KR20020035137A - 공기 조화기의 냉매 회로 - Google Patents

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Abstract

이 냉매 회로는 실외기(100) 내에 배치되는 어큐뮬레이터(105), 압축기(101), 4방 전환 밸브(102) 및 실외 열 교환기(103)를 포함하는 실외기 측 냉매 회로와, 실내기(200) 내에 배치되는 실내 열 교환기(201)를 액관 측 배관과 가스관 측 배관에 의해 접속하는 공기 조화기의 냉매 회로로서, 액관 측 배관(131)과 가스관 측 배관(132)을 바이패스하는 바이패스 회로를 설치하고, 이 바이패스 회로 상에 액상 냉매를 회수하는 리시버(121)를 설치하고, 또 이 리시버(121)의 전후에 액관 전동 밸브(128) 및 가스관 전동 밸브(129)를 설치하고 있다.

Description

공기 조화기의 냉매 회로 {REFRIGERANT CIRCUIT OF AIR CONDITIONER}
공기 조화기의 냉매 회로는 실외기 내에 배치되는 압축기, 4방 전환 밸브 및 실외 열 교환기와 실내기 내에 배치되는 실내 열 교환기를 냉매 배관에 의해서 접속하여 이루어지는 것이며, 냉매의 순환 경로를 구성한다.
이러한 공기 조화기의 냉매 회로에서는, 냉방 시에는 실외 열 교환기가 응축기로서 기능하고, 실내 열 교환기가 증발기로서 기능하도록 4방 전환 밸브에 의해 냉매순환방향이 제어된다. 이 때, 실외 열 교환기로 응축한 냉매액을 일시적으로 축적하는 고압 수액기(이하, 리시버라고 함)를 냉매 회로 내에 설치하고, 응축기로서 기능하는 실외 열 교환기 내의 냉매량과 증발기로서 기능하는 실내 열 교환기 내의 냉매량이 변화된 경우에 이 냉매량의 변화를 리시버에 의해서 흡수하도록 구성하는 경우가 있다.
실외기 측에서는, 통상 실외 열 교환기에 접속되는 액관 측 배관에 액관 폐쇄 밸브를 설치하고 4방 전환 밸브에 접속되는 가스관 측 배관에 가스관 폐쇄 밸브를 설치하여 액관 폐쇄 밸브와 실외 열 교환기 사이에 직렬로 리시버를 배치한다.
하나의 실외기에 대하여 복수의 실내기를 접속하는 멀티형 공기 조화기의 경우에는, 각 실내기에 냉매를 적절하게 분배하기 위하여 각 실내 열 교환기에 대응하여 전동 밸브 등으로 이루어지는 감압 회로를 설치하게 된다.
이와 같이 구성되는 공기 조화기의 냉매 회로에서는, 냉방 운전 시에는 각 실내 열 교환기에 대응하여 설치된 감압 회로에 의해 각 실내 열 교환기에 공급하는 냉매량을 적절한 양으로 제어할 수 있다. 또, 실외 열 교환기 내의 냉매량과 각 실내 열 교환기의 냉매량의 합이 변동된 경우에는 리시버에 의해서 냉매량을 조정하여 압축기 측에 되돌리도록 구성된다.
난방 시에는 실내 열 교환기가 응축기로서 기능하고 실외 열 교환기가 증발기로서 기능하도록 4방 전환 밸브를 제어하여 냉매를 순환시킨다. 이 때, 난방 시의 잉여 냉매를 리시버에 모으기 위하여 리시버와 실외 열 교환기 사이에 전동 밸브 등의 감압 회로를 설치할 필요가 있다. 이로 인하여, 각 실내 열 교환기에 대응하는 분배용 감압 회로의 전후에서의 차압이 작아져 실내 열 교환기내의 냉매의 흐름이 악화될 우려가 있다.
특히, 각 실내기가 빌딩 내의 상이한 층에 설치되어 있는 경우에는, 각 실내 열 교환기의 고저 차에 의한 고저 차 편류를 발생하고, 최하층의 실내 열 교환기에 냉매가 흐르지 않게 될 우려가 있다. 이것을 해소하기 위해서는 실외기의 리시버 출구에 설치된 감압 회로의 능력을 높여 분배용 감압 회로의 전후의 차압을 크게하는 것이 고려된다. 예를 들면, 리시버 출구의 감압 회로에서 이용되는 전동 밸브를 대구경으로 하는 것이 고려되지만, 고가인 부품을 이용하게 되어 비용의 저감을 도모하기 어려워진다.
본 발명에서는 멀티형 공기 조화기에서 복수의 실내기의 설치 장소에 고저 차가 있는 경우에도 냉매의 고저 차 편류를 적게 발생하고 비용 절감을 도모하는 것이 가능한 냉매 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 공기 조화기의 냉매 회로, 특히 실외기 내에 배치되는 압축기, 4방 전환 밸브 및 실외 열 교환기를 포함하는 실외기 측 냉매 회로와 실내기 내에 배치되는 실내 열 교환기를 액관 측 배관과 가스관 측 배관에 의해 접속하는 공기 조화기의 냉매 회로에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 개요구성도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예의 개요구성도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예의 개요구성도.
도 4는 본 발명의 제4 실시예의 개요구성도.
도 5는 본 발명의 제5 실시예의 개요구성도.
도 6은 본 발명의 제6 실시예의 개요구성도.
도 7은 본 발명의 제7 실시예의 개요구성도.
도 8은 본 발명의 제8 실시예의 개요구성도.
도 9는 본 발명의 제9 실시예의 개요구성도.
도 10은 실외 열 교환기의 개략설명도.
도 11은 실시예의 구성도.
도 12는 난방 운전 시의 제어 플로차트.
도 13은 난방 운전 시의 동작예를 나타내는 설명도.
도 14는 난방 운전 시의 동작예를 나타내는 설명도.
도 15는 난방 운전 시의 동작예를 나타내는 설명도.
도 16은 난방 운전 시의 동작예를 나타내는 설명도.
도 17은 냉방 운전 시의 제어플로차트.
도 18은 냉방 운전 시의 동작예를 나타내는 설명도.
도 19는 냉방 운전 시의 동작예를 나타내는 설명도.
도 20은 냉방 운전 시의 동작예를 나타내는 설명도.
도 21은 냉방 운전 시의 동작예를 나타내는 설명도.
도 22는 냉방 운전 시의 동작예를 나타내는 설명도.
도 23은 실외기 전동 밸브에 의한 목표 토출관 온도 제어의 플로차트.
도 24는 실외기 전동 밸브에 의한 목표 토출관 온도 제어의 플로차트.
도 25는 제어조건①의 플로차트.
도 26은 냉방 시 가목표 토출관 온도 산출의 플로차트.
도 27은 난방 시 가목표 토출관 온도 산출의 플로차트.
도 28은 목표 토출관 온도 산출의 플로차트.
도 29는 제어조건②의 플로차트.
본 발명에 따른 공기 조화기의 냉매 회로는 실외기 내에 배치되는 압축기, 4방 전환 밸브 및 실외 열 교환기를 포함하는 실외기 측 냉매 회로와 실내기 내에 배치되는 실내 열 교환기를 액관 측 배관과 가스관 측 배관에 의해 접속하는 공기 조화기의 냉매 회로로서, 액관 측 배관과 가스관 측 배관을 바이패스하는 바이패스 회로를 설치하고, 바이패스 회로 상에 액상 냉매를 회수하는 수액 회로를 설치하고 있다.
여기에서, 실외기 내에 배치되고, 실외기 측 냉매 회로와 실내 열 교환기 사이에 설치되는 액관 폐쇄 밸브 및 가스관 폐쇄 밸브를 추가로 구비하고, 바이패스 회로는 4방 전환 밸브와 가스관 폐쇄 밸브 사이의 가스관 측 배관과 실외 열 교환기와 액관 폐쇄 밸브 사이의 액관 측 배관 사이에 설치되고, 수액 회로는 바이패스 회로에 설치되어 액상 냉매를 회수하는 리시버와 리시버로부터 액관 측 배관에 접속하는 액관 측 접속관 및 가스관 측 배관에 접속하는 가스관 측 접속관에 설치되는 냉매 개폐 수단을 구비하는 구성으로 할 수 있다.
또, 냉매 개폐 수단은 냉매를 감압하는 것이 가능한 기능 부품으로 구성할 수 있으며, 구체적으로는 전동 밸브 또는 캐필러리(capillary)로 구성할 수 있다.
또한, 냉매 개폐 수단은 냉매 흐름의 차단이 가능한 기능 부품으로 구성할 수 있으며, 예를 들면, 전동 밸브, 전자(電磁) 밸브, 체크 밸브 중 어느 하나로 구성하는 것이 가능하다.
또, 냉매 개폐 수단은 냉매를 감압하는 기능과 냉매 흐름을 차단하는 기능을 구비한 것으로 구성할 수 있고, 전동 밸브 또는 캐필러리와 전자 밸브의 조합으로 구성할 수 있다.
또한, 4방 전환 밸브와 가스관 사이의 가스관 측 배관과 리시버 사이에 삽입되는 가스 제거 캐필러리를 추가로 구비하는 구성으로 할 수 있다.
또, 리시버의 가스관 측 접속관에 설치된 냉매 개폐 수단과, 4방 전환 밸브와 가스관 폐쇄 밸브 사이의 가스관 측 배관 사이에 삽입되는 보조 열 교환기를 추가로 구비하는 구성으로 할 수 있다.
이 때, 리시버의 가스관 측 접속관에 설치된 냉매 개폐 수단은 전동 밸브를 이용한 감압 회로로 하는 것이 바람직하다.
또, 보조 열 교환기는 실외 열 교환기의 하부에 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 실외 열 교환기는 액관 측에 위치하여 서브쿨(subcool) 열 교환기를 구비하고, 보조 열 교환기와 서브쿨 열 교환기가 인접하여 배치되는 구성으로 할 수 있고, 이 경우에는 보조 열 교환기는 서브쿨 열 교환기의 바람이 불어오는 쪽에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 실외기 측 냉매 회로와 실내 열 교환기 사이의 액관 측 배관에 감압 회로를 구비하는 구성으로 할 수 있고, 이 경우 감압 회로는 접속되는 복수의 실내기에 대응하여 설치되는 분압용(分壓用) 전동 밸브로 구성할 수 있다.
또, 이 감압 회로는 실외기 측 냉매 회로와 실내 열 교환기와의 사이에 배치되는 냉매 분기 유닛 내에 설치되는 구성으로 할 수 있다.
또 본 발명에서는 실외기 내에 배치되는 압축기, 4방 전환 밸브 및 실외 열 교환기를 포함하는 실외기 측 냉매 회로와, 실내기 내에 배치되어 액관 측 배관과 가스관 측 배관을 사이에 두고 상기 실외기 측 냉매 회로와 접속되는 실내 열 교환기와, 액관 측 배관과 가스관 측 배관을 바이패스하는 바이패스 회로 상에 배치되어 냉매 회로 상의 잉여 냉매를 회수하는 리시버와, 리시버로부터 상기 액관 측 배관에 접속하는 액관 측 접속관 및 가스관 측 배관에 접속하는 가스관 측 접속관에 배치되는 냉매 개폐 수단을 포함하는 냉매 회로를 구비하고, 냉매 개폐 수단의 개폐 제어를 행함에 따라 압축기의 토출관 온도를 소정치로 제어하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기를 제안한다.
