KR20180045194A - 공기조화기 및 이의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 의한 공기조화기는, 냉매를 팽창시켜 실내 열교환기로 유동시키는 실내 전자팽창밸브; 와 팽창된 상기 냉매를 실내 공기와 열교환시키는 실내 열교환기; 와 상기 실내 열교환기의 입구 온도와 출구 온도를 감지하는 온도 감지부; 및 상기 입구 온도와 상기 출구 온도의 차이인 실내기의 목표 과열도가 상기 실내기의 기본 과열도가 되도록 운전을 수행하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 공기조화기가 냉난방 동시 운전을 수행하는 경우, 상기 냉난방 동시운전이 난방 주체 동시 운전인 경우 상기 목표 과열도를 보정하고, 상기 냉난방 동시 운전이 냉방 주체 동시 운전인 경우 냉매 소음 저감 모드로 동작하여 상기 실내 전자팽창밸브의 개도를 제어한다.

Description

공기조화기 및 이의 제어 방법{AIR CONDITIONER AND CONTROLLING METHOD OF THEREOF}
본 발명은 공기조화기 및 이의 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 냉매 소음을 개선하고 실내기 용량에 따른 취출 온도 편차를 줄일 수 있는 공기조화기 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
냉난방 동시형 멀티 공기조화기는 하나의 실외기에 복수개의 실내기가 연결되고, 각 실내기가 각각의 공조 공간에 설치되는 형태로 구성된다. 이 경우, 각각의 실내기는 난방과 냉방 중 어느 하나의 운전모드로 동작한다. 이와 같이 냉난방 동시형 멀티 공기조화기는 난방운전과 냉방운전을 동시에 수행할 수 있으므로, 난방 및 냉방 취출 온도(extraction temperature)를 모두 확보하기 위하여 목표 고압과 목표 저압을 모두 만족시켜야 한다.
목표 고압은 냉동 사이클의 압력을 제어함에 있어서 기준이 되는 고압, 즉 목표 응축압력에 해당하고, 목표 저압은 냉동 사이클의 압력을 제어함에 있어서 기준이 되는 저압, 즉 목표 증발압력에 해당한다. 따라서, 목표 고압을 달성하기 위해서는, 압축기의 주파수를 상승시켜야 한다. 이 경우, 저압은 하강한다. 즉, 압축기의 주파수가 상승하면 압축기가 만들어내는 압축비(즉, 고압과 저압간의 차이)가 커지고, 이에 의해 고압은 상승하고 저압은 하강하게 된다. 저압이 낮을 경우, 냉방 운전을 수행하는 냉방 실내기의 입구배관 온도가 낮아지고, 응축량이 충분하지 못할 경우 냉방 실내기의 과열도가 커져, 냉방 실내기의 전자팽창밸브를 지속적으로 열게 된다. 이와 같이, 운전 조건에 따른 목표 고압을 만족시키기 위해 목표 저압이 과도하게 낮아질 경우, 공기조화기는 실내기의 기본 과열도를 맞추기 위해 실내기의 전자팽창밸브를 지속적으로 열게 된다.
냉매가 전자팽창밸브를 통과하는 지점에서는 냉매의 유동에 의한 냉매 소음이 유발된다. 따라서, 전자팽창밸브를 지속적으로 열게 되는 경우 이러한 냉매 소음은 증가한다.
본 발명은 냉난방 동시 운전 시, 냉방 실내기에서 발생하는 냉매 소음을 개선할 수 있는 공기조화기 및 이의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 실내기 용량에 따른 취출 온도 편차를 줄일 수 있는 공기조화기 및 이의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은, 과열도 확보 시간을 단축하여 압축기의 신뢰성을 확보할 수 있는 공기조화기 및 이의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기는, 냉매를 팽창시켜 실내 열교환기로 유동시키는 실내 전자팽창밸브; 와 팽창된 상기 냉매를 실내 공기와 열교환시키는 실내 열교환기; 와 상기 실내 열교환기의 입구 온도와 출구 온도를 감지하는 온도 감지부; 및 상기 입구 온도와 상기 출구 온도의 차이인 실내기의 목표 과열도가 상기 실내기의 기본 과열도가 되도록 운전을 수행하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 공기조화기가 냉난방 동시 운전을 수행하는 경우, 상기 냉난방 동시운전이 난방 주체 동시 운전인 경우 상기 목표 과열도를 보정하고, 상기 냉난방 동시 운전이 냉방 주체 동시 운전인 경우 냉매 소음 저감 모드로 동작하여 상기 실내 전자팽창밸브의 개도를 제어한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기조화기의 제어 방법은, 실내기의 입구 온도와 출구 온도를 감지하는 단계; 와 상기 입구 온도와 상기 출구 온도의 차이인 상기 실내기의 목표 과열도가 상기 실내기의 기본 과열도가 되도록 운전을 수행하는 단계; 및 상기 공기조화기가 냉난방 동시 운전을 수행하는 경우, 상기 냉난방 동시운전이 난방 주체 동시 운전인 경우 상기 목표 과열도를 보정하고, 상기 냉난방 동시 운전이 냉방 주체 동시 운전인 경우 냉매 소음 저감 모드로 동작하여 상기 실내 전자팽창밸브의 개도를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 실내기별로 필요한 유량만큼 적절한 실내 전자팽창밸브 개도로 제어하여 냉매 소음을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 실내기별 능력에 따른 과열도가 보정되어 실내기 용량에 따른 취출 온도 편차를 줄일 수 있다. 이에 의해, 모든 실내기의 성능을 확보할 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 과열이 부족할 경우 실내 전자팽창밸브의 개도가 작은 상태이므로 사이클 안정으로 인한 과열도 확보 시간을 단축하여 압축기의 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 일반적인 공기조화기에서의 실내기의 과열도 제어 과정을 도시한 도면이다.
