KR20050075097A - 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브 제어 방법에 관한 것으로, 각 실내기의 자체 부하를 계산하는 단계와, 상기 각 실내기의 자체 부하의 비율에 따라 각 실내 열교환기로 유입되는 냉매양을 조절하는 전자팽창밸브의 펄스 비율을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브 제어 방법{Linear expansion valve control method of a multi-type air conditioner}

본 발명은 멀티형 공기조화기의 제어 방법에 관한 것으로, 특히 각 실내기의 자체 부하에 대응하는 양의 냉매만이 각 실내기로 유입되도록 하기 위해, 전자팽창밸브 개도를 위한 펄스값을 실내 열교환기의 면적과 풍량을 곱하여 얻은 실내기 자체 부하 비율에 따라 결정하는 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브 제어 방법에 관한 것이다.

공기조화기는 방, 거실, 사무실 또는 영업 점포 등의 공간에 배치되어 공기의 온도, 습도, 청정도 및 기류를 조절하여 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있도록 하는 장치로써, 크게, 일체형(window type)과 분리형(seperate type 또는 split type)으로 구분된다.

상기한 일체형과 분리형은 기능적으로는 같지만, 일체형은 냉각과 방열의 기능을 일체화하여 가옥의 벽에 구멍을 뚫거나 창에 장치를 걸어서 설치한 것이고, 분리형은 실내측에는 냉/난방을 수행하는 실내기를 설치하고 실외측에는 방열과 압축 기능을 수행하는 실외기를 설치한 후 서로 분리된 두 기기를 냉매 배관으로 연결시킨 것이다.

통상 하나의 실내기에 대응하여 하나의 실외기를 설치하는 것이 일반적이나, 여러 개의 방을 갖는 건물의 경우, 각 방에 설치된 실내기에 대응하도록 실외기도 여러대 구입해야 하므로, 우선, 미관상 좋지 않고, 비경제적이며, 각 실외기마다 일정 면적의 공간이 확보되어야 공간 사용면에서 효율적이지 않다.

따라서, 하나의 실외기에 여러대의 실내기를 연결하여 한꺼번에 여러 개의 방을 냉난방시킬 수 있는 멀티형 공기조화기에 대한 개발이 활발이 진행되고 있다.

도 1은 일반적인 멀티형 공기조화기의 냉매 싸이클의 구성도이다.

상기 멀티형 공기조화기는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 제 1 내지 제 3 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)를 구비한 실내유니트(10)와 실외에 배치되는 실외유니트(1)를 구비하고 있다.

상기 실외유니트(1)에는 냉매를 압축시키는 역할을 하는 인버터 압축기(2)와 정속 압축기(3), 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외 열교환기(5), 및 상기 실외 열교환기(5)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 냉각팬(6)을 구비하고 있다.

냉방 운전 시 냉매의 흐름 방향을 따라 상기 실외 열교환기(5)의 하류측에는 메인 전자팽창밸브(12)가 구비되어 있으며, 메인 전자팽창밸브(12)의 하류측에는 냉매가 해당 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)로 유입되기 전 감압 팽창될 수 있도록 하는 제 1 내지 제 3 서브 전자팽창밸브(13a, 13b, 13c)가 각각 구비되어 있고, 제 1 내지 제 3 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)의 각 출구측에는 상기 제 1 내지 제 3 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)에서 토출되는 냉매의 온도를 감지할 수 있도록 제 1 온도감지센서(15a, 15b, 15c)가 구비되어 있다.

한편, 상기 정속 압축기(3) 및 인버터 압축기(2)는 실내유니트(1)의 최대 냉난방부하의 절반(50%)에 대응하는 압축 능력을 각각 갖추고 있으며, 각 토출측은 냉매가 실외 열교환기(5)로 유입되기 전에 상호 합류되어 있고, 그 합류영역에는 각 압축기(2,3)로부터 압축되어 토출되는 냉매의 온도를 감지할 수 있도록 제 2 온도감지센서(4)가 구비되어 있다.

계속해서, 상기 멀티형 공기조화기의 냉방 과정에 대해 살펴본다.

