KR20190055954A - 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기에는, 실내온도를 감지하는 실내온도센서, 전원 및 설정온도가 입력되는 전원부 및 설정온도 입력부 및 상기 전원부, 상기 설정온도 입력부 및 상기 실내온도센서에서 소정의 정보 및 명령을 수신하여 압축기의 구동을 제어하는 제어부가 포함되고, 상기 제어부에는, 상기 설정온도 및 상기 실내온도와 무관하게 상기 전원부의 입력에 따라 상기 압축기를 제어하는 시동제어부 및 상기 실내온도가 상기 설정온도에 도달되도록 상기 압축기를 제어하는 정시제어부가 포함되고, 상기 정시제어부에는, 안정화제어부 및 상기 안정화제어부 보다 상기 압축기의 운전주파수를 큰 폭으로 변화시키는 쾌속제어부가 포함되며, 상기 압축기는 상기 시동제어부, 상기 쾌속제어부 및 상기 안정화제어부 중 어느 하나로 제어된다.

Description

공기조화기 및 그 제어방법{AIR CONDITIONER AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}

본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

공기조화기는 소정공간의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 기기이다. 일반적으로, 상기 공기조화기에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함되며, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉매사이클이 구동되어, 상기 소정공간을 냉방 또는 난방할 수 있다.

이때, 상기 소정공간은 상기 공기조화기가 사용되는 장소에 따라, 다양하게 제안될 수 있다. 예를 들어, 상기 공기조화기가 가정이나 사무실에 배치되는 경우, 상기 소정공간은 집 또는 건물의 실내 공간일 수 있다. 또한, 상기 공기조화기가 자동차에 배치되는 경우, 상기 소정공간은 사람이 탑승하는 탑승 공간일 수 있다.

상기 공기조화기에는, 상기 응축기 또는 상기 증발기로 기능하는 실내 열교환기와 실외 열교환기가 포함된다. 상기 실내 열교환기는 상기 소정공간에 배치되는 실내기에 설치되며, 상기 실외 열교환기는 상기 소정공간의 외부에 배치되는 실외기에 설치된다.

상기 공기조화기는 사용자로부터 입력된 설정온도까지 상기 소정공간을 냉방또는 난방하도록 운전된다. 그에 따라, 공기조화기는 상기 소정공간의 공기를 사용자가 원하는 온도로 조화시킬 수 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 상기 공기조화기는 다양한 방식으로 제어될 수 있다. 이하, 본 출원인이 출원한 공기조화기의 제어방법에 관하여 설명한다.

선행문헌 : 출원번호 2008-0063554호, 공기조화기의 제어방법

상기 선행문헌은 공기조화기의 전원이 입력되고 수행되는 기동운전과 상기 기동운전을 통해 사이클이 안정화된 경우 수행되는 정시운전의 전환에 대하여 기재하였다. 상기 기동운전을 통해 신속하게 정시운전으로 전환함으로서 보다 빠르게 설정온도까지 상기 소정공간을 냉방 또는 난방할 수 있다.

그러나, 상기 기동운전은 공기조화기의 각 구성을 초기화하여 구동을 시작하는 준비단계에 해당됨으로 공기조화기의 전체적인 운전에는 큰 영향을 주지 않는다. 즉, 상기 정시운전이 공기조화기의 전체적인 운전에 영향을 주는 것으로 이를 제어하는 것이 중요하다.

종래에 공기조화기의 정시운전은 신속하게 설정온도에 도달하기 위한 쾌속운전 또는 안정적으로 실내온도를 유지하기 위한 안정화운전 중 어느 하나로 수행되었다.

상기 쾌속운전의 경우, 비교적 빠르게 설정온도에 도달될 수 있으나 사이클이 불안정해지는 문제점이 있었다. 그에 따라, 실내온도가 설정온도에 정확하게 도달되지 못하며, 압축기가 ON/OFF를 반복하는 문제가 발생되었다. 또한, 그에 따라 사용자가 공기조화기의 운전을 신뢰하지 못하는 문제점이 있었다.

반면, 상기 안정화운전의 경우, 사이클이 안정적으로 운영될 수 있으나 설정온도에 도달되는 시간이 비교적 길어지는 문제점이 있었다. 그에 따라, 사용자가 불쾌감을 오랜시간동안 느끼며, 사용자의 불편함이 커지는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 소정의 조건에 따라 쾌속운전과 안정화운전이 서로 전환되며 운전될 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 쾌속운전에서 안정화운전으로 전환되는 경우, 그 차이를 보상함에 따라 보다 안정적으로 운전되는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기에는, 실내온도를 감지하는 실내온도센서, 전원 및 설정온도가 입력되는 전원부 및 설정온도 입력부 및 상기 전원부, 상기 설정온도 입력부 및 상기 실내온도센서에서 소정의 정보 및 명령을 수신하여 압축기의 구동을 제어하는 제어부가 포함되고, 상기 제어부에는, 상기 설정온도 및 상기 실내온도와 무관하게 상기 전원부의 입력에 따라 상기 압축기를 제어하는 시동제어부 및 상기 실내온도가 상기 설정온도에 도달되도록 상기 압축기를 제어하는 정시제어부가 포함되고, 상기 정시제어부에는, 안정화제어부 및 상기 안정화제어부 보다 상기 압축기의 운전주파수를 큰 폭으로 변화시키는 쾌속제어부가 포함되며, 상기 압축기는 상기 시동제어부, 상기 쾌속제어부 및 상기 안정화제어부 중 어느 하나로 제어된다.

