KR20140093449A - 공기 조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 압축기; 상기 압축기의 출구측에 배치되며, 압축된 냉매가 유입되는 제 1 열교환부 및 상기 제 1 열교환부의 일측에 연결되는 제 2 열교환부를 구비하는 실외 열교환기; 상기 제 1 열교환부에서 열교환된 냉매가 상기 제 2 열교환부에 선택적으로 유입되도록 하는 가변유로; 및 상기 가변유로에 제공되며, 상기 가변유로를 통한 냉매의 흐름을 조절하는 밸브부재가 포함된다.

Description

공기 조화기 및 그 제어방법 {An air conditioner and a control method the same}
본 발명은 공기 조화기 및 그 제어방법에 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.
공기 조화기가 냉방 운전을 수행하는 경우, 실외기에 구비되는 실외 열교환기가 응축기 기능을 하며 실내기에 구비되는 실내 열교환기가 증발기 기능을 수행한다. 반면에, 공기 조화기가 난방 운전을 수행하는 경우, 상기 실내 열교환기가 응축기 기능을 하며 상기 실외 열교환기가 증발기 기능을 수행한다.
도 1은 종래의 공기 조화기의 일부 구성을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 공기 조화기에는, 실외 열교환기(1)와, 상기 실외 열교환기(1)로 냉매의 유입을 가이드 하는 입구배관(7) 및 상기 실외 열교환기(1)를 통과한 냉매의 유동을 가이드 하는 출구 배관(8)이 포함된다. 그리고, 상기 실외 열교환기(1)의 일측에는, 실외팬(4)이 제공된다.
상기 실외 열교환기(1)에는, 제 1 열교환부(2) 및 제 2 열교환부(3)가 포함된다. 냉매는 상기 입구배관(7)을 통하여 상기 제 1 열교환부(2) 및 제 2 열교환부(3)로 분지되어 유입되고, 외기와 열교환 된다.
상기 제 1 열교환부(2)의 출구측에는, 상기 제 1 열교환부(2)를 통과하는 냉매의 양을 조절하기 위한 제 1 유동조절부(5)가 제공된다. 그리고, 상기 제 2 열교환부(3)의 출구측에는, 상기 제 2 열교환부(3)를 통과하는 냉매의 양을 조절하기 위한 제 2 유동조절부(6)가 제공된다.
상기 제 1 유동조절부(5) 및 제 2 유동조절부(6)를 통과한 냉매는 상기 출구배관(8)으로 유동된다.
종래의 공기 조화기가 냉방 운전을 수행하는 경우, 상기 제 1 유동조절부(5)와 제 2 유동조절부(6)는 완전 개방(Full open) 된다.
한편, 다수의 실내기가 포함되는 공기 조화기에 있어서, 운전되는 실내기의 수가 적은 경우, 즉 실내부하가 작은 상태에서 냉방운전이 수행되는 경우, 요구되는 냉매의 증발용량은 낮은 반면 상대적으로 응축용량은 크게 되는 현상이 나타난다.
결국, 응축기의 능력과 증발기의 능력간에 불균형이 이루어져 압축기의 토출고압이 낮아지고 이에 따라 냉매의 유동이 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 부분 냉방운전이 효율적으로 수행되는 공기 조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 압축기; 상기 압축기의 출구측에 배치되며, 압축된 냉매가 유입되는 제 1 열교환부 및 상기 제 1 열교환부의 일측에 연결되는 제 2 열교환부를 구비하는 실외 열교환기; 상기 제 1 열교환부에서 열교환된 냉매가 상기 제 2 열교환부에 선택적으로 유입되도록 하는 가변유로; 및 상기 가변유로에 제공되며, 상기 가변유로를 통한 냉매의 흐름을 조절하는 밸브부재가 포함된다.
다른 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법에는, 압축기가 구동되면, 냉매가 실외 열교환기의 제 1 열교환부 및 제 2 열교환부를 통과하는 단계; 상기 압축기의 냉매 토출압력 및 외기온도가 감지되는 단계; 상기 감지된 냉매 토출압력 또는 외기온도에 관한 정보에 기초하여, 부분 냉방운전 모드에 돌입할 지 여부를 결정하는 단계; 및 상기 부분 냉방운전 모드에 돌입하면, 상기 제 1 열교환부와 제 2 열교환부를 연결하는 밸브 부재를 폐쇄하는 단계가 포함된다.
