KR100689899B1

KR100689899B1 - 공기조화기의 용량 제어장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR100689899B1
Application number: KR1020040117923A
Authority: KR
Inventors: 진동식; 김석균; 김영완; 김순곤
Original assignee: 위니아만도 주식회사
Priority date: 2004-12-31
Filing date: 2004-12-31
Publication date: 2007-03-08
Also published as: KR20060078324A

Abstract

본 발명은 공기조화기의 용량 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 2개의 제1,제2압축기와 다수개의 실내기를 구비하는 공기조화기의 냉매유로에 압축기 입출력단의 압력평형을 위해 사방으로 절환되는 사방절환부재와 솔레노이드밸브를 구비하여 제1,제2압축기로 100%,60%,40%등과 같이, 연속적인 3단 용량제어로 압축능력을 향상시켜 가변 운전이 용이하도록 하여 획기적으로 에너지를 절감하도록 할 뿐만 아니라 다수개의 실내기의 부하용량에 즉각적으로 대응되며 압축기의 압력 불균형을 신속하게 치유하므로 제1,제2압축기의 마모를 방지할 수 있는 이점이 있다.

멀티에어컨, 용량제어, 사방밸브, 균압, 압력평형, 솔레노이드밸브

Description

공기조화기의 용량 제어장치 및 그 제어방법 {A Device For Controlling The Capacity And Controlling Method Thereof}

도 1은 종래의 제1,제2압축기와 제1,제2실내기를 도입한 공기조화기의 구성도이고,

도 2는 일반적인 제1,제2압축기의 용량 제어방법을 보인 도면이고,

도 3은 본 발명에 따른 제1,제2압축기와 제1,제2실내기를 도입한 공기조화기의 구성도이며,

도 4는 본 발명에 따른 제1,제2압축기를 모두 작동하는 상태의 흐름도이고,

도 5는 본 발명에 따른 제1압축기만 작동하는 상태의 도면이고,

도 6은 본 발명에 따른 제2압축기만 작동하는 상태의 도면이며,

도 7은 본 발명에 따른 공기조화기의 용량 제어장치 구성도이고,

도 8은 본 발명에 따른 기동운전 제어에 의한 동작흐름도이고,

도 9는 본 발명에 따른 100% 기동운전 제어에 의한 동작흐름도이고,

도 10은 본 발명에 따른 60% 기동운전 제어에 의한 동작흐름도이고,

도 11은 본 발명에 따른 40% 기동운전 제어에 의한 동작흐름도이고,

도 12는 본 발명에 따른 정상운전 제어과정에 의한 동작흐름도이고,

도 13은 본 발명에 따른 40%에서 60% 용량제어에 의한 동작흐름도이고,

도 14는 본 발명에 따른 60%에서 100% 용량제어에 의한 동작흐름도이고,

도 15는 본 발명에 따른 40%에서 100% 용량제어에 의한 동작흐름도이고,

도 16은 본 발명에 따른 100%에서 60% 용량제어에 의한 동작흐름도이고,

도 17은 본 발명에 따른 60%에서 40% 용량제어에 의한 동작흐름도이고,

도 18은 본 발명에 따른 100%에서 40% 용량제어에 의한 동작흐름도이고,

도 19는 본 발명에 따른 정지운전 제어에 의한 동작흐름도이며,

도 20은 본 발명에 따른 여러 가지 운전조건에 의한 능력 및 소비전력의 변화를 보인 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

A : 인도어장치 B : 아웃도어장치

102 : 증발기 104 : 제1흡입관

106 : 제2흡입관 112 : 제1압축기

114 : 제2압축기 116 : 저압연결관

116a : 분기관 118 : 제1토출관

120 : 제2토출관 122 : 사방절환부재

124 : 솔레노이드밸브 126 : 첵크밸브

128 : 응축기 140 : 제어부

142 : 신호입력부 150 : 안전장치

PAC : 제1실내기 RAC : 제2실내기

본 발명은 다수개의 실내기와 복수개의 압축기를 채택한 공기조화기에 관한 것으로서, 특히, 2개의 제1,제2압축기와 다수개의 실내기를 구비하는 공기조화기의 냉매유로에 압축기 입출력단의 압력평형을 위해 사방으로 절환되는 사방절환부재와 솔레노이드밸브를 구비하여 제1,제2압축기로 100%,60%,40%등과 같이, 연속적인 3단 용량제어로 압축능력을 향상시켜 가변 운전이 용이하도록 하여 획기적으로 에너지를 절감하도록 할 뿐만 아니라 다수개의 실내기의 부하용량에 즉각적으로 대응되며 압축기의 압력 불균형을 신속하게 치유하므로 제1,제2압축기의 마모를 방지하는 공기조화기의 용량 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는 모터가 구동되는 실외열교환기로 냉매를 고압으로 압축하여 액화시키고, 이 고압으로 응축된 냉매를 관의 직경이 작은 관으로 이동시키면서 실내열교환기에서 냉매를 순간적으로 기화시켜 증발시키므로 온도를 강하시켜 냉기를 발생하고, 이때 발생된 냉기를 실내로 토출시키므로 냉방을 수행하게 된다.

그리고, 실내열교환기에서 열을 흡수하면서 기화된 냉매는 압축기에서 실외열교환기로 이동하여 응축되어 액화되면서 열을 외부로 방출하여 상기한 과정을 거 쳐 지속적으로 냉방을 수행하게 된다.

