KR20190055967A - 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 냉매의 유동방향을 전환해주는 유동전환부; 상기 압축기로부터 상기 유동전환부로 연장되는 토출배관; 실외 공기에 유동을 발생시키는 실외팬; 전열부 및 후열부를 포함하며, 상기 냉매와 상기 실외 공기가 열교환하는 실외 열교환기; 및 상기 토출배관으로부터 상기 전열부 및 후열부 중 적어도 어느 하나의 유입 측으로 연장되는 바이패스 배관을 포함함으로써, 제상운전을 수행함과 동시에 난방운전을 수행할 수 있다.

Description

공기조화기 및 그 제어방법 {Air conditioner and the method controlling the same}
본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
공기조화기는 소정공간의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 기기이다. 일반적으로, 상기 공기조화기에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함되며, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉매 사이클이 구동되어, 상기 소정공간을 냉방 또는 난방 할 수 있다.
상기 소정공간은 상기 공기조화기는 사용되는 장소에 따라, 다양하게 제안될 수 있다. 일례로, 상기 공기조화기가 가정이나 사무실에 배치되는 경우, 상기 소정공간은 집 또는 건물의 실내 공간일 수 있다.
공기조화기가 냉방운전을 수행하는 경우, 실외기에 구비되는 실외 열교환기가 응축기 기능을 하며 실내기에 구비되는 실내 열교환기가 증발기 기능을 수행한다.
반면에, 공기조화기가 난방운전을 수행하는 경우, 상기 실내 열교환기가 응축기 기능을 하며 상기 실외 열교환기가 증발기 기능을 수행한다. 이와 같은 열교환기에 있어서, 냉매의 유동방향은 냉방 및 난방운전시 반대로 형성된다.
상기 난방운전에서, 상기 실외 열교환기를 유동하는 냉매는 열을 흡입하여 증발하므로 상기 실외 열교환기의 표면 온도가 낮아지게 된다. 이에 의하면, 상기 실외 열교환기의 표면에는 서리가 착상하게 되어 열교환 효율이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 공기조화기는 상기 난방운전에서 실외 열교환기 표면의 서리를 제거하기 위한 제상운전을 수행한다.
종래의 제상운전은 난방운전 중 냉매의 순환을 역으로 하여 실외 열교환기가 응축기 기능을 수행하도록 함으로써 서리를 제거한다. 결국, 상기 종래의 제상운전은, 실내 난방이 중단되기 때문에 실내 온도를 저하시키는 문제가 발생하고, 제상운전 종료 후 재차 난방운전을 위한 공기의 재가열 시간이 길게 소요되는 문제가 있다.
상술한 문제점으로 인하여, 난방운전 중 제상운전을 수행하면서도 실내 난방이 연속적으로 수행될 수 있는 공기조화기의 필요성이 대두되고 있다.
이와 관련한 선행문헌 정보는 아래와 같다.
1. 공개번호 (공개일자): 10-2013-0039582 (2013년 04월 22일)
발명의 명칭: 공기조화기 및 공기조화기의 제상방법
상기 선행문헌에서는, 난방운전 중 실외 열교환기의 전열부를 응축기로 작동시켜 제상을 수행하고, 실외 열교환기의 후열부를 증발기로 유지시킴으로써 실내 난방을 유지하는 실시예가 공개된다.
그러나, 상기 선행문헌은 아래와 같은 문제점이 있다.
첫째, 실외 열교환기의 전열부를 제상(응축기)하는 경우에만 실외 열교환기의 후열부를 증발기로 유지할 수 있는 단점이 있다. 즉, 난방운전을 유지하는 제상운전은 상기 전열부를 제상하는 경우에 한정된다. 결국, 상기 후열부를 제상하기 위해서는 필수적으로 냉방 사이클로 전환하여 상기 전열부 및 후열부 전체를 응축기로 작동(‘냉방 제상’)시켜야 하는 문제가 있다.
상기 후열부 제상을 위한 상기 냉방 제상은 실질적으로 냉방운전으로 전환되는 것이기 때문에, 난방운전을 연속적으로 유지하기 어려운 문제가 있다. 즉, 상기 냉방 제상이 수행되는 경우, 실내에 난방 공급이 중단되기 때문에 상술한 종래의 제상운전에서 발생되는 문제가 동일하게 발생되는 단점이 있다.
둘째, 상기 전열부의 제상 중 상기 후열부의 서리 착상이 누적되어 증가하게 되므로 상기 후열부의 착상에 의한 난방 능력 감소 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 후열부의 착상 증가에 기인하여 상기 냉방 제상으로 돌입하는 시점이 빨라지는 문제가 있다. 이 경우, 상기 실외 열교환기 전체가 응축기로 작동하게 되는 바, 상기 냉방 제상 동안 실내 온도가 감소되는 문제가 발생한다. 결국, 냉방 제상이 끝난 후 재차 실내 공기를 가열하기 위해 많은 시간이 소요되는 문제가 발생할 수 있다.
셋째, 일반적으로 서리 착상은 공기가 유입되는 방향에 위치한 실외 열교환기의 핀 측에서부터 발생한다. 따라서, 실외팬에 의해 한 방향에서만 유입되는 공기는 실외 열교환기의 특정 또는 국부적인 위치에서 착상을 급격하게 발생시킬 수 있다. 이에 의하면, 난방운전 중 제상운전을 수행하는 경우가 상대적으로 많아지는 문제가 있다. 즉, 상기 난방운전 중 제상운전 수행의 빈도가 상대적으로 많아지게 되어 공기조화기의 난방 능력을 저감시키는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은, 제상운전을 수행함과 동시에 난방운전을 수행할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 제상운전을 수행하는 경우 난방운전을 연속적으로 유지하기 어려운 문제를 해결할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 제상운전시 난방 능력의 감소를 최소화할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 제상운전이 수행된 이후 실내 공기를 가열하기 위해 상대적으로 긴 시간을 소비하는 문제를 해결할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 제상운전의 수행시간을 최소화할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 실외 열교환기로 공기가 유입되는 방향에 기인하여 국부적인 위치에서 집중적으로 발생되는 착상 문제를 해결할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 난방운전 중 제상운전 수행의 빈도를 감소시킬 수 있는 공기조화기 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 응축기를 통과하는 냉매의 특성과 증발기를 통과하는 냉매의 특성을 고려하여 최적의 성능을 실현할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 냉매의 유동방향을 전환해주는 유동전환부; 상기 압축기로부터 상기 유동전환부로 연장되는 토출배관; 실외 공기에 유동을 발생시키는 실외팬; 전열부 및 후열부를 포함하며, 상기 냉매와 상기 실외 공기가 열교환하는 실외 열교환기; 및 상기 토출배관으로부터 상기 전열부 및 후열부 중 적어도 어느 하나의 유입 측으로 연장되는 바이패스 배관을 포함함으로써, 제상운전을 수행함과 동시에 난방운전을 수행할 수 있다. 즉, 제상운전 중에도 연속적인 난방을 실내에 제공할 수 있다.
또한, 상기 전열부 및 후열부는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하며, 실내를 냉방 또는 난방시키는 실내 열교환기; 상기 유동전환부로부터 상기 실내 열교환기로 연장되는 제 1 연결배관; 및 상기 실내 열교환기로부터 상기 전열부로 연장되는 제 2 연결배관을 더 포함할 수 있다. 이에 의하면, 제상운전시 난방 능력의 감소를 최소화할 수 있다.
또한, 상기 제 2 연결배관으로부터 상기 후열부로 연장되는 제 1 분지배관이 더 포함되며, 상기 제 2 연결배관은 상기 제 1 분지배관이 연결되는 제 1 분지부를 포함하고, 상기 제 1 분지배관은 상기 배이패스 배관이 연결되는 후열분지부를 포함하며, 제 1 팽창밸브는 상기 제 1 분지부와 상기 전열부 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유동전환부로부터 상기 전열부로 연장되는 제 3 연결배관; 및 상기 제 3 연결배관으로부터 상기 후열부로 연장되는 제 2 분지배관을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 바이패스 배관은, 상기 후열부의 유입 측으로 연장되는 제 1 바이패스 배관; 및 상기 제 1 바이패스배관에서 분지되어 상기 전열부의 유입 측으로 연장되는 제 2 바이패스 배관을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전열부의 출구 측으로부터 상기 후열부의 유입 측으로 연장되는 유동배관; 및 상기 유동배관에 설치되는 제 1 밸브를 더 포함할 수 있다. 이에 의하면, 응축기를 통과하는 냉매의 특성과 증발기를 통과하는 냉매의 특성을 고려하여 최적의 공기조화기 성능을 실현할 수 있다.
또한, 상기 유동전환부로부터 상기 전열부의 출구 측으로 연장되는 연결배관; 상기 연결배관으로부터 분지되어 상기 후열부 출구 측으로 연장되는 분지배관; 및 상기 연결배관에 설치되며, 상기 전열부와 상기 분지배관이 분지되는 분지부 사이에 위치하는 제 2 밸브를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법은, 병렬로 연결된 전열부 및 후열부를 구비하는 실외 열교환기의 착상여부를 판단하는 단계; 상기 실외 열교환기의 흡입측에 연결된 팽창밸브가 폐쇄되는 단계; 압축기의 토출측에서부터 상기 실외 열교환기의 흡입측과 상기 팽창밸브를 연결하는 배관으로 연장되는 바이패스 배관을 따라 냉매가 유입되는 단계; 상기 전열부 및 후열부의 제상 여부를 판단하는 단계; 및 상기 제상이 완료되면 난방운전으로 복귀하는 단계를 포함하며, 상기 전열부가 착상된 경우에는 실외팬의 회전이 정방향으로 수행되며, 상기 후열부가 착상된 경우에는 상기 실외팬의 회전이 역방향으로 수행되는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 실외 열교환기로 공기가 유입되는 방향에 기인하여 국부적인 위치에서 집중적으로 발생되는 착상 문제를 해결할 수 있다.
또한, 상기 실외 열교환기에 착상이 발생된 경우, 상기 전열부 및 후열부 중 적어도 어느 하나는 증발기로 작동하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 종래 제상운전 이후 실내 공기를 가열하기 위해 상대적으로 긴 시간을 소비해야 하는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 상기 전열부가 착상된 경우, 상기 전열부의 출구측으로부터 상기 후열부의 흡입측으로 연장되는 유동배관으로 냉매가 유동하여 상기 전열부 및 후열부가 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 응축기 또는 증발기의 작동에 따른 효율성을 향상시킬 수 있다.
본 발명을 따르면, 제상운전에서 실외 열교환기의 전열부 및 후열부 중 적어도 어느 하나는 증발기로 작동하므로, 제상운전 중에도 난방운전을 연속적으로 수행할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 실내에 지속적으로 따뜻한 공기를 제공할 수 있으므로 제상운전에 따른 난방능력 감소를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 실외 열교환기의 전열부 및 후열부가 증발기 또는 응축기 기능을 교대로 수행하여 난방을 연속적으로 유지시킬 수 있기 때문에, 제상운전이 수행된 후 실내 공기를 재가열 하기 위한 소비시간을 단축시키는 효과가 있다,
본 발명에 따르면, 전열 제상운전 또는 후열 제상운전에 따라 실외 팬의 회전 방향을 반대로 하여 공기의 유입방향을 전환시켜 줄 수 있으므로, 실외 열교환기의 국부적인 위치에서 집중적으로 발생하는 착상 현상을 최소화할 수 있다. 이에 의하면, 착상 발생량을 전체적으로 감소시킬 수 있으며, 제상운전시 실외 열교환기의 제상이 보다 효과적으로 이루어 지는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 전열부와 후열부의 교차적인 제상운전을 통해 전체 제상운전 수행시간을 종래보다 단축시킬 수 있으므로 공기조화기의 난방 능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 냉, 난방운전에 따라 실외 열교환기를 통과하는 냉매의 유동 경로를 달리하는 가변 패스가 가능하기 때문에, 응축기 또는 증발기의 작동에 따른 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 공기조화기의 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 제상운전시 응축 기능을 수행하는 어느 일 열 교환부(전열부)를 통과함으로써 발생되는 따뜻한 공기가 증발 기능을 수행하는 다른 일 열 교환부(후열부)로 제공되어 열 에너지로 활용될 수 있는 장점이 있다. 이에 의하면, 증발 기능을 수행하는 열 교환부의 착상 발생량을 감소시킬 수 있다. 또한, 난방운전 중 제상운전을 수행하는 빈도를 감소시켜 난방 능력을 상대적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 제상운전을 통하여 실외 열교환기의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 개략적으로 보여주는 도면
