KR100310771B1 - 멀티에어컨의압축기안전제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 부하 상태에 따라 변화되는 전류량을 감지하여 압축기가 운전중인상태, 과부하상태 또는 정상부하상태인가 여부에 따라서 압축기의 구동을 안전하게 제어하기 위한 멀티 에어컨의 압축기 안전제어장치에 관한 것이다.

이것을 위해 본 발명은 전원회로부를 구비한 멀티 에어컨의 압축기구동장치에 있어서,

압축기를 구동하는 모터의 동작을 온, 오프 시키는 릴레이를 제어하는 동시에 전류감지수단의 센서 펄스폭의 크기변화에 따라 압축기의 부하량을 계산하고, 압축기가 정상상태 운전인가 또는 과부하 상태인가 여부를 판단하여 압축기의 작동을 제어하는 마이컴과,

이 마이컴의 제어신호에 따라 온, 오프되어 압축기 구동모터의 구동을 온, 오프시키는 릴레이와, 압축기가 운전중인가 여부를 압축기에 인가되는 전류량을 감지하여 변화되는 전류량에 의해 유기되는 전압을 이 마이컴에 출력하는 전류감지수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

멀티 에어컨의 압축기 안전제어장치{Compressor Safety Control system for Multi Airconditioner}

본 발명은 멀티 에어컨(Multi Airconditioner)에 관한 것으로, 특히 압축기의 부하 상태에 따라 변화되는 전류량을 감지하여 압축기가 운전중인상태, 과부하상태 또는 정상부하상태인가 여부에 따라서 압축기의 구동을 안전하게 제어하기 위한 멀티 에어컨의 압축기 안전제어장치에 관한 것이다.

멀티 에어컨은 소위 프리 조인트라 일컬어지고 있으며, 도 1 에 도시한 바와 같이 단일의 압축기(1)에 복수대의 실내기(3A, 3B, 3C)가 병렬로 연결되어 있으며, 각각의 실내기 운전조건에 따라 실내기 운전에 대한 지령이 별도의 통신수단에 의해 압축기가 구비된 실외기의 구동회로부에 전송되면 마이컴에서는 이와 같은 지령신호를 받아 들여서 실내기(3A, 3B, 3C)의 입구측에 연결되어 있는 팽창밸브(4A, 4B, 4C)를 제어하여 각각의 실내기로 흡입되는 냉매를 조절하여 실내의 공기를 차갑게 만들게 된다.

이러한 일련의 동작들을 냉동 사이클이라 칭한다.

상기한 냉동사이클을 구성하기 위해서는 기본적으로 압축기(1)와, 콘덴서라 불리우는 응축기(2)와, 더운열과 차가운 열을 열교환하는 실내기(3A, 3B, 3C)내에 장착된 열교환기 또는 증발기로 구성된다.

상기한 구성요소들이 하나의 폐루프를 형성하고, 이 폐루프 내에 냉매가 흘러 다니면서 압력과 온도 등의 물리적인 성질의 영향에 의해 액체, 기체 등의 상(相

) 변화를 일으키게 되며, 이때 흡열과 발열작용을 하게되면서 열교환을 하게 된다.

이와 같은 냉동사이클은 도 2 와 같은 PH 선도로 나타낼수 있다.

도 2에서 (a)와 같이 저압저온의 기체 냉매가 압축기(1) 입구를 통과하면서 고압고온의 기체상태로 변화하게 된다.

이러한 상태의 냉매는 다시(c)와 같이 응축기(2)를 통과하면서 고압저온의 액체 상태의 냉매가 된다.

이는 다시(d)와 같이 병렬접속된 팽창밸브(4A, 4B, 4C)를 통과하면서 저압저온의 액체냉매가 된다.

이것은 (e)와 같이 실내기(3A, 3B, 3C)내의 증발기를 통과하면서 실내의 더운 공기를 흡수하게 되고, 이를 통해서 실내공기는 차갑게 만들고, 냉매는 기체상태로 변화하게 된다.

이는 재차 (b)와 같이 압축기(1)로 들어가며 냉매사이클은 순환하게 된다.

정상적인 사이클을 형성하기 위해서는 팽창밸브(4A, 4B, 4C)가 모두 개방 상태이어야 하지만, 실태기가 운전오프상태이거나 운전중이더라도 설정온도보다 실내온도가 더 차가워 지는 경우에는 팽창밸브(4A, 4B, 4C)를 폐쇄하게 된다.

