KR20050075099A

KR20050075099A - 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브 제어 방법

Info

Publication number: KR20050075099A
Application number: KR1020040002886A
Authority: KR
Inventors: 김광만
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2005-07-20

Abstract

본 발명은 실내 온도를 설정 온도로 수렴하는 속도를 향상시키고 온도 헌팅을 방지하는 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브의 제어 방법에 관한 것으로, 실내 온도와 설정 온도를 측정하여 비교하는 단계와, 실내 온도와 설정 온도의 온도 차이를 계산하는 단계와, 상기 온도 차이가 큰 경우엔 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 큰 폭으로 증감시키고, 상기 온도 차이가 작은 경우엔 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 작은폭으로 증감시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브 제어 방법{Linear expansion valve control method of a multi-type air conditioner}

본 발명은 멀티형 공기조화기의 제어 방법에 관한 것으로, 특히 설정 온도와 실내 온도의 차이에 따라 전자팽창밸브 개도를 위한 제어 펄스값을 달리함으로써 실내 온도를 설정 온도로 수렴하는 속도를 향상시키고 온도 헌팅을 방지하는 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브의 제어 방법에 관한 것이다.

공기조화기는 방, 거실, 사무실 또는 영업 점포 등의 공간에 배치되어 공기의 온도, 습도, 청정도 및 기류를 조절하여 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있도록 하는 장치로써, 크게, 일체형(window type)과 분리형(seperate type 또는 split type)으로 구분된다.

상기한 일체형과 분리형은 기능적으로는 같지만, 일체형은 냉각과 방열의 기능을 일체화하여 가옥의 벽에 구멍을 뚫거나 창에 장치를 걸어서 설치한 것이고, 분리형은 실내측에는 냉/난방을 수행하는 실내기를 설치하고 실외측에는 방열과 압축 기능을 수행하는 실외기를 설치한 후 서로 분리된 두 기기를 냉매 배관으로 연결시킨 것이다.

통상 하나의 실내기에 대응하여 하나의 실외기를 설치하는 것이 일반적이나, 여러 개의 방을 갖는 건물의 경우, 각 방에 설치된 실내기에 대응하도록 실외기도 여러대 구입해야 하므로, 우선, 미관상 좋지 않고, 비경제적이며, 각 실외기마다 일정 면적의 공간이 확보되어야 공간 사용면에서 효율적이지 않다.

따라서, 하나의 실외기에 여러대의 실내기를 연결하여 한꺼번에 여러 개의 방을 냉난방시킬 수 있는 멀티형 공기조화기에 대한 개발이 활발이 진행되고 있다.

도 1은 일반적인 멀티형 공기조화기의 냉매 싸이클의 구성도이다.

상기 멀티형 공기조화기는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 복수의 실내 열교환기(11a,11b,11c)를 구비한 실내유니트(10)와 실외에 배치되는 실외유니트(1)를 구비하고 있다.

상기 실외유니트(1)에는 냉매를 압축시키는 역할을 하는 인버터 압축기(2)와 정속 압축기(3), 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외 열교환기(5) 및 상기 실외 열교환기(5)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 냉각팬(6)을 구비하고 있다.

냉방 운전 시 냉매의 흐름 방향을 따라 상기 실외 열교환기(5)의 하류측에는 메인 전자팽창밸브(12)가 구비되어 있으며, 메인 전자팽창밸브(12)의 하류측에는 냉매가 해당 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)로 유입되기 전 감압 팽창될 수 있도록 하는 서브 전자팽창밸브(13a, 13b, 13c)가 각각 구비되어 있고, 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)의 각 출구측에는 상기 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)에서 토출되는 냉매의 온도를 감지할 수 있도록 제 1 온도감지센서(15a,15b,15c)가 구비되어 있다.

한편, 상기 정속 압축기(3) 및 인버터 압축기(2)는 실내유니트(1)의 최대 냉난방부하의 절반(50%)에 대응하는 압축 능력을 각각 갖추고 있으며, 각 토출측은 냉매가 실외 열교환기(5)로 유입되기 전에 상호 합류되어 있고, 그 합류영역에는 각 압축기(2,3)로부터 압축되어 토출되는 냉매의 온도를 감지할 수 있도록 제 2 온도감지센서(4)가 구비되어 있다. 또한, 상기 압축기(2,3)의 입구측에는 압축기로 유입되는 냉매의 온도를 감지할 수 있도록 제 3 온도감지센서(17)가 구비되어 있다.

계속해서, 상기 멀티형 공기조화기의 냉방 과정에 대해 살펴본다.

압축기(2, 3)에서 압축된 고온고압의 기체 냉매는 사방변(미도시)에 의해 실외 열교환기(5)로 유도된 후, 상기 실외 열교환기(5)를 통과하는 과정에서 응축되어 고온고압의 액체냉매로 상변화 된다. 상기 실외 열교환기(5)로부터 나온 고온고압의 액체냉매는 메인 전자팽창밸브(12)로 유입된 후, 서브 전자팽창밸브(13a, 13b, 13c)를 통과하면서 저온저압의 상태로 변환된 다음 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)로 유입된다. 이때 유입된 냉매는 증발에 의해 기체 냉매로 변환되고, 사방변(미도시)에 의해 압축기(2, 3)의 흡입측으로 유도된다.

이때, 상기 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)를 통과하는 냉매는 실내의 공기로 부터 열을 빼앗아 증발하므로, 공기조화 공간은 상기한 냉방 싸이클이 반복적으로 진행됨과 더불어 그 온도가 낮아지게 된다.

