KR20160086655A - 공기조화기 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, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 실내 열교환기; 상기 실내 열교환기에서 응축된 냉매를 감압시키는 제 1 팽창장치; 상기 제 1 팽창장치의 출구측에서 분지되는 제 1,2 분지배관; 상기 제 1 분지배관에 연결되는 제 1 열교환부 및 상기 제 2 분지배관에 연결되는 제 2 열교환부가 구비되는 실외 열교환기; 및 상기 제 1 분지배관에 설치되며, 상기 제 1 팽창장치에서 감압된 냉매를 추가로 감압시켜 상기 제 1 열교환부로 가이드 하는 제 2 팽창장치가 포함된다.

Description

공기조화기 및 그 제어방법{An air conditioning system and a method for controlling the same}
본 발명은 공기조화기 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 냉동 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.
한편, 종래의 공기 조화기가 난방운전을 하는 경우, 상대적으로 낮은 외기온도에 의하여 실외 열교환기, 즉 증발기의 표면에 착상이 이루어진다. 상세히, 상기 증발기가 외기로부터 흡열하기 위하여, 상기 증발기의 표면온도 또는 상기 증발기를 유동하는 냉매온도는 외기온도보다 낮게 형성되어야 한다.
이 때, 상기 증발기의 표면온도가 이슬점 온도 이하로 저하되면 상기 증발기의 표면에 응축수가 생성되며, 상기 증발기의 표면온도가 영하의 온도로 저하되면 상기 응축수가 결빙되어 상기 증발기의 표면에 착상이 이루어진다. 그리고, 상기 증발기 표면의 착상량은 외기의 습도에 의하여 많은 영향을 받는다. 즉, 외기의 습도가 높을수록 착상량이 증가하게 된다.
이러한 증발기의 착상을 제거하기 위하여, 공기 조화기는 제상운전, 즉 역 사이클 운전을 수행하며, 이 때 난방운전은 제한된다. 따라서, 종래의 공기 조화기에 의하면, 상기 제상운전의 횟수 또는 시간이 길어질수록 난방성능이 저하되는 문제점이 있었다.
본 출원인은 종래의 공기 조화기의 제상운전과 관련하여, 아래와 같이 출원을 실시한 바 있다.
1. 출원번호 (출원일) : 10-2005-0127973 (2005년 12월 22일)
2. 발명의 명칭 : 공기조화기의 제상운전방법
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 제상운전과 함께 난방운전이 연속적으로 이루어질 수 있는 공기 조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 실내 열교환기; 상기 실내 열교환기에서 응축된 냉매를 감압시키는 제 1 팽창장치; 상기 제 1 팽창장치의 출구측에서 분지되는 제 1,2 분지배관; 상기 제 1 분지배관에 연결되는 제 1 열교환부 및 상기 제 2 분지배관에 연결되는 제 2 열교환부가 구비되는 실외 열교환기; 및 상기 제 1 분지배관에 설치되며, 상기 제 1 팽창장치에서 감압된 냉매를 추가로 감압시켜 상기 제 1 열교환부로 가이드 하는 제 2 팽창장치가 포함된다.
또한, 상기 제 1 열교환부와 제 2 열교환부는 분리되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 열교환부와 제 2 열교환부는 설정거리(S)만큼 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 열교환부의 열교환 능력은, 상기 제 1 열교환부의 열교환 능력보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 열교환부에 구비되는 열교환 배관 또는 열교환 핀의 열의 수는, 상기 제 1 열교환부에 구비되는 열교환 배관 또는 열교환 핀의 열의 수보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 열교환부의 입구측 온도를 감지하는 제 1 온도센서; 및 상기 제 1 열교환부의 출구측 온도를 감지하는 제 2 온도센서가 더 포함된다.
또한, 상기 제 2 열교환부의 입구측 온도를 감지하는 제 3 온도센서; 및 상기 제 2 열교환부의 출구측 온도를 감지하는 제 4 온도센서가 더 포함된다.
또한, 상기 제 1 온도센서와 제 2 온도센서에서 감지된 온도값의 차이에 관한 제 1 과열도와, 상기 제 3 온도센서와 제 4 온도센서에서 감지된 온도값의 차이에 관한 제 2 과열도 정보에 기초하여, 상기 제 2 팽창장치의 개도를 조절하는 제어부가 더 포함된다.
또한, 상기 압축기의 출구측 배관으로부터 분지되어 상기 제 1 분지배관으로 연장되는 바이패스 배관; 및 상기 바이패스 배관에 설치되는 바이패스 밸브가 더 포함된다.