도 3a와 도 3b는 일반적인 공기조화기에서의 운전 시 실내기의 과열도를 제어하기 위하여 압축기와 실내 전자팽창밸브를 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 공기조화기의 실내기의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 공기조화기에서의 실내기의 과열도 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의한 공기조화기에서의 실내기의 과열도 제어 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 의한 공기조화기가 난방 주체 동시 운전 중 실내기 과열도를 제어한 경우를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 의한 공기조화기 난방 주체 동시 운전 중 냉매 소음 저감 모드로 실내기 과열도를 제어한 경우를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기(100)는, 냉난방 동시형 멀티 공기조화기일 수 있다. 냉난방 동시형 멀티 공기조화기(100)는, 하나의 실외기(A)에 복수개의 실내기(B1, B2, B3, B4)가 연결되고, 각 실내기(B1, B2, B3, B4)가 각각의 공조 공간에 설치되는 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 각각의 실내기(B1, B2, B3, B4)는 난방과 냉방 중 어느 하나의 운전모드로 동작되어 실내를 공기 조화할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 냉난방 동시형 멀티 공기조화기(100)는 실외기(A), 제1, 제2, 제3 및 제4 실내기(B1, B2, B3, B4) 및 분배기(C)를 포함할 수 있다.
실외기(A)는 제1, 제2 압축기(53, 54), 실외 열교환기(51), 실외 열교환기 팬(61) 및 절환 유닛을 포함할 수 있다. 여기서, 절환 유닛은 사방밸브(62)를 포함할 수 있다. 제1, 제2 압축기(53, 54)의 흡입부는 공용 어큐뮬레이터(52)에 의해 연결되어 있다. 제1 압축기(53)는 냉매의 압축용량을 가변 시킬 수 있는 인버터 압축기이고, 제2 압축기(54)는 냉매의 압축용량이 일정한 정속 압축기이다.
제1, 제2 압축기(53, 54)의 토출부에는 제1, 제2토출배관(55, 56)이 연결된다. 제1, 제2토출배관(55, 56)은 합지부(57)에 의해 합지된다. 제1, 제2 토출배관(55, 56)에는 제1, 제2 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매 중 오일을 회수하도록 제1, 제2 오일분리기(58, 59)가 각각 설치되어 있다. 제1, 제2 오일분리기(58, 59)에는, 제1, 제2 오일분리기(58, 59)로부터 분리된 오일을 제1, 제2 압축기(53, 54)의 흡입부로 안내하는, 제1, 제2 오일회수관(30, 31)이 연결되어 있다.
합지부(57)에는, 제1, 제2 압축기(53, 54)에서 토출된 냉매를 사방밸브(62)를 거치지 않고 바이패스 시키는 고압기체 배관(63)이 연결된다. 또한, 합지부(57)는 사방밸브(62)와 제3 토출배관(68)으로 연결되어 있다.
실외 열교환기(51)는 제1 연결배관(71)에 의하여 사방밸브(62)와 연결된다. 실외 열교환기(51)에서는 외부 공기와의 열교환에 의하여 냉매가 응축되거나 증발된다. 냉난방 동시형 멀티 공기조화기(100)에서는, 냉방 전실 운전 또는 냉방 주체 동시 운전 중에는 실외 열교환기(51)가 응축기로 이용되고, 난방 전실 운전 또는 난방 주체 동시 운전 중에는 실외 열교환기(51)가 증발기로 이용된다. 한편, 열교환을 보다 원활하게 하기 위하여, 실외기 팬(61)은 실외 열교환기(51)주위에 설치되어 실외 열교환기(51)로 공기를 유입시킨다.
실외 열교환기(51)와 분배기(C)를 연결하는 액체배관(72) 상에는, 실외 전자팽창밸브(65) 및 과냉각장치(66)가 설치된다.
실외 전자뱅창밸브(65)는 난방 전실 운전 또는 난방 주체 동시 운전 시, 냉매를 팽창시킨다. 구체적으로, 실외 전자팽창밸브(65)는 난방 전실 운전 또는 난방 주체 동시 운전 시, 제1, 제2, 제3, 제4 실내 열교환기들(11, 21, 31, 41)에서 응축된 냉매를 실외 열교환기(51)로 유입되기 전에 팽창시킨다.
과냉각장치(66)는 냉방 전실 운전 또는 냉방 주체 동시 운전 시, 분배기(C)로 이동되는 냉매를 냉각시킨다. 과냉각장치(66)는, 액체배관(72) 중 일부를 감싸며 설치되는 과냉각기(66a)와, 과냉각기(66a)와 분배기(C) 사이에 배치되어 분배기(C)로 이동하는 냉매 중 일부를 과냉각기(66a) 내부로 바이패스 시키는 바이패스 배관(66b)과, 바이패스 배관(66b)에 설치되는 전자팽창밸브(66c)와, 과냉각기(66a)와 흡입배관(64)을 연결하는 회수배관(66d)을 포함할 수 있다.
