KR20090010885A - 유량제어밸브 및 유량제어방법 - Google Patents

유량제어밸브 및 유량제어방법 Download PDF

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Abstract

공조기의 냉방/난방 운전에 따라 공조기를 흐르는 냉온수의 유량을 적절히 조절한다. 밸브(8)는, 공조기의 설계 유량을 공조기의 냉방/난방 운전 모드 마다 기억하는 기억부(83)와, 공조기의 냉방/난방 운전 모드를 판정하는 냉방/난방 운전 모드 판정부(84)와, 공조기의 모드에 대응하는 설계 유량을 기억부(83)로부터 취득하고, 이 설계 유량에 의거하여 공조 제어장치로부터 출력된 조작량을 유량으로 환산하는 유량 환산부(85)와, 유로를 통과하는 냉온수의 유량을 계측하는 유량 센서(82)와, 유량 센서(82)에 의해 계측된 통과 유량이 유량 환산부(85)에 의해 환산된 유량과 일치하도록 밸브 본체(81)의 개방 정도를 조절하는 개방 정도 조절부(86)를 구비한다.
기억부, 판정부, 유량 환산부, 유량 센서, 개방 정도 조절부

Description

유량제어밸브 및 유량제어방법{FLOW CONTROL VALVE AND FLOW CONTROL METHOD}
본 발명은, 공조 제어시스템에 사용되는 유량제어밸브 및 유량제어밸브에 있어서의 유량제어방법에 관한 것이다.
종래, 공조 제어시스템에 있어서 실내의 온도 제어 혹은 습도 제어를 행할 때는, 설정 온도와 실내 온도의 온도편차 혹은 설정 습도와 실내 습도의 습도편차에 의거하여 PID연산에 의해 조작량을 결정하고, 이 조작량에 의해 밸브의 개방 정도를 조절하여, 공조기에 냉온수를 공급하고 있었다(예를 들면 특허문헌 1참조). 그리고, 이러한 공조 제어시스템에 있어서는, 냉방 운전과 난방 운전에서 하나의 코일을 공용하는 싱글코일 타입의 공조기가 있다(예를 들면 특허문헌 2참조).
[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개평 11-211191호
[특허문헌 2] 일본국 공개특허공보 특개평 06-272935호
싱글코일 타입의 공조기를 사용할 경우, 이 공조기의 코일을 흐르는 냉온수의 유량을 제어하는 밸브에 대해서도 냉방 운전과 난방 운전에서 하나의 밸브를 공용하게 된다. 즉, 냉방 운전과 난방 운전에서는 공조 부하가 다르고, 코일의 설계 온도차(입구와 출구의 냉온수의 온도차)도 다르기 때문에, 냉방 운전과 난방 운전에서는 코일의 설계 유량이 다르지만, 용량이 동일한 밸브에 의해 냉온수의 유량을 제어하게 된다. 따라서, 냉방 운전과 난방 운전 중 적어도 한쪽에 대해서는, 밸브의 용량이 공조 부하에 적합하지 않을 가능성이 있다. 한편, 공조 제어장치에 의한 PID연산의 조작량 출력은, 냉방 운전, 난방 운전 모두 0-100%로 동일하다. 이러한 상황에서, PID연산의 조작량을 사용하여 밸브의 개방 정도를 조절하면, 공조기를 흐르는 냉온수의 유량이 과대하게 되거나 과소가 되어, 공조 부하에 따른 유량이 흐르지 않는다는 문제점이 있었다.
그리고, 이러한 경우, 부적절한 유량에 의한 부적절한 제어(과잉 냉방, 과잉 난방 등)와 그 제어를 수정하고자 하는 제어가 교대로 일어나는 헌팅이 발생하고, 또한 부적절한 유량에 의해, 냉온수를 생성하는 열원기의 운전 효율이 악화되는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위한 것으로서, 공조기의 냉방/난방 운전에 따라 공조기를 흐르는 냉온수의 유량을 적절히 조절할 수 있는 유량제어밸브 및 유량제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 냉온수가 유입하는 유로를 개폐하는 밸브 본체를 구비하고, 이 밸브 본체의 개방 정도를 조절함으로써 공조기를 흐르는 상기 냉온수의 유량을 조절가능한 유량제어밸브이며, 상기 공조기의 설계 유량을 상기 공조기의 냉방/난방 운전 모드 마다 기억하는 기억 수단과, 공조 제어장치로부터의 정보에 따라 상기 공조기의 냉방/난방 운전 모드를 판정하는 냉방/난방 운전 모드 판정 수단과, 이 냉방/난방 운전 모드 판정 수단으로 판정된 모드에 대응하는 설계 유량을 상기 기억 수단으로부터 취득하고, 이 설계 유량에 의거하여 상기 공조 제어장치로부터 출력된 조작량을 유량으로 환산하는 유량환산 수단과, 상기 유로를 통과하는 냉온수의 유량을 계측하는 유량계측수단과, 이 유량계측수단에 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, 