압축기(2, 3)에서 압축된 고온고압의 기체 냉매는 사방변(미도시)에 의해 실외 열교환기(5)로 유도된 후, 상기 실외 열교환기(5)를 통과하는 과정에서 응축되어 고온고압의 액체냉매로 상변화 된다. 상기 실외 열교환기(5)로부터 나온 고온고압의 액체 냉매는 메인 전자팽창밸브(12)로 유입된 후, 제 1 내지 제 3 서브 전자팽창밸브(13a, 13b, 13c)로 나누어져 통과하면서 저온저압의 상태로 변환된 다음 각각 제 1 내지 제 3 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)로 유입된다. 이때 유입된 냉매는 증발에 의해 기체 냉매로 변환되고, 사방변(미도시)에 의해 압축기(2, 3)의 흡입측으로 유도된다.

이때, 상기 제 1 내지 제 3 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)를 통과하는 냉매는 실내의 공기로 부터 열을 빼앗아 증발하므로, 공기조화 공간은 상기한 냉방 싸이클이 반복적으로 진행됨과 더불어 그 온도가 낮아지게 된다.

한편, 상기 멀티형 공기조화기에 있어서 각각의 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)들은 각각 독립된 하나의 냉매 싸이클을 구성하고 있다. 즉 제 1 실내 열교환기(11a)는 압축기(2, 3), 실외 열교환기(5) 및 제 1 서브 전자팽창밸브(13a)와 더불어 제 1 냉매 싸이클을 구성하고, 제 2 실내 열교환기(11b)는 상기 압축기(2, 3), 실외 열교환기(5) 및 제 2 서브 전자팽창밸브(13b)와 더불어 제 2 냉매 싸이클을 구성하며, 제 3 실내 열교환기(11c)는 상기 압축기(2, 3), 실외 열교환기(5) 및 제 3 서브 전자팽창밸브(13c)와 더불어 제 3 냉매 사이클을 구성하는데, 공기조화기 운전 시 최적의 냉매 싸이클을 형성하기 위해서는, 상기 압축기(2, 3)에서 토출된 냉매가 각 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)로 적절하게 분배되는 것이 무엇보다 중요하다.

도 2는 각 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 조절하기 위한 종래 방법에 의한 전자팽창밸브의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

멀티형 공기조화기가 운전을 시작하면, 제어부에서는 각 실의 부하를 계산한 후 이를 총합하여 공기조화기 전체의 총부하량을 산출하고, 이어, 상기 총부하량에 대응하도록 압축기의 운전을 제어하여 전체 냉매를 토출시킨다.

상기 압축기에서 토출된 냉매는 적절한 분배 방식에 의해 각 실에 배치되어 있는 실내기로 분배되어 흐르는데, 각 실내기로 분배되는 냉매의 종래의 분배 방식을 설명하면, 먼저, 상기 제어부는 각 실내기의 용량을 판단한 후, 각 실내기의 용량을 합함으로써 실내기의 총용량을 계산한다(S10 단계). 이어, 상기 총용량에 대해 각 실내기의 용량 비율을 계산하는데, 예컨대, 그 용량이 각각 7K, 9K, 12K인 3대의 실내기가 각 실 마다 설치되어 있는 경우, 상기 총용량은 28K로 계산되고, 각 실내기의 용량 비율은 상기 7K의 경우엔 7/28이 되며, 상기 9K의 경우엔 9/28이 되고, 상기 12K의 경우엔 12/18이 된다(S20 단계).

실내기의 용량 비율이 계산되면, 각 실내기와 연결되어 있는 전자팽창밸브의 개도, 즉 펄스값이 결정되는데, 전자팽창밸브의 펄스값은 상기 용량 비율에 따른 펄스 비율로 결정된다. 즉 용량 비율이 7/28인 7K의 실내기의 경우엔 이와 연결된 전자팽창밸브의 펄스 비율도 7/28로 결정되고, 용량 비율이 9/28인 9K의 실내기의 경우엔 이와 연결된 전자팽창밸브의 펄스 비율도 9/28로 결정되며, 용량 비율이 12/28인 12K의 실내기의 경우엔 이와 연결된 전자팽창밸브의 펄스 비율이 12/28로 결정된다(S30 단계).

이후, 상기 전자팽창밸브의 펄스 비율에 따라 각 전자팽창밸브의 펄스값이 결정되면(S40 단계), 압축기에서 토출된 전체 냉매는 상기 펄스 비율에 따라 개도된 각 전자팽창밸브로 분배되어 흐른다. 즉, 상기 압축기에서 전체 28에 해당하는 냉매가 토출되면 그 중 7/28에 해당하는 양의 냉매는 상기 7K의 실내기와 연결된 전자팽창밸브로 유입되고, 9/28에 해당하는 양의 냉매는 상기 9K의 실내기와 연결된 전자팽창밸브로 유입되며, 12/28에 해당하는 양의 냉매는 상기 12K의 실내기와 연결된 전자팽창밸브로 유입된다.

