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KR101485601B1 - 공기 조화기 및 그의 제어방법 - Google Patents

공기 조화기 및 그의 제어방법 Download PDF

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KR101485601B1
KR101485601B1 KR20080016611A KR20080016611A KR101485601B1 KR 101485601 B1 KR101485601 B1 KR 101485601B1 KR 20080016611 A KR20080016611 A KR 20080016611A KR 20080016611 A KR20080016611 A KR 20080016611A KR 101485601 B1 KR101485601 B1 KR 101485601B1
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KR
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indoor
unit
heat exchanger
room
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현승엽
이길봉
허덕
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 실시예는 공기 조화기 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
본 실시예에 따른 공기 조화기는 압축기가 구비되는 실외기; 상기 실외기와 연결되고, 실내 열교환기와 실내 전자팽창밸브가 구비되는 하나 이상의 실내기; 상기 실내기가 설치되는 룸의 온도를 감지하는 온도 감지부; 상기 실내 전자팽창밸브를 구동하는 밸브 구동부; 및 상기 온도 감지부에서 감지된 온도와 사용자가 설정한 희망 온도를 비교하고, 비교 결과에 대응하여 상기 실내 전자팽창밸브의 개도가 조절되도록, 상기 밸브 구동부의 작동을 제어하는 제어부가 포함된다.
공기 조화기

Description

공기 조화기 및 그의 제어방법{Air conditioner and method of controlling the same}
본 실시예는 공기 조화기 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기 조화기는 건물 등의 내부 공간을 냉방 또는 난방시키기 위한 장치이다. 오늘날에는 다수 개의 룸으로 구획된 실내 공간을 보다 효율적으로 냉방 또는 난방시키기 위하여 각 룸을 냉방 또는 난방 운전시키는 멀티 공기 조화기의 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
상기 멀티 공기 조화기는 실외 열교환기가 구비되는 적어도 하나의 실외기와, 실내 열교환기가 구비되는 다수 개의 실내기가 포함된다. 상기 실내기는 동시에 작동하거나 일부 만이 작동하여 각 룸을 냉방 또는 난방시킨다.
본 실시예의 목적은 다수 개의 실내기가 동시에 작동되는 경우, 각 실내기가 설치되는 각 룸의 온도가 사용자가 설정한 희망 온도에 도달할 수 있도록 하는 공기 조화기 및 그의 제어방법을 제안하는 것에 있다.
본 실시예의 다른 목적은, 각 룸의 희망 온도와 실내 온도의 비교 값에 대응하여 실내전자팽창밸브의 개도를 조절함으로써, 각 룸의 온도가 조절되도록 하는 공기 조화기 및 그의 제어방법을 제안하는 것에 있다.
일 측면에 따른 공기 조화기는 압축기가 구비되는 실외기; 상기 실외기와 연결되고, 실내 열교환기와 실내 전자팽창밸브가 구비되는 하나 이상의 실내기; 상기 실내기가 설치되는 룸의 온도를 감지하는 온도 감지부; 상기 실내 전자팽창밸브를 구동하는 밸브 구동부; 및 상기 온도 감지부에서 감지된 온도와 사용자가 설정한 희망 온도를 비교하고, 비교 결과에 대응하여 상기 실내 전자팽창밸브의 개도가 조절되도록, 상기 밸브 구동부의 작동을 제어하는 제어부가 포함된다.
다른 측면에 따른 공기 조화기의 제어방법은 하나 이상의 실내기가 난방 운전되는 단계; 상기 실내기가 설치된 룸의 실내 온도가 감지되는 단계; 및 상기 감지된 실내 온도와 상기 룸의 희망 온도 정보에 대응하여 팽창밸브의 개도가 조절되는 단계가 포함된다.
제안되는 실시예에 의하면, 실내 온도와 희망 온도의 차이에 대응하여 목표 배관 온도가 설정되고, 상기 목표 배관 온도에 대응하여 각 실내 전자팽창밸브의 개도가 개별적으로 조절됨에 따라, 각 룸의 온도가 희망 온도에 정확하게 도달할 수 있게 되는 장점이 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 공기 조화기의 냉매 사이클 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 공기 조화기에는 적어도 하나의 실외기(10)와, 상기 실외기(10)와 연결되는 적어도 하나의 실내기(20)가 포함된다.