공조 제어장치로부터의 정보에 따라 상기 공조기의 냉방/난방 운전 모드를 판정하는 냉방/난방 운전 모드 판정 순서와, 상기 공조기의 설계 유량을 상기 공조기의 냉방/난방 운전 모드 마다 기억하는 기억 수단으로부터, 상기 냉방/난방 운전 모드 판정 순서로 판정된 모드에 대응하는 설계 유량을 취득하고, 이 설계 유량에 의거하여 상기 공조 제어장치로부터 출력된 조작량을 유량으로 환산하는 유량환산 순서와, 상기 유로를 통과하는 냉온수의 유량을 계측하는 유량계측 순서와, 이 유량계측 순서에 의해 계측된 통과 유량이 상기 유량환산 순서에 의해 환산된 유량과 일치하도록 상기 밸브 본체의 개방 정도를 조절 하는 개방 정도 조절 순서를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 의하면, 유량제어밸브가 공조기의 설계 유량을 공조기의 냉방/난방 운전 모드 마다 기억하고, 공조기의 현재의 냉방/난방 운전 모드에 대응하는 설계 유량을 사용하여, 공조 제어장치의 조작량 출력에 맞는 유량을 연산하고, 계측한 밸브 통과 유량이 연산한 유량과 일치하도록 밸브 본체의 개방 정도를 조절함으로써, 공조기의 냉방/난방 운전에 따라 공조기를 흐르는 냉온수의 유량을 적절히 조절 할 수 있다. 이에 따라 본 발명에서는, 공조기가 싱글코일 타입인 경우라도, 부적절한 유량에 의한 제어의 헌팅과 열원기의 운전 효율의 악화를 극적으로 개선할 수 있고, 보다 양호한 공조 제어를 행할 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 열매(熱媒)를 생성하는 열원기, 2는 열원기(1)가 생성하는 냉온수를 반송하는 펌프, 3은 복수의 열원기(1)로부터의 냉온수를 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 되돌아 오는 환수 헤더, 8은 공급 헤더(3)로부터 공조기(5)에 공급되는 냉온수의 유량을 제어하는 밸브, 9는 공조기(5)로부터 보내진 급기의 온도를 계측하는 급기온도센서, 10은 공조 제어장치, 11은 공조기(5)의 코일, 12는 송풍기다.
펌프(2)에 의해 압송되어 열원기(1)에 의해 열량이 부가된 열매는, 공급 헤더(3)로 혼합되고, 공급수 관로(4)를 통해 공조기(5)에 공급되며, 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 냉방 운전의 경우, 열매는 냉수이며, 난방 운전의 경우, 열매는 온수다.
공조기(5)는, 공조 제어 에어리어가 되는 실내로부터 공조 제어시스템으로 되돌아가는 공기(환기(還氣))와 외기의 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. 공조기(5)는, 냉방 운전과 난방 운전에서 공통의 코일(11)을 사용하는 싱글코일 타입의 공조기다.
본 실시예는, 밸브(8)가 공조기(5)의 코일(11)의 설계 유량을 냉방/난방 운전 모드 마다 기억하고, 공조기(5)의 현재의 냉방/난방 운전 모드에 대응하는 설계 유량을 사용하여, 공조 제어장치(10)의 조작량 출력에 맞는 유량을 연산하고, 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(유량계측수단)(82)와, 공조기(5)의 설계 유량을 공조기(5)의 냉방/난방 운전 모드 마다 기억 하는 기억부(83)와, 공조기(5)의 냉방/난방 운전 모드를 판정하는 냉방/난방 운전 모드 판정부(84)와, 이 냉방/난방 운전 모드 판정부(84)에서 판정된 모드에 대응하는 설계 유량을 기억부(83)로부터 취득하고, 이 설계 유량에 의거하여 공조 제어장치(10)로부터 출력된 조작량을 유량값으로 환산하는 유량 환산부(85)와, 유량 환산부(85)가 환산한 유량값과 유량 센서(82)에 의해 계측된 유량값에 의거하여 밸브 본체(81)의 개방 정도를 조절하는 개방 정도 조절부(86)를 갖는다.
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 급기온도를 나타내는 급기온도신호를 수신한다(도 3 스텝S1).
그리고, 공조 제어장치(10)는, 급기온도센서(9)에 의해 계측된 급기온도가 오퍼레이터 또는 실내의 거주자에 의해 설정된 온도 설정값과 일치하도록 공조기(5)를 제어한다. 즉, 공조 제어장치(10)는, 온도 설정값과 급기온도의 편차에 의거하여 예를 들면 PID연산에 의해 조작량을 산출하고(스텝S2), 산출한 조작량을 밸브(8)에 출력한다(스텝S3).
