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KR100750765B1 - 공기조화기 - Google Patents

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KR100750765B1
KR100750765B1 KR1020057017880A KR20057017880A KR100750765B1 KR 100750765 B1 KR100750765 B1 KR 100750765B1 KR 1020057017880 A KR1020057017880 A KR 1020057017880A KR 20057017880 A KR20057017880 A KR 20057017880A KR 100750765 B1 KR100750765 B1 KR 100750765B1
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temperature
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oil
outdoor
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요시히로 추마
히로마사 야마네
기요타카 우에노
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도시바 캐리어 가부시키 가이샤
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Abstract

냉동사이클에 R410A 냉매를 수용하고 있다. 각 실외유닛에서의 능력가변형인 복수대의 압축기의 능력을 각 실내유닛의 요구능력에 따라 제어한다.

Description

공기조화기{AIR CONDITIONER}
본 발명은 복수대의 실외유닛을 구비한 공기조화기에 관한 것이다.
종래, 압축기 및 열교환기를 내장한 실외유닛을 복수대 구비하고, 이들 실외유닛을 병렬로 접속한 멀티형 공기조화기가 있다.
복수대의 실외유닛을 병렬로 접속함으로써 공기조화기로서의 큰 능력화를 도모하고, 각각의 실외유닛을 콤팩트하게 설계할 수 있다. 따라서, 반송성이 좋다. 또한, 복수대의 실외유닛의 마력(능력)을 서로 다르게 함으로써 공기조화기로서의 능력을 자유롭게 가변설정할 수 있다는 장점이 있다.
복수대의 실외유닛 중에 1대의 실외유닛에는 가변속 압축기를 구비하는 능력가변형을 채용하고, 남은 실외유닛에는 일정속(一定速) 압축기를 구비하는 일정속형을 채용하는 예가 있다(예를 들면, 일본 공개특허공보 2002-181370호).
각각이 능력제어기구를 구비하는 복수대의 실외유닛을 채용하지만, 각 실외유닛 중에 임의의 1대를 중심기로 설정하여 상기 중심기만의 능력을 제어하는 예가 있다(예를 들면, 일본 공개특허공보 평10-232043호).
복수대의 실외유닛을 병렬로 접속하고, 또한 R410A 냉매가 수용된 냉동사이클을 구비한 공기조화기에서는 R410A 냉매의 압력이 높으므로 열교환기에 응축온도 센서를 설치하고, 상기 응축온도센서의 검지온도와 미리 설정된 설정값과의 비교에 의해 냉동사이클의 고압측의 압력을 제어하는 것이다(예를 들면, 일본 공개특허공보 2002-162126호).
상기와 같이, 능력가변형인 실외유닛 및 일정속형인 실외유닛을 채용한 공기조화기에서는 기동시에서의 냉동사이클의 고압측 압력의 이상상승을 방지하기 위해 기동시에 능력가변형인 실외유닛에서의 압축기의 능력을 일단 내릴 필요가 있다. 그러므로, 기동시의 공조능력이 저하한다는 문제가 있다.
또한, 능력가변형인 실외유닛 및 일정속형인 실외유닛을 채용한 공기조화기에서는 특히 외기온도가 높은 경우에 냉방운전을 실행하면, 일정속형인 실외유닛에서의 압축기가 기동할 경우에 냉동사이클의 고압측 압력이 급격하게 상승하는 것이다. 그러므로, 고압측 압력의 보호수단이 작동하여 운동이 정지된다는 문제가 있다.
또한, 최근 가정용이나 업무용의 능력이 작은 공기조화기에서는 에너지절약성의 향상을 도모하기 위해 R407C 냉매보다도 성적계수가 높은 R410A 냉매를 사용한다.
R410A 냉매는 R407C 냉매에 비해 압력이 약 1.5배 높다는 특징을 갖고 있다. 상기 R410A 냉매를 빌딩에 설치되도록 큰 능력의 멀티형 공기조화기에 새롭게 사용한 경우, 기존의 R407C용의 냉매 배관을 그대로 사용한 것에서는 운전상황에 따라서 냉매의 압력이 냉매 배관의 내압기준값을 초과한다는 문제가 있다.
대책으로서, 고압측 압력의 상승에 대한 보호제어의 작동점을 낮추는 등, 냉 동사이클의 설계압력을 낮출 필요가 있다. 즉, 고압측 압력의 상승에 대한 보호제어란 냉동사이클의 고압측 압력이 이상상승한 경우에 압축기의 운전을 정지하여 냉동사이클을 보호하는 제어이다. 단, 고압측 압력의 상승에 대한 보호제어의 작동점을 낮추면, 압축기가 빈번하게 정지한다. 이 경우, 필요한 공조능력을 얻지 못하게 된다.
