KR101105952B1 - 멀티 공기 조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인버터 압축기 및 정속 압축기가 동시 구동조건일 경우 안정적으로 압축기 구동이 이루어질 수 있도록 한 것으로, 하나의 실외기 및 다수개의 실내기로 구성된 멀티 공기 조화기에서, 상기 실외기는 인버터 압축기, 정속 압축기, 어큐뮬레이터, 사방밸브 및 실외 열교환기를 구비하고, 상기 실내기의 부하량을 산출하는 부하량 산출부와, 상기 인버터 압축기 및 정속 압축기가 동시 구동 조건인지를 파악하여 상기 인버터 압축기를 일정조건으로 구동시키면서 상기 사방밸브가 순간 절환 될 수 있도록 제어하고, 상기 인버터 압축기 및 정속 압축기의 락(lock) 상태를 감지하여 제어하는 실외기 제어부와, 상기 인버터 압축기 및 정속 압축기의 토출 온도를 감지하는 온도 감지부를 포함하여 구성되며, 인버터 압축기 및 정속 압축기가 동시 구동 조건이면 사방밸브를 순간절환 시켜 압축기에 걸리는 압력을 감소시켜, 시동 시점의 압력이 낮은 상태에서 시동이 이루어질 수 있으므로 시동이 안되는 문제점을 해결함으로써 재 시동시 지연 시간을 최소화시킴과 동시에 내부 OLP 감지 또는 안전장치 동작등을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
인버터 압축기/정속 압축기

Description

멀티 공기 조화기 및 그 제어방법{(A) multi type air conditioner and method of controlling the same}
도 1은 종래 기술에 따른 멀티 공기조화기의 냉매 싸이클을 나타낸 도면
도 2는 종래 기술에 따른 멀티 공기조화기의 제어구성을 개략적으로 나타낸 블록도
도 3은 인버터 압축기 및 정속 압축기의 구동 전압을 나타낸 파형도
도 4는 본 발명에 따른 멀티 공기조화기의 설치상태를 나타낸 개념도
도 5는 본 발명에 따른 멀티 공기조화기의 제어 구성을 나타낸 블록도
도 6은 본 발명에 따른 멀티 공기조화기의 냉매 사이클을 나타낸 도면
도 7은 본 발명에 따른 멀티 공기조화기의 제어 구성을 나타낸 블록도
도 8은 본 발명에 따른 인버터 압축기, 정속 압축기 및 사방밸브의 구동 파형을 나타낸 파형도
도 9는 압축기 락(lock) 감지 방법을 나타낸 파형도
도 10은 본 발명에 따른 멀티 공기조화기의 제어방법을 나타낸 플로우 차트
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100, 180 : 실외기 102, 160 : 제 1 분배기
110 : 제 2 분배기 104, 142 : 제 1 실내기
106, 144 : 제 2 실내기 108, 146 : 제 3 실내기
142a : 제 1 실내 열교환기 144a : 제 2 실내 열교환기
146a : 제 3 실내 열교환기 162 : 제 1 전자팽창밸브
164 : 제 2 전자팽창밸브 166 : 제 3 전자팽창밸브
168 : 제 1 분지관 170 : 제 2 분지관
182, 204 : 인버터 압축기 184, 206 : 정속 압축기
190 : 어큐물레이터 192 : 사방밸브
194 : 실외 열교환기 200 : 부하량 산출부
202 : 제어기 208 : 전류 감지기
P1 : 메인 배관 P2,P3,P4,P5,P6,P7 : 제1,2,3,4,5,6 배관
본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 특히 인버터 압축기와 정속 압축기가 동시에 동작되는 조건일 경우 인버터 압축기 구동 후 정속 압축기가 안정적으로 구동될 수 있도록 한 멀티 공기 조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기 조화기는 실내의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 가전기기이다. 이를테면, 여름에는 실내를 시원한 냉방상태로, 겨울에는 실내를 따뜻한 난방상태로 조절하고, 또한 실내의 습도를 조절하며, 실내 의 공기를 쾌적한 청정상태로 조절한다.
이렇게 공기조화기와 같은 생활의 편의 제품이 점차적으로 확대, 사용되면서 소비자들은 높은 에너지 사용 효율과, 성능향상 및 사용에 편리한 제품을 요구하게 되었다.
