KR100566003B1 - 에어컨의 냉방운전 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에어컨의 냉방운전 제어 방법에 관한 것으로, 특히 실외 저온 조건의 냉방운전에서 실내외기 간에 발생하는 불균형적인 열교환을 해소하기 위해 기 설정온도와 실외 열교환기의 토출온도를 비교하여 그 온도차에 따라 실외팬의 회전수를 가변함으로써 실내외기 간의 열교환 능력을 조절하여 냉방운전을 보다 효율적으로 제어할 수 있는 이점이 있다.
에어컨, 실외 열교환기, 냉방운전, 실외팬, 회전수
Description
도 1 은 본 발명에 의한 에어컨의 냉방운전 제어 방법을 설명하기 위한 블럭구성도.
도 2 는 본 발명에 의한 에어컨의 냉방운전 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 토출온도센서 20 : 기설정 스위치
30 : 기울기 스위치 40 : 주제어부
50 : 실외팬 모터 제어부 60 : 제로크로싱 입력부
70 : 전원전압 주파수 스위치 80 : AC 전원 입력부
81 : 노이즈 필터부 82 : 트랜스포머
83 : DC 출력부
본 발명은 에어컨의 냉방운전 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실외 저온 조건의 냉방운전에서 실내외기 간에 발생하는 불균형적인 열교환을 해소하기 위해 기 설정온도와 실외 열교환기의 토출온도를 비교하여 그 온도차에 따라 실외팬의 회전수를 가변함으로써 실내외기 간의 열교환 능력을 조절하여 냉방운전을 보다 효율적으로 제어할 수 있는 에어컨의 냉방운전 제어 방법에 관한 것이다.
통상 에어컨 냉방 운전에서 실외팬 제어는 실외기에 실외팬의 회전수를 일정하게 하거나 실외팬 모터의 코일탭과 실외기에 써미스터를 이용하여 실내외기 마이컴에 의해 실외온도가 설정온도에 도달하였는지 판단하여 실외팬을 1단 2단 3단으로 제어한다.
이러한 에어컨의 냉방운전은 실외기 온도조건이 낮아져 저온이 되면 실외 열교환기의 내부에 냉매가 응축되며 저온조건이 계속되면 그 응축량이 많아져 실내기로 향하는 냉매량은 점점 줄어들어 실내 열교환기의 증발이 쉽게 되므로써 실내 열교환기에 상이 맺혀져 정상적인 열교환이 일어나지 않게된다.
이는 저온 조건의 냉방운전에서 실외팬의 회전수를 조절하여 실내외기의 열교환 능력을 맞추어야 하는데 실외팬 회전수 가변이 단속 또는 모터 내부의 코일에 따른 2속, 3속 정도의 제어를 하기 때문에 저온 조건에서의 냉방운전 능력에 한계가 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 실외 저온 조건의 냉방운전에서 실내외기 간에 발생하는 불균형적인 열교환을 해소하기 위해 기 설정온도와 실외 열교환기의 토출온도를 비교하여 그 온도차에 따라 실외팬의 회전수를 가변함으로써 실내외기 간의 열교환 능력을 조절하여 냉방운전을 보다 효율적으로 제어할 수 있는 에어컨의 냉방운전 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 실외 열교환기의 설정온도와 기울기 및 전원전압 주파수의 설정상태를 입력받는 단계와; 상기 실외 열교환기의 냉매온도를 검출하는 단계와; 상기 검출된 실외 열교환기의 냉매온도와 설정온도를 비교하는 단계와; 상기 실외 열교환기의 냉매온도가 설정온도 보다 크면 실외팬의 회전수를 최대 듀티 퍼센트로 회전시키는 단계와; 상기 실외 열교환기의 냉매온도가 설정온도 보다 작으면 그 온도차에 따른 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트를 산출하는 단계와; 상기 산출한 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트로 실외팬을 회전시키는 단계와; 상기 실외팬의 회전수가 최소 듀티 퍼센트 보다 작은지 비교하는 단계와; 상기 실외팬의 회전수가 최소 듀티 퍼센트 보다 작으면 실외팬을 정지시키는 단계와; 상기 실외팬의 회전수가 최소 듀티 퍼센트 보다 크면 실외 열교환기의 냉매온도를 검출하는 단계로 리턴하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
바람직하게는, 상기 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트를 산출하는 단계에는 기울기 스위치 입력에 대한 기울기를 연산하는 단계와; 상기 기울기 값과 실외 열교환기의 냉매온도와 설정온도차에 따라 수학적 1차 함수에 의해 출력된 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트를 산출하는 단계와; 상기 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트를 전원전압 주파수의 입력값에 따라 시간영역으로 산출하여 실외팬 구동부의 턴 온 시점을 산출하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 수학적 1차 함수는 Y = ax + b 인 것을 특징으로 한다. 여기서, Y : 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트, x : 기울기, a : 실외열교환기의 냉매온도와 설정온도 차, b : 상수 이다.
