KR100667097B1 - 멀티형 공기조화기의 운전방법 - Google Patents

멀티형 공기조화기의 운전방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 멀티형 공기조화기의 운전방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 난방운전시, 실내기의 연결대수를 판단하여 최대연결대수보다 적으면, 각 전동팽창밸브의 초기개도량을 최대연결대수일 때의 초기개도량보다 증가시킴으로서 각 실내기의 응축압력이 고압으로 상승하는 것을 미연에 방지할 수 있는 난방효율이 떨어지는 것을 방지한다.
이를 위해 본 발명은 난방운전시 실외기에 연결된 실내기의 연결대수를 판단하고, 판단된 실내기 연결대수에 상응하는 초기개도량을 결정하고, 결정된 초기개도량에 기초하여 전동팽창밸브의 개도를 조절한다.

Description

멀티형 공기조화기의 운전방법{OPERATION METHOD FOR MULTI TYPE AIR CONDITIONER}
도 1은 본 발명이 적용되는 다배관 멀티형 공기조화기의 냉매사이클도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멀티형 공기조화기에 제어블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 멀티형 공기조화기의 운전방법에 대한 제어흐름도이다.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*
10 : 실외기 11 : 압축기
13 : 실외열교환기 14 : 실외팬
15 : 전동팽창밸브 16 : 실외온도센서
20 : 실내기 21 : 실내열교환기
22 : 실내팬 23 : 입구온도센서
24 : 출구온도센서 25 : 실내온도센서
30 : 실내제어부 40 : 실외제어부
본 발명은 멀티형 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내기의 연결대수가 줄어들더라도 능동적으로 운전할 수 있는 멀티형 공기조화기의 운전방법에 관한 것이다.
일반적으로, 멀티형 공기조화기는 하나의 실외기와 다수의 실내기를 포함한다. 실외기는 압축기, 사방향 밸브, 실외 열교환기, 실외팬, 그리고, 전동팽창밸브가 구비하고, 각 실내기는 실내 열교환기과 실내팬을 구비한다. 이러한 압축기, 사방향 밸브, 실외 열교환기, 전동팽창밸브 및 각각의 실내 열교환기는 냉매사이클을 형성하도록 연결되어 있다. 전동팽창밸브는 실외 열교환기와 각 실내 열교환기 사이의 냉매관에 마련되어 있다.
이러한 멀티형 공기조화기의 난방운전시, 압축기 기동 후 일정시간 동안 운전실내기측 전동팽창밸브의 초기개도량을 유지한 후 실외측 과열도 제어(압축기의 흡입온도와 실외 열교환기의 입구온도차를 1℃로 제어)를 통하여 개도를 조절하여 실내를 난방시킨다. 이때, 정지측 실내기로 소량의 냉매를 흐르게 하여 정지측 실내기에 냉매가 정체되지 않도록 함과 동시에 순환 냉매를 확보한다.
통상 멀티형 공기조화기의 냉방운전시에는 실외 열교환기가 응축기로 사용되므로, 실내기의 연결대수에 관계없이 응축기의 면적과 내체적이 일정하다. 하지만, 난방운전시에는 실내열교환기가 응축기로 사용되므로, 실내기의 면적과 내체적은 연결된 실내기의 대수에 따라 변한다. 즉, 일반적인 난방운전시, 정지실내기로 일정부분의 냉매가 흐르고 있고, 운전실내기의 체적에 과냉된 냉매가 존재하므로, 응축기 체적은 변화가 없다고 볼 수 있다. 하지만, 실내기의 연결대수가 줄어들면(일 예로, 4실로 설계된 시스템에서 실내기를 2~3개만 연결시킨 경우), 냉매의 저장공간이 줄어들고, 정지실내기측 전동팽창밸브의 숫자도 줄어들어 전체적인 교축장치의 개도량이 줄어드는 효과로 인해 전체적인 시스템계의 체적도 줄어드는 결과가 된다.
그러나, 종래에는 각 전동팽창밸브의 개도가 실내기의 연결대수가 최대연결대수일 때를 기준으로 초기개도량이 고정 설정된다.
따라서, 종래에는 실내기의 연결대수가 최대연결개수보다 적게 연결되었음에도 불구하고, 각 전동팽창밸브의 초기개도량이 최대연결대수에 맞게 고정 설정되어 있으므로, 응축기의 체적과 전체 전동팽창밸브의 개도량의 합이 줄어들게 된다.
