KR100860035B1 - 공기조화 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명은 본 발명은 하나 이상의 실외유닛, 상기 실외유닛과 연결되어, 실내공간을 냉난방 또는 환기시키기 위한 하나 이상의 공조유닛, 상기 공조유닛과의 통신을 통하여, 상기 공조유닛에 대한 각각의 고유번호를 인식하고 새로운 주소를 부여하며, 상기 주소에 따른 공조유닛을 선택적으로 또는 동시에 제어하기 위한 제어장치를 포함하는 공기조화 시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 실내공간을 선택적으로 또는 동시에 냉/난방시키거나 환기시킬 있도록 함으로써 시스템을 효율적으로 운전할 수 있는 효과가 있다.

공기조화, 공조유닛, 실내유닛, 실외유닛, 주소설정

Description

공기조화 시스템 및 그 제어방법{Air-conditioning system and Controlling method for the same}

도 1은 본 발명에 따른 공기조화 시스템에 관한 일 실시 예의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 공기조화 시스템이 난방주체운전되는 경우의 배관구성도.

도 3은 본 발명에 따른 공기조화 시스템이 냉방주체운전되는 경우의 배관구성도

도 4는 본 발명에 따른 공기조화 시스템을 제어하기 위한 구성을 나타내는 블럭도.

도 5는 본 발명에 따른 공기조화 시스템의 제어방법에 관한 흐름도.

도 6은 본 발명에 따른 공기조화 시스템의 다른 실시 예를 나타내는 구성도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 실외유닛 200: 실내유닛

300: 공조유닛 310: 제1 송풍팬

320: 제2 송풍팬 330: 공조유닛 열교환기

400: 냉매분배장치 500: 통신제어장치

본 발명은 공기조화 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시스템의 운전을 효율적으로 할 수 있는 공기조화 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공조유닛(AHU:air handling unit)은 실외공기를 실내로 공급하고 실내공기를 배기 또는 순환시켜 실내공간의 공기조화를 수행하는 장치이다. 상기 공조유닛은 냉원(cooling source) 또는 열원(heating source)을 이용하여 공기를 가열시키거나 냉각시켜, 필요한 공조공간에 덕트를 통하여 송풍한다.

상기 냉원과 열원으로는 냉, 온수 코일을 조합하여, 냉방 시에는 코일에 냉동기의 냉수를, 난방 시에는 보일러의 증기나 온수를 보내는 방식도 이용되지만, 최근에는 냉각 사이클을 이루는 열교환기가 장착되어 사용되는 추세이다.

뿐만 아니라, 공조유닛은 여과 기능을 이용한 공기청정과, 실내 상태에 따른 가습과, 감습 기능을 더 갖추어, 실내 공간을 쾌적한 환경으로 만드는 역할을 수행한다. 즉, 상기 공조유닛은 실내로 공급되는 공기를 정화, 냉각 및 감습, 가열 및 가습할 수 있도록 구성되며, 이렇게 실내 공간의 상태에 맞게 변화된 공기는 송풍기에 의해 각 실내로 송풍된다.

공조에 사용된 공기는 다시 공조유닛으로 되돌아와 환기를 위해 일정부분 외기와 혼합되며, 다시금 냉각/가열되어 사용된다.

그러나, 상술한 종래 공기조화 시스템은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 종래 공기조화기는 공조하려는 공간을 전부 냉방으로 운전하거나 전부 난방으로 운전시키게 되므로 실내공간의 부하에 대응되도록 각각의 실내공간을 냉난방시키거나 환기시킬 수 없는 문제가 있다.

둘째, 종래 공기조화기는 복수 대의 실내유닛를 실외유닛와 연결하는 과정에서 일괄적으로 통신을 하게 됨으로써 개별적으로 통신연결이 불가능하게 되어 각각의 실내공간의 부하에 맞도록 실내유닛를 운전할 수 없는 문제가 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 각각의 분리된 실내공간의 요구부하에 맞게 실내유닛 또는 공조유닛을 제어할 수 있는 공기조화 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 실외유닛와 실내유닛 및 공조유닛의 통신연결을 효율적으로 할 수 있는 공기조화 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하나 이상의 실외유닛, 상기 실외유닛과 연결되어, 실내공간을 냉난방 또는 환기시키기 위한 하나 이상의 공조유닛, 상기 공조유닛과의 통신을 통하여, 상기 공조유닛에 대한 각각의 고유번호를 인식하고 새로운 주소를 부여하며, 상기 주소에 따른 공조유닛을 선택적으로 또는 동시에 제어하기 위한 제어장치를 포함하는 공기조화 시스템을 제공한다.

상기 공기조화 시스템은 상기 실외유닛과 연결되어 상기 공조유닛과 동시에 또는 선택적으로 실내공간을 냉난방 시키기 위한 하나 이상의 실내유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 공기조화 시스템은 상기 실내공간의 부하에 따라 상기 공조유닛과 상기 실내유닛을 제어하기 위하여 상기 실내공간의 부하를 감지하는 부하감지센서를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 공기조화 시스템은 상기 제어장치에 의하여 제어되며, 상기 실외유닛, 공조유닛, 상기 실내유닛 상에 흐르는 냉매를 조절하기 위한 냉매분배장치를 더 포함할 수 있다.

상기 제어장치는 상기 실내유닛의 고유번호를 인식하고, 상기 실내유닛에 대한 새로운 주소를 부여하여 상기 공조유닛과 상기 실내유닛을 제어할 수 있다.