다른 측면에 따른 공기 조화기의 제어방법에는, 압축기가 기동하여, 난방운전이 시작되는 단계; 실외온도를 감지하여, 실내 열교환기의 출구측에 설치되는 팽창장치의 개도를 조절하는 단계; 실외 열교환기의 제 1 열교환부의 입구온도에 기초하여, 제상운전을 수행할 지 여부를 결정하는 단계; 및 상기 제 1 열교환부의 출구온도에 기초하여, 상기 제상운전을 종료할 지 여부를 결정하는 단계가 포함되고, 상기 실외 열교환기에는, 상기 제 1 열교환부와 분리된 제 2 열교환부가 더 포함되며, 상기 제 1 열교환부에서는 제상운전이 수행되고, 상기 제 2 열교환부에서는 난방운전이 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 팽창장치에는, 상기 실내 열교환기에서 응축된 냉매를 감압하는 제 1 팽창장치; 및 상기 제 1 팽창장치에서 감압된 냉매 중 상기 제 1 열교환부로 유입될 냉매를 추가 감압하는 제 2 팽창장치가 포함된다.
또한, 상기 팽창장치의 개도를 조절하는 단계에는, 상기 실외온도가 제 1 설정온도 이상이면, 상기 제 1 팽창장치를 제 1 설정개도로 유지하고, 상기 제 2 팽창장치를 완전 개방하며, 상기 실외온도가 상기 제 1 설정온도 미만이면, 상기 제 1 팽창장치를 제 1 설정개도로 유지하고, 상기 제 2 팽창장치를 제 2 설정개도로 유지하는 단계가 포함된다.
또한, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 제 1 열교환부로 가이드 하는 바이패스 배관; 및 상기 바이패스 배관에 설치되는 바이패스 밸브가 더 포함된다.
또한, 상기 제상운전을 수행할 지 여부를 결정하는 단계에는, 상기 제 1 열교환부의 입구온도가 제 2 설정온도 이하이거나, 상기 제 1 열교환부의 입구온도의 하강속도가 설정속도 이상이면, 상기 제상운전을 수행하는 단계가 포함된다.
또한, 상기 제 1 열교환부의 제상운전이 수행되는 과정에서, 상기 바이패스 밸브를 ON 제어하는 단계; 상기 제 2 팽창장치를 폐쇄하는 단계; 및 상기 제 1 팽창장치를 설정개도로 개방하는 단계가 포함된다.
본 발명에 따른 공기 조화기에 의하면, 실외 열교환기를 제 1 열교환부와 제 2 열교환부로 분리하여, 공기 조화기의 난방운전시, 상기 제 1 열교환부에 착상이 이루어지는 것을 유도하고 상기 제 2 열교환부를 통하여 난방운전이 계속될 수 있다는 장점이 있다.
특히, 실외 열교환기를 통과하는 공기 유동방향을 기준으로, 상기 제 1 열교환부가 유입측, 상기 제 2 열교환부가 배출측에 위치되도록 하고, 외기온도가 설정온도 이하일 때 상기 제 1 열교환부로 유입되는 냉매의 증발압력을 낮추도록 제어함으로써, 공기가 상기 제 1 열교환부를 먼저 지나면서 응축 및 착상이 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 제 1 열교환부를 지나면서 습도가 낮아진 공기가 제 2 열교환부에서 열교환 될 수 있으므로, 상기 제 2 열교환부에서는 응축 및 착상이 제한될 수 있게 된다. 결국, 상기 제 2 열교환부에서의 착상을 방지하여, 상기 제 2 열교환부에서는 계속적인 난방운전이 수행될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 제 1 열교환부에서의 착상은, 압축기에서 압축된 고온의 냉매를 이용하여 제상할 수 있으므로 제상운전이 용이하게 이루워질 수 있다.
또한, 간단한 구조에 의하여, 이러한 제상 및 난방운전이 수행될 수 있으므로, 공기 조화기의 신뢰성이 개선되고 설치비용이 저감되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 사이클 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실외 열교환기를 유동하는 공기의 온도 및 습도변화를 보여주는 개략도이다.