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 제어부를 나타내는 블록도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 냉방운전을 보여주는 도면
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 난방운전을 보여주는 도면
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 전열 제상운전을 보여주는 도면
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 후열 제상운전을 보여주는 도면
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 제상운전을 위한 제어방법을 보여주는 플로우 차트
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기와 종래 공기조화기의 난방 능력을 비교해주는 실험 그래프
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 개략적으로 보여주는 도면
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화기의 냉방운전을 보여주는 도면
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화기의 난방운전을 보여주는 도면
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화기의 전열 제상운전을 보여주는 도면
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화기의 후열 제상운전을 보여주는 도면
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화기의 제상운전을 위한 제어방법을 보여주는 플로우 차트
도 15는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 개략적으로 보여주는 도면
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명의 사상은 이하에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 구현할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이며, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기는, 실외에 배치되는 실외기(10) 및 실내에 배치되는 실내기(20)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 공기조화기는, 냉방운전, 난방운전, 제상운전 등을 수행할 수 있도록 실외기(10)와 실내기(20)를 제어하는 제어부(30)를 더 포함할 수 있다.
상기 실내기(20)는, 유입되는 실내 공기와 냉매가 열교환되는 실내 열교환기(미도시), 입구와 출구 측에 연결되어 냉매를 가이드하는 제 1 실내배관(21) 및 제 2 실내배관(22)을 포함할 수 있다.
상기 실내기(20)는 상기 제 1 실내배관(21) 및 제 2 실내배관(22)에 의하여 상기 실외기(10)와 연결될 수 있다. 상세히, 상기 제 1 실내배관(21)은 상기 실내기(20)로부터 상기 실외기(10)에 구비되는 제 1 실내접속부(23)로 연장될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 실내배관(22)은 상기 실내기(20)로부터 상기 실외기(10)에 구비되는 제 2 실내접속부(24)로 연장될 수 있다.
즉, 상기 제 1 실내접속부(23) 및 제 2 실내접속부(24)는, 상기 실외기(10)로 냉매를 유입 또는 상기 실외기(10)로부터 냉매를 유출하는 출입구로 이해할 수 있다.
상기 제 1 실내접속부(23)는 후술할 제 1 연결배관(111)과 상기 제 1 실내배관(21)이 연결되도록 구비될 수 있으며, 상기 제 2 실내접속부(24)는 후술할 제 2 연결배관(112)과 제 2 실내배관(22)이 연결되도록 구비될 수 있다. 그리고 상기 제 1 실내접속부(23) 및 제 2 실내접속부(24)는 냉매 유동을 단속하는 밸브(미도시)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 제 1 실내배관(21)은 제 1 연결배관(111)과 일체로 형성할 수 있으며, 상기 제 2 실내배관(22)은 제 2 연결배관(112)과 일체로 형성할 수 있다.
상기 실외기(10)는, 냉매를 압축하는 압축기(100), 냉매의 유동 방향을 전환하는 유동전환부(110), 냉매와 실외 공기가 열교환되는 실외 열교환기(120) 및 상기 실외 열교환기(120)의 일측 방향에서 상기 실외 공기가 유동하도록 유동력을 제공하는 실외팬(130)를 포함할 수 있다.
상기 압축기(100)의 출구측은 토출배관(101)을 구비할 수 있다. 상기 토출배관(101)은 상기 압축기(100)로부터 압축과정을 거쳐 토출된 고온, 고압 상태의 냉매를 유동전환부(110)로 가이드할 수 있다. 그리고 상기 토출배관(101)은 상기 압축기(100)의 출구측으로부터 유동전환부(110)로 연장될 수 있다.
한편, 상기 토출배관(101)은, 압축기(100)에서 토출된 냉매를 바이패스 배관(180,183)으로 분지하는 토출분지부(105)를 포함할 수 있다. 이와 관련한 상세한 설명은 후술한다.
상기 압축기(100)의 흡입측은 흡입배관(141)을 구비할 수 있다. 상기 흡입배관은 열교환을 통해 증발된 냉매를 상기 압축기(100)로 가이드할 수 있다. 그리고 상기 흡입배관은 상기 압축기(100)의 입구측으로부터 유동전환부(110)로 연장될 수 있다.
한편, 상기 실외기(10)는 상기 압축기(100)의 흡입측에 배치되는 어큐물레이터(140)를 더 포함할 수 있다. 상기 어큐물레이터(140)는 증발기(실외 열교환기 또는 실내 열교환기)를 통과한 냉매를 유입하여 기상과 액상으로 분리하는 기능을 수행할 수 있다. 그리고 상기 어큐물레이터(140)는 상기 압축기(100)로 기상 냉매를 제공할 수 있다.
이 경우, 상기 흡입배관은 상기 유동전환부(110)로부터 상기 어큐물레이터(140)로 연장되는 제 1 흡입배관(141) 및 상기 어큐물레이터(140)로부터 상기 압축기(100)로 연장되는 제 2 흡입배관을 포함할 수 있다.
설명의 편의를 위해, 이하에서 제 1 흡입배관(141)은 흡입배관(141)이라 지칭할 수 있다.
한편, 상기 압축기(100)에는 압축된 냉매의 온도를 감지하는 센서(미도시)가 설치될 수 있다.
상기 유동전환부(110)는 사방 밸브(four way valve)가 포함될 수 있다. 그리고 상기 유동전환부(110)은 냉매를 실외 열교환기(120) 또는 실내기(20) 측으로 가이드할 수 있다. 일례로, 상기 제어부(30)는 난방운전 또는 냉방운전 여부를 판단하여 상기 유동전환부(110)를 제어함으로써 냉매의 유동방향을 결정할 수 있다.
상기 공기 조화기가 냉방운전하는 경우, 상기 압축기(100)에서 토출된 냉매는 상기 유동전환부(110)로부터 상기 실외 열교환기(120)로 유동하며, 상기 실내기(20)의 실내 열교환기에서 증발된 냉매는 상기 유동전환부(110)를 거쳐 어큐뮬레이터(140)로 유입된다.
반면에, 상기 공기조화기가 난방운전하는 경우, 상기 압축기(100)에서 토출된 냉매는 유동전환부(110)로부터 상기 실내기(20)의 실내 열교환기로 유동하고, 상기 실외 열교환기(120)에서 증발된 냉매는 상기 유동전환부(110)를 거쳐 어큐물레이터(140)로 유입된다.
상기 유동전환부(110)에는, 상기 토출배관(101), 상기 흡입배관(141), 상기 제 1 실내접속부(23)로 연장되는 제 1 연결배관(111) 및 상기 실외 열교환기(120)로 연장되는 제 3 연결배관(160)이 연결될 수 있다.
상기 제 1 연결배관(111)은 상기 유동전환부(110)로부터 상기 제 1 실내접속부(23)로 연장되며, 상기 제 1 실내접속부(23)에 의해 상기 제 1 실내배관(21)과 연결될 수 있다.
한편, 제 2 연결배관(112)은 상기 제 2 실내접속부(24)에 의해 상기 제 2 실내배관(22)과 연결될 수 있다. 즉, 상기 제 2 연결배관(112)은 상기 제 2 실내접속부(24)로부터 상기 실외 열교환기(120)로 연장된다.
상기 제 3 연결배관(160)은 상기 유동전환부(110)로부터 상기 실외 열교환기(120)로 연장된다.
상기 실외 열교환기(120)에서는 실외기(10)로 유입되는 실외 공기와 냉매간의 열교환이 발생한다.
상기 실외 열교환기(120)는 전열부(121) 및 후열부(125)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 전열부(121) 및 후열부(125)는, 실외 열교환기(120)의 내부에 위치하며 냉매가 유동하는 다수의 냉매배관을 포함할 수 있다.
상기 전열부(121) 및 후열부(125)는 병렬로 연결될 수 있다. 그리고, 상기 전열부(121) 및 후열부(125)는 실외팬(130)에 의한 공기 유동방향을 따라 나란하게 위치할 수 있다. 즉, 상기 전열부(121)와 후열부(125)는 서로 평행을 이루도록 배치될 수 있다.
상기 전열부(121)는 상기 실외팬(130)을 향하는 외측에 위치하고, 상기 후열부(125)는 상기 전열부(121)의 후방으로 내측에 위치할 수 있다. 즉, 상기 전열부(121)는 상기 실외팬(130)과 근접한 거리에 위치하며, 상기 후열부(125)는 상기 실외팬(130)과 상대적으로 먼 거리에 위치한다.
따라서, 상기 실외팬(130)이 정방향 회전하여 실외 공기가 실외기(10) 내부로 유입되는 유동방향을 가지는 경우, 상기 실외 공기는 상기 전열부(121)를 먼저 접한 후 상기 후열부(125)로 유동하는 흐름을 형성할 수 있다.
한편, 상기 실외팬(130)이 역방향으로 회전하여 상기 유동방향이 반대로 바뀌게 되면, 공기는 상기 후열부(125)를 먼저 접한 후 상기 전열부(121)로 유동하는 흐름을 형성할 수 있다.
상기 실외기(10)는, 상기 전열부(121)의 착상을 감지할 수 있는 제 1 온도센서(122), 상기 후열부(125)의 착상을 감지할 수 있는 제 2 온도센서(126) 및 외기온도를 감지하는 실외 온도센서(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(30)는 상기 제 1 온도센서(122), 제 2 온도센서(126) 및 실외 온도센서(미도시)로부터 감지된 정보를 기초로 하여 전열부(121)와 후열부(122)의 착상 여부를 판단할 수 있다.
한편, 상기 제 2 연결배관(112) 및 제 3 연결배관(160)은, 상기 전열부(121)에 각각 연결할 수 있다. 상세히, 상기 제 2 연결배관(112)은 상기 제 2 실내접속부(24)로부터 상기 전열부(121)의 제 1 포트로 연장되어 냉매를 가이드할 수 있다. 그리고 상기 제 3 연결배관(160)은 상기 유동전환부(110)로부터 상기 전열부(121)의 제 2 포트로 연장되어 냉매를 가이드할 수 있다.
여기서, 제 1 포트와 제 2 포트는, 냉매가 유입 또는 유출되는 별개의 출입구로 이해할 수 있다. 따라서, 설명의 편의를 위해 난방운전을 기준으로, 상기 제 1 포트는 상기 전열부(121)의 입구측 또는 유입포트로 이름하며, 상기 제 2 포트는 상기 전열부(121)의 출구측 또는 유출포트로 이름한다.
상술한 바와 같이, 상기 전열부(121) 및 후열부(125)는 병렬로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 연결배관(112) 및 제 3 연결배관(160)은 병렬 연결을 위해 각각 분지부(150,161)를 포함할 수 있다.
상기 제 2 연결배관(112)은 상기 전열부(121)와 상기 후열부(125)로 냉매의 유로를 분지 또는 합지할 수 있는 제 1 분지부(150)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 분지부(150)는 상기 제 2 연결배관(112)의 일 지점에 형성할 수 있다. 그리고 상기 제 1 분지부(150)는 난방운전에서 냉매를 분지하며, 냉방운전에서 냉매를 합지하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 제 1 분지부(150)는 상기 후열부(125)로 연장되는 제 1 분지배관(151)과 연결된다.
상기 제 1 분지배관(151)은 상기 제 1 분지부(150)로부터 상기 후열부(125)의 제 1 포트로 연장될 수 있다.
또한, 상기 제 3 연결배관(160)은 상기 전열부(121)와 상기 후열부(125)로 냉매의 유로를 분지 또는 합지할 수 있는 제 2 분지부(161)를 포함할 수 있다. 상기 제 2 분지부(161)는 상기 제 3 연결배관(160)의 일 지점에 형성할 수 있다. 그리고 상기 제 2 분지부(161)는 난방운전에서 냉매를 합지하며, 냉방운전에서 냉매를 분지하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 제 2 분지부(161)는 상기 후열부(125)로 연장되는 제 2 분지배관(165)과 연결된다.
상기 제 2 분지배관(165)은 상기 제 2 분지부(161)로부터 상기 후열부(125)의 제 2 포트로 연장될 수 있다.
