KR100657801B1

KR100657801B1 - 공기 조화기의 제어 방법

Info

Publication number: KR100657801B1
Application number: KR1020040070638A
Authority: KR
Inventors: 신정수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-09-04
Filing date: 2004-09-04
Publication date: 2006-12-15
Also published as: KR20060021760A

Abstract

공기 조화기의 제어 방법을 개시한다. 본 발명은 다수의 실내기를 구비하고 동시 냉난방이 가능한 멀티 시스템 공기 조화기에 있어서 운전 모드 전환을 위한 밸브의 개폐를 최소화하고, 냉매의 압평형 및 압축기 기동 시간을 단축시킴으로써 보다 효율적인 냉난방 운전이 가능하도록 하는데 그 목적이 있다. 이와 같은 목적의 본 발명에 따른 공기 조화기의 제어 방법은, 적어도 하나의 실외기와, 실외기에 연결되는 다수의 실내기를 구비하는 공기 조화기의 제어 방법에 있어서, 각각의 실내기에서 요구하는 냉난방 능력에 따라 주냉방 운전과 주난방 운전 가운데 어느 하나로 운전하고, 실외기의 냉방 능력 또는 난방 능력이 부족하다고 판단되면 주냉방 운전과 주난방 운전을 상호 전환한다.

Description

공기 조화기의 제어 방법{A METHOD OF CONTROLLONG AN AIR CONDITIONER}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 주냉방 운전 상태를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 주난방 운전 상태를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 방법을 나타낸 순서도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 실외기

20a, 20b, 20c, 20d : 제 1 내지 제 4 실내기

30 : 냉난방 전환기

31a, 31b, 31c, 31d : 제 1 내지 제 4 난방 밸브

32a, 32b, 32c, 32d : 제 1 내지 제 4 냉방 밸브

37a, 37b, 37c, 37d : 제 1 내지 제 4온도 센서

본 발명은 공기 조화기의 제어 방법에 관한 것으로, 특히 다수의 실내기를 구비하고 동시 냉난방이 가능한 멀티 시스템 공기 조화기의 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 멀티 시스템 공기 조화기는 적어도 하나의 실외기에 다수의 실내기가 병렬 연결되는 구조를 갖는다. 이 실외기와 다수의 실내기들은 통신선과 전원선을 통해 전기적으로 연결되고, 또 많은 수의 냉매 배관과 이 냉매 배관에 설치되는 다수의 밸브들을 구비한다.

즉, 실외기에 마련되는 압축기의 토출 측에는 사방 밸브가 마련되어 있어 냉방 능력이 더 많이 요구되는 주냉방 운전과 난방 능력이 더 많이 요구되는 주난방 운전 사이의 전환을 수행한다. 또한 각각의 실내기마다 냉방 선택용 밸브와 난방 선택용 밸브가 마련되어 있다.

따라서 이와 같은 냉난방 겸용 멀티 시스템 공기 조화기의 경우, 실내기의 수가 많을수록 각각의 실내기에서 냉방 또는 난방 운전 사이의 전환을 위해 냉/난방 선택용 밸브의 동작 역시 빈번해진다.

뿐만 아니라, 압축기의 정지 후 재 가동시 냉매 배관의 압평형에 소요되는 시간과 압평형 이후 압축기 기동 시간 동안은 냉난방이 이루어지지 않기 때문에 사용자의 불편을 초래한다.