본 발명의 공기조화기는 각 실외유닛에서의 압축기의 운전대수의 증감에 있어서의 능력의 차이가 적고, 또한 R410A 냉매를 채용하여 냉동사이클의 설계압력을 낮추어도 압축기의 빈번한 정지를 회피하여 충분한 공조능력을 얻을 수 있는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 공기조화기는,
복수대의 실외유닛을 구비하고, 이들 실외유닛을 병렬접속하여 냉동사이클을 형성한 것으로서,
상기 냉동사이클에 수용된 R410A 냉매,
상기 각 실외유닛에 설치된 능력가변형인 적어도 1개의 압축기 및
상기 각 압축기의 능력을 공조부하에 따라 제어하는 제어부를 구비하고 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태의 구성을 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 일실시형태의 제어회로의 주요부를 도시하는 블럭도,
도 3은 본 발명의 일실시형태의 작용을 설명하기 위한 플로우차트,
도 4는 본 발명의 일실시형태의 능력제어의 예를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 일실시형태의 능력제어의 다른 예를 나타내는 도면 및
도 6은 본 발명의 일실시형태에 관한 냉매의 설계압력 및 포화온도를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일실시형태에 대해 도 1을 참조하여 설명한다.
"1"은 공기조화기의 냉동사이클이며, 복수대의 실외유닛(2a, 2b) 및 복수대의 실내유닛(3)에 의해 구성되어 있다. 또한, 냉동사이클(1)에는 성적계수가 높은 R410A 냉매가 수용되어 있다.
실외유닛(2a)은 능력가변형(가변속형)인 압축기(4a, 4b), 기름분리기(7), 사방향밸브(9), 실외열교환기(10), 액체탱크(11, liquid tank), 어큐뮬레이터(16), 실외팬(20), 실외제어부(50) 등으로 구성되어 있다. 실외유닛(2b)도 동일한 구성을 갖고 있다.
실내유닛(3)은 전자팽창밸브(13), 실내열교환기(14), 실내팬(30) 및 실내제어부(도시하지 않음) 등으로 구성되어 있다. 실외유닛(2a, 2b)과 각 실내유닛(3)은 액측관(12) 및 가스측관(15)에 의해 접속되어 있다.
실외유닛(2a, 2b)의 실외제어부(50)는 각각의 실외유닛의 운전을 제어하는 것이며, 도 2에 도시하는 인버터(51, 52)를 구동제어한다. 인버터(51, 52)는 상용교류전원(53)의 전압을 정류하고, 정류 후의 직류전압을 실외제어부(50)의 지령에 따른 주파수의 교류전압으로 각각 변환하여 출력한다. 상기 출력에 의해, 압축기 (4a, 4b)의 모터(CM)가 각각 구동된다.
또한, 각 실외제어부(50)의 적어도 1개에 외기온도를 검지하는 외기온도센서(53)가 접속되어 있다.
(압축기 주변의 배관의 설명)
압축기(4a, 4b)는 운전 중에 밀폐케이스 내부가 고압이 되는 고압형인 예를 들면, 로터리압축기이며, 밀폐케이스 내부에 윤활용인 기름(L)이 수용되어 있다. 상기 압축기(4a, 4b)의 냉매토출구에 토출관(5a, 5b)이 각각 접속되고, 상기 토출관(5a, 5b)이 고압측 배관(6)에 접속되어 있다. 토출관(5a, 5b)에는 역지밸브(51a, 51b)가 설치되어 있다. 또한, 압축기(4a, 4b)의 냉매흡입구에 흡입관(18a, 18b)이 접속되고, 상기 흡입관(18a, 18b)이 저압측 배관(17)에 접속되어 있다. 흡입관(18a, 18b)에는 흡입컵(suction cup)(19a, 19b)이 접속되어 있다.
토출관(5a, 5b)에는 냉매압력 검지용인 압력센서(Pd) 및 냉매온도 검지용인 온도센서(Td)가 장착되어 있다.
