KR102487917B1 - 축열조를 구비하는 공기 조화기 및 그 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 축열조를 구비하는 공기 조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
상기 공기 조화기에는, 압축기, 축열조, 제 1,2 사방밸브 및 제 1,2 삼방밸브가 구비되어, 다양한 모드의 공기 조화기 운전을 수행할 수 있다. 그리고, 상기 제 2 삼방밸브에서 실내 열교환기로 연장되며 제 1 분지부를 가지는 제 1 연결배관 및 상기 제 1 분지부에서 실외 열교환기로 연장되는 제 2 연결배관이 더 포함되어, 공기 조화기의 운전모드의 전환이 용이하다.
상기 공기 조화기에는, 압축기, 축열조, 제 1,2 사방밸브 및 제 1,2 삼방밸브가 구비되어, 다양한 모드의 공기 조화기 운전을 수행할 수 있다. 그리고, 상기 제 2 삼방밸브에서 실내 열교환기로 연장되며 제 1 분지부를 가지는 제 1 연결배관 및 상기 제 1 분지부에서 실외 열교환기로 연장되는 제 2 연결배관이 더 포함되어, 공기 조화기의 운전모드의 전환이 용이하다.
Description
본 발명은 축열조를 구비하는 공기 조화기에 관한 것이다.
공기 조화기란, 열교환사이클을 유동하는 냉매와 실내공기 및 실외공기와의 열교환에 의하여 실내공간을 냉난방하는 장치이다.
상세히, 상기 공기 조화기에는, 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매와 실외 공기간에 열교환이 이루어지도록 하는 실외 열교환기 및 냉매와 실내 공기간에 열교환이 이루어지도록 하는 실외 열교환기가 포함된다.
상기 공기 조화기에는 축열조가 포함될 수 있다. 상기 저장조에는, 공기 조화기를 순환하는 냉매에 의하여 가열 또는 냉각되는 유체가 저장될 수 있다. 일례로, 상기 유체에는 물이 포함될 수 있다.
이와 관련된 선행 특허문헌의 정보는 아래와 같다.
[선행 특허문헌]
공개번호 : 10-2011-0074214, 공개일자 : 2011년 6월 30일
발명의 명칭 : 냉동 사이클 장치, 히트펌프 급탕 에어컨 및 그 실외기
선행 특허문헌에 의하면, 아래와 같은 문제점이 존재한다.
첫째, 냉방 및 급탕운전을 함께 수행할 때, 급탕의 온도가 설정온도 이상으로 상승하는 경우, 냉방 성능이 저하될 수 있다.
둘째, 폐열 회수운전을 수행할 때, 실외 열교환기를 응축기로 활용할 수 없다는 단점이 있다.
셋째, 다수의 삼방변을 사용하여 제어방식이 복잡하고 전력소비가 많은 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 난방과 온수 동시 운전 또는 냉수운전이 가능하며, 안정적인 온수공급이 가능한, 축열조를 구비하는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 냉수, 온수, 냉방, 난방 및 제상운전과 같은 다양한 모드의 운전수행이 가능한, 축열조를 구비하는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 냉방 및 온수운전을 함께 수행할 때, 축열조의 내부온도가 상승하여 급탕 과부하 상태가 도래할 때 냉방성능이 저하되는 것을 방지하는, 축열조를 구비하는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 제상운전시에도 연속적인 온수 공급이 가능한, 축열조를 구비하는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 축열조를 구비하는 공기 조화기에는, 압축기, 축열조, 제 1,2 사방밸브 및 제 1,2 삼방밸브가 구비되어, 다양한 모드의 공기 조화기 운전을 수행할 수 있다.
상기 제 2 삼방밸브에서 실내 열교환기로 연장되며 제 1 분지부를 가지는 제 1 연결배관 및 상기 제 1 분지부에서 실외 열교환기로 연장되는 제 2 연결배관이 더 포함되어, 공기 조화기의 운전모드의 전환이 용이하다.
상기 축열조와 실내 열교환기는 제 2 분지부를 기준으로 병렬로 연결되어, 압축기에서 토출된 냉매는 축열조 또는 실내 열교환기로 선택적으로 유동할 수 있다.
상기 제 4 밸브장치로부터 상기 제 2 밸브장치로 연장되는 제 3 연결배관 및 상기 제 4 밸브장치로부터 상기 축열조로 연장되는 제 4 연결배관이 더 포함되어, 공기 조화기의 운전모드의 전환이 용이하다.
상기 제 1 밸브장치로부터 상기 축열조로 연장되는 제 5 연결배관 및 상기 제 2 분지부로부터 상기 제 3 밸브장치로 연장되는 제 6 연결배관이 더 포함되어, 공기 조화기의 운전모드의 전환이 용이하다.
상기 제 3 밸브장치로부터 상기 실내 열교환기로 연장되는 제 7 연결배관; 상기 제 3 밸브장치로부터 상기 제 4 밸브장치로 연장되는 제 8 연결배관 및 상기 제 1 밸브장치로부터 상기 제 2 밸브장치로 연장되는 제 9 연결배관이 더 포함되어, 공기 조화기의 운전모드의 전환이 용이하다.
상기 압축기의 출구측 응축압력 및 상기 실내기의 취출온도를 감지하고, 상기 축열조내 유체의 온도가 제 2 설정온도 이상인지 여부에 기초하여, 공기 조화기의 운전모드를 선택적으로 수행할 수 있으므로, 냉방수행 및 온수 생산이 효율적으로 수행될 수 있다.
상기한 해결수단에 따른 본 발명에 의하면, 냉난방 운전, 냉수운전, 온수운전, 냉방 및 온수운전, 난방 및 온수운전, 난방 및 온수의 과부하 운전 및 제상운전등 다양한 운전모드의 수행이 가능하다는 효과가 나타난다.
또한, 축열조내 온도의 상승 또는 하강여부에 따라, 냉방모드, 냉방 및 온수운전모드 또는 냉방 및 온수 과부하 운전모드가 선택적으로 수행될 수 있으므로, 공기 조화기의 운전효율이 개선될 수 있다.
특히, 상기 난방 및 온수 운전모드 수행시, 축열조의 내부온도가 상승하여 냉동 사이클의 응축압력이 상승하는 경우, 냉방 모드로 전환될 수 있으므로 냉방성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
그리고, 냉방 및 온수 과부하 운전모드 수행시, 축열조에서 배출되는 불응축 가스냉매를 실외 열교환기로 바이패스 시켜 2차 응축시킬 수 있으므로, 냉방성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제상운전시, 축열조를 통과한 고온의 응축냉매를 실외 열교환기로 가이드 하여 제상을 수행한 후, 실내 열교환기를 거쳐 압축기로 유입시킴으로써, 연속적인 온수 공급이 가능하다는 효과가 나타난다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉동 사이클 구성을 보여주는 시스템 선도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방 및 온수운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방 및 온수 과부하운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방 및 온수운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제상운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 온수운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉수운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방 및 온수운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방 및 온수 과부하운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방 및 온수운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제상운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 온수운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉수운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉동 사이클 구성을 보여주는 시스템 선도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(10)에는, 냉매를 압축하는 압축기(110)와, 상기 압축기(110)의 입구측에 연결되어 상기 압축기(110)로의 냉매 흡입을 가이드 하는 흡입배관(111) 및 상기 압축기(110)의 출구측에 연결되어 상기 압축기(110)에서 압축된 냉매의 토출을 가이드 하는 토출배관(112)이 포함된다.
