KR100997284B1 - 공기 조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 실시예는 공기 조화기 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 공기 조화기의 구조 및 제어를 개선하여 난방 및 제상이 동시에 효율적으로 이루어지도록 하는 공기 조화기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 냉매를 압축하는 압축기;와, 상기 압축기를 통과한 냉매가 실내 공기와 열교환 되도록 하는 실내 열교환기;와, 상기 실내 열교환기를 통과한 냉매가 감압되도록 하는 실외 팽창장치;와, 상기 실외 팽창장치에서 토출된 냉매가 외기와 열교환 되도록 하며, 미리 설정된 조건에서 제상이 이루어지는 실외 열교환기;와, 상기 압축기의 토출측으로부터 상기 실외 열교환기의 입구측으로 냉매가 바이패스 되도록 하는 제 1 핫가스 밸브; 와, 상기 실외 열교환기를 거친 냉매 중 기체 냉매가 분리되도록 하며, 일측에 냉매의 가열을 위한 인덕션 히터가 포함되는 어큐뮬레이터; 및 상기 실외 열교환기의 온도 및 외기의 온도에 따라 상기 실내의 난방 및 상기 실외 열교환기의 제상이 동시에 이루어지도록 연속난방 제상운전을 제어하는 제어부가 포함된다.

본 발명에 따른 공기 조화기에 의하면, 난방 및 제상이 동시에 이루어지는 연속 난방 제상과정에서, 인덕션 히터의 작동에 의하여 실외 열교환기의 제상 능력 및 실내 난방 능력이 향상되는 장점이 있다.

인덕션 히터, 제 1 핫가스 밸브, 제 2 핫가스 밸브

Description

공기 조화기 및 그 제어방법 {Air conditioner and control method thereof}

본 발명에 따른 실시예는 공기 조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 실시예는 공기 조화기 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 공기 조화기의 구조 및 제어를 개선하여 난방 및 제상이 동시에 효율적으로 이루어지도록 하는 공기 조화기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공기 조화기는 실내의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 가전기기이다. 이를테면, 여름에는 실내를 시원한 냉방상태로, 겨울에는 실내를 따뜻한 난방상태로 조절하고, 또한 실내의 습도를 조절하며 실내의 공기를 쾌적한 청정상태로 조절한다.

이렇게 공기조화기와 같은 생활의 편의 제품이 점차적으로 확대, 사용되면서 소비자들은 높은 에너지 사용 효율과, 성능 향상 및 사용에 편리한 제품을 요구하게 되었다.

이러한 공기 조화기는 실내기와 실외기를 각각 분리된 분리형 공기조화기와, 실내기와 실외기를 하나의 장치로 결합된 일체형 공기 조화기로 구분된다. 그리고, 공기 조화기의 설치형태에 따라, 벽에 장착되도록 구성된 벽걸이형 공기 조화기 및 액자형 공기조화기와, 거실에 세울 수 있도록 구성된 슬림형 공기 조화기로 구분된다.

또한, 공기 조화기는 용량에 따라, 하나의 실내기를 구동시킬 수 있는 용량으로 구성되어 가정집과 같이 좁은 장소에서 이용되도록 구성된 싱글형 공기조화기와, 회사 또는 음식점에서 사용할 수 있도록 매우 큰 용량으로 구성된 중대형 공기조화기와, 다수개의 실내기를 충분히 구동시킬 수 있는 용량으로 구성된 멀티 공기조화기 등으로 구분된다.

여기서, 상기 분리형 공기 조화기는 실내에 설치되어 공조공간 내부로 온풍 또는 냉풍을 공급하는 실내기와, 상기 실내기에서 충분한 열교환 동작이 이루어질 수 있도록 냉매를 압축, 팽창 등을 수행하는 실외기로 구성된다.

한편, 종래에는 냉난방이 가능한 공기 조화기의 난방 운전 과정에서, 실외 열교환기에 제공되는 온도 센서에 의하여 상기 실외 열교환기 표면에 착상이 발생되는 경우에, 인버터 압축기를 낮은 주파수로 유도하여 사방 밸브를 절환시킨 후, 일시적으로 냉방 사이클을 가동하여 착상을 제거하는 방법이 사용되었다.

그러나, 이러한 방법이 사용되면, 실내 열교환기가 증발기의 기능을 하게 되며, 냉방 상태에서 제상을 해야 하므로 실내 온도가 내려가게 되는 문제점이 있었다.

