KR20030095614A

KR20030095614A - 냉난방 동시형 멀티공기조화기 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20030095614A
Application number: KR1020020032901A
Authority: KR
Inventors: 황일남
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2003-12-24
Also published as: JP4790974B2; EP1371914B1; DE60309382D1; DE60309382T2; US20030230096A1; US6772600B2; EP1371914A1; CN1232786C; JP2004020191A; CN1483974A; KR100437805B1

Abstract

본 발명의 목적은 난방운전과 냉방운전이 동시에 수행되는 냉/난방 동시형 멀티공기조화기 및 이를 제어하는 방법을 제공하는 한편, 냉방전실 및 냉방주체동시 운전시 분배기로 유입되는 냉매의 혼합비를 최적화하여 공조효율을 향상시키는데 있다.

이를 위해, 본 발명은, 압축기와, 실외열교환기와, 바이패스관과, 상기 바이패스관상에 구비되어 기상냉매의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 갖는 실외기와; 실내의 각 룸에 각각 설치되며, 그 내부에 전자팽창밸브와 실내열교환기를 각각 갖는 다수대의 실내기와; 상기 실외기로부터 유입된 냉매를 냉방전실ㆍ난방전실ㆍ냉방주체동시ㆍ난방주체동시 운전조건에 따라 상기 다수대의 실내기에 선택적으로 분배하는 분배기와; 상기 바이패스관 및 상기 실외열교환기를 거쳐 상기 분배기로 유입되는 기상냉매 및 액상냉매의 혼합비가 냉방전실ㆍ냉방주체동시 운전조건에 따라 조절되도록 상기 유량조절밸브의 개도를 제어하는 제어수단이 포함되어 이루어진 냉난방 동시형 멀티공기조화기를 제공한다.

Description

냉난방 동시형 멀티공기조화기 및 그 제어방법{Multi-type air conditioner for cooling/heating the same time and method for controlling the same}

본 발명은 멀티공기조화기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 냉/난방 동시형 멀티공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는, 주거공간, 레스토랑, 또는 사무실 등의 실내 공간을 냉방 또는 난방시키기 위한 장치로서, 오늘날에는 다수의 룸으로 구획된 실내공간을 보다 효율적으로 냉방 또는 난방시키기 위해 각 룸을 냉방 또는 난방운전시키는 멀티공기조화기의 개발이 지속적으로 이루어지고 있는 추세에 있다.

특히, 이러한 멀티공기조화기는, 한 대의 실외기에 다수대의 실내기가 연결되어 각각의 실내기가 각 룸에 설치되는 형태로 이루어져, 난방과 냉방 중 어느 하나의 운전모드로 동작되어 실내를 공기조화시키게 된다.

그러나, 실내에 구획된 여러 룸 중, 어느 룸은 난방이 필요하고 다른 어느 룸은 냉방이 필요한 경우에 있어서도 냉방모드 혹은 난방모드로 기기가 일률적으로 운전되기 때문에, 이러한 요구에 대응하지 못하는 한계가 있었다.

예를 들어, 빌딩에 있어서는, 룸의 위치나 시간에 따라서 온도차가 발생되는곳이 있게 되는데, 즉 빌딩의 북측면 룸은 난방을 필요로 하게 되는 반면, 남측면 룸은 햇빛 때문에 냉방을 필요로 하게 되는데, 이러한 요구에 기기가 대응하지 못하는 한계가 있었다.

또한, 전산실을 갖춘 경우에 있어서도, 여름철뿐만 아니라 겨울철에도 전산설비의 발열부하를 해결하기 위하여 항상 냉방을 필요로 하게 되는데, 이러한 요구에 기기가 대응하지 못하는 한계가 있었다.

결국, 이러한 필요성에 따라, 기기 동작 중 동시에 각 룸을 개별적으로 공기조화시킬 수 있는 즉, 난방을 요하는 룸에는 이에 설치된 실내기에 난방모드가 작동되도록 하고 이와 동시에 냉방을 요하는 룸에는 이에 설치된 실내기에 냉방모드가 작동되도록 하는 냉/난방 동시형 멀티공기조화기의 개발이 요구되고 있다.

상술한 필요성에 근거하여, 본 발명의 목적은 난방운전과 냉방운전이 동시에 수행되는 냉/난방 동시형 멀티공기조화기 및 이를 제어하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 냉방전실 및 냉방주체동시 운전시 분배기로 유입되는 냉매의 혼합비를 최적화하여 공조효율을 향상시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 실내기와 분배기를 연결시키는 배관구조를 단순화시켜 실내기 설치시 배관작업을 용이하게 하고 외적인 미관성을 향상시키는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 냉난방 동시형 멀티공기조화기를 나타낸 구성도.

도 2a는 냉방전실운전시 도 1의 동작상태를 나타낸 동작도.

도 2b는 난방전실운전시 도 1의 동작상태를 나타낸 동작도.

도 3a는 냉방주체동시운전시 도 1의 동작상태를 나타낸 동작도.

