KR101545206B1 - 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치 - Google Patents

에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치에 관한 것으로, 항온항습기(100) 챔버(101)의 온도를 검출하는 온도센서(121); 항온항습기(100) 챔버(101)의 습도를 검출하는 습도센서(122); 항온항습기 챔버(101)의 제어목표 온도값[SP(T)]과 제어목표 습도값[SP(H)]이 저장되어 있는 온습도 제어 목표값 저장부(141); 상기 컨트롤러(110)는 상기 온도센서(121)와 습도센서(122)로부터 입력되는 측정 온도값과 측정 습도값을 수신하고, 수신한 온습도값이 상기 온습도 제어 목표값 저장부(141)에 저장되어 있는 제어목표 온습도값과 일치하지 않는 경우, 상기 측정 온도값과 제어목표 온도값의 차이 또는 측정 습도값과 제어목표습도값의 차이를 기초로 하여 밸브개도 제어신호를 생성하여 이를 냉동기(102)의 팽창밸브(103)로 출력하는 컨트롤러(110); 상기 컨트롤러(110)로부터 입력받은 밸브개도 제어신호에 기초하여 밸브의 포트를 열거나 닫아서 냉동기(102)의 냉매량을 조절하여 냉동기(102)의 냉동사이클에 공급하는 팽창밸브(103)를 포함하여 구성되고, 이에 의하면, 항온항습기에 구비된 냉동기의 팽창밸브 개도율을 제어함으로써 냉동기의 출력을 제어할 수 있도록 하여 과도한 히터 사용에 따른 전력소모를 줄여서 항온항습기의 전력에너지를 절약할 수 있는 이점이 있다.

Description

에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치{A ENERGY SAVING CONTROL DEVICE FOR A THERMO-HYGROSTAT}
본 발명은 항온항습기에 관한 것으로, 특히 항온항습기에 구비된 냉동기의 팽창밸브 개도율을 제어함으로써 냉동기의 출력을 제어할 수 있도록 하여 과도한 히터 사용에 따른 전력소모를 줄여서 항온항습기의 전력에너지를 절약할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 항온항습기는 예컨대 LCD필름과 같은 시료를 챔버 내부에 재치한 상태에서 챔버 내부에 있는 시료에 대하여 각종 테스트를 수행하기 위하여 필요한 장비로서, 항온항습기의 챔버는 항상 일정한 습도와 온도를 유지하여야 한다.
항온항습기의 챔버를 일정한 온도와 습도로 유지하기 위하여 열을 제공하여 챔버 내부를 히팅시키는 히터와, 챔버 내부에 냉기를 공급하여 쿨링(cooling)하는 냉동기를 구비하여서 냉동기와 히터의 적절한 운전을 통해서 수행한다.
이제 일반적인 항온항습기 챔버 내부의 온습도를 유지하여 위하여 히터와 냉동기를 제어하는 종래의 기술에 대해서 설명한다.
도 1의 (a)에는 일반적인 항온항습기의 히터의 출력을 제어하기 위해서 컨트롤러(미도시)에서 히터(미도시)로 출력되는 히터구동 제어신호의 파형이 도시되어 있고[하이(high)일때 구동하고 로(low)일때 구동이 정지됨.), (b)에는 일반적인 항온항습기에서 냉동기의 출력 그래프를 나타내고 있다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 종래의 항온항습기에서 챔버 내의 온습도를 제어하는 방식은, 냉동기는 항상 풀온(full on)되어서 100 % 출력을 내도록 하고, 히터를 PID 제어나 온오프 제어 등의 방법에 의해서 출력량을 가변시켜서 챔버의 온습도 목표값을 맞추는 방식을 취하고 있다.
위와 같이 냉동기의 출력은 항상 100 % 내도록 하고 히터의 출력을 제어하는 이유는, 히터의 출력은 컨트롤러(미도시)에서 0 ~ 100 % 제어가 가능하지만, 본원발명과 같이 항온항습기 온습도 제어를 위해서 사용하는 산업용 냉동기의 경우에는 0 ~ 100 % 제어가 불가능하다.
가정용 냉동기의 경우에는 0 ~ 100 % 제어가 가능하지만, 통상적으로 산업용 냉동기는 초저온 예컨대, -60 ℃까지 냉동을 하여야 하는데, 컨트롤러(미도시)에서 최고의 주파수로 제어신호를 보내더라도 목표 온도가 너무 낮아서 제어가 불가능하였고, 그리하여 종래에는 냉동기(기계)는 항상 100 %의 일정한 출력(full on)만을 내도록 하였다.
한편, 냉동기의 온오프 제어와 히터 출력제어를 병행하는 경우, 목표로 하는 온습도에 도달하는데에 많은 시간이 소요되었고, 또한 정밀한 온습도 제어가 되지 않았으므로 목표로 하는 제어값으로 정확한 온습도로 맞추는 것이 용이하지 않은 문제가 있었다.
그리고, 냉동기를 자주 온오프하게 되면 잦은 온프에 따른 고장의 발생이 빈번하였다.
상기와 같이 종래 기술의 경우에는 냉동기를 항상 최고 출력을 내야했으므로 냉동기를 항상 풀온하여서 100 % 출력을 내고 동시에 항상 히터를 구동하여서 온습도 목표값을 맞추어야 했으므로, 전력 소모가 상당히 많았고 그 결과 항온항습기의 유지 및 이용 비용이 높아지는 문제점이 있었다.
