KR100557038B1 - Method for Controlling Expansion Valve of Heat pump - Google Patents

Method for Controlling Expansion Valve of Heat pump

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KR100557038B1 KR1020030077910A KR20030077910A KR100557038B1 KR 100557038 B1 KR100557038 B1 KR 100557038B1 KR 1020030077910 A KR1020030077910 A KR 1020030077910A KR 20030077910 A KR20030077910 A KR 20030077910A KR 100557038 B1 KR100557038 B1 KR 100557038B1
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Abstract

본 발명은 에어컨의 히트펌프(heat pump) 팽창기구로서 전자식 선형밸브(LEV: Linear Expansion Valve)를 적용하고 이 밸브를 제어하기 위한 수단으로서, 토출 과열도를 이용하여 목표과열도와 현재 과열도의 오차로 LEV 제어주기를 적응적으로 다르게 할 수 있도록 한 히트펌프의 팽창밸브 제어방법에 관한 것이다.The present invention is a means for applying an electronic linear valve (LEV: Linear Expansion Valve) as a heat pump expansion mechanism of the air conditioner and a means for controlling the valve, the error of the target superheat and the current superheat by using the discharge superheat The present invention relates to a method of controlling an expansion valve of a heat pump, in which a LEV control cycle can be adaptively changed.

본 발명에 따른 히트펌프의 팽창밸브 제어방법은, 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기 및 이들을 연결하는 배관으로 이루어지고, 설정온도와 현재온도를 비교하여 압축기 운전을 제어하는 마이크로 프로세서를 포함하는 에어컨 시스템에 있어서, 목표 과열도, 현재 및 이전 과열도, 현재 및 이전 LEV 개도를 측정 및 계산하는 단계; 상기 이전 과열도 오차 및 현재 과열도 오차, 그리고 현재 및 이전의 LEV 개도 변화를 구하는 단계; 상기 현재 및 이전의 LEV 개도 출력 펄스 차를 설정하고 상기 목표 과열도와 현재 과열도의 오차에 비례하는 LEV 제어 주기로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.An expansion valve control method of a heat pump according to the present invention comprises a compressor, a condenser, an expansion valve, an evaporator, and a pipe connecting the same, and an air conditioning system including a microprocessor controlling a compressor operation by comparing a set temperature with a current temperature. Measuring and calculating a target superheat degree, a current and previous superheat degree, a current and previous LEV opening degree; Obtaining the previous superheat error and the current superheat error, and the current and previous LEV opening changes; And setting the current and previous LEV opening output pulse differences and controlling the LEV control period in proportion to an error between the target superheat degree and the current superheat degree.

에어컨, 히트펌프, LEV, 과열도Air conditioner, heat pump, LEV, superheat

Description

히트펌프의 팽창밸브 제어방법{Method for Controlling Expansion Valve of Heat pump}Method for Controlling Expansion Valve of Heat pump

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 냉방 시스템 및 제어장치의 개략도.1 is a schematic diagram of a cooling system and a control device for explaining the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 히트펌프의 팽창밸브 제어방법을 나탄내 흐름도.Figure 2 is a flow chart in the Nathan in the expansion valve control method of the heat pump according to the present invention.

도 3은 본 발명 실시 예에 따른 히터펌프의 팽창밸브 제어에 있어, 정시제어 개도 방향 테이블.3 is in the expansion valve control of the heater pump according to an embodiment of the present invention, the timing control opening direction table.

도 4는 본 발명에 의한 LEV 제어주기 예.4 is an example of a LEV control cycle according to the present invention.

도 5a는 종래 히터 펌프의 팽창밸브 제어에 의한 압축기 출구, 응축 배관, 증발배관 온도를 나타낸 그래프.Figure 5a is a graph showing the compressor outlet, the condensation pipe, the evaporation pipe temperature by the expansion valve control of the conventional heater pump.

도 5b는 본 발명에 의한 히트펌프의 팽창밸브 제어에 의한 압축기 토추온도, 실내배관온도, 응축 및 증발 압력, 실외배관 온도를 나타낸 그래프.Figure 5b is a graph showing the compressor torch temperature, indoor piping temperature, condensation and evaporation pressure, outdoor piping temperature by the expansion valve control of the heat pump according to the present invention.

