KR0113407Y1 - 냉,난방겸용 공기조화기의 제상운전 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 냉난방겸용 공기조화기의 제상운전제어장치에 관한 것으로, 냉매순환사이클의 어큐뮬레이터(6)의 전단의 냉매의 최저유속지점에 보조히터(7)를 설치함과 더불어 그 보조히터(7)의 일단측에 제상밸브(16)를 설치하며 냉매순환사이클의 사방밸브(2)와 병렬로 제상밸브(17)를 설치하며, 마이콤(34)이 난방운전 중 실외온도의 저하시 상기 보조히터(7)를 구동제어하여 난방효율의 저하를 방지하고, 실외 배관온도의 저하시 제상밸브를 온시켜 제상운전을 수행하므로써 냉기가 실내로 유입되는 것을 방지하도록 한 것이다.

Description

냉, 난방겸용 공기조화기의 제상운전 제어장치

제1도는 일반적인 냉난방겸용 공기조화기의 냉동사이클도.

제2도는 본 고안의 적용된 공기조화기의 냉동사이클도.

제3도는 본 고안에 따른 공기조화기의 제어회로의 블록도.

제4도는 본 고안에 따른 공기조화기의 동작을 설명하는 플로우차트.

제5도는 본 고안에 따른 공기조화기의 난방 및 제상운전시 타임차트.

제6도는 제상운전시 압축기, 팬모터, 제상밸브의 운전상태도.

제7도는 본 고안에 채용된 보조히터의 트리거 제어회로도.

제8도는 히터의 트리거제어점과 압축기 구동주파수와의 관계를 설명하는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 압축기 2 : 사방밸브

3 : 실외열교환기 4 : 모세관

5 : 실내열교환기 6 : 어큐뮬레이터

7 : 히터 31 : 코버터부

32 : 인버터부 33 : 인버터구동부

34 : 실외기마이콤 36 : 실내외기 인터페이스부

37 : 실내기마이콤

본 고안은 냉난방겸용 공기조화기의 제상운전제어장치에 관한 것으로, 특히 냉방운전과 난방운전이 인버터에 의해 제어되는 경우에 난방운전시 실외온도에 따라 난방능력을 보상해줌과 더불어, 실외기측의 배관온도 저하에 따라 제상운전을 실행하여 정상적인 난방운전이 이루어지도록 한 냉난방겸용 공기조화기의 제상운전 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 냉방과 난방기능이 갖추어진 냉난방겸용 공기조화기는 냉매의 유동방향에 대해 역사이클 유동방식이 채용되어 냉방시와 난방시 냉매의 유동방향을 역변환시켜 소망하는 냉방 또는 난방기능을 실행하고 있다.

즉, 제1도에서는 일반적인 냉난방 겸용 공기조화기의 냉매사이클도가 도시되어 있는 바, 제1도의 냉매사이클도에서는 A로 감시된 실외기부분과 B로 표시된 실내기부분으로 구성되고, 고온고압의 냉매는 냉방(또는 제상)시 도면에 2중화살표로 감시된 바와 같이 압축기(1)로부터 토출되어 사방밸브(four-way valve)를 매개하여 실외열교환기(3)에서 외부공기의 접촉에 의한 열교환이 이루어지게 된다.

이어 열교환된 냉매는 모세관(4)을 통해 실내기측의 실내열교환기(5)에 가해져서 실내공기와의 접촉에 의해 실내온도를 강하시키는 냉방기능을 수행하게 되고, 이어 열교환된 냉매는 사방밸브(2)를 매개하여 어큐뮬레이터(6)를 통해 압축기(1)로 흡입되어 이 압축기(1)에 의해 상술한 냉매순환과정이 반복되도록 토출된다.

그리고, 난방시에는 상기한 냉방운전시와는 반대로 냉매가 순환유동하여 실내온도를 가온하게 된다. 이러한 구성의 냉매사이클도에서는 인버터를 사용하여 냉방운전과 난방운전을 제어하는 경우, 특히 난방운전시 실외기의 열교환기(3)에 서리가 착상되면 난방운전에 대한 난방능력이 저하되어 제대로의 능력을 발휘할 수 없게되고, 이 착상된 서리를 제거하기 위해 제상운전을 실행하게 되면 냉방운전시와 동일한 순환로를 통해 냉매가 유동하게 되므로 냉기가 실내에 토출된 때에는 문제가 있다.

