KR0164917B1 - 공기조화기의 운전제어방법 - Google Patents

공기조화기의 운전제어방법 Download PDF

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사토 후미오
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Abstract

본 발명은 공기조화기의 운전제어방법에 관한 것으로서, 공기조화기의 냉매순환용 압축기의 회전수의 제어형태를 운전개시로부터의 시간에 대한 회전수 패턴(Nst(t))로서 미리 기억해두고 압축기의 회전수를 그 회전수 패턴(Nst(t))에 따라서 제어하고, 또 공기조화기의 운전개시로부터 안정운전에 이르기까지의 공기조화기 전체의 총전류((It1)에 대한 설정값을 전류패턴(It1(t))으로서 미리 설정하고 총전류(It1)를 전류패턴(It1(t)에 따라서 그것을 넘지 않도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기조화기의 운전제어방법
제1도는 본 발명에 의한 공기조화기의 운전제어방법에 있어서의 압축기 회전수 기준의 운전패턴의 한 예를 나타내는 도면.
제2도는 본 발명을 적용하는 공기조화기 및 제어장치의 계통도.
제3도는 제1도의 운전패턴을 실시하는 전체적인 순서를 나타내는 흐름도.
제4도는 제3도의 블럭(14)을 상세하게 나타내는 흐름도.
제5도는 제3도의 블럭(17)을 상세하게 나타내는 도면.
제6도는 제1도의 운전패턴에 유사한 다른 운전패턴을 나타내는 도면.
제7도는 본 발명에 의한 공기조화기의 운전제어방법에 있어서의 전류기준의 운전패턴의 한 형태를 나타내는 도면.
제8도는 제7도의 운전패턴을 실시하는 차례의 전체를 나타내는 흐름도.
제9도는 제8도의 블럭(51)을 상세하게 나타내는 흐름도.
제10도는 제7도의 운전패턴에 따라서 운전할때의 전류, 공조능력 및 실온의 관계를 나타내는 선도.
제11도는 제7도의 운전패턴에 따라서 운전할때의 목표전류값의 변화형태의 한 예를 나타내는 선도.
제12도는 난방운전시의 외부공기온도에 의한 패턴수정을 위한 계수설정예를 나타내는 선도.
제13도는 전류패턴의 리모콘조작에 의한 형상변경에 대하여 설명하기 위한 선도.
제14도는 제13도에 있어서의 리모콘조작과 모드값과의 관계를 나타내는 도면.
제15도는 제8도의 블럭(53)의 제1부분을 상세하게 나타내는 흐름도.
제16도는 제8도의 블럭(53)의 제2부분을 상세하게 나타내는 흐름도.
제17도는 제8도의 블럭(53)의 제3부분을 상세하게 나타내는 흐름도.
제18도는 제8도의 블럭(54)을 상세하게 나타내는 흐름도.
제19도는 실내팬의 각 운전모드에 있어서의 탭예를 나타내는 도표.
제20도는 난방운전개시시의 냉풍방지를 위한 실내열교환기의 온도와 실내팬의 회전수 제어형태를 나타내는 선도.
제21도는 난방운전시의 냉풍방지를 위한 통상제어시의 실내열교환기의 온도와 실내팬의 회전수 제어형태를 나타내는 선도.
제22도는 난방운전시의 최저풍량제한을 위해 실시하는 실내 열교환기의 온도와 실내팬의 탭의 설정예를 나타내는 도면.
제23도는 냉방운전시의 냉풍방지를 위한 실내열교환기의 온도와 실내팬의 탭과의 관계를 나타내는 선도.
제24도는 난방운전시의 고온방지를 위한 고온릴리이스에 있어서의 실내열교환기의 온도와 실내팬의 회전수의 관계를 나타내는 선도.
제25도는 냉방운전시의 고온방지를 위한 실외열교환기의 온도와 압축기 회전수의 관계를 나타내는 선도.
제26도는 제8도의 블럭(56)을 상세하게 나타내는 흐름도.
제27도는 블럭(56)에 있어서의 설정가능범위를 설명하기 위한 선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
N1 : 최고회전수 N3 : 목표회전수
Nat(t) : 회전수 패턴 τb: 최고회전수 운전시간
τe: 운전정지시간 τab: t0~t2의 시간
Ta: 실내온도 T0: 외부공기온도
t : 시간 I1: 최대전류값
I3: 목표전류값 Ist(t) : 전류패턴
Iac: 실제전류 It1: 총전류
본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 특히 사용자에게 쾌적한 느낌을 주기 위한 공기조화기의 학습형 운전제어방법에 관한 것이다.
공기조화기에 있어서는 실온센서에 의하여 측정된 실온(Ta)을 원격 제어기(리모콘) 등에 의한 설정온도(Tsc)에 접근시키고, 또는 일치시키기 위해 냉동사이클중의 냉매순환용 압축기의 회전수를 조정하고 필요에 따라서 ON, OFF제어를 병용하여 공조능력을 조정한다. 그 경우의 회전수 조정에 있어서, 지령회전수는 온도편차에 대하여 단계적으로, 즉 온도편차에 비례하여 연속적으로 변화하도록 설정되기보다는 소정의 온도편차 범위마다 소정의 지령회전수를 취하도록 설정되는 경우가 많다.
어떤 회전수 조정방법을 택하더라도 종래의 공기조화장치에 있어서는 설정온도(Tsc)가 일정한 경우 측정실온(Ta)에 직접적으로 반응하는 형태로 압축기를 제어한다. 공기조화기의 기동 운전시는 특히 실온 변화가 격심한 한편, 공기조화기의 제어작용과 공기조화기의 실내기에 의한 실내공기의 순환에 따른 실온 변화의 사이에는 시간적인 지연이 존재하기 때문에 실온(Ta)은 비교적 큰 불안정한 진동을 동반하는 경우가 많다. 이 실온(Ta)의 불안정한 진동은 압축기의 운전회전수(즉 공조능력)에 직접적으로 작용하고, 그것이 운전회전수의 변동으로서 나타난다. 또 지령회전수를 온도편차에 대하여 단계적으로 증가시키는 형태로 설정하는 것에 관련되어 실온의 변동폭이 하나의 지령회전수 영역내에 수용될 수 없을 경우 외부공기온도가 그다지 변화하지 않는 경우라 하더라도 압축기가 두개의 지령회전수 사이를 왕래하여 제어계가 안정되지 않는 경우가 있다.
또한 방안에 있는 사람의 체감 온도와 실제 온도는 반드시 일치하지는 않는데, 특히 방의 크기와 열통과량(방열량)에 의해 설정온도와 실제 온도의 사이에 레벨을 발생시키거나 사람이 있는 장소에 따라 실제 온도와 체감 온도의 사이에 비교적 큰 온도차를 발생시키는 일이 있다.
특히 가정용의 공기조화기에 있어서는 전원콘센트의 과열방지등의 견지에서 전류제한을 하고 있는 일도 있지만 그것은 최대전류 제한값을 설정하는 것으로서 구체적으로 압축기 회전수는 온도편차(실제 온도와 설정 온도과의 차)에 의하여 결정되고 있다.
따라서 본 발명은 안정된 제어를 효율적이며 저렴하게 달성할 수 있는 공기조화기의 운전제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 공기조화기의 운전제어방법은 공기조화기의 냉매순환용 압축기의 회전수의 제어지령으로서 운전개시와 동시에 빠르게 최고회전수로 상승시킨 후, 실온과 설정온도와의 편차에 대응하여 정해진 목표회전수까지 이행시키도록 시간에 대응한 회전수 패턴을 미리 기억해 두고, 상기 압축기의 회전수를 상기 회전수 패턴에 따라 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 공기조화기의 운전제어방법은 공기조화기의 운전개시부터 안정운전에 이르기까지의 공기조화기의 전류의 제어지령으로서 운전개시와 동시에 최고전류지령을 주어 상승시킨 후, 실온과 설정온도와의 편차에 대응하여 정해진 목표전류값까지 감소시키도록 시간에 대응한 전류패턴을 미리 기억해 두고, 상기 공기조화기의 전류를 상기 전류패턴에 따라 그것을 넘지않도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
공기조화기의 운전개시(기동)시에 미리 기억한 회전수 패턴에 따라서 압축기의 회전수를 제어함으로써 가령 공기조화기의 기동을 포함하는 운전시에 실온과 외부공기온도가 크게 변화한다 하더라도 쾌적한 느낌을 주는 안정된 운전을 효율적인 동시에 저렴한 값으로 달성할 수 있다.
또한 공기조화기에 있어서는 압축기 회전수와 구동용 전동기를 포함하는 공기조화기 전체의 총전류와의 사이에는 밀접한 상관관계가 있다. 그래서 공기조화기 운전시에 회전수 패턴 대신에 미리 기억된 전류패턴에 따라서 제어해도 회전수 패턴에 따라서 제어한 경우와 동등한 작용·효과를 이룰 수 있다.
