KR970011403B1 - 공기조화기의 제어방법 - Google Patents

Abstract

요약없음

Description

공기조화기의 제어방법

제1도는 본 발명에 관계된 제어방법의 제1실시예 있어서의 난방운전시 각 실내유닛의 동작을 나타내는 플로우챠트.

제2도는 본 발명에 관계된 제어방법의 제2실시예 있어서의 난방운전시 각 실내유닛의 동작을 나타내는 플로우챠트.

제3도는 제1,2도의 실시예가 적용되는 공기조화기의 냉동사이클을 나타내는 도면.

제4도는 제3도의 공기조화기 각 유닛간의 전기적인 접속을 나타내는 도면.

제5도는 제1도의 실시예에 있어서의 실내측열교환기의 온도 EO의 변화에 대한 실내 유닛의 운전변화를 나타내는 그래프도.

제6도는 냉방운전시의 각 실내유닛의 동작예를 나타내는 플로우챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 실외유닛2~5 : 실내유닛

6 : 냉매압축기7 : 사방향밸브

8 : 실외측열교환기11 : 실내측열교환기

12 : 전동밸브21~24 : 온도센서

25 : 신호선

본 발명은 1대의 실외유닛에 복수대의 실내유닛을 접속한 공기조화기에 있어서의, 각 실내유닛의 냉매공급량 제어에 관한 것이다.

이러한 종류의 종래제어로서는, 예컨대 일본국 특공평 2-8231호 공보에 개시되어 있다.

이런 종류의 종래제어는, 각 실내유닛의 열교환기 출입구간의 온도차를 소정의 온도차가 되도록 냉매유량 쓰로틀밸브의 열린정도를 조절하는 것이다.

그러나, 이런 종래기술에 있어서는, 난방운전시에 어느 실내유닛으로의 냉매공급량이 과대하게 되면, 그 실내유닛의 열교환기온도가 크게 상승하는 문제가 있다.

그래서, 본 발명은 이와같은 난방운전시에 있어서의 과부하를 방지하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위하여, 1대의 실외유닛에 복수대의 실내유닛을 냉동사이클이 구성되도록 냉매배관으로 접속하고, 각각의 실내유닛으로 공급되는 냉매의 량을 조정하는 전동밸브를 구비한 공기조화기에 있어서, 상기 실내유닛의 실내측열교환기의 온도와 목표온도와의 온도차 및 이 온도차의 시간변화량에 기초해서 퍼치추론으로부터 얻어지는 값을 따라서 상기 전동밸브의 개폐정도를 보정하는 과정과, 난방운전시에 상기 실내측열교환기의 온도가 소정의 온도 이상으로 된 때에 상기 전동 밸브를 소정의 개폐정도로 받는 과정을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 난방운전시, 실내측열교환기의 온도가 소정의 기준치보다 높게 된 경우, 냉매공급량조정을 위한 전동밸브가 강제적으로 닫히는 방향으로 제어된다.

이 제어는 다른 목적의 전동밸브제어와는 독립해서, 또는 그들과 조합되어서 실행된다.

실시예

다음으로 제3도를 참조하여, 본 발명의 적용되는 냉동사이클의 일예를 설명한다.

제3도는 1대의 실외유닛(1)에 4대의 실내유닛(2)~(5)을 접속한 경우의 냉매회로도이다.

제3도의 실외유닛(1)에 있어서, 6은 냉동압축기, 7은 사방향밸브, 8은 실외열교환기, 9는 캐필러리튜브(감압장치), 10은 어큘물레이터(accumulator)이다.

실내유닛(2)~(5)는 각각 냉매배관(13)~(16),(17)~(20)에 의하여 실외유닛(1)에 접속되어 있다.

실내유닛(2)~(5)의 구성은 동일한 것으로, 실내유닛(5)를 예를들어 설명하면, 11은 실내측열교환기, 12는 냉매의 분류량을 제어하기 위한 전동밸브이다.

전동밸브(12)는 도시하지 않은 스텝모터로 구성되며, 그 개방도(열림량)는 스텝모터의 회전각으로 결정된다.

