KR100327069B1 - 공기조화기의제어장치 - Google Patents

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KR100327069B1
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Abstract

(목적)
예컨대 수면시등에 있어서의 체온의 변화에 따라 설정된 온도가 부적절한 온도로 되는 것을 방지하고, 소정의 조건하에서 설정온도를 변환시킴으로써 쾌적한 온도환경을 얻고, 더욱이 에너지 절감에도 기여한다.
(구성)
공기 조화기에 있어서, 컴프레서의 교류모터를 제어하는 주파수를 검출하는 수단과, 제어 운전중의 상기 주파수의 변동폭이 소정의 범위내로 수속된 것을 판단하는 수단과, 상기 주파수의 변동폭이 소정의 범위내로 수속되었다고 판단된 후에 설정온도를 소정온도 변환시키는 변환수단을 구비하고 있으며 설정온도에 접근시키는 운전을 하고 있을때에 상기 주파수의 변동폭이 차츰 작아져서 소정의 범위내로 수속되면 온도변환되므로 예컨대 수면중에 체온이 저하되어도 운전의 정체를 정확하게 판단하여 쾌적한 온도를 유지하는 효과가 있다.

Description

공기 조화기의 제어장치
(산업상의 이용분야)
본 발명은 냉매와 열교환을 행하여 실내의 온도를 설정된 온도로 조정하기 위한 운전을 행하는 동시에 특히 사용자가 수면중인 경우, 소정의 조건하에서 설정온도를 소정의 온도로 변경시키는 수단을 구비한 공기조화기에 관한 것이다.
(종래의 기술)
공기조화기는 냉매압축용의 컴프레서를 구비하고 있으며, 냉매와 열교환을 행하는 과정으로 이루어진 냉동사이클을 실행함으로써, 실온을 설정온도로 근접시키는 제어운전이 가능하게 되어 있다.
종래의 공기조화기에서는 실온을 설정온도로 근접시키는 운전에 있어서, 다음과 같은 제어가 행해져 왔다. 즉, 설정온도와 실온과의 차이 Δt 와 이 Δt 의 변화량을 기준으로 퍼지 연산을 행하여 컴프레서의 교류모터를 제어하는 주파수의 증감량을 산출하고, 이러한 증감량에 따라서 현재 교류모터의 운전능력을 증감시킴으로써 실온을 설정온도로 점진적으로 근접시키기 위한 제어를 행하여 왔다. 또 실제의 운전능력은 현시점에 있어서의 소비전류나 컴프레서온도, 외기온도등 다양한 인자에 따라 보정된다.
그러나, 이러한 제어운전이 사용자가 수면중에 이루어진 경우에는 수면중에 체온이 저하 된다는 사실로 인해, 상기 제어운전만으로서는 부적절하게 된다. 즉, 수면전에 설정된 온도는 그때의 체온을 기준으로하여 설정된 것이며, 수면중에 체온이 저하되면 냉방모드에서는 너무 춥고, 난방모드에서는 너무 더워지는 문제가발생된다.
그래서, 종래기술에서는 실온이 설정온도에 일치되었다고 판단되었을때에 냉방모드에서는 설정온도를 소정온도 상승시키고, 난방모드에서는 설정온도를 소정온도 하강시킴으로써 수면중의 체온변화에 대처해 왔다.
또한, 실온이 설정온도에 이르기까지의 시간은 대단히 긴 것이며, 실온과 설정온도는 쉽게 일치되지 않는다. 따라서 실온과 설정온도의 일치여부 판단은 극히 곤란하게 되므로 통상은 실온이 설정온도에 소정의 범위내로 근접했을때를 양자가 일치하였다고 판단하여 상기 온도변경을 하도록 해왔다.
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그러나, 공기조화기에 걸리는 공조부하의 크기와 운전능력의 균형이 잡히게 되면, 운전능력은 그 상태로 수속(收束)되려고 하나, 실온이 설정온도에 쉽게 일치되지 않는 상태에서 정체되는 일이 있다. 이러한 경우에는 상기 온도 변경이 행해지지 않고, 저하된 체온에 적응된 온도가 제공되지 않는다는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이러한 정체시에 있어서도 적절하게 온도를 변경시켜 수면의 쾌적감을 향상시키는 동시에 적절한 설정온도 변경에 의해 에너지 절감에도 도움이 되도록 하는 것을 목적으로 한다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
특허청구의 범위 제1 항에 기재된 발명은 실온을 설정온도에 근접시키기 위하여 공조능력의 제어운전을 행하는 공기조화기로서 현재의 공조능력이 목표로하는 설정온도를 유지하는 데 필요한 공조능력의 소정의 범위에 접근하는지 안하는지를판단하여 대응신호를 발생시키는 판단수단과,
상기 판단수단에 의해서 발생된 신호에 따라 상기 목표로 하는 설정온도를 변경시키기 위한 보정수단을 가지고 있는 것이 특징이다.
특허청구의 범위 제2 항에 기재된 발명은 상기 판단수단이 제어운전중에 필요로하게 되는 공조능력의 변동폭이 소정의 범위로 수속되었을때에 상기 목표로하는 설정온도를 유지하기 위하여 공조능력의 값을 정하는 수단을 구비하고 있는 것이 특징이다.
