KR101624529B1

KR101624529B1 - 냉난방 동시형 멀티 공기조화기

Info

Publication number: KR101624529B1
Application number: KR1020150033217A
Authority: KR
Inventors: 장지영; 사용철
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2015-03-10
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2016-06-07

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 냉난방 동시형 멀티 각각 실내 열교환기를 포함하는 복수 개의 냉난방 겸용 실내기들, 압축기, 실외 열교환기 및 상기 압축기의 토출측에 배치되어 냉매의 흐름을 절환하는 절환 유닛을 포함하는 냉난방 겸용 실외기, 상기 냉난방 겸용 실외기와 상기 냉난방 겸용 실내기들 사이에 배치되어, 상기 냉매를 상기 냉방 전실, 난방 전실, 냉방 주체 동시, 및 난방 주체 동시 운전 조건에 따라 상기 냉난방 겸용 실내기들에 분배하는 분배기 및 상기 실외 열교환기는, 냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전시 응축기로 작동되고 난방 전실 또는 난방 주체 동시 운전 시 증발기로 작동되고, 상기 절환 유닛과 연결되어 냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전 시, 상기 압축기에서 압축된 냉매가 유입되는 제1연결배관과 연결되어 냉매를 공기와 열교환하는 제 1 열교환부, 냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전 시, 상기 제1열교환부에서 열교환된 냉매가 통과되는 제 1 분배 배관, 냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전 시, 상기 제 1 열교환부에서 열교환된 냉매가 통과하는 제 1 바이패스 배관, 상기 제 1 바이패스 배관과 연결되어 냉매를 공기와 열교환하는 제 2 열교환부, 냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전 시, 상기 제 2 열교환부에서 열교환된 냉매가 통과하고, 상기 제 1 분배 배관과 합지되는 제 2 분배 배관, 상기 제 1 분배 배관 상에 배치되어 냉매를 팽창하거나, 단속하는 제1실외 팽창밸브, 상기 제 2 분배 배관 상에 배치되어, 냉매를 팽창하거나, 단속하는 제2실외 팽창밸브 및 상기 제 1 바이패스 배관에 배치되며 개폐되어 냉매의 흐름을 조절하는 제 1 단속밸브를 포함하고, 상기 복수 개의 냉난방 겸용 실내기들의 냉방 주체 동시 운전 시, 복수 개의 운전영역들로 구획되는 운전영역 도메인에서 운전되며, 상기 운전영역 도메인은 제1운전영역, 상기 제1운전영역 보다 상기 복수 개의 냉난방 겸용 실내기의 난방능력이 향상되는 제2운전영역, 상기 제2운전영역 보다 상기 복수 개의 냉난방 겸용 실내기의 난방능력이 향상되는 제3운전영역을 포함한다.

Description

냉난방 동시형 멀티 공기조화기{Multi-air conditioner for heating and cooling operations at the same time}

본 발명은 냉난방 동시형 멀티 공기조화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 냉난방 요구를 만족시키는 냉난방 동시형 멀티 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로 멀티형 공기조화기는 하나의 실외기에 복수개의 실내기들을 연결한 것으로, 실외기를 공용으로 사용하면서 복수개의 실내기들 각각을 냉방기 또는 난방기로 사용한다.

최근에는 실내기의 운전 대수에 따른 냉방 또는 난방 부하에 효과적으로 대응할 수 있도록 복수의 압축기를 구비하거나 복수의 실외기들을 서로 병렬로 연결하여 사용하고 있다.

종래 기술에 따른 멀티 공기조화기는 복수개의 실외기들과, 복수개의 실내기들과, 상기 복수개의 실외기들과 실내기들을 연결하는 냉매배관을 포함하여 구성되고, 여기서 상기 복수의 실외기들은 메인 실외기와 복수의 서브 실외기로 구성된다.

상기 복수개의 실외기들 각각에는 저온 저압의 기체상태의 냉매를 고온 고압으로 압축시키는 압축기와, 순환되는 냉매를 실외 공기와 열교환시키는 실외 열교환기와, 냉방 또는 난방 작동에 따라 냉매 흐름을 절환시키는 사방밸브가 설치된다. 상기 복수개의 실내기들 각각에는 팽창기구와, 순환되는 냉매를 실내 공기와 열교환시키는 실내 열교환기가 각각 설치된다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 멀티 공기조화기는 냉방 운전시는 상기 메인 실외기와 서브실외기의 압축기에서 압축된 냉매가 상기 사방밸브에 의해 상기 실외 열교환기로 보내지고, 상기 실외 열교환기를 통과하는 냉매는 주변공기와의 열교환으로 응축된 후, 상기 팽창기구로 보내진다. 상기 팽창기구에서 팽창된 냉매는 상기 실내 열교환기로 유입되어, 실내 공기의 열을 흡수하면서 증발되어, 실내를 냉방시키게 된다.

한편, 난방 운전시에는 상기 사방밸브에서 유로가 절환되어, 상기 압축기에서 토출된 냉매는 상기 사방밸브, 실내 열교환기, 실외 전자팽창밸브(LEV:linear expansion valve), 실외 열교환기를 차례로 통과하면서, 실내를 난방시키게 된다.

종래에는, 난방 주체 동시 운전 중 냉방되는 실내기의 냉방능력이 크게 요구되거나, 냉방 주체 동시 운전 중에 난방되는 실내기의 낭방능력이 크게 요구되는 경우, 기존의 멀티 공기조화기로는 이러한 요구치를 감당하기 어려운 문제점이 존재한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 냉난방 동시 운전 중에 각각의 실내기의 냉난방 요구에 따라 다양한 운전모드로 운전되는 냉난방 동시형 멀티 공기조화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 냉난방 동시형 멀티 공기조화기에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

실시예는 냉방 전실 운전 시에는 바이패스배관에 설치된 전자팽창밸브를 개방하여서, 고압 기체 헤더 내에 잔류하는 냉매를 저압 기체 헤더로 바이패스시켜서 시스템에 냉매가 부족해지는 것을 방지하는 효과를 가진다.

또한, 실내의 난방을 필요로 하는 실외온도(특히 겨울철)에서 냉방을 필요로 하는 공간(예를들면, 전산실)을 냉방하면서도, 냉방 운전중인 실내기의 결빙을 방지할 수 있다.

또한, 냉방 운전중인 실내기의 결빙을 방지하기 위해 냉난방 동시형 멀티 공기조화기를 off할 필요가 없어 냉난방 동시형 멀티 공기조화기의 연속 운전이 가능한 장점이 존재한다.

또한, 실시예는 냉반방 동시 운전 중에, 각각의 실내기의 냉방 또는 난방요구에 대응한 다양한 운전모드를 가지는 장점이 존재한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 동시형 멀티 공기조화기의 개략적인 구성도이다.
도 2는 냉방 전실 운전 시 도 1의 냉난방 동시형 멀티 공기조화기의 동작 상태를 나타내는 동작도이다.
도 3은 난방 전실 운전 시 도 1의 냉난방 동시형 멀티 공기조화기의 동작 상태를 나타내는 동작도이다.
도 4는 냉방 주체 동시 운전의 제1운전영역에서 도 1의 냉난방 동시형 멀티 공기조화기의 동작 상태를 나타내는 동작도이다.
도 5는 냉방 주체 동시 운전의 제2운전영역에서 도 1의 냉난방 동시형 멀티 공기조화기의 동작 상태를 나타내는 동작도이다.
도 6은 냉방 주체 동시 운전의 제3운전영역에서 도 1의 냉난방 동시형 멀티 공기조화기의 동작 상태를 나타내는 동작도이다.
도 7은 난방 주체 동시 운전의 제4운전영역에서 도 1의 냉난방 동시형 멀티 공기조화기의 동작 상태를 나타내는 동작도이다.
도 8은 난방 주체 동시 운전의 제5운전영역에서 도 1의 냉난방 동시형 멀티 공기조화기의 동작 상태를 나타내는 동작도이다.
도 9는 난방 주체 동시 운전의 제6운전영역에서 도 1의 냉난방 동시형 멀티 공기조화기의 동작 상태를 나타내는 동작도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 구성요소의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.

이하, 첨부도면은 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다름과 같다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 동시형 멀티 공기조화기(100)가 도시되어 있다. 냉난방 동시형 멀티 공기조화기(100)는 제1,2,3,4냉난방 겸용 실내기들(B1, B2, B3, B4), 냉난방 겸용 실외기(A) 및 분배기(C)를 포함한다.

