KR101176635B1

KR101176635B1 - 동시 냉난방형 멀티 공기조화기 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101176635B1
Application number: KR1020070061375A
Authority: KR
Inventors: 김성구
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2012-08-24
Also published as: CN101329093A; CN101329093B; EP2006615A2; KR20080112670A; EP2006615A3

Abstract

본 발명은 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 난방 주체운전 시 압축기의 과도한 운전을 방지하고 실외열교환기에서 냉매의 정체를 방지하며 실내열교환기에서의 동결을 방지하도록 하는 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기 및 그 제어방법을 제공하는 데에 있다.

이를 위해 본 발명에 따른 동시 냉난방형 멀티 공기조화기는 적어도 하나의 실외기와 복수의 냉난방전환세트 사이에 연결된 고압가스관, 저압 가스관 및 액관; 상기 고압가스관 및 액관 사이를 연결하는 바이패스관에 설치되는 유량조절밸브; 난방 주체 운전시 난방비율이 기준비율 이하가 아니고, 냉방실내기의 냉방요구량이 기준요구량 이하이면 상기 유량 조절 밸브의 개도를 증가시키는 제어부를 포함한다.

멀티 공기 조화기, 동시 냉난방운전, 난방주체운전

Description

동시 냉난방형 멀티 공기조화기 및 그 제어방법{MULTI AIR CONDITIONER CAPABLE OF HEATING AND COOLING SIMULTANEOUSLY AND CONTROL METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동시 냉난방형 멀티 공기조화기를 나타낸 유로도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동시 냉난방형 멀티 공기조화기의 제어계통을 나타낸 블럭도이다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동시 냉난방형 멀티 공기조화기의 제어수순을 나타낸 흐름도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동시 냉난방형 멀티 공기조화기의 난방주체운전 시 유로상태를 나타낸 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

200: 실외기 210: 압축기

220: 실외열교환기 230: 사방밸브

250: 바이패스관 260: 유량조절밸브

270: 차단밸브 280: 실외전동팽창밸브

290: 실외송풍팬 300: 실내기

301: 난방실내기 온도센서 302: 실내열교환기

304: 실내전동팽창밸브 400: 냉난방전환유닛

440: 냉난방전환세트 520: 실외온도센서

530: 저압센서

본 발명은 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다상세하게는 난방 주체운전 시 압축기의 과도한 운전을 방지하고 실외열교환기에서 냉매의 정체를 방지하며 실내열교환기에서의 동결을 방지하도록 하는 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기 조화기는 냉동사이클을 이용하여 실내를 냉방 또는 난방시키기 위한 장치이다. 근래에는 복수의 실로 구획된 실내를 보다 효율적으로 냉방 또는 난방시키는 하나의 실외기와 복수의 실에 각각 설치되는 복수의 실내기로 이루어진 멀티형 공기조화기 출시되고 있다.

그런데,이러한 멀티 공기조화기는 일부의 실에서는 냉방운전이 요구되고 다른 일부의 실에서는 난방운전이 요구되는 경우에도 일률적으로 냉방운전 또는 난방운전을 수행하여 각 실의 요구에 적절하게 대응하지 못하는 한계가 있다.

이러한 한계를 극복하기 위해 최근에는 일부의 실에 설치되는 실내기는 난방운전을 수행할 수 있도록 하고 다른 일부의 실에 설치되는 실내기는 냉방운전을 수행할 수 있도록 하는 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기가 출시되고 있다.

동시 냉난방형 멀티 공기조화기는 난방용량비율이 큰 난방주체운전을 하면, 압축기에서 압축된 고압 기체상태의 냉매는 고압가스관을 통하여 냉난방전환유닛으로 흘러 들어간다. 이렇게 냉난방전환 유닛으로 흘러 들어간 고압기체상태의 냉매는 난방 밸브가 열려 있는 난방실내기의 열교환기 쪽으로 흘러 들어간다. 이렇게 난방실내기의 열교환기로 흘러 들어간 고압의 기체 냉매는 실내공기와 열교환을 하면서 액체 상태로 변하여 배출된다. 난방실내기에서 배출되는 액 냉매의 일부는 액 관을 따라 실외기 쪽으로 흘러가고 나머지는 냉방운전을 수행하는 냉방실내기 쪽으로 흘러간다.

그런데, 이렇게 난방주체운전을 수행하는 때에 실외기 쪽으로 액 냉매가 과도하게 많이 흘러 들어가 냉방실내기로 유입되는 액 냉매의 양이 부족하게 되어 냉방실내기의 냉방능력이 저하되는 문제점이 있었다.

전술한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국공개특허공보 특2005-0005089호에 개시되는 바와 같이 고압가스관과 액관을 연결하는 바이패스관을 포함하는 동시 냉난방형 멀티 공기조화기가 제안되었다.