특허청구의 범위 제3 항에 기재된 발명은 냉매압축용의 컴프레서를 구비하고 있는 공기조화기로서 소정의 실온을 목표로 설정하기 위한 실온설정장치, 상기 실온설정장치에 의해서 목표로 설정된 소정의 온도와 실온사이의 차이에 따라 컴프레서의 운전능력을 제어하는 제어기구, 상기 제어기구에 의해서 제어되는 운전능력이 소정의 온도를 유지하기 위하여 필요한 소정 범위의 운전능력에 접근하는지를 판단하여 대응신호를 발생시키는 판단수단; 및 상기 판단수단에 의해서 발생된 신호에 따라 소정의 온도를 변경시키기 위한 보정수단을 포함하고 있는 것이 특징이다.
특허청구의 범위 제4 항에 기재된 발명은 상기 회전수 판단수단이 제어운전중에 필요로 하게 되는 회전수의 변동폭이 소정의 범위로 수속되었을때에 상기 목표로 설정된 소정의 온도를 유지하기 위하여 회전수를 정하는 수단을 구비하고 있는 것이 특징이다.
(작용)
특허청구의 범위 제1 항에 기재된 발명에 의하면 설정온도에 근접시키기 위한 운전을 행하고 있는 경우, 제어운전중에 필요로 하게 되는 공조능력은 목표로하는 설정온도를 유지하기 위한 공조능력에 차츰 근접해 간다. 이 경우, 현재의 공조능력이 설정온도를 유지하기 위한 공조능력으로 소정의 범위내로 근접했을때 설정온도가 소정온도로 변경되므로 예컨대 체온 변화등의 요인으로 설정시에는 적절했었던 설정온도가 부적절하게 되는 상황을 방지할 수 있다.
또, 실온과 설정온도가 일치하지 않는 상태에서 제어운전이 정체되는 경우에 있어서도 제어운전중의 공조능력이 설정온도를 유지하기 위한 공조능력에 근접했다고 판단되는 경우에는 온도변경되므로, 제어운전의 정체시에도 적절한 온도변경에 의해 쾌적한 수면을 제공할 수 있다.
특허청구의 범위 제2 항에 기재된 발명에 의하면 사용자가 수면중일때 설정온도에 근접시키기 위한 운전을 행하고 있는 경우, 실온은 설정온도로 근접해 간다. 이 경우, 실온과 설정온도의 차이 Δt 와 이 Δt 를 근거로 컴프레서의 회전수(φ), 예컨대 교류모터를 사용한 경우에는 교류전력의 주파수의 증감량이 산출되고, Δt 가 작아짐에 따라 공조능력의 값은 차츰 저하되어가도록 제어된다. 또, 직류모터를 사용하는 경우에는 직류전력의 전압증감량이 산출된다. 따라서 공조능력의 변동폭도 실온이 설정온도에 근접해감에 따라 차츰 감소되어간다. 그리고 상기 공조능력의 변동폭이 소정의 범위로 수속되었을때 목표로하는 설정 온도를 유지하기 위한 공조능력의 값이 정해져 설정온도가 유지된다. 이것에 의해 설정온도부근에 있어서의 운전의 정체가 방지된다. 그후, 예컨대 난방모드에서는 설정온도를 소정의 온도만큼만 내리고, 냉방모드에서는 설정온도를 소정의 온도만큼만 올리는 제어가 행해진다. 그 결과 공기조화기는 이번에는 변경된 설정온도에 근접되도록 운전을 행하므로 수면전과 비교하여 체온이 저하되어 있는 사용자에게 있어서 난방모드에서는 너무 덥지않게 냉방모드는 너무 춥지않게 적절한 온도환경을 제공할 수 있다.
또, 실온과 설정온도가 일치하지 않은 상태로 제어운전이 정체된 경우에 있어서도 이러한 정체시에는 상기 회전수의 변동폭이 소정의 범위로 수속되어 있다고 판단되므로 설정온도가 변경된다. 따라서 이러한 경우에 있어서도 적절한 온도변경에 의해 쾌적한 수면을 제공할 수 있다.
특허청구의 범위 제3 항에 기재된 발명에 의하면 설정온도에 근접시키기 위한 운전을 행하고 있는 경우, 제어운전중에 필요로하게 되는 컴프레서의 모터의 회전수는 목표로하는 설정온도를 유지하기 위한 회전수에 차츰 근접해 간다. 이 경우, 현재의 회전수가 설정온도를 유지하기 위한 회전수에 소정의 범위까지 근접했다고 판단되었을때, 설정온도가 소정온도로 변경되므로 예컨대 체온변화등의 요인으로 설정시에는 분명히 적절했던 설정온도가 부적절하게 되는 상황을 방지할 수 있다. 또, 실온과 설정온도가 일치하지 않는 상태에서 제어운전이 정체된 경우에 있어서도 제어운전중의 공조능력이 설정온도를 유지하기 위한 회전수에 근접했다고 판단된 경우에는 온도변경되므로 제어운전의 정체시에 있어서도 적절한 온도변경에 의해 쾌적한 수면을 제공할 수 있다.
