KR20040012348A - 인버터공기조화기의 운전제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실외 공기온도에 따라 압축기의 운전주파수 및 팽창밸브의 개도값을 제어하는 인버터공기조화기의 운전제어방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 전원이 인가된 후, 팽창밸브는 단계적으로 개도값을 낮춤으로서 기준값에 도달하도록 제어하고, 압축기는 단계적으로 운전주파수를 상승시켜 기준값에 도달하도록 제어한다. 그리고 상기와 같이 압축기의 운전주파수와 팽창배브의 개도값을 제어하는데 있어서, 감지된 실외 공기온도에 따라 기준 실외 공기온도와 비교하여 압축기의 운전주파수와 팽창밸브의 개도값을 제어한다.

본 발명으로 인해서 실외 공기온도가 매우 높아, 압축기가 과부하 상태에 도달하는 경우, 압축기주파수 제어와 동시에 전자팽창밸브의 개도값을 제어함으로 인해서 빠른 시간 내에 안정된 전류가 흐르도록 제어함으로서, 본 발명에 따른 제품을 사용하는 사용자는 제품에 대한 만족감을 극대화시킬 수 있다.

Description

인버터공기조화기의 운전제어방법{A driving control method of inverter air- conditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기주파수와 팽창밸브의 개도값을 제어하는 인버터공기조화기의 운전제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 사용자 요구에 의해서 난방 사이클 및 냉방 사이클을 구동하고, 상기 난방 사이클의 운전에 의해서 더운 여름에 실내를 시원하게 조성한다. 또한 공기조화기는 실내의 습도를 조절하며, 실내공기를 쾌적한 청정상태로 조절한다.

이와 같이 구성되는 공기조화기의 순환 사이클은, 실내측의 열교환기가 응축기의 기능을 담당할 때 난방 사이클로 구성되고, 실내측의 열교환기가 증발기의 기능을 담당할 때 냉방사이클을 구성하게 된다.

도 1은 일반적인 공기조화기의 냉/난방 사이클의 간략도이다.

상기 난방 사이클에 의한 난방운전은, 먼저 압축기(3)에서 냉매를 압축한다. 압축된 냉매는 실내 열교환기(1)로 전달된다. 이때, 실내 열교환기(1)에 흐르는 냉매가 실내 측으로 열을 방출하여, 실내측으로 따뜻한 바람이 토출된다. 그리고 상기 실내 열교환기(1)를 통과한 냉매는 팽창밸브(4)를 통해서 실외 열교환기(2)로 흡입된다. 이때, 상기 실외 열교환기(2)가 증발 동작을 수행하여 차가운 바람을 실외로 토출시킨다.

한편, 냉방 사이클에 의한 냉방 운전은, 먼저 압축기(3)에서 냉매를 압축한다. 상기 압축된 냉매는 실외 열교환기(2)로 전달된다. 실외 열교환기(2)는 전달된 냉매를 응축하고, 응축된 냉매는 팽창밸브(4)를 통해서 실내 열교환기(1)로 전달시킨다. 따라서 실내 열교환기(1)가 구동됨에 따라, 냉매가 실내 공기의 열을 흡수하여, 실내측으로 차가운 바람이 토출된다.

이때, 상기 팽창밸브(4)는 실내 열교환기(1)와 실외 열교환기(2) 사이에 연결되어, 냉매가 일정한 비율로 흐르도록 조절하는 기능을 수행한다. 즉, 초기 운전조건에서는 팽창밸브(4)의 개도값이 크게 열려, 열교환된 냉매가 많이 흐르도록제어하고, 소정시간 동안 팽창밸브(4)의 개도값이 적어져, 결과적으로 설정된 개도값에 도달하여 냉매가 일정한 비율로 흐르도록 제어한다. 또한, 압축기(3)는 냉매를 압축하는데, 초기 운전조건에서부터 운전주파수가 단계적으로 상승하여, 소정시간이 경과하면 설정된 기준 운전주파수에 도달한다.

