KR100765265B1 - Air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 에어컨의 압축기 및 어큐뮬레이터의 사시도,1 is a perspective view of a compressor and an accumulator of an air conditioner according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 압축기의 공진운전주파수 회피를 위한 제어블록도,2 is a control block diagram for avoiding the resonance operation frequency of the compressor according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 압축기의 공진운전주파수 회피를 위한 제어흐름도,3 is a control flow chart for avoiding the resonance operation frequency of the compressor according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따라 공진운전주파수를 회피한 압축기의 운전주파수를 나타낸 그래프이다. 4 is a graph showing the operating frequency of the compressor avoiding the resonance operating frequency according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 에어컨 110 : 압축기100: air conditioner 110: compressor
111 : 인버터 120 : 어큐뮬레이터111: inverter 120: accumulator
130 : 입력부 140 : 저장부130: input unit 140: storage unit
150 : 감지부(주파수 센서) 160 : 제어부150: detection unit (frequency sensor) 160: control unit
170 : 온도 센서170: temperature sensor
본 발명은, 에어컨에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 어큐뮬레이터에 공진을 일으킬 수 있는 압축기의 운전주파수를 회피하도록 압축기의 운전제어방법을 개 선한 에어컨에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioner, and more particularly, to an air conditioner in which an operation control method of a compressor is improved to avoid an operation frequency of a compressor that may cause resonance in an accumulator.
일반적으로 에어컨은 하절기와 같이 기온이 높은 계절에 실내의 더운 공기를 흡입하여 열교환 작용을 통해 냉각시킨 다음 다시 실내로 분출함으로써 실내의 온도를 적절히 조절하기 위한 것이다.In general, the air conditioner is to properly control the temperature of the room by sucking the hot air in the room during the high temperature season, such as summer, cooled by heat exchange and then ejected back into the room.
이러한 에어컨에 의하면 저온저압의 기체상태 냉매가 압축기에 의해 고온고압으로 압축되고, 압축된 고온고압의 기체상태 냉매가 응축기에 의해 냉각 응축되어 고압의 액체상태로 된 다음, 팽창장치에 의해 저온저압의 이상(異狀)상태로 변화되고, 계속해서 증발기에서 저온저압의 기체상태로 변하면서 주위로부터 열을 빼앗아 증발기 주위 공기를 냉각시키게 된다. 냉각된 공기는 송풍팬에 의해 에어컨 외부로 배출됨으로써 실내의 온도가 조절된다.According to such an air conditioner, the low-temperature low-pressure gaseous refrigerant is compressed to high temperature and high pressure by a compressor, and the compressed high-temperature high-pressure gaseous refrigerant is cooled and condensed by a condenser to become a high-pressure liquid state, and then, by an expansion device, It changes to an abnormal state and continuously changes into a gaseous state of low temperature and low pressure in the evaporator to take heat from the surroundings to cool the air around the evaporator. The cooled air is discharged to the outside of the air conditioner by the blowing fan to control the temperature of the room.
한편, 최근의 에어컨은 냉방용량이 자동제어 됨으로써 실내온도가 설정치에 가깝게 유지되도록 하는 냉방용량 조절 시스템이 구비되어 있는데, 이러한 냉방용량 조절 시스템은, 정속 압축기 한 대를 사용한 단순제어식과, 가변 압축기를 사용한 가변제어식과, 정속 압축기 두 대 이상을 사용한 복합제어식으로 구분된다.On the other hand, the recent air conditioner is equipped with a cooling capacity control system to maintain the room temperature close to the set value by the automatic control of the cooling capacity, such a cooling capacity control system, a simple control type using a constant speed compressor and a variable compressor It is divided into variable control type used and complex control type using two or more constant speed compressors.
이 중, 가변제어식은 인버터 회로를 통해 압축기 모터의 구동속도를 제어하는 방식으로, 이에 따르면 압축기의 압축용량을 다단계로 세분화할 수 있기 때문에 보다 세밀한 온도조절이 가능하며, 안정적으로 실내온도를 유지할 수 있게 된다.Among these, the variable control type is a method of controlling the driving speed of the compressor motor through the inverter circuit, and accordingly, the compression capacity of the compressor can be subdivided into multiple stages, so that more detailed temperature control is possible and stable indoor temperature can be maintained. Will be.
