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KR20140122456A - 자연 냉매 순환식 공기 조화기 및 그 제어 방법 - Google Patents

자연 냉매 순환식 공기 조화기 및 그 제어 방법 Download PDF

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Publication number
KR20140122456A
KR20140122456A KR1020130039148A KR20130039148A KR20140122456A KR 20140122456 A KR20140122456 A KR 20140122456A KR 1020130039148 A KR1020130039148 A KR 1020130039148A KR 20130039148 A KR20130039148 A KR 20130039148A KR 20140122456 A KR20140122456 A KR 20140122456A
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KR
South Korea
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fan
refrigerant
heat exchanger
condenser
air conditioner
Prior art date
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KR1020130039148A
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Inventor
우형석
김경록
양동근
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 자연 냉매순환식 공기 조화기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일 측면에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기는, 유입된 냉매를 응축시키는 응축기; 상기 응축기의 일측에 구비되며, 상기 응축기로 공기를 강제 유동시키는 응축팬; 유입된 냉매를 증발시키는 증발기; 상기 증발기의 일측에 구비되며, 상기 증발기로 공기를 강제 유동시키는 증발팬; 및 상기 응축팬 및 증발팬을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 시간차를 두어 상기 응축팬 및 증발팬을 구동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 별도의 구동수단을 설치하지 않고도, 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 초기 기동력을 확보할 수 있다. 따라서, 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 부피를 소형화하고, 제조 비용 및 노력을 낮출 수 있다.

Description

자연 냉매 순환식 공기 조화기 및 그 제어 방법{A natural coolant circulation air conditioner and a control method thereof}
본 발명은 자연 냉매순환식 공기 조화기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
공기 조화기는 실외/실내공기 및 냉매의 열교환을 통해 실내를 냉방시키거나 또는 난방시키는 냉/난방 시스템이다. 상기 공기 조화기는 강제 냉매 순환식 공기 조화기와, 자연 냉매 순환식 공기 조화기로 구별될 수 있다.
강제 냉매 순환식 공기 조화기란, 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 포함하며, 상기 압축기의 토출력에 의해 냉매가 순환되는 방식의 공기 조화기를 의미한다. 일반적으로 가정 및 사무실 등에는 상기 강제 냉매 순환식 공기 조화기가 사용된다.
자연 냉매 순환식 공기 조화기란, 냉매의 상변화에 따라 발생되는 냉매의 비중차와, 배관의 높이차를 이용하여 냉매가 순환되는 방식의 공기 조화기를 의미한다. 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기는 별도의 압축기를 포함하지 않는다. 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기는 데이터 서버 등이 위치한 공간의 보조 공기 조화수단으로 사용된다. 일 예로, 일본 특개평 제7-151359호에는, 펌프를 구비한 종래의 자연 냉매 순환식 공기 조화기가 개시된다.
종래의 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 경우, 일단 구동이 정지되면, 열교환기에 액냉매가 쌓이게 되어 초기 구동력 확보가 어려운 문제가 있다.
일단 정지된 자연 냉매 순환식 공기 조화기를 구동하기 위하여, 별도의 수단을 설치하여 초기에 냉매를 유동시키는 방법이 있으나, 이 경우 제품의 부피가 커지고, 제조 비용이 상승되는 문제점이 있다.
또한, 구동에 필요한 압력을 제공하기 위하여 초기 기동시 냉매를 추가 봉입하는 방법이 있으나, 결과적으로 냉매량이 필요 이상으로 많아지게 되므로, 정상 운전 상태에서 운전 압력이 증가되어, 성능이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 정지된 상태에서 재순환시에 초기 기동력을 확보할 수 있는 자연 냉매 순환식 공기 조화기 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
일 측면에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기는, 유입된 냉매를 응축시키는 응축기; 상기 응축기의 일측에 구비되며, 상기 응축기로 공기를 강제 유동시키는 응축팬; 유입된 냉매를 증발시키는 증발기; 상기 증발기의 일측에 구비되며, 상기 증발기로 공기를 강제 유동시키는 증발팬; 및 상기 응축팬 및 증발팬을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 시간차를 두어 상기 응축팬 및 증발팬을 구동시킨다.
