KR20140091794A - 공기 조화기 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 능력 가변이 가능한 압축기를 가지는 실외기와, 공기 조화를 위한 실내 영역의 온도를 검출하는 온도 검출부 및 실내 영역의 설정 온도를 입력받는 입력부를 각각 가지는 복수의 실내기를 가지는 공기 조화기의 제어 방법에 있어서, 복수의 실내기 중 적어도 하나의 실내기로부터 운전 개시 명령이 입력되었는지 판단하고, 적어도 하나의 실내기로부터 운전 개시 명령이 입력되었다고 판단되면 적어도 하나의 실내기로부터 실내 온도 및 설정 온도를 제공받고, 적어도 하나의 실내기로부터 실내 온도 및 설정 온도에 기초하여 압축기를 구동시키고, 압축기가 구동되는 시간 동안의 열 부하를 확인하고, 확인된 열 부하에 대응하는 압축기의 운전 주파수를 결정하고, 압축기의 운전 주파수를 결정된 운전 주파수로 변경시켜 상기 압축기의 능력을 가변시킨다.
본 발명은 실내의 열 부하를 확인하고 확인된 열 부하에 기초하여 공기 조화기의 능력을 조절함으로써 과 냉방 또는 과 난방을 줄일 수 있다.
또한 실내의 열 부하가 작을 때에는 공기 조화기 내의 압축기의 운전 주파수를 변경하여 그 능력을 낮춤으로써 소비 전력을 줄일 수 있다. 결과적으로 공기 조화기의 효율을 상승시킬 수 있다.

Description

공기 조화기 및 그 제어 방법 {Air conditioner and method for controlling the same}

본 발명은 에너지 절약을 위한 공기 조화기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

공기 조화기는 냉매의 증발, 응축과정에서 생기는 열의 이동을 이용하여 흡입 공기를 냉각, 가열 또는 정화시킨 후 토출시켜 실내 공간의 공기를 조화시키는 기기이다.

이러한 공기 조화기는 실내 열교환기 내의 냉매온도 및 압축기의 토출 압력이 결정되고, 이때 결정된 냉매 온도 및 토출 압력이 기본값으로 고정되어 설정된 상태에서 출하된다.

여기서 기본값은 공기 조화기의 냉/난방 표준조건에서 최대 능력을 발휘하면서 효율이 최대로 나오는 값이다. 또한 기본값은 냉매의 특성이 고려된 값이다.

하지만, 공기 조화기의 냉/난방 표준조건에서 최적인 값이 공기 조화기의 모든 설치 환경에 대해서 최적인 것이 아니다.

예를 들면, 냉방 표준 조건에서 공기조화기의 최대 능력이 실외온도 35도에서 공기 조화가 가능하도록 하는 능력으로 설정되어 있으나, 이 공기 조화기에 의해서 실제 공기가 조화되는 영역인 실내 영역의 경우 평균 온도가 대략 25도인 경우, 공기 조화기는 냉방 운전 시에 최대 능력보다 낮은 능력을 필요로 함에도 불구하고 실제 능력보다 높은 최대 능력으로 운전을 수행하고 이로 인해 에너지가 과 소비되는 문제가 발생한다.

이와 같이 실내 열교환기에서의 냉매 온도 및 압축기에서의 토출압력이 고정되어 있어, 공기 조화기가 항상 최대 능력으로 운전되기 때문에 에너지가 과소비되는 문제가 있었다.

일 측면은 실내 부하에 따라 실내 열교환기의 냉매온도 및 압축기의 토출 온도 중 적어도 하나를 제어하는 공기 조화기 및 그 제어 방법을 제공한다.

다른 측면은 자동으로 실내 열교환기의 냉매온도 및 압축기의 토출 온도 중 적어도 하나를 제어하는 공기 조화기 및 그 제어 방법을 제공한다.

일 측면에 따른 공기 조화기는, 능력 가변이 가능한 압축기; 공기 조화를 위한 실내 영역의 온도를 검출하는 온도 검출부; 실내 영역의 설정 온도를 입력받는 입력부; 제1일정시간 동안의 실내 온도의 온도 변화량에 기초하여 온도 변화율을 산출하고, 제2일정시간 동안의 압축기의 온 시간에 기초하여 압축기의 운전율을 산출하고, 산출된 온도 변화율과 산출된 운전율 중 적어도 하나에 대응하는 열 부하를 확인하고, 확인된 열 부하에 기초하여 압축기의 능력을 가변 제어하는 제어부를 포함한다.

입력부는 운전 모드를 입력받고, 제어부는 입력된 운전 모드가 냉방 운전이면 확인된 열 부하에 대응하는 실내기 내의 실내 열교환기의 목표 냉매 온도를 판단하고, 실내 열교환기의 냉매 온도가 판단된 목표 냉매 온도에 도달하도록 압축기의 운전 주파수를 변경 제어한다.

입력부는 운전 모드를 입력받고, 제어부는 입력된 운전 모드가 난방 운전이면 확인된 열 부하에 대응하는 압축기의 목표 토출 압력을 판단하고, 압축기의 토출 압력이 목표 토출 압력이 되도록 압축기의 운전 주파수를 변경 제어한다.

다른 측면에 따른 공기 조화기는, 능력 가변이 가능한 압축기를 가지는 실외기; 공기 조화를 위한 실내 영역의 온도를 검출하는 온도 검출부와, 실내 영역의 설정 온도를 입력받는 입력부를 각각 가지는 복수의 실내기; 복수의 실내기 중 적어도 하나의 실내기로부터 운전 개시 명령이 입력되면 운전 개시 명령이 입력된 적어도 하나의 실내기로부터 실내 온도와 설정 온도를 수신하고, 제1일정시간 동안의 실내 온도의 온도 변화량에 기초하여 온도 변화율을 산출하고, 산출된 온도 변화율에 대응하는 전체의 열 부하를 확인하고, 확인된 전체의 열 부하에 기초하여 압축기의 능력을 가변 제어하는 제어부를 포함한다.

제어부는 전체의 열 부하 확인 시에 제2일정시간 동안의 압축기의 온 시간에 기초하여 압축기의 운전율을 산출하고, 산출된 온도 변화율과 운전율에 기초하여 전체의 열 부하를 확인한다.

입력부는 운전 모드를 입력받고, 제어부는 적어도 하나의 실내기의 운전 모드를 판단하고 판단된 운전 모드가 냉방 운전이면 확인된 전체의 열 부하에 대응하는 실내기 내의 실내 열교환기의 목표 냉매 온도를 판단하고, 실내 열교환기의 냉매 온도가 판단된 목표 냉매 온도에 도달하도록 압축기의 운전 주파수를 변경 제어한다.

입력부는 운전 모드를 입력받고, 제어부는 적어도 하나의 실내기의 운전 모드를 판단하고 판단된 운전 모드가 난방 운전이면 확인된 전체의 열 부하에 대응하는 압축기의 목표 토출 압력을 판단하고, 압축기의 토출 압력이 목표 토출 압력이 되도록 압축기의 운전 주파수를 변경 제어한다.

또 다른 측면에 따른 공기 조화기는, 능력 가변이 가능한 압축기를 가지는 실외기; 공기 조화를 위한 실내 영역의 온도를 검출하는 온도 검출부와, 실내 영역의 설정 온도를 입력받는 입력부를 각각 가지는 복수의 실내기; 복수의 실내기 중 적어도 하나의 실내기로부터 운전 개시 명령이 입력되면 적어도 하나의 실내기를 운전시키고 제2일정시간 동안의 압축기의 온 시간에 기초하여 압축기의 운전율을 산출하고, 산출된 운전율에 대응하는 전체의 열 부하를 확인하고, 확인된 전체의 열 부하에 기초하여 압축기의 능력을 가변 제어하는 제어부를 포함한다.

입력부는 운전 모드를 입력받고, 제어부는 적어도 하나의 실내기의 운전 모드를 판단하고 판단된 운전 모드가 냉방 운전이면 확인된 전체의 열 부하에 대응하는 실내기 내의 실내 열교환기의 목표 냉매 온도를 판단하고, 실내 열교환기의 냉매 온도가 판단된 목표 냉매 온도에 도달하도록 압축기의 운전 주파수를 변경 제어한다.

입력부는 운전 모드를 입력받고, 제어부는 적어도 하나의 실내기의 운전 모드를 판단하고 판단된 운전 모드가 난방 운전이면 확인된 전체의 열 부하에 대응하는 압축기의 목표 토출 압력을 판단하고, 압축기의 토출 압력이 목표 토출 압력이 되도록 압축기의 운전 주파수를 변경 제어한다.

