KR20210093560A - 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템 및 그의 제어방법 - Google Patents

냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템 및 그의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 사방밸브를 통해 냉방 및 난방 기능에 더하여 급탕, 급탕 및 난방, 급탕 및 냉방운전이 가능한 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템은 실내 열교환기를 포함하는 실내기와, 압축기, 실외 열교환기 및 복수의 사방밸브를 포함하는 실외기와, 상기 압축기에서 배출된 고온의 냉매와 열교환되어 온수를 생성하는 물탱크를 포함하고, 상기 복수의 사방밸브는 상기 압축기를 통해 배출된 고온의 냉매를 상기 물탱크, 상기 실내기 및 상기 실외 열교환기에 선택적으로 공급한다.

Description

냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템 및 그의 제어방법{Air Conditioner System for Simultaneous Cooling, Heating and hot water supplying and Control Method of the Same}
본 발명은 복수의 사방밸브를 통해 냉방 및 난방 기능에 더하여 급탕, 급탕 및 난방, 급탕 및 냉방운전이 가능한 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
공기조화시스템은 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 공기조화시스템은 하나의 실외기에 하나의 실내기를 설치하는 것이 일반적이나, 최근에는 하나 또는 하나 이상의 실외기에 다양한 형태와 용량을 갖는 복수의 실내기를 연결하여 학교나 회사, 그리고 병원과 같이 분리된 공간이 다수 개 존재하는 장소에 대하여 냉방 또는 난방운전을 수행하는 냉난방 동시형 공기조화시스템 형태의 공기조화시스템의 사용이 증가하는 추세이다.
이러한 냉난방 동시형 공기조화시스템은 실외기의 개수보다 실내기의 수가 많으며, 각각의 실내기가 설치되는 공간의 각각의 실내기는 설치된 공간의 용도와 수용인원 및 크기에 따라서 공조부하가 다르다.
또한, 종래기술에 따른 냉난방 동시형 공기조화시스템은 급탕, 냉방 및 급탕, 난방 및 급탕 모드를 구현하기 일례로서 솔레노이드 밸브를 복수개 추가하여 모드를 전환시키는 방식으로 구현되고 있다.
그러나 상기한 바와 같이 구현될 경우, 대용량화 및 공용화가 어렵고, 실내기가 1개로 조합됨에 따라 제한적이고, 솔레노이드 밸브 누설시 비운전유닛으로의 액고임 및 순환 냉매량이 감소되어 이상 사이클이 발생될 수 있고, 실외기 용량 증가시 솔레노이드 밸브의 재료비가 증가되고, 압력손실에 불리한다.
또한, 종래기술에 따른 냉난방 동시형 공기조화시스템이 1개의 삼방변과 1개의 사방변 온/오프 제어를 통해 냉방, 난방 및 급탕 모드를 구현할 수 있다.
그러나 상기한 바와 같이 구현될 경우, 냉방모드시 실외기를 응축기로, 난방모드시 실내기를 응축기로 상시 운전되어 응축기에 액냉매가 쌓이고 냉방 및 난방 능력이 부족해짐에 따라, 냉방 및 급탕, 난방 및 급탕 동시운전이 불가한 문제점을 지니고 있다.
본 발명은 별도의 전용 하이드로키트 없이 실외기 만으로 급탕기능을 제공할 수 있는 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템 및 그의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 비운전 사이클부는 공통저압배관을 통해 냉매를 회수함에 따라 액고임 및 액쏠림 현상을 사전에 방지할 수 있는 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템 및 그의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명은 하나의 사방밸브를 통해 냉방 및 난방 모드를 구현하고, 두 개의 사방밸브를 통해 냉방시 실외기로 버려지는 응축열량을 회수하여 냉방 및 급탕 모드, 급탕모드, 난방 및 급탕 모드를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 물탱크의 온도를 측정하고 물탱크의 온도에 따라 냉방 및 급탕과부하 모드, 냉방과부하 및 급탕 모드, 냉방 및 급탕 모드를 구현하여 시스템의 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 발명은 3개의 사방밸브 제어만으로 냉방, 난방 및 급탕모드에 대하여 선택적인 운전이 가능함에 따라 재료비 및 설치비를 절감할 수 있다.
본 발명은 공통저압배관을 통해 냉매를 회수함에 따라 액고임 및 액쏠림 현상을 사전에 방지되는 안정된 시스템을 얻을 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 기술사상을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 본 발명에 따른 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시한 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제1 모드를 개략적으로 도시한 사용상태도이다.
도 4는 도 2에 도시한 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제2 모드를 개략적으로 도시한 사용상태도이다.