상기 공조유닛은 해당 실내공간의 부하에 따라 상기 제어장치에 의하여 개별적으로 운전될 수 있도록 각각의 고유번호가 부여된 복 수개의 분할 열교환기를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 본 발명은 실내공간을 냉난방 또는 환기시키기 위한 공조유닛에 대한 고유번호를 인식하는 인식단계, 상기 인식된 공조유닛의 고유번호에 대한 새로운 주소를 설정하는 제1주소 설정단계, 그리고 상기 주소에 따른 공조유닛을 선택적으로 또는 동시에 운전하는 운전단계를 포함하는 공기조화 시스템의 제어방법을 제공한다.

상기 공기조화 시스템의 제어방법은 상기 공조유닛과 동시에 또는 선택적으 로 운전되는 실내유닛에 대한 고유번호를 인식하고 상기 실내유닛의 고유번호에 대한 새로운 주소를 설정하는 제2 주소설정단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 공기조화 시스템의 제어방법은 상기 공조유닛과 상기 실내유닛을 제어하기 위하여 상기 실내공간의 부하를 감지하는 부하감지단계 더 포함할 수 있다.

상기 운전단계는 해당 실내공간의 부하에 따라 하나의 공조유닛에 설치된 복 수개의 분할 열교환기를 개별적으로 운전하는 단계를 포함할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 공기조화 시스템 및 그 제어방법에 관한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 공기조화 시스템의 일 실시 예에 대한 구성을 설명한다.

상기 공기조화 시스템은 하나 이상의 실외유닛(100), 상기 실외유닛(100)과 연결되어 실내공간을 냉난방 또는 환기시키기 위한 하나 이상의 공조유닛(300), 상기 공조유닛(300)과의 통신을 통하여 상기 공조유닛(300)에 대한 각각의 고유번호를 인식하고 새로운 주소를 부여하며 상기 주소에 따른 공조유닛(300)을 선택적으로 또는 동시에 제어하기 위한 제어장치를 포함한다.

상기 공기조화 시스템은 상기 실외유닛(100)과 연결되어 상기 공조유닛(300)과는 개별적으로 제어되는 실내유닛(200)을 더 포함한다. 또한, 상기 제어장치는 상기 실외유닛, 실내유닛, 공조유닛 간의 통신뿐만 아니라 냉매의 흐름 등을 제어하게 된다.

상기 실내유닛(200)과 공조유닛(300)은 동일한 실내공간 내에 설치될 수도 있고 개별적으로 구획된 실내공간에 각각 설치될 수도 있다. 이하에서는, 상기 실내유닛(200)과 공조유닛(300)이 각각의 실내공간에 개별적으로 설치된 경우에 대해서만 설명한다.

또한, 상기 공기조화 시스템은 상기 공조유닛(300), 실내유닛(200) 및 실외유닛(100) 상에 흐르는 냉매를 조절하기 위한 냉매분배장치(400)를 포함한다. 구체적으로, 상기 냉매분배장치(400)의 일측 끝단은 실외유닛(100)과 연결되며, 타측 끝단은 실내유닛(200) 또는 공조유닛(300)과 연결된다. 상기 실내유닛, 실외유닛 및 냉매분배장치의 구체적인 구성에 대한 설명은 도 2 및 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.

한편, 상기 공조유닛(300)은 실내공기(R.A.:Room Air)를 외부로 토출하기 위한 제1 송풍팬(310)과, 외부에서 유입되는 공기를 실내공간으로 공급하기 위한 제2 송풍팬(320)과, 실내공간으로 공급되는 공기를 가열 또는 냉각시키기 위한 공조유닛 열교환기(330)를 포함한다.

또한, 상기 공조유닛(300)은 실내공간으로 공급되는 공급공기(S.A.: Supplied Air)를 정화하기 위한 여과장치(327), 상기 공기의 가습 또는 감습을 위한 습도조절장치(329)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 공조유닛(300) 일측에는 실외공기(O.A.: Outdoor Air)가 공조유닛(300) 내부로 흡입되기 위한 실외공기 흡입구(323)가 구비된다. 그리고, 실내공기(R.A.)를 외부로 토출하기 위한 실내공기 흡입구(311), 상기 실내공기를 실외로 배출되기 위한 배기구(313) 및, 실내로 공기를 공급하기 위한 송풍구(321)가 함께 구비된다.

상기 실외공기 흡입구(323), 실내공기 흡입구(311), 배기구(313) 및 송풍구(321)는 각각 공기가 진행할 수 있는 유로를 형성하는 덕트(미도시)와 연결되며, 상기 덕트는 실내 또는 실외와 연통되도록 구비된다. 이에 의해, 공기가 실외 또는 실내로부터 흡입되고, 다시 실외 또는 실내로 배출된다.

또한, 상기 공조유닛(300) 내부에는 상기 실외유닛(100)과 연결되어 냉각사이클을 이루며, 실내로 공급되는 공기(S.A.)를 열교환시켜 토출하기 위한 공조유닛 열교환기(330)가 설치된다.

상기 공조유닛(300)이 난방으로 운전되는 경우, 배기(E.A.: Exhausted Air)는 실외공기(O.A.)보다 높은 온도로 배출된다. 이때, 외부로 배출되는 배기와 외부에서 유입되는 실외공기가 서로 열교환을 할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 배기구(313)가 형성되는 배기구 하우징(315)과 실외공기 흡입구(323)가 형성되는 흡입구 하우징(325) 사이에 전열소자가 설치될 수 있다.

구체적으로, 상기 전열소자는 제1 송풍팬의 출구와 배기구를 연결하는 배기유로와, 실외공기 흡입구와 제2 송풍팬의 흡입구를 연결하는 흡입유로를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 배기유로와 흡입유로는 얇은 층의 형태로 교대로 교차되면서 설치된다. 결과적으로, 배기유로상에 흐르는 배기와 흡입유로상에 흐르는 실외공기는 서로 열교환을 하게 된다.

