知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ エルジー エレクトロニクス インコーポレイティドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022020605
(43)【公開日】2022-02-01
(54)【発明の名称】冷暖房マルチ空気調和機
(51)【国際特許分類】
F25B 13/00 20060101AFI20220125BHJP
F25B 6/02 20060101ALI20220125BHJP
F25B 6/04 20060101ALI20220125BHJP
F25B 5/02 20060101ALI20220125BHJP
F25B 47/02 20060101ALI20220125BHJP
F24F 1/14 20110101ALI20220125BHJP
F24F 11/42 20180101ALI20220125BHJP
F24F 11/65 20180101ALI20220125BHJP
【ＦＩ】
F25B13/00 104
F25B6/02 J
F25B6/04 Z
F25B5/02 510Q
F25B13/00 S
F25B47/02 510A
F25B47/02 540G
F24F1/14
F24F11/42
F24F11/65
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021119377
(22)【出願日】2021-07-20
(31)【優先権主張番号】10-2020-0089887
(32)【優先日】2020-07-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】502032105
【氏名又は名称】エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド
【氏名又は名称原語表記】ＬＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】１２８， Ｙｅｏｕｉ－ｄａｅｒｏ， Ｙｅｏｎｇｄｅｕｎｇｐｏ－ｇｕ， ０７３３６ Ｓｅｏｕｌ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】100109841
【弁理士】
【氏名又は名称】堅田 健史
(74)【代理人】
【識別番号】230112025
【弁護士】
【氏名又は名称】小林 英了
(72)【発明者】
【氏名】チウ ソン
(72)【発明者】
【氏名】ヨンチョル サ
(72)【発明者】
【氏名】ジヨン ジャン
【テーマコード（参考）】
3L054
3L092
3L260
【Ｆターム（参考）】
3L054BA05
3L054BB03
3L092AA02
3L092BA15
3L092DA01
3L092DA02
3L092DA03
3L092EA02
3L092EA03
3L092FA22
3L092FA23
3L260AB03
3L260BA02
3L260BA36
3L260CB13
3L260CB18
3L260DA09
3L260FB16
(57)【要約】
【課題】本発明は、室内冷暖房負荷に応じて選択的に連結及び分離を実行できる多層熱交換器構造を提供する。
【解決手段】室内熱交換器を含む少なくとも１つの冷暖房兼用室内機；圧縮機、複数の室外熱交換器及び前記圧縮機の吐出側に配置されて冷媒の流れを切り換える切換ユニットを含む冷暖房兼用室外機；及び前記冷暖房兼用室外機と少なくとも１つの前記冷暖房兼用室内機との間に配置されて、前記冷媒を分配する分配器；を含み、前記冷暖房兼用室外機の前記複数の室外熱交換器は、前記切換ユニットと一端が連結され、前記分配器と他端が連結される第１熱交換器と、前記第１熱交換器の下側に配置され、一端が前記第１熱交換器の他端と連結／遮断できるように形成され、他端が前記分配器と連結されている第２熱交換器と、前記第２熱交換器の下側に配置され、一端が前記圧縮機の吐出側に連結され、他端が前記室内機に連結される第３熱交換器とを含む冷暖房マルチ空気調和機で達成される。
【選択図】 図１
【解決手段】室内熱交換器を含む少なくとも１つの冷暖房兼用室内機；圧縮機、複数の室外熱交換器及び前記圧縮機の吐出側に配置されて冷媒の流れを切り換える切換ユニットを含む冷暖房兼用室外機；及び前記冷暖房兼用室外機と少なくとも１つの前記冷暖房兼用室内機との間に配置されて、前記冷媒を分配する分配器；を含み、前記冷暖房兼用室外機の前記複数の室外熱交換器は、前記切換ユニットと一端が連結され、前記分配器と他端が連結される第１熱交換器と、前記第１熱交換器の下側に配置され、一端が前記第１熱交換器の他端と連結／遮断できるように形成され、他端が前記分配器と連結されている第２熱交換器と、前記第２熱交換器の下側に配置され、一端が前記圧縮機の吐出側に連結され、他端が前記室内機に連結される第３熱交換器とを含む冷暖房マルチ空気調和機で達成される。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷暖房マルチ空気調和機であって、
室内熱交換器を備える少なくとも１つの冷暖房兼用室内機；
圧縮機、複数の室外熱交換器及び前記圧縮機の吐出側に配置されて冷媒の流れを切り換える切換ユニットを備える冷暖房兼用室外機；及び
前記冷暖房兼用室外機と少なくとも１つの前記冷暖房兼用室内機との間に配置されて、前記冷媒を分配する分配器；を備えてなり、
前記冷暖房兼用室外機の前記複数の室外熱交換器は、
前記切換ユニットと一端が連結され、前記分配器と他端が連結される第１熱交換器と、
前記第１熱交換器の下側に配置され、一端が前記第１熱交換器の他端と連結／遮断できるように形成され、他端が前記分配器と連結されている第２熱交換器と、
前記第２熱交換器の下側に配置され、一端が前記圧縮機の吐出側に連結され、他端が前記室内機に連結される第３熱交換器と、を備える、冷暖房マルチ空気調和機。
室内熱交換器を備える少なくとも１つの冷暖房兼用室内機；
圧縮機、複数の室外熱交換器及び前記圧縮機の吐出側に配置されて冷媒の流れを切り換える切換ユニットを備える冷暖房兼用室外機；及び
前記冷暖房兼用室外機と少なくとも１つの前記冷暖房兼用室内機との間に配置されて、前記冷媒を分配する分配器；を備えてなり、
前記冷暖房兼用室外機の前記複数の室外熱交換器は、
前記切換ユニットと一端が連結され、前記分配器と他端が連結される第１熱交換器と、
前記第１熱交換器の下側に配置され、一端が前記第１熱交換器の他端と連結／遮断できるように形成され、他端が前記分配器と連結されている第２熱交換器と、
前記第２熱交換器の下側に配置され、一端が前記圧縮機の吐出側に連結され、他端が前記室内機に連結される第３熱交換器と、を備える、冷暖房マルチ空気調和機。
【請求項2】
前記冷暖房兼用室外機は、
前記第１熱交換器の他端と前記第２熱交換器の一端を直列連結する第１連結配管と、
前記第１連結配管上に配置され、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器の機械的連結をオン／オフさせる第１連結弁と、を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
前記第１熱交換器の他端と前記第２熱交換器の一端を直列連結する第１連結配管と、
前記第１連結配管上に配置され、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器の機械的連結をオン／オフさせる第１連結弁と、を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
【請求項3】
前記冷暖房兼用室外機は、
前記第１熱交換器、第２熱交換器及び第３熱交換器の他端にそれぞれ第１膨張弁、第２膨張弁及び第３膨張弁が形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
前記第１熱交換器、第２熱交換器及び第３熱交換器の他端にそれぞれ第１膨張弁、第２膨張弁及び第３膨張弁が形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
【請求項4】
前記第１熱交換器の流路は、前記第２熱交換器の流路より長いことを特徴とする、請求項２に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
【請求項5】
前記第３熱交換器の流路は、前記第２熱交換器の流路より短いことを特徴とする、請求項２に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
