KR0149228B1 - 공기 조화기의 온도 제어 방법 - Google Patents

Abstract

실온과 설정온도의 온도차를 입력 1로 하고, 실온의 시간적 변화를 입력 2로 하며, 멤버십 함수부(1)의 멤버십 함수를 사용하여 제어 규칙에 따라서 퍼지 연산하고, 이 퍼지 연산 결과에 의해 출력의 압축기(2)의 운전 주파수의 전환량을 제어하고, 또한 소정 간격(t초)마다 그 운전 주파수를 전환하여 실온제어를 하는 공기 조화기의 제어방법에 있어서, 운전중 항상 실온 검출부(4)에서, 실온(Tr)을 검출하고, 그때마다 실온의 변화량(Tr2-Tr1)을 실온 변화량 산출부(5)에서 산출하는 동시에, 이 산출 변화량이 소정의 값을 넘었을 때에는 실온이 급격히 변동하고 있다고 판단하고 즉시 상기 퍼지 연산을 실행하여 압축기(2)의 운전 주파수를 전환한다.

Description

공기 조화기의 온도 제어 방법

제1도는 본 발명의 일실시예를 나타내며, 공기 조화기의 제어 방법이 적용되는 공기 조화기의 제어 장치의 개략적인 블록선도.

제2도는 제1도에 도시한 공기 조화기의 제어 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 플로우차트.

제3도는 제1도에 도시한 공기 조화기의 제어 장치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 그래프.

제4도는 종래의 공기 조화기의 제어 장치의 개략적인 블록선도.

제5도는 제1도 및 제4도에 도시한 제어 장치에서 사용되는 멤버십 함수의 개략적인 다이아그램.

제6도는 제1도 및 제4도에 도시한 제어 장치에서 사용되는 멤버십 함수의 개략적인 다이아그램.

제7도는 제1도 및 제4도에 도시한 제어 장치에서 사용되는 멤버십 함수의 개략적인 다이아그램.

제8도는 제4도에 도시한 공기 조화기의 제어 장치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 그래프.

제9도는 제4도에 도시한 공기 조화기의 제어 장치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 그래프.

제10도는 제4도에 도시한 공기 조화기의 제어 장치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 퍼지 제어 기억부 2 : 압축기

3 : 제어 장치 4 : 실온 검출부

5 : 실온 변화량 산출부

본 발명은 인버터식(inverter type)의 공기 조화기에 있어서 실온의 제어에 퍼지 제어를 사용한 공기 조화기의 제어 방법에 관한 것이다.

종래 이러한 종류의 공기 조화기는 제4도에 도시한 바와 같이 실내 온도의 제어를 퍼지 제어로 행하고 있다. 예를 들면, 공기 조화기는, 하기의 수식 1(a) 내지 1(f)에 나타낸 바와 같은 제어 규칙과, 제5도 내지 제7도에 도시한 바와 같은 멤버십 함수(membership function)를 갖는 퍼지 제어 기억부(1)와, 그 제어 규칙 및 멤버십 함수를 사용한 퍼지 연산 결과에 따라 압축기(2)의 운전 주파수의 전환량을 제어하는 제어 장치(3)로 이루어진다. 실온(Tr)과 설정 온도(Ts)의 온도차를 입력 1로 하고, 실온의 변화량을 입력 2로 해서, 멤버십 함수를 참조하여, 입력 1,2가 제어 규칙을 만족하는 정도를 계산하였다(퍼지 연산을 함).

[수식 1]

(a) ENB이고 DNB이면 FPB

(b) ENB이고 DPB이면 FZR

(c) EZR이고 DNB이면 FPB

(d) EZR이고 DZR이면 FZR

(e) EPB이고 DPB이면 FNB

(f) EPB이고 DNB이면 FZR

여기서

E : 실내 온도(Tr)와 설정 온도(Ts)의 온도차

D : 실내 온도의 시간적 변화량(Tr2-Tr1)/분)

F : 압축기의 운전 주파수의 전환량

상기 수식 1(a) 내지 1(f)에 있어서, 제어 규칙의 조건부의 입력 변수 E는 (Tr-Ts)이며, 입력 변수 D는 실온의 변화량(예를 들면((Tr2-Tr1)/분))이고, 그 결과부의 출력 변수 F는 압축기의 운전 주파수의 전환량이다. 다시 말해서, D는 실온의 변화량, E는 온도차(Tr-Ts), F는 압축기의 운전 주파수의 전환량이다. 또, 상기 수식 및 제5도 내지 제7도에 도시한 멤버십 함수의 다이아그램에 있어서, NB는 마이너스쪽으로 크게 변화하는 것(negative big)을, ZR은 제로(zero) 즉, 변화가 없다는 것을, 그리고 PB는 플러스쪽으로 크게 변화하는 것(positive big)이다.