따라서, 본 고안은 상기한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로 난방시 실외온도의 변화에 따른 난방효율을 보상함과 더불어 제상운전시 실내로 유입되는 냉기를 억제하여 실내공기가 강하되는 것을 방지할 수 있도록 한 냉난방겸용 공기조화기의 제상운전 제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안은 압축기, 실내열교환기, 모세관, 실외열교환기, 어큐뮬레이터가 냉매관에 의해 차례로 연결되고, 압축기에서 나온 냉매가 사방밸브를 통해 실내열교환기와 실외열교환기에 선택적으로 공급, 순환되어 상기 압축기로 귀환되도록 구성된 냉난방 겸용 공기조화기에 있어서, 상기 모세관과 상기 실외열교환기 사이의 냉매관에서 분기되어 상기 어큐뮬레이터에 연결되며 제상밸브에 의해 개폐되는 제1제상유로와, 상기 사방밸브와 상기 실내열교환기 사이의 냉매관에서 분기되어 상기 실외열교환기에 연결되며 제상밸브에 의해 개폐되는 제2제상유로와, 상기 어큐뮬레이터로 유입되는 냉매를 가열할 수 있도록 상기 제1제상유로에 설치된 히터와, 실외온도를 감지하는 온도센서와, 상기 온도센서에서 감지된 실외온도가 제상운전이 필요한 일정온도 이하인 경우에 상기 제상밸브를 개방하여 제상운전을 수행하고, 난방운전시에는 실외온도에 따라 상기 히터에 인가되는 전압 및 상기 압축기의 운전 주파수를 가변시키도록 히터제어부와 밸브제어부, 인버터구동부를 갖춘 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 고안에 따른 냉난방겸용 공기조화기의 제상운전제어에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 고안이 적용된 냉난방겸용 공기조화기의 냉동사이클도가 도시되어 있는 바, 제1도에 도시된 일반적인 냉동사이클과 동일한 부분에는 동일한 참조부호를 표시하고 있다.

또 제2도에 도시된 본 고안에 따른 냉동사이클에서 어큐뮬레이터(6)의 전단에서 냉매의 유속이 가장 느린 지점에 보조히터(7)가 냉매를 가열하도록 설치되고, 그 히터(7)와 상기 실외열교환기(3)에는 제상밸브(16)가 설치됨과 더불어 냉방시 냉매의 유동방향으로 상기 사방밸브(2)와 병렬로 제상밸브(17)가 설치되어 있다.

제상밸브(16)는 모세관(4)과 실외열교환기(3)사이의 냉매관에서 분기되어 어큐뮬레이터(6)에 연결되는 제1상유로(18)상에 설치되며, 제상밸브(17)는 사방밸브(2)와 실내열교환기(5)사이의 냉매관에서 분기되어 실외열교환기(3)에 연결되는 제2상유로(19)상에 설치된다.

제3도에는 본 발명에 채용된 인버터부착 공기조화기의 제어회로의 구성을 나타낸 도면으로, 상용교류전원(30)을 직류전원으로 변환하는 콘버터부(31)와, 이 콘버터부(31)에서 변환된 직류전원을 교류전원으로 역변환하여 압축기(1)를 구동하는 인버터부(32), 이 인버터부(32)의 주파수 즉, 그 인버터부(32)에 구비된 트랜지스터 소자의 온오프주기를 제어하는 인버터구동부(33), 실내/실외 인터페이스부(36)를 통해 실내기마이콤(37)과 제어 및 통신데이터를 교환하는 실외온도센서와 실외배관온도센서(38)로 부터의 실외온도와 실외기배관온도를 수취하여 히터제어부/밸브제어부(39)와 인버터구동부(33)등을 제어하는 인버터제어부(35)를 갖춘 마이콤(34)으로 구성된다.

이어, 상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 공기조화기에 대해 설명한다.

먼저, 제4도(a)에서 마이콤(34)은 실내기측의 실내기마이콤(37)에서 인가되는 운전명령을 수취하는 경우 운전명령이 냉방운전, 낭방운전, 자동운전 또는 제습운전인가를 판단하여(단계 300, 301, 302, 303), 예를들어 냉방운전명령이면 (단계 300), 마이콤(34)은 냉방운전영역으로 공기조화기를 제어하여 냉매순환유동방향을 설정하는 한편, 예를 들어 자동운전명령이면(단계 302), 실외온도가 실내온도에 따라서 운전종류를 판별하여 운전을 수행하며, 제습운전명령시에는 (단계 303), 인버터부착공기조화기의 기본제어수순에 따라 각 조건에 적합한 압축기(1)의 운전주파수를 선택하여 운전을 행하게 된다.

