KR20170099101A - 공기 조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 실시예는 공기 조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법에는, 공기 조화기가 온 되어 압축기가 기동할 때, 공기 조화기가 정지되었던 시간(이하, 정지시간)에 기초하여 압축기의 기동시간을 제어하는 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.

한편, 상기 압축기의 운전은 스텝 제어(step control)될 수 있다. 즉, 상기 압축기의 운전 주파수는 특정 스텝에 매핑되어 미리 저장될 수 있다. 일례로, 상기 압축기가 스텝 1으로 제어되면, 상기 압축기의 운전주파수는 15Hz로 결정될 수 있다. 그리고, 상기 압축기가 스텝 2 및 3으로 제어되면, 상기 압축기의 운전주파수는 20Hz 및 30Hz로 결정될 수 있다. 따라서, 상기 압축기의 운전 스텝을 증가시킴에 따라, 상기 압축기의 운전주파수는 증가될 수 있다.

공기 조화기의 운전이 시작되면 상기 압축기는 기동된다. 상기 압축기가 기동되면, 상기 압축기의 주파수는 목표로 하는 운전스텝에 대응하는 주파수로 증가될 수 있다. 이 때, 상기 목표로 하는 운전스텝을 "기동목표스텝"이라 이름할 수 있다. 이러한 압축기의 기동은, 냉동 사이클의 안정화가 이루어질 때까지 수행될 수 있다. 그리고, 상기 냉동 사이클의 안정화가 이루어지면, 공기 조화기는 사이클의 감지된 온도 및 압력값에 따라 정상운전 제어될 수 있다.

종래의 공기 조화기와 관련하여, 본 출원인은 아래와 같은 특허출원(이하, 선행문헌)을 실시한 바 있다.

1. 공개번호(공개일자) : 10-2011-0013979(2011년 2월 10일)

2. 발명의 명칭 : 공기조화기 및 그 제어 방법

상기 선행문헌에는, 압축기 구동전에 토출온도를 감지하는 토출온도 센서 및 감지된 토출온도와 실외온도의 차이값에 기초하여, 기동시간을 가변하고, 이에 따라 공기조화기의 운전중 정지후 재운전 하는 경우 기동시간을 단축시키는 사상이 개시된다.

그러나, 상기 선행문헌에는, 공기조화기의 정지시간에 따라 압축기의 기동시간을 변경시키는 사상이 개시되지 않는다.

상세히, 공기 조화기에는, 압축기의 윤활 및 냉각을 위하여, 오일이 냉매와 함께 봉입된다. 상기 오일은 소정의 점성을 가지고 있으며 냉매를 희석시킬 수 있도록 작용한다.

한편, 오일의 점성과 냉매 희석률은, 외기온도와 공기 조화기의 정지시간에 따라 변화될 수 있다. 상기 냉매 희석률은, 냉매를 희석시킬 수 있는 비율, 즉 냉매가 오일로부터 분리되지 않고 잘 섞일 수 있는 비율을 의미할 수 있다. 그리고, 상기 정지시간은, 공기 조화기가 오프된 후 경과된 시간으로서 이해될 수 있다.

일례로, 외기온도가 낮거나, 공기 조화기의 정지시간이 길어지면, 상기 오일의 점도는 증가하며, 상기 냉매 희석률은 낮아질 수 있다.

이러한 오일의 성질에도 불구하고, 종래의 공기 조화기에 의하면, 공기 조화기의 정지시간에 관계없이, 미리 결정된 기동시간을 반영하여 압축기의 운전을 제어하도록 구성되었다.

만약, 공기 조화기의 정지시간이 상대적으로 길게 되면 냉매와 오일의 층분리 현상이 발생하게 되고, 이 상태에서 압축기가 기동하게 되면, 사이클의 저압이 감소하면서 사이클의 안정화가 쉽게 달성되지 못한다. 그럼에도 불구하고, 상기 미리 결정된 기동시간이 경과되면, 공기 조화기는 압축기의 기동운전을 종료하고 정상운전 제어로 돌입하게 된다. 결국, 공기 조화기의 불안정한 운전제어가 수행되며, 이에 따라 제품의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 실시예는, 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 안정적인 사이클 운전이 이루어질 수 있는 공기 조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 공기 조화기가 정지된 시간에 기초하여, 오일의 성능을 개선할 수 있도록 압축기가 제어되는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법에는, 공기 조화기가 온 되어 압축기가 기동할 때, 공기 조화기가 정지되었던 시간(이하, 정지시간)에 기초하여 압축기의 기동시간을 제어하는 단계가 포함된다.

