KR20070074302A - 공기 조화기 및 그 제어 방법 - Google Patents

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KR20070074302A
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Abstract

공기 조하기 및 그 제어 방법을 개시한다. 본 발명은 냉난방 겸용 멀티 시스템 형태의 공기 조화기에서, 각 실내기의 운전 모드 전환 시 발생하는 소음을 최소화하는데 그 목적이 있다. 이와 같은 목적의 본 발명에 따른 공기 조화기는, 압축기와 실내기, 실내기의 냉방 운전을 위해 개방되는 냉방 밸브, 실내기의 난방 운전을 위해 개방되는 난방 밸브를 구비하는 냉난방 전환기, 압축기와 냉난방 전환기와 실내기를 연결하는 냉매 사이클, 압축기의 흡입 측과 토출 측 사이에 마련되는 핫 개스 바이패스 밸브, 실내기를 냉방 모드에서 난방 모드로 전환할 때 핫 개스 바이패스 밸브의 턴 온 시점 부근에서 냉방 밸브를 제 1 설정 시간 동안 턴 오프시켜서 냉매 사이클의 고압 구간의 압력과 실내기의 출구 측 압력 차이가 최소화되도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

공기 조화기 및 그 제어 방법{AIR CONDITIONER AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 냉매 사이클을 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 나타낸 공기 조화기의 제어 계통을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 제어 방법을 나타낸 순서도.
도 4는 도 3에 나타낸 공기 조화기의 제어 방법에서 운전 모드가 <주 냉방 모드>에서 <난방 모드>로 전환되는 경우의 제어 방법을 나타낸 순서도.
도 5는 도 4에 나타낸 제어 방법에서 각 구성 요소의 동작 상태 및 압력 특성을 나타낸 타이밍 차트.
도 6은 도 3에 나타낸 공기 조화기의 제어 방법에서 운전 모드가 <주 냉방 모드>에서 <주 난방 모드>로 전환되는 경우의 제어 방법을 나타낸 순서도.
도 7은 도 6에 나타낸 제어 방법에서 각 구성 요소의 동작 상태 및 압력 특성을 나타낸 타이밍 차트.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
102 : 실외기 팬
104 : MCU 전자 밸브
106 : 핫 개스 바이패스 밸브
120 : 실외기
122 : 압축기
124 : 사방 밸브
126 : 실외 열 교환기
128 : 실외 전자 팽창 밸브
130 : 수액기
132 : 어큐뮬레이터
134 : 고압 개스 관
136 : 저압 개스 관
138 : 고압 액 관
140a, 140b, 140c : 제 1 내지 제 3 실내기
142a, 142b, 142c : 실내 열 교환기
144a, 144b, 144c : 실내 전자 팽창 밸브
160 : 냉난방 전환기(MCU)
162a, 162b, 162c : 제 1 내지 제 3 난방 밸브
164a, 164b, 164c : 제 1 내지 제 3 냉방 밸브
166a, 166b, 166c : 고압 개스 분기 관
168a, 168b, 168c : 저압 개스 분기 관
170a, 170b, 170c : 제 1 내지 제 3 냉매 배관
182a : 실외기 전자 밸브
182b, 186b, 188 : 역류 방지 밸브
184 : 고압 분기 관
186a : 고압 개스관 전자 밸브
202 : 실외기 마이컴
204 : 냉난방 전환기 마이컴
206a, 206b, 206c : 제 1 내지 제 3 실내기 마이컴
본 발명은 공기 조화기 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히 다수의 실내기를 구비하고 동시 냉난방이 가능한 동시 냉난방 형 멀티 시스템 공기 조화기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
동시 냉난방 형 멀티 시스템 공기 조화기는 적어도 하나의 실외기에 다수의 실내기가 병렬 연결되는 구조이다. 이 실외기와 다수의 실내기들은 통신선과 전원선을 통해 전기적으로 연결되고, 또 냉매의 흐름 및 그 양을 조절하기 위한 많은 수의 냉매 배관 및 밸브들을 구비한다.
동시 냉난방은 다수의 실내기 각각에서 냉방 운전이나 난방 운전을 선택적으로 수행하는 것을 의미한다. 이와 같은 동시 냉난방을 구현함에 있어서, 각각의 실 내기에서는 사용자의 요구 또는 실내 환경에 따라 냉방 또는 난방을 선택적으로 수행하게 되는데, 냉방 운전과 난방 운전 가운데 어느 하나를 선택하여 수행하기 위하여 냉방 밸브 및 난방 밸브가 사용된다. 즉, 냉방 밸브를 개방하면 실내기는 냉방 운전을 수행하게 되고, 난방 밸브를 개방하면 실내기는 난방 운전을 수행하게 된다.