그리고, 공기 조화기의 작동이 전환되고, 그에 따라 실외 열교환기에 고온의 냉매가 제공됨으로써, 제상이 이루어지도록 하는 제상 시간이 다소 많이 소요되는 문제점이 있었다.

그리고, 난방 운전에서 냉방 운전으로의 전환을 위하여 사방 밸브의 절환이 필요하게 되는데, 이 경우 사방 밸브의 작동에 관한 신뢰성의 문제가 발생된다.

본 발명에 따른 실시예는 공기 조화기 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 공기 조화기의 구조 및 제어를 개선하여 난방 및 제상이 동시에 효율적으로 이루어지도록 하는 공기 조화기 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 외기 온도 및 실외 열교환기의 온도에 따라, 난방과 제상이 동시에 이루어지는 연속난방 제상운전 또는 정상 난방 제어가 선택적으로 이루어지도록 하여, 실외 열교환기의 제상능력 및 실내 난방능력이 증대되도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 냉난방 사이클의 절환이 필요없이 실외 열교환기의 제상이 가능하도록 하여, 제품의 신뢰성이 향상되도록 하고, 소비 전력을 최소화할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기된 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 냉매를 압축하는 압축기;와, 상기 압축기를 통과한 냉매가 실내 공기와 열교환 되도록 하는 실내 열교환기;와, 상기 실내 열교환기를 통과한 냉매가 감압되도록 하는 실외 팽창장치;와, 상기 실외 팽창장치에서 토출된 냉매가 외기와 열교환 되도록 하며, 미리 설정된 조건에서 제상이 이루어지는 실외 열교환기;와, 상기 압축기의 토출측으로부터 상기 실외 열교환기의 입구측으로 냉매가 바이패스 되 도록 하는 제 1 핫가스 밸브;와, 상기 실외 열교환기를 거친 냉매 중 기체 냉매가 분리되도록 하며, 일측에 냉매의 가열을 위한 인덕션 히터가 포함되는 어큐뮬레이터; 및 상기 실외 열교환기의 온도 및 외기의 온도에 따라 상기 실내의 난방 및 상기 실외 열교환기의 제상이 동시에 이루어지도록 연속난방 제상운전을 제어하는 제어부가 포함된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법에는, 제 1 외기 온도 및 실외 열교환기의 온도가 미리 설정된 범위내에 있는지 여부를 판단하는 단계;와, 상기 온도값에 따라 연속난방 제상운전이 시작되도록 하는 단계;와, 상기 연속난방 제상운전 상태에서, 제 2 외기 온도가 미리 설정된 범위내에 있는지 여부를 판단하는 단계;와, 상기 제 2 외기 온도에 따라 실외기 팬 및 인덕션 히터의 온/오프가 제어되도록 하는 단계; 및 상기 실외기 팬 및 인덕션 히터의 온/오프 제어 후, 실외 열교환기의 온도에 따라 상기 연속난방 제상운전의 종료여부가 판단되는 단계로 포함된다.

상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 실시예에 의하면, 어큐뮬레이터의 일측에 인덕션 히터가 제공됨으로써 외기로 손실되는 열전달량이 줄어들며, 상기 인덕션 히터로부터 냉매에 열전달되는 시간이 줄어드는 장점이 있다.

또한, 인덕션 히터의 자체 수명이 길어 히터의 신뢰성이 보장될 수 있으며, 인덕션 히터에 인버터 방식이 적용되는 경우 외기 온도에 따른 열량 조절이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 난방 과정에서 인덕션 히터로부터 난방 사이클의 저압측 냉매에 열량을 가해줌으로써 압축기의 출력을 추가적으로 증가시키지 않더라도 난방 성능이 향상될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 증발기에 착상된 서리를 제거하기 위한 제상 과정에서, 인덕션 히터를 가동함으로써 저압측 냉매에 보다 많은 열량을 전달할 수 있고, 그에 따라 공기 조화기의 제상 성능이 향상될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 외기 온도 및 실외 열교환기의 온도에 따라, 난방과 제상이 동시에 이루어지는 연속난방 제상운전 또는 정상 난방 제어가 선택적으로 이루어지도록 하여, 실외 열교환기의 제상능력 및 실내 난방능력이 증대되도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 난방 및 제상이 동시에 효율적으로 이루어지도록 할 수 있으며, 실외 열교환기의 제상을 위하여 냉난방 사이클의 절환이 필요없게 되므로, 사방 밸브의 제어가 필요없게 되고, 결국 제품의 신뢰성이 향상될 수 있다는 장점이 있다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방 사이클의 구성을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(1)에는, 냉매를 압축하는 압축기(10)와, 상기 압축기(10)에 의하여 고온 고압으로 압축된 냉매가 유입되어 실내 공기와 열교환 되도록 하는 실내 열교환기(21)와, 열교환된 따뜻한 공기를 실내로 불어주는 실내기 팬(22)과, 열교환된 냉매가 저압으로 팽창되도록 하는 실외 팽창장치(30)와, 팽창된 냉매가 외기와 열교환이 이루어지도록 하는 실외 열교환기(41)와, 열교환된 차가운 공기를 외부로 불어주는 실외기 팬(42)이 포함된다.