분배기(C)는 실외기(A)와 제1, 제2, 제3 및 제4 실내기(B1, B2, B3, B4) 사이에 배치되어, 냉방 전실, 난방 전실, 냉방 주체 동시 운전 및 난방 주체 동시 운전 조건에 따라 냉매를 제1, 제2, 제3 및 제4 실내기(B1, B2, B3, B4)에 분배한다. 이를 위해, 분배기(C)는 고압 기체 헤더(81), 저압 기체 헤더(82), 액체 헤더(83) 및 제어 밸브들(미도시)을 포함할 수 있다.
제1, 제2, 제3 및 제4 실내기(B1, B2, B3, B4)는 각각 제1, 제2, 제3, 제4 실내 열교환기(11, 21, 31, 41), 제1, 제2, 제3, 제4 실내 전자팽창밸브(12, 22, 32, 42) 및 제1, 제2, 제3, 제4 실내기 팬(15, 25, 35, 45)을 포함한다. 제1, 제2, 제3, 제4 실내 전자팽창밸브(12, 22, 32, 42)는 제1, 제2, 제3, 제4 실내 열교환기(11, 21, 31, 41)와 고압 기체 헤더(81)를 연결하는 제1, 제2, 제3, 제4 실내 연결배관(13, 23, 33, 43) 상에 설치되어 있다.
냉난방 동시형 멀티 공기조화기(100)에서는, 냉방 전실 운전 또는 냉방 주체 동시 운전 중에는 실내 열교환기(11, 21, 31, 41)가 증발기로 이용되고, 난방 전실 운전 또는 난방 주체 동시 운전 중에는 실내 열교환기(11, 21, 31, 41)가 응축기로 이용된다.
고압 기체 헤더(81)는 합지부(57)의 고압기체배관(63) 및 제1, 제2, 제3, 제4 실내 열교환기(11, 21, 31, 41)의 일 측에 각각 연결된다. 또한, 저압 기체 헤더(82)는 흡입배관(64)에 저압기체배관(75)으로 연결되고, 제1, 제2, 제3, 제4 실내 열교환기(11, 21, 31, 41)의 타 측에 연결된다. 액체 헤더(83)는 과냉각장치(66) 및 제1, 제2, 제3, 제4 실내 열교환기(11, 21, 31, 41)의 일 측에 각각 연결되어 있다. 고압 기체 헤더(81)와 저압 기체 헤더(82) 및 액체 헤더(83)에는 다른 실외기(미도시)의 고압기체배관(63')과 저압기체배관(75') 및 액체배관(72')이 각각 더 연결될 수도 있다.
이하, 도 1에 도시된 공기조화기의 실내기에서 발생하는 냉매 소음을 개선하고 실내기 용량에 따른 취출 온도 편차를 줄일 수 있는 실시 예들에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 일반적인 공기조화기에서의 실내기의 과열도 제어 과정을 도시한 도면이다.
냉방 운전을 수행한다(S201). 공기조화기(100)는 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발을 수행하는 냉동 사이클을 통하여 냉매를 순환시킴으로써, 냉방 운전을 수행할 수 있다.
실내기의 목표 과열도를 설정한다(S202). 구체적으로, 공기조화기(100)는 실내기의 목표 과열도를 기본 과열도로 설정할 수 있다.
여기서, 과열도는 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 온도와 실내 열교환기에서 토출되는 냉매의 온도 차이를 설정하기 위한 기준값 일 수 있다. 여기서, 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 온도와 실내 열교환기에서 토출되는 냉매의 온도는, 각각 실내 열교환기의 입구 온도값과 출구 온도값에 기초하여 측정될 수 있다.
실내기가 냉난방 동시 운전을 수행하는지 판단한다(S203).
구체적으로, 공기조화기(100)는 복수개의 실내기가 냉방 운전과 난방 운전을 동시에 수행하는지 판단할 수 있다. 냉난방 동시형 멀티 공기조화기(100)를 구성하는 복수개의 실내기는, 냉방 운전만을 수행하거나, 난방 운전만을 수행하거나, 또는 냉방 운전과 난방 운전을 동시에 수행할 수 있다. 이하에서는, 냉방 운전을 수행하는 실내기를 냉방 실내기로 정의하고, 난방 운전을 수행하는 실내기를 난방 실내기로 정의한다.
복수개의 실내기가 냉난방 동시 운전을 수행하는 경우 목표 고압과 목표 저압을 모두 만족해야 하고, 목표 고압을 만족시키기 위해 목표 저압이 과도하게 낮아질 경우 실내기의 목표 과열도를 맞추기 위해 실내 전자팽창밸브의 개도를 지속적으로 열게 된다. 따라서, 복수개의 실내기가 냉난방 동시 운전을 수행하는 경우, 공기조화기(100)는 실내 전자팽창밸브의 개도를 증가시키고 이에 대응하여 목표 과열도를 증가시킨다. 반면, 복수개의 실내기가 냉난방 동시 운전을 수행하는 경우가 아니면, 즉, 복수개의 실내기가 난방 운전만을 수행하거나 냉방 운전만을 수행하는 경우에는, 실내 전자팽창밸브의 개도를 조절하지 않고 기 설정된 목표 과열도, 즉 기본 과열도에 맞추어 운전을 계속한다.