여기에서, 리시버의 가스관 측 접속관에 설치된 냉매 개폐 수단은 전동 밸브를 이용한 감압 회로로 구성할 수 있다.
〔발명의 개요 구성〕
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 각 관점에서 고찰되는 실시예를 이하에 나타낸다.
〈제1 실시예: 바이패스 회로에 리시버를 배치함〉
도 1에 도시한 바와 같이, 실외기(100)에 분기 유닛(300A, 300B···)을 사이에 두고 복수의 실내기(200A, 200B···)를 접속하는 경우에 대해 고려한다.
실외기(100)는 압축기(101), 4방 전환 밸브(102), 실외 열 교환기(103), 어큐뮬레이터(105) 등을 구비하고 있다. 압축기(101)의 토출 측에는 토출관 온도를 검출하기 위한 토출관 서미스터(thermistor)(109)가 설치되어 있다. 또, 이 실외기(100)에는 외기 온도를 검출하기 위한 외기 서미스터(111)와, 실외 열 교환기(103)의 온도를 검출하기 위한 실외 열 교환 서미스터(112)가 설치되어 있다. 또, 외기를 흡입하고, 흡입한 외기와 실외 열 교환기(103) 내부에 흐르는 냉매의 사이에서 열 교환을 하기 위한 팬(106)과, 팬(106)을 회전 구동하기 위한 팬모터(104)가 설치되어 있다.
실외기(100)로부터 실내기 측에 냉매 배관을 도출하기 때문에, 실외기(100)에는 실외 열 교환기(103)에 접속된 액관 접속 포트(114)와, 4방 전환 밸브(102)에 접속된 가스관 접속 포트(115)가 설치되어 있다. 그리고, 각 접속 포트 내측에는 액관 폐쇄 밸브(116) 및 가스관 폐쇄 밸브(117)를 구비하고 있다.
이 실외기(100)에는 냉방 운전 시에 응축기로서 기능하는 실외 열 교환기(103)로부터의 잉여 냉매액을 일시적으로 축적하는 리시버(121)가 설치되어 있다. 리시버(121)는 액관 측 접속관(122)과 가스관 측 접속관(123)을 구비하고 있다. 액관 측 접속관(122)은 실외 열 교환기(103)와 액관 폐쇄 밸브(116) 사이의 액관 측 배관부(131)에 접속되어 있고, 가스관 측 접속관(123)은 4방 전환 밸브(102)와 가스관 폐쇄 밸브(117) 사이의 가스관 측 배관부(132)에 접속되어 있다.
실외기(100)의 액관 접속 포트(114)와 가스관 접속 포트(115)에는 복수의 분기 유닛(300A, 300B··)이 접속되어 있다. 각 분기 유닛(300A, 300B···)은 각각 동일한 구성이기 때문에, 분기 유닛(300A)에 대해 설명하고, 다른 것에 대한 설명을 생략한다.
분기 유닛(300A)은 실외기(100)의 액관 접속 포트(114)에 접속되는 실외 측 액관 접속 포트(301)와, 실외기(100)의 가스관 접속 포트(115)에 접속되는 실외 측 가스관 접속 포트(303)를 구비하고 있다. 분기 유닛(300A)은 실외 측 액관 접속 포트(301)의 내부에서 분기되는 액관 측 분기로를 구비하고 있고, 그 선단에는 접속되는 실내기 수의 실내 측 액관 접속 포트(302)가 설치되어 있다. 또, 실외 측 가스관 접속 포트(303)의 내부에서 분기되는 가스관 측 분기로를 구비하고 있고, 그 선단에는 접속되는 실내기 수의 실내측 가스관 접속 포트(304)가 설치되어 있다. 여기서는 접속되는 실내기를 3대로 하고, 실내 측 액관 접속 포트(302A, 302B, 302C) 및 실내 측 가스관 접속 포트(304A, 304B, 304C)가 설치되는 것으로 한다.
분기 유닛(300A) 내의 실외 측 액관 접속 포트(301)로부터 각 실내 측 액관 접속 포트(302A∼302C)에 이르는 분기로 중에는 내부를 통과하는 냉매 압력을 감압하기 위한 전동 밸브(305A∼305C)와, 내부를 통과하는 냉매 온도를 검출하기 위한 액관 서미스터(306A∼306C)가 각각 설치되어 있다. 또, 분기 유닛(300A) 내의 실외 측 가스관 접속 포트(303)로부터 각 실내 측 가스관 접속 포트(304A∼304C)에 이르는 분기로 중에는 내부를 통과하는 냉매 온도를 검출하는 가스관 서미스터(307A∼307C)가 각각 설치되어 있다.
각 분기 유닛(300A, 300B···)에는 각각 복수의 실내기(200)가 접속된다. 여기서는 각 분기 유닛(300A, 300B···)에 접속 가능한 실내기 수는 3대이며, 분기 유닛(300A)에는 실내기(200A∼200C)가 접속되고, 분기 유닛(300B)에는 실내기(200D∼200F)가 접속되는 것으로 한다. 각 실내기(200A∼200F)는 각각 멀티(multi) 기구용 실내기, 페어(pair) 기구용 실내기 모두 사용가능하고, 여기서는 실내기(200A)로서 페어 기구용 실내기를 이용하는 경우에 대해 설명한다.
실내기(200A)는 실내 열 교환기(201)를 구비하고 있고, 이 실내 열교환기(201)에 접속되는 냉매 배관은 액관 접속 포트(204) 및 가스관 접속 포트(205)를 사이에 두고 실외기 측에 도출된다. 또, 이 실내기(200A)는 실내 온도를 검출하기 위한 실온 서미스터(202)와, 실내 열 교환기(201)의 온도를 검출하기 위한 실내 열 교환 서미스터(203)를 구비하고 있다.
또, 분기 유닛(300A, 300B)에 접속되는 실내기로서, 멀티 기구용 실내기를 이용하는 경우에는 액관 측 배관부에 내부를 흐르는 냉매의 온도를 검출하기 위한 액관 서미스터가 설치되어 있는 경우가 있고, 이 경우에는 분기 유닛(300A, 300B) 내의 액관 서미스터를 생략하는 것도 가능하다.
또, 리시버(121)의 가스관 측 접속관(123)은 4방 전환 밸브(102)와 어큐뮬레이터(105) 사이의 가스관부에 접속하도록 구성하는 것도 가능하다.
이 실시예에서는 실외기(100)의 액관 폐쇄 밸브(116)와 가스관 폐쇄 밸브(117)를 연결하는 바이패스 회로 내에 리시버(121)가 형성되어 있으며, 잉여 냉매를 이 리시버(121)에 의해서 회수하는 것이 가능하게 됨과 동시에, 난방 운전 시에 있어 분기 유닛(300A, 300B···) 내의 각 전동 밸브(305A∼305C, 305D∼305F···)에 의해서 냉매를 분배하는 경우에도 실내기의 설치 장소에 따른 고저 차 편류를 적게 발생하고, 실외기(100) 내의 냉매 주 회로에 대구경의 전동 밸브를 설치할 필요가 없어진다.
〈제2 실시예: 리시버의 전후에 감압 회로를 설치함〉
제1 실시예에 있어서, 리시버(121)의 액관 측 접속관(122) 및 가스관 측 접속관(123)에 감압 회로를 설치하는 것을 고려한다.
예를 들면, 도 2에 도시한 바와 같이, 리시버(121)의 액관 측 접속관(122) 및 가스관 측 접속관(123)에 각각 감압용 캐필러리(124, 125)를 각각 장착한다. 이 캐필러리(124, 125) 대신 감압용 전동 밸브를 각각 설치하는 것도 가능하다.
이와 같이 구성함으로써, 리시버(121) 내로 잉여 냉매를 원활히 회수할 수 있다.
〈제3 실시예: 리시버의 전후에 냉매 흐름을 차단하는 기능 부품을 설치함〉
제1 실시예에 있어서, 리시버(121)의 액관 측 접속관(122) 및 가스관 측 접속관(123)에 냉매 흐름을 차단하는 기능 부품을 설치하는 것을 고려한다. 냉매 흐름을 차단하는 기능 부품으로서, 전동 밸브, 전자 밸브, 체크 밸브 등이 고려된다. 여기서는 도 3에 도시한 바와 같이, 리시버(121)의 액관 측 접속관(122) 및 가스관 측 접속관(123)에 각각 냉매 폐쇄용 전자 밸브(126, 127)를 장착한 경우를 나타낸다.
이와 같이 구성함으로써, 잉여 냉매를 확실하게 리시버(121) 내에 회수할 수 있음과 동시에, 분기 유닛(300A, 300B···) 내의 각 전동 밸브에 의한 냉매를 적정하게 분배하는 것이 가능하고, 고저 차 편류의 발생을 방지할 수 있다.
〈제4 실시예: 리시버의 전후에 감압 기능과 냉매 차단 기능을 가지는 기능 부품을 설치함〉
제1 실시예에 있어서, 리시버(121)의 액관 측 접속관(122) 및 가스관 측 접속관(123)에 감압 기능과 냉매 차단 기능을 가지는 기능 부품을 설치하는 것이 고려된다. 이러한 기능 부품으로는 감압 기능과 차단 기능을 구비한 전동 밸브, 또는 캐필러리와 전자 밸브를 조합하여 이용하는 것 등이 고려된다.
도 4에서는 리시버(121)의 액관 측 접속관(122)에 액관 전동 밸브(EVL)(128)를 설치하고, 리시버(121)의 가스관 측 접속관(123)에 가스관 전동 밸브(EVG(129)를 설치하고 있다.
이와 같이 구성함으로써, 실외기(100)의 주 회로 내에 대구경의 감압용 전동 밸브를 설치하지 않고, 난방 운전 시의 냉매를 적절하게 분배하는 것이 가능하게 된다. 또, 주 회로 상에 주 감압 회로를 필요로 하지 않기 때문에, 각 실내 열 교환기(201)에 접속되어 있는 분기 유닛(300A, 300B···) 내의 전동 밸브(305A∼305C, 305D∼305F···)의 전후의 차압을 크게 확보할 수 있어 고저 차 편류의 발생을 방지하는 것이 가능하게 된다. 또한, 냉방 운전 시의 실외 열 교환기(103)의 SC 제어와, 압축기(101)의 흡입 과열도(過熱度) 제어를 동시에 제어하는 것이 가능하게 되어 냉동 사이클의 제어를 최적화하고, 신뢰성의 확보, COP의 향상, 운전가능 범위의 확대 등의 효과가 있다.