냉난방 겸용 실외기(A)는 제1,2압축기들(53)(54), 실외 열교환기, 실외 열교환기 팬(61) 및 절환유닛을 포함한다. 여기에서 절환유닛은 사방밸브(62)를 포함한다. 제1,2압축기들(53)(54)의 흡입부는 공용 어큐뮬레이터(52)에 의해 연결되어 있다. 제1압축기(53)는 냉매의 압축용량을 가변시킬 수 있는 인버터 압축기이고, 제2압축기(54)는 냉매의 압축용량이 일정한 정속 압축기이다.

제1,2압축기(53)(54)의 토출부에는 제1,2토출배관(55)(56)이 연결되고, 제1,2토출배관(55)(56)은 합지부(57)에 의해 합지되고, 제1,2토출배관(55)(56)에는 제1,2압축기(53)(54)에서 토출된 냉매 중 오일을 회수하도록 제1,2오일분리기(58)(59)가 각각 설치되어 있다. 제1,2오일 분리기(58)(59)에는, 제1,2오일분리기(58)(59)로부터 분리된 오일을 제1,2압축기(53)(54)의 흡입부로 안내하는, 제1,2오일 회수관(30)(31)이 연결되어 있다. 제1,2압축기(53)(54)의 흡입부에는 흡입배관(64)이 연결된다. 흡입배관(64)에는 압축기 압력센서(69)가 배치된다. 압축기 압력센서(69)는 압축기의 흡입압력을 감지한다. 압축기 압력센서(69)에서 측정된 흡입압력 값은 제어부(미도시)로 출력된다.

합지부(57)에는 제1,2압축기(53)(54)에서 토출된 냉매가 사방밸브(62)를 거치지 않고 바이패스시키는 고압기체배관(63)이 연결된다. 또한, 합지부(57)는 사방밸브(57)와 제3토출배관(68)으로 연결되어 있다.

실외 열교환기는 제1연결배관(71)에 의하여 사방밸브(62)와 연결되어 있다. 실외 열교환기에서는 외기와의 열교환에 의하여 냉매가 응축되거나 증발된다. 이 때, 열교환을 보다 원활하게 하기 위하여, 실외기 팬(61)은 실외 열교환기로 공기를 유입한다. 냉난방 동시형 멀티 공기조화기(100)에서는, 냉방 전실 운전 또는 냉방 주체 동시 운전 중에는 실외 열교환기가 응축기로 이용되고, 난방 전실 운전 또는 난방 주체 동시 운전 중에는 실외 열교환기가 증발기로 이용된다.

실외 열교환기와 분배기(C)는 액체배관(72)에 의해 연결된다. 난방 전실 운전 또는 난방 주체 동시 운전 시 실외 열교환기를 통과한 냉매는 액체배관(72)으로 유입된다. 예를 들면, 실외 열교환기는 난방 전실 운전 또는 난방 주체 동시 운전 시 냉매와 공기의 열교환을 줄이고 냉방 전실 운전 또는 냉방 주체 동시 운전 시 냉매와 공기의 열교환을 늘여 효율을 극대화하는 구조를 가질 수 있다. 또한, 난방 전실 운전 또는 난방 주체 동시 운전 시 실외 열교환기를 통과한 냉매는 팽창된다.

구체적으로, 실외 열교환기는 냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전 시 압축기(53)(54)에서 압축된 냉매가 유입되는 제1연결배관(71)과 연결되어 냉매를 공기와 열교환하는 제 1 열교환부(51a)와, 제 1 열교환부(51a)의 타측과 연결되는 제 1 바이패스 배관(91)과, 제 1 열교환부(51a)의 타측과 연결되는 제 1 분배 배관(93)과, 제1연결배관(71) 및 제 1 바이패스 배관(91)과 연결되는 제 2 바이패스 배관(92)과, 일측이 제 1 바이패스 배관(91)와 연결되며 냉매를 공기와 열교환하는 제 2 열교환부(51b)와, 제 2 열교환부(51b)의 타측과 연결되되, 제1 분배 배관(93)과 합지되는 제 2 분배 배관(94)을 포함한다.

제1연결배관(71)의 일단은 사방밸브(62)와 연결된다. 제1연결배관(71)의 타단은 제1열교환부(51a) 및 제 2 바이패스 배관(92)와 연결된다. 제1연결배관(71)은 제 1 열교환부(51a)의 일측과 연결된다. 제1연결배관(71)은 제 1 열교환부(51a)의 복수의 냉매튜브와 연결된다.

제 1 열교환부(51a)는 일측이 제1연결배관(71)와 연결되고, 타측이 제 1 분배배관(93)과 연결된다. 제 1 열교환부(51a)는 냉매가 유동하는 복수의 냉매튜브와 복수의 전열핀으로 구성되어 냉매를 공기와 열교환한다.

제 1 분배 배관(93)은 제 1 열교환부(51a)의 타측과 연결된다. 제 1 분배 배관(93)은 제 2 분배 배관(94)과 합지되어 액체배관(72)과 연결된다. 제 1 분배 배관(93)은 냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전 시에 제1열교환부(51a)를 통과한 냉매가 통과된다.

제 1 분배 배관(93)에는 제 1 분배 배관(93)의 개도를 조절하는 제1실외 팽창밸브(65a)가 배치된다. 제1실외 팽창밸브(65a)는 제 1 분배 배관(93)을 통과하는 냉매를 교축하거나 바이패스하거나 차단할 수 있다. 제1실외 팽창밸브(65a)는 제어부에 의해 제어되어 냉매를 팽창하거나 단속한다.

제 1 바이패스 배관(91)은 일단이 제1열교환부(51a)와 연결되고, 타단이 제2 열교환부(51b)와 연결된다. 제 1 바이패스 배관(91)에는 개폐되어 냉매의 흐름을 조절하는 제1단속밸브(97)가 배치된다. 제1단속밸브(97)는 개방되어 제1열교환부(51a)로부터 제2 열교환부(51b)로 냉매가 유동하도록 하고, 폐쇄되어 제2 열교환부(51b)로부터 제1열교환부(51a)로 냉매가 유동하는 것을 차단할 수 있다. 구체적으로, 제 1 바이패스 배관(91)은 제1분배배관(93)에서 분지될 수 있다.

제 2 바이패스 배관(92)의 일단은 제1연결배관(71)과 연결되고, 타단은 제 1 바이패스 배관(91)과 연결된다. 제 2 바이패스 배관(92)에는 제 1 체크밸브(98)가 배치된다. 제 1 체크밸브(98)는 제 1 바이패스 배관(91)로부터 제1연결배관(71)으로 냉매가 유입되는 것을 허용하고, 제1연결배관(71)으로부터 제 1 바이패스 배관(91)으로 냉매가 유입되는 것은 방지한다. 구체적으로, 제 1 체크밸브(98)는 냉방 전실 운전 시 제1연결배관(71)으로부터 제 1 바이패스 배관(91)으로 냉매가 유입되는 것을 방지한다.

제 1 바이패스 배관(91)은 제 2 열교환부(51b)의 일측과 연결된다. 제 2 열교환부(51b)는 일측이 제 1 바이패스 배관(91)과 연결되고, 타측이 제2분배 배관(94)과 연결된다. 제 2 열교환부(51b)는 냉매가 유동하는 복수의 냉매튜브와 복수의 전열핀으로 구성되어 냉매를 공기와 열교환한다.

제 2 분배 배관(94)의 일단은 제2 열교환부(51b)와 연결되고, 타단이 제1분배 배관(93)과 합지되어 액체배관(72)과 연결된다. 제2분배 배관(94)은 냉방 전실 운전 시, 제2 열교환부(51b)에서 열교환된 냉매가 통과된다.

제 2 분배 배관(94)에는 제 2 분배 배관(94)의 개도를 조절하는 제2실외 팽창밸브(65b)가 배치된다. 제2실외 팽창밸브(65b)는 제 2 분배 배관(94)을 통과하는 냉매를 교축하거나 바이패스하거나 차단할 수 있다. 제2실외 팽창밸브(65b)는 제어부에 의해 제어되어 냉매를 팽창하거나 단속한다.

물론, 제2분배 배관(94)에는 분배 바이패스 배관이 연결되고, 체크밸브가 구비될 수도 있다.

