KR20210107400A - 공기조화기 및 공기조화기의 제어 방법 - Google Patents

공기조화기 및 공기조화기의 제어 방법 Download PDF

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KR20210107400A
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곽민석
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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기는 냉매를 압축하는 압축기, 제1 배관을 통해 상기 압축기의 출측과 연결된 응축기, 제2 배관을 통해 상기 압축기의 입측과 연결된 증발기, 및 상기 압축기의 운전 주파수를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 압축기의 운전 주파수와 상기 압축기로 유입되는 전류를 모니터링하고, 과전류가 발생되면 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 과전류가 발생되기 전의 주파수인 제한 주파수 이하로 제어할 수 있다.

Description

공기조화기 및 공기조화기의 제어 방법{An air conditioner and control method thereof}
본 발명은 공기조화기 및 공기조화기의 제어 방법에 관한 것이다.
공기조화기는 대상 공간의 공기를 냉각, 가열, 또는 정화시키거나, 대상 공간에 대하여 가습 동작 또는 제습 동작을 수행하는 장치를 말한다. 공기조화기가 대상 공간의 공기를 냉각하기 위해, 배관에 의해 순차적으로 연결된 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기를 포함할 수 있다. 냉매는 배관을 통해 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기를 순환한다.
일반적으로 공기조화기의 제어는 압축기의 운전 주파수 등을 제어함으로써 수행된다. 그런데, 공기조화기의 제어 과정에서 예상하지 못한 여러 가지 이유로 인하 압축기 과전류가 발생할 수 있으며, 이 경우 제어 오류로 인해 공기조화기의 운전이 정지될 수 있다.
대한민국 공개특허 제1996-0001660호
본 발명의 일실시예에 따르면, 압축기 과전류로 인한 제품의 정지 및/또는 시스템의 소손을 방지할 수 있는 공기조화기 및 공기조화기의 제어 방법이 제공된다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 연속 운전률을 향상시킬 수 있는 공기조화기 및 공기조화기의 제어 방법이 제공된다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 냉/난방 능력 감소를 최소화할 수 있는 공기조화기 및 공기조화기의 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 공기조화기 및 공기조화기의 제어방법은 압축기 과전류가 발생되는 특정 주파수에 대한 정보를 저장하고, 저장된 정보에 기초하여 압축기가 상기 특정 주파수로 운전되는 조건을 변경시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 공기조화기 및 공기조화기의 제어방법은 압축기 과전류가 발생되는 특정 주파수에 대한 정보를 저장하고, 저장된 특정 주파수로 운전하기 전에 소정 시간동안 시스템 안정화 동작을 수행할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기는 냉매를 압축하는 압축기, 제1 배관을 통해 상기 압축기의 출측과 연결된 응축기, 제2 배관을 통해 상기 압축기의 입측과 연결된 증발기, 및 상기 압축기의 운전 주파수를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 압축기의 운전 주파수와 상기 압축기로 유입되는 전류를 모니터링하고, 과전류가 발생되면 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 과전류가 발생되기 전의 주파수인 제한 주파수 이하로 제어할 수 있다.]
