KR20240031467A - 공기조화기 - Google Patents

공기조화기 Download PDF

Info

Publication number
KR20240031467A
KR20240031467A KR1020220108389A KR20220108389A KR20240031467A KR 20240031467 A KR20240031467 A KR 20240031467A KR 1020220108389 A KR1020220108389 A KR 1020220108389A KR 20220108389 A KR20220108389 A KR 20220108389A KR 20240031467 A KR20240031467 A KR 20240031467A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat exchanger
temperature
refrigerant
air conditioner
low pressure
Prior art date
Application number
KR1020220108389A
Other languages
English (en)
Inventor
조아래
조은준
송치우
정재화
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020220108389A priority Critical patent/KR20240031467A/ko
Publication of KR20240031467A publication Critical patent/KR20240031467A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/005—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31—Expansion valves
    • F25B41/34—Expansion valves with the valve member being actuated by electric means, e.g. by piezoelectric actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/40—Fluid line arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
    • F25D17/02—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating liquids, e.g. brine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/0017—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using cold storage bodies, e.g. ice
    • F24F2005/0025—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using cold storage bodies, e.g. ice using heat exchange fluid storage tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2507—Flow-diverting valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2513—Expansion valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2117—Temperatures of an evaporator
    • F25B2700/21171—Temperatures of an evaporator of the fluid cooled by the evaporator
    • F25B2700/21173—Temperatures of an evaporator of the fluid cooled by the evaporator at the outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2117—Temperatures of an evaporator
    • F25B2700/21174—Temperatures of an evaporator of the refrigerant at the inlet of the evaporator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 압축기 및 실외 열교환기를 포함하고, 냉매가 순환하는 실외기; 물이 순환하는 실내기; 상기 냉매와 물의 열교환을 수행하는 열교환기; 상기 실외기의 고압기관으로부터 연장되어, 상기 열교환기의 일측에 연결되는 고압가이드관; 상기 실외기의 저압기관으로부터 연장되어, 상기 고압가이드관에 합지되는 저압가이드관; 상기 실외기의 액관으로부터 연장되어, 상기 열교환기의 타측에 연결되는 액가이드관; 상기 고압가이드관에 설치되는 고압밸브; 상기 저압가이드관에 설치되는 저압밸브; 상기 액가이드관에 설치되는 유량밸브; 및 상기 실내기의 동시운전 시, 상기 열교환기의 냉매입구온도에 기초하여, 상기 저압밸브의 개도를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

공기조화기{AIR CONDITIONER}
본 발명은 공기조화기에 관한 것이다.
공기조화기는 소정공간의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 기기이다. 일반적으로 공기조화기는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기를 포함하며, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉동 싸이클이 구동되어 상기 소정공간을 냉방 또는 난방할 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.
최근에는 환경규제 정책에 따라 공기조화기에 사용되는 냉매의 종류를 제한하고, 냉매 사용량을 줄이는 경향이 나타나고 있다.
냉매 사용량을 줄이기 위하여, 냉매와 소정의 유체간에 열교환을 수행하여 냉방 또는 난방을 수행하는 기술이 제안되고 있다. 상기 소정의 유체에는 물이 포함될 수 있다. 예를 들어, 실외기에는 냉매가 순환하고, 실내기에는 물이 순환하며, 실외기와 실내기의 사이에는 냉매와 물의 열교환을 수행하는 다수의 열교환기가 제공될 수 있다.
한편, 상기 다수의 열교환기 중 일부는 증발기로 기능하고 나머지 일부는 응축기로 기능하여, 실내기의 냉방 및 난방이 모두 수행되는 동시운전의 경우, 실외온도가 매우 낮아지면 실외 증발압력 및 실내 증발압력이 급격히 하강하게 되어, 증발기로 기능하는 열교환기가 동파되는 문제가 있었다.
선행문헌 일본특허 JP2005-147623호에는 증발기에 결빙 또는 결로를 방지하기 위하여, 증발기와 압축기를 연결하는 배관을 통해 열교환을 가능하게 하는 이중관 열교환기를 구비한 공기조화기가 개시된다.
특히, 상기 선행문헌의 경우 증발기 출구의 배관온도와 증발기의 흡입 공기의 이슬점 온도를 비교하여, 배관온도가 흡입 공기의 이슬점 온도보다 낮을 때 냉매의 증발온도를 높게 하도록 제어하는 기술이 개시된다.
그러나, 상기 선행문헌은 냉매의 증발온도를 상승시켜 증발기가 동파되는 것은 방지할 수 있으나, 증발기의 동파를 방지하기 위한 운전모드를 수행하는 중에는 정상적인 냉방운전이 불가능한 문제가 있었다.
또한, 종래의 동파 방지 기술은 공조시스템의 구성이 복잡하여 제품 비용이 증가하고, 동파 방지를 위한 별도의 운전을 수행하기 때문에 충분한 냉방성능 확보가 어렵고 연속운전시간이 짧아지는 문제가 있다.
일본특허 JP2005-147623호 (공개일자:2005년06월09일)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 냉매와 물의 열교환을 수행하는 열교환기의 동파를 방지할 수 있는 공기조화기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 열교환기의 동파 방지를 위한 별도의 운전을 하지 않고도, 충분한 냉방성능 확보와 연속운전시간 증대에 기여할 수 있는 공기조화기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 실내기의 동시 운전 시, 실외 증발압력 대비 실내 증발압력을 높게 제어하여 열교환기가 동파되는 것을 방지할 수 있는 공기조화기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 전자팽창밸브의 개도 조절을 통하여 열교환기의 압력과 표면의 온도를 제어할 수 있는 공기조화기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 열교환기의 냉매입구온도 및 물 출수온도에 기초하여 밸브의 개도를 제어할 수 있는 공기조화기를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 압축기 및 실외 열교환기를 포함하고, 냉매가 순환하는 실외기; 물이 순환하는 실내기; 상기 냉매와 물의 열교환을 수행하는 열교환기; 상기 실외기의 고압기관으로부터 연장되어, 상기 열교환기의 일측에 연결되는 고압가이드관; 상기 실외기의 저압기관으로부터 연장되어, 상기 고압가이드관에 합지되는 저압가이드관; 상기 실외기의 액관으로부터 연장되어, 상기 열교환기의 타측에 연결되는 액가이드관; 상기 고압가이드관에 설치되는 고압밸브; 상기 저압가이드관에 설치되는 저압밸브; 상기 액가이드관에 설치되는 유량밸브; 및 상기 실내기의 동시운전 시, 상기 열교환기의 냉매입구온도에 기초하여, 상기 저압밸브의 개도를 제어하는 제어부를 포함한다.
따라서, 실내기의 동시운전 시, 판형 열교환기의 냉매입구온도에 기초하여 저압밸브의 개도를 제어함으로써, 실내 증발압력을 실외 증발압력보다 높게 하여 동파를 방지할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 열교환기의 냉매입구온도가 제 1 온도 미만인지 여부를 판단하고, 상기 열교환기의 냉매입구온도가 제 1 온도 미만일 경우, 상기 저압밸브의 개도를 감소시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 열교환기의 냉매입구온도가 제 1 온도 이상일 경우, 상기 저압밸브의 개도를 유지시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 열교환기의 물 출수온도가 제 2 온도 이상인지 여부를 판단하고, 상기 열교환기의 물 출수온도가 제 2 온도 이상일 경우, 상기 저압밸브의 개도를 증가시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 열교환기의 물 출수온도가 제 2 온도 미만일 경우, 상기 저압밸브의 개도를 유지시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 열교환기의 물 출수온도가 제 3 온도 미만인지 여부를 판단하고, 상기 열교환기의 물 출수온도가 제 3 온도 미만일 경우, 상기 저압밸브의 개도를 감소시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 열교환기의 물 출수온도가 제 3 온도 이상일 경우, 상기 저압밸브의 개도를 유지시킬 수 있다.
여기서 상기 제 3 온도는, 상기 제 2 온도보다 낮게 설정될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 열교환기의 냉매입구온도가 제 4 온도 이상인지 여부를 판단하고, 상기 열교환기의 냉매입구온도가 제 4 온도 이상일 경우, 상기 저압밸브의 개도를 초기상태로 제어할 수 있다.
여기서, 상기 제 4 온도는, 상기 제 3 온도보다 높게 설정될 수 있다.
상기 실내기의 운전모드는, 다수의 실내기가 모두 증발기로 기능하는 냉방운전, 다수의 실내기가 모두 응축기로 기능하는 난방운전, 및 다수의 실내기 중 일부는 증발기로 기능하고 나머지 일부는 응축기로 기능하는 동시운전을 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 실내기의 동시운전 시, 상기 실외 열교환기가 증발기로 기능하는지 또는 응축기로 기능하는지 여부를 판단하고, 상기 실외 열교환기가 증발기로 기능할 경우, 상기 저압밸브의 개도를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 열교환기의 증발압력이 상기 실외 열교환기의 증발압력보다 크게 되도록, 상기 저압밸브의 개도를 감소시킬 수 있다.
상기 저압밸브는, 개도 조절을 통하여 통과하는 냉매의 압력을 조절하는 전자팽창밸브(Electronic Expansion Valve, EEV)를 포함할 수 있다.
상기 저압밸브의 유량계수는, 상기 실외기의 팽창밸브의 유량계수보다 크게 형성될 수 있다. 상기 저압밸브의 유량계수는, 상기 유량밸브의 유량계수보다 크게 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 실내기의 동시운전 시, 냉매와 물이 열교환하는 열교환기가 동파되는 것이 방지될 수 있는 장점이 있다.
구체적으로, 실외 열교환기는 증발기로 기능하고, 다수의 판형 열교환기 중 일부는 응축기로 기능하고 나머지 일부는 증발기로 기능할 때, 외기의 온도가 낮아지면 실외 증발압력과 실내 증발압력이 함께 낮아지게 되므로, 증발기로 기능하는 판형 열교환기가 동파될 가능성이 있다.