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 사이클 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(10)에는, 냉매를 압축하는 압축기(100) 및 상기 압축기(100)의 흡입측에 제공되어 냉매 중 기상냉매와 액 냉매를 분리하는 기액분리기(110)가 포함된다. 상기 기액분리기(110)에서 분리된 기상 냉매가 상기 압축기(100)로 흡입될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 상기 압축기(100)의 출구측에 제공되며, 상기 압축기(100)에서 압축된 냉매를 응축시키는 제 1 열교환기(120)와, 상기 제 1 열교환기(120)의 출구측에 제공되어 상기 제 1 열교환기(120)에서 응축된 냉매를 감압시킬 수 있는 제 1,2 팽창장치(141,145) 및 상기 제 1,2 팽창장치(141,145)에서 감압된 냉매를 증발시키는 제 2 열교환기(130)가 포함된다.
상기 공기 조화기(10)는 냉방 또는 난방운전이 가능하도록 제공될 수 있다. 도 1은, 상기 공기 조화기(10)가 난방운전이 수행될 때의 모습을 보여준다. 상기 공기 조화기(10)가 난방운전을 수행할 때, 상기 제 1 열교환기(120)는 "실내 열교환기"이며, 상기 제 2 열교환기(130)는 "실외 열교환기"일 수 있다. 본 실시예에서는 이를 중점으로 설명한다.
상기 공기 조화기(10)에는, 상기 압축기(100), 기액분리기(110), 실내 열교환기(120), 제 1,2 팽창장치(141,145) 및 실외 열교환기(130)를 연결하여, 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매배관(50)이 더 포함된다.
상기 실외 열교환기(130)에는, 서로 분리된 제 1 열교환부(131) 및 제 2 열교환부(135)가 포함된다. 상기 제 1 열교환부(131)와 제 2 열교환부(135)는 설정된 이격거리(S)만큼 이격되어 배치될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 상기 실외 열교환기(130)의 일측에 설치되어 공기유동을 발생시키는 송풍팬(170)이 더 포함된다. 상기 실외 열교환기(130)를 통과하는 공기유동 방향을 기준으로, 상기 제 1 열교환부(131)는 공기 유동의 유입측에 배치되고, 상기 제 2 열교환부(132)는 공기 유동의 배출측에 배치될 수 있다.
달리 말하면, 공기유로를 기준으로, 상기 제 2 열교환부(133)는 상기 제 1 열교환부(131)와 송풍팬(170)의 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 송풍팬(170)이 구동되면, 공기는 상기 제 1 열교환부(131), 제 2 열교환부(133) 및 송풍팬(170)을 차례로 거치도록 유동될 수 있다.
상기 제 1 열교환부(131) 및 제 2 열교환부(133)에는, 각각 냉매가 유동하는 열교환 배관(130a) 및 상기 열교환 배관(130a)에 결합되는 열교환 핀(130b)이 포함된다. 상기 열교환 배관(130a)은 상기 열교환 핀(130b)에 삽입되며, 일 방향으로 정렬되도록 배치될 수 있다. 그리고, 상기 열교환 배관(130a)은 상기 냉매배관(50)의 적어도 일부분을 형성할 수 있다.
상기 제 2 열교환부(133)의 열교환 능력은 상기 제 1 열교환부(131)의 열교환 능력보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 2 열교환부(133)에 배치되는 열교환 배관(130a) 또는 열교환 핀(130b)의 열의 수는 상기 제 1 열교환부(131)에 배치되는 열교환 배관(130a) 또는 열교환 핀(130b)의 열의 수보다 많게 형성될 수 있다.
일례로, 상기 제 1 열교환부(131)의 열교환 배관 또는 열교환 핀은 1열로 배치되며, 상기 제 2 열교환부(133)의 열교환 배관 또는 열교환 핀은 2열로 배치될 수 있다.
상기 제 1 열교환부(131)는 착상을 유도하는 열교환부로서 기능을 하며, 상기 제 2 열교환부(133)는 난방을 수행하는 증발기로서 기능을 수행하므로, 위와 같은 배치에 의하면, 착상이 발생되는 열교환부의 크기를 작게 가져가고 난방을 수행하는 열교환부의 크기를 크게 가져갈 수 있다는 장점이 있다.
상기 냉매배관(50)은 분지되어 상기 제 1 열교환부(131) 및 제 2 열교환부(133)로 연결될 수 있다. 상세히, 상기 냉매배관(50)에는, 상기 제 1 열교환부(131)로 연장되는 제 1 분지배관(51) 및 상기 제 2 열교환부(133)로 연장되는 제 2 분지배관(53)이 포함된다. 상기 냉매배관(50)에는, 상기 제 1 분지배관(51)과 제 2 분지배관(53)으로 분지되는 분지부(50a)가 포함된다.