실내기가 냉난방 동시 운전을 수행하지 않으면(S203-No), 공기조화기(100)는 S202 단계로 되돌아가 목표 과열도를 기본 과열도로 설정하고 운전을 계속한다. 구체적으로, 복수개의 실내기가 난방 운전 만을 수행하거나 냉방 운전 만을 수행한다고 판단되면, 공기조화기(100)는 복수개의 실내기의 목표 과열도를 기본 과열도로 설정하고 난방 운전 또는 냉방 운전을 계속 수행한다.
실내기가 냉난방 동시 운전을 수행하면(S203-Yes), 공기조화기(100)는 실내 전자팽창밸브의 개도를 증가하도록 조절한다. 이 경우, 공기조화기(100)는 실내 전자팽창밸브의 개도가 제1 기준값을 초과하고 제2 기준값 이하가 되는지 판단한다(S204).
실내 전자팽창밸브의 개도가 제1 기준값을 초과하고 제2 기준값 이하이면(S204-Yes), 공기조화기(100)는 목표 과열도를 기본 과열도에 제1 과열도 보정값을 더한 값으로 설정한다(S205). 여기서, 제1 과열도 보정값은 5일 수 있다. 구체적으로, 냉난방 동시 운전을 수행하는 경우, 냉방 실내기의 과열도는 커진다. 따라서, 공기조화기(100)는 이에 대응하여 목표 과열도를 수정해야 한다. 이 경우, 공기조화기(100)는 과열도 보정값을 이용하여 목표 과열도를 수정한다.
한편, 실내 전자팽창밸브의 개도가 제1 기준값을 초과하고 제2 기준값 이하인 경우가 아니면(S204-No), 공기조화기(100)는 실내 전자팽창밸브의 개도가 제2 기준값을 초과하는지 판단한다(S206). 여기서, 제2 기준값은 제1 기준값보다 높은 값일 수 있다.
실내 전자팽창밸브의 개도가 제2 기준값을 초과하면(S206-Yes), 공기조화기(100)는 목표 과열도를 기본 과열도에 제2과열도 보정값을 더한 값으로 설정한다(S207). 여기서, 제2과열도 보정값은 9일 수 있다.
반면, 실내 전자팽창밸브의 개도가 제2 기준값을 초과하지 않으면(S206-No), 실내 전자팽창밸브의 개도가 제1 기준값 이하인 경우이다. 이 경우, 공기조화기(100)는 S202 단계로 되돌아가 목표 과열도를 기본 과열도로 설정하여 운전을 계속한다.
이와 같이, 공기조화기(100)가 냉난방 동시 운전을 수행하는 경우 냉방 실내기의 과열도는 커진다. 따라서, 공기조화기(100)는 냉방 실내기의 과열도를 맞추기 위해 실내 전자팽창밸브의 개도를 지속적으로 열고, 증가한 냉방 실내기의 과열도에 대응하여 목표 과열도를 높게 설정하게 된다.
도 3a와 도 3b는 일반적인 공기조화기에서의 운전 시 실내기의 과열도를 제어하기 위하여 압축기와 실내 전자팽창밸브를 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 도 3a는 압축기의 주파수와 저압 및 고압간의 관계를 도시한 그래프이고, 도 3b는 실내 전자팽창밸브의 개도값과 과열도 간의 관계를 도시한 표이다.
압축기가 목표 고압 제어를 위해 주파수(Hz)를 상승 시킬 경우, 압축기가 만들어내는 압축비(즉, 고압과 저압간의 차이)가 커지고, 이에 의해 고압은 상승하고 저압은 하강한다. 도 3a의 X를 참조하면, 압축기의 주파수가 상승하는 경우 저압은 하강한다. 또한, Y를 참조하면, 압축기의 주파수가 상승하는 경우, 고압은 상승하고 저압은 하강하며, 이에 의해 압축비가 증가한다.
저압이 낮을 경우, 냉방 실내기 입구배관 온도가 낮아지고, 응축량이 충분하지 못할 경우 냉방 실내기 과열도가 커져 냉방 실내기의 실내 전자팽창밸브를 지속적으로 열게 된다. 이 경우, 실내 전자팽창밸브가 개도됨에 따라 냉매 소음이 발생하고, 또한, 실내기에 따라 취출 온도 편차가 발생한다. 만일, 실내 전자팽창밸브를 닫아야 하는 경우, 제어 속도가 너무 느려 과열되지 않은 냉매가 실외기에 쌓여 액체 냉매의 압축을 유발할 수도 있다.
