KR100885566B1 - 공기 조화기의 제어방법 - Google Patents

공기 조화기의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 멀티 공기 조화기에 관한 것으로서, 상세하게는 난방모드시 난방부하의 증가에 대응하기 위해 운전 압축기의 수를 증가시킨 경우, 상기 압축기들 사이의 토출온도 불균형을 해소하기 위한 멀티 공기 조화기의 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 저온 난방모드에서 발생할 수 있는 토출온도의 심한 불균형 현상을 해소할 수 있으며, 실외기 사이의 냉매 쏠림 현상 등을 방지할 수 있다.
Figure R1020070026291
유량 조절 수단, 바이패스관, 토출온도

Description

공기 조화기의 제어방법{Controlling method for air conditioner}
도 1은 본 발명의 사상에 따른 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기의 구성도.
도 2는 실외기의 난방모드에서 유량 조절 수단이 닫힌 상태를 나타내는 구성도.
도 3은 실외기의 난방모드에서 유량 조절 수단이 열린 상태를 나타내는 구성도.
도 4는 종래 제어방법과 본 발명의 제어방법에 따른 압축기 토출온도의 비교도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101,102,103: 실외기 111: 압축기
113: 사방밸브 113: 실외 열교환기
121: 고압배관 122: 액관
123: 저압배관 200: 분배기
210: 제1분배부 220: 제2분배부
230: 제3분배부 240: 과냉각부
400: 유량 조절 수단 422: 바이패스 관
본 발명은 멀티 공기 조화기에 관한 것으로서, 상세하게는 난방모드시 난방부하의 증가에 대응하기 위해 운전 압축기의 수를 증가시킨 경우, 상기 압축기들 사이의 토출온도 불균형을 해소하기 위한 멀티 공기 조화기의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 공기 조화기는 건물 등의 내부 공간을 냉방 또는 난방시키기 위한 장치로서, 오늘날에는 다수 개의 룸으로 구획된 실내 공간을 보다 효율적으로 냉방 또는 난방시키기 위하여 각 룸을 냉방 또는 난방 운전시키는 멀티 공기 조화기의 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
상기 멀티 공기 조화기는 하나의 실외기에 다수의 실내기가 연결된 싱글 타입(single type)과, 다수의 실외기에 다수의 실내기가 연결되는 시리즈 타입(series type)으로 구분된다.
또한, 상기 멀티 공기 조화기는 냉매 유동 방식에 따라 절환형과 동시형으로 구분된다. 상기 절환형은 모든 실내기가 냉방모드에서 난방모드로 절환되거나 그 반대로 절환된다. 반면, 상기 동시형은 일부의 실내기는 냉방모드, 일부의 실내기는 난방모드로 동시에 운전된다.
상기 동시형의 경우는 실외기 각각이 난방주체 운전 또는 냉방주체 운전을 할 수 있다. 상기 난방주체 운전은 모든 실외기의 실외 열교환기가 증발기로 작용하는 운전이며, 상기 냉방주체 운전은 모든 실외기의 실외 열교환기가 응축기로 작 용하는 운전이다.
종래의 다수의 실외기에 다수의 실내기가 연결되고, 냉방모드와 난방모드가 동시에 운전될 수 있는 시리즈 타입의 동시형 멀티 공기 조화기는 난방모드로 운전하는 경우 난방부하가 커므로 운전 압축기의 수를 증가하여야 했다.
상기 압축기들의 수를 증가하는 경우, 상기 압축기들 사이의 불균형으로 인해 토출온도에 심한 불균형이 일어났다.
특히, 토출온도의 불균형은 저온난방에서 더욱 심해지며, 이로 인해 어떤 압축기의 경우는 토출과열도를 확보하지 못하고 액압축 상태를 유지하는 경우가 발생했다.
