KR20050034079A - 전자팽창밸브를 적용하는 멀티형 에어컨의 초기개도 설정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자팽창 밸브를 적용하는 멀티형 에어컨의 초기개도 설정 방법에 관한 것으로, 특히 냉방용량을 가변으로 제어할 수 있는 인버터형 압축기와 감압 및 냉매 유량을 제어하는 전자팽창밸브 등을 적용하는 멀티형 에어컨의 실내기들의 운전조합에 의거, 인버터형 압축기의 운전 주파수가 변화할 때 마다, 각 실내기의 전자팽창밸브 초기개도 사양을 설정하여 시스템에 능동적으로 대응할 수 있는 전자팽창 밸브를 적용하는 멀티형 에어컨의 초기개도 설정 방법에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명은 인버터형 실외기에 연결된 복수개 이상의 실내기들에 의해 운전 신호가 실외기 마이컴에 입력되면, 실외기의 마이컴은 그에 따른 요구냉방능력을 산출하고, 그 요구냉방능력을 기준으로 압축기 운전주파수를 연산하며, 다시 그 운전주파수에 대응되는 전자팽창밸브의 초기 개도치를 구하는 것이다.

따라서, 상기 초기 개도치로 전자팽창밸브의 개도를 오픈함으로써, 운전 주파수가 상승시에 발생될 수 있는 압축기의 토출량 감소에 의한 온도 상승으로 압축기 내부의 절연 파괴 등을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Description

전자팽창밸브를 적용하는 멀티형 에어컨의 초기개도 설정 방법{Method for Setting Initial Open Value of Multi Type Air-conditioner using Electronic Expansion Valve}

본 발명은 전자팽창 밸브를 적용하는 멀티형 에어컨의 초기개도 설정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉방용량을 가변으로 제어할 수 있는 인버터형 압축기와 감압 및 냉매 유량을 제어하는 전자팽창밸브 등을 적용하는 멀티형 에어컨의 실내기들의 운전조합에 의거, 인버터형 압축기의 운전 주파수가 변화할 때 마다, 각 실내기의 전자팽창밸브 초기개도 사양을 설정하여 시스템에 능동적으로 대응할 수 있는 전자팽창 밸브를 적용하는 멀티형 에어컨의 초기개도 설정 방법에 관한 것이다.

일반적인 멀티형 에어컨의 간단한 사이클을 설명하면 다음과 같다. 도 1 은 일반적인 멀티형 에어컨의 냉매회로도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 인버터형 압축기(10)는 고온 고압의 냉매가스를 토출시키고, 그 냉매가스는 실외 열교환기(20)를 거쳐서 방열되어 고압의 액냉매로 응축된다.

그 응축된 액냉매는 단일 배관을 흘러서 각 실내기의 전자팽창밸브(30)를 통과하여 저온/저압의 액냉매로 다시 감압되고, 각 실내열교환기(40)를 거쳐서 각 실내의 열에너지를 흡수하여 저압의 과열된 냉매가스가 된다.

그리고, 그 냉매가스는 어큘뮬레이터(50)를 지나서 인버터형 압축기(10)로 재 흡입되어 상기와 같은 동일한 사이클을 반복 수행하는 것이다.

이때, 인버터형 압축기(10)는 운전 주파수를 가변시켜 압축기의 회전수 제어를 가능케 하여 압축실 내부의 일량을 가변하여 토출되는 냉매 가스의 유량을 가변으로 조작 가능케 한다.

이러한 인버터형 에어컨은 운전 주파수를 가변시키기 위해 인버터 압축기 구동드라이버(미도시)를 구비하고, 각 실내기들 간에 전자 팽창밸브를 통해 효율적인 냉매유량 제어가 가능하도록 각 실내 증발기 냉매 입출구 사이에 온도 써미스터(미도시)가 구비된다. 도 1의 미설명 부호 60은 리시버 탱크이고, 70은 서비스밸브 가스관이다.

그리고 각 실내외기는 마이컴으로 통한 실내외 통신을 통해서 각 실내외 흡입온도 등을 통합 송수신하여 각 실내기의 운전 상태를 판단하고, 그에 따라 압축기의 운전 주파수 및 전자팽창밸브의 개도를 제어 한다.

