KR100535674B1 - 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법은, 각 실외기의 사방 밸브를 희망모드로 절환할 때, 하나 이상의 사방 밸브가 희망모드로 절환되지 않으면, 희망 모드로 절환된 다른 사방밸브를 희망모드 반대 방향으로 절환하고, 다시 모든 실외기의 사방밸브를 희망모드로 절환함으로써, 간편하고 신속하게 사방 밸브를 절환 오류를 수정하여 정상적인 히터 펌프의 작동이 가능해지도록 하는 효과가 있다.

Description

멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법{4-way valve control method for multi-heat pump}
본 발명은 멀티 히트 펌프 시스템의 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 냉방이나 난방으로 절환시키는 사방밸브들 중에서 절환 오류가 발생될 때 정상 작동이 가능하도록 제어하는 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술의 멀티 히트 펌프 시스템에서 실외기 측 냉동 사이클 구성도로서, 3 개의 실외기(A)(B)(C)로 구성된 멀티 에어컨 시스템을 도시하고 있다.
상기 각 실외기(A)(B)(C)에는 고온 고압의 기체 냉매를 공급하는 압축기(10), 냉방 또는 난방으로 사용할 수 있도록 냉매의 흐름을 절환하는 사방밸브(20), 실내 열교환기가 냉방기로 작용하는 경우 냉매가 응축되는 응축기로 작용하고 실내 열교환기가 난방기로 작용하는 경우 냉매가 증발되는 증발기로 작용하는 실외 열교환기(30), 냉매를 저온 저압으로 팽창시키는 팽창기(40)가 각각 구비되어 있다.
이와 같은 히트 펌프의 냉방 작동시에는 압축기(10)에서 압축된 가스가 오일분리기 등의 부품을 통과하여 사방밸브(20)의 고압부(21)로 유입된 후, 연결부(22)를 통해 실외열교환기(30)로 유입된 가스냉매는 응축된 후 팽창밸브(40)를 지나 냉매관(41)을 통해 실내기로 공급된다.
실내 열교환기를 거치면서 증발된 가스는 실외기로 연결된 냉매관(45)을 통하여 사방밸브(20)의 연결부(23)와 저압부(24)를 통과한 다음 압축기(10)의 흡입부로 귀환하게 된다.
반대로, 난방 작동시에는 압축기(10)에서 토출된 가스가 고압부(21)를 지나 사방 밸브(20)의 연결부(23)를 경유한 다음 냉매관(45)을 통해 실내기로 공급된다. 실내 열교환기에서 응축된 액냉매는 냉매관(41)을 통해 실외기 측으로 유입되어 팽창밸브(40)를 지나면서 팽창된 다음, 실외열교환기(30)에서 증발되어 사방밸브(20)의 연결부(22)와 저압부(24)를 지나 압축기(10)의 흡입구로 유입된다.
이와 같은 동작 구조를 갖는 히트 펌프 시스템이 2 개 이상 구비된 멀티 히트펌프 에어컨에서 각 실외기의 사방밸브(20)는 냉방 또는 난방 운전시에 모두 동일한 유로 절환 상태가 유지되도록 제어된다.
즉 냉방 작동시에는 사방 밸브(20)가 도 1에 도시된 바와 같이 모두 냉방 위치에 있도록 절환되고, 난방 작동시에는 사방 밸브(20)가 도 1과 반대 방향으로 모두 난방 위치에 있도록 절환된다.
특히 상기 사방밸브(20)가 모두 냉방위치에 있는 상태에서 난방운전으로 전환하기 위해서는 각 실외기 내의 압축기(10)를 최소한 1 대 이상 구동하여 해당 실외기에서 고저압을 발생시킨 후, 이 압력차를 이용하여 각 실외기의 사방밸브(20)를 절환하게 된다.
이와 같은 사방밸브(20)의 절환 방식은 크게 2 가지가 있다. 첫 번째 절환방식은 저압 연결 방식으로 저압부(24)를 양쪽 압력전달구멍(25)(26)으로 연결하는 방식으로, 상기 저압부(24)와 좌측 압력전달구멍(25)이 연결되면 사방밸브(20) 내부의 슬라이더가 왼쪽으로 이동하면서 난방 위치에 전환하게 된다. 이와 다르게 상기 저압부(24)가 우측 압력전달구멍(26)에 연결되는 경우, 슬라이더가 우측으로 이동하여 도 1에 도시된 바와 같이 냉방위치로 전환하게 된다.