그리고, 상기 실온의 안정성과, 외부의 방해(disturbance)(도어나 창문의 개폐) 등에 의한 실내의 급격한 변화에 대한 응답 속도 모두에 대해 중간적인 특성을 나타내도록, 상기 수식의 제어 규칙 및 제5도 내지 제7도에 도시한 멤버십 함수가 결정되어 있다. 또, 상기 제어 장치(3)는 실온 및 설정 온도 등에 기초하여 실내팬, 실외팬 등을 제어한다.

상기 퍼지 연산은 공기 조화기의 운전중에 소정 간격(t초)마다 실행되고, 이 퍼지 연산 결과에 의거하여 압축기(2)의 운전 주파수의 전환량이 제어된다. 그리고, 상기 소정 간격(t초)은 공기 조화기의 실제의 사용 상태에 따라서 시험한 결과에 기초하여 가장 적절한 값으로 미리 설정되어 있다. 예를 들면, 상기 소정 간격은 지나치게 길거나 지나치게 짧지 않도록 설정되어 있다.

즉, 제8도에 도시한 바와 같이, 상기 소정 간격이 긴 값 t1(>t)이면, 실온(Tr)의 변동에 대한 압축기(2)의 운전 주파수의 전환 속도가 느려져 실온의 안정성이 현저하게 나빠지게 되므로, 결국 쾌적성에 지장을 초래하게 된다. 또, 제9도에 도시한 바와 같이, 상기 소정 간격이 짧은 값 t2(t)이면, 실온(Tr)의 변동에 대한 압축기(2)의 운전 주파수의 전환 속도가 빨라져 실온의 안정성이 극히 양호하게 되지만, 그 운전 주파수의 전환이 빈번하게 행해지기 때문에 장시간 운전을 계속했을 경우, 이 공기 조화기의 소비 전력이 증가하게 되므로, 결국 운전 효율이 나빠지게 된다.

최근에는, 상기 소정 간격(t초)은 상기 t1과 t2 사이의 중간 값으로 설정되어 있다.

그러나, 상기 공기 조화기의 제어 방법에 있어서, 제10도에 도시한 바와 같이 실온(Tr)이 외부의 방해 등에 의해 급격히 변했을 경우, 예를 들어 난방 운전중에 창문이 일시적으로 열려 실온이 급격히 저하되었을 경우(제10도의 A시점에서 B시점으로 강하했을 경우), 상기 매 소정 간격(t초)에서만 압축기(2)의 운전 주파수가 전환되므로 응답 속도가 느려져, 즉 실온의 회복이 느려져 실온이 쾌적한 값으로 되기까지 시간이 많이 걸리게 되며, 결국 쾌적성이 손상되게 된다.

본 발명의 목적은 외부의 방해 등에 대해 응답 속도가 양호하며, 실온의 원상 복구를 조속히 할 수 있는 동시에 쾌적성이 손상되지 않게 할 수 있는 공기 조화기의 제어 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 최소한 실내 온도 및 설정 온도에 기초하여 실내팬, 실외팬 및 냉동 사이클을 구성하는 압축기를 제어하고, 실내에 냉풍 또는 온풍을 분출시켜 실내의 온도를 제어할 때, 상기 검출된 실내 온도와 설정 온도의 온도차를 입력 1로 하고, 상기 실내 온도의 변화량을 입력 2로 하여, 이들 입력 1 및 입력 2에 기초하여 미리 설정되어 있는 제어 규칙 및 멤버십 함수를 사용하여 퍼지 연산하고, 그리고 이 퍼지 연산 결과에 의해 상기 압축기의 운전 주파수의 전환량을 소정 간격마다 제어하는 공기 조화기의 제어 방법을 제공한다. 이 공기 조화기의 운전중에 실내 온도를 검출하여 실내 온도의 변화량을 산출하는 동시에, 이 산출된 변화량이 소정치를 넘었을 때 상기 압축기의 운전 주파수의 전환량이 제어되도록 한다.

