KR20020016758A

KR20020016758A - 공기조화기

Info

Publication number: KR20020016758A
Application number: KR1020010079188A
Authority: KR
Inventors: 기쿠가와모토시; 와타나베요시노리
Original assignee: 니시무로 타이죠; 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2002-03-06
Also published as: KR100367748B1; TW376436B; CN1127642C; JP4060429B2; JPH11241846A; KR19990072838A; KR100397397B1; CN1229899A

Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서,전력변환장치를 구성하는 스위칭소자의 파괴를 미연에 방지함과 동시에, 기동시의 진동을 낮게 억제할 수 있는 공기조화기를 제공하는 것으로, 출력 주파수가 가변의 전력변환장치를 통해 압축기를 구동하고, 또 상기 전력변환장치의 출력 주파수를 기동 주파수에서 목표주파수에 도달시킨 후, 공조부하에 따라서 미리 정한 최고값(Fmax)에서 최저값(Fmin) 사이의 주파수 범위로 변화시키는 공기조화기에 있어서, 기동시에 상기 전력변환장치의 출력주파수를 상기 기동주파수에서 상기 목표주파수 보다 낮은 제 1 설정주파수까지 상승시키고, 상기 제 1 설정주파수에 도달한 후, 상기 기동주파수 보다 높고 상기 제 1 설정주파수 보다 낮은 제 2 설정주파수까지 하강시키고, 이 제 2 설정주파수에 도달하고 나서 소정시간 만큼 상기 제 2 설정 주파수로 유지하고, 소정 시간의 경과 후에 상기 목표 주파수까지 상승시키는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

공기조화기{AIR CONDITIONER}

본 발명은 출력주파수가 가변의 전력변환장치를 통하여 압축기를 구동함과 동시에, 그 출력주파수를 공조부하에 따라서 변화시키는 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로 인버터라고 총칭되는 이러한 종류의 전력변환장치는 일차측 교류전류를 직류로 변환한 후, 스위칭 소자로서의 예를 들어 대전력 트랜지스터(이하, GTR이라고 함)의 온, 오프에 의해 필요한 주파수로 변환하여 이차측으로 출력하는 장치이고 회전수 제어에 의한 용량제어법의 일반적인 수단이 되고 있다.

도 8은 이러한 전력변환장치에 의한 기동제어 운전시에서의 시간(t)과 전력변환장치의 출력주파수(F)의 관계를 도시한 선도이다. 주지와 같이 공조부하에 따라서 압축기를 능력제어하는 전동기의 회전속도범위에 대응하여 전력변환장치의 출력주파수가 결정된다. 그리고, 기동제어운전시에는 속도범위의 최저회전수에 대응하는 A점의 주파수, 예를 들어 10∼20㎐로부터, 실내 유닛에 냉매가 급격하게 유입한 경우에 발생하는 냉매음의 발생을 억제할, 소정의 시간 변화율로 C점, 예를 들어 57㎐까지 상승시키고 그 주파수에서 1∼2분 정도 유지하여 1 냉동사이클을 안정시킨 후, 다시 소정의 시간변화율로 단계적으로 주파수의 상승, 유지(도시를 생략)를 반복하여 속도범위의 최고회전수에 대응하는 D점의 주파수, 예를 들어 105㎐까지 상승시키고 기동제어운전을 종료한다. 이 기동제어운전의 종료 후, 공조부하에 따라서 전력변환장치의 출력주파수(F)의 제어가 실시되고 압축기의 능력제어로 이행한다.

상술한 종래의 기동제어운전에 있어서는 기동시의 A점, C점이 높게 정해져 있는 경우에는 GTR 등의 스위칭 소자에 비교적 큰 전류가 흐르고, 드물기는 하지만 상기 스위칭 소자를 파괴시키는 문제도 있었다.

한편, 기동시의 A점 및 C점의 주파수, 즉 속도제어범위의 최저주파수 및 기동 도중의 안정주파수를 낮게 정한 경우, 3상 전원의 1상이 단선된 결상 상태로 운전해도 전류값이 작으므로 과전류 보호 회로가 동작하지 않는 문제가 있었다. 즉, 기동시의 A점을 속도제어범위의 최저주파수 10Hz, C점을 30Hz정도로 설정한 경우에는 C점에서도 전류값이 과전류 검출기의 검출 전류값 보다도 작아 과전류 보호 회로가 동작하지 않는다. 그런데, 이 C점에 있어서 소정 시간 주파수가 유지되므로 과전류 보호의 검출 전류 보다는 낮지만 상당히 큰 전류가 계속해서 흐르고, 그 후 C점에서 D점으로 주파수를 상승시키는 단계에서 과전류 보호 회로가 동작하게 된다. 이와 같은 운전을 반복하면 스위칭소자에 스트레스가 쌓여 최종적으로 스위칭소자가 파괴에 이를 가능성이 있었다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로 제 1 목적은 결상시의 과전류보호를 확실하게 실행할 수 있는 공기조화기를 제공하는 데에 있다.