이하 본 명세서에서는 가변제어식의 BLDC(Brushless Direct Current) 모터를 채용한 압축기를 포함하는 에어컨을 예로 들어 설명한다.In the following specification, an air conditioner including a compressor employing a variable control brushless direct current (BLDC) motor is described as an example.
이러한 종래의 압축기에는 열교환기를 통과한 냉매(Two-Phase)로부터 액체냉 매를 분리하고 기체냉매만 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터가 결합된다.The conventional compressor is coupled to an accumulator that separates the liquid refrigerant from the refrigerant (Two-Phase) passing through the heat exchanger and supplies only the gas refrigerant to the compressor.
그러나, 종래의 에어컨은 압축기의 가동 시 발생되는 압축기의 원주방향 진동에 의한 운전주파수가 어큐뮬레이터의 고유진동수에 일치되어 압축기의 소음이 증가되고, 나아가 어큐뮬레이터, 압축기 및 압축기 배관 등이 파손될 수 있으며, 그에 따라 에어컨 냉방시스템의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.However, in the conventional air conditioner, the operating frequency due to the circumferential vibration of the compressor generated when the compressor is operated coincides with the natural frequency of the accumulator, thereby increasing the noise of the compressor and further damaging the accumulator, the compressor, and the compressor pipe. Accordingly, there is a problem that the reliability of the air conditioning cooling system is lowered.
따라서, 본 발명의 목적은, 압축기의 가동 시 발생되는 압축기의 원주방향 진동에 의한 운전주파수가 어큐뮬레이터의 고유진동수에 일치되는 것을 방지함으로써 압축기 운전 시의 소음을 저감시키고, 나아가 어큐뮬레이터, 압축기 및 압축기 배관 등의 파손을 방지하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to reduce the noise during the operation of the compressor by preventing the operating frequency caused by the circumferential vibration of the compressor generated during operation of the compressor to match the natural frequency of the accumulator, furthermore accumulator, compressor and compressor piping. This is to prevent damage to the back.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 압축기와, 상기 압축기에 결합된 어큐뮬레이터를 포함하는 에어컨에 있어서, 상기 압축기의 운전주파수를 검출하는 감지부와; 상기 감지부에서 검출된 운전주파수와 상기 어큐뮬레이터에 공진을 일으키는 상기 압축기의 공진운전주파수를 비교하여 상기 운전주파수와 상기 공진운전주파수의 차이가 소정 범위를 벗어나도록 상기 운전주파수를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어컨에 의하여 달성된다.According to the present invention, an air conditioner comprising a compressor and an accumulator coupled to the compressor, the air conditioner comprising: a sensing unit for detecting an operating frequency of the compressor; And a controller configured to control the driving frequency such that a difference between the driving frequency and the resonance driving frequency deviates from a predetermined range by comparing the driving frequency detected by the sensing unit with the resonance driving frequency of the compressor causing resonance in the accumulator. It is achieved by an air conditioner characterized in that.
여기서, 상기 압축기가 운전되도록 가변주파수를 발생시키는 인버터를 더 포함하며, 상기 감지부는 상기 인버터의 가변주파수를 감지하며, 상기 제어부는 상기 감지부에서 감지된 가변주파수에 기초하여 상기 압축기의 운전주파수를 산출하며, 상기 운전주파수와 상기 공진운전주파수를 비교하여 상기 운전주파수와 상기 공진운전주파수의 차이가 소정 범위를 벗어나도록 상기 인버터의 가변주파수를 제어하는 것이 바람직하다.The inverter may further include an inverter generating a variable frequency to operate the compressor, wherein the sensing unit detects a variable frequency of the inverter, and the controller is configured to generate an operating frequency of the compressor based on the variable frequency detected by the sensing unit. It is preferable to control the variable frequency of the inverter so that the difference between the driving frequency and the resonance driving frequency is out of a predetermined range by comparing the driving frequency and the resonance driving frequency.
상기 압축기의 공진운전주파수는 상기 어큐뮬레이터 고유진동수의 1/12 및 1/24 중 어느 하나에 해당되는 것이 바람직하다.The resonant operating frequency of the compressor preferably corresponds to any one of 1/12 and 1/24 of the accumulator natural frequency.