이러한 공기 조화기는 실내기와 실외기를 각각 분리된 분리형 공기조화기와, 실내기와 실외기를 하나의 장치로 결합된 일체형 공기조화기와, 벽에 장착되도록 구성된 벽걸이형 공기 조화기 및 액자형 공기조화기와, 거실에 세울 수 있도록 구성된 슬림형 공기조화기와, 하나의 실내기를 구동시킬 수 있는 용량으로 구성되어 가정집과 같이 좁은 장소에서 이용되도록 구성된 싱글형 공기조화기와, 회사 또는 음식점에서 사용할 수 있도록 매우 큰 용량으로 구성된 중대형 공기조화기와, 다수개의 실내기를 충분히 구동시킬 수 있는 용량으로 구성된 멀티 공기조화기 등으로 구분되어진다.
여기서, 상기 분리형 공기조화기는 실내에 설치되어 공조공간 내부로 온풍 또는 냉풍을 공급하는 실내기와, 상기 실내기에서 충분한 열교환 동작이 이루어질 수 있도록 냉매를 압축, 팽창 등을 수행하는 실외기로 구성되어진다.
그리고, 상기 멀티 공기조화기는 학교와 같이 분리된 다수개의 공조 공간을 구비하고 있는 장소에서 각 공조공간 내부로 개별적으로 충분한 온풍 또는 냉풍이 공급될 수 있도록 다수개의 실내기와 하나 또는 그 이상의 실외기로 이루어진다.
그러나, 상기 멀티 공기조화기는 상기 다수개의 실내기가 모두 100%의 출력상태로 작동되더라도 상기 다수개의 실내기를 모두 구동시킬 수 있는 실외기의 용 량을 구비해야만 한다. 즉, 상기 멀티 공기조화기의 실외기는 다수개의 실내기가 모두 100% 출력상태로 작동될 때, 이에 비례하는 용량으로 이루어져야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 공기조화기 및 그 제어장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 멀티 공기조화기의 냉매 싸이클을 나타낸 구성도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 멀티 공기조화기의 제어 구성을 나타낸 블록도이며, 도 3은 인버터 압축기 및 정속 압축기를 구동시키기 위한 전압 파형도이다.
종래 기술에 따른 멀티 공기조화기는 도 1에 도시된 바와 같이, 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 복수의 실내 열교환기(11a,11b,11c)를 구비한 실내유니트(10)와 실외에 배치되는 실외 유니트(1)를 구비하고 있다.
상기 실외 유니트(1)에는 냉매를 압축시키는 역할을 하는 인버터 압축기(2)와 정속 압축기(3), 압축된 냉매를 방열 시키는 역할을 하는 실외 열교환기(5), 및 상기 실외 열교환기(5)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 냉각팬(6)을 구비하고 있다.
냉방 운전 시 냉매의 흐름 방향을 따라 상기 실외 열교환기(5)의 하류측에는 메인 전자팽창밸브(12)가 구비되어 있으며, 메인 전자팽창밸브(12)의 하류측에는 냉매가 해당 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)로 유입되기 전 감압 팽창될 수 있도록 하는 서브 전자팽창밸브(13a, 13b, 13c)가 각각 구비되어 있고, 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)의 각 출구측에는 상기 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)에서 토출되는 냉매의 온도를 감지할 수 있도록 제 1 온도감지센서(15a,15b,15c)가 구비 되어 있다.
한편, 상기 정속 압축기(3) 및 인버터 압축기(2)는 실내 유니트(1)의 최대 냉/난방부하의 절반(50%)에 대응하는 압축 능력을 각각 갖추고 있으며, 각 토출측은 냉매가 실외 열교환기(5)로 유입되기 전에 상호 합류되어 있고, 그 합류영역에는 각 압축기(2,3)로부터 압축되어 토출 되는 냉매의 온도를 감지할 수 있도록 제 2 온도감지센서(4)가 구비되어 있다.
상기 인버터 압축기 및 정속 압축기(2, 3)에서 압축된 고온 고압의 기체 냉매는 사방밸브(미도시)에 의해 실외 열교환기(5)로 유도된 후, 상기 실외 열교환기(5)를 통과하는 과정에서 응축되어 고온고압의 액체 냉매로 상 변화된다.
상기 실외 열교환기(5)로부터 나온 고온고압의 액체냉매는 메인 전자팽창밸브(12)로 유입된 후, 서브 전자팽창밸브(13a, 13b, 13c)를 통과하면서 저온저압의 상태로 변환된 다음 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)로 유입된다. 이때 유입된 냉매는 증발에 의해 기체 냉매로 변환되고, 사방밸브(미도시)에 의해 압축기(2, 3)의 흡입측으로 유도된다.
이때, 상기 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)를 통과하는 냉매는 실내의 공기로 부터 열을 빼앗아 증발하므로, 공기조화 공간은 상기한 냉방 싸이클이 반복적으로 진행됨과 더불어 그 온도가 낮아지게 된다.