상기 공보에 개시되는 종래의 동시 냉난방형 멀티 공기조화기가 난방주체운전을 수행하게 되면, 고압가스관을 흐르는 고압가스 냉매의 일부는 바이패스관을 통하여 액 관으로 유입되어 실외열교환기 쪽으로 흐르는 냉매를 억제하여 냉방실내기 쪽으로 흘러가는 냉매의 양을 많게 하여 냉방실내기의 냉방능력을 높이고 있다.

그러나, 종래의 동시 냉난방운전 가능한 멀티형 공기조화기는 고압가스관을 흐르는 냉매의 일부를 액 관으로 흘려 보냄으로써 고압가스관 내부의 압력이 낮아 진다. 이를 보상하기 위해 압축기는 압축용량이 크게 운전하여 종래의 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기의 소비전력이 증가하고 효율이 저하되는 문제점이 있다.

그리고 종래의 동시 냉난방형 멀티 공기조화기는 실외기가 설치되는 실외의 온도가 낮은 경우에도 실외열교환기가 증발기로 사용되어 실외열교환기의 내부의 압력이 낮아진다. 이와 함께, 실외열교환기와 연결되는 저압가스관 내부의 압력 및 저압가스관과 연결되는 실내열교환기 내부의 압력이 낮아진다. 이에 따라, 실내열교환기의 냉매온도가 낮아져 실내열교환기에 맺혀진 이슬이 어는 동결현상이 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 난방주체운전 시에 액 관으로 고압가스냉매가 과도하게 바이패스하는 것을 방지함으로써 압축기의 과도한 운전을 방지하여 소비전력을 절감하도록 하는 동시 냉난방형 멀티 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

그리고 동시 냉난방형 멀티 공기조화기는 실외기가 설치되는 실외의 온도가 낮은 경우 실외열교환기가 증발기로 사용되지 않도록 하고 실외열교환기의 포화압력이 저압가스관 내부의 압력보다 낮아지는 것을 방지함으로써 실외열교환기에서 냉매가 액화되어 정체되는 현상을 방지하며, 실외열교환기의 내부압력이 과도하게 낮아지는 것을 방지함으로써 실내열교환기에서 동결이 발생하는 것을 방지하는 동시 냉난방형 멀티 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기는 적어도 하나의 실외기와 복수의 냉난방전환세트 사이에 연결된 고압가스관, 저압가스관 및 액관; 상기 고압가스관 및 액관 사이를 연결하는 바이패스관에 설치되는 유량조절밸브; 난방 주체 운전시 난방비율이 기준비율 이하가 아니고, 냉방실내기의 냉방요구량이 기준요구량 이하이면 상기 유량 조절 밸브의 개도를 증가시키는 제어부를 포함한다.

여기서, 실외팽창밸브와 실외 송풍팬을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 실외팽창밸브를 이용하여 과열도 제어를 수행하고 상기 실외 송풍팬을 이용하여 저압제어를 수행하며, 상기 냉방실내기의 평균개도에 따라 상기 유량조절밸브의 개도를 조절한다.

다른 측면에서 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동시 냉난방형 멀티 공기조화기는 실외온도를 감지하기 위한 실외온도센서; 저압가스관 내부의 압력을 감지하는 저압센서; 상기 실외온도센서에서 감지되는 실외온도로 실외열교환기의 포화압력을 산출하고 상기 저압센서에서 감지되는 압력을 이용하여 냉매정체압력을 산출하여, 상기 포화압력과 상기 냉매정체압력을 비교하여 냉난방능력향상 운전 또는 냉매정체방지운전을 하는 제어부를 포함한다.

여기서, 고압가스관과 액 관을 연결하는 바이패스관에 설치되어 유량을 조절하는 유량조절밸브와 실외열교환기 측으로 이동하는 냉매를 차단하기 위한 차단밸브 및 실외 송풍팬을 더 포함하고, 상기 제어부는 냉난방능력향상 운전을 수행하는 때에, 상기 유량조절밸브와 상기 차단밸브를 차단하고 상기 실외 송풍 팬을 정지하는 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기.

그리고 고압가스관과 액 관을 연결하는 바이패스관에 설치되어 유량을 조절하는 유량조절밸브와 실외열교환기 측으로 이동하는 냉매를 차단하기 위한 차단밸브 및 실외 송풍팬을 더 포함하고, 상기 제어부는 냉매정체방지운전을 수행하는 때에, 상기 유량조절밸브와 상기 차단밸브를 개방하고 상기 실외 송풍팬을 정지하고, 저압을 다시 감지하여 감지된 저압이 냉방능력최적화압력보다 크지 않으면 상기 실외전동팽창밸브의 개도를 증가하고, 상기 감지된 저압이 상기 냉방능력최적화압력보다 크면 상기 실외전동팽창밸브의 개도를 감소한다.

다른 측면에서 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동시 냉난방형 멀티 공기조화기의 제어방법은 난방주체운전 시 난방용량비율이 기준비율 이상인지를 판단하고, 상기 난방용량비율이 기준비율 이하가 아니면 고압가스관에서 액관을 유입되는 고압가스의 유량에 대한 유량 조절한다.