상기와 같이 팽창밸브(4)와 압축기(3)가 구동하는데 있어서, 팽창밸브(4)의 개도값과 압축기(3)의 운전주파수는 다음과 같이 제어된다.

도 2는 종래 기술에 따른 인버터공기조화기의 팽창밸브(4)의 개도값과 압축기(3)의 운전주파수 상태도이다.

인버터공기조화기로 전원이 인가되면, 압축기(3)가 구동을 시작하여 냉매를 압축한다. 압축된 냉매는 실외 열교환기(2)로 전달되고, 실외 열교환기(2)로 전달된 냉매는 팽창밸브(4)에 전달된다. 상기 팽창밸브(4)는 압축된 냉매가 일정한 양으로 실내 열교환기(1)로 공급되도록 개도값을 제어한다.

즉, 도면에 도시된 바와 같이, 인버터공기조화기가 초기 구동시에는 40초 동안 압축기(3)의 운전주파수가 2HZ로 운전하고, 동시에 압축기(3)의 구동으로 인해 압축된 냉매가 팽창밸브(4)로 공급된다. 이때, 상기 팽창밸브(4)는 30초 동안 최대로 열린 상태에서 냉매를 통과시킨다.

상기 팽창밸브(4)의 개도값이 최대인 초기 구동시에는, 압축기(3)의 운전주파수에 따른 냉매가 공급되어도 팽창밸브(4)가 최대 개도값으로 열려, 냉매를 압축하는 압축기(3)의 압력이 증가하지 않는다.

한편, 압축기(3)의 구동이 40초가 경과하면, 60초 동안 압축기(3)는 다음과같은 운전 주파수식으로 제어된다.

[식1a]

상기와 같은 운전주파수로 압축기(3)가 60초 동안 구동하고, 동시에 압축기(3) 구동으로 인해서 압축된 냉매는 팽창밸브(4)로 공급된다. 이때, 상기 팽창밸브(4)의 개도값은 초기 기동시 개도값보다 더 작다. 상기 팽창밸브(4)의 개도값은 70초 동안 1.5×pb의 개도값으로 도달하도록 닫히면서 냉매를 배출한다.

그리고 압축기(3)의 구동시간이 60초를 경과하면, 압축기(3)의 운전주파수는 전 단계보다 더 많이 상승하지만, 팽창밸브(4)의 개도값은 더 작은 개도값으로 진행한다. 즉, 압축기(3)는 다음과 같은 운전주파수 식으로 구동한다.

[식2a]

상기와 같은 운전주파수로 압축기(3)가 60초동안 구동하고, 동시에 압축기(3)의 구동으로 인해서 압축된 냉매는 팽창밸브(4)로 공급된다. 이때, 상기 팽창밸브(4)의 개도값은 전 단계보다 더 적은 개도값이 된다. 즉, 상기 팽창밸브(4)의 개도값은 1.2×pb의 개도값으로 60초 동안 닫히면서 냉매를 배출한다.

그리고 60초가 경과하면, 압축기(3)의 운전주파수는 전 단계보다 더 많이 상승하여 기준주파수(Fb)에 도달하고, 상기 기준주파수로 계속 구동된다. 그리고 팽창밸브(4)의 개도값은 전 단계보다 더 적게 열려 기준 개도값(1.0×pb)에 도달하게된다.

상기와 같이 기준주파수로 압축기(3)가 구동됨과 동시에 압축된 냉매가 팽창밸브(4)로 유입될 때, 상기 팽창밸브(4)의 개도값이 기준 개도값에 도달함에 따라 안정적으로 냉매의 유출입이 조절될 수 있도록 한다.

이때, 상기와 같이 압축기(3)의 운전주파수가 구동되는데 있어서, 주파수 상승속도가 실내외 전 온도범위에 대해서 현재 압축기(3)의 운전주파수가 50hz이하이면, 목표주파수를 향하여 1초당 1hz 상승하고, 현재주파수가 50hz이상이면 2초당 1hz상승하게 설계되었다. 즉, 실내/외 온도변화 유무에 관계없이 압축기(3)의 현재 운전주파수 측정값만으로 압축기(3)의 운전주파수 증가치를 제어하였다.

