KR20190059565A - 공기조화기 및 그의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 사상에 따른 공기조화기에는 하나의 냉매사이클을 형성하는 압축기, 실외 열교환기 및 실내 열교환기, 상기 압축기, 상기 실외 열교환기 및 상기 실내 열교환기와 연결되는 제 1 사방밸브 및 상기 실외 열교환기와 상기 실내 열교환기의 사이에 설치되는 제 1 팽창밸브가 포함되고, 상기 실내 열교환기는 복수의 열교환부로 형성되고, 상기 열교환부의 사이에 설치되는 제 2 사방밸브 및 제 2 팽창밸브가 더 포함된다.

Description

공기조화기 및 그의 제어방법{AN AIR CONDITIONER AND A METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 공기조화기 및 그의 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 냉매사이클이 구동되어, 상기 소정공간을 냉방 또는 난방할 수 있다.
이때, 상기 소정공간은 상기 공기조화기가 사용되는 장소에 따라, 다양하게 제안될 수 있다. 예를 들어, 상기 공기조화기가 가정이나 사무실에 배치되는 경우, 상기 소정공간은 집 또는 건물의 실내 공간일 수 있다. 또한, 상기 공기조화기가 자동차에 배치되는 경우, 상기 소정공간은 사람이 탑승하는 탑승 공간일 수 있다.
상기 공기조화기에는, 상기 응축기 또는 상기 증발기로 기능하는 실내 열교환기와 실외 열교환기가 포함된다. 상기 실내 열교환기는 상기 소정공간에 배치되는 실내기에 설치되며, 상기 실외 열교환기는 상기 소정공간의 외부에 배치되는 실외기에 설치된다.
최근, 사용자에게 쾌적한 냉풍을 공급하기 위해 제습된 공기를 제공하는 공기조화기가 개발되고 있다. 이와 관련되어 본 출원인은 이하와 같은 선행문헌을 출원하여 등록받은 바 있다.
(1) 제 1 선행문헌 : 등록특허 10-0692894 (2007년 03월 05일 등록), 쾌적한 냉방을 위한 제습운전이 가능한 에어컨과 그에 사용되는 실내기 및 제습운전 방법.
상기 제 1 선행문헌은, 제습 운전에서 과한 냉방으로 인해 사용자가 느끼는 눅눅한 바람의 토출을 해결하고자, 실내기에 밸브를 추가하여 증발기의 일부분만으로 냉방하는 기술에 관한 것이다.
(2) 제 2 선행문헌 : 등록특허 10-0816908 (2008년 03월 19일 등록), 공기조화기.
상기 제 2 선행문헌은, 재열 및 제습운전 과정에서 흡입되는 실내 공기가 제습이 완전히 이루어진 다음에 재열되도록 하고, 재열 및 제습과정에서 냉매의 압력 손실을 최소화할 수 있는 공기조화기의 열교환기 구조에 관한 것이다. 재열 및 제습 운전시 흡입되는 실내 공기가 제습 과정을 완전히 거친 다음 재열과정이 수행됨으로써, 팬 등과 같은 구조에 이슬 맺힘 현상을 방지한다.
이러한 선행문헌에 따른 종래의 공기조화기는 근본적으로 제습 후 토출되는 바람이 눅눅한 것을 해결하지 못하는 문제점이 있었다. 또한, 구조가 복잡하고, 통상적인 벽걸이 공기조화기에는 설치가 불가능한 특수한 구조를 갖는 문제점이 있었다.
또한, 열교환기가 전체적으로 제습되거나 재열되어 비효율적으로 운전되는 문제점이 있었다. 더하여, 열교환기가 제습 및 재열되도록 분리되어 설계되는 경우, 그 비율이 고정되어 상황에 따라 유동적으로 대응하지 못하는 불편함이 있었다.
본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 난방모드, 냉방모드 및 다양한 제습모드로 작동되는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것에 있다.
또한, 간단한 밸브제어에 의해 실내 열교환기가 응축기, 증발기 및 다양한 비율을 갖는 응축부 및 증발부로 열교환되도록 마련된 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것에 있다
또한, 본 발명의 목적은 통상적인 벽걸이형 공기조화기에 적용이 가능한 재열제습 구조를 갖는 실내 열교환기가 구비된 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 사상에 따른 공기조화기에는 하나의 냉매사이클을 형성하는 압축기, 실외 열교환기 및 실내 열교환기, 상기 압축기, 상기 실외 열교환기 및 상기 실내 열교환기와 연결되는 제 1 사방밸브 및 상기 실외 열교환기와 상기 실내 열교환기의 사이에 설치되는 제 1 팽창밸브가 포함되고, 상기 실내 열교환기는 복수의 열교환부로 형성되고, 상기 열교환부의 사이에 설치되는 제 2 사방밸브 및 제 2 팽창밸브가 더 포함된다.
상기 복수의 열교환부는 서로 절곡되어 형성되고, 상기 복수의 열교환부에는 공기의 유동방향으로 상부에 위치한 상열 열교환부 및 하부에 위치한 하열 열교환부가 각각 포함될 수 있다.
상기 제 2 사방밸브는 서로 다른 열교환부의 상열 열교환부 및 하열 열교환부에 연결되고, 상기 제 2 팽창밸브는 어느 하나의 열교환부의 상열 열교환부 및 하열 열교환부 중 어느 하나와 연결되는 배관에 설치될 수 있다.
상기 실내 열교환기에는, 서로 절곡된 제 1 열교환부, 제 2 열교환부 및 제 3 열교환부가 포함되고, 상기 제 1 열교환부, 상기 제 2 열교환부 및 상기 제 3 열교환부에는 공기의 유동방향으로 상부에 위치한 상열 열교환부 및 하부에 위치한 하열 열교환부가 각각 포함될 수 있다.
상기 제 2 사방밸브는 제 2 상열 열교환부, 제 2 하열 열교환부, 제 3 상열 열교환부 및 제 3 상열 열교환부와 연결될 수 있다.
상기 제 2 팽창밸브는 상기 제 3 하열 열교환부와 상기 제 2 사방밸브를 연결하는 냉매배관에 설치될 수 있다.
상기 제 1 사방밸브는 상기 압축기의 흡입 측 및 토출 측, 제 1 하열 열교환부 및 상기 실외 열교환기와 연결될 수 있다.
상기 제 1 팽창밸브는 제 1 상열 열교환부와 상기 실외 열교환기 사이에 배치될 수 있다.
상기 제 1 사방밸브 및 상기 제 2 사방밸브에 의해 연결되는 냉매배관, 상기 제 1 팽창밸브 및 상기 제 2 팽창밸브의 개도를 제어하는 제어부가 더 포함되고, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 실내 열교환기가 서로 다른 비율을 갖는 응축기 및 증발기로 기능할 수 있다.
상기 제어부는 상기 실내 열교환기가 설치되는 실내 공간의 온도 및 습도에 따라, 상기 실내 열교환기에서 응축기 및 증발기의 비율을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 공기조화기의 제어방법에는 하나의 냉매사이클을 형성하는 압축기, 실외 열교환기 및 실내 열교환기가 구비되는 공기조화기의 제어방법에 있어서, 설정온도가 입력되고, 실내온도와 설정온도의 차이 및 실내습도가 측정되고, 측정된 실내온도와 설정온도의 차이 및 실내습도에 따라, 상기 실내 열교환기가 증발기로 기능하는 냉방모드, 상기 실내 열교환기가 응축기로 기능하는 난방모드, 상기 실내 열교환기에서 증발기로 기능하는 열교환부가 응축기로 기능하는 열교환부보다 더 큰 면적을 갖는 제 1 제습모드 및 상기 실내 열교환기에서 증발기로 기능하는 열교환부가 응축기로 기능하는 열교환부보다 더 작은 면적을 갖는 제 2 제습모드 중 어느 하나로 구동된다.