우선 제2도를 참조하여 본 발명의 운전제어방법을 실시하는 공기조화기와 그 제어장치의 기기구성에 대하여 설명한다.
우선 냉매가 순환하는 공기조화기의 냉동사이클에 대해 설명하면, 이것은 압축기(2), 4방향 밸브(3), 실내 열교환기(4), 팽창 밸브(5) 및 실외 열교환기(6)를 포함하여 구성되고 4방향 밸브(3)의 전환상태에 따라서 실내 열교환기(4)를 증발기(냉각기)로서 기능시킴으로써 냉방기운전을, 또 실내 열교환기(4)를 응축기(방열기)로서 기능시킴으로써 난방기운전을 실시할 수 있다. 실내 열교환기(4)에는 실내팬(7) 및 온도센서(8)가 부설되고 실외 열교환기(6)에는 실외팬(9)이 부설되어 있다. 압축기(2)는 구동용 교류 전동기를 내장하고 있으며, 이것을 주파수 변환장치(23)에 의해 가변속제어함으로서 공조능력을 조정할 수 있다. 주파수 변환장치(23)는 교류전원(24)으로부터 일정 주파수의 교류전력을 입력하여 그것을 임의 주파수의 교류전력으로 변환하여 교류 전동기를 통하여 압축기(2)를 가변속 구동한다. 주파수 변환장치(23)는 정류기(순(順)변환기) 및 인버터(역(逆)변환기)로 이루어지는 직류중간회로 개재형이어도 좋고 사이크로 컨버터로 이루어지는 직류중간회로 부재형의 것이어도 좋다. 교류전원(24)에는 실내팬 구동회로(25)를 통하여 실내팬(7)이 접속되고 실외팬 구동회로(26)를 통하여 실외팬(9)이 접속되고, 또한 제어접점(27)을 통하여 4방향 밸브 조작 솔레노이드(3S)가 접속되어 있다. 이 솔레노이드(3S)는 4방향 밸브(3)를 난방측 또는 냉방측으로 전환하기 위한 것이다. 교류전원(24)으로부터 공기조화기에 흘러드는 전류(It1)가 전류검출기(28)를 포함하는 전류검출수단(29)에 의하여 검출되고, 그 검출신호가 마이크로 프로세서(MPU)로 이루어지는 제어부(60)에 입력된다. 제어부(60)에는 예를 들면 리모콘(원격 제어기)으로 이루어지는 온도 설정기(61)에 의해 설정 온도(Tsc)가 입력된다. 실내 열교환기(4)의 중간부의 온도(Tic) 또는 실외 열교환기(6)의 중간부의 온도(Toc)가 온도센서(62) 내지 (63)에 의하여 검출되고 온도센서(8)에 의하여 검출된 실온(Ta)과 함께 제어부(60)에 도입된다. 제어부(60)의 기능에 대해서는 후슬한다. 실내 열교환기(4), 실내팬(7), 실내팬 구동회로(25), 온도센서(8, 62) 및 제어부(60)등은 실내기에 포함되어 있으며 그밖의 기기는 대부분이 실외기에 포함되어 있다.
제1도는 본 발명의 제1실시예로서 회전수 패턴에 따라서 공기조화기 운전을 실시하는 경우의 회전수 패턴을 나타내는 것이다.
제1도에 있어서, 가로측은 시간(t), 세로측은 공기조화기에 있어서의 냉동사이클의 냉매순환용 압축기의 회전수(N)를 나타내고 있다. 또한 본 발명에 관련되는 공기조화기는 압축기의 회전수를 바꿈으로써 공조능력이 변화할 수 있는 것임을 전제로 하고 있으며, 압축기는 도시하고 있지 않은 인버터 및 교류전동기를 통하여 변속구동될 수 있는 것으로 한다. 그래서 구동전동기의 회전수, 즉 압축기의 회전수를 표현하는 것에 단위 rps(회전/초)를 이용하면 그것은 인버터의 출력주파수에 대응하기 때문에 편의상 이하의 설명에 있어서는 압축기의 회전수(N)를 rps(회전/초)를 단위로 하여 나타내기로 한다.
시간(t=t0)에 있어서 기동(운전개시)하고 그곳에서 t=t2까지의 사이(a구간)는 최고회전수(N1)까지 직선적으로 상승시키는 상승모드 구간이며, 회전수(N1)에 이르러서 운전점(P1)(t1, N1)에 도달한다. 그곳에서 t=t1까지의 구간(b구간)은 최고회전수모드 구간이며 최고 회전수(N1)를 유지한 채 운전점(P2)(t2, N1)에 도달한다. 그곳에서 t=t3까지의 구간(c구간)은 목표회전수 이행모드 구간으로서, 온도편차 ΔT=Ta-Tsc에 대응해서 지령되는 목표회전수(N3)까지 소정의 감속률로 대략 직선적으로 감속시키는 구간이며, 회전수(N3)에 도달하여 운전점(P3)(t3, N3)에 도달한다. 그곳에서 t=t4까지의 구간(d구간)은 안정운전모드 구간이며 목표회전수(N3)인 채 t=t4의 지점에서 예를 들면 리모콘으로부터의 OFF지령에 의해 운전정지가 되어 운전점(P4)(t4, N3)에 도달하고 같은 시간에 N=0, 즉 압축기는 운전정지가 된다. 이 운전정지(t=t4)로부터 다음회의 운전개시(t=t5)까지의 구간(e구간)은 운전정지 시간(τe=t5-t1)으로서 카운트 된다. 이상과 같이 하여 점(P1~P4)을 지나는 회전수패턴(Nst(t))이 형성된다.
제3도는 본 발명의 제어형태를 나타내는 흐름도이다. 이 흐름도에 의한 제어형태의 기본적인 사고방식은 운전개시시에 전회 최후의 설정온도 보정량에 따른 설정회전수 보정량(ΔNlast)을 가미하여 초기설정을 실시하는 것에 있다. 다시 말하면 초기설정은 전회까지의 운전상태에 대한 학습결과를 가미하여 실시한다. 이때 제1도에 나타내는 바와같이 운전점(P1, P2, P3)을 미리 설정해 두는 것으로 한다. 운전점(P1)은 기동시의 최고 회전수(N1)에 도달할때까지의 시간(t1)에 따라 결정된다. 운전점(P1, P2, P3)은 고정부착후 처음의 기동운전시의 초기설정값으로 하여, 예를 들면 다음과 같이 설정된다. 또한 이후의 기동운전시의 초기설정값은 학습의 결과를 반영하여 수정될 수 있다.
상기의 결과, 난방운전시도 냉방운전시도 t3-t2=20분
그런데 외부공기온도를 T0로 하고 최고회전수(N1), 목표회전수(N3), 최고회전수 운전시간(τb=t2-t1및 설정온도(Tsc)를 다음과 같이 초기설정 한다(스텝10).
여기에서 Nlast는 전회운전시의 최고회전수이다. g(τe, T0)는 전회의 운전정지로부터 이번회 운전개시까지의 시간 τe=t5-t4및 외부공기온도(T0)의 함수로서 정해지는 계수이며, τe의 값이 클수록 크고 T0의 값이 클수록 난방에서는 작고 냉방에서는 큰 값을 갖는다. NsO는 전회운전시의 최종의 주파수 지령값에 대응하는 회전수(=목표회전수), ΔNlast는 전회운전시의 최종의 주파수 변경폭에 대응하는 회전수 변경폭, f(T0)는 외부공기온도(T0)의 함수로서 표현되는 계수로서, f(T0)의 값은 T0의 값이 클수록 난방에서는 작고 냉방에서는 큰 값을 갖는다. τbO는 전회운전시의 최고회전수 운전시간이며 f(τe, ΔN1ast)는 시간(τe) 및 상기 회전수 변경폭(ΔN1ast)의함수로서 표현되는 계수이다.
이와같이 하여 초기설정을 실시한 후 공기조화기의 운전개시, 즉 기동이 실시된다(스텝11). 이 기동후,
a. 초기 상승모드(스텝12)
b. 최고회전수 운전모드(스텝13)
을 제1도의 기동운전 패턴에 따라서 실행하고 온도편차(ΔT=Ta-Tsc)의 체크(스텝14. 상세한 내용은 후술한다)에 계속해서,
c. 목표회전수에 대한 이행모드(스텝15)
d. 목표회전수 운전모드(스텝16)
에 도달한다.
여기에서 다시 온도편차(ΔT=Ta-Tsc)의 체크(스텝17. 상세하게는 후술한다)를 실시하고 설정온도(Tsc)에 의한 풍량제어를 실시한다(스텝18). 여기에서 풍량제어라는 것은 통상 실시되고 있는 것으로 실내열교환기로부터의 공기토출온도를 실온에 대한 설정온도(Tsc)의 값으로 유지하도록 실내 열교환기로부터의 공기토출량을 제어한다.
