KR20240026394A

KR20240026394A - 공기 조화기 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20240026394A
Application number: KR1020220104010A
Authority: KR
Inventors: 유상호; 한광식; 박종원; 이제진; 임병국; 정동일
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2022-08-19
Filing date: 2022-08-19
Publication date: 2024-02-28
Also published as: WO2024039042A1

Abstract

개시된 공기 조화기는 팽창 밸브 및 실내 열교환기를 포함하는 실내기, 상기 실내기로 냉매를 공급하는 압축기, 어큐뮬레이터로부터 상기 압축기로 유입되는 냉매의 압력에 대응하는 압축기 입구 압력을 검출하는 압축기 입구 압력 센서, 및 제상 운전 시 상기 압축기 입구 압력에 기초하여 상기 실내기의 상기 팽창 밸브의 개도를 조절하는 제어부를 포함한다.

Description

공기 조화기 및 그 제어 방법 {air conditioner and controlling method thereof}

개시된 발명은 제상 운전의 성능을 향상시킬 수 있는 공기 조화기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

공기 조화기는 냉매의 증발 및 응축에서 생기는 열의 이동을 이용하여 공기를 냉각 또는 가열하고, 냉각 또는 가열된 공기를 토출시켜 실내 공간의 공기를 조화시키는 기기이다. 공기 조화기는 냉방 운전 또는 난방 운전 시, 압축기와 실내 열교환기와 실외 열교환기를 통해 냉매를 순환시키고, 실내 열교환기에서 열교환된 공기를 실내 공간으로 토출함으로써 실내 공간을 냉각 또는 가열할 수 있다.

저온 고습한 외부 환경에서 난방 운전이 수행되는 경우, 실외기에 포함된 실외 열교환기에 서리가 생성될 수 있다. 실외 열교환기에 서리가 생성되면 난방 능력이 저하되고 제품 신뢰도가 낮아진다. 실외 열교환기에 생성된 서리를 제거하기 위해 난방 운전을 일시 중지한 후 제상 운전이 수행될 수 있다. 그러나 제상 운전에도 불구하고 실외 열교환기에 부착된 얼음이 완전히 제거되지 않는 경우가 발생할 수 있다.

개시된 발명은 제상 운전 시 불완전 제상을 방지하고 압축기의 손상을 방지하기 위해 팽창 밸브를 능동적으로 제어하는 공기 조화기 및 그 제어 방법을 제공한다.

일 실시예에 따른 공기 조화기는, 팽창 밸브 및 실내 열교환기를 포함하는 실내기; 상기 실내기로 냉매를 공급하는 압축기; 어큐뮬레이터로부터 상기 압축기로 유입되는 냉매의 압력에 대응하는 압축기 입구 압력을 검출하는 압축기 입구 압력 센서; 및 제상 운전 시 상기 압축기 입구 압력에 기초하여 상기 실내기의 상기 팽창 밸브의 개도를 조절하는 제어부;를 포함한다.

상기 제어부는 상기 압축기 입구 압력이 미리 정해진 압력 범위 내로 유지되도록 상기 팽창 밸브의 개도를 조절할 수 있다.

상기 제어부는 상기 압축기 입구 압력이 미리 정해진 하한값보다 작아짐에 기초하여 상기 팽창 밸브의 개도를 증가시키고, 상기 압축기 입구 압력이 미리 정해진 상한값보다 커짐에 기초하여 상기 팽창 밸브의 개도를 감소시킬 수 있다.

상기 제어부는 상기 제상 운전으로 진입에 응답하여 상기 팽창 밸브의 개도를 미리 정해진 기준 개도까지 단계적으로 감소시킨 후, 상기 압축기 입구 압력에 기초하여 상기 팽창 밸브의 개도 조절을 수행할 수 있다.

상기 공기 조화기는 상기 압축기로부터 토출되는 상기 냉매의 토출 온도를 검출하는 압축기 출구 온도 센서;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제상 운전 중 상기 냉매의 토출 온도가 미리 정해진 제1 임계 온도보다 높아짐에 기초하여, 상기 팽창 밸브의 개도를 증가시키면서 상기 압축기의 주파수를 감소시킬 수 있다.

상기 제어부는 상기 냉매의 토출 온도가 상기 제1 임계 온도보다 높은 제2 임계 온도보다 높아짐에 기초하여, 상기 제상 운전을 종료할 수 있다.

상기 공기 조화기는 상기 압축기로부터 토출되는 상기 냉매의 압력에 대응하는 압축기 출구 압력을 검출하는 압축기 출구 압력 센서;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 냉매의 토출 온도와 상기 압축기 출구 압력으로부터 환산된 응축 온도에 기초하여 상기 압축기의 토출 과열도를 결정하고, 상기 압축기의 토출 과열도가 미리 정해진 임계값보다 작아짐에 기초하여 상기 제상 운전을 종료할 수 있다.

상기 제어부는 미리 정해진 검출 주기마다 상기 압축기 입구 압력을 검출하도록 상기 압축기 입구 압력 센서를 제어할 수 있다.

팽창 밸브를 포함하는 실내기와 상기 실내기로 냉매를 공급하는 압축기를 포함하는 공기 조화기의 제어 방법에 있어서, 일 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 방법은, 제상 운전 시 어큐뮬레이터로부터 상기 압축기로 유입되는 냉매의 압력에 대응하는 압축기 입구 압력을 검출하고; 및 상기 압축기 입구 압력에 기초하여 상기 실내기의 상기 팽창 밸브의 개도를 조절하는 것;을 포함한다.

상기 팽창 밸브의 개도는 상기 압축기 입구 압력이 미리 정해진 압력 범위 내로 유지되도록 조절될 수 있다.

상기 팽창 밸브의 개도를 조절하는 것은, 상기 압축기 입구 압력이 미리 정해진 하한값보다 작아짐에 기초하여 상기 팽창 밸브의 개도를 증가시키고; 상기 압축기 입구 압력이 미리 정해진 상한값보다 커짐에 기초하여 상기 팽창 밸브의 개도를 감소시키는 것;을 포함할 수 있다.

상기 팽창 밸브의 개도를 조절하는 것은, 상기 제상 운전으로 진입에 응답하여 상기 팽창 밸브의 개도를 미리 정해진 기준 개도까지 단계적으로 감소시킨 후, 상기 압축기 입구 압력에 기초하여 수행될 수 있다.

상기 공기 조화기의 제어 방법은, 상기 제상 운전 중 상기 압축기로부터 토출되는 상기 냉매의 토출 온도를 검출하는 것;을 더 포함하고, 상기 팽창 밸브의 개도를 조절하는 것은, 상기 냉매의 토출 온도가 미리 정해진 제1 임계 온도보다 높아짐에 기초하여, 상기 팽창 밸브의 개도를 증가시키면서 상기 압축기의 주파수를 감소시키는 것;을 포함할 수 있다.

상기 제상 운전은 상기 냉매의 토출 온도가 상기 제1 임계 온도보다 높은 제2 임계 온도보다 높아짐에 기초하여 종료될 수 있다.

상기 공기 조화기의 제어 방법은, 상기 압축기로부터 토출되는 상기 냉매의 압력에 대응하는 압축기 출구 압력을 검출하고; 상기 냉매의 토출 온도와 상기 압축기 출구 압력으로부터 환산된 응축 온도에 기초하여 상기 압축기의 토출 과열도를 결정하는 것;을 더 포함하고, 상기 제상 운전은 상기 압축기의 토출 과열도가 미리 정해진 임계값보다 작아짐에 기초하여 종료될 수 있다.

