KR20000039232A - 멀티형 공기조화기용 전자 팽창밸브의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멀티형 공기조화기에 관련한 것으로서, 보다 상세하게는 멀티형 공기조화기의 실내/외기간의 사이클이 균형을 이루도록 하기 위한 전자 팽창밸브의 개폐 제어방법에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은 운전이 시작되면 현재의 운전조건이 정상적인 조건인지 과부하 조건인지를 감지하는 단계와,

감지결과에 따라 LEV(630)의 초기 개도량을 조절하는 단계와,

LEV(630)의 개도량 조절후 설정시간동안 점진적으로 개도량을 감하는 단계와,

정상조건과 과부하조건에서 각 펄스수가 설정치까지 감소되면 실외온도와 실내기 가동대수와 가동되는 실내기의 운전용량을 감지하여 이에 따라 입력펄스를 조정하는 단계와,

이후 증발온도, 실내온도, LEV(630)의 열림정도를 일정시간 간격으로 체크하여 LEV의 입력펄스를 가감하는 단계가 순차적으로 이루어지도록 한 것이다.

Description

멀티형 공기조화기용 전자 팽창밸브의 제어방법

본 발명은 멀티형 공기조화기에 관련한 것으로서, 보다 상세하게는 멀티형 공기조화기의 실내/외기간의 사이클이 균형을 이루도록 하기 위한 전자 팽창밸브의 개폐 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는 실내의 더운 공기를 흡인하여 저온의 냉매로 열교환한 후 이를 실내로 토출하는 반복작용에 의해 실내를 냉방시키거나 또는 반대작용에 의해 실내를 난방시키는 냉/난방 시스템을 일컫는다.

이와 함께 실내의 오염된 공기를 흡인하여 휠터링한 후 청정공기로 만들어 실내로 재투입하는 공기정화기능과, 다습한 공기를 건습공기로 만들어 실내로 재투입하는 제습기능등 여러 가지 기능을 겸하고 있다.

이러한 기능들을 하는 공기조화기는 설치조건 및 실내공간의 용적에 따라 선별하여 설치할 수 있도록 여러종류가 출시되어 있다.

그 종류로는 요사이 가장 보편화되어 있는 분리형 공기조화기와, 멀티형 공기조화기, 창문형 공기조화기, 설치조건에 구애받지 않는 컨버터블형 공기조화기등으로 나눌수 있다.

특히, 상기 멀티형 공기조화기는 하나의 실외기에 복수개의 실내기를 연결하여, 분리형 공기조화기를 여러대 설치한 것과 같은 효과를 얻을 수 있는데, 이러한 멀티형 공기조화기는 가정에 2대 이상의 공기조화기를 설치하고자 할 때나 여러개의 사무실을 구비한 건물에서 각 사무실마다 공기조화기를 설치하고자 할 때 효과적으로 적용할 수 있다.

이러한 공기조화기는 그 종류에 관계없이 도 1에서와 같이 고온의 기체냉매를 승압시키는 압축기(compressor)(1)와, 상기 압축기로부터 이송되어온 기체냉매를 응축하여 고압의 액체상태로 변환시키는 응축기(condenser)(2)와, 상기 응축기로부터 이송되어온 액체냉매를 저온상태에서 감압시키는 모세관(capillary tube)(3)과, 상기 모세관으로부터 이송되어온 액체냉매를 저온/저압상태에서 증발시키는 증발기(evaporator)(4)를 필수적으로 갖추고 있으며, 이와 같은 필수 구성부품에 의해 냉매를 압축-응축-팽창-증발시키는 반복된 사이클에 의해 냉방 또는 난방을 이루게 된다.

도 2는 종래 멀티형 공기조화기의 일예를 도시한 구성도로서, 그 구성은 다음과 같다.

우선, 멀티형 공기조화기는 실내에 설치되는 실내기(5)와, 실외에 설치되는 실외기(6)로 크게 구성되어 있다.

그중 실내기(5)는 냉방운전시 냉각기 역할을 하는 실내 열교환기(50)와, 실내의 더운공기를 흡인함과 아울러 상기 실내 열교환기(50)에 의해 열교환된 냉기를 실내로 토출시키는 실내팬(51)등으로 구성되어 있다.