본 발명은 에어컨의 히트펌프(heat pump) 팽창기구로서 전자식 선형밸브(LEV: Linear Expansion Valve)를 적용하고 이 밸브를 제어하기 위한 수단으로서, 제어 알고리즘을 구성함에 있어, 압축기 흡입 및 토출 과열도 제어로 팽창 밸브를 제어할 때, 목표 과열도와 현재 및 이전 과열도의 차, 개도 변화를 연산하고, 목표 과열도를 기준으로 이전 과열도 및 현재 과열도의 차인 과열도 변화량을 연산하여, 이를 기초로 밸브 제어주기를 적응적으로 가변할 수 있도록 함으로써, 냉방 사이클의 안정성 및 신뢰성을 높일 수 있도록 한 히트펌프의 팽창밸브 제어방법에 관한 것이다.The present invention applies a linear expansion valve (LEV) as a heat pump expansion mechanism of an air conditioner and as a means for controlling the valve, in the construction of a control algorithm, the compressor suction and discharge superheat control When controlling the furnace expansion valve, the difference between the target superheat degree and the current and previous superheat degree and the opening degree change are calculated, and based on the target superheat degree, the amount of change in the superheat degree, which is the difference between the previous superheat rate and the current superheat degree, is calculated. The present invention relates to a method for controlling an expansion valve of a heat pump that can adaptively vary a valve control cycle, thereby improving stability and reliability of a cooling cycle.

에어콘은 일반적으로 냉매를 압축하는 압축기, 냉방시 냉매가 증발하여 차가운 표면을 유지하는 실내 증발기, 냉방시 냉매를 응축하여 뜨거운 응축열을 배출하는 응축기, 냉매의 흐름 압력을 조절하는 팽창기구, 그리고 이들을 연결시켜 주는 배관으로 이루어지고, 사용자가 설정한 냉방온도, 외기온도와 실내의 현재온도 등을 기초로 하여 마이크로 프로세서 등에 의해 소정의 냉동 사이클을 수행하는 공조 시스템이다.An air conditioner generally includes a compressor that compresses a refrigerant, an indoor evaporator that cools the refrigerant and maintains a cold surface upon cooling, a condenser that condenses the refrigerant during cooling to discharge hot condensation heat, an expansion mechanism that regulates the flow pressure of the refrigerant, and connects them. The air conditioning system is composed of piping for the user to perform a predetermined refrigeration cycle by a microprocessor or the like based on the cooling temperature, the outside air temperature and the current temperature of the room set by the user.

이러한 냉동 사이클에서의 최적화 및 에너지 절약을 구현하기 위해서는 특히 팽창기구의 역할이 중요시 되고 있다. 알려진 바와같이 팽창기구로는 모세관(capillary tube)과 온도 조절식 팽창기구(TXV: Thermal Expansion Valve), 전자식 선형 팽창밸브(LEV: Linear Expansion Valve) 등이 채용되고 있다. 모세관의 경우는 압축기의 회전수가 일정하여 냉매 유량의 변화가 비교적 적은 온/오프식 에어콘에 주로 적용하고 있으나, 인버터 에어콘의 경우는 운전 주파수를 저역대에서 고역대로 변화시켜 운전하기 때문에 냉매의 유량 제어범위가 제한된 모세관 보다는 주로 LEV가 채용되고 있다. 그 이유는, 높은 운전 주파수대에서는 압축기에서 나오는 냉매의 유량이 많기 때문에 팽창기구가 많이 열려서 냉매가 많이 흐르게 해 야 하는데 모세관의 경우는 오히려 적게 흐르게 하고, 낮은 운전 주파수대에서는 압축기에서 나오는 유량이 적기 때문에 팽창기구가 적게 열려서 냉매가 적게 흐르게 해야 하는데 모세관의 경우는 오히려 많이 흐르게 하는 등의 비효율적인 운전이 되기 때문이다.In order to realize optimization and energy saving in such a refrigeration cycle, the role of the expansion mechanism is particularly important. As is known, a capillary tube, a thermal expansion valve (TXV), and an electronic linear expansion valve (LEV) are employed as the expansion mechanism. In the case of capillary, it is mainly applied to the on / off type air conditioner where the rotation speed of the compressor is relatively low and the flow rate of the refrigerant is relatively small.However, the inverter air conditioner operates by changing the operating frequency from low frequency to high frequency. LEVs are employed rather than constrained capillaries. The reason is that the flow rate of refrigerant from the compressor is high in the high operating frequency range, so that the expansion mechanism must be opened so that the refrigerant flows a lot. In the case of capillary, the flow is less. The less open the mechanism, the less refrigerant should flow, because the capillary is inefficient operation, such as a lot of flow.

또한 사이클 측면에서도 증발기의 출구에서 흡입 과열도(증발온도와 압축기의 흡입온도의 차)가 커지게 되며, 능력과 에너지 소비효율이 변하게 된다. In terms of cycles, the suction superheat (the difference between the evaporation temperature and the suction temperature of the compressor) increases at the outlet of the evaporator, and the capacity and energy consumption efficiency change.

