KR920007810B1 - 공기 조화기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공기 조화기

제1도 내지 제6도는 이 발명의 한 실시예를 나타낸 것으로서, 제1도는 공기 조화기의 냉동 사이클의 계통도.

제2도는 제어 회로도.

제3도는 난방운전 모드의 냉동 사이클 계통도.

제4도는 실외 팬의 제어 설명도.

제5도는 냉방운전 모드의 냉동 사이클의 계통도.

제6도는 실외 팬의 제어 설명도.

제7도는 이 발명의 다른 실시예를 나타내는 냉동 사이클 계통도.

제8도는 종래의 냉동 사이클의 계통도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A : 실외 유니트 B : 멀티 컨트롤 유니트

1 : 압축기 2 : 4방향 밸브

3 : 실회 열교환기 4 : 난방용 팽창 밸브

5 : 역류 방지 밸브 6 : 액체 탱크

7 : 실외 팬 11, 12, 13 : 실내 유니트

11a, 12b, 13c : 실내 열교환기

본 발명은 각 실내 유니트의 요구에 따라서 냉방 및 난방이 동시에 운전 가능한 멀티 타이프의 공기 조화기에 관한 것이다. 1대의 실회 유니트에 대해서 복수대의 실내 유니트를 설치해서 양자를 히트 펌프식 냉동 사이클을 구성하도록 냉매기관에 의해서 접속한 멀티 타이프의 공기 조화기는 공지되어 있다. 이 멀티 타이프의 공기 조화기는 예를들면 제8도에 나타낸 바와 같이 구성되어져 있다.

즉, ＂A＂는 실외 유니트이고 이 실외 유니트(A)에는 인버터에 의해 능력가변형 압축기(이하 압축기(1)이라고 한다)가 설치되고 토출측은 4방향 밸브(2)를 통해서 실외 열교환기(3)에 접속되어 있다.

이 실외 열교환기(3)는 난방용 팽창 밸브(4)와 역류 방지 밸브(5)의 병렬회로를 통해서 액체 탱크(6)에 접속되고 이것은 후술하는 멀티 컨트롤 유니트(B)를 통해서 복수의 실내 유니트에 접속되어 있다.

전술한 실내 유니트는 제1, 제2 및 제3의 실내 유니트(11) (12) 및 (13)으로 이루어지고, 전술한 멀티 컨트롤 유니트(B)에는 전술한 제1-제3의 실내 유니트(11)-(13)에 대응해서 전술한 액체 탱크(6)와 접속하는 냉매의 전자유량 제어밸브(14)가 설치되어지고, 이것은 역류 방지 밸브(16)와 냉방용 팽창 밸브(15)와 의 병렬 회로를 통해서 제1-제3의 실내 유니트(11)-(13)에 접속되어 있다.

또, 제1-제3의 실내 유니트(11)-(13)는 독립해서 설치한 2방향 밸브(17)...를 통해서 전술한 4방향 밸브(2)에 접속되어 있다.

또한 ＂7＂은 실회 팬, (8a) (8b) (8c)는 가각 제어부에 있고 실외 유니트(A) 멀티 컨트롤 유니트(B) 및 제1-제3의 실내 유니트(11)-(13)를 제어하도록 되어 있다.

따라서 제1-제3의 실내 유니트(11)-(13)를 냉방운전할 경우 실선 화살표로 나타낸 바와 같이 압축기(1)에서 토출된 냉매는 4방향 밸브(2)를 통해서 실외 열교환기(3)에서 용축 앱화 된다. 액화 냉매는 역류 방지 밸브(4), 액체탱크96), 전자유량 제어밸브(14a) (14b) (14c), 냉방용 팽창밸브(15)를 통해서 제1의 실내 유니트(11)의 실내 열교환기에서 증발된다.

또 제1-제3의 실내 유니트(11)-(13)를 난방운전 할 경우 점선 화살표로 나타낸 바와 같이 압축기(1)에서 토출된 냉매는 4방향 밸브(2), 2방향 밸브(17)...를 통해서 제1-제3의 실내 유니트(11)-(13)로 인도되어 각각의 실내 열교환기에서 방열된다.

