KR20050026594A - 다실형 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

다실형 공기조화기 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다실형 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 연속적인 난방운전을 보장하면서도 실외측 열교환기에 착상된 성에를 효과적으로 제상한다.
이를 해결하기 위해 본 발명은 제1압축기, 제1전동팽창밸브, 제1실내측 열교환기를 포함하는 제1냉매회로와, 제2압축기, 제2전동팽창밸브, 제2실내측 열교환기를 포함하는 제2냉매회로와, 제1냉매회로 및 제2냉매회로의 일부 냉매관이 배치되는 공용의 실외측 열교환기와, 제1냉매회로와 제2냉매회로를 냉방운전 또는 난방운전으로 절환시키는 운전절환부와, 실외측 열교환기에의 성에착상여부를 판단하는 성에착상판단부, 성에착상이 있으면 운전정지중인 냉매회로가 있는지를 판단하고, 운전정지중인 냉매회로가 있으면 운전절환부를 구동하여 운전정지중인 냉매회로를 냉방운전시켜 제상하는 제어부를 포함한다.
따라서, 본 발명은 연속적인 난방운전을 보장하면서도 제상운전을 효과적으로 수행할 수 있어 제상운전동안에도 실내기 토출온도를 유지시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

다실형 공기조화기 및 그 제어방법{MULTI CHAMBER TYPE AIR CONDITIONER AND METHOD FOR CONTROLLING THE MULTI CHAMBER TYPE AIR CONDITIONER}
본 발명은 다실형 공기조화기에 관한 것으로, 특히 두 개의 압축기를 갖는 하나의 실외기에 여러 개의 실내기가 연결된 다실형 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 다실형 공기조화기의 냉매사이클에서는 난방운전시 실외측 열교환기가 증발기로 동작하므로 실외의 공기온도가 일정온도 이하로 떨어지게 되면 실외 열교환기의 표면에 수분이 맺혀 결빙된다. 이러한 상태에서 난방운전을 지속하게 되면, 실외측 열교환기의 열교환면이 결빙되면서 실내 열교환기를 통해 토출되는 공기의 온도를 떨어뜨려 난방기능을 저하시키게 된다.
따라서, 종래의 다실형 공기조화기에서는 실외측 열교환기에서 착상된 결빙을 제거하기 위해 실외측 열교환기의 배관온도가 실외온도보다 미리 설정된 온도이상 낮아지면 4방향밸브를 전환하여 난방운전을 정지시키고, 대신에 냉방운전으로 전환시킴으로써 압축기로부터의 고온고압의 냉매를 실외측 열교환기로 유입시켜 실외측 열교환기에 착상된 결빙을 녹였다.
그러나, 종래의 다실형 공기조화기에서는 제상운전을 위해 난방운전을 정지시킨 후 냉방운전으로 전환하여 제상하기 때문에 실내기에서 차가운 공기가 토출되는 것을 방지하고자 실내기 팬을 정지시켜야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 연속적인 난방운전을 보장하면서도 효과적으로 제상하기 위한 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다실형 공기조화기는 제1압축기, 제1전동팽창밸브, 제1실내측 열교환기를 포함하는 제1냉매회로와, 제2압축기, 제2전동팽창밸브, 제2실내측 열교환기를 포함하는 제2냉매회로와, 상기 제1냉매회로 및 상기 제2냉매회로의 일부 냉매관이 배치되는 공용의 실외측 열교환기와, 상기 제1냉매회로와 제2냉매회로를 냉방운전 또는 난방운전으로 절환시키는 운전절환부와, 상기 실외측 열교환기에의 성에착상여부를 판단하는 성에착상판단부와, 상기 성에착상이 있으면 운전정지중인 냉매회로가 있는지를 판단하고, 상기 운전정지중인 냉매회로가 있으면 상기 운전절환부를 구동하여 상기 운전정지중인 냉매회로를 냉방운전시켜 제상하는 제어부를 포함한다.