특허청구의 범위 제4 항에 기재된 발명에 의하면 사용자가 수면중에 설정온도에 근접시키기 위한 운전을 행하고 있는 경우, 실온은 설정온도에 근접해간다.이 경우, 실온과 설정 온도의 차이 Δt 와 이 Δt 를 근거로 컴프레서의 모터를 제어하는 회전수의 증감량이 산출되고 Δt 가 작아짐에 따라 컴프레서의 모터는 차츰 운전능력이 저하되도록 제어된다. 따라서, 실제 컴프레서의 모터회전수 변동폭도 실온이 설정온도에 근접해감에 따라 차츰 감소되어 간다. 그리고, 상기 회전수의 변동폭이 소정의 범위로 수속되었을때, 목표로하는 설정온도를 유지하기 위한 회전수의 값이 정해져 설정온도가 유지된다. 이에 의해 설정온도 부근에 있어서의 제어운전의 정체가 방지된다. 그후, 예컨대 난방모드에서는 설정온도를 소정의 온도만큼만 내리고, 냉방모드에서는 설정온도를 소정온도만큼만 올리는 제어가 행해진다. 그 결과 공기조화기는 이번에는 변경된 설정온도에 근접되도록 운전을 행하므로 수면전과 비교하여 체온이 저하되어 있는 사용자에게 있어서, 난방모드에서는 지나치게 덥지 않게 냉방모드에서는 너무 춥지않게 적절한 온도환경을 제공할 수 있다.
또, 실온과 설정온도가 일치하지 않는 상태에서 제어운전이 정체된 경우에 있어서도 이러한 정체시에는 상기 회전수의 변동폭이 소정의 범위로 수속되어 있다고 판단되므로 설정온도가 변경된다. 따라서 이러한 경우에 있어서도 적절한 온도변경에 의해 쾌적한 수면을 제공할 수 있다.
또한, 실온이 설정온도에 도달하기전에 온도변경되는 경우도 있으므로 에너지 절감에도 도움이 되는 효과가 있다.
실시예
제1 도에는 본 실시예에 관한 공기조화기(이하 에어컨이라한다)가 예시되어 있다. 공기 조화기(에어컨)는 각각 냉매를 순환시키는 냉매순환로를 가진 실내유니트(10)와 실외유니트(12)를 구비하는 동시에 이 공기조화기를 원격조작하기 위하여 조작신호를 적외선에 의해 송출하는 리모콘(14)을 구비하고 있다.
리모콘(14)에는 전원 ON · OFF, 냉난방전환설정, 온도설정, 타이머설정등의 각종 조작키가 배열설치되어 있고, 이 조작키를 조작함으로써 각 항목에 해당하는 코드를 지닌 조작신호가 출력되도록 되어있다. 또 리모콘(14)에는 풍량설정키가 설정되어 있고, 사용자는 풍량을 「약」, 「중」, 「강」으로 변경할수 있도록 되어 있다. 이하, 본 실시예에서는 상기 3단계로 풍량이 변경가능한 기종을 예로들어 설명하나, 상기 3단계는 풍량조정의 기본적인 구성이며 「미풍」, 「하이파워」등 그 위에 수단계로 변경할 수 있는것 또는 상기와 같이 단계적으로 변경하는것외에도 무단계로 풍량을 변경할 수 있는 것에도 적용할 수 있다.
또 본 실시예의 리모콘(14)에는 「휴식모드」설정키가 설치되어 있고, 이 설정 키를 실행시킴으로써 쾌적한 수면을 실현하기 위한 풍량, 온도등을 제어하는 프로그램이 실행되도록 되어 있다.
이 휴식모드는 수면중에서는 수면전과 비교하여 체온이 저하된다는 사실이 고려되고 냉방 모드에서는 설정된 온도보다 높은 온도로 난방모드에서는 설정된 온도보다도 낮은 온도로 변경되는 기능이 설정되어 있는 점에 특징이 있다.
또한, 본 실시예에서는 리모콘(14)의 조작신호를 실내유니트(10)측에 송신하기 위한 수단으로서, 적외선등의 전파를 적용하고 있고, 실내유니트(10)측에 이 적외선을 받기 위한 광센서(76B)(후술)가 설치되어 있다.
여기서 리모콘(14)으로부터 송신되는 조작신호는 실내유니트(10)내의광센서(76B)에서 수신되면, 에어컨은 수신된 조작신호의 코드에 따라 실내의 온도, 습도등을 제어한다. 또한 리모콘(14)과 실내유니트(10)를 신호선으로 접속하여도 무방하다.
제2 도에 도시된 바와같이 실내유니트(10)는 부착베이스(200)의 상하단에 탈착가능하게 걸려있는 케이싱(202)에 의해 내부가 피복되어 있다.
케이싱(202)에는 그 중앙부에 직교류 팬(204)이 설치되어 있다. 직교류팬(204)은 팬모터(70E)(후술)의 구동력에 의해 구동되고 케이싱(202)에 설치된 흡입구(206)로부터 실내공기를 각종필터(208) 및 실내열교환기(16)를 통하여 흡입하고, 또한 풍로(210)를 통하여 재차 실내로 송출하는 역할을 한다. 또한, 풍로(210)에는 옆날개(212) 및 수평플랩(214)이 설치되어 있고, 실내로의 풍향을 조절할 수 있도록 되어 있다.
또, 케이싱(202)에 있어서의 실내열교환기(16)의 하부에 대응하는 부분에는 접시형상의 드레인팬(216)이 일체로 형성되어 있다.
제3 도는 본 발명에 관한 본 실시예의 제어장치에 의해 제어되는 공기조화기의 냉매회로이다. 도면에 있어서, 26은 컴프레서, 27은 4방향밸브, 28은 실외유니트(12)내에 설치된 실외열교환기, 30은 모세관튜브, 16은 실내유니트(10)내에 설치된 실내열교환기, 24는 어큐뮬레이터이며, 이들 요소를 순차적으로 냉매배관에 고리형상으로 접속하여 냉동사이클을 구성하고 있다. 이 공기조화기에 의하면, 4 방향밸브(27)가 도시하는 실선상태에 있을때는 컴프레서(26)로부터 토출된 냉매가 실선화살표와 같이 흘러, 실외열교환기(28)에서 냉매가 응축되고 실내열교환기(16)에서 냉매가 증발하여 실내의 냉방이 행해진다. 또, 4 방향밸브(27)가 도시하는 점선상태에 있을때는 컴프레서(26)로부터 토출된 냉매가 점선화살표와 같이 흘러 실내열교환기(16)에서 냉매가 응축되고 실외열교환기(28)에서 냉매가 증발하여 실내의 난방이 행해진다.