이러한 본 발명에 의하면, 요구되는 냉방 실내부하가 작을 경우 실외 열교환기를 부분 운전함으로써 응축기와 증발기의 능력에 균형을 맞출 수 있게 된다.
또한, 실외 열교환기를 부분 운전함으로써 응축되는 냉매의 양을 줄일 수 있으므로 압축기의 토출 고압이 상승되고 이에 따라 냉매의 순환이 원활히 이루어지게 된다. 즉, 시스템을 순환하는 냉매의 유동량 또는 속도를 증가시켜 실내기측에 많은 냉매를 보낼 수 있게 된다.
또한, 외기 온도조건과 압축기의 토출 고압조건에 기초하여, 일반 냉방운전 또는 부분 냉방운전을 수행할 수 있으므로, 공기 조화기의 작동에 신뢰성이 향상될 수 있다.
또한, 부분 냉방운전시 사용되지 않는 실외 열교환기의 열교환부의 냉매를 기액 분리기측으로 바이패스 함으로써, 상기 열교환부에 냉매액이 고여지는 현상을 방지하고 시스템을 순환하는 냉매의 부족현상을 제거할 수 있다.
특히, 실외온도가 저온, 일례로 -10℃ 이하인 상태에서 부분 냉방운전을 수행하는 경우, 실외 열교환기에서 발생되는 열교환량을 줄이면서 냉매를 시스템 저압측(압축기의 흡입측)으로 바이패스 할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 공기 조화기의 일부 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실외기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실외기에 있어서, 일반 냉방운전시 냉매의 유동모습을 보여주는 시스템 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실외기에 있어서, 부분 냉방운전시 냉매의 유동모습을 보여주는 시스템 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 실외기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 실외기에 있어서, 부분 냉방운전시 냉매의 유동모습을 보여주는 시스템 도면이다.
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 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실외기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기에는, 실외에 배치되는 실외기(10) 및 실내에 배치되는 실내기가 포함된다. 상기 실내기에는, 실내 공간의 공기와 열교환 되는 실내 열교환기가 포함된다.
상기 실외기(10)에는, 복수의 압축기(110,120)와, 상기 복수의 압축기(110,120)의 출구측에 배치되며 상기 복수의 압축기(110,120)에서 토출된 냉매 중 오일을 분리하기 위한 오일 분리기(120,122)가 포함된다.
상기 복수의 압축기(110,120)에는 병렬 연결되는 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(112)가 포함된다. 그리고, 상기 오일 분리기(120,122)에는, 상기 제 1 압축기(110)의 출구측에 배치되는 제 1 오일 분리기(120) 및 상기 제 2 압축기(112)의 출구측에 배치되는 제 2 오일 분리기(122)가 포함된다.
상기 실외기(10)에는, 상기 오일 분리기(120,122)로부터 상기 압축기(110,112)로 오일을 회수하기 위한 회수 유로(116)가 포함된다. 즉, 상기 회수유로(116)는 상기 제 1 오일분리기(120)로부터 상기 제 1 압축기(110)로, 그리고 상기 제 2 오일 분리기(122)로부터 상기 제 2 압축기(112)로 연장된다.
상기 오일 분리기(120,122)의 출구측에는, 상기 압축기(110,112)에서 토출된 냉매의 토출 고압을 감지하기 위한 고압센서(125) 및 상기 고압센서(125)를 거친 냉매를 실외 열교환 장치(200) 또는 실내기 측으로 가이드 하는 유동 전환부(130)가 제공된다.
상기 공기 조화기가 냉방 운전하는 경우, 냉매는 상기 유동 전환부(130)로부터 상기 실외 열교환 장치(200)로 유입된다. 반면에, 상기 공기 조화기가 난방 운전하는 경우, 냉매는 상기 유동 전환부(130)로부터 상기 실내기의 실내 열교환기측으로 유동한다.
