KR101144805B1

KR101144805B1 - 멀티형 공기조화기 및 상기 멀티형 공기조화기의 제어방법

Info

Publication number: KR101144805B1
Application number: KR1020060135223A
Authority: KR
Inventors: 김주상; 하도용; 한왕국
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2012-05-11
Also published as: KR20080060759A

Abstract

본 발명은 멀티형 공기조화기의 난방 운전시, 저압기체배관을 통해 복수의 실외기 사이에 상호 유입될 수 있는 냉매의 양을 제어하기 위하여, 실외기에 구비된 실외전자팽창밸브 뿐만 아니라, 유량조절밸브를 동시에 제어함으로써, 실외기 사이의 냉매의 유량을 효율적으로 제어할 수 있고, 복수의 실외기의 압축기 토출온도를 일정하게 유지할 수 있는 이점이 있다.

멀티형 공기조화기, 전자팽창밸브, 유량조절밸브, 캐피러리 튜브

Description

멀티형 공기조화기 및 상기 멀티형 공기조화기의 제어방법{Multi-air conditioner and the control method for the same}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티형 공기조화기의 구성도이다.

도 2는 메인실외기의 압축기의 토출온도가 기준온도보다 높고, 서브실외기의 압축기의 토출온도가 기준온도보다 낮은 경우, 저압기체배관을 통한 냉매의 유동 상태를 나타내는 동작도이다.

도 3은 난방 운전시, 도 1에 도시된 멀티형 공기조화기의 동작 상태를 나타내는 동작도이다.

도 4는 난방 운전시, 도 1에 도시된 멀티형 공기조화기의 실외기 사이의 냉매분배를 위한 제어방법에 따른 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 간단한 설명>

M: 메인 실외기 S: 서브 실외기

2: 실내 열교환기 4: 실내 송풍기

6: 실내 전자 팽창밸브 10,10': 실외 열교환기

12,12': 실외 송풍기 14,14': 어큐뮬레이터

15,16: 메인 압축기 15',16': 서브 압축기

17,17': 사방밸브 18,18': 실외 전자 팽창밸브

38,38': 압축기의 토출측 39,39': 압축기의 흡입측

40: 제 1 우회관 40': 제 2 우회관

41: 제 1 유량조절밸브 41': 제 2 유량조절밸브

42: 제 1 캐피러리 튜브 42': 제 2 캐피러리 튜브

본 발명은 멀티형 공기조화기 및 상기 멀티형 공기조화기의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 멀티형 공기조화기의 난방 운전시, 저압기체배관을 통해 복수의 실외기 사이에 상호 유입될 수 있는 냉매의 양을 제어하기 위하여, 실외기에 구비된 실외전자팽창밸브 뿐만 아니라, 유량조절밸브를 동시에 제어함으로써, 실외기 사이의 냉매의 유량을 효율적으로 제어할 수 있는 멀티형 공기조화기 및 상기 멀티형 공기조화기의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 멀티형 공기조화기는 하나의 실외기에 복수개의 실내기들을 연결한 것으로, 실외기를 공용으로 사용하면서 복수개의 실내기들 각각을 냉방기 또는 난방기로 사용한다. 최근에는 실내기의 운전 대수에 따른 냉방 또는 난방 부하에 효과적으로 대응할 수 있도록 복수의 압축기를 구비하거나 복수의 실외기들을 서로 병렬로 연결하여 사용하고 있다.

일반적으로 종래 기술에 따른 멀티형 공기조화기는 복수개의 실외기들과, 복수개의 실내기들과, 상기 복수개의 실외기들과 실내기들을 연결하는 냉매배관을 포함하여 구성되고, 여기서 상기 복수의 실외기들은 메인 실외기와 복수의 서브 실외기로 구성된다.

상기 복수개의 실외기들 각각에는 저온 저압의 기체상태의 냉매를 고온 고압으로 압축시키는 압축기와, 순환되는 냉매를 실외 공기와 열교환시키는 실외 열교환기와, 냉방 또는 난방 작동에 따라 냉매 흐름을 절환시키는 사방밸브가 설치된다. 상기 복수개의 실내기들 각각에는 팽창기구와, 순환되는 냉매를 실내 공기와 열교환시키는 실내 열교환기가 각각 설치된다. 상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 멀티 공기조화기의 난방 운전시에는 상기 사방밸브에서 유로가 절환되어, 상기 압축기에서 토출된 냉매는 상기 사방밸브, 실내 열교환기, 실외 전자팽창밸브(LEV:linear expansion valve), 실외 열교환기를 차례로 통과하면서, 실내를 난방시키게 된다.

그러나 종래의 멀티형 공기조화기는 난방 운전시, 상기 실외 전자팽창밸브의 제어만으로 냉매의 유량 제어를 수행하였는 바, 상기 메인 실외기의 실외 전자팽창밸브를 많이 닫더라도 서브 실외기를 통한 냉매가 저압기체배관을 통해 상기 메인 실외기로 전달되거나, 또는 상기 서브 실외기의 실외 전자팽창밸브를 많이 닫더라도 메인 실외기를 통한 냉매가 저압기체배관을 통해 상기 서브 실외기로 전달되어 복수의 실외기 사이의 냉매의 유량 분배가 효과적으로 이루어지지 않는 문제점이 있다.

본원 발명은, 실외기에 구비된 실외전자팽창밸브 뿐만 아니라, 유량조절밸브를 동시에 제어함으로써, 실외기 사이의 냉매의 유량을 효율적으로 제어할 수 있는 멀티형 공기조화기 및 상기 멀티형 공기조화기의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 복수의 실내 열교환기에 응축 또는 증발된 냉매를 공급/순환시키면서 복수의 공조 사이클을 구성하는 복수의 메인 실외기 및 서브 실외기와, 상기 복수의 메인 실외기 및 서브 실외기 각각에 배치된 복수의 압축기의 토출측과 흡입측을 연결하는 각각의 제 1 유량 조절부와, 상기 실내 열교환기와 상기 메인 실외기 및 서브 실외기 각각에 배치된 실외 열교환기 사이에 구비되어 냉매의 유량을 조절하는 제 2 유량 조절부를 포함한다.