특히 3개의 팽창밸브(4A, 4B, 4C)중에서 2개의 팽창밸브를 폐쇄하고 1개의 팽창밸브 만을 개방시켜 냉매를 통과시키게되면 압축기(1)에서 내보내는 냉매량에 비하여 팽창밸브(4A, 4B, 4C)를 통해 통과시킬수 있는 능력이 상대적으로 적어지므로 폐루프 형태의 냉동사이클에서 일종의 병목현상이 나타나면서 압축기(1)출구의 온도가 급격히 상승하게 된다.

한편 에어컨에서는 시스템의 안전을 위해 압축기(1)에 인가되는 전원이 자동적으로 차단될 수 있는 기구적 스위치가 구비되어져 있어, 압축기(1)의 온도가 급격하게 상승되면 상기한 기구적 스위치가 작동되어 압축기(1)에 공급되는 전원을 차단하게 된다.

도 3 은 종래의 멀티 에어컨 전원 및 압축기 구동 회로 구성도를 나타낸 것으로서, 압축기를 구동하는 모터(M)의 동작을 온, 오프 시키는 릴레이(RY₁)를 제어하는 마이컴(10)과, 교류전원(AC 220V)을 브리지 정류 및 평활하고 정전압 IC(IC₁)를 통해 안정화된 직류전원을 상기 마이컴(10)에 공급하는 전원회로부(11)와, 상기 마이컴(10)의 제어신호에 따라 온, 오프되어 압축기 구동모터(M)의 구동을 온, 오프시키는 릴레이(RY₁)로 구성되어져 있다.

그의 동작을 설명하면 다음과 같다.

마이컴(10)에서는 압축기 구동지령신호를 출력하여 릴레이(RY1)를 작동시키게 되면 압축기 구동모터(M)에 릴레이(RY₁) 접점을 통해 교류전원(AC 220V)이 인가되므로 모터(M)가 회전구동되므로 이에 따라 압축기가 구동된다.

이와같은 상태에서 에어컨의 압축기 출구온도가 너무 높아지고, 과전류가 흘러 기구적 스위치(SW₁)가 오프된 상태라면 압축기 구동모터(M)가 구동중단되어 이로인해 압축기가 구동되지 않는다.

이때 마이컴(10)에서 도 1 에 도시된 팽창밸브(4A, 4B, 4C)를 폐쇄시켜야되는 상태인줄 알고 팽창밸브(4A, 4B, 4C)의 개도량을 계속 닫았는데도 불구하고, 압축기가 재기동을 시도하게 되면 시스템의 동작이 불안정해지는 문제점이 있다.

즉, 종래의 멀티 에어컨에서는 압축기에 전원이 인가되었는지 여부를 감지할수 있는 감지수단이 구비되어 있지 않기 때문에 마이컴에서는 마치 압축기에 전원이 인가되지 않은 상태에서도 전원이 인가된 것으로 오인하고 나머지 액츄에이터들을 구동시키기 때문에 시스템이 과열될 우려가 있어 동작이 불안정한 상태가 되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하고자하여 제안된것으로서, 압축기의 부하상태에 따라 변화되는 전류량을 감지하여 압축기가 운전중인 상태인가 또는 과부하상태인가, 정상부하상태인가에 상응하여 적절한 제어를 행함으로써 멀티 에어컨 시스템이 안전하게 동작할수 있도록 하는 멀티 에어컨의 압축기 안전제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은 전원회로부를 구비한 멀티 에어컨의 압축기구동장치에 있어서,

압축기를 구동하는 모터의 동작을 온, 오프 시키는 릴레이를 제어하는 동시에 전류감지수단의 센서 펄스폭의 크기변화에 따라 압축기의 부하량을 계산하고, 압축기가 정상상태운전인가 또는 과부하상태인가 여부를 판단하여 압축기의 작동을 제어하는 마이컴과, 이 마이컴의 제어신호에 따라 온, 오프되어 압축기 구동모터의 구동을 온, 오프시키는 릴레이와, 압축기가 운전중인가 여부를 압축기에 인가되는 전류량을 감지하여 변화되는 전류량에 의해 유기되는 전압을 이 마이컴에 출력하는 전류감지수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한 상기한 마이컴은 전류감지수단을 통하여 에어컨이 과부하 상태로 운전되는가 여부를 판단한 후 실내기로 유입되는 냉매의 량을 조절하는 팽창밸브의 개도량을 제어함을 특징으로 한다.