본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 상기 제어부는 과전류가 발생된 시점부터 회피운전 시간 동안 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 제한 주파수 이하로 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 상기 제어부는 과전류가 발생되지 않으면, 상기 압축기의 운전 주파수를 저장할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 상기 제어부는 상기 운전 주파수가 기준 주파수 이상인 경우에 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 제한 주파수 이하로 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 상기 제어부는 상기 공기조화기가 운전을 시작한 시점부터 초기기동 시간이 경과한 이후에 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 제한 주파수 이하로 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 제어 방법은 냉매를 압축하는 압축기, 제1 배관을 통해 상기 압축기의 출측과 연결된 응축기, 및 제2 배관을 통해 상기 압축기의 입측과 연결된 증발기를 포함하는 공기조화기의 제어 방법에 있어서, 제어부가, 상기 압축기의 운전 주파수 및 상기 압축기로 인가되는 전류의 크기에 대한 정보를 획득하는 단계, 과전류가 발생하지 않으면, 상기 제어부가 상기 압축기의 운전 주파수를 저장하고 일반 모드에 따라 상기 압축기의 운전 주파수를 제어하는 일반 모드 동작 단계, 및 과전류가 발생되면, 상기 제어부가 상기 압축기의 운전 주파수를 과전류가 발생하기 전의 운전 주파수인 제한 주파수 이하로 제어하는 제한 모드 동작 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 제어 방법은 상기 제한 모드 동작 단계가 수행된 후 회피운전 시간이 경과하면, 상기 제어부가 상기 일반 모드에 따라 상기 압축기의 운전 주파수를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 제어 방법의 상기 제한 모드 동작 단계는 상기 압축기의 운전 주파수가 기준 주파수 이상인 경우에 수행될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 제어 방법의 상기 제한 모드 동작 단계는 상기 압축기가 동작을 시작한 시점에서 초기기동 시간이 경과한 이후에 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 공기조화기 및 공기조화기의 제어방법은 압축기 과전류로 인한 제품의 정지 및/또는 시스템의 소손을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 공기조화기 및 공기조화기의 제어방법은 연속 운전율을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 공기조화기 및 공기조화기의 제어방법은 냉/난방 능력 감소를 최소화 할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 공기조화기 및 공기조화기의 제어방법을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도로서, 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기는 제어부(10), 압축기(21), 응축기(22), 및 증발기(23)를 포함할 수 있다. 제어부(10)는 제어기(11) 및 센서(12)를 포함할 수 있다.
제어부(10)는 압축기(21)의 운전 정보를 수집하고, 운전 정보 및 사용자에 의해 설정된 설정 정보에 기초하여 압축기(21)의 동작을 제어한다. 상기 운전 정보는 압축기의 운전 주파수 및 압축기로 인가되는 전류의 크기를 포함할 수 있다. 사용자에 의해 설정된 설정 정보는 희망 온도 및 풍량 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 제어부(21)는 압축기(21)의 운전 주파수를 조정함으로써 압축기(21)의 동작을 제어할 수 있으며, 궁극적으로 실내의 온도가 사용자에 의해 설정된 희망 온도가 되도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 공기조화기는 실내 온도, 공기조화기로부터 토출되는 토출 공기의 온도, 및 공기조화기 내부를 순환하는 냉매의 온도 중 적어도 하나 이상을 측정하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.
센서(12)는 압축기의 운전 정보를 수집하고 수집된 운전 정보를 제어기(11)에 제공할 수 있다.
제어기(11)는 압축기의 운전 정보에 기초하여 압축기의 운전 주파수를 제어할 수 있다.
제어기(11)는 적어도 하나의 프로세싱 유닛 및 메모리를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세싱 유닛은 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등을 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다. 메모리는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등) 또는 이들의 조합일 수 있다.
또한, 제어기(11)는 추가적인 스토리지를 포함할 수 있다. 스토리지는 자기 스토리지, 광학 스토리지 등을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는다. 스토리지에는 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시예를 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 명령이 저장될 수 있고, 운영 시스템, 애플리케이션 프로그램 등을 구현하기 위한 다른 컴퓨터 판독 가능한 명령도 저장될 수 있다. 스토리지에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 명령은 프로세싱 유닛에 의해 실행되기 위해 메모리에 로딩될 수 있다.
제어기(11)의 구체적인 동작은 도 2를 참고하여 후술한다.
압축기(21), 응축기(22), 및 증발기(23)는 배관을 통해 서로 연결될 수 있다. 압축기(21)는 냉매를 압축하여 배출할 수 있다. 응축기(22)는 압축기(21)의 출구측에 배치될 수 있다. 즉, 압축기(21)에 의해 압축된 냉매는 응축기(22)로 유입될 수 있다. 증발기(23)는 압축기(21)의 입구측에 배치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다. 도 2에 나타낸 각 단계는 도 1의 제어부(10)(보다 구체적으로는 제어기(11))에 의해 수행될 수 있다.
먼저, 제어부(10)는 압축기가 동작을 시작한 시점부터 초기기동 시간이 경과하였는지 여부를 판단할 수 있다(S100 단계).