상기 제 1 분지배관(51)은 상기 제 1 열교환부(131)의 출구측으로부터 연장되며, 상기 제 2 분지배관(53)은 상기 제 2 열교환부(133)의 출구측으로 연장된다. 그리고, 상기 제 1 분지배관(51)과 제 2 분지배관(53)은 다시 합지될 수 있다.
상기 냉매배관(50)에는, 상기 제 1 분지배관(51)과 제 2 분지배관(53)이 합지되는 합지부(50b)가 포함된다. 즉, 상기 제 1 열교환부(131)는 상기 제 1 분지배관(51)에 설치되고, 상기 제 2 열교환부(133)는 상기 제 2 분지배관(53)에 설치되는 것으로 이해될 수 있다.
상기 제 1,2 팽창장치(141,145)에는, 상기 실내 열교환기(120)의 출구측 냉매배관(50)에 설치되는 제 1 팽창장치(141) 및 상기 제 1 분지배관(51)에 설치되는 제 2 팽창장치(145)가 포함된다. 상기 제 1 팽창장치(141)는 상기 실내 열교환기(120)와 합지부(50a)의 사이에 설치되며, 상기 제 2 팽창장치(145)는 상기 합지부(50a)와 상기 제 1 열교환부(131)의 사이에 설치될 수 있다.
상기 제 1 팽창장치(141)는 응축된 냉매를 팽창시키기 위한 "메인 팽창장치"로서 이해되며, 상기 제 2 팽창장치(145)는 상기 제 1 열교환부(131)로 유입되는 냉매를 추가로 팽창시키는 "추가 팽창장치"로서 이해될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 팽창장치(141) 및 제 2 팽창장치(145)에는, 개도조절이 가능한 전자팽창 밸브(Electronic Expansion Valve, EEV)가 포함될 수 있다.
상기 제 1 분지배관(51)에는, 복수의 온도센서(161,162)가 설치될 수 있다. 상기 복수의 온도센서(161,162)에는, 상기 제 1 열교환부(131)의 입구측에 설치되어 상기 제 1 열교환부(131)로 유입되는 냉매의 온도를 감지하는 제 1 온도센서(161) 및 상기 제 1 열교환부(131)의 출구측에 설치되어 상기 제 1 열교환부(133)로부터 배출되는 냉매의 온도를 감지하는 제 2 온도센서(162)가 포함된다.
상기 제 2 분지배관(53)에는, 복수의 온도센서(163,164)가 설치될 수 있다. 상기 복수의 온도센서(163,164)에는, 상기 제 2 열교환부(133)의 입구측에 설치되어 상기 제 2 열교환부(133)로 유입되는 냉매의 온도를 감지하는 제 3 온도센서(163) 및 상기 제 2 열교환부(133)의 출구측에 설치되어 상기 제 2 열교환부(133)로부터 배출되는 냉매의 온도를 감지하는 제 4 온도센서(164)가 포함된다.
상기 공기 조화기(10)에는, 상기 압축기(100)의 출구측 냉매배관(50)으로부터 분지되어 상기 제 1 분지배관(51)에 연결되는 바이패스 배관(150)이 더 포함된다. 상기 바이패스 배관(150)에는, 상기 바이패스 배관(150)의 개폐를 제어하는 바이패스 밸브(155)가 설치될 수 있다. 일례로, 상기 바이패스 밸브(155)에는, 온/오프 제어가 가능한 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)가 포함될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)가 일반적인 난방운전을 수행할 때, 즉 상기 제 1,2 열교환부(131,133)를 통한 냉매의 증발이 이루어질 때, 상기 바이패스 밸브(155)는 오프 제어된다. 반면에, 상기 공기 조화기(10)가 동시 제상난방 운전을 수행할 때 즉 상기 제 1 열교환부(131)에서는 제상이 이루어지고 상기 제 2 열교환부(133)에서는 냉매의 증발이 이루어질 때, 상기 바이패스 밸브(155)는 온 제어될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 실외온도를 감지하는 실외온도 센서(166)가 더 포함된다. 상기 실외온도 센서(166)에서 감지된 정보는, 상기 제 1 열교환부(131)에서의 착상가능성 여부를 인식하는 데 사용될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 상기 제 1 열교환부(131)로 유입되는 냉매의 온도, 즉 상기 제 1 온도센서(161)에서 감지되는 온도의 변화속도를 감지하는 데 사용될 수 있는 타이머(185)가 포함된다. 일례로, 상기 제 1 온도센서(161)에서 감지되는 온도의 하강속도가 설정속도 이상인 경우, 상기 제 1 열교환부(131)에서의 착상이 발생될 가능성이 높은 것으로 인식될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 온도센서(161,162,163,164,166) 및 타이머(185)에서 감지된 정보에 기초하여, 상기 제 1,2 팽창장치(141,145) 및 바이패스 밸브(155)를 제어하는 제어부(200)가 더 포함된다.
