KR20180101923A - 실외기 및 이를 포함하는 공기조화기 - Google Patents

실외기 및 이를 포함하는 공기조화기 Download PDF

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KR20180101923A
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정승현
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엘지전자 주식회사
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Abstract

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 실외에 설치되어 실외 공기와 냉매를 열 교환하는 실외 열교환기, 상기 실외 열교환기의 주변 온도를 측정하는 주변 온도센서, 상기 주변 온도센서에 인접하여 배치되어 상대습도를 측정하는 상대습도 센서 및 상기 주변 온도센서에서 입력된 상기 실외 열교환기의 주변 온도와 상기 상대습도 센서에서 입력된 상대습도를 바탕으로 제상 기준온도를 연산하는 제어부를 포함하고, 상기 제상 기준온도는 상기 주변 온도와 상기 상대습도를 바탕으로 연산한 이슬점 온도인 것을 특징으로 하는 공기 조화기 및 실외기를 특징으로 한다.

Description

실외기 및 이를 포함하는 공기조화기 { Outdoor unit and Air conditioner having the same }
본 발명은 실외기 및 제상운전을 실행하는 공기 조화기에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 압축기, 실외 열교환기, 팽창기구 및 실내 열교환기를 포함하는 냉동 사이클을 이용하여 실내를 냉방 또는 난방시키는 장치이다. 즉 실내를 냉방시키는 냉방기, 실내를 난방시키는 난방기로 구성될 수 있다. 그리고 실내를 냉방 또는 난방시키는 냉난방 겸용 공기조화기로 구성될 수도 있다.
상기 공기조화기가 냉난방 겸용 공기조화기로 구성되는 경우, 냉방운전과 난방운전에 따라 압축기에서 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 사방밸브를 포함하여 구성된다. 즉 냉방운전 시 압축기에서 압축된 냉매는 사방밸브를 통과하여 실외 열교환기로 유동을 하고 실외 열교환기는 응축기 역할을 한다. 그리고 실외 열교환기에서 응축된 냉매는 팽창기구에서 팽창된 후, 실내 열교환기로 유입된다. 이때 실내 열교환기는 증발기로 작용을 하게 되고, 실내 열교환기에서 증발된 냉매는 다시 사방밸브를 통과하여 압축기로 유입된다.
한편, 난방운전 시 압축기에서 압축된 냉매는 사방밸브를 통과하여 실내 열교환기로 유동을 하고 실내 열교환기는 응축기 역할을 한다. 그리고 실내 열교환기에서 응축된 냉매는 팽창기구에서 팽창된 후, 실외 열교환기로 유입된다. 이때 실외 열교환기는 증발기로 작용을 하게 되고, 실외 열교환기에서 증발된 냉매는 다시 사방밸브를 통과하여 압축기로 유입된다.
상기와 같은 공기조화기는 운전 중에 증발기로 작용하는 열교환기의 표면에 물이 생성되는 되고, 냉방 운전의 경우 실내 열교환기의 표면에 난방운전의 경우 실외 열교환기의 표면에 물이 생성된다. 이 경우 난방운전 시 실외 열교환기 표면에 생성된 응축수가 결빙되는 경우 실외공기의 원활한 흐름 및 열교환을 방해하여 난방 성능이 저하되게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 압축기의 운전시간을 누적하고 누적된 운전시간이 일정 시간을 경과하면 증발기 주변에 설치된 가열부를 동작시켜 증발기에 착상된 서리를 제거하는 제상운전을 수행하였다. 그러나 이러한 제상운전은 증발기에 착상된 실제 서리의 양과 무관하게 압축기의 운전시간에 기반하여 수행함으로써, 증발기에 착상된 서리를 효율적으로 제거하는데 한계가 있었다.
다른 예로, 단순히 운전시간을 체크하는 것이 아니고, 실외 열교환기 주변의 온도를 측정하고, 실외 열교환기 주변의 온도가 일정 온도 이하로 내려가는 경우, 제상운전을 실시하는 제상운전을 실시하였다. 그러나, 실외 열교환기의 주변의 온도만 측정하는 경우, 서리가 발생하는 것은 절대습도와, 온도의 2가지 변수에 좌우되어서, 온도가 낮아도 상대습도가 낮아 서리가 발생하지 않는데 제상운전이 실행되어 공기조화기의 효율이 저하되는 문제점이 존재하였다.
한국등록특허공보 제10-1375012호
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 서리의 착상 조건을 정확하게 판단하여서 정확한 제상운전시점을 결정하는 실외기 및 공기조화기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 과제는 서리의 정확한 착상 조건이 되는 인자를 정확하게 측정하기 위한 실외기 및 공기조화기를 제공함에 있다.
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 실외기 및 공기조화기는 실외 열교환기의 주변 온도와 상기 주변 온도센서에 인접한 곳의 상대습도를 바탕으로 절대습도 및 이슬점 온도를 고려하여서 제상운전 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기의 구성을 가지는 본 발명의 공기조화기는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째,　절대습도 및 이슬점 온도를 고려하여서 정확한 착상 조건을 판단할 수 있고, 정확한 제상운전 시점을 판단할 수 있는 이점이 존재한다.
둘째, 정확한 제상시점을 알 수 있으므로, 불 필요한 제상운전을 하지 않고, 공기조화기의 효율이 향상되는 이점이 존재한다.
셋째, 공기 조화기에 일반적으로 사용되는 실외 열교환기 주변의 온도센서와 상대습도를 통해 절대습도와 이슬점 온도를 연산하므로, 추가적인 부품이 필요 없고, 제조 비용이 절감되는 이점이 존재한다.
넷째, 주변온도 센서와, 상대습도 센서를 실외 열교환기에 인접한 일 지점에 배치하여서, 절대습도 및 이슬점 온도의 연산 시 발생되는 오차를 최소화할 수 있는 이점이 존재한다.
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 난방운전 시 냉매 흐름이 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기에 대한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실외기의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 실외기의 내부를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 실외기의 정면도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 제상운전 시 공기조화기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기가 제상운전 시 인젝션을 하지 않을 때를 나타내는 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기가 제상운전 시 제 2 인젝션 모듈이 인젝션을 할 때를 나타내는 구성도이다.
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.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 구성요소의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부도면은 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다름과 같다.
먼저, 공기조화기의 전체 구성을 설명하고, 그 이후, 착상 감지 장치와 착상 감지 장치가 설치되는 실외기의 상세구성을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 난방운전 시 냉매 흐름이 도시된 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기, 실외에 설치되어 실외 공기와 냉매를 열 교환하는 실외 열교환기, 실내에 설치되어 실내 공기와 냉매를 열 교환하는 실내 열교환기, 압축기에서 압축된 냉매를 팽창하는 팽창밸브, 압축기에서 압축된 냉매를 실외 열교환기 및 실내 열교환기 중 어느 하나로 선택적으로 안내하는 절환부(190), 실외 열교환기의 주변 온도를 측정하는 주변 온도센서(230), 주변 온도센서(230)에 인접하여 배치되어 상대습도를 측정하는 상대습도 센서(240) 및 공기 조화기의 구성들을 제어하는 제어부(200)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기는, 난방운전 시 실내 열교환기(130)에서 실외 열교환기(120)로 유동되는 냉매의 일부를 압축기(110)로 인젝션하며, 제상운전 시 실외 열교환기(120)에서 실내 열교환기(130)로 유동되는 냉매를 압축기(110)로 인젝션하지 않는 제 1 인젝션 모듈(170)과, 난방운전 시 실내 열교환기(130)에서 실외 열교환기(120)로 유동되는 냉매의 일부를 압축기(110)로 인젝션하며, 제상운전 시 실외 열교환기(120)에서 실내 열교환기(130)로 유동되는 냉매의 일부를 압축기(110)로 인젝션하기 위한 제 2 인젝션 모듈(180)을 더 포함할 수 있다.