도 1은 본 발명에 관한 공기조화기의 제 1 실시형태의 제어부의 구성을 도시한 블럭도,

도 2는 도 1에 도시한 제 1 실시형태의 개략 동작을 설명하기 위해, 전력변환장치의 출력주파수와 시간의 관계를 도시한 선도,

도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시한 제 1 실시형태의 개략 동작을 설명하기 위해 전력변환장치의 입력전류와 출력주파수의 관계, 및 입력전류와 냉매침입량의 관계를 각각 도시한 선도,

도 4는 도 1에 도시한 제 1 실시형태의 동작을 설명하기 위해 실내 제어부를 구성하는 마이크로컴퓨터의 처리순서를 도시한 플로우차트,

도 5는 본 발명에 관한 공기조화기의 실시형태의 실내제어부를 구성하는 마이크로 컴퓨터의 처리순서를 도시한 플로우차트,

도 6은 도 5에 도시한 실시형태의 개략 동작을 설명하기 위해, 전력변환장치의 출력주파수와 시간의 관계를 도시한 선도,

도 7의 (a),(b),(c),(d),(e)는 도 6에 도시한 플로우차트의 주요한 처리순서 중 하나의 구체예를 도시한 도면, 및

도 8은 종래의 공기조화기의 동작을 설명하기 위해 전력변환장치의 출력주파수와 시간의 관계를 도시한 선도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 단상교류전원 2: 리모콘 장치

10: 실내유닛 11: 실내제어부

12: 수광부 13: 실내팬모터

14: 실내온도센서 15: 실내 열교환기 온도센서

20: 실외유닛 21: 실외제어부

22: 인버터 회로 23: 압축기 모터

24: 실외 팬모터 25: 전류센서

26: 실외 열교환기 온도센서 27: 실외온도센서

청구항 1에 관한 발명은 출력주파수가 가변의 전력변환장치를 통하여 압축기를 구동하고, 또한 상기 전력변환장치의 출력주파수를 기동 주파수로부터 목표 주파수에 도달시킨 이후, 공조부하에 따라서 미리 정한 최고값(Fmax)에서 최저값(Fmin)사이의 주파수 범위로 변화시키는 공기조화기에 있어서, 기동시에 상기 전력변환장치의 출력주파수를, 상기 기동주파수로부터 상기 목표주파수 보다 낮은 제 1 설정 주파수까지 상승시키고, 상기 제 1 설정주파수에 도달한 이후, 상기 기동주파수보다 높고 상기 제 1 설정주파수보다 낮은 제 2 설정 주파수까지 하강시키고, 상기 제 2 설정주파수에 도달하고 나서 소정시간만큼 상기 제 2 설정주파수로 유지하고 소정 시간의 경과후에 상기 목표 주파수까지 상승시키는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 2에 관한 발명은 청구항 1에 기재된 공기조화기에서 상기 제 1 설정주파수는 상기 목표주파수 보다도 낮고 상기 제 2 설정 주파수는 공조부하에 따라서 변화시키는 상기 전력변환장치의 출력주파수 범위의 최저값(Fmin)인 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 3에 관한 발명은 청구항 1에 기재된 공기조화기에서 실외온도를 검출하는 실외온도 검출수단을 구비하고, 상기 제어수단은 검출된 실외온도가 미리 정한 기준 온도보다도 낮을 때 상기 제 1 및 제 2 설정주파수를 낮은 값으로 변경하는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 4에 관한 발명은 청구항 1에 기재된 공기조화기에서, 상기 압축기의 전회의 운전정지시로부터 이번회의 운전개시시까지의 운전정지시간을 검출하는 정지시간 검출수단을 구비하고, 상기 제어수단은 검출된 운전정지시간이 미리 정해진 기준값 보다 길 때, 상기 제 1 및 제 2 설정주파수를 낮은 값으로 변경하는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 5에 관한 발명은 청구항 1에 기재된 공기조화기에서 실내 온도를 검출하는 실내온도 검출수단과, 실외온도를 검출하는 실외온도 검출수단을 구비하며, 상기 제어수단은 검출된 실내온도와 실외온도의 차이가 미리 정한 기준값 보다 큰 경우, 상기 제 1 및 제 2 설정주파수를 낮은 값으로 변경하는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 6에 관한 발명은 청구항 1에 기재된 공기조화기에서 상기 전력변환장치에 공급되는 전원전압을 검출하는 전압검출수단을 구비하고, 상기 제어수단은 검출된 전원전압이 정격전압에 대해서 미리 정한 기준값 보다 낮은 경우, 상기 제 1및 제 2 설정주파수를 낮은 값으로 변경하고, 전원전압이 정격 전압에 대해서 미리 정한 기준값보다 높은 경우, 상기 제 1 및 제 2 설정주파수를 높은 값으로 변경하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이하, 본 발명을 도면에 도시한 바람직한 실시형태에 기초하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태의 제어계통의 개략 구성을 도시한 블럭도이다. 동 도면에서 "1"은 단상교류전원이고 "2"는 리모콘 장치이다. 단상교류전원(1)에 실내유닛(10)이 접속되고 리모콘 장치(2)로부터 적외선에 의한 제어신호가 송신된다. 실내유닛(10)은 제어수단으로서의 마이크로 컴퓨터를 포함하여 이루어진 실내제어부(11), 리모콘 장치(2)의 신호를 수신하여 실내제어부(11)에 가하는 수광부(12), 실내제어부(11)에 의해 회전수 제어가 실시되는 실내 팬 모터(13), 실내 온도를 검출하여 실내 제어부(11)에 가하는 실내온도센서(14) 및 실내 열교환기 온도를 검출하여 실내 제어부(11)에 가하는 실내 열교환기 온도센서(15)로 구성되어 있다. 그리고, 이 실내 유닛(10)에 실외 유닛(20)이 접속되어 있다.

