KR100600586B1 - 멀티 에어컨 시스템의 밸브제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나의 실외기에 복수의 실내기가 연결되는 냉난방 겸용의 멀티 에어컨 시스템의 밸브제어방법에 관한 것으로, 복수의 실내기 중에서 일부 실내기만 난방운전 시 운전정지중인 실내기의 전동변 개도를 제어하여 운전정지중인 실내기에 흐르는 냉매량을 조절함으로써 난방성능을 향상시키는데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명은, 복수의 실내기와, 상기 복수의 실내기로 흐르는 냉매량을 조절하는 복수의 유량조절밸브를 가지는 멀티 에어컨 시스템의 제어방법에 있어서, 상기 복수의 실내기 중 일부 실내기가 운전정지 상태인지 판단하는 과정; 상기 일부 실내기가 운전정지 상태이면 운전정지 상태인 실내기의 열교환기 온도를 감지하여 온도변화를 측정하는 과정; 및 측정된 운전정지 실내기의 열교환기 온도변화에 따라 운전정지 실내기측 유량조절밸브의 개도를 제어하는 과정을 포함하는 것이다.

Description

멀티 에어컨 시스템의 밸브제어방법{Method for control electronic expansion valve of multi air conditioner system}
도 1은 본 발명에 의한 멀티 에어컨 시스템의 냉매 유로도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 멀티 에어컨 시스템의 제어 구성도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 멀티 에어컨 시스템의 난방운전 시 정지 실내기의 밸브제어방법의 동작 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 실외기 12 : 압축기
22 : 실외 전동변 26 : 토출온도센서
28 : 실외기 제어부 50 : 실내기
52 : 실내열교환기 58 : 실내 전동변
62 : 실내열교환기 입구온도센서 64 : 실내기 제어부
본 발명은 하나의 실외기에 복수의 실내기가 연결되는 냉난방 겸용의 멀티 에어컨 시스템에 관한 것으로, 특히 난방운전 시 운전정지중인 실내기의 전동변 개 도를 조절하여 운전중인 실내기에 흐르는 냉매량을 최적으로 제어하는 멀티 에어컨 시스템의 밸브제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 에어컨은 실내의 냉방 또는 난방을 수행하기 위한 목적으로 사용되는 장치로서, 실내기 및 실외기 상호간에 냉매를 순환시켜 액체상태의 냉매가 기화할 때에 주위의 열을 흡수하며 액화할 때에 그 열을 방출하는 특성에 의하여 냉방 또는 난방작용을 수행하게 되며, 에어컨의 냉방 또는 난방작용은 그 냉매의 순환방향에 따라 결정된다.
통상의 에어컨은 하나의 실외기에 하나의 실내기를 설치하는 것이 일반적이나, 최근에는 하나 또는 하나 이상의 실외기에 다양한 형태와 용량을 갖는 복수의 실내기를 연결하여 학교나 회사, 그리고 빌딩과 같이 분리된 공간이 다수개 존재하는 장소에 대하여 각각 냉방 또는 난방운전을 수행하는 멀티 에어컨(Multi-system air conditioner)에 대한 사용자의 요구가 증가하는 추세이다.
이러한 멀티 에어컨은 각각의 실내기가 설치된 장소의 환경적 특성의 변화에 따라 각 실내기마다 냉방 또는 난방요구능력이 변화한다. 따라서 이러한 능력변화에 따라 운전정지중인 실내기에 설치된 전동변의 개도를 미리 정해진 개도로 유지하고, 운전중인 실내기에 설치된 전동변은 운전상태에 따라 적절하게 개도를 조절하고 있으며, 이러한 방식으로는 대한민국 공개특허공보 제2003-0073358호가 있다.