한편, 공기조화 공간의 제어 온도, 즉 실내 온도를 사용자가 원하는 설정 온도(즉, 목표 온도)로 맞추기 위해서는 총부하량에 대응하도록 인버터 압축기(2)의 회전 주파수나 정속 압축기(3)의 온/오프 여부를 조절하여 압축기의 압축 능력을 제어하고, 이에 맞게 전자팽창밸브(13a, 13b, 13c)의 개도를 조절하여 각 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)를 통과하는 냉매량을 적절하게 제어하는 것이 중요하다.

전자팽창밸브(13a, 13b, 13c)의 개도는 상기 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)에서 토출되는 냉매의 온도를 감지하는 제 1 온도감지센서(15a,15b,15c)에서 측정한 각 출구 온도값과 압축기(2,3)으로 유입되는 냉매의 온도를 감지하는 제 3 온도감지센서(17)에서 측정한 입구 온도값의 차이가 설정치('과열도'라 칭함)를 유지할 수 있도록 제어되는데, 예컨대 출구 온도값과 입구 온도값의 차이가 상기 설정치보다 작으면 냉매가 과냉된 상태로 압축기(2,3)로 유입될 수 있으므로 전자팽창밸브(13a, 13b, 13c) 개도를 위한 펄스값을 감소시켜 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)로 유입되는 냉매의 양을 줄임으로써 상기 과냉 상태를 해결하고, 상기 차이가 설정치보다 크면 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)가 과부하되어 있으므로 전자팽창밸브(13a, 13b, 13c) 개도를 위한 펄스값을 증가시켜 실내 열교환기(11a, 11b, 11c)로 유입되는 냉매의 양을 늘림으로써 상기 과부하 상태를 해결한다.

도 2는 종래의 전자팽창밸브 제어 방법에 의해 실내 온도가 설정 온도로 수렴되는 과정을 도시한 그래프로서, 난방 운전 시의 온도 패턴을 나타낸다.

사용자가 희망하는 실내 온도를 설정한 후 공기조화기의 운전을 시작하면, 압축기는 각 실내 열교환기에 걸리는 각 실 부하를 계산한 후 이를 합산한 값, 즉 총부하량에 대응하도록 압축 능력을 조절하고, 각 실내 열교환기와 연결된 전자팽창밸브는 상기 각 실 부하에 기초하여 각 실내 열교환기로 유입되는 냉매량을 조절하기 위해 초기 펄스값을 결정한다.

전자팽창밸브가 상기 초기 펄스값에 기초하여 각 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 결정하면, 상기 총부하량에 대응하는 냉매량을 압축기에서 토출, 각 실 부하에 대응하는 냉매량을 각 실내 열교환기로 유입한 후 실내 공기와 열교환(응축 작용), 열교환된 냉매를 전자팽창밸브를 거쳐 저온저압의 냉매로 변환, 상기 저온저압의 냉매를 실외 열교환기를 거치며 실외 공기와 열교환(증발 작용)하는 난방 싸이클을 반복하면서 실내 온도를 상승시키기 시작한다((a) 부분).

이어, 실내 온도가 사용자가 희망하는 설정 온도보다 높아져 과열 상태가 되면(A 참조), 제어부는 전자팽창밸브 개도를 위한 펄스값을 일정 값 감소시켜 상기 각 실내 열교환기로 유입되는 냉매양을 감소시키는데, 각 실내 열교환기로 유입되는 냉매량이 감소함에 따라 실내 온도는 낮아지게 된다((b) 부분).

계속해서, 전자팽창밸브의 펄스값을 일정 값 감소시킨 상태((b) 부분)에서 일정시간이 경과하면 실내 온도는 사용자가 희망하는 설정 온도보다 낮아져 실내 열교환기에 과부하가 걸리는 상태(B 참조)가 되는데, 이 경우, 제어부는 전자팽창밸브 개도를 위한 펄스값을 일정 값 증가시켜 상기 각 실내 열교환기로 유입되는 냉매량을 증가시키는데, 냉매량이 증가함에 따라 실내 온도는 상승하게 된다((c) 부분).

상술한 종래의 전자팽창밸브 제어 방법에 의하면, 실내 온도가 사용자가 희망하는 설정 온도보다 높아지면 전자팽창밸브의 펄스값을 일정 값 감소시키는 것에 의해 실내 열교환기로 유입되는 냉매량을 일정량 감소시켜 실내 온도를 떨어뜨리고, 실내 온도가 상기 설정 온도보다 낮아지면 상기 펄스값을 일정 값 증가시키는 것에 의해 실내 열교환기로 유입되는 냉매량을 일정량 증가시켜 실내 온도를 상승시킴으로써 최종적으로 공기조화의 실내 온도를 사용자가 희망하는 설정 온도로 수렴하고자 하였다.

그러나, 실내 열교환기가 과열되면 각 실내 열교환기로 유입되는 냉매량을 일정량 줄이고, 실내 열교환기기 과부하되면 냉매량을 일정량 늘리는 방식의 상술한 종래의 전자팽창밸브 제어 방법에 의하면, 실내 온도와 설정 온도의 차이가 어느 정도인지에 관계없이 냉매량 조절을 위한 전자팽창밸브의 제어 펄스값을 일정하게 증감시킴으로써, 실내 온도를 사용자가 희망하는 설정 온도로 수렴시키는데 까지 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 도 2의 (d) 부분에서와 같이 실내 온도가 설정 온도로 수렴되지 않고 헌팅(hunting)되는 경우가 발생한다.