또한, 112A는 실외측 송풍기를 구성하는 팬모터, 70E 는 실내측 송풍기를 구성하는 팬모터로서 각각 실외 열교환기(28) 및 실내 열교환기(16)로 송풍을 하는 것이다.
제4 도는 실내유니트(10)의 전기회로를 도시하는 것이며, 이 전기회로는 전원기판(70) 및 제어기판(72)을 구비하고 있다. 전원기판(70)에는 실내로 공급되는 풍량을 조정하는 팬모터(70E)가 접속된 구동회로(70A), 각종 모터를 구동하기 위한 전력을 생성하는 모터전원회로(70B), 제어회로용의 전력을 생성하는 제어회로용 전원회로(70C) 및 직렬회로용의 전력을 생성하는 직렬회로용 전원회로(70D)가 설치되어 있다.
제어기판(72)에는 직렬회로용 전원회로(70D)에 접속된 직렬회로(72A), 모터를 구동하는구동회로(72B) 및 제어회로로서의 마이크로 컴퓨터(72C)가 설치되어 있다. 구동회로(72B)에는 플랩을 상하작동시키는 상하 플랩모터(74A), 좌우플랩모터(74B, 74C) 및 바닥면전면의 온도를 검출하기 위한 바닥면의 온도를 검출하는 플로어 센서를 회전구동시키는 플로어센서 모터(74D)가 접속되어 있다.
또, 마이크로 컴퓨터(72C)에는 표시기판(76)에 설치된 운전모드등을 표시하는 표시용LED, 리모콘(14)으로부터의 적외선의 조작신호를 받는 광센서(76B), 이광센서(76B)가 받은 조작 신호를 수신하는 수신회로(76A)가 접속되어 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(72C)에는 센서기판(78)에 설치된 바닥면의 온도 검출영역을 표시하는 영역 LED 및 플로어 센서가 접속되어 있다.
이 리모콘(14)으로 난방모드, 냉방모드, 드라이모드 및 자동운전모드, 휴식모드 등의 각 모드의 선택, 설정온도의 변경, 취출(吹出)풍량의 변경, 플랩모터(74A, 74B, 74C)를 구동시켜 플랩각도의 변경등의 공기 조화기의 제어가 행해진다.
또한 마이크로 컴퓨터(72C)에는 실온을 검출하는 실온센서(80A), 실내열교환기(16)의 냉매코일온도를 검출하는 열교환기용 온도센서(80B), 실내의 습도를 검출하는 습도센서(80C)가 접속되는 동시에 스위치기판(82)에 설치된 자기진단용 LED, 운전모드를 난방모드, 냉방모드, 드라이모드 및 자동운전모드로 전환하는 운전전환스위치 및 자기진단 스위치가 접속되어 있다.
이 운전전환스위치에는 「난방모드」, 「냉방모드」, 「드라이모드」, 「자동운전모드」및 「휴식모드」의 각 표시가 설치되어 있고, 현재의 전환상태가 표시기판(76)에 설치된 표시용 LED에 의해 표시된다.
제5 도는 실외유니트(12)의 전기회로를 도시한 것이며, 이 전기회로는 정류회로(100) 및 제어기판(102)을 구비하고 있다. 또한 실외유니트(12)의 전기회로는 ①∼③에 있어서 제4 도의 실내유니트(10)의 전기회로에 접속되어 있다.
제어기판(102)에는 실내유니트(10)의 직렬회로용 전원회로(70D)에 접속된 직렬회로(102A), 소음을 제거하는 소음필터(102B, 102C, 120D), 인버터(104)를 스위칭 하기 위한 전력을 생성하는 스위칭전원회로(102E), 제어회로로서의 마이크로 컴퓨터(102F)가 설치되어 있다.
스위칭전원회로(102E)에는 인버터(104)가 접속되어 있고, 인버터(104)에는 냉매를 압축하는 컴프레서(26)가 접속되어 있다.
또, 마이크로 컴퓨터(102F)에는 외기온도를 검출하는 외기온도센서로서의 외기온도 서미스터(110A), 실외열교환기(28)의 냉매코일의 온도를 검출하는 코일온도 센서로서의 코일온도 서미스터(110B), 컴프레서(26)의 온도를 검출하는 온도센서로서의 컴프레서 온도서미스터(110C)가 접속되어 있다.
또한, 소음필터(102B)에는 실외열교환기(28)로 송풍하는 팬모터(112A) 및 팬모터용 콘덴서(112B)가 접속되어 있고, 이들 팬모터(112A) 및 팬모터용 콘덴서(112B)와 병렬적으로, 컴프레서(26)로부터 토출된 냉매의 흐름방향을 변경하는 4방향 밸브(27)가 소음필터(102B)에 각각 접속되어 있다.
이하에 제1 실시예의 작용을 설명한다. 먼저 통상의 조작에 대하여 설명한다.
운전정지상태에서 리모콘(14)이 조작되고, 출력되는 조작신호를 수신회로(76A)에서 수신하면, 이 수신된 조작신호의 코드를 해석한다.