또 다른 측면에 따른 공기 조화기의 제어 방법은, 능력 가변이 가능한 압축기를 가지는 실외기와, 공기 조화를 위한 실내 영역의 온도를 검출하는 온도 검출부 및 실내 영역의 설정 온도를 입력받는 입력부를 각각 가지는 복수의 실내기를 가지는 공기 조화기의 제어 방법에 있어서, 복수의 실내기 중 적어도 하나의 실내기로부터 운전 개시 명령이 입력되었는지 판단하고, 적어도 하나의 실내기로부터 운전 개시 명령이 입력되었다고 판단되면 적어도 하나의 실내기로부터 실내 온도 및 설정 온도를 제공받고, 적어도 하나의 실내기로부터 실내 온도 및 설정 온도에 기초하여 압축기를 구동시키고, 제1일정시간 동안의 실내 온도의 온도 변화량과 제2일정시간 동안의 압축기의 운전율 중 적어도 하나에 기초하여 열 부하를 확인하고, 확인된 열 부하에 대응하는 압축기의 운전 주파수를 결정하고, 압축기의 운전 주파수를 결정된 운전 주파수로 변경하여 압축기의 능력을 가변시킨다.

압축기의 운전 주파수를 결정하는 것은, 입력부에 입력된 적어도 하나의 실내기의 운전 모드를 판단하고, 판단된 운전 모드가 냉방 운전이면 확인된 전체의 열 부하에 대응하는 실내기 내의 실내 열교환기의 목표 냉매 온도를 판단하고, 실내 열교환기의 냉매 온도가 판단된 목표 냉매 온도에 도달하도록 하는 압축기의 운전 주파수를 결정하는 것을 포함한다.

압축기의 운전 주파수를 결정하는 것은, 입력부에 입력된 적어도 하나의 실내기의 운전 모드를 판단하고, 판단된 운전 모드가 난방 운전이면 확인된 전체의 열 부하에 대응하는 압축기의 목표 토출 압력을 판단하고, 압축기의 토출 압력이 목표 토출 압력이 되도록 하는 압축기의 운전 주파수를 결정하는 것을 포함한다.

열 부하를 확인하는 것은, 운전 개시 명령이 입력된 적어도 하나의 실내기로부터 실내 온도와 설정 온도를 수신하고, 압축기가 구동되는 시작 시점부터 제1일정시간 동안의 실내 온도의 온도 변화량에 기초하여 온도 변화율을 산출하고, 산출된 온도 변화율에 대응하는 전체의 열 부하를 확인하는 것을 포함한다.

열 부하를 확인하는 것은, 압축기가 구동되는 시간 중 제2일정시간 동안의 압축기의 온 시간에 기초하여 압축기의 운전율을 산출하고, 산출된 운전율에 대응하는 전체의 열 부하를 확인하는 것을 포함한다.

열 부하를 확인하는 것은, 운전 개시 명령이 입력된 적어도 하나의 실내기로부터 실내 온도와 설정 온도를 수신하고, 압축기가 구동되는 시작 시점부터 제1일정시간 동안의 실내 온도의 온도 변화량에 기초하여 온도 변화율을 산출하고, 제1일정시간이 경과된 시점부터 제2일정시간 동안의 압축기의 온 시간에 기초하여 압축기의 운전율을 산출하고, 산출된 온도 변화율과 운전율에 대응하는 전체의 열 부하를 확인하는 것을 포함한다.

입력부를 통해 운전 능력 중시 모드 및 에너지 절약 중시 모드 중 어느 중시 모드가 선택되었는지 판단하고, 운전 능력 중시 모드가 선택되었다고 판단되면 압축기의 운전 주파수를 유지시키고, 에너지 절약 중시 모드가 선택되었다고 판단되면 압축기의 운전 주파수를 결정된 주파수로 변경 제어하는 것을 더 포함한다.

일 측면에 따르면, 실내 부하에 따라 실내 열교환기의 냉매 온도 및 압축기의 토출 압력을 최적 제어함으로써 실내 쾌적도를 해치지 않으면서도 에너지를 절약할 수 있다.

또한 자동 또는 선택적으로 실내 열교환기의 냉매 온도 및 압축기의 토출 압력이 조절되기 때문에 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다. 또한 사용자는 AS에 대한 비용 부담을 줄일 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 공기 조화기의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 구성도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 공기 조화기의 구성도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 구성도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 순서도이다.
도 6은 공기 조화기 운전 후 실내 온도 변화 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 7은 도 6의 A구간과 B구간의 데이터를 이용하여 실내의 열 부하를 판단하는 그래프이다.
도 8은 실내의 열 부하에 대응하는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도 데이터 표이다.
도 9는 실내의 열 부하에 대응하는 압축기의 목표 압력 데이터 표이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 공기 조화기의 구성도이다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 구성도이다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 공기 조화기의 구성도이다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 구성도이다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 공기 조화기의 구성도로, 일 실시예에 따른 공기 조화기는 싱글형 공기 조화기이다.

싱글형 공기 조화기는 실내를 냉방하기 위한 냉방 운전 또는 실내를 난방하기 위한 난방 운전이 가능하며, 본 실시예에서는 냉방 운전을 수행하는 싱글형 공기 조화기를 예를 들어 설명한다.

싱글형 공기 조화기는 실외기(100), 실내기(200)를 포함한다.

여기서 실외기(100)는 압축기(110), 실외 열교환기(120), 팽창밸브(130), 실외팬(140) 및 어큐뮬레이터(150)를 포함하고, 실내기(200)는 실내 열교환기(210) 및 실내팬(220)을 포함하며, 실외기(100)와 실내기(200) 사이에는 냉매가 순환되는 냉매관이 연결되어 있다.

아울러 공기조화기가 냉방 운전을 수행하는 경우, 실외 열교환기(120)는 응축기의 기능을 수행하고, 실내 열교환기(210)는 증발기의 기능을 수행한다.

압축기(110)는 냉매를 압축하고 압축된 고온고압의 기체 상태의 냉매를 실외 열교환기(120)로 토출한다.

압축기(110)는 최초 능력이 최대 능력으로 설정되어 있으며, 최대 능력으로 운전할 수 있도록 하는 운전 주파수가 설정되어 있다. 이러한 압축기(110)는 운전 주파수 변경을 통해 능력 가변이 가능한 인버터 압축기이다.

실외 열교환기(120)는 냉매관을 통해 압축기(110)의 토출구에 연결되고 냉매의 열 방출을 통해 압축기(110)로부터 유입된 냉매를 응축시킨다. 이때 고온고압의 기체 상태의 냉매가 고온고압의 액체 상태의 냉매로 상 변화된다.

팽창밸브(130)는 냉매관을 통해 실외 열교환기(120)의 출구 측에 연결되고, 냉매의 증발에 의한 열 흡수 작용이 용이하게 일어나도록 실외 열교환기(120)로부터 유입된 냉매의 압력과 온도를 강하시킨 후 실내 열교환기(210)에 전달한다.

팽창밸브(130)를 통과한 냉매는 고온 고압의 액체 상태에서 저온저압의 액체 상태로 변화한다. 여기서 팽창밸브는 모세관으로 구현하는 것도 가능하다.

실외팬(140)은 실외 열교환기(120)의 일측에 마련되어 있고, 모터에 의해 회전하여 냉매의 방열을 촉진시킨다.

어큐뮬레이터(Accumulator: 150)는 압축기(110)의 흡입측에 배치되고 실내 열교환기(210)에서 압축기(110)로 이동하는 냉매 중 기화되지 않은 액냉매를 분리하여 액냉매가 압축기(110)에 전달되는 것을 방지함으로써 압축기(110)의 손상을 방지한다.

실내기(200)의 실내 열교환기(210)는 실내 공간에 배치되며 팽창밸브(130)로부터 유입되는 냉매의 증발에 의한 열흡수를 통해 실내 공기와의 열 교환을 수행한다. 이때 저온저압의 액체 상태의 냉매가 저온저압의 기체 상태의 냉매로 상 변화된다.

실내팬(220)은 실내 열교환기(210)의 일측에 위치하고, 모터에 의해 회전하여 열교환된 공기를 실내 공간으로 강제 송풍한다.

아울러 냉매관은 복수로 이루어지고, 복수의 냉매관은 압축기와 실외 열교환기 사이, 실외 열교환기(120)와 팽창밸브(130) 사이, 팽창밸브(130)와 실내 열교환기(210) 사이 및 실내 열교환기(210)와 압축기(110) 사이를 각각 연결한다.

실내기(200)는 공기 조화를 위한 영역인 실내의 정보를 검출하는 실내 정보 검출부(230)를 더 포함한다.

실내 정보 검출부(230)는 실내 열교환기(210)의 온도를 검출하는 냉매 온도 검출부(231)와, 실내 열교환기(210)에 의해 공기가 조화되는 실내 영역의 온도를 검출하는 실내 온도 검출부(232)를 포함한다.

여기서 냉매 온도 검출부(231)는 실내 열교환기의 입구 냉매관 또는 출구 냉매관이나, 실내 열교환기의 표면 상에 위치 가능하다.

도 2는 일 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 구성도로, 도 1을 참조하여 설명한다.

일 실시예에 따른 싱글형 공기 조화기의 실외기(100)는 제1제어부(161), 제1통신부(162), 저장부(163) 및 실외 부하 구동부(164: 164a, 164b, 164c)를 포함하고, 실내기(200)는 실내 정보 검출부(230), 입력부(241), 제2제어부(242), 제2통신부(243), 제3통신부(244) 및 실내 부하 구동부(245)를 포함한다.