〈제5 실시예: 리시버와 가스관 측 배관에 가스 제거 캐필러리를 설치함〉
제3 실시예 및 제4 실시예에 있어서, 리시버(121)와 가스관 측 배관부(132) 사이에 가스 제거용 캐필러리를 설치하는 것을 고려한다. 이 경우, 도 5에 도시한 바와 같이, 4방 전환 밸브(102)와 가스 폐쇄 밸브(117) 사이의 가스관 측 배관부(132)를 향해서, 리시버(121)로부터 가스 상태의 냉매를 회수하기 위한 가스 제거 캐필러리(130)를 설치할 수 있다.
종래의 냉매 회로에서는 펌프다운 운전 시의 냉매 회수 기능을 높이기 위하여, 항상 저압 배관이 되는 4방 전환 밸브와 어큐뮬레이터 사이의 배관에 가스 제거 캐필러리가 설치되지만, 이 경우는 통상 운전(냉방 운전·난방 운전) 시에 있어, 고압 측으로부터 저압 측으로 냉매가 흐르는 상태가 되기 때문에, 통상 운전 시의 효율 감소를 초래하는 결과가 된다. 또, 난방 운전 시의 잉여 냉매를 리시버에 의해 처리하는 경우에, 가스 제거 캐필러리가 항상 저압 배관에 접속되어 있기 때문에 캐필러리의 유량 특성을 작게 해야 하고, 그 결과 펌프다운 운전 시의 냉매회수 효율을 향상시키는 것이 곤란하게 된다.
이 제5 실시예의 구성에 의하면, 펌프다운 운전 시에 있어, 리시버(121) 내의 가스 냉매는 가스 제거 캐필러리(130)를 사이에 두고 어큐뮬레이터 흡입 측에 되돌릴 수 있어, 액상 냉매를 리시버(121)에 모으기 쉽게 하는 것이 가능하고, 또한 통상 운전 시에 있어 액관 전동 밸브(128)를 폐쇄함으로써 냉방 운전 시에 가스 제거 캐필러리(130)로부터의 냉매 흐름을 차단할 수 있고, 또 난방 운전 시에 있어 리시버(121) 내를 고압으로 유지할 수 있어, 액관 전동 밸브(128)로부터의 냉매의 역류를 방지할 수 있고, 난방 운전 시의 잉여 냉매 처리를 가능하게 한다.
〈제6 실시예: 가스관 측 접속관에 보조 열 교환기를 설치함〉
전술한 실시예에 있어서, 리시버(121)의 가스관 측 접속관(123)에 보조 열 교환기를 설치하는 것을 고려한다. 이 경우의 예를 도 6에 나타낸다.
도 6에서는 리시버(121)의 가스관 측 접속관(123)에 감압 기능과 냉매 차단 기능을 구비한 가스관 전동 밸브(129)를 설치하고 있다. 이 가스관 전동 밸브(129)와 가스관 측 배관부(132)의 접속부 사이에는 보조 열 교환기(133)를 설치하고 있다.
제1∼제5 실시예의 냉매 회로를 이용하여 냉방 운전을 행할 때에, 리시버로부터 잉여 냉매를 배출하는 경우에는 어큐뮬레이터의 액이 급격하게 돌아오는 것을 방지하기 위해서 냉매 배출 속도를 제한해야 하지만, 이러한 보조 열 교환기(133)를 설치함으로써, 이 보조 열 교환기(133)에 의해 액상 냉매가 증발하기 때문에, 어큐뮬레이터로 액이 급격하게 돌아오지 않고 냉매 배출 속도를 높이는 것이 가능하게 된다. 또, 난방 운전 시에는 보조 열 교환기(133)가 응축기로서 기능하기 때문에 리시버(121)에 잉여 냉매를 축적하는 속도를 높이는 것이 가능하게 된다.
또, 리시버(121)에 접속되는 액관 전동 밸브(128) 및 가스관 전동 밸브(129)를 설치하고, 가스관 전동 밸브(129)와 가스관 배관부(132) 사이에 보조 열 교환기(133)를 설치함으로써, 냉방 운전 시의 실외 열 교환기(103) 출구(액관 배관부(131)의 냉매 상태를 제어하는 것이 가능하게 된다. 이로 인하여, 토출관 온도가 높은 경우에는 냉각을 위해 리시버(121)로부터의 냉매 배출량을 크게 하고, 어큐뮬레이터(105)에 액상 냉매가 있는 경우에는 리시버(121)로부터의 냉매 배출량을 줄임으로써 토출관 온도를 제어하는 것이 가능하게 된다. 또, 난방 운전 시의 잉여 냉매를 축적하는 속도를 조정하는 것이 가능하게 되고, 보조 열 교환기(133)의 응축 능력이 가변적이므로, 난방 과부하 운전 등의 고압이 상승하기 쉬운 조건 하에서는 가스관 전동 밸브(129)의 개방도를 크게 함으로써 보조 열 교환기(133)의 응축 능력을 크게 하여, 고압 저하에 기여할 수 있다.
〈제7 실시예: 보조 열 교환기를 실외 열 교환기의 하부에 배치함〉
제6 실시예와 같이, 리시버(121)의 가스관 측 접속관(123)에 보조 열 교환기(133)를 배치하는 경우에, 이 보조 열 교환기(133)를 실외 열 교환기(103) 내에 설치하고, 또한 실외 열 교환기(103)의 최하부에 배치하는 것을 고려한다. 이 제7 실시예를 도 7에 나타낸다.
도 7에서는 리시버(121)의 가스관 측 접속관(123)에 접속되는 보조 열 교환기(133)를 실외 열 교환기(103) 내에 설치하고, 또한 실외 열 교환기(103)의 최하부에 배치하고 있다.
외기 온도가 낮은 경우의 난방 운전 시에 있어, 제상 운전 후의 응축수가 실외기(100)의 바닥 프레임에 재빙결되고 실외 열 교환기(103)로까지 발달하여, 운전성능의 저하를 초래할 우려가 있다. 이 제7 실시예와 같이, 보조 열 교환기(133)를 실외 열 교환기(103)의 최하부에 배치함으로써 외기 온도가 낮은 경우의 난방 운전 시에 있어 보조 열 교환기(133) 내를 흐르는 냉매에 의해, 응축수의 재빙결을 방지할 수 있어, 실외 열 교환기(103)의 성능저하를 방지하는 것이 가능하게 된다.
〈제8 실시예: 보조 열 교환기를 서브쿨 열 교환기와 인접하여 배치함〉
실외 열 교환기의 액관 측에 위치하여 서브쿨 열 교환기가 배치되는 경우를 고려한다. 이 서브쿨 열 교환기는 냉방 시에 있어 실외 열 교환기 출구로부터의 냉매를 과냉각 상태로 하기 위한 것이다. 제7 실시예에서의 보조 열 교환기를 실외 열 교환기 내에 배치하고, 또한 서브쿨 열 교환기와 인접 배치하는 경우에 대해 도 8에 따라 고찰한다.
실외 열 교환기(103)의 하부에 위치하여 서브쿨 열 교환기(134)를 배치하고,또 그 하부로서 실외 열 교환기(103)의 최하층에 위치하여 보조 열 교환기(133)를 배치한다.
이러한 구성에서는 보조 열 교환기(133)의 증발 능력에 의해, 인접 배치된 서브쿨 열 교환기(134)에 의한 냉각 능력을 증가시킬 수 있어, 실외 열 교환기(103) 출구의 냉매의 과냉각도를 크게 할 수 있다.
〈제9 실시예: 보조 열 교환기를 서브쿨 열 교환기의 바람이 불어오는 쪽에 배치함〉
제8 실시예에 있어서, 보조 열 교환기의 냉각관을 서브쿨 열 교환기의 냉각관의 바람이 불어오는 쪽에 배치하는 것에 대하여 고찰한다.
실외 열 교환기(103)는 예를 들면, 도 10에 도시한 바와 같이, 한 쪽 단부에서 되접혀진 복수의 냉각관(171)과, 냉각관(171)을 삽입 통과하기 위한 삽입공이 형성된 금속제의 판형 부재로 되는 복수의 방열 핀(172)을 구비하고 있다. 각 냉각관(171)의 양단에는 분배기(173, 174)가 형성되어 있으며, 증발기로서 기능하는 경우에는 한 쪽이 냉매 입구가 되고, 응축기로서 기능하는 경우에는 다른 쪽이 냉매 입구로서 기능한다.
이러한 실외 열 교환기(103) 중, 하단 부분만을 확대한 측면도를 도 9에 나타낸다. 여기에서, 실외 열 교환기(103)의 측면에는 냉각관(171)의 양단부를 지지하는 관판(pipe plate)(175)이 설치되어 있다. 이 관판(175)은 방열핀(172)과 대략 동일한 형상으로 구성되어 있고, 냉각관(171)이 삽입 통과되는 삽입공(176)이 형성되어 있다. 각 삽입공(176)에는 분배기(173, 174) 사이에 배치되는냉각관(171)이 삽입 통과된다.
실외 열 교환기(103)의 분배기(174)가 4방 전환 밸브(102) 측에 접속되고, 분배기(173)가 서브쿨 열 교환기(134) 측에 접속되는 것으로 한다. 서브쿨 열 교환기(134)는 한 쪽 단부가 분배기(173)에 접속되고, 다른 쪽의 단부가 액 폐쇄 밸브(116) 측에 접속되는 SC 냉각관(177)을 구비한다. 또, 보조 열 교환기(133)는 한 쪽 단부가 가스관 측 전동 밸브(129)에 접속되고, 다른 쪽의 단부가 가스관 측 배관부(132)에 접속되는 보조 냉각관(178)을 구비하게 된다.
여기에서, 팬(106)에 의한 풍의 방향을 도 9의 화살표 A(도 9 우측에서 좌측 방향)이라고 하면, SC 냉각관(177)을 바람이 불어가는 쪽(도 9 좌측), 보조 냉각관(178)을 바람이 불어오는 쪽(도 9 우측)이 되도록 배치한다.
이러한 구성으로 함으로써, SC 냉각관(177), 방열핀(172), 보조 냉각관(178)의 열 전도에 의한 열 교환 뿐 아니라, 팬(106)에 의해서 생긴 공기류 중에 방열한 열량을 이용할 수 있어, 서브쿨 열 교환기(134)의 효율을 높여, 실외 열 교환기(103) 하부에서의 재빙결을 방지할 수 있다.
〔바람직한 실시예〕
전술한 제1 실시예∼제8 실시예를 적당히 조합시킴에 따라 큰 효과를 얻을 것이 기대되며, 이들 실시예를 조합한 바람직한 실시예에 대해 이하에 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예를 도 11에 나타낸다.
실외기(100)는 압축기(101), 4방 전환 밸브(102), 실외 열 교환기(103), 어큐뮬레이터(105) 등을 구비하는 실외기 측 냉매 회로를 구비하고 있다.압축기(101)의 토출 측에는 토출 압력의 이상 상승을 검출하기 위한 토출 측 압력 보호 스위치(108)가 설치되고, 압축기(101)의 흡입 측에는 흡입 압력을 검출하기 위한 흡입 측 압력 센서(110)가 설치되어 있다.
또, 압축기(101)의 토출 측에는 냉매 중에 포함되는 윤활유를 분리하여 어큐뮬레이터(105) 측에 돌려보내기 위한 오일 분리기(107)가 설치되어 있다. 이 오일 분리기(107)에는 압축기(101)의 토출 측 온도를 검출하기 위한 토출관 서미스터(109)가 장착되어 있다.
