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KR970006058B1 - 온도제어장치 및 그 방법 - Google Patents

온도제어장치 및 그 방법 Download PDF

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KR970006058B1
KR970006058B1 KR1019930018751A KR930018751A KR970006058B1 KR 970006058 B1 KR970006058 B1 KR 970006058B1 KR 1019930018751 A KR1019930018751 A KR 1019930018751A KR 930018751 A KR930018751 A KR 930018751A KR 970006058 B1 KR970006058 B1 KR 970006058B1
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산요덴끼 가부시끼가이샤
다까노 야스아끼
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Abstract

내용없음

Description

온도제어장치 및 그 방법
제1도는 본 발명에 관한 온도검지장치를 사용한 공기조화기의 제어회로를 나타내는 블록선도.
제2도는 공기조화기의 실내장치와 실외장치의 냉매주기를 나타내는 도면.
제3도는 공기조화기의 실내장치와 실외장치의 전기적 접속을 나타낸 도면.
제4도는 제1도에 나타낸 제어회로의 일부의 실체배선도.
제5도는 제1도에 나타낸 제어회로의 잔여부의 실체배선도.
제6도는 본 발명에 관한 공기조화기의 공기조화능력을 조정하는 처리의 플로우챠아트.
제7도는 더어미스터의 온도-전압특성.
제8도는 제10도에 나타내는 (a)점에 있어서의 더어미스터의 온도-전압특성을 나타내는 도면.
제9도는 제11도에 나타내는 (b)점에 있어서의 더어미스터의 온도-전압특성을 나타내는 도면.
제10도는 더어미스터의 전기적 접속의 일예.
제11도는 더어미스터의 전기적 접속의 다른예.
제12도는 실내측 열교환기의 온도변화에 대해 행하는 압축기제어를 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 실내장치 2 : 실외장치
12 : 전동기 전원회로 13 : 제어용 전원회로
14,41 : 마이크로컴퓨터 20 : 실온센서
21 : 실내측 열교환기 온도센서 22 : 습도센서
30,50 : 외부부착 ROM 35 : 배전압회로
38 : 전동기 구동회로 39 : 직렬회로
40 : 전원검출회로 44 : 토출온도센서
48 : 외기온도센서 49 : 실외측 열교환기 온도센서
본 발명은 냉동주기중의 열교환기와 같은 온도변화폭이 큰 기기의 온도를 더어미스터(thermistor)를 사용해서 검출하여 기기의 온도제어를 행하는 온도제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
근래에 사무실이나 가정 혹은 교통기관 등에 있어서 실내의 온도나 혹은 습도 또는 환기를 조절해서 쾌적하게 하는 공기조화기가 보급되어 있다.
많은 공기조화기는 냉난방기능을 가지며 실온을 검출하여 이 실온과 설정온도를 비교하면서 공기조화운전을 행하고, 또한 실내측 열교환기의 온도를 검출해서 열교환기의 동결이나 과열을 방지하고 있다.
여기서, 온도센서로서 사용되는 더어미스터(온도검출소자)는 온도의 변화에 대응해서 전기적 저항치가 변화하는 것으로, 더어미스터와 저항을 직렬로 접속해서 일정전압을 인가하여 그 접속점의 전압에 의해 온도를 판단할 수가 있다.
더어미스터는 사용하는 온도폭에 따라 각종의 저항-온도특성을 갖는 것이 제조되고 있는바, 예를들면 100oC 정도의 온도변화폭에 대해 저항치가 현저히 변화하는 것이나, 300oC 정도의 온도변화폭에 대해 현저히 저항치가 변화하는 것이나, 또한 20oC~80oC의 사이 혹은 0oC~100oC 사이에서 저항치가 변화하는 것등이 있다.
더어미스터는 특성에 의해 가격도 여러가지이고, 검출할 수 있는 온도폭이 넓은 것이나, 변화온도에 대해 변화하는 저항치가 큰것(감도가 좋은것)은 고가이다.
여기서, 예를들면 90oC의 온도변화폭에 대해서 저항치가 변화하는 더어미스터에 대해, 제7도에 저항-온도특성을 나타낸다.
이 더어미스터를 제10도와 같이 접속한때, 제8도는 제10도에 있어서의 (a)점에서의 전압-온도특성을 나타낸다.
더어미스터의 전압-온도특성은 제8도에 나타내는 바와 같이 곡선으로 되기 때문에 일정폭의 온도변화에 대해 (a)점에서의 전압치는 일정폭으로 변화하지 않는다.
