KR102240069B1 - 공기조화기 및 그의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것이다.
본 발명의 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매를 실외공기와 열교환하는 제1실외열교환기와, 냉매를 실외공기와 열교환하고, 상기 제1실외열교환기와 병렬로 배치되는 제2실외열교환기와, 냉매를 실내공기와 열교환하는 실내열교환기와, 상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 제1실외열교환기와 상기 제2실외열교환기로 보내거나, 상기 실내열교환기로 보내는 절환밸브와, 상기 압축기의 둘레에 배치되어 상기 압축기에서 방출되는 열을 축열하여 냉매를 가열하는 축열기와, 상기 압축기의 작동을 조절하고, 상기 압축기로부터 배출되는 냉매의 유동을 조절하는 제어부를 포함하고, 상기 압축기에서 배출된 냉매를 상기 제1실외열교환기와 상기 제2실외열교환기 중 하나의 실외열교환기로 보내는 제상모드에서, 상기 제어부는, 상기 축열기에서 배출된 냉매를 상기 제1실외열교환기와 상기 제2실외열교환기 중 나머지 하나의 실외열교환기로 보낸다.

Description

공기조화기 및 그의 제어방법{Air Conditioner and Control Method thereof}
본 발명은 공기조화기 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축기 둘레로 축열기가 배치되는 공기조화기 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
냉매사이클을 구동하여 실내공간을 난방하는 공기조화기의 경우, 실외온도가 일정온도 이하에서 실외열교환기 주위로 서리가 발생할 수 있다. 실외열교환기가 증발기로 사용되며, 실외열교환기 주변에서 응축수가 발생할 수 있으며, 이러한 응축수가 실외공기의 온도에 의하여, 서리가 발생한다.
실외열교환기에 서리가 발생하는 경우, 실외열교환기의 열교환 효율이 떨어져, 공기조화기의 전체적인 난방성능이 저하되는 문제가 발생된다. 이경우, 실외열교환기에 생긴 서리등을 제거하기 위해, 실외열교환기로 압축기에서 토출된 냉매를 공급하는 제상운전을 실시할 수 있다.
다만, 이러한 제상운전의 경우, 압축기에서 토출된 냉매가 실외열교환기로 공급됨므로, 난방이 일시적으로 정지될 수 있는 문제가 발생될 수 있다.
국내특허출원 KR1020070079848호는, 2개의 실외열교환기를 구비하여, 제상운전시, 하나의 실외열교환기를 제상하고, 나머지 실외열교환기로 난방운전을 진행하여, 실내공간에 지속적으로 난방을 수행하는 내용을 개시하고 있다.
다만, 상기와 같은 구조에서, 난방과 제상을 동시에 진행하는 경우, 하나의 실외열교환기만을 증발기로 사용하므로, 난방성능이 저하되는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 제상운전과 동시에 난방운전을 수행하는 공기조화기에 있어서, 난방성능을 일정이상 확보하면서 제상운전을 수행하는 공기조화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 압축기를 초기 작동하는 과정에서 압축기를 빠르게 예열할 수 있는 공기조화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매를 실외공기와 열교환하는 제1실외열교환기와, 냉매를 실외공기와 열교환하고, 상기 제1실외열교환기와 병렬로 배치되는 제2실외열교환기와, 냉매를 실내공기와 열교환하는 실내열교환기와, 상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 제1실외열교환기와 상기 제2실외열교환기로 보내거나, 상기 실내열교환기로 보내는 절환밸브와, 상기 압축기의 둘레에 배치되어 상기 압축기에서 방출되는 열을 축열하여 냉매를 가열하는 축열기와, 상기 압축기의 작동을 조절하고, 상기 압축기로부터 배출되는 냉매의 유동을 조절하는 제어부를 포함하고, 상기 압축기에서 배출된 냉매를 상기 제1실외열교환기와 상기 제2실외열교환기 중 하나의 실외열교환기로 보내는 제상모드에서, 상기 제어부는, 상기 축열기에서 배출된 냉매를 상기 제1실외열교환기와 상기 제2실외열교환기 중 나머지 하나의 실외열교환기로 보내어, 증발기로 유입되는 냉매의 온도를 증가시킬 수 있다.
상기 제1실외열교환기와 상기 제2실외열교환기 각각을 상기 실내열교환기와 연결하는 액관과, 상기 축열기에서 가열된 냉매를 상기 액관으로 공급하는 축열토출관과, 상기 축열토출관을 개폐하는 축열토출밸브를 더 포함하고, 상기 제상모드에서, 상기 제어부는, 상기 축열토출밸브를 조절하여 상기 축열토출관을 개방하여, 제상모드에서, 축열기에서 축열된 냉매를 실외열교환기로 보낼 수 있다.
상기 제1실외열교환기와 상기 액관을 연결하는 제1실외열교환기 액관과, 상기 제2실외열교환기와 상기 액관을 연결하는 제2실외열교환기 액관과, 상기 제1실외열교환기 액관을 개폐하거나, 상기 제1실외열교환기 액관을 유동하는 냉매를 팽창하는 제1실외팽창밸브와, 상기 제2실외열교환기 액관을 개폐하거나, 상기 제2실외열교환기 액관을 유동하는 냉매를 팽창하는 제2실외팽창밸브를 더 포함한다. 여기서, 상기 제어부는, 상기 제1실외팽창밸브가 상기 제1실외열교환기를 폐쇄할 때, 상기 축열기에서 배출되는 냉매를 상기 제2실외열교환기 액관으로 보내고, 상기 제2실외팽창밸브가 상기 제2실외열교환기를 폐쇄할 때, 상기 축열기에서 배출되는 냉매를 상기 제1실외열교환기 액관으로 보내어, 제상되지 않는 나머지 하나의 실외열교환기로 축열기에서 배출된 냉매를 공급할 수 있다.
