KR102422010B1 - 냉난방 멀티 공기조화기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실내에 설치되며, 실내열교환기를 포함하는 적어도 하나의 실내기; 상기 실내기와 냉매배관을 통해 연결되며, 실외열교환기, 압축기, 실외팽창밸브 및 사방밸브를 포함하는 실외기; 상기 냉매배관 상에 형성되어, 상기 실내에서 상기 냉매배관으로부터 냉매 누설이 발생하면, 상기 냉매배관의 냉매 흐름을 차단하는 적어도 하나의 누설차단밸브; 및 상기 실내기와 상기 실외기 사이의 냉매배관 상에 설치되며, 상기 냉매배관의 누설되는 냉매를 포집하는 버퍼 유닛을 포함하는 냉난방 멀티 공기조화기를 제공한다. 따라서, 실내에 냉매가 누설될 때, 버퍼 탱크에 냉매를 수집함으로써 누설되는 냉매량을 최소화할 수 있다.

Description

냉난방 멀티 공기조화기{Multi-air conditioner for heating and cooling operations }
본 발명은 냉난방 멀티 공기조화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉매누설을 최소화할 수 있는 냉난방 멀티 공기조화기에 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 실외기들을 서로 병렬로 연결하여 사용하고 있다.
종래 기술에 따른 멀티 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 공기조화기는 냉방 운전 시는 상기 메인 실외기와 서브 실외기의 압축기에서 압축된 냉매가 상기 사방밸브에 의해 상기 실외 열교환기로 보내지고, 상기 실외 열교환기를 통과하는 냉매는 주변공기와의 열교환으로 응축된 후, 상기 팽창기구로 보내진다. 상기 팽창기구에서 팽창된 냉매는 상기 실내 열교환기로 유입되어, 실내 공기의 열을 흡수하면서 증발되어, 실내를 냉방시키게 된다.
한편, 난방 운전 시에는 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.
한편, F-gas(불소 가스) 배출량 규제 및 온실가스 감축 의무화에 따른 냉매규제 정책이 변경되고 있으며, 이에 대응하기 위한 제품의 전략적인 개발이 요구되고 있다. 구체적으로 IEC(International Electrotechnical Commission) 국제 표준 6판에서는 냉매 봉입량의 제한이었으나, IEC 국제 표준 7판으로 개정되면서 냉매 누설량을 제한하는 것으로 규제가 변경되었다.
이에 따라 냉매 누설에 대한 관리 필요성이 더욱 대두되고 있다.
일반적으로는, 도 1a와 같이 냉매가 누설되면 센서가 이를 감지하고 시스템을 정지하여 소비자에게 알리는 방식이 제안되어 있으며, 도 1b와 같이 냉매누설이 감지되면 냉매 차단 밸브가 닫히게 되어 실내배관에 존재하는 냉매가 최소한으로 방출되게 하는 방식이 있다.
미국 공개 특허 US20140041401A1는 실내기 룸마다 냉매누설을 감지하는 누설센서를 장착하고 냉매가 누설되었을 경우 냉매누설 모드로 변경되며, 이 모드가 되면 솔밸브가 닫히고, 압축기가 운전되어 압축기 흡입으로 냉매가 모이게 되고 저압은 대기압까지 하강하게 되는 기술이 개시되어 있다.
도 1b 및 미국 공개 특허와 같이 밸브를 차단하는 경우, 실내에 누설되는 냉매가 상대적으로 적을 수 있지만 실내 배관 길이가 길어지고 액관에서 냉매 누설이 발생한다면 누설되는 냉매량도 무시할 수 없다.
또한, 도 2a 및 도 2b와 같이 냉매가 누설될 때, 누설되는 위치를 예측할 수 없으므로 차단 밸브가 실내에 배치되어 있는 경우, 누설 위치가 도 2a와 같이 실내기와 차단 밸브 사이에 배치되거나, 도 2b와 같이 차단 밸브와 실내 사이에 발생하는 경우, 실 내에 누설된 냉매가 잔존하게 된다.
이와 같이 실내에서 누설되는 냉매는 사용자에게 치명적인 영향을 끼칠 수 있다.
따라서, 냉매가 누설되는 것을 피할 수 없다면 최소한의 냉매가 누설되도록 또한, 사용자에게 최소한의 피해가 미치도록 시스템을 구성할 필요가 있다.
미국 공개 특허 US20140041401A1 (공개일 : 2014년 02월 13일)
본 발명의 제1 과제는 냉매가 누설될 때 누설되는 냉매량을 최소화할 수 있는 공기 조화기 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 과제는 냉매 누설 시에 차단 밸브를 적용하여 냉매 흐름을 차단할 때, 최적화된 차단 밸브의 위치를 설정함으로써 사용자에게 최소한의 영향을 미칠 수 있는 공기 조화기 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 제3 과제는 차단 밸브가 닫히는 시간 동안 누설되는 냉매의 양을 최소화하도록 액관의 압력을 낮춰주어 전체 누설 냉매량을 감소시키는 냉난방 멀티 공기조화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제인 누설 냉매량 제어를 위하여, 본 발명은 실내에 설치되며, 실내열교환기를 포함하는 적어도 하나의 실내기; 상기 실내기와 냉매배관을 통해 연결되며, 실외열교환기, 압축기, 실외팽창밸브 및 사방밸브를 포함하는 실외기; 상기 냉매배관 상에 형성되어, 상기 실내에서 상기 냉매배관으로부터 냉매 누설이 발생하면, 상기 냉매배관의 냉매 흐름을 차단하는 적어도 하나의 누설차단밸브; 및 상기 실내기와 상기 실외기 사이의 냉매배관 상에 설치되며, 상기 냉매배관의 누설되는 냉매를 포집하는 버퍼 유닛을 포함하는 냉난방 멀티 공기조화기를 제공한다.
상기 적어도 하나의 누설차단밸브는 상기 실내기가 설치되어 있는 실내 외부에 설치될 수 있다.
상기 버퍼 유닛은 상기 냉매배관에 유동하는 상기 냉매를 포집하는 버퍼 탱크; 상기 버퍼 탱크의 저면측과 연결되어 상기 버퍼 탱크에 저압을 설정하는 저압버퍼배관; 및 상기 버퍼 탱크의 상부측과 연결되어 상기 버퍼 탱크에 고압을 설정하는 고압버퍼배관을 포함할 수 있다.
상기 냉매배관은 고압의 액체 냉매가 흐르는 액관연결배관; 및 고압의 기체 냉매가 흐르는 기관연결배관을 포함할 수 있다.
상기 고압버퍼배관은 상기 액관연결배관과 연결되어 상기 액관연결배관의 냉매를 흘릴 수 있다.
상기 냉매배관은 저압의 기체 냉매가 흐르는 공통관을 더 포함하며, 상기 저압버퍼배관은 상기 공통관과 연결되어 상기 버퍼 탱크에 저압을 설정할 수 있다.
상기 저압버퍼배관은 상기 압축기의 입력단과 연결되어 상기 버퍼 탱크에 저압을 설정할 수 있다.
상기 버퍼 유닛은 상기 저압버퍼배관 및 고압버퍼배관에 각각 버퍼 밸브를 포함하며, 상기 냉매 누설 시에 상기 버퍼 밸브가 개방되어 상기 냉매를 흘릴 수 있다.
상기 냉매 차단 밸브의 개폐 시간은 상기 버퍼 밸브의 개폐 시간보다 길 수 있다.
상기 실내에 냉매 누설이 감지되면, 상기 냉매 차단 밸브를 폐쇄하면서 동시에 상기 버퍼 밸브를 개방하여 상기 냉매배관 내를 유동하는 냉매를 상기 버퍼 탱크로 포집할 수 있다.
상기 버퍼 탱크의 내벽에 수위 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 수위 센서는 포집되는 상기 냉매의 수위를 주기적으로 감지하고, 상기 감지값이 임계값 이상이면 상기 버퍼 밸브를 폐쇄할 수 있다.
상기 실내에 상기 냉매배관으로부터의 냉매 누설을 감지하는 누설 감지 센서; 및 상기 누설 감지 센서로부터 누설 감지 신호를 수신하면, 상기 실외기로 상기 누설 감지 신호를 전송하는 실내기 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 실외기는 상기 실내기 컨트롤러로부터 상기 누설 감지 신호를 수신하면, 상기 압축기, 상기 사방밸브, 상기 누설 차단 밸브 및 상기 버퍼 밸브를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 실외기와 적어도 하나의 상기 실내기 사이에 배치되어, 상기 냉매를 상기 냉방 또는 난방 운전 모드에 따라 적어도 하나의 상기 실내기에 분배하는 분배기를 포함할 수 있다.
상기 분배기는, 상기 실내기와 연결된 기체배관으로 저압기체 냉매를 흘리는 저압밸브, 및 상기 실내기와 연결된 기체배관으로 고압기체 냉매를 흘리는 고압밸브를 포함할 수 있다.
상기 분배기는 액체헤더와; 저압기체헤더와; 상기 저압기체헤더 내의 냉매보다 고압인 냉매가 흐르는 고압기체헤더를 더 포함할 수 있다.
상기 냉매 누설이 감지되면, 상기 저압밸브 및 고압밸브 중 개방되어 있는 하나를 완전히 개방할 수 있다.
상기 해결 수단을 통해, 본 발명은 냉매가 누설될 때, 버퍼 탱크에 냉매를 수집함으로써 누설되는 냉매량을 최소화할 수 있다.
또한, 냉매 누설 시에 차단 밸브를 적용하여 냉매 흐름을 차단할 때, 최적화된 차단 밸브의 위치를 설정함으로써 사용자에게 최소한의 영향을 미칠 수 있다.
그리고, 차단 밸브가 닫히는 시간 동안 누설되는 냉매의 양을 최소화하도록 액관의 압력을 낮춰주어 전체 누설 냉매량을 감소시킬 수 있다.
도 1a 및 도 2b는 종래의 공기 조화기의 냉매 누설 시스템을 나타내는 것이다.