압축기(110)는 유입되는 저온 저압의 냉매를 고온 고압의 냉매로 압축시킨다. 압축기(110)는 다양한 구조가 적용될 수 있으며, 실린더 및 피스톤을 이용한 왕복동 압축기(110) 또는 선회 스크롤 및 고정 스크롤을 이용한 스크롤 압축기(110)일 수 있다. 본 실시예에서 압축기(110)는 스크롤 압축기(110)이다. 압축기(110)는 실시예에 따라 복수로 구비될 수 있다.
압축기(110)는, 난방운전 시 실외 열교환기(120)에서 증발된 냉매가 유입되거나 제상운전 시 실내 열교환기(130)에서 증발된 냉매가 유입되는 제 1 유입포트(111)와, 제 2 인젝션 모듈(180)에서 팽창되어 증발된 비교적 저압의 냉매가 유입되는 제 2 유입포트(112)와, 제 1 인젝션 모듈(170)에서 팽창되어 증발된 비교적 고압의 냉매가 유입되는 제 3 유입포트(113)와, 압축된 냉매가 토출되는 토출포트(114)를 포함한다.
본 실시예에서 난방운전은 실내 열교환기(130)에서 냉매를 응축하여 실내공기를 가열하는 운전모드이고 제상운전은 실외 열교환기(120)에서 냉매를 응축하여 실외 열교환기(120)에 발생한 성애를 제거하는 운전모드이다. 제상운전은 난방운전 중 제상조건을 만족하는 경우 수행되거나, 난방운전 중 제상운전 진입조건과 제상조건을 만족하는 경우 수행될 수 있다.
제상조건은 실외 열교환기(120)에 성애가 발생할 수 있는 조건으로 다양하게 설정될 수 있으며, 자세한 설명은 후술하도록 한다.
제상운전 진입조건은 실외 열교환기(120) 주변의 주변온도가 제상운전 진입 기준 온도 이하인 경우로 설정된다. 제상운전 진입조건은 실외 열교환기의 주변의 절대습도, 노점 등의 응축수가 발생할 조건을 고려하지 않고, 실외 열교환기의 주변의 온도가 결빙이 될 온도가 되는 조건을 의미한다.
제 2 유입포트(112)는 압축기(110)에서 냉매가 압축되는 압축실의 저압측에 형성되고 제 3 유입포트(113)는 압축기(110) 압축실의 고압측에 형성되는 것이 바람직하다. 압축실의 고압측은 압축실의 저압측보다 상대적으로 온도와 압력이 높은 부분을 의미한다.
제 1 유입포트(111)로 유입되는 냉매는 제 2 유입포트(112)로 유입되는 냉매보다 압력과 온도가 낮으며, 제 2 유입포트(112)로 유입되는 냉매는 제 3 유입포트(113)로 유입되는 냉매보다 압력과 온도가 낮다. 제 3 유입포트(113)로 유입되는 냉매는 토출포트(114)로 토출되는 냉매보다 압력과 온도가 낮다.
압축기(110)는 제 1 유입포트(111)로 유입된 냉매를 압축실에서 압축하며 압축실의 저압측에 형성된 제 2 유입포트(112)로 유입되는 냉매와 합류시켜 압축시킨다. 압축기(110)는 합류된 냉매를 압축하며 압축실의 고압측에 형성된 제 3 유입포트(113)로 유입되는 냉매와 합류하여 압축시켜 압축시킨다. 압축기(110)는 합류된 냉매를 압축하여 토출포트(114)로 토출시킨다.
기액분리기(160)는 제상운전 시 실내 열교환기(130)에서 증발된 냉매 또는 난방운전 시 실외 열교환기(120)에서 증발된 냉매에서 기상 냉매와 액상 냉매를 분리한다. 기액분리기(160)는 절환부(190)와 압축기(110)의 제 1 유입포트(111) 사이에 구비된다. 기액분리기(160)에서 분리된 기상 냉매는 압축기(110)의 제 1 유입포트(111)로 유입된다.
절환부(190)는 냉난방 절환을 위한 유로 절환 밸브로서, 압축기(110)에서 압축된 냉매를 난방운전 시 실내 열교환기(130)로 안내하고 제상운전 시 실외 열교환기(120)로 안내한다.
절환부(190)는 압축기(110)의 토출포트(114) 및 기액분리기(160)와 연결되고, 실내 열교환기(130) 및 실외 열교환기(120)와 연결된다. 절환부(190)는 난방운전 시 압축기(110)의 토출포트(114)와 실내 열교환기(130)를 연결하고, 실외 열교환기(120)와 기액분리기(160)를 연결한다. 절환부(190)는 제상운전 시 압축기(110)의 토출포트(114)와 실외 열교환기(120)를 연결하고, 실내 열교환기(130)와 기액분리기(160)를 연결한다.
절환부(190)는 서로 다른 유로를 연결할 수 있는 다양한 모듈로 구현될 수 있으며 본 실시예에서는 유로 절환을 위한 사방밸브이다. 실시예에 따라 절환부(190)는 4개의 유로를 절환할 수 있는 삼방밸브 2개의 조합 등 다양한 밸브 또는 그 조합으로 구현될 수 있다.
팽창밸브는 압축기에서 압축된 냉매를 팽창한다. 예를 들면, 팽창밸브는 실외 팽창밸브(140)와 실내 팽창밸브(150)을 포함할 수 있다.
실외 열교환기(120)는 실외 공간에 배치되며, 실외 열교환기(120)를 통과하는 냉매가 실외공기와 열교환을 한다. 실외 열교환기(120)는 난방운전 시 냉매를 증발하는 증발기로 작용하고, 제상운전 시 냉매를 응축하는 응축기로 작용한다. 실외 열교환기(120)는 후술하는 실외기(6) 내에 설치될 수 있다. 이는 후술하도록 한다.
실외 열교환기(120)는 절환부(190) 및 실외 팽창밸브(140)와 연결된다. 난방운전 시 실외 팽창밸브(140)에서 팽창된 냉매는 실외 열교환기(120)로 유입되어 증발된 후 절환부(190)로 토출된다. 제상운전 시 압축기(110)에서 압축되어 압축기(110)의 토출포트(114) 및 절환부(190)를 통과한 냉매는 실외 열교환기(120)로 유입되어 응축된 후 실외 팽창밸브(140)로 유동된다.
실외 열교환기(120)는 실외 열교환기(120)와 인접하여 설치된 히터(미도시)에 의해 열을 전달 받을 수 있다. 히터는 전기적인 에너지를 열에너지로 전환하여 실외 열교환기(120)에 공급한다. 히터는 공기조화기의 난방운전을 중지하지 않고 직접 실외 열교환기(120)에 열을 가하여 제상하게 된다.
실외 팽창밸브(140)는 난방운전 시 개도가 조절되어 냉매를 팽창하고, 제상운전 시 완전 개방되어 냉매를 통과시킨다. 실외 팽창밸브(140)는 실외 열교환기(120) 및 제 2 인젝션 모듈(180)과 연결된다. 실외 팽창밸브(140)는 실외 열교환기(120)와 제 2 인젝션 모듈(180) 사이에 구비된다.
실외 팽창밸브(140)는 난방운전 시 제 2 인젝션 모듈(180)에서 실외 열교환기(120)로 유동되는 냉매를 팽창한다. 실외 팽창밸브(140)는 제상운전 시 실외 열교환기(120)로부터 유입되는 냉매를 통과시켜 제 2 인젝션 모듈(180)로 안내한다.
