KR102422008B1 - 하이브리드 멀티 공조 시스템 및 그의 제어 방법 - Google Patents

하이브리드 멀티 공조 시스템 및 그의 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102422008B1
KR102422008B1 KR1020200161470A KR20200161470A KR102422008B1 KR 102422008 B1 KR102422008 B1 KR 102422008B1 KR 1020200161470 A KR1020200161470 A KR 1020200161470A KR 20200161470 A KR20200161470 A KR 20200161470A KR 102422008 B1 KR102422008 B1 KR 102422008B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hot water
water supply
refrigerant
heat exchanger
unit
Prior art date
Application number
KR1020200161470A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220073416A (ko
Inventor
김예진
류지형
조은준
윤필현
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020200161470A priority Critical patent/KR102422008B1/ko
Publication of KR20220073416A publication Critical patent/KR20220073416A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102422008B1 publication Critical patent/KR102422008B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B29/00—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
    • F25B29/003—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously of the compression type system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/02—Domestic hot-water supply systems using heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/18—Hot-water central heating systems using heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0096—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater combined with domestic apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00—Compressor arrangements
    • F25B31/002—Lubrication
    • F25B31/004—Lubrication oil recirculating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B6/00—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits
    • F25B6/02—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits arranged in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/16—Lubrication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2519—On-off valves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/18—Domestic hot-water supply systems using recuperated or waste heat

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

본 발명은 냉매와 물을 열교환시키기 위한 급탕 유닛; 실내에 설치되며, 실내열교환기 및 실내팽창밸브를 포함하는 적어도 하나의 실내기; 및 상기 실내기 및 상기 급탕 유닛과 냉매배관을 통해 연결되며, 실외열교환기, 압축기, 실외팽창밸브 및 사방밸브를 포함하는 실외기를 포함하며, 상기 급탕 유닛에 상기 압축기의 오일이 축적되면, 상기 급탕 유닛을 증발기로 역사이클 운전하여 상기 오일을 회수하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 멀티 공조 시스템을 제공한다. 따라서, 물탱크에 냉매-물 열교환 가능한 코일을 감아 직접적으로 냉매-물 열교환하여 열교환 효율이 향상되는 하이브리드 멀티 공조 시스템이 제공된다. 또한, 급탕 유닛 측으로 역사이클 가능하도록 밸브 및 배관을 설치하고, 주기적으로 역사이클을 구현하여 급탕 유닛 측에 쌓인 오일을 회수함으로써 압축기의 오일 부족 현상을 방지하여 압축기 효율 및 신뢰성을 확보할 수 있다.

Description

하이브리드 멀티 공조 시스템 및 그의 제어 방법 {Hybrid multi-air conditioning system and the control method thereof}
본 발명은 하이브리드 멀티 공조 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코일형 물탱크 열교환기를 포함하는 하이브리드 멀티 공조 시스템 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 냉방과 급탕 동시 운전이 가능한 하이브리드 시스템은 물탱크 사용 시, 하이드로키트(Hydro-kit)과 같은 판형열교환기를 사용하여 1차로 공기측 사이클과 냉매-물 열교환하고, 하이드로키트와 물탱크 사이에서 2차로 물-물 열교환을 수행한다. 이러한 시스템은 사용자가 사용하는 물이 냉매와 직접적으로 열교환하지 못하도록 법적 규제가 있는 지역에서 많이 사용되며, 물탱크에서 직접적으로 냉매-물 열교환하는 방식대비 재료비 증가, 설치면적 증가, 2차 열교환에 의한 열교환 효율 저하 등의 문제가 있다.
종래기술로서, 한국특허공개 10-2010-0023877호는 히트 펌프식 급탕 장치를 개시하면서, 냉매를 응축함으로써 냉매로부터의 열을 방열하는 방열 열교환기를 갖는 열원측 히트 펌프 유닛을 구비한다. 또, 급탕 장치는 물을 저류한 물탱크, 이 물탱크 내에 외부로부터의 물을 공급하는 물공급 배관, 물 탱크의 저부와 상부에 연통하여, 물탱크 내 저부의 물을 물탱크의 상부에 바이패스 상태로 순환시키는 물순환 배관, 이 물순환 배관의 도중에 있어 열원측 히트 펌프 유닛의 방열 열교환기에 대해서 흡열 가능하게 공급된 흡열 열교환기, 물탱크 상부의 온수를 외부에 급탕하는 급탕 배관으로 이루어지는 급탕 유닛을 구비한다.
또한, 종래기술로서, 하이드로키트를 사용하는 경우, 냉방 및 급탕 운전 시 압축기가 가동하여 고압기상이 된 냉매는 일부 사방변을 통과하여 실외기로 보내지고 일부는 물탱크 솔밸브를 통과하여 하이드로키트로 보내진다. 실외기(응축기)로 보내진 고압냉매는 실외공기와 열교환하여 액상으로 응축 후, 팽창밸브를 통과하여 실내기 측에 보내진다. 한편, 하이드로키트 측으로 보내진 냉매는 물탱크의 저온의 물과 열교환하여 응축된 후 팽창밸브를 통과한 후 실외기 측에서 온 냉매와 합쳐진다. 이때 하이드로키트에 주입되는 물은 물펌프로 유량 조절하여 열교환량을 조절한다. 하이드로키트 및 실외기에서 응축된 냉매는 실내기 밸브에서 합쳐진 후, 이를 통과하여 저압냉매로 실내기에 진입 후 실내와 열교환하여 압축기로 복귀한다.
종래기술과 같이 하이드로키트를 사용 시, 냉방 및 급탕 사이클은 물탱크가 급탕을 위한 것이므로 일반적으로 응축기로만 운전한다. 하지만 응축기의 기상 냉매배관에 오일 쌓임의 위험이 있으므로 장시간 운전 시 압축기 오일 부족 현상이 발생할 수 있다. 난방 및 급탕 운전 시에도 사방밸브가 절환되어 압축기에서 나온 고압냉매가 일부 실내기로 진입하고, 일부는 물탱크 하이드로키트로 진입한다. 각각 응축기 작용하여 팽창 밸브를 통과한 후 저압냉매로 실외기(증발기)에서 열교환 후 다시 압축기로 복귀한다.
이와 같은 사이클의 경우, 냉방 및 난방 모두에서 물탱크는 응축기 역할만을수행하므로 역사이클 제어는 불가하여 계속적으로 물탱크의 열교환기 측으로 오일이 쌓이게 되어 압축기의 오일 부족 현상이 발생할 수 있다.