오일 분리기(107)의 출구 측과 어큐뮬레이터(105)의 입구 측을 접속하는 토출-흡입 바이패스에는 토출 압력 및 흡입 압력을 조정하기 위한 토출-흡입 캐필러리(141) 및 용량 제어용 토출-흡입 전동 밸브(EVP)(142)가 설치되어 있다. 또, 실외기(100)에는 외기 온도를 검출하기 위한 외기 서미스터(111)와, 실외 열 교환기(103)의 온도를 검출하기 위한 실외 열 교환 서미스터(112)를 구비하고 있다. 또, 외기를 흡입하고, 흡입한 외기와 실외 열 교환기(103) 내부에 흐르는 냉매의 사이에서 열 교환을 하기 위한 팬(106)과, 팬(106)을 회전 구동하기 위한 팬 모터(104)가 설치되어 있다.
실외기(100)로부터 실내기 측으로 냉매 배관을 도출하기 위하여, 실외기(100)는 실외 열 교환기(103)에 접속된 액관 접속 포트(114)와, 4방 전환 밸브(102)에 접속된 가스관 접속 포트(115)를 구비하고 있고, 각 접속 포트 내측에는 액관 폐쇄 밸브(116) 및 가스관 폐쇄 밸브(117)가 설치되어 있다.
이 실외기(100)에는 냉방 운전 시에 응축기로서 기능하는 실외 열교환기(103)로부터의 잉여 냉매액을 일시적으로 축적하는 리시버(121)가 설치되어 있다. 리시버(121)는 액관 측 접속관(122)과 가스관 측 접속관(123)을 구비하고 있고, 액관 측 접속관(122)은 실외 열 교환기(103)와 액관 폐쇄 밸브(116) 사이의 액관 측 배관부(131)에 접속되고, 가스관 측 접속관(123)은 4방 전환 밸브(102)와 가스관 폐쇄 밸브(117) 사이의 가스관 측 배관부(132)에 접속되어 있다.
리시버(121)의 액관 측 접속관(122)에는 감압 기능과 냉매 차단 기능을 가지는 액관 전동 밸브(EVL)(128)가 설치되고, 가스관 측 접속관(123)에는 가스관 전동 밸브(EVG)(129)가 설치되어 있다.
가스관 전동 밸브(129)와 가스관 측 배관부(132)의 접속부 사이에는 보조 열 교환기(133)가 설치되어 있다. 이 보조 열 교환기(133)는 도 9에 도시한 바와 같이, 실외 열 교환기(103)의 최하부에 보조 냉각관(178)을 배치함으로써 구성된다. 실외 열 교환기(103)의 액관 측 출구에는 서브쿨 열 교환기(134)가 배치되어 있다. 이 서브쿨 열 교환기(134)는 도 9에 도시한 바와 같이, 보조 열 교환기(133)의 보조 냉각관(178)의 바람이 불어가는 쪽에 위치하여 SC 냉각관(177)을 배치함으로써, 보조 열 교환기(133)와 인접하여 배치된 구성으로 할 수 있다.
4방 전환 밸브(102)와 가스 폐쇄 밸브(117) 사이의 가스관 측 배관부(132)를 향해서, 리시버(121)로부터 가스 상태의 냉매를 회수하기 위한 가스 제거 캐필러리(130)가 설치된다.
실외기(100)의 액관 접속 포트(114)와 가스관 접속 포트(115)에는 복수의 분기 유닛(300A, 300B···)이 접속되어 있다. 각 분기 유닛(300A, 300B···)은각각 동일한 구성이기 때문에, 분기 유닛(300A)에 대해 설명하고, 다른 것에 대한 설명을 생략한다.
분기 유닛(300A)은 실외기(100)의 액관 접속 포트(114)에 접속되는 실외 측 액관 접속 포트(301)와, 실외기(100)의 가스관 접속 포트(115)에 접속되는 실외 측 가스관 접속 포트(303)를 구비하고 있다. 분기 유닛(300A)은 실외 측 액관 접속 포트(301)의 내부에서 분기되는 액관 측 분기로를 구비하고 있고, 그 선단에는 접속되는 실내기 수의 실내 측 액관 접속 포트(302)가 설치되어 있다. 또, 실외 측 가스관 접속 포트(303)의 내부에서 분기되는 가스관 측 분기로를 구비하고 있고, 그 선단에는 접속되는 실내기 수의 실내 측 가스관 접속 포트(304)가 설치되어 있다. 여기서는 접속되는 실내기를 3대로 하고, 실내 측 액관 접속 포트(302A, 302B, 302C) 및 실내 측 가스관 접속 포트(304A, 304B, 304C)가 설치되는 것으로 한다. 또, 실외 측 액관 접속 포트(301)와 실외 측 가스관 접속 포트(303) 사이에는 바이패스용 전동 밸브(308)가 설치되어 있다.
분기 유닛(300A) 내의 실외 측 액관 접속 포트(301)로부터 각 실내 측 액관 접속 포트(302A∼302C)에 이르는 분기로 중에는 내부를 통과하는 냉매 압력을 감압하기 위한 전동 밸브(305A∼305C)와, 내부를 통과하는 냉매 온도를 검출하기 위한 액관 서미스터(306A∼306C)가 각각 설치되어 있다. 또, 분기 유닛(300A) 내의 실외 측 가스관 접속 포트(303)로부터 각 실내 측 가스관 접속 포트(304A∼304C)에 이르는 분기로 중에는 내부를 통과하는 냉매 온도를 검출하는 가스관 서미스터(307A∼307C)가 각각 설치되어 있다.
각 분기 유닛(300A, 300B···)에는 각각 복수의 실내기(200)가 접속된다. 도시한 것은 각 분기 유닛(300A, 300B···)에 접속 가능한 실내기수가 3대이며, 분기 유닛(300A)에는 실내기(200A∼200C)가 접속되고, 분기 유닛(300B)에는 실내기(200D∼200F)가 접속되는 것으로 한다. 각 실내기(200A∼200F)는 각각 멀티 기구용 실내기, 페어 기구용 실내기 모두 사용가능하고, 여기서는 실내기(200A)로서 페어 기구용 실내기를 이용하는 경우에 대해 설명한다.
실내기(200A)는 실내 열 교환기(201)를 구비하고 있고, 이 실내 열 교환기(201)에 접속되는 냉매 배관은 액관 접속 포트(204) 및 가스관 접속 포트(205)를 사이에 두고 실외기 측에 도출된다. 또, 이 실내기(200A)에는 실내 온도를 검출하기 위한 실온 서미스터(202)와, 실내 열 교환기(201)의 온도를 검출하기 위한 실내 열교환 서미스터(203)를 구비하고 있다.
또, 분기 유닛(300A, 300B)에 접속되는 실내기로서, 멀티 기구용 실내기를 이용하는 경우에는 액관 측 배관부에 내부를 흐르는 냉매의 온도를 검출하기 위한 액관 서미스터가 설치되어 있는 경우가 있고, 이 경우에는 분기 유닛(300A, 300B) 내의 액관 서미스터를 생략하는 것도 가능하다.
〔냉매 회로의 제어방식〕
전술한 냉매 회로에서, 토출-흡입 바이패스 전동 밸브(142)는 실내기 측 냉매 용량이 적은 경우(운전 대수가 적은 경우나 운전하고 있는 실내기의 실내 열 교환기의 용량이 작은 경우 등)에 개방도를 크게 하고, 난방 운전 시에는 토출 압력이 상승하는 것을 방지하고, 냉방 운전 시에는 저압 측 배관이 동결되는 것을 방지한다.
또, 액관 전동 밸브(128)는 난방 운전 시에는 가스관 전동 밸브(129)가 열려 있는 상태로 리시버(121)에 잉여 냉매가 있는 경우에 개폐 제어됨으로써 시스템 전체의 제어를 행하고, 냉방 운전 시에는 잉여 냉매의 유무를 판별하여 실외기 SC 제어에서의 잉여 냉매의 제어를 행한다.
또한, 가스관 전동 밸브(129)는 난방 운전 시에는 잉여 냉매 처리가 필요한 경우에 소정의 개방도로 개방함으로써 리시버(121) 내에 잉여 냉매를 축적하고, 냉방 운전 시에는 액관 전동 밸브(128)가 열려 있는 상태로 리시버(121) 내에 잉여 냉매가 있는 경우에 개폐 제어됨으로써 시스템 전체의 제어를 행한다.
〈난방 운전 시의 제어〉
난방 운전 시의 동작예를 도 12에 나타낸다.
도 12에 있어서, 단계 S1에서는 냉매 회로 상에 잉여 냉매가 없고, 또한 용량을 제어할 필요가 없는 상태인지 여부를 판별한다. 냉매 회로 상에 잉여 냉매가 없고, 또한 용량을 제어할 필요가 없다고 판단한 경우에는 단계 S2로 이행한다. 단계 S2에서는 토출-흡입 바이패스 전동 밸브(142)를 완전 폐쇄 상태, 액관 전동 밸브(128)를 완전 개방 상태, 가스관 전동 밸브(129)를 완전 폐쇄 상태로 한다.
이러한 냉매 회로 상에 잉여 냉매가 없고 용량 제어의 필요도 없는 상태는 도 13에 도시한 바와 같이, 접속된 실내기(200A∼200F)가 모두 운전 중에 있는 경우를 고려한다.
이 경우, 실외 열 교환기(103)는 증발기로서 기능하고 있고 각 실내기의 실내 열 교환기(201)는 응축기로서 기능하고 있다. 분기 유닛(300A, 300B) 내에 있는 전동 밸브(305A∼305C, 305D∼305F)는 각각 각 실내기의 설정에 따른 개방도로 제어되고, 각 실내 열 교환기(201)로 냉매를 분배하도록 구성되어 있다. 바이패스용 전동 밸브(308)는 여기서는 완전 폐쇄 상태로 되어 있다.
따라서, 분기 유닛(300A, 300B) 내에 배치되어 있는 전동 밸브(305A∼305C, 305D∼305F)에 의해, 각 실내 열 교환기(201)로 냉매가 적절하게 분배된다. 또, 회로 상에 잉여 냉매가 발생하지 않기 때문에, 리시버(121)는 기능하지 않고 있는 상태로 되어 있고, 토출-흡입 바이패스 전동 밸브(142), 액관 전동 밸브(128), 가스관 전동 밸브(129)는 모두 제어에 이용되지 않는다.
단계 S3에서는 냉매 회로 상에 잉여 냉매가 있고, 또한 용량을 제어할 필요가 없는 상태인지 여부를 판별한다. 냉매 회로 상에 잉여 냉매가 있고, 또한 용량을 제어할 필요가 없는 상태라고 판단한 경우에는 단계 S4로 이행한다. 단계 S4에서는 토출-흡입 바이패스 전동 밸브(142)를 완전 폐쇄 상태, 가스관 전동 밸브(129)를 고정 개방도로 하고, 액관 전동 밸브(128)를 목표 토출관 온도에 대응하여 제어한다.
