KR100839956B1 - 공조기기의 운전방법 - Google Patents

공조기기의 운전방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 실외기와, 실외기와 연결된 복수의 실내기와, 각 실내기에 대응하여 마련되며 냉매가 유입 및 유출되는 유입구 및 유출구를 갖는 복수의 증발기와, 각 증발기에 대응하여 마련된 복수의 팽창밸브를 포함하는 공조기기의 운전방법에 관한 것으로서, 복수의 증발기에 대해 목표 과열도를 설정하는 단계와; 각 증발기에 대응하여 마련된 각 팽창밸브의 개도의 크기를 판단하는 단계와; 복수의 팽창밸브 중 적어도 하나가 최대의 개도에 도달되었다고 판단되면, 최대로 개도된 팽창밸브에 대응하는 증발기의 현재 과열도와 목표 과열도를 비교하는 단계와; 현재 과열도가 목표 과열도보다 높으면, 복수의 증발기에 대해 목표 과열도를 소정의 온도만큼 상승시킨 보정 목표 과열도로 설정하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 냉매배관이 길거나 고낙차의 설치환경으로 설치된 실내기에 대해 목표 과열도를 제어하여 냉매유로의 개도 크기를 조정하는 팽창밸브를 제어함으로서, 냉매의 분배를 원활히 하여 각 실내기간의 능력 편차를 감소시켜 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

공조기기의 운전방법{OPERATING METHOD OF AIR CONDITIONER}
도 1은 본 발명에 따른 공조기기의 개략 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 제어블럭도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 제어흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 공조기기 3 : 실외기
5 : 실내기 20 : 증발기
22 : 제1증발기 24 : 제2증발기
26 : 제3증발기 40 : 팽창밸브
42 : 제1팽창밸브 44 : 제2팽창밸브
46 : 제3팽창밸브 60 : 유입온도센서
70 : 유출온도센서 80 : 입력부
100 : 제어부
본 발명은, 공조기기의 운전방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 복수의 실내기로 냉매가 원활히 분배되도록 각 실내기의 냉매유로를 개폐하는 팽창밸브의 작동 제어를 개선한 공조기기의 운전방법에 관한 것이다.
공조기기는 실외기 및 실내기에 압축기, 응축기 및 증발기를 수용하여 냉방 및 난방을 하는 기기이다. 공조기기는 실외기와 실내기가 1:1로 연결된 벽걸이형 및 스탠드 형과 같은 공조기기와, 실외기와 복수의 실내기로 연결된 시스템 공조기기을 포함한다.
이러한 공조기기 중 실외기와 복수의 실내기를 포함하는 공조기기는 실외기로부터 각 실내기로 유출된 냉매를 이용하여 각 실내기가 설치된 공간을 냉방 또는 난방한다.
한편, 실외기에 복수로 연결된 실내기의 열교환기로 유입되는 냉매유로에는 각각 팽창밸브가 설치되어 있다. 여기서, 팽창밸브는 목표 과열도에 따라 각 실내기의 열교환기와 연결되는 냉매유로의 개도를 조절한다.
그러나, 이러한 종래의 공조기기는 복수의 실내기 중 실외기와 실내기를 상호 연결하는 냉매관의 길이가 길거나, 냉매관이 고낙차로 연결된 실내기는 냉매가 부족하고, 이에 따라 냉매가 부족한 실내기의 냉매유로에 배치된 팽창밸브는 목표 과열도에 대응하기 위해 냉매유로를 완전히 개방해야 되는 문제점이 있다. 이에, 각 실내기의 성능이 균등하지 못 하여 신뢰성이 저하된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 각 실내기로 공급되는 냉매 공급이 원활히 될 수 있도록 팽창밸브의 작동 제어를 개선한 공조기기의 운전방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 실외기와, 상기 실외기와 연결된 복수의 실내기와, 각 상기 실내기에 대응하여 마련되며 냉매가 유입 및 유출되는 유입구 및 유출구를 갖는 복수의 증발기와, 상기 각 증발기에 대응하여 마련된 복수의 팽창밸브를 포함하는 공조기기의 운전방법에 있어서, 상기 복수의 증발기에 대해 목표 과열도를 설정하는 단계와; 상기 각 증발기에 대응하여 마련된 상기 각 팽창밸브의 개도의 크기를 판단하는 단계와; 상기 복수의 팽창밸브 중 적어도 하나가 최대의 개도에 도달되었다고 판단되면, 최대로 개도된 상기 팽창밸브에 대응하는 상기 증발기의 현재 과열도와 상기 목표 과열도를 비교하는 단계와; 상기 현재 과열도가 상기 목표 과열도보다 높으면, 상기 복수의 증발기에 대해 상기 목표 과열도를 소정의 온도만큼 상승시킨 보정 목표 과열도로 설정하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기기의 운전방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 보정 목표 과열도로 설정하도록 제어하는 단계는, 상기 보정 목표 과열도에 기초하여 상기 복수의 팽창밸브 중 최대의 개도를 가진 상기 팽창밸브를 제외한 나머지 상기 팽창밸브의 개도를 조정하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 보정 목표 과열도로 조정한 후 최대의 개도를 가진 상기 팽창밸브의 개도가 일정 시간 유지될 때, 상기 보정 목표 과열도를 1도 상승시키도록 재보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 보정 목표 과열도로 변경한 후 최대의 개도를 가진 상기 팽창밸브의 개도가 소정의 크기보다 작아지면, 상기 보정 목표 과열도를 1도 하강시키 도록 재보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 일실시예로서, 실외기에 3개의 실내기가 연결된 공조기기에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
그러나, 실외기에 3개를 초과한 실내기가 연결된 공조기기에도 본 발명의 사상이 적용될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공조기기(1)는 실외기(3), 실외기(3)에 연결된 3개의 실내기(5)를 포함한다.