상기 공기 조화기가 냉방 운전하는 경우, 상기 실외 열교환 장치(200)를 통과한 냉매는 과냉각 열교환기(240)로 유입될 수 있다. 상기 과냉각 열교환기(240)는 시스템을 순환하는 제 1 냉매와, 상기 냉매 중 일부의 냉매(제 2 냉매)가 분지된 후 열교환되는 중간 열교환기로서 이해될 수 있다.
상기 실외기(10)에는, 상기 제 2 냉매가 분지되는 과냉각 유로(242)가 포함된다. 그리고, 상기 과냉각 유로(242)에는, 상기 제 2 냉매를 감압하기 위한 과냉각 팽창장치(243)가 제공된다. 상기 과냉각 팽창장치(243)에는, EEV(Electric Expansion Valve)가 포함될 수 있다.
상기 과냉각 열교환기(240)에서 열교환된 제 2 냉매는 기액 분리기(250) 또는 압축기(110,112)로 유입될 수 있다. 상기 기액 분리기(250)는 냉매가 상기 압축기(110,112)로 유입되기 전 기상 냉매가 분리되도록 하는 구성이다. 분리된 기상 냉매가 상기 압축기(110,112)로 유입될 수 있다.
상세히, 상기 과냉각 유로(242)는 냉매를 상기 기액 분리기(250)로 가이드 하는 제 1 가이드 유로(244) 및 상기 압축기(110,112)로 가이드 하는 제 2 가이드 유로(246)로 분지된다.
상기 제 1 가이드 유로(244)에는, 냉매의 유동을 선택적으로 차단하는 과냉각 바이패스 밸브(245)가 제공된다. 상기 과냉각 바이패스 밸브(245)의 온/오프 또는 개도에 따라, 상기 기액 분리기(250)로 유입되는 냉매의 양이 조절될 수 있다.
상기 제 2 가이드 유로(246)에는, 상기 압축기(110,112)로 인젝션 되는 냉매의 양을 조절할 수 있는 인젝션 밸브(248)가 제공된다. 상기 인젝션 밸브(248)에는, EEV가 포함될 수 있다. 상기 인젝션 밸브(248)의 온/오프 또는 개도에 따라, 상기 압축기(110,112)로 인젝션 되는 냉매의 양이 조절될 수 있다.
상기 실외기(10)에는, 상기 과냉각 열교환기(240)를 통과한 제 1 냉매의 적어도 일부를 저장하는 리시버(252) 및 상기 과냉각 열교환기(240)의 출구측에서 상기 리시버(252)로 분지되어 냉매의 유동을 가이드 하는 리시버 입구유로(255)가 포함된다.
상기 리시버(252)는 상기 기액 분리기(250)와 결합될 수 있다. 즉, 상기 리시버(252)와 기액 분리기(250)는 냉매 저장탱크의 내부에 구획되어 형성될 수 있다. 일례로, 상기 냉매 저장탱크의 상부에는 기액 분리기(250)가 제공되고, 하부에는 상기 리시버(252)가 제공된다.
그리고, 상기 리시버 입구유로(255)에는, 냉매의 유동을 조절하는 리시버 입구밸브(253)가 제공된다. 상기 리시버 입구밸브(253)가 개방되면, 상기 제 1 냉매 중 적어도 일부의 냉매가 상기 리시버(252)로 유입될 수 있다. 그리고, 상기 리시버 입구유로(255)에는 감압장치가 제공되어, 상기 리시버(252)로 유입되는 냉매를 감압시킬 수 있다.
상기 리시버(252)에는, 리시버 출구배관(256)이 연결된다. 상기 리시버 출구배관(256)은 상기 기액 분리기(250)로 연장될 수 있다. 상기 리시버(252)에 저장된 적어도 일부의 냉매는 상기 리시버 출구배관(256)을 통하여 상기 기액 분리기(250)로 유입될 수 있다.
그리고, 상기 리시버 출구배관(256)에는, 상기 리시버(252)로부터 배출되는 냉매의 양을 조절할 수 있는 리시버 출구밸브(254)가 제공된다. 상기 리시버 출구밸브(254)의 온/오프 또는 개도에 따라, 상기 기액 분리기(250)로 유입되는 냉매의 양이 조절될 수 있다.