상술한 종래의 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브 제어 방법에 의하면, 실내기가 다수대 설치되어 있는 경우, 각 실내기로 유입되는 냉매의 양을 조절하기 위한 전자팽창밸브의 펄스값은 이들 전자팽창밸브와 연결되어 있는 실내기의 용량과 비례한다. 즉, 실내기의 용량이 크면 이와 연결된 전자팽창밸브의 펄스값도 크게하여 큰 용량에 대응하도록 많은 양의 냉매가 흐르도록 하고, 실내기의 용량이 작으면 이와 연결된 전자팽창밸브의 펄스값도 작게하여 작은 용량에 대응하도록 적은 양의 냉매가 흐르도록 하였다.

따라서, 각 실내기의 용량에 비례하여 냉매 싸이클 별로 분배되는 냉매량을 결정하는 상기한 종래의 방법에 의하면, 실내기 각각이 모두 최대 용량으로 가동되는 경우에는 전체 냉매 싸이클이 모두 최적의 상태를 유지할 수 있지만, 어느 하나의 실내기라도 최대 용량 보다 작은 용량으로 가동될 때는 전체적으로 최적의 냉매 싸이클을 이루기 어렵다는 문제점이 있다.

즉, 예컨대, 7K의 실내기는 그 용량을 최대한 사용하여 운전되고 있고, 12K의 실내기는 그 용량의 반만을 사용하여 운전되고 있는 경우, 각 실내기 별로 실제로 측정되는 부하에 관계없이 오직 실내기 고유의 용량에만 의존하여 전자팽창밸브의 펄스값이 결정된다면, 상기 7K의 실내기의 경우엔 적절한 냉매 싸이클을 이룰 수 있지만, 상기 12K의 실내기의 경우엔 실제 부하에 비해 과다한 냉매가 유입되므로 상기 12K의 실내기가 설치되어 있는 공기조화 공간은 과다 냉방 또는 과다 난방에 의해 쾌적함을 유지하기 어렵다.

또한, 상술한 종래 방법에 의하면, 실제 부하에 필요한 냉매보다 과다한 양의 냉매를 토출하여야 하므로 압축기의 압축 능력을 불필요하게 확장하는데 따른 전력 낭비도 문제가 된다.

본 발명의 목적은 각 실의 실제 부하에 대응하는 적절한 양의 냉매만이 각 실내기로 유입되도록 하기 위해 전자팽창밸브 개도를 위한 펄스값을 실내 열교환기의 면적과 풍량을 곱하여 얻은 각 실 부하에 따라 결정하는 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브 제어 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브 제어 방법은, 각 실내기의 자체 부하를 계산하는 단계와, 상기 각 실내기의 자체 부하의 비율에 따라 각 실내 열교환기로 유입되는 냉매양을 조절하는 전자팽창밸브의 펄스 비율을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 실내기 자체 부하의 비율이 클 수록 상기 전자팽창밸브의 펄스 비율도 커지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실내기의 자체 부하는 실내 열교환기 면적과 풍량을 곱한 값인 것이 바람직한다.

따라서, 본 발명에 의하면, 각 실내기에서 필요로하는 만큼의 냉매양을 실제 실내기의 구조 등을 고려하여 객관적으로 판단할 수 있으므로 각 실내기 별로 최적의 냉매 싸이클을 구성할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브 제어 방법에 대해 상세하게 설명하고자 한다.

먼저, 도 3는 본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 전체개념도이고, 도 4는 본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 개략적인 구성을 나타내는 블럭도이다.

본 발명에 의한 멀티형 공기조화기는 2개의 분배기를 사용하여 6실을 제어하기 위한 것으로, 실외기(100)와, 상기 실외기(100)와 연결된 제 1 및 제 2 분배기(102 및 110)와, 그리고 각 실 마다 설치된 제 1 내지 제 6 실내기(104, 106, 108, 112, 114 및 116)를 구비한다. 상기 실외기(100)와 제 1 및 제 2 분배기(102 및 110)는 메인 배관(P1)으로 연결하고, 상기 제 1 분배기(102)와 제 1 내지 제 3 실내기(104, 106 및 108)는 각각 제 1, 제 2 및 제 3 배관(P2, P3 및 P4)으로 연결하고, 상기 제 2 분배기(110)와 제 4 내지 제 6 실내기(112, 114 및 116)는 각각 제 4, 제 5 및 제 6 배관(P5, P6 및 P7)으로 연결한다.