제1제어부(161)는 실내기로부터 운전 명령이 입력되면 실외기 내의 각종 부하의 구동을 제어한다.

제1제어부(161)는 실내의 열 부하를 판단하고, 판단된 열 부하에 대응하는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도를 확인하며, 확인된 실내 열교환기의 목표 냉매 온도에 기초하여 압축기의 운전 주파수를 결정하고, 결정된 압축기의 운전 주파수로 압축기의 운전을 제어한다.

여기서 열 부하를 판단하는 방법은, 제1 일정 시간에 동안의 실내 온도 변화나, 제2일정시간 동안의 압축기의 서모 온/오프 비율로 판단한다.

이로써 실내 열교환기의 냉매 온도가 목표 냉매 온도에 도달하도록 한다.

아울러 제1제어부(161)는 실내기로부터 실내 열교환기의 검출 온도를 피드백 받아 목표 냉매 온도와 비교하여 압축기의 운전 주파수를 조절하는 것도 가능하다.

제1제어부(161)는 실내기로부터 중시 모드 선택 신호가 전송되면 전송된 중시 모드 선택 신호에 기초하여 압축기의 운전 주파수를 제어한다.

좀 더 구체적으로, 운전 능력 중시 모드가 선택되면 압축기의 운전 주파수를 최초 설정된 주파수로 유지시킨 상태에서 압축기가 운전되도록 한다. 즉, 압축기가 최대 능력으로 운전되도록 한다.

반면 에너지 절약 중시 모드가 선택되면 실내의 열 부하에 기초하여 압축기의 운전 주파수를 변경 제어함으로써 압축기의 능력이 변화되도록 한다. 이때 열 부하가 적을수록 압축기의 능력은 저하되고 이로 인해 에너지를 절약할 수 있다.

제1통신부(162)는 실내기와 통신을 수행하여 실내기로부터 실내 정보를 전송받고, 또한 사용자에 의해 선택된 설정 온도를 전송받아 제1제어부(161)에 전달한다.

저장부(163)는 실내의 열 부하에 대응하는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도를 저장한다. 여기서, 열 부하에 대응하는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도는 실험에 의해 획득된 값이다.

저장부(163)는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도에 대응하는 압축기의 운전 주파수를 저장하는 것도 가능하다. 이때 실내 열교환기의 목표 냉매 온도에 대응하는 압축기의 운전 주파수는 실험에 의해 미리 획득된 값이다.

실외 부하 구동부(164: 164a, 164b, 164c)는 제1제어부(161)의 명령에 대응하여 실외기에 마련된 각종 부하를 구동시키는 것으로, 압축기를 구동시키는 제1구동부(164a)와, 팽창 밸브를 개폐시키는 제2구동부(164b)와, 실외 팬을 구동시키는 제3구동부(164c)를 포함한다.

실내 정보 검출부(230)는 실내 열교환기(210)의 온도를 검출하는 냉매 온도 검출부(231)와, 실내 영역의 온도를 검출하는 실내 온도 검출부(232)를 포함한다.

입력부(241)는 사용자로부터 운전 온오프, 운전 모드, 실내의 온도 등의 정보를 입력받아 제2제어부(242)에 전달한다.

입력부(241)는 운전 능력 중시 모드 및 에너지 절약 중시 모드를 선택하기 위한 중시 모드 선택 버튼을 더 포함한다.

제2제어부(242)는 입력부(242) 또는 제3통신부(244)를 통해 입력된 정보에 기초하여 실내 팬(220) 및 블레이드(미도시) 등의 동작을 제어하고, 입력부(242) 또는 제3통신부(244)를 통해 입력된 정보 및 실내 정보 검출부(230)에 검출된 실내 정보의 전송을 제어한다.

제2제어부(242)는 사용자에 의해 선택된 중시 모드 선택에 대한 정보를 실외기의 제1제어부에 전송되도록 제어한다.

제2통신부(243)는 제2제어부(242)의 명령에 대응하여 입력부(242) 또는 제3통신부(244)를 통해 입력된 정보 및 실내 정보 검출부(230)에 검출된 실내 정보를 제1제어부(161)에 전송한다.

제3통신부(244)는 원격 조정기(300)와 통신을 수행하여 원격 조정기에 입력된 사용자 명령을 전송받는다. 여기서 사용자 명령은 운전 온오프, 운전 모드, 실내의 온도 등을 포함한다.

여기서 원격 조정기(300)는 유선 또는 무선 리모컨으로, 실내기와 원격에 위치하고 사용자로부터 운전 명령을 입력받아 실내기에 전송한다.

실내 부하 구동부(245)는 제2제어부(242)의 명령에 기초하여 실내기에 마련된 각종 부하를 구동시킨다.

이러한 실내 부하 구동부(245)는 실내팬(220)을 구동시키는 팬 구동부를 포함하고, 블레이드를 구동시키는 블레이드 구동부를 더 포함하는 것도 가능하다.

일 실시예에 따른 냉방 운전만이 가능한 싱글형 공기 조화기의 제어 방법은, 추후 설명될 도 5의 냉방 운전 시의 제어 방법과 동일하여 설명을 생략한다.

본 실시예에서 냉방 운전만이 가능한 싱글형 공기조화기를 예를 들어 설명하였지만, 난방 운전만이 가능한 싱글형 공기 조화기에도 적용 가능하고, 이 경우 난방 운전만이 가능한 싱글형 공기 조화기의 제어 방법은 추후 설명될 도 5의 난방 운전 시의 제어 방법과 동일하다.

도 3은 다른 실시예에 따른 공기 조화기의 구성도로, 다른 실시예에 따른 공기 조화기는 싱글형 공기 조화기이다.

다른 실시예에 따른 싱글형 공기 조화기는 실내를 냉방하기 위한 냉방 운전 및 실내를 난방하기 위한 난방 운전이 모두 가능하며, 본 실시예에서는 냉난방 운전을 수행하는 싱글형 공기 조화기를 예를 들어 설명한다.

싱글형 공기 조화기는 실외기(100), 실내기(200)를 포함한다.

여기서 실외기(100)는 압축기(110), 실외 열교환기(120), 팽창밸브(130), 실외팬(140) 및 어큐뮬레이터(150)를 포함하고, 실내기(200)는 실내 열교환기(210) 및 실내팬(220)을 포함하며, 이들은 일 실시예와 동일하여 설명을 생략한다.

실외기(100)의 압축기의 토출 측 배관에 마련되어 압축기의 토출 압력을 검출하는 압력 검출부(170)와, 압축기(110)의 토출 냉매의 증기 중에 혼입되어 있는 오일을 분리하여 압축기(110)로 되돌려 주는 오일 분리기(Oil Separator: 180)와, 압축기(110)의 출구측에 설치되어 냉난방 운전에 따라 냉매의 흐름 방향을 전환시키는 사방밸브(190)를 더 포함한다.

여기서 사방밸브(190)는 난방 운전 시 압축기(110)에서 토출되는 고온 고압상태의 냉매를 실내기(200)로 안내하고 실외 열교환기(120)의 저온 저압의 냉매를 어큐뮬레이터(150)로 안내한다. 이때 실외 열교환기(120)는 증발기의 기능을 수행하고 실내 열교환기(210)는 응축기의 기능을 수행한다.

반면 사방밸브(190)는 냉방 운전 시 압축기(110)에서 토출되는 고온 고압상태의 냉매를 실외 열교환기(110)로 안내하고 실내기(200)의 저온 저압의 냉매를 어큐뮬레이터(150)로 안내한다. 이때 실외 열교환기(120)는 응축기의 기능을 수행하고 실내 열교환기(210)는 증발기의 기능을 수행한다.

즉 실외 열교환기(120)와 실내 열교환기(210)는 냉방 운전 및 난방 운전에 따라 그 기능이 결정되고, 동일 운전 시에 서로 다른 기능을 수행한다.

도 4는 다른 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 구성도로, 도 3을 참조하여 설명한다.

다른 실시예에 따른 싱글형 공기 조화기의 실외기(100)는 압력 검출부(170), 제1제어부(165), 제1통신부(162), 저장부(163) 및 실외 부하 구동부(164: 164a, 164b, 164c, 164d)를 포함하고, 실내기(200)는 실내 정보 검출부(230), 입력부(241), 제2제어부(242), 제2통신부(243), 제3통신부(244) 및 실내 부하 구동부(245)를 포함한다.

압력 검출부(170)는 압축기(110)에서 토출되는 냉매의 압력을 검출한다.

제1제어부(165)는 실내기로부터 운전 명령이 입력되면 실외기 내의 각종 실내 부하의 구동을 제어한다.

제1제어부(165)는 운전 개시 명령이 입력되면 운전 모드를 확인하고, 확인된 운전 모드에 대응하여 실내 열교환기의 목표 냉매 온도 또는 압축기의 목표 토출 압력을 제어하고, 확인된 운전 모드에 대응하여 사방 밸브(190)의 유로의 개방을 조정한다.