여기서, 상기 유량 조절은 실외전동팽창밸브의 개도를 조절하여 과열도 제어와 실외 송풍팬의 풍량조절을 이용한 저압제어 및 차단밸브를 개방 제어를 하면서 수행한다.

그리고 상기 유량 조절은 냉방실내기의 실내전동팽창밸브의 평균개도를 산출하고, 산출된 평균개도가 기준개도보다 크지 않으면 유량을 감소시키고, 상기 산출된 평균개도가 기준개도보다 크면 유량을 증가시킨다.

다른 측면에서 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동시 냉난 방형 멀티 공기조화기의 제어방법은 난방주체운전을 하는 동안 난방용량비율이 기준비율 이상인지를 판단하고, 상기 난방용량비율이 기준비율보다 작으면, 실외열교환기의 포화압력이 저압가스관의 냉매정체압력보다 작으면 냉매정체방지운전을 수행하도록 하고, 상기 실외열교환기의 포화압력이 상기 저압가스관의 냉매정체압력보다 작지 않으면 냉난방능력확보운전을 수행하도록 한다.

여기서, 상기 냉난방능력확보운전은 유량조절밸브와 차단밸브를 폐쇄하며 실외 송풍팬을 정지하고, 난방실내기의 평균출구온도를 산출하여 상기 난방실내기의 평균출구온도가 최적온도보다 작으면 유량조절밸브의 개도를 증가하고 상기 난방실내기의 평균출구온도가 최적온도보다 작지 않으면 상기 유량조절밸브의 개도를 감소하는 한다.

그리고 상기 냉매정체방지운전은 유량조절밸브와 차단밸브를 개방하며 실외 송풍팬을 정지하고, 상기 저압가스관의 저압이 냉방능력최적압력보다 크면 실외전동팽창밸브의 개도를 감소하고 상기 저압가스관의 저압이 냉방능력최적압력보다 크지 않으면 상기 실외전동팽창밸브의 개도를 감소한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기(100)는 실외에 설치되는 실외기(200)와, 실내에 설치되는 복수의 실내기(300)와, 복수의 실내기(300)이 냉방운전 또는 난방운전을 될 수 있도록 하는 냉난방전환유닛(400) 및 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기(100)의 전반적인 제어를 하 는 제어부(500)를 포함한다.

실외기(200)는 냉매를 압축하는 압축기(210)와, 냉매와 실외공기가 열교환하도록 하는 실외열교환기(220)와, 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기(100)의 운전모드에 따른 난방 또는 냉방사이클이 설정되도록 하는 사방밸브(230)와, 압축기(210)의 흡입 측에 제공되는 어큐뮬레이터(201)와, 어큐뮬레이터(201)에 저압가스냉매가 유입되도록 하는 유로를 제공하는 저압가스관(430)과, 실외열교환기(220)의 일측에 연결되는 실외전동팽창밸브(280)와, 실외열교환기(220)의 타측과 사방밸브(230)를 연결하는 제 1 연결관(213)과, 사방밸브(230)와 어큐뮬레이터(201)를 연결하는 제 2 연결관(214)과, 실외열교환기(220)와 실외전동팽창밸브(280)를 연결하는 제 3 연결관(215)과, 실외전동팽창밸브(280)와 액관(420) 사이에 설치되는 리시버탱크(202)와, 사방밸브(230)에 연결되어 사방밸브(230)를 통과한 고압가스냉매가 냉매전환유닛(400)으로 이동되도록 하는 고압가스관(410)과, 제 1 연결관(213)과 고압가스관(410)을 연결하는 고압분지관(204)과, 고압가스관(410)에서 일부의 고압가스가 액관(420)으로 바이패스되도록 하는 바이패스관(250)을 포함한다.

압축기(210)는 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기(100)의 가변용량에 대응할 수 있도록 하기위해 정속 압축기(211)와 가변압축기(212)로 이루어진다.

이러한 압축기(210)는 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기(100)의 운전모드에 따라 저압가스관(430)과 실외열교환기(220) 중 일부 또는 전부로부터 저압가스냉매를 흡입하여 고압으로 압축한 후에 고압가스관(410)과 실외열교환기(220) 중 일부 또는 전부에 고압가스 냉매를 제공한다. 정속 압축기(210)는 일정한 압축용량에 따 라 운전되며, 가변압축기(212)는 제어부(500)의 제어에 의한 가변압축용량에 따라 운전된다.

압축기(220)의 흡입 측에는 압축기(220)로 가스상태의 냉매가 유입되도록 하여 압축기(210)의 신뢰성이 확보되도록 어큐뮬레이터(201)가 설치된다.

다시 말하면, 어큐뮬레이터(201)는 저압가스관(430)을 통하여 압축기(220)쪽으로 이동하는 냉매 중 액상의 냉매와, 제 2 연결관(214)을 통하여 유입되는 냉매 중 액상의 냉매가 일시적으로 저장된 후에 기상의 냉매로 변한 후에 압축기(210)로 유입되도록 한다. 이에 따라, 압축기(210)는 기체상태의 냉매만을 유입받아 신뢰성 있게 운전된다.