상기 제어부에는, 소정의 정보를 연산 및 메모리하는 연산부 및 상기 연산부에서 전달된 소정의 정보에 따라 상기 쾌속제어부 또는 상기 안정화제어부에서 출력된 결과값 중 어느 하나를 상기 압축기에 전달하는 스위칭부가 더 포함될 수 있다.

상기 연산부는 상기 설정온도와 상기 실내온도의 차이를 연산하고, 상기 스위칭부는, 상기 설정온도와 상기 실내온도의 차이가 미리 정해진 수치보다 큰 경우, 상기 쾌속제어부에서 출력된 결과값을 상기 압축기에 전달하고, 상기 설정온도와 상기 실내온도의 차이가 미리 정해진 수치 이하인 경우, 상기 안정화제어부에서 출력된 결과값을 상기 압축기에 전달할 수 있다.

상기 제어부에는, 상기 스위칭부에 의해 상기 쾌속제어부에서 상기 안정화제어부로 전환될 때, 상기 압축기의 운전주파수 값을 보완하는 범프리스 보상부가 더 포함될 수 있다.

상기 범프리스 보상부는 상기 쾌속제어부에 의해 제어된 부분을 상기 안정화제어부에 의해 제어된 경우로 가정하여 그 값으로 운전주파수를 조정할 수 있다.

상기 전원부의 입력에 따라 상기 시동제어부에 의해 상기 압축기가 제어되고, 소정의 조건이 만족되는 경우, 상기 설정온도와 상기 실내온도에 따라 상기 쾌속제어부 및 상기 안정화제어부가 서로 변환되며 상기 압축기를 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따른 공기조화기의 제어방법에는 설정온도 및 실내온도가 입력 및 측정되고, 상기 설정온도와 상기 실내온도의 차이가 미리 정해진 수치보다 큰 경우, 쾌속제어부에 의해 압축기가 제어되는 쾌속운전이 수행되고, 상기 설정온도와 상기 실내온도의 차이가 미리 정해진 수치 이하인 경우, 안정화제어부에 의해 압축기가 제어되는 안정화운전이 수행되며, 상기 쾌속운전은 상기 안정화운전보다 시간에 따른 상기 압축기의 운전주파수 변화가 크도록 수행될 수 있다.

상기 쾌속운전이 수행되고, 상기 설정온도와 상기 실내온도의 차이가 미리 정해진 수치 이하인 경우, 운전주파수를 소정의 수치로 조정하는 범프리스 보상이 수행되고, 상기 안정화제어부에 의해 압축기가 제어되는 안정화운전이 수행될 수 있다.

상기 범프리스 보상은 상기 쾌속운전이 수행된 시간이 상기 안정화운전으로 수행되었을 경우 계산되는 운전주파수로 현재 운전주파수를 조정할 수 있다.

상기 안정화운전이 수행되고, 상기 설정온도와 상기 실내온도의 차이가 미리 정해진 수치보다 큰 경우, 상기 범프리스 보상이 수행되지 않으며 상기 쾌속제어부에 의해 압축기가 제어되는 쾌속운전이 수행될 수 있다.

공기조화기가 ON되고, 시동제어부에 의해 압축기가 제어되는 시동운전이 수행되고, 상기 쾌속제어부 또는 상기 안정화제어부에 의해 압축기가 제어되는 쾌속운전 또는 안정화운전이 수행될 수 있다.

상기 시동운전은 상기 설정온도와 상기 실내온도와 무관하게 미리 정해진 기준에 따라 수행되고, 상기 쾌속운전 및 상기 안정화운전은 상기 실내온도가 상기 설정온도에 도달되도록 수행될 수 있다.

상기 공기조화기가 OFF될 때까지, 상기 설정온도 및 상기 실내온도에 따라 상기 쾌속운전 또는 안정화운전이 서로 전환되며 수행될 수 있다.

상기 쾌속제어부와 상기 안정화제어부는 서로 다른 응답속도를 갖도록 구비될 수 있다.

이러한 본 발명에 의하면, 보다 빠르게 냉방 또는 난방을 제공하여 사용자의 불쾌함을 최소화하고, 실내온도가 설정온도에 비교적 정확하게 도달되어 사용자의 신뢰를 상승시킬 수 있다는 장점이 있다.