이와 같이, 실내기는 냉방 운전 또는 난방 운전을 수행하게 되고, 이를 위해 각각의 실내기는 필요한 크기의 냉방 능력 또는 난방 능력을 실외기에 요구하게 된다. 실외기는 실내기에서 요구하는 총 냉방 능력이 총 난방 능력보다 크면 주 냉방 운전을 수행하고, 반대로 실내기에서 요구하는 총 난방 능력이 총 냉방 능력보다 더 크면 주 난방 운전을 수행한다. 실외기에서의 주 냉방 운전과 주 난방 운전 사이의 상호 전환 시에는 압축기에서 토출되는 냉매의 흐름 방향도 함께 전환되며 이 때 사방 밸브(4way valve)가 사용된다.
실외기의 운전 중에, 냉방 중인 실내기가 난방으로 전환하기 위하여 냉방 밸브를 폐쇄함과 동시에 난방 밸브를 개방하거나, 반대로 난방 중인 실내기가 냉방으로 전환하기 위하여 난방 밸브를 폐쇄함과 동시에 냉방 밸브를 개방하면, 압축기에서 토출되는 고압의 냉매가 개방된 밸브를 통해 갑자기 유동하면서 냉매 유동 소음이 발생하게 된다.
더욱이 이와 같은 냉난방 겸용 멀티 시스템 공기 조화기의 경우, 실내기의 수가 많을수록 각각의 실내기에서 냉방 또는 난방 운전 사이의 전환을 위한 밸브의 개폐 동작이 빈번해지기 때문에 갑작스러운 냉매 유동 소음에 의한 사용자의 불편 은 더욱 가중된다.
본 발명은 냉난방 겸용 멀티 시스템 형태의 공기 조화기에서, 각 실내기의 운전 모드 전환 시 발생하는 소음을 최소화하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적의 본 발명에 따른 공기 조화기는, 압축기와 실내기, 실내기의 냉방 운전을 위해 개방되는 냉방 밸브, 실내기의 난방 운전을 위해 개방되는 난방 밸브를 구비하는 냉난방 전환기, 압축기와 냉난방 전환기와 실내기를 연결하는 냉매 사이클, 압축기의 흡입 측과 토출 측 사이에 마련되는 핫 개스 바이패스 밸브, 실내기를 냉방 모드에서 난방 모드로 전환할 때 핫 개스 바이패스 밸브의 턴 온 시점 부근에서 냉방 밸브를 제 1 설정 시간 동안 턴 오프시켜서 냉매 사이클의 고압 구간의 압력과 실내기의 출구 측 압력 차이가 최소화되도록 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상술한 제어부는, 핫 개스 바이패스 밸브의 턴 온 시점 부근에서 압축기를 턴 오프시킨다.
또한, 상술한 제어부는, 냉방 밸브와 난방 밸브를 모두 턴 온 시킨 후 제 2 설정 시간이 경과하면 압축기를 턴 온시키고 냉방 밸브를 턴 오프시킨다.
또한, 상술한 제어부는, 압축기를 턴 온시킨 후 제 3 설정 시간이 경과하면 핫 개스 바이패스 밸브를 턴 오프시킨다.
또한, 상술한 제어부는, 제 1 설정 시간 경과 후 냉방 밸브와 난방 밸브를 모두 턴 온 시킨다.
또한, 상술한 냉방 밸브와 난방 밸브는 상시 개방형 전자 밸브로서, 턴 온되었을 때 냉매의 유동 방향이 미리 설정된 일방향으로 강제로 형성되는 밸브이다.
또한, 상술한 제어부는, 실내기가 복수개 구비될 때 복수개의 실내기 각각에서 요구되는 난방 능력의 합이 냉방 능력의 합보다 클 때 냉방 밸브의 턴 오프시켜서 냉매 사이클의 고압 구간의 압력과 실내기의 출구 측 압력 차이가 최소화되도록 제어한다.
또한, 상술한 제어부는, 냉방 밸브를 제 1 설정 시간 동안 턴 오프시킴으로써 냉매 사이클의 고압 구간의 압력과 실내기의 출구 측 압력이 저압과 고압의 중간압까지 동반 상승하도록 제어한다.
위와 같은 목적의 본 발명에 따른 공기 조화기의 제어 방법은, 압축기와 실내기, 실내기의 냉방 운전을 위해 개방되는 냉방 밸브 및 실내기의 난방 운전을 위해 개방되는 난방 밸브를 구비하는 냉난방 전환기, 압축기와 냉난방 전환기와 실내기를 연결하는 냉매 사이클, 압축기의 흡입 측과 토출 측 사이에 마련되는 핫 개스 바이패스 밸브를 포함하는 공기 조화기의 제어 방법에 있어서, 실내기를 냉방 모드에서 난방 모드로 전환할 때, 핫 개스 바이패스 밸브의 턴 온 시점 부근에서 냉방 밸브를 제 1 설정 시간 동안 턴 오프시켜서 냉매 사이클의 고압 구간의 압력과 실내기의 출구 측 압력 차이가 최소화되도록 제어한다.