실외 팽창밸브(65a)(65b)는 난방 전실 운전 또는 난방 주체 동시 운전 시 냉매를 팽창시킨다. 과냉각장치(66)는 냉방 전실 운전 또는 냉방 주체 동시 운전 시 분배기(C)로 이동되는 냉매를 냉각시킨다. 실외 팽창밸브(65a)(65b)는 난방 전실 운전 또는 난방 주체 동시 운전 시 제1,2,3,4실내 열교환기들(11, 21, 32, 41)에서 응축된 냉매를 실외 열교환기로 유입되기 전에 팽창시키거나 단속한다.

과냉각장치(66)는, 액체배관(72) 중 일부를 감싸며 설치되는 과냉각기(66a)와, 과냉각기(66a)와 분배기(C) 사이에 배치되어 분배기(C)로 이동하는 냉매 중 일부를 과냉각기(66a) 내부로 바이패스 시키는 과냉각 바이패스 배관(66b)과, 과냉각 바이패스 배관(66b)에 설치되는 전자팽창밸브(66c)와, 과냉각기(66a)와 제3토출배관(64)을 연결하는 회수배관(66d)을 포함한다.

분배기(C)는 냉난방 겸용 실외기(A)와 제1,2,3,4냉난방 겸용 실내기들(B1)(B2)(B3)(B4) 사이에 배치되어, 냉매를 냉방 전실, 난방 전실, 냉방 주체 동시, 및 난방 주체 동시 운전 조건에 따라 제1,2,3,4냉난방 겸용 실내기들(B1)(B2)(B3)(B4)에 분배한다. 분배기(C)는 고압 기체 헤더(81), 저압 기체 헤더(82), 액체 헤더(83) 및 제어밸브들(미표기)을 포함한다.

제1,2,3,4냉난방 겸용 실내기들(B1)(B2)(B3)(B4)은 각각 제1,2,3,4실내 열교환기들(11)(21)(31)(41), 제1,2,3,4실내 전자팽창밸브들(12)(22)(32)(42) 및 제1,2,3,4실내기 팬들(15)(25)(35)(45)을 포함한다. 제1,2,3,4실내 전자팽창밸브들(12)(22)(32)(42)은 제1,2,3,4실내 열교환기들(11)(21)(31)(41)과 고압 기체 헤더(81)를 연결하는 제1,2,3,4실내 연결배관들(13)(23)(33)(43) 상에 설치되어 있다.

또한, 제1,2,3,4냉난방 겸용 실내기들(B1)(B2)(B3)(B4)에서 토출되는 냉매의 온도를 감지하기 위하여, 제1,2,3,4온도센서(16)(26)(36)(46)들이 설치될 수 있다. 여기서, 제1,2,3,4온도센서(16)(26)(36)(46)들은 제1,2,3,4실내 열교환기들(11)(21)(31)(41)과 저압 기체 헤더(82)를 연결하는 제5,6,7,8실내 연결배관들(14)(24)(34)(44) 상에 설치되어 있다. 또한, 제1,2,3,4실내 열교환기들(11)(21)(31)(41)에도 온도센서(미도시)가 설치될 수 있다.

고압 기체 헤더(81)는 합지부(57)의 고압기체배관(63) 및 제1,2,3,4실내 열교환기들(11)(21)(31)(41)의 일 측에 각각 연결된다. 또한, 저압 기체 헤더(82)는 흡입배관(64)에 저압기체배관(75)으로 연결되고, 제1,2,3,4실내 열교환기들(11)(21)(31)(41)의 타 측에 연결된다. 액체 헤더(83)는 과냉각장치(66) 및 제1,2,3,4실내 열교환기들(11)(21)(31)(41)의 일 측에 각각 연결되어 있다. 고압 기체 헤더(81), 저압 기체 헤더(82) 및 액체 헤더(83)에는 다른 실외기(미도시)의 고압기체배관(63'), 저압기체배관(75') 및 액체배관(72')이 각각 더 연결될 수도 있다.

고압 기체 헤더(81)와 저압 기체 헤더(82)의 사이에는 바이패스배관(84)이 설치된다. 바이패스배관(84)은 고압 기체 헤더(81)의 고압냉매를 저압 기체 헤더(82)로 바이패스시키는 역할을 한다.

바이패스배관(84) 상에는 고압 기체 헤더(81)에서 저압 기체 헤더(82)로 바이패스되는 냉매의 유량을 제어하는 유량조절부가 설치된다. 유량조절부는 고압 기체 헤더(81)에서 저압 기체 헤더(82)로 바이패스되는 냉매의 유량을 제어하여서 난방 주체 동시 운전 또는 냉방 주체 동시 운전 시에 냉방 운전 중인 실내기의 결빙을 방지한다. 또는 유량조절부는 냉방 전실 운전 시에는 개방되어서 고압 기체 헤더(81)에 남아있는 잔류냉매를 저압 기체 헤더(82)로 바이패스시킨다. 유량조절부는 전자팽창밸브(85)일 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 9를 참조하여, 도 1에 도시된 냉난방 동시형 멀티 공기조화기의 동작 및 이에 따른 냉매의 유동을 설명한다.

도 2는 냉방 전실 운전 시 냉난방 동시형 멀티 공기조화기(100)의 동작 및 이에 따른 냉매의 유동을 나타낸다.

제1,2압축기(53)(54)에서 토출된 고압 기체의 냉매는, 제1,2토출배관(55)(56)을 흐르다가 제3토출배관(68) 및 사방밸브(62)를 거쳐, 실외 열교환기로 유입된다. 실외 열교환기에서 응축된 고압 액체 냉매는 과냉각장치(66)를 거쳐 액체 헤더(83)로 유입된다. 액체 헤더(83)로부터 제1,2,3,4실내 연결배관들(13)(23)(33)(43)을 통하여 토출되는 냉매는 제1,2,3,4실내 전자팽창밸브들(12)(22)(32)(42)에서 팽창된 후, 제1,2,3,4실내 열교환기들(11)(21)(31)(41)에서 증발되고, 저압 기체 헤더(82)로 유입된다. 저압 기체 헤더(82)로부터 토출되는 저압 기체 냉매는 흡입출배관(64)으로 유입된 후, 어큐뮬레이터(52)를 거쳐 제1,2압축기(53)(54)로 흡입된다.

구체적으로, 실외 열교환기에서, 냉매는 제1열교환부(51a)에서 1차로 응축되고, 제2 열교환부(51b)를 통과한 냉매는 제 1 바이패스 배관(91)으로 유입되어 제2 열교환부(51b)로 유출된다. 제2 열교환부(51b)로 유입된 냉매는 제2 열교환부(51b)에서 2차로 응축되어 제2분배 배관(94)을 통해 액체배관(72)으로 토출된다.

따라서, 실시예는 복수개의 열교환부를 순차적으로 냉매가 더 많이 반복되어 응축될 수 있다. 물론, 제1실외 팽창밸브(65a), 제2실외 팽창밸브(65b) 및 제1단속밸브(97)의 개폐에 의해 다양한 유로를 형성할 수 있다.

여기서, 냉방 전실 운전 시에는 고압 기체 헤더(81) 내로 냉매가 흐르지 않아 고압 기체 헤더(81) 내에는 냉매가 잔류하게 된다. 이때, 바이패스배관(84)에 설치된 전자팽창밸브(85)를 개방하여서, 고압 기체 헤더(81) 내에 잔류하는 냉매를 저압 기체 헤더(82)로 바이패스시킨다. 따라서, 냉방 전실 운전 시에 고압 기체 헤더(81)에 냉매가 잔류하셔어서, 시스템 내에 냉매가 부족해지는 것을 방지하는 효과를 가진다.

도 3은 난방 전실 운전 시 냉난방 동시형 멀티 공기조화기(100)의 동작 및 이에 따른 냉매의 유동을 나타낸다. 제1,2압축기(53)(54)에서 토출된 고압 기체의 냉매는, 제1,2토출배관(55)(56)을 흐르다가 사방밸브(62)로 유입되지 않고 합지부(57) 및 고압기체배관(63)을 지나 고압 기체 헤더(81)로 유입된다. 고압 기체 헤더(81)로부터 제5,6,7,8실내 연결배관들(14)(24)(34)(44)을 통하여 토출되는 냉매는, 제1,2,3,4실내 열교환기들(11)(21)(31)(41)에서 응축된다. 그 후, 냉매는 액체 헤더(83)로 유입되고, 액체배관(72)을 통하여 배출되어 실외 팽창밸브(65a)(65b)에서 팽창된 후, 제1열교환부(51a) 또는/및 제2 열교환부(51b)에서 증발된다. 저온 저압 기체 냉매는 사방밸브(62)를 거쳐 흡입배관(64)으로 유입된 후, 어큐뮬레이터(52)를 거쳐 제1,2압축기(53)(54)로 흡입된다.

