KR20190068023A - 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기; 실내열교환기가 구비되는 실내기; 다수의 열교환기가 다단으로 적층되는 실외열교환기; 상기 실내기로부터 상기 다수의 열교환기로 연장되는 유동관; 상기 다수의 열교환기에 서리의 착상 여부를 감지하는 착상감지수단; 및 상기 착상감지수단에서 감지된 정보를 기초로, 상기 다수의 열교환기 각각의 제상운전을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 다수의 열교환기 중 어느 일 열교환기의 제상운전이 수행되면, 상기 일 열교환기의 하방을 향하여 순차적으로 다른 열교환기의 제상운전을 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기조화기 및 그 제어방법 {Air conditioner and control method thereof}
본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
공기조화기는 소정공간의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 기기이다. 일반적으로, 상기 공기조화기에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함되며, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉매 사이클이 구동되어, 상기 소정공간을 냉방 또는 난방 할 수 있다.
상기 소정공간은 상기 공기조화기는 사용되는 장소에 따라, 다양하게 제안될 수 있다. 일례로, 상기 공기조화기가 가정이나 사무실에 배치되는 경우, 상기 소정공간은 집 또는 건물의 실내 공간일 수 있다.
공기조화기가 냉방운전을 수행하는 경우, 실외기에 구비되는 실외 열교환기가 응축기 기능을 하며 실내기에 구비되는 실내 열교환기가 증발기 기능을 수행한다.
반면에, 공기조화기가 난방운전을 수행하는 경우, 상기 실내 열교환기가 응축기 기능을 하며 상기 실외 열교환기가 증발기 기능을 수행한다. 이와 같은 열교환기에 있어서, 냉매의 유동방향은 냉방 및 난방운전시 반대로 형성된다.
상기 난방운전에서, 상기 실외 열교환기를 유동하는 냉매는 열을 흡입하여 증발하므로 상기 실외 열교환기의 표면 온도가 낮아지게 된다. 이에 의하면, 상기 실외 열교환기의 표면에는 서리가 착상하게 되어 열교환 효율이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 공기조화기는 상기 난방운전에서 실외 열교환기 표면의 서리를 제거하기 위한 제상운전을 수행한다.
한편, 상기 공기조화기는 열교환 효율을 향상시키기 위해 실외 열교환기를 통과하는 냉매가 냉방운전 또는 난방운전에 따라 유동경로를 달리하는 가변유로를 구비할 수 있다. 즉, 냉방운전 또는 난방운전에 따라 실외 열교환기로 유동하는 냉매는 상기 가변유로를 통해 상기 실외 열교환기를 직렬 또는 병렬로 유동하여 통과할 수 있다.
이와 관련한 선행문헌 정보는 아래와 같다.
1. 공개번호 (공개일자): 10-2013-0096960 (2013년 09월 02일)
발명의 명칭: 공기조화기
그러나, 상기 선행문헌에서 공개되는 공기조화기는 아래와 같은 문제점이 있다.
첫째, 제상운전을 수행하는 경우, 난방 사이클에서 냉방 사이클로 냉매 순환방향이 전환되어 실외 열교환기의 제상을 수행하기 때문에, 실내기가 증발기로 작동되어 실내 온도가 떨어지는 현상(Cold draft)이 발생하는 문제가 있다.
둘째, 난방운전으로 복귀하는 경우, 정상적인 난방운전 범위로 작동하기 위한, 즉, 일정 수준의 고압에 도달하기까지 실내에 난방을 제공하기 어려운 문제가 있다. 또한, 상기 일정 수준의 고압에 도달하기까지 상대적으로 전력소모가 많아지는 단점이 있다.
셋째, 실외 열교환기가 다단으로 다수의 열교환기를 구비한다면, 제상운전을 통해 녹아버린 물이 하측으로 흐르면서, 하부에 위치한 열교환기의 착상이 쉽게 발생하는 문제가 있다. 또한, 상부 열교환기에서 녹아 내리는 물에 의해 하부로 향할수록 물이 누적되어 열교환기가 하부에 위치할수록 착상량이 증가하는 문제가 있다.
넷째, 실외 열교환기가 다단으로 다수의 열교환기를 구비한다면, 상기 녹아 내리는 물에 의해 상측 열교환부와 하측 열교환부의 사이에 착상이 발생하는 문제가 있다. 상세히, 제상이 수행되는 열교환기는 응축기로 작동하며 그 외 열교환기는 증발기로 작동하기 때문에, 제상이 수행되는 열교환기와 그 외 열교환기는 온도 차가 크다. 따라서, 열교환기와 열교환기 사이에서 제상에 의해 흘러내리는 물이 착상되는 서리 띠가 발생하는 문제가 있다.
다섯째, 제상을 위해 압축기로부터 토출된 핫가스를 실외 열교환기로 바이패스한다면, 가변유로가 적용된 상기 선행문헌은 상기 가변유로를 통해 핫가스가 누설되어 증발기의 냉매 분배를 방해하는 문제가 있다. 즉, 제상성능이 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 제상운전이 수행되는 경우 실내 온도의 감소를 최소화할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 제상운전이 수행되는 경우 실내에 연속적으로 난방이 제공될 수 있고, 난방운전으로 복귀시 정상적인 난방운전 범위로 빠르게 도달할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 다단으로 다수의 열교환기를 구비하는 실외 열교환기에서 상측 열교환기의 제상 과정에서 흘러내리는 물이 하측 열교환기에 착상되는 문제를 해결할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 다단으로 다수의 열교환기를 구비하는 실외 열교환기에서 상부에 위치한 열교환기의 제상 과정에서 흘러내리는 물이 누적되어 상대적으로 하부에 위치한 열교환기의 착상량이 증가하는 문제를 해결할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 다단으로 다수의 열교환기를 구비하는 실외 열교환기에서 열교환기와 열교환기 사이에 발생하는 서리 띠 문제를 해결할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 가변유로를 통해 핫가스가 누설되는 문제를 해결하기 위한 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기; 실내열교환기가 구비되는 실내기; 다수의 열교환기가 다단으로 적층되는 실외열교환기; 상기 실내기로부터 상기 다수의 열교환기로 연장되는 유동관; 상기 다수의 열교환기에 서리의 착상 여부를 감지하는 착상감지수단; 및 상기 착상감지수단에서 감지된 정보를 기초로, 상기 다수의 열교환기 각각의 제상운전을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 다수의 열교환기 중 어느 일 열교환기의 제상운전이 수행되면, 상기 일 열교환기의 하방을 향하여 순차적으로 다른 열교환기의 제상운전을 수행하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 다단으로 적층되는 다수의 열교환기가 구비되고, 상기 열교환기가 하방으로 순차적인 제상운전을 수행함으로써 정상적인 난방운전 대비 난방능력 감소를 최소화할 수 있으며, 이에 따라 난방운전 복귀시 정상적인 난방사이클 상태로 빠르게 복귀할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 복수의 열교환기에서 착상을 감지한 경우, 상기 복수의 열교환기 중 최상측에 위치한 열교환기의 제상운전을 수행하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 상측에서 하측으로 순차적인 제상 운전이 수행되기 때문에, 상부 열교환기에서 흘러내리는 물이 하부 열교환기의 제상운전에 따라 계속 녹으면서 하부로 전달시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 열교환기가 하측에 위치할수록 제상운전 수행시간을 증가시키는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 열교환기 별로 제상시간을 차등화하여 열교환기의 위치에 따라 적정한 제상운전을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 상기 압축기의 토출측에 구비되는 토출관; 상기 토출관으로부터 분기되는 핫가스관; 상기 핫가스관으로부터 상기 유동관으로 연장되는 분지관; 및 상기 분지관에 설치되는 핫가스밸브를 더 포함하며, 상기 다수의 열교환기는 상기 핫가스관을 유동하는 냉매에 의해 제상이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유동관에 설치되는 팽창밸브를 더 포함하며, 상기 분지관은, 상기 팽창밸브와 상기 실외 열교환기 사이에서 상기 유동관과 연결되는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 핫가스관 및 핫가스밸브를 통해 압축 냉매(핫가스)가 다수의 열교환기 중 제상이 필요한 열교환기로 유입될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 헤더; 상기 유동관으로부터 분기되어 상기 헤더로 연장되는 가변유로; 및 상기 가변유로에 설치되는 차단유닛을 더 포함한다. 이에 의하면, 가변유로 적용으로 효율적인 냉, 난방 동작을 수행할 수 있다.
또한, 상기 다수의 열교환기는, 최상단에 위치하는 제 1 열교환기; 상기 제 1 열교환기의 하측에 위치하는 제 2 열교환기; 상기 제 2 열교환기의 하측에 위치하는 제 3 열교환기; 및 최하단에 위치하는 제 4 열교환기를 포함한다. 또한, 상기 실외 열교환기는, 고풍속 측에 위치하는 상부 실외 열교환기 및 저풍속 측에 위치하는 하부 실외 열교환기를 포함하며, 상기 상부 실외 열교환기는, 상기 제 1 내지 제 3 열교환기로 구성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 가변유로는, 상기 상부 실외 열교환기로 연장되는 유동관으로부터 분기되어 형성하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 제상운전시 가변유로를 따라 핫가스가 증발기로 작동 중인 열교환기로 누설을 방지할 수 있다
또한, 상기 제어부는, 상기 일 열교환기 및 상기 일 열교환기의 하측에 위치한 열교환기가 미리 설정된 오버랩 운전시간(Toverlap)동안 동시에 제상운전을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 제상운전에서 오버랩 운전시간을 통해 열교환기 사이의 온도 차를 감소시킬 수 있다.