실외유닛(20)은 제어수단으로서의 마이크로 컴퓨터를 포함하여 이루어진 실외제어부(21), 교류를 직류로 변환한 후, 공조부하에 따른 주파수의 교류를 출력하는 전력변환장치로서의 인버터 회로(22), 그 출력단에 접속된 압축기 모터(23), 실외제어부(21)에 의해 회전제어가 실시되는 실외 팬 모터(24), 인버터 회로(22)의 입력전류를 검출하여 실외제어부(21)에 가하는 전류센서(25) 및 실외열교환기의 온도를 검출하여 실외제어부(21)에 가하는 실외열교환기 온도센서(26)와, 실외온도를 검출하여 실외제어부(21)에 가하는 실외온도센서(27)로 구성되어 있고, 이 중, 실외제어부(21)가 상술한 실내 제어부(11)에 대해 2개의 전원선(ACL)과 1개의 신호선(SL)으로 접속되고 실내 제어부(11)로부터 실외제어부(21)에 동작전력을 공급하고 각각 내장하는 마이크로 컴퓨터끼리 제어정보를 송수신하도록 이루어져 있다.

상기와 같이 구성된 제 1 실시형태의 동작을 운전모드가 난방인 경우에 대해서 이하에 설명한다.

단상교류전원(1)의 전압이 실내제어부(11)에 가해지고, 또 전원선(ACL)을 통하여 실외제어부(21)에 가해진다. 실내제어부(11)는 교류를 정류, 평활하여 마이크로 컴퓨터, 수광부(12) 및 실내 팬 모터(13)의 동작에 필요한 직류로 변환한다. 실외제어부(21)도 또한 교류를 정류, 평활하여 마이크로 컴퓨터, 인버터 회로(22), 실외 팬모터(24) 등의 동작에 필요한 직류로 변환한다. 실내 제어부(11)는 실내팬 모터(13)를 속도제어하기 위한 인버터를, 실외제어부(21)는 실외 팬모터(24)를 속도제어하기 위한 인버터를 각각 포함하지만, 본 발명에 직접적으로 관계하지 않으므로 그 설명을 생략한다.