한편, 상기 과냉각 열교환기(240)를 통과한 제 1 냉매는 연결배관(270)을 통하여 실내기로 유입될 수 있다.
이하에서는, 상기 실외 열교환장치(200)의 구성에 대하여 설명한다.
상기 실외 열교환장치(200)에는, 복수의 열교환부(210,212) 및 실외 팬(218)이 포함된다. 상기 복수의 열교환부(210,212)에는, 병렬 연결되는 제 1 열교환부(210) 및 제 2 열교환부(212)가 포함된다.
그리고, 상기 실외 열교환장치(200)에는, 상기 제 1 열교환부(210)의 출구측으로부터 상기 제 2 열교환부(212)의 입구측으로 냉매의 유동을 가이드 하는 가변유로(220)가 포함된다. 상기 가변유로(220)는, 상기 제 1 열교환부(210)의 출구측 배관인 제 1 출구배관(230)으로부터 상기 제 2 열교환부(212)의 입구측 배관인 입구배관(212a)으로 연장된다.
상기 실외 열교환장치(200)에는, 상기 가변유로(2200에 제공되어 냉매의 흐름을 선택적으로 차단하는 제 1 밸브(222)가 제공된다. 상기 제 1 밸브(222)의 온/오프 여부에 따라, 상기 제 1 열교환부(210)를 통과한 냉매는 상기 제 2 열교환부(212)에 선택적으로 유입될 수 있다.
상세히, 상기 제 1 밸브(222)가 온 또는 개방되면, 상기 제 1 열교환부(210)를 통과한 냉매는 상기 가변유로(220)를 거쳐 상기 입구배관(212a)으로 유동되며, 상기 제 2 열교환부(212)에서 열교환 된다. 그리고, 상기 제 2 열교환부(212)를 통과한 냉매는 제 2 출구배관(231)을 통하여 상기 과냉각 열교환기(240)로 유입될 수 있다.
반면에, 상기 제 1 밸브(222)가 오프 또는 폐쇄되면, 상기 제 1 열교환부(210)를 통과한 냉매는 상기 제 1 출구배관(230)을 통하여 상기 과냉각 열교환기(240)로 유입될 수 있다.
상기 제 1 출구배관(230)에는 냉매의 유동을 조절하는 제 2 밸브(232)가 제공되며, 상기 제 2 출구배관(231)에는 냉매의 유동을 조절하는 제 3 밸브(233)가 제공된다. 상기 제 2 밸브(232)와 제 3 밸브(233)는 병렬 연결될 수 있다.
상기 제 2 밸브(232)가 개방되거나 그 개도가 증대되면, 상기 제 1 출구배관(230)을 통하여 유동하는 냉매의 양이 증가된다. 그리고, 상기 제 3 밸브(233)가 개방되거나 그 개도가 증대되면, 상기 제 2 출구배관(231)을 통하여 유동하는 냉매의 양이 증가된다.
상기 제 1 출구배관(230)과 제 2 출구배관(231)은 합지되어, 상기 과냉각 열교환기(240)의 입구측 배관에 연결된다.
상기 실외 열교환장치(200)에는, 다수의 온도센서(211,213,214)가 포함된다. 상기 다수의 온도센서(211,213,214)에는, 상기 제 1 열교환부(210)에 제공되는 제 1 온도센서(211)와, 상기 제 2 열교환부(213)에 제공되는 제 2 온도센서(213) 및 상기 제 2 출구배관(231)에 제공되는 제 3 온도센서(214)가 포함된다.
상기 제 1 온도센서(211) 및 제 2 온도센서(213)는 각각 상기 제 1 열교환부(210)의 냉매배관 및 제 2 열교환부(212)의 냉매배관에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 실외기(10)에는, 외기의 온도를 감지하는 실외 온도센서(215)가 더 포함될 수 있다.
이하에서는, 일반 냉방운전 및 부분 냉방운전을 수행할 때의 냉매 유동모습에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실외기에 있어서, 일반 냉방운전시 냉매의 유동모습을 보여주는 시스템 도면이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실외기에 있어서, 부분 냉방운전시 냉매의 유동모습을 보여주는 시스템 도면이다.