하나의 실외기에 한대의 실내기만을 연결하여 사용하는 일반적인 공기조화기에 비해, 상술한 멀티형 공기조화기는 하나의 실외기를 이용하여 여러 방을 한꺼번에 냉/난방 시킬 수 있으므로 전력면에서나 비용면에서 그리고 공간면에서 유리하 다.
다수의 실내기 중 어느 하나(또는 모두)를 선택하여 운전을 시작하면, 선택된 실내기의 총부하량을 산출하는 부하량 산출부(20)는 실내 온도, 희망 온도, 실내기의 용량 등을 고려하여 총부하량을 산출한 후, 이 데이타를 제어부(22)로 보낸다. 상기 데이타를 수신받은 제어부(22)는 상기 부하량에 대응하는 능력을 갖추도록 인버터 압축기(24)와 정속 압축기(26)로 구동 전압을 보낸다.
도 3의 (a)는 인버터 압축기(24)를 구동시키기 위한 전압 파형이고, (b)는 정속 압축기(26)를 구동시키기 위한 전압 파형으로, 이를 참조하면, 정속 압축기(26)는 상기 인버터 압축기(24)가 일정 시간(TO) 일정 주파수(AO ㎐)로 가동된 후 구동된다는 것을 알 수 있다.
즉, 상기 부하량 산출부(20)에서 부하량을 산출하여 제어부(22)로 보내면, 제어부(22)는 상기 부하량에 대응하는 주파수로 인버터 압축기(24)를 구동시키는데, 상기 부하량이 인버터 압축기(24)의 구동만으로 해결되지 않을 정도로 클 경우(통상 인버터 압축기(24)는 총부하량의 50%를 담당할 수 있도록 구성된다), 상기 제어부(22)는 초과되는 부하를 감당할 수 있도록 상기 정속 압축기(26)를 작동시키기 위한 신호를 보낸다.
도3 의 (a) 및 (b)를 참조하면, 인버터 압축기(24)는 제 1 설정 주파수(A)로 작동되다가(이때, 정속 압축기(26)는 정지 상태(OFF)), 상기 제어부(22)로부터 정속 압축기(26)를 구동시키기 위한 신호가 수신되면, 정속 압축기(26)를 구동시키기 위한 주파수 조건인 제 1 기준 주파수(AO ㎐)로 변경되어 작동을 계속한다.
상기 인버터 압축기(24)의 주파수가 상기 제 1 기준 주파수(AO ㎐)로 변경된 후 소정 시간(T0)이 경과하면 정속 압축기(26)는 구동을 시작하고(ON), 이에 따라, 상기 인버터 압축기(24)는 제 2 설정 주파수(B)로 변경되어 작동을 계속한다.
이어서, 상기 제어부(22)로부터 정속 압축기(26)의 작동을 정지시키기 위한 신호가 수신되면, 상기 인버터 압축기(24)는 정속 압축기(26)를 정지시키기 위한 주파수 조건인 제 2 기준 주파수(A1 ㎐)로 변경되어 작동을 계속하고, 상기 제 2 기준 주파수(A1 ㎐)로 변경된 후 소정 시간(T1)이 경과하면 상기 정속 압축기(26)는 작동을 멈춘다(OFF).
따라서 인버터 압축기와 정속 압축기의 정상적인 구동은 멀티형 공기조화기에 있어서 최적의 냉매 싸이클을 구성하는데 중요하다. 즉, 인버터 압축기 동작중에 정속 압축기가 시동을 원활하게 하기 위하여 인버터 압축기 주파수를 최소 Hz로 감소시킨 후 압축기 압력을 최소화 시킨다.
그러나, 압력이 충분히 떨어지게 하기 위해서는 수초~ 수분 동안 저주파수로 동작시킨 후 정속 압축기를 시동함으로써 상기 인버터 압축기가 부하량에 대응하는 주파수로 작동되지 않거나, 상기 정속 압축기가 작동되어야 할 시점에서 작동되지 않고 멈추어 있는 경우, 총 부하량에 대응하는 냉매를 토출 해내지 못하므로 공기 조화기는 이상 작동을 하게 된다.
특히, 상기 정속 압축기가 작동되고 있어야 할 시점에 고장 등의 원인에 의해 정지되어 있는 경우, 인버터 압축기는 상기 정속 압축기가 담당하는 부하량까지 담당하여야 하므로 과열에 의해 파손될 염려가 있으며, 냉매 싸이클이 최적화되지 못하여 제품 능력에 큰 영향을 초래한다.