S100 단계에서 판단한 결과, 초기기동 시간이 경과하지 않았다면, 제어부(10)는 일반 모드로 동작할 수 있다(S500 단계). 일반 모드는 제어부(10)가 사용자가 설정한 설정 정보 및 압축기의 운전 정보에 응답하여 압축기의 운전 주파수를 조정하는 모드일 수 있다. 즉, 일반 모드에서는, 제어부(10)는 공기조화기에서 압축기 제어에 사용되는 다양한 공지의 제어 방법이 적용될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 압축기 기동 초기에 과전류가 발생하더라도, 냉매 사이클의 형성 이전이기 때문에 별도 제어를 수행하지 않을 수 있다.
S100 단계에서 판단한 결과, 초기기동 시간이 경과하였다면, 제어부(10)는 압축기의 운전 주파수가 기준 주파수 이상인지 여부를 판단할 수 있다(S200). 기준 주파수는 최대 운전 주파수의 70%일 수 있다.
S200 단계에서 판단한 결과, 압축기의 운전 주파수가 기준 주파수 미만이면, 제어부(10)는 일반 모드로 동작할 수 있다(S500 단계).
본 발명의 일실시에에 따르면, 압축기가 고속 운전을 하지 않을 경우에는 추가적인 운전 주파수의 제한 동작을 수행하지 않음으로써, 제품의 성능을 충분히 확보할 수 있다.
S200 단계에서 판단한 결과, 압축기의 운전 주파수가 기준 주파수 이상이면, 제어부(10)는 과전류가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다(S300 단계). 예를 들면, 제어부(10)는 압축기로 유입되는 전류가 기준값 이상인지 여부를 판단함으로써 과전류가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다(S300 단계).
S300 단계에서 판단한 결과, 과전류가 발생되지 않았다면, 제어부(10)는 그 시점의 압축기의 운전 주파수를 기억하고, 일반 모드로 동작할 수 있다(S700 단계). S700 단계에서 저장된 주파수는 문제(예를 들면, 제어 오류로 인한 과전류 발생)가 발생되지 않은 주파수이며, S700 단계에서 저장된 주파수 정보를 이용하여 문제가 발생된 주파수를 파악할 수 있다.
S300 단계에서 판단한 결과, 과전류가 발생되었다면, 제어부(10)는 과전류 발생 시점부터 회피운전 시간이 경과하였는지 여부를 판단할 수 있다(S400 단계).
S400 단계에서 판단한 결과, 회피운전 시간이 경과하지 않았다면(즉, 과전류 발생 시점부터 회피운전 시간이 경과하기 전인 회피운전 구간이라면), 제어부(10)는 운전 주파수 제한 모드로 동작할 수 있다(S600 단계). 예를 들면, 제어부(10)는 압축기 운전 주파수를 문제가 발생되지 않은 주파수(즉, 과전류 발생 직전 시점에서의 압축기 운전 주파수)인 제한 주파수 이하로 제한할 수 있다. 또는 제어부(10)는 압축기의 운전 주파수를 상기 제한 주파수 이하로 유지할 수도 있다.
S400 단계에서 판단한 결과, 회피운전 시간을 경과하였다면, 제어부(10)는 일반 모드로 동작할 수 있다(S500).
다음으로, 제어부(10)는 종료 명령에 입력되었는지를 판단할 수 있다(S800 단계).
S800 단계에서 판단한 결과, 종료 명령이 입력되었다면, 제어부(10)는 동작을 종료시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따르면, 제어부(10)는 과전류가 발생한 경우, 먼저 압축기의 운전 주파수가 제한 주파수 이하가 되도록(또는 제한 주파수로 동작하도록) 압축기를 제어할 수 있다. 이후, 제어부(100는 과전류 상태가 해소되거나, 회피운전 시간이 경과하면 일반 모드에 따라 압축기를 제어할 수 있다.
