KR20090064978A - 시스템 에어컨 및 그 제어 방법 - Google Patents

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장원재
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Abstract

본 발명은 시스템 에어컨에 관한 것으로, 본 발명은 실내팬을 가지는 실내기,실외기와 실내기 사이를 연결하는 유로를 변경하기 위한 유로 변경 수단, 제상운전시 상기 실내팬의 구동상태를 유지시키고, 상기 유로 변경수단을 이용하여 냉매의 유로를 변경하는 제어부를 포함한다.
Figure P1020070132372
공기 조화기, 밸브, 제상운전

Description

시스템 에어컨 및 그 제어 방법{A System Air Conditioner and a Control Method thereof}
본 발명은 시스템 에어컨 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내팬의 정지 없이 제상운전을 수행하는 시스템 에어컨 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 에어컨은 실내의 냉방 또는 난방을 위한 목적으로 사용되는 장치로, 실내기 및 실외기 상호 간에 냉매를 순환시켜 액체상태의 냉매가 기화할 때에 주위의 열을 흡수하며 액화할 때에 그 열을 방출하는 특성에 의하여 냉방 또는 난방작용을 수행한다.
통상의 에어컨은 하나의 실외기가 실외에 설치되고 하나의 실내기가 실내에 설치되어 실내 공간을 공조한다. 한편, 최근에는 건물의 대형화 추세에 따른 공조 시스템의 수요 및 용량의 확대 필요성에 따라 하나 이상의 실외기와 하나의 대용량 실내기(AHU : Air Handling Unit)가 사용된 시스템 에어컨에 대한 사용자의 요구가 증가하는 추세이다.
이러한 시스템 에어컨은 하나의 실내기와 건물내 구획된 복수의 실들이 디퓨 져 및 덕트와 다양하게 연결되어 있으며, 실내기에는 많은 양의 공기를 송풍하기 위한 대용량의 실내팬이 설치되어 냉난방된 공기를 건물내로 송풍한다.
하지만, 시스템 에어컨의 난방운전시 실외열교환기는 증발기로 사용됨으로써, 실외 온도가 너무 낮게 되면 실외열교환기의 표면온도가 영하로 떨어지게 된다. 이에 따라, 실외공기에 포함된 수분은 차가워진 실외열교환기 표면에 착상되어 서리가 생기게 되고, 이 서리에 의하여 실외열교환기의 열 교환 능력이 떨어지는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하고자 종래 에어컨에서는 사방밸브를 작동시켜 냉방사이클로 운전하는 제상운전을 수행하고, 이 제상운전중에 실내측에 찬 공기가 공급되는 것을 방지하기 위하여 실내팬을 정지시키는 제어를 수반하였다.
하지만, 시스템 에어컨에서 사용되는 실내팬은 대용량의 실내팬으로써, 이 실내팬의 정지 및 기동의 반복은 실내기에 기계적인 부담을 줄 뿐만 아니라 덕트에 걸리는 정압을 급격히 변경시켜 운전 소음을 일으키는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 제상운전시 냉매가 실내기로 흐르는 것을 차단하여 실내팬의 정지 없이 제상제어를 수행하는 시스템 에어컨 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시스템 에어컨은 실내팬을 가지는 실내기, 실외기와 실내기 사이를 연결하는 유로를 변경하기 위한 유로 변경 수단, 제상운전시 상기 실내팬의 구동상태를 유지시키고, 상기 유로 변경수단을 이용하여 냉매의 유로를 변경하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 유로 변경 수단은 상기 실외기와 실내기 사이에 연결된 가스관 및 액관을 연결하는 바이패스관에 설치된 제 1 밸브, 및 상기 바이패스관과 실내기측을 연결하는 액관에 설치된 제 2 밸브를 포함한다.
또한, 상기 제어부는 제상운전 수행시 상기 제 1 밸브는 개방하고 상기 제 2 밸브는 폐쇄한다.
또한, 상기 바이패스관에는 모세관이 더 설치된다.
그리고 본 발명은 제상운전시 실내팬의 구동상태를 유지시키고, 사방밸브를 조절하여 냉매가 액관으로 흐르도록 하고, 상기 액관에 흐르는 냉매가 가스관과 액관을 연결하는 바이패스관으로 흐르도록 제어한다.
