KR101698261B1 - 공기 조화기 및 공기 조화기의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기는, 적어도 하나의 실내기, 적어도 하나의 실내기에 연결되고, 전기를 사용하여 제1 압축기를 구동하며, 냉매의 열교환을 위한 제1 실외열교환기를 구비하는 EHP 실외기, EHP 실외기와 병렬 연결되어 적어도 하나의 실내기에 연결되고, 연소 가스를 통해 제2 압축기를 구동하는 엔진, 냉매의 열교환을 위한 제2 실외 열교환기 및 엔진의 폐열을 이용하여 냉매와 열교환하는 폐열 열교환기를 구비하는 GHP 실외기 및 EHP 실외기와 GHP 실외기의 난방 운전이나 제상 운전을 제어하며, EHP 실외기의 제상 운전시 GHP 실외기의 제2 압축기로부터의 고압 냉매를 EHP 실외기로 공급하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기 조화기 및 공기 조화기의 제어 방법{AIR CONDITIONER AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 공기 조화기 및 공기 조화기의 제어 방법에 관한 것이다.

공기 조화기는 사용자에게 보다 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내를 냉/난방하거나 또는 실내 공기를 정화시키는 장치를 말한다. 공기 조화기는 압축기를 구동시키는 동력원에 따라, 전기를 사용하는 전기식 히트 펌프(Electric Heat Pump; EHP) 방식과, LPG나 LNG 등의 가스 연료를 사용하는 가스 히트 펌프(Gas Heat Pump; GHP) 방식 등으로 분류할 수 있다. 여기서, GHP 방식은 가스 연료 연소를 통해 엔진을 작동시켜 압축기를 구동시킨다.

종래 EHP 방식에 따른 공기 조화기는 한국특허출원번호 제10-2003-0077857호에 개시된다. 이와 같은 공기 조화기는 단일의 실외기 또는 복수 개의 실외기를 조합하여 구성된다. 여기서, 종래, 복수 개의 EHP 방식의 실외기를 조합하여 구성하는 공기 조화기에서는, 실외열교환기에 결빙 등으로 착상이 발생될 때, 난방 운전을 멈추고 제상 운전을 수행한다.

이에 따라, 종래 공기 조화기에서는 이러한 제상 운전 시간 동안 난방이 중단되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있는 공기 조화기 및 공기 조화기의 제어 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기는, 적어도 하나의 실내기; 상기 적어도 하나의 실내기에 연결되고, 전기를 사용하여 제1 압축기를 구동하며, 냉매의 열교환을 위한 제1 실외열교환기를 구비하는 EHP 실외기; 상기 EHP 실외기와 병렬 연결되어 상기 적어도 하나의 실내기에 연결되고, 연소 가스를 통해 제2 압축기를 구동하는 엔진, 냉매의 열교환을 위한 제2 실외 열교환기 및 상기 엔진의 폐열을 이용하여 냉매와 열교환하는 폐열 열교환기를 구비하는 GHP 실외기; 및 상기 EHP 실외기와 상기 GHP 실외기의 난방 운전이나 제상 운전을 제어하며, 상기 EHP 실외기의 제상 운전시 상기 GHP 실외기의 상기 제2 압축기로부터의 고압 냉매를 상기 EHP 실외기로 공급하는 제어 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기를 제공한다.

상기 제어 유닛은, 상기 EHP 실외기 및 상기 GHP 실외기의 난방 운전시, 상기 EHP 실외기의 상기 제1 실외열교환기의 착상을 감지하면, 상기 EHP 실외기를 제상 운전으로 전환할 수 있다.

상기 EHP 실외기는, 상기 EHP 실외기의 난방 운전시 상기 제1 압축기와 상기 적어도 하나의 실내기를 연결하는 EHP 난방 모드와, 상기 EHP 실외기의 제상 운전시 상기 제1 압축기와 상기 GHP 실외기의 상기 제2 압축기를 연결하는 EHP 제상 모드로 전환되는 제1 사방 밸브;를 포함할 수 있다.

상기 제어 유닛은, 상기 EHP 실외기의 제상 운전시, 상기 제1 사방 밸브를 상기 EHP 제상 모드로 전환시키며, 상기 제2 압축기의 고압 냉매를 상기 제1 압축기로 공급할 수 있다.