여기에서 리모콘 장치(2)로부터 운전지령과, 운전모드, 실내온도, 풍량 등의 설정신호가 적외선의 직렬신호로서 방사되면, 수광부(12)가 그 신호를 수신하고, 병렬 신호로 변환하여 실내 제어부(11)를 구성하는 도시를 생략한 마이크로 컴퓨터에 가한다. 이 마이크로 컴퓨터는 실내 열교환기 온도센서(15)의 온도검출값에 따라서 실내 팬 모터(13)를 기동제어하고, 또 리모콘 장치(2)의 설정풍량에 따르도록 제어한다. 또한, 실내제어부(11)를 구성하는 마이크로 컴퓨터는 리모콘 장치(2)에 의한 설정온도, 실내온도센서(14)에 의한 검출온도를 비교하고 그 때의 공조부하에 따른 공조능력을 발휘하는 인버터 회로(22)의 출력주파수를 연산하고 운전모드신호와 함께 실외제어부(21)에 송신한다.

다음에, 실외제어부(21)를 구성하는 마이크로 컴퓨터는 운전모드에 따라서 도시를 생략한 사방향 밸브를 제어하고, 또 실내 제어부로부터 송신된 주파수의 교류가 출력되도록 인버터 회로(22)를 제어하며 압축기 모터(23)를 속도제어하고, 또 실외팬 모터(24)의 속도도 제어한다. 또한, 실외제어부(21)를 구성하는 마이크로 컴퓨터는 실외 열교환기 온도센서(26)의 온도검출값에 기초하여, 난방운전시에서의 실외 열교환기의 성에부착의 유무를 판정하고 성에부착시에는 단시간만큼 사방향 밸브를 전환하는 등의 조작을 실행하여 성에를 제거한다. 또한, 실외제어부(21)를 구성하는 마이크로 컴퓨터는 전류센서(25)의 검출신호에 기초하여 인버터 회로(22)의 입력전류가 미리 정한 임계값을 초과할 때, 인버터 회로(22)의 동작을 정지하여 스위칭 소자의 파괴를 미연에 방지하는 기능도 구비하고 있다.

또한, 상술한 공조부하에 대응하는 통상 운전시에서의 인버터 회로(22)의 제어, 기동시에서의 실내 팬모터(13)의 제어, 성에제거제어 등에 대해서는 여러가지로 제안되어 있고 또한 공지되어 있으므로 이상의 설명을 생략하고, 기동제어에 대해서 도 2 내지 도 4 및 도 8을 참조하여 이하에 설명한다.

도 8에 도시한 종래의 기동제어에서의 A점의 기동주파수는 공조부하에 대응한 제어범위의 최저값(Fmin)으로 설정한 것에 대해서, 본 실시형태에서는 기동주파수(Fst0)로서 제어범위의 최저값(Fmin) 보다도 낮은 값으로 설정한다. 그리고, 기동주파수(Fst0)로부터 시간 변화율 dF/dt=β로 상승하게 하고 제어범위의 최저값(Fmin) 보다도 낮은 주파수(Fa)에 도달한 시점에서 통상 운전시의 시간 변화율 dF/dt=α로, 상승(도면에서는 간단화를 위해 직선으로 나타냈다)시키고, 이 이후 통상 운전으로 이행하고, 또 주파수를 하강시키는 경우에는 상승시와 동일한 시간변화율 dF/dt=α로 변화시킨다.

이와 관련하여, 공조부하에 따른 주파수 제어범위의 최저값이 30㎐, 최고값이 105㎐이었다고 하면, 기동주파수 Fst0을 10㎐로, 시간변화율 변경주파수(Fa)를 20㎐로 설정하고 통상 운전시의 시간변화율(α)이 1㎐/초이면 기동시의 시간변화율(β)을 3㎐/초 정도로 설정하면 바람직한 결과가 얻어진다.

일반적으로 압축기 모터(23)의 회전수에 대응하는 전력변환장치의 출력주파수와 입력전류 사이에는 도 3a의 곡선(P)으로 도시한 바와 같이 회전수의 증대에 따라서 지수함수적으로 단조로 증대한다. 따라서, 도 2에 도시한 바와 같이 기동주파수(Fst0)를 주파수 제어범위의 최저값(Fmin) 보다도 낮게 설정함으로써 기동전류를 낮게 억제할 수 있다. 또한, 기동주파수(Fst0)로부터 주파수를 상승시킬 때, 통상 운전시의 시간변화율 보다도 큰 시간변화율을 채용함으로써 시간변화율을 낮게 한 것에 기인하는 진동의 발생을 방지할 수 있다.

