KR20170092879A - 공기 조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 실시예는 공기 조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법에 의하면, 냉동 사이클의 감지된 고압 또는 저압에 기초하여, 압축기의 운전주파수를 조절하는 단계; 부하 감지부를 통하여, 실내공간의 현재부하를 결정하는 단계; 상기 현재부하와 기준부하를 비교하여, 상기 실내공간의 부하 레벨을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 부하 레벨에 기초하여, 상기 압축기의 운전주파수를 결정하는 단계가 포함된다.

Description

공기 조화기 및 그 제어방법 {Air conditioner and a method for controlling the same}
본 발명은 공기 조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기 조화기는 쾌적한 실내의 공기 환경을 조성하기 위해 실내 온도를 조절하는 장치를 의미한다.
이러한 공기 조화기는 실내에 설치되는 실내기와, 상기 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다. 그리고 상기 실외기에는 하나 이상의 상기 실내기가 연결될 수 있다.
그리고 공기 조화기는, 상기 실내기로 냉매를 공급하여 냉방 또는 난방 운전으로 작동될 수 있다. 여기서 공기조화기의 작동 방식인 냉방 운전 또는 난방 운전은 순환하는 냉매의 흐름에 따라 결정된다. 즉, 공기조화기는, 냉매의 흐름에 따라 냉방 운전으로 작동할 수도 있고 난방 운전으로 작동할 수도 있다.
먼저, 공기 조화기가 냉방 운전으로 작동할 때 냉매의 흐름을 설명한다. 상기 실외기의 압축기에서 압축된 냉매는 응축기로 기능하는 실외 열교환기를 거쳐서 중온 고압의 액 냉매가 된다. 상기 액체 냉매가 상기 실내기로 공급되면, 증발기로 기능하는 실내 열교환기에서 냉매가 팽창되면서 기화 현상이 발생할 수 있다. 상기 기화 현상에 의해 상기 실내 열교환기의 주변 공기의 온도가 하강하게 된다. 그리고, 상기 실내기 팬이 회전하면 온도가 하강된 상기 실내기의 열교환기의 주변 공기는 실내로 토출된다.
다음으로 공기 조화기가 난방 운전으로 작동할 때 냉매의 흐름은 다음과 같다. 상기 실외기의 압축기에서 고온고압의 기체 냉매가 실내기로 공급되면, 응축기로 기능하는 실내 열교환기에서 고온고압의 기체 냉매가 액화될 수 있다. 상기 액화 현상에 의해 방출된 에너지는 상기 실내 열교환기의 주변 공기의 온도를 상승시킨다. 그리고, 실내기 팬이 회전되면 온도가 상승된 상기 실내 열교환기의 주변 공기가 실내로 토출될 수 있다. 상기 액화된 냉매는 메인 팽창장치에서 팽창된 후 증발기로 기능하는 실외 열교환기로 유입되어 기화 될 수 있다.
종래의 공기 조화기에 의하면, 실내공간의 부하에 관계없이, 압축기를 미리 설정된 운전주파수로 운전하여, 실내공간의 온도를 설정온도로 맞춰지도록 하는 운전이 수행되었다. 여기서, 상기 실내공간의 부하는, 실내공간의 크기 또는 건물의 단열도에 기초하여 결정될 수 있다. 일례로, 실내공간의 크기가 크거나 건물의 단열도가 낮으면 실내공간의 부하가 높은 것이며, 실내공간의 크기가 작거나 건물의 단열도가 높으면 실내공간의 낮은 것으로 이해될 수 있다.
실내공간의 부하가 높은 상태에서, 종래의 공기 조화기가 운전되는 경우, 냉방 또는 난방성능이 저하되는 문제점이 있었다. 즉, 실내공간의 냉방 또는 난방이 신속히 이루어지지 못하여 사용자가 공기 조화기의 성능이 약한 것(냉방 "약" 또는 난방 "약")으로 인식하고, 이에 따라 공기 조화기의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
반면에, 실내공간의 부하가 낮은 상태에서, 종래의 공기 조화기가 운전되는 경우, 신속히 실내공간의 온도가 설정온도에 도달할 수는 있으나, 잦은 써모 온/오프(thermo on/off)가 발생되는 문제점이 있었다. 즉, 실내공간의 온도가 설정온도에 도달하면 압축기가 오프되거나 압축기가 낮은 운전주파수로 운전되고, 실내공간의 온도가 설정온도로부터 멀어지면 상기 압축기가 다시 높은 운전주파수로 운전되는 현상이 반복되었다. 이 경우, 잦은 압축기의 기동 또는 운전주파수 변화로 인하여 소비전력이 증가하는 문제점이 있었다.
종래의 공기 조화기와 관련하여, 본 출원인은 아래와 같은 특허출원(이하, 선행문헌)을 실시한 바 있다.
1. 공개번호(공개일자) : 10-2011-0009927(2011년 1월 31일)
2. 발명의 명칭 : 공기조화기 및 그 운전방법
상기 선행문헌에는, 복수개의 실내기에 대하여 실내기의 능력배분을 입력하는 조작부가 포함되고, 사용자가 상기 조작부를 이용하여 실내부하에 따라 각 실내기의 능력을 가변시켜, 특정 실내의 약냉/강냉을 방지하고, 실내를 사용자의 희망에 따라 신속하게 혹은 천천히 냉방시키는 기술이 개시된다.