도 1은 종래의 제1,제2압축기와 제1,제2실내기를 도입한 공기조화기의 구성도이고, 도 2는 일반적인 제1,제2압축기의 용량 제어방법을 보인 도면이다.

종래의 제1,제2압축기와 제1,제2실내기를 구비한 공기조화기의 구성은, 실외에 설치되는 아웃도어장치(B)로서, 냉매를 고온고압으로 압축시키도록 하는 제1,제2압축기(12)(14)와; 상기 제1,제2압축기(12)(14)의 압축되어진 냉매를 이송하도록 하는 제1,제2토출관(16)(18)과; 상기 제1,제2토출관(16)(18)에 설치되어져 이송하는 냉매가 역류되는 것을 방지하도록 하는 제1,제2첵크밸브(20)(22)와; 상기 제1,제2첵크밸브(20(22)를 통하여 이송하여 온 냉매를 저온고압 상태로 응축하도록 하는 응축기(24)와; 상기 응축기(24)에서 응축된 냉매를 선택적으로 제 1실내기(PAC)(2)로 이송하기 위한 제 1선택밸브(8)와; 상기 응축기(24)에서 응축된 냉매를 선택적으로 제 2실내기(RAC)(2)로 이송하기 위한 제 2선택밸브(10)로 이루어진다.

또한, 실내에 설치되는 인도어장치(A)로써 제 1실내기(PAC)(2)와 제 2실내기(RAC)(2) 각각에 상기 응축기(24)를 통하여 이송하는 냉매를 급속하게 팽창하여 저온저압상태로 만드는 팽창밸브(26)와; 상기 팽창밸브(26)에서 팽창냉매에서 실내의 열기를 흡수하여 냉기를 배출하도록 하는 고온저압 상태의 증발기(2)와; 상기 증발기(2)에서 증발된 냉매를 분기시켜 주는 제1,제2흡입관(4)(6)으로 이루어진다.

이때, 제 2실내기(RAC)(2)의 팽창밸브(26)는 아웃도어장치(A)의 제 2선택밸브(10) 이전에 설치될 수도 있다.

상기 제1압축기(12)는 냉매의 총용량이 100%라고 할 때, 총냉매 용량의 40%를 압축할 수 있는 압축능력을 갖고 있고, 제2압축기(14)는 총 냉매 용량의 60%를 압축할 수 있는 압축능력을 갖고 있도록 설치된다.

상기한 종래의 공기조화기를 사용하는 상태를 살펴보면, 먼저, 사용자가 100%를 요구하는 구동을 수행하게 되면, 상기 제1,제2압축기(12)(14)가 동시에 구동하여 제1,제2흡입관(4)(6)으로 흡입된 냉매를 제1,제2토출관(16)(18)으로 토출하여 이동하도록 한다.

그리고, 상기 제1,제2첵크밸브(20)(22)에서 역류가 방지된 상태로 응축기(24)에서 응축되고 팽창밸브(26)와 증발기(2)를 거쳐서 실내에서 냉기를 공급하게된다.

한편, 공기조화기를 절전을 위한 모드를 작동하면, 상기 제1,제2압축기(12)(14) 중에 선택적으로 하나만이 작동되어져서 냉기를 약하게 공급하도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 자동운전 모드로 작동하는 경우에는 제 1실내기와 제 2실내기의 부하용량에 따라 제1,제2압축기의 구동제어 하게 된다.

즉, 제 1실내기에서의 부하용량(DT) = 실내온도(RT) - 에어콘설정온도(ST)로 정의되고 마찬가지로 제 2실내기에서의 부하용량(DT) = 실내온도(RT) - 에어콘설정온도(ST)로 정의되어 제 1실내기와 제 2실내기의 부하용량(DT)의 합에 의해서 설정된다.

만약, 부하용량(DT)이 설정값1(DTS1) 이상 상승하게 되면, 100% 운전으로 판 단하여 제1,제2압축기(12)(14)를 모두 구동하고, 부하용량(DT)이, 설정값1(DTS1)과 설정값2(DTS2) 사이에 있게 되면, 제2압축기(14)만을 구동하게 되고, 부하용량(DT)이, 설정값2(DTS2)과 설정값3(DTS3) 사이에 있게 되면, 제1압축기(12)만을 구동하게 된다.

이러한 제어과정을 거쳐서 부하용량(DT)을 최소화하여 실내온도(RT)를 적절하게 유지하게 되는 것이다.

그러나, 종래의 다단 멀티 공기조화기는, 제1,제2압축기(12)(14)의 기동시에 과다한 전류를 사용하게 되어 압축기의 기동 및 정지상태가 지속적으로 반복함에 따라 에너지 소비 효율이 현저하게 저하되는 문제점을 지닌다.

그리고, 제1,제2압축기(12)(14)과 첵크밸브(20)(22)사이의 제1,제2토출관(16)(18) 사이에는 고압이 작용하고 있고, 제1,제2압축기(12)(14)의 토출단 제1,제2흡입관(4)(6)에는 저압이 작용하므로 압력평형이 유지되지 않는 상황에서 정지된 제1,제2압축기(12)(14)가 작동하는 경우, 제1,제2압축기(12)(14)의 기동에 상당한 어려움이 따른다. 따라서, 정지한 압축기가 작동하기 위한 균압에 필요한 시간이 필요하므로 압축기를 즉각적으로 작동하지 못하는 문제점을 지닌다.

