KR101176633B1 - 공기조화장치 - Google Patents

Abstract

개시된 발명은 고정 능력의 복수 압축기를 병렬 연결하고 공조부하에 따라 압축기의 운전 대수를 설정하여 냉방능력을 변화하는 공기조화장치의 제어장치를 제공한다. 본 발명에 따른 공기조화장치의 제어장치는, 복수 압축기의 능력 가변에 상응하여 복수 토출구를 통해 토출하는 공기의 토출 면적을 변화하기 위한 제어유닛을 포함한다. 상기 제어유닛은 운전하는 상기 압축기가 많을수록 개방되는 상기 토출구의 개수를 증가한다. 이에 따라 공조부하가 적은 상태에서 공기조화 운전을 수행하더라도 토출 온도가 적정 상태로 유지할 수 있어서 거주자가 항시 냉방 성능을 양호하게 느낄 수 있다.

Description

공기조화장치{Air-conditioning Apparatus}

도 1은 복수 압축기를 구비하는 냉동사이클의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명에 적용하는 실내기의 외관을 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 공기조화장치의 블록도이다.

도 4는 본 발명에 따른 다단계 운전 시 복수 압축기에 대한 운전 패턴의 변화를 나타낸 도면이다.

도 5는 정지 운전 시 토출구를 모두 닫은 상태를 나타내는 도면이다.

도 6a 내지 도 6c는 1단 운전 또는 3단 운전 시 정면 중앙 토출구를 개방한 상태를 나타낸 도면이다.

도 7a 내지 도 7c는 1단 운전 또는 3단 운전 시 정면 상단 토출구를 개방한 상태를 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 다단계 운전에 대응하는 토출 면적과 냉방 능력의 범위를 나타낸 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

A : 실외기 B : 실내기

20 : 실내기 본체 20a, 20b : 셔터

21 : 측면 토출구 22 : 정면 중앙 토출구

23 : 정면 상단 토출구 24 : 흡입구

본 발명은 공기조화장치의 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수 압축기의 능력 가변에 따라 공기 토출 면적을 변화하는 공기조화장치의 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화장치는 공조부하에 따라 냉방 능력을 가변하기 위하여 능력 가변할 수 있는 압축기를 채용한다. 능력 가변 압축기는 대표적으로 인버터를 이용하여 회전수를 조절함으로써 냉방능력을 변화하지만 높은 가격으로 인하여 활발하게 사용되고 있지 못하다.

그래서 최근에는 복수 개의 고정 능력 압축기를 병렬 연결하여 공조부하에 따라 압축기의 운전 대수를 변화하는 방식을 사용하는데, 보통 적은 용량의 압축기와 큰 용량의 압축기를 병렬 연결한다.

공기조화장치의 운전 시 적은 용량의 압축기를 운전하여 공기조화운전을 수행하며, 운전 도중 공조부하가 증가하여 감당하기 어렵게 되면 큰 용량의 압축기를 추가 구동하였다.

기존에는 공조부하의 변화에 따라 압축기의 능력을 가변하기 위하여 압축기의 운전 대수를 조절하였을 뿐, 토출구에 대해서는 압축 능력의 변화에 관계없이 일률 적으로 수행하였다. 이 때문에 하나의 압축기를 구동하는 단독 운전에서도 공기 토출 면적은 전체 압축기를 구동하는 경우에서의 토출 면적과 같기 때문에 토출 공기의 온도는 적정 온도보다 높아 사용자는 느끼는 냉방 성능이 떨어지는 요인이 되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 압축기의 능력 변화에 따라 공기 토출 면적을 적절하게 변화시킴으로써 항시 양호한 냉방 성능을 발휘할 수 있는 공기조화시스템의 제어장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공조 부하에 따라 복수 압축기의 운전 대수를 설정하여 냉방 능력을 가변하며 복수 토출구를 구비한 공기조화장치에 있어서, 상기 복수 압축기의 능력 가변에 상응하여 상기 복수 토출구를 통해 토출하는 공기의 토출 면적을 변화하기 위한 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어유닛은 운전하는 상기 압축기가 많을수록 개방되는 상기 토출구의 개수를 증가한다.

상기 제어유닛은 적어도 2대의 고정 능력 압축기를 제어하여 적어도 3단계 능력 가변하는 다단계 운전을 수행한다.

상기 제어유닛은 작은 용량의 제1압축기를 운전하는 1단 운전, 큰 용량의 제2압축기를 운전하는 2단 운전, 그리고 상기 제1 및 제2압축기를 운전하는 3단 운전을 수행한다.

상기 제어유닛은 상기 1단 운전인 경우 상기 공기조화장치의 본체 정면에 마련된 정면 토출구를 통하여 공기를 토출하고, 상기 2단 운전인 경우 상기 공기조화장치의 측면에 마련된 측면 토출구를 통하여 공기를 토출하고, 상기 3단 운전인 경우 상기 정면 토출구 및 상기 측면 토출구를 통하여 공기를 토출한다.

