KR100315784B1

KR100315784B1 - 공기조화기의 냉매지연 보상 제어장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100315784B1
Application number: KR1019990037438A
Authority: KR
Inventors: 노영훈
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2001-12-12
Also published as: KR20010026220A

Abstract

본 발명은 공기조화기의 냉매지연 보상 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 증발기로 동작하는 열교환기의 입구의 온도를 측정하면서 운전시작점으로부터 온도가 급강하된 냉매가 감지되는 시간을 측정하고 이를 설계 표준시간과 비교함으로써 냉매 이동의 지연을 판단하고 이를 보상할 수 있도록 구성요소들을 제어하여 냉매지연을 보상할 수 있는 공기조화기의 냉매지연 보상 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 증발기로 동작되는 열교환기의 입구측에 설치되어 온도를 감지하는 온도감지수단과, 온도감지수단에 의해 감지된 온도변화에 대한 시간을 측정하여 냉매의 지연을 감지하는 냉매지연 감지수단과, 냉매지연 감지수단으로부터 신호를 입력받아 냉매지연을 보상할 수 있도록 제어부에 신호를 출력하는 냉매지연 보상수단으로 구성되고, 그 방법은 냉매가 일정거리를 이동하는 시간을 측정하여 표준시간과 비교함으로써 냉매지연 여부를 판단하는 냉매지연 판단단계와, 냉매지연 판단단계에서 냉매지연으로 판단되면 이를 보상할 수 있도록 제어부가 각종의 구성요소를 제어하는 냉매지연 보상단계로 이루어진다.

Description

공기조화기의 냉매지연 보상 제어장치 및 그 방법 {Control unit with delay compensation for air conditioner and the same method}

일반적으로, 공기조화기는 냉난방, 제습, 공기청정 등의 기능을 수행하는 장치로서, 냉난방을 구현하기 위해서 냉동사이클을 위한 장치가 구비되어 있는 바, 실내외 열교환기, 압축기, 응축기, 팽창밸브, 사방밸브, 그리고 각종의 팬(fan)과 전자부품 등의 구성요소가 구비되어 있다. 상기한 바와 같은 기능을 수행하기 위한 방법으로는 여러 가지 방법이 있으나, 보통 냉매가 상변화를 일으키면서 냉동 사이클을 순환하도록 함으로써 냉난방을 하게 되는 방식을 채용하고 있다.

참조된 도면, 도 1은 종래기술에 의한 공기조화기의 냉방운전의 경우 그 구성의 개략도이고, 도 2는 종래기술에 의한 공기조화기의 제어 블록도이다.

종래의 공기조화기는 도 1에 도시된 바와 같이 냉방운전시에는 증발기로 난방운전시에는 응축기로 동작하는 실내 열교환기(1)와, 냉방운전시에는 응축기로 난방운전시에는 증발기로 동작하는 실외 열교환기(2)와, 증발기로부터 냉매를 흡입하여 압축시키는 압축기(6)와, 응축기로부터 이동되어 오는 액상의 냉매를 증발하기 용이한 상태로 팽창시키는 팽창밸브(9)와, 냉방운전시에는 상기 압축기(6)로부터 토출되는 냉매를 실외 열교환기(2)로 난방운전시에는 실내 열교환기(1)로 이동되도록 냉매의 이동방향을 바꾸어 주는 사방밸브(7)와, 모터(3)에 연결되어 회전됨으로써 열교환을 돕는 실내외 팬(4,5)과, 상기한 각각의 구성요소를 제어하는 제어부(10)로 구성된다.

상기에서, 냉방운전의 경우에는 상기 압축기(6)로부터 압축된 냉매는 상기 사방밸브(7)에 의해 응축기로 동작하는 실외 열교환기(2)로 이동되어 응축되어 고온 고압의 액상 냉매로 변화되는 동시에 상기 실외 팬(5)의 동작에 의해 그 온도가 떨어진다. 상기 실외 열교환기(2)의 냉매는 상기 팽창밸브(9)로 유입되고 이를 통과하면서 그 부피가 팽창되는 동시에 상기 실내 열교환기(1)로 이동하여 증발되고, 이때, 냉매가 증발되면서 증발열을 주위로부터 흡수하게 되며, 상기 실내 팬(4)에 의해 실내공기와 열교환이 활발하게 이루어져 실내의 공기를 하강시키게 된다. 따라서, 상기 실내 열교환기(1)에서 증발된 냉매는 상기 사방밸브(7)를 통과하여 상기 압축기(6)로 이동됨으로써 한 사이클을 마치게 된다.

그리고, 난방운전시에는 상기 제어부(10)의 신호에 따라 상기 사방밸브(7)가 상기 압축기(6)로부터 압축된 상기 실내 열교환기(1)로 이동되도록 하기 때문에 상기 실내 열교환기(1)가 응축기로 상기 실외 열교환기(2)가 증발기로 동작하게 되어실내에는 따뜻한 공기가 공급되게 되는 것으로서, 냉동사이클이 냉방운전과는 반대로 동작하게 되는 것이다.

