KR100697196B1

KR100697196B1 - 유니터리 에어컨의 압축기 급속 온오프 방지 제어 방법

Info

Publication number: KR100697196B1
Application number: KR1020040113680A
Authority: KR
Inventors: 박정택; 이원희; 황윤제; 현승엽
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2007-03-21
Also published as: KR20060075117A; US7458227B2; US20060156748A1; EP1684024A1; DE602005009314D1; CN1796886A; ES2308371T3; EP1684024B1

Abstract

본 발명에 따른 유니터리 에어컨의 압축기 급속 온오프 방지 제어 방법은, 서머스탯으로부터 단일 용량 운전 신호(Y)가 입력되어 실외기 운전이 시작된 후에 특정 운전 스테이지가 일정 시간 이상 지속되면, 상기 특정 운전 스테이지 보다 높은 운전 스테이지로 변경하여 운전하고, 상기 특정 운전 스테이지 보다 높은 운전 스테이지로 변경하여 운전한 후 특정 시간 이내에 상기 서머스탯의 신호에 따라 압축기가 정지하게 되면, 다음 운전시에는 특정 운전 스테이지로 운전을 시작하고, 이 운전 상태가 일정 시간 이상 지속되어도 계속해서 특정 운전 스테이지로 운전됨으로써, 압축기가 급속하게 on/off 되는 것을 방지하여 압축기 운전의 신뢰성을 확보함과 아울러 압축기의 수명이 길어지도록 하는 효과가 있다.

압축기, 유니터리, 실외기, 3-스테이지, 1-스테이지 서머스탯, 용량 가변

Description

유니터리 에어컨의 압축기 급속 온오프 방지 제어 방법{Control method preventing rapid on/off of compressor for unitary air-conditioner}

도 1은 종래 1-스테이지형 유니터리 에어컨의 제어 회로 블록도,

도 2는 종래 2-스테이지형 유니터리 에어컨의 제어 회로 블록도,

도 3은 본 발명에 따른 유니터리 에어컨의 제어 블록 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 유니터리 에어컨의 가변 운전 제어 방법 중 운전 지속 시간에 따라 스테이지 변경 상태가 도시된 그래프,

도 5는 본 발명에 따른 유니터리 에어컨의 중 스테이지 운전 상태에서 압축기 급속 온오프 방지 제어 방법이 도시된 그래프,

도 6은 본 발명에 따른 유니터리 에어컨의 약 스테이지 운전 상태에서 압축기 급속 온오프 방지 제어 방법이 도시된 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 1-스테이지 서머스탯 53 : 실내기

54 : 실내팬 55 : 실외기

60 : 제어유닛 61 : 운전상태 저장부

62 : 시작운전상태 판단부 63 : 스테이지 변경 판단부

본 발명은 북미에서 많이 사용되는 유니터리 에어컨의 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 1-스테이지 서머스탯으로 복수 스테이지 실외기가 운전 가능하도록 하는 유니터리 에어컨의 압축기 급속 온오프 방지 제어 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래 1-스테이지 유니터리 에어컨의 제어 회로 블록도로서, 주요 회로 단자 연결 상태를 나타낸 도면이다.

이에 도시된 바와 같이 1-스테이지 유니터리(1-stage unitary) 에어컨은 실내에 설치된 1-스테이지 서머스탯(Thermostat)(11)으로부터 운전 또는 정지 신호를 받아 1-스테이지 실내기(13) 및 1-스테이지 실외기(15)를 운전하도록 구성된다.

이와 같은 1-스테이지 유니터리 에어컨은 미국 등 북미 지역의 대부분 일반 가정에서 사용하고 있는 에어컨 시스템으로서, 1-스테이지 서머스탯(11)의 ON/OFF 작동 지시에 따라 1-스테이지 실내기(13)와 1-스테이지 실외기(15)가 용량 가변 없이 ON/OFF 작동만이 가능하도록 이루어진다. 반면, 실내팬(17)은 강,중,약으로 풍량 조절이 가능하도록 구성된다.

최근에는 에너지 절약과 보다 편안한 냉난방 작동이 요구되면서 강약 조절이 가능한 2 스테이지 서머스탯이 적용된 제품도 사용되고 있다.

도 2는 종래 2-스테이지 유니터리 에어컨의 제어 블록도로서, 주요 회로 단자 연결 상태를 나타낸 도면이다.