그런데, 동 공보에 개시된 종래의 멀티 에어컨 시스템은 전체 실내기 중에서 일부 실내기만 가동되고 있을 때 전체 시스템의 운전상황을 고려하지 않고 운전정지중인 실내기의 전동변을 항상 일정한 개도로 유지하여 운전중인 실내기로 흐르는 냉매량이 적절하지 않은 경우 전체 시스템의 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
즉, 운전정지중인 실내기에 설치된 전동변의 개도가 지나치게 크면 운전정지중인 실내기로 많은 양의 냉매가 흐르고 상대적으로 운전중인 실내기로 흐르는 냉매의 양이 감소되어 시스템의 냉난방효율이 낮아지는 문제점이 있었다.
반대로, 운전정지중인 실내기에 설치된 전동변의 개도가 지나치게 작으면 운전정지중인 실내기로 냉매가 거의 흐를 수 없으므로 전체 냉매 중에서 일부 냉매가 운전정지중인 실내기의 실내열교환기에 정체되고(특히, 난방운전 시), 그에 따라 냉매유로를 순환하는 냉매량이 줄어들어 시스템의 전체적인 냉난방효율이 저하된다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 복수의 실내기 중에서 일부 실내기만 난방운전 시 운전정지중인 실내기의 전동변 개도를 제어하여 운전정지중인 실내기에 흐르는 냉매량을 조절함으로써 난방성능을 향상시킬 수 있는 멀티 에어컨 시스템의 운전방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 복수의 실내기와, 상기 복수의 실내기로 흐르는 냉매량을 조절하는 복수의 유량조절밸브를 가지는 멀티 에어컨 시스템의 제어방법에 있어서, 상기 복수의 실내기 중 일부 실내기가 운전정지 상태인지 판단하는 과정; 상기 일부 실내기가 운전정지 상태이면 운전정지 상태인 실내기의 열교환기 온도를 감지하여 온도변화를 측정하는 과정; 및 측정된 운전정지 실내기의 열교환기 온도변화에 따라 운전정지 실내기측 유량조절밸브의 개도를 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 복수의 실내기 중 일부 실내기가 난방운전 중인지 판단하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 온도변화는 시간경과에 따른 운전정지 실내기의 열교환기측 온도변화로, 소정시간 경과후의 열교환기 온도가 소정시간 경과전의 열교환기 온도보다 낮으면 상기 운전정지 실내기측 유량조절밸브의 개도를 증가시키고, 소정시간 경과후의 열교환기 온도가 소정시간 경과전의 열교환기 온도보다 높으면 상기 운전정지 실내기측 유량조절밸브의 개도를 감소시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 멀티 에어컨 시스템의 냉매 유로도로서, 냉매의 흐름방향에 따라 냉방 또는 난방을 수행할 수 있으며, 본 발명에서는 냉방싸이클을 중심으로 설명한다.
도 1에서, 본 발명의 멀티 에어컨 시스템은 통상의 냉매싸이클을 형성하는 하나의 실외기(10)와, 실외기(10)에 연결된 복수의 실내기(50)를 구비한다.
상기 실외기(10)는 냉매를 고온고압의 기체상태로 압축하는 압축기(12)와, 상기 압축기(12)에서 압축된 고온고압 기체냉매의 흐름방향을 운전모드(냉방 또는 난방)에 따라 조절하는 사방밸브(14)와, 상기 압축기(12)에서 압축된 고온고압의 기체냉매를 전달받아 실외공기와 열교환하는 실외열교환기(16)와, 상기 실외열교환 기(16)에서 열교환이 이루어지도록 실외팬모터(20)에 의해 실외공기를 강제 송풍시키는 실외팬(18)과, 냉매 유량을 조절하면서 열교환된 냉매를 감압 팽창시키는 유량조절밸브(22, EEV: Electronic Expansion Valve, 이하 실외 전동변이라 한다)를 포함한다.
상기 실외 전동변(22)은 그 개도에 따라 냉매의 과열도 및 과냉도를 조절하는 것이다.