상세히, 공기 조화기를 통하여 난방 사이클이 수행되는 경우에, 상기 실내 열교환기(21)에는 상기 압축기(10)를 통하여 압축된 냉매가 저온으로 응축되도록 하는 응축기가 적용되며, 상기 실외 열교환기(41)에는, 상기 실외 팽창장치(30)를 통하여 감압된 액상의 냉매가 증발되도록 하는 증발기가 적용된다.

여기서, 난방 사이클을 순환하는 냉매는 상기 실외 팽창장치(30)를 통과하기 전에는 고압이 형성되고, 상기 실외 팽창장치(30)를 통과한 이후에는 저압이 형성된다. 이하에서는, 상기 실외 팽창장치(30)를 통과하기 전의 냉매를 고압측 냉매라 하고, 통과한 후에는 저압측 냉매라 칭한다.

또한, 상기 압축기(10)의 토출측에는, 상기 압축기(10)를 통과한 냉매가 상기 압축기(10)의 입구측으로 바이패스(bypass) 되도록 하는 제 2 바이패스 유로(60)가 제공되고, 상기 제 2 바이패스 유로(60)상에는 바이패스 되는 냉매의 양을 제어하는 제 2 핫가스 밸브(61)가 제공된다.

여기서, 상기 제 2 바이패스 유로(60)는 후술할 어큐뮬레이터(50)의 입구측 또는 토출측에 연결될 수 있다.

상세히, 상기 제 2 핫가스 밸브(61)는 상기 압축기(10)를 통과한 냉매의 일부를 상기 압축기(10)의 입구측으로 바이패스 하여 상기 압축기(10)의 입구의 냉매의 증발 온도 및 압력이 상승되도록 한다. 이에 의하여, 상기 압축기(10)에 입력되어야 하는 입력일이 줄어들게 되는 장점이 있다.

그리고, 상기 제 2 핫가스 밸브(61)에 의하여 냉매가 바이패스 되는 경우, 상기 압축기(10)의 용량과 상기 실내 열교환기(21)의 용량 사이에서 발생되는 불균형이 해소될 수 있다는 효과가 있다.

또한, 상기 압축기(10)의 토출측에는, 상기 실외 열교환기(41)의 입구측으로 냉매가 바이패스 되도록 하는 제 1 바이패스 유로(70)가 제공되고, 상기 제 1 바이패스 유로(70) 상에는 바이패스 되는 냉매의 양을 제어하는 제 1 핫가스 밸브(71)가 제공된다.

상세히, 상기 제 1 핫가스 밸브(71)는 상기 실외 열교환기(41)의 제상 과정에서, 상기 압축기(10)를 통과한 고온 고압의 냉매가 바이패스 되어 상기 실외 열교환기(41)로 제공되도록 함으로써 상기 실외 열교환기(41)의 제상이 이루어지도록 한다.

한편, 공기 조화기의 난방 사이클에서, 상기 제 2 핫가스 밸브(61) 및 상기 제 1 핫가스 밸브(71)가 모두 개방된 경우에는, 상기한 바와 같이 냉매가 각각 바이패스 되어 유동됨으로써 난방 및 제상이 동시에 이루어질 수 있다. 이와 같은 작동 방식을 연속 난방 제상 방식이라 한다.

또한, 상기 실내 열교환기(21)의 토출 측에는, 냉매를 일시 수용하며, 냉매 중 액 냉매가 분리되도록 하는 리시버(80)가 제공된다.

또한, 상기 리시버(80)의 토출측에는, 냉매가 상기 압축기(10)의 입구측으로 바이패스 되도록 하는 제 3 바이패스 유로(90)가 제공된다. 그리고, 상기 제 3 바이패스 유로(90)에는, 상기 리시버(80)를 통과한 액 냉매를 상기 압축기(10)로 유입되도록 유량을 제어하는 액 분사 밸브(91)가 제공된다.