해석의 결과가 전원 ON 인지 아닌지, 타이머 설정의 지령인지 아닌지의 여부를 판단한다. 즉 리모콘(14)으로 조작된 조작신호는 전원 OFF시에는 취소되는 신호, 예컨대 온도설정, 풍량설정등이 있기 때문에 이 경우에는 신호를 받지하지 않고 수신상태에서 대기한다.
여기서 타이머설정 지령임을 인식하면, 리모콘(14)의 조작자는 소정시간후에 에어컨을 운전할 수 있도록 타이머를 설정한다. 예컨대 2시간후에 에어컨을 운전할 수 있도록 설정하고, 리모콘(14)을 조작하여 조작신호를 출력한다. 이에 의해 타이머(개시시간)가 설정된다. 이 설정에 의해 2시간후에 자동적으로 운전을 개시할 수 있다.
한펀, 전원 ON 지령임을 인식하면 앞서의 운전이 정지하기전의 설정모드로 운전이 개시된다.
그후, 리모콘(14)으로부터의 조작신호가 수신되면, 수신된 조작신호의 코드를 해석하고, 해석된 내용이 전원 OFF 지령인지 아닌지, 풍량의 설정(변경)인지 아닌지, 온도의 설정(변경)인지 아닌지, 타이머의 설정(변경)인지 아닌지의 여부를 판단하고, 해석내용에 해당하는 항목을 선별하여, 운전의 정지 또는 운전모드의 설정변경을 실행한다.
휴식모드는 리모콘(14)의 온도설정키에 의해 원하는 온도로 설정하고나서 휴식모드 스위치 단추를 누르는 조작에 의해 설정된다. 상기와 같이 이들의 조작에 의해 리모콘(14)으로부터 조작신호가 발생되고 수신회로(76A)에서 수신되면, 이 수신된 조작신호가 해석되어 설정온도에 있어서의 휴식모드임을 인식한다.
이와같이 온도가 설정되어 휴식모드가 지시되면, 팬모터(70E), 컴프레서(26)등이 제어되어 수면에 적합한 풍량 및 온도의 변경제어가 행해진다.
이하, 제6 도의 플로차트에 따라 본 실시예에 관한 공기조화기의 온도제어에 대하여 설명한다.
먼저 스텝(300)에서는 후술하는 설정온도 변경을 1회에 한하여 행하기 위하여 설치된 플랙(flag)이 초기화 된다. 즉, 플랙레지스터(fr)에 0 이 대입된다. 다음의 스텝(302)에서는 현재 설정되어 있는 설정온도(to)를 레지스터로 읽어들이고, 스텝(304)에서는 실온센서(80A)에 의해 실온(t)이 검출된다. 스텝(306)에서는 실온(t)과 설정온도(to)와의 온도차이의 절대치 ｜t-to｜가 Δt 로서 구해지고 레지스터에 수용된다.
다음의 스텝(308)에서는 실내유니트(10)에 있어서, Δt 와 Δt 의 변화량을 기준으로 퍼지 연산이 행해져 컴프레서(26)의 교류모터를 제어하는 주파수(F)의 증감량(ΔF)이 산출된다. 또한, 교류모터를 제어하는 주파수(F)는 공기조화기의 운전능력을 나타내는 것으로 간주하여도 무방하다. 그래서 이하에서는 주파수(F)로 컴프레서의 교류모터를 제어한 경우의 공기조화기의 운전능력을 운전능력(F)으로 표시하는 것으로 한다.
다음의 스텝(310)에서는 실내유니트(10)로 산출된 운전능력(F)의 증감량(ΔF)을 신호선을 통하여 실외유니트(12)로 송신한다.
스텝(312)에서는 실외유니트(12)가 송신되어온 운전능력의 증감량(ΔF)에 따라 그 시점에 있어서의 운전능력(F), 즉 교류모터의 주파수(F)를 증감시켜 운전능력(F')으로 한다. 즉, ΔF가 클때는 운전능력(F)을 큰 진폭으로 올리고, ΔF 가 작을 때는 운전능력(F)을 작은 진폭으로 올린다. 이와같이하여 목표로하는 설정온도에 효율적으로 접근하도록 하는 연구가 이루어지고 있다. 이때 컴프레서(26)가 이미 최대능력으로 운전되고 있음에도 불구하고, 주파수(F)의 증가신호가 송신되어 온 경우에는 최대운전능력(최대주파수)(F)을 유지한 채로 있게 된다.
또한, 이 실제의 운전능력(F')은 실외유니트(12)의 마이크로 컴퓨터(102F)에 의해 현시점에 있어서의 공기조화기의 소비전류, 컴프레서(26)의 온도, 외기온도등 각종 인자에 따라 보정되고, 반드시 실내유니트(10)에 있어서 산출된 ΔF 만이 변화된다고는 한정할 수 없다. 또 운전능력(F')은 공기조화 부하와 균형을 이루는 운전능력으로 수속되려고 하는 경향이 있다.
다음에, 스텝(314)에서는 휴식모드인지 여부의 판정이 행해진다. 부정판정의 경우에는 스텝(322)으로 이행되고, 플랙레지스터(fr)에 0 이 대입된다. 이에 의해 운전중에 휴식모드를 해제한후 재차 휴식모드를 설정한 경우등에서도 온도변경제어가 행해지도록 고려되어 있다. 그리고, 재차 스텝(302)으로 복귀되어 동일한 처리가 반복된다. 한편, 긍정판정의 경우, 즉 휴식모드로 설정되어 있는 경우에는 다음의 스텝(316)으로 이행한다.