물론, 배기구와 실외공기 흡입구가 연장되는 연장배관이 구비되고, 상기 연 장배관 상에 배기와 실외공기의 열교환을 위한 전열교환장치가 별도로 구비될 수도 있을 것이다.

또한, 상기 공기조화 시스템은 상기 실내공간의 부하에 따라 상기 공조유닛(300)과 상기 실내유닛(200)을 제어하기 위하여 상기 실내공간의 부하를 감지하는 부하감지센서(미도시)를 더 포함한다. 본 실시예에서 상기 부하감지센서로는 온도센서가 사용되지만 이에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 상기 부하감지센서로는 실내공간의 오염도를 측정하는 오염도 센서일 수도 있을 것이다.

상기 부하감지센서는 실내공간의 일측에 설치되며, 상기 부하감지센서에서 감지한 데이터는 제어장치로 전송되며, 상기 제어장치는 상기 데이터를 바탕으로 해당 실내공간을 공조시키게 된다.

도 2는 하나의 공조유닛과 두 개의 실내유닛에 대하여 난방주체 운전을 하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 3은 냉방주체 운전을 하는 상태를 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 실외유닛(100)은 냉매를 압축하는 복수의 압축기(110)와, 냉매가 열교환되는 복수의 실외 열교환기(120)와, 압축기(110)의 토출측에 배치되어 냉매의 유로를 절환하는 사방밸브(130)와, 압축기(110)의 흡입측에 연결되어 압축기(110)에 기체상태의 냉매가 제공되도록 하는 어큐뮬레이터(140) 등을 포함하여 구성된다.

상기 사방밸브(130)는 실내공간이 난방되도록 하느냐, 냉방되도록 하느냐에 따라 냉매의 흐름 방향을 절환시킨다. 예를 들어, 시스템이 주로 실내공간을 난방시키는 운전, 즉 난방주체운전을 하는 경우에 사방밸브(130)는 상기 압축기(110)에 서 토출된 냉매를 실외 열교환기(120)를 거치지 않고 곧바로 냉매분배장치(400)로 흐르도록 안내한다.

상기 난방주체 운전이 수행되는 경우, 상기 실외 열교환기(120)는 증발기의 역할을 수행하며, 상기 실외 열교환기(120)에서 증발된 냉매는 압축기(110)로 유입되어 다시 압축되도록 유로가 형성된다. 상기 실외 열교환기(120)의 부근에는 증발팬(150)이 구비되어 상기 실외 열교환기(120)가 증발기의 역할을 수행하는 경우 냉매의 기화를 돕는다.

또한, 시스템이 주로 실내공간을 냉방시키는 운전, 즉 냉방주체운전을 하는 경우에 사방밸브(130)는 압축기(110)에서 토출된 냉매를 상기 실외 열교환기(120)로 흐르도록 안내한다.

냉방주체운전이 수행되는 경우, 상기 실외 열교환기(120)는 응축기의 역할을 수행하며, 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매는 상기 실외 열교환기(120)에서 응축된다. 이와 같이, 상기 사방밸브(130)의 절환에 의하여 상기 냉매가 흐르는 유로가 결정되며, 상기 실외유닛(100), 더 나아가 상기 공기조화 시스템의 운전상태가 결정된다.

상기 실외 열교환기(120)의 압축기(110) 반대측 배관상에는 실외팽창밸브(150)가 구비된다. 상기 실외팽창밸브(150)로는 전자팽창밸브(EEV:electronic expansion valve)가 사용될 수 있다. 상기 전자팽창밸브는 증발기의 냉매유량을 전자제어장치에 의하여 조절하는 밸브이다. 전자팽창밸브는 특히, 운전시간이 길고 부하변동이 클 경우에 적용됨으로써 에너지 사용을 절감시킬 수 있으므로, 근래에 많이 사용되고 있다.

한편, 상기 공기조화 시스템은 상기 실외유닛(100)과 연결되는 하나 이상의 실내유닛(200)을 더 포함한다. 상기 실내유닛(200)은 실내 열교환기(211, 221) 및 상기 실내 열교환기(211, 221)와 냉매관으로 연결되는 실내팽창밸브(213,223)를 포함하여 이루어진다. 여기서 상기 실내팽창밸브(213,223)는 전자팽창밸브로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 냉매분배장치(400)는 상기 실외유닛(100), 실내유닛(200), 및 공조유닛(300)을 상호연결하는 냉매관과, 상기 냉매관상에 설치되어 상기 냉매관의 개폐를 조절하는 냉매조절밸브를 포함한다.

이하에서는 하나의 실외유닛(100), 하나의 공조유닛(300), 두 개의 실내유닛, 즉 제1 실내유닛(210) 및 제2 실내유닛(220)이 운전되는 경우에 구비되는 냉매분배장치에 대하여 설명한다.

본 실시 예에 따른 공기조화기에는 상기 실외유닛(100)의 압축기(110)의 토출단과 제1 실내유닛(210), 제2 실내유닛 및 공조유닛(300)을 연결하는 제1 냉매관(410)이 구비된다.

상기 제1 냉매관(410)은 실외유닛(100)을 상기 공조유닛(300)과 연결하기 위한 제1 냉매관의 제1 냉매분지관(411), 제1 실내유닛(210)과 연결하기 위한 제1 냉매관의 제2 냉매분지관(413), 제2 실내유닛(220)과 연결하기 위한 제1 냉매관의 제3 냉매분지관(415)을 포함한다.

또한, 상기 공기조화기에는 상기 실외 열교환기(120) 및 실외팽창밸브(160) 와 제1 실내유닛(210), 제2 실내유닛(220) 및 공조유닛(300)을 연결하기 위한 제2 냉매관(430)이 설치된다.