도 5는 도 2에 도시한 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제3 모드를 개략적으로 도시한 사용상태도이다.
도 6은 도 2에 도시한 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제4 모드를 개략적으로 도시한 사용상태도이다.
도 7은 도 2에 도시한 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제5 모드를 개략적으로 도시한 사용상태도이다.
도 8은 도 2에 도시한 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제6 모드를 개략적으로 도시한 사용상태도이다.
도 9는 도 2에 도시한 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제7 모드를 개략적으로 도시한 사용상태도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제어방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
본 명세서에서 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
또한, 본 명세서에서 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다
이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 유도 가열 및 무선 전력 전송 장치를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 기술사상을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도시한 바와 같이, 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템(100)은 실외기(110), 실내기(120), 물탱크(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
보다 구체적으로, 냉매는 실내기(120), 실외기(110) 및 물탱크(130)를 통해 선택적으로 유동되도록 연결된다.
실외기(110)는 압축기(111), 실외 열교환기(112), 복수의 사방밸브(113, 114, 115) 및 복수의 팽창밸브(116)를 포함한다.
복수의 사방밸브 중에서 하나의 사방밸브를 통해 냉방 및 난방 모드를 구현하고, 두 개의 사방밸브를 통해 냉방시 실외기로 버려지는 응축열량을 회수하여 냉방 및 급탕 모드, 급탕모드, 난방 및 급탕 모드를 구현한다.
이를 위해 복수의 사방밸브는 제1 사방밸브(113), 제2 사방밸브(114) 및 제3 사방밸브(115)를 포함한다.
제1 사방밸브(113), 제2 사방밸브(114) 및 제3 사방밸브(115)는 압축기(111)로부터 토출된 냉매의 유로를 제어하기 위한 것으로 각각 실내기(120), 물탱크(130) 및 실외 열교환기(112)에 연결된다.
또한, 제1 사방밸브(113)는 실내기 사방밸브로 구현되고 실내기(120)에 연결되고, 제2 사방밸브(114)는 급탕 사방밸브로 구현되고 물탱크(130)에 연결되고, 제3 사방밸브(115)는 실외 열교환기 사방밸브로 실외 열교환기(112)에 연결된다.
실내기(120)는 실내 열교환기(121)를 포함하고, 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템(100)은 복수의 실내기를 포함할 수 있다.
물탱크(130)는 압축기를 통해 배출된 고온의 냉매와 열교환되어 온수를 생성하고 급탕을 제공하기 위한 것으로, 실외기(110)에 연결된다.
또한, 물탱크(130)는 물탱크의 온도에 따라 모드를 제어하기 위해 물탱크의 온도를 센싱하는 온도센서(131)를 포함한다.
제어부(140)는 제1 사방밸브(113), 제2 사방밸브(114) 및 제3 사방밸브(115)의 온오프를 제어하기 위한 것이다. 이를 위해 제어부(140)는 물탱크(130)의 온도센서(131)를 통해 측정된 온도와 냉방부하를 이용한다.
상기한 바와 같이 이루어지고, 제어부(140)는 제1 사방밸브(113), 제2 사방밸브(114) 및 제3 사방밸브(115)의 온오프를 제어하여 냉방모드, 냉방 및 급탕모드, 냉방 및 급탕과부하모드, 냉방과부하 및 급탕모드, 난방모드, 난방 및 급탕모드, 급탕모드인 7가지 모드를 선택적으로 작동시킨다.
이하, 도 2 내지 도 9를 참조하여 냉방, 난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 세부구성와 각 모드에 따른 사용상태에 대하여 보다 자세히 기술한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도시한 바와 같이, 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템(1000)은 실외기(1100), 실내기(1200) 및 물탱크(1300)를 포함하고, 냉매는 실내기(1200), 실외기(1100) 및 물탱크(1300)를 통해 선택적으로 유동되도록 연결된다.
보다 구체적으로, 실내기(1200)는 실내 열교환기(1210)를 포함한다.
실외기(1100)는 압축기(1110), 실외 열교환기(1120), 복수의 사방밸브(1130) 및 복수의 팽창밸브(1140)를 포함한다.
복수의 사방밸브(1130)는 실내기 사방밸브(1131), 급탕 사방밸브(1132) 및 실외 열교환기 사방밸브(1133)를 포함하고, 압축기(1110)로부터 토출된 냉매의 유로를 제어하기 위한 것이다.
실내기 사방밸브(1131)는 일측이 압축기(1110)에 연결되고 타측이 실내기(1200)에 연결된다.