그러나 실외 공기온도가 고온인 경우, 압축기 구동에 따른 전류가 상승하게 된다. 그리고, 실외기 내에 구성된 부품온도가 상승되면, 본체에 흐르는 전류가 증가하게 된다.

또한, 실외 공기온도 변화에 상관없이 전자팽창밸브의 개도값 제어가 항상 동일하여, 실외 공기온도가 고온인 경우, 토출되는 냉매로 인한 압력상승으로 인해서 전류폭주가 발생되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 실외 공기온도에 따라, 인버터공기조화기의 압축기의 운전주파수와 팽창밸브의 개도값을 제어하는 인버터공기조화기의 운전제어방법을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 공기조화기의 냉/난방 사이클.

도 2는 종래 기술에 따른 인버터공기조화기의 팽창밸브의 개도값과 운전주파수의 제어상태도.

도 3은 본 발명에 따른 인버터공기조화기의 팽창밸브의 개도값과 운전주파수의 제어상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 실내 열교환기2 : 실외 열교환기

3 : 압축기4 : 팽창밸브

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터공기조화기의 운전제어방법은, 실외 공기온도에 따라, 압축기의 운전주파수 및 팽창밸브의 개도값을 설정하는 단계와; 실외 공기온도를 측정하는 단계와; 전원이 인가되면, 실외 공기온도에 따라 압축기가 최소운전주파수로 구동하는 단계와; 상기 압축기의 구동으로 압축된 냉매의 토출압력을 저감시키기 위해서, 실외 공기온도에 따라 하강폭을 가변조절해서 팽창밸브를 최대값에서 기준개도값으로 단계적으로 제어하는 단계와; 압축기의 운전주파수가 최소운전주파수에서 기준 운전주파수까지 단계적으로 증가하도록, 측정된 실외 공기온도에 따라 압축기의 운전주파수 상승폭을 가변조절하는 단계를 포함하여 구성된다.

이하 본 발명에 따른 인버터공기조화기의 운전제어방법에 대해 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 인버터공기조화기의 팽창밸브의 개도값과 운전주파수의 제어상태도이다.

인버터공기조화기에 전원이 인가되고 도면에 도시된 바와 같이, 실외 공기온도가 41도 이하이면, 팽창밸브의 개도값과 압축기의 운전주파수는 다음과 같이 구동된다.

도시된 바와 같이, 인버터공기조화기 본체로 전원이 인가되고, 압축기(3)가 구동을 시작하여 냉매를 압축한다. 압축된 냉매는 실외 열교환기(2)로 전달되고, 상기 실외 열교환기(2)로 전달된 냉매는 팽창밸브(4)에 전달된다. 상기 팽창밸브(4)는 압축된 냉매가 일정한 양으로 실내 열교환기(1)로 공급되도록 개도값을 제어한다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 인버터공기조화기가 초기 구동시에는, 40초 동안 압축기(3)의 운전주파수가 25hz로 운전하고, 동시에 압축기(3)의 구동으로 인해 압축된 냉매가 팽창밸브(4)로 공급된다. 이때, 상기 팽창밸브(4)는 30초 동안 최대로 열린 상태에서 냉매를 통과시킨다.

상기 팽창밸브(4)의 개도값이 최대인 초기 구동시에는, 압축기(3)의 운전주파수에 따른 냉매가 공급되어도 팽창밸브(4)가 최대 개도값으로 열려져, 팽창밸브(4)로 고온고압의 냉매가 안정적으로 공급된다. 또한, 냉매를 압축하는 압축기(3)의 압력이 증가하지 않는다.

한편, 압축기(3)의 구동이 40초가 경과하면, 압축기(3)는 다음과 같은 운전주파수 식으로 60초 동안 구동제어된다.