도 3을 참조하면, 공기 조화기가 일반 냉방운전 모드를 수행하는 경우, 상기 실외 열교환장치(200)로 유입된 냉매는 상기 제 1 열교환부(210) 및 제 2 열교환부(212)를 모두 통과하게 된다.
상세히, 외기온도 조건 또는 압축기의 토출고압 조건이 미리 설정된 조건에 부합하는 경우, 상기 공기 조화기는 일반 냉방운전 모드를 수행할 수 있다.
상기 일반 냉방운전 모드가 수행되면, 상기 제 1 밸브(222)는 온 또는 개방되며, 상기 제 2 밸브(232)는 폐쇄, 상기 제 3 밸브(233)는 개방된다.
따라서, 상기 제 1 열교환부(210)에서 열교환 된 냉매는 상기 가변유로(220) 및 입구배관(212a)을 통하여 상기 제 2 열교환부(212)로 유입된다. 그리고, 냉매가 상기 제 1 출구배관(230)으로 유동하는 것은 제한된다.
그리고, 상기 제 2 열교환부(212)에서 열교환 된 냉매는 상기 제 2 출구배관(231)을 통하여, 상기 과냉각 열교환기(240)로 유입될 수 있다.
도 4를 참조하면, 공기 조화기가 부분 냉방운전 모드를 수행하는 경우, 상기 실외 열교환장치(200)로 유입된 냉매는 상기 제 1 열교환부(210)만을 통과하게 된다. 즉, 상기 제 2 열교환부(212)로의 냉매 유입은 제한된다.
상세히, 외기온도 조건 또는 압축기의 토출고압 조건이 미리 설정된 조건에 부합하는 경우, 상기 공기 조화기는 부분 냉방운전 모드를 수행할 수 있다.
상기 부분 냉방운전 모드가 수행되면, 상기 제 1 밸브(222)는 오프 또는 폐쇄되며, 상기 제 2 밸브(232)는 개방, 상기 제 3 밸브(233)는 폐쇄된다.
따라서, 상기 제 1 열교환부(210)에서 열교환 된 냉매는 상기 제 1 출구배관(230)을 통하여 상기 제 2 밸브(232)로 유동된다. 그리고, 냉매가 상기 가변유로(220)로 유동하는 것은 제한된다. 상기 제 2 밸브(232)를 통과한 냉매는 상기 과냉각 열교환기(240)로 유입될 수 있다.
결국, 부분 냉방운전시, 냉매는 복수의 열교환부(210,212) 중 제 1 열교환부(210)만을 통과함으로써 응축기의 능력 또는 크기를 줄일 수 있게 되고, 이에 따라 시스템의 내부 고압(압축기의 토출고압 또는 응축압력)이 높아지게 된다. 따라서, 냉매의 유동량 또는 유동속도가 증가되어 실내기 측으로의 냉매 흐름성이 좋아지게 된다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다. 도 5를 참조하여, 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 설명한다.
공기 조화기의 전원이 ON 되고 압축기(110,112)가 구동하면서 냉방운전이 시작된다. 이 때, 상기 공기 조화기는 일반 냉방운전 모드에 따라 운전될 수 있다. 설정시간이 경과되면, 공기 조화기의 냉동 시스템이 안정화될 수 있다.
여기서, "안정화"라 함은 냉동 사이클을 구성하는 적정 수준의 고압(압축기의 토출압력) 및 저압(증발기의 증발압력)이 형성되는 경우를 의미할 수 있다. 일례로, 상기 공기 조화기의 운전이 시작된 후, 2분이 경과하면 상기 시스템이 안정화될 수 있다(S11,S12).
상기 고압센서(125) 및 실외온도 센서(215)를 통하여, 상기 압축기(110,112)를 통과한 냉매의 토출고압 및 외기온도를 감지한다(S13).
상기 외기온도가 T1 이하이고, 상기 토출고압이 P1 이하이면(S14), 상기 공기 조화기는 부분 냉방운전을 수행한다. 일례로, 상기 T1은 0℃이고, 상기 P1은 1,500kpa일 수 있다.