도 2a 및 도 2b는 종래의 공기 조화기의 냉매 차단 밸브를 포함하는 공기 조화기 시스템을 나타내는 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기의 개략적인 구성도이다.
도 4는 도 3의 냉난방 멀티 공기조화기의 상세 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기의 절환형 냉방운전 동작도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기의 냉매 누설 감지 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기의 절환형 난방운전 동작도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기의 동시형 냉방전용 운전 동작도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기의 동시형 난방전용 운전 동작도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기의 동시형 난방주체 운전 동작도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기의 동시형 냉방주체 운전 동작도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기의 정지 시의 냉매 누설 감지 동작도이다.
도 13은 도 12의 냉난방 멀티 공기조화기의 정지 시의 냉매 누설 감지 순서도이다.
도 14는 본 발명의 냉매 감지 방식에 따른 냉매 누설 절감 효과를 나타내는 그래프이다.
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 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기의 개략적인 구성도이고, 도 4는 도 3의 냉난방 멀티 공기조화기의 상세 구성도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기(100)는 적어도 하나의 냉난방 겸용 실내기들(B), 냉난방 겸용 실외기(A) 및 버퍼유닛(C)을 포함한다.
냉난방 겸용 실외기(A)는 실외기케이스(미도시)와, 그 내부에 배치되는 압축기(53, 54), 실외열교환기(A1, A2), 어큐뮬레이터(52), 사방밸브(110, 120), 오일분리기(58, 59), 실외팽창밸브(65, 66), 핫가스 유닛(102, 105) 및 과냉각유닛(68)을 포함할 수 있다.
실외기케이스에는 기체연결배관(138)이 연결되는 기관밸브와, 액체연결배관(134)이 연결되는 액관밸브를 포함한다. 또한, 본 실시예에 따른 실외기케이스에는 복수의 실외기로의 연결 또는 복수의 실내기로의 동시 운전 등을 위한 공통관(130)이 더 연결될 수 있으며, 이와 연결되는 공통관 밸브를 더 포함한다. 액관 밸브 및 기관 밸브는 실내기(B)와 실내 액관(13) 및 실내 기관(14)을 통해 연결되고, 실외기(A)의 냉매를 순환시킨다.
압축기(53, 54)는 운전주파수를 조절하여 냉매량 및 냉매의 토출압력을 제어할 수 있는 인버터압축기가 사용될 수 있다. 본 실시예에 따른 압축기는 제1압축기(53)와 제2압축기(54)로 구분될 수 있다. 제1압축기(53)와 제2압축기(54)는 병렬로 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 도 4와 같이, 두개의 압축기(53, 54)가 구비되는 것을 설명하나, 이는 하나의 실시예에 따른 것으로, 상이한 개수를 포함하는 압축기(53, 54)인 것도 가능하다. 또한, 각 압축기(53, 54)는 용량이 서로 다른 압축기 일 수 있다. 어느 하나의 압축기(53, 54)는 회전수가 가변되는 인버터 압축기일 수 있고, 다른 하나의 압축기는 정속 압축기일 수 있다.
각 압축기(53, 54)에는 상기 압축기(53, 54) 내부에 과도한 오일이 저장된 경우, 잉여 오일을 상기 압축기(53, 54)의 외부로 배출되도록 하는 바이패스 유닛(점선으로 도시)이 연결될 수 있다. 상기 바이패스 유닛은 상기 각 압축기(53, 54)에 각각 연결되는 다수 개의 바이패스 배관과, 각 바이패스 배관을 따라 유동하는 오일 또는 냉매가 합쳐 흐르도록 하는 공통 배관을 포함한다. 공통 배관은 어큐뮬레이터토출배관(33)에 연결될 수 있다.
바이패스 배관은 압축기(53, 54)에 최소한으로 요구되는 오일 레벨보다 높은 위치 또는 동일한 위치에서 상기 각 압축기(53, 54)에 연결될 수 있다. 압축기(53, 54) 내의 오일 레벨에 따라서, 바이패스 배관으로는 냉매만이 배출되거나, 오일만이 배출되거나 냉매와 오일이 함께 배출될 수 있다.
바이패스 배관에는 상기 압축기(53, 54)에서 배출되는 유체를 감압시키는 감압부와, 바이패스 배관을 통하여 유동하는 유체의 양을 조절하는 밸브가 설치될 수 있다.
오일분리기(58, 59)는 압축기(53, 54)의 토출 측에 배치된다. 본 실시예에 따른 오일분리기(58, 59)는 제1압축기(53)의 토출 측에 배치되는 제1오일분리기(58)와 제2압축기(54)의 토출 측에 배치되는 제2오일분리기(59)로 구분될 수 있다. 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매는 오일분리기(58, 59)를 거쳐 사방밸브(110, 120)로 유동된다.
오일분리기(58, 59)는 토출된 냉매 중에 포함된 오일을 회수하여 다시 압축기(53, 54)에 제공한다.
오일분리기(58, 59)는 압축기(53, 54)로 오일을 안내하는 오일회수관(30, 31) 및 오일회수관(30, 31)에 배치되고, 냉매를 한쪽 방향으로 유동되게 하는 체크밸브를 더 포함한다.
오일분리기(58, 59)는 압축기토출배관(34)에 설치된다.
어큐뮬레이터(52)에도 압축기(53, 54)로 오일을 회수시킬 수 있는 오일회수구조가 배치될 수 있다. 어큐뮬레이터(52)의 하측과 어큐뮬레이터 토출배관(33)을 연결하는 오일회수배관과, 오일회수배관에 배치되어 오일의 유동을 제어하는 오일리턴밸브가 배치될 수 있다.
본 실시예에서 상기 실외열교환기(A1, A2)는 제1 실외열교환기(A1) 및 제2 실외열교환기(A2)로 구성된다. 실외열교환기(A1, A2)의 열교환을 향상시키기 위해 실외송풍팬(61)이 배치된다.
실외열교환기(A1, A2)에는 제1사방밸브(110)와 사이에서 냉매를 유동시키는 실외열교환기-제1사방밸브 연결배관(27)이 연결된다. 실외열교환기-제1사방밸브 연결배관(27)은 제1실외열교환기(A1)와 제1사방밸브(110)를 연결하는 제1실외열교환기-제1사방밸브 연결배관(28)과, 제2실외열교환기(A2)와 제1사방밸브(110)를 연결하는 제2실외열교환기-제1사방밸브 연결배관(29)을 포함한다. 제1사방밸브(110)에서 연결되는 실외열교환기-제1사방밸브 연결배관(27)은 제1실외열교환기-제1사방밸브 연결배관(28)과 제2실외열교환기-제1사방밸브 연결배관(29)로 분지된다.
제2실외열교환기-제1사방밸브 연결배관(29)에 체크밸브가 배치되고, 상기 체크밸브는 상기 실외열교환기-제1사방밸브 연결배관(27)에서 공급된 냉매가 상기 제2실외열교환기-사방밸브 연결배관(29)로 유입되는 것을 차단한다.
제1실외열교환기 배관(76) 및 제2실외열교환기-제1사방밸브 연결배관(29)을 연결하는 가변패스배관(41)이 더 배치되고, 상기 가변패스배관(41)에 가변패스밸브(42)이 더 배치될 수 있다.
상기 가변패스밸브(42)는 선택적으로 작동될 수 있다. 상기 가변패스밸브(62)가 개방될 경우, 상기 제1실외열교환기 배관(76)을 따라 유동되는 냉매는 상기 가변패스배관(41) 및 가변패스밸브(42)를 통과하고, 상기 제1사방밸브(110)로 안내될 수 있다.
상기 가변패스밸브(42)가 닫힌 경우, 난방운전 시, 제1실외열교환기 배관(76)을 통해 공급된 냉매는 상기 제1실외열교환기(A1)로 유동된다.
상기 가변패스밸브(42)가 닫힌 경우, 냉방운전 시, 제1 실외열교환기(A1)를 통과한 냉매는 제1실외열교환기 배관(76)을 통해 액체연결배관(134)으로 유동된다.
실외팽창밸브(65, 66)는 난방운전 시, 실외열교환기(A1, A2)로 유동되는 냉매를 팽창시킨다. 냉방운전 시, 실외팽창밸브(65, 66)는 냉매를 팽창시키지 않고 통과시킨다. 실외팽창밸브(65, 66)는 입력된 신호에 따라 개도값을 조절할 수 있는 전자팽창밸브(EEV)가 사용될 수 있다.
실외팽창밸브(65, 66)는 제1실외열교환기(A1)로 유동되는 냉매를 팽창시키는 제1실외팽창밸브(65)와, 제2실외열교환기(A2)로 유동되는 냉매를 팽창시키는 제2실외팽창밸브(66)를 포함한다.
제1실외팽창밸브(65) 및 제2실외팽창밸브(66)는 액관연결배관(134)과 연결된다. 난방운전 시, 실내기(B)에 응축된 냉매가 제1실외팽창밸브(65) 및 제2실외팽창밸브(66)에 공급된다.
제1실외팽창밸브(65) 및 제2실외팽창밸브(66)와 연결되기 위해, 액관연결배관(134)은 분지되고, 제1실외팽창밸브(65) 및 제2실외팽창밸브(66)에 각각 연결된다. 제1실외팽창밸브(65) 및 제2실외팽창밸브(66)는 병렬배치된다.
제1실외팽창밸브(65) 및 제1실외열교환기(A1)를 연결하는 배관을 제1실외열교환기 배관(76)으로 정의한다. 제2실외팽창밸브(66) 및 제2실외열교환기(A2)를 연결하는 배관을 제2실외열교환기 배관(77)으로 정의한다.
어큐뮬레이터(52)는 상기 압축기(53, 54)에 냉매를 제공한다. 어큐뮬레이터(52)는 압축기(53, 54)의 흡입 측에 배치되고, 사방밸브(110, 120)와 연결된다.
본 실시예에 따른 실외기(A)는 리시버를 더 포함할 수 있다. 리시버는 순환되는 냉매의 양을 조절하기 위해 액냉매를 저장할 수 있다. 리시버는 어큐뮬레이터(52)에서 액냉매를 저장하는 것과 별도로 액냉매를 저장한다.