또한, 상기 다수의 압축기를 사용하는 공기조화시스템은, 빈번하게 압축기의 운전/정지를 반복하여 작동하여 에너지의 효율을 증대하는 것으로서, 압축기의 작동시에 압력차이로 인한 액백현상이 발생하므로 빈번한 압축기의 운전/정지로 인하여 압축기의 마모를 초래하여 압축기의 신뢰성을 저하시키는 문제점을 지닌다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 2개의 제1,제2압축기와 다수개의 실내기를 구비하는 공기조화기의 냉매유로에 압축기 입출력단의 압력평형을 위해 사방으로 절환되는 사방절환부재와 솔레노이드밸브를 구비하여 제1,제2압축기로 100%,60%,40%등과 같이, 연속적인 3단 용량제어로 압축능력을 향상시켜 가변 운전이 용이하도록 하여 획기적으로 에너지를 절감하도록 할 뿐만 아니라 다수개의 실내기의 부하용량에 즉각적으로 대응되며 압축기의 압력 불균형을 신속하게 치유하므로 제1,제2압축기의 마모를 방지하는 공기조화기의 용량 제어장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 의한 공기조화기의 용량 제어장치는 제1,제2압축기와 다수개의 실내기가 구비되어져 연속적인 가변능력을 발휘하는 공기조화기에 있어서, 상기 제1,제2압축기에 냉매를 흡입하기 위하여 증발기에서 이송관을 통하여 이송하는 냉매를 분기하는 제1,제2흡입관과; 상기 제1,제2압축기에서 압축되는 냉매를 응축기로 공급하도록 하는 제1,제2토출관과; 상기 제 2토출관에서 제 1토출관으로 냉매가 역류되는 것을 방지하기 위한 첵크밸브와; 상기 제1,제2토출관과 상기 이송관 사이에 연결되어져 상기 제1,제2압축기의 흡입단에 가하여지는 고압을 토출단에 형성되는 저압으로 소통하여 균압을 유지하도록 하는 바이패스회로로 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 바이패스회로는 상기 제1토출관과 상기 이송관 사이로 연결되어져 상기 제1압축기 흡입단의 고압을 저압으로 균압시켜주는 저압연결관과; 상기 저압연결관에 설치되어져 냉매의 이송을 단속하는 솔레노이드밸브와; 상기 제2토출관에서 상기 저압연결관으로 연결되어지는 분기관과; 상기 제2토출관과 분기관의 교차지점에 설치되어져 냉매의 이송을 개폐하여 상기 제2압축기 흡입단의 고압을 저압으로 균압시켜주는 사방절환부재로 이루어진다.

그리고, 상기 제1,제2압축기, 사방절환부재 및 솔레노이드밸브를 각각 제어하도록 하는 제어부를 형성하고, 상기 제어부에 제어신호를 입력하는 신호입력부를 구비하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 사방절환부재는, 상기 제2토출관과 분기관을 각각 개폐하는 삼방밸브 또는 사방밸브인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 공기조화기의 용량 제어장치에 의한 공기조화기의 용량 제어방법은 제1,제2압축기와 다수개의 실내기가 구비되어져서 연속적인 가변능력을 발휘하는 공기조화기의 압력 제어방법에 있어서, 신호입력부에 원하는 운전을 입력하여 제어부에서 운전모드를 선택하도록 하는 제 1단계와; 상기 제 1단계 후에 제1,제2압축기를 선택적으로 기동하여 최고용량, 중간용량, 최하용량 운전중에 어느 하나의 기동운전을 수행하는 제 2단계와; 상기 제 2단계 후에 제어부에서 안전장치의 작동 여부를 판단하여 이상이 있는 경우, 정지운전모드로 진입하고, 그렇지 않은 경우, 기동운전을 종료하고 정상운전모드로 진입하는 제 3단계와; 상기 제 3단계 후에 다수개의 실내기에 의한 부하용량에 대한 제1,제2압축기의 부하를 제어부에서 판단한 후, 부하증가운전, 부하감소운전, 부하유지운전 및 정지운전 중에 어느 하나의 정상운전모드를 선택하여 운전하는 제 4단계와; 상기 제 4단계 후에 안전장치의 작동여부를 판단하여 이상이 있는 경우, 정지운전모드로 진입하고, 그렇지 않은 경우, 정상운전모드를 지속적으로 진행하는 제 5단계와; 상기 제 5단계 후에 신호입력부에서 정지신호를 입력하여 제어부에 수신된 경우 또는 상기 안전장치에서 이상이 감지되어져 정지운전모드로 진입한 경우를 판단하여 제1,제2압축기를 정지하도록 하는 제 6단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 기동운전단계 중에 제1,제2압축기를 모두 기동하는 최고용량인 100% 기동운전단계는, 상기 솔레노이드밸브를 개방하여 제1토출관과 저압연결관을 연결하여 저압으로 균압하고, 사방절환부재를 ON하여 제2토출관을 분기관로 연결하여 저압으로 균압하는 제 7단계와; 상기 제 7단계 후에 상기 제1압축기를 작동하는 제 8단계와; 상기 제 8단계 후에 솔레노이드밸브를 차단하는 제 9단계와; 상기 제 9단계 후에 제2압축기를 작동하고, 사방절환부재를 OFF하는 제 10단계로 이루어진다.