본 발명의 목적은 설정 온도와 실내 온도의 차이에 따라 전자팽창밸브 개도를 위한 제어 펄스값을 달리함으로써 실내 온도를 설정 온도로 수렴하는 속도를 향상시키고 온도 헌팅을 방지하는 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브의 제어 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브의 제어 방법은, 실내 온도와 설정 온도를 측정하여 비교하는 단계와, 실내 온도와 설정 온도의 온도 차이를 계산하는 단계와, 상기 온도 차이가 큰 경우엔 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 큰 폭으로 증감시키고, 상기 온도 차이가 작은 경우엔 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 작은폭으로 증감시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 온도 차이가 4℃ 보다 큰 경우엔 상기 제어 펄스값을 "8"펄스 증감시키고, 상기 온도 차이가 3℃ 보다는 크고 4℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "6"펄스 증감시키며, 상기 온도 차이가 2℃ 보다는 크고 3℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "4"펄스 증감시키고, 상기 온도 차이가 1℃ 보다는 크고 2℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "2"펄스 증감시키며, 상기 온도 차이가 1℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "0"펄스 증감시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 난방 운전 시, 상기 설정 온도가 실내 온도보다 높은 경우엔 상기 제어 펄스값을 그 온도 차이에 대응하여 증가시키고, 상기 설정 온도가 실내 온도보다 높지않은 경우엔 상기 제어 펄스값을 그 온도 차이에 대응하여 감소시키며, 냉방 운전시엔, 설정 온도가 실내 온도보다 높은 경우엔 상기 제어 펄스값을 그 온도 차이에 대응하여 감소시키고, 상기 설정 온도가 실내 온도보다 높지 않은 경우엔 상기 제어 펄스값을 그 온도 차이에 대응하여 증가시키는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 의하면, 실내 온도와 설정 온도의 온도 차이가 큰 경우엔 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 큰 폭으로 증감시키고 상기 온도 차이가 작은 경우엔 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 작은 폭으로 증감시킨다. 즉, 상기 온도 차이가 큰 경우엔 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 큰 폭으로 줄이거나 늘림으로써 상기 온도 차이를 빠른 시간내에 줄일 수 있고, 상기 온도 차이가 작은 경우엔 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 작은 폭으로 줄이거나 늘림으로써 실내 온도가 설정 온도로 수렴되기 쉽도록 한다.

따라서, 실내 온도를 설정 온도로 수렴하는 속도를 향상시키고 온도 헌팅을 방지할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브의 제어 방법에 대해 상세하게 설명하고자 한다.

먼저, 도 3는 본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 전체개념도이고, 도 4는 본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 개략적인 구성을 나타내는 블럭도이다.

본 발명에 의한 멀티형 공기조화기는 2개의 분배기를 사용하여 6실을 제어하기 위한 것으로, 실외기(100)와, 상기 실외기(100)와 연결된 제 1 및 제 2 분배기(102 및 110)와, 그리고 각 실 마다 설치된 제 1 내지 제 6 실내기(104, 106, 108, 112, 114 및 116)를 구비한다. 상기 실외기(100)와 제 1 및 제 2 분배기(102 및 110)는 메인 배관(P1)으로 연결하고, 상기 제 1 분배기(102)와 제 1 내지 제 3 실내기(104, 106 및 108)는 각각 제 1, 제 2 및 제 3 배관(P2, P3 및 P4)으로 연결하고, 상기 제 2 분배기(110)와 제 4 내지 제 6 실내기(112, 114 및 116)는 각각 제 4, 제 5 및 제 6 배관(P5, P6 및 P7)으로 연결한다.

이때, 상기 배관들(P1 내지 P7)은 실외기측에서 실내기측으로 냉매가 흐르기 위한 유입관과, 실내기측에서 실외기측으로 냉매가 흐르기 위한 유출관이 한 쌍으로 서로 격리된 상태로 되어 있다.

상기 실외기(100) 내부에는 인버터 압축기, 정속 압축기, 어큐뮬레이터, 사방변, 실외 열교환기, 실외팬 등과 이들을 제어하기 위한 실외 제어기(120)가 구비되어 있고, 상기 분배기(102,110)에는 냉매를 감압 팽창하기 위한 전자팽창밸브들과 냉매의 분배를 제어하기 위한 분배 제어기(122,130)가 구비되어 있으며, 상기 실내기(104 내지 116)에는 실내 열교환기와 실내팬 등과 이들을 제어하기 위한 실내 제어기(124 내지 136)가 구비되어 있다.

사용자가 공기조화기 작동을 위한 키 입력을 하면(냉방), 하나 또는 다수의 선택된 실내기(104 내지 116)에 설치되어 있는 실내 제어기(124 내지 136)는 희망 온도, 현재 실내 온도, 희망 풍량, 각 실내기의 용량 등에 관한 데이타를 수집하여 실외 제어기(120)로 보내고, 상기 실외 제어기(120)는 실외 온도 등의 추가적인 데이타를 검토하여 상기 선택된 실내기들의 운전을 위한 총부하를 계산한 후, 한편으로는 이 데이타를 상기 분배 제어기(122,130)로 보내고, 다른 한편으로는 이를 기초로하여 압축기들을 구동시킨다.