리시버는 순환되는 냉매의 양이 부족한 경우 상기 어큐뮬레이터(52)에 냉매를 공급하고, 순환되는 냉매의 양이 많은 경우 냉매를 회수하여 저장한다.
액관연결배관(134) 중 실외팽창밸브(65, 66)들 및 과냉각열교환기(72)를 연결하는 배관을 과냉각액관연결배관으로 구분하여 정의할 수 있다.
사방밸브(110, 120)는 압축기(53, 54)의 출구측에 구비되며, 실외기(A)에서 유동하는 냉매의 유로를 전환한다. 사방밸브(110, 120)는 상기 공기 조화기(100)의 냉난방 운전에 맞춰 상기 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매의 유로를 적절히 전환한다.
본 실시예에 따른 사방밸브(110, 120)는 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매를 실외열교환기(A1, A2)로 보내거나, 실외열교환기(A1, A2)에서 유동하는 냉매를 어큐뮬레이터(52)를 거쳐 압축기(53, 54)로 보내는 제1사방밸브(110)와, 압축기(58, 59)에서 토출된 냉매를 기관(138)으로 보내거나, 기관(138)으로부터 유입된 냉매를 어큐뮬레이터(52)를 거쳐 압축기(53, 54)로 보내는 제2사방밸브(120)로 구분될 수 있다.
또한, 난방운전의 작동 시, 난방운전하는 실외기측의 제1사방밸브(110)는 실외열교환기(A1, A2)로 유입된 냉매를 압축기(53, 54)와 기관연결배관(138)으로 보낸다.
본 실시예에 따른 제1사방밸브(110)와 제2사방밸브(120)는 오프(off)모드에서 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매가 사방밸브(110, 120)를 통과하도록 설정하고, 온(on)모드에서 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매가 사방밸브(110, 120)를 통과하지 않도록 설정한다.
본 실시예에 따른 공기조화기(1)는 냉방운전시 제1사방밸브(110)는 온모드를 유지하고, 제2사방밸브(120)가 오프모드를 유지한다. 본 실시예에 따른 공기조화기(1)는 난방운전시 제1사방밸브(110)를 오프모드로 유지하고, 제2 사방밸브(120)를 온모드로 유지한다.
본 실시예에 따른 공기조화기(1)는 압축기(53, 54)에서 압축된 냉매의 일부가 유동하는 핫가스유닛(102, 105)을 포함할 수 있다. 압축기(53, 54)에서 압축된 고온고압의 냉매의 일부는 핫가스바이패스배관(102, 105)을 통과하여 실외열교환기(A1, A2)로 유입될 수 있다.
핫가스유닛(102, 105)은 냉매를 바이패스시키기 위한 핫가스바이패스배관(102, 105) 및 핫가스밸브(103, 106)를 포함한다.
본 실시예에서는 상기 제1실외열교환기 배관(76) 및 압축기토출배관(34)를 연결하는 제1핫가스바이패스배관(102)이 배치된다. 제1핫가스바이패스배관(102)의 일단은 제1실외열교환기 배관(76)에 연결되고, 타단은 압축기토출배관(34)에 연결된다. 제2실외열교환기 배관(77) 및 압축기토출배관(34)을 연결하는 제2핫가스바이패스배관(105)이 배치된다. 제2핫가스바이패스배관(105)의 일단은 제1실외열교환기배관(77)에 연결되고, 타단은 압축기토출배관(34)에 연결된다.
제1핫가스바이패스배관(102)에는 제1핫가스밸브(103)가 배치되고, 제2핫가스바이패스배관(105)에는 제2핫가스밸브(106)가 배치된다. 핫가스밸브(103, 106)는 개도량을 조절할 수 있는 솔레노이드밸브가 사용되고, 개폐밸브가 사용되어도 무방하다.
제1핫가스바이패스배관(102) 및 제2핫가스바이패스배관(105)이 각각 압축기토출배관(34)에 연결되어도 무방하나, 본 실시예에서는 합지된 후, 1개의 배관으로 상기 압축기토출배관(34)에 연결된다.
액관연결배관(134)에는 과냉각유닛(68)이 배치될 수 있다.
과냉각유닛(68)은 과냉각열교환기(68a)와, 액관연결배관(134)에서 바이패스되고, 상기 과냉각열교환기(68a)와 연결되는 과냉각바이패스배관(68b)과, 상기 과냉각바이패스배관(68b)에 배치되고 유동되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 과냉각팽창밸브(68c)와, 상기 과냉각열교환기(68a) 및 압축기(53, 54)를 연결하는 과냉각-압축기연결배관과, 과냉각-압축기 연결배관에 배치되고, 유동되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 과냉각-압축기팽창밸브(68e)를 포함한다.
본 실시예에 따른 과냉각유닛(68)은 상기 어큐뮬레이터(52) 및 상기 과냉각-압축기 연결배관을 연결시키는 어큐뮬레이터 바이패스배관(68d)을 더 포함하고, 상기 어큐뮬레이터 바이패스배관(68d)은 상기 어큐뮬레이터(52)의 냉매를 상기 과냉각-압축기연결배관에 제공한다. 과냉각-압축기연결배관은 제1과냉각-압축기연결배관과 제2과냉각-압축기연결배관으로 분지된다. 제1과냉각-압축기연결배관에는 제1과냉각-압축기팽창밸브(68e)가 설치되고, 제2과냉각-압축기연결배관에는 제2과냉각-압축기팽창밸브(68e)가 설치된다.
어큐뮬레이터 바이패스배관(68d)에는 과냉각 바이패스밸브(68f)가 더 배치된다.
과냉각 팽창밸브(68f)는, 액체 냉매를 팽창시켜 과냉각열교환기(68a)에 제공하고, 팽창된 냉매가 상기 과냉각열교환기(68a)에서 증발되어 상기 과냉각열교환기(68a)를 냉각시킨다. 액관연결배관(134)을 통해 실외열교환기(A1, A2)로 유동되는 액체냉매는 과냉각열교환기(68a)를 통과하면서 냉각될 수 있다. 과냉각팽창밸브(68f)는 선택적으로 작동되고 상기 액체냉매의 온도를 제어할 수 있다.
과냉각팽창밸브(68f)의 작동 시, 과냉각-압축기팽창밸브(68e)가 개방되고 냉매는 상기 압축기(53, 54)로 유동된다.
과냉각 팽창밸브(68f)는 선택적으로 작동되고, 어큐뮬레이터(52)의 액냉매를 과냉각-압축기팽창밸브(68e)에 제공할 수 있다.
과냉각-압축기팽창밸브(68e)는 선택적으로 작동되고, 냉매를 팽창시켜 압축기(53, 54)에 공급되는 냉매의 온도를 낮출 수 있다. 압축기(53, 54)가 정상 작동 온도범위를 초과하는 경우, 과냉각-압축기팽창밸브(68e)에서 팽창된 냉매가 압축기(53, 54)에서 증발될 수 있고, 이를 통해 압축기(53, 54)의 온도를 낮출 수 있다.
본 실시예에 따른 공기조화기(100)는 냉매의 압력을 측정하는 압력센서, 냉매의 온도를 측정하는 온도센서 및 냉매관을 유동하는 냉매 등에 존재하는 이물질을 제거하는 스트레이너를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 공기조화기(100)는 실외기(A)와 실내기(B)를 연결하고, 냉매가 유동하는 냉매배관(134, 138)과 복수의 실외기(A) 및 복수의 실내기(B)를 연결하는 공통관(130)을 포함한다.
냉매배관(134, 138)은 액상냉매가 유동하는 액관연결배관(134)과, 기상냉매가 유동하는 기관연결배관(138)으로 구분될 수 있다.
실외기(A) 내부에는 액관연결배관(134)과 기관연결배관(138)이 연장되어 있으며, 공통관(130) 또한 연장되어 있다.
한편, 실내(200)에 적어도 하나의 실내기(B)가 설치되어 있으며, 실내기(B)는 실내팽창기구(미도시)와 실내열교환기(B)가 냉매배관(13, 14)으로 연결될 수 있다. 실내기(B)는 공조를 희망하는 실내의 공기를 흡입하여 실내열교환기(B)와 열교환시킨 후 공조를 희망하는 실내로 토출하게 설치될 수 있다. 실내기(B)에는 실내 공기를 실내열교환기(B)로 송풍시키는 실내팬이 설치될 수 있다.
적어도 하나의 실내기(B)가 설치되어 있는 실내(200)에는 실내기(B)와 연결되는 실내냉매배관으로서, 액관연결배관(134)과 연결되어 있는 실내 액관(13) 및 기관연결배관(138)과 연결되어 있는 실내 기관(14)이 설치되어 있으며, 상기 실내 액관(13)에 실내팽창밸브(12)가 형성되어 상기 실내열교환기(B)로 냉매를 흘린다.
이때, 각 실내기(B)는 외부로부터 제어 명령을 수신, 감지 신호를 수신하여 유무선 통신에 의해 실외기(A)로 전달하는 컨트롤러(15)가 더 포함될 수 있다.
또한, 실내(200)에 상기 실내기(B)와 이격되어 냉매의 누설을 감지하기 위한 누설 센서(16)가 별도로 설치되어 있을 수 있으며, 누설 센서(16)는 주기적으로 냉매가 실내에 존재하는지 여부를 감지하여 해당 감지 신호를 컨트롤러(15)로 전송한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기(100)는 실내기(B)가 설치되어 있는 실내(200)와 실외기(A) 사이의 냉매배관(134, 138) 상에 버퍼유닛(C)을 더 포함한다.
상기 버퍼유닛(C)은 냉매배관(134, 138)에서 발생하는 누설 냉매의 양을 줄이기 위한 것으로, 실내기(B)가 설치되어 있는 실내(200) 외부의 냉매배관(134, 138) 상에 설치되는 차단 밸브(313, 314), 버퍼탱크(310) 및 버퍼 밸브(311, 312)를 포함한다.
