KR20050105873A - 공기조화기의 전자팽창밸브 개도 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기의 전자팽창밸브 개도 제어방법에 관한 것으로, 전자팽창밸브의 개도를, 공기조화기의 운전중에 가변하는 실내외 온도,압축기 운전용량,실내외 풍량등을 실시간으로 적용하여, 최적의 값으로 설정함으로써, 시스템의 안전화 속도 및 신뢰성을 향상시키도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 냉방 또는 난방 부하에 따라 용량을 가변시키는 다수의 압축기와 전자팽창밸브의 개도값에 따라 냉매배관을 통하는 냉매유량을 가변시키는 공기조화기에 있어서, 과열도의 변화에 따른 전자팽창밸브의 개도값을 설정하는 과정과; 냉방운전 또는 난방운전중에 부하의 변동을 감지하고, 그 부하의 변동에 따른 개도값 보정치를 연산하는 과정과; 상기 전자 팽창밸브의 개도값과 개도값 보정치를 적용하여 실제 개도값을 검출하는 과정과; 상기 실제개도값으로 전자팽창밸브를 동작시키는 과정으로 수행한다.

Description

공기조화기의 전자팽창밸브 개도 제어방법{ELECTRONIC EXPANSION VALVE OPEN CONTROL METHOD FOR AIR CONDITIONER}

본 발명은 공기조화기의 전자팽창밸브 개도제어방법에 관한 것으로, 특히 전자팽창밸브의 개도를, 공기조화기의 운전중에 가변하는 실내외 온도,압축기 운전용량,실내외 풍량등을 실시간으로 적용하여, 최적의 값으로 설정하도록 한 공기조화기의 전자팽창밸브 개도제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는 저온저압의 기체상태인 냉매를 고온고압의 기체상태인 냉매로 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 고온고압의 기체상태인 냉매를 중온고압의 액체상태의 냉매로 변화시키는 응축기와, 상기 응축기에서 변화된 중온고압의 액체상태인 냉매를 저온저압의 액체상태의 냉매로 변화시키는 전자팽창밸브와, 저온저압의 액체상태 냉매를 기체 상태의 냉매로 변화시키는 증발기 및 냉난방모드에 따라 냉매의 유로를 바꾸어주는 사방밸브를 포함하여 구성된다.

상기 공기조화기에서 실내열교한기와 실외열교환기는 냉난방모드에 따라 그 역할이 달라지는데, 난방모드에서는 실내열교환기가 응축기 역할을 수행하고, 실외열교환기가 증발기 역할을 수행하는데 비하여 냉방모드에서는 실내열교환기가 증발기 역할을 수행하고 실외열교환기가 응축기 역할을 수행한다.

또한, 최근에는 서로 다른 용량을 가지는 다수의 압축기를 사용함으로써, 냉방부하 또는 난방부하에 따라 용량을 가변시킬 수 있도록 하여 냉방 및 난방 효율을 최적화할 수 있도록 하고 있다.

도1은 두개의 압축기를 채용한 공기조화기의 냉방 사이클을 도시한 구성도이다.

도1에 도시된 바와같이, 냉매를 고온고압의 기체 냉매로 압축하는 서로 다른 용량을 가진 제1 및 제2 압축기(11,12)와, 냉매를 실외공기와 열교환시켜 중온고압의 액체 냉매로 응축시키는 실외열교한기(14) 및 상기 실외 열교환기측으로 공기를 송풍시키는 실외팬(14a)과, 상기 실외열교환기(14)를 통과한 냉매를 저온저압의 액체 냉매로 감압시키는 전자팽창밸브(15)와 상기 전자팽창밸브를 통과한 냉매를 실내공기와 열교환시키는 실내열교환기(16) 및 상기 실내 열교환기(16)측으로 공기를 송풍시키는 실내팬(16a)과, 상기 실내열교환기(16)를 통과한 냉매로부터 액체 냉매를 분리하고 기체 냉매만 상기 제1 및 제2 압축기(11,12)로 공급하는 어큐뮬레이터 (17)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 두개의 압축기를 채용한 공기조화기는, 상기 제1 및 제2 압축기 (11,12)에의 압축된 냉매의 역류를 방지하는 체크밸브(11a,12a)와, 상기 제1 및 제2 압축기(11,12)를 통과한 냉매의 유로를 절환시켜 열교환기의 역할이 바뀌도록 하는 사방밸브(13)를 더 포함한다.