특히, 서로 상반되는 쾌속과 안정화를 모두 만족시키도록 운전됨에 따라 효과적으로 운전될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 서로 전환가능하게 마련되는 제어부를 통해 소정의 조건에 따라 제어부를 자동으로 전환시키며 운전될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 제어부가 전환될 때 발생되는 운전주파수 차이를 범프리스 보상하여 보다 안정적으로 제어부가 전환되어 운전될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 공기조화기의 구성 및 형태와 상관없이 적용될 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 제어구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 압축기 제어구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 제어흐름을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 운전을 종래와 비교하여 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 효과를 종래와 비교하여 도시한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 구성을 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기에는, 실내기에 배치되는 실내 열교환기(20)와, 실외기에 배치되는 실외 열교환기(30)가 포함된다. 상기 실내 열교환기(20) 및 상기 실외 열교환기(30)는 공기와 열교환하며 증발기 또는 응축기로 기능한다.

상기 실내기는 조화된 공기를 제공하도록 소정 공간에 배치되고, 상기 실외기는 상기 소정 공간의 실외에 배치될 수 있다. 또한, 상기 실내기에는, 상기 실내 열교환기(20)가 소정 공간의 공기와 열교환 되도록 공기를 강제대류 시키는 실내 팬(22) 및 실내 팬 모터(24)가 설치된다. 또한, 상기 실외기에는, 상기 실외 열교환기(30)가 실외 공기와 열교환 되도록 공기를 강제대류 시키는 실외 팬(32) 및 실외 팬 모터(34)가 설치된다.

상기 실내기와 상기 실외기는 냉매배관으로 연결되어 냉매사이클을 형성한다. 도 1에는 편의상, 상기 공기조화기을 상기 실내기와 상기 실외기로 구분하여 도시하지 않고, 냉매배관으로 연결된 냉매사이클로 도시하였다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 공기조화기에는, 압축기(10), 어큐뮬레이터(12), 팽창밸브(40) 및 유동전환부(50)가 포함된다.

상기 압축기(10)는 기상 냉매를 고온고압의 상태로 압축하여 배출하는 구성이다. 이때, 도 1에서 상기 압축기(10)는 하나로 도시되었으나, 병렬 또는 직렬로 연결된 복수 개로 마련될 수 있다.

상기 기액 분리기(12)는 상기 압축기(10)로 유입되기 전 기상 냉매가 분리되도록 마련된 구성이다. 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(10)로 유입될 수 있다.

상기 팽창밸브(40)는 응축기에서 응축된 고온고압 상태의 액상 냉매를 저압상태의 액상냉매로 팽창시키는 구성이다. 예를 들어, 상기 팽창밸브(40)에는, 전자팽창밸브(EEV, Electric Expansion Valve)가 포함될 수 있다.

상기 유동전환부(50)는 냉매를 상기 실내 열교환기(20) 또는 실외 열교환기(30) 측으로 가이드 하도록 제공된다. 예를 들어, 상기 유동전환부(50)에는, 사방 밸브가 포함될 수 있다.

이러한 상기 공기조화기의 구성은 예시적인 것으로 상기와 같은 구성이 생략되거나, 다른 구성이 추가될 수 있다. 예를 들어, 상기 압축기(10)에서 토출된 냉매 중 오일을 분리하기 위한 오일 분리기 등이 더 포함될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 제어구성을 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사상에 따른 공기조화기에는 제어부(100)가 구비된다. 도 2에서는 설명의 편의상, 상기 제어부(100)와 관련된 일부 구성만을 도시하였다.

상기 제어부(100)는 전원부(60), 설정온도 입력부(65), 실내온도 센서(26) 및 실외온도 센서(36)에서 소정의 정보 및 명령을 수신할 수 있다.

상기 전원부(60)는 사용자에 명령에 따라 공기조화기의 ON/OFF신호를 상기 제어부(100)에 전달하도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 전원부(60)는 리모컨 등과 같은 장치 또는 사용자가 소지한 모바일 단말기의 앱으로 제공될 수 있다.

상기 설정온도 입력부(65)는 사용자가 원하는 실내온도를 입력받아 이를 상기 제어부(100)에 전달하도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 설정온도 입력부(65)는 상기 전원부(60)와 함께 구비될 수 있다. 따라서, 사용자는 상기 공기조화기의 ON과 함께 설정온도를 결정하여 상기 제어부(100)에 전달할 수 있다.

상기 실내온도센서(26) 및 상기 실외온도센서(36)는 각각 실내공간 및 실외공간의 온도를 측정하도록 마련된다. 상기 실내온도센서(26)는 상기 실내공간 중 어느 한 곳에 배치될 수 있으며, 예를 들어 상기 실내 열교환기(20)로 유입되는 공기의 온도를 측정하도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 제어부(100)는 상기 압축기(10), 상기 팽창밸브(40), 상기 유동전환부(50), 상기 실내 팬 모터(24) 및 상기 실외 팬 모터(34)를 제어하도록 마련된다.