냉난방 동시 운전 시, 실내기의 과열도를 제어하기 위하여 실내 전자팽창밸브의 개도를 증가시킬 수 있다. 도 3b의 Z를 참조하면, 복수개의 실내 전자팽창밸브의 개도를 위한 주파수가 도시되어 있다. 이 경우, 실내기 IDU1에 포함된 EEV의 개도를 위한 주파수는 40pls, 실내기 IDU2에 포함된 EEV의 개도를 위한 주파수는 603pls, 실내기 IDU3에 포함된 EEV의 개도를 위한 주파수는 328pls, 실내기 IDU4에 포함된 EEV의 개도를 위한 주파수는 183pls, 실내기 IDU5에 포함된 EEV의 개도를 위한 주파수는 232pls, 실내기 IDU6에 포함된 EEV의 개도를 위한 주파수는 305pls, 실내기 IDU7에 포함된 EEV의 개도를 위한 주파수는 1049pls이다. 따라서, 실내기에 포함된 EEV의 개도를 위한 주파수는 평균적으로 높다. 또한, 도 3b의 배관 out을 참조하면, 각각 냉방 모드와 난방 모드로 운전하는 실내기 들간에 취출 온도의 편차가 발생한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 공기조화기의 실내기의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 공기조화기(100)는, 냉난방 동시형 멀티 공기조화기일 수 있다. 이 경우, 공기조화기(100)는 하나의 실외기에 복수개의 실내기가 냉매배관으로 연결되고, 각각의 실내기가 각각의 공조 공간에 설치되는 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 각각의 실내기는 난방과 냉방 중 어느 하나의 운전 모드로 구동될 수 있다.
냉난방 동시형 멀티 공기조화기(100)는 난방운전과 냉방운전을 동시에 수행할 수 있다. 이 경우, 공기조화기(100)는 난방 및 냉방 취출 온도(extraction temperature)를 모두 만족시키기 위하여, 목표 고압과 목표 저압을 모두 만족시켜야 한다. 여기서, 목표 고압은 냉동 사이클의 압력을 제어함에 있어서 기준이 되는 고압, 즉 목표 응축압력에 해당할 수 있다. 목표 저압은 냉동 사이클의 압력을 제어함에 있어서 기준이 되는 저압, 즉 목표 증발압력에 해당할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 공기조화기(100)의 실내기(400)는, 실내 전자팽창밸브(410), 실내 열교환기(420), 온도 감지부(430) 및 제어부(440)를 포함할 수 있다.
실내 전자팽창밸브(Electronic Expansion Valve: EEV)(410)는 냉방 전실 운전 또는 냉방 주체 동시 운전 시, 냉매를 팽창시킬 수 있다. 여기서, 냉방 전실 운전은 복수개의 실내기가 모두 냉방을 수행하는 경우이다. 냉방 주체 동시 운전은, 복수개의 실내기 중 냉방을 수행하는 냉방 실내기가 난방 실내기보다 더 많은 경우이다. 실내 전자팽창밸브(410)에서 팽창된 냉매는 실내 열교환기(420)로 유동할 수 있다.
실내 열교환기(420)는, 팽창된 냉매와 실내 공기를 열교환시킨다. 이 경우, 팽창된 냉매는 실내 공기로부터 열을 흡수하여 증발되고, 열을 빼앗긴 실내 공기는 차가운 공기로 변하여 실내 열교환기(420)로부터 토출될 수 있다.
온도 감지부(430)는 공기조화기(100)의 구성요소, 냉매배관을 유동하는 냉매 및 공기조화기(100)의 외부 공기 등의 온도 및 온도 변화를 감지할 수 있다. 이를 위해, 온도 감지부(430)는 검출 소자를 이용하여 유체 또는 물체 표면 등의 온도를 검출하고, 검출한 온도를 전기신호로 변환하여 전송 또는 출력할 수 있다. 여기서, 검출 소자는 서미스터, 백금, 니켈, 열전쌍 등을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 온도 감지부(430)는 실내 열교환기(420)의 입구 온도와 출구 온도를 감지할 수 있다. 이 경우, 온도 감지부(430)는 냉매가 흡입되는 실내 열교환기(420)의 입구 및 냉매가 토출되는 실내 열교환기(420)의 출구에 각각 배치될 수 있다. 온도 감지부(430)는 측정한 실내 열교환기(420)의 입구 온도 및 출구 온도를 제어부(440)에 출력할 수 있다.
제어부(440)는 냉방 또는 난방을 수행하기 위한 공간의 제어 온도, 즉 실내온도를 사용자가 원하는 설정 온도(즉, 목표 온도)로 맞추기 위하여, 총 부하량에 대응하도록 인버터 압축기의 회전 주파수나 정속 압축기의 온/오프 여부를 조절하여 압축기의 압축 능력을 제어하고, 이에 맞게 실내 전자팽창밸브(410)의 개도를 조절하여 각각의 실내 열교환기(420)를 통과하는 냉매량을 적절하게 제어할 수 있다.
제어부(440)는 실내 전자팽창밸브(410)의 개도를 설정하거나 조절할 수 있다. 구체적으로, 제어부(440)는 실내기의 요구 용량, 과열도, 과냉도 등에 기초하여 냉방 부하 또는 난방 부하를 계산하고, 해당 냉방 부하 또는 난방 부하에 대응하여 실내 전자팽창밸브(410)의 개도를 설정하거나 조절할 수 있다.