운전정지지령이 예를 들면 리모콘으로부터 입력되지 않는 한(스텝19 : NO) 스텝17의 체크의 결과 얻어진 온도편차(ΔT)의 극성 및 절대값에 따라서 단위회전수 변경폭(dN), 예를 들면 난방운전시는 dN=4rps를 단위로 하고 냉방운전시는 dN=2.5rps를 단위로 하여 회전수 보정을 실시하는 것으로 하고,
으로 하고(스텝20) 스텝15 이하로 되돌아간다. 여기에서 ΔNsc'는 보정후의 회전수 변화량, ΔNsc는 보정전의 회전수 변화량이다.
스텝19에 있어서 YES, 즉 리모콘으로부터 운전정지 지령이 입력된 경우는,
로 하고(스텝21), 다음회 운전시를 위한 데이터를 준비하여 보존하고 운전정지 한다. 운전정지의 경우 운전정지(시간t4)로부터 다음회 운전개시(시간t5)까지의 시간, 즉 다음회 운전시 직전의 운전정지시간(τe)을 측정하고, 그것을 다음회 운전개시시의 초기설정을 위해 이용하는 것은 이미 서술한 대로이다.
스텝14에서 실시되는 온도편차(ΔT)를 체크하는 서브루틴에 대하여 제4도를 참조하면서 상세히 서술한다. 또한 이 서브루틴은 온도편차(ΔT)에 관련되어 시간(τa+τb=τab=t1-t0)을 수정하는 루틴이다. 즉 학습이 끝나기까지는 실온(Ta)이 공조부하에 의하여 대폭적으로 변동하는 것이 생각되기 때문에 그것을 회피하기 위해 실온(Ta)에 의한 상하한의 제한을 붙이는 것이다.
우선 기동이 시작된 시점으로부터의 시간(t)에 대하여 tτab인지 아닌지를 체크한다(스텝30). tτab라면 난방운전인지 냉방운전인지를 체크하고(스텝31), ΔT=Ta-Tsc에 관하여, 난방운전의 경우는 ΔT≥1.5(℃)라면, 또 냉방운전의 경우는 ΔT≤-1.5(℃)라면 각각 난방 내지 냉방이 「과도」한 것을 의미하기 때문에 τab=t로서 수정하고(스텝32, 33, 34), c구간(목표 회전수 이행모드구간)에 들어가도록 하여 스텝30으로 되돌아간다. 이 경우 스텝30에서는 τab=t가 되어 NO로 된다. 스텝32에 있어서 ΔT1.5 또는 스텝33에 있어서 ΔT-1.5인 경우는 각각 난방 내지 냉방이 「과도」하지는 않기 때문에 그대로 스텝30으로 되돌아가고 t≥τab가 되기까지 스텝30~34를 순환한다.
스텝30에 있어서 t≥τab가 된 것을 확인하면(즉 미리 설정된 최고회전수 운전시간(τab)의 경과를 확인하면) 난방운전인지 냉방운전인지에 따라서(스텝35) 난방운전인 경우는 ΔT-1.5라면, 또 냉방운전인 경우는 ΔT1.5라면 각각 난방 내지 냉방이 설정값에 대하여 「부족」해 있는 것을 의미하기 때문에 설정시간(τab)을 그때의 운전시간(t)으로 변경해야 하여 τab=t의 처리를 실시하고(스텝36, 37, 38) 스텝30으로 되돌아가서 같은 스텝30 이하를 재실시한다. 스텝36에 있어서 ΔT≥-1.5, 또 스텝 37에 있어서 ΔT≤1.5인 경우는 각각 난방 내지 냉방이「부족」하지는 않다고 하여 다음회 기동운전시를 위해 이용하는 최고회전수에서의 운전시간(τab')을 τab'=τab로 하고(스텝39)이 서브루틴을 탈출하여 스텝15로 이행한다.
다음으로 스텝17의 온도편차(ΔT)를 체크하는 서브루틴에 대하여 제5도를 참조하면서 상세히 서술한다. 이 서브루틴은 공조효과에 관련시켜서 압축기 회전수(N)를 수정하는 루틴이다.
이 수정은 일정시간마다 실시되고, 우선 이 시간간격을 검지하기 위해 타이머(M)가 동작중인지 아닌지가 판단된다(스텝40). 최초에 이 서브루틴에 들어왔을때에는 타이머(M)는 동작중이 아니기 때문에 여기에서 타이머(M)가 스타트된다(스텝41). 이와 같이 해서 타이머(M)가 동작중인 것을 확인한 후에 타이머(M)가 일정시간, 예를 들면 10분 경과했는지 아닌지가 판단된다(스텝42). 여기에서 10분 경과해 있으면 스텝43 이하의 온도편차를 기초로 하는 회전수 보정의 처리로 이행한다. 한편 타이머(M)가 10분 경과를 계시하고 있지 않으면 이 서브루틴을 탈출하여 스텝19로 이행한다.
온도편차를 기초로 하여 회전수 보정의 처리에서는 우선 온도편차(ΔT=Ta-Tsc)에 관하여 ｜ΔT｜≤0.5, 즉 -0.5≤ΔT≤0.5인지, ΔT-0.5인지, ΔT0.5인지를 체크한다(스텝43). ｜ΔT｜≤0.5인 경우는 적정 온도범위에 있는 것을 의미하기 때문에 회전수 수정의 필요는 없고 회전수 지령값(Nsc')을 Nsc'=Nsc로 하여(스텝44) 스텝47로 이행한다.
ΔT-0.5인 경우 및 ΔT0.5인 경우는 회전수 지령값의 수정을 실시한다. 이 경우 난방운전이지 냉방운전인지에 따라서 증감수정 내용이 다르다. 그래서 M인 플래그를 설정하고 난방운전시는 M=+1로, 난방운전시는 M=-1로 한다.
그리고 회전수의 단위스텝폭을 dN으로 하여 ΔT-0.5인 경우 Nsc'=Nsc+M·dN, 즉 난방운전시는 Nsc'=Nsc+dN의, 냉방운전시는 Nsc'=Nsc-dN의 처리를 실시하여(스텝45) 스텝47로 이행한다. 또 ΔT0.5인 경우 Nsc'=Nsc-M·dN, 즉 난방운전시는 Nsc'=Nsc-dN의, 또 냉방운전시는 Nsc'=Nsc+dN의 처리를 실시하여(스텝46) 스텝47로 이행한다.
스텝47에서는 스텝43~46의 처리후에 일정시간의 간격을 두기 위해 다시 타이머(M)를 리셋한 후 타이머(M)를 재스타트시키고, 이 서브루틴을 탈출하여 스텝18로 이행한다.
이상 서술한 실시예에 따르면 세트매칭시에 회전수 패턴을 정해둠으로써 비록 실온(Ta)을 알지 못한다 하더라도 공기조화기의 능력을 가급적으로 이끌어내서 안정된 운전을 효율적인 동시에 저렴한 값으로 달성할 수 있다. 또 방의 조건과 사용자의 취향에 따른 조화기 설정을 자동적으로 할 수 있고, 학습에 의해 전회운전시의 기동운전 패턴을 자동수정하기 때문에 각각의 환경에서 개개인에게 있어서 쾌적한 공기조화기 운전을 실시할 수 있다.
제5도는 다른 회전수 패턴을 나타내는 것이다. 제5도에 있어서는 상승구간(t0→t1)의 도중에 목표회전수(N3)보다도 약간 높은 회전수의 지점에 회전수 일정 구간(D1)을 설정하고, 또 이행구간(t2→t3)에서는 일정감속률로 회전수 저하를 시키는 것은 아니고 운전점(P3)을 향하여 지수함수적으로 이행 시키도록 하고 있다. 이 경우도 운전점(P3)은 시간을 기초로 하여 결정되는 것은 아니고 소정의 함수특성에 따라서 감속해가서, 그 감속의 결과 회전수(N)가 소정값(N3)에까지 감속했을때의 시간을 기초로 하여 결과적으로 결정된다.
또한 운전정지시간(τe)이 짧았을때의 재기동의 경우는 전회의 공기운전시의 영향이 크게 남아 있으며, 반대로 운전정지시간(τe)이 긴때의 재기동의 경우는 전회의 공조운전시의 영향이 그다지 남아 있지 않다. 따라서 운전정지시간(τe)의 영향의 정도를 외부공기온도(T0)의 영향을 감안하여 g(τe, T0)로서 미리 함수표현해 두고 재운전시의 최고회전수(N1')를
로서 보정을 실시하면 특히 운전정지시간(τe)이 짧은때의 재운전의 경우에 발생할 수 있는 쓸데 없는 에너지 소비를 미연에 방지할 수 있다. 제5도의 t=t5이후에 그와같은 경우의 패턴의 한 예가 나타내어져 있다.