자세하게는, 상기 제어부(100)는 상기 압축기(10)의 ON/OFF 및 구동주파수를 조절할 수 있다. 특히, 상기 제어부(100)는 소정의 조건에 따라 상기 압축기(10)의 구동주파수를 조절하며 이는 도 3을 참조하여 자세하게 후술한다.

또한, 상기 제어부(100)는 상기 팽창밸브(40)의 개도를 조절하여, 냉매의 유량 등을 조절할 수 있다. 또한, 소정의 조건에 따라 상기 유동전환부(50)가 서로 다른 배관을 연결하도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부(100)는 상기 실내 팬 모터(24) 및 상기 실외 팬 모터(34)를 ON/OFF시키거나 RPM값을 조절할 수 있다. 그에 따라, 상기 실내 팬(22) 및 상기 실외 팬(32)이 소정의 속도로 회전되며 상기 실내 열교환기(20) 및 상기 실외 열교환기(30)가 열교환될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 구성을 참고하여 상기 공기조화기의 작동에 관하여 간략하게 설명한다.

우선, 사용자에 의해 상기 전원부(60) 및 상기 설정온도 입력부(65)에서 공기조화기의 전원 및 설정온도가 입력된다. 이와 같은 설정온도와 상기 실내온도 센서(26)에서 측정된 실내온도를 비교하여 공기조화기는 냉방 또는 난방운전을 할 수 있다.

상기 공기조화기가 냉방운전을 하는 경우, 즉, 상기 소정공간을 냉방하는 경우에 대해 설명한다. 이때, 상기 실내 열교환기(20)는 증발기로 기능하고, 상기 실외 열교환기(30)는 응축기로 기능한다.

상기 압축기(10)에서 압축된 기상 냉매는 상기 유동전환부(50)로 유동되고, 상기 유동전환부(50)는 냉매가 상기 실외 열교환기(30)로 유동되도록 가이드한다. 상기 실외 팬(32) 및 상기 실외팬 모터(34)에 의해 강제대류된 공기와 상기 실외 열교환기(30)를 유동하는 냉매가 열교환되며, 기상 냉매가 액상 냉매로 응축된다. 이와 같은 응축과정을 통해 상기 실외 열교환기(30)는 주위로 열을 방출하게 된다.

그리고, 응축된 액상 냉매는 상기 팽창밸브(40)로 유동되고, 상기 팽창밸브(40)는 고온고압 상태의 액상 냉매를 저압상태의 액상 냉매로 팽창시킨다. 팽창된 냉매는 상기 실내 열교환기(20)로 유동되고, 상기 실내 팬(22) 및 상기 실내 팬 모터(24)에 의해 강제대류된 공기와 상기 실내 열교환기(20)를 유동하는 냉매가 열교환되며, 액상 냉매가 기상 냉매로 증발된다. 이와 같은 증발과정을 통해 상기 실내 열교환기(20)는 상기 소정공간의 열을 빼앗아 냉방효과를 달성할 수 있다.

상기 실내 열교환기(20)에서 토출된 냉매는 상기 유동전환부(50)로 유동되고, 상기 유동전환부(50)는 상기 기액분리기(12)로 냉매의 유동을 가이드한다. 그리고, 냉매는 상기 기액분리기(12)에서 상기 압축기(10)로 복귀한다. 이와 같은 순환과정을 통해 상기 소정공간을 목적으로 하는 온도까지 냉방할 수 있다.

한편, 상기 공기조화기이 난방운전을 하는 경우, 즉, 상기 소정공간을 난방하는 경우에 대해 설명한다. 이때, 상기 실내 열교환기(20)는 응축기로 기능하고, 상기 실외 열교환기(30)는 증발기로 기능한다.

상기 압축기(10)에서 압축된 기상 냉매는 상기 유동전환부(50)로 유동되고, 상기 유동전환부(50)는 상기 실내 열교환기(20)로 냉매의 유동을 가이드한다. 상기 실내 팬(22) 및 상기 실내 팬 모터(24)에 의해 강제대류된 공기와 상기 실내 열교환기(20)를 유동하는 냉매가 열교환되며, 기상 냉매가 액상 냉매로 응축된다. 이와 같은 응축과정을 통해 상기 실내 열교환기(20)는 상기 소정공간으로 열을 방출하여 난방효과를 달성할 수 있다.

그리고, 상기 실내 열교환기(20)에서 토출된 냉매는 상기 팽창밸브(40)로 유동되고, 상기 팽창밸브(40)는 고온고압 상태의 액상 냉매를 저압상태의 액상 냉매로 팽창시킨다. 팽창된 냉매는 상기 실외 열교환기(30)로 유동된다.

상기 실외 팬(32) 및 상기 실외 팬 모터(34)에 의해 강제대류된 공기와 상기 실외 열교환기(30)를 유동하는 냉매가 열교환되며, 액상 냉매가 기상 냉매로 증발된다. 증발된 냉매는 상기 유동전환부(50)로 유동되고, 상기 유동전환부(50)는 냉매를 상기 기액분리기(12)로 유동시킨다.

