KR20150057624A - 공기 조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 실내 열교환기가 포함되는 실내기; 상기 실내기에 연결되며, 냉매를 압축하는 제 1 압축기 및 제 1 실외 열교환기가 포함되는 제 1 실외기; 및 연소가스를 이용하여 동력을 발생시키는 엔진과, 상기 엔진에서 발생된 동력을 이용하여 상기 제 1 압축기에 전원을 공급하는 발전기 및 상기 엔진의 동력을 이용하여 냉매를 압축하는 제 2 압축기가 포함되는 제 2 실외기가 포함되며, 상기 제 1 압축기가 구동되는 과정에서, 요구되는 냉방 또는 난방부하에 기초하여, 상기 제 2 압축기의 추가 구동여부가 결정되는 것을 특징으로 한다.

Description

공기 조화기 및 그 제어방법 {Air conditioner and a method controlling the same}
본 발명은 EHP 방식과 GHP 방식으로 구동되는 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
공기조화기는 사용자에게 보다 쾌적한 실내환경을 조성하기 위해 실내를 냉/난방시키거나 공기를 정화시키는 장치를 말한다.
이러한 공기조화기는 실내기와 실외기를 각각 분리한 분리형 공기조화기와, 실내기와 실외기를 하나의 장치로 결합된 일체형 공기조화기로 구분할 수 있다. 또한, 공기조화기의 용량에 따라 하나의 실내기를 구동시킬 수 있는 용량으로 좁은 장소에서 이용하도록 구성된 싱글형 공기조화기, 회사 또는 음식점에서 사용할 수 있도록 매우 큰 용량으로 구성된 중대형 공기조화기 및 다수개의 실내기를 충분히 구동시킬 수 있는 용량으로 구성된 멀티 공기조화기 등으로 구분할 수도 있다.
여기서, 분리형 공기 조화기는 실내에 설치되어 공조공간 내부로 온풍 또는 냉풍을 공급하는 실내기와 실내기에서 충분한 열교환 동작이 이루어질 수 있도록 냉매를 압축, 팽창 등을 수행하는 실외기로 구성된다.
한편, 압축기를 구동하는 동력원에 따라 EHP 방식 공기조화기와 GHP 방식 공기조화기로 분류할 수 있다. EHP 방식은 압축기의 동력원으로 전기를 사용하는 방식이며, GHP 방식은 압축기의 동력원으로 LNG나 LPG 등의 연료를 이용하는 방식이다. GHP 방식은 연료 연소를 통해 엔진을 작동시켜 압축기 모터의 출력을 제공한다.
GHP와 관련한 선행기술문헌 : 출원번호 10-2012-0016202
EHP와 관련한 선행기술문헌 : 출원번호 10-2003-0077857
종래의 EHP 방식 공기조화기는 공급 전류를 조절함으로써 압축기 제어가 용이하여 부분 부하 대응 적합하고, 에너지 효율이 높다는 장점이 있다. 다만 EHP 방식은 저온 난방시 실외 열교환기에 서리가 착상되는 문제점이 있다.
반면, 종래의 GHP 방식 공기조화기는 엔진의 폐열을 이용함으로써 제상 성능이 우수한 장점이 있으나, 열 손실 등에 의해 엔진의 효율이 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 난방성능 및 시스템 효율이 개선된 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 실내 열교환기가 포함되는 실내기; 상기 실내기에 연결되며, 냉매를 압축하는 제 1 압축기 및 제 1 실외 열교환기가 포함되는 제 1 실외기; 및 연소가스를 이용하여 동력을 발생시키는 엔진과, 상기 엔진에서 발생된 동력을 이용하여 상기 제 1 압축기에 전원을 공급하는 발전기 및 상기 엔진의 동력을 이용하여 냉매를 압축하는 제 2 압축기가 포함되는 제 2 실외기가 포함되며, 상기 제 1 압축기가 구동되는 과정에서, 요구되는 냉방 또는 난방부하에 기초하여, 상기 제 2 압축기의 추가 구동여부가 결정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 실외기에 구비되며, 상기 제 1 압축기의 흡입측 압력을 감지하는 제 1 저압센서가 더 포함되며, 냉방운전이 수행되는 과정에서, 상기 제 1 저압센서에서 감지된 압력이 목표 저압보다 크면, 상기 제 2 압축기가 추가 구동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 실외기에 구비되며, 상기 제 1 압축기의 토출측 압력을 감지하는 제 1 고압센서가 더 포함되며,난방운전이 수행되는 과정에서, 상기 제 1 고압센서에서 감지된 압력이 목표 고압보다 작으면, 상기 제 2 압축기가 추가 구동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 엔진을 순환하는 냉각수를 가이드 하는 냉각수 배관; 및 상기 냉각수 배관을 유동하는 냉각수와, 상기 제 1 실외기를 순환하는 냉매간에 열교환이 이루어지는 폐열회수 열교환기가 더 포함된다.
또한, 상기 냉각수 배관에 제공되며, 난방모드에서 상기 폐열회수 열교환기로 냉각수를 공급하여 상기 제 1 실외 열교환기로 유입되는 냉매를 가열하는 냉각수 펌프가 더 포함된다.