압축기의 구동에 의해 토출된 냉매는 실외 열교환기를 거친 후 메인 배관(P1)의 유입관을 통해 상기 제 1 및 제 2 분배기(102 및 110)로 분배되어 흐르고, 상기 제 1 및 제 2 분배기(102 및 110)로 유입된 냉매는 각 실의 실내 열교환기와 각각 연결되어 있는 전자팽창밸브들을 통과하면서 감압 팽창된 후, 상기 제 1 내지 제 6 배관(P2 내지 P7)의 유입관을 따라 각 실내기(104 내지 116)로 흐른다.

상기 실내기들(104 내지 116)로 유입된 냉매는 실내 열교환기를 거치며 열교환된 후 상기 제 1 내지 제 6 배관(P2 내지 P7)의 유출관을 따라 흘러 상기 제 1 및 제 2 분배기(102 및 110)에서 합해진 후, 메인 배관(P1)의 유출관을 따라 실외기(100)로 유입된다.

본 발명에 의한 멀티형 공기조화기는 하나의 실외기와 다수의 실내기 사이에 분배기를 채용한다. 종래에는 하나의 실외기로 상기와 같이 6실의 실내기를 제어하고자 할 경우, 실외기와 각 실의 실내기를 연결하기 위해 유입관 6개, 유출관 6개의 총 12개의 배관을 설치하여야 하기 때문에, 외관이 좋지 않고 긴 배관을 실내기까지 끌어 설치하여야 하므로 배관 공사에 드는 비용이 적지 않았다.

그러나, 본 발명의 경우, 분배기를 채용하여 실외기와 분배기까지는 단일 배관을 설치하고, 상기 분배기에서 각 실내기까지는 각각의 배관을 설치함으로써 상기 단일 배관에 의해 외관을 좋게 하고, 장(長)배관에 의한 비용 문제를 해결하였다.

도 5는 본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 냉매 싸이클의 구성도로서, 2개의 분배기를 사용하여 6실을 제어하는 상기 도 3의 멀티형 공기조화기에 있어서, 실외기(도 3의 100)와, 제 1 분배기(도 3의 102)와, 제 1 내지 제 3 실내기(도 3의 104 내지 108) 부분만을 도시한 것이다.

실내(140)의 각 실에는 제 1, 제 2 및 제 3 실내 열교환기(142a, 144a, 146a)와 제 1, 제 2 및 제 3 실내팬(142b, 144b, 146b)을 각각 구비하는 제 1, 제 2 및 제 3 실내기(142, 144, 146)가 각각 설치되어 있다.

실외기(180)에는 냉매를 고온고압으로 압축하여 토출하기 위한 인버터 압축기(182)와 정속 압축기(184)로 구성된 압축부가 있고, 상기 압축기들의 토출부에는 오일 공급을 위한 제 1 오일 공급기(186) 및 제 2 오일 공급기(188)가 각각 설치되어 있다. 상기 인버터 압축기(182) 및 정속 압축기(184)에서 토출된 냉매는 상기 제 1 오일 공급기(186) 및 제 2 오일 공급기(188)를 각각 거친 후 합류되어 사방변(192)으로 유입된다.

상기 사방변(192)은 공기조화기가 냉방으로 운전되거나 난방으로 운전될 경우 상기 압축기들로 유입되거나 토출되는 냉매의 흐름을 각 운전 모드에 맞게 변화시키기 위한 장치로, 냉방 운전의 경우엔 실선으로된 화살표 방향으로 냉매가 유입/출되고, 난방 운전의 경우엔 점선으로 된 화살표 방향으로 냉매가 유입/출된다. 따라서, 상기 압축기들(182, 184)로 부터 토출된 냉매는, 상기 사방변(192)의 유동에 의해, 냉방의 경우엔 실외 열교환기(194)로 유입되고, 난방의 경우엔 제 1 분배기(160)로 유입된다.

상기 실외 열교환기(194)는 메인 배관(도 3의 P1)의 유입관(198a)을 통해 제 1 분배기(160)와 연결되어 있으며, 냉방의 경우엔, 상기 압축기들(182 184)로 부터 토출된 고온고압의 냉매를 실외팬(196)의 도움을 받아 방열하는 응축기의 역할을 하고, 난방의 경우엔, 실외의 열을 흡열하는 증발기의 역할을 한다.

상기 제 1 분배기(160)는 그 내부에 제 1 분지관(168)과 제 2 분지관(170)을 구비하고 있는데, 상기 제 1 분지관(168)은 메인 배관의 유입관(198a)을 통해 유입된 냉매를 각 실내기로 분배하기 위한 관이고, 상기 제 2 분지관(170)은 각 실내기를 통과한 냉매를 한곳으로 합류시키기 위한 관이다(난방의 경우, 반대로 작용).

따라서, 메인 배관(도 3의 P1)의 유입관(198a)은 상기 제 1 분지관(168)에서 각각 제 1 배관(도 3의 P2)의 유입관(163), 제 2 배관(도 3의 P3)의 유입관(165) 및 제 3 배관(도 3의 P4)의 유입관(167)으로 분지되며, 메인 배관(도 3의 P1)의 유출관(198b)은 상기 제 2 분지관(170)에서 각각 제 1 배관(도 3의 P2)의 유출관(143), 제 2 배관(도 3의 P3)의 유출관(145) 및 제 3 배관(도 3의 P4)의 유출관(147)으로 분지된다.