일 측면에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 제어 방법은, 제 1 열교환기로 공기를 유동시키는 제 1 팬을 구동하는 제 1 단계; 상기 제 1 팬의 구동시간이 설정시간을 초과하였는지 여부를 결정하는 제 2 단계; 및 상기 제 1 팬의 구동시간이 설정시간을 초과하면, 제 2 열교환기로 공기를 유동시키는 제 2 팬을 구동하는 제 3 단계;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 별도의 구동수단을 설치하지 않고도, 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 초기 기동력을 확보할 수 있다. 따라서, 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 부피를 소형화하고, 제조 비용 및 노력을 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 설치도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결' 되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결' 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결' 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함' 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 설치도이다.
도 1에는, 본 발명의 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)와, 주 냉방 수단(200)과, 서버(300)를 포함하는 건물(10)이 개시된다.
상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)는, 응축기(110)와, 응축팬(115)과, 액관(120)과, 증발기(130)와, 증발팬(135)과, 기관(140)을 포함한다. 상기 응축기(110), 액관(120), 증발기(130) 및 기관(140)의 내부로 냉매가 순환한다.
상기 응축기(110)는 상기 건물(10)의 실외에 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 응축기(110)는 상기 건물(10)의 실외 공기와 상기 응축기(110)의 내부를 유동하는 냉매가 서로 열교환 되게 한다. 다만, 상기 응축기(110)가 상기 건물(10)의 실외에 설치되는 것으로 제한되는 것은 아니다.
상기 응축팬(115)은 상기 응축기(110)의 일측에 구비되며, 공기의 유동을 강제하여 상기 응축기(110)를 통과하도록 한다. 상기 응축팬(115)의 구동에 따라서, 상기 응축기(110)를 통과하는 공기와, 상기 응축기(110)를 흐르는 냉매는 서로 열교환된다. 다시 말하면, 상기 응축팬(115)은 상기 응축기(110)를 작동시키는 것으로 이해되어 질 수 있다.
상기 액관(120)은 상기 응축기(110) 및 증발기(130)를 연통시킨다. 상기 액관(120)은 상기 응축기(110)를 통과한 냉매를 상기 증발기(130)로 안내한다.
상기 증발기(130)는 상기 건물(10)의 실내에 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 증발기(130)는 상기 건물(10)의 실내 공기와 상기 증발기(130)의 내부를 유동하는 냉매가 서로 열교환 되게 한다. 상기 증발기(130)는 일 예로, 상기 건물(10) 내부에서 온도 조절이 요구되는 대상체의 일측에 설치될 수 있다. 상기 대상체는 일 예로 상기 서버(300)일 수 있다. 다만, 상기 증발기(130)가 상기 건물(10)의 실내에 설치되는 것으로 제한되는 것은 아니다.
상기 증발팬(135)은 상기 증발기(130)의 일측에 구비되며, 공기의 유동을 강제하여 상기 증발기(130)를 통과하도록 한다. 상기 증발팬(135)의 구동에 따라서, 상기 증발기(130)를 통과하는 공기와, 상기 증발기(130)를 흐르는 냉매는 서로 열교환된다. 다시 말하면, 상기 증발팬(135)은 상기 증발기(130)를 작동시키는 것으로 이해되어 질 수 있다.
상기 기관(140)은 상기 증발기(130) 및 응축기(110)를 연통시킨다. 상기 기관(140)은 상기 증발기(130)를 통과한 냉매를 상기 응축기(110)로 안내한다.
상기 주 냉방 수단(200)은, 실외에 설치되는 실외 유닛(210)과, 실내에 설치되는 실내 유닛(220)과, 상기 실외 유닛(210) 및 실내 유닛(220)을 연결하는 순환배관(230)을 포함할 수 있다.
상기 실외 유닛(210)은, 압축기(212)와, 실외 열교환기(214)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 실내 유닛(220)은, 팽창장치(222)와, 실내 열교환기(224)와, 송풍장치(226)를 포함할 수 있다.
상기 주 냉방 수단(200)을 순환하는 냉매는, 상기 압축기(212), 실외 열교환기(214), 팽창장치(222) 및 실내 열교환기(224)를 순환하며, 상기 건물(10)의 실외 공기 및 실외 공기와 열교환 한다. 그리고 열교환된 공기는 상기 송풍장치(226)에 의해 강제 유동되며, 상기 서버(300)의 온도를 조절한다.
