KR20020076421A - 공기조화기의 냉방운전 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 공기조화기의 냉방운전 제어방법은 공기조화기의 운전을 위한 압축기의 운전주파수를 설정온도별로 결정하는 제 1 단계와, 사용자의 초기 설정온도 및 실내온도, 실외온도, 실내팬 풍량과 공기조화기의 일정시간 운전 후 실내온도 변화량을 검출하는 제 2 단계와, 상기 제 2 단계에서 검출된 데이터를 입력으로 하여 실내부하를 판단하고 그 실내부하에 따른 설정온도의 변화량을 연산하는 제 3 단계와, 상기 제 3 단계의 설정온도 변화량과 상기 제 2 단계의 설정온도를 연산하여 새로운 설정온도를 도출하는 제 4 단계와, 상기 제 4 단계에서 도출된 새로운 설정온도에 따라 공기조화기를 운전하기 위해 압축기의 운전주파수를 확정하여 운전하는 제 5 단계로 이루어져 실내 및 실외상황, 일정시간 동안의 실내온도의 변화 등을 감지하고 계산하고, 상기 계산된 데이터를 기준으로 뉴럴 네트워크를 이용하여 새로운 설정온도를 설정하여 운전주파수를 제어함으로써 쾌적감을 유지하면서 불필요한 소비전력을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

공기조화기의 냉방운전 제어방법{The cooling control method of air conditioner}
본 발명은 부하에 따라 능력을 가변시키는 공기조화기의 냉방운전 제어방법에 관한 것으로서, 특히 실내외 상황과 일정 시간 동안의 실내 온도의 변화등을 감지하여 그에 따라 공기조화기의 운전을 제어하는 공기조화기의 냉방운전 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 공기조화기는 난방기, 냉방기, 공기 정화기 등으로 실내를 냉난방시키거나 공기를 정화할 목적으로 설치되어 보다 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위한 것이다. 이러한, 공기조화기는 실내의 공기조화를 목적으로 한 기계로서, 실내의 냉난방이 주된 사용목적이고, 부가적으로 제습, 청정 등의 기능을 갖춘 모델도 많이 있다.
공기조화기는 개략적으로, 실내외 열 교환기와, 모세관, 사방밸브, 압축기, 응축기로 된 냉동 시스템이 구비되는데, 상기 압축기는 냉매를 압축하는 장치로서 그 회전수는 압축기에 적용되는 전원의 주파수에 의해 결정된다.
상기에서, 상기 압축기에 적용되는 전원의 주파수를 변화시킬 수 있다면 상기 압축기의 회전수를 변화시킬 수 있으므로 냉매유량을 자유자재로 변화시켜 공기조화기의 능력 그 자체를 직접 제어할 수 있다. 상기와 같이 주파수를 변화시켜 압축기의 회전수를 변화시킬 수 있는 압축기를 인버터 압축기라 한다.
따라서, 상기 인버터 압축기는 급전 전압이나 주파수를 바꿈으로써 그 회전수를 변화시켜 공기조화기의 능력을 제어할 수 있는 것으로서, 고속회전하여 설정온도에 도달하는 시간이 짧게 걸리고, 온도 조절을 압축기의 회전수의 연속 변화로 하기 때문에 실내온도의 변동이 적은 동시에 동력손실의 기회가 적어져 효율이 향상되며, 난방운전시 실외 열 교환기에 맺혀서 난방능력을 저하시키는 서리를 압축기를 고속회전 시킴으로써 단시간 내에 제거하여 난방운전을 효율적으로 할 수 있고, 시동시 압축기를 저속 회전시킴으로써 시동전류가 적게 소모되는 장점이 있다.