또한, 상기 제 1 유량 조절부는, 상기 복수의 실외기 중 메인 실외기의 압축기의 토출측에서 바이패스되어 상기 메인 실외기의 압축기의 흡입측으로 연결되는 제 1 우회관과, 상기 제 1 우회관 상에 구비된 제 1 유량조절밸브와, 상기 복수의 실외기 중 서브 실외기의 압축기의 토출측에서 바이패스되어 상기 서브 실외기의 압축기의 흡입측으로 연결되는 제 2 우회관과, 상기 제 2 우회관 상에 구비된 제 2 유량조절밸브를 포함한다.

또한, 상기 메인 실외기의 흡입측과 상기 서브 실외기의 흡입측을 연결하는 저압기체배관을 더 포함한다.

또한, 상기 제 1 유량 조절부는, 상기 메인 실외기 또는 서브 실외기에 각각 배치된 상기 복수의 압축기의 토출온도가 목표 설정온도보다 낮으면 상기 제 1 유량조절밸브 또는 상기 제 2 유량조절밸브를 이용하여 냉매가 상기 복수의 압축기의 토출측에서 흡입측으로 상기 제 1 우회관 또는 상기 제 2 우회관을 통하여 바이패스되도록 개방 제어된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제 1 유량 조절부는 메인 실외기의 압축기와 서브 실외기의 압축기의 토출온도의 차이가 제 2 온도(제 1온도 > 제 2 온도) 이하인 경우, 상기 제 1,2 유량조절밸브가 모두 개방되거나 모두 폐쇄되는 멀티형 공기조화기를 제공한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티형 공기조화기의 구성도이고, 도 2는 난방 운전시, 도 1에 도시된 멀티형 공기조화기의 동작 상태를 나타내는 동작도이다.

본 실시 예에 따른 공기 조화기는 여러 유형의 공기조화기에 적용될 수 있는데, 설명의 편의를 위해 여러 유형의 공기조화기 중 건물의 실내에 설치되는 다수개의 실내기들(I)과, 상기 실내기들(I)과 냉매 배관을 통해 연결된 실외기들(M)(S)과, 상기 실내기들(I) 및 실외기들(M)(S)을 제어하는 제어부(미도시)를 포함하여 구성되어, 공기 조화 사이클을 이용하여 냉난방 운전되는 멀티형이고, 히트 펌프 타입에 한정하여 설명한다.

상기 각 실내기들(I)은 각각 실내기(I)가 설치된 룸의 실내 공기와 냉매가 열교환되는 실내 열교환기(2)와, 각 실내기(I)가 설치된 룸의 실내 공기를 상기 실내 열교환기(2)로 송풍시키는 실내 송풍기(4)와, 냉방 운전시 냉매가 감압되게 하고 냉매 유량을 조절하는 팽창밸브인 실내 전자 팽창밸브(6)가 구비된다.

상기 실내 열교환기(2)는 공기 조화기의 냉방 운전시 액상 냉매가 흡입되고 상기 흡입된 액상 냉매가 냉방 운전을 요청한 실내기(I)가 설치된 실내 공기에 의해 증발되면서 실내 공기가 냉각되게 하는 증발기로 작용되고, 공기 조화기의 난방 운전시 기상 냉매가 흡입되고 상기 흡입된 기상 냉매가 난방 운전을 요청한 실내기(I)가 설치된 실내 공기에 의해 응축되면서 실내 공기 온도가 상승되게 하는 응축기로 작용된다.

상기 실내 송풍기(4)는 동력을 발생시키는 실내 모터부(4a)와, 상기 실내 모터부(4a)와 연결되어 상기 실내 모터부(4a)에 의해 회전되면서 송풍력을 발생시키는 실내 팬(4b)을 포함한다.

상기 복수개의 실외기(M)(S)들은 상기 실내기들(I)의 부하와 상관없이 항상 작동되는 메인 실외기(M)와, 상기 실내기(I)의 부하에 따라 선택적으로 작동되는 서브 실외기(S)로 구성되고, 상기 서브 실외기(S)는 복수개 구비될 수 있다.

상기 메인 실외기(M)와 서브 실외기(S)는 각각 실외 공기와 냉매가 열교환되는 실외 열교환기(10,10')와, 실외 공기를 상기 실외 열교환기(10,10')로 송풍시키는 실외 송풍기(12,12')와, 기체 냉매만을 추출하는 어큐뮬레이터(14,14')와, 상기 어큐뮬레이터(14,14')에서 추출된 기체 냉매를 압축하는 2대의 압축기(15,16)(15',16')와, 냉매 흐름을 절환하는 사방밸브(17,17')와, 난방 운전시 과열도에 따라 제어되어 냉매를 감압하고 냉매의 유량을 조절하는 팽창밸브인 실외 전자팽창밸브(18,18')를 포함하여 구성된다. 여기서는, 메인 실외기(M)의 압축기는 도면기호 15, 16에 해당하고, 서브 실외기(S1)(S2)의 압축기는 도면기호 15',16'에 각각 해당한다.

이하 설명의 편의를 위해 상기 메인 실외기(M)에 한정하여 설명한다. 상기 서브 실외기(S)의 각 구성요소는 특별한 설명이 없는 한 상기 메인 실외기(M)의 구성과 기본적으로 일치한다.