본 발명은 다수의 실내기를 구비하고 동시 냉난방이 가능한 멀티 시스템 공기 조화기에 있어서 운전 모드 전환을 위한 밸브의 개폐를 최소화하고, 냉매의 압 평형 및 압축기 기동 시간을 단축시킴으로써 보다 효율적인 냉난방 운전이 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적의 본 발명에 따른 공기 조화기의 제어 방법은, 압축기가 구비되는 적어도 하나의 실외기와, 적어도 하나의 실외기에 연결되는 다수의 실내기와, 적어도 하나의 실외기와 다수의 실내기 사이의 냉매 유로 상에 마련되어 적어도 하나의 실외기에 구비되는 압축기와 다수의 실내기들 사이의 냉매 유동 방향을 전환함으로써 다수의 실내기 각각에서 냉방 운전과 난방 운전 가운데 어느 하나가 선택적으로 이루어지도록 하는 냉난방 전환기를 포함하는 공기 조화기의 제어 방법에 있어서, 압축기의 토출 측과 다수의 실내기들 각각의 입구 사이의 냉매 유로를 고압 구간으로 정의하고, 다수의 실내기들 각각의 출구와 압축기의 흡입 측 사이의 냉매 유로를 저압 구간으로 정의하며; 각각의 실내기에서 요구하는 냉난방 능력에 따라 난방 용량의 합보다 냉방 용량의 합이 더 큰 주냉방 운전과, 냉방 용량의 합보다 난방 용량의 합이 더 큰 주난방 운전 가운데 어느 하나로 운전하도록 냉난방 전환기를 제어하고; 고압 구간과 저압 구간 각각에서의 냉매의 온도와 압력 가운데 적어도 어느 하나의 변화에 응답하여 주냉방 운전과 주난방 운전이 상호 전환되도록 냉난방 전환기를 제어한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 바람직한 실시예를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 주냉방 운전 상태를 나타낸 도면이다. 도1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 에어컨 시스템은 실외기(10)와, 이 실외기(10)에 병렬 연결되는 제1 내지 제4실내기(20a, 20b, 20c, 20d), 각 실내기(20a, 20b, 20c, 20d)의 운전 모드를 냉방 모드 또는 난방 모드로 전환시켜 주기 위한 냉난방 전환기(30)를 포함한다.

실외기(10)는 압축기(11)에서 토출된 냉매의 흐름 방향을 결정하는 사방 밸브(12)와, 이 실외기(10)로 유입된 실외 공기에 의해 열 교환을 수행하는 실외 열 교환기(13), 냉매를 팽창시키는 실외 전동 밸브(14), 기체 상태와 액체 상태의 냉매를 서로 분리하기 위한 리시버(15) 및 어큐뮬레이터(16)를 구비하고, 각 실내기(20a, 20b, 20c, 20d)와 실외기(10)는 고압 가스관(17), 저압 가스관(18) 및 고압 액관(19)을 통해 냉매를 전달한다.

또한, 실외기(10)에서는 저압 가스관(18)이 어큐뮬레이터(16)를 통해 압축기(11)의 흡입측에 접속되고, 실외 열 교환기(13)와 실외 전동 밸브(14)는 직렬로 접속되며, 실외 전동 밸브(14)에 고압 액관(19)이 리시버(15)를 통해 접속되어 있다. 또한 실외 전동 밸브(14)에는 유량 조정 밸브로서 기능하는 바이패스 밸브(41a)가 역류 방지 밸브(41b)와 함께 병렬로 접속되어 냉방 운전시에는 실외 열교환기(13)로부터 나온 액 냉매가 바이패스 밸브(41a) 및 역류 방지 밸브(41b)를 통과하여 실외 전동 밸브(14)를 우회하도록 할 수 있으며, 난방 운전시에는 바이패스 밸브(41a)가 폐쇄되어 냉매가 실외 전동 밸브(14)를 통과할 수 있도록 한다.

사방 밸브(12)와 고압 액관(19) 사이에는 고압 가스관(17)에서 분기된 고압 분기관(42)이 있으며, 고압 분기관(42)에는 개폐밸브로서 기능하는 주 냉방용 전자 밸브(43a)와, 고압 가스관(42)측으로부터의 냉매의 역류를 방지하는 역류 방지 밸브(43b)가 설치되어 있다. 또한, 사방 밸브(12)와 고압 액관(19)의 사이에는 냉매의 역류를 방지하는 다른 역류 방지 밸브(44)가 설치되어 있다.