또한, 종래 기술의 경우, 히터용량을 냉동기 용량보다 20 % 이상 크게 설계하여야만 제어가 가능하다는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명에 의한 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치의 목적은,
첫째, 항온항습기의 챔버로 냉기를 공급하여 온습도를 조절하는 냉동기의 팽창밸브의 개도를 조절함으로써(따라서 증발기에서 열교환하는 냉매량을 조절함으로써) 냉동기의 출력을 조절할 수 있도록 하고,
둘째, 팽창밸브의 개도율의 제어를 항온항습기 챔버의 온습도 값에 따라서 결정할 수 있도록 하며,
셋째, 챔버에서 측정가능한 온습도값을 몇 개의 온습도 영역으로 나누고 온습도 영역마다 팽창밸브가 냉매를 통과시키기 위한 개도율(즉, 출력량)을 매칭시켜 놓은 상태에서, 챔버에서의 실제로 측정한 측정 온습도값이 속하는 해당 온습도 영역에 해당하는 포트개도율로 팽창밸브의 포트개도를 제어할 수 있도록 하며,
넷째, 냉동기의 출력을 조절할 수 있는 만큼 히터의 구동에너지를 줄일 수 있도록 하며, 그리하여 전체적으로 냉동기가 항상 최고출력을 내도록 하여야 하는 종래 기술에 비하여 에너지 소비량을 30 % ~ 50 % 이상 줄일 수 있도록 하며,
다섯째, 각 온습도 영역별로 일정한 개도율로 팽창밸브의 개도를 조절하는 것이 아니라, 각 온습도 영역에 따라서 상한 개도율과 하한 개도율을 미리 설정 저장해두고, 측정한 온습도값과 제어 목표값의 온습도 값의 차이에 따라서 기 저장된 상한 개도율 또는 하한 개도율을 선택하여 이를 팽창밸브 개도의 제어에 이용할 수 있도록 하며,
여섯째, 현재 측정값과 설정값(제어 목표값)의 차가 소정의 설정 범위에 있는 경우에는 별도의 연산식에 의해서 출력값을 결정하도록 함으로써, 너무 많이 열거나 너무 작게 열어서 발생하는 문제점 즉, 냉동기가 얼어버리거나 압력비가 떨어지는 문제점을 해결할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치는, 항온항습기의 챔버에 냉기를 공급하는 냉동기의 냉매량을 제어하여서 냉동기의 출력을 제어하기 위한 제어장치로서, 항온항습기 챔버의 온도를 검출하는 온도센서; 항온항습기 챔버의 습도를 검출하는 습도센서; 항온항습기 챔버의 제어목표 온도값과 제어목표 습도값이 저장되어 있는 온습도 제어 목표값 저장부; 상기 컨트롤러는 상기 온도센서와 습도센서로부터 입력되는 측정 온도값과 측정 습도값을 수신하고 수신한 온습도값이 상기 온습도 제어 목표값 저장부에 저장되어 있는 제어목표 온습도값과 일치하지 않는 경우 상기 측정 온도값과 제어목표 온도값의 차이 또는 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차이를 기초로 하여 밸브개도 제어신호를 생성하여 이를 냉동기의 팽창밸브로 출력하는 컨트롤러; 상기 컨트롤러로부터 입력받은 밸브개도 제어신호에 기초하여 밸브의 포트를 열거나 닫아서 냉동기의 냉매량을 조절하여 냉동기의 냉동사이클에 공급하는 팽창밸브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치는, 항온항습기 챔버의 온도값과 습도값에 따라서 복수의 온습도 영역으로 나누고, 나누어진 온습도 영역마다 일대일로 고유의 온습도 영역정보를 매칭하여서 저장하고 있는 온습도 영역정보 데이터베이스; 상기 온습도 영역정보 데이터베이스의 각 온습도 영역별로 상기 팽창밸브의 포트개도율을 저장하고 있는 팽창밸브 개도율 저장부가 더 포함하여서 구성되고, 상기 컨트롤러는, 상기 온도센서와 습도센서로부터 입력되는 측정 온도값과 측정 습도값에 해당하는 영역정보를 상기 온습도 영역정보 데이터베이스에서 추출하고, 상기 측정 온도값과 제어목표 온도값의 차이 또는 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차이를 기초로 하여서 상기 추출한 영역정보에 해당하는 팽창밸브 포트개도율을 팽창밸브 개도율 저장부에서 읽어들이고, 읽어들인 포트개도율에 기초하여 밸브개도 제어신호를 생성한 후에 이를 팽창밸브로 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치는, 온도 범위가 0보다 크고 ~ 100 ℃ 미만이고 상대습도(이하에서는 습도라고 약칭함.) 범위가 0보다 크고 ~ 100 % 이하인 내부영역과, 상기 내부영역 이외의 영역인 외부영역으로 나누고, 상기 내부영역은 온도값과 습도값에 따라서 다수의 소영역으로 나뉘고, 상기 외부영역은 습도값에 관계없이 측정온도가 0 ℃ 이하인 영역과, 습도에 관계없이 측정온도가 100 ℃ 이상인 영역과, 습도가 0인 영역으로 나뉘며,
상기 컨트롤러는, 측정한 온습도가 상기 내부영역에 속하는 경우에는 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차이를 기초로 상기 팽창밸브 개도율 저장부에 저장된 포트개도율을 읽어들이고, 이 읽어들인 포트개도율에 따라서 밸브제어 개도신호를 생성하여서 상기 팽창밸브로 출력하고, 측정한 온습도가 상기 외부영역에 속하는 경우에는 측정 온도값과 제어목표 온도값의 차이를 기초로 상기 팽창밸브 개도율 저장부에 저장된 포트개도율을 읽어들이고, 이 읽어들인 출력값을 밸브제어 개도신호로 변환하여서 팽창밸브로 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치는, 상기 팽창밸브 개도율 저장부는, 고온고습의 온습도 영역에서는 냉동을 약하게 하기 위해서 팽창밸브의 개도율이 작게 되도록 저장되어 있고, 저온저습의 온습도 영역에서는 냉동을 많이 하기 위해서 개도율이 크게 되도록 설정 저장되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치는, 온습도 제어 목표값을 입력하는 유저 인터페이스인 온습도 목표값 입력부와, 각 온습도 영역별로 팽창밸브의 포트개도율을 입력하기 위한 유저 인터페이스인 팽창밸브 포트개도율 설정부가 더 포함되어서 구성되고, 상기 팽창밸브 개도율 저장부에는 각 온습도영역별로 상한 개도율과 하한 개도율 및 기준편차값이 각각 저장되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치는, 상기 컨트롤러는, 측정한 온습도가 상기 내부영역에 속하는 경우에 있어서, 측정 습도값이 제어목표 습도값보다 작은 경우에는, 해당 온습도 영역의 상기 팽창밸브 개도율 저장부에 저장된 하한 개도율을 읽어들인 후에 이를 밸브개도 제어신호로 생성하여 출력하고, 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차가 