KR100683830B1

KR100683830B1 - 공기조화기의 가변형 압축기 제어 방법

Info

Publication number: KR100683830B1
Application number: KR1020050068842A
Authority: KR
Inventors: 김기용
Original assignee: 위니아만도 주식회사
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-02-16
Also published as: KR20070014323A

Abstract

본 발명은 공기조화기의 기동시 가변형 압축기의 회전수를 설정 온도에 따라 단계별로 가변시킴으로써 시스템 내 부하를 방지하는 공기조화기의 가변형 압축기 제어 방법에 관한 것으로, 이는 가변형 압축기의 회전수를 가변시켜 냉난방 기능을 제공하는 공기조화기의 운전 제어 방법에 있어서, 상기 공기조화기의 기동시 압축기의 모터부를 가동시켜 초기 회전수까지 다단으로 증가시키는 제1 단계; 상기 제1 단계를 수행하는 동안 설정 온도에 상응하는 압축기의 목표 회전수를 산출하는 제2 단계; 및 상기 제1 단계를 통해 초기 회전수에 도달하게 되면 상기 목표 회전수와 초기 회전수간 레벨차를 산출하여 상기 초기 회전수에서 레벨차만큼 압축기의 회전수를 다단으로 가변시키는 제3 단계를 포함한다.

공기조화기, 압축기, 회전수, 목표회전수, 다단, 가변

Description

공기조화기의 가변형 압축기 제어 방법 {Method for controlling inverter compressor of air conditioner}

도 1은 종래 인버터형 공기조화기의 제어 블럭도,

도 2는 종래 인버터형 공기조화기의 운전 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 3은 종래 인버터형 공기조화기의 압축기 운전 동작에 따른 압축기 회전수의 변화 그래프,

도 4는 본 발명에 따른 공기조화기의 가변형 압축기 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 5는 도 4의 제어 방법에 따른 압축기의 회전수 변화를 나타낸 일 실시예,

도 6은 도 4의 제어 방법에 따른 압축기의 회전수 변화를 나타낸 다른 실시예이다.

본 발명은 공기조화기의 가변형 압축기 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기조화기의 기동시 가변형 압축기의 회전수를 설정 온도에 따라 단계별로 가변시켜 급격한 회전수의 변화를 방지함으로써 시스템의 안전성을 도모하기 위한 공기조화기의 가변형 압축기 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는 실내의 공기조화를 목적으로 한 기계로서, 실내의 냉·난방 기능이 주 기능을 하고 제습 및 청정 등의 기능을 부가적으로 제공하고 있다.

이러한 공기조화기는 통상 증발기와, 모세관, 팽창밸브, 압축기, 응축기로 된 냉동 사이클 시스템이 구비되는데, 이 중 압축기는 냉매를 압축하는 장치로서 압축기에 적용되는 전원의 주파수에 따라 압축기의 회전수를 조절함으로써 냉매 유량을 자유자재로 변화시킨다.

상기와 같이 주파수를 변화시켜 압축기의 회전수를 변화시킬 수 있는 압축기를 인버터 또는 가변형 압축기라 한다.

도 1은 종래의 인버터형 공기조화기의 제어 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 실내기(10) 측에는 실내 온도센서(11)와 실내팬 모터(12), 마이컴(13), 리모컨 수신부(14), 데이터 통신부(16) 및 리모컨(15)으로 구성된다. 그리고, 실외기(20) 측에는 실외온도센서(21), 전류검출센서(22), 실외팬모터(23), 마이컴(24), 데이터통신부(25), 컨버터(26), 인버터(27), 구동부(28), 및 압축기(29)로 구성된다.

이때, 리모컨(15)은 사용자의 명령을 입력하여 상기 리모컨 수신부(14)로 송신하고, 리모컨 수신부(14)는 입력된 신호를 마이컴(13)에 인가하며, 마이컴(13)은 리모컨 수신부(14)로부터 입력된 신호에 따라 실내팬 모터(12), 후술할 실외팬 모터(23) 및 압축기(29)등의 부하를 구동시키면서 해당 제어신호를 데이터 통신부(16)를 통하여 실외기(20) 측에 송신한다.

또한, 실내온도센서(11)는 실내의 온도를 감지하여 실내기(10) 측의 마이컴(13)으로 인가하며, 이에 따른 마이컴(13)은 감지된 실내온도에 따라 냉/난방 운전 상태를 가변 조절한다.