도 1은 인버터 에어컨의 전체적인 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 인버터 에어컨의 동작을 도시한 흐름도로, 공기조화기의 운전 및 각 부하의 동작 제어가 가능하도록 원격 키입력신호를 생성 전송하는 리모트 컨트롤러(10)와, 상기 리모트 컨트롤러로(10)부터 수신된 키입력신호에 따른 동작 제어신호가 생성출력되는 공기조화기의 운전 및 각 부하의 동작 제어가 가능한 제어신호로 생성출력하고 그 제어신호에 따라 구동하는 실내에 설치된 실내기(20)와, 상기 실내기(20)와 냉매배관을 통해 연결된 실외기(30)로 구성된다.
사용자가 리모트 컨트롤러(10)의 키입력부를 통해 설정온도를 입력하여 상기 실내기(20)로 전송하면, 상기 실내기(20)는 수신된 신호를 통해 상기 리모트 컨트롤러(10)에 입력된 설정온도와 현재 실내온도를 감지하고 그 온도차를 계산하여 그에 적합한 공기조화기의 운전주파수 및 풍량을 결정한다.
이때, 상기 실내기(20)는 결정된 공기조화기의 운전주파수 및 풍량으로 상기 실내기(20) 내에 설치되어 있는 실내팬을 운전시키고, 상기 실내기(20)에서 명령한 운전주파수로 상기 실외기(30)의 압축기를 운전시킬 뿐만 아니라 상기 실외기(30)는 현재 실외온도를 감지하여 실내기(20)로 보낸다.
제 1 단계에서는 상기 리모트 컨트롤러(10)로부터 읽어들인 소비자의 설정온도와 현재의 실내온도를 읽어 들이고, 제 2 단계에서는 상기 제 1 단계에서 읽어들인 설정온도와 실내온도를 차연산하여 온도차를 계산한다.(S11 및 S12 참조)
제 3 단계에서는 상기 제 2 단계(S12)에서 계산된 온도차를 가지고 현재 부하에 대응한 운전주파수를 결정하고, 제 4 단계에서는 상기 제 3 단계에서 결정된운전주파수를 상기 실외기(30)로 통신을 통해 보내서 운전을 명령하고 상기 실내기(20)도 운전을 한다.(S13 및 S14 참조)
제 5 단계에서는 일정시간이 경과하면 상기 제 1 단계부터 제 4 단계(S11 부터 S14 참조)의 과정을 반복한다.(S15 참조)
그러나, 종래의 인버터 에어컨의 운전제어는 단순하게 소비자의 설정온도와 실내의 현재온도 만을 가지고 설정온도와 실내온도의 온도차를 계산해서 운전주파수를 결정하고 결정된 운전주파수대로 제어하는 방법으로서, 실제 실내부하의 대소에 관계없이 동일한 제어를 함으로 실내부하가 크거나 작을 경우에는 부하에 맞지 않게 운전이 됨으로써 소비전력이 불필요하게 커지고 과도한 냉방을 하게되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 실내 및 실외상황, 일정시간 동안의 실내온도의 변화 등을 감지하고 계산하고, 상기 계산된 데이터를 기준으로 뉴럴 네트워크 방법을 이용하여 새로운 설정온도를 설정하여 운전주파수를 제어함으로써 쾌적감을 유지하면서 불필요한 소비전력을 저감시킬 수 있는 공기조화기의 냉장운전 제어방법을 제공하는데 있다.
도 1은 인버터 에어컨의 전체적인 구성을 도시한 블록도,
도 2는 종래 기술에 의한 인버터 에어컨의 동작을 도시한 흐름도,
도 3은 본 발명에 의한 공기조화기의 냉방운전 제어방법을 도시한 흐름도,
도 4는 뉴런의 학습모델을 도시한 흐름도,
도 5는 종래 기술과 본 발명에 의한 공기조화기의 소비 전력량을 비교도시한 그래프
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 공기조화기의 냉방운전 제어방법의 특징에 따르면, 공기조화기의 운전을 위한 압축기의 운전주파수를 설정온도별로 결정하는 제 1 단계와; 사용자의 초기 설정온도 및 실내온도, 실외온도, 실내팬 풍량과 공기조화기의 일정시간 운전 후 실내온도 변화량을 검출하는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계에서 검출된 데이터를 입력으로 하여 실내부하를 판단하고 그 실내부하에 따른 설정온도의 변화량을 연산하는 제 3 단계와; 상기 제 3 단계의 설정온도 변화량과 상기 제 2 단계의 설정온도를 연산하여 새로운 설정온도를 도출하는 제 4 단계와; 상기 제 4 단계에서 도출된 새로운 설정온도에 따라 공기조화기를 운전하기 위해 압축기의 운전주파수를 확정하여 운전하는 제 5 단계로 구성된다.