실내 열교환기(130)는 실내 공간에 배치되며, 실내 열교환기(130)를 통과하는 냉매가 실내공기와 열교환을 한다. 실내 열교환기(130)는 난방운전 시 냉매를 응축하는 응축기로 작용하고, 제상운전 시 냉매를 증발하는 증발기로 작용한다.
실내 열교환기(130)는 절환부(190) 및 실내 팽창밸브(150)와 연결된다. 난방운전 시 압축기(110)에서 압축되어 압축기(110)의 토출포트(114) 및 절환부(190)를 통과한 냉매는 실내 열교환기(130)로 유입되어 응축된 후 실내 팽창밸브(150)로 유동된다. 제상운전 시 실내 팽창밸브(150)에서 팽창된 냉매는 실내 열교환기(130)로 유입되어 증발된 후 절환부(190)로 토출된다.
실내 팽창밸브(150)는 난방운전 시 완전 개방되어 냉매를 통과시고, 제상운전 시 개도가 조절되어 냉매를 팽창시킨다. 실내 팽창밸브(150)는 실내 열교환기(130) 및 제 1 인젝션 모듈(170)과 연결된다. 실내 팽창밸브(150)는 실내 열교환기(130)와 제 1 인젝션 모듈(170) 사이에 구비된다.
실내 팽창밸브(150)는 난방운전 시 실내 열교환기(130)로부터 유입되는 냉매를 통과시켜 제 1 인젝션 모듈(170)로 안내한다. 실내 팽창밸브(150)는 제상운전 시 제 1 인젝션 모듈(170)에서 실내 열교환기(130)로 유동되는 냉매를 팽창한다.
제 1 인젝션 모듈(170)은 운전조건에 따라 실내 열교환기(130)와 실외 열교환기(120) 사이에서 유동되는 냉매의 일부를 팽창하여 압축기(110)로 인젝션하거나 인젝션하지 않는다.
제 1 인젝션 모듈(170)은 난방운전 시 실내 열교환기(130)에서 제 2 인젝션 모듈(180)로 유동되는 냉매의 일부를 팽창하여 압축기(110)의 고압측으로 인젝션한다. 제 1 인젝션 모듈(170)은 실내 팽창밸브(150), 제 3 유입포트(113) 및 제 2 인젝션 모듈(180)과 연결된다.
제 1 인젝션 모듈(170)은 난방운전 시 실내 열교환기(130)로부터 유동되는 냉매의 일부를 압축기(110)의 제 3 유입포트(113)로 안내하여 압축기(110)의 고압측으로 인젝션하며, 실내 열교환기(130)로부터 유동되는 냉매의 다른 일부를 제 2 인젝션 모듈(180)로 안내한다.
제 1 인젝션 모듈(170)은 제상운전 시 작동하지 않고 제 2 인젝션 모듈(180)로부터 유동되는 냉매를 바이패스하여 실내 팽창밸브(150)로 안내한다.
제 1 인젝션 모듈(170)은, 유동되는 냉매의 일부를 팽창하는 제 1 인젝션 팽창밸브(171)와, 유동되는 냉매의 다른 일부를 제 1 인젝션 팽창밸브(171)에서 팽창된 냉매와 열교환하여 과냉각하는 제 1 인젝션 열교환기(172)를 포함한다.
제 1 인젝션 팽창밸브(171)는 실내 팽창밸브(150) 및 제 1 인젝션 열교환기(172)와 연결된다. 제 1 인젝션 팽창밸브(171)는 난방운전 시 개도가 조절되어 실내 열교환기(130)에서 압축기(110)로 인젝션되는 냉매를 팽창하며 제상운전 시 폐쇄된다.
난방운전 시 제 1 인젝션 팽창밸브(171)는 실내 열교환기(130)에서 열교환되어 실내 팽창밸브(150)를 통과한 냉매의 일부를 팽창하여 제 1 인젝션 열교환기(172)로 안내한다. 난방운전 시 제 1 인젝션 팽창밸브(171)는 통과하는 냉매의 압력이 제 3 유입포트(113)가 연결되는 압축기(110)의 고압측 압력과 같도록 개도를 조절한다.
제상운전 시 제 1 인젝션 팽창밸브(171)는 폐쇄되어 제 1 인젝션 모듈(170)이 작동하지 않는다.
제 1 인젝션 열교환기(172)는 실내 팽창밸브(150), 제 1 인젝션 팽창밸브(171), 제 2 인젝션 팽창밸브(181), 제 2 인젝션 열교환기(182) 및 제 3 유입포트(113)와 연결된다.
제 1 인젝션 열교환기(172)는 난방운전 시 실내 열교환기(130)에서 유동되는 냉매와 제 1 인젝션 팽창밸브(171)에서 팽창된 냉매를 열교환하며 제상운전 시 제 2 인젝션 모듈(180)로부터 유동되는 냉매를 열교환하지 않고 통과시킨다.
난방운전 시 제 1 인젝션 열교환기(172)는 실내 열교환기(130)에 열교환되어 실내 팽창밸브(150)를 통과한 냉매의 일부를 제 1 인젝션 팽창밸브(171)에서 팽창된 냉매와 열교환한다. 난방운전 시 제 1 인젝션 열교환기(172)에서 과냉각된 냉매는 제 2 인젝션 모듈(180)로 유동되고 과열된 냉매는 압축기(110)의 제 3 유입포트(113)로 인젝션된다.
제상운전 시 제 1 인젝션 팽창밸브(171)가 폐쇄된 경우 제 1 인젝션 열교환기(172)는 제 2 인젝션 모듈(180)로부터 유동된 냉매를 바이패스하여 실내 팽창밸브(150)로 안내한다.
상술한 제 1 인젝션 모듈(170)은 제 1 인젝션 팽창밸브(171) 및 제 1 인젝션 열교환기(172)로 구성되지 아니하고, 기상 냉매가 인젝션 되도록 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하는 기액분리기일 수 있다.
제 2 인젝션 모듈(180)은 운전조건에 따라 실내 열교환기(130)와 실외 열교환기(120) 사이에서 유동되는 냉매의 일부를 압축기(110)로 인젝션할 수 있다.
제 2 인젝션 모듈(180)은 난방운전 시 제 1 인젝션 모듈(170)에서 실외 열교환기(120)로 유동되는 냉매의 일부를 팽창하여 압축기(110)의 저압측으로 인젝션한다. 제 2 인젝션 모듈(180)은 제 1 인젝션 모듈(170), 압축기(110)의 제 2 유입포트(112) 및 실외 팽창밸브(140)와 연결된다.
제 2 인젝션 모듈(180)은 난방운전 시 제 1 인젝션 모듈(170)로부터 유동되는 냉매의 일부를 압축기(110)의 제 2 유입포트(112)로 안내하여 압축기(110)의 저압측으로 인젝션하며, 제 1 인젝션 모듈(170)로부터 유동되는 냉매의 다른 일부를 실외 팽창밸브(140)로 안내한다.
제 2 인젝션 모듈(180)은 제상운전 시 후술할 제상 인젝션 조건에 따라 실외 열교환기(120)로부터 유동되는 냉매의 일부를 압축기(110)의 제 2 유입포트(112)로 안내하여 압축기(110)의 저압측으로 인젝션할 수 있으며, 실외 열교환기(120)로부터 유동되는 냉매의 다른 일부를 제 1 인젝션 모듈(170)로 안내할 수 있다.
제 2 인젝션 모듈(180)은 제상운전 시 제상 인젝션 조건에 따라 작동하지 않고, 실외 열교환기(120)로부터 유동되는 냉매를 바이패스하여 제 1 인젝션 모듈(170)로 안내할 수 있다.
제 2 인젝션 모듈(180)은, 유동되는 냉매의 일부를 팽창하는 제 2 인젝션 팽창밸브(181)와, 유동되는 냉매의 다른 일부를 제 2 인젝션 팽창밸브(181)에서 팽창된 냉매와 열교환하여 과냉각하는 제 2 인젝션 열교환기(182)를 포함한다.