이러한 선행문에 의하면, 사용자가 일일이 실내부하를 판단하여 실내기의 능력 배분을 입력하여야 하고, 상기 입력된 능력 배분이 적절하지 않은 경우 오히려 특정 실내의 약냉 또는 강냉을 야기할 수 있다는 문제점이 있었다.
따라서, 사용자가 일일이 실내부하를 판단하지 않더라도 공기 조화기 자체에서 실내부하를 감지하고, 상기 감지된 부하정보에 기초하여 적절한 제어가 이루어지는 공기 조화기의 필요성이 대두된다.
본 실시예는, 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 실내공간의 부하를 감지하여 능동적으로 제어될 수 있는 공기 조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법에 의하면, 냉동 사이클의 감지된 고압 또는 저압에 기초하여, 압축기의 운전주파수를 조절하는 단계; 부하 감지부를 통하여, 실내공간의 현재부하를 결정하는 단계; 상기 현재부하와 기준부하를 비교하여, 상기 실내공간의 부하 레벨을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 부하 레벨에 기초하여, 상기 압축기의 운전주파수를 결정하는 단계가 포함된다.
또한, 상기 부하 감지부에는, 상기 압축기의 운전주파수를 감지하는 주파수 감지부, 또는 상기 냉동 사이클의 운전에 따라 발생되는 소비전류 또는 소비전력을 감지하는 전력감지부가 포함된다.
또한, 상기 기준부하는, 상기 압축기의 운전주파수의 증가율이 제 1 설정증가율인 경우, 또는 상기 소비전력 또는 소비전류의 증가율이 제 2 설정증가율 인 경우에 대응되는 부하인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압축기의 운전주파수의 증가율이 상기 제 1 설정증가율보다 큰 경우, 또는 상기 소비전력 또는 소비전류의 증가율이 제 2 설정증가율보다 큰 것으로 결정되면, 상기 현재부하는 상기 고부하인 것으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 현재부하가 고부하인 것으로 결정되면, 상기 압축기의 운전주파수와 관련된 매핑된 정보에 기초하여, 상기 압축기의 운전주파수는 제 1 운전주파수로 결정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 운전주파수는 상기 압축기의 최대 운전주파수가 포함된다.
또한, 상기 결정된 부하 레벨에 기초하여, 메인 팽창장치의 개도를 결정하는 단계가 더 포함되며, 상기 현재부하가 고부하인 것으로 결정되면, 상기 메인 팽창장치의 개도는 완전 개방으로 조절되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결정된 부하 레벨에 기초하여, 실외 팬의 회전수를 결정하는 단계가 더 포함되며, 상기 실외 팬의 회전수는 최대 회전수로 제어되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실내공간의 온도가 설정온도에 도달하면, 상기 실내공간의 온도를 유지하기 위한 온도유지 운전모드가 수행되는 단계가 더 포함된다.
또한, 상기 온도유지 운전모드가 수행되면, 상기 결정된 압축기의 운전주파수보다 낮은 운전주파수로 압축기를 운전하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기준부하에는, 제 1 기준부하 및 제 2 기준부하가 포함되며, 상기 부하 레벨에는, 상기 현재부하가 상기 제 1 기준부하 이상인 고부하; 상기 현재부하가 상기 제 2 기준부하 미만인 저부하; 및 상기 현재부하가 상기 제 2 기준부하 이상 상기 제 1 기준부하 미만인 중간부하가 포함된다.
또한, 상기 현재부하가 상기 고부하, 저부하 또는 중간부하인지 여부에 따라, 상기 압축기의 운전주파수가 다르게 제어되는 것을 특징으로 한다.
다른 측면에 따른 공기 조화기에 의하면, 운전주파수의 조절이 가능한 압축기; 냉방운전시 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 실외 열교환기; 상기 실외 열교환기의 일측에 설치되는 실외 팬; 상기 실외 열교환기에서 응축된 냉매를 감압하는 메인 팽창장치; 상기 메인 팽창장치에서 감압된 냉매를 증발시키며, 실내공간으로 공기를 토출하는 실내 열교환기; 상기 실내공간의 부하를 감지하는 부하 감지부; 및 상기 부하 감지부에서 감지된 부하에 기초하여, 상기 압축기의 운전주파수에 관한 정보를 매핑하여 저장한 메모리부가 포함된다.
또한, 상기 부하 감지부에는, 상기 압축기의 운전주파수의 변화율을 감지하는 주파수 감지부, 또는 상기 공기 조화기의 운전에 따라 발생되는 소비전류 또는 소비전력을 감지하는 전력감지부가 포함된다.
또한, 상기 부하 감지부에서 감지된 부하가 기준부하 이상이면, 상기 압축기의 운전주파수를 제 1 운전주파수로 제어하고, 상기 부하 감지부에서 감지된 부하가 기준부하 미만이면, 상기 압축기의 운전주파수를 상기 제 1 운전주파수보다 낮은 제 2 운전주파수로 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에 따르면, 부하 감지부를 통하여 압축기의 운전주파수, 공기 조화기의 소비전력 또는 소비전류값을 이용하여 실내부하를 판단하고, 상기 실내부하에 기초하여 압축기의 운전주파수를 달리하는 다수의 제어모드를 결정할 수 있으므로, 신속한 냉방 또는 난방운전이 수행될 수 있다.