또한, 상기 제 2 압축기는 복수 개로 제공되며, 냉방운전이 수행되는 과정에서, 상기 제 1 저압센서에서 감지된 압력이 목표 저압보다 큰 것으로 감지되면, 상기 복수의 제 2 압축기 중 어느 하나의 압축기가 추가 구동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 제 2 압축기 중 어느 하나의 압축기가 추가 구동되는 과정에서, 상기 제 1 저압센서에서 감지된 압력이 목표 저압보다 큰 것으로 재감지되면, 상기 복수의 제 2 압축기 중 다른 하나의 압축기가 추가 구동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 압축기는 복수 개로 제공되며, 난방운전이 수행되는 과정에서, 상기 제 1 고압센서에서 감지된 압력이 목표 고압보다 작은 것으로 감지되면, 상기 복수의 제 2 압축기 중 어느 하나의 압축기가 추가 구동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 제 2 압축기 중 어느 하나의 압축기가 추가 구동되는 과정에서, 상기 제 1 고압센서에서 감지된 압력이 목표 고압보다 작은 것으로 재감지되면, 상기 복수의 제 2 압축기 중 어느 하나의 압축기가 추가 구동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 압축기가 모두 구동되는 과정에서, 냉방 또는 난방부하를 충족하기 위한 엔진의 목표 운전토크가 상기 엔진의 최대토크 이상이면, 상기 복수의 압축기 중 적어도 하나의 압축기의 구동이 정지되는 것을 특징으로 한다.
다른 측면에 따른 공기조화기의 제어방법에는, GHP 방식의 실외기에 구비되는 엔진을 구동하여, 발전기에 동력을 제공하는 단계; 상기 발전기에서 생산된 전력이 공급되어 EHP 방식의 실외기에 구비되는 제 1 압축기를 운전하고, 냉동 사이클이 구동되는 단계; 상기 냉동 사이클의 현재압력이 목표압력보다 큰지 여부가 인식되는 단계; 상기 냉동 사이클의 현재압력과 목표압력을 비교하여, 상기 GHP 방식의 실외기에 구비되는 제 2 압축기의 운전여부를 결정하는 단계가 포함된다.
또한, 냉방운전이 수행되는 과정에서, 상기 냉동 사이클의 현재저압이 목표저압보다 크면, 상기 제 2 압축기가 추가 운전되는 것을 특징으로 한다.
또한, 난방운전이 수행되는 과정에서, 상기 냉동 사이클의 현재고압이 목표고압보다 작으면, 상기 제 2 압축기가 추가 운전되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 압축기는 복수 개로 구비되고, 상기 냉동 사이클의 현재압력이 목표압력보다 큰 지 여부가 인식되는 단계에는, 상기 냉동 사이클의 현재압력이 목표압력보다 큰지 여부를 1차 감지하여, 상기 복수의 제 2 압축기 중 어느 하나의 압축기를 운전할지를 결정하는 단계; 및 상기 복수의 제 2 압축기 중 어느 하나의 압축기가 운전되는 상태에서, 상기 냉동 사이클의 현재압력이 목표압력보다 큰지 여부를 2차 감지하여, 상기 복수의 제 2 압축기 중 다른 하나의 압축기를 운전할지를 결정하는 단계가 포함된다.
또한, 상기 복수의 제 2 압축기가 모두 운전되는 과정에서, 상기 엔진의 목표운전 토크가 상기 엔진의 최대토크 이상인지 여부가 인식되는 단계가 더 포함된다.
본 발명의 실시예에 따르면, GHP 실외기에 구비되는 엔진을 구동하여 GHP의 압축기 및 발전기를 구동시키고, 상기 발전기에 의하여 생산되는 전력은 EHP 실외기에 공급될 수 있다. 그리고, EHP에 공급되는 발전기의 전력이 부족할 경우, EHP는 외부 전원으로부터 전원을 공급받을 수 있으므로, 전력비용을 줄일 수 있다.
또한, GHP 방식의 실외기와 EHP 방식의 실외기가 공통배관으로 연결되어 GHP에서 발생되는 폐열을 시스템에 공급할 수 있으므로 시스템의 난방성능 및 제상성능이 개선될 수 있다.
또한, EHP 실외기를 먼저 구동하여 냉방 또는 난방운전을 수행하고, 시스템의 압력이 설정압력에 도달하는지 여부, 즉 시스템의 성능이 확보되었는지 여부에 따라 GHP 실외기를 추가로 구동할 수 있으므로, 요구되는 부하에 따른 맞춤형 운전이 가능하다는 효과가 있다.
또한, GHP 실외기에 다수의 압축기가 포함되고, 시스템 성능의 확보를 위하여 다수의 압축기가 모두 구동되는 경우, 엔진의 목표운전 토크를 계산하여 운전되는 압축기의 수를 조정할 수 있으므로, 엔진의 운전토크가 최대 토크 이상이 되는 것을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 사이클 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
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 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기(100)에는 냉동사이클을 형성하는 복수의 실외기(120,130) 및 상기 복수의 실외기(120,130)에 연결되는 실내기(110)가 포함된다.
상세히, 상기 공기 조화기(100)에는, EHP(Electric Heat Pump) 방식의 제 1 실외기(120)와, GHP(Gas Heat Pump) 방식의 제 2 실외기(130) 및 상기 제 1 실외기(120)와 제 2 실외기(130)에 연결되어 실내공간의 냉방 또는 난방을 수행하는 실내기(110)가 포함된다.
상기 제 1 실외기(120)에는, 외부전원(105)에 연결 가능하게 제공되며 냉매를 압축할 수 있는 제 1 압축기(122)가 포함된다.
상기 제 2 실외기(130)에는, 연소가스에 의하여 동력을 발생시키는 엔진(136)과, 상기 엔진(136)에서 발생된 동력에 의하여 구동되는 제 2 압축기(132) 및 발전기(138)가 포함된다.