제 2 인젝션 팽창밸브(181)는 제 1 인젝션 열교환기(172) 및 제 2 인젝션 열교환기(182)와 연결된다. 제 2 인젝션 팽창밸브(181)는 실내 열교환기(130)에서 압축기(110)로 인젝션되는 냉매를 팽창한다.
난방운전 시 제 2 인젝션 팽창밸브(181)는 제 1 인젝션 열교환기(172)에서 토출되어 분지된 냉매의 일부를 팽창하여 제 2 인젝션 열교환기(182)으로 안내한다. 난방운전 시 제 2 인젝션 팽창밸브(181)는 통과하는 냉매의 압력이 제 2 유입포트(112)가 연결되는 압축기(110)의 저압측 압력과 같도록 개도를 조절한다.
제상운전 시 제 2 인젝션 팽창밸브(181)는 실외 열교환기(120)에서 열교환되어 실외 팽창밸브(140)를 통과한 냉매의 일부를 팽창하여 제 2 인젝션 열교환기(182)으로 안내할 수 있다. 제상운전 시 제 2 인젝션 팽창밸브(181)는 폐쇄되어 제 2 인젝션 모듈(180)이 작동하지 않을 수 있다.
제 2 인젝션 열교환기(182)는 제 1 인젝션 열교환기(172), 제 2 인젝션 팽창밸브(181), 압축기(110)의 제 2 유입포트(112) 및 실외 팽창밸브(140)와 연결된다. 제 2 인젝션 열교환기(182)는 난방운전 시 제 1 인젝션 모듈(170)로부터 유동되는 냉매와 제 2 인젝션 팽창밸브(181)에서 팽창된 냉매를 열교환하고, 제상운전 시 실외 열교환기(120)에서 유동되는 냉매와 제 2 인젝션 팽창밸브(181)에서 팽창된 냉매를 열교환하거나 열교환하지 않고 통과시킬 수 있다.
난방운전 시 제 2 인젝션 열교환기(182)는 제 1 인젝션 열교환기(172)에서 토출되어 분지된 냉매의 일부를 제 2 인젝션 팽창밸브(181)에서 팽창된 냉매와 열교환한다. 난방운전 시 제 2 인젝션 열교환기(182)에서 과냉각된 냉매는 실외 팽창밸브(140)로 유동되고 과열된 냉매는 압축기(110)의 제 2 유입포트(112)로 인젝션된다.
제상운전 시 제 2 인젝션 열교환기(182)는 실외 열교환기(120)에서 열교환되어 실외 팽창밸브(140)를 통과한 냉매를 제 2 인젝션 팽창밸브(181)에서 팽창된 냉매와 열 교환할 수 있다. 제상운전 시 제 2 인젝션 열교환기(182)에서 과냉각된 냉매는 제 1 인젝션 모듈(170)로 유동되고 과열된 냉매는 압축기(110)의 제 2 유입포트(112)로 인젝션 될 수 있다.
제상운전 시 제 2 인젝션 팽창밸브(181)가 폐쇄된 경우 제 2 인젝션 열교환기(182)는 실외 열교환기(120)에서 열교환되어 실외 팽창밸브(140)로부터 유동된 냉매를 바이패스하여 제 1 인젝션 모듈(170)로 안내할 수 있다.
상술한 제 2 인젝션 모듈(180)은 제 2 인젝션 팽창밸브(181) 및 제 2 인젝션 열교환기(182)로 구성되지 아니하고, 기상 냉매가 인젝션 되도록 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하는 기액분리기일 수 있다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 난방운전 시 작용을 설명한다.
압축기(110)에서 압축된 냉매는 토출포트(114)에서 토출되어 절환부(190)로 유동된다. 난방운전 시 절환부(190)는 압축기(110)의 토출포트(114)와 실내 열교환기(130)를 연결하므로, 절환부(190)로 유동된 냉매는 실내 열교환기(130)로 유동된다.
절환부(190)에서 실내 열교환기(130)로 유동된 냉매는 실내공기와 열교환을 하여 응축된다. 실내 열교환기(130)에서 응축된 냉매는 실내 팽창밸브(150)로 유동된다. 난방운전 시 실내 팽창밸브(150)는 완전 개방되므로 냉매를 통과시켜 제 1 인젝션 모듈(170)로 안내한다.
실내 팽창밸브(150)로부터 유동되는 냉매의 일부는 제 1 인젝션 팽창밸브(171)로 유동되고, 다른 일부는 제 1 인젝션 열교환기(172)로 안내된다.
제 1 인젝션 팽창밸브(171)로 유동된 냉매는 팽창되어 제 1 인젝션 열교환기(172)로 유동한다. 제 1 인젝션 팽창밸브(171)에서 팽창된 냉매는 제 1 인젝션 열교환기(172)로 안내되어 실내 팽창밸브(150)에서 제 1 인젝션 열교환기(172)로 유동되는 냉매와 열교환되어 증발된다. 제 1 인젝션 열교환기(172)에서 증발된 냉매는 압축기(110)의 제 3 유입포트(113)로 유동된다. 제 3 유입포트(113)로 유동된 냉매는 압축기(110)의 고압측으로 인젝션되어 압축된 후 토출포트(114)로 토출된다.
실내 팽창밸브(150)로부터 유동되는 냉매의 일부는 제 1 인젝션 열교환기(172)에서 제 1 인젝션 팽창밸브(171)에 의하여 팽창된 냉매와 열교환되어 과냉각된다. 제 1 인젝션 열교환기(172)에서 과냉각된 냉매는 제 2 인젝션 모듈(180)로 유동한다.
제 1 인젝션 열교환기(172)로부터 유동되는 냉매의 일부는 제 2 인젝션 팽창밸브(181)로 유동되고, 다른 일부는 제 2 인젝션 열교환기(182)로 안내된다.
제 2 인젝션 팽창밸브(181)로 유동된 냉매는 팽창되어 제 2 인젝션 열교환기(182)로 유동한다. 제 2 인젝션 팽창밸브(181)에서 팽창된 냉매는 제 2 인젝션 열교환기(182)로 안내되어 제 1 인젝션 열교환기(172)에서 제 2 인젝션 열교환기(182)로 유동되는 냉매와 열교환되어 증발된다. 제 2 인젝션 열교환기(182)에서 증발된 냉매는 압축기(110)의 제 2 유입포트(112)로 유동된다. 제 2 유입포트(112)로 유동된 냉매는 압축기(110)의 저압측으로 인젝션되어 압축된 후 토출포트(114)로 토출된다.
제 1 인젝션 열교환기(172)로부터 유동되는 냉매의 일부는 제 2 인젝션 열교환기(182)에서 제 2 인젝션 팽창밸브(181)에 의하여 팽창된 냉매와 열교환되어 과냉각된다. 제 2 인젝션 열교환기(182)에서 과냉각된 냉매는 실외 팽창밸브(140)로 안내된다.
실외 팽창밸브(140)로 유동된 냉매는 팽창되어 실외 열교환기(120)로 안내된다. 실외 열교환기(120)로 유동된 냉매는 실외공기 열교환을 하여 증발된다. 실외 열교환기(120)에서 증발된 냉매는 절환부(190)로 유동된다.