또한, 상기 액관에 흐르는 냉매가 상기 바이패스 관으로 흐르도록 상기 바이패스관에 설치된 제 1 밸브를 개방하고, 상기 바이패스 관을 경계로 실내기측에 연결된 액관에 설치된 제 2 밸브를 폐쇄한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 실내팬의 정지 없이 제상제어를 수행함으로써 운전 소음 및 실내기에 작용하는 기계적인 부담을 완화시킨 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 시스템 에어컨은 냉매싸이클을 형성하는 실외기(10), 실외기(10)와 가스관(60) 및 액관(70)으로 연결되어 건물의 실내 냉난방을 수행하는 실내기(50, AHU: Air Handling Unit)를 포함한다.
실외기(10)는 냉매를 고온고압의 기체 상태로 압축하는 압축기(12), 압축기(10)에서 압축된 고온고압 기체 냉매의 흐름 방향을 운전모드(냉방,난방,제상)에 따라 조절하는 사방밸브(14)와, 압축기(12)에서 압축된 고온고압의 기체냉매를 전달받아 실외공기와 열교환하는 실외열교환기(16)와, 실외열교환기(16)에서 열교환 이 이루어지도록 실외팬모터(20)에 의해 실외공기를 강제 송풍시키는 실외팬(18)과, 냉매 유량을 조절함으로써 열교환된 냉매를 감압 팽창시키는 전자팽창밸브(22, EEV:Electronic Expansion Valve)를 포함한다.
압축기(12)의 흡입측에는 압축기(12)에 유입되는 냉매를 완전 기체상태의 가스로 변환시키는 어큐뮬레이터(24)가 더 설치된다.
사방밸브(14)는 후술할 제어부(120)의 제어에 따라 압축기(12)로부터 유입되는 냉매를 실외열교환기(16) 또는 실내기(50)로 흐르게끔 방향을 변경시킨다. 사방밸브(14)와 실내열교환기(52) 사이는 가스관(60)으로 연결되어 기체 상태의 냉매가 흐르며, 실외열교환기(16)와 실내기(50) 사이는 액관(70)으로 연결되어 액체 상태의 냉매가 흐른다.
실내기(50)는 냉매를 전달받아 실내공기와 열교환하는 실내열교환기(52)와 실내열교환기(52)에서 열교환이 이루어지도록 실내팬모터(54)에 의해 실내공기를 강제 송풍시키는 실내팬(56)을 포함한다.
실내열교환기(52)의 한쪽은 가스관(60)으로 연결되어 기체 상태의 냉매를 입력받고, 다른 한쪽은 액관(70)으로 연결되어 액체 상태의 냉매를 입력받는다.
가스관(60) 및 액관(70)은 바이패스관(80)에 의하여 연결된다. 이 바이패스관(80)에는 상기 가스관(60) 및 액관(70)에 흐르는 냉매의 유로를 변경시킬 수 있는 제 1 밸브(30)가 설치되며, 이 제 1 밸브(30)는 후술할 제어부에 의하여 바이패스관(80)을 개방하여 액관(70)을 따라 실내기(50)로 유입되던 냉매가 바이패스관(80)을 거쳐 가스관(60)으로 흐르도록 한다. 또한, 바이패스관(80)을 경계로 실 내기측에 연결된 액관(70)에는 제 2 밸브(35)가 설치되며, 제 2 밸브(35)는 후술할 제어부에 의하여 실외기(10)에서 실내기(50)로 유입되는 냉매를 차단하여 바이패스관(80)으로 흐르도록 한다.
후술할 제어부의 제상운전시 냉매가 실내기의 열교환기(52)를 통과하여 실외기로 냉매가 회수되는 경우에 비해서 실외 열교환기(16)측에 형성되는 고압이 낮아지므로, 이때 적정한 고압 확보를 위해서 바이패스관(80)에 적절한 길이의 모세관(40)이 더 설치된다.
냉난방운전과 같은 통상적인 운전시 제 1 밸브(30)는 폐쇄되고 제 2 밸브(35)는 개방되어 종래와 같은 냉매싸이클을 구성하지만, 제상운전시에는 제 1 밸브(30)는 개방되고 제 2 밸브(35)는 폐쇄되어 실내기(50)측으로 유입되던 냉매가 차단된 새로운 냉매싸이클이 구성된다.