상기 흡입배관(111)은 기액분리기(160)로부터 상기 흡입배관(111)의 흡입포트로 연장되어 냉매의 유동을 가이드 하는 배관으로서 이해될 수 있다. 상기 기액분리기(160)는 냉매 중 기상냉매를 분리하여 상기 압축기(110)로 공급하는 구성으로서 상기 압축기(110)의 흡입측에 배치될 수 있다. 상기 흡입배관(111)은 상기 기액분리기(160)에서 배출된 냉매를 상기 압축기(110)의 흡입포트로 가이드 한다.
상기 토출배관(112)은 상기 압축기(110)에서 압축된 고압의 냉매가 유동하며, 상기 압축기(110)의 토출포트로부터 제 1 밸브장치(121)로 연장되는 배관으로서 이해될 수 있다. 상기 토출배관(112)은 상기 압축기(110)의 토출냉매가 상기 제 1 밸브장치(121)로 유입되도록 가이드 한다.
상기 토출배관(112)에는, 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매의 압력을 감지하는 고압센서(115)가 설치될 수 있다. 즉, 상기 고압센서(115)는 냉매 사이클의 고압을 감지할 수 있다.
일례로, 상기 제 1 밸브장치(121)에는, 사방밸브(four way valve)가 포함될 수 있다. 상기 제 1 밸브장치(121)는 상기 압축기(110)에서 압축된 고압의 냉매가 실외 열교환기(130), 축열조(180) 또는 실내 열교환기(150)측으로 유동되도록 가이드 할 수 있다.
상기 실외 열교환기(130)는 냉매와 외기의 열교환을 수행하는 장치이며, 상기 실외 열교환기(130)의 일측에는 상기 실외 열교환기(130)측으로 외기를 불어주는 "송풍팬"으로서의 실외팬(135)이 구비될 수 있다. 상기 실외팬(135)이 구동하면, 상기 실외 열교환기(130)를 유동하는 냉매와 외기가 열교환 할 수 있다.
일례로, 공기 조화기(10)의 냉방운전시 상기 압축기(110)에서 압축된 기상의 냉매는 상기 실외 열교환기(130)를 지나면서 응축될 수 있다. 반면에, 공기 조화기(10)의 난방운전시 실내 열교환기(150)에서 응축된 냉매는 실외 팽창장치(136)에서 감압된 후, 상기 실외 열교환기(130)를 지나면서 증발될 수 있다. 즉, 상기 실외 팽창장치(136)는 공기 조화기(10)의 난방운전시 고압의 액냉매을 감압하는 기능을 수행할 수 있다. 일례로, 상기 실외 팽창장치(136)에는, 전자 팽창밸브(Electronic Expansion valve, EEV)가 포함될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 실내기(I)가 포함될 수 있다. 상기 실내기(I)에는, 실내 열교환기(150) 및 상기 실내 열교환기(150)의 일측에 구비되어 상기 실내 열교환기(150)측으로 실내공기를 불어주는 "송풍팬"으로서의 실내팬(155)이 구비될 수 있다. 상기 실내팬(155)이 구동하면, 상기 실내 열교환기(150)를 유동하는 냉매와 실내공기가 열교환 될 수 있다.
일례로, 공기 조화기(10)의 냉방운전시 상기 실내 열교환기(150)에서는 냉매의 증발이 이루어지며, 상기 냉매와 열교환 되는 실내공기는 냉각되어 실내공간에 공급될 수 있다. 반면에, 공기 조화기(10)의 난방운전시 실내 열교환기(150)에서는 냉매의 응축이 이루어지며, 상기 냉매와 열교환 되는 실내공기는 가열되어 실내공간에 공급될 수 있다.
상기 실내기(I)에는, 공기 조화기(10)의 냉방운전시 상기 실내 열교환기(150)로 유입되는 냉매를 감압하는 실내 팽창장치(156)가 더 포함될 수 있다. 일례로, 상기 실내 팽창장치(156)에는, 전자 팽창밸브(Electronic Expansion valve, EEV)가 포함될 수 있다.
상기 실내기(I)에는, 상기 실내기(I)에서 취출되는 공기의 온도를 감지하는 제 2 온도센서(158)가 설치될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 유체가 저장되며 냉매와 열교환을 수행하는 축열조(180)가 더 포함될 수 있다. 일례로, 상기 유체에는 물이 포함될 수 있다. 그리고, 상기 축열조(180)의 내부에는, 상기 축열조(180)에 저장되는 유체의 온도를 감지하는 제 1 온도센서(185)가 구비될 수 있다.
상기 축열조(180)에는, 상기 축열조(180)로 물을 공급하는 입수배관(181) 및 상기 축열조(180)로부터 물의 배출을 가이드 하는 출수배관(183)이 포함될 수 있다. 상기 입수배관(181)을 통하여 공급된 물은 상기 축열조(180)에 저장되며, 상기 축열조(180)에 저장된 물은 상기 출수배관(183)을 통하여 상기 축열조(180)로부터 배출될 수 있다.
상기 입수배관(181)에는 상기 입수배관(181)을 선택적으로 개폐하는 입수밸브(181a)가 설치되며, 상기 출수배관(183)에는 상기 출수배관(183)을 선택적으로 개폐하는 출수밸브(183a)가 설치될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 상기 축열조(180)로의 냉매 유동을 선택적으로 제한하는 급탕밸브(144a)가 더 포함될 수 있다. 상기 급탕밸브(144a)는 제 4 연결배관(144)에 설치될 수 있다. 일례로, 상기 급탕밸브(144a)에는, 개도 조절이 가능한 전자팽창 밸브(EEV)가 포함될 수 있다. 따라서, 상기 급탕밸브(144a)를 "급탕 팽창장치"라 이름할 수 있다.
상기 급탕밸브(144a)가 개방되면, 냉매는 상기 축열조(180)의 내부로 유동하여 상기 축열조(180)에 저장된 유체와 열교환 될 수 있다. 반면에, 상기 급탕밸브(144a)가 폐쇄되면, 냉매는 상기 축열조(180)의 내부로 유동되는 것이 제한될 수 있다.
상기 축열조(180)의 내부에는, 냉매가 유동하는 축열조 배관(187)이 구비될 수 있다. 상기 축열조 배관(187)은 제 4 연결배관(144)으로부터 제 5 연결배관(145)으로 연장될 수 있다. 즉, 상기 축열조배관(187)의 일측부는 상기 제 4 연결배관(144)에 연결되며, 타측부는 상기 제 5 연결배관(145)에 연결될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 냉매의 유동방향을 조절하는 밸브장치(121,122,123,124)가 포함될 수 있다.