절환부(190)는 난방운전 시 실외 열교환기(120)와 기액분리기(160)를 연결하므로, 실외 열교환기(120)에서 절환부(190)로 유동된 냉매는 기액분리기(160)로 유동된다. 기액분리기(160)로 유동된 냉매는 기상 냉매와 액상 냉매가 분리된다. 기액분리기(160)에서 분리된 기상 냉매는 압축기(110)의 제 1 유입포트(111)로 유입된다. 제 1 유입포트(111)로 유동된 냉매는 압축기(110)에서 압축된 후 토출포트(114)로 토출된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기에 대한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기는, 공기조화기를 제어하는 제어부(200)와, 압축기(110)에서 토출되는 냉매의 토출온도를 측정하는 토출 온도센서(211)와, 냉매의 응축 시 응축온도를 측정하는 응축 온도센서(212)와, 제 2 인젝션 모듈(180)에서 압축기(110)로 인젝션되는 냉매의 인젝션 온도를 측정하는 인젝션 온도센서(213)와, 제 2 인젝션 모듈(180)에서 냉매가 증발하는 온도를 측정하는 인젝션 팽창 온도센서(214)와 실외 열교환기의 주변 온도를 측정하는 주변 온도센서(230)와, 주변 온도센서(230)에 인접하여 배치되어 상대습도를 측정하는 상대습도 센서(240)를 포함할 수 있다.
주변 온도센서(230)는 실외 열교환기의 주변 온도를 측정하여 그 측정 값을 제어부(200)에 제공한다. 주변 온도센서(230)는 실외 열교환기에 인접한 공기의 온도를 측정하는 것이 바람직하다. 주변 온도센서(230)의 상세한 배치는 도 3 내지 도 5에서 후술한다.
상대습도 센서(240)는 주변 온도센서(230)에 인접하여 배치되어 측정된 상대습도 값을 제어부(200)에 제공한다. 상대습도 센서(240)는 주변 온도센서(230)에 지근거리에 인접한 공기의 온도를 측정하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 주변 온도센서(230)와 상대습도 센서(240)는 일 지점(구체적으로 반경 1cm 내지 2cm )내에 위치되어서 후술하는 절대습도와 이슬점 온도의 연산과정에서 오차를 최소화 할 수 있다. 상대습도 센서(240)의 상세한 배치는 도 3 내지 도 5에서 후술한다.
토출 온도센서(211)는 압축기(110)에서 압축된 후 토출포트(114)로 토출되는 냉매의 토출온도(b 지점)을 측정하는 센서이다. 토출 온도센서(211)는 다양한 지점에 위치하여 압축기(110)에서 토출되는 냉매의 온도를 측정할 수 있으며 본 실시예에서는 b 지점에 구비된다.
응축 온도센서(212)는 난방운전 시 실내 열교환기(130)에서 냉매가 응축하는 온도를 측정하는 센서이고 제상운전 시 실외 열교환기(120)에서 냉매가 응축하는 온도를 측정하는 센서이다. 응축 온도센서(212)는 다양한 지점에 위치하여 냉매의 응축온도를 측정할 수 있으며 본 실시예에서는 난방운전 시 d 지점에 구비되고 제상운전 시 h 지점에 구비된다. 실시예에 따라 응축 온도센서(212)는 난방운전 시 실내 열교환기(130)에 구비되고 제상운전 시 실외 열교환기(120)에 구비될 수 있다.
실시예에 따라 냉매의 응축온도는 난방운전 시 실내 열교환기(130)를 유동하는 냉매의 압력을 측정하여 환산할 수 있으며, 제상운전 시 실외 열교환기(120)를 유동하는 냉매의 압력을 측정하여 환산할 수 있다.
인젝션 온도센서(213)는 제 2 인젝션 열교환기(182)에서 증발되어 제 2 유입포트(112)를 통하여 압축기(110)의 저압측으로 인젝션되는 냉매의 인젝션 온도(m 지점)를 측정하는 센서이다. 인젝션 온도센서(213)는 다양한 지점에 위치하여 압축기(110)의 저압측으로 인젝션되는 냉매의 온도를 측정할 수 있으며 본 실시예에서는 m 지점에 구비된다.
인젝션 팽창 온도센서(214)는 제 2 인젝션 팽창밸브(181)에서 팽창된 냉매의 온도인 인젝션 팽창 온도(l 지점)를 측정하는 센서이다. 인젝션 팽창 온도센서(214)는 다양한 지점에 위치하여 인젝션 되는 냉매의 인젝션 팽창온도를 측정할 수 있으며 본 실시예에서는 l 지점에 구비된다.
제어부(200)는 공기조화기의 구성 전체를 제어할 수 있다.
제어부(200)는 공기조화기의 운전을 제어하는 것으로서, 절환부(190), 압축기(110), 실외 팽창밸브(140), 실내 팽창밸브(150), 제 1 인젝션 팽창밸브(171), 및 제 2 인젝션 팽창밸브(181)를 제어한다. 제어부(200)는 절환부(190)를 조절하여 난방운전과 제상운전을 전환한다. 제어부(200)는 부하에 따라 압축기(110)의 운전속도를 제어한다. 제어부(200)는 난방운전 시 실외 팽창밸브(140)의 개도를 조절하고 제상운전 시 실외 팽창밸브(140)를 개방한다. 제어부(200)는 난방운전 시 실내 팽창밸브(150)를 개방하고 제상운전 시 실내 팽창밸브(150)의 개도를 조절한다.
제어부(200)는 난방운전 시 제 1 인젝션 팽창밸브(171)의 개도를 조절하고 제상운전 시 제 1 인젝션 팽창밸브(171)을 폐쇄할 수 있다. 제어부(200)는 난방운전 시 제 2 인젝션 팽창밸브(181)의 개도를 조절하고 제상운전 시 제 2 인젝션 팽창밸브(181)의 개도를 조절하거나 폐쇄할 수 있다.
제어부(200)는 주변 온도센서(230)에서 입력된 실외 열교환기의 주변 온도와 상대습도 센서(240)에서 입력된 상대습도를 바탕으로 제상 기준온도를 연산한다. 구체적으로, 제어부(200)는 입력된 상대습도와 주변온도를 바탕으로 저장된 습공기 선도 테이블에서, 이슬점 온도 및 절대습도를 연산한다. 따라서, 제어부(200)는 실외 열교환기의 주변의 습도가 높아 서리가 생길 수 있는 조건인 지 정확하게 판단할 수 있다. 제어부(200)는 위에서 연산된 이슬점 온도를 제상의 기준이 되는 제상 기준온도로 결정할 수 있다.
제상 기준온도는 공기 조화기의 제상운전 여부를 판단하는 기준이 되는 온도이다. 제어부(200)는 제상 기준온도에서 주변온도를 뺀 값이 기 설정된 값 보다 큰 경우, 제상운전을 실행하는 제어신호를 출력할 수 있다.
제어부(200)는 공기 조화기가 난방운전 중이고, 제상 기준온도에서 주변온도를 뺀 값이 기 설정된 값 보다 큰 경우, 제상운전을 실행하는 제어신호를 출력할 수 있다.
제어부(200)는 주변 온도가 제상 기준온도 보다 작은 경우, 제상운전을 실행하는 제어신호를 출력할 수 있다.
제어부(200)는 주변온도와 외기의 온도의 차이 값이 기준 값 보다 크고, 주변온도에서 제상 기준온도에서 주변온도를 뺀 값이 기 설정된 값 보다 큰 경우, 제상운전을 실행하는 제어신호를 출력할 수 있다.
여기서, 제상운전은 실외 열교환기(120)에 열을 제공하는 모든 공기 조화기의 운전을 포함한다. 구체적으로, 제상운전은 실외 열교환기 주변에 배치된 히터를 통해 실외 열교환기에 열을 제공하거나, 압축기(110)에서 압축된 고온 고압의 냉매를 실외 열교환기(120)에 제공할 수 있다.
더욱 구체적으로, 제어부(200)는 제상운전 시에 압축기에서 토출된 냉매를 실외 열교환기로 안내하도록 절환부(190)를 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실외기(6)의 사시도, 도 4는 도 3에 도시된 실외기(6)의 내부를 나타낸 사시도, 도 5는 도 4에 도시된 실외기(6)의 정면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기는 실외 열교환기(120), 주변 온도센서(230) 및 상대습도 센서(240)를 수용하는 실외기(6)를 더 포함할 수 있다.
