KR100565235B1 - 공조기의 팽창 밸브 제어 방법 - Google Patents

공조기의 팽창 밸브 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공조기의 팽창 밸브 제어 방법에 관한 것으로, 종래에는 과열도 응답 특성이 느린 경우에 LEV 개도가 작으면 작을수록 LEV 개도 증감에 따른 과열도 변화가 느리게 나타나므로 공조기의 과열도 제어 안정화 속도를 느리게 하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 감안한 본 발명은 과열도를 측정하여 계산한 과열도 오차, 과열도 오차 변화에 대응하는 LEV 개도 증감 값을 과열도 제어 테이블에서 읽어들이는 단계와; LEV 개도가 소정 레벨 이하이고, 과열도가 목표 과열도를 초과했는지를 판단하여 참이면 상기 LEV 개도 증감 값에 LEV 개도 초과 증감 값을 더해서 LEV 개도를 수정하는 단계와; 소정 시간이 경과하면 상기 LEV 개도에서 상기 LEV 개도 초과 증감 값을 차감하여 LEV 개도를 수정하여 과열도 제어하는 단계로 이루어져 과열도 응답 특성이 느린 경우에 과열도 응답 특성을 빠르게 하여 과열도 안정화 속도를 향상시키는 효과가 있다.

Description

공조기의 팽창 밸브 제어 방법{EXPANSION VALVE CONTROL METHOD FOR AIR-CONDITIONER}
도 1은 종래 공조기의 팽창 밸브 제어 방법에서 LEV 개도를 증감하여 과열도 제어에 사용되는 과열도 제어 테이블을 보인 예시도.
도 2는 종래 공조기의 팽창 밸브 제어 방법의 동작 흐름도.
도 3은 도 2의 제어에 따른 과열도 제어 곡선을 보인 예시도.
도 4는 본 발명을 설명하기 위한 공조기 및 제어 장치의 개략도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 공조기의 팽창 밸브 제어 방법의 동작 흐름도.
도 6은 도 5의 제어에 따른 과열도 제어 곡선을 보인 예시도.
본 발명은 공조기의 팽창 밸브 제어 방법에 관한 것으로, 특히 과열도 변화가 느릴 때 LEV 개도 증감 값을 시간에 따라 변화시켜 과열도 응답 특성을 개선할 수 있게 한 공조기의 팽창 밸브 제어 방법에 관한 것이다.
종래 공조기는 과열도 오차, 과열도 오차 변화를 연산하여 이를 기초로 퍼지 룰을 적용하여 전자식 선형 밸브(LEV: Linear Expansion Valve) 개도를 열거나 닫는다. 퍼지 룰은 과열도 오차와 과열도 오차 변화를 소정 레벨로 구분하고 각 인자의 레벨 변화에 대한 LEV 개도의 증감 값을 테이블로 구성한다. 도 1은 종래 공조기의 팽창 밸브 제어 방법에서 LEV 개도를 증감하여 과열도 제어에 사용되는 과열도 제어 테이블을 보인 예시도이다.
공조기는 운전 초기에는 LEV 개도를 증가시켰다가 압축기의 흡입 과열도 또는 토출 과열도에 따라 LEV 개도를 증감시킨다. 압축기의 흡입 과열도는 압축기의 흡입 온도에서 증발 온도를 뺀 값이고, 토출 과열도는 압축기의 토출 온도에서 응축기의 응축 온도를 뺀 값이다. 에어컨은 토출 과열도 또는 흡입 과열도를 이용하여 과열도를 제어한다. 이때, LEV 개도가 증가하면 과열도가 낮아지고, LEV 개도가 감소하면 과열도가 증가한다.
공조기는 실외온도와 운전 주파수에 따라 각각 다른 목표 과열도를 정하고 현재 과열도가 목표 과열도에 수렴하게 LEV 개도를 증감 제어한다. 냉매가 공조기를 구성하는 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기를 순환하면서 열교환이 행해질 때 목표 과열도는 최적의 열교환이 행해질 때의 과열도이다. 공조기는 현재 과열도를 목표 과열도에 가능한 빠르고 안정하게 수렴하도록 LEV 개도를 증감 제어한다.