상기 GHP 실외기는, 상기 제2 실외 열교환기로 들어가는 냉매의 흐름을 조절하는 제2 실외열교환기 조절밸브; 및 상기 폐열 열교환기로 들어가는 냉매의 흐름을 조절하는 폐열 열교환기 조절밸브;를 포함할 수 있다.

상기 제어 유닛은, 상기 EHP 실외기의 제상 운전시, 상기 제2 실외열교환기 조절밸브를 닫고 상기 폐열 열교환기 조절밸브를 개방할 수 있다.

상기 제1 실외열교환기에는 상기 제1 실외열교환기의 온도를 감지하기 위한 온도 센서가 구비될 수 있다.

상기 제어 유닛은, 기 설정된 착상 온도에서 상기 EHP 실외기의 제상 운전을 수행하고, 기 설정된 제상 완료 온도에서 상기 EHP 실외기의 제상 운전을 난방 운전으로 전환할 수 있다.

상기 기 설정된 착상 온도는, 외기 온도와 상기 제1 실외열교환기의 온도 차이가 15℃를 넘는 온도일 수 있다.

상기 기 설정된 제상 완료 온도는, 상기 제1 실외열교환기의 온도가 10℃ 이상일 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 실내기, 상기 적어도 하나의 실내기에 연결되고 전기를 사용하는 EHP 실외기 및 상기 EHP 실외기와 병렬 연결되어 상기 적어도 하나의 실내기에 연결되고 연소 가스를 통한 엔진을 이용하는 GHP 실외기를 포함하는 공기 조화기의 제어 방법은, EHP 실외기와 GHP 실외기의 난방 운전을 수행하는 단계; 상기 EHP 실외기가 기 설정된 착상 온도일 때, 상기 EHP 실외기를 제상 운전으로 전환하는 단계; 및 상기 GHP 실외기로부터의 고압 냉매를 상기 EHP 실외기로 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어 방법을 제공한다.

상기 GHP 실외기로부터의 고압 냉매를 상기 EHP 실외기로 공급하는 단계에서, 상기 GHP 실외기의 고압 냉매는 상기 GHP 실외기의 압축기에서 압축된 후 상기 EHP 실외기의 압축기에서 압축되는 2단 압축 사이클을 형성할 수 있다.

상기 공기 조화기의 제어 방법은, 상기 EHP 실외기가 기 설정된 제상 완료 온도일 때, 상기 EHP 실외기를 난방 운전으로 전환하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 기 설정된 착상 온도는, 외기 온도와 상기 제1 실외열교환기의 온도 차이가 15℃를 넘는 온도일 수 있다.

상기 기 설정된 제상 완료 온도는, 상기 제1 실외열교환기의 온도가 10℃ 이상일 수 있다.

이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, EHP 실외기의 제상 운전시, 연속 난방을 수행함과 아울러 GHP 실외기의 폐열을 이용하여 EHP 실외기의 제상 운전 시간을 현저히 단축할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 구성도이다.
도 2는 도 1의 공기 조화기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 공기 조화기의 2단 압축 사이클을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 공기 조화기의 연속 난방을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 공기 조화기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 공기 조화기(1)는, 실내기(10) 및 실외기(100)를 포함한다.

상기 실내기(10)는 하나 또는 복수 개로 구비될 수 있다. 즉, 상기 실내기(10)는 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있다. 상기 적어도 하나의 실내기(10)는 상기 실외기(100)와 연결되어 실내를 냉/난방하거나 또는 실내 공기를 정화할 수 있다.

상기 실내기(10)는 상기 실외기(100)와의 연결을 위한 한 쌍의 실내기 배관(12, 14)을 포함한다. 한 쌍의 실내기 배관(12, 14)은, 후술하는 EHP 실외기(200)와 GHP 실외기(300)를 연결하는 실내기 제1 배관(12)과, 후술하는 EHP 실외기(200)와 GHP 실외기(300)를 연결하는 실내기 제2 배관(14)으로 구비된다.

상기 실외기(100)는 상기 실내기(10)에 연결되며, 상기 실내기(10)의 충분한 열교환 동작을 이루도록 냉매의 압축, 팽창 등을 수행한다. 이러한 상기 실외기(100)는 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 한 쌍으로 구비된 것으로 한정하여 설명한다.