또한, 핫 개스 바이패스 밸브의 턴 온 시점 부근에서 압축기를 턴 오프시킨다.
또한, 상술한 냉방 밸브와 난방 밸브를 모두 턴 온 시킨 후 제 2 설정 시간이 경과하면 압축기를 턴 온시키고 냉방 밸브를 턴 오프시킨다.
또한, 상술한 압축기를 턴 온시킨 후 제 3 설정 시간이 경과하면 핫 개스 바이패스 밸브를 턴 오프시킨다.
또한, 상술한 제 1 설정 시간 경과 후 냉방 밸브와 난방 밸브를 모두 턴 온 시킨다.
또한, 상술한 냉방 밸브와 난방 밸브는 상시 개방형 전자 밸브로서, 턴 온되었을 때 냉매의 유동 방향이 미리 설정된 일방향으로 강제로 형성되는 밸브이다.
또한, 상술한 실내기가 복수개 구비될 때 복수개의 실내기 각각에서 요구되는 난방 능력의 합이 냉방 능력의 합보다 클 때 냉방 밸브의 턴 오프시켜서 냉매 사이클의 고압 구간의 압력과 실내기의 출구 측 압력 차이가 최소화되도록 제어한다.
또한, 상술한 냉방 밸브를 제 1 설정 시간 동안 턴 오프시킴으로써 냉매 사이클의 고압 구간의 압력과 실내기의 출구 측 압력이 저압과 고압의 중간압까지 동반 상승하도록 제어한다.
이와 같이 이루어지는 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 냉매 사이클을 나타낸 도면이다. 도1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기는 실외기(120)와 제 1 내지 제 3 실내기(140a, 140b, 140c), 냉난방 전환기(MCU : Mode Change Unit, 160)를 포함한다.
실외기(120)에서, 사방 밸브(124)는 압축기(122)기에서 토출되는 냉매의 흐름 방향을 결정한다. 즉, 사방 밸브(124)는, 주 냉방 운전 시에는 압축기(122)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 고압 개스관 전자 밸브(186a)와 실외 열 교환기(126)로 흐르도록 그 냉매 유로가 전환되고, 주 난방 운전 시에는 냉매가 역류 방지 밸브(188) 및 냉난방 전환기(160)를 통해 제 1 내지 제 3 실내기(140a, 140b, 140c)에 공급되도록 그 냉매 유로가 전환된다. 실외 열 교환기(126)는 실외기 팬(102)을 통해 실외기(120)로 유입되는 실외 공기와 냉매 사이에 열 교환이 이루어지도록 한다. 이와 함께 냉매를 팽창시키는 실외 전자 팽창 밸브(128)와 기체 상태의 냉매에 혼합되어 있는 액체 상태의 냉매를 분리하기 위한 수액기(130)와 어큐뮬레이터(132)가 구비된다. 제 1 내지 제 3 실내기(140a, 140b, 140c)와 실외기(120) 사이의 냉매 흐름은 고압 개스 관(134)과 저압 개스 관(136)을 통해 이루어진다.
실외기(120)의 배관 상태 및 밸브 위치를 살펴보면, 저압 개스 관(136)이 어큐뮬레이터(132)를 통해 압축기(122)의 흡입 측에 연결되고, 실외 전자 팽창 밸브(128)에는 고압 액 관(138)이 수액기(130)를 통해 연결된다.　실외 전자 팽창 밸브(128)에 병렬 연결되는 실외 전자 밸브(182a)와 역류 방지 밸브(182b)는 냉방 운전 시에 완전 개방되어 실외 열 교환기(126)로부터 나온 액 냉매가 실외 전자 밸브(182a) 및 역류 방지 밸브(182b)를 통해 실외 전자 팽창 밸브(128)를 우회하도록 함으로써 압력 손실없이 냉난방 전환기(160)로 공급될 수 있도록 하며, 반대로 난방 운전 시에는 이 실외 전자 밸브(182a)가 완전 폐쇄되어 냉매가 실외 전자 팽창 밸브(128)를 지나면서 감압된다.
사방 밸브(124)와 실외 열 교환기(126)의 입구 사이에는 고압 개스 관(134)에서 분기되는 고압 분기 관(184)이 연결된다. 이 고압 분기 관(184)에는 개폐 밸브인 고압 개스관 전자 밸브(186a)와, 고압 개스 관(134) 측으로부터의 냉매 역류를 방지하는 역류 방지 밸브(186b)가 설치된다.　사방 밸브(124)와 고압 액 관(138) 사이에도 냉매의 역류를 방지하는 또 다른 역류 방지 밸브(188)가 설치된다.