도 2는 종래 공조기의 팽창 밸브 제어 방법의 동작 흐름도로서, 이에 도시된 바와 같이 과열도를 측정하여 과열도 오차, 과열도 오차 변화를 계산하고, 과열도 제어 테이블에서 상기 과열도 오차, 과열도 오차 변화에 대응하는 LEV 개도 증감 값을 읽어들이는 단계와; 상기 LEV 개도 증감 값으로 LEV 개도를 수정하여 업데이 트하는 단계로 이루어진다.
공조기는 압축기의 흡입 과열도 또는 토출 과열도를 측정하여 과열도 오차, 과열도 오차 변화를 계산하고, 과열도 제어 테이블에서 상기 과열도 오차, 과열도 오차 변화에 대응하는 LEV 개도 증감 값을 읽어들인다. 공조기는 LEV 개도 증감 값으로 LEV 개도를 수정하여 업데이트하고 과열도 제어한다.
LEV 개도는 공조기에서 냉매 유량을 제어한다. LEV 개도가 증가하면 냉매 유량이 증가하여 과열도가 감소하고, LEV 개도가 감소하면 냉매 유량이 감소하여 과열도가 증가한다.
공조기의 과열도 응답 특성이 서서히 증감하는 경우에 LEV 개도가 작으면 작을수록 LEV 개도 증감 변화에 따른 과열도 변화가 상당히 느리게 나타난다. 과열도 변화의 증감이 작으면 작을수록 시간에 따른 과열도 변화가 상당히 느리다. 과열도 변화의 느림은 공조기의 과열도 제어 안정화 속도를 감소시켜 과열도가 목표 과열도에 수렴하는데 소요되는 시간이 길어진다.
도 3은 도 2의 제어에 따른 과열도 제어 곡선을 보인 예시도이다.
과열도가 목표 과열도에 수렴하기 위해서는 과열도는 목표 과열도를 초과한 후 목표 과열도에 수렴해야 한다. 과열도가 목표 과열도를 가능한 빨리 초과하고 다시 목표 과열도에 수렴하는 시간이 적게 소요되면 공조기의 과열도 응답 특성이 빠른 것이다. 그러나, 예시한 과열도 제어 곡선은 LEV 개도 증감에 따라 과열도 변화가 느리므로 공조기의 과열도 응답 특성이 느림을 알 수 있다.
과열도 증감이 서서히 변화하는 경우 LEV 개도 증감이 작으면 시간에 따른 과열도 변화도 느리게 나타난다. 과열도가 목표 과열도에 접근할 때 과열도 변화는 느리게 나타나므로 과열도가 목표 과열도를 초과하는데 소요되는 시간이 길어지고, 목표 과열도를 초과한 후 다시 목표 과열도에 수렴하는데 소요되는 시간이 길어진다.
