KR100758901B1 - 멀티형 공기조화기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 멀티형 공기조화기에서 실외기에 구비된 복수개의 압축기 간의 균유운전을 정확한 시점에 수행하도록 하여 압축기 및 이로 구성된 공기조화기의 효율을 향상기키기 위한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 냉매를 압축하는 복수개의 압축기를 포함하는 적어도 하나 이상의 실외기와; 상기 실외기와 냉매배관으로 연결된 적어도 하나 이상의 실내기와; 상기 복수개의 압축기와 연통되게 구비되어, 상기 복수개의 압축기 간의 균유를 행하기 위한 균유관과; 상기 복수개의 압축기 내의 온도를 각각 감지하는 복수개의 온도센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기를 제공한다.
멀티형 공기조화기, 실외기, 압축기, 균유관, 온도센서

Description

멀티형 공기조화기{Multi-type air conditioner}
도 1은 종래 기술에 따른 멀티형 공기조화기를 도시한 일부 절결 사시도
도 2는 종래 기술에 따른 멀티형 공기조화기의 냉방 운전시 사이클을 개략적으로 도시한 구성도
도 3은 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 제1실시예를 도시한 일부 절결 사시도
도 4는 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 제1실시예의 냉방 운전시 사이클을 개략적으로 도시한 구성도
도 5는 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 제1실시예의 압축기 균유 운전 방법을 도시한 순서도
도 6은 본 발명에 따른 압축기 균유운전 방법의 원리를 설명하기 위한, 균유운전 임계온도(Tc)와 시간에 따른 압축기 내의 온도(T)와의 상관 관계를 도시한 그래프
도 7은 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 제2실시예를 도시한 일부 절결 사시도
도 8은 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 제2실시예의 냉방 운전시 사이클을 개략적으로 도시한 구성도
* 도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명 *
51,52,53,54,61,62,63,64:실내기 80:제 1 실외기
83:용량 가변 압축기 84:제 1 정속 압축기
85,86:오일 분리기 90:제 2 실외기
93:제 2 정속 압축기 94:제 3 정속 압축기
100: 냉매배관
101,102,103,104,111,112,113,114:실내기 연결배관
120,130:실외기 연결배관 140:실내/외기 합지배관
150:균유관 151,152,153,154:분지관
155:합지관 156,157,158,159:오일 회수관
163,164,173,174:온도센서
본 발명은 멀티형 공기조화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실외기 상에 설치된 복수개의 압축기 간의 균유운전을 정확한 시점에 수행하도록 하여 압축기 및 이로 구성된 공기조화기의 효율을 향상시킨 멀티형 공기조화기에 관한 것이다.
일반적으로 멀티형 공기조화기는 하나 이상의 실외기에 복수개의 실내기를 연결한 것으로, 실외기를 공용으로 사용하면서 복수개의 실내기 각각을 냉방기 또 는 난방기로 사용한다.
도 1은 종래 기술에 따른 멀티형 공기조화기를 도시한 일부 절결 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 멀티형 공기조화기의 냉방 운전시 사이클을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 실내기(1,2,3,4)에는 실내의 공기를 실내기 내부로 흡입한 후 실내로 다시 토출시키는 실내 송풍기(6)와, 실내기 내로 흡입된 공기를 냉매와 열교환되게 하여 가열 또는 냉각시키는 실내 열교환기(8)가 장착된다.
그리고, 실외기(20)에는 냉매를 압축하는 압축기(22)와, 상기 압축기(22)의 냉매 흡입배관(24)에 연결되어 압축기(22)로 기체 냉매만이 유입될 수 있도록 액체 냉매를 축적하는 어큐물레이터(26)와, 상기 압축기(22)의 냉매 배출배관(28)에 연결되어 상기 압축기(22)에서 냉매와 함께 토출된 오일을 분리하는 오일분리기(30)와, 실외의 공기를 실외기(20) 내부로 흡입시킨 후 실외로 다시 토출시키는 실외 송풍기(32)와, 상기 송풍기(32)에 의해 흡입된 공기를 냉매와 열교환되게 하는 실외 열교환기(34)를 포함한다.
그리고, 상기 실외 열교환기(34)와 실내 열교환기(8) 사이의 냉매배관(36)에는 실외 열교환기(34) 또는 실내 열교환기(8)를 통과한 냉매를 저온, 저압으로 팽창시키는 팽창기구(40)가 설치된다.
한편, 상기 압축기(22)는 냉매가 압축되는 압축실을 갖는 압축부와, 상기 압축실을 압축시키는 모터부와, 상기 모터부 또는 압축부의 윤활을 위해 오일을 펌핑 하는 오일펌프를 포함하여 구성되고, 이러한 압축기(22)는 고온 고압의 기체 냉매를 토출할 때 내부의 오일이 냉매와 함께 토출되게 되는데, 토출된 오일의 대부분은 상기 오일분리기(30)에서 분리되어 상기 압축기(22)의 냉매 흡입배관(24)으로 순환되어 압축기(22)로 재유입되고, 일부가 냉매와 함께 냉동 사이클을 순환한 후 압축기(22)로 재유입된다.
한편, 상기 멀티형 공기조화기는 상기 오일 분리기(30)와 실외 열교환기(34)와 어큐물레이터(26)와 실내 열교환기(8)의 각각과 냉매 배관(36a,36b,36c,36d)으로 연결되어, 상기 오일 분리기(30)를 통과한 냉매를 상기 실내 열교환기(8)와 실외 열교환기(34) 중 어느 일측으로 보내도록 유로를 절환하는 사방밸브(38)를 포함하게 되면, 상기 복수개의 실내기(1,2,3,4)를 냉방기 또는 난방기로 사용할 수 있게 된다.
