KR20140010704A - 공기 조화기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 조화기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 감압시키는 팽창장치; 상기 팽창장치에서 감압된 냉매를 증발시키는 증발기; 상기 응축기에서 응축된 냉매 중 적어도 일부의 냉매를 바이패스 하여 저장시키는 냉매 저장장치; 상기 압축기에서 토출된 냉매의 고압을 감지하는 고압 감지부; 상기 응축기에서 응축된 냉매의 과냉도를 감지하는 과냉도 감지부; 상기 고압과 과냉도에 관한 미리 설정된 정보가 저장되는 메모리부; 및 상기 고압 감지부를 통하여 감지된 고압과, 상기 메모리부에 저장된 복수의 기준 고압을 비교하여 상기 냉매 저장장치에 선택적으로 냉매를 저장하도록 제어하는 제어부가 포함된다.

Description

공기 조화기 {An air conditioner}
본 발명은 공기 조화기에 관한 것이다.
공기 조화기는 소정공간의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 기기이다. 일반적으로, 상기 공기 조화기에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함되며, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉매 사이클이 구동되어, 상기 소정공간을 냉방 또는 난방할 수 있다.
상기 소정공간은 상기 공기 조화기는 사용되는 장소에 따라, 다양하게 제안될 수 있다. 일례로, 상기 공기 조화기가 가정이나 사무실에 배치되는 경우, 상기 소정공간은 집 또는 건물의 실내 공간일 수 있다. 반면에, 상기 공기 조화기가 자동차에 배치되는 경우, 상기 소정 공간은 사람이 탑승하는 탑승 공간일 수 있다.
한편, 공기 조화기는 냉방 모드 또는 난방 모드로 전환 가능하게 작동될 수 있다. 상기 공기 조화기가 냉방모드로 운전되는 경우, 상기 실외 열교환기는 응축기, 상기 실내 열교환기는 증발기로 기능한다. 반면에, 상기 공기 조화기가 난방모드로 운전되는 경우, 상기 실외 열교환기는 증발기, 상기 실내 열교환기는 응축기로서 기능한다. 냉방운전 또는 난방운전의 전환이 가능하도록, 상기 공기 조화기에는 냉매의 유동방향을 조절하는 유동조절 밸브가 구비될 수 있다.
공기조화기에는, 상기 압축기의 입구측에 배치되어 상기 증발기를 통과한 냉매 중 기상 냉매를 분리하고 상기 기상 냉매가 상기 압축기로 유입되도록 하는 기액분리기가 더 포함된다.
한편, 공기 조화기가 시스템 에어컨으로 동작하는 경우, 공기 조화기에는 다수의 실내기가 포함될 수 있다. 각 실내기는 다수의 실내공간에 각각 배치될 수 있다.
그리고, 실내공간의 공기조화 조건에 따라, 공기 조화기는 부분 부하로 작동될 수 있다. 즉, 상기 다수의 실내기 중 일부의 실내기기만이 작동될 수 있다.
일례로, 공기 조화기가 냉방 부분부하로 운전될 경우 접속된 실내기의 일부는 정지하고, 정지된 실내기의 내부에는 냉매가 저압가스 상태로 존재하게 된다. 이 때, 실내기의 접속대수를 고려하여 공기조화기에 소정량의 냉매를 주입한 경우, 운전되지 않는 실내기의 냉매는 냉매 사이클을 순환하지 못하고 실외 열교환기로 이동되는 현상이 나타난다.
즉, 실외 열교환기에 상대적으로 많은 양의 냉매가 쌓이게 되어 냉매량 상태가 변하게 되고 이에 따라 냉매량 분포가 최적 상태를 유지할 수 없어서 운전 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
또한 난방 운전의 경우 응축기와 증발기의 역할이 바뀌면서 실내기의 접속대수에 따라 실내외 열교환 체적 비율이 달라지므로, 냉매가 상기 다수의 실내기 중 일 실내기측으로 치우치게 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 시스템의 냉매량 분포가 최적화 될 수 있는 공기조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 감압시키는 팽창장치; 상기 팽창장치에서 감압된 냉매를 증발시키는 증발기; 상기 응축기에서 응축된 냉매 중 적어도 일부의 냉매를 바이패스 하여 저장시키는 냉매 저장장치; 상기 압축기에서 토출된 냉매의 고압을 감지하는 고압 감지부; 상기 응축기에서 응축된 냉매의 과냉도를 감지하는 과냉도 감지부; 상기 고압과 과냉도에 관한 미리 설정된 정보가 저장되는 메모리부; 및 상기 고압 감지부를 통하여 감지된 고압과, 상기 메모리부에 저장된 복수의 기준 고압을 비교하여 상기 냉매 저장장치에 선택적으로 냉매를 저장하도록 제어하는 제어부가 포함된다.
이러한 본 발명에 의하면, 응축기를 통과한 냉매를 저장하는 제 1 저장부 및 압축기로 유입될 냉매가 저장되는 제 2 저장부가 일체로 구성되는 냉매 저장장치가 구비됨으로써, 냉매 저장장치의 제작비용을 절감하고 공기 조화기의 구성이 간단해질 수 있다는 장점이 있다.