여기서, 상기 액 분사 밸브(91)는 상기 압축기(10)의 토출측 냉매 온도가 임계점 이상인 경우, 순간적으로 액 냉매를 상기 압축기(10)에 유입되도록 하여 상기 압축기(10)의 토출측 냉매 온도가 제어되도록 한다.

또한, 상기 실외 열교환기(41)의 토출측에는, 상기 실외 열교환기(41)를 통하여 증발된 냉매 중 기체 냉매만을 상기 압축기(10)로 유입되도록 하는 어큐뮬레이터(50)가 제공된다. 그리고, 상기 어큐뮬레이터(50)는 대략 원기둥 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 어큐뮬레이터(50)의 일측에는, 상기 어큐뮬레이터(50)의 냉매가 가열되도록 하는 인덕션 히터(100)가 제공된다.

이하에서는, 상기 인덕션 히터(100)에 대하여 도면과 함께 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 어큐뮬레이터 및 인덕션 히터의 구조를 보여주는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인덕션 히터(100)에는, 전류가 흘러 자기장이 생성되도록 하는 코일(120)과, 상기 코일(120)의 상측에 절연을 위 하여 제공되는 세라믹 판(110)이 포함된다.

일반적으로, 인덕션 히터(100)는 자기장에 의하여 발생되는 유도전류를 열원으로 이용한 가열기로서, 고주파 교류전류가 통과할 수 있는 전자석으로 구성된다. 그리고, 상기 전자석에는 교류 전류가 흐르는 코일(120)이 포함된다.

상기 인덕션 히터(100)의 발열 작용을 설명한다.

상기 코일(120)에 교류 전류를 통과시키면, 상기 코일(120)에는 시간에 따라 방향이 변하는 교류 자기장이 형성된다. 그리고, 상기 어큐뮬레이터(50)의 하부에는 자력선(122)이 통과하게 되며, 전자기 유도 현상에 의해 소용돌이 전류 (와전류)가 발생한다. 그리고 상기 와전류로 인해 소정의 열이 발생된다.

즉, 상기 어큐뮬레이터(50)의 하측에는, 교류 전류가 흐르는 코일(120)과, 상기 코일(120)의 상측에 제공되며, 상기 어큐뮬레이터(50)로 전류가 흐르지 않도록 하는 절연체로서 세라믹 판(110)이 제공된다.

한편, 도면에서는 상기 인덕션 히터(100)가 상기 어큐뮬레이터(50)의 하측에 제공되는 것으로 예시되지만, 이와는 달리, 상기 인덕션 히터(100)는 상기 어큐뮬레이터(50)의 하부에 감겨지도록 배치될 수 있다.

상기 인덕션 히터(100)가 상기 어큐뮬레이터(50)의 하측에 설치된 상태에서, 상기 코일(120)에 고주파 전류가 흐르면, 자력선(122)이 상기 어큐뮬레이터(50)의 하단부(50a)를 통과하게 된다. 그러면 상기 어큐뮬레이터(50)의 하측에는 유도 전류가 발생되며, 그에 따라 소정의 열이 발생된다.

여기서, 상기 어큐뮬레이터(50)가 상기 인덕션 히터(100)에 의하여 유도 가 열되기 위해서 상기 어큐뮬레이터(50)의 적어도 하단부(50a)는 상기 자력선(122)과 반응되는 저항 성분, 예를 들어 철 성분으로 이루어져야 한다.

본 실시예에 의한 어큐뮬레이터(50)에는, 선철, 순철, 탄소강, 합금강, 주철등이 사용될 수 있다.

여기서, 상기 코일(120)이 상기 어큐뮬레이터(50)의 하측에 제공되도록 하는 것은, 상기 어큐뮬레이터(50) 내에서 액 냉매가 하부에 위치되기 때문이다. 따라서, 상기 코일(120)에 의하여 발생되는 열이 액 냉매에 직접 전달될 수 있다.

한편, 상기 유도 전류는 상기 어큐뮬레이터(50) 자체만을 가열시키게 되므로, 상기 어큐뮬레이터(50) 내부의 냉매는 유도 가열될 수 있다. 그러면, 상기 어큐뮬레이터(50)의 액 냉매는 기화되며, 그에 따라 기화 냉매(51)가 분리될 수 있다. 상기 인덕션 히터(100)는 유도 전류에 의하여 열이 공급되도록 하는 히터로서, 열손실이 적고 효율이 좋다는 장점이 있다.

