KR20060057339A

KR20060057339A - 멀티형 공기조화기

Info

Publication number: KR20060057339A
Application number: KR1020040096448A
Authority: KR
Inventors: 정명진; 권형진
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-11-23
Filing date: 2004-11-23
Publication date: 2006-05-26
Also published as: KR100625568B1

Abstract

본 발명은 멀티형 공기조화기에 관한 것으로, 특히 본 발명은 냉난방혼용운전시, 냉방운전측 응축압력 또는 응축온도를 이용하여 실외팬의 속도를 가변시킴으로서 실외열교환기의 열교환효율을 적정하게 유지시킬 수 있어 냉방운전과 난방운전의 효율을 향상시킨다.

이를 위해 본 발명의 멀티형 공기조화기는 한 개의 실외열교환기 및 속도가변형 실외팬을 갖는 실외기와, 이 실외기에 연결된 복수의 실내기를 구비하고, 냉난방혼용운전시, 속도가변형 실외팬의 속도를 제어하는 멀티형 공기조화기에 있어서, 냉방운전측 또는 난방운전측 냉매의 응축압력 또는 응축온도를 검출하는 냉매응축검출부와, 냉난방혼용운전시, 냉매응축검출부를 통해 검출된 냉매의 응축압력 또는 응축온도에 기초하여 속도가변형 실외팬의 속도를 가변시키는 제어부를 포함한다.

Description

멀티형 공기조화기{MULTI TYPE AIR CONDITIONER}

도 1은 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 냉매사이클도이다.

도 2는 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 제어블록도이다.

도 3은 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기에서 실외팬의 속도를 제어하는 것을 설명하기 위한 제어흐름도이다.

도 4는 본 발명의 멀티형 공기조화기에서 난방운전 중에 냉방운전이 추가된 경우를 일예로 하여, 냉난방혼용운전시의 실외팬 제어를 설명하기 위한 제어흐름도이다.

도 5는 본 발명의 멀티형 공기조화기에서 냉방운전 중에 난방운전이 추가된 경우를 일예로 하여, 냉난방혼용운전시의 실외팬 제어를 설명하기 위한 제어흐름도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

8a,8b : 실내온도센서 11 : 실외온도센서

12a,12b: 냉매응축검출부 20 : 제어부

21 : 압축기구동부 22 : 사방향밸브구동부

23 : 실내팬구동부 24 : 전동팽창밸브구동부

25 : 실외팬구동부

본 발명은 멀티형 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 실외기에 여러 개의 실내기가 연결되고, 실외기에 두 개의 압축기, 한 개의 실외열교환기와 한 개의 실외팬을 마련되고, 냉난방 혼용 운전하는 멀티형 공기조화기에 관한 것이다.

한국 등록특허공보 제310143호에는 하나의 실외기에 여러 개의 실내기가 연결되고, 실외기에는 두 개의 압축기와 한 개의 실외열교환기 및 실외팬을 구비하고, 복수의 실내공간에 대하여 각각 또는 동시에 냉방 또는 난방을 혼용하여 운전하는 멀티형 공기조화기에 대하여 개시되어 있다.

이러한 냉난방혼용운전방식의 멀티형 공기조화기는 냉난방혼용운전시, 실외열교환기의 일부는 응축기로 작동하여 발열작동하고, 다른 부분은 증발기로 작동하여 흡열작동을 하게 되므로, 발열과 흡열 작동의 상호작용에 의해 각 부분의 열교환 효율이 상승하게 된다. 따라서, 필요이상으로 열교환효율이 증가하는 경우, 압축기에 과부하가 걸릴 수 있으므로, 열교환효율이 필요이상 증가하는 것을 방지하가 위하여 실외팬의 속도를 고속에서 저속으로 낮춤으로서 발열과 흡열작동에 의해 열교환 효율 상승분만큼 열교환 효율을 감쇠시킴으로서 냉난방혼용운전시의 열교환효율을 표준상태로 유지할 수 있고 냉난방운전의 이상을 방지하게 된다.

하지만, 실외열교환기의 발열과 흡열작동에 의한 열교환 효율 상승분이 냉난 방운전에 따라 변화하는 데도 불구하고, 종래에는 실외팬을 고속과 저속의 두 가지 속도모드를 정해두고, 냉난방혼용운전시, 실외팬의 속도를 일률적으로 저속으로 낮추는 제어를 하기 때문에 실외팬의 속도가 발열과 흡열작동에 인해 발생된 열교환 효율 상승분을 감쇠시킬 수 있는 표준속도보다 높거나, 낮을 수 있다.