한편, 실외기(20) 측의 실외온도센서(21)는 실외 온도를 감지하고, 전류검출센서(22)는 압축기(29) 구동에 따른 전류를 각각 검출하여 마이컴(24)에 인가하며, 마이컴(24)은 상기와 같이 검출된 온도 및 전류변화에 따라 압축기(29)의 과부하 상태를 결정한다. 그리고, 마이컴(24)은 데이터 통신부(25)로부터 수신된 실내기(10) 측의 신호를 입력하고, 이에 따라 실외팬 모터(23) 및 압축기(29)를 구동시키는 기능을 한다.

또한, 컨버터(26)는 상용전원(AC)을 입력받아 직류로 변환하여 상용의 주파수에서 직류(DC)로 정류시키며, 인버터(27)는 직류를 해당 교류의 전압/주파수로 재 변환시킨다. 또한, 구동부(28)는 인버터(27)에 의해 주파수 변환된 교류를 이용하여 압축기(29)를 구동시키는 기능을 한다.

상술한 바와 같이 구성되는 종래 인버터형 공기조화기는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 방법으로 동작된다.

도 2는 종래 인버터형 공기조화기의 운전 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 3은 종래 인버터형 공기조화기의 압축기 운전 동작에 따른 압축기 회전수의 변화 그래프이다.

먼저, 사용자가 냉방 또는 난방운전을 하기 위하여 리모콘(15)을 조작하면, 실내기(10)의 리모콘 수신부(14)는 조작 신호를 수신하여 마이컴(13)으로 인가한다. 따라서, 실내기(10)의 마이컴(13)은 운전개시 명령인가를 판단하고, 운전개시 명령일 경우 실내팬 모터(12)를 구동시킴과 아울러, 실외기(20)에 설치된 실외팬 모터(23) 및 압축기(29)를 구동시키기 위한 제어 신호를 데이터 통신부(16)에 인가한다. 또한, 실외기(20)의 마이컴(24)은 데이터 통신부(25)로부터 수신된 실내기(10) 측의 신호를 입력하고, 이에 따라 실외팬 모터(23) 및 압축기(29)를 구동시킴으로써 냉방 또는 난방 운전을 수행한다(S101~S104).

이어, 상기 냉방 또는 난방운전이 수행되면 실외기(20)의 마이컴(24)은 실외온도센서(21)을 통하여 실외온도를 검출하고, 실외온도가 과부하온도 이상인가를 비교/판단한다(S105,S106).

이때, 실외온도가 과부하온도 이상이 될 경우에는 압축기(29)를 오프 시킴으로써 상기 압축기(29) 및 기타 전장품을 과부하로부터 보호하게 된다(S107).

또한, 실내기(10)의 마이컴(13)은 실내온도센서(11)를 통하여 실내온도를 검출하며, 실내온도가 사용자에 의해 미리 설정된 희망온도에 도달하였을 경우 실외팬 모터(23), 실내팬 모터(12) 및 압축기(29)등의 부하를 정지시킴으로써 냉방 또는 난방운전을 종료한다(S108~S111).

상술한 바와 같이, 공기조화기의 인버터 압축기(29)는 회전 주파수(또는 회전수)를 증가 또는 감소시킴으로써 공기조화기의 냉방 또는 난방 능력을 가변시키게 되는데, 도 3에 도시된 바와 같이 초기 회전수(P)까지는 기설정된 패턴으로 단계별로 상승시킨 후, 냉난방에 따른 설정 온도의 목표 회전수로 바로 변경하도록 선형적으로 회전수를 상승 또는 감소시키는 동작을 한다.

그런데, 이와 같이 동작하는 종래 공기조화기의 가변형 압축기는 목표 회전수가 초기 회전수의 레벨과 차이 정도가 많이 나는 경우 초기 회전수에서 압축기의 회전수를 선형적으로 상승 또는 증감시켜 목표 회전수로 급격하게 변경하게 되므로 이에 따른 압축기의 과부하 및 부품 손상이 발생하게 되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 공기조화기의 기동시 가변형 압축기의 회전수를 설정 온도에 따라 단계별로 가변시킴으로써 시스템 내 부하를 방지하는 공기조화기의 가변형 압축기 제어 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 가변형 압축기의 회전수를 가변시켜 냉난방 기능을 제공하는 공기조화기의 운전 제어 방법에 있어서, 상기 공기조화기의 기동시 압축기의 모터부를 가동시켜 초기 회전수까지 다단으로 증가시키는 제1 단계; 상기 제1 단계를 수행하는 동안 설정 온도에 상응하는 압축기의 목표 회전수를 산출하는 제2 단계; 및 상기 제1 단계를 통해 초기 회전수에 도달하게 되면 상기 목표 회전수와 초기 회전수간 레벨차를 산출하여 상기 초기 회전수에서 레벨차만큼 상기 압축기의 회전수를 다단으로 가변시키는 제3 단계를 포함한다.