상기 제2 냉매관(430)은 상기 실외열교환기(160)를 상기 공조유닛(300)과 연결하기 위한 제2 냉매관의 제1 냉매분지관(431), 제1 실내유닛(210)과 연결하기 위한 제2 냉매관의 제2 냉매분지관(433), 제2 실내유닛(220)과 연결하기 위한 제2 냉매관의 제3 냉매분지관(435)을 포함한다.

또한, 상기 공기조화기에는 상기 실내유닛(200) 및 공조유닛(300)과 어큐뮬레이터(140)를 연결하기 위한 제3 냉매관(450)이 더 구비된다.

상기 제3 냉매관(450)의 일측은 상기 어큐뮬레이터(140)와 연결되고 이후에 실외유닛(100)의 압축기(110) 입구단에 연결된다. 또한, 상기 제3 냉매관의 타측은 공조유닛(300)과 연결되는 제3 냉매관의 제1 냉매분지관(451), 제1 실내유닛(210)과 연결되는 제3 냉매관의 제2 냉매분지관(453), 제2 실내유닛(220)과 연결되는 제3 냉매관의 제3 냉매분지관(455)을 포함한다.

여기서, 난방주체운전에서는 상기 사방밸브(130)의 절환에 의하여 압축기(110)에서 토출된 냉매가 실외 열교환기(120)를 거치지 않고 실내유닛(200), 공조유닛(300)쪽으로 냉매가 유동하게 된다.

냉방주체운전에서는 상기 사방밸브(130)의 절환에 의하여 압축기(110)에서 토출된 냉매가 실외 열교환기(120)를 거친 후, 실내유닛(200), 공조유닛(300)쪽으로 유동하게 된다.

또한, 사용자가 공조시키고자 하는 실내공간 중에 냉방을 하고자 하는 실내 공간이 많으면 냉방주체 운전이 되고, 난방을 하고자 하는 실내공간이 많으면 난방주체 운전이 된다. 물론, 상기 실외유닛(100)이 난방주체운전 또는 냉방주체운전될지 여부는 상기 실내유닛(200), 공조유닛(300) 중에 난방으로 운전되는 유닛들의 용량이 큰지, 아니면, 냉방으로 운전되는 유닛들의 용량이 큰지에 따라 정해질 수 있다. 즉, 난방부하를 많이 필요로 하는지, 아니면, 냉방부하를 많이 필요로 하는지에 따라 난방주체운전 또는 냉방주체운전 여부가 결정될 것이다.

이때, 상기 냉매조절밸브는 상기 공조유닛에 흐르는 냉매를 조절하기 위한 제1 냉매조절밸브(421, 423)와, 상기 제1 실내유닛에 흐르는 냉매를 조절하기 위한 제2 냉매조절밸브(441, 443)와, 상기 제2 실내유닛에 흐르는 냉매를 조절하기 위한 제3 냉매조절밸브(461, 463)를 포함한다. 상기 제1 냉매조절밸브(421, 423), 제2 냉매조절밸브(441, 443) 및 제3 냉매조절밸브(461, 463)로는 온/오프 밸브가 사용된다.

여기서, 상기 제1 냉매조절밸브는 상기 제1 냉매관의 제1 냉매분지관(411)상에 설치되는 제1 냉매관의 제1 냉매조절밸브(421)와, 제3 냉매관의 제1 냉매분지관(451)상에 설치되는 제3 냉매관의 제1 냉매조절밸브(423)를 포함한다.

또한, 상기 제2 냉매조절밸브는 상기 제1 냉매관의 제2 냉매분지관(413)상에 설치되는 제1 냉매관의 제2 냉매조절밸브(441)와, 제3 냉매관의 제2 냉매분지관(453)상에 설치되는 제3 냉매관의 제2 냉매조절밸브(443)를 포함한다.

또한, 상기 제3 냉매조절밸브는 상기 제1 냉매관의 제3 냉매분지관(415)상에 설치되는 제1 냉매관의 제3 냉매조절밸브(461)와, 제3 냉매관의 제3 냉매분지 관(455)상에 설치되는 제3 냉매관의 제3 냉매조절밸브(463)를 포함한다.

이하에서, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 공기조화 시스템의 작용을 상세히 설명한다.

먼저, 사용자가 각 공조공간의 난방 또는 냉방 여부를 결정하여 이를 시스템상에 입력하면, 상기 제어장치는 전체 시스템에 필요한 난방부하와 냉방부하의 양을 결정하고 이를 비교한다.

즉, 상기 제어장치는 냉방운전될 실내유닛(200), 공조유닛(300)의 용량비율과 난방운전될 실내유닛(200), 공조유닛(300)의 용량비율의 대소를 비교하여, 난방부하가 크면 난방주체운전을, 냉방부하가 크면 냉방주체운전을 하도록 결정한다. 그리고, 상기 실외유닛(100) 내부의 압축기(110)가 운전됨으로써, 상기 공기조화 시스템이 가동된다.

도 2를 참조하여, 상기 공기조화 시스템이 난방주체운전되는 경우부터 살펴본다.

상기 공기조화 시스템이 난방주체운전되면, 상기 제어장치는 상기 사방밸브(130)를 절환하여 상기 제2 냉매관(430)을 통해 상기 실외유닛(100)으로 들어오는 냉매가 상기 실외팽창밸브(150)와 상기 실외 열교환기(120)를 거쳐 압축기(110)로 유입되도록 유로를 형성한다.

여기서, 전자팽창밸브로 구성된 상기 실외팽창밸브(150)는 냉매를 팽창시킬 수 있도록 제어된다. 상기 실외팽창밸브(150)를 거치며 팽창된 냉매는 상기 실외 열교환기(120)에서 열교환되면서 증발되고, 상기 냉매는 압축기(110) 입구단에 연 결된 어큐뮬레이터(140)에 흘러들어와 일시 저장된다. 상기 어큐뮬레이터(140)는 압축기(110)로 유입되는 냉매의 양을 조절하는 역할과 함께, 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하는 역할도 수행한다.