도 1에는 하나의 실외기(10)와 세 개의 실내기(제 1, 제 2 및 제 3 실내기 : 21, 22, 23)가 구비되는 것이 도시되나, 상기 실외기(10) 및 실내기(20)의 갯수에는 제한이 없음을 밝혀둔다.
상기 실외기(10)에는 압축 유닛(110)과, 실외 열교환기(150)와, 공기 조화기의 난방 또는 냉방 운전에 따라 냉매 유동 방향을 절환시키는 사방 밸브(130)가 포함된다.
상기 각 실내기(21, 22, 23)에는 각각 실내 열교환기(211, 221, 231)와 실내전자팽창밸브(Linear expansion valve: LEV : 212, 222, 232)와, 상기 각 실내기로의 냉매 유동을 조절하는 냉매조절밸브(213, 223, 233)가 포함된다. 상기 냉매조절밸브(213, 223, 233)는 상기 각 실내기(21, 22, 23)의 흡입 및 토출 측에 각각 하나씩 제공된다.
상세히, 상기 압축 유닛(110)에는, 가변속 운전하는 인버터 압축기(112)와, 정속 운전을 하는 정속 압축기(114)가 포함된다.
따라서, 소수의 실내기가 사용되어 부하 용량이 적은 경우에는 먼저 상기 인버터 압축기(112)가 가동되며, 점차 부하 용량이 증가하여 상기 인버터 압축기(112)의 용량을 초과하는 경우에는 상기 정속 압축기(114)가 가동된다.
상기 압축기(112, 114)의 입구 측에는 상기 압축기(112, 114)로 기상 냉매가 유입되도록 하는 어큐물레이터(120)가 연결된다. 상기 각 압축기(112, 114)의 토출 측에는 상기 압축기(112, 114)로부터 토출되는 냉매와 오일에서 오일을 분리시키는 오일 분리기(122, 124)가 제공된다. 상기 오일 분리기(122, 124)는 상기 압축기(112, 114)의 흡입 측과 연통된다.
상기 압축기(112, 114)는 상기 압축기(112, 114)에서 배출된 냉매의 유동 방향을 절환시키는 사방 밸브(130)와 연결된다. 상기 사방 밸브(130)에 의해서 상기 압축기(112, 114)에서 토출된 냉매는 상기 실외 열교환기(150) 또는 실내 열교환기(211, 221, 231)로 선택적으로 이동될 수 있다.
그리고, 상기 실외 열교환기(150)와 상기 실내기(21, 22, 23)를 연결하는 연결 배관(162)에는 실외 전자팽창밸브(160)가 구비된다. 그리고, 상기 실외 전자팽창밸브(160)를 경계로 상기 연결 배관(162)과 병렬로 상기 실외 열교환기(150)가 증발기로 작용시 냉매가 유동되도록 하는 병렬 배관(164)이 구비된다.
그리고, 상기 병렬 배관(164)에는, 상기 실외 열교환기(150)가 증발기로 작용하는 경우에는 냉매의 흐름을 차단시키고, 응축기로 작용하는 경우에는 냉매가 통과되도록 하는 체크 밸브(166)가 포함된다.
상기 공기 조화기의 난방 운전 및 냉방 운전에 대해서 간략하게 설명하기로 한다.
먼저, 냉방 운전 시, 상기 사방 밸브(130)의 유로 조절에 의해서 상기 압축기(112, 114)에서 토출된 냉매는 상기 실외 열교환기(150)로 유동된다. 그리고, 상기 실외 열교환기(150)를 통과한 냉매는 응축된다. 그 후에 상기 실외 열교환기(150)에서 배출된 냉매는 상기 체크 밸브(166)를 통과한 후에 상기 실내 전자팽창밸브(212, 222, 232)를 지나면서 팽창된다. 그리고, 팽창된 냉매는 상기 실내 열교환기(211, 221, 231)를 지나면서 증발된 후에 상기 어큐물레이터(120)를 거쳐 상기 압축기(112, 114)로 흡입된다.