냉매는 상기 기액분리기(12)에서 상기 압축기(10)로 복귀하고, 압축되어 다시 배출된다. 이와 같은 순환과정을 통해 상기 소정공간을 목적으로 하는 온도까지 난방할 수 있다.

이와 같이 모든 냉매의 순환은 상기 압축기(10)의 구동에 의해 결정될 수 있다. 이하, 상기 압축기(10)의 제어를 위한 제어부(100)의 구성을 자세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 압축기 제어구성을 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(100)에는 시동제어부(110)와 정시제어부(120, 130)가 구비된다. 상기 시동제어부(110)와 상기 정시제어부(120, 130)는 상기 압축기(10)를 선택적으로 제어하고, 상기 시동제어부(110)에 의해 상기 압축기(10)가 제어되는 경우를 시동운전이라 한다.

시동운전시, 상기 시동제어부(110)는 상기 전원부(60)에 입력에 따라 동작되는 구성으로 상기 압축기(10)를 ON시키고 소정의 운전주파수에 도달되도록 제어할 수 있다.

즉, 상기 시동제어부(110)는 상기 정시제어부(120, 130)에 의해 제어되기 위해 준비하는 구성으로 이해될 수 있다. 특히, 상기 시동운전은 미리 정해진 조건에 따라 운전되며, 실내온도 및 설정온도와는 무관하게 동작된다.

또한, 상기 정시제어부(120, 130)에 의해 상기 압축기가 제어되는 경우를 정시운전이라 한다. 상기 정시운전은 상기 시동운전에 의해 상기 압축기(10)가 안정적으로 구동되는 경우 수행된다. 상기 시동운전에서 상기 정시운전으로 전환되는 것은 선행문헌에 개시된 사항으로 자세한 설명은 생략한다.

상기 정시운전은 실내온도가 설정온도에 도달되도록 동작된다. 이때, 상기 정시제어부에는 쾌속제어부(120) 및 안정화제어부(130)가 구비된다. 상기 쾌속제어부(120)와 상기 안정화제어부(130)는 상기 압축기(10)를 선택적으로 제어한다. 즉, 본 발명의 사상에 따른 공기조화기의 압축기(10)는 상기 시동제어부(110), 상기 쾌속제어부(120) 및 상기 안정화제어부(130) 중 어느 하나로 제어된다.

상기 쾌속제어부(120)는 상기 안정화제어부(130)에 비해 상기 압축기(10)의 운전주파수를 큰 폭으로 변화시킨다. 예를 들어, 상기 쾌속제어부(120)가 상기 압축기(10)의 운전주파수를 단위시간당 12Hz씩 변화시킨다면, 상기 안정화제어부(130)는 상기 압축기(10)의 운전주파수를 단위시간당 12/5Hz씩 변화시킬 수 있다. 다시 말하면, 상기 쾌속제어부(120)와 상기 안정화제어부(130)는 서로 다른 응답속도를 갖도록 구비될 수 있다.

그에 따라, 상기 쾌속제어부(120)로 상기 압축기(10)가 제어되는 경우, 상기 압축기(10)의 운전주파수는 빠르게 변화된다. 반면, 상기 안정화제어부(130)에 의해 상기 압축기(10)가 제어되는 경우, 상기 압축기(10)의 운전주파수는 천천히 변화된다.

또한, 상기 정시제어부에는 상기 쾌속제어부(120) 또는 상기 안정화제어부(130) 중 어느 하나를 선택하여 상기 압축기(10)에 명령을 전달하는 스위칭부(140)가 구비된다. 상기 스위칭부(140)는 연산부(160)에서 전달된 소정의 정보에 따라 상기 쾌속제어부(120) 또는 상기 안정화제어부(130)에서 출력된 결과값 중 어느 하나를 상기 압축기(10)에 전달한다.

자세하게는, 상기 스위칭부(140)는 설정온도와 실내온도의 차이값에 대한 정보를 통해 상기 쾌속제어부(120) 또는 상기 안정화제어부(130) 중 어느 하나를 선택한다. 이때, 설정온도는 상기 설정온도입력부(65)에서 입력된 값이고, 실내온도는 상기 실내온도센서(26)에서 입력된 값이다.

상기 스위칭부(140)는 상기 설정온도와 실내온도의 차이가 큰 경우 상기 쾌속제어부(120)를 택하며, 상기 설정온도와 실내온도의 차이가 작은 경우 상기 안정화제어부(130)를 택한다. 예를 들어, 상기 설정온도와 실내온도의 차이가 1보다 큰 경우 상기 쾌속제어부(120)의 값으로 상기 압축기(10)의 주파수를 변경한다. 또한, 상기 설정온도와 실내온도의 차이가 1이하인 경우 상기 안정화제어부(130)의 값으로 상기 압축기(10)의 주파수를 변경한다.