따라서, 실외팬의 속도가 표준속도보다 높은 경우에는 발열과 흡열작동에 의해 열교환 효율 상승분을 충분히 감쇠시킬 수 없어 압축기에 과부하가 발생할 수 있을 뿐만 아니라, 냉난방운전의 안정성을 해칠 수 있다.

한편, 실외팬의 속도가 표준속도보다 낮은 경우에는 냉난방효율이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 냉난방혼용운전시, 실외열교환기의 열교환효율을 적정하게 유지시킬 수 있도록 실외팬의 속도를 적절히 가변시킴으로서 냉방운전과 난방운전의 효율을 향상시킬 수 있는 멀티형 공기조화기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 냉난방혼용운전시, 실외열교환기의 열교환효율을 적정하게 유지시킬 수 있도록 실외팬의 속도를 적절히 가변시키되, 냉방운전측 응축기의 응축정도에 따라 실외팬의 속도를 가변시킴으로서 실외팬의 속도를 보다 세밀하게 제어할 수 있는 멀티형 공기조화기를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 멀티형 공기조화기는 한 개의 실외 열교환기 및 속도가변형 실외팬을 갖는 실외기와, 상기 실외기에 연결된 복수의 실내기를 구비하고, 냉난방혼용운전시, 상기 속도가변형 실외팬의 속도를 제어하는 멀티형 공기조화기에 있어서, 냉방운전측 또는 난방운전측 냉매의 응축압력 또는 응축온도를 검출하는 냉매응축검출부와, 상기 냉난방혼용운전시, 상기 냉매응축검출부를 통해 검출된 냉매의 응축압력 또는 응축온도에 기초하여 상기 속도가변형 실외팬의 속도를 가변시키는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는 상기 냉난방혼용운전시, 상기 속도가변형 실외팬을 미리 설정된 초기속도로 회전시킨 후 상기 검출된 냉매의 응축압력 또는 응축온도와 미리 설정된 목표 응축압력 또는 목표 응축온도사이의 차이값에 기초하여 상기 실외팬의 초기속도를 증감시키는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 난방운전이 냉방운전보다 먼저 수행된 냉난방혼용운전시, 상기 냉방운전 수행 후 미리 설정된 시간이 경과한 후에 상기 냉방운전측 냉매의 응축압력 또는 응축온도에 기초하여 상기 실외팬의 속도를 가변시키는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 냉방운전이 난방운전보다 먼저 수행된 냉난방혼용운전시, 상기 난방운전과 함께 상기 냉방운전측 냉매의 응축압력 또는 응축온도에 기초하여 상기 실외팬의 속도를 가변시키는 것을 특징으로 한다.

상기 냉매응축검출부는 냉매의 응축압력 또는 응축온도를 검출할 수 있도록 상기 냉방운전시 응축기로 작동하는 상기 실외열교환기의 출구측 또는 상기 난방운전시 응축기로 작동하는 각 실내열교환기의 출구측에 마련된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기는 제1냉매회로를 구성하도록 냉매관에 의해 순차적으로 연결된 제1압축기(1a), 제1사방향 밸브(2a), 실외열교환기(3), 제1전동팽창밸브(4a), 그리고 제1실내열교환기(5a)를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기는 제2냉매회로를 구성하도록 냉매관에 의해 순차적으로 연결된 제2압축기(1b), 제2사방향 밸브(2b), 실외열교환기(3), 제2전동팽창밸브(4b), 그리고 제2실내열교환기(5b)를 포함한다.

여기서, 실내열교환기(5a,5b)는 난방운전시에는 응축기로 냉방운전시에는 증발기로 작동한다. 이와는 반대로 실외열교환기(3)는 난방운전시에는 증발기로 냉방운전시에는 응축기로 작동한다.

전동팽창밸브(4a, 4b)는 실내열교환기(5a,5b)와 실외 열교환기(3) 사이에 설치되어 냉매가 용이하게 증발 또는 응축될 수 있도록 팽창시킨다.

압축기(1a,1b)는 증발기로 동작하는 열교환기로부터 저온저압의 냉매를 흡입하여 고온고압으로 압축시킨다.

사방향밸브(2a,2b)는 압축기(1a,1b)에서 토출되는 고온고압의 냉매가 난방운전시에는 실내열교환기(5a,5b)로 냉방운전시에는 실외열교환기(3)로 이송되도록 절환한다.