영(zero) 이상이고, 기준편차 이하인 경우 측정 습도값과 측정 설정값의 차에 비례하는 제1 포트개도율을 연산하고 상기 연산한 제1 포트개도율을 밸브개도 제어신호로 생성하여 출력하며, 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차가 기준편차보다 큰 경우에는 해당 온습도 영역의 상기 팽창밸브 개도율 저장부에 저장된 상한 개도율을 읽어들인 후에 이를 밸브개도 제어신호로 생성하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치는, 상기 컨트롤러는, 측정한 온습도가 상기 외부영역에 속하는 경우에 있어서, 측정 온도값이 제어목표 온도값보다 작은 경우 해당 온습도 영역의 상기 팽창밸브 개도율 저장부에 저장된 하한 개도율을 읽어들인 후에 이를 밸브개도 제어신호로 생성하여 출력하고, 측정 온도값과 제어목표 온도값의 차가 영(zero) 이상이고, 기준편차 이하인 경우 측정 습도값과 측정 설정값의 차에 비례하는 제2 포트개도율을 연산하고 상기 연산한 제2 포트개도율을 밸브개도 제어신호로 생성하여 출력하며, 측정 온도값과 설정 온도값의 차가 기준편차보다 큰 경우에는 해당 온습도 영역의 상기 팽창밸브 개도율 저장부에 저장된 상한 개도율을 읽어들인 후에 이를 밸브개도 제어신호로 생성하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 항온항습기의 챔버로 냉기를 공급하여 온습도를 조절하는 냉동기의 팽창밸브의 개도를 조절함으로써(따라서 증발기에서 열교환하는 냉매량을 조절함으로써) 냉동기의 출력을 유저가 원하는 값으로 조절할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 팽창밸브의 개도율의 제어를 항온항습기 챔버의 온습도 값에 따라서 결정할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 챔버에서 측정가능한 온습도값을 몇 개의 온습도 영역으로 나누고 온습도 영역마다 팽창밸브가 냉매를 통과시키기 위한 개도율(즉, 출력량)을 매칭시켜 놓은 상태에서, 챔버에서의 실제로 측정한 측정 온습도값이 속하는 해당 온습도 영역에 해당하는 포트개도율로 팽창밸브의 포트개도를 제어할 수 있는 효과가 있다.
넷째, 냉동기의 출력을 조절할 수 있는 만큼 히터의 구동에너지를 줄일 수 있으며, 그 결과 전체적으로 냉동기가 항상 최고출력을 내도록 하여야 하는 종래 기술에 비하여 에너지 소비량을 30 % ~ 50 % 이상 줄일 수 있는 효과가 있다.
다섯째, 각 온습도 영역별로 일정한 개도율로 팽창밸브의 개도를 조절하는 것이 아니라, 각 온습도 영역에 따라서 상한 개도율과 하한 개도율을 미리 설정 저장해두고, 측정한 온습도값과 제어 목표값의 온습도 값의 차이에 따라서 기 저장된 상한 개도율 또는 하한 개도율을 선택하여 이를 팽창밸브 개도의 제어에 이용할 수 있는 효과가 있다.
여섯째, 현재 측정값과 설정값(제어 목표값)의 차가 소정의 설정 범위에 있는 경우에는 별도의 연산식에 의해서 출력값을 결정하도록 함으로써, 너무 많이 열거나 너무 작게 열어서 발생하는 문제점 즉, 냉동기가 얼어버리거나 압력비가 떨어지는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
도 1의 (a)에는 일반적인 항온항습기의 히터 출력을 위한 제어신호의 파형을 나타내고 있고, (b)에는 일반적인 항온항습기에서 냉동기의 출력 그래프를 나타내고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치의 블록 구성도이다.
도 3은 도 2에서 팽창밸브 개도율 설정부(132)의 상세 블록 구성도이다.
도 4는 도 2에서 온습도 영역정보 데이터베이스(143)의 상세 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치에 있어서, 온습도 영역을 개시하는 일 실시예의 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치에 의한 팽창밸브의 개도를 제어하는 방법의 흐름도이다.
다음은 본 발명인 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 기초로 상세하게 설명한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치의 블록 구성도가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치는, 항온항습기(100)의 챔버(101)에 열을 공급하는 히터(105)와, 항온항습기(100) 챔버(101)의 내부(S)로 냉기를 공급하는 냉동기(102)와, 항온항습기(100) 챔버(101) 내부(S) 온도를 검출하는 온도센서(121)와, 항온항습기(100) 챔버(101) 내부(S)의 습도를 검출하는 습도센서(122)와, 온도센서(121)와 습도센서(122)로부터 입력되는 측정 온도값과 측정 습도값을 수신한 값을 기초로 히터(105)와 냉동기(102)의 구동을 제어하는 컨트롤러(110)를 포함하여 구성되는 항온항습기에 있어서, 온습도 제어 목표값 입력부(131)와 온습도 제어 목표값 저장부(141)가 더 포함되어서 구성되고, 상기 컨트롤러(110)와 냉동기(102)의 팽창밸브(103)는 하기의 기술적 특징을 갖는다.
상기 온습도 제어 목표값 입력부(131)는 제어 목표값으로 하는 온도값[SP(T)]과 습도값[SP(H)]을 입력하는 유저 인터페이스이다.
상기 온습도 제어 목표값 저장부(141)에는 항온항습기 챔버(101)에서 제어 목표값으로 하는 온도값[SP(T)]과 습도값[SP(H)]이 저장되어 있다.
상기 컨트롤러(110)는 온도센서(121)와 습도센서(122)로부터 입력되는 측정 온도값[PV(T)]과 측정 습도값[PV(H)]을 수신하고, 수신한 온습도값이 온습도 제어 목표값 저장부(141)에 저장되어 있는 제어목표 온습도값과 일치하지 않는 경우, 상기 측정 온도값과 제어목표 온도값의 차이 또는 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차이를 기초로 하여 밸브개도 제어신호를 생성하여 이를 냉동기(102)의 팽창밸브(103)로 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 냉동기(102)에 구비된 팽창밸브(103)는 컨트롤러(110)로부터 입력받은 밸브개도 제어신호에 따라서 밸브의 포트 개도가 조절되고, 포트 개도 조절에 의해서 냉매량을 조절하여 냉동기(102)의 냉동사이클에 공급한다.