또한, 재시동 지연시간이 길어지게 됨으로써 쾌적감을 저하시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 압축기 시동이 안되는 문제점을 해결하고자 하는데 그 목적이 있다.
또한, 내부 OLP 감지 또는 안전장치 동작여부를 판단할 수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 멀티 공기 조화기는 하나의 실외기 다수개의 실내기로 구성된 멀티 공기조화기에서, 상기 실외기는 인버터 압축기, 정속 압축기, 어큐뮬레이터, 사방밸브 및 실외 열교환기를 구비하고, 상기 실내기의 부하량을 산출하는 부하량 산출부와, 상기 부하량 산출부에서 산출된 부하량에 따라 상기 인버터 압축기 및 정속 압축기가 동시 구동 조건인지를 파악하여 상기 인버터 압축기를 일정조건으로 구동시키면서 상기 사방밸브가 순간 절환 될 수 있도록 제어하고, 상기 인버터 압축기 및 정속 압축기의 락(lock) 상태를 감지하여 제어하는 제어부와, 상기 인버터 압축기 및 정속 압축기의 토출온도를 감지하는 온도 감지부를 포함하여 구성되는데 그 특징이 있다.
바람직하게 상기 일정조건은 상기 인버터 압축기의 구동 주파수를 최저 주파수로 하강시켜 기 설정된 제 1 내지 제 3 설정시간(t1∼t3) 동안 유지시킨 후, 상 기 정속형 압축기를 구동시키는데 그 특징이 있다.
더 바람직하게 상기 사방밸브는 인버터 압축기가 기 설정된 제 1 설정시간(t1)동안 구동된 후 제 2 설정시간(t2)동안 절환하는데 그 특징이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 멀티 공기조화기의 제어방법은 사방밸브, 인버터 압축기 및 정속 압축기를 구비한 하나의 실외기와 다수개의 실내기로 이루어진 멀티 공기조화기의 제어방법에서, 사용자가 파워 온 명령을 입력하면 상기 인버터 압축기 및 정속 압축기가 동시 구동 조건인지를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과 인버터 압축기 및 정속 압축기가 동시 구동 조건이면 상기 인버터 압축기 및 정속 압축기를 기 설정조건으로 구동시키면서 상기 사방밸브가 순간절환 되도록 제어하는 단계와, 상기 인버터 압축기를 기 설정시간 동안 구동 후 상기 정속 압축기를 구동시키는 단계를 포함하여 이루어지는데 그 특징이 있다.
바람직하게 상기 인버터 압축기 및 정속 압축기를 기 설정조건으로 구동시키면서 사방밸브가 순간절환 되도록 제어하는 단계는, 상기 인버터 압축기를 제 1 설정주파수로 구동시킨 후 제 2 설정주파수로 하강시켜 기 설정시간 동안 구동시키면서 상기 사방밸브를 소정시간 절환 하는 단계와, 상기 제 2 설정시간이 경과하면 상기 정속 압축기를 구동시키는 단계로 이루어지는데 그 특징이 있다.
더 바람직하게 상기 제 2 설정주파수는 최저 주파수인데 그 특징이 있다.
더 바람직하게 상기 제 2 설정시간이 경과되면 상기 인버터 압축기는 실내기 용량에 따라 설정된 설정주파수로 구동하는 단계를 더 포함하여 이루어지는데 그 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 멀티 공기조화기 및 그 제어방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 의한 멀티 공기 조화기의 설치 상태를 나타낸 개념도이고, 도 5는 본 발명에 의한 멀티형 공기 조화기의 개략적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
본 발명에 의한 멀티 공기 조화기는 2개의 분배기를 사용하여 6실을 제어하기 위한 것으로, 실외기(100)와, 상기 실외기(100)와 연결된 제 1 및 제 2 분배기(102 및 110)와, 그리고 각 실 마다 설치된 제 1 내지 제 6 실내기(104, 106, 108, 112, 114 및 116)를 구비한다.
상기 실외기(100)와 제 1 및 제 2 분배기(102 및 110)는 메인 배관(P1)으로 연결하고, 상기 제 1 분배기(102)와 제 1 내지 제 3 실내기(104, 106 및 108)는 각각 제 1, 제 2 및 제 3 배관(P2, P3 및 P4)으로 연결하며, 상기 제 2 분배기(110)와 제 4 내지 제 6 실내기(112, 114 및 116)는 각각 제 4, 제 5 및 제 6 배관(P5, P6 및 P7)으로 연결한다.
이때, 상기 배관들(P1 내지 P7)은 실외기측에서 실내기측으로 냉매가 흐르기 위한 유입관과, 실내기측에서 실외기측으로 냉매가 흐르기 위한 유출관이 한 쌍으로 서로 격리된 상태로 되어 있다.