상기 제 1 분지배관(151) 및 상기 제 2 분지배관(165)는 상기 후열부(125)에 연결되는 점에서 상기 제 1 후열배관(151) 및 상기 제 2 후열배관(161)이라 이름할 수 있다.
상술한 전열부(121)의 제 1 포트 및 제 2 포트에 대한 설명과 마찬가지로, 상기 후열부(125)의 제 1 포트 및 제 2 포토는, 냉매가 유입 또는 유출되는 별개의 출입구로 이해할 수 있다. 따라서, 설명의 편의를 위해 난방운전을 기준으로, 상기 제 1 포트는 상기 후열부(121)의 입구측 또는 유입포트로 이름하며, 상기 제 2 포트는 상기 후열부(121)의 출구측 또는 유출포트로 이름한다.
이에 의하면, 난방운전에서, 상기 제 2 연결배관(112)을 유동하는 냉매는 상기 제 1 분지부(150)에 의해 상기 전열부(121)와 후열부(125)로 분지되어 유동할 수 있다. 그리고 상기 전열부(121)와 후열부(125)를 각각 통과한 냉매는 상기 제 2 분지부(161)를 통해 합지되고, 상기 합지된 냉매는 상기 제 3 연결배관(160)을 통하여 상기 유동전환부(110)로 유동할 수 있다.
반면에, 냉방운전에서, 상기 제 3 연결배관(160)을 유동하는 냉매는 상기 제 2 분지부(161)에 의해 상기 전열부(121)와 상기 후열부로 분지될 수 있다. 그리고 상기 전열부(121)와 후열부를 각각 통과한 냉매는 상기 제 1 분지부(150)를 통해 합지되고, 상기 합지된 냉매는 상기 제 2 연결배관(112)을 통하여 상기 제 2 실내배관(22)으로 유동할 수 있다.
상기 제 2 연결배관(112)은 상기 제 1 분지부(150)와 상기 전열부(121) 사이에 위치하는 전열분지부(182)를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 전열분지부(182)는 후술할 제 2 바이패스 배관(183)을 연결할 수 있다. 일례로, 상기 전열분지부(182)는, 제상운전이 수행되는 경우 상기 제 2 바이패스 배관(183)을 유동하는 냉매가 상기 전열부(121)에 유입되도록 가이드할 수 있다.
상기 제 1 분지배관(151)은 상기 제 1 분지부(150)와 상기 후열부(125) 사이에 위치하는 후열분지부(184)를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 후열분지부(184)는 후술할 제 1 바이패스 배관(180)을 연결할 수 있다. 일례로, 상기 후열분지부(184)는, 제상운전이 수행되는 경우 상기 제 1 바이패스 배관(180)을 유동하는 냉매가 상기 후열부(125)에 유입되도록 가이드할 수 있다. 즉, 상기 제 1 분지배관(151) 및 상기 제 2 연결배관(112)에는, 상기 제 1 바이패스 배관(180) 및 제 2 바이패스 배관(183)이 각각 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 토출배관(101)은, 압축기(100)에서 토출된 냉매를 바이패스 배관(180,183)으로 분지하는 토출분지부(105)를 포함할 수 있다. 상기 토출분지부(105)는 상기 토출배관(101)의 일 지점에 형성할 수 있다.
상기 압축기(100)에서 토출된 냉매는, 상기 유동전환부(110)로 유동하거나, 상기 바이패스 배관(180,183)을 통하여 상기 제 2 연결배관(112) 또는 제 1 분지배관(151)으로 바이패스(bypass)될 수 있다.
즉, 상기 실외기(10)는 상기 토출배관(101)의 냉매를 전열부(121) 및/또는 후열부(125)로 인젝션(injection)하기 위한 바이패스 배관(180,183)을 포함할 수 있다.
상기 바이패스 배관(180,183)은 상기 토출배관(101)으로부터 분지되어 고온의 압축 냉매를 상기 실외 열교환기(120)로 바이패스하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 바이패스 배관(180,183)은 토출배관(101)으로부터 상기 실외 열교환기(120)의 일 측 포트에 연결되어 냉매를 바이패스할 수 있다. 즉, 상기 바이패스 배관(180,183)은 상기 토출배관(101)으로부터 상기 전열부(121) 및 후열부(125) 중 적어도 어느 하나의 유입 측으로 연장될 수 있다. 일례로, 난방운전을 기준으로 상기 바이패스 배관(180,183)은 상기 전열부(121) 및 후열부(125) 중 적어도 어느 하나의 유입 포트에 연결되어 토출배관(101)의 냉매를 바이패스할 수 있다.
상기 바이패스 배관(180,183)은 제 1 바이패스 배관(180) 및 제 2 바이패스 배관(183)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 바이패스 배관(180)은 상기 토출분지부(105)로부터 상기 후열분지부(184)로 연장될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 바이패스 배관(180)은 상기 토출배관(101)으로부터 분지된 냉매가 상기 제 1 분지배관(151)의 후열분지부(154)로 유입되도록 가이드할 수 있다.
그리고 상기 제 1 바이패스 배관(180)은 냉매 유로를 분지하는 바이패스 분지부(181)를 포함할 수 있다. 상기 바이패스 분지부(181)는 상기 제 1 바이패스 배관(180)의 일 지점에 형성할 수 있다.
상기 제 2 바이패스 배관(183)은 상기 바이패스 분지부(181)로부터 상기 전열분지부(182)로 연장될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 바이패스 배관(183)은 상기 제 1 바이패스 배관(180)으로부터 분지된 냉매가 상기 제 2 연결배관(112)의 전열분지부(182)로 유입되도록 가이드 할 수 있다.
즉, 상기 바이패스 분지부(181)는 상기 제 1 바이패스 배관(180)을 유동하는 냉매를 분지하여 상기 후열부(125) 또는 전열부(121)로 가이드할 수 있다.
한편,상기 제 1 바이패스 배관(180) 및 제 2 바이패스 배관(183)은, 상기 압축기(100)에서 토출된 고온, 고압의 압축 냉매를 상기 전열부(121) 또는 상기 후열부(125)로 선택적으로 바이패스할 수 있도록 개도 조절이 가능한 제 1 핫가스밸브(185) 및 제 2 핫가스 밸브(186)를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 핫가스 밸브(185,186)는, 냉매의 감압이 가능한 전자 팽창밸브(Electronic Expansion Valve, EEV)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 핫가스 밸브(185)는 상기 제 1 바이패스 배관(180)에 설치할 수 있다. 상세히, 상기 제 1 핫가스 밸브(185)는 상기 바이패스 분지부(181)와 상기 후열분지부(184) 사이에 위치할 수 있다.
상기 제 2 핫가스 밸브(186)는 상기 제 2 바이패스 배관(183)에 설치할 수 있다. 상세히, 상기 제 2 핫가스 밸브(186)는 상기 바이패스 분지부(181)와 상기 전열분지부(182) 사이에 위치할 수 있다.
한편, 상기 실외기(10)는 팽창밸브(131,135)를 더 포함할 수 있다. 일례로, 상기 팽창밸브(131,135)는, 냉매의 감압이 가능한 전자 팽창밸브(Electronic Expansion Valve, EEV)를 포함할 수 있다.
상기 팽창밸브(131,135)는, 상기 제 2 연결배관(112)에 설치되는 제 1 팽창밸브(131) 및 제 1 분지배관(151)에 설치되는 제 2 팽창밸브(135)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제 1 팽창밸브(131) 및 제 2 팽창밸브(135)는, 상기 전열부(121)와 후열부(125)의 배치에 대응하여 병렬로 배치될 수 있다.
상기 제 1 팽창밸브(131)는 상기 제 1 분지부(150)와 상기 전열부(121)의 제 1 포트 사이에 위치할 수 있다. 보다 상세히, 상기 제 1 팽창밸브(131)는 상기 제 1 분지부(150)와 상기 전열분지부(182) 사이에 위치할 수 있다. 그리고 난방운전에서 상기 제 1 팽창밸브(131)는 응축된 냉매를 팽창시켜 상기 전열부(121)에 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 제 2 팽창밸브(135)는 상기 제 1 분지부(150)와 상기 후열부(125)의 제 1 포트 사이에 위치할 수 있다. 보다 상세히, 상기 제 1 분지부(150)와 상기 후열분지부(184) 사이에 위치할 수 있다. 그리고 난방운전에서 상기 제 2 팽창밸브(135)는 응축된 냉매를 팽창시켜 상기 후열부(125)에 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 제어부(30)는 상기 제 1 온도센서(122), 제 2 온도센서(126) 및 실외 온도센서(미도시)로부터 감지된 정보를 기초로 하여 전열부(121)와 후열부(122)의 착상 여부를 판단할 수 있다. 일례로, 상기 제어부(30)는 실외온도가 0(°C) 이상인 경우 상기 제 1 온도센서(122) 또는 상기 제 2 온도센서(126)에서 측정한 온도가 -7(°C)미만일 때 제상운전에 돌입하도록 제어할 수 있다.
그리고 상기 제어부(30)는 착상 여부 판단결과에 따라 상기 실외팬(130), 팽창밸브(131,135) 및 핫가스밸브(185,186)를 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 냉방운전을 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 난방운전을 보여주는 도면이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기는, 난방운전과 냉방운전을 수행하는 경우, 병렬로 배치된 상기 전열부(121) 및 후열부(125)를 따라 냉매가 실외 열교환기(120)를 병렬로 통과할 수 있다.
도 3을 참조하여 상기 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 냉방운전 과정을 설명한다.
상기 냉방운전에서 제 1 핫가스 밸브(185) 및 제 2 핫가스 밸브(186)가 폐쇄(close)된 상태이며, 상기 제 1 팽창밸브(131) 및 제 2 팽창밸브(135)는 개방되어 개도 조절을 통해 냉매를 팽창시킬 수 있다.
먼저, 상기 압축기(100)에서 토출된 고온, 고압의 압축 냉매는, 제 1 핫가스 밸브(185) 및 제 2 핫가스 밸브(186)가 폐쇄(close)된 상태이므로, 상기 토출배관(101)을 따라 상기 유동전환부(110)를 거쳐 상기 제 3 연결배관(160)으로 유입된다.
상기 압축 냉매는, 제 2 분지부(161)를 통해 분지되며, 일부가 상기 제 3 연결배관(160)을 통해 전열부(121)로 유입되고, 나머지 일부가 상기 제 2 분지배관(165)을 통해 후열부(125)로 유입된다. 이때, 상기 전열부(121) 및 후열부(125)는 응축기로 작동한다.
상기 전열부(121)를 통과하며 응축된 냉매는, 상기 제 2 연결배관(112)으로 유입되어 상기 제 1 팽창밸브(131)에 의해 팽창된 후 상기 제 1 분지부(150)를 통과한다. 상기 후열부(125)를 통과하며 응축된 냉매는, 상기 제 1 분지배관(151)으로 유입되어 상기 제 2 팽창밸브(135)에 의해 팽창된 후 상기 제 1 분지부(150)를 통과한다.
즉, 상기 제 1 팽창밸브(131) 및 제 2 팽창밸브(135)에 의해 팽창된 냉매는 합 상기 제 1 분지부(150)에서 합지되며, 상기 합지된 냉매는 상기 제 2 연결배관(112)을 따라 유동할 수 있다. 그리고 상기 냉매는 제 2 실내배관(22)을 거쳐 실내기(20)로 유입되며, 실내기(20)의 실내 열교환기(미도시)에 의해 증발된다. 이때, 상기 실내 열교환기에서 기화열을 흡수하여 실내에 냉방을 제공할 수 있다.
상기 증발된 냉매는 상기 제 1 실내배관(21)을 거쳐 상기 제 1 연결배관(111)으로 유입되고, 상기 제 1 연결배관(111)을 통해 상기 유동전환부(110)를 거쳐 상기 흡입배관(141)으로 유입된다. 그리고 상기 흡입배관(141)으로 유입된 냉매는 상기 어큐물레이터(140)를 거쳐 압축기(110)로 다시 유입된다.
도 4를 참조하여 상기 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 난방운전 과정을 설명한다.
상기 난방운전에서 제 1 핫가스 밸브(185) 및 제 2 핫가스 밸브(186)가 폐쇄(close)된 상태이며, 상기 제 1 팽창밸브(131) 및 제 2 팽창밸브(135)는 개방되어 개도 조절을 통해 냉매를 팽창시킬 수 있다.
상기 난방운전에서 상기 실외팬(130)은 정방향으로 회전하여 실외 공기를 실외기(10)의 내부로 유입되도록 가이드할 수 있다.
상기 압축기(100)에서 토출된 압축냉매는 상기 토출배관(101)을 따라 유동전환부(110)를 거쳐 상기 제 1 연결배관(111)으로 유입된다. 그리고 상기 냉매는 실내기(20)의 실내 열교환기를 거쳐 응축되며, 상기 응축된 냉매는 제 2 실내배관(22)을 통해 상기 제 2 연결배관(112)으로 유입된다.
상기 실내 열교환기에서 냉매의 응축이 발생하는데, 이 과정에서 발생된 응축열을 이용하여 실내를 난방할 수 있다.
상기 제 2 연결배관(112)으로 유입된 냉매는, 상기 제 1 분지부(150)를 통해 분지되며, 일부가 상기 제 2 연결배관(112)을 통해 상기 제 1 팽창밸브(131)를 통과하여 팽창되고, 나머지 일부가 상기 제 1 분지배관(151)을 통해 상기 제 2 팽창밸브(135)를 통과하여 팽창된다.
