KR100988617B1 - 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 실외기에 구비된 인버터 압축기 및 다수의 정속 압축기의 토출 온도를 감지하여 상기 감지된 각 압축기의 토출 온도의 차이가 소정 온도 이내가 되도록 전자 팽창밸브를 제어함으로써, 상기 인버터 압축기 및 정속 압축기의 운전 상태에 따라 각 압축기 토출 온도의 편차가 감소하여 유량이 균등 분배되고, 사이클 안정 속도가 향상되며, 유량 균등 분배로 인해 각 압축기의 과열 현상이 방지되어 성능 향상이 증가됨으로서 보다 쾌적한 냉/난방 동작이 수행될 수 있어 사용자의 편의성을 증진 시킬수 있는 효과가 있다.

공기조화기, 멀티형 공기조화기, 실외기, 실외 전자 팽창밸브, 토출온도

Description

공기조화기 및 그 제어방법{Air-Condition and the control method for the same}

도 1은 본 발명에 따른 공기 조화기가 설치된 조감도,

도 2는 본 발명에 따른 공기 조화기의 도시도,

도 3은 본 발명에 따른 공기 조화기를 나타낸 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 공기 조화기의 제어 블록도,

도 5는 본 발명에 따른 공기 조화기의 제어방법에 따른 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

I' : 실내기 51 : 실내 열교환기

52 : 실내 송풍기 54 : 실내 전자 팽창밸브

56 : 실내기온 센싱부 M : 메인 실외기

S1, S2 : 서브 실외기 60 : 실외 열교환기

63, 64: 압축기 66 : 실외 전자 팽창밸브

90 : 실외기온 센싱부 92 : 저압 압력 센싱부

93 : 고압 압력 센싱부 100 : 제어 유닛

102 : 실내 제어부 104 : 실외 제어부

본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로써, 특히 실외기에 구비된 한 대의 인버터 압축기 및 다수의 정속 압축기의 토출 온도를 감지하여 상기 감지된 각 압축기의 토출 온도의 차이가 소정의 온도 이내가 되도록 전자 팽창밸브를 제어하는 멀티 에어컨의 압축기 제어 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기 조화기는 압축기, 응축기, 증발기, 팽창기로 이루어진 공기조화 사이클을 이용하여 상기 공기조화기가 설치된 건물 또는 방에 냉기 또는 온기를 공급하는 등 공기 조화가 이루어지게 하는 장치로서, 크게 분리형과 일체형으로 구분된다.

상기한 분리형과 일체형은 기능적으로는 같지만 분리형은 실내기에 실내 열교환기(증발기 혹은 응축기)를 설치하고, 실외기에 실외 열교환기( 응축기 혹은 증발기)와 압축기를 설치하여 서로 분리된 두 장치를 냉매 배관으로 연결시킨 것이고, 일체형은 실내 열교환기와 압축기와 실외 열교환기와 팽창기구를 하나의 장치로 설치한 것이다.

상기 일체형 공기조화기로는 창에 장치를 걸어서 직접 설치하는 창문형 공기 조화기와, 흡입덕트와 토출덕트를 연결하여 실내 외측에 설치하는 덕트형 공기조화기 등이 있다. 상기 분리형 공기조화기로는 직립으로 설치하는 스탠드형 공기조화기와, 벽에 걸어서 설치하는 벽걸이형 공기조화기 등이 있다.

또한 상기 공기조화기는 냉방용으로만 사용되는 냉방 전용 공기조화기와, 냉/난방 겸용으로 사용될 수 있는 히트 펌프식 공기조화기로 구분될 수 있다.

또한 최근에는 적어도 하나 이상의 실외기와 다수 개의 실내기가 시리즈로 연결된 멀티형 공기조화기가 널리 사용되고 있다.

그러나, 이러한 종래의 멀티형 공기조화기는 실외기의 인버터 압축기 및 다수의 정속 압축기가 구비되어 각 압축기가 운전되는데 이때, 각 압축기의 용량 및 운전 상태에 따라 불규칙적으로 유량이 분배되어 사이클 안정 속도가 느리고, 불안정한 상태에서 지속적으로 운전되어 성능이 저하된다.