(균유회로 주변의 설명)
압축기(4a, 4b)에서의 밀폐케이스의 측면에서의 소정 높이 위치에 제 1 균유관(41a, 41b)의 일단이 접속되고, 상기 균유관(41a, 41b)에 역지밸브(42a, 42b) 및 제 1 감압기 예를 들면, 캐필러리튜브(43a, 43b)가 설치되어 있다. 캐필러리튜브(43a, 43b)의 하류측에는 제 1 온도센서(T1a, T1b)가 설치되어 있다. 균유관(41a, 41b)의 타단은 기액분리기인 오일탱크(60)에 집합접속되어 있다. 그리고,오일탱크(60)의 측면에서의 소정 높이 위치에 균유관(45)의 일단이 접속되어 있다. 균유관 (45)의 타단은 2개의 균유관(45a, 45b)으로 분기하여 흡입관(18a, 18b)에 접속되어 있다. 제 2 균유관(45)의 일단 측에 오일탱크(60)에서 유출되는 기름(L)의 온도를 검지하는 제 3 온도센서(T2)가 장착되어 있다. 균유관(45a, 45b)에는 제 2 감압기, 예를 들면 캐필러리튜브(46a, 46b)가 설치되어 있다.
고압측 배관(6)과 오일탱크(60) 사이에 바이패스(bypass)관(47)이 접속되고, 상기 바이패스관(47)에 제 3 감압기, 예를 들면 캐필러리튜브(48)가 설치되어 있다. 상기 바이패스관(47)에서의 캐필러리튜브(48)의 하류측 위치에 제 3 온도센서(T3)가 장착되어 있다.
(캐필러리튜브의 조건)
균유관(45a, 45b)에서의 캐필러리튜브(46a, 46b)의 저항은 균유관(41a, 41b)에서의 캐필러리튜브(43a, 43b)의 저항보다 작으며, 바이패스관(47)에서의 캐필러리튜브(48)의 저항보다도 작다. 따라서, 오일탱크(60) 내의 기름(L)은 균유관(45a, 45b)측에 흐르기 쉽다.
(기름분리기와 기름회수관의 설명)
기름분리기(7)와 균유관(45) 사이에, 기름회수관(71, 72)이 접속되어 있다. 기름회수관(71)은 그 일단이 기름분리기(7)의 측면에서의 소정 높이 위치에 접속되어 있다. 상기 기름회수관(71)에 캐필러리튜브(73)가 설치되어 있다. 기름회수관(71)의 접속위치보다 위쪽에 있는 기름분리기(7) 내의 기름(L)은 기름회수관(71)으로 유입되어 캐필러리튜브(73)를 통해 균유관(45)에 유입된다. 균유관(45)에 유입된 기름(L)은 균유관(45a, 45b)으로 나뉘어 유입되어 캐필러리튜브(46a, 46b)를 통 해 흡입관(18a, 18b)으로 유입되고, 냉동사이클을 순환한 냉매와 함께 압축기(4a, 4b)로 흡입된다.
기름회수관(72)은 그 일단이 기름분리기(7)의 하부에 접속되어 있다. 상기 기름회수관(72)에 개폐밸브(74) 및 캐필러리튜브(75)가 설치되어 있다.
(냉동사이클에서의 냉매의 흐름 설명)
압축기(4a, 4b)가 운전되면, 상기 압축기(4a, 4b)에서 토출되는 냉매가 토출관(5a, 5b)를 통해 고압측 배관(6)으로 흐르고, 상기 고압측 배관(6)에 의해 기름분리기(7)로 공급된다. 기름분리기(7)는 냉매와 기름(L)을 분리하고, 상기 기름분리기(7) 내의 냉매는 사방향밸브(9)로 흐른다.
사방향밸브(9)로 흘러간 냉매는 냉방운전시, 실외열교환기(10)로 흐르고, 상기 실외열교환기(10)에서 실외공기와 열교환하여 응축(액화)한다. 실외열교환기(10)를 경유한 냉매는 액체탱크(11), 팩밸브(21a, a packed valve), 액관(12), 각 팩밸브(21c)를 차례로 통과하여 각 실내유닛(3)으로 흐른다. 각 실내유닛(3)으로 흘러간 냉매는 팽창밸브(13)를 통과하여 실내열교환기(14)로 흐르고, 상기 실내열교환기(14)에서 실내공기와 열교환하여 기화한다. 실내열교환기(14)를 경유한 냉매는 각 팩밸브(21d), 가스관(15), 팩밸브(21b)를 차례로 통과하여 실외유닛(2a, 2b)으로 흘러간다. 실외유닛(2a, 2b)으로 흘러간 냉매는 상기 사방향밸브(9)를 통과하여 어큐뮬레이터(16)로 흐르고, 상기 어큐뮬레이터(16)로부터 저압측 배관(17) 및 흡입관(18a, 18b)을 통과하여 압축기(4a, 4b)로 흡입된다.
난방운전시는 사방향밸브(9)가 전환됨으로써 반대 방향으로 냉매가 흐른다.