따라서, 냉동 사이클에서 이러한 팽창기구의 최적화는 모세관의 경우는 그 길이와 직경을 제어하는데 있고, LEV는 최적 개도값(openings value)을 유지하도록 제어하는데 있다.Thus, the optimization of this expansion mechanism in the refrigeration cycle is to control the length and diameter of the capillary case, and to control the LEV to maintain the optimum openings value.

인버터로 구동하는 에어콘에서는 마이크로 프로세서가 압축기 운전 주파수, 실외온도, 실내온도 등의 요소를 입력치로 하고 LEV의 개도를 출력치로 하는 제어수순에 따라 LEV의 개도를 제어하며, 대부분의 LEV는 스테핑 모터(stepping motor)가 니들(needle)을 회전시켜 냉매가 통과하는 구멍(hole)의 면적을 변화시키는 방법으로 개도가 제어되고 있다.In an air conditioner driven by an inverter, the microprocessor controls the opening degree of the LEV according to a control procedure in which the elements such as the compressor operating frequency, outdoor temperature, and indoor temperature are input values, and the opening degree of the LEV is output values, and most LEVs are stepping motors. The opening degree is controlled in such a manner that the stepping motor rotates the needle to change the area of the hole through which the refrigerant passes.

이러한 LEV의 개도 제어에 있어 신속하고 안정적인 제어가 이루어지지 못하면 운전 주파수가 바뀔 때 압축기에 흐르는 전류치가 높게되고, 또한 이 높은 전류치에 대응하기 위하여 인버터 회로에 필요 이상의 큰 하드웨어가 장착되기도 할 뿐만 아니라, 사이클 측면에서도 안정적인 운전이 가능하기까지 많은 시간이 소요되기도 하고, 에너지 절약 측면에서도 좋지 않은 결과를 초래한다.If fast and stable control is not achieved in the opening degree control of the LEV, the current value flowing through the compressor becomes high when the operation frequency is changed, and in order to cope with the high current value, the inverter circuit may be equipped with larger hardware than necessary. In terms of cycles, it can take a long time to be able to operate in a stable manner, and it also has a bad result in terms of energy saving.

따라서, LEV를 적용한 에어콘 시스템에서는 신속하고 안정적인 제어가 요구 되고 있다.Therefore, a quick and stable control is required in the air conditioner system using the LEV.

특히, LEV의 제어는 운전 주파수나 실내외 온도 등 운전환경 변화에 따라 최적 개도치가 바뀌게 되고, 이러한 운전 주파수나 실내외 온도 등의 운전환경 변화에 대응하여 적절하고도 신속한 LEV의 개도 제어가 이루어질 것이 요구되고 있다.In particular, the control of the LEV is changed according to the operating environment such as the operating frequency or indoor and outdoor temperature, the optimum opening value is changed, and in response to such a change in the operating environment such as the operating frequency or indoor and outdoor temperature, it is required that the appropriate and rapid opening of the LEV control. have.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 목표과열도와 현재 과열도의 오차를 계산한 후 오차에 비례하여 LEV 제어주기를 가변시켜 줄 수 있도록 한 히트펌프의 팽창밸브 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and provides a method for controlling an expansion valve of a heat pump that allows the LEV control period to be changed in proportion to the error after calculating an error between a target superheat and a current superheat. The purpose is.

본 발명의 다른 목적은 목표 과열도, 현재 및 이전 과열도, 현재 및 이전 LEV 개도를 측정 및 계산하고, 상기 이전 과열도 오차 및 현재 과열도 오차, 그리고 현재 및 이전의 LEV 개도 변화를 구하며, 상기 현재 및 이전의 LEV 개도 출력 펄스 차를 설정하고 상기 목표 과열도와 현재 과열도의 오차에 비례하는 LEV 제어 주기로 제어할 수 있도록 한 히트펌프의 팽창밸브 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to measure and calculate a target superheat degree, current and previous superheat degree, current and previous LEV opening degree, and to obtain the previous superheat degree error and current superheat degree error, and current and previous LEV opening degree change, It is an object of the present invention to provide a method of controlling an expansion valve of a heat pump that sets a difference between current and previous LEV opening output pulses and controls the LEV control period in proportion to an error between the target superheat and the current superheat.

상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 히트펌프의 팽창밸브 제어방법은,Expansion valve control method of the heat pump according to the present invention for achieving the above object,

압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기 및 이들을 연결하는 배관으로 이루어지고, 설정온도와 현재온도를 비교하여 압축기 운전을 제어하는 마이크로 프로세서를 포함하는 에어컨 시스템에 있어서, An air conditioner system comprising a compressor, a condenser, an expansion valve, an evaporator, and a pipe connecting the same, and including a microprocessor that controls a compressor operation by comparing a set temperature with a present temperature.