또한, 상기 정시제어부에는 상기 스위칭부(140)에 의해 변환되는 제어부에 따라 상기 압축기(10)의 운전주파수 값을 보완하는 범프리스 보상부(150)가 구비된다.

특히, 상기 범프리스 보상부(150)는 상기 스위칭부(140)에 의해 상기 쾌속제어부(120)에서 상기 안정화제어부(130)로 변환된 경우에만 상기 압축기(10)의 운전주파수 값을 보완한다. 이와 같이 상기 펌브리스 보상부(150)에 의해 운전주파수가 보완되는 것을 범프리스(bumpless) 보상이라 할 수 있다.

예를 들어, 상기 범프리스 보상은 상기 안정화제어부(130)에 의해 제어된 경우를 가정하여 그 값으로 운전주파수가 조정될 수 있다. 즉, 실제로 상기 쾌적제어부(120)에 의해 제어되었지만, 상기 안정화제어부(130)에 의해 제어된 경우의 운전주파수 값을 계산하여 그 값으로 조정된다. 결과적으로, 범프리스 보상이 된 경우, 상기 압축기(10)의 운전주파수가 소정의 값만큼 작아진다.

수치적으로 예를 들면, 상기 쾌속제어부(120)는 운전주파수를 초당 5hz를 상승시키고, 상기 안정화제어부(130)는 운전주파수를 초당 1hz 상승시키는 것으로 가정한다. 상기 쾌속제어부(120)에 의해 5초동안 제어되어 0에서 25hz로 변화된 경우, 상기 안정화제어부(130)에 의해 제어된 경우 0에서 5hz로 변화된다. 따라서, 상기 쾌속제어부(120)에서 상기 안정화제어부(130)로 변환되는 경우, 운전주파수가 25hz에서 5hz로 조정된다.

또한, 상기 압축기(10)가 기준압력에 도달된 경우에는, 새로운 출력값을 상기 압축기(10)에 전달하지 않는다. 상기 기준압력은 사이클의 효율을 극대화하기 위한 상기 압축기(10)의 한계값으로 실내온도 및 실외온도에 따라 결정된다. 냉방운전시에는 기준압력값이 최소 한계값이 되며, 난방운전시에는 기준압력값이 최대한계값에 해당된다. 이와 같은 기준압력은 일반적으로 사용되는 것으로 자세한 설명은 생략한다.

상기에서 설명한 공기조화기의 구성을 바탕으로 공기조화기가 운전되는 일 예에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 제어흐름을 도시한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 공기조화기가 ON된다(S10). 이때, 사용자에 의해 설정온도가 입력되며, 설정온도와 실내온도의 차이에 의해 냉방 또는 난방으로 구동된다. 이하, 도 5에서 난방운전에 따른 본 발명의 압축기 운전주파수 변화를 참고하여, 도 4를 설명한다.

공기조화기가 ON됨에 따라, 상기 시동제어부(110)에 의해 시동운전이 수행된다(S20). 앞서 설명한 바와 같이, 시동운전은 설정온도와 실내온도와 무관하게 상기 압축기(10)의 운전주파수가 소정의 값에 도달되도록 운전된다. 상기 시동운전은 비교적 짧은 시간동안 수행될 수 있다.

상기 압축기(10)가 미리 정해진 운전주파수에 도달되거나, 미리 정해진 운전시간이 지난 후 시동운전이 종료된다. 즉, 정시운전이 수행된다.

정시운전이 수행되면, 설정온도와 실내온도의 차이가 1이하 인지 여부를 판단한다(S30). 이때, 수치적인 값은 예시적인 것으로 설계에 따라 다르게 결정될 수 있다.

설정온도와 실내온도의 차이가 1보다 큰 경우, 쾌속운전이 수행된다(S32). 즉, 상기 쾌속제어부(120)에서 계산된 값이 상기 압축기(10)에 입력되어 상기 압축기(10)의 운전주파수가 변화된다.

도 5를 참고하면, A구간이 쾌속운전에 해당된다. A구간을 살펴보면 상기 압축기(10)의 주파수가 한계주파수인 105Hz에 해당될 때까지 빠르게 상승된다. 이와 같은 압축기(10)의 구동에 따라 최대성능으로 실내공간이 난방된다. 즉, 빠른 속도로 실내공간이 난방될 수 있다.

상기 쾌속운전을 수행하며 계속적으로 설정온도와 실내온도의 차이를 모니터링하고, 설정온도와 실내온도의 차이가 1이하인 경우 안정화운전이 수행된다(S60). 이때, 시동운전에서 바로 안정화운전이 수행되는 경우가 있고, 쾌속운전 후 안정화운전이 수행되는 경우가 있다.

따라서, 이전에 쾌속운전이 수행되었는지 여부를 판단하고(S40), 수행되지 않은 경우 바로 안정화운전이 수행된다(S60). 이때, 쾌속운전의 수행여부는 바로 전을 의미한 것으로, 쾌속운전되고 안정화운전이 수행된 후는 해당되지 않는다.