상기 실내 열교환기는 공기의 유동방향으로 차례로 배열된 복수의 열을 갖도록 마련되고, 상기 제 1 제습모드 및 상기 제 2 제습모드에서 상기 증발기로 기능하는 열교환부가 상기 응축기로 기능하는 열교환부보다 공기의 유동방향에서 상부에 위될 수 있다.
상기 실내 열교환기에는 제 1 열교환부, 제 2 열교환부 및 제 3 열교환부가 포함되고, 상기 제 1 열교환부, 상기 제 2 열교환부 및 상기 제 3 열교환부에는 공기의 유동방향으로 상부에 위치한 상열 열교환부 및 하부에 위치한 하열 열교환부가 각각 포함될 수 있다.
상기 냉방모드에는 상기 제 1 열교환부, 상기 제 2 열교환부 및 상기 제 3 열교환부가 증발기로 기능하고, 상기 난방모드에는 상기 제 1 열교환부, 상기 제 2 열교환부 및 상기 제 3 열교환부가 응축기로 기능하고, 상기 제 1 제습모드에는 제 1 상열 열교환부, 제 2 상열 열교환부 및 상기 제 3 열교환부가 증발기로 기능하고, 제 1 하열 열교환부 및 제 2 하열 열교환부가 응축기로 기능하며, 상기 제 2 제습모드에는 제 1 상열 열교환부 및 제 2 상열 열교환부가 증발기로 기능하고, 제 1 하열 열교환부 및 제 2 하열 열교환부 및 상기 제 3 열교환부가 응축기로 기능할 수 있다.
실내습도가 기준치 이상인 경우, 실내온도가 설정온도보다 높은 경우 제 1 제습모드로 구동되고, 실내온도가 설정온도보다 낮은 경우 제 2 제습모드로 구동될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 공기조화기 및 그 제어방법에서는 아래와 같은 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 사용자에게 다양한 특성을 갖는 공기를 제공할 수 있다는 장점이 있다.
자세하게는, 냉방모드, 난방모드 및 다양한 제습모드로 작동되는 공기조화기를 통해 필요에 따라 적합한 공기를 제공할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 간단한 밸브 제어에 의해 각 모드로 변경가능하다는 장점이 있다.
또한, 실내 열교환기는 각 모드에 따라 다양한 비율을 갖는 응축부 및 증발부로 구비되어 열교환될 수 있다는 장점이 있다.
특히, 상기 실내 열교환기는 공기의 유동방향에 따라 상열 열교환기 및 하열 열교환기로 나누어지므로 실내공기가 실내 열교환기를 통과하며 제습될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 제습모드로 운전시, 상기 상열 열교환기의 적어도 일부는 증발기로 기능하고 상기 하열 열교환기의 적어도 일부는 응축기로 기능하여, 토출온도를 높이고 절대습도를 낮춰서, 토출공기는 상대습도가 낮아진 상태로 토출될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 통상의 공기조화기의 실내기에 그대로 적용될 수 있는 형태로 마련되어 설계가 용이한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 구성을 간략하게 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 제어구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 제 1 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 제 2 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 제 3 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 제 4 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 상태에 따른 실내 열교환기를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 제어흐름을 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기에는, 조화된 공기가 공급되는 실내공간에 설치되는 실내기(10)가 포함된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 실내기(10)에는, 외관을 형성하며 내부에 실내 열교환기(40) 및 송풍팬(30)이 배치되는 케이스(11) 및 상기 케이스(11)의 전방에 결합되어 상기 실내기(10)의 전면 외관을 형성하는 전면 패널(20)이 포함된다.
상기 케이스(11)는, 분리형 공기조화기의 경우, 실내에 배치되는 실내기 케이스일 수 있으며, 일체형 공기조화기의 경우, 공기조화기 자체의 케이스일 수 있다. 그리고, 넓은 의미에서, 상기 전면 패널(20)은 상기 케이스(11)의 일 구성으로서 이해될 수 있다.
상기 케이스(11)에는, 실내공기가 유입되는 흡입구(12) 및 상기 흡입구(12)를 통하여 유입된 공기가 열교환된 후 실내 공간으로 토출되도록 하는 토출구(15)가 포함된다.
상기 흡입구(12)는 상기 케이스(11)의 상부에 적어도 일부분이 개구되어 형성된다. 또한, 상기 흡입구(12)에는 이물의 유입을 방지하기 위한 흡입그릴(13)이 형성될 수 있다.
상기 토출구(15)는 상기 케이스(11)의 하부에서 적어도 일부분이 개구되어 형성될 수 있다. 상기 토출구(15)의 일측에는, 상기 토출구(15)를 개방 또는 폐쇄하기 위하여 이동가능하게 제공되는 토출 베인(16)이 포함된다.
상기 토출 베인(16)이 개방되면, 상기 케이스(11) 내에서 조화된 공기가 실내 공간으로 배출될 수 있다. 예를 들어, 상기 토출 베인(16)은, 상기 토출 베인(16)의 하부가 상방으로 회전하여 개방될 수 있다. 또한, 상기 토출구(15)에는 토출그릴(미도시)이 구비될 수 있다.
상기 케이스(11)의 내부에는, 상기 흡입구(12)에서 흡입된 공기와 열교환 되는 실내 열교환기(40)가 설치된다. 상기 실내 열교환기(40)는 송풍팬(30)의 흡입 측을 둘러싸도록 배치된다. 상기 실내 열교환기(40)에 대해서는 자세히 후술한다.
상기 송풍팬(30)에는, 원주 방향으로 흡입된 공기를 원주 방향으로 토출시키는 횡류팬이 포함된다. 또한, 상기 송풍팬(30)에는, 고정부재로서의 팬 본체(31) 및 상기 팬 본체(31)의 일 측에 고정되며 원주 방향으로 이격되어 배치되는 복수의 블레이드(32)가 포함된다. 즉, 상기 복수의 블레이드(32)는 원주 방향을 따라 배열된 형태를 갖는다.
상기 케이스(11)의 내부에는, 상기 송풍팬(30)의 외주면 근처에 배치되어 공기의 흐름을 안내하는 유로 가이드(18, 19)가 설치된다. 상기 유로 가이드(18, 19)에는, 리어 가이드(18) 및 스테빌라이저(19)가 포함된다.
상기 리어 가이드(18)는, 상기 케이스(11)의 후측에서 상기 송풍팬(30)의 흡입 측으로 연장된다. 이러한 상기 리어 가이드(18)는, 상기 송풍팬(30)이 회전될 때 상기 송풍팬(30) 측으로 흡입 공기가 원활하게 안내되도록 한다. 또한, 상기 리어 가이드(18)는, 상기 송풍팬(30)에 의해 유동하는 공기가 상기 송풍팬(30)에서 박리되는 현상을 방지할 수 있다.
상기 스테빌라이저(19)는, 상기 송풍팬(30)의 토출 측에 배치된다. 상기 스테빌라이저(19)는, 상기 송풍팬(30)의 외주면과 이격되도록 설치되어 상기 송풍팬(30)에서 토출된 공기가 상기 실내 열교환기(40) 측으로 역류하는 것을 방지한다. 상기 리어 가이드(18)와 스테빌라이저(19)는, 상기 송풍팬(30)의 길이방향을 따라 연장된다.