그리고, 상기 기동운전단계 중에 제2압축기만을 기동하는 중간용량인 60% 기동운전단계는, 상기 사방절환부재를 ON하여 제2토출관을 분기관으로 연결하여 저압으로 균압하는 제 11단계와; 상기 제 11단계 후에 상기 사방절환부재를 OFF하여 제2토출관을 응축기로 연결하는 제 12단계와; 상기 제 12단계 후에 상기 제2압축기만을 가동하는 제 13단계로 이루어진다.

그리고, 상기 기동운전단계 중에 제1압축기만을 기동하는 최하용량인 40% 기동운전단계는, 상기 솔레노이드밸브를 개방하여 제1토출관과 저압연결관을 연결하여 저압으로 균압하고, 사방절환부재를 ON하여 제2토출관을 분기관으로 연결하여 저압으로 균압하는 제 14단계와; 상기 제 14단계 후에 상기 제1압축기를 작동하는 제 15단계와; 상기 제 15단계 후에 솔레노이드밸브를 차단하는 제 16단계로 이루어진다.

그리고, 상기 정상운전단계에서 부하를 증가시키는 부하증가운전단계 중에서 최하용량인 40%용량에서 중간용량인 60%용량으로 증가시키는 운전은, 상기 제1압축기가 작동중인 상태에서 상기 제2압축기를 작동하는 제 17단계와; 상기 제17단계 후에 상기 사방절환부재를 OFF하여 상기 제1토출관을 응축기로 연결하는 제 18단계와; 상기 제 18단계 후에 상기 제1압축기를 정지하는 제 19단계와; 상기 19단계 후에 상기 솔레노이드밸브를 작동하여 제1토출관을 저압연결관으로 연결하여 저압으로 균압시키고 일정시간 지난 후에 상기 솔레노이드밸브를 차단하는 제 20단계로 이루어진다.

그리고, 상기 정상운전단계에서 부하를 증가시키는 부하증가운전단계 중에서 중간용량인 60%용량에서 최고용량인 100%용량으로 증가시키는 운전은, 상기 제2압축기가 작동중인 상태에서 상기 솔레노이드밸브를 작동하여 제1토출관을 저압연결관으로 연결하여 저압으로 균압시키는 제 21단계와; 상기 제 21단계 후에 상기 제1압축기를 작동하는 제 22단계와; 상기 제 22단계 후에 상기 솔레노이드밸브를 차단하는 제 23단계로 이루어진다.

그리고, 상기 정상운전단계에서 부하를 증가시키는 부하증가운전단계 중에서 최하용량인 40%용량에서 최고용량인 100%용량으로 증가시키는 운전은, 상기 제1압축기가 작동중인 상태에서 상기 제2압축기를 작동하는 제 24단계와; 상기 제 24단계 후에 상기 사방절환부재를 OFF하여 상기 제2토출관을 응축기로 연결하는 제 25단계로 이루어진다.

그리고, 상기 정상운전단계에서 부하를 감소시키는 부하감소운전단계 중에서 최고용량인 100%용량에서 중간용량인 60%용량으로 감소시키는 운전은, 상기 제1,2압축기 모두 작동중인 상태에서 상기 제1압축기를 정지하는 제 26단계와; 상기 제 26단계 후에 상기 솔레노이드밸브를 개방하여 제1토출관과 저압연결관을 연결하여 저압으로 균압하는 제 27단계와; 상기 제 27단계 후에 솔레노이드밸브를 차단하는 제 28단계로 이루어진다.

그리고, 상기 정상운전단계에서 부하를 감소시키는 부하감소운전단계 중에서 중간용량인 60%용량에서 최하용량인 40%용량으로 감소시키는 운전은, 상기 제2압축기가 작동중인 상태에서 상기 솔레노이드밸브를 개방하여 제1토출관과 저압연결관을 연결하여 저압으로 균압하는 제 29단계와; 상기 제 29단계 후에 상기 제1압축기를 작동하는 제 30단계와; 상기 제 30단계 후에 상기 솔레노이드밸브를 차단하는 제 31단계와; 상기 제 31단계 후에 상기 사방절환부재를 ON하여 제2토출관과 분기관을 연결하여 저압으로 균압한 후, 상기 제2압축기를 정지하는 제 32단계로 이루어진다.

그리고, 상기 정상운전단계에서 부하를 감소시키는 부하감소운전단계 중에서 최고용량인 100%용량에서 최하용량인 40%용량으로 감소시키는 운전은, 상기 제1,제2압축기 모두 작동중인 상태에서 상기 사방절환부재를 ON하여 제2토출관과 분기관를 연결하여 저압으로 균압하는 제 33단계와; 상기 제 33단계 후에 상기 제2압축기를 정지하는 제 34단계로 이루어진다.

상기 제1,제2압축기를 정지하는 단계 중에서 최하용량인 40%운전 후에 정지하는 경우에는, 상기 사방절환부재를 먼저 OFF하여 제2토출관을 응축기로 연결한 후, 상기 제1압축기를 정지하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명 하도록 한다.

또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시된 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 제1,제2압축기와 제1,제2실내기를 도입한 공기조화기의 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 제1,제2압축기를 모두 작동하는 상태의 흐름도이고, 도 5는 본 발명에 따른 제1압축기만 작동하는 상태의 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 제2압축기만 작동하는 상태의 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 공기조화기의 용량 제어장치 구성도이고, 도 8은 본 발명에 따른 기동운전 제어에 의한 동작흐름도이다.