즉 tt5영역에 있어서는,
의 수식에 따라서 계산된 보다 낮은 최고 회전수(N1')가 설정되고, 또한 운전정지시간(τe)에 따라서 보다 낮은 최고 운전수 운전시간(τb')이 설정된 모습이 도시되어 있다.
이렇게 하여 제6도의 회전수 패턴에 따라서도 제1도의 회전수 패턴과 똑같은 작용·효과를 이룰 수 있다.
다음으로 공기조화기를 압축기 구동용 전동기를 주로 하여 구성되는 전기부하의 총전류(It1)에 착안하여 전류제어하는 실시예에 대하여 설명한다.
공기조화기에 있어서의 전기부하의 주요한 것은 압축기 구동용 전동기이다. 압축기의 회전수와 그것을 구동하는 전동기의 전류와의 사이에는 매우 밀접한 상관관계가 있다. 그래서 공기조화기 운전시에 압축기의 회전수 패턴 대신에 미리 기억된 전류패턴에 따라서 압축기 구동용 전동기의 전류 또는 그것을 포함하는 전기부하의 총전류(It1)를 제어해도 회전수 패턴에 따라서 제어하는 경우와 동등한 작용·효과를 이룰 수 있다.
제7도는 공기조화기 운전시에 시간(t)의 함수로서 설정되는 전류패턴(Ist(t))을 나타내는 것이다. 제7도에서 알 수 있는 바와같이 이 전류패턴의 형상은 회전수 패턴(Nst(t))의 형상(제1도)과 매우 유사하다. 제어내용으로서는 이전류패턴(Ist(t)과 실제전류(Iac)를 비교하여 실제전류(Iac)가 전류패턴(Ist(t))을 넘지않도록 제어된다. 도시한 바와같이 시간(t=t0)에 있어서 공기조화기는 최대전류 지령값(I1)으로 기동하지만 실제전류(Iac)는 t=t1까지의 사이(a구간 : 상승모드구간)는 0으로부터 서서히 지령값(I1)을 향하여 점증하도록 제어되고 실제전류(Iac)가 지령값(I1)에 도달한 후 t=t2까지의 구간(b구간 : 최대전류모드구간)은 지령값(I1)인 채이며, t=t2에서 운전점P2(t2, I1)에 도달한다. 그곳으로부터 t=t3까지의 구간(c구간 : 목표전류 이행모드구간)에서는 기본적으로는 온도편차(ΔT=Ta-Tsc)에 대응하여 지령되는 목표전류값(I3)에 이를때까지 소정의 감류율(減有率)(ΔI/Δτ)로 대략 직선적으로 감류시키는 구간이며, τc=(I1-I3)·Δτ/ΔI 시간후의 t=t3에서 목표전류값(I3)에 도달함으로써 운전점P3(t3, I3)에 도달한다. 그곳으로부터 t=t4까지의 구간(d구간 : 목표전류 운전모드구간)은 목표전류값(I3)에 따라서 통상운전을 계속하는 구간이며, t=t4에서 리모코으로부터 정지지령이 발해짐으로써 운전정지가 되어 운전점P4(t4, I3)에 도달한다. 그래서 I=0, 즉 공기조화기는 운전정지가 된다. 이 운전정지점(t=t4)으로부터 다음회의 운전개시점(t=t5)까지의 구간(e구간)의 시간은 다음회 운전시의 초기설정을 위해 운전정지시간(τe=t5-t4)으로서 카운트된다.
제8도는 제7도의 패턴을 실시하는 전체적인 순서를 도시한 흐름도이다. 운전 ON이 되면 τe의 카운트를 정지하고 전회의 운전정지로부터의 시간(τe)을 확인하여 기억한다(스텝50). 다음으로 전류패턴(Ist(t))의 초기설정을 실시하고 a구간 및 b구간의 합계시간(τa=τb=τab)의 카운트를 개시한다(스텝51). 전류패턴(Ist(t))의 초기설정이라는 것은 이제부터 제어하려 하는 전류의 최대값(제한값)의 시간적 변화의 형태를 미리 설정하는 것이며, 보다 상세하게는 제9도의 서브루틴에 나타내는 바와같이 전류(I1, I3) 및 시간(τb)에 대한 제1보정값
를 세트(스텝511)한 후 또한,
으로서 보정을 가미한다(스텝512). 또한 서픽스(suffix) *는 이번회의 값을 나타내고 서픽스 last는 전회 운전시의 학습기억값, 서픽스 0은 원래값으로서 미리 정해져 있는 고정된 초기값이다. τeset는 초기상태로 간주하여 설정한 운전정지시간, 즉 다음회 운전개시시점에서 실온(Ta)이 외부공기온도(T0) 가까이까지 저하하기에 필요한 시간으로서 설정하는 시간이며, 다음회 운전시에 실온(Ta)이 전류패턴으로서 설정되는 설정값을 극단적으로 넘지 않도록 하기 위해, 예를 들면 3시간 정도로 설정된다. Δ는 변화량 또는 보정량을 나타낸다. f(T0), g(T0), h(T0)는 각각 외부공기온도(T0)에 관하여 수정되는 항이다.
다음으로 전회의 운전정지로부터 이번회의 운전개시까지의 운전정지시간(τe)에 관한 최대전류값(I1)의 학습보정을 다음과 같이 실시하여 새로운 초기전류패턴을 설정한다(스텝513).
제10도는 스텝513의 처리의 구체예를 나타내는 것이다. 예를 들면 난방운전에 있어서, 실제의 운전정지시간(τe)과 초기상태로 간주한 운전정지시간(τeset)과의 비교에 있어서, 케이스(A)에서는 운전정지시간(τe)=τeaτeset의 경우를 나타내는 것이다. 이 경우는 운전정지시간(τea)이 비교적 길고 운전개시의 시점에서 실제 온도(Ta=Taa)이 외부공기온도에 상당히 가까운 온도(Taoa)에까지 저하해 있으며, 특히 큰 수정을 실시하지 않아도 운전개시시에 실온(Taa)이 설정온도(Tsc)를 넘는 일은 없지만 상기와 같이 전회의 최대전류값과 그 변화분량 및 외부공기온도에 의한 다소의 보정을 실시한다.
케이스(B)는 운전정지시간 τe=τebτeset의 경우를 나타내는 것이다. 이 경우는 운전정지시간(τeb)이 비교적 짧고 운전개시의 시점에서 실온(Ta=Tab)이 설정온도(Tsc)에 보다 가까운 온도(Taob)까지밖에 저하해 있지 않기 때문에 다음회 운전개시할 때 전류패턴(Ist(t))에 수정을 가하지 않으면 실온(Ta)은 특성선(Tab)으로 나타내는 바와같이 공조능력(Q)이 지나치게 커서 설정온도(Tsc)를 크게 넘어버릴 염려가 있다. 따라서 케이스(B)의 경우는 실온(Ta)이 설정온도(Tsc)를 넘지 않도록(제10도 : 특성선(Tac참조)) 공조능력(Q)을 저하시킨다. 그 때문에 여기에서는 특별한 처리로서 상기 ΔI1 *을 변경하지 않고 그때 이용하는 최대전류값(I1)을 직접 변경한다. 이것은 τeτeset인때의 초기패턴을 기억하지 않기 위한 처리이다. 이 경우 스텝513내의 제2식 또는 제3식에 따라서 보다 작은 최대 전류값(I1')을 갖는 수정된 전류패턴(Ist'(t))을 설정하게 된다. 이렇게 함으로써 공기조화기 전류(종합전류)에 대응하여 공기조화기의 공조능력(Q)을 저하시키고 도시한 바와같이 실온(Ta=Tac)이 설정온도(Tsc)를 넘지 않도록 할 수 있다.
제11도는 스텝513에 있어서, τeτeset의 범위에서 운전정지시간(τe)에 따라서 당초의 최대전류값(I1)이 특성선(R)으로 나타나도록 수정되는 양상을 나타낸 것이다.
다음으로 전류패턴(Ist(t))의 외부공기온도(T0)에 의한 보정에 대하여 설명한다.
우선 외부공기온도(T0)에 의존하는 함수(f(T0))를 정의하기 위해 이하의 변수를 정의한다.
M : 모드값. 난방운전시는, M=+1
냉방/건조운전시는, M=-1
dI : 변화시키는 전류의 단위폭(절대값. 예를 들면 dI=0.02A)
αi: 보정계수(정수)
C(M) : 각 모드에서의 T0테이블정수
제12도에 나타내는 바와같이 외부공기온도(T0)의 값에 따라서 αi가 다음의 값을 취하는 것으로 한다.
이상의 정의를 전제로 하여 함수(f(T0))를 이하와 같이 정의한다.