반면, 난방 운전 시, 상기 사방 밸브(130)의 유로 조절에 의해서 상기 압축기(112, 114)에서 토출된 냉매는 상기 실내 열교환기(211, 221, 231)로 유동된다. 그리고, 상기 실내 열교환기(211, 221, 231)를 통과한 냉매는 응축된다. 그 후에 상기 실내 열교환기(211, 221, 231)에서 배출된 냉매는 상기 실외 전자팽창밸브(160)를 지나면서 팽창된다. 그리고, 팽창된 냉매는 상기 실외 열교환기(150)를 지나면서 증발된 후에 상기 어큐물레이터(120)를 거쳐 상기 압축기(112, 114)로 흡입된다.
도 2는 본 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 공기 조화기는, 공기 조화기의 난방 운전시 실내 열교환기의 출구 배관 온도를 감지하는 실내 열교환기 온도 감지부(31) 와, 실내 온도를 감지하는 실내 온도 감지부(32)와, 감지된 실내 온도와 사용자가 설정한 희망 온도 차이 값에 대응하는 실내 열교환기의 목표 배관 온도가 저장되는 메모리부(34)와, 상기 실내 전자팽창밸브(212, 222, 232)가 작동되도록 하는 밸브 구동부(33)와, 목표 배관 온도에 대응하여 상기 실내 전자팽창밸브(212, 222, 232)의 개도가 조절되도록 상기 밸브 구동부(33)의 작동을 제어하는 제어부(30)가 포함된다.
상세히, 상기 실내 열교환기 온도 감지부(31)에는, 난방 운전시 상기 각 실내 열교환기(211, 221, 231)의 출구 온도를 감지하는 다수 개의 온도 센서가 포함된다. 즉, 상기 실내 열교환기 온도 감지부(31)는 응축기로 작용하는 실내 열교환기(211, 221, 231)의 출구 배관 온도를 감지한다. 본 실시예의 설명에 있어서, 상기 실내 열교환기 온도 감지부(31)를 "제 1 온도 감지부"라 할 수 있다.
상기 실내 온도 감지부(32)는, 각 실내기가 설치된 각 룸의 온도를 감지하는 다수 개의 온도 센서가 포함된다. 본 실시예의 설명에 있어서, 상기 실내 온도 감지부(32)를 "제 2 온도 감지부"라 할 수 있다.
상기 메모리부(34)에는, 상기 각 룸의 온도가 희망 온도에 도달하도록 하기 위하여, 감지된 실내 온도와 사용자가 설정한 희망 온도의 차이에 대응하는 실내 열교환기의 목표 배관 온도가 저장되어 있다. 즉, 상기 목표 배관 온도는, 상기 실내 온도와 사용자가 설정한 희망 온도의 차이에 대응하는 배관 온도 보상값이 적용된 온도이다.
감지된 실내 온도와 사용자가 설정한 희망 온도의 차이에 대응하는 실내 열 교환기의 목표 배관 온도는 일 례로, 표1과 같이 설정될 수 있다.
dT : 실내 온도-희망온도(℃) 목표 배관 온도(℃)
dT > 1 배관온도 평균-4
1≥dT>0 배관온도 평균-2
0≥dT>-1 배관온도 평균
-1≥dT>-2 배관온도 평균+2
-2≥dT 배관온도 평균+4
표1을 참조하면, 실내 온도와 희망 온도 차이에 따라 목표 배관 온도가 달리 설정된다. 이 때, 상기 표1에서 실내 온도와 희망 온도의 차이 구간 및 배관 온도 평균에서의 실내 온도와 희망 온도의 차이 구간에 따른 온도 증감은 예시적인 것으로 가변될 수 있음은 물론이다.
상기 목표 배관 온도는, 배관 온도 평균 값에서 실내 온도와 희망 온도의 차이값에 따라 증감된다. 이 때, 상기 배관 온도 평균 값은, 상기 각 실내 열교환기의 출구 배관 온도의 평균 값을 의미한다.
예를 들면, 특정 룸의 실내 온도가 희망 온도 보다 높은 경우, 실내 온도를 낮추어 주는 것이 효율 측면에서 유리하다. 따라서, 상기 목표 배관 온도는, 배관 온도 평균 값에서 일정 온도 만큼 낮아진 값으로 설정된다. 그리고, 상기 제어부(30)는 특정 룸에 설치된 상기 실내 열교환기의 출구 배관 온도가 목표 배관 온도에 도달하도록, 상기 밸브 구동부(33)의 작동을 제어한다.