또 다른 측면에서 상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기 제어방법은, 압축기, 실내기, 다수의 열교환기가 다단으로 적층되는 실외열교환기, 상기 실내기로부터 상기 다수의 열교환기로 연장되는 다수의 유동관, 상기 유동관에 설치되는 팽창밸브 및 상기 다수의 열교환기 각각의 제상운전을 제어하는 제어부를 포함하는 공기조화기에 있어서, 착상감지수단에 의해 감지된 정보를 기초로 상기 다수의 열교환기의 착상 여부를 판단하는 단계; 상기 다수의 열교환기 중 착상이 발생한 제 n 열교환기의 제상을 시작하는 단계; 상기 제 n 열교환기의 제상수행시간(t)이 미리 설정된 제상시간(Tn)을 경과하는지 판단하는 단계; 및 상기 제상수행시간(t)이 상기 제상시간(Tn)을 경과하면, 상기 제 n 열교환기의 하측에 위치하는 제 n+1 열교환기의 제상을 시작하는 단계를 포함한다. 이에 의하면, 어느 일 열교환기에서 제상운전이 수행되는 경우, 차례대로 하측에 위치한 열교환기의 제상이 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기 제어방법은, 상기 제상수행시간(t)이 상기 제상시간(Tn)에 미리 설정된 오버랩 운전시간(Toverlap)만큼 더해진 운전시간(Tn+Toverlap)을 경과하는지 판단하는 단계를 더 포함하며, 상기 오버랩 운전시간 동안은, 상기 제 n 열교환기 및 상기 제 n+1 열교환기의 제상이 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제상수행시간(t)이 상기 운전시간(Tn+Toverlap)을 경과하면, 상기 제 n 열교환기의 제상을 종료하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 제상과정에서 발생할 수 있는 상측과 하측 열교환기 사이의 온도 차를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기 제어방법은, 상기 제상시간(Tn)이 경과하면, 상기 제 n 열교환기가 최하단 열교환기에 해당하는지 판단하는 단계를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 제 n 열교환기가 최하단 열교환기에 해당하는 경우, 상기 제 n 열교환기의 제상을 종료하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제 n+1 열교환기의 제상운전시간이 상기 제 n 열교환기의 제상운전시간보다 길도록 제어하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 실외 열교환기가 하부에 위치할수록 제상운전 수행시간이 증가되므로 흘러내린 물에 의해 착상량이 상대적으로 많아지는 하측 열교환기에 최적화된 제상운전을 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제상운전시 실내 온도가 떨어지는 현상을 최소화할 수 있고, 이에 따라 난방운전 복귀시 난방사이클의 정상범위로 빠르게 복귀하기 때문에, 전력소모 및 사용자의 불편을 최소화하고 효과적인 실내 난방을 수행할 수 있는 장점이 있다. 일례로, 실외 열교환기가 4개의 열교환기로 구분될 때, 제상운전의 경우에도 난방능력을 75%이상 연속적으로 유지할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 실외 열교환기가 증가할수록 제상운전에 의한 난방능력감소를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 순차적인 제상운전을 통해 상측 열교환기의 제상운전으로 흘러내리는 물이 계속 하방으로 흐르게 되어 상기 물이 실외 열교환기로부터 완전히 제거될 수 있다. 따라서, 실외 열교환기의 전체 제상운전 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다. 또한, 열교환기별 제상운전 시간을 위치에 따라 차등화하므로 하부로 누적되는 물의 영향으로 착상된 서리를 효율적으로 제상할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 열교환기 사이의 온도 차 감소를 통하여 서리 띠 발생을 방지할 수 있으므로 제상성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 핫가스 밸브의 조정을 통하여 열교환기 별로 선택적인 제상운전을 수행할 수 있는 장점이 있다. 즉, 실내에 연속적으로 난방을 제공할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 가변유로가 적용되므로 효율적으로 냉. 난방을 실내에 제공할 수 있다. 또한, 제상운전이 수행되는 경우, 가변유로로 인하여 핫가스가 증발기로 유입되는 것을 방지할 수 있으므로 제상이 용이하게 이루어지는 장점이 있다. 또한, 증발기로 작동하는 열교환기의 성능이 유지되므로 제상운전에 의한 난방능력 감소를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 개략적인 전체 구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어부를 나타내는 블럭도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 냉방운전을 보여주는 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 난방운전을 보여주는 도면
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제 1 제상운전을 보여주는 도면
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제 2 제상운전을 보여주는 도면
도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제 3 제상운전을 보여주는 도면
도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제 4 제상운전을 보여주는 도면
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제상운전을 위한 제어방법을 보여주는 플로우 차트
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제상운전을 위한 시간 경과에 따른 핫가스 밸브의 개폐동작 및 열교환기의 착상량을 보여주는 그래프
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명의 사상은 이하에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 구현할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 개략적인 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기(10), 상기 압축기(10)로부터 토출된 냉매의 오일을 분리하는 오일분리기(11) 및 증발된 냉매의 액상과 기상을 분리하는 어큐물레이터(13)를 포함할 수 있다.
상기 오일분리기(110)는 상기 압축기(10)의 토출측과 연결할 수 있다. 일례로, 상기 압축기(10)의 토출측으로부터 연장된 배관은 상기 오일분리기(110)의 흡입측에 의해 연결될 수 있다. 따라서, 상기 압축기(10)에서 고온, 고압으로 압축된 압축 냉매는 상기 오일분리기(110)로 유입되어 오일을 분리할 수 있다.
상기 오일분리기(110)는 분리된 오일을 상기 압축기(10)로 회수하기 위한 오일회수관(12)을 포함할 수 있다. 상기 오일회수관(12)은 상기 압축기(10)의 흡입측에 연결할 수 있다. 따라서, 상기 오일분리기(110)에서 분리된 오일은 오일 회수관(12)에 의해 상기 압축기(10)의 흡입측으로 회수될 수 있다.
상기 어큐물레이터(13)는 상기 압축기(10)의 흡입측에 연결할 수 있다. 상세히, 상기 어큐물레이터(13)의 토출측에는 분리된 기상 냉매를 상기 압축기(10)로 가이드하기 위한 흡입관(14)이 구비될 수 있다. 상기 흡입관(14)은 상기 어큐물레이터(13)로부터 연장되어 상기 오일 회수관(12)의 일 지점에 연결될 수 있다. 따라서, 상기 어큐물레이터(13)로부터 분리된 기상 냉매는 상기 흡입관(14)을 따라 상기 압축기(10)로 유입될 수 있다.
한편, 상기 어큐물레이터(13)의 흡입측에는 어큠배관(22)이 구비될 수 있다. 상기 어큠배관(22)은 증발된 냉매가 상기 어큐물레이터(13)로 유입되도록 가이드할 수 있다. 일례로, 상기 어큠배관(22)은 상기 유동전환부(20)로부터 연장되어 상기 어큐물레이터(13)의 흡입측에 연결될 수 있다.
또한, 상기 공기조화기는 냉매의 유동 방향을 전환해주는 유동전환부(20), 실외 공기와 열교환하는 실외 열교환기(60,64), 실내에 냉방 또는 난방을 제공하는 실내기(30) 및 상기 실외 열교환기(60,64)와 실내기(30)의 사이에서 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(51,52,53,54)를 더 포함할 수 있다.
상기 유동전환부(20)는 냉매의 유동 방향을 전환하기 위한 사방밸브(4-way valve)를 포함할 수 있다.
상기 실내기(30)는 실내 공기와 냉매의 열교환을 수행하는 실내 열교환기와 다수의 밸브를 포함할 수 있다. 상기 실내기(30)는 증발기 또는 응축기로 작동하여 실내에 냉방 또는 난방을 제공할 수 있다.
상기 팽창밸브(51,52,53,54)는 전자팽창밸브(EEV)를 포함할 수 있다.
상기 실외 열교환기(60,64)는 다단으로 적층되는 다수개의 열교환기(61,62,63,64)를 포함할 수 있다.
그리고 다단으로 구비되는 실외 열교환기(60,64)는. 상대적으로 공기와 접촉이 용이하고 공기 유동의 고풍속 측인 상부에 위치하는 상부 실외 열교환기(60) 및 주위의 구성부품으로 인하여 상대적으로 공기와 접촉이 적고 상대적으로 풍속이 느린 하부에 위치하는 하부 실외 열교환기(64)로 구분할 수 있다.
상기 실외 열교환기(60,64)는 제 1 열교환기(61), 제 2 열교환기(62), 제 3 열교환기(63) 및 제 4 열교환기(64)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 4 열교환기(61,62,63,64)는 다단으로 적층되어 위치할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 열교환기(61)는 최상부에 위치하며, 상기 제 1 열교환기(61)의 하측에 상기 제 2 열교환기(62)가 위치하며, 상기 제 2 열교환기(62)의 하측에 상기 제 3 열교환기(63)가 위치하며, 상기 제 3 열교환기(63)의 하측에 상기 제 4 열교환기(64)가 위치한다.
여기서, 제 1 열교환기(61), 제 2 열교환기(62) 및 제 3 열교환기(63)는 실외 공기와 접촉이 상대적으로 용이한 상부에 위치할 수 있다. 즉, 상부 실외 열교환기(60)는 상기 제 1 열교환기(61), 제 2 열교환기(62) 및 제 3 열교환기(62)를 포함할 수 있다.
그리고 제 4 열교환기(64)는 실외 공기와 접촉이 상대적으로 어려운 하부에 위치할 수 있다. 즉, 하부 실외 열교환기(64)는 상기 제 4 열교환기(64)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 4 열교환기(61,62,63,64)는, 양측 방향으로 동일한 너비를 가지며, 상하 방향으로 상이한 길이를 가지도록 적층될 수 있다. 일례로, 실외 공기와 접촉이 상대적으로 어려운 제 4 열교환기(64)의 길이는 상기 제 1 내지 제 3 열교환기(61,62,63)의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제 3 열교환기(63)의 길이는 제 1 내지 제 2 열교환기(61,62)의 길이보다 길게 형성될 수 있으며, 상기 제 2 열교환기(62)의 길이는 제 1 열교환기(61)의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 이에 의하면, 상하 방향의 길이, 즉, 높이 별로 차이가 있는 공기 유속에 기인한 열교환 효율의 차이를 최소화할 수 있다.
한편, 상기 상부 실외 열교환기(60) 및 하부 실외 열교환기(64)는, 난방운전시 병렬로 연결되며, 냉방운전시 후술할 가변유로(101,102,103,105)에 의해 직렬로 연결된다. 이때, 냉방운전이 수행되는 경우에도, 상기 상부 실외 열교환기(60)를 구성하는 제 1 내지 제 3 열교환기(61,62,63)는 병렬 연결을 유지할 수 있다. 이에 의하면, 냉매가 실외 열교환기(60,64)에서 실외 공기와 열교환을 이루는 효율을 극대화 할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 실외 열교환기(60,64)는, 4개의 열교환기(61,62,63,64)가 다단으로 적층되는 것을 기준으로 설명한다. 다만, 상기 열교환기의 수는 이에 한정되지 않으나, 제상운전을 수행하면서도 일정 수준(75%이상)의 난방능력을 제공하기 위해서는 4개 이상의 열교환기가 구비되는 것이 바람직할 것이다.
상기 공기조화기는, 상기 오일분리기(11)로부터 상기 유동전환부(20)로 연장되는 토출관(21), 상기 유동전환부(20)로부터 상기 실내기(30)로 연장되는 실내 연결관(24) 및 상기 유동전환부(20)로부터 상기 실외 열교환기(60,64)를 향하여 연장되는 실외 연결관(23)을 더 포함할 수 있다.
상기 토출관(21)은 상기 오일분리기(11)의 토출측과 상기 유동전환부(20)를 연결할 수 있다. 그리고 상기 토출관(31)은 오일분리기(11)를 통과한 냉매, 즉, 상기 압축기(10)로부터 토출된 고온, 고압의 압축 냉매를 상기 유동전환부(20)로 가이드할 수 있다.