로 한다. 또한 이것은 한 구체예를 나타내는 것으로 구체적으로 정의할 수도 있다.
함수g(T0), h(T0)도 함수 f(T0)와 똑같이 하여 정의한다. 이들 함수 상호간에는 상수를 다르게 취하고 독립하여 정의하는 것으로 한다.
이상의 스텝511~513으로 이루어지는 스텝51(제8도)의 처리후 운전 ON/OFF지령의 확인을 실시한다(스텝52).
스텝52에 있어서 운전 ON의 계속중인 것이 확인되면 이하에 나타내는 바와같이 전류패턴(Ist(t))의 변경 및 최대전류 제한값(Imax)의 변경을 실시한다(스텝53). 여기에서의 전류패턴(Ist(t))의 변경은 리모콘을 통하여 추정되는 이용자감각의 입력을 실시하려 하는 것이며, 그것은 이번회 및 다음회의 운전에 반영시키기 위한 알골리즘으로서 실현된다. 또한 리모콘(원격 제어기)로부터 설정온도 올림지령(△신호라 한다) 또는 내림지령(▽신호라 한다)이 입력된 경우 그것은 스텝53에 있어서 인터럽트(Interrupt) 과정으로서 처리된다.
제13도에 리모콘 조작보턴의 조작상태와 설정전류값의 증감상태를 일람표의 형태로 나타낸다. 제14도는 리모콘 조작상태와 공기조화기 능력기대감의 내용과 플로우상 사용하는 모드값(M)의 값을 예시했다. 모드값(M)에 대해서는 안1로서 나타내는 바와같이 난방운전시는 M=+1, 냉방운전시는 M=-1로 하는 방식이 일반적일 것이지만 안2로서 예시하는 바와같이 항상 M=+1로 하는 단순한 방식도 있을 수 있다.
스텝53의 내용에 대하여 제15도를 참조하여 상세히 서술한다.
우선 운전개시로부터의 경과시간(t)이 시간(τab)=τa+τb에 도달해 있는지의 여부를 체크한다(스텝531). 도달해 있지 않은 경우(tTab)이 구간 내에서의 리모콘의 △/▽조작은 이용자가 더한층의 능력증가 또는 능력감소를 희망하고 있는 것이라 판단하여 이 구간의 시간(τab)의 연장은 생각하지 않고 다음회 운전시의 초기설정시에 전류지령값에 반영시키도록켜 다음의 처리를 한다. 즉 올림지령(△신호)인지 내림지령(▽신호)인지에 따라서(스텝532), 올림지령(△신호)이라면 I1'=I1+M·ΔI1으로서 최대전류값을 보정하고(스텝533), 내림지령(▽신호)이라면 I1'=I1-M·ΔI1으로서 최대전류값을 보정한다(스텝534). 이 경우 a, b구간에서의 △/▽요구는 더욱 공조능력이 필요하고, 또는 더욱 공조능력을 약화할 필요가 있다는 요구라고 판단하여, 시간(τb)의 연장은 생각하지 않고 그것을 다음회의 초기설정에 반영시키도록 변경한다. 이들 스텝에서 ΔI1은 단위변화량이며, 예를 들면 0.5A이다. 다음으로 보정후의 최대전류값(I1')이 공기조화장치로서 별도 제한되는 최대제한값(Imax)을 넘고 있지 않은지, 또는 목표전류값(I3)을 밑돌고 있지 않은지에 대하여 체크한다(스텝535). 만일 I1'Imax또는 I1'I3였다면 I1'=I1로서(스텝536) 제16도의 스텝580으로 전진한다. 스텝534에 있어서, I1'≤Imax인 동시에 I1'≥I3이었을때도 스텝580으로 전진한다.
스텝531에 있어서, t≥τab이었던 경우는 tt3인지 아닌지를 체크한다(스텝537). t≤t3의 경우는 c구간에 있다고 간주하고, 또 이 구간내에서의 리모콘의 △보턴조작은 공조능력이 지나치게 약화한다는(목표전류값(I3)이 지나치게 적다는) 이용자 판단을 기초하고 있으며, ▽보탄조작은 공조능력에 오버감이 있다는(시간(τab)이 지나치게 길다는) 이용자판단을 기초로 하고 있는 것이라고 판단하고 올림지령(△신호)인지 내림지령(▽신호)인지의 체크(스텝538)의 결과를 기초로 하여,
로서 기억해야 하여 목표전류값 및 시간(τab)의 보정을 실시하고(스텝539),
로서 기억해야 하여 목표전류값 및 시간(τab)의 보정을 실시한다(스텝570). 또한 여기에서 Δτab는 시간(τab)의 단위보정시간이며, 예를 들면 3.0분 정도이다.
다음으로 보정된 목표전류값(I3')이 최대전류값(I1)을 넘고 있지 않은지, 또는 반대로 최소전류값(Imin)을 밑돌고 있지 않은지를 체크한다(스텝571). 또한 목표전류값이 최소전류값을 밑돌고 있지 않은가의 체크인데, 이것은 전자가 후자를 밑돌고 있으면 장치의 운전이 불안정해지게 되는 것에 의한 것이다. 만일 I3'Imax또는 I3'Imin이었다면 I3'=I3로서(스텝572) 제16도의 스텝580으로 이행한다. 또 스텝571에 있어서 I3'≤Imax인 동시에 I3'≥Imin라면 스텝580으로 이행한다.
스텝537에 있어서, tt3이었던 경우는 c구간을 지나서 d구간에 있는 것으로 간주하고, 여기에서의 리모콘의 △/▽조작은 현재의 공조능력에 대한 이용자 요구라고 판단할 수 있기 때문에 다음회 운전시에 반영시켜야 하여 다음의 변경처리를 한다. 이 경우 올림지령(△신호)인지 내림지령(▽신호)인지를 체츠하고(스텝573), 올림지령(△신호)이라면 I3'=I3+M·ΔI3의 수정을 실시하고(스텝574), 내림지령(▽신호)이었다면 I3'=I3-M·ΔI3의 수정을 실시한다(스텝575). 이와같이 하여 수정된 목표전류값(I3')이 최대전류값(I1)을 넘고 있지 않은가, 또는 반대로 최소전류값(Imin)을 밑돌고 있지 않은가를 체크한다(스텝576). I3'Imax또는 I3'Imin이었다면 I3'=I3로 하고(스텝577), 그렇지 않았다면 제16도이 스텝580으로 이행한다.
또한 과온조절 및 전류최소값(Imin) 제한에 대해서는 운전 OFF시의 학습처리(제8도 : 스텝56, 제26도 : 스텝561~566 참조)에 있어서 실시한다.
제16도는 온도편차(ΔT=Ta-Tsc)에 의한 시간(τab)의 보정을 위한 서브루틴으로서 학습이 다 끝나기까지는 실온(Ta)이 공조부하에 의하여 대폭적으로 변동하는 것이 생각되기 때문에 그것을 회피하기 위해 실온(Ta)에 의한 상하한의 제한을 붙이는 것이다.
우선 기동으로부터의 시간(t)에 관하여 tτab인지 아닌지를 체크한다(스텝580). tτab라면 난방운전인지 냉방운전인지를 체크하고(스텝581), ΔT=Ta-Tsc에 관하여 난방운전인 경우는 ΔT≥1.5(℃)라면, 또 냉방운전인 경우는 ΔT≤-1.5(℃)라면 각각 난방 내지 냉방이 「과도」한 것을 의미하기 때문에 τab=t로서 수정하고(스텝582, 583, 584) c구간(목표회전수 이행모드구간)에 들어가도록 하여 스텝580으로 되돌아간다. 이 경우 스텝580에서는 τab=t이며 NO가 된다. 스텝582에 있어서 ΔT1.5, 또는 스텝583에 있어서 ΔT-1.5인 경우는 각각 난방 내지 냉방이 「과다」하지는 않기 때문에 그대로 스텝580으로 되돌아가고 t≥τab이 될때까지 스텝580~584를 반복해서 재실행한다. 스텝580에 있어서 t≥τab가 된 것을 확인하면(즉 미리 설정된 최고회전수 운전시간(τab)의 경과를 확인하면) 난방운전인지 냉방운전인지에 따라서(스텝585) 난방운전인 경우는 ΔT-1.5라면 냉방운전인 경우는 ΔT1.5라면 각각 난방 내지 냉방이 설정값에 대하여 「부족」해 있는 것을 의미하기 때문에 설정시간(τab)을 그때의 운전시간(t)으로 변경해야 하여 τab=t의 처리를 실시하여(스텝586, 587, 588) 스텝580으로 되돌아가서 스텝580 이하를 제실행시킨다. 스텝586에 있어서 ΔT≥-1.5, 또 스텝587에 있어서 ΔT≤1.5인 경우는 각각 난방 내지 냉방이 「부족」은 아니라고 하여 다음회 기동운전시를 위해 이용하는 최고회전수 운전시간(τab')을 τab'=τab로 하고(스텝589)이 서브루틴을 탈출하여 다음의 스텝590(제17도)으로 이행한다.