도 3b는 난방주체동시운전시 도 1의 동작상태를 나타낸 동작도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A: 실외기 1: 압축기

2: 실외열교환기 3a: 제1 연결배관

3b: 제2 연결배관 4: 사방밸브

5: 바이패스관 6: 유량조절밸브

7a: 체크밸브 7b: 제1 난방주체용 전자팽창밸브

9: 온도센서 B: 분배기

10: 기액분리기 20: 안내배관부

21: 기상냉매관 22a, 22b, 22c: 기상냉매분지관

23: 액상냉매관 24a, 24b, 24c: 액상냉매분지관

25a, 25b, 25c: 중간분지관 26: 난방주체용 바이패스관

27: 제2 난방주체용 전자팽창밸브 28: 난방주체용 체크밸브

30a, 30b, 30c: 2방밸브 C: 실내기

61a, 61b, 61c: 전자팽창밸브 62a, 62b, 62c: 실내열교환기

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 압축기와, 실외열교환기와, 상기 압축기와 상기 실외열교환기 사이의 배관상에 일단이 구비되고 타단이 상기 실외열교환기의 후단측 배관상에 구비되는 바이패스관과, 상기 바이패스관상에 구비되어 기상냉매의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 갖는 실외기와; 실내의 각 룸에 각각 설치되며, 그 내부에 전자팽창밸브와 실내열교환기를 각각 갖는 다수대의 실내기와; 상기 실외기로부터 유입된 냉매를 냉방전실ㆍ난방전실ㆍ냉방주체동시ㆍ난방주체동시 운전조건에 따라 상기 다수대의 실내기에 선택적으로 분배하는 분배기와; 상기 바이패스관 및 상기 실외열교환기를 각각 거쳐 상기 분배기로 유입되는 기상냉매 및 액상냉매의 혼합비가 냉방전실ㆍ냉방주체동시 운전조건에 따라 조절되도록 상기 유량조절밸브의 개도를 제어하는 제어수단이 포함되어 이루어진 냉난방 동시형 멀티공기조화기를 제공한다.

이 때, 상기 제어수단은, 상기 냉방전실ㆍ냉방주체동시 운전시 냉매의 흐름을 기준으로 상기 실외열교환기의 후단측 배관과 상기 바이패스관의 후단측 배관이 서로 만나는 배관상에 구비되어 냉매의 온도를 감지하는 온도센서와, 상기 감지된 냉매온도와 기설정된 냉매온도를 비교하여 배관상의 냉매혼합비를 검출하고 상기 검출된 혼합비가 냉방전실ㆍ냉방주체동시 운전시 필요한 기설정된 혼합비와 같아지도록 상기 유량조절밸브의 개도를 제어하는 마이콤이 포함되어 이루어짐이 바람직하다.

본 발명의 다른 형태에 의하면, 본 발명은, 상기 냉방전실ㆍ냉방주체동시 운전시 상기 온도센서를 이용하여 냉매의 온도를 감지하는 단계와, 상기 감지된 냉매온도와 기설정된 냉매온도를 비교하여 배관상의 냉매 혼합비를 검출하는 단계와, 상기 검출된 혼합비가 냉방전실ㆍ냉방주체동시 운전시 필요한 기설성된 혼합비와 같아지도록 상기 유량조절밸브의 개도를 가변시키는 단계가 포함되어 이루어진 냉난방 동시형 멀티공기조화기의 제어방법을 제공한다.

따라서, 본 발명에 따르면, 각 룸의 환경에 따라, 각 룸 전체를 난방시키는 난방전실운전과 각 룸 전체 중 일부를 동시에 냉방시키는 난방주체동시운전과, 각 룸 전체를 냉방시키는 냉방전실운전과 각 룸 전체 중 일부를 동시에 난방시키는 냉방주체동시운전이 가능하게 된다. 또한, 냉방전실 및 냉방주체동시 운전시 분배기로 유입되는 냉매의 혼합비를 최적화함에 따라 공조효율을 향상시키게 된다.

이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 냉난방 동시형 멀티공기조화기를 나타낸 구성도이고, 도 2a는 냉방전실운전시 도 1의 동작상태를 나타낸 동작도이며, 도 2b는 난방전실운전시 도 1의 동작상태를 나타낸 동작도이다.

그리고, 도 3a는 냉방주체동시운전시 도 1의 동작상태를 나타낸 동작도이고, 도 3b는 난방주체동시운전시 도 1의 동작상태를 나타낸 동작도이다.

또한, 설명의 편의상, 후술하는 도면부호 22는 「22a, 22b, 22c」를 가리키고, 24는 「24a, 24b, 24c」를 가리키며, 25는 「25a, 25b, 25c」를 가리키고, 61은「61a, 61b, 61c」를 가리키며, 62는 「62a, 62b, 62c」를 가리킨다. 하지만 실내기의 수에 따라 괄호내 도면부호의 수는 달라질 수 있음은 당연할 것이다.

본 발명에 따른 냉난방 동시형 멀티공기조화기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 실외기(A)와 분배기(B) 그리고 다수개의 실내기(C)로 크게 이루어지며, 상기 실외기(A)에는 압축기(1)와 실외열교환기(2) 등이 내설되고, 상기 분배기(B)에는 기액분리기(10)와 안내배관부(20) 등이 내설되며, 상기 각 실내기(C)에는 실내열교환기(62)와 전자팽창밸브(61) 등이 각각 내설되어 이루어진다.

이에 따라, 후술하는 동작설명에 언급된 바와 같이, 냉방전실운전ㆍ난방전실운전ㆍ냉방주체동시운전ㆍ난방주체동시운전을 수행하게 된다.

이하, 상기 실외기(A)와 상기 분배기(B) 그리고 상기 다수개의 실내기(C)의 구체적인 실시예를 순서대로 설명한다.

첫째, 상기 실외기(A)는 다음과 같은 구성요소를 갖는다.