일예로서 스텝모터의 가변스텝범위가 0~500스텝의 전동밸브를 사용한 경우는, 스텝모터를 정(+) 또는 부(-)측으로 회전시킴에 따라 전동밸브의 개방도를 변하게 할 수 있다.

제3도에 있어서, 21~24는 온도센서이다.

센서(21)는 냉방운전시에 사방향밸브(7)로부터 나오는 냉매온도를 검출하며, 센서(22)는 난방운전시에 사방향밸브(7)로부터 나오는 냉매온도를 검출한다.

또, 센서(23)는 실외측열교환기(8)의 온도를 검출하며, 센서(24)는 실내측열교환기(11)의 온도를 검출한다.

이 냉매사이클에 있어서, 방향밸브(7)이 실선으로 나타낸 상태로 있을때는 실내측열교환기(11)에서 냉방운전이 행해진다.

즉, 압축기(6)에서 압축된 고온고압의 냉매가 실외측열교환기(8)로부터 실내측열교환기(11)로 흐르며, 실외측열교환기(8)에서 냉매의 응축작용이 행해지며, 실내측 교환기(11)에서 증발작용이 행해진다.

즉, 압축기(6)에서 압축된 고온고압의 냉매가 실외측열교환기(8)로부터 실내측열교환기(11)로 흐르며, 실외측열교환기(8)에서 냉매의 응축작용이 행해지며, 실내측 교환기(11)에서 증발작용이 행해진다.

사방향밸브(7)이 점선으로 나타내는 상태로 전환되면 실내측열교환기(11)에서 난방운전이 행해진다.

즉, 압축기(6)에서 압축된 고온고압의 냉매가 실내측열교환기(11)로부터 실외측열교환기(8)로 흘러 실내측열교환기(11)에서 냉매의 응축작용이 행해지며 실외측열교환기(8)에서 증발작용이 행해진다.

제4도는 본 공기조화기에 있어서, 실외유닛(1)과 4대의 실내유닛(2)~(5)가 신호선(25)으로 접속되어 있는 상태를 나타낸다.

이 신호선(25)를 통하여, 그들 유닛(1)~(5)상호간에서 신호의 송수신이 행해진다.

각 실내유닛(2)~(5)로부터는 운전신호, 냉방운전신호, 난방운전신호, 필요냉동능력신호, 실내온도신호, 실내측열교환기의 온도신호, 능력에 따른 밸브개방도 보정신호(마스터가 되는 실내유닛만이 출력), 이상신호등이 출력된다.

또, 실외유닛(1)로부터는 최대실내온도신호, 온도센서(21)~(23)의 온도신호, 냉방운전신호, 난방운전신호, 제상운전신호, 이상신호등이 출력된다.

각 유닛(1)~(5)는 이들의 신호를 토대로 각각의 운전을 제어한다.

제1도는 본 발명에 따른 난방운전시의 실내유닛(2)~(5)의 주된 제어의 일실시예를 나타내는 플로우챠트이다.

다음으로 이를 스텝순으로 설명한다.

스텝 S1 : 실내유닛[예를들면, 실내유닛(5)]가 설치되어 있는 공간(1방에 복수의 실내유닛을 설치한 경우 및 다른방에 설치한 경우, 어디에도 좋다.)의 온도(실내온도)E와 이 실내유닛(5)의 열교환기(11)의 온도 EO를 측정하여 실내유닛(5)의 기억부(도시생략)에 기억한다.

스텝 S2 : 스텝 S1에서 기억부에 기억된 실내온도 E와 실내측열교환기의 온도 EO를 신호선(25)를 통해서 실외유닛(1)에 송신한다.

스텝 S3 : 실외유닛(1)은 전실내유닛(2)~(5)로부터 보내져오는 실내온도 E의 최대치를 최대실내온도 Emin로 해서, 이 최대실내온도 Emin를 돈도센서(22)가 측정한 냉매온도 DTC를 신호선(25)로 송출하고, 실내유닛은 이 최대실내온도 Emin과 냉매온도 DTC를 수신하여 기억부에 기억한다.