종래의 공기조화기의 온도제어에 있어서는 제10도의 (a)점에서 검출한 전압을 온도로 환산하는데에 논리회로(A/D변환회로)를 사용하고 있었으나, 더어미스터의 전압-온도특성이 제8도에 나타내는 바와 같이 곡선이면 온도에 대한 출력치가 비례변화하지 않고, 이 출력치로 제어를 행하기 위한 회로구성이 대단히 복잡하게 되어 버린다.
여기서 종래에는 제11도에 나타내는 바와 같이 더어미스터와 병렬로 저항(R1)을 접속해서 (b)점의 전압을 검출하도록 하고 있었다.
이와 같이 하면 제11도에 있어서의 (b)점에서의 전압-온도특성은 제9도에 나타내는 바와 같이 도중에 직선성이 있는 (c)부분이 되어 이 (c)부분에 있어서 전압과 온도의 관계는 거의 비례하기 때문에 A/D(아날로그/디지탈)변환후의 출력치도 온도에 대해 비례변화하기 때문에 제어회로가 간단하게 된다.
따라서, 이 (c)부분을 온도검출에 사용하고 있었다.
그런데, 공기조화기의 실내측 열교환기의 온도는 냉방 및 난방을 고려하면 -10oC 정도로부터 70oC 정도까지라고 하는 폭넓은 온도폭으로 변화하기 때문에 이와 같은 온도폭을 검출온도폭이 그렇게 넓지 않은(제9도의 c부분이 약 20oC의 온도폭) 염가의 더어미스터를 사용해서 검출하기 위해서는 냉방영역인 -5oC~-15oC까지를 검출하는 더어미스터와 난방영역인 40oC-60oC까지를 검출하는 더어미스터의 2개의 더어미스터가 필요하게 된다.
이것은 제12도에 나타내는 바와 같이 열교환기의 온도가 냉방시에 2oC 이하로 내려간 경우에는 압축기의 회전수를 내려서 능력규제를 하고, 더욱 내려가서 0oC 이하가 2분간 계속된 경우에는 압축기가 동결할 위험이 있기 때문에 압축기를 정지시키며, 또한 난방시에 열교환기의 온도가 55oC 이상으로 올라간 경우에는 압축기의 회전수를 내려서 능력 규제를 하고, 더욱 올라가서 60oC 이상이 된 경우에는 이상 과열로 판단하여 압축기를 정지시킬 필요가 있기 때문이다.
실내측 열교환기의 동결방지를 위해 압축기의 정지나 능력규제를 한 경우에는 온도가 5oC 이상이 된 때 압축기의 동작을 본래대로 복귀시키고, 이상과열에 대해서 압축기의 정지나 능력규제를 한 경우에는 온도가 47oC 이하로 된 때 압축기의 동작을 본래대로 복귀시키도록 하고 있다.
이와 같이 온도검출대상의 온도변화폭이 넓기 때문에 복수의 더어미스터를 사용하면 그만큼 더어미스터가 많이 필요하게 되는 것은 물론인바, 그 조립작업이나 검사공정이 증가하여 비용증가의 요인이 된다.
또, 제9도에 나타낸 (c)부분이 넓게 취해지는 특성의 더어미스터는 대단히 고가로서 역시 비용증가의 요인이 된다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 온도검출에 있어서 더어미스터의 특성을 직선성이 없는 부분을 포함한 넓은 온도변화폭에 걸쳐서 그대로 이용하므로서 더어미스터 1개로 넓은 온도변화를 검출할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 검출온도에 기초하여 기기의 운전을 제어하기 위한 온도제어장치에 있어서, 상기한 목적을 달성하기 위해, 검출온도에 따라 저항치가 변화하는 온도검출소자를 포함하며, 상기 온도검출소자의 저항치에 대응하는 DC전압을 출력하기 위한 온도검출회로와 상기 출력된 DC전압을 상기 검출소자의 저항치의 범위에 대응하는 상기 온도검출회로의 출력전압범위의 다수 스텝중 하나에 대응하는 디지탈스텝치로 A/D(아날로그/디지탈) 변환하고, 그후 상기 디지탈스텝치를 미리 정한 수학적 관계를 사용하여 수학적으로 표시되는 온도치로 변환하며, 변환에 의해 얻어진 상기 온도치를 사용하여 기기의 온도에어를 행하기 위한 연산제어수단에 의해 온도제어장치를 구성했다.
본 발명은 이상의 구성에 의해 온도변화에 의해 온도검출소자의 저항치가 변화한때, 온도검출회로에 의해 온도검출소자의 온도변화에 대응하는 전압을 얻어서 이 전압에 기초해서 연산처리수단이 미리 정해진 관계를 이용해서 온도치를 연산함과 동시에 이 온도치에 기초한 온도제어를 위한 연산처리를 행한다.