이와 같이 구성된 실외기(10) 및 실내기(50)를 포함하는 시스템 에어콘에서, 난방운전시에는 냉매가 도 2의 점선화살표 방향을 따라 압축기(12)-> 사방밸브(14) -> 실내열교환기(52)-> 제 2 밸브(35)-> 전자팽창밸브(22)-> 실외열교환기(16)->사방밸브(14)->어큐뮬레이터(24)->압축기(12) 순으로 순환되는 냉매싸이클을 형성한다.
또한, 냉방운전시에는 냉매가 도 2의 실선화살표 방향을 따라 압축기(12)->사방밸브(14)->실외열교환기(16)->전자팽창밸브(22)->제2밸브(35)->실내열교환기(52)->사방밸브(14)-> 어큐뮬레이터(24)-> 압축기(12) 순으로 순환되는 냉매사이클을 형성한다.
반면, 제상운전시에는 냉매가 도 3의 실선화살표 방향을 따라 압축기(12)-> 사방밸브(14)->실외열교환기(16)->전자팽창밸브(22)->제1밸브(30)->모세관(40)->사방밸브(14)->어큐뮬레이터(24)->압축기(12) 순으로 순환되는 냉매싸이클을 형성한다.
제상운전시 압축기(12)에서 유출되는 고온 고압의 기체 냉매는 실외 열교환기(16)로 유입되어 착상된 서리와 반응하며 응축 잠열을 방출한다. 이에 따라, 기체 상태의 냉매는 액화되며, 이 액화된 냉매는 제 1 밸브(30)의 개방 및 제 2 밸브(35)의 폐쇄에 따라 실내열교환기(52)로 가지 않고 바이패스관(80)을 거쳐 다시 실외기(50)로 유입된다.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 시스템 에어컨의 제어 구성도로써, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성요소 외에 입력부(100), 실내온도감지부(110), 제어부(120), 각 밸브들을 구동하는 밸브 구동부(140), 압축기를 구동하는 압축기 구동부(160), 실외팬모터(20) 및 실내팬모터(54)를 구동하는 팬모터 구동부(180)를 포함한다.
입력부(100)는 냉방 또는 난방 운전모드 및 실내설정온도 등과 같은 운전정보를 사용자로부터 입력받아 제어부(120)로 전송한다.
실내온도 감지부(110)는 실내기(50)측에 연결되어 실내에서 흡입되는 공기의 온도를 감지하고, 감지된 온도정보를 제어부(120)로 전송한다.
제어부(120)는 입력부(100)를 통하여 입력된 운전정보에 따라 각 구동부(140,160,180)를 제어하여 각 장치를 제어한다. 제어부(120)는 입력된 운전모드 가 난방운전모드라면 사용자가 원하는 건물내 실내온도를 만들기 위하여 입력받은 실내설정온도로 실내온도를 맞춘다.
한편, 제어부(120)는 난방운전 수행중 실외열교환기(16)에 착상되는 서리를 제거하기 위하여 제상운전을 제 1 시간간격으로 수행한다. 제어부(120)는 제상운전의 수행시간이 되면 사방밸브(14)를 제어하여 실외기(10)에서 가스관(60)을 거쳐 실내기로 유입되던 냉매를 실외열교환기(16)에서 전자팽창밸브(22)를 거쳐 액관(70)으로 흐르도록 한다. 그리고 제어부(120)는 제 1 밸브(30)는 개방하고 제 2 밸브(35)는 패쇄하여 액관(70)에 흐르던 냉매가 더 이상 실내기(50), 더 자세히 말하면 실내열교환기(52)로 유입되지 않고 바이패스관(80)을 거쳐 가스관(60)으로 유입되도록 하여 다시 압축기(12)로 유입되도록 하는 제어를 수행한다. 제어부(120)에는 제상운전의 수행시간이 제 2 시간으로 설정되어 있어, 제 2 시간 동안 제상운전을 수행한다.
또한, 제어부(120)는 제상운전 수행시 실내팬(56)의 구동을 이전상태로 계속 유지시켜 갑작스런 정지 또는 가동에 의하여 실내기(50)에 걸리는 부하를 제거한다.
이하에서는 도 5 을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 시스템 에어컨의 제상제어 방법을 설명하도록 한다.