미설명부호 42는 상기 냉동 사이클을 순환하는 냉매의 유량을 조절하기 위한 전자 팽창밸브이다.
상기와 같이 구성된 종래의 멀티형 공기조화기는 상기 실내기(1,2,3,4)의 모두 혹은 일부가 냉방 구동되면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 압축기(22)에서 나온 고온, 고압의 냉매는 실외 열교환기(34)로 보내지고, 상기 실외 열교환기(34)를 통과하는 냉매는 주변 공기와의 열교환으로 고온 고압의 기체 상태에서 액 냉매로 응축된 후, 상기 팽창기구(40)로 보내진다.
이러한 냉매는 상기 팽창기구(40)를 지나면서 저온, 저압으로 팽창된 후 상기 실내기(1,2,3,4)의 실내 열교환기(8)로 유입되고, 상기 실내 열교환기(8)를 통 과하는 도중에 기체 상태로 증발되면서 주변의 열을 흡수함으로써, 상기 복수개의 실내기(1,2,3,4) 각각이 냉방기로서의 기능을 수행토록 한다. 한편, 상기 실내 열교환기(8)를 통과한 냉매는 상기 어큐물레이터(26)로 보내진 후 상기 압축기(22)로 순환되어 냉방 사이클을 형성하게 된다.
한편, 상기 멀티형 공기조화기에서 상기 실내기(1,2,3,4)의 모두 혹은 일부가 난방 구동되도록 난방 사이클을 형성할 경우에는, 상기 사방밸브(38)에 의하여 냉매의 흐름을 절환시켜 냉방시와 반대로만 순환시키면 되기 때문에 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 멀티형 공기조화기는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 압축기(22)가 복수개 장착되고, 복수개의 실내기(1,2,3,4)의 부하에 대응하여 상기 복수개의 압축기(22a,22b)를 선택적으로 구동하는 경우 압축기(22a,22b) 구동의 소비 전력을 최소화하면서 복수개의 실내기(1,2,3,4)의 부하를 신속하게 해소할 수 있게 된다.
즉, 실내기(1,2,3,4)의 부하가 작을 경우 압축기(22a,22b) 중 일부만(22a)이 구동되게 제어되고, 실내기(1,2,3,4)의 부하가 클 경우 모든 압축기(22a,22b)가 구동되게 제어되어, 압축기(22a,22b)의 소비 전력을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 수명을 늘릴 수 있게 된다.
그러나, 종래의 멀티형 공기조화기는 상기와 같이 실외기(20) 및 실내기(1,2,3,4)를 연결하고 상기 압축기(22a,22b)를 복수개의 실내기(1,2,3,4) 부하에 대응하여 일부 구동되게 제어하면, 오일이 복수개의 압축기(22a,22b) 중 일부(22a) 에 집중되어 나머지 압축기(22b)에 오일이 부족할 수 있고, 오일이 부족한 압축기(22b)의 마모 및 소음이 발생될 수 있으며, 수명이 단축될 수 있는 문제점이 있다.
상기와 같은 오일 불균일 분배현상을 해결하기 위해 종래에는 상기 압축기(22a,22b) 사이에 균유관을 설치하여 압축기 운전시간이 특정시간에 이르게 되면(대략 2시간마다) 일정시간 동안 상기 압축기(22a,22b)를 번갈아 운전하는 균유운전을 수행하였다.
그러나, 종래에는 상기 압축기(22a,22b)의 균유운전이 설정된 특정시간마다 획일적으로 수행되기 때문에, 공기조화기의 전체 시스템 효율을 저하시키는 문제점이 있었다.
즉, 상기 압축기(22a,22b)간의 균유운전이 필요하지 않을 경우에도 정해진 시간마다 균유운전을 수행하여 공기조화기의 시스템 효율을 저하시키는 문제점이 있었다.
또한, 상기 압축기(22a,22b) 간에 실제 오일이 불균일 분배되는 정확한 시점에 균유운전이 수행되지 않아 여전히 오일 불균일 분배현상이 발생되기도 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 압축기 간의 오일 불균일 분배현상이 생기는 정확한 시점에 균유운전이 수행되도록 하여, 압축기의 마모 및 소음을 방지하고 수명을 증가시킴과 동시에 시스템 효율을 향상시킬 수 있는 멀티형 공기조화기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 냉매를 압축하는 복수개의 압축기를 포함하는 적어도 하나 이상의 실외기와; 상기 실외기와 냉매배관으로 연결된 적어도 하나 이상의 실내기와; 상기 복수개의 압축기와 연통되게 구비되어, 상기 복수개의 압축기 간의 균유를 행하기 위한 균유관과; 상기 복수개의 압축기 내의 온도를 각각 감지하는 복수개의 온도센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 한 형태에 의하면, 냉매를 압축하는 복수개의 압축기를 포함하는 적어도 하나 이상의 실외기와, 상기 실외기와 냉매배관으로 연결된 적어도 하나 이상의 실내기와, 상기 복수개의 압축기와 연통되게 구비되어 상기 복수개의 압축기 간의 균유를 행하기 위한 균유관과, 상기 복수개의 압축기 내의 온도를 각각 감지하는 복수개의 온도센서를 포함하여 구성된 멀티형 공기조화기에 있어서, 상기 복수개의 온도센서로 상기 복수개의 압축기 내의 온도를 각각 감지하는 단계와; 상기 감지된 복수개의 압축기 내의 온도와 미리 설정된 압축기의 균유운전 임계온도를 비교하는 단계와; 상기 비교 결과에 따라서 상기 복수개의 압축기 간의 균유운전을 수행하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기의 압축기 간의 균유 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 제1실시예를 도시한 일부 절결 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 제1실시예의 냉방 운전시 사이클을 개략적으로 도시한 구성도이다.