또한, 압축기의 기동이 이루어지면, 압축기의 주파수를 점진적으로 증가시키기 위한 2단계의 기동 스텝제어를 수행하는 단계가 포함된다.

또한, 상기 정지시간이 설정시간 이상이 되면 압축기의 기동시간을 상대적으로 증가시키는 단계가 포함된다.

반면에, 상기 정지시간이 설정시간 미만이 되면 압축기의 기동시간을 상대적으로 감소시키는 단계가 포함된다.

또한, 실외온도를 감지하여 기동목표 스텝을 결정하고, 상기 기동목표 스텝에 기초하여 압축기의 주파수를 조절하는 단계가 포함된다.

본 실시예에 따른 공기 조화기에는, 공기 조화기가 오프인 상태에서 온 되었을 때, 상기 공기 조화기의 오프(정지)된 상태의 시간값을 적산하는 타이머가 포함된다.

또한, 상기 공기 조화기에는, 상기 타이머에서 적산된 시간값에 기초하여, 압축기의 기동시간을 결정하는 제어부가 포함된다.

또한, 상기 압축기의 기동시간에는, 압축기의 운전스텝이 제 1 기동스텝까지 증가하는데 경과되는 제 1 기동시간 및 상기 제 1 기동스텝으로부터 제 2 기동스텝까지 증가하는데 경과되는 제 2 기동시간이 포함된다.

본 실시예에 따르면, 공기 조화기가 온 되어 압축기가 기동할 때, 공기 조화기의 정지시간에 기초하여 압축기의 기동시간을 제어할 수 있으므로, 오일의 성능을 개선하고 이에 따라 공기 조화기의 안정적인 운전이 가능하게 된다.

특히, 상기 정지시간이 설정시간 이상이 되면 압축기의 기동시간을 증가시켜, 공기 조화기의 정상운전 수행 이전에, 압축기의 내부온도가 최적의 오일 점성 및 냉매 희석률에 대응하는 온도값으로 형성될 수 있다는 효과가 나타난다.

그리고, 상기 정지시간이 설정시간 미만이 되면 압축기의 기동시간을 상대적으로 감소시켜, 냉동 사이클의 안정화 시간을 줄이고 이에 따라 쾌속 냉방 또는 난방운전을 수행할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 압축기의 기동이 시작되면, 압축기의 주파수를 점진적으로 증가시키기 위한 2단계의 기동 스텝제어를 수행하므로, 냉동 사이클의 안정화를 꾀할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 실외온도에 따른 기동목표 스텝에 기초하여 압축기의 주파수를 조절할 수 있으므로, 공기 조화기가 부하에 따라 안정적으로 운전 제어될 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉동사이클을 보여주는 선도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트아다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 압축기가 기동할 때, 압축기가 기동목표스텝에 기초하여 운전 제어되는 모습을 보여주는 그래프이다.

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 실시예에 따른 공기 조화기의 냉동사이클을 보여주는 선도이고, 도 2는 본 발명의 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 압축기(100)는 주파수 조절을 위하여, 스텝 제어(step control) 가능하도록 구성된다.

일례로, 상기 압축기(100)는 5단 스텝제어 가능하게 구성되며, 각 스텝에 대하여 미리 설정된 주파수가 매핑되어 저장될 수 있다. 상세히, 스텝 1은 15Hz, 스텝 2는 30Hz, 스텝 3은 40Hz, 스텝 4는 50Hz, 스텝 5는 60Hz로 매핑될 수 있다.

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 압축된 냉매의 유동방향을 전환하는 유동 전환밸브(110)가 더 포함된다. 일례로, 상기 유동 전환밸브(110)에는, 사방변(four-way valve)이 포함될 수 있다.

상기 공기 조화기(10)에는, 실외기에 설치되는 실외 열교환기(121) 및 실내기에 설치되는 실내 열교환기(140)가 포함된다.