상기 밸브장치(121,122,123,124)에는, 제 1 밸브장치(121)가 포함된다. 상기 제 1 밸브장치(121)는, 상기 압축기(110)의 출구측에 배치되어 상기 압축기(110)에서 압축된 고압의 냉매를 실외 열교환기(130), 축열조(180) 또는 실내 열교환기(150)로 가이드 할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 밸브장치(121)에는, 4개의 입출포트를 가지는 사방밸브가 포함될 수 있다.
상기 밸브장치(121,122,123,124)에는, 제 2 밸브장치(122)가 더 포함된다. 상기 제 2 밸브장치(122)는 냉매 사이클의 저압측에 배치되어 저압의 기상냉매를 상기 기액분리기(160)로 가이드 하는 밸브로서 이해될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 밸브장치(122)에는, 4개의 입출포트를 가지는 사방밸브가 포함될 수 있다.
상기 밸브장치(121,122,123,124)에는, 제 3 밸브장치(123)가 더 포함된다. 상기 제 3 밸브장치(123)는 상기 제 1 밸브장치(121)를 통과한 고압의 냉매를 상기 실내 열교환기(150)로 가이드 하거나, 상기 실내 열교환기(150)에서 증발된 냉매를 상기 제 2 밸브장치(122)로 가이드 하도록 작동할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 밸브장치(122)에는, 3개의 입출포트를 가지는 삼방밸브가 포함될 수 있다.
상기 밸브장치(121,122,123,124)에는, 제 4 밸브장치(124)가 더 포함된다. 상기 제 4 밸브장치(124)는 상기 축열조(180)를 통과한 냉매를 상기 실내 열교환기(150) 또는 제 2 밸브장치(122)로 가이드 하도록 작동할 수 있다.
설명의 편의를 위하여, 제 1,2 밸브장치(121,122)를 "제 1,2 사방밸브", 제 3,4 밸브장치(123,124)를 "제 1,2 삼방밸브"라 이름할 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 냉동 사이클을 이루는 다수의 부품을 연결하여 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매 배관이 포함될 수 있다. 상기 냉매 배관에는, 다수의 연결배관이 포함될 수 있다.
상세히, 상기 다수의 연결배관에는, 상기 제 4 밸브장치(124)의 제 1 포트로부터 상기 실내 열교환기(150)로 연장되는 제 1 연결배관(141)이 포함된다. 상기 제 1 연결배관(141)은, 상기 제 4 밸브장치(124)로부터 상기 실내 열교환기(150)로의 냉매 유동 또는 상기 실내 열교환기(150)로부터 상기 제 4 밸브장치(124)로의 냉매 유동을 가이드 할 수 있다. 상기 제 1 연결배관(141)에는, 제 1 분지부(141a)가 구비된다.
상기 다수의 연결배관에는, 상기 제 1 연결배관(141)의 제 1 분지부(141a)로부터 상기 제 1 밸브장치(121)로 연장되는 제 2 연결배관(142)이 더 포함된다. 상기 제 2 연결배관(142)의 일측부는 상기 제 1 분지부(141a)에 연결되고, 타측부는 상기 제 1 밸브장치(121)의 제 4 포트에 연결될 수 있다. 상기 제 2 연결배관(142)에는, 상기 실외 열교환기(130) 및 실외 팽창장치(136)가 설치될 수 있다.
상기 다수의 연결배관에는, 상기 제 4 밸브장치(124)의 제 3 포트로부터 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 1 포트로 연장되는 제 3 연결배관(143)이 더 포함된다.
상기 다수의 연결배관에는, 상기 축열조(180)로부터 상기 제 4 밸브장치(124)의 제 2 포트로 연장되는 제 4 연결배관(144)이 더 포함된다. 상기 제 4 연결배관(144)은 상기 축열조 배관(187)의 일측부에 연결될 수 있다.
상기 다수의 연결배관에는, 상기 제 1 밸브장치(121)의 제 2 포트로부터 상기 축열조(180)로 연장되는 제 5 연결배관(145)이 더 포함된다. 상기 제 5 연결배관(145)은 상기 축열조 배관(187)의 타측부에 연결될 수 있다. 즉, 상기 축열조 배관(187)의 양측부는, 각각 상기 제 4 연결배관(144) 및 제 5 연결배관(145)에 연결될 수 있다.
상기 제 5 연결배관(145)에는, 제 2 분지부(145a)가 구비된다. 그리고, 상기 제 2 분지부(145a)에는 제 6 연결배관(146)이 연결될 수 있다. 상기 제 6 연결배관(146)은 상기 제 5 연결배관(145)의 제 2 분지부(145a)로부터 상기 제 3 밸브장치(123)의 제 1 포트로 연장될 수 있다.
상기 실내 열교환기(150)와 상기 축열조(180)는 상기 제 2 분지부(145a)를 기준으로, 서로 병렬 연결될 수 있다. 즉, 상기 제 5 연결배관(145)의 냉매는 상기 제 2 분지부(145a)에서 상기 실내 열교환기(150)로 유동하거나, 상기 축열조(180)로 유동할 수 있다. 또는, 냉매는 상기 제 2 분지부(145a)에서 상기 실내 열교환기(150) 및 상기 축열조(180)로 분지하여 유동할 수 있다.
상기 다수의 연결배관에는, 상기 제 3 밸브장치(123)의 제 2 포트로부터 상기 실내 열교환기(150)로 연장되는 제 7 연결배관(147)이 더 포함된다.
일례로, 공기 조화기(10)의 난방운전 모드수행시, 상기 압축기(110)에서 압축된 고온의 냉매는 상기 제 2 분지부(145a) 및 제 6 연결배관(146)를 거쳐 제 3 밸브장치(123)로 유입되며, 상기 제 7 연결배관(147)을 통하여 상기 실내 열교환기(150)로 공급될 수 있다.
상기 다수의 연결배관에는, 상기 제 3 밸브장치(123)의 제 3 포트로부터 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 2 포트로 연장되는 제 8 연결배관(148)이 더 포함된다.
상기 흡입배관(111)은 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 3 포트로부터 상기 압축기(110)의 흡입측 포트로 연장될 수 있다. 상기 기액분리기(160)는 상기 흡입배관(111)에 설치될 수 있다.
상기 다수의 연결배관에는, 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 4 포트로부터 상기 제 1 밸브장치(121)의 제 1 포트로 연장되는 제 9 연결배관(149)이 더 포함된다.
상기 제 1 내지 제 9 연결배관의 구성에 의하여, 냉매 사이클을 구성하는 다수의 장치들은 유동적으로 연결될 수 있고, 다수의 운전모드를 수행할 수 있게 된다.
상기 공기 조화기(10)에는, 공기 조화기(10)의 운전시작 또는 종료에 관한 명령과, 공기 조화기(10)의 운전조건에 관한 정보를 입력할 수 있는 입력부(210)가 더 포함될 수 있다. 일례로, 상기 운전조건에는, 공기 조화기의 운전모드, 목표 냉방온도, 목표 난방온도 또는 축열온도가 포함될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 상기 입력부(210), 고압센서(115) 또는 제 1,2 온도센서(185,158)에서 인식된 정보에 기초하여, 압축기(110), 밸브장치(120), 송풍팬(135,155) 또는 팽창장치(136,156,144a)의 작동을 제어하는 제어부(200)가 더 포함된다. 상기 밸브장치(120)에는, 상기한 제 1 내지 제 4 밸브장치(121,122,123,124)가 포함될 수 있다.