본 실시예에 따른 공기 조화기(10)의 작용을 간단하게 설명한다.
상기 공기 조화기(10)의 난방운전이 시작되면, 상기 압축기(100)에서 압축된 냉매는 상기 실내 열교환기(120)에서 응축되고, 상기 제 1 팽창장치(141)에서 팽창될 수 있다.
상기 제 1 팽창장치(141)에서 팽창된 냉매는 상기 분지부(50a)에서 상기 제 1,2 분지배관(51,53)으로 분지되어, 상기 제 1 열교환부(131) 및 제 2 열교환부(133)로 유입된다. 이 때, 상기 제 2 팽창장치(145)는 완전 개방되어, 냉매의 감압이 이루어지지 않을 수 있다.
상기 제 1 열교환부(131) 및 제 2 열교환부(133)에서 증발된 냉매는 상기 합지부(50b)에서 합지되어 상기 기액분리기(110)로 유입된다. 상기 기액분리기(110)에서 분리된 기상냉매는 상기 압축기(110)로 흡입되어 압축될 수 있다. 이러한 사이클이 반복될 수 있다.
한편, 이러한 난방운전이 수행되는 과정에서 설정조건이 충족되면, 상기 제 1 열교환부(131)의 제상운전 및 상기 제 2 열교환부(133)의 난방운전이 수행될 수 있다. 이 때, 상기 제 2 팽창장치(145)는 완전 폐쇄된다.
그리고, 상기 바이패스 밸브(155)가 개방되어, 상기 압축기(100)에서 압축된 고압의 가스냉매가 상기 바이패스 배관(150)을 통하여 상기 제 1 열교환부(131)로 유입되며, 상기 제 1 열교환부(131)에 착상된 서리를 제거할 수 있다.
이하에서는, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 실시예에 따른 공기 조화기(10)의 구체적인 제어방법을 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실외 열교환기를 유동하는 공기의 온도 및 습도변화를 보여주는 개략도이다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 설명한다. 공기 조화기(10)가 ON 되고 압축기(100)가 기동하여 난방운전이 시작되면(S11), 상기 실외온도 센서(166)를 통하여 실외 온도를 감지한다(S12).
상기 실외온도가 제 1 설정온도 이상이면(S13), 공기 조화기(10)의 일반적인 난방운전이 제어될 수 있다. 상세히, 상기 제 1 팽창장치(141)의 개도를 냉매의 팽창이 가능한 수준의 제 1 설정개도로 유지하고(S14), 상기 제 2 팽창장치(145)를 완전 개방하여, 상기 제 2 팽창장치(145)를 통과하는 냉매의 감압이 이루어지지 않도록 한다.
이 경우, 상기 제 1 열교환부(131)의 입출구 냉매온도의 차이(제 1 과열도) 값과, 상기 제 2 열교환부(133)의 입출구 냉매온도의 차이(제 2 과열도) 값은 동일 또는 매우 유사하게 제어될 수 있다.
상기 제 1 열교환부(131)의 입출구 냉매온도의 차이값은, 상기 제 2 온도센서(162)에서 감지된 온도와 상기 제 1 온도센서(161)에서 감지된 온도의 차이값에 대응되며, 상기 제 2 열교환부(133)의 입출구 냉매온도의 차이값은, 상기 제 4 온도센서(164)에서 감지된 온도와 상기 제 3 온도센서(163)에서 감지된 온도의 차이값에 대응될 수 있다(S15).
상기 제 1 설정온도는, 실외 열교환기(130)에 착상이 발생할 가능성을 기준으로 설정된 온도로서, 실외온도가 상기 제 1 설정온도 이상이면 착상 가능성이 낮고, 상기 제 1 설정온도 미만이면 착상 가능성이 높은 것으로 인식될 수 있다.
S13 단계에서, 실외온도가 상기 제 1 설정온도 미만이면, 상기 실외 열교환기(130)에서 착상이 발생할 가능성이 높은 것으로 인식된다. 이 경우, 상기 제 1,2 열교환부(131,133) 중 상기 제 1 열교환부(131)에 응축수의 생성 및 착상이 이루어지도록 하는 "유도운전"이 수행될 수 있다.
