KR101133617B1 - Inverter air-conditioner and its controlling method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 냉방 과부하 상태에서 냉방 효율을 높이면서 아울러 제어부에 탑재된 반도체 소자의 제한 온도를 초과하지 않도록 운전 주파수가 단계적으로 조절되는 인버터 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 실외온도 및 제어기판의 온도를 감지하는 1개 이상의 온도센서와, 상기 실외온도가 정격범위 이내인 경우 기설정된 최고주파수까지 압축기의 운전주파수를 단계적으로 상승 제어하며, 상기 정격범위를 초과하는 경우 제어기판의 온도가 제한온도 이하로 유지되도록 상기 운전주파수를 강제 하강한 후 소정의 시간이 경과함에 따라 하강된 운전주파수를 단계적으로 상승 제어하는 마이컴을 포함하여 구성됨에 따라, 신속한 냉방 효과 및 제품의 내구성을 향상시킨다는 효과가 있다.
The present invention relates to an inverter air conditioner in which an operation frequency is stepwise adjusted so as not to exceed a temperature limit of a semiconductor device mounted on a control unit while increasing a cooling efficiency in a cooling overload state and a control method thereof, The temperature of the control board is controlled in a stepwise manner to increase the operating frequency of the compressor to a predetermined maximum frequency when the outdoor temperature is within the rated range, And a microcomputer for gradually raising and lowering the operation frequency with a lapse of a predetermined time after the operation frequency is forcibly lowered so as to be maintained below a predetermined temperature. have.
에어컨, 압축기, 운전주파수, 마이컴, 과부하Air conditioner, compressor, operating frequency, microcomputer, overload
Description
도 1 은 일반적인 공기조화기의 구성도, 1 is a schematic view of a general air conditioner,
도 2 는 종래 공기조화기의 운전 주파수 제한 그래프,FIG. 2 is a graph showing the operation frequency limitation of the conventional air conditioner,
도 3 은 본 발명의 인버터 공기조화기의 블록 구성도, 3 is a block diagram of the inverter air conditioner of the present invention,
도 4 은 본 발명의 인버터 공기조화기의 동작방법이 도시된 순서도,4 is a flowchart showing an operation method of the inverter air conditioner of the present invention,
도 5 는 본 발명의 공기조화기 운전 주파수 제한 그래프이다.
5 is a graph showing the operating frequency limitation of the air conditioner of the present invention.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
A부: 과부하조건 B부: 과부하조건Part A: Overload condition Part B: Overload condition
MAX: 압축기 최고 운전주파수MAX: Maximum operating frequency of compressor
T1 내지 T4: 실외온도
T1 to T4: outdoor temperature
본 발명은 인버터 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히 냉방 과부하 상태에서 냉방 효율을 높이면서 아울러 제어부에 탑재된 반도체 소자의 제한 온도를 초과하지 않도록 운전 주파수가 단계적으로 조절되는 인버터 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an inverter air conditioner and a control method thereof. More particularly, the present invention relates to an inverter air conditioner in which an operating frequency is stepwise adjusted so as not to exceed a temperature limit of a semiconductor device mounted on a control unit, And a control method thereof.
일반적으로, 공기조화기(air-conditioner)는 소정의 냉매를 압축, 증발 및 응축시킴으로써 냉매의 증발에 따른 주위 공기와의 열교환을 통하여 발생하는 찬 공기를 팬을 이용하여 실내로 토출하는 냉방 기기로 주로 사용되어 왔다. In general, an air conditioner is a cooling device that discharges cold air generated through heat exchange with ambient air due to evaporation of a refrigerant by compressing, evaporating, and condensing a predetermined refrigerant into a room using a fan It has been mainly used.
그러나 최근에는 냉매의 압축, 증발 및 응축 사이클을 역으로 이용하여 냉매의 응축에 따른 냉매와 주위 공기와의 열교환을 통하여 발생하는 더운 공기를 팬을 이용하여 실내로 토출함으로써 난방 기능을 가진 냉난방 겸용 에어컨이 널리 보급됨에 따라, 공기조화기는 사계절 내내 가정의 실내 온도를 조절하는 기기로 이용되고 있는 실정이다. In recent years, however, the use of the compression, evaporation, and condensation cycles of the refrigerant reverses the heat exchange between the refrigerant and the surrounding air due to the condensation of the refrigerant, thereby discharging the hot air generated by the fan to the room. The air conditioner has been used as a device for controlling the indoor temperature of the house throughout the season.