예를 들어, 공기 조화기는 상기 인덕션 히터(100)에 의하여 상기 실외 열교환기(41)의 증발 온도가 -8℃인 경우까지 제상이 가능하다. 종래의 제상 방식에서 상기 실외 열교환기(41)의 증발 온도가 -1℃인 경우까지 제상이 가능하였던 것에 비하여 제상 능력이 훨씬 뛰어남을 알 수 있다.

또한, 상기 인덕션 히터(100)에는, 상기 히터(100)로부터 공급되는 열량이 조절되도록 하는 인버터 방식이 적용될 수 있다. 이 경우, 외기 온도 및 제상이 필요한 열교환기의 온도에 따라 가변적으로 열량이 공급되도록 할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 연속 난방 제상운전에 대하여 설명한다.

연속 난방 제상운전, 즉 난방 및 제상 운전이 동시에 이루어지는 경우, 상기 제 2 핫가스 밸브(61) 및 제 1 핫가스 밸브(71)는 모두 개방된다. 그러면, 상기 압축기(10)를 통과한 냉매는 상기 제 2 바이패스 유로(60) 및 상기 제 1 바이패스 유로(70)로 바이패스 된다.

이 경우, 상기 제 2 바이패스 유로(60)를 통하여 상기 압축기(10) 입구로 유입된 냉매는 저압측 냉매의 증발 온도 및 압력을 높여 상기 압축기(10) 효율을 좋게 한다.

그리고, 상기 제 1 바이패스 유로(70)를 통하여 상기 실외 열교환기(41)의 입구로 유입된 냉매는 저압측 냉매에 소정의 열을 전달하며, 그에 따라 상기 실외 열교환기(41)에서는 제상이 이루어진다.

한편, 난방 운전과 관련하여 외기 온도가 낮은 경우에, 상기 인덕션 히터(100)가 작동되도록 할 수 있다. 즉, 외기 온도가 낮은 경우에는 저압측 냉매의 증발온도가 내려가게 된다. 이 때, 상기 압축기(10)에는, 내려간 냉매의 증발 온도에 해당하는 만큼 실내 취출 온도의 유지를 위하여 출력이 증가될 필요성이 발생된다.

그러나, 상기 인덕션 히터(100)가 작동되는 경우에는, 저압측 냉매에 소정의 열량을 가해줄 수 있으므로, 상기 압축기(10)의 출력이 증가될 부담이 적어지게 되는 장점이 있다.

한편, 제상 운전과 관련하여 상기 실외 열교환기(41), 즉 증발기에 착상이 발생된 경우, 상기 증발기(41)는 열교환 성능이 저하된다. 이 때, 상기 제 1 핫가스 밸브(71)가 개방되어 상기 증발기(41)의 제상이 이루어질 수 있다.

한편, 상기 인덕션 히터(100)가 작동되면, 더 많은 열량이 저압측 냉매에 전달되고, 그에 따라 제상 성능이 향상될 수 있다.

즉, 상기 실외 열교환기(41)의 냉매에는, 상기 제 1 바이패스 유로(70)를 통한 고온의 냉매가 유입되어 열을 제공될 뿐 아니라, 상기 인덕션 히터(100)에 의하여 소정의 열이 제공될 수 있다.

따라서, 증발기의 제상에 필요한 열량이 상기 실외 열교환기(41)에 빠른 시간내에 더 많이 제공될 수 있다는 장점이 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 도면이고,도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 방법을 보여주는 플로우 챠트이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(1)에는, 냉매를 압축하는 압축기(10)와, 상기 실내 열교환기(21)의 일측에 제공되며 열교환된 공기를 실내로 불어주는 실내기 팬(22)과, 상기 실외 열교환기(41)의 일측에 제공되며 외기의 유동이 발생되도록 하는 실외기 팬(42)과, 상기 실내 열교환기(21)를 통과한 냉매가 소정 압력으로 감압되도록 하는 실외 팽창장치(30)가 포함된다.

또한, 상기 공기 조화기(1)에는, 상기 압축기(10)의 토출측으로부터 상기 압축기(10)의 입구측으로 냉매가 바이패스 되도록 하는 제 2 핫가스 밸브(61)와, 상 기 압축기(10)의 토출측으로 부터 상기 실외 열교환기(41)의 입구측으로 냉매가 바이패스 되도록 하는 제 1 핫가스 밸브(71)가 포함된다.