그리고, 도 5는 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 제1실시예의 압축기 균유 운전 방법을 도시한 순서도이며, 도 6은 본 발명에 따른 압축기 균유운전 방법의 원리를 설명하기 위한, 균유운전 임계온도(Tc)와 시간에 따른 압축기 내의 온도(T)와의 상관 관계를 도시한 그래프이다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 멀티형 공기조화기는 단수개의 실외기(80)와, 복수개의 실내기(51,52,53,54)와, 상기 실외기(80)와 상기 실내기(51,52,53,54)의 각각에 연결되는 냉매배관(100)을 포함하여 구성된다.
이 때, 상기 복수개의 실내기(51,52,53,54)측에 연결되는 냉매배관(100)은 병렬로 구성되어 상기 실외기(80)측에 연결된다.
즉, 상기 냉매배관(100)을 통해 상기 실내기(51,52,53,54)의 각각을 통과한 냉매는 합쳐진 후 상기 실외기(80)측으로 유동되고, 상기 실외기(80)를 통과한 냉매는 상기 냉매배관(100)을 통해 상기 실내기(51,52,53,54)의 각각으로 분산된다.
또한, 상기 실내기(51,52,53,54)의 각각은 실내의 공기를 실내기(51,52,53,54) 내부로 흡입한 후 실내로 다시 토출시키는 실내 송풍기(74)와, 실내기(51,52,53,54) 내로 흡입된 공기를 냉매와 열교환되게 하여 냉각 또는 가열시키는 실내 열교환기(72)가 장착된다.
한편, 상기 실외기(80)는 실외의 공기를 내부로 흡입시킨 후 실외로 다시 토출시키는 실외 송풍기(81)와, 상기 실외 송풍기(81)에 의해 흡입된 공기를 냉매와 열교환되게 하는 실외 열교환기(82)와, 냉매를 압축하는 복수개의 압축기(83,84)와, 상기 압축기(83,84) 각각의 냉매 배출배관(83a,84a)에 연결되어 상기 압축기(83,84)에서 냉매와 함께 토출된 오일을 분리하는 복수개의 오일분리기(85,86)를 포함한다.
여기서, 상기 압축기(83,84)의 각각은 냉매가 압축되는 압축실을 갖는 압축부와, 상기 압축실을 압축시키는 모터부와, 상기 모터부 또는 압축부의 윤활을 위해 오일을 펌핑하는 오일펌프를 포함하여 구성되고, 고온 고압의 기체 냉매의 토출시 내부의 오일이 냉매와 함께 토출되게 되는데, 토출된 오일은 대부분이 상기 오일분리기(85,86)에서 분리되어 상기 압축기(83,84)의 냉매 흡입배관(83b,84b)으로 순환되고, 일부가 냉매와 함께 냉동 사이클을 순환한다.
이 때, 상기 압축기(83,84)는 용량이 가변되는 용량 가변 압축기(83)와, 정속 구동되는 정속 압축기(84)로 구성되어, 실내기(51,52,53,54)의 부하가 작은 경우 예를 들면, 복수개의 실내기 중 1개 혹은 2개가 작동될 때 상기 용량 가변 압축기(83)만 실내기(51,52,53,54)의 부하에 대응하여 구동되고, 실내기(51,52,53,54)의 부하가 상대적으로 큰 경우 예를 들면, 복수개의 실내기(51,52,53,54) 중 3개 혹은 4개가 작동될 때 상기 용량 가변 압축기(83)와 함께 상기 정속 압축기(84)가 구동됨이 바람직하다.
미설명부호 87a는 상기 실외기(80) 내에 장착되고 상기 용량 가변 압축기(83) 및 정속 압축기(84)의 냉매 흡입배관(83b,84b)에 연결되어 상기 용량 가변 압축기(83)와 정속 압축기(84) 각각으로 기체 냉매만이 유입될 수 있도록 액체 냉매 를 축적하는 공용 어큐물레이터이고, 미설명부호 87b는 상기 실외기(80) 내에 장착되어 상기 복수개의 실내기(51,52,53,54)를 냉방기 또는 난방기로 사용할 수 있도록 상기 오일 분리기(85,86)를 통과한 냉매가 상기 실내 열교환기(72)와 실외 열교환기(82) 중 어느 일측으로 유입되게 유로를 절환하는 사방밸브이며, 미설명 부호 87c는 상기 실외기(80) 내에 장착되어 잉여 냉매를 저장함과 아울러 냉방 운전시 액체 냉매만 실내기 측으로 순환토록 하는 리시버이다.