난방 전실 운전 시에는 저압 기체 헤더(82)로 냉매가 흘러서, 냉난방 동시형 멀티 공기조화기(100) 내에 냉매가 부족하게 되는 것을 방지하기 위해 전자팽창밸브(85)를 폐쇄한다.

복수 개의 냉난방 겸용 실내기들이 냉방기와 난방기로 사용될 때, 실시예의 공기 조화기는 냉난방 동시운전으로 정의된다. 또한, 냉난방 동시운전은 복수 개의 냉난방 실내기 중 냉방기로 작동되는 냉난방 실내기의 대수가 많아 높은 냉방능력이 요구되는 냉방 주체 동시 운전과, 복수 개의 냉난방 실내기 중 난방기로 작동되는 냉난방 실내기의 대수가 많아 높은 난방능력이 요구되는 난방 주체 동시 운전을 포함한다.

실시예의 냉난방 동시형 멀티 공기조화기는 다수의 조건(압축기 흡입압력, 실내기 유입온도)을 기준으로 난방 주체 동시 운전 및 냉방 주체 동시 운전을 선택적으로 운전하게 제어된다.

특히, 난방 주체 동시 운전 중 냉방되는 실내기의 냉방능력이 크게 요구되거나, 냉방 주체 동시 운전 중에 난방되는 실내기의 낭방능력이 크게 요구되는 경우, 기존의 멀티 공기조화기로는 이러한 요구치를 감당하기 어려운 문제점이 존재한다.

상술한 문제점을 해결하기 위해, 실시예는 복수 개의 냉난방 겸용 실내기들의 냉난방 동시 운전 시, 복수 개의 운전영역들로 구획되는 운전영역 도메인에서 운전되도록 제어된다. 구체적으로, 냉방 주체 동시 운전 시의 운전영역 도메인은 제1운전영역, 제1운전영역 보다 복수 개의 냉난방 겸용 실내기의 난방능력이 향상되는 제2운전영역 및 제2운전영역 보다 복수 개의 냉난방 겸용 실내기의 난방능력이 향상되는 제3운전영역을 포함한다. 또한, 난방 주체 동시 운전 시의 운전영역 도메인은 제4운전영역, 제4운전영역 보다 복수 개의 냉난방 겸용 실내기의 냉방능력이 향상되는 제5운전영역 및 제5운전영역 보다 복수 개의 냉난방 겸용 실내기의 냉방능력이 향상되는 제6운전영역을 포함한다.

구체적으로, 실시예는 멀티 공기조화기의 냉방 주체 동시 운전 중에, 난방되는 실내기의 난방요구에 따라, 제1운전영역, 제2운전영역 및 제3운전영역 중 어느 하나에서 다른 하나로 이동되도록 (제어부에 의해) 제어된다.

또한, 실시예는 멀티 공기조화기의 난방 주체 동시 운전 중에, 냉방되는 실내기의 냉방요구에 따라, 제4운전영역, 제5운전영역 및 제6운전영역 중 어느 하나에서 다른 하나로 이동되도록 (제어부에 의해) 제어된다.

여기서, 제1운전영역에서, 압축기의 흡입압력은 제1흡입압력 미만이고, 제2흡입압력(단, 제1흡입압력 > 제2흡입압력) 이상이고, 제2운전영역에서, 압축기의 흡입압력은 제2흡입압력 미만이고, 제3흡입압력(단, 제2흡입압력 > 제3흡입압력) 이상이며, 제3운전영역에서, 압축기의 흡입압력은 제3흡입압력 미만일 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3흡입압력은 압축기 압력센서(69)에 의해 측정된 압력 값일 수 있다. 그리고, 제1 내지 제3흡입압력은 실험에 의해 설정된 값이다.

제1운전영역에서, 난방 중인 냉난방 겸용 실내기의 흡입온도는 제1흡입온도 미만이고, 제2흡입온도(단, 제1흡입온도 > 제2흡입온도) 이상이고, 제2운전영역에서, 난방 중인 냉난방 겸용 실내기의 흡입온도는 제2흡입온도 미만이고, 제3흡입온도(단, 제2흡입온도 > 제3흡입온도) 이상이며, 제3운전영역에서, 난방 중인 냉난방 겸용 실내기의 흡입온도는 제3흡입온도 미만이다. 이 때, 제1 내지 제3흡입온도는 제1,2,3,4냉난방 겸용 실내기들(B1)(B2)(B3)(B4)에 설치된 제1,2,3,4온도센서(16)(26)(36)(46)들에 의해 측정된 온도 값일 수 있다. 또한, 난방 중인 냉난방 겸용 실내기가 복수개인 경우, 실내기의 흡입온도는 난방중인 복수개의 실내기의 흡입온도의 평균 값일 수 있다.

또한, 실시예는 제4운전영역에서, 압축기의 흡입압력은 제4흡입압력 이상이고, 제5흡입압력(단, 제4흡입압력 < 제5흡입압력) 미만이고, 제5운전영역에서, 압축기의 흡입압력은 제5흡입압력 이상이고, 제6흡입압력(단, 제5흡입압력 < 제6흡입압력) 미만이며, 제6운전영역에서, 압축기의 흡입압력은 제6흡입압력 이상이다.

또한, 실시예는 제4운전영역에서, 냉방 중인 냉난방 겸용 실내기의 토출온도는 제1토출온도 이상이고, 제2토출온도(단, 제1토출온도<제2토출온도) 미만이고, 제5운전영역에서, 냉방 중인 냉난방 겸용 실내기의 토출온도는 제2토출온도 이상이고, 제3토출온도(단, 제2토출온도<제3토출온도) 미만이며, 제6운전영역에서, 냉방 중인 냉난방 겸용 실내기의 토출온도는 제3토출온도 이상이다. 이 때, 제1 내지 제3토출온도는 제1,2,3,4냉난방 겸용 실내기들(B1)(B2)(B3)(B4)에 설치된 제1,2,3,4온도센서(16)(26)(36)(46)들에 의해 측정된 온도 값일 수 있다. 또한, 냉방 중인 냉난방 겸용 실내기가 복수개인 경우, 실내기의 토출온도는 냉방 중인 복수개의 실내기의 토출온도의 평균 값일 수 있다.

이하, 냉방 주제 동시 운전의 제1운전영역, 제2운전영역 및 제3운전영역에서, 냉난방 동시형 멀티 공기조화기의 동작 및 이에 따른 냉매의 유동을 설명하도록 한다.

도 4는 냉방 주체 동시 운전의 제1운전영역에서 도 1의 냉난방 동시형 멀티 공기조화기의 동작 상태를 나타내는 동작도, 도 5는 냉방 주체 동시 운전의 제2운전영역에서 도 1의 냉난방 동시형 멀티 공기조화기의 동작 상태를 나타내는 동작도, 도 6은 냉방 주체 동시 운전의 제3운전영역에서 도 1의 냉난방 동시형 멀티 공기조화기의 동작 상태를 나타내는 동작도이다.

도 4를 참고하면, 설명의 편의를 위하여, 제1운전영역에서 제1,2,3실내기(B1)(B2)(B3)는 냉방 모드로 작동하고, 제4실내기(B4)는 난방 모드로 작동하는 것으로 한다. 제1,2,3실내기(B1)(B2)(B3)를 냉방 모드로 운전하기 위한 냉매의 유동은, 특별히 설명하는 것을 제외하고 냉방 전실 운전에서의 냉매의 유동과 동일하다. 이하, 도 2와 상이한 사항을 중심으로 설명한다.

제1,2압축기(53)(54)에서 토출된 고압 기체 냉매의 일 부분은 합지부(57)를 지나 고압기체배관(63)을 흐른 후, 고압 기체 헤더(81)로 유입된다. 고압 기체 헤더(81)로부터 유출되는 냉매는 제8실내 연결배관(44)을 흐른 후, 제4실내 열교환기(41)에서 응축되어, 액체 헤더(83)로 유입된다. 액체 헤더(83)에서는, 제4실내기(B4)를 지난 냉매와, 제1,2,3실내기(B1)(B2)(B3)로 유출되기 위하여 실외 열교환기를 지난 냉매가 모두 유입된다.

제1,2압축기(53)(54)에서 토출된 고압 기체 냉매의 일 부분은 합지부(57)를 지나 사방밸브(62)를 거쳐, 실외 열교환기로 유입된다.

