(57)【要約】【課題】本発明は、電動弁の開度調整に異常が発生されれば電動弁の開度算出式を修正する空気調和機及びその電動弁制御方法を提供するためのものである。【解決手段】本発明は、空気調和機及びその電動弁制御方法に関するものであって、電動弁の開度変更により過熱度を調節しながら電動弁の開度変化を監視し、電動弁の開度変化に異常が確認されれば開度の大きさを決定する開度算出式を修正し、電動弁の開度を修正された開度算出式から求めた開度になるように調節する。【選択図】図２
2008190847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動弁の開度変更により過熱度を調節しながら前記電動弁の開度変化を監視し、
前記電動弁の開度変化に異常が確認されれば、開度の大きさを決定する開度算出式を修正し、
前記電動弁の開度を修正された開度算出式から求めた開度になるように調節することを特徴とする空気調和機の電動弁制御方法。
【請求項２】
前記の異常は、前記電動弁の開度が任意の開度に収束できない状態であることを特徴とする請求項１記載の空気調和機の電動弁制御方法。
【請求項３】
前記開度変化の異常の可否の判断前、第１基準時間の間の前記電動弁の開度変化量の平均値が前記第１基準時間より長い前記異常の可否の判断前、第２基準時間の間の前記電動弁の開度変化量の平均値より大きい状態が第３基準時間以上維持されれば、前記電動弁の開度変化に異常があるものと判定することを特徴とする請求項１記載の空気調和機の電動弁制御方法。
【請求項４】
前記開度算出式は、開度の変化量を決定する比例係数と開度の変化速度を決定する微分係数とを含み、
前記開度変化に異常があれば、前記比例係数の大きさを減らして前記開度算出式を修正することを特徴とする請求項３記載の空気調和機の電動弁制御方法。
【請求項５】
前記比例係数の大きさを減らした回数が基準回数を超えれば、前記微分係数の大きさを減らし、前記微分係数の修正後にも前記開度変化に異常が発見されれば、また前記比例係数の大きさを減らすことを特徴とする請求項４記載の空気調和機の電動弁制御方法。
【請求項６】
前記開度変化の異常の可否の判断前、第４基準時間の間、遂行された異常の可否判断において、任意の判断時の開度偏差とその以前の判断時の開度偏差とを掛けた値が負の値を表す回数が基準割合を超えれば、前記電動弁の開度変化に異常があるものと判定し、かつ、
前記開度偏差は、各異常の可否の判断前、第５基準時間の間の前記電動弁の開度平均値と各異常の可否の判断時の前記電動弁の開度の間の偏差であることを特徴とする請求項１記載の空気調和機の電動弁制御方法。
【請求項７】
前記回数が前記基準割合を超えて、前記開度変化の異常の可否の判断前、第６基準時間の間の前記開度偏差の平均値が基準値を超えれば、前記電動弁の開度変化に異常があるものと判定することを特徴とする請求項６記載の空気調和機の電動弁制御方法。
【請求項８】
前記開度算出式は、開度の変化量を決定する比例係数と開度の変化速度を決定する微分係数とを含み、
前記開度変化に異常があれば、前記微分係数の大きさを減らして、前記開度算出式を修正することを特徴とする請求項６または７記載の空気調和機の電動弁制御方法。
【請求項９】
前記開度変化の異常の可否の判断時の開度偏差とその以前の判断時の開度偏差を掛けた値が正の値のみを表す状態が前記異常の可否の判断前、第７基準時間の間持続すれば、前記電動弁の開度変化に異常があるものと判定することを特徴とする請求項１記載の空気調和機の電動弁制御方法。
【請求項１０】
前記開度算出式は、開度の変化量を決定する比例係数と開度の変化速度を決定する微分係数とを含み、
前記開度変化に異常があれば、前記微分係数の大きさを増やして前記開度算出式を修正することを特徴とする請求項９記載の空気調和機の電動弁制御方法。
【請求項１１】
前記開度算出式が修正されれば、第８基準時間の間は前記開度算出式を修正しないことを特徴とする請求項１記載の空気調和機の電動弁制御方法。
【請求項１２】
開度の変更により冷媒流路の過熱度を調節するための電動弁と、
前記電動弁の開度変化を監視してから前記電動弁の開度変化に異常が発見されれば前記電動弁の開度を決定する開度算出式を修正して前記電動弁の開度が変更されるようにするマイコンを含むことを特徴とする空気調和機。
【請求項１３】
前記開度算出式は、開度の変化量を決定する比例係数と開度の変化速度を決定する微分係数とを含み、
前記マイコンは、前記比例係数または前記微分係数を変更して前記開度算出式を修正することを特徴とする請求項１２記載の空気調和機。