(균유회로에서의 기름의 흐름)
압축기(4a, 4b)의 밀폐케이스 내의 유면(油面)이 각각 균유관(41a, 41b)의 접속위치보다도 높으면, 상기 접속위치를 초과하는 기름(L)이 잉여분으로서 균유관(41a, 41b)으로 유입된다. 균유관(41a, 41b)으로 유입된 기름(L)은 캐필러리튜브(43a, 43b)를 통과하여 오일탱크(60)로 유입된다. 오일탱크(60)에는 고압측 배관(6)으로부터 바이패스관(47) 통과하여 미소량의 고압 냉매 가스가 유입된다. 오일탱크(60)로 유입된 기름(L) 중에 균유관(45)의 접속위치를 초과하는 기름(L)이 잉여분으로서 균유관(45)으로 유입된다. 균유관(45)으로 유입된 기름(L)은 균유관(45a, 45b) 및 캐필러리튜브(46a, 46b)를 통과하여 흡입관(18a, 18b)으로 흐르고, 냉동사이클 중을 순환한 냉매와 함께 압축기(4a, 4b)로 흡입된다.
압축기(4a)의 밀폐케이스 내의 유면이 균유관(41a)의 접속위치보다도 높고, 압축기(4b)의 밀폐케이스 내의 유면이 균유관(41b)의 접속위치보다도 낮은 바와 같이 압축기(4a, 4b)의 밀폐케이스 내의 유면레벨에 편향이 발생한다. 이 경우, 압축기(4a) 측의 균유관(41a)에는 기름(L)이 유입되고, 압축기(4b) 측의 균유관(41b)에는 고압의 냉매가스가 유입되지만, 상기 유입된 기름(L) 및 냉매가스는 오일탱크(60)에 집합된다. 집합된 기름(L)과 냉매가스는 혼합상태가 되어 균유관(45)으로 유입된다. 균유관(45)으로 유입된 혼합상태의 기름(L) 및 냉매는 캐필러리튜브(46a, 46b)의 저항작용에 의해 균유관(45a, 45b)에 균등하게 나뉘어 흐른다.
이렇게 하여, 유량(油量)이 많은 측의 압축기(4a)에서 유량이 적은 측의 압축기(4b)로 기름이 이동하게 되고, 압축기(4a, 4b)의 밀폐케이스 내의 유면레벨이 신속하게 균형을 맞춘다.
한편, 압축기(4a, 4b)로부터 냉매가 토출됨에 따라 압축기(4a, 4b) 내의 기름(L)의 일부가 토출관(5a, 5b)으로 유출된다. 유출된 기름(L)은 고압측 배관(6)으로부터 기름분리기(7)로 흐른다. 기름분리기(7)는 기름(L)을 냉매로부터 분리하여 수용한다. 기름분리기(7)에 수용되는 기름(L) 중에 기름회수관(71)의 접속위치를 초과한 기름이 기름회수관(71)으로 유입된다. 기름회수관(71)에 유입된 기름(L)은 균유관(45) 및 균유관(45a, 45b)을 통하여 압축기(4a, 4b)로 돌아간다.
압축기(4a, 4b)의 밀폐케이스 내의 유면레벨이 양쪽 모두 저하된 경우는 기름회수관(72)에 설치되어 있는 개폐밸브(74)가 열림으로써 기름분리기(7) 내의 기름(L)이 균유관(45) 및 균유관(45a, 45b)을 통하여 압축기(4a, 4b)로 돌아간다.
(오일탱크(60)의 효과)
압축기(4a, 4b) 중에 어느쪽인가 한 쪽이 정지한 경우, 예를 들면 압축기(4a)가 정지한 경우, 운전중인 압축기(4b)로부터 균유관(41b)으로 유입된 기름(L)이 오일탱크(60) 및 균유관(41a)을 통과하여 정지중인 압축기(4a)로 흘러들어가려 한다. 그러나, 상기 유입은 역지밸브(42a)에 의해 방지된다.
또한, 역지밸브(42b)의 역지작용이 완전하지 않아 균유관(41a)에서 압축기(4a)측으로 기름(L)의 미소한 유입이 발생할 수 있는 상황에서는 운전중의 압축기(4b)에서의 기름(L)의 양이 서서히 감소하고, 그 때 압축기(4b)가 기름 부족이 된다.