실외기(3)는 냉매를 고온고압의 기상냉매로 압축하는 압축기(4)와, 압축기(4)로부터의 기상냉매를 저온고압의 액상냉매로 응축하는 응축기(미도시)를 포함한다. 또한, 실외기(3)는 냉매의 유동방향을 절환할 수 있는 사방밸브(미도시)를 포함한다.
실내기(5)는 본 발명의 일예로서, 한 개의 실외기(3)에 3개의 실내기(5)가 연결된다. 실내기(5)는 제1실내기(7), 제2실내기(8) 및 제3실내기(9)를 포함한다. 실내기(5)에는 실외기(3)로부터의 냉매를 유입하여 외부의 공기와 열 교환하는 증발기(20)와, 실내기(5) 내부에 수용되어 증발기(20)와 열 교환된 공기를 강제 순환시키는 송풍팬(미도시)과 같은 다양한 구성품이 설치되어 있다. 그리고, 실내기(5)와 실외기(3) 사이에는 실내기(5)와 실외기(3) 사이에서 유동되는 냉매가 상호 교환될 수 있도록 냉매배관(10)이 설치된다. 즉, 냉매배관(10)은 실외기(3)와 실내기(5) 사이를 상호 폐루프로 연결한다. 냉매배관(10) 상에는 냉매배관(10)으로 유동되는 냉매량 즉, 냉매배관(10)에 의해 형성된 냉매유로의 개도를 조절하는 팽창 밸브(40)가 설치된다.
증발기(20)는 압축기(4)로부터의 기상냉매를 유입 받아 외부의 공기와 열 교환하여 냉기를 발생시킨다. 증발기(20)는 본 발명의 일예로서, 제1실내기(7), 제2실내기(8) 및 제3실내기(9)에 대응하여 마련된 제1증발기(22), 제2증발기(24) 및 제3증발기(26)를 포함한다.
한편, 증발기(20)의 유입구 및 유출구에는 유입구의 냉매 온도를 감지하는 유입온도센서(60)와, 유출구의 냉매 온도를 감지하는 유출온도센서(70)가 마련되어 있다. 여기서, 증발기(20)의 유입구는 실외기(3)로부터 유입되는 냉매의 입구이며, 증발기(20)의 유출구는 증발기(20)를 경유하여 실외기(3)로 유출되는 냉매의 출구이다.
팽창밸브(40)는 실외기(3)와 실내기(5)를 상호 연결하는 냉매배관(10)에 배치된다. 팽창밸브(40)는 후술할 제어부(100)의 제어에 의해 냉매배관(10)의 유로를 개폐하도록 마련된다. 팽창밸브(40)는 본 발명의 일예로서, 제1증발기(22), 제2증발기(24) 및 제3증발기(26)에 대응하여 마련된 제1팽창밸브(40), 제2팽창밸브(44) 및 제3팽창밸브(46)를 포함한다. 여기서, 팽창밸브(40)는 본 발명의 일예로서, 전자팽창밸브가 사용된다.
유입온도센서(60)는 증발기(20)의 유입구에 마련되어 실외기(3)로부터 유입되는 냉매의 온도를 감지한다. 유입온도센서(60)는 감지한 온도를 후술할 제어부(100)로 전송한다. 유입온도센서(60)는 본 발명의 일예로서, 제1증발기(22), 제2증발기(24) 및 제3증발기(26)에 대응하여 배치되는 제1유입온도센서(62), 제2유입 온도센서(64) 및 제3유입온도센서(66)를 포함한다.
