KR101588205B1 - 공기조화기 및 공기조화기의 제상운전방법 - Google Patents

공기조화기 및 공기조화기의 제상운전방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 공기조화기의 제상운전방법은 제상조건 해당시 제상밸브를 개방하여 압축기에서 압축된 냉매의 일부를 실외 열교환기로 유동시키는 제상운전단계, 상기 제상운전단계 개시 후 상기 실외 열교환기의 온도가 제상탈출온도에 도달하는지 판단하는 제1온도판단단계 및 상기 실외 열교환기의 온도가 상기 제상탈출온도에 도달하지 않으면 실내열교환기의 실내팽창밸브의 개도를 제1설정비율로 닫는 밸브제어단계를 포함한다. 따라서 제상운전중인 실외열교환기로 유동하는 냉매의 양을 증가하여 제상효율을 증가시킨다.
Figure R1020090015469
제1실외열교환기, 제2실외열교환기, 실내열교환기, 실내팽창밸브

Description

공기조화기 및 공기조화기의 제상운전방법{Air conditioner and Defrosting driving method of the same}
본 발명은 공기조화기 및 공기조화기의 제상운전방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제상운전 중인 실외열교환기의 온도를 모니터링한 후, 실내팽창밸브를 조절하여 제상운전중인 실외열교환기로 유동하는 냉매의 양을 증가시켜 제상효율을 증가시키는 공기조화기 및 공기조화기의 제상운전방법에 에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 압축기, 실외열교환기, 팽창기구 및 실내 열교환기를 포함하는 냉동 사이클을 이용하여 실내를 냉방 또는 난방시키는 장치이다. 즉 실내를 냉방시키는 냉방기, 실내를 난방시키는 난방기로 구성될 수 있다. 그리고 실내를 냉방 또는 난방시키는 냉난방 겸용 공기조화기로 구성될 수도 있다.
상기 공기조화기가 냉난방 겸용 공기조화기로 구성되는 경우, 냉방운전과 난방운전에 따라 압축기에서 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 사방밸브를 포함하여 구성된다. 즉 냉방운전시 압축기에서 압축된 냉매는 사방밸브를 통과하여 실외열교환기로 유동을 하고 실외열교환기는 응축기 역할을 한다. 그리고 실외열교환기에서 응축된 냉매는 팽창기구에서 팽창된 후, 실내열교환기로 유입된다. 이때 실내열교환 기는 증발기로 작용을 하게 되고, 실내열교환기에서 증발된 냉매는 다시 사방밸브를 통과하여 압축기로 유입된다.
한편, 난방운전시 압축기에서 압축된 냉매는 사방밸브를 통과하여 실내열교환기로 유동을 하고 실내열교환기는 응축기 역할을 한다. 그리고 실내열교환기에서 응축된 냉매는 팽창기구에서 팽창된 후, 실외열교환기로 유입된다. 이때 실외열교환기는 증발기로 작용을 하게 되고, 실외열교환기에서 증발된 냉매는 다시 사방밸브를 통과하여 압축기로 유입된다.
상기와 같은 공기조화기는 운전 중에 증발기로 작용하는 열교환기의 표면에 물이 생성되는 되고, 냉방 운전의 경우 실내열교환기의 표면에 난방운전의 경우 실외열교환기의 표면에 물이 생성된다. 이 경우 난방운전시 실외 열교환기 표면에 생성된 응축수가 결빙되는 경우 실외공기의 원활한 흐름 및 열교환을 방해하여 난방 성능이 저하되게 된다.
따라서 최근의 공기조화기는 착상된 응축수를 제거하기 위한 제상운전을 수행하도록 생산된다. 제상운전은 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 그리고 복수개의 실외열교환기를 이용하여 일부 실외열교환기는 제상운전을 순차적으로 수행하고, 나머지 실외열교환기는 난방운전을 수행하는 경우 제상운전 중에도 실내에 난방을 공급할 수 있다. 구체적으로 압축기에서 압축된 고압의 냉매의 일부는 제상운전을 수행하는 실외열교환기로 유동시키고, 압축기에서 압축된 냉매의 나머지는 실내열교환기 및 팽창밸브를 통하여 제상운전을 수행하지 않는 실외열교환기로 유동시켜서 난방운전을 수행한다.
그러나 상기의 제상운전방법에 실내열교환기로 유동하는 냉매의 유량이 고정되어 있어서, 제상운전을 수행하는 실외열교환기가 제상이 원활하게 되지 않는 경우 이를 해결할 수 있는 방법이 없었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 실내팽창밸브의 개도를 조절하여 압축기에서 핫가스배관으로 유동되는 냉매의 양을 증가시킬 수 있는 공기조화기 및 공기조화기의 제상운전방법을 제공함에 있다.