급탕 사방밸브(1132)는 일측이 압축기(1110)에 연결되고 타측이 물탱크(1300)에 연결된다.
실외 열교환기 사방밸브(1133)는 일측이 실외 열교환기(1120)에 연결되고 타측이 물탱크(1300)에 연결된다.
복수의 팽창밸브(1140)는 실외기 메인 팽창밸브(1141), 실내기 팽창밸브(1142) 및 급탕 팽창밸브(1143)를 포함한다.
실외기 메인 팽창밸브(1141)는 실외 열교환기(1120)에 연결되고, 실내기 팽창밸브(1142)는 실내 열교환기(1210)에 연결되고 급탕 팽창밸브(1143)는 물탱크(1300)에 연결된다.
물탱크(1300)는 급탕을 제공하기 위한 것으로, 실외기(1100)에 연결된다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템(1000)은 보다 효율적인 모드의 제어를 위해 복수의 온도센서를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
복수의 온도센서는 토출부 온도센서(T1), 흡입부 온도센서(T2), 실외 열효관기 출구 온도센서(T3), 실외 열교환기 온도센서(T4), 실내기 입구 온도센서(T5), 실내기 출구 온도센서(T6), 실외 공기 온도센서(T7), 실내 공기 온도센서(T8)를 포함한다.
토출부 온도센서(T1)는 압축기(1110)의 토출부에 위치되어, 토출되는 냉매의 온도를 센싱하고, 흡입부 온도센서(T2)는 압축기의 흡입부에 위치되어 압축기로 유입되는 냉매의 온도를 센싱하고, 실외 열교환기 출구 온도센서(T3)는 실외 열교환기(1120)의 출구에 위치되어 실외 열교환기를 통과한 냉매의 온도를 센싱하고, 실외 열교환기 온도센서(T4), 실외 열교환기의 입구에 위치되어 실외 열교환기로 유입되는 냉매의 온도를 센싱하고, 실내기 제1 온도센서(T5)는 냉매의 유동에 따른 실내 열교환기의 일측 온도를 검출하기 위한 것으로 실내 열교환기의 일측에 위치되고, 실내기 제2 온도센서(T6)는 냉매의 유동에 따른 실내 열교환기의 타측 온도를 검출하기 위한 것으로 실내 열교환기의 타측에 위치되고, 실외 공기 온도센서(T7)는 실외기의 온도를 검출하기 위해 실외기에 위치되고, 실내 공기 온도센서(T8)는 실내기의 온도를 검출하기 위해 실내기에 위치된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템(1000)은 압축기로부터 토출되는 냉매의 압력을 검출하는 압력센서(1160)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템(1000)은 상기한 바와 같이 이루어지고, 실내기 사방밸브(1131), 급탕 사방밸브(1132) 및 실외 열교환기 사방밸브(1133)의 온/오프를 제어하여 선택적으로 개폐시켜 냉방모드, 냉방 및 급탕모드, 냉방 및 급탕과부하모드, 냉방과부하 및 급탕모드, 난방모드, 난방 및 급탕모드 및 급탕모드인 7가지 모드를 선택적으로 작동시킨다.
급탕과부하모드는 물탱크 온도센서(1157)를 통해 검출된 물탱크의 온도가 현저히 낮은 경우로서, 물탱크인 응축기 열량이 커져야 한다. 실외 열교환기(1120)와 실내 열교환기(1210)는 증발기로 작동시켜 밸런스를 조절한다.
냉방과부하모드는 물탱크 온도센서(1157)를 통해 검출된 물탱크의 온도가 높고, 냉방부하가 클 경우로서, 실외 열교환기를 응축기로 구현한다.
또한, 실외 열교환기를 사용하지 않는 경우 실외팬은 인버터 히트싱크로 냉각만을 담당하고 냉방 및 급탕모드로 작동한다.
도 3은 도 2에 도시한 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제1 모드를 개략적으로 도시한 사용상태도이다.
보다 구체적으로, 도 3은 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템(1000)은 실내기(120)가 냉방모드로 구현된 일실시예를 도시한 것이다.
도시한 바와 같이, 실내기 사방밸브(1131)는 오프상태, 급탕 사방밸브(1132)는 오프상태, 실외 열교환기 사방밸브(1133)는 오프 상태이다.
이에 따라, 압축기(1110)로부터 토출된 고온의 냉매는 실외 열교환기(1120), 실외기 메인 팽창밸브(1141) 및 실내기 팽창밸브(1142)를 통해 실내 열교환기(1210)로 유동되고, 실내기(1200)는 냉방모드로 구현된다.