상기 압축기에서 토출되는 냉매가 유동하는 압축기 토출관과, 상기 압축기 토출관에서 분지되어 상기 제1실외열교환기 액관으로 연결되는 제1제상냉매관과, 상기 압축기 토출관에서 분지되어 상기 제2실외열교환기 액관으로 연결되는 제2제상냉매관과, 상기 제1제상냉매관을 개폐하는 제1제상밸브와, 상기 제2제상냉매관을 개폐하는 제2제상밸브를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1실외팽창밸브가 상기 제1실외열교환기를 폐쇄할 때, 상기 제2제상밸브를 조절하여 상기 제2제상냉매관을 개방하고, 상기 제2실외팽창밸브가 상기 제2실외열교환기를 폐쇄할 때, 상기 제1제상밸브를 조절하여 상기 제1제상냉매관을 개방하여, 제상모드시 2개의 실외열교환기 중 하나의 실외열교환기만을 제상하고, 나머지 하나의 실외열교환기를 증발기로 사용할 수 있다.
상기 축열기는, 상기 압축기의 둘레를 둘러싸는 축열조와, 상기 축열조 내부에 배치되고, 냉매가 유동하는 축열조냉매관을 포함하여, 축열조 냉매관에 존재하는 냉매를 가열할 수 있다.
상기 압축기에서 토출되는 냉매가 유동하는 압축기토출관과 상기 축열기를 연결하는 축열흡입관과, 상기 축열흡입관을 유동하는 냉매를 조절하는 축열흡입밸브를 포함하여, 압축기에서 토출되는 고온의 냉매를 활용할 수 있다.
상기 압축기의 온도를 예열하는 압축기 예열모드가 작동될 때, 상기 제어부는, 상기 축열흡입밸브를 조절하여 축열흡입관을 개방하여, 압축기의 초기 운전시 압축기를 빠르게 예열할 수 있다.
상기 축열조냉매관의 냉매를 상기 압축기로 보내는 바이패스배관과, 상기 바이패스배관을 개폐하는 바이패스배관밸브를 포함하여, 압축기의 미가동으로 존재하는 축열기 내부의 냉각된 냉매를 압축기로 보낼 수 있다.
제어부는, 상기 축열조냉매관을 유동하는 냉매의 온도가 설정온도 미만일 때, 바이패스배관밸브를 조절하여 상기 바이패스배관을 개방하여, 축열기에 존재하는 냉각된 냉매를 빠르게 가열할 수 있다.
압축기와, 상기 압축기와 병렬로 연결되는 제1실외열교환기, 제2실외열교환기와, 상기 압축기와 연결되는 실내열교환기와, 상기 압축기 둘레에 배치되어 상기 압축기에서 발생하는 열을 축열하는 축열기를 포함하는 공기조화기의 제어방법에 있어서, 상기 제1실외열교환기와 상기 제2실외열교환기 중 하나로 상기 압축기에서 토출된 냉매를 보내는 제상작동단계와, 축열기 온도센서로 축열기의 온도를 감지하는 단계와, 상기 축열기 온도센서에서 감지되는 온도가 제1축열설정온도보다 높은 경우, 상기 축열기로 축열된 냉매를 상기 제1실외열교환기와 상기 제2실외열교환기 중 나머지 하나로 공급하는 단계를 포함하여, 제상운전시 증발기로 사용되는 하나의 실외열교환기로 공급되는 냉매를 가열하여, 난방성능확보와, 해당 실외열교환기의 추가적인 서리발생을 방지할 수 있다.
상기 제상작동단계는, 제1제상설정시간동안 상기 압축기에서 토출되는 냉매를 상기 제1실외열교환기로 보내고, 제2제상설정시간동안 상기 압축기에서 토출되는 냉매를 상기 제2실외열교환기로 보내고, 상기 제1제상설정시간과 상기 제2제상설정시간은, 동일한 시간간격으로 설정되어, 복수의 실외열교환기를 교대로 제상운전하여, 실내 난방운전을 수행할 수 있다.
상기 축열기로 축열된 냉매를 상기 제1실외열교환기와 상기 제2실외열교환기 중 나머지 하나로 공급하는 단계는, 상기 축열기에서 축열된 냉매가 간헐적으로 공급되도록, 상기 축열기에서 축열된 냉매를 상기 제1실외열교환기 또는 상기 제2실외열교환기로 보내는 축열토출관을 일정시간 간격으로 개방하고 폐쇄하여, 축열기에서 축열된 냉매를 실외열교환기로 공급할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 공기조화기에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 제상모드 작동시, 2개의 실외열교환기 중 하나를 제상운전하고, 나머지하나를 증발기로 작동하며, 증발기로 작동하는 실외열교환기에 축열기에서 축열된 냉매를 보내어, 증발기로 공급되는 냉매의 온도를 일부 상승시켜, 제상운전과 동시에 난방성능을 확보할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 압축기의 초기 작동시, 압축기에서 토출되는 냉매로 축열기를 가열하고, 축열기가 압축기를 빠르게 예열하여, 압축기의 초기성능을 빠르게 확보할 수 있는 장점도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 제어부와 그와 관련된 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 난방모드시 냉매의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 4은, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 냉방모드시 냉매의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a와 도 5b는, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 제상모드시 냉매의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 제상모드시 축열기 관련구성의작동을 시계열적으로 도시한 흐름도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 압축기 예열모드시 냉매의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 압축기 예열모드시 축열기 관련구성의작동을 시계열적으로 도시한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부도면은 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다름과 같다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 공기조화기를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
<전체구성>
도 1 및 도 2를 참조하면, 공기조화기는 냉매를 압축하는 압축기(10), 압축기(10)에 의해 유동하는 냉매를 실외공기와 열교환하는 실외열교환기(30a, 30b), 압축기(10)에 의해 유동하는 냉매를 실내공기와 열교환하는 실내열교환기(40), 압축기(10)에서 토출되는 냉매를 실외열교환기(30a, 30b) 또는 실내열교환기(40)로 보내는 절환밸브(50), 실외열교환기(30a, 30b)로 유동하는 냉매를 팽창시키는 실외팽창밸브(36a, 36b), 압축기(10)로 공급되는 냉매를 분리하고, 압축기(10)로 기상냉매를 공급하는 어큐물레이터(20)를 포함한다.