반면, 이전에 쾌속운전이 수행된 경우, 범프리스 보상이 수행된다(S50). 앞서 설명한 바와 같이 범프리스 보상은 상기 범프리스 보상부(150)에 의해 쾌속운전이 안정화운전으로 수행되었다고 가정한 경우 상기 압축기(10)의 운전주파수로 현재 압축기(10)의 운전주파수를 조정한다.

도 5를 참고하면, B구간이 안정화운전에 해당되며, A구간에서 B구간으로 변환될 때 범프리스 보상에 의해 압축기의 운전주파수가 급격하게 줄어든 것을 알 수 있다. 또한, B구간을 살펴보면 A구간에 비하여 상기 압축기(10)의 주파수 변화가 거의 없다. 따라서, 상기 압축기(10)가 안정적으로 운전되며 실내온도가 설정온도에 도달될 수 있다.

상기 안정화운전을 수행하며 계속적으로 설정온도와 실내온도의 차이를 모니터링하고, 설정온도와 실내온도의 차이가 1보다 큰 경우 다시 쾌속운전이 수행될 수 있다(S32). 이는 현실적으로 매우 드문 경우에 해당되며, 범프리스 보상을 필요로 하지 않는다. 따라서, 일반적으로 공기조화기가 OFF(S70)될 때까지 안정화운전이 계속적으로 수행된다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 운전을 종래와 비교하여 도시한 도면이다. 종래의 경우, 정시제어 수행시, 상기 쾌속제어기(120)와 상기 안정화제어기(130)의 중간값으로 압축기의 운전주파수를 변화시키는 하나의 제어기를 갖는 경우에 해당된다.

도 5의 운전주파수(Hz) 그래프에 도시된 바와 같이, 운전이 시작되며 본 발명의 압축기(10)는 종래보다 빠르게 운전주파수가 상승된다. 이는 쾌속제어기(120)에 의해 제어되는 경우로, 종래보다 큰 값으로 운전주파수를 변화시키기 때문이다.

또한, 본 발명의 압축기(10)는 A구간에서 B구간으로 갈 때 안정화제어기(130)로 전환되어 제어된다. 그에 따라, 종래보다 작은 값으로 운전주파수가 변화되며 비교적 같은 값을 유지하도록 상기 압축기(10)가 운전된다.

즉, A구간에서는 종래보다 큰 값으로 운전주파수가 변화되며 B구간에서는 종래보다 작은 값으로 운전주파수가 변화된다. 그에 따라, 도 5의 실내평균온도 그래프에 도시된 바와 같이 처음에는 종래보다 빠르게 실내온도가 상승되고, 어느 지점이 후에는 종래보다 천천히 실내온도가 상승된다.

이때, 1과 2는 서로 다른 공기조화기에 대한 값에 해당된다. 예를 들어, 1의 경우 스탠드형 실내기가 구비된 공기조화기이고, 2의 경우 벽걸이형 실내기가 구비된 공기조화기일 수 있다. 이와 같은 구성의 차이로 상기 압축기(10)가 동일하게 운전되어도 실내온도의 변화가 다를 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 효과를 종래와 비교하여 도시한 도면이다. 도 6은 도 5의 실내평균온도 그래프를 수치적으로 나타낸 것이다.

동일한 구성을 갖는 종래1과 본 발명1을 비교하면, 설정온도와 실내온도의 차이가 5도에 도달되는 시간이 종래1은 12분 23초, 본 발명1은 11분 24초이다. 또한, 종래2와 본 발명 2를 비교하면, 설정온도와 실내온도의 차이가 5도에 도달되는 시간이 종래2는 9분 27초, 본 발명2는 7분 36초이다.

즉, 본 발명이 설정온도와 실내온도의 차이가 5도에 도달되는 시간이 종래에 비하여 빠르다. 5도는 예시적인 수치값으로 사용자가 즉각적인 냉방 또는 난방을 느낄 수 있는 값으로 결정될 수 있다. 따라서, 본 발명에 의해 보다 빠르게 추위 또는 더위에 의한 사용자의 불쾌감을 줄일 수 있다.

또한, 종래와 본 발명의 실내온도를 살펴보면, 종래는 0.7 또는 0.3의 편차를 가지며 본 발명은 0.1의 편차를 갖는다. 즉, 본 발명이 사용자가 입력한 설정온도에 비교적 정확하게 도달됨을 알 수 있다. 따라서, 사용자로 하여금 신뢰감을 줄 수 있다.

즉, 본 발명은 종래에 비하여 보다 빠르게 냉방 또는 난방을 제공하며, 실내온도가 설정온도에 비교적 정확하게 도달될 수 있다.