한국특허공개 10-2010-0023877호 (공개일 : 2010년 03월 04일)
위에서 설명한 바와 같이, 급탕과 냉방을 동시 구현 가능한 하이브리드 멀티시스템을 제공할 때, 하이드로키트를 사용하는 경우 다단 열교환에 의한 열교환 효율이 저하되는 문제가 있다. 이를 위해, 본 발명의 제1 과제는 물탱크가 직접적으로 냉매-물 열교환하여 1차적으로 열교환 가능한 하이브리드 멀티 공조 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 과제는 급탕 유닛 측으로 역사이클 구동가능하도록 밸브 및 배관을 설치할 수 있는 하이브리드 멀티 공조 시스템을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 제3 과제는 급탕 유닛 측으로 역사이클 구동하여 급탕 유닛단독 운전 일 때에도 실외기의 제상 운전을 수행할 수 있는 하이브리드 멀티 공조 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 냉매와 물을 열교환시키기 위한 급탕 유닛; 실내에 설치되며, 실내열교환기 및 실내팽창밸브를 포함하는 적어도 하나의 실내기; 및 상기 실내기 및 상기 급탕 유닛과 냉매배관을 통해 연결되며, 실외열교환기, 압축기, 실외팽창밸브 및 사방밸브를 포함하는 실외기를 포함하며, 상기 급탕 유닛에 상기 압축기의 오일이 축적되면, 상기 급탕 유닛을 증발기로 역사이클 운전하여 상기 오일을 회수하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 멀티 공조 시스템을 제공한다.
상기 급탕 유닛은 상기 물을 수용하는 물탱크; 상기 물탱크의 외벽을 감으며 내부로 상기 냉매를 유동하면서 상기 냉매와 물을 열교환하는 급탕 열교환기; 및 상기 급탕 열교환기로부터 응축된 상기 냉매를 차단하거나 유동시키는 급탕팽창밸브를 포함할 수 있다.
상기 실외기는 상기 급탕 열교환기의 입구측과 상기 압축기의 입구측을 바이패스하는 역사이클 배관; 및 상기 역사이클 배관 상에 설치되며 상기 급탕 유닛의 냉매를 상기 압축기로 유입하는 역사이클 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 역사이클 운전이 시작되면, 상기 실내기로의 냉매를 차단할 수 있다.
상기 역사이클 운전은 오일 회수 조건 또는 급탕 단독 운전 시에 제상 조건이 충족되면 수행될 수 있다.
상기 오일 회수 조건은 상기 급탕 유닛의 누적 구동 시간이 소정 시간을 초과할 때 충족될 수 있다.
상기 급탕 단독 운전 시에 제상 조건은 상기 급탕 유닛이 응축기로 구동되고, 상기 실외기가 증발기로 구동될 때, 상기 실외기 열교환기의 하부 온도가 소정 온도 이하인 때 충족될 수 있다.
상기 역사이클 운전이 시작되면, 상기 역사이클 밸브를 개방하여 상기 급탕 유닛의 냉매를 상기 압축기로 유입할 수 있다.
상기 압축기 내에 상기 압축기 내부의 오일의 레벨을 감지하는 오일 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 역사이클 운전 탈출 조건이 충족되면, 상기 급탕 유닛, 상기 실외기 및 상기 실내기를 기존 운전 모드로 운전할 수 있다.
상기 역사이클 운전 탈출 조건은 상기 오일 센서로부터의 오일 레벨이 임계값 이상이거나, 상기 실외기 열교환기의 하부 온도가 소정 온도 이상을 충족할 수 있다.
상기 하이브리드 멀티 공조 시스템은 급탕 및 냉방 운전 모드, 급탕 및 난방 운전 모드, 냉방 단독 운전 모드, 난방 단독 운전 모드, 급탕 단독 운전 모드로 동작할 수 있다.
상기 급탕 열교환기는 상기 물탱크의 외벽을 코일 형태로 감으며 상기 냉매를 유동하는 배관으로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명은 냉매와 물을 열교환시키기 위한 급탕 유닛; 실내에 설치되어, 실내 공기와 상기 냉매를 열교환하는 적어도 하나의 실내기; 및 상기 실내기 및 상기 급탕 유닛과 냉매배관을 통해 연결되며, 실외 공기와 열교환하는 실외기를 포함하는 하이브리드 멀티 공조 시스템의 제어 방법에 있어서, 사용자의 설정에 따라 현재 운전 모드로 상기 급탕 유닛, 상기 실내기 및 상기 실외기를 구동하는 단계; 상기 급탕 유닛의 오일 회수 조건이 충족되면, 역사이클 운전을 수행하여 상기 급탕 유닛의 열교환기를 증발기로 하여 상기 냉매를 흘리는 단계; 및 상기 역사이클 운전 탈출 조건이 충족되면, 상기 현재 운전 모드로 다시 상기 급탕 유닛, 상기 실내기 및 상기 실외기를 구동하는 단계를 포함하는 하이브리드 멀티 공조 시스템의 제어 방법을 제공한다.
상기 급탕 유닛은 상기 물을 수용하는 물탱크; 상기 물탱크의 외벽을 감으며 내부로 상기 냉매를 유동하면서 상기 냉매와 물을 열교환하는 급탕 열교환기; 및 상기 급탕 열교환기로부터 응축된 상기 냉매를 차단하거나 유동시키는 급탕팽창밸브를 포함할 수 있다.
상기 실외기는 상기 급탕 열교환기의 입구측과 압축기의 입구측을 바이패스하는 역사이클 배관; 및 상기 역사이클 배관 상에 설치되며 상기 급탕 유닛의 냉매를 상기 압축기로 유입하는 역사이클 밸브를 포함하며, 상기 역사이클 운전이 시작되면, 상기 실내기로의 냉매를 차단할 수 있다.
상기 역사이클 운전은 오일 회수 조건 또는 급탕 단독 운전 시에 제상 조건이 충족되면 수행될 수 있다.
상기 오일 회수 조건은 상기 급탕 유닛의 누적 구동 시간이 소정 시간을 초과할 때 충족하고, 상기 급탕 단독 운전 시에 제상 조건은 상기 급탕 유닛이 응축기로 구동되고, 상기 실외기가 증발기로 구동될 때, 실외기 열교환기의 하부 온도가 소정 온도 이하인 때 충족될 수 있다.
상기 역사이클 운전이 시작되면, 상기 역사이클 밸브를 개방하여 상기 급탕 유닛의 냉매를 상기 압축기로 유입할 수 있다.