상기와 같이 상기 사방 밸브(20)의 슬라이더가 이동하기 위해서는 최소 작동차압이 필요하며 압축기(10)를 구동하여 이 작동차압을 만들게 된다.
두 번째 절환방식은 고저압 연결방식으로, 고압부(21)와 좌측 압력전달구멍(25)을 연결하고, 저압부(24)와 우측 압력전달구멍(26)을 연결하는 방식이다. 이 방식은 전술한 방식에 비하여 고저압을 반대방향에 형성하므로 사방밸브(20)의 슬라이더의 이동이 신속하고 빠르게 이루어진다.
따라서, 상기 각 실외기(A)(B)(C)의 사방밸브(20)를 절환하기 위하여 압축기(10)를 구동한 후, 일정 작동 차압이 형성될 때 사방밸브(20) 내부의 슬라이더가 이동하여 냉난방 위치로의 절환이 완료된다.
여기서, 실외기의 숫자가 2개 이상인 경우에 각 사방밸브(20)의 절환이 동시에 완료되지 않고 도 2에 도시된 바와 같이 2 개는 난방위치로 절환되지만 1 개는 냉방위치에서 난방 위치로 절환이 완료되지 않는 경우가 발생할 수 있으며, 이때에는 실외기B와 C의 고압부(21)에 연결된 고압 형성부분(23H)이 냉매관(45a)을 통해 실외기A의 저압 형성부분(23L)에 연결되므로 실외기 A의 저압 형성부분(23L)의 압력이 상승하여 실외기 A의 고압 형성부분(22H)과 동일한 상태가 된다.
반대로, 실외기 A의 고압 형성부분(22H)은 고저압 연결관(50)을 통해 실외기 B와 C에 연결되어 연결부인 저압 형성부분(22L)으로 흐르게 된다.
이와 같은 상태가 지속되면 통상의 사방밸브(20) 절환 방식으로는 오작동된 실외기 A측의 사방밸브(20)를 절환하는 것이 불가능해진다.
따라서, 상기와 같은 멀티 히트 펌프에서 어느 한 쪽 실외기의 사방 밸브(20)가 절환 오류에 빠지게 되면, 냉난방 정상 작동이 불가능하게 되고, 이와 같은 상태에서 운전을 계속하게 되면, 기기에 손상을 유발할 수 있는 문제점이 있다. 특히 상기와 같은 오작동 상태는 단순히 멀티 히트 펌프 기기의 재기동만으로는 해결할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 각 실외기의 사방밸브 중 어느 하나 이상이 절환 오류가 발생되어 정상 작동이 불가능한 경우에 정상 작동이 가능하도록 사방 밸브의 작동을 제어함으로써 간편하고 신속하게 정상적인 히터 펌프의 작동이 가능해지도록 하는 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법은, 각 실외기의 사방 밸브를 희망 모드로 절환할 때, 모든 사방밸브가 희망모드로 정상 절환되었는지 여부를 판단하는 절환오류 판단단계와; 상기 절환오류 판단단계에서 하나 이상의 사방밸브가 희망모드로 절환되지 않으면, 희망모드로 절환된 사방 밸브를 다시 희망모드 반대 방향으로 절환시키는 절환오류 수정단계와; 상기 절환오류 수정단계 후에 모든 사방 밸브를 다시 희망 모드로 절환 작동시키는 재절환 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법은, 각 실외기의 사방 밸브를 희망 모드로 절환한 다음, 일정시간(T1) 경과 후에 각 실외기의 고저압차를 측정하여 일정차압(DP1) 초과 여부를 판단하는 절환오류 판단단계와; 상기 절환오류 판단단계에서 일정차압(DP1)을 초과하지 않는 실외기가 발생할 때, 일정차압(DP1)을 초과한 실외기의 사방밸브를 희망모드의 반대 방향으로 절환하는 절환오류 수정단계와; 상기 절환오류 수정단계 후, 일정 시간(T2) 경과 이전에 모든 실외기의 고저압차가 사방밸브 절환 작동차압인 일정차압(DP2) 이상에 도달하면 각 실외기의 사방밸브을 희망모드로 절환하는 재절환 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법이 도시된 순서도이다.