상기 실외 연결관(23)은 상기 유동전환부(20)와 상기 실외 열교환기(60,64) 사이에서 냉매를 가이드할 수 있다. 일례로, 난반운전이 수행되는 경우, 상기 실외 열교환기(60,64)를 통과한 냉매는 상기 실외 연결관(23)을 따라 상기 유동전환부(20)로 유동하여 상기 어큠배관(22)으로 유입된다. 그리고 냉방운전이 수행되는 경우, 상기 유동전환부(20)로 유입된 상기 압축 냉매는 상기 실외 연결관(23)을 따라 상기 실외 열교환기(60,64)를 향하여 유동할 수 있다.
상기 실내 연결관(24)은 상기 유동전환부(20)와 상기 실내기(30) 사이에서 냉매를 가이드할 수 있다. 일례로, 난방운전이 수행되는 경우, 상기 유동전환부(20)로 유입된 상기 압축 냉매는 상기 실내 연결관(24)을 따라 상기 실내기(30)로 유입될 수 된다. 그리고 냉방운전이 수행되는 경우, 상기 실내기(30)를 통과한 냉매는 상기 실내 연결관(24)을 따라 상기 유동전환부(20)로 유동하여 상기 어큠배관(22)으로 유입된다.
상기 공기조화기는 상기 실내기(30)와 상기 팽창밸브(51,52,53,54) 사이에서 냉매를 가이드하는 냉매유로(35)을 더 포함할 수 있다.
상기 냉매유로(35)는 상기 실내기(30)의 일 측에 연결될 수 있다. 이때, 상기 실내기(30)의 타측에는 상기 실내 연결관(24)이 연결될 수 있다.
난방운전을 기준으로 상기 냉매유로(35)는 상기 실내기(30)의 토출측에 구비되어 상기 실내기(30)를 통과한 응축 냉매를 상기 팽창밸브(51,52,53,54)로 향하도록 가이드할 수 있다.
상기 공기조화기는 상기 냉매유로(35)로부터 상기 실외 열교환기(60,64)로 연장되는 유동관(41,42,43,44)을 더 포함할 수 있다.
상기 유동관(41,42,43,44)은 상기 냉매유로(35)로부터 냉매가 분지되도록 복수개의 열교환기(61,62,63,64)로 연장될 수 있다. 즉, 상기 유동관(41,42,43,44)은 열교환기(61,62,63,64)의 개수에 대응되도록 상기 냉매유로(35)로부터 복수로 분기되어 연장될 수 있다.
물론, 상기 냉매유로(25) 및 유동관(41,42,43,44)은 일체로 형성할 수 있다. 즉, 상기 유동관(41,42,43,44)은 상기 실내기(30)의 일 측에서부터 상기 열교환기(61,62,63,64)로 연장될 수 있다.
상기 유동관(41,42,43,44)은 제 1 유동관(41), 제 2 유동관(42), 제 3 유동관(43) 및 제 4 유동관(44)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 유동관(41)은 상기 냉매유로(35)의 어느 일 지점에서 분기되어 상기 제 1 열교환기(61)로 연장될 수 있다. 이때, 상기 냉매유로(35)로부터 상기 제 1 유동관(41)이 분기되는 어느 일 지점은 제 1 분지점이라 이름할 수 있다.
상기 제 2 유동관(42)은 상기 냉매유로(35)의 다른 일 지점에서 분기되어 상기 제 2 열교환기(62)로 연장될 수 있다. 이때, 상기 냉매유로(35)로부터 상기 제 2 유동관(42)이 분기되는 다른 일 지점은 제 2 분지점이라 이름할 수 있다.
상기 제 3 유동관(43)은 상기 냉매유로(35)의 또 다른 일 지점에서 분기되어 상기 제 3 열교환기(63)로 연장될 수 있다. 이때, 상기 냉매유로(35)로부터 상기 제 3 유동관(43)이 분기되는 또 다른 일 지점은 제 3 분지점이라 이름할 수 있다.
상기 제 4 유동관은(44)은 상기 냉매유로(35)의 또 다른 일 지점에서 분기되어 제 4 열교환기(64)로 연장될 수 있다. 이때, 상기 냉매유로(35)로부터 상기 제 4 유동관(44)이 분기되는 또 다른 일 지점은 제 4 분지점이라 이름할 수 있다.
상기 팽창밸브(51,52,53,54)는 상기 유동관(41,42,43,44)에 설치할 수 있다. 상세히, 상기 팽창밸브(51,52,53,54)는 제 1 유동관(41)에 설치되는 제 1 팽창밸브(51), 제 2 유동관(42)에 설치되는 제 2 팽창밸브(52), 제 3 유동관(43)에 설치되는 제 3 팽창밸브(53) 및 제 4 유동관(44)에 설치되는 제 4 팽창밸브(54)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유동관(41,42,43,44)에는 분배기(46,47,48,49)가 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 분배기(46,47,48,49)의 일 측은 상기 유동관(41,42,43,44)에 연결되고, 상기 분배기(46,47,48,49)의 타 측은 다수의 세경관에 연결될 수 있다. 그리고 상기 세경관은 열교환기(61,62,63,64)에 연결될 수 있다.
난방운전을 기준으로, 상기 분배기(46,47,48,49)는, 상기 팽창밸브(51,52,53,54) 보다 하류에 위치할 수 있다. 따라서, 팽창밸브(51,52,53,54)를 통과하여 팽창된 냉매가 상기 분배기(46,47,48,49)를 통해 다수의 열교환기(61,62,63,64)로 유동할 수 있다.
상기 분배기(46,47,48,49)는, 상기 제 1 유동관(41)에 설치되는 제 1 분배기(46), 상기 제 2 유동관(42)에 설치되는 제 2 분배기(47), 상기 제 3 유동관(43)에 설치되는 제 3 분배기(68) 및 제 4 유동관(44)에 설치되는 제 4 분배기(49)를 포함할 수 있다.
난방운전을 기준으로, 상기 유동관(41,42,43,44)을 유동하는 냉매는 상기 분배기(46,47,48,49)로 유입된 후 상기 다수의 세경관을 통해 분지되어 열교환기(61,62,63,64)로 유동할 수 있다.
상기 공기조화기는 상기 실외 열교환기(60,64)와 상기 유동전환부(20) 사이에 위치하여 냉매를 가이드하는 헤더(80) 및 상기 실외 열교환기(60,64)로부터 상기 헤더(80)로 연장되는 헤더연결관(71,72,73,74)을 더 포함할 수 있다.
상기 실외 연결관(23)은 상기 유동전환부(20)로부터 연장되어 상기 헤더(80)에 연결될 수 있다.
난방운전을 기준으로, 상기 실외 열교환기(60,64)의 유입측은 상기 유동관(41,42,43,44)가 연결되며, 상기 실외 열교환기(60,64)의 토출측은 상기 헤더연결관(71,72,73,74)이 연결된다. 그리고 상기 실외 열교환기(60,64)를 통과하여 상기 헤더연결관(71,72,73,74)으로 유입된 냉매는 상기 헤더(80)에서 합지될 수 있다.
즉, 상기 헤더(80)는, 상기 헤더연결관(71,72,73,74)으로 냉매가 분지되어 유동하도록 가이드하거나, 상기 헤더연결관(71,72,73,74)으로부터 유입된 냉매가 합지되도록 가이드할 수 있다. 일례로, 난방운전시 각각의 헤더연결관(71,72,73,74)을 유동하는 냉매는 상기 헤더(80)에서 합지되어 유동할 수 있으며, 냉방운전시 상기 헤더(80)를 유동하는 냉매는 상기 헤더연결관(71,72,73,74)으로 분지되어 유동할 수 있다.
상기 헤더연결관(71,72,73,74)은 제 1 헤더연결관(71), 제 2 헤더연결관(72), 제 3 헤더연결관(73) 및 제 4 헤더연결관(74)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 헤더연결관(71)은 상기 제 1 열교환기(61)로부터 상기 헤더(80)의 어느 일 지점으로 연장될 수 있다. 이때, 상기 제 1 헤더연결관(71)이 연결된 헤더(80)의 일 지점은 제 1 합지점이라 이름할 수 있다.
상기 제 2 헤더열결관(72)은 상기 제 2 열교환기(62)로부터 상기 헤더(80)의 다른 일 지점으로 연장될 수 있다. 이때, 상기 제 2 헤더연결관(72)이 연결된 헤더(80)의 다른 일 지점은 제 2 합지점이라 이름할 수 있다. 상기 제 2 합지점은 상기 제 1 합지점 보다 하방에 위치할 수 있다.
상기 제 3 헤더연결관(73)은 상기 제 3 열교환기(63)로부터 상기 헤더(80)의 또 다른 일 지점으로 연장될 수 있다. 이때, 상기 제 3 헤더연결관(73)이 연결된 헤더(80)의 또 다른 일 지점은 제 3 합지점이라 이름할 수 있다. 상기 제 3 합지점은 상기 제 2 합지점 보다 하방에 위치할 수 있다.
상기 제 4 헤더연결관(74)은 상기 제 4 열교환기(64)로부터 상기 헤더(80)의 또 다른 일 지점으로 연장될 수 있다. 이때, 상기 제 4 헤더연결관(74)이 연결된 헤더(80)의 또 다른 일 지점을 제 4 합지점이라 이름할 수 있다. 상기 제 4 합지점은 상기 제 3 합지점 보다 하방에 위치할 수 있다.
즉, 난방운전을 기준으로, 실내기(30)를 통과하여 응축된 냉매는, 상기 제 1 내지 제 4 분지점에서 분지되어 각각의 유동관(41,42,43,44)으로 유입된 후, 각각의 유동관에 설치된 팽창밸브(51,52,53,54)를 통과하면서 팽창할 수 있다. 그리고 팽창된 냉매는 상기 제 1 내지 제 4 열교환기(61,62,63,64)를 통과하며 증발할 수 있다. 상기 제 1 내지 제 4 열교환기(61,62,63,64)를 통과한 증발된 냉매는 상기 제 1 내지 제 4 합지점을 통해 헤더(80)로 유입되면서 합지되어 유동할 수 있다.
상기 헤더(80)에는, 냉매의 일 방향 유동을 가이드하는 체크밸브(81)가 설치될 수 있다. 상세히, 상기 체크밸브(81)는 상기 제 3 합지점과 상기 제 4 합지점 사이에 설치될 수 있다.
난방운전을 기준으로, 상기 체크밸브(81)는 상기 제 4 헤더연결관(74)을 통해 상기 헤더(80)로 유입된 냉매가 상기 실외 연결관(23)으로 유동하는 것을 허용할 수 있다. 또한, 상기 체크밸브(81)는 상기 제 3 헤더연결관(73)을 통해 상기 헤더(80)로 유입된 냉매가 상기 제 4 헤더연결관(84)방향으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.