압축기(210)의 흡입구 측에는 저압가스관(430) 내부의 압력을 감지하는 저압센서(270)가 설치된다. 이러한 저압센서(270)는 저압가스관(430) 내부의 압력을 감지하여 제어부(500)에 저압가스관(430)의 내부 압력 값인 저압을 제공한다.

실외열교환기(220)는 복수 매의 열교환 핀과 냉매관(221)으로 이루어진다. 냉매관(221)의 일단부는 제 1 연결관(213)과 연결되고 냉매관(221)의 타 단부는 실외전동팽창밸브(280)에 연결된다.

실외열교환기(220)의 인접한 위치에는 실외열교환기(220)로 실외공기가 강제적으로 송풍되도록 하는 실외 송풍팬(290)이 설치된다. 이러한 실외 송풍팬(290)는 제어부(500)에 의해 송풍량 또는 온/오프 제어된다.

제 1 연결관(213)는 사방밸브(230)의 제 2 포트(230B)와 연결된다. 그리고 제 1 연결관(213)에서 분지되어 고압분지관(204)는 고압가스관(410)에 연결되고 고 압분지관(204) 상에는 고압분지밸브(205)가 설치된다. 고압분지밸브(205)의 고압가스관(410) 측에는 체크밸브(206)이 설치되어 고압분지관(204) 내부를 흐르는 유체의 이동방향이 일 방향성을 갖도록 한다. 고압분지관밸브(205)는 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기(100)가 냉방주체운전 하는 경우 개방되어, 압축기(210)에서 배출되는 고압가스의 일부가 고압가스관(410)으로 유입될 수 있도록 한다.

실외전동팽창밸브(280)와 병렬로 연결되는 밸브(207)는 실외열교환기(220)에서 유출되는 냉매의 유동이 선택적으로 되도록 한다.

실외전동팽창밸브(280)와 액관(420)이 연결되는 부분에는 리시버탱크(202)가 설치되어, 실외열교환기(220)로 유입되는 냉매의 량이 일정하도록 하여 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기(100)의 신뢰성이 확보될 수 있도록 한다.

리시버 탱크(202)와 액관(420)이 연결되는 부분 중 리시버 탱크(202)에 인접한 부분에는 차단밸브(270)가 설치된다.

차단밸브(270)를 기준으로 리시버 탱크(202)의 반대 측의 액관(420)에는 바이패스관(250)이 연결된다. 그리고 바이패스관(250) 상에는 바이패스관(250)을 흐르는 냉매의 유량을 조절하는 유량조절밸브(260)가 설치된다. 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기(100)가 난방주체운전을 하는 때에, 유량조절밸브(260)가 개방되면 난방운전을 수행하는 실내기(300)에서 배출되는 냉매가 냉방운전을 수행하는 실내기(300) 쪽으로 흐를 수 있도록 하여 냉방운전을 수행하는 실내기(300)의 냉방능력을 향상시킨다.

사방밸브(230)는 제 1 포트(230A)와 제 2 포트(230B)와 제 3 포트(230C) 및 제 4 포트(230D)로 이루어진다. 이러한 사방밸브(230)는 제어부(500)에 의해 제어되어 압축기(210)와 실외열교환기(220) 및 실내열교환기(302)들이 난방사이클 또는 냉방사이클을 형성할 수 있도록 한다. 다시 말하면, 냉방냉매사이클이 형성되도록 하기 위하여 사방밸브(230)는 제어부(500)에 의해 제어되어 제 1 포트(230A)와 제 2 포트(230B)가 연결된다. 이에 따라, 냉매는 압축기(210)->실외열교환기(220)-> 실내전동팽창밸브(304)-> 실내열교환기(302)-> 압축기(210)을 순환하게 된다. 그리고 난방냉매사이클이 형성되도록 하기 위하여 사방밸브(230)는 제어부(500)에 의해 제어되어 제 1 포트(230A)와 제 4 포트(230D)가 연결된다. 이에 따라, 냉매는 압축기(210)-> 실내열교환기(302)-> 실외전동팽창밸브(280)->실외열교환기(220)-> 압축기(210)를 순환 하게 된다.

실외기(200)의 내부 일 측에는 실외온도를 감지하기 위한 실외온도센서(520)가 설치된다. 실외온도센서(520)는 실외온도를 감지하여 제어부(500)에 실외온도 값을 제공한다.

냉난방전환유닛(400)은 난방밸브(441)과 냉방밸브(442)로 이루어진 다수의 냉난방전환세트(440)와, 고압가스관(410)에서 분지되는 제 1 고압가스분지관(412)과, 저압가스관(430)에서 분지되는 제 1 저압가스분지관(432) 및 액관(420)에서 분지되는 제 1 액분지관(422)을 포함한다.