【請求項１４】
前記マイコンは、前記電動弁の開度が任意の開度に収束できなければ、前記電動弁の開度変化に異常があるものと判断することを特徴とする請求項１２記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機及びその電動弁制御方法に関し、より詳しくは、電動弁の開度変化に異常が発生すれば電動弁の開度算出式を修正する空気調和機及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機において、過熱度はシステムの効率を決定する重要な要因であり、過熱度が適切に調節できなければ効率の低下だけでなく、場合によって空気調和機の運転が停止することもある。この際、過熱度は、飽和温度以上に加熱された過熱蒸気の温度とその圧力に相当する飽和温度の差であり、実際に、空気調和機では、圧縮機の吸入温度と室内熱交換器の入口または電動弁の直前の温度差を過熱度と見做す。
【０００３】
このような過熱度は、電動弁の開度を変更して調節できるが、大韓民国公開特許公報特２００６−６３００１号（マルチエアコンシステム及びマルチエアコンシステムのバルブ開度制御方法）には室外電動弁の開度を変更して目標過熱度に到達する方法が開示されている。すなわち、特２００６−６３００１号では、空気調和機の過熱度が目標過熱度に到達する時までＰＩＤ制御により室外電動弁の開度を変更する。ここで、ＰＩＤ制御は、３型（three-term）制御器を使用し、３型制御器は各々、比例係数、積分係数及び微分係数を有する比例項、積分項及び微分項からなる。
【０００４】
したがって、従来の空気調和機は、比例係数及び微分係数などを含む室外電動弁の開度算出式を有したが、室外機の制御部は、この開度算出式を用いて目標過熱度に到達できる室外電動弁の開度を演算した。また、開度算出式の各係数は空気調和機の製造社が実験またはシミュレーションを経て定めたのであり、目標過熱度と現在の過熱度の差などによって変わるようにした。
【０００５】
しかしながら、このような従来の空気調和機は、前述した係数を定める時と異なる環境（主に異なる外気温度）で運転されれば過熱度が正しく調節できない問題点があった。すなわち、前述した開度算出式は、空気調和機の製造社が豫測した外気温度では適切であるが、酷暑や酷寒地域などでは過熱度を最適に調節する室外電動弁の開度が正確に算出できなくて、室外電動弁の開度が任意の開度に収束できなくて、発散したり振動したりする問題点があった。これは、外気温度が変われば室外電動弁の開度変化に係る過熱度変化の様相も変わるためである。
【特許文献１】大韓民国公開特許公報特２００６−６３００１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前述した問題点を解決するためのものであって、本発明の目的は、電動弁の開度調整に異常が発生されれば電動弁の開度算出式を修正する空気調和機及びその電動弁制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するための本発明は、電動弁の開度変更により過熱度を調節しながら電動弁の開度変化を監視し、電動弁の開度変化に異常が確認されれば開度の大きさを決定する開度算出式を修正し、電動弁の開度を修正された開度算出式から求めた開度になるように調節する。
【０００８】
また、前述の異常は、電動弁の開度が任意の開度に収束できない状態である。
【０００９】
また、開度変化の異常の可否の判断前、第１基準時間の間の電動弁の開度変化量の平均値が第１基準時間より長い異常の可否の判断前、第２基準時間の間の電動弁の開度変化量の平均値より大きい状態が第３基準時間以上維持されれば、電動弁の開度変化に異常があるものと判定する。
【００１０】
また、開度算出式は、開度の変化量を決定する比例係数と開度の変化速度を決定する微分係数とを含み、開度変化に異常があれば比例係数の大きさを減らして開度算出式を修正する。
【００１１】
また、比例係数の大きさを減らした回数が基準回数を超えれば、微分係数の大きさを減らし、微分係数の修正後にも開度変化に異常が発見されれば、また比例係数の大きさを減らす。
【００１２】
また、開度変化の異常の可否の判断前、第４基準時間の間に遂行された異常の可否の判断において、任意の判断時の開度偏差とその以前の判断時の開度偏差とを掛けた値が負の値を表す回数が基準割合を超えれば、電動弁の開度変化に異常があるものと判定し、かつ、開度偏差は各異常の可否の判断前、第５基準時間の間の電動弁の開度平均値と各異常の可否の判断時の電動弁の開度の間の偏差である。