상기 실외기(100)는 전기를 사용하는 전기식 히트 펌프(Electric Heat Pump; EHP) 방식과, LPG나 LNG 등의 가스 연료를 사용하는 가스 히트 펌프(Gas Heat Pump; GHP) 방식을 조합한 방식으로 구비된다.

이러한 상기 실외기(100)는 제1 접속밸브(110), 제2 접속밸브(120), EHP 실외기(200), GHP 실외기(300) 및 제어 유닛(500)을 포함한다.

상기 제1 접속밸브(110)은 난방 운전시, 상기 실외기(100)로부터의 고압 냉매를 상기 실내기(10)로 내보내기 위해 상기 실내기(10)의 실내기 제1 배관(12)과 연결된다.

상기 제2 접속밸브(110)는 난방 운전시, 상기 실내기(10)로부터의 저압 냉매를 상기 실외기(100)로 들여보내기 위해 상기 실내기(10)의 실내기 제2 배관(14)과 연결된다.

상기 EHP 실외기(200)는 전기식 히트 펌프 방식으로 동작하는 실외기로서, 제1 압축기(210), 제1 어큐뮬레이터(220), 제1 실외열교환기(250), 온도 센서(255), 제1 실외열교환기 조절밸브(260) 및 제1 사방 밸브(270)를 포함한다.

상기 제1 압축기(210)는 냉매를 압축하기 위한 구성요소로서 전압 인가를 통해 구동한다. 상기 제1 압축기(210)에 전압이 인가되면, 상기 제1 압축기(210)는 냉매를 압축할 수 있다.

상기 제1 어큐뮬레이터(220)는 상기 제1 압축기(210)로 냉매를 공급하기 위한 구성요소이다. 구체적으로, 상기 제1 어큐뮬레이터(220)는, 냉매의 역류 또는 액으로 흡입될 경우 상기 제1 압축기(210)의 손상을 주기 때문에, 오일과 냉매의 혼합물을 일시적으로 저장한다.

상기 제1 실외열교환기(250)는 상기 공기 조화기(1)의 냉난방 운전에 따라 냉매의 증발이나 냉매의 응축을 하기 위한 구성요소이다. 구체적으로, 상기 공기 조화기(1)가 제상 운전이나 냉방 운전을 수행할 때는 냉매의 응축이 이루어지고, 상기 공기 조화기(1)가 난방 운전을 수행할 때는 냉매의 증발이 이루어진다.

상기 온도 센서(255)는 상기 제1 실외열교환기(250)의 온도를 감지하기 위한 구성요소이다. 이를 위해, 상기 온도 센서(255)는 상기 제1 실외열교환기(250)에 구비될 수 있다. 상기 온도 센서(255)는 온도를 감지할 수 있는 다양한 온도 센서 중 하나일 수 있다.

상기 제1 실외열교환기 조절밸브(260)는 상기 제1 실외열교환기(260)로의 냉매의 흐름을 조절하기 위한 구성요소이다. 상기 제1 실외열교환기 조절밸브(260)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.

상기 제1 사방 밸브(270)는 상기 EHP 실외기(200)에서 유동하는 냉매의 유로를 전환하기 위한 구성요소이다. 상기 제1 사방 밸브(270)는 전원의 온(on)/오프(off)에 따라, 상기 EHP 실외기(200)의 난방 운전시 상기 실내기(10)와 상기 제1 압축기(210)를 연결하는 EHP 난방 모드와, 상기 EHP 실외기(200)의 제상 운전시 상기 제1 압축기(210)와 후술하는 상기 GHP 실외기(300)의 상기 제2 압축기(310)를 연결하는 EHP 제상 모드나 EHP 냉방 모드로 전환될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 사방 밸브(270)는 상기 전원의 온(on)시 EHP 난방 모드로 전환되며, 상기 전원의 오프(off)시 EHP 제상 모드나 EHP 냉방 모드로 전환될 수 있다.