그리고, 실내공간의 온도가 설정온도에 근접하여 유지되어, 잦은 써모 온오프(thermo on/off)를 방지하고 안정적인 운전을 지속할 수 있으므로, 소비전력을 절감할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 실내공간의 온도가 설정온도에 도달하는 경우, 상기 실내공간의 온도가 유지될 수 있도록 미리 설정된 주파수로 운전될 수 있도록 압축기를 제어할 수 있으므로, 실내공간의 온도변화를 줄일 수 있고 이에 따라 사용자의 불쾌감을 줄이고 제품에 대한 신뢰성을 개선할 수 있다는 효과가 나타난다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 냉동사이클을 보여주는 선도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트아다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트아다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 냉동사이클을 보여주는 선도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(10)에는, 냉매를 압축하는 압축기(100)가 포함된다. 상기 압축기(100)에는, 운전주파수의 조절이 가능한 인버터 압축기가 포함된다.
상기 공기 조화기(10)에는, 상기 압축기(100)의 출구측에 제공되어, 상기 압축기(100)에서 압축된 냉매의 유동을 가이드 하는 토출배관(101)이 포함된다. 상기 토출배관(101)에는, 상기 압축기(100)에서 압축된 냉매의 온도를 감지하는 제 1 온도센서(161)가 포함된다. 상기 제 1 온도센서(161)를 "토출온도 센서"라 이름할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 온도센서(161)에서 감지된 온도값은, 메인 팽창장치(130)의 개도를 제어하는 데 이용될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 상기 토출배관(101)에 설치되며 상기 압축기(100)에서 압축된 냉매의 압력, 즉 냉동사이클의 고압을 감지하는 고압센서(175)가 더 포함된다. 상기 고압센서(175)에서 감지된 압력값은, 난방운전시 목표고압에 따른 제어를 수행할 때 이용될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 상기 토출배관(101)에 설치되며 상기 압축된 냉매의 유동방향을 전환하는 유동 전환밸브(110)가 더 포함된다. 일례로, 상기 유동 전환밸브(110)에는, 사방변(four-way valve)가 포함될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 실외기에 설치되는 실외 열교환기(120) 및 실내기에 설치되는 실내 열교환기(140)가 포함된다. 상기 실외기는 실외에 설치되며, 상기 실내기는 실내공간에 설치될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)가 냉방 운전하는 경우, 상기 압축기(100)에서 압축된 냉매는 상기 유동 전환밸브(110)를 경유하여 상기 실외 열교환기(120)로 유입되며, 상기 실외 열교환기(120)에서 응축된 냉매는 실내기의 내부에 구비되는 실내 팽창장치(미도시)에서 감압되어 상기 실내 열교환기(140)로 유입된다. 상기 실내 열교환기(140)에서 증발된 냉매는 상기 유동 전환밸브(110)를 거쳐 기액분리기(150)로 유입된다. 그리고, 상기 기액분리기(150)에서 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(100)로 다시 흡입된다.
반면에, 상기 공기 조화기(10)가 난방 운전하는 경우, 상기 압축기(100)에서 압축된 냉매는 상기 유동 전환밸브(110)를 경유하여 상기 실내 열교환기(140)측으로 유동하며, 상기 실내 열교환기(140)에서 응축된 냉매는 메인 팽창장치(130)에서 감압되어 실외 열교환기(120)로 유입된다. 상기 실외 열교환기(120)에서 증발된 냉매는 상기 유동 전환밸브(110)를 거쳐 상기 기액분리기(150)로 유입된다. 그리고, 상기 기액분리기(150)에서 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(100)로 다시 흡입된다.
상기 메인 팽창장치(130)는 상기 실외 열교환기(120)와 상기 실내 열교환기(140)를 연결하는 배관에 설치될 수 있다. 일례로, 상기 메인 팽창장치(130)에는, 개도 조절이 가능한 전자 팽창밸브(Electronic Expansion Valve)가 포함될 수 있다.
그리고, 상기 기액분리기(150)는 상기 압축기(100)의 흡입측에 설치되어, 증발된 냉매 중 기상냉매를 분리하여 상기 압축기(100)로 공급하는 기능을 수행한다.
상기 공기 조화기(10)에는, 상기 실외 열교환기(120)의 일측에 설치되어 외기가 상기 실외 열교환기(120)측으로 유동되도록 송풍력을 제공하는 실외 팬(125)이 더 포함된다.
상기 공기 조화기(10)에는, 상기 실내 열교환기(140)의 일측에 설치되어 실내공간의 공기를 상기 실내 열교환기(140)측으로 유동시키는 실내 팬(145)이 더 포함된다.