이로 인해, 종래에는 실내기의 응축압력이 상대적으로 고압으로 형성되어 난방과부하를 발생시킴으로서 난방효율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 난방운전시, 실내기의 연결대수가 줄어든 원인으로 인해 실내기의 응축압력이 고압으로 상승하는 것을 미연에 방지할 수 있는 멀티형 공기조화기의 운전방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 멀티형 공기조화기의 운전방법은 실외기에 연결된 복수의 실내기로 유입되는 냉매량을 조절하는 복수의 전동팽창밸브를 구비하는 멀티형 공기조화기의 운전방법에 있어서, 난방운전시 상기 실외기에 연결된 실내기의 연결대수를 판단하고, 상기 판단된 실내기 연결대수에 상응하는 초기개도량을 결정하고, 상기 결정된 초기개도량에 기초하여 상기 복수의 전동팽창밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 판단된 실내기 연결대수가 상기 최대연결대수에 대비하여 줄어들수록 상기 초기개도량이 증가하도록 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 실외기에 연결된 각 실내기의 냉매응축온도를 검출하고, 상기 검출된 냉매응축온도 중 어느 하나라도 실외팬 오프를 위해 미리 설정된 온도에 도달하면, 실외팬을 오프시키고, 상기 실외팬 온을 위해 미리 설정된 온도에 도달하면 다시 온 시키는 것을 더 특징으로 한다.
상기 실외팬과 연동하여 실내팬을 온 또는 오프시키는 것을 특징으로 한다.
실외온도와 실내온도를 검출하고, 상기 실내온도와 실외온도 각각에 대하여 미리 설정된 온도이상이면, 상기 결정된 초기개도량에 기초하여 상기 복수의 전동팽창밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명이 적용되는 멀티형 공기조화기는 실외기와, 이 실외기에 연결된 다수 개의 실내기를 구비한다. 일예로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 실외기에 4개의 실내기(20)가 연결된 형태를 취한다.
실외기(10)는 압축기(11), 4방향밸브(12), 실외열교환기(13), 실외팬(14), 그리고, 전동팽창밸브(15)를 포함한다. 실내기(20)는 여러 개가 병렬로 배치되며, 각 실내기(20)는 실내열교환기(21)와 실내팬(22)을 포함한다.
실외기(10)와 실내기(20)의 각각의 구성요소는 냉매관에 의해 순차적으로 연결되어 압축기(11), 4방향밸브(12), 실외열교환기(13), 전동팽창밸브(15), 그리고, 실내열교환기(21)로 이루어지는 냉매회로를 구성한다.
여기서, 실내열교환기(21)는 난방운전시에는 응축기로 냉방운전시에는 증발기로 작동한다. 이와는 반대로 실외열교환기(13)는 난방운전시에는 증발기로 냉방운전시에는 응축기로 작동한다.
압축기(11)는 증발기로 동작하는 열교환기로부터 저온저압의 냉매를 흡입하여 고온고압으로 압축시킨다. 이 압축기(11)는 압축능력이 일정한 고정능력 압축기일 수 있고, 회전수를 변화시켜 압축능력을 가변시키는 가변능력 압축기일 수 있다.
전동팽창밸브(15)는 실외열교환기(13)와 실내열교환기(21)사이에 설치되어 냉매가 용이하게 증발 또는 응축될 수 있도록 팽창시킨다.
4방향밸브(12)는 압축기(11)에서 토출되는 고온고압의 냉매가 난방운전시에는 실내열교환기(21)로, 냉방운전시에는 실외열교환기(13)로 이송되도록 절환된다.
냉매회로의 냉매관 중, 압축기(11)의 토출측과 전동팽창밸브를 연결하는 냉매관은 압축기(11)에서 토출된 고압 냉매의 흐름을 안내하는 고압관이고, 전동팽창밸브의 출구측과 압축기(11)의 흡입측을 연결하는 냉매관은 전동팽창밸브에 의해 팽창된 저압 냉매의 흐름을 안내하는 저압관이다. 실내열교환기(21)는 고압관의 중도에 설치되고, 실외열교환기(21)는 저압관의 중도에 설치된다.
따라서, 난방운전시에는 실선 화살표 방향과 같이, 압축기(11)에서 유출된 고온고압의 냉매는 4방향 밸브(12), 실내 열교환기(21), 전동팽창밸브(15), 실외 열교환기(13), 다시 압축기(11)로 구성되는 냉매회로로 순환되어 실내를 난방시킨다.