상기 공기조화기는, 상기 상부 실외 열교환기(60)에 연결되는 유동관(41,42,43)으로부터 상기 헤더(80)로 연장되는 가변유로(101,102,103,105) 및 상기 가변유로(105)에 설치되는 차단유닛(110)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 헤더(80)에서 상기 가변유로(101,102,103,105)가 연결되는 지점을 가변지점이라 이름할 수 있다.
상기 가변지점은 상기 체크밸브(81)와 상기 제 4 합지점 사이에 위치할 수 있다.
상기 가변유로(101,102,103,105)는 상부 실외 열교환기(60)로 연장되는 유동관(41,42,43)으로부터 분기되도록 형성할 수 있다.
보다 상세히, 상기 가변유로(101,102,103,105)는, 상기 헤더(80)와 연결되는 합지유로(105), 상기 제 1 유동관(41)으로부터 상기 합지유로(105)로 연장되는 제 1 가변유로(101), 상기 제 2 유동관(42)으로부터 상기 합지유로(105)로 연장되는 제 2 가변유로(102) 및 상기 제 3 유동관(43)으로부터 상기 합지유로(105)로 연장되는 제 3 가변유로(103)를 포함할 수 있다.
상기 합지유로(105)는, 일 측에 상기 제 1 내지 제 3 가변유로(101,102,103)를 연결할 수 있고, 타 측에 상기 헤더(80)와 연결할 수 있다. 즉, 상기 합지유로(105)는 상기 제 1 내지 제 3 가변유로(101,102,103)로부터 상기 헤더(80)로 연장된다. 따라서, 상기 합지유로(105)는 제 1 내지 제 3 가변유로(101,102,103)를 유동하는 냉매가 합지되어 상기 헤더(80)로 유동하도록 가이드할 수 있다.
상기 제 1 가변유로(101)는 상기 제 1 팽창밸브(51)와 제 1 분배기(46) 사이의 일 지점에서 분기되어 상기 합지유로(105)로 연장되도록 형성할 수 있다.
상기 제 2 가변유로(102)는 상기 제 2 팽창밸브(52)와 제 2 분배기(47) 사이의 일 지점에서 분기되어 상기 합지유로(105)로 연장되도록 형성할 수 있다.
상기 제 3 가변유로(103)는 상기 제 3 팽창밸브(53)와 제 3 분배기(48) 사이의 일 지점에서 분기되어 상기 합지유로(105)로 연장되도록 형성할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 가변유로(101,102,103)에는 냉매의 유동을 조절할 수 있는 가변밸브(106,107,108)가 설치될 수 있다.
상기 가변밸브(106,107,108)는 체크밸브를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 가변밸브(106,107,108)는 제 1 가변유로(101)에 설치되는 제 1 가변밸브(106), 제 2 가변유로(102)에 설치되는 제 2 가변밸브(107) 및 제 3 가변유로(103)에 설치되는 제 3 가변밸브(108)를 포함할 수 있다.
상기 가변밸브(106,107,108)는 상기 제 1 내지 제 3 가변유로(101,102,103)로부터 상기 합지유로(105)를 향하는 방향으로 냉매 유동을 허용할 수 있다. 그리고, 그 역방향의 냉매 유동은 방지할 수 있다.
이에 의하면, 후술할 제상운전에서 압축 냉매(핫가스)가 제 1 내지 제 3 유동관(41,42,43) 중 어느 하나에 유입되는 경우, 상기 압축 냉매(핫가스)가 상기 가변유로(101,102,103)를 통해 제상을 수행하지 않는 열교환기, 즉, 증발기로 작동하는 열교환기에 연결되는 유동관으로 유입되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
상기 차단유닛(110)은 상기 합지유로(115)에 설치할 수 있다. 그리고 상기 차단유닛(110)은 냉방 또는 난방운전에 따라 개폐 동작을 통하여 냉매의 유동방향을 가이드할 수 있다.
또한, 상기 차단유닛(110)은 상기 가변유로(101,102,103,105)를 유동하는 냉매의 유량 또는 압력을 조절하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 차단유닛(110)은 냉매의 유동을 단속하는 차단밸브(115) 및 냉매의 압력을 조절할 수 있는 캐필러리(116)를 포함할 수 있다. 상기 차단밸브(115)는 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)와 전자팽창밸브(EEV)를 포함할 수 있다.
상기 공기조화기는, 상기 토출관(21)으로부터 분기되는 핫가스관(90), 상기 핫가스관(90)으로부터 다수의 유동관(41,42,43,44)으로 연장되는 분지관(91,92,93,94) 및 상기 분지관(91,92,93,943)에 설치되는 핫가스밸브(96,97,98,99) 을 더 포함할 수 있다.
상기 핫가스관(90)은, 상기 토출관(21)의 일 지점에서 분기되어 상기 유동관(41,42,43,44)으로 연장될 수 있다.
상기 핫가스관(90)에 의하여, 상기 토출관(21)을 유동하는 압축 냉매(핫가스)는 분지될 수 있다. 그리고, 상기 분지된 압축 냉매(핫가스)는, 상기 핫가스관(90)으로 유입되어 상기 유동관(41,42,43,44)으로 바이패스(bypass)될 수 있다.
상기 핫가스관(90)으로 유입된 압축 냉매(핫가스)는, 상기 다수의 열교환기(61,62,63,64) 중 제상이 필요한 열교환기(61,62,63,64)로 제공될 수 있다.
보다 상세히, 상기 압축 냉매(핫가스)는 상기 핫가스관(90)으로부터 제상이 필요한 열교환기(61,62,63,65)로 연장된 유동관(41,42,43,44)으로 상기 분지관(91,92,93,94)을 통해 유입될 수 있다. 즉, 상기 분지관(91,92,93,94)은 상기 핫가스관(90)을 유동하는 냉매를 유동관(41,42,43,44)으로 유입되도록 가이드할 수 있다.
상기 분지관(91,92,93,94)이 연장되어 상기 유동관(41,42,43,44)에 연결되는 지점은 상기 팽창밸브(51,52,53,54)와 분배기(46,47,48,49) 사이에 위치할 수 있다.
상기 분지관(91,92,93,94)은 상기 핫가스관(90)으로부터 각각 분기되는 제 1 분지관(91), 제 2 분지관(92), 제 3 분지관(94) 및 제 4 분지관(94)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 분지관(91)은 상기 핫가스관(90)의 어느 일 지점에서 분기되어 상기 제 1 유동관(41)으로 연장될 수 있다. 상기 제 2 분지관(92)은 상기 핫가스관(90)의 다른 일 지점에서 분기되어 상기 제 2 유동관(42)으로 연장될 수 있다. 상기 제 3 분지관(93)은 상기 핫가스관(90)의 또 다른 일 지점에서 분기되어 상기 제 3 유동관(43)으로 연장될 수 있다. 상기 제 4 분지관(94)은 상기 핫가스관(90)의 또 다른 일 지점에서 분기되어 상기 제 4 유동관(44)으로 연장될 수 있다.
물론, 상기 제 4 분지관(64)은 상기 핫가스관(90)과 일체로 형성할 수도 있다. 이 경우, 상기 핫가스관(90)은 상기 제 4 유동관(44)으로 바로 연장될 수 있다.
상기 핫가스밸브(96,97,98,99)는 상기 핫가스관(90)으로부터 상기 분지관(91,92,93,94)으로 냉매의 유입을 허용 또는 차단할 수 있다. 즉, 상기 핫가스밸브(96,97,98,99)는 개폐동작을 통해 상기 분지관(91,92,93,94)의 냉매 유동을 단속할 수 있다. 따라서, 상기 핫가스밸브(96,97,98,99)는 제상이 필요한 열교환기(61,62,63,64)로 압축 냉매(핫가스)가 제공되도록 개폐동작을 수행할 수 있다.
상기 핫가스밸브(96,97,98,99)는 솔레노이드밸브(SV), 전자팽창밸브(EEV) 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 핫가스밸브(96,97,98,99)는, 상기 제 1 분지관(91)에 설치되는 제 1 핫가스밸브(96), 상기 제 2 분지관(92)에 설치되는 제 2 핫가스밸브(97), 상기 제 3 분지관(93)에 설치되는 제 3 핫가스밸브(98) 및 상기 제 4 분지관(94)에 설치되는 제 4 핫가스밸브(99)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 공기조화기는 상기 실외 열교환기(60,64)에 서리의 착상 여부를 감지할 수 있는 착상감지수단 및 상기 착상감지수단에 의해 감지된 정보를 기초로 공기조화기의 운전을 제어할 수 있는 제어부(200)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(200)는 냉방운전, 난방운전, 제상운전 등이 수행되도록 상기 공기조화기의 각 구성들을 제어할 수 있다. 일례로, 상기 제어부(200)는 냉방운전 또는 난방운전을 위해 유동전환부(20) 및 차단유닛(110)를 제어하여 냉매의 유동방향을 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부(200)는 팽창밸브(51,52,53,54)와 핫가스밸브(96,97,98,99)를 제어하여 실내에 연속적인 난방을 제공할 수 있도록 제상운전을 수행할 수 있다. (도 2 참조)
상기 착상감지수단은 실외 온도센서(미도시) 및 다수의 열교환기(61,62,63,64)에 구비되는 온도센서(76,77,78,79)를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 온도센서(76,77,78,79)는 상기 다수의 열교환기(61,62,63,64)의 일 측에 설치될 수 있다. 상세히, 제 1 온도센서(76)는 제 1 열교환기(61)에 설치될 수 있고, 제 2 온도센서(77)는 제 2 열교환기(62)에 설치될 수 있고, 제 3 온도센서(78)는 제 3 열교환기(63)에 설치될 수 있고, 제 4 온도센서(79)는 제 4 열교환기(64)에 설치될 수 있다.
상기 제어부(200)는 상기 실외 온도센서 및 제 1 내지 제 4 온도센서(76,77,78,79)를 통해 난방운전 중 열교환기(61,62,63,64)의 착상여부를 판단할 수 있다. 일례로, 실외온도가 0°C 이상인 경우, 상기 다수의 온도센서(61,62,63,64) 중 적어도 어느 하나의 온도센서에서 측정한 온도가 -7°C 미만인 경우에 해당 열교환기의 제상운전을 수행할 수 있다.
상기 제어부(200)는, 제상운전을 수행하는 경우 상기 팽창밸브(51,52,53,54)와 핫가스밸브(96,97,98,99)의 개폐 여부 또는 개도를 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 냉방운전을 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 냉방운전이 수행되는 경우, 상기 압축기(10)로부터 토출된 냉매는 유동전환부(20)를 거쳐 실외연결관(23)으로 유입된다. 이때, 상기 핫가스밸브(96,97,98,99)는 전부 잠금 상태로 폐쇄되기 때문에, 상기 토출관(21)을 유동하는 냉매는 상기 핫가스관(90)으로 유입되지 않고 상기 실외연결관(23)으로 유동하게 된다.