그리고, 미설명 부호 88a는 상기 실외 열교환기(82)와 실내 열교환기(72) 사이의 냉매배관(100)에 장착되어 실외 열교환기(82) 또는 실내 열교환기(72)를 통과한 냉매를 저온, 저압으로 팽창시키는 오리피스 또는 전자 팽창밸브 등의 팽창기구이고, 미설명 부호 88b는 상기 실외기(80)에 장착되고 냉매의 유로를 조절하여 상기 냉동 사이클을 순환하는 냉매의 유량을 조절하는 전자 팽창밸브이다.
또한, 미설명 89는 상기 용량 가변 압축기(83) 및 정속 압축기(84)의 냉매 출구배관(83a,83b)에 각각 장착되어 냉매 또는 오일의 역류를 방지하는 체크밸브이다.
한편, 상기 멀티형 공기조화기는 상기 실외기(80)의 압축기(83,84) 각각과 연통되게 구비되어, 상기 압축기(83,84) 간의 오일을 균일하게 분배시키기 위한 균유관(150)이 구비된다.
그리고, 상기 압축기(83,84) 내의 온도를 각각 감지하는 온도센서(163,164)가 더 구비된다.
여기서, 상기 균유관(150)은 상기 압축기(83,84) 각각과 연통되어 압축기 (83,84) 중 어느 하나로 오일이 집중되지 않고 모든 압축기(83,84)로 오일이 분산되게 하는 분지관으로서 구성된다.
또한, 상기 온도센서(163,164)는 해당되는 압축기(83,84) 상에 인접되어 압축기(83,84) 내부와 연통된 상기 균유관(150)의 끝단에 각각 구비된다.
이 때, 상기 균유관(150) 상에는, 유동되는 오일 중의 이물질을 거를 수 있도록 스트레이너(150a)가 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 오일 분리기(85,86)에서 분리된 오일은 상기 오일 분리기(85,86)와 상기 압축기(83,84)의 냉매 흡입배관(83b,84b) 사이를 연결하는 오일 회수관(156,157)을 통해 상기 압축기(83,84)로 재유입시킨다.
여기서, 상기 오일 회수관(156,157) 상에도 오일 중의 이물질을 거를 수 있도록 스트레이너(156a,157a)를 구비하는 것이 바람직하다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기에서 압축기 간의 균유 방법을 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
참고로, 상기 멀티형 공기조화기는 사방밸브(87b)를 통해 압축기(83,84)에서 실외 열교환기(82), 팽창기구(88a), 실내 열교환기(72) 방향으로 냉매를 순환시키게 되면 실내기(51,52,53,54)가 냉방 운전하도록 냉방 사이클이 구성되며, 상기 사방밸브(87b)에 의하여 냉매의 흐름을 절환시켜 냉방시와 반대로만 냉매를 순환시키면 실내기(51,52,53,54)가 난방 운전되도록 난방 사이클이 구성됨으로써, 이하의 설명에서는 멀티형 공기조화기가 냉방 사이클을 이룰 경우만을 설명하기로 한다.
먼저, 복수개의 실내기(51,52,53,54) 중 일부가 냉방 운전되도록 멀티형 공 기조화기를 작동시키면, 예를 들어, 실내기(51,52,53,54) 중 1개 또는 2개가 냉방 운전되는 경우, 상기 멀티형 공기조화기는 상기 실외기(80)의 용량 가변 압축기(83)만 구동되고, 상기 실외기(80)의 정속 압축기(83)는 구동 정지된다.
그리하여, 상기 용량 가변 압축기(83)는 냉매를 고온, 고압으로 압축하여 내부의 오일과 함께 냉매 배출배관(83a)으로 토출하고, 토출된 냉매와 오일은 상기 오일 분리기(85)를 통과하면서 대부분의 오일이 냉매와 분리되고, 오일 중 일부가 냉매와 함께 냉동 사이클을 순환하게 된다.
즉, 오일 분리기(85)를 통과한 냉매는 상기 사방밸브(87b)와, 실외 열교환기(82)와 팽창기구(88a)를 차례로 경유한 후 냉방 운전된 실내기의 실내 열교환기(72)로 유입되고, 실내 열교환기(72) 주변의 공기를 냉각시키면서 증발되어 실내기가 냉방기로 작용토록 한 후, 상기 용량 가변 압축기(83)로 순환된다.
그리고, 상기 오일 분리기(85)에서 냉매와 분리된 오일은 오일 회수관(156)을 통해 용량 가변 압축기(83)의 냉매 흡입배관(83b)으로 회수되어 상기 용량 가변 압축기(83)로 순환되는 냉매와 함께 용량 가변 압축기(83)로 순환된다.
한편, 상기 멀티형 공기조화기는 상기와 같이 용량 가변 압축기(83)의 구동이 장시간 계속 되는 경우 냉동 사이클 내의 오일이 용량 가변 압축기(83)에 집중되게 되어, 압축기(83,84) 간의 오일 불균일 분배현상이 발생된다.
이 때, 본 발명의 제1실시예에 따른 멀티형 공기조화기는 균유관(150)과, 상기 균유관(150) 끝단에 설치된 온도센서(163,164)를 통하여 정확한 시점에 압축기(83,84) 간의 균유운전을 수행하여 압축기(83,84)의 마모 및 소음을 방지하고 수명 을 연장시킴과 동시에 시스템 효율을 향상시킬 수 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 멀티형 공기조화기가 작동되면, 상기 균유관(150)의 끝단에 설치된 온도센서(163,164)는 해당되는 각 압축기(83,84) 내의 온도를 감지한다.
그러면, 제어부(미도시)는 상기 온도센서(163,164)로 감지된 압축기(83,84)각각의 온도(T3,T4)와 미리 설정된 압축기(83,84)의 균유운전 임계온도(Tc)를 비교 판단한다.