상기 실외측 열교환기에는 상기 일부 냉매관들이 적어도 하나의 교차점을 갖도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 성에착상판단부는 상기 실외측 열교환기의 제1냉매회로측 제1냉매배관의 배관온도를 검출하는 제1냉매배관온도센서를 통해 검출되는 제1냉매배관온도값에 기초하여 성에착상을 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 실외측 열교환기의 제2냉매회로측 제2냉매배관의 배관온도를 검출하는 제2냉매배관온도센서를 통해 검출되는 제2냉매배관온도값에 기초하여 성에제거여부를 판단하고, 성에가 제거된 경우, 상기 냉방운전하는 냉매회로를 운전 정지시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다실공기조화기를 제어하는 방법은 제1압축기, 제1사방향밸브, 제1전동팽창밸브, 제1실내측 열교환기를 포함하는 제1냉매회로와, 제2압축기, 제2사방향밸브, 제2전동팽창밸브, 제2실내측 열교환기를 포함하는 제2냉매회로와, 상기 제1냉매회로 및 상기 제2냉매회로의 일부 냉매관이 배치되는 공용의 실외측 열교환기를 구비하는 다실형 공기조화기의 제어방법에 있어서, 상기 실외측 열교환기에의 성에 착상여부를 판단하고, 상기 성에가 착상된 경우, 운전정지중인 냉매회로가 있는지를 판단하고, 상기 운전정지중인 냉매회로가 있으면, 상기 운전정지중인 냉매회로를 냉방운전으로 전환시켜 제상하는 것을 특징으로 한다.
상기 실외측 열교환기의 제1냉매회로측 제1냉매배관의 배관온도를 검출하는 제1냉매배관온도센서를 통해 검출되는 제1냉매배관온도값에 기초하여 성에착상을 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 실외측 열교환기의 제2냉매회로측 제2냉매배관의 배관온도를 검출하는 제2냉매배관온도센서를 통해 검출되는 제2냉매배관온도값에 기초하여 성에제거여부를 판단하고, 상기 성에가 제거되었으면 상기 냉방운전하는 냉매회로를 운전 정지시키는 것을 특징으로 한다.
상기 실외측 열교환기에는 상기 일부 냉매관들이 적어도 하나의 교차점을 갖도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다실형 공기조화기의 냉매사이클에 대한 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다실형 공기조화기는 제1냉매회로를 구성하도록 냉매관에 의해 순차적으로 연결된 제1압축기(1a), 제1사방향 밸브(2a), 공용의 실외측 열교환기(3), 제1전동팽창밸브(4a), 그리고 제1실내측 열교환기(5a)를 포함한다.
또한, 제2냉매회로를 구성하도록 냉매관에 의해 순차적으로 연결된 제2압축기(1b), 제2사방향 밸브(2b), 공용의 실외측 열교환기(3), 제2전동팽창밸브(4b), 그리고 제2실내측 열교환기(5b)를 포함한다.
여기서, 실내측 열교환기(5a,5b)는 난방운전시에는 응축기로 냉방운전시에는 증발기로 작동한다. 이와는 반대로 실외측 열교환기(3)는 난방운전시에는 증발기로 냉방운전시에는 응축기로 작동한다. 전동팽창밸브는 실내측 열교환기(5a,5b)와 실외 열교환기(3) 사이에 설치되어 냉매가 용이하게 증발될 수 있도록 팽창시킨다. 압축기(1a,1b)는 증발기로 동작하는 열교환기로부터 저온저압의 냉매를 흡입하여 고온고압으로 압축시킨다. 사방향 밸브(2a,2b)는 압축기(1a,1b)에서 토출되는 고온고압의 냉매가 난방운전시에는 실내측 열교환기(5a,5b)로 냉방운전시에는 실외측 열교환기(3)로 이송되도록 절환한다.
제1냉매회로와 제2냉매회로에서 냉매관 중 압축기(1a,1b)의 토출측과 전동팽창밸브(4a,4b)의 유입측을 연결하는 냉매관은 압축기(1a,1b)에서 토출된 고압 냉매의 흐름을 안내하는 고압관(6a,6b)이고, 전동팽창밸브(4a,4b)의 유출측과 압축기(1a,1b)의 흡입측을 연결하는 냉매관은 전동팽창밸브(4a,4b)에서 팽창된 저압 냉매의 흐름을 안내하는 저압관(7a,7b)이다. 실외측 열교환기(3)는 고압관(6a,6b)의 중도에 설치되고, 실내측 열교환기(5)는 저압관(7a,7b)의 중도에 설치된다. 압축기(1a,1b)가 냉방운전하면 냉매는 실선 화살표 방향으로 흐르고, 난방운전하면 냉매는 점선 화살표 방향으로 흐른다.