또한, 냉매 시스템에 필요한 냉매량에 따라 제 1 저장부에 냉매를 저장하거나 제 1 저장부로부터 냉매 시스템으로 냉매를 공급함으로써, 시스템에 순환되는 냉매량을 효과적으로 조절할 수 있다는 장점이 있다.
특히, 냉방모드 운전시, 시스템 고압과 관련된 복수의 기준값과 시스템 과냉도와 관련된 복수의 기준값을 설정하고, 이러한 기준값과, 감지된 고압 및 과냉도의 범위를 비교하여 제 1 저장부에 저장되는 냉매량을 조절함으로써 시스템에 최적의 냉매량이 유동될 수 있게 된다.
한편, 난방모드 운전시, 시스템 고압과 관련된 복수의 기준값과 실내기 과냉도와 관련된 복수의 기준값을 설정하고, 이러한 기준값과, 감지된 고압 및 실내기 과냉도의 범위를 비교하여 제 1 저장부에 저장되는 냉매량을 조절함으로써 시스템에 최적의 냉매량이 유동될 수 있게 된다.
또한, 압축기의 운전율을 변화시키지 않고도, 상기 냉매사이클 상의 유동 냉매량 변화만으로 실내공조 부하량을 감당하기 위한 냉매시스템의 성능을 가변할 수 있으므로, 상기 냉매시스텝의 전체적인 운전 효율이 향상될 수 있는 이점이 있다.
결국, 냉난방 모드가 전환되거나 비운전 실내기 대수가 변경되거나, 실내외 온도가 변화하는 등 운전 조건이 변경되더라도, 냉매 순환량을 최적화함으로써 시스템 효율이 최적인 상태로 공기 조화기가 운전될 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방운전시 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방운전시 밸브의 제어모습을 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방운전시 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방운전시 밸브의 제어모습을 보여주는 그래프이다.
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 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(100)에는, 실외 공기 및 냉매 간의 열교환이 이루어지는 실외열교환기(130)와, 냉매를 압축하는 압축기(110)와, 실내 공기 및 냉매 간의 열교환이 이루어지도록 하는 실내열교환기(150)와, 냉매를 팽창시키는 팽창장치(135,155)와, 상기 실외열교환기(130), 압축기(110), 실내열교환기(150) 및 팽창장치(135,155)를 연결하여 냉매사이클을 형성하는 냉매배관(160)이 포함된다.
그리고, 상기 공기 조화기(100)에는, 상기 압축기(110)로부터 토출되는 냉매의 유동 방향을 상기 실외열교환기(130) 및 실내열교환기(150) 중 어느 하나를 향하도록 선택적으로 전환하는 유동전환부(120)가 더 포함된다.
상기 실외열교환기(130) 및 실내열교환기(150)는, 상기 냉매시스템의 운전 모드에 따라 응축기 또는 증발기 기능을 할 수 있다. 일례로, 상기 공기 조화기(100)가 난방운전되는 경우, 상기 실외 열교환기(130) 및 실내 열교환기(150)가 각각 증발기 및 응축기 기능을 한다.
반면에, 상기 공기 조화기(100)가 냉방운전되는 경우, 상기 실외 열교환기(130) 및 실내 열교환기(150)가 각각 응축기 및 증발기 기능을 할 수 있다. 이때, 상기 공기 조화기(100)의 운전 모드에 따라, 상기 압축기(110)를 통과한 냉매는 상기 유동전환부(120)에서 유동방향이 전환될 수 있다.
즉, 난방모드시 상기 압축기(110)에서 유동전환부(120)를 통과한 냉매는 상기 실내 열교환기(150)로 유동하며, 냉방모드시에는 상기 실외 열교환기(130)로 유동한다.
상기 실외 열교환기(130)는 실외 공간에 배치되며, 상기 실외 열교환기(130)의 일측에는 상기 실외 열교환기(130)로 유입될 냉매를 감압하기 위한 제 1 팽창장치(135)가 구비된다. 난방운전시 상기 제 1 팽창장치(135)에서 감압된 냉매는 상기 실외 열교환기(130)에서 증발될 수 있다.
상기 실내 열교환기(150)는, 복수개의 실내 공간에 각각 설치될 수 있도록 복수 개가 구비될 수 있다. 그리고, 각 실내 열교환기(150)의 일측에는, 상기 실내 열교환기(150)로 유입될 냉매를 감압하기 위한 제 2 팽창장치(155)가 구비된다. 즉, 상기 제 2 팽창장치(155)는 상기 실내 열교환기(150)의 수에 대응하여 복수 개가 구비될 수 있다.
상기 제 2 팽창장치(155)는, 상기 실내 열교환기(150)의 작동여부에 따라 상기 실내 열교환기(150)로 유입되는 냉매를 선택적으로 차단할 수 있도록 그 개도가 조절될 수 있다.
일례로, 상기 제 1 팽창장치(135) 또는 제 2 팽창장치(155)는 전자팽창밸브(EEV)와 같이 개도를 조절할 수 있는 밸브로 구성될 수 있다.
상세히, 난방운전시 상기 제 2 팽창장치(155)는 완전히 개방되고 상기 제 1 팽창장치(135)가 부분적으로 개방될 수 있으며, 이에 따라 상기 실내 열교환기(150)를 통과한 냉매는 상기 제 2 팽창장치(155)를 상태 변화없이 통과하고 상기 제 1 팽창장치(135)를 통과하면서 감압된 후 상기 실외 열교환기(130)로 유입될 수 있다.