한편, 제 1 내지 제 3 실내기(140a, 140b, 140c)는 실외기(120)에 병렬 연결되며, 제 1 내지 제 3 실내기(140a, 140b, 140c) 각각에는 제 1 내지 제 3 실내 열 교환기(142a, 142b, 142c)와 제 1 내지 제 3 실내 전자 팽창 밸브(144a, 144b, 144c)가 각각 마련된다.
냉난방 전환기(MCU : Mode Change Unit, 160)는 제 1 내지 제 3 실내기(140a, 140b, 140c)의 냉방 모드와 난방 모드 사이의 상호 전환을 위한 것이다. 냉난방 전환기(160)에서, 고압 개스 관(134)에서 분기된 제 1 내지 제 3 고압 개스 분기 관(166a, 166, 166c)에는 제 1 내지 제 3 난방 밸브(162a, 162b, 162c)가 설치된다. 또 저압 개스 관(136)에서 분기되는 제 1 내지 제 3 저압 개스 분기 관(168a, 168b, 168c)에는 제 1 내지 제 3 냉방 밸브(164a, 164b, 164c)가 설치된다.
제 1 난방 밸브(162a) 및 제 1 냉방 밸브(164a)는 제 1 실내 열 교환기(142a)와 연결된 제1냉매 배관(170a)에 연결되며, 제 2 내지 제 3 난방 밸브(162b, 162c) 및 제 2 내지 제 3 냉방 밸브(164b, 164c)는 순차적으로 제 2 내지 제 3 냉매 배관(170b, 170c)에 연결된다. 각각의 제 1 내지 제 3 실내 전자 팽창 밸브(144a, 144b, 144c)와 실외기(120)의 수액기(130) 사이의 냉매관에는 MCU 전자 밸 브(104)가 설치된다. 이 MCU 전자 밸브(104)는 냉방 중인 실내기가 난방 중인 실내기보다 많을 경우 개방됨으로써 냉방 중인 실내기에서 나온 냉매가 난방 중인 실내기에 과도하게 공급되지 않도록 조절한다.
도 2는 도 1에 나타낸 공기 조화기의 제어 계통을 나타낸 도면이다. 도 2 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 실외기(120)는 도 1 에 나타낸 장치 외에 실외기(120)의 각 장치들을 제어하는 실외기 마이컴(202)을 더 포함한다. 제 1 내지 제 3 실내기(140a, 140b, 140c)는 각 실내기의 장치들을 제어하는 제 1 내지 제 3 실내기 마이컴(206a, 206b, 206c)을 더 포함한다. 냉난방 전환기(160)는 제 1 내지 제 3 냉방 밸브(164a, 164b, 164c) 및 제 1 내지 제 3 난방 밸브(162a, 162b, 162c)를 제어하는 냉난방 전환기 마이컴(204)을 더 포함한다.
실외기(120)는 실내기(140a, 140b, 140c)에서 요구되는 냉방 능력 및 난방 능력의 비율에 따라 <냉방 모드>와 <난방 모드>, <주 냉방 모드>, <주 난방 모드> 가운데 어느 하나의 모드로 운전하게 된다. 여기서 <냉방 모드>는 실내기(140a, 140b, 140c)에서 오직 냉방 능력만이 요구되고 난방 능력은 요구되지 않을 때의 운전 모드이고, <난방 모드>는 실내기(140a, 140b, 140c)에서 오직 난방 능력만이 요구되고 냉방 능력은 요구되지 않을 때의 운전 모드이다. 또, <주 냉방 모드>는 실내기(140a, 140b, 140c)에서 요구되는 냉방 능력이 요구되는 난방 능력보다 더 클 때의 운전 모드이고, <주 난방 모드>는 실내기(140a, 140b, 140c)에서 요구되는 난방 능력이 요구되는 냉방 능력보다 더 클 때의 운전 모드이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 제어 방법을 나타낸 순서도 이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 실내 공기 온도 및 실외 공기 온도를 측정하고, 또 각 실내기(140a, 140b, 140c)마다 설정되어 있는 사용자 설정 온도를 판단한다(302). 이와 같은 실내/실외 공기 온도와 실내기 설정 온도에 근거하여, 필요한 냉방 용량 및 난방 용량을 산출한다(304). 도 3에서는, <주 냉방 모드>에서 운전을 시작하여 <난방 모드>와 <주 난방 모드>로 전환하는 경우를 나타내었다.
즉, 필요한 냉방 용량 및 난방 용량을 산출한 결과, 제 1 실내기(140a)와 제 2 실내기(140b)에서 냉방 운전이 요구되고, 제 3 실내기(140c)에서 난방 운전이 요구되며, 제 1 실내기(140a)와 제 2 실내기(140b)에서 요구되는 총 냉방 능력이 제 3 실내기(140c)에서 요구되는 난방 능력보다 더 크면 <주 냉방 모드>로 운전한다(306). 이 때 제 1 실내기(140a) 및 제 2 실내기(140b)는 냉방 운전하고, 제 3 실내기(140c)는 난방 운전한다.