차단 밸브(313, 314)는 실내기관(14)과 연결되어 있는 기관연결배관(138) 상에 설치되며, 상기 냉매가 실내(200)에서 누설되는 경우, 상기 기관연결배관(138)으로의 냉매 흐름을 차단하는 기관차단밸브(313) 및 실내액관(13)과 연결되어 있는 액관연결배관(134) 상에 설치되며, 상기 냉매가 실내(200)에서 누설되는 경우, 상기 액관연결배관(134)으로의 냉매 흐름을 차단하는 액관차단밸브(314)를 포함한다.
상기 기관차단밸브(313) 및 액관차단밸브(314)는 차단되는 유량이 매우 큰 밸브로서, 제어 신호를 수신 후 완전 차단까지 수십초 내지 수분의 시간이 소요되는 SOL 밸브일 수 있다.
따라서, 상기 기관차단밸브(313) 및 액관차단밸브(314)가 실내에 설치되는 경우, 실내에서 도 2b와 같이 차단 밸브(313, 314) 바깥에서 누설이 발생하면, 차단 밸브(313, 314)를 동작한다 하더라도 실외기(A)로부터 흐르는 냉매의 누설이 실내(200)로 유입되는 것을 차단할 수 없다.
따라서, 도 2b와 같은 상황이 발생하더라도, 누설되는 냉매가 실내에 유입되는 것을 방지할 수 있도록 냉매차단밸브(313, 314)를 실내기(B)가 설치되어 있는 실내(200) 외부의 냉매배관(134, 138) 상에 형성한다.
한편, 버퍼탱크(310)는 냉매배관(134, 138) 상에서 누설되는 냉매를 수집하여 보관한다. 상기 버퍼탱크(310)는 일측 내벽에 수위 센서(315)를 포함하며, 수위 센서(315)는 수집된 냉매의 수위가 임계값 이상인 경우, 감지 신호를 실외기(A)로 전송하여 누설 냉매의 포집이 완료되었음을 알릴 수 있다.
상기 버퍼유닛(C)은 누설되는 냉매의 포집을 위해, 액관연결배관(134)과 연결되어 있는 액관버퍼배관(334) 및 저압을 버퍼탱크(310)에 설정하기 위한 저압버퍼배관(338)을 포함한다.
액관버퍼배관(334)은 고압의 냉매를 포집하는 것으로서, 실외기(A) 내의 액관연결밸브 전단과 연결되어 상기 액관연결배관(134)의 냉매를 포집할 수 있으며, 저압버퍼배관(338)은 버퍼탱크(310)의 하부까지 연장되어 탱크(310) 내 저압을 설정하며, 이와 같은 압력 차에 따라 고압의 액관연결배관(134) 내의 고압 냉매액이 액관버퍼배관(334)을 통해 버퍼탱크(310)로 유입된다.
저압버퍼배관(338)은 바람직하게는 공통관(130)과 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 압축기(53, 54)의 입력단과 연결될 수 있는 다양한 저압 설정 유닛과 연결되어 있을 수 있다.
저압버퍼배관(338) 및 액관버퍼배관(334) 상에 각각 버퍼 밸브(311, 312)가 형성되어 있다.
상기 버퍼 밸브(311, 312)는 실외기(A)의 제어에 따라 개방 또는 폐쇄되어 상기 배관을 따라 냉매를 포집한다.
버퍼 밸브(311, 312)는 냉매차단밸브(313, 314)보다 반응 속도가 매우 빠른 밸브로서, 일반적인 솔레노이드 밸브일 수 있다.
이하에서는 도 5 및 도 6을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 절환형 공기조화기에서 냉방 운전 시의 냉매 누설 제어를 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기의 절환형 냉방운전 동작도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기의 냉매 누설 감지 순서도이다.
절환형 냉방 모드로 실내기가 운전 중인 경우, 실내기팬은 설정된 풍속으로 회전하고, 실내팽창밸브는 목표과열을 제어하도록 개방된다. 실내기(B)가 정지된 경우, 실내기팬은 정지되고, 실내팽창밸브(12)도 패쇄된다.
냉방 모드에서 제1실외열교환기(A1)와 제2실외열교환기(A2)는 구성 간에 동일한 연결관계를 가진다. 실외열교환기(A1, A2)는 모두 응축기로 사용된다. 실외팽창밸브(65, 66)는 최대한으로 개방된다.
실외열교환기(A1, A2)를 유동하는 냉매는 압축기(53, 54)에서 토출된 고온, 고압의 냉매로 실외송풍팬(61)은 목표고압제어를 수행한다.
제1사방밸브(110)는 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매가 제1사방밸브(110)를 통과하지 않는 온모드로 설정된다. 제2사방밸브(120)는 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매가 제2사방밸브(120)를 통과하는 오프모드로 설정된다. 즉, 제2사방밸브(120)는 압축기토출배관(34)과 실외열교환기-제1사방밸브 연결배관(27)을 연결시킨다. 제1사방밸브(110)는 기관연결배관(138)에서 유입되는 기상냉매를 압축기(53, 54)로 보낸다. 즉, 제1사방밸브(110)는 기관연결배관(138)과 어큐뮬레이터유입배관(32)을 연결시킨다.
냉방 모드에서, 액관밸브와 기관밸브는 개방되고, 공통관밸브는 폐쇄된다.
냉매의 흐름을 설명하면, 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매는 제2사방밸브(120)를 통해 실외열교환기(A1, A2)로 유동한다. 실외열교환기(A1, A2)에서 응축된 냉매는 액관연결배관(134)을 통해 흘러 버퍼유닛(C)를 지난다. 냉매는 액관연결배관(134)을 통해 실내(200)의 실내액관(13)으로 유입되어 실내기(B)로 유동하여 증발되며, 실내기관(14)으로 유동한다. 실내기관(14)으로 유동하는 냉매는 기관연결배관(138)을 따라 제1사방밸브(110)로 유동하며, 어큐뮬레이터(52)를 거쳐 압축기(53, 54)로 유입된다.
이와 같은 흐름에서 냉매의 누설이 감지되면, 도 6과 같이 냉매 누설 감지 운행이 실행된다.
구체적으로, 냉방운전 시 실외기(A)에서 응축된 고온고압의 액냉매가 실내기(B)로 유입되고 실내기(B) 내 팽창밸브(12)를 통해 저압의 가스로 변경될 때, 액관(134, 13)에서 누설이 발생하면 먼저, 실내(200)에 설치되어 있는 누설센서(16)에서 누설이 감지되어 이를 실내기(B)의 컨트롤러(15)에 감지 신호로서 전송한다(S10).
실내기(B)의 컨트롤러(15)는 해당 감지 신호에 대하여 실외기-실내기 통신으로 실외기(A) 제어부(도시하지 않음)에 전송하면, 실외기(A)의 제어부는 냉매 누설 감지 운행을 시작한다.
제어부는 누설 감지 신호가 수신되면 전체 시스템을 정지한다(S20).
즉, 압축기(53, 54)의 동작을 정지한다.
다음으로, 냉매차단밸브(313, 314)를 폐쇄하여 각 관로에 흐르는 냉매의 흐름을 차단한다(S30).
이때, 액관차단밸브(314) 및 기관차단밸브(313)가 동시에 차단되며, 액관차단밸브(314) 및 기관차단밸브(313)의 폐쇄 시간은 90 내지 120초 정도가 소요된다.
이와 같이 상대적으로 긴 폐쇄 기간 동안 액관연결배관(134)에 흐르는 냉매가 실내(200)에 연속하여 누설되는 것을 방지하기 위해, 제어부는 버퍼밸브(311, 312)를 개방한다.
버퍼유닛(C)의 버퍼밸브(311, 312)가 동시 개방되면, 버퍼탱크(310) 저면측에는 저압이 설정되고, 입구측에는 액체연결배관(134)과 연결되는 액관버퍼배관(334)으로부터 고압이 설정되어 고압측의 냉매가 버퍼 탱크(310) 내에 포집된다.
버퍼밸브(311, 312)는 순간적으로 동작하는 솔레노이드 밸브인 바, 버퍼밸브(311, 312)의 개방은 빠르게 진행되어 버퍼 탱크(310)에 냉매 포집이 이루어진다.
따라서, 압축기(53, 54)가 정지된 상태에서 고압인 액관(314, 13)에 잔존하는 냉매는 실내로 유입되지 않고 버퍼 탱크(310)로 바이패스되어 포집됨으로써 실내(200)에 냉매 누설이 차단될 수 있다.
이때, 버퍼 탱크(310) 내의 수위 센서(315)가 주기적으로 수위를 감지하고, 소정의 임계값 이상으로 냉매 수위가 높아지면, 해당 감지 신호를 제어부로 전송한다(S40).
이때, 임계값은 버퍼 탱크(310)가 포집될 수 있는 냉매 최대값으로서, 액관 (314, 13) 내에 냉매가 모두 포집될 때의 냉매 부피를 나타낼 수 있다.
즉, 임계값 이상인 경우 배관에 잔존하는 냉매가 없는 것으로 판단할 수 있다.
제어부는 수위 센서(315)로부터 해당 감지 신호를 수신하면, 버퍼 밸브(311, 312)를 폐쇄하고 사용자 또는 관리자에게 냉매 누설 여부를 전송하여 보수 요청을 알림한다(S50).
이와 같이, 냉매가 누설되는 경우, 냉매 차단 밸브(313, 314)를 사용할 때에, 냉매 차단밸브(313, 314)의 위치를 실내(200) 밖으로 설정하여 실내(200)에 잔존하는 냉매의 양을 최소화하는 한편, 차단 밸브(313, 314)가 차단 완료 시까지 누설될 수 있는 양을 줄이기 위해 버퍼 탱크(310)로 잔존하는 냉매를 포집하여 실내에 누설되는 냉매의 누설 시간을 단축하면서 누설량을 획기적으로 줄일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기의 절환형 난방운전 동작도이다.