구성 설명에 앞서, 냉방전실운전시 또는 냉방주체동시운전시 냉매는 상기 실외열교환기(2)를 거쳐 상기 기액분리기(10)로 유입되게 되는데, 이 때 공조효율을 향상시키기 위해서는 그 운전조건에 따라 상기 냉매의 혼합비(기상냉매와 액상냉매의 혼합비)가 최적화됨 바람직하다.

왜냐하면, 냉방전실운전시에는 모든 실내기(C)가 실내냉방을 위해 사용됨에 따라 기액분리기(10)로 유입되는 냉매의 상태가 거의 모두 응축된 상태인 액체상태일수록 냉방을 위한 다수대의 실내기(C) 전체를 효과적으로 가동시킬 수 있기 때문이고, 또한 냉방주체동시운전시에는 다수대의 실내기(C) 중 일부 실내기가 실내냉방을 위해 사용되고 그 수가 비교적 작지만 나머지 실내기가 실내난방을 위해 사용됨에 따라 기액분리기(10)로 유입되는 냉매의 상태 즉 냉매의 혼합비가 기설정된혼합비를 만족해야 만이 다수대의 실내기(C) 전체를 효과적으로 가동시킬 수 있기 때문이다.

여기서, 기설정된 혼합비는, 냉방용 실내기의 대수와 난방용 실내기의 대수에 따라 결정되어지고, 또한 난방용 실내기를 거쳐 냉방용 실내기로 유입되는 응축된 냉매의 유량에 따라 결정되어지며, 또한 가동되는 실내기와 가동되지 않는 실내기의 대수에 따라 결정되어지는 등 여러 부하조건에 따라 실험에 의해 결정되어지는 실험치이다.

또한, 실외기(A)의 배관구조 및 그 구성은, 단순할수록, 관손실이 줄어드는 등 기기의 효율을 향상시킬 수 있고, 제조공정을 단순화시킬 수 있으며, 제품단가를 저감시키는 측면에서도 효과적이다. 이에 따라 이를 감안하여 설계됨이 바람직하다.

즉, 상술한 내용을 바탕으로, 상기 실외기(A)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(1)와, 실외열교환기(2)와, 바이패스관(5)과, 유량조절밸브(6)가 포함되어 이루어지게 된다.

구체적으로, 상기 바이패스관(5)은, 상기 압축기()와 실외열교환기() 사이의 배관상에 일단이 구비되고 타단이 상기 실외열교환기()의 후단측 배관상에 구비됨이 바람직하고, 상기 유량조절밸브(6)은, 상기 압축기에서 토출된 기상냉매의 유량을 조절하기 위해 상기 바이패스관(5)상에 구비됨이 바람직하다.

그리고, 상기 실외기(A)는, 상기 압축기(1)의 토출측(냉매가 토출되는 측)과 상기 분배기(B)를 연결함과 함께 그 사이에 상기 실외열교환기(2)와 상기 바이패스관(5)이 연설되는 제1 연결배관(3a)과, 상기 분배기(B)와 상기 압축기(1)의 흡입측(냉매가 흡입되는 측)을 연결하는 제2 연결배관(3b)과, 상기 압축기(1)의 토출측에서 상기 제1 연결배관(3a)과 상기 제2 연결배관(3b)을 연통시켜 운전조건에 따라 냉매의 흐름을 선택적으로 절환시키는 사방밸브(4)가 더 포함되어 이루어짐이 바람직하다.

이와 더불어, 상기 실외기(A)는, 상기 냉방전실ㆍ냉방주체동시 운전시 냉매의 흐름을 기준으로 상기 실외열교환기(2)의 후단측 배관 중 상기 바이패스관(5)의 타단보다 앞선측에 구비되어 냉매를 한방향으로만 안내하는 체크밸브(7a)와, 상기 체크밸브와 병렬되게 구비되어 상기 난방전실ㆍ난방주체동시 운전시 상기 실외열교환기(2)로 유입되는 냉매를 팽창시키는 제1 난방주체용 전자팽창밸브(7b)가 더 포함되어 이루어짐이 보다 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 냉난방 동시형 멀티공기조화기에는, 상기 냉방전실ㆍ냉방주체동시 운전시 그 운전조건에 따라, 상기 바이패스관(5) 및 상기 실외열교환기(2)를 각각 거쳐 상기 분배기(B)로 유입되는 기상냉매 및 액상냉매의 혼합비가 최적으로 조절되도록 상기 유량조절밸브(6)의 개도를 제어하는 제어수단이 더 포함되어 이루어짐이 보다 바람직하다.

여기서, 상기 제어수단은, 상기 냉방전실ㆍ냉방주체동시 운전시 냉매의 흐름을 기준으로 상기 실외열교환기(2)의 후단측 배관과 상기 바이패스관(5)의 후단측 배관이 서로 만나는 배관상에 구비되어 냉매의 온도를 감지하는 온도센서(9)와, 기기의 제어부(미도시)에 구비되어 상기 감지된 냉매온도와 기설정된 냉매온도를 비교하여 배관상의 냉매혼합비를 검출하고 상기 검출된 혼합비가 냉방전실ㆍ냉방주체동시 운전시 필요한 기설정된 혼합비와 같아지도록 상기 유량조절밸브(6)의 개도를 제어하는 마이콤(미도시)이 포함되어 이루어짐이 더욱 바람직하다.