또한 본 발명은 실내팽창밸브의 개도를 최소개도 또는 설정시간 내에서 제어를 함으로서, 사용자에게 최소한의 난방을 제공할 수 있는 공기조화기 및 공기조화기의 제상운전방법을 제공함에 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제상운전방법은 제상조건 해당시 제상밸브를 개방하여 압축기에서 압축된 냉매의 일부를 실외 열교환기로 유동시키는 제상운전단계, 상기 제상운전단계 개시 후 상기 실외 열교환기의 온도가 제상탈출온도에 도달하는지 판단하는 제1온도판단단계 및 상기 실외 열교환기의 온도가 상기 제상탈출온도에 도달하지 않으면 실내열교환기의 실내팽창밸브의 개도를 제1설정비율로 닫는 밸브제어단계를 포함한다.
그리고 상기 제1설정비율로 닫힌 팽창밸브의 개도가 최소개도에 도달하는지 판단하는 최소개도판단단계를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 제1설정비율로 닫힌 팽창밸브의 개도가 최소개도에 도달하면, 상기 실외열교환기의 온도가 상기 제상탈출온도에 해당하는지 판단하는 제2온도판단단계 및 상기 실외 열교환기의 온도가 상기 제상탈출온도에 도달하지 않으면 상기 제상밸브를 폐쇄하는 제상운전강제종료단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 제1설정비율로 닫힌 팽창밸브의 개도가 최소개도에 도달하지 않으면, 상기 제1온도판단단계를 수행할 수 있다. 여기서 상기 최소개도판단단계를 거친 밸브제어단계는 상기 실내팽창밸브의 개도를 제2설정비율로 닫을 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는 냉매를 압축시키는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 냉매의 일부가 유동하는 핫가스 배관, 상기 압축기에서 압축된 냉매의 나머지가 유동을 하는 실내열교환기, 상기 실내열교환기에서 열교환된 냉매가 팽창되는 실내팽창밸브, 일부는 상기 실내팽창밸브에서 팽창된 냉매가 유동하면서 난방운전이 수행되고, 다른 일부는 상기 핫가스 배관을 통과한 냉매가 유동을 하면서 제상운전이 수행되는 복수개의 실외열교환기를 포함하고, 상기 실내팽창밸브는 제상운전을 수행되는 실외열교환기의 냉매온도에 따라 개도가 가변된다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 공기조화기 및 공기조화기의 제상운전방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째,　실내팽창밸브의 개도를 줄여서 제상운전 수행중인 실외열교환기로 유동하는 냉매의 양을 가변시킬 수 있다. 따라서 실외열교환기의 제상운전효율을 증가시킬 수 있다.
둘째, 가변하는 실내팽창밸브의 개도를 최소개도까지만 줄일 수 있도록 하여 제상운전 효율을 높이면서도 실내에 최소한의 난방을 지속적으로 공급할 수 있다.
셋째, 실내팽창밸브의 개도를 제어하는 제상운전방법이 수행될 수 있는 최대설정시간을 설정하여, 일정시간이 경과하면 실내에 정상적인 난방을 공급할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
제1실시예
도1는 본 발명의 제1실시예에 따른 공기조화기의 난방시 냉매 흐름을 나타내는 구성도이고, 도2는 제1실시예의 제1실외열교환기 제상운전시 냉매 흐름을 나타내는 구성도이고, 도3는 제1실시예의 제2실외열교환기 제상운전시 냉매 흐름을 나타내는 구성도이다. 도1내지 도3을 참조하여 본 실시예의 공기조화기의 전체적인 구성을 설명한다.
본 실시예의 공기조화기는 복수개의 실내기와 복수개의 실외기를 포함할 수 있다. 복수개의 실내기와 복수개의 실외기는 냉매배관으로 연결되고, 복수개의 실내기는 사용자가 냉난방을 원하는 다수의 장소에 설치된다.
도1을 참조하면 본 실시예의 공기조화기의 실외기는 압축기, 핫가스 배관, 사방밸브, 실내열교환기, 실내팽창밸브, 실외팽창기구 및 복수개의 실외열교환기를 포함한다.
압축기(11,13)는 냉매를 압축시킨다. 그리고 압축기(11,13)는 어느 하나가 인버터 압축기 등의 용량 가변형 압축기로 이루어 지고, 나머지는 정속 압축기로 이루어질 수 있다. 또한 압축기(11,13)의 흡입측에는 기액분리기(14)가 연결되고, 토출측에는 오일분리기(16)와 체크밸브가 설치된다.
그리고 본 실시예에서는 압축기의 냉매 유입측의 냉매의 압력을 측정하여 제상운전을 수행하여야 되는지 판단을 한다. 따라서 본 실시예의 기액분리기(14)에는 압축기(11,13)의 흡입측의 냉매의 압력을 측정하기 위한 압력센서(15)가 설치된다. 한편, 압력센서(15)는 기액분리기(14)와 압축기(13,15)의 사이에 설치될 수도 있 다.
핫가스 배관(20)은 압축기(11,13)에서 압축된 냉매의 일부가 유동을 한다. 구체적으로 제상운전시 압축기(11,13)에서 압축된 고온고압의 냉매의 일부는 핫가스배관(20)을 통과하여 실외열교환기(80,90)로 유입되어 실외열교환기(80,90)를 제상한다.