그 후, 상기 냉매는 압축기(110)로 유입되며, 압축되어 토출된다. 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매는 상기 제1 냉매관(410)을 통하여 상기 냉매분배장치(400) 내부로 안내된다.

한편, 상기 제어장치는 사용자가 난방을 하도록 선택한 공간, 즉 공조유닛(300)과 제1 실내유닛(210)으로 흘러가도록 제1 냉매관의 제1 냉매조절밸브(421)와 제1 냉매관의 제2 냉매조절밸브(441)를 개방한다.

그러면, 상기 냉매는 제1 냉매관(410)을 통하여 공조유닛 열교환기(330)와 상기 제1 실내유닛(210)의 실내 열교환기(211)를 통과하며 응축되고, 상기 공조유닛(300)과 제1 실내유닛(210)은 난방운전된다. 물론, 상기 제3 냉매관(450)을 통하여 냉매가 역류되는 것을 방지하기 위하여 상기 공조유닛(300), 제1 실내유닛(210)과 연결되는 제3 냉매관의 제1 냉매조절밸브(423)와 제3 냉매관의 제2 냉매조절밸브(443)는 폐쇄되어야 할 것이다.

상기 공조유닛(300)과 제1 실내유닛(210)을 빠져나온 냉매는 제2 냉매관의 제1 냉매분지관(431), 제2 냉매관의 제2 냉매분지관(433) 및 상기 제2 냉매관(430)을 통하여 유동한다. 이때, 상기 냉매 중 일부는 상기 제2 냉매관의 제3 냉매분지관(435)을 따라 제2 실내유닛(220)으로 유입된다. 그리고, 나머지는 상기 제2 냉매관(430)을 통해 실외유닛(100)으로 회수된다.

도 2에서 보듯이, 제2 실내유닛(220)과 연결되는 제3 냉매관의 제3 냉매조절밸브(463)는 개방되고, 제1 냉매관의 제3 냉매조절밸브(461)는 폐쇄된다. 그러면, 상기 난방운전을 수행하는 제1 실내유닛(210)과 공조유닛(300)으로부터 흘러나온 냉매의 일부는 상기 제2 냉매관(430)을 통하여 상기 냉방운전되는 제2 실내유닛(220)으로 유동한다.

상기 제2 실내유닛(220)을 빠져나온 냉매는 제3 냉매관의 제3 냉매조절밸브(463)가 개방되어 있으므로 제3 냉매관(450)을 통하여 어큐뮬레이터(140)로 이동되고 이후에 상기 압축기(110)로 유입된다.

도 3을 참조하여, 상기 공기조화 시스템이 냉방주체운전되는 경우를 살펴본다.

상기 공기조화 시스템이 냉방주체운전되면, 상기 제어장치는 상기 압축기(110)에서 토출되는 냉매의 일부가 제1 냉매관(410)을 통하여 냉매분배장치(400)로 이동되도록 하고, 나머지 일부는 실외열교환기를 경유한 후에 제2 냉매관(430)을 통하여 냉매분배장치로 이동되도록 한다.

상기 실외 열교환기(120)쪽으로 유동하는 냉매는 실외 열교환기(120)를 통과하며 응축된다. 상기 응축된 냉매는 상기 실외팽창밸브(150)를 지나 제2 냉매관(430)을 통하여 상기 냉매분배장치(400) 내부로 안내된다. 이때, 상기 실외팽창밸브(150)는 전개된 상태이다.

상기 제어장치는 냉방운전을 수행하는 공조유닛(300), 제1 실내유닛(210)과 연결되는 제3 냉매관의 제1 냉매조절밸브(423), 제3 냉매관의 제2 냉매조절밸 브(443)는 개방하고, 제1 냉매관의 제1 냉매조절밸브(421), 제1 냉매관의 제2 냉매조절밸브(441)는 폐쇄시킨다.

그리고, 상기 제어장치는 난방운전을 수행하는 제2 실내유닛(220)과 연결되는 제1 냉매관의 제3 냉매조절밸브(461)를 개방하고, 제3 냉매관의 제3 냉매조절밸브(463)는 폐쇄시킨다.

그러면, 상기 제2 냉매관(430)을 통하여 유동하는 냉매는 냉방운전을 수행하는 공조유닛(300), 제1 실내유닛(210)으로 흘러들어간다.

상기 공조유닛(300)으로 흘러들어가는 냉매는 상기 공조유닛(300)의 공조유닛 팽창밸브(340)로 안내되어 팽창된다. 상기 팽창된 냉매는 상기 공조유닛 열교환기(330)에서 증발하면서 주위의 열을 흡수하게 되어 냉원으로서의 역할을 수행한다. 상기 증발된 냉매는 제3 냉매관의 제1 냉매분지관(451)으로 흐르게 되고, 상기 제3 냉매관(450)을 통하여 상기 실외유닛(100)으로 안내된다.

마찬가지로, 상기 제1 실내유닛(210)으로 흘러가는 냉매는 제1 실내유닛의 실내팽창밸브(213)로 안내되어 팽창된다. 상기 팽창된 냉매는 상기 실내 열교환기(211)에서 증발하면서 주위의 열을 흡수하므로, 상기 실내 열교환기(211)는 냉원으로서의 역할을 수행한다. 상기 증발된 냉매는 제3 냉매관의 제2 냉매분지관(453)으로 흐르게 되고, 제3 냉매관(450)을 통하여 상기 실외유닛(100)으로 안내된다.