상기 실외연결관(23)으로 유입된 냉매는 헤더(80)를 거쳐 상부 실외 열교환기(60)로 유동할 수 있다. 이때, 헤더(80)로 유입된 냉매는 체크밸브(81)에 의하여 하부 실외 열교환기(64)로 유입이 제한된다.
상기 냉방운전에서 가변밸브(106,107,108) 및 차단유닛(110)은 개방된다. 그리고 상기 제 1 내지 제 3 팽창밸브(51,52,53)는 폐쇄된다. 따라서, 상기 상부 실외 열교환기(60)를 통과한 냉매는 가변유로(101,102,103,105)를 통해 하부 실외 열교환기(64)로 유동할 수 있다.
즉, 상기 냉방운전에서 상기 상부 실외 열교환기(60) 및 하부 실외 열교환기(64)는 직렬로 연결되어 냉매와 실외 공기의 열교환을 수행할 수 있다. 결국, 본 발명의 실시예에 따른 실외 열교환기(60,64)는, 상부와 하부가 냉방운전이 수행되는 경우 직렬로 연결되고 난방운전이 수행되는 경우 병렬로 연결되는 가변패스로 구비될 수 있다. 이에 의하면, 운전모드에 따라 응축기 또는 증발기로 작동하는 상기 실외 열교환기(60,64)의 기능에 맞춰 냉매의 경로(path)를 상대적으로 증가(증발기) 또는 감소(응축기)시킬 수 있으므로 냉매의 상태에 적합한 열교환을 수행할 수 있다. 따라서, 실외 열교환기(60,64)의 성능을 향상시킬 수 있다.
다만, 상기 냉방운전이 수행되는 경우에도 상부 실외 열교환기(60)에 해당하는 제 1 열교환기(61), 제 2 열교환기(62) 및 제 3 열교환기(63)는 병렬로 연결될 수 있다. 이에 의하면, 냉매의 압력 손실을 저감할 수 있어 열교환 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 상부 실외 열교환기(60) 및 하부 실외 열교환기(64)를 통과하여 응축된 냉매는 제 4 팽창밸브(54)를 통과하며 팽창할 수 있다. 그리고 팽창된 냉매는 냉매유로(35)로 유입되어 실내기(30)를 거쳐 증발되고 다시 압축기(10)로 회수된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 난방운전을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 난방운전이 수행되는 경우, 제 1 내지 제 4 핫가스밸브(96,97,98,99)는 잠금(폐쇄)상태이고, 제 1 내지 제 4 팽창밸브(51,52,53,54)는 개방상태이다. 그리고 차단유닛(110)은 잠금(폐쇄)상태가 되어 가변유로(101,102,103,105)로 냉매의 유동을 차단할 수 있다.
상기 난방운전에서, 상기 압축기(10)로부터 토출된 압축 냉매는 실내 연결관(24)을 따라 실내기(30)로 유입되어 응축될 수 있다. 상기 실내기(30)에서 응축된 냉매는 냉매유로(35)를 따라 제 1 내지 제 4 유동관(41,42,43,44)으로 유입될 수 있다. 그리고 각각의 유동관(41,42,43,44)에 설치된 팽창밸브(51,52,53,54)에 의해 팽창될 수 있다.
상술한 바와 같이, 난방운전에서 상부 실외 열교환기(60)와 하부 실외 열교환기(64)는 병렬로 연결되므로, 팽창밸브(51,52,53,54)에 의해 팽창된 냉매는 각각의 유동관(41,42,43,44)을 따라 제 1 내지 제 4 열교환기(61,62,63,64)로 유동할 수 있다. 그리고 상기 제 1 내지 제 4 열교환기(61,62,63,64)를 통과한 냉매는 증발되고, 헤더(80)에서 합지되어 압축기(10)로 다시 회수될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제 1 제상운전을 보여주는 도면이며, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제 2 제상운전을 보여주는 도면이고, 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제 3 제상운전을 보여주는 도면이며, 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제 4 제상운전을 보여주는 도면이다.
상기 제어부(200)는 난방운전 수행 중에 실시간으로 착상감지수단으로부터 감지된 결과를 기초로 제 1 내지 제 4 열교환기(61,62,63,64)의 서리 착상 여부를 판단할 수 있다. 그리고 상기 제어부(200)는 상기 제 1 열교환기(61)에 서리가 착상된 것으로 판단되면 제 1 제상운전을 수행할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 4 열교환기(61,62,63,64)의 제상을 수행되는 제상운전은, 난방운전의 수행 중에 이루어지는 것이므로 차단유닛(110)은 난방운전과 동일하게 차단(폐쇄)상태를 유지할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 제 1 제상운전은 제 1 열교환기(61)에 서리가 착상되어 제상을 수행하는 운전으로 정의할 수 있다.
상기 제 1 제상운전에서, 제 1 핫가스밸브(96)는 개방되고 제 2 내지 제 4 핫가스밸브(97,98,99)는 차단(폐쇄)된다. 그리고 제 1 팽창밸브(51)는 차단(폐쇄)되고, 제 2 내지 제 4 팽창밸브(52,53,54)는 개방된다.
상기 제 1 제상운전에서, 상기 1 핫가스밸브(96)가 개방되기 때문에 토출관(21)을 유동하는 압축 냉매(핫가스)는 상기 핫가스관(90)으로 유입될 수 있다. 그리고 상기 핫가스관(90)으로 유입된 압축 냉매는 상기 제 1 분지관(91)을 통해 제 1 유동관(41)으로 유입될 수 있다. 이때, 상기 제 1 팽창밸브(51)는 차단 상태이므로 냉매유로(35)의 응축 냉매는 상기 제 1 유동관(41)으로 유입되지 않는다.
또한, 상기 제 1 유동관(41)으로 유입된 압축 냉매(핫가스)는, 상기 제 2 가변유로(102)에 설치된 제 2 가변밸브(107) 및 상기 제 3 가변유로(103)에 설치된 제 3 가변밸브(108)에 의해서, 상기 제 1 가변유로(101)로 따라 일부가 유입되더라도 상기 제 2 유동관(42) 또는 제 3 유동관(43)으로 역류되지 않는다. 따라서, 상기 제 1 유동관(41)으로 유입된 압축 냉매(핫가스)는 전부 제 1 열교환기(61)로 유입될 수 있다.
상기 제 1 유동관(41)으로 유입된 압축 냉매는 고온 상태이므로 제 1 열교환기(61)는 상기 제 1 제상운전에서 응축기로 작동하는 것과 동일한 환경이 형성될 수 있다. 즉, 상기 압축 냉매의 유동에 의하여 상기 제 1 열교환기(61)에 착상된 서리는 녹아 하부로 흘러내릴 수 있다.
상기 제어부(200)는, 설정된 소정의 시간(T1+Toverlap)동안 제 1 제상운전을 수행할 수 있다. 여기서, 설정된 소정의 시간(T1+Toverlap)은 제 1 운전시간이라 이름할 수 있다.
상세히, 상기 제 1 운전시간은, 제 1 온도센서(76)를 통해 제 1 열교환기(61)의 온도 변화를 감지하여 결정된 제 1 제상시간(T1)과 제 2 제상운전이 동시에 수행되는 시간인 오버랩 운전시간(Toverlap)을 더한 시간으로 정의할 수 있다. 즉, 상기 제어부(200)는 상기 제 1 운전시간(T1+Toverlap)이 경과할 때까지 제 1 제상운전을 수행할 수 있다.
상기 제어부(200)는 상기 제 1 운전시간(T1+Toverlap)이 경과하면 제 1 제상운전을 종료할 수 있다. 이때, 제어부(200)는, 제 1 핫가스밸브(96)를 차단(폐쇄)상태로 전환하고 제 1 팽창밸브(51)를 개방 상태로 전환하도록 제어함으로써, 상기 제 1 열교환기(61)가 다시 증발기로 작동하도록 할 수 있다.
한편, 상기 제 1 제상운전에서 상기 제 2 내지 제 4 팽창밸브(52,53,54)는 상기 난방운전과 동일하게 냉매를 팽창시키므로, 상기 제 2 내지 제 4 열교환기(62,63,64)를 통과한 냉매는 증발된 상태로 헤더(80)에 유입될 수 있다.
따라서, 제 1 제상운전이 수행되는 경우, 상기 제 2 내지 제 4 열교환기(62,63,64)는 연속적으로 증발기로 작동하므로, 실내 난방을 연속적으로 제공할 수 있다.
또한, 후술할 제 2 제상운전이 수행되는 경우에도 상기 제 1 열교환기(61), 제 3 열교환기(63) 및 제 4 열교환기(64)는 증발기로 작동하기 때문에 실내 난방이 연속적으로 제공될 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따른 제상운전이 수행되는 경우에는, 열교환기(60,64)의 75%가 증발기 작동을 유지하기 때문에 제상운전으로 인한 난방능력감소를 최소화할 수 있는 장점이 있다. 즉, 제상운전시 실내 온도가 떨어지는 현상을 최소화할 수 있고, 이에 따라 난방운전 복귀시 난방사이클의 정상범위로 빠르게 복귀할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 전력소모 및 사용자의 불편을 최소화하고 효과적인 실내 난방을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 5b를 참조하면, 제 2 제상운전은 제 2 열교환기(62)에 서리가 착상되어 제상을 수행하는 운전으로 정의할 수 있다.
상기 제어부(200)는 상기 제 1 제상시간(T1)이 경과하거나 또는 착상감지수단으로부터 감지된 결과를 기초로 제 2 열교환기(62)에 서리가 착상된 것으로 판단된 경우 제 2 제상운전을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 제상시간(T1)이 경과한 시점에서부터 상기 오버랩 운전시간(Toverlap)동안은 제 1 제상운전 및 제 2 제상운전이 동시에 수행될 수 있다.
이에 의하면, 상기 제 1 제상운전에 의해 녹아서 형성된 물이 제 2 열교환기(62)에 다시 착상되는 것을 방지할 수 있고, 순차적으로 하부로 흘러내려가도록 가이드할 수 있는 장점이 있다.
또한 이에 의하면, 상측에 위치한 제 1 열교환기(61)와 상기 제 1 열교환기(61)의 하측에 위치한 제 2 열교환기(62) 사이의 온도 차를 최소화할 수 있으므로, 상술한 바와 같이 열교환기 사이의 큰 온도 차로 인하여 형성될 수 있는 서리 띠를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
상기 제 2 제상운전에서, 제 2 핫가스밸브(97)는 개방되고, 제 1 핫가스밸브(96), 제 3 핫가스밸브(98) 및 제 4 핫가스밸브(99)는 차단(폐쇄)된다. 그리고 제 2 팽창밸브(52)는 차단(폐쇄)되고 제 1 팽창발브(51), 제 3 팽창밸브(53) 및 제 4 팽창밸브(54)는 개방된다.