또한, 각 압축기의 운전 상태에 따라 각 압축기의 토출 온도의 편차가 심하게 발생하여 유량 부족 현상이 발생함으로서, 각 압축기의 과열 현상으로 인한 장시간 운전 시 압축기가 손상되어 정상적인 운전이 불가능하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 실외기에 구비된 인버터 압축기 및 다수의 정속 압축기의 토출 온도를 측정하여 상기 측정된 인버터 압축기의 토출 온도와 정속 압축기의 토출 온도의 차가 소정의 온도 이내가 되도록 전자 팽창 밸브를 제어함으로서, 각 압축기 토출 온 도의 편차를 줄이며 유량 균등 분배로 인해 각 압축기의 성능을 향상시키는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기는 압축기와, 실외 열교환기와, 실외 전자 챙창밸브가 구비된 복수개의 실외기와, 상기 복수 개의 실외기와 연결되고, 실내 열교환기와 실내 전자 팽창밸브가 구비된 실내기와, 상기 각 실외기의 실외 전자챙창밸브 제어량을 상기 각 실외기의 압축기 토출온도가 소정 온도 이내가 되도록 설정하는 제어 유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법은 인버터 압축기와 다수의 정속 압축기의 토출측에 각각 설치되는 온도 센서의 의해 토출 온도가 감지되는 제 1 단계와, 상기 제 1 단계에서 감지된 인버터 압축기의 토출 온도와 정속 압축기의 오차가 소정의 온도를 초과하는지를 판단하는 제 2 단계와, 상기 제 2 단계에서 판단된 결과에 따라 각 압축기 토출 온도의 차이가 일정 범위 이내가 되도록 전자 팽창밸브의 개도를 제어하는 제 3 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 공기 조화기가 설치된 조감도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공기 조화기의 도시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 공기 조화기를 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 공기 조화기의 제어 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 공기 조화기의 제어 방법에 따른 순서도이다.

본 발명에 따른 공기조화기는 건물의 실내에 설치되는 다수개의 실내기(I')와, 상기 실내기(I')와 냉매 배관(P')을 통해 연결된 실외기(M)(S1)(S2)와, 상기 실내기(I') 및 실외기(M)(S1)(S2)를 제어하는 제어 유닛(100)을 포함하여 구성되어, 냉방 또는 난방 운전되는 공기조화기이다.

상기 실외기(M)(S1)(S2)는 상기 실내기(I') 중 적어도 어느 하나의 요구에 의해 구동되고, 상기 실내기(I')에서 요구되는 냉/난방 용량이 증가할수록 상기 실외기(M)(S1)(S2)의 작동 개수 및 상기 실외기(M)(S1)(S2)에 설치된 압축기의 작동 개수가 증가된다.

상기 각 실내기(I')는 각 실내기(I')가 설치된 룸의 실내 공기와 냉매가 열교환되는 실내 열교환기(51)와, 각 실내기(I')가 설치된 룸의 실내 공기를 상기 실내 열교환기(51)로 송풍시키는 실내 송풍기(52)와, 냉방 운전시 과냉도와 과열도에 따라 제어되는 실내 유량 조절부(54)인 실내용 전자 팽창밸브(54)가 구비된다.

상기 실내 열교환기(51)는 공기 조화기의 냉방 운전시 액상 냉매가 흡입되고 상기 흡입된 액상 냉매가 냉방 운전을 요청한 실내기(I')가 설치된 실내 공기에 의해 증발되면서 실내 공기가 냉각되게 하는 증발기로 작용되고, 공기 조화기의 난방 운전시 기상 냉매가 흡입되고 상기 흡입된 기상 냉매가 난방 운전을 요청한 실내기 (I)가 설치된 실내 공기에 의해 응축되면서 실내 공기 온도가 상승되게 하는 응축기로 작용된다.

상기 실내 열교환기(51)에는 상기 실내 열교환기(51)를 통과하는 냉매의 온도를 센싱할 수 있는 실내기온 센싱부(56)가 설치될 수 있다.

상기 실내 송풍기(52)는 상기 제어 유닛(100)에 의해 제어되어 동력을 발생시키는 실내 모터부(52a)와, 상기 실내 모터부(52a)와 연결되어 상기 실내 모터부(52a)에 의해 회전되면서 송풍력을 발생시키는 실내 팬(52b)으로 이루어진다.

상기 복수개의 실외기(M)(S1)(S2)는 상기 실내기(I')의 부하와 상관없이 항상 작동되는 메인 실외기(M)와, 상기 실내기(I')의 부하에 따라 선택적으로 작동되는 서브 실외기(S1)(S2)로 이루어진다.

상기 메인 실외기(M)와 서브 실외기(S1)(S2)는 실외 공기와 냉매가 열교환되는 실외 열교환기(60)와, 실외 공기를 상기 실외 열교환기(60)로 송풍시키는 실외 송풍기(61)와, 기체 냉매만을 추출하는 어큐뮬레이터(62)와, 상기 어큐뮬레이터(62)에서 추출된 기체 냉매를 압축하는 2대의 압축기(63)(64)와, 냉매 흐름을 절환하는 사방밸브(65)와, 난방 운전시 과냉도와 과열도에 따라 제어되는 실외유량조절부(66)인 실외용 전자 팽창밸브(66)를 포함하여 구성된다.