상기 역사이클 운전 탈출 조건은 상기 오일 센서로부터의 오일 레벨이 임계값 이상이거나, 상기 실외기 열교환기의 하부 온도가 소정 온도 이상을 충족할 수 있다.
상기 해결 수단을 통해, 본 발명은 물탱크에 냉매-물 열교환 가능한 코일을 감아 직접적으로 냉매-물 열교환하여 열교환 효율이 향상되는 하이브리드 멀티 공조 시스템이 제공된다.
또한, 급탕 유닛 측으로 역사이클 가능하도록 밸브 및 배관을 설치하고, 주기적으로 역사이클을 구현하여 급탕 유닛 측에 쌓인 오일을 회수함으로써 압축기의 오일 부족 현상을 방지하여 압축기 효율 및 신뢰성을 확보할 수 있다.
그리고, 역사이클 가능하여 급탕 유닛의 제상 운전을 수행하여 급탕 유닛의열전달 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 멀티 공조 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 멀티 공조 시스템의 상세 구성도이다.
도 3은 도 2의 하이브리드 멀티 공조 시스템의 냉방 단독 운전 시의 동작도이다.
도 4는 도 2의 하이브리드 멀티 공조 시스템의 난방 단독 운전 시의 동작도이다.
도 5는 도 2의 하이브리드 멀티 공조 시스템의 냉방 및 급탕 운전 시의 동작도이다.
도 6은 도 2의 하이브리드 멀티 공조 시스템의 난방 및 급탕 운전 시의 동작도이다.
도 7은 도 2의 하이브리드 멀티 공조 시스템의 급탕 단독 운전 시의 동작도이다.
도 8은 도 2의 하이브리드 멀티 공조 시스템의 역사이클 운전 시의 동작도이다.
도 9는 도 8의 하이브리드 멀티 공조 시스템의 역사이클 운전 시의 밸브 제어를 위한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 구성요소의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부도면은 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다름과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 멀티 공조 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 멀티 공조 시스템의 상세 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 멀티 공조 시스템(100)은 급탕 유닛(30), 적어도 하나의 냉난방 겸용 실내기들(20) 및 냉난방 겸용 실외기(10)를 포함한다.
급탕 유닛(30)은 급탕용의 물을 저장한 상태로 긴 물탱크(급탕 탱크)(31), 이 물탱크(31)의 저부에 외부로부터의 물을 공급하고 가열된 물을 외부로 배출하는 물순환 배관(도시하지 않음), 상기 물탱크(31)의 외부에 부착되어 방열 가능하게 결합되는 급탕 열교환기(32)로 이루어진다.
이때, 상기 물탱크(31)와 급탕 열교환기(32) 사이의 열교환은 급탕 열교환기(32)를 흐르는 냉매와 물탱크(31) 내부의 물 사이의 열교환에 의해 이루어지며 급탕 열교환기(32)는 방열 기능을 수행하는 응축기로서 동작한다.
이러한 급탕 열교환기(32)는 냉매가 유동하는 배관이 물탱크(31) 외부를 코일 형태로 감아 접촉 면적을 늘림으로써 열교환할 수 있으며, 실외기(10)의 제2 토출배관(42)과 연결되는 급탕입력배관(34) 및 물탱크(31)와 열교환 후 응축된 액상 냉매를 흘리는 급탕토출배관(35)이 설치되어 있다.
급탕토출배관(35)은 실내기(20), 실외기(10), 급탕 유닛(10)을 연결하는 제1 노드(n1)와 연결되어 있으며, 급탕 열교환기(32)의 급탕토출배관(35)에는 급탕 팽창 밸브(33)가 배치될 수 있다.
급탕 열교환기(32)의 토출부에 형성되는 급탕 팽창 밸브(33)는 전자 팽창 밸브일 수 있으며, 급탕 열교환기(32)의 배관을 흐르는 냉매의 유량을 조절하며, 응축된 냉매를 실외기(10) 또는 실내기(20)로 흘린다.
이와 같이 별도의 하이드로 키트(hydro-kit) 없이 직접 물탱크(31) 내부의 물과 냉매 사이의 열교환이 이루어짐으로써 부가적인 부품을 필요로 하지 않고 복수회에 걸쳐 열교환이 이루어지지 않고 직접적으로 열교환이 이루어져 열교환 효율이 향상될 수 있다.
한편, 냉난방 겸용 실외기(10)는 압축기(13), 실외기 열교환기(11), 실외기 열교환기팬(12) 및 절환유닛을 포함한다. 여기에서 절환유닛은 사방밸브(62)를 포함한다. 압축기(13)는 복수개의 압축기(13)가 병렬로 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 압축기(13)의 입력단에 어큐뮬레이터(도시하지 않음)가 형성될 수 있으며, 압축기(13)가 복수개인 경우, 제1 압축기는 냉매의 압축용량을 가변시킬 수 있는 인버터 압축기이고, 제2 압축기는 냉매의 압축용량이 일정한 정속 압축기일 수 있다.
상기 압축기(13) 내부에는 압축기 내부의 오일의 양을 측정할 수 있는 오일 센서(19)가 설치될 수 있다.
상기 오일 센서(19) 는 압축기의 내벽에 부착되어 있을 수 있으며, 오일의 양이 기준 값보다 낮아지거나 높아질 때 오일 부족 또는 오일 충족 상태에 대한 정보를 제어부로 전달할 수 있다.
실내기(20)와 연결되는 저압연결배관(46)은 사방밸브(14)를 거쳐 압축기(13)의 입력배관(45)과 연결된다.
압축기(13)의 토출부(41)에는 고압연결배관으로서, 제1,2토출배관(42, 43)이 연결되고, 제1 토출배관(43)은 토출된 냉매를 실외기 열교환기(11)로 유동시키며, 제2 토출배관(42)은 토출된 고온 고압의 기상 냉매를 급탕 유닛으로 유동시키며, 급탕열교환기(32)와 연결된다.
제1 토출배관(43)은 사방밸브(14)를 통과하여 실외열교환기(11)와 연결되며, 제2 토출배관(42)은 압축기(13)에서 토출된 냉매가 사방밸브(14)를 거치지 않고 바이패스하여 급탕 열교환기(32)로 연결된다.
실외기 열교환기(11)는 제1토출배관(42)에 의하여 사방밸브(14)와 연결되어 있다. 실외기 열교환기(11)에서는 외기와의 열교환에 의하여 냉매가 응축되거나 증발된다. 이 때, 열교환을 보다 원활하게 하기 위하여, 실외기 팬(12)은 실외기 열교환기(11)로 공기를 유입한다. 냉난방 급탕 가능한 하이브리드 멀티 공조 시스템(100)에서는, 냉방 운전 중에는 실외기 열교환기(11)가 응축기로 이용되고, 난방 운전 중에는 실외기 열교환기(11)가 증발기로 이용된다.
