KR101228310B1 - 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기동운전 시 각 실내기의 설치환경에 따라 각 실내기의 전자팽창밸브의 개도량을 조절하여 효율적인 기동과 빠른 오일회수가 가능한 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

공기조화기의 효율적인 기동과 빠른 오일회수를 위해 본 발명의 공기조화기는 실외기와, 복수의 실내기와, 상기 복수의 실내기에 각각 마련된 복수의 전자팽창밸브와, 공기조화기의 기동운전 시에 상기 실외기와 각 실내기 사이의 배관의 길이를 포함하는 각 실내기의 설치환경을 고려하여 각 실내기에 대응하는 전자팽창밸브의 개도를 조절하는 제어부를 포함한다.

Description

공기조화기 및 그 제어방법{Air conditioner and Method for Controlling the same}

도 1은 일반적인 멀티형 공기조화기의 개략적인 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 기동운전시의 전자팽창밸브의 제어과정을 나타내는 타임 차트.

도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 개략적인 제어블록도.

도 4는 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법을 나타내는 제어흐름도.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

18 : 압축기 20 : 오일분리기

12a~c : 전자팽창밸브 10 : 응축기

14a~c : 증발기

본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기동운전 시 각 실내기의 설치환경에 따라 각 실내기의 전자팽창밸브의 개도량을 조절하여 효율적인 기동과 빠른 오일회수가 가능한 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는 순환하는 냉매를 압축, 응축, 팽창, 증발의 사이클을 통해 냉매의 증발열내지는 응축열을 이용하여 실내공간을 냉난방하는 가전기기를 말한다.

최근에는 단일 실외기와 단일 실내기로 이루어진 싱글형 공기조화기 보다는 대용량의 실외기와 복수의 실내기를 구비한 멀티형 공기조화기가 소비전력의 절감 및 효율적인 냉난방을 위해 많이 보급되고 있다. 이러한 멀티형 공기조화기는 다양한 공간을 냉난방하기 위해 복수의 실내기가 설치된다. 복수의 공간을 동시에 냉난방하므로 각 실내기는 다양한 환경 하에 설치되게 된다. 즉, 실외기와 실내기를 연결하는 배관의 길이에 따라 장배관인 실내기, 단배관인 실내기 등으로 나뉠 수 있고 또한, 실외기와 고저의 낙차가 있는 실내기와 그렇지 않은 실내기 등 각 실내기의 설치환경이 일정하지 않은 것이 보통이다.

이러한 멀티형 공기조화기의 기동운전에 있어서 종래에는 압축기의 초기 기동시의 부하를 줄이기 위해 실내기로 전달되는 냉매의 유량을 제한하는 제어를 하게 된다. 즉, 각 실내기에 마련된 전자팽창밸브를 실내기의 설치조건과 무관하게 동일한 개도로 일정시간동안 운전하게 된다. 따라서 설치환경에 따라서 실내기가 낙차조건이 있거나 장배관인 경우 실내기로 유입된 오일을 회수하는데 많은 시간이 소요되고 나아가 압축기에 오일이 부족하여 압축기의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 각 실내기의 설치환경을 고려하여 각 실내기의 전자팽창밸브의 개도를 조절하여 오일을 효율적으로 회수하고 기동시 압축기의 신뢰성이 향상된 공기조화기 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기조화기는 실외기와, 복수의 실내기와, 상기 복수의 실내기에 각각 마련된 복수의 전자팽창밸브와, 공기조화기의 기동운전 시에 상기 실외기와 각 실내기 사이의 배관의 길이를 포함하는 각 실내기의 설치환경을 고려하여 각 실내기에 대응하는 전자팽창밸브의 개도를 조절하는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 제어부는 상기 실외기와 각 실내기 사이의 배관의 길이에 비례하여 상기 실내기에 대응하는 전자팽창밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 상기 배관의 길이를 세단계로 구분 설정하고 각 단계마다 미리 설정된 개도로 상기 각 실내기의 전자팽창밸브를 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 기동운전 시에 상기 각 실내기의 전자팽창밸브의 개도를 일정시간 간격마다 단계적으로 커지도록 조절하는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기조화기의 제어방법은 실외기와 복수의 실내기와 상기 각 실내기에 마련된 전자팽창밸브를 포함하여 구성되는 공기 조화기의 제어방법에 있어서, 상기 공기조화기의 기동운전 시에 상기 실외기와 각 실내기를 연결하는 배관의 길이를 포함하는 각 실내기의 설치환경을 고려하여 상기 각 실내기의 전자팽창밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 실내기의 전자팽창밸브의 개도는 상기 실외기와 각 실내기 사이의 배관의 길이에 비례하도록 상기 배관의 길이가 길수록 상기 개도가 커지도록 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배관의 길이는 세단계로 구분 설정되고 각 단계마다 미리 설정된 개도로 상기 각 실내기의 전자팽창밸브를 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 실내기의 전자팽창밸브의 개도는 일정시간 간격마다 단계적으로 커지도록 조절하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 일반적인 멀티형 공기조화기의 개략적인 블록도이다. 멀티형 공기조화기는 크게 압축기(18), 응축기(10) 및 어큐뮬레이터(16)와 오일분리기(20)가 포함된 실외기와 전자팽창밸브(12a~c)와 증발기(14a~c)가 포함되는 복수의 실내기로 나뉘어 구성된다.