【００１３】
また、上記の回数が基準割合を超え、開度変化の異常の可否の判断前、第６基準時間の間の開度偏差の平均値が基準値を超えれば、電動弁の開度変化に異常があるものと判定する。
【００１４】
また、開度算出式は、開度の変化量を決定する比例係数と開度の変化速度を決定する微分係数とを含み、開度変化に異常があれば微分係数の大きさを減らして開度算出式を修正する。
【００１５】
また、開度変化の異常の可否の判断時の開度偏差とその以前の判断時の開度偏差とを掛けた値が正の値のみを表す状態が異常の可否の判断前、第７基準時間の間持続すれば、電動弁の開度変化に異常があるものと判定する。
【００１６】
また、開度算出式は、開度の変化量を決定する比例係数と開度の変化速度を決定する微分係数とを含み、開度変化に異常があれば、微分係数の大きさを増やして開度算出式を修正する。
【００１７】
また、開度算出式が修正されれば、第８基準時間の間は開度算出式を修正しない。
【００１８】
また、開度の変更により冷媒流路の過熱度を調節するための電動弁と、電動弁の開度変化を監視してから電動弁の開度変化に異常が発見されれば電動弁の開度を決定する開度算出式を修正して電動弁の開度が変更されるようにするマイコンを含む。
【００１９】
また、開度算出式は、開度の変化量を決定する比例係数と開度の変化速度を決定する微分係数とを含み、マイコンは、比例係数または微分係数を変更して開度算出式を修正する。
【００２０】
また、マイコンは、電動弁の開度が任意の開度に収束できなければ、電動弁の開度変化に異常があるものと判断する。
【発明の効果】
【００２１】
以上、詳述したように、本発明は空気調和機が既に設定された電動弁の開度算出式に対応できない環境で運転されても空気調和機が自ら開度算出式を修正するようにして、どんな環境でも空気調和機の過熱度が適切に調節できるようにする。したがって、空気調和機の効率の低下または運転停止を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施形態を本図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に示すように、本発明の一実施形態に係る空気調和機は、室外機１０と、室外機１０に連結された室内機２０とを備える。
【００２３】
室外機１０は、冷媒を圧縮する圧縮機１１と、圧縮機１１から吐出される冷媒の流れ方向を調節する四方バルブ１２と、圧縮機１１で圧縮された冷媒を伝達受けて外部空気と熱交換する室外熱交換器１３と、室外熱交換器１３に強制送風する室外ファン１４と、室外ファン１４を回転させる室外ファンモータ１５と、室外熱交換器１３から室内機２０に流れる冷媒量を変化させて過熱度を調節する電動弁１６と、室内及び室外熱交換器１３から排出された冷媒をガス状態で圧縮機１１に伝達するためのアキュムレータ１７とを含む。
【００２４】
また、圧縮機１１の吸入側には圧縮機１１に吸入される冷媒の温度を測定する吸入温度センサ１９が設けられ、電動弁１６の近くには電動弁１６を過ぎて室内機２０に流れる冷媒の温度を測定する低圧温度センサ１８が設けられる。参考に、吸入温度センサ１９と低圧温度センサ１８は、各々後述する室内熱交換器２１の出口と入口（但し、空気調和機の冷房運転時に冷媒の流れを基準とする）に設けることができる。
【００２５】
一方、室内機２０は室内空気が吸入された後、熱交換が遂行される室内熱交換器２１と、室内機２０の外部から室内空気が吸入されて室内熱交換器２１を経た後、また各室内機２０の外部に吐出されるようにする室内ファン２４と、室内ファン２４を回転させる室内ファンモータ２５とを含む。
【００２６】
図２に示すように、本発明の一実施形態に係る空気調和機は、図１に示す装置の他に、電動弁１６の開度算出式と電動弁１６の基本開度及び変更された開度等を格納するメモリ３３と、電動弁１６及びその他の装置を制御するマイコン３０と、圧縮機１１を駆動させる圧縮機駆動部３４と、電動弁１６を駆動させる電動弁駆動部３５とを更に含む。
【００２７】
メモリ３３に格納された開度算出式は、下記の通りである。
（１）電動弁の開度＝以前の電動弁の開度＋電動弁の開度の変化量
（２）電動弁の開度の変化量＝（過熱度偏差＊Ｅ＋△過熱度の偏差＊Ｄ）＊α
但し、過熱度の偏差＝現在の過熱度−目標過熱度
△過熱度の偏差＝現在の過熱度の偏差−以前の過熱度の偏差
Ｅ：比例係数、Ｄ：微分係数、α：外気温度係数
【００２８】