상기 압축기 입구 압력은 미리 정해진 검출 주기마다 검출될 수 있다.

개시된 공기 조화기 및 그 제어 방법은 제상 운전 시 팽창 밸브를 능동적으로 제어함으로써 불완전 제상을 방지하고 압축기의 손상을 방지할 수 있다. 개시된 공기 조화기 및 그 제어 방법은 압축기 입구 압력을 이용하여 냉매의 순환량을 빠르게 판단할 수 있고, 그에 따라 팽창 밸브의 개도를 빠르게 조절할 수 있다. 제상 운전 시 신속한 팽창 밸브의 능동 제어를 통해 냉매의 순환량을 적절히 조절함으로써, 제상 성능을 강화하고 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 공기 조화기의 외관도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 공기 조화기가 난방 운전 또는 냉방 운전을 수행할 때 냉매의 흐름을 보여준다.
도 3은 일 실시예에 따른 실외기의 제어 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 실내기의 제어 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 6은 도 5에서 설명된 공기 조화기의 제어 방법을 더 상세히 설명하는 순서도이다.
도 7은 제상 운전의 수행 중 수행되는 압축기 보호 제어를 설명하는 순서도이다.
도 8은 제상 운전 중 압축기 입구 압력의 변화와 그에 대응하는 팽창 밸브의 개도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9는 제상 운전 중 압축기 토출 온도의 변화와 그에 대응하는 팽창 밸브의 개도 변화를 나타내는 그래프이다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

또한, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 용어들은 FPGA(field-programmable gate array) / ASIC(application specific integrated circuit) 등 적어도 하나의 하드웨어, 메모리에 저장된 적어도 하나의 소프트웨어 또는 프로세서에 의하여 처리되는 적어도 하나의 프로세스를 의미할 수 있다.

각 단계들에 붙여지는 부호는 각 단계들을 식별하기 위해 사용되는 것으로 이들 부호는 각 단계들 상호 간의 순서를 나타내는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 공기 조화기의 외관도이다.

도 1을 참조하면, 공기 조화기(1)는 실외 공간에 마련되어 실외 공기와 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실외기(1a)와, 실내 공간에 마련되어 실내 공기와 냉매 사이에 열교환을 수행하는 실내기(1b)를 포함한다. 실외기(1a)는 공기 조화 공간 밖에 위치할 수 있으며, 실내기(1b)는 공기 조화 공간 내에 위치할 수 있다. 공기 조화 공간은 공기 조화기(1)에 의하여 냉방 또는 난방 되는 공간을 의미한다. 예를 들면, 실외기(1a)는 건물의 외부에 배치될 수 있고, 실내기(1b)는 거실 또는 사무실과 같이 벽에 의하여 외부와 분리된 공간 내에 배치될 수 있다. 실내기(1b)는 천장에 설치될 수 있다.

실외기(1a)와 실내기(1b)는 외부 배관(P1, P2)을 통해 연결된다. 냉매는 실외기(1a), 외부 배관(P1, P2) 및 실내기(1b)를 통해 순환할 수 있다. 외부 배관(P1, P2)의 일 단은 실외기(1a)의 일 측에 마련되는 배관 밸브에 연결될 수 있다. 또한, 외부 배관(P1, P2)은 실외기(1a)와 실내기(1b) 내부에 마련되는 냉매 배관과 연결될 수 있다.

실외기(1a)는 외관을 형성하는 캐비닛(10)과, 캐비닛(10)의 상부를 커버하는 팬 커버(20) 및 캐비닛(10) 내에 배치되는 실외팬(150)을 포함할 수 있다. 캐비닛(10)은 실외기(1a)의 4면을 형성할 수 있다. 실외팬(150)은 2개로 예시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 실외팬(150)은 캐비닛(10) 내에서 상부에 배치될 수 있다. 또한, 캐비닛(10) 내에는 실외 열교환기(130)가 배치될 수 있다.

팬 커버(20)에는 공기를 토출하고 실외팬(150)을 보호하기 위한 팬 가드(22)가 마련될 수 있다. 팬 커버(20)는 실외팬(150)의 형상에 대응하는 토출구를 포함할 수 있다. 팬 가드(22)는 팬 커버(20)의 토출구를 커버할 수 있고, 그릴 또는 망 형상을 가질 수 있다. 실외팬(150)의 동작에 의해 실외 공기는 실외기(1a)의 캐비닛(10) 내부를 통과한 후 캐비닛(10) 외부로 배출될 수 있다. 실외팬(150)의 동작에 의해 유동하는 공기는 팬 가드(22)를 통해 실외기(1a)의 외부로 배출될 수 있다.

도 1에서 공기 조화기(1)가 하나의 실외기(1a)와 하나의 실내기(1b)를 포함하는 것으로 설명되었으나, 공기 조화기(1)는 복수의 실외기(1a) 및 복수의 실내기(1b)를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 하나의 실외기(1a)에 복수의 실내기(1b)가 연결될 수 있다. 또한, 실내기(1b)의 형태는 설명된 것으로 제한되지 않는다. 실내 공간에 설치되어 실내 공간을 냉방 또는 난방할 수 있는 실내기(1b)라면, 어떤 형태의 실내기(1b)도 적용될 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 공기 조화기가 난방 운전 또는 냉방 운전을 수행할 때 냉매의 흐름을 보여준다.

도 2를 참조하면, 공기 조화기(1)는 실내기(1b)와 실외기(1a) 간 냉매를 순환시키기 위한 냉매 유로를 포함한다. 냉매는 냉매 유로를 따라 실내기(1b)와 실외기(1a)를 순환하며, 상태 변화(예를 들어, 기체에서 액체로 상태 변화, 액체에서 기체로 상태 변화)를 통해 열을 흡수하거나 열을 방출할 수 있다.

공기 조화기(1)는 실외기(1a)와 실내기(1b) 사이를 연결하고 액상 냉매가 유동하는 통로가 되는 액관(P1)과, 기상 냉매가 유동하는 통로가 되는 가스관(P2)을 포함할 수 있다. 액관(P1)과 가스관(P2)은 실외기(1a) 및 실내기(1b) 내부로 연장될 수 있다.

냉방 운전 시, 냉매는 실외 열교환기(130)에서 열을 방출하고, 실내 열교환기(230)에서 열을 흡수할 수 있다. 냉방 운전 시 압축기(110)에서 압축된 냉매는 사방 밸브(120)를 거쳐 실외 열교환기(130)로 먼저 공급되고, 팽창 밸브(220)를 거쳐 실내 열교환기(230)로 공급될 수 있다. 냉방 운전 시, 실외 열교환기(130)는 냉매를 응축시키는 응축기로 동작하고, 실내 열교환기(230)는 냉매를 증발시키는 증발기로 동작한다.

냉방 운전 시, 압축기(110)에서 토출되는 고온 고압의 기상 냉매는 실외 열교환기(130)로 이동한다. 실외 열교환기(130)에서 응축된 액상 혹은 액상에 가까운 냉매는 팽창 밸브(220)에서 팽창되어 감압된다. 팽창 밸브(220)를 통과한 이상(Two-phase) 냉매는 실내 열교환기(230)로 이동한다. 실내 열교환기(230)로 유입된 냉매는 주변 공기와 열교환하여 증발된다. 따라서 열교환된 주변 공기의 온도가 내려가고 실내기(1b)의 외부로 냉기가 토출된다.