상기 제 1, 제 2 및 제 3 배관의 유입관(163, 165 및 167)에는 각각 제 1, 제 2 및 제 3 전자팽창밸브(162, 164 및 166)가 설치되어 있는데, 이는 각 실내기로 유입되는 냉매를 감압 팽창시켜 저온 저압의 냉매로 변환시키기 위한 장치이다. 상기 제 1 내지 제 3 전자팽창밸브(162 내지 166)에 의해 감압 팽창된 냉매는 상기 제 1 내지 제 3 배관의 유입관(163 내지 167)을 통해 제 1 내지 제 3 실내 열교환기(142a 내지 146a)로 유입되고, 상기 제 1 내지 제 3 실내 열교환기(142a 내지 146a)를 거치며 열교환된 냉매는 상기 제 1 내지 제 3 배관의 유출관(143 내지 147)을 통해 상기 제 2 분지관(170)으로 유입된다.

상기 제 2 분지관(170)은 사방변(192)과 연결되어 있으며, 상기 제 2 분지관(170)에서 흘러나온 냉매는 상기 사방변(192)의 유도에 의해 (실선의 화살표 참조) 어큐물레이터(accumulator)(190)로 유입된다. 상기 어큐뮬레이터(190)는 인버터 압축기(182)와 정속 압축기(184)의 유입구와 연결되어 있으며, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 실내 열교환기(142a, 144a, 146a)를 통과하면서 기화되지 않고 액체 상태를 유지하고 있는 액냉매가 상기 압축기들(182, 184)로 유입되는 것을 방지한다.

본 발명에 의한 멀티형 공기조화기는 프리조인트(free joint) 방식으로 운전된다. 프리조인트 방식이란 각 압축기에서 토출되는 냉매가 지정된 냉매 싸이클만을 흐르도록 하는 구성 방식이 아닌, 각 압축기에서 토출되는 냉매가 어느 냉매 싸이클이든 필요한 싸이클을 흐르도록 압축기의 토출부를 하나로 합한 구성 방식을 의미한다.

이에 의하면, 필요한 부하에 해당하는 만큼 압축기의 주파수 및 운전 방법을 조정할 수 있으므로 전력면에서 절전 운전이 가능하고, 하나의 대형 압축기 대신 두개의 소형 압축기를 사용하므로 경제적으로도 유리하다.

상기 도 3도 내지 도 5에서는 두 개의 분배기을 사용하여 6개의 실내기를 제어할 수 있는 멀티형 공기조화기를 예를 들어 설명하였으나, 상기 분배기의 갯수, 실내기의 갯수 및 실내기의 종류(예컨대, 천장형, 액자형, 스탠드형 등) 등에 의해 본 발명의 기술적 사상이 제한되지 않음은 물론이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명에 의한 전자팽창밸브의 제어 방법은, 크게, 실내 온도와 설정 온도를 측정하여 비교하는 단계와, 실내 온도와 설정 온도의 온도 차이를 계산하는 단계와, 상기 온도 차이가 큰 경우엔 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 큰 폭으로 증감시키고, 상기 온도 차이가 작은 경우엔 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 작은폭으로 증감시키는 단계로 진행된다.

예컨대, 난방 운전 시, 상기 설정 온도가 실내 온도보다 큰 경우엔 상기 제어 펄스값을 그 온도 차이에 대응하여 증가시키고, 상기 설정 온도가 실내 온도보다 크지않은 경우엔 상기 제어 펄스값을 그 온도 차이에 대응하여 감소시킨다. 한편, 냉방 운전 시엔 상기 난방 운전 시와 반대로, 설정 온도가 실내 온도보다 큰 경우엔 제어 펄스값을 그 온도 차이에 대응하여 감소시키고, 상기 설정 온도가 실내 온도보다 크지 않은 경우엔 상기 제어 펄스값을 그 온도 차이에 대응하여 증가시킨다.

이하, 난방 운전 시를 예를 들어 본 발명에 의한 전자팽창밸브의 제어 방법의 일 실시예를 자세하게 설명하고자 한다.

사용자가 희망하는 실내 온도를 설정한 후 본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 운전을 시작하면, 압축기(도 5의 182, 184)는 각 실내 열교환기에 걸리는 각 실 부하를 계산한 후 이를 합산한 값, 즉 총부하량에 대응하도록 압축 능력을 조절하고, 각 실내 열교환기(도 5의 142a, 144a, 146a)와 연결된 전자팽창밸브(도 5의 162, 164, 166)는 상기 각 실 부하에 기초하여 실내 열교환기로 유입되는 냉매량을 조절하기 위해 초기 펄스값을 결정한다.

전자팽창밸브(도 5의 162, 164, 166)가 상기 초기 펄스값에 기초하여 각 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 결정하면, 상기 총부하량에 대응하는 냉매량을 압축기(도 5의 182, 184)에서 토출, 각 실 부하에 대응하는 냉매량을 각 실내 열교환기(도 5의 142a, 144a, 146a)로 유입한 후 실내 공기와 열교환(응축 작용), 열교환된 냉매를 전자팽창밸브(도 5의 162, 164, 166)를 거쳐 저온저압의 냉매로 변환, 상기 저온저압의 냉매를 실외 열교환기(도 5의 194)를 거치며 실외 공기와 열교환(증발 작용)하는 난방 싸이클을 반복하면서 실내 온도를 상승시키기 시작한다.