이러한 구성의 멀티형 공기조화기는 압축기(18)에서 압축된 냉매가 응축기(10)에서 응축되어 각 실내기로 전달된다. 실내기에서 요구하는 공조부하에 따라 각 실내기의 전자팽창밸브(12a~c)의 개도가 조절되고 각 실내기의 증발기(14a~c)에서 실내공기와 열교환 후 저압의 기상냉매는 어큐뮬레이터(16)를 거쳐 압축기(18) 로 복귀하는 강제 폐사이클을 형성한다.

압축기(18)에는 윤활을 목적으로 오일이 포함되게 되는데 이러한 오일은 압축기(18)에서 고압의 냉매와 함께 토출된다. 냉매와 함께 토출된 냉매는 오일분리기(20)에서 상당부분 분리되어 압축기(18)로 다시 회수되지만 일정량의 오일은 냉매와 함께 이동하여 각 실내기의 배관이나 증발기 등에 고이게 된다. 이렇게 압축기(18)로 회수되지 않고 실내기 등에 남아있는 오일은 초기 기동 시에 순환하는 냉매와 함께 압축기로 다시 회수되게 된다.

압축기(18)의 초기기동 시 압축기(18)의 기동부하를 줄이기 위해 일정시간 각 실내기의 전자팽창밸브의 개도를 작게 하여 운전함은 앞서 언급한 바와 같다.

다만 멀티형 공기조화기의 실내기는 다양한 조건 하에서 설치되는데 초기 기동 시 이러한 실내기의 설치조건과 무관하게 동일한 개도로 운전함에 따라 장배관을 갖는 실내기에 고여 있는 오일의 회수성능이 떨어져 오일이 회수되는 시간이 길어져 압축기(18)에 오일이 부족하게 되어 압축기(18)의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 이해 본 발명의 공기조화기의 기동운전시의 압축기(18) 및 각 실내기의 전자팽창밸브(12a~c)의 개도제어과정이 도 2에 도시되어 있다. 본 발명의 기동제어과정을 본 발명에 따른 공기조화기의 개략적인 제어블록도가 도시된 도 3을 참조하여 이하에서 설명한다.

기동운전시 압축기(18)를 구동한 후 각 실내기의 개도를 단계적으로 조절한다. 즉, 일정시간(t1)동안 X step을 유지하면서 운전한 후 다시 일정시간(t2)동안 Y step으로 운전한 후 각 실내기가 설치된 실내공간의 온도 등을 피드백하는 PI제어에 따라 각 실내기의 전자팽창밸브(12a~c)의 개도를 제어하게 된다. 이러한 단계적인 개도조절은 기동시 압축기(18)에 무리를 주지 않으면서 안정적으로 기동하기 위함이다.