목표 과열도, 현재 및 이전 과열도, 현재 및 이전 LEV 개도를 측정 및 계산 하는 단계;Measuring and calculating a target superheat degree, a current and previous superheat degree, a current and previous LEV opening degree;

상기 이전 과열도 오차 및 현재 과열도 오차, 그리고 현재 및 이전의 LEV 개도 변화를 구하는 단계;Obtaining the previous superheat error and the current superheat error, and the current and previous LEV opening changes;

상기 현재 및 이전의 LEV 개도 출력 펄스 차를 설정하고 상기 목표 과열도와 현재 과열도의 오차에 비례하는 LEV 제어 주기로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.And setting the current and previous LEV opening output pulse differences and controlling the LEV control period in proportion to an error between the target superheat degree and the current superheat degree.

바람직하게, 상기 현재 과열도는 압축기 출구 온도에서 응축기 온도를 감산한 값인 것을 특징으로 한다.Preferably, the current superheat degree is a value obtained by subtracting the condenser temperature from the compressor outlet temperature.

바람직하게, 상기 LEV 제어주기는 목표 과열도와 현재 과열도의 오차가 큰 경우 제어 주기를 길게하고, 오차가 적은 경우 제어주기를 짧게 가져가는 것을 특징으로 한다.Preferably, the LEV control period is characterized in that if the error between the target superheat and the current superheat is large, the control period is long, and if the error is small, the control period is short.

바람직하게, 상기 LEV 개도 증감 방향 설정은 목표 대비 이전 과열도 오차 결과에 따라 결정된 제 1정보(+,-,=)와, 목표대비 현재 과열도 오차 결과에 따라 결정된 제 2정보의 비교 결과에 증감 여부에 따른 제 3정보를 구하고, 상기 구해진 제 3정보와 이전 및 현재의 개도 변화 결과에 따른 제 4정보를 비교한 증감 여부로 파생 정보(+,-,=,=+,+-.==)를 구한 후, 상기 현재 과열도의 정보와 이전 과열도 정보, 그리고 상기 파생 정보를 이용하여 LEV 개도 증감 방향을 결정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the LEV opening / decreasing direction setting is increased or decreased to a comparison result of first information (+,-, =) determined according to a result of previous superheat error compared to a target and second information determined according to a result of current superheat error compared to a target. Derivative information (+,-, =, = +, +-. == is obtained by increasing or decreasing third information according to whether the third information is obtained and comparing the obtained third information with fourth information according to the previous and current opening degree change results. ), And then the LEV opening / decreasing direction is determined using the current superheat degree information, the previous superheat degree information, and the derivative information.

바람직하게, 상기 LEV 개도 증감 방향은 개도 오픈, 개도 클로즈, 개도 유지 중 하나인 것을 특징으로 한다.Preferably, the opening and closing direction of the LEV opening degree is characterized in that one of the opening degree, opening degree closing, opening degree.

본 발명에 따른 에어컨의 히트펌프의 팽창밸브 제어방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The expansion valve control method of the heat pump of the air conditioner according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 냉방 시스템 및 제어장치의 개략도로서, 증발기(51), 압추기(52), 응축기(53), 마이크로프로세서(55)로 구성되며, 압축기의 토출 과열도를 측정하기 위해 압축기(52)와 응축기(53)의 배관위에 온도센서(52a,53a)를 각각 설치하고, 압축기 토출온도와 응축온도를 마이크로 프로세서(53)가 측정할 수 있도록 하였다. 1 is a schematic diagram of a cooling system and a control device for explaining the present invention, which is composed of an evaporator 51, a presser 52, a condenser 53, a microprocessor 55, and measures the discharge superheat degree of a compressor. To this end, temperature sensors 52a and 53a are respectively installed on the pipes of the compressor 52 and the condenser 53, and the microprocessor 53 can measure the compressor discharge temperature and the condensation temperature.

통상적으로 인버터 에어컨이 운전을 시작하면 초기 기동 제어가 2내지 4분 정도 시작한다. 이 초기 기동 제어가 종료되면, 실내외 온도 및 설정 온도 등으로 결정된 운전 주파수에 대응하는 LEV 제어 알고리즘이 시작되며, 이때는 압축기(52) 토출 및 응축기(53) 온도가 온도센서(52a,53a)에 의해 측정되어 마이크로 프로세서(45)에 입력되기 시작한다.Normally, when the inverter air conditioner starts to operate, the initial start control starts for two to four minutes. When the initial start control ends, the LEV control algorithm corresponding to the operating frequency determined by the indoor and outdoor temperature, the set temperature, and the like is started, in which case the compressor 52 discharge and the condenser 53 temperature are controlled by the temperature sensors 52a and 53a. It is measured and begins to enter the microprocessor 45.