【請求項6】
前記第１熱交換器の流路は、前記複数の室外熱交換器全体の流路に対して６５％ないし７５％を充足することを特徴とする、請求項２に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
【請求項7】
前記冷暖房マルチ空気調和機は、
使用者の運転選択情報に現在の状態情報を組み合わせて細部的な運転モードを選択して運転することを特徴とする、請求項３に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
使用者の運転選択情報に現在の状態情報を組み合わせて細部的な運転モードを選択して運転することを特徴とする、請求項３に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
【請求項8】
前記冷暖房マルチ空気調和機は、
前記現在状態情報は、室内温度及び湿度情報、室外温度及び湿度情報並びに前記室内機の負荷情報を含むことを特徴とする、請求項７に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
前記現在状態情報は、室内温度及び湿度情報、室外温度及び湿度情報並びに前記室内機の負荷情報を含むことを特徴とする、請求項７に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
【請求項9】
前記使用者の運転選択情報が冷房運転である場合、前記現在状態情報のうち室外温度及び前記室内機の負荷に応じて前記複数の室外熱交換器の容量を可変するように運転することを特徴とする、請求項８に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
【請求項10】
前記室外温度が低く前記室内機負荷が小さいほど前記複数の室外熱交換器の容量が減少するように前記第１ないし第３熱交換器の連結／遮断を制御することを特徴とする、請求項９に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
【請求項11】
前記室内機負荷が最下である場合、前記第３熱交換器のみを駆動して冷房サイクルを実現することを特徴とする、請求項１０に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
【請求項12】
前記使用者の運転選択情報が暖房運転である場合、前記現在状態情報のうち、室外温度、室外湿度及び前記室内機の負荷に応じて前記複数の室外熱交換器の第３熱交換器への冷媒をバイパスするか又は遮断することを特徴とする、請求項８に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
【請求項13】
前記冷暖房兼用室外機は、
前記圧縮機の吐出側の圧力を周期的に読み取る圧力センサと、
前記第３熱交換器の他端側に配置されて配管の温度を周期的に読み取る温度センサと、を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
前記圧縮機の吐出側の圧力を周期的に読み取る圧力センサと、
前記第３熱交換器の他端側に配置されて配管の温度を周期的に読み取る温度センサと、を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
【請求項14】
前記使用者の運転選択情報が暖房運転であるとき、前記室外温度が第１温度以上で、前記室内機負荷がｍ個以下である場合、前記圧縮機の吐出側に吐出される前記冷媒の現在圧力値に応じて前記第２膨張弁及び前記第３膨張弁を制御して前記現在圧力を下げる暖房過負荷モードで運転することを特徴とする、請求項１３に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
【請求項15】
周期的に感知される前記圧力センサの前記現在の圧力が臨界範囲内を充足すると、前記第３膨張弁を閉じて暖房一般モードに切り換えることを特徴とする、請求項１４に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
【請求項16】
前記使用者の運転選択情報が暖房運転であるとき、前記室外温度が第２温度以下で、前記室外湿度が第１範囲以上で、前記室内機負荷がｎ個以上である場合、前記第３膨張弁を制御して前記圧縮機の吐出側に吐出される前記冷媒を前記第３熱交換器に流して着霜を除去する着霜防止モードで運転することを特徴とする、請求項１４に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
【請求項17】
前記着霜防止モードにおいて、前記第３熱交換器の前記温度センサから前記配管温度を周期的に読み取って前記配管温度が臨界範囲を充足すると、前記第３膨張弁を閉じて暖房一般モードに切り換えることを特徴とする、請求項１６に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
【請求項18】
前記冷暖房兼用室外機は、
前記第３熱交換器の一端と前記第１熱交換器の他端を連結する第１サブ配管と、
前記第３熱交換器の一端と前記第２熱交換器の他端を連結する第２サブ配管と、
前記第１サブ配管上に配置されて前記第１サブ配管への冷媒の流れを遮断／連結する第１サブバルブと、
前記第２サブ配管上に配置されて前記第２サブ配管への冷媒の流れを遮断／連結する第２サブバルブと、を更に備えることを特徴とする、請求項３に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
前記第３熱交換器の一端と前記第１熱交換器の他端を連結する第１サブ配管と、
前記第３熱交換器の一端と前記第２熱交換器の他端を連結する第２サブ配管と、
前記第１サブ配管上に配置されて前記第１サブ配管への冷媒の流れを遮断／連結する第１サブバルブと、
前記第２サブ配管上に配置されて前記第２サブ配管への冷媒の流れを遮断／連結する第２サブバルブと、を更に備えることを特徴とする、請求項３に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
【請求項19】
前記冷暖房マルチ空気調和機は、
除霜運転時に、
前記第１熱交換器において前記冷媒の蒸発を行いながら、前記第２熱交換器及び第３熱交換器に前記圧縮機から吐出される前記冷媒を流して前記第２熱交換器の除霜を行う下部除霜モードと、前記第２熱交換器において前記冷媒の蒸発を行いながら、前記第１熱交換器及び第３熱交換器に前記圧縮機から吐出される前記冷媒を流して前記第１熱交換器の除霜を行う上部除霜モードとを交互に行って連続暖房除霜モードで運転することを特徴とする、請求項１８に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
除霜運転時に、
前記第１熱交換器において前記冷媒の蒸発を行いながら、前記第２熱交換器及び第３熱交換器に前記圧縮機から吐出される前記冷媒を流して前記第２熱交換器の除霜を行う下部除霜モードと、前記第２熱交換器において前記冷媒の蒸発を行いながら、前記第１熱交換器及び第３熱交換器に前記圧縮機から吐出される前記冷媒を流して前記第１熱交換器の除霜を行う上部除霜モードとを交互に行って連続暖房除霜モードで運転することを特徴とする、請求項１８に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
【請求項20】
前記冷暖房マルチ空気調和機は、前記連続暖房除霜モードで前記第３膨張弁を完全にオープンすることを特徴とする、請求項１９に記載の冷暖房マルチ空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、冷暖房マルチ空気調和機に関し、より詳細には、室外機の流路を多層構造として適用することにより運転負荷に応じて可変的に使用できる冷暖房マルチ空気調和機に関する。
〔関連技術〕
本願は、韓国特許出願第１０－２０２０－００８９８８７号（出願日：２０２０年７月２０日）に基づくパリ条約４条の優先権主張を伴ったものであり、本願発明は、当該韓国特許出願に開示された内容に基づくものである。参考のために、当該韓国特許出願の明細書、特許請求の範囲及び図面の内容は本願明細書の一部に包摂されるものである。
〔関連技術〕
本願は、韓国特許出願第１０－２０２０－００８９８８７号（出願日：２０２０年７月２０日）に基づくパリ条約４条の優先権主張を伴ったものであり、本願発明は、当該韓国特許出願に開示された内容に基づくものである。参考のために、当該韓国特許出願の明細書、特許請求の範囲及び図面の内容は本願明細書の一部に包摂されるものである。