상기 GHP 실외기(300)는 가스 히트 펌프 방식으로 동작하는 실외기로서, 제2 압축기(310), 제2 어큐뮬레이터(320), 엔진(330), 냉각수 열교환기(340), 냉각수 펌프(345), 제2 실외열교환기(350), 제2 실외열교환기 조절밸브(355), 폐열 열교환기(370), 폐열 열교환기 조절밸브(375) 및 제2 사방 밸브(380)를 포함한다.

상기 제2 압축기(310)는 냉매를 압축하기 위한 구성요소로서, 후술하는 상기 엔진(330)의 구동을 통해 동작한다. 상기 엔진(330)을 통해 상기 제2 압축기(310)로 구동력이 전달되면, 상기 제2 압축기(310)는 상기 제1 압축기(210)와 같이 냉매를 압축할 수 있다.

상기 제2 어큐뮬레이터(320)는 상기 제2 압축기(310)로 냉매를 공급하기 위한 구성요소이다. 상기 제2 어큐뮬레이터(320) 또한, 상기 제1 어큐뮬레이터(220)와 같이 냉매의 역류 또는 액으로 흡입될 경우 상기 제2 압축기(310)의 손상을 주기 때문에, 오일과 냉매의 혼합물을 일시적으로 저장한다.

상기 엔진(330)은 상기 제2 압축기(310)로 구동력을 전달하기 위한 구성요소로서, LPG나 LNG 등의 가스 연료 등의 연소를 통해 동작한다. 이와 같은 상기 엔진(330)을 통한 연소 가스를 통해 상기 GHP 실외기(300)는 가스 히트 펌프 방식으로 동작하게 된다.

상기 냉각수 열교환기(340)는 상기 엔진(330)을 냉각하기 위한 구성요소이다. 상기 냉각수 열교환기(340)는 냉각수를 이용하여 상기 엔진(330)의 구동에 따라 과열된 상기 엔진(340)의 열을 흡수하게 된다.

상기 냉각수 펌프(345)는 냉각수의 유동력을 제공하기 위한 구성요소로서, 상기 냉각수 열교환기(340)와 연결된다. 상기 냉각수 펌프(345)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.

상기 제2 실외열교환기(350)는 앞선 상기 제1 실외열교환기(250)과 같이 상기 공기 조화기(1)의 냉난방 운전에 따라 냉매의 증발이나 냉매의 응축을 하기 위한 구성요소이다. 구체적으로, 상기 공기 조화기(1)가 냉방 운전을 수행할 때는 냉매의 응축이 이루어지고, 상기 공기 조화기(1)가 난방 운전을 수행할 때는 냉매의 증발이 이루어진다.

상기 제2 실외열교환기 조절밸브(355)는 상기 제2 실외열교환기(350)로의 냉매의 흐름을 조절하기 위한 구성요소이다. 상기 제2 실외열교환기 조절밸브(355)는 상기 EHP 실외기(200)의 난방 운전시 개방되며, 상기 EHP 실외기(200)의 제상 운전이나 냉방 운전시 닫힌다.

상기 폐열 열교환기(370)는 상기 제2 실외열교환기(350)와 같이 상기 공기 조화기(1)의 냉난방 운전에 따라 냉매의 증발이나 냉매의 응축을 하기 위한 구성요소이다. 상기 폐열 열교환기(370)는 판형 열교환기로 구비될 수 있다. 이러한 상기 폐열 열교환기(370)는 상기 제2 실외열교환기(350)와 함께 냉매의 증발이나 냉매의 응축을 함께 수행할 수 있다.

상기 폐열 열교환기 조절밸브(375)는 상기 폐열 열교환기(370)로의 냉매의 흐름을 조절하기 위한 구성요소이다. 상기 폐열 열교환기 조절밸브(375)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.

상기 제2 사방 밸브(380)는 상기 GHP 실외기(300)에서 유동하는 냉매의 유로를 전환하기 위한 구성요소이다. 구체적으로, 상기 제2 사방 밸브(380)는 상기 WP1 사방 밸브(270)와 같이, 상기 제2 사방 밸브(380)의 전원의 온(on)시 GHP 난방 모드로 전환되며, 상기 전원의 오프(off)시 GHP 냉방 모드로 전환될 수 있다.