압축기(10)는 기상냉매를 압축하여, 토출할 수 있다. 압축기(10)에는 냉매가 압축기(10)로 흡입 안내되는 압축기 흡입관(14)과, 압축기(10)에서 압축된 냉매가 토출 안내하는 압축기 토출관(12)이 연결될 수 있다. 압축기 흡입관(14)은 어큐물레이터(20)에 연결될 수 있다. 어큐물레이터(20)의 기상 냉매는 압축기 흡입관(14)을 통해 압축기(10)로 흡입될 수 있다. 압축기(10)는 압축기 토출관(12)에 의해 절환밸브(50)와 연결될 수 있다.
실외열교환기(30a, 30b)는 열원과 냉매를 열교환시켜 냉매를 응축시키거나 증발시킬 수 있다.
공기조화기는 실외열교환기(30a, 30b)가 실외 공기와 냉매를 열교환시킬 때, 실외 공기를 실외열교환기(30a, 30b)로 유동시키는 실외송풍팬(31)를 포함할 수 있다. 실외열교환기(30a, 30b)는 절환밸브(50)와 실외열교환기 기관(32a, 32b)으로 연결될 수 있다. 실외열교환기(30a, 30b)는 실외팽창밸브(36a, 36b)와 실외열교환기 기관(32a, 32b)으로 연결될 수 있다.
실외열교환기(30a, 30b)는, 복수의 열교환기를 포함할 수 있으며, 병렬 연결되는 제1실외열교환기(30a) 및 제2실외열교환기(30b)를 포함한다. 제1실외열교환기(30a) 및 제2실외열교환기(30b) 각각은, 제1실외열교환기 기관(32a)과 제2실외열교환기 기관(32b)으로 절환밸브(50)와 연결될 수 있다.
제1실외열교환기 기관(32a)과 제2실외열교환기 기관(32b)은, 실외열교환기 기관(32a, 32b)으로부터 분지되어 형성된다.
본 발명의 공기조화기는, 제1실외열교환기(30a)와 제2실외열교환기(30b) 각각과 연결되는 제1실외열교환기 액관(34a)와, 제2실외열교환기 액관(34b)을 포함한다.
본 발명에 따른 실외팽창밸브(36a, 36b)는, 제1실외열교환기 기관(32a, 32b)에 배치되는, 제1실외팽창밸브(36a)와 제2실외열교환기 액관(34b)에 배치되는 제2실외팽창밸브(36b)를 포함할 수 있다.
제1실외팽창밸브(36a)와 제2실외팽창밸브(36b)는 병렬 연결된다. 제1실외팽창밸브(36a) 또는 제2실외팽창밸브(36b)는 전자팽창밸브(Electronic Expansion Valve)로 구성될 수 있다. 제1실외팽창밸브(36a) 또는 제2실외팽창밸브(36b)는 난방 운전시 제1실외열교환기(30a)와 제2실외열교환기(30b)로 유입되는 냉매를 팽창시킬 수 있다.
어큐물레이터(20)는 대략 원기둥 형상을 가지며, 절환밸브(50)를 통해 유입되는 냉매를 분리하고, 기상냉매를 압축기(10)로 보낸다. 어큐물레이터(20)는 절환밸브(50)와 어큐물레이터 흡입관(22)으로 연결되어 실내열교환기(40) 또는 실외열교환기(30a, 30b)로부터 유동하는 냉매가 유입된다. 어큐물레이터(20)에서 배출된 기상냉매는 압축기 흡입관(14)를 통해 압축기(10)로 유입된다.
실내열교환기(40)는 실내공기와 냉매를 열교환시켜 실내공간으로 가열된 공기나 냉각된 공기를 제공할 수 있다. 공기조화기는 실내공기를 실내열교환기(40)로 송풍시키는 실내송풍팬(48)을 더 포함할 수 있다. 실내열교환기(40)의 일측에는, 실외열교환기(30a, 30b)로부터 유입되는 냉매를 팽창하는 실내팽창밸브(46)가 배치된다.
실내열교환기(40)는 실내기관(42)을 통해 절환밸브(50)와 연결될 수 있다. 실내열교환기(40)는, 절환밸브(50)와 연결되는 실내기관(42)과 액관(80)과 연결되는 실내액관(44)이 연결된다. 실내액관(44)에는, 실내열교환기(40)로 공급되는 냉매를 팽창시키는 실내팽창밸브(46)가 배치될 수 있다.
절환밸브(50)는 압축기(10)와 압축기 토출관(12)으로 연결될 수 있다. 절환밸브(50)는 실외열교환기(30a, 30b)와 실외열교환기 기관(32a, 32b)으로 연결될 수 있다. 절환밸브(50)는 실내열교환기(40)와 실외기관(52)으로 연결될 수 있다. 절환밸브(50)는 어큐물레이터(20)와 어큐물레이터 흡입관(22)으로 연결될 수 있다.