좀 더 구체적으로 제1제어부(165)는 운전 모드가 냉방 운전이면 실내의 열 부하를 판단하고, 판단된 열 부하에 대응하는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도를 확인하며, 확인된 실내 열교환기의 목표 냉매 온도에 기초하여 압축기의 운전 주파수를 결정하고, 결정된 압축기의 운전 주파수로 압축기의 운전을 제어한다.

제1제어부(165)는 운전 모드가 난방 운전이면 실내의 열 부하를 판단하고, 판단된 열 부하에 대응하는 압축기의 목표 토출 압력을 확인하며, 확인된 압축기의 목표 토출 압력에 기초하여 압축기의 운전 주파수를 결정하고, 결정된 압축기의 운전 주파수로 압축기의 운전을 제어한다.

여기서 실내의 열 부하를 판단하는 방법은, 제1 일정 시간에 동안의 실내 온도 변화나, 제2일정시간 동안의 압축기의 서모 온/오프 비율로 판단한다.

이로써 냉방 운전 시 실내 열교환기의 냉매 온도가 목표 냉매 온도에 도달하도록 하고 난방 운전 시 압축기의 토출 압력이 목표 토출 압력에 도달하도록 한다.

아울러 제1제어부(165)는 냉방 운전 시에 실내기로부터 실내 열교환기의 검출 온도를 피드백 받아 목표 냉매 온도와 비교하여 압축기의 운전 주파수를 조절하는 것도 가능하고 난방 운전 시에 압축기의 토출 압력을 피드백 받아 목표 토출 압력과 비교하여 압축기의 운전 주파수를 조절하는 것도 가능하다.

제1통신부(162)는 실내기와 통신을 수행하여 실내기로부터 실내 정보를 전송받고, 또한 사용자에 의해 선택된 설정 온도를 전송받아 제1제어부(165)에 전달한다.

저장부(163)는 냉방 운전 시 열 부하에 대응하는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도를 저장하고, 난방 운전 시 열 부하에 대응하는 압축기의 목표 토출 압력을 저장한다.

여기서, 냉방 운전 시 열 부하에 대응하는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도는 실험에 의해 획득된 값이고, 난방 운전 시 열 부하에 대응하는 압축기의 목표 토출 압력도 실험에 의해 획득된 값이다.

저장부(163)는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도에 대응하는 압축기의 운전 주파수 및 압축기의 목표 토출 압력에 대응하는 압축기의 운전 주파수를 저장하는 것도 가능하다.

이때 실내 열교환기의 목표 냉매 온도에 대응하는 압축기의 운전 주파수는 실험에 의해 미리 획득된 값이고, 압축기의 목표 토출 압력에 대응하는 압축기의 운전 주파수 또한 실험에 의해 미리 획득된 값이다.

실외 부하 구동부(164: 164a, 164b, 164c, 164d)는 제1제어부(161)의 명령에 대응하여 실외기에 마련된 각종 부하를 구동시키는 것으로, 압축기를 구동시키는 제1구동부(164a)와, 팽창 밸브를 개폐시키는 제2구동부(164b)와, 실외 팬을 구동시키는 제3구동부(164c)와, 사방 밸브의 유로의 개방을 조절하는 제4구동부(164d)를 포함한다.

실내기의 실내 정보 검출부(230), 입력부(241), 제2제어부(242), 제2통신부(243), 제3통신부(244) 및 실내 부하 구동부(245)는 일 실시예와 동일하여 설명을 생략한다.

도 5는 다른 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 순서도이다. 이를 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.

공기 조화기는 실내기의 입력부(241) 또는 원격 조정기(300)를 통해 운전 개시 명령이 입력되는지 판단하고, 운전 개시 명령이 입력되었다고 판단(401)되면 실내기의 입력부(241) 또는 원격 조정기(300)에 입력된 운전 모드를 확인(402)한다.

만약, 실내기의 입력부(241) 또는 원격 조정기(300)에 운전 모드가 입력되지 않은 경우, 이전의 운전 개시 시의 운전 모드를 수행한다.

공기 조화기는 압축기의 운전 주파수를 제어하기 위해 사용자에 의해 운전 능력 중시 모드가 선택되었는지 에너지 절감 중시 모드가 선택되었는지 판단한다.

이때 실내기로부터 운전 능력 중시 모드가 선택되면 압축기의 운전 주파수를 최초 설정된 주파수로 유지시킨 상태에서 압축기가 운전되도록 한다. 즉, 압축기가 최대 능력으로 운전되도록 한다.

반면 공기 조화기는 에너지 절약 중시 모드가 선택되면 실내의 열 부하에 기초하여 압축기의 운전 주파수를 변경 제어함으로써 압축기의 능력이 변화되도록 한다. 이때 열 부하가 적을수록 압축기의 능력은 저하되고 이로 인해 에너지를 절약할 수 있다. 이를 좀 더 구체적으로 설명한다.

공기 조화기는 확인된 운전 모드가 냉방 운전인지 판단(403)하고, 냉방 운전이라고 판단되면 공기 조화를 위한 실내 영역의 실내 온도와, 사용자에 의해 입력된 설정 온도를 이용하여 냉방 운전에 따른 실내의 열 부하(404)를 확인한다.

아울러 사용자에 의해 설정 온도가 입력되지 않은 경우, 이전 운전 개시 시의 설정 온도를 이용한다.

여기서 실내의 열부하를 확인하는 방법은, 실내의 온도 변화율과 압축기의 운전율 중 적어도 하나에 기초하여 확인 가능하다. 이를 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.

도 6은 공기 조화기 운전 후 실내 온도 변화 패턴을 나타낸 그래프이고, 도 7은 도 6의 A구간과 B구간의 데이터를 이용하여 실내의 열 부하를 판단하는 그래프이다.

도 6의 A 구간은 공기 조화기 운전 시작 시점부터 제1일정시간이 경과한 시점까지를 구분한 구간이고, B구간은 실내 온도가 설정 온도보다 일정 온도 높은 시점부터 제2일정시간이 경과한 시점까지를 구분한 구간이다.

여기서 실내 온도가 설정 온도보다 일정 온도 높은 온도는, 공기 조화기의 운전 시 압축기가 온 구동되는 온도이다.

아울러 B구간은 실내 온도가 설정 온도로 되는 시점부터 제2일정 시간이 경과한 시점까지를 구분하는 것도 가능하다.

도 7의 (a)는 실내의 온도 변화율을 이용하여 실내의 열 부하를 확인하기 위한 그래프로, 도 6의 A 구간의 데이터를 획득한 후 제1일정시간(Ta) 동안의 온도 변화량(△t)에 기초하여 온도 변화율을 산출함으로써 실내의 열 부하(ld)를 확인한다.

온도 변화율=△t/Ta

이때 온도 변화율이 작을 수록 실내의 열 부하(ld)는 크고, 온도 변화율이 클 수록 실내의 열 부하(ld)는 작다. 아울러 온도 변화율에 대응하는 실내의 열 부하(ld)의 값은 실험에 의해 미리 획득되어 있다.

도 7의 (b)는 압축기의 운전율을 이용하여 실내의 열 부하를 확인하기 위한 그래프로, 도 6의 B 구간의 데이터를 획득한 후 제2일정시간(Tb) 동안의 압축기의 온 시간에 기초하여 압축기의 운전율을 산출함으로써 실내의 열 부하(ld)를 확인한다. 여기서 압축기는, 실내기의 실내 온도 검출부에서 검출된 실내 온도와 설정 온도에 기초하여 온 구동 또는 오프 구동한다.

압축기의 운전율=(T1+T2+T3)/Tb

이때 압축기의 운전율이 작을 수록 실내의 열 부하(ld)는 크고, 압축기의 운전율이 클 수록 실내의 열 부하(ld)는 작다. 아울러 압축기의 운전율에 대응하는 실내의 열 부하(ld)의 값은 실험에 의해 미리 획득되어 있다.

다음 공기 조화기는 확인된 실내의 열 부하에 대응하는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도를 확인(405)한다.

여기서 실내의 열 부하에 대응하는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도는 실험에 의해 미리 획득되어 저장되어 있는 값으로, 도 8을 참조하여 설명한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 실내의 열 부하에 대응하는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도가 미리 저장되어 있다.

예를 들어 실내의 열 부하가 1이상(즉, 최대 능력에 대응하는 열 부하 100%)일 때 실내 열교환기의 목표 냉매 온도 8℃이고, 실내의 열 부하가 0.5이하(즉, 최대 능력의 50%에 대응하는 열 부하)일 때 실내 열교환기의 목표 냉매 온도 13℃임을 알 수 있다.

즉 실내의 열 부하가 작을 수록 공기 조화를 위한 실내 영역에서 요구하는 공기 조화기의 능력이 낮은 것으로, 실내의 열 부하가 작을 수록 실내 열교환기의 목표 냉매 온도는 높아짐을 알 수 있다.

예를 들어, 제1 일정 시간 동안 실내의 온도 변화량이 큰 것은 실내의 열 부하가 작기 때문에 온도가 빨리 변화됨을 의미하는 것으로, 실내 열교환기의 온도를 최대한으로 높여 줌으로써 실내 영역의 온도가 서서히 변화되도록 해도 냉방 운전에 문제가 되지 않는다. 즉, 실내의 열부하가 작으면 공기 조화기의 능력을 저하시켜 실내 열교환기의 온도를 높여 줌으로써, 에너지 소비를 줄일 수 있다.