또한, 상기 전원전압 주파수는 50Hz와 60Hz를 구분하여 설정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실외팬의 최대 듀티 퍼센트는 100% 이고 최소 듀티 퍼센트는 40% 인 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 실외 열교환기의 설정온도를 설정하기 위한 기설정 스위치와; 기울기를 설정하기 위한 기울기 스위치와; 전원전압 주파수를 설정하기 위한 전원전압 주파수 스위치와; 실외 열교환기의 냉매 온도를 검출하기 위한 토출온도센서와; 실외팬을 구동하기 위한 실외팬 구동부와; 상기 실외팬을 위상제어하기 위해 외부 인터럽트를 주는 제로크로싱 입력부와; 상기 기설정 스위치와 기울기 스위치 및 전원전압 스위치의 입력에 의한 기 설정온도와 실외 열교환기의 냉매온도를 비교하고 그 값에 따라 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트를 연산하여 상기 실외팬 구동 부를 제어하는 주제어부; 및 상기 주제어부에 AC전원을 필터링하고 DC전원으로 변환하여 전압원을 공급하는 전원부;로 구성된다.
바람직하게는, 상기 주제어부는 실외 열교환기의 냉매온도가 기 설정온도보다 높으면 실외팬을 최대 듀티 퍼센트로 회전시키고, 냉매온도가 기 설정온도보다 낮으면 그 온도차 만큼 실외팬 회전수를 감소시키며, 온도차가 최소 듀티 퍼센트 이하가 되면 실외팬을 정지시키는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은 기 설정 스위치 입력에 의한 기 설정온도와 현재의 실외 열교환기의 토출온도를 비교하여 실외 열교환기 토출온도가 높으면 실외팬을 100% 듀티 퍼센트로 구동하고 그 반대로 실외 열교환기 토출온도가 설정온도 보다 낮으면 온도차 만큼 실외팬 회전수를 감소 시켜 구동한다. 그리고, 상기 온도차가 더 커져 듀티 퍼센트가 40% 이하가 되면 실외팬의 회전을 정지시켜 동작하는 것이다.
이와 같이 본 발명은 실외 저온 조건의 냉방운전에서 기 설정온도와 실외 열교환기의 토출온도를 비교하여 그 온도차에 따라 실외팬의 회전수를 가변함으로써 실내외기 간의 열교환 능력을 서로 맞쳐 냉방운전을 보다 효율적으로 제어할 수 있게 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 의한 에어컨의 냉방운전 제어 방법을 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명은 실외 열교환기의 설정온도를 설정하기 위한 기설정 스위치(20)와 기울기를 설정하기 위한 기울기 스위치(30)와 전원전압 주파수를 설정하기 위한 전원전압 주파수 스위치(70)를 구비한다.
그리고, 상기 실외 열교환기의 냉매 온도를 검출하기 위한 토출온도센서(10)와 실외팬을 구동하기 위한 실외팬 구동부(50)와 상기 실외팬을 위상제어하기 위해 외부 인터럽트를 주는 제로크로싱 입력부(60)를 구비한다.
그리고, 상기 기설정 스위치(20)와 기울기 스위치(30) 및 전원전압 주파수 스위치(70)의 입력에 의한 기 설정온도와 실외 열교환기의 냉매온도를 비교하고 그 값에 따라 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트를 연산하여 상기 실외팬 구동부(50)를 제어하는 주제어부(40)를 구비한다.
그리고, 상기 주제어부(40)에 전압원을 공급하는 전원부(80)를 구비한다. 상기 전원부(80)에는 노이즈 필터(81)와 AC 에서 DC 로 변환하는 전원 트랜스포머(82) 및 브릿지 회로를 거쳐 평활 콘덴서에 의해 DC 전압을 생성하는 DC 출력부(83)가 구비된다.
특히, 상기 제로크로싱 입력부(60)는 실외팬 모터의 위상제어에 필요한 부분으로서, 제로크로싱이 입력되면 마이컴의 기능인 외부 인터럽트로 입력받고 기 설정온도 보다 낮은 실외 열교환기 토출온도에 따라 마이컴에서 계산된 기울기의 값으로 실외팬의 회전수의 듀티 퍼센트를 산출하고, 산출된 듀티퍼센트는 60Hz와 50Hz 를 구분하여 시간영역으로 산출하여 트라이악의 턴 온 시점을 산출한다.
그리고, 실외팬 구동부는 트라이악 및 주변 수동소자로 구성되며, 산출된 데 이터는 제로크로싱 후 트라이악 턴온 시점을 마이컴에서 설정하여 트라이악을 턴온 시켜 실외기 모터를 위상제어 구동한다.