이와 같이 제1-제3의 실내 유니트(11)-(13)의 요구에 의해서 냉방운전 또는 난방운전 할 수 있는 동시에 제1-제3의 실내 유니트(11)-(13)중에 1대 또는 2대만을 냉방운전 또는 난방운전하고 나머지를 정지시킬 수도 있다.

그런데 전술한 바와 같이 종래의 멀티 타이프의 공기 조화기는 냉방운전 또는 난방운전의 변환을 할 수 있지만 실내 유니트의 개별 요구에는 대처 할 수 없다.

결국, 전산기실를 가진 빌딩과 페리메타죤, 에테리어죤을 가진 대규모 빌딩에서는 동일시기에 냉방운전의 요구와 난방운전의 요구가 동시에 발생할 수가 있고 또 빌딩에 한정되지 않고 일반가정에 있어서도 중간 계절에 있어서는 예를 들면 제1과 제2의 실내 유니트(11) (12)가 냉방운전을 요구하고 제3의 실내 유니트(13)가 난방운전을 요구하는 바와 같이 동시에 냉방운전과 난방운전의 요구가 있을 경우에는 운전을 할 수 없고 어느쪽인가 한쪽의 운전을 우선으로 해서 다른쪽의 운전은 할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 사정에서 착안한 것이기에 그 목적이라고 하는 것은 갈 실내 유니트마다의 요구에 따라서 동시에 냉방운전과 난방운전이 가능한공기조화기를 제공하는데 있다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위해서 청구항 제1항에 있어서는 각 실내 유니트마다의 요구에 따라서 냉방과 난방이 동시 운전 가능하고 실내 유니트에서 냉방과 난방의 양쪽의 요구가 있었을때 그 부하가 큰 쪽의 운전 모터를 선택해 우선적으로 운전하는 데에 있다.

특허 청구범위 제2항에 있어서는 각 실내 유니트에서 냉방과 난방의 양쪽의 요구가 있고 그 부하의 큰쪽의 운전모드를 선택해 우선적으로 운전하고 있을 때 실외 유니트의 압력 또는 온도가 일정하게 되도록 실외 유니트 실외 팬의 풍량을 제어하는데 있다.

이하 본 발명의 한 실시예를 도면을 기초로 해서 설명하지만 제8도에 나타난 종래의 동일 구성 부분은 동일 부호를 붙이고 설명은 생략한다. 제1도에 있어서 압축기(1)의 토출측은 제1의 토출관(21)과 제2의 토출관(22)으로 분기되어 있다. 제2의 토출관(22)는 제1의 2방향 밸브(23)를 통해서 실외 열교환기(3)에 접속되어 있다. 또 전술한 압축기(1)의 흡입측도 제1의 흡입관(24)와 제2의 흡입관(25)으로 분기되고 제2의 흡입관(25)은 제2의 2방향 밸브(26)를 통해서 전술한 제1의 2방향 밸브(23)와 실외 열교환기(3)와의 사이에 제2의 토출관(22)에 접속되어 있다.

또 전술한 실외 열교환기93)의 액체 라인측에는 난방용 팽창 밸브(4)와 직렬로 역류방지 밸브(27)가, 역류방지 밸브(5)에는 직렬로 전자유량 제어밸브(28)가 설치되고, 이 전자 유량 제어밸브(29)는 난방용 팽창밸브(4)와 병렬하여 설치 되어져 있다.

한편 전술한 제1의 토출관(21)은 제1-제3의 실내 유니트(11)-(13)에 대응하며 분기되어 있고 제3의 2방향 밸브(29a)-(29c)를 통해서 전술한 제1-제3의 실내 유니트(11)-(13)의 실내 열교환기(11a)-(13a)에 접속 되어 있다.

또 전술한 제1의 흡입관(24)도 제1-제3의 실내 유니트(11)-(13)에 대응해서 분기되어 있고 제4의 2방향밸브(30a)-(30c)를 통해서 제3의 2방향밸브(29a)-(29c)와 전술한 제1-제3의 실내 유니트(11)-(13)사이에 접속 되어 있다.

이와같이 구성된 멀티 타이프의 냉동사이클에는 각종 검지장치 및 제어장치가 부가되어 있다.

