KR0142278B1 - 공기조화장치의 온도 및 습도의 비간섭 제어장치 - Google Patents

공기조화장치의 온도 및 습도의 비간섭 제어장치

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KR0142278B1
KR0142278B1 KR1019940002892A KR19940002892A KR0142278B1 KR 0142278 B1 KR0142278 B1 KR 0142278B1 KR 1019940002892 A KR1019940002892 A KR 1019940002892A KR 19940002892 A KR19940002892 A KR 19940002892A KR 0142278 B1 KR0142278 B1 KR 0142278B1
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데츠지 야마시타
야스히로 아라이
모리오 히라하라
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니시무로 다이조
가부시키가이샤 도시바
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Abstract

본 발명은 공기조화장치의 제어장치에 관한 것으로써, 공기조화장치를 양호한 응답성 및 안정성을 가지고 제어가능하게 하여 실내 공간의 쾌적성을 향상시키는 것을 목적으로 하고, 실내온도설정신호와 실내온도신호 및 실내습도설정신호와 실내습도신호와의 각 비교값을 기초로 실외팬(6)의 회전수와 압축기(1)의 회전수를 비간섭으로 제어하는 실외팬회전수제어신호 및 압축기회 전수제어신호를 연산, 출력하는 비간섭연산수단(11)을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

공기조화장치의 온도 및 습도의 비간섭 제어장치
제1도는 본 발명에 따른 비간섭 제어장치의 실시예를 나타내는 시스템 구성도;
제2도는 상기 실시예에 있어서의 비간섭 연산수단부분 등의 블록도;
제3도는 상기 싱시예에 있어서의 비간섭 제어작용을 설명하는 도면;
제4도는 상기 싱시예에 의한 비간섭 제어를 행한 경우의 실내온도, 습도의 변화 특성예를 나타내는 도면;
제5도는 상기 제4도의 비교예를 나타내는 특성도;
제6도는 상기 제1도의 시스템구성에서 실내외의 일정 공기 분위기 조성하에서 실외팬 회전수와 압축기 회전수를 변화시킨 경우의 실내기 팬으로부터 나타나는 안정시의 온도, 습도 특성을 설명하는 도면;
제7도는 상기 실시예에 있어서 실내 온도 검출수단과 실내 습도 검출수단의 설치위치를 원격제어장치의 내부로 했을 때의 도면;
제8도는 상기 실시예에 있어서 실내온도 검출수단과 실내습도 검출수단의 설치위치를 실내기의 실내공기 흡입부로 했을 때의 도면이고,
제9도는 상기 실시예에 있어서 실내온도 검출수단과 실내습도 검출수단의 설치위치를 실내기의 공기 토출부로 했을 때의 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1:압축기6:실외팬
9:실내온도 검출수단10:실내습도 검출수단
11:비간섭 연산수단16:실내온도 설정수단
17:실내습도 설정수단18:신호입력부
21:공기조화장치26:원격제어장치
27:실내기
본 발명은 공기조화장치의 제어장치에 관한 것이다.
실내기에 응축기 및 증발기로 기능하는 2개의 실내열 교환기가 구비되어 있어서 사이클드라이를 구성하는 공기조화장치의 종래 제어장치에서는, 실외팬의 회전수를 조작하여 실내온도를, 또 압축기의 회전수를 조작하여 실내습도를 각각 단독으로 제어하였다.
그러나 실외팬의 회전수를 조작하면 실내온도 뿐만 아니라 실내습도도 변화한다. 마찬가지로, 압축기 회전수를 조작하면 실내습도 뿐만 아니라 실내온도도 변화한다는 문제가 있고, 종래의 제어장치에서는 안정된 제어가 이루어지지 않았으며, 목표온도·습도에 대하여 실내의 온도·습도 변동이 크기 때문에 쾌적성이 좋지 못한 원인이 되었다.