본 발명에 따른 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법은, 각 실외기의 사방 밸브를 희망 모드로 절환하고(S1), 각 실외기의 압축기를 기동할 때(S2), 각 실외기의 고저압차를 측정하여(S3) 모든 사방밸브가 희망모드로 정상 절환되었는지 여부를 판단하는(S4) 절환오류 판단단계와;
상기 절환오류 판단단계에서 하나 이상의 사방밸브가 희망모드로 절환되지 않으면, 희망모드로 절환된 사방 밸브를 다시 희망모드 반대 방향으로 절환시키는(S5) 절환오류 수정단계와;
상기 절환오류 수정단계 후에 일정 시간(T2) 경과 전에 모든 실외기의 사방밸브 절환 작동차압인 일정차압(DP2) 이상이면(S6), 모든 사방 밸브를 다시 희망 모드로 절환 작동시키는(S7) 재절환 단계와;
이후 사방밸브 정상 절환을 완료하는 단계(S8)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 본 발명의 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법은, 상기 절환오류 판단단계에서 각 사방 밸브의 절환 상태의 판단은 각 압축기의 흡입측과 토출측의 고저압차인 일정차압(DP1)으로 판단하여, 희망 모드로 절환한 후 일정 시간(T1)이 경과한 다음, 하나 이상의 실내기가 상기 일정차압(DP1) 이하이면 절환 오류로 판단하게 된다.
반대로, 희망 모드로 절환한 후, 일정 시간(T1)이 경과한 다음, 모든 실내기가 상기 일정차압(DP1) 이상이거나, 이후 일정 시간(T2) 경과 후 모든 실내기의 사방밸브 절환 작동차압인 일정차압(DP2) 이상이면(S9) 정상 절환 상태로 판단한다.
다음, 상기 절환오류 수정단계 후에 일정 시간(T2) 경과 전에 모든 실외기의 사방밸브 절환 작동차압인 일정차압(DP2) 이상이면, 상기 재절환 단계로 넘어간다. 반대로, 상기 절환오류 수정단계 후에 일정 시간(T2) 경과 후에 모든 실외기의 사방밸브 절환 작동차압인 일정차압(DP2) 이상이 아니면 사방밸브 절환오류로 판단한다(S10).
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 고저압 연결관(50)을 통해 각 실내기의 고압측 또는 저압측에 상호 연결된 멀티 히트 펌프에도 적용 가능하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에서 멀티 히트 펌프에서 난방에서 냉방 절환시 사방밸브 절환 오류 상태를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4와 같은 절환 오류를 수정하기 위한 사방밸브 제어 구조가 도시된 도면이다.
멀티 히트 펌프 시스템에서 냉방 모드에서 난방 모드로 절환할 때, 각 실외기(A)(B)(C)의 압축기(10)를 기동하고, 사방 밸브(20)를 희망모드인 난방 모드로 절환한다. 여기서 상기 사방 밸브(20)를 희망 모드로 절환하고, 각 압축기(10)를 기동하는 것도 가능하다.
상기와 같이 희망모드 절환 후, 일정시간(T1)이 경과 후에 각 실외기(A)(B)(C)의 고저압차, 즉 각 압축기의 입력측과 출력측의 압력차이가 일정 압력(DP1)보다 작은 경우에 사방밸브(20)의 절환 실패로 판단한다. 여기서, 상기 실외기의 고저압차 판단은 각 압축기(10)의 출력측과 입력측에 구비된 압력 센서를 통해 감지된 신호를 입력받아 이루어지며, 판단기준이 되는 일정 차압(DP1)은 시스템에 따라 다르나, 통상 300 kPa 미만의 값을 사용한다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 일부 실외기A의 사방밸브가 희망모드인 난방모드와 반대로 위치한 경우에, 다른 실외기B와 C의 압축기(10)의 토출측이 냉매관(45a)을 통해 냉방 모드로 위치한 실외기A의 압축기(10)의 흡입측으로 연통된다. 따라서, 사방밸브(20)가 반대로 위치한 쪽의 실외기A의 고저압차가 발생하지 않기 때문에 일부 실외기A의 고저압차가 일정 차압(DP1)보다 작은 경우가 발생하며, 이때 사방밸브(10)의 절환 실패로 판단하게 된다.