특히, 상기 냉매로는, 온도변화에 따라 기체와 액체의 혼합비를 정확히 알아낼 수 있는 혼합냉매가 사용됨이 가장 바람직하고, 구체적으로 상기 혼합냉매로는 R407C가 사용됨이 바람직하다.

한편, 상기와 같이 이루어진 실외기(A)는, 운전조건에 따라 다음과 같은 동작을 수행하게 된다.

우선, 도 2a와 도 3a에 도시된 바와 같이, 냉방전실운전시 또는 냉방주체동시운전시, 압축기(1)에서 토출된 기상의 냉매는, 제1 연결배관(3a)을 따라 흐르다가 사방밸브(4)의 절환에 의해 실외열교환기(2) 및 바이패스관(5)으로 유입되고, 이후 계속해서 제1 연결배관(3a)을 따라 기액분리기(10)로 유입되게 된다.

이때, 제1 연결배관(3a)의 합관부를 따라 기액분리기(10)로 유입되는 냉매의 혼합비는, 제어수단에 의해 최적화되게 된다. 즉, 제1 연결배관(3a)의 합관부에 구비된 온도센서(9)에서 의해 배관을 따라 유동되는 냉매의 온도를 측정하고, 측정된 냉매온도와 기설정된 냉매온도를 비교하여 배관상의 냉매혼합비를 검출하며, 상기 검출된 혼합비가 냉방전실운전시 필요한 기설정된 혼합비와 같아지도록 유량조절밸브(6)의 개도를 제어하여, 그 냉매의 혼합비를 최적화시키게 된다.

특히, 냉방전실운전시에는, 상기 유량조절밸브(6)가 전폐되어 상기 압축기(1)에서 토출된 기상냉매가 바이패스관(5)으로 유동하지 않고실외열교환기(2)로만 유입되게 된다.

이후 진행과정은 후술하는 냉난방 동시형 멀티공기조화기의 전체동작설명에서 언급하기로 한다.

그리고, 도 2b와 도 3b에 도시된 바와 같이, 난방전실운전시 또는 난방주체동시운전시, 압축기(1)에서 토출된 기상의 냉매는, 제1 연결배관(3a)을 따라 흐르다가 사방밸브(4)의 절환에 의해 제2 연결배관(3b)으로 유입되어 제2 연결배관을 따라 분배기(B)로 유입되게 된다. 이후 진행과정은 후술하는 냉난방 동시형 멀티공기조화기의 전체동작설명에서 언급하기로 한다.

둘째, 상기 분배기(B)는 다음과 같은 구성요소를 갖는다.

구성 설명에 앞서, 운전조건에 따라 실외기(A)로부터 유입된 냉매는 선택된 실내기(C)로 정확히 안내되어야 한다, 또한, 분배기(B)와 다수대의 실내기(C)를 연결하는 다수개의 배관을 단순화시켜 배관작업이 용이하고 외적인 미관성이 향상되도록 함이 바람직하다.

즉, 상술한 내용을 바탕으로, 상기 분배기(B)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 운전조건에 따라, 상기 실외기(A)로부터 유입된 냉매의 상을 분리하거나 상기 실내기(C)로부터 유입된 냉매의 상을 혼합하는 기액분리기(10)와; 상기 운전조건에 따라, 상기 실외기(A)로부터 직접 유입되거나 상기 기액분리기(10)를 거쳐 유입된 냉매를 상기 실내기(C)로 안내함과 함께 열교환된 냉매를 상기 실외기(A)로 재 안내하는 안내배관부(20)와; 상기 다수대의 실내기(C) 중 운전조건에 따라 선택된 실내기로만 냉매가 유입되도록 상기 안내배관부(20)를 제어하는 밸브부(30)가 포함되어이루어짐이 바람직하다.

여기서, 상기 안내배관부(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 기액분리기(10)의 상부에 구비되어 기상냉매를 안내하는 기상냉매관(21)과, 상기 기상냉매관에서 분지되어 상기 각 실내기(C)에 각각 연결되는 기상냉매분지관(22)과, 상기 기액분리기의 하부에 구비되어 액상냉매를 안내하는 액상냉매관(23)과, 상기 액상냉매관에서 분지되어 상기 각 실내기(C)에 각각 연결되는 액상냉매분지관(24)과, 상기 각 기상냉매분지관에서 분지되어 상기 실외기(A)와 연결되는 중간분지관(25)과, 상기 액상냉매관(23)의 전단측[기액분리기(10)와 제3 액상냉매분지관(24c) 사이]에 분지되어 운전조건에 따라 선택된 실내기(C)에서 열교환된 냉매를 상기 기상냉매관(21)으로 바이패스시키는 난방주체용 바이패스관(26)이 포함되어 이루어짐이 바람직하다.

이와 더불어, 상기 안내배관부(20)는, 상기 난방주체용 바이패스관(26)상에 구비되어 상기 난방전실ㆍ난방주체동시 운전시 상기 액상냉매관(23)으로부터 유입된 냉매를 팽창시키는 제2 난방주체용 전자팽창밸브(27)와, 상기 난방전실ㆍ난방주체동시 운전시 상기 액상냉매관(23)을 따라 안내되는 냉매가 상기 기액분리기(10)로 유입되지 않고 상기 난방주체용 바이패스관(26)으로 유입되도록 상기 액상분지관(23) 중 상기 난방주체용 바이패스관(26)과 상기 기액분리기(10) 사이에 구비되는 난방주체용 체크밸브(28)가 더 포함되어 이루어짐이 바람직하다.