즉, 감지 장치로서는 전술한 실외 열교환기(3)의 가스 라인측에는 압력센서(31)가, 액체라인측에는 제1의 온도센서(32)가 설치되고 더욱이 멀티 컨트롤 유니트(B)의 액라인측에는 제2의 온도센서(33)가 설치되어져 있다.

또 제어수단으로서는 실외 제어부(8a), 멀티제어부(8b) 및 실내 제어부(8c)가 설치 되어져 있다.

다음으로 전술한 각 제어부(8a)-(8c)를 제2도를 기초로 해서 설명한다.

우선 실외 제어부(8a)는 마이크로 컴퓨터 및 그 주변회로로 이루어지고 외부에 인버터 회로(51), 전압 컨트로울러(52) 및 전자 유량 제어밸브(28)를 접속하고 있다. 인버터 회로(51)는 교류전원(53)의 전압을 정류하고 그것을 실외 제어부(8a)의 지시에 따르는 스위칭에 의하여 소정 주파수의 교류 전압으로 변환하고 압축기(1)의 모터(1M) 및 실외 팬(7)의 모터(7M)에 각각 구동 전력으로서 공급하는 것이다.

또 전압 컨트로울러(52)는 압력센서(31)의 신호에 의해 실외 팬 모터(7M)의 인가 전압을 변화시키는 것이다. 멀티 제어부(8b)는 마이크로 컴퓨터 및 그 주변회로로 이루어지고 외부에 전자 유량 제어밸브(14) 및 제3의 2방향밸브(29a)-(29c) 및 제4의 2방향밸브(30a)-(30c)를 접속하고 있다. 더욱이 실내 제어부(8c)는 제1-제3의 실내 유니트(11)-(13)각각이 독립해서 설치되어 있고 이들은 마이크로 컴퓨터 및 주변 회로로 이루어지고 외부에 조작부(54) 및 실온 감지용 온도센서(55)를 접속하고 있다.

다음으로 전술한 바와 같이 구성된 멀티타이프의 공기조화기의 작용에 대해서 설명한다. 제3도는 제1 및 제2의 실내 유니트(11)(12)가 난방운전으로, 제3의 실내 유니트(13)가 냉방운전의 경우이다. 각 실내 유니트(11)-(13)의 실내 제어부(8c)는 그 방의 부하를 실온과 설정온도로 부터 항상 판단하고 그 신호를 멀티제어부(8b)로 보낸다. 멀티제어부(8b)는 각 실내 제어부(8c)에서 보내온 부하 신호를 냉방, 난방마다 합계해서 전 냉방 부하와 전 난방부하를 연산한다.

그리고 냉방 부하와 난방 부하를 비교해서 운전모드를 결정한다. 지금의 경우는 난방이 2실이고 냉방이 1실이기 때문에 일반적으로 난방부하가 냉방부하보다 크게 되어 멀티제어부(8b)는 난방모드를 선택해서 시스팀이 운전된다. 이때 멀티제어부(8b)는 선택된모드 신호를 실외 제어부(8a)에 송신한다.

또 시스팀이 난방모드 작동시는 실외 유니트(A) 제1의 2방향 밸브(23)가 닫치고, 제2의 2방향 밸브(26)가 열리개 되고 실외 열교환기(3)는 압축기(1), 제2의 흡입관(25)을 통해서 증발기로 작동한다.

한편, 멀티 컨트롤 유니트(B)의 제3, 2방향 밸브(29a)(29b)는 열리고 2방향 밸브(29c)는 닫치게 되고, 제4의 2방향 밸브(30a)(30b)는 닫치고 2방향 밸브(30c)는 열리게 된다.