다음 공기 조화기는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도 8℃가 되도록 하는 압축기의 운전 주파수를 결정(406)하고, 결정된 압축기의 운전 주파수로 압축기를 운전(407)시킨다.

다음 공기 조화기는 사방밸브의 유로의 개방을 조정(408)함으로써 냉방 운전이 가능하도록 한다.

공기 조화기는 운전 모드 확인 과정에서, 운전 모드가 냉방 운전이 아니라고 판단되면 난방 운전으로 판단(409)하고, 공기 조화를 위한 실내 영역의 실내 온도와, 사용자에 의해 입력된 설정 온도를 이용하여 냉방 운전에 따른 실내의 열 부하(410)를 확인한다.

여기서 실내의 열부하를 확인하는 방법은, 실내의 온도 변화율과 압축기의 운전율 중 적어도 하나에 기초하여 확인 가능한 것으로, 냉방 운전 시의 열 부하 판단 방법과 동일하다.

다음 공기 조화기는 확인된 실내의 열 부하에 대응하는 압축기의 목표 토출 압력을 확인(411)한다.

여기서 실내의 열 부하에 대응하는 압축기의 목표 토출 압력은 실험에 의해 미리 획득되어 저장되어 있는 값으로, 도 9를 참조하여 설명한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 실내의 열 부하에 대응하는 압축기의 목표 토출 압력이 미리 저장되어 있다.

실내의 열 부하가 1이상(즉, 최대 능력에 대응하는 열 부하 100%)일 때 압축기의 목표 토출 압력은 30kgf/cm²이고, 실내의 열 부하가 0.5이하(즉, 최대 능력의 50%에 대응하는 열 부하)일 때 목표 토출 압력은 25kgf/cm²임을 알 수 있다.

즉 실내의 열 부하가 작을 수록 공기 조화를 위한 실내 영역에서 요구하는 공기 조화기의 능력이 낮은 것으로, 실내의 열 부하가 작을 수록 실내 열교환기에 방출되는 열의 온도가 낮아도 되고 이로 인해 실내 열교환기에 유입되는 냉매의 압력이 낮아도 됨으로 압축기의 목표 토출 압력 또한 낮추는 것이다.

이와 같이, 실내의 열부하가 작으면 공기 조화기의 능력을 저하시킴으로써 에너지 소비를 줄일 수 있다.

다음 공기 조화기의 압축기의 목표 토출 압력에 대응하는 압축기의 운전 주파수를 결정(412)하고, 결정된 압축기의 운전 주파수로 압축기를 운전(407)시킨다.

다음 공기 조화기는 사방밸브의 유로의 개방을 조정(408)함으로써 냉방 운전이 가능하도록 한다.

도 10은 또 다른 실시예에 따른 공기 조화기의 구성도로, 또 다른 실시예에 따른 공기조화기는 적어도 하나의 실외기와 복수의 실내기를 포함하는 멀티형 공기조화기이다. 도 10에 도시된 멀티형 공기 조화기는 냉방 운전 또는 난방 운전이 가능한 공기조화기이다.

실외기(100)는 압축기(110)와, 실외 공기와 열교환을 수행하는 실외 열교환기(120)와, 실외 열교환기(120)에서 공급된 냉매를 제1분배관을 통해 분배하여 제1 실내기(200a)와 제2실내기(200b)에 각각 공급하는 제1팽창밸브(131) 및 제2팽창밸브(132)와, 팬모터에 의해 회전하고 실외 열교환기(120) 주변의 공기를 강제 송풍함으로써 열교환을 보조하는 실외 팬(140)을 포함한다.

여기서 제1, 2팽창밸브(131, 132)는 제1실내기 및 제2실내기에 공급되는 냉매의 유량을 조절하기 위해 개도 조절이 가능한 유량 조절 밸브이다.

실외기(100)는 제1실내기(200)와 제2실내기(300)에서 각각 공급된 냉매를 모아 압축기(110)에 공급하는 제2분배관을 더 포함한다.

실외기(100)는 압축기(110)의 흡입측에 배치되고 복수의 실내기(200a, 200b)에서 압축기(110)로 유입되는 냉매 중 기화되지 않은 액냉매를 분리하여 액냉매가 압축기(110)로 토출되는 것을 방지함으로써 압축기(105)의 손상을 방지하는 어큐뮬레이터(Accumulator: 140)와, 압축기(110)의 토출 냉매의 증기 중에 혼입되어 있는 오일을 분리하여 압축기(110)로 되돌려 줌으로써 실외 열교환기 및 실내 열교환기의 표면에 유막이 형성되어 전열 효과를 떨어뜨리는 것을 방지하고, 압축기(110) 내에 윤활유 부족이 생기게 되어 윤활작용이 저하되는 것을 방지하는 오일 분리기(Oil Separator: 180)를 더 포함한다.

복수의 실내기인 제1실내기(200a) 및 제2실내기(200b)는 기화열의 원리를 이용하여 실내 공간을 각각 냉방하는 기기로, 서로 동일한 구성으로 이루어진다. 따라서 서로 동일한 도면 번호를 부여하여 설명한다.

제1실내기(200a)는 기화열의 원리를 이용하여 제1실내 공간을 냉방한다.

제1실내기(200a)는 제1팽창밸브(131)에 연결되고 제1팽창밸브(131)를 통해 공급된 냉매가 기화되고 냉매 기화 시 실내 공기와 열교환을 수행하는 제1 실내 열교환기(210)와, 팬모터에 의해 회전하여 열교환된 공기를 제1실내 공간으로 강제 송풍하는 제1실내 팬(220)을 포함한다.

제1실내기(200a)는 제1실내공간의 정보 및 제1실내 열교환기의 정보 등 실내 정보를 검출하는 실내 정보 검출부(230)를 더 포함한다.

여기서 실내 정보 검출부(230)는 제1 실내 열교환기(210)에 설치되어 제1 실내 열교환기(210)의 냉매의 온도를 검출하는 냉매 온도 검출부(231)와, 제1 실내 공간의 온도를 검출하는 실내 온도 검출부(232)를 포함한다.

제2실내기(200b)는 기화열의 원리를 이용하여 제2실내 공간을 냉방한다.

제2실내기(200b는 제2팽창밸브(132)에 연결되고 제2팽창밸브(132)를 통해 공급된 냉매가 기화되고 냉매 기화 시 실내 공기와 열교환을 수행하는 제2 실내 열교환기(210)와, 팬모터에 의해 회전하여 열교환된 공기를 제1실내 공간으로 강제 송풍하는 제2실내 팬(220)을 포함한다.

제2실내기(200b)는 제2실내공간의 정보 및 제2실내 열교환기의 정보 등 실내 정보를 검출하는 실내 정보 검출부(230)를 더 포함한다.

여기서 실내 정보 검출부(230)는 제2 실내 열교환기(210)에 설치되어 제2 실내 열교환기(210)의 냉매의 온도를 검출하는 냉매 온도 검출부(231)와, 제2 실내 공간의 온도를 검출하는 실내 온도 검출부(232)를 포함한다.

멀티 공기조화기는 실외기(100)의 냉매관과 제1, 2실내기(200a, 200b)의 냉매관을 연결하는 연결밸브(v1, v2, v3, v4)를 더 포함한다.

도 11은 또 다른 실시예에 따른 멀티형 공기 조화기의 제어 구성도로, 도 10을 참조하여 설명한다.

또 다른 실시예에 따른 멀티형 공기 조화기의 실외기(100)는 제1제어부(166), 제1통신부(162), 저장부(163) 및 실외 부하 구동부(164: 164a, 164b, 164c)를 포함하고, 복수의 실내기(200)는 실내 정보 검출부(230), 입력부(241), 제2제어부(242), 제2통신부(243), 제3통신부(244) 및 실내 부하 구동부(245)를 각각 포함한다.

제1제어부(166)는 적어도 하나의 실내기로부터 운전 개시 명령이 입력되면 실외기 내의 각종 부하의 구동을 제어하여 운전 개시 명령이 입력된 적어도 하나의 실내기에 냉매가 공급되도록 하고, 적어도 하나의 실내기와 실외기 사이의 통신이 수행되도록 제어한다.

제1제어부(166)는 복수 실내의 전체(total)의 열 부하를 판단하고, 판단된 전체의 열 부하에 대응하는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도를 확인하며, 확인된 실내 열교환기의 목표 냉매 온도에 기초하여 압축기의 운전 주파수를 결정하고, 결정된 압축기의 운전 주파수로 압축기의 운전을 제어한다.

여기서 열 부하를 판단하는 방법은, 제1 일정 시간에 동안의 실내 온도 변화나, 제2일정시간 동안의 압축기의 서모 온/오프 비율로 판단한다.

이로써 실내 열교환기의 냉매 온도가 목표 냉매 온도에 도달하도록 한다.