스텝 S4 : 통상의 운전제어를 행한다.

즉, 실내측송풍기의 풍속설정이나 표시 등의 제어를 행한다.

스텝 S5 : 기억부에 기억된 실내측열교환기의 온도 EO가 소정치, 예를들면 "60" 이상인가 아닌가를 판단한다.

결과가 아니면 스텝 S6으로 진행하며, EO60이면 스텝 S7로 진행한다.

스텝 S6 : 30초의 타이머를 사용하여, 스텝 S1~스텝 S5를 반복하면서 30초마다 스텝 S8 이하의 제어를 행한다.

스텝 S7 : 스텝 S5에서 EO60으로 판단되면, 전동밸브의 구동모터에 30초동안 "50"펄스의 비율로 펄스를 부여하여, 전동밸브를 강제적으로 닫히게 한다.

결국, 과대한 냉매공급을 강제적으로 억제한다.

이 동작은 EO60의 상태가 해소될 때까지 계속되며, 그 동안에는 스텝 S8 이하의 제어는 실행되지 않는다.

스텝 S8 : EO <60인 경우에는, 30초마다 스텝 S8 이하의 동작이 실행된다.

이 스텝 S8에서는 기억부에 기억된 최소실내온도 Emin과 실내온도 E로부터, 실내온도차(=E-Emin)의 연산을 행하여 그 값 X를 기억부에 기억한다.

또한, 실내온도차 X는 정수로 하며, 소수점 이하는 사사오입하여 구한다.

스텝 S9 : X>Y의 판단을 행하여 이 조건을 만족한 때, 결국 실내온도차 X가 비교적 큰때는 스텝 S11로 진행하고, 이 조건을 만족하지 않은 때 결국, 실내온도차가 X가 비교적 작은 때는 스텝 S10으로 진행한다.

또한, 그 값 Y는 실내온도차의 대소정도를 판단하기 위해 미리 설정된 기준치이다.

스텝 S10 : 실내온도차가 X가 비교적 작은 경우에는, 능력에 맞는 밸브개방도 보정을 행한다. 이 제어의 상세한 설명은 후술한다.

스텝 S11 : 실내온도차 X가 비교적 큰 경우에는 플래그 F의 판단을 행한다.

F≠1인 때는 스텝 S12 및 스텝 S13을 행하며, F=1인 때에는 스텝 S14를 행한다.

또한, 플래그 F의 클리어는 스텝 S10에서 밸브개방도 보정을 한 후, 스텝 S15에서 행한다.

스텝 S12 : 전동밸브의 밸브열린정도를 1/2X정도 닫는다.

스텝 S13 : 플래그 F를 F=1로 세트한다.

따라서, 실내온도차 X가 기준차 Y보다 작은 때에는 스텝 S12의 제어가 1회 행해지며, 이후는 이 스텝 S12의 제어는 행해지지 않는다.

스텝 S14 : 분류비조정을 위한 밸브개방도 보정과 능력에 맞는 밸브개방도 보정을 교대를 실행한다.

따라서, 실내온도차 X가 기준치 Y보다 작은 때에는 이 양 보정이 30초마다 교대를 행해진다.

즉, 이 제1도의 운전방법에 있어서는, 실내측열교환기의 온도 EO가 높은 때는 후술하는 분류비조정을 위한 밸브개방도 보정이나 능력에 맞는 밸브개방도 보정을 실행하지 않고, 전동밸브를 강제적으로 닫는 방향으로 보정한다.

제2도는 난방운전시 실내유닛의 주된 제어의 다른 실시예를 나타내는 플로우챠트이다.

이하, 제1도에 나타낸 난방운전시 플로우챠트와의 상위점만을 설명한다.

스텝 S5에서, EO60으로 판단되어서 스텝 S7로 진행하고, 여기서 밸브 개방도를 강제적으로 닫는 방향으로 보정한 후, 스텝 S6으로 진행한다.