그리고, 스위치 입력부는 기 설정 온도를 나타내는 것과 실외팬 제어에 필요한 기울기를 나타내는 스위치로 나뉠수 있다. 예를들면 4개씩의 스위치를 조합하여 기 설정 온도 스위치를 16개, 기울기 역시 16개의 조건으로 나타내며, 이러한 각각의 스위치 조건은 확장 또는 감소 시킬 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명은 실외 열교환기의 토출온도의 조건에 따라 토출온도가 설정온도 보다 높으면 실외팬 회전수를 높이고, 반대로 실외 열교환기의 온도가 설정온도 보다 낮으면 실외팬 회전수를 낮추거나 실외팬 작동을 오프 시키는 로직을 갖는다. 이러한 본 발명의 로직을 예를들어 설명하면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명에 의한 에어컨의 냉방운전 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명은 실외 열교환기의 설정온도와 기울기 및 전원전압 주파수의 설정상태를 입력받고 상기 실외 열교환기의 냉매온도를 검출한다(S10).
그리고, 상기 검출된 실외 열교환기의 냉매온도와 설정온도를 비교한다(S20).
이때, 상기 실외 열교환기의 냉매온도가 설정온도 보다 크면 실외팬의 회전수를 최대 듀티 퍼센트인 100%로 회전시키고(S30), 상기 실외 열교환기의 냉매온도가 설정온도 보다 작으면 그 온도차에 따른 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트를 산출하 여 실외팬을 회전시킨다(S40).
이어서, 상기 실외팬의 회전수가 최소 듀티 퍼센트 보다 작은지 비교한다(S50).
여기서, 상기 실외팬의 회전수가 최소 듀티 퍼센트 보다 작으면 실외팬을 정지시킨다(S60). 그리고, 상기 실외팬의 회전수가 최소 듀티 퍼센트 보다 크면 실외 열교환기의 냉매온도를 검출하는 단계로 리턴한다.
특히, 상기 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트를 산출은 먼저 기울기 스위치 입력에 대한 기울기를 연산하고, 상기 기울기 값과 실외 열교환기의 냉매온도와 설정온도차에 따라 수학적 1차 함수에 의해 출력된 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트를 산출하며, 상기 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트를 전원전압 주파수의 입력값에 따라 시간영역으로 산출하여 실외팬 구동부의 턴 온 시점을 산출한다. 여기서, 상기 수학적 1차 함수는 Y = ax + b 인 것으로, Y는 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트이고, x 는 기울기이며, a 는 실외열교환기의 냉매온도와 설정온도 차, b 는 상수이다.
예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하면, 기 설정 스위치가 31℃ 이고 기울기 스위치는 8에 위치하며 실외 열교환기의 온도가 24℃ 라면 먼저 기울기 스위치의 0의 기울기를 구한다. 기울기의 설정예로서 실외팬 회전수를 최대 100%, 최소 40%, 실외 열교환기의 가로측 온도가 -0.5℃ 스텝이며 최대 -17℃ 라면, 기울기는 (100%-40%) / ((-0.5℃) - (-17.5℃)) = 3.52 가 된다.
이 기울기 3.52 는 Y=ax + b 라는 함수식에서 Y절편인 b 값을 구하여 보면, 가로측 온도 스텝 -0.5℃ 와 기울기 3.52를 곱하여 Y 절편인 b 값을 구한다. Y절편 (b)는 b=Y-ax 로 101.76=100%-(-0.5 ×3.52)이다.
다음으로 실외팬 모터의 회전수를 나타내는 듀티퍼센트를 구하면, 기설정온도 31℃, 현재 마이컴에 입력된 실외 열교환기 토출온도가 24℃ 라면 온도차는 -7℃ = 24℃ - 31℃ 이며 3.52 ×-7℃ + b(101.76) = 77.12% 이다. 즉, 실외팬은 77.12% 의 회전수 듀티 퍼센트로 회전한다.
이렇게 구한 77.12%를 실제 실외팬 모터에 인가하기 위해서는 마이컴의 타이머 카운트를 이용한다. 본 발명에서는 50Hz를 이용한다. 50Hz의 반주기를 시간으로 표기하면 10mSec 이고 곱하기 10을 하여 소수점을 없앤다. 참고적으로 60Hz의 반주기는 8.33mSec며, 소수점을 없애기 위하여 곱하기 10을 하면 83 된다.
타이머는 (100%-77.12%) ×100(50Hz의 반주기) = 2288 이 계산된다. 이 2288 값은 실외팬 제어 값이 되는데 제로크로싱을 외부 인터럽트로 입력받은 후 타이머 카운트를 이용 2288uSec 후 트라이악을 턴 온 시키게 된다.