[실시예]
다음으로 본 발명의 실시예를 도면에 기초해서 설명한다.
제2도는 압축기의 냉동주기를 나타내는 냉매회로이다.
이 냉매회로도에 있어서, 110은 냉매압축기, 111은 4방향 밸브, 112는 열원측 열교환기, 113,115는 냉매중의 불순물을 제거하는 여과기, 114는 냉매의 감압량을 냉매의 증발온도에 기초하여 변경하는 전동팽창밸브, 116은 이용측 열교환기, 117은 소음기, 118은 축압기이며, 이들 기기는 냉매배관으로 고리형상으로 접속되어 있다.
119는 전자밸브로서 성에제거운전시에 개방상태가 된다.
4방향 밸브(111)이 실선의 상태에 있는 때에는 압축기로부터 토출되는 고온고압의 냉매가 실선화살표의 방향으로 흐른다.
따라서, 열원측 열교환기(112)가 응축기로서 작용하고, 이용측 열교환기(116)이 증발기로서 작용하여 이용측 열교환기(116)을 사용해서 냉방운전이 행해진다.
4방향 밸브(111)이 점선의 상탱에 있는 경우는 압축기로부터 토출되는 고온고압의 냉매가 점선화살표의 방향으로 흐른다.
따라서, 열원측 열교환기(112)가 증발기로서 작용하고, 이용측 열교환기(116)이 응축기로서 작용하여 이용측 열교환기(116)을 사용해서난방운전이 행해진다.
난방운전중에 성에제거운전의 필요가 생긴 경우에는 전자밸브(119)가 개방되므로서 압축기(110)으로부터 토출된 고온고압의 냉매의 일부가 직접 열원측 열교환기(증발기)로 인도되어 열원측 열교환기(112)의 온도를 상승시켜서 성에제거운전을 행한다.
이때의 냉매의 흐름은 점부착 실선의 방향으로 흐르는 것이다.
공기조화기는 제3도에 나타내는 바와 같이 실내에 배치되는 장치(이하, 실내장치라 한다)(1)과, 실외에 배치되는 장치(이하, 실외장치라 한다)(2)로 이루어지고, 양 장치(1)(2)는 전력선(120), 통신선(200) 및 냉매배관(300)으로 연결되어 있다.
또한, 실내장치(1)에는 실내측 열교환기(116)이 탑재되고, 실외장치(2)에는 실외측 열교환기(112), 압축기(113), 감압장치(전동팽창밸브)(114), 4방향 밸브(111)이 탑재되어 있다.
제1도는 본 발명에 의한 공기조화기의 제어회로를 나타내고 있고, 도면의 중앙에 그은 1점쇄선의 좌측의 회로부분은 실내장치(1)에 설치되는 제어회로, 우측의 회로부분은 실외장치(2)에 설치되는 제어회로이며, 제2도에 나타낸 전력선(120) 및 신호선(200)으로 접속되어 있다.
그런데, 실내장치(1)의 제어회로에는 플러그(10)으로부터 공급되는 교류 100V를 정류하는 정류회로(11)과, 실내에 냉온풍을 송풍하는 DC팬 전동기(브레시레스 전도기(M1)(16)에 인가하는 직류전력의 전압을 마이크로컴퓨터(14)로부터의 신호에 따라 10~36V로 변경하는 전동기용 전원회로(12)와, 마이크로컴퓨터(14)용의 5V의 직류전력을 발생시키는 제어용 전원회로(13)과, DC팬 전동기의 회전위치정보에 기초한 마이크로컴퓨터(14)로부터의 신호에 응답해서 DC팬 전동기(16)의 고정자 권선의 통전타이밍을 제어하는 전동기 구동회로(15)와, 실내장치(1)의 조작패널에 설치된 ON/OFF스위치, 시운전스위치등이 설치된 스위치기판(17)과, 무선원격제어장치(60)으로부터의 원격조작신호(ON/OFF신호, 냉난방의 전환신호, 실온 설정치 신호등)등을 수신하는 수신기(18a)와, 공기조화기의 운전상태를 표시하는 표시판(18)과, 냉온풍의 분출방향을 가변시키는 플랩(flap)을 동작시키기 위한 플랩전동기(M2)(19)가 설치되어 있다.
또한, 실온을 검출하는 실온센서(20)과, 실내측 열교환기(116)의 온도를 검출하는 열교환기 온도센서(21)과, 실내의 습도를 검출하는 습도센서(22)가 설치되어, 이들 센서의 검출치는 마이크로컴퓨터(14)가 A/D변환해서 격납시킨다.