난방 운전 시, 냉매는 실내 열교환기(230)에서 열을 방출하고, 실외 열교환기(130)에서 열을 흡수할 수 있다. 즉, 난방 운전 시 압축기(110)에서 압축된 냉매는 사방 밸브(120)를 거쳐 실내 열교환기(230)로 먼저 공급된 후 실외 열교환기(130)로 공급될 수 있다. 이 경우, 실내 열교환기(230)는 냉매를 응축시키는 응축기로 동작하고, 실외 열교환기(130)는 냉매를 증발시키는 증발기로 동작한다.

난방 운전 시, 압축기(110)에서 토출되는 고온 고압의 기상 냉매는 실내 열교환기(230)로 이동한다. 실내 열교환기(230)를 통과하는 고온 고압의 기상 냉매는 저온 건조한 공기와 열교환 한다. 냉매는 액상 혹은 액상에 가까운 냉매로 응축되면서 열을 방출하고, 공기가 열을 흡수함으로써 실내기(1b)의 외부로 온기가 토출된다.

실외기(1a)는 냉매를 압축하는 압축기(110), 실외 공기와 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실외 열교환기(130), 냉방 운전 또는 난방 운전에 기초하여 압축기(110)에 의해 압축된 냉매를 실외 열교환기(130) 또는 실내 열교환기(230)로 안내하는 사방 밸브(4-way valve)(120), 및 증발되지 못한 액상 냉매가 압축기(110)로 유입되는 것을 방지하는 어큐뮬레이터(160)를 포함한다.

압축기(110)는 외부 전원으로부터 전기 에너지를 공급받아 동작할 수 있다. 압축기(110)는 압축기 모터(미도시)를 포함하고, 압축기 모터의 회전력을 이용하여 저압의 기상 냉매를 고압으로 압축한다. 압축기(110)의 주파수는 실내기(1b)에서 요구하는 능력에 대응하도록 변경될ㄹ 수 있다. 압축기(110)는 인버터 공기 압축기(Inverter air compressor), 용적형 압축기 또는 다이나믹형 압축기일 수 있으며, 설계자가 고려할 수 있는 다양한 종류의 압축기가 이용될 수 있다.

사방 밸브(120)는, 압축기(110)에서 토출된 고온 고압의 기체 냉매의 유동 방향을 전환할 수 있다. 사방 밸브(120)는 냉방 운전 시 압축기(110)에서 압축된 냉매를 실외 열교환기(130)로 안내하도록 제어되고, 난방 운전 시 압축기(110)에서 압축된 냉매를 실내기(1b)로 안내하도록 제어된다.

실외 열교환기(130)는 냉방 운전 시 압축기(110)에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기의 역할을 수행하고, 난방 운전 시 실내기(1b)에서 감압된 냉매를 증발시키는 증발기의 역할을 수행한다. 실외 열교환기(130)는 냉매가 통과하는 실외 열교환기 냉매관(미도시)과 실외 공기가 접촉하는 표면적을 넓히기 위한 실외 열교환기 냉각핀(미도시)을 포함할 수 있다. 실외 열교환기 냉매관(미도시)과 실외 공기가 접촉하는 표면적이 넓어지면 냉매와 실외 공기 사이의 열교환 효율이 향상될 수 있다.

실외팬(150)은 실외 열교환기(130)의 주변에 마련되어 실외 공기를 실외 열교환기(130)로 유동시킬 수 있다. 실외팬(150)은 열교환 전의 실외 공기를 실외 열교환기(130)로 송풍시킴과 동시에 열교환된 공기를 실외로 송풍시킬 수 있다. 실외팬(150)은 실외 열교환기(130) 주변의 공기를 외부로 방출시킴으로써, 실외 열교환기(130)에서 냉매의 액화에 의해 방출되는 열을 분산시킬 수 있다.

어큐뮬레이터(160)는 액상 냉매를 저장하고, 저장된 액상 냉매를 기화할 수 있다. 어큐뮬레이터(160)는 압축기(110)로 액상 냉매가 유입되는 것을 방지할 수 있다. 그러나 냉매의 순환량이 과도한 경우, 어큐뮬레이터(160)에 의한 액상 냉매의 기화가 적절하게 수행되지 못할 수 있다. 이 경우 압축기(110)로 액상 냉매가 유입될 수 있고, 압축기(110)의 손상이 발생할 수 있다.

실외기(1a)는 실외 온도를 검출하기 위한 실외 온도 센서(171)를 포함할 수 있다. 실외 열교환기(130)의 적어도 일 측에는 실외 열교환기(130)의 온도를 검출하기 위한 실외 열교환기 온도 센서(172)가 마련될 수 있다. 실외 온도 센서(171)와 실외 열교환기 온도 센서(172)는 바이메탈 온도계, 서미스터 온도계(thermistor thermometer) 또는 적외선 온도계 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.

압축기(110)로부터 실외 열교환기(130)로 냉매가 유입되는 냉방 운전을 기준으로 하면, 실외 열교환기 온도 센서(172)는 냉매가 나오는 실외 열교환기(130)의 출구 측에 배치될 수 있다. 따라서 실외 열교환기 온도 센서(172)는 '실외 열교환기 출구 온도 센서'로 호칭될 수 있다. 도시되어 있지 않으나, 실외 열교환기(130)의 입구 측에도 온도 센서(미도시)가 마련될 수 있고, 이는 '실외 열교환기 입구 온도 센서'로 호칭될 수 있다. 다시 말해, 실외 열교환기(130)의 입구와 출구 각각에 온도 센서가 마련될 수 있다. 실외 열교환기 온도 센서(172)는 실외 열교환기(130)의 입구 및/또는 출구 주변에 설치되거나, 실외 열교환기(130)의 입구 및/또는 출구와 연결되는 냉매 관에 접촉하도록 설치될 수 있다.

난방 운전에서는 냉매의 순환 방향이 반대로 전환되므로, 냉매가 들어가는 실외 열교환기(130)의 입구와 냉매가 나오는 실외 열교환기(130)의 출구가 반대로 정의될 수 있다. 그러나 설명의 편의상, 실외 열교환기(130)의 입구와 출구는 냉방 운전일 때를 기준으로 하여 설명될 수 있다.

압축기(110)의 출구에는 압축기 출구 온도 센서(173)가 마련될 수 있다. 압축기 출구 온도 센서(173)는 압축기(110)로부터 토출되는 냉매의 토출 온도를 검출할 수 있다. 압축기(110)로부터 토출되는 냉매의 토출 온도는 압축기 토출 온도 또는 압축기 출구 온도로 호칭될 수 있다.

압축기(110)의 입구에는 압축기 입구 압력 센서(174)가 마련될 수 있다. 압축기 입구 압력 센서(174)는 어큐뮬레이터(160)로부터 압축기(110)로 유입되는 냉매의 압력을 검출할 수 있다. 압축기(110)의 입구로 유입되는 냉매의 압력은 압축기 입구 압력으로 호칭될 수 있다.

또한, 압축기(110)의 출구에는 압축기 출구 압력 센서(175)가 마련될 수 있다. 압축기 출구 압력 센서(175)는 압축기(110)의 출구를 통해 토출되는 냉매의 압력을 검출할 수 있다. 압축기(110)의 출구로 토출되는 냉매의 압력은 압축기 출구 압력으로 호칭될 수 있다.

실내기(1b)는 팽창 밸브(220), 실내 열교환기(230) 및 실내 팬(250)을 포함할 수 있다. 실내 열교환기(230)는 실내 공기와 냉매 사이의 열교환을 수행한다. 실내 팬(250)은 실내 공기를 실내 열교환기(230)로 유동시킬 수 있다. 실내 팬(250)은 복수 개로 마련될 수 있다.