이하에서는, 공기 조화기(10)의 운전모드에 따른 냉매의 유동모습에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 3을 참조하면, 상기 입력부(210)를 통하여 공기 조화기(10)의 냉방운전 모드 수행명령이 입력되면, 압축기(110)에서 압축된 고압의 냉매는 토출배관(112)을 유동하며, 제 1 밸브장치(121)의 제 3 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)로 유입되어, 제 4 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된다.
상기 제 1 밸브장치(121)를 통과한 냉매는 상기 제 2 연결배관(142)을 유동하며 상기 실외 열교환기(130)에서 응축될 수 있다. 상기 실외 열교환기(130)에서 응축된 냉매는 제 1 분지부(141a)에서 제 1 연결배관(141)으로 유입된다. 이 때, 상기 제 4 밸브장치(124)의 제 1 포트는 폐쇄되어, 냉매가 상기 제 4 밸브장치(124)로 유입되는 것이 방지될 수 있다.
상기 제 1 연결배관(141)의 냉매는 실내기(I)로 유입되며, 실내 팽창장치(156)에서 감압될 수 있다. 상기 감압된 냉매는 상기 실내 열교환기(150)를 통과하면서 증발된다.
상기 실내 열교환기(150)에서 증발된 냉매는 제 3 밸브장치(123)의 제 2 포트로 유입되어 제 3 포트로 배출되며, 제 8 연결배관(148)을 통하여 상기 제 2 밸브장치(122)로 유입된다. 냉매는 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 2 포트로 유입되어 제 3 포트로 배출되며, 상기 제 2 밸브장치(122)에서 배출된 냉매는 흡입 배관(111)을 경유하여 기액 분리기(160)로 유입된다.
상기 기액 분리기(160)에서 분리된 기상 냉매는 상기 기액 분리기(160)에서 배출되며, 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매 사이클이 반복적으로 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방 및 온수운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 4를 참조하면, 상기 입력부(210)를 통하여 공기 조화기(10)의 냉방 및 온수운전 모드 수행명령이 입력되면, 압축기(110)에서 압축된 고압의 냉매는 토출배관(112)을 유동하며, 제 1 밸브장치(121)의 제 3 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)로 유입되어, 제 2 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된다.
상기 제 1 밸브장치(121)를 통과한 냉매는 상기 제 5 연결배관(145)을 유동하며 축열조(180)로 유입될 수 있다. 이 때, 상기 제 3 밸브장치(123)의 제 1 포트는 폐쇄되며, 이에 따라 상기 제 5 연결배관(145)의 냉매는 상기 제 2 분지부(145a)에서 상기 제 3 밸브장치(123)로 유입되는 것이 제한되며, 상기 축열조(180)로 가이드 될 수 있다.
냉매는 상기 축열조(180)에서 응축될 수 있다. 즉, 상기 냉매는 상기 축열조(180)에 저장된 유체와 열교환 되는 과정에서 응축되며, 상기 냉매와 열교환 된 유체는 가열될 수 있다. 상기 가열된 유체는 온수를 형성한다.
급탕밸브(144a)는 개방되며, 상기 축열조(180)를 통과한 응축된 냉매는 제 4 연결배관(144)을 유동하여 제 4 밸브장치(124)의 제 2 포트로 유입된다. 그리고, 냉매는 상기 제 4 밸브장치(124)의 제 1 포트를 통하여 상기 제 4 밸브장치(124)에서 배출되어 상기 제 1 연결배관(141)을 유동하며, 상기 제 1 분지부(141a)를 경유하여 상기 실내기(I)로 유입된다. 이 때, 상기 제 4 밸브장치(124)의 제 3 포트는 폐쇄되므로 상기 제 4 밸브장치(124)로 유입된 냉매가 제 3 연결배관(143)으로 배출되는 것이 제한될 수 있다.
상기 실내기(I)로 유입된 냉매는 상기 실내 팽창장치(156)에서 감압되며, 상기 실내 열교환기(150)를 통과하면서 증발된다.
상기 실내 열교환기(150)에서 증발된 냉매는 제 7 연결배관(147)을 경유하여 제 3 밸브장치(123)의 제 2 포트로 유입되고 제 3 포트에서 배출되며, 제 8 연결배관(148)을 통하여 상기 제 2 밸브장치(122)로 유입된다. 냉매는 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 2 포트로 유입되어 제 3 포트로 배출되며, 상기 제 2 밸브장치(122)에서 배출된 냉매는 흡입 배관(111)을 경유하여 기액 분리기(160)로 유입된다.
상기 기액 분리기(160)에서 분리된 기상 냉매는 상기 기액 분리기(160)에서 배출되며, 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매 사이클이 반복적으로 수행될 수 있다. 이와 같이, 압축기(110)에서 토출된 고압의 냉매는 축열조(180)에서 응축되므로 온수를 생산할 수 있고, 실내 열교환기(150)에서 증발되므로 냉방이 함께 수행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방 및 온수 과부하운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 4에서 설명한 냉방 및 온수운전 모드를 수행하는 과정에서, 축열조(180)내의 유체온도가 설정온도 이상이 되는 경우 냉매의 응축이 충분히 이루어지지 않아 상기 축열조(180)를 통과한 냉매에 불응축 가스(flash gas)가 포함되어, 냉방성능이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 "냉방 및 온수 과부하운전 모드"는, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 수행되는 운전모드로서 이해될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 입력부(210)를 통하여 공기 조화기(10)의 냉방 및 온수 과부하운전 모드 수행명령이 입력되면, 압축기(110)에서 압축된 고압의 냉매는 토출배관(112)을 유동하며, 제 1 밸브장치(121)의 제 3 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)로 유입되어, 제 2 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된다.
상기 제 1 밸브장치(121)를 통과한 냉매는 상기 제 5 연결배관(145)을 유동하며 축열조(180)로 유입될 수 있다. 이 때, 상기 제 3 밸브장치(123)의 제 1 포트는 폐쇄되며, 이에 따라 상기 제 5 연결배관(145)의 냉매는 상기 제 2 분지부(145a)에서 상기 제 3 밸브장치(123)로 유입되는 것이 제한되며, 상기 축열조(180)로 가이드 될 수 있다.
냉매는 상기 축열조(180)에서 응축되지 않을 수 있다. 상세히, 상기 축열조(180)에 저장된 유체는 배출될 수 있으며, 상기 축열조(180)로 유체가 유입되지 않을 수 있다. 즉, 상기 입수밸브(181a)는 닫혀져 상기 축열조(180)로의 유체 유입은 제한되며, 상기 출수밸브(183a)는 개방되어 상기 축열조(180)의 유체는 출수유로(183)를 통하여 배출될 수 있다. 따라서, 상기 냉매는 상기 축열조(180)의 유체와 열교환 되지 않고, 상기 축열조(180)로부터 배출될 수 있다. 이 때, 상기 급탕밸브(144a)는 개방된다.