만약 실외 열교환기 토출온도가 기 설정온도 31도와 같거나 높다면 실외팬은 최대로 회전하며, 반대로 작다면 실외팬 온도는 상기 식에서 산출한 것과 같이 실외팬 회전수는 점점 감소할 것이며, 실외 열교환기 온도와 기 설정온도의 차가 -19℃ 이하가 된다면 실외팬을 아예 OFF 하게 된다.
이와 같은 본 발명은 기 설정 스위치 입력에 의한 기 설정온도와 현재의 실외 열교환기의 토출온도를 비교하여 실외 열교환기 토출온도가 높으면 실외팬을 100% 듀티 퍼센트로 구동하고 그 반대로 실외 열교환기 토출온도가 설정온도 보다 낮으면 온도차 만큼 실외팬 회전수를 감소 시켜 구동한다. 그리고, 상기 온도차가 더 커져 듀티 퍼센트가 40% 이하가 되면 실외팬의 회전을 정지시켜 동작하는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 에어컨의 실외 저온 조건의 냉방운전에서 기 설정온도와 실외 열교환기의 토출온도를 비교하여 그 온도차에 따라 실외팬의 회전수를 가변함으로써 실내외기 간의 열교환 능력을 서로 맞쳐 냉방운전을 보다 효율적으로 제어할 수 있게 한다.
Claims (7)
- 실외 열교환기의 설정온도와 기울기 및 전원전압 주파수의 설정상태를 입력받는 단계와;상기 실외 열교환기의 냉매온도를 검출하는 단계와;상기 검출된 실외 열교환기의 냉매온도와 설정온도를 비교하는 단계와;상기 실외 열교환기의 냉매온도가 설정온도 보다 크면 실외팬의 회전수를 최대 듀티 퍼센트로 회전시키는 단계와;상기 실외 열교환기의 냉매온도가 설정온도 보다 작으면 그 온도차에 따른 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트를 산출하는 단계와;상기 산출한 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트로 실외팬을 회전시키는 단계와;상기 실외팬의 회전수가 최소 듀티 퍼센트 보다 작은지 비교하는 단계와;상기 실외팬의 회전수가 최소 듀티 퍼센트 보다 작으면 실외팬을 정지시키는 단계와;상기 실외팬의 회전수가 최소 듀티 퍼센트 보다 크면 실외 열교환기의 냉매온도를 검출하는 단계로 리턴하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 에어컨의 냉방운전 제어 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트를 산출하는 단계에는기울기 스위치 입력에 대한 기울기를 연산하는 단계와;상기 기울기 값과 실외 열교환기의 냉매온도와 설정온도차에 따라 수학적 1차 함수에 의해 출력된 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트를 산출하는 단계와;상기 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트를 전원전압 주파수의 입력값에 따라 시간영역으로 산출하여 실외팬 구동부의 턴 온 시점을 산출하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 에어컨의 냉방운전 제어 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 수학적 1차 함수는 Y = ax + b 인 것을 특징으로 하는 에어컨의 냉방운전 제어 방법.(여기서, Y : 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트,x : 기울기,a : 실외열교환기의 냉매온도와 설정온도의 차,b : 상수 이다.)
- 제 2 항에 있어서,상기 전원전압 주파수는 50Hz와 60Hz를 구분하여 설정할 수 있는 것을 특징 으로 하는 에어컨의 냉방운전 제어 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 실외팬의 최대 듀티 퍼센트는 100% 이고 최소 듀티 퍼센트는 40% 인 것을 특징으로 하는 에어컨의 냉방운전 제어 방법.
- 실외 열교환기의 설정온도를 설정하기 위한 기설정 스위치와;기울기를 설정하기 위한 기울기 스위치와;전원전압 주파수를 설정하기 위한 전원전압 주파수 스위치와;실외 열교환기의 냉매 온도를 검출하기 위한 토출온도센서와;실외팬을 구동하기 위한 실외팬 구동부와;상기 실외팬을 위상제어하기 위해 외부 인터럽트를 주는 제로크로싱 입력부와;상기 기설정 스위치와 기울기 스위치 및 전원전압 스위치의 입력에 의한 기 설정온도와 실외 열교환기의 냉매온도를 비교하고 그 값에 따라 실외팬의 회전수 듀티 퍼센트를 연산하여 상기 실외팬 구동부를 제어하는 주제어부; 및상기 주제어부에 AC전원을 필터링하고 DC전원으로 변환하여 전압원을 공급하는 전원부;로 구성된 것을 특징으로 하는 에어컨의 냉방운전 제어 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 주제어부는 실외 열교환기의 냉매온도가 기 설정온도보다 높으면 실외팬을 최대 듀티 퍼센트로 회전시키고, 냉매온도가 기 설정온도보다 낮으면 그 온도차 만큼 실외팬 회전수를 감소시키며, 온도차가 최소 듀티 퍼센트 이하가 되면 실외팬을 정지시키는 것을 특징으로 하는 에어컨의 냉방운전 제어 장치.
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