이때, 상기 배관들(P1 내지 P7)은 실외기측에서 실내기측으로 냉매가 흐르기 위한 유입관과, 실내기측에서 실외기측으로 냉매가 흐르기 위한 유출관이 한 쌍으로 서로 격리된 상태로 되어 있다.

상기 실외기(100) 내부에는 인버터 압축기, 정속 압축기, 어큐뮬레이터, 사방변, 실외 열교환기, 실외팬 등과 이들을 제어하기 위한 실외 제어기(120)가 구비되어 있고, 상기 분배기(102,110)에는 냉매를 감압 팽창하기 위한 전자팽창밸브들과 냉매의 분배를 제어하기 위한 분배 제어기(122,130)가 구비되어 있으며, 상기 실내기(104 내지 116)에는 실내 열교환기와 실내팬 등과 이들을 제어하기 위한 실내 제어기(124 내지 136)가 구비되어 있다.

사용자가 공기조화기 작동을 위한 키 입력을 하면(냉방), 하나 또는 다수의 선택된 실내기(104 내지 116)에 설치되어 있는 실내 제어기(124 내지 136)는 희망 온도, 현재 실내 온도, 희망 풍량, 각 실내기의 용량 등에 관한 데이타를 수집하여 실외 제어기(120)로 보내고, 상기 실외 제어기(120)는 실외 온도 등의 추가적인 데이타를 검토하여 상기 선택된 실내기들의 운전을 위한 총부하를 계산한 후, 한편으로는 이 데이타를 상기 분배 제어기(122,130)로 보내고, 다른 한편으로는 이를 기초로하여 압축기들을 구동시킨다.

압축기의 구동에 의해 토출된 냉매는 실외 열교환기를 거친 후 메인 배관(P1)의 유입관을 통해 상기 제 1 및 제 2 분배기(102 및 110)로 분배되어 흐르고, 상기 제 1 및 제 2 분배기(102 및 110)로 유입된 냉매는 각 실의 실내 열교환기와 각각 연결되어 있는 전자팽창밸브들을 통과하면서 감압 팽창된 후, 상기 제 1 내지 제 6 배관(P2 내지 P7)의 유입관을 따라 각 실내기(104 내지 116)로 흐른다.

상기 실내기들(104 내지 116)로 유입된 냉매는 실내 열교환기를 거치며 열교환된 후 상기 제 1 내지 제 6 배관(P2 내지 P7)의 유출관을 따라 흘러 상기 제 1 및 제 2 분배기(102 및 110)에서 합해진 후, 메인 배관(P1)의 유출관을 따라 실외기(100)로 유입된다.

본 발명에 의한 멀티형 공기조화기는 하나의 실외기와 다수의 실내기 사이에 분배기를 채용한다. 종래에는 하나의 실외기로 상기와 같이 6실의 실내기를 제어하고자 할 경우, 실외기와 각 실의 실내기를 연결하기 위해 유입관 6개, 유출관 6개의 총 12개의 배관을 설치하여야 하기 때문에, 외관이 좋지 않고 긴 배관을 실내기까지 끌어 설치하여야 하므로 배관 공사에 드는 비용이 적지 않았다.

그러나, 본 발명의 경우, 분배기를 채용하여 실외기와 분배기까지는 단일 배관을 설치하고, 상기 분배기에서 각 실내기까지는 각각의 배관을 설치함으로써 상기 단일 배관에 의해 외관을 좋게 하고, 장(長)배관에 의한 비용 문제를 해결하였다.

도 5는 본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 냉매 싸이클의 구성도로서, 2개의 분배기를 사용하여 6실을 제어하는 상기 도 3의 멀티형 공기조화기에 있어서, 실외기(도 3의 100)와, 제 1 분배기(도 3의 102)와, 제 1 내지 제 3 실내기(도 3의 104 내지 108) 부분만을 도시한 것이다.

실내(140)의 각 실에는 제 1, 제 2 및 제 3 실내 열교환기(142a, 144a, 146a)와 제 1, 제 2 및 제 3 실내팬(142b, 144b, 146b)을 각각 구비하는 제 1, 제 2 및 제 3 실내기(142, 144, 146)가 각각 설치되어 있다.