【背景技術】
【0002】
一般的に、マルチ型空気調和機は、１つの室外機に複数の室内機を連結したもので、室外機を共用として使いながら複数の室内機を冷房機又は暖房機として使用する。
【0003】
最近は、室内機の運転台数に応じる冷房又は暖房負荷に効果的に対応できるように複数の室外機を互いに並列に連結して使用している。
【0004】
従来技術によるマルチ空気調和機は、複数の室外機と、複数の室外機と、前記複数の室外機と室内機を連結する冷媒配管とを含んで構成され、ここで、前記複数の室外機はメイン室外機と複数のサブ室外機から構成される。
【0005】
前記複数の室外機のそれぞれには、低温低圧の気体状態の冷媒を高温高圧に圧縮させる圧縮機と、循環する冷媒を室外空気と熱交換させる室外熱交換器と、冷房又は暖房作動に応じて冷媒の流れを切り換える四方バルブとが設置される。前記複数の室内機のそれぞれには、膨張機構と、循環する冷媒を室内空気と熱交換させる室内熱交換器がそれぞれ設置される。
【0006】
前記のように構成された従来技術によるマルチ空気調和機は、冷房運転の時、前記メイン室外機とサブ室外機の圧縮機により圧縮された冷媒が前記四方バルブにより前記室外熱交換器に送られ、前記室外熱交換器を通過する冷媒は、周辺空気との熱交換により凝縮された後、前記膨張機構に送られる。前記膨張機構により膨張した冷媒は前記室内熱交換器に流入して、室内空気の熱を吸収しながら蒸発することにより、室内を冷房させる。
【0007】
一方、暖房運転の時は、前記四方バルブにおいて流路が切り換えられて、前記圧縮機から吐出された冷媒が前記四方バルブ、室内熱交換器、室外電子膨張弁（ｌｉｎｅａｒ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｖａｌｖｅ：ＬＥＶ）、室外熱交換器を順次通過しながら、室内を暖房させる。
【0008】
一例として、日本公開特許第２０１８－０８７６８８号では、圧縮機から吐出された冷媒を、室外熱交換器を経て液体冷媒に変化させ、これを多数の室内熱交換器に流す空気調和装置を開示している。このような従来技術では、液管と圧縮機吸入配管との間に電子膨張弁を設置して、運転条件に応じて圧力及び吐出温度を制御している。しかしながら、このような冷暖房マルチ空気調和機は、冷房全室運転時に高圧気体配管に冷媒が残留する問題点がある。
【0009】
また、室内外の温度が高く室内負荷が小さい場合は、暖房の連続運転が行わない可能性があり、室内外の温度が低く室内負荷が小さい場合は、冷房の連続運転が行わない可能性がある。また、室内外の温度が低いとき、一部の空間は冷房が必要な場合が発生する。この時、冷房のために室内機に供給される冷媒の温度を下げすぎると、室内機が結氷する問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】日本公開特許第２０１８－０８７６８８号（公開日：２０１８年６月７日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明の第１課題は、１つの室外機内に熱交換器を分離／連結できる多層構造として形成することにより、室内冷暖房負荷に応じて選択的に連結及び分離を実行できる多層熱交換器構造を提供することである。
【0012】
本発明の第２課題は、高圧液管に残存する冷媒を集めて流すことにより、室内に漏洩する冷媒量を最小化できる多層熱交換器構造を提供することである。
【0013】
本発明の第３課題は、使用者のモード選択に対して、現在の室内及び室外の温度及び湿度に応じて最適化したモードを選択することにより、全体モードに対して冷媒漏洩を最小化できるスマート熱交換器を提供することである。
【0014】
本発明の第４課題は、室外機熱交換器の最下段にバイパスのための熱交換器及び電子膨張弁を含んで多様なモードに対して圧縮機の出口及び室外機の一端をバイパスすることにより、漏洩冷媒を最小化できる多層熱交換器構造を提供することである。
【0015】
本発明の第５課題は、暖房過負荷条件、すなわち、暖房負荷が非常に小さい場合、圧縮機の吐出圧力が高すぎてサイクルが形成されないことを防止するために圧縮機の吐出圧力が上昇しないようにバイパスできる多層熱交換器構造を提供することである。
【0016】
本発明の第６課題は、暖房モード時の除霜及び着霜を防止するためのリアルタイムモニタリング及びそれに応じたバルブ制御可能な室外機の多層熱交換器構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0017】
本発明の課題である室内冷暖房負荷に応じて選択的に室外機熱交換器の容量を可変するために、本発明は、室内熱交換器を含む少なくとも１つの冷暖房兼用室内機；圧縮機、複数の室外熱交換器及び前記圧縮機の吐出側に配置されて冷媒の流れを切り換える切換ユニットを含む冷暖房兼用室外機；及び前記冷暖房兼用室外機と、少なくとも１つの前記冷暖房兼用室外機間に配置されて前記冷媒を分配する分配器；を含み、前記冷暖房兼用室外機の前記複数の室外熱交換器は、前記切換ユニットと一端が連結され、前記分配器と他端が連結される第１熱交換器と、前記第１熱交換器の下側に配置され、一端が前記第１熱交換器の他端と連結／遮断可能に形成され、他端が前記分配器と連結されている第２熱交換器と、前記第２熱交換器の下側に配置され、一端が前記圧縮機の吐出側に連結され、他端が前記室内機に連結される第３熱交換器とを含む（備える；構成する）冷暖房マルチ空気調和機を提供する。
【0018】
前記冷暖房兼用室外機は、前記第１熱交換器の他端と前記第２熱交換器の一端を直列連結する第１連結配管と、前記第１連結配管上に配置され、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器の連結／遮断を行う第１連結弁とをさらに含む。
【0019】
使用者の運転選択に基づいて、室内外の温度及び湿度に応じて細部的なモード運転を行うために、前記冷暖房兼用室外機は、前記第１熱交換器、第２熱交換器及び第３熱交換器の他端にそれぞれ第１膨張弁、第２膨張弁及び第３膨張弁が形成される。
【0020】
前記多層構造を有する室外機内の熱交換器は、様々な細部的なモード運転に対して室内機の負荷に適合する室外機の容量を実現するために、流路の長さ及び容量を可変することができる。
【0021】
具体的に、前記第１熱交換器の流路は前記第２熱交換器の流路より長くてもよい。
【0022】
前記第３熱交換器の流路は前記第２熱交換器の流路より短くてもよい。
【0023】
前記第１熱交換器の流路は、全体熱交換器の流路に対して６５％ないし７５％を充足してもよい。
【0024】
前記冷暖房マルチ空気調和機は、使用者の運転選択情報に対して現在状態情報を組み合わせて細部的な運転モードを選択して運転する。
【0025】
前記冷暖房マルチ空気調和機において、前記現在状態情報は、室内温度及び湿度情報、室外温度及び湿度情報並びに前記室内機の負荷情報を含む。
【0026】
前記使用者の運転選択情報が冷房運転である場合、前記現在状態情報のうち室外温度及び前記室内機の負荷に応じて前記室外機の容量を可変するように運転する。
【0027】
前記室外温度が低く前記室内機の負荷が小さいほど、前記室外機の容量が減少するように前記第１ないし第３熱交換器の連結／遮断を制御する。
【0028】
前記室内機の負荷が最下である場合、前記第３熱交換器のみを駆動して冷房サイクルを実現する。
【0029】
前記使用者の運転選択情報が暖房運転である場合、前記現在状態情報のうち室外温度、室外湿度及び前記室内機の負荷に応じて前記室外機の第３熱交換器への冷媒をバイパスするか遮断する。
【0030】
このような第３熱交換器を活用して圧縮機の吐出冷媒の圧力を減らすことにより、暖房負荷が非常に小さい場合に過冷媒の流入を遮断できるため、冷媒の流出なしにサイクルを実現することができる。具体的に、前記使用者の運転選択情報が暖房運転であるとき、前記室外温度が第１温度以上であり、前記室内機負荷がｍ個以下である場合、前記圧縮機の吐出側に吐出される高温高圧の冷媒の現在高圧値に応じて前記第1膨張弁及び前記第２膨張弁を制御して前記現在高圧を下げる暖房過負荷モードで運転することができる。
【0031】
前記の冷暖房兼用室外機は、前記圧縮機の吐出側の圧力を周期的に読み取る圧力センサと、前記第３熱交換器の他端側に配置されて流路の温度を周期的に読み取る温度センサとをさらに含む。
【0032】