이에 도시된 바와 같이 2 스테이지 유니터리 에어컨은 2-스테이지 서머스탯(21)이 구비되고, 2-스테이지 서머스탯(21)의 강(Y2) 또는 약(Y1) 신호에 따라 2-스테이지 실내기(23)와 2-스테이지 실외기(25)의 용량이 가변되면서 강약 운전이 가능하도록 구성된다. 그리고, 실내팬(27)은 강,중,약으로 풍량 조절이 가능하도록 구성되어 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 1-스테이지 유니터리 에어컨은 1-스테이지 서머스탯(11)에 1-스테이지 실내기(13)와 1-스테이지 실외기(15)가 연결되어 동작이 가능하도록 구성되어 있기 때문에 1-스테이지 서머스탯(11)에 도 2에 도시된 2-스테이지 실내기(13) 또는 2-스테이지 실외기(15) 등 복수의 스테이지를 갖는 실내기 또는 실외기를 적용하여 이용하기는 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 1-스테이지 서머스탯에 용량 가변형 실외기를 적용할 수 있도록 함으로써, 사용자의 필요에 따라 1-스테이지 서머스탯에 용량 가변형 실외기를 적용하여 다양한 적용 가능성을 갖도록 하고, 특히 압축기가 급속하게 on/off 되는 것을 방지하여 압축기의 운전 신뢰성을 확보함과 아울러 수명이 길어지도록 하는 유니터리 에어컨의 압축기 급속 온오프 방지 제어 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 유니터리 에어컨의 압축기 급속 온오프 방지 제어 방법은, 서머스탯으로부터 단일 용량 운전 신호(Y)가 입력되어 실외기 운전이 시작된 후에, 상기 실외기의 용량 가변 운전에 따른 복수 개의 운전 스테이지 중의 특정 운전 스테이지가 일정 시간 이상 지속되면, 상기 특정 운전 스테이지 보다 높은 운전 스테이지로 변경하여 운전하고, 상기 특정 운전 스테이지 보다 높은 운전 스테이지로 변경하여 운전한 후 특정 시간 이내에 상기 서머스탯의 신호에 따라 압축기가 정지하게 되면, 다음 운전시에는 특정 운전 스테이지로 운전을 시작하고, 이 운전 상태가 일정 시간 이상 지속되어도 계속해서 특정 운전 스테이지로 운전되는 것을 특징으로 하여 가능하게 된다.

상기 운전 스테이지가 강,중,약 운전 스테이지로 구분된 경우에, 중 운전 스테이지가 A 시간 이상 지속되면 강 운전 스테이지로 변경되고, 상기 강 운전 스테이지의 운전 시간이 특정 시간(Ta) 이내이면, 다음 운전시에는 상기 중 운전 스테이지로 운전을 시작하고, 이 운전 상태가 A 시간 이상 지속되어도 계속해서 중 운전 스테이지로 운전되고; 약 운전 스테이지가 B 시간 이상 지속되면 강 운전 스테이지로 변경되고, 상기 강 운전 스테이지의 운전 시간이 특정 시간(Tb) 이내이면, 다음 운전시에는 상기 약 운전 스테이지로 운전을 시작하고, 이 운전 상태가 B 시간 이상 지속되어도 계속해서 약 운전 스테이지로 운전된다.

상기 A 시간은 B 시간보다 길게 설정되고, 상기 중 운전 스테이지에서 변경되어 강 운전 스테이지로 운전된 상기 특정 시간(Ta)은 상기 약 운전 스테이지에서 변경되어 강 운전 스테이지로 운전된 상기 특정 시간(Tb) 보다 길게 설정된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 가변 스테이지형 유니터리 에어컨의 제어 블록 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가변 스테이지형 유니터리 에어컨은 실내에 설치되는 1-스테이지 서머스탯(51)과, 상기 1-스테이지 서머스탯(51)의 신호를 입력받아 작동되는 실내기(53)와, 상기 1-스테이지 서머스탯(51)과 실내기(53)에 연결되어 용량 가변 실외기(55)로 구성된다.

상기 1-스테이지 서머스탯(51)은 에어컨 ON/OFF 신호만을 발생시키도록 구성된다.