上記において、過熱度偏差は、現在の過熱度と目標過熱度の差であり、過熱度は吸入温度センサ１９の測定温度から低圧温度センサ１８の測定温度を引いた値である。また、現在の過熱度は、電動弁１６の開度監視サイクルを毎回施行する度に測定した過熱度であり、目標過熱度は製造社で設定した適正過熱度であって、本発明では目標過熱度を５℃に例示する。
【００２９】
過熱度偏差の変化量は、現在の過熱度偏差から以前の過熱度偏差を引いた値であるが、現在の過熱度偏差は、前述した電動弁１６の開度監視サイクルを毎回施行する度に演算した過熱度偏差であり、以前の過熱度偏差は、以前のサイクルで演算された過熱度偏差である。
【００３０】
Ｅは比例係数であって、過熱度偏差に掛けられて開度の変化量を決定し、Ｄは微分係数であって、過熱度偏差の変化量に掛けられて開度の変化速度を決定することになる。Ｅ及びＤは、過熱度偏差の大きさによって異なる値が適用される。αは、外気温度係数であって、外気温度によって異なる値が適用される。したがって、電動弁１６の開度算出式に代入されるＥ、Ｄ及びαの値は、過熱度偏差、外気温度などに相応して異なりに設定され、この値はメモリ３３にテーブルとして格納されている。
【００３１】
マイコン３０は、電動弁１６の開度変化を監視して開度変化の異常の可否を判断する開度監視部３１と、電動弁１６の開度変化に異常が発見されれば開度算出式の係数を修正する係数修正部３２とを含む。
【００３２】
電動弁１６の開度監視サイクルが遂行されて電動弁１６の開度が変更されれば変更された電動弁１６の開度はメモリ３３に格納される。そうすると、開度監視部３１はメモリ３３の開度値を用いて電動弁１６の開度が発散または振動などの不安定な状態に調節されているのではないか監視する。
【００３３】
すなわち、開度監視部３１は、電動弁開度変化の異常の可否の判断前、第１基準時間（例えば、５分）の間の電動弁開度変化量の平均値（△ＥＥＶ＿ＡＶＧ（１））と電動弁開度変化の異常の可否の判断前、第２基準時間（例えば、３０分）の間の電動弁開度変化量の平均値（△ＥＥＶ＿ＡＶＧ（２））を互いに比較して△ＥＥＶ＿ＡＶＧ（１）が△ＥＥＶ＿ＡＶＧ（２）より大きい状態が第三基準時間（例えば、１０分）以上維持されれば、電動弁１６の開度が発散することと判断する。電動弁開度の発散は、電動弁１６の開度変化により空気調和機の過熱度が目標過熱度から徐々に遠ざかることを意味する。上記において、第１乃至第３基準時間は電動弁開度監視サイクルの実施回数、空気調和機の仕様などによって適切な値を選択することができ、第２基準時間は第１基準時間より長く設定されなければならない。
【００３４】
また、開度監視部３１は、第４基準時間（例えば、３０分）の間遂行された電動弁１６の開度監視サイクルにおいて、各サイクルの開度偏差（Ｇａｂ（現在））とその以前のサイクルの開度偏差（Ｇａｂ（以前））とを掛けた値が負の値（すなわち、Ｇａｂ（現在）＊Ｇａｇ（以前）＜０）である回数が基準割合（例えば、８０％）を超えれば、電動弁１６の開度が振動することと判断する。電動弁開度の振動は、電動弁１６の開度変化により空気調和機の過熱度が目標過熱度より高いか低い状態を繰り返すことを意味する。
【００３５】
上記において開度偏差は、電動弁開度変化の異常の可否の判断前、第５基準時間（例えば、５分）の間の電動弁開度平均値と各サイクルでの電動弁開度間の差である。
【００３６】
前述した条件に加えて、開度監視部３１は、電動弁開度変化の異常の可否の判断前、第６基準時間（例えば、１０分）の間の電動弁開度偏差の平均値が基準値（例えば、３ステップ）を超える時のみ、電動弁１６が振動することと決定することができる。これは、電動弁１６の開度変化により空気調和機の過熱度が振動しても空気調和機の過熱度が目標過熱度にほぼ近接すれば、これを振動と見做さないという意味である。
【００３７】
最後に、開度監視部３１は、Ｇａｂ（現在）＊Ｇａｇ（以前）＞０の結果が第７基準時間（例えば、３０分）以上維持されれば、電動弁１６の開度が発散または振動してはいないが、適切に調節されていないことと判断する。このような結果は、電動弁開度算出式の演算結果から少数点以下の桁を捨てながら発生する問題であって、電動弁１６の開度算出式から出た各結果が少数点以下の数のみ異なって、最終的に演算された電動弁１６の開度は続けて一定に維持される時に発生する問題である。このような現象が発生すれば空気調和機の過熱度は目標過熱度に到達できなくて、特定値に継続留まっているようになる。
【００３８】
係数修正部３２は、開度監視部３１の判断結果によって開度算出式の係数を維持したり修正したりする。開度監視部３１で電動弁３１の開度が発散していると判断すれば、係数修正部３２は係数Ｅの大きさを減らす。この時、減らす大きさは空気調和機の仕様によって適切な値を選択することができる。Ｅは開度の変化量に主に係わる係数であって、Ｅを減らせば開度の変化量が減って電動弁開度の発散を緩和させることができる。