즉, 상기 토출고압이 적정 수준 이하이고, 외기온도가 저온 영역에 형성될 경우, 응축기 기능을 수행하는 실외 열교환기의 크기 또는 열교환량이 실내 열교환기(증발기)의 그것에 비하여 과대한 것으로 인식된다. 따라서, 상기 복수의 열교환부(210,212) 중 일부의 열교환부에만 냉매가 유동되도록 제어한다.
결국, 도 4에서 설명한 바와 같이, 상기 제 1 밸브(222)는 오프(OFF) 되고, 상기 제 2 밸브(232)는 완전 개방(Full open)하며, 상기 제 3 밸브(233)는 폐쇄(Close)된다. 따라서, 상기 가변유로(220)는 폐쇄되며, 냉매는 상기 제 1 열교환부(210)에서만 열교환이 이루어진다(S15,S16).
한편, S14 단계에서의 외기온도 조건 및 토출고압 조건이 만족하지 않으면, 상기 토출고압이 P2 이상인지 여부가 인식된다. 일례로, 상기 P2는 3,000kpa일 수 있다(S17).
상기 토출고압이 P2 이상이면, 실내기에 충분한 냉매가 공급되기 위한 적정수준의 고압이 확보된 것으로 판단되어 상기 공기 조화기는 일반 냉방운전이 수행된다.
결국, 도 3에서 설명한 바와 같이, 상기 제 1 밸브(222)는 온(ON) 되고, 상기 제 2 밸브(232)는 폐쇄(Close)되며, 상기 제 3 밸브(233)는 완전 개방(Full open)된다. 따라서, 상기 가변유로(220)는 개방되며, 냉매는 상기 제 1 열교환부(210) 및 제 2 열교환부(220)에서 열교환이 이루어질 수 있다(S18,S19).
한편, S17 단계에서 토출 고압이 P2보다 작으면, 외기온도 및 토출고압 조건을 판단한다. 상세히, 외기온도가 T2 이상이고, 토출고압이 P3 이상인지 여부가 인식된다. 일례로, 상기 T2는 5℃이고, 상기 P3은 2,500kpa일 수 있다.
상기 외기온도가 T2 이상이고, 토출고압이 P3 이상이면, 외기온도가 저온 영역을 벗어나고 일정수준 이상의 고압을 확보한 것으로 판단하여, S18 단계 이하의 일반 냉방운전을 수행하게 된다.
이하에서는, 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 제 1 실시예와 비교하여 일부의 구성에 있어서만 차이가 있으므로 차이점을 위주로 설명하며, 제 1 실시예와 동일한 부분에 대하여는 제 1 실시예의 설명과 도면부호를 원용한다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 실외기의 구성을 보여주는 시스템 도면이고, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 실외기에 있어서, 부분 냉방운전시 냉매의 유동모습을 보여주는 시스템 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 실외기(10)에는, 상기 제 2 출구배관(231)으로부터 상기 기액 분리기(250)의 입구측으로 연장되는 바이패스 배관(310)이 포함된다.
상세히, 상기 바이패스 배관(310)의 일단부는 상기 제 2 출구배관(231)에 연결되고, 상기 바이패스 배관(310)의 타단부는 상기 리시버 출구배관(256)에 연결된다. 상기 바이패스 배관(310)은, 상기 제 2 출구배관(231)을 유동하는 냉매를 상기 리시버 출구배관(256)으로 가이드 하는 유로로서 작용할 수 있다.
상기 바이패스 배관(310)에는, 상기 바이패스 배관(310)을 통한 냉매의 유동을 조절하기 위하여 온/오프 또는 개도 제어되는 바이패스 밸브(312) 및 냉매의 일방향 유동을 강제하는 체크밸브(314)가 제공된다. 상기 일방향은, 상기 제 2 출구배관(231)으로부터 상기 리시버 출구배관(256)을 향하는 방향으로 이해될 수 있다.
상기 바이패스 밸브(312)가 개방되면, 상기 제 2 열교환부(212) 또는 제 2 출구배관(231)에 저장된 냉매가 상기 기액 분리기(250) 측으로 유동할 수 있다. 즉, 냉매는 상기 바이패스 배관(310) 및 리시버 출구배관(256)을 통하여 상기 기액 분리기(250)로 유입될 수 있다.