周期的に感知される前記圧力センサの前記現在高圧が臨界範囲内を充足すると、前記第３膨張弁を閉じ、暖房一般モードに切り換えることができる。
【0033】
本発明の様々な細部的なモードの運転中、室外温度及び湿度に基づいて室外機内の着霜を防止するための着霜防止モードの実現が可能である。
【0034】
このような着霜防止モードは、バイパス熱交換器である最下段の第３熱交換器により実現可能である。
【0035】
前記使用者の運転選択情報が暖房運転であるとき、前記室外温度が第２温度以下であり、前記室外湿度が第１範囲以上であり、前記室内機負荷がｎ個以上である場合、前記第３膨張弁を制御して前記圧縮機の吐出側に吐出される高温高圧の冷媒を前記第３熱交換器に流して着霜を除去する着霜防止モードで運転できる。
【0036】
前記着霜防止モードにおいて、前記第３熱交換器の前記温度センサから前記配管温度を周期的に読み取って、前記配管温度が臨界範囲を充足すると、前記第３膨張弁を閉じ、暖房一般モードに切り換える。
【0037】
前記冷暖房兼用室外機は、前記第３熱交換器の一端と前記第１熱交換器の他端を連結する第１サブ配管と、前記第３熱交換器の一端と前記第２熱交換器の他端を連結する第２サブ配管と、前記第１サブ配管上に配置されて前記第１サブ配管への冷媒の流れを遮断／連結する第１サブバルブと、前記第２サブ配管上に配置されて前記第２サブ配管への冷媒の流れを遮断／連結する第２サブバルブとをさらに含む。
【0038】
前記冷暖房マルチ空気調和機は、除霜運転の時、前記第１熱交換器において冷媒の蒸発を行いながら、前記第２及び第３熱交換器に高温高圧の冷媒を流して前記第２熱交換器の除霜を行う下部除霜モードと、前記第２熱交換器において冷媒の蒸発を行いながら、前記第１及び第３熱交換器に高温高圧の冷媒を流して前記第１熱交換器の除霜を行う上部除霜モードとを交互に行うことにより、連続暖房除霜モードで運転することができる。
【0039】
前記冷暖房マルチ空気調和機は、前記の連続暖房除霜モードにおいて、前記第３膨張弁を完全にオープンする。
【発明の効果】
【0040】
前記解決手段により、本発明は、室外機の熱交換器を多層構造として形成することにより室内冷暖房負荷に応じて選択的に連結及び遮断を行うことができ、高圧液管に残存する冷媒を集めて流すことにより室内に漏洩する冷媒量を最小化することができる。
【0041】
また、使用者のモード選択に対して、現在の室内及び室外の温度及び湿度に応じて最適化されたモードを選択して、全体モードに対して冷媒漏洩を最小化するとともに運転可能なスマート熱交換器を提供することができる。
【0042】
本発明は、室外機の熱交換器の最下段にバイパスのための熱交換器及び電子膨張弁を含んで多様なモードに対して圧縮機の出口と室外機の一端をバイパスして漏洩冷媒を最小化することができる。
【0043】
また、暖房負荷が非常に小さい場合に、圧縮機の吐出圧力が高すぎてサイクルが形成されないことを防止するために、圧縮機の吐出圧力が上昇しないようにバイパスすることができ、暖房モードである時の除霜及び着霜を防止するためのリアルタイムモニタリング及びそれに応じたバルブ制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【発明を実施するための形態】
【0045】
本発明の利点及び特徴、そしてそれを達成する方法は、添付の図面を参照して詳細に後述される実施形態を参照すれば明確になる。しかしながら、実施形態が本明細書に開示された実施形態に限定されるものではなく、他の方式で実現されることもできる。本明細書の実施形態は発明の開示を完全なものにし、該当技術分野において通常の知識を有する者にほん発明の範囲を知らせるために提供されるものである。本明細書にわたって同一参照符号は同一構成要素を示す。
【0046】
空間的に相対的な用語である「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」などは、図面に示されているように１つの構成要素と他の構成要素との相関関係を容易に記述するために使用される。空間的に相対的な用語は、図面に示されている方向に加えて使用時又は動作時の構成要素の相異なる方向を含む用語として理解されるべきである。例えば、図面に示されている構成要素を反転させる場合、他の構成要素の「下（ｂｅｌｏｗ）」又は「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」として記述された構成要素は他の構成要素の「上（ａｂｏｖｅ）」に配置されるようになる。従って、例示的な用語である「下」は、下と上の方向を両方とも含む。構成要素は他の方向にも配向されることができ、これにより、空間的に相対的な用語は配向に応じて解釈されることができる。「ないし（乃至）」は主として〇以上□以下；〇～□等を意味する。
【0047】
本明細書において用いる用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限するものではない。本発明において、単数形は特に言及されない限り複数形も含む。明細書において用いられる「（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）含む；備える；構成する等を含む」及び／又は「（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）上記以外に、包む；包含する；包接する等を含む」と言及された構成要素、段階及び／又は動作は１つ以上の他の構成要素、段階及び／又は動作の存在又は追加を排除しない。
【0048】
他の定義がないと、本明細書において使用される全ての用語（技術的用語及び科学的用語を含む）は、本発明の属する技術分野において通常の技術を有する者に共通に理解できる意味として使用される。また、一般的に用いられる辞書に定義されている用語は明白に特に定義されていない限り、理想的に又は過度に解釈されない。
【0049】
図面において各構成要素の厚さやサイズは、説明の便宜及び明確性のために誇張又は省略されるか概略的に図示されている。また、各構成要素のサイズと面積は、実際のサイズや面積を全的に反映するものではない。
【0050】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【0051】
図１は、本発明の一実施形態による冷暖房マルチ空気調和機の概略的な構成図である。
【0052】
図１を参照すると、本発明の一実施形態による冷暖房マルチ空気調和機１００が示されている。冷暖房マルチ空気調和機１００は、複数の冷暖房兼用室内機Ｂ１、Ｂ２、・・・と、少なくとも１つの冷暖房兼用室外機Ａと、分配器Ｃとを含む。
【0053】
冷暖房兼用室外機Ａは、第１、第２圧縮機５３、５４と、複数の室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３と、室外熱交換器ファン６１と、切換ユニットとを含む。ここで、切換ユニットは四方バルブを含む。第１、第２圧縮機５３、５４の吸入部は、共用アキュムレータ５２により連結されている。第１圧縮機５３は冷媒の圧縮容量を可変できるインバータ圧縮機であってもよく、第２圧縮機５４は冷媒の圧縮容量が一定である定速圧縮機であってもよい。
【0054】
第１、第２圧縮機５３、５４の吐出部には第１、第２吐出配管が連結され、第１、第２吐出配管は合枝部５７により合枝され、第１、第２吐出配管には第１、第２圧縮機５３、５４から吐出された冷媒中のオイルを回収するように第１、第２オイル分離器５８、５９がそれぞれ設置されている。第１、第２オイル分離機５８、５９には、第１、第２オイル分離機５８、５９から分離したオイルを第１、第２圧縮機５３、５４の吸入部に案内する第１、第２オイル回収管が連結されている。
【0055】
合枝部５７には、第１、第２圧縮機５３、５４から吐出された冷媒を、四方バルブ６２を経ずにバイパスさせる高圧気体配管６８が連結される。また、合枝部５７は四方バルブ６２と第３吐出配管６４により連結されている。
【0056】
室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３は、第１連結配管７１により四方バルブ６２と連結されている。室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３においては、外気との熱交換により冷媒が凝縮又は蒸発される。このとき、熱交換をより円滑にするために、室外機ファン６１は室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３に空気を流入する。冷暖房マルチ空気調和機１００においては、冷房運転又は除霜運転中には室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３が凝縮器として利用され、暖房運転中には室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３が蒸発器として利用される。