상기 실외기(100) 내부에는 인버터 압축기, 정속 압축기, 어큐뮬레이터, 사방밸브, 실외 열교환기, 실외팬 등과 이들을 제어하기 위한 실외 제어기(120)가 구비되어 있고, 상기 분배기(102,110)에는 냉매를 감압 팽창하기 위한 전자팽창밸브들과 냉매의 분배를 제어하기 위한 분배 제어기(122,130)가 구비되어 있으며, 상기 실내기(104 내지 116)에는 실내 열교환기와 실내팬 등과 이들을 제어하기 위한 실내 제어기(124 내지 136)가 구비되어 있다.
사용자가 공기조화기 작동을 위한 키 입력을 하면(냉방), 하나 또는 다수의 선택된 실내기(104 내지 116)에 설치되어 있는 실내 제어기(124 내지 136)는 희망 온도, 현재 실내 온도, 희망 풍량, 각 실내기의 용량 등에 관한 데이타를 수집하여 실외 제어기(120)로 보내고, 상기 실외 제어기(120)는 실외 온도 등의 추가적인 데이타를 검토하여 상기 선택된 실내기들의 운전을 위한 총부하를 계산한 후, 한편으로는 이 데이타를 상기 분배 제어기(122, 130)로 보내고, 다른 한편으로는 이를 기초로하여 압축기들을 구동시킨다.
압축기의 구동에 의해 토출된 냉매는 실외 열교환기를 거친 후 메인 배관(P1)의 유입관을 통해 상기 제 1 및 제 2 분배기(102 및 110)로 분배되어 흐르고, 상기 제 1 및 제 2 분배기(102 및 110)로 유입된 냉매는 각 실의 실내 열교환기와 각각 연결되어 있는 전자팽창밸브들을 통과하면서 감압 팽창된 후, 상기 제 1 내지 제 6 배관(P2 내지 P7)의 유입관을 따라 각 실내기(104 내지 116)로 흐른다.
상기 실내기들(104 내지 116)로 유입된 냉매는 실내 열교환기를 거치며 열교환된 후 상기 제 1 내지 제 6 배관(P2 내지 P7)의 유출관을 따라 흘러 상기 제 1 및 제 2 분배기(102 및 110)에서 합해진 후, 메인 배관(P1)의 유출관을 따라 실외기(100)로 유입된다.
본 발명에 의한 멀티 공기조화기는 하나의 실외기와 다수의 실내기 사이에 분배기를 채용한다. 종래에는 하나의 실외기로 상기와 같이 6실의 실내기를 제어하고자 할 경우, 실외기와 각 실의 실내기를 연결하기 위해 유입관 6개, 유출관 6개의 총 12개의 배관을 설치하여야 하기 때문에, 외관이 좋지 않고 긴 배관을 실내기까지 끌어 설치하여야 하므로 배관 공사에 드는 비용이 적지 않았다.
그러나, 본 발명의 경우, 분배기를 채용하여 실외기와 분배기까지는 단일 배관을 설치하고, 상기 분배기에서 각 실내기까지는 각각의 배관을 설치함으로써 상기 단일 배관에 의해 외관을 좋게 하고, 장(長)배관에 의한 비용 문제를 해결하였다.
도 6은 본 발명에 의한 멀티 공기조화기의 냉매 싸이클의 구성도로서, 2개의 분배기를 사용하여 6실을 제어하는 상기 도 3의 멀티형 공기조화기에 있어서, 실외기(도 4의 100)와, 제 1 분배기(도 4의 102)와, 제 1 내지 제 3 실내기(도 4의 104 내지 108) 부분만을 도시한 것이다.
실내(140)의 각 실에는 제 1, 제 2 및 제 3 실내 열교환기(142a, 144a, 146a)와 제 1, 제 2 및 제 3 실내팬(142b, 144b, 146b)을 각각 구비하는 제 1, 제 2 및 제 3 실내기(142, 144, 146)가 각각 설치되어 있다.
실외기(180)에는 냉매를 고온고압으로 압축하여 토출하기 위한 인버터 압축기(182)와 정속 압축기(184)로 구성된 압축부가 있고, 상기 압축기들의 토출부에는 오일 공급을 위한 제 1 오일 공급기(186) 및 제 2 오일 공급기(188)가 각각 설치되어 있다. 상기 인버터 압축기(182) 및 정속 압축기(184)에서 토출된 냉매는 상기 제 1 오일 공급기(186) 및 제 2 오일 공급기(188)를 각각 거친 후 합류되어 사방밸브(192)로 유입된다.