상기 메인 실외기(M)의 실외 열교환기(10)는 공기 조화기의 냉방 운전시 기상 냉매가 흡입되고 상기 흡입된 기상 냉매가 실외 공기에 의해 응축되게 하는 응축기로 작용되고, 공기 조화기의 난방 운전시 액상 냉매가 흡입되고 상기 흡입된 액상 냉매가 실외 공기에 의해 증발되게 하는 증발기로 작용된다.

상기 메인 실외기(M)의 2대의 압축기(15)(16) 중 하나는 인버터 압축기이고, 나머지 하나는 정속 압축기로 구비될 수 있고, 상기 서브 실외기(S)의 2대의 압축기(15')(16')는 모두 정속 압축기로 구비될 수 있다.

상기 압축기(15)(16)의 흡입측과 토출측에는 각각 상기 압축기(15)(16)의 흡입압력 또는 토출 압력을 센싱하는 저압 압력 센싱부(미도시)와 고압 압력 센싱부(23)가 구비된다. 상기 어큐뮬레이터(14)는 2대의 압축기(15)(16)에 함께 연결되어 공용 이용될 수 있도록 공용 어큐뮬레이터이다.

또한, 상기 메인 실외기(M)에는 상기 압축기(15)(16)의 흡입 측에 설치된 오일분리기(30) 및 모세관(32)과, 냉방 운전시 상기 실내 열교환기(2)로 이동되는 냉매를 냉각시키는 과냉각장치(34)와, 상기 압축기(15)(16)의 온도를 하강시키기 위한 리퀴드 인젝션장치(36)가 더 포함된다.

여기서, 상기 메인 실외기(M)는 상기 복수의 압축기(15)(16)와, 상기 복수의 압축기(15)(16)의 토출측(38)과 흡입측(39)을 연결하는 제 1 유량 조절부와, 실내 열교환기(2)와 실외 열교환기(10) 사이에 구비되어 냉매의 유량을 조절하는 제 2 유량조절부를 가진다. 마찬가지로 상기 서브 실외기(S)에도, 압축기(15')(16'), 제 1 유량 조절부 및 제 2 유량조절부를 가진다.

상기 제 1 유량 조절부는, 상기 메인 실외기의 압축기의 토출측에서 바이패스되어 상기 메인 실외기의 압축기의 흡입측으로 연결되는 제 1 우회관과, 상기 제 1 우회관 상에 구비된 제 1 유량조절밸브와, 상기 서브 실외기의 압축기의 토출측에서 바이패스되어 상기 서브 실외기의 압축기의 흡입측으로 연결되는 제 2 우회관과, 상기 제 2 우회관 상에 구비된 제 2 유량조절밸브를 포함한다.

여기서, 상기 메인 압축기(M)의 토출측에는, 상기 메인 압축기(M)의 토출측에서 바이패스되어 상기 메인 압축기(M)의 흡입측으로 연결되는 제 1 우회관(40)이 구비되고, 상기 제 1 우회관(40) 상에는 제 1 유량조절밸브(41)가 구비된다.

구체적으로, 상기 제 1 우회관(40)은 상기 사방밸브(17)를 가로질러 설치되어, 상기 오일분리기(30)에서 상기 사방밸브(17)로 유입되는 냉매의 일부가 상기 어큐뮬레이터(14)로 바로 투입될 수 있도록 한다. 그리고 상기 제 1 우회관(40) 상 에는 제 1 유량조절밸브(41)가 구비되어 배관을 개폐한다.

상기 제 1 우회관(40)은 공기조화기의 운전 중에 상기 어큐뮬레이터(14)로 유입되는 저압의 냉매의 압력을 높일 필요가 있는 경우에, 상기 압축기(15)(16)의 토출측(38)의 고압 냉매가 상기 압축기(15)(16)의 흡입측으로 직접 공급될 수 있도록 하는 것이고, 상기 제 1 우회관(40)을 개폐하기 위해 제 1 유량조절밸브(41)가 상기 제 1 바이패스배관(40)에 구비된다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 멀티형 공기조화기는 냉매가 상기 제 1 유량조절밸브(41)로 유입되기 전에, 상기 냉매를 감압하도록 상기 제 1 우회관(40)상에 각각 배치되는 제 1 캐피러리 튜브(42)를 더 포함한다.

여기서, 상기 유량조절밸브(41)는 핫가스밸브가 이용될 수 있는데, 일반적으로 핫가스 제어의 개념은 메인 실외기의 압축기(15)(16)와 서브 실외기의 압축기(15')(16') 중 토출온도가 높은 압축기가 구비된 실외기 측의 핫가스밸브를 폐쇄하고, 메인 실외기의 압축기(15)(16)와 서브 압축기(15')(16') 중 토출온도가 낮은 압축기가 구비된 실외기 측의 핫가스밸브를 개방하는 것을 의미한다. 이는 주로 고압기체배관(50)의 압력이 많이 올라가거나, 저압기체배관(51)의 압력이 많이 낮은 경우 또는 압축기의 토출과열도가 낮은 경우 등에 개방되고, 그 반대의 경우에 핫가스밸브가 폐쇄된다.

예를 들어, 공기조화기의 운전 중에 상기 어큐뮬레이터(14)로 유입되는 저압의 냉매의 압력을 높이거나 낮출 필요가 있는 경우에, 상기 압축기(15)(16)의 토출측(38)의 고압 냉매가 상기 압축기의 흡입측(39)으로 직접 공급될 수 있도록 상기 제 1 유량조절밸브(41)가 개방되거나 폐쇄되는 것이다.

여기서, 상기 유량조절밸브의 개방 또는 폐쇄되는 경우, 메인 실외기 측의 제 1 유량조절밸브(41)와 서브 실외기 측의 제 2 유량조절밸브(41')가 동시에 모두 개방되거나 또는 모두 폐쇄된다. 따라서, 본원의 멀티형 공기조화기의 제어방법의 초기단계에서는, 공기조화기의 다른 제어에 의해 제 1, 2 유량조절밸브(41)(41')가 모두 개방 또는 폐쇄된 상태에 있게 된다.