이 경우, 실내 전자팽창밸브(410)의 개도는, 실내 열교환기(420)의 입구 온도와 출구 온도의 차이가 목표 과열도를 유지할 수 있도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 실내 열교환기(420)의 입구 온도값과 출구 온도값의 차이가 목표 과열도보다 작으면 냉매가 과냉된 상태로 압축기로 유입될 수 있다. 따라서, 이 경우 제어부(440)는 실내 전자팽창밸브의 개도를 위한 펄스값을 감소시켜 실내 열교환기(420)로 유입되는 냉매의 양을 줄임으로써 과냉 상태를 해결할 수 있다. 반면, 실내 열교환기(420)의 입구 온도값과 출구 온도값의 차이가 목표 과열도보다 크면 실내 열교환기(420)는 과부하되어 있으므로, 실내 전자팽창밸브 개도를 위한 펄스값을 증가시켜 실내 열교환기(420)로 유입되는 냉매의 양을 늘림으로써 과부하 상태를 해결할 수 있다.
이와 같은 제어부(440)는, 실시 예에 따라 실외기의 내부 또는 외부에 형성될 수도 있다.
실내기(400)는 분배기(450)와 냉매배관으로 연결될 수 있다. 이 경우, 분배기(450)는 실외기(미도시)와 실내기(400) 사이에 배치되어, 냉방 전실, 난방 전실, 냉방 주체 동시 운전 및 난방 주체 동시 운전 조건에 따라 냉매를 실내기(400)에 분배할 수 있다.
도 4를 참조하면, 분배기(450)로부터 실내기(400)로 분배되는 냉매의 흐름이 점선으로 도시되어 있다. 이와 같이, 분배기(450)는 복수개의 실내기(400)에 냉매를 분배하고, 냉매는 각각의 실내기(400)에서 실내 전자팽창밸브(410), 실내 열교환기(420)를 차례로 거치면서 다시 분배기(450)로 유입된다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 공기조화기에서의 실내기의 과열도 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
공기조화기(100)는 각 실내기가 설치된 장소의 환경적 특성 변화에 따라, 각각의 실내기마다 냉방요구능력이 변화한다. 따라서, 이에 대응하여 각 실내기마다 실내 열교환기에 연결된 실내 전자팽창밸브의 개도를 조절할 수 있다. 특히, 실외기에 복수개의 실내기가 연결되는 경우, 각 실내기와 실외기 사이의 냉매배관 길이가 다르고 이에 따라 냉매의 유동 저항이 다르기 때문에, 각 실내 열교환기의 과열도(즉, 실내 열교환기의 출구 온도와 실내 열교환기의 입구 온도의 차이)도 역시 다르다. 원래 과열도는 포화온도 이상으로 가열된 과열증기의 온도와 그 압력에 상당하는 포화 온도와의 차를 의미하지만, 실제로는 측정이 용이한 실내 열교환기의 출구 온도와 입구 온도의 차를 과열도로 간주하고 제어를 행할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 공기조화기(100)는 실내기별 과열도 편차를 줄이도록 복수개의 냉방 실내기를 구동할 수 있다. 이를 위해, 공기조화기(100)는 과열도가 큰 냉방 실내기의 실내 전자팽창밸브는 열고, 과열도가 작은 냉방 실내기의 실내 전자팽창밸브는 닫을 수 있다. 이에 의해, 복수개의 냉방 실내기는 평균 과열도로 제어될 수 있다.
도 5에서, T_in은 배관 in 온도, 즉 실내 열교환기 입구의 냉매 배관 온도를 나타낸다. T_out은 배관 out 온도, 즉 실내 열교환기 출구의 냉매 배관 온도를 나타낸다. SH average는 평균 과열도 값을 나타낸다. 또한, α는 평균 과열도 값과의 편차를 나타낸다.
이 경우, 공기조화기(100)는 복수개의 냉방 실내기를 평균 과열도로 제어할 수 있다. 이를 위해, 공기조화기(100)는 실내기별 과열도 편차를 줄일 수 있도록 각각의 실내기에 대하여 평균 과열도 값과의 편차를 보정할 수 있다. 도 5를 참조하면, 복수개의 냉방 실내기는 각각 α값만큼 보정된다. 이에 의하면, 실내기 용량에 따른 취출 온도 편차를 줄일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의한 공기조화기에서의 실내기의 과열도 제어 과정을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 공기조화기(100)는 냉방 주체 동시 운전 중에는 냉매 소음을 저감할 수 있도록 냉방 실내기의 실내 전자팽창밸브의 개도를 조절하고, 난방 주체 동시 운전 중에는 각 냉방 실내기의 과열도 편차가 커지지 않도록 복수개의 실내기의 목표 과열도를 평균 과열도로 제어할 수 있다.
냉방 운전을 수행한다(S601). 공기조화기(100)는 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발을 수행하는 냉동 사이클을 통하여 냉매를 순환시킴으로써, 냉방 운전을 수행할 수 있다.
실내기의 목표 과열도를 설정한다(S602). 공기조화기(100)는 복수개의 실내기의 목표 과열도를 기본 과열도로 설정할 수 있다.
구체적으로, 과열도는 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 온도와 실내 열교환기에서 토출되는 냉매의 온도 차이를 설정하기 위한 기준값 일 수 있다. 여기서, 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 온도와 실내 열교환기에서 토출되는 냉매의 온도는, 각각 실내 열교환기의 입구 온도값과 출구 온도값에 기초하여 측정될 수 있다.