그런데, 기동주파수(Fst0)를 결정하는 경우, 난방운전시의 외부기온이 낮을 때의 부하는 필연적으로 커지고, 또한 압축기에 잔류하는 냉매량, 즉 냉매침입량이많아지면, 이것을 구동하는 입력전류도 도 3b의 곡선(Q)으로 도시한 바와 같이 지수함수적으로 증대한다. 이와 같은 경우, 기동주파수(Fst0)를 보다 낮게 설정함으로써 기동전류를 낮게 억제할 수 있다. 반대로, 실온과 외부기온의 온도차가 큰 경우에는 부하가 크고 그 온도차가 작을 때에는 부하도 작다. 따라서, 온도차가 클 때 기동주파수(Fst0)를 낮추고, 온도차가 작을 때 기동주파수를 높임으로써 기동전류의 억제뿐만 아니라 기동특성을 향상시킬 수 있다.

도 5는 계속해서, 전술한 기동제어 후의 출력주파수 제어에 대해 설명한다. 난방 모드에서의 기동제어운전시의 전력변환장치의 출력주파수(F)와 시간의 관계를 도시한 선도이다. 본 실시형태에서는 시간변화율 변경주파수(Fa)에 도달한 이후, 통상의 시간변화율(α)로 증대시키지만, 주파수 변경범위의 최저값(Fmin) 보다도 큰 제 1 설정주파수(Fs1)로서의 B점, 예를 들어 45㎐까지 상승시킨다. 계속하여, 주파수 변경범위의 최저값(Fmin) 또는 이것에 가까운 제 2 설정주파수(Fs2)로서의 C점, 예를 들어 28㎐까지 하강시키고, 이 주파수에서 180초간 유지하며, 계속하여 통상의 시간변화율(α)로 D점, 예를 들어 57㎐까지 상승시키고 이 주파수에서 60초간 유지한 후, 또한 통상의 시간변화율(α)로 90㎐까지 상승시키며, 이 주파수에서 180초간 유지한 후, 기동제어운전의 최종적인 목표주파수로서의 주파수 변경범위의 최고값(Fmax), 예를 들어 105㎐까지 상승시키고 180초간 유지하여 기동제어운전을 종료한다. 그 후, 통상운전으로 이행하고, 또한 주파수를 하강시키는 경우에는 상승시와 동일한 시간변화율(dF/dt=α)로 변화시킨다.

상술한 바와 같이 시간변화율 변경주파수(Fa)에 도달한 이후, 통상의 시간변화율(α)로 주파수 변경범위의 최저값(Fmin) 보다도 큰 제 1 설정주파수(Fs1)까지 상승시킨 후, 제 2 설정주파수(Fs2)로 하강시키는 조작을 가함으로써 인버터 회로(22)와 압축기 모터(23)의 3상 결선 중 1개가 단선하는, 소위 결상을 조기에 검출할 수 있다. 즉, 시간변화율 변경주파수(Fa)로부터 차례로 계단형상으로 주파수를 상승시키는 경우 초기단계에서는 주파수가 낮으므로, 전류 센서(25)의 검출값도 작고, 결상을 판단할 수 있는 전류를 발생시키지 않는다. 그 때문에, 주파수를 D점까지 증대시키는 단계에서 얼마동안 결상을 판정할 수 있는 전류값에 도달한다. 본 실시형태에서는 기동제어 운전기간의 초기의 단계에서 시간변화율 변경주파수(Fa)로부터 제 1 설정주파수(Fs1)로 상승시키고 나서 제 2 설정주파수(Fs2)로 하강시킴으로써 결상을 판단할 수 있는 전류를 발생시킨다. 이 결과, 인버터 회로(22)를 구성하는 스위칭 소자로서의 GTR을 파손시키는 원인을 조기에 검출하고 필요한 조치를 강구할 있다.

이하, 제 1 및 제 2 설정주파수(Fs1,Fs2)를 포함한 제어에 대해서 예를 들어 실내제어부(11)를 구성하는 마이크로 컴퓨터의 처리순서를 도시한 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.

우선, 도 6에 도시한 바와 같이 스텝(201)에서 기동지령이 부여되었다고 하면, 스텝(202)에서 설정된 전력변환장치의 주파수 제어범위의 최고값(Fmax), 최저값(Fmin), 리모콘 장치(2)에 의한 설정실온(Ts), 실내온도센서(14)에 의한 검출실온(Ta), 설정된 기동주파수(Fst0), 시간변화율 변경주파수(Fa), 시간변화율(α,β), 계단형상으로 상승시키는 도중의 주파수(F1,F2) 및 주파수 유지시간(ts1∼ts4)을 판독한다. 계속하여, 스텝(203)에서 도 7의 (a)∼(e)에 도시한 어느 방법으로 제 1 및 제 2 설정주파수(Fs1,Fs2)를 결정한다. 계속하여, 스텝(204)에서 시간(t)을 계측하고, 또한 기동주파수(Fst0)로부터 시간변화율(β)에 따라서 운전주파수(F)를 증대시킨다. 다음의 스텝(205)에서는 운전주파수(F)가 시간변화율 변경주파수(Fa)에 도달했는지의 여부를 판정하고 도달할 때까지 스텝(204)의 처리를 반복한다.