다음, 상기와 같이 실외기A에는 고저압차가 발생하지 않는 반면 실외기B와 C에는 고저압차가 발생하게 되므로, 이 압력차를 이용하여 사방밸브(20)가 희망모드로 절환되어 고저압차가 일정 압력(DP1) 이상인 실외기 B와 C의 사방밸브(20)를 희망모드의 반대로 절환한다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 모든 실외기(A)(B)(C)의 사방밸브(20)가 한 방향 즉, 희망모드의 반대방향인 냉방 모드로 정열되게 된다.
상기와 같이 희망모드의 반대방향으로 사방밸브(20)를 절환한 후에 일정시간(T2)이 경과하면, 다시 각 실내기(A)(B)(C)의 고저압차를 측정하여 각 사방밸브(20) 절환 작동차압(DP2; 사방밸브의 제조 스펙값) 이상이 되는가를 판단한다.
다음, 각 실내기(A)(B)(C)의 사방밸브(20) 절환 작동차압(DP2)을 만족하게 되면, 각 사방밸브(20) 절환이 가능하므로 사방밸브(20)를 희망모드인 난방 모드로 절환하여 희망 모드 절환 오류 수정이 완료된다.
도 6은 본 발명에서 멀티 히트 펌프에서 냉방에서 난방 절환시 사방밸브 절환 오류 상태를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 6과 같은 절환 오류를 수정하기 위한 사방밸브 제어 구조가 도시된 도면이다.
난방 모드에서 냉방모드로 절환할 때에도 전술한 희망 모드 절환 오류 수정방법과 동일한 방법으로 수정이 이루어진다.
즉, 난방 모드에서 냉방 모드로 절환할 때, 도 6에 도시된 바와 같이 일정시간(T1)이 경과 후에 각 실외기(A)(B)(C)의 고저압차가 일정 압력(DP1)보다 작은 경우에 사방밸브(20)의 절환 실패로 판단한다. 이후 도 7에 도시된 바와 같이 모든 실외기(A)(B)(C)의 사방밸브(20)가 한 방향 즉, 희망모드의 반대방향인 난방 모드로 정열되게 된다.
상기와 같이 희망모드의 반대방향으로 사방밸브(20)를 절환한 후에 일정시간(T2)이 경과하면, 다시 각 실내기(A)(B)(C)의 고저압차를 측정하여 각 사방밸브(20) 절환 작동차압(DP2) 이상이 되는가를 판단하여 이 조건을 만족하게 되면, 사방밸브(20)를 희망모드인 냉방 모드로 절환하여 희망 모드 절환 오류 수정을 완료한다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법은, 각 실외기의 사방 밸브를 희망모드로 절환할 때, 하나 이상의 사방 밸브가 희망모드로 절환되지 않으면, 희망 모드로 절환된 다른 사방밸브를 희망모드 반대 방향으로 절환하고, 다시 모든 실외기의 사방밸브를 희망모드로 절환함으로써, 간편하고 신속하게 정상적인 히터 펌프의 작동이 가능해지도록 하는 이점이 있다.