상기 제 1 압축기(122) 및 제 2 압축기(132)에서 압축된 냉매는 응축, 팽창 및 증발되는 과정을 거치면서 냉동 사이클을 순환한다.
상기 발전기(138)에서 생성된 전력은 상기 제 2 실외기(130)에 필요한 전력부품에 공급될 수 있으며, 상기 실내기(110)에도 공급될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 압축기(122)는 상기 발전기(138)에서 생성된 전력에 의하여 구동될 수 있다. 즉, 상기 제 1 압축기(122)는 상기 발전기(138) 또는 외부전원(105)에서 공급되는 전력에 의하여 구동될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 압축기(122)는 평상시에 상기 발전기(138)에서 공급된 전력에 의하여 구동되며, 상기 발전기(138)의 전력만으로는 충분한 압축기의 성능을 확보할 수 없을 때, 부족한 전력을 상기 외부전원(105)으로부터 전력을 공급받을 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 사이클 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 실내기(110)에는, 냉매와 공기의 열교환이 이루어지는 실내 열교환기(111) 및 상기 실내 열교환기(111)측으로 공기를 불어주는 실내팬(112)이 포함된다.
상기 실내기(110)는 냉매 배관(140)을 통하여, 상기 제 1 실외기(120) 및 제 2 실외기(130)에 각각 연결된다. 상기 제 1 실외기(120)와 제 2 실외기(130)는 선택적으로 또는 동시에 가동됨으로써, 상기 실내기(110)에 냉매를 공급하여 실내를 냉방 또는 난방할 수 있다.
일 실시예로, 상기 실내기(110)로 유입되거나, 상기 실내기(110)로부터 유출되는 냉매가 유동하는 냉매 배관(140)은 복수의 배관으로 분지되어 각각 상기 제 1 실외기(120)와 제 2 실외기(130)에 연결될 수 있다. 즉, 상기 실내기(110)에서 유출되는 냉매는 분지되어 각각 제 1 실외기(120) 및 제 2 실외기(130)로 유입되며, 제 1 실외기(120) 및 제2 실외기(130)에서 유출되는 냉매는 합지되어 실내기(110)로 유입될 수 있다.
상기 제 1 실외기(120)에는, 실외공기와 열교환하는 제 1 실외 열교환기(121)와, 외부전원(105) 또는 발전기(138)에서 공급되는 전원에 의하여 구동 가능한 제 1 압축기(122)가 포함된다. 그리고, 상기 제 1 실외기(120)에는, 상기 제 1 압축기(122)로 유입되는 액상 냉매를 분리하는 어큐뮬레이터(123), 냉매의 유로를 전환하는 사방밸브(124) 및 실외팬(125)이 더 포함된다.
상기 제 2 실외기(130)에는, 실외공기와 열교환하는 제 2 실외 열교환기(131) 및 엔진(136)으로 구동되는 제 2 압축기(132)가 포함된다. 그리고, 상기 제 2 실외기(130)에는, 어큐뮬레이터(133), 사방밸브(134) 및 실외팬(135)이 더 포함된다.
상기 제 2 실외기(130)에는, 엔진(136)을 냉각하기 위한 냉각수 배관(210)이 더 포함된다. 상기 냉각수 배관(210)은 폐유로를 형성하며, 내부에 냉각수가 유동하여 가열된 엔진(136)의 열을 흡수하게 된다. 상기 냉각수 배관(210)에는, 냉각수의 유동력을 제공하는 냉각수 펌프(215)가 설치될 수 있다.
상기 공기 조화기(100)에는, 난방운전시 제 1 실외 열교환기(121) 및 제 2 실외 열교환기(131)로 각각 유입되는 냉매와 냉각수 배관(210)의 냉각수를 열교환시키는 폐열회수 열교환기(220) 포함한다.
여기서, 상기 공기 조화기(100)가 난방운전을 수행하는 경우, 실내 열교환기(111)에서 냉매의 응축이 이루어지고, 상기 제 1,2 실외 열교환기(121,131)에서 각각 냉매의 증발이 이루어질 수 있다.
반면에, 상기 공기 조화기(100)가 냉방운전을 수행하는 경우, 상기 제 1,2 실외 열교환기(121,131)에서 냉매의 응축이 이루어지고, 상기 실내 열교환기(111)에서 냉매의 증발이 이루어질 수 있다.
상세히, 상기 폐열회수 열교환기(220)에는, 상기 제 1 실외 열교환기(121)로 유입되는 냉매를 열교환시키는 제 1 폐열회수 열교환기(221) 및 상기 제 2 실외 열교환기(131)로 유입되는 냉매를 열교환시키는 제2 폐열회수 열교환기(222)가 포함된다.
상기 제1 폐열회수 열교환기(221)에서는, 상기 제 1 실외 열교환기(121)에 유입되는 냉매가 유동하는 냉매 배관(141)과 고온의 냉각수가 유동하는 냉각수 배관(210)간에 열교환이 이루어질 수 있다.
상기 제 2 폐열회수 열교환기(222)에서는, 상기 제 2 실외 열교환기(131)로 유입되는 냉매가 유동하는 냉매 배관(142)과 고온의 냉각수가 유동하는 냉각수 배관(210)간에 열교환이 이루어질 수 있다.
상기 제 1 폐열회수 열교환기(221)와 제2 폐열회수 열교환기(222)는 일렬로 배치되어, 단일 냉각수 배관(210)이 통과하도록 구성될 수 있다. 따라서, 엔진(136)을 통과하여 가열된 냉각수는 제2 폐열회수 열교환기(222)와 제1 폐열회수 열교환기(221)를 순차적으로 통과할 수 있다.