유출온도센서(70)는 증발기(20)의 유출구에 배치된다. 유출온도센서(70)는 증발기(20) 내부에서 유동하며 외부의 공기와 열 교환하고, 실외기(3)로 유출되는 냉매의 온도를 감지한다. 유출온도센서(70)는 전술한 유입온도센서(60)와 같이 제1증발기(22), 제2증발기(24) 및 제3증발기(26)에 대응하여 배치되는 제1유출온도센서(72), 제2유출온도센서(74) 및 제3유출온도센서(76)를 포함한다.
입력부(80)는 공조기기(1)의 작동 신호를 입력받는다. 입력부(80)는 본 발명의 일예로서, 증발기(20)의 유입구 및 유출구의 냉매 온도차이인 과열도(To)를 입력받는다. 입력부에는 기준 과열도(To)인 목표 과열도(Ts)가 입력되며, 입력부(80)에 입력된 목표 과열도(Ts)는 메모리(90)에 저장된다.
제어부(100)는 각 유입온도센서(60)와 각 유출온도센서(70)에 의해 감지된 신호를 전송받아 목표 과열도(Ts)와 현재 과열도(Tp)를 비교하여 팽창밸브(40)의 작동을 제어한다.
제어부(100)는 각 증발기(20)에 대응하여 마련된 각 팽창밸브(40) 중 적어도 하나가 냉매유로를 최대 개도로 개방하여 유지될 때 이에 대응하는 증발기(20)의 현재 과열도(Tp)와 목표 과열도(Ts)를 비교하여 현재 과열도(Tp)가 목표 과열도(Ts)보다 높으면, 목표 과열도(Ts)를 소정의 온도만큼 상승시킨 보정 목표 과열도(Ta)로 설정하도록 제어한다. 예를 들어, 제어부(100)는 제1팽창밸브(42)가 일정 시간 제1실내기(7)와 연결된 냉매배관(10)의 냉매유로를 최대의 개도로 유지시키면 과열도(To)를 하강시키도록 냉매유입을 증가시켜야 한다. 이에, 제어부(100)는 목 표 과열도(Ts)를 소정의 온도(T')만큼 상승시킨 보정 목표 과열도(Ta)로 설정하여 목표 과열도(Ts)를 만족 중이던 제2실내기(8) 및 제3실내기(9)의 냉매유로의 개도를 축소시키도록 제2팽창밸브(44) 및 제3팽창밸브(46)의 작동을 제어하는 것이다. 따라서, 제1실내기(7)의 냉매유로로 제2실내기(8) 및 제3실내기(9)로 유입되던 냉매가 유입되는 것이다.
그리고, 제어부(100)는 보정 목표 과열도(Ta)로 조정한 후 최대의 개도를 가진 팽창밸브(40)가 배치된 냉매유로의 개도가 일정 시간 유지될 때, 보정 목표 과열도(Ta)를 1도 상승시키도록 재보정한다. 예를 들면, 제어부(100)는 목표 과열도(Ts)를 보정 목표 과열도(Ta)로 조정 후에도 냉매유로를 최대로 개방했던 제1팽창밸브(42)가 유지되면, 보정 목표 과열도(Ta)를 1도 상승시키고, 이에 따라 제2실내기(8) 및 제3실내기(9)의 냉매유로의 개도를 더욱 축소시키도록 제2팽창밸브(44) 및 제3팽창밸브(46)의 작동을 제어하는 것이다.
한편, 제어부(100)는 보정 목표 과열도(Ta)로 변경한 후 최대의 개도를 가진 팽창밸브(40)가 배치된 냉매유로의 개도가 소정의 크기보다 작아지면, 보정 목표 과열도(Ta)를 1도 하강시키도록 재보정한다. 예를 들어, 제어부(100)는 보정 목표 과열도(Ta)로 변경한 후 최대의 개도를 가진 제1팽창밸브(42)가 배치된 냉매유로의 개도가 일정 크기보다 축소되면 다시 일정 크기로 개도를 확장하도록 보정 목표과열도(To)를 1도 하강시키도록 제어하는 것이다.
이러한 구성에 의하여 도 3a 및 도 3b를 참조하여 본 발명에 따른 공조기기(1)의 제어흐름도를 살펴보면 다음과 같다.
우선, 입력부(80)에 제1실내기(7), 제2실내기(8) 및 제3실내기(9)에 대해 목표 과열도(Ts)를 설정한다(S10).
공조기기(1)가 냉방 운전되면 증발기(20)의 유입구 및 유출구 사이의 온도 차이인 과열도(To)를 제어한다(S30). 과열도(To)가 제어되면 제1증발기(22), 제2증발기(24) 및 제3증발기(26)에 연결된 냉매배관(10)의 냉매유로의 개도 크기를 결정하는 제1팽창밸브(42), 제2팽창밸브(44) 및 제3팽창밸브(46)가 작동하게 된다. 그리고, 제1팽창밸브(42), 제2팽창밸브(44) 및 제3팽창밸브(46)가 냉매유로를 최대의 개도로 유지하고 있는 지 판단한다(S50).