목표 과열도는 공기조화기(100)의 냉매배관을 유동하는 냉매의 압력, 온도 및 외부 공기의 온도 등에 대응하여 설정되거나 변경될 수 있다. 기본 과열도는 공기조화기(100)의 실내기에 기본적으로 설정된 과열도일 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 기본 과열도는 2로 설정될 수 있다.
실내기가 냉난방 동시 운전을 수행하는지 판단한다(S603).
구체적으로, 공기조화기(100)는 복수개의 실내기가 냉방 운전과 난방 운전을 동시에 수행하는지 판단할 수 있다. 냉난방 동시형 멀티 공기조화기(100)를 구성하는 복수개의 실내기는, 냉방 운전만을 수행하거나, 난방 운전만을 수행하거나, 또는 냉방 운전과 난방 운전을 동시에 수행할 수 있다. 여기서, 냉방 실내기는 냉장 운전을 수행하는 실내기이고, 난방 실내기는 난방 운전을 수행하는 실내기이다.
복수개의 실내기가 냉난방 동시 운전을 수행하는 경우 목표 고압과 목표 저압을 모두 만족해야 하고, 목표 고압을 만족시키기 위해 목표 저압이 과도하게 낮아질 경우 실내기의 목표 과열도를 맞추기 위해 실내 전자팽창밸브의 개도를 지속적으로 열게 된다. 이에 의해, 실내 전자팽창밸브를 지속적으로 여는 경우 냉매 소음이 발생하게 된다. 따라서, 실내기가 냉난방 동시 운전을 수행하면(S603-Yes), 공기조화기(100)는 냉매 소음을 저감하거나 목표 과열도롤 보정하기 위한 제어 과정을 진행한다. 반면, 실내기가 냉난방 동시 운전을 수행하지 않으면(S603-No), 공기조화기(100)는 목표 과열도를 보정하지 않고 운전을 계속한다.
공기조화기(100)는 난방 주체 동시 운전을 수행하는지 판단한다(S604). 난방 주체 동시 운전 이란, 복수개의 실내기 중 난방 실내기가 냉방 실내기보다 더 많은 경우이다. 난방 주체 동시 운전 중에는, 각 냉방 실내기의 과열도 부하가 커지지 않도록, 즉 실내기 간 과열도 편차가 커지지 않도록, 공기조화기(100)는 복수개의 실내기의 목표 과열도를 평균 과열도로 제어할 수 있다. 난방 주체 동시 운전 상태에서는 이와 같은 제어가 항상 수행될 수 있다.
따라서, 난방 주체 동시 운전을 수행하면(S604-Yes), 공기조화기(100)는 복수개의 실내기의 목표 과열도를 평균 과열도로 제어한다(S606). 구체적으로, 공기조화기(100)는 실내기의 목표 과열도를 보정할 수 있다. 이 경우, 목표 과열도는 기본 과열도와 추가 가열도의 합일 수 있다. 또한, 추가 가열도는 냉방 실내기의 평균 과열도 값에서 2를 감산한 값으로 설정될 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 냉방 실내기의 기본 과열도는 2일 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 실내기 형태와 용량 및 부하 중 적어도 하나에 기초하여 냉방 실내기의 기본 과열도 값은 달라질 수 있다.
예를 들어, 기본 과열도가 2이고, 평균 과열도가 10일 경우, 추가 과열도=냉방 실내기의 평균 과열도-2=10℃-2=8이다. 따라서, 목표 과열도=기본 과열도+추가 과열도= 2+8℃= 10가 된다. 여기서, 추가 과열도의 범위(13)는 입구 배관온도가 결빙 되는 0에서 취출 온도 확보를 위한 기준 15로 하여 기본 과열도 값을 뺀 값으로 설정될 수 있다.
한편, 난방 주체 동시 운전 중 소음 저감을 위하여, 실외 과냉도에 따라 실내 전자팽창밸브의 개도를 위한 펄스값을 110pls < EEV < 150pls 사이에서 제어할 수도 있다.
S604 단계에서 난방 주체 동시 운전을 수행하지 않으면(S604-No), 공기조화기(100)는 냉매 소음 저감 모드로 동작하는지 판단한다(S605). 구체적으로, 공기조화기(100)는 냉방 주체 동시 운전 중이고 실내기의 용량이 소정 용량 이하이면, 소음 저감 모드로 동작할 수 있다. 이 경우, 공기조화기(100)는 냉매 소음을 저감할 수 있도록 냉방 실내기의 실내 전자팽창밸브의 개도를 조절할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 실내기의 용량이 24kBtu 이하인 경우 냉매 소음 저감 모드로 동작할 수 있다. 실내기의 용량이 작을수록 냉매 소음에 더 민감하고, 실내기의 용량이 큰 경우에는 냉매 소음에 덜 민감하다. 따라서, 본 발명에서는 소정 용량 이하인 경우 실내기를 냉매 소음 저감 모드로 동작시킨다.
