KR890002662B1 - 공기 조화장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공기 조화장치

제1도는 본 발명이 적용된 공기 조화장치의 한 예를 도시하는 시스템 구성도.

제2도는 운전 제어지령의 데이터 구성을 도시하는 도면.

제3도는 냉동 사이클을 복수의 지역으로 분할한 도면.

제4도는 제어유닛(8)을 블록도로 도시하는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1a, 1b, 1c : 실내유닛 2 : 실외유닛

6 : 압축기 7 : 인버어터

8 : 제어유닛

본 발명은 실내유닛으로 부터의 운전지령에 따라 압축기의 회전 속도를 바꾸는 공기 조화장치에 관한 것이다.

실외에 설치한 실외유닛 1대에 대하여 실내유닛을 복수대 대응시켜서 운전가능으로 한 공기 조화장치(이하 멀티에어콘디셔너로 호칭한다)는 실외의 장치 스페이스를 축소할 수 가 있는 등의 이점이 있으므로 도시에서는 점차적으로 그 수요가 증가하고 있다. 그러나 기능적으로 보면, 실내유닉의 운전대수가 1대의 경우와 복수대의 경우에 있어서는 공기 조화부하가 크게 상이하기 때문에, 실외유닛을 구성하는 압축기의 능력제어가 필요하다. 여기에서 공기 조화부하란 실내 공기를 필요한 상태로 유지하기 위한 난방부하, 냉방부하 및 조습량(調濕量)들을 말한다.

종래는 압축기의 제어를 실시할 때에는 극수(極數)의 절환이 가능한 압축기를 사용하여 이 극수를 절환하므로써 실시하고 있었다. 그런데 이와 같은 종래의 능력제어로는 단순히 압축기의 극수를 절환하는 것만이기 때문에 2극 , 4극 의 2단 절환이 한도가 있고, 어느 정도의 공기 조화부하의 변동에 대하여 대응할수 있어도 각 실내의 온도변화에 따르는 부하변동이나 실내유닛의 운전대수의 변화에 따르는 능력제어는 충분히 할수 없는 결점이 있다.

또 압축기를 제어하는데 인버어터를 사용하여 인버어터의 출력주파수를 가변함으로써 압축기의 능력제어를 하는 방법도 채용되고 있으나, 멀티에어콘디셔너와 같이 복수의 실내유닛으로부터의 운전지령이 대응해서 최적의 주파수를 산출해서 이 인버어터의 제어를 하는 공기 조화장치로서는 적당한 것이 없었다.

본 발명의 목적은 인버어터를 사용한 멀티에어콘디셔너에 있어서, 복수의 실내유닛으로부터 나온 운전지령에 대하여 최적의 인버어터 구동 주파수를 산출하므로써 광범위한 부하변동에 대해서도 효과적인 압축기의 능력제어가 가능한 공기 조화장치를 제공하는 것이다.