본 발명의 목적은 유량 조절 수단을 개폐하여 다수의 실외기의 압축기들 사이에 발생할 수 있는 토출온도의 차이를 해소하도록 하는 멀티 공기 조화기의 제어방법을 제안하는 것이다.
상기된 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티 공기 조화기의 제어방법에는, 다수의 실외기에 연결된 다수의 실내기가 동작하는 단계; 다수의 실외기에 각각 구비된 다수의 압축기들의 토출 온도를 감지하는 단계; 상기 토출 온도의 최대값과 최소값의 차이를 구하는 단계; 상기 차이값의 크기가 일정값 이상인 경우, 토출 가스의 일부가 압축기로 바이패스되는 단계가 포함된다.
또한, 상기 토출 가스의 바이패스는, 상기 다수의 압축기들의 토출측에 각각 연결된 유량 조절 수단의 개폐에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유량 조절 수단의 토출측에 제공되는 냉매 팽창 수단에 의하여 압축기의 과열도가 조절되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 토출 온도의 최대값과 최소값의 차이가 일정값 이상인 경우, 토출 온도가 낮은 압축기 쪽에 연결된 유량 조절 수단이 개방되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유량 조절 수단에는 전자팽창밸브가 포함된다.
본 발명에 의하면, 저온 난방모드에서 발생할 수 있는 토출온도의 심한 불균형 현상을 해소할 수 있으며, 실외기 사이의 냉매 쏠림 현상 등을 방지할 수 있다.
삭제
또한, 압축기로 흡입하는 냉매의 토출과열도를 확보할 수 있는 부수적 효과도 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 상기 공기조화 시스템은 다수의 실외기(101,102,103), 분배기(200) 및 다수의 실내기(301,302,303,304,305,306)를 포함한다. 상기 실내기들(301,302,303,304,305,306)은 실외기들(101,102,103)의 정수 배만큼 연결될 수도 있다.
상기 실외기(101,102,103)들 중 하나는 메인 실외기(101), 나머지는 서브 실외기(102,103)로 설정될 수 있다. 또한, 상기 다수의 실외기(101,102,103), 분배기(200) 및 다수의 실내기(301,302,303,304,305,306)는 제어부(미도시)에 의해 제어될 수 있다.
상기 각 실외기(101,102,103)는 압축기(111), 사방밸브(112)(4 way valve), 실외 열교환기(113) 및 어큐뮬레이터(114)를 포함한다. 상기 압축기(111)는 정속 압축기 또는 인버터(INV) 압축기일 수 있다.
상기 사방밸브(112)는 압축기(111)의 토출측 냉매관에 배치된다. 상기 실외 열교환기(113)의 냉매 토출측 냉매관에는 전자팽창밸브(116)(EEV:Electronic Expansion Valve), 솔레노이드밸브(117)(Solenoid Valve) 및 체크밸브(118)(Check Valve) 등이 배치된다. 도 1에서는 각 실외기(101,102,103)에 2개의 압축기(111)가 배치된 것을 도시하였으나, 각 실외기(101,102,103)에는 하나의 압축기 또는 3개 이상의 압축기가 배치될 수도 있다. 또한, 상기 실외 열교환기(113)에 실외 공기를 송풍시키는 실외팬을 생략하였다.
상기 압축기(111)와 사방밸브(112) 사이의 냉매관에는 고압배관(121)이 연결된다. 상기 실외 열교환기(113)의 토출측에는 액관(122)이 연결된다. 또한 상기 사방밸브(112)와 어큐뮬레이터(114) 사이의 냉매관에는 저압배관(123)이 연결된다. 상기 실외기(101,102,103)들의 고압배관(121), 액관(122) 및 저압배관(123)들은 서로 동일한 종류끼리 연결된다.