한편, 상기 난방 싸이클을 반복하는 과정에서 주기적으로 공기조화 공간의 실내 온도와 사용자가 희망하는 설정 온도를 비교하는 과정을 반복하는데, 이는 각 실 부하의 변화를 수시로 측정하여 이에 대응하여 압축기의 압축 능력을 조절하고 상기 각 실 부하에 맞는 전자팽창밸브의 개도를 조절하기 위해서이다. 본 발명의 일 실시예에서는 실내 온도와 설정 온도를 비교한 후(S100 단계), 설정 온도가 실내 온도보다 큰 경우엔, 상기 설정 온도값에서 실내 온도값을 빼서 그 온도 차이를 계산하고(S102 단계), 설정 온도가 실내 온도보다 크지않은 경우엔, 상기 실내 온도값에서 설정 온도값를 빼서 그 온도 차이를 계산한다(S104 단계).

이때, 실내 온도와 설정 온도 사이의 온도 차이가 크다는 것은 실내 열교환기가 과열된 정도나 상기 실내 열교환기에 걸린 부하의 정도가 상당하다는 것을 의미하고, 상기 온도 차이가 작다는 것은 실내 열교환기의 과열된 정도나 부하의 정도가 상대적으로 작다는 것을 의미한다.

따라서, 본 발명에서는 상기 온도 차이의 정도에 따라 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값도 변화시키는데, 먼저 온도 차이가 1℃ 이하인가를 판단한 후(S106 단계), 상기 온도 차이가 1℃ 이하인 경우엔, 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 "0"펄스 증감(설정 온도가 실내 온도보다 큰 경우엔 증가, 설정 온도가 실내 온도보다 크지 않은 경우엔 감소)시킨다(S108 단계). 상기 온도 차이가 1℃ 이하라는 것은 실내 온도가 설정 온도에 거의 접근하여 수렴된 상태라고 판단할 수 있으므로 실내 열교환기로 유입되는 냉매량을 더 늘이거나 줄일 필요가 없기 때문이다. 따라서, 상기 온도 차이가 1℃ 이하인 경우엔, 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 "0"펄스 증감시켜 실내 열교환기로 유입되는 냉매량을 그대로 유지한다.

한편, S106 단계에서, 상기 온도 차이가 1℃ 이하가 아닌 경우엔 2℃ 이하인가, 즉 1℃ ＜ 온도 차이 ≤ 2℃인가를 판단한 후(S110 단계), 상기 온도 차이가 2℃ 이하인 경우엔, 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 "2"펄스 증감시킨다다. 즉, 설정 온도가 실내 온도보다 큰 경우엔 "2"펄스 증가시키고, 설정 온도가 실내 온도보다 크지않은 경우엔 "2"펄스 감소시킨다(S112 단계). 상기 온도 차이가 2℃ 이하라는 것은 실내 온도가 설정 온도보다 약간 높거나 낮아 수렴 직전의 상태라고 판단할 수 있으므로 실내 열교환기로 유입되는 냉매량을 이에 맞게 약간만 줄이거나 늘려 실내 온도를 설정 온도로 수렴하고자 한다.

계속해서, 상기 S110 단계에서, 온도 차이가 2℃ 이하가 아닌 경우엔 3℃ 이하인가, 즉 2℃ ＜ 온도 차이 ≤ 3℃인가를 판단한 후(S114 단계), 상기 온도 차이가 3℃ 이하인 경우엔, 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 "4"펄스 증감시킨다. 즉, 설정 온도가 실내 온도보다 큰 경우엔 "4"펄스 증가시키고, 설정 온도가 실내 온도보다 크지않은 경우엔 "4"펄스 감소시킨다로 한다(S116 단계). 상기 온도 차이가 3℃ 이하라는 것은 실내 온도가 설정 온도보다 3℃ 높거나 낮은 것으로 공조공간 내의 사람이 아직 실내 온도가 설정 온도로 수렴되지 않았음을 느낄 수 있을 정도의 온도 차이이다. 따라서, 본 발명에 일 실시예에 의하면, 상기 실내 온도가 설정 온도보다 3℃ 정도 높은 경우에는 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 4펄스 정도 감소시켜 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 줄임으로써 상기 실내 온도를 낮추고, 상기 실내 온도가 설정 온도보다 3℃ 정도 낮은 경우에는 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 4펄스 정도 증가시켜 상기 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 늘림으로써 상기 실내 온도를 높인다.

이어, 상기 S114 단계에서, 온도 차이가 3℃ 이하가 아닌 경우엔 4℃ 이하인가, 즉 3℃ ＜ 온도 차이 ≤ 4℃인가를 판단한 후(S118 단계), 상기 온도 차이가 4℃ 이하인 경우엔, 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 "6"펄스 증감시키고(즉, 설정 온도가 실내 온도보다 큰 경우엔 "6"펄스 증가시키고, 설정 온도가 실내 온도보다 크지않은 경우엔 "6"펄스 감소시킨다)(S120 단계), 상기 온도 차이가 4℃ 보다 큰 경우엔, 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 "8"펄스 증감시킴으로써(즉, 설정 온도가 실내 온도보다 큰 경우엔 "8"펄스 증가시키고, 설정 온도가 실내 온도보다 크지않은 경우엔 "8"펄스 감소시킨다)(S122 단계), 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 상기 제어 펄스값에 대응하여 늘리거나 줄인다.