또한, 상기 실외 열교환기(41)의 일측에는, 상기 실외 열교환기(41)의 표면에 제공되며 상기 실외 열교환기(41)의 착상 여부가 감지되도록 하는 실외 열교환기 온도 센서(43)가 제공된다. 그리고, 상기 실외 열교환기 온도 센서(43)는 실외 열교환기(41)가 복수 개가 제공되는 경우, 이에 대응되어 복수 개가 제공될 수 있다.

또한, 상기 실외 열교환기(41)가 내부에 수용되도록 하는 실외기(미도시)의 일측에는, 외기의 온도가 감지되도록 하는 외기 온도 센서(44)가 포함된다.

여기서, 상기 공기 조화기는 상기 실외 열교환기 온도 센서(43) 및 외기 온도 센서(44)에 의하여 감지된 온도에 의하여 작동이 제어될 수 있다.

또한, 공기 조화기에는, 상기 구성의 작동을 제어하는 제어부(200)가 포함된다. 즉, 상기 실외 열교환기 센서(43) 및 외기 온도 센서(44)에 의하여 감지된 온도에 따라, 상기 실외 팬(42) 및 인덕션 히터(100)는 작동이 제어될 수 있다.

마찬가지로, 상기 실내기 팬(22), 핫가스 밸브(61,71), 압축기(10) 및 실외 팽창 장치(30)는 상기 제어부(200)에 의하여 작동이 제어될 수 있다.

도 4를 참조하여, 공기 조화기의 난방 및 제상 작동이 제어되는 과정에 대하여 설명한다.

먼저, 공기 조화기(1)는 난방 사이클이 가동되어 정상 난방이 이루어질 수 있다(S10).

이 상태에서, 실내 난방 및 상기 실외 열교환기(41)의 제상이 동시에 이루어지도록 하는 연속난방 제상운전 여부가 판단된다(S11).

상기 실외 열교환기 온도 센서(43) 및 외기 온도 센서(44)에 의하여 상기 실외 열교환기(41) 표면의 온도(THex) 및 외기의 온도(Tair)가 감지되도록 한다. 그리고, 외기 온도가 0℃ 이상인 경우에는, 상기 실외 열교환기(41)의 온도가 -7℃ 미만의 조건을 만족하는 경우에(S12) 난방 및 제상이 동시에 이루어지는 연속난방 제상 운전이 이루어진다(S15).

또한, 외기 온도가 -5℃ 이하인 경우에는, 상기 실외 열교환기(41)의 온도가 (외기 온도 - 11℃) 보다 작은 경우에(S13) 연속난방 제상 운전이 이루어진다(S14). 그리고, 외기 온도가 -5℃에서 0℃ 사이인 경우에는, 상기 실외 열교환기(41)의 온도가 (외기 온도 -8℃) 보다 작은 경우에(S14) 연속난방 제상 운전이 시작된다(S14).

상기한 바와 같이, 외기 온도에 따라 제상 가능한 실외 열교환기(41)의 온도가 달라지는 것은, 외기 온도가 내려갈수록 상기 실외 열교환기(41)에서의 증발 온도가 그만큼 내려가기 때문이다.

다만, 공기 조화기를 제어함에 있어서, 상기와 같은 조건의 온도 값에 반드시 한정되지는 않으며, 요구되는 제상능력 및 난방능력에 따라 변화 가능한 값이다. 상기 온도 값은 상기 제어부(200)에 의하여 소정의 값으로 미리 설정될 수 있을 것이다.

상기 S12,S13,S14 단계에서 연속난방 제상 운전이 시작되면, 상기 제어 부(200)는 상기 실내기 팬(21)이 약풍으로 운전되도록 한다. 이 경우, 상기 실내 열교환기(21)와 열교환 되는 공기의 양은 줄어들게 될 것이다(S16).

그리고, 상기 제 2 핫가스 밸브(61)가 개방되도록 하여, 상기 압축기(10)에서 토출되는 냉매가 상기 압축기(10)의 입구측으로 바이패스 되도록 한다. 이 경우, 저압측 냉매의 증발 온도 및 압력이 상승되는 효과가 나타날 수 있다(S17).

또한, 상기 제 1 핫가스 밸브(71)가 개방되도록 하여, 상기 압축기(10)에서 토출되는 냉매가 상기 실외 열교환기(41)의 입구측으로 바이패스 되도록 한다. 이 경우, 고온의 냉매가 상기 실외 열교환기(41)로 유입됨으로써, 상기 실외 열교환기(41)에서 이루어지는 제상 효율이 좋아지는 효과가 발생된다(S18).