상기 제 2 제상운전에서, 상기 제 2 핫가스밸브(97)가 개방되기 때문에 상기 핫가스관(90)을 따라 유동하는 압축 냉매(핫가스)는 상기 제 2 분지관(92)을 통해 제 2 유동관(42)으로 유입될 수 있다. 이때, 상기 제 2 팽창밸브(52)는 차단된 상태이므로 냉매유로(35)의 응축 냉매는 상기 제 2 유동관(42)으로 유입되지 않는다.
또한, 상기 제 2 유동관(42)으로 유입된 압축 냉매(핫가스)는, 상기 제 1 가변유로(101)에 설치된 제 1 가변밸브(106) 및 상기 제 3 가변유로(103)에 설치된 제 3 가변밸브(108)에 의해서, 상기 제 2 가변유로(102)로 따라 일부가 유입되더라도 상기 제 1 유동관(41) 또는 제 3 유동관(43)으로 역류되지 않는다.
따라서, 상기 제 2 유동관(42)으로 유입된 압축 냉매(핫가스)는 전부 제 2 열교환기(62)로 유입될 수 있고, 상술한 바와 같이 고온의 압축 냉매를 통한 제 2 열교환기(62)의 제상이 수행될 수 있다.
상기 제어부(200)는, 설정된 소정의 시간(T2+Toverlap)이 경과할 때까지 제 2 제상운전을 수행할 수 있다. 여기서, 설정된 소정의 시간(T2+Toverlap)은 제 2 운전시간이라 이름할 수 있다. 구체적으로, 상기 제 2 제상운전은 제 2 운전시간(T2+Toverlap)에서 상기 제 1 제상시간(T1)을 뺀 시간 동안 수행될 수 있다.
상세히, 상기 제 2 운전시간(T2+Toverlap)은, 제 2 온도센서(77)를 통해 제 2 열교환기(62)의 온도 변화를 감지하여 결정된 제 2 제상시간(T2)과 상기 오버랩 운전시간(Toverlap)이 더해진 시간(T2+Toverlap)으로 정의할 수 있다.
즉, 상기 제어부(200)는 상기 제 2 운전시간(T2+Toverlap)이 경과할 때까지 제 2 제상운전을 수행할 수 있다.
한편, 상기 제 2 제상운전은 상기 제 1 제상운전 보다 긴 시간 동안 수행될 수 있다. 즉, 오버랩 운전시간(Toverlap)은 동일하게 설정되므로, 상기 제 2 제상시간(T2)과 제 1 제상시간(T1)의 차는 상기 제 1 제상시간(T1)보다 크게 설정될 수 있다. 이에 의하면, 상측에 위치한 열교환기의 제상 과정에서 발생한 물이 하부로 흘러내려 누적되면서 발생할 수 있는 서리의 착상을 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.
상기 제어부(200)는 상기 제 2 운전시간(T2+Toverlap)이 경과하면, 제 2 제상운전을 종료할 수 있다. 이때, 상기 제어부(200)는 제 2 핫가스밸브(97)를 차단(폐쇄)상태로 전환하고, 제 2 팽창밸브(52)를 개방 상태로 전환하도록 제어함으로써, 상기 제 2 열교환기(62)가 다시 증발기로 작동하도록 할 수 있다.
한편, 상기 제 2 제상운전에서 상기 제 1 팽창밸브(51), 제 3 팽창밸브(53) 및 제 4 팽창밸브(54)는 상기 난방운전과 동일하게 냉매를 팽창시키므로, 상기 제 1 열교환기(61), 제 3 열교환기(63) 및 제 4 열교환기(64)를 통과한 냉매는 증발된 상태로 헤더(80)에 유입될 수 있다. 따라서, 제 2 제상운전이 수행되는 경우에도 실내 난방을 연속적으로 제공할 수 있는 동시에 상술한 바와 같이 열교환기(60,64)의 75%가 증발기 작동을 유지할 수 있는 장점이 있다.
도 5c를 참조하면, 제 3 제상운전은 제 3 열교환기(63)에 서리가 착상되어 제상을 수행하는 운전으로 정의할 수 있다.
상기 제어부(200)는 상기 제 2 제상시간(T2)이 경과하거나 또는 착상감지수단으로부터 감지된 결과를 기초로 제 3 열교환기(63)에 서리가 착상된 것으로 판단된 경우 제 3 제상운전을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 제 2 제상시간(T2)이 경과한 후 상기 오버랩 운전시간(Toverlap)동안은 제 2 제상운전 및 제 3 제상운전이 동시에 수행될 수 있다. 이에 의하면, 상술한 바와 같이 제상과정에서 녹아 흐르는 물이 하측 열교환기에서 착상되는 것을 방지할 수 있고, 더하여 서리 띠 형성을 방지할 수 있는 장점이 있다.
상기 제 3 제상운전에서, 제 3 핫가스밸브(98)는 개방되고, 제 1 핫가스밸브(96), 제 2 핫가스밸브(97) 및 제 4 핫가스밸브(99)는 차단(폐쇄)된다. 그리고 제 3 팽창밸브(53)는 차단(폐쇄)되고 제 1 팽창발브(51), 제 2 팽창밸브(52) 및 제 4 팽창밸브(54)는 개방된다.
상기 제 3 제상운전에서, 상기 제 3 핫가스밸브(98)가 개방되기 때문에 상기 핫가스관(90)을 따라 유동하는 압축 냉매(핫가스)는 상기 제 3 분지관(93)을 통해 제 3 유동관(43)으로 유입될 수 있다. 이때, 상기 제 3 팽창밸브(53)는 차단된 상태이므로 냉매유로(35)의 응축 냉매는 상기 제 3 유동관(43)으로 유입되지 않는다.
또한, 상기 제 3 유동관(43)으로 유입된 압축 냉매(핫가스)는, 상기 제 1 가변유로(101)에 설치된 제 1 가변밸브(106) 및 상기 제 2 가변유로(102)에 설치된 제 2 가변밸브(107)에 의해서, 상기 제 3 가변유로(103)로 따라 일부가 유입되더라도 상기 제 1 유동관(41) 또는 제 2 유동관(42)으로 역류되지 않는다.
따라서, 상기 제 3 유동관(43)으로 유입된 압축 냉매(핫가스)는 전부 제 3 열교환기(63)로 유입될 수 있고, 상술한 바와 같이 고온의 압축 냉매를 통한 제 3 열교환기(63)의 제상이 수행될 수 있다.
상기 제어부(200)는, 설정된 소정의 시간(T3+Toverlap)이 경과할 때까지 제 3 제상운전을 수행할 수 있다. 여기서, 설정된 소정의 시간(T3+Toverlap)은 제 3 운전시간이라 이름할 수 있다. 구체적으로, 상기 제 3 제상운전은 제 3 운전시간(T3+Toverlap)에서 상기 제 2 제상시간(T2)을 뺀 시간 동안 수행될 수 있다.
상세히, 상기 제 3 운전시간(T3+Toverlap)은, 제 3 온도센서(78)를 통해 제 3 열교환기(63)의 온도 변화를 감지하여 결정된 제 3 제상시간(T3)과 상기 오버랩 운전시간(Toverlap)이 더해진 시간(T3+Toverlap)으로 정의할 수 있다.
즉, 상기 제어부(200)는 상기 제 3 운전시간(T3+Toverlap)이 경과할 때까지 제 3 제상운전을 수행할 수 있다.
한편, 상기 제 3 제상운전은 상기 제 2 제상운전 보다 긴 시간 동안 수행될 수 있다. 즉, 오버랩 운전시간(Toverlap)은 동일하게 설정되므로, 상기 제 3 제상시간(T3)과 제 2 제상시간(T2)의 차는 상기 제 2 제상시간(T2)보다 크게 설정될 수 있다. 이에 의하면, 상측에 위치한 열교환기의 제상 과정에서 발생한 물이 하부로 흘러내려 누적되면서 발생할 수 있는 서리의 착상을 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.
상기 제어부(200)는 상기 제 3 운전시간(T3+Toverlap)이 경과하면, 제 3 제상운전을 종료할 수 있다. 이때, 상기 제어부(200)는 제 3 핫가스밸브(98)를 차단(폐쇄)상태로 전환하고, 제 3 팽창밸브(53)를 개방 상태로 전환하도록 제어함으로써, 상기 제 3 열교환기(63)가 다시 증발기로 작동하도록 할 수 있다.
한편, 상기 제 3 제상운전에서 상기 제 1 팽창밸브(51), 제 2 팽창밸브(52) 및 제 4 팽창밸브(54)는 상기 난방운전과 동일하게 냉매를 팽창시키므로, 상기 제 1 열교환기(61), 제 2 열교환기(62) 및 제 4 열교환기(64)를 통과한 냉매는 증발된 상태로 헤더(80)에 유입될 수 있다. 따라서, 제 3 제상운전이 수행되는 경우에도 실내 난방을 연속적으로 제공할 수 있는 동시에 상술한 바와 같이 열교환기(60,64)의 75%가 증발기 작동을 유지할 수 있는 장점이 있다.
도 5d를 참조하면, 제 4 제상운전은 제 4 열교환기(64)에 서리가 착상되어 제상을 수행하는 운전으로 정의할 수 있다.
상기 제어부(200)는 상기 제 3 제상시간(T3)이 경과하거나 또는 착상감지수단으로부터 감지된 결과를 기초로 제 4 열교환기(64)에 서리가 착상된 것으로 판단된 경우 제 4 제상운전을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 제 3 제상시간(T3)이 경과한 후 상기 오버랩 운전시간(Toverlap)동안은 제 3 제상운전 및 제 4 운전이 동시에 수행될 수 있다. 이에 의하면, 상술한 바와 같이 녹아 흐르는 물이 하측 열교환기에서 착상되는 것을 방지할 수 있고, 더하여 서리 띠 형성을 방지할 수 있는 장점이 있다.
상기 제 4 제상운전에서, 제 4 핫가스밸브(99)는 개방되고, 제 1 핫가스밸브(96), 제 2 핫가스밸브(97) 및 제 3 핫가스밸브(98)는 차단(폐쇄)된다. 그리고 제 4 팽창밸브(54)는 차단(폐쇄)되고 제 1 팽창발브(51), 제 2 팽창밸브(52) 및 제 3 팽창밸브(53)는 개방된다.
상기 제 4 제상운전에서, 상기 제 4 핫가스밸브(99)가 개방되기 때문에 상기 핫가스관(90)을 따라 유동하는 압축 냉매(핫가스)는 상기 제 4 분지관(94)을 통해 제 4 유동관(44)으로 유입될 수 있다. 이때, 상기 제 4 팽창밸브(54)는 차단된 상태이므로 냉매유로(35)의 응축 냉매는 상기 제 4 유동관(44)으로 유입되지 않는다. 그리고 고온의 압축 냉매를 통한 제 4 열교환기(64)의 제상이 수행될 수 있다.