그리하여, 상기 압축기(83,84)의 감지된 온도(T3,T4) 중 어느 하나가 상기 균유운전 임계온도(Tc)이하로 떨어질 경우, 소정시간 동안 상기 압축기(83,84) 간의 균유를 구현하기 위해 균유운전을 수행한다.
예를 들면, 상기 압축기(83,84)를 소정시간 동안 번갈아 운전함으로써 오일이 집중된 압축기(83)로부터 오일이 부족한 압축기(84)측으로 오일을 유동시키는 것이다.
따라서, 상기 압축기 (83,84)간의 오일이 불균일 분배되는 정확한 시점에 균유운전을 수행하여, 압축기(83,84)의 성능을 향상시킴은 물론 이로 구성된 공기조화기의 시스템 효율을 향상시킬 수 있다.
참고로, 상기와 같은 본 발명의 압축기 간의 균유 방법에 대한 원리를 첨부된 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
압축기 운전시, 압축기 내에는 기체상태의 냉매와 오일이 혼합되어 수용되고, 압축기 간의 오일 불균일 분배 현상이 발생됨에 따라 상대적으로 구동이 정지 되었던 압축기는 오일의 양이 점차 줄어들게 되어, 압축기 내에서의 오일 농도가 떨어지게 된다.
이와 같이, 압축기 내에서의 오일의 농도가 떨어지면, 압축기 내의 압력이 떨어지고, 이에 따라 압축기 내의 온도 또한 점차 떨어지게 된다.
따라서, 압축기 내에서 최소 필요한 양의 오일이 수용되었을 경우 상기 압축기 내의 온도를 측정하여 이를 균유운전 임계온도(Tc)라 하고, 상기 압축기 내의 온도를 수시로 측정하여 측정된 온도(T)가 상기 균유운전 임계온도(Tc) 이하일 경우의 시점을 임계시점으로 보아서, 임계시점에 해당되는 압축기가 적어도 하나 이상될 경우에, 압축기 간의 균유운전을 수행하는 것이다.
한편, 상기 멀티형 공기조화기는 상기 실내기(51,52,53,54)가 3개 또는 4개 운전되면 상기 용량 가변 압축기(83)와 정속 압축기(84) 모두 실내기(51,52,53,54)의 부하에 대응하여 구동된다.
이 경우 역시, 상기와 같은 압축기(83,84) 간의 균유운전 방법을 통해, 압축기(83,84) 간의 오일 불균일 분배 현상이 일어나는 정확한 시점에 압축기(83,84) 간의 균유운전을 수행하여, 압축기(83,84)의 마모 및 성능 저하를 방지함은 물론 이로 구성된 공기조화기의 시스템 효율을 향상시킬 수 있음은 물론이다.
이하, 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 제2실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 제2실시예를 도시한 일부 절결 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 제2실시예의 냉방 운전시 사이클을 개략적으로 도시한 구성도이다.
참고로, 이하 본 발명의 제2실시예에 따른 멀티형 공기조화기의 상세한 설명에서 상기 제1실시예와 동일한 구성요소는 동일한 도면부호를 사용함을 전제한다.
도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 멀티형 공기조화기는 복수개의 실외기(80,90)와, 복수개의 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)와, 상기 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)의 각각과 실외기(80,90)의 각각에 연결되는 냉매배관(100)을 포함하여 구성된다.
상기 냉매배관(100)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 각각의 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)에 연결된 복수개의 실내기 연결배관(101,102,103,104,111,112,113,114)과, 각각의 실외기(80,90)에 연결된 복수개의 실외기 연결배관(120,130)과, 상기 복수개의 실내기 연결배관(101,102,103,104,111,112,113,114)과 실외기 연결배관(120,130)의 각각이 연결되는 실내/외기 합지배관(140)으로 구성되어, 복수개의 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)의 각각과 복수개의 실외기(80,90) 각각이 병렬로 연결된다.
즉, 상기 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)의 각각을 통과한 냉매는 상기 합지배관(140)에서 합쳐진 후 상기 실외기(80,90)의 각각으로 분산되고, 상기 실외기(80,90)를 통과한 냉매는 상기 합지배관(140)에서 합쳐진 후 상기 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)의 각각으로 분산된다.
또한, 상기 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)의 각각은 실내의 공기를 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64) 내부로 흡입한 후 실내로 다시 토출시키는 실내 송풍기(74)와, 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64) 내로 흡입된 공기를 냉매와 열교환되게 하여 냉각 또는 가열시키는 실내 열교환기(72)가 장착된다.
한편, 본 발명은 상기 실외기(80,90) 및 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)의 개수에 한정되지 않으나, 이하, 제2실시예에 따른 멀티형 공기조화기에서는 편의를 위해 2 개의 실외기(80,90)와 8 개의 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)의 예를 들어 상세히 설명한다.
먼저, 제 1 실외기(80)는 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 실외의 공기를 내부로 흡입시킨 후 실외로 다시 토출시키는 실외 송풍기(81)와, 상기 실외 송풍기(81)에 의해 흡입된 공기를 냉매와 열교환되게 하는 실외 열교환기(82)와, 냉매를 압축하는 복수개의 압축기(83,84)와, 상기 압축기(83,84) 각각의 냉매 배출배관(83a,84a)에 연결되어 상기 압축기(83,84)에서 냉매와 함께 토출된 오일을 분리하는 복수개의 오일분리기(85,86)를 포함한다.