상기 소정 범위는 ±3Hz 인 것이 바람직하다.It is preferable that the predetermined range is ± 3 Hz.
그리고, 실내의 온도를 감지하는 온도 센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 온도 센서에서 감지된 온도와 미리 설정된 온도를 비교하여 상기 감지된 온도가 설정된 온도에 소정의 편차 내에서 유지되도록 상기 제어부가 상기 인버터의 가변주파수를 제어하는 것이 바람직하다.The apparatus may further include a temperature sensor configured to detect a room temperature, wherein the controller compares the temperature detected by the temperature sensor with a preset temperature to maintain the detected temperature within a predetermined deviation at a predetermined temperature. It is preferable to control the variable frequency of the inverter.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 에어컨(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(110)와 어큐뮬레이터(120)를 포함하며, 도 2에 도시된 바와 같이, 입력부(130)와, 저장부(140)와, 감지부(150)와, 제어부(160)와, 온도 센서(170)를 더 포함한다.As shown in FIG. 1, the
도 1에 도시된 압축기(110)는 인버터(111)에서 가변된 주파수에 의해 구동되어 저온저압의 기체상태 냉매를 고온고압으로 압축한다. 압축기(110)는 운전되면서 원주방향으로 진동한다.The
도 2에 도시된 인버터(111)는 압축기(110)의 BLDC 모터를 구동하도록 직류전압을 모터 구동에 필요한 전류의 파동형태로 변환시킨다. 인버터(111)는 정류기(rectifier)를 통해 교류에서 직류로 변환된 전원을 다시 고속모터의 특성에 맞 는 특정 주파수와 전압으로 변환하여 가변주파수를 발생시킨다.The
어큐뮬레이터(120)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(110)에 결합되어 열교환기를 통과한 냉매로부터 액체냉매를 분리하고 기체냉매만 압축기(110)로 공급한다. 어큐뮬레이터(120)는 압축기(110)가 운전됨에 따라 압축기(110)가 진동하는 방향과 동일한 방향으로 진동한다. 따라서, 압축기(110)의 운전주파수가 어큐뮬레이터(120) 자체의 고유진동수에 일치되어 공진을 일으키는 압축기(110)의 공진운전주파수(Fr)가 존재한다. As shown in FIG. 1, the
어큐뮬레이터(120)의 고유진동수는 어큐뮬레이터(120)의 크기와 형상에 따라 상이하게 나타날 수 있지만, 본 발명의 일실시예로서 압축기(110)의 공진운전주파수(Fr)는 어큐뮬레이터(120) 고유진동수의 1/12 및 1/24 중 어느 하나에 해당되는 것으로 설명한다.The natural frequency of the
입력부(130)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 실내의 설정온도(T0)와 압축기(110)의 공진운전주파수(Fr)를 입력받는다. 본 발명의 일실시예로서 입력부(130)가 압축기(110)의 공진운전주파수(Fr)를 직접 입력받는 것으로 설명하였지만, 입력부(130)가 어큐뮬레이터(120)의 고유진동수만을 입력 받고 제어부(160)의 연산에 의해 압축기(110)의 공진운전주파수(Fr)가 산출되어 저장부(140)에 저장될 수도 있다.As shown in FIG. 2, the
저장부(140)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 입력부(130)에서 입력받은 실내의 설정온도(T0)와 압축기(110)의 공진운전주파수(Fr)를 저장한다.2, the
감지부(150)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 주파수 센서를 포함하며, 압축기(110)가 원주방향으로 진동할 때의 압축기(110)의 운전주파수를 감지한다. 인버터(111)의 가변주파수에 따라 압축기(110)의 RPM 값이 변환되므로 본 발명의 일실시예로서 제어부(160)는 주파수 센서(150)에서 감지된 인버터(111)의 가변주파수에 기초하여 압축기(110)의 운전주파수를 산출하는 것으로 설명한다. As illustrated in FIG. 2, the
