 범프리스제어가 적용된 그래프이다.
점선은 종래 기술과 같이 범프리스제어가 미적용된 그래프이다.
도 5(A)에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 제어방법은 종래 기술에 비해 실내온도를 목표 실내온도에 근접시키는 것을 확인할 수 있다.
도 5(B)에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 제어방법은 종래 기술에 비해 더 긴 시간동안 시동제어와 같은 작동주파수로 압축기를 제어하는 것을 확인할 수 있다.
즉, 도 5(B)는 실내의 부하가 크기 때문에 보상값이 "0"이 적용되고, 압축기(10)의 주파수 변화없이 시동제어에서 정상제어로 전환된 것을 확인할 수 있다.
도 6(A)의 그래프를 살펴보면, 도 5(A) 보다 실내온도가 낮고, 그에 따라 실내 부하가 작은 것을 확인할 수 있다.
도 6(B)의 그래프에 도시된 바와 같이, 도 6(B)에서도 시동제어 후에 보상값에 의한 압축기 작동주파수의 스텝다운이 나타나지 않기 때문에, 보상값은 "0"인 것을 확인할 수 있다.
도 7은 도 6보다 실내 부하가 더 적은 상황이다.
도 7(B)의 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이, 도 7(B)에서는 시동제어 후에 보상값(a)에 의한 압축기 주파수의 스텝다운을 확인할 수 있다.
그리고, 도 7(B)의 시동제어구간은 도 5(B), 도6(B)보다 짧은 것을 확인 할 수 있다. 즉, 실내 부하가 작기 때문에, 상기 범프리스제어의 적용시점이 도 5(B), 도6(B) 보다 앞당겨진 것을 확인할 수 있다.
도 6(B) 또는 도 7(B)에 도시된 것과 같이, 본 실시예에 따른 제어방법은 압축기의 작동주파수 기울기를 종래 보다 완만하게 형성할 수 있다.
본 실시예에서는 실내 부하가 작은 경우, 상기 보상값이 적용되기 때문에 작동주파수 기울기를 완만하게 형성하여도 무방하다. 그러나 종래 기술에 따른 그래프는 실내 부하에 대응하는 범프리스제어의 보상값이 고려되지 않기 때문에, 작동주파수 기울기를 급하게 형성하여 실내온도를 낮춰야만 한다.
종래와 같이 실내 온도를 급격하게 낮출 경우, 도 6(A) 또는 도 7(A)에 도시된 것처럼, 실내온도 그래프에 오실레이션(Oscillation)이 발생된다.
이는 압축기 작동주파수를 급하게 내리거나 올림으로서 발생되는 현상이다.
본 실시예에 따른 범프리스제어는 이러한 오실레이션 현상을 방지할 수 있다.
도 8은 도 7보다 실내 부하가 더 적은 상황이다.
도 8(B)의 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이, 도 8(B)에서는 시동제어 후에 보상값(B)에 의한 압축기 주파수의 스텝다운을 확인할 수 있다.
실내의 부하가 도 7에 비해 더 작기 때문에, 보상값(B)의 크기가 보상값(A)의 크기보다 더 큰 것을 확인할 수 있다.
또한, 즉, 실내 부하가 작기 때문에, 상기 범프리스제어의 적용시점이 도 도7(B) 보다 앞당겨진 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법은 범프리스제어를 통해 시동제어에서 정시제어로 전환되는 적용시점을 능동적으로 결정할 수 있다.
본 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법은 범프리스제어를 통해 시동제어에서 정시제어로 전환될 때, 실내 부하에 따른 보상값을 적용하여 에너지를 절감할 수 있다.
본 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법은 범프리스제어를 통해 시동제어에서 정시제어로 전환될 때, 실내 부하에 따른 보상값을 신속하게 적용하여 압축기가 오프되는 현상을 방지할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10 : 압축기 11 : 응축열교환기
12 : 팽창기구 13 : 증발열교환기
14 : 어큐뮬레이터 15 : 응축송풍팬
16 : 증발송풍팬 20 : 제어부
22 : 메인제어부 24 : 시동제어부
26 : 정상제어부 28 : 범프리스제어부

Claims (16)

  1. 냉매를 압축하는 압축기 및 상기 압축기를 제어하는 제어부를 포함하는 공기조화기에 있어서,
    상기 제어부는,
    공기조화기 전체를 제어하는 메인제어부;
    상기 압축기가 가동될 때, 상기 압축기를 제어하는 시동제어부;
    상기 시동제어부의 제어가 종료된 후 실내 목표온도에 따라 상기 압축기를 제어하는 정상제어부;
    상기 시동제어부에서 상기 정상제어부로 압축기의 제어권이 이전될 때, 실내 부하에 따라 상기 압축기의 작동주파수가 스텝다운되는 보상값을 적용하는 범프리스제어부;를 포함하는 공기조화기.