한편, 상기 메인 실외기(M)와 마찬가지로 상기 서브 실외기(S)에는, 상기 메인 실외기(M)와 같은 위치에 각각 압축기(15')(16'), 제 2 우회관(40'), 제 2 유량조절밸브(41') 및 제 2 캐피러리 튜브(42')가 각각 구비된다.

한편, 상기 메인 실외기의 압축기의 흡입측(39) 및 상기 서브 실외기의 압축기의 흡입측(39')은 저압기체배관(51)으로 연결되고, 상기 저압기체배관(51)을 통해 상기 메인 실외기(M) 및 서브 실외기(S)는 상기 실내기들(I)과 연결된다.

한편, 상기 실외 송풍기(12)는 동력을 발생시키는 실외 모터부(12a)와, 상기 실외 모터부(12a)와 연결되어 상기 실외 모터부(12a)의 동력에 의해 회전되면서 송풍력을 발생시키는 실외 팬(12b)으로 이루어진다.

본 발명의 실시예에 따른 멀티형 공기조화기는 상기 메인 실외기(M)와 서브 실외기(S)로 유입되는 냉매를 분배하기 위해, 실외 전자팽창밸브(18)와 상기 제 1,2 유량조절밸브(41)(41')를 개폐하는 제어부(미도시)를 더 포함한다.

상기 제어부는 난방 운전시, 상기 저압기체배관(51)을 통해 상기 메인 실외기(M)에서 상기 서브 실외기(S)로 유입되는 냉매 또는 상기 서브 실외기(S)에서 상 기 메인 실외기(M)로 유입되는 냉매의 양을 제어하기 위하여, 상기 제 1,2 유량조절밸브(41)(41')를 제어하는데, 구체적으로 상기 제 1 유량 조절부의 제 1,2 유량조절밸브와 제 2 유량 조절부인 실외 전자팽창밸브를 개폐하는 제어를 한다.

일반적으로 압축기의 토출온도를 일정한 온도로 유지하기 위하여 상기 메인 실외기(M)와 서브 실외기(S)의 실외 전자팽창밸브(18)(18')의 개도값을 정하는 제어가 이루어지는데, 상기 실외기들(M)(S)의 압축기들(15)(16)(15')(16')의 토출온도가 낮으면 상기 실외기들(M)(S)로 유입되는 냉매량을 줄이기 위해 상기 실외기들(M)(S)의 실외 전자팽창밸브(18)(18')를 닫는 제어를 하고, 반대로 상기 실외기들(M)(S)의 압축기(15)(16)(15')(16')의 토출온도가 높으면 상기 실외기들(M)(S)로 유입되는 냉매량을 늘리기 위해 상기 실외기들(M)(S)의 실외 전자팽창밸브(18)(18')를 여는 제어를 한다.

하지만, 멀티형 공기조화기의 난방 운전시, 상기 메인 실외기(M)에 연결된 저압기체배관(51)을 통해 상기 서브 실외기(S1)(S2)로 냉매가 유입되거나, 상기 서브 실외기(S1)(S2)에 연결된 저압기체배관(51)을 통해 상기 메인 실외기(M)로 냉매가 유입될 수 있다.

즉, 난방 운전시, 상기 저압기체배관(51)을 통한 냉매의 전달이 발생하지 않는 것이 바람직하지만, 상기 액체배관(52)을 통해 상기 메인 실외기(M)로 유입된 냉매가 상기 사방밸브(17)를 지나 상기 어큐뮬레이터(14)로 유입되는 과정에서, 냉매가 상기 저압기체배관(51)으로 전달될 수 있고, 상기 저압기체배관(51)으로 전달된 냉매는 상기 서브 실외기(S) 측에 연결된 저압기체배관(51)을 통해 상기 서브 실외기(S)로 전달될 수 있다.

도 2는 메인 실외기의 압축기의 토출온도가 목표 설정온도보다 높고, 서브 실외기의 압축기의 목표 설정온도가 기준온도보다 낮은 경우, 저압기체배관을 통해 냉매가 유동 상태를 도시한 도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 서브 실외기(S)의 압축기 2대(15')(16') 모두 운전되고 메인 실외기의 압축기 중 1대(15)가 운전되며, 메인 실외기의 압축기(15)의 토출온도가 목표 설정온도보다 높고, 서브 실외기의 압축기(15')(16')의 토출온도가 목표 설정온도보다 낮은 경우, 상대적으로 서브 실외기(S) 측의 저압기체배관(51,C2)의 압력(P2)보다 메인 실외기(M) 측의 저압기체배관(51,C1)의 압력(P1)이 높아진다. 따라서, 도 2의 점선으로 표시된 바와 같이, 메인 실외기(M)의 사방밸브(17)를 통과한 냉매가 상기 메인 실외기의 압축기(15)(16)의 흡입측(39)에서 저압기체배관(51)을 통해 상기 서브 실외기(S)의 압축기(15')(16')의 흡입측(39')으로 유동하게 된다.

이 때 상기 서브 실외기(S)의 실외 전자팽창밸브(18')를 닫더라도 냉매량은 줄어들지 않아, 상기 메인 실외기의 압축기(15)(16)의 토출온도와 서브 실외기의 압축기(15')(16')의 토출온도가 그대로 유지된다. 메인 실외기(M)의 실외 전자팽창밸브(18)를 여는 방향으로 제어하지만, 상기 서브 실외기(S)로 냉매를 빼앗기기 때문이다.