상기 서버(300)는 상기 건물(10)의 내부에 설치된다. 상기 서버(300)는 일정한 온도로 유지될 필요가 있다.
상기 서버(300)는 상기 주 냉방장치(200)의 공기 조화 작용에 따라서, 일정한 온도로 유지될 수 있다. 이 때, 상기 주 냉방장치(200)의 전력소비 감소를 위하여, 보조적인 수단으로써, 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)가 사용될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 경우에 따라서 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)만 단독으로 설치되어 사용되는 것도 가능할 것이다.
이하, 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)의 작용을 설명한다.
상기 응축기(110)로 유입된 냉매는, 상기 응축팬(115)에 의해 상기 응축기(110)를 통과하는 실외 공기로 열을 방출한다. 실외 공기로 열을 빼앗긴 냉매는 응축되어 액체 상태로 상변화 한다. 상기 응축기(110)에서 응축된 액상 냉매는 상기 액관(120)으로 유입된다.
상기 액관(120)으로 유입된 액상 냉매는 중력의 영향을 받아 하측으로 유동된다. 상기 증발기(130)는 상기 응축기(110)의 하측에 구비되므로, 상기 응축기(110)로부터 상기 증발기(130)로 액상 냉매가 유입된다.
상기 증발기(130)로 유입된 냉매는, 상기 증발팬(135)에 의해 상기 증발기(130)를 통과하는 실내 공기의 열을 흡수한다. 실내 공기로부터 열을 제공받은 냉매는 증발되어 기체 상태로 상변화 한다. 상기 증발기(130)에서 증발된 기상 냉매는 상기 기관(140)으로 유입된다.
상기 기관(140)으로 유입된 기상 냉매는 밀도차의 영향에 따라 상측으로 유동된다. 상기 응축기(110)는 상기 증발기(130)의 상측에 구비되므로, 상기 증발기(130)로부터 상기 응축기(110)로 기상 냉매가 유입된다.
위와 같은 과정을 반복하여, 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100) 내부에서 냉매가 순환하며, 상기 건물(10) 내의 공기를 조화시킬 수 있다.
여기서, 응축량 및 증발량이 많을수록 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)의 구동력은 증가되는 것을 알 수 있다. 다만, 상기 응축기(110)를 통과하는 냉매와 실외 공기의 온도 차이에 따라서, 냉매는 완전히 응축되지 못하고 액체 및 기체가 혼합된 상태일 수 있다. 또한, 상기 증발기(110)를 통과하는 냉매와 실내 공기의 온도 차이에 따라서, 냉매는 완전히 증발되지 못하고 액체 및 기체가 혼합된 상태일 수 있다. 이러한 현상은 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)의 구동력을 약화시킨다. 특히, 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)이 정지된 상태에서 구동을 시작할 때, 초기 기동력을 약화시키는 문제가 있다. 그러나 본 발명의 실시 예에 따르면, 초기 기동력을 보완할 수 있다. 이하 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)는, 응축기(110)와, 응축팬(115)과, 액관(120)과, 증발기(130)와, 증발팬(135)과, 기관(140)과, 냉매 흐름 감지부(150)를 포함할 수 있다.
상기 응축기(110)는, 상기 응축기(110)의 양측에 각각 형성되는 제 1 헤더(111a) 및 제 2 헤더(111b)와, 상기 제 1 헤더(111a) 및 제 2 헤더(111b)를 서로 연통하는 튜브(112)와, 상기 튜브(112)의 일측에 구비되는 핀(113)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 헤더(111a)는 상기 기관(140)으로부터 유입된 냉매를 상기 튜브(112)로 안내한다. 상기 제 1 헤더(111a)는 지면에 대하여 수직한 방향으로 배치될 수 있다.
상기 튜브(112)는 상기 제 1 헤더(111a)로부터 유입된 냉매를 상기 제 2 헤더(111b)로 안내한다. 상기 튜브(112)는 상기 제 1 헤더(111a)에 수직한 방향으로 연결될 수 있다. 다시 말하면, 상기 튜브(112)는 지면에 대하여 수평하게 배치될 수 있다. 상기 튜브(112)는 복수 개로 구성될 수 있다. 그리고 복수의 상기 튜브(112)는 서로 상하방향으로 이격될 수 있다.