[식1b]

상기와 같은 운전주파수로 압축기(3)가 60초 동안 구동하고, 동시에 압축기(3) 구동으로 인해서 압축된 냉매는 팽창밸브(4)로 공급된다. 이때, 상기 팽창밸브(4)의 개도값은 초기 기동시 개도값보다 더 작다. 상기 팽창밸브(4)의 개도값은 70초 동안 1.5×pb의 개도값으로 도달하도록 닫히면서 냉매를 배출한다.

그리고 압축기(3)의 구동시간이 60초를 경과하면, 압축기(3)의 운전주파수는 전 단계보다 더 많이 상승하지만, 팽창밸브(4)의 개도값은 더 작은 개도값을 진행한다. 즉, 압축기(3)는 다음과 같은 운전주파수 식으로 구동한다.

[식2b]

상기와 같은 운전주파수로 압축기(3)가 60초 동안 구동하고, 동시에 압축기(3)의 구동으로 인해서 압축된 냉매는 팽창밸브(4)로 공급된다. 이때, 상기 팽창밸브(4)의 개도값은 전 단계보다 더 적은 개도값이 된다. 즉, 상기 팽창밸브(4)의 개도값은 1.2×pb의 개도값으로 60초 동안 닫히면서 냉매를 배출한다.

그리고 60초가 경과하면, 압축기(3)의 운전주파수는 전 단계보다 더 많이 상승하여 기준주파수에 도달하고, 상기 기준주파수로 계속 구동된다. 그리고 팽창밸브(4)의 개도값은 전 단계보다 더 적게 열려 기준 개도값(1.0×pb)에 도달하게 된다.

상기와 같이 기준주파수로 압축기(3)가 구동됨과 동시에 압축된 냉매가 팽창밸브(4)로 유입될 때, 상기 팽창밸브(4)의 개도값이 기준 개도값에 도달함에 따라 안정적으로 냉매의 유출입이 조절될 수 있도록 한다.

이때, 상기와 같이 실외 공기온도가 43도 미만인 경우, 상기 압축기(3)의 운전주파수가 50HZ이하인 경우 1초당 1HZ씩 상승시키고, 상기 압축기(3)의 운전주파수의 회전상태가 50HZ이상인 경우는 2초당 1HZ씩 상승시킨다.

한편, 실외 공기온도가 43도 이상이면, 압축기(3)의 운전주파수 및 팽창밸브(4)의 개도값이 다음과 같이 제어된다.

실외 공기온도가 43도 이상되면, 압축기(3)는 과부하 운전조건이라 판단하여압축기(3)의 운전주파수 및 팽창밸브(4)의 개도값을 제어한다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이 인버터공기조화기가 초기 구동시, 40초 동안 압축기(3)의 운전주파수가 25hz로 운전하고, 동시에 압축기(3)의 구동으로 인해서 압축된 냉매가 팽창밸브(4)로 공급된다. 이때, 상기 팽창밸브(4)는 30초 동안 최대로 열린 상태이다.

상기 팽창밸브(4)의 개도값이 최대인 초기 구동시에는, 압축기(3)의 운전주파수에 따른 고온고압의 냉매가 안정적으로 공급되고, 또한 냉매를 압축하는 압축기(3)의 압력이 증가하는 것이 방지된다.

한편, 압축기(3)의 구동시간이 40초가 경과하면, 압축기(3)는 60초 동안 다음과 같은 운전주파수 식으로 제어된다.

[식1c]

상기와 같은 운전주파수로 압축기(3)가 60초 동안 구동하고, 동시에 압축기(3) 구동으로 인해서 압축된 냉매는 팽창밸브(4)로 공급된다. 이때, 상기 팽창밸브(4)의 개도값은 초기 기동시 개도값보다 더 작다. 상기 팽창밸브(4)의 개도값은 70초 동안 2.0×pb의 개도값으로 도달하도록 기동제어되면서 열리게 된다. 이는 표준조건에서보다 과부하 운전조건에서 팽창밸브(4)의 개도값이 더 큰 값으로 적용됨으로서, 압축된 냉매가 실외 열교환기(2)를 거쳐 팽창밸브(4)를 통과하여 실내 열교환기(1)로 유입됨에 따라 발생되는 부하증가를 줄일 수 있다. 또한, 이로 인해서 더욱 빠른 시간 안에 실내 공기를 시원하게 조성하여 표준 온도조건으로 인버터공기조화기가 구동하도록 제어할 수 있다.

