KR20090042521A - 멀티형 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 멀티형 공기조화기 및 그 제어방법은 적어도 하나의 실내기 용량 가변에 따라 전자팽창밸브 개도가 조절되도록, 본 발명은 적어도 하나의 실외기, 상기 적어도 하나의 실외기와 연결되어 냉매의 양을 조절하는 전자팽창밸브를 포함하는 적어도 하나의 실내기 및 상기 적어도 하나의 실내기에 대한 운전 용량의 가변 여부에 따라 상기 전자팽창밸브에 대한 개도를 제1, 2 설정치만큼 조절하는 제어부를 포함하는 멀티형 공기조화기를 제공한다.
전자팽창밸브, 개도값

Description

멀티형 공기조화기 및 그 제어방법{Multi-type air conditioner and the controlling method}
본 발명은 멀티형 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 적어도 하나의 실내기 용량 변화에 따라 전자팽창밸브 개도를 조절하는 멀티형 공기조화 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 공기조화기는 방, 거실, 사무실 또는 영업 점포 등의 공간에 배치되어 공기의 온도, 스보, 청정도 및 기류를 조절하여 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있도록 하는 장치로써, 일체형(window type)과 분리형(seperate type 또는 split type)으로 크게 구분된다.
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, 미관상 좋지 않고 비경제적이며, 각 실외기 마다 일정 면적의 공간이 확보되어야 공간 사용 면에서 효율적인 않다.
따라서, 하나의 실외기에 여러 대의 실내기를 연결하여 한꺼번에 여러 개의 방을 냉난방 시킬 수 있는 멀티형 공기조화기에 대한 개발이 활발하게 진행중이다.
종래 발명의 멀티형 공기조화기는 적어도 하나의 실내기 용량 변화에 대해 흡입과열도 제어 및 토출 과열도 제어를 통하여 압력의 안정시키는데, 이때 급격하게 용량 변화에 의해 오버슈트(overshoot) 현상이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 적어도 하나의 실내기 용량 가변에 따라 전자팽창밸브 개도를 조절하는 멀티형 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 멀티형 공기조화기는 적어도 하나의 실외기, 상기 적어도 하나의 실외기와 연결되어 냉매의 양을 조절하는 전자팽창밸브를 포함하는 적어도 하나의 실내기 및 상기 적어도 하나의 실내기에 대한 운전 용량의 가변 여부에 따라 상기 전자팽창밸브에 대한 개도를 제1, 2 설정치만큼 조절하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명의 멀티형 공기조화기의 제어방법은 적어도 하나의 실내기에 대한 운전 용량을 산출하는 단계, 상기 운전 용량과 이전 운전 용량을 비교하여, 상기 운전 용량의 가변 여부를 판단하는 단계 및 상기 운전 용량이 가변되는 경우, 제1, 2 설정치만큼 전자팽창밸브의 개도를 조절하는 단계를 포함한다.
본 발명의 멀티형 공기조화기 및 그 제어방법은 적어도 하나의 실내기 용량의 증가 및 감소 여부에 따라 전자팽창밸브의 개도를 제1, 2 설정치 만큼 개폐함으로써, 적어도 하나의 실내기 운전 용량 변동에 대한 오버슈트(overshoot)를 최소화하여 압축기의 신뢰성을 상승시킴으로써, 제품의 신뢰성 및 상품성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명에 따른 멀티형 공기조화기에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기를 나타내는 구성도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 멀티형 공기조화기는 복수의 실내기(11, 12, 13, 14)와, 복수의 실내기(11, 12, 13, 14)와 연결되는 실외기(21, 22)를 포함한다.
여기서, 복수의 실내기(11, 12, 13, 14)와 실외기(21, 22)는 냉매배관(미도시)을 통해 연결되며, 실외기(21, 22)는 복수의 실내기(11, 12, 13, 14)와 실외기(21, 22) 중 적어도 어느 하나의 요구에 의해 구동되고, 복수의 실내기(11, 12, 13, 14)에서 요구되는 냉/난방 용량이 증가할수록 실외기(21, 22)의 작동 개수 및 실외기(21, 22)에 설치된 압축기의 작동 개수가 증가된다.