상기 축열조(180)를 통과한 냉매는 제 4 연결배관(144)을 유동하여 제 4 밸브장치(124)의 제 2 포트로 유입된다. 그리고, 냉매는 상기 제 4 밸브장치(124)의 제 3 포트를 통하여 상기 제 4 밸브장치(124)에서 배출되어 상기 제 3 연결배관(143)을 유동할 수 있다. 이 때, 상기 제 4 밸브장치(124)의 제 1 포트는 폐쇄되므로 상기 제 4 밸브장치(124)로 유입된 냉매가 제 1 연결배관(141)으로 배출되는 것이 제한될 수 있다.
상기 제 3 연결배관(143)의 냉매는 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 1 포트로 유입되어 제 4 포트를 통하여 배출되며, 상기 제 1 밸브장치(121)의 제 1 포트로 유입될 수 있다. 그리고, 냉매는 상기 제 1 밸브장치(121)의 제 4 포트를 통하여 배출되며, 제 2 연결배관(142)을 경유하여 상기 실외 열교환기(130)로 유동하여 외기와의 열교환을 통하여 응축될 수 있다.
상기 실외 열교환기(130)를 통과한 냉매는 제 1 분지부(141a)에서 제 1 연결배관(141)으로 유동하며, 상기 실내기(I)로 유입될 수 있다. 상기 실내기(I)로 유입된 냉매는 상기 실내 팽창장치(156)에서 감압되며, 상기 실내 열교환기(150)를 통과하면서 증발된다.
상기 실내 열교환기(150)에서 증발된 냉매는 제 7 연결배관(147)을 경유하여 제 3 밸브장치(123)의 제 2 포트로 유입되고 제 3 포트에서 배출되며, 제 8 연결배관(148)을 통하여 상기 제 2 밸브장치(122)로 유입된다. 냉매는 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 2 포트로 유입되어 제 3 포트에서 배출되며, 상기 제 2 밸브장치(122)에서 배출된 냉매는 흡입 배관(111)을 경유하여 기액 분리기(160)로 유입된다.
상기 기액 분리기(160)에서 분리된 기상 냉매는 상기 기액 분리기(160)에서 배출되며, 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매 사이클이 반복적으로 수행될 수 있다.
이와 같이, 압축기(110)에서 토출된 고압의 냉매는 상대적으로 높은 온도의 유체를 저장하고 있는 축열조(180)에서 응축되지 않으므로 냉방성능이 약해지는 현상을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 축열조(180)에 저장된 고온의 유체는 배출되어 온수로서 사용될 수 있고, 냉매는 실내 열교환기(150)에서 증발되므로 냉방이 수행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다. 도 6을 참조하면, 공기 조화기(10)의 운전조건 정보에 기초하여, "냉방 운전모드", "냉방 및 온수 운전모드" 또는 "냉방 및 온수 과부하 운전모드"가 선택적으로 수행될 수 있다.
상세히, 공기 조화기(10)가 ON 되고 압축기(110)가 구동하며, 입력부(210)를 통하여 냉방 및 온수 운전모드가 수행될 수 있다 (S11,S12).
상기 냉방 및 온수 운전모드가 수행되는 과정에서, 상기 고압 센서(115)를 통하여 냉매 사이클의 고압, 즉 응축압력이 감지되며, 상기 제 2 온도센서(158)를 통하여 실내기(I)에서 취출되는 공기의 온도(이하, 취출온도)가 감지될 수 있다 (S13).
상기 응축압력이 기 설정된 목표압력 이상이거나, 상기 취출온도가 제 1 설정온도 이상인 경우, 상기 축열조(180)에서 불응축 냉매가스가 발생되는 것으로 인식될 수 있다. 따라서, 이러한 운전을 계속 지속하면 "냉방능력이 약해지는 현상"이 발생하는 문제점이 나타날 수 있다 (S14).
이를 해결하기 위하여, 상기 제 1 온도센서(185)를 통하여 상기 축열조(180)내의 유체 온도(이하, 축열조내 온도)를 감지한다. 상기 축열조내 온도가 제 2 설정온도 이상인 것으로 인식되면, 냉방성능 확보를 위하여 "냉방 운전모드"로 전환한다. 따라서, 상기 축열조(180)로의 냉매 유동이 제한될 수 있다 (도 3 참조)(S15,S16,S17).
그리고, 상기 "냉방 운전모드"가 수행되는 과정에서, 설정시간이 경과하면 상기 축열조내 온도가 제 2 설정온도 미만이 되었는지 여부를 감지한다. 일례로, 상기 설정시간은 1분에서 10분 내의 값으로 결정될 수 있다. 다른 예로서, 상기 축열조내 온도값은 실시간으로 감지되어 상기 제 2 설정온도와 비교될 수도 있을 것이다 (S18,S19).
상기 축열조내 온도가 제 2 설정온도 미만인 것으로 감지되면, 상기 공기 조화기(10)의 운전모드는 "냉방 및 온수 운전모드"로 복귀될 수 있다. 반면에, 상기 축열조내 온도가 제 2 설정온도 이상인 것으로 계속 감지되면, S17 이하의 단계를 계속 수행하게 된다 (S20).
S16 단계에서, 상기 축열조내 온도가 상기 제 2 설정온도 미만인 것으로 감지되면, 상기 공기 조화기(10)의 운전모드는 "냉방 및 온수 과부하 운전모드"로 전환될 수 있다. 상기 "냉방 및 온수 과부하 운전모드"에서, 냉매는 상기 축열조(180)에서 응축되지 않을 수 있다 (S21) (도 5 참조).
그리고, 상기 응축압력이 목표압력 미만이 되었는지 여부가 감지될 수 있다. 상기 응축압력이 상기 목표압력 미만이 되었으면, 냉방성능이 저하되는 현상이 나타나지 않을 것으로 인식하여 S12 이하의 단계, 즉 "냉방 및 온수 운전모드"를 수행하게 된다.
반면에, 상기 응축압력이 목표압력 이상인 것으로 감지되면, S16 이하의 단계를 수행하여 "냉방 운전모드" 또는 "냉방 및 온수 과부하 운전모드"를 선택적으로 수행할 수 있다. 이러한 제어방법에 의하면, 냉매가 축열조(180) 내에 저장된 고온의 유체와 열교환되지 않아 불응축 가스가 생성되는 것을 방지할 수 있다 (S22).
이러한 제어 방법은, 상기 공기 조화기(10)의 운전종료에 관한 명령이 입력될 때까지 반복하여 수행될 수 있다 (S23).
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 7을 참조하면, 상기 입력부(210)를 통하여 공기 조화기(10)의 난방운전 모드 수행명령이 입력되면, 압축기(110)에서 압축된 고압의 냉매는 토출배관(112)을 유동하며, 제 1 밸브장치(121)의 제 3 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)로 유입되어, 제 2 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된다.