제 1 고압가스관(412)에서 분지되는 제 2 고압가스분지관(413)과 제 1 액분지관(422)에서 분지되는 제 2 액분지관(423) 및 제 1 저압가스분지관(432)에서 분지되는 제 2 저압가스분지관(433)을 더 포함한다.

냉난방전환세트(440)의 난방밸브(441)는 제 2 고압가스분지관(413)과 연결되고 냉난방전환세트(440)의 냉방밸브(442)는 제 2 저압가스분지관(433)과 연결된다. 그리고 난방밸브(441)와 냉방밸브(442)는 실내연결관(305)와 연결되고, 실내연결관(305)는 실내열교환기(302)의 일측에 연결된다. 그리고 제 2 액 분지관(423)은 후술되는 실내기(300)의 실내전동팽창밸브(304)와 연결된다.

이러한 냉난방전환유닛(400)은 각 실내기(300)가 난방작용 또는 냉방작용을 수행하도록 한다. 다시 말하면, 어느 하나의 실내기(300)가 난방작용을 수행하는 경우에 난방밸브(441)는 개방되고 냉방밸브(442)는 폐쇄되어 제 2 고압가스분지관(413)을 흐르는 냉매가 실내열교환기(302)로 유입되어 응축된 후에 제 2 액분지관(423)을 따라 유동될 수 있도록 한다. 그리고 어느 하나의 실내기(300)가 냉방작용을 수행하는 경우 난방밸브(441)는 폐쇄되고 냉방밸브(442)는 개방되어 제 2 액분지관(423)을 흐르는 액 냉매가 실내열교환기(302)로 유입되어 증발된 후에 제 2 저압가스관(433)을 따라 유동될 수 있도록 한다.

실내기(300)는 실내공기와 냉매가 열교환하도록 하는 실내열교환기(302)와, 실내열교환기(302)와, 제 2 액 분지관(423)에 연결되는 부분에 설치되는 실내전동팽창밸브(304) 및 실내열교환기(302)와 실내전동팽창밸브(304)가 연결되는 부분에 설치되어 냉매의 온도를 감지하는 난방실내기 출구측 온도센서(301)를 포함한다.

여기서, 난방실내기는 실내기(300) 중 난방운전을 수행하는 실내기로 정의된다.

이러한 실내기(300)는 복수개로 이루어지고, 각각의 실내기(300)는 각각의 방 또는 실에 설치되어, 각각의 방 또는 실을 난방하거나 냉방한다.

제어부(500)는 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기(100)의 전반적인 제어를 수행한다. 제어부(500)의 입력 측에는 실외온도센서(520)와, 저압센서(530)와, 난방 실내기 출구측 온도센서(301) 및 사용자가 제어명령을 입력할 수 있도록 하는 입력부(510)가 제공된다. 그리고 제어부(500)의 출력 측에는 압축기(210)을 구동하기 위한 압축기 구동부(540)와, 사방밸브(230)를 구동하기 위한 사방밸브구동부(550)와, 유량조절밸브(260)를 구동하기 위한 유량조절밸브구동부(560)와, 차단밸브(270)을 구동하기 위한 차단밸브(270)를 구동하기 위한 차단밸브구동부(570)와 냉난방전환세트(440)를 구동하기 위한 냉난방구동부(580)와 실외전동팽창밸브(280)을 구동하기 위한 실외팽창밸브구동부(590) 및 실내팽창밸브(304)를 구동하기 위한 실내팽창밸브구동부(595)를 포함한다.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기의 제어방법 및 작용에 대하여 도면과 함께 설명하기로 한다.

도 3a 내지 도 3c 및 도 4를 참조하면, 먼저, 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기(100)에 전원이 인가되면(801), 제어부(500)는 운전시작명령이 입력되는지를 판단한다(802).

이렇게 하면, 제어부(500)는 운전시작명령이 입력되지 않으면 계속하여 운전시작명령이 입력되는지를 판단하고 운전시작명령이 입력되면 난방용량비율을 산출한다(803). 여기서, 난방용량비율은 전체 실내기의 운전용량에 대한 난방운전을 수행하는 난방실내기의 용량의 백분율을 의미한다.

그 다음, 제어부(500)는 난방용량비율이 난방주체운전에 해당하는 난방용량비율인지 판단한다(804). 여기서, 난방주체운전에 해당하는 난방용량비율은 대략 50% 이상 99%이하를 의미한다.

이때에, 제어부(500)는 난방용량비율이 난방주체운전에 해당하는 난방용량비율에 해당하지 않으면, 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기(100)가 그 이외의 난방용량비율에 해당하는 운전을 수행하도록 제어한다(805). 다시 말하면, 난방용량이 100%이면 제어부(500)는 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기(100)가 난방운전을 수행하도록 제어하고, 난방용량이 대략 1% 이상 49% 이하이면 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기(100)가 냉방주체운전을 수행하도록 제어하고, 난방용량이 0%이면 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기(100)가 냉방운전을 수행하도록 제어한다.