실시예는 제1운전영역에서, 제1단속밸브(97)는 개방되고, 절환유닛은 압축기에서 압축된 냉매를 제1연결배관(71)으로 유입되게 하고, 제1실외 팽창밸브(65a)는 폐쇄되며, 제2실외 팽창밸브(65b)는 개방되게 제어된다. 도면에 도시하지 않았지만, 이하 설명하는 모든 제어는 제어부(미도시)에 의해 이루어진다.

제1운전영역에서 실외 열교환기의 냉매의 흐름은 다음과 같다. 냉매는 제1열교환부(51a)에서 1차로 응축되고, 제2 열교환부(51b)를 통과한 냉매는 제 1 바이패스 배관(91)으로 유입되어 제2 열교환부(51b)로 유출된다. 제2 열교환부(51b)로 유입된 냉매는 제2 열교환부(51b)에서 2차로 응축되어 제2분배 배관(94)을 통해 액체배관(72)으로 토출된다.

따라서, 실시예는 냉매가 복수개의 열교환부에서 순차적으로 더 많이 반복되어 응축되므로, 실내기에서 큰 냉방능력을 공급할 수 있다. 다만, 이 때, 제1운전영역에서 난방 중인 실내기(B4)의 난방능력은 제1운전영역 내지 제3운전영역 중 최하이다.

여기서, 냉방 주체 동시 운전 시에 냉방 운전 중인 실내기(예를 들면, 제1,2,3실내기(B1)(B2)(B3))가 일정온도(-5℃) 이하로 내려가는 경우, 냉방 운전 중인 실내기에 결빙이 발생하게 된다. 이러한 결빙은 냉난방 동시형 멀티 공기조화기(100)의 효율 및 신뢰성을 저하시키게 된다. 이를 방지하기 위해서, 냉방 운전 중인 실내기(예를 들면, 제1,2,3실내기(B1)(B2)(B3))의 결빙을 방지하기 위해 전자팽창밸브(85)의 개도값을 조절한다.

구체적으로, 냉방 운전 중인 실내기에서 토출되는 냉매의 온도가 기설정된 온도(-5℃) 이상을 유지하도록 전자팽창밸브(85)의 개도값을 조절하게 된다. 바람직하게는 냉방 운전 중인 실내기(예를 들면, 제1,2,3실내기(B1)(B2)(B3))의 토출부에 설치된 온도센서(제1,2,3온도센서(16)(26)(36))에서 냉방 운전 중인 실내기의 토출부의 냉매온도를 감지하고, 냉매의 온도가 기설정된 온도보다 낮게 되는 경우, 이를 감지하여 전자팽창밸브(85)의 개도값을 조정하면, 고압 기체 헤더(81)의 고압고온의 기체가 저압 기체 헤더(82)로 바이패스되어서 저압 기체 헤더(82) 내의 저압기체 냉매의 온도는 상승하게 된다. 이후 일정 시간마다 이러한 과정을 반복하여서, 냉방 운전중인 실내기에 공급되는 냉매의 온도를 일정온도 이상으로 제어하게 된다.

따라서, 실내의 난방을 필요로 하는 실외온도(예를 들면 겨울철)에서 냉방을 필요로 하는 공간(예를들면, 전산실)을 냉방하면서도, 냉방 운전중인 실내기의 결빙을 방지할 수 있다. 또한, 냉방 운전중인 실내기의 결빙을 방지하기 위해 냉난방 동시형 멀티 공기조화기(100)를 off할 필요가 없고 연속 운전이 가능하다.

도 5를 참고하면, 설명의 편의를 위하여, 제2운전영역은 제1,2,3실내기(B1)(B2)(B3)는 냉방 모드로 작동하고, 제4실내기(B4)는 난방 모드로 작동하는 것으로 한다. 제1,2,3실내기(B1)(B2)(B3)를 냉방 모드로 운전하기 위한 냉매의 유동은, 특별히 설명하는 것을 제외하고 제1운전영역에서의 냉매의 유동과 동일하다. 이하, 도 4와 상이한 사항을 중심으로 설명한다.

제2운전영역에서, 실시예는 제1단속밸브(97)는 개방되고, 절환유닛은 압축기에서 압축된 냉매를 제1연결배관(71)으로 유입되게 하고, 제1실외 팽창밸브(65a)는 개방되며, 제2실외 팽창밸브(65b)는 개방되게 제어된다.

이에 따른, 제2운전영역에서 실외 열교환기의 냉매의 흐름은 다음과 같다. 냉매는 제1열교환부(51a)에서 1차로 응축된다. 제1열교환부(51a)에서 1차로 응축된 냉매의 일부는 제 1 분배 배관(93)을 통해 액체배관(72)으로 토출된다. 제1열교환부(51a)에서 1차로 응축된 냉매의 다른 일부는 제 1 바이패스 배관(91)을 통해 제2 열교환부(51b)로 공급되고, 제2 열교환부(51b)로 유입된 냉매는 2차로 응축되고, 제2분배 배관(94)을 통해 제 1 분배 배관(93)으로 토출되는 냉매와 합류된다.

따라서, 실시예는 복수개의 열교환부에서 일부 냉매는 여러 번 응축되고, 다른 일부 냉매는 한번 응축되게 된다. 따라서, 실시예는 냉방중인 실내기에 중간 정도의 냉방능력을 공급할 수 있고, 난방중인 실내기의 중간 정도의 난방능력을 공급할 수 있다. 여기서, 제2운전영역에서의 난방 중인 실내기(B4)의 난방능력은 제1운전영역 내지 제3운전영역 중 중간치이다.

도 6을 참고하면, 설명의 편의를 위하여, 제3운전영역은 제1,2,3실내기(B1)(B2)(B3)는 냉방 모드로 작동하고, 제4실내기(B4)는 난방 모드로 작동하는 것으로 한다. 제1,2,3실내기(B1)(B2)(B3)를 냉방 모드로 운전하기 위한 냉매의 유동은, 특별히 설명하는 것을 제외하고 난방 전실 운전에서의 냉매의 유동과 동일하다. 이하, 도 3과 상이한 사항을 중심으로 설명한다.

다만, 제1 내지 제3실내기(B1-B3)에는 액체 헤더(83)로부터 고압 액체 냉매가 제1 내지 제3 실내 연결배관(13, 23, 33)을 통하여 유입된 후, 제1 내지 제3 실내 전자팽창밸브(12, 22, 32)에서 팽창하고, 제1 내지 제3 실내 열교환기(11, 21, 31)에서 증발된 후, 저압 기체 헤더(82)로 유입된다. 그 후, 냉매는 저압 기체 배관(75)을 흐른 후, 제3토출배관(64)으로 유입되어, 실외 열교환기에서 증발된 냉매와 섞인다.

제3운전영역에서, 실시예는 제 1 단속밸브(97)는 개방되고, 절환유닛은 실외 열교환기에서 열교환된 냉매를 압축기로 유입되게 하고, 제1실외 팽창밸브(65a)는 개방되며, 제2실외 팽창밸브(65b)는 개방되게 제어된다. 즉, 제3운전영역은 난방 중인 실내기의 난방요구가 클 경우, 절환유닛(사방밸브(62))을 절환하여서, 실외기에서 냉매의 흐름이 난방 주체 동시 운전과 유사한 흐름을 가지도록 한다.

이에 따른 제3운전영역에서 실외 열교환기의 냉매의 흐름은 다음과 같다. 액체배관(72)을 통하여 유입된 냉매는 제 1 분배 배관(93)과 제2분배 배관(94)으로 분지된다. 제1분배 배관(93)으로 유입된 냉매는 제1실외 팽창밸브(65a)에서 팽창된다. 제2분배 배관(94)으로 유입된 냉매는 제2 실외 팽창밸브(65b)에서 팽창된 후, 제2 열교환부(51b)에서 증발되고 제 1 바이패스 배관(91)으로 토출된다.

제 1 바이패스 배관(91)으로 유입된 냉매의 일부는 제 1 분배 배관(93)의 냉매가 합류되어 제1열교환부(51a)에서 증발되어 제1,2압축기(53)(54)로 토출되고, 제 1 바이패스 배관(91)으로 유입된 냉매의 다른 일부는 제1연결배관(71)으로 토출된다.