상기 제어유닛은 상기 본체 정면에 정면 토출구를 복수로 마련한 경우, 사용자가 설정하는 풍향 모드에 따라 복수 정면 토출구에 대한 개폐 동작을 제어한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 공기조화장치는, 도 1의 도시와 같이, 복수 압축기(1a)(1b)와 응축기(4)를 구비한 실외기(A)와 증발기(8)를 구비한 실내기(B)를 포함하여 구성한다.

복수 압축기(1a)(1b)는 병렬 연결되는데, 제1압축기(1)는 큰 용량을 가지고 제2압축기(1b)는 제1압축기보다 상대적으로 적은 용량을 가진다. 압축기의 출구측 토출관(2a)(2b)에 역류방지용 체크밸브(3a)(3b)를 마련한다. 그리고 압축기에서 토출된 냉매는 체크밸브를 거쳐 응축기(4)에 공급된다. 응축기(4)에서 열교환된 냉매는 전동밸브(5)를 거치면서 팽창된 후 실내기(B)로 보내진다. 실내기(B)는 서비스밸브(6)를 통 냉매를 공급받고, 이후 냉매 분배기(7)를 거쳐서 증발기(8)에서 열교환된다. 증발기에서 열교환된 냉매는 서비스밸브(9)를 거쳐서 흡입관(10)에 마련된 어큐뮬레이터(11)에 공급된다. 흡입관(10)와 토출관(3)의 사이에 핫가스 바이패스밸브(12)가 마련된다.

본 발명에 따른 실내기는, 도 2와 같이, 내부에 증발기(8)를 설치하기 위한 실내기 본체(20)를 포함한다. 실내기 본체(20)의 정면에 셔터(20a)(20b)를 마련한다.

본체 정면과 측면에 복수의 토출구(21)(22)(23)와 흡입구(24)를 마련하고 있다. 측면 토출구(21)에 루버(21a)가 설치되며, 루버(21a)의 작동에 따라 측면 토출구가 개폐된다.

제1 및 제2셔터(20a)(20b)는 후술하는 회전모터에 의해 상하 이동한다. 제1 및 제2셔터(20a)(20b)가 모두 상부로 이동하면, 제1셔터(20a)에 의해 가려져 있던 정면 중앙 토출구(22)가 개방된다. 이때 정면 상단 토출구(23)는 닫혀 있다. 이 상태에서 제1셔터(20a)만 하부로 이동하고 제2셔터(20b)는 그대로 있으면, 정면 상단 토출구(23)가 개방된다.

도 3의 제어 블록도와 같이, 제어부(26)는 입력부(25)를 통해 사용자에 의해 입력된 운전 명령을 입력받아 공기조화 운전을 수행하며, 복수 압축기의 능력 가변에 따라 복수 토출구를 통해 토출되는 공기의 토출 면적을 변화한다. 사용자의 설정온도와 실내온도(13c)에 의해 감지한 실내온도의 차이에 따라 공조부하를 연산하고 그 연산한 공조부하에 따라 복수 압축기에 대한 운전대수를 설정한다. 제어부(26)는 압축기 구동부(1c)를 통하여 설정한 운전 대수에 상응하여 복수 압축기를 구동하고, 아울러 밸브구동부(27)를 통하여 밸브(5)(12)의 동작을 제어하고, 각 구동부(28)(31)(33)를 제어한다.

운전 대수에 따라 다단계 운전하는 압축기 운전 패턴은, 도 4와 같이, 1단 운전은 적은 용량의 제2압축기(1b)만 단독 운전하며, 2단 운전은 큰 용량의 제1압축기(1a)만 단독 운전하며 및 3단 운전은 제1 및 제2압축기(1a)(1b)를 모두 구동한다. 또한 제어부(26)는 압축기의 운전 패턴에 따라 공기의 토출 면적을 변화하며, 이를 위해 회전모터 구동부(28)를 통하여 제1 및 제2회전모터(29)(30)를 제어한다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명은 공조부하를 고려하여 공기 토출 면적을 변화하는 특징을 구비한다. 이하에서는 다단계 운전에 상응하여 토출 면적을 변화하는 동작을 설명한다.

먼저, 도 5와 같이 공기조화장치를 운전 오프한 경우, 실내기 내부의 팬 모터(32)는 정지되고, 모든 토출구(21)(22)(23)도 닫혀 있다.

사용자의 운전 명령에 따라 공기조화장치를 운전 온한 경우, 제어부(26)는 팬모터구동부(31)를 통하여 팬 모터(32)를 구동하여 송풍팬(32a)을 회전시킨다. 또한 압축기구동부(1c)를 통하여 복수 압축기를 구동한다.

적은 용량의 압축기(1b)만을 운전하는 1단 운전인 경우 제어부(26)는 정면 중앙 토출구(22)와 정면 상단 토출구(23) 중 어느 하나를 개방하여 토출하는데, 사용자가 근거리 모드를 선택 시 정면 중앙 토출구(22)를 개방하고 사용자가 원거리 모드를 선택 시 정면 상단 토출구(23)를 개방한다. 이때 회전모터 구동부(28)는 제1회전모터(29)와 제2회전모터(30)를 구동하는데, 제1회전모터(29)는 제1구동기어(29a)를 통하여 제1셔터(20a)를 이동하는 역할을 하고 제2회전모터(30)는 제2구동기어(30a), 피니언(30b), 및 랙(30c)를 통하여 제1셔터(20b)를 이동하는 역할을 한다.