예를 들면, 도 14에 도시한 바와 같이, 분기 유닛(300A)에 접속되어 있는 실내기(200A∼200C)만 운전을 행하고 있는 경우, 실외기(100)의 능력에 의한 잉여 냉매가 발생하는 것이 고려된다. 이 경우, 가스관 전동 밸브(129)를 고정 개방도로 개방함으로써 보조 열 교환기(133)로 응축된 냉매를 리시버(121)에 도입하여 모을 수 있다. 가스관 전동 밸브(129)를 통과하는 냉매는 보조 열 교환기(133)에서 응축되어 있기 때문에, 그 온도는 일반적인 전동 밸브의 내열 온도를 넘는 일이 없고, 가스관 전동 밸브(129)로서 저가인 것을 선택하는 것이 가능하게 된다. 또, 액관 전동 밸브(128)의 개방도를 목표 토출관 온도에 대응하여 제어함으로써, 리시버(121) 내의 잉여 냉매를 조정하여 흡입 과열도를 제어함으로써 시스템 전체의 제어로 할 수 있다.
단계 S5에서는 냉매 회로 상에 잉여 냉매가 있고, 또한 용량을 제어할 필요가 있는 상태인지 여부를 판별한다. 예를 들면, 냉매 회로 상에 잉여 냉매가 존재하고, 또한 압축기(101)의 운전 주파수가 하한 주파수가 되어도 피크컷(peak-cut) 제어가 서스펜딩(suspending; 垂下) 영역인 경우에는 잉여 냉매가 있고 또한 용량을 제어할 필요가 있다라고 판단하여 단계 S6으로 이행한다.
단계 S6에서는 토출-흡입 바이패스 전동 밸브(142)를 완전 폐쇄 상태인 채로, 피크컷 제어에서의 무변화 영역에서 안정되도록 가스관 전동 밸브(129)의 개방도를 제어한다. 또, 액관 전동 밸브(128)의 개방도를 목표 토출관 온도에 대응하여 제어한다.
예를 들면, 도 15에 도시한 바와 같이, 분기 유닛(300A, 300B)에 접속되어 있는 실내기(200) 중 실내기(200C)만 운전되고 있고, 또한 이 실내기(200C)가 대용량의 실내기인 경우에 이러한 운전 상태가 될 가능성이 있다.
이 경우에, 가스관 전동 밸브(129)를 개방함으로써 보조 열 교환기(133)의 응축 능력을 높여 피크컷 제어의 무변화 영역에서 안정되도록 가스관 전동 밸브(129)의 개방도를 제어한다. 이에 따라, 보조 열 교환기(133)를 사이에 두고응축된 냉매를 리시버(121)에 도입하고, 잉여 냉매를 리시버(121) 내에 모으는 동시에, 고압 측 냉매 용량을 안정시켜, 압축기(101)의 주파수 제어를 피크컷 제어의 무변화 영역에서 안정시킨다. 또, 가스관 전동 밸브(129)가 열려 있기 때문에, 시스템 전체의 제어(흡입 과열도 제어)는 액관 전동 밸브(128)의 개방도를 목표 토출관 온도에 대응한 제어로 함으로써 리시버(121) 내의 잉여 냉매를 조정함으로써 행하여진다.
단계 S7에서는 가스관 전동 밸브(129)가 완전 개방이더라도 또한 피크컷 제어의 서스펜딩 영역인지 여부를 판별한다. 압축기(101)의 운전 주파수가 하한 주파수로 되어도 피크컷 제어가 서스펜딩 영역인 경우로서, 가스관 전동 밸브(129)가 완전 개방이더라도 또 피크컷 제어의 서스펜딩 영역인 경우에는 단계 S8로 이행한다.
단계 S8에서는 압축기(101)의 주파수 제어가 피크컷 제어의 무변화 영역에서 안정하도록, 토출-흡입 바이패스 전동 밸브(142)의 개방도를 제어한다. 이 때, 가스관 전동 밸브(129)는 완전 개방 상태이며, 액관 전동 밸브(128)는 목표 토출관 온도에 대응하여 개방도를 제어한다.
예를 들면, 도 16에 도시한 바와 같이, 분기 유닛(300A, 300B)에 접속되어 있는 실내기(200)중 실내기(200C)만 운전되고 있고, 또한 이 실내기(200C)의 용량이 작은 경우에는 가스관 전동 밸브(129)를 완전 개방으로 하고 있음에도 불구하고, 피크컷 제어가 서스펜딩 영역인 운전 상황이 될 가능성이 있다. 이 경우에, 토출-흡입 바이패스 전동 밸브(142)를 제어함으로써 용량 제어를 행하고,압축기(101)의 주파수 제어를 피크컷 제어의 무변화 영역에서 안정시킨다. 또, 가스관 전동 밸브(129)가 열려 있기 때문에, 시스템 전체의 제어(흡입 과열도 제어)는 액관 전동 밸브(128)의 개방도를 목표 토출관 온도에 대응한 제어로 함으로써 리시버(121) 내의 잉여 냉매를 조정함으로써 행하여진다.
〈냉방 운전 시의 제어〉
냉방 운전 시의 동작예를 도 17에 나타낸다.
도 17에 있어서, 단계 S11에서는 냉매 회로 상에 잉여 냉매가 있고, 또한 용량 제어가 불필요한 상태인지 여부를 판별한다. 냉매 회로 상에 잉여 냉매가 없고, 용량을 제어할 필요가 없다고 판단한 경우에는 단계 S12로 이행한다. 단계 S12에서는 토출-흡입 바이패스 전동 밸브(142)를 완전 폐쇄 상태, 가스관 전동 밸브(129)를 완전 개방 상태로 하고, 서브쿨 열 교환기(134)에 의한 SC 제어를 행하기 위해서 액관 전동 밸브(128)를 완전 폐쇄 상태로 한다.
이러한 냉매 회로 상에 잉여 냉매가 없고, 용량 제어의 필요도 없는 상태는 도 18에 도시한 바와 같이, 접속된 실내기(200A∼200F)가 모두 운전 중에 있는 경우가 고려된다.
이 경우, 실외 열 교환기(103)는 응축기로서 기능하고 있고, 각 실내기의 실내 열 교환기(201)는 증발기로서 기능하고 있다. 분기 유닛(300A, 300B) 내에 있는 전동 밸브(305A∼305C, 305D∼305F)는 각각 각 실내기의 설정에 따른 개방도로 제어되고, 각 실내 열 교환기(201)로 냉매를 분배하도록 구성되어 있다. 바이패스용 전동 밸브(308)는 여기서는 완전 폐쇄 상태로 되어 있다.
따라서, 분기 유닛(300A, 300B) 내에 배치되어 있는 전동 밸브(305A∼305C, 305D∼305F)에 의해, 각 실내 열 교환기(201)로 냉매를 적절하게 분배할 수 있다. 또, 회로 상에 잉여 냉매가 발생하지 않기 때문에, 리시버(121)는 기능하지 않고 있는 상태가 되어 있고, 토출-흡입 바이패스 전동 밸브(142), 액관 전동 밸브(128), 가스관 전동 밸브(129)는 모두 제어에 이용되지 않는다.
단계 S13에서는 냉매 회로 상에 잉여 냉매가 있고, 또한 용량을 제어할 필요가 없는 상태인지 여부를 판별한다. 잉여 냉매가 있어 또한 용량을 제어할 필요가 없다고 판단한 경우에는 단계 S14로 이행한다. 단계 S14에서는 토출-흡입 바이패스 전동 밸브(142)를 완전 폐쇄 상태로 한 뒤에, 서브쿨 열 교환기(134)에 의한 SC 제어가 가능한 정도에 액관 전동 밸브(128)를 개방한다(완전 개방은 하지 않음). 또, 압축기(101)의 토출관 온도가 목표 온도가 되도록, 가스관 전동 밸브(129)의 개방도를 제어하고, 시스템 전체를 제어한다(흡입 과열도 제어).
예를 들면, 도 19에 도시한 바와 같이, 분기 유닛(300A)에 접속되어 있는 실내기(200A∼200C)만 운전을 하고 있는 경우, 실외기(100)의 능력에 의한 잉여 냉매가 발생하는 것이 고려된다. 이 경우, 액관 전동 밸브(128)를 개방함으로써 액상 냉매를 리시버(121)에 도입하여 모을 수 있다. 또, 가스관 전동 밸브(129)의 개방도를 목표 토출관 온도에 대응하여 제어함으로써, 리시버(121) 내의 잉여 냉매를 조정하여 흡입 과열도를 제어함으로써 시스템 전체를 제어할 수 있다.
도 20에 도시한 바와 같이, 접속되어 있는 실내기(200) 중 분기 유닛(300A)에 접속되는 실내기(200C)만이 운전 상태이며, 또한 이 실내기(200C)가 대용량인경우에 동일한 운전 상태가 되는 것이 고려된다. 이 경우에도, 도 19의 경우와 동일한 제어를 행함으로써 적절한 잉여 냉매 처리 및 시스템 제어를 행하는 것이 가능하게 된다.
단계 S15에서는 냉매 회로 상에 잉여 냉매가 있고, 또한 용량을 제어할 필요가 있는 상태인지 여부를 판별한다. 잉여 냉매가 있고 또한 용량을 제어할 필요가 있다고 판단한 경우에는 단계 S16으로 이행한다. 예를 들면, 실내기의 운전 대수가 적게 잉여 냉매가 있는 상태에서 압축기(101)의 운전 주파수가 하한 주파수로 되어도 동결 방지 제어가 서스펜딩 영역인 경우에는 용량을 제어할 필요가 있다고 판단하여 단계 S16으로 이행한다.
단계 S16에서는 압축기(101)의 주파수 제어에 있어서 동결 방지 제어의 무변화 영역에서 안정되도록, 토출-흡입 바이패스 전동 밸브(142)의 개방도를 제어한다. 이 때, 액관 배관부(131)로부터의 잉여 냉매를 처리하기 위해서 액관 전동 밸브(128)의 개방도를 제어하고(완전 개방이 아님), 액상 냉매를 리시버(121)에 모은다. 또, 액관 전동 밸브(128)가 열려 있기 때문에, 가스관 전동 밸브(129)의 개방도를 목표 토출관 온도에 대응하여 제어함으로써 리시버(121) 내의 냉매량을 조정하고, 시스템 전체를 제어한다.
이러한 운전 상태는 예를 들면, 도 21에 도시한 바와 같이, 접속되어 있는 실내기(200) 중 실내기(200C)만이 운전 상태이며, 또한 이 실내기(200C)가 소용량인 경우에 일어날 수 있다. 운전 중의 실내기의 실내 열 교환기(201)에 대응하는 전동 밸브(305C)는 실내 온도 설정 등에 대응한 개방도 제어가 행하여져, 다른 전동 밸브(305A, 305B) 및 분기 유닛(300B) 내의 전동 밸브(305D∼305F)에 관해서는 폐지 상태가 되어 있다. 이 상태에서 토출-흡입 바이패스 전동 밸브(142)의 개방도를 제어하여 압축기(101)의 주파수 제어를 안정시키고, 액관 전동 밸브(128)의 개방도를 조정함으로써 잉여 냉매를 처리하고, 또 가스관 전동 밸브(129)의 개방도를 조정함으로써 시스템 전체를 제어할 수 있다.