본 발명에 의한 공기조화기의 냉방운전 제어방법의 부가적인 특징은, 상기 2 단계는 뉴럴 네트워크(neural network)방법을 이용하여 설정온도 변화량을 도출한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 공기조화기의 냉방운전 제어방법을 도시한 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 연산에 사용되는 뉴런의 학습모델을 도시한 것이고, 도 5는 종래 기술과 본 발명에 의한 공기조화기의 소비 전력량을 비교도시한 그래프이다.
제 1 단계에서는 공기조화기의 운전을 위한 압축기의 운전주파수를 설정온도별로 설정하고, 제 2 단계에서 공기조화기의 실내기는 사용자가 리모트 컨트롤러를 통해 입력한 설정온도(St)와 실내온도 감지부를 통해 감지한 현재 실내온도(Ti1)를읽어들인다. 또한, 실외기를 통해 측정된 실외온도(To)는 통신을 통해 상기 실내기에 입력된다.(S21 및 S22 참조)
제 3 단계는 상기 제 2 단계(S22)에서 입력된 실내온도(Ti1)와 실외온도(To)를 데이터로 하여 실내외 온도차(Toi)를 계산한 후, 제 4 단계에서는 상기 제 3 단계의 실내외 온도차(Toi)를 계산 후 설정되어 있는 일정시간(T1)이 경과되었는지를 판단한다.(S23 및 S24 참조)
상기 제 4 단계(S24)의 판단결과가 부정일 경우는 계속적으로 일정시간(T1)에 도달되는지를 감시하고, 상기 제 4 단계(S24)의 판단결과가 긍정일 경우 제 5 단계에서 제 2 단계(S22)에서 감지된 실내온도(Ti1)와 비교하기 위해서 상기 실내기의 실내온도 감지부를 통해 실내온도(Ti2)를 측정한다.(S25 참조)
제 6 단계에서는 상기 제 5 단계(S25)에서 감지된 실내온도(Ti2)와 상기 제 2 단계(S22)에서 측정된 실내온도(Ti1)를 비교하여 실내온도 변화량(△Ti)을 계산하고, 제 7 단계에서는 실내팬의 풍량(F)을 읽어들인다.(S26 및 S27 참조)
제 8 단계 및 제 9 단계는 뉴럴 네트워크를 이용하여 상기 제 2 단계(S22)의 실내온도 및 실외온도(Ti1 및 To), 제 3 단계(S23)의 실내외 온도차(Toi), 제 6 단계(26)의 실내온도 변화량(△Ti), 제 7 단계(S27)의 실내팬 풍량(F), 상기 실내온도 변화량(△Ti)을 측정한 일정시간(T2)을 입력변수로 한 뉴런의 학습모델로 설정온도 변화량(△St)을 계산한다.(S28 및 S29 참조)
상기 뉴런의 학습모델에서 뉴런 모델은 인간의 뇌신경을 구성하는 뉴런(신경세포)이 결성하는 시냅스를 거쳐서 정보 처리를 하는 과정을 전기 이론적으로 모델화한 것으로, 보다 인간에 가까운 컴퓨터를 실현하기 위해 연구되고 있다.