다만, 이에 제한되는 것은 아니며 냉각수는 제1 폐열회수 열교환기(221), 제2 폐열회수 열교환기(222) 순으로 순차적으로 통과할 수 있다. 일례로, 유동하는 냉매 온도가 더 낮은 쪽의 폐열회수 열교환기(220)에 우선적으로 냉각수가 통과하도록 제1 폐열회수 열교환기(221) 및 제2 폐열회수 열교환기(222)가 배치될 수 있다.
상기 제 1 폐열회수 열교환기(221) 및 제 2 폐열회수 열교환기(222)에서는 냉매와 냉각수의 온도차이에 의하여 열교환이 발생될 수 있다.
상세히, 상기 제 1 폐열회수 열교환기(221)에서, 상기 제 1 실외 열교환기(121)로 유입되는 냉매는 실내기(110)에서 응축된 후 팽창밸브(126)에서 팽창되어 저온 저압상태이므로 고온의 냉각수에서 냉매로 열이 전달된다. 따라서, 저온 난방시 제1 실외 열교환기(121)로 유입되는 냉매 온도가 상승됨에 따라 난방 성능이 개선되고, 제 1 실외 열교환기(121)의 제상에 도움을 줄 수 있다.
마찬가지로, 상기 제 2 폐열회수 열교환기(222)에서, 냉각수로부터 상기 팽창밸브(137)에서 팽창된 저온 냉매로 열이 전달된다. 따라서, 제2 실외 열교환기(131)로 유입되는 냉매 온도가 상승됨에 따라 난방 성능이 개선되고, 제 2 실외 열교환기(131)의 제상에 도움을 줄 수 있다.
상기 제 1 실외기(120)에는, 증발된 냉매, 즉 상기 제 1 압축기(122)로 흡입될 냉매의 압력, 즉 냉동 사이클의 저압을 감지하는 제 1 저압센서(129a) 및 상기 제 1 압축기(122)에서 토출된 냉매의 압력, 즉 냉동 사이클의 고압을 감지하는 제 1 고압센서(129b)가 포함된다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다. 도 3을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 설명한다.
공기 조화기(100)의 운전이 시작되면, GHP 방식의 제 2 실외기(130)에 구비되는 엔진(136)이 구동될 수 있다. 상기 엔진(136)이 구동됨으로써 동력이 발생하며, 발생된 동력은 발전기(138)를 구동할 수 있다.
그리고, 상기 발전기(138)에서 생성된 전력은 EHP 방식의 제 1 실외기(120)에 구비되는 제 1 압축기(122)에 공급되며, 상기 제 1 압축기(122)는 상기 발전기(138)의 전력을 이용하여 운전될 수 있다(S11,S12).
상기 제 1 압축기(122)의 운전에 따라, 상기 공기 조화기(100)는 냉방 또는 난방운전이 수행될 수 있다. 운전모드가 인식된다(S13).
상기 공기 조화기(100)가 냉방운전을 수행하는 경우, 냉방운전 모드에 따른 제 1 실외기(120)가 구동된다. 즉, 상기 제 1 압축기(122)에서 압축된 냉매는 상기 제 1 실외 열교환기(121)에서 응축되며 팽창밸브(126)에서 팽창된 후 상기 실내 열교환기(111)에서 증발된다. 그리고, 증발된 냉매는 상기 제 1 압축기(122)로 다시 흡입될 수 있다(S14,S15).
냉방운전이 수행되는 과정에서, 상기 제 1 저압센서(129a)를 이용하여, 제 1 실외기(120)에 의한 냉동 사이클의 저압을 감지한다. 그리고, 상기 제 1 저압센서(129a)에 의하여 감지된 냉동사이클의 현재 저압이 목표 저압 이상인지 여부가 인식될 수 있다. 상기 현재 저압이 목표 저압 이상인 경우에는, 현재 구동되는 냉동 사이클이 공기 조화기(100)에 요구되는 냉방부하를 충족하지 못하는 것으로 인식된다.
따라서, 상기 제 2 실외기(130)에 구비되는 제 2 압축기(132)를 구동할 수 있다. 이 때, 상기 엔진(136)의 출력은 증대될 수 있으며, 상기 엔진(136)에서 공급되는 동력은 상기 발전기(138) 뿐만 아니라, 상기 제 2 압축기(132)에 제공될 수 있다(S16,S17).
반면에, S16 단계에서, 상기 현재 저압이 상기 목표 저압 이하인 경우에는, 현재 구동되는 냉동 사이클이 공기 조화기(100)에 요구되는 냉방부하를 충족하는 것으로 인식된다. 따라서, 상기 제 2 실외기(130)의 냉동 사이클 구동이 불필요하며, S15 단계를 계속 수행할 수 있다.
이와 같이, 냉방운전시 제 2 실외기(130)의 엔진(136)을 이용하여 제 1 실외(120)에 의한 냉동 사이클을 구동하고, 냉방 부하의 충족여부에 따라 추가적으로 제 2 실외기(130)에 의한 냉동 사이클을 구동할 수 있으므로, 공기 조화기의 불필요한 운전을 최소화하고 이에 따른 시스템의 성능을 개선할 수 있다.
한편, S14 단계에서, 공기 조화기(100)가 난방운전을 수행하는 경우, 상기 제 1 실외기(120)는 난방운전 모드에 따라 구동된다. 즉, 상기 제 1 압축기(122)에서 압축된 냉매는 상기 실내 열교환기(111)에서 응축되며 팽창밸브(126)에서 팽창된 후 상기 제 1 실외 열교환기(121)에서 증발된다. 그리고, 증발된 냉매는 상기 제 1 압축기(122)로 다시 흡입될 수 있다(S18).