도 7을 참조하여, 냉매의 유동에 대하여 간단하게 설명한다.
공기 조화기를 구성하는 다수의 실내기 중 운전되는 실내기의 수가 적은 경우, 즉 실내부하가 특정 값 이하로 작은 경우, 상기 공기 조화기는 부분 냉방운전을 수행할 수 있다.
상기 공기 조화기가 부분 냉방운전을 수행하는 경우, 상기 제 1 밸브(222)는 오프, 상기 제 2 밸브(232)는 개방, 상기 제 3 밸브(233)는 폐쇄될 수 있다. 따라서, 냉매는 상기 제 1 열교환부(210)에서만 열교환 되며, 상기 제 2 열교환부(212)에서는 열교환이 이루어지지 않게 된다.
한편, 상기 제 2 밸브(232)가 개방되는 과정에서, 상기 제 2 밸브(232)의 개도는 단계적으로 줄어들 수 있다.
예를 들어, 상기 부분 냉방운전이 시작되면, 상기 제 2 밸브(232)는 완전 개방될 수 있다. 이 때, 상기 고압센서(152)에서 감지되는 토출 고압이 요구되는 고압보다 낮은 경우 상기 제 2 밸브(232)의 개도는 점차적으로 줄어들 수 있다.
일례로, 상기 제 2 밸브(232)의 개도는 완전 개방되는 경우에 비하여, 70% 수준의 개도를 유지할 수 있다. 상기 70%의 개도에서 토출 고압을 다시 감지하며, 감지된 고압이 요구되는 고압을 만족하면(즉, 이상이면), 상기 70%의 개도를 유지한다.
반면에, 상기 감지된 고압이 요구되는 고압보다 낮으면, 상기 제 2 밸브(232)의 개도를 50%로 감소시킨다. 이와 같이, 상기 제 2 밸브(232)의 개도를 점차적으로 낮춰가는 과정에서, 감지된 토출 고압이 요구되는 고압이 만족되면 그 때의 개도를 유지할 수 있다.
상기 제 2 밸브(232)의 개도는 미리 설정된 수준, 일례로 50%,40%,30%,20% 수준으로 단계적으로 줄어들 수 있다.
상기 제 3 밸브(233)는 폐쇄되고 상기 바이패스 밸브(312)는 개방되므로, 상기 제 2 열교환부(212) 또는 상기 제 2 출구배관(231)에 존재하는 냉매는 상기 바이패스 배관(310)을 통하여 상기 리시버 출구배관(256)으로 유동할 수 있다.
여기서, 상기 바이패스 밸브(312)가 개방되는 시간은, 상기 제 2 열교환부(212)의 크기 또는 용량에 기초하여 결정될 수 있다.
이와 같이, 사용되지 않는 제 2 열교환부(212)의 냉매가 상기 기액 분리기(250)측으로 유동될 수 있으므로, 상기 제 2 열교환부(212)에 액상태의 냉매가 고여지게 되는 현상을 방지하고, 상기 부분 냉방운전 중 시스템을 순환하는 냉매가 부족하게 되는 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 이와 같은 부분 냉방운전은 실내 냉방부하가 증가되는 경우 종료될 수 있으며, 도 3에서 설명한 바와 같은 일반 냉방운전을 수행할 수 있다.