스텝590 이하는 공조효과에 관련시켜서 전류목표값(I3)을 수정하는 서브루틴이다.
이 수정은 일전시간마다 실시되고, 우선 이 시간간격을 검지하기 위해 타이머(R)가 동작중인지 아닌지가 판단된다(스텝590). 최초에 이 서브루틴에 들어왔을때에는 타이머(R)는 동작중이 아니기 때문에 여기에서 타이머(R)가 스타트된다(스텝591). 이와같이 하여 타이머(R)가 동작중인 것을 확인한 후에 타이머(R)가 일정시간, 예를 들면 10분 경과했는지 아닌지를 판단한다(스텝592). 여기에서 10분 경과해 있으면 스텝593 이하의 온도편차를 기초로 하는 전류목표값 보정의 처리로 이행한다. 한편 타이머(R)가 10분 경과를 계시하고 있지 않으면 이 서브루틴을 탈출하여 스텝54로 이행한다.
온도편차를 기초로 하는 전류목표값 보정의 처리에서는 우선 온도편차(ΔT=Ta-Tsc)에 관하여 ｜ΔT｜≤0.5, 즉 -0.5≤ΔT≤0.5인지 ΔT-0.5인지 ΔT0.5인지를 체크한다(스텝593).
｜ΔT｜≤0.5의 경우는 적정온도범위에 있는 것을 의미하기 때문에 전류목표값 수정의 필요는 없고 전류목표값(I3')을 I3'=I3로 하여(스텝594) 스텝597로 이행한다.
ΔT-0.5인 경우 및 ΔT0.5인 경우는 전류목표값의 수정을 실시한다. 이 경우 난방운전인지 냉방운전인지에 따라서 증감수정 내용이 다르다. 그래서 M인 플래그를 설정하여 난방운전시는 M=+1로, 냉방운전시는 M=-1로 한다. 그리고 전류목표값의 단위스텝폭을 ΔI3(예를 들면 0.5A)로 하고 ΔT-0.5인 경우 I3'=I3+M·ΔI3, 즉 난방운전시는 I3'=I3+ΔI3의, 냉방운전시는 I3'=I3-ΔI3의 수정처리를 실시하여(스텝595) 스텝597로 이행한다. 또 ΔT0.5인 경우는 I3'=I3-M·ΔI3, 즉 난방운전시는 I3'=I3-ΔI3의 수정 처리를, 또 냉방운전시는 I3'=I3+ΔI3의 수정처리를 실시하여(스텝596) 스텝597로 이행한다.
스텝597에서는 스텝593~596의 처리후에 일정시간의 간격을 두기 때문에 다시 타이머(R)를 리셋한 후 타이머(R)를 재스타트시키고, 이 서브루틴을 탈출하여 스텝54로 이행한다.
상기의 제어는 기본적으로는 전류패턴(Ist(t))을 베이스로 하여 동작하고 실온(Ta)을 설정온도(Tsc)에 의해 공조부하와 맞추어서 조정한다. 또한 공기조화기의 출하시의 설정온도(Tsc)으로서 일반적으로 난방운전에 대해서는 Tsc=24℃, 냉방운전에 대해서는 Tsc=27℃정도가 선택되어 있다.
이상의 처리에 따르면 세트매칭시에 전류패턴을 정해둠으로써 실온(Ta)을 알지 못해도 공기조화기의 능력을 최대한 이끌어내서 안정된 운전을 효율적인 동시에 저렴한 값으로 실시할 수 있다. 또 방과 사용자의 취향에 따른 조화기 설정으로 할 수 있고, 학습에 의해 전회운전시의 운전패턴을 자동수정하기 때문에 각각의 환경에서 사용자가 쾌적한 공기조화기 운전을 실시할 수 있다.
이상 서술한 바와같이 리모콘으로부터의 사용자 요구를 받아들여서 운전함으로써 다음과 같은 작용·효과를 이룰 수 있다.
1. 방의 크기·형상·특성에 의존하지 않고 이용자가 기대하는 온도 조절을 직접 만들어낼 수 있다. 즉 특정한 이용자의 쾌적감의 직접적 입력(학습)을 가능하게 한 공기조화기를 완성할 수 있다.
2. 학습을 거듭해감으로써 방의 차이·개인의 차이가 점차 보정된다(초쾌적화).
3. 초기출하시에 초기설정하기만 하면 그후는 전혀 평가할 필요가 없고 자유도가 높은 공기조화기로 할 수 있다.
4. 본 발명의 제어방법은 매우 간단한 알고리즘으로 표현할 수 있고, 그 때문에 프로그램규모가 작고 메모리 용량이 작은 값싼 마이크로 프로세서에 의하여 실시가능하다.
5. 최대전류값(Imax)를 가감함으로써 에너지절약 모드3등을 직접 설정할 수 있다.
6. 전류패턴(Ist(t))의 값을 직접 내림으로써 에너지절약모드를 설정할 수 있다.
7. 소비전력량을 직접 제한하는 것이 가능한 공기조화기로 할 수 있다. 예를 들면 W=Σ(Iac(t)×100)으로 정의하고(100은 전원전압) 전력량 제한값을 Wst로 하여, WstW가 되면 전원 OFF, 또는 운전 OFF로 되도록 전력량 제한값(Wst)을 설정할 수 있다
이상과 같이 하여 항상 최신의 변경 정보를 반영시킨 전류패턴(Ist(t))을 설정할 수 있다. 그리고 그 전류패턴(Ist(t))으로 표현되어지는 전류지령에 따라서 실제전류(Iac)를 제어하고, 그에 따라서 압축기 회전수제어, 결국은 공기조화기의 능력제어를 실시하는 것인데, 그것이 「전류에 의한 회전수지령」의 플로우(제8도 : 스텝54)이다. 이 스텝의 상세한 과정을 제18도를 참조하여 설명한다.
여기에서는 하나의 예로서 전류에 의한 회전수지령플로우로서 제8도에 있어서의 스텝54의 상세한 과정을 제18도에 나타낸다. 전류패턴(Ist(t))은 공기조화기 및 그 부속장치를 포함하는 장치 전체(「공기조화장치」라 한다)로서의 전류, 즉 종합전류(It1)에 대한 제한값을 이루는 것이다. 보다 구체적으로 전류(It1)에는 압축기 구동용 전동기(콤프레서모터)의 전류(Icp)외에 실내팬 구동용 전동기(실내팬모터)의 전류(Iif), 실내기 마이크로 프로세서의 소비전류(Iip), 실외기 마이크로 프로세서의 소비전류(Iop), 실내팬 구동용 전동기(실외팬모터)의 전류(Iof), 냉매순환 방향전환용 4방향밸브를 조작하기 위한 조작전류(Ifv)등 공기조화기용 콘센트로부터 공기조화장치에 포함되는 전기기기에 흐르는 전류의 모두가 포함된다.
실제상 전류(It1)는 제2도의 전류검출수단(29)에 의하여 검출되는 전류이며, 이것은 압축기 구동용 전동기의 전류가 거의 대부분을 차지하고 있다. 따라서 개략적인 논의로서는 It1=Icp로서 처리해도 실용상 거의 지장 없다.
여기에서의 기본적인 사고방식은 압축기의 회전수는 직접 제어하는 것으로 하고 그 이외의 전류의 변화부분은 완만하게 변화시켜서(팬회전수 제어등도 회전수변화가 완만해지도록 하여) 후자의 제어는 압축기제어에 비교하면 충분히 완만한 것으로 해둔다. 어떤 시간(t)에서의 전류패턴(Ist(t))의 값, 즉 설정전류값과 실제전류값(Iac)을 비교하여 압축기 회전수(N)를 변경하여 종합전류(It1)가 It1=Ist(t)가 되도록 계속 제어한다.
그런데 우선 실제전류(Iac)를 전류패턴(Ist(t))과 비교하여(제18도 : 스텝541) Iac≤Ist(t)이면 압축기 회전수를 N'-N+dN으로 하여 회전수의 변경을 실시한다(스텝542). 여기에서 N'는 다음회 운전시의 회전수, N은 현재의 회전수, dN은 이번회 변화시키는 회전수 변화분이며, 한 예로서는 dN=3(rps=매초 회전수)이다. 여기에서 플래그(f1)의 값을 확인하고(스텝543), f1=1이라면 N'=N의 처리를 하고(스텝544), 새로이 f1=1의 처리를 하고(스텝545), f1=0이라면 N'=N+dN의 처리를 하고(스텝546), f1=0의 처리를 한다(스텝547). 또 스텝541에 있어서, IacIst(t)이었던 경우는 N'=N-dN(스텝548) 및 f1=1의 처리를 하고(스텝549), 이 스텝54를 종료한다. 이와같이 하여 장치 전체의 전류(It1)를 반영시키고 전류제어를 통하여 압축기 회전수를 가감함으로써 전류(It1)를 전류패턴(Ist(t))에 의한 전류지령값 이하로 제어한다.