제1팽창밸브(42), 제2팽창밸브(44) 및 제3팽창밸브(46) 중 제1팽창밸브(42)가 일정 시간 냉매유로를 최대의 개도로 유지하고 있다고 판단되면, 제1증발기(22)의 현재 과열도(Tp)를 측정하여 현재 과열도(Tp)와 목표 과열도(Ts)를 비교 판단한다(S70). 제1증발기(22)의 현재 과열도(Tp)가 목표 과열도(Ts)보다 높다고 판단되면, 목표 과열도(Ts)보다 소정의 온도(T')만큼 상승된 보정 목표 과열도(Ta)로 목표 과열도(Ts)를 변경시킨다(S90).
한편, 'A' 단계로 진행하여 보정 목표 과열도(Ta)로 목표 과열도(Ts)를 변경시킨 후에도 일정 시간동안 제1팽창밸브(42)가 배치된 냉매유로의 개도의 크기가 유지되었는지 판단한다(S110). 제1팽창밸브(42)가 배치된 냉매유로의 개도의 크기가 일정 시간동안 유지되었다고 판단되면, 과열도(To)를 보정 목표 과열도(Ta)에서 1도 상승시킨다(S130).
여기서, 제1팽창밸브(42)가 작동하여 제1팽창밸브(42)가 배치된 냉매유로의 개도의 크기가 일정 크기보다 작아졌는지 판단한다(S150). 제1팽창밸브(42)가 배치된 냉매유로의 개도 크기가 일정 크기보다 작아졌다고 판단되면, 과열도(To)를 보정 목표 과열도(Ta)에서 1도 하락시킨다(S170). 이후, 제1팽창밸브(42)가 배치된 냉매유로가 최소 개도로 일정 시간 유지되었는지 판단한다(S190). 제1팽창밸브(42)가 배치된 냉매유로가 최소 개도로 일정 시간 유지되면, 다시 과열도(To)를 1도 하강시킨다.
이에, 냉매배관이 길거나 고낙차의 설치환경으로 설치된 실내기에 대해 목표 과열도를 제어하여 냉매유로의 개도 크기를 조정하는 팽창밸브를 제어함으로서, 냉매의 분배를 원활히 하여 각 실내기간의 능력 편차를 감소시켜 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 냉매배관이 길거나 고낙차의 설치환경으로 설치된 실내기에 대해 목표 과열도를 제어하여 냉매유로의 개도 크기를 조정하는 팽창밸브를 제어함으로서, 냉매의 분배를 원활히 하여 각 실내기간의 능력 편차를 감소시켜 신뢰성을 향상시킬 수 있는 공조기기의 운전방법이 제공된다.

Claims (4)

  1. 실외기와, 상기 실외기와 연결된 복수의 실내기와, 각 상기 실내기에 대응하여 마련되며 냉매가 유입 및 유출되는 유입구 및 유출구를 갖는 복수의 증발기와, 상기 각 증발기에 대응하여 마련된 복수의 팽창밸브를 포함하는 공조기기의 운전방법에 있어서,
    상기 복수의 증발기에 대해 목표 과열도를 설정하는 단계와;
    상기 각 증발기에 대응하여 마련된 상기 각 팽창밸브의 개도의 크기를 판단하는 단계와;
    상기 복수의 팽창밸브 중 적어도 하나가 최대의 개도에 도달되었다고 판단되면, 최대로 개도된 상기 팽창밸브에 대응하는 상기 증발기의 현재 과열도와 상기 목표 과열도를 비교하는 단계와;
    상기 현재 과열도가 상기 목표 과열도보다 높으면, 상기 복수의 증발기에 대해 상기 목표 과열도를 소정의 온도만큼 상승시킨 보정 목표 과열도로 설정하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기기의 운전방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보정 목표 과열도로 설정하도록 제어하는 단계는,
    상기 보정 목표 과열도에 기초하여 상기 복수의 팽창밸브 중 최대의 개도를 가진 상기 팽창밸브를 제외한 나머지 상기 팽창밸브의 개도를 조정하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기기의 운전방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보정 목표 과열도로 조정한 후 최대의 개도를 가진 상기 팽창밸브의 개도가 일정 시간 유지될 때, 상기 보정 목표 과열도를 1도 상승시키도록 재보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기기의 운전방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보정 목표 과열도로 변경한 후 최대의 개도를 가진 상기 팽창밸브의 개도가 소정의 크기보다 작아지면, 상기 보정 목표 과열도를 1도 하강시키도록 재보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기기의 운전방법.
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