실외기(6)는 실외기(6)의 외관을 이루는 캐비닛(10)과, 캐비닛(10)의 내부로 유입된 실외 공기와 냉매가 열 교환되게 하는 실외 열교환기(120)와, 캐비닛(10)의 내부에 설치되어 실외 공기가 실외 열교환기(120)를 통과하여 다시 실외로 배출되도록 송풍력을 발생시킬 수 있는 실외 송풍기(16)와, 실내기의 증발기에서 실외 열교환기(120)로 유동되는 냉매가 고압으로 압축되게 하는 압축기(110)와, 실외 열교환기(120)에서 실내기의 증발기로 유동되는 냉매가 팽창되게 하는 팽창기(미도시)와, 공기조화기를 전자 제어하는 컨트롤러(20)를 포함하여 구성된다.
캐비닛(10)에는 실외 공기가 캐비닛(10)으로 유입될 수 있는 공기 유입구(11a)와, 실외 열교환기(120)를 통과한 캐비닛(10) 내 공기가 캐비닛(10)의 외부로 배출될 수 있는 공기 배출구(11b)가 형성된다.
캐비닛(10)은 실외 열교환기, 주변 온도센서(230) 및 상대습도 센서(240)를 수용하는 공간을 정의한다.
캐비닛(10)의 내부에는 캐비닛(10)의 내부를 실외 열교환기(120)와 실외 송풍기(16)가 위치된 열교환실(10A)과, 압축기(110)와 컨트롤러(20) 등이 위치된 기계실(10B)(10C)로 구획하는 제1배리어(12)가 구비된다.
또한 캐비닛(10)의 내부에는 캐비닛(10)의 기계실(10B)(10C)을 압축기(110) 등이 위치된 기계실부(10B)와, 컨트롤러(20)가 위치된 전장실부(10C)로 구획하는 제2배리어(13)가 구비된다.
실외 열교환기(120)는 실내기의 실내 열교환기에서 증발되고 압축기(110)에서 압축된 냉매가 실외 공기에 의해 응축되는 곳이므로, 응축기라고도 한다.예를 들면, 실외 열교환기(120)는 다수의 냉매튜브 또는 마이크로 채널을 포함할 수 있다.
실외 송풍기(16)는 캐비닛(10)에 배치된 송풍 팬과, 송풍팬과 각각 연결되어 송풍 팬이 회전되게 하는 팬 모터로 이루어진다.
컨트롤러(20)는 외관을 이루는 컨트롤 박스 내부에 PCB 등이 구비되어 공기조화기 및/또는 착상 감지 장치를 전자 제어하는 제어부(200)를 포함할 수 있다.
캐비닛(10) 내부의 각 위치에 따라 온도와 상대습도가 상이하기 때문에, 주변온도와 상대습도를 바탕으로 연산하는 제상 기준온도의 오차를 줄이기 위해, 주변 온도센서(230)와 상대 습도 센서는 일 지점 내에 배치되는 것이 바람직하다.
예를 들면, 주변 온도센서(230)와 상대 습도 센서는 캐비닛(10)의 내면에서 실외 열교환기 방향으로 돌출되게 배치될 수 있다. 구체적으로, 주변 온도센서(230)와 상대 습도 센서는 열교환실(10A)을 정의하는 캐비닛(10)의 내면에 배치될 수 있다.
다른 예를 들면, 제어부(200)를 포함하는 컨트롤러(20)에 전원이 공급되고 PCB 가 내장되므로, 주변 온도센서(230)와 상대 습도센서(240)는 컨트롤러(20)에 배치될 수 있다. 이 때, 주변 온도센서(230)와 상대 습도센서(240)는 컨트롤러(20)에 배치되고, 제1배리어(12)를 관통하여 열교환실(10A)에 노출될 수 있다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 제상운전 시 공기조화기의 제어방법을 나타내는 순서도, 도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기가 제상운전 시 인젝션을 하지 않을 때를 나타내는 구성도, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기가 제상운전 시 제 2 인젝션 모듈이 인젝션을 할 때를 나타내는 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법은 제상운전 진입 여부를 결정하는 단계, 제상운전 진입이 결정된 경우, 실외 열교환기와 인접한 일 지점의 주변온도와 상대습도를 측정하는 단계, 측정된 주변온도와 상대습도를 바탕으로 이슬점 온도와 제상 기준온도를 결정하는 단계 및 제상 기준온도를 기준으로 공기 조화기의 제상운전 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
도 6을 참조하면, 제어부(200)는 난방운전을 수행한다(S210). 제어부(200)는 사용자의 설정 또는 실내 온도 등의 조건에 의하여 난방운전을 수행한다. 난방운전 시 공기조화기의 작용은 도 1을 참조하여 설명한 바와 같다.
제상운전 진입여부를 결정하는 단계에서, 제어부(200)는 제상운전을 진입할 필요가 있는 제상운전 진입 조건 제상조건을 만족하는 지 판단한다(S211). 제상운전 진입조건은 실외 열교환기의 주변의 절대습도, 노점 등의 응축수가 발생할 조건을 고려하지 않고, 실외 열교환기의 주변의 온도가 결빙이 될 온도가 되는 조건을 의미한다.
제상운전 진입조건은 실외 열교환기(120) 주변의 주변온도가 제상운전 진입 기준 온도 이하인 경우 또는 주변온도와 외기의 온도의 차이 값이 기준 값 보다 큰 경우로 설정될 수 있다.
주변온도와 상대습도를 측정하는 단계에서, 제어부(200)는 제상운전 진입조건을 만족하는 경우, 주변 온도센서(230)와 상대 습도 센서를 제어하여 실외 열교환기(120) 주변의 주변온도와 상대습도를 측정한다(S212).
이슬점 온도와 제상 기준온도를 결정하는 단계에서, 제어부(200)는 주변 온도센서(230)에서 입력된 실외 열교환기의 주변 온도와 상대습도 센서(240)에서 입력된 상대습도를 바탕으로 제상 기준온도를 연산한다(S213). 구체적으로, 제어부(200)는 입력된 상대습도와 주변온도를 바탕으로 저장된 습공기 선도 테이블에서, 이슬점 온도 및 절대습도를 연산하고, 위에서 연산된 이슬점 온도를 제상의 기준이 되는 제상 기준온도로 결정할 수 있다.
제상운전 여부를 결정하는 단계에서, 제어부(200)는 제상운전을 실행할 필요가 있는 제상조건을 만족하는 지 판단한다(S214). 구체적으로, 제어부(200)는 제상 기준온도에서 주변온도를 뺀 값이 기 설정된 값 보다 큰 경우 또는 주변 온도가 제상 기준온도 보다 작은 경우, 제상조건을 만족한다고 판단한다.
제어부(200)는 제상조건 만족 시 제상운전을 개시한다(S220). 제어부(200)는 제상조건을 만족하는 경우 자동으로 제상운전을 수행한다.
제어부(200)는 난방운전 중 제상조건을 만족하는 경우 절환부(190)를 절환하여, 토출포트(114)와 실외 열교환기(120)를 연결하고, 압축기(110)의 제 1 유입포트(111)와 실내 열교환기(130)를 연결한다. 제어부(200)는 제상운전 제어로직에 따라 실외 팽창밸브(140)를 완전 개방하고, 압축기(110)의 운전속도 및 실내 팽창밸브(150)의 개도를 조절한다.
제어부(200)는 제상운전 개시 시 제 1 인젝션 모듈(170) 및 제 2 인젝션 모듈(180)이 작동하지 않도록 제 1 인젝션 팽창밸브(171) 및 제 2 인젝션 팽창밸브(181)를 폐쇄한다.