절환밸브(50)는 냉방 운전시, 압축기 토출관(12)와 실외열교환기 기관(32a, 32b)를 연결시키고, 실외기관(52)와 어큐물레이터 흡입관(22)를 연결시킨다.
절환밸브(50)는 난방 운전시, 압축기 토출관(12)와 실외기관(52)를 연결시키고, 실외열교환기 기관(32a, 32b)와 어큐물레이터 흡입관(22)를 연결시킨다.
공기조화기는, 제1실외열교환기 액관(34a)와, 제2실외열교환기 액관(34b)이 합지되어 실내열교환기(40)로 연결되는 액관(80)을 포함한다. 액관(80)에는, 유동하는 응축된 냉매를 과냉각하는 과냉각기(82)가 배치된다. 과냉각기(82)는 실내열교환기(40)에서 응축된 냉매를 과냉각할 수 있다. 과냉각기(82)는, 액관(80)에서 분지된 과냉각관(84)을 유동하는 냉매를 과냉각 팽창밸브(86)로 팽창하고, 액관(80)을 유동하는 액상 냉매와 열교환한다. 과냉각기(82)로 과냉각된 냉매는 과냉각 토출관(88)을 통해 어큐물레이터(20)로 공급될 수 있다.
본 발명의 공기조화기는, 압축기(10)의 둘레에 배치되고, 압축기(10)에서 발생되는 열을 이용하여, 냉매를 가열하는 축열기(60)를 포함한다. 축열기(60)는, 압축기(10)의 둘레를 둘러싸는 축열조(62)와 축열조(62) 내부에 배치되는 축열조냉매관(64)을 포함한다. 축열조냉매관(64)은, 축열조(62) 내부에 배치되고, 압축기(10)의 둘레를 따라 배치된다.
축열조(62)는 압축기(10) 주변에 설치되고 내부에 액체 등의 축열재(미도시)를 수용함과 아울러 압축기(10)에서 방출되는 열을 축열할 수 있다. 축열열교환기(64)에 유입된 냉매는 축열조(62)에 축열된 열에 의해 가열될 수 있다.
축열기(60)는, 압축기 토출관(12)과 연결되는 축열흡입관(66)과, 액관(80)과 연결되는 축열토출관(68)을 포함한다. 축열흡입관(66)에는, 축열흡입관(66)을 유동하는 냉매를 조절하는 축열흡입밸브(66a)가 배치된다. 축열토출관(68)에는, 축열토출관(68)을 유동하는 냉매를 조절하는 축열토출밸브(68a) 가 배치된다. 축열기(60)는, 축열조냉매관(64)의 냉매를 압축기(10)로 보내는 바이패스배관(69)을 포함한다. 바이패스배관(69)에는, 바이패스배관(69)을 유동하는 냉매를 조절하는 바이패스배관밸브(69a)가 배치된다.
본 발명의 공기조화기는, 압축기(10)에서 토출되는 냉매의 일부를 제1실외열교환기(30a)로 보내는 제1제상냉매관(72a)과, 압축기(10)에서 토출되는 냉매의 일부를 제2실외열교환기(30b)로 보내는 제2제상냉매관(72b)과, 제1제상냉매관(72a)을 개폐하는 제1제상밸브(74a)와, 제2제상냉매관(72b)을 개폐하는 제2제상밸브(74b)를 포함한다.
<제어부관련>
이하에서는, 도 2를 참조하여, 본 발명 공기조화기의 작동을 조절하는 제어부와, 관련구성을 설명한다.
본 발명의 공기조화기는, 압축기(10)의 작동을 조절하고, 압축기(10)에서 토출되는 냉매의 유동방향을 조절하도록, 절환밸브(50)를 조절하는 제어부(90)를 포함한다.
본 발명의 공기조화기는, 압축기(10)의 온도를 감지하는 압축기 온도센서(96), 실외열교환기(30a, 30b) 외부에서 유입되는 실외공기의 온도를 감지하는 실외온도센서(92), 및 축열기(60)의 온도를 감지하는 축열기 온도센서(94)를 포함한다. 본 발명의 공기조화기는, 압축기(10)의 구동시간을 측정하거나, 압축기(10)의 미구동시간을 측정하는 타이머(98)를 더 포함할 수 있다.
제어부(90)는, 사용자가 요구하는 실내공간의 온도를 조절하도록, 압축기(10)의 작동을 조절할 수 있다. 제어부(90)는, 사용자가 요구하는 냉방모드 또는 난방모드의 설정모드에 따라 압축기(10)에서 토출되는 냉매를 실내열교환기(40)로 보내거나 실외열교환기(30a, 30b)로 보낼 수 있다.
제어부(90)는, 제상모드에서, 제1제상밸브(74a)와 제2제상밸브(74b)를 조절하여, 압축기에서 토출된 냉매를 제1실외열교환기(30a) 또는 제2실외열교환기(30b)로 보낼 수 있다. 제어부(90)는, 제상모드에서, 제1실외팽창밸브(36a) 또는 제2실외팽창밸브(36b)를 폐쇄하여, 압축기에서 토출된 냉매를 제1실외열교환기(30a) 또는 제2실외열교환기(30b)로 보낼 수 있다.
제어부(90)는, 축열흡입밸브(66a)를 개방하여, 압축기(10)에서 토출된 냉매를 축열조(62)로 보낼 수 있다. 제어부(90)는, 축열토출밸브(68a)가 축열토출관(68)을 개방하도록 조절하여, 축열조(62)에 저장된 냉매를 제1실외열교환기(30a) 또는 제2실외열교환기(30b)로 보낼 수 있다.