상기 공기 조화기(10)에는, 실내공간의 온도를 감지하는 제 2 온도센서(165)가 더 포함된다. 일례로, 상기 제 2 온도센서(165)에서 감지된 온도값은, 상기 공기 조화기(10)의 냉방 또는 난방운전 중에, 실내공간의 온도가 설정온도에 도달하였는지 여부를 판단하여, 실내부하가 해소되었는지 여부를 결정하는 데 이용될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 냉동 사이클의 저압을 감지하는 저압센서(170)가 더 포함된다. 상기 저압센서(170)는 증발된 냉매가 상기 압축기(100)로 흡입되는 경로에 설치될 수 있다. 일례로, 상기 저압센서(170)는 상기 기액분리기(150)로부터 상기 압축기(100)로 연장되어, 상기 기액분리기(150)에서 분리된 기상냉매를 상기 압축기(100)측으로 가이드 하는 "저압배관"에 설치될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 실내공간의 부하를 감지하기 위한 부하감지부(180)가 더 포함된다. 상기 실내공간의 부하에는, 실내공간의 크기 또는 건물의 단열정도에 관한 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
일례로, 상기 부하감지부(180)에는, 상기 압축기(100)의 운전주파수를 감지하기 위한 주파수감지부가 포함될 수 있다. 공기 조화기(10)의 냉방 또는 난방운전 중에, 요구되는 사이클 압력, 즉 고압 및 저압이 안정적인 압력범위에 형성되도록 하기 위하여, 상기 압축기(100)의 운전주파수는 증가 또는 감소될 수 있다. 상기 주파수감지부는, 상기 압축기(100)의 운전주파수의 변화율을 감지할 수 있다.
만약, 상기 공기 조화기(10)의 운전중에, 요구되는 사이클 압력범위가 신속하게 형성되지 않는 경우, 상기 압축기(100)의 운전주파수의 상승율은 높아지도록 제어될 수 있다.
일례로, 상기 공기 조화기(10)의 냉방 운전 중에 실내공간의 온도가 빠르게 낮아지지 않는 경우 냉동 사이클의 저압은 상승하는 경향을 가지게 되며, 이에 따라 압축기(100)의 운전주파수의 상승율을 증가시켜 상기 저압을 낮추려는 제어를 수행할 수 있다. 이러한 제어가 수행되는 경우, 실내부하가 큰 것으로 결정될 수 있다.
반면에, 상기 공기 조화기(10)의 냉방 운전 중에 실내공간의 온도가 빠르게 낮아지는 경우 냉동 사이클의 저압은 하강하는 경향을 가지게 되며, 이에 따라 압축기(100)의 운전주파수를 감소시키거나 그 상승율을 감소시켜 상기 저압을 유지 또는 상승시키려는 제어를 수행할 수 있다. 이러한 제어가 수행되는 경우, 실내부하가 작은 것으로 결정될 수 있다.
다른 예로서, 상기 부하감지부에는, 상기 공기 조화기(10)에서 소비되는 전류 또는 소비전력을 감지하는 전력감지부가 포함될 수 있다.
공기 조화기(10)의 냉방 또는 난방운전 중에, 상기 전류감지부 또는 전력감지부를 통하여 감지되는, 전류 또는 전력값을 이용하여 실내부하를 감지할 수 있다. 상기 전류 또는 전력값의 상승율이 큰 경우, 실내부하가 큰 것으로 인식될 수 있다. 반면에, 상기 전류 또는 전력값의 상승율이 큰 경우, 실내부하가 큰 것으로 인식될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 상기 부하감지부(180), 상기 제 1 온도센서(161), 제 2 온도센서(165), 저압센서(170) 또는 고압센서(175)에서 감지된 정보에 기초하여, 상기 압축기(100), 메인 팽창장치(130) 또는 실외 팬(125)의 작동을 제어하는 제어부(200)가 더 포함된다.
상기 제어부(200)와, 상기 부하감지부(180), 온도센서(161,165), 저압센서(170), 고압센서(175), 부하 감지부(180), 압축기(100), 메인 팽창장치(130) 및 실외 팬(125)은 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 공기 조화기(10)의 운전모드에 따라, 상기 압축기(100)의 운전주파수에 대한 정보가 매핑되어 저장되는 메모리부(210)가 더 포함된다. 상기 메모리부(210)에는, 상기 공기 조화기(10)의 운전모드에 따라, 상기 메인 팽창장치(130)의 개도에 관한 정보, 또는 상기 실외 팬(125)의 회전수에 관한 정보가 매핑되어 저장될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트아다. 도 3을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기(10)의 제어방법을 설명한다.
공기 조화기(10)가 ON 되고, 압축기(100)가 기동하며, 냉방 또는 난방운전이 시작된다.
일례로, 상기 공기 조화기(10)가 난방운전시, 상기 압축기(100)는 "목표고압 제어"를 수행한다. 상기 난방운전의 경우, 냉동사이클의 고압이 난방성능에 중요한 영향을 미치므로, 상기 고압이 설정된 압력범위에 형성될 수 있도록, 상기 압축기(100)의 운전주파수를 결정할 수 있다.
상기 압축기(100)의 운전주파수가 증가되면 상기 고압은 상승하고, 상기 운전주파수가 감소하면 상기 고압은 감소될 수 있다. 상기 압축기(100)의 초기 기동시 소정의 운전주파수로 운전되는 경우, 고압의 상승률이 기 설정된 상승률보다 작으면, 상기 압축기(100)의 운전주파수는 증가될 수 있다.
그리고, 상기 압축기(100)의 운전주파수가 증가되는 과정에서, 상기 고압의 상승률이 상기 기 설정된 상승률보다 작으면, 상기 압축기(100)의 운전주파수의 증가율은 시간 경과에 따라 커질 수 있다. 이 경우, 상기 공기 조화기(10)의 소비전력 또는 소비전류의 증가율은 상대적으로 높을 수 있다.