그래서 본 발명은 공기조화장치를 양호한 응답성 및 안정성을 가지고 제어할 수 있고, 실내공간의 쾌적성을 향상시킬 수 있는 공기조화장치의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을, 달성하기 위해, 본 발명에 의한 공기조화장치의 온도 및 습도의 비간섭 제어장치는 압축기, 실외열 교환기, 팽창기구, 제1 및 제2실내열 교환기로 냉동 사이클을 구성하는 동시에, 상기 실외열 교환기에 실외 공기를 순환시키는 실외팬을 구비하고, 동시에 실내온도를 설정하는 실내온도 설정수단, 실내온도를 검출하는 실내온도 검출수단, 실내습도를 설정하는 실내습도 설정수단, 실내습도를 검철하는 실내습도 검출수단이 구비되어 있으며, 상기 압축기에서 토출된 냉매가 상기 실외열 교환기, 제1실내열 교환기, 팽창기구, 제2실내열 교환기의 순서로 흘러 드라이 운전을 실행하는 공기조화장치의 제어장치에 있어서, 상기 각 설정 수단에서 설정된 온도와 습도에 대응하는 실내온도 설정신호, 실내습도 설정신호 및 상기 각 검출수단에 의해 검출된 온도와 습도에 대응하는 검출온도신호, 검출습도신호를 각 각 수신하고, 각 각의 설정 신호값과 검출 신호값을 비교하여 온도 및 습도 비교값을 각 각 출력하는 신호 입력부; 상기 온도 비교값이 입력되는 복수의 온도측 보상기; 상기 습도 비교값이 입력되는 복수의 습도측 보상기; 상기온도측 보상기에서의 출력신호를 습도측 보상기의 출력신호에 가산하는 제1가산기; 상기 습도측 보상기에서의 출력신호를 온도측 보상기의 출력신호에 가산하는 제2가산기를 구비하고, 이러한 복수의 보상기의 전달함수는 온도의 변화에 의해 영향을 받는 습도의 변화를 보상하고, 습도의 변화에 의해 영향을 받는 온도의 변화를 보상하도록 설정된 비간섭 연산수단을 구비하여 상기 실외팬의 회전수 및 상기 압축기의 회전수를 제어하는 것을 특징으로 한다.
두번째로, 상기 실내온도 검출수단 및 실내습도 검출수단은 공기조화장치의 원격 제어장치내에 설치되는 것을 특징으로 한다.
세번재로, 상기 실내온도 검출수단 및 실내습도 검출수단은 공기조화장치에 있어서의 실내기의 실내공기 흡입부에 설치되는 것을 특징으로 한다.
네번째로, 상기 실내온도 검출수단 및 실내습도 검출수단은 공기조화장치에 있어서의 실내기의 공기 토출부에 설치되는 것을 특징으로 한다.
다섯번째로, 상기 비간섭 연산수단은 퍼지추론 연산처리를 하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 구성을 통해, 본원 발명은 첫번째로, 비간섭 연산수단으로 실내온도 설정 신호와 실내온도신호 및 실내습도 설정신호와 실내습도신호와의 각 비교값을 기준으로 실외팬회전수 제어신호와 압축기 제어신호가 연산되고, 실외팬회전수와 압축기회전수가 실내온도·습도 상호간 간섭을 피하기 위해 제어된다. 이것에 의해 실내온도와 실내습도가 양호한 응답성 및 안정성으로 제어된다.
두번째로, 실내온도 검출수단 및 실내습도 검출수단을 원격제어장치(리모콘)내에 설치함으로서 사용자 주변의 온도·습도를 검출하여 그 주변을 쾌적하게 한다.
세번째로, 실내온도 검출수단 및 실내습도 검출수단을 실내기의 실내공기 흡입부에 설치함으로서 실내 전체가 마찬가지로 쾌적해 진다.
네번째로, 실내온도 검출수단 및 실내습도 검출수단을 실내기의 공기토출부에 설치함으로서 토출공기는 실내공기흡입부나 원격제어장치 주변부보다 온도·습도의 변화가 크기 때문에 제어가 더 쉽게 될 수 있다.
다섯번째로, 비간섭연산수단이 퍼지추론 연산처리를 하기 때문에, 예를들어 방의 크기 등의 부하가 변화하는 경우에도 이에 유연하게 대처하여 빠른 대응을 할 수 있다.
지금부터 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 하겠다. 이 실시예들은 단지 본 발명의 한 예를 나타내는 것이며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 변경 또는 개량이 이루어질 수 있음은 물론이다.