상기 공기 조화기(10)가 냉방 운전하는 경우, 상기 압축기(100)에서 압축된 냉매는 상기 유동 전환밸브(110)를 경유하여 상기 실외 열교환기(121)로 유입되며, 상기 실외 열교환기(121)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(121)로 유입된다. 상기 실외 열교환기(121)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(121)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.

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(121)의 일측에 설치되어 외기가 상기 실외 열교환기(121)측으로 유동되도록 송풍력을 제공하는 실외 팬(125)이 더 포함된다. 그리고, 상기 공기 조화기(10)에는, 상기 실외 팬(125)을 구동시키기 위하여 구동력을 제공하는 실외팬 모터(125a)가 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. 그리고, 상기 공기 조화기(10)에는, 상기 실내 팬(145)을 구동시키기 위하여 구동력을 제공하는 실내팬 모터(145a)가 더 포함된다.

상기 공기 조화기(10)에는, 외기의 온도를 감지하는 실외 온도센서(165)가 더 포함된다. 일례로, 상기 실외 온도센서(165)에서 감지된 온도값은, 상기 압축기(100)의 기동목표 스텝을 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, 공기 조화기(10)가 오프(정지)된 이후, 다시 온(운전)될 때까지 경과되는 시간, 또는 공기 조화기(10)가 온 된 이후, 오프될 때까지 경과되는 시간을 적산하는 타이머(220)가 더 포함된다. 상기 타이머(220)에서 인식된 시간정보는, 상기 압축기(100)의 기동시간을 결정하는 데 이용될 수 있다. 상기 기동시간은, 상기 압축기(100)가 온 된후 정상운전에 돌입할 때까지 수행되는 기동운전의 경과된 시간으로서 이해된다. 상기 기동시간에는, 제 1 기동시간 및 제 2 기동시간이 포함될 수 있다.

상기 제 1 기동시간은, 압축기(100)가 기동하기 시작한 후 상기 압축기(100)의 주파수가 제 1 기동스텝에 대응하는 주파수(이하, 제 1 기동주파수)로 증가되고, 상기 제 1 기동주파수가 유지되는 시간으로서 이해될 수 있다.

상기 제 2 기동시간은, 상기 제 1 기동시간이 경과된 이후, 상기 압축기(100)의 주파수가 제 2 기동스텝에 대응하는 주파수(이하, 제 2 기동주파수)로 증가되고, 상기 제 2 기동주파수가 유지되는 시간으로서 이해될 수 있다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 압축기(100)의 주파수를 제어하기 위하여, 압축기(100)의 기동시간, 제 1,2 기동스텝 및 상기 제 1,2 기동스텝에 대응하는 제 1,2 기동주파수에 관한 정보가 저장되는 메모리부(210)가 더 포함된다. 상기 메모리부(210)에 저장되는 정보는, 서로 매핑되어 테이블화 될 수 있다 (표 1 참조).

상기 메모리부(210)에는, 압축기(100)의 기동시 결정되는 기동목표스텝에 관한 정보가 더 저장될 수 있다. 상기 기동목표스텝은, 상기 실외 온도센서(165)에서 감지된 값에 기초하여 결정될 수 있다. 즉, 상기 메모리부(210)에는, 실외온도에 관한 정보와, 상기 기동목표스텝에 관한 정보가 매핑되어 미리 저장될 수 있다. 물론, 상기 기동목표 스텝 및 이에 대응하는 압축기의 주파수에 관한 정보도 매핑되어 저장될 수 있다.

일례로, 상기 실외 온도센서(165)에서 감지된 실외온도 값이 상대적으로 낮으면, 상기 기동목표스텝은 상대적으로 낮은 스텝으로 결정될 수 있다. 반면에, 상기 실외온도 값이 상대적으로 높으면, 상기 기동목표스텝은 상대적으로 높은 스텝으로 결정될 수 있다.