【００３９】
係数修正部３２は、Ｅを減らす前に以前のサイクルでＥを減らした回数を把握し、Ｅを減らした回数が基準回数（例えば、３回）を超えればＤの大きさを１回減らし、その後のサイクルでも電動弁１６の開度が発散することと判断されれば、またＥを減らすことができる。
【００４０】
開度監視部３１で電動弁の開度が振動していると判断すれば、係数修正部３２はＤを減らす。この際、減らす大きさは空気調和機の仕様によって適切な値を選択することができる。Ｄは電動弁の開度の変化速度に係わり、Ｄを減らせば電動弁の変化速度の減少によって機械的な慣性が減って電動弁開度の振動も緩和する。
【００４１】
最後に、開度監視部３１で電動弁１６の開度が特定値に留まっていることを確認すれば、係数修正部３２はＥの大きさを増やす。この際、増やす量は空気調和機の仕様によって適切な値を選択することができる。Ｅを増やすことになれば電動弁開度算出式の結果が大きくなって電動弁１６の開度は特定値から外れて、その以後のサイクルで電動弁１６の開度を調節して行けば、空気調和機の過熱度が目標過熱度に到達するようにすることができる。
【００４２】
以下、図３を参照しつつ本発明の一実施形態に係る空気調和機の電動弁制御方法を説明する。図３に示す電動弁開度監視サイクルは、一定の周期毎に遂行され、本発明では２０秒毎に遂行することと例示する。
【００４３】
電動弁開度監視サイクルが最初に遂行されれば、マイコン３０は過熱度偏差などを演算して開度算出式の係数を決定し、最初サイクルでなければメモリ３３に格納された以前サイクルの開度算出式を用いて電動弁１６の開度を演算する（４０）。そして、電動弁の開度が演算された開度になるように調節する。開度監視部３１は演算された電動弁１６の開度及びメモリ３３に格納された電動弁１６の以前開度をチェックしながら電動弁１６の開度変化を監視する（４２）。
【００４４】
そして、電動弁開度調整に異常が発生したかどうかを判断する（４４）。この際、開度監視部３１は、電動弁１６の開度が発散したり振動する場合など、任意の開度に収束できなければ電動弁開度調整に異常があることと見做す。
【００４５】
もし、電動弁開度調整に異常がなければ、電動弁開度監視サイクルを終了し、電動弁開度調整に異常が発見されれば、以前のサイクルで開度算出式の係数が変更されたかどうかを判断する（４６）。そして、以前のサイクルで係数が変更されていなければ異常の種類によって開度算出式の係数を変更する（５０）。
【００４６】
すなわち、電動弁１６の開度が発散すれば、比例係数の大きさを減らし、電動弁１６の開度が振動すれば、微分係数の大きさを減らし、電動弁１６の開度が特定値に留まっていれば、比例係数の大きさを増やす。
【００４７】
一方、段階４６において、以前サイクル遂行時に開度算出式の係数が変更されたと判断されれば、係数変更後、第８基準時間（例えば、３０分）が経過したかどうかを判断する（４８）。もし、係数変更後、第８基準時間が経過されなかったならば、段階４０にリターンし、第８基準時間が経過したならば段階５０を遂行する。このように、以前係数変更後、第８基準時間後に初めてまた係数を変更することは、以前の係数変更の後、システムが安定する前にまた係数を変更すれば、システムがむしろより不安定になり得るためである。段階５０において、係数が修正されれば修正された係数はメモリ３３に格納され、次のサイクルでは修正された係数で電動弁１６の開度が算出される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気調和機を示す冷媒流路図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る空気調和機を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る空気調和機の電動弁制御方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０    室外機
１６    電動弁
１８    低圧温度センサ
１９    吸入温度センサ
２０    室内機
３０    マイコン
３１    開度監視部
３２    係数修正部
【図１】
2008190847.tif 000003
【図２】
2008190847.tif 000004
【図３】
2008190847.tif 000005