절환식 공기조화기(100)의 난방모드에서, 실내기(B)가 운전 중인 경우, 실내기팬은 설정된 풍속으로 회전하고, 실내팽창밸브(12)는 목표 과냉을 제어하도록 개방된다. 실내기(B)가 정지된 경우, 실내기팬은 정지되고, 실내팽창밸브(12)는 액고임이 방지되도록 개방될 수 있다.
난방모드에서 제1실외열교환기(A1)와 제2실외열교환기(A2)는 구성 간에 동일한 연결관계를 가진다. 실외열교환기(A1, A2)는 모두 증발기로 사용된다. 실외팽창밸브(65, 66)는 최대한으로 개방된다.
난방모드에서, 압축기(53, 54)는 목표고압 제어를 수행한다. 난방모드의 경우, 사이클의 고압이 난방성능에 중요한 영향을 미치므로, 고압이 설정된 압력범위에 형성될 수 있도록, 압축기(53, 54)의 운전주파수를 결정할 수 있다.
압축기(53, 54)의 운전주파수가 증가되면 고압은 상승하고, 운전주파수가 감소하면 상기 고압은 감소될 수 있다. 압축기(53, 54)의 초기 기동 시 소정의 운전주파수로 운전되는 경우, 고압의 상승률이 기 설정된 상승률보다 작으면, 압축기(53, 54)의 운전주파수는 증가될 수 있다.
압축기(53, 54)의 운전주파수가 증가되는 과정에서, 고압의 상승률이 기 설정된 상승률보다 작으면, 압축기(53, 54)의 운전주파수의 증가율은 시간 경과에 따라 커질 수 있다. 이 경우, 상기 공기 조화기(100)의 소비전력 또는 소비전류의 증가율은 상대적으로 높을 수 있다.
실외열교환기(A1, A2)를 유동하는 냉매는 압축기(53, 54)로 유입되는 저압의 냉매로 실외송풍팬(61)은 목표저압제어를 수행한다.
제2사방밸브(120)는 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매가 제2사방밸브(120)를 통과하지 못하는 온모드로 설정된다. 제1사방밸브(110)는 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매가 제1사방밸브(110)를 통과는 오프모드로 설정된다. 제2사방밸브(120)는 실외열교환기(A1, A2)와 압축기(53, 54)를 연결시킨다. 즉, 제2사방밸브(120)는 실외열교환기(A1, A2)에서 토출된 냉매를 어큐뮬레이터(52)를 거쳐 압축기(53, 54)로 유동하도록, 실외열교환기-제1사방밸브 연결배관(27)와 어큐뮬레이터유입배관(32)을 연결한다. 제1사방밸브(110)는 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매를 실내기(B)와 연결된 기관연결배관(138)으로 보낸다. 즉, 제1사방밸브(110)는 압축기토출배관(14)과 기관연결배관(138)을 연결시킨다.
난방모드에서, 액관밸브와 기관밸브는 개방되고, 공통관밸브는 폐쇄된다. 따라서, 공통관(130) 내부로 냉매가 유동하지 않는다.
난방모드에서 냉매의 흐름을 설명하면, 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매는 제1사방밸브(110)를 통해 기관연결배관(138)으로 유동한다. 기관연결배관(138)을 유동하는 냉매는 실내기(B)로 유동하여, 응축된다. 실내기(B)에서 응축된 냉매는 실내액관(13) 및 액관연결배관(134)을 거쳐 실외기(A) 내부로 유입된다. 실외기(A) 내부로 유입된 냉매는 실외팽창밸브(65, 66)를 거쳐 실외열교환기(A1, A2)로 유동한다. 실외열교환기(A1, A2)에서 증발된 냉매는 제2사방밸브(120)로 유동하며, 어큐뮬레이터(30)를 거쳐 압축기(53, 54)로 유동한다.
이와 같은 흐름에서 냉매의 누설이 감지되면, 도 6과 같이 냉매 누설 감지 운행이 실행된다.
구체적으로, 난방운전 시 액관(134, 13)에서 누설이 발생하면 먼저, 실내(200)에 설치되어 있는 누설센서(16)에서 누설이 감지되어 이를 실내기(B)의 컨트롤러(15)에 감지 신호로서 전송한다(S10).
실내기(B)의 컨트롤러(15)는 해당 감지 신호에 대하여 실외기-실내기 통신으로 실외기(A) 제어부에 전송하면, 실외기(A)의 제어부는 냉매 누설 감지 운행을 시작한다.
제어부는 누설 감지 신호가 수신되면 전체 시스템을 정지한다(S20).
즉, 압축기(53, 54)의 동작을 정지한다.
다음으로, 냉매차단밸브(313, 314)를 폐쇄하여 각 관로에 흐르는 냉매의 흐름을 차단한다(S30).
이때, 액관차단밸브(314) 및 기관차단밸브(313)가 동시에 차단되며, 액관차단밸브(314) 및 기관차단밸브(313)의 폐쇄 시간은 90 내지 120초 정도가 소요된다.
이와 같이 상대적으로 긴 폐쇄 기간 동안 액관연결배관(134)에 흐르는 냉매가 실내(200)에 연속하여 누설되는 것을 방지하기 위해, 제어부는 버퍼밸브(311, 312)를 개방한다.
버퍼유닛(C)의 버퍼밸브(311, 312)가 동시 개방되면, 버퍼탱크(310) 저면측에는 저압이 설정되고, 입구측에는 액체연결배관(134)과 연결되는 액관버퍼배관(334)으로부터 고압이 설정되어 고압측의 냉매가 버퍼 탱크(310) 내에 포집된다.
버퍼밸브(311, 312)는 순간적으로 동작하는 솔레노이드 밸브인 바, 버퍼밸브(311, 312)의 개방은 빠르게 진행되어 버퍼 탱크(310)에 냉매 포집이 이루어진다.
따라서, 압축기(53, 54)가 정지된 상태에서 고압인 액관(314, 13)에 잔존하는 냉매는 실내로 유입되지 않고 버퍼 탱크(310)로 바이패스되어 포집됨으로써 실내(200)에 냉매 누설이 차단될 수 있다.
이때, 버퍼 탱크(310) 내의 수위 센서(315)가 주기적으로 수위를 감지하고, 소정의 임계값 이상으로 냉매 수위가 높아지면, 해당 감지 신호를 제어부로 전송한다(S40).
제어부는 수위 센서(315)로부터 해당 감지 신호를 수신하면, 버퍼 밸브(311, 312)를 폐쇄하고 사용자 또는 관리자에게 냉매 누설 여부를 전송하여 보수 요청을 알림한다(S50).
이와 같이, 냉매가 누설되는 경우, 냉매 차단 밸브(313, 314)를 사용할 때에, 냉매 차단밸브(313, 314)의 위치를 실내(200) 밖으로 설정하여 실내(200)에 잔존하는 냉매의 양을 최소화할 수 있다.
이하에서는, 도 8 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 냉매 누설 감지 방식을 동시형 공기조화기에 적용한 실시예를 설명한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기의 동시형 냉방전용 운전 동작도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기의 동시형 난방전용 운전 동작도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기는 적어도 하나의 냉난방 겸용 실내기들(B), 냉난방 겸용 실외기(A), 분배기(400) 및 버퍼유닛(C)을 포함한다.
적어도 하나의 냉난방 겸용 실내기들(B), 냉난방 겸용 실외기(A) 및 버퍼유닛(C)의 구성은 도 4의 절환형과 동일하며, 동시형 공기조화기의 경우, 실내기들(B)과 실외기(A) 사이에 분배기(400)를 더 포함한다.
이때, 도 4와 달리 공통관(130)이 저압연결배관으로서, 분배기(400)에 연결되어 있다.
분배기(400)는 냉난방 겸용 실외기(A)와 적어도 하나의 냉난방 겸용 실내기들(B) 사이에 배치되어, 냉매를 냉방 운전, 난방 운전 조건에 따라 냉난방 겸용 실내기들(B)에 분배한다.
본 발명의 실내기(B)는 복수개가 연결될 수 있으나 설명의 편의를 위해 도 8 및 도 9에서는 1개로 도시하고 있다.
분배기(C)는 고압 기체 헤더(81), 저압 기체 헤더(82), 액체 헤더(83) 및 제어밸브(84, 85)을 포함한다.
실내기의 실내 전자팽창밸브들(12)은 냉난방 겸용 실내 열교환기(B)와 고압 기체 헤더(81)를 연결하는 실내 연결배관들(13) 상에 설치되어 있다.
고압 기체 헤더(81)는 합지부(57)의 기관연결배관(138) 및 냉난방 겸용 실내기들(B)의 일 측에 각각 연결된다. 또한, 저압 기체 헤더(82)는 공통관(130)에 연결되고, 냉난방 겸용 실내기들(B)의 타 측에 연결된다. 액체 헤더(83)는 과냉각장치(68) 및 냉난방 겸용 실내기들(B)의 일 측에 각각 연결되어 있다. 고압 기체 헤더(81), 저압 기체 헤더(82) 및 액체 헤더(83)에는 다른 실외기(미도시)의 각 배관에 각각 더 연결될 수도 있다. 실내기관들(14) 상에는 저압 기체 헤더(82)와 연결되도록 저압밸브(84)가 형성되고, 실내기관들(14) 상에는 고압 기체 헤더(81)와 연결되도록 고압밸브(85)가 형성되어 있다.
이와 같은 저압밸브(84) 및 고압밸브(85)의 사이에는 바이패스배관(미도시)가더 설치될 수 있다.
도 8과 같이 복수의 실내기(B)에 모두 냉방 모드를 수행하는 경우, 압축기(53, 54)의 압축된 고온 고압의 냉매는 실외열교환기(A1, A2)를 유동하며 더욱 응축된다.
제1사방밸브(110)는 압축기에서 토출된 냉매가 제1사방밸브(110)를 통과하는 오프모드로 설정된다. 제2사방밸브(120)는 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매가 제2사방밸브를 통과하는 오프모드로 설정된다. 즉, 제2사방밸브(120)는 압축기토출배관(34)과 실외열교환기-제1사방밸브 연결배관(27)을 연결시킨다. 제1사방밸브(110)는 압축기토출배관(34)으로부터 압축된 냉매 일부를 기관연결배관(138)으로 흘린다. 한편, 어큐뮬레이터유입배관(32)은 공통관(130)으로 분지되며, 냉매의 일부는 공통관(130)을 통해 어큐뮬레이터유입배관(32)으로 유동한다.