반면에, 상기 압축기(100)의 초기 기동시 소정의 운전주파수로 운전되는 경우, 고압의 상승률이 기 설정된 상승률보다 크면, 상기 압축기(100)의 운전주파수는 유지되거나 감소될 수 있다. 이 경우, 상기 공기 조화기(10)의 소비전력 또는 소비전류의 증가율은 상대적으로 낮을 수 있다.
한편, 상기 공기 조화기(10)가 냉방운전시, 상기 압축기(100)는 "목표저압 제어"를 수행한다. 상기 냉방운전의 경우, 냉동사이클의 저압이 냉방성능에 중요한 영향을 미치므로, 상기 저압이 설정된 압력범위에 형성될 수 있도록, 상기 압축기(100)의 운전주파수를 결정할 수 있다.
상기 압축기(100)의 운전주파수가 증가되면 상기 저압은 하강하고, 상기 운전주파수가 감소하면 상기 저압은 상승될 수 있다. 상기 압축기(100)의 초기 기동시 소정의 운전주파수로 운전되는 경우, 저압의 하강률이 기 설정된 하강률보다 작으면, 상기 압축기(100)의 운전주파수는 증가될 수 있다.
그리고, 상기 압축기(100)의 운전주파수가 증가되는 과정에서, 상기 저압의 하강률이 상기 기 설정된 하강률보다 작으면, 상기 압축기(100)의 운전주파수의 증가율은 시간 경과에 따라 커질 수 있다. 이 경우, 상기 공기 조화기(10)의 소비전력 또는 소비전류의 증가율은 상대적으로 높을 수 있다.
반면에, 상기 압축기(100)의 초기 기동시 소정의 운전주파수로 운전되는 경우, 저압의 하강률이 기 설정된 하강률보다 크면, 상기 압축기(100)의 운전주파수는 유지되거나 감소될 수 있다. 이 경우, 상기 공기 조화기(10)의 소비전력 또는 소비전류의 증가율은 상대적으로 낮을 수 있다(S11,S12).
부하 감지부(180)를 통하여, 실내공간의 현재부하를 결정한다. 즉, 상기 압축기(100)의 운전주파수의 변화율, 또는 상기 공기 조화기(10)의 소비전력 또는 소비전류의 증가율에 기초하여, 실내공간의 현재부하가 결정될 수 있다. 상기 결정된 현재부하와 기준부하가 비교되어, 상기 현재부하의 레벨을 결정할 수 있다.
상기 기준부하는, 상기 압축기(100)의 운전주파수의 증가율이 제 1 설정증가율인 경우, 또는 상기 소비전력 또는 소비전류의 증가율이 제 2 설정증가율 인 경우에 대응될 수 있다(S13,S14).
상기 결정된 현재부하가 상기 기준부하 이상이 경우, 즉 상기 압축기(100)의 운전주파수의 증가율이 상기 제 1 설정증가율보다 큰 경우, 또는 상기 소비전력 또는 소비전류의 증가율이 제 2 설정증가율보다 큰 경우, "고부하"인 것으로 결정될 수 있다.
반면에, 상기 결정된 현재부하가 상기 기준부하 이상이 경우, 즉 상기 압축기(100)의 운전주파수의 증가율이 상기 제 1 설정증가율보다 작거나 상기 압축기(100)의 운전주파수가 유지 또는 감소하는 경우, 또는 상기 소비전력 또는 소비전류의 증가율이 제 2 설정증가율보다 작은 경우, "저부하"인 것으로 결정될 수 있다.
상기 현재부하가 "고부하"인 것으로 결정된 경우와, "저부하"인 것으로 결정된 경우, 상기 공기 조화기(10)의 제어되는 모습은 각각 달라질 수 있다. 즉, 상기 공기 조화기(10)는 각각 다른 제어모드로 운전될 수 있다.
상세히, 상기 현재부하가 "고부하"인 것으로 결정되면, 상기 공기 조화기(10)는 "고부하 운전모드"로 운전될 수 있다.
모드 압축기 메인 팽창장치 실외 팬
고부하 운전모드 제 1 운전주파수 제 1 설정개도 제 1 설정회전수
상기 공기 조화기(10)가 고부하 운전모드로 운전되면, 상기 압축기(100)의 운전주파수는 제 1 운전주파수로 결정된다. 상기 제 1 운전주파수는 상기 압축기(100)의 최대 운전주파수에 가까운 운전주파수로 결정될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 운전주파수는 최대 운전주파수의 70% 이상에서 상기 최대 운전주파수까지의 범위에서 결정될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)가 고부하 운전모드로 운전되면, 상기 메인 팽창장치(130)의 개도는 제 1 설정개도로 제어될 수 있다. 상기 제 1 설정개도는 상대적으로 큰 개도일 수 있다. 일례로, 상기 제 1 설정개도는 완전 개방(full open)으로 결정될 수 있다. 상기 제 1 설정개도가 상대적으로 큰 개도로 결정됨으로써, 냉동 사이클을 순환하는 냉매량이 증가하게 되고 이에 따라 공기조화 성능이 향상될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)가 고부하 운전모드로 운전되면, 상기 실외 팬(125)의 회전수는 제 1 설정회수로 제어될 수 있다. 상기 제 1 설정회수는 상대적으로 큰 회전수일 수 있다. 일례로, 상기 제 1 설정회전수는 최대회전수로 결정될 수 있다. 상기 제 1 설정회수가 상대적으로 큰 회전수로 결정됨으로서, 실외 열교환기에서 열교환 되는 열량이 증가하게 되고, 이에 따라 응축성능 또는 증발성능이 개선될 수 있다(S15,S16,S17).