상기 실내 열교환기(40)의 하측에는, 공기와 냉매의 열교환 과정에서 발생되는 응축수가 저장될 수 있는 드레인부(25)가 제공된다.
상기 케이스(11)의 내부에는, 상기 흡입부(12)를 통하여 흡입된 공기 중 이물을 필터링 하기 위한 필터(17)가 제공된다. 상기 필터(17)는 상기 흡입구(12)의 내측에 상기 실내 열교환기(40)를 둘러싸도록 배치된다. 상기 필터(17)에서 필터링된 공기는 상기 실내 열교환기(40)측으로 유동할 수 있다.
이와 같은 실내기(10)의 형상은 예시적이며 상기 실내기(10)는 다양한 형상으로 구비될 수 있다. 이하, 상기와 같은 실내기(10)의 형상을 참고하여, 공기조화기의 구성에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 구성을 간략하게 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사상에 따른 공기조화기에는 하나의 냉매사이클을 형성하는 압축기(50), 실외 열교환기(60) 및 상기 실내 열교환기(40)가 구비된다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 실내 열교환기(40)는 조화된 공기를 필요로 하는 실내공간에 설치되는 실내기(10)에 구비되고, 상기 실외 열교환기(60) 및 상기 압축기(50)는 실외공간에 설치되는 실외기에 구비될 수 있다. 또한, 상기 압축기(50), 상기 실외 열교환기(60) 및 상기 실내 열교환기(40)는 하나의 케이스에 구비될 수 있다.
상기 압축기(50)는 저온저압 기체상태의 냉매를 압축하여 고온고압 기체상태로 토출하도록 구비된다. 상기 압축기(50)는 다양한 구동방식으로 냉매를 압축하도록 마련될 수 있다. 또한, 상기 압축기(50)의 흡입 또는 토출 측에는 어큐뮬레이터, 오일분리기 등이 더 설치될 수 있으나, 설명의 편의상 생략하였다.
상기 실외 열교환기(60)는 상기 실내 열교환기(40)와 같이 소정의 공기와 열교환되도록 마련될 수 있다. 자세하게는, 상기 실외 열교환기(60)는 실외 공기와 열교환되도록 마련되고, 상기 실내 열교환기(40)는 실내 공기와 열교환되도록 마련될 수 있다.
상기 실외 열교환기(60) 및 상기 실내 열교환기(40)는 응축기 또는 증발기로 구동될 수 있다. 또한, 상기 실외 열교환기(60)는 다양한 형상으로 마련될 수 있으며, 도 3에서는 상기 실외 열교환기(60)를 간략하게 도시하였다.
상기 실내 열교환기(40)는 복수의 열로 마련된 복수 개로 절곡된 형상으로 구비될 수 있다. 도 3을 참고하면, 상기 실내 열교환기(40)는 2열로 마련되며, 3개의 열교환부로 절곡되어 구비된다. 이때, 설명의 편의상, 시계방향으로 제 1 열교환부(41, 42), 제 2 열교환부(43, 44) 및 제 3 열교환부(45, 46)라 하고, 각 열교환부는 상열 및 하열로 구비된다.
즉, 상기 실내 열교환기(40)에는, 제 1 상열 열교환부(41), 제 1 하열 열교환부(42), 제 2 상열 열교환부(43), 제 2 하열 열교환부(44), 제 3 상열 열교환부(45) 및 제 3 하열 열교환부(46)가 포함된다.
각 열교환부에는 냉매가 유동되는 냉매튜브 및 상기 냉매튜브와 결합되어 열교환 면적을 증대시키는 열교환 핀이 포함된다. 예를 들어, 도 3을 참고하면, 상기 제 1 열교환부(41, 42)에는 각각 4개의 냉매튜브가 구비되고, 상기 제 2 열교환부(43, 44) 및 상기 제 3 열교환부(45, 46)에는 각각 6개의 냉매튜브가 구비된다.
도 3에서는 상열 열교환부와 하열 열교환부가 접한 상태로 도시되었으나 상열 열교환부와 하열 열교환부는 이격되어 배치될 수 있다. 자세하게는, 상열 열교환부의 열교환 핀과 하열 열교환부의 열교환 핀은 서로 이격되도록 설치되어 서로 간의 열교환을 방지할 수 있다. 또한, 각 열교환 핀은 일체로 형성되어 사이에 절개부를 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 공기조화기에는, 제 1 사방밸브(80), 제 2 사방밸브(85), 제 1 팽창밸브(70) 및 제 2 팽창밸브(75)가 더 포함된다.
상기 제 1 사방밸브(80)는 상기 압축기(50)와 연결되어, 상기 압축기(50)의 흡입 측 및 토출 측과 연결되는 배관이 변경되도록 설치된다. 즉, 상기 제 1 사방밸브(80)에 의해 냉매의 전체적인 유동방향이 변경될 수 있으며, '메인 사방밸브' 또는 '실외 사방밸브'라 할 수 있다.
상기 제 2 사방밸브(85)는 상기 실내 열교환기(40)의 열교환부 사이에 설치될 수 있다. 자세하게는, 상기 제 2 사방밸브(85)는 서로 다른 열교환부의 상열 열교환부 및 하열 열교환부에 연결될 수 있다. 이때, 상기 제 2 사방밸브(85)는 상기 실내기(10)의 내부에 설치될 수 있으며, '실내 사방밸브'라 할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 2 사방밸브(85)는 상기 제 2 상열 열교환부(43), 제 2 하열 열교환부(44), 상기 제 3 상열 열교환부(45) 및 상기 제 3 하열 열교환부(46)에 연결될 수 있다.
상기 제 1 팽창밸브(70) 및 상기 제 2 팽창밸브(75)는 상온고압 액체냉매를 저온저압 액체상태로 팽창시킬 수 있다. 이때, 상기 제 1 팽창밸브(70) 및 상기 제 2 팽창밸브(75)는 완전히 오픈된 상태로 제어되어, 냉매의 유동에 영향을 미치지 않을 수 있다.
또한, 상기 제 1 팽창밸브(70)는 상기 실내 열교환기(40)와 상기 실외 열교환기(60)의 사이에 배치된다. 즉, 상기 제 1 팽창밸브(70)는 전체적인 냉매사이클을 형성하는 구성으로, '메인 팽창밸브' 또는 '실외 팽창밸브'라 할 수 있다.
또한, 상기 제 2 팽창밸브(75)는 상기 실내 열교환기(40)의 열교환부 사이에 설치될 수 있다. 자세하게는, 상기 제 2 팽창밸브(75)는 어느 하나의 열교환부의 상열 열교환부 및 하열 열교환부 중 어느 하나와 연결되는 배관에 설치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제 2 열교환부(43, 44)와 상기 제 3 열교환부(45, 46)의 사이에 배치될 수 있다. 이때, 상기 제 2 팽창밸브(75)는 상기 실내기(10)의 내부에 설치될 수 있으며, '실내 팽창밸브'라 할 수 있다.
이와 같은 공기조화기의 구성을 바탕으로 각 구성을 연결하고 냉매가 유동되는 냉매배관을 분류한다. 이때, 냉매배관의 명칭은 설명의 편의상 붙여진 것으로 이에 제한되지 않는다.
상기 냉매배관에는, 상기 압축기(50)에서 토출된 냉매가 유동되며 상기 압축기(50)와 상기 제 1 사방밸브(80)를 연결하는 제 1 배관(90), 상기 제 1 사방밸브(80)와 상기 실외 열교환기(60)를 연결하는 제 2 배관(91), 상기 실외 열교환기(60)와 상기 제 1 팽창밸브(70)를 연결하는 제 3 배관(92) 및 상기 제 1 팽창밸브(70)와 제 1 상열 열교환부(41)를 연결하는 제 4 배관(93)이 포함된다.