그리고, 실외기(6)는 냉매를 고온으로 압축하는 압축기(60)와, 상기 압축기로부터 이송된 기체냉매를 고압의 액체냉매로 응축하는 실외 열교환기(61)와, 상기 실외 열교환기에서 발생되는 응축열을 강제 냉각시키기 위한 실외팬(62)과, 상기 실외 열교환기(61)로부터 이송된 액체냉매를 저온으로 감압시키는 모세관(63)으로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 멀티형 공기조화기의 냉방사이클 과정은 다음과 같다.

상기 압축기(60)에 의해 고온/고압으로 승온/승압된 냉매는 냉매관(7)을 통해 실외 열교환기(61)로 이송되고, 실외 열교환기에서는 이를 통과하는 냉매를 대기와의 자연적인 열교환과 실외팬(62)의 송풍력에 의한 강제 열교환에 의해 외부공기온도에 가깝게 냉각시키게 된다.

이렇게 냉각된 냉매는 병렬로 연결된 각 모세관(63)으로 분할 공급되며, 각 모세관으로 공급된 냉매는 냉매관(7)에 비해 축관되어 가느다란 형상을 가진 각 모세관(63)을 통과하면서 저온/저압으로 강온/강압되어 각각의 실내 열교환기(50)로 공급된다.

각 실내 열교환기(50)로 공급된 찬냉매는 실내팬(51)에 의해 유입된 외부공기와의 열교환에 의해 증발되고, 외부공기는 실내 열교환기와의 열교환에 의해 찬공기로 변환되는 반복과정을 통해 실내의 냉방을 이루게 된다.

한편, 이러한 멀티형 공기조화기는 실내기(5)와 실외기(6)의 구성비율이 다르기 때문에 실내/외기간의 사이클 균형을 유지토록 하는 것이 관건이었다.

예를들어 실외기(6) 한 대에 실내기(5)가 3대 연결된 멀티형 공기조화기의 경우 각 실내기(5)의 용량이 1마력이라면 실내기 모두를 합한 용량은 3마력이되며, 압축기(60)는 3대의 실내기(5)를 합한 용량에 버금가는 용량인 3마력을 갖추고 있어야 한다.

이 때, 상기 3대의 실내기(5)중 어느 한 대만이 운전되고 있다면 실내기 가동용량은 1마력에 불과하지만 압축기(60)는 항상 3마력으로 운전하게 되므로 압축용량과 사용용량간에 큰 차이가 발생하게 된다.

종래의 멀티형 공기조화기에서는 상기와 같이 실내/외기(5)(6)간에 냉매량이 불균형 상태가 되면, 모세관(63)에 의해 제어토록 하고 있다.

그러나, 모세관(63)은 실외기(6) 전체용량의 약 30%까지는 냉매를 감축시킬 수 있지만 그 이상이되면 더 이상의 감축이 불가능한 실정이다.

이를 해소 하기 위해, 도 1에서와 같이 압축기(60) 측에 바이패스 밸브(8)를 설치하여 압축기(60)로부터 압축된 냉매가 실내기(5)로 유입되기전에 냉매의 일부를 바이패스(bypass)시켜 냉매량을 조절할 수 있도록 하고 있으나, 이를 통해 바이패스되는 양는 미량이므로 전적으로 바이패스 밸브(8)의 개폐만으로 냉매를 조절하는데는 한계가 있었다.

이에 따라 실외기(6) 용량에 비해 실내기(5)의 운전용량 감축량이 현저하게 차이가 나게 되면 항상 일정량을 압축하는 압축기(60)로부터 토출되는 냉매가 실내기(5)로 과공급되어 상기 실내 열교환기(5)에서 미처 열교환되지 않은 잉여의 액냉매가 압축기(60)의 입구측으로 직송되어 압축기가 소손되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 실내/외기간의 냉매량 불균형을 해소하기 위한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 운전이 시작되면 현재의 운전조건이 정상적인 조건인지 과부하 조건인지를 감지하는 단계와,

감지결과에 따라 LEV의 초기 개도량을 조절하는 단계와,

LEV의 개도량 조절후 설정시간동안 점진적으로 개도량을 감하는 단계와,

정상조건과 과부하조건에서 각 펄스수가 설정치까지 감소되면 실외온도와 실내기 가동대수와 가동되는 실내기의 운전용량을 감지하여 이에 따라 입력펄스를 조정하는 단계와,

이후 증발온도, 실내온도, LEV의 열림정도를 일정시간 간격으로 체크하여 LEV의 입력펄스를 가감하는 단계가 순차적으로 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기용 전자 팽창밸브의 제어방법을 제공함에 있다.