△St=∑{(To×a1)+(Toi×a2)+(F×a3)+(△T×a4)}
수학식 1은 설정온도 변화량(△St)을 계산하는 것으로, 실외온도 및 실내외 온도차, 실내팬 풍량, 일정시간 동안의 실내온도 변화는 To 및 Toi, F, △T을 입력변수로 하고, 각각의 값의 시냅스 결합세기를 a1, a2, a3, a4라고 하면 출력변수는 각각의 입력변수에 상기 시냅스 결합세기를 곱해서 그 값을 합함으로써 계산할 수 있다.
제 10 단계는 상기 제 9 단계(S29)가 수행된 후 사용자가 설정해둔 일정시간(T2)이 경과되었는지를 판단하고, 상기 제 10 단계의 판단결과가 부정이면 일정시간(T2)에 도달될 때까지 대기한다.(S30 참조)
상기 제 10 단계(S30)의 판단결과가 긍정이면 제 11 단계는 상기 제 2 단계(S22)에서 사용자에 의해 입력된 설정온도(St)와 상기 제 9 단계(S29)에서 계산된 설정온도 변화량(△St)을 합하여 새로운 설정온도(Stn)를 계산한다.(S31 참조)
제 12 단계는 상기 제 10 단계(S30)에서 계산된 새로운 설정온도(Stn)를 기준으로 하여 현재 부하에 대응되는 압축기의 운전주파수를 결정하고, 제 13 단계에서는 상기 제 12 단계에서 결정된 운전주파수를 통신을 통해 상기 실외기로 전송하여 운전을 명령하고 상기 실내기도 상기 운전주파수에 따라 운전된다.(S32 및 S33 참조)
도 5a는 대부하의 경우이고, 도 5b는 중부하의 경우, 도 5c는 소부하의 경우에 소비전력 변화량을 비교도시한 것으로, 대부하의 경우에는 종래에 비해 설정온도에 도달되는 데까지 헌팅수가 적어져 설정온도의 변화에 의한 제어로 주파수가 변하여 소비 전력량이 감소됨을 알 수 있다.
중부하의 경우에는 본 발명이 종래에 비해 재기동 회수가 감소되고 재기동시에도 주파수의 변화로 인해 소비전력이 감소됨을 알 수 있을 뿐만 아니라, 소부하의 경우에도 본 발명의 설정온도 변화에 의해 재기동 회수가 현저히 감소하여 소비전력이 감소함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 의한 공기조화기의 냉방운전 제어방법은 이와 같은 제어방법에 의해 쾌적감을 유지되면서 소비전력의 감소로 인해 절전을 도모할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명 공기조화기의 냉방운전 제어방법은 실내 및 실외상황, 일정시간 동안의 실내온도의 변화 등을 감지하고 계산하고, 상기 계산된 데이터를 기준으로 뉴럴 네트워크 방법을 이용하여 새로운 설정온도를 설정하여 운전주파수를 제어함으로써 쾌적감을 유지하면서 불필요한 소비전력을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 공기조화기의 운전을 위한 압축기의 운전주파수를 설정온도별로 결정하는 제 1 단계와; 사용자의 초기 설정온도 및 실내온도, 실외온도, 실내팬 풍량과 공기조화기의 일정시간 운전 후 실내온도 변화량을 검출하는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계에서 검출된 데이터를 입력으로 하여 실내부하를 판단하고 그 실내부하에 따른 설정온도의 변화량을 연산하는 제 3 단계와; 상기 제 3 단계의 설정온도 변화량과 상기 제 2 단계의 설정온도를 연산하여 새로운 설정온도를 도출하는 제 4 단계와; 상기 제 4 단계에서 도출된 새로운 설정온도에 따라 공기조화기를 운전하기 위해 압축기의 운전주파수를 확정하여 운전하는 제 5 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉방운전 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 단계는 뉴럴 네트워크(neural network)방법을 이용하여 설정온도 변화량을 도출하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉방운전 제어방법.
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