냉방모드에서, 액관밸브와 기관밸브 및 공통관 밸브 역시 개방된다.
냉매의 흐름을 설명하면, 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매는 제2사방밸브(120)를 통해 실외열교환기(A1, A2)로 유동한다. 실외열교환기(A1, A2)에서 응축된 냉매는 액관연결배관(134)을 통해 흘러 버퍼유닛(C)를 지난다. 냉매는 액관연결배관(134)을 통해 실내(200)의 실내액관(13)으로 유입되어 실내기(B)로 유동하여 증발되며, 실내기관(14)으로 유동하여 분배기의 저압밸브(84)의 개방으로 저압냉매헤더(82)에 포집하여 공통관(130)으로 유동한다. 공통관(130)으로 유동하는 냉매는 어큐뮬레이터(52)를 거쳐 압축기(53, 54)로 유입된다.
이때에도, 액관(13, 134)에서 냉매가 누설되는 경우, 이와 같은 흐름에서 냉매의 누설이 감지되면, 도 6과 같이 냉매 누설 감지 운행이 실행된다.
액관(134, 13)에서 누설이 발생하면 먼저, 실내(200)에 설치되어 있는 누설센서(16)에서 누설이 감지되어 이를 실내기(B)의 컨트롤러(15)에 감지 신호로서 전송한다(S10).
실내기(B)의 컨트롤러(15)는 해당 감지 신호에 대하여 실외기-실내기 통신으로 실외기(A) 제어부에 전송하면, 실외기(A)의 제어부는 냉매 누설 감지 운행을 시작한다.
제어부는 누설 감지 신호가 수신되면 전체 시스템을 정지한다(S20).
즉, 압축기(53, 54)의 동작을 정지한다.
다음으로, 분배기(400)의 저압 제어밸브(84)를 모두 열어 공통관(130)에 저압이 확실히 잡힐 수 있도록 설정하고, 고압제어밸브(85)를 폐쇄한다.
또한, 냉매차단밸브(313, 314)를 폐쇄하여 각 관로에 흐르는 냉매의 흐름을 차단한다(S30).
이때, 액관차단밸브(314) 및 기관차단밸브(313)가 동시에 차단되며, 액관차단밸브(314) 및 기관차단밸브(313)의 폐쇄 시간은 90 내지 120초 정도가 소요된다.
이와 같이 상대적으로 긴 폐쇄 기간 동안 액관연결배관(134)에 흐르는 냉매가 실내(200)에 연속하여 누설되는 것을 방지하기 위해, 제어부는 버퍼밸브(311, 312)를 개방한다.
버퍼유닛(C)의 버퍼밸브(311, 312)가 동시 개방되면, 버퍼탱크(310) 저면측에는 저압이 설정되고, 입구측에는 액체연결배관(134)과 연결되는 액관버퍼배관(334)으로부터 고압이 설정되어 고압측의 냉매가 버퍼 탱크(310) 내에 포집된다.
버퍼밸브(311, 312)는 순간적으로 동작하는 솔레노이드 밸브인 바, 버퍼밸브(311, 312)의 개방은 빠르게 진행되어 버퍼 탱크(310)에 냉매 포집이 이루어진다.
따라서, 압축기(53, 54)가 정지된 상태에서 고압인 액관(314, 13)에 잔존하는 냉매는 실내로 유입되지 않고 버퍼 탱크(310)로 바이패스되어 포집됨으로써 실내(200)에 냉매 누설이 차단될 수 있다.
이때, 버퍼 탱크(310) 내의 수위 센서(315)가 주기적으로 수위를 감지하고, 소정의 임계값 이상으로 냉매 수위가 높아지면, 해당 감지 신호를 제어부로 전송한다(S40).
제어부는 수위 센서(315)로부터 해당 감지 신호를 수신하면, 버퍼 밸브(311, 312)를 폐쇄하고 사용자 또는 관리자에게 냉매 누설 여부를 전송하여 보수 요청을 알림한다(S50).
이와 같이, 냉매가 누설되는 경우, 냉매 차단 밸브(313, 314)를 사용할 때에, 냉매 차단밸브(313, 314)의 위치를 실내(200) 밖으로 설정하여 실내(200)에 잔존하는 냉매의 양을 최소화할 수 있다.
한편, 도 9의 난방 전용 모드의 경우, 압축기(53, 54)의 압축된 고온 고압의 냉매는 실내기(B)로 유입되어 응축된다.
구체적으로, 제2사방밸브(120)는 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매가 제2사방밸브(120)를 통과하지 못하는 온모드로 설정된다. 제1사방밸브(110)는 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매가 제1사방밸브(100)를 통과는 오프모드로 설정된다. 제2사방밸브(120)는 실외열교환기(A1, A2)와 압축기(53, 54)를 연결시킨다. 즉, 제2사방밸브(120)는 실외열교환기(A1, A2)에서 토출된 냉매를 어큐뮬레이터(52)를 거쳐 압축기(53, 54)로 유동하도록, 실외열교환기-제1사방밸브 연결배관(27)와 어큐뮬레이터유입배관(32)을 연결한다. 제1사방밸브(110)는 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매를 실내기(B)와 연결된 기관연결배관(138)으로 보낸다. 즉, 제1사방밸브(110)는 압축기토출배관(14)과 기관연결배관(138)을 연결시킨다. 한편, 어큐뮬레이터유입배관(32)은 공통관(130)으로 분지되며, 실내기(B)로부터의 냉매의 일부는 공통관(130)을 통해 어큐뮬레이터유입배관(32)으로 유동한다.
난방모드에서, 액관밸브와 기관밸브 및 공통관 밸브 역시 개방된다.
난방모드에서 냉매의 흐름을 설명하면, 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매는 제1사방밸브(110)를 통해 기관연결배관(138)으로 유동한다. 기관연결배관(138)을 유동하는 냉매는 분배기(400)의 고압제어밸브(85)가 개방되어 실내기(B)로 유동하여, 응축된다. 실내기(B)에서 응축된 냉매는 실내액관(13), 액체 헤더(83)로 유입되고, 액관연결배관(134)을 거쳐 실외기(A) 내부로 유입된다. 실외기(A) 내부로 유입된 냉매는 실외팽창밸브(65, 66)를 거쳐 실외열교환기(A1, A2)로 유동한다. 실외열교환기(A1, A2)에서 증발된 냉매는 제2사방밸브(120)로 유동하며, 어큐뮬레이터(30)를 거쳐 압축기(53, 54)로 유동한다.
이와 같은 흐름에서 냉매의 누설이 감지되면, 도 6과 같이 냉매 누설 감지 운행이 실행된다.
구체적으로, 난방운전 시 액관(134, 13)에서 누설이 발생하면 먼저, 실내(200)에 설치되어 있는 누설센서(16)에서 누설이 감지되어 이를 실내기(B)의 컨트롤러(15)에 감지 신호로서 전송한다(S10).
실내기(B)의 컨트롤러(15)는 해당 감지 신호에 대하여 실외기-실내기 통신으로 실외기(A) 제어부에 전송하면, 실외기(A)의 제어부는 냉매 누설 감지 운행을 시작한다.
제어부는 누설 감지 신호가 수신되면 전체 시스템을 정지한다(S20).
즉, 압축기(53, 54)의 동작을 정지한다.
다음으로, 분배기(400)의 고압 제어밸브(85)를 모두 열고, 저압제어밸브(84)를 폐쇄한다.
또한, 냉매차단밸브(313, 314)를 폐쇄하여 각 관로에 흐르는 냉매의 흐름을 차단한다(S30).
이때, 액관차단밸브(314) 및 기관차단밸브(313)가 동시에 차단되며, 버퍼밸브(311, 312)를 개방한다.
버퍼유닛(C)의 버퍼밸브(311, 312)가 동시 개방되면, 버퍼탱크(310) 저면측에는 저압이 설정되고, 입구측에는 액체연결배관(134)과 연결되는 액관버퍼배관(334)으로부터 고압이 설정되어 고압측의 냉매가 버퍼 탱크(310) 내에 포집된다.
버퍼밸브(311, 312)는 순간적으로 동작하는 솔레노이드 밸브인 바, 버퍼밸브(311, 312)의 개방은 빠르게 진행되어 버퍼 탱크(310)에 냉매 포집이 이루어진다.
따라서, 압축기(53, 54)가 정지된 상태에서 고압인 액관(314, 13)에 잔존하는 냉매는 실내로 유입되지 않고 버퍼 탱크(310)로 바이패스되어 포집됨으로써 실내(200)에 냉매 누설이 차단될 수 있다.
이때, 버퍼 탱크(310) 내의 수위 센서(315)가 주기적으로 수위를 감지하고, 소정의 임계값 이상으로 냉매 수위가 높아지면, 해당 감지 신호를 제어부로 전송한다(S40).
제어부는 수위 센서(315)로부터 해당 감지 신호를 수신하면, 버퍼 밸브(311, 312)를 폐쇄하고 사용자 또는 관리자에게 냉매 누설 여부를 전송하여 보수 요청을 알림한다(S50).
이하에서는 도 10 및 도 11을 참고하여, 냉난방 멀티 공기조화기의 동시형 난방주체 운전 및 냉방주체 운전에 대하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기의 동시형 난방주체 운전 동작도이고, 도 11은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기의 동시형 냉방주체 운전 동작도이다.
도 10의 또다른 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기의 동시형 냉난방 주체 운전의 경우, 복수의 실내기(B1, B2)가 분배기에 의해 배속되어 냉매를 흘린다.
대부분의 구성은 도 8 및 도 9와 동일하나, 분배기(400)와 실내기(B1, B2)의 구성이 일부 상이하다.