제1냉매회로와 제2냉매회로에서 냉매관 중 압축기(1a,1b)의 토출측과 전동팽 창밸브(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. 실외열교환기(3)는 고압관(6a,6b)의 중도에 설치되고, 실내열교환기(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, 제1냉매배관(3a)과 분리되며, 제2고압관(6b)과 연결되는 제2냉매배관(3b)을 포함한다. 따라서, 복수의 실내공간에 대하여 각각 또는 동시에 독립적인 냉방운전과 난방운전을 혼용하여 운전할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기는 실외기(10)와 여러 개의 실내기(20)를 포함하고, 하나의 실외기(10)에 여러 개의 실내기(20)가 연결된 형태를 취한다. 실외기(10)는 압축기(1a,1b)와 실외열교환기(3), 전동팽창밸브(4a,4b), 그리고, 실외팬(9)을 포함한다. 실내기(20)는 여러 개가 병렬로 배치되며, 각 실내기(20)는 실내열교환기(5a,5b)와 실내팬(8a,8b)을 포함한다.

참고로, 도면부호 11은 실외기의 공기온도를 검출하는 실외온도센서이고, 12a, 12b는 냉방운전시 응축기로 작동하는 실외열교환기(3)의 출구측에 마련되어 냉매의 응축압력 또는 응축온도를 검출하여 냉매의 응축정도를 검출하는 냉매응축검출부이고, 도면부호 13a, 13b는 실내기의 공기온도를 검출하는 실내온도센서이 다.

따라서, 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기는 복수의 실내공간에 대하여 각각 또는 동시에 냉방운전과 난방운전을 혼용하여 운전할 수 있다.

상기한 실시예에서는 냉매응축검출부가 냉매의 응축정도를 검출하기 위하여 일예로, 냉방운전시 응축기로 작동하는 실외열교환기의 출구측에 마련된 것에 대하여 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 난방운전시 응축기로 작동하는 각 실내열교환기의 출구측에 마련될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기는 전반적인 제어를 수행하는 제어부(20)를 포함한다.

이 제어부(20)의 입력측에는 제1실내온도센서(13a)와 제2실내온도센서(13b), 그리고, 실외온도센서(11), 냉매의 응축압력 또는 응축온도에 따라 냉매의 응축정도를 검출하는 냉매응축검출부(13a, 13b)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)와, 실외팬(9)을 구동시키는 실외팬구동부(25)가 전기적으로 연결되어 있다. 이때, 제1사방향밸브(2a), 제2사방향밸브(2b), 사방향밸브구동부(22)는 제1냉매회로와 제2냉매회로를 냉방운전 또는 난방운전으로 절환하는 운전절환부의 역할을 수 행한다.

냉난방혼용운전시의 제어부(20)의 실외팬(9)의 속도제어를 도 3을 참고로 하여 살펴보면, 먼저, 단계 S100에서 제어부(20)는 냉난방혼용운전인지를 판단한다. 단계 S100에서의 판단결과 냉난방혼용운전이면, 제어부는 단계 S110에서 냉방운전 요구된 실내기에 대해서는 도 1의 실선 화살표 방향과 같은 냉방사이클을 형성하여 냉방운전하고, 난방운전 요구된 실내기에 대해서는 도 2의 점선 화살표 방향과 같이 난방사이클을 형성하여 난방운전한다.

이때, 제어부(20)는 단계 S120에서 실외팬구동부(25)를 통해 실외팬(9)을 미리 설정된 속도(초기속도)로 회전시킨다.

그리고, 제어부(20)는 단계 S130 내지 단계 S160에 걸쳐 단계 S120에서의 실외팬의 속도를 보상 제어한다.

먼저, 단계 S130에서 제어부(20)는 일예로, 냉방운전시 응축기로 작동하는 실외열교환기의 냉매응축검출부(12a, 12b)를 통해 냉매의 응축정도를 나타내는 냉매의 응축압력 또는 응축온도를 검출한다.

그런 후 단계 S140에서, 제어부(20)는 단계 S130에서 검출된 냉매의 응축압력 또는 응축온도 등의 냉매의 현재 응축정도(P)와 미리 설정된 목표 응축압력 또는 목표 응축온도 등의 냉매의 목표 응축정도(T)와 비교한다.

