KR20090010889A

KR20090010889A - 유량제어 밸브 및 유량제어방법

Info

Publication number: KR20090010889A
Application number: KR1020080067377A
Authority: KR
Inventors: 마사시 타케사코; 준 미즈타카; 단 모리타
Original assignee: 야마타케 코포레이션
Priority date: 2007-07-24
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2009-01-30
Also published as: TW200907619A; JP2009031866A; CN101354801A

Abstract

유체의 유량을 적절히 조절한다. 밸브(8)는, 유체가 유입하는 유로를 개폐하는 밸브 본체(81)와, 유로를 통과하는 유체의 유량을 계측하는 유량 센서(82)와, 제어장치로부터 출력된 조작량을 유량으로 환산하는 유량 환산부(83)와, 유량 센서(82)에 의해 계측된 통과 유량이 유량 환산부(83)에 의해 환산된 유량과 일치하도록 밸브 본체(81)의 개방 정도를 조절하는 개방 정도 조절부(84)를 구비한다.

밸브, 밸브 본체, 유량 센서, 유량 환산부, 개방 정도 조절부

Description

유량제어 밸브 및 유량제어방법{FLOW CONTROL VALVE AND FLOW CONTROL METHOD}

본 발명은, 공조 제어시스템 등에 사용되는 유량제어 밸브 및 유량제어 밸브에 있어서의 유량제어방법에 관한 것이다.

종래, 공조 제어시스템에 있어서 실내의 온도 제어 혹은 습도 제어를 행할 때는, 설정 온도와 실내 온도의 온도 편차 혹은 설정 습도와 실내 습도의 습도 편차에 근거하여 PID연산에 의해 조작량을 결정하고, 이 조작량에 의해 밸브의 개방 정도를 조절하여, 공조기에 냉온수를 공급하고 있었다(예를 들면 특허문헌 1참조).

[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개평 11-211191호

종래의 공조 제어시스템에서는, 공조 부하에 맞는 용량의 공조기, 배관, 밸브가 선정되지 않고, 용량이 큰 공조기, 배관, 밸브가 선정되어 있을 경우, PID연산의 조작량을 그대로 사용하여 밸브의 개방 정도를 조절하면, 공조기에 흐르는 냉온수의 유량이 과대하게 된다는 문제점이 있었다. 그리고, 이러한 경우, 과대한 유량에 의한 과잉 제어(과잉 냉방, 과잉 난방)와 그 과잉 제어를 억제하는 제어가 교대로 일어나는 헌팅이 발생하고, 또한 과대한 유량에 의해, 냉온수를 생성하는 열원기의 운전 효율이 악화된다는 문제점이 있었다. 또한, 이상의 문제점은, 공조 제어시스템에 한정되지 않고, 밸브를 사용하여 유체의 유량을 제어하는 시스템이면 마찬가지로 발생할 수 있다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 행하는 것으로, 공조기 등의 부하 기기를 흐르는 유체의 유량을 적절히 조절할 수 있는 유량제어 밸브 및 유량제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 유체가 유입하는 유로를 개폐하는 밸브 본체를 구비하고, 이 밸브 본체의 개방 정도에 따라 상기 유체의 유량을 조절가능한 유량제어 밸브로서, 제어장치로부터 출력된 조작량을 유량으로 환산하는 유량환산 수단과, 상기 유로를 통과하는 유체의 유량을 계측하는 유량계측 수단과, 이 유량계측 수단에 의해 계측된 통과 유량이 상기 유량환산 수단에 의해 환산된 유량과 일치하도록 상기 밸브 본체의 개방 정도를 조절하는 개방 정도 조절 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한 본 발명의 유량제어방법은, 제어장치로부터 출력된 조작량을 유량으로 환산하는 유량환산 순서와, 상기 유로를 통과하는 유체의 유량을 계측하는 유량계측 순서와, 이 유량계측 순서에 의해 계측된 통과 유량이 상기 유량환산 순서에 의해 환산된 유량과 일치하도록 상기 밸브 본체의 개방 정도를 조절하는 개방 정도 조절 순서를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 유량제어 밸브가 제어장치의 조작량 출력에 맞는 유량을 연산하고, 계측한 유체의 통과 유량이 연산한 유량과 일치하도록 밸브 본체의 개방 정도를 조절함으로써, 공조기 등의 부하 기기를 흐르는 유체의 유량을 적절히 조절할 수 있다. 이에 따라 본 발명에서는, 과대한 유량에 의한 제어의 헌팅을 극적으로 개선할 수 있다. 또한 본 발명의 유량제어 밸브를 공조 제어에 적용했을 경우에는, 냉온수(유체)를 생성하는 열원기의 운전 효율의 악화를 극적으로 개선할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공조 제어시스템의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 1에 있어서, 1은 냉수나 온수 등의 열매를 생성하는 열원기, 2는 열원기(1)가 생성하는 냉온수를 반송하는 펌프, 3은 복수의 열원기(1)로부터의 냉온수 를 혼합하는 공급 헤더, 4는 공급수 관로, 5는 공급 헤더(3)로부터 공급수 관로(4)를 통해 보내져 오는 냉온수의 공급을 받는 공조기, 6은 환수 관로, 7은 공조기(5)에 있어서 열교환 되어 환수 관로(6)를 통해 보내져 오는 냉온수가 되돌아오는 환수 헤더, 8은 공급 헤더(3)로부터 공조기(5)에 공급되는 냉온수의 유량을 제어하는 밸브, 9는 공조기(5)로부터 내보내진 급기의 온도를 계측하는 급기온도센서, 10은 공조 제어장치, 11은 공조기(5)의 코일, 12는 송풍기이다.