상기 제어 유닛(500)은 상기 EHP 실외기(200)와 상기 GHP 실외기(300)의 난방 운전, 냉방 운전이나 제상 운전 등 실외기(100)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 구성요소이다. 이러한 제어의 일례로써, 상기 제어 유닛(500)은 상기 EHP 실외기(200)의 제상 운전시, 상기 GHP 실외기(300)의 상기 제2 압축기(310)로부터의 고압 냉매를 상기 EHP 실외기(200)로 공급하도록 제어한다.

여기서, 상기 제어 유닛(500)은 기 설정된 착상 온도에서 상기 EHP 실외기(200)의 제상 운전을 수행할 수 있다. 외기 온도와 상기 제1 실외열교환기(250)의 온도 차이가 15℃를 넘는 경우가 상기 기 설정된 착상 온도로 설정될 수 있다. 이는 예시적인 것일 뿐 이러한 기 설정된 착상 온도는 설계에 따라 적절히 변경될 수 있다.

상기 제어 유닛(500)은 상기 EHP 실외기(200) 및 상기 GHP 실외기(300)의 난방 운전시, 상기 EHP 실외기(200)의 상기 제1 실외열교환기(250)의 착상을 감지하면, 상기 EHP 실외기(200)를 난방 운전에서 제상 운전으로 전환한다.

그리고, 상기 제어 유닛(500)은 상기 EHP 실외기(200)의 제상 운전시, 상기 제1 사방 밸브(270)를 상기 EHP 제상 모드로 전환시켜, 상기 제1 압축기(210)와 상기 제2 압축기(310)를 서로 연결되도록 한다. 여기서, 상기 제1 사방 밸브(270)의 전환은 앞서 살펴 본 바와 같이, 상기 제1 사방 밸브(270)의 전원의 온(on)/오프(off)에 따라 이루어진다.

아울러, 상기 제어 유닛(500)은 상기 EHP 실외기(200)의 제상 운전시, 상기 제2 실외열교환기 조절밸브(355)를 닫고 상기 폐열 열교환기 조절밸브(375)를 개방한다. 한편, 이러한 상기 제2 실외열교환기 조절밸브(355) 및 상기 폐열 열교환기 조절밸브(375)의 개방이나 폐쇄는 수동으로 이루어지는 것도 가능할 수 있다.

상기 제어 유닛(500)은 기 설정된 제상 완료 온도에 이를 경우, 상기 EHP 실외기(200)의 제상 운전을 난방 운전으로 전환할 수 있다. 외기 온도와 상기 제1 실외열교환기(250)의 온도 차이가 15℃를 넘는 경우가 상기 기 설정된 제상 완료 온도로 설정될 수 있다. 이는 예시적인 것일 뿐 이러한 기 설정된 제상 완료 온도는 설계에 따라 적절히 변경될 수 있다.

이처럼, 제어 유닛(500)은 상기 공기 조화기(1)의 실외기(100)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 이하, 본 실시예에 따른 상기 공기 조화기(1)의 동작을 보다 더 자세히 설명한다.

도 2는 도 1의 공기 조화기의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1의 공기 조화기의 2단 압축 사이클을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 도 1의 공기 조화기의 연속 난방을 설명하기 위한 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 공기 조화기(1)의 난방 운전시, 상기 EHP 실외기(200)의 상기 제1 실외열교환기(250)에서 결빙 등으로 착상이 감지되면, 상기 제어 유닛(500)은 상기 EHP 실외기(200)를 제상 운전으로 전환한다.

여기서, 착상 감지 온도는 앞서 살펴 본 바와 같이, 예로써, 외기 온도와 상기 제1 실외열교환기(250)의 온도 차이가 15℃를 넘을 때로 설계될 수 있다. 이때, 상기 제1 실외열교환기(250)의 온도는 상기 온도 센서(255)를 통해 감지할 수 있다.

상기 제어 유닛(500)은 상기 EHP 실외기(200)의 제상 운전시 상기 제1 사방 밸브(270)의 전원을 오프시켜, 상기 제1 열교환기(210)와 상기 제2 열교환기(310)를 서로 연결할 수 있게 상기 제1 사방 밸브(270)를 전환한다.

이때, 제어 유닛(500)은 상기 GHP 실외기(200)를 계속적으로 난방 운전하면서, 상기 제2 실외열교환기(350)의 상기 제2 실외열교환기 조절밸브(355)를 닫고 상기 폐열 열교환기 조절밸브(375)를 개방한다. 이러한 개방 및 폐쇄는 앞서 살펴 본 바와 같이 수동으로 이루어지는 것도 가능할 수 있다.