또한 상기한 마이컴은 전류감지수단으로부터 출력되는 펄스신호가 없을 경우 시스템의 안전을 위해 압축기의 구동을 일정시간 동안 중지시키도록 제어함을 특징으로 한다.

그리고 상기한 전류감지수단은 압축기구동모터에 인가되는 전원라인에 흐르는 전류를 감지하는 센서와, 센서에 유기되는 전압을 반파정류하는 다이오드와, 부하상태에 따라 클램핑된 구형파 전압을 발생하는 트랜지스터 및 저항으로 구성됨을 특징으로 한다.

도 1 은 멀티 에어컨의 구성도.

도 2 는 멀티 에어컨 시스템의 개략적인 PH선도.

도 3 은 종래의 멀티 에어컨 전원 및 압축기 구동 회로 구성도.

도 4 는 본 발명에 의한 멀티 에어컨의 압축기 안전제어장치의 회로 구성도.

도 5 는 본 발명에서 부하 변동에 따른 인터럽트전압의 파형폭 변화 파형도.

도 6 은 본 발명에서 마이컴 제어 동작 흐름도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

10A : 마이컴 12 : 전류 감지부

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명한다.

도 4 는 본 발명에 의한 멀티 에어컨의 압축기 안전제어장치의 회로 구성도를 나타낸 것으로서, 도시한 바와 같이 전원회로부(11)를 구비한 멀티 에어컨의 압축기 구동장치에 있어서, 압축기를 구동하는 모터(M)의 동작을 온, 오프 시키는 릴레이(RY₁)를 제어하는 동시에 전류감지부(12)의 센서 펄스폭의 크기 변화에 따라 압축기의 부하량을 계산하고, 압축기가 정상상태 운전인가 또는 과부하상태인가 여부를 판단하여 압축기의 작동을 제어하는 마이컴(10A)과, 상기 마이컴(10A)의 제어신호에 따라 온, 오프되어 압축기 구동모터(M)의 구동을 온, 오프 시키는 릴레이(RY₁)와, 압축기가 운전중인가 여부를 압축기에 인가되는 전류량을 감지하여 변화되는 전류량에 의해 유기되는 전압을 상기 마이컴(10A)에 출력하는 전류감지부(12)로서 구성되어져 있다.

또한 상기한 마이컴(10A)은 전류감지부(12)를 통하여 에어컨이 과부하 상태로 운전되는가 여부를 판단한 후 실내기로 유입되는 냉매의 량을 조절하는 팽창밸브의 개도량을 제어하도록 구성되어져있다.

또한 상기한 마이컴(10A)은 전류감지부(12)로부터 출력되는 펄스신호가 없을 경우 시스템의 안전을 위해 압축기의 구동을 일정시간동안 중지시켜 제어하도록 구성되어져 있다.

그리고 상기한 전류감지부(12)는 압축기 구동모터(M)에 인가되는 전원라인에 흐르는 전류를 감지하는 센서(CT)와, 상기 센서(CT)에 유기되는 전압을 반파 전류하는 다이오드(D₁)와, 부하상태에 따라 클램핑된 구형파 전압을 발생하는 트랜지스터(Q₁) 및 저항(R₁∼ R₄)으로 구성되어져 있다.

도 4 중 미설명 부호 SW₁은 기구적 스위치 이고, BD는 브리지 다이오드이고, IC₁은 정전압 IC이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용효과를 첨부한 도면 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 기구적 스위치(SW₁)와 압축기 구동 모터(M)사이에 흐르는 전류를센서(CT)로 감지한 후 다이오드(D₁) 및 트랜지스터(Q₁)를 통해 마이컴(10A)의 인터럽트 신호 포트(INT)에 입력되는 신호의 펄스 폭은 압축기(1)에 인가되는 전류량의 크기에 따라 변화하게 된다.

즉 상기한 기구적 스위치(SW₁)와 모터(M) 사이에 흐르는 전류의 크기에 따라 센서(CT)에 인가되는 교류전압이 유기되며 상용주파수(60Hz) 주기로 전류의 방향이 변하게 된다.