본 발명의 공기조화기의 용량 제어장치의 구성은, 제1,제2압축기(112)(114)와 제1,제2실내기(PAC)(RAC)(102)가 구비되어져서 연속적인 가변능력을 발휘하는 공기조화기에 있어서, 상기 제1,제2압축기(112)(114)에 냉매를 흡입하기 위하여 증발기(102)에서 이송관(103)을 통하여 이송하는 냉매를 분기하는 제1,제2흡입관(104)(106)과; 상기 제1,제2압축기(112)(114)에서 압축되는 냉매를 응축기(128)로 공급하도록 하는 제1,제2토출관(118)(120)과; 상기 제 2토출관(120)에서 제 1토출관(118)으로 냉매가 역류되는 것을 방지하기 위한 첵크밸브(126)와; 상기 제1,제2토출관(118)(120)과 상기 이송관(103) 사이에 연결되어져 상기 제1,제2압축기(112)(114)의 흡입단에 가하여지는 고압을 토출단에 형성되는 저압으로 소통하여 균압을 유지하도록 하는 바이패스회로(C)로 구성된다.

이때 상기 제1압축기(112)는 냉매의 총용량이 100%라고 할 때, 총냉매 용량의 40%를 압축할 수 있는 압축능력을 갖고 있고, 제2압축기(114)는 총 냉매 용량의 60%를 압축할 수 있는 압축능력을 갖고 있도록 설치된다.

이와 같은 압축기의 용량은 필요에 따라 배분된 것으로써 다른 비율로 배분할 수도 있다.

그리고, 상기 바이패스회로(C)는, 상기 제1토출관(118)과 상기 이송관(103)사이로 연결되어져 상기 제1압축기(112) 흡입단의 고압을 저압으로 균압시켜주는 저압연결관(116)과; 상기 저압연결관(116)에 설치되어져 냉매의 이송을 단속하는 솔레노이드밸브(124)와; 상기 제2토출관(120)에서 상기 저압연결관(116)으로 연결되어지는 분기관(116a)과; 상기 제2토출관(120)과 분기관(116a)의 교차지점에 설치되어져 냉매의 이송을 개폐하여 상기 제2압축기(114) 흡입단의 고압을 저압으로 균압시켜주는 사방절환부재(122)로 이루어진다.

그리고, 상기 제1,제2압축기(112)(114), 사방절환부재(122) 및 솔레노이드밸브(124)를 각각 제어하도록 하는 제어부(140)를 형성하고, 상기 제어부(140)에 제어신호를 입력하는 신호입력부(142)를 구비하여 이루어진다.

그리고, 상기 사방절환부재(122)는, 상기 제2토출관(120)과 분기관(116a)을 각각 개폐하는 삼방밸브 또는 사방밸브를 사용하도록 한다.
위에서 미설명 부호 8, 10은 응축기(128)에서 응축된 냉매를 선택적으로 제1실내기(PAC)와 제2실내기(RAC)(102)로 각각 이송하기 위한 제1선택밸브(8)과 제2선택밸브(10)이다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명에 따른 공기조화기의 용량 제어방법을 살펴보도록 한다.

도 7 및 도8에 도시된 바와 같이, 신호입력부(142)에 원하는 운전을 입력하여 해당 운전에 따라 제1,제2실내기(PAC)(RAC)(102)에서의 부하용량을 제어부(142)에서 판단한 후 제어부(142)에서 운전모드를 선택하도록 한다.(S10)

그리고, 상기 단계 후에 제1,제2압축기(112)(114)를 선택적으로 기동하여 최고용량, 중간용량, 최하용량 운전중에 어느 하나의 기동운전을 수행한다.(S20)

이 때, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 기동운전단계(S20)중에 제1,제2압축기(112)(114)를 모두 기동하는 최고용량인 100% 기동운전단계(S110)는, 상기 솔레노이드밸브(124)를 개방하여 제1토출관(118)과 저압연결관(116)을 연결하여 저압으로 균압하도록 한다.(S111)

그리고, 상기 사방절환부재(122)를 ON하여 제2토출관(120)을 분기관(116a)로 연결하여 저압으로 균압하도록 한다.(S112)

그리고, 상기 단계 후에 상기 제1압축기(112)를 작동하고, 상기 솔레노이드밸브(124)를 차단하도록 한다.(S113)(S114)

그리고, 상기 단계 후에 제2압축기(114)를 작동하고, 사방절환부재(122)를 OFF하도록 한다.(S115)(S116)

또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 기동운전단계(S20)중에 제2압축기(114)만을 기동하는 중간용량인 예를 들어 60% 기동운전단계(S120)는, 상기 사방절환부재(122)를 ON하여 제2토출관(120)을 분기관(116a)으로 연결하여 저압으로 균압하도록 한다.(S121)

상기 단계 후에 상기 사방절환부재(122)를 OFF하여 제2토출관(120)을 응축기(128)로 연결하고, 상기 제2압축기(123)만을 가동하도록 한다.(S122)(S123)

그리고, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 기동운전단계(S20)중에 제1압축기(112)만을 기동하는 최하용량인 예를들어 40% 기동운전단계(S130)는, 상기 솔레노이드밸브(124)를 개방하여 제1토출관(118)과 저압연결관(116)을 연결하여 저압으로 균압하고, 사방절환부재(122)를 ON하여 제2토출관(120)을 분기관(116a)으로 연결하여 저압으로 균압하도록 한다.(S131)(S132)