상기 사방밸브(192)는 공기조화기가 냉방으로 운전되거나 난방으로 운전될 경우 상기 압축기들로 유입되거나 토출되는 냉매의 흐름을 각 운전 모드에 맞게 변화시키기 위한 장치로, 냉방 운전의 경우엔 실선으로 된 화살표 방향으로 냉매가 유입/출되고, 난방 운전의 경우엔 점선으로 된 화살표 방향으로 냉매가 유입/출된다. 따라서, 상기 압축기들(182, 184)로 부터 토출 된 냉매는, 상기 사방밸브(192)의 유동에 의해, 냉방의 경우엔 실외 열교환기(194)로 유입되고, 난방의 경우엔 제 1 분배기(160)로 유입된다.
상기 실외 열교환기(194)는 메인 배관(도 4의 P1)의 유입관(198a)을 통해 제 1 분배기(160)와 연결되어 있으며, 냉방의 경우엔, 상기 압축기들(182, 184)로 부터 토출된 고온고압의 냉매를 실외팬(196)의 도움을 받아 방열하는 응축기의 역할을 하고, 난방의 경우엔, 실외의 열을 흡열하는 증발기의 역할을 한다.
상기 제 1 분배기(160)는 그 내부에 제 1 분지관(168)과 제 2 분지관(170)을 구비하고 있는데, 상기 제 1 분지관(168)은 메인 배관의 유입관(198a)을 통해 유입된 냉매를 각 실내기로 분배하기 위한 관이고, 상기 제 2 분지관(170)은 각 실내기를 통과한 냉매를 한 곳으로 합류시키기 위한 관이다(난방의 경우, 반대로 작용).
따라서, 메인 배관(도 4의 P1)의 유입관(198a)은 상기 제 1 분지관(168)에서 각각 제 1 배관(도 4의 P2)의 유입관(163), 제 2 배관(도 4의 P3)의 유입관(165) 및 제 3 배관(도 4의 P4)의 유입관(167)으로 분지되며, 메인 배관(도 4의 P1)의 유 출관(198b)은 상기 제 2 분지관(170)에서 각각 제 1 배관(도 4의 P2)의 유출관(143), 제 2 배관(도 4의 P3)의 유출관(145) 및 제 3 배관(도 4의 P4)의 유출관(147)으로 분지된다.
상기 제 1, 제 2 및 제 3 배관의 유입관(163, 165 및 167)에는 각각 제 1, 제 2 및 제 3 전자팽창밸브(162, 164 및 166)가 설치되어 있는데, 이는 각 실내기로 유입되는 냉매를 감압 팽창시켜 저온 저압의 냉매로 변환시키기 위한 장치이다.
상기 제 1 내지 제 3 전자팽창밸브(162 내지 166)에 의해 감압 팽창된 냉매는 상기 제 1 내지 제 3 배관의 유입관(163 내지 167)을 통해 제 1 내지 제 3 실내 열교환기(142a 내지 146a)로 유입되고, 상기 제 1 내지 제 3 실내 열교환기(142a 내지 146a)를 거치며 열교환된 냉매는 상기 제 1 내지 제 3 배관의 유출관(143 내지 147)을 통해 상기 제 2 분지관(170)으로 유입된다.
상기 제 2 분지관(170)은 사방밸브(192)와 연결되어 있으며, 상기 제 2 분지관(170)에서 흘러나온 냉매는 상기 사방밸브(192)의 유도에 의해 (실선의 화살표 참조) 어큐물레이터(accumulator)(190)로 유입된다. 상기 어큐뮬레이터(190)는 인버터 압축기(182)와 정속 압축기(184)의 유입구와 연결되어 있으며, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 실내 열교환기(142a, 144a, 146a)를 통과하면서 기화되지 않고 액체 상태를 유지하고 있는 액냉매가 상기 압축기들(182, 184)로 유입되는 것을 방지한다.
본 발명에 의한 멀티 공기조화기는 프리조인트(free joint) 방식으로 운전된다. 프리조인트 방식이란 각 압축기에서 토출되는 냉매가 지정된 냉매 싸이클만을 흐르도록 하는 구성 방식이 아닌, 각 압축기에서 토출되는 냉매가 어느 냉매 싸이 클이든 필요한 싸이클을 흐르도록 압축기의 토출부를 하나로 합한 구성 방식을 의미한다.
이에 의하면, 필요한 부하에 해당하는 만큼 압축기의 주파수 및 운전 방법을 조정할 수 있으므로 전력면에서 절전 운전이 가능하고, 하나의 대형 압축기 대신 두개의 소형 압축기를 사용하므로 경제적으로도 유리하다.