핫가스 배관(20)은 메인배관(21), 2개의 연결배관(23,25) 및 각 연결배관에 설치되는 2개의 제상밸브(27,29)를 포함한다.
메인배관(21)는 압축기(11,13)에서 압축된 냉매의 일부가 유동을 한다. 따라서 사방밸브(30)의 실내열교환기(90)사이의 배관에 연결될 수도 있다. 하지만 본 실시예에서는 메인배관(21)의 일측은 압축기(11,13)와 사방밸브(30) 사이에 연결된다. 따라서 압축기(11,13)에서 압축된 냉매가 사방밸브(30)를 통과한 후 메인배관(21)으로 유동하는 경우에 비해서 냉매의 압손을 줄일 수 있다. 그리고 메인배관(21)의 타측은 후술하는 연결배관(23,25)에 연결된다. 따라서 메인배관(21)을 통과한 냉매는 연결배관(23,25)으로 유동한다.
연결배관(23,25)는 제1실외열교환기(80)와 연통되는 제1연결배관(23) 및 제2실외열교환기(70)와 연통되는 제2연결배관(25)을 포함한다. 따라서 각 연결배관(23,25)을 통과한 냉매는 각 실외열교환기(70,80)로 유동된다. 그리고 연결배관(23,25)의 개수는 실외열교환기(70,80)의 개수에 대응하여 구성될 수 있다.
제상밸브(27,29)는 제1연결배관(23)에 설치되는 제1제상밸브(27) 및 제2연결배관(25)에 설치되는 제2제상밸브(29)를 포함한다. 각 제상밸브(27,29)는 연결배 관(23,25)을 개폐한다. 구체적으로 난방운전시 각 제상밸브(27, 29)를 폐쇄하여 연결배관(23,25)을 유동하는 냉매가 각 실외열교환기(70,80)로 유동하지 않도록 한다. 그리고 제1실외열교환기(80)의 제상운전시 제1제상밸브(27)는 개방되어 제1연결배관(23)을 유동하는 냉매를 제1실외열교환기(80)로 유동시킨다. 그리고 제2실외열교환기(70) 제상운전시 제2제상밸브(29)는 개방되어 제2연결배관(25)을 유동하는 냉매를 제2실외열교환기(70)로 유동시킨다.
사방밸브(30)는 공기조화기의 냉난방운전에 따라 냉매의 유동방향을 변환시킨다. 즉 냉방운전시 실내열교환기(미도시)에서 증발된 냉매를 압축기(11,13)측으로 유동시키고, 압축기에서 압축된 냉매를 실외열교환기(70,80)로 유동시킨다. 그리고 난방운전시 실외열교환기(70,80)에서 증발된 냉매를 압축기(11,13)측으로 유동시키고, 압축기에서 압축된 냉매를 실내열교환기(90)로 유동시킨다. 그리고 제상운전시 실외열교환기(70,80)에서 증발된 냉매를 압축기(11,13)으로 유동시키고, 압축기(11,13)에서 압축된 냉매 중 메인배관(21)으로 유동되지 않은 냉매를 실내열교환기(90)로 유동시킨다.
실내열교환기(90)는 냉매와 실내공기의 열교환에 의해서 실내공기를 냉방 또는 난방한다. 구체적으로 냉방운전시 냉매가 증발되면서 실내공기를 냉방하고, 난방운전시 압축기(11,13)에서 압축된 냉매가 응축되면서 실내공기를 난방한다. 그리고 제상운전시 사방밸브(30)를 통과한 냉매가 유동을 하면서 실내공기를 난방한다. 그리고 본 실시예에서 실내열교환기는 복수개가 구비되어 복수개의 실내공간을 냉난방할 수 있다.
실내팽창밸브(92)는 개도를 조절함으로써, 실내열교환기(90)로 유입되는 냉매를 팽창하거나, 실내열교환기(90)에서 유출되는 냉매를 팽창시킨다. 또한 개도를 조절함으로써, 실내열교환기(90)에서 유출되거나 유입되는 냉매의 양을 조절할 수도 있다.
실외팽창기구(40,50)는 실외팽창밸브(41,51)와 체크밸브(43,53)를 포함한다. 난방운전시 실내열교환기에서 응축된 냉매는 팽창밸브(41,51)를 통과하면서 팽창된다. 그리고 냉방운전시 실외열교환기(70,80)을 통과한 냉매는 체크밸브(43,53)를 통과하고, 실내팽창밸브(92)에서 팽창된다.
실외팽창기구(40,50)의 개수는 실외열교환기(70,80)의 개수에 대응하여 구성된다. 본 실시예에서 실외팽창기구(40,50)는 제1실외열교환기(80)과 연결된 제1실외팽창기구(40) 및 제2실외열교환기(70)와 연결된 제2실외팽창기구(50)을 포함한다. 구체적으로 본 실시예에서의 팽창밸브(41,51)는 전자팽창밸브로 구성되고, 각 실외열교환기(70,80)의 제상운전시 전자팽창밸브의 개도를 최소개도로 제한하여 제상운전중인 실외열교환기(70,80)로 차가운 냉매가 유입되는 것을 방지한다.