【0057】
このような室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３は図１のように多層構造を有する。
【0058】
より詳細に、本発明の一実施形態による室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３は、１つの室外機Ａ内に多層構造の分離／連結可能な複数の熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３を含む。
【0059】
このような複数の熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３は、図１のように、第１熱交換器Ａ１、第２熱交換器Ａ２及び第３熱交換器Ａ３の３層構造を有するが、これに限定されない。
【0060】
第１熱交換器Ａ１はメイン（ｍａｉｎ）熱交換器であって、室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３の内部において最上位に配置されており、第１連結配管７１と連結されている。
【0061】
第２熱交換器Ａ２はサブ（ｓｕｂ）熱交換器であって、第１熱交換器Ａ１と同層又は下側に配置され、一端が第１熱交換器Ａ１と直列に連結されており、他端が分配器Ｃと連結される。
【0062】
また、第１熱交換器Ａ１と第２熱交換器Ａ２との並列連結を防止するために、第１熱交換器Ａ１の一端と第２熱交換器Ａ２の一端の間にチェック弁が配置されている。
【0063】
第２熱交換器Ａ２は、第１熱交換器Ａ１より短い流路を有し、物理的に第１熱交換器Ａ１の下部に配置されて冷房又は暖房負荷に応じて選択的に稼動する。
【0064】
第１熱交換器Ａ１と第２熱交換器Ａ２の直列連結のために第１熱交換器Ａ１の他端と第２熱交換器Ａ２の一端を連結する第２連結配管７５が形成されており、第２連結配管７５上に第１連結弁８２が形成されて２つの熱交換器Ａ１、Ａ２を連結又は遮断する。
【0065】
一方、第２熱交換器Ａ２の下部に第３熱交換器Ａ３が配置されている。第３熱交換器Ａ３はバイパス熱交換器であって、高圧気体配管６８に連結されて圧縮機５３、５４からの高圧気体冷媒の一部を凝縮してバイパスして、液体配管７６と会って室内機Ｂ１、Ｂ２に液冷媒を移動させる。
【0066】
このために、第３熱交換器Ａ３の一端が高圧気体配管６８に連結されて圧縮機５３、５４の吐出側に連結され、他端が分配器Ｃと室内機Ｂ１、Ｂ２に連結されている。
【0067】
このような第３熱交換器Ａ３は第２熱交換器Ａ２より短い流路を有する。
【0068】
第１、第２、第３熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３の流路は順次短くなってもよく、好ましくは、全体流路に対して、第１熱交換器Ａ１が６５ないし７５％、第２熱交換器Ａ２が２０ないし３０％、第３熱交換器Ａ３が３ないし１０％を占めるように形成されてもよい。
【0069】
より好ましくは、全体流路に対して、第１熱交換器Ａ１が７０％、第２熱交換器Ａ２が２５％、第３熱交換器Ａ３が５％を占めるように形成されてもよい。
【0070】
室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３から吐出される液体冷媒が流れる液体配管７６上には室外電子膨張弁６５、６６、６７が設置されている。室外電子膨張弁６５、６６、６７は、暖房運転又は除霜運転時に冷媒を膨張させる。
【0071】
室外電子膨張弁６５、６６、６７は、第１熱交換器Ａ１の他端に連結されている第１電子膨張弁６５、第２熱交換器Ａ２の他端に連結されている第２電子膨張弁６６、及び第３熱交換器Ａ３の他端に連結されている第３電子膨張弁６７を含む。
【0072】
一方、複数の室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３が配置されているとき、暖房運転で分割除霜を行うために高圧気体配管６８と第１熱交換器Ａ１の他端を連結する第１サブ配管７３及び高圧気体配管６８と第２熱交換器Ａ２の他端を連結する第２サブ配管７４をさらに含み、それぞれのサブ配管７３、７４上に各サブ配管７３、７４に高圧気体配を流すか遮断するための第１サブバルブ６３及び第２サブバルブ6４をさらに含む。
【0073】
一方、本発明の実施形態による室外熱交換器は過冷却装置（図示せず）をさらに含み、 過冷却装置は冷房運転時に分配器Ｃに移動する冷媒を冷却する。
【0074】
このように、１つの室外機Ａ内に複数の熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３が層状構造となって形成されて冷暖房兼用室内機Ｂ１の負荷及び各運転モードに応じて選択的に駆動して流路の長さを可変することにより最適化された熱効率を充足することができる。
【0075】
それぞれの熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３の他端に分配器Ｃが連結されている。分配器Ｃは冷暖房兼用室外機Ａと複数の冷暖房兼用室内機Ｂ１、Ｂ２の間に配置されて、冷媒を冷房、暖房、除霜などの運転条件に応じて冷暖房兼用室内機Ｂ１、Ｂ２に分配する。分配器Ｃは、高圧気体ヘッダー、低圧気体ヘッダー、液体ヘッダー及び制御弁（図示せず）を含むが、これに限定されない。
【0076】
図１においては、分配器Ｃが電子膨張弁６５、６６と熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３の間に配置されると示しているが、これとは異なり電子膨張弁６５、６６の後端に配置されてもよい。
【0077】
第１、第２冷暖房兼用室内機Ｂ１、Ｂ２、・・・は相異なる空間に配置され、それぞれの室内機Ｂ１、Ｂ２、・・・内にそれぞれ室内熱交換器１１、室内電子膨張弁１２及び室内機ファン１５を含む。室内電子膨張弁１２は、室内熱交換器１１と高圧気体ヘッダーを連結する室内連結配管（７６と連結されて図示せず）上に設置されている。
【0078】
また、第１、第２冷暖房兼用室内機（Ｂ１、Ｂ２、・・・）から吐出される冷媒の温度を感知するために、それぞれの温度センサが設置され、室内機Ｂ１、Ｂ２の温度を感知するための温度センサがさらに含まれて室内温度を測定することができる。
【0079】
このように、１つの室外機内に熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３を互いに連結／遮断可能な多層構造として形成するとともに、室内機負荷に応じて選択的に室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３の連結を行うことにより、不要な室外機の運転を防止しつつ、状況に応じて最適化されたモードで駆動することが可能である。
【0080】
このような室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３の連結は、室内及び室外状態、すなわち、室内及び室外の温度及び湿度に応じて、使用者が特定モードを選択しても特定モード内で現在状態に応じて細分化したモードで運転することができる。
【0081】
このような細分化したモードに応じて前記分割されている室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３の連結及び遮断が行われ、冷媒の流れが変化する。
【0082】
このために、本発明の実施形態による室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３は、最下層に配置される第３熱交換器Ａ３の他端、すなわち、吐出端の配管上に温度センサ８１をさらに含み、合枝部５７上に圧力センサ８３をさらに含む。
【0083】
また、第２熱交換器Ａ２が単一層で形成されると示したが、これとは異なり複数の直列連結可能な多層構造として形成することも可能である。
【0084】
従って、室内機（Ｂ１、Ｂ２、・・・）の負荷に応じて最適の数で室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３の容量設定が可能である。