다음에, 운전주파수(F)가 시간변화율 변경주파수(Fa)에 도달했다고 판정되면, 스텝(206)에서 시간변화율 변경주파수(Fa)로부터 시간변화율(α)에 따라서 운전주파수(F)를 증대시킨다. 다음의 스텝(207)에서는 운전주파수(F)가 제 1 설정주파수(Fs1), 예를 들어 45㎐에 도달했는지의 여부를 판정하고 도달할 때까지 스텝(S206)의 처리를 반복한다. 그리고, 운전주파수(F)가 제 1 설정주파수(Fs1)에 도달했다고 판정되면 스텝(208)에서 제 1 설정주파수(Fs1)로부터 시간변화율(α)에 따라서 운전주파수(F)를 감소시킨다. 다음의 스텝(209)에서는 운전주파수(F)가 제 2 설정주파수(Fs2), 예를 들어 28㎐에 도달했는지 여부를 판정하고 도달할 때까지 스텝(208)의 처리를 반복한다. 운전주파수(F)가 제 2 설정주파수(Fs2)에 도달하면, 스텝(210)에서 시간계측을 개시하고, 또 계측시간이 설정값(ts1), 예를 들어 180초를 경과했는지의 여부를 판정하며 설정값(ts1)을 경과한 시점에서 스텝(211) 이하의 처리를 실행한다.

스텝(211)에서는 제 2 설정주파수(Fs2)로부터 시간변화율(α)에 따라서 운전주파수(F)를 증대시킨다. 다음의 스텝(212)에서는 운전주파수(F)를 계단형상으로상승시키는 최초의 주파수(F1), 예를 들어 57㎐ 에 도달했는지 여부를 판정하고 도달할 때까지 스텝(211)의 처리를 반복한다. 그리고, 운전주파수(F)가 주파수(F1)에 도달했다고 판정되면, 스텝(213)에서 시간 설정값(ts2), 예를 들어 60초를 경과했는지의 여부를 판정하고 설정값(ts2)을 경과한 이후, 동일한 주파수 증대조작을 반복한다.

다음에, 스텝(214)에서 주파수 제어범위의 최고값에 도달했는지 여부를 판정하고 도달하면 스텝(215)에서 시간계측을 개시하고, 또 계측시간이 설정값(ts4), 예를 들어 180초를 경과했는지의 여부를 판정하며 설정값(ts4)을 경과한 시점에서부터 공조부하에 따른 능력제어로 이행한다. 그리고, 스텝(216)에서 설정실온(Ts)이 검출실온(Ta)보다 높은지의 여부를 판정한다. 이 때, 설정실온(Ts)이 검출실온(Ta)보다 낮은 경우에는 스텝(218)에서 시간변화율(α)로 운전주파수(F)를 감소시키고, 그 후, 스텝(219)에서 정지지령의 유무를 판정하며 정지지령이 없는 경우에는 다시 스텝(216) 이하의 처리로 되돌아가고 이 스텝(216)에서 설정실온(Ts)이 검출실온(Ta)보다 높다고 판정한 경우에는 스텝(217)에서 시간변화율(α)로 운전주파수(F)를 증대시키는 처리를 실행하여 스텝(219)의 처리로 나아간다. 그리고, 정지지령이 있으면 거기에서 처리를 종료한다.

도 7은 제 1 및 제 2 설정주파수(Fs1,Fs2)를 결정하는 여러가지 방법을 나타낸 것으로서, (a)의 스텝(203A)에 도시한 바와 같이 Fs1을 b㎐로, Fs2를 cHz로 결정하거나 (b)에 도시한 바와 같이 스텝(203B)에서 외부기온 To가 미리 정한 임계값(Tref) 보다 낮은지의 여부를 판정하고 Tref 보다 낮은 경우에는 스텝(203C)에서 Fs1, Fs2로서 b-γ㎐, c-γ㎐로 결정하고 Tref 이상이면 스텝(203D)에서 Fs1,Fs2로서 b㎐,c㎐로 결정한다.