한편, 마이크로컴퓨터(14)로부터 실외장치(2)로의 제어신호는 직렬회로(23) 및 단자판(T3)를 거쳐서 전송된다.
별도로 마이크로컴퓨터로부터의 신호에 의해 구동장치(24)를 거쳐서 트라이액(26) 및 가열기 릴레이(27)이 제어되고, 이것에 의해 제습시의 재가열용 가열기(25)의 통전이 위상제어된다.
30은 공기조화기의 기종이나 제특성을 특정하는「특정데이터」를 기억시킨 외부부착 ROM이고, 특정 데이터를 기억시킨 외부부착 ROM(30)으로부터는 전원투입직후와 운전정지직후에 이 특성데이터의 격납을 행한다. 전원투입시에는 이 외부부착 ROM(30)으로부터 특정데이터의 격납이 종료되기까지 무선원격제어장치(60)으로부터의 지령입력이나 후술하는 운전, 시운전 스위치의 상태의 검출은 행해지지 않는다.
다음으로 실외장치(2)의 제어회로에 대해 설명한다.
실외장치(2)에는 실내장치(1)의 단자판(T1)(T2)(T3)와 각각 결선되는 단자판(T'1)(T'2)(T'3)가 설치되어 있다.
31은 단자판(T'1)(T'2)에 병렬로 접속된 바리스터, 32는 노이즈필터, 34는 리액터, 35는 배전압회로, 36은 노이즈필터, 37은 배전압회로(35)에 의해 발생된 배전압을 평활시키는 평활회로이며, 100V의 교류로부터 약 280V의 직류전압이 얻어진다.
39는 단자판(T'3)로부터 입력되는 실내장치(1)로부터의 제어신호를 마이크로컴퓨터(41)에 전달하기 위해 신호변환을 하는 직렬회로, 40은 실외장치(2)에 공급되는 전류를 변류기(CT)(33)으로 검출하여 직류전압으로 변환한 후 마이크로컴퓨터(41)에 공급하는 전류검출회로, 41은 마이크로컴퓨터, 42는 마이크로컴퓨터(41)용의 전원전압을 발생시키는 스위치 전원회로이다.
38은 마이크로컴퓨터(41)로부터의 제어신호에 기초해서 후술하는 압축기(43)으로의 통전을 PWM(pulse width modulation)제어하는 전동기 구동회로이며, 6개의 전력트랜지스터가 3상 브리지상으로 접속되어 소위 인버어터 장치를 구성하고 있다.
43은 냉동주기의 압축기를 구동시키는 압축기용 전동기, 44는 압축기 토출측의 냉매온도를 검출하는 토출온도센서, 45는 3가지 속도로 속도조절되는 팬전동기로서 실외측 열교환기(112)에 송풍을 행한다.
46 및 47은 냉동주기에 있어서 냉매의 유로를 전환하기 위한 4방향 밸브 및 전자밸브이다.
또한, 실외장치(2)에는 흡기구 근방에 외기온도를 검출하기 위한 외기온도센서(48)이 설치되고, 또 실외측 열교환기(112)의 온도를 검출하기 위한 열교환기 온도센서(49)가 설치되어 있어서 이들 센서(48)(49)의 검출치는 마이크로컴퓨터(41)이 A/D변환해서 격납시킨다.
50은 실내장치(1)에 있어서의 외부부착 ROM(30)과 같은 기능을 갖는 외부부착 ROM으로서, 여기에는 외부부착 ROM(30)에 대해 설명한 것과 같은 실외장치(2)에 대한 특성데이터가 기억된다.
또, 실내장치(1) 및 실외장치(2)의 제어회로중에 표시한 부호 F는 퓨우즈를 나타내고 있다.
또한, 마이크로컴퓨터(제어소자)(14)는 내부에 미리 프로그램이 격납된 ROM, 참조데이터를 격납시킨 RAM, 및 프로그램을 실행하는 CPU를 동일한 패키지에 수납한 것(인텔사제 8797 JF)이다.
제4도 및 제5도는 제3도에 나타낸 공기조화기의 전기적 접속도중의 실내장치(1)의 제어회로의 마이크로컴퓨터(14)를 중심으로 하는 실체배선도이다.
제4도는 마이크로컴퓨터(14)의 좌측의 배선, 제5도는 마이크로컴퓨터(14)의 우측의 배선을 나타내고 있고, 제4도와 제5도가 일체가 되어서 실체배선도의 전체가 된다.
도면중 제1도와 같은 구성부품에는 같은 참조숫자를 부여해서 표시하고 있다.