상기 공기 조화기(10)에는, 공기 조화기(10)의 온 또는 오프에 관한 명령을 입력할 수 있는 입력부(230)가 더 포함된다. 상기 입력부(230)를 통하여, 상기 공기 조화기(10)의 온 또는 오프에 관한 명령이 입력되면, 상기 타이머(220)는 구동하기 시작할 수 있다. 그리고, 상기 입력부(230)에는, 공기 조화기(10)의 운전모드, 일례로 냉방운전 모드 또는 난방운전 모드를 선택할 수 있는 모드 선택부가 포함될 수 있다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 실외 온도센서(165), 타이머(220) 또는 입력부(230)에서 감지된 정보 및 상기 메모리부(210)에 저장된 정보에 기초하여, 상기 압축기(100) 또는 메인 팽창장치(130)의 작동을 제어하는 제어부(200)가 더 포함된다.

상기 제어부(200)와, 실외 온도센서(165), 메모리부(210), 타이머(220), 입력부(230), 압축기(100) 및 메인 팽창장치(130)는 전기적으로 연결될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트아고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 압축기가 기동할 때, 압축기가 기동목표스텝에 기초하여 운전 제어되는 모습을 보여주는 그래프이다.

도 3을 참조하면, 공기 조화기(10)가 온 되고, 냉방 또는 난방운전이 시작될 수 있다. 일례로, 사용자는 상기 입력부(230)를 통하여 상기 공기 조화기(10)를 온 시키고, 냉방 운전모드 또는 난방 운전모드를 선택할 수 있다(S11).

상기 공기 조화기(10)의 온 명령이 인식되면, 이전에 공기 조화기(10)가 오프되어 있던 시간, 즉 정지시간을 인식할 수 있다. 상기한 바와 같이, 상기 공기 조화기(10)가 오프상태에서 온 상태로 전환되는 경우, 상기 타이머(220)는 상기 공기 조화기(10)의 오프되어 있던 시간에 관하 정보를 제어부(200)로 전달할 수 있다(S12).

상기 인식된 정지시간에 기초하여, 상기 제어부(200)는 압축기(100)의 운전을 제어할 수 있다(S13). 즉, 상기 제어부(200)는 상기 압축기(100)가 온 되고 기동운전을 수행하는 시간(기동시간)을 결정할 수 있다. 달리 말하면, 상기 압축기(100)의 기동시간은, 상기 공기 조화기(10)가 온 된 이후, 정상운전을 수행하기까지 냉동사이클을 안정화 하는데 필요한 시간으로서 이해될 수 있다.

상기 기동운전은, 2단계로 스텝제어 될 수 있다.

상세히, 도 4를 참조하면, 그래프의 가로축은 압축기의 기동후 경과되는 시간, 즉 기동시간(분)을 나타내며, 그래프의 세로축은 압축기의 운전스텝(step)을 보여준다. 상기 세로축의 값이 증가할수록, 즉 스텝이 증가할수록 압축기의 운전주파수는 증가할 수 있다.

그리고, 압축기(100)의 제 1 기동스텝 및 제 2 기동스텝이 미리 결정된다. 압축기(100)가 t0에서 기동되기 시작하면, 압축기(100)는 상기 제 1 기동스텝으로 제어된다 (제 1 기동운전). 즉, 상기 압축기(100)의 주파수는 상기 제 1 기동스텝에 대응하는 주파수(제 1 기동주파수)로 증가된다. 상기 압축기(100)의 스텝이 상기 제 1 기동스텝으로 증가하기까지 소정의 시간(△t1)이 경과될 수 있다.

일례로, 상기 시간(△t)은 약 10초이내로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 기동스텝은, 압축기의 미리 결정된 다수의 스텝 중, 스텝 2에 해당할 수 있다.

상기 압축기(100)는, 상기 제 1 기동스텝으로, 시간 t1이 경과될 때까지 유지될 수 있다. 상기 시간 t1을 제 1 기동시간이라 이름할 수 있다. 상기 압축기(100)가 기동되면, 상대적으로 낮은 제 1 기동주파수로 제 1 기동시간이 경과될 때까지 유지됨으로써, 냉동 사이클의 안정화에 기여할 수 있다.

한편, 상기 제 1 기동운전이 수행되는 과정에서, 상기 메인 팽창장치(130)의 개도는 제 1 설정개도를 유지하도록 제어될 수 있다.