도 7를 참조하여 제상운전 개시 시 공기조화기의 작용을 설명하면 다음과 같다.
압축기(110)에서 압축된 냉매는 토출포트(114)에서 토출되어 b 지점을 통과하여 절환부(190)로 유동된다. 제상운전 시 절환부(190)는 압축기(110)의 토출포트(114)와 실외 열교환기(120)를 연결하므로, 절환부(190)로 유동된 냉매는 i 지점을 통과하여 실외 열교환기(120)로 유동된다.(일반제상 냉방운전)
절환부(190)에서 실외 열교환기(120)로 유동된 냉매는 실외공기와 열교환을 하여 응축된다. 실외 열교환기(120)에서 응축되는 냉매는 실외 열교환기(120)에 발생한 성애를 제거한다.
실외 열교환기(120)에서 응축된 냉매는 h지점을 통과하여 실외 팽창밸브(140)로 유동된다. 제상운전 시 실외 팽창밸브(140)는 완전 개방되므로 냉매를 통과시켜 제 2 인젝션 모듈(180)로 안내한다.
제상운전 개시 시 제 2 인젝션 모듈(180)의 제 2 인젝션 팽창밸브(181)는 폐쇄되므로 제 2 인젝션 모듈(180)로 유동된 냉매는 제 2 인젝션 열교환기(182)를 통과하여 제 1 인젝션 모듈(170)로 유동된다.
제상운전 개시 시 제 1 인젝션 모듈(170)의 제 1 인젝션 팽창밸브(171)는 폐쇄되므로 제 1 인젝션 모듈(170)로 유동된 냉매는 제 1 인젝션 열교환기(172)를 통과하여 g 지점을 거쳐 실내팽창밸브(150)로 유동된다.
실내 팽창밸브(150)에서 팽창된 냉매는 팽창되어 d 지점을 통과하여 실내 열교환기(130)로 안내된다. 실내 열교환기(130)로 유동된 냉매는 실내공기 열교환을 하여 증발된다. 실내 열교환기(130)에서 증발된 냉매는 c 지점을 통과하여 절환부(190)로 유동된다.
절환부(190)는 제상운전 시 실내 열교환기(130)와 기액분리기(160)를 연결하므로, 실내 열교환기(130)에서 절환부(190)로 유동된 냉매는 기액분리기(160)로 유동된다. 기액분리기(160)로 유동된 냉매는 기상 냉매와 액상 냉매가 분리된다. 기액분리기(160)에서 분리된 기상 냉매는 a 지점을 거쳐 압축기(110)의 제 1 유입포트(111)로 유입된다. 제 1 유입포트(111)로 유동된 냉매는 압축기(110)에서 압축된 후 토출포트(114)로 토출된다.
제상운전 개시 시 제 1 인젝션 모듈(170) 및 제 2 인젝션 모듈(180)은 동작하지 않으므로, 압축기(110)로 인젝션 되는 냉매가 없다. 제상운전 시 실외온도가 매우 낮은 상태이므로 실외 열교환기(120)에서 냉매가 원활하게 응축되지 않아 공기조화기의 효율이 매우 낮아 압축기(110)의 운전속도 증가, 제상운전 시간 증가 또는 냉매의 유량감소 등이 초래된다.
제어부(200)는 제상 인젝션 조건이 만족되는지 판단한다(S230). 제상 인젝션 조건은 압축기(110)의 운전속도 및/또는 토출과열도로 설정될 수 있다.
압축기(110)의 운전속도는 압축기(110)에 포함된 냉매를 압축하기 위하여 회전력을 발생하는 모터(미도시)의 회전속도로서 주파수 단위로 나타낼 수 있다. 압축기(110)의 운전속도는 압축기(110)의 압축능력과 비례한다. 제어부(200)는 압축기(110)의 운전속도가 기 설정된 기준 운전속도보다 높은지 판단하여 제상 인젝션 조건을 만족하는지 판단할 수 있다.
토출과열도는 토출 온도센서(211)가 측정한 토출온도와 응축 온도센서(212)가 측정한 응축온도의 차이다. 즉, (토출과열도) = (토출온도) - (응축온도) 이다. 제어부(200)는 토출과열도가 기 설정된 기준 토출과열도보다 높은지 판단하여 제상 인젝션 조건을 만족하는지 판단할 수 있다.
실시예에 따라, 제상 인젝션 조건은 상술한 압축기(110)의 운전속도 및 토출과열도 중 어느 하나가 조건을 만족하거나 둘 다 모두 조건을 만족하도록 설정될 수 있다.
제상 인젝션 조건을 만족하는 경우 제 2 인젝션 모듈(180)이 압축기(110)에 냉매를 인젝션한다(S240). 제상 인젝션 조건 만족 시 제 1 인젝션 모듈(170)은 작동하지 않고 제 2 인젝션 모듈(180)만 작동하여 냉매를 압축기(110)의 저압측으로 인젝션한다. 제어부(200)는 제 2 인젝션 모듈(180)이 작동되도록 제 2 인젝션 팽창밸브(181)를 개방하여 개도를 조절한다.
도 8을 참조하여 제상 인젝션 조건이 만족되어 제 1 인젝션 모듈(170)은 작동하지 않고 제 2 인젝션 모듈(180)이 압축기(110)에 인젝션할 때 공기조화기의 작용을 설명하면 다음과 같다.
압축기(110)에서 압축된 냉매는 토출포트(114)에서 토출되어 b 지점을 통과하여 절환부(190)로 유동된다. 제상운전 시 절환부(190)는 압축기(110)의 토출포트(114)와 실외 열교환기(120)를 연결하므로, 절환부(190)로 유동된 냉매는 i 지점을 통과하여 실외 열교환기(120)로 유동된다.
절환부(190)에서 실외 열교환기(120)로 유동된 냉매는 실외공기와 열교환을 하여 응축된다. 실외 열교환기(120)에서 응축된 냉매는 h 지점을 통과하여 실외 팽창밸브(140)로 유동된다. 제상운전 시 실외 팽창밸브(140)는 완전 개방되므로 냉매를 통과시켜 제 2 인젝션 모듈(180)로 안내한다.
인젝션 조건 만족 시 제 2 인젝션 모듈(180)의 제 2 인젝션 팽창밸브(181)는 개방되어 개도가 조절되므로 제 2 인젝션 모듈(180)로 유동된 냉매는 제 2 인젝션 열교환기(182)에서 과냉각된다. 제 2 인젝션 열교환기(182)에서 과냉각된 냉매의 일부는 f 지점을 통과하여 제 2 인젝션 팽창밸브(181)로 안내된다. 제 2 인젝션 팽창밸브(181)에서 팽창된 냉매는 l 지점을 통과하여 제 2 인젝션 열교환기(182)에서 실외 열교환기(120)로부터 유동되는 냉매와 열교환되어 증발한다.
제 2 인젝션 열교환기(182)에서 증발된 냉매는 m 지점을 통과하여 압축기(110)의 제 2 유입포트(112)로 유동된다. 제 2 유입포트(112)로 유동된 냉매는 압축기(110)의 저압측으로 인젝션되어 압축된 후 토출포트(114)로 토출된다.
제 2 인젝션 열교환기(182)에서 과냉각된 냉매는 제 1 인젝션 모듈(170)로 유동한다.
제상 인젝션 조건 만족 시에도 제 1 인젝션 모듈(170)의 제 1 인젝션 팽창밸브(171)는 폐쇄되므로 제 1 인젝션 모듈(170)로 유동된 냉매는 제 1 인젝션 열교환기(172)를 통과하여 g 지점을 거쳐 실내팽창밸브(150)로 유동된다.