실외기 열교환기(11)와 실내기를 연결하는 액관연결배관(44) 상에는 실외기 팽창밸브(17)가 설치되어 있다. 실외기 팽창밸브(17)는 난방 운전 시 냉매를 팽창시킨다. 실외기 팽창밸브(17)는 난방 운전 시 복수의 실내기 열교환기(21)들에서 응축된 냉매를 실외기 열교환기(11)로 유입되기 전에 팽창시킨다.
사방밸브(14)는 압축기(13)의 토출부(41)에 구비되며, 실외기(10)에서 유동하는 냉매의 유로를 전환한다. 사방밸브(14)는 하이브리드 멀티 공조 시스템(100)의 급탕 냉난방 운전에 맞춰 상기 압축기(13)에서 토출된 냉매의 유로를 적절히 전환한다.
이와 같은 냉난방 겸용 실외기(10)는 제2 토출배관(42)과 급탕입력배관(34) 사이에 급탕밸브(15)를 포함하며, 제1 토출배관(43)과 압축기(13)의 토출부(41) 사이에 실외기 밸브(16)를 포함한다. 또한, 냉난방 겸용 실외기(10)는 급탕 입력 배관(34)과 압축기 입력 배관을 바이패스하는 역사이클 배관(47)이 형성되며, 역사이클 운전 시에 급탕 유닛(30)으로부터의 냉매를 바로 압축기(13)로 흘린다.
이때, 상기 역사이클 배관(47) 위에 역사이클 밸브(18)가 설치되어 있다.
또한, 상기 역사이클 배관(47)의 전단에 체크밸브(48)이 설치되며, 이러한 체크밸브(48)는 급탕 유닛(30)의 열교환기(32)가 증발기로 사용될 때, 다른 증발기의 냉매가 역류함을 방지하기 위한 것이다.
역사이클 밸브(18), 급탕 밸브(15)와 실외기 밸브(16)는 필요에 따라 선택적으로 동작하여 냉매를 차단하거나 흘리는 솔레노이드 밸브일 수 있다.
냉방+급탕, 난방+급탕 운전 시 물온도가 사용자의 희망물온도에 도달할 경우 급탕 운전을 할 필요가 없어 급탕 밸브(15)를 폐쇄하여 냉방 운전 시에는 실외기(10)만 응축기 역할을 수행하고, 난방 시에는 실내기(20)만 응축기 역할을 수행한다.
한편, 실외기(10)는 액관연결배관(44) 상에 과냉장장치(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있으며, 과냉각장치는 냉방 운전 시 실내기(20)로 이동되는 냉매를 냉각시킨다.
한편, 하이브리드 멀티 공조 시스템(100)은 적어도 하나의 실내기(20)를 포함한다.
냉난방 겸용 실내기(20)는 복수개가 하나의 실외기(10)에 연결될 수 있으며, 도 1 및 도2 에서는 3개의 실내기(B1, B2, B3)를 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다.
각각의 냉난방 겸용 실내기(B1, B2, B3)는 각각 실내기 열교환기(21), 실내기 팽창밸브(22), 실내기팬(23)을 포함하며, 도 2와 같이 3개의 실내기(B1, B2, B3)가 설치될 때, 제1,2,3 실내기 열교환기(21), 제1,2, 3 실내기 팽창밸브들(22) 및 제1,2, 3실내기 팬들(23)을 포함한다. 제1,2, 3 실내기 팽창밸브들(22)은 제1,2, 3 실내기 열교환기(21)들과 제1 노드(n1)를 연결하는 제1,2, 3 실내 연결배관들(26) 상에 설치되어 있다. 제1,2, 3 실내 연결배관들(26)은 제1 노드(n1)에서 실외기(10)의 액관연결배관(44)과 연결되어 있다.
제1,2,3 냉난방 겸용 실내기들(B1, B2, B3)에서 토출되는 냉매를 흘려 압축기(13)에 흘리는 저압연결배관(46)이 설치되어 있다.
본 실시예에 따른 공조 시스템(100)은 냉매의 압력을 측정하는 압력센서, 냉매의 온도를 측정하는 온도센서 및 냉매관을 유동하는 냉매 등에 존재하는 이물질을 제거하는 스트레이너를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 멀티 공조 시스템(100)은 냉방 단독, 난방 단독, 급탕 단독, 냉방+급탕 운전 또는 난방+급탕 운전으로 운용될 수 있다.
이하에서는 각 운전 모드에 따라 시스템의 동작을 상세히 설명한다.
도 3은 도 2의 하이브리드 멀티 공조 시스템의 냉방 단독 운전 시의 동작도이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 멀티 공조 시스템의 냉방 단독 운전이 시작되면, 냉매의 흐름은 도 3과 같이 진행된다.
냉방 단독 운전이 시작되면, 실외기(10)의 열교환기(11)가 응축기로서 동작하고, 실내기(20)의 열교환기(21)가 증발기로 동작한다.
이때, 냉방 단독 운전에 해당되므로, 실외기 밸브(16)는 개방되고, 급탕 밸브(17)와 역사이클 밸브(18) 및 급탕 팽창 밸브(33)는 차단되어, 급탕 유닛(30)으로 냉매가 흐르지 않는다.
구체적으로 압축기(13) 가동 후 고압 기상이 된 냉매는 일부가 실외기 밸브(16)를 통과 후 사방 밸브(14)를 통과하여 실외기 열교환기(11)로보내진다. 이와 같이 실외기 열교환기(11)로 보내진 고압 고온의 냉매는 실외 공기와 열교환하여 액상으로 응축된다.
응축된 액상 냉매는 각각 실외기 팽창밸브(17)를 통과하며, 제1 노드(n1)에서 만나게 되며, 제1 노드(n1)에서 냉방 운전하는 실내기(20)의 실내기 팽창 밸브(22)를 통과하여 저압 냉매로 실내기 열교환기(21)에 전달된다.
저압냉매는 실내기(20)에 진입 후 실내 공기와 열교환하여 증발되고, 실내 공기를 냉방하면서 저압기관배관(46)을 통해 사방밸브(14)를 통화하여 압축기(13)의 입력배관(45)으로 유동되어 다시 압축기(13)로 인입된다.
이하에서는, 4를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 멀티 공조 시스템의 난방 단독 운전에 대하여 설명한다.