상기와 같은 본원발명의 특징적 구성에 의하면, 컨트롤러(110)의 밸브개도 제어신호에 따라서 팽창밸브(103)의 개도를 조절할 수 있고, 밸브개도율(엄밀하게는 밸브 포트개도율이며, 본 명세서에 기재된 개도율은 포트개도율을 의미한다.)을 크게 하면(즉 많이 열리도록 하면) 냉매량이 많아져서 챔버(101)의 온도를 낮출 수 있고, 개도율을 낮게 하면(포트를 작게 열면) 증발기로 가는 냉매량이 작아져서 챔버(101)의 온도를 높일 수 있는 것이다.
즉, 팽창밸브의 개도율을 작게 하면 냉매량이 작게 들어가고 따라서 챔버(101)의 온도가 더 작게 내려가므로, 제어 목표값(목표로 하는 온습도값) 달성을 위해 투입되는 히터량을 줄일 수 있으므로 결국 에너지를 절감할 수 있게 되는 것이다.
종래 기술과 같이 냉동기가 100 % 출력이 되도록 운전하면 냉매가 일정하게 들어가기 때문에 상온 운전시(히터의 구동이 없으면 영하까지 떨어짐) 히터가 40 % 정도 출력됨에 비하여, 본원발명과 같이 상온을 제어할 수 있는 최소한의 냉매량을 흘려 보낸다면(히터의 구동이 없어도 상온 근처 아래로 떨어짐) 히터가 10 %만 출력되도록 제어하더라도 목표 제어값 달성이 가능하므로, 히터의 출력을 낮추는 만큼 에너지를 절감할 수 있는 것이다.
상기 팽창밸브(103)는 밸브부(미도시)와 스테핑모터부(미도시)로 구성되는데, 밸브개도 제어신호에 따라서 스테핑모터부가 그만큼 열리거나 닫히어서 밸프의 포트개도가 조절된다.
도 5에는 온습도 영역정보 데이터베이스(143)에 저장되어 있는 온습도 영역과 영역정보의 일 예가 그래프로 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치에 있어서, 온습도 영역정보 데이터베이스(143)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 온습도 영역정보 데이터베이스(143)는 항온항습기 챔버(101)에서 측정될 수 있는 온도값과 습도값을 다수의 온습도 영역으로 나누고, 나누어진 온습도 영역마다 일대일로 고유의 온습도 영역정보를 매칭하여서 저장하고 있다.
도 5를 예시를 기초로 온습도 영역과 그에 매칭된 영역정보의 개념에 대해서 설명한다.
도 5에 도시된 일 실시예의 경우에는, 챔버에서 측정될 수 있는 모든 온도값과 습도값에 따라서 제1 온습도 영역 ~ 제11 온습도 영역까지 11 개의 온습도 영역으로 나누고 있고, 각 온습도 영역에는 영역번호인 ①, ②, ..., ⑪이 영역정보로서 매칭되어 있다. 따라서, 도 5에 개시된 실시예의 경우 영역정보란 해당 온습도 영역의 영역번호이다.
도 5에서 ①로 표시된 영역은 제1 온습도 영역을 나타내고, ②로 표시된 영역은 제2 온습도 영역을 나타내고, ..., ⑪로 표시된 영역은 제11 온습도 영역을 나타내고 있다.
상기 온습도 영역정보 데이터베이스(143)에 저장된 온습도 영역은, 온도 범위가 0보다 크고 ~ 100 ℃ 미만이고 상대습도(이하에서는 습도라고 약칭함.) 범위가 0보다 크고 ~ 100 % 이하인 내부영역과, 상기 내부영역 이외의 영역인 외부영역으로 나누어서 저장되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 내부영역은 온도값과 습도값에 따라서 다수의 소영역으로 나누어지는데, 도 5의 일 실시예의 경우에는 제1 온습도 영역 내지 제8 온습도 영역으로 나뉘어서 저장되어 있다.
도 5에 개시된 일 실시예의 경우에 있어서, 내부영역을 제1 온습도 영역 내지 제8 온습도 영역으로 나누는 것은 항온항습기의 시료의 특성, 냉동기의 냉동 능력, 냉동기의 출력값에 대한 제습 능력 등 제반 실험치에 근거하여 정해진다.
상기 외부영역은 습도값에 관계없이 측정온도가 0 ℃ 이하인 영역(도 5에 개시된 일 실시예의 경우에는 제9 온습도 영역)과, 습도에 관계없이 측정온도가 100 ℃ 이상인 영역(도 5에 개시된 일 실시예의 경우에는 제10 온습도 영역)과, 습도가 0(zero)인 영역(도 5에 개시된 일 실시예의 경우에는 제11 온습도 영역)으로 나누어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치에 있어서, 팽창밸브 개도율 설정부(132)와 팽창밸브 개도율 저장부(142)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 팽창밸브 개도율 설정부(132)는 각 온습도 영역(도 5의 예시의 경우 제1 온습도 영역 ~ 제11 온습도 영역)에 대해서 팽창밸브의 포트개도율을 입력하기 위한 유저 인터페이스이다.
도 3에는 상기 팽창밸브 개도율 설정부(132)의 상세 블록 구성도가 도시되어 있다.
상기 팽창밸브 개도율 설정부(132)에는 각 온습도 영역(도 5의 예시의 경우 제1 온습도 영역 ~ 제11 온습도 영역)에서의 팽창밸브의 포트개도율을 입력할 수 있되, 각 온습도 영역마다 상한 개도율과 하한 개도율 및 "기준편차"를 입력할 수 있는 유저 인터페이스이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 팽창밸브 개도율 설정부(132)에는, 측정값(측정 온도값 및 측정 습도값)이 제1 온습도 영역에 해당하는 경우에 제1 온습도 영역에서의 팽창밸브의 상한 개도율값과 하한 개도율값 및 기준편차값을 입력하기 위한 제1 온습도영역 설정부(132-1)와, 측정값이 제2 온습도 영역에 해당하는 경우에 제2 온습도 영역에서의 팽창밸브의 상한 개도율값과 하한 개도율값 및 기준편차값을 입력하기 위한 제2 온습도영역 설정부(132-2)와, ..., 측정값이 제11 온습도 영역에 해당하는 경우에 제11 온습도 영역에서의 팽창밸브의 상한 개도율값과 하한 개도율값 및 기준편차값을 입력하기 위한 제11 온습도영역 설정부(132-11)가 구비되어 있다.