반면에, 냉방운전시 상기 제 1 팽창장치(135)는 완전히 개방되고 상기 제 2 팽창장치(155)가 부분적으로 개방될 수 있으며, 이에 따라 상기 실외 열교환기(130)를 통과한 냉매는 상기 제 1 팽창장치(135)를 상태 변화없이 통과하고 상기 제 2 팽창장치(155)를 통과하면서 감압된 후 상기 실내 열교환기(150)로 유입될 수 있다.
편의상, 상기 제 1 팽창장치(135)를 "실외 팽창장치", 상기 제 2 팽창장치(155)를 "실내 팽창장치"라 이름할 수 있을 것이다.
상기 압축기(110)는 복수 개가 구비될 수 있으며, 복수의 압축기(100)에는 압축용량이 일정하게 유지되는 정속 압축기와, 압축 용량이 가변되는 인버터 압축기가 포함될 수 있다.
상기 공기 조화기(100)에는, 냉매를 저장할 수 있는 냉매 저장장치(200)가 더 포함된다. 상기 냉매 저장장치(200)는 냉매 시스템을 순환하는 냉매을 유입하여 저장할 수 있고, 저장된 냉매 중 적어도 일부를 상기 압축기(110)로 유입시키는 구성으로서 이해될 수 있다.
상기 냉매 저장장치(200)에는, 응축 냉매가 저장되는 제 1 저장부(210)와, 상기 제 1 저장부(210)의 상측에 형성되며 냉매 중 기상 냉매를 분리하여 배출시키는 제 2 저장부(220) 및 상기 제 2 저장부(210)와 제 2 저장부(220)를 구획하는 구획판(230)이 포함된다.
상기 공기 조화기(100)에는, 냉각 장치가 더 포함된다. 상기 과냉각 장치는 냉방 또는 난방모드에 따라 응축기과를 통과한 냉매를 과냉각하기 위한 장치로서 이해된다.
상기 과냉각 장치에는, 상기 응축기를 통과한 냉매 중 일부를 바이패스시켜 상기 냉매 저장장치(200), 상세히는 제 2 저장부(220)의 입구측으로 안내하는 바이패스 배관(148)과, 상기 바이패스 배관(148)으로 바이패스 되는 일부 냉매(이하, 바이패스 냉매)와 상기 냉매배관(160)의 냉매(이하, 메인 냉매) 간에 열교환이 이루어지도록 하는 과냉각 열교환기(140) 및 상기 과냉각열교환기(140)를 통과하는 일부 냉매량을 조절하기 위한 과냉각 조절부(145)가 포함된다. 냉매는 상기 과냉각 조절부(145)를 통과하는 과정에서 감압될 수 있다.
상기 냉매배관(160)에는 상기 바이패스 배관(148)과 연결되는 제 1 분지부(161) 및 제 1 합지부(164)가 포함된다. 상기 냉매배관(160)을 유동하는 냉매 중 일부는 상기 제 1 분지부(161)에서 분지되어 상기 과냉각 열교환기(140)를 통과하고 상기 제 1 합지부(164)로 유동한다. 그리고, 상기 바이패스 냉매는 상기 제 1 합지부(164)에서 상기 메인 냉매와 합류되며, 합류된 냉매는 상기 냉매 저장장치(200)의 제 2 저장부(220)로 유입될 수 있다.
상기 공기 조화기(100)에는, 상기 냉매배관(160)을 유동하는 냉매 중 적어도 일부의 냉매를 바이패스 하여 상기 냉매 저장장치(200)의 제 1 저장부(210)로 유입시키기 위한 유입배관(250) 및 상기 제 1 저장부(210)에 저장된 냉매를 상기 냉매 저장장치(200), 상세히는 상기 제 2 저장부(220)의 입구측으로 가이드 하기 위한 유출배관(260)이 더 포함된다.
상기 냉매배관(160)에는, 상기 유입배관(250)에 연결되는 제 2 분지부(162) 및 상기 유출배관(260)에 연결되는 제 2 합지부(165)가 포함된다. 즉, 상기 냉매배관(160)을 유동하는 냉매 중 상기 제 2 분지부(162)에서 분지된 냉매는 상기 제 1 저장부(210)로 유입되고, 상기 제 1 저장부(210)에 저장된 냉매 중 일부의 냉매는 상기 제 2 합지부(165)에서 상기 냉매배관(160)의 냉매와 합류된다. 상기 제 2 합지부(165)는 상기 제 1 합지부(164)와 냉매 저장장치(200)의 사이에 배치될 수 있다.
상기 공기 조화기(100)에는, 상기 냉매 저장장치(200)의 적어도 일측에 제공되어, 상기 냉매 저장장치(200)로 냉매를 유입시키거나 상기 냉매 저장장치(200)로부터 냉매를 유출하기 위한 유동조절부(251,255,261,265)가 더 포함된다.
상기 유동조절부에는, 상기 유입배관(250)에 제공되어 상기 유입배관(250)에서의 냉매 유동을 선택적으로 차단하는 제 1 밸브(251) 및 상기 유출배관(260)에 제공되어 상기 유출배관(260)에서의 냉매 유동을 선택적으로 차단하는 제 2 밸브(261)가 포함된다. 일례로, 상기 제 1 밸브(251) 및 제 2 밸브(261)는 온/오프 밸브일 수 있다.