마이크로 프로세서(55)는 입력되는 압축기 토출온도 및 응축온도를 이용해서 현재 과열도를 구하게 된다. 여기서, 현재 과열도는 압축기 출구 온도- 응축기 온도이다.The microprocessor 55 obtains the current superheat degree using the input compressor discharge temperature and condensation temperature. Here, the current superheat is the compressor outlet temperature minus the condenser temperature.

이러한 현재 과열도는 시간 축 상에서 이전 과열도가 될 수도 있기 때문에, 누적시킨 후 현재 과열도와 이전 과열도를 각각 구하고, 설정되는 목표 과열도, 또 현재 LEV 개도와 이전 LEV 개도를 구하여 측정 및 계산 파라미터로 포함시켜 준다.Since the current superheat degree may be the previous superheat degree on the time axis, the present superheat degree and the previous superheat degree are accumulated, respectively, after accumulating, and the target superheat degree and the current LEV opening degree and the previous LEV opening degree are obtained. Include it.

도 2는 본 발명에 따른 히트 펌프의 토출 과열도 제어 방법으로서, 운전이 시작되면(S110) 제어변수 측정 및 계산을 수행하게 되는데(S120), 이때 제어변수로 는 목표 과열도, 현재 과열도, 이전 과열도, 그리고 현재 및 이전 LEV 개도 여부이다.2 is a method of controlling the discharge superheat degree of the heat pump according to the present invention, and when the operation is started (S110), the control variable measurement and calculation are performed (S120). In this case, the control variable may include a target superheat degree, a current superheat degree, Previous superheat and current and previous LEV openings.

이러한 제어변수가 측정되면 계산하여, LEV 개도 증감 방향을 결정하게 된다(S130). 상기 단계 S130은 목표 대비 이전 과열도 오차와, 목표 대비 현재 과열도 오차를 각각 구하고, LEV 개도 변화 여부를 검출하고, 이들을 이용하여 LEV 개도 증감 방향을 설정해 준다.When the control variable is measured, it is calculated to determine the direction of increase or decrease of the LEV opening (S130). The step S130 obtains the previous superheat error compared to the target and the current superheat error compared to the target, detects whether the LEV opening degree is changed, and sets the LEV opening and closing direction using these.

그리고, 이전 펄스 개도로부터 현재 펄스 개도를 감산한 값으로 LEV 개도 출력 펄스를 설정한 후(S140), 현재 과열도의 차에 해당하는 대역별로 서로 다른 LEV 제어 주기로 제어하게 된다(S150).Then, after setting the LEV opening output pulse to a value obtained by subtracting the current pulse opening degree from the previous pulse opening degree (S140), control is performed at different LEV control cycles for each band corresponding to the difference of the current superheat degree (S150).

상세하게 설명하면, 압축기의 토출온도 및 응축온도에 따라 목표 과열도가 이미 설정되어 있으며, 또 시간에 따라 현재 과열도 보다 이전의 과열도 역시 구할 수 있게 된다. 더블어, 현재의 팽창밸브 개도 및 이전 팽창밸브 개도(open, close, remain) 정보를 구하게 된다. 여기서 팽창밸브의 개도정보로서, 개도 오픈(open, +), 개도 클로스(close, -), 개도 유지(remain, =) 등으로 정해진다.In detail, the target superheat degree is already set according to the discharge temperature and the condensation temperature of the compressor, and overheating before the current superheat degree can also be obtained over time. Double, the current expansion valve opening and previous expansion valve opening information (open, close, remain) information is obtained. Here, the opening degree information of the expansion valve is determined as opening degree opening (open, +), opening degree closing (close,-), opening degree maintenance (remain, =) and the like.