또, 실내기에서 난방운전명령이 실외기측으로 전달되면 마이콤(34)은 저장된 타이머를 리세트시키고 나서 실외배관온도센서(38)로부터 실외배관온도를 읽어들인다(단계 304, 305), 단계 306에서 이 실외배관온도가 제5도의 난방 및 제상운전타임차트의 D°C이하이면 단계 309에서 타이머를 증가시킨 다음 단계 312에서 타이머가 일정시간 (TD)이상이면 제상운전으로 진압하는 반면, 일정시간(TD)이하이면서 실외배관온도가 제5도에 도시된 타임차트의 D°C이하이면(단계 315)타이머를 증가시키는 루틴을 반복하여 일정시간(TD)이 경과되면 제상운전에 진입하게 된다.

여기서 TD시간이 경과하기 전에 실외배관온도가 D°C이상으로 판정되는 경우에는 타이머초기화 단계 304로 진행하게 된다.

그리고, 상기 실외배관온도검지 단계 306에서 실외배관온도가 D°C이상이면 단계 307로 진행하여 그 실외배관온도가 제5도에 도시된 타임차트의 C°C이하인가를 확인(단계 307)하여 C°C이하이면 D°C의 경우와 유사한 루틴(단계 309,312,315)을 C°C에 적용하여 단계 310, 313, 316에서 수행하여 제상조건을 판별하게 된다.

이에 대해, 상기 실외배관온도확인 단계 307에서 C°C이상이면 그 실외배관온도가 제5도에 도시된 타임차트의 B°C이하인가를 판단하여 (단계 308), B°C이상이면 정상적인 난방운전을 수행하는 반면 B°C이하 (예를들면 0°C이하)이면 온도감지값에 따라서 상기 제1도의 보조히터(7)를 압축기주파수에 따라 가변속 제어하게 되는 데, 그 히터의 위상각을 4개의 구간으로 분할한 예가 제8도(a)에 도시되어 있다.

이 제8도(a)에서 H1트리거점이 최대의 전력을 소모하게 되는 반면, H4의 트리거점이 최소전력을 소모하게 되고, 제8도(b)에는 히터(7)의 트리거점을 압축기(1)의 운전주파수가 높으면 조속하게 수행(H1)되도록 하는 반면, 압축기(1)의 운전주파수가 낮으면 느리게 수행(H4)되도록 하는 순서를 행하여 난방시의 실외온도 저하시 난방효율을 증대시키는 작용을 하게 된다.

한편, 제4도(a)에서 제상운전을 돌입하기 전에 1회라도 일정온도(제5도 A°C)이상으로 되면 타이머를 초기화시키게 된다. 즉, 실외배관온도가 일정시간이 경과될 때까지 측정온도이하를 유지하게 되면 제상운전을 수행하게 된다.

제4도(b)에서 제상운전에 대한 동작순서가 도시되어 있는 바, 먼저 정상적인 난방운전중에 실외배관온도가 특정온도이하이면 소정시간을 카운트하여 그 시간이 경과되면 제상운전조건으로 되고, 그에 따라 제상운전으로 설정되면 타이머를 리세트함과 더불어 실외배관온도를 읽어들인다 (단계 318).

이어, 단계 319에서 그 실외배관온도가 A°C이상인가를 판단하여 그 온도이상이면 단계 320에서 히터(7) 및 제상밸브(16,17)를 오프(OFF)시키고 실내팬은 정상속도로 유지시키는 한편, 압축기(1)를 F1의 운전주파수로 구동시키고 실외 팬은 온(ON)시키고나서 난방운전으로 진행하게 된다.

이에 대해 실외배관온도가 A°C이하이면 단계 321에서 타이머를 증가시키고, 히터(7)를 온시키며, 실내팬을 약풍으로 운전하고 압축기(1)는 F1+α(α는 실외배관온도 D구간에서 20㎐, C구간에서 15㎐, B구간에서 10㎐)의 운전주파수로 구동하며 실외팬은 오프시킨다.