그러나, 균유관(41b)과 균유관(41a) 사이에 오일탱크(60)가 존재하고, 상기 오일탱크(60) 내에서는 중량이 가벼운 냉매가 위쪽으로 이동하고, 중량이 무거운 기름(L)이 아래쪽으로 이동하므로 운전중의 압축기(4b)로부터 균유관(41b)에 유입한 기름(L)이 오일탱크(60) 및 균유관(41a)을 통과하여 정지중의 압축기(4a)로 유입한다는 나쁜 상황을 미연에 방지할 수 있다. 따라서, 운전중의 압축기(4b)로부터 정지중의 압축기(4a)로의 기름(L)의 이동을 방지할 수 있다.
즉, 역류방지용의 고가인 전자밸브를 채용할 필요가 없으므로, 불필요한 비용 상승을 피할 수 있다.
균유관(41a, 41b)이 오일탱크(60)에 집합접속되는 구성이므로 압축기의 대수가 많아도 다수의 균유관이 들어가 구성되는 것이 아니고, 따라서 구성의 번잡화를 피할 수 있다.
압축기(4a, 4b)에서 토출되는 고압냉매의 압력이 바이패스관(47)을 통하여 오일탱크(60)에 가해지므로 오일탱크(60)의 설치위치가 자유롭고 또한 용이한 설계를 가능하게 하면서 오일탱크(60)로부터 압축기(4a, 4b)로의 기름(L)의 분배공급이 확실하고, 또한 신속하게 완료된다.
가령, 압축기(4a)가 고장나서 압축기(4b)에 의한 백업운전을 실행하는 경우라도 운전중의 압축기(4b)에서 고장난 압축기(4a)로의 기름(L)의 이동을 방지할 수 있으므로 압축기(4b)에 의한 백업운전을 언제라도 계속할 수 있다. 압축기(4a)의 고장에 의한 능력저하분에 대해서는 인버터(52)의 출력에 의한 압축기(4b)의 능력가변운전에 의해 백업할 수 있다. 압축기(4a, 4b)의 양쪽 모두 인버터 구동에 의한 능력가변형으로 했으므로 어느쪽인가 한쪽이 고장나도 능력가변의 백업운전을 할 수 있다.
또한, 오일탱크(60)에 소정량 이상의 기름(L)을 수용해 둘 수 있으므로 운전상황의 변화 등에 의해 압축기(4a, 4b)로부터 유출되는 기름(L)의 양이 증가한 경우라도 그 증가에 늦지않고, 기름(L)을 압축기(4a, 4b)로 신속하게 공급할 수 있다. 상기 오일탱크(60)로부터의 기름(L)의 공급은 기름분리기(7) 내의 기름(L)을 기름회수관(71)을 통하여 공급하는 경우보다도 빠르다.
또한, 실외유닛(2a, 2b)마다 바이패스관(47)에서의 캐필러리튜브(48)와 병렬로 제 1 개폐밸브(V1)가 접속되어 있다. 오일탱크(60)의 바닥부에서 저압측 배관(17)에 걸쳐 제 3 균유관(61)이 접속되어, 상기 균유관(61)에 제 2 개폐밸브(V2) 및 제 3 개폐밸브(V3)가 설치되어 있다. 또한, 상기 균유관(61)에서의 개폐밸브(V2)에 대해 캐필러리튜브(33) 및 역지밸브(34)의 직렬회로가 병렬접속되어 있다.
그리고, 실외유닛(2a, 2b) 각각의 균유관(61)에서의 개폐밸브(V2)와 개폐밸브(V3) 사이의 위치에는 그 상호간에 팩밸브(21e, 21e)를 통하여 밸런스관(31)이 접속되어 있다.
실외유닛(2a, 2b)의 2대 운전시, 실외유닛(2a, 2b)의 상호간에 유량의 불균형이 발생할 수도 있다. 예를 들면, 실외유닛(2a) 측의 압축기 내의 유량이 많아지고, 실외유닛(2b) 측의 압축기 내의 유량이 부족할 수 있다.
(유량검지의 설명)
실외유닛(2a, 2b)에서의 각 압축기의 유량이 적절하면, 균유관(41a, 41b)에 기름(L)이 유입되고, 이 기름(L)이 오일탱크(60)로 흐른다. 그리고, 오일탱크(60) 내의 기름(L)이 균유관(45)으로 유입되어 압축기(4a, 4b)의 흡입측에 공급된다.
실외유닛(2a, 2b)에서의 각 압축기의 유량이 부족하면, 균유관(41a, 41b)에 유입되는 것은 기름(L)이 아닌 냉매가 되며, 오일탱크(60) 내에서도 유면이 저하한다. 그러므로, 오일탱크(60)로부터 균유관(45)으로 냉매가 유입된다.