이상과 같이 하여 압축기 회전수를 정하면 다음으로 실내 토출풍량·온도를 제어한다(제8도 : 스텝55). 이 제어는 실내팬으로부터의 토출온도를 대략 일정하게 하기 위한 것이다. 이 제어를 위해 실내 열교환기의 중간부에서 측정한 온도(이하 「열교온도」라 한다)(Tic)를 얻고, 그 온도(Tic)가 일정해지도록 실내팬의 회전수(Nif) 및 압축기의 회전수(N)에 대한 지령값(Nst)을 출력한다(제8도 : 스텝55). 이 경우는 과도한 냉풍 또는 과도한 난풍의 방지를 기본으로 하여 토출온도에 대하여 설정값이 설정되어 있을때는 토출온도를 그 설정값에 접근하도록 제어한다. 실내토출온도는 열교온도(Tic)에 의하여 정해지고, 또 실내토출풍량은 실내팬 회전수(Nif)에 의해 정해진다. 기본적으로는 실내팬에 대하여 표준의 회전수 패턴(Nifst(t))을 설정하고, 그때의 회전수(Nif)가 회전수 패턴(Nifst(t))은 Nmax를 최고회전수, Nmin을 최저회전수로 하여,
으로 이행시킨다.
또한 Nmax·Nmin은 난방운전시와 냉방운전시에서는 다른 값으로 설정한다. 또 수동으로 Nmax또는 Nmin이 설정되면 수동의 설정회전수를 Nms로 하여,
로 한다.
이들 회전수 설정은 스텝55 전에 실시되고, 그에 따라 스텝55에 의한 토출온도의 제한이 강하게 작용하도록 한다.
팬회전수 지령값(Nifst)을 설정하는데 대해서는 n개의 회전수 변경용 탭을 설치하고 각각에 대응하는 설정회전수를 제19도에 도시한 바와 같이 Nifn(n=0, 1, 2, … 14)으로 결정한다. 어떤 회전수 탭으로부터 다른 탭으로 이행시키는 경우는 회전수 변화율(=단위시간당의 회전수 변화=ΔN/Δτ)을 설정하여 회전수 변화가 원활하게 실시되도록 한다. 실내팬의 회전수(Nif)에 대하여 탭(F0~F14)을 설정하고(다만 탭(F0)이 최고회전수 탭, 탭(F14)이 최전회전수 탭), 그 중에서 그 정도의 운전모드, 즉 냉방운전인지 송풍운전인지 드라이운전인지 또는 서큘레이터 운전인지를 나타내는 모드에 따라서 각 운전모드에 적합한 탭을 초강풍량(UH), 강풍량(H), 중간 약간 강한 풍량(M+). 중간풍량(M), 약간 약한 풍량(L+), 약풍량(L), 아주 약한 풍량(L-), 초약풍량(UL), 미약풍량(SL)등으로서 임의로 설정한다.
그런데 열교온도(Tic)에 의한 실내토출온도의 제어에 대하여 제17도~제25도를 참조하여 설명한다.
제20도 및 제21도는 난방운전모드의 경우에 있어서의 냉풍방지를 위한 열교온도(Tic)와 팬 탭과의 관계의 구체예에 대하여 나타내는 것으로 제20도는 운전개시로부터 25분 경과시점까지의 상승시에 있어서의 제어형태를 나타내는 것이며, 제21도는 25분 경과시점으로부터 그 이후의 시간(τab) 종료, 즉 운전개시로부터의 시간(t)이, tτab되기까지의 실내팬의 회전수 제어형태를 나타내는 것이다.
이미 서술한 바와같이 운전개시로부터 시간(τab)까지의 기간의 실내팬의 회전수는 자동운전시에는 Nmax의 최고회전수를 기본으로 하는데 열교온도(Tic)가 낮은 상태에서 이 최고회전수(Nmax)로 운전하면 실내에 저온의 공기가 토출되어 사용자가 추위를 느끼기 때문에 이 제20도,제 21도의 제어를 우선 시키도록 하고 있다.
이 제20도, 제21도의 제어는 실내열교환기 온도(Tic)와 팬 탭과의 관계를 나타낸 것이다. 어느쪽의 경우도 온도상승시와 온도저하시에서 온도차 1℃의 히스테리시스특성을 지니게 하고 있다. 양 도면을 비교하면 후자의 경우는 전자의 경우에 비하여 동일 탭에 있어서 2℃만 높은 온도범위에 대응하고 있는 것을 알 수 있다. 이 운전모드에 있어서는 열교온도(Tic)가 낮은때는 냉풍방지를 위해 회전수 지령값(Nifst)을 낮게 하거나, 또는 운전 OFF로 한다. 또한 제20도, 제21도는 풍량자동의 경우를 나타내는 것으로서 수동으로 풍량이 설정된 경우에는 그 설정풍량을 상한으로 하여 제어된다.
제22도는 난방운전모드의 경우에 있어서의 최저풍량제한을 위한 팬 탭설정예를 나타내는 것이다. 이 경우 풍량자동인지 풍량수동인지에 관계 없이 공통의 설정값으로 하고 열교온도(Tic) 여하에 따라서 팬 탭을 다음과 같이 설정한다(도표에는 예로서 하향경사시의 것이 나타내어져 있다).
상향경사시는 상기의 온도값에 대하여 +1℃를 첨가한 값으로 한다.
또 Tic45(℃)인때는 팬회전수를 급변하는 일 없이 슬로우엎/슬로우다운 시키는 것으로 하고, 0.2초/10rps로 한다. 덧붙여서 통상은 2초/10rps 정도이다. 이와같이 하여 열교온도(Tic)가 지나치게 높은때는 회전수 지령값(Nifst)을 올리고 팬회전수(Nif)가 최고 탭에 도달하면 회전수를 내린다(min측 풍량규제). 최저 탭보다도 내려가면 압축기 OFF로 한다. 여기에 예시한 제한은 외부공기온도(T0)가 높고, 또한 실내가 넓은 경우에도 바람을 아랫쪽에까지 닿게 하기 위해 설정되는 것이다.
제23도는 냉방운전모드의 경우에 있어서의 냉풍방지를 위한 실내팬의 최고회전수 제한 및 저온릴리이스제어에 대하여 나타내는 것이다. 이 경우 열교온도(Tic)에 의하여 저온릴리이스제어를 실시한다. 이 열교온도(Tic)에 의한 제어는 실온(Ta)가 설정온도(Tsc)의 비교에 의한 제어보다도 우선시킨다. 열교온도(Tic)가 지나치게 낮으면 회전수 지령값(Nifst)을 올리고, 회전수(Nif)가 일정값 이상이 되면 회전수를 내린다. 회전수(Nif)가 최저 탭보다도 내려가면 압축기 OFF로 한다. 도면에는 통상운전영역(S), 풍량 탭에 의한 최고 회전수 제한제어영역, 유지존(Q) 및 릴리이스영역(P)로 구분되고, 또한 각 경계부에는 내려감경사시와 올라감경사시에서 온도차(고온부에서 5℃, 저온부에서 2℃)를 지니게 하고 있다. 릴리이스제어는 팬 탭에 의한 최고회전수 제한제어를 추가한 2단릴리이스제어로 하고 있다. 도면에 있어서, 존0은 릴리이스영역(P), 존1은 풍량 탭에 의한 최고회전수 제한제어의 영역, 존2은 통상운전의 영역(S)이다. 상기 경사시의 릴리이스 복귀레벨(R)의 밑에 존(Q)이 설정되어 있다.
다음으로 제24도 제25도를 참조하여 난방운전시 및 냉방운전시에 있어서의 고온릴리이스제어에 대하여 설명한다. 제24도(난방운전시)에 있어서는 실내열교환기에 있어서 검출되는 열교온도(Tic)에 의하여 고온릴리이스제어를 실시한다. 올라감경사시는 열교온도(Tic)=55℃ 및 58℃를 경계온도로 하여 노멀(R), 유지(Q) 및 다운(P)의 영역을 설정하고, 내려감경사시는 열교온도(Tic)=58℃ 및 51℃를 경계온도로 하여 다운(P), 유지(Q) 및 노멀(R)의 영역을 설정하고 있다. 제25도(냉방운전시)에 있어서는 실외 열교환기에 있어서 검출되는 열교온도(Toc)에 의하여 고온릴리이스제어를 실시한다. 어느쪽의 경우도 회전수 슬로우업존을 설치하여 헌팅방지를 실시한다. 올라감 경사시는 열교온도(Tic)=50℃ 및 55℃를 경계온도로 하여 노멀5, 슬로우엎6 및 유지7, 슬로우엎6 및 노멀5의 영역을 설정하고 있다.