제어부(90)는, 실외온도센서(92)에서 감지되는 실외온도가 실외공기 온도가 제상설정온도(Td)이하일 때, 제1실외열교환기(30a) 또는 제2실외열교환기(30b)를 제상하는 제상모드를 진행할 수 있다.
제어부(90)는, 제상모드를 진행할 때, 축열기 온도센서(94)에서 감지되는 온도가 제1축열설정온도(Ts1)보다 높은 경우, 축열토출관(68)을 개방하도록 축열토출밸브(68a)를 조절할 수 있다.
제어부(90)는, 압축기 온도센서(96)로 감지되는 압축기(10)의 온도가 설정압축기온도(Tc) 미만일 때, 축열흡입관(66)을 개방하도록 축열흡입밸브(66a)를 조절할 수 있다.
<작동>
본 발명의 공기조화기는, 실내공간으로 가열된 공기를 공급하는 난방모드, 실내공간으로 냉각된 공기를 공급하는 냉방모드, 실외열교환기에 착상된 성애를 제거하는 제상모드, 및 압축기(10)의 초기 작동시 압축기(10)에서 토출되는 냉매를 이용하여 압축기를 예열하는 압축기 예열모드로 작동할 수 있다.
도 3를 참조하여, 공기조화기의 난방모드를 설명하면, 절환밸브(50)는, 압축기(10)에서 토출된 냉매를 실내열교환기(40)로 보낸다. 실내열교환기(40)는, 응축기로 작동하여, 실내공간으로 가열된 공기를 보낼 수 있다. 실내열교환기(40)에서 배출된 냉매는, 제1실외팽창밸브(36a) 또는 제2실외팽창밸브(36b)를 거쳐 제1실외열교환기(30a) 또는 제2실외열교환기(30b)로 유동할 수 있다. 제1실외열교환기(30a) 또는 제2실외열교환기(30b)는 증발기로 작동하므로, 유동하는 냉매를 증발시킬 수 있다. 제1실외열교환기(30a) 또는 제2실외열교환기(30b)에서 토출된 냉매는 어큐물레이터(20)를 거쳐 압축기(10)로 유동할 수 있다.
도 4를 참조하여, 공기조화기의 냉방모드를 설명하면, 절환밸브(50)는, 압축기(10)에서 토출된 냉매를 실외열교환기(30a, 30b)로 보낸다. 실외열교환기(30a, 30b)는, 응축기로 작동하여, 유동하는 냉매를 액상냉매로 상변화 시킨다.
실외열교환기(30a, 30b)를 거친 냉매는 액관(80)을 통해 실내열교환기(40)로 유동한다. 실내열교환기(40)는 증발기로 작동하므로, 실내공간으로 냉각된 공기를 보낼 수 있다. 실내열교환기(40)에서 배출된 냉매는, 사방밸브(50)를 거쳐 어큐물레이터(20)로 유동할 수 있다. 이후, 냉매는 어큐물레이터(20)에서 압축기(10)로 유동하여, 순환할 수 있다.
도 5a 내지도 도 5b를 참조하여, 본 발명 공기조화기의 제상모드를 설명한다.
제상모드는, 실내열교환기(40)를 응축기로 사용하는 난방모드를 진행할 수 있다. 즉, 압축기(10)에서 토출되는 냉매는 절환밸브(50)를 통해 실내열교환기(40)로 공급하여, 실내공간으로 가열된 공기를 공급할 수 있다. 이때, 실내열교환기(40)에서 배출되는 냉매는 제1실외열교환기(30a)와 제2실외열교환기(30b) 중 어느 하나로 공급되고, 압축기(10)에서 토출된 고압의 냉매가 제1실외열교환기(30a)와 제2실외열교환기(30b) 중 나머지 하나로 공급된다.
또한, 축열기(60)를 통해 가열된 냉매를 제1실외열교환기(30a)와 제2실외열교환기(30b) 중 어느 하나로 공급할 수 있다. 즉, 제상모드에서, 제1실외열교환기(30a)와 제2실외열교환기(30b) 중 증발기로 사용되는 실외열교환기로, 가열된 냉매를 함께 공급하여, 증발기로 공급되는 냉매의 온도를 높일 수 있다.
이때, 축열토출밸브(68a)가 축열토출관(68)을 개방하여, 축열기(60)에서 가열된 냉매를 액관(80)으로 공급할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 제1제상밸브(74a)가 제1제상냉매관(72a)을 개방하여, 제1실외열교환기(30a)로 고압의 기상냉매를 공급하여, 제1실외열교환기(30a)를 제상할 수 있다.
이때, 제1실외팽창밸브(36a)가 제1실외열교환기 액관(34a)을 폐쇄하고, 제2실외팽창밸브(36b)가 제2실외열교환기 액관(34b)을 개방하여, 제2실외열교환기(30b)로 실내열교환기(40)에서 배출된 액상냉매를 공급된다. 따라서, 제2실외열교환기(30b)가 증발기로 작동하므로, 실내열교환기(40)의 난방기능을 작동할 수 있다.
또한, 축열토출밸브(68a)가 축열토출관(68)을 개방하여, 압축기(10)에서 방출된 열을 흡수하여 가열된 냉매가 액관(80)으로 공급될 수 있다. 축열토출밸브(68a)을 통해 액관(80)으로 배출된 냉매는, 실내열교환기(40)에서 토출되는 냉매와 혼합되어 제2실외열교환기(30b)로 공급된다. 즉, 축열기(60)에서 배출되는 가열된 냉매가 실내열교환기(40)에서 토출되는 냉매와 혼합되어 제2실외열교환기(30b)로 공급되는 냉매의 온도를 증가시킨다.