따라서, 상기 제 1 밸브(251)가 개방된 상태에서는 상기 실외열교환기(130)와 실내열교환기(150) 사이를 유동하는 냉매 중 일부가 상기 제 1 저장부(210)로 유입되고, 상기 제 2 밸브(261)가 개방된 상태에서는 상기 제 1 저장부(210)의 냉매가 상기 제 2 저장부(220)의 입구측 냉매배관(160)으로 유입될 수 있다.
상기 유동조절부에는, 상기 유입배관(250)에 제공되어 상기 유입배관(250)을 유동하는 냉매량을 조절할 수 있는 제 1 유량조절부(255) 및 상기 유출배관(260)에 제공되어 상기 유출배관(260)을 유동하는 냉매량을 조절할 수 있는 제 2 유량조절부(265)가 포함된다.
유량조절부(255,265)는, 일례로 캐필러리 튜브(capillary tube)일 수 있으며, 냉매가 상기 유량조절부(255,265)를 통과할 때의 유동 속도 또는 유동량은 일정 속도 또는 일정량 이하로 제한될 수 있다. 그리고, 상기 유량조절부(255,265)를 통과할 때의 냉매압은 감압될 수 있다. 다만, 상기 유량조절부(255,265)는 전자팽창밸브(EEV)와 같이 연속적으로 개도 조절가능한 밸브로 구성될 수도 있을 것이다.
상기 제 1 밸브(251)가 개방되었을 때 상기 제 1 밸브(251)를 통과한 냉매는 상기 제 1 유량조절부(255)에서 속도 조절되어 상기 제 1 저장부(210)로 유입될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 밸브(261)가 개방되었을 때 상기 제 2 밸브(261)를 통과한 냉매는 상기 제 2 유량조절부(265)에서 속도 조절되어 상기 제 2 합지부(165)로 유동할 수 있다.
그리고, 상기 냉매 저장장치(200)에는, 상기 냉매배관(160)의 냉매가 상기 제 2 저장부(220)로 유입되도록 하는 유입부(241) 및 상기 제 2 저장부(220)의 냉매 중 상분리 된 기상냉매가 배출되도록 하는 유출부(242)가 포함된다.
일례로, 상기 유입부(241)에는, 저압(증발압력)을 가지는 2상 냉매가 유입될 수 있으며, 상기 제 2 저장부(220)로 유입된 2상 냉매 중 분리된 기상 냉매는 상기 유출부(242)를 통하여 배출될 수 있다. 상기 유출부(242)에서 배출된 냉매는 상기 압축기(110)로 유입될 수 있다. 상기 제 2 저장부(220)는, 2상 냉매 중 기상 냉매를 분리하여 상기 압축기(110)로 유입시키는 점에서, "기액분리기"로 이해될 수 있다.
한편, 상기 제 1 저장부(210)는 상기 응축기에서 응축되거나 상기 과냉각 장치에서 과냉각된 냉매가 유입되어 저장되고, 시스템 조건에 따라 냉매 배관(160)에 냉매를 보충하여 주는 점에서, "리시버"로 이해될 수 있다. 결국, 상기 냉매 저장장치(200)는, 기액분리기와 리시버가 일체로 구성된 장치로서 이해될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(100)에는, 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매의 압력, 즉 고압을 감지할 수 있는 고압 감지부(101)와, 냉매 시스템의 과냉도 또는 실내기의 과냉도를 감지할 수 있는 과냉도 감지부(102) 및 상기 고압에 관한 정보와 상기 과냉도에 관한 기준정보가 미리 저장되는 메모리부(107) 및 상기 고압감지부(101) 또는 과냉도 감지부(102)에서 인식된 정보와 상기 메모리부(107)에 저장된 기준정보에 기초하여, 상기 제 1,2 밸브(251,261)의 온/오프를 제어할 수 있는 제어부(108)가 포함된다.
상기 과냉도 감지부(102)에는, 공기 조화기의 냉방운전 또는 난방운전시, 응축기를 통과하는 냉매의 응축온도, 즉 2상 상태의 냉매온도를 감지하는 응축온도 감지부(103)가 포함된다. 물론, 상기 응축기는 냉방운전시 실외 열교환기(130)일 수 있으며, 난방운전시 실내 열교환기(150)일 수 있다.
냉매가 2상 상태일 경우, 압력값을 감지하여 온도값이 결정될 수 있으므로, 상기 응축온도 감지부(103)는 상기 응축기의 내부 압력을 감지하는 압력센서 또는 내부 온도를 감지하는 온도센서일 수 있다. 일례로, 2상 상태의 온도 또는 압력값을 인식하기 위하여, 상기 압력센서 또는 온도센서는 상기 응축기의 대략 중앙부 냉매배관에 위치될 수 있다.
상기 과냉도 감지부(102)에는, 공기 조화기의 냉방운전시, 실외 열교환기(130)를 통과한 이후의 냉매 배관, 즉 상기 실외 열교환기(130)의 출구측 배관에 제공되어 냉매의 온도(또는 배관온도)를 감지하는 배관온도 감지부(104)가 더 포함된다. 상기 배관온도 감지부(104)는 온도 센서일 수 있다.