상기 제 1 기동시간이 경과하면, 상기 압축기(100)는 상기 제 2 기동스텝으로 제어된다 (제 2 기동운전). 즉, 상기 압축기(100)의 주파수는 상기 제 2 기동스텝에 대응하는 주파수(제 2 기동주파수)로 증가된다. 상기 압축기(100)의 스텝이 상기 제 2 기동스텝으로 증가하기까지 소정의 시간(△t2)이 경과될 수 있다. 상기 제 2 기동스텝은, 압축기의 미리 결정된 다수의 스텝 중, 스텝 4에 해당할 수 있다.

상기 압축기(100)는, 상기 제 2 기동스텝으로, 시간 t2가 경과될 때까지 유지될 수 있다. 상기 시간 (t2-t1)의 시간값을 제 2 기동시간이라 이름할 수 있다.

상기 압축기(100)가 상기 제 1 기동스텝을 수행한 이후, 상기 제 1 기동스텝보다 다소 높은 스텝을 형성하는 제 2 스텝, 즉 상기 제 1 기동주파수보다 큰 제 2 기동주파수로 상기 제 2 기동시간이 경과될 때까지 유지됨으로써, 냉동 사이클의 안정화에 기여할 수 있다.

한편, 상기 제 2 기동운전이 수행되는 과정에서, 상기 메인 팽창장치(130)의 개도는 제 2 설정개도를 유지하도록 제어될 수 있다. 상기 제 2 설정개도는 상기 제 1 설정개도보다 큰 개도를 형성할 수 있다.

도 4의 그래프에 표시된 실선은, 상기 압축기(100)가 기동운전을 수행할 때 목표로 하는 운전스텝, 즉 최종 도달하고자 하는 운전스텝(기동목표스텝)이 S1으로 결정되는 경우, 압축기의 운전스텝이 제어되는 모습을 보여준다. 상기 기동목표스텝(S1)은 상기 실외 온도센서(165)에서 감지된 실외온도에 기초하여 결정될 수 있다. 일례로, 상기 기동목표스텝(S1)은 상기 제 2 기동스텝보다 큰 값으로 결정된다.

상세히, 상기 압축기(100)가 기동되면, 상기 압축기(100)의 제어 스텝은 제 1 기동스텝 및 제 2 기동스텝을 거쳐, 상기 기동목표스텝(S1)으로 점진적으로 증가된다. 그리고, 상기 압축기(100)는, 상기 기동목표스텝(S1)에 대응하는 주파수로 시간 시간 t3가 경과할 때까지 운전될 수 있다.

그리고, 공기 조화기의 냉동 사이클이 안정화 되었다고 인식되면, 압축기의 운전주파수는 시간 t3에서 공기 조화기의 정상운전을 위한 주파수로 변경될 수 있다. 그래프에서는, 정상운전을 위한 주파수가 상기 기동목표스텝(S1)에 대응하는 주파수보다 낮은 것으로 도시되나, 이와는 달리, 공기 조화기의 운전조건에 따라 상기 기동목표스텝(S1)에 대응하는 주파수보다 크게 형성될 수도 있다.

한편, 그래프의 점선은, 상기 압축기의 기동목표스텝(S2)이 제 1 기동스텝보다는 크고, 제 2 기동스텝보다는 작은 값으로 결정되는 경우, 압축기의 운전스텝이 제어되는 모습을 보여준다.

상세히, 상기 압축기가 기동되면, 압축기의 주파수는 제 1 기동스텝으로 증가된다. 이 때, 상기 압축기의 주파수가 상기 제 1 기동스텝으로 증가하기까지 소정의 시간(△t1)이 경과될 수 있다. 그리고, 상기 압축기(100)는, 상기 제 1 기동스텝에 대응하는 주파수로 시간 t1 동안 운전될 수 있다. 시간 t1이 경과하기까지의 압축기의 주파수 제어는, 위 실선의 그래프와 동일하게 이루어진다.

상기 t1이 경과하면, 상기 압축기의 주파수는 기동목표스텝(S2)으로 증가된다. 그리고, 압축기는 상기 기동목표스텝(S2)에 대응하는 주파수로 시간 t2가 경과할 때까지 운전될 수 있다.

상기 t2가 경과하면, 공기 조화기의 냉동 사이클이 안정화 되었다고 인식되며, 이후 공기 조화기의 정상운전을 위한 주파수로 변경될 수 있다. 그래프에서는, 정상운전을 위한 주파수가 상기 기동목표스텝(S2)에 대응하는 주파수보다 높은 것으로 도시되나, 이와는 달리, 공기 조화기의 운전조건에 따라, 상기 기동목표스텝(S2)에 대응하는 주파수보다 낮게 형성될 수도 있다.