본 발명에 의한 전자팽창밸브의 제어 방법은, 실내 온도와 설정 온도의 차이가 어느 정도인지 관계없이 실내 열교환기가 과열되었다고 판단되는 경우엔 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 일정값 감소시키고, 실내 열교환기가 과부하되었다고 판단되는 경우엔 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 일정값 증가시킴으로써 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 일정하게 증가시키거나 감소시키는 과정을 반복하여 실내 온도를 설정 온도로 수렴하고자 했던 종래 방법과 달리, 실내 온도와 설정 온도의 차이가 큰 경우엔 상기 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 크게하고, 상기 실내 온도와 설정 온도의 온도 차이가 작은 경우엔 상기 제어 펄스값도 작게하여 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 상기 온도 차이의 정도에 따라 다르게 한다.

따라서, 본 발명에 의하면, 실내 온도와 설정 온도의 온도 차이가 큰 경우엔 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 큰 폭으로 줄이거나 늘림으로써 상기 온도 차이를 빠른 시간내에 줄일 수 있고, 상기 온도 차이가 작은 경우엔 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 작은 폭으로 줄이거나 늘림으로써 실내 온도가 설정 온도로 수렴되기 쉽도록 한다.

한편, 도 6에서, 실내 온도와 설정 온도의 온도 차이가 4℃ 보다 클 때는 제어 펄스값을 "8"펄스로 하고, 상기 온도 차이가 3℃ 보다는 크고 4℃ 이하 일 때는 상기 제어 펄스값을 "6"펄스로 하는 등 각 온도 차이 마다 제어 펄스값도 정하여 도시하였으나, 상기 온도 차이가 클 때는 제어 펄스값도 상대적으로 크게하고 상기 온도 차이가 작을 때는 제어 펄스값도 이에 따라 작게 조정된다는 본 발명의 기본적인 기술적 사상이 포함되는 것이라면, 상기 온도 차이에 따른 제어 펄스값이 다소 변경된다 하더라도 본 발명의 일 실시예로서 판단될 수 있음은 명백하다.

또한, 상기 도 6을 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 설명하는데 있어 난방 운전 시를 예로 들어 설명하였으나, 냉방 운전 시에도 상술한 바와 같은 원리, 즉, 실내 온도와 설정 온도의 온도 차이가 큰 경우엔 제어 펄스값을 큰 폭으로 증감시키고, 상기 온도 차이가 작은 경우엔 상기 제어 펄스값을 작은 폭으로 증감시킨다는 원리가 그대로 적용될 수 있다는 것은 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 예상할 수 있음은 물론이다.

예컨대, 냉방 운전 시, 설정 온도가 실내 온도보다 큰 경우엔, 상기 온도 차이가 4℃ 보다 큰 경우엔 상기 제어 펄스값을 "8"펄스 감소시키고, 상기 온도 차이가 3℃ 보다는 크고 4℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "6"펄스 감소시키며, 상기 온도 차이가 2℃ 보다는 크고 3℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "4"펄스 감소시키고, 상기 온도 차이가 1℃ 보다는 크고 2℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "2"펄스 감소시키며, 상기 온도 차이가 1℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "0"펄스 감소시킨다.

반대로, 설정 온도가 실내 온도보다 작은 경우엔, 상기 온도 차이가 4℃ 보다 큰 경우엔 상기 제어 펄스값을 "8"펄스 증가시키고, 상기 온도 차이가 3℃ 보다는 크고 4℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "6"펄스 증가시키며, 상기 온도 차이가 2℃ 보다는 크고 3℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "4"펄스 증가시키고, 상기 온도 차이가 1℃ 보다는 크고 2℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "2"펄스 증가시키며, 상기 온도 차이가 1℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "0"펄스 증가시킨다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 전자팽창밸브 제어 방법에 의해 실내 온도가 설정 온도로 수렴되는 과정을 도시한 그래프로서, 난방 운전 시의 온도 패턴을 나타낸다.

이때, 제어부는 현재의 실내 온도와 설정 온도의 차이를 주기적으로 판단하게 되는데, 실내 온도가 사용자가 희망하는 설정 온도보다, 예컨대 4℃ 보다 높아져 과열 상태(A 참조)로 판단되는 경우엔, 전자팽창밸브 개도를 위한 제어 펄스값을 "8"펄스 정도로 감소시켜 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 큰 폭으로 감소시킨다. 따라서, 실내 온도는 상기 냉매량의 감소와 더불어 빠른 속도로 낮아진다((b) 부분).

제어부는 냉매량 감소와 더불어 실내 온도가 낮아지는 과정((b) 부분)에서도 현재의 실내 온도와 설정 온도의 차이를 계산하는 과정을 계속해서 진행하는데, 상기 실내 온도가 설정 온도보다 낮아진 경우 그 온도 차이를 계산한 후, 예컨대 실내 온도가 사용자가 희망하는 설정 온도보다 4℃ 이하로 낮아져 과부하 상태(B 참조)로 판단되는 경우엔, 전자팽창밸브 개도를 위한 제어 펄스값을 "6"펄스 정도로 감소시킴으로써 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 큰 폭으로 증가시킨다. 따라서, 실내 온도를 상기 냉매량의 증가와 더불어 빠른 속도로 높아진다((c) 부분).

계속해서, 실내 온도와 설정 온도의 차이를 주기적으로 판단하는 단계와, 상기 판단 단계에서 얻어지는 온도 차이를 기초로하여 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 증가시키거나 감소시킴으로써 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 조절하는 단계를 진행하고, 상기 단계들을 반복하여 진행할 수록 실내 온도와 설정 온도의 차이는 급격히 줄어들게 되어, 최종적으로는 상기 실내 온도가 설정 온도로 수렴하게 된다((d) 부분).