또한, 상기 기상냉매분지관(22)과 상기 액상냉매분지관(24)은 서로 나란하게 배열됨이 바람직하다. 그 이유는, 분배기(B)와 다수대의 실내기(C)를 연결하는 기상냉매분지관과 액상냉매분지관을 하나의 고정덕트(미도시)에 넣어 배관작업을 하게 되면 외적으로 그 만큼 배관 수가 줄어들어 미관성이 향상되기 때문이다. 또한, 기상냉매분지관과 액상냉매분지관을 생산시부터 고정덕트에 넣어 생산하게 되면, 배관작업은 더욱 수월해질 것임은 당연할 것이다.

그리고, 상기 밸브부(30)는, 상기 각 기상냉매분지관(22)과 상기 각 액상냉매분지관(24)과 상기 각 중간분지관(25)에 각각 구비되며 운전조건에 따라 각각 선택적으로 온/오프되는 2방밸브로 이루어짐이 바람직하다.

셋째, 상기 각 실내기(C)는 다음과 같은 구성요소를 갖는다.

각 실내기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 기상냉매분지관(22) 및 상기 액상냉매분지관(24)과 연결되는 실내열교환기(62)와, 상기 액상냉매분지관(24)상에 연설되는 전자팽창밸브(61)로 이루어진다.

이하, 도 2a 내지 도 3b를 참조하여, 상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 냉난방 동시형 멀티공기조화기의 동작 및 이에 따른 냉매의 유동을 설명한다.

동작설명에 앞서, 냉방주체동시운전 및 난방주체동시운전 설명시, 편의상 실내기(C)의 대수는 3대(C1, C2, C3)로 가정하며, 냉방주체동시운전시 2대의 실내기는 냉방을 나머지 1대의 실내기는 난방을 수행하고, 이와 반대로 난방주체동시운전시 2대의 실내기는 난방을 나머지 1대의 실내기는 냉방을 수행하는 것으로 가정한다.

첫째, 도 2a에 도시된 바와 같이, 냉방전실운전시, 상기 압축기(1)에서 토출된 기상의 냉매는, 제1 연결배관(3a)을 따라 흐르다가 사방밸브(4)의 절환에 의해실외열교환기(2) 및 바이패스관(5)으로 유입되게 된다. 이때, 바이패스관(5)으로 유입된 냉매는 유량조절밸브(6)에 의해 차단되게 되고 실외열교환기(2)를 통과한 냉매만이 계속해서 제1 연결배관(3a)상의 체크밸브(7a)를 거친 후 기액분리기(10)로 유입되게 된다. 여기서, 유량조절밸브(6)의 개도를 제어하는 제어수단에 대한 구체적인 설명은 상술한 바 있으므로 생략한다.

그리고, 기액분리기(10)로 유입된 고압/액체상태의 냉매는, 액상냉매관(23)으로 유입되어 각각 액상냉매분지관(24)으로 분지된 후 각 전자팽창밸브(61)를 거치면서 팽창되고 각 실내열교환기(62)를 거치면서 증발됨과 함께 각 룸을 냉방시키게 된다.

이후, 증발된 냉매는, 각 기상냉매분지관(22)을 따라 이동하다가 2방밸브(30)의 차단으로 중간분지관(25)을 거쳐 상기 제2 연결배관(3b)으로 유입되고, 이미 절환되어 있는 사방밸브(4)를 거친 후 계속해서 제2 연결배관(3b)을 따라 유동하다가 어큐물레이터(8)를 거쳐 압축기(1)로 흡입되게 된다.

둘째, 도 2b에 도시된 바와 같이, 난방전실운전시, 압축기(1)에서 토출된 기상의 냉매는, 제1 연결배관(3a)을 따라 흐르다가 사방밸브(4)의 절환에 의해 실외열교환기(2)를 거치지 않고 고압상태로 제2 연결배관(3b)으로 유입되게 된다. 이후, 제2 연결배관(3b)으로 유입된 기상이 냉매는 각각 중간분지관(25)으로 분지되어 유입되게 된다.

그리고, 중간분지관(25)으로 유입된 고압/기체상태의 냉매는, 각각 기상냉매분지간(22)으로 유입되어 각 실내열교환기(62)를 거치면서 각 룸을 난방시킴과 함께 응축되게 된다. 이후, 응축된 냉매는, 개방된 각 전자팽창밸브(61)와 액상냉매분지관(24)과 액상냉매관(23)을 따라 흐르다가 난방주체용 체크밸브(28)의 차단으로 난방주체용 바이패스관(26)을 따라 흐르게 되고, 난방주체용 바이패스관(26)상에 구비된 제2 난방주체용 전자팽창밸브(27)에서 팽창되어 기상냉매관(21)과 기액분리기(10)를 순차적으로 거치면서 제1 연결배관(3a)으로 유입되게 된다.

그리고, 제1 연결배관(3a)으로 유입된 냉매는, 유량조절밸브(6)의 차단으로 제1 난방주체용 전자팽창밸브(7b)를 거치면서 재차 팽창된 후, 실외열교환기(2)와 이미 절환되어 있는 사방밸브(4)를 거쳐 제2 연결배관(3b)을 따라 흐르다가 어큐뮬레이터(8)를 거쳐 압축기(1)로 흡입되게 된다.