한편, 그래프의 1점 쇄선, 상기 압축기의 기동목표스텝(S3)이 제 1 기동스텝보다는 작은 값으로 결정되는 경우, 압축기의 운전스텝이 제어되는 모습을 보여준다.

상세히, 상기 압축기가 기동되면, 압축기의 주파수는 제 1 기동스텝으로 증가된다. 이 때, 상기 압축기의 주파수가 상기 제 1 기동스텝으로 증가하기까지 소정의 시간(△t1)이 경과될 수 있다. 그리고, 상기 압축기(100)는, 상기 제 1 기동스텝에 대응하는 주파수로 시간 t1 동안 운전될 수 있다. 시간 t1이 경과하기까지의 압축기의 주파수 제어는, 위 실선 및 점선의 그래프와 동일하게 이루어진다.

상기 기동목표스텝(S3)이 상기 제 1 기동스텝보다 작으므로, 상기 압축기(100)의 제어 스텝은 상기 제 1 기동스텝으로부터 상기 기동목표스텝(S3)을 향하여 감소한다. 그리고, 시간 t2가 경과할 때까지, 상기 기동목표스텝(S3)은 유지될 수 있다.

상기 t2가 경과하면, 공기 조화기의 냉동 사이클이 안정화 되었다고 인식되며, 이후 공기 조화기의 정상운전을 위한 주파수로 변경될 수 있다. 그래프에서는, 정상운전을 위한 주파수가 상기 기동목표스텝(S3)에 대응하는 주파수보다 높은 것으로 도시되나, 이와는 달리, 공기 조화기의 운전조건에 따라, 상기 기동목표스텝(S3)에 대응하는 주파수보다 낮게 형성될 수도 있다.

상기 제어부(200)는, 상기 공기 조화기(10)의 정지시간에 기초하여, 상기 압축기(100)가 기동운전을 수행할 때, 압축기(100)의 주파수를 결정하거나, 상기 제 1,2 기동시간을 결정한다.

이와 관련하여, 아래 [표 1]은 상기 메모리부(210)에 매핑되어 저장된 정보를 보여준다.

구분	정지 시간	제 1 기동운전(시간)	제 2 기동운전(시간)
케이스 1	10분 이내	정지직전 주파수와 동일주파수로 운전	정지직전 주파수와 동일주파수로 운전
케이스 2	10분 ~ 1시간	1분	1분
케이스 3	1시간 ~ 8시간	2분	2분
케이스 4	8시간 ~ 24시간	3분	2분
케이스 5	24시간 이상	4분	2분

상기 인식된 정지시간이 설정시간 이내이면, 상기 제어부(200)는 상기 공기 조화기(10)의 정지시간이 매우 짧은 것으로 판단하며, 이에 따라 냉동 사이클을 순환하는 오일의 점성 및 냉매 희석률이 요구되는 수준에 있는 것으로 인식한다. 일례로, 상기 설정시간은 [표 1]에 기재된 바와 같이, 10분으로 결정될 수 있다 (케이스 1).

이 경우, 냉동 사이클 안정화를 위한 기동운전을 생략하고, 공기 조화기(10)의 정상운전으로 바로 돌입할 수 있다. 그리고, 공기 조화기(10)가 정지되기 직전 제어되었던 운전주파수로, 상기 압축기(100)의 운전이 수행될 수 있다. 결국, 냉동 사이클 안정화를 위하여 손실되는 시간을 줄일 수 있으므로, 쾌속 냉방 또는 난방운전을 수행할 수 있다는 장점이 있다(S14,S15,S16).

반면에, 상기 인식된 정지시간이 설정시간보다 큰 경우, 상기 인식된 정지시간의 크기에 따라, 제 1 기동운전의 운전시간, 즉 제 1 기동시간과, 제 2 기동운전의 운전시간, 즉 제 2 기동시간이 다르게 제어될 수 있다. 이러한 제어모습은, 케이스 2에서 케이스 5까지의 내용으로 설명될 수 있다.