이때, 상기 제 1 상열 열교환부(41)와 상기 제 2 상열 열교환부(43)는 서로 연통된다. 즉, 상기 제 1 상열 열교환부(41)와 상기 제 2 상열 열교환부(43)는 절곡된 열교환핀으로 인해 분리되었으나, 냉매의 유동에 있어서는 하나의 구성에 해당될 수 있다.
또한, 상기 냉매배관에는, 상기 제 2 상열 열교환부(43)와 상기 제 2 사방밸브(85)를 연결하는 제 5 배관(94), 상기 제 2 사방밸브(85)와 상기 제 3 상열 열교환부(45)를 연결하는 제 6 배관(95)이 더 포함된다.
이때, 상기 제 3 상열 열교환부(45)와 상기 제 3 하열 열교환부(46)는 서로 연통된다. 즉, 상기 제 3 상열 열교환부(45)와 상기 제 3 하열 열교환부(46)는 복수의 열로 구비되었으나, 냉매의 유동에 있어서는 하나의 구성에 해당될 수 있다.
또한, 상기 냉매배관에는, 상기 제 3 하열 열교환부(45)와 상기 제 2 팽창밸브(75)를 연결하는 제 7 배관(96) 및 상기 제 2 사방밸브(97)와 상기 제 2 하열 열교환부(44)와 연결되는 제 8 배관(97)이 더 포함된다.
이때, 상기 제 1 하열 열교환부(42)와 상기 제 2 하열 열교환부(44)는 서로 연통된다. 즉, 상기 제 2 하열 열교환부(42)와 상기 제 2 하열 열교환부(44)는 절곡된 열교환핀으로 인해 분리되었으나, 냉매의 유동에 있어서는 하나의 구성에 해당될 수 있다.
또한, 상기 냉매배관에는, 상기 제 1 하열 열교환부(42)와 상기 제 1 사방밸브(80)를 연결하는 제 9 배관(98) 및 상기 압축기(50)로 유입되는 냉매가 유동되며 상기 제 1 사방밸브(80)와 상기 압축기(50)를 연결하는 제 10 배관(99)이 더 포함된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 제어구성을 도시한 도면이다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 공기조화기에는, 각 구성을 제어하는 제어부(100)가 구비된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(100)는 상기 압축기(50), 상기 송풍팬(30), 상기 제 1 사방밸브(80), 상기 제 2 사방밸브(85), 상기 제 1 팽창밸브(70) 및 상기 제 2 팽창밸브(75)를 제어할 수 있다.
도 4는 설명의 편의상 일부 구성만을 도시하였으며, 상기 제어부(100)는 다양한 구성을 제어할 수 있다. 이하, 도 4에 도시된 구성의 제어에 대하여 자세하게 설명한다.
상기 제어부(100)는, 상기 압축기(50)의 ON/OFF 및 상기 송풍팬(30)의 풍량을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(100)는 소정의 범위 내에서 상기 압축기(50)를 구동시킬 수 있으며, 상기 송풍팬(30)을 저속 또는 고속으로 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(100)는, 상기 제 1 사방밸브(80)가 상기 제 1 배관(90)과 상기 제 2 배관(91)을 연결하고, 상기 제 9 배관(98)과 상기 제 10 배관(99)을 연결하는 제 1 상태가 되도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 제 1 사방밸브(80)가 상기 제 1 배관(90)과 상기 제 9 배관(98)을 연결하고, 상기 제 2 배관(91)과 상기 제 10 배관(99)을 연결하는 제 2 상태가 되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(100)는, 상기 제 2 사방밸브(85)가 상기 제 5 배관(94)과 상기 제 6 배관(95)을 연결하고, 상기 제 7 배관(96)과 상기 제 8 배관(97)을 연결하는 제 1 상태가 되도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 제 1 사방밸브(80)가 상기 제 5 배관(94)과 상기 제 7 배관(96)을 연결하고, 상기 제 6 배관(95)과 상기 제 8 배관(97)을 연결하는 제 2 상태가 되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(100)는 상기 제 1 팽창밸브(70) 및 상기 제 2 팽창밸브(75)의 개도를 제어할 수 있다. 자세하게는, 상기 제어부(100)는 상기 제 1 팽창밸브(70) 및 상기 제 2 팽창밸브(75)를 소정의 개도를 갖으며 유동되는 냉매를 팽창시키는 제 1 상태 또는 완전히 개방되어 유동되는 냉매에 영향을 주지 않는 제 2 상태가 되도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 공기조화기에는, 상기 제어부(100)의 소정의 정보를 전달하는 입력부(110), 온도센서(120) 및 습도센서(130)가 포함될 수 있다.
상기 입력부(110)는 사용자에 의한 요청사항이 전달되는 구성으로, 리모컨 등의 형태로 구비될 수 있다. 상기 입력부(110)를 통해 공기조화기의 ON/OFF 및 사용자가 원하는 설정온도값이 상기 제어부(100)에 전달될 수 있다.
상기 온도센서(120) 및 상기 습도센서(130)는 조화된 공기를 필요한 하는 실내 공간의 온도 및 습도를 측정하도록 마련된다. 그리고, 상기 온도센서(120) 및 상기 습도센서(130)에 의해 측정된 실내온도값 및 실내습도값은 상기 제어부(100)에 전달될 수 있다. 이때, 상기 습도센서(130)는 필요에 따라 구비될 수 있다.
이와 같은 구성에 의해 본 발명의 사상에 따른 공기조화기는 다양한 모드로 운전될 수 있다. 이하, 도 5 내지 도 9를 참조하며 공기조화기의 다양한 모드에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 제 1 상태를 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 사방밸브(80) 및 상기 제 2 사방밸브(85)는 제 1 상태로 마련된다. 이때, 상기 제 1 팽창밸브(70)가 제 1 상태로 마련되고 상기 제 2 팽창밸브(75)가 제 2 상태로 마련된 경우, 냉매의 유동을 설명한다.
상기 압축기(50)에서 고온고압으로 토출된 냉매는 상기 제 1 배관(90)을 따라 상기 제 1 사방밸브(80)로 유동된다. 상기 제 1 사방밸브(80)는 상기 제 1 배관(90)과 상기 제 2 배관(91)을 연결하고, 냉매는 상기 제 2 배관(91)을 따라 상기 실외 열교환기(60)로 유동된다.
상기 실외 열교환기(60)에서는 냉매와 실외 공기 간의 열교환이 발생되며, 기체냉매가 액체냉매로 응축된다. 즉, 상기 실외 열교환기(60)는 응축기로 기능하며, 응축된 냉매는 상기 제 3 배관(92)을 통해 상기 제 1 팽창밸브(70)로 유동된다.
상기 제 1 팽창밸브(70)에서 냉매가 팽창되어 저온저압의 냉매가 토출되며, 상기 제 4 배관(93)을 통해 상기 제 1 상열 열교환부(41)로 유동된다. 상기 제 1 상열 열교환부(41) 및 상기 제 2 상열 열교환부(43)에서는 냉매와 실내 공기 간의 열교환이 발생되며 액체냉매가 기체냉매로 증발된다.