셋째, 도 3a에 도시된 바와 같이, 냉방주체동시운전시, 압축기(1)에서 토출된 기상의 냉매는, 제1 연결배관(3a)을 따라 흐르다가 사방밸브(4)의 절환에 의해 실외열교환기(2) 및 바이패스관(5)으로 유입되게 된다. 이 때, 실외열교환기(2)의 후단측 배관과 바이패스관(5)의 후단측 배관이 서로 만나는 배관부의 냉매 혼합비가 기설정된 냉매의 혼합비와 같아지도록 바이패스관(5)에 구비된 유량조절밸브(6)의 개도가 제어수단에 의해 제어되게 된다.

여기서, 기설정된 냉매 혼합비는, 상술한 바 있듯이, 액상의 냉매를 요하는 2대의 냉방용 실내기(C2, C3)와 기상의 냉매를 요하는 1대의 난방용 실내기(C1)에 맞게 결정되어 지고, 또한 1대의 난방용 실내기(C1)를 거쳐 2대의 냉방용 실내기(C2, C3)로 유입되는 응축된 냉매의 유량에 따라 결정되어지는 등 여러 부하조건에 따라 실험에 의해 결정되어지는 실험치이다.

이 후, 실외열교환기(2)의 후단측 배관과 바이패스관(5)의 후단측 배관이 서로 만나는 배관부에 모인 최적상태의 냉매는, 제1 연결배관(3a)을 따라 기액분리기(10)로 유입되게 된다. 이전, 실외열교환기(2)의 후단측 배관을 따라 흐르는 냉매는 체크밸브(7a)를 통과하게 된다.

그리고, 기액분리기(10)로 유입된 고압/이상상태(기체와 액체가 혼합된 상태로서 기설정된 혼합비와 동일한 상태)의 냉매 중 우선, 기액분리기(10)에서 분리된 액상의 냉매는, 액상냉매관(23)으로 유입되어 선택된 제2, 3 액상냉매분지관(24b, 24c)으로 각각 분지된 후 각각 제2, 3 전자팽창밸브(61b, 61c)를 거치면서 팽창되고 각각 제2, 3 실내열교환기(62b, 62c)를 거치면서 증발됨과 함께 각각의 룸을 냉방시키게 된다.

이와 동시에, 기액분리기(10)에서 분리된 기상의 냉매는, 기상냉매관(21)으로 유입되어 선택된 제1 기상냉매분지관(22a)으로 유입된 후 제1 실내열교환기(62a)를 거치면서 난방을 요하는 룸을 난방시킨 후 개방된 제1 전자팽창밸브(61a)와 제1 액상냉매분지관(24a)을 거쳐 상술한 액상냉매관(23)에 합류되게 된다. 결국 상술한 액상의 냉매와 함께 선택된 제2, 3 액상냉매분지관(24b, 24c)으로 각각 분지된 후 제2, 3 전자팽창밸브(61b, 61c)를 각각 거치면서 팽창되고 제2, 3 실내열교환기(62b, 62c)를 각각 거치면서 증발됨과 함께 각각의 룸을 냉방시키게 된다.

여기서, 액상 냉매가 선택된 제2, 3 액상냉매분지관(24b, 24c)으로만 유입되는 이유는, 냉매의 압력차 때문이며, 구체적으로, 제1 액상냉매분지관(24a)에서 유출되는 냉매의 압력이 제2, 3 액상냉매분지관(24b, 24c)으로 유입되는 냉매의 압력보다 크게 되기 때문이다.

이후, 증발된 냉매는, 제2, 3 기상냉매분지관(22b, 22c)을 따라 각각 이동하다가 각각 제2, 3 이방밸브(30b, 30c)의 차단으로 각각 제2, 3 중간분지관(25b, 25c)을 거쳐 제2 연결배관(3b)으로 유입되게 된다.

그리고, 제2 연결배관(3b)으로 유입된 냉매는, 이미 절환되어 있는 사방밸브(4)를 거치면서 계속해서 제2 연결배관(3b)을 따라 유동하다가 어큐뮬레이터(8)를 거쳐 압축기(1)로 흡입되게 된다.

넷째, 도 3b에 도시된 바와 같이, 난방주체동시운전시, 압축기(1)에서 토출된 기상의 냉매는, 상기 제1 연결배관(3a)을 따라 흐르다가 사방밸브(4)의 절환에 의해 실외열교환기(2)를 거치지 않고 고압상태로 제2 연결배관(3b)을 따라 제1, 2 중간분지관(25a, 25b)으로 분지되어 유입되게 된다.

그리고, 제1, 2 중간분지관(25a, 25b)로 유입된 고압/기체상태의 냉매는, 제1, 2 기상냉매분지관(22a, 22b)으로 각각 유입된 후 제1, 2 실내열교환기(62a, 62b)를 각각 거치면서 각각의 룸을 난방시킴과 함께 응축되게 된다.

이후, 응축된 냉매는, 개방된 제1, 2 전자팽창밸브(61a, 61b)와 제1, 2 액상냉매분지관(24a, 24b) 그리고 액상냉매관(23)을 각각 거치게 되고, 이 때, 응축된 냉매의 일부는, 액상냉매관(23)을 따라 흐르다가 난방주체용 체크밸브(28)의 차단으로 난방주체용 바이패스관(26)을 따라 흐르게 되고 난방주체용 바이패스관(26)상에 구비된 제2 난방주체용 전자팽창밸브(27)에서 팽창되어 기상냉매관(21)과 기액분리기(10)를 순차적으로 거치면서 제1 연결배관(3a)으로 유입되게 된다.