또한, 실외측 열교환기(3)는 제1고압관(6a)과 연결되는 제1냉매배관(3a)과 제2고압관(6b)과 연결되는 제2냉매배관(3b)을 포함하고, 이 제1냉매배관(3a)과 제2냉매배관(3b)은 적어도 하나의 교차점를 갖도록 배치되어 있다. 따라서, 제1냉매배관과 제2냉매배관의 냉매가 서로 교차하여 흐를 수 있어 제1냉매배관(3a) 또는 제2냉매배관(3b)들 중 어느 하나의 냉매배관에 성에가 착상된 경우, 다른 쪽 냉매배관에 고온 고압의 냉매를 흘려서 착상된 성에를 제거할 수 있다. 한편, 제1냉매배관(3a)과 제2냉매배관(3b)을 서로 교차하지 않고 상부와 하부로 분리해두고, 간접적으로 열에 의해 성에를 제거할 수도 있으나, 이러한 경우, 특히 겨울철과 같이 실외온도가 상당히 낮은 경우에는 냉매배관들이 서로 인접한 지점의 성에는 간접적인 열에 의해서도 제거할 수 있으나, 상대적으로 먼 지점의 성에는 간접적인 열로는 제거할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는 실외기(9)와 실내기(10)를 포함한다. 실외기(10)는 압축기(1a,1b)와 실외측 열교환기(3), 전동팽창밸브(4a,4b), 그리고, 실외팬(미도시)을 포함한다. 실내기(10)는 여러 개가 병렬로 배치되며, 각 실내기(10)는 실내측 열교환기(5a,5b)와 실내팬(8a,8b)을 포함한다. 따라서 하나의 실외기(9)에 여러 개의 실내기(11)가 연결된 형태를 취한다. 도면부호 11은 실외측 열교환기(3)의 제1냉매배관(3a)의 온도를 검출하는 실외측 열교환기(3)의 제1냉매배관온도센서이고, 12는 실외측 열교환기(3)의 제2냉매배관(3)의 온도를 검출하는 실외측 열교환기(3)의 제2냉매배관온도센서이다. 이 센서들은 각각 냉매배관들의 중간지점측에 설치된다. 또한, 도면부호 13a와 13b는 실내온도센서이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다실형 공기조화기의 제어블록도이다. 도 1을 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따른 다실형 공기조화기는 전반적인 제어를 수행하는 제어부(20)를 포함한다.
이 제어부(20)의 입력측에는 제1냉매배관온도센서(11)와 제2냉매배관온도센서(12), 제1실내온도센서(13a)와 제2실내온도센서(13b), 그리고, 실외온도센서(14)가 전기적으로 연결되어 있다.
또한, 이 제어부(20)의 출력측에는 제1압축기(1a)와 제2압축기(1b)를 구동시키는 압축기구동부(21), 제1사방향밸브(2a)와 제2사방향밸브(2b)를 구동시키는 사방향밸브구동부(22), 제1실내팬(8a)과 제2실내팬(8b)을 구동시키는 실내팬구동부(23), 제1전동팽창밸브(4a)와 제2전동팽창밸브(4b)를 구동시키는 전동팽창밸브구동부(24)가 각각 전기적으로 연결되어 있다. 이때, 제1사방향밸브(2a), 제2사방향밸브(2b), 사방향밸브구동부(22)는 제1냉매회로와 제2냉매회로를 냉방운전 또는 난방운전으로 절환하는 운전절환부의 역할을 수행한다.
한편, 이 제어부(20)의 내부에는 제1냉매배관온도센서(11)의 출력값에 따라 제1냉매배관(3a)측의 열교환면에서의 성에착상여부를 판단하는 성에착상판단부(20)와 제2냉매배관온도센서(12)의 출력값에 따라 제1냉매배관(3a)측의 열교환면에서의 성에제거여부를 판단하는 성에제거판단부(20a)를 포함한다.