이와같은 공기조화기에 있어서, 전자팽창밸브는,기절성된 전자팽창밸브 개도값에 따라 냉매유량을 가변시키는데, 즉 전자팽창밸브는 과열도에 따라 기설정된 개도값으로 냉매유량을 가변시킨다.

이와같이 종래 전자 팽창밸브는, 압축기 용량 및 냉난방 운전상태에 따른 과열도에 따라, 기설정된 개도값으로 냉매유량을 가변시키는데, 즉 종래 전자 팽창밸브는, 공기조화기의 운전중에 가변하는 요소인, 실내외 온도 변화, 압축기 운전용량 변화, 실내외 풍량변화를 실시간으로 적용하지 못하고, 기설정된 일관된 전자팽창밸브의 개도값으로 공기조화기를 운전하기 때문에, 도2와 같이 현재 과열도가 목표과열도로 수렴하지 못하거나 수렴하는데 장시간이 걸리는 문제점이 있고, 또한 전자팽창밸브의 개도값이 실제 유입되는 냉매의 유입량에 비해 작게 설정되는 경우에 과열도가 낮아 액냉매가 유이되는 구간에서 압축기의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전자팽창밸브의 개도를, 공기조화기의 운전중에 가변하는 실내외 온도,압축기 운전용량,실내외 풍량등을 실시간으로 적용하여, 최적의 값으로 설정함으로써, 시스템의 안전화 속도 및 신뢰성을 향상시키도록 한 공기조화기의 전자 팽창밸브 개도 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉방 또는 난방 부하에 따라 용량을 가변시키는 다수의 압축기와 전자팽창밸브의 개도값에 따라 냉매배관을 통하는 냉매유량을 가변시키는 공기조화기에 있어서, 과열도의 변화에 따른 전자팽창밸브의 개도값을 설정하는 과정과; 냉방운전 또는 난방운전중에 부하의 변동을 감지하고, 그 부하의 변동에 따른 개도값 보정치를 연산하는 과정과; 상기 전자 팽창밸브의 개도값과 개도값 보정치를 적용하여 실제 개도값을 검출하는 과정과; 상기 실제개도값으로 전자팽창밸브를 동작시키는 과정으로 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 공기조화기의 전자 팽창밸브 개도 제어방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도3은 본 발명 공기조화기의 전자팽창 밸브 개도제어방법에 대한 실시예의 동작흐름도이다.

도3에 도시한 바와같이, 본 발명은 과열도의 변화에 따른 전자팽창밸브의 개도값을 설정하는 과정(SP1)과; 냉방운전 또는 난방운전중에 부하의 변동을 감지하고, 그 부하의 변동에 따른 개도값 보정치를 연산하는 과정(SP2,SP3)과; 상기 전자 팽창밸브의 개도값과 개도값 보정치를 적용하여 실제 개도값을 검출하는 과정(SP4)과; 상기 실제개도값으로 전자팽창밸브를 동작시키는 과정(SP5)으로 이루어지며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 과열도의 변화에 따른 전자팽창밸브의 개도값을 설정한다(SP1).

즉, 압축기의 목표과열도 및 이전 과열도차를 설정한 다음, 압축기의 현재 과열도를 측정하고, 그 현재 과열도와 상기 목표과열도로부터 현재 과열도차를 연산하여, 그 현재 과열도차와 상기 이전 과열도차로부터 과열도차의 변화량을 연산한 다음, 상기 과열도차 변화량으로부터 목표과열도에 이르기 위한 전자팽창 밸브 개도값을 설정한다.

그 다음, 사용자에 의해,선택된 냉방운전 또는 난방운전중에 부하의 변동을 감지하고(SP2), 그 부하의 변동에 따른 개도값 보정치를 연산한다(SP3);

이때, 상기 부하의 변동은, 실내외 온도 변화, 압축기 운전용량 및 실내외 풍량 변화에 의해 감지한다.

상기 개도값 보정치(X)는, 실험에 의해 ,하기의 일차식에 의해 연산된다.

[수학식]

X=aα+bβ+c

여기서, X는 개도값 보정치, α는 압축기의 운전 조건(실내온도,실외온도,실내풍량, 실외풍량중 어느 하나를 선택), β는 압축기 운전 용량, a는 압축기의 운전 조건 대 목표 전자팽창밸브 개도의 비례 상수, b는 압축기 운전 용량 대 목표 전자 팽창 밸브 개도의 비례 상수, c는 목표 전자팽창 밸브 개도의 오프셋.