그리고 압축기(3)의 구동시간이 60초가 경과하면, 압축기(3)의 운전주파수가 전 단계보다 더 많이 상승하지만, 팽창밸브(4)의 개도값은 더 작은 개도값으로 진행된다. 즉, 압축기(3)는 다음과 같은 운전주파수 식으로 구동한다.

[식2c]

상기와 같은 운전주파수 식으로 압축기(3)의 구동시간이 60초 동안 구동하고, 동시에 압축기(3)의 구동으로 인해서 압축된 냉매는 팽창밸브(4)로 공급된다. 이때, 상기 팽창밸브(4)의 개도값은 전 단계보다 더 적은 개도값이 된다. 즉, 상기 팽창밸브(4)의 개도값은 1.5×pb의 개도값으로 110초 동안 기동제어되면서 열리게 된다. 이때, 상기 팽창밸브(4)의 개도값은 표준조건에서보다 과부하 운전조건에서 더 큰 값으로 적용된다.

상기와 같이 기준주파수로 압축기(3)가 구동됨과 동시에 압축된 냉매가 팽창밸브(4)로 유입될 때, 상기 팽창밸브(4)의 개도값이 기준 개도값으로 열림에 따라 안정적으로 냉매의 유출입이 조절될 수 있다.

이때, 상기와 같이 실외 공기온도가 41도 이상인 경우, 상기 압축기(3)의 운전주파수는 25HZ이하인 경우, 1초당 1HZ씩 상승시키고, 상기 압축기(3)의 운전주파수가 25HZ이상인 경우, 3초당 1HZ씩 상승시키며, 상기 압축기(3)의 운전주파수가 50HZ이상인 경우, 10초당 1HZ씩 상승시킨다.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명은 측정된 실외 공기온도를 기설정된 실외 공기온도값과 비교하여, 전자팽창밸브의 개도값을 제어하고 동시에 압축기의 운전주파수를 단계적으로 제어하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 한다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

따라서 본 발명에 따른 인버터공기조화기의 운전제어방법으로 인해서 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

본 발명으로 인해서 초기 기동시 높은 실외 공기온도에 대하여 전자팽창변의 개도값을 각 단계에서 상향 조정함으로서, 제품내에 흐르는 전류를 제어하여 전류폭주를 방지하였다. 그리고 실외 온도가 특정 온도 이상인 경우, 압축기의 주파수 상승속도를 낮추어 전류제한을 안정적으로 수행하도록 제어할 수 있다.

이와 같이 실외 공기온도가 매우 높아, 압축기가 과부하 상태에 도달하는 경우, 압축기주파수 제어와 동시에 전자팽창밸브의 개도값을 제어함으로 인해서 빠른 시간 내에 안정된 전류가 흐르도록 제어함으로서, 본 발명에 따른 제품을 사용하는 사용자는 제품에 대한 만족감을 극대화시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 실외 공기온도에 따라, 압축기의 운전주파수 및 팽창밸브의 개도값을 설정하는 단계와;

   실외 공기온도를 측정하는 단계와;

   전원이 인가되면, 실외 공기온도에 따라 압축기가 최소운전주파수로 구동하는 단계와;

   상기 압축기의 구동으로 압축된 냉매의 토출압력을 저감시키기 위해서, 실외 공기온도에 따라 하강폭을 가변조절해서 팽창밸브를 최대값에서 기준개도값으로 단계적으로 제어하는 단계와;

   압축기의 운전주파수가 최소운전주파수에서 기준 운전주파수까지 단계적으로 증가하도록, 측정된 실외 공기온도에 따라 압축기의 운전주파수 상승폭을 가변조절하는 단계를 포함하여 구성되는 인버터공기조화기의 운전제어방법.