도 6a 내지 도 6c는 근거리 모드로 선택된 경우로서, 제어부(26)는 회전모터구동부(28)를 제어하여 제1 및 제2셔터(20a)(20b)를 상부로 이동시켜서 정면 중앙 토출구(22)는 개방하고, 이 상태에서 팬모터(32)를 구동하여 공기를 토출한다. 즉, 송풍팬(32a)의 회전에 의해 송풍되는 공기는 증발기(8)를 거쳐 열교환된다. 증발기(8)에서 열교환된 공기는 개방된 정면 중앙 토출구(22)를 통하여 실내에 공급된다(도 8의 D1 참조).

도 7a 내지 도 7c는 원거리 모드로 선택된 경우로서, 제어부(26)는 회전모터구동부(28)를 제어하여 제1셔터(20a)를 하부로 이동시켜서 정면 중앙 토출구(22)를 닫음과 함께 정면 상단 토출구(23)를 개방하고, 이 상태에서 팬모터(32)를 구동하여 공기를 토출한다. 즉 송풍팬(32a)의 회전에 의해 송풍되는 공기가 증발기(8)를 거쳐 개방된 정면 상단 토출구(23)를 통해 토출된다(도 8의 D2 참조).

큰 용량의 압축기(1a)만을 운전하는 2단 운전인 경우 제어부(26)는 루버모터구동부(33)를 통하여 루버(1a)를 구동하여 본체 양측의 측면 토출구(21)를 개방한다. 이 상태에서 팬모터(32)를 구동하며, 송풍팬(32a)의 회전에 의해 송풍되는 공기는 증발기(8)를 거쳐 개방된 측면 토출구(21)를 통해 토출된다(도 8의 D3 참조).

제1 및 제2압축기(1a)(1b)를 구동하는 3단 운전인 경우 제어부(26)는 측면 토출구(21)를 개방함과 함께 정면 중앙 토출구(22)와 정면 상단 토출구(23) 중 어느 하나를 개방하여 토출하는데, 사용자가 근거리 모드를 선택 시 정면 중앙 토출구(22)를 개방하고 사용자가 원거리 모드를 선택 시 정면 상단 토출구(23)를 개방 한다(도 8의 D4, D5 참조).

[표1]

이상과 같이 제어부가 압축기의 능력 변화에 따라 복수 토출구에 대한 개폐 동작을 변화하는 경우 토출 온도의 변화를 시험한 결과는 [표1]과 같으며, 이에 따르면 1단 운전 내지 3단 운전에서 토출 면적과 풍량을 냉방 능력에 맞게 변화시킴으로써 실내에 공급되는 공기의 토출 온도는 항시 적정 상태로 유지할 수 있었고, 이로서 실내 거주자가 느끼는 냉방 성능은 양호하게 된다.

이상과 같이 본 발명은 복수의 고정 능력 압축기를 병렬 연결하고 공조 부하에 따라 압축기의 운전 대수를 가변하여 냉방 능력을 변화하는 공기조화장치에서, 복수의 토출구를 통하여 토출하는 공기의 토출 면적을 적절하게 변화하기 때문에 기존과 같이 공조부하가 적은 상태에서 공기조화 운전을 수행하더라도 토출 온도가 적정 상태로 유지할 수 있어서 거주자가 항시 냉방 성능을 양호하게 느낄 수 있다.

Claims (6)

1. 냉방 능력이 고정된 복수의 압축기;

   적어도 하나의 측면 토출구를 개폐하는 적어도 하나의 루버와, 복수의 정면 토출구를 각각 개폐하는 복수의 셔터를 가지는 실내기;

   공조 부하에 기초하여 운전될 적어도 하나의 압축기를 결정하고, 결정된 적어도 하나의 압축기에 기초하여 공기가 토출되는 토출 면적이 변화되도록 상기 적어도 하나의 루버 및 복수의 셔터 중 적어도 하나를 개방 제어하는 제어부를 포함하는 공기조화장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 운전하는 상기 압축기가 많을수록 개방되는 상기 토출구의 개수를 증가하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 적어도 2대의 압축기를 제어하여 적어도 3단계 능력 가변하는 다단계 운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 제어부는 작은 용량의 제1압축기를 운전하는 1단 운전, 큰 용량의 제2압축기를 운전하는 2단 운전, 그리고 상기 제1 및 제2압축기를 운전하는 3단 운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는 상기 1단 운전인 경우 상기 공기조화장치의 본체 정면에 마련된 정면 토출구를 통하여 공기를 토출하고, 상기 2단 운전인 경우 상기 공기조화장치의 측면에 마련된 측면 토출구를 통하여 공기를 토출하고, 상기 3단 운전인 경우 상기 정면 토출구 및 상기 측면 토출구를 통하여 공기를 토출하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제어부는 상기 본체 정면에 정면 토출구를 복수로 마련한 경우, 사용자가 설정하는 풍향 모드에 따라 복수 정면 토출구에 대한 개폐 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.

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