상기 실내기(53)는 상기 1-스테이지 서머스탯(51)의 신호에 따라서만 동작되는 1-스테이지 방식으로 구성되거나, 상기 1-스테이지 서머스탯(51)의 신호와 용량 가변 실외기(55)의 신호에 따라 동작되는 2-스테이지 방식으로 구성될 수도 있다. 그리고 상기 실내기(53)에 구비되는 실내팬(54)은 강,중,약 운전이 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.

특히, 상기 용량 가변 실외기(55)는 상기 1-스테이지 서머스탯(51)의 신호에 따라 ON/OFF 작동되는데, 에어컨 작동 중에는 자체의 제어 유닛(60)에 따라 압축기 또는 실외 열교환기의 용량이 자동으로 가변될 수 있도록 구성된다.

즉, 상기 실외기 제어 유닛(60)은 이전 또는 현재의 운전 상태를 저장하는 운전 상태 저장부(61)와, 상기 운전 상태 저장부(61)에 저장된 이전 운전 상태에 따라 시작 운전 스테이지를 결정하여 실외기(55)를 운전시키는 시작 운전 상태 판단부(62)와, 상기 시작 운전 상태 판단부(62)의 결정에 따라 운전되고 있는 실외기(55)의 운전 상태를 판단하여 운전 스테이지를 변경하는 스테이지 변경 판단부(63)로 구성된다.

그리고, 상기 압축기(미도시)는 용량 변경이 가능한 하나의 인버터 타입 압축기로 구성되거나, 복수개의 정속 압축기가 구비될 수 있다. 특히 복수개의 정속 압축기가 구비된 경우에는 용량이 서로 다른 압축기가 구비되어 강, 중, 약 스테이지 운전이 가능한 3-스테이지 이상의 운전이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 갖는 유니터리 에어컨을 이용한 본 발명에 따른 유니터리 에어컨의 가변 운전 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.

상기 1-스테이지 서머스탯(51)으로부터 상기 실내기(53) 및 실외기(55)에 단일 용량 운전 신호(Y)가 입력되면, 상기 실외기(55)의 상기 시작 운전 상태 판단부(62)에서, 상기 운전 신호(Y)가 입력되기 전에 운전(이하 '이전 운전' 이라 함)되어 상기 이전 운전 상태 저장부(61)에 기록된 실외기 운전 스테이지 및 그 스테이지로 운전된 시간의 조합에 따라 실외기(55)의 시작 운전 스테이지를 결정하여 운전(이하 '다음 운전' 이라 함)한다.

참고로, 본 발명에서 실외기(55)의 운전 스테이지는 다양한 단계의 스테이지로 적용할 수 있으나, 일반적으로 적용될 수 있는 강, 중, 약으로 구분되는 3-스테이지 운전 모드를 중심으로 설명한다.

실외기(55)의 각 운전 스테이지의 운전 능력에 따라, 강 운전 스테이지는 A1 값, 중 운전 스테이지는 상기 A1 값보다 낮은 B1값, 약 운전스테이지는 상기 B1값보다 낮은 C1값으로 가중치를 설정하고, 상기 이전 운전 중, 연속된 상기 각 운전 스테이지의 가중치 값에 그 운전 스테이지의 운전 시간을 곱하여 환산한 적산값(X)에 따라 상기 다음 운전 스테이지를 결정한다.

즉, 운전 능력에 따라 강 운전 스테이지는 100, 중 운전 스테이지는 55, 약 운전 스테이지는 35로 가중치가 설정되고, 약 운전 스테이지로 a초, 중 운전 스테이지로 b초, 강 운전스테이지로 c초 동안 연속하여 이전 운전이 진행된 경우에 적산값(X)은 다음과 같이 계산된다.

X = 35 ×a + 55 ×b + 100 ×c

이와 같이 결정되는 이전 연속 운전의 적산값(X)에 따라 운전되는 상기 다음 운전 스테이지는 아래의 [표 1]에서와 같이 상기 적산값(X)이 α보다 작으면 약 운전 스테이지로 설정되고, α와 β사이이면 중 운전 스테이지로 설정되며, β이상이면 강 운전 스테이지로 운전이 시작된다.

이전운전 상태		다음운전 스테이지
1시간 이상 OFF		강
1시간 이하	X < α	약
	α< X < β	중
	β< X	강

상기 표에서 α= 60000, β= 120000 로 설정될 수 있다.