위 표 1의 내용을 설명하면, 정지시간이 10분에서 1시간 사이인 경우(케이스 2), 제 1 기동시간 및 제 2 기동시간은 1분으로 결정된다. 정지시간이 1시간에서 8시간 사이인 경우(케이스 3), 제 1 기동시간 및 제 2 기동시간은 2분으로 결정된다.

그리고, 정지시간이 8시간에서 24시간 사이인 경우(케이스 4), 제 1 기동시간은 3분, 제 2 기동시간은 2분으로 결정된다. 정지시간이 24시간 이상인 경우(케이스 5), 제 1 기동시간은 4분, 제 2 기동시간은 2분으로 결정된다. 상기 제 1 기동시간은 상기 제 2 기동시간과 동일하거나, 그 이상으로 결정될 수 있다.

이러한 정지시간 및 제 1,2 기동시간에 관한 구체적인 값들은 하나의 일례일 뿐, 본 실시예의 사상을 표현함에 있어, 이에 한정되지 않을 것이다.

이와 같이, 상기 결정된 제 1,2 기동시간에 기초하여, 압축기(100)의 제 1 기동운전 및 제 2 기동운전이 순차적으로 수행될 수 있다. 그리고, 매핑된 제 1,2 기동시간이 경과되면, 공기 조화기(10)의 정상운전이 수행될 수 있다(S17,S18).

정리하면, 정지시간이 길어질수록, 제 1 기동시간 또는 제 2 기동시간은 점진적으로 증가되거나 유지되도록 결정될 수 있다. 상세히, 상기 제 1 기동시간은, 정지시간이 길어질수록 증가하도록 결정될 수 있다.

공기 조화기(10)의 정지시간이 길어지면, 오일의 점성이 높아지고 오일 내에 희석된 냉매의 희석률이 낮아지게 된다. 결국, 오일과 냉매의 비중 차이에 의한 층분리 현상이 나타나게 된다.

이러한 상황에서, 높은 주파수로 압축기(100)를 구동하게 되면, 냉동 사이클의 저압이 하강하게 되고, 원하는 압력범위의 냉동 사이클이 형성되는 것이 어려워진다. 결국, 냉동 사이클이 안정화 되지 못하고 냉방 또는 난방성능이 저하되는 문제점이 나타날 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 공기 조화기(10)의 정지시간이 길어질수록, 다소 낮은 주파수로 압축기(100)가 운전되는 제 1 기동운전의 시간을 길게 제어함으로써, 냉동 사이클의 안정화를 위한 시간을 확보하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 제 1 기동운전 이후에 수행되는 제 2 기동운전의 시간을 가능한 긴 시간(2분)으로 유지함으로써, 냉동 사이클의 안정화에 기여할 수 있다.

상기한 제어방법에 의하면, 공기 조화기(10)의 정지시간이 짧으면 압축기(100)의 기동운전을 생략하고 정상운전에 돌입함으로써, 빠른 냉방 또는 난방성능을 발휘할 수 있다. 그리고, 공기 조화기(10)의 정지시간이 길면 압축기(100)의 제 1 기동운전 시간 및 제 2 기동운전 시간을 상대적으로 길게 가져감으로써, 냉동 사이클이 안정화 되는 시간을 확보할 수 있다는 효과가 나타난다.

100 : 압축기 101 : 토출배관
110 : 유동전환 밸브 121 : 실외 열교환기
125 : 실외 팬 130 : 메인 팽창장치
140 : 실내 열교환기 145 : 실내 팬
150 : 기액분리기 165 : 실외 온도센서
200 : 제어부 210 : 메모리부
220 : 타이머 230 : 입력부

Claims (15)