한편, 본 실시예와 같이, 응축기의 출구에 과냉각 장치가 제공되는 경우, 상기 배관온도 감지부(104)는 상기 과냉각 장치의 출구측 배관에 제공될 수 있을 것이다.
냉방운전시 판단하는 "시스템 과냉도"는, 상기 응축온도 감지부(103)에서 감지된 응축온도로부터 상기 배관온도 감지부(104)에서 감지된 배관온도를 뺀 값, 즉 (응축온도-배관온도)로서 이해될 수 있다. 그리고, 상기 시스템 과냉도의 최적값(Ct, 도 5 참조)은 다수의 실험에 의하여 하나의 값 또는 범위로서 결정될 수 있다.
상기 과냉도 감지부(102)에는, 각 실내기의 출구측 배관에 제공되어 냉매의 온도를 감지하는 실내기 출구온도 감지부(105)가 더 포함된다. 상기 실내기 출구온도 감지부(105)는 다수의 실내기의 출구측에 복수 개 제공될 수 있다. 따라서, 실내기 출구온도는 다수의 온도값으로서 얻어질 수 있다.
그리고, 난방운전시 판단하는 "실내기 과냉도"는 상기 응축온도로부터 각 실내기 출구온도를 뺀 값의 평균값으로 계산될 수 있다. 즉, 실내기 과냉도는 (응축온도-실내기 출구온도)의 평균값으로서 이해될 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방운전시 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방운전시 밸브의 제어모습을 보여주는 그래프이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 공기 조화기(100)가 ON 되고 냉방운전이 시작되면, 냉매 시스템이 전체적으로 안정화되기 위한 과정이 수행된다. 예를 들면, 상기 공기 조화기의 운전이 시작되면 냉매의 유동 상태가 변경되기 때문에, 상기 냉매 시스템의 운전상태가 안정되기까지 시간이 필요할 수 있다. 그리고, 상기 냉매시스템의 운전 상태가 안정되기까지 필요한 시간이 경과되면, 냉매 시스템이 안정화될 수 있다(S11,S12).
상기 냉매시스템이 안정화되면, 상기 고압감지부(101) 및 과냉도 감지부(102), 즉 응축온도 감지부(103) 및 배관온도 감지부(104)를 통하여 고압 및 시스템 과냉도가 감지될 수 있다(S13).
감지된 고압이 제 1 기준고압(P1, 도 5 참조) 이상인 것으로 인식되면, 상기 제 1 밸브(251)는 개방되고 상기 제 2 밸브(261)는 폐쇄될 수 있다. 따라서, 냉매 시스템을 순환하는 냉매 중 적어도 일부분이 상기 제 1 저장부(210)에 저장되며, 상기 제 1 저장부(210)로부터 냉매의 배출이 없도록 제어된다.
상기 제 1 기준고압은, 냉방부하를 고려할 때 고압값으로서 제한될 수 있는 한계치로서 이해될 수 있다. 즉, 상기 제 1 기준고압은 제한 고압으로서, 특정 압력값 또는 압력값의 범위로서 설정될 수 있다.
상기 감지된 고압이 상기 제 1 기준고압을 넘어설 때에는 냉매 사이클이 실내 냉방부하를 감당하고 남을 정도로 고압이 충분히 형성되는 것, 즉 시스템의 냉매량이 과다한 것이므로, 냉매 순환량을 줄일 필요가 있게 된다(S14,S15).
반면에, 상기 감지된 고압이 제 1 기준고압보다는 낮으나, 제 2 기준고압(P2, 도 5 참조) 이상인 것으로 인식되면, 시스템 과냉도를 판단하게 된다. 여기서, 상기 제 2 기준고압은, 상기 제 1 기준고압보다 낮은 압력값으로서 냉방부하를 고려할 때 최적으로 형성되는 추천 압력으로서 이해될 수 있다. 즉, 상기 제 2 기준고압은 표준 고압으로서, 특정 압력값 또는 압력값의 범위로서 설정될 수 있다(S17).
감지된 시스템 과냉도가 제 1 기준 과냉도(C1, 도 5 참조) 이상인 것으로 인식되면, 상기 제 1 밸브(251)는 개방되고 상기 제 2 밸브(261)는 폐쇄될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 기준과냉도는 최적 과냉도(Ct)도로부터 설정 과냉도만큼 더해진 과냉도값으로 이해될 수 있다. 즉, 상기 제 1 기준 과냉도는 제한 과냉도로서, 특정 값 또는 범위로서 설정될 수 있다.
상기 감지된 시스템 과냉도가 상기 제 1 기준 과냉도를 넘어설 때에는 냉매 사이클이 실내 냉방부하를 감당하고 남을 정도로 고압이 충분히 형성되는 것, 즉 시스템의 냉매량이 과다한 것이므로, 냉매 순환량을 줄일 필요가 있게 된다(S18,S15).
한편, 상기 감지된 시스템 과냉도가 제 1 기준 과냉도(C1)보다는 작으나 제 2 기준 과냉도(C2, 도 5 참조) 이상인 것으로 인식되면, 제 1 밸브(251) 또는 제 2 밸브(261)를 별도 제어하지 않는다. 상기 제 2 기준 과냉도는 상기 최적 과냉도(Ct)로부터 설정 과냉도만큼 뺀 과냉도 값으로 이해될 수 있다. 즉, 상기 제 2 기준 과냉도는 표준 과냉도로서, 특정 값 또는 범위로서 설정될 수 있다.