상기 제 1 팽창밸브(131)를 통과한 냉매는 상기 전열부(121)로 유입되고, 상기 제 2 팽창밸브(135)를 통과한 냉매는 상기 후열부(125)로 유입된다. 이때, 상기 전열부(121) 및 후열부(125)는 증발기로 작동한다.
상기 전열부(121) 및 후열부(125)로 유입된 냉매는 열교환되어 증발된다. 상기 전열부(121)에서 증발된 냉매는 상기 제 3 연결배관(160)으로 유입되어 상기 제 2 분지부(161)를 통과하고, 상기 후열부(125)에서 증발된 냉매는 상기 제 2 분지배관(165)으로 유입되어 상기 제 2 분지부(161)를 통과한다. 결국, 상기 전열부(121) 및 후열부(125)에서 각각 증발된 냉매는 상기 제 2 분지부(161)에서 합지되며, 상기 합지된 냉매는 상기 제 3 연결배관(160)을 따라 상기 유동전환부(110)를 거쳐 상기 흡입배관(141)으로 유입된다. 그리고 상기 흡입배관(141)으로 유입된 냉매는 상기 어큐물레이터(140)를 거쳐 압축기(110)로 다시 유입된다.
한편, 난방운전이 장시간 수행되면, 실외 열교환기(120)의 표면 온도는 상기 실외 열교환기(120)에서 냉매가 증발하기 때문에 현저히 낮아질 수 있다. 이 경우, 상기 실외 열교환기(120)의 표면에는 서리의 착상이 발생될 수 있다. 특히, 외부 공기와 먼저 접하게 되는 열교환부(전열부 또는 후열부)가 상대적으로 많은 착상량을 가질 수 있다. 이와 같은 서리의 착상은 실외 열교환기(140)에서 단열 효과를 나타내기 때문에 열교환 성능을 저하시키는 문제가 발생된다.
따라서, 공기조화기는 난방운전 수행 중 실외 열교환기의 착상을 감지하여 제상운전을 수행할 수 있다.
이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 착상된 서리를 제거하기 위한 제상운전을 상세히 설명한다.
상기 제상운전은, 상기 난방운전 중 상기 제 1 온도센서(122) 및 제 2 온도센서(126) 중 적어도 어느 하나의 감지 결과를 기초로 착상 발생을 판단한 경우 돌입할 수 있다.
일례로, 상기 난방운전 중 상기 제 1 온도센서(122)의 감지 결과를 기초로 제상운전에 돌입하는 경우에는 전열 제상운전을 수행할 수 있으며, 상기 제 2 온도센서(126)의 감지 결과를 기초로 제상운전에 돌입하는 경우에는 후열 제상운전을 수행할 수 있다.
한편, 상기 전열 제상운전과 상기 후열 제상운전은, 난방운전 중 일부 밸브의 개폐를 조절하여 냉매의 일부 유동을 전환할 수 있다.
따라서, 이하의 제상운전 설명에서, 난방운전 과정과 차이가 있는 냉매 유동을 중심으로 설명하며, 난방운전 과정과 동일한 냉매 유동은 상술한 난방운전 과정의 설명을 원용한다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 전열 제상운전을 보여주는 도면이다.
상기 제어부(30)는 상기 제 1 온도센서(122)의 감지 결과를 기초로 상기 전열부(121)의 착상 발생여부를 판단할 수 있다. 상기 전열부(121)에 착상이 발생되면, 상기 제어부(30)는 난방운전 중 전열 제상운전을 수행하도록 제어할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 전열 제상운전에서 제 1 핫가스 밸브(185)는 폐쇄(close)되며, 제 2 핫가스 밸브(186)는 개방(open)되고, 상기 제 1 팽창밸브(131)는 폐쇄되며, 제 2 팽창밸브(135)는 개방된 상태로 개도 조절을 통해 냉매를 팽창시킬 수 있다.
즉, 상기 제 1 핫가스 밸브(185) 및 제 2 팽창밸브(135)는 상술한 난방운전과 동일한 밸브 상태를 유지하며, 상기 제 2 핫가스 밸브(186) 및 제 1 팽창밸브(131)는 밸브 상태가 전환된다.
상기 실외팬(130)은 실외기(10)로 유입된 실외 공기가 상기 실외 열교환기(120)와 열교환되도록 정방향으로 회전할 수 있다. 상세히, 상기 실외팬(130)의 정방향 회전은, 실외 공기가 상기 전열부(121)에 먼저 접한 후에 상기 후열부(125)에 접하도록 하는 공기 유동(Air1)을 발생시킬 수 있다.
상기 실외팬(130)의 정방향 회전에 의해 생성되는 공기의 유동(Air1)을 제 1 풍향모드라 정의한다. 즉, 상기 제 1 풍향모드에서 실외 공기는 상기 전열부(121)를 먼저 접한 후 상기 후열부(125)로 유동할 수 있다.
상기 압축기(100)로부터 토출된 압축 냉매 중 일부는, 상기 제 2 핫가스 밸브(186)가 개방되기 때문에, 상기 토출분지부(105)에서 분지되어 상기 제 1 바이패스 배관(180)으로 유입된다. (점선 화살표 참고)
상기 제 1 바이패스 배관(180)으로 유입된 압축 냉매는, 상기 제 1 핫가스 밸브(185)가 패쇄된 상태이므로 상기 제 2 바이패스 배관(183)으로 유입된다. 그리고 상기 압축 냉매는 상기 제 2 바이패스 배관(183)을 따라 상기 전열분지부(182)로 유동하여 상기 제 2 연결배관(112)에 유입된다. 그리고 압축 냉매는, 상기 제 2 연결배관(112)을 따라 상기 전열부(121)로 유입된다.
상기 압축 냉매는 상기 압축기(100)에서 압축 과정을 거쳐 상대적으로 높은 온도를 가지는 냉매이기 때문에 상기 전열부(112)를 통과하면서 서리를 제거하고 착상을 방지할 수 있다. 즉, 제상을 수행할 수 있다.
또한, 상기 전열분지부(182)를 통해 유입된 압축 냉매는, 상기 제 1 팽창밸브(131)가 폐쇄된 상태이므로 상기 실내기(20)를 거쳐 상기 제 2 연결배관(112)으로 유입된 응축 냉매와 분리되어 유동할 수 있다.
상기 전열부(121)를 통과한 냉매는 상기 제 3 연결배관(160)으로 유입되어 상기 제 2 분지부(161)에서 상기 후열부(125)를 통과한 냉매와 합지될 수 있다. 그리고 상기 합지된 냉매는 유동전환부(110)를 거쳐 상기 흡입배관(141)을 통해 압축기(100)로 회수될 수 있다.
이에 의하면, 상기 후열부(125)는 난방운전을 그대로 수행하므로 증발기로 작동하며, 상기 전열부(121)는 바이패스된 압축 냉매가 응축하며 발생시킨 열에 의해 제상을 수행할 수 있다. 따라서, 실내에 난방을 연속적으로 제공하면서 동시에 상기 전열부(121)의 제상이 수행될 수 있다.
한편, 상기 제 2 핫가스 밸브(186)의 개방으로 상기 압축기(100)에서 토출된 고온, 고압의 압축냉매는 바이패스(bypass)되어 상기 전열부(121)로 유입될 수 있다. 이 경우, 상기 난방운전과 비교할 때, 압축기(100)에서 토출된 냉매 중 일정량을 전열부(121)의 제상을 위해 바이패스하여 사용한 후 다시 압축기(100)로 회수하기 때문에, 난방 효율이 감소될 수 있으며, 이를 방지하기 위해 압축기(100)의 운전주파수를 높일 경우 소비전력이 증가할 수 있다.
따라서, 상기 제 2 핫가스 밸브(186)는 개도를 조절하여 상기 전열부(121)로 바이패스되는 고온, 고압의 냉매를 상기 후열부(125)의 입구측 압력 및 온도보다 상대적으로 높은 미리 설정된 압력 및 온도까지 팽창시킬 수 있다.
이 경우, 상기 설정된 압력 및 온도는 상기 전열부(121)를 제상시키기 충분한 압력과 온도인 것이 자명할 것이다. 이에 의하면, 상술한 소비전력 상승을 최소화할 수 있으며, 난방 효율 감소를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 후열 제상운전을 보여주는 도면이다.
상기 제어부(30)는 상기 제 2 온도센서(126)의 감지 결과를 기초로 상기 후열부(125)의 착상 발생여부를 판단할 수 있다. 착상이 발생된 것으로 판단한 경우, 상기 제어부(30)는 난방운전 중 후열 제상운전을 수행하도록 제어할 수 있다.
도 6를 참조하면, 상기 후열 제상운전에서 제 1 핫가스 밸브(185)는 개방(open)되며, 제 2 핫가스 밸브(186)는 폐쇄(close)되고, 상기 제 1 팽창밸브(131)는 개방되어 개도 조절을 통해 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 제 2 팽창밸브(135)는 폐쇄된다.
즉, 상기 제 1 팽창밸브(131) 및 제 2 핫가스밸브(186)는 상술한 난방운전과 동일한 밸브 상태를 유지하며, 상기 제 1 핫가스 밸브(185) 및 제 2 팽창밸브(135)는 밸브 상태가 전환된다.
상기 후열 제상운전에서, 상기 실외팬(130)은 역방향으로 회전할 수 있다. 일례로, 상기 정방향 회전을 시계방향 회전이라 하면, 상기 역방향 회전은 반시계방향 회전으로 이해할 수 있다.
상기 실외팬(130)의 역방향 회전은, 실외 공기가 상기 후열부(125)에 먼저 접한 후에 상기 전열부(121)에 접하도록 하는 공기 유동(Air2)을 발생시킬 수 있다.
상기 실외팬(130)의 역방향 회전에 의해 생성되는 공기의 유동(Air2)을 제 2 풍향모드라 정의한다. 즉, 상기 제 2 풍향모드에서 실외 공기는 상기 후열부(125)를 먼저 접한 후 상기 전열부(121)로 유동할 수 있다.
이에 의하면, 상기 후열부(125)의 제상 통해 온도가 상승한 공기의 흐름이 전열부(121)로 향하여 전열부(121)의 착상을 예방할 수 있는 장점이 있다. 또한, 공기가 먼저 접하는 측에 서리의 착상이 빠르고 집중적으로 발생되기 때문에, 상술한 제 1 풍향모드 또는 제 2 풍향모드로 제상운전모드에 따라 공기의 유동을 전환시킴으로써 국부적인 서리의 착상을 방지할 수 있고, 착상 발생시간을 최대한 지연시킬 수 있다. 결국, 전체적인 착상 발생량을 최소화할 수 있으며, 각각의 제상운전모드에서 제상의 효율성이 향상되는 장점이 있다.
상기 압축기(100)로부터 토출된 압축 냉매 중 일부는, 상기 제 1 핫가스 밸브(185)가 개방되기 때문에, 상기 토출분지부(105)에서 분지되어 상기 제 1 바이패스 배관(180)으로 유입된다. (점선 화살표 참고)
상기 제 1 바이패스 배관(180)으로 유입된 압축 냉매는, 상기 제 2 핫가스 밸브(186)가 패쇄된 상태이므로 그대로 상기 후열분지부(184)로 유동한다. 그리고 상기 압축 냉매는 상기 후열분지부(184)를 통해 상기 제 1 분지배관(151)에 유입된다. 그리고 상기 압축 냉매는, 상기 제 1 분지배관(151)을 따라 상기 후열부(125)로 유입된다.
상기 압축 냉매는 상기 압축기(100)에서 압축 과정을 거쳐 상대적으로 높은 온도를 가지는 냉매이기 때문에 상기 후열부(125)를 통과하면서 제상을 수행할 수 있다.
또한, 상기 후열분지부(182)를 통해 유입된 압축 냉매는, 상기 제 2 팽창밸브(135)가 폐쇄된 상태이므로 상기 실내기(20)를 거쳐 상기 제 2 연결배관(112)으로 유입된 응축 냉매와 분리되어 유동할 수 있다.
상기 후열부(125)를 통과한 냉매는, 상기 제 2 분지배관(165)으로 유입되어 상기 제 2 분지부(161)에서 상기 전열부(121)를 통과한 냉매와 합지될 수 있다. 그리고 상기 합지된 냉매는 유동전환부(110)를 거쳐 상기 흡입배관(141)을 통해 압축기(100)로 회수될 수 있다.
이에 의하면, 상기 전열부(121)는 난방운전을 그대로 수행하므로 증발기로 작동하며, 상기 후열부(125)는 바이패스된 압축 냉매가 응축하며 발생시킨 열에 의해 제상을 수행할 수 있다. 따라서, 실내에 난방을 연속적으로 제공하면서 동시에 상기 후열부(125)의 제상이 수행될 수 있다.
한편, 상기 제 1 핫가스 밸브(185)의 개방으로 상기 압축기(100)에서 토출된 고온, 고압의 압축냉매는 바이패스(bypass)되어 상기 후열부(125)로 유입될 수 있다. 이 경우, 상기 전열 제상운전에서 상술한 바와 같이 난방 효율이 감소 또는 소비전력이 증가가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 핫가스 밸브(185)는 개도를 조절하여 상기 후열부(125)로 바이패스되는 고온, 고압의 냉매를 상기 전열부(121)의 입구측 압력 및 온도보다 상대적으로 높은 미리 설정된 압력 및 온도까지 팽창시킬 수 있다. 이 경우, 상기 미리 설정된 압력 및 온도는 상기 후열부(125)를 제상시키기 충분한 압력과 온도인 것이 자명할 것이다. 이에 의하면, 상술한 소비전력 상승을 최소화할 수 있으며, 난방 효율 감소를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 제상운전을 위한 제어방법을 보여주는 플로우 차트이다. 앞서 설명한 부분과 중복되는 부분은 생략하거나 간략히 언급하도록 한다.
도 7을 참조하면, 먼저 제어부(30)가 난방운전 여부를 판단할 수 있다.(S1) 상기 난방운전에서 제 1 팽창밸브(131) 및 제 2 팽창밸브(135)는 냉매의 팽창을 위해 개도가 조절되도록 개방된 상태이며, 제 1 핫가스 밸브(185) 및 제 2 핫가스 밸브(186)는 폐쇄된 상태이다.
난방운전으로 판단된 경우, 상기 제어부(30)는 전열부(121)의 착상여부를 판단할 수 있다. 상세히, 상기 제어부(30)는 난방운전 중 실외 온도센서 및 제 1 온도센서(122)의 감지 값을 기초로 전열부(121)의 서리 착상 여부를 판단할 수 있다.(S2)
상기 전열부(121)에 서리가 착상된 경우, 상기 제어부(30)는 전열 제상운전(S3,S4,S5,S6)에 돌입할 수 있다. 또한, 상기 전열부(121)에 착상이 발생되지 않은 경우라면, 상기 제어부(30)는 후열부(125)의 착상여부를 판단(S7)할 수 있으며, 판단(S7)결과에 따라 후열 제상운전(S8,S9,S10,S11)에 돌입할 수 있다.
상기 전열부(121)에 서리가 착상된 것으로 판단되면, 상기 제어부(30)는 상기 제 1 풍향모드(Air1)가 수행되도록 실외팬(130)을 제어할 수 있다. 상세히, 상기 제어부(30)는 상기 실외팬(130)의 회전방향을 난방운전과 동일하게 정방향으로 유지하도록 제어할 수 있다.(S3)