이러한 공기조화기의 구성 및 냉방시 냉매의 흐름을 도 1을 참조하여 간략하게 살펴보면 다음과 같다. The configuration of the air conditioner and the flow of the refrigerant during cooling will be briefly described with reference to FIG.
공기조화기는 실외기(6)와 실내기(7)로 구분되며, 상기 실외기(6)는 냉매를 고온고압으로 압축시키는 압축기(1)와, 냉방/난방운전을 절환시키는 사방밸브(2)와, 압축된 냉매를 실외 공기와 열교환시켜 중온고압의 액체냉매로 응축시키는 실외 열교환기(4)와, 상기 실외 열교환기를 통과한 냉매를 팽창시켜 저온저압의 상태가 되도록 감압시키는 팽창밸브(3)와, 상기 실외 열교환기에서 방열하는 열을 실외 로 토출시키는 실외팬(5)을 포함하여 구성된다. The air conditioner is divided into an outdoor unit (6) and an indoor unit (7). The outdoor unit (6) includes a compressor (1) for compressing refrigerant to high temperature and high pressure, a four - way valve An expansion valve (3) for expanding the refrigerant passed through the outdoor heat exchanger and reducing the pressure of the refrigerant to a low-temperature and low-pressure state, and an expansion valve And an outdoor fan (5) for discharging the heat radiated from the outdoor heat exchanger to the outside.
그리고, 냉매 배관을 통해 상기 실외기(6)와 연결되는 실내기(7)는 상기 팽창밸브를 통과한 냉매를 실내 공기와 열교환시키는 실내 열교환기(8)와, 상기 실내 열교환기에서 방출하는 냉기를 실내로 토출시키는 실내팬(9)을 포함하여 구성된다. An indoor unit (7) connected to the outdoor unit (6) through a refrigerant pipe includes an indoor heat exchanger (8) for exchanging the refrigerant that has passed through the expansion valve with indoor air, And an indoor fan (9) for discharging the indoor fan (9).
이와 같은 공기조화기는 주기적으로 냉매를 압축하는 압축기(1)를 가동시켜 냉기를 토출시킴으로 많은 전력을 소비하므로, 절전 성능을 향상시키기 위하여 실내/실외 온도에 따라 압축기 모터의 회전수를 다양한 속도로 제어하는 인버터 방식을 채택함으로써 냉방기능을 향상시킴은 물론, 전력소비를 최적화할 수 있게 되었다. In order to improve the power saving performance, the air conditioner is operated at a variable speed in accordance with the indoor / outdoor temperature so as to control the rotation speed of the compressor motor at various speeds Inverter system can improve cooling function and optimize power consumption.
따라서, 공기조화기의 마이컴(미도시)에는 이러한 인버터 알고리즘이 입력되어 압축기의 운전을 제어하며, 도 2는 종래 실외온도에 따른 압축기 제한 주파수의 그래프를 도시한 것이다. Accordingly, the inverter algorithm is input to the microcomputer (not shown) of the air conditioner to control operation of the compressor, and FIG. 2 shows a graph of the compressor limit frequency according to the conventional outdoor temperature.
냉방의 경우 실외온도가 높아짐에 따라, 상기 마이컴은 실내 냉방을 위하여 상기 압축기의 운전 주파수를 상승시킨다. 즉, 실외온도가 정격조건인 T1 내지 T3미만인 경우에는 상기 압축기의 운전 주파수를 (MAX-4)단계에서 최고주파수인 (MAX)단계까지 상승시켜 냉방 부하를 해소한다. As the outdoor temperature increases in the case of cooling, the microcomputer increases the operating frequency of the compressor for indoor cooling. That is, when the outdoor temperature is lower than the rated conditions T1 to T3, the operation frequency of the compressor is raised to the maximum frequency (MAX) in the (MAX-4) stage to eliminate the cooling load.
여기서, 상기 최고주파수란 공기조화기의 제어기판에 탑재된 반도체 소자의 동작에 무리를 주지 않은 한계에서의 운전 주파수를 의미하며, 상기 최고주파수를 초과하여 상기 압축기가 동작되는 경우 상기 반도체 소자들이 견딜 수 있는 제한 온도를 초과하게 되므로 오동작 및 고장의 원인이 된다. Here, the maximum frequency means an operating frequency at a limit that does not hinder the operation of the semiconductor device mounted on the control board of the air conditioner, and when the compressor is operated beyond the maximum frequency, the semiconductor devices withstand Which may cause malfunction and failure.