정리하면, 상기 감지된 시스템 과냉도가 제 1 기준 과냉도(C1)보다는 작으나 제 2 기준 과냉도(C2) 이상인 경우에는, 시스템 과냉도가 "목표 과냉도 영역"에서 형성되는 것으로 이해되므로, 시스템 냉매량이 적절한 것으로 판단되어 별도의 냉매량 조절을 하지 않게 된다. 즉, 시스템 냉매량 및 냉매 저장장치의 냉매 유지상태에 있게 된다.(S19).
한편, 상기 감지된 시스템 과냉도가 상기 제 2 기준 과냉도보다 작은 것으로 감지되면, "대기상태"로 전환된다. 대기상태라 함은, 고압이 표준고압(P2) 이상으로 어느 정도 높은 상태에서 표준 과냉도(제 2 기준 과냉도)에 미치지 못하는 상태로서 아직 시스템이 안정화되지 않은 구간으로 판단하여, 설정시간 동안 대기하는 것을 의미한다.
그리고, 설정시간이 경과하면, 고압 및 시스템 과냉도를 재감지하여, S14 이하의 단계를 재수행하게 된다(S20,S21).
한편, S17 단계에서, 상기 감지 고압이 제 2 기준고압 보다 낮은 것으로 인식되면, 시스템 과냉도에 따라 제어방법이 달라진다(S22).
상세히, 감지 과냉도가 상기 제 1 기준 과냉도 이상인 것으로 인식되면, 상기한 바와 같이, 시스템 냉매량이 과다한 것으로 판단되어, 상기 제 1 밸브(251)는 개방되고 제 2 밸브(261)는 폐쇄된다. 따라서, 상기 제 1 저장부(210)에 저장되는 냉매량은 증가하게 된다(S23,S15).
반면에, 상기 감지 과냉도가 상기 제 1 기준 과냉도보다는 작지만 제 2 기준 과냉도 이상인 것으로 감지되면, "목표 과냉도 영역"에 위치하는 것으로 인식되어, 시스템 냉매량이 적절한 것으로 판단된다. 따라서, 별도의 냉매량 조절을 하지 않게 된다(시스템 냉매량 및 냉매 저장장치의 냉매량 유지상태)(S24).
상기 감지 과냉도가 상기 제 2 기준 과냉도보다 작은 것으로 감지되면, 상기 제 2 밸브(261)는 개방하고 제 1 밸브(251)는 폐쇄하여 상기 제 1 저장부(210)의 냉매를 비움으로써 시스템의 순환 냉매량을 증가시킬 수 있다.
정리하면, 상기 감지 고압이 표준 고압 미만이고 상기 감지 과냉도가 표준 과냉도 미만인 상태이므로, 시스템의 냉매량이 부족한 것으로 인식되어 시스템에 냉매를 보충하게 되는 것이다(S25,S26).
상기한 제어 방법은 냉방운전 종료신호가 입력될 때까지 반복될 수 있다(S16).
이러한 제어 방법은, 도 5와 같이, 고압 및 시스템 과냉도의 감지값에 따라 구분되어 표시될 수 있다.
도 5에 표시된 A1 부분은, 제 1 밸브(251)의 개방 / 제 2 밸브(261)의 폐쇄를 의미하며, A2 부분은 시스템 냉매량 유지상태(최적 영역)를 의미한다.
그리고, A3 부분은 대기상태로서, 설정시간 경과후 고압 및 시스템 과냉도를 재차 감지하여 제어방법을 다시 판단하는 것을 의미하고, A4 부분은 제 1 밸브(261)의 폐쇄 / 제 2 밸브(261)의 개방을 의미한다.
이와 같이 공기 조화기(100)를 제어함으로써, 냉방운전시 시스템의 냉매량을 최적으로 조절할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방운전시 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방운전시 밸브의 제어모습을 보여주는 그래프이다.
도 6을 참조하면, 공기 조화기(100)가 ON 되고 난방운전이 시작되면, 냉매 시스템이 전체적으로 안정화되기 위한 과정이 수행된다. 예를 들면, 상기 공기 조화기의 운전이 시작되면 냉매의 유동 상태가 변경되기 때문에, 상기 냉매 시스템의 운전상태가 안정되기까지 시간이 필요할 수 있다. 그리고, 상기 냉매시스템의 운전 상태가 안정되기까지 필요한 시간이 경과되면, 냉매 시스템이 안정화될 수 있다(S31,S32).
상기 냉매시스템이 안정화되면, 상기 고압감지부(101) 및 과냉도 감지부(102), 즉 응축온도 감지부(103) 및 실내기 출구온도 감지부(105)를 통하여 고압 및 실내기 과냉도가 감지될 수 있다(S33).
감지된 고압이 제 3 기준고압(P3, 도 7 참조) 이상인 것으로 인식되면, 상기 제 1 밸브(251)는 개방되고 상기 제 2 밸브(261)는 폐쇄될 수 있다. 따라서, 냉매 시스템을 순환하는 냉매 중 적어도 일부분이 상기 제 1 저장부(210)에 저장되며, 상기 제 1 저장부(210)로부터 냉매의 배출이 없도록 제어된다.