복수개의 실외열교환기(70,80)은 유동하는 실외공기를 이용하여 유동하는 냉매를 응축/증발시킨다. 그리고 제상운전시에는 압축기(11,13)에서 압축기에서 압축된 냉매가 유동하면서 실외열교환기(70,80)를 제상한다.
실외열교환기(70,80)는 다양한 개수로 구비될 수 있으나, 본 실시예에서는 제1실외열교환기(80) 및 제2실외열교환기(70)을 포함한다. 냉방운전시 제1실외열교환기(80)와 제2실외열교환기(70)에서는 유동하는 냉매가 실외공기에 의해서 응축된 다. 그리고 난방운전시 제1실외열교환기(80)와 제2실외열교환기(70)에서는 유동하는 냉매가 실외공기에 의해서 증발된다.
그리고 제상운전시 제1실외열교환기(80)는 압축기(11,13), 메인배관(21) 및 제1연결배관(27)을 통과한 냉매가 유동하면서 제상운전이 수행된다. 이때 제2실외열교환기(70)에는 제2실외팽창밸브(51)을 통과한 냉매가 유동하면서 난방운전이 수행된다. 결국 본 발명에서는 복수개의 실외열교환기(70,80) 중 일부는 제상운전을 수행하고, 나머지는 난방운전을 수행하게 된다. 제상운전을 수행하면서도 실내에 난방된 공기를 계속 공급할 수 있다.
한편, 제1실외열교환기(80)에는 제1온도센서(80a)가 설치되고, 제2실외열교환기(70)에는 제2온도센서(70a)가 각각 설치된다. 그리고 각 온도센서(70a, 80a)는 각 실외열교환기(70,80)에서 유출되는 냉매의 온도를 측정한다. 그리고 실외열교환기(70,80)에는 제3온도센서(100)가 구비되어 각 실외열교환기(70,80)로 유입되는 냉매의 온도나 실외공기의 온도를 측정할 수 있다. 그리고 제3온도센서(100)는 제상여부를 판단하기 위해서는 실외열교환기(70,80)를 통과한 실외공기의 온도를 측정할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 공기조화기의 제1실시예의 작용 및 제상운전방법을 설명하면 다음과 같다.
도4는 본 발명에 따른 공기조화기의 냉방운전시 냉매의 흐름을 나타내는 구성도이다. 도4를 참조하여 본 실시예의 공기조화기의 냉방운전시 냉매의 흐름을 설명한다.
냉방운전시 냉매는 압축기(11,13)에서 압축되어 사방밸브(30)로 유동한다. 이때 제1제상밸브(27) 및 제2제상밸브(29)는 폐쇄되어 압축기(11,13)에서 압축된 냉매의 전부는 사방밸브(30)로 유동을 하게 된다. 그리고 사방밸브(30)를 통과한 냉매는 제1실외열교환기(80) 및 제2실외열교환기(70)로 유입되어 실외공기와 열교환을 하면서 응축이 된다.
그리고 제1실외열교환기(80) 및 제2실외열교환기(70)를 통과한 냉매는 제1체크밸브(43) 및 제2체크밸브(53)을 통과하고, 실내팽창기구(92)에서 팽창이 된다. 그리고 실내열교환기(90)를 통과하면서 증발이 된다. 이때 실내열교환기(90)를 통과하면서 냉매와 열교환에 의해 온도가 상승한 실내공기는 실내를 냉방하게 된다. 그리고 실내열교환기를 통과한 냉매는 사방밸브(30) 및 기액분리기(14)를 통과하여 다시 압축기(11,13)로 유입된다.
도1은 본 발명에 따른 공기조화기의 난방운전시의 냉매의 흐름을 나타내는 구성도이다. 도1을 참조하여 본 실시예의 공기조화기의 난방운전시 냉매의 흐름을 설명한다.
난방운전시 냉매는 압축기(11,13)에서 압축되어 사방밸브(30)로 유동한다. 이때 제1제상밸브(27) 및 제2제상밸브(29)는 폐쇄되어 압축기(11,13)에서 압축된 냉매의 전부는 사방밸브(30)로 유동을 하게 된다. 그리고 사방밸브(30)를 통과한 냉매는 실내열교환기(90)로 유입되어 실내공기와 열교환을 하면서 응축된다.
그리고 실내열교환기(90)를 통과한 냉매는 실내팽창기구(92)를 통과하고, 제1팽창밸브(41) 및 제2팽창밸브(51)을 통과하면서 팽창이 된다. 그리고 제1팽창밸 브(41)를 통과한 냉매는 제1실외열교환기(80)로 유입되어 실외공기와 열교환을 하면서 증발이 된다. 그리고 제2팽창밸브(51)를 통과한 냉매는 제2실외열교환기(70)로 유입되어 실외공기와 열교환을 하면서 증발을 하게 된다. 그리고 제1실외열교환기(80)와 제2실외열교환기(70)를 통과한 냉매는 사방밸브(30) 및 기액분리기(14)를 통과하여 다시 압축기(11,13)으로 유입된다.