실외기(180)에는 냉매를 고온고압으로 압축하여 토출하기 위한 인버터 압축기(182)와 정속 압축기(184)로 구성된 압축부가 있고, 상기 압축기들의 토출부에는 오일 공급을 위한 제 1 오일 공급기(186) 및 제 2 오일 공급기(188)가 각각 설치되어 있다. 상기 인버터 압축기(182) 및 정속 압축기(184)에서 토출된 냉매는 상기 제 1 오일 공급기(186) 및 제 2 오일 공급기(188)를 각각 거친 후 합류되어 사방변(192)으로 유입된다.

상기 사방변(192)은 공기조화기가 냉방으로 운전되거나 난방으로 운전될 경우 상기 압축기들로 유입되거나 토출되는 냉매의 흐름을 각 운전 모드에 맞게 변화시키기 위한 장치로, 냉방 운전의 경우엔 실선으로된 화살표 방향으로 냉매가 유입/출되고, 난방 운전의 경우엔 점선으로 된 화살표 방향으로 냉매가 유입/출된다. 따라서, 상기 압축기들(182, 184)로 부터 토출된 냉매는, 상기 사방변(192)의 유동에 의해, 냉방의 경우엔 실외 열교환기(194)로 유입되고, 난방의 경우엔 제 1 분배기(160)로 유입된다.

상기 실외 열교환기(194)는 메인 배관(도 3의 P1)의 유입관(198a)을 통해 제 1 분배기(160)와 연결되어 있으며, 냉방의 경우엔, 상기 압축기들(182 184)로 부터 토출된 고온고압의 냉매를 실외팬(196)의 도움을 받아 방열하는 응축기의 역할을 하고, 난방의 경우엔, 실외의 열을 흡열하는 증발기의 역할을 한다.

상기 제 1 분배기(160)는 그 내부에 제 1 분지관(168)과 제 2 분지관(170)을 구비하고 있는데, 상기 제 1 분지관(168)은 메인 배관의 유입관(198a)을 통해 유입된 냉매를 각 실내기로 분배하기 위한 관이고, 상기 제 2 분지관(170)은 각 실내기를 통과한 냉매를 한곳으로 합류시키기 위한 관이다(난방의 경우, 반대로 작용).

따라서, 메인 배관(도 3의 P1)의 유입관(198a)은 상기 제 1 분지관(168)에서 각각 제 1 배관(도 3의 P2)의 유입관(163), 제 2 배관(도 3의 P3)의 유입관(165) 및 제 3 배관(도 3의 P4)의 유입관(167)으로 분지되며, 메인 배관(도 3의 P1)의 유출관(198b)은 상기 제 2 분지관(170)에서 각각 제 1 배관(도 3의 P2)의 유출관(143), 제 2 배관(도 3의 P3)의 유출관(145) 및 제 3 배관(도 3의 P4)의 유출관(147)으로 분지된다.

상기 제 1, 제 2 및 제 3 배관의 유입관(163, 165 및 167)에는 각각 제 1, 제 2 및 제 3 전자팽창밸브(162, 164 및 166)가 설치되어 있는데, 이는 각 실내기로 유입되는 냉매를 감압 팽창시켜 저온 저압의 냉매로 변환시키기 위한 장치이다. 상기 제 1 내지 제 3 전자팽창밸브(162 내지 166)에 의해 감압 팽창된 냉매는 상기 제 1 내지 제 3 배관의 유입관(163 내지 167)을 통해 제 1 내지 제 3 실내 열교환기(142a 내지 146a)로 유입되고, 상기 제 1 내지 제 3 실내 열교환기(142a 내지 146a)를 거치며 열교환된 냉매는 상기 제 1 내지 제 3 배관의 유출관(143 내지 147)을 통해 상기 제 2 분지관(170)으로 유입된다.

상기 제 2 분지관(170)은 사방변(192)과 연결되어 있으며, 상기 제 2 분지관(170)에서 흘러나온 냉매는 상기 사방변(192)의 유도에 의해 (실선의 화살표 참조) 어큐물레이터(accumulator)(190)로 유입된다. 상기 어큐뮬레이터(190)는 인버터 압축기(182)와 정속 압축기(184)의 유입구와 연결되어 있으며, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 실내 열교환기(142a, 144a, 146a)를 통과하면서 기화되지 않고 액체 상태를 유지하고 있는 액냉매가 상기 압축기들(182, 184)로 유입되는 것을 방지한다.