따라서, 상기 [표 1]에서와 같이 이전 운전이 종료되어 1시간 이상 정지된 상태에서 다음 운전이 시작되면, 이전 운전의 적산값(X)에 관계없이 다음 운전은 강 스테이지로 시작되고, 이전 운전이 종료된 지 1시간 이하이면, 연속 운전한 각 운전 스테이지의 적산값(X)에 따라 다음 운전 스테이지가 결정되어 운전된다.

특히, 상기와 같이 하여 상기 다음 운전이 시작된 후에, 하기의 [표 2]에서와 같이 특정 운전 스테이지가 일정 시간 이상 지속되는 적산값이 산출되면, 상기 특정 운전 스테이지 보다 높은 운전 스테이지로 변경하여 운전된다.

현재운전 스테이지	적산값	변경운전 스테이지
약	α' < X	강
중	β' < X	강

상기 표에서 α' = 42860, β' = 90000 로 설정될 수 있다.

즉, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 중 운전 스테이지가 A시간(예를 들면, 27분) 이상 지속되면, 실내 냉방 능력을 더 높일 필요가 있다고 판단하여 강 운전 스테이지로 변경하여 운전하고, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 약 운전 스테이지가 B시간(예를 들면, 20분) 이상 지속되면 동일한 이유로 강 운전 스테이지로 변경된다.

상기에서 중 스테이지 운전 시간인 A시간이 약 스테이지 운전 시간인 B 시간 보다 길게 설정되는 이유는 중 스테이지 운전시에는 약 스테이지 운전 시간보다 그만큼 냉방 공간의 주변 부하에 대하여 어느 정도 대응력 있게 작동하고 있다고 판단하여 길게 설정하고, 그래도 계속해서 중 스테이지로의 운전 시간이 지속될 경우에 강 운전으로 전환하게 된다.

다음, 상기와 같이 특정 운전 스테이지 보다 높은 운전 스테이지로 변경하여 운전한 후 특정 시간 이내에 상기 서머스탯의 신호에 따라 압축기가 정지하게 되면, 하기의 [표 3]에서와 같이 다음 운전시에는 특정 운전 스테이지로 운전을 시작하고, 이 운전 상태가 일정 시간 이상 지속되어도 계속해서 특정 운전 스테이지로 운전된다.

이전 변경 운전 상태	다음운전 스테이지
약 운전 중 스테이지 증가에 따라 강 운전이 5분 미만	약
중 운전 중 스테이지 증가에 따라 강 운전이 10분 미만	중

즉, 도 5에 도시된 바와 같이 중 운전 스테이지가 A시간(예를 들면, 27분) 이상 지속되어 강 운전 스테이지로 변경된 후, 이 운전 시간이 특정 시간(Ta; 예를 들면 10분) 이내에 상기 1-스테이지 서머스탯(51)의 신호에 의해 압축기가 정지하게 되면, 상기 운전상태 저장부(61)에 기억되고, 다음 운전시에는 시작운전 상태판단부(62)에 의해 중 운전 스테이지로 운전을 시작하고, 운전중 스테이지 변경 판단부(63)에서 상기 운전 상태가 A 시간(27분) 이상 지속되어도 계속해서 중 운전 스테이지로 운전된다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이 약 운전 스테이지가 B시간(예를 들면, 20분) 이상 지속되어 강 운전 스테이지로 변경된 후, 이 운전 시간이 특정 시간(Tb; 예를 들면 5분) 이내에 상기 1-스테이지 서머스탯(51)의 신호에 의해 압축기가 정지하게 되면, 상기와 동일하게 상기 운전상태 저장부(61)에 기억되고, 다음 운전시에는 시작운전 상태판단부(62)에 의해 상기 약 운전 스테이지로 운전을 시작하고, 운전중 스테이지 변경 판단부(63)에서 상기 운전 상태가 B 시간(20분) 이상 지속되어도 계속해서 약 운전 스테이지로 운전된다.

이와 같이 중 또는 약 운전 스테이지로 운전 중인 상태에서 강 운전 스테이지로 변경 운전되어, 압축기의 운전 용량이 확대된 상태에서 상기 1-스테이지 서머스탯의 명령으로 압축기가 특정 시간 이내에 꺼질 경우에, 실내 냉방 부하에 대하여 강 운전 스테이지로 변경하지 않더라도 어느 정도 냉방 부하에 대한 대응이 이루어지는 것으로 판단하여 다음 운전시에는 압축기의 운전 용량을 확대하지 않게 된다.