본 발명에서는 상기 목적으로 달성하기 위하여 주파수를 가변해서 압축기의 회전속도를 제어하는 인버어터에 대하여 복수의 실내유닛으로부터의 운전지령에 따르는 최적 주파수를 산출해서 출력하고 상기 인버어터의 출력 주파수를 제어하는 공기 조화장치에 있어서, 상기 복수의 실내유닛에서 보내져 오는 공기 조화부하에 따르는 상기 운전지령을 상기 인버어터에 대한 제어 요구 데이터로서 입력하고, 이 데이터중의 최대치를 요구하는 데이터와 최소치를 요구하는 데이터와 상기 실내유닛의 운전대수를 판정하는 판정회로와, 이 판정회로로부터 상기 최대치를 요구하는 데이터와 상기 실내유닛의 운전대수가 입력되고, 상기 최대치를 요구하는 데이터와 운전대수에 따라 미리 정한 관계에 따라서 최적 주파수의 후보를 산출하는 보정전 주파수 최적치 결정회로와, 이 판정회로에서 상기 최대치를 요구하는 데이터와, 상기 최소치를 요구하는 데이터가 입력되고, 상기 최대치를 요구하는 데이터와 상기 최소치를 요구하는 데이터의 차에 따라 미리 정한 보정 데이터를 산출하는 주파수 보정회로와, 상기 보정전 주파수 최적치 결정회로에서 산출된 최적주파수의 후보를 상기 주파수 보정회로에 출력하는 상기 보정 데이터에 의하여 보정해서 최적 주파수를 산출하고, 이 최적 주파수를 상기 인버어터에 출력하는 운전주파수 결정회로를 설치한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 다음의 실시예에 따라 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명이 적용되는 멀티에어콘디셔너의 시스템 구성도의 한 예를 도시한 것이다. 멀티에어콘디셔너는 실내에 장치되는 실내유닛과 실외유닛으로 구성되고, 본 실시예의 경우에는 실내유닛 1a, 1b, 1c의 3대와 실외유닛(2)의 1대로 구성된다. 각 실내유닛 1a, 1b, 1c에는 각각 실온센서 3a, 4b, 4c와 열교환기 센서 4a, 4b, 4c가 장치되고, 이들의 센서나 도시를 생략한 조작 스위치등의 지시에 따라 실내유닛 1a, 1b, 1c는 운전된다. 또, 각 실내유닛 1a, 1b, 1c는 실내전원 5a, 5b, 5c가 접속되고, 구동용 전원이 공급된다.

한편 실외유닛(2)내에는 프레온 가스등과 같은 냉각 매체를 압축하기 위한 압축기(6)와, 이 압축기(6)에 공급되는 실외전원(10)의 주파수를 가변해서 압축기(6)의 회전수를 제어하는 압축기의 능력제어를 실시하는 인버어터(07)와, 이 인버어터(07)를 제어하는 그 내용을 이하에 상세히 설명하는 제어유닛(8)등이 수납된다. 또, 실외유닛(2)에는 실외 열교환기 센서(11)나 전류센서(12)가 장치되고, 이들의 각 센서(11), (12)로부터의 검출신호는 제어유닛(8)에 입력되도록 구성된다.

실내유닛 1a, 1b, 1c는 온도 설정치와 실온센서 3a, 3b, 3c로부터의 실온 데이터와의 차나 열교환기 센서 4a, 4b, 4c로 부터의 열교환기의 상태를 나타내는 데이터등의 공기 조화부하에 따라 그 실내유닛의 동작에 필요한 압축기(6)의 능력을 운전지령의 형으로 제어유닛(8)에 유구한다.

이 운전지령은 인버어터(7)에 대한 제어 요구 주파수 데이터의 형으로 제어유닛(8)에 입력된다. 각 실내유닛 1a, 1b, 1c로 부터의 운전지령은 각각 1줄씩 3줄의 신호선에 의하여 제어유닛(8)에 전달된다. 제어유닛(8)은 이들의 운전지령 신호와 실외 열교환기 센서(11) 및 전류센서(12)로부터의 검출신호로부터 압축기(6)를 운전하는 데에 필요한 운전 주파수를 결정하고, 이것을 인버어터(07)에 지령한다.

또 본 실시예에서 제어유닛(8)에 의하여 제어되는 주파수 범위는 20∼90Hz이다. 인버어터(7)는 압축기(6)를 20∼90Hz의 3상출력으로 구동한다.

제2도는 실내유닛 1A, 1B, 1C로부터 제어유닛(8)으로 보내지는 운전지령 신호를 도시한 도면이다. 운전지령 신호는 0-10비트를 1조의 데이터 분으로서 구성되고, 전원 주파수의 정의 반사이클을 이용하여 전송된다.

각 비트는 정의 반 사이클의 "0"이나 "1"에 따라 다음과 같은 뜻을 가진다. 0비트를 나타내는 구간A는 데이터의 스트아트를 나타내는 비트 스트아트 비트로 호칭된다. 이 구간A는 언제나 스트아트시에는 "0"를 나타낸다 1비트째를 나타내는 구간B는 냉난방 데이터를 나타내고 "0"일시에는 냉방을, "1"일시에는 난방임으로 표시한다. 2-5의 4비트를 나타내는 구간C는 0-90Hz 까지의 주파수 16가지의 디지탈 신호의 조합으로 할당하는 주파수 데이터 비트이다. 주파수의 할당은 표 1과 같이 실시된다.