상기 제 2 헤더(111b)는 상기 튜브(112)로부터 유입된 냉매를 상기 액관(120)으로 안내한다. 상기 제 2 헤더(111b)는 상기 튜브(1112)에 수직한 방향으로 연결될 수 있다. 상기 제 2 헤더(111b)는 지면에 대하여 수직한 방향으로 배치될 수 있다. 상기 제 2 헤더(111b)는 상기 제 1 헤더(111a)와 같은 방향으로 배치될 수 있다.
상기 핀(113)은 상기 튜브(112)를 유동하는 냉매의 전열효과를 증대시키는 기능을 한다. 상기 핀(113)은 상기 튜브(112)가 관통되는 관통홀(부호없음)을 포함할 수 있다.
상기 증발기(130)는, 상기 응축기(110)와 마찬가지로, 제 1 헤더(131a), 제 2 헤더(131b), 튜브(132)와, 핀(133)을 포함할 수 있다. 이하 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
상기 제 1 헤더(131a)는 상기 액관(120)으로부터 유입되는 냉매를 상기 튜브(132)로 안내한다. 상기 제 1 헤더(131a)는 지면과 수평한 방향으로 배치될 수 있다.
상기 제 2 헤더(131b)는 상기 튜브(132)로부터 유입되는 냉매를 상기 기관(140)으로 안내한다. 상기 제 2 헤더(131b)는 지면과 수평한 방향으로 배치될 수 있다. 상기 제 2 헤더(131b)는 상기 제 1 헤더(131a)와 동일한 방향으로 배치될 수 있다.
상기 냉매 흐름 감지부(150)는 상기 자연 냉매 순환 공기 조화기(100)의 냉매의 흐름을 감지한다. 상기 냉매 흐름 감지부(150)는 상기 응축기(110) 및 증발기(130)를 순환하는 냉매의 흐름과 관련된 정보를 측정할 수 있다. 상기 냉매 흐름 감지부(150)에서 측정된 정보에 기초하여, 냉매가 순환되고 있는지 여부를 감지할 수 있다. 다시 말하면, 상기 냉매 흐름 감지부(150)는 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)가 정상적으로 작동중인지 여부에 관련된 정보를 측정할 수 있다.
일 예로, 상기 냉매 흐름 감지부(150)는 유량 감지부 또는 유속 감지부일 수 있다. 이 경우, 상기 유량 감지부 또는 유속 감지부는 상기 액관(120) 및 기관(140) 중 어느 하나의 배관에 설치될 수 있다. 일 예로 상기 유량 감지부 또는 유속 감지부는 상기 기관(140)의 상측에 구비될 수 있다. 상기 배관 내부를 흐르는 냉매의 유량 또는 유속이 설정값을 초과하면, 상기 자연 냉매 순환 공기 조화기(100)가 정상적으로 작동되는 것으로 판단될 수 있다.
다른 예로, 상기 냉매 흐름 감지부(150)는 상기 응축기(110) 및 증발기(130)중 어느 하나 이상의 열교환기의 유입측 온도 및 토출측 온도를 감지하는 온도 감지부일 수 있다. 이 경우, 상기 유입측 온도 및 토출측 온도의 차이를 산출하여, 온도 차이가 설정값 이상이면, 상기 자연 냉매 순환 공기 조화기(100)가 정상적으로 구동되는 것으로 판단될 수 있다.
한편, 상기 응축기(110), 응축팬(115), 액관(120) 및 액관 밸브(122, 도 5 참조)는, 각각 제 1 열교환기, 제 1 팬, 제 1 배관 및 제 1 밸브라고 할 수 있다. 이 경우, 상기 증발기(130), 증발팬(135), 기관(140) 및 후술할 기관 밸브(142, 도 5 참조)는 각각 제 2 열교환기, 제 2 팬, 제 2 배관 및 제 2 밸브라고 할 수 있다. 물론 그 반대의 경우도 가능하다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)는, 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)의 구동과 관련된 명령을 입력받는 입력부(210)와, 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)의 구동과 관련된 시간을 측정하는 타이머(220)와, 상기 냉매 흐름 감지부(150)와, 상기 응축팬(115)과, 상기 증발팬(135)과, 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)를 제어하는 제어부(230)를 포함할 수 있다.
상기 입력부(210)를 통하여, 사용자는 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)의 구동명령 또는 정지명령을 입력할 수 있다.