상기 공기 조화기(100)가 난방운전을 수행하는 과정에서, 상기 제 1 실외기(120)를 유동하는 냉매는 상기 제 1 폐열회수 열교환기(221)에서 냉각수와 열교환 될 수 있다. 이 때, 상기 냉각수 펌프(215)는 구동하여 냉각수가 상기 냉각수 배관(210)을 순환하도록 한다. 상기 제 1 실외기(120)의 냉매와 냉각수가 열교환 하는 과정에서, 상기 냉매는 흡열 또는 가열할 수 있다.
이와 같이, 엔진(136)의 폐열을 회수하여 냉매에 공급할 수 있으므로, 제 1 실외 열교환기(121)의 제상성능이 개선되고, 난방효율이 증대될 수 있다(S19).
상기 공기 조화기(100)가 난방운전을 수행하는 과정에서, 상기 제 1 고압센서(129b)를 이용하여, 냉동 사이클의 고압을 감지한다. 그리고, 상기 제 1 고압센서(129b)에 의하여 감지된 냉동사이클의 현재 고압이 목표 고압 이하인지 여부가 인식될 수 있다. 상기 현재 고압이 목표 고압 이하인 경우에는, 현재 구동되는 냉동 사이클이 공기 조화기(100)에 요구되는 난방부하를 충족하지 못하는 것으로 인식된다.
따라서, 상기 제 2 실외기(130)에 구비되는 제 2 압축기(132)를 구동할 수 있다. 이 때, 상기 엔진(136)의 출력은 증대될 수 있으며, 상기 엔진(136)에서 공급되는 동력은 상기 발전기(138) 뿐만 아니라, 상기 제 2 압축기(132)에 제공될 수 있다(S17,S20).
반면에, S20 단계에서, 상기 현재 고압이 상기 목표 고압 이상인 경우에는, 현재 구동되는 냉동 사이클이 공기 조화기(100)에 요구되는 난방부하를 충족하는 것으로 인식된다. 따라서, 상기 제 2 실외기(130)의 냉동 사이클 구동이 불필요하며, S18 및 S19 단계를 계속 수행할 수 있다.
이와 같이, 난방운전시 제 2 실외기(130)의 엔진(136)을 이용하여 제 1 실외(120)에 의한 냉동 사이클을 구동하고, 난방 부하의 충족여부에 따라 추가적으로 제 2 실외기(130)에 의한 냉동 사이클을 구동할 수 있으므로, 공기 조화기의 불필요한 운전을 최소화하고 이에 따른 시스템의 성능을 개선할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 제 1 실시예와 비교하여 일부 구성 및 제어방법에 있어서 차이가 있으므로 차이점을 위주로 설명하며, 제 1 실시예와 동일한 부분에 대하여는 제 1 실시예의 설명과 도면부호를 원용한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기 조화기(100)에는, 제 1 압축기(122), 제 1 저압센서(129a), 제 1 고압센서(129b) 및 제 1 냉매량 감지부(129c)가 구비되는 제 1 실외기(120)가 포함된다.
상기 제 1 냉매량 감지부(129c)에는, 상기 제 1 실외 열교환기(121)의 입구측 온도센서 및 출구측 온도센서가 포함된다. 상기 제 1 실외 열교환기(121)의 입출구측 온도의 차이값에 기초하여, 순환 냉매량을 감지할 수 있다.
일례로, 상기 제 1 실외 열교환기(121)의 입출구측 온도의 차이값이 설정온도값보다 크면 냉매량이 적은 것으로 인식하고, 상기 제 1 실외 열교환기(121)의 입출구측 온도의 차이값이 설정온도값보다 작으면 냉매량이 상대적으로 큰 것으로 인식될 수 있다.
상기 공기 조화기(100)에는, 복수의 압축기(132a,132b)가 구비되는 제 2 실외기(130)가 더 포함된다. 상기 복수의 압축기(132a,132b)에는, 제 2-1 압축기(132a) 및 제 2-2 압축기(132b)가 포함된다.
상기 제 2 실외기(130)에는, 제 2 실외기(130)에 의하여 구동되는 냉동 사이클의 저압을 감지하는 제 2 저압센서(139a)와, 냉동 사이클의 고압을 감지하는 제 2 고압센서(139b) 및 상기 냉동 사이클을 순환하는 냉매량을 감지하는 제 2 냉매량 감지부(139c)가 더 포함된다.
상기 제 2 냉매량 감지부(139c)에는, 상기 제 2 실외 열교환기(131)의 입구측 온도센서 및 출구측 온도센서가 포함된다. 상기 제 2 실외 열교환기(131)의 입출구측 온도의 차이값에 기초하여, 순환 냉매량을 감지할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다. 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 설명하다.
공기 조화기(100)의 운전이 시작되면, GHP 방식의 제 2 실외기(130)에 구비되는 엔진(136)이 구동될 수 있다. 상기 엔진(136)이 구동됨으로써 동력이 발생하며, 발생된 동력은 발전기(138)를 구동할 수 있다. 그리고, 상기 발전기(138)에서 생성된 전력은 EHP 방식의 제 1 실외기(120)에 구비되는 제 1 압축기(122)에 공급되며, 상기 제 1 압축기(122)는 상기 발전기(138)의 전력을 이용하여 운전될 수 있다(S31,S32).
상기 제 1 압축기(122)의 운전에 따라, 상기 공기 조화기(100)는 냉방 또는 난방운전이 수행될 수 있다. 운전모드가 인식된다(S33).