제어부(160)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 저장부(140)에 저장된 실내 설정온도(T0)와 온도 센서(170)에서 감지된 실내 현재온도(T)를 비교하여 감지된 온도(T)가 실내 설정온도(T0)와 ± N℃의 편차 내에서 유지되도록 인버터(111)의 가변주파수를 제어하며, 저장부(140)에 저장된 압축기(110)의 공진운전주파수(Fr)와 산출된 압축기(110)의 운전주파수를 비교하여 압축기(110)의 운전주파수가 공진운전주파수(Fr) ± △㎐ 이내의 범위를 벗어나도록 압축기(110)의 운전주파수를 제어한다. 본 발명의 일실시예로서 제어부(160)에 의한 압축기(110)의 운전주파수 제어는 제어부(160)가 인버터(111)의 가변주파수를 제어하는 것으로 설명한다. 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 제어부(160)에 의해 압축기(110)의 운전주파수가 어큐뮬레이터(120) 자체의 고유진동수에 일치되어 공진을 일으키는 압축기(110)의 공진운전주파수(Fr; A, A′)로부터 ± △㎐ 이내의 범위(B~C)를 벗어나도록 제어할 수 있다.As illustrated in FIGS. 2 and 3, the
압축기(110)의 운전주파수와 공진운전주파수(Fr)의 차이는 본 발명의 일실시예로서 ± 3㎐를 벗어나도록 제어부(160)에 의해 제어되는 것이 바람직하다.The difference between the operating frequency and the resonant operating frequency F r of the
온도 센서(170)는 도 2에 도시된 바와 같이, 실내의 현재 온도(T)를 감지한다.As shown in FIG. 2, the
이러한 구성에 의해, 본 발명에 따른 에어컨 압축기(110)의 운전주파수가 공진운전주파수(Fr) 대역을 회피하도록 압축기(110)의 운전을 제어하는 과정을 도 1 내지 도 4를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.By such a configuration, the process of controlling the operation of the
우선, 입력부(130)에 압축기(110)의 공진운전주파수(Fr)와 실내 설정온도(T0)를 입력한다(S10).First, the resonance operation frequency F r and the indoor set temperature T 0 of the
다음에, 온도 센서(170)는 실내의 현재 온도(T)를 감지하고, 제어부(160)는 실내 현재 온도(T)가 설정온도(T0)에 N℃를 더한 값(T2)보다 높은 지를 판단한다(S20). 이 때에 N은 임의로 정한 실내온도 유지범위의 최대·최소값의 절대값이다.Next, the
단계 20에서 실내 현재 온도(T)가 T2보다 낮은 것으로 판단되면, 제어부(160)는 실내 현재 온도(T)가 설정온도(T0)에서 N℃를 뺀 값(T1)보다 높은 지를 판단한다(S21).If it is determined in step 20 that the indoor current temperature T is lower than T 2 , the
단계 20에서 실내 현재 온도(T)가 T2보다 높은 것으로 판단되면, 이는 실내의 현재 온도가 미리 설정된 실내온도의 유지범위보다 높다는 의미이므로 제어 부(160)는 인버터(111)의 가변주파수를 제어하여 압축기(110)의 RPM 값을 상승시켜 압축기(110)의 운전주파수를 높임으로써 냉방력을 높인다(S30). 이때 제어부(160)에 의한 인버터(111)의 가변주파수 제어는 압축기(110)의 운전주파수가 (△×2+1)㎐ 만큼 상승되도록 인버터(111)의 가변주파수를 제어하는 것이 바람직하다.If it is determined in step 20 that the room current temperature T is higher than T 2 , this means that the room current temperature is higher than the preset maintenance range of the room temperature, and the
다음에, 제어부(160)는 압축기(110)의 현재 운전주파수(F)가 저장부(140)에 저장된 공진운전주파수(Fr)에서 (△+1)㎐를 뺀 값에 도달했는지를 판단한다(S40).Next, the
단계 40에서 압축기(110)의 현재 운전주파수(F)가 저장부(140)에 저장된 공진운전주파수(Fr)에서 (△+1)㎐를 뺀 값에 도달했다고 판단되면, 이는 압축기(110)의 운전주파수가 계속 상승되는 추세에서 조만간 공진운전주파수(Fr)에 도달한다는 의미이므로 단계 30으로 이동하여 제어부(160)는 압축기(110)의 운전주파수가 (△×2+1)㎐ 만큼 상승되도록 인버터(111)의 가변주파수를 제어한다.If it is determined in step 40 that the current operating frequency F of the
단계 40에서 압축기(110)의 현재 운전주파수(F)가 저장부(140)에 저장된 공진운전주파수(Fr)에서 (△+1)㎐를 뺀 값에 도달하지 않았다고 판단되면, 제어부(160)는 압축기(110)의 운전주파수가 그대로 유지되도록 인버터(111)의 가변주파수를 제어한다(S50).If it is determined in step 40 that the current operating frequency F of the