이와 같은 방법에 의해 공기 조화기의 운전시에는(퍼지 제어에 의한 실온 제어시에는), 항상 실온(Tr)이 검출되고, 그때마다 실온의 변화량((Tr2-Tr1)/분)이 산출된다. 이렇게 산출된 변화량이 소정의 값을 넘었을 경우, 실온이 급격한 변동한 것으로 판정되며, 즉석에서 상기 소정 간격의 시간에 달하기 전에 압축기의 운전 주파수의 전환량이 산출된다. 이 산출량을 가지고 압축기의 운전 주파수가 전환된다. 이것에 의해 실온이 재빨리 설정 온도 또는 이 설정 온도 부근까지 복귀되는 것으로 해서 실온의 원상 복구가 신속하게 행해진다.

따라서, 창문이나 도어의 개폐 등의 외부의 방해에 의해 실온이 급격히 변해도, 실온을 재빨리 설정 온도(또는 설정 온도 부근)로 회복시킬 수 있다. 또, 외부의 방해 후의 실온의 원상 복구 성능을 개선하고, 쾌적성의 항상을 도모할 수 있다.

본 발명의 공기 조화기의 제어 방법은 입력 1(실온과 설정 온도와의 온도차) 및 입력 2(실온의 시간적 변화)에 기초하여 퍼지 연산하여 출력의 압축기의 운전 주파수의 전환량을 제어하고, 또한 소정 간격(t초)마다 그 운전 주파수를 전환하여 실온 제어를 행한다. 운전중에는 항상 실온(Tr)을 검출하고, 그때마다 실온의 변화량((Tr2-Tr1)/분)을 산출한다. 이 실온의 변화량((Tr2-Tr1)/분)의 산출 방법 및 운전 주파수의 전환량이 제어 방법을 제2도의 플로우차트를 참조하여 설명한다. 단계 10에서는 소정 간격(t초)마다 운전 주파수를 전환한다. 단계 11에서는 공기 조화기의 운전시의 Tr을 검출하여, 이것을 Tr1으로 한다. 제12에서는 Tr의 검출이 소정의 간격이면 단계 13에서 다음의 Tr을 검출한다. 단계 14에서는 Tr-Tr1Ts라면 단계 15에서 Tr을 Tr2로 한다. 그렇지 않으면 단계 11로 되돌아간다. 단계 17에서는 퍼지 연산을 실행하고, 단계 18에서 단계 10으로 되돌아간다. 단계 12에서 소정 간격은 타이머로 측정되며, 간격이 단축되어 있을 경우는 단계 16에서 Tr을 검출하고, 이것을 Tr2로 하여 단계 17의 퍼지 연산을 실행한다. 이와 같이 산출 변화량의 소정의 값을 넘었을 때에는 실온이 급격히 변동한 것으로 판정하여 즉시 압축기의 운전 주파수를 전환한다. 그리고, 상기 퍼지 제어에 있어서의 상기 수식 1(a) 내지 1(f)에 나타낸 제어 규칙 및 제5 내지 제7도에 도시한 멤버십 함수가 사용된다.

따라서, 제1도에 도시한 바와 같이, 본 발명의 공기 조화기의 제어 장치(3)는 실온 검출부(4)로부터의 실온 검출 신호를 입력하여 실온의 변화량((Tr2-Tr1)/분)을 산출하는 실온 변화량 산출부(5)를 구비하고 있다. 그리고, 상기 도면중 제4도와 동일 부분 및 그것에 해당하는 부분에는 동일 부호를 붙여 중복 설명을 생략한다. 또, 상기 실온 변화량 산출부(5)에 있어서의 변화량의 산출은 상기 소정 간격(t초)보다 짧은 시간마다 행해진다.