상기 제 3 기준고압은, 난방부하를 고려할 때 고압값으로서 제한될 수 있는 한계치로서 이해될 수 있다. 즉, 상기 제 3 기준고압은 제한 고압으로서, 특정 압력값 또는 압력값의 범위로서 설정될 수 있다.
상기 감지된 고압이 상기 제 3 기준고압을 넘어설 때에는 냉매 사이클이 실내 난방부하를 감당하고 남을 정도로 고압이 충분히 형성되는 것, 즉 시스템의 냉매량이 과다한 것이므로, 냉매 순환량을 줄일 필요가 있게 된다(S34,S35).
반면에, 상기 감지된 고압이 제 3 기준고압보다는 낮으나, 제 4 기준고압(P4, 도 7 참조) 이상인 것으로 인식되면, 실내기 과냉도를 판단하게 된다. 여기서, 상기 제 4 기준고압은, 난방부하를 고려할 때 최적으로 형성되는 추천 압력으로서 이해될 수 있다. 즉, 상기 제 4 기준고압은 표준 고압으로서, 특정 압력값 또는 압력값의 범위로서 설정될 수 있다(S37).
감지된 실내기 과냉도가 제 3 기준 과냉도(I1, 도 7 참조) 이상인 것으로 인식되면, 상기 제 1 밸브(251)는 개방되고 상기 제 2 밸브(261)는 폐쇄될 수 있다. 여기서, 상기 제 3 기준과냉도는 미리 설정된 과냉도의 한계치로 "제한 과냉도"라 이름할 수 있으며, 특정 값 또는 범위로서 설정될 수 있다.
상기 감지된 실내기 과냉도가 상기 제 3 기준 과냉도를 넘어설 때에는 냉매 사이클이 실내 난방부하를 감당하고 남을 정도로 고압이 충분히 형성되는 것, 즉 시스템의 냉매량이 과다한 것이므로, 냉매 순환량을 줄일 필요가 있게 된다(S38,S35).
한편, 상기 감지된 실내기 과냉도가 제 3 기준 과냉도(I1)보다는 작으나 제 4 기준 과냉도(I2, 도 7 참조) 이상인 것으로 인식되면, 제 1 밸브(251) 또는 제 2 밸브(261)를 별도 제어하지 않는다. 상기 제 4 기준 과냉도는 미리 설정된 과냉도의 목표치로서 "표준 과냉도"라 이름할 수 있으며, 특정 값 또는 범위로서 설정될 수 있다.
정리하면, 상기 감지된 실내기 과냉도가 제 3 기준 과냉도(I1)보다는 작으나 제 4 기준 과냉도(I2) 이상인 경우에는, 실내기 과냉도가 "목표 과냉도 영역"에서 형성되는 것으로 이해되므로, 시스템 냉매량이 적절한 것으로 판단되어 별도의 냉매량 조절을 하지 않게 된다. 즉, 시스템 냉매량 유지상태에 있게 된다.(S39).
한편, 상기 감지된 실내기 과냉도가 상기 제 4 기준 과냉도보다 작은 것으로 감지되면, 상기 제 2 밸브(261)는 개방하고 제 1 밸브(251)는 폐쇄하여 상기 제 1 저장부(210)의 냉매를 비움으로써 시스템의 순환 냉매량을 증가시킬 수 있다.
즉, 감지 고압이 P3와 P4의 사이에 형성되더라도, 실내기 과냉도가 표준 과냉도 이하이면 냉매량이 부족한 것으로 인식하여, 시스템의 냉매량을 증대시키도록 제어한다.
그리고, S37 단계에서 상기 감지 고압이 상기 제 4 기준 고압보다 낮은 것으로 인식되면, 상기 제 2 밸브(261)는 개방하고 제 1 밸브(251)는 폐쇄하여 상기 제 1 저장부(210)의 냉매를 비움으로써 시스템의 순환 냉매량을 증가시킬 수 있다.
정리하면, 상기 감지 고압이 표준 고압 미만이면, 실내기 과냉도에 관계없이, 시스템의 냉매량이 부족한 것으로 인식되어 시스템에 냉매를 보충한다. 난방운전의 경우, 시스템의 난방능력은 고압에 의하여 많은 영향을 받게 되는 바, 상기 감지 고압이 표준 고압 미만이면 시스템 냉매량이 부족하다고 판단하여 시스템의 냉매량을 증가시키는 것이다(S40,S41).
상기한 제어 방법은 난방운전 종료신호가 입력될 때까지 반복될 수 있다(S16).
이러한 제어 방법은, 도 7과 같이, 고압 및 실내기 과냉도의 감지값에 따라 구분되어 표시될 수 있다.
도 7에 표시된 B1 부분은, 제 1 밸브(251)의 개방 / 제 2 밸브(261)의 폐쇄를 의미하며, B2 부분은 시스템 냉매량 유지상태(최적 영역)를 의미한다. 그리고, B3 부분은 제 1 밸브(261)의 폐쇄 / 제 2 밸브(261)의 개방을 의미한다.
이와 같이 공기 조화기(100)를 제어함으로써, 난방운전시 시스템의 냉매량을 최적으로 조절할 수 있다.