제1통신부(162)는 복수의 실내기(200a, 200b)와 각각 통신을 수행하여 복수의 실내기(200a, 200b)로부터 실내 정보를 각각 전송받고, 또한 사용자에 의해 선택된 설정 온도를 각각 전송받아 제1제어부(161)에 전달한다.

여기서 실내 정보는 해당 실내 영역의 실내 온도 및 설정 온도이다.

저장부(163)는 복수 실내의 전체의 열 부하에 대응하는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도를 저장한다. 여기서, 전체의 열 부하에 대응하는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도는 실험에 의해 획득된 값이다.

저장부(163)는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도에 대응하는 압축기의 운전 주파수를 저장하는 것도 가능하다. 이때 실내 열교환기의 목표 냉매 온도에 대응하는 압축기의 운전 주파수는 실험에 의해 미리 획득된 값이다.

실외 부하 구동부(164: 164a, 164b, 164c)는 제1제어부(161)의 명령에 대응하여 실외기에 마련된 각종 부하를 구동시키는 것으로, 압축기를 구동시키는 제1구동부(164a)와, 제1 팽창 밸브 및 제2팽창밸브(131, 132)를 각각 개폐시키는 제2구동부(164b)와, 실외 팬을 구동시키는 제3구동부(164c)를 포함한다.

복수의 실내기인 제1실내기와 제2실내기는 실외기로부터 각각 냉매를 공급받아 냉방 운전을 수행하고, 또한 실외기와 통신을 수행하여 해당 실내 정보를 실외기에 제공한다. 이러한 복수의 실내기는 일 실시예와 동일하여 설명을 생략한다.

본 실시예에서 냉방 운전만이 가능한 멀티형 공기조화기를 예를 들어 설명하였지만, 난방 운전만이 가능한 멀티형 공기 조화기에도 적용 가능하고, 이 경우 난방 운전만이 가능한 멀티형 공기 조화기의 제어 방법은 추후 설명될 도 14의 난방 운전 시의 제어 방법과 동일하다.

아울러 난방 운전만이 가능한 멀티형 공기 조화기의 경우 추후 설명될 도 14의 난방 운전 시의 제어 방법과 동일하다.

도 12는 또 다른 실시예에 따른 공기 조화기의 구성도로서, 또 다른 실시예에 따른 공기 조화기는 멀티형 공기 조화기이다.

또 다른 실시예에 따른 멀티형 공기 조화기는 실내를 냉방하기 위한 냉방 운전 및 실내를 난방하기 위한 난방 운전이 모두 가능하다.

이러한 멀티형 공기 조화기는 실외기(100) 및 복수의 실내기(200a, 200b)를 포함한다.

여기서 실외기(100)는 압축기(110), 실외 열교환기(120), 제1팽창밸브(131), 제2팽창밸브(232), 실외팬(140), 어큐뮬레이터(150), 압력 검출부(170), 오일 분리기(180) 및 사방밸브(190)를 포함하고, 복수의 실내기(200a, 200b)는 실내 열교환기(210) 및 실내팬(220), 실내 정보 검출부(230)을 포함하며, 이들은 도 3에 도시된 다른 실시예와 동일하여 차별적인 구성만 간략하게 설명한다.

실외기(100)는 실외 열교환기(120)에서 공급된 냉매를 제1팽창밸브(131) 및 제2팽창밸브(132)에 분배하여 공급하는 제1분배관과, 제1실내기(200)와 제2실내기(300)에서 각각 공급된 냉매를 모아 압축기(110)에 공급하는 제2분배관을 더 포함한다. 여기서 제1분배관 및 제2분배관 대신 밸브를 가진 분배기를 이용하는 것도 가능하다.

사방밸브(190)는 냉난방 절환을 위한 유로 절환 밸브로서, 난방 운전 시 압축기(110)에서 토출되는 고온 고압상태의 냉매를 제1실내기(200a) 및 제2실내기(200b)로 안내하고 실외 열교환기(120)의 저온 저압의 냉매를 어큐뮬레이터(150)로 안내한다. 이때 실외 열교환기(120)는 증발기의 기능을 수행하고 제1실내 열교환기 및 제2실내 열교환기는 응축기의 기능을 수행한다.

반면 사방밸브(190)는 냉방 운전 시 압축기(110)에서 토출되는 고온 고압상태의 냉매를 실외 열교환기(110)로 안내하고 제1실내기(200a) 및 제2실내기(200b)의 저온 저압의 냉매를 어큐뮬레이터(150)로 안내한다. 이때 실외 열교환기(120)는 응축기의 기능을 수행하고 제1실내기(200a) 및 제2실내기(200b)는 증발기의 기능을 수행한다.

도 13은 또 다른 실시예에 따른 멀티형 공기 조화기의 제어 구성도로, 도 12를 참조하여 설명한다.

또 다른 실시예에 따른 멀티형 공기 조화기의 실외기(100)는 압력 검출부(170), 제1제어부(167), 제1통신부(162), 저장부(163) 및 실외 부하 구동부(164: 164a, 164b, 164c, 164d)를 포함하고, 복수의 실내기(200a 200b)는 실내 정보 검출부(230), 입력부(241), 제2제어부(242), 제2통신부(243), 제3통신부(244) 및 실내 부하 구동부(245)를 각각 포함한다.

압력 검출부(170)는 압축기(110)에서 토출되는 냉매의 압력을 검출한다.

제1제어부(167)는 복수의 실내기 중 적어도 하나의 실내기로부터 운전 개시 명령이 입력되면 실외기 내의 각종 실내 부하의 구동을 제어한다.

제1제어부(167)는 적어도 하나의 실내기로부터 운전 개시 명령이 입력되면 운전 모드를 확인하고, 확인된 운전 모드에 대응하여 실내 열교환기의 목표 냉매 온도 또는 압축기의 목표 토출 압력을 제어하고, 확인된 운전 모드에 대응하여 사방 밸브(190)의 유로의 개방을 조정한다.

좀 더 구체적으로 제1제어부(167)는 적어도 하나의 실내기의 운전 모드가 냉방 운전이면 실내 전체의 열 부하를 판단하고, 판단된 전체의 열 부하에 대응하는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도를 확인하며, 확인된 실내 열교환기의 목표 냉매 온도에 기초하여 압축기의 운전 주파수를 결정하고, 결정된 압축기의 운전 주파수로 압축기의 운전을 제어한다.

제1제어부(167)는 적어도 하나의 실내기의 운전 모드가 난방 운전이면 실내 전체의 열 부하를 판단하고, 판단된 전체의 열 부하에 대응하는 압축기의 목표 토출 압력을 확인하며, 확인된 압축기의 목표 토출 압력에 기초하여 압축기의 운전 주파수를 결정하고, 결정된 압축기의 운전 주파수로 압축기의 운전을 제어한다.

여기서 실내의 열 부하를 판단하는 방법은, 제1 일정 시간에 동안의 실내 온도 변화나, 제2일정시간 동안의 압축기의 서모 온/오프 비율로 판단한다.

이로써 냉방 운전 시 실내 열교환기의 냉매 온도가 목표 냉매 온도에 도달하도록 하고 난방 운전 시 압축기의 토출 압력이 목표 토출 압력에 도달하도록 한다.

제1통신부(162)는 복수의 실내기와 통신을 수행하여 복수의 실내기로부터 실내 정보를 각각 전송받고, 또한 사용자에 의해 선택된 설정 온도를 각각 전송받아 제1제어부(165)에 전달한다.

저장부(163)는 냉방 운전 시 전체의 열 부하에 대응하는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도를 저장하고, 난방 운전 시 전체의 열 부하에 대응하는 압축기의 목표 토출 압력을 저장한다.

여기서, 냉방 운전 시 전체의 열 부하에 대응하는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도는 실험에 의해 획득된 값이고, 난방 운전 시 전체의 열 부하에 대응하는 압축기의 목표 토출 압력도 실험에 의해 획득된 값이다.

저장부(163)는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도에 대응하는 압축기의 운전 주파수 및 압축기의 목표 토출 압력에 대응하는 압축기의 운전 주파수를 저장하는 것도 가능하다.

이때 실내 열교환기의 목표 냉매 온도에 대응하는 압축기의 운전 주파수는 실험에 의해 미리 획득된 값이고, 압축기의 목표 토출 압력에 대응하는 압축기의 운전 주파수 또한 실험에 의해 미리 획득된 값이다.

실외 부하 구동부(164: 164a, 164b, 164c, 164d)는 제1제어부(161)의 명령에 대응하여 실외기에 마련된 각종 부하를 구동시키는 것으로, 압축기를 구동시키는 제1구동부(164a)와, 제1팽창 밸브(131) 및 제2팽창밸브(132)를 개폐시키는 제2구동부(164b)와, 실외 팬을 구동시키는 제3구동부(164c)와, 사방 밸브의 유로 전환을 조정하는 제4구동부(164d)를 포함한다.

복수 실내기의 실내 정보 검출부(230), 입력부(241), 제2제어부(242), 제2통신부(243), 제3통신부(244) 및 실내 부하 구동부(245)는 도 11에 도시된 또 다른 실시예에 따른 멀티형 공기조화기의 실내기와 동일하여 설명을 생략한다.