본 발명에 의한 멀티형 공기조화기는 프리조인트(free joint) 방식으로 운전된다. 프리조인트 방식이란 각 압축기에서 토출되는 냉매가 지정된 냉매 싸이클만을 흐르도록 하는 구성 방식이 아닌, 각 압축기에서 토출되는 냉매가 어느 냉매 싸이클이든 필요한 싸이클을 흐르도록 압축기의 토출부를 하나로 합한 구성 방식을 의미한다.

이에 의하면, 필요한 부하에 해당하는 만큼 압축기의 주파수 및 운전 방법을 조정할 수 있으므로 전력면에서 절전 운전이 가능하고, 하나의 대형 압축기 대신 두개의 소형 압축기를 사용하므로 경제적으로도 유리하다.

상기 도 3도 내지 도 5에서는 두 개의 분배기을 사용하여 6개의 실내기를 제어할 수 있는 멀티형 공기조화기를 예를 들어 설명하였으나, 상기 분배기의 갯수, 실내기의 갯수 및 실내기의 종류(예컨대, 천장형, 액자형, 스탠드형 등) 등에 의해 본 발명의 기술적 사상이 제한되지 않음은 물론이다.

도 6은 각 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 조절하기 위한 본 발명에 의한 전자팽창밸브의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 상기 도 5의 멀티형 공기조화기를 참조하여 설명한다.

먼저, 상기 도 5에 도시된 본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 경우, 제 1 실내기(142), 압축기(182, 184), 실외 열교환기(194), 제 1 전자팽창밸브(162)는 제 1 냉매 싸이클을 구성하고, 제 2 실내기(144), 압축기(182, 184), 실외 열교환기(194), 제 2 전자팽창밸브(164)는 제 2 냉매 싸이클을 구성하며, 제 3 실내기(146), 압축기(182, 184), 실외 열교환기(194), 제 3 전자팽창밸브(166)는 제 3 냉매 싸이클을 구성한다.

공기조화기가 운전을 시작하면, 우선, 제어기에서는 각 실의 부하, 즉 각 냉매 싸이클에 인가되는 부하를 계산한 후 이를 총합함으로써 공기조화기 전체의 총부하량을 산출한다. 이어, 압축기(182, 184)의 압축 능력을 상기 총부하에 대응하도록 조절한 후 냉매를 토출시킨다. 냉방의 경우, 상기 압축기(182, 184)에서 토출된 냉매는 실외 열교환기(194)를 거치며 응축되고, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 전자팽창밸브(162, 164, 166)를 거치며 분배/ 팽창된 후, 상기 전자팽창밸브들과 각각 연결된 제 1, 제 2 및 제 3 실내기(142, 144, 146)로 유입된다.

이때, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 실내기(142, 144, 146)로 유입되는 각 냉매의 양은 상기 제 1, 제 2 및 제 3 전자팽창밸브(162, 164, 166)의 개도를 위한 펄스값을 제어하여 조절하는데, 구체적으로, 상기 각 실내기들로 유입되는 냉매의 양은 이들 실내기들과 각각 연결되어 있는 전자팽창밸브의 펄스값에 비례하므로 실내기로 유입되는 냉매의 양을 증가시키고자 할 때는 상기 펄스값을 증가시키고, 실내기로 유입되는 냉매의 양을 감소시키고자 할 때는 상기 펄스값을 감소시킨다.

한편, 공기조화기의 총부하량에 대응하여 토출된 냉매는 상기 제 1, 제 2 및 제 3 전자팽창밸브(162, 164, 166)를 거치는 과정에서 각 실내기 별, 다시 말하면 각 냉매 싸이클 별로 필요로하는 양만큼씩 분배되는데, 이때, 냉매의 분배 비율은 각 실내기로 유입되는 냉매의 최종적인 양을 결정하는데 있어서 중요한 요소가 된다.

종래에는, 전술한 바와 같이, 각 실내기의 용량 비율에 따라 상기 분배 비율을 결정함으로써 용량이 작은 실내기로는 상대적으로 적은 양의 냉매가 유입되도록 하고 용량이 큰 실내기로는 상대적으로 많은 양의 냉매가 유입되도록 하였으나, 본 발명에서는, 각 실내기의 고유 용량에 관계없이, 각 실내기의 자체 부하만을 고려하여 상기 분배 비율을 결정한다.