한편, 도시하진 않았지만, 상기 압축기(83,84)의 각각은 냉매가 압축되는 압축실을 갖는 압축부와, 상기 압축실을 압축시키는 모터부와, 상기 모터부 또는 압축부의 윤활을 위해 오일을 펌핑하는 오일펌프를 포함하여 구성되고, 고온 고압의 기체 냉매의 토출시 내부의 오일이 냉매와 함께 토출되게 되는데, 토출된 오일은 대부분이 상기 오일분리기(85,86)에서 분리되어 상기 압축기(83,84)의 냉매 흡입배관(83b,84b)으로 순환되고, 일부가 냉매와 함께 냉동 사이클을 순환한다.
여기서, 상기 압축기(83,84)는 용량이 가변되는 용량 가변 압축기(83)와, 정속 구동되는 제 1 정속 압축기(84)로 구성되어, 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)의 부하가 작은 경우 예를 들면, 복수개의 실내기 중 1개 혹은 2개가 작동될 때 상기 용량 가변 압축기(83)만 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)의 부하에 대응하여 구동되고, 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)의 부하가 상대적으로 큰 경우 예를 들면, 복수개의 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64) 중 3개 혹은 4개가 작동될 때 상기 용량 가변 압축기(83)와 함께 제 1 정속 압축기(84)가 구동됨이 바람직하다.
미설명부호 87a는 상기 제 1 실외기(80) 내에 장착되고 상기 용량 가변 압축기(83) 및 제 1 정속 압축기(84)의 냉매 흡입배관(83b,84b)에 연결되어 상기 용량 가변 압축기(83)와 제 1 정속 압축기(84) 각각으로 기체 냉매만이 유입될 수 있도록 액체 냉매를 축적하는 공용 어큐물레이터이고, 미설명부호 87b는 상기 제 1 실외기(80) 내에 장착되어 상기 복수개의 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)를 냉방기 또는 난방기로 사용할 수 있도록 상기 오일 분리기(85,86)를 통과한 냉매가 상기 실내 열교환기(72)와 실외 열교환기(82) 중 어느 일측으로 유입되게 유로를 절환하는 사방밸브이며, 미설명 부호 87c는 상기 제 1 실외기(80) 내에 장착되어 잉여 냉매를 저장함과 아울러 냉방 운전시 액체 냉매만 실내기 측으로 순환토록 하는 리시버이다.
그리고, 미설명 부호 88a는 상기 실외 열교환기(82)와 실내 열교환기(72) 사이의 냉매배관(100)에 장착되어 실외 열교환기(82) 또는 실내 열교환기(72)를 통과한 냉매를 저온, 저압으로 팽창시키는 오리피스 또는 전자 팽창밸브 등의 팽창기구 이고, 미설명 부호 88b는 제 1 실외기(80)에 장착되고 냉매의 유로를 조절하여 상기 냉동 사이클을 순환하는 냉매의 유량을 조절하는 전자 팽창밸브이다.
또한, 미설명 89는 상기 용량 가변 압축기(83) 및 제 1 정속 압축기(84)의 냉매 출구배관(83a,83b)에 각각 장착되어 냉매 또는 오일의 역류를 방지하는 체크밸브이다.
그리고, 제 2 실외기(90)는 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 냉매를 압축하는 압축기(93,94)를 제외한 실외 송풍기(91), 실외 열교환기(92), 오일 분리기(95,96), 공용 어큐물레이터(97a), 사방밸브(97b), 리시버(97c), 전자 팽창밸브(98b), 체크밸브(99)의 구성 및 작용이 제 1 실외기(80)와 동일하고, 그 상세한 설명은 생략한다.
한편, 상기 제 2 실외기(90)의 압축기는 정속 구동되는 제 2, 3 정속 압축기(93,94)로 구성되고, 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)의 부하에 따라 상기 제 2, 3 정속 압축기(93,94)가 선택적으로 구동됨이 바람직하다.
즉, 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)의 부하가 큰 경우, 예를 들면, 복수개의 실내기 중 5개 혹은 6개가 작동될 때 상기 용량 가변 압축기(83) 및 제 1 정속 압축기(84)와 함께 상기 제 2 정속 압축기(93)가 구동되고, 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)의 부하가 최대인 경우, 예를 들면, 복수개의 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64) 중 7개 혹은 8개가 작동될 때 상기 용량 가변 압축기(83), 제 1 정속 압축기(84), 제 2 정속 압축기(93)와 함께 제 3 정속 압축기(94)가 구동된다.
한편, 상기 제2실시예에 따른 멀티형 공기조화기는 상기 실외기(80,90)의 압축기(83,84,93,94) 각각과 연통되어 상기 압축기(83,84,93,94)의 오일을 균유시키는 균유관(150)을 더 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 균유관(150)은 상기 용량 가변 압축기(83)와 제 1 정속 압축기(84)와 제 2 정속 압축기(93)와 제 3 정속 압축기(94)의 각각과 연통되어 압축기(83,84,93,94) 중 어느 하나로 오일이 집중되지 않고 도 4 및 8의 화살표 방향과 같이 양방향으로 이동할 수 있어 모든 압축기(83,84,93,94)로 오일이 분산되게 하는 관이다.