단계 S17에서는 외기 온도가 소정의 온도보다 낮은지 여부를 판별한다. 외기 온도가 소정의 온도 이하인 경우에, 액관 전동 밸브(128)를 완전 폐쇄 상태로 하고 있으면, 압축기(101)의 흡입 측 압력보다 리시버(121) 내의 압력이 낮아져, 리시버(121) 내에 머물러 있는 액상 냉매가 배출되지 않을 우려가 있다. 이 경우에는 냉매 회로 내의 냉매 부족이 발생할 우려가 있다. 따라서, 이러한 상태로 되면 상정되는 소정의 온도보다 외기 온도가 낮다고 판단한 경우에는 단계 S18로 이행한다.
단계 S18에서는 액관 전동 밸브(128)를 소정의 개방도로 개방함으로써 리시버(121) 내의 압력을 가스관 배관부(132) 내의 압력보다 높게 하고, 리시버(121) 내의 액상 냉매를 보조 열 교환기(133) 측으로 배출한다. 또, 액관 전동 밸브(128)가 열려 있기 때문에, 가스관 전동 밸브(129)의 개방도를 제어함으로써, 목표 토출관 온도를 제어하고, 시스템 전체를 제어하는 것이 가능하게 된다. 또한, 토출-흡입 바이패스 전동 밸브(142)로 동결 방지를 위한 제어를 함으로써 압축기(101)의 흡입 압력을 높일 수 있다.
도 22에 도시한 바와 같이, 접속된 실내기(200) 중 소용량의 실내기(200C)만이 운전되어 있는 경우라도, 외기 온도가 낮은 경우에는 잉여 냉매가 발생하지 않은 것이 있다. 이러한 경우에는 액관 전동 밸브(128)를 완전 폐쇄 상태로서 리시버(121)에 액상 냉매가 도입되지 않는 구성으로 하는 것이 고려되지만, 액관 전동 밸브(128)가 완전 폐쇄 상태로 되어 버리면, 일단 고여 있는 액상 냉매를 배출할 수 없게 된다. 따라서, 액관 전동 밸브(128)를 소정의 개방도로 열어 가스관 전동 밸브(129)의 개방도를 제어함으로써 보조 열 교환기(133) 측으로 액상 냉매를 배출함과 동시에, 시스템 전체를 제어하도록 구성할 수 있다.
동결 방지 제어에 관해서는 토출-흡입 바이패스 전동 밸브(142)의 개방도를 제어함으로써, 실내기 증발 온도를 동결 방지 제어의 무변화 영역에서 안정적으로 제어하도록 구성한다.
〈제상(defrost) 시의 운전제어〉
겨울철에 외기가 저온일 때에는 실외기(100)의 실외 열 교환기(103)가 동결하는 것이 고려된다. 이 경우, 냉방 운전에 준한 제상 운전을 하여 실외 열 교환기(103)의 동결을 해제시킬 수 있다.
통상은 도 18에 도시한 바와 같이, 토출-흡입 바이패스 전동 밸브(142)를 완전 폐쇄 상태, 액관 전동 밸브(128)를 완전 폐쇄 상태, 가스관 전동 밸브(129)를 완전 개방 상태로 하고, 실외 열 교환기(103)를 응축기로서 기능시켜 제상 운전을 한다. 일정 시간의 제상 운전을 하면, 실외 열 교환기(103)의 동결 해제가 완료된 것으로 간주하고 이 제상 운전을 종료한다. 이러한 제상 운전은 일반적으로 동기에 행하여지는 것으로 고려되기 때문에, 이 제상 운전에 계속해서 난방 운전이 행하여지는 것으로 고려된다.
제상 운전에서는 실내기(200) 내의 송풍 팬을 정지하거나 하여 실내 열 교환기(201)를 증발기로서 최대한으로 기능시키지는 않기 때문에 액상 냉매가 어큐뮬레이터(105)로 되돌아오는, 이른바 액 막힘이나 액의 되돌림 상태가 발생한다. 따라서, 이러한 제상 운전의 종료 후에 즉시 난방 운전을 개시하기 어렵고 난방의 상승 성능이 악화된다.
이로 인하여, 액관 전동 밸브(128)를 여는 동시에, 압축기(101)의 흡입량과 동등하게 되도록 가스관 전동 밸브(129)의 개방도를 제어한다. 이에 따라, 리시버(121)에 액상 냉매를 도입하여 모으도록 구성할 수 있고, 어큐뮬레이터(105)에 액 막힘·액의 되돌림이 생기는 일이 없게 된다. 따라서, 제상 운전을 종료한 후의 난방 운전의 상승 성능을 개선하는 것이 가능하게 된다.
〈목표 토출관 온도 제어〉
제4 실시예∼제9 실시예와 같이, 리시버(121)의 가스관 측 접속관(123)에 가스관 전동 밸브(129)를 설치한 경우에는 이 가스관 전동 밸브(129)의 개폐를 제어함에 따라, 리시버(121) 내의 잉여 냉매를 압축기(101) 측으로 되돌리는 액 분사량을 조정할 수 있어, 이것에 의해 압축기(101)의 토출관 온도를 제어할 수 있다. 또, 리시버의 액관 측 접속관(122)에 액관 전동 밸브(128)를 설치하고, 가스관 측 접속관(123)에 가스관 전동 밸브(129)를 설치한 경우에는 냉방/난방 시 공히 리시버(121)로부터 압축기(101) 측으로의 액 분사량을 조정할 수 있어, 운전 효율을 향상시킬 수 있다.
이 목표 토출관 온도 제어에 대해 상세하게 설명한다.
목표 토출관 온도는 실내 열 교환기 온도, 실외 열 교환기 온도로부터 구하고, 실제의 토출관 온도를 그것에 근접시키도록 액관 전동 밸브(128) 및 가스관 전동 밸브(129)의 개방도를 조정한다.
예를 들면, "목표 토출관 온도 = α×응축온도 - β×증발온도 + γ"로 하고, 목표 토출관 온도와 실제의 토출관 온도의 편차 및 토출 온도의 단위 시간 접촉의 변화량을 대응시킨 테이블로부터 액관 전동 밸브(128), 가스관 전동 밸브(129)의 보정량을 결정하여 각 전동 밸브를 구동하도록 구성할 수 있다. 여기서 목표 토출관 온도와 실제의 토출관 온도와의 편차 및 토출온도의 단위시간접촉의 변화량을 대응시킨 테이블은 퍼지테이블로 구성할 수 있다.
실제로는 응축 온도 및 증발 온도는 장애에 의해 변동이 크기 때문에, 앞에서 구한 목표 토출관 온도와 이번에 구한 목표 토출관 온도(가목표 토출관 온도)의 평균값을 이용함으로써, 목표 토출관 온도의 변동을 작게 할 수 있다.
실외기(100) 내의 리시버(121)에 접속된 액관 전동 밸브(128) 및 가스관 전동 밸브(129)의 개방도 제어에 의한 목표 토출관 온도 제어의 일례를 도 23 및 도 24에 나타내는 플로차트에 따라 설명한다.
단계 S21에서는 실외 전동 밸브에 의한 목표 토출관 온도 제어를 개시하기 위한 제어조건①을 만족하고 있는지 여부를 판별한다.
-BIGIN 제어조건① 판단 플로우-
제어조건①은 도 25에 나타내는 플로차트에 따라 판단된다.
단계 S41에서는 통상 운전 중에 있는지 여부를 판단한다. 이 공기 조화기의 운전 모드가 통상 냉방 운전 중 또는 통상 난방 운전 중에 있으면 단계 S44에 이행하고, 그 이외의 경우에는 단계 S42에 이행한다.
단계 S42에서는 시운전 중에 있는지 여부를 판별한다. 이 공기 조화기의 운전 모드가 냉방 시운전 중에 있거나 또는 난방 시운전 중에 있는 경우에는 단계 S44로 이행하고, 그 이외인 경우에는 단계 S43으로 이행한다.
단계 S43에서는 제상 전 난방 운전 중에 있는지 여부를 판별한다. 이 공기 조화기의 운전 모드가 제상 전 난방 운전 중에 있는 경우에는 단계 S44로 이행하고, 그 이외의 경우에는 단계 S49로 이행한다.
단계 S44에서는 운전실 변경 시의 분기 유닛(300) 내의 전동 밸브(305)의 제어 중에 있는지 여부를 판별한다. 각 실내기(200) 중 어느 하나가 기동된 직후 또는 운전 정지 직후 등의 운전실 변경 시에 있어, 각 분기 유닛(300) 내의 전동 밸브(305)를 제어하고 있는 경우에는 단계 S49로 이행하고, 그렇지 않은 경우에는 단계 S45로 이행한다.
단계 S45에서는 주파수 변경 시 제어를 하고 있는지 여부를 판별한다. 운전 중의 실내기(200)에서의 공기 조절 부하의 변화, 그밖에 근거한 압축기(101)의 운전 주파수 변경 제어를 행하고 있는 경우에는 단계 S49로 이행하고, 그렇지 않은 경우에는 단계 S46으로 이행한다.
단계 S46에서는 토출관 고온 시 제어 중인지 여부를 판별한다. 압축기(101)의 토출관 온도가 소정의 온도 이상인 경우에는 액관 전동 밸브(128) 및 가스관 전동 밸브(129)의 개방도를 일정 변화량으로 높여 가고, 리시버(121) 내의 액상 냉매를 어큐뮬레이터(105) 측으로 되돌리는 토출관 고온 시 제어가 행하여진다. 이러한 토출관 고온 시 제어를 행하고 있는 경우에는 단계 S49로 이행하고, 그렇지 않은 경우에는 단계 S47로 이행한다.
단계 S47에서는 토출관 서미스터 분리 시 제어를 행하고 있는지 여부를 판별한다. 기동 시부터 일정 시간 경과하더라도 토출관 서미스터(109)가 검출하는 토출관 온도가 소정치 이상이 되지 않는 경우에는 토출관 서미스터(109)가 탈락하고 있는 경우와, 외기 온도가 이상적으로 낮은 등의 환경 조건에 따르는 경우가 고려된다. 후자의 경우에는 시스템을 정지하여 점검을 할 필요가 없기 때문에, 다른 온도 센서 등으로부터 토출관 온도를 추정하여 시운전을 속행하고, 토출관 서미스터(109)가 실제로 탈락되어 있지 않은 것을 확인한다. 이 때의 운전 제어를 토출관 서미스터 분리 시 제어라 칭하고, 이 토출관 서미스터 분리 시 제어를 행하고 있는 경우에는 단계 S49로 이행하고, 그렇지 않은 경우에는 단계 S48로 이행한다.
단계 S48에서는 실외기(100) 내의 전동 밸브(128, 129)의 개방도를 제어하여 목표 토출관 온도를 제어하는 모드로 설정하고, 단계 S49에서는 이 제어를 하지 않는 모드로 설정한다.