그리고, 상기 제 2 상열 열교환부(43)에서 토출되어 상기 제 5 배관(94)으로 유동된 냉매는 상기 제 2 사방밸브(85)를 통해 상기 제 6 배관(95)을 통하여 상기 제 3 상열 열교환부(45)로 유입된다. 상기 제 3 상열 열교환부(45) 및 상기 제 3 하열 열교환부(46)에서는 냉매와 실내 공기 간의 열교환이 발생되며 액체냉매가 기체냉매로 증발된다.
그리고, 상기 제 3 하열 열교환부(46)에서 토출된 상기 제 7 배관(96)으로 유동된 냉매는 상기 제 2 사방밸브(85)를 통해 상기 제 8 배관(97)을 통하여 상기 제 2 하열 열교환부(44)로 유입된다. 이때, 상기 제 2 팽창밸브(75)는 제 2 상태로 냉매의 유동에 영향을 주지 않는다.
또한, 상기 제 2 하열 열교환부(44) 및 상기 제 1 하열 열교환부(42)에서는 냉매와 실내 공기 간의 열교환이 발생되며 액체냉매가 기체냉매로 증발된다. 즉, 상기 실내 열교환기(40)는 증발기로 기능하며, 실내공기의 열을 빼앗는다. 따라서, 상기 공기조화기는 '냉방모드'로 동작하는 것으로 이해될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 하열 열교환부(42)에서 토출된 냉매는 상기 제 9 배관(98) 및 상기 제 10 배관(99)을 통해 다시 상기 압축기(50)로 유입된다. 그리고, 상기와 같은 유동과정을 반복할 수 있다.
반면, 상기 제 1 팽창밸브(70)가 제 2 상태로 마련되고 상기 제 2 팽창밸브(75)가 제 1 상태로 마련된 경우, 냉매의 유동을 설명한다.
상기 압축기(50)에서 토출된 냉매는 상기 제 1 배관(90), 상기 제 2 배관(91)을 통해 상기 실외 열교환기(60)에서 응축된다. 그리고, 상기 제 3 배관(92) 및 상기 제 4 배관(94)을 통해 상기 제 1 상열 열교환부(41)로 유입된다. 이때, 상기 제 1 팽창밸브(70)는 제 2 상태로 냉매의 유동에 영향을 주지 않는다.
그에 따라, 상기 제 1 상열 열교환부(41) 및 상기 제 2 상열 열교환부(43)는 상기 실외 열교환기(60)와 같이 응축기로 기능한다. 그리고, 냉매는 상기 제 5 배관(94) 및 제 6 배관(95)을 통해 상기 제 3 상열 열교환부(45)로 유동되며, 상기 제 3 상열 열교환부(45) 및 상기 제 3 하열 열교환부(46) 또한 응축기로 기능한다.
상기 제 3 하열 열교환부(46)에서 토출된 냉매가 상기 제 7 배관(96)을 따라 유동되며 상기 제 2 팽창밸브(75)에서 팽창된다. 그에 따라, 상기 제 8 배관(97)을 통해 유동된 냉매는 상기 제 2 하열 열교환부(44) 및 상기 제 1 하열 열교환부(42)에서 증발된다. 즉, 상기 제 2 하열 열교환부(44) 및 상기 제 1 하열 열교환부(42)는 증발기로 기능한다.
정리하자면, 상기 실외 열교환기(60), 상기 제 1 상열 열교환부(41), 상기 제 2 상열 열교환부(43), 상기 제 3 상열 열교환부(45) 및 상기 제 3 하열 열교환부(46)는 응축기로 기능하며, 상기 제 2 하열 열교환부(44) 및 상기 제 1 하열 열교환부(42)는 증발기로 기능한다. 즉, 상기 실내 열교환기(40)의 일부는 응축기로 기능하고, 나머지 일부는 증발기로 기능한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 제 2 상태를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 사방밸브(80)는 제 2 상태로 마련되고, 상기 제 2 사방밸브(85)는 제 1 상태로 마련된다. 이때, 상기 제 1 팽창밸브(70)가 제 1 상태로 마련되고 상기 제 2 팽창밸브(75)가 제 2 상태로 마련된 경우, 냉매의 유동을 설명한다.
상기 압축기(50)에서 고온고압으로 토출된 냉매는 상기 제 1 배관(90)을 따라 상기 제 1 사방밸브(80)로 유동된다. 상기 제 1 사방밸브(80)는 상기 제 1 배관(90)과 상기 제 9 배관(98)을 연결하고, 냉매는 상기 제 9 배관(91)을 따라 상기 제 1 하열 열교환부(42)로 유동된다.
상기 제 1 하열 열교환부(42) 및 상기 제 2 하열 열교환부(44)에서는 냉매와 실내 공기 간의 열교환이 발생되며, 기체냉매가 액체냉매로 응축된다. 즉, 상기 제 1 하열 열교환부(42) 및 상기 제 2 하열 열교환부(44)는 응축기로 기능한다.
상기 제 2 하열 열교환부(44)에서 토출된 냉매는 상기 제 8 배관(97)을 통해 상기 제 2 사방밸브(85)로 유동된다. 상기 제 2 사방밸브(85)는 상기 제 8 배관(97)과 상기 제 7 배관(96)을 연결하고, 냉매는 상기 제 7 배관(96)을 따라 상기 제 3 하열 열교환부(46)로 유동된다. 이때, 상기 제 2 팽창밸브(75)는 제 2 상태로 냉매의 유동에 영향을 주지 않는다.
그리고, 상기 제 3 상열 열교환부(45) 및 상기 제 3 하열 열교환부(46) 또한 응축기로 기능한다. 상기 제 3 상열 열교환부(45)에서 토출된 냉매가 상기 제 6 배관(95)을 따라 상기 제 2 사방밸브(85)를 통하여 상기 제 5 배관(94)으로 유동된다.
또한, 상기 제 5 배관(94)을 통해 상기 제 2 상열 열교환부(43) 및 상기 제 1 상열 열교환부(41)로 유동된 냉매는 응축될 수 있다. 즉, 상기 실내 열교환기(40)는 응축기로 기능한다.
상기 제 1 상열 열교환부(41)에서 토출된 냉매는 상기 제 4 배관(93)을 따라 유동되어, 상기 제 1 팽창밸브(70)에서 팽창된다. 팽창된 냉매는 상기 제 3 배관(92)을 따라 유동되어 상기 실외 열교환기(60)에서 증발되며, 상기 제 2 배관(91) 및 상기 제 10 배관(99)을 통해 상기 압축기(50)로 유입되어 다시 순환된다.
정리하면, 상기 실외 열교환기(60)는 증발기로 기능하며, 상기 실내 열교환기(40)는 응축기로 기능한다. 상기 실내 열교환기(40)가 냉매를 응축시키며 실내로 열을 방출한다. 따라서, 상기 공기조화기는 '난방모드'로 동작하는 것으로 이해될 수 있다.
반면, 상기 제 1 팽창밸브(70)가 제 2 상태로 마련되고 상기 제 2 팽창밸브(75)가 제 1 상태로 마련된 경우, 냉매의 유동을 설명한다.
상기 압축기(50)에서 토출된 냉매는 상기 제 1 배관(90), 상기 제 9 배관(98)을 통해 상기 제 1 하열 열교환부(42) 및 상기 제 2 하열 열교환부(44)에서 응축된다. 그리고, 냉매는 상기 제 8 배관(97)으로 유동되어 상기 제 2 팽창밸브(75)에서 팽창된다.
그에 따라, 상기 제 7 배관(96)을 통해 유동된 냉매는 상기 제 3 하열 열교환부(46) 및 상기 제 3 상열 열교환부(45)에서 증발된다. 또한, 상기 제 6 배관(95) 및 상기 제 5 배관(94)으로 유동된 냉매는 상기 제 2 상열 열교환부(43) 및 상기 제 1 상열 열교환부(41)에서 증발된다.