상세히, 상기 제 1 팽창장치(141)의 개도는 S14 단계와 같이 제 1 설정개도로 유지된다(S16).
반면에, 상기 제 2 팽창장치(145)의 개도는 냉매의 추가 팽창이 가능하도록 제 2 설정개도로 유지될 수 있다. 여기서, 상기 제 2 팽창장치(145)의 제 2 설정개도와, 상기 제 1 팽창장치(141)의 제 1 설정개도는 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 제 2 팽창장치(145)의 개도가 제 2 설정개도로 유지됨으로써, 상기 제 1 열교환부(131)로 유입되는 냉매의 온도(제 1 증발온도)는 상기 제 2 열교환부(133)로 유입되는 냉매의 온도(제 2 증발온도)보다 낮을 수 있다.
따라서, 상기 제 1,2 열교환부(131,133)에서의 열교환이 수행된 후, 상기 제 1 열교환부(131)의 입출구 냉매온도의 차이(제 1 과열도) 값은, 상기 제 2 열교환부(133)의 입출구 냉매온도의 차이(제 2 과열도) 값보다 크게 형성될 수 있다.
상기 제 1 과열도가 제 2 과열도보다 설정값 이상 크게 유지되도록 하기 위하여, 상기 제어부(200)는 상기 제 1,2 온도센서(161,162)에서 감지된 온도값과 상기 제 3,4 온도센서(163,164)에서 감지된 온도값을 피드백 하여, 상기 제 2 팽창장치(145)의 개도를 조절할 수 있다.
결국, 공기가 상기 제 1 열교환부(131)를 지날 때 낮은 증발온도의 냉매와 열교환 됨으로써, 공기 중에 포함된 습기가 응축되어 상기 제 1 열교환부(131)에 응축수로서 생성될 수 있다. 그리고, 응축수가 제거된 나머지 공기, 즉 상대적으로 낮은 습도의 공기는 상기 제 2 열교환부(133)를 지나면서, 냉매와 열교환 될 수 있다.
상세히, 도 5를 참조하면, 상기 실외 열교환기(130)로 유입되는 냉매는 온도(T1), 습도(Φ1)의 값을 가진다. 그리고, 공기가 상기 제 1 열교환부(131)를 통과하면서, 낮은 증발온도의 냉매와 열교환 하면서 습기가 제거된다. 습기가 제거된 이후의 공기 습도(Φ2)는 상기 습도(Φ1)보다 낮은 값을 가진다.
이와 같이, 상기 제 1 열교환부(131)는 공기의 잠열을 제거하여, 제 2 열교환부(133)에서의 응축 및 착상을 방지하는 기능을 수행하므로, "잠열 열교환부"라 이름할 수 있다.
상기 제 1 열교환부(131)를 통과한 공기는 상기 제 2 열교환부(133)를 통과하게 되며, 상기 제 2 열교환부(133)의 냉매와 열교환 될 수 있다. 이 때, 상기 제 2 열교환부(133)의 냉매 증발온도는 상기 제 1 열교환부(131)의 냉매 증발온도보다 높으므로, 상기 제 2 열교환부(133)를 지난 이후의 공기 온도(T2)는 이전의 공기 온도(T1)보다 높아지게 된다.
결국, 공기는 상기 제 2 열교환부(133)를 지나는 과정에서 흡열할 수 있다. 이와 같이, 상기 제 2 열교환부(133)는 공기의 현열을 교환하는 점에서, "현열 열교환부"라 이름할 수 있다(S17).
다시 도 3으로 돌아가, 상기 제 1 열교환부(131)의 착상여부가 인식될 수 있다. 상기 제 1 열교환기(131)의 착상여부는 상기 제 1 열교환부(131)의 입구 냉매온도(이하, 입구온도) 값, 또는 상기 제 1 열교환부(131)의 입구온도 하강속도에 기초하여 결정될 수 있다(S18).
상세히, 상기 제 1 열교환부(131)의 입구온도, 즉 상기 제 1 온도센서(161)의 온도값이 제 2 설정온도 이하이면(S19), 착상이 발생된 것으로 인식하여 제 1 열교환부(131)의 제상운전에 돌입하게 된다(S21).
반면에, 상기 제 1 열교환부(131)의 입구온도가 제 2 설정온도 이상이면, 상기 제 1 열교환부(131)의 입구온도의 하강속도가 설정속도 이상인지 여부가 인식된다. 상기 하강속도는 상기 제 1 온도센서(161) 및 타이머(185)에 의하여 감지될 수 있다.