상기 상한 개도율과 하한 개도율은 해당 온습도 영역에서 팽창밸브의 개도율값인데, 이는 항온항습기의 사양, 시료의 종류, 시험 환경 등 제반 여건에 따라서 결정되는 실험값이다.
상기 "기준편차"는 기본적으로 측정치(온도 측정값, 습도 측정값)와 제어 목표치(제어목표 온도값, 제어목표 습도값)의 차이를 나타내는 개념으로서, 상한 개도율을 출력하기 위한 제어변수[하기의 PV(H) - SP(H) > 기준편차, PV(T) - SP(T) > 기준편차]로서 사용하기 위한 설정값으로서 실험에 의해서 결정된다.
상기와 같이, 각 온습도 영역별로 일정한 출력량을 내는 것이 아니라, 상한 개도율과 하한 개도율을 선택적으로 출력할 수 있도록 하고, 또한 현재 측정값과 설정값의 차가 설정된 범위에 있는 경우에는 별도의 연산식(하기의 제1 포트개도율 연산식 및 제2 포트개도율 연산식)에 의해서 출력값을 결정하도록 함으로써, 포트개도를 너무 많이 열거나 너무 작게 열어서 발생할 수 있는 문제점 즉, 냉동기가 얼어버리거나 압력비가 떨어지는 문제점을 해결할 수 있게 되는 것이다.
그리고, 상기 팽창밸브 개도율 저장부(142)는 상기 팽창밸브 개도율 설정부(132)로부터 입력된 각 온습도 영역별 팽창밸브의 포트개도율을 각 온습도 영역별로 저장하고 있다.
특히, 상기 팽창밸브 개도율 저장부(142)에는 상기 팽창밸브 개도율 설정부(132)로부터 각 온습도 영역별로 상한 개도율, 하한 개도율 및 기준편차가 입력되는 경우 각 온습도 영역마다 상한 개도율과 하한 개도율 및 기준편차가 저장되어 있다.
도 4에는 상기 온습도 영역정보 데이터베이스(143)의 상세 블록 구성도가 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 온습도 영역 개도율 저장모듈(142-1)에는 측정값(측정 온도값 및 측정 습도값)이 제1 온습도 영역에 해당하는 경우에 팽창밸브를 개도하기 위한 상한 개도율과 하한 개도율 및 기준편차값이 저장되어 있고, 제2 온습도 영역 개도율 저장모듈(142-2)에는 측정값이 제2 온습도 영역에 해당하는 경우에 팽창밸브를 개도하기 위한 상한 개도율과 하한 개도율 및 기준편차값이 저장되어 있다. 마찬가지로, 제11 온습도 영역 개도율 저장모듈(142-11)에는 측정값이 제2 온습도 영역에 해당하는 경우에 팽창밸브를 개도하기 위한 상한 개도율과 하한 개도율 및 기준편차값이 저장되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치에 있어서, 상기 컨트롤러(110)는 상기 온도센서(121)와 습도센서(122)로부터 입력되는 측정 온도값과 측정 습도값에 해당하는 영역정보를 상기 온습도 영역정보 데이터베이스(143)에서 추출하고, 상기 측정 온도값과 제어목표 온도값의 차이 또는 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차이를 기초로 하여서 상기 추출한 영역정보에 해당하는 팽창밸브 포트개도율을 팽창밸브 개도율 저장부(142)에서 읽어들이고, 읽어들인 포트개도율에 기초하여 밸브개도 제어신호를 생성한 후에 이를 팽창밸브(103)로 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치에 있어서, 상기 컨트롤러(110)는 측정한 온습도가 상기 내부영역에 속하는 경우에는 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차이를 기초로 상기 팽창밸브 개도율 저장부(142)에 저장된 포트개도율을 읽어들이고 이 읽어들인 포트개도율에 따라서 밸브제어 개도신호를 생성하여서 상기 팽창밸브(103)로 출력하고, 측정한 온습도가 상기 외부영역에 속하는 경우에는 측정 온도값과 제어목표 온도값의 차이를 기초로 상기 팽창밸브 개도율 저장부(142)에 저장된 포트개도율을 읽어들이고 이 읽어들인 출력값을 밸브제어 개도신호로 변환하여서 팽창밸브(103)로 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 본원 발명의 일 실시예에서는, 측정 온습도값이 내부영역에 있는 경우 습도값만에 의해서 포트개도율을 제어하고 있는데, 이는 통상의 경우 습도제어가 온도제어보다 어렵고 또한 온도값은 습도값에 종속하여 따라오므로, 일단 습도 제어에 의해서 개도율을 결정하여서 냉기를 공급하면 이후의 후속 온습도 제어를 원활하게 할 수 있기 때문이다.
그리고, 측정 온습도값이 외부영역에 있는 경우에는 온도값만을 기초로 개도율을 제어하는데, 이는 측정값이 상기와 같은 외부영역에 존재하는 경우에는 습도자체의 측정이 불가능하므로 습도값에 기초하여 제어를 할 수 없기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치에 있어서, 고온고습의 온습도영역(예컨대 도 5의 제5, 6, 7, 8 온습도 영역)에서는 냉동을 약하게 하여야 하기 때문에 팽창밸브의 개도율을 작게 하고, 저온저습의 온습도영역(예컨대 도 5의 제1, 2, 3, 4 온습도 영역)에서는 냉동을 많이 해야 하므로 개도율이 크게 되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치에 있어서, 상기 컨트롤러(110)는, 측정한 온습도가 상기 내부영역에 속하는 경우에는 하기와 같은 제어 알고리즘을 수행하는 것을 특징으로 한다.
즉, 컨트롤러(110)는, 측정 습도값[PV(H)]이 제어목표 습도값[SP(H)]보다 작은 경우 즉, PV(H) - SP(H) < 0에는, 해당 온습도 영역의 상기 팽창밸브 개도율 저장부(142)에 저장된 하한 개도율을 읽어들인 후에 이를 밸브개도 제어신호로 생성하여 출력한다.