즉, 이 제2도의 제어에서는 EO60인 경우에도, 30초마다 스텝 S8 이하의 제어가 실행된다.

결국, 실내측열교환기의 온도 EO가 높은 때에는 분류비조정을 위한 밸브개방도 보정, 또는 능력에 맞는 밸브개방도 보정에 더하여 전동밸브가 강제적으로 닫히는 방향으로 보정된다.

다음으로 상술한 분류조정을 위한 밸브개방도 보정과 능력에 맞는 밸브개방도 보정의 상세한 설명을 한다.

먼저, 분류비조정을 위한 밸브개방도 보정을 설명한다.

이것은 환언하면, 전실내유닛(2)~(5)의 측정한 실내온도중의 최대치 Emin과 각각의 실내유닛이 측정한 실내온도 E와의 차 X에 따라 각 전동밸브의 열림량을 변경하는 제어이다.

제1도를 참조하여, 스텝 S8에서 구해진 실내온도차 X에 대응하는 스텝수의 펄스를 펄스를 전동밸브의 스텝모터에 부여하여 전동밸브의 개방도를 실온차 X에 대응하는 양만큼 닫는다.

즉, 분류비조정을 위한 밸브개방도 보정은, 제1도의 플로우챠트에 나타낸 바와같이 스텝 S9에서 온도차 X=E-Emin의 소정의 값 Y보다도 큰 때에는 스텝 S12 혹은 스텝 S14에서 행해진다.(스텝 S14에 있어서는 능력에 맞는 밸브개방도 보정과 분류비조정을 위한 밸브개방도 보정이 교대로 행해진다).

여기에서는 실내온도가 가장 낮은 실내유닛의 실내측 열교환기에 흐르는 냉매량을 증가시키기위해, 다른 실내측열교환기에 접속된 전동밸브를 닫는다.

예를들면, 실내유닛을 설치한 공간의 내, 실내온도가 비교적 높은 공간이 1개 존재하는 때, 그 공간에 설치된 실내유닛의 전동밸브를 온도차 X에 맞게 닫아, 그 실내측열교환기에 흐르는 냉매량을 감소시켜(다른 실외열교환기로는 상대적으로 흐르는 냉매량이 증가한다) 다른 공간과의 온도차가 없게 하도록 한다.

다음으로, 능력에 맞는 밸브개방도 보정에 대하여 설명한다.

이것은 환언하면, 냉동사이클중의 냉매의 응축온도가 목표의 온도로 되도록 전동밸브의 열림량을 변경하는 제어이다.

즉, 온도센서(24)가 측정한 냉매의 응축온도와 그 목표온도와의 편차 e와, 전회의 온도차 e와 금회의 온도차 e와의 차 △e를 사용해 퍼지연산을 행하여 밸브개방도의 보정치를 산출하고, 이 산출치에 맞게 전동밸브에 그 개폐량을 보정하기 위한 펄스를 출력한다.

더욱 상세히는, 제1도의 플로우챠트에 나타낸 바와같이 스텝 S9의 판정결과(온도차 X=E-Emin과 소정치 Y와의 비교결과)에 관계없이 스텝 S10 혹은 스텝 S14에서 행해진다.(스텝 S14에 있어서는 능력에 맞는 밸브개방도 보정과 분류비조정을 위한 밸브개방도 보정이 교대로 행해진다.)

여기에서는 실내측열교환기(11)에 있어서의 냉매의 응축온도를 온도센서(24)로서 측정하고, 목표온도(설정온도에 의해 결정되는 온도)에 근접하도록 전동밸브의 밸브개방도를 제어한다.

이 밸브개방도의 량은 응축온도와 목표온도와의 편차e와, 전회의 편차e와 금회의 편차e의 차 △e를 사용하고 퍼지연산을 이용해서 +4펄스(전동밸브를 닫는 방향)~-4펄스(전동밸브를 여는방향)의 범위에서 연산된다.

또한, 이 보정용 펄스수는 전실내유닛(2)~(5)에 공통적으로 사용된다.