상기 공기 조화기(100)가 냉방운전을 수행하는 경우, 냉방운전 모드에 따른 제 1 실외기(120)가 구동된다. 즉, 상기 제 1 압축기(122)에서 압축된 냉매는 상기 제 1 실외 열교환기(121)에서 응축되며 팽창밸브(126)에서 팽창된 후 상기 실내 열교환기(111)에서 증발된다. 그리고, 증발된 냉매는 상기 제 1 압축기(122)로 다시 흡입될 수 있다(S34,S35).
냉방운전이 수행되는 과정에서, 상기 제 1 저압센서(129a)를 이용하여, 냉동 사이클의 저압을 감지(1차 감지)한다. 그리고, 상기 제 1 저압센서(129a)에 의하여 감지된 냉동사이클의 현재 저압이 목표 저압 이상인지 여부가 인식될 수 있다.
상기 현재 저압이 목표 저압 이상인 경우, 상기 제 2 실외기(130)에 구비되는 제 2-1 압축기(132a)를 구동할 수 있다. 이 때, 상기 엔진(136)의 출력은 증대될 수 있으며, 상기 엔진(136)에서 공급되는 동력은 상기 발전기(138) 뿐만 아니라, 상기 제 2-1 압축기(132a)에 제공될 수 있다(S36,S37).
반면에, S36 단계에서, 상기 현재 저압이 상기 목표 저압 이하인 경우에는, 상기 제 2 실외기(130)의 냉동 사이클 구동이 불필요하며, S35 단계를 계속 수행할 수 있다.
상기 제 2-1 압축기(132a)가 구동되는 과정에서, 상기 제 1 저압센서(129a)를 이용하여, 냉동 사이클의 저압을 재감지(2차 감지)한다. 그리고, 상기 제 1 저압센서(129a)에 의하여 감지된 냉동사이클의 현재 저압이 목표 저압 이상인지 여부가 인식될 수 있다.
상기 현재 저압이 목표 저압 이상인 경우, 상기 제 2 실외기(130)에 구비되는 제 2-2 압축기(132a)를 추가 구동할 수 있다. 이 때, 상기 엔진(136)의 출력은 증대될 수 있으며, 상기 엔진(136)에서 공급되는 동력은 상기 발전기(138) 뿐만 아니라, 상기 제 2-1,2-2 압축기(132a,132b)에 제공될 수 있다(S38,S39).
반면에, S38 단계에서, 상기 현재 저압이 상기 목표 저압 이하인 경우에는, 상기 제 2 실외기(130)의 냉동 사이클 구동이 불필요하며, S37 단계를 계속 수행할 수 있다.
S39 단계가 수행되는 과정에서, 엔진(136)의 목표운전 토크를 인식한다. 상기 엔진(136)의 목표운전 토크는, 공기 조화기(100)에 요구되는 냉방부하를 충족하기 위한 엔진(136)의 운전토크로서 이해될 수 있다.
상기 엔진(136)의 목표운전 토크는, 상기 제 1 압축기(122)의 흡입/토출압력과, 상기 제 2-1 압축기(132a)의 흡입/토출압력 및 상기 제 2-2 압축기(132b)의 흡입/토출압력에 관한 정보와, 제 1 실외기(120)에 의한 냉동 사이클을 순환하는 냉매량 및 제 2 실외기(130)에 의한 냉동 사이클을 순환하는 냉매량에 관한 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
압축기의 흡입/토출압력은 각 냉동 사이클의 저압센서(129a,139a) 및 고압센서(129b,139b)를 통하여 감지될 수 있다.
그리고, 제 1 실외기(120)에 의한 냉동 사이클을 순환하는 냉매량은 상기 제 1 냉매량 감지부(129c)에 의하여 인식될 수 있고, 제 2 실외기(130)에 의한 냉동 사이클을 순환하는 냉매량은 상기 제 2 냉매량 감지부(139c)에 의하여 인식될 수 있다.
상기 엔진(136)의 목표운전 토크가 최대엔진 토크 이상인지 여부가 인식된다. 여기서, 상기 최대엔진 토크는 상기 엔진(136)의 최대능력으로서 이해될 수 있다.
상기 엔진(136)의 목표운전 토크가 최대엔진 토크 이상이면, 공기 조화기(100)의 운전중에 상기 엔진(136)에 과부하가 걸려 고장 또는 오류가 발생될 수 있으므로, 상기 제 2 실외기(130)의 복수의 압축기(132a,132b) 중 어느 하나의 압축기의 구동을 정지할 수 있다. 일례로, 상기 제 2-2 압축기(132b)의 구동을 정지할 수 있다(S40,S41).
반면에, 상기 엔진(136)의 목표운전 토크가 최대엔진 토크 이하이면, 상기 제 2-1 압축기(132a) 및 제 2-2 압축기(132b)를 계속 구동시킬 수 있다(S42).
이와 같이, 냉방운전시 제 2 실외기(130)의 복수의 압축기(132a,132b)가 모두 구동되는 경우 엔진 출력에 여유가 없을 수 있으므로, 엔진의 목표운전 토크가 최대엔진 토크 이상일 경우, 일부 압축기의 운전을 정지할 수 있으므로, 안정적인 공기조화기의 냉방운전이 가능하다는 효과가 있다.