제1도는 본 발명에 따른 공기조화장치의 제어장치의 시스템 개략도이다. 공기조화장치는 사이클드라이의 냉동 사이클을 구성하고 있으며, 1은 압축기, 2는 실외열교환기, 3은 제1실내열 교환기, 4는 제2실내열 교환기이다. 제1 및 제2실내열 교환기(3,4)는 모두 실내기에 설치되고, 제1실내열 교환기(3)는 응축기로서, 또한 제2실내열 교환기(4)는 증발기로서 기능한다. 5는 압축기회전수제어수단, 6은 실외팬, 7은 주름수단, 8은 실내팬, 9는 실내온도 검출수단, 10은 실내습도 검출수단, 11은 비간섭연산수단이며, 후술하는 바와 같이 상기 비간섭연산수단(11)내에는 복수의 보상기가 구비되어 있다. 12는 실내온도신호, 13은 실내습도신호, 14는 실외팬회전수 제어신호, 15는 압축기회전수제어신호, 16은 실내온도 설정수단, 17은 실내습도 설정수단이고, 상기 설정수단(16,17)은 원격제어장치(리모콘)(26)내에 설치되어 있다. 이러한 구성을 갖는 공기조화장치의 제어장치에 있어서, 상기 실내온도 검출수단(9)은 실내온도를, 또한 실내습도 검출수단(10)은 실내습도를 검출하고, 비간섭연산수단(11)은 적절한 실외팬회전수 제어신호(14)와 압축기회전수 제어신호(15)를 연산하고 각 각 실외팬(6)과 압축기회전수 제어수단(5)으로 그 신호를 부내어 공기조화장치의 제어가 이루어진다.
다음에 제2도 내지 제6도에 상기 제어장치의 제어방법이 나타나 있다. 제2도는 비간섭연산수단(11)부분 등의 블록도이다. 이 도면에서18은 비간섭연산수단(11)으로의 신호입력부이고, 19는 실내온도설정신호, 20은 실내습도설정신호, 21은 공기조화장치이며 22∼25는 비간섭연산수단(11)의 내부를 구성하고 있는 각 보상기를 나타낸다. 신호입력부(18)에는 실내온도설정수단(16)에 의해 설정된 실내온도설정신호(19), 실내온도검출수단(9)에 의해 검출된 실내온도신호(12), 실내습도설정수단(17)에 의해 설정된 실내습도설정신호(20), 실내습도검출수단(10)에 의해 검출된 실내습도신호(13)가 입력되고, 그 가운데 실내온도설정신호(19)와 실내온도신호(12) 및 실내습도설정신호(20)와 실내습도신호(13)가 각 각 비교된다. 그리고 그 비교값이 비간섭연산수단(11)으로 처리되고, 그 결과로서 비간섭연산수단(11)에서 실회팬회전수 제어신호(14)와 압축기회전수 제어신호(15)가 출력되고, 각 각의 출력신호에 의해 공기조화장치(21)의 실외팬(6)과 압축기회전수 제어수단(5)을 통하여 압축기(1)가 제어된다.
제4도는 상기의 제어방법으로 공기조화장치가 제어된 경우의 실내온도·습도의 변화 상태를 나타내고, 제5도는 비간섭제어를 행하지 않은 종래의 제어방법에서의 온도 우선제어의 경우의 특성을 비교예로서 나타내고 있다. 제4도 및 제5도의 특성은, 초기 실내온도·습도가 각 설정값보다 높은 경우의 제어예이다. 또한 참고로, 제6도에서는 제1도의 시스템 구성으로 실내외의 일정 공기분위기조건하에서의 실외팬회전수와 압축기회전수를 각 각 변화시키고 실내팬에서 토출되는 온도·습도가 안정했을 때의 특성을 나타낸다.
비간섭제어를 행하지 않는 제5도의 비교예를 제6도를 참조하면서 설명하면, 이 경우는 비간섭연산수단(11)의 내부를 구성하고 있는 보상기(22∼24)중 'X'자 모양으로 비스듬히 엇갈려 있는 보상기(23,24)는 사용하지 않는 경우에 해당한다. 시간 '0'에서 공기조화장치가 동작을 시작하지만, 실내온도·습도가 설정값보다 높기 때문에 운선 온도를 내리도록 하여 압추기회전수와 실외팬회전수를 모두 크게 하여 운전한다. 이 경우 온도는 시간경과와 함께 낮아지지만, 토출 상대습도는 그다지 떨어지지 않는다. 그리고 시간 t1에서 온도가 목표 설정값에 도달하면 다음에 습도를 내리도록 하여 압축기회전수는 거의 그 상태에서 실외팬회전수를 작게 하여 동작시킨다. 그리고 시간 t2에서 습도가 목표 설정값에 도달하면, 또 온도를 내리도록 하여 압축기회전수, 실외팬회전수 둘 다 크게 운전시키고, 시간 t3에서 온도가 목표값에 도달하지만 습도는 목표값보다 높게된다. 후자는 이 반복으로 실내온도, 실내습도 둘 다 안정성이 나쁘고 실내공간의 쾌적성이 떨어지는 경우이다.