전자팽창밸브는 일렉 코일부의 전류 제어를 통해 몸체 내부의 오리피스의 개폐정도를 조절할 수 있고, 이를 바탕으로 각 실내기로 유입되는 냉매 유량을 능동적으로 제어할 수 있다. 여기서는 개폐의 정도를 개도량으로 표현하여 설명한다.

이러한 전자팽창밸브의 개도량 제어는 냉매유량을 예측하는 수단으로써, 각 실내 열교환기 입출구의 온도 써미스터를 이용해 입출구 온도차(출구온도-입구온도)의 기준치를 미리 설정하여, 그 기준치보다 낮으면 개도를 감소하고 기준치보다 높으면 개도를 증가시켜 냉매유량을 제어한다.(이때 전자팽창밸브의 개도량 범위는 전자 컨트롤 방식에 의거 펄스 수로 표현되는데 대체로 0에서 500펄스까지 가변이 가능하다. 제조업체마다 방식은 상이함.)

상기와 같은 멀티형 에어컨은 각 실내기의 운전 조합에 의거, 실내기가 한대 켜지면 인버터 압축기의 운전이 시작되고, 그 해당 실내기의 전자팽창밸브는 초기 특정개도(이하 초기개도라 함)로 펄스수가 인가되어 열리고 실내 열교환기 입출구 온도차에 의거 개도량제어를 수행한다.

그 이후 타 실내기들이 각 운전이 인가되어 운전이 인가된 해당 실내기의 전자팽창밸브는 첫번째 실내기와 동일하게 초기개도로 열린다음 동일한 방법으로 개도량 제어를 하게 된다.

이때 인버형 압축기는 각 실내기의 운전 조합이 바뀔 때 마다 운전 주파수가 상승 또는 하강을 하여 각 실내 운전 조합에 맞는 냉방용량으로 운전 주파수가 설정된다.

따라서 실내기 운전 대수가 많아질수록 인버터형 압축기의 운전 주파수는 증가 상승하게 된다.

이때, 각 운전되는 실내기의 닫혀있던 전자팽창밸브는 초기개도로 열리게 되는데, 그 초기개도치가 너무 낮게 설정되어 있으면 압축기 운전 주파수의 상승에 비해 실내 열교환기로 통과되는 냉매유량이 적기 때문에 결국 압축기로 흡입되는 유량이 적어 압축기 토출부에는 지나친 고온이 형성되어 압축기 내부 코일의 단락 및 손상 등을 초래할 수 있는 문제점이 있다.

또한, 초기개도치가 너무 과도하게 설정되어 있으면 압축기 주파수 상승시 지나친 냉매유량 유입으로, 제대로 열교환되지 않은 저온 액상의 냉매가 어큐뮬레이터의 액면 높이를 지나 압축기로 유입되기 때문에 액압축으로 인한 압축실 부품의 손상 등을 초래할 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 멀티형 에어컨 실내기들의 운전조합에 의거, 인버터형 압축기의 운전 주파수가 변화할 때 마다, 각 실내기의 전자팽창밸브 초기개도 사양을 설정하여 시스템에 능동적으로 대응할 수 있는 전자팽창 밸브를 적용하는 멀티형 에어컨의 초기개도 설정 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자팽창 밸브를 적용하는 멀티형 에어컨의 초기개도 설정 방법은, 용량가변이 가능한 압축기와 전자팽창밸브를 적용한 복수개 이상의 실내기를 구비한 멀티형 에어컨의 전자팽창밸브 초기개도 산출 방법에 있어서, 전자팽창밸브의 초기개도를 산출하기 위한 모드 설정 단계와; 상기 초기개도 산출 모드가 설정되면 실외기의 마이컴은 그와 연결된 실내기들의 운전 신호를 감지하는 단계와; 상기 실내기의 운전신호를 감지한 마이컴은 그 운전 조합에 따른 요구냉방능력을 산출하는 단계와; 상기 요구냉방능력을 산출한 마이컴은 그 요구냉방능력에 따른 운전 주파수를 산출하는 단계와; 상기 운전 주파수를 산출한 마이컴은 그 운전 주파수에 따른 전자팽창밸브의 초기개도를 산출하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

바람직하게는, 상기 요구냉방능력에 따른 운전 주파수를 산출하는 단계는 연산식 N=f(Q)=k2*Q+C2 를 적용하여 산출한다.