도 14는 또 다른 실시예에 따른 냉난방 운전이 모두 가능한 멀티형 공기 조화기의 제어 순서도이다.

공기 조화기는 실내기의 입력부(241) 또는 원격 조정기(300)를 통해 적어도 하나의 실내기로부터 운전 개시 명령이 입력되는지 판단하고, 적어도 하나의 실내기로부터 운전 개시 명령이 입력되었다고 판단(421)되면 적어도 하나의 실내기의 모드를 확인(422)한다.

우선 공기 조화기는 압축기의 운전 주파수를 제어하기 위해 사용자에 의해 운전 능력 중시 모드가 선택되었는지 에너지 절감 중시 모드가 선택되었는지 판단한다.

이때 실내기로부터 운전 능력 중시 모드가 선택되면 압축기의 운전 주파수를 최초 설정된 주파수로 유지시킨 상태에서 압축기가 운전되도록 한다. 즉, 압축기가 최대 능력으로 운전되도록 한다.

반면 공기 조화기는 에너지 절약 중시 모드가 선택되면 실내의 열 부하에 기초하여 압축기의 운전 주파수를 변경 제어함으로써 압축기의 능력이 변화되도록 한다. 이때 열 부하가 적을수록 압축기의 능력은 저하되고 이로 인해 에너지를 절약할 수 있다. 이를 좀 더 구체적으로 설명한다.

공기 조화기는 확인된 운전 모드가 냉방 운전인지 판단(423)하고, 냉방 운전이라고 판단되면 공기 조화를 위한 적어도 하나의 실내 영역의 실내 온도와, 사용자에 의해 입력된 설정 온도를 이용하여 냉방 운전에 따른 실내 전체의 열 부하(424)를 확인한다.

아울러 사용자에 의해 설정 온도가 입력되지 않은 경우, 이전 운전 개시 시의 설정 온도를 이용한다.

여기서 실내 전체 열 부하를 확인하는 방법은, 적어도 하나의 실내 영역에서의 실내 온도 변화율과 압축기의 운전율 중 적어도 하나에 기초하여 확인 가능하다. 이는 다른 실시예에 따른 방법과 동일하다.

이를 간략하게 설명하면 공기 조화기 운전 시작 시점부터 제1일정시간 동안의 실내의 온도 변화량에 기초하여 온도 변화율을 산출하거나, 제2일정 시간 동안의 압축기의 온 구동 시간에 기초하여 압축기의 운전율을 산출한다.

또한 실내의 온도 변화율 및 압축기의 운전율 모두에 기초하여 전체의 열 부하를 확인하는 것도 가능하다.

다음 공기 조화기는 확인된 실내의 열 부하에 대응하는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도를 확인(425)한다.

여기서 실내의 열 부하에 대응하는 실내 열교환기의 목표 냉매 온도는 실험에 의해 미리 획득되어 저장되어 있는 값이다.

다음 공기 조화기는 실내 열교환기의 온도가 실내 열교환기의 목표 냉매 온도에 도달되도록 하는 압축기의 운전 주파수를 결정(426)하고, 결정된 압축기의 운전 주파수로 압축기를 운전(427)시킨다.

이와 같이 압축기의 운전 주파수 변경을 통해 압축기의 회전 속도를 변경한다. 즉, 실내의 열 부하가 작으면 압축기의 회전수를 감소시켜 냉/난방 능력이 감소되도록 함으로써 실내 온도의 변화 폭을 감소시킨다. 이에 따라 소비 전력을 줄일 수 있다.

다음 공기 조화기는 사방밸브의 유로의 개방을 조정(428)함으로써 냉방 운전이 가능하도록 한다.

이때 공기조화기는 실외기(100)의 압축기(110)에서 토출되는 냉매가 실외기(100)의 실외 열교환기(120)로 직접 전해지도록 사방밸브(190)를 전환시키고 실외팬(140)을 구동시킨다.

즉 공기 조화기의 압축기(110)가 구동되면 압축기(110)에서 토출된 고온고압의 냉매는 사방밸브(190)를 통해 응축기 기능을 수행하는 실외기(100)의 실외 열교환기(120)로 보내진다.

이때 냉매는 실외기(100)의 실외 열교환기(120)를 지나는 도중 실외팬(140)의 회전으로 실외 공기와 열교환을 수행하면서 실외 공간으로 열풍을 보낸다.

그리고 실외기(100)의 실외 열교환기(120)에서 응축된 냉매는 제1분배관에서 분배되어 제1, 2팽창밸브(131, 132)에 보내지고, 제1, 2팽창밸브(131, 132)를 지나면서 감압되며, 감압된 냉매는 증발기 기능을 수행하는 제1, 2실내기의 실내 열교환기에서 열을 흡수한다.

이때 제1, 2실내기(200a, 200b)의 실내 열교환기에서 실내 공기와 열교환을 수행하고 제1, 2 실내기(200a, 200b)의 실내팬의 회전에 의해 각 실내 공간으로 냉기가 송풍된다.

그리고 제1, 2 실내기의 실내 열교환기에서 열을 흡수한 냉매는 제2분배관에서 합쳐지고, 사방밸브(190) 및 어큐뮬레이터(150)를 거쳐 압축기(110)로 전달된다.

공기 조화기는 운전 모드 확인 과정에서, 운전 모드가 냉방 운전이 아니라고 판단되면 난방 운전으로 판단(429)하고, 공기 조화를 위한 실내 영역의 실내 온도와, 사용자에 의해 입력된 설정 온도를 이용하여 냉방 운전에 따른 실내의 열 부하(430)를 확인한다.

여기서 실내의 열부하를 확인하는 방법은, 실내의 온도 변화율과 압축기의 운전율 중 적어도 하나에 기초하여 확인 가능한 것으로, 냉방 운전 시의 열 부하 판단 방법과 동일하다.

다음 공기 조화기는 확인된 실내의 열 부하에 대응하는 압축기의 목표 토출 압력을 확인(431)한다.

다음 공기 조화기의 압축기의 목표 토출 압력에 대응하는 압축기의 운전 주파수를 결정(432)하고, 결정된 압축기의 운전 주파수로 압축기를 운전(427)시킨다.

다음 공기 조화기는 사방밸브의 유로의 개방을 조정(428)함으로써 냉방 운전이 가능하도록 한다.

이때 공기조화기는 실외기(100)의 압축기(110)에서 토출되는 냉매가 제1, 2실내기의 실내 열교환기로 직접 전해지도록 사방밸브(190)를 전환시킴과 동시에 실외팬(140)를 구동시킨다.

즉 압축기(110)가 구동되면 압축기(110)에서 토출된 고온고압의 냉매는 사방밸브(190)를 통해 응축기 기능을 수행하는 제1, 2실내기의 실내 열교환기로 보내진다. 이때 사방밸브(190)를 통과한 냉매는 제2분배관에서 나누어져 제1, 2 실내기의 실내 열교환기로 보내진다.

다음 냉매는 제1, 2 실내기(200a, 200b)의 실내 열교환기를 지나는 도중 제1, 2 실내기의 실내팬의 회전으로 실내 공기와 열교환을 수행한다. 이에 의해 실내 공간의 난방이 수행된다.

그리고 실내공기와 열교환되면서 응축된 냉매는 실외기(100)의 제1, 2팽창밸브(131, 132)를 지나면서 감압되고, 감압된 냉매는 제1분배관에서 합쳐져 실외기(100)의 실외 열교환기에 공급된 후 실외기(100)의 실외 열교환기에서 증발한다. 그리고 증발된 냉매는 압축기(110)로 귀환된다.

이와 같이, 실내의 열 부하를 확인하고 확인된 열 부하에 기초하여 공기 조화기의 능력을 조절함으로써 과 냉방 또는 과 난방을 줄일 수 있다.

실내의 열 부하가 작을 때에는 공기 조화기 내의 압축기의 운전 주파수를 변경하여 그 능력을 낮춤으로써 소비 전력을 줄일 수 있다. 결과적으로 공기 조화기의 효율을 상승시킬 수 있다.