이렇게 실외유닛(100)으로 안내된 냉매는 어큐뮬레이터(140)를 거쳐 압축기(110)로 유입되어 다시 압축된다.

한편, 도 3에서와 같이 제2 실내유닛(220)이 난방운전되는 경우에는 냉매가 제1 냉매관의 제3 냉매분지관(415)을 통하여 제2 실내유닛으로 유입된다. 상기 냉매는 제2 실내유닛(220)의 실내 열교환기(221)를 통과하며 응축된다. 물론, 상기 제3 냉매관(450)을 통하여 냉매가 역류되는 것을 방지하기 위하여 상기 제3 냉매관의 제3 냉매조절밸브(463)는 폐쇄되어야 할 것이다.

난방운전을 수행하는 제2 실내유닛(220)을 빠져나온 냉매는 상기 제2 냉매관(430)을 통하여 유동하면서 냉방운전을 수행하는 공조유닛(300) 및 제1 실내유닛(210)으로 유입된다.

물론, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지는 않고 복수의 실외유닛이 구비되어 냉방주체 또는 난방주체 운전을 할 수도 있다.

또한, 도 2의 상태에서 상기 제1 냉매관(410)의 제1 냉매조절밸브(421), 제1 냉매관의 제2 냉매조절밸브(441), 제1 냉매관의 제3 냉매조절밸브(461)가 개방되고, 제3 냉매관(450)의 제1 냉매조절밸브(423), 제3 냉매관의 제2 냉매조절밸브(443), 제3 냉매관의 제3 냉매조절밸브(463)가 닫히면, 제1 실내유닛, 제2 실내유닛 및 공기유닛 전체가 난방운전을 수행한다.

반대로, 도 3의 상태에서 상기 제1 냉매관(410)의 제1 냉매조절밸브(421), 제1 냉매관의 제2 냉매조절밸브(441), 제1 냉매관의 제3 냉매조절밸브(461)가 폐쇄되고, 제3 냉매관(450)의 제1 냉매조절밸브(423), 제3 냉매관의 제2 냉매조절밸브(443), 제3 냉매관의 제3 냉매조절밸브(463)가 개방되면, 제1 실내유닛, 제2 실내유닛 및 공기유닛 전체가 냉방운전을 수행한다.

도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 공기조화 시스템에서 실외유닛, 실내유닛 및 공조유닛 사이의 통신연결을 위한 구성을 설명한다.

본 발명에 따른 공기조화 시스템에 구비된 제어장치는 실외유닛의 제반사항을 제어하는 실외유닛 마이컴(510), 실내유닛의 제반사항을 제어하는 실내유닛 마이컴(560), 공조유닛의 제반사항을 제어하는 공조유닛 마이컴(590), 그리고 실외유닛, 실외유닛, 공조유닛 사이의 통신을 위한 통신선(530)을 포함한다.

또한, 상기 제어장치는 상기 실외유닛 마이컴(510)과 통신선(530) 사이를 연결하는 실외유닛 통신회로부(520), 상기 실내유닛 마이컴(560)과 통신선(530) 사이를 연결하는 실내유닛 통신회로부(550), 그리고 상기 공조유닛 마이컴과 통신선 사이를 연결하는 공조유닛 통신회로부(570)를 포함한다.

여기서, 상기 통신선은 유/무선 통신선을 모두 포함한다. 만약에 통신선이 무선 통신선인 경우에는 상기 실외유닛 통신회로부, 실내유닛 통신회로부 및 공조유닛 통신회로부(570)는 서로 직접적으로 통신할 수 있도록 구성될 것이다.

상기 실외유닛 마이컴(510)과 실외유닛 통신회로부(520)는 상기 실외유닛(100)에 설치되고며, 상기 실내유닛 마이컴(560)과 실내유닛 통신회로부(550)는 상기 실내유닛(200)에 설치되며, 상기 공조유닛 마이컴(590)과 공조유닛 통신회로부(570)는 상기 공조유닛에 설치된다.

상기 실외유닛 마이컴(510)은 복수 개의 실내유닛 및 공조유닛의 주소를 설정할 수 있는 실외유닛 주소설정부(511)와, 실내유닛 및 공조유닛과 실외유닛 사이에서 송수신되는 데이터를 실외유닛의 규격에 적합하게 변환하는 실외유닛 데이터 변환부(513)를 포함한다.

상기 실외유닛 주소설정부(511)는 상기 실외유닛 데이터 변환부(513)와 통신을 하면서 정보를 주고 받게 되고, 상기 실외유닛 데이터 변환부(513)는 상기 실외유닛 통신회로부(520)와 통신을 하면서 정보를 주고 받게 된다.

또한, 상기 실외유닛 주소설정부(511)는 실외유닛 데이터 변환부를 통하여 송수신 되는 데이터를 바탕으로 운전해야하는 실내유닛과 공조유닛에 대하여 새로운 주소를 설정하게 된다.

한편, 상기 공조유닛(300)에는 공조유닛에 대한 정보가 저장되는 공조유닛 메모리(540)가 설치되는데, 상기 공조유닛 메모리(540)는 공조유닛의 생산시 부여되는 고유번호가 저장되는 공조유닛 고유번호저장부(583)와, 실외유닛 주소설정부(511)에서 부여하는 새로운 주소가 저장되는 공조유닛 주소저장부(581)를 포함한다.

또한, 상기 공조유닛 마이컴(590)은 송수신 되는 데이터를 정리하고 상기 데이터를 공조유닛의 규격에 맞도록 변환하는 공조유닛 데이터 변환부(593)와, 상기 실외유닛 주소설정부(511)에서 공조유닛에 부여하는 새로운 주소를 공조유닛 주소저장부(581)에 전송하고 설정하는 공조유닛 주소설정부(591)를 포함한다.