제어부(120)는 난방운전이 수행되면, 밸브 구동부(140)를 제어하여 압축기(12)에서 사방밸브(14)로 흐르는 냉매가 가스관(60)으로 흐르도록 한다. 그리고, 제어부(120)는 밸브 구동부(140)를 제어하여 바이패스관(80)에 연결된 제 1 밸 브(30)를 폐쇄하여 가스관에 흐르는 냉매가 액관으로 흘러가지 않도록 방지하고, 제 2 밸브(35)는 개방하여 실내열교환기(52)를 거쳐 나오는 냉매가 실외기(50) 측으로 흘러가도록 한다(300).
300 단계에 의하여 난방운전이 수행되면 실외열교환기(16)에는 점점 서리가 맺히게 되므로, 제어부(120)는 난방운전의 수행 시간이 제 1 시간을 초과하는지 비교하여 제상운전의 수행시점을 판단한다(310).
310 단계의 비교결과 난방운전의 수행 시간이 제 1 시간을 초과하면, 제어부(120)는 제상운전의 수행시점으로 판단하고 밸브구동부(140)를 제어하여 압축기(12)에서 흐르는 냉매가 사방밸브(14)를 통해 액관(70)으로 흐르도록 한다. 그리고 제어부(120)는 밸브구동부(140)를 제어하여 제 1 밸브(30)를 개방시켜 액관(70)에 흐르는 냉매가 바이패스관(80)을 거쳐 가스관(60)으로 흐르도록 하고, 제 2 밸브(35)를 폐쇄하여 실내열교환기(52)로 냉매가 흘러가는 것을 방지한다(320).
320 단계에 따라 제상운전이 수행되면, 제어부(120)는 실외 열교환기(16)에 착상되어 있던 서리를 제거하는 제상운전의 수행시간인 제 2 시간이 초과 되었는지 확인하여 제상운전의 종료 시점을 판단한다(330).
330 단계의 비교결과 제상운전의 수행시간이 제 2 기준시간이 초과되면, 제어부(120)는 제상운전을 종료하고 난방운전의 종료 시점이 아니라면 다시 300 단계로 돌아가 난방운전을 다시 수행하고, 난방운전의 종료 시점이라면 시스템을 종료 시킨다(340).
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 시스템 에어컨을 간략히 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1의 개략도를 자세히 도시한 시스템 에어컨의 냉난방운전시 냉매 유로도이다.
도 3은 도 1의 개략도를 자세히 도시한 시스템 에어컨의 제상운전시 냉매 유로도이다.
도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 시스템 에어컨의 제어 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 시스템 에어컨의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
10 : 실외기 12 : 압축기
14 : 사방밸브 16 : 실외열교환기
30 : 제 1 밸브 35 : 제 2 밸브

Claims (6)

  1. 실내팬을 가지는 실내기;
    실외기와 실내기 사이를 연결하는 유로를 변경하기 위한 유로 변경 수단;
    제상운전시 상기 실내팬의 구동상태를 유지시키고, 상기 유로 변경수단을 이용하여 냉매의 유로를 변경하는 제어부를 포함하는 시스템 에어컨.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유로 변경 수단은 상기 실외기와 실내기 사이에 연결된 가스관 및 액관을 연결하는 바이패스관에 설치된 제 1 밸브; 및
    상기 바이패스관과 실내기측을 연결하는 액관에 설치된 제 2 밸브를 포함하는 시스템 에어컨.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 제상운전시 상기 제 1 밸브는 개방하고 상기 제 2 밸브는 폐쇄하는 시스템 에어컨.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 바이패스관에는 모세관이 더 설치되는 시스템 에어컨.
  5. 제상운전시 실내팬의 구동상태를 유지시키고,
    사방밸브를 조절하여 냉매가 액관으로 흐르도록 하고,
    상기 액관에 흐르는 냉매가 가스관과 액관을 연결하는 바이패스관으로 흐르도록 제어하는 시스템 에어컨의 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 액관에 흐르는 냉매가 상기 바이패스 관으로 유입되도록 상기 바이패스관에 설치된 제 1 밸브를 개방하고,
    상기 바이패스관과 실내기측을 연결하는 액관에 설치된 제 2 밸브를 폐쇄하는 시스템 에어컨의 제어 방법.
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