종래에는 각 실내기의 설치조건과 무관하게 X를 150으로 Y를 170으로 일정하게 유지하여 압축기(18)를 기동하였다. 이와 달리 본 발명의 공기조화기는 기동시 각 실내기의 설치 시에 각 실내기의 제어부(32)(34)(36)에 저장된 각 실내기의 설치조건을 전달받는다. 이러한 설치조건을 전달받아 실외기 내지는 서버에 마련된 제어부(30)는 각 실내기의 설치조건에 따라 각 실내기의 전자팽창밸브(42)(44)(46)의 개도를 개별적으로 제어한다.

예컨대 도 1에서 오른쪽의 증발기(14a)가 포함된 실내기를 실내기1이라고 하고 그 순서로 실내기2, 실내기3이라고 할 때 실내기1은 장배관을 실내기2는 일반적인 배관을 실내기3은 단배관을 가졌다고 가정하자. 각 실내기의 제어부(32)(34)(36)으로부터 각 실내기의 설치조건을 전달받은 제어부(30)는 실내기1의 전자팽창밸브(42)의 개도를 종래의 150step보다 일정량 더 큰 개도로 조절하고 실내기3의 전자팽창밸브(46)의 개도를 종래의 150step보다 일정량 작은 개도로 조절하게 된다. 이러한 개도조절을 통해 실내기1에 많은 유량의 냉매가 흐르도록 하여 관내의 유속이 빠르게 되어 오일의 회수시간을 단축하면서 안정적인 운전을 가능하게 한다. 즉, 본 발명의 공기조화기는 장배관을 가진 실내기에는 냉매의 유량을 늘리고 단배관을 가진 실내기에는 냉매의 유량을 작게 하여 전체 실내기로 전달되는 냉매의 유량에는 큰 차이가 없으면서도 오일의 회수시간을 효율적으로 줄일 수 있게 된다. 또한, 이상에서는 설치조건으로 배관의 길이를 예로 들었으나 낙차조건이 있는 경우에는 장배관에 준하여 전자팽창밸브의 개도를 조절하면 될 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법을 나타내는 제어흐름도이다.

사용자에 의해 공기조화기의 운전지시가 있는 경우 압축기(18)의 기동운전이 실시된다. 초기의 기동부하를 줄이기 위해 각 실내기의 전자팽창밸브의 개도를 작게 유지함은 앞서 언급한 바와 같다.(S410, s420단계) 압축기(18)와 전자팽창밸브가 동작한 후 각 실내기의 제어부(32)(34)(36)는 각 실내기의 설치조건을 제어부(30)로 전달하고 제어부(30)각 실내기의 설치조건 예컨대 각 실내기의 배관의 길이에 따라 각 실내기의 전자팽창밸브의 개도를 조절하게 된다. 즉 실내기1과 같이 장배관인 경우에는 개도를 150+α와 170+α로 일정량 만큼 크게 열어 주고 실내기3과 같이 단배관인 경우에는 150-β와 170-β로 일정량 만큼 작게 열어 준다. 실내기2와 같이 일반적인 경우에는 종래와 같은 개도를 유지한다.(S432, S434, S436단계) α와 β는 반복적인 실험에 의해 최적의 값으로 미리 설정할 수 있다. 또한, 본 제어흐름도에서는 배관의 길이를 3단계로 구분 설정하였으나 경우에 따라서는 더욱 세분화된 단계로 나뉠 수 있음은 물론이다. 그런 경우에도 배관의 길이가 길어짐에 따라 전자팽창밸브의 개도가 크게 됨은 본 제어흐름도에서의 경우와 같다. 압축기(18)의 기동운전은 냉매의 온도로 종료여부를 판단하거나 일정시간동안 이루어지는 것이 보통이다. 이렇게 압축기(18)의 기동운전의 종료여부를 판단하여 기동운전이 종료되면 전자팽창밸브를 각 실내기가 설치된 실내공간의 온도 등을 피드백하는 PI 제어에 따라 각 실내기의 전자팽창밸브(12a~c)의 개도를 제어하게 된다.(S440, S450단계)