한편, 제 1 내지 제 4 실내기(20a, 20b, 20c, 20d)는 제 1 내지 제 4실내 열 교환기(21a, 21b, 21c, 21d)와, 제 1 내지 제 4 실내 열 교환기(21a, 21b, 21c, 21d)에 직렬 연결된 제 1 내지 제 4 실내 전동 밸브(22a, 22b, 22c, 22d)와, 각 실내기(20a, 20b, 20c, 20d)와 냉난방 전환기(30) 사이에 설치된 제1 내지 제 4 온도 센서(37a, 37b, 37c, 37d)를 포함한다.

냉난방 전환기(30)는 고압 가스관(17)에서 분기된 제 1 내지 제 4고압 가스 분기관(33a, 33b, 33c, 33d)에 설치된 제 1 내지 제 4 난방 밸브(31a, 31b, 31c, 31d)와, 저압 가스관(18)에서 분기된 제 1 내지 제 4 저압 가스 분기관(34a, 34b, 34c, 34d)에 설치된 제1내지 제4냉방 밸브(32a, 32b, 32c, 32d)를 포함한다. 또한, 제 1 난방 밸브 및 냉방 밸브 세트는 제 1 실내 열 교환기(20a)와 연결된 제 1냉매 배관(35a)에 연결되며, 제 2 내지 제 4 난방 밸브 및 냉방 밸브 세트는 순차적으로 제 2 내지 제 4냉매 배관(35b, 35c, 35d)에 연결된다.

도 1에서, 사방 밸브(12)와 주 냉방용 전자 밸브(43a)는 주냉방 운전을 수행하도록 유로가 형성되어 있다. 즉 압축기(11)에서 토출되는 냉매가 실외 열 교환기(13)를 통해 응축되어 냉방을 필요로 하는 실내기에 공급된다. 동시에 주 냉방용 전자 밸브(43a)를 통해 고온 고압의 냉매가 난방을 필요로 하는 실내기로 공급되어 난방이 이루어질 수 있도록 한다. 이처럼, 압축기(11)에서 토출되는 고온의 냉매와 실외 열 교환기(13)를 통해 응축된 저온의 냉매가 모두 실내기(20a, 20b, 20c, 20d)에 공급되지만, 각 실내기에서는 현재 요구되는 운전(냉방 또는 난방)에 따라 제 1 내지 제 4 난방 밸브(31a, 31b, 31c, 31d)와 제 1 내지 제 4 냉방 밸브(32a, 32b, 32c, 32d) 가운데 어느 하나를 개방하여 냉방 또는 난방을 수행하게 된다.

고압 구간인 압축기(11)의 토출 측에는 고압측 압력 센서(152)가 설치되어 압축기(11)에서 토출되는 냉매의 압력을 측정한다. 또 저압 구간인 압축기(11)의 흡입 측에는 저압측 압력 센서(150)가 설치되어 압축기(11)로 흡입되는 저압 구간의 냉매의 압력을 측정한다.압밸브(43a)는 주냉방 운전을 수행하도록 유로가 형성되어 있다. 즉 압축기(11)에서 토출되는 냉매가 직접 실내기(20a, 20b 20c, 20d)에 공급되어 난방을 필요로 하는 실내기에서 난방을 수행할 수 있도록 한다. 난방을 필요로 하는 실내기에서 난방에 이용된 저온의 냉매는 냉방을 필요로 하는 실내기로 공급되어 냉방이 이루어질 수 있도록 한다. 이처럼, 압축기(11)에서 토출되는 고온의 냉매와 실외 열 교환기(13)를 통해 응축된 저온의 냉매가 모두 실내기(20a, 20b, 20c, 20d)에 공급되지만, 각 실내기에서는 현재 요구되는 운전(냉방 또는 난방)에 따라 제 1 내지 제 4 난방 밸브(31a, 31b, 31c, 31d)와 제 1 내지 제 4 냉방 밸브(32a, 32b, 32c, 32d) 가운데 어느 하나를 개방하여 냉방 또는 난방을 수행하게 된다.