따라서, 상기 메인 실외기(M)의 실외 전자팽창밸브(18)를 폐쇄하더라도 상기 서브 실외기(S) 내의 냉매가 상기 저압기체배관(51)을 통해 상기 메인 실외기(M)로 유입될 수 있고, 반대로 상기 서브 실외기(S)의 실외 전자팽창밸브(18')를 폐쇄하더라도 상기 메인 실외기(M) 내의 냉매가 상기 저압기체배관(51)을 통해 상기 서브 실외기로 유입될 수 있는 바, 상기 메인 실외기(M) 및 서브 실외기(S)의 실외 전자팽창밸브(18)(18')의 개도값 제어만으로는 상기 압축기들(15)(16)(15')(16')의 토출온도를 일정하게 유지하는 제어가 불가능한 경우가 발생한다.

따라서, 상기 메인 실외기(M) 및 서브 실외기(S)의 실외 전자팽창밸브(18)(18')의 개도값 제어와 병행하여, 상기 제 1,2 유량조절스밸브(41)(41')를 개폐하는 제어를 추가하여 상기 실외기들(M)(S) 사이의 냉매 분배 제어를 수행할 수 있다. 이는 상기 제어부에서 냉매 분배를 위해 상기 실외 전자팽창밸브(18)(18') 뿐만 아니라, 상기 제 1,2 유량조절밸브(41)(41')를 개폐하는 제어를 통해 수행된다.

구체적으로 상기 제어부는 메인 실외기의 압축기(15)(16)와 서브 실외기의 압축기(15')(16')의 토출온도의 차이가 제 1 온도 이상인 경우, 압축기의 토출온도가 높은 실외기의 유량조절밸브를 폐쇄하고, 압축기의 토출온도가 낮은 실외기의 유량조절밸브를 개방한다. 즉, 상기 메인실외기의 압축기(15)(16)의 토출온도가 서브실외기의 압축기(15')(16')의 토출온도보다 크고, 상기 메인실외기의 압축기(15)(16)의 토출온도와 서브실외기의 압축기(15')(16')의 토출온도의 차이가 제 1 온도 이상인 경우에는, 상기 제 1 유량조절밸브(41)를 폐쇄하고, 상기 제 2 유량조절밸브(41')를 개방한다.

이 때, 상기 메인실외기의 압축기(15)(16)와 상기 서브실외기의 압축 기(15')(16')의 토출온도의 차이가 제 1 온도 이상이고 상기 제 1,2 유량조절밸브(41)(41')가 모두 개방된 경우, 상기 메인실외기의 압축기(15)(16)와 서브실외기의 압축기(15')(16') 중 토출온도가 높은 압축기 측의 유량조절밸브를 폐쇄한다. 따라서, 결과적으로 압축기의 토출온도가 높은 실외기의 유량조절밸브를 폐쇄하고, 압축기의 토출온도가 낮은 실외기의 유량조절밸브를 개방하는 것이 된다.

마찬가지로, 상기 메인실외기의 압축기(15)(16)와 상기 서브실외기의 압축기(15')(16')의 토출온도의 차이가 제 1 온도 이상이고 상기 제 1,2 유량조절밸브(41)(41')가 모두 폐쇄된 경우, 상기 메인실외기의 압축기(15)(16)와 서브실외기의 압축기(15')(16') 중 토출온도가 낮은 압축기 측의 유량조절밸브를 개방한다. 이 경우에도 압축기의 토출온도가 높은 실외기의 유량조절밸브를 폐쇄하고, 압축기의 토출온도가 낮은 실외기의 유량조절밸브를 개방하는 것이 된다.

한편, 상기 제어부는 메인실외기의 압축기(15)(16)와 서브실외기의 압축기(15')(16')의 토출온도의 차이가 제 2 온도(제 1온도 > 제 2 온도) 이하인 경우, 상기 제 1,2 유량조절밸브(41)(41')를 모두 개방하거나 모두 폐쇄시켜, 상기 제 1,2 유량조절밸브(41)(41')의 초기 상태로 복귀시킨다.

여기서, 상기 제 1 온도는 15 ℃ 내지 25 ℃이고, 제 2 온도는 10 ℃ 내지 20 ℃이고, 상기 제 1 온도는 제 2 온도보다 크다.

본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 냉매의 유동 및 냉매 분배를 위한 제어방법을 설명하면 다음과 같다.

도 3은 난방 운전시, 도 1에 도시된 멀티형 공기조화기의 동작 상태를 나타 내는 동작도, 도 4는 난방 운전시, 도 1에 도시된 멀티형 공기조화기의 실외기 사이의 냉매분배를 위한 제어방법에 따른 순서도이다.

여기서는 상기 메인 실외기에서의 냉매의 흐름을 한정하여 설명한다.

상기 복수개의 실내기(I) 중 어느 하나라도 난방 운전을 요청하면, 상기 메인실외기의 압축기(15)(16)에서 압축된 냉매가 사방밸브(17)와, 실내 열교환기(2)와, 실내 전자 팽창밸브(6)와, 실외 전자 팽창밸브(18)와, 실외 열교환기(60)를 차례로 통과한 후, 상기 사방밸브(17)를 통해 상기 메인실외기의 압축기(15)(16)로 순환된다. 그러면, 냉매는 분배기(C)를 거쳐 상기 실내 열교환기(2)로 유동하고, 상기 실내기(I)가 설치된 룸의 실내 공기로 열을 방출함으로써, 상기 실내기(I)가 설치된 룸이 난방된다. 상기의 과정은 서브 실외기(S)에서도 동일하게 이루어진다.

이 때, 상기 메인 실외기(M)와 서브 실외기(S)의 실외 전자팽창밸브(18)(18')는 압축기의 토출온도를 일정하게 유지하기 위하여 소정의 개도값만큼 개방되고, 냉매는 상기 액체배관(52)을 통해 상기 실외 전자팽창밸브(18)(18')로 분배되어 유입된다.