또한 공조 제어장치(10)는, 공조기(5)의 현재의 냉방/난방 운전 모드를 나타내는 냉방/난방 운전 모드 신호를 밸브(8)에 출력한다(스텝S4).
이상과 같은 도 3에 나타내는 처리가, 공조 제어시스템이 동작 정지할 때까지(도 3 스텝 S5에 있어서 YES), 반복해서 행해진다.
또한, 습도센서(도시하지 않음)에 의해 급기의 습도를 계측하고, 공조 제어장치(10)가 습도 설정값과 현재의 급기습도의 편차에 의거하여 조작량을 산출하도록 해도 된다.
한편, 밸브(8)의 유량 환산부(85)는, 공조 제어장치(10)로부터 출력된 조작량을 나타내는 조작량 신호를 수신한다(도 4 스텝S1O).
밸브(8)의 냉방/난방 운전 모드 판정부(84)는, 공조 제어장치(10)로부터 출력된 냉방/난방 운전 모드 신호를 수신하고(스텝S11), 이 신호에 의거하여 공조기(5)의 냉방/난방 운전 모드를 판정한다(스텝S12).
유량 환산부(85)는, 공조기(5)의 냉방/난방 운전 모드와 기억부(83)에 기억된 설계 유량에 의거하여 스텝S1O에서 수신한 조작량을 유량값으로 환산한다(스텝S13, S14).
기억부(63)에는, 조작량이 100%일 때의 공조기(5)의 설계 최대 유량의 값이 공조기(5)의 냉방/난방 운전 모드 마다 미리 등록되어 있다. 도 5는 조작량과 공조기(5)의 설계 유량과의 관계의 일 예를 도시한 도면이다. 도 5의 예에서는, C가 냉방용의 조작량-설계 유량특성, H가 난방용의 조작량-설계 유량특성이며, FCmax가 공조기(5)의 냉방용의 설계 최대유량, FHmax가 공조기(5)의 난방용의 설계 최대유량이다.
유량 환산부(85)는, 공조기(5)가 냉방 운전 모드라고 판정되었을 경우, 기억부(83)로부터 냉방용의 설계 최대 유량값을 취득하고, 취득한 설계 최대 유량값에 의거하여 조작량을 유량값으로 환산한다(스텝S13). 또한 유량 환산부(85)는, 공조 기(5)가 난방 운전 모드라고 판정되었을 경우, 기억부(83)로부터 난방용의 설계 최대 유량값을 취득하고, 취득한 설계 최대 유량값에 의거하여 조작량을 유량값으로 환산한다(스텝S14). 유량 환산부(85)는, 조작량과 공조기(5)의 설계 유량과의 관계가 도 5에 나타내는 바와 같은 직선적인 관계에 있는 것으로 하고, 기억부(83)로부터 취득한 설계 최대 유량값과 조작량이 0%일 때의 유량값 0을 사용하여, 스텝S1O에서 수신한 조작량을 유량값으로 환산하면 된다.
밸브(8)의 유량 센서(82)는, 유로를 통과하는 냉온수의 유량(밸브 통과 유량)을 계측하고, 개방 정도 조절부(86)는, 유량 센서(82)에 의해 계측된 밸브 통과 유량을 나타내는 유량 신호를 수신한다(스텝S15). 그리고, 개방 정도 조절부(86)는, 유량 센서(82)에 의해 계측된 밸브 통과 유량의 값이 유량 환산부(85)에 의해 환산된 유량값과 일치하도록 밸브 본체(81)의 개방 정도를 조절한다(스텝S16).
이상과 같은 도 4에 나타내는 처리가, 공조 제어시스템이 동작 정지할 때까지(도 4 스텝S17에 있어서 YES), 반복해서 행해진다.
이와 같이 하여, 본 실시예에서는, 밸브(8)가 공조기(5)의 현재의 냉방/난방 운전 모드에 대응하는 설계 유량을 사용하여, 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)의 냉방/난방 운전에 따라 공조기(5)를 흐르는 냉온수의 유량을 적절히 조절할 수 있다. 이에 따라 본 실시예에서는, 공조기(5)가 싱글코일 타입인 경우라도, 부적절한 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 기억부(83)와 냉방/난방 운전 모드 판정부(84)와 유량 환산부(85)와 개방 정도 조절부(86)는, 컴퓨터와 프로그램에 의해 실현할 수 있다. 이것들의 컴퓨터의 CPU는, 각각의 기억장치에 격납된 프로그램에 따라, 실시예에서 설명한 처리를 실행한다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은, 공조 제어시스템의 유량제어밸브에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공조 제어시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
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 공조기의 설계 유량과의 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 : 기억부
84 : 냉방/난방 운전 모드 판정부 85 : 유량 환산부
86 : 개방 정도 조절부