그리고, 상기 제1압축기(112)를 작동하고, 상기 단계 후에 솔레노이드밸브(124)를 차단한다.(S133)(S134)

그리고, 도 8에서 도시된 바와 같이, 상기 단계 후에 제어부(140)에서 안전장치(150)의 작동 여부를 판단하여 이상이 있는 경우, 정지운전모드(S40)로 진입하고, 그렇지 않은 경우, 기동운전을 종료하고 정상운전모드로 진입하도록 한다.(S30)(S40)

한편, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 단계 후에 다수개의 실내기에 의한 부하용량에 대한 제1,제2압축기(112)(114)의 부하를 제어부(140)에서 판단한 후, 부하증가운전, 부하감소운전, 부하유지운전 및 정지운전 중에 어느 하나의 정상운전모드를 선택하여 운전하도록 한다.(S60)(S70)

이 때, 상기 정상운전단계(S70)에서 부하를 증가시키는 부하증가운전단계(S140)중에서 최하용량인 40%용량에서 중간용량인 60%용량으로 증가시키는 운전은, 상기 제1압축기(112)가 작동중인 상태에서 상기 제2압축기(114)를 작동하도록 한다.(S141)

그리고, 상기 사방절환부재(122)를 OFF하여 상기 제1토출관(120)을 응축기(128)로 연결하고, 상기 제1압축기(112)를 정지하도록 한다.(S142)(S143)

그리고, 상기 단계 후에 상기 솔레노이드밸브(124)를 작동하여 제1토출관(118)을 저압연결관(116)으로 연결하여 저압으로 균압시키고 일정시간 지난 후에 상기 솔레노이드밸브(124)를 차단한다.(S144)(S145)

도 14에 도시된 바와 같이, 상기 정상운전단계(S70)에서 부하를 증가시키는 부하증가운전단계(S140)중에서 중간용량인 60%용량에서 최고용량인 100%용량으로 증가시키는 운전은, 상기 제2압축기(114)가 작동중인 상태에서 상기 솔레노이드밸브(124)를 작동하여 제1토출관(118)을 저압연결관(116)으로 연결하여 저압으로 균압시킨다.(S146)

그리고, 상기 제1압축기(112)를 작동하고, 상기 솔레노이드밸브(124)를 차단하도록 한다.(S147)(S148)

도 15에 도시된 바와 같이, 상기 정상운전단계(S70)에서 부하를 증가시키는 부하증가운전단계(S140)중에서 최하용량인 40%용량에서 최고용량인 100%용량으로 증가시키는 운전은, 상기 제1압축기(112)가 작동중인 상태에서 상기 제2압축기(114)를 작동하고, 상기 사방절환부재(122)를 OFF하여 상기 제2토출관(120)을 응축기(128)로 연결한다.(S149)(S150)

도 16에 도시된 바와 같이, 상기 정상운전단계(S70)에서 부하를 감소시키는 부하감소운전단계(S160)중에서 최고용량인 100%용량에서 중간용량인 60%용량으로 감소시키는 운전은, 상기 제1,2압축기(112)(114) 모두 작동중인 상태에서 상기 제1압축기(112)를 정지한다.(S161)

그리고, 상기 솔레노이드밸브(124)를 개방하여 제1토출관(118)과 저압연결관(116)을 연결하여 저압으로 균압하고, 상기 솔레노이드밸브(124)를 차단한다.(S162)(S163)

도 17에 도시된 바와 같이, 상기 정상운전단계(S70)에서 부하를 감소시키는 부하감소운전단계(S160)중에서 중간용량인 60%용량에서 최하용량인 40%용량으로 감소시키는 운전은, 상기 제2압축기(114)가 작동중인 상태에서 상기 솔레노이드밸브(124)를 개방하여 제1토출관(118)과 저압연결관(116)을 연결하여 저압으로 균압한다.(S164)

그리고, 상기 제1압축기(112)를 작동하고, 상기 솔레노이드밸브(124)를 차단한다.(S166)

그리고, 상기 사방절환부재(122)를 ON하여 제2토출관(120)과 분기관(116a)을 연결하여 저압으로 균압한 후, 상기 제2압축기(114)를 정지한다.(S167)(S168)

도 18에 도시된 바와 같이, 상기 정상운전단계(S70)에서 부하를 감소시키는 부하감소운전단계(S160)중에서 최고용량인 100%용량에서 최하용량인 40%용량으로 감소시키는 운전은, 상기 제1,제2압축기(114) 모두 작동중인 상태에서 상기 사방절환부재(122)를 ON하여 제2토출관(120)과 분기관(116a)을 연결하여 저압으로 균압하고, 상기 제2압축기(114)를 정지한다.(S169)(S170)

그리고 , 도 12에서와 같이, 상기 단계 후에 안전장치(150)의 작동여부를 판단하여 이상이 있는 경우, 정지운전모드(S40)로 진입하고, 그렇지 않은 경우, 정상운전모드를 지속적으로 진행하도록 한다.(S80)

한편, 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 신호입력부(142)에서 정지신호를 입력하여 제어부(140)에 수신된 경우 또는 상기 안전장치(150)에서 이상이 감지되어져 정지운전모드(S40)로 진입한 경우를 제어부(140)에서 판단하여 제1,제2압축기(112)(114)를 정지하도록 한다.(S40)(S90)(S92)(S94)

이 때, 상기 제1,제2압축기(112)(114)를 정지하는 단계(S90)중에서 최하용량인 40%운전 후에 정지하는 경우에는, 상기 사방절환부재(122)를 먼저 OFF하여 제2토출관(120)을 응축기(128)로 연결한 후에 상기 제1압축기(112)를 정지하도록 한다.