상기 액관(122)과 어큐뮬레이터(114)의 흡입측을 연결하는 바이패스배관(124)이 배치된다. 상기 바이패스배관(124)에는 전자팽창밸브(126)가 배치된다. 또한, 상기 바이패스배관(124)은 상기 액관(122)과 열교환되는 구조를 갖는다. 예를 들면, 상기 바이패스배관(124)과 액관(122)은 이중관 구조를 가질 수 있다. 이때, 상기 바이패스배관(124)과 액관(122)의 냉매는 서로 반대방향으로 유동될 수 있다. 상기 전자팽창밸브(126)에서 팽창된 냉매는 상기 액관(122)과 열교환된 후 어큐뮬레이터(114)의 흡입측으로 유동된다.
또한, 다수의 실외기(101, 102, 103)의 압축기(111)의 토출측에는 온도 센서(미도시)가 부착되어 압축기(111)를 통과한 토출 냉매의 토출온도를 감지할 수 잇다.
상기 압축기(111)의 토출온도를 감지한 후 최대 최소의 차가 일정온도 이상이 되면, 사방밸브(112) 유입전의 냉매를 바이패스할 수 있는 바이패스관(422)을 통하여 압축기(111)로 냉매를 흐를 수 있게 한다.
또한, 압축기(112)의 토출온도를 감지한 후 최대 최소의 차가 일정온도 이하가 되면, 유량 조절 수단(400) 밸브를 닫아 사방밸브(112)를 통하여 냉 난방 모드에 따라 냉매를 흐르게 한다.
상기 고압배관(121), 액관(122) 및 저압배관(123)은 분배기(200)에 연결된다.
상기 분배기(200)는 제1분배부(210), 제2분배부(220), 제3분배부(230) 및 과냉각부(240)를 포함한다.
상기 제1분배부(210)는 고압배관(121)에 연결되고, 상기 제2분배부(220)는 액관(122)에 연결되며, 상기 제3분배부(230)에는 저압배관(123)이 연결된다. 또한, 상기 제1,2,3분배부(210,220,230)는 다수의 분지관에 의해 각각의 실내기(301,302,303,304,305,306)에 연결된다. 상기 과냉각부(240)는 제2분배부(220)와 제3분배부(230)에 연결된다. 상기 과냉각부(240)와 제2분배부(220)가 연결되는 부분에는 전자팽창밸브(241)가 배치된다. 또한, 상기 제1분배부(210)와 제3분배부(230)가 연결되는 배관에는 솔레노이드밸브와 모세관이 배치된다.
또한, 상기 각 실내기(301,302,303,304,305,306)는 실내 열교환기(311)를 각각 포함한다. 상기 각 실내기의 일측에는 전자팽창밸브(312)가 배치되고, 상기 각 실내기의 타측에는 다수의 밸브(313)와 다수의 솔레노이드밸브(314)가 배치된다. 도 1에서, 검은색의 각종 밸브는 냉매관을 폐쇄시키기 위해 오프(OFF)된 밸브를 나타낸 것이고, 속이 비어 있는 각종 밸브는 냉매관을 개방시키기 위해 온(ON)된 밸브를 나타낸 것이다.
도 2는 실외기의 난방모드에서 유량 조절 수단이 닫힌 상태를 나타내는 구성도이고, 도 3은 실외기의 난방모드에서 유량 조절 수단이 열린 상태를 나타내는 구성도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 멀티 공기 조화기의 실외기(102)를 난방주체 운전을 하는 경우를 나타낸다.
멀티 공기 조화기의 운전모드가 난방운전의 경우는 실외기(102)가 저압으로 되는 경우가 발생하여, 부하가 많이 걸리게 된다. 특히, 저온 난방을 하는 경우는 저압이 지나치게 되고, 냉매의 쏠림이 발생할 수 있다. 이때는, 압축기(111)의 흡입 과열도가 너무 낮게 될 수 있고, 압축기 토출가스 온도가 낮아질 수 있다.