【0085】
また、本発明の室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３は、最下層にバイパスのための第３熱交換器Ａ３を形成することにより、圧縮機５３、５４からの高圧気体冷媒が室内機Ｂ１、Ｂ２側に流れる量を調節することにより、多量の冷媒が必要でない場合（暖房過負荷など）は室外器Ａの熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３に高圧気体冷媒をバイパスすることにより室内機Ｂ１、Ｂ２に印加される冷媒の量を調節する。
【0086】
従って、室内において冷媒が過量存在して漏れる危険を防止することができ、全体的に漏洩冷媒の量を最小化することができる。
【0087】
このような細部的な運転を行うために、本発明の実施形態による冷暖房マルチ空気調和機１００は制御部（図示せず）を含む。
【0088】
制御部は、室外機Ａ内に設置されてもよいが、それと異なり、管理者の管理システム内にプロセッサとして実現されてもよい。または、室外機Ａ内に選択される細部的なモードに応じた運転を行うためのコントローラが配置されており、これと送受信するメイン制御部が管理者の管理システムに設置されていてもよい。
【0089】
制御部の様々な変形に関する具体的な説明は省略する。
【0090】
制御部は、単純使用者の運転選択命令を受信し、室内機Ｂ及び室外機Ａに配置されている温度センサ８１及び湿度センサから現在の室内温度及び湿度、室外温度及び湿度に関する情報を受信する。
【0091】
前記制御部は、受信された室内温度及び湿度、室外温度及び湿度と使用者の運転選択情報に基づいて最適の細分化した運転モードを選択し、当該細分化した運転モードに応じて冷暖房マルチ空気調和機１００の各バルブ６３、６４、６５、６６、６７、６８の動作、圧縮機５３、５４、アキュムレータ５２の動作、センサ動作などを制御する。
【0092】
以下、各運転モードによる室外機Ａ及び室内機Ｂ１、Ｂ２の動作と冷媒の流れを詳細に説明する。
【0093】
【0094】
図２は、図１の冷暖房マルチ空気調和機１００のモード運転のための全体動作フローチャートであり、図３は、冷房一般運転時の図１の冷暖房マルチ空気調和機の動作状態を示す動作図であり、図４は、冷房低温運転時の図１の冷暖房マルチ空気調和機の動作状態を示す動作図であり、図５は、冷房極低温運転時の図１の冷暖房マルチ空気調和機の動作状態を示す動作図である。
【0095】
図２を参照すると、本発明の実施形態による冷暖房マルチ空気調和機１００は、使用者の運転選択命令を受信しながら動作を開始する（Ｓ１０）。
【0096】
すなわち、使用者が特定の空間に設置されている室内機Ｂの運転モードを選択することにより、室外機Ａに設置されている制御部（図示せず）は、細分化した運転モードを選択して当該細分化した運転モードでの運転を開始する。
【0097】
使用者は、使用者の意思に従って特定空間の室内機Ｂの運転を冷房又は暖房として選択することができる。
【0098】
このような使用者の運転選択命令を受信すると、制御部は、室内機Ｂ及び室外機Ａに配置されている温度センサ８１及び湿度センサから現在の室内温度及び湿度、室外温度及び湿度に関する情報を受信する（Ｓ２０）。
【0099】
このとき、制御部は、受信された室内温度及び湿度、室外温度及び湿度と使用者の運転選択情報に基づいて最適の細分化した運転モードを選択し、当該細分化した運転モードでの運転を準備する（Ｓ３０）。
【0100】
まず、使用者の運転選択命令が冷房運転である場合、制御部は、室内温度及び湿度、室外温度及び湿度に応じて冷房一般モード（Ｓ４０）、冷房低温モード（Ｓ５０）、冷房極低温モード（Ｓ６０）のいずれか１つを選択して運転する。
【0101】
以下の図面において、破線は高温冷媒の流れを示し、一点鎖線は低温冷媒の流れを示す。
【0102】
具体的に、室外温度が零下５度以上であり、室内温度が２０度以上である場合、冷房一般モードの運転を行うことができる。
【0103】
図３を参照すると、冷房一般モードで、第１、第２圧縮機５３、５４から吐出された高圧高温気体の冷媒は、第１、第２吐出配管を流れて四方バルブ６２を経て、第１連結配管７１を通って室外機Ａの第１熱交換器Ａ１に流入する。この時、第１連結弁８２がオープンされて第１熱交換器Ａ１と第２熱交換器Ａ２が互いに直列連結されて第１熱交換器Ａ１を流れる冷媒が第２熱交換器Ａ２において再び熱交換を行い、さらに凝縮される。凝縮された高圧液体冷媒は過冷却装置（図示せず）を経て分配器Ｃを経るし、第１、第２室内連結配管を介して吐出される冷媒は室内電子膨張弁１２で膨張した後、室内熱交換器１１において蒸発し、低温低圧気体状態で吸入出配管７７に流入した後、アキュムレータ５２を経て第１、第２圧縮機５３、５４に吸入される。
【0104】
ここで、冷房一般運転時は、最下段の第３電子膨張弁６７を開放して第３熱交換器Ａ３において凝縮される流量の冷媒が第３熱交換器Ａ３に流れるように誘導するとともに、圧縮機５３、５４からの冷媒が第３熱交換器Ａ３を経て室内機Ａに流入するようにする。
【0105】
従って、室外機Ａの熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３の容量を最大に活用して複数の室内機Ｂ１、Ｂ２の大きな負荷に該当する熱交換を行うことができる。
【0106】
次に、制御部は、室外温度が零下１０度ないし０度の間を充足し、室内温度が２０度ないし２２度以上でありながら、冷房運転命令を受信した室内機の数がｎ個以下である場合に冷房低温モードの運転を行う（Ｓ５０）。
【0107】
図４を参照すると、冷房低温モードは、室内機冷房運転の数がｎ個以下で、実際の冷房負荷が大きくない状態である。この冷房低温モードでは、できるだけ室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３の容量を小さく運転して凝縮圧力を高めた状態でサイクルを形成しなければならない。従って、これを実現するために、室外機Ａの第１熱交換器Ａ１のみが凝縮に活用され、第２及び第３熱交換器Ａ２、Ａ３には冷媒を流さない。
【0108】
具体的に、第１、第２圧縮機５３、５４から吐出された高圧気体の冷媒は、第１、第２吐出配管を流れて四方バルブ６２を経て、室外機Ａの第１熱交換器Ａ１に流入する。この時、第１連結弁は閉鎖されて第１熱交換器と第２熱交換器の連結を遮断する。
【0109】
第１熱交換器Ａ１を流れる冷媒は、熱交換により凝縮され、凝縮された高圧液体冷媒は、過冷却装置を経て分配器Ｃを経て第１、第２室内連結配管を介して吐出される。吐出された冷媒は室内電子膨張弁１２において膨張した後、室内熱交換器１１において蒸発し、低温低圧気体状態で吸入出配管７７に流入した後、アキュムレータ５２を経て第１、第２圧縮機５３、５４に吸入される。
【0110】
ここで、冷房低温運転時には最下段の第３電子膨張弁６７は遮断されて第３熱交換器Ａ３に冷媒が流れない。
【0111】
従って、室外機Ａの熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３の容量を減らした状態で現在の室内機Ｂの負荷に該当する熱交換を行うことができる。
【0112】
一方、制御部は、室外温度が零下２０度ないし零下１０度の間を充足し、室内温度が２０度ないし２２度以上でありながら、冷房運転命令を受信した室内機の数がｍ個以下である場合に冷房極低温モードの運転を行う（Ｓ６０）。
【0113】
図５を参照すると、冷房極低温モードは、室内機冷房運転の数がｍ個以下（ｍはｎより小さい整数）で、実際の冷房負荷が非常に小さい状態である。このような冷房極低温モードでは、室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３の容量を最小にして運転して凝縮圧力を高めた状態でサイクルを形成しなければならない。従って、これを実現するために室外機の第３熱交換器Ａ３のみが凝縮に活用され、第１及び第２熱交換器Ａ１、Ａ２は冷媒を流さない。
【0114】
具体的に、第１、第２圧縮機５３、５４から吐出された高圧気体の冷媒は、第１、第２吐出配管を流れて高圧気体配管６８を経て室外機Ａの第３熱交換器Ａ３に流入する。この時、第３電子膨張弁６７が開放されて第３熱交換器Ａ３において冷媒が凝縮されるように冷媒を流す。
【0115】