여기서, 도 2에 도시된 종래기술에 의한 공기조화기의 제어 블록도를 살펴보면, 상기 제어부는 사용자가 입력한 내용(u(t))에 따라 이를 입력받아 설계되어진 값을, ??=Ax(t)+Bu와 같은 식을 통하여 연산하고, 그 연산되어진 값(x(t))을 출력하여 압축기(6) 등을 제어하게 된다.

그러나, 종래의 공기조화기는 상기 제어부(10)가 제작사에서 제시하는 표준배관(8) 길이에 적합하도록 설계되어 있고, 따라서 실외기에서 실내기로 배관(8)을 통해서 냉매를 보낼 때 통상적으로 배관(8)의 길이가 각 제조업체의 표준에 의해 정해진 것을 사용하고 제어부(10)도 상기 표준에 맞도록 설계되어 있는 것에 대하여, 막상 공기조화기가 설치되는 장소나 건물의 구조에 따라 관의 길이가 달라지는 경우가 발생하게 되는데, 이러한 배관의 길이의 변화는 실외기에서 실내기로 보내지는 냉매의 지연을 발생시키게 된다. 상기한 냉매의 지연은 냉동사이클의 제어를 어렵게 하여 결국, 그 성능을 저하시키게 되는 문제점이 있다.

참고로, 이러한 냉매지연은 특히 긴 배관에 의해 주로 발생하고 배관의 지름이 설계 표준보다 작은 것을 사용하거나 배관의 내부가 거친 것을 사용하는 경우에 잘 발생된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 운전초기에 온도가 급격히 하강된 냉매가 실내 열교환기까지 도달하는 시간과 표준 설계에 의한 시간을 비교함으로써 냉매의 지연 여부를 판단하고 그 판단된 내용에 따라 냉매지연을 보상할 수 있도록 제어함으로써 냉매지연에 의한 성능저하를 방지할 수 있는 공기조화기의 냉매지연 보상 제어장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래기술에 의한 공기조화기의 냉방운전의 경우 그 구성의 개략도,

도 2는 종래기술에 의한 공기조화기의 제어 블록도,

도 3은 본 발명에 의한 공기조화기의 냉매지연 보상 제어장치의 개략도,

도 4는 본 발명에 의한 공기조화기의 냉매지연 보상 제어장치의 제어 블록도,

도 5는 본 발명에 의한 공기조화기의 냉매지연 보상제어방법에 관한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

51 : 실내 열교환기 52 : 실외 열교환기 53 : 모터

54 : 실내 팬 55 : 실외 팬 56 : 압축기

57 : 사방밸브 58 : 배관 59 : 팽창밸브

60 : 제어부 61 : 냉매지연 보상기 62 : 냉매지연 감지기

70,70' : 온도센서

본 발명에 의한 제1특징은 증발기로 동작되는 열교환기의 입구측에 설치되어 온도를 감지하는 온도감지수단과, 상기 온도감지수단에 의해 감지된 온도변화에 대한 시간을 측정하여 냉매의 지연을 감지하는 냉매지연 감지수단과, 상기 냉매지연 감지수단으로부터 신호를 입력받아 냉매지연을 보상할 수 있도록 제어부에 신호를 출력하는 냉매지연 보상수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 제2특징은 냉매가 일정거리를 이동하는 시간을 측정하여 표준시간과 비교함으로써 냉매지연 여부를 판단하는 냉매지연 판단단계와, 상기 냉매지연 판단단계에서 냉매지연으로 판단되면 이를 보상할 수 있도록 제어부가 각종의 구성요소를 제어하는 냉매지연 보상단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 참조된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선 참조된 도면, 도 3은 본 발명에 의한 공기조화기의 냉매지연 보상 제어장치의 개략도이고, 도 4는 본 발명에 의한 공기조화기의 냉매지연 보상 제어장치의 제어 블록도이며, 도 5는 본 발명에 의한 공기조화기의 냉매지연 보상제어방법에 관한 순서도이다.