그리고, 도 20은 본 발명에 따른 여러 가지 운전조건에 의한 능력 및 소비전력의 변화를 보인 그래프로서, 파워의 입력(Power Input)에 대하여 100%, 60% 및 40%의 운전에서 나타나는 능력 및 소비전력(Capacity And Power)을 나타내 준다.

상기한 바와 같이 본 발명은 2개의 제1,제2압축기와 다수개의 실내기를 구비하는 공기조화기의 냉매유로에 압축기 입출력단의 압력평형을 위해 사방으로 절환되는 사방절환부재와 솔레노이드밸브를 구비하여 제1,제2압축기로 100%,60%,40%등과 같이, 연속적인 3단 용량제어로 압축능력을 향상시켜 가변 운전이 용이하도록 하여 획기적으로 에너지를 절감하도록 할 뿐만 아니라 다수개의 실내기의 부하용량에 즉각적으로 대응되며 압축기의 압력 불균형을 신속하게 치유하므로 제1,제2압축기의 마모를 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 어떠한 운전조건에서도 압축기 기동시에 발생하는 액백현상을 현저하 게 감소시켜 압축기의 신뢰성 및 효율성을 향상하도록 하는 이점이 있다.

Claims

삭제
제1,제2압축기와 다수개의 실내기가 구비되어져서 연속적인 가변능력을 발휘하는 공기조화기에 있어서,

상기 제1,제2압축기에 냉매를 흡입하기 위하여 증발기에서 이송관을 통하여 이송하는 냉매를 분기하는 제1,제2흡입관과;

상기 제1,제2압축기에서 압축되는 냉매를 응축기로 공급하도록 하는 제1,제2토출관과;

상기 제 2토출관에서 제 1토출관으로 냉매가 역류되는 것을 방지하기 위한 첵크밸브와;

상기 제1토출관과 상기 이송관 사이로 연결되어져 상기 제1압축기 흡입단의 고압을 저압으로 균압시켜주는 저압연결관과, 상기 저압연결관에 설치되어져 냉매의 이송을 단속하는 솔레노이드밸브와, 상기 제2토출관에서 상기 저압연결관으로 연결되어지는 분기관과, 상기 제2토출관과 분기관의 교차지점에 설치되어져 냉매의 이송을 개폐하여 상기 제2압축기 흡입단의 고압을 저압으로 균압시켜주는 사방절환부재로 이루어져 상기 제1,제2압축기의 흡입단에 가하여지는 고압을 토출단에 형성되는 저압으로 소통하여 균압을 유지하도록 하는 바이패스회로;

로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 용량 제어장치.
제 2 항에 있어서, 상기 제1,제2압축기, 사방절환부재 및 솔레노이드밸브를 각각 제어하도록 하는 제어부를 형성하고, 상기 제어부에 제어신호를 입력하는 신호입력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 용량 제어장치.
제 2 항에 있어서, 상기 사방절환부재는, 상기 제2토출관과 분기관을 각각 개폐하는 삼방밸브 또는 사방밸브인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 용량 제어장치.
제 3항에 의한 공기조화기의 용량 제어장치를 포함하는 공기조화기의 용량 제어방법에 있어서,

신호입력부에 원하는 운전을 입력하여 제어부에서 운전모드를 선택하도록 하는 제 1단계와 ;

상기 제 1단계 후에 제1,제2압축기를 선택적으로 기동하여 최고용량, 중간용량, 최하용량 운전중에 어느 하나의 기동운전을 수행하는 제 2단계와;

상기 제 2단계 후에 제어부에서 안전장치의 작동 여부를 판단하여 이상이 있는 경우, 정지운전모드로 진입하고, 그렇지 않은 경우, 기동운전을 종료하고 정상운전모드로 진입하는 제 3단계와;

상기 제 3 단계 후에 다수개의 실내기에 의한 부하용량에 대한 제1,제2압축기의 부하를 제어부에서 판단한 후, 부하증가운전, 부하감소운전, 부하유지운전 및 정지운전 중에 어느 하나의 정상운전모드를 선택하여 운전하는 제 4단계와;

상기 제 4단계 후에 안전장치의 작동여부를 판단하여 이상이 있는 경우, 정지운전모드로 진입하고, 그렇지 않은 경우, 정상운전모드를 지속적으로 진행하는 제 5단계와;

상기 제 5단계 후에 신호입력부에서 정지신호를 입력하여 제어부에 수신된 경우 또는 상기 안전장치에서 이상이 감지되어져 정지운전모드로 진입한 경우를 판단하여 제1,제2압축기를 정지하도록 하는 제 6단계;

로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 용량 제어방법.
제 5 항에 있어서, 상기 기동운전단계 중에 제1,제2압축기를 모두 기동하는 최고용량인 100% 기동운전단계는,

상기 솔레노이드밸브를 개방하여 제1토출관과 저압연결관을 연결하여 저압으로 균압하고, 사방절환부재를 ON하여 제2토출관을 분기관로 연결하여 저압으로 균압하는 제 7단계와;

상기 제 7단계 후에 상기 제1압축기를 작동하는 제 8단계와;

상기 제 8단계 후에 솔레노이드밸브를 차단하는 제 9단계와;