도 3에 점선으로 도시한 냉매의 유동은 고온 냉매를 도시한 것이고, 일점쇄선으로 도시한 냉매의 유동은 저온 냉매를 도시한 것이다.
이때, 실외 열교환기(1120)는 응축기로 작동되고, 실내 열교환기(1210)는 증발기로 작동된다.
도 4는 도 2에 도시한 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제2 모드를 개략적으로 도시한 사용상태도이다.
보다 구체적으로, 도 4은 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템(1000)이 냉방 및 급탕모드로 구현된 일실시예를 도시한 것이다.
도시한 바와 같이, 실내기 사방밸브(1131)는 오프상태, 급탕 사방밸브(1132)는 온 상태, 실외 열교환기 사방밸브(1133)는 온 상태이다.
도 4에 점선으로 도시한 냉매의 유동은 고온 냉매를 도시한 것이고, 일점쇄선으로 도시한 냉매의 유동은 저온 냉매를 도시한 것이다.
이에 따라, 압축기(1110)로부터 토출된 고온의 냉매는 물탱크(1300)로만 유동되고, 물탱크(1300)는 응축기로 작동되고, 실내 열교환기(1210)는 증발기로 작동된다. 이에 따라 물탱크(1300)는 급탕모드로 구현되고, 실내기(1200)는 냉방모드로 구현된다.
도 5는 도 2에 도시한 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제3 모드를 개략적으로 도시한 사용상태도이다.
보다 구체적으로, 도 5은 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템(1000)이 냉방 및 급탕과부하모드로 구현된 일실시예를 도시한 것이다.
도시한 바와 같이, 실내기 사방밸브(1131)는 오프상태, 급탕 사방밸브(1132)는 온 상태, 실외 열교환기 사방밸브(1133)는 온 상태이다.
도 5에 점선으로 도시한 냉매의 유동은 고온 냉매를 도시한 것이고, 일점쇄선으로 도시한 냉매의 유동은 저온 냉매를 도시한 것이다.
도 5의 냉방 및 급탕과부하모드는 도 4에 도시한 냉방 및 급탕모드와 비교하여 복수의 사방밸브가 개폐된 상태가 동일하나, 물탱크의 온도가 현저히 낮은 경우로서, 물탱크인 응축기 열량이 커져야 한다.
이를 위해 실외 열교환기(1120)와 실내 열교환기(1210)는 증발기로 작동시켜 밸런스를 조절한다.
도 6은 도 2에 도시한 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제4 모드를 개략적으로 도시한 사용상태도이다.
보다 구체적으로, 도 6은 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템(1000)이 냉방과부하 및 급탕모드로 구현된 일실시예를 도시한 것이다.
도시한 바와 같이, 실내기 사방밸브(1131)는 오프상태, 급탕 사방밸브(1132)는 온 상태, 실외 열교환기 사방밸브(1133)는 오프 상태이다.
압축기(1110)로부터 토출된 고온의 냉매는 물탱크(1300)와 실외 열교환기(1120)로 유동된다.
도 6에 점선으로 도시한 냉매의 유동은 고온 냉매를 도시한 것이고, 일점쇄선으로 도시한 냉매의 유동은 저온 냉매를 도시한 것이다.
이 경우, 냉방부하가 큰 냉방과부하이고, 실외기를 응축기로 작동시킨다.
이에 따라, 압축기(1110)로부터 토출된 고온의 냉매는 물탱크(1300)로 유동되어 급탕모드로 구현된다.
도 7은 도 2에 도시한 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제5 모드를 개략적으로 도시한 사용상태도이다.
보다 구체적으로, 도 7은 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템(1000)은 실내기(120)가 난방모드로 구현된 일실시예를 도시한 것이다.
도시한 바와 같이, 실내기 사방밸브(1131)는 온 상태, 급탕 사방밸브(1132)는 오프상태, 실외 열교환기 사방밸브(1133)는 온 상태이다.
도 7에 점선으로 도시한 냉매의 유동은 고온 냉매를 도시한 것이고, 일점쇄선으로 도시한 냉매의 유동은 저온 냉매를 도시한 것이다.
이에 따라, 압축기(1110)로부터 토출된 고온의 냉매는 실내기(1200)로만 유동되고, 실내기(1200)는 난방모드로 구현된다.
이때, 실내 열교환기(1210)는 응축기로 작동되고, 실외 열교환기(1120)는 증발기로 작동된다.
도 8은 도 2에 도시한 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제6 모드를 개략적으로 도시한 사용상태도이다.
보다 구체적으로, 도 8은 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템(1000)이 난방 및 급탕모드로 구현된 일실시예를 도시한 것이다.