또는, (c)의 스텝(203E)에서 도시한 바와 같이 전회의 정지시각으로부터 이번회 기동할 때까지의 정지시간인 h(시간)을 계측하고 스텝(203F)에서 정지시간(h)이 기준값(href) 보다 긴지의 여부를 판정하고 길다고 판정했을 때, 스텝(203G)에서 Fsl=b-δ㎐로, Fs2=c-δ㎐로 각각 설정하고 정지시간(h)이 기준값(href) 보다 길지 않은 경우에는 스텝(203H)에서 Fs1,Fs2로서 b,c로 결정함으로써 압축기에서의 냉매침입량에 따라서 제 1 및 제 2 설정주파수를 적절하게 정한다.

(d)는 실내온도(Ta)와 실외온도(To)의 차, 즉 공조부하에 따라서 설정주파수(Fs1,Fs2)를 변경하고자 하는 것으로, 스텝(203L)에서 Ta와 To의 차이가 기준편차(ΔTref) 보다 큰지의 여부를 판정하고 큰 경우에는 스텝(203M)에서 Fs1=b-η㎐, Fs2=c-η㎐로 각각 설정하고 크지 않은 경우에는 스텝(203N)에서 Fs1=b㎐, Fs2=c㎐로 설정한다.

(e)는 전원전압의 허용범위가 ±15%로 제한되어 있는 경우에, 이 허용범위에 있어서도 그 정격전압(Vs)에 대해서 일정값 이상의 차가 있는 경우에 제 1 및 제 2 주파수 설정값(Fs1,Fs2)을 변경하는 것이고 스텝(203O)에서 제 1 및 제 2 주파수 설정값으로서 Fs1=b㎐, Fs2=c㎐로 설정한 후, 스텝(203P)에서 정격전압(Vs)과 측정전압(Va)의 편차분이 기준값 ΔVref 이상인지의 여부를 검출하고 기준값 이상이면 스텝(203Q)에서 정격전압(Vs)에 대해서 측정전압(Va)이 낮은지의 여부를 판정하고 낮은 경우에는 스텝(203R)에서 Fs1=b-θ㎐, Fs2=c-θ㎐로 각각 설정하며, 낮지 않은 경우에는 스텝(203S)에서 Fs1=b+θ㎐, Fs2=c+θ㎐로 각각 설정한다. 한편, 스텝(203P)에서 정격전압(Vs)과 측정전압(Va)의 편차분이 기준값(ΔVref) 보다 작다고 판정한 경우에는 제 1 및 제 2 주파수 설정값(Fs1=b, Fs2=c)을 그대로 채용한다.

그런데, 도 5에 도시한 실시형태에서는 기동제어운전의 최종 목표주파수를 압축기의 능력제어범위의 최고값(Fmax)으로 했지만, 이 목표주파수는 최고값(Fmax)에 근사한 값이면 상술한 것과 동일하게 동작시킬 수 있다. 또한, 상술한 정수 b, c, γ, δ, ε, η, θ, ρ는 미리 정해두는 것으로 한다.

이렇게 하여 본 실시형태에 의하면 부하의 대소, 전원전압의 고저 등, 인버터 회로(22)를 구성하는 스위칭 소자에 큰 전류가 흐르기 쉬울 때 제 1 및 제 2 설정주파수를 낮게 설정하고 반대로 전류가 적다고 예측될 때 제 1 및 제 2 설정주파수를 높게 설정함으로써 인버터 회로(22)를 구성하는 스위칭 소자로서의 GTR을 파손시키는 결상을 조기에 검출하고 필요한 조치를 강구할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는 실내 제어부(11)를 구성하는 마이크로 컴퓨터에 도 6 및 도 7에 도시한 처리기능을 갖도록 했지만, 이 처리기능을 실외제어부(21)를 구성하는 마이크로 컴퓨터에 갖게 하거나 또는 실내 제어부(11)를 구성하는 마이크로 컴퓨터와 실외제어부(21)를 구성하는 마이크로 컴퓨터에 이 처리기능을 분산시키도록 해도 좋다.

또한, 상기 제 2 실시형태에서는 외부기온, 운전정지시간, 공조부하, 전원전압 등, 전류값에 영향을 주는 요인마다 제 1 및 제 2 설정주파수(Fs1,Fs2)를 변경했지만, 이 전류값에 영향을 주는 복수의 요인을 가미하여 제 1 및 제 2 설정주파수(Fs1,Fs2)를 설정 변경함으로써 결상시의 과전류 보호를 한층 더 확실하게 할 수 있다.