메인 실외기(M)로 한정하여 설명하면, 상기 실외 전자팽창밸브(18)에서 팽창된 냉매는 실외 열교환기(10)에서 증발된다. 저온 저압 기체 냉매는 사방밸브(17)와 어큐뮬레이터(14)를 거쳐 메인실외기의 압축기(15)(16)로 흡입된다.

여기서, 상기 실외 전자팽창밸브(18)로 냉매가 분배되는 경우, 상기 압축기들(15)(16)(15')(16')의 토출온도를 일정한 온도로 유지하기 위하여 상기 메인 실외기(M)와 서브 실외기(S)의 실외 전자팽창밸브(18)(18')의 개도값을 정하는 제어 가 이루어지는데, 메인 실외기(M)의 압축기의 토출온도가 낮으면 상기 메인 실외기(M)로 유입되는 냉매량을 줄이기 위해 상기 메인 실외기(M)의 실외 전자팽창밸브(18)를 닫는 제어를 하고, 반대로 상기 메인 실외기(M)의 압축기의 토출온도가 높으면 상기 메인 실외기(M)로 유입되는 냉매량을 늘리기 위해 상기 메인 실외기(M)의 실외 전자팽창밸브(18)를 여는 제어를 수행한다.

여기서, 상기 메인 실외기(M)의 실외 전자팽창밸브(18)의 개도값이 큰 경우에는 저온 저압 기체 냉매가 상기 메인 실외기(M)의 흡입배관으로 유입된 후, 어큐뮬레이터(14)로 전달되기 전에 상기 저압기체배관(51)으로 냉매가 유출될 수 있고, 상기 저압기체배관(51)으로 전달된 냉매는 상기 서브 실외기(S) 측에 연결된 저압기체배관(51)을 통해 상기 서브 실외기(S)로 전달될 수 있다.

이 때, 압축기의 토출온도를 일정하게 유지하기 위해서 상기 메인 실외기(M)에서 서브 실외기(S)로의 냉매의 유출을 방지하여야 하므로, 상기 제 1, 2 유량조절밸브(41)(41')를 제어하여야 한다.

따라서, 압축기의 토출온도가 높은 메인 실외기(M) 측의 제 1 유량조절밸브(41)를 폐쇄하고, 압축기의 토출온도가 낮은 서브 실외기(S) 측의 제 2 유량조절밸브(41')를 개방하는 제어를 하여, 상기 메인 실외기(M)와 서브 실외기(S)의 압축기의 흡입측 간(39)(39')의 압력 차이를 줄여, 압축기의 토출온도를 일정하게 유지시킬 수 있다.

상기 제어방법을 구체적으로 살펴보면 아래와 같다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 제어방법은, 먼저, 상기 제 1,2 유량조절밸브의 초기 상태, 즉 모두 개방 또는 모두 폐쇄되었는지를 저장한다.(S5) 한편, 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 제어방법은, 상기 공기조화기의 난방운전 여부를 판단하는 운전모드 판단단계(S10)를 포함한다.
여기서, 상기 운전모드 판단단계(S10) 후 즉, 상기 복수개의 실내기들(I) 중 어느 하나라도 공기조화기가 난방운전이라고 판단되면, 상기 메인 실외기(M) 측의 압축기 토출온도와 상기 서브 실외기(S) 측의 압축기 토출온도차를 감지하는 토출온도차 감지단계(S20)를 거친다. 그런데, 상기 공기조화기가 난방 운전 모드가 아닌 경우에는 본 발명의 유량조절밸브(41)(41')에 의한 제어를 해제하고 종료한다.(S70)
한편, 본 발명에 따른 제어방법은, 상기 토출온도차 감지단계(S20)와 동시에 상기 제 1,2 유량조절밸브의 초기 상태를 감지하는 유량조절밸브 감지단계(S30)를 더 포함한다.
그리고, 상기 유량조절밸브 감지단계(S30)에 따라 감지된 상기 제 1,2 유량조절밸브 상태와 상기 토출온도차 감지단계(S20)에 따라 감지된 토출온도차에 따라 상기 제 1,2 유량조절밸브의 개폐를 조절하는 유량조절밸브 조절단계(S100)를 거치게 된다.

보다 상세하게는, 상기 토출온도차 감지단계(S20)는, 상기 복수개의 실내기들(I) 중 어느 하나라도 난방 운전을 요청하면(S10), 메인 실외기의 압축기(15)(16)와 서브 실외기의 압축기(15')(16')의 토출온도의 차이가 제 1 온도 이상인지를 판단한다.(S20) 여기서, 상기 메인 실외기의 압축기(15)(16)와 서브 실외기의 압축기(15')(16')의 토출온도차가 제 1 온도 이상이 아닌 경우에는 본 발명의 유량조절밸브(41)(41')에 의한 제어를 해제하고 종료한다.(S70)

그리고, 상기 메인 실외기의 압축기(15)(16)와 서브 실외기의 압축기(15')(16')의 토출온도차가 제 1 온도 이상이면, 초기상태의 제 1,2 유량조절밸브(41)(41')가 모두 개방되었는지 판단한다.(S30)

여기서, 상기 제 1,2 유량조절밸브(41)(41')가 모두 개방된 경우에는 상기 메인 실외기의 압축기(15)(16)와 서브 실외기의 압축기(15')(16') 중 토출온도가 높은 압축기 측의 유량조절밸브를 폐쇄한다. 구체적으로, 메인 실외기의 압축기(15)(16)의 토출온도가 서브 실외기의 압축기(15')(16')의 토출온도보다 큰 경우에는(S40) 상기 제 1 유량조절밸브(41)를 폐쇄하고(S41), 메인 실외기의 압축기(15)(16)의 토출온도가 서브 실외기의 압축기(15')(16')의 토출온도보다 작은 경우에는 상기 제 2 유량조절밸브(41')를 폐쇄한다.(S42)