그리고, 상기 제어부(30)는 제 1 팽창밸브(131)를 폐쇄(close)하도록 제어할 수 있다. 따라서, 상기 실내기(20)를 통과한 냉매가 제 2 연결배관(112)을 따라 전열부(121)로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 상기 실내기(20)를 통과한 냉매는 상기 제 2 팽창밸브(135)를 통과하도록 제 1 분지배관(151)에 유입될 수 있다.(S4)
또한, 상기 제어부(30)는 제 2 핫가스 밸브(186)를 개방(open)하도록 제어할 수 있다. 따라서, 상기 토출배관(101)을 유동하는 고온의 냉매는 제 1 바이패스 배관(180)으로 유입되어 상기 제 2 바이배스배관(183)을 따라 상기 제 2 연결배관(112)에 유입된다. 따라서, 상기 고온의 냉매는 전열부(121)로 유입될 수 있다. 이 경우, 상기 전열부(121)에서는 고온의 냉매에 의해 제상이 수행될 수 있다.(S4) 여기서, 후열부(125)는 난방운전과 동일하게 증발기로 작동한다.
다음으로, 상기 제어부(30)는 상기 전열부(121)의 제상여부를 판단할 수 있다.(S5) 상기 전열부(121)의 제상여부는 상기 전열부(121)의 제상이 완료된 것인지를 판단하는 단계로 이해할 수 있다. 일례로, 상기 제어부(30)는 실외 온도센서와 제 1 온도센서(122)의 감지 값을 기초로 상기 전열부(121)의 제상 완료 여부를 판단할 수 있다.
상기 제어부(30)는 상기 전열부(121)의 제상이 완료된 것으로 판단되는 경우 제 2 핫가스 밸브(186)를 폐쇄(close)하도록 제어할 수 있다. 그리고 상기 제어부(30)는 제 1 팽창밸브(131)를 개방하도록 제어할 수 있다. 즉, 다시 난방운전이 수행될 수 있도록 전환된 밸브의 상태를 복귀시킬 수 있다.(S6)
한편, 상기 전열부(121)의 제상이 미완료된 것으로 판단되는 경우라면, 상기 제어부(30)는 상기 제 1 풍향모드(Air1) 및 제 1 팽창밸브(131)와 제 2 핫가스 밸브(186)의 전환 상태를 유지시켜 계속 제상을 수행하도록 한다.
상기 제어부(30)가 제 1 팽창밸브(131) 및 제 2 핫가스 밸브(186)를 난방운전을 수행하도록 복귀시킨 경우, 상기 제어부(30)는 상기 후열부(125)의 착상여부를 판단할 수 있다. 상세히, 상기 제어부(30)는 난방운전 중 실외 온도센서 및 제 2 온도센서(126)의 감지 값을 기초로 후열부(125)의 서리 착상 여부를 판단할 수 있다.(S7) 일례로, 상기 후열부(125)의 서리 착상 여부 판단방법은 상술한 전열부(121)의 판단방법과 동일할 수 있다.
판단결과 상기 후열부(125)에 서리가 착상된 경우, 상기 제어부(30)는 후열 제상운전(S8,S9,S10,S11)에 돌입할 수 있다. 만약, 상기 후열부(125)에 서리가 착상되지 않은 경우라면 상기 제어부(30)는 난방운전이 유지되도록 제어할 수 있다.
상기 후열부(125)에 서리가 착상된 것으로 판단된 경우, 상기 제어부(30)는 상기 제 2 풍향모드(Air2)가 수행되도록 실외팬(130)을 제어할 수 있다. 상세히, 상기 제어부(30)는 상기 실외팬(130)의 회전방향을 난방운전과 반대되는 방향인 역방향으로 전환되도록 제어할 수 있다.(S8)
상술한 바와 같이, 상기 제 2 풍향모드에서 공기는 상기 후열부(125)를 먼저 접하고 이후에 상기 전열부(121)를 접하는 유동흐름을 가질 수 있다. 이에 의하면, 상기 후열 제상운전 중에 전열부(121)의 착상을 예방할 수 있으며, 국부적인 위치에 집중되는 착상 발생을 최소화할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(30)는 제 2 팽창밸브(135)를 폐쇄(close)하도록 제어할 수 있다. 따라서, 상기 실내기(20)를 통과한 냉매가 제 1 분지배관(151)으로 유입되어 상기 후열부(125)로 유동하는 것을 방지할 수 있다. 그리고 상기 실내기(20)를 통과한 냉매는 상기 제 2 연결배관(112)을 따라 상기 제 1 팽창밸브(131)를 통과하여 팽창되고 상기 전열부(121)로 유입될 수 있다.(S9)
또한, 상기 제어부(30)는 제 1 핫가스 밸브(185)를 개방(open)하도록 제어할 수 있다. 따라서, 상기 토출배관(101)을 유동하는 고온의 냉매는 제 1 바이패스 배관(180)을 따라 상기 제 1 핫가스 밸브(185)를 거쳐 상기 제 1 분지배관(151)으로 유입된다. 따라서, 상기 고온의 냉매는 상기 후열부(125)로 유입될 수 있다. 이 경우, 상기 후열부(125)에서는 고온의 냉매에 의해 제상이 수행될 수 있다.(S9) 여기서, 상기 전열부(121)는 난방운전과 동일하게 증발기로 작동한다. 따라서, 실내에 연속적인 난방을 제공할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 상기 제어부(30)는 상기 후열부(125)의 제상여부를 판단할 수 있다.(S10) 상기 후열부(125)의 제상여부는 상기 후열부(125)의 제상이 완료된 것인지를 판단하는 단계로 이해할 수 있다. 일례로, 상기 제어부(30)는 실외 온도센서와 제 2 온도센서(126)의 감지 값을 기초로 상기 후열부(125)의 제상 완료 여부를 판단할 수 있다.
상기 후열부(121)의 제상이 미완료된 경우, 상기 제어부(30)는 상기 후열 제상운전을 유지시킬 수 있다.
상기 후열부(125)의 제상이 완료된 경우, 상기 제어부(30)는 제 1 핫가스 밸브(185)를 폐쇄(close)하도록 제어할 수 있다. 그리고 상기 제어부(30)는 제 2 팽창밸브(135)를 개방하도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부(30)는 상기 제 2 풍향모드에서 상기 제 1 풍향모드로 전환되도록 상기 실외팬(130)을 제어할 수 있다. 즉, 다시 난방운전이 수행될 수 있도록 전환된 밸브의 상태와 공기 유동을 복귀시킬 수 있다.(S11)
상기 제어부(30)가 실외팬(130), 제 2 팽창밸브(135) 및 제 1 핫가스 밸브(185)를 난방운전 상태로 복귀시킨 경우, 다시 난방운전이 수행된다.(S12)
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기와 종래 공기조화기의 난방 능력을 비교해주는 실험 그래프이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제상운전과 앞서 배경기술에서 설명한 종래 공기조화기의 제상운전의 난방능력(kW)을 비교할 수 있다.
상세히, 앞서 배경기술에서 설명한 바와 같이 종래 공기조화기는 제상운전에서 냉방 사이클로 완전히 전환되어 운전하는 냉방 제상(일점쇄선)을 수행해야 한다. 이 경우, 실외 열교환기는 모두 응축기로 작동하여 실내에 난방이 제공되지 않게된다. 따라서, 도 8에서 종래 공기조화기의 냉방 제상시 난방능력은 0(kW)에 가까운 값을 가진다.
반면, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제상운전에서는, 실외 열교환기를 제상하기 위해 전열부(121) 및 후열부(125) 중 적어도 어느 하나는 증발기로 작동하므로, 상기 종래 공기조화기의 냉방 제상과 대응되는 후열 제상운전 구간에서 일정 수준 이상의 난방 능력(약 8kW)을 제공할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
결국, 전열부를 제상하는 경우, 후열부가 증발기로 작동하고, 후열부를 제상하는 경우 전열부가 증발기로 작동할 수 있기 때문에 연속적인 난방운전이 수행되는 장점이 있다.
즉, 실내에 난방을 연속적으로 제공할 수 있기 때문에, 종래 제상운전이 수행되는 경우 실내 온도가 떨어지고, 재가열에 따른 공기의 온도 상승시간이 길어지는 문제를 해결할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화기에 대해 설명한다.
상기 제 2 실시예는, 일부 구성을 제외하고 상기 제 1 실시예와 중복된 구성을 가진다. 따라서, 제 2 실시예에서 중복되는 구성의 도면 부호는 제 1 실시예와 동일하게 표현한다. 그리고 본 발명의 제 2 실시예에서 상기 제 1 실시예와 중복되는 구성에 대한 설명은, 상술한 제 1 실시예의 설명을 원용한다.
이하, 제 2 실시예의 설명은 상기 제 1 실시예와 차이점을 중심으로 설명한다. 간단히, 상기 제 2 실시예에서는, 상기 제 1 실시예의 제 2 바이패스 배관(183) 및 제 2 핫가스밸브(186)를 대신하여, 유동배관(210), 제 1 배관(230) 및 제 2 배관(220)이 추가되는 것으로 이해할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 실외기(10)는, 전열부(121)와 후열부(125)를 직렬로 연결하는 유동배관(210)을 더 포함할 수 있다.
상기 유동배관(210)은 제 3 연결배관(160)으로부터 제 1 분지배관(151)으로 연장된다. 즉, 난방운전을 기준으로, 상기 유동배관(210)은 상기 전열부(121)의 출구측으로부터 상기 후열부(125)의 입구측으로 연장된다.
상기 유동배관(210)은, 상기 제 3 연결배관(160)과 연결되는 제 3 분지부(211) 및 제 1 분지배관(151)과 연결되는 제 4 분지부(212)를 포함할 수 있다,
상기 제 3 분지부(211)는 상기 제 3 연결배관(160)의 냉매를 분지하거나 또는 상기 제 3 연결배관(160)으로 냉매가 가이드할 수 있다. 그리고 상기 제 4 분지부(212)는 상기 제 1 분지배관(151)의 냉매를 분지하거나 또는 상기 제 1 분지배관(151)으로 냉매를 가이드할 수 있다.
일례로, 상기 후열부(125)를 통과하여 상기 제 1 분지배관(151)으로 유입된 냉매는, 상기 제 4 분지부(212)에서 분지되어 상기 유동배관(210)으로 유입될 수 있다. 그리고 상기 유동배관(210)으로 유입된 냉매는 상기 제 3 분지부(211)에서 상기 제 3 연결배관(160)으로 유입되어 상기 전열부(121)로 유동할 수 있다.
상기 제 3 분지부(211)는 상기 전열부(121)의 제 2 포트와 상기 제 2 분지부(161) 사이에 위치할 수 있다.
상기 제 4 분지부(212)는 상기 제 2 팽창밸브(135)와 상기 후열분지부(184) 사이에 위치할 수 있다.
상기 유동배관(210)은, 유동하는 냉매를 선택적으로 통제할 수 있는 제 1 밸브(230)를 더 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 밸브(230)는 솔레노이드 밸브 및 전자식 팽창밸브를 포함할 수 있다.
상기 제 1 밸브(230)는, 상기 제 3 분지부(211)와 상기 제 4 분지부(212) 사이에 위치하며, 개폐동작을 통하여 상기 유동배관(210)으로 냉매의 유입을 단속할 수 있다.
상기 제 3 연결배관(160)은, 유동하는 냉매를 선택적으로 통제할 수 있는 제 2 밸브(220)를 더 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 밸브(220)는 솔레노이드 밸브 및 전자식 팽창밸브를 포함할 수 있다.
상기 제 2 밸브(220)는 상기 제 2 분지부(161)와 상기 제 3 분지부(211) 사이에 위치할 수 있다.
상기 제 2 밸브(220)는 개폐동작을 통하여 상기 제 3 연결배관(160)의 냉매를 단속할 수 있다.
난방모드에서, 상기 제 2 밸브(220)의 개방(open)/폐쇄(close) 여부에 따라, 상기 전열부(121)를 통과한 냉매는 상기 후열부(125)에 선택적으로 유입될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 밸브(220)가 개방되면, 상기 전열부(121)를 통과한 냉매는 상기 제 3 연결배관(160)을 거쳐 상기 흡입유로(141)로 유입된다. 이 때, 상기 유동배관(210)에 제공되는 제 1 밸브(220)는 폐쇄될 수 있다.
다른 예로, 상기 제 2 밸브(220)가 폐쇄되면, 상기 전열부(121)를 통과하여 상기 제 3 연결배관(160)으로 유입된 냉매는 상기 유동배관(210)으로 유입된다. 이때, 상기 유동배관(210)에 제공되는 제 1 밸브(220)는 개방(open)될 수 있다.
또한, 냉방모드에서 상기 제 2 밸브(220)는 상기 제 3 연결배관(160)을 유동하는 냉매가 상기 제 2 분지배관(165)으로 유입되도록 폐쇄(close)될 수 있다.
한편, 상기 제 2 실시예에서, 상기 제 1 핫가스 밸브(185)는 핫가스 밸브(185)로 지칭할 수 있으며, 상기 제 1 바이패스 배관(180)은 바이패스 배관(180)으로 지칭할 수 있다.
상기 제 1 실시예에서 병렬 연결을 이루는 전열부(121) 및 후열부(125)와는 달리, 상기 제 2 실시예에서 전열부(121) 및 후열부(125)는, 직렬 및 병렬로 연결이 이루어지기 때문에 냉매의 유동 경로를 선택적으로 결정할 수 있는 장점이 있다. 이와 관련된 설명은 이하의 냉방운전, 난방운전 및 제상운전의 설명을 통해 상세히 기술한다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화기의 냉방운전을 보여주는 도면이고, 도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화기의 난방운전을 보여주는 도면이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화기는, 냉방운전의 경우 실외 열교환기(120)를 통과하는 냉매가 전열부(121) 및 후열부(125)를 직렬로 유동하는 점에서 상기 제 1 실시예와 차이가 있다.