도시한 바와 같이, 실내기 사방밸브(1131)는 온 상태, 급탕 사방밸브(1132)는 온 상태, 실외 열교환기 사방밸브(1133)는 온 상태이다.
이에 따라, 압축기(1110)로부터 토출된 고온의 냉매는 물탱크(1300)와 실내 열교환기(1210)로 유동되고, 물탱크는 급탕모드로 구현되고 실내기(1200)는 난방모드로 구현된다.
도 8에 점선으로 도시한 냉매의 유동은 고온 냉매를 도시한 것이고, 일점쇄선으로 도시한 냉매의 유동은 저온 냉매를 도시한 것이다.
도 9는 도 2에 도시한 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제7 모드를 개략적으로 도시한 사용상태도이다.
보다 구체적으로, 도 9는 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템(1000)이 급탕모드로 구현된 일실시예를 도시한 것이다.
도시한 바와 같이, 실내기 사방밸브(1131)는 오프 상태, 급탕 사방밸브(1132)는 온 상태, 실외 열교환기 사방밸브(1133)는 온 상태이다.
도 9에 점선으로 도시한 냉매의 유동은 고온 냉매를 도시한 것이고, 일점쇄선으로 도시한 냉매의 유동은 저온 냉매를 도시한 것이다.
이에 따라, 압축기(1110)로부터 토출된 고온의 냉매는 물탱크(1300)로 유동되고, 물탱크는 급탕모드로 구현된다.
이때, 물탱크(1300)는 응축기로 작동되고, 실외 열교환기(1120)는 증발기로 작동된다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제어방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
보다 구체적으로, 도 10에 도시한 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제어방법은 냉방 및 급탕모드에 대한 제어를 개략적으로 도시한 순서도이다.
즉, 냉방 및 급탕모드에 대하여 냉방과부하 및 급탕모드와 냉방 및 급탕과부하 모드에 대하여 운전모드 절환을 제어한다.
도시한 바와 같이, 냉방 및 급탕모드가 시작되면 압력설정단계로 진행한다. 압력설정단계에서 목표저압을 냉방목표로 설정하고, 목표고압을 급탕목표로 설정한다.
다음으로, 물탱크 온도 판단단계로 진행한다. 이때, 물탱크 온도가 높은 경우, 물탱크 온도가 중간 온도인 경우, 물탱크 온도가 낮은 경우에 대하여 각각 판단한다.
이는 물탱크의 온도가 고온인 경우, 고압 제한 부근까지 응축압력이 상승하므로 고압 제한 및 고압축비 우려로 운전 신뢰성 확보가 요구되기 때문이다.
또한, 물탱크의 온도가 중간 온도인 경우, 고압 제한 압력까지 여유가 있어 냉방 운전에 따른 응축 폐열을 모두 회수하더라도 사이클 신뢰성 확보가 가능한 운전 구간으로써, 운전 효율이 최대화 된다.
그리고 물탱크의 온도가 낮아 급탕 부하가 클 경우, 냉방 부하가 적을 경우에는 낮은 냉매 유량으로 급탕 능력 저하 문제가 발생되므로 실외 열교환기에서 증발 열량을 공급하여 급탕 능력을 증가시킨다.
이하, 급탕 온도 조건에 따른 각각의 제어에 대하여 하기와 같이 자세히 기술한다.
첫째로, 물탱크가 고온일 경우, 냉방과부하 및 급탕 기동단계로 진행한다.
고온은 약 50℃ 이상으로 설정될 수 있다.
다음으로 냉방과부하 및 급탕 정시제어 단계로 진행한다.
다음으로 압축기 및 팽창밸브제어단계로 진행된다. 이때, 압축기의 목표저압을 제어하고, 팬의 방열판 온도를 제어하고, 실외기 메인 팽창밸브와 급탕 팽창밸브는 소정값으로 제어하고, 실내기 팽창밸브를 통해 과열도를 제어한다.
또한, 실외기 메인 팽창밸브와 급탕 팽창밸브는 0 ~ 460 Pulse로 제어할 수 있다.
다음으로 압력 또는 물탱크 온도 판단단계로 진행한다. 압력 또는 물탱크 온도 판단단계는 압력 또는 물탱크의 온도가 기준치인 소정값을 만족하는지 판단한다. 이때, 현재저압이 목표저압 보다 작거나 물탱크 온도가 소정값보다 작은지 즉, 고온이 아닌지를 판단하고, 이를 만족하는 경우 운전모드 절환제어를 통해 냉방 및 급탕 기동제어 단계로 진행한다.