-END 제어조건① 판단 플로우-
단계 S21에서는 제어조건①을 만족하여 실외기 전동 밸브에 의한 목표 토출관 온도 제어의 모드가 설정된 경우에는 단계 S23으로 이행하고, 이 제어를 하지 않는 모드로 설정된 경우에는 단계 S22로 이행한다.
단계 S22에서는 샘플링 타이머의 시동이 첫 회인지 여부를 나타내는 플래그를 초기 상태의 온으로 설정하고, 전체 제어의 메인 루틴으로 복귀한다.
단계 S23에서는 샘플링 타이머를 시동시킨다. 이 샘플링 타이머는 토출관 온도를 제어하기 위한 토출관 온도 데이터의 샘플링 타이밍을 카운트하는 것이다. 단계 S24에서는 샘플링 타이머의 카운트 값이 미리 설정된 샘플링 타임 TTHS1을 넘었는지 여부를 판별한다. 이 샘플링 타임 TTHS1은 0∼255 ×100msec의 범위로 설정할 수 있으며, 예를 들면 20sec 정도로 설정할 수 있다.
단계 S24에 있어서, 샘플링 타이머의 카운트 값이 샘플링 타임 TTHS1을 넘었다고 판단한 경우에는 단계 S25로 이행한다. 단계 S25에서는 목표 토출관 온도 DOSET를 결정한다.
-BIGIN 목표 토출관 온도 DOSET-
목표 토출관 온도 DOSET를 결정할 때는 전술한 바와 같이, 장애에 의한 변동을 작게 하기 위하여, 앞에서 구한 목표 토출관 온도와 이번에 구한 목표 토출관 온도(가목표 토출관 온도)의 평균값을 이용한다. 가목표 토출관 온도 DOSETN의 결정방법을 도 26, 도 27에 나타낸다.
--BIGIN 냉방 운전 시 가목표 토출관 온도 DOSETN--
먼저, 냉방 운전 시의 가목표 토출관 온도 DOSETN의 결정은 도 26의 플로차트에 따라 행할 수 있다.
단계 S51에서는 압축기(101)에 대한 목표 운전 주파수 FMK가 냉방 시 목표 토출관 온도 산출용 응축 온도 보정 계수 전환 주파수 FEVFDC를 넘었는지 여부를판별한다. 목표 주파수 FMK > FEVFDC 인 경우에는 단계 S52로 이행하고, 그렇지 않은 경우에는 단계 S53으로 이행한다.
단계 S52에서는 응축 온도 보정 계수 KEVFD를 고주파 측 냉방 시 목표 토출관 온도 산출용 응축 온도 보정 계수 KEVFDC로 설정한다. 단계 S53에서는 응축 온도 보정 계수 KEVFD를 저주파 측 냉방 시 목표 토출관 온도 산출용 응축 온도 보정 계수 KEVFDC1로 설정한다.
단계 S54에서는 운전실의 실내 열 교환기 온도의 최소치 DCMNU가 냉방 시 목표 토출관 온도 산출용 증발 온도 하한 온도 DZC 이상인지 여부를 판별한다. 실내 열 교환기 온도의 최소치 DCMNU가 냉방 시 목표 토출관 온도 산출용 증발 온도 하한 온도 DZC 이상인 경우에는 단계 S55로 이행하고, 그렇지 않은 경우에는 단계 S56으로 이행한다.
단계 S55에서는 운전실의 실내 열 교환기 온도의 최소치 DCMNU를 증발 온도 DZ로서 설정한다. 단계 S56에서는 목표 토출관 온도 산출용 증발 온도 하한 온도 DZC를 현재의 증발 온도 DZ로 한다.
단계 S57에서는 현재 운전되고 있는 실내기(200)의 대수에 따라 냉방 시 목표 토출관 온도 산출용 절편 DSHC를 설정한다. 1실 운전 시용 절편 DSHC1, 2실 운전 시용 절편 DSHC2, 3실 운전 시용 절편 DSHC3을 미리 기억 영역에 설정해 두고, 그 때의 운전 상황에 대응하여 DSHC에 어느 하나의 값을 대입한다.
단계 S58에서는 토출-흡입 전동 밸브(142)의 개방도 EVP가 소정치 EVPMIN 이상인지 여부를 판별한다. 토출-흡입전동 밸브(142)의 개방도 EVP가 소정치 EVPMIN이상이라고 판단한 경우에는 단계 S59로 이행하고, 그 이외의 경우에는 단계 S60으로 이행한다.
단계 S59에서는 목표 토출관 온도 보정치 DEVP의 값을 냉방 운전 용량 제어 중 목표 토출관 온도 보정치 DEVPC로 설정한다. 단계 S60에서는 목표 토출관 온도 보정치 DEVP의 값을 0으로 설정한다.
단계 S61에서는 가목표 토출관 온도 DOSETN의 값을 목표 토출관 온도 산출용 응축 온도 보정 계수 KEVFD, 실외 열 교환기 온도 DE, 냉방 시 목표 토출관 온도 산출용 증발 온도 보정 계수 KEVFDEC, 실내 열 교환기 온도 최소치(증발 온도)(DZ), 냉방 시 목표 토출관 온도 산출용 절편 DSHC, 목표 토출관 온도 보정치 DEVP로부터 산출한다. 여기서는 DOSETN = KEVFD ×DE - KEVFDEC ×DZ + DSHC - DEVP로 결정할 수 있다.
--END 냉방 운전 시 가목표 토출관 온도 DOSETN--
--BIGIN 난방 운전 시 가목표 토출관 온도 DOSETN--
다음에, 난방 운전 시의 가목표 토출관 온도 DOSETN의 산출 방법을 도 27의 플로차트에 따라 설명한다.
단계 S71에서는 압축기(101)에 대한 목표 운전 주파수 FMK가 난방 시 목표 토출관 온도 산출용 응축 온도 보정 계수 전환 주파수 FEVFDW를 넘었는지 여부를 판별한다. 목표 주파수 FMK > FEVFDW인 경우에는 단계 S72로 이행하고, 그렇지 않은 경우에는 단계 S73으로 이행한다.
단계 S72에서는 응축 온도 보정 계수 KEVFD를 고주파 측 난방 시 목표 토출관 온도 산출용 응축 온도 보정 계수 KEVFDW로 설정한다. 단계 S73에서는 응축 온도 보정 계수 KEVFD를 저주파 측 난방 시 목표 토출관 온도 산출용 응축 온도 보정 계수 KEVFDW1로 설정한다.
단계 S74에서는 실외 열 교환기온도 DE가 난방 시 목표 토출관 온도 산출용 증발 온도 하한 온도 DZW 이상인지 여부를 판별한다. 실외 열 교환기 온도 DE가 난방 시 목표 토출관 온도 산출용 증발 온도 하한 온도 DZW 이상인 경우에는 단계 S75로 이행하고, 그렇지 않은 경우에는 단계 S76으로 이행한다.
단계 S75에서는 실외 열 교환기 온도 DE를 증발 온도 DZ로서 설정한다. 단계 S76에서는 증발 온도 DZ를 난방 시 목표 토출관 온도 산출용 증발 온도 하한 온도 DZW로 설정한다.
단계 S77에서는 실외 온도 DOA의 값에 따라 난방 시 목표 토출관 온도 산출용 절편 DSHW의 값을 설정한다. 실외 온도 DOA가 저온 측 난방 시 목표 토출관 온도 산출용 절편 전환 외기 온도 DOASH1보다 작은 경우에는 난방 시 목표 토출관 온도 산출용 절편 DSHW의 값을 저온 측 난방 시 목표 토출관 온도 산출용 절편 DSHW1로 설정한다. 실외 온도 DOA가 저온 측 난방 시 목표 토출관 온도 산출용 절편 전환 외기 온도 DOASH1 이상, 고온 측 난방 시 목표 토출관 온도 산출용 절편 전환 외기 온도 DOASH2 미만인 경우에는 난방 시 목표 토출관 온도 산출용 절편 DSHW의 값을 중온(中溫) 측 난방 시 목표 토출관 온도 산출용 절편 DSHW2로 설정한다. 실외 온도 DOA가 고온 측 난방 시 목표 토출관 온도 산출용 절편 전환 외기 온도 DOASH2 이상인 경우에는 난방 시 목표 토출관 온도 산출용 절편 DSHW의 값을 고온측 난방 시 목표 토출관 온도 산출용 절편 DSHW3으로 설정한다.
단계 S78에서는 토출-흡입 전동 밸브(142)의 개방도 EVP가 소정치 EVPMIN 이상인지 여부를 판별한다. 토출-흡입전동 밸브(142)의 개방도 EVP가 소정치 EVPMIN 이상이라고 판단한 경우에는 단계 S79로 이행하고, 그 이외의 경우에는 단계 S80으로 이행한다.
단계 S79에서는 목표 토출관 온도 보정치 DEVP의 값을 난방 운전 용량 제어 중 목표 토출관 온도 보정치 DEVPW로 설정한다. 단계 S80에서는 목표 토출관 온도 보정치 DEVP의 값을 0으로 설정한다.
단계 S81에서는 가목표 토출관 온도 DOSETN의 값을 목표 토출관 온도 산출용 응축 온도 보정 계수 KEVFD, 실내 열 교환기 온도의 최대치 DCMXT, 난방 시 목표 토출관 온도 산출용 증발 온도 보정 계수 KEVFDEW, 증발 온도 DZ, 난방 시 목표 토출관 온도 산출용 절편 DSHW, 목표 토출관 온도 보정치 DEVP로부터 산출한다. 여기서는 DOSETN = KEVFD ×DCMXT - KEVFDEW ×DZ + DSHW - DEVP로 결정할 수 있다.
--END 난방 운전 시 가목표 토출관 온도 DOSETN--
도 26 또는 도 27의 플로차트에 나타내는 방법으로 결정된 가목표 토출관 온도 DOSETN에서, 다시 목표 토출관 온도 DOSET를 산출하는 방법을 도 28에 나타낸다.
단계 S91에서는 첫 회 플래그가 온인지 여부를 판별한다. 첫 회 플래그는 실외기 전동 밸브에 의한 목표 토출관 온도 제어의 모드가 설정되고 나서, 샘플링 타이머의 값이 샘플링 타임 TTHS1을 처음으로 넘은 것을 나타내는 것이며, 이 첫회 플래그가 온인 경우에는 단계 S92로 이행하고, 그 이외의 경우에는 단계 S93으로 이행한다.
단계 S92에서는 가목표 토출관 온도 DOSETN을 그대로 목표 토출관 온도 DOSET로 설정한다. 또한, 가목표 토출관 온도 DOSETN을 전회 목표 토출관 온도 DOSETZ로 세팅한다.
DOSET = DOSETN
DOSETZ = DOSETN
단계 S93에서는 가목표 토출관 온도 DOSETN과 전회 목표 토출관 온도 DOSETZ와의 평균을 산출하고, 이것을 목표 토출관 온도 DOSET로 한다. 또한, 가목표 토출관 온도 DOSETN을 전회 목표 토출관 온도 DOSETZ로 세팅한다.