이와 같은 <주 냉방 모드>로 운전하는 동안, 제 1 실내기(140a)에서 난방 운전이 요구되고(308의 ‘예’), 또 제 2 실내기(140b)에서도 난방 운전이 요구되면(310의 ‘예’) 운전 모드를 <주 냉방 모드>에서 <난방 모드>로 전환한다(312). 이 때 모든 실내기(140a, 140b, 140c)가 난방 운전한다.
이와 달리, 냉방 운전 중인 제 1 실내기(140a)에서 난방 운전이 요구되거나(310의 ‘아니오’), 또는 제 2 실내기(140b)에서 난방 운전이 요구되면(314의 ‘예’) 운전 모드를 <주 냉방 모드>에서 <주 난방 모드>로 전환한다(316). 이 때 제 1 실내기(140a)와 제 2 실내기(140b) 가운데 어느 하나만이 냉방 운전하고, 나머지 실내기들은 난방 운전한다.
만약, 제 1 실내기(140a)와 제 2 실내기(140b)가 계속 냉방 운전하면(314의 ‘아니오’) 운전 모드의 전환없이 <주 냉방 모드>로 계속 운전한다(318).
냉방 밸브(164a, 164b, 164c)나 난방 밸브(162a, 162b, 162c)는 전력 소모를 줄이기 위해 개방 시에만 전력이 사용되는 상시 폐쇄형(Normally Closed Type) 밸브를 사용한다. 이 상시 폐쇄형 밸브의 경우, 턴 온(개방) 시에는 미리 정해진 방향으로 냉매의 유동 방향이 강제로 형성되지만, 턴 오프 시에는 그 설정 방향과 무관하게 압력이 높은 쪽에서 압력이 낮은 쪽으로 냉매가 역류하는 경우도 발생하며, 이 냉매의 역류에 의해 밸브에서 채터링 소음이 발생한다.
본 발명의 실시 예에서는, 도 3의 블록 312 및 316처럼 <주 냉방 모드>에서 <난방 모드> 또는 <주 난방 모드>로 전환하는 경우 이와 같은 채터링 소음을 감소시키기 위해 다음의 도 4 내지 도 7에 나타낸 것과 같은 제어를 수행한다.
도 4는 도 3에 나타낸 공기 조화기의 제어 방법에서 운전 모드가 <주 냉방 모드>에서 <난방 모드>로 전환되는 경우의 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, <주 냉방 모드>에서 <난방 모드>로 전환하기 위해 먼저 압축기(122)를 턴 오프(정지)시키고 핫 개스 바이패스 밸브(106)를 턴 온(개방)시키며 제 1 및 제 2 냉방 밸브(164a, 164b)를 턴 오프(폐쇄)시킨다(402). 이 상태에서 제 1 설정 시간(t1, 예를 들면 약 1분)이 경과하면(404의 ‘예’), 운전 중이었던 실내기의 턴 오프 되어 있는 모든 냉방 밸브 및 난방 밸브를 턴 온 시킨다(406). 본 실시 예의 경우, 이미 턴 온 되어 있는 제 3 실내기(140c)의 제 3 난방 밸브(164c)를 제외하고, 턴 오프 되어 있던 제 1 및 제 3 냉방 밸브(162a, 162b, 162c)와 제 1 및 제 2 난방 밸브(164a, 164b)를 모두 턴 온(개방)시킨다.
이 상태에서 제 2 설정 시간(t2, 예를 들면 약 2분)이 경과하면(408의 ‘예’), <난방 모드>에서 운전을 실시하기 위해 압축기(122)를 턴 온시키고, 제 1 내지 제 3 냉방 밸브(164a, 164b, 164c)를 모두 턴 오프시킨다(410). 이 때 제 1 내지 제 3 난방 밸브(162a, 162b, 162c)는 계속 턴 온 상태로 유지한다. 핫 개스 바이패스 밸브(106)는 압축기(122)가 턴 온된 이후에도 제 3 설정 시간(t3, 예를 들면 약 1분) 동안 턴 온 상태를 더 유지하다가, 제 3 설정 시간이 경과하면(412의 ‘예’) 비로소 턴 오프시킨다(414). 이와 같이, 압축기(122)의 턴 온 시점과 핫 개스 바이패스 밸브(106)의 턴 오프 시점 사이에 갭을 두는 것은 압축기(122)의 기동을 원활하게 하기 위한 것이다. 압축기(122)가 턴 온된 상태에서 핫 개스 바이패스 밸브(106)가 턴 오프됨에 따라 냉매 사이클의 저압 구간은 저압으로 고압 구간은 고압으로 유지되며, 각 실내기에서 요구되는 난방 운전을 실시한다(416).