균유관(41a, 41b)에 유입되는 기름(L) 또는 냉매의 온도가 온도센서(T1a, T1b)에 의해 검지되고, 균유관(45)에 유입되는 기름(L) 또는 냉매의 온도가 온도센서(T2)에 의해 검지된다. 이들 온도센서(T1a, T1b, T2)의 검지온도는 기름(L)이 통과하는 경우에 냉매가 통과하는 경우보다도 높아진다. 또한, 바이패스관(47)에 흐르는 냉매의 온도가 온도센서(T3)에 의해 검지된다.
상기 온도센서(T1a, T1b, T2, T3)의 검지온도의 관계에 의해 실외유닛(2a, 2b)에서의 각 압축기의 유량이 검지된다.
(제어회로의 주요부의 설명)
실외유닛(2a, 2b) 각각의 실외제어부(50)와 각 실내유닛(3)에서의 실내제어부(60)와의 접속을 도 2에 도시하고 있다. 각 실내유닛(3)의 요구능력(공조부하)의 합계에 따라 실외유닛(2a, 2b)에서의 압축기(4a, 4b)의 운전주파수(인버터(51, 52)의 출력주파수)(F)가 제어된다.
(능력제어의 설명)
다음으로, 실외유닛(2a, 2b)에서의 능력제어에 대해 도 3의 플로우차트에 의해 설명한다.
예를 들면, 실외유닛(2a)에서의 압축기(4a)의 토출냉매의 압력이 상승하여 압력센서(Pd)의 검지압력(이하, 검지압력(Pd)라 함)이 소정값(Pd2) 이상으로 상승했을 경우(단계 101의 "예"), 또는 실외유닛(2a)에서의 압축기(4a)의 토출냉매의 온도가 상승하여 온도센서(Td)의 검지온도(이하, 검지온도(Td)라 함)가 소정값(Td2) 이상으로 상승했을 경우(단계 102 "예"), 압축기(4a)의 운전주파수(F)가 소정값(ΔF)만큼 저감된다(단계 103). 이와 같은 저감에 의해, 실외유닛(2a)에서의 압축기(4a)의 토출냉매의 압력(검지압력(Pd)) 및 온도(검지온도(Td))의 상승이 제어된다.
상기 실외유닛(2a)에서의 압축기(4a)의 운전주파수(F)의 저감과 동시에 남은 실외유닛(2b)에서의 압축기(4a, 4b)의 적어도 한쪽의 운전주파수(F)는 동일한 소정값(ΔF)만큼 증대된다(단계 104). 이와 같은 증대에 의해 실외유닛(2a) 측의 능력저하가 보상된다.
또한, 실외유닛의 대수가 3대 이상인 경우는 실외유닛(2a)를 제외한 다른 실외유닛 중에 압축기(4a, 4b)의 토출냉매의 압력(검지압력(Pd)) 및 온도(검지온도(Td))가 가장 낮은 실외유닛에서 적어도 한쪽 압축기의 운전주파수(F)가 동일한 소정값(ΔF)만큼 증대된다(단계 104).
그 후, 검지압력(Pd)이 소정값 이상 "Pd1(＜Pd2)" 미만으로 하강한 경우(단계 105의 "예"), 또는 검지온도(Td)가 소정값 이상 "Td1(＜Td2)" 미만으로 하강한 경우(단계 106의 "예"), 통상의 운전주파수제어로 복귀한다(단계 107).
통상의 운전주파수제어에서는 도 4에 도시한 바와 같이 각 실외유닛에서의 압축기(2a, 2b)가 함께 운전되고, 또한 그 모든 압축기(2a, 2b)의 능력이 각 실내유닛(3)의 요구능력(공조부하)의 합계에 따라 또는 고압 방출(release)하지 않는 범위에서 증감된다. 또한, 도 4는 3대의 실외유닛(2a, 2b, 2c)이 설치되어 있는 경우의 예를 나타내고 있다.
이상과 같이, 각 실외유닛의 상호간에 운전주파수(F)의 증감을 보완적으로 제어함으로써 압축기의 운전대수가 증감될 경우의 능력의 차이가 적어지고, 운전효율이 향상한다. 일정속형(능력고정)의 압축기를 이용하는 경우는 전원주파수가 50 ㎐ 지역인지 60 ㎐ 지역인지에 따라 능력에 차가 발생하지만, 모든 압축기(4a, 4b)가 능력가변형인 것에 의해 그와 같은 전원주파수에 기인하는 능력차를 해소할 수 있다.