만약, 단계 S140에서의 비교결과, 실외열교환기(3)의 열교환효율이 과대하여 현재 응축정도(P)가 미리 설정된 목표 응축정도(T)보다 큰 경우, 단계 S150에서 제어부(20)는 그 응축정도차이에 상응하는 속도값으로 단계 S120에서의 실외팬(9)의 속도를 감소시킨다. 이에 따라, 실외열교환기(3)의 열교환효율을 감소시켜 열교환효율을 적정하게 유지시킨다.

또한, 단계 S140에서의 비교결과, 실외열교환기(3)의 열교환효율이 적정하여 현재 응축정도(P)가 미리 설정된 목표 응축정도(T)에 도달한 경우, 단계 S160에서 제어부(20)는 단계 120에서의 현재 실외팬(9)의 속도값으로 실외팬(9)의 속도를 유지시킨다.

한편, 단계 S140에서의 비교결과, 실외열교환기(3)의 열교환효율이 과소하여 현재 응축정도(P)가 미리 설정된 목표 응축정도(T)보다 적은 경우, 단계 S170에서 제어부(20)는 그 응축정도의 차이에 상응하는 속도값으로 단계 S120에서의 실외팬(9)의 속도를 증가시킨다. 이에 따라, 실외열교환기의 열교환효율을 상승시킨다. 이에 따라, 실외열교환기의 열교환효율을 증가시켜 열교환효율을 적정하게 유지시킨다.

상기한 실시예에서는 실외팬의 속도증감에 따라 더 민감한 출력을 보이는 냉방운전을 제어입력변수로 하여 냉난방혼용운전시의 냉방운전 사이클과 난방운전 사이클의 안정성을 확보한다. 냉방 운전사이클은 난방운전 사이클보다 실외팬의 회전속도에 의해 변화되는 응축압력과 응축온도의 변동폭이 매우 크다. 즉 실외팬 속도의 작은 변화에 의해서도 냉방운전 사이클의 실외기 응축온도나 응축압력을 제어할 수 있으나, 난방운전의 실외기 응축압력이나 응축온도를 제어하기 위해서는 실외팬의 속도 변화 폭이 커야 한다. 따라서 난방운전의 실외기 응축압력이나 응축온도를 제어의 목표로 할 경우 냉방운전측의 응축압력 또는 응축온도의 변동폭이 심하여 냉난방사이클에 손상을 초래할 수 있어 안정성을 해칠 수 있다.

또한, 냉방운전 사이클의 실외기 응축온도나 응축압력을 실외팬의 제어입력으로 했을 때, 난방운전측의 응축온도나 응축압력의 손실은 크지 않다. 하지만, 난방운전측을 실외팬의 제어입력으로 했을 때 저온에서 냉방운전측의 응축온도나 응축압력이 목표 응축온도나 응축압력에 크게 미치지 못하여 성능의 손실이 심하게 될 수 있다.

따라서, 상기한 실시예에서는 냉방운전시 응축기로 작동하는 실외열교환기의 응축압력 또는 응축온도를 이용하여 실외팬의 속도를 제어하는 것에 대하여 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 난방운전시 응축기로 작동하는 각 실내열교환기의 응축압력 또는 응축온도를 이용하여 실외팬의 속도를 제어할 수도 있다.

이하에서는 도 2의 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기에서 난방운전 중에 냉방운전이 추가된 경우를 일예로 하여, 냉난방혼용운전시 실외열교환기의 열교환효율을 적정하게 유지시킬 수 있도록 실외팬(9)의 속도를 제어하는 것을 설명한다.

도 4를 살펴보면, 단계 S200에서 A실을 난방운전하고, 이때, 단계 S210에서 실외기의 실외온도에 따라 실외팬(9)을 제어하는 중에 단계 S220 내지 S230에서 B실이 냉방운전하여 냉난방혼용운전하는 경우, 냉난방혼용운전시에는 단계 S210과 같이, 실외기의 실외온도에 따라 실외팬(9)의 속도를 제어한다.

그런 후 단계 S250 내지 S260에서 일예로, 난방운전 하는 중에 냉방운전이 개시되어 실외팬(9)의 속도를 냉방운전측의 응축압력 또는 응축온도를 이용하여 곧 바로 제어하는 경우, 냉난방혼용운전시 냉방운전측을 기준으로 실외팬(9)의 속도제어를 수행하므로, 먼저 난방운전이 수행된 상태이기 때문에 곧바로 냉방운전측의 응축압력 또는 응축온도를 이용하여 실외팬(9)을 제어하는 경우, 난방운전 사이클과 냉방운전 사이클이 안정화되지 않는다. 따라서, 난방운전이 먼저 시작되고, 냉방운전이 나중에 시작된 경우에는 일예로, 5분의 사이클 안정시간이 경과한 후에 도 3에서와 같이, 냉방운전측 응축압력 또는 응축온도와 목표 응축압력 또는 목표 응축온도를 비교하고, 그 비교결과에 따라 단계 S240에서의 실외팬(9)의 속도를 증가, 유지 또는 감소시키는 방식으로 실외팬(9)의 속도를 보상한다.