이때, 팽창밸브 개도 증감 방향을 결정을 설정하게 되는데, 그 결정은 목표 과열도와 이전 과열도의 차인 이전 과열도 오차(Tsh_Before)를 구하고, 목표 과열도와 현재 과열도의 차인 현재 과열도 오차(Tsh_Current)를 구하며, 팽창밸브 개도 변화량을 계산하게 된다. 즉, 도 3의 정시 제어 개도 방향 테이블를 기준으로, 목표 과열도 대비 이전 및 현재 과열도 오차(Tsh_Bfore, Tsh_Current: +,-,=)를 각각 계산하고, 현재 과열도와 이전 과열도의 차(ΔTsh:+,-,=)를 구하게 된다. 여기서, +,-,=는 각각 하나의 증감 정보에 해당한다.At this time, a determination is made to determine the direction of expansion / decompression of the expansion valve. The determination is to obtain a previous superheat degree error (Tsh_Before), which is a difference between the target superheat degree and the previous superheat degree, and the current superheat degree error (Tsh_Current), which is a difference between the target superheat rate and the current superheat degree. We calculate the change amount of expansion valve opening. That is, on the basis of the timing control opening direction table of FIG. 3, the previous and current superheat errors (Tsh_Bfore, Tsh_Current: +,-, =) versus the target superheat degrees are respectively calculated, and the difference between the current superheat rate and the previous superheat degree (ΔTsh: (+,-, =) Here, +,-, = respectively corresponds to one increase and decrease information.

이때, 현재 과열도 선정은 다음의 표1과 같이 이전 과열도(Tsh_Before)와 목표 과열도(Tsh_Target) 대비하여 조건에 맞는 기호들(+,-,=)로 각각 정의하고, 또 현재 과열도(Tsh_Current)와 목표 과열도(Tsh_target)를 대비하여 조건에 맞는 기호들(+,-,=)로 각각 정의한다. 여기서 목표 과열도에 ±2℃정도의 오차 값을 정할 수도 있으며, 기호들은 +는 개도 오픈, -는 개도 클로스, =는 개도 유지에 해당한다.At this time, the current superheat degree selection is defined as symbols (+,-, =) that meet the conditions compared to the previous superheat degree (Tsh_Before) and the target superheat degree (Tsh_Target), as shown in Table 1 below, and the current superheat degree ( In contrast to Tsh_Current and target superheat degree (Tsh_target), each symbol is defined with symbols (+,-, =). In this case, an error value of ± 2 ° C. may be set for the target superheat degree, and the symbols correspond to + open dog, − open dog cloth, and = open dog.

항 목Item 기 호Symbol 조 건Condition Tsh_Before Tsh_Before ++ Tsh_Before > Tsh_Target+2℃Tsh_Before> Tsh_Target + 2 ℃ -- Tsh_Before < Tsh_Target-2℃Tsh_Before <Tsh_Target-2 ℃ = = Tsh_Before ≤ Tsh_Target+2℃ AND Tsh_Before ≥ Tsh_Target-2℃Tsh_Before ≤ Tsh_Target + 2 ℃ AND Tsh_Before ≥ Tsh_Target-2 ℃ Tsh_Current Tsh_Current ++ Tsh_Current > Tsh_Target+2℃Tsh_Current> Tsh_Target + 2 ℃ -- Tsh_Current < Tsh_Target-2℃Tsh_Current <Tsh_Target-2 ℃ = = Tsh_Current ≤ Tsh_Target+2℃ AND Tsh_Current ≥ Tsh_Target-2℃Tsh_Current ≤ Tsh_Target + 2 ℃ AND Tsh_Current ≥ Tsh_Target-2 ℃ Direction Direction ++ 개도 OpenDog Open -- 개도 Close Dog Close == 개도 Remain  Dog Remain

그리고, LEV 개도 변화(ΔP)는 이전(Before) 펄스 개도로부터 현재(Current) 펄스 개도를 감산한 값에 해당하는 것으로, 이 값도 +,-,=으로 정의해 준다. 이는 표 2에 도시된 바와 같다.The LEV opening degree change ΔP corresponds to a value obtained by subtracting the current pulse opening degree from the previous pulse opening degree, and this value is defined as +,-, and =. This is as shown in Table 2.

표 2에서는 상기의 온도 대역 기호(+,-,=)와 개도 변화 기호(+,-,=)의 각각에 대응하는 파생(Derivatives) 기호(+,-,=,=+,=-,==)를 생성해 준다. Table 2 shows the derivatives symbols (+,-, =, = +, =-, =) corresponding to each of the temperature band symbols (+,-, =) and the opening degree change symbols (+,-, =). Generates =)

NoNo △P△ P △Tsh△ Tsh DerivativesDerivatives 1One ++ ++ ++ 22 ++ -- -- 33 ++ == == 44 -- ++ -- 55 -- -- ++ 66 -- == == 77 == ++ =+= + 88 == -- =-=- 99 == == ====