여기서, 복수의 실내기(11, 12, 13, 14)는 냉매와 실내공기를 열교환시키는 실내열교환기(51)와, 실내열교환기(51) 근처에 설치되어 실내 공기를 순환시키는 실내송풍기(52)와, 냉방 시 실내열교환기(51)로 유동되는 냉매를 팽창시키는 실내 팽창밸브(54)를 포함한다.
실외기(21, 22)는 복수의 실내기(11, 12, 13, 14)로부터 공급된 냉매 중 기체 냉매만을 추출하는 어큐뮬레이터(61)와, 어큐뮬레이터(61)에서 추출된 기체 냉매를 공급받아 압축하는 압축기(62, 63)와, 압축기(62, 63)와 연결되어 압축된 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브(65)와, 사방밸브(65)에서 공급된 냉매와 실외 공기를 열교환시키는 실외열교환기(70)를 포함한다.
여기서, 실외기(21, 22)에는 인버터압축기(62)와 정속압축기(63)가 구비되고, 인버터압축기(62)는 냉매의 압축용량을 가변시킬 수 있는 압축기이고, 정속압축기(63)는 냉매의 압축용량이 일정한 압축기이다.
한편, 압축기(62, 63)와 사방밸브(65)를 연결하는 배관에는 오일분리기(64)가 설치되고, 오일분리기(64)는 압축기(62, 63)의 흡입측에 연결된다.
특히, 오일분리기(64)는 압축기(62, 63)에서 토출된 냉매 중 오일을 분리하고, 상기 분리된 오일은 압축기(62, 63)에 공급함으로서, 압축기(62, 63) 내부에 적정량의 오일을 유지시킨다. 그리고, 오일분리기(64)와 압축기(62, 63)의 흡입 측 배관은 모세관(66)을 통해 연결되며, 모세관(66)을 통해 오일이 이동된다.
그리고, 실외열교환기(70)에서 토출된 냉매를 실내열교환기(51)로 안내하는 냉매배관에는 난방 시 냉매를 팽창시키는 실외 전자팽창밸브(lev, 74)와, 냉방 시 실내열교환기(51)로 이동되는 냉매를 냉각시키는 과냉각장치(80)와, 압축기(62, 63)의 온도를 하강시키기 위한 리퀴드 인젝션장치(90)가 설치된다.
여기서, 실외 전자팽창밸브(74)는 냉방 시 풀 오픈되어 실외열교환기(70)에서 응축된 냉매를 팽창시키지 않고 통과시키지만, 난방 시에는 소정 크기로 개도되어 실내열교환기(51)에서 응축된 냉매를 실외열교환기(70)로 유입되기 전에 분무상태의 액체로 팽창시킨다.
여기서, 실내 전자팽창밸브(54) 및 실외 전자팽창밸브(74)는 내부에 스텝 모터(미도시)가 구비되며, 제어부(미도시)로부터 제어를 받아 동작한다.
이때, 냉방, 난방 시, 실내 전자팽창밸브(54) 및 실외 전자팽창밸브(74)의 상기 스텝 모터는 각각 상기 제어부의 제어에 따라 동작한다.
도 2 는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 멀티형 공기조화기를 나타내는 제어블록도이다.
도 2 는 하나의 실외기에 적어도 하나의 실내기가 연결되는 것으로 설명하며, 적어도 하나의 실외기에도 실질적으로 동일하게 적용될 것이다.
도 2 를 참조하면, 본 발명의 멀티형 공기조화기는 실외기(21)의 운전을 제어하는 실외기 구동부(120), 실외기(21)에 냉매 배관으로 연결되며 냉매의 양을 조절하는 실내 전자팽창밸브(54)를 포함하는 적어도 하나의 실내기(11, 12, 13, 14) 운전을 제어하는 실내기 구동부(110) 및 적어도 하나의 실내기(11, 12, 13,14)에 대한 운전 용량의 가변 여부에 따라 실내기 구동부(110) 및 실외기 구동부(120)에 의해 동작하는 실내 전자팽창밸브(54)와 실외 전자팽창밸브(74) 중 어느 하나에 대한 개도를 조절하는 제어부(130)를 포함한다.