또한, 상기 운전 주파수에 따른 전자팽창밸브의 초기개도를 산출하는 단계는 연산식 EOinitial=f(N)=k1*N+C1 를 적용하여 산출한다.

여기서, EOinitial은 초기개도값, N은 운전주파수, Q는 요구냉방능력, K는 비례계수, C는 상수 이다.

이와 같이 본 발명은 인버터형 실외기에 연결된 복수개 이상의 실내기들에 의해 운전 신호가 실외기 마이컴에 입력되면, 실외기의 마이컴은 그에 따른 요구냉방능력을 산출하고, 그 요구냉방능력을 기준으로 압축기 운전주파수를 연산하며, 다시 그 운전주파수에 대응되는 전자팽창밸브의 초기 개도값을 구하는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 멀티형 에어컨과 관련된 일반적인 기술 구성은 종래의 기술에서 설명한 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생락한다. 본 발명에서는 전자팽창밸브의 초기개도 설정 방법을 기술 요지로 하여 설명한다.

도 2 는 본 발명에 따른 전자팽창 밸브를 적용하는 멀티형 에어컨의 초기개도 설정 방법의 흐름도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명은 전자팽창밸브의 초기개도를 산출하기 위한 모드(S1)로 전환하고, 초기개도 산출 모드로 설정되면 실외기의 마이컴은 그와 연결된 실내기들의 운전 신호를 감지한다(S2).

상기 실내기의 운전신호를 감지한 마이컴은 그 운전 조합에 따른 요구냉방능력을 산출하고(S3), 그 요구냉방능력과 대응되는 운전 주파수를 인버터형 압축기에 적용한다(S4).

상기 운전 주파수를 산출한 마이컴은 그 운전 주파수에 따른 전자팽창밸브의 초기개도를 산출한다(S5).

보다 상세히 설명하면, 인버터형 압축기의 운전 주파수는 실내기 운전 조합에 의해 요구되는 냉방능력에 따라 아래의 [표 1]과 같이 선정된다.

실내기 요구 냉방능력	Q1	Q2	Q3	Q4	...,	Qn
압축기 운전 주파수	N1	N2	N3	N4	...,	Nn

실외기에 결합되는 각 실내기들은 서로 용량이 다른 것을 사용할 수도 있기 때문에 실내기 운전 대수와는 다르게 요구되는 냉방능력으로 표현할 수 있다.

따라서 요구되는 냉방능력을 구현키 위해서는 제조자는 각 냉방능력에 해당하는 압축기의 운전 주파수를 마이컴에 입력하게 된다. 이때 첨자 1과 n 는 각각 최소/최대 냉방능력, 최소/최대 운전 주파수를 의미한다.

다음으로, 요구되는 압축기의 운전 주파수에 해당하는 각 실내기 전자 팽창밸브의 최적개도치를 아래의 [표 2]와 같이 설정한다.

압축기 운전 주파수	N1	N2	N3	N4	...,	Nn
최적 전자팽창밸브개도	X1	X2	X3	X4	...,	Xn

이때 전자 팽창밸브의 최적화된 개도치는 실험을 통해서 각 요구 냉방능력에 해당되는 실제 운전조합 되어진 실내기들의 수와 입출구 온도차에 의한 제어결과로서 사이클이 안정된 이후의 각 실내기의 개도값들의 총합과 서로 나누기를 하여 평균치 개념으로 구해진다.

즉, 최적 개도치는 운전중인 실내기들의 사이클 안정이후 전자팽창밸브 개도의 합을 운전중인 실내기의 수로 나누기 한 값이다.

여기서 각 요구냉방능력에 따른 운전 실내기의 조합은 가능한 실내기의 최대 운전 대수로 한다.

위와 같은 내용으로 전자팽창밸브의 초기 개도값을 공식화 하면 아래의 [수학식 1] 및 [수학식 2]와 같다.