10: 압축기 20 : 실내 열교환기
30 : 실외 열교환기 100 : 제어부
110 : 시동제어부 120 : 쾌속제어부
130 : 안정화제어부 140 : 스위칭부
150 : 범프리스 보상부

Claims (14)

1. 실내온도를 감지하는 실내온도센서;
   전원 및 설정온도가 입력되는 전원부 및 설정온도 입력부; 및
   상기 전원부, 상기 설정온도 입력부 및 상기 실내온도센서에서 소정의 정보 및 명령을 수신하여 압축기의 구동을 제어하는 제어부;가 포함되고,
   상기 제어부에는,
   상기 설정온도 및 상기 실내온도와 무관하게 상기 전원부의 입력에 따라 상기 압축기를 제어하는 시동제어부; 및
   상기 실내온도가 상기 설정온도에 도달되도록 상기 압축기를 제어하는 정시제어부;가 포함되고,
   상기 정시제어부에는,
   안정화제어부 및 상기 안정화제어부 보다 상기 압축기의 운전주파수를 큰 폭으로 변화시키는 쾌속제어부가 포함되며,
   상기 압축기는 상기 시동제어부, 상기 쾌속제어부 및 상기 안정화제어부 중 어느 하나로 제어되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부에는,
   소정의 정보를 연산 및 메모리하는 연산부; 및
   상기 연산부에서 전달된 소정의 정보에 따라 상기 쾌속제어부 또는 상기 안정화제어부에서 출력된 결과값 중 어느 하나를 상기 압축기에 전달하는 스위칭부;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 연산부는 상기 설정온도와 상기 실내온도의 차이를 연산하고,
   상기 스위칭부는,
   상기 설정온도와 상기 실내온도의 차이가 미리 정해진 수치보다 큰 경우, 상기 쾌속제어부에서 출력된 결과값을 상기 압축기에 전달하고,
   상기 설정온도와 상기 실내온도의 차이가 미리 정해진 수치 이하인 경우, 상기 안정화제어부에서 출력된 결과값을 상기 압축기에 전달하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제어부에는,
   상기 스위칭부에 의해 상기 쾌속제어부에서 상기 안정화제어부로 전환될 때, 상기 압축기의 운전주파수 값을 보완하는 범프리스 보상부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 범프리스 보상부는 상기 쾌속제어부에 의해 제어된 부분을 상기 안정화제어부에 의해 제어된 경우로 가정하여 그 값으로 운전주파수를 조정하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 전원부의 입력에 따라 상기 시동제어부에 의해 상기 압축기가 제어되고,
   소정의 조건이 만족되는 경우, 상기 설정온도와 상기 실내온도에 따라 상기 쾌속제어부 및 상기 안정화제어부가 서로 변환되며 상기 압축기를 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
7. 설정온도 및 실내온도가 입력 및 측정되고,
   상기 설정온도와 상기 실내온도의 차이가 미리 정해진 수치보다 큰 경우, 쾌속제어부에 의해 압축기가 제어되는 쾌속운전이 수행되고,
   상기 설정온도와 상기 실내온도의 차이가 미리 정해진 수치 이하인 경우, 안정화제어부에 의해 압축기가 제어되는 안정화운전이 수행되며,
   상기 쾌속운전은 상기 안정화운전보다 시간에 따른 상기 압축기의 운전주파수 변화가 크도록 수행되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 쾌속운전이 수행되고,
   상기 설정온도와 상기 실내온도의 차이가 미리 정해진 수치 이하인 경우, 운전주파수를 소정의 수치로 조정하는 범프리스 보상이 수행되고,
   상기 안정화제어부에 의해 압축기가 제어되는 안정화운전이 수행되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 범프리스 보상은 상기 쾌속운전이 수행된 시간이 상기 안정화운전으로 수행되었을 경우 계산되는 운전주파수로 현재 운전주파수를 조정하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 안정화운전이 수행되고,
    상기 설정온도와 상기 실내온도의 차이가 미리 정해진 수치보다 큰 경우, 상기 범프리스 보상이 수행되지 않으며 상기 쾌속제어부에 의해 압축기가 제어되는 쾌속운전이 수행되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
11. 제 7 항에 있어서,
    공기조화기가 ON되고,
    시동제어부에 의해 압축기가 제어되는 시동운전이 수행되고,
    상기 쾌속제어부 또는 상기 안정화제어부에 의해 압축기가 제어되는 쾌속운전 또는 안정화운전이 수행되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 시동운전은 상기 설정온도와 상기 실내온도와 무관하게 미리 정해진 기준에 따라 수행되고,
    상기 쾌속운전 및 상기 안정화운전은 상기 실내온도가 상기 설정온도에 도달되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 공기조화기가 OFF될 때까지,
    상기 설정온도 및 상기 실내온도에 따라 상기 쾌속운전 또는 안정화운전이 서로 전환되며 수행되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
14. 제 7 항에 있어서,
    상기 쾌속제어부와 상기 안정화제어부는 서로 다른 응답속도를 갖도록 구비되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.

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