이어서, 제어부(500)는 그 이외의 난방용량비율에 해당하는 운전의 종료조건인지를 판단한다(806). 이때에, 제어부(500)는 그 이외의 난방용량비율에 해당하는 운전의 종료조건이 아니면 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기(100)가 그 이외의 난방용량비율에 해당하는 운전을 계속하여 수행하도록 제어를 하고, 그 이외의 난방용방비율에 해당하는 운전의 종료조건이면 운전종료조건인지를 판단한다(807).

이 때에, 제어부(500)는 운전종료조건인지를 판단하여 운전종료조건이 아니면 난방용량비율을 산출하는 단계(803)로 회귀하고 운전종료조건이면 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기(100)에 인가되는 전원이 오프되도록 하며 종료한다(808).

한편, 804 단계에서 난방용량비율이 난방주체운전에 해당하는 난방용량비율이면, 도 4에서 도시되는 바와 같이 제어부(500)는 유량조절밸브(260)를 폐쇄하면 서 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기(100)가 난방주체운전을 수행하도록 하는 제어를 수행한다(809). 다시 말하면, 난방운전을 수행하는 난방실내기(300)에 대응하는 냉난방전환세트(440)의 난방밸브(441)는 개방되도록 하고 냉방밸브(442)는 폐쇄되도록 한다. 그리고 냉방운전을 수행하는 냉방실내기(300)에 대응하는 냉난방전환세트(440)의 난방밸브(441)는 폐쇄되도록 하고 냉방밸브(442)는 개방되도록 한다. 그리고 실외기(200)의 사방밸브(230)의 제 1 포트(230A)와 제 4 포트(230D)가 연결되도록 하고 사방밸브(230)의 제 2 포트(230B)와 제 3 포트(230C)가 연결되도록 한다. 이에 따라, 압축기(210)에서 압축된 고압의 냉매는 고압가스관(410)과 냉난방전환세트(440)의 난방밸브(441)를 지나 난방실내기(300)의 실내열교환기(302)를 통과하게 된다. 이때에, 고압의 냉매는 실내공기와 열교환을 하면서 응축된다. 그리고 난방실내기(300)의 실내열교환기(302)를 통과하면서 응축된 냉매는 제 2 액 분지관(423)과 제 1 액 분지관(422) 및 제 2 액 분지관(423)를 순차적으로 지나 냉방운전을 수행하는 냉방실내기(300)의 실내열교환기(302)를 통과하게 된다. 이때에, 냉방실내기(300)을 통과하는 실내열교환기(302)를 통과하는 냉매는 실내공기와 열교환을 하면서 증발된다. 그리고 실내열교환기(302)를 통과하면서 증발된 냉매는 냉난방전환세트(440)의 냉방밸브(442)와 제 2 및 제 1 저압분지관(433, 432)을 경유한 후에 저압가스관(430)을 통하여 압축기(210)로 다시금 유입된다.

이렇게 하면서, 제어부(500)는 난방용량비율이 기준비율 이하인지를 판단한다(810).

이때에, 난방용량비율이 기준비율 이하가 아니면, 제어부(500)는 차단밸 브(270)를 개방한다. 그리고 실외전동팽창밸브(280)의 개도를 조절하여 목표과열도 제어를 하고 실외 송풍팬(290)을 통하여 저압제어를 한다(811).

그 다음, 제어부(500)는 냉방운전을 수행하는 냉방실내기(300)의 실내전동팽창밸브(304)의 개도를 측정하여 평균개도를 산출한다(812).

그리고 제어부(500)는 산출된 평균개도가 설정개도 이상인지를 판단한다(813). 이때에, 산출된 평균개도가 기준개도 이상이 아니면 유량조절밸브(260)를 조이어 유량조절밸브(260)을 통과하여 바이패스하는 고압가스냉매의 유량을 감시키고(814), 산출된 평균개도가 기준개도 이상이면 유량조절밸브(260)를 풀어 유량조절밸브(260)를 통과하여 바이패스하는 고압가스냉매의 유량이 증가되도록 한다(815). 이에 따라, 냉방실내기(300)로 유입되는 냉매 량이 냉방실내기(300)에서 요구되는 냉매 량으로 유입되어 냉방실내기(300)의 냉방능력이 향상된다.

그 다음, 제어부(500)는 난방주체운전종료조건인지를 판단한다(816). 이때에, 난방주체운전종료조건이 아니면 난방주체운전을 수행하고 난방주체운전종료조건이면 운전종료조건인지를 판단하는 단계(807) 및 그 이후의 단계를 수행한다.

한편, 난방용량비율이 기준비율 이하인지를 판단하는 단계(810)에서 난방용량비율이 기준비율 이하이면 제어부(500)는 실외온도센서(520)로부터 입력되는 실외온도 값을 통하여 실외열교환기(220)에서 냉매가 포화될 수 있도록 하는 포화압력을 산출한다. 그리고 저압센서(530)로부터 저압가스관(430) 내부의 압력 값을 수신한다.