상기 압축기(12)의 흡입측에는 압축기(12)에 유입되는 냉매를 완전 기체상태의 가스로 변환시키는 어큐뮬레이터(24)가 설치되고, 압축기(12)의 토출배관에는 압축기(12)에서 토출되는 냉매온도를 감지하는 토출온도센서(26)가 설치되는데, 상기 토출온도센서(26)는 압축기(12)의 토출배관뿐만 아니라 압축기(12)의 토출측 온도를 감지할 수 있는 임의의 위치에 설치될 수 있다.
상기 복수의 실내기(50)는 냉매를 전달받아 실내공기와 열교환하는 실내열교환기(52)와, 상기 실내열교환기(52)에서 열교환이 이루어지도록 실내팬모터(54)에 의해 실내공기를 강제 송풍시키는 실내팬(56)을 각각 포함한다.
또한, 상기 실내열교환기(52)에 연결된 배관 중에서 냉방운전 시 냉매가 흡입되는 입구측 배관에는 냉매를 팽창시키는 유량조절밸브(58, EEV: Electronic Expansion Valve, 이하 실내 전동변이라 한다)와, 실내열교환기(52)의 입구측 배관온도를 감지하는 실내열교환기 입구온도센서(62)가 설치된다.
상기 실내열교환기(52)에 연결된 배관 중에서 냉방운전 시 냉매가 배출되는 출구측 배관에는 냉매 흐름을 조절하는 냉매조절밸브(60)가 설치된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 멀티 에어컨 시스템의 제어 구성도로서, 실외기(10)는 도 1에 도시한 장치 외에 실외기(10)의 각 장치들을 제어하는 실외기 제어부(28)를 더 포함한다.
상기 복수의 실내기(50)는 각 실내기(50)의 장치들을 제어하는 실내기 제어부(64)를 더 포함한다.
한편, 본 발명에서는 실외기 제어부(28)와 실내기 제어부(64)를 별도로 구성한 것을 예로 들어 설명하였으나, 시스템의 사양 또는 설계 조건에 따라 실외기 제어부(28)와 실내기 제어부(64)를 일체로 구성할 수도 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 멀티 에어컨 시스템의 밸브제어방법의 동작과정 및 작용효과를 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 멀티 에어컨 시스템의 난방운전 시 정지 실내기의 밸브제어방법의 동작 흐름도이다.
실외기(10)에 전원이 공급되면, 실외기 제어부(28)는 각 실내기 제어부(64)와 데이터 통신을 하면서 각 실내기(50)의 운전상태를 확인하여 전체 실내기(50)가 모두 운전정지 상태인지를 판단한다(S100).
전체 실내기(50)가 모두 운전정지 상태이면 모든 실내기(50)의 실내 전동변(58)을 완전 개방하여 전체 냉매 유로에 압력평형이 이루어지도록 한다(S102).
그러나, 전체 실내기(50)가 모두 운전정지 상태가 아니면 멀티 에어컨 시스템이 난방운전 중인지를 판단하여(S110) 난방운전 중이 아니면 리턴하고, 난방운전 중이면 운전정지 상태인 실내기(50)가 있는지를 확인한다(S120).
운전정지 상태인 실내기(50)가 없으면 전체 실내기(50)가 모두 운전 중이므로 각 실내기(50)의 실내 전동변(58)을 정상제어하고(S122), 운전정지 상태인 실내기(50)가 있으면 멀티 에어컨 시스템의 운전용량이 변경되었는지를 판단한다(S130).
운전용량의 변경은 각 실내기(50)의 운전상태가 변하여 전체 시스템의 운전용량이 변하게 되는 경우로, 예를 들어 운전정지 상태이던 실내기(50)가 운전 시작되거나 운전 중이던 실내기(50)가 정지되는 경우이다.
운전용량의 변경이 있으면 운전정지 상태인 실내기(50)의 실내 전동변(58) 개도를 미리 설정된 개도로 초기화하고, 기준시간 타이머를 초기화한다(S132).