상기 실외 열교환기(60)는 공기 조화기의 냉방 운전시 기상 냉매가 흡입되고 상기 흡입된 기상 냉매가 실외 공기에 의해 응축되게 하는 응축기로 작용되고, 공기 조화기의 난방 운전시 액상 냉매가 흡입되고 상기 흡입된 액상 냉매가 실외 공기에 의해 증발되게 하는 증발기로 작용된다.

상기 실외 열교환기(60) 측에는 상기 실외기(M)(S1)(S2)가 설치된 실외의 온도를 센싱할 수 있는 실외기온 센싱부(90)가 구비된다.

상기 실외 송풍기(61)는 상기 제어 유닛(100)에 의해 제어되어 동력을 발생시키는 실외 모터부(61a)와, 상기 실외 모터부(61a)와 연결되어 상기 실외 모터부(61a)의 동력에 의해 회전되면서 송풍력을 발생시키는 실외 팬(61b)으로 이루어진다.

상기 메인 실외기(M)의 2대의 압축기(63)(64) 중 하나는 인버터 압축기이고, 나머지 하나는 정속 압축기로 구비될 수 있다.

상기 서브 실외기(S1)(S2)의 2대의 압축기(63)(64)는 모두 정속 압축기로 구비될 수 있다.

상기 압축기(63)(64)의 흡입 측과 토출 측에는 각각 상기 압축기(63)(64)의 흡입/토출 압력을 센싱하는 저압 압력 센싱부(92)와 고압 압력 센싱부(93)가 구비된다.

상기 어큐뮬레이터(62)는 2대의 압축기(63)(64)에 함께 연결되어 공용 이용될 수 있도록 공용 어큐뮬레이터(62)이다.

상기 제어 유닛(100)은 상기 실내기(I')을 제어하는 실내 제어부(102)와, 상기 실외기(M)(S1)(S2)를 제어하는 실외 제어부(104)로 나뉠 수 있다. 물론 상기 실내 제어부(102)와 실외 제어부(104)는 상호 연결된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 공기조화기의 냉방 운전 동작을 살펴보면 다음과 같다.

상기 복수개의 실내기(I) 중 하나라도 냉방 운전을 요청하면, 상기 압축기(63)(64)에서 압축된 냉매가 사방밸브(65)와, 실외 열교환기(60)와, 실외용 전자 팽창밸브(66)와, 실내용 전자 팽창밸브(54)와, 실내 열교환기(51)를 차례로 통과한 후, 상기 사방밸브(65)를 통해 상기 압축기(63)(64)로 순환된다. 물론, 냉매는 작동 중인 실내기(I)와 실외기(M)(S1)(S2)로만 순환된다.

상술한 바와 같이 냉매가 냉매 배관(P')을 따라 순환되면, 냉매가 상기 실내 열교환기(51)에서 상기 실내기(I)가 설치된 룸의 실내 공기 열을 빼앗음으로써, 상기 실내기(I)가 설치된 룸이 냉방된다.

이 때, 상기 실내용 전자 팽창밸브(54)는 과냉도와 과열도에 따라 제어된다.

상기 실외용 전자 팽창밸브(66)는 냉매가 상기 실외용 전자 팽창밸브(66)를 통과하되, 팽창되지 않도록 완전 개방(Full Open)됨이 바람직하다.

반면, 복수개의 실내기(I) 중 하나라도 난방 운전을 요청하면, 상기 압축기(63)(64)에서 압축된 냉매가 사방밸브(65)와, 실내 열교환기(51)와, 실내 전자 팽창밸브(54)와, 실외 전자 팽창밸브(66)와, 실외 열교환기(60)를 차례로 통과한 후, 상기 사방밸브(65)를 통해 상기 압축기(63)(64)로 순환된다.

그러면, 냉매가 상기 실내 열교환기(51)에서 상기 실내기(I)가 설치된 룸의 실내 공기로 열을 방출함으로써, 상기 실내기(I)가 설치된 룸이 난방된다.

이 때, 상기 실내 전자 팽창밸브(54)는 냉매가 상기 실내 전자 팽창밸브(54)를 통과하되, 팽창되지 않도록 완전 개방됨이 바람직하다.

상기 실외 전자팽창밸브(66)는 도 5에 도시된 바와 같이 제어한다.

즉, 도 5는 본 발명에 따른 공기 조화기의 제어방법에 따른 순서도이다.

상기 공기조화기가 냉방 또는 난방 운전이 시작되면, 상기 실외기의 압축기를 동작 상태를 제어한다.(S1)

예를 들어, 상기 공기조화기의 메인측 실외기 및 서브측 실외기에 구비된 인버터 압축기 및 정속 압축기의 동작상태를 제어한다.