상기 제어부(200)는, 설정된 소정의 시간(T4)이 경과할 때까지 제 4 제상운전을 수행할 수 있다. 여기서, 설정된 소정의 시간(T4)은 제 4 운전시간이라 이름할 수 있다. 구체적으로, 상기 제 4 제상운전은 제 4 운전시간(T4)에서 상기 제 3 제상시간(T3)을 뺀 시간 동안 수행될 수 있다.
상세히, 상기 제 4 운전시간(T4)은, 제 4 온도센서(79)를 통해 제 4 열교환기(64)의 온도 변화를 감지하여 결정된 제 4 제상시간(T4)으로 정의할 수 있다. 본 실시예에서 상기 제 4 열교환기(64)는 최하단에 구비된 열교환기이므로 오버랩 운전시간(Toverlap)은 불필요함이 자명할 것이다. 따라서, 최하단 열교환기(64)에 대한 운전시간(T4)은 제상시간(T4)과 동일한 것으로 이해할 수 있다.
즉, 상기 제어부(200)는 상기 제 4 운전시간(T4)이 경과할 때까지 제 4 제상운전을 수행할 수 있다.
한편, 상기 제 4 제상운전은 상기 제 3 제상운전 보다 긴 시간 동안 수행될 수 있다. 즉, 오버랩 운전시간(Toverlap)은 동일하게 설정되므로, 상기 제 4 제상시간(T4)과 제 3 제상시간(T3)의 차는 상기 제 3 제상시간(T3)보다 크게 설정될 수 있다. 이에 의하면, 상측에 위치한 열교환기의 제상 과정에서 발생한 물이 하부로 흘러내려 누적되면서 발생할 수 있는 서리의 착상을 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.
즉, 상기 제어부(200)는 제상운전 수행시간을 하측에 위치하는 열교환기일수록 증가시킬 수 있다.
상기 제어부(200)는 상기 제 4 운전시간(T4)이 경과하면, 제 4 제상운전을 종료할 수 있다. 이때, 상기 제어부(200)는 제 4 핫가스밸브(99)를 차단(폐쇄)상태로 전환하고, 제 4 팽창밸브(54)를 개방 상태로 전환하도록 제어함으로써, 상기 제 4 열교환기(64)가 다시 증발기로 작동하도록 할 수 있다.
상기 제 4 열교환기(64)가 다시 증발기로 작동되면 제상운전에서 정상적인 난방운전으로 복귀한 것으로 이해할 수 있다.
한편, 상기 제 4 제상운전에서 상기 제 1 팽창밸브(51), 제 2 팽창밸브(52) 및 제 3 팽창밸브(53)는 상기 난방운전과 동일하게 냉매를 팽창시키므로, 상기 제 1 열교환기(61), 제 2 열교환기(62) 및 제 3 열교환기(63)를 통과한 냉매는 증발된 상태로 헤더(80)에 유입될 수 있다. 따라서, 제 4 제상운전이 수행되는 경우에도 실내 난방을 연속적으로 제공할 수 있는 동시에 상술한 바와 같이 열교환기(60,64)의 75%가 증발기 작동을 유지할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상측에 위치한 열교환기의 제상과정에서 흐르는 물이 하측에 위치한 열교환기에서 착상되는 문제와 열교환기 사이에 서리 띠가 형성되는 문제를 해결하기 위해, 상기 제어부(200)는 상측 열교환기의 제상운전이 수행되면 순차적으로 하측에 위치한 열교환기의 제상운전이 수행되도록 할 수 있다. 그리고, 최하단에 위치한 열교환기의 제상운전이 종료되면, 최종적으로 실외 열교환기의 하부에 누적된 물을 배수함으로써 실외 열교환기(60,64)로부터 완전히 제거할 수 있다.
또한, 상측에 위치한 열교환기의 제상과정에서 흐르는 물이 하측에 위치한 열교환기에서 착상되는 문제와 열교환기 사이에 서리 띠가 형성되는 문제를 해결하기 위해, 상기 제어부(200)는 상측 열교환기의 제상운전과 하측 열교환기의 제상운전이 일정 시간 동안 동시에 수행되도록 할 수 있다.
여기서, 상기 일정 시간은 상기 오버랩 운전시간(Toverlap)으로 이해할 수 있다. 일례로, 상기 오버랩 운전시간(Toverlap)은 30초로 설정할 수 있다.
정리하면, 상기 제어부(200)는, 제 n 열교환기에 대한 제상운전이 수행되는 경우 소정의 시간 경과(T1,T2,T3)에 따라 상기 제 n 열교환기보다 하측에 위치한 제 n+1 열교환기의 제상운전이 차례로 수행되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(200)는 상기 소정의 시간(T1,T2,T3)에 오버랩 운전 시간(Toverlap)이 더해진 시간이 경과한 경우 상기 제 n 열교환기의 제상운전을 종료하고, 난방운전으로 복귀되도록 제어할 수 있다. 다만, 실외 열교환기(60,64)의 최하단에 위치한 하부 열교환기(64)의 제상운전은 소정의 시간(T4)이 경과하면 바로 종료되어 난방운전으로 복귀할 수 있다.
여기서, n은 실외 열교환기(60,64)에 구비되는 총 열교환기의 수(A) 이하의 자연수를 의미한다.
이와 관련된 상세한 설명은, 도 6 및 도 7을 참조한 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제상운전을 위한 제어방법 설명을 통해 서술하도록 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제상운전을 위한 제어방법을 보여주는 플로우 차트이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제상운전을 위한 시간 경과에 따른 핫가스 밸브의 개폐동작 및 열교환기의 착상량을 보여주는 그래프이다.
상술한 바와 같이, 난방운전이 수행되는 경우, 실외 열교환기(60,64)는 증발기로 작동하므로 서리가 착상되는 문제가 발생할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 제어부(200)는 현재 공기조화기의 운전이 난방운전인지 여부를 판단할 수 있다.(S1)
그리고 상기 난방운전이 수행되는 것으로 판단된 경우, 상기 제어부(200)는 착상감지수단에 의해 감지된 정보를 기초로 실외 열교환기(60,64)의 착상여부를 판단할 수 있다.(S2)
보다 상세히, 상기 제어부(200)는 실외 온도센서 및 제 1 내지 제 4 온도센서(76,77,78,79)의 감지 정보를 기초로 실외 열교환기(60,64)의 착상여부를 판단할 수 있다. 일례로, 상기 제어부(200)는 상기 실외 온도센서 및 제 3 온도센서(78)에 의해 감지된 온도가 미리 저장된 테이블에 의해 서리가 착상된 것으로 판단할 수 있는 온도에 해당하면, 제 3 열교환기(63)에 서리가 착상된 것으로 판단할 수 있다.
다단으로 적층되어 위치하는 다수의 열교환기(61,62,63,64) 중 어느 하나의 열교환기에 착상이 발생한 것으로 판단하면, 상기 제어부(200)는 상기 착상이 발생한 제 n 열교환기의 제상운전을 수행할 수 있다.(S3)
여기서, 상기 n은 총 열교환기의 수(A) 이하의 값을 가지는 자연수 중 어느 하나로 정의할 수 있다.
예를 들어, 제 1 열교환기(61)에 착상이 발생한 것으로 판단되면, 상기 제어부(200)는 상술한 제 1 제상운전을 수행할 수 있다. 마찬가지로, 제 2 열교환기(62)에 착상이 발생한 것으로 판단된 경우라면, 상기 제어부(200)는 상술한 제 2 제상운전을 수행할 수 있다.
상기 다단으로 적층되는 다수의 열교환기에서, 최상단의 열교환기는 제 1 열교환기(61)로 정의되며, 하측을 향하여 순서대로 번호가 증가되도록 열교환기가 정의할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 열교환기(61)에서부터 하방을 향하여 제 2 열교환기(62), 제 3 열교환기(63), 제 4 열교환기(64) 등이 순서대로 위치할 수 있다.
한편, 상기 열교환기(61,62,63,64) 중 복수의 열교환기에서 착상 발생이 판단된 경우, 상기 제어부(200)는 착상이 발생된 열교환기 중 가장 상측에 위치한 열교환기의 제상운전이 수행되도록 제어할 수 있다.
상기 제어부(200)는 착상이 발생된 상기 제 n 열교환기의 제상운전을 위해 제 n 핫가스밸브를 개방하고, 제 n 팽창밸브를 차단(폐쇄)할 수 있다.(S4)
일례로, 제 2 열교환기(62)에 착상이 발생되어 제 2 제상운전이 수행되는 경우, 상기 제어부(200)는 제 2 핫가스밸브(97)를 개방하고, 제 2 팽창밸브(52)를 차단할 수 있다. 따라서, 핫가스관(90)으로 유입된 압축 냉매(90)는 제 2 분지관(92)을 따라 제 2 열교환기(62)로 유동하여 제상을 수행할 수 있다.
상기 제어부(200)는 상기 제 n 열교환기의 제상운전 수행시간(t)을 감지할 수 있다. 그리고 상기 제어부(200)는 상기 수행시간(t)이 미리 설정된 제상시간(Tn)을 경과하였는지 여부를 판단할 수 있다.(S5)
여기서, 상기 미리 설정된 제상시간(Tn)은 상술한 제 1 내지 제 4 제상시간(T1,T2,T3,T4) 중 어느 하나로 이해할 수 있다.
상기 수행시간(t)이 상기 제상시간(Tn)을 경과한 것으로 판단되면, 상기 제어부(200)는 현재 제상운전이 수행되는 열교환기가 최하단 열교환기에 해당하는지 판단할 수 있다.(S6)
즉, 제상운전이 수행되는 제 n 열교환기에서 n의 값이 총 열교환기 수의 값(A)과 같다면 현재 제상운전이 수행되는 열교환기는 실외 열교환기(60,64)의 최하단에 위치한 열교환기인 것으로 판단할 수 있다.
현재 제상운전이 수행되는 열교환기가 최하단에 위치한 열교환기가 아니라면, 상기 제어부(200)는 상기 제 n 열교환기의 하측에 위치한 제 n+1 열교환기의 제상운전을 수행할 수 있다.(S7)
일례로, 현재 제 2 열교환기(62)의 제상운전이 수행되는 경우, 상기 제어부(200)는 상기 수행시간(t)이 제 2 제상시간(T2)을 경과한 때, 제 3 열교환기(63)의 제상운전을 시작할 수 있다. 즉, 제 3 제상운전을 시작할 수 있다.
상기 n+1 열교환기의 제상운전이 수행되면, 상기 제어부(200)는 제 n+1 핫가스밸브를 개방하고, 제 n+1 팽창밸브를 차단(폐쇄)할 수 있다.(S8)
일례로, 상기 제 3 열교환기(63)의 제상운전이 시작되면, 상기 제어부(200)는 제 3 핫가스밸브(98)를 개방하고, 제 3 팽창밸브(53)를 차단할 수 있다.