이상과 같은 상태에서, 냉매의 흐름을 살펴 보면 다음과 같다.

상기 GHP 실외기(300)의 상기 제2 압축기(310)에서 압축되어 나온 냉매는 상기 제2 사방 밸브(380)를 거쳐 상기 실내기(10)의 상기 실내기 제1 배관(12) 및 상기 EHP 실외기(200)로 각각 분기되어 흐른다.

여기서, 상기 EHP 실외기(200)로 분기되는 상기 냉매는 상기 제1 사방 밸브(270), 상기 제1 어큐뮬레이터(220) 및 상기 제1 압축기(210)로 들어간다. 상기 제1 압축기(210)로 들어간 냉매는 상기 제1 압축기(210)에서 다시 압축되어 상기 제1 사방 밸브(270)를 거쳐 상기 제1 실외열교환기(250)로 흐른다.

즉, 상기 냉매는 도 3에 도시된 바와 같이 2단으로 압축되게 된다. 상기 2단 압축된 냉매는 상기 제1 실외열교환기(250)를 통과한 후 다시 상기 GHP 실외기(300)로 유입된다. 상기 제1 실외열교환기(250)는 상기 냉매의 통과에 따라 온도가 낮아질 수 있다.

이후, 상기 GHP 실외기(300)로 유입된 냉매는 상기 개방된 폐열 열교환기 조절밸브(375)를 거쳐 상기 폐열 열교환기(370) 및 상기 제2 어큐뮬레이터(320)를 거쳐 다시 상기 제2 압축기(310)로 유입된다.

이후, 제2 압축기(310)에 유입된 냉매는 다시 앞서 살펴 본 바와 같이 상기 실내기(10) 및 상기 EHP 실외기(200)로 공급되어 순환 사이클을 형성한다.

여기서, 상기 제어 유닛(500)은 상기 제1 실외열교환기(250)의 제상을 완료할 수 있는 기 설정된 목표 고압으로 1단 압축시 제2 압축기(310)의 회전 속도를 제어할 수 있다. 즉, 상기 제어 유닛(500)은 기 설정된 목표 고압에 도달할 때까지 상기 제2 압축기(310)의 회전 속도를 높이거나 또는 줄일 수 있다. 본 실시예에서 상기 기 설정된 목표 고압은 2900㎪일 수 있다. 이는 예시적인 것일 뿐 이러한 목표 고압 수치는 설계에 따라 적절히 변경될 수 있다.

그리고, 상기 제어 유닛(500)은 2단 압축시 상기 제1 압축기(310)의 회전 속도의 상승을 제어할 수 있다. 즉, 상기 제어 유닛(500)은 상기 제1 실외열교환기(250)의 제상 완료를 위해, 상기 2단 압축시 상기 제1 압축기(310)의 회전 속도를 올릴 수 있다.

상기 제어 유닛(500)은 이러한 순환 사이클을 통해 상기 제1 실외열교환기(250)의 결빙 등이 해소되는 온도에 이르면, 상기 제어 유닛(500)은 상기 EHP 실외기(200)의 제상 운전을 다시 난방 운전으로 전환한다.

여기서, 상기 제상 완료 온도는 상기 제1 실외열교환기(250)의 온도가 10℃ 이상인 온도일 수 있다. 이는 예시적인 것일 뿐 이러한 온도는 설계에 따라 적절히 변경될 수 있다.

상기 제어 유닛(500)은 상기 EHP 실외기(200)의 난방 운전 전환시, 상기 제1 사방 밸브(270)의 전원을 온시켜, 상기 제1 압축기(210)를 상기 실내기(10)를 연결할 수 있게 상기 제1 사방 밸브(270)를 전환한다. 이후, 상기 공기 조화기(1)의 상기 실외기(100)는 상기 EHP 실외기(200) 및 상기 GHP 실외기(300) 모두 난방 운전을 수행한다.

이처럼, 본 실시예에 따른 상기 공기 조화기(1)에서는 상기 EHP 실외기(200)의 제상 운전시, 상기 GHP 실외기(300)가 상기 엔진(330)의 폐열을 이용한 상기 폐열 열교환기(370)를 통해 난방 운전을 계속적으로 수행할 수 있다.