이하에서는 제1냉매회로가 난방운전하고, 제2냉매회로가 운전 정지하는 경우의 제상운전을 일예로 하여 본 발명에 따른 다실형 공기조화기를 제어하는 방법을 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다실형 공기조화기의 제어방법에 대한 제어흐름도이다. 도 3을 살펴보면, 먼저, 제어부(20)는 제1냉매회로를 난방운전시키기 위해 압축기구동부(21)를 구동하여 제1압축기(1a)를 구동시킨다(100). 그리고, 사방향밸브구동부(22)를 구동하여 제1사방향밸브(2a)를 난방운전측으로 전환시킨다(101). 이에 따라, 제1압축기(1a)에서 토출되는 고온고압의 냉매는 제1사방향밸브(2a), 제1실내측 열교환기(5a), 제1전동팽창밸브(4a), 실외측 열교환기(3)의 제1냉매배관(3a)을 거쳐 다시 제1사방향밸브(2a), 제1압축기(1a)의 흡입측으로 흘려 난방사이클을 형성한다.
난방운전시 실외측 열교환기(3)가 증발기로 동작하므로 실외의 공기온도가 일정온도 이하로 떨어지게 되면 실외측 열교환기(3)의 제1냉매배관(3a)측 열교환면에 성에가 착상된다.
제어부(20)는 이러한 성에착상이 있는지를 확인하기 위해 제1냉매배관온도센서(11)를 통해 제1냉매배관온도값을 읽어 들인다(102). 그리고, 읽어 들인 제1냉매배관온도값과 실외온도사이의 온도차를 성에착상판단을 위해 미리 설정된 온도와 비교하여 성에착상여부를 판단한다. 이 성에착상 판단결과에 따라 제상개시시점인지를 판단한다(103). 만약, 작동모드 103에서의 판단결과 제1냉매배관온도값이 미리 설정된 온도보다 낮은 경우에는 제상개시시점이 아니라고 판단하여 작동모드 100으로 리턴하여 난방운전을 계속해서 수행한다.
한편, 작동모드 103에서의 판단결과 제1냉매배관온도값이 미리 설정된 온도보다 높아 제상개시시점이라고 판단되면, 제어부(20)는 제1냉매회로를 계속해서 난방운전시킨 상태에서 제2냉매회로를 난방운전시키기 위해 압축기구동부(21)를 구동하여 제2압축기(1b)를 구동시킨다(104). 그리고, 제2사방향밸브(2b)를 냉방운전측으로 전환시킨다(105). 이에 따라, 제1냉매배관(3a)을 포함하는 제1냉매회로를 통해서는 계속해서 난방운전을 수행하고, 제2냉매배관(3b)을 포함하는 제2냉매회로를 통해서는 냉방운전을 수행한다. 이로 인해, 제2압축기(1b)에서 토출되는 고온고압의 냉매를 제1냉매배관(3a)과 교차된 제2냉매배관(3b)으로 흘려서 제1냉매배관(3a)측의 열교환면에 착상된 성에를 제거할 수 있다.
그런 후 제어부(20)는 이러한 성에착상이 제거되었는지를 확인하기 위해 제2냉매배관온도센서(12)를 통해 제2냉매배관온도값을 읽어 들인다(106). 그리고, 읽어 들인 제2냉매배관온도값이 성에제거판단을 위해 미리 설정된 온도에 도달하는지를 판단하여 성에제거여부를 판단한다. 이 성에제거 판단결과에 따라 제상종료시점인지를 판단한다(107). 만약, 작동모드 107에서의 판단결과 제2냉매배관온도값이 성에제거판단을 위해 미리 설정된 온도보다 낮은 경우에는 제상종료시점이 아니라고 판단하여 작동모드 104로 리턴하여 계속해서 제상운전을 수행한다.
한편, 작동모드 107에서의 판단결과 제2냉매배관온도값이 제상종료를 위해 미리 설정된 온도보다 높거나 같은 경우에는 제상종료시점이라고 판단하여 제상운전을 중지시키기 위해 압축기구동부(21)를 구동하여 제2압축기(1b)를 정지시킨 후(108), 사방향밸브구동부(22)를 구동하여 제2사방향밸브(2b)를 난방운전측으로 복귀시킨다(109).