이때, 운전정지 상태인 실내기(50)의 실내 전동변(58) 초기 개도는 시스템에 따라 달라질 수 있으며, 실험에 의해 적절한 값을 선택한 후 실외기 제어부(28) 또는 실내기 제어부(64)에 미리 저장한다. 또한, 기준시간은 전체 시스템의 운전용량이 변경된 후 시스템이 안정화되는 시간을 고려하여 설정한 시간이다.
상기 단계S130에서 시스템의 운전용량이 변경되지 않았으면 기준시간이 경과하였는지를 판단하여(S140). 기준시간이 경과되지 않았으면 운전용량의 변경 후 시스템이 안정화되지 않은 것으로 판단하여 리턴한다.
기준시간이 경과하였으면 운전정지 상태인 실내기(50)의 입구온도센서(62)에서 운전정지 실내기(50)측 열교환기 입구온도(E1)를 감지하고(S150), 운전정지 실내기(50)측 실내열교환기(52)의 시간에 따른 온도변화를 측정하기 위해 소정시간(T1; 운전정지 상태인 실내기에 흐르는 냉매량을 조절하기 위해 기준시간이 경과하 는 순간부터 카운터한 최소시간, 약 1분)이 경과하였는지를 판단한다(S160).
소정시간(T1)이 경과하였으면 운전정지 상태인 실내기(50)의 입구온도센서(62)에서 소정시간(T1) 경과후의 운전정지 실내기(50)측 열교환기 입구온도(E2)를 감지하고(S170), 운전정지 실내기(50)측 실내열교환기(52)의 시간에 따른 온도변화를 측정하기 위해 소정시간(T2; 기준시간이 경과하는 순간부터 카운터한 최소시간, 약 2분)이 경과하였는지를 판단한다(S180).
소정시간(T2)이 경과하였으면 운전정지 상태인 실내기(50)의 입구온도센서(62)에서 소정시간(T2) 경과후의 운전정지 실내기(50)측 열교환기 입구온도(E3)를 감지한다(S190).
이후, 상기에서 감지된 운전정지 실내기(50)측 열교환기 입구온도 값(E1, E2, E3)을 비교하여 운전정지 상태인 실내기(50)의 실내 전동변(58) 개도를 제어하게 된다.
소정시간(T1) 후의 열교환기 입구온도(E2)가 기준시간 경과시점의 열교환기 입구온도(E1)보다 작은지를 판단하여(S200), 소정시간(T1) 후의 열교환기 입구온도(E2)가 기준시간 경과시점의 열교환기 입구온도(E1)보다 작지 않으면 운전정지 상태인 실내기(50)의 실내 전동변(58) 개도를 감소시킨다(S202).
즉, 운전정지 상태인 실내기(50)의 실내 전동변(58) 개도가 너무 크면 압축기(12)에서 토출된 고온고압의 냉매가 지나치게 많이 운전정지 상태인 실내기(50)의 실내열교환기(52)로 흐르게 되므로 실내열교환기(52)의 소정시간(T1) 경과 후 입구온도(E2)가 기준시간 경과시점의 입구온도(E1)보다 높아진다. 따라서 이러한 경우 실내 전동변(58)의 개도를 감소시켜 운전정지 상태인 실내기(50)의 실내열교환기(52)로 흐르는 냉매의 양을 줄이고, 운전중인 실내기(50)에 보다 많은 양의 냉매가 흐르도록 제어하는 것이다.
상기 단계S200에서 소정시간(T1) 후의 열교환기 입구온도(E2)가 기준시간 경과시점의 입구온도(E1)보다 작으면, 소정시간(T2) 후의 열교환기 입구온도(E3)가 소정시간(T1) 후의 열교환기 입구온도(E2)보다 작은지를 판단하여(S210), 소정시간(T2) 후의 열교환기 입구온도(E3)가 소정시간(T1) 후의 열교환기 입구온도(E2)보다 작지 않으면 운전정지 상태인 실내기(50)의 실내 전동변(58) 개도가 적절하다고 판단하여 설정된 실내 전동변(52)의 개도를 유지한다(S212).