한편, 난방운전시, 제 3,4 기준고압 및 제 3,4 기준과냉도라 이름을 달리하여 설명하였으나, 이는 냉방운전시의 제 1,2 기준고압 및 제 1,2 기준과냉도와 대응되는 개념으로서, 명세서 및 청구범위에 혼용되어 사용될 수 있을 것이다.
100 : 공기 조화기 101 : 고압 감지부
102 : 과냉도 감지부 103 : 응축온도 감지부
104 : 배관온도 감지부 105 : 실내기 출구온도 감지부
107 : 메모리부 108 : 제어부
110 : 압축기 120 : 유동전환부
130 : 실외 열교환기 140 : 과냉각 열교환기
150 : 실내 열교환기 160 : 냉매배관
164 : 제 1 합지부 165 : 제 2 합지부
200 : 냉매 저장장치 210 : 제 1 저장부
220 : 제 2 저장부 230 : 구획판
250 : 유입배관 251 : 제 1 밸브
260 : 유출배관 261 : 제 2 밸브

Claims (13)

  1. 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기;
    상기 응축기에서 응축된 냉매를 감압시키는 팽창장치;
    상기 팽창장치에서 감압된 냉매를 증발시키는 증발기;
    상기 응축기에서 응축된 냉매 중 적어도 일부의 냉매를 바이패스 하여 저장시키는 냉매 저장장치;
    상기 압축기에서 토출된 냉매의 고압을 감지하는 고압 감지부;
    상기 응축기에서 응축된 냉매의 과냉도를 감지하는 과냉도 감지부;
    상기 고압과 과냉도에 관한 미리 설정된 정보가 저장되는 메모리부; 및
    상기 고압 감지부를 통하여 감지된 고압과, 상기 메모리부에 저장된 복수의 기준 고압을 비교하여 상기 냉매 저장장치에 선택적으로 냉매를 저장하도록 제어하는 제어부가 포함되는 공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 기준 고압에는,
    냉방 또는 난방부하에 따라 한계 고압으로서 설정된 제 1 기준고압; 및
    상기 제 1 기준고압보다 낮은 표준 고압으로서 설정된 제 2 기준고압이 포함되는 공기 조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 감지된 고압이 상기 제 1 기준고압보다 높으면, 냉방 또는 난방운전에 상관없이 상기 냉매 저장장치에는 냉매가 유입되는 공기 조화기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 공기 조화기가 냉방운전 하는 경우,
    상기 감지된 고압이 상기 제 1 기준고압보다는 낮고 상기 제 2 기준고압 이상이면, 상기 과냉도 감지부를 통하여 인식된 과냉도에 따라 상기 냉매 저장장치의 냉매 저장여부가 달라지는 공기 조화기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 인식된 과냉도가 제한 과냉도로서 제 1 기준과냉도보다 높으면, 상기 냉매 저장장치에 냉매를 유입시키는 공기 조화기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 인식된 과냉도가 상기 제 1 기준과냉도보다는 낮고 표준 과냉도로서 설정된 제 2 과냉도 이상이면, 상기 냉매 저장장치의 냉매량을 유지시키는 공기 조화기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 인식된 과냉도가 상기 제 2 과냉도보다 낮으면, 설정시간 동안 냉매량을 제어하지 않는 대기상태 유지후, 고압 및 과냉도를 다시 인식하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 감지 고압이 상기 제 2 기준고압보다 낮고, 상기 인식된 과냉도가 상기 제 2 과냉도보다 낮으면, 상기 냉매 저장장치로부터 냉매를 배출시키는 공기 조화기.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 공기 조화기가 난방 운전하는 경우
    상기 감지된 고압이 제 2 기준고압 미만이면, 상기 냉매 저장장치로부터 냉매를 배출시키는 공기 조화기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 공기 조화기가 난방 운전하는 경우,
    상기 감지된 고압이 상기 제 1 기준고압보다 낮고 제 2 기준고압 이상이라도, 상기 과냉도 감지부에서 인식된 과냉도가 표준 과냉도보다 낮으면,
    상기 냉매 저장장치로부터 냉매를 배출시키는 공기 조화기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매 저장장치에는,
    상기 응축기에서 응축된 냉매 중 적어도 일부의 냉매가 유입되는 제 1 저장부;
    상기 제 1 저장부의 상측에 배치되며, 2상 냉매 중 기상 냉매를 분리하여 상기 압축기로 유입시키는 제 2 저장부; 및
    상기 제 1 저장부와 제 2 저장부를 구획하는 구획판이 포함되는 공기 조화기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 압축기, 응축기 및 증발기를 연결하는 냉매 배관;
    상기 냉매 배관으로부터 분지되며, 상기 제 1 저장부로 냉매의 유입을 가이드 하는 유입배관; 및
    상기 제 1 저장부로부터 연장되며, 상기 제 1 저장부의 냉매 유출을 가이드 하는 유출배관이 더 포함되는 공기 조화기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 유입배관에 구비되며, 선택적으로 온/오프 되어 상기 제 1 저장부로 냉매 유입을 제어하는 제 1 밸브; 및
    상기 유출배관에 구비되며, 선택적으로 온/오프 되어 상기 제 1 저장부로부터 냉매 배출을 제어하는 제 2 밸브가 포함되는 공기 조화기.
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