펌프(2)에 의해 압송되어 열원기(1)에 의해 열량이 부가된 열매(熱媒)는, 공급 헤더(3)로 혼합되고, 공급수 관로(4)를 통해 공조기(5)에 공급되어, 공조기(5)를 통과하여 환수 관로(6)에 의해 환수로서 환수 헤더(7)에 이르고, 다시 펌프(2)에 의해 압송된다. 이와 같이, 열매는 이상의 경로를 순환한다. 예를 들면 열원기(1)를 냉동기로 했을 경우, 열매는 냉수이며, 열원기(1)를 가열기로 했을 경우, 열매는 온수이다.

공조기(5)는, 공조 제어 에어리어가 되는 실내로부터 공조 제어시스템으로 되돌아오는 공기(還기)와 외기와의 혼합 공기를, 냉온수가 통과하는 코일(11)에 의해 냉각 또는 가열하고, 냉각 또는 가열한 급기를 송풍기(12)에 의해 공조 제어 에어리어가 되는 실내로 보낸다.

본 실시예는, 밸브(8)가 유량계측 기능을 구비하고, 공조 제어장치(10)의 조작량 출력을 받고, 이 조작량 출력에 맞는 유량을 연산하여, 계측한 밸브 통과 유량이 연산한 유량과 일치하도록 자신의 개방 정도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

도 2는 밸브(8)의 구성예를 나타내는 블럭도이다. 밸브(8)는, 공조기(5)를 통과한 냉온수가 유입하는 유로를 형성하는 밸브 박스(80)와, 유로를 개폐하는 밸브 본체(81)와, 유로를 통과하는 냉온수의 유량을 계측하는 유량 센서(유량계측 수단)(82)와, 공조 제어장치(10)로부터 출력된 조작량을 유량으로 환산하는 유량 환산부(83)와, 유량 환산부(83)가 환산한 유량값과 유량 센서(82)에 의해 계측된 유량값에 의거하여 밸브 본체(81)의 개방 정도를 조절하는 개방 정도 조절부(84)를 갖는다.

유량 센서(82)의 예로서는, 센서부에 유로저항을 설치하고, 유로 전후 압력을 계측하여 차압으로부터 유량을 연산하는 차압식(오리피스식 등) 유량 센서나, 삽입부의 전자장이 유체의 흐름에 의해 발생하는 편차를 검출하는 전자식 유량 센서 등이 있다.

이하, 본 실시예의 공조 제어시스템의 동작에 대하여 설명한다. 도 3은 공조 제어장치(10)의 동작을 나타내는 플로챠트, 도 4는 밸브(8)의 동작을 나타내는 플로챠트이다.

우선, 공조 제어장치(10)는, 급기온도센서(9)에 의해 계측된 급기 온도를 나타내는 급기온도신호를 수신한다(도3 스텝S1).

그리고, 공조 제어장치(10)는, 급기온도센서(9)에 의해 계측된 급기 온도가 오퍼레이터 또는 실내의 거주자에 의해 설정된 온도설정 값과 일치하도록 공조기(5)를 제어한다. 즉, 공조 제어장치(10)는, 온도 설정값과 급기 온도의 편차에 의거하여 예를 들면 PID연산에 의해 조작량을 산출하고(스텝S2), 산출한 조작량을 밸브(8)에 출력한다(스텝S3).

이상과 같은 도 3에 나타내는 처리가, 공조 제어시스템이 동작 정지할 때까지(도3 스텝S4에 있어서 YES), 반복해서 행해진다.

또한, 습도센서(도시하지 않음)에 의해 급기의 습도를 계측하고, 공조 제어장치(10)가 습도 설정값과 현재의 급기 습도의 편차에 의거하여 조작량을 산출하도록 해도 된다.

한편, 밸브(8)의 유량 환산부(83)는, 공조 제어장치(10)로부터 출력된 조작량을 나타내는 조작량 신호를 수신한다(도4 스텝S1O). 그리고, 유량 환산부(83)는, 수신한 조작량을 유량값으로 환산한다(스텝S11). 유량 환산부(83)의 내부에는, 도 5에 나타내는 바와 같은 조작량과 유량의 관계가 예를 들면 테이블이나 수식의 형태로 미리 등록되어 있다. 유량 환산부(83)는, 이 미리 등록된 관계에 의거하여 조작량으로부터 유량을 연산한다.