삭제

도 1과 도 2에서 압력 센서(150, 152) 대신 온도 센서를 채용하여 고압측 냉매의 온도와 저압측 냉매의 온도를 측정하여 냉매의 온도를 기준으로 주냉방 운전과 주난방 운전 사이의 상호 전환을 제어할 수도 있다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 시스템 공기 조화기에서는 설정 온도 도달에 따른 실내기의 오프나 사용자에 의한 실내기의 강제 오프, 각각의 실내기에서의 냉/난방 운전 상호 전환 등의 조건보다 우선하여 냉매 배관의 고압측 압력과 저압측 압력의 변화에 따라 주냉방 운전과 주난방 운전을 상호 전환함으로써 사방 밸브(12)나 제 1 내지 제 4 난방 밸브(31a, 31b, 31c, 31d)와 제 1 내지 제 4 냉방 밸브(32a, 32b, 32c, 32d)의 불필요한 개폐를 최소화하는데, 이와 같은 제어 방법을 도 3에 나타내었다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 압축기(11)가 기동하기 전에 사용자가 요구하는 각 실내기의 냉방 또는 난방 용량의 상대적인 크기에 따라 주냉방 운전과 주난방 운전 여부가 결정된다(302). 즉 공기 조화기의 초기 기동 시 각각의 실내기에서 필요로 하는 운전 모드가 냉방을 더 많이 필요로 하거나 동일하면 주냉방 운전을 실시하고, 반대로 난방을 더 많이 필요로 하면 주난방 운전을 실시한다(304).

주냉방 운전의 경우, 사방 밸브(12)를 도 1과 같이 제어하여 냉매의 유로가 실외 열 교환기(13)와 주냉방 전자 밸브(43a)로 형성되도록 한 다음 압축기(11)를 기동한다(306).

이와 같이, 주냉방 운전 도중 일정 시간(예를 들면 5분) 이상 냉매관의 고압측 압력이 미리 설정된 고압측 설정 압력 이하로 내려가거나 또는 사용자의 요구에 따라 강력 난방이 선택되었는지를 확인한다(308). 만약 일정 시간 이상 냉매관의 고압측 압력이 미리 설정된 고압측 설정 압력(예를 들면 15kg/cm²) 이하로 내려가거나 또는 사용자의 요구에 따라 강력 난방이 선택된 경우에는 사방 밸브(12)를 도 2와 같이 제어하여 냉매의 유로를 전환함으로써 주난방 운전으로 전환한다(310). 특히 사용자의 요구에 따라 강력 난방이 선택된 경우에는 압축기(11)의 능력을 10% 정도 증가시켜 보다 강력한 난방이 이루어질 수 있도록 한다.

이와는 반대로, 주난방 운전의 경우, 사방 밸브(12)를 도 2와 같이 제어하여 냉매의 유로가 실내기로 직접 형성되도록 한 다음 압축기(11)를 기동한다(312).

이와 같이, 주난방 운전 도중 일정 시간(예를 들면 5분) 동안 냉매관의 저압측 압력이 미리 설정된 저압측 설정 압력을 초과하거나 또는 사용자의 요구에 따라 강력 냉방이 선택되었는지를 확인한다(314). 만약 냉매관의 저압측 압력이 일정 시간 동안 미리 설정된 저압측 설정 압력(예를 들면 5.5kg/cm²)을 초과하거나 또는 사용자의 요구에 따라 강력 냉방이 선택된 경우에는 사방 밸브(12)를 도 1과 같이 제어하여 냉매의 유로를 전환함으로써 주냉방 운전으로 전환한다(316). 특히 사용자의 요구에 따라 강력 냉방이 선택된 경우에는 압축기(11)의 능력을 10% 정도 증가시켜 보다 강력한 냉방이 이루어질 수 있도록 한다.