도 1은 멀티 히트 펌프 시스템의 실외기 측 냉동 사이클 구성도,
도 2는 멀티 히트 펌프 시스템의 실외기 측 냉동 사이클 구성도로서, 사방 밸브 절환 오류 상태를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법이 도시된 순서도,
도 4는 본 발명에서 멀티 히트 펌프에서 난방에서 냉방 절환시 사방밸브 절환 오류 상태를 나타낸 도면,
도 5는 도 4와 같은 절환 오류를 수정하기 위한 사방밸브 제어 구조가 도시된 도면,
도 6은 본 발명에서 멀티 히트 펌프에서 냉방에서 난방 절환시 사방밸브 절환 오류 상태를 나타낸 도면,
도 7은 도 6과 같은 절환 오류를 수정하기 위한 사방밸브 제어 구조가 도시된 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
A, B, C : 실내기 10 : 압축기
20 : 사방밸브 21 : 고압부
24 : 저압부 30 : 실외 열교환기
40 : 팽창기 41, 45 : 냉매관
50 : 고저압 연결관

Claims (13)

  1. 각 실외기의 사방 밸브를 희망 모드로 절환할 때, 모든 사방밸브가 희망모드로 정상 절환되었는지 여부를 판단하는 절환오류 판단단계와;
    상기 절환오류 판단단계에서 하나 이상의 사방밸브가 희망모드로 절환되지 않으면, 희망모드로 절환된 사방 밸브를 다시 희망모드 반대 방향으로 절환시키는 절환오류 수정단계와;
    상기 절환오류 수정단계 후에 모든 사방 밸브를 다시 희망 모드로 절환 작동시키는 재절환 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절환오류 판단단계에서 각 사방 밸브의 절환 상태의 판단은 각 압축기의 흡입측과 토출측의 고저압차인 일정차압(DP1)으로 판단하는 것을 특징으로 하는 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 절환오류 판단단계에서 희망 모드로 절환한 후 일정 시간(T1)이 경과한 다음, 하나 이상의 실내기가 상기 일정차압(DP1) 이하이면 절환 오류로 판단하는 것을 특징으로 하는 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 절환오류 판단단계에서 희망 모드로 절환한 후, 일정 시간(T1)이 경과한 다음, 모든 실내기가 상기 일정차압(DP1) 이상이면 정상 절환 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 절환오류 판단단계에서 희망 모드로 절환한 후, 일정 시간(T1)이 경과한 다음, 모든 실내기가 일정차압(DP1) 이상이고, 이후 일정 시간(T2) 경과 후 모든 실내기의 사방밸브 절환 작동차압인 일정차압(DP2) 이상이면 정상 절환 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 절환오류 수정단계 후에 모든 실외기의 사방밸브 절환 작동차압인 일정차압(DP2) 이상이면, 상기 재절환 단계로 넘어가는 것을 특징으로 하는 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 절환오류 수정단계 후에 일정 시간(T2) 경과 전에 모든 실외기의 사방밸브 절환 작동차압인 일정차압(DP2) 이상이면, 상기 재절환 단계로 넘어가는 것을 특징으로 하는 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 절환오류 수정단계 후에 일정 시간(T2) 경과 후에 모든 실외기의 사방밸브 절환 작동차압인 일정차압(DP2) 이상이 아니면 사방밸브 절환오류로 판단하는 것을 특징으로 하는 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법.
  9. 각 실외기의 사방 밸브를 희망 모드로 절환한 다음, 일정시간(T1) 경과 후에 각 실외기의 고저압차를 측정하여 일정차압(DP1) 초과 여부를 판단하는 절환오류 판단단계와;
    상기 절환오류 판단단계에서 일정차압(DP1)을 초과하지 않는 실외기가 발생할 때, 일정차압(DP1)을 초과한 실외기의 사방밸브를 희망모드의 반대 방향으로 절환하는 절환오류 수정단계와;
    상기 절환오류 수정단계 후, 일정 시간(T2) 경과 이전에 모든 실외기의 고저압차가 사방밸브 절환 작동차압인 일정차압(DP2) 이상에 도달하면 각 실외기의 사방밸브을 희망모드로 절환하는 재절환 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 절환오류 판단단계에서 희망 모드로 절환한 후, 일정 시간(T1)이 경과한 다음, 모든 실내기가 상기 일정차압(DP1) 이상이면 정상 절환 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 절환오류 판단단계에서 희망 모드로 절환한 후, 일정 시간(T1)이 경과한 다음, 모든 실내기가 일정차압(DP1) 이상이고, 이후 일정 시간(T2) 경과 후 모든 실내기의 사방밸브 절환 작동차압인 일정차압(DP2) 이상이면 정상 절환 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 절환오류 수정단계 후에 일정 시간(T2) 경과 후에 모든 실외기의 사방밸브 절환 작동차압인 일정차압(DP2) 이상이 아니면 사방밸브 절환오류로 판단하는 것을 특징으로 하는 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법은 고저압 연결관을 통해 각 실내기의 고압측 또는 저압측에 상호 연결된 멀티 히트 펌프에 적용되는 것을 특징으로 하는 멀티 히트 펌프의 사방밸브 제어 방법.
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