도 1은 공기조화기의 기본적인 구성도

도 2는 종래 멀티형 공기조화기의 구성도

도 3은 본 발명 멀티형 공기조화기의 구성도

도 4는 본 발명 멀티형 공기조화기의 전자 팽창밸브를 제어하기 위한 블록도

도 5는 본 발명 멀티형 공기조화기의 전자 팽창밸브를 제어하기 위한 구체화된 플로우 챠트

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

630 : 전자팽창밸브(LEV)

도 2는 본 발명 멀티형 공기조화기의 구성도이며, 도 3은 본 발명 멀티형 공기조화기의 전자 팽창밸브를 제어하기 위한 블록도이고, 도 4는 본 발명 멀티형 공기조화기의 전자 팽창밸브를 제어하기 위한 구체화된 플로우 챠트로서, 이들 첨부도면을 참조하여 본 발명의 멀티형 공기조화기용 전자 팽창밸브의 제어방법에 관해 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명은 도 2에서와 같이 냉매를 저온/저압으로 강온/강압하는 기능을 하는 기존의 모세관을 대신하여 마이콤에 의해 밸브열림정도를 자유롭게 제어할 수 있는 전자팽창밸브(630)를 설치한 것이다.

이와 같이 전자팽창밸브(630)(LEV:linear expansion valve)(이하 “LEV”라 함)를 설치한 멀티형 공기조화기에서 실내/외기(5)(6)간의 냉매량을 조절하기위한 방법을 도 3과 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

1 단계로, 운전이 시작되면 현재의 운전조건이 정상적인 조건인지 과부하 조건인지를 감지한다.

상기에서 정상조건과 과부하조건을 구분하는 기준은 실외온도에 의하는데, 특히 실외온도가 40℃ 이하이면 정상조건이며, 실외온도가 40℃ 이상이면 과부하조건으로 규정한다.

이 때의 설정온도인 40℃는 실험에 의해 산출된 온도이다.

2 단계, 감지결과 정상조건이면 LEV(630)의 개방에 필요한 최대 펄스(pulse)의 40%정도의 펄스를 입력한 다음 설정시간동안 점진적으로 입력펄스를 감하고, 감지결과 과부하조건이면 LEV(630)의 개방에 필요한 최대 펄스의 80%정도의 펄스를 입력한 다음 설정시간동안 점진적으로 입력펄스를 감한다.

이 때, LEV(630)를 최대로 개방하기 위한 최대펄스는 500펄스이므로 상기의 40%면 200펄스가 되고, 80%면 400펄스가 된다.

이를 세분화하여 설명하면, 먼저 정상조건일때에는 최초 1분간 200펄스를 입력하고, 다음 1분간은 160펄스로 입력하므로써 점진적으로 입력펄스를 줄여나간다.

이 때 200펄스의 개도율은 LEV(630)가 비교적 많이 열린 상태인데, 이렇게 많이 열어주는 이유는 초기의 냉매흐름을 원활하게하여 과부하를 억제하므로써 사이클을 안정화시키기 위함이다.

이후에 입력펄스를 줄이는 이유는 얼마간 시간이 경과되어 사이클이 안정화되어 가는 시점이므로 점차적으로 인가 펄스를 줄여주는 것이다.

만약에 갑자기 인가 펄스를 줄이게 되면 과부하가 발생될 소지가 있으므로 시간간격을 두고 점차적으로 줄여나감이 바람직 하다.

다음, 과부하조건일때에는 최초 3분간은 400펄스를 입력하고, 다음 2분간은 300펄스를 입력하며, 다음 1분간은 200펄스를 입력하므로써 정상조건일때와 동일하게 시간이 경과함에 따라 입력펄스를 점진적으로 줄여나간다.