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 각 실내기의 설치조건에 따라 전자팽창밸브의 개도를 조절하여 각 실내기 및 배관에 고여 있던 오일의 회수시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

또한, 오일의 회수시간이 단축됨에 따라 오일이 부족한 상태에서 압축기를 운전하는 시간이 단축되어 압축기의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 실내기로 전달되는 전체 냉매유량에는 변함없이 오일의 회수시간이 단축되게 되어 기동운전의 효율성이 증대되는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 실외기와,

   복수의 실내기와,

   상기 실외기와 상기 복수의 실내기를 각각 연결하는 배관에 각각 마련된 복수의 전자팽창밸브와,

   압축기의 기동운전 시에 상기 복수의 전자팽창밸브의 개도가 미리 설정된 제1개도로 제1일정시간 동안 유지되도록 제어하고 상기 제1일정시간이 경과되면 미리 설정된 제2개도로 제2일정시간 동안 유지되도록 제어하되, 각각의 배관이 장배관 또는 단배관인지 판단하고 상기 판단 결과에 기초하여 상기 장배관 또는 단배관에 마련된 상기 전자팽창밸브의 개도를 증감 조절하는 제어부를 포함하는 공기조화기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 실외기와 각 실내기 사이의 배관의 길이에 비례하여 상기 실내기에 대응하는 전자팽창밸브의 제1개도 및 제2개도를 증감 조절하는 것이 특징인 공기조화기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 실외기와 상기 실내기 사이의 배관이 장배관이면 상기 제1개도 및 상기 제2개도에 제1일정량을 각각 합산하여 상기 장배관에 마련된 전자팽창밸브의 개도가 증가되도록 조절하고, 상기 실외기와 상기 실내기 사이의 배관이 단배관이면 상기 제1개도 및 상기 제2개도에 제2일정량을 각각 차감하여 상기 단배관에 마련된 전자팽창밸브의 개도가 감소되도록 조절하는 것이 특징인 공기조화기.
4. 삭제
5. 실외기와 복수의 실내기와 상기 각 실내기에 마련된 전자팽창밸브를 포함하여 구성되는 공기조화기의 제어방법에 있어서,

   압축기의 기동운전이 실시되면 상기 복수 실내기에 각각 마련된 전자팽창밸브의 개도를 제1개도로 조절하여 제1일정시간 동안 유지시키고,

   상기 제1일정시간이 경과되면 상기 복수 실내기에 각각 마련된 전자팽창밸브의 개도를 제2개도로 조절하여 제2일정시간 동안 유지시키고,

   상기 압축기의 기동 운전이 종료되면 상기 복수 실내기의 공조부하에 따라 상기 복수 실내기에 각각 마련된 전자팽창밸브의 개도를 조절하는 것을 포함하고,

   상기 복수 실내기에 각각 마련된 전자팽창밸브의 개도를 제1개도 및 제2개도로 조절하는 것은,

   상기 실외기와 각 실내기 사이에 배관 길이에 기초하여 상기 각 실내기에 연결된 배관이 장배관인지, 단배관인지, 일반배관인지 판단하고,

   상기 판단 결과에 기초하여 상기 일반 배관에 대해서는 상기 일반 배관의 전자팽창뱅브의 상기 제1개도 및 상기 제2개도를 유지 조절하고,

   상기 장배관에 대해서는 상기 장배관의 전자팽창밸브의 상기 제1개도 및 상기 제2개도를 제1일정량만큼 증가 조절하고,

   상기 단배관에 대해서는 상기 단배관의 전자팽창밸브의 상기 제1개도 및 상기 제2개도를 제2일정량만큼 감소 조절하는 것을 더 포함하는 공기조화기의 제어방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 실외기와 각 실내기 사이의 배관의 길이에 비례하여 상기 제1일정량 및 상기 제2일정량을 조절하는 것이 특징인 공기조화기의 제어방법.
7. 삭제
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 각 실내기의 전자팽창밸브의 상기 제2개도는 상기 제1개도보다 큰 것이 특징인 공기조화기의 제어방법.

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