한편, S34 단계에서, 공기 조화기(100)가 난방운전을 수행하는 경우, 상기 제 1 실외기(120)는 난방운전 모드에 따라 구동된다. 즉, 상기 제 1 압축기(122)에서 압축된 냉매는 상기 실내 열교환기(111)에서 응축되며 팽창밸브(126)에서 팽창된 후 상기 제 1 실외 열교환기(121)에서 증발된다. 그리고, 증발된 냉매는 상기 제 1 압축기(122)로 다시 흡입될 수 있다(S51).
상기 공기 조화기(100)가 난방운전을 수행하는 과정에서, 상기 제 1 실외기(120)를 유동하는 냉매는 상기 제 1 폐열회수 열교환기(221)에서 냉각수와 열교환 될 수 있다. 이 때, 상기 냉각수 펌프(215)는 구동하여 냉각수가 상기 냉각수 배관(210)을 순환하도록 한다. 상기 제 1 실외기(120)의 냉매와 냉각수가 열교환 하는 과정에서, 상기 냉매는 흡열할 수 있다.
이와 같이, 엔진(136)의 폐열을 회수하여 냉매에 공급할 수 있으므로, 제 1 실외 열교환기(121)의 제상성능이 개선되고, 난방효율이 증대될 수 있다(S52).
상기 공기 조화기(100)가 난방운전을 수행하는 과정에서, 상기 제 1 고압센서(129b)를 이용하여, 냉동 사이클의 고압을 감지(1차 감지)한다. 그리고, 상기 제 1 고압센서(129b)에 의하여 감지된 냉동사이클의 현재 고압이 목표 고압 이하인지 여부가 인식될 수 있다.
상기 현재 고압이 목표 고압 이하인 경우에는, 상기 제 2 실외기(130)에 구비되는 제 2-1 압축기(132a)를 구동할 수 있다. 이 때, 상기 엔진(136)의 출력은 증대될 수 있으며, 상기 엔진(136)에서 공급되는 동력은 상기 발전기(138) 뿐만 아니라, 상기 제 2-1 압축기(132a)에 제공될 수 있다(S53,S54).
반면에, S53 단계에서, 상기 현재 고압이 상기 목표 고압 이상인 경우에는, 현재 구동되는 냉동 사이클이 공기 조화기(100)에 요구되는 난방부하를 충족하는 것으로 인식된다. 따라서, 상기 제 2 실외기(130)의 냉동 사이클 구동이 불필요하며, S51 및 S52 단계를 계속 수행할 수 있다.
상기 제 2-1 압축기(132a)가 구동되는 과정에서, 상기 제 1 고압센서(129b)를 이용하여, 냉동 사이클의 고압을 재감지(2차 감지)한다. 그리고, 상기 제 1 고압센서(129b)에 의하여 감지된 냉동사이클의 현재 고압이 목표 고압 이하인지 여부가 인식될 수 있다(S55).
상기 현재 고압이 목표 고압 이하인 경우, 상기 제 2 실외기(130)에 구비되는 제 2-2 압축기(132a)를 추가 구동할 수 있다. 이 때, 상기 엔진(136)의 출력은 증대될 수 있으며, 상기 엔진(136)에서 공급되는 동력은 상기 발전기(138) 뿐만 아니라, 상기 제 2-1,2-2 압축기(132a,132b)에 제공될 수 있다(S56).
반면에, S55 단계에서, 상기 현재 고압이 상기 목표 고압 이상인 경우에는, 상기 제 2 실외기(130)의 냉동 사이클 구동이 불필요하며, S54 단계를 계속 수행할 수 있다.
S56 단계가 수행되는 과정에서, 엔진(136)의 목표운전 토크를 인식한다. 상기 엔진(136)의 목표운전 토크는, 공기 조화기(100)에 요구되는 난방부하를 충족하기 위한 엔진(136)의 운전토크로서 이해될 수 있다.
상기 엔진(136)의 목표운전 토크는, 상기 제 1 압축기(122)의 흡입/토출압력과, 상기 제 2-1 압축기(132a)의 흡입/토출압력 및 상기 제 2-2 압축기(132b)의 흡입/토출압력에 관한 정보와, 제 1 실외기(120)에 의한 냉동 사이클을 순환하는 냉매량 및 제 2 실외기(130)에 의한 냉동 사이클을 순환하는 냉매량에 관한 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 엔진(136)의 목표운전 토크가 최대엔진 토크 이상인지 여부가 인식된다. 여기서, 상기 최대엔진 토크는 상기 엔진(136)의 최대능력으로서 이해될 수 있다(S57).
상기 엔진(136)의 목표운전 토크가 최대엔진 토크 이상이면, 상기 제 2 실외기(130)의 복수의 압축기(132a,132b) 중 어느 하나의 압축기의 구동을 정지할 수 있다. 일례로, 상기 제 2-2 압축기(132b)의 구동을 정지할 수 있다(S58).
반면에, 상기 엔진(136)의 목표운전 토크가 최대엔진 토크 이하이면, 상기 제 2-1 압축기(132a) 및 제 2-2 압축기(132b)를 계속 구동시킬 수 있다(S59).
이와 같이, 난방운전시 제 2 실외기(130)의 복수의 압축기(132a,132b)가 모두 구동되는 경우 엔진 출력에 여유가 없을 수 있으므로, 엔진의 목표운전 토크가 최대엔진 토크 이상일 경우, 일부 압축기의 운전을 정지할 수 있으므로, 안정적인 공기조화기의 난방운전이 가능하다는 효과가 있다.