이와 동시에, 응축된 냉매의 나머지 일부는, 선택된 제3 액상냉매분지관(24c)으로 유입되고 제3 전자팽창밸브(61c)를 거치면서 팽창되고 제3 실내열교환기(62c)를 거치면서 증발되어 냉방을 요하는 룸을 냉방시키게 된다. 이후, 증발된 냉매는, 제3 기상냉매분지관(22c)과 기상냉매관(21)을 순차적으로 거쳐 기액분리기(10)로 유입되게 된다.

여기서, 응축된 냉매가 난방을 요하는 액상냉매분지관(24a 또는 24b)으로 유입되지 않고 냉방을 요하는 제3 액상냉매분지관(24c)으로 유입되는 이유는, 압력차 때문이며, 구체적으로 난방을 요하는 제1, 2 액상냉매분지관(24a, 24c)의 압력이 냉방을 요하는 제3 액상냉매분지관(24c)의 압력보다 크기 때문이다.

이후, 기액분리기(10)로 유입된 냉매는, 제1 연결배관(3a)을 따라 흐르다가 유량조절밸브(6)의 차단으로 제1 난방주체용 전자팽창밸브(7b)를 거치면서 재차 팽창된 후, 실외열교환기(2)와 이미 절환되어 있는 사방밸브(4)를 거쳐 제2 연결배관(3b)을 따라 어큐뮬레이터(8)를 거쳐 압축기(1)로 흡입되게 된다.

한편, 상술한 실외기의 동작설명에서 이미 언급된 바 있듯이, 본 발명의 다른 형태에 따른 냉난방 동시형 멀티공기조화기의 제어방법은, 상기 냉방전실ㆍ냉방주체동시 운전시 상기 온도센서(9)를 이용하여 냉매의 온도를 감지하는 단계와, 상기 감지된 냉매온도와 기설정된 냉매온도를 비교하여 배관상의 냉매 혼합비를 검출하는 단계와, 상기 검출된 혼합비가 냉방전실ㆍ냉방주체동시 운전시 필요한 기설성된 혼합비와 같아지도록 상기 유량조절밸브(6)의 개도를 가변시키는 단계가 포함되어 이루어지게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기를 제공함에 따라, 각 룸의 환경에 최적 대응이 가능하게 된다. 즉, 각 룸 전체를 난방시키는 난방전실운전과 각 룸 전체 중 일부를 동시에 냉방시키는 난방주체동시운전과, 각 룸 전체를 냉방시키는 냉방전실운전과 각 룸 전체 중 일부를 동시에 난방시키는 냉방주체동시운전이 가능하게 된다. 또한, 냉방전실 및 냉방주체동시 운전시 분배기(B)로 유입되는 냉매의 혼합비를 최적화함에 따라 공조효율을 향상시키게 된다. 그리고, 기상냉매분지관(22)과 액상냉매분지관(24)이 서로 나란하게 배열될 수 있도록 그 구조를 취함에 따라 배관작업이 용이하고 외적인 미관성이 향상되게 된다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술 범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명은, 냉난방 동시형 멀티공기조화기 및 그 제어방법을 제공함에 따라, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 의하면, 각 룸의 환경에 최적 대응이 가능한 이점이 있다.즉, 다수개의 룸이 구획된 빌딩에서 룸의 위치나 시간에 따라 온도차가 발생되는 룸이 있거나 여름철뿐만 아니라 겨울철에도 발열을 요구하는 전산실이 구획된 경우, 필요에 따라 난방주체동시운전 또는 냉방주체동시운전을 수행하여 최적 대응이 가능한 이점이 있다.

둘째, 본 발명에 의하면, 냉방전실 및 냉방주체동시 운전시 분배기로 유입되는 냉매의 혼합비가 최적화됨에 따라 공조효율이 향상되는 이점이 있다.

셋째, 본 발명에 의하면, 분배기와 실내기를 연결하는 기상냉매분지관과 액상냉매분지관이 서로 나란하게 배열될 수 있도록 그 구조를 취함에 따라, 배관작업이 용이하고 하나의 덕트에 함께 내설시 배관의 수를 줄일 수 있어 외적인 미관성이 향상되는 이점이 있다.

넷째, 본 발명에 의하면, 분배기를 구성함에 있어 3방 또는 4방 밸브가 아닌 보다 저렴한 2방밸브가 채용되는 구조를 취함에 따라, 제품단가가 저감되는 이점이 있다.

Claims

압축기와, 실외열교환기와, 상기 압축기와 상기 실외열교환기 사이의 배관상에 일단이 구비되고 타단이 상기 실외열교환기의 후단측 배관상에 구비되는 바이패스관과, 상기 바이패스관상에 구비되어 기상냉매의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 갖는 실외기와;

실내의 각 룸에 각각 설치되며, 그 내부에 전자팽창밸브와 실내열교환기를 각각 갖는 다수대의 실내기와;

상기 실외기로부터 유입된 냉매를 냉방전실ㆍ난방전실ㆍ냉방주체동시ㆍ난방주체동시 운전조건에 따라 상기 다수대의 실내기에 선택적으로 분배하는 분배기와;

상기 바이패스관 및 상기 실외열교환기를 각각 거쳐 상기 분배기로 유입되는 기상냉매 및 액상냉매의 혼합비가 냉방전실ㆍ냉방주체동시 운전조건에 따라 조절되도록 상기 유량조절밸브의 개도를 제어하는 제어수단이 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 냉난방 동시형 멀티공기조화기.
제 1 항에 있어서,