상기 제 1 밸브장치(121)를 통과한 냉매는 상기 제 5 연결배관(145)을 유동하며 상기 제 2 분지부(145a)에서 제 6 연결배관(146)을 유동하여 상기 제 3 밸브장치(123)의 제 1 포트로 유입된다. 이 때, 상기 급탕밸브(144a)는 폐쇄되어, 냉매가 상기 제 2 분지부(145a)에서 상기 축열조(180)로 유입되는 것을 제한할 수 있다.
그리고, 냉매는 상기 제 3 밸브장치(123)의 제 2 포트에서 배출되어 제 7 연결배관(147)을 유동하며, 상기 실내기(I)로 유입된다. 냉매는 상기 실내 열교환기(150)를 통과하면서 실내공기와 열교환 되어 응축하며, 제 1 연결배관(141)을 유동한다. 이 때, 상기 실내 팽창장치(156)는 완전 개방되므로, 냉매는 상기 실내 팽창장치(156)를 통과하는 과정에서 감압되지 않을 수 있다. 상기 실내기(I)를 통하여 난방이 수행될 수 있다.
상기 제 1 연결배관(141)의 냉매는 상기 제 1 분지부(141a)에서 상기 제 2 연결배관(142)으로 유동한다. 이 때, 상기 제 4 밸브장치(124)의 제 1 포트는 폐쇄되어, 냉매가 상기 제 4 밸브장치(124)로 유입되는 것이 제한될 수 있다.
상기 제 2 연결배관(142)의 냉매는 상기 실외 팽창장치(136)를 통과하는 과정에서 감압되며, 상기 실외 열교환기(130)에서 외기와 열교환 되어 증발될 수 있다. 상기 실외 열교환기(130)에서 증발된 냉매는 상기 제 1 밸브장치(121)의 제 4 포트로 유입되어 제 1 포트에서 배출될 수 있다.
상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된 냉매는 제 9 연결배관(149)을 경유하여 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 4 포트로 유입되며, 제 3 포트에서 배출된다. 상기 제 2 밸브장치(122)에서 배출된 냉매는 흡입 배관(111)을 경유하여 기액 분리기(160)로 유입된다.
상기 기액 분리기(160)에서 분리된 기상 냉매는 상기 기액 분리기(160)에서 배출되며, 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매 사이클이 반복적으로 수행되어, 난방운전이 이루어질 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방 및 온수운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 8을 참조하면, 상기 입력부(210)를 통하여 공기 조화기(10)의 난방 및 온수운전 모드 수행명령이 입력되면, 압축기(110)에서 압축된 고압의 냉매는 토출배관(112)을 유동하며, 제 1 밸브장치(121)의 제 3 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)로 유입되어, 제 2 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된다.
상기 제 1 밸브장치(121)를 통과한 냉매는 상기 제 5 연결배관(145)을 유동하며, 냉매 중 적어도 일부의 냉매는 상기 제 2 분지부(145a)에서 제 6 연결배관(146)으로 분지된다. 즉, 상기 제 5 연결배관(145)을 유동하는 냉매 중 일부는 축열조(180)로 유입되고, 나머지 일부는 실내기(I)로 유입될 수 있다.
상세히, 상기 제 2 분지부(145a)에서 상기 축열조(180)로 유입된 냉매는 상기 축열조(180)내의 유체와 열교환 하여 응축되며, 상기 제 4 연결배관(144)을 경유하여 제 4 밸브장치(124)의 제 2 포트로 유입될 수 있다. 이 때, 상기 급탕밸브(144a)는 개방될 수 있다. 상기 냉매의 응축 과정에서 축열조(180)에서는 온수가 생산될 수 있다.
그리고, 상기 제 2 분지부(145a)에서 상기 제 6 연결배관(146)으로 유동한 냉매는 상기 제 3 밸브장치(123)의 제 1 포트로 유입되어 제 2 포트에서 배출될 수 있다. 상기 제 3 밸브장치(123)에서 배출된 냉매는 제 7 연결배관(147)을 유동하며, 상기 실내기(I)로 유입된다.
냉매는 상기 실내 열교환기(150)를 통과하면서 실내공기와 열교환 되어 응축하며, 제 1 연결배관(141)을 유동한다. 이 때, 상기 실내 팽창장치(156)는 완전 개방되므로, 냉매는 상기 실내 팽창장치(156)를 통과하는 과정에서 감압되지 않을 수 있다. 상기 실내기(I)를 통하여 난방이 수행될 수 있다.
상기 제 1 연결배관(141)의 냉매는 상기 제 1 분지부(141a)에서 상기 제 2 연결배관(142)으로 유동한다. 그리고, 상기 축열조(180)를 통과한 후 상기 제 4 연결배관(144)을 경유하여 상기 제 4 밸브장치(124)로 유입된 냉매는 제 1 포트에서 배출되며, 상기 제 1 분지부(141a)에서 상기 제 2 연결배관(142)으로 유동한다
즉, 상기 실내기(I)를 통과하면서 응축된 냉매와, 상기 축열조(180)를 통과하면서 응축된 냉매는 상기 제 1 분지부(141a)에서 합지되며, 상기 합지된 냉매는 상기 제 2 연결배관(142)을 유동하며 상기 실외 팽창장치(136)에서 감압될 수 있다.
상기 실외 팽창장치(136)에서 감압된 냉매는 상기 실외 열교환기(130)에서 외기와 열교환 되어 증발될 수 있다. 상기 실외 열교환기(130)에서 증발된 냉매는 상기 제 1 밸브장치(121)의 제 4 포트로 유입되어 제 1 포트에서 배출될 수 있다.
상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된 냉매는 제 9 연결배관(149)을 경유하여 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 4 포트로 유입되며, 제 3 포트에서 배출된다. 상기 제 2 밸브장치(122)에서 배출된 냉매는 흡입 배관(111)을 경유하여 기액 분리기(160)로 유입된다.
상기 기액 분리기(160)에서 분리된 기상 냉매는 상기 기액 분리기(160)에서 배출되며, 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매 사이클이 반복적으로 수행될 수 있다. 이와 같은 냉매 순환에 의하여, 난방 및 온수생산이 함께 수행될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제상운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 9를 참조하면, 상기 입력부(210)를 통하여 공기 조화기(10)의 제상운전 모드 수행명령이 입력되면, 압축기(110)에서 압축된 고압의 냉매는 토출배관(112)을 유동하며, 제 1 밸브장치(121)의 제 3 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)로 유입되어, 제 2 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된다.
상기 제 1 밸브장치(121)를 통과한 냉매는 상기 제 5 연결배관(145)을 유동하여 상기 축열조(180)로 유입될 수 있다. 이 때, 상기 제 3 밸브장치(123)의 제 1 포트는 폐쇄되어, 냉매가 상기 제 3 밸브장치(123)로 유입되는 것이 제한될 수 있다.
상기 축열조(180)로 유입된 냉매는 상기 축열조(180)에 저장된 유체와 열교환 하여 응축되며, 제 4 연결배관(144)을 경유하여 상기 제 4 밸브장치(124)의 제 2 포트로 유입될 수 있다. 이 때, 상기 급탕밸브(144a)는 개방될 수 있다.