따라서, 본 발명에서는 실내기의 동시운전 시, 판형 열교환기의 냉매입구온도에 기초하여 저압밸브의 개도를 제어함으로써, 실내 증발압력을 실외 증발압력보다 높게 하여 동파를 방지할 수 있다.
둘째, 전자팽창밸브의 개도 조절을 통하여 열교환기의 압력과 표면의 온도가 제어되므로, 동파 방지를 위한 별도의 운전이 필요하지 않고 이에 따라 공기조화기의 연속운전시간 증대에 기여할 수 있는 장점이 있다.
셋째, 열교환기의 냉매입구온도뿐만 아니라 물 출수온도를 이용하여 밸브의 개도가 정밀하게 제어되므로, 동파 방지뿐만 아니라 충분한 냉방성능을 확보할 수 있는 장점이 있다.
넷째, 별도의 부품추가 없이, 간단한 구조 및 알고리즘에 의해서 열교환기의 동파가 방지되므로, 제품 비용이 저렴해지고 유지 및 보수가 용이해지는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기를 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 냉방운전 시의 열교환장치에서의 냉매의 유동 모습을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 난방운전 시의 열교환장치에서의 냉매의 유동 모습을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 동시운전 시의 열교환장치에서의 냉매의 유동 모습을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 동시운전 시의 열교환장치에서의 냉매의 유동 모습을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 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 실시예에 따른 공기조화기를 보여주는 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(1)는, 실외기(10), 실내기(60) 및 상기 실외기(10)와 상기 실내기(60)에 연결되는 열교환장치(100)를 포함할 수 있다.
상기 실외기(10)는 건물의 외부에 배치되고, 상기 실내기(60)는 건물의 내부에 배치될 수 있다. 상기 열교환장치(100)는 상기 실외기(10) 또는 상기 실내기(60)의 내부에 배치될 수 있다.
상기 실외기(10)와 상기 열교환장치(100)는 제 1 유체에 의하여 유동적으로 연결될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 유체는 냉매를 포함할 수 있다.
상기 냉매는 상기 열교환장치(100)에 구비되는 열교환기의 냉매 유로 및 상기 실외기(10)를 유동할 수 있다.
상기 실외기(10)는 압축기(11) 및 실외 열교환기(15)를 포함할 수 있다.
상기 실외 열교환기(15)의 일측에는 실외 팬(16)이 구비되어 외기를 상기 실외 열교환기(15) 측으로 불어주며, 상기 실외 팬(16)의 구동에 의하여 외기와 상기 실외 열교환기(15)의 냉매간에 열교환이 이루어질 수 있다.
상기 실외기(10)는 메인 팽창밸브(18, EEV)를 더 포함할 수 있다.
상기 공기조화기(1)는, 상기 실외기(10)와 상기 열교환장치(100)를 연결하는 3개의 배관(20, 25, 27)을 더 포함할 수 있다.
상기 3개의 배관(20, 25, 27)은, 고압의 기상 냉매가 유동하는 고압기관(20)과, 저압의 기상 냉매가 유동하는 저압기관(25)과, 액 냉매가 유동하는 액관(27)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 실외기(10)와 상기 열교환 장치(100)는 "3배관 연결구조"를 가지며, 냉매는 3개의 배관(20, 25, 27)에 의해서 상기 실외기(10)와 상기 열교환 장치(100)를 순환할 수 있다.
상기 열교환장치(100)와 상기 실내기(60)는 제 2 유체에 의하여 유동적으로 연결될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 유체는 물을 포함할 수 있다.
상기 물은 상기 열교환장치(100)에 구비되는 열교환기의 물 유로 및 상기 실내기(60)를 유동할 수 있다.
상기 열교환장치(100)는 다수의 열교환기(101, 102)를 포함할 수 있다. 상기 열교환기는 일 예로 판형 열교환기를 포함할 수 있다.
상기 실내기(60)는 다수의 실내기(61, 62, 63, 64)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 실내기의 대수에는 제한이 없음을 밝혀두며, 도 1에서는 일 예로, 4개의 실내기(61, 62, 63, 64)가 열교환장치(100)에 연결된 것이 도시된다.
상기 다수의 실내기(61, 62, 63, 64)는, 제 1 실내기(61), 제 2 실내기(62), 제 3 실내기(63) 및 제 2 실내기(64)를 포함할 수 있다.
상기 공기조화기(1)는 상기 열교환장치(100)와 상기 실내기(60)를 연결하는 배관(30, 31, 32, 33)을 더 포함할 수 있다.
상기 배관(30, 31, 32, 33)은, 상기 열교환장치(100)와 각 실내기(61, 62, 63, 64)를 연결하는 제 1 실내기 연결관(30) 내지 제 4 실내기 연결관(33)을 포함할 수 있다.
물은 상기 실내기 연결관들(30, 31, 32, 33)을 통하여 상기 열교환장치(100)와 상기 실내기(60)를 순환할 수 있다. 물론, 상기 실내기의 대수가 증가하면, 상기 열교환장치(100)와 실내기를 연결하는 배관의 개수는 증가할 것이다.
이러한 구성에 의하면, 상기 실외기(10)와 상기 열교환장치(100)를 순환하는 냉매와, 상기 열교환장치(100)와 상기 실내기(60)를 순환하는 물은 상기 열교환장치(100)에 구비되는 열교환기(101, 102)를 통하여 열교환 된다.
상기 열교환을 통하여 냉각 또는 가열된 물은 상기 실내기(60)에 구비되는 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a)와 열교환 하여 실내공간의 냉방 또는 난방을 수행할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 하나의 열교환기에 2대 이상의 실내기가 연결되는 것이 가능하다. 또는, 하나의 열교환기에 1대의 실내기가 연결될 수도 있다. 이 경우, 다수의 열교환기는 다수의 실내기의 개수와 동일한 수로 구비될 수 있다.
이하에서는 상기 열교환장치(100)에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
상기 열교환장치(100)는, 각 실내기(61, 62, 63, 64)와 유동적으로 연결되는 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기(101, 102)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 열교환기(101) 및 제 2 열교환기(102)는 동일한 구조로 형성될 수 있다. 상기 열교환기(101, 102)는 일 예로 판형 열교환기를 포함할 수 있으며, 물유로와 냉매유로가 교번하여 적층되도록 구성될 수 있다.
상기 열교환기(101, 102)는, 각각 냉매유로와 물유로를 포함할 수 있다.
각각의 냉매유로는 상기 실외기(10)와 유동적으로 연결되고, 상기 실외기(10)에서 배출된 냉매가 상기 냉매유로에 유입되거나 상기 냉매유로를 통과한 냉매가 상기 실외기(10)로 유입될 수 있다.
각각의 물유로는 각각의 실내기(61, 62, 63, 64)와 연결되며, 각각의 실내기(61, 62, 63, 64)에서 배출된 물이 상기 물유로에 유입되고, 상기 물유로를 통과한 물이 상기 각 실내기(61, 62, 63, 64)로 유입될 수 있다.
상기 열교환장치(100)는 상기 제 1 열교환기(101)와 상기 제 2 열교환기(102)를 출입하는 냉매의 유동 방향과 유량을 조절하기 위한 절환유닛(R)을 포함할 수 있다.
상세히, 상기 절환유닛(R)은 상기 열교환기(101, 102)의 일측에 결합되는 냉매배관(110, 115) 및 상기 열교환기(101, 102)의 타측에 결합되는 액가이드관(141, 142)을 포함할 수 있다.
상기 냉매배관(110, 115)과 상기 액가이드관(141, 142)은, 상기 물과 열교환하기 위해 상기 열교환기(101, 102)에 구비되는 냉매유로와 연결될 수 있다.
상기 냉매배관(110, 115)과 상기 액가이드관(141, 142)은, 상기 냉매가 상기 열교환기(101, 102)를 통과할 수 있도록 가이드할 수 있다.
상세히, 상기 냉매배관(110, 115)은 상기 제 1 열교환기(101)의 일측에 결합되는 제 1 냉매배관(110) 및 상기 제 2 열교환기(102)의 일측에 결합되는 제 2 냉매배관(115)을 포함할 수 있다.
상기 액가이드관(141, 142)은 상기 제 1 열교환기(101)의 타측에 결합되는 제 1 액가이드관(141) 및 상기 제 2 열교환기(102)의 타측에 결합되는 제 2 액가이드관(142)을 포함할 수 있다.
일례로, 냉매는 상기 제 1 냉매배관(110) 및 상기 제 1 액가이드관(141)에 의하여, 상기 제 1 열교환기(101)를 순환할 수 있다. 그리고 냉매는 상기 제 2 냉매배관(115) 및 상기 제 2 액가이드관(142)에 의하여, 상기 제 2 열교환기(102)를 순환할 수 있다.
상기 액가이드관(141, 142)은 상기 액관(27)과 연결될 수 있다.
상세히, 상기 액관(27)은 상기 제 1 액가이드관(141)과 상기 제 2 액가이드관(142)으로 분기되는 액관 분기점(27a)을 형성할 수 있다.
상기 제 1 액가이드관(141)은 상기 액관 분기점(27a)으로부터 상기 제 1 열교환기(101)로 연장되며, 상기 제 2 액가이드관(142)은 상기 액관 분기점(27a)으로부터 상기 제 2 열교환기(102)로 연장될 수 있다.
상기 공기조화기(1)는 상기 냉매배관(110, 115)에 설치되는 기상냉매 센서(111, 116) 및 상기 액가이드관(141, 142)에 설치되는 액냉매 센서(146, 147)를 더 포함할 수 있다.
상기 기상냉매 센서(111, 116) 및 상기 액냉매 센서(146, 147)는 “냉매센서”라 이름할 수 있다.
상기 냉매센서는, 상기 냉매배관(110, 115)과 상기 액가이드관(141, 142)을 유동하는 냉매의 상태를 감지할 수 있다. 일례로, 상기 냉매센서는 냉매의 온도와 압력을 감지할 수 있다. 상기 냉매센서는 온도 감지센서 및/또는 압력 감지센서를 포함할 수 있다.