도 10을 참조하여 상기 제 2 실시예에 따른 공기조화기의 냉방운전 과정을 설명한다.
상기 냉방운전에서, 제 2 팽창밸브(135), 핫가스 밸브(185) 및 제 2 밸브(220)는 폐쇄(close)된 상태이며, 제 1 밸브(230)는 개방(open)된다. 그리고 제 1 팽창밸브(131)는 개방되어 개도 조절을 통해 냉매를 팽창시킬 수 있다.
먼저, 상기 압축기(100)에서 토출된 고온, 고압의 압축 냉매는, 핫가스 밸브(185)가 폐쇄(close)된 상태이므로, 토출배관(101)을 따라 상기 유동전환부(110)를 거쳐 제 3 연결배관(160)으로 유입된다.
그리고 상기 압축 냉매는, 제 2 밸브(220)가 폐쇄(close)된 상태이므로, 제 2 분지부(161)를 통해 제 2 분지배관(165)으로 유입된다. 상기 제 2 분지배관(165)으로 유입된 냉매는 후열부(125)로 유입되어 열교환(응축)을 수행할 수 있다.
상기 후열부(125)를 통과한 냉매는, 상기 제 1 밸브(230)가 개방(open)되고 상기 제 2 팽창밸브(135)가 패쇄(135)된 상태이므로, 유동배관(210)으로 유입되어 상기 전열부(121)로 유동한다. 그리고 상기 전열부(121)에 유입된 냉매는 열교환(응축)을 수행할 수 있다. 즉, 상기 전열부(121)와 후열부(125)는 직렬로 연결되어 실외 공기와 열교환을 통해 냉매를 응축하는 응축기로 작동한다.
상기 전열부(121)를 통과한 냉매는 상기 제 2 연결배관(112)을 따라 유동하며 제 1 팽창밸브(131)에 의해 팽창된다. 그리고 제 1 팽창밸브(131)에 의해 팽창된 냉매는 상기 실내기(20)의 실내 열교환기를 통과한다. 이때, 상기 실내 열교환기에서 냉매는 증발되므로 기화열을 흡수하여 실내에 냉방을 제공할 수 있다.
상기 실내 열교환기를 통과한 냉매는 상기 제 1 연결배관(111)으로 유입되어 유동전환부(110)를 거쳐 흡입배관(141)으로 유동한다. 그리고 상기 흡입배관(141)으로 유입된 냉매는 상기 어큐물레이터(140)를 거쳐 압축기(110)로 다시 유입된다.
도 11을 참조하여 상기 제 2 실시예에 따른 공기조화기의 난방운전 과정을 설명한다.
상기 난방운전에서 제 1 밸브(230) 및 핫가스 밸브(185)는 폐쇄(close)된 상태이며, 상기 제 1 팽창밸브(131) 및 제 2 팽창밸브(135)는 개방되어 개도 조절을 통해 냉매를 팽창시킬 수 있다. 그리고 상기 제 2 밸브(220)는 개방(open)된다.
상기 난방운전에서 상기 실외팬(130)은 정방향으로 회전하여 실외 공기를 실외기(10)의 내부로 유입되도록 가이드할 수 있다.
상기 압축기(100)에서 토출된 압축냉매는 상기 토출배관(101)을 따라 유동전환부(110)를 거쳐 상기 제 1 연결배관(111)으로 유입된다. 그리고 상기 냉매는 실내기(20)의 실내 열교환기를 거쳐 응축되며, 상기 응축된 냉매는 제 2 실내배관(22)을 통해 상기 제 2 연결배관(112)으로 유입된다.
상기 실내 열교환기에서 냉매의 응축이 발생하는데, 이 과정에서 발생된 응축열을 이용하여 실내를 난방할 수 있다.
상기 제 2 연결배관(112)으로 유입된 냉매는, 상기 제 1 분지부(150)를 통해 분지되며, 일부가 상기 제 2 연결배관(112)을 통해 상기 제 1 팽창밸브(131)를 통과하여 팽창되고, 나머지 일부가 상기 제 1 분지배관(151)을 통해 상기 제 2 팽창밸브(135)를 통과하여 팽창된다.
상기 제 1 팽창밸브(131)를 통과한 냉매는 상기 전열부(121)로 유입되고, 상기 제 2 팽창밸브(135)를 통과한 냉매는 상기 후열부(125)로 유입된다. 이때, 상기 전열부(121) 및 후열부(125)는 증발기로 작동한다.
상기 전열부(121) 및 후열부(125)로 유입된 냉매는 열교환되어 증발된다. 상기 전열부(121)에서 증발된 냉매는 상기 제 3 연결배관(160)으로 유입되어 상기 제 2 분지부(161)를 통과하고, 상기 후열부(125)에서 증발된 냉매는 상기 제 2 분지배관(165)으로 유입되어 상기 제 2 분지부(161)를 통과한다. 결국, 상기 전열부(121) 및 후열부(125)에서 각각 증발된 냉매는 상기 제 2 분지부(161)에서 합지되며, 상기 합지된 냉매는 상기 제 3 연결배관(160)을 따라 상기 유동전환부(110)를 거쳐 상기 흡입배관(141)으로 유입된다. 그리고 상기 흡입배관(141)으로 유입된 냉매는 상기 어큐물레이터(140)를 거쳐 압축기(110)로 다시 유입된다.
결국, 본 발명의 제 2 실시예에서 난방운전은, 상기 제 1 실시예의 난방운전 과정과 동일한 냉매 흐름을 가질 수 있다. 즉, 상기 냉매는 병렬로 상기 실외 열교환기(120)를 통과할 수 있다.
정리하면, 본 발명의 제 2 실시예에서, 냉방운전에서는 전열부(121)와 후열부(125)가 직렬로 연결되고, 난방운전에서는 전열부(121)와 후열부(125)가 병렬로 연결된다.
즉, 상기 실외 열교환기(120)를 유동하는 냉매는, 상기 제 2 밸브(220), 상기 유동배관(210) 및 제 1 밸브(230)에 의해 유동 경로(path)가 선택될 수 있다.
달리 정의하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화기는, 상기 실외 열교환기(120)를 유동하는 냉매가 냉방운전 또는 난방운전에 따라 유동 경로(path)를 달리하도록 가변패스(path)를 구비할 수 있다.
이와 같이, 냉방운전 또는 난방운전에 따라 실외 열교환기(120)를 통과하는 냉매의 경로(path)를 다르게 하는 이유는, 응축기와 증발기를 유동하는 냉매 특성을 고려하여 최적의 효율을 확보하기 위함이다.
상세히, 응축기를 통과하는 냉매는 고압의 냉매로 비체적이 상대적으로 작으며, 증발기를 통과하는 냉매는 저압의 냉매로 비체적이 상대적으로 크다. 이러한 비체적의 차이로, 응축기를 통과하는 냉매는 압력손실이 상대적으로 적게 발생되기 때문에 질량유량을 증가시킬수록 이상적인 열교환 효율에 가까워질 수 있다. 반면, 증발기를 통과하는 냉매는 압력손실이 상대적으로 크게 발생되기 때문에 질량유량을 감소시킬수록 이상적인 열교환 효율에 가까워질 수 있다. 결국, 응축기 및 증발기의 효율이 모두 고려되어야 하는 공기조화기 기술분야에서, 어느 하나만의 최적 효율을 좇을 수는 없는 문제가 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 상기 실외 열교환기(120)가 응축기로 작동하는 냉방 운전의 경우, 전열부(121) 및 후열부(125)가 직렬로 연결되어 냉매의 유동 경로 수를 상대적으로 작게 할 수 있다. 달리 표현하면, 상기 실외 열교환기(120)가 증발기로 작동하는 난방 운전의 경우, 전열부(121) 및 후열부(125)가 병렬로 연결되므로 냉매의 유동 경로수가 상대적으로 많아질 수 있다.
예를 들어, 전열부(121) 및 후열부(125)에는 각각 냉매가 유동하는 배관으로 구성된 냉매 유동 경로(path)를 포함할 수 있으며, 상기 냉매 유동 경로(path)의 수를 여덟 경로로 각각 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 전열부(121) 및 후열부(125)가 직렬로 연결되는 냉방운전의 경우에는 여덟(8) 경로를 유지하게 되고, 병렬로 연결되는 난방운전의 경우에는 열여섯(16) 경로로 증가할 수 있다.
따라서, 실외 열교환기(120)가 증발기로 작동하면, 냉매는 경로(path)의 수가 상대적으로 많아지므로 질량유량이 감소될 수 있다. 또한, 상기 실외 열교환기(120)가 응축기로 작동하면, 냉매는 경로(path)의 수가 상대적으로 적어지므로 질량유량이 증가할 수 있다. 이에 의하면, 공기조화기의 최적 효율을 구현할 수 있는 장점이 있다.
이하의 제상운전 설명에서, 난방운전 과정과 차이가 있는 냉매 유동을 중심으로 설명하며, 난방운전 과정과 동일한 냉매 유동은 상술한 난방운전 과정의 설명을 원용한다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화기의 전열 제상운전을 보여주는 도면이다.
상기 제 1 실시예에서와 마찬가지로, 상기 제 1 온도센서(122)의 감지 결과를 기초로 상기 전열부(121)의 착상 발생여부를 판단할 수 있으며, 상기 전열부(121)에 착상이 발생되면 제어부(30)는 전열 제상운전을 수행할 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 전열 제상운전에서 핫가스 밸브(185)는 폐쇄(close)된 상태이며, 상기 제 1 팽창밸브(131)는 개방된 상태이다. 즉, 상기 핫가스 밸브(185)와 제 1 팽창밸브(131)는 상술한 난방운전과 동일한 밸브상태를 유지한다.
그리고 제 2 팽창밸브(135) 및 제 2 밸브(220)는 폐쇄(close)되며, 제 1 밸브(230)는 개방(Open)된다. 즉, 상기 전열 제상운전에서는 제 1 밸브(230), 제 2 밸브(220) 및 제 2 팽창밸브(135)의 개폐 상태가 전환된다.
상기 실외팬(130)은 실외기(10)로 유입된 실외 공기가 상기 실외 열교환기(120)와 열교환되도록 정방향으로 회전할 수 있다. 즉, 상기 실외팬(130)은 제 1 풍향모드(Air1)로 공기 유동을 제공할 수 있다.
먼저, 압축기(100)에서 토출된 압축 냉매는 제 1 연결배관(111)을 거쳐 실내 열교환기에서 응축되면서 열을 발생시키게 되고 이를 통해 실내에 난방을 제공할 수 있다.
상기 실내 열교환기를 통과한 응축된 냉매는, 제 2 팽창밸브(135)가 패쇄된 상태이므로, 제 2 연결배관(112)을 통해 제 1 팽창밸브(131)를 통과할 수 있다.
이때, 상기 제 1 팽창밸브(131)는, 상기 응축된 냉매를 상기 난방운전에서의 전열부(121) 입구 압력까지 팽창하지 않고, 그보다 높은 압력으로 팽창하여 상대적으로 고온의 상태로 토출되도록 개도를 조절할 수 있다.
바람직하게, 상기 제 1 팽창밸브(131)는 상기 응축된 냉매를 상기 전열부(121)에 착상된 서리를 제상하기에 충분한 온도와 압력을 가진 상태까지만 팽창시킬 수 있다. 일례로, 상기 온도는 0(°C)로 설정될 수 있다.
상기 제 1 팽창밸브(131)를 통과한 냉매는 상기 전열부(121)로 유입될 수 있다. 이에 의하면, 상기 전열부(121)에서는 상대적으로 고온의 냉매가 유입되어 응축을 통한 열이 발생할 수 있으므로 착상된 서리를 제거하는 제상이 이루어질 수 있다.
상기 전열부(121)를 통과한 냉매는 상기 제 2 밸브(220)가 폐쇄된 상태이므로, 제 3 분지부(211)를 통해 상기 유동배관(210)으로 유입할 수 있다.
그리고, 상기 제 1 밸브(230)는 개도를 조절하여 상기 유동배관(210)을 통과하는 냉매를 미리 설정된 압력 이하로 팽창시킬 수 있다. 일례로, 상기 유동배관(210)에 구비되는 제 1 밸브(230)의 개도 조절에 의하여, 상기 유동배관(210)으로 유입된 냉매는 난방운전에서의 입구 압력 및 온도까지 팽창될 수 있다.
상기 제 1 밸브(230)를 통과하여 팽창된 냉매는 상기 제 4 분지부(212)를 거쳐 제 1 분지배관(151)으로 유입되어 상기 후열부(125)로 유동할 수 있다. 따라서, 상기 후열부(125)는 난방운전과 동일하게 증발기로 작동할 수 있다.
결국, 전열 제상운전에서, 상기 후열부(125)는 연속적으로 증발기로 작동하고, 상기 전열부(121)는 상대적으로 고온의 냉매에 의해 제상을 수행한다. 따라서, 실내에 난방을 연속적으로 제공할 수 있으며, 동시에 전열부(121)의 제상을 수행할 수 있다.
상기 후열부(125)를 통과한 증발된 냉매는 제 2 분지배관(165)을 거쳐 상기 제 3 연결배관(160)으로 유입되고, 이후 상기 유동전환부(110)를 거쳐 상기 흡입배관(141)을 통해 상기 압축기(100)로 회수될 수 있다.
한편, 상기 제 1 실시예에서는 압축 냉매를 제상운전을 위해 곧장 실외 열교환기(120)로 바이패스하여 사용 후 압축기(100)로 회수하기 때문에, 정상적인 난방운전의 경우보다 실내기(20)에서 열교환을 수행하는 냉매의 양이 줄어들어 소비전력이 증가하는 문제가 발생할 수 있다.
그러나, 상기 제 2 실시예의 전열 제상운전에 의하면, 실내기(20)에서 정상적인 난방운전의 경우와 동일한 냉매의 양이 유지되므로 상기 소비전력 증가를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
상기 전열부(121)의 제상이 완료된 경우, 상기 전열 제상운전은 종료되고 다시 상술한 난방운전으로 복귀할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화기의 후열 제상운전을 보여주는 도면이다.
상기 제 1 실시예와 마찬가지로, 제어부(30)는 상기 제 2 온도센서(126)의 감지 결과를 기초로 상기 후열부(125)의 착상 발생여부를 판단할 수 있다. 그리고 착상이 발생된 것으로 판단한 경우, 상기 제어부(30)는 난방운전 중 후열 제상운전을 수행하도록 제어할 수 있다.
도 13를 참조하면, 상기 후열 제상운전에서 제 1 팽창밸브(131) 및 제 2 밸브(220)는 개방(Open)된 상태이며, 제 1 밸브(230)는 폐쇄(Close)된 상태이다. 즉, 제 1 팽창밸브(131), 제 1 밸브(230) 및 제 2 밸브(220)는 상술한 난방운전과 동일한 밸브상태를 유지한다.