그리고 상기 제어부(200)는 오버랩 운전시간(Toverlap)동안 상기 제 n 열교환기의 제상운전과 제 n+1 열교환기의 제상운전을 동시에 수행되도록 할 수 있다.
즉, 상기 제어부(200)는 수행시간(t)이 상기 제상시간(Tn)에서 상기 오버랩 운전시간(Toverlap)만큼 더해진 운전시간(Tn+Toverlap)을 경과하였는지 여부를 판단할 수 있다.(S9)
일례로, 상기 제 3 열교환기(63)의 제상운전이 수행되면, 상기 제어부(200)는 상기 수행시간(t)이 상술한 제 2 운전시간(T2+Tovelap)을 경과하였는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 수행시간(t)이 운전시간(Tn+Toverlap)을 경과한 경우, 상기 제어부(200)는 상기 제 n 열교환기의 제상운전을 종료하고 증발기로 작동되도록 복귀시킬 수 있다.(S10)
즉, 상기 제어부(200)는 상기 제 n 핫가스밸브를 차단(폐쇄)하고, 제 n 팽창밸브가 개방되도록 제어할 수 있다. (S11)
일례로, 상기 수행시간(t)이 상술한 제 2 운전시간(T2+Toverlap)을 경과한 경우, 상기 제어부(200)는 상기 제 2 열교환기(62)의 제상운전을 종료하고 난방운전으로 복귀시킬 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(200)는 제 2 핫가스밸브(97)가 차단되도록 밸브의 상태를 전환시킬 수 있으며, 동시에 제 2 팽창밸브(52)를 개방되도록 밸브의 상태로 전환시킬 수 있다. 따라서, 상기 제 2 열교기(62)의 제상운전은 종료되고, 다시 증발기로 작동하여 난방운전을 수행할 수 있다.
상기 제 n 열교환기가 증발기로 복귀되면, 상기 제어부(200)는 n의 값을 n+1의 값으로 새롭게 정의 할 수 있다.(S12) 그리고 상기 수행시간(t)이 미리 설정된 제상시간(Tn)을 경과하였는지 여부를 판단하는 단계(S5)로 회귀하여 상술한 과정을 반복할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제 n 열교환기가 증발기로 복귀되면, 상기 제어부(200)는 상기 제 n 열교환기의 하측에 위치한 제 n+1 열교환기의 제상운전의 수행시간(t)이 미리 설정된 제상시간(Tn+1)을 경과하였는지 여부를 판단할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 열교환기(62)가 증발기로 작동되도록 복귀되면, 상기 제어부(200)는 상기 제 3 열교환기(63)의 제상운전 수행시간(t)이 제 3 제상시간(T3)을 경과하는지 판단할 수 있다. 그리고 상기 제어부(200)는 상술한 바와 마찬가지로 최하단 열교환기가 아니라면 제 4 열교환기(64)의 제상운전을 시작할 수 있다.
한편, 현재 제상운전이 수행되는 제 n 열교환기가 최하단 열교환기에 해당하는 것으로 판단되면, 상기 제어부(200)는 오버랩 운전시간(Toverlap)의 경과를 기다리지 않고 바로 상기 제 n 열교환기의 제상운전을 종료할 수 있다.(S13)
구체적으로, 상기 n의 값이 총 열교환기의 수(A)의 값과 동일하다면, 현재 제상운전이 수행되는 열교환기는 최하단에 위치한 열교환기로 판단할 수 있다. 상술한 바와 같이, 최하단에 위치한 열교환기는 오버랩 운전시간(Toverlap)이 불필요하다. 따라서, 상기 제어부(200)는 상기 제 n 열교환기의 제상운전 수행시간(t)이 미리 설정된 제상시간(Tn)을 경과하면 바로 제상운전을 종료하고 증발기로 복귀하도록 제어할 수 있다.
상기 제 n 열교환기가 최하단에 위치한 열교환기로서 제상운전이 종료되면, 상기 제어부(200)는 제 n 핫가스밸브를 차단(폐쇄)상태로 전환하고, 제 n 팽창밸브를 개방상태로 전환할 수 있다.(S14)
일례로, 도 5d를 참조하면, 상기 제 4 열교환기(64)는 최하단에 위치한 열교환기이다. 따라서, 상기 제 4 열교환기(64)의 제상운전이 수행되는 경우, 상기 제어부(200)는 제 4 제상시간(T4)이 경과하면 상기 제 4 열교환기(64)의 제상운전을 종료하여, 증발기로 복귀시킬 수 있다. 이때, 상기 제어부(200)는 상기 제 4 핫가스밸브(99)를 차단상태로 전환하고, 상기 제 4 팽창밸브(54)를 개방상태로 전환하여 상기 제 4 열교환기(64)가 증발기로 작동하도록 제어할 수 있다.
최하단에 위치한 제 n 열교환기의 제상운전이 종료되면, 모든 열교환기는 증발기로 작동하게 되므로 상기 공기조화기는 다시 난방운전으로 완전히 복귀할 수 있다.(S15)
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 실외 열교환기(60,64)의 제상은 상측에 위치한 열교환기부터 하방으로 순서대로 제상될 수 있다. 따라서, 제상과정에서 녹아 흘러내리는 물이 하측에 위치한 열교환기에 착상되지 않고 실외 열교환기(60,64)의 최하단부로 향하게 할 수 있다. 그리고 상기 물은 배수를 통해 상기 실외 열교환기로부터 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 실외 열교환기가 4개의 열교환기로 구분될 때, 제상운전의 경우에도 난방능력을 75%이상 연속적으로 유지할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 제상운전이 수행되어도 실내의 온도가 떨어지는 현상을 최소화할 수 있다. 그리고 난방운전 복귀시 난방사이클의 정상범위로 빠르게 복귀할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 오버랩 운전시간(Toverlap)동안은 상측과 하측에 위치한 열교환기가 동시에 제상운전을 수행하기 때문에, 열교환기 간의 온도 차를 감소시켜 서리 띠 형성을 방지하는 장점이 있다.
또한, 제상운전 시간은 하방에 위치한 열교환기 일수록 늘어나도록 차등화하기 때문에, 하측으로 누적되는 물에 기인하여 착상된 서리를 용이하게 제거할 수 있는 장점이 있다.
10: 압축기 30: 실내기
60: 상부 실외 열교환기 64: 하부 실외 열교환기
80: 헤더 90: 핫가스관

Claims (17)

  1. 냉매를 압축하는 압축기;
    실내열교환기가 구비되는 실내기;
    다수의 열교환기가 다단으로 적층되는 실외열교환기;
    상기 실내기로부터 상기 다수의 열교환기로 연장되는 유동관;
    상기 다수의 열교환기에 서리의 착상 여부를 감지하는 착상감지수단; 및
    상기 착상감지수단에서 감지된 정보를 기초로, 상기 다수의 열교환기 각각의 제상운전을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 다수의 열교환기 중 어느 일 열교환기의 제상운전이 수행되면, 상기 일 열교환기의 하방을 향하여 순차적으로 다른 열교환기의 제상운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    복수의 열교환기에서 착상을 감지한 경우, 상기 복수의 열교환기 중 최상측에 위치한 열교환기의 제상운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 열교환기가 하측에 위치할수록 제상운전 수행시간을 증가시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 착상감지수단은,
    실외 온도센서; 및
    상기 다수의 열교환기에 구비되는 온도센서를 포함하는 공기조화기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기의 토출측에 구비되는 토출관;
    상기 토출관으로부터 분기되는 핫가스관;
    상기 핫가스관으로부터 상기 유동관으로 연장되는 분지관; 및
    상기 분지관에 설치되는 핫가스밸브를 더 포함하는 공기조화기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 다수의 열교환기는 상기 핫가스관을 유동하는 냉매에 의해 제상이 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 유동관에 설치되는 팽창밸브를 더 포함하며,
    상기 분지관은,
    상기 팽창밸브와 상기 실외 열교환기 사이에서 상기 유동관과 연결되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    헤더;
    상기 유동관으로부터 분기되어 상기 헤더로 연장되는 가변유로; 및
    상기 가변유로에 설치되는 차단유닛을 더 포함하는 공기조화기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 다수의 열교환기는,
    최상단에 위치하는 제 1 열교환기;
    상기 제 1 열교환기의 하측에 위치하는 제 2 열교환기;
    상기 제 2 열교환기의 하측에 위치하는 제 3 열교환기; 및
    최하단에 위치하는 제 4 열교환기를 포함하는 공기조화기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 실외 열교환기는,
    고풍속 측에 위치하는 상부 실외 열교환기 및
    저풍속 측에 위치하는 하부 실외 열교환기를 포함하며,
    상기 상부 실외 열교환기는,
    상기 제 1 내지 제 3 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 가변유로는,
    상기 상부 실외 열교환기로 연장되는 유동관으로부터 분기되어 형성하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 일 열교환기 및 상기 일 열교환기의 하측에 위치한 열교환기가 미리 설정된 오버랩 운전시간(Toverlap)동안 동시에 제상운전을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  13. 압축기, 실내기, 다수의 열교환기가 다단으로 적층되는 실외열교환기, 상기 실내기로부터 상기 다수의 열교환기로 연장되는 다수의 유동관, 상기 유동관에 설치되는 팽창밸브 및 상기 다수의 열교환기 각각의 제상운전을 제어하는 제어부를 포함하는 공기조화기에 있어서,
    착상감지수단에 의해 감지된 정보를 기초로 상기 다수의 열교환기의 착상 여부를 판단하는 단계;
    상기 다수의 열교환기 중 착상이 발생한 제 n 열교환기의 제상을 시작하는 단계;
    상기 제 n 열교환기의 제상수행시간(t)이 미리 설정된 제상시간(Tn)을 경과하는지 판단하는 단계; 및
    상기 제상수행시간(t)이 상기 제상시간(Tn)을 경과하면, 상기 제 n 열교환기의 하측에 위치하는 제 n+1 열교환기의 제상을 시작하는 단계를 포함하는 공기조화기 제어방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제상수행시간(t)이 상기 제상시간(Tn)에 미리 설정된 오버랩 운전시간(Toverlap)만큼 더해진 운전시간(Tn+Toverlap)을 경과하는지 판단하는 단계를 더 포함하며,
    상기 오버랩 운전시간 동안은, 상기 제 n 열교환기 및 상기 제 n+1 열교환기의 제상이 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 공기조화기 제어방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제상수행시간(t)이 상기 운전시간(Tn+Toverlap)을 경과하면, 상기 제 n 열교환기의 제상을 종료하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 제어방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제상시간(Tn)이 경과하면, 상기 제 n 열교환기가 최하단 열교환기에 해당하는지 판단하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 제 n 열교환기가 최하단 열교환기에 해당하는 경우, 상기 제 n 열교환기의 제상을 종료하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 제어방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 n+1 열교환기의 제상운전시간이 상기 제 n 열교환기의 제상운전시간보다 길도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 제어방법.
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