한편, 상기 현재부하가 "저부하"인 것으로 결정되면, 상기 공기 조화기(10)는 "저부하 운전모드"로 운전될 수 있다.
모드 압축기 메인 팽창장치 실외 팬
저부하 운전모드 제 2 운전주파수 제 2 설정개도 제 2 설정회전수
상기 공기 조화기(10)가 저부하 운전모드로 운전되면, 상기 압축기(100)의 운전주파수는 제 2 운전주파수로 결정된다. 상기 제 2 운전주파수는 상기 제 1 운전주파수보다 낮은 주파수 값인 것으로 이해된다. 일례로, 상기 제 2 운전주파수는 최대 운전주파수의 70% 이하의 값으로 결정될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)가 저부하 운전모드로 운전되면, 상기 메인 팽창장치(130)의 개도는 제 2 설정개도로 제어될 수 있다. 상기 제 2 설정개도는 상기 제 1 설정개도보다 작은 개도일 수 있다. 일례로, 상기 제 2 설정개도는 50~80% 개방으로 결정될 수 있다. 상기 제 2 설정개도가 상대적으로 작은 개도로 결정됨으로써, 냉동 사이클을 순환하는 냉매량이 다소 감소하게 되고 이에 따라 저부하에 최적화 된 운전이 이루어질 수 있다.
상기 공기 조화기(10)가 저부하 운전모드로 운전되면, 상기 실외 팬(125)의 회전수는 제 2 설정회수로 제어될 수 있다. 상기 제 2 설정회수는 상기 제 1 설정회수보다 작은 회전수일 수 있다. 일례로, 상기 제 2 설정회전수는 최대회전수의 50~70% 범위의 회전수로 결정될 수 있다. 상기 제 2 설정회수가 상대적으로 작은 회전수로 결정됨으로서, 실외 열교환기에서는 저부하에서 최적화 된 열교환 성능이 발휘될 수 있다(S18,S19).
상기 공기 조화기(10)가 고부하 운전모드 또는 저부하 운전모드로 운전되는 과정에서, 실내공간의 온도가 설정온도에 도달하는지 여부가 결정될 수 있다. 상기 실내공간의 온도는 상기 제 2 온도센서(165)에 의하여 감지될 수 있다(S20).
상기 실내공간의 온도가 상기 설정온도에 도달하였으면, 실내부하가 해소된 것으로 판단되며, 상기 실내공간의 온도를 유지하기 위한 운전모드가 수행될 수 있다. 이러한 운전모드를 "온도유지 운전모드"라 이름할 수 있다.
상기 공기 조화기(10)가 상기 온도유지 운전모드를 수행하면, 상기 고부하 운전모드 또는 저부하 운전모드로 운전될 때의 압축기 주파수를 감소하는 제어를 수행할 수 있다. 일례로, 상기 고부하 운전모드를 수행하는 과정에서, 상기 실내공간의 온도가 상기 설정온도에 도달하였으면, 상기 제 1 운전주파수의 1/2에 해당하는 주파수를 압축기(100)의 운전주파수로 결정할 수 있다. 반면에, 상기 저부하 운전모드를 수행하는 과정에서, 상기 실내공간의 온도가 상기 설정온도에 도달하였으면, 상기 제 2 운전주파수의 1/2에 해당하는 주파수를 압축기(100)의 운전주파수로 결정할 수 있다. 그리고, 상기 메인 팽창장치(130)의 개도와, 실외 팬(125)의 회전수는 유지할 수 있다(S21,S22).
이러한 제어방법에 의하면, 부하감지부를 통하여 실내공간의 부하를 결정하고, 결정된 실내공간의 부하에 기초하여 고부하 운전모드 또는 저부하 운전모드를 수행함으로써, 냉난방 성능을 개선하고 잦은 써모 온/오프를 방지할 수 있게 된다. 그리고, 상기 실내공간의 온도가 설정온도에 도달하면, 압축기(100)의 주파수를 감소 제어하여 실내공간의 온도유지를 위한 운전을 수행할 수 있으므로, 사용자에게 지속적인 쾌적감을 제공할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 제 1 실시예와 비교하여 일부 구성에 있어서만 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하며 제 1 실시예와 동일한 부분에 대하여는 제 1 실시예의 설명과 도면부호를 원용한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트아다.
공기 조화기(10)가 ON 되고, 압축기(100)가 기동하며, 냉방 또는 난방운전이 시작된다. 상기 공기 조화기(10)가 난방운전시, 상기 압축기(100)는 "목표고압 제어"를 수행하며, 상기 공기 조화기(10)가 냉방운전시, 상기 압축기(100)는 "목표저압 제어"를 수행한다(S31,S32).
부하 감지부(180)를 통하여, 실내공간의 현재부하를 결정한다. 즉, 상기 압축기(100)의 운전주파수의 변화율, 또는 상기 공기 조화기(10)의 소비전력 또는 소비전류의 증가율에 기초하여, 실내공간의 현재부하가 결정될 수 있다. 상기 결정된 현재부하와 제 1,2 기준부하가 비교될 수 있다.