즉, 실내유닛(2)~(5)의 어딘가에서 이 보정용 펄스수를 연산해서 다른 실내유닛에 공급한다.

다른 실내유닛은 이 보정용 펄스수를 기초로 하여 전동밸브의 개폐량 보정을 행한다.

따라서, 전실내유닛(2)~(5)의 전동밸브개폐량은 동시에 보정된다.

퍼지연산으로서는, 통상적으로 사용되는 규칙을 이용하는 것이 가능함으로 상세한 설명은 생략한다.

전자의 멤버쉽함수 및 후자의 멤버쉽함수는 가장 적합한 밸브개방도의 보정치가 얻어지도록 설정한다.

또, 퍼지연산의 출력이 +4~-4의 범위가 되도록 후자의 멤버쉽함수가 설정된다.

이 밸브개방도의 보정치를 산출하는 방법으로서는 퍼지연산에 한정하는 것은 아니며, PID제어나 AI기술을 이용한 연산이라도 좋다.

제5도는 제1도의 실시예를 예로들어서 실내측열교환기의 온도 EO의 변화에 대한 실내유닛의 운전 변화를 나타낸 것이다.

실내측열교환기의 온도 EO가 60이상으로 되면 퍼지추론을 실행하지 않고, 전동밸브에 +50의 보정펄스(전동밸브를 닫는 방향)를 출력한다.

이때, 세이브밸브(압출기의 부하를 줄이기 위해 설치된 바이패스밸브)는 OFF인채로 있으며, 실외유닛의 풍속(실외유닛의 실외측열교환기에 송풍을 행함)을 H(고) 또는 L(저)로 제어하고 있다.

또한, 실외유닛의 풍속은 외기온도에 기초하여 H/L로 변화해서 실외측 열교환기의 열교한을 제어한다.

상기한 펄스수 +50의 보정에서도, 아직 실내측열교환기의 온도 EO가 내려가지 않은 때는 계속 30초마다 +50씩 전동밸브를 닫는다.

또, 실내측열교환기온도 EO가 더욱 상승하여 64도 이상으로 된 때에는, 세이브밸브를 ON으로 하여 압축기의 운전능력을 줄이며, 또 실내유닛의 풍속을 정지하여 실외측열교환기에서의 열교환량을 줄인다.

실내측열교환기온도 EO가 대향한 보호동작의 결과로서 저하하며, 그 저하에 맞춰서 각각의 보호동작을 해제한다.

이상, 난방운전의 경우를 설명했으나, 냉방운전의 경우의 실내유닛의 제어동작예를 제6도에 나타낸다.

이 냉방운전에서는 실내온도차 X가 미리 설정한 제1기준치 Y1보다 크거나, 제2기준치 Y2(Y1>Y2)보다 작거나, 또는 양 기준치의 사이에 있는 가에 따라 분류비조정을 위한 밸브개방도 보정, 능력에 맞는 밸브개방도 보정, 또는 양 보정의 실행이 번갈아 선택적으로 이루어진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 실내측열교환기의 온도가 높은때에는, 냉매유량밸브를 강제적으로 닫히는 보정을 함으로, 실내측열교환기로의 과대한 냉매공급을 방지할 수 있다.

Claims (1)

1대의 실외유닛(1)에 복수대의 실내유닛(2)~(5)를 냉동사이클이 구성되도록 냉매배관(13)~(16),(17)~(20)으로 접속하고, 상기 실내유닛으로 공급되는 냉매의 량을 조정하는 전동밸브(12)를 각 실내유닛(2)~(5)에 설치한 공기조화기에 있어서, 난방운전시, 각 실내유닛(2)~(5)의 실내측열교환기(11)의 온도를 검출하여, 검출된 온도가 소정온도 이상의 경우에는 해당 실내유닛의 전동밸브를 소정량 폐쇄하고, 그후, 이 검출온도와 목표온도와의 온도차 및 이 온도차의 시간변화량에 기초하여 퍼치추론으로부터 얻어지는 값에 따라 해당 전동밸브(12)의 개폐도를 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.