그리고 제 2 팽창밸브(135)는 폐쇄(close)되며, 핫가스 밸브(185)는 개방(Open)된다. 즉, 상기 후열 제상운전에서는 핫가스 밸브(185) 및 제 2 팽창밸브(135)의 개폐 상태가 난방운전과 달리 전환된다.
한편, 전열 제상운전에서 상기 후열 제상운전으로 전환되는 경우라면, 상기 제 1 밸브(230)는 개방상태에서 폐쇄상태로 전환되고, 상기 제 2 밸브(220)는 폐쇄상태에서 개방상태로 전환되며, 상기 제 1 팽창밸브(131)는 개방상태를 유지한 상태에서 개도 조절을 통하여 냉매의 팽창을 증가시키고, 상기 제 2 팽창밸브(135)는 폐쇄상태를 유지하고, 핫가스 밸브(185)는 폐쇄상태에서 개방상태로 전환된다.
상기 후열 제상운전에서, 상기 실외팬(130)은 역방향으로 회전할 수 있다. 즉, 상기 실외팬(130)은 제 2 풍향모드(Air2)를 제공할 수 있다. 따라서, 실외 공기는 상기 후열부(125)에 먼저 접한 후에 상기 전열부(121)에 접하는 유동(Air2) 흐름을 가질 수 있다. 이에 의하면, 상기 후열부(125)의 제상 통해 온도가 상승한 공기의 흐름이 전열부(121)로 향하여 전열부(121)의 착상을 예방할 수 있는 장점이 있다.
상기 압축기(100)로부터 토출된 압축 냉매 중 일부는, 상기 핫가스 밸브(185)가 개방되기 때문에, 상기 토출분지부(105)에서 분지되어 상기 바이패스 배관(180)으로 유입된다. (점선 화살표 참고)
상기 바이패스 배관(180)으로 유입된 압축 냉매는, 그대로 상기 제 1 분지배관(151)에 유입된다. 따라서, 상기 압축 냉매는 상기 제 1 분지배관(151)을 따라 상기 후열부(125)로 유입된다. 그리고 상기 압축 냉매는 상기 압축기(100)에서 압축 과정을 거쳐 상대적으로 높은 온도를 가지는 냉매이기 때문에, 상기 후열부(125)를 통과하면서 응축되어 제상을 수행할 수 있다.
또한, 상기 후열부(125)로 유입되는 압축 냉매는, 상기 제 2 팽창밸브(135) 및 제 1 밸브(230)가 폐쇄된 상태이므로, 상기 실내기(20)를 거쳐 상기 제 2 연결배관(112)으로 유입된 응축 냉매와 분리되어 유동할 수 있다.
상기 후열부(125)를 통과한 냉매는, 상기 제 2 분지배관(165)으로 유입되어 상기 제 2 분지부(161)에서 상기 전열부(121)를 통과한 냉매와 합지될 수 있다. 그리고 상기 합지된 냉매는 유동전환부(110)를 거쳐 상기 흡입배관(141)을 통해 압축기(100)로 회수될 수 있다.
상기 후열부(125)의 제상이 완료된 경우, 상기 후열 제상운전은 종료되고 다시 상술한 난방운전으로 복귀할 수 있다.
이에 의하면, 상기 전열부(121)는 기존 난방운전과 동일하게 증발기로 작동하고, 상기 후열부(125)는 바이패스된 압축 냉매가 응축하며 발생시킨 열에 의해 제상을 수행할 수 있다. 따라서, 실내에 난방을 연속적으로 제공하면서 동시에 상기 후열부(125)의 제상이 수행될 수 있다.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화기의 제상운전을 위한 제어방법을 보여주는 플로우 차트이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 제상운전을 위한 제어방법에서 제 1 실시예와 중복되는 부분은, 간략히 설명하고 도 7을 통해 상술한 제 1 실시예의 설명을 원용한다.
도 14을 참조하면, 제어부(30)가 난방운전 여부를 판단할 수 있다.(S1)
난방운전은, 제 1 팽창밸브(131) 및 제 2 팽창밸브(135)는 냉매의 팽창을 위해 개도가 조절되도록 개방된 상태이며, 핫가스 밸브(185) 및 제 1 밸브(230)는 폐쇄된 상태이고, 제 2 밸브(220)는 개방되어 전열부(121)와 후열부(125)를 통과하는 냉매의 병렬 유동을 수행할 수 있다.
난방운전으로 판단된 경우, 상기 제어부(30)는 전열부(121)의 착상여부를 판단할 수 있다.(S2)
상기 전열부(121)에 착상이 발생한 경우, 상기 제어부(30)는 전열 제상운전(S3,S40,S41,S42,S5,S60,S61)에 돌입할 수 있다. 또한, 상기 전열부(121)에 착상이 발생되지 않은 경우라면, 상기 제어부(30)는 후열부(125)의 착상여부를 판단(S7)할 수 있으며, 판단(S7)결과에 따라 후열 제상운전(S8,S9,S10,S11)에 돌입할 수 있다.
상기 전열부(121)에 서리가 착상된 것으로 판단된 경우, 상기 제어부(30)는 상기 제 1 풍향모드(Air1)가 수행되도록 실외팬(130)을 제어할 수 있다.(S3)
그리고, 상기 제어부(30)는 제 1 밸브(230)를 개방(Open)하고 제 2 밸브(220)를 폐쇄(Close)하도록 제어할 수 있다. 상기 제 1 밸브(230)의 개방 및 상기 제 2 밸브(220)의 폐쇄로 인하여, 상기 전열부(121) 및 후열부(125)는 직렬로 연결될 수 있다. 즉, 상기 전열부(121)를 통과한 냉매는 상기 유동배관(210)으로 유입될 수 있다.(S40)
또한, 상기 제어부(30)는 제 1 팽창밸브(131)의 개도를 조절하도록 제어할 수 있다. 상세히, 상기 제 1 팽창밸브(131)는, 실내기로부터 유입된 냉매를 상기 후열부(125)의 입구보다 높은 압력 및 온도를 가지도록 팽창시킬 수 있다. 바람직하게, 상기 제 1 팽창밸브(131)는 상기 전열부(121)로 유입되는 냉매가 전열부(121)에 착상된 서리를 제상하기에 충분한 온도와 압력을 가진 상태까지만 팽창시킬 수 있다. 즉, 상기 제 1 팽창밸브(131)는 전열부(121)로 유입되는 냉매를 상대적으로 고온의 상태가 되도록 개도를 조절할 수 있다. 일례로, 상기 전열부(121)의 입구에서 냉매 온도는 0(°C)로 설정될 수 있다.(S41)
결국, 상기 전열부(121)에서는 상대적으로 고온의 냉매가 유입되어 응축을 통한 열이 발생할 수 있으므로 착상된 서리를 제거하는 제상이 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 제어부(30)는 상기 제 1 밸브(230)를 통과하는 냉매를 미리 설정된 압력 이하로 팽창시킬 수 있다. 일례로, 상기 제 1 밸브(230)는, 개도를 조절하여 상기 유동배관(210)으로 유입된 냉매를 난방운전과 동일한 후열부(125)의 입구 압력 및 온도까지 팽창시킬 수 있다.(S42)
상기 제 1 밸브(230)를 통과하여 팽창된 냉매는 제 1 분지배관(151)을 따라 상기 후열부(125)로 유입될 수 있다. 따라서, 상기 후열부(125)는 난방운전과 동일하게 증발기로 작동할 수 있다.
다음으로, 상기 제어부(30)는 상기 전열부(121)의 제상여부를 판단할 수 있다.(S5)
전열부(121)의 제상이 완료된 것으로 판단되는 경우, 상기 제어부(30)는 상기 제 1 팽창밸브(131)의 개도를 조절하도록 제어할 수 있다. 상세히, 상기 전열부(121)로 유입되는 냉매는, 제상이 완료되어 다시 난방운전과 동일한 압력 및 온도를 가질 수 있도록 팽창될 수 있다. 즉, 상기 제어부(30)는 상기 제 1 팽창발브(131)가 난방운전과 동일한 개도를 가지도록 복귀 조절을 수행할 수 있다. 이에 의하면, 상기 전열부(121)는 다시 증발기로 작동할 수 있다.(S60)
한편, 상기 전열부(121)의 제상이 미완료된 것으로 판단되는 경우라면, 상기 제어부(30)는 상술한 전열 제상운전 상태를 유지시켜 제상을 계속적으로 수행하도록 할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(30)는, 상기 제 1 밸브(230)가 폐쇄되고, 상기 제 2 밸브(220)의 개방되도록 제어할 수 있다. 즉, 전열 제상운전 종료 후 다시 난방운전으로 돌입하기 위해, 전열 제상운전에서 전환된 밸브 상태를 복귀시킬 수 있다.(S61)
이후, 상기 제어부(30)는 후열부(125)의 착상여부를 판단할 수 있다. (S7)
상기 후열부(125)에 서리가 착상된 경우, 상기 제어부(30)는 후열 제상운전(S8,S9,S10,S11)에 돌입할 수 있다. 만약, 상기 후열부(125)에 서리가 착상되지 않은 경우라면 상기 제어부(30)는 난방운전이 유지되도록 제어할 수 있다.
여기서, 상기 후열 제상운전 돌입 또는 난방운전 유지는 상술한 제 1 실시예와 동일하므로, 상술한 제 1 실시예의 설명을 원용한다.
간단히, 상기 후열부(125)에 서리가 착상된 것으로 판단된 경우, 상기 제어부(30)는 상기 제 2 풍향모드(Air2)가 수행되도록 실외팬(130)을 제어할 수 있다.(S8)
그리고, 상기 제어부(30)는 제 2 팽창밸브(135)를 폐쇄(close)하도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부(30)는 핫가스 밸브(185)를 개방(open)하도록 제어할 수 있다.(S9)
따라서, 상기 토출배관(101)을 유동하는 고온의 냉매는, 바이패스 배관(180)을 따라 핫가스 밸브(185)를 거쳐 상기 제 1 분지배관(151)으로 유입된다. 그리고 상기 제 1 분지배관(151)으로 유입된 냉매는 상기 후열부(125)로 유입되어 상기 후열부(125)가 고온의 냉매에 의해 제상이 수행될 수 있다. 여기서, 상기 전열부(121)는 난방운전과 동일하게 증발기로 작동한다. 따라서, 실내에 연속적인 난방을 제공할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 상기 제어부(30)는 상기 후열부(125)의 제상여부를 판단할 수 있다.(S10)
상기 후열부(121)의 제상이 미완료된 경우, 상기 제어부(30)는 상기 후열 제상운전을 유지시킬 수 있다.
상기 후열부(125)의 제상이 완료된 경우, 상기 제어부(30)는 제 2 팽창밸브(135)를 개방(Open)하고, 핫가스 밸브(185)를 폐쇄(close)하도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부(30)는 상기 제 2 풍향모드에서 상기 제 1 풍향모드로 전환되도록 상기 실외팬(130)을 제어할 수 있다. 즉, 다시 난방운전이 수행될 수 있도록 전환된 밸브의 상태와 실외팬(130)의 회전방향을 난방운전과 동일하게 복귀시킬 수 있다.(S11)
상기 제어부(30)가 실외팬(130), 제 2 팽창밸브(135) 및 핫가스 밸브(185)를 난방운전의 상태로 복귀시킨 경우, 다시 난방운전이 수행된다.(S12)
이하에서는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 공기조화기에 대해 설명한다.
상기 제 3 실시예는, 상술한 제 1 실시예 및 제 2 실시예와 중복된 구성을 가질 수 있다. 따라서, 제 3 실시예에서 중복되는 구성의 도면 부호는 제 1 실시예 및 제 2 실시예와 동일하게 표현한다. 그리고 본 발명의 제 3 실시예에서 상기 제 1 실시예 및 제 2 실시예와 중복되는 구성에 대한 설명은, 상술한 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 설명을 원용한다.
도 15는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 공기조화기는, 실외기(10), 실내기(20) 및 제어부(30)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 실외기(10)는, 압축기(100), 유동전환부(110), 전열부(121)와 후열부(125)를 구비하는 실외 열교환기(120), 실외 팬(130), 팽창밸브(131,135) 및 어큐물레이터(140)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 실외기(10)는 제 1 연결배관(111), 제 2 연결배관(112), 제 3 연결배관(160), 제 1 분지배관(151), 제 2 분지배관(165), 제 1 바이패스 배관(180), 제 2 바이패스 배관(183), 유동배관(210), 핫가스 밸브(185,186), 제 1 밸브(230) 및 제 2 밸브(220)를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 공기조화기는, 상술한 제 1 실시예의 모든 구성과 상술한 제 2 실시예의 모든 구성을 포함한 것으로 이해할 수 있다.
상기 제 3 실시예의 전열 제상운전 및 후열 제상운전은, 상술한 제 1 실시예와 동일하다. 따라서, 상기 제 3 실시예의 전열 제상운전 및 후열 제상운전은 제 1 실시예의 설명을 원용한다.
상기 제 3 실시예의 냉방 및 난방운전은, 상술한 제 2 실시예와 동일하다. 따라서, 상기 제 3 실시예의 냉방 및 난방운전은 제 2 실시예의 설명을 원용한다.
즉, 상기 제 3 실시예에서, 응축기로 작동하는 냉방운전일 때에는 직렬로 전열부(121) 및 후열부(125)가 연결되며, 증발기로 작동하는 난방운전일 때에는 병렬로 전열부(121) 및 후열부(125)가 연결된다.
또한, 상기 제 3 실시예에서, 전열 제상운전일 때에는 제 2 바이패스 배관(183)에 의해 고온의 냉매를 바이패스하여 전열부(121)를 제상하고, 후열 제상운전일 때에는 제 1 바이패스 배관(180)에 의해 고온의 냉매를 바이패스하여 후열부(125)를 제상한다.
이에 의하면, 제상운전에서 실외 열교환기의 전열부 및 후열부 중 적어도 어느 하나는 증발기로 작동하므로 제상운전 중에도 난방운전을 연속적으로 수행할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 실내에 지속적으로 따뜻한 공기를 제공할 수 있으므로 제상운전에 따른 난방능력 감소를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
10: 실외기 20: 실내기
100: 압축기 120: 실외 열교환기
130: 실외팬