여기서, 상기 GHP 실외기(300)의 경우, 상기 제2 실외열교환기(350)에 착상이 발생한다 해도, 상기 엔진(330)의 폐열을 이용하는 상기 폐열 열교환기(370)로 인해 제상 운전이 필요치 않다.

이에 따라, 본 실시예에 따른 상기 공기 조화기(1)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 EHP 실외기(200)의 제상 운전시에도 연속 난방을 계속적으로 유지할 수 있어 제상 운전에 따른 난방 중단의 문제를 일으키지 않을 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 상기 공기 조화기(1)에서는 난방 운전시, 결빙 등으로 실외열교환기의 착상이 생겨도, 2단 압축 사이클의 1단측의 상기 GHP 실외기(300)를 통해 난방 운전을 지속적으로 수행할 수 있어 난방 효율을 현저히 향상시킬 수 있다.

아울러, 본 실시예에 따른 상기 공기 조화기(1)에서는 상기 EHP 실외기(200)의 제상 운전시 2단 압축 사이클을 형성하는 바, 상기 EHP 실외기(200) 측이 고단측 사이클이 되어 제상 시간을 또한 단축할 수 있다.

이하, 본 실시예에 따른 상기 공기 조화기의 제어 방법을 자세히 설명한다.

도 5는 도 1의 공기 조화기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 상기 공기 조화기는 난방 운전시 상기 EHP 실외기의 상기 제1 사방 밸브 및 상기 GHP 실외기의 상기 제2 사방 밸브를 각각 온(on)시켜서, 상기 EHP 실외기 및 상기 GHP 실외기 모두를 난방 모드로 운전한다(S10).

이후, 상기 공기 조화기는 상기 제1 실외열교환기에서 착상 여부를 판단한다(S20). 상기 착상 여부 판단은 외기 온도와 상기 제1 실외열교환기 온도의 온도차에 의해 판단한다. 본 실시예에서는 상기 외기 온도와 상기 제1 실외열교환기의 온도가 15℃를 넘을 때로 판단한다.

상기 공기 조화기는 상기 제1 실외열교환기에서 착상이 발생한 것으로 판단되면, 상기 EHP 실외기의 상기 제1 사방 밸브를 오프(off)시켜서, 상기 EHP 실외기를 EHP 제상 모드로 전환한다. 여기서, 상기 공기 조화기는 상기 GHP 실외기의 경우 상기 제2 사방 밸브를 계속 온(on)시킨 상태로 유지하여 GHP 난방 모드로 계속해서 운전한다(S30). 그리고, 상기 공기 조화기는 상기 제1 실외열교환기에서 착상이 발생되지 않은 것으로 판단되면, 계속해서 상기 EHP 실외기의 상기 제1 사방 밸브 및 상기 GHP 실외기의 상기 제2 사방 밸브를 각각 온(on)시켜서 상기 난방 운전을 계속한다(S60).

상기 공기 조화기는 상기 EHP 실외기를 상기 EHP 제상 모드로 전환한 이후, 상기 실외기의 압축기들의 회전 속도를 제어한다. 구체적으로 상기 공기 조화기는 목표 고압까지 상기 제2 압축기의 회전 속도를 제어하고, 상기 제1 압축기의 회전 속도 상승을 제어한다(S40). 앞서 살펴 본 바와 같이, 본 실시예에서는 이를 통해 2단 압축 사이클을 형성할 수 있다.

이후, 상기 공기 조화기는 상기 2단 압축 사이클 운전에 따라 상기 EHP 실외기의 제상 완료 여부를 판단한다(S50). 상기 제상 완료 여부 판단은 상기 제1 실외열교환기의 기 설정된 온도로의 도달 여부로 판단한다. 본 실시예에서는 상기 제1 실외열교환기의 온도가 10℃ 이상인 것으로 판단한다.