N=f(Q)=k2*Q+C2

EOinitial = f(N)=k1*N+C1

여기서, EOinitial은 초기개도값, N은 운전주파수, Q는 요구냉방능력, K는 비례계수, C는 상수 이다.

즉, 운전 주파수가 증가함에 따라서 전자팽창밸브의 초기 개도치는 선형적이라 얘기할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 인버터형 실외기에 연결된 복수개 이상의 실내기들에 의해 운전 신호가 실외기 마이컴에 입력되면, 실외기의 마이컴은 그에 따른 요구냉방능력을 산출하고, 그 요구냉방능력을 기준으로 압축기 운전주파수를 연산하며, 다시 그 운전주파수에 대응되는 전자팽창밸브의 초기 개도값을 구하는 것이다.

이때, 실질적으로 조합이 되는 실내기의 종류 및 개수가 몇 개 안되면 상기 [표 2]를 그대로 활용하고, 실내기의 종류 및 개수가 많으면 전자팽창밸브의 초기개도 함수인 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 이용하여 초기 개도값을 구할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 실내기 운전 조합에 의해 인버터형 압축기의 운전 주파수가 변화되며, 해당 실내기들은 운전이 시작되면서 실험에 의해서 선정된 최적화된 개도치로 전자팽창밸브 개도를 초기개도치로 오픈함으로써, 운전 주파수가 상승시에 발생될 수 있는 압축기의 토출량 감소에 의한 온도 상승으로 압축기 내부의 절연 파괴 등을 방지할 수 있다.

또한, 적정한 최적개도치를 이용한 초기 개도 설정으로 운전 주파수 변화시의 액냉매 유입을 통한 압축기의 부품 소손을 방지 할 수 있다.

또한, 마이컴이 미리 각 실내기의 운전 조합에 따른 전자팽창밸브의 최적개도치를 운전 초기의 초기개도치로 설정하기 때문에 각 해당 주파수의 에어컨 운전시 시스템이 안정되는데 보다 빠르게 전자팽창밸브를 제어할 수 있다.

도 1 은 일반적인 멀티형 에어컨의 냉매회로도.

도 2 는 본 발명에 따른 전자팽창 밸브를 적용하는 멀티형 에어컨의 초기개도 설정 방법.

<도면의 주요부호에 대한 간단한 설명>

10 : 인버터형 압축기 20 : 실외 열교환기

30 : 전자팽창밸브 40 : 실내 열교환기

50 : 어큐뮬레이터 60 : 리시버 탱크

70 : 서비스밸브 가스관

Claims (3)

1. 용량가변이 가능한 압축기와 전자팽창밸브를 적용한 복수개 이상의 실내기를 구비한 멀티형 에어컨의 전자팽창밸브 초기개도 산출 방법에 있어서,

   전자팽창밸브의 초기개도를 산출하기 위한 모드 설정 단계와;

   상기 초기개도 산출 모드가 설정되면 실외기의 마이컴은 그와 연결된 실내기들의 운전 신호를 감지하는 단계와;

   상기 실내기의 운전신호를 감지한 마이컴은 그 운전 조합에 따른 요구냉방능력을 산출하는 단계와;

   상기 요구냉방능력을 산출한 마이컴은 그 요구냉방능력에 따른 운전 주파수를 산출하는 단계와;

   상기 운전 주파수를 산출한 마이컴은 그 운전 주파수에 따른 전자팽창밸브의 초기개도를 산출하는 단계;를

   포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전자팽창 밸브를 적용하는 멀티형 에어컨의 초기개도 설정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 요구냉방능력에 따른 운전 주파수를 산출하는 단계는,

   연산식 N=f(Q)=k2*Q+C2 를 적용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 전자팽창 밸브를 적용하는 멀티형 에어컨의 초기개도 설정 방법.

   (여기서, N은 운전주파수, Q는 요구냉방능력, K는 비례계수, C는 상수 이다.)
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 운전 주파수에 따른 전자팽창밸브의 초기개도를 산출하는 단계는,

   연산식 EOinitial=f(N)=k1*N+C1 를 적용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 전자팽창 밸브를 적용하는 멀티형 에어컨의 초기개도 설정 방법.

   (여기서, EOinitial은 초기개도값, N은 운전주파수, K는 비례계수, C는 상수이다.)