여기서, 제어부(130)는 실내기(11, 12, 13, 14) 또는 실외기(21) 중 어느 하나에 포함될 수 있다.
즉, 제어부(130)는 냉방 또는 난방 운전에 따라 실내기(11, 12, 13, 14)로 인가되는 냉매의 양을 조절하기 위해 실내 전자팽창밸브(54)와 실외 전자팽창밸브(74) 중 어느 하나에 대한 개도를 조절하도록 제어한다.
이때, 제어부(130)는 실내 전자팽창밸브(54)와 실외 전자팽창밸브(74) 중 어느 하나에 대한 개도를 조절하기 위하여, 압축기(미도시)의 토출과열도 및 흡입과열도에 따른 정시제어 및 실내기(11, 12, 13, 14)의 운전 용량에 대한 가변 여부에 따라 피드포워드(Feed Forward) 제어를 실행한다.
즉, 제어부(130)는 실내기(11, 12, 13, 14)의 운전 용량을 산출하는 용량 산출부(132), 상기 산출된 운전 용량과 이전 운전 용량을 비교하는 비교부(134) 및 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 정시제어 및 상기 피드포워드 중 어느 하나로 제어할 것인지를 판단하는 판단부(136)를 포함한다.
용량 산출부(132)는 운전 중인 실내기(11, 12, 13, 14) 각각의 운전 용량을 소정 시간 간격으로 산출한다. 여기서, 용량 산출부(132)는 실내기(11, 12, 13, 14)에 인가되는 냉매의 양을 통하여 상기 운전 용량을 산출할 수 있다.
또한, 비교부(134)는 현재 운전 중인 실내기(11, 12, 13, 14)에 대한 산출된 상기 운전 용량과 상기 이전 운전 용량을 비교하여, 상기 운전 용량의 가변 여부에 대한 제1, 2 신호를 출력한다.
판단부(136)는 상기 제1, 2 신호에 기초하여 상기 제1 신호가 인가되면 상기 정시제어로 판단하고, 상기 제2 신호가 인가되면 상기 피드포워드 제어로 판단하여 실내 전자팽창밸브(54)와 실외 전자팽창밸브(74) 중 어느 하나에 대한 개도를 조절한다.
상기 피드포워드 제어는 외부 변화를 측정하여 그 변화의 영향으로 제어 결과가 목표치에서 벗어날 것을 예측하고 미리 필요한 조작을 하는 제어 기능을 말하며, 목표치와 차이가 있을 때에 작동하기 시작하는 피드백 제어보다 빠른 처리를 할 수 있는 장점이 있다.
여기서, 본 발명은 정시제어와 피드포워드 제어를 병행하는 것이므로, 피드 포워드 제어에 대해서 설명한다.
제어부(130)는 상기 운전 중인 실내기(11, 12, 13, 14)의 운전 용량이 상기 이전 운전 용량보다 높게 가변되는 경우, 실내기(11, 12, 13, 14)의 운전 용량의 증가분에 대하여 상기 이전 운전 용량에 대한 실내 전자팽창밸브(54)와 실외 전자팽창밸브(74) 중 어느 하나에 대한 개도값과 설정된 제1 비율을 통하여 제1 설정치만큼 개도값을 가변시켜, 상기 제1 설정치만큼 닫도록 제어한다.
또한, 제어부(130)는 상기 운전 중인 실내기(11, 12, 13, 14)의 운전 용량이 상기 이전 운전 용량보다 낮게 가변되는 경우, 실내기(11, 12, 13, 14)의 운전 용량의 감소분에 대하여 상기 이전 운전 용량에 대한 실내 전자팽창밸브(54)와 실외 전자팽창밸브(74) 중 어느 하나에 대한 개도값과 설정된 제2 비율을 통하여 제2 설정치만큼 개도값을 가변시켜, 상기 제2 설정치만큼 오픈되도록 제어한다.
즉, 제어부(130)는 상기 제1, 2 설정치를 다음의 [수학식 1]에 의해 산출한다.
개도값 = Weight * 이전 개도값
여기서, Weight 는 제어부내에 설정된 변수표에 따라 나타낸다.