다음의 스텝(316)에서는 실외유니트(12)의 마이크로 컴퓨터(102F)에서 구해진 운전능력(F')이 실외유니트(12)로부터 실내유니트(10)로 신호선을 통하여 송신된다.
스텝(318)에 있어서, 실내유니트(10)의 마이크로 컴퓨터(72C)는 송신되어온 운전능력(F')과 사전에 기억해 두었던 소정시간전의 운전능력(F)을 비교하여 실제의 운전능력의 증감량(ΔF')을 산출한다.
또한, 이 ΔF'가 큰 정(正)의 값을 가질 때는 부하가 증가했을때(창이나 문을 열었을때, 또는 설정온도를 변경했을때)이며, 커다란 운전능력이 필요한 때이다. 한편, ΔF'가 큰 부(負)의 값을 가질때는 부하가 감소했을때(설정온도를 변경했을때)이며, 작은 운전능력으로도 충분해졌을 때이다. 또, ΔF'의 절대치가 작은 값일때는 부하의 크기와 운전능력(F)과의 균형이 잡혔을때(설정온도(to)가 실온(t)에 거의 일치했을때)이다.
다음의 스텝(320)에서는 ΔF'의 절대치 ｜ΔF'｜가 정의 정수(T)이하 인지 여부의 판정이 행해진다. 여기서, 정수(T)는 2Hz 내지 5Hz 의 범위에 최대운전능력등을 맞추어서 설정된다. 부정판정의 경우, 즉 ｜ΔF'｜가 T보다 클때, 스텝(322)으로 이행하고, 플랙레지스터(fr)에 0 이 대입된다. 그리고, 재차 스텝(302)으로 복귀되어 동일한 처리를 반복한다. 이에 의해 휴식모드를 한번 클리어 한후, 재차 휴식모드를 설정한 경우라도 후술하는 온도 변경을 실행시킬수 있다. 긍정판정의 경우, 즉 ｜ΔF'｜가 T 이하인 경우, 스텝(324)으로 이행한다.
스텝(324)에서는 플랙레지스터(fr)가 1인지 여부의 판정이 행해진다. 긍정판정의 경우에는 재차 스텝(302)으로 복귀되어 동일한 처리를 반복한다. 부정판정의 경우에는 다음의 스텝(326)으로 이행하고, 플랙레지스터(fr)에 1을 대입한다. 이에 의해 2차적인 온도변경이 방지되고, 설정온도가 부적당한 값으로 되는 것이 방지된다. 또한, 이 플랙레지스터(fr)를 공기조화기의 운전개시로부터 1∼2 시간정도 0 으로 유지하여 온도변경의 타이밍을 소정시간 이후로 규제하여도 무방하다.
스텝(328)에서는 냉방모드인지 난방모드인지 여부의 판정이 행해지고 냉방모드에 설정되어 있다고 판정된 경우에는 스텝(332)으로 이행한다.
스텝(330)에서는 설정온도레지스터에 수용되어있던 설정온도(to)의 값을 판독하고, to에 2℃를 가한 온도값를 재차 설정온도 레지스터에 대입한다. 그리고나서 재차, 스텝(302)으로 복귀하고, 이번에는 2℃정도 높여진 설정온도를 목표로 온도제어를 행한다. 물론, 플랙레지스터(fr)의 값이 1로 되어있으므로 2차적으로 설정온도가 변경되지 않고 휴식모드를 해제하지 않는한, 이 변경된 설정온도가 유지되어, 부적절한 온도가 되는 것을 방지하고 있다.
또한, 온도가 변경된 후에 휴식모드를 해제한 경우, 최초의 설정온도로 자동적으로 복귀되는 기능을 설정하여도 무방하다.
스텝(332)에서는 설정온도레지스터에 수용되어있던 설정온도(to)의 값을 판독하고, to로부터 2℃를 뺀 온도값를 재차 설정온도레지스터에 대입한다. 그리고나서 재차 스텝(302)으로 복귀되어, 이번에는 2℃정도 내려진 설정온도를 목표로 온도제어를 행한다. 이 설정온도를 유지한채 온도제어가 행해지는 것은 상기와 동일하다.
또한, 온도변경량으로서, 본 실시예에서는 2℃를 채용하였으나, 이 값은 수면중의 체온저하량등을 종합적으로 감안하여 정해져야할 값으로서 이것 이외의 값이라도 무방하다. 또, 온도변경량은 사용자가 선택할 수 있는 것이라도 무방하며, 정수에 한정되지 않고 실온이나 설정온도의 함수라도 무방하다. 또한, 난방모드와 냉방모드로서는 상이한 값이나 상이한 함수관계라도 무방하며, 각각 적절하게 정할 수 있다.
이상과 같은 운전능력의 제어를 행한 경우의 실온(t)의 시간적 변화에 대하여 제7 도 및 제8 도에 도시한다.
제7 도는 난방모드에 있어서 설정온도(to)에 접근시키는 제어운전을 행하고 있는 경우의 실온(t)의 시간적 변화를 도시한다. 여기서, 실선(400)은 본 실시예에 따른 온도변경 제어를 행한 경우의 실온(t)이 시간적 변화를 나타내는 곡선이며, 점선(402)은 종래의 온도변경 제어를 행한 경우의 실온(t)의 시간적 변화를 나타내는 곡선이다.