그러므로, 도 3에 도시된 이전 과열도 및 현재 과열도, 상기 파생 기호를 이용하여 각각의 증감 결과에 따라 개도 방향(+,-,=)을 각각 결정하게 된다. 이와 같이, LEV 개도 증감 방향이 결정되면, 일정 시간 대기한 후 온도대역별로 설정된 LEV 제어 주기에 따라 상기 제어변수 측정 및 계산을 수행하게 된다.Therefore, the opening degree directions (+,-, =) are determined according to the increase / decrease results using the previous superheat degree and the current superheat degree shown in FIG. As such, when the LEV opening / decreasing direction is determined, the control variable measurement and calculation are performed according to the LEV control period set for each temperature band after waiting for a predetermined time.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 목표과열도를 기준으로 현재 과열도의 감산한 온도 대역(ΔT)이 제 1온도 이상(

Figure 112003041730248-pat00001
)일 경우 제어주기는 2분 30초 단위로 수행하고, 제 2온도 이상(
Figure 112003041730248-pat00002
)일 경우 2분단위로, 제 3온도 이상(
Figure 112003041730248-pat00003
)일 경우 1분 30초 단위로, 제 4온도 이하(
Figure 112003041730248-pat00004
)일 경우 1분 단위로 수행하게 된다. 실시 예로서 제 1 내지 제 4온도, 그리고 주기 단위를 하나의 실시 예로서, 개도 증감 방향에 따라 주기를 다르게 적응적으로 변경할 수 도 있다. 이는 기존의 일정한 주기를 갖는 제어 방식과는 다르다고 할 것이다.That is, as shown in FIG. 3, the subtracted temperature band ΔT of the current superheat degree based on the target superheat degree is equal to or greater than the first temperature (
Figure 112003041730248-pat00001
), The control cycle is performed in a unit of 2 minutes 30 seconds, the second temperature or more (
Figure 112003041730248-pat00002
) In two-minute increments, above the third temperature (
Figure 112003041730248-pat00003
) In 1 minute 30 seconds, below the fourth temperature (
Figure 112003041730248-pat00004
) Will be performed in 1 minute increments. According to an embodiment, the first to fourth temperatures and the period unit may be adaptively changed differently according to the opening and closing direction as an embodiment. This is different from the existing control scheme with a certain period.

이러한 본 발명은 냉방 시스템 운전 조건별로 최적의 효율 혹은 능력을 보장하는 과열도를 선정하게 되는데, 과열도 선정시 외란에 의하여 시스템 운전조건 혹은 외기 조건이 변경되었을 때, 상기 과열도 확보를 위하여 LEV 제어를 수행하게 되며, 또한 출구 과열도 제어를 사용하는 경우 입구 과열도 제어에 비해 제어에 따 른 변화량이 크고 반응이 느린 특징이 있는 특징을 이용하게 된다. 이러한 출구 과열도 이용측면은 입구과열도가 여러면에서 편리하지만 센서 추가 비용의 발생 및 선형성의 저하 등의 이유로 추구 과열도 제어를 선호하는 추세에 부응한 것이다. The present invention is to select the superheat degree to ensure the optimum efficiency or capability for each cooling system operating conditions, when the system operating conditions or ambient conditions are changed due to disturbance when selecting the superheat degree, LEV control to secure the superheat degree In addition, in the case of using the outlet superheat control, the characteristics of the large amount of change according to the control and a slow response compared to the inlet superheat control are used. Although the inlet superheat is convenient in many aspects, the outlet superheat utilization side meets the trend of preferring superheat control for reasons such as additional sensor cost and lower linearity.

따라서, 목표 과열도와 현재 과열도의 오차가 큰 경우 제어 주기를 길게 하여 제어하고, 오차가 작은 경우 제어주기를 짧게 하여 제어할 수 있도록 한다.Therefore, when the error between the target superheat degree and the current superheat degree is large, the control period is controlled to be long, and when the error is small, the control period is shortened to control.