상기 기상냉매 센서(111, 116)는 상기 제 1 냉매배관(110)에 설치되는 제 1 기상냉매 센서(111) 및 상기 제 2 냉매배관(115)에 설치되는 제 2 기상냉매 센서(116)를 포함할 수 있다.
상기 액냉매 센서(146, 147)는 상기 제 1 액가이드관(141)에 설치되는 제 1 액냉매 센서(146) 및 상기 제 2 액가이드관(142)에 설치되는 제 2 액냉매 센서(147)를 포함할 수 있다.
상기 공기조화기(1)는 상기 액가이드관(141, 142)에 설치되는 유량밸브(143, 144)를 더 포함할 수 있다.
상기 유량밸브(143, 144)는 개도 조절을 통하여 냉매의 유량을 조절할 수 있다. 상기 유량밸브(143, 144)는 전자팽창밸브(Electronic Expansion Valve, EEV)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 유량밸브(143, 144)는 개도 조절을 통하여 통과하는 냉매의 압력을 조절할 수 있다.
상기 전자팽창밸브는 개도 조절을 통하여 상기 팽창밸브(143, 144)를 지나는 냉매의 압력을 강하시킬 수 있다. 일례로, 상기 전자팽창밸브(143, 144)가 완전히 개방되면(full-open 상태) 냉매는 감압 없이 통과될 수 있고, 상기 팽창밸브(143, 144)의 개도가 작아지면 냉매는 감압이 이루어질 수 있다. 상기 냉매의 감압되는 정도는 상기 개도가 작아질수록 커진다.
상기 유량밸브(143, 144)는 상기 제 1 액가이드관(141)에 설치되는 제 1 유량밸브(143) 및 상기 제 2 액가이드관(142)에 설치되는 제 2 유량밸브(144)를 포함할 수 있다.
상기 공기조화기(1)는 상기 유량밸브(143, 144)의 양측에 설치되는 스트레이너(148a, 148b, 149a. 149b)를 더 포함할 수 있다.
상기 스트레이너(148a, 148b, 149a. 149b)는 상기 액가이드관(141, 142)을 유동하는 냉매의 노폐물을 여과하기 위한 장치이다. 일례로, 상기 스트레이너(148a, 148b, 149a. 149b)는 금속망으로 형성될 수 있다.
상기 스트레이너(148a, 148b, 149a. 149b)는 상기 제 1 액가이드관(141)에 설치되는 제 1 스트레이너(148a, 148b) 및 상기 제 2 액가이드관(142)에 설치되는 제 2 스트레이너(149a. 149b)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 스트레이너(148a, 148b)는 상기 제 1 유량밸브(143)의 일측에 설치되는 스트레이너(148a)와 상기 제 1 유량밸브(143)의 타측에 설치되는 스트레이너(148b)를 포함할 수 있다. 이에 의하면, 상기 냉매의 유동 방향이 전환되어도 상기 노폐물을 여과할 수 있는 장점이 있다.
마찬가지로, 상기 제 2 스트레이터(149a, 149b)는 상기 제 2 유량밸브(144)의 일측에 설치되는 스트레이너(149a) 및 상기 제 2 유량밸브(144)의 타측에 설치되는 스트레이너(149b)를 포함할 수 있다.
상기 냉매배관(110, 115)은 상기 고압기관(20)과 상기 저압기관(25)에 연결될 수 있다. 그리고 상기 액가이드관(141, 142)은 상기 액관(27)과 연결될 수 있다.
상세히, 상기 냉매배관(110, 115)은 일측 단부에 냉매 분기점(112, 117)을 형성할 수 있다. 그리고 상기 냉매 분기점(112, 117)에는 상기 고압기관(20)과 상기 저압기관(25)이 서로 합지되도록 연결될 수 있다.
즉, 상기 냉매배관(110, 115)의 일측 단부는 상기 냉매 분기점(112, 117)이 형성되며, 타측 단부는 상기 열교환기(101, 102)의 냉매유로와 결합할 수 있다.
상기 절환유닛(R)은 상기 고압기관(20)으로부터 상기 냉매배관(110, 115)으로 연장되는 고압가이드관(121, 122)을 더 포함할 수 있다.
상기 고압가이드관(121, 122)은 상기 고압기관(20)과 상기 냉매배관(110, 115)을 연결해줄 수 있다.
상기 고압가이드관(121, 122)은 상기 고압기관(20)의 고압 분기점(20a)으로부터 분기되어 상기 냉매배관(110, 115)으로 연장될 수 있다.
상세히, 상기 고압가이드관(121, 122)은, 상기 고압 분기점(20a)으로부터 상기 제 1 냉매배관(110)으로 연장되는 제 1 고압가이드관(121) 및 상기 고압 분기점(20a)으로부터 상기 제 2 냉매배관(115)으로 연장되는 제 2 고압가이드관(122)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 고압가이드관(121)은 상기 제 1 냉매 분기점(112)에 연결되며, 상기 제 2 고압가이드관(122)은 상기 제 2 냉매 분기점(117)에 연결될 수 있다.
즉, 상기 제 1 고압가이드관(121)은 상기 고압 분기점(20a)으로부터 상기 제 1 냉매 분기점(112)까지 연장되며, 상기 제 2 고압가이드관(122)은 상기 고압 분기점(20a)으로부터 상기 제 2 냉매분기점(117)까지 연장될 수 있다.
상기 공기조화기(1)는 상기 고압가이드관(121, 122)에 설치되는 고압밸브(123, 124)를 더 포함할 수 있다.
상기 고압밸브(123, 124)는 개폐 동작을 통하여 상기 고압가이드관(121, 122)으로 냉매의 유동을 제한할 수 있다. 상기 고압밸브(123, 124)는 냉매를 한 방향으로만 흐르도록 하는 단방향 밸브이다. 일례로, 상기 고압밸브(123, 124)는 솔레노이드 밸브일 수 있다.
상기 고압밸브(123, 124)는 상기 제 1 고압가이드관(121)에 설치되는 제 1 고압밸브(123) 및 상기 제 2 고압가이드관(122)에 설치되는 제 2 고압밸브(124)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 고압밸브(123)는 상기 고압 분기점(20a)과 상기 제 1 냉매 분기점(112) 사이에 설치할 수 있다.
상기 제 2 고압밸브(124)는 상기 고압 분기점(20a)과 상기 제 2 냉매 분기점(117) 사이에 설치할 수 있다.
상기 제 1 고압밸브(123)는 상기 고압기관(20)과 상기 제 1 냉매배관(110) 사이의 냉매 유동을 제어할 수 있다. 그리고 상기 제 2 고압밸브(124)는 상기 고압기관(20)과 상기 제 2 냉매배관(115) 사이의 냉매 유동을 제어할 수 있다.
상기 절환유닛(R)은 상기 저압기관(25)으로부터 상기 냉매배관(110, 115)으로 연장되는 저압가이드관(125, 126)을 더 포함할 수 있다.
상기 저압가이드관(125, 126)은 상기 저압기관(25)과 상기 냉매배관(110, 115)을 연결해줄 수 있다.
상기 저압가이드관(125, 126)은 상기 저압기관(25)의 저압 분기점(25a)으로부터 분기되어 상기 냉매배관(110, 115)으로 연장될 수 있다.
상세히, 상기 저압가이드관(125, 126)은, 상기 저압 분기점(25a)으로부터 상기 제 1 냉매배관(110)으로 연장되는 제 1 저압가이드관(125) 및 상기 저압 분기점(25a)으로부터 상기 제 2 냉매배관(115)으로 연장되는 제 2 저압가이드관(126)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 저압가이드관(125)은 상기 제 1 냉매 분기점(112)에 연결되며, 상기 제 2 저압가이드관(126)은 상기 제 2 냉매분기점(117)에 연결될 수 있다.
즉, 상기 제 1 저압가이드관(125)은 상기 저압 분기점(25a)으로부터 상기 제 1 냉매 분기점(112)까지 연장되며, 상기 제 2 저압가이드관(126)은 상기 저압 분기점(25a)으로부터 상기 제 2 냉매 분기점(117)까지 연장될 수 있다. 따라서, 상기 냉매 분기점(115, 117)에서는, 상기 고압가이드관(121, 122) 및 상기 저압가이드관(125, 126)이 서로 합지되도록 연결될 수 있다.
상기 공기조화기(1)는 상기 저압가이드관(126, 127)에 설치되는 저압밸브(127, 128)를 더 포함할 수 있다.
상기 저압밸브(127, 128)는 개도 조절을 통하여 냉매의 유량을 조절할 수 있다. 상기 저압밸브(127, 128)는 전자팽창밸브(EEV)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 저압밸브(127, 128)는 개도 조절을 통하여 통과하는 냉매의 압력을 조절할 수 있다.
상기 저압밸브(127, 128)가 완전히 개방되면(full-open 상태) 냉매는 감압 없이 통과될 수 있고, 상기 저압밸브(127, 128)의 개도가 작아지면 냉매는 감압이 이루어질 수 있다. 상기 냉매의 감압되는 정도는 상기 개도가 작아질수록 커진다.
본 실시예에서, 실외 증발압력에 비하여 실내 증발압력을 높게 제어하기 위하여, 상기 저압밸브(127, 128)의 유량계수는, 상기 유량밸브(143, 144), 상기 실외기(10)의 메인 팽창밸브(18) 및 후술할 평압밸브(135, 136)의 유량계수보다 크게 구성된다. 즉, 상기 열교환기(101, 102)의 증발력을 상대적으로 높게 하여 상기 열교환기(101, 102)의 결빙을 방지할 수 있다.
상기 저압밸브(127, 128)는 상기 제 1 저압가이드관(125)에 설치되는 제 1 저압밸브(127) 및 상기 제 2 저압가이드관(126)에 설치되는 제 2 저압밸브(128)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 저압밸브(127)는 상기 제 1 냉매분기점(112)과 후술할 제 1 평압배관(131)이 연결되는 지점 사이에 배치될 수 있다.