이것에 비해, 비간섭제어를 하는 본 발명의 실시예 경우를 제 6도를 참고하면서 제4도를 이용하여 설명하면, 마찬가지로 시간 '0'에서 공기조화장치가 동작을 시작한다. 실내온도가 설정값보다 높아지면 실온을 낮추기 위해 압축기회전수와 실외팬회전수를 증가시키지만, 그 때 실외팬회전수가 증가하는 것으로는 습도는 그다지 내려가지 않는다. 그래서 실외팬(6)을 운전해도 습도를 낮출수 있도록 보상기(23,24)에 의해 압축기회전수와 실외팬회전수를 미리 조정하고, 온도·습도 둘 다 빨리 목표값에 도달하도록 제어를 행한다. 그리고 시간 t4에서 온도·습도 둘 다 목표값에 도달하면, 그 이후는 실내온도, 습도를 일정하게 유지하기 위해 공기조화장치내의 간섭을 없애도록 보상기(23,24)가 압축기 회전수와 실외팬 회전수를 조정하여 운전하게 된다.
상기 보상기(23,24)에 의한 조정작용, 즉 비간섭연산수단(11)에 의한 비간섭제어작용을 제3도를 참고하여 수식으로 자세히 설명하도록 하겠다. 제3도에서, yt, yh는 각 각 실내온도 설정신호 및 실내습도 설정신호이고, Xf, Xc는 각 각 실외팬회전수 제어신호 및 압축기회전수 제어신호이고, Yt, Yh는 각 각 실내온도신호 및 실내습도신호이고, Cn(n=1∼4)는 비간섭연산수단(11)에 있어서의 연산수단 전달함수이며, Gn(n=1∼4)는 공기조화장치(21)에 있어서의 냉동사이클 전달함수이다. 지금 공기조화장치(21)의 실외팬회전수 제어신호 Xf, 압축기회전수 제어신호 Xc에 의한 실내온도 및 실내습도의 제어작용과 비간섭연산수단(11)에 있어서의 실내온도 설정신호 yt와 실내온도신호 Yt및 실내습도 설정신호 yh와 실내습도신호 Yh와의 각 비교값에 의한 실외팬회전수 제어신호 Xf및 압축기회전수 제어신호 Xc의 연산작용은 다음의 행렬(1,2)에 의해 나타내어진다.
[식1]
(2)식을 (1)식에 대입하면,
이 된다. 또 (3)식은 아래와 같이 전개할 수 있다.
여기에서 온도제어항과 습도제어항을 각 각 독립하여 제어시키기 위해서는 (3-1)식의 행렬전달함수부에서,
가 되도록 C1∼C4를 결정하면 Yt(yt)항과 Yh(yh)항을 독립하여 연산할 수 있고, 비간섭성이 성립한다. 여기에서, 연산수단의 전잘함수(C1∼C4)를 이미 알고 있는 함수인 냉동사이클의 전달함수(G1∼G4)를 이용하여 아래와 같이 전개한다.
이 값을 (3)식에 대입하면,
가 되고, 이것을 풀면,
이 된다. 즉, 제어보상기를 (4)와 같이 결정하여 온도제어항과 습도제어항을 독립하여 연산·제어할 수 있다.
제7도, 제8도 및 제9도는 실내온도를 검출하는 실내온도 검출수단(9)과 실내습도를 검출하는 실내습도 검출수단(10)의 설치위치 예를 각 각 나타내고 있다. 제7도는 원격제어장치(리모콘)(26)의 내부에 설치한 경우이다. 이 경우는 사용자 주변의 온도, 습도가 검출되기 때문에 특히 그 주변을 쾌적화 하는 것이 가능해진다. 제8도는 실내기(7)의 실내공기 흡입부에 설치한 경우이다. 이 경우는 실내 전체를 마찬가지로 쾌적화 하는 것이 가능해진다. 제9도는 실내기(27)의 공기토출부에 설치한 경우이다. 이 경우는 토출공기온도, 습도의 변화가 크기 때문에 제어를 용이하게 할 수 있다. 이와같이 각 설치에는 각 각의 이점을 가지고 있다.