팽창 밸브(220)는 고온, 고압의 액체 상태의 냉매를 팽창시켜, 저온 저압의 기체와 액체가 혼합된 냉매를 배출할 수 있다. 팽창 밸브(220)는 실내 열교환기(230)로 제공되는 냉매의 양을 조절할 수도 있다. 팽창 밸브(220)는 교축(throttling) 작용을 이용하여 냉매를 감압한다. 교축 작용은 냉매가 좁은 유로를 통과하면 외부와의 열교환 없이도 압력이 감소하는 것을 의미한다.

팽창 밸브(220)는 개도 조절이 가능한 전자식 팽창 밸브(electronic expansion valve, EEV)일 수 있다. 팽창 밸브(220)는, 예를 들면, 바이메탈의 변형을 이용하는 열전식 전자 팽창 밸브, 봉입 왁스의 가열에 의한 체적 팽창을 이용하는 열동식 전자 팽창 밸브, 펄스 신호에 의해 솔레노이드 밸브를 개폐하는 펄스 폭 변조 방식 전자 팽창 밸브 또는 모터를 이용하여 밸브를 개폐하는 스템 모터 방식의 전자 팽창 밸브일 수 있다.

팽창 밸브(220)가 실내기(1b)에 포함되는 것으로 예시되나, 팽창 밸브(220)는 실외기(1a)에 포함될 수도 있다. 또한, 실외기(1a)와 실내기(1b) 모두에 팽창 밸브(220)가 마련될 수도 있다. 즉, 팽창 밸브(220)는 실외 열교환기(130)와 실내 열교환기(230) 사이에 냉매의 유로를 형성하는 배관인 액관(P1)에 마련될 수 있다.

실내 열교환기(230)는 냉방 운전 시 저압의 액상 냉매를 증발시키는 증발기의 역할을 수행하고, 난방 운전 시 고압의 기상 냉매를 응축하는 응축기의 역할을 수행한다. 실내 열교환기(230)는 실외기(1a)의 실외 열교환기(130)와 마찬가지로 냉매가 통과하는 실내 열교환기 냉매관(미도시)과 냉매와 실내 공기 사이의 열교환 효율을 향상시키기 위한 실내 열교환기 냉각핀(미도시)을 포함한다.

실내 팬(250)은 실내 열교환기(230)의 주변에 마련되어 실내 공기를 실내 열교환기(230)로 송풍시킬 수 있다. 실내 열교환기(230)는 실내 공기와 열교환을 수행할 수 있다. 실내 팬(250)은 열교환 전의 실내 공기를 실내 열교환기(230)로 송풍시킴과 동시에 열교환된 공기를 실내 공간으로 송풍시킬 수 있다.

실내 열교환기(230)의 양 측(입구와 출구)에는 실내 열교환기(230)의 온도를 검출하기 위한 실내 열교환기 온도 센서(211, 212)가 마련될 수 있다. 실내 열교환기 온도 센서(211, 212)는 실내 열교환기(230)의 입구 및/또는 출구 주변에 설치되거나, 실내 열교환기(230)의 입구 및/또는 출구와 연결되는 냉매 관에 접촉하도록 설치될 수 있다.

실내 열교환기 온도 센서(211, 212)는 실내 열교환기 입구 온도 센서(211)와 실내 열교환기 출구 온도 센서(212)를 포함할 수 있다. 실내 열교환기 입구 온도 센서(211)는 실내 열교환기(230)의 입구 온도를 검출할 수 있고, 실내 열교환기 출구 온도 센서(212)는 실내 열교환기(230)의 출구 온도를 검출할 수 있다. 냉매가 들어가는 실내 열교환기(230)의 입구와 냉매가 나오는 실내 열교환기(230)의 출구는, 냉방 운전과 난방 운전에서 서로 반대로 정의될 수 있다. 그러나 설명의 편의상, 실내 열교환기(230)의 입구와 출구는 냉방 운전일 때를 기준으로 하여 설명될 수 있다.

또한, 실내기(1b) 내부에는 실내 온도를 검출하기 위한 실내 온도 센서(213)가 마련될 수 있다. 실내 열교환기 온도 센서(211, 212)와 실내 온도 센서(213)는 바이메탈 온도계, 서미스터 온도계(thermistor thermometer) 또는 적외선 온도계 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.

이외에도, 공기 조화기(1)는 다양한 온도 센서를 포함할 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 실외기의 제어 구성을 도시한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 공기 조화기(1)의 실외기(1a)는 압축기(110), 사방 밸브(120), 실외팬(150), 실외 온도 센서(171), 실외 열교환기 온도 센서(172), 압축기 출구 온도 센서(173), 압축기 입구 압력 센서(174), 압축기 출구 압력 센서(175), 제1 통신 인터페이스(180) 및 제1 제어부(190)를 포함할 수 있다. 제1 제어부(190)는 제1 메모리(192) 및 제1 프로세서(191)를 포함할 수 있다.

제1 제어부(190)는 실외기(1a)의 구성 요소들과 전기적으로 연결될 수 있고, 각 구성 요소들의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제1 제어부(190)는 압축기(110)의 주파수를 조절할 수 있고, 냉매의 순환 방향이 전환되도록 사방 밸브(120)를 제어할 수 있다. 제1 제어부(190)는 실외팬(150)의 회전 속도를 조절할 수 있다. 실외팬(150)의 회전 속도는 실외 온도에 따라 조절될 수 있다. 또한, 제1 제어부(190)는 실내기(1b)의 팽창 밸브(220)의 개도를 조절하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.

제1 제어부(190)의 제어 하에, 압축기(110), 사방 밸브(120), 실외 열교환기(130), 팽창 밸브(220) 및 실내 열교환기(230)를 포함하는 냉매 순환 회로를 따라 냉매가 순환할 수 있다. 압축기(110)는 기체 상태의 냉매를 압축하고, 고온/고압의 기체 냉매를 토출할 수 있다. 또한, 압축기(110)는 냉방과 난방이 필요하지 않은 송풍 운전에서 동작하지 않을 수 있다.

사방 밸브(120)는, 제1 제어부(190)의 제어 하에, 압축기(110)로부터 토출되는 냉매의 순환 방향을 전환할 수 있다. 사방 밸브(120)는, 냉방 운전 시에는 압축기(110)에서 압축된 냉매를 실외 열교환기(130)로 안내하고, 난방 운전 시에는 압축기(110)에서 압축된 냉매를 실내 열교환기(230)로 안내한다.

실외 온도 센서(171)는 검출한 실외 온도에 대응하는 전기적 신호를 제1 제어부(190)로 전송할 수 있다. 실외 열교환기 온도 센서(172)는 검출한 실외 열교환기의 입구 온도 및/또는 출구 온도에 대응하는 전기적 신호를 제1 제어부(190)로 전송할 수 있다.

압축기 출구 온도 센서(173)는 압축기 토출 온도에 대응하는 전기적 신호를 제1 제어부(190)로 전송할 수 있다. 압축기 입구 압력 센서(174)는 압축기 입구 압력에 대응하는 전기적 신호를 제1 제어부(190)로 전송할 수 있다. 압축기 출구 압력 센서(175)는 압축기 출구 압력에 대응하는 전기적 신호를 제1 제어부(190)로 전송할 수 있다.