참고로, 도면부호 23은 난방운전시 응축기로 작동하는 실내열교환기(21)의 입구측 배관에 설치되는 입구온도센서이고, 24는 출구측 배관에 설치되는 출구온도센서이다. 또한, 도면부호 25는 실내온도센서이고, 16은 실외온도센서이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멀티형 공기조화기에 대한 제어블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 도면부호 50은 실외기(10)의 실외제어부(40)에 연결된 상용교류전원을 나타내고 있다.
실외제어부(40)는 마이크로컴퓨터와 그 주변회로를 포함하고, 실외기(10)의 전체제어를 수행한다. 실외제어부(40)는 전동팽창밸브(15), 4방향밸브(12), 실외팬(FM)(14), 실외온도센서(16), 압축기(C)(11)와 접속되어 있다. 압축기(C)(11)가 고정능력 압축기가 아니고, 회전수 가변 가능한 능력가변 압축기인 경우에는 압축기의 회전수 가변을 위해 출력주파수를 제어하는 인버터회로(60)와 압축기의 회전주파수를 검출하는 주파수검출센서(17)와 접속된다. 이때, 인터버회로(60)는 상용교류전원(50)에 의해 공급된 전압을 정류하고, 실외제어부(40)로부터의 명령에 따라 정류된 전압을 미리 설정된 주파수의 전압레벨로 변환한다. 이 인터버회로(60)의 출력은 구동전력으로서 압축기(C)(11)에 공급된다.
각 실내기(20)는 실내제어부(30)를 포함한다. 실내제어부(30)는 마이크로컴 퓨터와 그 주변회로를 포함하고, 실내기(20)의 전체제어를 수행한다.
실내제어부(30)는 실내온도센서(25), 실내열교환기(21)의 입구측에 마련된 입구온도센서(23), 실내열교환기(21)의 출구측에 마련된 출구온도센서(24), 실내팬(FM)(22)과 접속되어 있다. 실내제어부(30)는 실외제어부(40)에 통신라인을 통해 접속되어 있다.
이하에서는 도 2에서의 동작을 살펴보기로 한다.
실외제어부(40)는 각각의 실내기(20)로부터의 난방운전 동작명령에 따라 압축기(10)에서 토출된 냉매의 흐름이 4방향밸브(11), 실내열교환기(21), 전동팽창밸브(15), 실외열교환기(13), 다시 압축기(11) 흡입측으로 형성되도록 제어한다. 이에 따라, 난방동작이 수행된다.
각각의 실내제어부(30)는 리모컨을 통한 사용자 명령과, 실내온도센서(25)의 실내온도를 실외제어부(40)로 전송한다.
또한, 실외제어부(40)는 난방운전에 따라 4방향밸브(12)를 전환시킴과 동시에, 실내제어부(30)로부터의 제어신호 및 상술한 각종 센서의 검출결과에 기초하여, 전동팽창밸브(15), 실외팬(FM)(14), 압축기(C)(11)의 회전수를 제어한다. 이때, 실외제어부(40)는 각 실내제어부(30)에서 요구된 요구능력의 합계에 따라 압축기(11)의 능력(인버터회로의 출력주파수)을 제어한다.
또한, 실외제어부(40)는 각 실내기(20)에 대응하고 있는 전동팽창밸브(15)의 개도정도를 제어하여 실내기(20)의 공조능력을 조정한다. 이때, 실외제어부(40)는 전동팽창밸브(15)의 개도를 예를 들면 481스텝(제어스텝은, 0～480)의 범위에서 제 어한다. 이때, 스텝 0은 전동팽창밸브의 완전폐쇄상태이고, 스텝 480은 완전개방상태이다.
한편, 실외제어부(40)는 난방운전시, 실외기(10)에 연결된 실내기(20)의 연결대수를 판단하고, 판단된 실내기(20)의 연결대수가 최대연결개수보다 적으면, 각 전동팽창밸브(15)의 초기개도량을 실내기 연결대수에 맞게 결정한다. 그리고, 실외제어부(40)는 결정된 초기개도량에 기초하여 각 전동팽창밸브(15)의 개도를 조절한다. 이때, 실내기(20)의 연결대수가 최대연결대수일 때를 기준으로 실내기(20)의 연결대수가 줄어들수록 전동팽창밸브(15)의 개도량이 증가되는 방향으로 초기개도량을 결정함으로서 각 실내기(20)의 응축압력이 상대적으로 고압으로 상승하는 것을 미연에 방지하게 된다. 이로 인해, 난방효율이 떨어지는 것을 방지한다.