즉, 상기 균유관(150)은 상기 압축기(83,84,93,94)의 각각과 연통되는 복수개의 분지관(151,152,153,154)과, 상기 복수개의 실외기(80,90)에 관통되게 배치됨과 아울러 상기 복수개의 분지관(151,152,153,154) 각각이 연통되는 합지관(155)으로 구성된다.
그리고, 상기 압축기(83,84,93,94) 내의 온도를 각각 감지하는 온도센서(163,164,173,174)가 더 구비된다.
여기서, 상기 온도센서(163,164,173,174)는 해당되는 상기 압축기(83,84,93,94) 상에 인접되어 압축기(83,84,93,94) 내부와 연통된 상기 분지관(151,152,153,154)의 끝단에 각각 구비된다.
그리고, 상기 합지관(155)에는 유동되는 오일 중의 이물질을 거를 수 있도록 제 1 스트레이너(155a,155b)가 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 오일 분리기(85,86,95,96)에서 분리된 오일은 상기 오일 분리기(85,86,95,96)와 이에 해당되는 압축기(83,84,93,94)의 냉매 흡입배관 (83b,84b,93b,94b)으로 안내하는 오일 회수관(156,157,158,159)을 통해 상기 압축기(83,84,93,94)로 재유입된다.
여기서, 상기 오일 회수관(156,157,158,159) 상에도 유동하는 오일 중의 이물질을 거를 수 있도록 제 2 스트레이너(156a,157a,158a,159a)가 구비되는 것이 바람직하다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 멀티형 공기조화기에서 압축기 간의 균유 방법을 설명하면 다음과 같다.
참고로, 상기 제2실시예에 따른 멀티형 공기조화기는 사방밸브(87b,97b)를 통해 압축기(83,84,94,95)에서 실외 열교환기(82,92), 팽창기구(88a), 실내 열교환기(72) 방향으로 냉매를 순환시키게 되면 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)가 냉방 운전하도록 냉방 사이클이 구성되며, 상기 사방밸브(87b,97b)에 의하여 냉매의 흐름을 절환시켜 냉방시와 반대로만 냉매를 순환시키면 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)가 난방 운전되도록 난방 사이클이 구성됨으로써, 이하의 설명에서는 냉방 사이클을 이룰 경우만을 설명하기로 한다.
먼저, 복수개의 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64) 중 일부가 냉방 운전되도록 작동시키면, 예를 들어, 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64) 중 1개가 냉방 운전되는 경우, 상기 멀티형 공기조화기는 상기 제 1 실외기(80)의 용량 가변 압축기(83)만 구동되고, 상기 제 1 실외기(80)의 제 1 정속 압축기(83)와, 상기 제 2 실외기(90)의 제 2,3 정속 압축기(93,94)가 구동 정지된다.
상기 용량 가변 압축기(83)는 냉매를 고온, 고압으로 압축하여 내부의 오일 과 함께 냉매 배출배관(83a)으로 토출하고, 토출된 냉매와 오일은 상기 오일 분리기(85)를 통과하면서 대부분이 오일이 냉매와 분리되게 되고, 오일 중 일부가 냉매와 함께 냉동 사이클을 순환하게 된다.
즉, 오일 분리기를 통과한 냉매는 상기 사방밸브(87b)와, 실외 열교환기(82)와 팽창기구(88a)를 차례로 경유한 후 냉방 운전된 실내기의 실내 열교환기(72)로 유입되고, 실내 열교환기(72) 주변의 공기를 냉각시키면서 증발되어 실내기가 냉방기로 작용토록 한 후, 상기 용량 가변 압축기(83)로 순환된다.
그리고, 상기 오일 분리기(85)에서 냉매와 분리된 오일은 오일 회수관(156)을 통해 용량 가변 압축기(83)의 냉매 흡입배관(83b)으로 회수되어 상기 용량 가변 압축기(83)로 순환되는 냉매와 함께 용량 가변 압축기(83)로 순환된다.
한편, 상기 멀티형 공기조화기는 상기와 같은 용량 가변 압축기(83)의 구동이 장시간 계속 되는 경우 냉동 사이클 내의 오일이 용량 가변 압축기(83)에 집중되게 되어, 압축기(83,84,94,95) 간의 오일 불균일 분배현상이 발생된다.
이 때, 본 발명의 제2실시예에 따른 멀티형 공기조화기는 분지관(151,152,153,154)과 합지관(155)으로 이루어진 균유관(150)과, 상기 균유관(150) 끝단에 설치된 온도센서(163,164,173,174)를 통하여 정확한 시점에 압축기(83,84,93,94) 간의 균유운전을 수행하여 압축기(83,84,93,94)의 마모 및 소음을 방지하고 수명을 연장시킴과 동시에 시스템 효율을 향상시킬 수 있다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 멀티형 공기조화기가 작동되면, 상기 분지관(151,152,153,154)의 끝단에 설치된 온도센서 (163,164,173,174)는 해당되는 각 압축기(83,84,93,94) 내의 온도를 감지한다.
그러면, 제어부(미도시)는 상기 온도센서(163,164,173,174)로 감지된 압축기(83,84,93,94) 각각의 온도(T13,T14,T23,T24)와 미리 설정된 압축기(83,84,93,94) 균유운전 임계온도(Tc)를 비교 판단한다.
그리하여, 상기 압축기(83,84,93,94)의 감지된 온도(T13,T14,T23,T24) 중 어느 하나가 상기 균유운전 임계온도(Tc) 이하로 떨어질 경우, 소정시간 동안 상기 압축기(83,84,93,94) 간의 균유를 구현하기 위한 균유운전을 수행한다.