  2. 냉매를 압축하는 압축기 및 상기 압축기를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 공기조화기 전체를 제어하는 메인제어부; 상기 압축기가 가동될 때, 상기 압축기를 제어하는 시동제어부; 상기 시동제어부의 제어가 종료된 후 실내 목표온도에 따라 상기 압축기를 제어하는 정상제어부; 상기 시동제어부에서 상기 정상제어부로 압축기의 제어권이 이전될 때, 실내 부하에 따라 상기 압축기의 작동주파수를 낮추는 보상값을 계산하는 범프리스제어부;를 포함하는 공기조화기의 제어방법에 있어서,
    상기 범프리스제어부는 상기 보상값에 따라 상기 압축기의 작동주파수를 스텝다운시키는 공기조화기의 제어방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 범프리스제어부는 상기 실내부하에 따라 보상값의 적용시점을 조절하는 공기조화기의 제어방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 보상값의 적용시점은, 상기 실내 부하에 따라 상기 압축기를 정상제어할 때, 계산되는 압축기의 누적제어증분(Hz_sum) 및 스위칭 시점에서 압축기 주파수(Hz_init)의 비교에 의해 결정되고,
    상기 누적제어증분(Hz_sum)이 스위칭 시점에서 압축기 주파수(Hz_init) 이상인 경우, 상기 보상값의 적용시점으로 판단하는 공기조화기의 제어방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 보상값의 적용시점은, 상기 실내 부하에 따라 상기 압축기를 정상제어할 때, 압축기의 작동주파수를 증가시키거나 감소시키는 제어증분(Hz_del)에 따라 결정되고,
    상기 제어증분(Hz_del)이 "0" 또는 "0"보다 작은 경우, 상기 보상값의 적용시점으로 판단하는 공기조화기의 제어방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 보상값은,
    상기 실내 부하에 따라 상기 압축기를 정상제어할 때, 계산되는 압축기의 누적제어증분(Hz_sum) 및 스위칭 시점에서 압축기 주파수(Hz_init)의 차인 공기조화기의 제어방법.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 압축기에 전원이 인가되어 압축기가 초기 시동되는 단계(S10);
    초기 시동 시 상기 시동제어부가 상기 압축기를 시동제어하는 단계(S20);
    상기 S20 단계 이후에 압축기에 대한 제어권에 대한 스위칭조건을 판단하는 단계(S30);
    상기 S30 단계에서 스위칭조건을 만족하는 경우 상기 보상값의 적용시점을 판단하는 단계(S40);
    상기 S30 단계에서 스위칭조건을 만족하는 경우 상기 보상값의 크기를 판단하는 단계(S50);
    상기 S40 단계 및 S50 단계에서 판단된 보상값의 적용시점 및 보상값의 크기를 압축기(10)에 적용하는 단계(S60); 및
    상기 S60 단계 후에 상기 메인제어부가 제어권을 스위칭하여 정상제어부(26)로 이전시키는 단계(S70);를 포함하는 공기조화기의 제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 S30 단계의 스위칭조건은 실내 목표온도를 기준으로 설정되는 공기조화기의 제어방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 S30 단계의 스위칭조건은 상기 압축기의 작동시간을 기준으로 설정되는 공기조화기의 제어방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 S30 단계의 스위칭조건은 실내 목표온도 및 실내온도의 온도차에 대한 일정 비율로 설정되는 공기조화기의 제어방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 S40 단계는,
    실내 부하에 따라 상기 압축기를 정상제어할 때, 계산되는 압축기의 누적제어증분(Hz_sum) 및 스위칭 시점에서 압축기 주파수(Hz_init)의 비교에 의해 결정되는 공기조화기의 제어방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 누적제어증분(Hz_sum)이 스위칭 시점에서 압축기 주파수(Hz_init) 이상인 경우, 상기 보상값의 적용시점으로 판단하는 공기조화기의 제어방법.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 S40 단계는,
    실내 부하에 따라 상기 압축기를 정상제어할 때, 압축기의 작동주파수를 증가시키거나 감소시키는 제어증분(Hz_del)에 따라 결정되는 공기조화기의 제어방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제어증분(Hz_del)이 "0" 또는 "0"보다 작은 경우, 상기 보상값의 적용시점으로 판단하는 공기조화기의 제어방법.
  15. 청구항 7에 있어서,
    상기 S40 단계는,
    실내 부하에 따라 상기 압축기를 정상제어할 때, 계산되는 압축기의 누적제어증분(Hz_sum)이 스위칭 시점에서 압축기 주파수(Hz_init) 이상인 경우, 상기 보상값의 적용시점으로 판단하거나,
    또는
    실내 부하에 따라 상기 압축기를 정상제어할 때, 압축기의 작동주파수를 증가시키거나 감소시키는 제어증분(Hz_del)이 "0" 또는 "0"보다 작은 경우, 상기 보상값의 적용시점으로 판단하는 공기조화기의 제어방법.
  16. 청구항 7에 있어서,
    상기 S50 단계의 보상값은,
    실내 부하에 따라 상기 압축기를 정상제어할 때, 계산되는 압축기의 누적제어증분(Hz_sum) 및 스위칭 시점에서 압축기 주파수(Hz_init)의 차인 공기조화기의 제어방법.
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