반면, 특정 룸의 실내 온도가 희망 온도 보다 낮은 경우, 실내 온도를 높여주는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 목표 배관 온도는 배관 온도 평균 값에서 일정 온도 만큼 높아진 값이 설정된다. 그리고, 상기 제어부(30)는 특정 룸에 설치된 상기 실내 열교환기의 출구 배관 온도가 목표 배관 온도에 도달하도록, 상기 밸브 구동부(33)의 작동을 제어한다.
이 때, 상기 목표 배관 온도가 배관 온도 평균을 기준으로 일정 값 만큼 증감되는 이유는, 상기 실내전자팽창밸브(212, 222, 232)에 의해서 과열도를 제어하기 위함이다. 즉, 상기 실내 전자팽창밸브(212, 222, 232)의 개도에 따라 과열도는 달라질 수 있으며, 상기 과열도에 따라 상기 압축기의 성능 및 공기 조화기의 성능이 달라질 수 있다.
여기서, 상기 실내전자팽창밸브의 개도와 실내 온도의 관계에 대해서 설명하면, 상기 실내전자팽창밸브의 개도가 증가되면, 상기 실내 열교환기를 통과하는 냉매의 유량이 증가된다. 그러면, 상기 실내 열교환기의 출구 온도가 상승하게 되고, 결과적으로 실내 온도가 상승하게 된다.
따라서, 본 실시예서 목표 배관 온도는, 과열도 제어를 위하여 배관 온도 평균 값을 기준으로 하여, 실내 온도와 희망 온도의 차이 값에 대응하여 배관 온도 평균 값에서 온도가 증감되어 설정된다. 그리고, 상기 실내전자팽창밸브(212, 222, 232)의 개도는 상기 목표 배관 온도에 대응하여 조절된다.
따라서, 본 실시예에 의하면 실내 온도와 희망 온도의 차이에 대응하여 목표 배관 온도가 설정되고, 상기 목표 배관 온도에 대응하여 실내 전자팽창밸브의 개도가 조절됨에 따라, 각 룸의 온도가 희망 온도에 도달할 수 있게 되는 장점이 있다.
도 3는 본 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 흐름도이고, 도 4는 배관 온도 변화에 따른 실내전자팽창밸브의 개도 변화를 보여주는 그래프이다.
도 4의 (a)는 각 룸의 실내 열교환기의 배관 온도 변화를 보여주는 그래프이고, 도 4의 (b)는 실내전자팽창밸브의 개도 변화를 보여주는 그래프이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 각 룸의 사용자의 선택에 의해서 복수 개의 실내기의 난방 운전이 시작된다(S1).
그러면, 상기 압축기(112, 114)에서 토출된 냉매는 상기 사방 밸브(130)의 유로 조절에 의해서 상기 각 실내 열교환기(211, 221, 231)로 유입된다. 그리고, 상기 각 실내 열교환기(211, 221, 231)를 통과하는 과정에서 냉매는 응축된다.
그리고, 상기 공기 조화기가 난방 운전 되는 중에 상기 실내 온도 감지부(32)에서는 각 실내기가 설치된 각 룸의 온도가 감지되고, 상기 실내 열교환기 온도 감지부(31)에서 상기 각 실내 열교환기(211, 221, 231)의 출구 온도가 감지된다(S2).
그리고, 감지된 상기 실내 열교환기(211, 221, 231)의 출구 온도의 평균 값이 상기 제어부(30)에서 산출된다.
그리고, 상기 제어부(30)에서는 감지된 각 실내 온도와 사용자가 설정한 각 룸의 희망 온도 차에 대응한 각 실내 열교환기의 목표 배관 온도를 판단한다(S3). 각 실내 열교환기의 목표 배관 온도는 상기 메모리부(34)에서 로딩된다.
그리고, 상기 제어부(30)는, 현재 실내 열교환기의 배관 온도가 각 목표 배관 온도에 도달하도록 상기 밸브 구동부(33)의 작동을 제어한다. 그러면, 상기 밸브 구동부(33)에 의해서 상기 각 실내전자팽창밸브의 개도는 조절된다(S4).