따라서 제1, 제2의 실내 유니트(11), (12)는 압축기(1) 제1의 토출관(21)으로 통하고 제3의 실내 유니트(13)는 제1의 흡입관(24)를 통해서 압축기(1)의 흡입측에 연이어 통한다. 더욱이 압축기(1)의 운전 주파수는 인버터 회로(51)에 의해서 부하가 큰 난방측의 능력이 충분이 나오도록 결정된다. 이 상태에서 압축기(1) 실외 팬(7) 및 제1-제3의 실내 유니트(11)-(13)의 실내팬(도면에 나타나지 않음)을 구동하면 냉매의 흐름은 제3도의 실선화살표로 나타나게 되고 압축기(1)에서 토출된 냉매는 제1, 제2의 실내 유니트(11)(12)로 인도되어 여기서 난방되고 액화된다. 액화 냉매는 역류 방지 밸브(16), 전자유량 제어밸브(14a)(14b)를 통해서 액체라인으로 나온다. 이때 전자유량 제어밸브(14a)(14b)는 실내의 부하에 대응해서 열림 정도가 제어되고 제1과 제2의 실내 유니트(11)(12)의 유량분배를 제어 하고 있다. 압축기(1)의 운전 주파수는 인버터 회로(51)에 의해서 부하가 큰 난방측의 능력이 충분이 나올 수 있도록 결정되어 있기 때문에 난방 능력은 부하에 대응한 능력이 나온다. 액화한 냉매의 일부는 제3의 실내 유니트(13)측으로 흘려서, 나머지 일부는 실외 유니트(A)측으로 흐른다.

전술한 제3의 실내 유니트(13)측으로 흐르는 냉매는 전자유량 제어밸브(14c), 냉방용 팽창 밸브(15)를 통해서 감압된 후 제3의 실내 유니트(13)로 인도되고 여기서 냉방된후 압축기(1)에 불어 넣는다. 이때 제3의 실내 유니트(13)에 접속되어 있는 전자유량 제어밸브(14c)를 전개하고 냉방용 팽창 밸브(15)에서 유량이 제어되는 동시에 이 냉방용 팽창 밸브(15)는 제3의 실내 유니트(13)의 출구가스 냉매의 수퍼히트(15a)가 일정하게 되도록 유량을 제어하기 위해 제3의 실내 유니트(13)의 크기와 실내온도에서 결정된다는 일정의 능력이 제3의 실내 유니트(13)로 나올 수가 있다.

또한 제3의 실내 유니트(13)에 접속되어 있는 전자유량 제어밸브(14c)는 통상 전개되지만 제3의 실내 유니트(13)의 실온 감지용 온도센서(55)가 실온이 설정치에 달하는 것을 감지하고, 정지했을 때에는 실내 제어부(8c)에서 멀티 제어부(8b)에 입력된 신호에 의해서 닫혀지게 된다.

또 전술한 바와 같이 실외 유니트(A)에서 흐른 액체냉매는 난방용 팽창 밸브(4)에 의해서 감압된 후에 실외 열교환기(3)에서 증발되고 더욱이 제3의 실내 유니트(13)에서 냉매와 합류해서 압축기(1)에 불어 넣어진다. 이때 난방용 팽창 밸브(4)는 합류후 압축기(1)에 불어 넣기전에 냉매의 수퍼히트(4s)가 일정하게 되도록 제어된다. 이때 실외 열교환기(3)의 가스라인측에 설치되어진 압력센서(31)의 검출신호는 실외 제어부(8a)에 입력되고 실외 팬(7)을 구동하는 모터(7M)에 전달하는 전압을 제어하고 있고 압력 센서(31)의 압력이 일정하게 되도록 실외 팬(7)의 풍량을 제어하고 있다.

이것은 예를들면 외부 기온이 높을때 사이클의 증발 온도가 높게 되어 제3의 실내 유니트(13)의 냉방능력이 없어지는 것을 방지하기 위한 제어이다.

즉 제4도에 나타낸 바와 같이 외기 온도가 상승해가면 증발압력이 상승해서 6㎏/㎠G를 넘으면 실외팬(7)의 모터(7M)의 압력이 저하하고 실외 팬(7)의 풍량이 저하한다.

이와같이 되면 실외 열교환기(3)의 증발량이 감소하고 액체가 역류하려고 하기 때문에 난방용 팽창 밸브(4)가 많이 열린다. 따라서 증발온도가 저하하고 실내 증발온도도 낮게되기 때문에 충분한 냉방 능력이 발휘된다.

이와같이 실외 팬(7)의 풍량을 제어함에 따라서 냉방운전의 능력도 충분히 발휘된다. 제5도는 제1 및 제2의 실내 유니트(11)(12)가 냉방운전이고, 제3의 실내 유니트(13)가 난방운전될 경우이다. 이 경우 일반적으로 냉방 부하가 난방 부하 보다 크게 되기 때문에 멀티 제어부(8b)는 냉방 모드를 선택해서 우선적으로 운전된다.