과열도가 목표 과열도를 초과했을 때 공조기는 LEV 개도를 증가시켜 과열도를 감소시키고자 한다. LEV 개도가 작을 경우 LEV 개도 증감에 따른 과열도 변화가 느리게 나타나므로 LEV 개도를 증가시킨 시점을 지나 소정 시간 후에 과열도가 서서히 감소하기 시작한다. 이로 인해 과열도가 목표 과열도에 수렴하는데 긴 시간이 소요된다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 있어서, 과열도 응답 특성이 느린 경우에 LEV 개도가 작으면 작을수록 LEV 개도 증감에 따른 과열도 변화가 느리게 나타나므로 공조기의 과열도 제어 안정화 속도를 느리게 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 과열도 응답 특성이 느린 경우에 LEV 개도 증감을 크게 하고, 소정 시간 후 LEV 개도 증감만큼 차감하여 과열도 안정화 속도를 향상시킬 수 있도록 한 공조기의 팽창 밸브 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 과열도를 측정하여 계산한 과열도 오차, 과열도 오차 변화에 대응하는 LEV 개도 증감 값을 과열도 제어 테이블 에서 읽어들이는 단계와; LEV 개도가 소정 레벨 이하이고, 과열도가 목표 과열도를 초과했는지를 판단하여 참이면 상기 LEV 개도 증감 값에 LEV 개도 초과 증감 값을 더해서 LEV 개도를 수정하는 단계와; 소정 시간이 경과하면 상기 LEV 개도에서 상기 LEV 개도 초과 증감 값을 차감하여 LEV 개도를 수정하여 과열도 제어하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명을 설명하기 위한 공조기 및 제어 장치의 개략도로서, 이에 도시된 바와 같이 냉방시 냉매를 증발하여 차가운 표면을 유지하는 증발기(44)와; 상기 증발기(44)를 거친 냉매를 압축하는 압축기(41)와; 냉방시 압축된 냉매를 응축하여 뜨거운 응축열을 배출하는 응축기(42)와; 냉매의 흐름 압력을 조절하는 팽창 밸브(43)와; 과열도 응답 특성이 느린 경우에 LEV 개도 증감을 크게 하고, 소정 시간 후 LEV 개도 증감만큼 차감하여 상기 팽창 밸브(43)의 LEV 개도를 증감 제어하는 과열도 제어기(45)로 구성된다.
증발기(44)는 냉방시 냉매를 증발하여 차가운 표면을 유지하고, 압축기(41)는 증발기(44)를 거친 냉매를 압축하고, 응축기(42)는 냉방시 압축된 냉매를 응축하여 뜨거운 응축열을 배출하고, 팽창 밸브(43)는 냉매의 흐름 압력을 조절한다. 증발기(44)의 온도 센서(46)는 냉매의 증발 온도를 검출하고, 압축기(41)의 온도 센서(47)는 압축기에 흡입되는 냉매의 흡입 온도를 검출한다.
과열도 제어기(45)는 실외 온도와 운전 주파수에 대한 목표 과열도를 설정하 고 흡입 과열도를 목표 과열도에 수렴하게 LEV 개도를 증감 제어한다. 과열도 제어기(45)는 압축기(41)의 흡입 온도, 증발기(44)의 증발 온도를 검출하여 과열도를 측정하고 과열도 응답 특성이 느린 경우 LEV 개도 증감을 크게 하고, 소정 시간 후 LEV 개도 증감만큼 차감하여 상기 팽창 밸브(43)의 LEV 개도를 증감 제어한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 공조기의 팽창 밸브 제어 방법의 동작 흐름도로서, 이에 도시된 바와 같이 과열도를 측정하여 계산한 과열도 오차, 과열도 오차 변화에 대응하는 LEV 개도 증감 값을 과열도 제어 테이블에서 읽어들이는 단계와; LEV 개도가 소정 레벨 이하이고, 과열도가 목표 과열도를 초과했는지를 판단하는 단계와; 상기 판단 결과, 참이면 상기 LEV 개도 증감 값을 두 배하여 LEV 개도를 수정하는 단계와; 소정 시간이 경과하면 상기 LEV 개도에서 상기 LEV 개도 증감 값을 차감하여 LEV 개도를 수정하여 과열도 제어하는 단계로 이루어진다.
공조기는 LEV 개도에 맞게 팽창 밸브를 제어하여 냉매 유량을 제어한다. 냉매 유량의 증감은 과열도를 감소시키거나 증가시키므로 공조기는 냉매 유량을 제어하여 과열도를 제어한다.
공조기는 과열도를 제어하기 위해 압축기의 흡입 과열도 또는 토출 과열도를 측정하여 과열도 오차, 과열도 오차 변화를 계산한다. 과열도 오차는 목표 과열도 - 현재 과열도이고, 과열도 오차 변화는 이전 과열도 - 현재 과열도이다. 공조기는 계산한 과열도 오차, 과열도 오차 변화에 대응하는 LEV 개도 증감 값을 과열도 제어 테이블에서 읽어들인다.