제 1 바이패스 배관(91)으로 유입된 냉매의 일부는 제 1 분배 배관(93)으로 토출되어, 제1실외 팽창밸브(65a)에서 팽창된 냉매와 합류된다. 제 1 분배 배관(93)에서 합류된 냉매는 제1열교환부(51a)에서 증발된 후 제 2 바이패스 배관으로 유출된 냉매와 합류하여 제1,2압축기(53)(54)로 토출된다

따라서, 실시예는 복수개의 실외 열교환부에서 일부 냉매는 여러 번 증발되고, 다른 일부 냉매는 한번 증발되게 된다. 따라서, 실시예는 냉방중인 실내기에 약한 정도의 냉방능력을 공급할 수 있고, 난방중인 실내기의 강한 정도의 난방능력을 공급할 수 있다. 여기서, 제3운전영역에의 난방 중인 실내기(B4)의 난방능력은 제1운전영역 내지 제3운전영역 중 최고치이다.

이하, 난방 주제 동시 운전의 제4운전영역, 제5운전영역 및 제6운전영역에서, 냉난방 동시형 멀티 공기조화기의 동작 및 이에 따른 냉매의 유동을 설명하도록 한다.

도 7은 난방 주체 동시 운전의 제4운전영역에서 도 1의 냉난방 동시형 멀티 공기조화기의 동작 상태를 나타내는 동작도, 도 8은 난방 주체 동시 운전의 제5운전영역에서 도 1의 냉난방 동시형 멀티 공기조화기의 동작 상태를 나타내는 동작도, 도 9는 난방 주체 동시 운전의 제6운전영역에서 도 1의 냉난방 동시형 멀티 공기조화기의 동작 상태를 나타내는 동작도이다.

도 7을 참고하면, 설명의 편의를 위하여, 제4운전영역에서 제1,2,3실내기(B1)(B2)(B3)는 난방 모드로 작동하고, 제4실내기(B4)는 냉방 모드로 작동하는 것으로 한다. 제1,2,3실내기(B1)(B2)(B3)를 난방 모드로 운전하기 위한 냉매의 유동은, 난방 전실 운전에서의 냉매의 유동과 동일하다. 다만, 제4실내기(B4)에는 액체 헤더(83)로부터 고압 액체 냉매가 제4실내 연결배관(43)을 통하여 유입된 후, 제4실내 전자팽창밸브(42)에서 팽창하고, 제4실내 열교환기(41)에서 증발된 후, 저압 기체 헤더(82)로 유입된다. 그 후, 냉매는 저압 기체 배관(75)을 흐른 후, 제3토출배관(64)으로 유입되어, 실외 열교환기에서 증발된 냉매와 섞인다.

제4운전영역에서, 실시예는 제 1 단속밸브(97)는 폐쇄되고, 절환유닛은 실외 열교환기에서 열교환된 냉매를 압축기로 유입되게 하고, 제1실외 팽창밸브(65a)는 개방되며, 제2실외 팽창밸브(65b)는 개방되게 제어된다.

이에 따른 제4운전영역에서 실외 열교환기의 냉매의 흐름은 다음과 같다. 액체배관(72)을 통하여 유입된 냉매는 제 1 분배 배관(93)과 제2분배 배관(94)으로 분지된다. 제2분배 배관(94)으로 유입된 냉매는 제2 실외 팽창밸브(65b)에서 팽창된 후, 제2 열교환부(51b)에서 증발되고 제 1 바이패스 배관(91)으로 토출되고, 제 1 바이패스 배관(91)으로 유입된 냉매는 제 2 바이패스 배관(92)을 통하여 제1연결배관(71)으로 토출된다. 제 1 분배 배관(93)으로 유입된 냉매는 제1실외 팽창밸브(65a)에서 팽창되고, 제1열교환부(51a)에서 증발되며, 제 2 바이패스 배관(92)에서 토출된 냉매와 합류되어 제1,2압축기(53)(54)로 토출된다.

따라서, 실시예는 복수개의 실외 열교환부에서 냉매가 병렬로 증발되게 된다. 따라서, 실시예는 난방 중인 실내기에 강한 정도의 난방능력을 공급할 수 있고, 냉방중인 실내기의 약한 정도의 냉방능력을 공급할 수 있다. 여기서, 제4운전영역에의 냉방 중인 실내기(B4)의 냉방능력은 제4운전영역 내지 제6운전영역 중 최저치이다.

여기서, 난방 주체 동시 운전 시에 냉방 운전 중인 실내기(예를 들면, 제4실내기(B4))가 일정온도(-5℃) 이하로 내려가는 경우, 냉방 운전 중인 실내기에 결빙이 발생하게 된다. 이러한 결빙은 냉난방 동시형 멀티 공기조화기(100)의 효율 및 신뢰성을 저하시키게 된다. 이를 방지하기 위해서, 냉방 운전 중인 실내기의 결빙을 방지하기 위해 전자팽창밸브(85)의 개도값을 조절한다.

구체적으로, 냉방 운전 중인 실내기(예를 들면, 제4실내기(B4))에서 토출되는 냉매의 온도가 기설정된 온도(-5℃) 이상을 유지하도록 전자팽창밸브(85)의 개도값을 조절하게 된다. 바람직하게는 냉방 운전 중인 실내기의 토출부에 설치된 온도센서(제4온도센서(46))에서 냉방 운전 중인 실내기의 토출부의 냉매온도를 감지하고, 냉매의 온도가 기설정된 온도보다 낮게 되는 경우, 이를 감지하여 전자팽창밸브(85)의 개도값을 조정하면, 고압 기체 헤더(81)의 고압고온의 기체가 저압 기체 헤더(82)로 바이패스되어서 저압 기체 헤더(82) 내의 저압기체 냉매의 온도는 상승하게 된다. 이후 일정 시간마다 이러한 과정을 반복하여서, 냉방 운전 중인 실내기에 공급되는 냉매의 온도를 일정온도 이상으로 제어하게 된다.

따라서, 실내의 난방을 필요로 하는 실외온도에서 냉방을 필요로 하는 공간(예를들면, 전산실)을 냉방하면서도, 냉방 운전중인 실내기의 결빙을 방지할 수 있다. 또한, 냉방 운전중인 실내기의 결빙을 방지하기 위해 냉난방 동시형 멀티 공기조화기(100)를 off할 필요가 없고 연속 운전이 가능하다.

도 8을 참고하면, 설명의 편의를 위하여, 제5운전영역에서 제1,2,3실내기(B1)(B2)(B3)는 난방 모드로 작동하고, 제4실내기(B4)는 냉방 모드로 작동하는 것으로 한다. 제1,2,3실내기(B1)(B2)(B3)를 난방 모드로 운전하기 위한 냉매의 유동은, 제4운전영역에서의 냉매의 유동과 동일하다.

제5운전영역에서, 실시예는 제 1 단속밸브(97)는 폐쇄되고, 절환유닛은 실외 열교환기에서 열교환된 냉매를 압축기로 유입되게 하고, 제1실외 팽창밸브(65a)는 개방되며, 제2실외 팽창밸브(65b)는 폐쇄되게 제어된다.

이에 따른 제5운전영역에서 실외 열교환기의 냉매의 흐름은 다음과 같다. 액체배관(72)을 통하여 유입된 냉매는 제 1 분배 배관(93)으로 유입되고, 제 1 분배 배관(93)으로 유입된 냉매는 제1실외 팽창밸브(65a)에서 팽창되고, 제1열교환부(51a)에서 증발되며, 제1열교환부(51a)에서 증발된 냉매는 제1,2압축기(53)(54)로 토출된다. 여기서, 냉매는 제2 열교환부(51b)로 유입되지 않는다.

따라서, 실시예는 복수개의 실외 열교환부 중 하나의 실외 열교환부에서만 냉매가 증발되게 된다. 따라서, 실시예는 난방 중인 실내기에 중간 정도의 난방능력을 공급할 수 있고, 냉방중인 실내기의 중간 정도의 냉방능력을 공급할 수 있다. 여기서, 제5운전영역에의 냉방 중인 실내기(B4)의 냉방능력은 제4운전영역 내지 제6운전영역 중 중간치이다.

도 9를 참고하면, 설명의 편의를 위하여, 제6운전영역에서 제1,2,3실내기(B1)(B2)(B3)는 난방 모드로 작동하고, 제4실내기(B4)는 냉방 모드로 작동하는 것으로 한다. 제1,2,3실내기(B1)(B2)(B3)를 난방 모드로 운전하기 위한 냉매의 유동은, 제4운전영역에서의 냉매의 유동과 동일하다.