또한, 상기 제 1 상열 열교환부(41)에서 토출된 냉매는 상기 제 4 배관(93) 및 상기 제 3 배관(92)을 통해 유동되어 상기 실외 열교환기(60)에서 증발된다. 그리고, 상기 실외 열교환기(60)에서 토출된 냉매는 상기 제 2 배관(91) 및 상기 제 10 배관(99)을 통해 상기 압축기(50)로 유입되어 다시 순환된다.
정리하자면, 상기 실외 열교환기(60), 상기 제 1 상열 열교환부(41), 상기 제 2 상열 열교환부(43), 상기 제 3 상열 열교환부(45) 및 상기 제 3 하열 열교환부(46)는 증발기로 기능하며, 상기 제 2 하열 열교환부(44) 및 상기 제 1 하열 열교환부(42)는 응축기로 기능한다.
즉, 상기 실내 열교환기(40)의 일부는 응축기로 기능하고, 나머지 일부는 증발기로 기능한다. 특히, 증발기로 기능하는 부분이 응축기로 기능하는 부분보다 더 큰 면적을 가진다.
도 2를 참고하면, 상기 실내 열교환기(40)를 통과하는 공기는 전체적으로 증발기로 기능하는 열교환부를 통과하고 응축기로 기능하는 열교환부를 통과한다. 자세하게는, 공기가 증발기를 통과하며 온도가 낮아지고 그에 따라 공기 중 존재하는 수증기가 응축수가 되어 분리된다. 그리고, 공기가 응축기를 통과하며 온도가 처음 상태와 비슷하거나 보다 낮은 상태로 토출될 수 있다.
즉, 온도가 비교적 낮으며 제습된 공기를 토출할 수 있다. 이하, 상기와 같이 동작되는 경우를 상기 공기조화기의 '제 1 제습모드'라 한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 제 3 상태를 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 사방밸브(80)는 제 1 상태로 마련되고, 상기 제 2 사방밸브(85)는 제 2 상태로 마련된다. 이와 같은 냉매의 유동은 도 5에서의 냉매의 유동과 유사함으로 그 차이에 대해서만 자세하게 설명한다.
이때, 상기 제 1 팽창밸브(70)가 제 1 상태로 마련되고 상기 제 2 팽창밸브(75)가 제 2 상태로 마련된 경우, 냉매의 유동을 설명한다.
상기 압축기(50)에서 고온고압으로 토출된 냉매는 상기 실외 열교환기(60)에서 응축되고, 상기 제 1 팽창밸브(70)에서 냉매가 팽창된다. 또한, 상기 제 1 상열 열교환부(41) 및 상기 제 2 상열 열교환부(43)에서 증발된다.
그리고, 상기 제 2 상열 열교환부(43)에서 토출되어 상기 제 5 배관(94)으로 유동된 냉매는 상기 제 2 사방밸브(85)를 통해 상기 제 7 배관(96)을 통하여 상기 제 3 하열 열교환부(46)로 유입된다. 또한 상기 제 3 상열 열교환부(45) 및 상기 제 3 하열 열교환부(46)에서 냉매가 증발된다.
그리고, 상기 제 3 상열 열교환부(45)에서 토출된 상기 제 6 배관(95)으로 유동된 냉매는 상기 제 2 사방밸브(85)를 통해 상기 제 8 배관(97)을 통하여 상기 제 2 하열 열교환부(44)로 유입된다. 또한, 상기 제 2 하열 열교환부(44) 및 상기 제 1 하열 열교환부(42)에서는 냉매가 증발된다.
즉, 상기 실내 열교환기(40)는 증발기로 기능하며, 실내공기의 열을 빼앗는다. 이는 앞서 설명한 냉방모드와 상기 실내 열교환기(40) 내에서 냉매의 유동 순서만 변경될 뿐 동일한 기능을 한다. 따라서, 상기 공기조화기는 '냉방모드'로 동작하는 것으로 이해될 수 있다.
반면, 상기 제 1 팽창밸브(70)가 제 2 상태로 마련되고 상기 제 2 팽창밸브(75)가 제 1 상태로 마련된 경우, 냉매의 유동을 설명한다.
상기 압축기(50)에서 고온고압으로 토출된 냉매는 상기 실외 열교환기(60)에서 응축된다. 그리고, 상기 제 3 배관(92) 및 상기 제 4 배관(94)을 통해 상기 제 1 상열 열교환부(41)로 유입되어 응축된다. 그리고, 냉매는 상기 제 5 배관(94) 및 상기 제 2 사방밸브(85)를 통해 상기 제 2 팽창밸브(75)로 유동되어 팽창된다.
또한, 냉매는 상기 제 7 배관(96)을 통해 상기 제 3 하열 열교환부(46)로 유동되며, 상기 제 3 상열 열교환부(45) 및 상기 제 3 하열 열교환부(46)는 증발기로 기능한다.
그리고, 상기 제 3 상열 열교환부(45)에서 토출된 냉매가 상기 제 6 배관(95) 및 상기 제 8 배관(97)을 따라 유동되어 상기 제 2 하열 열교환부(44) 및 상기 제 1 하열 열교환부(42)에서 증발된다. 즉, 상기 제 2 하열 열교환부(44) 및 상기 제 1 하열 열교환부(42)는 증발기로 기능한다.
정리하자면, 상기 실외 열교환기(60), 상기 제 1 상열 열교환부(41) 및 상기 제 2 상열 열교환부(43) 응축기로 기능하며, 상기 제 1 하열 열교환부(42), 상기 제 2 하열 열교환부(44), 상기 제 3 상열 열교환부(45) 및 상기 제 3 하열 열교환부(46)는 증발기로 기능한다. 즉, 상기 실내 열교환기(40)의 일부는 응축기로 기능하고, 나머지 일부는 증발기로 기능한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 제 4 상태를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 사방밸브(80) 및 상기 제 2 사방밸브(85)는 제 2 상태로 마련된다. 이와 같은 냉매의 유동은 도 6에서의 냉매의 유동과 유사함으로 그 차이에 대해서만 자세하게 설명한다.
상기 압축기(50)에서 토출된 냉매는 상기 제 1 하열 열교환부(42)로 유동되어, 상기 제 1 하열 열교환부(42) 및 상기 제 2 하열 열교환부(44)에서 응축된다. 상기 제 2 하열 열교환부(44)에서 토출된 냉매는 상기 제 8 배관(97)을 통해 상기 제 2 사방밸브(85)로 유동된다. 상기 제 2 사방밸브(85)는 상기 제 8 배관(97)과 상기 제 6 배관(95)을 연결하고, 냉매는 상기 제 6 배관(95)을 따라 상기 제 3 상열 열교환부(46)로 유동된다.
그리고, 상기 제 3 상열 열교환부(45) 및 상기 제 3 하열 열교환부(46) 또한 응축기로 기능한다. 상기 제 3 하열 열교환부(46)에서 토출된 냉매가 상기 제 7 배관(96)을 따라 상기 제 2 사방밸브(85)를 통하여 상기 제 5 배관(94)으로 유동된다.
또한, 상기 제 5 배관(94)을 통해 상기 제 2 상열 열교환부(43) 및 상기 제 1 상열 열교환부(41)로 유동된 냉매는 응축될 수 있다. 즉, 상기 실내 열교환기(40)는 응축기로 기능한다.