제1 통신 인터페이스(180)는 실내기(1b)와 통신을 수행할 수 있다. 실외기(1a)의 제1 통신 인터페이스(180)는 제1 제어부(190)로부터 전달되는 제어 신호를 실내기(1b)로 전송하거나, 실내기(1b)로부터 전송되는 제어 신호를 제1 제어부(190)로 전달할 수 있다. 다시 말해, 실외기(1a)와 실내기(1b)는 양방향 통신을 수행할 수 있다. 실외기(1a)와 실내기(1b)는 운전 중 다양한 신호를 송수신할 수 있다.

제1 메모리(192)는, 공기 조화기(1)의 동작에 필요한 각종 정보를 기억/저장할 수 있다. 제1 메모리(192)는, 공기 조화기(1)의 동작에 필요한 인스트럭션, 어플리케이션, 데이터 및/또는 프로그램을 저장할 수 있다. 예를 들면, 제1 메모리(192)는 공기 조화기(1)의 냉방 운전, 난방 운전 및 제상 운전을 위한 프로그램들을 저장할 수 있다.

제1 메모리(192)는 데이터를 일시적으로 기억하기 위한 S-램(Static Random Access Memory, S-RAM), D-램(Dynamic Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 또한, 제1 메모리(192)는 데이터를 장기간 저장하기 위한 롬(Read Only Memory), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory: EEPROM)과 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.

제1 프로세서(191)는 제1 메모리(192)에 저장된 인스트럭션, 어플리케이션, 데이터 및/또는 프로그램에 기초하여 공기 조화기(1)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 제1 프로세서(191)는 하드웨어로서, 논리 회로와 연산 회로를 포함할 수 있다. 제1 프로세서(191)는 제1 메모리(192)로부터 제공된 프로그램 및/또는 인스트럭션에 따라 데이터를 처리하고, 처리 결과에 따라 제어 신호를 생성할 수 있다. 제1 메모리(192)와 제1 프로세서(191)는 하나의 제어 회로로 구현되거나 복수의 회로로 구현될 수 있다.

예시된 실외기(1a)의 구성 요소들 중 일부가 생략되거나, 예시된 실외기(1a)의 구성 요소들 이외에 다른 구성 요소가 추가될 수도 있다. 예를 들면, 실외기(1a)는 컨트롤 패널을 더 포함할 수 있다. 컨트롤 패널은 실외기(1a)의 캐비닛(10)에 마련될 수 있다. 컨트롤 패널은 공기 조화기(1)의 동작과 관련된 사용자 입력을 획득할 수 있으며, 공기 조화기(1)의 동작에 관한 정보를 출력할 수 있다. 컨트롤 패널은 사용자 입력에 대응하는 전기적 신호(전압 또는 전류)를 제1 제어부(190)로 전송할 수 있다. 제1 제어부(190)는 컨트롤 패널로부터 전송된 전기적 신호에 기초하여 공기 조화기(1)의 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤 패널은 버튼 및 디스플레이를 포함할 수 있다.

도 4는 일 실시예에 따른 실내기의 제어 구성을 도시한 블록도이다.

도 4를 참조하면, 공기 조화기(1)의 실내기(1b)는 팽창 밸브(220), 실내 팬(250), 실내 열교환기 입구 온도 센서(211), 실내 열교환기 출구 온도 센서(212), 실내 온도 센서(213), 제2 통신 인터페이스(260) 및 제2 제어부(270)를 포함할 수 있다. 제2 제어부(270)는 제2 메모리(272) 및 제2 프로세서(271)를 포함할 수 있다. 실내기(1b)의 제2 제어부(270)는 실내기(1b)의 구성 요소들과 전기적으로 연결될 수 있고, 각 구성 요소들의 동작을 제어할 수 있다.

실내 열교환기 입구 온도 센서(211)는 검출한 입구 온도에 대응하는 전기적 신호를 제2 프로세서(271)로 전송할 수 있다. 실내 열교환기 출구 온도 센서(212)는 검출한 출구 온도에 대응하는 전기적 신호를 제2 프로세서(271)로 전송할 수 있다. 실내 온도 센서(213)는 검출한 실내 온도에 대응하는 전기적 신호를 제2 프로세서(271)로 전송할 수 있다.

팽창 밸브(220)는 냉매를 감압할 수 있다. 또한, 팽창 밸브(220)는 실외 열교환기(130) 또는 실내 열교환기(230)에서 충분한 열교환이 이루어지도록 공급되는 냉매의 양을 조절할 수도 있다. 팽창 밸브(220)는 냉매가 좁은 유로를 통과하면서 압력이 감소하는 냉매의 교축(throttling) 작용을 이용하여 냉매를 감압한다.

제2 통신 인터페이스(260)는 실외기(1a)와 통신을 수행할 수 있다. 실내기(1b)의 제2 통신 인터페이스(260)는 제2 제어부(270)로부터 전달되는 제어 신호를 실외기(1a)로 전송하거나, 실외기(200)로부터 전송되는 제어 신호를 제2 제어부(270)로 전달할 수 있다. 예를 들면, 팽창 밸브(220)의 개도를 조절하기 위한 제어 신호가 실외기(1a)로부터 실내기(1b)로 전달될 수 있다. 제2 제어부(270)는 실외기(1a)의 제1 제어부(190)로부터 전송되는 신호에 기초하여 팽창 밸브(220)의 개도를 조절할 수 있다.

또한, 제2 통신 인터페이스(260)는 공기 조화 공간에 별도로 마련되는 액세스 포인트(access point, AP)(미도시)와 통신을 수행할 수 있으며, 액세스 포인트를 통하여 네트워크와 연결될 수 있다. 제2 통신 인터페이스(260)는 액세스 포인트를 통해 사용자 단말 장치(예를 들면, 스마트폰)와 통신을 수행할 수 있다. 제2 통신 인터페이스(260)는 액세스 포인트에 접속된 사용자 단말 장치의 정보를 수신할 수 있으며, 사용자 단말 장치의 정보를 제2 제어부(270)로 전달할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 공기 조화기(1)를 원격으로 제어할 수 있다.

제2 메모리(272)는, 공기 조화기(1)의 동작에 필요한 각종 정보를 기억/저장할 수 있다. 제2 메모리(272)는 공기 조화기(1)의 동작에 필요한 인스트럭션, 어플리케이션, 데이터 및/또는 프로그램을 저장할 수 있다. 예를 들면, 제2 메모리(272)는 공기 조화기(1)의 냉방 운전, 난방 운전 및 제상 운전을 위한 프로그램들을 저장할 수 있다. 제2 메모리(272)는 제1 메모리(192)와 같이 휘발성 메모리 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.

제2 프로세서(271)는 제2 메모리(272)에 저장된 인스트럭션, 어플리케이션, 데이터 및/또는 프로그램에 기초하여 공기 조화기(1)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 제2 프로세서(271)는 하드웨어로서, 논리 회로와 연산 회로를 포함할 수 있다. 제2 프로세서(271)는 제2 메모리(272)로부터 제공된 프로그램 및/또는 인스트럭션에 따라 데이터를 처리하고, 처리 결과에 따라 제어 신호를 생성할 수 있다. 제2 메모리(272)와 제2 프로세서(271)는 하나의 제어 회로로 구현되거나 복수의 회로로 구현될 수 있다.

예시된 실내기(1b)의 구성 요소들 중 일부가 생략되거나, 예시된 실내기(1b)의 구성 요소들 이외에 다른 구성 요소가 추가될 수도 있다. 예를 들면, 실내기(1b)는 컨트롤 패널을 더 포함할 수 있다. 컨트롤 패널은 공기 조화기(1)의 동작과 관련된 사용자 입력을 획득할 수 있고, 공기 조화기(1)의 동작에 관한 정보를 출력할 수 있다.