상기 제 4 밸브장치(124)로 유입된 냉매는 상기 제 4 밸브장치(124)의 제 3 포트에서 배출되어 제 3 연결배관(143)을 유동하며, 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 1 포트로 유입되고 제 4 포트에서 배출될 수 있다. 이 때, 상기 제 4 밸브장치(124)의 제 1 포트는 폐쇄되어, 상기 제 4 밸브장치(124)로 유입된 냉매가 상기 제 1 분지부(141a)로 유동하는 것이 제한될 수 있다.
상기 제 2 밸브장치(122)에서 배출된 냉매는 제 9 연결배관(149)을 경유하여 제 1 밸브장치(121)의 제 1 포트로 유입되며 제 4 포트에서 배출될 수 있다. 상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된 냉매는 제 2 연결배관(142)을 경유하여 상기 실외 열교환기(130)를 통과하면서 상기 실외 열교환기(130)를 제상할 수 있다. 이 때, 상기 실외 팬(135)은 OFF 될 수 있다.
상기 실외 열교환기(130)를 통과한 냉매는 제 1 분지부(141a)에서 제 1 연결배관(141)으로 유동하며, 실내기(I)로 유입되어 상기 실내 열교환기(150)를 통과할 수 있다. 이 때, 상기 실내 팬(155)은 OFF 될 수 있다.
상기 실내기(I)를 통과한 냉매는 제 7 연결배관(147)을 경유하여 제 3 밸브장치(123)의 제 2 포트로 유입되고 제 3 포트에서 배출되며, 제 8 연결배관(148)을 통하여 상기 제 2 밸브장치(122)로 유입된다. 냉매는 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 2 포트로 유입되어 제 3 포트에서 배출되며, 상기 제 2 밸브장치(122)에서 배출된 냉매는 흡입 배관(111)을 경유하여 기액 분리기(160)로 유입된다.
상기 기액 분리기(160)에서 분리된 기상 냉매는 상기 기액 분리기(160)에서 배출되며, 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매 사이클이 반복적으로 수행될 수 있다.
이와 같이, 상기 축열조(180)에서 응축된 냉매는 상기 실외 열교환기(130)로 공급되어 제상을 수행할 수 있으며, 상기 축열조(180)에서는 온수가 생산되어 공급될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 온수운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 10을 참조하면, 상기 입력부(210)를 통하여 공기 조화기(10)의 온수운전 모드 수행명령이 입력되면, 압축기(110)에서 압축된 고압의 냉매는 토출배관(112)을 유동하며, 제 1 밸브장치(121)의 제 3 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)로 유입되어, 제 2 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된다.
상기 제 1 밸브장치(121)를 통과한 냉매는 상기 제 5 연결배관(145)을 유동하여 상기 축열조(180)로 유입될 수 있다. 이 때, 상기 제 3 밸브장치(123)의 제 1 포트는 폐쇄되어, 냉매가 상기 제 3 밸브장치(123)로 유입되는 것이 제한될 수 있다.
상기 축열조(180)로 유입된 냉매는 상기 축열조(180)에 저장된 유체와 열교환 하여 응축되며, 제 4 연결배관(144)을 경유하여 상기 제 4 밸브장치(124)의 제 2 포트로 유입될 수 있다. 이 때, 상기 급탕밸브(144a)는 개방될 수 있다.
상기 제 4 밸브장치(124)로 유입된 냉매는 상기 제 4 밸브장치(124)의 제 1 포트에서 배출되며 제 1 분지부(141a)를 경유하여 상기 제 2 연결배관(142)을 유동한다. 이 때, 상기 실내 팽창장치(156)는 폐쇄되므로, 냉매가 상기 제 1 분지부(141a)에서 상기 제 1 연결배관(141)으로 유동하는 것이 제한될 수 있다.
상기 제 2 연결배관(142)을 유동하는 냉매는 상기 실외 팽창장치(136)에서 감압될 수 있다. 그리고, 상기 실외 팽창장치(136)에서 감압된 냉매는 상기 실외 열교환기(130)에서 외기와 열교환 되어 증발될 수 있다. 상기 실외 열교환기(130)에서 증발된 냉매는 상기 제 1 밸브장치(121)의 제 4 포트로 유입되어 제 1 포트에서 배출될 수 있다.
상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된 냉매는 제 9 연결배관(149)을 경유하여 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 4 포트로 유입되며, 제 3 포트에서 배출된다. 상기 제 2 밸브장치(122)에서 배출된 냉매는 흡입 배관(111)을 경유하여 기액 분리기(160)로 유입된다.
상기 기액 분리기(160)에서 분리된 기상 냉매는 상기 기액 분리기(160)에서 배출되며, 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매 사이클이 반복적으로 수행될 수 있다. 이와 같은 냉매 순환에 의하여, 축열조(180)에서 온수가 생산될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉수운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 3을 참조하면, 상기 입력부(210)를 통하여 공기 조화기(10)의 냉수운전 모드 수행명령이 입력되면, 압축기(110)에서 압축된 고압의 냉매는 토출배관(112)을 유동하며, 제 1 밸브장치(121)의 제 3 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)로 유입되어, 제 4 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된다.
상기 제 1 밸브장치(121)를 통과한 냉매는 상기 제 2 연결배관(142)을 유동하며 상기 실외 열교환기(130)에서 응축될 수 있다. 상기 실외 열교환기(130)에서 응축된 냉매는 제 1 분지부(141a)에서 제 4 밸브장치(124)의 제 1 포트로 유입된다. 이 때, 상기 실내 팽창장치(156)는 폐쇄되어, 냉매가 상기 실내 열교환기(150)로 유입되는 것이 방지될 수 있다.
상기 제 4 밸브장치(124)로 유입된 냉매는 제 2 포트를 통하여 상기 제 4 밸브장치(124)에서 배출되며, 상기 제 4 연결배관(144)을 유동하여 상기 축열조(180)로 유입될 수 있다. 이 때, 냉매는 상기 급탕밸브(144a)를 통과하는 과정에서 감압될 수 있다.
상기 감압된 냉매는 저온을 형성하며, 상기 축열조(180)내의 유체와 열교환 되는 과정에서 흡열할 수 있다. 그리고, 냉매와 열교환 된 유체는 냉각될 수 있다. 따라서, 냉수가 생산될 수 있다.
상기 축열조(180)를 통과한 냉매는 제 5 연결배관(145)을 경유하여 제 1 밸브장치(121)의 제 2 포트로 유입되어 제 1 포트에서 배출되며, 제 9 연결배관(149)을 경유하여 상기 제 2 밸브장치(122)로 유입될 수 있다. 냉매는 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 4 포트로 유입되어, 제 3 포트에서 배출될 수 있다.
상기 제 2 밸브장치(122)에서 배출된 냉매는 흡입 배관(111)을 경유하여 기액 분리기(160)로 유입된다. 그리고, 상기 기액 분리기(160)에서 분리된 기상 냉매는 상기 기액 분리기(160)에서 배출되며, 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매 사이클이 반복적으로 수행되어, 냉수가 효율적으로 생산될 수 있다.