100: 실외기 110: 압축기
120: 실외 열교환기 130, 131, 132: 팽창밸브
140: 실외팬 200, 200a, 200b: 실내기
210: 실내 열교환기 220: 실내팬

Claims (17)

1. 능력 가변이 가능한 압축기;
   공기 조화를 위한 실내 영역의 온도를 검출하는 온도 검출부;
   상기 실내 영역의 설정 온도를 입력받는 입력부;
   제1일정시간 동안의 실내 온도의 온도 변화량에 기초하여 온도 변화율을 산출하고, 제2일정시간 동안의 압축기의 온 시간에 기초하여 압축기의 운전율을 산출하고, 상기 산출된 온도 변화율과 상기 산출된 운전율 중 적어도 하나에 대응하는 열 부하를 확인하고, 확인된 열 부하에 기초하여 상기 압축기의 능력을 가변 제어하는 제어부를 포함하는 공기 조화기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 입력부는 운전 모드를 입력받고,
   상기 제어부는 상기 입력된 운전 모드가 냉방 운전이면 상기 확인된 열 부하에 대응하는 실내기 내의 실내 열교환기의 목표 냉매 온도를 판단하고, 상기 실내 열교환기의 냉매 온도가 상기 판단된 목표 냉매 온도에 도달하도록 상기 압축기의 운전 주파수를 변경 제어하는 공기 조화기.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 입력부는 운전 모드를 입력받고,
   상기 제어부는 상기 입력된 운전 모드가 난방 운전이면 상기 확인된 열 부하에 대응하는 상기 압축기의 목표 토출 압력을 판단하고, 상기 압축기의 토출 압력이 상기 목표 토출 압력이 되도록 상기 압축기의 운전 주파수를 변경 제어하는 공기 조화기.
4. 능력 가변이 가능한 압축기를 가지는 실외기;
   공기 조화를 위한 실내 영역의 온도를 검출하는 온도 검출부와, 상기 실내 영역의 설정 온도를 입력받는 입력부를 각각 가지는 복수의 실내기;
   상기 복수의 실내기 중 적어도 하나의 실내기로부터 운전 개시 명령이 입력되면 상기 운전 개시 명령이 입력된 적어도 하나의 실내기로부터 실내 온도와 설정 온도를 수신하고, 제1일정시간 동안의 실내 온도의 온도 변화량에 기초하여 온도 변화율을 산출하고, 상기 산출된 온도 변화율에 대응하는 전체의 열 부하를 확인하고, 확인된 전체의 열 부하에 기초하여 상기 압축기의 능력을 가변 제어하는 제어부를 포함하는 공기 조화기.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는
   상기 전체의 열 부하 확인 시에 제2일정시간 동안의 압축기의 온 시간에 기초하여 압축기의 운전율을 산출하고, 상기 산출된 온도 변화율과 운전율에 기초하여 전체의 열 부하를 확인하는 공기 조화기.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 입력부는 운전 모드를 입력받고,
   상기 제어부는 상기 적어도 하나의 실내기의 운전 모드를 판단하고 상기 판단된 운전 모드가 냉방 운전이면 상기 확인된 전체의 열 부하에 대응하는 실내기 내의 실내 열교환기의 목표 냉매 온도를 판단하고, 상기 실내 열교환기의 냉매 온도가 상기 판단된 목표 냉매 온도에 도달하도록 상기 압축기의 운전 주파수를 변경 제어하는 공기 조화기.
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 입력부는 운전 모드를 입력받고,
   상기 제어부는 상기 적어도 하나의 실내기의 운전 모드를 판단하고 상기 판단된 운전 모드가 난방 운전이면 상기 확인된 전체의 열 부하에 대응하는 상기 압축기의 목표 토출 압력을 판단하고, 상기 압축기의 토출 압력이 상기 목표 토출 압력이 되도록 상기 압축기의 운전 주파수를 변경 제어하는 공기 조화기.
8. 능력 가변이 가능한 압축기를 가지는 실외기;
   공기 조화를 위한 실내 영역의 온도를 검출하는 온도 검출부와, 상기 실내 영역의 설정 온도를 입력받는 입력부를 각각 가지는 복수의 실내기;
   상기 복수의 실내기 중 적어도 하나의 실내기로부터 운전 개시 명령이 입력되면 적어도 하나의 실내기를 운전시키고 제2일정시간 동안의 압축기의 온 시간에 기초하여 압축기의 운전율을 산출하고, 상기 산출된 운전율에 대응하는 전체의 열 부하를 확인하고, 확인된 전체의 열 부하에 기초하여 상기 압축기의 능력을 가변 제어하는 제어부를 포함하는 공기 조화기.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 입력부는 운전 모드를 입력받고,
   상기 제어부는 상기 적어도 하나의 실내기의 운전 모드를 판단하고 상기 판단된 운전 모드가 냉방 운전이면 상기 확인된 전체의 열 부하에 대응하는 실내기 내의 실내 열교환기의 목표 냉매 온도를 판단하고, 상기 실내 열교환기의 냉매 온도가 상기 판단된 목표 냉매 온도에 도달하도록 상기 압축기의 운전 주파수를 변경 제어하는 공기 조화기.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 입력부는 운전 모드를 입력받고,
    상기 제어부는 상기 적어도 하나의 실내기의 운전 모드를 판단하고 상기 판단된 운전 모드가 난방 운전이면 상기 확인된 전체의 열 부하에 대응하는 상기 압축기의 목표 토출 압력을 판단하고, 상기 압축기의 토출 압력이 상기 목표 토출 압력이 되도록 상기 압축기의 운전 주파수를 변경 제어하는 공기 조화기.
11. 능력 가변이 가능한 압축기를 가지는 실외기와, 공기 조화를 위한 실내 영역의 온도를 검출하는 온도 검출부 및 실내 영역의 설정 온도를 입력받는 입력부를 각각 가지는 복수의 실내기를 가지는 공기 조화기의 제어 방법에 있어서,
    상기 복수의 실내기 중 적어도 하나의 실내기로부터 운전 개시 명령이 입력되었는지 판단하고,
    상기 적어도 하나의 실내기로부터 운전 개시 명령이 입력되었다고 판단되면 상기 적어도 하나의 실내기로부터 실내 온도 및 설정 온도를 제공받고,
    상기 적어도 하나의 실내기로부터 실내 온도 및 설정 온도에 기초하여 상기 압축기를 구동시키고,
    제1일정시간 동안의 실내 온도의 온도 변화량과 제2일정시간 동안의 압축기의 운전율 중 적어도 하나에 기초하여 열 부하를 확인하고,
    상기 확인된 열 부하에 대응하는 상기 압축기의 운전 주파수를 결정하고,
    상기 압축기의 운전 주파수를 상기 결정된 운전 주파수로 변경하여 상기 압축기의 능력을 가변시키는 공기조화기의 제어 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 압축기의 운전 주파수를 결정하는 것은,
    상기 입력부에 입력된 상기 적어도 하나의 실내기의 운전 모드를 판단하고,
    상기 판단된 운전 모드가 냉방 운전이면 상기 확인된 전체의 열 부하에 대응하는 상기 실내기 내의 실내 열교환기의 목표 냉매 온도를 판단하고,
    상기 실내 열교환기의 냉매 온도가 상기 판단된 목표 냉매 온도에 도달하도록 하는 상기 압축기의 운전 주파수를 결정하는 것을 포함하는 공기 조화기의 제어 방법.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 압축기의 운전 주파수를 결정하는 것은,
    상기 입력부에 입력된 상기 적어도 하나의 실내기의 운전 모드를 판단하고,
    상기 판단된 운전 모드가 난방 운전이면 상기 확인된 전체의 열 부하에 대응하는 상기 압축기의 목표 토출 압력을 판단하고,
    상기 압축기의 토출 압력이 상기 목표 토출 압력이 되도록 하는 상기 압축기의 운전 주파수를 결정하는 것을 포함하는 공기 조화기의 제어 방법.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 열 부하를 확인하는 것은,
    상기 운전 개시 명령이 입력된 적어도 하나의 실내기로부터 실내 온도와 설정 온도를 수신하고,
    상기 압축기가 구동되는 시작 시점부터 제1일정시간 동안의 실내 온도의 온도 변화량에 기초하여 온도 변화율을 산출하고,
    상기 산출된 온도 변화율에 대응하는 전체의 열 부하를 확인하는 것을 포함하는 공기 조화기의 제어 방법.
15. 제 11 항에 있어서, 상기 열 부하를 확인하는 것은,
    상기 압축기가 구동되는 시간 중 제2일정시간 동안의 압축기의 온 시간에 기초하여 압축기의 운전율을 산출하고,
    상기 산출된 운전율에 대응하는 전체의 열 부하를 확인하는 것을 포함하는 공기 조화기의 제어 방법.
16. 제 11 항에 있어서, 상기 열 부하를 확인하는 것은,
    상기 운전 개시 명령이 입력된 적어도 하나의 실내기로부터 실내 온도와 설정 온도를 수신하고,
    상기 압축기가 구동되는 시작 시점부터 제1일정시간 동안의 실내 온도의 온도 변화량에 기초하여 온도 변화율을 산출하고,
    상기 제1일정시간이 경과된 시점부터 제2일정시간 동안의 압축기의 온 시간에 기초하여 압축기의 운전율을 산출하고,
    상기 산출된 온도 변화율과 운전율에 대응하는 전체의 열 부하를 확인하는 것을 포함하는 공기 조화기의 제어 방법.
17. 제 11 항에 있어서,
    상기 입력부를 통해 운전 능력 중시 모드 및 에너지 절약 중시 모드 중 어느 중시 모드가 선택되었는지 판단하고,
    상기 운전 능력 중시 모드가 선택되었다고 판단되면 상기 압축기의 운전 주파수를 유지시키고,
    상기 에너지 절약 중시 모드가 선택되었다고 판단되면 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 결정된 주파수로 변경 제어하는 것을 더 포함하는 공기 조화기의 제어 방법.

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