다음에, 상기와 같이 구성된 공기 조화기의 제어 장치의 제어 방법은 제3도의 그래프를 참조하여 상세히 설명한다. 우선, 실내팬, 실외팬 및 압축기(2) 등은 공기 조화기의 난방 운전(예를 들면, 리모트콘트롤러에 의해 설정되는 설정 온도 및 실내 온도 등의 운전)에 기초하여 제어되는 것으로 한다.

그리고, 상기 제어 장치(3)에 있어서는 제5도 내지 제7도에 도시한 멤버십 함수를 사용하여 상기 수식에 나타낸 제어 규칙에 따라서 퍼지 연산이 실행되고, 이 퍼지 연산 결과에 기초하여 실온 제어가 행해진다. 이 경우, 종래와 같이 상기 퍼지 연산이 소정 간격(t초)마다 실행되고, 이 연산 결과에 기초하여 압축기(2)의 운전 주파수의 전환량이 제어된다.

또, 이 공기 조화기의 운전중, 즉 상기 실온 제어시, 제어 장치(3)의 실온 변화량 산출부(5)에서 실온의 변화량((Tr2-Tr1)/분)이 산출되며, 이 산출 변화량이 소정의 값을 넘고 있는지 아닌지가 판정된다. 이 소정의 값으로서는 외부의 방해(예를 들면, 창문이나 도어의 개폐)에 의해 실온이 급격히 변화하는 경우를 가정해서 결정된다.

여기서, 제3도의 화살표 A점에 있어서, 창문이 열려서 외기가 실내에 흘러들어 오는 것으로 하면 실온이 화살표 C점까지 하강한다. 여기서, C점은 t를 경과하기 전에 Tr-Tr1의 값이 소정치를 넘는 점이다. 이 때, 상기 실온 변화량 산출부(5)에 의한 산출 변화량이 소정의 값을 넘으면, 실온의 변동이 급격히 하강하고 있는 것으로 판정되어, 상기 소정 간격(t초)의 경과를 기다리지 않고 즉시 압축기(2)의 운전 주파수가 전환된다. 즉, 퍼지 연산이 실행되고, 압축기(2)의 운전 주파수의 전환량이 제어됨으로써, 제3도에 실선으로 도시한 바와 같이 실온이 신속히 올라가 설정 온도에 도달하게 된다.

상기 실온이 원래의 상태로 돌아가 실온 변화량이 소정치 이하로 되면, 이 실온 제어는 통상적인 방식으로 행해지고, 즉 압축기(2)의 운전 주파수가 소정 시간(t초)마다 전환된다.

이처럼 매 소정 간격(t초)마다 압축기(2)의 운전 주파수의 전환량을 퍼지 제어할 때, 항상 실온을 검출하여 상기 실온의 변화량((Tr2-Tr1)/분)을 이 t초보다 짧은 시간마다 산출한다. 이 산출 변화량이 소정의 값을 넘었을 때에는 실온이 급격히 변화한 것으로 판정하여 압축기(2)의 운전 주파수를 전환하게끔 되어 있다. 따라서, 실온을 재빨리 설정 온도(또는 설정 온도 부근)로 되돌릴 수 있는 동시에 실온의 회복 성능을 개선할 수 있으므로, 실내 환경의 악화를 억제하여, 쾌적성의 향상을 도모할 수 있다.

Claims (1)

1. 최소한 실내 온도 및 설정 온도에 기초하여 실내팬, 실외팬 및 냉동 사이클을 구성하는 압축기를 제어하고, 실내에 냉풍 또는 온풍을 분출시켜 상기 실내의 온도를 제어할 때, 상기 검출된 실내 온도와 설정 온도의 온도차를 입력 1로 하고, 상기 실내 온도의 변화량을 입력 2로 하여, 이들 입력 1 및 입력 2에 기초하여 미리 설정되어 있는 제어 규칙 및 멤버십 함수를 사용하여 퍼지 연산하고, 그리고 상기 퍼지 연산 결과에 의해 상기 압축기의 운전 주파수의 전환량을 소정 간격마다 제어하는 공기 조화기의 제어 방법으로서, 이 공기 조화기의 운전중에 실내 온도를 검출하여 상기 실내 온도의 변화량을 산출하는 동시에, 상기 산출 변화량이 소정치를 넘었을 때 상기 압축기의 운전 주파수의 전환량이 제어되도록 하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 온도 제어 방법.