도 5는 도 4에 나타낸 제어 방법에서 각 구성 요소의 동작 상태 및 압력 특성을 나타낸 타이밍 차트이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 냉방 운전에서 난방 운전으로 전환하고자 하는 제 1 및 제 2 실내기(140a, 140b) 각각의 냉방 밸브(164a, 164b)를 압축기(122)의 턴 오프 시점 및 핫 개스 바이패스 밸브(106)의 턴 온 시점 부근에서(바람직하게는 동시에) 함께 턴 오프시키면 냉매 사이클의 저압 구간의 압력(예를 들면 약 5 kg/cm2)이 중간압(예를 들면 약 10 kg/cm2)까지 서서히 상승하게 되고, 이로 인하여 냉방 운전했던 제 1 실내기(140a) 및 제 2 실내기(140b)의 출구 측 압력 역시 저압(약 5 kg/cm2)에서 중간압(약 10 kg/cm2)까지 서서히 상승 하게 된다.
이와 달리, 만약 냉방 운전 중이던 제 1 및 제 2 실내기(140a, 140b) 각각의 냉방 밸브(164a, 164b)를 압축기(122)의 턴 오프 시점 및 핫 개스 바이패스 밸브(106)의 턴 온 시점 부근에서 함께 턴 오프시키지 않고, 대신 도 5의 화살표(502)로 나타낸 시점과 같이 압축기(122)의 턴 오프 시점 및 핫 개스 바이패스 밸브(106)의 턴 온 시점보다 훨씬 더 늦은 시점에서 냉방 밸브(164a, 164b)를 턴 오프시키면, 냉방 운전했던 제 1 실내기(140a) 및 제 2 실내기(140b)의 출구 측 압력은 도 5(I)의 점선으로 나타낸 것과 같은 압력 특성(504)을 갖게 된다. 즉, 냉방 운전했던 제 1 및 제 2 실내기(140a, 140b)의 출구 측 압력은 냉방 밸브(140a, 140b)의 턴 오프 시점(502)까지 저압(약 5 kg/cm2)을 유지하는 반면, 저압 구간(즉 저압 개스 관(136))의 압력은 핫 개스 바이패스 밸브(106)의 턴 온에 따른 저압 구간과 고압 구간의 압 평형에 의해 중간압(약 10 kg/cm2)까지 상승하게 된다. 이와 같이, 냉방 운전했던 제 1 실내기(140a) 및 제 2 실내기(140b)의 출구 측 압력이 저압(약 5 kg/cm2)이고 저압 구간의 압력이 중간압(약 10 kg/cm2)으로서 두 압력 차가 큰 상태에서, 냉방 운전했던 제 1 및 제 2 실내기(140a, 140b) 각각의 냉방 밸브(164a, 164b)를 턴 오프시키면 도 1의 제 1 및 제 2 냉방 밸브(164a, 164b) 각각의 양단 사이의 압력차가 약 5 kg/cm2으로 매우 커진다. 이 압력 차이로 인하여 냉매 사이클의 저압 구간에서 제 1 냉방 밸브(164a) 및 제 2 냉방 밸브(164b)를 통해 제 1 실내기(140a) 및 제 2 실내기(140b) 쪽으로 냉매가 역류하고, 이 냉매 역류로 인하여 제 1 냉방 밸브(164a) 및 제 2 냉방 밸브(164b)에서 채터링 소음이 발생하게 된다.
따라서 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 냉방 모드에서 난방 모드로 전환하고자 하는 제 1 및 제 2 실내기(140a, 140b)의 제 1 및 제 2 냉방 밸브들(164a, 164b)을 압축기(122)의 턴 오프 시점 및 핫 개스 바이패스 밸브(106)의 턴 온 시점 부근에서(바람직하게는 동시에) 함께 턴 오프시키면 냉매 사이클의 저압 구간의 압력과 제 1 실내기(140a) 및 제 2 실내기(140b)의 출구 측 압력이 저압(약 5 kg/cm2)에서 중간압(약 10 kg/cm2)까지 서서히 동반 상승하게 되어 압력 차로 인한 역류가 발생하지 않게 되고, 냉매 역류에 따른 채터링 소음 역시 거의 발생하지 않게 된다.
도 6은 도 3에 나타낸 공기 조화기의 제어 방법에서 운전 모드가 <주 냉방 모드>에서 <주 난방 모드>로 전환되는 경우의 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, <주 냉방 모드>에서 <주난방 모드>로 전환하기 위해 먼저 압축기(122)를 턴 오프(정지)시키고 핫 개스 바이패스 밸브(106)를 턴 온(개방)시키며 냉방 모드에서 난방 모드로 전환하고자 하는 제 1 실내기(140a)의 제 1 냉방 밸브(164a)를 턴 오프(폐쇄)시킨다(602). 이 상태에서 제 1 설정 시간(t1, 예를 들면 약 1분)이 경과하면(604의 ‘예’), 운전 중이었던 실내기의 턴 오프되어 있는 모든 냉방 밸브 및 난방 밸브를 턴 온시킨다(606). 본 실시 예의 경우, 제 1 냉방 밸브(164a)와 제 1 난방 밸브(162a), 제 2 난방 밸브(162b), 제 3 냉방 밸브(164c)를 턴 온(개방)시킨다.