이상과 같이 하여 스텝55의 처리를 끝내면 다시 스텝52로 되돌아가서 스텝52 이하를 실시한다.
스텝52에 있어서 운전 OFF라고 판단되면 전류패턴(Ist(t))의 학습처리를 실시한다(스텝56). 이 학습처리를 제25도를 참조하여 상세히 서술한다. 또한 서픽스「'」는 다음회 값, 「*」는 이번회 값, 「last」는 전회 값을 각각 나타내는 것으로 한다. 우선 당일의 변화량으로서 당일의 전류최대값 변화량(ΔI1 *), 전류목표값 변화량(ΔI3 *), 및 시간(τab)의 변화량(Δτab *)을 다음과 같이 산출한다(스텝561). 또한 우측 제2항의 부호 말단의 서픽스(0)는 출하당초의 초기설정값을 의미한다.
그런데 어떤 날의 공기조화기의 운전형태가 다른 날에 비하여 특이한 것일 가능성이 있다. 그와같은 운전형태가 특이한 날의 영향을 적게 하기 위해 중량(β)인 생각을 받아들여서 학습해가기로 한다. 즉 동일내용의 특이한 운전형태가 몇일인가 계속되면 그것은 이미 특이한 것은 아니고 통상의 것으로서 처리할 필요가 있다. 그래서, 예를 들면 β=0.3으로 설정하고 동일내용의 특이운전이 약 3일(=1/0.3) 계속됨으로써 그것을 통상의 것으로서 처리하도록 하는 학습을 하게 된다.
이렇게 하여 전회까지의 데이터와 이번회의 데이터의 사이에 다른 중량을 붙여서 처리를 한다.
다음으로 전회 운전시까지의 실적데이터와 당일 운전시의 데이터를 기초로 하여 학습하여 다음회 운전시의 초기설정값으로 하여 당일분의 반영량(ΔI1 last', ΔI3 last', Δτab last')를 전회까지의 변화량으로 스텝561에서 구한 당일의 변화량을 각각에 중량(β)을 고려한 형태로 다음식에 따라서 구한다(스텝562).
다음으로 과온조방지를 위한 데이터 보정처리를 실시한다(스텝563). 이 처리는 극단적인 값(특이한 값)이 들어가 있으면 건강상만이 아니라 전력소비량의 점에서도 바람직하지 않다는 이유에 의한 것이다. 과온조방지는 최대학습값을 설정함으로써 실현할 수 있다.
다음으로 전류하한값 제한을 위한 데이터 보정처리를 실시한다(스텝564). 이 전류하한값 제한이라는 것은 이번회의 전류가 지나치게 적으면 다음회에 기동불능이 될 염려가 있을 뿐만 아니라 I1I3가 되어도 불합리하며, 그와같은 사태를 미연에 방지하기 위해 당일분의 변화분을 다음과 같이 처리한다. 또한 서픽스 min은 각각의 하한값을 나타낸다.
다만,
로 한다. 이와같이 하여 I1≤I3라는 사태가 일어나지 않도록 한다.
이상의 스텝56의 처리내용으로서 설명한 바에 따르는 설정가능범위를 도시한 것이 제26도이다. 여기에는 왼쪽 위로부터 오른쪽 아래를 향하는 빗금에 의하여 초기설정 가능범위가 나타내어지고 오른쪽 위로부터 왼쪽 아래를 향하는 빗금에 의하여 리모콘설정 가능범위가 나타내어지고 있다. 다만 리모콘에 의한 설정은 운전중, 즉 운전개시로부터 운전종료까지의 사이에 한하여 가능하다. 도면에서 다음의 것을 확인할 수 있다.
이상의 보정을 하여 정해진 보정값 ΔI1 last', ΔI3 last', Δτst last'를 다음회의 초기설정을 위해 기억해둔다(스텝565). 여기에서 각 보정값은 냉방·난방의 각 운전모드마다 따로 따로 기억시켜도 좋다. 또 달력을 구비하고 있으며 계절마다 기억시켜도 좋다. 최후에 운전정시의 실내온도(Talast)를 다음회의 설정온도(Tsc)로 하는 처리
를 실시하여(스텝566) 스텝56의 학습처리를 끝낸다.
운전정지의 시(t4)로부터 다음회 운전개시(t5=t0)까지의 시간, 즉 운전정지 시간(τe)의 카운트를 개시하고(제8도 : 스텝57) 제8도에 나타내는 일련의 과정을 종료한다.
이상 요약하면 본 발명은 전회까지의 운전실적을 학습하고 그것을 다음회의 초기설정을 위해 사용하여 다음회의 운전을 하는 것이 포인트이다.
본 발명에 있어서는 회전수 내지 전류의 패턴결정을 위해 점(P1~P4)를 설정했지만 패턴결정을 위한 변곡점을 보다 많이 하고 보다 세세한 설명을 하도록 해도 좋다.
이상 서술한 바와같이 본 발명에 따르면 쾌적한 느낌을 주는 안정된 제어를 효율적인 동시에 저렴한 값으로 실현할 수 있는 공기조화기의 운전제어방법을 제공할 수 있다. 특히 방의 특성과 개인의 취향을 기기 자체가 학습에 의하여 습득하기 때문에 방의 특성과 개인의 취향에 매칭된 공기조화기의 운전제어방법을 제공할 수 있다.

Claims (12)

  1. 공기조화기의 냉매순환용 압축기의 회전수의 제어지령으로서, 운전개시와 동시에 빠르게 최고회전수로 상승시킨 후, 실온과 설정온도와의 편차에 대응하여 정해진 목표회전수까지 이행시키도록 시간에 대응한 회전수 패턴을 미리 기억시켜 두고, 상기 압축기의 회전수를 상기 회전수 패턴에 따라 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 운전제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 원격 제어기로부터의 능력변경지령에 따라서 목표회전수를 직접 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 운전 제어방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 회전수 패턴은 a) 초기상승모드, b) 최고회전수모드, c) 목표회전수로의 이행모드 및 d) 목표회전수모드의 적어도 4개의 모드로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 운전 제어방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 최고회전수를 전회의 운전정지시점으로부터 이번회의 운전개시시점 까지 계측된 시간인 운전정지시간(τe)의 함수로 설정하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 운전제어방법.
  5. 제4항에 있어서, 최고회전수 모드의 진행시간(τb)을 운전정지시간(τe) 및 설정회전수의 변화량(ΔN)에 따라서 보정하는 것을 특징으로 하느 공기조화기의 운전 제어방법.
  6. 제3항에 있어서, 최고회전수로부터 목표회전수로 이행시키는 이행모드에 있어서 압축기 회전수를 소정의 변화율을 갖고 변화시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 운전 제어방법.
  7. 공기조화기의 운전개시부터 안정운전에 이르기까지의 공기조화기의 전류의 제어지령으로서, 운전개시와 동시에 최고전류지령을 주어 상승시킨 후, 실온과 설정온도와의 편차에 대응하여 정해진 목표전류값까지 감소시키도록 시간에 대응한 전류패턴을 미리 기억시켜 두고, 상기 공기조화기의 전류를 상기 전류패턴에 따라 그 전류패턴값을 넘지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 운전제어방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전류패턴을 3개의 구간, 즉 a) 운전개시로부터 전류상승 구간을 거쳐서 초기전류(Ia)를 계속 흘리는 제1구간, b) 목표전류(Ic)로 서서히 변화시키는 제2구간 및 c) 목표전류(Ic)에 상당하는 전류를 흘리는 제3구간으로 이루어지는 것으로서 설정하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 운전 제어방법.
  9. 제8항에 있어서, 목표전류(Ic)의 값, 초기전류(Ia)의 값 및 제1구간의 시간(τab)을 설정온도 변화지령에 따라서 변경하여 다음 운전개시시에 그 변경값을 기초로 하여 초기 설정을 하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 운전 제어방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 3개의 구간마다 설정온도 변화지령에 따라서 각 구간의 설정전류값 또는 시간을 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 운전 제어방법.
  11. 제10항에 있어서, 공기조화기의 전류(It1)에 대하여 최대전류값(Imax) 및 최소전류값(Imin)을 설정하고 총전류(It1)가 최대전류값(Imax)과 최소전류값(Imin)의 사이에 들어가도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 운전 제어방법.
  12. 제11항에 있어서, 최소전류값(Imin)과 전류값 0의 사이는 압축기 ON·OFF운전으로 하고, 운전개시로부터 경과된 공기조화기 운전시간에 대한 압축기 ON시간의 비를 목표전류(Ist)에 비례하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 운전 제어방법.
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