1. 압축기가 구비되는 공기 조화기가 온 되어, 냉방 또는 난방운전이 시작되는 단계;
   상기 공기 조화기가 온 되기 이전, 오프되었던 정지시간을 인식하는 단계; 및
   상기 정지시간에 기초하여, 상기 압축기의 운전을 제어하는 단계가 포함되며,
   상기 압축기의 운전을 제어하는 단계에는,
   상기 정지시간이 설정시간 이하이면, 상기 압축기의 기동운전을 생략하고 미리 설정된 주파수로 상기 압축기의 정상운전을 수행하며,
   상기 정지시간이 설정시간 이상이면, 미리 결정된 기동시간에 기초하여, 상기 압축기의 기동운전을 수행하는 단계가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 미리 설정된 주파수에는,
   상기 공기 조화기가 오프될 때, 제어되었던 운전 주파수가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 기동운전에는,
   제 1 기동시간 동안 수행되는 제 1 기동운전; 및
   상기 제 1 기동운전 이후에, 제 2 기동시간 동안 수행되는 제 2 기동운전이 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 기동운전시, 상기 압축기의 운전주파수는 제 1 기동스텝에 대응하는 제 1 기동주파수를 형성하며,
   상기 제 2 기동운전시, 상기 압축기의 운전주파수는 제 2 기동스텝에 대응하는 제 2 기동주파수를 형성하고,
   상기 제 2 기동주파수는 상기 제 1 기동주파수보다 큰 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 기동시간은 상기 제 2 기동시간보다 크거나, 같은 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 정지시간이 상기 설정시간 이상인 경우,
   상기 정지시간이 길어짐에 따라, 상기 제 1 기동시간이 증가하도록 매핑된 정보에 기초하여,
   상기 압축기의 기동운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 압축기의 기동운전을 수행하는 단계에는,
   실외온도를 감지하는 단계; 및
   상기 감지된 실외온도에 기초하여 기동목표스텝이 결정되는 단계가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 기동목표스텝은,
   상기 압축기의 기동운전시, 상기 압축기가 도달하고자 하는 목표 주파수에 대응하는 스텝인 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 기동목표스텝(S1)이 상기 제 2 기동스텝 이상인 것으로 결정되면,
   상기 압축기는,
   상기 제 1 기동시간 동안 상기 제 1 기동주파수로 운전되고,
   상기 제 1 기동시간이 경과하면, 상기 제 2 기동시간 동안 상기 제 2 기동주파수로 운전되며,
   상기 제 2 기동시간이 경과하면, 상기 기동목표스텝(S1)에 대응하는 주파수로 증가하여 운전되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 기동목표스텝(S2)이 상기 제 1 기동스텝 이상, 상기 제 2 기동스텝 이하인 것으로 결정되면,
    상기 압축기는,
    상기 제 1 기동시간 동안 상기 제 1 기동주파수로 운전되고,
    상기 제 1 기동시간이 경과하면, 상기 제 2 기동시간 동안 상기 기동목표스텝(S2)에 대응하는 주파수로 증가하여 운전되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 기동목표스텝(S3)이 상기 제 1 기동스텝 이하인 것으로 결정되면,
    상기 압축기는,
    상기 제 1 기동시간 동안 상기 제 1 기동주파수로 운전되고,
    상기 제 1 기동시간이 경과하면, 상기 제 2 기동시간 동안 상기 기동목표스텝(S3)에 대응하는 주파수로 감소하여 운전되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
12. 운전주파수의 조절이 가능한 인버터 압축기가 구비되는 공기 조화기에 있어서,
    상기 공기 조화기가 운전 또는 정지된 상태에서 경과된 시간을 적산하는 타이머; 및
    상기 공기 조화기가 정지된 상태에서, 온 되어 냉동 사이클이 구동되면,
    상기 공기 조화기의 정지된 시간에 기초하여, 상기 인버터 압축기의 기동운전 또는 정상운전을 제어하는 제어부가 더 포함되는 공기 조화기.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 공기 조화기의 정지시간에 관한 정보와,
    상기 압축기의 기동운전시, 기동시간에 관한 정보, 및
    상기 압축기의 정상운전시, 운전주파수에 관한 정보가 매핑되어 저장되는 메모리부가 더 포함되는 공기 조화기.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 압축기의 기동운전에는,
    점진적으로 운전주파수를 증가시켜 가는 제 1 기동운전 및 제 2 기동운전이 포함되고,
    상기 기동시간에 관한 정보에는, 제 1 기동운전의 시간 및 상기 제 2 기동운전의 시간에 관한 정보가 포함되는 공기 조화기.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 기동시간에 관한 정보에는,
    상기 공기 조화기의 정지시간이 길어질수록, 상기 기동시간이 증가하도록 매핑된 정보가 포함되는 공기 조화기.

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