따라서, 실외온도가 과부하조건(A부)을 이루는 T3도를 넘어 계속 상승하더라도 종래 마이컴은 운전 주파수를 (MAX-1)단계, 그리고 (MAX-2)단계로 하강 제어하여 압축기를 운전하도록 알고리즘이 입력되었으므로, 냉방 효율이 급격히 떨어진다는 단점이 있었다.
Therefore, even if the outdoor temperature continues to increase beyond T3, which is the overload condition (part A), the conventional microcomputer has an algorithm that controls the operation of the compressor by lowering the operation frequency to (MAX-1) There is a disadvantage that the cooling efficiency drops sharply.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 냉방 과부하 운전조건하에서 인버터 제어부의 내부 반도체 소자들의 온도 상승을 제한함과 동시에 에어컨 운전시간을 체크하여 일정 운전시간이 경과하면 안전장치가 작동하지 않는 단계까지 주파수를 단계적으로 상승시켜 냉방 효율을 상승시킬 수 있는 인버터 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to limit the temperature rise of the internal semiconductor elements of the inverter control unit under the cooling overload operating condition, The present invention provides an inverter air conditioner and a control method thereof that can increase the cooling efficiency step by step by step until the safety device does not operate.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 인버터 공기조화기의 특징에 따르면, 실외온도 및 제어기판의 온도를 감지하는 1개 이상의 온도센서; 및 상기 실외온도가 정격범위 이내인 경우 기설정된 최고주파수까지 압축기의 운전주파수를 단계적으로 상승 제어하고, 상기 실외온도가 정격범위를 초과하면 과부하 조건으로 판단하여 상기 운전주파수를 강제적으로 하강 제어한 후, 하강 제어한 시점으로부터 일정시간이 경과함에 따라 상기 운전주파수를 단계적으로 상승 제어하며, 상기 제어기판의 온도가 기설정된 제한온도를 초과하는 것으로 감지되면 상기 운전주파수를 강제적으로 하강 제어하는 마이컴을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an inverter air conditioner comprising: at least one temperature sensor for sensing an outdoor temperature and a temperature of a control board; And if the outdoor temperature is within the rated range, the operation frequency of the compressor is gradually raised to a predetermined maximum frequency, and if the outdoor temperature exceeds the rated range, the operation frequency is forcibly lowered by determining the overload condition And a microcomputer for forcibly controlling the operation frequency to be lowered when the temperature of the control substrate is detected as exceeding a preset limit temperature, do.
또한, 본 발명에 의한 인버터 공기조화기의 제어방법의 특징에 따르면, 온도센서에서 감지된 실외온도가 기설정된 정격범위 이내인지를 판단하는 제 1 단계와, 상기 실외온도가 정격범위 이내이면 최고주파수까지 압축기의 운전주파수를 단계적으로 상승 제어하고, 정격범위를 초과하면 과부하 조건으로 판단하는 제 2 단계와, 상기 과부하 조건으로 판단되면, 압축기의 운전주파수를 강제적으로 상기 최고주파수로부터 1단계 하강 제어하는 제 3 단계와, 상기 하강 제어한 시점으로부터 일정시간이 경과함에 따라 상기 운전주파수를 단계적으로 상승 제어하는 제 4 단계와, 제어기판의 온도가 기설정된 제한온도를 초과하는 것으로 감지되면 상기 운전주파수를 강제적으로 상기 최고주파수로부터 1단계 하강 제어하는 제 5 단계를 포함하여 이루어진다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a control method for an inverter air conditioner, comprising: a first step of determining whether an outdoor temperature detected by a temperature sensor is within a predetermined rated range; A second step of raising the operating frequency of the compressor step by step and determining that the overload condition is exceeded if the rated frequency is exceeded; and a second step of forcibly lowering the operating frequency of the compressor by one step from the highest frequency A fourth step of raising and lowering the operating frequency in a stepwise manner as a predetermined time elapses from the time point of the descent control; And a fifth step of forcibly lowering the frequency from the highest frequency by one step.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 3을 참조로 하여 본 발명의 인버터 공기조화기의 구성을 살펴보면 다음과 같다. 단, 본 명세서에서는 냉방 조건을 예로 하여 설명하나, 냉/난방 겸용의 공기조화기에 있어서 난방 조건에서도 마찬가지로 적용될 수 있음을 명시한다. First, the structure of the inverter air conditioner of the present invention will be described with reference to FIG. However, in this specification, the cooling condition is taken as an example, but it should be noted that the same can be applied to the air conditioner for both cooling and heating, even in the heating condition.