第３熱交換器Ａ３を流れる冷媒は熱交換により凝縮され、凝縮された高圧液体冷媒は第１、第２室内連結配管を介して吐出される。吐出された冷媒は室内電子膨張弁１２において膨張した後、室内熱交換器１１から蒸発し、低圧気体状態で吸入出配管７７に流入した後、アキュムレータ５２を経て第１、第２圧縮機５３、５４に吸入される。
【0116】
ここで、冷房極低温運転の時は、第１及び第２電子膨張弁６５、６６が遮断された状態で、上部の第１、第２熱交換器Ａ１、Ａ２に冷媒が流れない。
【0117】
従って、室外機Ａの熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３の容量を最小に減少させた状態で、現在の室内機Ｂの負荷に該当する熱交換を行うことができる。
【0118】
一方、使用者が暖房運転を選択した場合、制御部は、使用者の運転選択情報と室内温度及び湿度、室外温度及び湿度情報に基づいて細部的な暖房運転モードを選択する。
【0119】
本発明の図６は、暖房過負荷運転時の図１の冷暖房マルチ空気調和機の動作フローチャートであり、図７は、暖房過負荷運転時の図１の冷暖房マルチ空気調和機の状態を示す動作図であり、図８は、暖房一般運転時の図１の冷暖房マルチ空気調和機の動作状態を示す動作図であり、図９は、連続暖房着霜防止運転時の図１の冷暖房マルチ空気調和機の動作フローチャートであり、図１０は、連続暖房着霜防止運転時の図１の冷暖房マルチ空気調和機の動作状態を示す動作図である。
【0120】
まず、図６及び図７を参照すると、室外温度が２４度ないし２７度を充足し、室内温度が２５度ないし２７度を充足しつつ、暖房運転命令を受信した室内機の数がｍ個以下である場合、制御部は、暖房過負荷モードの運転を行う（Ｓ７１）。
【0121】
暖房過負荷モードは、室内暖房運転の数がｍ個以下で、実際に暖房負荷が非常に小さい状態である。このような暖房過負荷モードでは、室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３を全て使用しても室内温度が高いため、凝縮圧力が上昇してサイクルが形成しにくい。従って、このようなサイクルを実現するために、室外機の第３熱交換器Ａ３をバイパスして圧縮機最小運転条件で吐出冷媒の高圧上昇を防止してサイクルを実現する（Ｓ７２）。
【0122】
第１、第２圧縮機５３、５４から吐出された高圧気体の冷媒は、第１、第２吐出配管を流れて四方バルブ６２に流入して室内熱交換器Ｂに流入する。室内熱交換器Ｂにおいて凝縮された高温高圧の液体冷媒が室内電子膨張弁１２を経て第１及び第２電子膨張弁６５、６６を経て膨張し、室外機Ａの第１熱交換器Ａ１と第２熱交換器Ａ２に並列に注入されて熱交換される。
【0123】
第１及び第２熱交換器Ａ１、Ａ２の一端に吐出される低温気体冷媒がアキュムレータ５２を経て圧縮機５３、５４に回収される。
【0124】
一方、冷媒過負荷モードでサイクルの誤作動を防止するために、圧縮機５３、５４の吐出端の圧力を圧力センサ８３から読み取って第３電子膨張弁６７及び第２電子膨張弁６６の開度を制御する（Ｓ７３）。
【0125】
具体的に、暖房過負荷モードに進入すると、圧縮機５３、５４の駆動周波数を最小に維持しながら冷媒を圧縮して冷媒の圧力を上昇させて高圧状態を形成する。
【0126】
次に、圧縮機５３、５４の吐出端の圧力を圧力センサ８３から周期的に読み取り、現在の圧力値に応じて第２電子膨張弁６６及び第３電子膨張弁６７の開度を制御する。
【0127】
現在の周期で読み取った現在高圧が目標高圧とバッファ値の和より大きい場合（Ｓ７４）、制御部は、第２電子膨張弁６６をオープンした状態で第３電子膨張弁６７を最小限に開度して圧縮機５３、５４からの冷媒を、第３熱交換器Ａ３を介して第２熱交換器Ａ２にバイパスする（Ｓ７５）。すなわち、圧縮機５３、５４から吐出された冷媒の高圧が臨界範囲を外れて高すぎる場合、室内機Ｂに注入される冷媒の一部を室外熱交換器Ａにバイパスすることにより室内機Ｂに注入される冷媒の圧力を下げる。
【0128】
このとき、目標高圧は、空気調和機１００の暖房過負荷運転のための設計値として定義され、バッファ値はサイクルハンティング（ｃｙｃｌｅ ｈｕｎｔｉｎｇ）を防止するためのバッファ値として定義される。
【0129】
この時、圧縮機５３、５４は、暖房過負荷モードにおいて最小周波数、好ましくは、１２Ｈｚないし１５Ｈｚで駆動されて最も低い水準の圧縮能力で冷媒を圧縮している状態を維持する（Ｓ８０）。
【0130】
次に、制御部は、圧縮機５３、５４の吐出端の圧力値を再び読み取って現在の高圧が臨界範囲内を充足すると、第３電子膨張弁６７を閉じながら第３電子膨張弁６７の制御を解除する（Ｓ８２）。
【0131】
このとき、臨界範囲は目標高圧とバッファ値の差より小さい範囲を充足し、安定的に暖房過負荷モードが連続運転可能な設計値として定義される。
【0132】
一方、現在高圧が目標高圧に対して＋／－バッファ値の間を充足する場合（目標高圧－バッファ値＜現在高圧＜目標高圧＋バッファ値）、現在第３電子膨張弁６７の開度状態を維持しつつ、先に行う現在高圧を周期的に読み出して臨界範囲内であるか否かを判断する（Ｓ76、Ｓ77）。
【0133】
次に、現在高圧が目標高圧とバッファ値の差より小さい場合、第２電子膨張弁を閉じて第２熱交換器Ａ２と室内機Ｂの間の冷媒の流れを遮断した状態で現在高圧を測定するとき、現在高圧が臨界範囲内を充足する場合、第３電子膨張弁６７を閉じることにより第３電子膨張弁６７の制御を解除する（Ｓ８１、Ｓ８２）。
【0134】
従って、圧縮機５３、５４から吐出された冷媒の高圧が臨界範囲内を充足する状態で循環することにより、非常に低い暖房負荷に合わせて冷媒が循環することができる。
【0135】
【0136】
第１、第２圧縮機５３、５４から吐出された高圧気体の冷媒は、第１、第２吐出配管を流れて四方バルブ６２に流入して室内熱交換器Ｂに流入する。室内熱交換器Ｂにおいて凝縮された高温高圧の液体冷媒が室内電子膨張弁１２を経て第１及び第２電子膨張弁６５、６６を経て室外機Ａの第１熱交換器Ａ１と第２熱交換器Ａ２に並列に注入されて熱交換されて蒸発する。
【0137】
第１及び第２熱交換器Ａ１、Ａ２の一端に吐出される低温気体冷媒がアキュムレータ５２を経て圧縮機５３、５４に回収される。
【0138】
この時、室外熱交換器Ａの圧力損失を最小化するために、室外第１及び第２熱交換器Ａ２を並列に運転する。
【0139】
【0140】
暖房リアルタイム着霜防止モードは、使用者が暖房モードを選択した状態で、室外温度が低温で室外湿度が非常に高い条件であり、室内温度が２０度ないし２７度を充足し、室内機の運転負荷が高い場合、ｎ個以上の場合である（Ｓ９1）。
【0141】
一例として、冬季の湿度が非常に高い場合に、暖房運転を選択した場合、室外機の湿度が非常に高くて室外機Ａが蒸発器として駆動するとき、凝縮水が熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３の下方向に流れるようになる。
【0142】
このとき、室外機Ａの最下段、すなわち、バイパスする第３熱交換器Ａ３の周辺部の配管温度が０度以下であり、露点温度より現在の温度が低い場合、当該凝縮水が結氷する可能性がある。このような状態が長時間続く場合、排水が不安定となり、結氷が成長する。
【0143】
これを防止するために、前記温度、湿度、及び室内機負荷条件を充足する場合、暖房リアルタイム着霜防止モードで駆動する。
【0144】
【0145】
制御部は、前記室外機Ａの下部配管の温度が零下を充足し、現在下部配管の温度及び湿度に基づいて露点温度を計算し、現在配管の温度が計算された露点温度より低い場合、露が結ぶ状態、すなわち、着霜状態に進入したと判断する（Ｓ９２）。
【0146】
制御部は、暖房一般運転で第３電子膨張弁６７をリアルタイムで制御することにより、第３熱交換器Ａ３に高温高圧の冷媒を流す。
【0147】
具体的に、第１、第２圧縮機５３、５４から吐出された高圧気体の冷媒は、第１、第２吐出配管を流れて四方バルブ６２に流入して室内熱交換器に流入する。室内熱交換器において凝縮された高温高圧の液体冷媒が室内電子膨張弁１２を経て第１及び第２電子膨張弁６５、６６を経て室外機の第１熱交換器Ａ１と第２熱交換器Ａ２に並列に注入されて熱交換されて蒸発する。
【0148】
第１及び第２熱交換器Ａ２の一端に吐出される低温気体冷媒アキュムレータ５２を経て圧縮機５３、５４に回収される。
【0149】
この時、制御部が、室外機Ａが着霜状態に進入したと判断すると、第３電子膨張弁６７を最小に開度しながら、圧縮機５３、５４からの高温高圧冷媒を第３熱交換器Ａ３に流しながら第３熱交換器Ａ３の周辺の配管に着霜を除去する（Ｓ９３）。
【0150】