이때, 상기 메인측 실외기에 구비된 인버터 압축기 및 정속 압축기와 서브측 실외기에 구비된 다수의 정속 압축기의 토출측에 구비된 센서를 통해 각 인버터 압축기 및 정속 압축기의 토출 온도를 측정한다.(S2)

상기 측정된 정속 압축기의 토출온도와 인버터 압축기의 토출 온도의 차이가 소정 온도 A℃ 이상인지를 판단한다.(S3)

예를 들어, 상기 인버터 압축기의 토출온도와 소정 온도 A℃를 포함하는 인버터 압축기의 토출온도와 상기 다수의 정속 압축기의 토출 온도를 비교하여, 상기 정속 압축기의 토출온도가 상기 인버터 압축기의 토출온도 이상인지를 판단한다.

이때, 상기 판단된 결과에 따라 정속 압축기의 토출온도가 상기 인버터 압축기의 토출온도보다 높을 경우 상기 실외 전자팽창밸브를 B% 개도하여 상기 정속 압축기의 토출온도가 상기 인버터 압축기의 토출온도 보다 감소하도록 실외 전자팽창밸브를 제어한다.(S4)

한편, 상기 판단된 결과가 상기 정속 압축기의 토출온도가 상기 인버터 압축기의 토출온도보다 낮을 경우 상기 실외 전자팽창밸브의 개도를 제한하여, 상기 인버터 압축기 및 정속 압축기를 정상운전 하도록 한다.(S5,S6)

이상과 같이 본 발명에 의한 공기조화기 및 그 제어방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 당업자에 의해 응용이 가능하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기조화기 및 그 제어방법은 실외기에 구비된 인버터 압축기 및 다수의 정속 압축기의 토출 온도를 감지하여 상기 감지된 인버터 압축기의 토출 온도와 정속 압축기의 토출 온도의 차이가 소정의 온도를 초과 할 경우 상기 정속 압축기 토출 온도가 감소 되도록 실외 전자 팽창 밸브를 제어함으로서, 상기 인버터 압축기 및 정속 압축기의 운전 상태에 따라 각 압축기 토출 온도의 편차가 감소하여 유량이 균등 분배되고, 사이클 안정 속도가 향상되며, 유량 균등 분배로 인해 각 압축기의 과열 현상이 방지되어 성능 향상이 증가됨으로서 보다 쾌적한 냉/난방 동작이 수행될 수 있어 사용자의 편의성을 증진 시킬수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 압축기, 실외 열교환기 및 실외 전자 팽창밸브가 구비된 복수개의 실외기; 및

   상기 복수개의 실외기와 연결되고, 실내 열교환기 및 실내 전자 팽창밸브가 구비된 실내기를 포함하고,

   상기 복수개의 실외기는,

   인버터 압축기와 정속 압축기가 구비된 메인 실외기; 및

   정속 압축기만이 구비된 하나 이상의 서브 실외기를 포함하고,

   상기 각 실외기의 상기 실외 전자 팽창밸브는 상기 각 정속 압축기의 토출 온도와 상기 인버터 압축기의 토출 온도의 차이가 소정 온도 이내가 되도록 제어되는 공기조화기.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 정속 압축기의 토출 온도가 상기 인버터 압축기의 토출 온도보다 소정 온도 높은 경우 상기 실외 전자 팽창밸브는 개도되는 공기조화기.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 정속 압축기의 토출 온도가 상기 인버터 압축기의 토출 온도보다 소정 온도 낮은 경우 상기 실외 전자 팽창밸브의 개도는 제한되는 공기조화기.
4. 인버터 압축기와 정속 압축기가 구비된 메인 실외기; 및 정속 압축기만이 구비된 하나 이상의 서브 실외기를 포함하는 복수개의 실외기가 구비되는 공기조화기의 제어방법에 있어서,

   상기 인버터 압축기 및 상기 각 정속 압축기의 토출 온도를 측정하는 제 1 단계;

   상기 각 정속 압축기의 토출 온도와 상기 인버터 압축기의 토출 온도의 차이가 소정 온도 이내인지 판단하는 제 2 단계; 및

   상기 각 정속 압축기의 토출 온도와 상기 인버터 압축기의 토출 온도의 차이가 소정 온도 이내가 되도록 상기 각 실외기의 실외 전자 팽창밸브를 제어하는 제 3 단계를 포함하는 공기조화기의 제어방법.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 제 3 단계에서 상기 정속 압축기의 토출 온도가 상기 인버터 압축기의 토출 온도보다 소정 온도 높은 경우 상기 실외 전자 팽창밸브는 개도되는 공기조화기의 제어방법.
6. 청구항 4에 있어서,

   상기 제 3 단계에서 상기 정속 압축기의 토출 온도가 상기 인버터 압축기의 토출 온도보다 소정 온도 낮은 경우 상기 실외 전자 팽창밸브의 개도는 제한되는 공기조화기의 제어방법.
7. 삭제

Images