이하에서는 도 2의 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기에서 냉방운전 중에 난방운전이 추가된 경우를 일예로 하여, 냉난방혼용운전시 실외열교환기의 열교환효율을 적정하게 유지시킬 수 있도록 실외팬(9)의 속도를 제어하는 것을 설명한다.

도 5를 살펴보면, 단계 S300에서 A실을 냉방운전하고, 이때, 단계 S310에서 실외기의 실외온도에 따라 실외팬(9)을 제어하는 중에 단계 S320 내지 S330에서 B실이 난방운전하여 냉난방혼용운전하는 경우, 냉방운전측의 기준으로 실외팬(9)의 속도제어를 수행하므로, 도 4의 5분의 사이클 안정시간을 가질 필요 없이, 곧바로 단계 S340에서, 도 3에서와 같이, 냉방운전측 응축압력 또는 응축온도와 목표 응축압력 또는 목표 응축온도를 비교하고, 그 비교결과에 따라 단계 S310에서의 실외팬(9)의 속도를 증가, 유지 또는 감소시키는 방식으로 실외팬(9)의 속도를 보상한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 냉난방혼용운전시, 냉방운전측 응축압력 또는 응축온도를 이용하여 실외팬의 속도를 가변시킴으로서 실외열교환기의 열교환효율을 적정하게 유지시킬 수 있어 냉방운전과 난방운전의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 냉방운전 중에 난방운전이 추가된 냉난방혼용운전시에는 실외팬의 속도를 냉방운전측 응축기의 응축압력 또는 응축온도에 따라 실외팬의 속도를 가변시키고, 난방운전 중에 냉방운전이 추가된 냉난방혼용운전시에는 실외팬의 속도를 난방운전 단독운전시의 실외팬 제어를 수행한 후 소정시간이 경과하면 냉방운전측 응축기의 응축압력 또는 응축온도에 따라 실외팬의 속도를 가변시킴으로서 실외팬의 속도를 세밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다.

Claims

한 개의 실외열교환기 및 속도가변형 실외팬을 갖는 실외기와, 상기 실외기에 연결된 복수의 실내기를 구비하고, 냉난방혼용운전시, 상기 속도가변형 실외팬의 속도를 제어하는 멀티형 공기조화기에 있어서,

냉방운전측 또는 난방운전측 냉매의 응축압력 또는 응축온도를 검출하는 냉매응축검출부와,

상기 냉난방혼용운전시, 상기 냉매응축검출부를 통해 검출된 냉매의 응축압력 또는 응축온도에 기초하여 상기 속도가변형 실외팬의 속도를 가변시키는 제어부를 포함하는 멀티형 공기조화기.
제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 냉난방혼용운전시, 상기 속도가변형 실외팬을 미리 설정된 초기속도로 회전시킨 후 상기 검출된 냉매의 응축압력 또는 응축온도와 미리 설정된 목표 응축압력 또는 목표 응축온도사이의 차이값에 기초하여 상기 실외팬의 초기속도를 증감시키는 것을 특징으로 한다.
제2항에 있어서, 상기 제어부는 난방운전이 냉방운전보다 먼저 수행된 냉난방혼용운전시, 상기 냉방운전 수행 후 미리 설정된 시간이 경과한 후에 상기 냉방운전측 냉매의 응축압력 또는 응축온도에 기초하여 상기 실외팬의 속도를 가변시키는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기.
제2항에 있어서, 상기 제어부는 냉방운전이 난방운전보다 먼저 수행된 냉난방혼용운전시, 상기 난방운전과 함께 상기 냉방운전측 냉매의 응축압력 또는 응축온도에 기초하여 상기 실외팬의 속도를 가변시키는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기.
제1항에 있어서, 상기 냉매응축검출부는 냉매의 응축압력 또는 응축온도를 검출할 수 있도록 상기 냉방운전시 응축기로 작동하는 상기 실외열교환기의 출구측 또는 상기 난방운전시 응축기로 작동하는 각 실내열교환기의 출구측에 마련된 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기.