制御部は、周期的に室外機Ａの配管温度を読み取って、室外機Ａの配管温度が臨界範囲を充足する程度に上昇すると（Ｓ９４）、第３電子膨張弁６７を閉じて制御を解除し、暖房一般モードに切り換える（Ｓ９５）。
【0151】
このように、バイパスを行う第３熱交換器Ａ３に高温高圧の冷媒を流すことにより着霜を除去し、外部の温度及び湿度条件に応じて予め着霜される条件を除去することにより、機器の誤作動を防止することができる。
【0152】
一方、制御部は、暖房モードで周期的に除霜運転を行う（図２のＳ９０）。
【0153】
まず、暖房除霜モードは、外部温度が低温であって、零下５度ないし１度を充足し、外部湿度が非常に高い状態を充足しながら、室内温度は２０～２７度を充足し、室内機Ｂの運転負荷が多い場合に適用される。
【0154】
この場合、暖房サイクルを冷房サイクルで運転させて室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３に着霜した霜を溶かす運転を行う。すなわち、上部の第１及び第２熱交換器Ａ１、Ａ２で発生した凝縮水が下部室外機ファン６１及び第３熱交換器Ａ３に落下し、外部温度が低い場合は凝縮水が結氷して氷になって累積結氷が発生する可能性があるため、これを除去する運転を行う。
【0155】
図１１を参照すると、暖房全除霜モードで、第１、第２圧縮機５３、５４から吐出された高圧気体の冷媒は、第１、第２吐出配管を流れて四方バルブ６２を経て、室外機の第１熱交換器Ａ１に流入する。この時、連結弁８２がオープンされて第１熱交換器Ａ１と第２熱交換器Ａ２が互いに直列連結されて第１熱交換器Ａ１を流れる冷媒が第２熱交換器Ａ２において再び熱交換を行い凝縮される。凝縮された高圧液体冷媒は、過冷却装置を経て分配器Ｃを経るし、連結配管を介して吐出される冷媒は、室内電子膨張弁１２で膨張した後、室内熱交換器１１で蒸発し、低圧気体状態で吸入出配管７７に流入した後、アキュムレータ５２を経て第１、第２圧縮機５３、５４に吸入される。
【0156】
ここで、暖房全除霜運転時には、最下段の第３電子膨張弁６７を開放して第３熱交換器Ａ３に冷媒が流れるように誘導しつつ、圧縮機５３、５４からの冷媒が第３熱交換器Ａ３を経て室内機Ｂに流入するようにする。
【0157】
この時、第３電子膨張弁６７は、除霜運転中に第３熱交換器Ａ３に累積結氷が発生しない程度の熱を提供できるように完全に開放することができる。
【0158】
【0159】
すなわち、分割除霜の場合、連続的に暖房運転を維持しつつ室外機熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３の上部及び下部を交互に除霜を行う。
【0160】
まず、図１２ａを参照して下部除霜を先に説明すると、第１、第２圧縮機５３、５４から吐出された高圧気体の冷媒は、第１、第２吐出配管を流れて四方バルブ６２に流入して室内熱交換器Ｂに流入する。室内熱交換器Ｂで凝縮された高温高圧の液体冷媒が室内電子膨張弁１２を経て第１電子膨張弁６５を経て室外機Ａの第１熱交換器Ａ１に注入されて熱交換されて蒸発しながら暖房サイクルを運転する。
【0161】
第１熱交換器Ａ１の一端に吐出される低温気体冷媒がアキュムレータ５２を経て圧縮機５３、５４に回収される。
【0162】
この時、下部の除霜のために第２電子膨張弁は閉鎖されて室内機Ｂから室外第２熱交換器Ａ２への冷媒の流れを遮断する。
【0163】
第２熱交換器Ａ２の除霜は下部第２連結弁６４を開放して行う。具体的に、圧縮機５３、５４から吐出された高温高圧冷媒が第３熱交換器Ａ３を経て第３電子膨張弁６７を通って流れながら、その一部が第２サブ配管７４を通って第２熱交換器Ａ２の着霜を除去しながら再びアキュムレータ５２を経て圧縮機５３、５４に回収される。
【0164】
第３電子膨張弁６７は、除霜運転中に第２熱交換器Ａ２に累積結氷が発生しない程度の熱を提供できるように完全に開放する。
【0165】
図１２ｂを参照して上部除霜を説明すると、第１、第２圧縮機５３、５４から吐出された高圧気体の冷媒は、第１、第２吐出配管を流れて四方バルブ６２に流入して室内熱交換器に流入する。室内熱交換器Ｂで凝縮された高温高圧の液体冷媒が室内電子膨張弁１２を経て第２電子膨張弁６６を経て室外機の第２熱交換器Ａ２に注入されて熱交換されて蒸発しながら暖房サイクルを運転する。
【0166】
第２熱交換器Ａ２の一端に吐出される低温気体冷媒がアキュムレータ５２を経て圧縮機５３、５４に回収される。
【0167】
この時、第１電子膨張弁６５は閉鎖されて室内機Ｂから室外第１熱交換器Ａ１への冷媒の流れを遮断する。
【0168】
一方、第１熱交換器Ａ１の除霜は、下部第１連結弁６３を開放して行う。具体的に、圧縮機５３、５４から吐出された冷媒が第３熱交換器Ａ３を経て第３電子膨張弁６７を通って流れながら、その一部が第１サブ配管７３を通って第１熱交換器Ａ１の着霜を除去しながら再びアキュムレータ５２を経て圧縮機５３、５４に回収される。
【0169】
第３電子膨張弁６７は、除霜運転中に第１熱交換器Ａ１に累積結氷が発生しない程度の熱を提供できるように完全に開放できる。
【0170】
このように、１つの室外機Ａ内において熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３を多層として形成する場合、一部の層の熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３は暖房駆動のための蒸発器として駆動するとともに、他の一部では除霜モードを行うことにより連続暖房が可能である。このような上部除霜及び下部除霜を交互に行って暖房一般を実現することができる。
【0171】
このように、本発明の室外熱交換器Ａ１、Ａ２、Ａ３は、互いに分離／連結可能な複数の熱交換器を多層構造で形成しつつ、最下部にバイパスのための熱交換器を形成することにより、外部及び内部条件と室内機Ｂの負荷に応じて様々なモードの運転が可能である。
【0172】
図１３は、室外機温度、相対湿度及び室内機の負荷に応じた第３電子膨張弁の開度量を示すグラフである。
【0173】
図１３のように、外気温度が低く湿度が高くなると、暖房駆動を行いながら除霜を行わなければならない場合、第３熱交換器Ａ３の第３電子膨張弁６７の開度を制御することにより、リアルタイムに累積結氷が防止されるように除霜運転が可能となる。
【0174】
すなわち、温度が低くなり湿度が高くなるほど開度量が増加することにより室外機Ａの結氷を効果的に防止することができる。
【0175】
これは、図１３の適用前と適用後の写真の場合、適用前とは、室外熱交換器の分離／結合可能な層状構造の熱交換器Ａではない単一連結されている熱交換器の下部配管の結氷状態を示したものである。
【0176】
適用後とは、本発明の実施形態による室外熱交換器の分離／結合可能な層状構造の熱交換器Ａを適用して第３熱交換器Ａ３と第３電子膨張弁６７の駆動により結氷を除去した後の状態を示したものである。
【0177】
図１３の写真のように、下部配管に結氷が除去されていることが観察される。
【0178】
また、外部温度が非常に高い場合、暖房のための室内機負荷に応じて室内機負荷が非常に小さい場合、暖房過負荷モードに進入して第３電子膨張弁６７の開度を大きくして冷媒の圧力を下げることにより冷媒循環を所望の負荷に合わせて調節できる。従って、暖房サイクルを円滑に稼動でき、室内での冷媒漏洩を最小化することができる。
【0179】
以上では、本発明の好ましい実施形態について図示して説明したが、本発明は前述の特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱せず、当該発明の属する技術分野において通常の知識を有する者により様々な変形実施が可能であることは言うまでもなく、このような変形実施は、本発明の技術的思想や展望から個別に理解されてはならない。
【符号の説明】
【0180】
１００：冷暖房マルチ空気調和機
Ａ：室外機熱交換器
Ａ１：室外第１熱交換器
Ａ２：室外第２熱交換器
Ａ３：室外第3熱交換器
Ｃ：分配器
Ｂ：室内機（Ｂ１、Ｂ２）
５３、５４：圧縮機
５２：アキュムレータ
６５、６６、６７：第１、第２、第３電子膨張弁
６２：四方バルブ
Ａ：室外機熱交換器
Ａ１：室外第１熱交換器
Ａ２：室外第２熱交換器
Ａ３：室外第3熱交換器
Ｃ：分配器
Ｂ：室内機（Ｂ１、Ｂ２）
５３、５４：圧縮機
５２：アキュムレータ
６５、６６、６７：第１、第２、第３電子膨張弁
６２：四方バルブ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12a】
【図12b】
【図13】