Claims (24)

  1. 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 냉매의 유동방향을 전환해주는 유동전환부;
    상기 압축기로부터 상기 유동전환부로 연장되는 토출배관;
    실외 공기에 유동을 발생시키는 실외팬;
    전열부 및 후열부를 포함하며, 상기 냉매와 상기 실외 공기가 열교환하는 실외 열교환기; 및
    상기 토출배관으로부터 상기 전열부 및 후열부 중 적어도 어느 하나의 유입 측으로 연장되는 바이패스 배관을 포함하는 공기조화기.

  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이패스 배관에 설치되는 핫가스 밸브를 더 포함하는 공기조화기.

  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 핫가스 밸브는 전자팽창밸브(EEV)를 포함하는 공기조화기.

  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전열부 및 후열부는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.

  5. 제 1 항에 있어서,
    실내를 냉방 또는 난방시키는 실내 열교환기;
    상기 유동전환부로부터 상기 실내 열교환기로 연장되는 제 1 연결배관; 및
    상기 실내 열교환기로부터 상기 전열부로 연장되는 제 2 연결배관을 더 포함하는 공기조화기.

  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 연결배관에 설치되는 제 1 팽창밸브를 더 포함하는 공기조화기.

  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 연결배관으로부터 상기 후열부로 연장되는 제 1 분지배관을 더 포함하는 공기조화기.

  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 연결배관은 상기 제 1 분지배관이 연결되는 제 1 분지부를 포함하는 공기조화기.

  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 분지배관은 상기 배이패스 배관이 연결되는 후열분지부를 포함하는 공기조화기.

  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 팽창밸브는 상기 제 1 분지부와 상기 전열부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.

  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 분지배관에 설치되는 제 2 팽창밸브를 더 포함하는 공기조화기.

  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 팽창밸브는 상기 제 1 분지부와 상기 후열분지부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.

  13. 제 5 항에 있어서,
    상기 유동전환부로부터 상기 전열부로 연장되는 제 3 연결배관; 및
    상기 제 3 연결배관으로부터 상기 후열부로 연장되는 제 2 분지배관을 더 포함하는 공기조화기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이패스 배관은,
    상기 후열부의 유입 측으로 연장되는 제 1 바이패스 배관; 및
    상기 제 1 바이패스배관에서 분지되어 상기 전열부의 유입 측으로 연장되는 제 2 바이패스 배관을 포함하는 공기조화기.

  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 바이패스 배관에 설치되는 핫가스 밸브를 더 포함하는 공기조화기.

  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 전열부의 출구 측으로부터 상기 후열부의 유입 측으로 연장되는 유동배관; 및
    상기 유동배관에 설치되는 제 1 밸브를 더 포함하는 공기조화기.

  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 유동전환부로부터 상기 전열부의 출구 측으로 연장되는 연결배관;
    상기 연결배관으로부터 분지되어 상기 후열부 출구 측으로 연장되는 분지배관; 및
    상기 연결배관에 설치되며, 상기 전열부와 상기 분지배관이 분지되는 분지부 사이에 위치하는 제 2 밸브를 더 포함하는 공기조화기.

  18. 병렬로 연결된 전열부 및 후열부를 구비하는 실외 열교환기의 착상여부를 판단하는 단계;
    상기 실외 열교환기의 흡입측에 연결된 팽창밸브가 폐쇄되는 단계;
    압축기의 토출측에서부터 상기 실외 열교환기의 흡입측과 상기 팽창밸브를 연결하는 배관으로 연장되는 바이패스 배관을 따라 냉매가 유입되는 단계;
    상기 전열부 및 후열부의 제상 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 제상이 완료되면 난방운전으로 복귀하는 단계를 포함하며,
    상기 전열부가 착상된 경우에는 실외팬의 회전이 정방향으로 수행되며,
    상기 후열부가 착상된 경우에는 상기 실외팬의 회전이 역방향으로 수행되는 것을 특징으로 하는 공기조화기 제어방법
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 실외 열교환기에 착상이 발생된 경우, 상기 전열부 및 후열부 중 적어도 어느 하나는 증발기로 작동하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 제어방법.

  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 팽창밸브는, 상기 전열부의 흡입측과 연결되는 제 1 팽창밸브 및 상기 후열부의 흡입측과 연결되는 제 2 팽창밸브를 포함하며,
    상기 팽창밸브가 폐쇄되는 단계는,
    상기 후열부가 착상된 경우, 상기 제 2 팽창밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는 공기조화기 제어방법.

  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 전열부가 착상된 경우, 상기 전열부의 출구측으로부터 상기 후열부의 흡입측으로 연장되는 유동배관으로 냉매가 유동하여 상기 전열부 및 후열부가 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 공기조화기 제어방법.

  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 전열부가 착상된 경우,
    상기 제 1 팽창밸브를 통과한 냉매의 온도가 상기 유동 배관에 설치된 제 1 밸브를 통과한 냉매의 온도보다 높아지도록, 상기 제 1 팽창밸브 및 상기 제 1 밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 제어방법.

  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 난방운전으로 복귀하는 단계는,
    상기 팽창밸브 개방되고, 상기 바이패스 배관에 설치된 핫가스 밸브가 폐쇄되는 단계를 포함하는 공기조화기의 제어방법.

  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 바이패스 배관은, 상기 후열부의 흡입측으로 연장되는 제 1 바이패스 배관 및 상기 제 1 바이패스 배관으로부터 분지되어 상기 전열부의 흡입측으로 연장되는 제 2 바이패스 배관을 포함하며,
    상기 바이패스 배관을 따라 냉매가 유입되는 단계는,
    상기 전열부가 착상된 경우, 상기 제 2 바이패스 배관에 설치된 제 1 핫가스 밸브가 개방되는 단계; 및
    상기 후열부가 착상된 경우, 상기 제 1 바이패스 배관에 설치된 제 2 핫가스 밸브가 개방되는 단계를 포함하는 공기조화기 제어방법.


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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111412701A (zh) * 2020-03-27 2020-07-14 代秀平 一种空气源热泵高压余热融霜系统
CN115950051A (zh) * 2023-01-29 2023-04-11 宁波奥克斯电气股份有限公司 一种空调化霜结构及其化霜方法
WO2023218585A1 (ja) * 2022-05-12 2023-11-16 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170090290A (ko) * 2016-01-28 2017-08-07 엘지전자 주식회사 공기조화기

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170090290A (ko) * 2016-01-28 2017-08-07 엘지전자 주식회사 공기조화기

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111412701A (zh) * 2020-03-27 2020-07-14 代秀平 一种空气源热泵高压余热融霜系统
WO2023218585A1 (ja) * 2022-05-12 2023-11-16 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置
CN115950051A (zh) * 2023-01-29 2023-04-11 宁波奥克斯电气股份有限公司 一种空调化霜结构及其化霜方法

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