상기 타이머(220)는, 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)가 구동되는 시간을 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 타이머(220)는 상기 응축팬(115) 또는 증발팬(135)의 구동시간을 측정할 수 있다.
상기 제어부(230)는, 상기 입력부(210)를 통하여 입력된 구동명령, 상기 타이머(220)에서 측정된 시간 또는 상기 냉매 흐름 감지부(150)에서 감지된 정보에 기초하여, 상기 응축팬(115) 또는 증발팬(135)을 구동하거나 정지할 수 있다.
상기 제어부(230)는, 상기 냉매 흐름 감지부(150)에서 측정된 정보에 기초하여, 냉매가 상기 응축기(110) 및 증발기(130)를 순환하는지 여부를 결정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 상기 입력부(210)를 통하여, 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)의 구동명령이 입력되면, 상기 제어부(230)는 먼저 상기 제 1 팬을 구동한다(S100). 이 때, 상기 제 2 팬은 정지된 상태를 유지한다.
첫째, 상기 제 1 팬이 상기 응축팬(115)인 경우, 상기 응축기(110)에서는 냉매의 응축이 일어난다. 그리고 상기 응축기(110)에서 응축된 액상 냉매는 상기 액관(120)을 통하여 상기 증발기(130)로 유입된다.
둘째, 상기 제 1 팬이 상기 증발팬(135)인 경우, 상기 증발기(130)에서는 냉매의 증발이 일어난다. 그리고 상기 증발기(130)에서 증발된 기상 냉매는 상기 기관(140)을 통하여 상기 응축기(110)로 유입된다.
상기 제 1 팬의 구동이 시작되면, 상기 타이머(220)는 상기 제 1 팬의 구동시간을 측정한다. 그리고 상기 제어부(230)는, 상기 제 1 팬의 구동시간이 기 설정된 설정시간을 초과하는지 여부를 결정한다(S110). 여기서, 상기 설정시간은 조절될 수 있다. 상기 설정시간은 상기 제어부(230)의 연산 결과에 따라서, 증가되거나, 감소될 수 있다. 상기 설정시간은 사용자에 의해 증가되거나, 감소될 수도 있다.
첫째, 상기 제 1 팬이 상기 응축팬(115)인 경우, 상기 제 2 팬은 정지된 상태를 유지하므로, 상기 증발기(130)에는 액상 냉매가 증발되지 않고 축적된다.
둘째, 상기 제 1 팬이 상기 증발팬(135)인 경우, 상기 제 2 팬은 정지된 상태를 유지하므로, 상기 응축기(110)에는 기상 냉매가 응축되지 않고 축적된다.
상기 제 1 팬(115)의 구동시간이 상기 설정시간을 초과하면, 상기 제 2 팬을 구동한다(S120).
첫째, 상기 제 1 팬이 상기 응축팬(115)인 경우, 상기 제 2 팬의 구동에 따라서, 상기 증발기(130)에 축적된 액상 냉매가 순간적으로 증발된다. 축적된 다량의 액상 냉매가 순간적으로 증발됨에 따라, 상기 기관(140)에는 순간적으로 냉매의 유동량 또는 유동속도가 증가된다.
둘째, 상기 제 1 팬이 상기 증발팬(135)인 경우, 상기 제 2 팬의 구동에 따라서, 상기 응축기(110)에 축적된 기상 냉매가 순간적으로 응축된다. 축적된 다량의 기상 냉매가 순간적으로 응축됨에 따라, 상기 액관(120)에는 순간적으로 냉매의 유동량 또는 유동속도가 증가된다.
결과적으로 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)의 초기 기동력을 확보할 수 있게 된다.
상기 제 2 팬의 구동이 개시되면, 상기 제어부(230)는, 상기 냉매 흐름 감지부(150)에서 감지되는 정보에 따라서, 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)가 정상적으로 구동되는지 여부를 결정한다(S130). 즉, 냉매가 순환되고 있는지 여부를 알 수 있다.
정상적으로 구동되지 않는 경우, 즉, 냉매가 순환하지 않으면, 상기 제 2 팬의 구동을 정지하고(S140), 단계 S110의 상기 설정시간을 증가시킬 수 있다(S150). 그리고 단계 S100으로 복귀하여 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)가 정상적으로 구동될 때까지 반복할 수 있다.