실선(400)에 의하면 운전개시때부터 시간의 경과에 따라 당초의 실온(ts)으로부터 실온(t)이 상승해가면서 설정온도(to)를 나타내는 직선(404)에 점진적으로 접근해간다. 이 경우, 실제의 운전능력의 증감량(ΔF')도 차츰 작아져 가고, 실선(400)이 작은 원(408)내에 이르렀을때 ΔF'는 T (예컨대 3Hz)이하로 판단된다. 이때, 목표로하는 설정온도를 유지하기위한 주파수의 값이 정해지고, 설정온도가 유지된다. 그후, 설정온도(to)가 to-2℃로 변경되므로 실선(400)은 이번에는 직선(406)에 점진적으로 접근해가고, 실온(t)이 설정온도 to-2℃에 유지되는 제어가행해진다.
점선(402)에 의하면, 운전개시때부터 시간이 경과함에 따라 당초의 실온(ts)으로부터 실온(t)이 상승되어 가는 것은 실선(400)과 전적으로 동일하다. 그러나, 실온(t)이 설정온도(to)에 거의 일치했을때 설정온도가 to-2℃로 변경된다. 따라서 점선(402)은 실선(400)에서 갈라져 나와 이번에는 설정온도 to-2℃의 직선(406)에 점진적으로 접근해가서 실온(t)이 설정온도 to-2℃에 유지되는 제어가 행해진다.
제8 도는 냉방모드에 있어서 설정온도(to)에 접근시키는 제어운전을 행하고 있는 경우의 실온(t)의 시간적 변화를 도시한다. 여기서 실선(420)은 본 실시예에 따른 온도변경제어를 행한 경우의 실온(t)의 시간적 변화를 나타내는 곡선이며, 점선(422)은 종래의 온도변경제어를 행한 경우의 실온(t)의 시간적 변화를 나타내는 곡선이다.
실선(420)에 의하면, 운전개시때부터 시간의 경과에 따라 당초의 실온(ts)으로부터 실온(t)이 하강해 가면서 설정온도(to)를 나타내는 직선(424)에 점진적으로 접근해간다. 이 경우, 실제의 운전능력의 증감량(ΔF')도 차츰 작아져가고, 실선(420)이 작은 원(430)내에 이르렀을때 ΔF'는 T (예컨대 3Hz)이하로 판단된다. 이때 목표로하는 설정온도를 유지하기 위한 주파수의 값이 정해지고, 설정온도가 유지된다. 그후, 설정온도(to)가 to+ 2℃ 로 변경되므로 실선(420)은 이번에는직선(406)에 점진적으로 접근해가, 실온(t)이 설정온도 to+ 2℃ 에 유지되는 제어가 행해진다.
또, 설정온도의 변경을 2회 행하는 경우에는 다음과 같은 제어가 행해진다. 즉, 실온(t)이 변경된 설정온도 to+ 2℃ 에 접근하면, 운전능력의 증감량(ΔF')도 작아져가고, 실선(420)이 작은 원(432)에 이르렀을때 ΔF'는 재차 T (예컨대 3Hz)이하로 판단된다. 이때 목표로하는 설정온도를 유지하기 위한 주파수의 값이 정해져 설정온도가 유지된다. 그후, 설정온도 to+ 2℃가 to+ 3℃로 재차 변경되고, 이번에는 to+ 3℃를 목표로한 제어운전이 행해진다.
점선(422)에 의하면 운전개시때부터 시간이 경과함에 따라 당초의 실온(ts)으로부터 실온(t)이 하강해가는 것은 실선(420)과 전적으로 동일하다. 그러나 실온(t)이 설정온도(to)와 거의 일치했을때 설정온도가 to+ 2℃로 변경된다. 따라서 점선(422)은 실선(420)에서 갈라져 나와 이번에는 설정온도 to+ 2℃의 직선(426)에 점진적으로 접근해가고 실온(t)이 설정 온도 to+ 2℃에 유지되는 제어가 행해진다.
이상과 같이 본 실시예에서는 컴프레서(26)의 교류모터를 제어하는 주파수의 변동폭 즉 운전능력의 증감량(ΔF')이 소정의 범위로 유지되도록 한 것에 의해 제어운전중의 공조능력이 설정온도를 유지하기 위한 공조능력에 소정의 범위내로 접근한 것으로 판단한후, 온도변경을 행함으로써 종래와 동일하게 수면시등에 체온이 저하되어도 쾌적한 온도를 제공할 수 있다.
그런데, 설정온도와 다른 온도부근에서 공조부하와 운전능력이 균형잡힌 운전능력으로 수속되고, 운전이 정체된 경우, 종래기술에서는 설정온도와 실온의 차이에 따라 온도변경되어 왔으므로 실온과 설정온도의 일치를 검출할 수없어 설정온도의 변경이 행해지지 않는 경우가 있었다. 그러나, 본 실시예에 의하면, 이러한 정체가 발생되었다고 해도 운전능력의 증감량이 작아진 것을 검출할 수 있으므로 이 정체도 또한 판단하여 설정온도변경을 적절하게 행할 수 있다.