구체적으로, 동일한 구성을 가지는 복수의 실내기(B1, B2)가 동시에 연결되어 있을 수 있으며, 분배기(400)에는 각각의 실내기(B1, B2)에 대하여, 실내액관(13a, 13b), 실내기관(14a, 14b)과 연결되는 저압제어밸브(84a, 84b) 및 고압제어밸브(85a, 85b)를 각각 포함한다.
따라서, 각 실내기(B1, B2)의 모드에 따라 액관제어밸브(84a, 84b) 및 고압제어밸브(85a, 85b)를 개폐하여 냉매를 흘리거나 차단한다.
또한, 실내기(B1, B2)가 설치되어 있는 실내(210, 220)의 외부로 냉매차단밸브(314a, 314b, 313a, 313b)들이 각각 설치되어 있을 수 있다.
이와 같은 동시형가능한 냉난방 멀티 공기조화기(100)의 난방 주체 운전 모드가 수행되면, 도 10과 같이, 제1 실내기(B1)는 난방 모드로 작동하고, 제2실내기(B2)는 냉방 모드로 작동하는 것으로 가정한다.
제1 실내기(B1)를 난방 모드로 운전하기 위한 냉매의 유동은, 난방 전체 운전에서의 냉매의 유동과 동일하다. 다만, 제2실내기(B2)에는 액체 헤더(83)로부터 고압 액체 냉매가 제2 실내액관(13b)을 통하여 유입된 후, 제2실내 전자팽창밸브(12)에서 팽창하고, 제2실내 열교환기(B2)에서 증발된 후, 저압 기체 헤더(82)로 유입된다. 그 후, 냉매는 공통관(130)을 흐른 후, 어큐물레이터(30)으로 유입되어, 실외 열교환기(A1, A2)에서 증발된 냉매와 섞인다.
이와 같은 흐름에서 냉매의 누설이 감지되면, 도 6과 같이 냉매 누설 감지 운행이 실행된다.
구체적으로, 난방주체운전 시 특정 실내(210, 220)의 액관(13a, 13b)에서 누설이 발생하면 먼저, 해당 실내(210, 220)에 설치되어 있는 누설센서(16)에서 누설이 감지되어 이를 실내기(B)의 컨트롤러(15)에 감지 신호로서 전송한다(S10).
실내기(B)의 컨트롤러(15)는 해당 감지 신호에 대하여 실외기-실내기 통신으로 실외기(A) 제어부에 전송하면, 실외기(A)의 제어부는 냉매 누설 감지 운행을 시작한다.
제어부는 누설 감지 신호가 수신되면 전체 시스템을 정지한다(S20).
즉, 압축기(53, 54)의 동작을 정지한다.
다음으로, 분배기(400)의 난방 모드인 실내기(B1)의 고압제어밸브(85a)는 모두 열고, 저압제어밸브(84a)를 폐쇄한다. 한편, 냉방 모드인 실내기(B2)의 저압제어밸브(84b)는 모두 열고, 고압제어밸브(85b)를 폐쇄한다.
또한, 냉매차단밸브(313, 314)를 폐쇄하여 각 관로에 흐르는 냉매의 흐름을 차단한다(S30).
이때, 액관차단밸브(314a, 314b) 및 기관차단밸브(313a, 313b)가 동시에 차단되며, 버퍼밸브(311, 312)를 개방한다.
버퍼유닛(C)의 버퍼밸브(311, 312)가 동시 개방되면, 버퍼탱크(310) 저면측에는 저압이 설정되고, 입구측에는 액관연결배관(134)과 연결되는 액관버퍼배관(334)으로부터 고압이 설정되어 고압측의 냉매가 버퍼 탱크(310) 내에 포집된다.
버퍼밸브(311, 312)는 순간적으로 동작하는 솔레노이드 밸브인 바, 버퍼밸브(311, 312)의 개방은 빠르게 진행되어 버퍼 탱크(310)에 냉매 포집이 이루어진다.
따라서, 압축기(53, 54)가 정지된 상태에서 고압인 액관(314, 13)에 잔존하는 냉매는 실내로 유입되지 않고 버퍼 탱크(310)로 바이패스되어 포집됨으로써 실내(200)에 냉매 누설이 차단될 수 있다.
이때, 버퍼 탱크(310) 내의 수위 센서(315)가 주기적으로 수위를 감지하고, 소정의 임계값 이상으로 냉매 수위가 높아지면, 해당 감지 신호를 제어부로 전송한다(S40).
제어부는 수위 센서(315)로부터 해당 감지 신호를 수신하면, 버퍼 밸브(311, 312)를 폐쇄하고 사용자 또는 관리자에게 냉매 누설 여부를 전송하여 보수 요청을 알림한다(S50).
한편, 냉방 주체 운전 모드일 경우, 도 11과 같은 냉매의 흐름을 나타낸다.
일 예로, 제1 실내기(B1)는 난방 모드로 작동하고, 제2실내기(B2)는 냉방 모드로 작동하는 것으로 한다.
제2 실내기(B2)를 냉방 모드로 운전하기 위한 냉매의 유동은, 냉방 전체 운전에서의 냉매의 유동과 동일하다.
제1,2압축기(53, 54)에서 토출된 고압 기체 냉매의 일 부분은 합지부(57)를 지나 제1 사방밸브(110)를 통해 기관연결배관(138)을 흐른 후, 고압 기체 헤더(81)로 유입된다. 고압 기체 헤더(81)로부터 유출되는 냉매는 제1 실내기관(14a)을 흐른 후, 제1 실내 열교환기(B1)에서 응축되어, 액체 헤더(83)로 유입된다. 액체 헤더(83)에서는, 제1실내기(B1)를 지난 냉매와, 제2 실내기(B2)로 유출되기 위하여 실외 열교환기(A1, A1)를 지난 냉매가 모두 유입된다.
이와 같은 흐름에서 냉매의 누설이 감지되면, 도 6과 같이 냉매 누설 감지 운행이 실행된다.
구체적으로, 냉방 주체 운전 시 특정 실내(210, 220)의 액관(13a, 13b)에서 누설이 발생하면 먼저, 해당 실내(210, 220)에 설치되어 있는 누설센서(16)에서 누설이 감지되어 이를 실내기(B1, B2)의 컨트롤러(15)에 감지 신호로서 전송한다(S10).
실내기(B1,B2)의 컨트롤러(15)는 해당 감지 신호에 대하여 실외기-실내기 통신으로 실외기(A) 제어부에 전송하면, 실외기(A)의 제어부는 냉매 누설 감지 운행을 시작한다.
제어부는 누설 감지 신호가 수신되면 전체 시스템을 정지한다(S20).
즉, 압축기(53, 54)의 동작을 정지한다.
다음으로, 분배기(400)의 난방 모드인 실내기(B1)의 고압제어밸브(85a)는 모두 열고, 저압제어밸브(84a)를 폐쇄한다. 한편, 냉방 모드인 실내기(B2)의 저압제어밸브(84b)는 모두 열고, 고압제어밸브(85b)를 폐쇄한다.
또한, 냉매차단밸브(313a, 313b)를 폐쇄하여 각 관로에 흐르는 냉매의 흐름을 차단한다(S30).
이때, 액관차단밸브(314a, 314b) 및 기관차단밸브(313a, 313b)가 동시에 차단되며, 버퍼밸브(311, 312)를 개방한다.
버퍼유닛(C)의 버퍼밸브(311, 312)가 동시 개방되면, 버퍼탱크(310) 저면측에는 저압이 설정되고, 입구측에는 액관연결배관(134)과 연결되는 액관버퍼배관(334)으로부터 고압이 설정되어 고압측의 냉매가 버퍼 탱크(310) 내에 포집된다.
버퍼밸브(311, 312)는 순간적으로 동작하는 솔레노이드 밸브인 바, 버퍼밸브(311, 312)의 개방은 빠르게 진행되어 버퍼 탱크(310)에 냉매 포집이 이루어진다.
따라서, 압축기(53, 54)가 정지된 상태에서 고압인 액관(314, 13)에 잔존하는 냉매는 실내로 유입되지 않고 버퍼 탱크(310)로 바이패스되어 포집됨으로써 실내(200)에 냉매 누설이 차단될 수 있다.
이때, 버퍼 탱크(310) 내의 수위 센서(315)가 주기적으로 수위를 감지하고, 소정의 임계값 이상으로 냉매 수위가 높아지면, 해당 감지 신호를 제어부로 전송한다(S40).
제어부는 수위 센서(315)로부터 해당 감지 신호를 수신하면, 버퍼 밸브(311, 312)를 폐쇄하고 사용자 또는 관리자에게 냉매 누설 여부를 전송하여 보수 요청을 알림한다(S50).
이하에서는 도 12 내지 도 14를 참고하여, 본 발명의 정지 시의 누설 감지 동작을 설명한다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉난방 멀티 공기조화기의 정지 시의 냉매 누설 감지 동작도이고, 도 13은 도 12의 냉난방 멀티 공기조화기의 정지 시의 냉매 누설 감지 순서도이며, 도 14는 본 발명의 냉매 감지 방식에 따른 냉매 누설 절감 효과를 나타내는 그래프이다.
도 12의 냉난방 멀티 공기조화기의 정지 시의 누설 감지는 도 8의 동시형 가능 실시예를 기초로 설명하나 이에 한정되는 것은 아니다.
정지 시에, 액관에서 냉매가 누설되는 경우, 도 13과 같이 냉매 누설 감지 운행이 실행된다.
액관(134, 13)에서 누설이 발생하면 먼저, 실내(200)에 설치되어 있는 누설센서(16)에서 누설이 감지되어 이를 실내기(B)의 컨트롤러(15)에 감지 신호로서 전송한다(S100).
실내기(B)의 컨트롤러(15)는 해당 감지 신호에 대하여 실외기-실내기 통신으로 실외기(A) 제어부에 전송하면, 실외기(A)의 제어부는 냉매 누설 감지 운행을 시작한다.
제어부는 누설 감지 신호가 수신되면 모든 배관의 압력이 동일하므로, 버퍼탱크(310)에 냉매를 포집하기 위한 압력 차를 유발하기 위해 전체 시스템을 냉방 운전 모드로 실행한다(S200).