또, 비간섭 연산수단(11)은 퍼지추론을 이용한 보상기(22∼25)로 구성하는 것도 가능하다. 이 경우는 상기 행렬(1)∼(4)의 연산처리가 처리추론에 의해 전개된다. 퍼지추론으로 연산처리가 행해지면, 예를들어 방의 크기 등, 부하가 변화하는 경우에도 이에 유연하게 대처하여 빠른 대응이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 첫번째로, 비간섭 연산수단으로 실내온도 설정신호와 실내온도신호 및 실내습도 설정신호와 실내습도 신호와의 각 비교값을 기준으로 하여 실외팬 회전수와 압축기 회전수를 비간섭으로 제어하는 실외팬 회전수 제어신호 및 압축기 회전수 제어신호를 연산, 출력하여 공기조화장치를 제어하도록 했기 때문에, 실내온도 및 습도를 보다 빨리 설정온도·습도 값에 도달시킬 수 있으며, 또한 실내온도·습도가 설정온도·습도 값에 도달하고 나서의 온도·습도의 안정성이 양호하게 되어 실내공간의 쾌적성을 향상시킬 수 있다.
두번째로, 실내온도 검출수단 및 실내습도 검출수단을 공기조화장치의 원격 제어장치내에 설치했기 때문에 사용자 주변의 온도, 습도가 검출되고, 특히 그 주면을 쾌적하게 할 수 있다.
세번째로, 실내온도 검출수단 및 실내습도 검출수단을 공기조화장치에 있어서의 실내기의 실내공기 흡입부에 설치했기 때문에 실내 전체를 마찬가지로 쾌적하게 할 수 있다.
네번째로, 실내온도 검출수단 및 실내습도 검출수단을 공기조화장치에 있어서의 실내기의 공기토출부에 설치했기 때문에, 토출 공기는 온도·습도의 큰 변화에도 용이하게 제어가 가능해 진다.
다섯번째로, 비간섭연산수단은 퍼지추론 연산처리를 하도록 구성했기 때문에, 예를들면 방의 크기 등의 부하가 변화하는 경우에도 이에 유연하게 대처하여 빠른 대응을 할 수 있다.

Claims (5)

  1. 압축기, 실외열 교환기, 팽창기구, 제1및 제2실내열 교환기로 냉동사이클을 구성하는 동시에, 상기 실외열 교환기에 실외 공기를 순환시키는 실외팬을 구비하고, 동시에 실내온도를 설정하는 실내온도 설정수단, 실내온도를 검출하는 실내온도 검출수단, 실내습도를 설정하는 실내습도 설정수단, 실내습도를 검출하는 실내습도 검출수단이 구비되어 있으며, 상기 압축기에서 토출된 냉매가 상기 실외열 교환기, 제1실내열 교환기, 팽창기구, 제2실내열 교환기의 순서로 흘러 드라이 운전을 실행하는 공기조화장치의 제어장치에 있어서, 상기 각 설정 수단에서 설정된 온도와 습도에 대응하는 실내온도 설정신호, 실내습도 설정신호 및 상기 각 검출수단에 의해 검출된 온도와 습도에 대응하는 검출온도신호, 검출습도신호를 각 각 수신하고, 각 각의 설정 신호값과 검출 신호값을 비교하여 온도 및 습도 비교값을 각 각 출력하는 신호 입력부;
    상기 온도 비교값이 입력되는 복수의 온도측 보상기;
    상기 습도 비교값이 입력되는 복수의 온도측 보상기;
    상기 온도측 보상기에서의 출력신호를 습도측 보상기의 출력신호에 가산하는 제1가산기;
    상기 습도측 보상기에서의 출력신호를 온도측 보상기의 출력신호에 가산하는 제2가산기를 구비하고, 이러한 복수의 보상기의 전달함수는 온도의 변화에 의해 영향을 받는 습도의 변화를 보상하고, 습도의 변화에 의해 영향을 받는 온도의 변화를 보상하도록 설정된 비간섭 연산수단을 구비하여 상기 실외팬의 회전수 및 상기 압축기의 회전수를 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치의 온도 및 습도의 비간섭 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실내온도 검출수단 및 실내습도 검출수단은 공기조화장치의 원격 제어장치내에 설치되는 것을 특징으로 하는 공기조화장치의 온도 및 습도의 비간섭 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 실내온도 검출수단 및 실내습도 검출수단은 공기조화장치에 있어서의 실내기의 실내공기 흡입부에 설치되는 것을 특징으로 하는 공기조화장치의 온도 및 습도의 비간섭 제어장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 실내온도 검출수단 및 실내습도 검출수단은 공기조화장치에 있어서의 실내기의 공기 토출부에 설치되는 것을 특징으로 하는 공기조화장치의 온도 및 습도의 비간섭 제어장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 비간섭 연산수단은 퍼지추론 연산처리를 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화장치의 온도 및 습도의 비간섭 제어장치.
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