또한, 실내기(20)의 연결대수가 최대연결대수보다 줄어든 상태에서 연결된 실내기 전체가 운전하지 않고, 일부의 실내기(20)는 정지하고, 나머지 실내기(20)는 운전하는 경우에는 운전실내기측 및 정지실내기측 전동팽창밸브(15)의 초기개도를 최대연결대수가 연결된 경우보다 모두 증가시키되, 운전실내기측 전동팽창밸브(15)의 초기개도 증가폭이 정지실내기측 전동팽창밸브(15)의 초기개도 증가폭보다 적게 하여 난방효율이 떨어지는 최대한 방지한다.
한편, 상기한 실내기(20)의 연결대수에 따라 전동팽창밸브(15)의 초기개도를 조절함과 함께 실외팬(14)와 이에 연동하여 작동되는 실내팬(22)을 작동시키게 되면, 난방효율의 저하를 방지할 수 있다. 즉, 난방운전시 실외팬(14)을 정지시키면 저압과 고압이 같이 하강하는 효과가 있으므로, 기존에는 실외팬(14)과 실내팬(22) 을 지속적으로 온 시키는 방식 대신에, 본 발명에서는 운전실내기 냉매응축온도(실내열교환기의 입구온도와 출구온도의 평균온도) 중 어느 하나라도 미리 설정된 온도에 도달하면 실외팬(14)과 실내팬(22)을 오프시키는 방식을 채용하여 실외팬(14)과 실내팬(22)이 냉매응축온도가 너무 높아지면 오프되고, 이로부터 소정수준이하로 낮아지면 다시 온시킴으로서 각 전동팽창밸브(15)의 초기개도량을 조절하는 방식과 함께 사용하게 되면, 운전실내기(20)의 응축압력이 고압으로 상승하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 실내기(20)의 연결대수가 줄어들면 실내기(20)의 응축압력이 상대적으로 고압으로 형성되어 난방과부하를 발생시키기 때문에 난방효율이 떨어진다. 이때, 상기한 압축기(11)가 회전수 가변 가능한 인버터 타입의 가변능력 압축기이고, 이 압축기(11)가 저주파수영역대에서 운전하는 상태에서 실내온도와 실외온도가 높은 상태인 경우에는 저주파수영역대에서는 고주파수 영역 대에 비하여 압축기의 사용영역이 제한되므로, 지나친 난방과부하에 의해 압축기(11)의 보호 제어를 유발하여 시스템이 정지할 수 있는 문제가 있을 수 있다.
이러한 문제해결에 있어서, 상술한 전동팽창밸브(15)의 초기개도 조절 및 실외팬(14)과 실내팬(22)의 병용제어를 이용함으로서 주파수영역대에서 압축기(11)가 운전하는 경우, 사용가능압력으로 판단되는 시점에서는 실외팬(14)을 온시키고, 사용가능압력을 벗어나는 시점에서는 실외팬(22)을 오프시켜 압축기의 안전을 위한 보호 제어 전에 능동적으로 제어할 수 있어 시스템의 신뢰성을 향상시키는 데 더욱 효과적이다.
이하에서는 설명의 편의상 1개의 실외기(10)에 4개의 실내기(10)가 연결된 멀티형 공기조화기를 대상으로 실내기(10)의 연결대수에 따라 전동팽창밸브의 초기개도를 조절하는 방식에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
도 3을 살펴보면, 먼저, 단계 S100에서 실외제어부(40)는 운전모드가 난방운전모드인지를 판단한다.
판단결과 난방운전이면, 단계 S101에서 실외제어부(40)는 실외기에 연결된 실내기(20)의 연결대수를 확인할 수 있도록 딥스위치에 설정된 정보를 읽어들인다.
그리고, 단계 S102에서 실외제어부(40)는 딥스위치로부터 설정된 정보를 읽어들여 확인한 실내기(20)의 연결대수가 실외기에 연결 가능한 최대연결대수(4대)보다 적은지를 판단한다.
단계 S102의 판단결과 실내기(20)의 연결대수가 4개이면, 단계 S103에서 실외제어부(40)는 각 전동팽창밸브(15)의 초기개도를 미리 설정된 개도(A)로 설정한다.