10 : 실외기 110,112 : 압축기
125 : 고압센서 130 : 유동 전환부
200 : 실외 열교환장치 210 : 제 1 열교환부
212 : 제 2 열교환부 211,213,214 : 온도센서
215 : 실외 온도센서 220 : 가변유로
222 : 제 1 밸브 230 : 제 1 출구배관
231 : 제 2 출구배관 232 : 제 2 밸브
233 : 제 3 밸브 240 : 과냉각 열교환기
250 : 기액 분리기 252 : 리시버
256 : 리시버 출구배관 310 : 바이패스 배관
312 : 바이패스 밸브 314 : 체크 밸브

Claims (16)

  1. 압축기;
    상기 압축기의 출구측에 배치되며, 압축된 냉매가 유입되는 제 1 열교환부 및 상기 제 1 열교환부의 일측에 연결되는 제 2 열교환부를 구비하는 실외 열교환기;
    상기 제 1 열교환부에서 열교환된 냉매가 상기 제 2 열교환부에 선택적으로 유입되도록 하는 가변유로; 및
    상기 가변유로에 제공되며, 상기 가변유로를 통한 냉매의 흐름을 조절하는 밸브부재가 포함되는 공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 열교환부와 제 2 열교환부는 병렬 연결되며,
    상기 가변유로는 상기 제 1 열교환부의 출구측으로부터 상기 제 2 열교환부의 입구측으로 연장되는 공기 조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 열교환부의 출구측에 배치되는 제 1 출구배관;
    상기 제 2 열교환부의 입구측에 배치되는 입구배관; 및
    상기 제 2 열교환부의 출구측에 배치되는 제 2 출구배관이 더 포함되며,
    상기 가변유로의 일단부 및 타단부는 상기 제 1 출구배관 및 입구배관에 각각 연결되는 공기 조화기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 출구배관에 배치되는 제 2 밸브부재; 및
    상기 제 2 출구배관에 배치되는 제 3 밸브부재가 더 포함되는 공기 조화기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 출구배관으로부터 상기 압축기의 입구측으로 연장되는 바이패스 배관이 더 포함되는 공기 조화기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 압축기의 입구측에 배치되며, 냉매 중 기상 냉매를 분리하는 기액 분리기;
    상기 기액 분리기의 일측에 제공되며, 냉매를 저장하는 리시버; 및
    상기 리시버에 저장된 냉매를 상기 기액 분리기로 가이드 하는 리시버 출구배관이 더 포함되는 공기 조화기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 바이패스 배관은 상기 제 2 출구배관으로부터 상기 리시버 출구배관으로 연장되는 공기 조화기.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 바이패스 배관에는,
    냉매를 선택적으로 유동시키기 위하여 온/오프 또는 개도 제어되는 바이패스 밸브가 더 포함되는 공기 조화기.
  9. 제 4 항에 있어서,
    일반 냉방운전 모드에서,
    상기 밸브부재가 개방되면, 냉매는 상기 제 1 열교환부 및 제 2 열교환부에서 열교환되어 상기 제 2 출구배관을 유동하는 공기 조화기.
  10. 제 4 항에 있어서,
    부분 냉방운전 모드에서,
    상기 밸브부재가 폐쇄되면, 냉매는 상기 제 1 열교환부에서 열교환되어 상기 제 1 출구배관을 유동하는 공기 조화기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 밸브부재가 개방되는 과정에서,
    상기 압축기의 냉매 토출압력에 기초하여, 상기 제 2 밸브부재의 개도는 단계적으로 축소되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  12. 압축기가 구동되면, 냉매가 실외 열교환기의 제 1 열교환부 및 제 2 열교환부를 통과하는 단계;
    상기 압축기의 냉매 토출압력 및 외기온도가 감지되는 단계;
    상기 감지된 냉매 토출압력 또는 외기온도에 관한 정보에 기초하여, 부분 냉방운전 모드에 돌입할 지 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 부분 냉방운전 모드에 돌입하면, 상기 제 1 열교환부와 제 2 열교환부를 연결하는 밸브 부재를 폐쇄하는 단계가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 부분 냉방운전 모드는,
    상기 냉매 토출압력이 제 1 설정압력 이하이고, 상기 외기온도가 제 1 설정온도 이하인 경우 돌입되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 부분 냉방운전 모드의 수행중에,
    상기 냉매 토출압력이 제 1 설정압력 이상인 것으로 감지되면, 상기 부분 냉방운전 모드의 수행은 종료되는 공기 조화기의 제어방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 부분 냉방운전 모드의 수행중에,
    상기 냉매 토출압력이 제 2 설정압력 이상이고 상기 외기온도가 제 2 설정온도 이상인 것으로 감지되면, 상기 부분 냉방운전 모드의 수행은 종료되는 공기 조화기의 제어방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 부분 냉방운전 모드가 수행되면,
    상기 제 2 열교환부의 출구측 배관으로부터 기액 분리기의 입구측 배관으로 연장되는 바이패스 배관이 개방되는 단계가 더 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
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