도2은 제1실외열교환기(80)가 제상운전을 수행하는 경우의 냉매의 흐름을 나타내는 구성도이다.
도2을 참조하면 본 실시예에서의 공기조화기는 제1실외열교환기(80)가 제상운전을 수행하는 경우 제2실외열교환기(70)는 난방운전을 수행한다. 따라서 제1제상밸브(27)는 개방되고, 제1팽창밸브(41)은 최소개도로 개방되거나 폐쇄된다.
구체적으로 압축기(11,13)에서 압축된 냉매의 일부는 핫가스배관(20)으로 유입되고, 압축기(11,13)에서 압축된 냉매의 나머지는 사방밸브(30)로 유동한다. 이 때 후술하는 바와 같이 실내팽창밸브(92)의 개도를 적절히 조절하여 사방밸브(30)로 유동하는 냉매의 양을 증감할 수 있다. 결국 실내팽창밸브(92)의 개도를 조절하여 핫가스 배관(20)으로 유동하는 냉매의 양을 조절할 수 있다.
핫가스배관(20)으로 유입되는 냉매는 메인배관(21), 제1연결배관(23) 및 제1제상밸브(27)를 통과하여 제1실외열교환기(80)로 유입되어 제1실외열교환기(80)에 착상된 서리를 제거한다. 그리고 사방밸브(30)를 통하여 압축기(11,13)으로 유입된다.
사방밸브(30)를 통과한 냉매는 실내열교환기(90)에서 응축된다. 그리고 실내 팽창밸브(92)를 통과하고, 제2팽창밸브(51)를 통과하면서 팽창된 후, 제2실외열교환기(70)에서 증발이 되고, 사방밸브(30)를 통과하여 압축기(11,13)로 유입되면서 난방사이클을 유지하게 된다.
도3은 제2실외열교환기(70)가 제상운전을 수행하는 경우 냉매의 흐름을 나타내는 구성도이다. 도3을 참조하면 제2실외열교환기(70)가 제상운전을 수행하는 경우 제1실외열교환기(80)는 난방운전을 수행한다. 이 경우 냉매의 흐름은 상기 제1실외열교환기(80)의 제상운전시와 유사한 바, 이하 설명을 생략한다.
도5는 본 실시예의 공기조화기의 제상운전방법을 나타내는 순서도이다. 도5를 참조하여 본 실시예의 공기조화기의 제상운전방법에 대해서 설명한다.
제상운전단계(S1)는 공기조화기가 제상조건에 해당하면 제1제상밸브(27) 또는 제2제상밸브(29)를 개방하여 압축기(11,13)에서 압축된 냉매의 일부를 제1실외열교환기(80) 또는 제2실외열교환기(70)으로 유동시킨다.
제1온도판단단계(S2)는 제상운전중인 실외열교환기(70,80)의 온도가 제상탈출온도에 도달하는지 판단한다. 실외열교환기(70,80)가 제상운전을 수행하면 압축기(11,13)에서 압축된 고온고압의 냉매가 실외열교환기(70,80)으로 유입되면서 실외 열교환기(70,80)에 착상된 서리를 제거하게 된다. 결국 제상운전을 수행하는 과정에서 실외열교환기(70,80)의 온도는 점진적으로 상승을 하게 되고, 기설정되는 제상탈출온도에 도달하게 된다.
그러나 제상운전을 수행하고 있는 실외열교환기(70,80)으로 압축기(11,13)에서 압축된 냉매의 유량분배가 원활하지 않아 실질적으로 제상운전이 되고 있지 않 아서 실외열교환기(70,80)의 온도가 제상탈출온도만큼 상승하지 않고 정체되는 경우가 발생할 수 있다.
따라서 제1온도판단단계(S2)는 제1온도센서(80a) 및 제2온도센서(70a)를 통하여 제상운전 중인 실외열교환기(70,80)의 온도를 모니터링 한다. 그리고 모니터링된 온도가 기설정되는 제상탈출온도에 도달하는지를 제어부(200)가 판단을 하게 된다.
한편, 제1온도판단단계(S2)는 실외열교환기(70,80)의 제상운전이 개시되 후, 충분한 제상운전이 수행되는 일정시간이 경과한 다음 진행될 수 있다.
제1온도판단단계(S2)에서 제1온도센서(80a) 또는 제2온도센서(70a)에서 측정되는 온도가 제상탈출온도에 해당하면 제상운전 중인 실외열교환기(70,80)이 제상운전은 종료된다(S6). 그리고 전체 실외열교환기(70,80)가 난방운전을 수행하거나, 다른 실외열교환기(70,80)의 제상운전단계가 진행될 수 있다.
제1온도판단단계(S2)에서 제1온도센서(80a) 또는 제2온도센서(70a)에서 측정되는 온도가 제상탈출온도에 해당하지 않으면, 밸브제어단계(S3)가 수행된다.