이와 같이, 냉난방 겸용 멀티 시스템 공기 조화기의 제어 방법에 따르면, 고압측 냉매 압력과 저압측 냉매 압력의 이상 변화가 발생하거나 사용자가 강력 냉난방을 희망하는 경우에만 주냉방과 주난방 사이의 모드 전환이 이루어지도록 함으로써, 설정 온도 도달에 따른 일부 실내기의 자동 오프나 사용자에 의한 일부 실내기의 오프 등에 기인한 사방 밸브와 냉난방 밸브 등의 빈번한 개폐를 방지한다.

이와 같은 제어를 통해 주냉방 또는 주난방 운전이 최대한 지속적으로 이루어지고, 이 때문에 냉매 압평형 소요 시간 및 압축기 기동 시간 중에도 정상적인 냉난방이 가능하며, 밸브 개폐에 따른 불필요한 소음이 크게 감소하는 효과를 제공한다.

Claims

압축기가 구비되는 적어도 하나의 실외기와, 상기 적어도 하나의 실외기에 연결되는 다수의 실내기와, 상기 적어도 하나의 실외기와 상기 다수의 실내기 사이의 냉매 유로 상에 마련되어 상기 적어도 하나의 실외기에 구비되는 상기 압축기와 상기 다수의 실내기들 사이의 냉매 유동 방향을 전환함으로써 상기 다수의 실내기 각각에서 냉방 운전과 난방 운전 가운데 어느 하나가 선택적으로 이루어지도록 하는 냉난방 전환기를 포함하는 공기 조화기의 제어 방법에 있어서,

상기 압축기의 토출 측과 상기 다수의 실내기들 각각의 입구 사이의 냉매 유로를 고압 구간으로 정의하고, 상기 다수의 실내기들 각각의 출구와 상기 압축기의 흡입 측 사이의 냉매 유로를 저압 구간으로 정의하며;

상기 각각의 실내기에서 요구하는 냉난방 능력에 따라 난방 용량의 합보다 냉방 용량의 합이 더 큰 주냉방 운전과, 냉방 용량의 합보다 난방 용량의 합이 더 큰 주난방 운전 가운데 어느 하나로 운전하도록 상기 냉난방 전환기를 제어하고;

상기 고압 구간과 상기 저압 구간 각각에서의 냉매의 온도와 압력 가운데 적어도 어느 하나의 변화에 응답하여 상기 주냉방 운전과 상기 주난방 운전이 상호 전환되도록 상기 냉난방 전환기를 제어하는 공기 조화기의 제어 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 주냉방 운전 시 상기 압축기의 토출 냉매가 상기 적어도 하나의 실외기에 구비되는 실외 열교환기와 상기 다수의 실내기에 모두 공급되도록 상기 냉난방 전환기를 제어하며;

상기 주난방 운전 시 상기 압축기의 토출 냉매가 상기 실내기에 먼저 공급되도록 상기 냉난방 전환기를 제어하는 공기 조화기의 제어 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 주냉방 운전 시 상기 고압 구간의 냉매 압력이 미리 설정된 고압측 설정 압력보다 낮으면 상기 주난방 운전으로 전환하고, 상기 주난방 운전 시 상기 저압 구간의 냉매 압력이 미리 설정된 저압측 설정 압력보다 높으면 상기 주냉방 운전으로 전환하는 공기 조화기의 제어 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 주냉방 운전 시 상기 고압 구간의 냉매 온도가 미리 설정된 고압측 설정 온도보다 낮으면 상기 주난방 운전으로 전환하고, 상기 주난방 운전 시 상기 저압 구간의 냉매 온도가 미리 설정된 저압측 설정 온도보다 높으면 상기 주냉방 운전으로 전환하는 공기 조화기의 제어 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 주냉방 운전 중에 사용자의 요구에 의해 강력 난방 운전이 필요할 때 상기 주냉방 운전에서 상기 주난방 운전으로 전환하되 상기 압축기의 능력을 더 증가시키고;

상기 주난방 운전 중에 사용자의 요구에 의해 강력 냉방 운전이 필요할 때 상기 주난방 운전에서 상기 주냉방 운전으로 전환하되 상기 압축기의 능력을 더 증가시키는 공기 조화기의 제어 방법.