도 4를 참고하면, 난방 단독 운전이 시작되면, 실내기(20)의 열교환기(21)가 응축기로서 동작하고, 실외기(10)의 열교환기(11)가 증발기로 동작한다.
이때, 난방 단독 운전에 해당되므로, 실외기 밸브(16)는 개방되고, 급탕 밸브(17)와 역사이클 밸브(18) 및 급탕 팽창 밸브(33)는 차단되어, 급탕 유닛(30)으로 냉매가 흐르지 않는다.
구체적으로 압축기(13) 가동 후 고압기상이 된 냉매는 실외기 밸브(16)를 통과 후 사방 밸브(14)를 통과하여 적어도 하나의 실내기 열교환기(21)로 보내진다. 이와 같이 실내기 열교환기(21)로 보내진 고압고온의 냉매는 각각 실내 공기와 열교환하여 실내 공기를 난방하며 액상으로 응축된다.
응축된 액상 냉매는 각각 실내기 팽창밸브(22)를 통과하며, 제1 노드(n1)에서 실외기(10)의 실외기 팽창 밸브(17)를 통과하여 저압 냉매로 실외기 열교환기(11)에 전달된다.
저압 냉매는 실외기(10)에 진입 후 실외 공기와 열교환하여 증발되고, 사방밸브(14)를 통과하여 압축기(13)의 입력배관(45)으로 유동되어 다시 압축기(13)로 인입된다.
이하에서는 도 5 및 도 6을 참고하여, 급탕 운전도 함께 진행되는 운전 모드를 설명한다.
도 5는 도 2의 하이브리드 멀티 공조 시스템의 급탕 및 냉방 운전 시의 동작도이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 멀티 공조 시스템의 급탕 및 냉방 운전이 시작되면, 실외기(10) 및 급탕 유닛(30)의 열교환기(11, 32)가 응축기로서 동작하고, 실내기(20)의 열교환기(21)가 증발기로 동작한다.
따라서, 실외기 밸브(16)와 급탕 밸브(17) 및 급탕 팽창 밸브(33)는 개방되고, 역사이클 밸브(18)는 차단되어 시스템 전체에 냉매가 흐른다
구체적으로 압축기(13) 가동 후 고압 기상이 된 냉매는 일부가 실외기 밸브(16)를 통과 후 사방 밸브(14)를 통과하여 실외기 열교환기(11)로 보내지고, 급탕 밸브(15)를 통과하여 급탕 열교환기(32)로 보내진다. 이와 같이 실외기 열교환기(11)와 급탕 열교환기(32)로 보내진 고압 고온의 냉매는 각각 실외 공기 및 물탱크(31) 내부의 물과 열교환하여 물탱크(31) 내부의 물을 가열하고, 액상으로 응축된다.
응축된 액상 냉매는 각각 실외기 팽창밸브(17) 및 급탕 팽창밸브(33)를 통과하며, 제1 노드(n1)에서 만나게 되며, 제1 노드(n1)에서 냉방 운전하는 실내기(20)의 실내기 팽창 밸브(22)를 통과하여 저압 냉매로 실내기 열교환기(21)에 전달된다.
저압냉매는 실내기(20)에 진입 후 실내 공기와 열교환하여 증발되고, 실내 공기를 냉방하면서 저압기관배관(46)을 통해 사방밸브(14)를 통화하여 압축기(13)의 입력배관(45)으로 유동되어 다시 압축기(13)로 인입된다.
도 3과 같은 냉매의 흐름에서, 본 발명의 일 실시예와 같이 별도의 하이드로키트를 사용하지 않고, 직접 물탱크(31)와 접촉하여 열교환하는 경우, 물탱크(31)의 열교환기(32)가 응축기로 연속적으로 기능하므로 급탕 열교환기(32)의 내부에 압축기(13)의 오일이 쓸려들어가 잔류하게 된다.
이와 같이 압축기(13)의 오일이 부족하게 되는 경우, 압축기(13)의 압축 효율이 저하되어 시스템의 전체 기능에 문제가 될 수 있어 주기적으로 오일 회수 운전이 요구된다.
이하에서는, 도 6 및 도 7을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 멀티 공조 시스템의 난방 및 급탕 운전 및 급탕 단독 시의 이상 냉매 토출 판단에 대하여 설명한다.
도 6은 도 2의 하이브리드 멀티 공조 시스템의 난방 및 급탕 운전 시의 동작도이고, 도 7은 도 2의 하이브리드 멀티 공조 시스템의 급탕 단독 운전 시의 동작도이다.
먼저, 도 6을 참고하면, 급탕 및 난방 운전이 시작되면, 실내기(20) 및 급탕 유닛(30)의 열교환기(21, 32)가 응축기로서 동작하고, 실외기(10)의 열교환기(11)가 증발기로 동작한다.
따라서, 실외기 밸브(16)와 급탕 밸브(17) 및 급탕 팽창 밸브(33)는 개방되고, 역사이클 밸브(18)는 차단되어 시스템 전체에 냉매가 흐른다
구체적으로 압축기(13) 가동 후 고압기상이 된 냉매는 일부가 실외기 밸브(16)를 통과 후 사방 밸브(14)를 통과하여 적어도 하나의 실내기 열교환기(21)로 보내지고, 나머지는 급탕 밸브(15)를 통과하여 급탕 열교환기(32)로 보내진다. 이와 같이 실내기 열교환기(21)와 급탕 열교환기(32)로 보내진 고압고온의 냉매는 각각 실내 공기 및 물탱크(31) 내부의 물과 열교환하여 실내 공기를 난방하고, 물탱크(31) 내부의 물을 가열하면서, 액상으로 응축된다.
응축된 액상 냉매는 각각 실내기 팽창밸브(22) 및 급탕 팽창밸브(33)를 통과하며, 제1 노드(n1)에서 만나게 되며, 제1 노드(n1)에서 실외기(10)의 실외기 팽창 밸브(17)를 통과하여 저압 냉매로 실외기 열교환기(11)에 전달된다.
저압 냉매는 실외기(10)에 진입 후 실외 공기와 열교환하여 증발되고, 사방밸브(14)를 통과하여 압축기(13)의 입력배관(45)으로 유동되어 다시 압축기(13)로 인입된다.
이와 같은 난방 및 급탕 운전 시에도, 물탱크(31)의 열교환기(32)가 응축기로 연속적으로 기능하면서, 급탕 팽창 밸브(33)의 개도에 의해 과냉도 제어를 수행하므로 급탕 유닛(30)의 급탕 입력 배관(34) 및 급탕 열교환기(32)의 입구쪽에 압축기(13)의 오일이 쓸려들어가 잔류하게 된다.