제4도를 참조하면 마이크로컴퓨터(14)는 실외장치(2)에 보내는 제어데이터를 포오트(P1)으로부터 출력시키고, 완충기(101)을 거쳐서 직렬회로(23)에 부여한다.
직렬회로(23)은 제어데이터를 실내장치(1)과 실외장치(2)를 연결하는 신호선(200)에 출력한다.
제어데이터를 실외장치(2)로부터 수신하는 때는 마이크로컴퓨터(14)는 신호선(200), 직렬회로(23), 완충기(102)를 거쳐서 포오트(P2)로부터 입력한다.
직렬회로(23)은 광결합기를 사용해서 신호선(200)과 완충기(101)(102) 사이에서의 제어데이터의 입력을 행한다.
출력포오트(P3)~(P6)은 플랩전동기(19)의 구동신호를 출력시킨다.
이 플랩전동기(19)에는 스텝전동기가 사용되고 있고, 출력포오트(P3)~(P6)으로부터 출력되는 신호로 플랩전동기(19)의 코일에 통전시키므로서 플랩전동기(19)의 회전각도를 변경시킬 수가 있다.
또한, 포오트(P3)~(P6)으로부터 출력되는 신호는 완충기(19a)로서 플랩존동기(19)의 코일에 통전시킬 수 있기까지 전력증폭되어 있다.
출력포오트(P11)은 트라이액(26)의 점호신호를 출력하고, 출력포오트(P17)은 가열기 릴레이(27)의 통전을 제어하는 신호를 출력하고, 출력포오트(P18)은 버저(103)을 울리는 신호를 출력한다.
이들 신호는 어느것이나 완충기(19a)로 전력증폭되어 있다.
출력포오트(P19)는 팬전동기(16)에 인가되는 직류전압의 신호를 출력시킨다.
이 직류전압의 신호는 펄스폭의 듀티를 변경한 펄스열로 구성되어 있다.
이 펄스열은 변환회로(104)에서 직류전압으로 변환된다. 이 직류전압은 전동기 전원회로(12)에 부여된다.
전동기 전원회로(12)는 이 직류전압에 대응하는 전압의 직류전력을 전동기 구동회로(15)에 공급한다.
따라서, 포오트(P19) 로부터 출력되는 펄스열의 충격을 변경하면 전동기 구동회로(15)에 공급하는 전압을 변경할 수가 있다.
또, 후기하는 팬전동기(16)에는 DC브러시레스 전동기를 사용하고 있기 때문에 전동기 구동회로(15)에 공급되는 전압을 변경하면 팬전종기(16)의 회전수를 변경할 수가 있다.
또한, 변환회로(104)는 주로 트랜지스터 저항 및 도시하지 않은 평활용의 콘덴서로 구성되어 있다.
입력포오트(P21)은 팬전동기(3상 브러시레스 전동기)(16)의 통전타이밍을 제어하기 위한 신호를 입력시킨다.
이 신호는 3상 브러시레스 전동기의 각각의 고정자 권선에 흐르는 전류가 중심점을 경계로 해서 극성이 변하는 때 얻어지는 신호로서 전동기의 1회전으로 6회 얻어진다.
이 신호를 얻는 회로는 전동기 구동회로(15)(산요덴끼제 하이브리드 ICKA 160)에 조립되어 있다.
또한, 이 전동기 구동회로(15)에는 6개의 전력트랜지스터를 3상 브리지상으로 접속한 인버어터회로 및 이들의 전력트랜지스터의 고속 ON/OFF를 행하기 위한 스위칭회로(주로 전력트랜지스터의 베이스 에미터간의 축적 전하의 방전시간을 짧게 하는 회로)가 조립되어 있다.
따라서, 이 전력트랜지스터를 미리 정해진 ON/OFF의 조합으로 순차로 전동기의 회전자의 회전각에 맞추어서 ON/OFF시키면 팬전동기(16)을 회전시킬 수 있다.
이 ON/OFF의 조합에 기초한 전력트랜지스터의 각각의 ON/OFF신호는 마이크로컴퓨터(14)의 출력포오트(P22)~(P27)로부터 출력된다.
마이크로컴퓨터(14)는 포오트(P21)로부터 입력된 신호(신호와 신호 사이의 시간)로부터 미리 정한 연산을 행하여 회전자의 회전각을 판단한 후, 이 회전각에 맞춘 ON/OFF의 신호를 포오트(P22)~(P27)로부터 전동기 구동회로(15)로 출력한다.
다음으로 제4도를 참조하면, 마이크로컴퓨터의 포오트(P51)에는 실온센서(20)의 출력이 포오트(P50)에는 열교환기 온도센서(21)의 출력이, 포오트(P49)에는 조도검출센서(105)(Cds)의 출력이, 포오트(P48)에는 습도센서(22)의 출력이 입력된다.