이때, 상기 제2 단계에서의 목표 회전수는 상기 설정 온도와 현재 실내 온도 및 냉난방 모드별에 따라 달리 산출하는 것을 특징으로 한다.

삭제

그리고, 상기 초기 회전수가 2500 [rpm]일 때 상기 레벨차가 1000[rpm] 이상이면, 먼저 500[rpm]씩 단계별로 2번 증가시킨 후, 마지막으로 1000[rpm]을 뺀 나머지 레벨차만큼 증가시키는 한편, 상기 레벨차가 1000[rpm] 미만이면, 먼저 500[rpm] 만큼 증가시킨 후, 상기 500[rpm]을 뺀 나머지 레벨차만큼 다단으로 증가시키는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 공기조화기의 가변형 압축기 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 5는 도 4의 제어 방법에 따른 압축기의 회전수 변화를 나타낸 일 실시예이며, 도 6은 도 4의 제어 방법에 따른 압축기의 회전수 변화를 나타낸 다른 실시예이다.

먼저 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 공기조화기의 가변형 압축기 제어 방 법은 기동시 초기 회전수까지 기설정된 패턴으로 상승시키는 과정과, 상기 과정에 의해 초기 회전수에 도달한 후 초기 회전수에서 희망 온도의 목표 회전수로 다단으로 상승 또는 감소시키는 과정의 두 가지 과정으로 이루어짐을 요지로 한다.

처음, 전원을 공급한 후 사용자의 조작으로 희망 온도를 설정하고 공기조화기의 냉난방 운전을 시작하면, 압축기의 모터부를 기동하여 압축기를 동작시킨다(S1).

초기에는 기준 기동 압력에 해당되는 초기 회전수까지 압축기의 회전수를 단계별로 증가시킨다(S2).

이와 동시에 희망 온도에 해당되는 목표 회전수를 예측하는데, 이는 하기의 식에 나타낸 바와 같이 희망 온도와 현재 실내 온도 및 냉난방 모드에 따라 달라진다(S3).

즉, 냉방의 경우 하기의 수학식 1과 같다.

예상 목표 회전수 = (현재 룸 온도 - 희망 룸 온도)×냉방 상수 + 최소회전수

또한, 난방의 경우에는 하기의 수학식 2에 나타낸 바와 같은 수식에 의해 예측이 가능하다.

예상 목표 회전수 = (희망 룸 온도 - 현재 룸 온도)×난방 상수 + 최소회전수

이때, 최소회전수는 통상 1000 RPM 이고, 예상 목표 회전수가 실내외 부하에 따른 압축기의 최대 회전수보다 큰 경우에는 압축기의 최대 회전수를 예상 목표 회전수로 정의한다.

이어, 상술한 바와 같이 예측된 목표 회전수가 초기 회전수의 레벨보다 큰지의 여부를 비교 판단하여, 목표 회전수와 초기 회전수간 레벨차 정도를 판별한다(S4).

판별 결과, 목표 회전수가 초기 회전수보다 크면 목표 회전수와 초기 회전수간 차등값을 산출하고, 산출된 차등값만큼 다단으로 증가시킨다(S5~S6).

또는, 목표 회전수가 초기 회전수보다 작으면 목표 회전수와 초기 회전수간 차등값을 산출한 후, 산출된 차등값만큼 선형적인 감소가 아닌 다단으로 감소시킨다(S7~S8).

예를 들면, 일 실시예로서 도 5에 도시된 바와 같이 초기 회전수(P1)가 2500[RPM]이고 목표 회전수(S1)가 4000[RPM]이라고 가정하면, 초기 회전수(P1)에 도달할 때까지는 대략 180초 동안 모터부의 회전수를 조절하여 기설정된 패턴 방식의 단계별로 상승시킨다. 이로부터 초기 회전수(P1)에 도달한 후에는 초기 회전수(P1)와 목표 회전수(S1)간 차등값(ΔN1)을 산출하고, 차등값(ΔN1)이 기준치로서의 최소회전수 1000[RPM]보다 크면 500[RPM]을 50초 동안 2번 나누어 증가시키고 마지막으로 남은 회전수 전체를 증가시킨다.