이상이 본 발명에 따른 실시예이나, 이것에만 한정되는 것은 아니다. 예컨대 공조능력을 나타내는 수단으로서 본 실시예에서는 교류모터를 제어하는 주파수를 사용하였으나 DC 모터를 사용하여 그 인가전압을 제어하고 공조능력(회전수)를 제어하는 등, 공조능력을 접촉하게 나타내는 한, 어떠한 것이라도 무방하다. 또, 제어운전중의 공조능력이 설정온도를 유지하기 위한 공조능력에 소정의 범위내로 접근한 것을 판단하는 수단으로서 상기 ΔF' 에 따라 판단하는 것이외의 방법도 있다. 예컨대 설정온도를 유지하기 위한 공조능력(Ko)을 추정하고, Ko와 현재의 공조능력(K)과의 차이를 따라 판단하는 방법이라도 무방하다. 어쨌든 공조능력이 설정온도부근에서 정체 또는 소정의 범위내에 접근해오고 있음을 판단할 수 있는 방법이면 어떠한 방법이라도 무방하다.
또한, 이상 설명한 온도변경은 휴식모드의 경우에 있어서 적용되었으나, 이것에 국한되지 않고, 설정된 온도가 체온의 변화등에 의해 부적절한 온도로 되는 것을 방지하며, 쾌적한 온도로 최적화할 수 있는 효과가 있는한, 다른 모드에도 적용할 수 있다. 또한, 온도변경의 회수도 1회, 2회에 한정되지 않고, 3 회이상이라도 무방하다.
(발명의 효과)
이상 설명한 바와같이 본 발명에 관한 공기조화기는 휴식모드의 적용시등에 있어서, 컴프레서의 모터를 제어하는 회전수의 변화량을 검출하고, 당해 변화량이 소정의 범위내로 수속되는 경우, 설정온도를 소정온도로 변경되도록 하였으므로 체온이 저하된 수면자에게도 적절한 온도환경이 제공된다. 더구나 설정온도와는 다른 온도부근에서 공조부하와 운전능력의 균형이 잡히고, 운전이 정체된 경우라도 이 정체까지도 판단할 수 있으므로 이러한 경우에 있어서도 동일한 효과를 발휘할 수 있는 우수한 효과를 가진다.
또한, 실온이 설정온도에 도달하기전에 온도변경되는 경우도 있어, 에너지 절감에도 도움이 되는 효과도 가진다.
제1 도는 본 실시예에 따른 공기조화기의 블록도,
제2 도는 본 실시예에 따른 공기조화기의 실내유니트 내부구조를 도시하는 측면도,
제3 도는 본 실시예에 따른 공기조화기의 냉매회로의 개략도,
제4 도는 본 실시예에 따른 공기조화기의 실내유니트의 회로도,
제5 도는 본 실시예에 따른 공기조화기의 실외유니트의 회로도,
제6 도는 본 실시예에 따른 공기조화기의 온도변경 제어를 나타내는 플로차트,
제7 도는 난방모드에 있어서의 실온(t)의 시간적 변화를 나타내는 그래프,
제8 도는 냉방모드에 있어서의 실온(t)의 시간적 변화를 나타내는 그래프.
"도면의 주요부분에 대한 부호의 설명"
10: 실내유니트 12: 실외유니트
26: 컴프레서 72c: 마이크로컴퓨터
70E:팬모터 204:직교류(cross flow)팬

Claims (4)

  1. 실온을 설정온도에 접근시키기 위하여 공조능력의 제어운전을 행하는 공기조화기에 있어서, 현재의 공조능력이 목표로하는 설정온도를 유지하는데 필요한 공조능력의 소정의 범위에 접근하는지 안하는지를 판단하여 대응신호를 발생시키는 판단수단과,
    상기 판단수단에 의해서 발생된 신호에 따라 상기 목표로 하는 설정온도를 변경시키기 위한 보정수단을 가지고 있으며,
    상기 보정수단은, 상기 공기조화기의 운전이 난방모드일때, 목표로하는 설정온도 보다 낮은 온도로 변경하고,
    상기 보정수단은, 상기 공기조화기의 운전이 냉방모드일때, 목표로 하는 설정온도 보다 높은 온도로 변경하며,
    상기 판단수단은 컴프레서의 교류모터를 제어하는 주파수로 공조능력을 판단하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 판단수단은 제어운전중에 필요로 하게 되는 공조능력의 변동폭이 소정의 범위로 수속되었을때에, 상기 목표로하는 설정온도를 유지하기 위한 공조능력의 값을 정하는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  3. 냉매압축용의 컴프레서를 구비한 냉동사이클을 사용하고, 실온을 설정온도에 접근시키기 위하여 공조능력의 제어운전을 행하는 공기조화기에 있어서, 소정의 실온을 목표로 설정하기 위한 실온설정장치, 상기 실온설정장치에 의해서 목표로 설정된 소정의 온도와 실온의 차이에 따라 컴프레서의 운전능력을 제어하는 제어기구, 상기 제어기구에 의해서 제어되는 운전능력이 소정의 온도를 유지하기 위하여 필요한 소정 범위의 운전능력에 접근하는지를 판단하여 대응신호를 발생시키는 판단수단; 및 상기 판단수단에 의해서 발생된 신호에 따라 소정의 온도를 변경시키기 위한 보정수단을 포함하고 있으며,
    상기 보정수단은, 상기 공기조화기의 운전이 난방모드일때, 목표로하는 설정온도 보다 낮은 온도로 변경하고,
    상기 보정수단은, 상기 공기조화기의 운전이 냉방모드일때, 목표로 하는 설정온도 보다 높은 온도로 변경하며,
    상기 판단수단은 컴프레서의 교류모터를 제어하는 주파수로 공조능력을 판단하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 판단수단은 제어운전중에 필요로 하게 되는 상기 컴프레서의 모터 회전수의 변동폭이 소정의 범위로 수속되었을때에 상기 목표로 설정된 소정의 온도를 유지하기 위한 회전수를 정하는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
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