공조기(5) 등의 부하 기기의 설계 최대유량은, 밸브(8)가 조립되는 부하 기기의 용량, 공조를 하는 공간의 부하용량으로부터 계산된다. 이 설계 최대 유량값을 조작량 100％에 할당한다. 그리고, 조작량과 부하 기기의 설계 유량의 관계를 나타내는 함수(유량 특성)가 도 5에 나타내는 직선적인 관계에 있는 것으로 하고, 상기 설계 최대 유량값과 조작량이 0％일 때의 유량값 0을 사용하여 함수를 구하고, 이 함수를 유량 환산부(83) 안의 기억부에 미리 등록해 두면 된다.

밸브(8)의 유량 센서(82)는, 유로를 통과하는 냉온수의 유량(밸브 통과 유량)을 계측하고, 개방 정도 조절부(84)는, 유량 센서(82)에 의해 계측된 밸브 통과 유량을 나타내는 유량신호를 수신한다(스텝S12). 그리고, 개방 정도 조절부(84)는, 유량 센서(82)에 의해 계측된 밸브 통과 유량의 값이 유량 환산부(83)에 의해 환산된 유량값과 일치하도록 밸브 본체(81)의 개방 정도를 조절한다(스텝S13).

이상과 같은 도 4에 나타내는 처리가, 공조 제어시스템이 동작 정지할 때까지(도 4 스텝S14에 있어서 YES), 반복해서 행해진다.

이와 같이 하여, 본 실시예에서는, 밸브(8)가 공조 제어장치(10)의 조작량 출력에 맞는 유량을 연산하고, 계측한 밸브 통과 유량이 연산한 유량과 일치하도록 밸브 본체(81)의 개방 정도를 자신이 조절함으로써, 공조기(5)를 흐르는 냉온수의 유량을 적절히 조절할 수 있다. 이에 따라 본 실시예에서는, 과대한 유량에 의한 제어의 헌팅과 열원기(1)의 운전 효율의 악화를 극적으로 개선할 수 있고, 보다 양호한 공조 제어를 행할 수 있다.

또한, 본 실시예에서 설명한 공조 제어장치(10)는, CPU, 기억장치 및 인터페이스를 구비한 컴퓨터와 이들의 하드웨어 자원을 제어하는 프로그램에 의해 실현할 수 있다. 마찬가지로, 밸브(8)의 유량 환산부(83)와 개방 정도 조절부(84)는, 컴퓨터와 프로그램에 의해 실현할 수 있다. 이것들의 컴퓨터의 CPU는, 각각의 기억장치에 격납된 프로그램에 따라, 실시예에서 설명한 처리를 실행한다.

또한 본 실시예에서는, 유량제어 밸브의 적용예로서 공조 제어시스템을 예로 들어서 설명했지만, 이것에 한정하는 것은 아니고, 유량제어 밸브를 사용하여 유체의 유량을 제어하는 시스템이면 마찬가지로 적용할 수 있다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명은, 유량제어 밸브에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공조 제어시스템의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 2는 도 1의 공조 제어시스템에 있어서의 밸브의 구성예를 나타내는 블럭도이다.

도 3은 도 1의 공조 제어시스템에 있어서의 공조 제어장치의 동작을 나타내는 플로챠트이다.

도 4는 도 1의 공조 제어시스템에 있어서의 밸브의 동작을 나타내는 플로챠트이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 있어서 조작량과 유량의 관계의 일 예를 나타내는 도면이다.

[부호의 설명]

1 : 열원기 2 : 펌프

3 : 공급 헤더 4 : 공급수 관로

5 : 공조기 6 : 환수 관로

7 : 환수 헤더 8 : 밸브

9 : 급기온도센서 10 : 공조 제어장치

11 : 코일 12 : 송풍기

80 : 밸브박스 81 : 밸브 본체

82 : 유량 센서 83 : 유량 환산부

84 : 개방 정도 조절부

Claims

유체가 유입하는 유로를 개폐하는 밸브 본체를 구비하고, 이 밸브 본체의 개방 정도에 따라 상기 유체의 유량을 조절가능한 유량제어 밸브로서,

제어장치로부터 출력된 조작량을 유량으로 환산하는 유량환산 수단과,

상기 유로를 통과하는 유체의 유량을 계측하는 유량계측 수단과,

이 유량계측 수단에 의해 계측된 통과 유량이 상기 유량환산 수단에 의해 환산된 유량과 일치하도록 상기 밸브 본체의 개방 정도를 조절하는 개방 정도 조절 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 유량제어 밸브.
유체가 유입하는 유로를 개폐하는 밸브 본체를 구비한 유량제어 밸브로, 상기 밸브 본체의 개방 정도를 조절함으로써 상기 유체의 유량을 제어하는 유량제어방법으로서,

제어장치로부터 출력된 조작량을 유량으로 환산하는 유량환산 순서와,

상기 유로를 통과하는 유체의 유량을 계측하는 유량계측 순서와,

이 유량계측 순서에 의해 계측된 통과 유량이 상기 유량환산 순서에 의해 환산된 유량과 일치하도록 상기 밸브 본체의 개방 정도를 조절하는 개방 정도 조절 순서를 구비하는 것을 특징으로 하는 유량제어방법.