상기 제 2 저압밸브(128)는 상기 제 2 냉매분기점(117)과 후술할 제 2 평압배관(132)이 연결되는 지점 사이에 배치될 수 있다.
상기 절환유닛(R)은, 상기 제 1 냉매배관(110)으로부터 분기되어 상기 저압가이드관(125, 126)으로 연장되는 평압배관(131, 132)을 더 포함할 수 있다.
상기 평압배관(131, 132)은 상기 제 1 냉매배관(110)의 일 지점으로부터 분기되어 상기 제 1 저압가이드관(125)으로 연장되는 제 1 평압배관(131) 및 상기 제 2 냉매배관(115)의 일 지점으로부터 분기되어 상기 제 2 저압가이드관(126)으로 연장되는 제 2 평압배관(132)을 포함할 수 있다.
상기 평압배관(131, 132)과 상기 저압가이드관(125, 126)이 연결되는 지점은, 상기 저압 분기점(25a)과 상기 저압밸브(127, 128) 사이에 위치할 수 있다.
즉, 상기 제 1 평압배관(131)은 상기 제 1 냉매배관(110)으로부터 분기되어 상기 저압 분기점(25a)과 상기 제 1 저압밸브(127) 사이에 위치하는 제 1 저압가이드관(125)으로 연장될 수 있다.
마찬가지로, 상기 제 2 평압배관(132)은, 상기 제 2 냉매배관(115)으로부터 분기되어 상기 저압 분기점(25a)과 상기 제 2 저압밸브(128) 사이에 위치하는 제 2 저압가이드관(126)으로 연장될 수 있다.
상기 공기조화기(1)는 상기 평압배관(131, 132)에 설치되는 평압밸브(135, 136) 및 평압 스트레이너(137, 138)를 더 포함할 수 있다.
상기 평압밸브(135, 136)는 개도 조절을 통하여 상기 냉매배관(110, 115)의 냉매를 상기 저압가이드관(125, 126)으로 바이패스시킬 수 있다.
상기 평압밸브(135, 136)는 전자팽창밸브(EEV)를 포함할 수 있다.
상기 평압밸브(135, 136)는 상기 제 1 평압배관(131)에 설치되는 제 1 평압밸브(135) 및 상기 제 2 평압배관(132)에 설치되는 제 2 평압밸브(136)를 포함할 수 있다.
상기 평압 스트레이너(137, 138)는 상기 제 1 평압배관(131)에 설치되는 제 1 평압 스트레이너(137) 및 상기 제 2 평압배관(132)에 설치되는 제 2 평압 스트레이너(138)를 포함할 수 있다.
상기 평압 스트레이너(137, 138)는 상기 평압밸브(135, 136)와 상기 냉매배관(110, 115)의 사이에 위치할 수 있다. 이에 의하면, 상기 냉매배관(110, 115)으로부터 상기 평압밸브(135,136)로 유동하는 냉매의 노폐물을 여과하거나 이물질을 방지할 수 있다.
상기 평압배관(131, 132) 및 상기 평압밸브(135, 136)는, “평압회로”라고 이름할 수 있다.
상기 평압회로는, 상기 열교환기(101, 102)의 작동 모드가 전환되는 경우에 상기 냉매배관(110, 115)의 고압 냉매와 저압 냉매의 압력 차를 감소시키도록 작동할 수 있다.
여기서, 상기 열교환기(101, 102)의 작동 모드는, 응축기로 작동하는 응축기 모드와 증발기로 작동하는 증발기 모드를 포함할 수 있다.
일례로, 상기 열교환기(101, 102)가 응축기에서 증발기로 작동 모드를 전환하는 경우, 상기 고압밸브(123, 124)는 폐쇄(close)되고, 상기 저압밸브(127, 128)는 개방(open)될 수 있다.
반대로, 상기 열교환기(101, 102)가 증발기에서 응축기로 작동 모드를 전환하는 경우, 상기 고압밸브(123, 124)는 개방(open)되고, 상기 저압밸브(127, 128)는 폐쇄(close)될 수 있다.
상기 평압밸브(135, 136)의 개도 조절은 시간의 경과에 따라 서서히 진행될 수 있다. 이에 따라, 상기 고압밸브(123, 124)와 상기 저압밸브(127)의 개도 제어도 수행될 수 있다.
상기 평압배관(131, 132)으로 유입된 냉매에 의하여, 상기 냉매배관(110, 115)의 압력은 낮아질 수 있다.
이에 의하면, 상기 평압밸브(135, 136)의 개방에 의해, 상기 저압가이드관(125, 126)과 상기 냉매배관(110, 115)의 압력 차가 소정의 범위 내로 작아져 평압을 형성할 수 있다.
상기 공기조화기(1)는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(미도시)는 다수의 실내기(61, 62, 63, 64)에서 요구하는 냉방 모드 또는 난방 모드에 따라 열교환기(101, 102)의 작동 모드를 전환하도록, 상술한 고압밸브(123, 124), 저압밸브(127, 128), 평압밸브(135, 136) 및 유량밸브(143, 144)의 동작을 제어할 수 있다.
상기 열교환장치(100)는, 상기 열교환기(101, 102)의 물유로에 연결되는 열교환기 유입관(161, 163)과, 열교환기 배출관(162, 164)을 더 포함할 수 있다.
상기 열교환기 유입관(161, 163)은 상기 제 1 열교환기(101)의 물유로 입구에 연결되는 제 1 열교환기 유입관(161)과, 상기 제 2 열교환기(102)의 물유로 입구에 연결되는 제 2 열교환기 유입관(163)을 포함한다.
상기 열교환기 배출관(162, 164)은 상기 제 1 열교환기(101)의 물유로 출구에 연결되는 제 1 열교환기 배출관(162)과, 상기 제 2 열교환기(102)의 물유로 출구에 연결되는 제 2 열교환기 배출관(164)을 포함한다.
상기 제 1 열교환기 유입관(161)에는, 상기 제 1 열교환기(101)의 물유로로 입수되는 물의 온도를 측정하기 위한 제 1 입수온도 센서(161a)가 설치된다.
상기 제 1 열교환기 배출관(162)에는, 상기 제 1 열교환기(101)의 물유로에서 출수되는 물의 온도를 측정하기 위한 제 1 출수온도 센서(162a)가 설치된다.
마찬가지로, 상기 제 2 열교환기 유입관(163)에는, 상기 제 2 열교환기(102)의 물유로로 입수되는 물의 온도를 측정하기 위한 제 2 입수온도 센서(163a)가 설치된다.
상기 제 2 열교환기 배출관(164)에는, 상기 제 2 열교환기(102)의 물유로에서 출수되는 물의 온도를 측정하기 위한 제 2 출수온도 센서(164a)가 설치된다.
이러한 구성에 의하면, 상기 제 1 열교환기(101) 및 제 2 열교환기(102)로 입수되는 물의 온도 및 출수되는 물의 온도를 측정할 수 있고 이러한 온도 정보는 상기 제어부로 제공될 수 있다.
상기 제 1 열교환기 유입관(161)에는 제 1 펌프(151)가 구비되고, 상기 제 2 열교환기 유입관(163)에는 제 2 펌프(152)가 구비될 수 있다.
상기 제 1 열교환기 유입관(161)에는 제 1 합지관(181)이 연결될 수 있다. 상기 제 2 열교환기 유입관(163)에는 제 2 합지관(182)이 연결될 수 있다.
상기 제 1 열교환기 배출관(162)에는 제 3 합지관(183)이 연결될 수 있다. 상기 제 2 열교환기 배출관(164)에는 제 4 합지관(184)이 연결될 수 있다.
상기 제 1 합지관(181)에는 상기 각 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a)에서 배출된 물이 유동하는 제 1 물 배출관(171)이 연결될 수 있다.
상기 제 2 합지관(182)에는 상기 각 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a)에서 배출된 물이 유동하는 제 2 물 배출관(172)이 연결될 수 있다.
상기 제 1 물 배출관(171) 및 상기 제 2 물 배출관(172)은 병렬로 배치되고, 상기 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a)와 연통되는 공통 물 배출관(651, 652, 653, 654)에 연결될 수 있다.
상기 제 1 물 배출관(171), 상기 제 2 물 배출관(172) 및 상기 각 공통 물 배출관(651, 652, 653, 654)은 일 예로 삼방 밸브(173)에 의해서 연결될 수 있다.
따라서, 상기 삼방 밸브(173)에 의해서 상기 공통 물 배출관(651, 652, 653, 654)의 물은, 상기 제 1 물 배출관(171)과 상기 제 2 물 배출관(172) 중 어느 하나를 유동할 수 있다.
상기 공통 물 배출관(651, 652, 653, 654)은 상기 각 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a)의 물 배출관과 연결될 수 있다.
상기 제 3 합지관(183)에는 상기 각 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a)로 유입될 물이 유동하는 제 1 물 유입관(165a, 165b, 165c, 165d)이 연결될 수 있다.
상기 제 4 합지관(184)에는 상기 각 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a)로 유입될 물이 유동하는 제 2 물 유입관(167d)이 연결될 수 있다.
상기 제 1 물 유입관(165a, 165b, 165c, 165d)과 상기 제 2 물 유입관(167d)은 병렬로 배치되며, 상기 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a)와 연통되는 공통 유입관(611, 621, 631, 641)과 연결될 수 있다.
상기 제 1 물 유입관(165a, 165b, 165c, 165d)에는 제 1 밸브(166)가 구비되고, 상기 제 2 물 유입관(167d)에는 제 2 밸브(167)가 구비될 수 있다.
한편, 상기 다수의 실내기(61, 62, 63, 64)는 증발기로 기능하여 냉방운전을 수행할 수 있다. 또는 상기 다수의 실내기(61, 62, 63, 64)는 응축기로 기능하여 난방운전을 수행할 수 있다.