Claims (2)

  1. 냉온수가 유입하는 유로를 개폐하는 밸브 본체를 구비하고, 이 밸브 본체의 개방 정도를 조절함으로써 공조기를 흐르는 상기 냉온수의 유량을 조절가능한 유량제어밸브로서,
    상기 공조기의 설계 유량을 상기 공조기의 냉방/난방 운전 모드 마다 기억하는 기억 수단과,
    공조 제어장치로부터의 정보에 따라 상기 공조기의 냉방/난방 운전 모드를 판정하는 냉방/난방 운전 모드 판정 수단과,
    이 냉방/난방 운전 모드 판정 수단에서 판정된 모드에 대응하는 설계 유량을 상기 기억 수단으로부터 취득하고, 이 설계 유량에 의거하여 상기 공조제어 장치로부터 출력된 조작량을 유량으로 환산하는 유량환산 수단과,
    상기 유로를 통과하는 냉온수의 유량을 계측하는 유량계측수단과,
    이 유량계측수단에 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 유량제어밸브.
  2. 냉온수가 유입하는 유로를 개폐하는 밸브 본체를 구비한 유량제어밸브에 있어서, 상기 밸브 본체의 개방 정도를 조절함으로써 공조기를 흐르는 상기 냉온수의 유량을 제어하는 유량제어방법으로서,
    공조 제어장치로부터의 정보에 따라 상기 공조기의 냉방/난방 운전 모드를 판정하는 냉방/난방 운전 모드 판정 순서와,
    상기 공조기의 설계 유량을 상기 공조기의 냉방/난방 운전 모드 마다 기억하는 기억 수단으로부터, 상기 냉방/난방 운전 모드 판정 순서로 판정된 모드에 대응하는 설계 유량을 취득하고, 이 설계 유량에 의거하여 상기 공조 제어장치로부터 출력된 조작량을 유량으로 환산하는 유량환산 순서와,
    상기 유로를 통과하는 냉온수의 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.
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