이어 단계 322에서 실외배관온도를 A°C와 비교하여 A°C이하이면 단계 320의 조건을 수행한 다음 난방운전으로 진행하는 반면, A°C이상이면 단계 323에서 타이머가 제5도의 T1시간이상인가를 판단한다. 이 때 타이머가 T1시간이상이 아니면 제상밸브(16, 17)를 온시키고 나서 단계 321로 복귀하고, T1시간이상이면 타이머를 증가시키고나서 (단계 324), 실외배관온도를 A°C와 비교한다. 비교결과 실외배관온도가 A°C이상이면 단계 320의 조건을 완비한 다음 난방운전을 진행하고, A°C이하이면 단계 326에서 실내 팬을 오프시키고, 압축기(1)를 최대운전주파수로 구동한다.

이에 단계 327에서 타이머가 제5도의 T2시간이상인가를 판단하여 T2시간이상이 아니면 타이머증가단계 324로 복귀하여 이후의 순서를 실행하고, T2시간이상이면 단계 320의 조건을 수행하여 난방운전을 실행하게 된다.

이와 같이 제상이 종료되면 히터를 실외온도에 맞추어서 트리거점을 다르게 제어하는 한편, 제상밸브(16, 17)는 오프, 실내팬은 정상적인 난방운전에 적합한 속도, 압축기(1)의 운전주파수를 제상운전진입전의 주파수, 실외팬은 압축기(1)의 주파수에 맞게 위상제어를 행하여 정상난방을 수행함에 따라 제상운전중에도 극히 짧은 시간 (T2)동안만 온풍이 토출되지 않도록 하여 난방효율을 증대시키고 신속한 제상이 이루어지도록 하고 있다.

제7도는 본 고안에 채용된 히터(7)의 위상제어회로를 나타낸 도면으로, 난방중인 실내온도가 일정온도이하(예를들면 0°C이하)로 마이콤(34)에 인가되면 기존의 압축기 운전에 더하여 히터릴레이(RY-P)를 구동하고 실외온도에 따라 위상적으로 트라이악(TRIAC)을 온시키면, 온(ON)기간동안 전원→히터→트라이악의 경로로 전류가 흐르고, 그에 따라 히터(7)가 가열되므로 그 히터발열에 의해 냉매는 유속이 가장 낮은 지점에서 가열되므로 극히 기온이 낮은 지역에서도 난방효율이 증가될 수 있고, 히터구동중에는 제상돌입의 조건온도(실외배관온도)를 정상적인 난방운전시보다 낮게 함으로써 극히 낮은 외기온도에서의 난방효율을 정상적인 외기온도하에서의 난방효율과 유사한 정도로 확보할 수 있다 또, 제상운전중에는 히터를 사용하여 연속난방중에 제상이 가능한 응축기의 역할을 수행하도록 함으로써 제상운전중에 난방효율이 급격히 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (1)

1. 압축기, 실내열교환기, 모세관, 실외열교환기, 어큐뮬레이터가 냉매관에 의해 차례로 연결되고, 압축기에서 나온 냉매가 사방밸브를 통해 실내열교환기와 실외열교환기에 선택적으로 공급, 순환되어 상기 압축기로 귀환되도록 구성된 냉난방 겸용 공기조화기에 있어서, 상기 모세관과 상기 실외열교환기 사이의 냉매관에서 분기되어 상기 어큐뮬레이터에 연결되며 제상밸브(16)에 의해 개폐되는 제1제상유로(18)와, 상기 사방밸브와 상기 실내열교환기 사이의 냉매관에서 분기되어 상기 실외열교환기에 연결되며 제상밸브(17)에 의해 개폐되는 제2제상유로(19)와, 상기 어큐뮬레이터로 유입되는 냉매를 가열할 수 있도록 상기 제1제상유로에 설치된 히터(7)와, 실외온도를 감지하는 온도센서와, 상기 온도센서에서 감지된 실외온도가 제상운전이 필요한 일정온도 이하인 경우에 상기 제상밸브를 개방하여 제상운전을 수행하고, 난방운전시에는 실외온도에 따라 상기 히터에 인가되는 전압 및 상기 압축기의 운전주파수를 가변시키도록 히터제어부와 밸브제어부(39), 인버터구동부(33)를 갖춘 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공기조화기의 제상운전제어장치.