이어서, 제어부(500)는 포화압력이 냉매정체압력보다 작은지를 판단한 다(818). 여기서, 냉매정체압력은 저압센서(270)에서 감지되는 저압에 신뢰성 값이 더해진 압력을 의미한다.

이때에, 포화압력이 냉매정체압력보다 작지 않으면, 제어부(500)는 차단밸브(270)가 폐쇄되도록 제어하고, 실외 송풍팬(290)의 구동이 정지되도록 제어한다(819). 이어서, 제어부(500)는 난방운전을 수행하는 난방실내기(300)의 출구측에 설치되는 난방실내기 출구측 온도센서(301)로부터 난방실내기 출구측 온도 값을 수신하고(820), 난방실내기(300)의 출구측 평균온도를 산출한다(821).

그 다음, 제어부(500)는 난방실내기(300)의 출구측 평균온도가 최적온도보다 작은지를 판단한다(822).

이때에, 제어부(500)는 난방실내기(300)의 출구측 평균온도가 난방능력 최적화 온도보다 작지 않으면 유량조절밸브(260)가 조여지도록 제어하여 난방운전을 수행하는 난방실내기(300)의 난방능력이 확보되도록 하고(825), 난방실내기(300)의 출구측 평균온도가 난방능력 최적화 온도보다 작으면 유량조절밸브(260)가 풀어지도록 제어하여 냉방운전을 수행하는 냉방실내기(300)의 냉방능력이 확보되도록 한다(824). 그리고 제어부(500)는 난방용량비율이 변경 된지를 판단한다(830). 이때에, 난방용량비율이 변경이 아니면 난방주체운전을 수행하고 난방용량비율이 변경이 되면 난방주체운전종료조건인지를 판단하는 단계(816) 및 그 이후의 단계를 수행한다.

한편, 포화압력이 냉매정체압력보다 작은지를 판단하는 단계(818)에서 포화압력이 냉매정체압력보다 작으면 제어부(500)는 유량조절밸브(260)와 차단밸 브(270)을 개방하고, 실외전동팽창밸브(280)를 설정된 개도로 개방하며 실외 송풍팬(290)의 구동을 정지시킨다(827). 이에 따라, 실외열교환기(220) 내부의 포화압력이 상승하게 된다.

이어서, 제어부(500)는 저압가스센서(270)로부터 저압 값을 다시 수신한다(826).

그 다음, 제어부(500)는 저압이 냉방능력 최적화 압력보다 큰지를 판단한다(827).

이때에, 저압이 냉방능력 최적화 압력보다 크면 냉방능력을 확보하고 성능을 향상시키기 위하여,제어부(500)는 실외전동팽창밸브(280)의 개도를 감소하여 저압관(430)의 압력이 감소되도록 제어한다(828). 이에 따라, 냉방실내기(300)의 냉방능력과 성능이 향상된다. 반면에, 저압이 냉방능력 최적화 압력보다 크면 제어부(500)는 실외전동팽창밸브(280)의 개도를 증가하여 냉방실내기(300)의 냉방능력과 성능을 향상시킨다. 그리고 제어부(500)는 난방용량비율이 변경 된지를 판단한다(830). 이때에, 난방용량비율이 변경이 아니면 난방주체운전을 수행하고 난방용량비율이 변경이 되면 난방주체운전종료조건인지를 판단하는 단계(816) 및 그 이후의 단계를 수행한다.

또한, 본 발명의 구조에서 리시버 탱크(202)가 없는 경우에는 차단밸브(270)의 폐쇄역할을 실외전동팽창밸브(280)의 완전 폐쇄(full close)로 동일한 역할의 제어가 가능하여 리시버 탱크(202)와 차단밸브(270)를 제거한 구성과 제어도 가능하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기 및 그 제어방법에 의해, 난방주체운전 시에 액 관으로 고압가스냉매가 과도하게 바이패스하는 것을 방지함으로써 압축기의 과도한 운전을 방지하여 소비전력이 절감되는 효과가 있다.

그리고 난방용량비율이 기준비율 이하에서 실외기가 설치되는 실외의 온도가 낮은 경우 실외열교환기가 증발기로 사용되지 않도록 하고 실외열교환기의 포화압력이 저압가스관 내부의 압력보다 낮아지는 것을 방지함으로써 실외열교환기에서 냉매가 액화되어 정체되는 현상이 방지되며, 실외열교환기의 내부압력이 과도하게 낮아지는 것이 방지됨으로써 실내열교환기에서 동결이 발생하는 것을 방지되는 효과가 있다.