도 7을 참조하면, 공기조화기 운전 후 실내 온도가 설정 온도 근방으로 수렴되어 안정화되는데 걸리는 시간이 종래 보다(도 2의 T1 참조)보다 훨씬 짧아졌음을 알 수 있고(T2 참조), 종래의 경우 안정구간에서 실내 온도가 설정 온도로 수렴되지 않고 온도 헌팅되었으나, 본 발명의 경우, 헌팅되지 않고 설정 온도로 수렴된다.

본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브 제어 방법에 의하면, 실내 온도와 설정 온도의 온도 차이가 큰 경우엔 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 큰 폭으로 증감시키고 상기 온도 차이가 작은 경우엔 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 작은 폭으로 증감시킨다.

즉, 상기 온도 차이가 큰 경우엔 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 큰 폭으로 줄이거나 늘림으로써 상기 온도 차이를 빠른 시간내에 줄일 수 있고, 상기 온도 차이가 작은 경우엔 실내 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 작은 폭으로 줄이거나 늘림으로써 실내 온도가 설정 온도로 수렴되기 쉽도록 한다.

도 2는 종래의 전자팽창밸브 제어 방법에 의해 실내 온도가 설정 온도로 수렴되는 과정을 도시한 그래프이다.

도 3은 본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 전체개념도이다.

도 4는 본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 개략적인 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 5는 본 발명에 의한 멀티형 공기조화기의 냉매 싸이클의 구성도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시에에 의한 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 전자팽창밸브 제어 방법에 의해 실내 온도가 설정 온도로 수렴되는 과정을 도시한 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100, 180 : 실외기 102, 160 : 제 1 분배기

110 : 제 2 분배기 104, 142 : 제 1 실내기

106, 144 : 제 2 실내기 108, 146 : 제 3 실내기

142a : 제 1 실내 열교환기 144a : 제 2 실내 열교환기

146a : 제 3 실내 열교환기 162 : 제 1 전자팽창밸브

164 : 제 2 전자팽창밸브 166 : 제 3 전자팽창밸브

168 : 제 1 분지관 170 : 제 2 분지관

182 : 인버터 압축기 184 : 정속 압축기

190 : 어큐물레이터 192 : 사방변

194 : 실외 열교환기 P1 : 메인 배관

P2,P3,P4,P5,P6,P7 : 제1,2,3,4,5,6 배관

Claims

실내 온도와 설정 온도를 측정하여 비교하는 단계;

실내 온도와 설정 온도의 온도 차이를 계산하는 단계; 및

상기 온도 차이가 큰 경우엔 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 큰 폭으로 증감시키고, 상기 온도 차이가 작은 경우엔 전자팽창밸브의 개도를 위한 제어 펄스값을 작은폭으로 증감시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브의 제어 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 온도 차이가 4℃ 보다 큰 경우엔 상기 제어 펄스값을 "8"펄스 증감시키고, 상기 온도 차이가 3℃ 보다는 크고 4℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "6"펄스 증감시키며, 상기 온도 차이가 2℃ 보다는 크고 3℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "4"펄스 증감시키고, 상기 온도 차이가 1℃ 보다는 크고 2℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "2"펄스 증감시키며, 상기 온도 차이가 1℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "0"펄스 증감시키는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브의 제어 방법.
제 1 항에 있어서,

난방 운전 시, 상기 설정 온도가 실내 온도보다 높은 경우엔 상기 제어 펄스값을 그 온도 차이에 대응하여 증가시키고, 상기 설정 온도가 실내 온도보다 높지않은 경우엔 상기 제어 펄스값을 그 온도 차이에 대응하여 감소시키며, 냉방 운전시엔, 설정 온도가 실내 온도보다 높은 경우엔 상기 제어 펄스값을 그 온도 차이에 대응하여 감소시키고, 상기 설정 온도가 실내 온도보다 높지 않은 경우엔 상기 제어 펄스값을 그 온도 차이에 대응하여 증가시키는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브의 제어 방법.
제 1 항에 있어서,

난방 운전 시, 설정 온도가 실내 온도보다 큰 경우, 상기 온도 차이가 4℃ 보다 큰 경우엔 상기 제어 펄스값을 "8"펄스 증가시키고, 상기 온도 차이가 3℃ 보다는 크고 4℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "6"펄스 증가시키며, 상기 온도 차이가 2℃ 보다는 크고 3℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "4"펄스 증가시키고, 상기 온도 차이가 1℃ 보다는 크고 2℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "2"펄스 증가시키며, 상기 온도 차이가 1℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "0"펄스 증가시키는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브의 제어 방법.
제 1 항에 있어서,

난방 운전 시, 설정 온도가 실내 온도보다 크지 않은 경우, 상기 온도 차이가 4℃ 보다 큰 경우엔 상기 제어 펄스값을 "8"펄스 감소시키고, 상기 온도 차이가 3℃ 보다는 크고 4℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "6"펄스 감소시키며, 상기 온도 차이가 2℃ 보다는 크고 3℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "4"펄스 감소시키고, 상기 온도 차이가 1℃ 보다는 크고 2℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "2"펄스 감소시키며, 상기 온도 차이가 1℃ 이하인 경우엔 상기 제어 펄스값을 "0"펄스 감소시키는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기의 전자팽창밸브의 제어 방법.