110 : 압축기 115 : 고압 센서
121~124 : 제 1~4 밸브장치 130 : 실외 열교환기
135 : 실외 팬 141~149 : 제 1~9 연결배관
144a : 급탕밸브 150 : 실내 열교환기
155 : 실내 팬 158 : 제 2 온도센서
160 : 기액 분리기 180 : 축열조
185: 제 1 온도센서 200 : 제어부
210 : 입력부
121~124 : 제 1~4 밸브장치 130 : 실외 열교환기
135 : 실외 팬 141~149 : 제 1~9 연결배관
144a : 급탕밸브 150 : 실내 열교환기
155 : 실내 팬 158 : 제 2 온도센서
160 : 기액 분리기 180 : 축열조
185: 제 1 온도센서 200 : 제어부
210 : 입력부
Claims (16)
- 냉매를 압축하는 압축기;
상기 압축기의 출구측에 배출되는 제 1 밸브장치;
상기 압축기의 흡입측에 배치되는 제 2 밸브장치;
냉방 운전시, 상기 제 1 밸브장치를 통과한 냉매가 유입되는 실외 열교환기;
난방 운전시, 상기 제 1 밸브장치를 통과한 냉매가 유입되는 실내 열교환기;
상기 실내 열교환기와 병렬로 연결되는 축열조;
상기 실내 열교환기에 연결되며, 제 1 분지부를 가지는 제 1 연결배관;
상기 제 1 분지부에서 상기 실외 열교환기로 연장되는 제 2 연결배관;
상기 제 1 밸브장치의 출구측에 배치되며, 냉매를 상기 실내 열교환기 또는 상기 축열조로 가이드 하는 제 2 분지부;
상기 제 2 분지부에 연결되는 제 3 밸브장치; 및
상기 축열조의 출구측에 배치되며, 상기 제 1 분지부에 연결되는 제 4 밸브장치가 포함되고,
상기 제 4 밸브장치로부터 상기 제 2 밸브장치로 연장되는 제 3 연결배관이 더 포함되는, 축열조를 구비하는 공기 조화기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 밸브장치 또는 상기 제 2 밸브장치에는 사방 밸브가 포함되는,
축열조를 구비하는 공기 조화기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 3 밸브장치 또는 상기 제 4 밸브장치에는,
삼방 밸브가 포함되는,
축열조를 구비하는 공기 조화기. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 4 밸브장치로부터 상기 축열조로 연장되는 제 4 연결배관; 및
상기 제 1 밸브장치로부터 상기 축열조로 연장되는 제 5 연결배관이 더 포함되는,
축열조를 구비하는 공기 조화기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 분지부로부터 상기 제 3 밸브장치로 연장되는 제 6 연결배관; 및
상기 제 3 밸브장치로부터 상기 실내 열교환기로 연장되는 제 7 연결배관이 더 포함되는,
축열조를 구비하는 공기 조화기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 3 밸브장치로부터 상기 제 2 밸브장치로 연장되는 제 8 연결배관; 및
상기 제 1 밸브장치로부터 상기 제 2 밸브장치로 연장되는 제 9 연결배관이 더 포함되는,
축열조를 구비하는 공기 조화기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 4 밸브장치의 작동을 제어하는 제어부가 더 포함되는,
축열조를 구비하는 공기 조화기. - 제 8 항에 있어서,
상기 공기 조화기의 냉방 및 온수운전 모드 수행시,
상기 제어부는,
상기 제 4 밸브장치로 유입된 냉매를 상기 실내 열교환기로 가이드 하여 냉매를 증발시키고, 상기 증발된 냉매는 상기 제 3 밸브장치로 유입되도록,
상기 제 3,4 밸브장치의 작동을 제어하는,
축열조를 구비하는 공기 조화기. - 제 8 항에 있어서,
상기 공기 조화기의 냉방 및 온수 과부하 운전모드 수행시,
상기 제어부는,
상기 제 4 밸브장치로 유입된 냉매는 상기 제 2 밸브장치로 유동되도록 하고, 상기 실내 열교환기에서 증발된 냉매는 상기 제 3 밸브장치로 유입되도록,
상기 제 3,4 밸브장치의 작동을 제어하는,
축열조를 구비하는 공기 조화기. - 제 8 항에 있어서,
상기 공기 조화기의 난방 및 온수 운전모드 수행시,
상기 제어부는,
상기 제 4 밸브장치로 유입된 냉매는 상기 실외 열교환기로 유동되도록 하고, 상기 제 3 밸브장치로 유입된 냉매는 상기 실내 열교환기로 유동되도록,
상기 제 3,4 밸브장치의 작동을 제어하는,
축열조를 구비하는 공기 조화기. - 제 8 항에 있어서,
상기 공기 조화기의 제상 운전모드 수행시,
상기 제어부는,
상기 제 4 밸브장치로 유입된 냉매는 상기 제 2 밸브장치로 유동되도록 하고, 상기 실내 열교환기를 통과한 냉매는 상기 제 3 밸브장치로 유입되도록,
상기 제 3,4 밸브장치의 작동을 제어하는,
축열조를 구비하는 공기 조화기. - 제 1항 내지 3항, 제 5항 내지 12항 중 어느 한 항에 기재된 축열조를 구비하는 공기 조화기의 제어방법에 있어서,
상기 공기 조화기의 냉방 및 온수 운전모드를 수행하는 단계;
상기 압축기의 출구측 응축압력 및 상기 실내 열교환기를 포함하는 실내기의 취출온도를 감지하는 단계;
상기 응축압력이 목표압력 이상이거나, 상기 실내기의 취출온도가 제 1 설정온도 이상이면, 상기 축열조내 유체의 온도를 감지하는 단계; 및
상기 축열조내 유체의 온도가 제 2 설정온도 이상인지 여부에 기초하여, 냉방 운전모드 또는 냉방 및 온수 과부하 운전모드를 선택적으로 수행하는 단계가 포함되는,
축열조를 구비하는 공기 조화기의 제어방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 냉방 및 온수 운전모드는, 상기 실내기를 통한 냉방을 수행하고 상기 축열조에서 냉매와 상기 유체간의 열교환을 통하여 온수를 생산하는 운전모드이며,
상기 냉방 운전모드는, 상기 실내기를 통한 냉방만을 수행하는 운전모드이며,
상기 냉방 및 온수 과부하 운전모드는, 상기 실내기를 통한 냉방을 수행하고 상기 축열조에서 냉매와 상기 유체간의 열교환을 수행하지 않는 운전모드인 것을 특징으로 하는,
축열조를 구비하는 공기 조화기의 제어방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 축열조내 유체의 온도가 상기 제 2 설정온도 이상이면,
상기 공기 조화기의 운전모드는, 상기 냉방 운전모드로 전환되는 것을 특징으로 하는,
축열조를 구비하는 공기 조화기의 제어방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 축열조내 유체의 온도가 상기 제 2 설정온도 미만이면,
상기 공기 조화기의 운전모드는, 상기 냉방 및 온수 과부하 운전모드로 전환되는 것을 특징으로 하는,
축열조를 구비하는 공기 조화기의 제어방법.
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