실내 팽창밸브(150)에서 팽창된 냉매는 d 지점을 통과하여 실내 열교환기(130)로 안내된다. 실내 열교환기(130)로 유동된 냉매는 실내공기 열교환을 하여 증발된다. 실내 열교환기(130)에서 증발된 냉매는 c 지점을 통과하여 절환부(190)로 유동된다.
절환부(190)는 제상운전 시 실내 열교환기(130)와 기액분리기(160)를 연결하므로, 실내 열교환기(130)에서 절환부(190)로 유동된 냉매는 기액분리기(160)로 유동된다. 기액분리기(160)로 유동된 냉매는 기상 냉매와 액상 냉매가 분리된다. 기액분리기(160)에서 분리된 기상 냉매는 a 지점을 압축기(110)의 제 1 유입포트(111)로 유입된다. 제 1 유입포트(111)로 유동된 냉매는 압축기(110)에서 압축된 후 토출포트(114)로 토출된다.
인젝션 조건 만족 시 제 1 인젝션 모듈(170)은 작동하지 않고 제 2 인젝션 모듈(180)이 작동하므로 압축기(110)의 저압측으로 냉매가 인젝션된다. 제 2 인젝션 모듈(180)이 압축기(110)의 저압측으로 냉매를 인젝션하면, 냉매의 유량이 증가하여 공기조화기의 효율이 높아져 압축기(110)의 운전속도가 감소된다.
제어부(200)는 제상 인젝션 해제 조건이 만족되는지 판단한다(S250). 제상 인젝션 해제 조건은 인젝션 과열도로 설정될 수 있다.
인젝션 과열도는 인젝션 온도센서(213)가 측정한 제 2 인젝션 열교환기(182)에서 증발되어 제 2 유입포트(112)를 통하여 압축기(110)의 저압측으로 인젝션되는 냉매의 인젝션 온도(m 지점)와 인젝션 팽창 온도센서(214)가 측정한 제 2 인젝션 팽창밸브(181)에서 팽창된 냉매의 온도인 인젝션 팽창온도(i 지점) 간의 온도차이다. 즉, (인젝션 과열도) = (인젝션 온도) - (인젝션 팽창온도) 이다. 제어부(200)는 인젝션 과열도가 기 설정된 기준 인젝션 과열도보다 높은지 판단하여 제상 인젝션 해제 조건을 만족하는지 판단할 수 있다.
제어부(200)는 제상 인젝션 해제 조건을 만족하는 경우 제 2 인젝션 모듈(180)의 인젝션을 중단한다(S260). 제상 인젝션 해제 조건 만족 시 제 2 인젝션 모듈(180)은 작동하지 않는다. 제어부(200)는 제 2 인젝션 모듈(180)이 작동되지 않도록 제 2 인젝션 팽창밸브(181)를 폐쇄한다.
제 2 인젝션 모듈(180)이 작동되지 않으면 도 4 및 도 5와 같이 공기조화기가 작용한다.
제어부(200)는 제상해제조건을 만족하는 경우 제상운전을 종료한다(S270). 제상해제조건은 수신감도 측정모듈(230)에서 측정된 통신 감도 값 및/또는 제상운전시간으로 설정될 수 있다. 제어부(200)는 수신감도 측정모듈(230)에서 측정된 통신 감도 값이 기준 통신 감도 값 보다 크거나 제상운전시간이 기 설정된 기준 시간 이상인 경우 제상해제조건을 만족하는 것으로 판단한다. 제어부(200)는 제상해제조건을 만족하는 경우 자동으로 제상운전을 종료하고 난방운전을 수행한다.
제어부(200)는 제상해제조건을 만족하는 경우 절환부(190)를 절환하여, 압축기(110)의 토출포트(114)와 실내 열교환기(130)를 연결하고, 실외 열교환기(120)와 기액분리기(160)를 연결한다. 제어부(200)는 난방운전 제어로직에 따라 실내 팽창밸브(150)를 완전 개방하고, 압축기(110)의 운전속도 및 실외 팽창밸브(140) 의 개도를 조절한다.
제상운전이 종료되어 난방운전이 개시되면 도 1과 같이 공기조화기가 작용한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 실외에 설치되어 실외 공기와 냉매를 열 교환하는 실외 열교환기;
    상기 실외 열교환기의 주변 온도를 측정하는 주변 온도센서;
    상기 주변 온도센서에 인접하여 배치되어 상대습도를 측정하는 상대습도 센서; 및
    상기 주변 온도센서에서 입력된 상기 실외 열교환기의 주변 온도와 상기 상대습도 센서에서 입력된 상대습도를 바탕으로 제상 기준온도를 연산하는 제어부를 포함하고,
    상기 제상 기준온도는 상기 주변 온도와 상기 상대습도를 바탕으로 연산한 이슬점 온도인 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 실외기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제상 기준온도에서 상기 주변온도를 뺀 값이 기 설정된 값 보다 큰 경우, 제상운전을 실행하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 실외기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는 상기 공기 조화기가 난방운전 중인 경우, 상기 제상운전을 실행하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기기 실외기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 주변 온도가 상기 제상 기준온도 보다 작은 경우, 제상운전을 실행하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 실외기.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는 상기 주변온도와 상기 외기의 온도의 차이 값이 기준 값 보다 큰 경우, 제상운전을 실행하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 실외기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 실외 열교환기, 상기 주변 온도센서 및 상기 상대습도 센서를 수용하는 캐비닛을 더 포함하는 공기 조화기의 실외기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 주변 온도센서와 상기 상대 습도 센서는 상기 캐비닛의 내면에서 돌출되게 배치되는 공기 조화기의 실외기.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어부를 포함하는 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 캐비닛은,
    상기 실외 열교환기가 배치되어 실외 공기와 열 교환되는 열교환실과, 상기 컨트롤러가 배치되는 공간인 기계실을 구획하는 제1배리어를 더 포함하고,
    상기 주변 온도센서와 상기 상대 습도센서는 상기 컨트롤러에 배치되고, 상기 제1배리어를 관통하여 상기 열교환실에 노출되는 공기 조화기의 실외기.
  9. 냉매를 압축하는 압축기;
    실외에 설치되어 실외 공기와 냉매를 열 교환하는 실외 열교환기;
    실내에 설치되어 실내 공기와 냉매를 열 교환하는 실내 열교환기;
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 팽창하는 팽창밸브;
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 실외 열교환기 및 실내 열교환기 중 어느 하나로 선택적으로 안내하는 절환부;
    상기 실외 열교환기의 주변 온도를 측정하는 주변 온도센서;
    상기 주변 온도센서에 인접하여 배치되어 상대습도를 측정하는 상대습도 센서; 및
    상기 주변 온도센서에서 입력된 상기 실외 열교환기의 주변 온도와 상기 상대습도 센서에서 입력된 상대습도를 바탕으로 제상 기준온도를 연산하는 제어부를 포함하고,
    상기 제상 기준온도는 상기 주변 온도와 상기 상대습도를 바탕으로 연산한 이슬점 온도인 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어부는 제상운전 시에 상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 실외 열교환기로 안내하도록 상기 절환부를 제어하는 공기 조화기.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어부는 상기 공기 조화기가 난방운전 중인 경우, 상기 제상운전을 실행하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  12. 제상운전 진입 여부를 결정하는 단계;
    상기 제상운전 진입이 결정된 경우, 실외 열교환기와 인접한 일 지점의 주변온도와 상대습도를 측정하는 단계;
    측정된 상기 주변온도와 상대습도를 바탕으로 이슬점 온도와 제상 기준온도를 결정하는 단계; 및
    상기 제상 기준온도를 기준으로 공기 조화기의 제상운전 여부를 결정하는 단계를 포함하는 공기 조화기의 제어방법.
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