DOSET = (DOSETN + DOSETZ) / 2
DOSETZ = DOSETN
또, 운전 모드마다 정상적인 운전을 가능하게 하는 토출관 온도의 최대치, 최소치를 고려하여 목표 토출관 온도 DOSETN의 상한치, 하한치를 미리 설정해 두고, 전술한 바와 같이 하여 구해진 목표 토출관 온도 DOSET가 이 상한치, 하한치의 범위 내가 되도록 제어된다.
-END 목표 토출관 온도 DOSET-
단계 S26에서는 현재의 토출관 온도 DO를 검출한다. 토출관 온도 서미스터(109)의 값을 읽어냄으로써 현재의 토출관 온도 DO를 검출할 수 있다. 단계 S27에서는 토출관 온도의 편차 EDO를 산출한다. 여기서는 토출관 온도 편차EDO = 목표 토출관 온도 DOSET - 토출관 온도 DO로 한다. 단계 S28에서는 토출관 온도의 변화량 dDO를 산출한다. 여기서는 토출관 온도의 변화량 dDO = 전회의 토출관 온도 DOZ - 현재의 토출관 온도 DO로 한다.
단계 S29에서는 토출관 온도 편차 EDO와 토출관 온도 변화량 dDO를 이용하여 퍼지테이블을 검색하고, 전동 밸브 변화량 PEVHN의 값을 결정한다.
단계 S32에서는 냉방 운전 모드인지 여부를 판별한다. 냉방 운전 모드인 경우에는 단계 S33으로 이행하고, 그렇지 않은 경우에는 단계 S34로 이행한다. 단계 S33에서는 전동 밸브 변화량 PEVHN의 값을 냉방 시 보정 계수 KPOTD에 의해 보정한다.
PEVHN = KPOTD ×PEVHN
단계 S34에서는 전동 밸브 변화량 PEVHN의 값에 따라 전동 밸브 누적 펄스 PHNA를 산출한다.
PHNA = PHNA + PEVHN
단계 S35에서는 전동 누적 펄스 PHNA의 정수부와 소수부를 각각 산출하여 정수부를 PHN으로 하고 소수부를 PHNA로 한다.
단계 S36에서는 제어조건②를 만족하고 있는지 여부를 판별한다.
-BEGIN 제어조건②-
단계 S101에서는 운전 모드가 난방 운전인지 여부를 판별한다. 난방 운전 모드라고 판단한 경우에는 단계 S102로 이행하고, 그 이외의 경우에는 D 방향(도 4의 단계 S37)으로 진행한다.
단계 S102에서는 접속되어 있는 분기 유닛(300)으로부터 모든 정지실에 대응하는 전동 밸브(305)의 개방도가 최소인 취지의 신호를 받고 있는지 여부를 판별한다. 모든 정지실에 대응하는 전동 밸브(305)의 개방도가 최소인 취지의 신호를 받고 있는 경우에는 C 방향(도 24의 단계 S38)으로 진행한다. 단계 S102에서의 조건이 성립되어 있지 않은 경우에는 단계 S103으로 이행한다.
단계 S103에서는 가스관 전동 밸브 개방도 EVG가 소정치 EVGMIN 이상인지 여부를 판별한다. 가스관 전동 밸브 개방도 EVG가 소정치 EVGMIN 이상인 경우에는 C 방향(도 24의 단계 S38)으로 진행하고, 그 이외의 경우에는 D 방향(도 24의 단계 S37)으로 진행한다.
-END 제어조건②-
단계 S37에서는 전동 밸브 목표 개방도를 변경한다. 냉방 운전 모드인 경우에는 가스관 전동 밸브 개방도 EVG = EVG -전동 밸브 변경 펄스 PHN으로 하고, 난방 운전 모드인 경우에는 액관 전동 밸브 개방도 EVL = EV L- PHN으로 한다.
단계 S38에서는 가스관 전동 밸브의 목표 개방도를 변경한다. 여기서는 가스관 전동 밸브 개방도 EVG = EVG + 전동 밸브 변경 펄스 PHN으로 한다.
단계 S39에서는 첫 회 플래그를 오프 상태로 하고 샘플링 타이머를 리셋하여 단계 S21로 이행한다.
이와 같이, 리시버(121)에 접속되는 액관 전동 밸브(128) 및 가스관 전동 밸브(129)의 개방도를 제어함에 따라 액 분사량을 연속적으로 제어하는 것이 가능하게 되고, 압축기(101)의 토출관 온도를 적정화 할 수 있다. 특히, 가스관 전동 밸브(129)뿐만 아니라 액관 전동 밸브(128)를 제어함으로써, 냉방 시뿐만 아니라 난방 시의 액 분사량을 적정화할 수 있어 운전 모드에 의하지 않고, 신뢰성, 운전 효율의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에 따른 공기 조화기의 냉매 회로에서는 복수의 실내기의 설치 장소에 고저 차가 있는 경우에도 냉매의 고저 차 편류를 적게 발생하고, 비용 절감을 도모할 수 있는 냉매 회로를 제공할 수 있다.
또, 본 발명에 따른 공기 조화기에서는 리시버에 접속된 냉매 개폐 수단을 제어함으로써, 압축기의 토출관 온도를 제어할 수 있어 신뢰성, 운전 효율의 향상을 도모할 수 있게 된다.

Claims (19)

  1. 각각이 적어도 실외기(100) 내에 배치되는 압축기(101), 4방 전환 밸브(102) 및 실외 열 교환기(103)를 포함하는 실외기 측 냉매 회로와, 실내기(200) 내에 배치되는 실내 열 교환기(201)를 액관 측 배관과 가스관 측 배관에 의해 접속하는 공기 조화기의 냉매 회로로서,
    상기 액관 측 배관(131)과 가스관 측 배관(132)을 바이패스 하도록 설치된 바이패스 회로와,
    상기 바이패스 회로 상에 설치되어 액상 냉매를 회수하는 수액 회로(121, 128, 129)
    를 포함하는 공기 조화기의 냉매 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실외기(100) 내에 배치되고, 상기 실외기 측 냉매 회로와 상기 실내 열 교환기(201)와의 사이에 설치되는 액관 폐쇄 밸브(116) 및 가스관 폐쇄 밸브(117)를 추가로 포함하고,
    상기 바이패스 회로는 상기 4방 전환 밸브(102)와 상기 가스관 폐쇄 밸브(117) 사이의 가스관 측 배관(132)과, 상기 실외 열 교환기(103)와 상기 액관 폐쇄 밸브(116) 사이의 액관 측 배관(131) 사이에 설치되고,
    상기 수액 회로는 상기 바이패스 회로에 설치되어 액상 냉매를 회수하는 리시버(121)와, 상기 리시버(121)부터 상기 액관 측 배관(131)에 접속하는 액관 측 접속관(122) 및 가스관 측 배관(132)에 접속하는 가스관 측 접속관(123)에 설치되는 냉매 개폐 수단(124, 125, 126, 127, 128, 129)을 포함하는
    공기 조화기의 냉매 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉매 개폐 수단(124, 125)은 냉매를 감압하는 것이 가능한 기능 부품인공기 조화기의 냉매 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 냉매 개폐 수단(124, 125)은 전동 밸브 또는 캐필러리(capillary)인 공기 조화기의 냉매 회로.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 냉매 개폐 수단(126, 127)은 냉매 흐름의 차단이 가능한 기능 부품인 공기 조화기의 냉매 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 냉매 개폐 수단(126, 127)은 전동 밸브, 전자 밸브, 체크 밸브 중 어느 하나로 구성되는 공기 조화기의 냉매 회로.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 냉매 개폐 수단(128, 129)은 냉매를 감압하는 기능과 냉매 흐름을 차단하는 기능을 포함하는 공기 조화기의 냉매 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 냉매 개폐 수단(128, 129)은 전동 밸브 또는 캐필러리와 전자 밸브의 조합으로 이루어지는 공기 조화기의 냉매 회로.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 4방 전환 밸브(102)와 가스관 사이의 가스관 측 배관(132)과 상기 리시버(121)와의 사이에 삽입되는 가스 제거 캐필러리(130)를 추가로 포함하는 공기 조화기의 냉매 회로.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리시버(121)의 가스관 측 접속관(123)에 설치된 냉매 개폐 수단(129)과, 상기 4방 전환 밸브(102)와 가스관 폐쇄 밸브(117) 사이의 가스관 측 배관(132) 사이에 삽입되는 보조 열 교환기(133)를 추가로 포함하는 공기 조화기의 냉매 회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 리시버(121)의 가스관 측 접속관(123)에 설치된 냉매 개폐 수단(129)은 전동 밸브를 이용한 감압 회로인 공기 조화기의 냉매 회로.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 보조 열 교환기(133)는 상기 실외 열 교환기(103)의 하부에 설치되는 공기 조화기의 냉매 회로.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 실외 열 교환기(103)는 액관 측에 위치하여 서브쿨 열 교환기(134)를 포함하고, 상기 보조 열 교환기(133)와 상기 서브쿨 열 교환기(134)는 인접하여 배치되는 공기 조화기의 냉매 회로.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 보조 열 교환기(133)는 상기 서브쿨 열 교환기(134)의 바람이 불어오는 쪽에 배치되는 공기 조화기의 냉매 회로.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실외기 측 냉매 회로와 상기 실내 열 교환기(201) 사이의 액관 측 배관에 감압 회로(305)를 포함하는 공기 조화기의 냉매 회로.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 감압 회로(305)는 접속되는 복수의 실내기(200)에 대응하여 설치되는 분압용 전동 밸브인 공기 조화기의 냉매 회로.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 감압 회로(305)는 상기 실외기 측 냉매 회로와 상기 실내 열 교환기(201) 사이에 배치되는 냉매 분기 유닛(300) 내에 설치되어 있는 공기 조화기의 냉매 회로.
  18. 각각이 적어도 실외기(100) 내에 배치되는 압축기(101), 4방 전환 밸브(102) 및 실외 열 교환기(103)를 구비하는 실외기 측 냉매 회로,
    실내기(200) 내에 배치되고, 액관 측 배관(131)과 가스관 측 배관(132)을 사이에 두고 상기 실외기 측 냉매 회로와 접속되는 실내 열 교환기(201), 그리고
    상기 액관 측 배관(131)과 가스관 측 배관(132)을 바이패스하는 바이패스 회로 상에 배치되고, 냉매 회로 상의 잉여 냉매를 회수하는 리시버(121)와, 상기 리시버(121)부터 상기 액관 측 배관(131)에 접속하는 액관 측 접속관(122) 및 가스관 측 배관(132)에 접속하는 가스관 측 접속관(123)에 배치되는 냉매 개폐 수단(124, 125, 126, 127, 128, 129)
    을 갖는 냉매 회로를 포함하고,
    상기 냉매 개폐 수단(124, 125, 126, 127, 128, 129)의 개폐를 제어함에 따라 상기 압축기(101)의 토출관 온도를 소정치로 제어하는
    공기 조화기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 리시버(121)의 가스관 측 접속관(123)에 설치된 냉매 개폐 수단(129)은 전동 밸브를 이용한 감압 회로인 공기 조화기.
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