이 상태에서 제 2 설정 시간(t2, 예를 들면 약 2분)이 경과하면(608의 ‘예 ’), 주 난방 운전을 실시하기 위해 압축기(122)를 턴 온시키고, 제 1, 3 냉방 밸브(164a, 164c)와 제 2 난방 밸브(162b)를 턴 오프시키며, 제 1, 3 난방 밸브(162a, 162c)와 제 2 냉방 밸브(164b)를 계속 턴 온 상태로 유지한다(610). 핫 개스 바이패스 밸브(106)는 압축기(122)가 턴 온된 이후에도 제 3 설정 시간(t3, 예를 들면 약 1분) 동안 턴 온 상태를 더 유지시키다가 제 3 설정 시간이 경과하면(612의 ‘예’) 비로소 턴 오프시킨다(614). 압축기(122)가 턴 온된 상태에서 핫 개스 바이패스 밸브(106)가 턴 오프됨에 따라 냉매 사이클의 저압 구간은 저압으로 고압 구간은 고압으로 각각 유지되며, 각 실내기에서 요구되는 냉방 운전 또는 난방 운전을 선택적으로 실시한다(616).
도 7은 도 6에 나타낸 제어 방법에서 각 구성 요소의 동작 상태 및 압력 특성을 나타낸 타이밍 차트이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 냉방 운전에서 난방 운전으로 전환하고자 하는 제 1 실내기(140a)의 제 1 냉방 밸브(164a)를 압축기(122)의 턴 오프 시점 및 핫 개스 바이패스 밸브(106)의 턴 온 시점 부근에서(바람직하게는 동시에) 함께 턴 오프시키면 냉매 사이클의 저압 구간의 압력(약 5 kg/cm2)이 중간압(약 10 kg/cm2)까지 서서히 상승하게 되고, 이로 인하여 냉방 운전했던 제 1 실내기(140a)의 출구 측 압력 역시 저압 구간과 마찬가지로 저압(약 5 kg/cm2)에서 중간압(약 10 kg/cm2)까지 서서히 상승하게 된다.
이와 달리, 만약 냉방 운전 중이던 제 1 실내기(140a)의 제 1 냉방 밸브(164a)를 압축기(122)의 턴 오프 시점 및 핫 개스 바이패스 밸브(106)의 턴 온 시점 부근에서 함께 턴 오프시키지 않고, 대신 도 7의 화살표(702)로 나타낸 시점과 같이 압축기(122)의 턴 오프 시점 및 핫 개스 바이패스 밸브(106)의 턴 온 시점보다 훨씬 늦은 시점에서 제 1 냉방 밸브(164a)를 턴 오프시키면 냉방 운전했던 제 1 실내기(140a)의 출구 측 압력은 도 7(I)의 점선으로 나타낸 것과 같은 압력 특성(704)을 갖게 되어, 앞서 도 5를 통해 설명한 것과 같은 채터링 소음이 발생하게 된다.
따라서 도 7에 나타낸 바와 같이, 냉방 모드에서 난방 모드로 전환하고자 하는 제 1 실내기(140a)의 제 1 냉방 밸브(164a)를 압축기(122)의 턴 오프 시점 및 핫 개스 바이패스 밸브(106)의 턴 온 시점 부근에서(바람직하게는 동시에) 함께 턴 오프시키면 냉매 사이클의 저압 구간의 압력과 제 1 실내기(140a)의 출구 측 압력이 저압(약 5 kg/cm2)에서 중간압(약 10 kg/cm2)까지 서서히 동반 상승하게 되어 압력 차로 인한 역류가 발생하지 않게 되고, 냉매 역류에 따른 채터링 소음 역시 거의 발생하지 않게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 냉난방 겸용 멀티 시스템 형태의 공기 조화기에서, 냉방 운전에서 난방 운전으로 전환하고자 하는 실내기의 냉방 밸브를 압축기의 턴 오프 시점 및 핫 개스 바이패스 밸브의 턴 온 시점 부근에서 턴 오프시켜서 냉매 사이클의 고압 구간과 저압 구간 사이의 압력차를 감소시키고, 이로 인하여 냉방 밸브에서의 냉매 역류에 의한 채터링 소음이 크게 감소하여 사용자(소비자)의 제품 만족도를 크게 높일 수 있다.