상기 제 1 열교환부(131)의 입구온도의 하강속도가 설정속도 이상이면, 착상이 발생된 것으로 인식하여 상기 제 1 열교환부(131)의 제상운전에 돌입하게 된다(S20,S21).
한편, 상기 제 1 열교환부(131)의 입구온도가 상기 제 2 설정온도 이상이거나, 상기 제 1 열교환부(131)의 입구온도 하강속도가 설정속도 이하이면, S12 단계로 되돌아간다.
상기 제 1 열교환부(131)의 제상운전이 시작되면, 상기 바이패스 밸브(155)를 온 하여, 상기 바이패스 배관(150)에서의 냉매 유동을 가이드 한다. 상기 바이패스 배관(150)에는, 상기 압축기(100)에서 압축된 고압 가스냉매가 유동하며, 상기 제 1 분지배관(51)을 통하여 상기 제 1 열교환부(131)로 유입된다. 그리고, 상기 고압 가스냉매는 상기 제 1 열교환부(131)의 착상을 제거하게 된다(S22).
한편, 상기 제 2 팽창장치(145)는 완전 폐쇄되며, 상기 제 1 팽창장치(141)의 개도는 설정개도로 유지될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 팽창장치(141)의 설정개도는 S14 단계에서의 제 1 설정개도와 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. 상기 제 1 팽창장치(141)의 개도는 공기 조화기(10)의 난방성능에 기초하여 과열도를 제어하기 위하여 조절될 수 있다.
상기 제 2 팽창장치(145)가 폐쇄됨에 따라, 상기 제 1 팽창장치(141)에서 감압된 냉매는 상기 제 1 열교환부(131)로 유입되는 것이 제한되며, 상기 제 2 열교환부(133)로 유입될 수 있다.
이와 같은 제어에 의하여, 상기 제 1 열교환부(131)에서의 제상 및 상기 제 2 열교환부(133)를 통한 냉매의 증발이 이루어질 수 있다. 결국, 제상 및 난방이 동시에 이루어질 수 있다는 효과가 나타난다(S23,S24).
상기 제 1 열교환부(131)에서의 제상운전 완료여부가 인식될 수 있다. 상세히, 상기 제 1 열교환부(131)의 출구 냉매온도(이하, 출구온도)가 제 3 설정온도 이상인지 여부가 인식될 수 있다. 상기 제 1 열교환부(131)의 출구온도는 상기 제 2 온도센서(162)에 의하여 감지될 수 있다.
상기 제 3 설정온도는, 상기 제 1 열교환부(131)의 제상이 완료되어 상기 제 1 열교환부(131)를 통과한 냉매의 온도가 설정값 이하로 저하되지 않는지 여부를 기준으로 결정될 수 있다(S25,S26).
상기 제 1 열교환부(131)의 출구온도가 상기 제 3 설정온도 이상이 되면, 제상이 완료된 것으로 판단되어, 상기 바이패스 밸브(155)를 오프하여 상기 바이패스 배관(150)에서의 냉매 유동을 제한한다(S27). 그리고, 상기 제 2 팽창장치(145)를 완전 개방하여 상기 제 1 열교환부(131)에서의 증발을 가이드 할 수 있다(S28).
반면에, 상기 제 1 열교환부(131)의 출구온도가 상기 제 3 설정온도 이하이면, 제상이 완료되지 않은 것으로 판단하여, 제상운전을 계속 수행한다.
이와 같은 공기 조화기(10)의 제어방법은, 공기 조화기(10)의 OFF 명령이 입력될 때가지 반복하여 이루어질 수 있다(S29,S30).
이와 같은 공기 조화기(10)의 제어방법에 의하면, 실외 열교환기를 잠열 열교환부 및 현열 열교환부로 분리하고, 상기 잠열 열교환부에서 착상이 발생되도록 유도함으로써, 상기 현열 열교환부에서의 착상을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 현열 열교환부에서는 난방운전이 계속 수행될 수 있으므로, 난방성능을 개선할 수 있다는 장점이 있다.