또는 상기 다수의 실내기(61, 62, 63, 64) 중 일부는 증발기로 기능하고 일부는 응축기로 기능하여, 냉방운전과 난방운전을 동시에 수행하는 동시운전을 수행할 수 있다. 이 경우, 상기 실외기(10)의 실외 열교환기(15)는 증발기 또는 응축기로 기능할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 냉방운전 시의 열교환장치에서의 냉매의 유동 모습을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 3을 참조하면, 상기 공기조화기(1)가 냉방운전되면(다수의 실내기가 냉방운전되면), 상기 실외기(10)의 실외 열교환기(15)에서 응축된 고압의 액 냉매는 상기 액관(27)을 통하여 상기 열교환 장치(100)의 절환유닛(R)으로 유입된다.
상기 액관(27)으로 유입된 냉매 중 일부는 상기 액관 분기점(27a)에서 분기되어 상기 제 1 액가이드관(141)으로 유입되며, 다른 일부의 냉매는 상기 액관 분기점(27a)에서 분기되어 상기 제 2 액가이드관(142)으로 유입된다.
상기 제 1 액가이드관(141)으로 유입된 응축 냉매는, 상기 제 1 유량밸브(143)를 통과하면서 팽창될 수 있다. 그리고 상기 팽창 냉매는 상기 제 1 열교환기(101)를 통과하면서 물의 열을 흡수하여 증발될 수 있다.
상기 제 1 열교환기(101)로부터 배출된 증발 냉매는, 상기 제 1 냉매배관(110)을 통해 상기 제 1 저압가이드관(125)으로 유입되어 상기 저압기관(25)으로 유동할 수 있다. 이때, 상기 제 1 저압밸브(127)는 개방되고 상기 제 1 고압밸브(123)는 폐쇄된다.
마찬가지로, 상기 제 2 액가이드관(142)으로 유입된 응축 냉매는, 상기 제 2 유량밸브(144)를 통과하면서 팽창될 수 있다. 그리고 상기 팽창 냉매는 상기 제 2 열교환기(102)를 통과하면서 물의 열을 흡수하여 증발될 수 있다.
상기 제 2 열교환기(102)로부터 배출된 증발 냉매는, 상기 제 2 냉매배관(115)을 통해 상기 제 2 저압가이드관(126)으로 유입되어 상기 저압기관(25)으로 유동할 수 있다. 이때, 상기 제 2 저압밸브(128)는 개방되고 상기 제 2 고압밸브(124)는 폐쇄된다.
상기 저압기관(25)으로 유입된 냉매는, 상기 실외기(10)의 압축기(11)로 흡입되고, 상기 압축기(11)에서 압축된 냉매는 상기 실외기(10)의 실외 열교환기(15)에서 응축될 수 있다. 이러한 냉매 싸이클이 순환될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 난방운전 시의 열교환장치에서의 냉매의 유동 모습을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 4를 참조하면, 상기 공기조화기(1)가 난방운전되면(다수의 실내기가 난방운전되면), 상기 실외기(10)의 압축기(11)에서 압축된 고압의 기상 냉매는 상기 고압기관(20)을 통하여 상기 열교환유닛(100)의 절환유닛(R)으로 유입된다.
이때, 상기 제 1 고압밸브(123)와 상기 제 2 고압밸브(124)는 개방되고, 상기 제 1 저압밸브(127)와 상기 제 2 저압밸브(128)는 폐쇄된다. 또한, 상기 제 1 평압밸브(135)와 상기 제 2 평압밸브(136)도 폐쇄될 수 있다.
이에 따라, 상기 고압기관(20)으로 유입된 냉매는 상기 저압기관(25)으로의 이동이 제한되고, 오직 상기 고압기관(20)으로 이동될 수 있다.
상기 고압기관(20)으로 유입된 냉매 중 일부는 상기 고압 분기점(20a)에서 분기되어 상기 제 1 고압가이드관(121)으로 유입되며, 다른 일부의 냉매는 상기 고압 분기점(20a)에서 분기되어 상기 제 2 고압가이드관(122)으로 유입된다.
상기 제 1 고압가이드관(121)으로 유입된 압축 냉매는, 상기 제 1 열교환기(101)를 통과하면서 응축된다. 그리고 상기 응축 냉매는 상기 제 1 액가이드관(141)을 유동하여 상기 액관(27)으로 유입된다.
마찬가지로, 상기 제 2 고압가이드관(122)으로 유입된 압축 냉매는, 상기 제2 열교환기(102)를 통과하면서 응축된다. 그리고 상기 응축 냉매는 상기 제 2 액가이드관(142)을 유동하여 상기 액관(27)으로 유입된다.
상기 액관(27)으로 유입된 응축 냉매는, 상기 실외기(10)의 메인 팽창밸브(18)를 통과하면서 팽창될 수 있다. 그리고 팽창 냉매는, 상기 실외기(10)의 실외 열교환기(15)에서 증발된 후 상기 압축기(11)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매 싸이클이 순환될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 동시운전 시의 열교환장치에서의 냉매의 유동 모습을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 5를 참조하면, 상기 공기조화기(1)가 동시운전되면(다수의 실내기 중 일부는 냉방운전되고, 다른 일부는 난방운전되면), 상기 실외기(10)의 압축기(11)에서 압축된 고온의 기상 냉매는 상기 고압기관(20)을 통하여 상기 열교환유닛(100)의 절환유닛(R)으로 유입된다.
상기 고압기관(20)으로 유입된 냉매는 상기 제 2 고압가이드관(122)을 통하여 상기 제 2 냉매배관(115)으로 유입된다. 이때, 상기 제 2 고압밸브(124) 및 제 1 저압밸브(127)는 개방되고, 상기 제 1 고압밸브(123) 및 제 2 저압밸브(128)는 폐쇄된다. 또한, 상기 제 1 평압밸브(135)는 개방되고, 상기 제 2 평압밸브(136)는 폐쇄될 수 있다.
상기 제 2 냉매배관(115)으로 유입된 압축 냉매는 상기 제 2 열교환기(102)로 유입되고 물과 열교환되어 응축될 수 있다.
여기서, 상기 냉매의 열을 흡수한 물은, 난방운전이 필요한 실내기(63, 64)를 순환할 수 있다.
상기 제 2 열교환기(102)로 유입되는 냉매의 온도는, 상기 제 2 기상냉매 센서(115)에 의해 감지될 수 있다.
상기 제 2 열교환기(102)로부터 배출되는 냉매의 온도는, 상기 제 2 액냉매 센서(147)에 의해 감지될 수 있다.
상기 제 2 열교환기(102)를 통과한 응축 냉매는, 상기 제 2 액가이드관(142)을 통해 상기 액관 분기점(27a)으로 유동할 수 있다.
상기 응축 냉매 중 일부는, 상기 액관 분기점(27a)에서 분기되어 상기 제 1 액가이드관(141)을 통해 상기 제 1 유량밸브(143)를 통과할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 유량밸브(143)는 개도 조절을 통해 냉매를 팽창시키는 팽창밸브로 작동할 수 있다.
상기 제 1 유량밸브(143)를 통과한 팽창 냉매는, 상기 제 1 열교환기(101)를 통과하면서 물과 열교환하여 증발될 수 있다.
여기서, 상기 냉매와의 열교환에 의해 냉각된 물은, 냉방운전이 필요한 실내기(61, 62)를 순환할 수 있다.
상기 제 1 열교환기(101)로 유입되는 냉매의 온도는, 상기 제 1 액냉매 센서(146)에 의해 감지될 수 있다.
상기 제 1 열교환기(101)로부터 배출되는 냉매의 온도는, 제 1 기상냉매 센서(111)에 의해 감지될 수 있다.
상기 제 1 열교환기(101)를 통과한 증발 냉매는, 상기 제 1 냉매배관(111)을 거쳐 상기 제 1 저압가이드관(125)으로 유동할 수 있다. 그리고 상기 증발 냉매는, 상기 저압기관(25)으로 유입되어 상기 실외기(10)의 압축기(11)로 회수될 수 있다.
한편, 상기 응축 냉매 중 다른 일부는, 상기 액관 분기점(27a)에서 분기되어 상기 액관(27)을 통해 상기 실외기(10)의 메인 팽창밸브(18)를 통과하면서 팽창될 수 있다. 그리고 팽창 냉매는, 상기 실외기(10)의 실외 열교환기(15)에서 증발된 후 상기 압축기(11)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매 싸이클이 순환될 수 있다.
정리하면, 상기 공기조화기(1)가 동시운전되면, 상기 실외기(10)의 실외 열교환기(15)는 증발기로 기능하고, 상기 제 1 열교환기(101)는 증발기로 기능하고, 상기 제 2 열교환기(102)는 응축기로 기능할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 제 1 열교환기(101)가 증발기로 기능하고, 상기 제 2 열교환기(102)가 응축기로 기능하는 것에 대해 예시적으로 설명하였다. 다만, 이와는 반대로 상기 제 1 열교환기(101)가 응축기로 기능하고, 상기 제 2 열교환기(102)가 즙알기로 기능할 수도 있다.
이 경우, 상기 제 1 고압밸브(123) 및 제 2 저압밸브(128)는 개방되고, 상기 제 2 고압밸브(124) 및 제 1 저압밸브(127)는 폐쇠될 수 있다. 또한, 상기 제 1 평압밸브(135)는 폐쇄되고, 상기 제 2 평압밸브(136)는 개방될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 동시운전 시의 열교환장치에서의 냉매의 유동 모습을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 6을 참조하면, 상기 공기조화기(1)가 동시운전되면(다수의 실내기 중 일부는 냉방운전되고, 다른 일부는 난방운전되면), 상기 실외기(10)의 압축기(11)에서 압축된 고온의 기상 냉매 중 일부는 상기 고압기관(20)을 통하여 상기 열교환유닛(100)의 절환유닛(R)으로 유입되고, 다른 일부는 상기 실외기(10)의 실외 열교환기(15)에서 응축된 후 상기 액관(27)을 통하여 상기 절환유닛(R)으로 유입된다.
먼저, 상기 고압기관(20)으로 유입된 냉매는 상기 제 1 고압가이드관(121)을 통하여 상기 제 1 냉매배관(110)으로 유입된다. 이때, 상기 제 1 고압밸브(123) 및 제 2 저압밸브(128)는 개방되고, 상기 제 2 고압밸브(124) 및 제 1 저압밸브(127)는 폐쇄된다. 또한, 상기 제 1 평압밸브(135)는 폐쇄되고, 상기 제 2 평압밸브(136)는 개방될 수 있다.
상기 제 1 냉매배관(110)으로 유입된 압축 냉매는 상기 제 1 열교환기(101)로 유입되고 물과 열교환되어 응축될 수 있다.
여기서, 상기 냉매의 열을 흡수한 물은, 난방운전이 필요한 실내기(61, 62)를 순환할 수 있다.
상기 제 1 열교환기(101)로 유입되는 냉매의 온도는, 상기 제 1 기상냉매 센서(111)에 의해 감지될 수 있다.
상기 제 1 열교환기(101)로부터 배출되는 냉매의 온도는, 상기 제 1 액냉매 센서(146)에 의해 감지될 수 있다.
상기 제 1 열교환기(101)를 통과한 응축 냉매는, 상기 제 1 액가이드관(141)을 통해 상기 액관 분기점(27a)으로 유동할 수 있다.
한편, 상기 액관(27)을 통해 상기 절환유닛(R)으로 유입된 응축 냉매는, 상기 제 2 액가이드관(142)을 통해 상기 액관 분기점(27a)으로 유동할 수 있다.
즉, 상기 제 1 열교환기(101)를 통과한 응축 냉매는, 상기 액관(27)을 통해 유입된 응축 냉매와 상기 액관 분기점(27a)에서 합쳐질 수 있다.
상기 액관 분기점(27a)에서 합쳐진 냉매는, 상기 제 2 액가이드관(142)을 통해 상기 제 2 유량밸브(144)를 통과할 수 있다.
여기서, 상기 제 2 유량밸브(143)는 개도 조절을 통해 냉매를 팽창시키는 팽창밸브로 작동할 수 있다.
상기 제 2 유량밸브(143)를 통과한 팽창 냉매는, 상기 제 2 열교환기(102)를 통과하면서 물과 열교환하여 증발될 수 있다.
여기서, 상기 냉매와의 열교환에 의해 냉각된 물은, 냉방운전이 필요한 실내기(63, 64)를 순환할 수 있다.
상기 제 2 열교환기(102)로 유입되는 냉매의 온도는, 상기 제 2 액냉매 센서(147)에 의해 감지될 수 있다.
상기 제 2 열교환기(102)로부터 배출되는 냉매의 온도는, 제 2 기상냉매 센서(115)에 의해 감지될 수 있다.
상기 제 2 열교환기(102)를 통과한 증발 냉매는, 상기 제 2 냉매배관(115)을 거쳐 상기 제 2 저압가이드관(126)으로 유동할 수 있다. 그리고 상기 증발 냉매는, 상기 저압기관(25)으로 유입되어 상기 실외기(10)의 압축기(11)로 회수될 수 있다. 이러한 냉매 싸이클이 순환될 수 있다.
정리하면, 상기 공기조화기(1)가 동시운전되면, 상기 실외기(10)의 실외 열교환기(15)는 응축기로 기능하고, 상기 제 1 열교환기(101)는 응축기로 기능하고, 상기 제 2 열교환기(102)는 증발기로 기능할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 제 1 열교환기(101)가 응축기로 기능하고, 상기 제 2 열교환기(102)가 증발기로 기능하는 것에 대해 예시적으로 설명하였다.
다만, 이와 반대로 상기 제 1 열교환기(101)가 증발기로 기능하고, 상기 제 2 열교환기(102)가 응축기로 기능할 수도 있다.
이 경우, 상기 제 2 고압밸브(124) 및 제 1 저압밸브(127)는 개방되고, 상기 제 1 고압밸브(123) 및 제 2 저압밸브(128)는 폐쇄될 수 있다. 또한, 상기 제 1 평압밸브(135)는 개방되고, 상기 제 2 평압밸브(136)는 폐쇄될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 상기 공기조화기(1)는 사용자로부터 실내기의 운전모드를 입력받는다. 예를 들어, 사용자는 실내기의 조작부를 통해 실내기의 운전모드 즉, 냉방운전, 난방운전 및 동시운전 중 어느 하나의 운전모드를 선택할 수 있다(S10).
상기 공기조화기(1)는 입력된 운전모드가 동시운전 모드인지 여부를 판단한다. 여기서, 동시운전 모드인지 여부를 판단하는 이유는, 냉방운전 및 난방운전의 경우에는 물과 냉매가 흐르는 판형 열교환기(101, 102)의 결빙이 발생되지 않지만, 동시운전의 경우에는 판형 열교환기(101, 102)의 결빙이 발생될 가능성이 있기 때문이다.
일반적으로 외기온도가 높은 여름철에는 판형 열교환기가 증발기로 기능하는 냉방운전이 많이 사용되며, 이 경우 외기온도가 높아 실내 증발압력(실내 증발온도)이 상대적으로 높기 때문에 판형 열교환기가 동파될 가능성이 낮을 수 있다.
또한, 판형 열교환기가 응축기로 기능하는 난방운전의 경우, 판형 열교환기에는 고온 고압의 냉매가 흐르기 때문에 판형 열교환기가 동파될 가능성이 낮을 수 있다.
다만, 다수의 판형 열교환기 중 일부는 증발기로 기능하고 나머지 일부는 응축기로 기능하고, 실외 열교환기가 증발기로 기능하는 동시운전의 경우, 외기온도가 낮아지게 되면 실외 증발압력(실외 증발온도)과 실내 증발압력(실내 증발온도)이 함께 낮아지며, 이에 따라 증발기로 기능하는 판형 열교환기에서 동파가 발생하는 문제가 있다.
따라서, 본 실시예에서는 동시운전 모드가 아닐 경우, 해당 운전모드로 운전하고, 동시운전 모드일 경우, 판형 열교환기의 동파를 방지하기 위한 제어가 이루어진다(S11,S12).
동시운전 모드일 경우, 상기 공기조화기(1)는 열교환기의 냉매입구 배관온도가 제 1 온도 미만인지 여부를 판단한다.
구체적으로, 상기 공기조화기(1)는 동시운전을 수행하는 도중에 판형 열교환기가 동파되는 것을 감지하기 위하여, 상기 제 1 열교환기(101) 또는 상기 제 2 열교환기(102)의 냉매입구 배관온도를 측정할 수 있다.
상기 공기조화기(1)가 동시운전되면, 상기 제 1 열교환기(101)는 증발기로 기능하고 상기 제 2 열교환기(102)는 응축기로 기능할 수 있다. 이때 상기 실외기(10)의 실외 열교환기(15)는 증발기로 기능할 수 있다.
상기 제 1 열교환기(101)의 냉매입구 배관온도는, 상기 제1액냉매 센서(146)에 의해 감지되고, 상기 제 2 열교환기(102)의 냉매입구 배관온도는, 상기 제2액냉매 센서(147)에 의해 감지될 수 있다.
예시적으로, 상기 제 1 온도는 0℃가 될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않으며 상기 제 1 온도는 0℃보다 높거나 낮게 설정될 수 있다(S13).
열교환기의 냉매입구 배관온도가 제 1 온도 미만일 경우, 상기 공기조화기(1)는 저압밸브의 개도를 감소한다.
구체적으로, 상기 공기조화기(1)는 판형 열교환기(101, 102)에 동파가 발생될 가능성이 있다고 판단되면, 상기 제1저압밸브(127) 또는 상기 제2저압밸브(128)의 개도를 감소시켜 실내 증발압력(열교환기 증발압력)을 상승시킬 수 있다.
일례로, 상기 저압밸브(127, 128)는 완전히 개방된 상태(개도율 100%)를 기준으로 20%의 개도율로 개방될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않으며, 상기 저압밸브(127, 128)의 개도율은 단계적으로 감소하거나, 사용자에 의해 개도율이 설정될 수 있다.
상기 저압밸브(127, 128)의 개도가 감소되면, 실내 증발압력이 증가하여 판형 열교환기를 흐르는 냉매의 압력 및 온도가 상승할 수 있다(S14).
이후 상기 공기조화기(1)는 열교환기의 물 출수온도가 제 2 온도 이상인지 여부를 판단한다.
여기서, 열교환기의 물 출수온도가 제 2 온도 이상인지 여부를 판단하는 이유는, 동시운전 시 증발기로 기능하는 열교환기의 냉방성능을 유지하기 위함이다.
즉, 열교환기의 물 출수온도가 높으면, 열교환기의 동파 위험은 적어지는 반면, 냉방성능이 떨어져 사용자가 원하는 온도의 냉방을 만족할 수 없게 된다.
예시적으로, 상기 제 2 온도는 10℃가 될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않으며 상기 제 2 온도는 10℃보다 높거나 낮게 설정될 수 있다(S15).
열교환기의 물 출수온도가 제 2 온도 이상일 경우, 상기 공기조화기(1)는 저압밸브의 개도를 증가시킨다.
구체적으로, 상기 공기조화기(1)는 판형 열교환기에 상대적으로 높은 온도의 물이 흐르는 것으로 판단되면, 상기 제1저압밸브(127) 또는 상기 제2저압밸브(128)의 개도를 증가시켜 실내 증발압력을 하강시킬 수 있다.
일례로, 상기 저압밸브(127, 128)는 완전히 개방된 상태(개도율 100%)를 기준으로 50%의 개도율로 개방될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않으며, 상기 저압밸브(127, 128)의 개도율은 단계적으로 증가하거나, 사용자에 의해 개도율이 설정될 수 있다.
상기 저압밸브(127, 128)의 개도가 증가되면, 실내 증발압력이 하강하여 판형 열교환기를 흐르는 냉매의 압력 및 온도가 하강할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 판형 열교환기의 동파 발생을 회피함과 동시에 냉방성능을 적절하게 유지시킬 수 있다(S16).
상기 공기조화기(1)는 실내기의 운전종료 명령이 입력되는지 여부를 판단하고, 운전종료 명령이 입력되었으면 압축기 및 팬의 구동을 중지시킨다.
만일, 운전종료 명령이 입력되지 않을 경우, 앞서 설명된 단계 S13으로 다시 진입할 수 있다(S17,S18).
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 8을 참조하면, 상기 공기조화기(1)는 실내기의 동시운전을 수행하고, 이때 실외 열교환기가 증발기로 사용되는지 여부를 판단한다.
구체적으로, 상기 공기조화기(1)는 사용자로부터 실내기의 운전모드를 입력받을 수 있고, 동시운전 모드를 입력받을 경우 상기 실외 열교환기(15)가 증발기로 사용되는지 또는 응축기로 사용되는지 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 상기 실외 열교환기(15)가 증발기로 사용되는지 여부를 판단하는 이유는, 동시운전의 경우라도 상기 실외 열교환기(15)가 응축기로 사용될 수 있기 때문이다.
실외 열교환기가 응축기로 사용되는 동시운전의 경우, 판형 열교환기가 동파될 가능성이 낮으므로, 이 경우에는 동파 방지를 위한 제어를 하지 않는다.
따라서, 본 실시예에서는 실외 열교환기가 응축기로 사용될 경우, 해당 운전모드로 운전하고, 실외 열교환기가 증발기로 사용될 경우, 판형 열교환기의 동파를 방지하기 위한 제어가 이루어진다(S20,S21,S22).
실외 열교환기가 증발기로 사용될 경우, 상기 공기조화기(1)는 증발기로 사용되는 열교환기의 냉매입구 배관온도를 측정한다. 그리고 측정된 냉매입구 배관온도가 제 1 온도 미만인지 여부를 판단한다.
구체적으로, 상기 공기조화기(1)는 동시운전을 수행하는 도중에 판형 열교환기가 동파되는 것을 감지하기 위하여, 증발기로 사용되는 열교환기의 냉매입구 배관온도를 측정할 수 있다.
예를 들어, 상기 공기조화기(1)는 상기 제 1 열교환기(101)가 증발기로 사용될 경우, 상기 제 1 열교환기(101)의 냉매입구 배관온도를 측정하고, 상기 제 2 열교환기(102)가 증발기로 사용될 경우, 상기 제 2 열교환기(102)의 냉매입구 배관온도를 측정할 수 있다.
상기 제 1 열교환기(101)의 냉매입구 배관온도는, 상기 제1액냉매 센서(146)에 의해 감지되고, 상기 제 2 열교환기(102)의 냉매입구 배관온도는, 상기 제2액냉매 센서(147)에 의해 감지될 수 있다.
예시적으로, 상기 제 1 온도는 0℃가 될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않으며 상기 제 1 온도는 0℃보다 높거나 낮게 설정될 수 있다(S23,S24).
열교환기의 냉매입구 배관온도가 제 1 온도 미만일 경우, 상기 공기조화기(1)는 저압밸브의 개도를 감소한다.
구체적으로, 상기 공기조화기(1)는 판형 열교환기에 동파가 발생될 가능성이 있다고 판단되면, 상기 제1저압밸브(127) 또는 상기 제2저압밸브(128)의 개도를 감소시켜 실내 증발압력(실내 증발온도)을 상승시킬 수 있다.
일례로, 상기 저압밸브(127, 128)는 완전히 개방된 상태(개도율 100%)를 기준으로 20%의 개도율로 개방될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않으며, 상기 저압밸브(127, 128)의 개도율은 단계적으로 감소하거나, 사용자에 의해 개도율이 설정될 수 있다.
상기 저압밸브(127, 128)의 개도가 감소되면, 실내 증발압력이 상승하여 판형 열교환기를 흐르는 냉매의 압력 및 온도가 상승할 수 있다(S25).
이후 상기 공기조화기(1)는 증발기로 사용되는 열교환기의 물 출수온도를 측정하고, 측정된 열교환기의 물 출수온도가 제 2 온도 이상인지 여부를 판단한다.
여기서, 열교환기의 물 출수온도가 제 2 온도 이상인지 여부를 판단하는 이유는, 동시운전 시 증발기로 기능하는 열교환기의 냉방성능을 유지하기 위함이다.
즉, 열교환기의 물 출수온도가 높으면, 열교환기의 동파 위험은 적어지는 반면, 냉방성능이 떨어져 사용자가 원하는 온도의 냉방을 만족할 수 없게 된다.
예시적으로, 상기 제 2 온도는 10℃가 될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않으며 상기 제 2 온도는 10℃보다 높거나 낮게 설정될 수 있다(S26,S27).
열교환기의 물 출수온도가 제 2 온도 이상일 경우, 상기 공기조화기(1)는 저압밸브의 개도를 증가시킨다.
구체적으로, 상기 공기조화기(1)는 판형 열교환기에 상대적으로 높은 온도의 물이 흐르는 것으로 판단되면, 상기 제1저압밸브(127) 또는 상기 제2저압밸브(128)의 개도를 증가시켜 실내 증발압력을 하강시킬 수 있다.
일례로, 상기 저압밸브(127, 128)는 완전히 개방된 상태(개도율 100%)를 기준으로 50%의 개도율로 개방될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않으며, 상기 저압밸브(127, 128)의 개도율은 단계적으로 증가하거나, 사용자에 의해 개도율이 설정될 수 있다.
상기 저압밸브(127, 128)의 개도가 증가되면, 실내 증발압력이 하강하여 판형 열교환기를 흐르는 냉매의 압력 및 온도가 하강할 수 있다. 이에 따라, 판형 열교환기의 동파 발생을 회피함과 동시에 냉방성능을 적절하게 유지시킬 수 있다(S28).
상기 공기조화기(1)는 실내기의 운전종료 명령이 입력되는지 여부를 판단하고, 운전종료 명령이 입력되었으면 압축기 및 팬의 구동을 중지시킨다.
만일, 운전종료 명령이 입력되지 않을 경우, 앞서 설명된 단계 S23으로 다시 진입할 수 있다(S29,S30).
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 상기 공기조화기(1)는 실내기의 동시운전을 수행하고, 이때 실외 열교환기가 증발기로 사용되는지 여부를 판단한다.
구체적으로, 상기 공기조화기(1)는 사용자로부터 실내기의 운전모드를 입력받을 수 있고, 동시운전 모드를 입력받을 경우 실외 열교환기가 증발기로 사용되는지 또는 응축기로 사용되는지 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 상기 실외 열교환기(15)가 증발기로 사용되는지 여부를 판단하는 이유는, 동시운전의 경우라도 상기 실외 열교환기(15)가 응축기로 사용될 수 있기 때문이다.
실외 열교환기가 응축기로 사용되는 동시운전의 경우, 판형 열교환기가 동파될 가능성이 낮으므로, 이 경우에는 동파 방지를 위한 제어를 하지 않는다.
따라서, 본 실시예에서는 실외 열교환기가 응축기로 사용될 경우, 해당 운전모드로 운전하고, 실외 열교환기가 증발기로 사용될 경우 동파방지모드로 진입한다.
상기 동파방지모드는, 판형 열교환기의 동파를 방지하기 위한 모드로서, 동파방지모드의 진입 조건에 부합하면 동파방지모드에 따른 제어를 수행하고, 동파방지모드의 종료 조건에 부합하면 동파방지모드에 따른 제어를 종료할 수 있다(S40,41,S42,S43).
동파방지모드에 진입하면, 상기 공기조화기(1)는 증발기로 사용되는 열교환기의 냉매입구 배관온도를 측정한다. 그리고 측정된 냉매입구 배관온도가 제 1 온도 미만인지 여부를 판단한다.
구체적으로, 상기 공기조화기(1)는 동시운전을 수행하는 도중에 판형 열교환기가 동파되는 것을 감지하기 위하여, 증발기로 사용되는 열교환기의 냉매입구 배관온도를 측정할 수 있다.
예를 들어, 상기 공기조화기(1)는 상기 제 1 열교환기(101)가 증발기로 사용될 경우, 상기 제 1 열교환기(101)의 냉매입구 배관온도를 측정하고, 상기 제 2 열교환기(102)가 증발기로 사용될 경우, 상기 제 2 열교환기(102)의 냉매입구 배관온도를 측정할 수 있다.
상기 제 1 열교환기(101)의 냉매입구 배관온도는, 상기 제1액냉매 센서(146)에 의해 감지되고, 상기 제 2 열교환기(102)의 냉매입구 배관온도는, 상기 제2액냉매 센서(147)에 의해 감지될 수 있다.
예시적으로, 상기 제 1 온도는 0℃가 될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않으며 상기 제 1 온도는 0℃보다 높거나 낮게 설정될 수 있다(S44,S45).
열교환기의 냉매입구 배관온도가 제 1 온도 미만일 경우, 상기 공기조화기(1)는 저압밸브의 개도를 감소한다.
구체적으로, 상기 공기조화기(1)는 판형 열교환기에 동파가 발생될 가능성이 있다고 판단되면, 상기 제1저압밸브(127) 또는 상기 제2저압밸브(128)의 개도를 감소시켜 실내 증발압력(실내 증발온도)을 상승시킬 수 있다.
일례로, 상기 저압밸브(127, 128)는 완전히 개방된 상태(개도율 100%)를 기준으로 20%의 개도율로 개방될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않으며, 상기 저압밸브(127, 128)의 개도율은 단계적으로 감소하거나, 사용자에 의해 개도율이 설정될 수 있다.
상기 저압밸브(127, 128)의 개도가 감소되면, 실내 증발압력이 상승하여 판형 열교환기를 흐르는 냉매의 압력 및 온도가 상승할 수 있다(S46).
이후 상기 공기조화기(1)는 증발기로 사용되는 열교환기의 물 출수온도를 측정하고, 측정된 열교환기의 물 출수온도가 제 2 온도 이상인지 여부를 판단한다.
여기서, 열교환기의 물 출수온도가 제 2 온도 이상인지 여부를 판단하는 이유는, 동시운전 시 증발기로 기능하는 열교환기의 냉방성능을 유지하기 위함이다.
즉, 열교환기의 물 출수온도가 높으면, 열교환기의 동파 위험은 적어지는 반면, 냉방성능이 떨어져 사용자가 원하는 온도의 냉방을 만족할 수 없게 된다.
예시적으로, 상기 제 2 온도는 10℃가 될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않으며 상기 제 2 온도는 10℃보다 높거나 낮게 설정될 수 있다(S47,S48).
열교환기의 물 출수온도가 제 2 온도 이상일 경우, 상기 공기조화기(1)는 저압밸브의 개도를 증가시킨다.
구체적으로, 상기 공기조화기(1)는 판형 열교환기에 상대적으로 높은 온도의 물이 흐르는 것으로 판단되면, 상기 제1저압밸브(127) 또는 상기 제2저압밸브(128)의 개도를 증가시켜 실내 증발압력을 하강시킬 수 있다.
일례로, 상기 저압밸브(127, 128)는 완전히 개방된 상태(개도율 100%)를 기준으로 50%의 개도율로 개방될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않으며, 상기 저압밸브(127, 128)의 개도율은 단계적으로 증가하거나, 사용자에 의해 개도율이 설정될 수 있다.
상기 저압밸브(127, 128)의 개도가 증가되면, 실내 증발압력이 하강하여 판형 열교환기를 흐르는 냉매의 압력 및 온도가 하강할 수 있다(S49).
이후 상기 공기조화기(1)는 열교환기의 물 출수온도가 제 3 온도 미만인지 여부를 더 판단하고, 물 출수온도가 제 3 온도 미만이면 저압밸브의 개도를 감소시킨다.
구체적으로, 상기 공기조화기(1)는 판형 열교환기에 상대적으로 낮은 온도의 물이 흐르는 것으로 판단되면, 상기 제1저압밸브(127) 또는 상기 제2저압밸브(128)의 개도를 다시 감소시켜 실내 증발압력을 상승시킬 수 있다.
일례로, 상기 저압밸브(127, 128)는 완전히 개방된 상태(개도율 100%)를 기준으로 30%~40%의 개도율로 개방될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않으며, 상기 저압밸브(127, 128)의 개도율은 단계적으로 감소되거나, 사용자에 의해 개도율이 설정될 수 있다.
상기 저압밸브(127, 128)의 개도가 감소되면, 실내 증발압력이 상승하여 판형 열교환기를 흐르는 냉매의 온도가 다시 상승할 수 있다.
예시적으로, 상기 제 3 온도는 5℃가 될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않으며 상기 제 3 온도는 5℃보다 높거나 낮게 설정될 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 증발기로 사용되는 판형 열교환기의 물 출수온도를 적정 범위로 유지할 수 있다. 이에 따라, 판형 열교환기의 동파 발생을 회피함과 동시에 냉방성능을 적절하게 유지시킬 수 있다(S50, S51).
추가적으로, 상기 공기조화기(1)는 증발기로 사용되는 열교환기의 냉매입구 배관온도가 제 4 온도 이상인지 여부를 판단한다.
구체적으로, 상기 공기조화기(1)는 동파방지모드의 종료 조건을 판단하기 위하여, 열교환기의 냉매입구 배관온도가 제 4 온도 이상인지 여부를 판단할 수 있다.
예시적으로, 상기 제 4 온도는 10℃가 될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않으며 상기 제 4 온도는 10℃보다 높거나 낮게 설정될 수 있다.
상기 공기조화기(1)는 냉매입구 배관온도가 제 4 온도 이상일 경우, 동파방지모드를 종료하고, 냉매입구 배관온도가 제 4 온도 미만일 경우, 앞서 설명된 단계 S44로 다시 진입할 수 있다(S52,S53).
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims (16)

  1. 압축기 및 실외 열교환기를 포함하고, 냉매가 순환하는 실외기;
    물이 순환하는 실내기;
    상기 냉매와 물의 열교환을 수행하는 열교환기;
    상기 실외기의 고압기관으로부터 연장되어, 상기 열교환기의 일측에 연결되는 고압가이드관;
    상기 실외기의 저압기관으로부터 연장되어, 상기 고압가이드관에 합지되는 저압가이드관;
    상기 실외기의 액관으로부터 연장되어, 상기 열교환기의 타측에 연결되는 액가이드관;
    상기 고압가이드관에 설치되는 고압밸브;
    상기 저압가이드관에 설치되는 저압밸브;
    상기 액가이드관에 설치되는 유량밸브; 및
    상기 실내기의 동시운전 시, 상기 열교환기의 냉매입구온도에 기초하여, 상기 저압밸브의 개도를 제어하는 제어부를 포함하는 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 열교환기의 냉매입구온도가 제 1 온도 미만인지 여부를 판단하고,
    상기 열교환기의 냉매입구온도가 제 1 온도 미만일 경우, 상기 저압밸브의 개도를 감소시키는 공기조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 열교환기의 냉매입구온도가 제 1 온도 이상일 경우, 상기 저압밸브의 개도를 유지시키는 공기조화기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 열교환기의 물 출수온도가 제 2 온도 이상인지 여부를 판단하고,
    상기 열교환기의 물 출수온도가 제 2 온도 이상일 경우, 상기 저압밸브의 개도를 증가시키는 공기조화기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 열교환기의 물 출수온도가 제 2 온도 미만일 경우, 상기 저압밸브의 개도를 유지시키는 공기조화기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 열교환기의 물 출수온도가 제 3 온도 미만인지 여부를 판단하고,
    상기 열교환기의 물 출수온도가 제 3 온도 미만일 경우, 상기 저압밸브의 개도를 감소시키는 공기조화기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 열교환기의 물 출수온도가 제 3 온도 이상일 경우, 상기 저압밸브의 개도를 유지시키는 공기조화기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 3 온도는, 상기 제 2 온도보다 낮게 설정되는 공기조화기.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 열교환기의 냉매입구온도가 제 4 온도 이상인지 여부를 판단하고,
    상기 열교환기의 냉매입구온도가 제 4 온도 이상일 경우, 상기 저압밸브의 개도를 초기상태로 제어하는 공기조화기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 4 온도는, 상기 제 3 온도보다 높게 설정되는 공기조화기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 실내기의 운전모드는, 다수의 실내기가 모두 증발기로 기능하는 냉방운전, 다수의 실내기가 모두 응축기로 기능하는 난방운전, 및 다수의 실내기 중 일부는 증발기로 기능하고 나머지 일부는 응축기로 기능하는 동시운전을 포함하는 공기조화기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 실내기의 동시운전 시, 상기 실외 열교환기가 증발기로 기능하는지 또는 응축기로 기능하는지 여부를 판단하고,
    상기 실외 열교환기가 증발기로 기능할 경우, 상기 저압밸브의 개도를 제어하는 공기조화기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 열교환기의 증발압력이 상기 실외 열교환기의 증발압력보다 크게 되도록, 상기 저압밸브의 개도를 감소시키는 공기조화기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 저압밸브는, 개도 조절을 통하여 통과하는 냉매의 압력을 조절하는 전자팽창밸브(Electronic Expansion Valve, EEV)를 포함하는 공기조화기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 저압밸브의 유량계수는, 상기 실외기의 팽창밸브의 유량계수보다 크게 형성되는 공기조화기.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 저압밸브의 유량계수는, 상기 유량밸브의 유량계수보다 크게 형성되는 공기조화기.
KR1020220108389A 2022-08-29 2022-08-29 공기조화기 KR20240031467A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220108389A KR20240031467A (ko) 2022-08-29 2022-08-29 공기조화기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220108389A KR20240031467A (ko) 2022-08-29 2022-08-29 공기조화기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240031467A true KR20240031467A (ko) 2024-03-08

Family

ID=90235995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220108389A KR20240031467A (ko) 2022-08-29 2022-08-29 공기조화기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240031467A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005147623A (ja) 2003-11-19 2005-06-09 Mitsubishi Electric Corp 空気調和機及び空気調和機の運転方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005147623A (ja) 2003-11-19 2005-06-09 Mitsubishi Electric Corp 空気調和機及び空気調和機の運転方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8424333B2 (en) Air conditioner
WO2013145006A1 (ja) 空気調和装置
AU2008208347A1 (en) Air conditioner
US11725855B2 (en) Air conditioning apparatus
CN113251509B (zh) 空气调节装置
US20230074034A1 (en) Air conditioner
CN113251473B (zh) 空调装置
KR20140000936A (ko) 냉난방 동시형 멀티 공기조화기
CN115038916B (zh) 空调装置
KR20190041091A (ko) 공기조화기
CN113874662B (zh) 空调装置
KR20240031467A (ko) 공기조화기
JP2023510358A (ja) 空気調和装置
EP2137467A1 (en) Multi-unit air conditioning system and controlling method for the same
KR101450545B1 (ko) 공기조화 시스템
US20240027077A1 (en) Hybrid multi-air conditioning system and method for controlling a hybrid multi-air conditioning system
US20230049970A1 (en) Air conditioning apparatus
US20240133605A1 (en) Air conditioner
US20240230193A9 (en) Air conditioner
KR100188994B1 (ko) 다실 냉난방기의 냉매제어장치
KR101397658B1 (ko) 공기조화 시스템
KR20060126083A (ko) 에어컨 시스템 및 그 제어방법
JPWO2013145006A1 (ja) 空気調和装置