상기 공기 조화기는 상기 EHP 실외기의 제상이 완료된 것으로 판단되면, 상기 EHP 실외기의 상기 제1 사방 밸브를 다시 온(on)시켜, EHP 난방 모드로 전환한다. 여기서, 상기 공기 조화기는 상기 GHP 실외기의 경우, 계속적으로 상기 제2 사방 밸브를 온(on)시킨 상태를 유지한다(S60). 그리고, 상기 공기 조화기는 상기 EHP 실외기의 제상이 완료되지 않은 것으로 판단되면, 다시 실외기의 압축기들의 회전 속도를 제어한다(S50).

이상과 같이, 본 실시예에 따른 공기 조화기는 EHP 실외기의 제상 운전시, 연속 난방을 수행함과 아울러 GHP 실외기의 폐열을 이용하여 EHP 실외기의 제상 운전 시간을 현저히 단축할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

1: 공기 조화기 10: 실내기
100: 실외기 200: EHP 실외기
210: 제1 압축기 220: 제1 어큐뮬레이터
250: 제1 실외열교환기 255: 온도 센서
260: 제1 실외열교환기 조절밸브 270: 제1 사방 밸브
300: GHP 실외기 310: 제2 압축기
320: 제2 어큐뮬레이터 330: 엔진
340: 냉각수 열교환기 345: 냉각수 펌프
350: 제2 실외열교환기 355: 제2 실외열교환기 조절밸브
370: 폐열 열교환기 375: 폐열 열교환기 조절밸브
380: 제2 사방 밸브 500: 제어 유닛

Claims (15)

1. 적어도 하나의 실내기;
   상기 적어도 하나의 실내기에 연결되고, 전기를 사용하여 제1 압축기를 구동하며, 냉매의 열교환을 위한 제1 실외열교환기를 구비하는 EHP 실외기;
   상기 EHP 실외기와 병렬 연결되어 상기 적어도 하나의 실내기에 연결되고, 연소 가스를 통해 제2 압축기를 구동하는 엔진, 냉매의 열교환을 위한 제2 실외 열교환기, 상기 제2 실외 열교환기로 들어가는 냉매의 흐름을 조절하는 제2 실외열교환기 조절밸브, 상기 엔진의 폐열을 이용하여 냉매와 열교환하는 폐열 열교환기, 상기 폐열 열교환기로 들어가는 냉매의 흐름을 조절하는 폐열 열교환기 조절밸브를 구비하는 GHP 실외기; 및
   상기 EHP 실외기와 상기 GHP 실외기의 난방 운전이나 제상 운전을 제어하며, 상기 EHP 실외기의 제상 운전시 상기 GHP 실외기의 상기 제2 압축기로부터의 고압 냉매를 상기 EHP 실외기로 공급하는 제어 유닛;을 포함하고,
   상기 GHP 실외기에는,
   상기 EHP 실외기의 난방 운전시 상기 제1 압축기와 상기 적어도 하나의 실내기를 연결하고, 상기 EHP 실외기의 제상 운전시 상기 제1 압축기와 상기 GHP 실외기의 상기 제2 압축기를 연결하는 제1 사방 밸브가 포함되고,
   상기 제어 유닛은,
   상기 EHP 실외기의 제상 운전시, 상기 제2 실외열교환기 조절밸브를 닫고 상기 폐열 열교환기 조절밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어 유닛은,
   상기 EHP 실외기 및 상기 GHP 실외기의 난방 운전시, 상기 EHP 실외기의 상기 제1 실외열교환기의 착상을 감지하면, 상기 EHP 실외기를 제상 운전으로 전환하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
   
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,
   상기 제어 유닛은,
   상기 EHP 실외기의 제상 운전시, 상기 제2 압축기의 고압 냉매를 상기 제1 압축기로 공급하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 제2항에 있어서,
   상기 제1 실외열교환기에는 상기 제1 실외열교환기의 온도를 감지하기 위한 온도 센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
   
8. 제2항에 있어서,
   상기 제어 유닛은,
   기 설정된 착상 온도에서 상기 EHP 실외기의 제상 운전을 수행하고, 기 설정된 제상 완료 온도에서 상기 EHP 실외기의 제상 운전을 난방 운전으로 전환하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 기 설정된 착상 온도는,
   외기 온도와 상기 제1 실외열교환기의 온도 차이가 15℃를 넘는 온도인 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 기 설정된 제상 완료 온도는,
    상기 제1 실외열교환기의 온도가 10℃ 이상인 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
    
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