즉, Weight 변수표는 실내기의 운전 용량이 증가하는 경우에 제1 설정치를 산출할때 적용되며, 하기 표에 나타낸 변수표는 임의의 변수이며, 설명을 위한 값임을 명시한다.
~150 Pulse 150~250 Pulse 250 Pulse ~
1실 -> 2실 0.98 0.88 0.78
2실 -> 3실 0.94 0.84 0.74
3실 -> 4실 0.90 0.80 0.70
또한, 실내기의 운전 용량이 감소하는 경우에는 다음의 Weight 변수표가 사용하여 제2 설정치를 산출한다.
~150 Pulse 150~250 Pulse 250 Pulse ~
2실 -> 1실 1.30 1.40 1.50
3실 -> 2실 1.34 1.44 1.54
4실 -> 3실 1.38 1.48 1.58
상기 [표 2]를 통하여 예를 들어 설명한다.
현재 운전 용량이 9K 실내기 3기가 운전되고 있으며, 각각의 개도가 160, 250, 174 일때, 운전 정지 중인 12K 실내기가 운전을 시작하면 운전 중인 실내기 전자팽창밸브의 개도값(Pulse)은 다음과 같다.
3기의 운전 중인 실내기의 개도값은 각각 Pulse 1 = 0.8 * 160 = 128, Pulse 2 = 0.8 * 150 = 120, Pulse 3 = 0.8 * 174 = 139 이다.
즉, 3실에서 4실로 운전 용량이 증가하는 것을 보여준다.
여기서, Pulse1, 2, 3 및 12K 실내기의 Pulse 4를 통하여 Pulse 평균을 산출한다.
Pulse 평균=(∑(Pulse 1, 2, 3 * 변경된 Weight))/∑(변경된 Weight 합)
Pulse 4 = (Pulse 평균 * 변경된 Weight) 에 의해 12K 용량의 실내기 전자팽창밸브의 개도값이 산출된다.
즉, Pulse 평균=(128*0.9 + 120*0.9 + 139*0.9)/(0.9 + 0.9 + 0.9) = 129
Pulse 4 = 129 * 0.9 = 116.1
따라서, 2K 용량의 실내기 전자팽창밸브의 개도값은 116.1 로 산출된다.
상기와 같이, 제어부(130)는 운전 중인 실내기(11, 12, 13, 14)의 운전 용량 변화에 따라 능동적으로 실내 전자팽창밸브(54)와 실외 전자팽창밸브(74) 중 어느 하나에 대한 개도값을 변경하여, 급격한 시스템 변화에 대한 오버슈트 현상을 최소화한다.
도 3 은 본 발명의 멀티형 공기조화기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 3 을 참조하면, 본 발명의 멀티형 공기조화기는 복수의 실내기에 대한 운전 용량에 대한 변화 유무를 확인하고(S100), 상기 운전 용량이 이전 운전 용량과 실질적으로 동일한 경우에 흡열과열도 또는 토출과열도 제어 중 적어도 하나의 정시제어를 시작한다(S110)
즉, 제어부(130)는 냉방 또는 난방 운전 중, 현재 운전 중인 실내기(11, 12, 13, 14)의 운전 용량을 산출하고, 이후 실내기(11, 12, 13, 14)의 운전 용량 가변 여부를 확인한다.
제어부(130)는 실내기(11, 12, 13, 14) 중 하나가 운전 정지되거나, 다른 실내기가 운전 중인지를 판단하여 상기 운전 용량 가변 여부를 확인한다.
여기서, 제어부(130)는 상기 운전 용량이 이전 운전 용량과 실질적으로 동일한 경우, 흡열과열도 또는 토출과열도 제어 중 적어도 하나의 정시제어를 시작한다.
상기 복수의 실내기에 대한 운전 용량이 가변 된 경우, 이전 운전 용량과 비교하여 증가 여부를 확인한다(S120).
즉, 제어부(130)는 상기 운전 용량과 상기 이전 운전 용량을 비교하여, 증가 여부를 확인한다.