도 5a는 종래, 도 5b는 본 발명의 운전시간대별 배관온도/관내 압력을 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이, 압축기 토출온도, 실내배관 응축온도, 증발배관온도 그래프에 나타난 바와 같이 기존의 주기(약 30초 단위)와는 다르게, 제어주기를 적응적으로 하여 오차를 보상함으로써 보다 안정적인 밸브제어를 가능케한다. 또한 냉방 과부하 조건에서도 안정시까지 기존 보다 빠른 시간 내에 안정되며, 또 과열도 오버슈트(overshoot)도 일정 범위 이내로 확보할 수 있다.Figure 5a is a conventional, Figure 5b is a pipe temperature / pressure in the pipe by operation time period of the present invention, as shown, as shown in the compressor discharge temperature, indoor pipe condensation temperature, evaporation pipe temperature graph of the existing cycle (about Unlike the 30 second unit, the control period is adaptively compensated for the error, thereby enabling more stable valve control. In addition, it can be stabilized within a faster time than before until stable even under cooling overload conditions, and overheating can also be secured within a certain range.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 히트펌프의 팽창밸브 제어방법에 의하면, 목표과열도와 현재과열도의 오차가 큰 경우 제어주기를 길게 하여 제어하고, 오차가 작은 경우 제어주기를 짧게 하여 제어함으로써, 효율적인 에어컨 운전 제어가 이루어지도록 하는 효과가 있다. 또한 외란에 대한 대응력이 뛰어나고 실내에서 빠른 쾌적감과 시스템의 신뢰성 향상에 기여하게 된다.As described above, according to the expansion valve control method of the heat pump according to the present invention, when the error between the target superheat and the current superheat is large, the control period is controlled to be long, and when the error is small, the control period is shortened to control the efficiency. There is an effect to control the air conditioner operation. In addition, it is excellent in responsiveness to disturbance and contributes to fast comfort in the room and improved reliability of the system.

Claims (5)

압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기 및 이들을 연결하는 배관으로 이루어지고, 설정온도와 현재온도를 비교하여 압축기 운전을 제어하는 마이크로 프로세서를 포함하는 에어컨 시스템에 있어서, An air conditioner system comprising a compressor, a condenser, an expansion valve, an evaporator, and a pipe connecting the same, and including a microprocessor that controls a compressor operation by comparing a set temperature with a present temperature. 목표 과열도, 현재 및 이전 과열도, 현재 및 이전 LEV 개도를 측정 및 계산하는 단계;Measuring and calculating a target superheat degree, a current and previous superheat degree, a current and previous LEV opening degree; 상기 목표 과열도와 이전 과열도의 차인 이전 과열도 오차 및 상기 목표 과열도와 현재 과열도의 차인 현재 과열도 오차, 그리고 현재 및 이전의 LEV 개도 변화를 구하는 단계;Obtaining a previous superheat error that is a difference between the target superheat degree and a previous superheat degree, a current superheat error that is a difference between the target superheat degree and a current superheat degree, and current and previous LEV opening degrees; 상기 현재 및 이전의 LEV 개도 출력 펄스 차를 설정하고 상기 목표 과열도와 현재 과열도의 차이값에 비례하는 LEV 제어 주기로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프의 팽창밸브 제어방법.And setting the current and previous LEV opening output pulse differences and controlling the LEV control period in proportion to a difference between the target superheat degree and the current superheat degree. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 현재 과열도는 압축기 출구 온도에서 응축기 온도를 감산한 값인 것을 특징으로 하는 에어컨의 히트펌프의 팽창밸브 제어방법.The current superheat degree is a value obtained by subtracting the condenser temperature from the compressor outlet temperature. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 LEV 제어주기는 목표 과열도와 현재 과열도의 오차가 큰 경우 제어 주기를 길게하고, 오차가 적은 경우 제어주기를 짧게 가져가는 것을 특징으로 하는 히트펌프의 팽창밸브 제어방법.The LEV control cycle is a control method of the expansion valve of the heat pump, characterized in that if the error of the target superheat degree and the current superheat degree is large, the control period is long, and if the error is small, the control period is shortened. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 LEV 개도 증감 방향 설정은 목표 대비 이전 과열도 오차 결과에 따라 결정된 제 1정보의 증감여부와 목표대비 현재 과열도 오차 결과에 따라 결정된 제 2정보의 증감 여부에 따른 제 3정보를 구하고, The LEV opening direction increase / decrease direction setting obtains third information according to whether the first information determined according to the result of the previous superheat error compared to the target and the second information determined according to the result of the current superheat error compared to the target, 상기 구해진 제 3정보와 이전 및 현재의 개도 변화 결과에 따른 제 4정보를 비교한 증감 여부로 파생 정보를 구한 후, After obtaining the derivative information by comparing the obtained third information with the fourth information according to the result of the previous and the current opening degree change, 상기 현재 과열도의 정보와 이전 과열도 정보, 그리고 상기 파생 정보를 이용하여 LEV 개도 증감 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 히트펌프의 팽창밸브 제어방법.The method of controlling the expansion valve of the heat pump, characterized in that for determining the direction of the LEV opening degree by using the information of the current superheat degree, the previous superheat degree information, and the derivative information. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 LEV 개도 증감 방향은 개도 오픈, 개도 클로즈, 개도 유지 중 하나인 것을 특징으로 하는 히트펌프의 팽창밸브 제어방법.The opening and closing direction of the LEV opening degree is one of the opening degree opening, the opening degree closing, the opening degree maintenance method of the heat pump expansion valve control method.
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