실내기 자체 부하란, 예컨대 실내 온도, 설정 온도, 실외 온도 등의 외부 조건과는 관계없이 실내기 자체의 구조 등에 의한 부하를 의미하는 것으로, 실내 열교환기의 면적과 사용자가 설정한 풍량을 곱한 값으로 표현된다.

용량이 동일한 것으로 표시되는 실내기들이라 할지라도 그 내부에 설치되어 있는 실내 열교환기의 면적이나 사용자에 의해 선택되는 풍량에 의해 실내기 자체에 인가되는 부하는 상황에 따라 달라질 수 있는데, 예컨대 같은 7K 용량의 실내기라하더라도 실내 열교환기의 면적이 상대적으로 큰 실내기가 상대적으로 작은 실내기보다 더 큰 자체 부하를 가지며, 사용자에 의해 선택된 풍량이 상대적으로 "강"한 실내기가 상대적으로 "약"한 실내기보다 더 큰 자체 부하를 가진다.

공기조화기가 운전을 시작하면, 상기 제어기에서는 각 실의 부하를 총합하여 공기조화기의 총부하량을 산출한 후 상기 총부하량에 대응하도록 압축기(182, 184)의 압축 능력을 조절함과 동시에, 제 1, 제 2 및 제 3 실내기(142, 144, 146)의 실내기 자체 부하를 계산한다(S100 단계). 상기 제 1, 제 2 및 제 3 실내기(142, 144, 146)의 실내기 용량이 각각 7K, 9K, 12K라고 했을 때, 상기 제 1 실내기(142)의 실내기 자체 부하는 제 1 실내 열교환기(142a)의 면적(A)과 풍량(B)을 곱한 값, 즉 A*B이 되고, 상기 제 2 실내기(144)의 실내기 자체 부하는 제 2 실내 열교환기(144a)의 면적(C)과 풍량(D)을 곱한 값, 즉 C*D이 되며, 상기 제 3 실내기(146)의 실내기 자체 부하는 제 3 실내 열교환기(146a)의 면적(E)과 풍량(F)을 곱한 값, 즉 E*F이 된다.

이후, 각 실내기의 자체 부하를 모두 합하여 전체 실내기 부하를 계산한 후, 상기 전체 실내기 부하에 대한 각 실내기의 자체 부하의 비율을 산출한다. 예컨대 상기 제 1 실내기(142)의 자체 부하(A*B)는 "8"이고, 상기 제 2 실내기(144)의 자체 부하(C*D)는 "9"이며, 제 3 실내기(146)의 자체 부하(E*F)는 "10"이라 했을 때, 상기 전체 실내기 부하는 "27"이 되고, 제 1, 제 2 및 제 3 실내기의 자체 부하의 비율은 각각 전체 27에 대해 8, 9 및 10의 비율이 된다(S110 단계).

이어, 상기 실내기 자체 부하의 비율에 따라 이들 실내기와 각각 연결되어 있는 전자팽창밸브의 개도를 위한 펄스값을 결정하는데, 상기 전자팽창밸브의 펄스값은 각 전자팽창밸브의 펄스 비율에 따라 달라지고, 이 펄스 비율은 상기 각 실내기의 자체 부하의 비율에 따라 결정된다. 즉, 실내기 자체 부하의 비율이 크면 이와 연결된 전자팽창밸브의 개도를 위한 펄스 비율도 비례하여 커지고, 실내기 체 부하의 비율이 작으면 이와 연결된 전자팽창밸브의 개도를 위한 펄스 비율도 비례하여 작아진다(S120 단계).

전술한 예에서, 실내기 자체 부하의 비율이 전체 27에 대해 8인 제 1 실내기(142)의 경우, 이와 연결된 제 1 전자팽창밸브(162)의 개도를 위한 펄스 비율은 상기 제 1, 제 2 및 제 3 전자팽창밸브(162, 164, 166)의 전체 펄스값을 27로 했을 때 8에 해당하는 크기의 비율로 계산되며, 실내기 자체 부하의 비율이 전체 27에 대해 각각 9, 10인 제 2 및 제 3 실내기(144 및 146)의 경우, 이와 연결된 제 2 및 제 3 전자팽창밸브(164 및 166)의 개도를 위한 펄스 비율은 상기 제 1, 제 2 및 제 3 전자팽창밸브(162, 164, 166)의 전체 펄스값을 27로 했을 때 각각 9, 10에 해당하는 크기의 비율로 계산된다.