제6운전영역에서, 실시예는 제 1 단속밸브는 개방되고, 절환유닛은 실외 열교환기에서 열교환된 냉매를 압축기로 유입되게 하고, 제1실외 팽창밸브(65a)는 개방되며, 제2실외 팽창밸브(65b)는 개방되게 제어된다.

이에 따른 제6운전영역에서 실외 열교환기의 냉매의 흐름은 다음과 같다. 액체배관(72)을 통하여 유입된 냉매는 제 1 분배 배관(93)과 제2분배 배관(94)으로 유입된다.

제 1 분배 배관(93)으로 유입된 냉매는 제1실외 팽창밸브(65a)에서 팽창되고, 제2분배 배관(94)으로 유입된 냉매는 제2 실외 팽창밸브(65b)에서 팽창된 후, 제2 열교환부(51b)에서 증발되고 제 1 바이패스 배관(91)으로 토출되고, 제 1 바이패스 배관(91)으로 유입된 냉매의 일부는 제 2 바이패스 배관(92)을 통하여 제1연결배관(71)으로 토출된다. 제 1 바이패스 배관(91)으로 유입된 냉매의 다른 일부는 제 1 분배 배관(93)으로 토출되어, 제1실외 팽창밸브(65a)에서 팽창된 냉매와 합류된다. 제 1 분배 배관(93)에서 합류된 냉매는 제1열교환부(51a)에서 증발된 후 제 2 바이패스 배관으로 유출된 냉매와 합류하여 제1,2압축기(53)(54)로 토출된다

따라서, 실시예는 복수개의 실외 열교환부에서 일부 냉매는 여러 번 증발되고, 다른 일부 냉매는 한번 증발되게 된다. 실시예는 난방 중인 실내기에 약한 정도의 난방능력을 공급할 수 있고, 냉방중인 실내기의 강한 정도의 냉방능력을 공급할 수 있다. 여기서, 제6운전영역에의 냉방 중인 실내기(B4)의 냉방능력은 제4운전영역 내지 제6운전영역 중 최고치이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims

각각 실내 열교환기를 포함하는 복수 개의 냉난방 겸용 실내기들;
압축기, 실외 열교환기 및 상기 압축기의 토출측에 배치되어 냉매의 흐름을 절환하는 절환 유닛을 포함하는 냉난방 겸용 실외기; 및
상기 냉난방 겸용 실외기와 상기 냉난방 겸용 실내기들 사이에 배치되어, 상기 냉매를 냉방 전실, 난방 전실, 냉방 주체 동시, 및 난방 주체 동시 운전 조건에 따라 상기 냉난방 겸용 실내기들에 분배하는 분배기; 를 포함하고,
상기 실외 열교환기는,
냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전시 응축기로 작동되고 난방 전실 또는 난방 주체 동시 운전 시 증발기로 작동되고,
상기 절환 유닛과 연결되어 냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전 시, 상기 압축기에서 압축된 냉매가 유입되는 제1연결배관과 연결되어 냉매를 공기와 열교환하는 제 1 열교환부;
냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전 시, 상기 제1열교환부에서 열교환된 냉매가 통과되는 제 1 분배 배관;
냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전 시, 상기 제 1 열교환부에서 열교환된 냉매가 통과하는 제 1 바이패스 배관;
상기 제 1 바이패스 배관과 연결되어 냉매를 공기와 열교환하는 제 2 열교환부;
냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전 시, 상기 제 2 열교환부에서 열교환된 냉매가 통과하고, 상기 제 1 분배 배관과 합지되는 제 2 분배 배관;
상기 제 1 분배 배관 상에 배치되어 냉매를 팽창하거나, 단속하는 제1실외 팽창밸브;
상기 제 2 분배 배관 상에 배치되어, 냉매를 팽창하거나, 단속하는 제2실외 팽창밸브; 및
상기 제 1 바이패스 배관에 배치되며 개폐되어 냉매의 흐름을 조절하는 제 1 단속밸브를 포함하고,
상기 복수 개의 냉난방 겸용 실내기들의 냉방 주체 동시 운전 시, 복수 개의 운전영역들로 구획되는 운전영역 도메인에서 운전되며,
상기 운전영역 도메인은,
제1운전영역;
상기 제1운전영역 보다 상기 복수 개의 냉난방 겸용 실내기의 난방능력이 향상되는 제2운전영역; 및
상기 제2운전영역 보다 상기 복수 개의 냉난방 겸용 실내기의 난방능력이 향상되는 제3운전영역을 포함하는 냉난방 동시형 멀티 공기조화기.
제1항에 있어서,
상기 제1운전영역에서, 상기 압축기의 흡입압력은 제1흡입압력 미만이고, 제2흡입압력(단, 제1흡입압력 > 제2흡입압력) 이상이고,
상기 제2운전영역에서, 상기 압축기의 흡입압력은 제2흡입압력 미만이고, 제3흡입압력(단, 제2흡입압력 > 제3흡입압력) 이상이며,
상기 제3운전영역에서, 상기 압축기의 흡입압력은 제3흡입압력 미만인 냉난방 동시형 멀티 공기조화기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1운전영역에서, 난방 중인 상기 냉난방 겸용 실내기의 흡입온도는 제1흡입온도 미만이고, 제2흡입온도(단, 제1흡입온도 > 제2흡입온도) 이상이고,
상기 제2운전영역에서, 난방 중인 상기 냉난방 겸용 실내기의 흡입온도는 제2흡입온도 미만이고, 제3흡입온도(단, 제2흡입온도 > 제3흡입온도) 이상이며,
상기 제3운전영역에서, 난방 중인 상기 냉난방 겸용 실내기의 흡입온도는 제3흡입온도 미만인 냉난방 동시형 멀티 공기조화기.
제1항에 있어서,
상기 제 1 바이패스 배관과 상기 제1연결배관을 연결하는 제 2 바이패스 배관과,
상기 제 2 바이패스 배관에 배치되며, 냉방 전실 운전 시 상기 제1연결배관으로부터 상기 제 1 바이패스 배관으로 냉매가 유입되는 것을 방지하는 제 1 체크밸브를 더 포함하는 냉난방 동시형 멀티 공기조화기.
제4항에 있어서,
상기 제1운전영역에서,
상기 제 1 단속밸브는 개방되고,
상기 절환유닛은 상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 제1연결배관으로 유입되게 하고,
상기 제1실외 팽창밸브는 폐쇄되며,
상기 제2실외 팽창밸브는 개방되게 제어되는 냉난방 동시형 멀티 공기조화기.
제4항에 있어서,
상기 제2운전영역에서,
상기 제 1 단속밸브는 개방되고,
상기 절환유닛은 상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 제1연결배관으로 유입되게 하고,
상기 제1실외 팽창밸브는 개방되며,
상기 제2실외 팽창밸브는 개방되게 제어되는 냉난방 동시형 멀티 공기조화기.
제4항에 있어서,
상기 제3운전영역에서,
상기 제 1 단속밸브는 개방되고,
상기 절환유닛은 상기 실외 열교환기에서 열교환된 냉매를 상기 압축기로 유입되게 하고,
상기 제1실외 팽창밸브는 개방되며,
상기 제2실외 팽창밸브는 개방되게 제어되는 냉난방 동시형 멀티 공기조화기.
각각 실내 열교환기를 포함하는 복수 개의 냉난방 겸용 실내기들;
압축기, 실외 열교환기 및 상기 압축기의 토출측에 배치되어 냉매의 흐름을 절환하는 절환 유닛을 포함하는 냉난방 겸용 실외기; 및
상기 냉난방 겸용 실외기와 상기 냉난방 겸용 실내기들 사이에 배치되어, 상기 냉매를 냉방 전실, 난방 전실, 냉방 주체 동시, 및 난방 주체 동시 운전 조건에 따라 상기 냉난방 겸용 실내기들에 분배하는 분배기; 를 포함하고,
상기 실외 열교환기는,
냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전시 응축기로 작동되고 난방 전실 또는 난방 주체 동시 운전 시 증발기로 작동되고,
상기 절환 유닛과 연결되어 냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전 시, 상기 압축기에서 압축된 냉매가 유입되는 제1연결배관과 연결되어 냉매를 공기와 열교환하는 제 1 열교환부;
냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전 시, 상기 제1열교환부에서 열교환된 냉매가 통과되는 제 1 분배 배관;
냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전 시, 상기 제 1 열교환부에서 열교환된 냉매가 통과하는 제 1 바이패스 배관;
상기 제 1 바이패스 배관과 연결되어 냉매를 공기와 열교환하는 제 2 열교환부;
냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전 시, 상기 제 2 열교환부에서 열교환된 냉매가 통과하고, 상기 제 1 분배 배관과 합지되는 제 2 분배 배관;
상기 제 1 분배 배관 상에 배치되어 냉매를 팽창하거나, 단속하는 제1실외 팽창밸브;
상기 제 2 분배 배관 상에 배치되어, 냉매를 팽창하거나, 단속하는 제2실외 팽창밸브;
상기 제 1 바이패스 배관에 배치되며 개폐되어 냉매의 흐름을 조절하는 제 1 단속밸브;
상기 제 1 바이패스 배관과 상기 제1연결배관을 연결하는 제 2 바이패스 배관; 및
상기 제 2 바이패스 배관에 배치되며, 냉방 전실 운전 시 상기 제1연결배관으로부터 상기 제 1 바이패스 배관으로 냉매가 유입되는 것을 방지하는 제 1 체크밸브를 포함하고,
상기 복수 개의 냉난방 겸용 실내기들의 난방 주체 동시 운전 시, 복수 개의 운전영역들로 구획되는 운전영역 도메인에서 운전되며,
상기 운전영역 도메인은,
제4운전영역;
상기 제4운전영역 보다 상기 복수 개의 냉난방 겸용 실내기의 냉방능력이 향상되는 제5운전영역;
상기 제5운전영역 보다 상기 복수 개의 냉난방 겸용 실내기의 냉방능력이 향상되는 제6운전영역을 포함하는 냉난방 동시형 멀티 공기조화기.
제8항에 있어서,
상기 제4운전영역에서, 상기 압축기의 흡입압력은 제4흡입압력 이상이고, 제5흡입압력(단, 제4흡입압력 < 제5흡입압력) 미만이고,
상기 제5운전영역에서, 상기 압축기의 흡입압력은 제5흡입압력 이상이고, 제6흡입압력(단, 제5흡입압력 < 제6흡입압력) 미만이며,
상기 제6운전영역에서, 상기 압축기의 흡입압력은 제6흡입압력 이상인 냉난방 동시형 멀티 공기조화기.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 제4운전영역에서, 냉방 중인 상기 냉난방 겸용 실내기의 토출온도는 제1토출온도 이상이고, 제2토출온도(단, 제1토출온도<제2토출온도) 미만이고,
상기 제5운전영역에서, 냉방 중인 상기 냉난방 겸용 실내기의 토출온도는 제2토출온도 이상이고, 제3토출온도(단, 제2토출온도<제3토출온도) 미만이며,
상기 제6운전영역에서, 냉방 중인 상기 냉난방 겸용 실내기의 토출온도는 제3토출온도 이상인 냉난방 동시형 멀티 공기조화기.
제8항에 있어서,
상기 제4운전영역에서,
상기 제 1 단속밸브는 폐쇄되고,
상기 절환유닛은 상기 실외 열교환기에서 열교환된 냉매를 상기 압축기로 유입되게 하고,
상기 제1실외 팽창밸브는 개방되며,
상기 제2실외 팽창밸브는 개방되게 제어되는 냉난방 동시형 멀티 공기조화기.
제8항에 있어서,
상기 제5운전영역에서,
상기 제 1 단속밸브는 폐쇄되고,
상기 절환유닛은 상기 실외 열교환기에서 열교환된 냉매를 상기 압축기로 유입되게 하고,
상기 제1실외 팽창밸브는 개방되며,
상기 제2실외 팽창밸브는 폐쇄되게 제어되는 냉난방 동시형 멀티 공기조화기.
제8항에 있어서,
상기 제6운전영역에서,
상기 제 1 단속밸브는 개방되고,
상기 절환유닛은 상기 실외 열교환기에서 열교환된 냉매를 상기 압축기로 유입되게 하고,
상기 제1실외 팽창밸브는 개방되며,
상기 제2실외 팽창밸브는 개방되게 제어되는 냉난방 동시형 멀티 공기조화기.
각각 실내 열교환기를 포함하는 복수 개의 냉난방 겸용 실내기들;
압축기, 실외 열교환기 및 상기 압축기의 토출측에 배치되어 냉매의 흐름을 절환하는 절환 유닛을 포함하는 냉난방 겸용 실외기; 및
상기 냉난방 겸용 실외기와 상기 냉난방 겸용 실내기들 사이에 배치되어, 상기 냉매를 냉방 전실, 난방 전실, 냉방 주체 동시, 및 난방 주체 동시 운전 조건에 따라 상기 냉난방 겸용 실내기들에 분배하는 분배기;를 포함하고,
상기 실외 열교환기는,
냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전시 응축기로 작동되고 난방 전실 또는 난방 주체 동시 운전 시 증발기로 작동되고,
상기 절환 유닛과 연결되어 냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전 시, 상기 압축기에서 압축된 냉매가 유입되는 제1연결배관과 연결되어 냉매를 공기와 열교환하는 제 1 열교환부;
냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전 시, 상기 제1열교환부에서 열교환된 냉매가 통과되는 제 1 분배 배관;
냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전 시, 상기 제 1 열교환부에서 열교환된 냉매가 통과하는 제 1 바이패스 배관;
상기 제 1 바이패스 배관과 연결되어 냉매를 공기와 열교환하는 제 2 열교환부;
냉방 전실 또는 냉방 주체 동시 운전 시, 상기 제 2 열교환부에서 열교환된 냉매가 통과하고, 상기 제 1 분배 배관과 합지되는 제 2 분배 배관;
상기 제 1 분배 배관 상에 배치되어 냉매를 팽창시키거나, 단속하는 제1실외 팽창밸브;
상기 제 2 분배 배관 상에 배치되어, 냉매를 팽창시키거나, 단속하는 제2실외 팽창밸브;
상기 제 1 바이패스 배관에 배치되며 개폐되어 냉매의 흐름을 조절하는 제 1 단속밸브;
상기 제 1 바이패스 배관과 상기 제1연결배관을 연결하는 제 3 바이패스 배관; 및
상기 제 3 바이패스 배관에 배치되며, 냉방 전실 운전 시 상기 제1연결배관으로부터 상기 제 1 바이패스 배관으로 냉매가 유입되는 것을 방지하는 제 1 체크밸브를 포함하고,
상기 복수 개의 냉난방 겸용 실내기들의 냉방 주체 동시 운전 시, 복수 개의 운전영역들로 구획되는 운전영역 도메인에서 운전되며,
상기 복수 개의 냉난방 겸용 실내기들의 냉난방 동시 운전 시, 복수 개의 운전영역들로 구획되는 운전영역 도메인에서 운전되며,
냉방 주체 동시 운전 시의 상기 운전영역 도메인은,
제1운전영역;
상기 제1운전영역 보다 상기 복수 개의 냉난방 겸용 실내기의 난방능력이 향상되는 제2운전영역; 및
상기 제2운전영역 보다 상기 복수 개의 냉난방 겸용 실내기의 난방능력이 향상되는 제3운전영역을 포함하고,
난방 주체 동시 운전 시의 상기 운전영역 도메인은,
제4운전영역;
상기 제4운전영역 보다 상기 복수 개의 냉난방 겸용 실내기의 냉방능력이 향상되는 제5운전영역; 및
상기 제5운전영역 보다 상기 복수 개의 냉난방 겸용 실내기의 냉방능력이 향상되는 제6운전영역을 포함하는 냉난방 동시형 멀티 공기조화기.
제1항 또는 제8항에 있어서,
상기 분배기는,
액체헤더와;
저압기체헤더와;
상기 저압기체헤더 내의 냉매보다 고압인 냉매가 흐르는 고압기체헤더를 포함하는 냉난방 동시형 멀티 공기조화기.
제15항에 있어서,
상기 분배기는,
상기 고압기체헤더의 고압냉매를 상기 저압기체헤더로 바이패스시키는 바이패스배관과;
상기 바이패스배관 상에 배치되어 상기 고압기체헤더에서 상기 저압기체헤더로 바이패스되는 냉매의 유량을 제어하는 유량조절부를 더 포함하는 냉난방 동시형 멀티 공기조화기.
제16항에 있어서,
난방 주체 동시 운전 또는 냉방 주체 동시 운전 시에,
상기 냉난방 겸용 실내기들에서 토출되는 냉매의 온도가 기설정된 온도 이상을 유지하도록 상기 유량조절부가 바이패스되는 냉매의 유량을 조절하는 냉난방 동시형 멀티 공기조화기.