한편, 단계 S102의 판단결과 실내기(20)의 연결대수가 4개보다 적으면, 단계 S104에서 실외제어부(40)는 실내기(20)의 연결대수가 3대인지를 판단한다. 만약, 3대이면, 단계 S105에서 실외제어부(40)는 초기개도를 실내기(20)의 연결대수가 4대(최대연결대수)인 경우 설정된 초기개도(A)보다 개도를 증가시키도록 미리 설정된 제1개도(A+a)(a는 양의 상수)로 결정한다.
한편, 단계 S106의 판단결과 실내기(20)의 연결대수가 2대이면, 초기개도를 미리 설정된 제1개도(A+a)보다 증가된 개도를 갖도록 미리 설정된 제2개도(A+a+b) 로 결정한다. 만약, 단계 S106의 판단결과 실내기(20)의 연결대수가 1대이면, 초기개도를 미리 설정된 제2개도(A+a+b)보다 증가된 개도를 갖도록 미리 설정된 제3개도(A+a+b)로 결정한다.
그런 후 단계 S109에서 실외제어부(40)는 각각의 실내기(20) 연결대수에 맞게 결정된 초기개도로 각 전동팽창밸브(15)의 초기개도를 조절한다.
이 후 단계 S110에서 실외제어부(40)는 압축기(11)와 실외팬(14), 실내팬(22) 등을 작동시켜 난방운전을 수행하게 된다.
이때, 상술한 바와 같이, 각 실내기(20)의 냉매응축온도를 검출하여 어느 하나의 냉매응축온도라도 팬오프를 위해 미리 설정된 온도에 도달하면, 실외팬(14)과 실내팬(22)을 오프시키고, 어느 하나의 냉매응축온도가 다시 소정온도까지 낮아지면, 실외팬(14)과 실내팬(22)을 다시 온시킨다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 난방운전시, 실내기의 연결대수를 판단하여 최대연결대수보다 적으면, 각 전동팽창밸브의 초기개도량을 최대연결대수일 때의 초기개도량보다 증가시킴으로서 각 실내기의 응축압력이 고압으로 상승하는 것을 미연에 방지할 수 있는 난방효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 압축기의 보호 제어로 인한 시스템 정지를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 실내기 연결대수에 따라 전동팽창밸브의 초기개도량을 능동 적으로 제어함으로서 시스템의 안정속도를 높이고, 최적제어를 구현할 수 있어 시스템의 전체적인 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 실외기에 연결된 복수의 실내기로 유입되는 냉매량을 조절하는 복수의 전동팽창밸브를 구비하는 멀티형 공기조화기의 운전방법에 있어서,
    난방운전시 상기 실외기에 연결된 실내기의 연결대수를 판단하는 단계와,
    상기 판단된 실내기 연결대수가 최대연결대수이면, 상기 복수의 전동팽창밸브의 초기개도량을 제1개도량으로 결정하고, 최대연결대수 미만이면, 상기 복수의 전동팽창밸브의 초기개도량을 상기 제1개도량보다 증가된 개도값을 갖는 제2개도값으로 결정하는 단계와,
    상기 결정된 초기개도량에 기초하여 상기 복수의 전동팽창밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기의 운전방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 판단된 실내기 연결대수가 최대연결대수 미만이면, 상기 실내기의 연결대수가 최대연결대수일 때를 기준으로 상기 실내기의 연결대수가 줄어들수록 상기 복수의 전동팽창밸브의 초기개도량이 증가하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기의 운전방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 실외기에 연결된 각 실내기의 냉매응축온도를 검출하고, 상기 검출된 냉매응축온도 중 어느 하나라도 실외팬 오프를 위해 미리 설정된 온도에 도달하면, 실외팬을 오프시키고, 상기 실외팬 온을 위해 미리 설정된 온도에 도달하면 다시 온 시키는 것을 더 특징으로 하는 멀티형 공기조화기의 운전방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 실외팬과 연동하여 실내팬을 온 또는 오프시키는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기의 운전방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 판단된 실내기의 연결대수가 최대연결대수 미만이고, 일부의 실내기는 정지하고, 나머지 실내기가 운전하는 경우, 운전실내기측 전동팽창밸브의 초기개도량 증가폭이 정지실내기측 전동팽창밸브의 초기개도량 증가폭보다 적도록 상기 복수의 전동팽창밸브의 초기개도량을 결정하는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기의 운전방법.
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