여기서, 상기 공조유닛 주소설정부(591)는 상기 공조유닛 고유번호저장부(583)에 저장된 고유번호를 읽어들여 상기 공조유닛 데이터 변환부(593)로 전송하는 역할도 수행한다.

한편, 상기 실내유닛(200)에는 실내유닛의 생산시 부여되는 고유번호가 저장되는 실내유닛 고유번호저장부(541)와 실외유닛 주소설정부(511)에서 부여하는 새 로운 주소가 저장되는 실내유닛 주소저장부(543)를 포함하는 실내유닛 메모리(580)가 설치된다.

또한, 상기 실내유닛 마이컴(560)은 송수신 데이터를 정리하고 상기 데이터를 실내유닛의 규격에 맞도록 변환하는 실내유닛 데이터 변환부(563)와, 상기 실외유닛 주소설정부(511)에서 상기 실내유닛에 부여하는 새로운 주소를 상기 실내유닛 주소저장부(543)에 전송하고 상기 실내유닛 고유번호저장부(541)에 저장된 고유번호를 읽어들여 상기 실내유닛 데이터 변환부(563)로 전송하기 위한 실내유닛 주소설정부(561)를 포함한다.

도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 공기조화 시스템의 제어방법을 설명한다. 구체적으로, 본 발명에 구비된 제어장치에 의하여 실내유닛 및 공조유닛의 새로운 주소가 설정되는 과정에 대하여 설명한다.

먼저, 실내공간을 공조시키기 위하여 실내유닛 및 공조유닛에 전원이 인가되면, 실외유닛 마이컴은 전원이 인가된 실내유닛과 공조유닛을 감지하게 된다. 즉, 공조하고자 하는 실내유닛 및 공조유닛에 전원이 인가됨과 동시에 실내유닛 및 공조유닛은 실외유닛과 전기적으로 연결된다(S10).

이와 동시에 부하감지센서는 공조하고자하는 실내공간의 부하를 감지하고, 감지된 부하에 대한 데이터를 제어장치로 전송하게 된다.

한편, 제어장치는 작동된 실내유닛 및 공조유닛의 고유번호를 읽어들인 후 상기 고유번호에 따른 새로운 주소를 상기 실내유닛과 공조유닛에 부여하게 된다. (S30, S50). 그리고, 제어장치는 새로운 주소설정이 완료되었는지를 확인하 고(S70), 새롭게 부여된 실내유닛 및 공조유닛의 주소에 따라 각각의 실내유닛과 공조유닛을 제어하게 된다. 이때, 상기 제어장치는 부하감지센서에서 감지된 데이터를 바탕으로 해당 실내공간의 부하에 맞게 실내유닛 및 공조유닛을 제어하게 된다.

여기서, 상기 제어장치가 실내유닛 및 공조유닛의 새로운 주소를 부여하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 실내유닛 및 공조유닛의 주소를 설정하기 위하여 실외유닛 주소설정부(511)는 주소설정시작을 알리는 주소설정 시작신호를 실외유닛 데이터 변환부(513)로 전송을 하게 된다. 그러면, 실외유닛 데이터 변환부(513)는 상기 주소설정 시작신호를 통신선의 규격에 맞게 신호를 변환시키고, 변환된 주소설정 시작신호는 실외유닛 통신회로부(520) 및 통신선(530)을 경유하여 실내유닛 통신회로부(550) 및 공조유닛 통신회로부(570)로 전송된다.

상기 실내유닛 통신회로부(550) 및 공조유닛 통신회로부(570)로 전송된 주소설정 시작신호는 실내유닛 데이터 변환부(563) 및 공조유닛 데이터 변환부(593)를 경유하면서 실내유닛 및 공조유닛의 규격에 맞는 신호로 각각 변환된다.

실내유닛과 공조유닛에 맞도록 변환된 주소설정 시작신호는 실내유닛 주소설정부(561) 및 공조유닛 주소설정부(591)로 전송된다. 그러면, 상기 실내유닛 주소설정부(561) 및 공조유닛 주소설정부(591)는 실내유닛 및 공조유닛 각각의 고유번호를 읽어들이고 이를 실외유닛 주소설정부(511)로 전송한다.

이후에 상기 실외유닛 주소설정부(511)는 상기 실내유닛 및 공조유닛의 고유 번호에 따라 상기 실내유닛 및 공조유닛에 새로운 주소를 부여한다. 그러면, 실내유닛 주소설정부(561) 및 공조유닛 주소설정부(591)는 새롭게 설정된 주소를 각각의 실내유닛 주소저장부(543) 및 공조유닛 주소저장부(581)에 저장한다.

여기서, 공조유닛의 고유번호에 대한 새로운 주소를 설정하는 단계를 제1주소 설정단계 라하고, 실내유닛의 고유번호에 대한 새로운 주소를 설정하는 단계를 제2 주소설정단계라 한다. 상기 제1 주소설정단계와 제2 주소설정단계는 동시에 행해질 수도 있고 순차적으로 수행될 수도 있다.

상술한 방법으로 공조유닛과 실내유닛에 대한 주소설정이 완료되었는지를 확인하고 주소설정이 완료되지 않았으면 상술한 과정을 다시 반복하게 된다.

최종적으로, 공조유닛과 실내유닛에 대한 주소설정이 완료되면, 실외유닛은 새로운 주소가 설정된 실내유닛과 공조유닛과 통신을 하게 되고, 부하감지센서에서 감지된 부하를 바탕으로 실내유닛 및 공조유닛은 선택적으로 또는 동시에 운전된다.

도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 공기조화 시스템의 다른 실시예를 설명한다.