또한, 상기 실외 팽창 장치(30)를 완전 개방하며(S19), 상기 압축기(10)의 ON/OFF를 제어하여 상기 압축기(10)의 토출 온도가 약 60℃가 되도록 제어한다.

이는, 상기 핫가스 밸브(61,71) 및 실외 팽창 장치(30)가 모두 개방되면 사이클을 순환하는 냉매 유량에 변화가 생겨 상기 압축기(10)의 토출 온도가 변할 수 있기 때문이다.

여기서, 상기 압축기(10)의 토출 온도가 약 60℃가 되면, 실내에 공급되는 공기의 온도는 약 35℃에서 이루어질 수 있다(S20).

그리고, 상기 외기 온도 센서(44)를 이용하여 외기의 온도가 판단되도록 한다(S21). 여기서, S12,S13,S14 단계에서의 외기 온도는 제 1 외기 온도라 하고, 본 단계에서의 외기 온도는 제 2 외기 온도라 한다.

그리고, 상기 제 2 외기 온도가 0℃보다 크면(S22), 상기 실외기 팬(42)은 정상적으로 작동되도록 하며, 상기 인덕션 히터(100)는 OFF 되도록 한다(S23).

그러나, 상기 제 2 외기 온도가 0℃보다 작으면(S22), 상기 실외기 팬(42)은 OFF 되도록 하며, 상기 인덕션 히터(100)는 ON 되도록 한다(S24).

여기서, 상기 제 2 외기 온도가 0℃보다 큰 경우에는, 외기가 상기 실외 열교환기(41)의 제상에 도움을 줄 수 있으므로, 상기 실외기 팬(41)이 정상적으로 작동되도록 하며, 외기로부터 제상에 필요한 에너지를 얻을 수 있게 된다.

한편, 상기 제 2 외기 온도가 0℃보다 작은 경우에는, 외기가 상기 실외 열교환기(41)의 제상 효율에 악영향을 미칠 수 있으므로 상기 실외기 팬(41)이 OFF 되도록 하며, 상기 인덕션 히터(100)가 작동되어 제상에 필요한 열량이 공급되도록 할 수 있다.

상기와 같은 단계가 이루어진 후에, 연속난방 제상이 종료되는지 여부를 판단한다(S25). 여기서, 상기 실외 열교환기(41)의 표면온도(Thex)가 2℃ 이상인 경우(S26)에는 연속난방 제상이 종료된다(S28). 그러나, 상기 실외 열교환기(41)의 표면온도가 2℃ 미만인 경우에는, 연속난방 제상 시간이 12분 이상이 경과하였는지 여부를 판단한다(S27).

그리고, 12분이 경과한 경우에는 연속난방 제상을 종료하며, 경과하지 않은 경우에는 상기 S14이하의 단계를 다시 수행한다.

상기 온도 2℃ 및 시간 12분의 수치는 미리 정해진 값으로서, 상기 제어부(200)에 의하여 제어된다. 다만, 상기 온도 및 시간값은 공기 조화기의 난방 능력 및 제상 능력을 고려하여 다른 값으로 설정될 수 있다.

그리고, 상기 연속난방 제상 운전이 종료되면, 제상이 이루어지지 않는 정상난방이 작동되도록 제어된다(S29). 플로우 챠트에는 도시되지 않았지만, 정상 난방 제어가 이루어지면, 상기 실내기 팬(22)은 정상으로 제어되고, 상기 핫가스 밸브(61,71)은 닫혀진다.

그리고, 상기 압축기(10) 및 실외 팽창 장치(30)는 정상 제어 되며, 상기 실외기 팬(42) 및 인덕션 히터(100)는 정상 제어된다.

상기와 같이, 외기 온도 및 실외 열교환기 온도 조건에 따라서 연속난방 제상운전 여부가 판단되며, 실외 열교환기 온도 및 연속난방 제상운전 시간에 따라 연속난방 제상종료 여부가 판단된다.

상기와 같은 제어방법에 의하여, 난방 및 제상 작동은 동시에 이루어질 수 있다. 그리고, 인덕션 히터(100)의 작동에 의하여 난방 및 제상 효율은 증대될 수 있으며, 실시간으로 변하는 여러 조건들에 의하여 연속난방 제상운전이 제어되므로, 제상 작동시 소모되는 에너지는 최소한으로 소모될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 종래와 같이, 제상을 위하여 냉방 사이클로 절환되도록 하는 사방 밸브가 필요없게 되므로, 공기 조화기의 성능에 대한 제품의 신뢰성이 향상될 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방 사이클의 구성을 보여주는 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 어큐뮬레이터 및 인덕션 히터의 구조를 보여주는 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 방법을 보여주는 플로우 챠트.