즉, 압축기(53, 54)의 압축된 고온 고압의 냉매는 실외열교환기(A1, A2)를 유동하며 더욱 응축된다.
제1사방밸브(110)는 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매가 제1사방밸브(110)를 통과하는 오프모드로 설정된다. 제2사방밸브(120)는 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매가 제2사방밸브를 통과하는 오프모드로 설정된다. 냉방모드에서, 액관밸브와 기관밸브 및 공통관 밸브 역시 개방된다.
냉매의 흐름을 설명하면, 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매는 제2사방밸브(120)를 통해 실외열교환기(A1, A2)로 유동한다. 실외열교환기(A1, A2)에서 응축된 냉매는 액관연결배관(134)을 통해 흘러 버퍼유닛(C)를 지난다. 냉매는 액관연결배관(134)을 통해 실내(200)의 실내액관(13)으로 유입되어 실내기(B)로 유동하여 증발되며, 실내기관(14)으로 유동하여 분배기(400)의 저압밸브(84)의 개방으로 저압 기체 헤더(82)에 포집하여 공통관(130)으로 유동한다. 공통관(130)으로 유동하는 냉매는 어큐뮬레이터(52)를 거쳐 압축기(53, 54)로 유입된다.
다음으로, 분배기(400)의 저압 제어밸브(84)를 모두 열어 공통관(130)에 저압이 확실히 잡힐 수 있도록 설정하고, 고압제어밸브(85)를 폐쇄한다.
또한, 냉매차단밸브(313, 314)를 폐쇄하여 각 관로에 흐르는 냉매의 흐름을 차단한다(S300).
이때, 액관차단밸브(314) 및 기관차단밸브(313)가 동시에 차단되며, 액관차단밸브(314) 및 기관차단밸브(313)의 폐쇄 시간은 90 내지 120초 정도가 소요된다.
이와 같이 상대적으로 긴 폐쇄 기간 동안 액관연결배관(134)에 흐르는 냉매가 실내(200)에 연속하여 누설되는 것을 방지하기 위해, 제어부는 버퍼밸브(311, 312)를 개방한다.
버퍼유닛(C)의 버퍼밸브(311, 312)가 동시 개방되면, 버퍼탱크(310) 저면측에는 저압이 설정되고, 입구측에는 액체연결배관(134)과 연결되는 액관버퍼배관(334)으로부터 고압이 설정되어 고압측의 냉매가 버퍼 탱크(310) 내에 포집된다.
버퍼밸브(311, 312)는 순간적으로 동작하는 솔레노이드 밸브인 바, 버퍼밸브(311, 312)의 개방은 빠르게 진행되어 버퍼 탱크(310)에 냉매 포집이 이루어진다.
따라서, 압축기(53, 54)가 정지된 상태에서 고압인 액관(314, 13)에 잔존하는 냉매는 실내로 유입되지 않고 버퍼 탱크(310)로 바이패스되어 포집됨으로써 실내(200)에 냉매 누설이 차단될 수 있다.
이때, 버퍼 탱크(310) 내의 수위 센서(315)가 주기적으로 수위를 감지하고, 소정의 임계값 이상으로 냉매 수위가 높아지면, 해당 감지 신호를 제어부로 전송한다(S400).
이때, 임계값은 버퍼 탱크(310)가 포집될 수 있는 냉매 최대값으로서, 액관 (314, 13)내에 냉매가 모두 포집될 때의 냉매 부피를 나타낼 수 있다.
즉, 임계값 이상인 경우 관로에 잔존하는 냉매가 없는 것으로 판단할 수 있다.
제어부는 수위 센서(315)로부터 해당 감지 신호를 수신하면, 버퍼 밸브(311, 312)를 폐쇄하고 사용자 또는 관리자에게 냉매 누설 여부를 전송하여 보수 요청을 알림한다(S500).
이와 같이, 냉매가 누설되는 경우, 냉매 차단 밸브(313, 314)를 사용할 때에, 냉매 차단밸브(313, 314)의 위치를 실내(200) 밖으로 설정하여 실내(200)에 잔존하는 냉매의 양을 최소화할 수 있다.
또한, 도 14와 같이, 종래 냉매 차단 밸브만을 포함하는 경우와 버퍼 유닛을 포함하는 경우를 비교하면, 냉매 누설 후 시간이 경과함에 따라, 냉매 차단 밸브(313, 314)가 완전히 차단될 때(t1)까지 누설되는 냉매 누설량은 증가한다.
이때, 본 발명의 실시예와 같이 버퍼 유닛(C)을 포함하여 배관 상에 냉매를 버퍼 탱크(310)에 포집하면, 차단 밸브(313, 314)가 완전히 차단되기 전에 버퍼 밸브(311, 312)를 개방하여 누설될 냉매를 포집하게 된다.
따라서, 냉매가 누설되지 않고 버퍼 밸브(311, 312)의 개방에 의해 이미 액관연결배관(314, 13) 내의 냉매가 잔존하지 않도록 탱크(310)에 포집되는 바, 누설량이 포화되는 시간(t0)이 매우 단축되며, 누설량 자체도 매우 감소하게 된다.
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 : 냉난방 멀티 공기조화기 A: 실외기 열교환기
C: 버퍼 유닛 400: 분배기
310: 버퍼 탱크 311, 312: 버퍼 밸브
313, 314: 냉매 차단 밸브 84a, 84b: 고압제어밸브
85a, 85b: 저압제어밸브 B: 실내기(B1, B2)
53, 54: 압축기 52: 어큐뮬레이터
65, 66, 12 : 전자팽창밸브 110, 120: 사방밸브

Claims (18)

  1. 실내에 설치되며, 실내열교환기를 포함하는 적어도 하나의 실내기;
    상기 실내기와 냉매배관을 통해 연결되며, 실외열교환기, 압축기, 실외팽창밸브 및 사방밸브를 포함하는 실외기;
    상기 냉매배관 상에 형성되어, 상기 실내에서 상기 냉매배관으로부터 냉매 누설이 발생하면, 상기 냉매배관의 냉매 흐름을 차단하는 적어도 하나의 누설차단밸브; 및
    상기 실내기와 상기 실외기 사이의 냉매배관 상에 설치되며, 상기 냉매배관의 누설되는 냉매를 포집하는 버퍼 유닛
    을 포함하고,
    상기 냉매배관은 고압의 액체 냉매가 흐르는 액관연결배관, 고압의 기체 냉매가 흐르는 기관연결배관 및 저압의 기체 냉매가 흐르는 공통관을 포함하고,
    상기 버퍼 유닛은
    상기 냉매배관에 유동하는 상기 냉매를 포집하는 버퍼 탱크;
    상기 버퍼 탱크의 저면측과 연결되어 상기 버퍼 탱크에 저압을 설정하는 저압버퍼배관; 및
    상기 버퍼 탱크의 상부측과 연결되어 상기 버퍼 탱크에 고압을 설정하는 고압버퍼배관
    을 포함하며,
    상기 저압버퍼배관은 상기 공통관과 연결되어 상기 버퍼 탱크에 저압을 설정하는 것을 특징으로 하는 냉난방 멀티 공기조화기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 누설차단밸브는 상기 실내기가 설치되어 있는 실내 외부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉난방 멀티 공기조화기.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 고압버퍼배관은 상기 액관연결배관과 연결되어 상기 액관연결배관의 냉매를 흘리는 것을 특징으로 하는 냉난방 멀티 공기조화기.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 버퍼 유닛은 상기 저압버퍼배관 및 고압버퍼배관에 각각 버퍼 밸브를 포함하며, 상기 냉매 누설 시에 상기 버퍼 밸브가 개방되어 상기 냉매를 흘리는 것을 특징으로 하는 냉난방 멀티 공기조화기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 누설 차단 밸브의 개폐 시간은 상기 버퍼 밸브의 개폐 시간보다 긴 것을 특징으로 하는 냉난방 멀티 공기조화기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 실내에 냉매 누설이 감지되면, 상기 누설차단밸브를 폐쇄하면서 동시에 상기 버퍼 밸브를 개방하여 상기 냉매배관 내를 유동하는 냉매를 상기 버퍼 탱크로 포집하는 것을 특징으로 하는 냉난방 멀티 공기조화기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 버퍼 탱크의 내벽에 수위 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 멀티 공기조화기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 수위 센서는 포집되는 상기 냉매의 수위를 주기적으로 감지하고, 상기 감지값이 임계값 이상이면 상기 버퍼 밸브를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 냉난방 멀티 공기조화기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 실내에 상기 냉매배관으로부터의 냉매 누설을 감지하는 누설 감지 센서; 및
    상기 누설 감지 센서로부터 누설 감지 신호를 수신하면, 상기 실외기로 상기 누설 감지 신호를 전송하는 실내기 컨트롤러
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 멀티 공기조화기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 실외기는 상기 실내기 컨트롤러로부터 상기 누설 감지 신호를 수신하면, 상기 압축기, 상기 사방밸브, 상기 누설 차단 밸브 및 상기 버퍼 밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 멀티 공기조화기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 실외기와 적어도 하나의 상기 실내기 사이에 배치되어, 상기 냉매를 냉방 또는 난방 운전 모드에 따라 적어도 하나의 상기 실내기에 분배하는 분배기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 멀티 공기조화기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 분배기는,
    상기 실내기와 연결된 기체배관으로 저압기체 냉매를 흘리는 저압밸브, 및
    상기 실내기와 연결된 기체배관으로 고압기체 냉매를 흘리는 고압밸브를 포함하는 냉난방 멀티 공기조화기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 분배기는
    액체헤더와;
    저압기체헤더와;
    상기 저압기체헤더 내의 냉매보다 고압인 냉매가 흐르는 고압기체헤더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 멀티 공기조화기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 냉매 누설이 감지되면, 상기 저압밸브 및 고압밸브 중 개방되어 있는 하나를 완전히 개방하는 것을 특징으로 하는 냉난방 멀티 공기조화기.

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