도 5b를 참조하면, 제2제상밸브(74b)가 제2제상냉매관(72b)을 개방하여, 제2실외열교환기(30b)로 고압의 기상냉매를 공급하여, 제2실외열교환기(30b)를 제상할 수 있다.
이때, 제1실외팽창밸브(36a)가 제1실외열교환기 액관(34a)을 개방하고, 제2실외팽창밸브(36b)가 제2실외열교환기 액관(34b)을 폐쇄하여, 실내열교환기(40)에서 배출된 액상냉매가 제1실외열교환기(30a)로 공급된다. 따라서, 제1실외열교환기(30a)가 증발기로 작동하므로, 실내열교환기(40)의 난방기능을 작동할 수 있다.
또한, 축열토출밸브(68a)가 축열토출관(68)을 개방하여, 압축기(10)에서 방출된 열을 흡수하여 가열된 냉매가 액관(80)으로 공급될 수 있다. 축열토출밸브(68a)을 통해 액관(80)으로 배출된 냉매는, 실내열교환기(40)에서 토출되는 냉매와 혼합되어 제1실외열교환기(30a)로 공급된다. 즉, 축열기(60)에서 배출되는 가열된 냉매가 실내열교환기(40)에서 토출되는 냉매와 혼합되어 제1실외열교환기(30a)로 공급되는 냉매의 온도를 증가시킨다.
이하에서는, 도 6를 참조하여, 본 발명의 공기조화기의 제상모드의 작동을 시계열적으로 설명한다.
본 발명의 공기조화기는, 실외열교환기(30a, 30b)에 서리가 발생하면, 제상작동단계(S100)를 진행한다. 제상작동단계는 제1실외열교환기(30a)와 제2실외열교환기(30b)를 제상하는 제상모드로 파악될 수 있다.
제상작동단계는, 실외온도센서(92)로부터 감지되는 실외공기 온도가 제상설정온도(Td)이하일 때, 진행할 수 있다. 제상작동단곈는, 실외온도센서(92)로부터 감지되는 실외공기 온도가 제상설정온도(Td) 이하에서, 압축기(10)의 작동시간이 설정시간 이상으로 형성될 때, 진행할 수 있다.
제상작동단계는, 제1실외열교환기(30a)와 제2실외열교환기(30b)를 교번하여 제상할 수 있다. 즉, 제1제상설정시간(t1) 동안 제1실외열교환기(30a)를 제상하고, 제2실외열교환기(30b)를 증발기로 사용하고, 제2제상설정시간(t2) 동안 제2실외열교환기(30b)를 제상하고, 제1실외열교환기(30a)를 증발기로 사용할 수 있다. 타이머(98)로 측정되는 시간이 제1제상설정시간(t1) 또는 제2제상설정시간(t2)을 초과하는 경우, 제1실외팽창밸브(36a), 제2실외팽창밸브(36b), 제1제상밸브(74a), 및 제2제상밸브(74b)를 조절할 수 있다. 제1제상설정시간(t1)과 제2제상설정시간(t2)은, 동일한 시간간격으로 설정될 수 있다.
축열기 온도센서(94)로 축열기(60)의 온도를 감지하는 단계를 거친다(S110).
난방모드로 작동되는 공기조화기에서, 압축기(10)의 작동으로 발생하는 열이 축열기(60)를 가열한다. 이때, 축열기(60)의 축열냉매관(64)에 존재하는 냉매의 온도가 증가한다. 축열기 온도센서(94)는, 축열냉매관(64)의 냉매의 온도를 감지한다.
축열기 온도센서(94)에서 감지되는 온도를 제1축열설정온도(Ts1)와 비교하여(S115), 축열기 온도센서(94)에서 감지되는 온도가 제1축열설정온도(Ts1)보다 높은 경우, 제어부(90)가 축열토출밸브(68a)를 조절하여 축열토출관(68)을 개방하는 단계를 거친다(S120). 축열기 온도센서(94)에서 감지된 냉매의 온도가 제1축열설정온도(Ts1)를 초과할 때, 제어부(90)는, 축열토출밸브(68a)를 조절하여 축열토출관(68)을 개방한다.
이때, 축열토출밸브(68a)를 간헐적으로 개방할 수 있다. 즉, 일정시간 간격으로 축열토출밸브(68a)를 개방하고 폐쇄하여, 축열기(60)에서 배출되는 가열된 냉매를 간헐적으로 액관(80)으로 공급할 수 있다.
다만, 축열기 온도센서(94)에서 감지되는 온도가 제1축열설정온도(Ts1)보다 낮은 경우, 제어부(90)가 축열토출밸브(68a)를 조절하여 축열토출관(68)을 폐쇄한다(S130).
도 7 내지 도 8을 참조하여, 본 발명 공기조화기의 압축기 예열모드를 설명한다.
압축기 예열모드는, 장기간 미가동으로 식어진 압축기를 단시간 내에 예열하여, 압축기(10)의 성능을 빠르게 확보할 수 있다.
압축기 예열모드는, 난방모드 또는 냉방모드에서 작동될 수 있다. 또한, 경우에 따라서는, 제상모드에서 사용되는 것도 가능하다.
압축기 예열모드에서는, 축열흡입밸브(66a)가 축열흡입관(66)을 개방하여, 압축기(10)에서 토출되는 냉매를 축열기(60)로 보낸다. 즉, 압축기(10)에서 토출되는 고온고압의 냉매를 축열기(60)로 보내어 압축기(10)를 예열할 수 있다. 압축기(10)의 초기 시동시에는, 압축기(10) 내부에 배치되는 오일의 온도가 낮게 형성되므로, 압축기(10)의 효율이 떨어질 수 있다. 이때, 축열기(60)를 통해 압축기(10)를 예열함으로써, 압축기(10) 내부의 오일을 빠르게 예열할 수 있다.