이때 만일 양(+)의 반주기 유기 전원이 다이오드(D1)를 통하게 되면 도 5 와 같은 유기전압이 트랜지스터(Q₁)의 베이스측에 가해져 트랜지스터(Q₁)가 턴온 되므로 그의 에미터측에는 도 5 의 ②, ④와 같은 약 5V의 구형파 전압이 발생하게 된다.

즉 압축기(1)에 흐르는 전류의 크기가 압축기(1)에 걸리는 부하의 크기에 따라 변화되면서 센서(CT)양단에 유기되는 전압의 크기는 도 5 의 ①, ③과 같이 변화하게 되고 이와 같은 전압이 트랜지스터(Q₁)를 통하게 되면 도 5 의 ②, ④와 같이 펄스의 폭이 변화하게 된다.

이와 같은 펄스가 마이컴(10A)의 인터럽트 신호 포트(INT)를 통해 가해지면 마이컴(10A)에서는 도 6 에 나타낸 바와 같이 압축기가 운전조건이면 압축기 구동신호를 출력하여 압축기를 구동시키고 일정주기로 인터럽트가 발생하는가를 판별한다.

만일 일정주기로 인터럽트가 발생하면 인터럽트의 주기를 계산하여 압축기가과부하로 운전되는가를 판별한다.

이 경우 표준부하운전상태이면 리턴하여 그냥 빠져나가고 과부하운전상태이면 도 1 에 도시된 팽창밸브(4A, 4B, 4C)를 순간적으로 더욱 개방한다거나 혹은 압축기(1)의 구동을 잠시 정지시킨다거나 하는 등 시스템에 적절한 제어를 수행한다.

한편, 압축기가 운전조건이 아니면 압축기의 구동을 중단시켜 시스템이 안전한 상태로 운전되도록 하고, 만일 일정주기의 인터럽트가 발생되지 않으면 압축기의 구동을 중단시키고 일정시간 경과후에는 다시 압축기의 운전조건을 판별하여 압축기를 재차 구동시키도록 제어하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 온, 오프형 멀티 에어컨에 있어, 압축기의 부하 상태에 따라 변화되는 전류량을 감지하여 압축기가 운전중인 상태, 과부하상태 또는 정상부하 상태인가 여부에 따라 압축기의 구동을 안전하게 제어함으로써 멀티에어컨 시스템의 성능향상은 물론 제품 수명을 연장시킬수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 전원 회로부(11)를 구비한 멀티 에어컨의 압축기 구동장치에 있어서,

   압축기를 구동하는 모터(M)의 동작을 온, 오프 시키는 릴레이(RY1)를 제어하는 동시에 전류감지수단(12)의 센서 펄스폭의 크기 변화에 따라 압축기의 부하량을 계산하고, 압축기가 정상상태 운전인가 또는 과부하상태인가 여부를 판단하여 릴레이(RY1)를 온,오프시키는 제어신호를 출력하는 마이컴(10A)과,

   상기 마이컴의 제어신호에 따라 온, 오프되어 압축기 구동모터(M)의 구동을 온, 오프 시키는 릴레이(RY1)와,

   압축기가 운전중인가 여부를 압축기에 인가되는 전류량을 감지하여 변화되는 전류량에 의해 유기되는 전압을 상기 마이컴(10A)에 출력하는 전류감지수단(12)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 멀티 에어컨의 압축기 안전제어장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 마이컴(10A)은 상기 전류감지수단(12)을 통하여 에어컨이 과부하 상태로 운전되는가 여부를 판단한후 실내기로 유입되는 냉매의 량을 조절하는 팽창밸브의 개도량을 제어함을 특징으로 하는 멀티 에어컨의 압축기 안전제어장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 마이컴(10A)은 상기 전류감지수단(12)으로부터 출력되는 펄스신호가 없을 경우 시스템의 안전을 위해 압축기의 구동을 일정시간동안 중지시키도록 제어함을 특징으로 하는 멀티 에어컨의 압축기 안전제어장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 전류감지수단(12)은 압축기 구동모터(M)에 인가되는 전원라인에 흐르는 전류를 감지하는 센서와, 센서에 유기되는 전압을 반파정류하는 다이오드와, 부하상태에 따라 클램핑된 구형파 전압을 발생하는 트랜지스터 및 저항으로 구성됨을 특징으로 하는 멀티 에어컨의 압축기 안전제어장치.