상기 제 1 상열 열교환부(41)에서 토출된 냉매는 상기 제 1 팽창밸브(70)에서 팽창되고, 상기 실외 열교환기(60)에서 증발되어 상기 압축기(50)로 유입되어 다시 순환된다.
즉, 상기 실내 열교환기(40)는 응축기로 기능하며, 실내로 열을 방출한다. 이는 앞서 설명한 난방모드와 상기 실내 열교환기(40) 내에서 냉매의 유동 순서만 변경될 뿐 동일한 기능을 한다. 따라서, 상기 공기조화기는 '난방모드'로 동작하는 것으로 이해될 수 있다.
반면, 상기 제 1 팽창밸브(70)가 제 2 상태로 마련되고 상기 제 2 팽창밸브(75)가 제 1 상태로 마련된 경우, 냉매의 유동을 설명한다.
상기 압축기(50)에서 토출된 냉매는 상기 제 1 하열 열교환부(42) 및 상기 제 2 하열 열교환부(44)에서 응축된다. 그리고, 냉매는 상기 제 8 배관(97) 및 상기 제 6 배관(95)으로 유동되어 상기 제 3 하열 열교환부(46) 및 상기 제 3 상열 열교환부(45)에서 응축된다.
그리고, 상기 제 3 하열 열교환부(46)에서 토출된 냉매는 상기 제 7 배관(96)으로 유동되어 상기 제 2 팽창밸브(75)에서 팽창된다. 그리고, 상기 제 5 배관(94)으로 유동된 냉매는 상기 제 2 상열 열교환부(43) 및 상기 제 1 상열 열교환부(41)에서 증발된다.
또한, 상기 제 1 상열 열교환부(41)에서 토출된 냉매는 상기 실외 열교환기(60)에서 증발된다. 그리고, 상기 실외 열교환기(60)에서 토출된 냉매는 상기 제 2 배관(91) 및 상기 제 10 배관(99)을 통해 상기 압축기(50)로 유입되어 다시 순환된다.
정리하자면, 상기 실외 열교환기(60), 상기 제 1 상열 열교환부(41), 상기 제 2 상열 열교환부(43)는 증발기로 기능하며, 제 1 하열 열교환부(42), 상기 제 2 하열 열교환부(44), 상기 제 3 상열 열교환부(45) 및 상기 제 3 하열 열교환부(46) 는 응축기로 기능한다.
즉, 상기 실내 열교환기(40)의 일부는 응축기로 기능하고, 나머지 일부는 증발기로 기능한다. 특히, 응축기로 기능하는 부분이 증발기로 기능하는 부분보다 더 큰 면적을 가진다.
도 2를 참고하면, 상기 실내 열교환기(40)를 통과하는 공기는 전체적으로 증발기로 기능하는 열교환부를 통과하고 응축기로 기능하는 열교환부를 통과한다. 자세하게는, 공기가 증발기를 통과하며 온도가 낮아지고 그에 따라 공기 중 존재하는 수증기가 응축수가 되어 분리된다. 그리고, 공기가 응축기를 통과하며 온도가 처음 상태와 비슷하거나 보다 높은 상태로 토출될 수 있다.
즉, 온도가 비교적 높으며 제습된 공기를 토출할 수 있다. 이하, 상기와 같이 동작되는 경우를 상기 공기조화기의 '제 2 제습모드'라 한다. 앞서 설명한 제 1 제습모드와 달리 상기 제 2 제습모드는 응축기의 면적이 더 크기 때문에 토출되는 공기의 온도가 비교적 높을 수 있다.
이와 같은 각 밸브의 상태에 따라 상기 실내 열교환기(40)는 다양한 형태로 구동될 수 있다. 이하, 각 상태에 따른 실내 열교환기(40)의 동작상태를 도시하였다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 상태에 따른 실내 열교환기를 도시한 도면이다. 도 9에서는 실내 열교환기(40)를 응축기로 기능하는 부분(진한부분) 및 증발기로 기능하는 부분(연한부분)으로 나누어 도시하였다.
도 9의 (a)는 상기 실내 열교환기(40)가 증발기로 기능하는 경우를 도시한 것이다. 즉, 이는 공기조화기가 냉방모드로 운전되는 경우를 의미한다.
이는 앞서 설명한 바와 같이, 1) 상기 제 1 사방밸브(80), 상기 제 2 사방밸브(85) 및 상기 제 1 팽창밸브(70)가 제 1 상태이고 상기 제 2 팽창밸브(75)가 제 2 상태로 마련되는 경우, 2) 상기 제 1 사방밸브(80) 및 상기 제 1 팽창밸브(70)가 제 1 상태이고, 상기 제 2 사방밸브(85) 및 상기 제 2 팽창밸브(75)가 제 2 상태로 마련되는 경우이다.
도 9의 (b)는 상기 실내 열교환기(40)가 응축기로 기능하는 경우를 도시한 것이다. 즉, 이는 공기조화기가 난방모드로 운전되는 경우를 의미한다.
이는 앞서 설명한 바와 같이, 1) 상기 제 2 사방밸브(85) 및 상기 제 1 팽창밸브(70)가 제 1 상태이고 상기 제 1 사방밸브(80) 및 상기 제 2 팽창밸브(75)가 제 2 상태로 마련되는 경우, 2) 상기 제 1 팽창밸브(70)가 제 1 상태이고, 상기 제 1 사방밸브(80), 상기 제 2 사방밸브(85) 및 상기 제 2 팽창밸브(75)가 제 2 상태로 마련되는 경우이다.
도 9의 (c) 내지 (f)는 상기 실내 열교환기(40)의 일부 열교환부는 증발기로 기능하고 나머지 일부는 응축기로 기능하는 경우를 도시한 것이다. 특히, 도 9의 (c) 및 (d)는 공기의 유동방향으로 상측에 증발기로 기능하는 열교환부가 배치된 경우이다. 즉, 이는 공기조화기가 제습모드로 운전되는 경우를 의미한다.
특히, 도 9의 (c)의 경우 증발기로 기능하는 열교환부가 응축기로 기능하는 열교환부보다 더 큰 면적을 갖는 경우로 제 1 제습모드에 해당된다.
이는 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제 2 사방밸브(85) 및 상기 제 2 팽창밸브(75)가 제 1 상태이고 상기 제 1 사방밸브(80) 및 상기 제 1 팽창밸브(70)가 제 2 상태로 마련되는 경우이다.
한편, 도 9의 (d)의 경우 증발기로 기능하는 열교환부가 응축기로 기능하는 열교환부보다 더 작은 면적을 갖는 경우로 제 2 제습모드에 해당된다.
이는 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제 2 팽창밸브(75)가 제 1 상태이고, 상기 제 1 사방밸브(80), 상기 제 2 사방밸브(85) 및 상기 제 1 팽창밸브(70)가 제 2 상태로 마련되는 경우이다.
상기 제 1 제습모드는 비교적 제습기능이 더 뛰어나며 토출공기의 온도를 높이지 않고, 상기 제 2 제습모드는 제습기능과 함께 토출공기의 온도를 높일 수 있다. 또한, 상기 실내 열교환기(40)의 설계에 따라 증발기로 기능하는 열교환부와 응축기로 기능하는 열교환부는 동일한 면적으로 마련될 수 있으며, 다양한 비율로 마련될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 사상에 따른 공기조화기는 다양한 모드로 동작될 수 있다. 각 모드는 소정의 조건에 의해 작동될 수 있으며, 상기 압축기(50) 및 상기 송풍팬(30) 등의 구동과 함께 더 다양한 모드로 분류될 수 있다.