이들 출력은 포오트(P51)(P50)(P49)(P48)에서 A/D(아날로그/디지탈)변환된 후, 마이크로컴퓨터(14)내의 RAM에 데이터로서 격납된다.
스위치기판(17)에는 전체정지, 운전, 시운저, 고장진단등의 접점(C1)-(C4)가 설치되고 수동조작에 의해 접동자(17a)가 좌우로 미끄러져 움직이게 되어 있다.
접점(C1)-(C4)의 진위는 저항(106)~(108)과 5V의 전압에 의해 4단계의 각각 다른 전위가 부여되어 있다.
따라서, 이 전위를 입력포오트(P47)(A/D변환 입력포오트)에서 판단하므로서 접동자(17a)가 어느 접점과 접하고 있는가를 판단할 수가 있다.
고장진단스위치(108)은 마이크로컴퓨터(14)의 포오트(45)에 접속되어 있다.
수신기(18a)에서 수신한 원격조작신호는 마이크로컴퓨터(14)의 포오트(P42)에 입력되고, 포오트(P36)~(P41)로부터는 표시판(18)에 운전, 자동냉방, 자동난방, 제습을 표시하는 발광다이오우드(18b)를 점등시키는 신호가 출력된다.
마이크로컴퓨터(14)의 포오트(P34)(P35) 및 (P44)에는 외부부착 ROM(30)이 접속되고, 마이크로컴퓨터(14)는 이 ROM(30)에 기억된 전술한 특성데이터를 필요에 따라 판독하도록 되어 있다.
특성데이터를 판단할 때에는 마이크로컴퓨터(14)는 제5도에 나타내는 바와 같이 외부부착 ROM(30)을 포오트(P34)로부터 출력하는 신호로 재설정한 후 포오트(P35)로부터 클록을 출력시키며, 포오트(P44)로부터 클록에 따라서 데이터를 입력시키고, 내부의 RAM에 격납시킨다.
외부부착 ROM(30)으로서는 일시적으로 기록가능한 순차판독 전용메모리(one time programmable sequential read only memory)가 사용되고, 예를들면 후지쓰제의 MB85419P가 사용된다.
여기서, 온도변화폭이 큰 실내측 열교환기 온도센서(21)에 의한 열교환기의 온도검출에 대해 설명한다.
실내측 열교환기 온도센서(21)의 저항치 변화에 의한 전압은 제7도에 나타내는 바와 같이 변화하고, 제4도에 나타내는 바와 같이 마이크로컴퓨터(14)의 포오트(P50)으로 입력된다.
마이크로컴퓨터(14)는 포오트(P50)에 인가되는 전압, 즉 실내측 열교환기 온도센서(21)의 검출온도에 따라 변화하는 전압을 A/D(아날로그/디지탈)변환해서 입력시킨다.
이 A/D변환은 소정의 전압간(제8도에 나타내는 VH-VL간)을 1024의 단계로 등분하고 분할하여 포오트(P50)에 인가된 전압에 대응하는 단계치(x)를 구할 수 있다.
따라서, 마이크로컴퓨터(14)는 포오트(P50)에 인가된 전압에 대응하는 단계치를 얻을 수가 있다. 이 전압과 실내측 열교환기 온도센서(21)이 검출하는 온도의 관계는 제8도의 특성도에 나타내는 것과 같은 센서에서는, 수식(1)의 근사식으로 표시할 수가 있다.
V=dt3+et2+ft+g
이 수식(1)에 있어서, V는 전압(또는 단계), t는 온도를 나타내고, d, e, f, g는 각각 더어미스터의 특성에 따라 다른 정수이다.
또한, 전압과 온도의 관계를 나타내는 근사식은 수식(1)에 한정되는 것은 아니고, 사용되는 더어미스터의 특성에 따라 최적상태로 설정하는 것이다.
마이크로컴퓨터(14)는 수식(1)을 기억하고 있고, A/D변환에 의해 얻어진 단계치(x)(전압과 치환한 값)으로부터 수식(1)을 사용해서 실내측 열교환기의 온도센서(21)이 검출한 온도를 역산해서 기억부에 격납시킨다.