이때, 현재저압이 목표저압 보다 낮고, 물탱크의 온도가 고온인 경우, 다시 냉방과부하 및 급탕 정시제어단계로 전환된다.
둘째로, 물탱크 온도를 판단단계에서 물탱크 온도가 중간인 경우 냉방 및 급탕 기동단계로 진행한다.
다음으로 냉방 및 급탕 정시제어 단계로 진행한다.
다음으로 압축기 및 팽창밸브제어단계로 진행된다. 이때, 압축기의 목표 저압을 제어하고, 팬의 방열판 온도를 제어하고, 실외기 메인 팽창밸브와 급탕 팽창밸브는 소정값으로 제어하고, 실내기 팽창밸브를 통해 과열도를 제어한다.
또한, 실외기 메인 팽창밸브와 급탕 팽창밸브는 0 ~ 460 Pulse로 제어할 수 있다.
다음으로 압력 및 물탱크의 온도가 소정값을 만족하는지 판단한다.
이때, 현재저압이 목표저압보다 높고, 물탱크의 온도가 고온일 경우 운전모드 절환 제어를 통해 냉방과부하 및 급탕 정시제어단계로 전환된다.
또한, 현재저압이 목표저압보다 높고, 물탱크의 온도가 소정값 보다 크지 않을 경우, 현재저압이 목표저압보다 낮고, 물탱크의 온도가 소정값 보다 낮은지 여부를 판단하고, 현재저압이 목표저압보다 낮고, 물탱크의 온도가 저온인 경우, 운전모드 절환제어단계를 통해 냉방 및 급탕과부하 기동제어단계로 전환된다.
또한, 현재저압이 목표저압보다 낮고, 물탱크의 온도가 소정값 보다 낮지 않은 경우, 냉방 및 급탕 기동제어 단계로 전환된다.
또한, 현재저압이 목표저압보다 낮고, 물탱크의 온도가 저온이 아닌 경우 냉방 및 급탕 기동제어 단계로 전환된다.
세째로, 초기의 물탱크 온도를 판단단계에서 물탱크 온도가 저온인 경우, 냉방 및 급탕 과부하 기동제어단계로 진행된다. 저온은 약 15℃ 이하로 설정될 수 있다.
냉방 및 급탕과부하 기동단계로 진행한다.
다음으로 냉방 및 급탕과부하 정시제어 단계로 진행한다.
다음으로 압축기 및 팽창밸브제어단계로 진행된다. 이때, 압축기를 목표저압으로 제어하고, 팬의 방열판 온도를 제어하고, 실외기 메인 팽창밸브와 급탕 팽창밸브는 소정값으로 제어하고, 실내기 팽창밸브를 통해 과열도를 제어한다.
다음으로 압력 또는 물탱크의 온도가 소정값을 만족하는지 판단한다.
이때, 현재저압이 목표저압보다 높고, 물탱크의 온도가 소정값 보다 크지 않을 경우 냉방 및 급탕과부하 정시제어 단계로 전환된다.
또한, 현재저압이 목표저압보다 크거나 물탱크의 온도가 소정값 보다 클 경우 즉 저온보다 클 경우, 운전모드 절환제어단계를 통해 냉방 및 급탕과부하 정시제어 단계로 전환된다.