상기 도 4 내지 도 6에서는 두 개의 분배기을 사용하여 6개의 실내기를 제어할 수 있는 멀티형 공기조화기를 예를 들어 설명하였으나, 상기 분배기의 갯수, 실내기의 갯수 및 실내기의 종류(예컨대, 천장형, 액자형, 스탠드형 등) 등에 의해 본 발명의 기술적 사상이 제한되지 않음은 물론이다.
도 7은 본 발명에 따른 멀티 공기조화기의 제어 구성을 나타낸 블록도이고, 도 8은 인버터 압축기, 정속 압축기 및 사방밸브의 구동 전압을 나타낸 파형도이며, 도 9는 압축기의 락 검출과정을 나타낸 그래프이다.
본 발명에 의한 멀티 공기조화기의 압축기 제어 장치는, 운전 중인 실내기의 부하의 합계(총부하량)를 산출하는 부하량 산출부(200)와, 상기 부하량 산출부(200)에서 산출된 부하량에 따라 인버터 압축기(204) 및 정속 압축기(206)의 구동을 제어하는 제어기(202)와, 상기 인버터 압축기(204) 및 정속 압축기(206)의 토출온도를 감지하는 온도 감지부(208)로 구성된다.
다수의 실내기 중 어느 하나(또는 그 이상)를 선택하여 운전을 시작하면, 선택된 실내기의 총부하량을 산출하는 부하량 산출부(200)는 실내 온도, 희망 온도, 실내기의 용량 등을 고려하여 총 부하량을 산출한 후, 이 데이타를 제어기(202)로 보낸다. 상기 데이타를 수신받은 제어기(202)는 상기 부하량에 대응하는 능력을 갖추도록 상기 인버터 압축기(204)와 정속 압축기(206)를 구동시킨다.
이??, 상기 제어기(202)는 상기 인버터 압축기(204) 및 정속 압축기(206)가 동시에 구동해야할 조건인지를 판단하고, 동시 구동조건이면 상기 사방밸브(192)의 절환을 제어한다.
즉, 상기 인버터 압축기(204) 및 정속 압축기(206)를 동시 구동해야 할 조건이면 상기 인버터 압축기를 초기 구동 후 곧바로 최저 주파수로 하강시켜 기 설정시간동안 구동시킨 후 상기 정속 압축기(206)가 구동되도록 제어하며, 상기 사방밸브(192)는 상기 인버터 압축기(204)가 최저 주파수로 구동중인 상태일 때 일시적으로 소정시간 절환하는 것이다.
도 8의 (a)는 인버터 압축기(204)를 구동시키기 위한 전압 파형이고, (b)는 정속 압축기(206)를 구동시키기 위한 전압 파형이며, (c)는 사방밸브를 구동시키기 위한 전압 파형이다.
이를 참조하면, 상기 인버터 압축기(204)는 일정시간(t1+t2+t3)동안 최저 주파수(30㎐)로 구동시키고, 상기 일정시간(t1+t2+t3)이 경과되면 상기 정속 압축기(206)를 구동시킨다.
그러나 이때, 상기 정속 압축기(206)가 구동되기 전 상기 사방밸브(192)가 소정시간(t2) 동안 절환 됨으로써, 상기 정속 압축기(206)가 구동되는데 있어서 시동시점의 압력이 낮은 상태에서 시동될 수 있도록 제어한다. 즉, 상기 사방밸브(192)가 순간적으로 절환하면 실내외기에 걸리는 압력이 급격히 떨어진다.
또한, 상기 인버터 압축기(204) 및 정속 압축기(206)의 락(Lock) 현상을 감지하기 위해, 도 9에 도시된 바와 같이 토출 온도를 감지함으로써 압축기 구동이 정상적으로 이루어지지 않아서 발생되는 락(lock) 현상을 파악할 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 멀티 공기조화기의 제어 방법을 도 10을 참조하여 설명하면 먼저, 파워 온 명령이 입력되면 실내기의 용량을 파악하여 인버터 압축기 및 정속 압축기를 동시에 구동시킬 조건인지 여부를 판단한다(S101∼S102).
이어서 상기 판단 결과(S102), 상기 인버터 압축기 및 정속 압축기를 동시에 구동시킬 조건이면 설정조건에 따라 인버터 압축기를 구동시키면서 정속 압축기는 오프상태를 유지한다(S103). 이때, 설정조건은 인버터 압축기를 80㎐로 초기구동 후 최저주파수로 구동시키는 것이다.
그리고 기 설정된 제 1 설정시간(t1)이 경과되었는지 여부를 판단한다(S104 ).