밸브제어단계(S3)에서는 실내팽창밸브(92)의 개도를 제1설정비율로 닫는다. 따라서 압축기(11,13)에서 압축된 냉매 중 사방밸브(30) 및 실내열교환기(90)로 유동하는 냉매의 양이 줄어들게 된다. 그리고 압축기(11,13)에서 압축된 냉매 중 핫가스배관(20)으로 유동하는 냉매의 양은 증가하게 된다.
결국 밸브제어단계(S3)가 수행되면, 제상운전을 수행하는 실외열교환기(70,80)으로 고온고압의 냉매가 더 많이 유동을 하게 되어 착상된 서리를 더 빨 리 제거를 할 수 있게 된다.
한편, 실내팽창밸브(92)의 개도가 줄어들게 되면 실내열교환기(90)로 유동하는 냉매의 양이 줄어들게 되어 실내에 충분한 난방이 공급되지 않을 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 실내팽창밸브(92)의 개도가 기설정된 최소개도에 해당하는지 판단하는 최소개도판단단계(S4)를 더 포함한다. 따라서 본 발명에서는 제상운전을 수행하는 과정에서도 실내팽창밸브(92)의 개도를 일정개도 이상 폐쇄하지 않아서 실내에 최소한의 난방은 지속적으로 공급할 수 있다.
한편, 제1설정비율로 닫힌 실내팽창밸브(92)의 개도가 기설정된 최소개도에 해당하는 경우, 제상운전중인 실외열교환기(70,80)의 온도가 제상탈출온도에 해당하는지 판단하는 제2온도판단단계(S5)가 수행된다.
제2온도판단단계(S5)에서 실외열교환기(70,80)의 온도가 제상탈출온도에 해당하면 해당 실외열교환기(70,80)의 제상운전은 종료된다(S6). 그리고 제2온도판단단계(S5)에서 실외열교환기(70,80)의 온도가 제상탈출온도에 해당하지 않으면 해당 실외열교환기(70,80)의 제상운전을 강제로 종료하는 제상운전강제종료단계(S7)가 수행된다.
즉 본 실시예에서는 실외열교환기(70,80)의 효율적인 제상을 위한 소정의 단계를 반복한 후, 실내팽창밸브(92)가 최소개도까지 폐쇄되었지만 제상이 완료되지 않았다고 판단되는 경우 제상운전을 강제종료함으로써 공기조화기가 제상운전만을 수행하지 않도록 한다.
제1설정비율로 닫힌 실내팽창밸브(92)의 개도가 기설정된 최소개도에 해당하 지 않는 경우 상기 제1온도판단단계(S2)가 다시 수행된다. 이 때 실내팽창밸브(92)의 개도는 제1설정비율로 닫힌 상태이고, 실내열교환기(90)으로 유동하는 냉매의 양을 줄어들게 된다. 그리고 줄어든 냉매의 양은 제상운전중인 실외열교환기(70,80)으로 유동을 하게 되고, 실외열교환기(70,80)으로 더 많은 냉매가 유동을 하면서 제상효율이 증가하게 된다.
즉 최소개도판단단계(S4)를 수행한 후의 제1온도판단단계(S2)에서는 제상운전중인 실외열교환기(70,80)으로 유동하는 냉매의 양이 증가한 상태에서 실외열교환기(70,80)의 온도를 측정하여 제상탈출온도에 도달하였는지를 판단한다.
여기서 실외열교환기(70,80)의 온도가 제상탈출온도에 해당하게 되면 제상운전은 종료된다(S6).
그러나 실외열교환기(70,80)의 온도가 제상탈출온도에 해당하지 않으면, 추가적으로 실내팽창밸브(92)의 개도를 제어하는 밸브제어단계(S3)가 수행된다. 추가적인 밸브제어단계(S3)에서는 처음 밸브제어단계(S3)에서와 같이 제1설정비율로 밸브의 개도를 닫을 수 있고, 상기 제1설정비율로 다른 제2설정비율로 밸브의 개도를 닫을 수도 있다.
그리고 밸브제어단계(S3)가 반복하여 수행된 다음에는 제1설정비율 또는 제2설정비율로 닫힌 실내팽창밸브(92)가 최소개도에 해당하는지 판단하는 최소개도판단단계(S4)가 수행된다. 이후의 단계는 상기 설명한 바와 같다.
즉 본 실시예에서는 실내팽창밸브(92)가 최소개도에 도달하지 않는다는 조건하에 제상운전중인 실외열교환기(70,80)의 온도가 제상탈출온도에 도달할 때까지 실내팽창밸브(92)의 개도를 줄여나가는 단계를 반복하게 된다. 그리고 실내팽창밸브(92)의 개도를 줄이는 비율은 제1설정비율로 동일하게 줄어 나갈 수도 있고, 개도를 줄이는 비율을 다르게 줄일 수도 있다. 즉 회차가 반복될수록 개도를 줄이는 비율은 증가할 수도 감소할 수도 있을 것이다.
도6은 본 실시예의 공기조화기의 제상운전시 제어블록도이다.