상기 운전 용량이 증가한 경우, 제1 설정치만큼 복수의 실내기 전자팽창밸브를 닫고(S130), 상기 운전 용량이 감소한 경우, 제2 설정치만큼 복수의 실내기 전자팽창밸브를 오픈한다(S140).
즉, 제어부(130)는 상기 운전 용량이 증가한 경우, 복수의 실내기(11, 12, 13, 14)의 운전 용량 및 제1 비율을 통하여 제1 설정치를 산출하고, 실내 전자팽창밸브(54)와 실외 전자팽창밸브(74) 중 어느 하나에 대한 개도값을 상기 제1 설정치만큼 닫도록한다.
또한, 제어부(130)는 상기 운전 용량이 감소한 경우, 복수의 실내기(11, 12, 13, 14)의 운전 용량 및 제2 비율을 통하여 제2 설정치를 산출하고, 실내 전자팽창밸브(54)와 실외 전자팽창밸브(74) 중 어느 하나에 대한 개도값을 상기 제2 설정치만큼 오픈되도록 한다.
(S110, (S30) 및 (S140) 단계 이후, 전자 팽창 밸브를 최종 개도한다(S150).
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위에 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기를 나타내는 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 멀티형 공기조화기를 나타내는 제어블록도이다.
도 3 은 본 발명의 멀티형 공기조화기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
110: 실내기 구동부 120: 실외기 구동부
130: 제어부

Claims (12)

  1. 적어도 하나의 실외기;
    상기 적어도 하나의 실외기와 연결되어 냉매의 양을 조절하는 전자팽창밸브를 포함하는 적어도 하나의 실내기; 및
    상기 적어도 하나의 실내기에 대한 운전 용량의 가변 여부에 따라 상기 전자팽창밸브에 대한 개도를 제1, 2 설정치만큼 조절하는 제어부를 포함하는 멀티형 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 운전 용량이 이전 운전 용량보다 감소하는 경우, 상기 전자팽창밸브를 상기 제1 설정치만큼 오픈시키는 멀티형 공기조화기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 운전 용량이 이전 운전 용량보다 증가하는 경우, 상기 전자팽창밸브를 상기 제2 설정치만큼 닫도록 하는 멀티형 공기조화기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 운전 용량이 이전 운전 용량과 실질적으로 동일한 경우, 흡입과열도 제어와 토출과열도 제어 중 적어도 하나로 정시제어하는 멀티형 공기조화기.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 이전 운전 용량에 대한 상기 전자팽창밸브의 개도값과 제1 비율을 통하여 상기 제1 설정치를 산출하는 멀티형 공기조화기.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 이전 운전 용량에 대한 상기 전자팽창밸브의 개도값과 제2 비율을 통하여 상기 제2 설정치를 산출하는 멀티형 공기조화기.
  7. 적어도 하나의 실내기에 대한 운전 용량을 산출하는 단계;
    상기 운전 용량과 이전 운전 용량을 비교하여, 상기 운전 용량의 가변 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 운전 용량이 가변되는 경우, 제1, 2 설정치만큼 전자팽창밸브의 개도를 조절하는 단계를 포함하는 멀티형 공기조화기의 제어방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 운전 용량이 상기 이전 운전 용량과 실질적으로 동일한 경우, 흡입과열도 제어와 토출과열도 제어 중 적어도 하나로 정시제어하는 멀티형 공기조화기의 제어방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 운전 용량이 상기 이전 운전 용량보다 감소하는 경우, 상기 전자팽창밸브를 상기 제1 설정치만큼 오픈시키는 멀티형 공기조화기의 제어방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 운전 용량이 이전 운전 용량보다 증가하는 경우, 상기 전자팽창밸브를 상기 제2 설정치만큼 닫도록 하는 멀티형 공기조화기의 제어방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 제1 설정치는,
    상기 이전 운전 용량에 대한 상기 전자팽창밸브의 개도값과 제1 비율을 통하여 산출하는 멀티형 공기조화기의 제어방법.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 제2 설정치는,
    상기 이전 운전 용량에 대한 상기 전자팽창밸브의 개도값과 제2 비율을 통하여 산출하는 멀티형 공기조화기의 제어방법.
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