그러나, 각 실외유닛의 상호간에 운전주파수(F)의 증감을 보완적으로 제어하므로 성적계수가 높은 R410A 냉매가 채용됨에 따라 냉동사이클의 설계압력이 낮춰져도 결국 고압측 압력의 상승에 대한 보호제어의 작동점을 낮추어도 압축기(4a, 4b)의 빈번한 정지를 피할 수 있고, 충분한 공조능력을 얻을 수 있다.
그러나, 난방시(단계 108의 "예"), 예를 들면 실외유닛(2a)에서의 실외열교환기(증발기로서 기능하고 있음)(10)의 온도가 온도센서(Te)에 의해 검지되고 있다. 상기 검지온도(이하, 검지온도(Te)라 함)가 설정값(Te1) 이하로 내려가면(단계 109의 "예"), 동일한 실외유닛(2a)에서의 압축기(4a, 4b)의 운전주파수(F)가 소정값(ΔF)만큼 저감된다(단계 110). 이와 같은 저감에 의해, 실외열교환기(10)의 빙결(착상(着霜))이 방지된다. 이와 같은 빙결방지에 의해 중단이 없는 효율적인 연속운전이 가능해지고, 난방효율도 향상된다.
상술한 운전주파수(F)의 저감과 동시에 다른 실외유닛에서의 압축기(4a, 4b)의 운전주파수(F)가 동일한 소정값(ΔF)만큼 증대된다(단계 111). 이와 같은 증대에 의해, 실외유닛(2a) 측의 능력저하가 보상된다.
또한, 실외유닛의 대수가 3대 이상의 경우는 실외유닛(2a)을 제외한 다른 실외유닛 중에 압축기(4a, 4b)의 토출냉매의 압력(검지압력(Pd)) 및 온도(검지온도(Td))가 가장 낮은 실외유닛에서 압축기(4a, 4b)의 운전주파수(F)가 동일한 소정값(ΔF)만큼 증대된다(단계 111).
그 후, 검지온도(Te)가 설정값(Te2(＞Pd1))보다 높게 되면(단계 105의 "예"), 통상의 운전주파수제어로 복귀한다(단계 107).
통상의 운전주파수제어에서는 도 4에 도시한 바와 같이 각 실외유닛에서의 압축기(2a, 2b)가 함께 운전되고, 또한 모든 압축기(2a, 2b)의 능력이 각 실내유닛(3)의 요구능력(공조부하)의 합계에 따라, 또한 고압 방출하지 않는 범위에서 증감된다.
또한, 외기온도가 낮은 경우에 냉방운전을 실행하면, 각 실외유닛에서의 실외열교환기(10)의 응축능력이 증대하고, 그러므로 각 실외열교환기(10)에서의 냉매의 응축압력이 저하하여 각 실외열교환기(10)의 온도가 너무 내려간다. 이렇게 되면, 각 실내유닛(3)의 실내열교환기(14)에서의 냉매의 증발압력도 저하하고, 각 실내열교환기(14)의 온도가 빙점보다 낮아지고, 즉시 빙결방지보호 등이 작동하여 연속운전이 중단된다. 또한, 외기온도가 내려가 각 실외유닛에서의 실외열교환기(10)의 응축능력이 증대하면, 냉동사이클의 냉매압력이 각 압축기의 동작가능범위 에서 벗어나는 사태가 발생하고, 각 압축기의 내구성에 악영향을 미칠 염려가 있다.
그러므로, 냉방운전시(단계 108의 "아니오"), 외기온도센서(53)의 검지온도(To)가 미리 정해두고 있는 설정값(To1) 미만으로 저하하면(단계 113의 "예"), 도 5에 도시한 바와 같이, 각 실외유닛에서의 압축기(2a, 2b)의 운전대수 및 능력이 각 실내유닛(3)의 요구능력의 합계에 따라 증감된다.(단계 114). 즉, 각 실내유닛(3)의 요구능력의 합계가 작은 경우는 각 실외유닛에서의 압축기(2a, 2b)의 운전대수 및 능력이 감소됨으로써 각 실외유닛에서의 실외열교환기(10)의 응축능력이 저감된다.
각 실외유닛에서의 실외열교환기(10)의 응축능력이 저감됨으로써 각 실내유닛(3)의 실내열교환기(14)에서의 냉매의 증발압력의 저하를 방지할 수 있고, 각 실내열교환기(14)의 온도가 빙점보다 내려가는 나쁜 상태를 해소할 수 있다. 또한, 각 실외유닛에서의 실외열교환기(10)의 응축능력이 저감됨으로써 각 실외유닛에서의 압축기(2a, 2b)의 내구성에 악영향을 미치지 않는다.