그 다음, 상기 전자 팽창밸브의 개도값과 개도값 보정치를 적용하여 실제 개도값을 검출하는데(SP4), 즉 상기 전자 팽창밸브의 개도 설정값을, 상기 개도보정치로 나누어서 검출한다.

그 다음, 상기 실제개도값으로 전자팽창밸브를 동작시킨다(SP5).

도4는 본 발명에 의해, 목표과열도에 수렴하는 모습을 보인 파형도로서, 종래 도2에 비하여, 압축기 운전을 시작하여 안정될때까지 걸리는 시간이 단축됨을 알수 있는데, 즉 초기 기동제어시에는 전자팽창밸브의 개도값이 점진적으로 증가하다가 안정시의 시간대에 이르면 소정의 변동폭 범위안에서 빠르게 안정된 값으로 제어됨을 알 수 있다.

다시 말해서, 본 발명은 전자팽창밸브의 개도를, 공기조화기의 운전중에 가변하는 실내외 온도,압축기 운전용량,실내외 풍량등을 실시간으로 적용하여, 최적의 값으로 설정하도록 한 것이다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 전자팽창밸브의 개도를, 공기조화기의 운전중에 가변하는 실내외 온도,압축기 운전용량,실내외 풍량등을 실시간으로 적용하여, 최적의 값으로 설정함으로써, 시스템의 안전화 속도 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

도1은 두개의 압축기를 채용한 공기조화기의 냉방 사이클을 도시한 구성도.

도2는 종래 공기조화기의 전자팽창 밸브 개도제어방법에 따른 과열도의 변화량을 보인도.

도3은 공기조화기의 전자팽창밸브 개도 제어방법에 대한 실시예의 동작흐름도.

도4는 본 발명 공기조화기의 전자팽창 밸브 개도제어방법에 따른 과열도의 변화량을 보인도.

Claims (5)

1. 냉방 또는 난방 부하에 따라 용량을 가변시키는 다수의 압축기와 전자팽창밸브의 개도값에 따라 냉매배관을 통하는 냉매유량을 가변시키는 공기조화기에 있어서,

   과열도의 변화에 따른 전자팽창밸브의 개도값을 설정하는 과정과;

   냉방운전 또는 난방운전중에 부하의 변동을 감지하고, 그 부하의 변동에 따른 개도값 보정치를 연산하는 과정과;

   상기 전자 팽창밸브의 개도값과 개도값 보정치를 적용하여 실제 개도값을 검출하는 과정과;

   상기 실제개도값으로 전자팽창밸브를 동작시키는 과정으로 수행함을 특징으로 하는 공기조화기의 전자팽창밸브 개도제어방법.
2. 제1 항에 있어서, 과열도의 변화에 따른 전자팽창밸브의 개도값을 설정하는 과정은,

   압축기의 목표과열도 및 이전 과열도차를 설정하는 단계와;

   압축기의 현재 과열도를 측정하고, 그 현재 과열도와 상기 목표과열도로부터 현재 과열도차를 연산하는 단계와;

   상기 현재 과열도차와 상기 이전 과열도차로부터 과열도차의 변화량을 연산하는 단계와;

   상기 과열도차 변화량으로부터 목표과열도에 이르기 위한 전자팽창 밸브 개도값을 설정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 전자팽창밸브 개도 제어방법.
3. 제1 항에 있어서, 부하의 변동은,

   실내외 온도 변화, 압축기 운전용량 및 실내외 풍량변화에 의해 감지하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 전자 팽창밸브 개도 제어방법.
4. 제1 항에 있어서, 개도값 보정치는,

   하기의 일차식에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 전자팽창밸브 개도 제어방법.

   [수학식]

   X=aα+bβ+c

   여기서, X는 개도값 보정치, α는 압축기의 운전 조건(실내온도,실외온도,실내풍량, 실외풍량중 어느 하나를 선택), β는 압축기 운전 용량, a는 압축기의 운전 조건 대 목표 전자팽창밸브 개도의 비례 상수, b는 압축기 운전 용량 대 목표 전자 팽창 밸브 개도의 비례 상수, c는 목표 전자팽창 밸브 개도의 오프셋.
5. 제1 항에 있어서, 실제 개도값은,

   상기 전자 팽창밸브의 개도 설정값을, 상기 개도보정치로 나누어서 검출하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 전자팽창 밸브 개도 제어방법.