도 3과 도 4에서 설명된 바와 같이, 공기 조화기(1)는 적어도 하나의 제어부(190, 270)를 포함할 수 있다. 실외기(1a)와 실내기(1b)에 각각 제어부가 마련되는 것으로 설명되었으나, 실외기(1a)와 실내기(1b)를 모두 제어 가능한 통합 제어부가 마련될 수도 있다. 이하 공기 조화기(1)의 제어가 실외기(1a)의 제1 제어부(190)에 의해 수행되는 것으로 설명된다.

개시된 공기 조화기(1)는 냉방 운전 또는 난방 운전을 모두 수행할 수 있다. 그런데, 난방 운전 시 실외 열교환기(130)가 얼어서 정상적 작동이 불가하게 되는 경우가 발생할 수 있다. 제상 운전은 난방 운전 도중 실외 열교환기(130)에 성에/서리가 발생하면 수행된다. 다시 말해, 실외 열교환기(130)에 착상이 발생함으로 인해 난방 성능이 저하될 때 성에/서리를 제거하기 위해 제상 운전이 수행된다.

실외기(1a)의 제어부(190)는 실외 열교환기(130)의 온도가 미리 정해진 기준 온도보다 낮은 것에 기초하여 제상 운전을 수행할 수 있다. 제어부(190)는 제상 운전을 수행하기 위해 난방 운전을 일시 정지할 수 있다. 제상 운전을 수행하기 위해, 제어부(190)는 압축기(110)의 구동을 일시 정지하고, 냉매의 순환 방향이 전환되도록 사방 밸브(120)를 제어할 수 있다. 압축기(110)가 다시 구동하면, 냉매는 압축기(110)로부터 실외 열교환기(130)로 흐른다. 제상 운전의 시작 시점에, 팽창 밸브(220)의 개도 상태는 최대 개방 상태일 수 있다. 실외 열교환기(130)로 유입된 고온 고압의 냉매는 실외 열교환기(130)에서 열을 방출한다. 방출된 열에 의해 실외 열교환기(130)의 표면에 생성된 서리가 제거될 수 있다.

그런데, 제상 운전이 정상적으로 수행되지 않는 경우가 발생할 수 있다. 즉, 제상 운전이 불완전하게 수행되는 경우가 발생할 수 있다. 예를 들면, 제상 운전 중 냉매의 순환량이 과도하여 압축기(110)로 액상 냉매가 유입되는 경우, 압축기(110)의 손상 방지를 위해 제상 운전이 강제 중지될 수 있다.

공기 조화기(1)의 설치 조건에 따라 제상 운전이 정상적으로 수행되지 않는 경우도 발생할 수 있다. 예를 들면, 실외기(1a)와 실내기(1b) 사이에 연결되는 배관들(P1, P2)의 길이가 매우 긴 경우(예를 들면, 배관 길이가 100미터 이상인 경우), 냉매의 순환이 원활하게 이루어지지 않는 현상이 발생할 수 있다.

또한, 실외기(1a)가 설치 장소와 실내기(1b)의 설치 장소 간 수직 거리가 큰 경우에도, 냉매의 순환이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다. 예를 들면, 실외기(1a)가 지상에 설치되고 실내기(1b)는 건물의 고층에 설치되는 경우, 실외기(1a)로부터 토출된 냉매가 실내기(1b)까지 도달하지 못하여 냉매의 순환량이 부족해질 수 있다. 그에 따라 제상이 불완전하게 될 수 있다.

개시된 공기 조화기(1)는 제상 운전 시 팽창 밸브(220)의 능동 제어를 통해 냉매의 순환량을 적절히 조절함으로써, 불완전 제상을 방지하고 압축기의 손상을 방지한다.

도 5는 일 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 방법을 설명하는 순서도이다.

도 5를 참조하면, 실외기(1a)의 제1 제어부(190)는 제상 운전 시 압축기(110)로 유입되는 냉매의 압력에 대응하는 압축기 입구 압력을 주기적으로 검출할 수 있다(501). 제1 제어부(190)는 미리 정해진 검출 주기마다 압축기 입구 압력을 검출하도록 압축기 입구 압력 센서(174)를 제어할 수 있다.

검출 주기는 공기 조화기(1)의 설치 조건에 따라 다르게 정해질 수 있다. 예를 들면, 배관 길이가 길수록 검출 주기가 짧게 설정될 수 있다. 실외기(1a)의 위치와 실내기(1b)의 위치 간 수직 거리가 길수록 검출 주기가 짧게 설정될 수 있다. 압축기 입구 압력을 자주 측정함으로써 냉매의 순환량이 신속하게 판단될 수 있다.

실외기(1a)의 제1 제어부(190)는 제상 운전 시 압축기 입구 압력에 기초하여 실내기(1b)의 팽창 밸브(220)의 개도를 조절할 수 있다. 제1 제어부(190)는 압축기 입구 압력이 미리 정해진 압력 범위 내로 유지되도록 팽창 밸브(220)의 개도를 조절할 수 있다(502). 예를 들면, 제1 제어부(190)는 압축기 입구 압력이 미리 정해진 하한값보다 작아짐에 기초하여 팽창 밸브(220)의 개도를 증가시킬 수 있다. 또한, 제1 제어부(190)는 압축기 입구 압력이 미리 정해진 상한값보다 커짐에 기초하여 팽창 밸브(220)의 개도를 감소시킬 수 있다.

실외기(1a)의 제1 제어부(190)에 의해 생성된 팽창 밸브(220)의 제어 신호가 실내기(1b)의 제2 제어부(270)로 전송될 수 있고, 제2 제어부(270)는 제어 신호의 수신에 응답하여 팽창 밸브(220)를 제어할 수 있다.

개시된 공기 조화기(1)는 제상 운전 중 압축기 입구 압력을 검출하여 냉매의 순환량을 빠르고 정확하게 판단할 수 있고, 그에 따라 팽창 밸브(220)의 개도를 빠르게 조절할 수 있다.

압축기(110)의 토출 과열도가 감소함에 기초하여 팽창 밸브(220)의 개도를 조절할 수도 있다. 그러나, 압축기(110)의 토출 과열도가 감소한다는 것은 압축기(110)로 액상 냉매가 유입된 것을 의미한다. 따라서 압축기(110)의 토출 과열도에 따라 팽창 밸브(220)의 개도를 조절하는 것은 압축기(110)의 손상을 방지하는데 효과적이지 않을 수 있다. 개시된 공기 조화기(1)는 압축기 입구 압력 센서(174)에 의해 검출되는 압축기 입구 압력에 따라 팽창 밸브(220)를 제어함으로써 압축기(110)의 손상을 더 효과적으로 방지할 수 있고, 불완전 제상도 더 효과적으로 방지할 수 있다.

제1 제어부(190)는 제상 운전의 종료 조건을 만족함에 기초하여 제상 운전을 종료할 수 있다(503). 제상 운전의 종료 조건은 제상 운전의 완료 조건 또는 압축기 보호 조건을 포함할 수 있다.

예를 들면, 제1 제어부(190)는 미리 정해진 기준 제상 시간이 경과하면 제상 운전이 완료된 것으로 판단하고, 제상 운전을 종료할 수 있다. 또한, 제1 제어부(190)는 실외 열교환기(130)의 온도가 미리 정해진 정상 온도에 도달하면 제상 운전이 완료된 것으로 판단하고, 제상 운전을 종료할 수도 있다.