그러나, 소정시간(T2) 후의 열교환기 입구온도(E3)가 소정시간(T1) 후의 열교환기 입구온도(E2)보다 작으면 운전정지 상태인 실내기(50)의 실내 전동변(58) 개도를 증가시킨다(S220).
즉, 운전정지 상태인 실내기(50)의 실내 전동변(52) 개도가 너무 작으면 냉매가 운전정지 상태인 실내기(50)의 실내열교환기(52)에 정체되면서 상 변화를 일으켜 실내열교환기(52)의 소정시간(T2) 경과후의 열교환기 입구온도(E3)가 기준시간 경과시점의 입구온도(E1)보다 낮아진다. 따라서 이러한 경우 실내 전동변(58)의 개도를 증가시켜 운전정지 상태인 실내기(50)의 실내열교환기(52)에 냉매가 정체되지 않도록 함으로써 냉매유로를 순환하는 냉매의 양이 많아지도록 한다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 실내열교환기 입구온도센서(62)를 실내열교환기(52)의 입구측(냉방운전시를 기준으로 함)에 설치한 것을 예로 들어 설명하였으 나, 운전정지 상태인 실내열교환기(52)로 흐르는 냉매량을 간접적으로 파악하기 위한 온도센서는 실내열교환기(52)의 출구(냉방운전시를 기준으로 함)에 연결된 배관, 실내열교환기(52), 기타 실내열교환기(52)의 주위에 설치하여도 본 발명과 동일한 목적 및 효과를 달성할 수 있으며, 이 경우 열교환기 입구온도 값(E1, E2, E3)을 다르게 설정할 수 있다.
상기에서 설명한 것은 본 발명에 의한 멀티 에어컨 시스템의 밸브제어방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
상기의 설명에서와 같이, 본 발명에 의한 멀티 에어컨 시스템의 밸브제어방법에 의하면, 복수의 실내기 중에서 일부 실내기만 난방운전 시 정지 실내기의 전동변 개도를 제어하여 정지 실내기에 냉매가 정체되거나 난방에 필요한 고압의 냉매가 정지 실내기로 과도하게 유입되는 것을 방지함으로써 난방성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 복수의 실내기와, 상기 복수의 실내기로 흐르는 냉매량을 조절하는 복수의 유량조절밸브를 가지는 멀티 에어컨 시스템의 제어방법에 있어서,
    상기 복수의 실내기 중 일부 실내기가 운전정지 상태인지 판단하는 과정;
    상기 일부 실내기가 운전정지 상태이면 운전정지 상태인 실내기의 열교환기 온도를 감지하여 온도변화를 측정하는 과정; 및
    측정된 운전정지 실내기의 열교환기 온도변화에 따라 운전정지 실내기측 유량조절밸브의 개도를 제어하는 과정을
    포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 에어컨 시스템의 밸브제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 실내기 중 일부 실내기가 난방운전 중인지 판단하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 에어컨 시스템의 밸브제어방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 온도변화는 시간경과에 따른 운전정지 실내기의 열교환기측 온도변화인 것을 특징으로 하는 멀티 에어컨 시스템의 밸브제어방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    소정시간 경과후의 열교환기 온도가 소정시간 경과전의 열교환기 온도보다 낮으면 상기 운전정지 실내기측 유량조절밸브의 개도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 멀티 에어컨 시스템의 밸브제어방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    소정시간 경과후의 열교환기 온도가 소정시간 경과전의 열교환기 온도보다 높으면 상기 운전정지 실내기측 유량조절밸브의 개도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 멀티 에어컨 시스템의 밸브제어방법.
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