상기 제 1 기준부하는, 상기 압축기(100)의 운전주파수의 증가율이 제 1 설정증가율인 경우, 또는 상기 소비전력 또는 소비전류의 증가율이 제 2 설정증가율 인 경우에 대응될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 기준부하는, 상기 압축기(100)의 운전주파수의 증가율이 제 3 설정증가율인 경우, 또는 상기 소비전력 또는 소비전류의 증가율이 제 4 설정증가율 인 경우에 대응될 수 있다.
상기 제 3 설정증가율은 상기 제 1 설정증가율보다 낮고, 상기 제 4 설정증가율은 상기 제 3 설정증가율보다 낮을 수 있다(S33,S34).
상기 결정된 현재부하가 상기 제 1 기준부하 이상이 경우, 즉 상기 압축기(100)의 운전주파수의 증가율이 상기 제 1 설정증가율보다 큰 경우, 또는 상기 소비전력 또는 소비전류의 증가율이 제 2 설정증가율보다 큰 경우, "고부하"인 것으로 결정될 수 있다.
반면에, 상기 결정된 현재부하가 상기 제 2 기준부하 미만인 경우, 즉 상기 압축기(100)의 운전주파수의 증가율이 상기 제 3 설정증가율보다 작거나 상기 압축기(100)의 운전주파수가 유지 또는 감소하는 경우, 또는 상기 소비전력 또는 소비전류의 증가율이 제 4 설정증가율보다 작은 경우, "저부하"인 것으로 결정될 수 있다.
그리고, 상기 결정된 현재부하가 상기 제 2 기준부하 이상, 상기 제 1 기준부하 미만인 경우, 즉 상기 압축기(100)의 운전주파수의 증가율이 상기 제 3 설정증가율 이상, 상기 제 1 설정증가율 미만이거나, 또는 상기 소비전력 또는 소비전류의 증가율이 상기 제 4 설정증가율 이상, 상기 제 2 설정증가율 미만인 경우, "중간부하"인 것으로 결정될 수 있다.
상기 현재부하가 "고부하"인 것으로 결정된 경우와, "저부하"인 것으로 결정된 경우, 또는 "중간부하"인 것으로 결정된 경우, 상기 공기 조화기(10)의 제어되는 모습은 각각 달라질 수 있다. 즉, 상기 공기 조화기(10)는 각각 다른 제어모드로 운전될 수 있다.
상세히, 상기 현재부하가 "고부하"인 것으로 결정되면, 상기 공기 조화기(10)는 "고부하 운전모드"로 운전될 수 있다. 상세한 내용은, [표 1]에 기재된 내용을 원용한다. 상기 압축기(100)의 제 1 운전주파수는 최대운전주파수의 70% 이상의 값으로 결정되며, 상기 메인 팽창장치(130)의 개도는 완전 개방, 상기 실외 팬(125)의 회전수는 최대 회전수로 결정될 수 있다.
상기 현재부하가 "저부하"인 것으로 결정되면, 상기 공기 조화기(10)는 "저부하 운전모드"로 운전될 수 있다. 상세한 내용은, [표 2]에 기재된 내용을 원용한다. 상기 압축기(100)의 제 2 운전주파수는 최대운전주파수의 40% 이하의 값으로 결정되며, 상기 메인 팽창장치(130)의 개도는 60% 이하, 상기 실외 팬(125)의 회전수는 최대 회전수의 60% 이하의 값으로 결정될 수 있다.
상기 현재부하가 "중간부하"인 것으로 결정되면, 상기 공기 조화기(10)는 "일반 운전모드"로 운전될 수 있다. 상기 압축기(100)는 제 3 운전주파수로 제어되며, 상기 제 3 운전주파수는 최대운전주파수의 40%~70%의 범위에서 결정될 수 있다. 상기 메인 팽창장치(130)의 개도는 60%~100%(완전 개방)의 범위에서 결정되며, 상기 실외 팬(125)의 회전수는 최대 회전수의 60%~100%의 범위에서 결정될 수 있다(S35~S41).
상기 공기 조화기(10)가 고부하 운전모드, 저부하 운전모드 또는 일반 운전모드로 운전되는 과정에서, 실내공간의 온도가 설정온도에 도달하는지 여부가 결정될 수 있다. 상기 실내공간의 온도는 상기 제 2 온도센서(165)에 의하여 감지될 수 있다(S42).
상기 실내공간의 온도가 상기 설정온도에 도달하였으면, 실내부하가 해소된 것으로 판단되며, 상기 실내공간의 온도를 유지하기 위한 운전모드가 수행될 수 있다. 이러한 운전모드를 "온도유지 운전모드"라 이름할 수 있다.
상기 공기 조화기(10)가 상기 온도유지 운전모드를 수행하면, 상기 고부하 운전모드, 저부하 운전모드 또는 일반 운전모드로 운전될 때의 압축기 주파수를 감소하는 제어를 수행할 수 있다. 일례로, 각 운전모드에서 결정되었던, 압축기(100)의 운전주파수를 1/2로 감소시키는 제어를 수행할 수 있다. 그리고, 상기 메인 팽창장치(130)의 개도와, 실외 팬(125)의 회전수는 유지할 수 있다(S43,S44).