도6을 참조하면 본실시예의 공기조화기는 제어부(200)을 더 포함한다. 그리고 제어부(200)는 상기 설명한 공기조화기의 제상운전방법에 따라 제1온도센서(80a)와 제2온도센서(70a)에서 각 실외열교환기(70,80)의 온도를 지속적으로 모니터링하여 모니터링 된 온도가 제상탈출온도에 해당하는지를 판단한다. 그리고 제어부에서는 실내팽창밸브(92)의 개도가 제1설정비율 또는 제2설정비율로 닫히도록 실내팽창밸브(92)를 제어하고, 실내팽창밸브(92)의 개도가 최소개도에 해당하는지 지속적으로 모니터링한다.
제2실시예
도7은 본 발명의 제2실시예에 따른 공기조화기의 제상운전방법을 나타내는 순서도이다. 도7을 참조하여 본 발명의 제2실시예를 설명한다.
본 실시예의 제상운전단계(S11), 제1온도판단단계(S12), 밸브제어단계(S13) 및 제상운전종료단계(S16)은 제1실시예의 제상운전단계(S1), 제1온도판단단계(S2), 밸브제어단계(S3) 및 제상운전종료단계(S6)와 동일하다.
본 실시예에서는 밸브제어단계(S13) 후, 최대설정시간에 도달하였는지 판단 하는 최대설정시간판단단계(S14)가 수행된다. 상기 최대설정시간은 전체 실외열교환기(70,80)의 제상운전시작시점을 기준으로 설정될 수 있다. 그리고 제상운전을 수행하는 해당 실외열교환기(70,80)의 제상운전시작시점을 기준으로 설정될 수 있다. 또한 제1온도판단단계(S12) 또는 밸브제어단계(S13)를 기준으로 설정될 수 있다.
그리고 상기 최대설정시간에 도달여부는 상기 기준시점들을 기준으로 제어부(200)에서 판단될 수 있다. 최대설정시간에 도달하지 않으면 제1온도판단단계(S12), 밸브제어단계(S13) 및 최대설정시간판단단계(S14)의 과정이 반복 수행된다.
이 때 밸브제어단계(S13)는 상기 제1실시예와 같이 실내팽창밸브(92)의 개도를 줄이는 비율은 제1설정비율로 동일하게 닫을 수 있다. 그리고 제1설정비율과 제2설정비율로 단계적으로 증가 또는 감소시키면서 닫을 수 있다.
결국 실내팽창밸브(92)는 최대설정시간이 도달할 때까지 순차적으로 닫히게 된다. 물론 이 과정에서 실외열교환기(70,80)의 온도가 제상탈출온도에 도달하면 제상운전은 종료된다.
그리고 최대설정시간에 해당한다고 판단되면 제상운전은 강제종료된다(S15). 즉 실내팽창밸브(92)는 최대설정시간에 도달할 때까지만 제1설정비율 또는 제2설정비율로 닫히게 된다. 따라서 실내팽창밸브(92)를 닫아서 실내열교환기(90)로 유동하는 냉매의 양을 줄이고, 줄어든 냉매를 제상운전중인 실외열교환기(70,80)로 유동시키는 제상운전은 최대설정시간의 범위내에서 수행되게 된다.
그리고 기타 구성 및 작용은 본 발명의 제1실시예와 동일하므로 동일부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제3실시예
도8은 본 발명의 제3실시예에 따른 공기조화기의 제상운전방법을 나타내는 순서도이다. 도8을 참조하여 본 발명의 제3실시예를 설명한다.
본 실시예의 제상운전방법의 각 단계는 최대설정시간판단단계(S27)가 추가된 것을 제외하고는 제1실시예와 동일하다. 이하 제1실시예와 차이점을 중심으로 설명을 생략한다.
제1실시예에서는 최소개도판단단계(S24)에서 제1설정비율로 닫힌 실내팽창밸브(92)의 개도가 기설정된 최소개도에 해당하지 않는 경우 제1온도판단단계(S2), 밸브제어단계(S3) 및 최소개도판단단계(S4)가 반복된다. 결국 제상운전중인 실외열교환기(70,80)의 온도가 제상탈출온도에 해당할 때까지 실내팽창밸브(92)의 개도를 줄인다. 따라서 실외열교환기(70,80)로 유동하는 냉매의 양을 증가시킨다.
하지만 본 실시예에서는 최소개도판단단계(S24)에서 제1설정비율 또는 제2설정비율로 닫힌 실내팽창밸브(92)의 개도가 기설정된 최소개도에 해당하지 않는 경우, 추가적으로 최대설정시간판단단계(S27)을 수행하게 된다. 그리고 본 실시예의 최대설정시간판단단계(S27)는 제2실시예의 최대설정시간판단단계(S14)와 동일하다.
즉 본 실시예에서는 제1실시예와 제2실시예의 단계를 중복적으로 적용하여, 실내팽창밸브(92)의 개도를 제1설정비율 또는 제2설정비율로 닫는 과정에서 실내팽 창밸브(92)가 최소설정개도에 도달하는지와 최대설정시간에 해당하는지를 판단한다. 그리고 각 조건에 해당하게 되면 실외열교환기(70,80)가 제상완료되지 않았더라도 제상운전을 강제종료한다(S28).