제1 제어부(190)는 압축기 보호 조건에 따라 압축기(110)의 주파수를 조절하거나 제상 운전을 강제 종료할 수 있다. 압축기 보호 조건은 압축기(110)의 고장 또는 파손과 관련된 조건을 의미한다. 압축기 보호 조건은 압축기 출구 온도(압축기로부터 토출되는 냉매의 토출 온도)가 미리 정해진 임계 온도를 초과하는 것을 포함할 수 있다.

또한, 압축기 보호 조건은 압축기(110)의 토출 과열도가 미리 정해진 임계값보다 작은 것을 포함할 수 있다. 압축기(110)의 토출 과열도는 압축기 출구 압력에 대응하는 응축 온도와 압축기 출구 온도에 기초하여 결정될 수 있다. 토출 과열도는 압축기 출구 온도와 압축기 출구 압력에 대응하는 응축 온도의 차이로 산출될 수 있다. 압축기 출구 압력에 대응하는 응축 온도에 관한 데이터는 메모리(192)에 미리 저장될 수 있다.

압축기 보호 조건에 해당하면 제어부(190)는 압축기(110)의 주파수를 감소시키거나 압축기(110)의 구동을 정지시킬 수 있다. 제상 운전은 압축기 보호 조건에 따른 압축기 보호가 해제된 이후에 다시 수행될 수 있다.

도 6은 도 5에서 설명된 공기 조화기의 제어 방법을 더 상세히 설명하는 순서도이다.

도 6을 참조하면, 공기 조화기(1)의 제1 제어부(190)는 난방 운전 중 실외 열교환기(130)에 생성된 성에/서리를 제거하기 위해 제상 운전으로 진입할 수 있다(601). 제상 운전의 시작 시점에, 팽창 밸브(220)의 개도 상태는 최대 개방 상태일 수 있다. 제1 제어부(190)는 제상 운전으로 진입에 응답하여 팽창 밸브(220)의 개도를 감소시킬 수 있다(602). 제1 제어부(190)는 제상 운전으로 진입에 응답하여 팽창 밸브(220)의 개도를 미리 정해진 기준 개도까지 단계적으로 감소시킬 수 있다.

이후, 제1 제어부(190)는 압축기 입구 압력 센서(174)에 의해 검출되는 압축기 입구 압력에 기초하여 팽창 밸브(220)의 개도 조절을 수행할 수 있다. 제1 제어부(190)는 압축기 입구 압력이 미리 정해진 압력 범위 내에 해당하는지 식별할 수 있다. 제1 제어부(190)는 압축기 입구 압력이 미리 정해진 하한값보다 작은지 식별할 수 있다. 또한, 제1 제어부(190)는 압축기 입구 압력이 미리 정해진 상한값보다 큰지 식별할 수 있다.

제1 제어부(190)는 압축기 입구 압력이 미리 정해진 하한값보다 작아짐에 기초하여 팽창 밸브(220)의 개도를 증가시킨다(603, 604). 또한, 제1 제어부(190)는 압축기 입구 압력이 미리 정해진 상한값보다 커짐에 기초하여 팽창 밸브(220)의 개도를 감소시킨다(605, 602). 압축기 입구 압력이 미리 정해진 압력 범위 내에 해당하면, 제1 제어부(190)는 실내기(1b)의 팽창 밸브(220)의 개도를 유지하는 것으로 결정할 수 있다(606).

이와 같이, 개시된 공기 조화기(1)는 제상 운전 중 압축기 입구 압력이 미리 정해진 압력 범위 내로 유지되도록 팽창 밸브(220)의 개도를 조절함으로써, 과도한 냉매 순환량에 따른 압축기(110)의 손상을 방지할 수 있고, 부족한 냉매 순환량에 따른 불완전 제상을 방지할 수 있다.

공기 조화기(1)의 제1 제어부(190)는 제상이 완료됨에 기초하여 제상 운전을 종료할 수 있다(607, 608). 예를 들면, 제1 제어부(190)는 제상 운전의 시작 후 미리 정해진 기준 제상 시간이 경과하거나, 실외 열교환기(130)의 온도가 미리 정해진 정상 온도에 도달하면 제상 운전이 완료된 것으로 판단할 수 있다. 제상 운전이 완료됨에 따라 난방 운전이 다시 수행될 수 있다.

도 7은 제상 운전의 수행 중 수행되는 압축기 보호 제어를 설명하는 순서도이다.

도 7을 참조하면, 공기 조화기(1)의 제1 제어부(190)는 제상 운전 중 압축기 출구 온도에 기초하여 압축기(110)의 동작을 제어할 수 있다. 압축기 출구 온도는 압축기(110)로부터 토출되는 냉매의 토출 온도를 의미한다.

팽창 밸브(220)의 개도가 감소하면(602), 냉매의 순환량이 감소하여 어큐뮬레이터(160)로 유입되는 액상 냉매의 양이 감소하고, 압축기 출구 온도가 증가한다. 압축기 출구 온도가 일정 온도 이상이 되면 압축기(110)의 신뢰성이 감소할 수 있다. 개시된 공기 조화기(1)는 제상 운전 중 압축기 출구 온도를 모니터링 하여 압축기 보호 제어를 수행할 수 있다.

공기 조화기(1)의 제1 제어부(190)는 제상 운전 중 압축기(110)로부터 토출되는 냉매의 토출 온도(즉, 압축기 출구 온도)가 미리 정해진 제1 임계 온도보다 높아짐에 기초하여, 팽창 밸브(220)의 개도를 증가시키면서 압축기(110)의 주파수를 감소시킬 수 있다(701, 703). 팽창 밸브(220)의 개도가 증가하고 압축기(110)의 주파수가 감소하면 압축기 출구 온도가 감소할 수 있다.

제1 제어부(190)는 제상 운전 중 압축기(110)로부터 토출되는 냉매의 토출 온도(즉, 압축기 출구 온도)가 제1 임계 온도보다 높은 제2 임계 온도보다 높아짐에 기초하여, 제상 운전을 종료할 수 있다(702, 608). 즉, 압축기 출구 온도가 제2 임계 온도보다 높아지는 경우 압축기(110)의 구동이 중지될 수 있다.

도 8은 제상 운전 중 압축기 입구 압력의 변화와 그에 대응하는 팽창 밸브의 개도 변화를 나타내는 그래프이다.

도 8을 참조하면, 제상 운전의 시작 시점인 t0 시점에, 팽창 밸브(220)의 개도 상태는 최대 개방 상태(d_max)일 수 있다. 제1 제어부(190)는 제상 운전으로 진입에 응답하여 팽창 밸브(220)의 개도를 미리 정해진 기준 개도(d1)까지 단계적으로 감소시킬 수 있다. 팽창 밸브(220)의 개도가 감소함에 따라 냉매의 순환량이 감소하고, 압축기(110)의 입구로 유입되는 냉매의 양이 감소하므로, 압축기 입구 압력이 감소한다.

공기 조화기(1)는 압축기 입구 압력이 미리 정해진 하한값(Ps1)보다 작아짐에 기초하여 팽창 밸브(220)의 개도를 증가시킨다. t1 시점에 검출되는 압축기 입구 압력은 하한값(Ps1)보다 작을 수 있다. t1 시점부터 팽창 밸브(220)의 개도가 증가함에 따라 냉매의 순환량이 증가하고 압축기 입구 압력도 증가한다.

또한, 공기 조화기(1)는 압축기 입구 압력이 미리 정해진 상한값(Ps2)보다 커짐에 기초하여 팽창 밸브(220)의 개도를 감소시킨다. t2 시점에 검출되는 압축기 입구 압력은 상한값(Ps2)보다 클 수 있다. t2 시점부터 팽창 밸브(220)의 개도가 감소함에 따라 냉매의 순환량이 감소하고 압축기 입구 압력이 다시 감소한다.