즉 실외 유니트(A) 제1의 2방향 밸브(23)가 열리고 제2의 2방향 밸브(26)가 닫히게 되고 실외 열교환기(3)는 압축기(1) 제2의 토출관(22)과 연이어 통하여 응축기로서 작용한다.

한편 멀티 컨트롤 유니트(B) 제3의 2방향 밸브(29a)(29b)는 닫치고, 2방향 밸브(29c)는 열리게 되고, 제4의 2방향 밸브(30a)(30b)는 열리고 2방향 밸브(30c)는 닫히게 된다.

따라서 제1, 제2의 실내 유니트(11)(12)는 압축기(1) 제1의 흡입관(24)에 연결되고, 제3의 실내 유니트(13)는 제1의 토출관(21)을 통해서 압축기(1)의 토출측에 연결된다. 더욱이 압축기(1)의 운전 주파수는 인버터 회로(51)에 의해서 부하가 큰 냉방측의 능력이 충분히 발휘 되도록 결정된다.

이 상태에서 압축기(1) 실외 팬(7) 및 제1-제3 실내 유니트(11)-(13)의 실내팬(도면에 나타나지 않음)을 구동하면 냉매의 흐름을 제5도의 실선 화살표로 나타나도록 되어서 압축기(1)에서 토출된 냉매는 제3의 실내 유니트(13)과 실외 열교환기(3)의 양쪽으로 흐른다. 실외 열교환기(3)로 들어온 냉매는 여기서 방열, 응축된후에 전자유량 제어밸브(28)를 통해서 제3의 실내 유니트(13)의 액체 냉매와 분류한다.

제3의 실내 유니트(13)로 인도된 냉매는 여기서 난방되고 역류방지 밸브(16) 전자유량 제어밸브(14c)를 통해서 실외 열교환기(3)의 액체 냉매와 합류 한다. 합류한 액냉매는 제1, 제2의 실내 유니트(11)(12)의 전자유량 제어밸브(24a)(24b)를 거쳐서 냉방용 팽창 밸브(15)로 들어가고, 더욱이 제1, 제2의 실내 유니트(11)(12)에 의해서 실내를 냉방한 후에 압축기(1)에 불어 넣는다. 이때 전자유량 제어밸브(14a)(14b)는 실내의 부하에 대응해서 열림정도가 제어되고 제1, 제2의 실내 유니트(11)(12)의 유량 분배를 제어하고 있다. 압축기(1)의 운전 주파수는 인버터 회로(51)에 의해서 부하가 큰 냉방측의 능력이 충분히 발휘 되도록 결정되어 있기 때문에 냉방 능력은 부하에 대응된 능력이 발휘된다.

전술한 제3의 실내 유니트(13)의 난방 능력은 다음의 제어에 의해서 확보된다.

즉 실외 팬(7)은 압력센서(31)의 압력이 일정하게 되도록 제어되고 액라인측의 제어밸브(28)는 제1의 온도센서(32)가 일정치가 되도록 제어 되어 있다.

한편 제3의 실내 유니트(13)의 액라인측의 전자유량 제어밸브(14c)도 전술한 전자유량 제어밸브(28)와 같도록 제2의 온도센서(33)가 일정치가 되도록 제어 되어 있다.

예를들면 외기온도가 낮게 됐을 경우에 응축온도가 저하하고 제3의 실내 유니트(13)의 난방 능력이 저하되고 말 것이다.

그러나 전술한 제어부를 행함에 따라서 제6도에 나타낸 바와 같이 응축온도가 저하하면 실외 팬(7)의 풍량이 저하하고 실외 열교환기(3)의 방열을 감소하고 응축온도를 높게 유지한다.

전술한 실외측의 전자유량 제어밸브(28)는 제1의 온도센서(32)의 온도를 팬 컨트롤의 응축온도(50-55℃)이하의 값 예를들면 45℃ 되도록 제어하고 팬의 풍량 저하에 의한 방열량의 저하에 적당한 유량이 되도록 실외측의 저항을 제어하고 있다. 이 때문에 제3의 실내 유니트(13)의 유량이 증가하고 또 전자유량 제어밸브(24c)가 그 제3의 실내 유니트(13) 출구 액체 온도를 45℃가 되도록 제어하고 즉 충분한 냉각을 얻을수 있도록 제어하고 실내의 난방 능력을 확보하고 있다.