상기와 같은 조건에서 하한 개도율을 선택하여 출력하는 이유는 측정 습도값[PV(H)]이 제어목표 습도값[SP(H)]보다 작은 경우 즉, 측정치가 설정치보다 작으므로 히터에 의한 가열이 필요한 경우이므로 작은 양의 냉기만을 공급하여서 목표값에 도달하기 위함이다.
또한, 측정 습도값[PV(H)]과 제어목표 습도값[SP(H)]의 차가 기준편차보다 큰 경우[PV(H) - SP(H) > 기준편차]인 경우에는 해당 온습도 영역의 상기 팽창밸브 개도율 저장부(142)에 저장된 상한 개도율을 읽어들인 후에 이를 밸브개도 제어신호로 생성하여 출력한다.
상기와 같은 조건에서 상한 개도율을 선택하여 출력하는 이유는 측정 습도값[PV(H)]이 제어목표 습도값[SP(H)]보다 큰 경우 즉, 측정치가 설정치보다 큰 경우이므로 히터에 의한 가열을 중단하여야 할 필요가 있는 경우이므로 큰 양의 냉기를 공급하여야 하기 때문이다.
한편, 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차가 영(zero) 이상이고, 상기 기준편차 이하인 경우[0 ≤PV(H) - SP(H) ≤ 기준편차], 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차에 비례하는 제1 포트개도율을 연산한다.
상기 제1 포트개도율은 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차에 비례하는 값으로서 결정되는데, 비례상수는 항온항습기의 제반 환경을 고려하여 실험값으로서 결정된다. 그리고, 컨트롤러는 상기 연산한 제1 포트개도율에 기초하여 이를 밸브개도 제어신호로 생성한 후에 팽창밸브(103)로 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치에 있어서, 상기 컨트롤러(110)는 측정한 온습도가 상기 외부영역에 속하는 경우에 있어서는 하기의 제어 알고리즘을 수행하는 것을 특징으로 한다.
즉, 컨트롤러(110)는, 측정 온도값[PV(T)]이 제어목표 온도값[SP(T)]보다 작은 경우[PV(T) - SP(T) < 0]에는, 해당 온습도 영역의 상기 팽창밸브 개도율 저장부(142)에 저장된 하한 개도율을 읽어들인 후에 이를 밸브개도 제어신호로 생성하여 출력한다.
상기와 같은 조건에서 하한 개도율을 선택하여 출력하는 이유는 측정 온도값[PV(T)]이 제어목표 온도값[SP(T)]보다 작은 경우이므로 히터에 의한 가열이 필요한 경우이고 따라서 히터의 가동을 최소화 또는 가동하지 않은 상태에서 작은 양의 냉기만을 공급하여서 목표값에 도달하기 위함이다.
또한, 측정 온도값[PV(T)]과 제어목표 온도값[SP(T)]의 차가 기준편차보다 큰 경우[PV(T) - SP(T) > 기준편차]인 경우에는 해당 온습도 영역의 팽창밸브 개도율 저장부(142)에 저장된 상한 개도율을 읽어들인 후에 이를 밸브개도 제어신호로 생성하여 출력한다.
상기와 같은 조건에서 상한 개도율을 선택하여 출력하는 이유는 측정 온도값[PV(T)]이 제어목표 온도값[SP(T)]보다 큰 경우 즉, 측정치가 설정치보다 큰 경우이므로 히터에 의한 가열을 중단하여야 할 필요가 있는 경우이고 큰 양의 냉기를 공급하여야 하기 때문이다.
한편, 측정 온도값과 제어목표 온도값의 차가 영(zero) 이상이고, 상기 기준편차 이하인 경우[0 ≤PV(T) - SP(T) ≤ 기준편차], 측정 온도값과 제어목표 온도값의 차에 비례하는 제2 포트개도율을 연산한다.
상기 제2 포트개도율은 측정 온도값과 제어목표 온도값의 차에 비례하는 값으로서 결정되는데, 비례상수는 항온항습기의 제반 환경을 고려하여 실험값으로서 결정된다. 그리고, 컨트롤러는 상기 연산한 제2 포트개도율에 기초하여 이를 밸브개도 제어신호로 생성한 후에 팽창밸브(103)로 출력한다.
다음은 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치의 동작에 대하여 기술한다.
먼저, 설정하는 과정에 대해서 설명한다.
온습도 제어 목표값 입력부(131)에 의해서 제어목표로 하는 온도값과 습도값이 입력되면, 컨트롤러(110)의 제어에 의해서 입력된 제어 목표값이 온습도 제어 목표값 저장부(141)에 저장된다.
항온항습기 챔버(101)에서 측정될 수 있는 모든 온도 및 습도를 복수의 온습도 영역(예컨대 도 5에 도시된 바와 같은 11 개의 온습도 영역)으로 나누어서 각 온습도 영역별로 영역정보를 입력하여 온습도 영역정보 데이터베이스를 구축해둔다.
그리고, 각 온습도 영역에 일대일로 대응되어서 각 영역에서의 팽창밸브(103)의 개도율이 팽창밸브 개도율 설정부(132)에 의해서 입력되어서 설정된다.
상기 컨트롤러(110)는 입력된 각 온습도 영역에서의 팽창밸브 개도율을 팽창밸브 개도율 저장부(142)에 저장된다.
상기 개도율은 상한 개도율과 하한 개도율으로 구별하여 입력하고, 또한 기준편차값을 입력함은 전술한 바와 같다.
이제 냉동기 팽창밸브(103)의 개도를 조절하는 동작에 대해서 기술한다.
예컨대, 측정한 온습도가 40 ℃ 및 60 %이고, 제어목표값은 10 ℃ 및 20 %이며, 제4 온습도 영역의 상한 개도율은 90 %, 하한 개도율은 10 %이고 기준편차는 35라고 가정한다.
도 5를 참조하면, 측정한 온습도가 40 ℃ 및 60 %인 경우 온습도 영역정보 데이터베이스(143)에는 제4 온습도 영역으로 영역정보 ④가 매칭되어서 저장되어 있을 것이다.