이어서 상기 판단 결과(S104), 기 설정된 제 1 설정시간(t1)이 경과되었으면 인버터 압축기는 최저 주파수로 구동시키면서 사방밸브를 제 2 설정시간(t2) 동안 절환시킨다(S105).
그리고, 제 3 설정시간(t3)이 경과되었으면, 정속 압축기를 구동시키면서 상기 인버터 압축기는 실내기 용량에 따라 설정된 설정주파수로 구동한다(S106∼S107).
한편 상기 판단 결과(S102), 인버터 및 정속 압축기가 동시 구동 조건이 아 니면 해당 조건에 따라 각자 구동시킨다(S109).
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 멀티 공기 조화기는 인버터 압축기 및 정속 압축기가 동시에 동작해야 하는 조건이면 먼저 인버터 압축기 구동 후 최저 주파수로 하강시켜 일정시간동안 구동시키면서, 사방밸브를 순간적으로 절환 시킴에 따라 순간적으로 냉난방 사이클에 따라 반대로 절환 하도록 함으로써 실내외기에 걸리는 압력이 순간적으로 떨어지므로 정속 압축기 시동에 영향을 미치지 않는다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 멀티 공기 조화기는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 인버터 압축기 및 정속 압축기가 동시 구동 조건이면 사방밸브를 순간절환 시켜 압축기에 걸리는 압력을 감소시켜, 시동 시점의 압력이 낮은 상태에서 시동이 이루어질 수 있으므로 시동이 안되는 문제점을 해결할 수 있다.
둘째, 압축기가 시동이 안되는 문제점을 해결할 수 있으므로 재 시동시 지연 시간을 최소화시킬 수 있다.
셋째, 압축기가 시동이 안되는 문제점을 해결할 수 있으므로 내부 OLP 감지 또는 안전장치 동작등을 미연에 방지할 수 있다.

Claims (7)

  1. 인버터 압축기, 정속 압축기, 어큐뮬레이터, 사방밸브 및 실외 열교환기를 구비하는 실외기 및 다수개의 실내기로 구성된 멀티 공기조화기에서,
    상기 실내기의 부하량을 산출하는 부하량 산출부;
    상기 인버터 압축기 또는 정속 압축기의 토출 온도를 감지하는 온도 감지부; 및
    상기 온도 감지부의 감지결과에 따라 상기 인버터 압축기 또는 정속 압축기의 락(lock) 상태를 인식하는 제어부가 포함되며,
    상기 부하량 산출부를 통해 산출된 부하량에 따라 상기 인버터 압축기 및 정속 압축기가 동시구동 조건인지를 인식하고,
    상기 동시구동 조건이면, 상기 인버터 압축기를 설정주파수로 구동시키며, 상기 인버터 압축기가 구동되는 과정에서 상기 사방밸브를 설정시간 동안 절환시키는 것을 특징으로 하는 멀티 공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 동시구동 조건에서, 상기 인버터 압축기는 기 설정된 제 1 내지 제 3 설정시간(t1~t3) 동안 최저 주파수로 구동되며, 이후 상기 정속형 압축기를 구동시키는 것을 특징으로 하는 멀티 공기 조화기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 사방밸브는 인버터 압축기가 기 설정된 제 1 설정시간(t1)동안 구동된 후 제 2 설정시간(t2)동안 절환함을 특징으로 하는 멀티 공기 조화기.
  4. 사방밸브, 인버터 압축기 및 정속 압축기를 구비한 하나의 실외기와 다수개의 실내기로 이루어진 멀티 공기조화기의 제어방법에서,
    사용자가 파워 온 명령을 입력하면 상기 인버터 압축기 및 정속 압축기가 동시 구동 조건인지를 인식하는 단계;
    상기 인버터 압축기 및 정속 압축기가 동시 구동 조건이면, 상기 인버터 압축기를 초기 구동후 설정주파수로 구동시키는 단계;
    상기 인버터 압축기가 설정주파수로 구동되는 단계에서, 상기 사방밸브가 순간 절환되도록 제어되는 단계; 및
    상기 인버터 압축기를 설정시간 동안 구동 후, 상기 정속 압축기를 구동시키는 단계가 포함되는 멀티 공기조화기의 제어방법.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 설정주파수는 최저 주파수인 것을 특징으로 하는 멀티 공기조화기의 제어방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 정속 압축기를 구동시키는 단계에는,
    상기 인버터 압축기를 실내기 용량에 따라 미리 설정된 주파수로 구동하는 단계가 포함되는 멀티 공기조화기의 제어방법.
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