정리하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)의 제어 방법은, 상기 제 1 팬 및 제 2 팬 중 어느 하나의 팬을 구동하고, 일정시간 후에 나머지 팬을 구동시키는 제어 방법이다. 다시 말하면, 상기 제어부(230)는 상기 제 1 팬 및 제 2 팬을 시간차를 두어 구동하기 시작한다. 이러한 제어 방법을 통하여, 상기 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기 중 어느 하나의 열교환기에 다량의 냉매를 공급할 수 있다. 그리고 다량의 냉매가 공급된 상태에서 상변화시킨다. 즉, 제 1 실시 예에 따르면, 다량의 냉매의 순간적인 상변화를 이용하여 구동력을 높일 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 구성도이다. 제 1 실시 예에 대한 설명은, 특별한 언급이 없는 이상, 제 2 실시 예에 차용될 수 있음을 밝혀둔다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)는, 상기 액관(120)에 구비되는 액관 밸브(122)와, 상기 기관(140)에 구비되는 기관 밸브(142)를 포함할 수 있다.
상기 액관 밸브(122)는, 상기 액관(120)의 내부를 유동하는 냉매의 흐름을 제어할 수 있다. 즉, 상기 액관 밸브(122)는, 상기 응축기(110)로부터 상기 증발기(130)로 유입되는 냉매의 흐름을 제어할 수 있다. 상기 액관 밸브(122)는, 상기 응축기(110) 및 증발기(130)를 연통하는 상기 액관(120)을 차단할 수 있다. 상기 액관 밸브(122)는 상기 액관(120)의 개도량을 조절하는 전자 팽창 밸브(EEV)이거나, 상기 액관(120)을 선택적으로 차단 또는 개방하는 솔레노이드 밸브일 수 있다. 상기 액관 밸브(122)는, 상기 액관(120)의 상측에 구비될 수 있다. 다만, 상기 액관 밸브(122)의 위치가 상측으로 제한되는 것은 아니다.
상기 기관 밸브(142)는, 상기 기관(140)의 내부를 유동하는 냉매의 흐름을 제어할 수 있다. 즉, 상기 기관 밸브(142)는, 상기 증발기(130)로부터 상기 응축기(110)로 유입되는 냉매의 흐름을 제어할 수 있다. 상기 기관 밸브(142)는, 상기 증발기(130) 및 응축기(110)를 연통하는 상기 기관(140)을 차단할 수 있다. 상기 기관 밸브(142)는 상기 기관(140)의 개도량을 조절하는 전자 팽창 밸브(EEV)이거나, 상기 기관(140)을 선택적으로 차단 또는 개방하는 솔레노이드 밸브일 수 있다. 상기 기관 밸브(142)는 상기 기관(142)의 하측에 구비될 수 있다. 다만, 상기 기관 밸브(142)의 위치가 하측으로 제한되는 것은 아니다.
상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)는, 상기 액관(120)에 구비되는 트랩부(125)와, 상기 트랩부(125)에 구비되는 펌프(127)를 더 포함할 수 있다.
상기 트랩부(125)는, 상기 액관(120)에 유동되는 액상 냉매를 임시적으로 수용하는 기능을 한다. 상기 트랩부(125)는 상기 액관(120)의 일부가 하방으로 휘어진 부분으로 규정될 수 있다. 상기 트랩부(125)는 대략 'U자'형으로 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 트랩부(125)의 양측은 상기 트랩부(125)의 중앙보다 더 높게 형성된다.
상기 펌프(127)는 상기 트랩부(125)에 수용된 액상 냉매를 강제 유동시키는 기능을 한다. 상기 펌프(127)는 상기 트랩부(125)에 수용된 액상 냉매를 상기 증발기(130) 측으로 유동시켜, 냉매의 초기 기동력을 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)는, 상기 입력부(210), 타이머(220), 냉매 흐름 감지부(150), 제어부(230), 응축팬(115), 증발팬(135), 액관 밸브(122), 기관 밸브(124) 및 펌프(127)를 포함할 수 있다.
상기 제어부(230)는, 상기 입력부(210), 타이머(220) 또는 냉매 흐름 감지부(150)로부터 전달되는 정보에 기초하여, 상기 액관 밸브(122), 기관 밸브(124) 또는 펌프(127)를 제어할 수 있다.