이와 같이 압축기(13)의 오일이 부족하게 되는 경우, 압축기(13)의 압축 효율이 저하되어 시스템의 전체 기능에 문제가 될 수 있어 주기적으로 오일 회수 운전이 요구된다.
한편, 도 7과 같은 급탕 단독 운전의 경우, 급탕 유닛(30)의 열교환기(32)가 응축기로서 동작하고, 실외기(10)의 열교환기(11)가 증발기로 동작한다.
따라서, 급탕 밸브(17) 및 급탕 팽창 밸브(33)는 개방되고, 실외기 밸브(16)와 역사이클 밸브(18) 및 실내기 팽창 밸브(22)는 차단되어 실내기(20)로 냉매가 흐르지 않는다.
구체적으로 압축기(13) 가동 후 고압기상이 된 냉매는 사방 밸브(14)를 통과하지 않고, 바로 급탕 밸브(17)을 통과하여 급탕 유닛(30)에 보내진다. 이와 같이 급탕 열교환기(32)로 보내진 고압고온의 냉매는 물탱크(31) 내부의 물과 열교환하여 물탱크(31) 내부의 물을 가열하면서, 액상으로 응축된다.
응축된 액상 냉매는 급탕 팽창밸브(33)를 통과하며, 제1 노드(n1)에서 실외기(10)의 실외기 팽창 밸브(17)를 통과하여 저압 냉매로 실외기 열교환기(11)에 전달된다.
저압 냉매는 실외기(10)에 진입 후 실외 공기와 열교환하여 증발되고, 사방밸브(14)를 통과하여 압축기(13)의 입력배관(45)으로 유동되어 다시 압축기(13)로 인입된다.
이와 같은 급탕 단독 운전 시에도, 물탱크(31)의 열교환기(32)가 응축기로 연속적으로 기능하므로 급탕 열교환기(32)의 내부에 압축기(13)의 오일이 쓸려들어가 잔류하게 된다.
또한, 급탕 유닛(30)이 가동되는 경우, 실외 온도가 매우 낮으면, 증발기로 동작하는 실외기(10)에 착상이 발생할 위험이 있어 주기적으로 제상 운전이 필요하다.
이때, 급탕 단독 운전의 경우 제상 운전을 위한 역사이클 운전을 수행하여야 하며, 이를 위해 본 발명에서는 역사이클 배관 및 역사이클 밸브를 구현한다.
이하에서는 도 8 및 도 9를 참고하여, 본 발명의 하이브리드 멀티 공조 시스템의 역사이클 운전에 대하여 설명한다.
도 8은 도 2의 하이브리드 멀티 공조 시스템의 역사이클 운전 시의 동작도이고, 도 9는 도 8의 하이브리드 멀티 공조 시스템의 역사이클 운전 시의 밸브 제어를 위한 순서도이다.
급탕 유닛(30)에 쌓인 오일 회수 및 급탕 단독 운전 시의 실외기(10)의 제상 운전을 위한 급탕 유닛(30)의 역사이클 운전을 수행하기 위해, 본 발명의 하이브리드 멀티 공조 시스템(100)은 주기적으로 오일 회수 또는 제상 운전을 위한 조건 충족 여부를 판단하여 역사이클 운전을 수행하는 제어부(50)를 포함한다.
제어부(50)는 역사이클 운전을 수행하기 위한 알고리즘을 실행하는 프로세서로서 기능할 수 있으며, 별도의 칩으로 구현 가능하고, 전체 시스템을 운용하는 컨트롤 패드에 실장될 수 있다.
이와 같은 제어부(50)는 실외기(10) 내의 컨트롤 패드에 위치할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(50)는 앞서 설명한 바와 같이, 급탕 유닛(30)을 응축기로 사용하는 냉방+급탕, 난방+급탕, 급탕 단독 운전 시 급탕 유닛(30)의 오일 회수 운전과 급탕 단독 운전 시 제상 운전을 위한 역사이클 운전을 수행한다.
도 8을 참고하여, 역사이클 운전이 실행되면, 급탕 유닛(30)의 열교환기(32)가 증발기로서 동작하고, 실외기(10)의 열교환기(11)가 응축기로 동작한다.
따라서, 역사이클 밸브(18) 및 급탕 팽창 밸브(33)는 개방되고, 실외기 밸브(16)와 급탕 밸브(17) 및 실내기 팽창 밸브(22)는 차단되어 실내기(20)로 냉매가 흐르지 않는다.
구체적으로 압축기(13) 가동 후 고압기상이 된 냉매는 사방 밸브(14)를 통과하여 실외기 열교환기(11)에서 응축되고, 응축된 액상 냉매는 급탕 팽창밸브(33)에 의해 과열도 제어하면서 급탕 열교환기(32)에서 증발된다. 증발된 기상 냉매는 역사이클 배관(47)을 따라 흐르면서 급탕 역사이클 밸브(18)에 의해 유동하여 압축기(13)로 인입된다.
이와 같은 역사이클 운전 시에 급탕 열교환기(32)의 내부의 오일이 다시 압축기(13) 내부로 흘러들어가게 되며, 실외 열교환기(11)가 증발기로 동작하므로 실외열교환기(11)의 서리 등이 제거된다.
제어부(50)는 이와 같은 역사이클 운전을 위해 도 9와 같은 로직을 수행할 수 있다.
먼저, 제어부(50)는 현재 운전 모드로 각 유닛의 운전을 수행한다(S10).
이때, 현재 운전 모드는 냉방 및 급탕 운전, 난방 및 급탕 운전, 급탕 단독, 냉방 단독, 난방 단독 중 하나일 수 있다.
제어부(50)는 현재 운전 모드로 각 유닛을 구동하면서 급탕 유닛(30)의 오일 회수 조건이 충족되는지 또는 제상 운전 조건이 충족되는지를 판단한다(S11).
구체적으로 급탕 유닛(30)의 오일 회수 조건으로는 급탕 유닛(30)이 구동하는 시간을 축적하여 축적된 시간이 소정 시간만큼 경과되는 경우로 정의한다.
이때, 소정 시간은 일 예로 3시간일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제상 운전 조건으로는 급탕 단독 운전 시에 실외기 열교환기(11)의 하부 온도가 소정 온도 이하를 충족하는 경우로 정의한다.
급탕 유닛(30)의 오일 회수 조건 또는 제상 운전 조건이 충족되면, 제어부(50)는 역사이클 운전으로의 모드 변경을 진행한다(S12).