즉, 공기조화기가 냉방모드 또는 난방모드로 시작될 때, 축열흡입밸브(66a)를 조절하여, 축열흡입관(66)을 개방할 수 있다. 이때, 압축기(10)에서 토출된 고온 고압의 냉매가 축열기(60)로 유입되어 축열기(60) 및 압축기(10)를 예열한다. 이는, 압축기(10)의 온도를 빠르게 증가시켜, 압축기(10)의 오일의 온도를 증가시킬 수 있어, 압축기(10) 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 압축기(10)가 작동될 때, 축열기(60) 내부에 존재하는 냉매의 온도가 낮은 상태로 형성되므로, 일정시간동안, 바이패스배관밸브(69a)가 바이패스배관(69)을 개방하여, 축열기(60)에 저장된 냉매를 압축기(10)로 보낼 수 있다.
이하에서는, 도 8를 참조하여, 본 발명의 공기조화기의 압축기 예열모드의 작동을 시계열적으로 설명한다.
도 6에서와 같이, 난방모드작동단계(S50)가 진행될 때, 압축기(10)가 작동할 수 있다(S200). 압축기(10)를 작동될 때, 압축기 온도센서(96)로 압축기(10)의 온도를 감지한다(S210). 이때, 압축기 온도센서(96)는 압축기(10)에 존재하는 오일의 온도를 감지할 수 있다.
압축기 온도센서(96)로 감지되는 압축기(10)의 온도가 설정압축기온도(Tc) 미만인지를 판단한다(S220).
압축기 온도센서(96)로 감지되는 압축기(10)의 온도가 설정압축기온도(Tc)를 초과할 때, 압축기(10)의 예열이 별도로 필요하지 않으므로, 제어부(90)가 축열흡입밸브(66a)를 조절하여 축열흡입관(66)을 폐쇄한다(S230).
압축기 온도센서(96)로 감지되는 압축기(10)의 온도가 설정압축기온도(Tc) 미만일 때, 축열흡입밸브(66a)를 조절하여 축열흡입관(66)을 개방한다(S240). 이때, 압축기(10)에서 토출되는 고온의 냉매의 일부가 축열기(60)로 공급되므로, 압축기(10)가 예열될 수 있다.
또한, 축열흡입밸브(66a)를 조절하여 축열흡입관(66)을 개방할 때, 바이패스배관밸브(69a)를 조절하여, 바이패스배관(69) 개방할 수 있다(S250). 바이패스배관(69) 개방되면, 축열기(60)에 존재하는 냉매가 압축기(10)로 유입될 수 있다. 기존에 축열기(60)에 존재하는 냉매의 경우, 낮은 온도를 유지하고 있으므로, 압축기(10)로 보내어 고온의 냉매로 토출시킬 수 있다.
다만, 축열기 온도센서(94)를 통해 축열기(60)의 축열조냉매관(64)의 온도를 감지하여, 축열기 온도센서(94)에서 감지되는 축열기(60)의 온도가 제2축열설정온도(Ts2) 이상일 경우, 바이패스배관(69) 폐쇄할 수 있다. 이때, 축열토출관(68)이 개방될 수 있다.
이후, 압축기(10)의 온도를 지속적으로 감지하여(S210), 압축기 온도센서(96)에서 감지되는 압축기(10)의 온도가 설정압축기온도(Tc) 이상으로 형성되는 경우, 축열흡입관(66)을 폐쇄할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
10 : 압축기 12 : 압축기 토출관
14 : 압축기 흡입관 20 : 어큐물레이터
22 : 어큐물레이터 흡입관 24 : 어큐물레이터 토출관
30a : 제1실외열교환기 30b : 제2실외열교환기
31 : 실외송풍팬 32a : 제1실외열교환기 기관
32b : 제2실외열교환기 기관 34a : 제1실외열교환기 액관
34b : 제2실외열교환기 액관 36a : 제1실외팽창밸브
36b : 제2실외팽창밸브 40 : 실내열교환기
42 : 실내기관 44 : 실내액관
46 : 실내팽창밸브 48 : 실내송풍팬
50 : 절환밸브 52 : 실외기관
60 : 축열기 62 : 축열조
64 : 축열냉매관 66 : 축열흡입관
68 : 축열토?x관 69 : 바이패스배관
72a : 제1제상냉매관 72b : 제2제상냉매관
80 : 액관 90 : 제어부
92 : 실외온도센서 94 : 축열기 온도센서
96 : 압축기 온도센서

Claims (13)

  1. 냉매를 압축하는 압축기;
    냉매를 실외공기와 열교환하는 제1실외열교환기;
    냉매를 실외공기와 열교환하고, 상기 제1실외열교환기와 병렬로 배치되는 제2실외열교환기;
    냉매를 실내공기와 열교환하는 실내열교환기;
    상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 제1실외열교환기와 상기 제2실외열교환기로 보내거나, 상기 실내열교환기로 보내는 절환밸브;
    상기 압축기의 둘레에 배치되어 상기 압축기에서 방출되는 열을 축열하여 냉매를 가열하는 축열기;
    상기 압축기의 작동을 조절하고, 상기 압축기로부터 배출되는 냉매의 유동을 조절하는 제어부를 포함하고,
    상기 축열기는,
    상기 압축기의 둘레를 둘러싸는 축열조와,
    상기 축열조 내부에 배치되고, 냉매가 유동하는 축열조냉매관과,
    상기 압축기에서 토출되는 냉매가 유동하는 압축기토출관과 상기 축열기를 연결하는 축열흡입관과,
    상기 축열흡입관을 유동하는 냉매를 조절하는 축열흡입밸브와,
    상기 축열조냉매관의 냉매를 상기 압축기로 보내는 바이패스배관과,
    상기 바이패스배관을 개폐하는 바이패스배관밸브를 포함하고,
    상기 압축기에서 배출된 냉매를 상기 제1실외열교환기와 상기 제2실외열교환기 중 하나의 실외열교환기로 보내는 제상모드에서, 상기 제어부는, 상기 축열기에서 배출된 냉매를 상기 제1실외열교환기와 상기 제2실외열교환기 중 나머지 하나의 실외열교환기로 보내고,