Claims (16)

  1. 압축기와;
    실내기와;
    상기 실내기의 냉방 운전을 위해 개방되는 냉방 밸브와, 상기 실내기의 난방 운전을 위해 개방되는 난방 밸브를 구비하는 냉난방 전환기와;
    상기 압축기와 상기 냉난방 전환기, 상기 실내기를 연결하는 냉매 사이클과;
    상기 압축기의 흡입 측과 토출 측 사이에 마련되는 핫 개스 바이패스 밸브와;
    상기 실내기를 냉방 모드에서 난방 모드로 전환할 때, 상기 핫 개스 바이패스 밸브의 턴 온 시점 부근에서 상기 냉방 밸브를 제 1 설정 시간 동안 턴 오프시켜서 상기 냉매 사이클의 고압 구간의 압력과 상기 실내기의 출구 측 압력 차이가 최소화되도록 제어하는 제어부를 포함하는 공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 핫 개스 바이패스 밸브의 턴 온 시점 부근에서 상기 압축기를 턴 오프시키는 공기 조화기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 냉방 밸브와 상기 난방 밸브를 모두 턴 온 시킨 후 제 2 설정 시간이 경과하면 상기 압축기를 턴 온시키고 상기 냉방 밸브를 턴 오프시키는 공기 조화 기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압축기를 턴 온시킨 후 제 3 설정 시간이 경과하면 상기 핫 개스 바이패스 밸브를 턴 오프시키는 공기 조화기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제 1 설정 시간 경과 후 상기 냉방 밸브와 상기 난방 밸브를 모두 턴 온 시키는 공기 조화기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉방 밸브와 상기 난방 밸브는 상시 개방형 전자 밸브로서, 턴 온되었을 때 냉매의 유동 방향이 미리 설정된 일방향으로 강제로 형성되는 밸브인 공기 조화기.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 실내기가 복수개 구비될 때 상기 복수개의 실내기 각각에서 요구되는 난방 능력의 합이 냉방 능력의 합보다 클 때 상기 냉방 밸브의 턴 오프시켜서 상기 냉매 사이클의 고압 구간의 압력과 상기 실내기의 출구 측 압력 차이가 최소화되도록 제어하는 공기 조화기.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 냉방 밸브를 제 1 설정 시간 동안 턴 오프시킴으로써 상기 냉매 사이클의 고압 구간의 압력과 상기 실내기의 출구 측 압력이 저압과 고압의 중간압까지 동반 상승하도록 제어하는 공기 조화기.
  9. 압축기와 실내기, 상기 실내기의 냉방 운전을 위해 개방되는 냉방 밸브 및 상기 실내기의 난방 운전을 위해 개방되는 난방 밸브를 구비하는 냉난방 전환기, 상기 압축기와 상기 냉난방 전환기와 상기 실내기를 연결하는 냉매 사이클, 상기 압축기의 흡입 측과 토출 측 사이에 마련되는 핫 개스 바이패스 밸브를 포함하는 공기 조화기의 제어 방법에 있어서,
    상기 실내기를 냉방 모드에서 난방 모드로 전환할 때, 상기 핫 개스 바이패스 밸브의 턴 온 시점 부근에서 상기 냉방 밸브를 제 1 설정 시간 동안 턴 오프시켜서 상기 냉매 사이클의 고압 구간의 압력과 상기 실내기의 출구 측 압력 차이가 최소화되도록 제어하는 공기 조화기의 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 핫 개스 바이패스 밸브의 턴 온 시점 부근에서 상기 압축기를 턴 오프시키는 공기 조화기의 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 냉방 밸브와 상기 난방 밸브를 모두 턴 온 시킨 후 제 2 설정 시간이 경과하면 상기 압축기를 턴 온시키고 상기 냉방 밸브를 턴 오프시키는 공기 조화기의 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 압축기를 턴 온시킨 후 제 3 설정 시간이 경과하면 상기 핫 개스 바이패스 밸브를 턴 오프시키는 공기 조화기의 제어 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 설정 시간 경과 후 상기 냉방 밸브와 상기 난방 밸브를 모두 턴 온 시키는 공기 조화기의 제어 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 냉방 밸브와 상기 난방 밸브는 상시 개방형 전자 밸브로서, 턴 온되었을 때 냉매의 유동 방향이 미리 설정된 일방향으로 강제로 형성되는 밸브인 공기 조화기의 제어 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 실내기가 복수개 구비될 때 상기 복수개의 실내기 각각에서 요구되는 난방 능력의 합이 냉방 능력의 합보다 클 때 상기 냉방 밸브의 턴 오프시켜서 상기 냉매 사이클의 고압 구간의 압력과 상기 실내기의 출구 측 압력 차이가 최소화되도록 제어하는 공기 조화기의 제어 방법.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 냉방 밸브를 제 1 설정 시간 동안 턴 오프시킴으로써 상기 냉매 사이클의 고압 구간의 압력과 상기 실내기의 출구 측 압력이 저압과 고압의 중간압까지 동반 상승하는 공기 조화기의 제어 방법.
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