본 실시 예에 따른 공기조화 시스템은 상술한 일 실시 예와는 달리 실외유닛이 복수 개 구비되고, 하나의 공조유닛(2000)을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 공기조화 시스템은 상기 복수 개의 실외유닛과 하나의 공조유닛(2000) 간의 냉매의 흐름을 조절하기 위한 냉매분배장치(3200), 복수 개의 실외유닛과 하나의 공조유닛 간의 통신을 제어하기 위한 제어장치(3100)를 더 포함할 수 있다.

특히, 상기 공조유닛은 실내공간의 부하에 따라 상기 제어장치에 의하여 개별적으로 운전될 수 있도록 각각의 고유번호가 부여된 복 수개의 분할 열교환기를 포함한다. 구체적으로, 상기 복수 개의 열교환기, 즉 제1 열교환기(2110), 제2 열교환기(2120), 제3 열교환기(2130) 및 제4 열교환기(2140)는 복수 개의 실외유닛, 즉 제1 실외유닛(1100), 제2 실외유닛(1200), 제3 실외유닛(1300) 및 제4 실외유닛(1400)과 각각 대응되며, 실내공간의 부하에 따라 개별적으로 제어된다.

물론, 상기 각각의 실외유닛은 상기 실내공간의 부하에 따라 용량이 가변적으로 변할 수도 있다. 또한, 상기 복수 개의 분할 열교환기 및 실외유닛은 실내공간의 부하에 따라 교번운전될 수 있다. 예를 들어, 실내공간의 부하가 100이고, 제1 열교환기(2110)의 최대용량이 100, 제2 열교환기(2120)의 최대용량이 200이라고 했을 때, 상기 실내공간의 부하를 만족시키기 위하여 제1 열교환기(2110)와 제2 열교환기(2120)가 교대로 운전될 수 있을 것이다. 여기서, 상기 제2 열교환기(2120)와 연결된 제2 실외유닛(1200)은 용량이 가변한 실외유닛이 될 것이다.

또한, 상기 복수 개의 분할 열교환기 중 일부는 냉방운전에 사용되고, 일부는 난방운전에 사용될 수도 있다. 그러면, 별도의 제상운전을 하지 않게 되어, 난방중단이나 난방능력의 감소가 발생하지 않게 되는 장점을 가지게 된다.

본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

본 발명에 따른 공기조화 시스템 및 그 제어방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 의하면 각각의 실내공간에 설치되는 공조유닛과 실외유닛의 통신을 통하여, 상기 공조유닛을 각각의 실내공간에 대응되도록 선택적으로 또는 동시에 제어함으로써 운전효율을 증가시킬 수 있는 이점이 있다. 즉, 공조가 필요한 실내공간에 필요한 만큼의 에너지를 공급함으로써 운전효율을 증가시킬 수 있게 된다.

둘째, 실외유닛와 연결되는 실내유닛 및 공조유닛에 대한 각각의 고유번호를 인식하고 새로운 주소를 부여하며, 상기 주소를 바탕으로 상기 실내유닛와 공조유닛을 개별적으로 운전할 수 있게 됨으로써 시스템을 효과적이고 원활하게 제어할 수 있는 이점이 있다.

셋째, 실외유닛, 공조유닛 및 실내유닛 상에 흐르는 냉매를 조절하기 위한 냉매분배장치를 설치함으로써 냉매를 간편하게 분배할 수 있는 이점이 있다.

넷째, 본 발명에 의하면 하나의 공조유닛에 복수 개로 분할된 열교환기를 설치함으로써 냉방 및 난방 요구량이 적은 경우에 분할된 열교환기 중의 일부만을 사용하게 되어 효과적으로 운전할 수 있는 이점이 있다.

Claims (10)

1. 하나 이상의 실외유닛;

   상기 실외유닛과 연결되어, 실내공간을 냉난방 또는 환기시키기 위한 하나 이상의 공조유닛;

   상기 공조유닛과의 통신을 통하여, 상기 공조유닛에 대한 각각의 고유번호를 인식하고 새로운 주소를 부여하며, 상기 주소에 따른 공조유닛을 선택적으로 또는 동시에 제어하기 위한 제어장치; 그리고

   상기 공조유닛에 설치되어 해당 실내공간의 부하에 따라 상기 제어장치에 의하여 개별적으로 운전될 수 있도록 각각의 고유번호가 부여된 복수 개의 분할 열교환기를 포함하는 공기조화 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 실외유닛과 연결되어 상기 공조유닛과 동시에 또는 선택적으로 실내공간을 냉난방 시키기 위한 하나 이상의 실내유닛을 더 포함하는 공기조화 시스템
3. 제2항에 있어서,

   상기 실내공간의 부하에 따라 상기 공조유닛과 상기 실내유닛을 제어하기 위하여 상기 실내공간의 부하를 감지하는 부하감지센서를 더 포함하는 공기조화 시스템.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 제어장치에 의하여 제어되며, 상기 실외유닛, 공조유닛, 상기 실내유닛 상에 흐르는 냉매를 조절하기 위한 냉매분배장치를 더 포함하는 공기조화 시스템.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 제어장치는 상기 실내유닛의 고유번호를 인식하고, 상기 실내유닛에 대한 새로운 주소를 부여하여 상기 공조유닛과 상기 실내유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템.
6. 삭제
7. 실내공간을 냉난방 또는 환기시키기 위한 공조유닛에 대한 고유번호를 인식하는 인식단계;

   상기 인식된 공조유닛의 고유번호에 대한 새로운 주소를 설정하는 제1주소 설정단계; 그리고,

   상기 주소에 따른 공조유닛을 선택적으로 또는 동시에 운전하는 운전단계를 포함하며, 상기 운전단계는 해당 실내공간의 부하에 따라 하나의 공조유닛에 설치된 복수 개의 열교환기를 개별적으로 운전하는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템의 제어방법.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

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