    상기 압축기의 온도를 예열하는 압축기 예열모드가 작동될 때, 상기 제어부는, 상기 압축기에서 토출된 냉매가 상기 축열기로 공급되도록 상기 축열흡입밸브를 조절하여 축열흡입관을 개방하고, 상기 축열조의 냉매가 상기 압축기로 공급되도록 상기 바이패스배관밸브를 조절하여 상기 바이패스배관을 개방하는 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1실외열교환기와 상기 제2실외열교환기 각각을 상기 실내열교환기와 연결하는 액관;
    상기 축열기에서 가열된 냉매를 상기 액관으로 공급하는 축열토출관;
    상기 축열토출관을 개폐하는 축열토출밸브를 더 포함하고,
    상기 제상모드에서, 상기 제어부는, 상기 축열토출밸브를 조절하여 상기 축열토출관을 개방하는 공기조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1실외열교환기와 상기 액관을 연결하는 제1실외열교환기 액관;
    상기 제2실외열교환기와 상기 액관을 연결하는 제2실외열교환기 액관;
    상기 제1실외열교환기 액관을 개폐하거나, 상기 제1실외열교환기 액관을 유동하는 냉매를 팽창하는 제1실외팽창밸브;
    상기 제2실외열교환기 액관을 개폐하거나, 상기 제2실외열교환기 액관을 유동하는 냉매를 팽창하는 제2실외팽창밸브를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1실외팽창밸브가 상기 제1실외열교환기를 폐쇄할 때, 상기 축열기에서 배출되는 냉매를 상기 제2실외열교환기 액관으로 보내고,
    상기 제2실외팽창밸브가 상기 제2실외열교환기를 폐쇄할 때, 상기 축열기에서 배출되는 냉매를 상기 제1실외열교환기 액관으로 보내는 제어하는 공기조화기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 압축기에서 토출되는 냉매가 유동하는 압축기 토출관;
    상기 압축기 토출관에서 분지되어 상기 제1실외열교환기 액관으로 연결되는 제1제상냉매관;
    상기 압축기 토출관에서 분지되어 상기 제2실외열교환기 액관으로 연결되는 제2제상냉매관;
    상기 제1제상냉매관을 개폐하는 제1제상밸브;
    상기 제2제상냉매관을 개폐하는 제2제상밸브를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제1실외팽창밸브가 상기 제1실외열교환기를 폐쇄할 때, 상기 제2제상밸브를 조절하여 상기 제2제상냉매관을 개방하고,
    상기 제2실외팽창밸브가 상기 제2실외열교환기를 폐쇄할 때, 상기 제1제상밸브를 조절하여 상기 제1제상냉매관을 개방하는 공기조화기.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    제어부는, 상기 축열조냉매관을 유동하는 냉매의 온도가 설정온도 미만일 때, 바이패스배관밸브를 조절하여 상기 바이패스배관을 개방하는 공기조화기.
  10. 압축기와, 상기 압축기와 병렬로 연결되는 제1실외열교환기, 제2실외열교환기와, 상기 압축기와 연결되는 실내열교환기와, 상기 압축기 둘레에 배치되어 상기 압축기에서 발생하는 열을 축열하는 축열기를 포함하는 공기조화기의 제어방법에 있어서,
    상기 압축기를 작동하는 단계;
    상기 압축기의 온도를 감지하는 단계;
    상기 압축기의 온도가 설정압축기온도 미만일 때, 축열흡입관을 개방하여 상기 압축기에서 토출되는 냉매를 상기 축열기로 공급하는 단계;
    바이패스배관을 개방하여 축열기의 냉매를 압축기로 공급하는 단계;
    상기 압축기의 온도가 설정압축기온도를 초과할 때, 상기 축열흡입관을 폐쇄하는 단계;
    상기 제1실외열교환기와 상기 제2실외열교환기 중 하나로 상기 압축기에서 토출된 냉매를 보내는 제상작동단계;
    축열기 온도센서로 축열기의 온도를 감지하는 단계;
    상기 축열기 온도센서에서 감지되는 온도가 제1축열설정온도보다 높은 경우, 상기 축열기로 축열된 냉매를 상기 제1실외열교환기와 상기 제2실외열교환기 중 나머지 하나로 공급하는 단계를 포함하는 공기조화기의 제어방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제상작동단계는,
    제1제상설정시간동안 상기 압축기에서 토출되는 냉매를 상기 제1실외열교환기로 보내고, 제2제상설정시간동안 상기 압축기에서 토출되는 냉매를 상기 제2실외열교환기로 보내는 공기조화기의 제어방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1제상설정시간과 상기 제2제상설정시간은, 동일한 시간간격으로 설정되는 공기조화기의 제어방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 축열기로 축열된 냉매를 상기 제1실외열교환기와 상기 제2실외열교환기 중 나머지 하나로 공급하는 단계는, 상기 축열기에서 축열된 냉매가 간헐적으로 공급되도록, 상기 축열기에서 축열된 냉매를 상기 제1실외열교환기 또는 상기 제2실외열교환기로 보내는 축열토출관을 일정시간 간격으로 개방하고 폐쇄하는 공기조화기의 제어방법.
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