6비트째를 나타내는 구간 D는 릴리이스 비트로 호칭되고, 실내 열교환기 센서4a, 4b, 4c의 검출신호가 소정의 값에 도달했을때에 "0"의 신호를 출력하여 구간C의 데이터에 우선해서 운전 주파수를 내리는 제어를 위한 비트이다.

또, 7∼10의 4비트를 나타내는 구간 E는 언제나"1"가 되고, 스트아트 비트의 구간A의 위치를 제어유닛(8)이 판별하기 쉬위지게 하기 위한 비트로서 스톱비트로 호칭된다.

이와 같이 운전지령 신호가 제어요구 주파수 데이터(구간C)를 포함하는 시리얼 데이터로 구성된 디지탈 신호이기 때문에, 실내유닛과 사이의 많은 신호선이 필요없어지는 이점이 있다.

다음에 이 멀티에어콘디셔너의 동작에 대하여 설명한다.

제2도에 도시한 구간 B의 데이터는 실내유닛 1a, 1b, 1c의 도시를 생략한 조작 스위치가 입력되므로써 결정된다. 즉, 냉방 스위치(되시되지 않음)에 의한 공기 조화기에 냉방운전이 지시되는 경우에는 "0"로, 난방 스위치(도시되지 않음)에 의한 공기 조화기에 난방운전이 지시되는 "1"로 각각 설정되고, 실외유닛(2)의 냉동사이클을 냉방 또는 난방사이클로 절환하는 동작을 실시하도록 한다. 구간C의 데이터는 모드 운전중의 실내온도 및 열교환기 온도에 의하여 결정된다.

제3도는 냉동 사이클을 실온과 온도 설정치의 차에 따라 복수의 조운으로 분할한 상태를 도시하는 도면이다. 실온 및 온도 설정치의 차의 변동 범위는 제3도의 도시와 같이 실온이 하강 구배의 경우상승구배의 경우로 각각 복수의 조운으로 구분된다. 하강 구배 경우의 영역을X, 상승구배의 영역을 Y로 하여 도시 하고 있다. 여기에서는 하강구배 경우의 영역X에 있어서 실온과 온도 설정치의 차를 복수의 조운으로 구분해서 각각의 조운에 온도 대하여 제어요구 주파수를 할당하는 경우에 대하여 설명한다.

예를들면 실온이 온도설정치 보다 2.5℃이상 높은 조운에서는 그 실내유닛의 제어요구 주파수 데이터는 90Hz가 되도록 대응시키고 이하 2.0℃∼2.5℃사이에서는 80Hz, …-1.0℃ 이하에서는 0Hz(정지)가 되도록 할당한다. 이들의 온도범위와 제어요구 주파수와의 관계를 표 2에 표시한다.

이것은 실온과 온도 설정치와의 차가 예를들면 1.0℃-1.5℃사이에 있는 경우에는 실내유닛은 제어유닛(8)에 대하여 Hz의 주파수 설정신호를 인버어터(7)에 출력하도록 운전지령을 부여하는 것을 뜻한다.

이와같은 제어요구 주파수 데이터는 3개의 실내유닛 1a, 1b, 1c로부터 각각 보내져오는 것이나, 제어유닛(8)은 이들 3개의 데이터를 입력해서 최적의 주파수를 산출하는 데에 있어서는 다음과 같은 순서를 취한다.

우선, 실내유닛 1a, 1b, 1c로부터 보내져오는 제어요구 주파수 데이터중 가장 큰 주파수를 출력하는 것을 요구하는 테이터를 유효한 것으로 정하고, 이 데이터와 실내유닛의 운전 대수에 따라 미리 정한 관계에 따라 최적 주파수의 후보를 산출한다.