상기 실외기는;

상기 압축기의 토출측과 상기 분배기를 연결함과 함께 그 사이에 상기 실외열교환기와 상기 바이패스관이 연설되는 제1 연결배관과,

상기 분배기와 상기 압축기의 흡입측을 연결하는 제2 연결배관과,

상기 압축기의 토출측에서 상기 제1 연결배관과 상기 제2 연결배관을 연통시켜 냉매의 흐름을 선택적으로 절환시키는 사방밸브가 더 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 냉난방 동시형 멀티공기조화기.
제 2 항에 있어서,

상기 냉방전실ㆍ냉방주체동시 운전시 냉매의 흐름을 기준으로 상기 실외열교환기의 후단측 배관 중 상기 바이패스관의 타단보다 앞선측에 구비되어 냉매를 한방향으로만 안내하는 체크밸브와,

상기 체크밸브와 병렬되게 구비되어 상기 난방전실ㆍ난방주체동시 운전시 상기 실외열교환기로 유입되는 냉매를 팽창시키는 제1 난방주체용 전자팽창밸브가 더 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 냉난방 동시형 멀티공기조화기.
제 1 항에 있어서,

상기 분배기는;

상기 운전조건에 따라, 상기 실외기로부터 유입되는 냉매의 상을 분리하거나 상기 실내기로부터 유입되는 냉매의 상을 혼합하는 기액분리기와;

상기 운전조건에 따라 상기 실외기로부터 직접 유입되거나 상기 기액분리기를 거쳐 유입된 냉매를 상기 실내기로 안내함과 함께 열교환된 냉매를 상기 실외기로 재 안내하는 안내배관부와;

상기 다수대의 실내기 중 운전조건에 따라 선택된 실내기로만 냉매가 유입되도록 상기 안내배관부를 제어하는 밸브부가 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 냉난방 동시형 멀티공기조화기.
제 4 항에 있어서,

상기 안내배관부는;

상기 기액분리기의 상부에 구비되어 기상냉매를 안내하는 기상냉매관과,

상기 기상냉매관에서 분지되어 상기 각 실내기에 각각 연결되는 기상냉매분지관과,

상기 기액분리기의 하부에 구비되어 액상냉매를 안내하는 액상냉매관과,

상기 액상냉매관에서 분지되어 상기 각 실내기에 각각 연결되는 액상냉매분지관과,

상기 각 기상냉매분지관에서 분지되어 상기 실외기와 연결되는 중간분지관과,

상기 액상냉매관의 전단측에 분지되어 운전조건에 따라 선택된 실내기에서 열교환된 냉매를 상기 기상냉매관으로 바이패스시키는 난방주체용 바이패스관이 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 냉난방 동시형 멀티공기조화기.
제 5 항에 있어서,

상기 난방주체용 바이패스관상에 구비되어 상기 난방전실ㆍ난방주체동시 운전시 상기 액상냉매관으로부터 유입된 냉매를 팽창시키는 제2 난방주체용 전자팽창밸브와,

상기 난방전실ㆍ난방주체동시 운전시 상기 액상냉매관을 따라 안내되는 냉매가 상기 기액분리기로 유입되지 않고 상기 난방주체용 바이패스관으로 유입되도록 상기 액상분지관 중 상기 난방주체용 바이패스관과 상기 기액분리기 사이에 구비되는 난방주체용 체크밸브가 더 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 냉난방 동시형 멀티공기조화기.
제 5 항에 있어서,

상기 기상냉매분지관과 상기 액상냉매분지관은 서로 나란하게 배열됨을 특징으로 냉난방 동시형 멀티공기조화기.
제 4 항에 있어서,

상기 밸브부는;

상기 각 기상냉매분지관과 상기 각 액상냉매분지관과 상기 각 중간분지간에 각각 구비되며 운전조건에 따라 각각 선택적으로 온/오프되는 2방밸브로 이루어짐을 특징으로 하는 냉난방 동시형 멀티공기조화기.
제 2 항에 있어서,

상기 제어수단은;

상기 냉방전실ㆍ냉방주체동시 운전시 냉매의 흐름을 기준으로 상기 실외열교환기의 후단측 배관과 상기 바이패스관의 후단측 배관이 서로 만나는 배관상에 구비되어 냉매의 온도를 감지하는 온도센서와,

상기 감지된 냉매온도와 기설정된 냉매온도를 비교하여 배관상의 냉매혼합비를 검출하고, 상기 검출된 혼합비가 냉방전실ㆍ냉방주체동시 운전시 필요한 기설정된 혼합비와 같아지도록 상기 유량조절밸브의 개도를 제어하는 마이콤이 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 냉난방 동시형 멀티공기조화기.
상기 냉방전실ㆍ냉방주체동시 운전시 상기 온도센서를 이용하여 냉매의 온도를 감지하는 단계와,

상기 감지된 냉매온도와 기설정된 냉매온도를 비교하여 배관상의 냉매 혼합비를 검출하는 단계와,

상기 검출된 혼합비가 냉방전실ㆍ냉방주체동시 운전시 필요한 기설성된 혼합비와 같아지도록 상기 유량조절밸브의 개도를 가변시키는 단계가 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 제9항의 냉난방 동시형 멀티공기조화기를 제어하는 방법.