Claims

적어도 하나의 실외기와 복수의 냉난방전환세트 사이에 연결된 고압가스관, 저압가스관 및 액관;

상기 고압가스관 및 액관 사이를 연결하는 바이패스관에 설치되는 유량조절밸브;

난방 주체 운전시 난방용량비율이 기준비율 이하가 아니면 냉방실내기의 실내전동팽창밸브의 평균개도를 산출하고, 산출된 평균개도가 기준개도보다 크지 않으면 상기 유량 조절 밸브의 개도를 감소시키는 제어부를 포함하는 동시 냉난방형 멀티 공기조화기.
제 1 항에 있어서,

실외팽창밸브와 실외 송풍팬을 더 포함하고,

상기 제어부는 상기 실외팽창밸브를 이용하여 과열도 제어를 수행하고 상기 실외 송풍팬을 이용하여 저압제어를 수행하며, 상기 냉방실내기의 평균개도에 따라 상기 유량조절밸브의 개도를 조절하는 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기.
실외온도를 감지하기 위한 실외온도센서;

저압가스관 내부의 압력을 감지하는 저압센서;

상기 실외온도센서에서 감지되는 실외온도로 실외열교환기의 포화압력을 산출하고 상기 저압센서에서 감지되는 압력을 이용하여 냉매정체압력을 산출하여, 상 기 포화압력과 상기 냉매정체압력을 비교하여 냉난방능력향상 운전 또는 냉매정체방지운전을 하는 제어부를 포함하는 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기.
제 3 항에 있어서,

고압가스관과 액 관을 연결하는 바이패스관에 설치되어 유량을 조절하는 유량조절밸브와 실외열교환기 측으로 이동하는 냉매를 차단하기 위한 차단밸브 및 실외 송풍팬을 더 포함하고,

상기 제어부는 냉난방능력향상 운전을 수행하는 때에, 상기 유량조절밸브와 상기 차단밸브를 차단하고 상기 실외 송풍 팬을 정지하는 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기.
제 3 항에 있어서,

고압가스관과 액 관을 연결하는 바이패스관에 설치되어 유량을 조절하는 유량조절밸브와 실외열교환기 측으로 이동하는 냉매를 차단하기 위한 차단밸브 및 실외 송풍팬을 더 포함하고,

상기 제어부는 냉매정체방지운전을 수행하는 때에, 상기 유량조절밸브와 상기 차단밸브를 개방하고 상기 실외 송풍팬을 정지하고, 저압을 다시 감지하여 감지된 저압이 냉방능력최적화압력보다 크지 않으면 상기 실외전동팽창밸브의 개도를 증가하고, 상기 감지된 저압이 상기 냉방능력최적화압력보다 크면 상기 실외전동팽창밸브의 개도를 감소하는 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기.
난방주체운전 시 난방용량비율이 기준비율 이상인지를 판단하고,

상기 난방용량비율이 기준비율 이하가 아니면 고압가스관에서 액관을 유입되는 고압가스의 유량에 대한 유량 조절하는 동시 냉난방형 멀티 공기조화기의 제어방법.
제 6 항에 있어서,

상기 유량 조절은

실외전동팽창밸브의 개도를 조절하여 과열도 제어와 실외 송풍팬의 풍량조절을 이용한 저압제어 및 차단밸브를 개방 제어를 하면서 수행하는 동시 냉난방형 멀티 공기조화기의 제어방법.
제 6 항에 있어서,

상기 유량 조절은

냉방실내기의 실내전동팽창밸브의 평균개도를 산출하고,

산출된 평균개도가 기준개도보다 크지 않으면 유량을 감소시키고, 상기 산출된 평균개도가 기준개도보다 크면 유량을 증가시키는 동시 냉난방형 멀티 공기조화기의 제어방법.
난방주체운전을 하는 동안 난방용량비율이 기준비율 이상인지를 판단하고,

상기 난방용량비율이 기준비율보다 작으면, 실외열교환기의 포화압력이 저압가스관의 냉매정체압력보다 작으면 냉매정체방지운전을 수행하도록 하고, 상기 실외열교환기의 포화압력이 상기 저압가스관의 냉매정체압력보다 작지 않으면 냉난방능력확보운전을 수행하도록 하는 동시 냉난방형 멀티 공기조화기의 제어방법.
제 9 항에 있어서,

상기 냉난방능력확보운전은

유량조절밸브와 차단밸브를 폐쇄하며 실외 송풍팬을 정지하고,

난방실내기의 평균출구온도를 산출하여 상기 난방실내기의 평균출구온도가 최적온도보다 작으면 유량조절밸브의 개도를 증가하고 상기 난방실내기의 평균출구온도가 최적온도보다 작지 않으면 상기 유량조절밸브의 개도를 감소하는 동시 냉난방형 멀티 공기 조화기.
제 9 항에 있어서,

상기 냉매정체방지운전은

유량조절밸브와 차단밸브를 폐쇄하며 실외 송풍팬을 정지하고,

상기 저압가스관의 저압이 냉방능력최적압력보다 크면 실외전동팽창밸브의 개도를 감소하고 상기 저압가스관의 저압이 냉방능력최적압력보다 크지 않으면 상기 실외전동팽창밸브의 개도를 증가하는 동시 냉난방형 멀티 공기조화기.