구체적으로 압축기(13)를 오프하여 시스템을 전체적으로 멈춘 후, 급탕 단독 운전이 아닌 경우에 실내기 팽창 밸브(22)를 오프하고, 사방 밸브(14)를 냉방 운전 기준으로 절환한다.
다음으로, 급탕 밸브(17)를 오프하고, 급탕 역사이클 밸브(18)를 개방하고, 실외기 밸브(16)를 개방하여 급탕 유닛(30)을 증발기로, 실외기(10)를 응축기로 기능하기 위한 밸브 조건을 충족시킨다(S13).
이와 같은 밸브 제어가 종료되면 압축기(13)를 다시 턴온하여 압축된 고온고압의 냉매를 실외기(10)로 흘린다.
이때, 급탕 팽창 밸브(33)는 냉방 단독 모드에서의 실내기 팽창 밸브(22) 제어와 같이 과열도 제어하면서 개도하여 압축기(13)의 토출 온도를 맞춘다.
다음으로, 제어부(50)는 역사이클 운전 탈출 조건, 즉 오일 회수 또는 제상 운전 탈출 조건에 도달하는지 여부를 판단한다(S14).
구체적으로, 오일 회수 탈출 조건의 경우, 압축기(13) 내의 오일 센서(19)로부터 감지된 오일 레벨 감지 신호가 소정 값 이상인 경우, 압축기(13)에 오일이 충분히 회수된 것으로 판단하여 오일 회수 탈출 조건을 충족한 것으로 정의한다.
또는, 제상 운전 탈출 조건의 경우, 실외기 열교환기(11) 하부의 온도 값이 소정온도 이상을 충족할 때, 더 이상 노점에 이르지 않는 것으로 보아 제상이 종료된 것으로 정의할 수 있다.
이와 같은 역사이클 운전의 종료 조건을 충족하면, 제어부(50)는 다시 압축기(13)를 오프하여 시스템을 정지시킨 후 급탕 역사이클 밸브(18)를 오프하여 압축기(13)로의 냉매 인입을 막는다(S15).
다음으로 다시 기존의 운전 모드로 복수의 밸브를 개폐한 후, 압축기(13)를 다시 턴온함으로써 기존의 운전 모드로 진행할 수 있다(S16).
이와 같이, 소정 조건이 충족될 때, 오일 회수 또는 제상 운전을 위한 급탕 유닛(30)의 역사이클 운전이 가능하여, 급탕 유닛(30)에 쌓이는 압축기(13)의 오일을 다시 압축기(13)로 회수 가능하며, 급탕 단독 운전에서도 실외기(10)의 착상을 제거하면서 운전가능하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
100 : 하이브리드 멀티 공조 시스템 10 : 실외기
20 : 실내기 30: 급탕 유닛
31: 물탱크 32: 급탕 열교환기
11: 실외기 열교환기) 21: 실내기 열교환기
14 : 사방밸브 13: 압축기
15 : 급탕 밸브 16 : 실외기 밸브
17, 33, 22 : 전자팽창밸브 18: 급탕 역사이클 밸브

Claims (20)

  1. 냉매와 물을 열교환하는 급탕 열교환기를 포함하는 급탕 유닛;
    실내에 설치되며, 실내열교환기 및 실내팽창밸브를 포함하는 적어도 하나의 실내기; 및
    상기 실내기 및 상기 급탕 유닛과 냉매배관을 통해 연결되며, 실외열교환기, 압축기, 실외팽창밸브 및 사방밸브를 포함하는 실외기
    를 포함하며,
    상기 실외기는 상기 급탕 열교환기의 입구측과 상기 압축기의 입구측을 바이패스하는 역사이클 배관; 및
    상기 역사이클 배관 상에 설치되며 상기 급탕 유닛의 냉매를 상기 압축기로 유입하는 역사이클 밸브를 더 포함하고,
    상기 급탕 유닛에 상기 압축기의 오일이 축적되면, 상기 급탕 유닛을 증발기로 역사이클 운전하여 상기 오일을 회수하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 멀티 공조 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 급탕 유닛은
    상기 물을 수용하는 물탱크; 및
    상기 급탕 열교환기로부터 응축된 상기 냉매를 차단하거나 유동시키는 급탕팽창밸브
    를 더 포함하고,
    상기 급탕 열교환기는 상기 물탱크의 외벽을 감으며 내부로 상기 냉매를 유동하면서 상기 냉매와 물을 열교환하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 멀티 공조 시스템.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 역사이클 운전이 시작되면, 상기 실내기로의 냉매를 차단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 멀티 공조 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 역사이클 운전은 오일 회수 조건 또는 급탕 단독 운전 시에 제상 조건이 충족되면 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 멀티 공조 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 오일 회수 조건은
    상기 급탕 유닛의 누적 구동 시간이 소정 시간을 초과할 때 충족되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 멀티 공조 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 급탕 단독 운전 시에 제상 조건은
    상기 급탕 유닛이 응축기로 구동되고, 상기 실외기가 증발기로 구동될 때, 상기 실외 열교환기의 하부 온도가 소정 온도 이하인 때 충족되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 멀티 공조 시스템.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 역사이클 운전이 시작되면, 상기 역사이클 밸브를 개방하여 상기 급탕 유닛의 냉매를 상기 압축기로 유입하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 멀티 공조 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 압축기 내에 상기 압축기 내부의 오일의 레벨을 감지하는 오일 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 멀티 공조 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 역사이클 운전 탈출 조건이 충족되면, 상기 급탕 유닛, 상기 실외기 및 상기 실내기를 기존 운전 모드로 운전하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 멀티 공조 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 역사이클 운전 탈출 조건은 상기 오일 센서로부터의 오일 레벨이 임계값 이상이거나, 상기 실외 열교환기의 하부 온도가 소정 온도 이상을 충족하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 멀티 공조 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 하이브리드 멀티 공조 시스템은
    급탕 및 냉방 운전 모드, 급탕 및 난방 운전 모드, 냉방 단독 운전 모드, 난방 단독 운전 모드, 급탕 단독 운전 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 멀티 공조 시스템.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 급탕 열교환기는
    상기 물탱크의 외벽을 코일 형태로 감으며 상기 냉매를 유동하는 배관으로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 멀티 공조 시스템.