전체 압축기(111)의 토출가스의 온도를 감지하여, 최대 최소의 차이가 일정온도 이상이면, 유량 조절 수단(400)을 개방하여 냉매를 압축기(111)로 바이패스관(422)을 통하여 바이패스한다. 그리고, 상기 압축기(111)를 통과한 냉매의 나머지는 고압배관(121)으로 보내어 난방모드를 진행한다.
과열도를 높이기 위하여 바이패스 관(422)의 유량 조절 수단(400)의 후방에 팽창 밸브(420)를 부과할 수 있다.
상기와 같이 바이패스관(422)를 통하여 압축기(111)로 바이패스하여 고압의 냉매를 만드는 경우는 압축비를 감소하고, 흡입온도 상승 등의 효과를 가진다. 따라서, 실외기 간의 압력차로 인해 냉매의 쏠림이 발생하고 이로 인해 유발되는 토출온도 편차를 줄일 수 있다.
또한, 압축기(111)의 토출온도를 감지한 후 최대 최소의 차가 일정온도 이하가 되면, 유량 조절 수단(400) 밸브를 닫아 토출 가스가 전부 고압 배관으로 흐르도록 한다.
도 4는 종래 제어방법과 본 발명의 제어방법에 따른 압축기 토출온도의 비교도이다.
도 4의 A는 본 발명의 제어방법이 적용되지 않은 경우에 있어, 압축기들의 토출온도를 비교한 실험 데이터 값이다. 멀티 공기 조화기의 운전모드가 난방운전의 경우는 실외기가 저압으로 되는 경우가 발생하여, 부하가 많이 걸리게 된다. 저압으로 부하가 많이 걸리는 압축기에서는 압축기 1, 4, 5와 같이 토출온도(토출T)가 66, 41, 37℃ 처럼 온도가 매우 낮게 된다. 결국, 압축기의 토출온도 간의 최대 최소의 차이는 60℃까지 나타나게 된다.
도 4의 B는 본 발명의 제어방법이 적용된 경우에 있어, 압축기들의 토출온도를 비교한 실험 데이터 값이다.
본 제어 방법과 같이 전체 압축기의 토출가스의 온도를 감지하여, 최대 최소 의 차이가 일정온도 이상이면, 유량 조절 수단을 개방하여 냉매를 압축기로 바이패스관을 통하여 바이패스한 경우는 압축기들의 토출온도 간의 최대 최소의 차이는 5℃ 이내에서 유지된다.
본 발명에 의하면, 저온 난방모드에서 발생할 수 있는 토출온도의 심한 불균형 현상을 해소할 수 있으며, 실외기 사이의 냉매 쏠림 현상 등을 방지할 수 있다.
또한, 압축기로 흡입하는 냉매의 토출과열도를 확보할 수 있는 부수적 효과도 있다.

Claims (5)

  1. 다수의 실외기에 연결된 다수의 실내기가 동작하는 단계;
    다수의 실외기에 각각 구비된 다수의 압축기들의 토출 온도를 감지하는 단계;
    상기 토출 온도의 최대값과 최소값의 차이를 구하는 단계;
    상기 차이값의 크기가 일정값 이상인 경우, 토출 가스의 일부가 압축기로 바이패스되는 단계가 포함되는 멀티 공기 조화 시스템의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 토출 가스의 바이패스는, 상기 다수의 압축기들의 토출측에 각각 연결된 유량 조절 수단의 개폐에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티 공기 조화 시스템의 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유량 조절 수단의 토출측에 제공되는 냉매 팽창 수단에 의하여 압축기의 과열도가 조절되는 것을 특징으로 하는 멀티 공기 조화 시스템의 제어 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 토출 온도의 최대값과 최소값의 차이가 일정값 이상인 경우, 토출 온도가 낮은 압축기 쪽에 연결된 유량 조절 수단이 개방되는 것을 특징으로 하는 멀티 공기 조화 시스템의 제어 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 유량 조절 수단에는 전자팽창밸브가 포함되는 멀티 공기 조화 시스템의 제어 방법.
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