압축기는 증발기에서 증발한 저온저압의 기체냉매를 흡입하여 응축온도에 도달하도록 냉매를 압축시키는 장치로서, 운전모드에 따라 상이한 운전 주파수를 가지며 동작한다. 이러한 압축기는 압축방식에 따라 스크롤 압축기, 로터리 압축기, 리니어 압축기 등이 이용될 수 있는데 본 명세서에서는 그 종류를 제한하지 않기로 한다. The compressor is a device for compressing the refrigerant by sucking the low-temperature and low-pressure gas refrigerant vaporized in the evaporator so as to reach the condensation temperature, and operates with a different operating frequency according to the operation mode. Such a compressor may be a scroll compressor, a rotary compressor, a linear compressor, or the like according to a compression method, but the kind thereof is not limited in the present specification.
실내기 마이컴(11)은 사용자로부터 운전에 관한 제어명령을 입력받아 제어신호를 발령하여 공기조화기를 이루는 부품의 동작을 제어하며, 실외기 마이컴(14)은 통신부를 통해 상기 실내기 마이컴(11)과 통신하여 상기 제어명령에 따른 에어컨의 각 구성부품의 동작을 제어한다. The outdoor microcomputer 11 communicates with the indoor microcomputer 11 through a communication unit. The outdoor microcomputer 11 communicates with the indoor microcomputer 11 through a communication unit, And controls the operation of each component of the air conditioner according to the control command.
상기 실내기 마이컴(11)은 실내온도를 감지하는 실내 온도센서(12)와 연결되어 감지된 실내온도에 따라 냉방 부하 또는 난방 부하를 판단하고, 그에 따른 부하를 해소하기 위하여 부하 구동부(13)를 제어한다. The indoor unit microcomputer 11 is connected to an
또한, 상기 실외기 마이컴(14)은 제어기판에 탑재된 소자 보호를 위하여 상기 제어기판에 부착된 방열판의 온도를 감지하는 방열판 온도센서(15)와 연결되어 과전류로 인해 기판의 온도가 제한온도를 초과하는지 여부를 판단한다. The
그리고, 실외온도를 감지하는 실외 온도센서(16)와 연결됨으로써 압축기의 운전 주파수를 실내온도 또는 실외온도에 따라 상이하게 조절할 수 있다. 이를 위해 상기 실외기 마이컴(14)은 조절된 운전 주파수로 압축기를 구동하는 압축기 구동부(18)와 연결되며, 실외팬 모터를 구동시키는 팬모터 구동부(17)와 연결되어 구성된다.
By connecting the outdoor temperature sensor 16 to the outdoor temperature sensor 16, the operation frequency of the compressor can be adjusted differently according to the indoor temperature or the outdoor temperature. To this end, the
이와 같이 구성되는 본 발명의 인버터 공기조화기의 제어방법을 도 4를 참조로 하여 살펴보면 다음과 같다. 도 5는 본 발명의 제어방법에 의한 압축기 운전 주 파수의 그래프를 도시한 것이다. A control method of the inverter air conditioner according to the present invention will now be described with reference to FIG. 5 is a graph showing the frequency of operation of the compressor by the control method of the present invention.
먼저, 냉방운전 모드인지를 확인하고, 센서로부터 실외온도를 입력받아, 현재 정격조건에 해당하는지를 판단한다.(S1) First, it is determined whether the mode is the cooling operation mode, the outdoor temperature is received from the sensor, and it is determined whether or not it corresponds to the current rated condition (S1)
즉, 실외온도가 T1 미만이면 압축기의 운전 주파수를 (MAX-4)로 설정하고, T1이상 T2미만이면 압축기의 운전 주파수를 (MAX-3)로 설정하고, T2이상 T3미만이면 압축기의 운전 주파수를 (MAX), 즉 최고 주파수로 설정하여 압축기를 풀 가동시킨다.(S2 내지 S7) That is, if the outdoor temperature is lower than T1, the operation frequency of the compressor is set to (MAX-4). If the outdoor temperature is lower than T1, the operation frequency of the compressor is set to (MAX-3) Is set to MAX, that is, the maximum frequency, and the compressor is fully operated (S2 to S7)
그러나, 상기 실외온도가 과부하 조건의 시점(B부)이 되는 T3도 이상으로 상승하는 경우 T4도 미만인지를 판단하고, T4도 이내에서 상승된 경우라면 t1분이 경과했는지를 판단한다. (S8,S9)However, it is determined whether or not the outdoor temperature is higher than T4 (T4), which is the starting point (B portion) of the overload condition. If it is within T4, it is determined whether t1 has elapsed. (S8, S9)