  14. 냉매와 물을 열교환하는 급탕 열교환기를 포함하는 급탕 유닛; 실내에 설치되어, 실내 공기와 상기 냉매를 열교환하는 적어도 하나의 실내기; 및 상기 실내기 및 상기 급탕 유닛과 냉매배관을 통해 연결되며, 실외 공기와 열교환하고, 상기 급탕 열교환기의 입구측과 압축기의 입구측을 바이패스하는 역사이클 배관 및 상기 역사이클 배관 상에 설치되며 상기 급탕 유닛의 냉매를 상기 압축기로 유입하는 역사이클 밸브를 포함하는 실외기를 포함하는 하이브리드 멀티 공조 시스템의 제어 방법에 있어서,
    사용자의 설정에 따라 현재 운전 모드로 상기 급탕 유닛, 상기 실내기 및 상기 실외기를 구동하는 단계;
    상기 급탕 유닛의 오일 회수 조건이 충족되면, 역사이클 운전을 수행하여 상기 급탕 유닛의 열교환기를 증발기로 하여 상기 냉매를 흘리고, 상기 실내기로의 냉매를 차단하는 단계; 및
    상기 역사이클 운전 탈출 조건이 충족되면, 상기 현재 운전 모드로 다시 상기 급탕 유닛, 상기 실내기 및 상기 실외기를 구동하는 단계
    를 포함하는 하이브리드 멀티 공조 시스템의 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 급탕 유닛은
    상기 물을 수용하는 물탱크; 및
    상기 급탕 열교환기로부터 응축된 상기 냉매를 차단하거나 유동시키는 급탕팽창밸브
    를 포함하고,
    상기 급탕 열교환기는 상기 물탱크의 외벽을 감으며 내부로 상기 냉매를 유동하면서 상기 냉매와 물을 열교환하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 멀티 공조 시스템의 제어 방법.
  16. 삭제
  17. 제15항에 있어서,
    상기 역사이클 운전은 오일 회수 조건 또는 급탕 단독 운전 시에 제상 조건이 충족되면 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 멀티 공조 시스템의 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 오일 회수 조건은 상기 급탕 유닛의 누적 구동 시간이 소정 시간을 초과할 때 충족되는 것이며,
    상기 급탕 단독 운전 시에 제상 조건은 상기 급탕 유닛이 응축기로 구동되고, 상기 실외기가 증발기로 구동될 때, 실외 열교환기의 하부 온도가 소정 온도 이하인 때 충족되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 멀티 공조 시스템의 제어 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 역사이클 운전이 시작되면, 상기 역사이클 밸브를 개방하여 상기 급탕 유닛의 냉매를 상기 압축기로 유입하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 멀티 공조 시스템의 제어 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 역사이클 운전 탈출 조건은 오일 센서로부터의 오일 레벨이 임계값 이상이거나, 상기 실외 열교환기의 하부 온도가 소정 온도 이상을 충족하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 멀티 공조 시스템의 제어 방법.
KR1020200161470A 2020-11-26 2020-11-26 하이브리드 멀티 공조 시스템 및 그의 제어 방법 KR102422008B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200161470A KR102422008B1 (ko) 2020-11-26 2020-11-26 하이브리드 멀티 공조 시스템 및 그의 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200161470A KR102422008B1 (ko) 2020-11-26 2020-11-26 하이브리드 멀티 공조 시스템 및 그의 제어 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220073416A KR20220073416A (ko) 2022-06-03
KR102422008B1 true KR102422008B1 (ko) 2022-07-15

Family

ID=81982559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200161470A KR102422008B1 (ko) 2020-11-26 2020-11-26 하이브리드 멀티 공조 시스템 및 그의 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102422008B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200297124Y1 (ko) 2002-08-28 2002-12-06 허영제 온열배관을 이용한 냉난방 시스템
JP2014016067A (ja) * 2012-07-06 2014-01-30 Panasonic Corp ヒートポンプ式冷暖房給湯装置
KR101673846B1 (ko) * 2016-04-11 2016-11-09 대성히트펌프 주식회사 히트펌프 시스템의 오일회수 운전제어방법 및 오일회수 운전제어기능을 갖는 히트펌프 시스템
JP2018013257A (ja) * 2016-07-19 2018-01-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ヒートポンプ給湯機

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5224041B2 (ja) 2007-06-27 2013-07-03 ダイキン工業株式会社 ヒートポンプ式給湯装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200297124Y1 (ko) 2002-08-28 2002-12-06 허영제 온열배관을 이용한 냉난방 시스템
JP2014016067A (ja) * 2012-07-06 2014-01-30 Panasonic Corp ヒートポンプ式冷暖房給湯装置
KR101673846B1 (ko) * 2016-04-11 2016-11-09 대성히트펌프 주식회사 히트펌프 시스템의 오일회수 운전제어방법 및 오일회수 운전제어기능을 갖는 히트펌프 시스템
JP2018013257A (ja) * 2016-07-19 2018-01-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ヒートポンプ給湯機

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220073416A (ko) 2022-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101155496B1 (ko) 히트펌프식 급탕장치
KR101192346B1 (ko) 히트 펌프식 급탕장치
CN105570993B (zh) 空调设备
KR101608538B1 (ko) 냉매사이클 연동 물 순환 시스템
EP2458305A1 (en) Heat pump device
KR101190492B1 (ko) 히트펌프 연동 급탕장치
JP3584862B2 (ja) 空気調和機の冷媒回路
KR101155497B1 (ko) 히트펌프식 급탕장치
JP2008185229A (ja) 冷凍装置
EP2333457A2 (en) Water circulation apparatus associated with refrigerant system
KR102032283B1 (ko) 공기조화기
KR20120125857A (ko) 이원냉동사이클을 갖는 축열장치 및 그 운전방법
KR100550566B1 (ko) 멀티형 히트 펌프의 제어 방법
CN101469911B (zh) 空调装置
KR101321549B1 (ko) 히트 펌프
KR101203995B1 (ko) 공기조화기 및 그 제상운전방법
KR100580277B1 (ko) 냉난방 겸용 냉온수 히트펌프 시스템
KR102422008B1 (ko) 하이브리드 멀티 공조 시스템 및 그의 제어 방법
KR20110117974A (ko) 히트펌프식 급탕장치
KR102462769B1 (ko) 하이브리드 멀티 공조 시스템
KR101212684B1 (ko) 히트펌프 연동 급탕장치 및 그 제어방법
JP4434865B2 (ja) 蓄熱式空気調和装置およびその運転方法
JPH06323636A (ja) 冷凍装置
KR102032183B1 (ko) 공기 조화기 및 그 제어방법
KR101605909B1 (ko) 히트펌프 연동 난방장치의 제어방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant