KR20240082898A - 공기 조화기 - Google Patents

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KR20240082898A
KR20240082898A KR1020220167007A KR20220167007A KR20240082898A KR 20240082898 A KR20240082898 A KR 20240082898A KR 1020220167007 A KR1020220167007 A KR 1020220167007A KR 20220167007 A KR20220167007 A KR 20220167007A KR 20240082898 A KR20240082898 A KR 20240082898A
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indoor
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최성오
김범찬
박혜리
김형순
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기는, 압축기와 실외 열교환기를 포함하는 실외기; 및 상기 실외기와 연결되며, 실내 열교환기를 구비하는 실내기를 포함하고, 상기 실내기는, 상기 실내 열교환기의 입구측과 상기 실외기를 연결하는 제1냉매유동배관; 상기 실내 열교환기의 출구측과 상기 실외기를 연결하는 제2냉매유동배관; 상기 제1냉매유동배관의 제1분지점에서 분지되어, 상기 제2냉매유동배관의 제1합지점으로 합지되는 제1바이패스배관; 상기 제1바이패스배관에 배치되는 제1바이패스밸브; 상기 제1냉매유동배관의 제2분지점에서 분지되어, 상기 제2냉매유동배관의 제2합지점으로 합지되는 제2바이패스배관; 상기 제2바이패스배관에 배치되는 체크밸브; 및 상기 제2냉매유동배관의 제1합지점과 제2합지점 사이에 배치되는 유로전환밸브를 포함한다.

Description

공기 조화기{AIR CONDITIONER}
본 발명은 공기 조화기에 관한 것이다.
일반적으로 공기 조화기는 사용자에게 보다 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해서, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기로 이루어진 냉매 사이클을 이용하여 실내를 냉방 운전 및 난방 운전하는 장치를 의미한다.
한편, 공기 조화기의 실내기에 포함된 열교환기의 경우, 그 표면에 실내 팬에 의해 흡입된 공기에 포함된 오염 물질이 쉽게 흡착될 수 있으며, 냉방 운전 시 그 표면에 발생되는 응축수로 인해 냄새가 유발되는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 선행문헌 한국공개특허 10-2021-0087291호(공개일:2021년07월12일)에는, 공기 조화기의 실내기에 포함된 열교환기를 세정하기 위한 제어방법이 개시된다.
상기 선행문헌에 개시된 제어방법은, 감지된 상대습도에 따라 동결모드를 식별하고, 식별된 동결모드로 동작하도록 실내 팬 및 압축기를 제어하고, 동결모드가 수행되는 동안 감지된 상대습도에 따라 해동모드를 식별하고, 식별된 해동모드로 동작하도록 실내 팬을 제어하는 것을 포함한다.
그러나, 상기 선행문헌의 경우 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 공기 조화기의 실내기에 포함된 열교환기 전체를 균일하게 동결하기 어려운 문제가 있다. 이에 따라, 열교환기의 일부에 오염 물질이 그대로 남게 되어 응축수로 인해 냄새가 유발되는 문제가 있다.
둘째, 실외온도가 낮은 동절기의 경우, 저압이 급격하게 하강하여 압축기의 신뢰성이 떨어지고 열교환기의 동결이 어려워지는 문제가 있다.
셋째, 고습 조건에서 동결이 수행될 경우, 안개 분무 현상이 발생하는 문제가 있다.
넷째, 송풍 건조로 인해 건조시간이 증가하고 불완전 건조로 인해 세균이 번식될 우려가 있다.
공개번호 (공개일자) : 10-2021-0087291호 (2021년7월12일).
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 공기 조화기의 실내기에 포함된 열교환기를 균일하게 동결할 수 있는 공기 조화기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 실외온도가 낮은 동절기의 경우에도 압축기의 신뢰성을 유지할 수 있는 공기 조화기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 고습 조건에서 동결이 수행될 경우, 안개 분무 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 공기 조화기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 실내 열교환기를 신속하게 건조시킬 수 있는 공기 조화기를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기는, 압축기와 실외 열교환기를 포함하는 실외기; 및 상기 실외기와 연결되며, 실내 열교환기를 구비하는 실내기를 포함하고, 상기 실내기는, 상기 실내 열교환기의 입구측과 상기 실외기를 연결하는 제1냉매유동배관; 상기 실내 열교환기의 출구측과 상기 실외기를 연결하는 제2냉매유동배관; 상기 제1냉매유동배관의 제1분지점에서 분지되어, 상기 제2냉매유동배관의 제1합지점으로 합지되는 제1바이패스배관; 상기 제1바이패스배관에 배치되는 제1바이패스밸브; 상기 제1냉매유동배관의 제2분지점에서 분지되어, 상기 제2냉매유동배관의 제2합지점으로 합지되는 제2바이패스배관; 상기 제2바이패스배관에 배치되는 체크밸브; 및 상기 제2냉매유동배관의 제1합지점과 제2합지점 사이에 배치되는 유로전환밸브를 포함한다.
상기 실외기는, 상기 압축기의 출구측에 연결되는 제1포트와, 상기 실외 열교환기에 연결되는 제2포트와, 상기 실내 열교환기에 연결되는 제3포트 및 상기 압축기의 입구측에 연결되는 제4포트를 가지는 밸브장치를 더 포함할 수 있다.
상기 실외기는, 상기 실외 열교환기와 상기 실내 열교환기를 연결하는 팽창밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 제1분지점은, 상기 팽창밸브와 상기 실내 열교환기 사이에 배치되고, 상기 제1합지점은, 상기 실내 열교환기와 상기 유로전환밸브 사이에 배치될 수 있다.
상기 제2분지점은, 상기 제1분지점과 상기 실내 열교환기 사이에 배치되고, 상기 제2합지점은, 상기 유로전환밸브와 상기 밸브장치 사이에 배치될 수 있다.
상기 실내기는, 상기 제2바이패스배관에 배치되는 제2바이패스밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 공기 조화기의 냉방모드 및 난방모드에서, 상기 제1바이패스밸브 및 상기 제2바이패스밸브는 폐쇄되고, 상기 유로전환밸브는 개방될 수 있다.
상기 공기 조화기의 동결모드에서, 상기 제1바이패스밸브 및 상기 제2바이패스밸브는 개방되고, 상기 유로전환밸브는 폐쇄될 수 있다.
상기 공기 조화기의 동결모드에서, 상기 실외 열교환기는 응축기로서 기능하고, 상기 실내 열교환기는 증발기로서 기능한다.
상기 공기 조화기의 동결모드는, 상기 실내 열교환기의 일측을 동결시키기 위한 제1동결모드와, 상기 실내 열교환기의 타측을 동결시키기 위한 제2동결모드를 포함할 수 있다.
상기 제1동결모드와 상기 제2동결모드는, 상기 실내 열교환기의 내부를 순환하는 냉매의 유동 방향이 서로 반대일 수 있다.
상기 제1동결모드와 상기 제2동결모드는, 상기 실내 열교환기의 일측에 구비된 실내 팬의 회전방향이 서로 반대일 수 있다.
상기 제1동결모드에서, 상기 실외 열교환기에서 배출된 냉매는, 상기 실내 열교환기의 입구측으로 유입된 후 상기 실내 열교환기의 출구측으로 배출되고, 상기 제2동결모드에서, 상기 실외 열교환기에서 배출된 냉매는, 상기 제1바이패스배관을 통해 상기 실내 열교환기의 출구측으로 유입된 후 상기 실내 열교환기의 입구측으로 배출되고, 상기 제2바이패스배관을 통해 상기 유로전환밸브의 출구측으로 유입될 수 있다.
상기 제1동결모드와 상기 제2동결모드는, 순차적으로 또는 교번하게 수행될 수 있다.
상기 실내기는, 상기 실내 열교환기의 입구측 또는 출구측에 배치되는 배관온도센서를 더 포함하고, 상기 배관온도센서에서 감지된 온도에 따라 상기 제1동결모드와 상기 제2동결모드가 교번하게 수행될 수 있다.
상기 공기 조화기의 냉방모드 및 동결모드에서, 상기 밸브장치는 상기 제1포트와 상기 제2포트를 연결하고, 상기 제3포트와 상기 제4포트를 연결될 수 있다.
상기 공기 조화기의 난방모드에서, 상기 밸브장치는 상기 제1포트와 상기 제3포트를 연결하고, 상기 제2포트와 상기 제4포트를 연결할 수 있다.
상기 공기 조화기의 동결모드가 종료되면, 상기 실내 열교환기를 제상하기 위한 제상모드가 수행될 수 있다.
상기 공기 조화기는 상기 제상모드가 시작되면, 실외온도가 기준온도를 초과하는지 여부를 판단하고, 실외온도가 기준온도를 초과한 경우, 실내 팬을 이용한 송풍 건조를 수행하고, 실외온도가 기준온도를 초과하지 않는 경우, 난방모드로 전환하여 가열 건조를 수행할 수 있다.
상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 실내 열교환기가 균일하게 동결될 수 있으므로, 열교환기 전체적으로 흡착된 먼지 등의 이물질이 효과적으로 제거될 수 있는 장점이 있다.
구체적으로, 열교환기의 일측을 동결하기 위한 제1동결모드와, 열교환기의 타측을 동결하기 위한 제2동결모드가 순차적으로 또는 교번하게 수행될 수 있다.
이때, 제1동결모드와 제2동결모드는, 열교환기의 내부를 순환하는 냉매의 유동 방향과, 열교환기의 일측에 구비된 팬의 회전방향이 서로 반대가 되므로, 열교환기의 동결이 신속하고 균일하게 이루어질 수 있다.
둘째, 온도 및 습도를 고려하여 동결 세정 운전이 가능하므로, 동결세정 운전 범위가 확대되고 압축기 신뢰성이 향상되는 장점이 있다.
셋째, 실외온도에 따라 송풍 건조 또는 가열 건조가 선택적으로 이루어지므로, 고온 조건에서 난방 운전으로 인하여 압축기 신뢰성이 확보되지 않는 문제를 해결할 수 있고, 열교환기가 신속하게 건조될 수 있는 장점이 있다.
넷째, 실내습도에 따라 동결 세정 또는 응축수 세정이 선택적으로 이루어지므로, 고습 조건에서 동결 운전으로 인하여 안개분무 현상이 발생하고 실내기의 외면 또는 내면에 이슬이 맺혀 제품이 오염되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 실내기의 전면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 실내기의 내부 구성을 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 실내 열교환기의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 실내 열교환기에 연결된 배관을 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 냉방모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 배관도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 난방모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 배관도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 제1동결모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 배관도이다.
도 8은 상기 제1동결모드에서 실내기의 공기유로를 보여주는 단면도이다.
도 9는 상기 제1동결모드에서 실내 열교환기의 공기유로 방향 및 냉매유로 방향을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 제2동결모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 배관도이다.
도 11은 상기 제2동결모드에서 실내기의 공기유로를 보여주는 단면도이다.
도 12는 상기 제2동결모드에서 실내 열교환기의 공기유로 방향 및 냉매유로 방향을 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 동결 세정이 진행되는 과정을 간략하게 보인 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보인 순서도이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 동결 세정 운전 시, 압축기, 팽창밸브 및 팬의 제어를 보여주는 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 건조 운전의 세부 제어방법을 보인 순서도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보인 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 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 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 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 실시 예에 따른 공기 조화기의 실내기의 전면도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 실내기의 내부 구성을 보여주는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 공기 조화기는, 실내의 공기를 용도 및 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하는 장치이다. 상기 공기 조화기는 실내에 배치되는 실내기(100)와, 실외에 배치되는 실외기(200, 도 5 참조)를 포함한다. 상기 실내기(100)와 상기 실외기(200)는 유체에 의해 유동적으로 연결될 수 있다. 일례로, 상기 유체는 냉매를 포함할 수 있다.
상기 실외기(200)는 건물의 외부에 배치될 수 있고, 상기 실내기(100)는 건물의 내부에 배치될 수 있다. 본 실시 예에서, 상기 실내기(100)는 건물 내부 천장에 설치되는 천장형 실내기로 예시적으로 설명한다.
다만 이에 한정되지는 않으며, 본 발명에 따른 실내기는 실내 바닥에 세워지는 스탠드형 실내기, 벽부에 설치되는 벽걸이형 실내기 및 창문에 설치되는 창문형 실내기 등에 적용될 수 있다.
상기 실내기(100)는 케이스(180) 및 전면 패널(190)을 포함한다. 상기 케이스(180)는 천장의 내부 공간에 매립되며, 상기 전면 패널(190)은 상기 케이스(180)의 하측에 결합될 수 있다. 그리고 상기 전면 패널(190)은 대략 천장의 높이에 위치되어 외부에 노출될 수 있다.
상기 케이스(180)의 내부에는 다수의 부품이 설치된다. 상기 케이스(180)는 소정의 내부 공간을 마련하며 일면이 개방될 수 있다. 일례로, 상기 케이스(180)는 사각 박스 형상으로 이루어질 수 있다.
상세히, 상기 다수의 부품은, 상기 케이스(180)의 내부로 흡입된 공기와 열교환되는 실내 열교환기(110)를 포함한다. 상기 실내 열교환기(110)는 상기 전면 패널(190)에 대하여 상방으로 경사지게 연장되며, 공기 유동 방향을 기준으로 실내 팬(120)의 흡입측에 배치될 수 있다.
상기 다수의 부품은, 실내 공기의 흡입 및 토출을 위하여 구동하는 실내 팬(120)을 더 포함한다. 상기 실내 팬(120)은 상기 실내기(100)의 길이방향을 따라 길게 형성된다. 일례로, 상기 실내 팬(120)은 횡류 팬을 포함할 수 있다.
상기 실내 팬(120)은 공기 유동 방향을 기준으로, 상기 실내 열교환기(110)의 토출측에 배치된다. 이에 따라, 상기 전면 패널(190)의 흡입부(193)를 통해 흡입된 공기는, 상기 실내 열교환기(110)를 통해 열교환하고 열교환된 공기는 상기 실내 팬(120)을 통과하여 상기 전면 패널(190)의 토출부(195)로 토출된다.
여기서, 상기 실내 열교환기(110)를 기준으로, 상기 전면 패널(190)의 흡입부(193)로부터 상기 열교환기(110)까지의 공기유로를 "흡입유로"라 정의하고, 상기 실내 열교환기(110)로부터 상기 전면 패널(190)의 토출부(195)까지의 공기유로를 "토출유로"라 정의할 수 있다.
상기 다수의 부품은, 상기 실내 열교환기(110)의 하부를 지지하며, 상기 실내 열교환기(110)에서 발생되는 응축수를 집수하는 메인 드레인 팬(130)을 더 포함한다. 상기 메인 드레인 팬(130)은 상기 전면 패널(190)의 내측에 설치되어 고정될 수 있다.
상기 다수의 부품은, 상기 실내 열교환기(110)의 중간 부분에서 직하방으로 응축수가 낙하되는 현상을 방지하기 위한 서브 드레인 팬(140)을 더 포함한다. 상기 서브 드레인 팬(140)은 상기 실내 열교환기(110)와 상기 메인 드레인 팬(130) 사이에 배치되어, 상기 메인 드레인 팬(130)으로의 집수를 보조하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 다수의 부품은, 상기 전면 패널(190)의 흡입부(193) 내측에 배치되어 공기 중 이물질을 필터링하는 필터(155)를 더 포함한다. 상기 필터(155)는 상기 흡입유로 상에 배치된다. 공기 유동 방향을 기준으로, 상기 필터(155)는 상기 흡입부(193)의 출구측에 배치될 수 있다.
상기 다수의 부품은, 상기 필터(155)를 지지하는 필터 장착부(150)를 더 포함한다. 상기 필터 장착부(150)는 상기 필터(155)가 장착 및 탈착되도록 틀 또는 그릴 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 필터 장착부(150)는 상기 전면 패널(190) 및 상기 메인 드레인 팬(130)에 의해 지지될 수 있다.
상기 필터 장착부(150)는, 상기 필터(155)가 실질적으로 안착되는 필터 지지부와, 상기 필터 지지부가 내측에 결합되어 필터 지지부를 지지하는 필터 브라켓을 포함할 수 있다.
상기 필터 지지부는, 내부가 비어있는 사각 틀 또는 그릴 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 필터 지지부는 상기 전면 패널(190)의 길이방향으로 길게 형성되어, 내측에 상기 필터(155)가 놓여지도록 구성될 수 있다.
상기 필터 브라켓은, 내측에 상기 필터 지지부가 장착되도록, 상기 필터 지지부의 형상에 대응하는 사각 틀 또는 그릴 형상으로 형성된다. 즉, 상기 필터 브라켓은, 상기 필터 지지부가 상기 필터 브라켓의 내측에 모두 수용되도록, 상기 필터 지지부보다 더 큰 면적을 가지도록 형성된다.
상기 다수의 부품은, 상기 실내 열교환기(110)를 통과한 실내 공기의 유동을 안내하는 리어 가이드(160)를 더 포함한다. 상기 리어 가이드(160)는 상기 토출유로 상에 배치된다. 상기 리어 가이드(160)는 상기 실내 열교환기(110)를 통과한 실내 공기가 상기 전면 패널(190)의 토출부(195)로 원활히 유동할 수 있도록 안내하는 기능을 한다. 이를 위하여, 상기 리어 가이드(160)는 상기 케이스(180)의 내측면에 밀착되어 가로방향으로 길게 배치된다.
상기 다수의 부품은, 상기 공기 조화기의 작동을 제어하는 컨트롤 박스(170)를 더 포함한다. 상기 컨트롤 박스(170)는 기판과 다수의 전장부품을 포함하며, 제어부로서의 기능을 수행할 수 있다.
상기 컨트롤 박스(170)는 상기 케이스(180)의 내측 가장자리 부분에 배치된다. 상기 컨트롤 박스(170)는 상기 흡입유로 상에 배치될 수 있다.
상기 전면 패널(190)은, 상기 케이스(180)의 하단에 장착되며, 하방에서 바라볼 때 대략 사각 형상으로 형성될 수 있다. 상기 전면 패널(190)은 상기 케이스(180)의 하단보다 더 외측으로 돌출되도록 형성되어 둘레부가 상기 천장의 하면과 접하도록 구성될 수 있다.
상세히, 상기 전면 패널(190)은, 공기가 흡입되는 흡입부(193) 및 공기가 토출되는 토출부(195)를 형성하는 패널 본체(191)를 포함한다. 또한 상기 전면 패널(190)은 상기 흡입부(193)에 분리 가능하게 결합되는 흡입 그릴(192)을 더 포함할 수 있다. 상기 흡입 그릴(192)은 상기 흡입부(193)를 통한 이물질의 유입을 방지하기 위한 다수의 그릴부를 포함할 수 있다.
상기 흡입부(193)는 상기 전면 패널(190)의 전방부에 가로방향으로 길게 형성되며, 상기 토출부(195)는 상기 전면 패널(190)의 후방부에 가로방향으로 길게 형성될 수 있다.
상기 실내기(100)는, 상기 토출부(195)의 일측에 움직임 가능하게 제공되어 상기 토출부(195)를 통하여 토출되는 공기의 양 또는 풍향을 조절하는 토출 베인(194)을 더 포함할 수 있다. 일례로, 상기 토출 베인(194)은 상기 토출 베인(194)의 양단에 구비되는 힌지축을 중심으로 전후방으로 회전 가능하게 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 실내 열교환기의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 실내 열교환기에 연결된 배관을 보여주는 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 실내 열교환기(110)는, 외관을 형성하는 하우징(111)과, 상기 하우징의 내부에 배치되고 열을 전달할 수 있는 열교환핀, 및 상기 열교환핀을 관통하고 냉매유로를 형성하는 열교환튜브(112,113)를 포함한다.
상기 하우징(111)은 내부에 소정 공간을 형성하며, 상기 소정 공간에는 상기 열교환핀과 상기 열교환튜브(112,113)가 수용될 수 있다. 일례로, 상기 하우징(111)은 사각 형상을 가질 수 있다.
상기 하우징(111)의 내부에는, 상기 하우징(111)의 형상과 대응되도록 다수의 열교환핀이 수용될 수 있다. 상기 다수의 열교환핀은 상기 하우징(111)의 길이방향으로 서로 평행하게 배치될 수 있다.
일례로, 상기 열교환핀은 사각 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 다수의 열교환핀은 상기 하우징(111)의 내부에서 길이방향으로 적층되어 배치될 수 있다.
상기 열교환튜브(112,113)는 상기 다수의 열교환핀 사이를 관통할 수 있다. 상기 열교환튜브(112,113)는 냉매가 유동하는 일련의 유로를 형성하도록 관 형태로 이루어진다. 상기 열교환튜브(112,113)는 원형 관 형태로 이루어지며, 그 단면이 일정하게 이루어질 수 있다.
상기 열교환튜브(112,113)는 전체적으로 직선 관 형태로 이루어지며, 적어도 일부가 U자형 관 형태로 이루어질 수 있다. 상기 열교환튜브(112,113)는 열전도율이 우수한 금속성 소재로 이루어질 수 있다.
상기 열교환핀에는 상기 열교환튜브(112,113)가 삽입되기 위한 다수의 삽입홀이 형성된다. 이에 따라, 상기 열교환핀의 내부에는 다수의 열교환튜브(112,113)가 각각의 열에 따라 배열될 수 있다.
일례로, 상기 열교환핀은 상기 열교환튜브(112,113)가 배치되는 전열과 후열을 포함할 수 있다. 즉, 상기 열교환핀에 삽입되는 열교환튜브(112,113)의 열수는, 2열일 수 있고, 상기 열교환튜브(112,113)는 상기 전열 및 상기 후열에 각각 2열로 삽입될 수 있다.
상기 열교환튜브(112,113)는 상기 열교환핀의 전열에 배치되는 제1열교환튜브(112)와, 상기 열교환핀의 후열에 배치되는 제2열교환튜브(113)를 포함한다.
상기 제1열교환튜브(112)는, 상기 하우징(111)의 내부에서 전방측에 배치되고, 상기 제2열교환튜브(113)는, 상기 하우징(111)의 내부에서 후방측에 배치될 수 있다. 이때, 상기 제1열교환튜브(112)는 상기 케이스(180)의 내부에서 상기 흡입부(193)를 마주하도록 배치되고, 상기 제2열교환튜브(113)는 상기 케이스(180)의 내부에서 상기 실내 팬(120)을 마주하도록 배치될 수 있다.
상기 실내 열교환기(110)에는 냉매가 유입되는 제1냉매유동배관(15)과, 냉매가 토출되는 제2냉매유동배관(16)이 연결된다.
상기 제1냉매유동배관(15)은 "제3연결배관"으로 이름할 수 있고, 상기 제2냉매유동배관(16)은 "제4연결배관"으로 이름할 수 있다.
상기 제1냉매유동배관(15)은 상기 실내 열교환기(110)의 냉매 흡입측에 결합되고, 상기 제2냉매유동배관(16)은 상기 실내 열교환기(110)의 냉매 토출측에 결합된다. 이에 따라, 냉매는 상기 제1냉매유동배관(15)을 통하여 상기 실내 열교환기(110)의 내부를 유동하고, 상기 제2냉매유동배관(16)을 통하여 상기 실내 열교환기(110)의 외부로 배출될 수 있다.
상기 제1냉매유동배관(15)의 일측에는, 배관의 온도를 감지하기 위한 제1배관온도센서(50)가 구비되고, 상기 제2냉매유동배관(16)의 일측에는, 배관의 온도를 감지하기 위한 제2배관온도센서(60)가 구비된다.
따라서, 상기 제1배관온도센서(50)에 의해 상기 실내 열교환기(110)로 유입되는 냉매의 온도를 감지할 수 있고, 상기 제2배관온도센서(60)에 의해 상기 실내 열교환기(110)로부터 토출되는 냉매의 온도를 감지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 냉방모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 배관도이다.
이하에서는 도 5를 참조하여 공기 조화기의 전체 싸이클 구성을 설명하도록 한다.
공기 조화기는 실외기(200)와 실내기(100) 및 상기 실외기와 실내기를 연결하는 냉매배관을 포함한다.
상기 실외기(200)는, 압축기(210)와, 밸브장치(220)와, 실외 열교환기(230)와, 실외 팬(240) 및 팽창밸브(250)를 포함할 수 있다.
상기 실내기(100)는, 실내 열교환기(110)와, 실내 팬(120)과, 제1바이패스밸브(20)와, 제2바이패스밸브(25)와, 체크밸브(30) 및 유로전환밸브(40)를 포함할 수 있다.
상술한 각각의 구성들은 상기 냉매배관에 의해 연결되며, 냉매가 상기 냉매배관을 순환하면서 압축, 응축, 팽창 및 증발 작용을 수행할 수 있다.
상기 압축기(210)는, 기체 상태의 냉매가 고온 고압으로 압축될 수 있도록 하는 것으로, 일정한 속도로 회전하여 일정 용량으로 압축하는 정속 압축기와, 부하에 따라 회전 속도가 가변되어 압축 용량의 조절이 가능한 인버터 압축기를 포함할 수 있다.
상기 밸브장치(220)는, 상기 압축기(210)의 출구측에 배치된다. 상기 밸브장치(220)는 상기 압축기(210)에서 압축된 냉매를 상기 실외 열교환기(230) 또는 상기 실내 열교환기(110) 측으로 보내주는 기능을 한다.
일례로, 상기 밸브장치(220)는 냉매의 입출을 위한 4개의 포트를 가지는 사방밸브(four-way valve)를 포함할 수 있다.
상기 실외 열교환기(230)는, 공기와 냉매가 열교환되도록 구비된다. 상기 실외 열교환기(230)는 운전모드에 따라 응축기 또는 증발기로서 기능할 수 있다. 상기 실외 열교환기(230)는 상기 밸브장치(220)의 출구측에 배치될 수 있다.
상기 실외 팬(240)은, 상기 실외 열교환기(230)의 일측에 배치되어, 상기 실외 열교환기(230) 측으로 공기를 불어주는 기능을 한다. 상기 실외 팬(240)의 회전속도가 빨라지면 상기 실외 열교환기(230) 측으로 공기가 신속하게 공급되어, 상기 실외 열교환기(230)의 열교환 속도가 빨라질 수 있다.
상기 팽창밸브(250)는, 상기 냉매배관을 유동하는 냉매를 감압하는 기능을 한다. 상기 팽창밸브(250)는 상기 실외 열교환기(230)와 상기 실내 열교환기(110)의 사이 지점에 배치될 수 있다. 상기 팽창밸브(250)는 상기 실내 열교환기(110)로 유입되는 응축 냉매를 팽창시키거나, 상기 실외 열교환기(230)로 유입되는 응축 냉매를 팽창시킬 수 있다.
상기 실내 열교환기(110)는, 공기와 냉매가 열교환되도록 구비된다. 상기 실내 열교환기(110)는 운전모드에 따라 증발기 또는 응축기로서 기능할 수 있다.
상기 실내 팬(120)은, 상기 실내 열교환기(110)의 일측에 배치되어, 상기 실내 열교환기(110) 측으로 공기를 불어주는 기능을 한다. 상기 실내 팬(110)의 회전속도가 빨라지면 상기 실내 열교환기(110) 측으로 공기가 신속하게 공급되어, 상기 실내 열교환기(110)의 열교환 속도가 빨라질 수 있다.
상기 공기 조화기의 운전모드에 따라, 상기 실외 열교환기(230) 및 상기 실내 열교환기(110) 중 어느 하나는 응축기로 기능하고, 다른 하나는 증발기로 기능할 수 있다.
일례로, 상기 공기 조화기가 냉방운전(냉방모드)을 수행하는 경우, 상기 압축기(210)에서 압축된 냉매는 상기 실외 열교환기(230)로 유입되어 응축될 수 있다. 그리고 응축된 냉매는 상기 실내 열교환기(110)로 유입되어 증발될 수 있다.
즉, 공기 조화기의 냉방모드에서 상기 실외 열교환기(230)는 "응축기"로서 기능하고, 상기 실내 열교환기(110)는 "증발기"로서 기능할 수 있다.
다른 예로서, 상기 공기 조화기가 난방운전(난방모드)을 수행하는 경우, 상기 압축기(210)에서 압축된 냉매는 상기 실내 열교환기(110)로 유입되어 응축될 수 있다. 그리고 응축된 냉매는 상기 실외 열교환기(230)로 유입되어 증발될 수 있다.
즉, 공기 조화기의 난방모드에서 상기 실외 열교환기(230)는 "증발기"로서 기능하고, 상기 실내 열교환기(110)는 "응축기"로서 기능할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 공기 조화기가 동결운전(동결모드)을 수행하는 경우, 상기 압축기(210)에서 압축된 냉매는 상기 실외 열교환기(230)로 유입되어 응축될 수 있다. 그리고 응축된 냉매는 상기 실내 열교환기(110)로 유입되어 증발될 수 있다.
즉, 공기 조화기의 동결모드에서 상기 실외 열교환기(230)는 "응축기"로서 기능하고, 상기 실내 열교환기(110)는 "증발기"로서 기능할 수 있다.
상기 냉매배관은, 상기 압축기(210)로 냉매를 흡입시키는 흡입배관(11)을 포함한다.
상기 흡입배관(11)은 상기 압축기(210)와 상기 밸브장치(220)를 연결할 수 있다. 상기 흡입배관(11)은 상기 압축기(210)의 흡입측에서 상기 밸브장치(220)의 제4포트로 연장될 수 있다.
상기 냉매배관은, 상기 압축기(210)에서 압축된 냉매를 상기 밸브장치(220)로 가이드 하는 토출배관(12)을 더 포함한다.
상기 토출배관(12)은 상기 압축기(210)와 상기 밸브장치(220)를 연결할 수 있다. 상기 토출배관(12)은 상기 압축기(210)의 토출측에서 상기 밸브장치(220)의 제1포트로 연장될 수 있다.
상기 냉매배관은, 상기 밸브장치(220)의 제2포트에서 상기 실외 열교환기(230)의 흡입측으로 연장되는 제1연결배관(13)을 더 포함한다.
상기 냉매배관은, 상기 실외 열교환기(230)의 토출측에서 상기 팽창밸브(250)로 연장되는 제2연결배관(14)을 더 포함한다.
상기 냉매배관은, 상기 팽창밸브(250)에서 상기 실내 열교환기(110)의 흡입측으로 연장되는 제3연결배관(15)을 더 포함한다.
상기 냉매배관은, 상기 실내 열교환기(110)의 토출측에서 상기 밸브장치(220)의 제3포트로 연장되는 제4연결배관(16)을 더 포함한다.
특히, 상기 냉매배관은, 상기 제3연결배관(15)의 제1분지점(15a)에서 분지되어, 상기 제4연결배관(16)의 제1합지점(16a)으로 합지되는 제1바이패스배관(18)을 더 포함한다.
상기 제1바이패스배관(18)은, 상기 공기 조화기의 동결모드에서 냉매를 상기 실내 열교환기(110)의 출구측으로 바이패스하는 기능을 한다. 상기 제1바이패스배관(18)은 상기 실내 열교환기(110)로 유입되는 냉매의 유동 방향을 전환시킬 수 있다.
상기 제1바이패스배관(18)에는 상기 제1바이패스밸브(20)가 설치될 수 있다.
상기 제1바이패스밸브(20)는 개폐 동작을 통하여 상기 제1바이패스배관(18)의 유동을 제어하는 기능을 한다. 일례로, 상기 제1바이패스밸브(20)는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.
상기 제1바이패스밸브(20)가 개방되면, 상기 제1바이패스배관(18)을 유동하는 냉매는 상기 실내 열교환기(110)의 출구측으로 유입된 후, 상기 실내 열교환기(110)의 입구측으로 토출될 수 있다. 즉, 상기 실내 열교환기(110) 내에서 냉매의 유동 방향이 반대가 될 수 있다.
또한, 상기 냉매배관은, 상기 제3연결배관(15)의 제2분지점(15b)에서 분지되어, 상기 제4연결배관(16)의 제2합지점(16b)으로 합지되는 제2바이패스배관(19)을 더 포함한다.
상기 제2바이패스배관(19)은, 상기 공기 조화기의 동결모드에서 상기 실내 열교환기(110)의 입구측에서 토출된 냉매를 상기 실내 열교환기(110)의 토출측으로 바이패스하는 기능을 한다.
상기 제2바이패스배관(19)에는 상기 제2바이패스밸브(25)가 설치될 수 있다.
상기 제2바이패스밸브(25)는 개폐 동작을 통하여 상기 제2바이패스배관(19)의 유동을 제어하는 기능을 한다. 일례로, 상기 제2바이패스밸브(25)는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.
상기 제2바이패스밸브(25)가 개방되면, 상기 제2바이패스배관(19)을 유동하는 냉매는 상기 유로전환밸브(40)의 출구측으로 유입된 후, 상기 밸브장치(220)로 유동될 수 있다.
또한, 상기 제2바이패스배관(19)에는 상기 체크밸브(30)가 설치될 수 있다.
상기 체크밸브(30)는 냉매의 유동을 한 방향으로만 제한하는 기능을 한다.
예를 들어, 상기 제2바이패스밸브(25)가 개방된 상태에서, 상기 제2바이패스배관(19)의 냉매는 한 방향으로만 흐를 수 있다. 따라서, 상기 제2바이패스배관(19)을 유동하는 냉매는 상기 체크밸브(30)에 의해 상기 제3연결배관(15)에서 상기 제4연결배관(16)으로 유동할 수 있다.
상기 제1분지점(15a)은, 상기 팽창밸브(250)와 상기 실내 열교환기(110)의 사이에 배치될 수 있다.
상기 제2분지점(15b)은, 상기 제1분지점(15a)과 상기 실내 열교환기(110)의 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1합지점(16a)은, 상기 실내 열교환기(110)와 상기 유로전환밸브(40)의 사이에 배치될 수 있다.
상기 제2합지점(16b)은, 상기 유로전환밸브(40)와 상기 밸브장치(220)의 사이에 배치될 수 있다.
상기 제4연결배관(16)에는 상기 유로전환밸브(40)가 설치될 수 있다.
상기 유로전환밸브(40)는, 개폐 동작을 통하여 냉매의 유동 방향을 전환할 수 있다. 상기 유로전환밸브(40)는 평상 시에는 개방된 상태를 유지하고, 공기 조화기의 동결모드에서는 냉매의 유동방향을 전환하기 위해 폐쇄될 수 있다. 일례로, 상기 유로전환밸브(40)는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.
상기 유로전환밸브(40)는 상기 실내 열교환기(110)와 상기 밸브장치(220)의 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로 상기 유로전환밸브(40)는 상기 제1합지점(16a)과 상기 제2합지점(16b)의 사이에 배치될 수 있다.
상기 실내기(100)는 상기 실내 열교환기(110)의 입구측에 해당하는 상기 제3연결배관(15)의 부분에 설치되는 제1배관온도센서(50)와, 상기 실내 열교환기(110)의 출구측에 해당하는 상기 제4연결배관(16)의 부분에 설치되는 제2배관온도센서(60)를 더 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 공기 조화기가 냉방모드(M1)로 운전되는 경우, 상기 실외 열교환기(230)는 응축기로서 기능하고 상기 실내 열교환기(110)는 증발기로서 기능하도록, 상기 밸브장치(220)는 제1밸브모드로 전환될 수 있다.
냉방모드(M1)에서, 상기 제1바이패스밸브(20)는 폐쇄되고, 상기 제2바이패스 밸브(30)는 폐쇄된다. 그리고 상기 유로전환밸브(40)는 개방된다.
상세히, 상기 공기 조화기는 상기 밸브장치(220)를 제어하여, 상기 밸브장치(220)의 제1포트와 제2포트를 유동적으로 연결하고, 제3포트와 제4포트를 유동적으로 연결할 수 있다.
상기 압축기(210)에서 압축된 냉매는, 상기 토출배관(12)을 통하여 상기 밸브장치(220)의 제1포트로 유입되고, 제2포트로 배출될 수 있다. 상기 밸브장치(220)에서 배출된 냉매는, 상기 제1연결배관(13)을 따라 상기 실외 열교환기(230)로 유입되어 응축될 수 있다.
상기 실외 열교환기(230)에서 응축된 냉매는, 상기 제2연결배관(14)을 따라 상기 팽창밸브(250)로 유입되어 감압된다. 상기 팽창밸브(250)를 통과한 냉매는 상기 제3연결배관(15)을 따라 상기 실내 열교환기(110)로 유입되어 증발될 수 있다.
상기 실내 열교환기(110)에서 배출된 냉매는, 상기 제4연결배관(16)을 따라 상기 밸브장치(220)의 제3포트로 유입되고 제4포트로 배출된다. 그리고 상기 밸브장치(220)에서 배출된 냉매는, 상기 흡입배관(11)을 통하여 상기 압축기(210)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매의 순환이 반복적으로 이루어질 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 난방모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 배관도이다.
도 6을 참조하면, 상기 공기 조화기가 난방모드(M2)로 운전되는 경우, 상기 실외 열교환기(230)는 증발기로서 기능하고 상기 실내 열교환기(110)는 응축기로서 기능하도록, 상기 밸브장치(220)는 제2밸브모드로 전환될 수 있다.
난방모드(M2)에서, 상기 제1바이패스밸브(20)는 폐쇄되고, 상기 제2바이패스 밸브(30)는 폐쇄된다. 그리고 상기 유로전환밸브(40)는 개방된다.
상세히, 상기 공기 조화기는 상기 밸브장치(220)를 제어하여, 상기 밸브장치(220)의 제1포트와 제3포트를 유동적으로 연결하고, 제2포트와 제4포트를 유동적으로 연결할 수 있다.
상기 압축기(210)에서 압축된 냉매는, 상기 토출배관(12)을 통하여 상기 밸브장치(220)의 제1포트로 유입되고, 제3포트로 배출될 수 있다. 상기 밸브장치(220)에서 배출된 냉매는, 상기 제4연결배관(16)을 따라 상기 실내 열교환기(110)로 유입되어 응축될 수 있다.
상기 실내 열교환기(110)에서 응축된 냉매는, 상기 제3연결배관(15)을 따라 상기 팽창밸브(250)로 유입되어 감압된다. 상기 팽창밸브(250)를 통과한 냉매는 상기 제2연결배관(14)을 따라 상기 실외 열교환기(230)로 유입되어 증발될 수 있다.
상기 실외 열교환기(230)에서 배출된 냉매는, 상기 제1연결배관(13)을 따라 상기 밸브장치(220)의 제2포트로 유입되고 제4포트로 배출된다. 그리고 상기 밸브장치(220)에서 배출된 냉매는, 상기 흡입배관(11)을 통하여 상기 압축기(210)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매의 순환이 반복적으로 이루어질 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 제1동결모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 배관도이고, 도 8은 상기 제1동결모드에서 실내기의 공기유로를 보여주는 단면도이고, 도 9는 상기 제1동결모드에서 실내 열교환기의 공기유로 방향 및 냉매유로 방향을 보여주는 도면이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 공기 조화기는, 실내 열교환기에 흡착된 먼지 등의 이물질을 제거하기 위하여, 동결 세정 운전을 수행할 수 있다.
상기 동결 세정 운전은, 실내 열교환기의 표면에 서리를 형성하고 표면 서리를 제거하는 제상 운전을 수행하면서 이물질을 함께 제거하는 운전을 의미한다.
상기 동결 세정 운전은, 크게 응결 운전과 동결 운전 및 건조 운전으로 이루어질 수 있다.
다만, 동결 운전의 경우, 실내 열교환기의 일측에 배치된 실내 팬이 한 방향으로만 회전되는 구조이므로, 공기가 유입되는 열교환기의 일측(공기 입구측)은 잘 동결되는 반면, 공기가 배출되는 열교환기의 타측(공기 출구측)은 동결되지 않아, 열교환기의 표면이 균일하게 동결되지 않는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명에서는 실내 열교환기의 일측(공기 입구측)과 타측(공기 출구측)을 교번하게 동결시켜, 실내 열교환기가 균일하게 동결될 수 있는 기술을 제안한다.
본 발명에 따른 동결 운전은, 제1동결모드(M3)와 제2동결모드(M4)를 포함한다. 동결 운전이 수행되면, 제1동결모드(M3)와 제2동결모드(M4)가 순차적으로 또는 교번하게 수행될 수 있다.
제1동결모드(M3)에서는, 실내 팬(120)이 정방향(도 8 기준 시계방향)으로 회전되고, 이에 따라 실내 공기가 전면 패널(190)의 흡입부(193)로 유입되고, 실내 열교환기(110)를 통과한 후 실내 팬(120)을 통해 전면 패널(190)의 토출부(195)로 토출된다.
그리고 실외 열교환기(230)에서 응축된 냉매는, 상기 실내 열교환기(110)의 입구측으로 유입되고 출구측으로 토출되며, 열교환핀의 전열(예: 1열)에 해당하는 부분(예: 제1열교환튜브,112)이 집중적으로 동결될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 공기 조화기가 제1동결모드(M3)로 운전되는 경우, 상기 실외 열교환기(230)는 응축기로서 기능하고 상기 실내 열교환기(110)는 증발기로서 기능하도록, 상기 밸브장치(220)는 제1밸브모드로 전환될 수 있다.
제1동결모드(M3)에서, 상기 제1바이패스밸브(20)는 폐쇄되고, 상기 제2바이패스 밸브(30)는 폐쇄된다. 그리고 상기 유로전환밸브(40)는 개방된다.
즉, 제1동결모드(M3)는 앞서 설명된 냉방모드(M1)와 동일한 사이클로 냉매가 순환될 수 있다. 다만, 제1동결모드(M3)에서는 냉방모드(M1)에 비해, 목표 증발온도를 낮게 운전을 하고, 실외기(200)의 압축기 주파수는 상승될 수 있다.
상세히, 상기 공기 조화기는 상기 밸브장치(220)를 제어하여, 상기 밸브장치(220)의 제1포트와 제2포트를 유동적으로 연결하고, 제3포트와 제4포트를 유동적으로 연결할 수 있다.
상기 압축기(210)에서 압축된 냉매는, 상기 토출배관(12)을 통하여 상기 밸브장치(220)의 제1포트로 유입되고, 제2포트로 배출될 수 있다. 상기 밸브장치(220)에서 배출된 냉매는, 상기 제1연결배관(13)을 따라 상기 실외 열교환기(230)로 유입되어 응축될 수 있다.
상기 실외 열교환기(230)에서 응축된 냉매는, 상기 제2연결배관(14)을 따라 상기 팽창밸브(250)로 유입되어 감압된다. 상기 팽창밸브(250)를 통과한 냉매는 상기 제3연결배관(15)을 따라 상기 실내 열교환기(110)로 유입되어 증발될 수 있다.
상기 실내 열교환기(110)에서 배출된 냉매는, 상기 제4연결배관(16)을 따라 상기 밸브장치(220)의 제3포트로 유입되고 제4포트로 배출된다. 그리고 상기 밸브장치(220)에서 배출된 냉매는, 상기 흡입배관(11)을 통하여 상기 압축기(210)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매의 순환이 반복적으로 이루어질 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 제2동결모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 배관도이고, 도 11은 상기 제2동결모드에서 실내기의 공기유로를 보여주는 단면도이고, 도 12는 상기 제2동결모드에서 실내 열교환기의 공기유로 방향 및 냉매유로 방향을 보여주는 도면이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 제2동결모드(M4)에서는, 실내 팬(120)이 역방향(도 11 기준 반시계방향)으로 회전되고, 이에 따라 실내 공기가 전면 패널(190)의 토출부(195)로 유입되고, 실내 팬(120)을 통과한 후 실내 열교환기(110)를 통해 전면 패널(190)의 흡입부(193)로 토출된다.
그리고 실외 열교환기(230)에서 응축된 냉매는, 상기 실내 열교환기(110)의 출구측으로 유입되고 입구측으로 토출되며, 열교환핀의 후열(예: 2열)에 해당하는 부분(예: 제2열교환튜브,113)이 집중적으로 동결될 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 공기 조화기가 제2동결모드(M4)로 운전되는 경우, 상기 실외 열교환기(230)는 응축기로서 기능하고 상기 실내 열교환기(110)는 증발기로서 기능하도록, 상기 밸브장치(220)는 제1밸브모드로 전환될 수 있다.
제2동결모드(M4)에서, 상기 제1바이패스밸브(20)는 개방되고, 상기 제2바이패스 밸브(30)는 개방된다. 그리고 상기 유로전환밸브(40)는 폐쇄된다.
제2동결모드(M4)에서는 냉방모드(M1)에 비해, 목표 증발온도를 낮게 운전을 하고, 실외기(200)의 압축기 주파수는 상승될 수 있다.
상세히, 상기 공기 조화기는 상기 밸브장치(220)를 제어하여, 상기 밸브장치(220)의 제1포트와 제2포트를 유동적으로 연결하고, 제3포트와 제4포트를 유동적으로 연결할 수 있다.
상기 압축기(210)에서 압축된 냉매는, 상기 토출배관(12)을 통하여 상기 밸브장치(220)의 제1포트로 유입되고, 제2포트로 배출될 수 있다. 상기 밸브장치(220)에서 배출된 냉매는, 상기 제1연결배관(13)을 따라 상기 실외 열교환기(230)로 유입되어 응축될 수 있다.
상기 실외 열교환기(230)에서 응축된 냉매는, 상기 제2연결배관(14)을 따라 상기 팽창밸브(250)로 유입되어 감압된다. 상기 팽창밸브(250)를 통과한 냉매는 상기 제3연결배관(15)의 제1분지점(15a)에서 상기 제1바이패스배관(18)으로 유입된다. 그리고 상기 제1바이패스밸브(20)를 통과한 냉매는, 상기 제4연결배관(16)의 제1합지점(16a)에서 상기 실내 열교환기(110)로 유입되어 증발될 수 있다.
즉, 냉매는 상기 실내 열교환기(110)의 출구측으로 유입된 후 입구측으로 배출되며, 이에 따라 상기 실내 열교환기(110) 내의 냉매유로가 역 방향이 될 수 있다. 상기 실내 열교환기(110)의 입구측에서 배출된 냉매는, 상기 제2분지점(15b)을 통해 상기 제2바이패스배관(19)으로 유입된다.
상기 제2바이패스배관(19)을 유동하는 냉매는, 상기 체크밸브(30)를 통하여 상기 제2합지점(16b)으로 유입되고, 상기 제4연결배관(16)을 따라 상기 밸브장치(220)의 제3포트로 유입되고 제4포트로 배출된다. 그리고 상기 밸브장치(220)에서 배출된 냉매는, 상기 흡입배관(11)을 통하여 상기 압축기(210)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매의 순환이 반복적으로 이루어질 수 있다.
이러한 본 발명의 구성에 의하면, 제1동결모드(M3)와 제2동결모드(M4)가 순차적으로 또는 교번하게 수행됨으로써, 실내 열교환기의 일측(공기 입구측)과 타측(공기 출구측)이 균일하게 동결될 수 있다. 따라서, 실내 열교환기에 전체적으로 흡착된 먼지 등의 이물질이 효과적으로 동결 및 제거될 수 있는 장점이 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 동결 세정이 진행되는 과정을 간략하게 보인 도면이다.
도 13을 참조하면, 공기 조화기는 실내 열교환기(110)에 흡착된 먼지 등의 이물질을 제거하기 위하여, 동결 세정 운전을 수행할 수 있다.
상기 동결 세정 운전은, 실내 열교환기(110)의 표면에 서리를 형성하고 표면 서리를 제거하는 제상 운전을 수행하면서 이물질을 함께 제거하는 운전을 의미한다.
상기 동결 세정 운전은, 크게 응결 운전과 동결 운전 및 건조 운전으로 이루어질 수 있다.
도 13의 (a)와 같이, 응결 운전이 수행되면, 상기 실내 열교환기(110)의 표면에 수분(응축수)이 맺히게 된다. 그러면 상기 실내 열교환기(110)의 표면에는 응축수와 함께 먼지 등이 붙으면서 오염될 수 있다.
그리고 도 13의 (b)와 같이, 동결 운전이 수행되면, 상기 실내 열교환기(110)의 표면의 응축수와 먼지가 함께 동결된다.
이후 동결 운전이 종료되고, 도 13의 (c)와 같이, 제상 운전(건조 운전)이 수행되면, 상기 실내 열교환기(110)의 표면의 동결된 응축수와 이물질이 분리된다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보인 순서도이고, 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 동결 세정 운전 시, 압축기, 팽창밸브 및 팬의 제어를 보여주는 도면이다.
도 15에서 그래프의 가로축은 시간(min)의 경과를 의미하고, 그래프의 세로축은 위에서부터 아래 방향으로 압축기의 주파수(Hz), 팽창밸브의 개도율(%), 실내 팬의 주파수(회전속도), 실외 팬의 주파수(회전속도)를 의미한다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 공기 조화기는 동결 세정 운전이 가능한지 여부를 판단한다.
구체적으로, 상기 공기 조화기는 실내온도 및/또는 상대습도를 기준으로 동결 세정 운전이 가능한지 여부를 판단할 수 있다.
일례로, 상기 공기 조화기는 감지된 상대습도가 기준습도 미만일 경우, 동결 세정 운전이 가능하다고 판단할 수 있다.
이러한 이유는, 상대습도가 너무 높은 상태에서 동결 운전을 수행할 경우, 낮은 공기 취출온도로 인해 공기 중의 수분이 응결되어 안개분무 현상이 발생되기 때문이다. 또한, 고습 조건에서는 실내기의 외면 또는 토출베인에 이슬이 맺혀서 제품에 오염이 발생할 수 있기 때문이다.
상기 기준습도는 예시적으로 70%가 될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다(S11).
동결 세정 운전이 가능하다고 판단되면, 상기 공기 조화기는 응결 운전을 시작하고 목표 증발압력을 산출한다.
구체적으로, 동결 세정을 위한 응축수량을 증가시키기 위해, 실내 열교환기에 수분이 맺히도록 운전할 필요가 있다. 따라서, 실내 흡입 공기의 온도, 습도를 기준으로 노점온도 이하의 목표 증발압력(또는 응결 증발압력)을 산출한다(S12,S13).
목표 증발압력이 산출되면, 상기 공기 조화기는 압축기와 팽창밸브 및 팬을 제어한다.
구체적으로, 도 15와 같이, 목표 증발 압력을 기준으로 압축기(210)의 주파수(Hz) 제어를 실시하고, 팽창밸브(250)의 개도를 제어하고, 실내 팬(110) 및 실외 팬(240)의 회전속도를 제어한다.
이때, 상기 실내 열교환기(110)의 표면에 응결이 많아지도록, 상기 실내 팬(110)의 회전속도(또는 풍량)는, 동결 운전에 비하여 높게 설정될 수 있다(S14).
상기 공기 조화기는 응결 운전을 시작한 시점부터 제1기준 시간(응결 시간)이 경과하였는지 여부를 판단한다.
제1기준 시간은 예시적으로 8분이 될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다(S15).
응결 운전을 시작한 시점부터 응결 시간이 경과한 것으로 판단되면, 상기 공기 조화기는 동결 운전을 시작한다.
상기 공기 조화기는 목표 증발온도(또는 동결 증발온도)를 기준으로 실내 열교환기에 맺힌 수분 및 흡입 공기의 수분에 대하여 동결 운전을 시작할 수 있다.
이때, 상기 목표 증발온도는, 실내온도, 응결 운전 시 공기 조화기의 운전 조건에 따라 설정될 수 있다.
상기 공기 조화기는 압축기, 팽창밸브 및 팬을 제어하고, 목표 증발온도에 도달하는지 여부를 판단한다.
여기서, 목표 증발온도가 도달하는지 여부는, 상기 제1배관온도센서(50) 및/또는 상기 제2배관온도센서(60)에서 감지된 온도가 상기 목표 증발온도에 도달하는지 여부로 판단할 수 있다.
구체적으로, 도 15와 같이, 압축기(210)의 주파수(Hz) 제어를 실시하고, 팽창밸브(250)의 개도를 제어하고, 실내 팬(110) 및 실외 팬(240)의 회전속도를 제어한다.
만일, 동결 운전이 시작된 이후, 현재 저압이 하강되지 않을 경우, 압축기(210)의 주파수를 증가시키고, 실내 팬(120)의 하강 운전을 실시할 수 있다.
이때, 상기 팽창밸브(250)의 개도는 작아지고, 실내 풍량을 낮춰서 실내 열교환기(110)의 온도는 낮게 유지되고, 실내 열교환기(110)에는 착상이 생기게 된다. 상기 실내 팬(110)의 회전속도(또는 풍량)는, 응결 운전에 비하여 낮게 설정될 수 있다.
특히, 본 발명에서는 실내 열교환기(110)가 균일하게 동결될 수 있도록, 동결 운전 과정에서 제1동결모드(M3)와 제2동결모드(M4)를 순차적으로 또는 교번하게 수행할 수 있다.
즉, 본 발명의 동결 운전의 경우, 실내 열교환기(110)의 냉매의 유로방향과 실내 팬(120)의 회전방향을 역방향으로 제어하여, 상기 실내 열교환기(110)의 표면의 응축수와 이물질 등을 전체적으로 균일하게 동결시킬 수 있다. 따라서, 실내 열교환기의 표면에 전체적으로 흡착된 먼지 등의 이물질이 효과적으로 제거될 수 있다(S16,S17,S18).
만일, 목표 증발온도가 도달하지 않은 경우, 상기 공기 조화기는 동결 운전을 시작한 시점부터 제2기준 시간(동결 시간)이 경과하였는지 여부를 판단한다.
제2기준 시간은 예시적으로 25분이 될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다(S19).
목표 증발온도가 도달하거나, 동결 운전을 시작한 시점부터 동결 시간이 경과한 것으로 판단되면, 상기 공기 조화기는 건조 운전(제상 운전)을 시작한다.
구체적으로, 도 15와 같이, 압축기(210)의 주파수(Hz) 제어를 실시하고, 팽창밸브(250)의 개도를 제어하고, 실내 팬(110) 및 실외 팬(240)의 회전속도를 제어한다(S20,S21).
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 건조 운전의 세부 제어방법을 보인 순서도이다.
도 16을 참조하면, 공기 조화기는 동결 세정을 위하여, 앞서 설명된 응결 운전 및 동결 운전을 수행한다. 즉, 상기 공기 조화기는 도 14의 단계 S11 내지 S19를 수행할 수 있다(S31,S32).
상기 공기 조화기는 동결 운전이 종료되면, 건조 운전을 시작하고 실외온도가 기준온도보다 높은지 여부를 판단한다.
실외온도가 기준온도보다 높은지 여부를 판단하는 이유는, 실외온도가 너무 높을 때 난방모드를 이용하여 제상을 할 경우, 압축기의 신뢰성 확보가 어려울 수 있기 때문이다.
즉, 실외온도가 너무 높으면, 난방모드로 운전하지 않고 실내 팬을 이용하여 제상을 수행(송풍 건조)하고, 실외온도가 높지 않을 경우에는 난방모드로 운전하여 제상을 수행(가열 건조)할 수 있다.
상기 기준온도는 예시적으로 24℃가 될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다(S33,S34).
실외온도가 기준온도보다 높으면, 상기 공기 조화기는 팽창밸브의 개도를 완전 개방하고, 실내 팬을 강풍으로 운전한다.
구체적으로, 상기 공기 조화기는 실외온도가 기준온도보다 높을 경우, 상기 팽창밸브(250)의 개도율을 100%로 설정하고, 상기 실내 팬(120)을 최대속도로 설정할 수 있다.
이에 따라, 상기 실내 열교환기(110)의 표면에 흡착된 먼지 등의 이물질이 효과적으로 제거 및 건조될 수 있다(S35,S36).
반면, 실외온도가 기준온도보다 낮을 경우, 상기 공기 조화기는 밸브장치를 절환하고 압축기 및 실내 팬을 제어한다.
상기 공기 조화기는 실외온도가 기준온보다 낮을 경우, 상기 실내 열교환기(110)가 응축기로 기능하도록, 상기 밸브장치(220)를 절환하여 난방모드로 운전한다. 그리고 상기 공기 조화기는 미리 설정된 목표 응축 온도에 대응하는 목표 압력으로 상기 압축기(210)를 제어할 수 있다.
이에 따라, 상기 실내 열교환기(110)의 표면에 흡착된 먼지 등의 이물질이 효과적으로 제거 및 건조될 수 있다(S37,S38,S39).
이러한 본 발명의 구성에 의하면, 실외온도에 따라 송풍 건조 또는 가열 건조가 선택적으로 이루어지므로, 고온 조건에서 난방 운전으로 인하여 압축기 신뢰성이 확보되지 않는 문제를 해결할 수 있고, 열교환기가 신속하게 건조될 수 있는 장점이 있다.
도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보인 순서도이다.
도 17을 참조하면, 공기 조화기는 동결 세정 운전이 가능한지 여부를 판단한다. 이를 위하여, 상기 공기 조화기는 실내 팬을 구동하고 실내습도가 기준습도 미만인지 여부를 판단한다.
상기 공기 조화기는 실내 상대습도가 기준습도 미만일 경우, 동결 세정 운전이 가능하다고 판단하고, 실내 상대습도가 기준습도 이상일 경우, 응축수 세정 운전이 가능하다고 판단할 수 있다.
여기서, 응축수 세정 운전은, 앞서 설명된 동결 운전을 생략하고 응축 운전을 통해 응축수를 이용하여 실내 열교환기의 표면의 이물질을 제거하는 운전을 의미한다.
이러한 이유는, 상대습도가 너무 높은 상태에서 동결 운전을 수행할 경우, 낮은 공기 취출온도로 인해 공기 중의 수분이 응결되어 안개분무 현상이 발생되기 때문이다. 또한, 고습 조건에서는 실내기의 외면 또는 토출베인에 이슬이 맺혀서 제품에 오염이 발생할 수 있기 때문이다.
상기 기준습도는 예시적으로 70%가 될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다(S41,S42,S43).
상대습도가 기준습도 미만인 것으로 판단되면, 상기 공기 조화기는 동결 세정 운전을 시작하고, 응결 운전, 동결 운전 및 건조 운전을 순차적으로 진행한다.
즉, 상기 공기 조화기는 상대습도가 기준습도 미만이면, 앞서 설명된 도 14의 단계 S12 내지 S21을 수행할 수 있다(S44,S45,S46,S47).
반면에, 상대습도가 기준습도 이상인 것으로 판단되면, 상기 공기 조화기는 응축수 세정 운전을 시작하고, 응결 운전 및 실내 팬을 강풍 운전한다.
응축수 세정 운전이 시작되면, 상기 공기 조화기는 응축수 세정을 위한 응축수량을 증가시키기 위해, 실내 흡입 공기의 온도, 습도를 기준으로 노점온도 이하의 목표 증발압력(또는 응결 증발압력)을 산출한다.
목표 증발압력이 산출되면, 상기 공기 조화기는 목표 증발압력으로 압축기와 팽창밸브 및 팬을 제어한다. 그리고 상기 공기 조화기는 상기 실내 열교환기(110)의 표면에 응결이 많아지도록, 상기 실내 팬(110)의 회전속도를 최대로 설정할 수 있다.
상기 응축수 세정 운전은, 제3기준 시간 동안 수행될 수 있다.
제3기준 시간은 예시적으로 25분이 될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다(S48,S49,S50).
응축수 세정 운전이 종료되면, 단계 S47로 진입하여 앞서 설명된 건조 운전을 수행한다.
이러한 본 발명의 구성에 의하면, 실내습도에 따라 동결 세정 또는 응축수 세정이 선택적으로 이루어지므로, 고습 조건에서 동결 운전으로 인하여 안개분무 현상이 발생하고 실내기의 외면 또는 내면에 이슬이 맺혀 제품이 오염되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정 실시 예에 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 (19)

  1. 압축기와 실외 열교환기를 포함하는 실외기; 및
    상기 실외기와 연결되며, 실내 열교환기를 구비하는 실내기를 포함하고,
    상기 실내기는,
    상기 실내 열교환기의 입구측과 상기 실외기를 연결하는 제1냉매유동배관;
    상기 실내 열교환기의 출구측과 상기 실외기를 연결하는 제2냉매유동배관;
    상기 제1냉매유동배관의 제1분지점에서 분지되어, 상기 제2냉매유동배관의 제1합지점으로 합지되는 제1바이패스배관;
    상기 제1바이패스배관에 배치되는 제1바이패스밸브;
    상기 제1냉매유동배관의 제2분지점에서 분지되어, 상기 제2냉매유동배관의 제2합지점으로 합지되는 제2바이패스배관;
    상기 제2바이패스배관에 배치되는 체크밸브; 및
    상기 제2냉매유동배관의 제1합지점과 제2합지점 사이에 배치되는 유로전환밸브를 포함하는 공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실외기는, 상기 압축기의 출구측에 연결되는 제1포트와, 상기 실외 열교환기에 연결되는 제2포트와, 상기 실내 열교환기에 연결되는 제3포트 및 상기 압축기의 입구측에 연결되는 제4포트를 가지는 밸브장치를 더 포함하는 공기 조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 실외기는, 상기 실외 열교환기와 상기 실내 열교환기를 연결하는 팽창밸브를 더 포함하는 공기 조화기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1분지점은, 상기 팽창밸브와 상기 실내 열교환기 사이에 배치되고,
    상기 제1합지점은, 상기 실내 열교환기와 상기 유로전환밸브 사이에 배치되는 공기 조화기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2분지점은, 상기 제1분지점과 상기 실내 열교환기 사이에 배치되고,
    상기 제2합지점은, 상기 유로전환밸브와 상기 밸브장치 사이에 배치되는 공기 조화기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 실내기는, 상기 제2바이패스배관에 배치되는 제2바이패스밸브를 더 포함하는 공기 조화기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 공기 조화기의 냉방모드 및 난방모드에서, 상기 제1바이패스밸브 및 상기 제2바이패스밸브는 폐쇄되고, 상기 유로전환밸브는 개방되는 공기 조화기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 공기 조화기의 동결모드에서, 상기 제1바이패스밸브 및 상기 제2바이패스밸브는 개방되고, 상기 유로전환밸브는 폐쇄되는 공기 조화기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 조화기의 동결모드에서, 상기 실외 열교환기는 응축기로서 기능하고, 상기 실내 열교환기는 증발기로서 기능하는 공기 조화기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 공기 조화기의 동결모드는, 상기 실내 열교환기의 일측을 동결시키기 위한 제1동결모드와, 상기 실내 열교환기의 타측을 동결시키기 위한 제2동결모드를 포함하는 공기 조화기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1동결모드와 상기 제2동결모드는, 상기 실내 열교환기의 내부를 순환하는 냉매의 유동 방향이 서로 반대인 공기 조화기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1동결모드와 상기 제2동결모드는, 상기 실내 열교환기의 일측에 구비된 실내 팬의 회전방향이 서로 반대인 공기 조화기.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1동결모드에서, 상기 실외 열교환기에서 배출된 냉매는, 상기 실내 열교환기의 입구측으로 유입된 후 상기 실내 열교환기의 출구측으로 배출되고,
    상기 제2동결모드에서, 상기 실외 열교환기에서 배출된 냉매는, 상기 제1바이패스배관을 통해 상기 실내 열교환기의 출구측으로 유입된 후 상기 실내 열교환기의 입구측으로 배출되고, 상기 제2바이패스배관을 통해 상기 유로전환밸브의 출구측으로 유입되는 공기 조화기.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1동결모드와 상기 제2동결모드는, 순차적으로 또는 교번하게 수행되는 공기 조화기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 실내기는, 상기 실내 열교환기의 입구측 또는 출구측에 배치되는 배관온도센서를 더 포함하고,
    상기 배관온도센서에서 감지된 온도에 따라 상기 제1동결모드와 상기 제2동결모드가 교번하게 수행되는 공기 조화기.
  16. 제 2 항에 있어서,
    상기 공기 조화기의 냉방모드 및 동결모드에서, 상기 밸브장치는 상기 제1포트와 상기 제2포트를 연결하고, 상기 제3포트와 상기 제4포트를 연결하는 공기 조화기.
  17. 제 2 항에 있어서,
    상기 공기 조화기의 난방모드에서, 상기 밸브장치는 상기 제1포트와 상기 제3포트를 연결하고, 상기 제2포트와 상기 제4포트를 연결하는 공기 조화기.
  18. 제 9 항에 있어서,
    상기 공기 조화기의 동결모드가 종료되면, 상기 실내 열교환기를 제상하기 위한 제상모드가 수행되는 공기 조화기.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 공기 조화기는 상기 제상모드가 시작되면, 실외온도가 기준온도를 초과하는지 여부를 판단하고,
    실외온도가 기준온도를 초과한 경우, 실내 팬을 이용한 송풍 건조를 수행하고,
    실외온도가 기준온도를 초과하지 않는 경우, 난방모드로 전환하여 가열 건조를 수행하는 공기 조화기.
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