10 : 공기 조화기 50 : 냉매배관
50a : 분지부 50b : 합지부
100 : 압축기 110 : 기액분리기
120 : 실내 열교환기 130 : 실외 열교환기
131 : 제 1 열교환부 133 : 제 2 열교환부
141 : 제 1 팽창장치 145 : 제 2 팽창장치
150 : 바이패스 배관 155 : 바이패스 밸브
161 : 제 1 온도센서 162 : 제 2 온도센서
163 : 제 3 온도센서 164 : 제 4 온도센서
166 : 실외온도 센서 170 : 송풍팬
200 : 제어부

Claims (15)

  1. 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 실내 열교환기;
    상기 실내 열교환기에서 응축된 냉매를 감압시키는 제 1 팽창장치;
    상기 제 1 팽창장치의 출구측에서 분지되는 제 1,2 분지배관;
    상기 제 1 분지배관에 연결되는 제 1 열교환부 및 상기 제 2 분지배관에 연결되는 제 2 열교환부가 구비되는 실외 열교환기; 및
    상기 제 1 분지배관에 설치되며, 상기 제 1 팽창장치에서 감압된 냉매를 추가로 감압시켜 상기 제 1 열교환부로 가이드 하는 제 2 팽창장치가 포함되는 공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 열교환부와 제 2 열교환부는 분리되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 열교환부와 제 2 열교환부는 설정거리(S)만큼 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 열교환부의 열교환 능력은, 상기 제 1 열교환부의 열교환 능력보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 열교환부에 구비되는 열교환 배관 또는 열교환 핀의 열의 수는,
    상기 제 1 열교환부에 구비되는 열교환 배관 또는 열교환 핀의 열의 수보다 큰 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 열교환부의 입구측 온도를 감지하는 제 1 온도센서; 및
    상기 제 1 열교환부의 출구측 온도를 감지하는 제 2 온도센서가 더 포함되는 공기 조화기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 열교환부의 입구측 온도를 감지하는 제 3 온도센서; 및
    상기 제 2 열교환부의 출구측 온도를 감지하는 제 4 온도센서가 더 포함되는 공기 조화기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 온도센서와 제 2 온도센서에서 감지된 온도값의 차이에 관한 제 1 과열도와, 상기 제 3 온도센서와 제 4 온도센서에서 감지된 온도값의 차이에 관한 제 2 과열도 정보에 기초하여,
    상기 제 2 팽창장치의 개도를 조절하는 제어부가 더 포함되는 공기 조화기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기의 출구측 배관으로부터 분지되어 상기 제 1 분지배관으로 연장되는 바이패스 배관; 및
    상기 바이패스 배관에 설치되는 바이패스 밸브가 더 포함되는 공기 조화기.
  10. 압축기가 기동하여, 난방운전이 시작되는 단계;
    실외온도를 감지하여, 실내 열교환기의 출구측에 설치되는 팽창장치의 개도를 조절하는 단계;
    실외 열교환기의 제 1 열교환부의 입구온도에 기초하여, 제상운전을 수행할 지 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 제 1 열교환부의 출구온도에 기초하여, 상기 제상운전을 종료할 지 여부를 결정하는 단계가 포함되고,
    상기 실외 열교환기에는, 상기 제 1 열교환부와 분리된 제 2 열교환부가 더 포함되며,
    상기 제 1 열교환부에서는 제상운전이 수행되고, 상기 제 2 열교환부에서는 난방운전이 수행되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 팽창장치에는,
    상기 실내 열교환기에서 응축된 냉매를 감압하는 제 1 팽창장치; 및
    상기 제 1 팽창장치에서 감압된 냉매 중 상기 제 1 열교환부로 유입될 냉매를 추가 감압하는 제 2 팽창장치가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 팽창장치의 개도를 조절하는 단계에는,
    상기 실외온도가 제 1 설정온도 이상이면, 상기 제 1 팽창장치를 제 1 설정개도로 유지하고, 상기 제 2 팽창장치를 완전 개방하며,
    상기 실외온도가 상기 제 1 설정온도 미만이면, 상기 제 1 팽창장치를 제 1 설정개도로 유지하고, 상기 제 2 팽창장치를 제 2 설정개도로 유지하는 단계가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 제 1 열교환부로 가이드 하는 바이패스 배관; 및
    상기 바이패스 배관에 설치되는 바이패스 밸브가 더 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제상운전을 수행할 지 여부를 결정하는 단계에는,
    상기 제 1 열교환부의 입구온도가 제 2 설정온도 이하이거나, 상기 제 1 열교환부의 입구온도의 하강속도가 설정속도 이상이면, 상기 제상운전을 수행하는 단계가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 열교환부의 제상운전이 수행되는 과정에서,
    상기 바이패스 밸브를 ON 제어하는 단계;
    상기 제 2 팽창장치를 폐쇄하는 단계; 및
    상기 제 1 팽창장치를 설정개도로 개방하는 단계가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
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