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 연속적인 난방운전을 보장하면서도 제상운전을 효과적으로 수행할 수 있어 제상운전동안에도 실내온도를 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다실형 공기조화기의 냉매사이클에 대한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다실형 공기조화기의 제어블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다실형 공기조화기의 제어방법에 대한 제어흐름도이다.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*
1a,1b : 제1압축기, 제2압축기 2a,2b : 제1사방향밸브, 제2사방향밸브
3 : 실외측 열교환기 3a,3b : 제1냉매배관, 제2냉매배관
4a,4b : 제1전동팽창밸브, 제2전동팽창밸브
5a,5b : 제1실내측 열교환기, 제2실내측 열교환기
6a,6b : 제1고압관, 제2고압관
7a,7b : 제1저압관, 제2저압관
8a,8b : 제1실내팬, 제2실내팬 9 : 실외기
10 : 실내기 11 : 제1냉매배관온도센서
12 : 제2냉매배관온도센서
13a,13b : 제1실내온도센서, 제2실내온도센서

Claims (8)

  1. 제1압축기, 제1전동팽창밸브, 제1실내측 열교환기를 포함하는 제1냉매회로와,
    제2압축기, 제2전동팽창밸브, 제2실내측 열교환기를 포함하는 제2냉매회로와,
    상기 제1냉매회로 및 상기 제2냉매회로의 일부 냉매관이 배치되는 공용의 실외측 열교환기,
    상기 제1냉매회로와 제2냉매회로를 냉방운전 또는 난방운전으로 절환시키는 운전절환부,
    상기 실외측 열교환기에의 성에착상여부를 판단하는 성에착상판단부,
    상기 성에착상이 있으면 운전정지중인 냉매회로가 있는지를 판단하고, 상기 운전정지중인 냉매회로가 있으면 상기 운전절환부를 구동하여 상기 운전정지중인 냉매회로를 냉방운전시켜 제상하는 제어부를 포함하는 다실형 공기조화기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실외측 열교환기에는 상기 일부 냉매관들이 적어도 하나의 교차점을 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 다실형 공기조화기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 성에착상판단부는 상기 실외측 열교환기의 제1냉매회로측 제1냉매배관의 배관온도를 검출하는 제1냉매배관온도센서를 통해 검출되는 제1냉매배관온도값에 기초하여 성에착상을 판단하는 것을 특징으로 하는 다실형 공기조화기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 실외측 열교환기의 제2냉매회로측 제2냉매배관의 배관온도를 검출하는 제2냉매배관온도센서를 통해 검출되는 제2냉매배관온도값에 기초하여 성에제거여부를 판단하고, 성에가 제거된 경우, 상기 냉방운전하는 냉매회로를 운전 정지시키는 것을 특징으로 하는 다실형 공기조화기.
  5. 제1압축기, 제1사방향밸브, 제1전동팽창밸브, 제1실내측 열교환기를 포함하는 제1냉매회로와, 제2압축기, 제2사방향밸브, 제2전동팽창밸브, 제2실내측 열교환기를 포함하는 제2냉매회로와, 상기 제1냉매회로 및 상기 제2냉매회로의 일부 냉매관이 배치되는 공용의 실외측 열교환기를 구비하는 다실형 공기조화기의 제어방법에 있어서,
    상기 실외측 열교환기에의 성에 착상여부를 판단하고,
    상기 성에가 착상된 경우, 운전정지중인 냉매회로가 있는지를 판단하고,
    상기 운전정지중인 냉매회로가 있으면, 상기 운전정지중인 냉매회로를 냉방운전으로 전환시켜 제상하는 것을 특징으로 하는 다실형 공기조화기의 제어방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 실외측 열교환기의 제1냉매회로측 제1냉매배관의 배관온도를 검출하는 제1냉매배관온도센서를 통해 검출되는 제1냉매배관온도값에 기초하여 성에착상을 판단하는 것을 특징으로 하는 다실형 공기조화기의 제어방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 실외측 열교환기의 제2냉매회로측 제2냉매배관의 배관온도를 검출하는 제2냉매배관온도센서를 통해 검출되는 제2냉매배관온도값에 기초하여 성에제거여부를 판단하고, 상기 성에가 제거되었으면 상기 냉방운전하는 냉매회로를 운전 정지시키는 것을 특징으로 하는 다실형 공기조화기의 제어방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 실외측 열교환기에는 상기 일부 냉매관들이 적어도 하나의 교차점을 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 다실형 공기조화기의 제어방법.
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