이러한 제어방법에 의하면, 부하감지부를 통하여 실내공간의 부하를 결정하고, 결정된 실내공간의 부하에 기초하여 고부하 운전모드, 저부하 운전모드 또는 일반 운전모드를 수행함으로써, 냉난방 성능을 개선하고 잦은 써모 온/오프를 방지할 수 있게 된다. 그리고, 상기 실내공간의 온도가 설정온도에 도달하면, 압축기(100)의 주파수를 감소 제어하여 실내공간의 온도유지를 위한 운전을 수행할 수 있으므로, 사용자에게 지속적인 쾌적감을 제공할 수 있다.
100 : 압축기 101 : 토출배관
110 : 유동전환 밸브 120 : 실외 열교환기
125 : 실외 팬 130 : 메인 팽창장치
140 : 실내 열교환기 145 : 실내 팬
150 : 기액분리기 161 : 제 1 온도센서
165 : 제 2 온도센서 170 : 저압센서
175 : 고압센서 180 : 부하 감지부

Claims (15)

  1. 압축기가 기동하여 냉동 사이클이 운전되는 단계;
    상기 냉동 사이클이 운전되는 과정에서, 고압 또는 저압이 감지되는 단계;
    상기 냉동 사이클의 감지된 고압 또는 저압에 기초하여, 압축기의 운전주파수를 조절하는 단계;
    부하 감지부를 통하여, 실내공간의 현재부하를 결정하는 단계;
    상기 현재부하와 기준부하를 비교하여, 상기 실내공간의 부하 레벨을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 부하 레벨에 기초하여, 상기 압축기의 운전주파수를 결정하는 단계가 포함되며,
    상기 부하 감지부에는,
    상기 압축기의 운전주파수를 감지하는 주파수 감지부, 또는
    상기 냉동 사이클의 운전에 따라 발생되는 소비전류 또는 소비전력을 감지하는 전력감지부가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부하 레벨에는,
    상기 현재부하가 상기 기준부하 이상인 고부하; 및
    상기 현재부하가 상기 기준부하 미만인 저부하가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준부하는,
    상기 압축기의 운전주파수의 증가율이 제 1 설정증가율인 경우, 또는 상기 소비전력 또는 소비전류의 증가율이 제 2 설정증가율 인 경우에 대응되는 부하인 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 압축기의 운전주파수의 증가율이 상기 제 1 설정증가율보다 큰 경우, 또는 상기 소비전력 또는 소비전류의 증가율이 제 2 설정증가율보다 큰 것으로 결정되면,
    상기 현재부하는 상기 고부하인 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 현재부하가 고부하인 것으로 결정되면,
    상기 압축기의 운전주파수와 관련된 매핑된 정보에 기초하여, 상기 압축기의 운전주파수는 제 1 운전주파수로 결정되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 운전주파수는 상기 압축기의 최대 운전주파수가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 결정된 부하 레벨에 기초하여, 메인 팽창장치의 개도를 결정하는 단계가 더 포함되며,
    상기 현재부하가 고부하인 것으로 결정되면, 상기 메인 팽창장치의 개도는 완전 개방으로 조절되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 결정된 부하 레벨에 기초하여, 실외 팬의 회전수를 결정하는 단계가 더 포함되며,
    상기 실외 팬의 회전수는 최대 회전수로 제어되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 실내공간의 온도가 설정온도에 도달하면, 상기 실내공간의 온도를 유지하기 위한 온도유지 운전모드가 수행되는 단계가 더 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 온도유지 운전모드가 수행되면,
    상기 결정된 압축기의 운전주파수보다 낮은 운전주파수로 압축기를 운전하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준부하에는, 제 1 기준부하 및 제 2 기준부하가 포함되며,
    상기 부하 레벨에는,
    상기 현재부하가 상기 제 1 기준부하 이상인 고부하;
    상기 현재부하가 상기 제 2 기준부하 미만인 저부하; 및
    상기 현재부하가 상기 제 2 기준부하 이상 상기 제 1 기준부하 미만인 중간부하가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 현재부하가 상기 고부하, 저부하 또는 중간부하인지 여부에 따라,
    상기 압축기의 운전주파수가 다르게 제어되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
  13. 운전주파수의 조절이 가능한 압축기;
    냉방운전시 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 실외 열교환기;
    상기 실외 열교환기의 일측에 설치되는 실외 팬;
    상기 실외 열교환기에서 응축된 냉매를 감압하는 메인 팽창장치;
    상기 메인 팽창장치에서 감압된 냉매를 증발시키며, 실내공간으로 공기를 토출하는 실내 열교환기;
    상기 실내공간의 부하를 감지하는 부하 감지부; 및
    상기 부하 감지부에서 감지된 부하에 기초하여, 상기 압축기의 운전주파수에 관한 정보를 매핑하여 저장한 메모리부가 포함되는 공기 조화기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 부하 감지부에는,
    상기 압축기의 운전주파수의 변화율을 감지하는 주파수 감지부, 또는
    상기 공기 조화기의 운전에 따라 발생되는 소비전류 또는 소비전력을 감지하는 전력감지부가 포함되는 공기 조화기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 부하 감지부에서 감지된 부하가 기준부하 이상이면, 상기 압축기의 운전주파수를 제 1 운전주파수로 제어하고,
    상기 부하 감지부에서 감지된 부하가 기준부하 미만이면, 상기 압축기의 운전주파수를 상기 제 1 운전주파수보다 낮은 제 2 운전주파수로 제어하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
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