도 9는 제상 운전 중 압축기 토출 온도의 변화와 그에 대응하는 팽창 밸브의 개도 변화를 나타내는 그래프이다.

도 9를 참조하면, 제상 운전의 시작 후 팽창 밸브(220)의 개도가 감소함에 따라 압축기 출구 온도가 증가한다. 공기 조화기(1)는 압축기 출구 온도가 미리 정해진 제1 임계 온도(To1)보다 높아짐에 기초하여 팽창 밸브(220)의 개도를 증가시킬 수 있다. 동시에, 압축기(110)의 주파수를 감소시킬 수 있다. t3 시점에 검출되는 압축기 출구 온도는 제1 임계 온도(To1)보다 높을 수 있다. t3 시점부터 팽창 밸브(220)의 개도가 증가함에 따라 압축기 출구 온도가 감소한다.

t4 시점부터 팽창 밸브(220)의 개도가 다시 감소하는 경우, 압축기 출구 온도는 다시 증가한다. 공기 조화기(1)는 압축기 출구 온도가 제1 임계 온도보다 높은 제2 임계 온도(To2)보다 높아짐에 기초하여 제상 운전을 종료할 수 있다. t5 시점에 검출되는 압축기 출구 온도는 제2 임계 온도(To2)보다 높을 수 있다. 제1 제어부(190)는 t5 시점에 압축기(110)의 구동을 중지시키고 제상 운전을 종료할 수 있다.

한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 저장매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다.

기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적 저장매체'는 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다. 예로, '비일시적 저장매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.

본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품(예: 다운로더블 앱(downloadable app))의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.

이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

1: 공기 조화기
1a: 실외기
1b: 실내기
110: 압축기
120: 사방 밸브
130: 실외 열교환기
220: 팽창 밸브
250: 실내 열교환기

Claims

팽창 밸브 및 실내 열교환기를 포함하는 실내기;
상기 실내기로 냉매를 공급하는 압축기;
어큐뮬레이터로부터 상기 압축기로 유입되는 냉매의 압력에 대응하는 압축기 입구 압력을 검출하는 압축기 입구 압력 센서; 및
제상 운전 시 상기 압축기 입구 압력에 기초하여 상기 실내기의 상기 팽창 밸브의 개도를 조절하는 제어부;를 포함하는 공기 조화기.
제1항에 있어서,
상기 제어부는
상기 압축기 입구 압력이 미리 정해진 압력 범위 내로 유지되도록 상기 팽창 밸브의 개도를 조절하는 공기 조화기.
제2항에 있어서,
상기 제어부는
상기 압축기 입구 압력이 미리 정해진 하한값보다 작아짐에 기초하여 상기 팽창 밸브의 개도를 증가시키고,
상기 압축기 입구 압력이 미리 정해진 상한값보다 커짐에 기초하여 상기 팽창 밸브의 개도를 감소시키는 공기 조화기.
제2항에 있어서,
상기 제어부는
상기 제상 운전으로 진입에 응답하여 상기 팽창 밸브의 개도를 미리 정해진 기준 개도까지 단계적으로 감소시킨 후, 상기 압축기 입구 압력에 기초하여 상기 팽창 밸브의 개도 조절을 수행하는 공기 조화기.
제1항에 있어서,
상기 압축기로부터 토출되는 상기 냉매의 토출 온도를 검출하는 압축기 출구 온도 센서;를 더 포함하고,
상기 제어부는
상기 제상 운전 중 상기 냉매의 토출 온도가 미리 정해진 제1 임계 온도보다 높아짐에 기초하여, 상기 팽창 밸브의 개도를 증가시키면서 상기 압축기의 주파수를 감소시키는 공기 조화기.
제5항에 있어서,
상기 제어부는
상기 냉매의 토출 온도가 상기 제1 임계 온도보다 높은 제2 임계 온도보다 높아짐에 기초하여, 상기 제상 운전을 종료하는 공기 조화기.
제5항에 있어서,
상기 압축기로부터 토출되는 상기 냉매의 압력에 대응하는 압축기 출구 압력을 검출하는 압축기 출구 압력 센서;를 더 포함하고,
상기 제어부는
상기 냉매의 토출 온도와 상기 압축기 출구 압력으로부터 환산된 응축 온도에 기초하여 상기 압축기의 토출 과열도를 결정하고,
상기 압축기의 토출 과열도가 미리 정해진 임계값보다 작아짐에 기초하여 상기 제상 운전을 종료하는 공기 조화기.
제1항에 있어서,
상기 제어부는
미리 정해진 검출 주기마다 상기 압축기 입구 압력을 검출하도록 상기 압축기 입구 압력 센서를 제어하는 공기 조화기.
팽창 밸브를 포함하는 실내기와 상기 실내기로 냉매를 공급하는 압축기를 포함하는 공기 조화기의 제어 방법에 있어서,
제상 운전 시 어큐뮬레이터로부터 상기 압축기로 유입되는 냉매의 압력에 대응하는 압축기 입구 압력을 검출하고; 및
상기 압축기 입구 압력에 기초하여 상기 실내기의 상기 팽창 밸브의 개도를 조절하는 것;을 포함하는 공기 조화기의 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 팽창 밸브의 개도는
상기 압축기 입구 압력이 미리 정해진 압력 범위 내로 유지되도록 조절되는 공기 조화기의 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 팽창 밸브의 개도를 조절하는 것은
상기 압축기 입구 압력이 미리 정해진 하한값보다 작아짐에 기초하여 상기 팽창 밸브의 개도를 증가시키고;
상기 압축기 입구 압력이 미리 정해진 상한값보다 커짐에 기초하여 상기 팽창 밸브의 개도를 감소시키는 것;을 포함하는 공기 조화기의 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 팽창 밸브의 개도를 조절하는 것은
상기 제상 운전으로 진입에 응답하여 상기 팽창 밸브의 개도를 미리 정해진 기준 개도까지 단계적으로 감소시킨 후, 상기 압축기 입구 압력에 기초하여 수행되는 공기 조화기의 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 제상 운전 중 상기 압축기로부터 토출되는 상기 냉매의 토출 온도를 검출하는 것;을 더 포함하고,
상기 팽창 밸브의 개도를 조절하는 것은
상기 냉매의 토출 온도가 미리 정해진 제1 임계 온도보다 높아짐에 기초하여, 상기 팽창 밸브의 개도를 증가시키면서 상기 압축기의 주파수를 감소시키는 것;을 포함하는 공기 조화기의 제어 방법.
제13항에 있어서,
상기 제상 운전은
상기 냉매의 토출 온도가 상기 제1 임계 온도보다 높은 제2 임계 온도보다 높아짐에 기초하여 종료되는 공기 조화기의 제어 방법.
제13항에 있어서,
상기 압축기로부터 토출되는 상기 냉매의 압력에 대응하는 압축기 출구 압력을 검출하고;
상기 냉매의 토출 온도와 상기 압축기 출구 압력으로부터 환산된 응축 온도에 기초하여 상기 압축기의 토출 과열도를 결정하는 것;을 더 포함하고,
상기 제상 운전은
상기 압축기의 토출 과열도가 미리 정해진 임계값보다 작아짐에 기초하여 종료되는 공기 조화기의 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 압축기 입구 압력은
미리 정해진 검출 주기마다 검출되는 공기 조화기의 제어 방법.