또한 전술한 한 실시예에 있어서는 난방모드와 냉방모드에 대해서 설명 했지만 예를들면 제2의 실내 유니트(13)를 정지하고 제1의 실내 유니트(11)를 냉방운전, 제3의 실내 유니트(13)를 난방운전 혹은 그 역의 운전도 가능하다. 더욱이 실내 유니트를 3대로 한정되는 것은 아니고 4대 이상이 있어도 좋다.

또 실외 열 교환기(3)의 압력에서 실외 팬(7)의 풍량을 제어 하도록 했지만 실외 열교환기(3)의 온도(증발 또는 응축온도)에서 제어 하도록 해도 좋다.

또 전자유량 제어밸브(28)는 제7도에 나타나도록 실외와 실내의 토출가스 자기 유량제어 기능으로서 작동하는 캐피럴리 튜브(28a)로 해도 좋다.

위에서 설명한 바와 같이 이 발명의 청구서 1항에 의하면 각 실내 유니트마다의 요구에 따라서 냉방과 난방이 동시에 운전가능하고 실내 유니트에 냉방과 난방의 요구가 있었을 때 그 부하가 큰 쪽의 운전모드를 선택해서 우선적으로 운전함에 따라 다른방에서 냉방과 난방을 동시에 운전할 수 있고 전산기실을 갖고 있는 빌딩과 페리메타죤, 인테리아 죤을 갖고 있는 대규모 빌딩에서 동일 시기에 냉방운전 요구와 난방운전의 요구가 동시에 발생해도 대처할 수 있고 또 외기 온도의 변동등의 외부 변동에도 관계없이 각각 적절한 능력을 발휘할 수 있는 효과가 있다.

청구항 2항에 의하면 각 실내 유니트에서 냉방과 난방의 양쪽 요구가 있고 그 부하가 큰폭의 운전모드를 선택해 우선적으로 운전하고 있을때 실외 유니트의 압력 혹은 온도가 일정하게 되도록 실외 유니트의 실외 팬의 풍량을 제어함에 따라서 난방 운전모드를 우선적으로 운전하고 있을 때에는 냉방능력을, 냉방 운전모드를 우선적으로 하고 있을때에는 난방운전을, 결국 우선하지 않는측의 능력을 충분히 발휘할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 압축기(1), 실외 열교환기(3) 실외 팬(7)을 가진 실외 유니트(A)와, 실내 열교환기(11a), (12a), (13a), 실내팬을 가진 복수의 실내 유니트(11), (12), (13)와 이들 각각의 실내 유니트에 대해서 실외 유니트에서 공급되는 냉매의 유량 및 유로를 제어하는 멀티 컨트롤 유니트(B)를 가진 공기 조화기에 있어서, 전술한 멀티 컨트롤 유니트(B)는 전술한 복수의 실내 유니트 각각의 요구에 따라서 다른 실내 유니트 사이에서 동시에 냉방 및 난방의 서로 다른 동작모드의 실행을 가능하게 하는 냉매 유로 제어장치를 가지고, 또 다른 실내 유니트에서 냉방 및 난방의 서로 다른 동작모드의 요구가 있었을때 대응하는 냉방부하 또는 난방부하 어느쪽인가 큰 폭의 부하에 대응하는 난방 또는 냉방 운전중에 하나의 운전모드를 선택해서 전술한 실외 유니트를 제어하는 제어장치를 갖는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
2. 제1항에 있어서, 전술한 실외 유니트(A)는 실외 제어부(8a)를 포함하고 있고 이 실외 제어부에는 서로 다른 실내 유니트에서 냉방 및 난방의 양동작 모드의 요구를 기초로 해서 선택된 운전모드로 운전하고 있을때 전술한 실외 유니트에서 냉매의 압력 또는 온도가 일정하게 되도록 실외 팬의 풍량을 제어하는 제어장치를 가지는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.

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