한편, 도8에는 최소개도판단단계(S24) 후, 최대설정시간판단단계(S27)가 수행되는 순서도가 도시되어 있으나, 상기 순서의 선후는 바뀔 수도 있을 것이다.
그리고 기타 구성 및 작용은 본 발명의 제1실시예와 동일하므로 동일부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 공기조화기의 난방시 냉매 흐름을 나타내는 구성도;
도2는 제1실시예의 제1실외열교환기 제상운전시 냉매 흐름을 나타내는 구성도;
도3는 제1실시예의 제2실외열교환기 제상운전시 냉매 흐름을 나타내는 구성도;
도4는 제1실시예의 공기조화기의 냉방시 냉매 흐름을 나타내는 구성도;
도5는 제1실시예의 공기조화기의 제상운전방법을 나타내는 순서도;
도6은 제1실시예의 공기조화기의 제상운전시 제어블록도;
도7은 본 발명의 제2실시예의 공기조화기의 제상운전방법을 나타내는 순서도;
도8은 본 발명의 제3실시예의 공기조화기의 제상운전방법을 나타내는 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11,13: 압축기 14: 기액분리기
16: 오일분리기 20: 핫가스배관
21: 메인배관 23: 제1배관
24: 제3배관 25: 제2배관
27: 제1제상밸브 29: 제2제상밸브
30: 사방밸브 40: 제1실외팽창기구
41: 제1팽창밸브 43: 제1체크밸브
50: 제2실외팽창기구 51: 제2팽창밸브
53: 제2체크밸브 70: 제2실외열교환기
70a: 제2온도센서 80: 제1실외열교환기
80a: 제1온도센서 90: 실내열교환기
92: 실내팽창밸브 100: 제3온도센서

Claims (10)

  1. 제상조건 해당시 제상밸브를 개방하여 압축기에서 압축된 냉매의 일부를 실외 열교환기로 유동시키는 제상운전단계;
    상기 제상운전단계 개시 후 상기 실외 열교환기의 온도가 제상탈출온도에 도달하는지 판단하는 제1온도판단단계;
    상기 실외 열교환기의 온도가 상기 제상탈출온도에 도달하지 않으면 실내열교환기의 실내팽창밸브의 개도를 제1설정비율로 닫는 밸브제어단계; 및
    상기 제1설정비율로 닫힌 상기 실내팽창밸브의 개도가 최소개도에 도달하는지 판단하는 최소개도판단단계;
    를 포함하는 공기조화기의 제상운전방법.
  2. 삭제
  3. 청구항1에 있어서,
    상기 제1설정비율로 닫힌 상기 실내팽창밸브의 개도가 최소개도에 도달하면, 상기 실외열교환기의 온도가 상기 제상탈출온도에 해당하는지 판단하는 제2온도판단단계; 및
    상기 실외 열교환기의 온도가 상기 제상탈출온도에 도달하지 않으면 상기 제상밸브를 폐쇄하는 제상운전강제종료단계;
    를 더 포함하는 공기조화기의 제상운전방법.
  4. 청구항1에 있어서,
    상기 제1설정비율로 닫힌 상기 실내팽창밸브의 개도가 최소개도에 도달하지 않으면, 상기 제1온도판단단계를 수행하는 공기조화기의 제상운전방법.
  5. 청구항4에 있어서,
    상기 최소개도판단단계를 거친 밸브제어단계는,
    상기 실내팽창밸브의 개도를 제2설정비율로 닫는 공기조화기의 제상운전방법.
  6. 청구항1에 있어서,
    상기 밸브제어단계 후, 최대설정시간에 도달하였는지 판단하는 최대설정시간판단단계를 더 포함하는 공기조화기의 제상운전방법.
  7. 청구항6에 있어서,
    상기 최대설정시간에 도달시 상기 제상밸브를 폐쇄하는 제상운전강제종료단계를 더 포함하는 공기조화기의 제상운전방법.
  8. 청구항6에 있어서,
    상기 최대설정시간에 미도달시,
    상기 제1온도판단단계를 수행하는 공기조화기의 제상운전방법.
  9. 청구항8에 있어서,
    상기 최대설정시간판단단계를 거친 밸브제어단계는,
    상기 실내팽창밸브의 개도를 제2설정비율로 닫는 공기조화기의 제상운전방법.
  10. 냉매를 압축시키는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 냉매의 일부가 유동하는 핫가스 배관;
    상기 압축기에서 압축된 냉매의 나머지가 유동을 하는 실내열교환기;
    상기 실내열교환기를 유동하는 냉매가 팽창되는 실내팽창밸브;
    일부는 상기 실내팽창밸브에서 팽창된 냉매가 유동하면서 난방운전이 수행되고, 다른 일부는 상기 핫가스 배관을 통과한 냉매가 유동을 하면서 제상운전이 수행되는 복수개의 실외열교환기를 포함하고,
    상기 실내팽창밸브는 제상운전을 수행하는 실외열교환기의 온도에 따라 개도가 가변되는 공기조화기.
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