먼저, 온습도 센서(121,122)가 챔버(101)의 온도와 습도를 각각 측정한다(S710). 상기 예에서 측정한 온도는 40 ℃이고 습도는 60 %이었다.
컨트롤러(110)는 온습도 센서(121,122)가 측정한 온도값과 습도값을 수신하고(S712), 수신한 현재 측정 온도값과 습도값이 속하는 온습도 영역의 영역정보 즉, 영역 번호를 온습도 영역정보 데이터베이스(143)를 탐색하여서 추출한다(S713).
상기 예의 경우,컨트롤러(110)는 온습도 영역정보 데이터베이스(143)를 탐색하여서 수신한 온습도값 40 ℃ 및 60 %에 속해 있는 제4 온습도 영역의 영역정보 "④"를 추출한다.
그리고, 컨트롤러(110)는 추출한 온습도 영역정보가 내부영역인지 외부영역인지를 판단한다(S714).
제1 온습도영역 ~ 제8 온습도 영역은 내부영역으로 되고, 제9 온습도영역 ~ 제11 온습도영역은 외부영역으로 설정되어 있는데, 추출한 영역정보가 제4 온습도영역이므로 내부영역이라고 판단하는데, 상기 예의 경우 추출한 영역정보가 "④"이므로 내부영역이라고 판단한다.
내부영역이라고 판단한 경우, 컨트롤러(110)는 현재 측정한 습도값과 제어목표 습도값을 기초로 밸브개도 제어신호를 생성하는데, 이하 구체적으로 기술한다.
내부영역이라고 판단한 경우, "측정 습도값과 제어목표 습도값의 차이값"이 어느 값이냐에 따라서 컨트롤러(110)가 팽창밸브 개도율 저장부(142)에서 선택하는 밸브개도율이 달라진다.
즉, 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차이값이 "0"보다 작은 값인지, 0 이상이고 기준편차값 이하의 값인지 또는 기준편차값보다 큰 값인지에 따라서 개도율이 달라진다.
"측정 습도값과 제어목표 습도값의 차이값"을 연산하고(S720), 측정 습도값[PV(H)]이 제어목표 습도값[SP(H)]보다 작은 경우[PV(H) - SP(H) < 0]라고 판단된 경우(S721), 해당 온습도 영역의 상기 팽창밸브 개도율 저장부(142)에 저장된 하한 개도율을 읽어들이고(S722), 이를 밸브개도 제어신호로 생성하여 출력한다(S740).
상기 예의 경우 내부영역이고, 현재 습도값이 60 이고, 제어목표 습도값 20 이므로 측정 습도값이 제어목표 습도값보다 큰 경우이다.
그리고, 상기 예와 같이, 측정 습도값[PV(H)]이 제어목표 습도값[SP(H)]보다 작지 않지 않다고 판단한 경우(S721), 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차가 영(zero) 이상이고, 기준편차 이하인지 여부를 판단한다(S723).
상기 예의 경우, 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차는 40이고 기준편차가 35이므로, 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차는 기준편차 이하가 아니다.
상기 S723 판단의 결과, 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차가 영(zero) 이상이고 기준편차 이하의 범위에 있는 경우, 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차에 비례하는 제1 포트개도율을 연산한다(S724).
S724 단계에서 연산한 제1 포트개도율값을 밸브개도 제어신호로 변환한 후에 팽창밸브(103)로 출력한다(S740).
상기 S723 판단의 결과, 상기 예와 같이 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차가 영(zero) 이상이고 기준편차 이하의 범위에 속하지 않는 경우(S723), 측정 습도값[PV(H)]과 제어목표 습도값[SP(H)]의 차가 기준편차보다 크다고 판단한다(S725).
이와 같이 "PV(H) - SP(H) > 기준편차"라고 판단한 경우, 해당 온습도 영역의 팽창밸브 개도율 저장부(142)에 저장된 상한 개도율을 읽어들이고(S726), 이를 밸브개도 제어신호로 생성하여 출력한다(S740).
상기 예의 경우, "PV(H) - SP(H) = 40 > 기준편차(35) 이므로, 컨트롤러(110)는 제4 온습도 영역 개도율 저장모듈(142-4)에 저장된 상한 개도율인 90 %를 읽어들이고, 이를 밸브개도 제어신호로 생성하여 팽창밸브로 출력하는 것이다.
한편, 상기 S714 단계에서, 컨트롤러(110)가 외부영역이라고 판단한 경우, 습도값이 아닌 온도값을 기초로 밸브의 개도를 제어하는 과정이 수행된다.
외부영역이라고 판단한 경우, "현재 온도값과 제어목표 온도값의 차이값"을 연산하고(S730), 측정 온도값[PV(T)]이 제어목표 온도값[SP(T)]보다 작은 경우[PV(T) - SP(T) < 0]라고 판단된 경우(S731), 해당 온습도 영역의 팽창밸브 개도율 저장부(142)에 저장된 하한 개도율을 읽어들이고(S732), 이를 밸브개도 제어신호로 생성하여 출력한다(S740).
그리고, 측정 온도값[PV(T)]이 제어목표 온도값[SP(T)]보다 작지 않지 않다고 판단한 경우(S731), 측정 온도값과 제어목표 온도값의 차가 영(zero) 이상이고 기준편차 이하인지 여부를 판단한다(S733).
상기 S733 판단의 결과, 측정 온도값과 제어목표 온도값의 차가 영(zero) 이상이고 기준편차 이하의 범위에 있는 경우, 측정 온도값과 제어목표 온도값의 차에 비례하는 제2 포트개도율을 연산하고(S734), 상기 제2 포트개도율값에 해당하는 밸브개도 제어신호를 생성한 후에 팽창밸브(103)로 출력한다(S740).
상기 S733 판단의 결과 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차가 영(zero) 이상이고 기준편차 이하의 범위에 속하지 않는 경우(S733), 측정 습도값[PV(T)]과 제어목표 습도값[SP(T)]의 차가 기준편차보다 크다고 판단한다(S735).
이와 같이 "PV(T) - SPTH) > 기준편차"라고 판단한 경우, 해당 온습도 영역의 팽창밸브 개도율 저장부(142)에 저장된 상한 개도율을 읽어들이고(S736), 이를 밸브개도 제어신호로 생성하여 출력한다(S740).