본 발명에 의한 공기조화기의 냉매지연 보상 제어장치는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 증발기로 동작하는 실내외 열교환기(51,52)의 입구측에 설치되어 온도를 감지하는 온도센서(70)와, 운전시작시점으로부터 상기 온도센서(70)에 온도가 급격히 하강된 온도의 냉매가 도달하기까지의 시간을 측정하는 냉매지연 감지기(62)와, 상기 냉매지연 감지기(62)로부터 신호를 입력받아 냉매지연에 따른 보상값(e^Aτ)을 연산하여 출력하는 냉매지연 보상기(61)와, 상기 냉매지연 보상기(61)에서 보상된 보상값(e^Aτ)에 따라 공기조화기의 구성요소를 제어하는 제어부(60)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 공기조화기의 냉매지연 보상 제어장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 냉방운전시 사용자가 전원을 공급하게 되면, 상기 제어부(60)가 각각의 구성요소를 동작시키게 되는 바, 모터(53)에 의해 실내외 팬(54,55)이 회전하게 되고, 압축기(56)가 동작하게 되며, 사방밸브(57)가 상기 압축기(56)로부터 토출되는 냉매가 실외 열교환기(52) 쪽으로 이동되도록 절환된다. 이때에는 운전시작 초기단계이기 때문에 온도센서(70)에서 감지되는 온도가 일정하게 유지된다. 그러나,상기 압축기(56)에서 고온고압으로 압축되고 응축기로 동작하는 실외 열교환기(52)에서 액상으로 응축된 다음, 팽창밸브(59)에서 팽창된 냉매가 온도센서(70)에 도달하게 되면 이 냉매의 온도는 그 전에 감지되던 냉매에 비하여 그 온도가 매우 낮기 때문에 상기 온도센서(70)가 이를 감지하여 상기 냉매지연 감지기(62)에 신호를 출력하게 된다.

상기 냉매지연 감지기(62)는 상기 냉매지연 보상기(61)로 운전시작시부터 온도가 급락된 냉매의 도달까지의 시간(t_l)을 출력하게 되고, 상기 냉매지연 보상기(61)는 수학식 1에 의해서 냉매지연을 판단하게 된다.

τ = t_l- t_s

여기서, τ는 냉매지연 시간을, t_l은 온도가 급락된 냉매가 도달된 실제 시간을, t_s는 표준설계에 의해 온도가 급락된 냉매가 도달하게 되는 시간을 각각 나타낸다.

즉, 상기 냉매지연 보상기(61)는 상기 수학식 1로부터 τ의 값을 계산하게 되고, 상기 τ값이 양수이면 냉매가 지연된 것으로 판단하여 상기 제어부(60)로 보상값(e^Aτ)을 출력하고, 상기 τ값이 음수 또는 영 이면 냉매가 지연되지 않은 것으로 판단하여 제어부(60)에 정상적인 운전을 하도록 신호를 출력한다.

상기 제어부(60)에 상기 냉매지연 보상기(61)로부터 신호가 입력되면, 상기제어부(60)는 정상적인 경우에는 보통의 운전을 계속하고, 상기 냉매지연 보상기(61)로부터 보상값(e^Aτ)이 입력되게 되면 이를 연산하여 제어신호를 각각의 구성요소에 출력하게 된다.

그 후, 제어부가 보상값(e^Aτ)에 의해 보상된 신호를 구성요소에 각각 출력함에 따라 이를 바탕으로 압축기(56) 등이 동작하여 냉동사이클이 진행되게 된다.

물론, 난방운전시에는 상기 실외 열교환기(52)가 증발기로 동작되게 되기 때문에 그 입구에 설치된 온도센서(70')에 의해 상기와 같은 방법으로 냉매지연을 판단하고 제어하게 된다.

미설명 부호, 58은 냉매가 이동되는 배관을 나타낸다.

이와 같이, 본 발명에 의한 공기조화기의 냉매지연 보상 제어장치 및 그 방법은 배관(58) 길이 또는 배관(58)의 설치 상황에 따라 발생된 냉매의 지연을 감지하고 이를 보상할 수 있도록 제어하기 때문에 냉매지연에 의한 성능저하를 사전에 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims

증발기로 동작되는 열교환기의 입구측에 설치되어 온도를 감지하는 온도감지수단과, 상기 온도감지수단에 의해 감지된 온도변화에 대한 시간을 측정하여 냉매의 지연을 감지하는 냉매지연 감지수단과, 상기 냉매지연 감지수단으로부터 신호를 입력받아 냉매지연을 보상할 수 있도록 제어부에 신호를 출력하는 냉매지연 보상수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉매지연 보상 제어장치.
냉매가 일정거리를 이동하는 시간을 측정하여 표준시간과 비교함으로써 냉매지연 여부를 판단하는 냉매지연 판단단계와, 상기 냉매지연 판단단계에서 냉매지연으로 판단되면 이를 보상할 수 있도록 제어부가 각종의 구성요소를 제어하는 냉매지연 보상단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉매지연 보상 제어방.
제2항에 있어서,

상기 냉매지연 판단단계는 증발기의 입구에서 운전시작점으로부터 온도가 급강하된 냉매가 감지되는 때까지의 시간을 측정하는 시간측정단계와, 상기 시간측정단계에서 측정된 실제시간과 설계에 따른 표준시간을 비교하는 비교단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉매지연 보상 제어방법.