도 2에서 명시적으로 도시하지는 않았지만, 제어부(10)는 과전류의 발생이 예상되는 경우에 운전 주파수 제한 모드로 동작할 수도 있다. 즉, 제어부(10)는 압축기의 운전 주파수를 모니터링하면서, 압축기의 운전 주파수가 이전에 문제를 발생시켰던(즉, 과전류를 발생시켰던) 주파수로 되는 것이 예상되는 시점부터, 회피운전 시간동안 압축기의 운전 주파수를 제한 주파수로 설정하고 압축기의 동작을 제어할 수도 있다. 이후 회피운전 시간이 경과하면, 제어부는 일반 모드에 따라 압축기의 동작을 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에서 x축은 시간, y축은 압축기의 운전 주파수를 각각 나타낸다.
도 3에 따르면, 과전류 발생으로 인해 시간이 180인 지점에서 에러 코드가 발생하였다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제어부(10)는 과전류가 발생되기 전의 운전 주파수에 대한 정보를 저장할 수 있다.
이후, 소정의 시점(즉, 회피운전 시간의 시작 시점)에서 과전류가 발생하였다면, 제어부(10)는 압축기의 운전 주파수가 제한 주파수를 초과하지 않도록 압축기를 제어할 수 있다.
이후, 회피운전 시간이 경과하면, 제어부(10)는 일반 모드에 따라 압축기를 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 외란이나 시스템의 불안정 등에 의해 특정 주파수에서 과전류가 발생되는 경우, 회피운전 시간 동안 압축기의 운전 주파수를 제한함으로써, 공기조화기의 운전 시스템을 안정화시킬 수 있다. 따라서 외란이나 시스템의 불안정 등에 의해 특정 주파수에서 과전류가 발생되더라도 공기조화기의 운전을 정지시키지 않고 공기조화기를 계속 운전할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
10: 제어부 11: 제어기
12 : 센서 21 : 압축기
22 : 응축기 23 ; 증발기

Claims (9)

  1. 냉매를 압축하는 압축기;
    제1 배관을 통해 상기 압축기의 출측과 연결된 응축기;
    제2 배관을 통해 상기 압축기의 입측과 연결된 증발기; 및
    상기 압축기의 운전 주파수를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 압축기의 운전 주파수와 상기 압축기로 유입되는 전류를 모니터링하고, 과전류가 발생되면 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 과전류가 발생되기 전의 주파수인 제한 주파수 이하로 제어하는 공기조화기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    과전류가 발생된 시점부터 회피운전 시간 동안 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 제한 주파수 이하로 제어하는 공기조화기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    과전류가 발생되지 않으면, 상기 압축기의 운전 주파수를 저장하는 공기조화기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 운전 주파수가 기준 주파수 이상인 경우에 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 제한 주파수 이하로 제어하는 공기조화기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 공기조화기가 운전을 시작한 시점부터 초기기동 시간이 경과한 이후에 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 제한 주파수 이하로 제어하는 공기조화기.
  6. 냉매를 압축하는 압축기, 제1 배관을 통해 상기 압축기의 출측과 연결된 응축기, 및 제2 배관을 통해 상기 압축기의 입측과 연결된 증발기를 포함하는 공기조화기의 제어 방법에 있어서,
    제어부가, 상기 압축기의 운전 주파수 및 상기 압축기로 인가되는 전류의 크기에 대한 정보를 획득하는 단계;
    과전류가 발생하지 않으면, 상기 제어부가 상기 압축기의 운전 주파수를 저장하고 일반 모드에 따라 상기 압축기의 운전 주파수를 제어하는 일반 모드 동작 단계; 및
    과전류가 발생되면, 상기 제어부가 상기 압축기의 운전 주파수를 과전류가 발생하기 전의 운전 주파수인 제한 주파수 이하로 제어하는 제한 모드 동작 단계를 포함하는 공기조화기의 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제한 모드 동작 단계가 수행된 후 회피운전 시간이 경과하면, 상기 제어부가 상기 일반 모드에 따라 상기 압축기의 운전 주파수를 제어하는 단계를 더 포함하는 공기조화기의 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제한 모드 동작 단계는
    상기 압축기의 운전 주파수가 기준 주파수 이상인 경우에 수행되는 공기조화기의 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제한 모드 동작 단계는
    상기 압축기가 동작을 시작한 시점에서 초기기동 시간이 경과한 이후에 수행되는 공기조화기의 제어 방법.
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