계속해서, 상기 펄스 비율을 기초로하여 각 전자팽창밸브의 펄스값을 결정하고(S130 단계), 이에 따라 상기 전자팽창밸브의 개도가 제어됨으로써 최종적으로 각 전자팽창밸브를 통과하는 냉매의 양이 조정된다.

같은 용량의 실내기이더라도 그 내부에 설치된 실내 열교환기의 면적이 넓을 수록 냉매의 유입양이 더 많고, 풍량이 클 수록 빠른 열교환에 따른 많은 냉매양을 필요로 한다. 본 발명은 이러한 사항을 고려하여 각 실내기로 유입되는 냉매의 분배 비율을 결정한 것으로, 실내 열교환 면적과 풍량을 곱하여 얻어지는 실내기 자체 부하를 기준으로 냉매의 분배 비율, 즉 전자팽창밸브의 펄스 비율을 결정한다. 따라서, 각 실내기에서 필요로하는 만큼의 냉매양을 실제 실내기의 구조 등을 고려하여 객관적으로 판단할 수 있으므로 각 실내기 별로 최적의 냉매 싸이클을 구성할 수 있다.

도 7은 실내기 용량에 대한 전자팽창밸브의 펄스 비율을 도시한 표로써, (a)는 종래 방법에 의한 펄스 비율을, (b)는 발명에 의한 펄스 비율을 나타낸다.

종래의 경우(도 7의 (a) 참조) 전자팽창밸브의 펄스 비율이 실내기 용량에 직접 비례하였으나, 본 발명의 경우(도 7의 (b) 참조) 상기 펄스 비율은 상기 실내기 용량에 직접 비례하지 않는다는 것을 알 수 있다.

본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브 제어 방법에 의하면, 각 실내기로 유입되는 냉매의 분배 양을 결정하는데 있어서 전자팽창밸브의 펄스 비율을 각 실내기의 자체 부하, 즉 실내 열교환기 면적과 풍량을 곱한 값의 비율에 따라 조정한다.

따라서, 각 실내기에서 필요로하는 만큼의 냉매양을 실제 실내기의 구조 등을 고려하여 객관적으로 판단할 수 있으므로 각 실내기 별로 최적의 냉매 싸이클을 구성할 수 있다.

도 1은 일반적인 멀티형 공기조화기의 냉매 싸이클의 구성도이다.

도 2는 각 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 조절하기 위한 종래 방법에 의한 전자팽창밸브의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3은 본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 전체개념도이다.

도 4는 본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 개략적인 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 5는 본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 냉매 싸이클의 구성도이다.

도 6은 각 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 조절하기 위한 본 발명에 의한 전자팽창밸브의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 7은 실내기 용량에 대한 전자팽창밸브의 펄스 비율을 도시한 표로써, (a)는 종래 방법에 의한 펄스 비율을, (b)는 발명에 의한 펄스 비율을 나타낸다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100, 180 : 실외기 102, 160 : 제 1 분배기

110 : 제 2 분배기 104, 142 : 제 1 실내기

106, 144 : 제 2 실내기 108, 146 : 제 3 실내기

142a : 제 1 실내 열교환기 144a : 제 2 실내 열교환기

146a : 제 3 실내 열교환기 162 : 제 1 전자팽창밸브

164 : 제 2 전자팽창밸브 166 : 제 3 전자팽창밸브

168 : 제 1 분지관 170 : 제 2 분지관

182 : 인버터 압축기 184 : 정속 압축기

190 : 어큐물레이터 192 : 사방변

194 : 실외 열교환기 P1 : 메인 배관

P2,P3,P4,P5,P6,P7 : 제1,2,3,4,5,6 배관

Claims (3)

1. 각 실내기의 자체 부하를 계산하는 단계; 및

   상기 각 실내기의 자체 부하의 비율에 따라 각 실내 열교환기로 유입되는 냉매양을 조절하는 전자팽창밸브의 펄스 비율을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브의 제어 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 실내기 자체 부하의 비율이 클 수록 상기 전자팽창밸브의 펄스 비율도 커지는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브의 제어 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 실내기의 자체 부하는 실내 열교환기 면적과 풍량을 곱한 값인 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브의 제어 방법.