예를 들면, 상기 압축기(83,84,93,94)를 소정시간 동안 번갈아 운전함으로써 오일이 집중된 압축기(83)로부터 오일이 부족한 압축기(84,93,94)측으로 오일을 유동시키는 것이다.
따라서, 상기 압축기(83,84,93,94) 간의 오일이 불균일 분배되는 정확한 시점에 균유운전을 수행하여, 압축기(83,84,93,94)의 성능을 향상시킴은 물론 이로 구성된 공기조화기의 시스템 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 멀티형 공기조화기는 상기 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)가 2개 이상 운전되게 되면, 상기 제 1,2,3 정속 압축기(84,93,94)가 실내기(51,52,53,54,61,62,63,64)의 부하에 대응하여 구동된다.
이 경우 역시, 상기와 같이 구성된 압축기(83,84,93,94) 간의 균유운전 방법을 통해, 압축기(83,84,93,94) 간의 오일 불균일 분배 현상이 일어나는 정확한 시점에 압축기(83,84,93,94) 간의 균유운전을 수행하여, 압축기(83,84,93,94)의 마모 및 성능 저하를 방지함은 물론 이로 구성된 공기조화기의 시스템 효율을 향상시킬 수 있음은 물론이다.
본 발명은 상술한 실시예들에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 본 발명에 의하면, 압축기 간의 오일 불균일 분배현상이 생기는 정확한 시점에 압축기 간의 균유운전을 수행하여, 압축기의 마모 및 소음을 방지하고 수명을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
둘째, 본 발명에 의하면, 압축기 간의 균유운전이 필요할 경우에만 균유운전을 수행하게 됨에 따라 소비전력을 소모를 최소화할 수 있는 이점이 있다.
셋째, 본 발명에 의하면, 압축기의 성능을 향상시킴에 따라 이로 구성된 멀티형 공기조화기의 시스템 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (15)

  1. 냉매를 압축하는 복수개의 압축기를 포함하는 적어도 하나 이상의 실외기와;
    상기 실외기와 냉매배관으로 연결된 적어도 하나 이상의 실내기와;
    상기 복수개의 압축기 내의 온도를 각각 감지하는 복수개의 온도센서와;
    상기 복수개의 압축기와 연통되게 구비되어, 오일이 양방향으로 유동하는 균유관과;
    상기 온도센서에서 측정된 결과에 따라 상기 압축기를 구동하여 균유운전을 실시하는 제어부를 포함하여 이루어지는 멀티형 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도센서는 해당되는 압축기 상에 인접된 상기 균유관의 끝단에 구비되는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 실외기가 단수개로 구비될 경우,
    상기 균유관은, 상기 복수개의 압축기 각각과 연통되는 복수개의 분지관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실외기가 복수개로 구비될 경우,
    상기 균유관은, 상기 복수개의 압축기 각각과 연통되는 복수개의 분지관과, 상기 복수개의 실외기에 관통되게 배치됨과 아울러 상기 복수개의 분지관 각각이 연통되는 합지관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 분지관과 상기 합지관 상에는, 유동되는 오일 중의 이물질을 거를 수 있도록 스트레이너가 구비되는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 실외기가 복수개로 구비될 경우,
    상기 복수개의 실외기 중 어느 하나의 실외기는 압축기가 용량이 가변되게 구동되는 용량 가변 압축기와, 정속 구동되는 정속 압축기로 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 실외기가 복수개로 구비될 경우,
    상기 복수개의 실외기 중 다른 하나의 실외기는 압축기가 정속 구동되는 복수개의 정속 압축기로 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 실외기가 복수개로 구비되거나 또는 상기 실내기가 복수개로 구비될 경우, 상기 복수개의 실외기와 상기 복수개의 실내기는 냉매배관이 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 압축기에서 토출된 냉매 중의 오일을 각각 분리하는 복수개의 오일 분리기와;
    상기 오일 분리기에서 분리된 오일을 해당되는 압축기 각각의 냉매 흡입배관으로 안내하는 복수개의 오일 회수관을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기.
  10. 오일을 양방향으로 통행할 수 있는 균유관에 의해 연결되는 복수개의 압축기 내의 온도를 각각 감지하는 단계와;
    상기 감지된 복수개의 압축기 내의 온도와 미리 설정된 압축기의 균유운전 임계온도를 비교하는 단계와;
    상기 압축기를 구동하여 균유운전을 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 멀티형 공기조화기의 압축기 간의 균유 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 균유 운전을 수행하는 단계에서,
    상기 감지된 복수개의 압축기 내의 온도 중에서 미리 설정된 균유운전 임계 온도 이하에 해당되는 온도가 적어도 하나 이상 있을 경우에 균유운전하는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기의 압축기 간의 균유 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 균유운전을 수행하는 단계에서,
    상기 복수개의 압축기를 소정 시간동안 상호 번갈아 운전시키는 것임을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기의 압축기 간의 균유 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 균유운전을 수행하는 단계에서,
    상기 감지된 복수개의 압축기 내의 온도 중에서 미리 설정된 균유운전 임계 온도 이하에 해당되는 온도를 가지는 압축기를 구동하여 균유운전하는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기의 압축기 간의 균유 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 복수개의 압축기 중에 정지된 압축기를 구동시켜 균유운전하는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 균유운전시 상기 복수개의 압축기를 번갈이 구동시키는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기.
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