즉, 초기 회전수(P1)와 목표 회전수(S1)간 차등값(ΔN1)인 1500[RPM]을 산출하고, 산출된 차등값에서 1000[RPM](Δn11+Δn12)은 180초에서 280초 동안 500[RPM]씩 순차적으로 상승시키며, 마지막으로 남은 나머지 차등값(Δn13)의 500[RPM]은 280초에서 300초 동안 단계적으로 상승시킴으로써 3분 동안 정해진 패턴에 따라 압축기가 기동되도록 제어한다.

다음으로 도 6을 참조하면, 다른 실시예로서 초기 회전수(P2)가 2500[RPM]이고 목표 회전수(S2)가 3300[RPM]이라고 가정하면 초기 회전수(P2)와 목표 회전수(S2)간 차등값(ΔN2)은 800[RPM]이 된다.

따라서, 처음 초기 회전수(P2)에 도달할 때까지는 대략 180초 동안 모터부의 회전수를 조절하여 기설정된 패턴 방식의 단계별로 상승시키고, 초기 회전수(P2)에 도달한 후에는 차등값(ΔN2)의 일부 500[RPM](Δn21)을 180초에서 250초 동안 구동시킨 다음, 500[RPM]을 뺀 나머지 차등값(Δn22) 300[RPM]을 250초에서 300초동안 상승시킴으로써 다단으로 가변시킨다. 즉, 차등값(ΔN2)이 1000[RPM]보다 작으면 먼저 500[RPM]을 일정 시간동안 구동시킨 후, 나머지 차등값 만큼 상승시켜 목표 회전수(S2)로 기동시키는 방식을 따른다.

여기서, 상술한 시간(초)은 실시예에 따른 하나의 예로서 이에 한정되지 않고 압축기의 구동 시간에 따라 변경될 수 있으며, 회전수의 증가 외에 압축기의 회전수를 감소시키는 경우에도 상술한 방식의 다단으로 기동되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 공기조화기의 기동시 처음 초기 회전수까지 기설정된 패턴으로 다단 상승시킨 후, 목표 회전수와 초기 회전수간 차등값에 따라 다른 패턴 방식으로 다단 상승 또는 감소시킴으로써 기존에 회전수가 선형적으로 급격하게 변화함에 따라 발생되는 문제점을 해소할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 압축기의 회전수를 다단으로 가변시켜 회전수의 급격한 변화를 방지함으로써 압축기의 내구성을 향상시키고, 시스템 내 부하를 방지하여 안정성을 도모하는 효과가 있다.

Claims

가변형 압축기의 회전수를 가변시켜 냉난방 기능을 제공하는 공기조화기의 운전 제어 방법에 있어서,

상기 공기조화기의 기동시 압축기의 모터부를 가동시켜 초기 회전수까지 다단으로 증가시키는 제1 단계;

상기 제1 단계를 수행하는 동안 설정 온도에 상응하는 압축기의 목표 회전수를 산출하는 제2 단계; 및

상기 제1 단계를 통해 초기 회전수에 도달하게 되면 상기 목표 회전수와 초기 회전수간 레벨차를 산출하여 상기 초기 회전수에서 레벨차만큼 상기 압축기의 회전수를 다단으로 가변시키는 제3 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 가변형 압축기 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 초기 회전수는 2500 [rpm]인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 가변형 압축기 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 단계에서의 목표 회전수는

상기 설정 온도와 현재 실내 온도 및 냉난방 모드별에 따라 달리 산출하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 가변형 압축기 제어 방법.
삭제
제1항에 있어서,

상기 가변은 증가 또는 감소시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 가변형 압축기 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 레벨차가 1000[rpm] 이상이면, 먼저 500[rpm]씩 단계별로 2번 증가시킨 후, 마지막으로 1000[rpm]을 뺀 나머지 레벨차만큼 증가시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 가변형 압축기 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 레벨차가 1000[rpm] 미만이면, 먼저 500[rpm] 만큼 증가시킨 후, 상기 500[rpm]을 뺀 나머지 레벨차만큼 다단으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 가변형 압축기 제어 방법.