한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치는 팽창밸브의 개도율을 제어하여 냉매량을 조절함으로써 냉동기의 출력을 제어할 수 있는데, 여기에 히터의 출력을 제어하는 알고리즘을 부가함으로써 더 정밀하게 항온항습기의 온습도를 제어할 수 있을 것이며, 이와 같이 냉동기 출력과 연동하는 히터의 출력 제어 기술이 부가되더라도 본원발명의 기술적 범위에 속함은 물론이다.
이와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술분야에 있어 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수 있다.
100 : 항온항습기 101 : 챔버
S : 챔버의 내부공간 102 : 냉동기
103 : 팽창밸브 150 : 히터
110 : 컨트롤러 121 : 온도센서
122 : 습도센서 131 : 온습도 제어 목표값 입력부
132 : 팽창밸브 개도율 설정부 141 : 온습도 제어 목표값 저장부
142 : 팽창밸브 개도율 저장부 143 : 온습도 영역정보 데이터베이스

Claims (4)

  1. 항온항습기(100)의 챔버(101)에 냉기를 공급하는 냉동기의 냉매량을 제어하여서 냉동기의 출력을 제어하기 위한 제어장치로서,
    항온항습기(100) 챔버(101)의 온도를 검출하는 온도센서(121);
    항온항습기(100) 챔버(101)의 습도를 검출하는 습도센서(122);
    항온항습기 챔버(101)의 제어목표 온도값[SP(T)]과 제어목표 습도값[SP(H)]이 저장되어 있는 온습도 제어 목표값 저장부(141);
    상기 온도센서(121)와 습도센서(122)로부터 입력되는 측정 온도값과 측정 습도값을 수신하고, 수신한 온습도값이 상기 온습도 제어 목표값 저장부(141)에 저장되어 있는 제어목표 온습도값과 일치하지 않는 경우, 상기 측정 온도값과 제어목표 온도값의 차이 또는 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차이를 기초로 하여 밸브개도 제어신호를 생성하여 이를 냉동기(102)의 팽창밸브(103)로 출력하는 컨트롤러(110);
    상기 컨트롤러(110)로부터 입력받은 밸브개도 제어신호에 기초하여 밸브의 포트를 열거나 닫아서 냉동기(102)의 냉매량을 조절하여 냉동기(102)의 냉동사이클에 공급하는 팽창밸브(103);
    항온항습기 챔버(101)의 온도값과 습도값에 따라서 복수의 온습도 영역으로 나누고, 나누어진 온습도 영역마다 일대일로 고유의 온습도 영역정보를 매칭하여서 저장하고 있는 온습도 영역정보 데이터베이스(143);
    상기 온습도 영역정보 데이터베이스(143)의 각 온습도 영역별로 상기 팽창밸브의 포트개도율을 저장하고 있는 팽창밸브 개도율 저장부(142)를 포함하여서 구성되고,
    상기 컨트롤러(110)는,
    상기 온도센서(121)와 습도센서(122)로부터 입력되는 측정 온도값과 측정 습도값에 해당하는 온습도 영역정보를 상기 온습도 영역정보 데이터베이스(143)에서 추출하고,
    상기 측정 온도값과 제어목표 온도값의 차이 또는 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차이를 기초로 하여서 상기 추출한 영역정보에 해당하는 팽창밸브 포트개도율을 팽창밸브 개도율 저장부(142)에서 읽어들이고, 읽어들인 포트개도율에 기초하여 밸브개도 제어신호를 생성한 후에 이를 팽창밸브(103)로 출력하며,
    상기 온습도 영역정보 데이터베이스(143)에 저장된 온습도 영역은,
    온도 범위가 0보다 크고 ~ 100 ℃ 미만이고 상대습도(이하에서는 습도라고 약칭함.) 범위가 0보다 크고 ~ 100 % 이하인 내부영역과, 상기 내부영역 이외의 영역인 외부영역으로 나누고,
    상기 내부영역은 온도값과 습도값에 따라서 다수의 소영역으로 나뉘고, 상기 외부영역은 습도값에 관계없이 측정온도가 0 ℃ 이하인 영역과, 습도에 관계없이 측정온도가 100 ℃ 이상인 영역과, 습도가 0인 영역으로 나뉘며,
    상기 컨트롤러(110)는,
    측정한 온습도가 상기 내부영역에 속하는 경우에는 측정 습도값과 제어목표 습도값의 차이를 기초로 상기 팽창밸브 개도율 저장부(142)에 저장된 포트개도율을 읽어들이고, 이 읽어들인 포트개도율에 따라서 밸브제어 개도신호를 생성하여서 상기 팽창밸브(103)로 출력하고,
    측정한 온습도가 상기 외부영역에 속하는 경우에는 측정 온도값과 제어목표 온도값의 차이를 기초로 상기 팽창밸브 개도율 저장부(142)에 저장된 포트개도율을 읽어들이고, 이 읽어들인 출력값을 밸브제어 개도신호로 변환하여서 팽창밸브(103)로 출력하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러(110)는,
    측정한 온습도가 상기 내부영역에 속하는 경우에 있어서,
    측정 습도값[PV(H)]이 제어목표 습도값[SP(H)]보다 작은 경우에는, 해당 온습도 영역의 상기 팽창밸브 개도율 저장부(142)에 저장된 하한 개도율을 읽어들인 후에 이를 밸브개도 제어신호로 생성하여 출력하고,
    측정 습도값과 제어목표 습도값의 차가 영(zero) 이상이고, 기준편차 이하인 경우, 측정 습도값과 측정 설정값의 차에 비례하는 제1 포트개도율을 연산하고, 상기 연산한 제1 포트개도율을 밸브개도 제어신호로 생성하여 출력하며,
    측정 습도값[PV(H)]과 제어목표 습도값[SP(H)]의 차가 기준편차보다 큰 경우에는 해당 온습도 영역의 상기 팽창밸브 개도율 저장부(142)에 저장된 상한 개도율을 읽어들인 후에 이를 밸브개도 제어신호로 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 항온항습기의 냉동기 제어장치.
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