냉매 소음 저감 모드로 동작하는 경우(S605-Yes), 공기조화기(100)는 냉방 실내기의 실내 전자팽창밸브의 개도를 설정한다(S607). 구체적으로, 공기조화기는 냉방 실내기의 실내 전자팽창밸브의 개도를 위한 펄스값을 150pls와 a의 합으로 설정할 수 있다. 여기서, a는 다음 [식 1]에 의하여 나타낼 수 있다.
a=(해당 실내기 과열도-평균 과열도)*10 [식 1]
이에 의해, 실내 전자팽창밸브의 개도를 위한 펄스값은 140pls < EEV < 180pls 사이에서 제어될 수 있다.
한편, 냉매 소음 저감 모드로 동작하지 않는 경우(S605-No), 공기조화기(100)는 S606 단계로 진행하여 목표 과열도를 평균 과열도로 설정하여 냉매의 유량 제어를 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 의한 공기조화기가 난방 주체 동시 운전 중 실내기 과열도를 제어한 경우를 도시한 그래프이다.
공기조화기(100)는 난방 주체 동시 운전 중, 실내기의 목표 과열도를 평균 과열도로 제어할 수 있다. 이 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 실내기의 과열도간 편차가 줄어들고, 이에 의해 실내기간 과열도의 부하가 줄어든다. 이 경우, 각 실내기의 실내 전자팽창밸브는 지속적으로 개도할 필요가 없다. 도 7의 710을 참조하면, 각 실내기의 실내 전자팽창밸브의 개도를 위한 펄스값은 크지 않다. 실내 전자팽창밸브의 개도가 줄어드는 경우, 냉매 소음은 감소한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 의한 공기조화기 난방 주체 동시 운전 중 냉매 소음 저감 모드로 실내기 과열도를 제어한 경우를 도시한 그래프이다.
공기조화기(100)는 난방 주체 동시 운전 중, 냉매 소음 저감 모드에서 냉방 실내기의 실내 전자팽창밸브의 개도를 제어할 수 있다. 이 경우, 도 8의 810에 도시된 바와 같이 실내 전자팽창밸브의 개도가 낮음에도 불구하고, 도 8의 820에 도시된 바와 같이 각 운전 모드에서의 취출 온도가 고르게 확보될 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 송신)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100: 공기조화기 400: 실내기
410: 실내 전자팽창밸브 420: 실내 열교환기
430: 온도 감지부 440: 제어부
450: 분배기

Claims (9)

  1. 공기조화기에 있어서,
    냉매를 팽창시켜 실내 열교환기로 유동시키는 실내 전자팽창밸브;
    팽창된 상기 냉매를 실내 공기와 열교환시키는 실내 열교환기;
    상기 실내 열교환기의 입구 온도와 출구 온도를 감지하는 온도 감지부; 및
    상기 입구 온도와 상기 출구 온도의 차이인 실내기의 목표 과열도가 상기 실내기의 기본 과열도가 되도록 운전을 수행하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 공기조화기가 냉난방 동시 운전을 수행하는 경우, 상기 냉난방 동시운전이 난방 주체 동시 운전인 경우 상기 목표 과열도를 보정하고, 상기 냉난방 동시 운전이 냉방 주체 동시 운전인 경우 냉매 소음 저감 모드로 동작하여 상기 실내 전자팽창밸브의 개도를 제어하는 공기조화기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 목표 과열도는, 상기 기본 과열도와 추가 과열도의 합이고,
    상기 추가 과열도는, 상기 실내기의 평균 과열도에서 보정값을 감산한 값으로 설정되는 공기조화기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보정값은 2로 설정되는 공기조화기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 실내기의 용량이 소정값 이하인 경우, 상기 냉매 소음 저감 모드로 동작하는 공기조화기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실내 전자팽창밸브의 개도는, 기본 펄스값과 추가 펄스값의 합이고,
    상기 추가 펄스값은, 상기 목표 과열도에서 상기 실내기의 평균 과열도를 감산한 값에 10펄스값을 곱한 값으로 설정되는 공기조화기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기본 펄스값은, 150 pls으로 설정되는 공기조화기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 난방 주체 동시 운전은,
    상기 공기조화기에 포함되는 복수개의 실내기가 난방 운전 또는 냉방 운전을 수행하되, 상기 난방 운전을 수행하는 난방 실내기가 상기 냉방 운전을 수행하는 냉방 실내기보다 더 많은 공기조화기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 냉방 주체 동시 운전은,
    상기 공기조화기에 포함되는 복수개의 실내기가 난방 운전 또는 냉방 운전을 수행하되, 상기 냉방 운전을 수행하는 냉방 실내기가 상기 난방 운전을 수행하는 난방 실내기보다 더 많은 공기조화기.
  9. 공기조화기의 제어 방법에 있어서,
    실내기의 입구 온도와 출구 온도를 감지하는 단계;
    상기 입구 온도와 상기 출구 온도의 차이인 상기 실내기의 목표 과열도가 상기 실내기의 기본 과열도가 되도록 운전을 수행하는 단계; 및
    상기 공기조화기가 냉난방 동시 운전을 수행하는 경우, 상기 냉난방 동시운전이 난방 주체 동시 운전인 경우 상기 목표 과열도를 보정하고, 상기 냉난방 동시 운전이 냉방 주체 동시 운전인 경우 냉매 소음 저감 모드로 동작하여 상기 실내 전자팽창밸브의 개도를 제어하는 단계를 포함하는 공기조화기의 제어 방법.
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