하지만, 상기 제 1,2 유량조절밸브(41)(41')가 모두 개방되지 않은 경우, 즉 상기 제 1,2 유량조절밸브(41)(41')가 모두 폐쇄된 경우에는 상기 메인 실외기의 압축기(15)(16)와 서브 실외기의 압축기(15')(16') 중 토출온도가 낮은 압축기 측의 유량조절밸브를 개방한다. 구체적으로, 메인 실외기의 압축기(15)(16)의 토출온도가 서브 실외기의 압축기(15')(16')의 토출온도보다 큰 경우에는(S50) 상기 제 2 유량조절밸브(41')를 개방하고(S51), 메인 실외기의 압축기(15)(16)의 토출온도가 서브 실외기의 압축기(15')(16')의 토출온도보다 작은 경우에는 상기 제 1 유량조절밸브(41)를 개방한다.(S52)

한편, 본 발명에 따른 제어방법은, 상기 메인 실외기의 압축기(15)(16)와 서브 실외기의 압축기(15')(16')의 토출온도의 차이가 제 2 온도(제 1온도 > 제 2 온도) 이하인 경우(S60), 상기 제 1,2 유량조절밸브(41)(41')를 모두 개방하거나 모두 폐쇄하는 초기 상태로 복귀하도록 본 발명의 유량조절밸브에 의한 제어를 해제하는 유량조절밸브 초기화단계(S70)를 더 포함한다.

여기서, 상기 제 1 온도는 15 ℃ 내지 25 ℃, 제 2 온도는 10 ℃ 내지 20 ℃이고, 상기 제 1 온도는 제 2 온도보다 크게 설정함이 바람직하다.

본 발명에 따른 멀티형 공기조화기 및 상기 멀티형 공기조화기의 제어방법은 난방 운전시, 실외기에 구비된 실외전자팽창밸브 뿐만 아니라, 유량조절밸브인 핫가스밸브를 동시에 제어함으로써, 실외기 사이의 냉매의 유량을 효율적으로 제어할 수 있다.

또한, 상기의 실외기에 구비된 실외전자팽창밸브의 개폐제어와 제 1,2 유량조절밸브의 개폐제어를 병행함으로써 실외기 사이의 냉매의 유량 제어를 수행할 수 있으므로, 메인 실외기와 서브 실외기의 압축기 토출온도를 일정하게 유지할 수 있는 이점이 있다.

Claims

복수의 실내 열교환기에 응축 또는 증발된 냉매를 공급/순환시키면서 복수의 공조 사이클을 구성하는 복수의 메인 실외기 및 서 브실외기와;

상기 복수의 메인 실외기 및 서 브실외기 각각에 배치된 복수의 압축기의 토출측과 흡입측을 연결하는 각각의 제 1 유량 조절부와;

상기 실내 열교환기와 상기 메인 실외기 및 서브 실외기 각각에 배치된 실외 열교환기 사이에 구비되어 냉매의 유량을 조절하는 제 2 유량 조절부를 포함하고,

상기 제 1 유량 조절부는,

상기 메인 실외기 또는 서브 실외기에 각각 배치된 상기 복수의 압축기의 토출온도 또는 상기 메인 실외기 및 서브 실외기에 각각 배치된 상기 복수의 압축기의 토출온도차에 따라 개방 또는 폐쇄 제어되는 멀티형 공기조화기.
청구항 1에 있어서,

상기 제 1 유량 조절부는,

상기 복수의 실외기 중 메인 실외기의 압축기의 토출측에서 바이패스되어 상기 메인 실외기의 압축기의 흡입측으로 연결되는 제 1 우회관과, 상기 제 1 우회관 상에 구비된 제 1 유량조절밸브와;

상기 복수의 실외기 중 서브 실외기의 압축기의 토출측에서 바이패스되어 상기 서브 실외기의 압축기의 흡입측으로 연결되는 제 2 우회관과, 상기 제 2 우회관 상에 구비된 제 2 유량조절밸브를 포함하는 멀티형 공기조화기.
청구항 2에 있어서,

상기 메인 실외기의 흡입측과 상기 서브 실외기의 흡입측을 연결하는 저압기체배관을 더 포함하는 멀티형 공기조화기.
청구항 3에 있어서,

상기 제 1 유량 조절부는,

상기 메인 실외기 또는 서브 실외기에 각각 배치된 상기 복수의 압축기의 토출온도가 목표 설정온도보다 낮으면 상기 제 1 유량조절밸브 또는 상기 제 2 유량조절밸브를 이용하여 냉매가 상기 복수의 압축기의 토출측에서 흡입측으로 상기 제 1 우회관 또는 상기 제 2 우회관을 통하여 바이패스되도록 개방 제어되는 멀티형 공기조화기.
청구항 3에 있어서,

상기 제 1 유량 조절부는,

난방시, 상기 메인 실외기의 상기 복수의 압축기와 상기 서브 실외기의 상기 복수의 압축기의 토출온도차가 제 1 온도 이상인 경우, 상기 메인 실외기의 압축기와 서브 실외기의 압축기 중 토출온도가 높은 압축기가 구비된 실외기의 유량조절밸브를 폐쇄하고, 상기 메인 실외기의 압축기와 서브 실외기의 압축기 중 토출온도가 낮은 압축기가 구비된 실외기의 유량조절밸브를 개방하는 멀티형 공기조화기.
청구항 5에 있어서,