만약, 과부하 조건으로 판단된 시점에서 t1분이 경과되지 않았다면 일단 압축기의 운전 주파수를 (MAX-1)로 낮추어 압축기 가동으로 인한 제한온도의 초과를 방지한다. (S10)If t1 minutes have not elapsed since the overload condition has been determined, the operating frequency of the compressor is once reduced to (MAX-1) to prevent the compressor from exceeding the limit temperature due to compressor operation. (S10)
t1분이 경과되었으면 제어기판의 온도가 어느 정도 하강되므로 (MAX-1)단계의 운전 주파수에서 조금 더 높인 (MAX-1+)단계로 높여 t2분까지 유지한다.(S11,S12) When the time t1 has elapsed, the temperature of the control substrate is lowered to a certain level (MAX-1 +) higher than the operating frequency of the (MAX-1)
t2분이 경과되었으면, 다시 상기 (MAX-1+)단계에서 조금 더 높인 (MAX-1++)단계로 높여 t3분까지 유지한다.(S13,14) 이와 같이 경과시간에 따라 단계적으로 압축기의 운전 주파수를 상승시키므로 제한온도 이내에서 최대 냉방기능을 이룰 수 있다. If the time t2 has elapsed, it is increased to a step (MAX-1 ++) which is slightly higher in the (MAX-1 +) step and is maintained until t3 minutes. (S13,14) Since the frequency is raised, the maximum cooling function can be achieved within the limit temperature.
만약, 제어기판에 과전류가 흐르거나 방열판의 온도가 제한온도를 초과하는 경우 상기 마이컴은 이를 감지하여, 상기 압축기의 운전 주파수를 다시 (MAX-1)단계로 낮춘다.(S15,16) If the overcurrent flows to the control board or the temperature of the heat sink exceeds the limit temperature, the microcomputer senses the temperature and lowers the operation frequency of the compressor to (MAX-1) again (S15, 16).
또한, 상기 실외온도가 T4도를 초과하여 급상승된 경우라면 t4분동안 (MAX-2)단계로 운전 주파수를 낮추고, 어느 정도 제어기판의 온도가 하강되었으면 (MAX-2)단계에서 조금 더 높인 (MAX-2+)단계로 높여 t5분까지 유지한다.(S8,S17 내지 S20)If the outdoor temperature spikes more than T4, the operation frequency is lowered to t4 minute (MAX-2), and when the temperature of the control board is lowered to some extent (MAX-2) MAX-2 +) and maintained for t5 minutes (S8, S17 to S20)
t5분이 경과되었으면, 다시 상기 (MAX-2+)단계에서 조금 더 높인 (MAX-2++)단계로 높여 t6분까지 유지한다.(S21,S22) 이와 같이 경과시간에 따라 단계적으로 압축기의 운전 주파수를 상승시키므로 제한온도 이내에서 최대 냉방기능을 이룰 수 있다.If t5 minutes have elapsed, the operation is further raised to a step (MAX-2 ++) which is slightly higher in the (MAX-2 +) step and is maintained until t6 minutes (S21, S22). Since the frequency is raised, the maximum cooling function can be achieved within the limit temperature.
마찬가지로, 제어기판에 과전류가 흐르거나 상기 방열판의 온도가 제한온도를 초과하는 경우 상기 마이컴은 이를 감지하여, 상기 압축기의 운전 주파수를 다시 (MAX-2)단계로 낮춘다.(S23,S24)
Similarly, when the overcurrent flows to the control board or the temperature of the heat sink exceeds the limit temperature, the microcomputer senses the temperature and lowers the operation frequency of the compressor to (MAX-2) again (S23, S24).
이상과 같이 본 발명에 의한 인버터 공기조화기 및 그 제어방법을 예시된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 당업자에 의해 응용이 가능하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, The present invention can be applied by those skilled in the art.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 인버터 공기조화기 및 그 제어방법은 냉방 과부하 상태에서 냉방 효율을 높이면서 아울러 제어기판에 탑재된 반도체 소자의 제한온도를 초과하지 않도록 운전 주파수가 단계적으로 상승 및 하강 조절되므로 신속한 냉방 효과 및 제품의 내구성을 향상시킨다는 효과가 있다.The inverter air conditioner and the control method thereof according to the present invention can improve the cooling efficiency in the cooling overload state and also increase and decrease the operation frequency stepwise so as not to exceed the limit temperature of the semiconductor device mounted on the control board. So that the cooling effect and the durability of the product are improved.
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2005
- 2005-01-12 KR KR1020050002955A patent/KR101133617B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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