공조기는 LEV 개도가 소정 레벨 이하이고, 과열도가 목표 과열도를 초과했는 지를 판단한다. 판단 결과, 참이면 공조기는 과열도 응답 특성이 느린 것으로 판단한다. 과열도 응답 특성이 느리므로 공조기는 LEV 개도의 증감 변화를 크게 하여 과열도 응답 특성을 빠르게 하고자 한다.
공조기는 과열도 제어 테이블에서 읽어들인 LEV 개도 증감 값을 두 배하여 LEV 개도를 수정한다. 과열도가 목표 과열도를 초과한 지점에서 LEV 개도 증가 값을 두 배로 하여 LEV 개도를 수정하면 과열도가 빠르게 감소하기 시작한다.
소정 시간이 지난 후 과열도가 목표 과열도에 접근하면 공조기는 LEV 개도에서 상기 LEV 개도 증감 값을 차감하여 수정한다. 소정 시간은 과열도 제어 주기의 시간이다. 과열도가 목표 과열도에 근접한 지점에서 상기 LEV 개도 증가 값을 차감하면 과열도가 서서히 감소하기 시작한다. 과열도가 목표 과열도에 근접하면 공조기는 LEV 개도 증감을 크게 설정하지 않고 LEV 개도 증감 변화를 작게 하여 LEV 개도를 수정한다.
도 6은 도 5의 제어에 따른 과열도 제어 곡선을 보인 예시도이다.
LEV 개도가 작아 LEV 개도 감소 변화에 따른 과열도가 서서히 증가한다. 과열도 응답 특성이 느리므로 LEV 개도가 감소한 시점에 과열도 변화는 바로 나타나지 않고 느리게 나타난다.
과열도는 시간이 흐름에 따라 증가하여 목표 과열도를 초과한다. 공조기는 과열도 감소 제어를 시작하고, LEV 개도를 크게 감소시켜 과열도를 빠르게 감소시킨다. 과열도는 소정 시간동안 감소하여 목표 과열도에 접근한다. 공조기는 LEV 개도 증가 값만큼 차감하여 과열도 변화를 감소시킨다. 과열도는 서서히 감소하여 목 표 과열도에 근접하여 수렴한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 과열도 응답 특성이 느린 경우에 LEV 개도 증감을 크게 하고, 소정 시간 후 LEV 개도 증감만큼 차감하여 과열도 제어함으로써 과열도 응답 특성을 빠르게 하여 과열도 안정화 속도를 향상시키는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 과열도를 측정하여 계산한 과열도 오차, 과열도 오차 변화에 대응하는 LEV 개도 증감 값을 과열도 제어 테이블에서 읽어들이는 단계와;
    LEV 개도가 소정 레벨 이하이고, 과열도가 목표 과열도를 초과했는지를 판단하여 참이면 상기 LEV 개도 증감 값에 LEV 개도 초과 증감 값을 더해서 LEV 개도를 수정하는 단계와;
    소정 시간이 경과하면 상기 LEV 개도에서 상기 LEV 개도 초과 증감 값을 차감하여 LEV 개도를 수정하여 과열도 제어하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 공조기의 팽창 밸브 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 LEV 개도의 소정 레벨은 LEV 개도 증감에 따라 과열도 변화가 소정 이하의 값을 갖는 영역의 LEV 개도 값으로 설정하게 이루어진 것을 특징으로 하는 공조기의 팽창 밸브 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 소정 이하의 값은 소정 시간 내에 LEV 개도 증감에 따라 과열도가 목표 과열도에 접근하지 않는 과열도 변화가 느린 구간에서 실험으로 측정된 과열도 변화의 값으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공조기의 팽창 밸브 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 LEV 개도 초과 증감 값은 과열도 제어 테이블에서 읽은 LEV 개도 증감 값으로 설정하게 이루어진 것을 특징으로 하는 공조기의 팽창 밸 브 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 소정 시간은 과열도 제어 주기의 시간인 것을 특징으로 하는 공조기의 팽창 밸브 제어 방법.
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