상기한 바와 같이 이루어짐에 따라, 본 발명의 일시예에 따른 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템은 냉방 및 급탕모드, 냉방과부하 및 급탕, 냉방 및 급탕과부하에 대하여 제어가능하게 된다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
100: 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템
110: 실외기
111: 압축기
112: 실외 열교환기
113: 제1 사방밸브
114: 제2 사방밸브
115: 제3 사방밸브
116: 및 복수의 팽창밸브
120: 실내기
121: 실내 열교환기
130: 물탱크
131: 온도센서
140: 제어부
113, 114, 115: 복수의 사방밸브
1000: 냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템
1100: 실외기
1110: 압축기
1120: 열교환기
1130: 복수의 사방밸브
1131: 실내기 사방밸브
1132: 급탕 사방밸브
1133: 실외 열교환기 사방밸브
1140: 복수의 팽창밸브
1141: 실외기 메인 팽창밸브
1142: 실내기 팽창밸브
1143: 급탕 팽창밸브
1157: 물탱크 온도센서
1160: 압력센서
1200: 실내기
1210: 실내 열교환기
1300: 물탱크

Claims (18)

  1. 실내 열교환기를 포함하는 실내기;
    압축기, 실외 열교환기 및 복수의 사방밸브를 포함하는 실외기; 및
    상기 압축기에서 배출된 고온의 냉매와 열교환되어 온수를 생성하는 물탱크를 포함하고,
    상기 복수의 사방밸브는 상기 압축기를 통해 배출된 고온의 냉매를 상기 물탱크, 상기 실내기 및 상기 실외 열교환기에 선택적으로 공급하는
    냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 사방밸브는
    실내기 사방밸브, 급탕 사방밸브 및 실외 열교환기 사방밸브를 포함하고
    상기 실내기 사방밸브는 일측이 상기 압축기에 연결되고 타측이 상기 실내기에 연결되고,
    상기 급탕 사방밸브는 일측이 상기 압축기에 연결되고 타측이 상기 물탱크에 연결되고,
    상기 실외 열교환기 사방밸브는 일측이 상기 실외 열교환기에 연결되고 타측이 상기 물탱크에 연결되는
    냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 실내기 사방밸브는 오프상태, 상기 급탕 사방밸브는 오프상태, 상기 실외 열교환기 사방밸브는 오프 상태인 경우, 상기 압축기로부터 토출된 고온의 냉매는 상기 실외 열교환기로 유동되고, 상기 실내기는 냉방모드로 구현되는
    냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 실내기 사방밸브는 오프상태, 상기 급탕 사방밸브는 온 상태, 상기 실외 열교환기 사방밸브는 온 상태인 경우, 상기 압축기로부터 토출된 고온의 냉매는 상기 물탱크로만 유동되고, 상기 물탱크는 응축기로 작동되고, 상기 실내 열교환기는 증발기로 작동되고, 냉방 및 급탕모드로 구현되는
    냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 물탱크는 온도센서를 더 포함하고, 상기 물탱크의 온도가 현저히 낮은 경우, 상기 실외 열교환기와 상기 실내 열교환기는 증발기로 작동되는
    냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 실내기 사방밸브는 오프상태, 상기 급탕 사방밸브는 온 상태, 상기 실외 열교환기 사방밸브는 오프 상태인 경우, 상기 압축기로부터 토출된 고온의 냉매는 상기 물탱크와 상기 실외 열교환기로 유동되고, 급탕 및 냉방과부하 모드로 구현되고, 상기 실외기는 응축기로 작동되는
    냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 실내기 사방밸브는 온 상태, 상기 급탕 사방밸브는 오프 상태, 상기 실외 열교환기 사방밸브는 온 상태인 경우, 상기 압축기로부터 토출된 고온의 냉매는 상기 실내 열교환기로만 유동되고, 상기 실내기는 난방모드로 구현되는
    냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 실내기 사방밸브는 온 상태, 상기 급탕 사방밸브는 온 상태, 상기 실외 열교환기 사방밸브는 온 상태인 경우, 상기 압축기로부터 토출된 고온의 냉매는 상기 물탱크와 상기 실내 열교환기로 유동되고, 급탕 및 난방 모드로 구현되고, 상기 실외기는 응축기로 작동되는 상기 실내기는 난방모드로 구현되는
    냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 실내기 사방밸브는 오프 상태, 상기 급탕 사방밸브는 온 상태, 상기 실외 열교환기 사방밸브는 온 상태인 경우, 상기 압축기로부터 토출된 고온의 냉매는 상기 물탱크로만 유동되고, 상기 물탱크는 응축기로 작동되고, 상기 실외 열교환기는 증발기로 작동되고, 상기 물탱크는 급탕모드로 구현되는
    냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 실외기는 복수의 팽창밸브를 더 포함하고, 상기 복수의 팽창밸브는 실외기 메인 팽창밸브, 실내기 팽창밸브 및 급탕 팽창밸브를 포함하고,
    상기 실외기 메인 팽창밸브는 상기 실외 열교환기에 연결되고,
    상기 실내기 팽창밸브는 상기 실내 열교환기에 연결되고,
    상기 급탕 팽창밸브는 상기 물탱크에 연결되는
    냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    토출부 온도센서, 흡입부 온도센서, 실외 열효관기 출구 온도센서, 실외 열교환기 온도센서, 실내기 제1 온도센서, 실내기 제2 온도센서, 실외 공기 온도센서 및 실내 공기 온도센서를 더 포함하고,
    상기 토출부 온도센서는 상기 압축기의 토출부에 위치되어, 토출되는 냉매의 온도를 센싱하고, 상기 흡입부 온도센서는 상기 압축기의 흡입부에 위치되어 상기 압축기로 유입되는 냉매의 온도를 센싱하고, 상기 실외 열교환기 출구 온도센서는 상기 실외 열교환기의 출구에 위치되어 사기 실외 열교환기를 통과한 냉매의 온도를 센싱하고, 상기 실외 열교환기 온도센서는 상기 실외 열교환기의 입구에 위치되어 상기 실외 열교환기로 유입되는 냉매의 온도를 센싱하고, 상기 실내기 제1 온도센서는 냉매의 유동에 따른 상기 실내 열교환기의 일측 온도를 검출하기 위한 것으로 상기 실내 열교환기의 일측에 위치되고, 상기 실내기 제2 온도센서는 냉매의 유동에 따른 상기 실내 열교환기의 타측 온도를 검출하기 위한 것으로 상기 실내 열교환기의 타측에 위치되고, 상기 실외 공기 온도센서는 상기 실외기의 온도를 검출하기 위해 상기 실외기에 위치되고, 상기 실내 공기 온도센서는 상기 실내기의 온도를 검출하기 위해 상기 실내기에 위치되는
    냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템.