또한, 도 5는 3대의 실외유닛(2a, 2b, 2c)이 설치되어 있는 경우의 예를 도시하고 있다.
R22 냉매, R407 냉매, R410 냉매의 설계압력 및 포화온도를 참고로서 도 6에 도시하고 있다.
본 발명은 복수대의 실외유닛을 구비한 공기조화기에의 이용이 가능하다.

Claims (15)

  1. 복수대의 실외유닛 및 복수대의 실내유닛을 구비하고, 상기 각 실외유닛을 병렬접속하여 냉동사이클을 형성한 공기조화기에 있어서,
    상기 냉동사이클에 수용된 R410A냉매,
    상기 각 실외유닛에 설치된 능력가변형의 적어도 1개의 압축기,
    외기 온도를 검지하는 외기온도센서 및
    상기 각 압축기의 능력을 상기 공기조화기의 공조부하에 따라 제어하고, 또한 냉방 운전시에 상기 외기온도센서의 검지온도가 미리 정해져 있는 설정치 미만으로 저하했을 때, 상기 공조부하가 작으면 상기 각 실내유닛의 실내열교환기의 온도가 빙점 아래로 되지 않도록 상기 각 압축기의 운전대수 및 능력을 줄이는 제어부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 실외유닛 중에 어느 실외유닛에서의 압축기의 토출냉매의 압력 또는 온도가 소정값 이상으로 상승한 경우, 상기 압축기의 토출냉매의 압력 또는 온도가 소정값 미만으로 저하하기 까지 상기 압축기의 능력을 저감시키고, 또한 남은 실외유닛 중의 압축기의 토출냉매의 압력 또는 온도가 가장 낮은 실외유닛에서의 압축기의 능력을 상기 저감분 만큼 증대시키는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  6. 복수대의 실외유닛 및 복수대의 실외유닛을 구비하고, 상기 각 실외유닛을 병렬접속하여 냉동사이클을 형성한 공기조화기에 있어서,
    상기 냉동사이클에 수용된 R410A 냉매,
    상기 각 실외유닛에 복수대씩 설치된 능력가변형의 압축기,
    외기 온도를 검지하는 외기온도센서 및
    상기 각 압축기의 능력을 상기 공기조화기의 공조부하에 따라 제어하고, 또한 냉방 운전시에 상기 외기온도센서의 검지온도가 미리 정해져 있는 설정치 미만으로 저하했을 때, 상기 공조부하가 작으면 상기 각 실내유닛의 실내열교환기의 온도가 빙점 아래로 되지 않도록 상기 각 압축기의 운전대수 및 능력을 줄이는 제어부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 각 실외유닛 중에 어느 실외유닛에서의 적어도 1개의 압축기의 토출냉매의 압력 또는 온도가 소정값 이상으로 상승한 경우, 상기 압축기의 토출냉매의 압력 또는 온도가 소정값 미만으로 저하하기 까지 상기 압축기의 능력을 저감시키고, 또한 남은 실외유닛 중의 각 압축기의 토출냉매의 압력 또는 온도가 가장 낮은 실외유닛에서의 적어도 1개의 압축기의 능력을 상기 저감분 만큼 증대시키는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  11. 복수대의 실외유닛 및 복수대의 실내유닛을 구비하고, 상기 각 실외유닛을 병렬접속하여 냉동사이클을 형성한 공기조화기에 있어서,
    상기 냉동사이클에 수용된 R410A 냉매,
    상기 각 실외유닛에 복수대씩 설치된 능력가변형의 압축기,
    외기 온도를 검지하는 외기온도센서 및
    상기 각 압축기의 능력을 상기 각 실내유닛의 요구능력의 합계에 따라 제어하고, 또한 냉방 운전시에 상기 외기온도센서의 검지온도가 미리 정해져 있는 설정치 미만으로 저하했을 때, 상기 공조부하가 작으면 상기 각 실내유닛의 실내열교환기의 온도가 빙점 아래로 되지 않도록 상기 각 압축기의 운전대수 및 능력을 줄이는 제어부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 각 실외유닛 중에 어느 실외유닛에서의 적어도 1개의 압축기의 토출냉매의 압력 또는 온도가 소정값 이상으로 상승한 경우, 상기 압축기의 토출냉매의 압력 또는 온도가 소정값 미만으로 저하하기 까지 상기 압축기의 능력을 저감시키고, 또한 남은 실외유닛 중의 각 압축기의 토출냉매의 압력 또는 온도가 가장 낮은 실외유닛에서의 적어도 1개의 압축기의 능력을 상기 저감분 만큼 증대시키는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
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