특히, 상기와 같이 압축기의 운전 용량을 확대하지 않음으로서, 압축기의 용량이 확대된 후에 바로 정지함으로써 발생할 수 있는 압축기의 손상을 방지할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은, 1-스테이지 서머스탯에 다양한 운전 스테이지로 용량 가변형 실외기를 적용할 수 있도록 구성되기 때문에 사용자의 필요에 따라 1-스테이지 서머스탯에 용량 가변형 실외기를 적용하여 다양한 적용 가능성을 확보함과 아울러, 보다 쾌적한 공조 환경을 조성할 수 있는 이점이 있다.

특히, 본 발명에 따른 유니터리 에어컨의 압축기 급속 온오프 방지 제어 방법은, 이전 운전시의 압축기 용량 변경 상태에 따라 다음 운전시에 압축기 용량 변 경을 제어함으로써 압축기가 급속하게 on/off 되는 것을 방지하여 압축기 운전의 신뢰성을 확보함과 아울러 압축기의 수명이 길어지도록 하는 이점이 있다.

Claims

서머스탯으로부터 단일 용량 운전 신호(Y)가 입력되어 실외기 운전이 시작된 후에, 상기 실외기의 용량 가변 운전에 따른 복수 개의 운전 스테이지 중의 특정 운전 스테이지가 일정 시간 이상 지속되면, 상기 특정 운전 스테이지 보다 높은 운전 스테이지로 변경하여 운전하고,

상기 특정 운전 스테이지 보다 높은 운전 스테이지로 변경하여 운전한 후 특정 시간 이내에 상기 서머스탯의 신호에 따라 압축기가 정지하게 되면,

다음 운전시에는 특정 운전 스테이지로 운전을 시작하고, 이 운전 상태가 일정 시간 이상 지속되어도 계속해서 특정 운전 스테이지로 운전되는 유니터리 에어컨의 압축기 급속 온오프 방지 제어 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 운전 스테이지가 강,중,약 운전 스테이지로 구분된 경우에,

중 운전 스테이지가 A 시간 이상 지속되면 강 운전 스테이지로 변경되고,

상기 강 운전 스테이지의 운전 시간이 특정 시간 이내이면,

다음 운전시에는 상기 중 운전 스테이지로 운전을 시작하고, 이 운전 상태가 A 시간 이상 지속되어도 계속해서 중 운전 스테이지로 운전되는 유니터리 에어컨의 압축기 급속 온오프 방지 제어 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 운전 스테이지가 강,중,약 운전 스테이지로 구분된 경우에,

약 운전 스테이지가 B 시간 이상 지속되면 강 운전 스테이지로 변경되고,

상기 강 운전 스테이지의 운전 시간이 특정 시간 이내이면,

다음 운전시에는 상기 약 운전 스테이지로 운전을 시작하고, 이 운전 상태가 B 시간 이상 지속되어도 계속해서 약 운전 스테이지로 운전되는 유니터리 에어컨의 압축기 급속 온오프 방지 제어 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 운전 스테이지가 강,중,약 운전 스테이지로 구분된 경우에,

중 운전 스테이지가 A 시간 이상 지속되면 강 운전 스테이지로 변경되고, 상기 강 운전 스테이지의 운전 시간이 특정 시간(Ta) 이내이면, 다음 운전시에는 상기 중 운전 스테이지로 운전을 시작하고, 이 운전 상태가 A 시간 이상 지속되어도 계속해서 중 운전 스테이지로 운전되고;

약 운전 스테이지가 B 시간 이상 지속되면 강 운전 스테이지로 변경되고, 상기 강 운전 스테이지의 운전 시간이 특정 시간(Tb) 이내이면, 다음 운전시에는 상기 약 운전 스테이지로 운전을 시작하고, 이 운전 상태가 B 시간 이상 지속되어도 계속해서 약 운전 스테이지로 운전되며;

상기 A 시간은 B 시간보다 길게 설정된 유니터리 에어컨의 압축기 급속 온오프 방지 제어 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 중 운전 스테이지에서 변경되어 강 운전 스테이지로 운전된 상기 특정 시간(Ta)은 상기 약 운전 스테이지에서 변경되어 강 운전 스테이지로 운전된 상기 특정 시간(Tb) 보다 길게 설정된 유니터리 에어컨의 압축기 급속 온오프 방지 제어 방법.