이상 설명에 의해 밝혀진 바와 같이, 청구항 1에 관한 발명에 의하면 난방운전모드에서의 기동시에 전력변환장치의 출력주파수를, 기동주파수로부터 목표주파수 보다 낮은 제 1 설정주파수까지 상승시키고, 제 1 설정주파수에 도달한 이후, 기동주파수보다 높고 제 1 설정주파수 보다 낮은 제 2 설정주파수까지 하강시키고, 이 제 2 설정주파수에 도달하고 나서 소정시간만큼 제 2 설정주파수로 유지하고 소정시간 경과후에 목표주파수까지 상승시키므로, 결상시의 과전류 보호를 확실하게 실행할 수 있다.

청구항 2에 관한 발명에 의하면, 제 1 설정주파수는 목표주파수보다 낮고 제 2 설정주파수는 공조부하에 따라서 변화시키는 전력변환장치의 출력주파수범위의 최저값으로 설정하고 청구항 3에 관한 발명에 의하면, 실외온도가 미리 정한 기준온도 보다도 낮을 때 제 1 및 제 2 설정주파수를 낮은 값으로 변경하고 청구항 4에 관한 발명에 의하면 운전정지시간이 미리 정한 기준값 보다 길 때, 제 1 및 제 2 설정주파수를 낮은 값으로 변경하며, 청구항 5에 관한 발명에 의하면 실내온도와 실외온도의 차가 미리 정한 기준값보다 큰 경우, 제 1 및 제 2 설정주파수를 낮은 값으로 변경하고, 청구항 6에 관한 발명에 의하면, 전원전압이 정격전압과 비교하여 기준값 보다도 낮은 경우에 제 1 및 제 2 설정주파수를 낮은 값으로 변경하고,기준값 보다도 높은 경우에 제 1 및 제 2 설정주파수를 높은 값으로 변경하므로, 각각 과전류 보호의 효과가 높아진다.

Claims

출력주파수가 가변의 전력변환장치를 통하여 압축기를 구동하고, 또한 상기 전력변환장치의 출력주파수를 기동주파수로부터 목표주파수에 도달하게 한 이후, 공조부하에 따라서 미리 정한 최고값(Fmax)에서 최저값(Fmin) 사이의 주파수 범위로 변화시키는 공기조화기에 있어서,

기동시에 상기 전력변환장치의 출력주파수를 상기 기동주파수로부터 상기 목표주파수 보다 낮은 제 1 설정주파수까지 상승시키고, 상기 제 1 설정주파수에 도달한 이후, 상기 기동주파수 보다 높고 상기 제 1 설정주파수 보다 낮은 제 2 설정주파수까지 하강시키고, 이 제 2 설정주파수에 도달하고 나서 소정 시간만큼 상기 제 2 설정주파수로 유지하고 소정 시간 경과후에 상기 목표주파수까지 상승시키는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 설정주파수는 상기 목표주파수 보다도 낮고, 상기 제 2 설정주파수는 공조부하에 따라서 변화시키는 상기 전력변환장치의 출력주파수 범위의 최저값(Fmin)인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,

실외온도를 검출하는 실외온도 검출수단을 구비하고, 상기 제어수단은 검출된 실외온도가 미리 정한 기준온도 보다도 낮을 때 상기 제 1 및 제 2 설정 주파수를 낮은 값으로 변경하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,

상기 압축기의 전회의 운전정지시부터 이번회의 운전개시시까지의 운전정지시간을 검출하는 정지시간 검출수단을 구비하고, 상기 제어수단은 검출된 운전정지시간이 미리 정한 기준값보다 길 때 상기 제 1 및 제 2 설정주파수를 낮은 값으로 변경하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,

실내온도를 검출하는 실내온도 검출수단과, 실외온도를 검출하는 실외온도 검출수단을 구비하고, 상기 제어수단은 검출된 실내온도와 실외온도의 차이가 미리 정한 기준값보다 큰 경우, 상기 제 1 및 제 2 설정주파수를 낮은 값으로 변경하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,

상기 전력변환장치에 공급되는 전원전압을 검출하는 전압검출수단을 구비하고, 상기 제어수단은 검출된 전원전압이 정격전압에 대해서 미리 정한 기준값 보다 낮은 경우, 상기 제 1 및 제 2 설정 주파수를 낮은 값으로 변경하고, 전원전압이 정격 전압에 대해서 미리 정한 기준값보다 높은 경우, 상기 제 1 및 제 2 설정주파수를 높은 값으로 변경하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.