Claims (13)

1. 냉매를 압축하는 압축기;

   상기 압축기를 통과한 냉매가 실내 공기와 열교환 되도록 하는 실내 열교환기;

   상기 실내 열교환기를 통과한 냉매가 감압되도록 하는 실외 팽창장치;

   상기 실외 팽창장치에서 토출된 냉매가 외기와 열교환 되도록 하며, 미리 설정된 조건에서 제상이 이루어지는 실외 열교환기;

   상기 실외 열교환기의 온도가 감지되도록 하는 실외 열교환기 온도센서;

   외부 공기의 온도가 감지되도록 하는 실외 온도센서;

   상기 압축기의 토출측으로부터 상기 실외 열교환기의 입구측으로 냉매가 바이패스 되도록 하는 제 1 핫가스 밸브;

   상기 실외 열교환기를 거친 냉매 중 기체 냉매가 분리되도록 하며, 일측에 냉매의 가열을 위한 인덕션 히터가 포함되는 어큐뮬레이터; 및

   상기 실외 온도센서에서 감지된 제 1 외기온도 값에 따라, 상기 실외 열교환기 온도센서에서 감지된 온도값이 미리 설정된 범위 내에 있는지 여부를 판단하며, 상기 미리 설정된 범위 내에 있는 경우 연속난방 제상운전을 제어하는 제어부가 포함되며,

   상기 제어부는 상기 실외 열교환기에서 감지된 온도값이 미리 설정된 값 미만이면, 상기 연속난방 제상운전 시간이 미리 설정된 시간을 경과한 경우 상기 연속난방 제상운전을 종료하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는,

   상기 연속난방 제상운전은 실내 난방 및 상기 실외 열교환기의 제상이 동시에 이루어지도록 제어되며, 이 과정에서 상기 제어부는 상기 제 1 핫가스 밸브 및 실외 팽창장치가 개방되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 압축기의 토출측으로부터 상기 압축기의 입구측으로 냉매가 바이패스 되도록 하는 제 2 핫가스 밸브가 더 포함되며,

   상기 제어부는 상기 연속난방 제상운전에서 상기 제 2 핫가스 밸브가 개방되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 연속난방 제상운전 과정에서, 상기 제어부는 제 2 외기온도를 감지하며, 상기 제 2 외기온도가 미리 설정된 온도 이하일 경우, 실외기 팬의 작동을 정지하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 연속난방 제상운전 과정에서, 상기 제어부는 제 2 외기온도를 감지하며, 상기 제 2 외기온도가 미리 설정된 온도보다 클 경우, 상기 인덕션 히터의 작동을 정지하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
8. 제 1 외기 온도값이 감지되는 단계;

   상기 제 1 외기 온도값에 따라 실외 열교환기의 온도가 미리 설정된 범위내에 있는지 여부를 판단하는 단계;

   상기 실외 열교환기의 온도에 따라, 연속난방 제상운전이 시작되도록 하는 단계;

   상기 연속난방 제상운전 상태에서, 제 2 외기 온도가 미리 설정된 범위내에 있는지 여부를 판단하는 단계;

   상기 제 2 외기 온도에 따라 실외기 팬 및 인덕션 히터의 온/오프가 제어되도록 하는 단계; 및

   상기 실외기 팬 및 인덕션 히터의 온/오프 제어 후, 실외 열교환기의 온도 및 상기 연속난방 제상운전 시간에 따라 상기 연속난방 제상운전의 종료여부가 판단되는 단계가 포함되며,

   상기 실외 열교환기의 온도가 미리 설정된 온도 미만이면, 상기 연속난방 제상운전 시간이 미리 설정된 시간을 경과한 경우 상기 연속난방 제상운전을 종료하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 연속난방 제상운전 상태에서,

   제 1 핫가스 밸브 및 제 2 핫가스 밸브가 개방되도록 제어하는 단계가 더 포함되는 공기 조화기의 제어 방법.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 제 2 외기 온도가 0℃ 이하이면, 상기 실외기 팬은 오프되며, 상기 인덕션 히터는 온 되도록 하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어 방법.
11. 삭제
12. 삭제
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