도 4(a)를 참조하면, 일 례로 첫 번째와 두 번째의 경우는 희망 온도 보다 실내 온도가 낮은 경우이다. 그러면, 제 1 실내 열교환기와 제 2 실내 열교환기의 배관 온도 보다 목표 배관 온도가 높게 설정된다. 그러면, 도 4(b)에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 실내 전자팽창밸브의 개도는 현재 상태 보다 증가하게 된다.
반면, 세 번째 경우는, 실내 온도가 희망 온도 보다 낮은 경우이다. 그러면, 제 3 실내 열교환기의 배관 온도 보다 목표 배관 온도가 낮게 설정된다. 그러면, 도 4(b)에 도시된 바와 같이 제 3 실내 전자팽창밸브의 개도는 현재 상태 보다 감소하게 된다.
도 1은 본 실시예에 따른 공기 조화기의 냉매 사이클 구성도.
도 2는 본 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 구성을 보여주는 블럭도.
도 3는 본 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 흐름도.
도 4는 배관 온도 변화에 따른 실내전자팽창밸브의 개도 변화를 보여주는 그래프.

Claims (6)

  1. 압축기가 구비되며, 실외 열교환기와 실외 전자팽창밸브가 구비되는 실외기;
    상기 실외 전자팽창밸브를 통해 상기 실외기와 연결되고, 실내 열교환기와 실내 전자팽창밸브가 구비되는 하나 이상의 실내기;
    상기 실내기가 설치되는 룸의 온도를 감지하는 온도 감지부;
    상기 실내 전자팽창밸브를 구동하는 밸브 구동부;
    상기 실내기가 설치되는 각 룸의 희망 온도와 상기 온도 감지부에서 감지된 실내온도와의 차이에 대응하는 실내 열교환기의 목표 배관 온도가 저장된 메모리부; 및
    상기 실내 전자팽창밸브의 개도가 조절되도록, 상기 밸브 구동부의 작동을 제어하는 제어부가 포함되며,
    상기 제어부는,
    상기 온도 감지부에서 감지된 온도와 각 룸의 희망온도의 차이에 대응하는 상기 목표 배관 온도값을 상기 메모리부에서 로딩하여 상기 실내 열교환기의 배관 온도가 상기 목표 배관 온도에 도달하도록 상기 밸브 구동부의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실외기에는,
    상기 실외 전자팽창밸브가 구비된 배관과 병렬로 배열되는 병렬 배관이 더 포함되고,
    상기 병렬 배관에는 상기 실외 열교환기가 증발기로 작용 시에는 냉매의 흐름을 차단시키고, 상기 실외 열교환기가 응축기로 작용 시에는 냉매가 통과하도록 하는 체크 밸브가 포함되는 공기 조화기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    다수 개의 실내 열교환기의 배관 출구 온도를 감지하는 온도 감지부가 더 포함되고,
    상기 목표 배관 온도는, 감지된 배관 출구 온도의 평균값에서 상기 희망 온도와 감지된 실내 온도의 차에 대응하는 온도 값이 증가 또는 감소된 온도인 공기 조화기.
  4. 하나 이상의 실내기가 난방 운전되는 단계;
    상기 실내기가 설치된 룸의 실내 온도가 감지되는 단계;
    상기 실내기에 구비된 실내 열교환기의 온도 감지부에서 상기 각 실내 열교환기의 출구온도의 평균값이 감지되는 단계;
    상기 실내 온도와 사용자가 설정한 상기 룸의 희망 온도 차에 대응한 각 실내 열교환기의 목표 배관 온도가 메모리부에서 로딩되는 단계; 및
    현재 배관 온도가 상기 목표 배관 온도에 도달하도록 팽창밸브의 개도가 조절되는 단계가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 목표 배관 온도는, 다수 개의 실내기에 각각 구비된 실내 열교환기의 배관 출구 온도의 평균값에서 상기 희망 온도와 감지된 실내 온도의 차에 대응하는 온도 값이 증가 또는 감소된 온도인 공기 조화기의 제어방법.
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