100 : 공기 조화기 110 : 실내기
111 : 실내 열교환기 120 : 제 1 실외기(EHP 실외기)
121 : 제 1 실외 열교환기 122 : 제 1 압축기
129a : 제 1 저압센서 129b : 제 2 저압센서
130 : 제 2 실외기(GHP 실외기) 131 : 제 2 실외 열교환기
132 : 제 2 압축기 132a,132b : 제 2-1,2-2 압축기
136 : 엔진 138 : 발전기

Claims (15)

  1. 실내 열교환기가 포함되는 실내기;
    상기 실내기에 연결되며, 냉매를 압축하는 제 1 압축기 및 제 1 실외 열교환기가 포함되는 제 1 실외기; 및
    연소가스를 이용하여 동력을 발생시키는 엔진과, 상기 엔진에서 발생된 동력을 이용하여 상기 제 1 압축기에 전원을 공급하는 발전기 및 상기 엔진의 동력을 이용하여 냉매를 압축하는 제 2 압축기가 포함되는 제 2 실외기가 포함되며,
    상기 제 1 압축기가 구동되는 과정에서, 요구되는 냉방 또는 난방부하에 기초하여, 상기 제 2 압축기의 추가 구동여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 실외기에 구비되며, 상기 제 1 압축기의 흡입측 압력을 감지하는 제 1 저압센서가 더 포함되며,
    냉방운전이 수행되는 과정에서, 상기 제 1 저압센서에서 감지된 압력이 목표 저압보다 크면, 상기 제 2 압축기가 추가 구동되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 실외기에 구비되며, 상기 제 1 압축기의 토출측 압력을 감지하는 제 1 고압센서가 더 포함되며,
    난방운전이 수행되는 과정에서, 상기 제 1 고압센서에서 감지된 압력이 목표 고압보다 작으면, 상기 제 2 압축기가 추가 구동되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진을 순환하는 냉각수를 가이드 하는 냉각수 배관; 및
    상기 냉각수 배관을 유동하는 냉각수와, 상기 제 1 실외기를 순환하는 냉매간에 열교환이 이루어지는 폐열회수 열교환기가 더 포함되는 공기조화기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 냉각수 배관에 제공되며, 난방모드에서 상기 폐열회수 열교환기로 냉각수를 공급하여 상기 제 1 실외 열교환기로 유입되는 냉매를 가열하는 냉각수 펌프가 더 포함되는 공기조화기.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 압축기는 복수 개로 제공되며,
    냉방운전이 수행되는 과정에서, 상기 제 1 저압센서에서 감지된 압력이 목표 저압보다 큰 것으로 감지되면,
    상기 복수의 제 2 압축기 중 어느 하나의 압축기가 추가 구동되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 압축기 중 어느 하나의 압축기가 추가 구동되는 과정에서, 상기 제 1 저압센서에서 감지된 압력이 목표 저압보다 큰 것으로 재감지되면,
    상기 복수의 제 2 압축기 중 다른 하나의 압축기가 추가 구동되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 압축기는 복수 개로 제공되며,
    난방운전이 수행되는 과정에서, 상기 제 1 고압센서에서 감지된 압력이 목표 고압보다 작은 것으로 감지되면,
    상기 복수의 제 2 압축기 중 어느 하나의 압축기가 추가 구동되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 압축기 중 어느 하나의 압축기가 추가 구동되는 과정에서, 상기 제 1 고압센서에서 감지된 압력이 목표 고압보다 작은 것으로 재감지되면,
    상기 복수의 제 2 압축기 중 어느 하나의 압축기가 추가 구동되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  10. 제 6항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 복수의 압축기가 모두 구동되는 과정에서,
    냉방 또는 난방부하를 충족하기 위한 엔진의 목표 운전토크가 상기 엔진의 최대토크 이상이면, 상기 복수의 압축기 중 적어도 하나의 압축기의 구동이 정지되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  11. GHP 방식의 실외기에 구비되는 엔진을 구동하여, 발전기에 동력을 제공하는 단계;
    상기 발전기에서 생산된 전력이 공급되어 EHP 방식의 실외기에 구비되는 제 1 압축기를 운전하고, 냉동 사이클이 구동되는 단계;
    상기 냉동 사이클의 현재압력이 목표압력보다 큰지 여부가 인식되는 단계;
    상기 냉동 사이클의 현재압력과 목표압력을 비교하여, 상기 GHP 방식의 실외기에 구비되는 제 2 압축기의 운전여부를 결정하는 단계가 포함되는 공기조화기의 제어방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    냉방운전이 수행되는 과정에서,
    상기 냉동 사이클의 현재저압이 목표저압보다 크면, 상기 제 2 압축기가 추가 운전되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    난방운전이 수행되는 과정에서,
    상기 냉동 사이클의 현재고압이 목표고압보다 작으면, 상기 제 2 압축기가 추가 운전되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 압축기는 복수 개로 구비되고,
    상기 냉동 사이클의 현재압력이 목표압력보다 큰 지 여부가 인식되는 단계에는,
    상기 냉동 사이클의 현재압력이 목표압력보다 큰지 여부를 1차 감지하여, 상기 복수의 제 2 압축기 중 어느 하나의 압축기를 운전할지를 결정하는 단계; 및
    상기 복수의 제 2 압축기 중 어느 하나의 압축기가 운전되는 상태에서, 상기 냉동 사이클의 현재압력이 목표압력보다 큰지 여부를 2차 감지하여, 상기 복수의 제 2 압축기 중 다른 하나의 압축기를 운전할지를 결정하는 단계가 포함되는 공기조화기의 제어방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 압축기가 모두 운전되는 과정에서,
    상기 엔진의 목표운전 토크가 상기 엔진의 최대토크 이상인지 여부가 인식되는 단계가 더 포함되는 공기조화기의 제어방법.



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