상기 액관 밸브(122) 및 기관 밸브(124) 중 하나의 밸브는 '제 1 밸브'라고 하고, 나머지 밸브는 '제 2 밸브'라고 할 수 있다. 상기 응축팬(115) 및 증발팬(135)이 각각 제 1 팬 및 제 2 팬이라고 할 때, 그에 대응하여 상기 액관 밸브(122) 및 기관 밸브(124)는 각각 제 1 밸브 및 제 2 밸브라고 할 수 있다. 물론, 그 반대의 경우도 가능하다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 먼저 상기 제어부(230)는 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브를 차단한다(S200). 따라서, 상기 액관(120) 및 기관(140)을 통하여 냉매가 유동될 수 없게 된다.
상기 제어부(230)는 상기 제 1 팬 및 제 2 팬을 구동시킨다(S210). 상기 제 1 팬 및 제 2 팬의 구동에 따라서, 상기 응축기(110) 및 증발기(130)에서는 각각 냉매의 응축 및 증발이 일어난다. 그러나 상기 액관(120) 및 기관(140)은 차단된 상태에 있으므로, 상기 응축기(110)에는 응축된 냉매가 축적되고, 상기 증발기(130)에는 증발된 냉매가 축적된다.
상기 타이머(220)는 상기 제 1 팬 및 제 2 팬이 구동하는 시간을 측정한다. 그리고 상기 제어부(230)는 측정된 구동시간이 기 설정된 설정시간을 초과하는지 여부를 결정한다(S220).
팬 구동시간이 상기 설정시간을 초과하면, 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브를 개방한다(S230). 상기 응축기(110)에서 축적된 다량의 액상 냉매는 순간적으로 상기 액관(120)을 따라서 유동하게 된다. 마찬가지로 상기 증발기(130)에서 축적된 다량의 기상 냉매는 순간적으로 상기 기관(140)을 따라서 유동하게 된다. 위와 같이 축적된 냉매가 순간적으로 유동하는 힘에 의하여 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)는, 초기 기동력을 확보할 수 있게 된다.
상기 제어부(230)는 상기 냉매 흐름 감지부(150)에서 감지된 정보에 기초하여, 상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)가 정상적으로 구동되는지 여부를 결정한다(S240).
상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)가 정상적으로 구동되지 않는 경우, 단계 S200 내지 단계 S240을 반복하여 수행할 수 있다. 이때, 단계 S220의 상기 설정시간을 증가시킬 수 있다(S250).
정리하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)의 제어 방법은, 냉매의 유동을 차단한 채로, 각각의 열교환기를 작동시켜, 각각의 열교환기 내부에 다량의 냉매를 축적할 수 있다. 그리고 다량의 축적된 냉매를 순간적으로 유동시키는 방법으로 구동력을 높일 수 있다. 즉, 다량의 냉매가 순간적으로 토출되는 힘을 이용하여 구동력을 높일 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 제어 방법을 나타내는 순서도이다. 상기 제 1 실시 예 및 제 2 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)의 제어 방법과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 먼저 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브를 차단한다(S300). 그리고 상기 제 1 팬을 구동시킨다(S310). 이때, 상기 제 2 팬은 정지한 상태를 유지한다.
상기 제 1 팬 구동시간이 기 설정된 설정시간을 초과하는지 여부를 결정한다(S320). 그리고 상기 제 1 팬 구동시간이 상기 설정시간을 초과하면, 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브를 개방하고(S330), 상기 제 2 팬을 구동시킨다(S340).
상기 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)가 정상적으로 구동되는지 여부를 결정하고(S350), 정상적으로 구동되지 않으면, 상기 제 2 팬의 구동을 정지하고(S360), 상기 설정시간을 증가시키고(S370), 단계 S300으로 복귀할 수 있다.
정리하면, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 자연 냉매 순환식 공기 조화기(100)의 제어 방법은, 제 1 단계로, 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기 중 어느 하나의 열교환기에 축적된 다량의 냉매가 토출되는 힘으로 구동력을 높이고, 제 2 단계로, 다른 하나의 열교환기에 유입된 다량의 냉매가 순간적으로 상변화되는 힘으로 구동력을 높일 수 있다. 즉, 2단계에 거쳐서 구동력을 높일 수 있다.