또한, 실제의 마이크로컴퓨터(14)(처리속도가 늦은 마이크로컴퓨터)내의 처리에서는 수식(1)로부터 온도(t)를 역산하기 위해서는 입방근, 평방근을 연산할 필요가 있어 처리시간이 길어되고, 어떤 이상이 공기조화기에 생길때와 같은 때에는 그 보호대책이 늦어지는 문제가 생기기 때문에 제8도의 특성으로부터 전압(단계치 x)에 대한 온도의 특성을 나타내는 근사식인 수식(2)를 미리 기억하고, 이 수식(2)를 사용해서 단계치(x)로부터 직접 온도를 연산해서 기억부에 격납시킨다.
t=d'x3+e'x2+f'x=g'
수식(2)에 있어서, t는 온도, x는 단계치, (d',e',f',g')은 정수이다.
이 동작은 제6도의 플로우챠아트에 나타내는 것과 같이 된다.
단계(S-1)에서는 마이크로컴퓨터(14)가 포오트(P50)에 인가된 전압을 A/D변환해서 단계치(x)를 얻는다.
이어서 단계(S-2)에서 수식(2)를 사용해서 단계치(x)로부터 온도( t)를 연산해서 구하여 기억부에 온도(t)를 격납시킨다.
이어서 단계(S-3)에서 설정온도와 기억부에 격납된 온도(t)에 기초해서 필요 공기조화능력을 산출한다.
이 공기조화능력의 산출방법으로서는 설정온도와 온도(t)의 차이 및 온도(t)의 변화분(△t)를 사용해서 PID, 퍼지등을 사용해서 구한다.
단계(S-4)에서는 이 공기조화능력을 나타내는 값[칼로리, 왓트, 압축기의 운전능력을 나타내는 값(회전수, 주파수등)]을 실외장치로 출력한다.
실외장치는 이 값에 기초해서 압축기의 운전을 제어해서 필요공기조화능력을 얻는다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에서는 더어미스터의 검출범위(90oC)의 온도를 그대로 마이크로컴퓨터(14)의 내부에서 온도(t)로서 취급할 수가 있다.
즉, 전압 VL-VH의 범위로 표시되는 온도를 얻을 수가 있다.
한편, 본 발명을 사용하지 않는 경우에는 마이크로컴퓨터(14)가 A/D변환해서 얻는 단계치와 미리 설정된 단계치를 사용해서 상기한 PID나 퍼지연산을 행하고 있었다.
따라서, A/D변환된 후의 단계치와 더어미스터가 검출한 온도의 사이에는 x=t+α(α는 정수)의 관계가 필요하며, 이 관계를 만족시키지 않는 곳에서는 상기한 미리 설정된 단계치를 보정해서 온도에 대한 단계치의 변화량을 합칠 필요가 있어 마이크로컴퓨터(14)내에서의 연산처리가 복잡하게 되어 있었다.
즉, 종래에는 제9도에 나타내는 바와 같이 전압과 온도의 관계를 미리 직선화하고, 직선특성이 얻어지는 부분만을 사용하고 있었기 때문에 검출할 수 있는 온도의 범위가 제9도에 나타내는 (c)부분으로 극히 좁은 것이었다.
또, 본 실시예에 있어서의 압축기의 제어는 2 msec에 1회 실내측 열교환기의 온도를 검출하여 16회 검출해서 얻은 온도의 평균치에 기초해서 행하고 있고, 32msec에 1회의 비율로 압축기를 제어하고 있다.
압축기 제어로서는 구체적으로는 압축기를 동작시키기 위한 3상 교류전압의 주파수를 조절하여 압축기의 회전수를 변화시키거나 압축기를 정지시키는 것이다.
상기한 실시예에서는 실내측 열교환기 온도센서의 출력으로부터 온도(T)를 구하는데, 수식(1)로 표시된 3차식을 사용했으나, 본 발명자 등의 수많은 실험에 의해 3차 이상의 다항식이면 되는 것이 확인되었다.
또, 상기한 실시예에서는 본 발명을 공기조화기의 실내측 열교환기의 온도검출에 적용한 예에 대해 설명 했으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 공기조화기의 다른 온도검출에도 적용할 수 있는 것은 물론이며, 또한 공기조화기 이외의 기기에 있어서의 온도검출에도 적용될 수 있다.
또, 본 실시예에서는 제4도, 제10도에 나타내는 바와 같은 더어미스터를 접속해서 제8도의 온도-전압특성을 근사식으로 표시하고, 온도검출하는 예를 설명했으나, 본 발명은 더어미스터의 접속형태에 의존하는 것이 아니고, 예를들면 제11도에 나타내는 바와 같은 더어미스터를 접속해서 제9도의 온도-전압특성을 근사식으로 표시하고, 온도검출하도록 해도 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 1개의 더어미스터의 온도특성을 그대로 이용하므로서 넓은 온도폭에 걸쳐서 1개의 더어미스터로 온도검출을 행할 수가 있다.