이와 같이 제어하는 이유는 상기 정상조건일때와 동일하다.

다만 과부하조건일때는 정상조건일때보다 LEV(630)로의 입력펄스를 약간 크게하고 열림시간도 길게 설정하고 있는데, 이는 실외온도가 고온일때는 사이클온도가 설정치 이상으로 상승하여 과부하가 발생될 소지가 있으므로 사이클의 안정화를 이루기 위한 설정조건이다.

3 단계, 정상조건과 과부하조건에서 각 펄스수가 설정치까지 감소되면 공통적으로 실외온도와 실내기 가동대수와 가동되는 실내기의 운전용량을 종합적으로 감지하여 이에 따라 입력펄스를 조정한다.

상기 단계에서의 입력펄스를 조정하기 위한 조건은 표 1과 같다.

실외온도(TO)	5평 단독운전	7평 단독운전	조합운전
TO≥40℃	120펄스	130펄스	5+5평:100펄스5+7평:140펄스5+15평:130펄스
33℃≥TO≥40℃	130펄스	140펄스
28℃≥TO≥33℃	140펄스	150펄스
28℃≥TO	150펄스	160펄스

상기 표 1에서와 같이 여러조건에 의해 LEV(630)의 입력펄스가 조정되면 조정된 펄스수에 의해 약 1분간 진행되도록 한다.

한편, 상기 표에 의하면 실외온도가 높아질수록 입력펄스는 작게(LEV의 열림정도가 작아짐)하고 있는데, 이는 실외온도가 높으면 과부하조건이 되어 증발압(실애 열교환기내의 압력)과 실내냉기토출온도가 동반상승하게 되는데, 이 때 LEV(630)의 개도율을 줄이게 되면 실내기(5)측의 증발압과 실내토출온도는 내려가게 되므로 이를 근거한 제어조건이다.

반대로 실외온도가 낮아지면 LEV(630)를 많이 열어주어 실내기(5)로의 냉매유량을 증대시킴에 따라 압력 및 실내토출온도를 상승시킬 수 있게 된다.

4 단계, 이후 증발온도, 실내온도, LEV(630)의 열림정도를 일정시간 간격으로 체크하여 전자팽창밸브의 입력펄스를 감한다.

3 단계까지의 제어에 의해 운전이 되다가 1분이 경과되면 그 후 2분간은 증발온도, 실내온도, 전자팽창밸브의 열림정도를 종합적을 체크하여 그에 적절한 입력펄스를 전자팽창밸브에 입력하게 된다.

이후에도 2분간격마다 증발온도, 실내온도, LEV(630)의 열림정도를 체크하여 전자팽창밸브의 개도율을 계속적으로 조정해 나간다.

이와 같이 여러조건이 변화되더라도 그 조건에 맞도록 냉매량을 조절해주므로써 과부하 발생을 억제할 수 있으며, 실내기(5)와 실외기(6)의 사이클 균형 및 실내온도를 좀더 정확하게 조정할 수 있게 된다.

이상과 같은 본 발명은 기존의 모세관을 대신하여 냉매조절이 용이한 LEV를 채택함에 따라 외부의 변화조건에 따라 마이컴에 의해 냉매유량을 조절할 수 있으므로 기기에 무리가 가지 않으면서 효율적인 운전이 가능하게 된다.

Claims (2)

1. 운전이 시작되면 현재의 운전조건이 정상적인 조건인지 과부하 조건인지를 감지하는 단계와,

   감지결과에 따라 LEV의 초기 개도량을 조절하는 단계와,

   LEV의 개도량 조절후 설정시간동안 점진적으로 개도량을 감하는 단계와,

   정상조건과 과부하조건에서 각 펄스수가 설정치까지 감소되면 실외온도와 실내기 가동대수와 가동되는 실내기의 운전용량을 감지하여 이에 따라 입력펄스를 조정하는 단계와,

   이후 증발온도, 실내온도, LEV의 열림정도를 일정시간 간격으로 체크하여 LEV의 입력펄스를 가감하는 단계가 순차적으로 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기용 전자 팽창밸브의 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   LEV의 초기 개도량은 과부하 상태일때의 개도량이 정상상태의 개도량보다 큰 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기용 전자 팽창밸브의 제어방법.