상기한 최대 운전 주파수를 요구하는 데이터를 f_MAX로 하고, 실내유닛의 운전대수와의 관계에 따라 미리 정해지는 최적 주파수의 후보와의 관계를 예로하여 표 3에 보인다. 또, 제어유닛(8)의 내부를 블록적으로 제4도에 도시하고 실내유닛 A, B및 C로 부터의 시리얼 데이터가 어떻게 처리되는가를 설명한다.

우선 각 실내유닛으로부터 송신된 데이터는 판정회로(14)에 들어가서 최대치 f_MAX, f_NAX및 유닛 운전대수 N을 판정한다.

이중 최대치 f_MAX및 유닛 운전대수 N는 보정전 주파수 최적치 결정회로(15)에 보내져서 여기에서 제 3표와 같이 f_MAX가 91Hz의 경우에는 실내유닛의 운전대수에 따라 최적 주파수의 후보를 3대로 90Hz, 2대로는 70Hz, 1대로는 50Hz로 정한다.

예를들면 실내유닛으로부터의 최대 제어요구 주파수가 80Hz의경우에 대하여 생각하면 가령 실내유닛의 운전대수가 1대의 경우에는 표 3과 같이 이 80Hz의 제어요구 주파수는 채용되지 않고 50Hz가 최적 주파수의 후보로 선택된다. 동일하게 실내유닛의 운전대수가 2대의 경우에는 70Hz가 선택되고 실내유닛의 운전대수가 3대의 경우에 한해서 이 최대 제어요구 주파수의 80Hz가 채용된다. 또 제 4도에 도시한 예에 있어서는 실내유닛 3대중 2대가 운전되고, 이중 주파수 데이터의 최대치는 70Hz, 최소치는 30Hz가 되고 있는 것을 판정회로(14)가 판정한다. 이 데이터를 입력한 보정전 주파수 최적치 결정회로(15)눈 표 3에 따라 주파수 70Hz를 출력한다.

다음에 최대치를 요구하는 제어요구 주파수와 최소치를 요구하는 제어요구 주파수와의 차를 구하여 이 차에 대응해서 미리 정해진 보정 데이터를 주파수 보정회로(16)로 구한다.

표 4는 상기한 차의 주파수 데이터에 대응하는 보정 데이터에 한예를 도시한 것이다. 이 보정 데이터에 의하여 앞에서 산출한 최적 주파수를 결정한다. 이 보정 데이터에 대하여 더욱 상세히 설명하면 지금 2대의 실내유닛 A, B가 운전되고 A가 70Hz, B가 30Hz의 제어요구 주파수이므로 보정전 주파수 최적치 결정회로(15)에 있어서 최대 제어요구 주파수 f_MAX는 70Hz가 되고, 2대가 운전되고 있으므로 70Hz가 최적 주파수의 후보로서 선택된다.

이어서 표 4에 따른 주파수 보정회로(16)로부터 f_MAX(70Hz)-f_MIN(30Hz)=40 Hz에 대한 보정치-10Hz가 산출되어, 앞에서 산출된 최적 주파수의 후보 70Hz를 70-10=60(Hz)로서 운전 주파수 결정회로(17)가 정하고, 이것을 다시 최대 제어요구 주파수 f_MAX로서 사용하고, 또 표 3에서 2대 운전에 대한 f_MAX60Hz의 난에서 최적 주파수 60Hz가 결정된다. 즉, 제 4에 도시하는 제어유닛(8)에 의하여 최초에구한 최적 주파의 후보보다 낮은 주파수로 보정되어서 최적 주파수가 결정된다. 이와같이 한번 구한 최적 주파수의 후보를 제어요구 주파수의 최대치와 최소치와의 차에 따라 보정을 하는 이유는 1실내유닛의 데이터만을 대표하는 최대 제어요구 주파수 데이터와 운전대수에 따라서만 최적 주파수를 정하면 대단히 작은 제어요구 주파수를 요구하는 데이터가 있는 경우 최적의 운전 주파수에 대하여 실운전주파수가 높게 결정되어 운전효율 또는 냉동 사이클의 압력의 이상승을 초래하기 때문이다.