상기 제 9단계 후에 제2압축기를 작동하고, 사방절환부재를 OFF하는 제 10단계;

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 용량 제어방법.
제 5 항에 있어서, 상기 기동운전단계 중에 제2압축기만을 기동하는 중간용량인 60% 기동운전단계는,

상기 사방절환부재를 ON하여 제2토출관을 분기관으로 연결하여 저압으로 균압하는 제 11단계와;

상기 제 11단계 후에 상기 사방절환부재를 OFF하여 제2토출관을 응축기로 연결하는 제 12단계와;

상기 제 12단계 후에 상기 제2압축기만을 가동하는 제 13단계;

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 용량 제어방법.
제 5 항에 있어서, 상기 기동운전단계 중에 제1압축기만을 기동하는 최하용량인 40% 기동운전단계는,

상기 솔레노이드밸브를 개방하여 제1토출관과 저압연결관을 연결하여 저압으로 균압하고, 사방절환부재를 ON하여 제2토출관을 분기관으로 연결하여 저압으로 균압하는 제 14단계와;

상기 제 14단계 후에 상기 제1압축기를 작동하는 제 15단계와;

상기 제 15단계 후에 솔레노이드밸브를 차단하는 제 16단계

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 용량 제어방법.
제 5 항에 있어서, 상기 정상운전단계에서 부하를 증가시키는 부하증가운전단계 중에서 최하용량인 40%용량에서 중간용량인 60%용량으로 증가시키는 운전은,

상기 제1압축기가 작동중인 상태에서 상기 제2압축기를 작동하는 제 17단계와;

상기 제 17단계 후에 상기 사방절환부재를 OFF하여 상기 제1토출관을 응축기로 연결하는 제 18단계와;

상기 제 18단계 후에 제1압축기를 정지하는 제 19단계와;

상기 제 19단계 후에 상기 솔레노이드밸브를 작동하여 제1토출관을 저압연결관으로 연결하여 저압으로 균압시키고 일정시간 지난 후에 상기 솔레노이드밸브를 차단하는 제 20단계;

로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 용량 제어방법.
제 5 항에 있어서, 상기 정상운전단계에서 부하를 증가시키는 부하증가운전단계 중에서 중간용량인 60%용량에서 최고용량인 100%용량으로 증가시키는 운전은,

상기 제2압축기가 작동중인 상태에서 상기 솔레노이드밸브를 작동하여 제1토출관을 저압연결관으로 연결하여 저압으로 균압시키는 제 21단계와;

상기 제 21단계 후 제1압축기를 작동하는 제 22단계와;

상기 제 22단계 후에 상기 솔레노이드밸브를 차단하는 제 23단계;

로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 용량 제어방법.
제 5 항에 있어서, 상기 정상운전단계에서 부하를 증가시키는 부하증가운전단계 중에서 최하용량인 40%용량에서 최고용량인 100%용량으로 증가시키는 운전은,

상기 제1압축기가 작동중인 상태에서 상기 제2압축기를 작동하는 제 24단계와;

상기 제 24단계 후에 상기 사방절환부재를 OFF하여 상기 제2토출관을 응축기로 연결하는 제 25단계;

로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 용량 제어방법.
제 5 항에 있어서, 상기 정상운전단계에서 부하를 감소시키는 부하감소운전단계 중에서 최고용량인 100%용량에서 중간용량인 60%용량으로 감소시키는 운전은,

상기 제1,2압축기 모두 작동중인 상태에서 상기 제1압축기를 정지하는 제 26단계와;

상기 제 26단계 후에 상기 솔레노이드밸브를 개방하여 제1토출관과 저압연결관을 연결하여 저압으로 균압하는 제 27단계와;

상기 제 27단계 후에 솔레노이드밸브를 차단하는 제 28단계;

로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 용량 제어방법.
제 5 항에 있어서, 상기 정상운전단계에서 부하를 감소시키는 부하감소운전단계 중에서 중간용량인 60%용량에서 최하용량인 40%용량으로 감소시키는 운전은,

상기 제2압축기가 작동중인 상태에서 상기 솔레노이드밸브를 개방하여 제1토출관과 저압연결관을 연결하여 저압으로 균압하는 제 29단계와;

상기 제 29단계 후에 상기 제1압축기를 작동하는 제 30단계와;

상기 제 30단계 후에 상기 솔레노이드밸브를 차단하는 제 31단계와;

상기 제 31단계 후에 상기 사방절환부재를 ON하여 제2토출관과 분기관을 연결하여 저압으로 균압한 후, 상기 제2압축기를 정지하는 제 32단계;

로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 용량 제어방법.
제 5 항에 있어서, 상기 정상운전단계에서 부하를 감소시키는 부하감소운전단계 중에서 최고용량인 100%용량에서 최하용량인 40%용량으로 감소시키는 운전은,

상기 제1,제2압축기 모두 작동중인 상태에서 상기 사방절환부재를 ON하여 제2토출관과 분기관을 연결하여 저압으로 균압하는 제 33단계와;

상기 제 33단계 후에 상기 제2압축기를 정지하는 제 34단계

로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 용량 제어방법.
제 5 항에 있어서, 상기 제1,제2압축기를 정지하는 단계 중에서 최하용량인 40%운전 후에 정지하는 경우에는, 상기 사방절환부재를 먼저 OFF하여 제2토출관을 응축기로 연결한 후, 상기 제1압축기를 정지하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 용량 제어방법.