상기 메인 실외기의 상기 복수의 압축기와 상기 서브 실외기의 상기 복수의 압축기의 토출온도차가 제 1 온도 이상이고, 상기 제 1,2 유량조절밸브가 모두 개방된 경우, 상기 메인 실외기의 상기 복수의 압축기와 상기 서브 실외기의 상기 복수의 압축기 중 토출온도가 높은 압축기 측의 유량조절밸브가 폐쇄되고,

상기 메인 실외기의 상기 복수의 압축기와 상기 서브 실외기의 상기 복수의 압축기의 토출온도차가 제 1 온도 이상이고, 상기 제 1,2 유량조절밸브가 모두 폐쇄된 경우, 상기 메인 실외기의 상기 복수의 압축기와 상기 서브 실외기의 상기 복수의 압축기 중 토출온도가 낮은 압축기 측의 유량조절밸브가 개방되는 멀티형 공기조화기.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,

상기 메인 실외기의 압축기와 상기 서브 실외기의 압축기의 토출온도차가 제 2 온도(제 1온도 > 제 2 온도) 이하인 경우, 상기 제 1,2 유량조절밸브가 모두 개방되거나 모두 폐쇄되는 멀티형 공기조화기.
청구항 7에 있어서,

상기 제 1 온도는 15 ℃ 내지 25 ℃이고, 제 2 온도는 10 ℃ 내지 20 ℃인 멀티형 공기조화기.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,

상기 복수의 실내 열교환기를 포함하고, 상기 저압기체배관을 통해 상기 메인 실외기 및 서브 실외기와 연결되는 복수의 실내기들을 더 포함하는 멀티형 공기조화기.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,

상기 제 1 유량 조절부는,

냉매가 상기 제 1,2 유량조절밸브로 유입되기 전에, 상기 냉매를 감압하도록 상기 제 1,2 우회관 상에 각각 배치되는 제 1,2 캐피러리 튜브를 더 포함하는 멀티형 공기조화기.
청구항 1에 있어서,

상기 제 2 유량 조절부는,

상기 메인 실외기와 상기 서브 실외기에 각각 구비되어 냉매의 유동유량을 제어하는 실외 전자팽창밸브인 멀티형 공기조화기.
복수의 압축기를 포함하는 메인 실외기 및 복수의 압축기를 포함하는 서브 실외기를 포함하여 구성된 복수의 실외기와, 상기 메인 실외기 측의 상기 복수의 압축기의 토출측에서 바이패스되어 흡입측을 연결하는 제 1 우회관과, 상기 제 1 우회관 상에 구비된 제 1 유량조절밸브와, 상기 서브 실외기 측의 상기 복수의 압축기의 토출측에서 바이패스되어 흡입측을 연결하는 제 2 우회관과, 상기 제 2 우회관 상에 구비된 제 2 유량조절밸브를 포함하는 제 1 유량 조절부와, 복수의 실외기 사이에 구비되어 냉매의 유량을 조절하는 제 2 유량 조절부와, 상기 메인 실외기의 흡입측과 상기 서브 실외기의 흡입측을 연결하는 저압기체배관을 포함하는 멀티형 공기조화기의 제어방법에 있어서,

상기 공기조화기의 난방운전 여부를 판단하는 운전모드 판단단계(S10)와;

상기 운전모드 판단단계 후 난방운전이라고 판단되면 상기 메인 실외기 측의 압축기 토출온도와 상기 서브 실외기 측의 압축기 토출온도차를 감지하는 토출온도차 감지단계(S20)와;

상기 토출온도차 감지단계와 동시에 상기 제 1, 2 유량조절밸브의 초기 상태를 감지하는 유량조절밸브 감지단계(S30)와;

상기 유량조절밸브 감지단계에 따라 감지된 상기 제 1, 2 유량조절밸브 상태와 상기 토출온도차 감지단계에 따라 감지된 토출온도차에 따라 상기 제 1, 2 유량조절밸브의 개폐를 조절하는 유량조절밸브 조절단계(S100)를포함하는 멀티형 공기조화기의 제어방법.
청구항 12에 있어서,

상기 유량조절밸브 감지단계에서 상기 제 1, 2 유량조절밸브가 모두 개방된 것으로 감지된 경우, 상기 토출온도차 감지단계에서 감지된 토출온도차에 따라 상기 제 1, 2 유량조절밸브 중 어느 하나의 유량조절밸브를 폐쇄하는 멀티형 공기조화기의 제어방법.
청구항 13에 있어서,

상기 토출온도차 감지단계에서 감지된 토출온도차가 제 1 온도 이상이면, 상기 메인 실외기의 압축기와 상기 서브 실외기의 압축기 중 토출온도가 높은 압축기 측의 유량조절밸브를 폐쇄(S41)(S42)하는 멀티형 공기조화기의 제어방법.
청구항 12에 있어서,

상기 유량조절밸브 감지단계에서 상기 제 1, 2 유량조절밸브가 모두 폐쇄된 것으로 감지된 경우, 상기 토출온도차 감지단계에서 감지된 토출온도차에 따라 상기 제 1, 2 유량조절밸브 중 어느 하나의 유량조절밸브를 개방하는 멀티형 공기조화기의 제어방법.
청구항 15에 있어서,

상기 토출온도차 감지단계에서 감지된 토출온도차가 제 1 온도 이상이면, 상기 메인 실외기의 압축기와 상기 서브 실외기의 압축기 중 토출온도가 낮은 압축기 측의 유량조절밸브를 개방(S51)(S52)하는 멀티형 공기조화기의 제어방법.
청구항 13 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,

상기 유량조절밸브 조절단계 후, 상기 토출온도차가 제 2 온도(제 1 온도 > 제 2 온도) 이하인 경우(S60), 상기 제 1, 2 유량조절밸브를 모두 개방하거나 모두 폐쇄하는 초기 상태로 복귀시키는 유량조절밸브 초기화단계(S70)를 더 포함하는 멀티형 공기조화기의 제어방법.