본 발명에 의하면, 별도의 구동수단을 설치하지 않고도, 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 초기 기동력을 확보할 수 있다. 따라서, 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 부피를 소형화하고, 제조 비용 및 노력을 낮출 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 유입된 냉매를 응축시키는 응축기;
    상기 응축기의 일측에 구비되며, 상기 응축기로 공기를 강제 유동시키는 응축팬;
    유입된 냉매를 증발시키는 증발기;
    상기 증발기의 일측에 구비되며, 상기 증발기로 공기를 강제 유동시키는 증발팬; 및
    상기 응축팬 및 증발팬을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는, 시간차를 두어 상기 응축팬 및 증발팬을 구동시키는 자연 냉매 순환식 공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 응축팬 및 증발팬 중 어느 하나의 제 1 팬을 구동시키고, 상기 제 1 팬의 구동시간이 기 설정된 설정시간이 경과되면, 다른 하나의 제 2 팬을 구동시키는 자연 냉매 순환식 공기 조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 응축기에서 토출된 냉매를 상기 증발기로 안내하는 액관;
    상기 증발기에서 토출된 냉매를 상기 응축기로 안내하는 기관; 및
    상기 액관 및 기관 중 어느 하나의 배관에 구비되어, 상기 제 1 팬의 구동에 따라서 토출되는 냉매의 흐름을 차단할 수 있는 제 1 밸브;를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 설정시간 동안 상기 제 1 밸브를 차단하는 자연 냉매 순환식 공기 조화기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 액관 및 기관 중 다른 하나의 배관에 구비되어, 상기 제 2 팬의 구동에 따라서 토출되는 냉매의 흐름을 차단할 수 있는 제 2 밸브;를 더 포함하는 자연 냉매 순환식 공기 조화기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 액관에 구비되는 트랩부; 및
    상기 트랩부에 구비되어, 상기 트랩부에 수용된 냉매를 강제 유동시키는 펌프;를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 펌프를 제어하는 자연 냉매 순환식 공기 조화기.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 응축기 및 증발기를 순환하는 냉매의 흐름을 감지하는 냉매 흐름 감지부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 냉매 흐름 감지부에서 감지된 정보를 기초로 냉매의 흐름이 비정상이라고 판단되면, 상기 설정시간을 증가시키는 자연 냉매 순환식 공기 조화기.
  7. 제 1 열교환기로 공기를 유동시키는 제 1 팬을 구동하는 제 1 단계;
    상기 제 1 팬의 구동시간이 설정시간을 초과하였는지 여부를 결정하는 제 2 단계; 및
    상기 제 1 팬의 구동시간이 설정시간을 초과하면, 제 2 열교환기로 공기를 유동시키는 제 2 팬을 구동하는 제 3 단계;를 포함하는 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 팬을 구동하기 전에, 상기 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기를 연통하는 배관을 차단하는 단계; 및
    상기 제 1 팬의 구동시간이 상기 설정시간을 초과하면, 상기 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기를 연통하는 배관을 개방하는 단계;를 더 포함하는 공기 조화기의 제어 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 열교환기의 유입측 온도 및 토출측 온도의 차이, 상기 제 2 열교환기의 유입측 온도 및 토출측 온도의 차이, 냉매 배관을 유동하는 냉매의 유량 또는 유속 중 하나 이상의 정보에 기초하여, 냉매가 상기 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기를 순환하는지 여부를 결정하는 단계;를 더 포함하고,
    냉매가 순환하지 않으면, 상기 제 2 팬의 구동을 중지하고 상기 제 1 단계 내지 제 3 단계를 반복하는 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    냉매가 순환하지 않으면, 상기 설정시간을 증가시키는 단계;를 더 포함하는 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 제어 방법.
  11. 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기를 연통시키는 제 1 배관 및 제 2 배관을 차단하는 단계;
    상기 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기 중 어느 하나 이상의 열교환기를 작동시키는 단계; 및
    상기 제 1 배관 및 제 2 배관을 연통시키는 단계;를 포함하는 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 어느 하나 이상의 열교환기를 작동시키는 단계는, 상기 제 1 배관 및 제 2 배관이 차단된 상태에서, 기 설정된 설정시간동안 수행되는 자연 냉매 순환식 공기 조화기의 제어 방법.
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