  12. 물탱크의 온도를 판단하는 물탱크 온도 판단단계;
    상기 물탱크의 온도가 고온 또는 저온일 경우, 압축기와 팽창밸브를 제어하는 압축기 및 팽창밸브 제어단계;
    압력 또는 물탱크의 온도가 소정값을 만족하는지 판단하는 압력 또는 물탱크 온도 판단단계; 및
    상기 압력 또는 상기 물탱크의 온도가 소정값을 만족할 경우 냉매 및 급탕 모드로 운전모드를 절환하는 운전모드 절환제어단계를 포함하는
    냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제어방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 압축기 및 팽창밸브 제어단계는
    상기 압축기의 목표저압을 제어하고, 팬의 방열판 온도를 제어하고, 실외기 메인 팽창밸브와 급탕 팽창밸브는 소정값으로 제어하고, 실내기 팽창밸브를 통해 과열도를 제어하는
    냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제어방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 압력 또는 물탱크 온도 판단단계는 현재저압이 목표저압 보다 작거나 물탱크 온도가 고온이 아닌지를 판단하는
    냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제어방법.
  15. 물탱크의 온도를 판단하는 물탱크 온도 판단단계;
    상기 물탱크의 온도가 중간 온도일 경우, 압축기와 팽창밸브를 제어하는 압축기 및 팽창밸브 제어단계;
    현재저압이 목표저압보다 크고 물탱크의 온도가 고온인지를 만족하는지 판단하는 압력 및 물탱크 온도 판단단계; 및
    현재저압이 목표저압보다 크고 물탱크의 온도가 고온인 경우, 냉방과부하 및 급탕 모드로 운전모드를 절환하는 운전모드 절환제어단계를 포함하는
    냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제어방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 냉방과부하 및 급탕 모드는
    상기 압축기와 팽창밸브를 제어하는 압축기 및 팽창밸브 제어단계;
    압력 또는 물탱크의 온도가 소정값을 만족하는지 판단하는 압력 또는 물탱크 온도 판단단계; 및
    압력 또는 상기 물탱크의 온도가 소정값을 만족할 경우 냉매 및 급탕 모드로 운전모드를 절환하는 운전모드 절환제어단계를 포함하는
    냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제어방법.
  17. 물탱크의 온도를 판단하는 물탱크 온도 판단단계;
    상기 물탱크의 온도가 중간 온도일 경우, 압축기와 팽창밸브를 제어하는 압축기 및 팽창밸브 제어단계;
    현재저압이 목표저압보다 크고 물탱크의 온도가 고온인지를 만족하는지 판단하는 압력 및 물탱크 온도 판단단계; 및
    상기 현재저압이 목표저압보다 크지 않고, 상기 물탱크의 온도가 고온이 아니고, 상기 현재저압이 상기 목표저압보다 작고, 상기 물탱크의 온도가 저온인 경우, 냉방 및 급탕과부하 모드로 운전모드를 절환하는 운전모드 절환제어단계를 포함하는
    냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제어방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 냉방 및 급탕과부하 모드는
    상기 압축기와 팽창밸브를 제어하는 압축기 및 팽창밸브 제어단계;
    현재저압이 목표저압보다 크거나 상기 물탱크의 온도가 저온보다 큰지를 만족하는지 판단하는 압력 또는 물탱크 온도 판단단계; 및
    상기 현재저압이 목표저압보다 크거나 상기 물탱크의 온도가 중간온도인 경우, 냉매 및 급탕 모드로 운전모드를 절환하는 운전모드 절환제어단계를 포함하는
    냉난방 및 급탕 동시형 공기조화시스템의 제어방법.
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