단계 21에서 실내 현재 온도(T)가 T1보다 높은 것으로 판단되면, 이는 실내의 현재 온도가 미리 설정된 실내온도의 유지범위 내에 있다는 의미이므로 제어부(160)는 압축기(110)의 운전주파수가 그대로 유지되도록 인버터(111)의 가변주파 수를 제어한다(S50).If it is determined in step 21 that the room current temperature T is higher than T 1 , this means that the room current temperature is within a preset range of the room temperature, and the
단계 21에서 실내 현재 온도(T)가 T1보다 낮은 것으로 판단되면, 이는 실내의 현재 온도가 미리 설정된 실내온도의 유지범위보다 낮다는 의미이므로 제어부(160)는 인버터(111)의 가변주파수를 제어하여 압축기(110)의 RPM 값을 떨어뜨려 압축기(110)의 운전주파수를 낮춤으로써 냉방력을 낮춘다(S31). 이때 제어부(160)에 의한 인버터(111)의 가변주파수 제어는 압축기(110)의 운전주파수가 (△×2+1)㎐ 만큼 낮아지도록 인버터(111)의 가변주파수를 제어하는 것이 바람직하다.If it is determined in step 21 that the room current temperature T is lower than T 1 , this means that the room current temperature is lower than the preset maintenance range of the room temperature, and thus the
다음에, 제어부(160)는 압축기(110)의 현재 운전주파수(F)가 저장부(140)에 저장된 공진운전주파수(Fr)에서 (△+1)㎐를 더한 값에 도달했는지를 판단한다(S41).Next, the
단계 41에서 압축기(110)의 현재 운전주파수(F)가 저장부(140)에 저장된 공진운전주파수(Fr)에서 (△+1)㎐를 더한 값에 도달했다고 판단되면, 이는 압축기(110)의 운전주파수가 계속 하락되는 추세에서 조만간 공진운전주파수(Fr)에 도달한다는 의미이므로 단계 31로 이동하여 제어부(160)는 압축기(110)의 운전주파수가 (△×2+1)㎐ 만큼 떨어지도록 인버터(111)의 가변주파수를 제어한다.If it is determined in step 41 that the current operating frequency (F) of the
단계 41에서 압축기(110)의 현재 운전주파수(F)가 저장부(140)에 저장된 공진운전주파수(Fr)에서 (△+1)㎐를 더한 값에 도달하지 않았다고 판단되면, 제어부(160)는 압축기(110)의 운전주파수가 그대로 유지되도록 인버터(111)의 가변주파수를 제어한다(S50).In step 41, when it is determined that the current operating frequency F of the
이에, 본 발명에 따르면, 압축기의 가동 시 발생되는 압축기의 원주방향 진동에 의한 운전주파수를 어큐뮬레이터의 고유진동수 대역으로부터 회피시킬 수 있다.Thus, according to the present invention, it is possible to avoid the operating frequency caused by the circumferential vibration of the compressor generated during operation of the compressor from the natural frequency band of the accumulator.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 압축기의 가동 시 발생되는 압축기의 원주방향 진동에 의한 운전주파수를 어큐뮬레이터의 고유진동수로부터 회피시킴으로써 압축기 운전 시 소음이 저감되고, 나아가 어큐뮬레이터, 압축기 및 압축기 배관 등의 파손을 방지하여 에어컨 냉방시스템의 신뢰성을 개선할 수 있다.As described above, according to the present invention, by avoiding the operating frequency due to the circumferential vibration of the compressor generated during operation of the compressor from the natural frequency of the accumulator, noise during operation of the compressor is reduced, and further, the accumulator, the compressor and the compressor piping, etc. By preventing damage, it is possible to improve the reliability of the air conditioning cooling system.
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