이하, 예시적인 기준에 따라 각 모드로 운전되는 공기조화기에 대하여 간단하게 설명한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 제어흐름을 도시한 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 공기조화기가 ON되고(S10), 소정의 설정온도가 입력된다(S20). 이는 사용자에 의해 상기 입력부(110)를 통해 입력될 수 있다.
설정온도와 상기 온도센서(120)에 의해 측정된 실내공기의 온도를 비교한다(S20). 이때, 실내온도에서 설정온도를 뺀 값이 0보다 큰 경우 냉방운전(S60)되고, 실내온도에서 설정온도를 뺀 값이 0보다 작은 경우 난방운전(S40)된다. 이와 같은 기준은 간략하게 나타낸 것으로 보다 다양한 기준에 의해 구분될 수 있다.
냉방운전(S60) 또는 난방운전(S40)으로 구분하고, 상기 습도센서(130)에 의해 측정된 실내공기의 습도와 기준치를 비교한다. 이때, 기준치는 실내온도에 따라 상이할 수 있으며, 실내습도가 높은 기준에 해당된다.
상기 냉방운전(S60)에서 실내습도가 기준치보다 낮은 것으로 판단되는 경우, 상기 공기조화기는 냉방모드(S62)로 운전된다. 반면, 실내습도가 기준치 이상으로 판단되는 경우, 상기 공기조화기는 제 1 제습모드(S64)로 운전된다. 상기 제 1 제습모드(S64)는 비교적 토출공기의 온도를 높이지 않기 때문에 사용자가 냉방을 원할 때 운전될 수 있다.
한편, 상기 난방운전(S40)에서 실내습도가 기준치보다 낮은 것으로 판단되는 경우, 상기 공기조화기는 난방모드(S42)로 운전된다. 반면, 실내습도가 기준치 이상으로 판단되는 경우, 상기 공기조화기는 제 2 제습모드(S44)로 운전된다. 상기 제 2 제습모드(S44)는 비교적 토출공기의 온도를 높이기 때문에 사용자가 난방을 원할 때 운전될 수 있다.
이와 같이, 공기조화기는 냉방모드, 난방모드 및 다양한 제습모드로 작동되어 필요에 따라 적합한 공기를 제공할 수 있다.
10 : 실내기 12 : 흡입구
15 : 토출구 30 : 송풍팬
40 : 실내 열교환기 50 : 압축기
60 : 실외 열교환기 70 : 제 1 팽창밸브
75 : 제 2 팽창밸브 80 : 제 1 사방밸브
85 : 제 2 사방밸브 100 : 제어부

Claims (15)

  1. 하나의 냉매사이클을 형성하는 압축기, 실외 열교환기 및 실내 열교환기;
    상기 압축기, 상기 실외 열교환기 및 상기 실내 열교환기와 연결되는 제 1 사방밸브; 및
    상기 실외 열교환기와 상기 실내 열교환기의 사이에 설치되는 제 1 팽창밸브;가 포함되고,
    상기 실내 열교환기는 복수의 열교환부로 형성되고,
    상기 열교환부의 사이에 설치되는 제 2 사방밸브 및 제 2 팽창밸브가 더 포함되는 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 열교환부는 서로 절곡되어 형성되고,
    상기 복수의 열교환부에는 공기의 유동방향으로 상부에 위치한 상열 열교환부 및 하부에 위치한 하열 열교환부가 각각 포함되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 사방밸브는 서로 다른 열교환부의 상열 열교환부 및 하열 열교환부에 연결되고,
    상기 제 2 팽창밸브는 어느 하나의 열교환부의 상열 열교환부 및 하열 열교환부 중 어느 하나와 연결되는 배관에 설치되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실내 열교환기에는, 서로 절곡된 제 1 열교환부, 제 2 열교환부 및 제 3 열교환부가 포함되고,
    상기 제 1 열교환부, 상기 제 2 열교환부 및 상기 제 3 열교환부에는 공기의 유동방향으로 상부에 위치한 상열 열교환부 및 하부에 위치한 하열 열교환부가 각각 포함되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 사방밸브는 제 2 상열 열교환부, 제 2 하열 열교환부, 제 3 상열 열교환부 및 제 3 상열 열교환부와 연결되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 팽창밸브는 상기 제 3 하열 열교환부와 상기 제 2 사방밸브를 연결하는 냉매배관에 설치되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 사방밸브는 상기 압축기의 흡입 측 및 토출 측, 제 1 하열 열교환부 및 상기 실외 열교환기와 연결되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 팽창밸브는 제 1 상열 열교환부와 상기 실외 열교환기 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 사방밸브 및 상기 제 2 사방밸브에 의해 연결되는 냉매배관, 상기 제 1 팽창밸브 및 상기 제 2 팽창밸브의 개도를 제어하는 제어부가 더 포함되고,
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 실내 열교환기가 서로 다른 비율을 갖는 응축기 및 증발기로 기능하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 실내 열교환기가 설치되는 실내 공간의 온도 및 습도에 따라, 상기 실내 열교환기에서 응축기 및 증발기의 비율을 조절하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  11. 하나의 냉매사이클을 형성하는 압축기, 실외 열교환기 및 실내 열교환기가 구비되는 공기조화기의 제어방법에 있어서,
    설정온도가 입력되고,
    실내온도와 설정온도의 차이 및 실내습도가 측정되고,
    측정된 실내온도와 설정온도의 차이 및 실내습도에 따라,
    상기 실내 열교환기가 증발기로 기능하는 냉방모드;
    상기 실내 열교환기가 응축기로 기능하는 난방모드;
    상기 실내 열교환기에서 증발기로 기능하는 열교환부가 응축기로 기능하는 열교환부보다 더 큰 면적을 갖는 제 1 제습모드; 및
    상기 실내 열교환기에서 증발기로 기능하는 열교환부가 응축기로 기능하는 열교환부보다 더 작은 면적을 갖는 제 2 제습모드; 중 어느 하나로 구동되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 실내 열교환기는 공기의 유동방향으로 차례로 배열된 복수의 열을 갖도록 마련되고,
    상기 제 1 제습모드 및 상기 제 2 제습모드에서 상기 증발기로 기능하는 열교환부가 상기 응축기로 기능하는 열교환부보다 공기의 유동방향에서 상부에 위치되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 실내 열교환기에는 제 1 열교환부, 제 2 열교환부 및 제 3 열교환부가 포함되고,
    상기 제 1 열교환부, 상기 제 2 열교환부 및 상기 제 3 열교환부에는 공기의 유동방향으로 상부에 위치한 상열 열교환부 및 하부에 위치한 하열 열교환부가 각각 포함되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 냉방모드에는 상기 제 1 열교환부, 상기 제 2 열교환부 및 상기 제 3 열교환부가 증발기로 기능하고,
    상기 난방모드에는 상기 제 1 열교환부, 상기 제 2 열교환부 및 상기 제 3 열교환부가 응축기로 기능하고,
    상기 제 1 제습모드에는 제 1 상열 열교환부, 제 2 상열 열교환부 및 상기 제 3 열교환부가 증발기로 기능하고, 제 1 하열 열교환부 및 제 2 하열 열교환부가 응축기로 기능하며,
    상기 제 2 제습모드에는 제 1 상열 열교환부 및 제 2 상열 열교환부가 증발기로 기능하고, 제 1 하열 열교환부 및 제 2 하열 열교환부 및 상기 제 3 열교환부가 응축기로 기능하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    실내습도가 기준치 이상인 경우,
    실내온도가 설정온도보다 높은 경우 제 1 제습모드로 구동되고,
    실내온도가 설정온도보다 낮은 경우 제 2 제습모드로 구동되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
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