따라서, 공기조화기의 열교환기와 같은 넓은 온도폭에서 온도변화하는 온도검출 대상의 경우에 있어서도 1개의 더어미스터로 온도센서를 구성할 수가 있어 사용하는 더어미스터의 수를 감소시킬 수가 있고, 제조 공정이나 검사공정을 감소시켜서 비용삭감을 도모할 수가 있다.

Claims (10)

  1. 검출온도에 기초하여 기기의 운전을 제어하기 위한 온도제어장치에 있어서, 검출온도에 따라 저항치가 변화하는 온도검출소자를 포함하며, 상기 온도검출소자의 저항치에 대응하는 DC전압을 출력하기 위한 온도검출회로, 상기 출력된 DC전압을 상기 검출소자의 저항치의 범위에 대응하는 상기 온도검출회로의 출력전압범위의 다수 스텝중 하나에 대응하는 디지탈스텝치로 A/D(아날로그/디지탈) 변환하고, 그후 상기 디지탈스텝치를 미리 정한 수학적 관계를 사용하여 수학적으로 표시되는 온도치로 변환하며, 변환에 의해 얻어진 상기 온도치를 사용하여 기기의 온도제어를 행하기 위한 연산제어수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 온도제어장치.
  2. 검출온도에 기초해서 기기의 운전을 제어하기 위한 온도제어장치에 있어서, 검출온도에 따라 저항치가 변화하는 온도검출소자를 포함하며, 상기 온도검출소자의 저항치에 대응하는 DC전압을 출력하기 위한 온도검출회로, 상기 DC전압을 상기 DC전압에 대응하는 디지탈스텝치 범위의 스텝들중 하나의 디지탈치로 변환하여 상기 디지탈스텝치를 출력하기 위한 A/D변환기, 미리 정한 함수에 따라 상기 디지탈스텝치로부터 온도치를 수학적으로 계산하기 위한 수치변환기, 수학적으로 계산된 온도치와 같은 데이터형태로 설정 온도치를 저장하기 위한 수단 및, 사기 저장되어 있는 계산된 온도치와 상기 설정온도치를 사용하여 상기 기기의 제어를 위한 연산처리수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 온도제어장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 미리 정환 함수는 상기 온도검출소자의 온도-저항치 관계를 나타내는 특성수식에서 얻은 온도-단계치 관계를 나타내는 특성식, 상기 온도검출회로는 저항치-전압관계를 나타내는 특성식, 및 상기 A/D변환기의 전압-단계치 관계를 나타내는 특성식인 것을 특징으로 하는 온도제어장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 A/D변환기, 상기 수치변환기, 및 상기 연산처리수단이 마이크로프로세서의 전체부분인 것을 특징으로 하는 온도제어장치.
  5. 검출온도에 기초하여 기기의 운전을 제어하기 위한 온도제어방법에 있어서, 검출온도에 따라 저항치가 변화하는 온도검출소자를 제공하는 단계(스텝), 상기 온도검출소자가 검출하는 온도에 의한 그 저항치에 따라 대응하는 전압을 얻는 단계, 상기 전압을 상기 검출소자로 검출된 상기 온도에 대응하는 디지탈스텝치로 A/D변환하는 단계, 상기 디지탈스텝치를 미리 정한 함수에 따라 수학적으로 표시된 온도치로 변환하여 상기 변환된 값을 저장하는 단계, 설정온도치를 상기 수학적으로 표시된 온도치와 같은 형태로 저장하는 단계 및, 상기 저장된 온도치와 상기 설정온도치를 사용하여 상기 기기의 제어를 행하기 위한 연산처리를 행하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 온도제어방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 미리 정한 함수는 상기 온도검출소자의 온도-저항치 관계를 나타내는 특성식에서 얻은 온도-단계치 관계를 나타내는 특성식, 상기 온도검출소자의 저항치에 대응하는 전압을 출력하기 위한 상기 온도검출회로의 저항치-전압관계를 나타내는 특성식, 및 상기 전압을 A/D변환하기 위한 상기 A/D변환기의 전압-단계치 관계를 나타내는 특성인 것을 특징으로 하는 온도제어장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 검출소자는 비선형저항-온도특성을 갖는 것을 특징으로 하는 온도제어장치.
  8. 제2항에 있어서, 상기 검출소자는 비선형저항-온도특성을 갖는 것을 특징으로 하는 온도제어장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 검출소자는 비선형저항-온도특성을 갖는 것을 특징으로 하는 온도제어방법.
  10. 제2항에 있어서, 상기 온도검출회로가 상기 온도검출소자의 미리 정한 저항치의 범위에서 운전하는 것을 특징으로 하는 온도제어장치.
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