또 실내유닛이 동일한 운전대수라도 냉방시와 난방시에 있어서 표 3에 표시하는 주파수 데이터를 변경하도록 구성할수도 있다. 또 각 실내유닛의 능력치가 다른 경우에 각각의 실내유닛에 능력의 무게계수를 부여하여 동일 운전대수라도 어느쪽의 실내유닛이 운전하고 있느냐에 따라 표 3에 표시하는 주파수 데이터를 변경하도록 할수도 있다.

이와 같은 제어를 하므로써 냉동 사이클의 과부하제어까지도 하도록 구성한 것이다.

또, 제어유닛(8)은 마이크로 컴퓨터가 주체가 되어 그 제어방식도 마이크로컴퓨우터 프로그램에 대응시키고 있음으로써 표 3에 표시하는 것과 같은 실내유닛의 운전대수에 따라 미리정하는 데이터나 표 4의 표시와 같은 최대 제어요구 주파수와 최소 제어요구 주파수와의 차에 따라 미리정하는 보정 데이터의 격납이나 변경도 쉽게할수 있고, 또한 이것에 따르는 제어도 간단히 할 수가 있다.

이상 실시예에 따라 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에서는 마이크로 컴퓨터를 주체로 한 제어유닛을 구비하여 실내유닛에서 보내져 오는 제어요구 데이터중에서 최대치를 요구하는 데이터와 실내유닛의 운전대수와 제어요구 주파수 데이터의 최대치와 최소치의 차에 따라 미리 정해진 관계에 따라 최적 운전 주파수를 결정하도록 했으므로 공기 조화부하의 경중에 따르는 결함을 쉽게 해소할 수 있는 동시에 냉동 사이클의 과부하까지 제어할 수 있는 이점이 있다. 따라서 에너지 효과가 향상되고, 냉동 사이클의 압력 이상 상승도 없어지고 각 실내의 온도제어도 보다 실온변동이 적은 제어가 가능해진다.

Claims (2)

1. 주파수를 가변하여 압축기의 회전속도를 제어하는 인버어터(7)에 대하여 복수의 실내유닛(1a, 1b, 1c)으로 부터의 운전지령(fA, fB, fC)에 따르는 최적 주파수를 산출하여 출력하고 상기 인버어터(7)의 출력 주파수를 제어하는 공기 조화장치에 있어서, 상기 복수의 실내유닛(1a, 1b, 1c)에서 보내져오는 공기 조화부하에 따르는 상기 운전지령을 상기 인버어터(7)에 대한 제어요구 주파수 데이터로서 입력하고, 이 데이터중의 최대치를 요구하는 데이터와 최소치를 요구하는 데이터와 상기 실내유닛의 운전대수(N)를 판정하는 판정회로(14)와, 그 판정회로(14)로부터 상기 최대치를 요구하는 데이터와 상기 실내유닛의 운전대수(N)가 입력되고, 상기 최대치를 요구하는 데이터와 운전대수(N)에 따라 미리 정한 관계에 따라서 최적 주파수의 후보를 산출하는 보정전 주파수 최적치 결정회로(15)와, 그 판정회로(14)에서 상기 최대치를 요구하는 데이터와 상기 최소치를 요구하는 데이터의 차이에 따라 미리 정한 보정 데이터를 출력하는 주파수 보정회로(16)와, 상기 보정전 주파수 최적치 결정회로(15)에서 산출된 최적주파수의 후보를 상기 주파수 보정회로(16)에 출력하는 상기 보정 데이터에 의하여 보정해서 최적 주파수를 산출하고, 그 최적 주파수를 상기 인버어터(17)로 출력하는 운전주파수 결정회로(17)을 설치한 것을 특징으로 하는 공기 조화장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 운전지령이 제어요구 주파수 데이터를 포함하는 시리얼 데이터로 구성되는 디지탈 제어신호인 것을 특징으로 하는 공기 조화장치.

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