KR0133026B1 - 냉·난방 겸용 공기조화기의 운전제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉,난방 겸용 공기조화기에 있어서, 난방중에 축열된 축열열교환기로 제상하고, 미 제상시 압축기의 고온고압의 냉매로 난방과 제상을 행할 수 있도록 한 공기조화기의 제상장치에 관한 것으로, 본 발명은 공기조화기의 제상장치에 있어서, 난방시 실내열교환기에서 열교환된 냉매열을 축열시키는 수단과, 난방중 제상시 열교환하면서 실외열교환기를 제상하는 수단과, 상기 제상수단에서 미 제상시 압축기의 고온고압 냉매로 난방과 제상을 주행하는 수단으로 구성하여서 된 것을 특징으로 한다.

Description

냉·난방 겸용 공기조화기의 운전제어장치

제1도는 종래 공기조화기의 제상장치.

제2도는 본 발명 공기조화기의 제상장치.

제3도는 본 발명에 적용되는 공기조화기의 운전제어장치의 개략 제어블럭도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 압축기 2,9 : 축열열교환기

3 : 4방밸브 4 : 실내열교환기

5 : 팽창밸브 6 : 실외열교환기

7 : 액분리기 8 : 개폐밸브

T1-T5 :온도센서 V1-V6 : 개폐밸브

11,12 : 냉매관 가 : 증폭부

나 : 마이콤 다 : 벨브제어부

본 발명은 냉난방 겸용 공기조화기의 운전제어장치에 관한 것으로, 특히 냉,난방 겸용 공기조화기에 있어서 난방중에 제상시 축열된 축열열교환기로 제상을 하고, 미제상시 압축기의 고온고압의 냉매열로 제상을 행할 수 있도록 한 공기조화기의 운전제어장치에 관한 것이다. 종래의 냉난방 겸용 공기조화기는 제1도에 도시한 바와같이, 저온, 저압의 기체냉매를 고온고압의 냉매로 압축하는 압축기(1)와, 상기 압축기(1) 구동시 발생되는 열을 축적하고 방열하는 축열 열교환기(2)와 상기 압축기(1)로부터 토출되는 냉매의 흐름을 가변 제어하는 4방밸브(3)와, 상기 4방밸브(3)를 통해서 유입된 고온고압의 냉매를 실내공기와 열교환하는 실내열교환기(4)와, 상기 실내 열교환기(4)에서 열교환된 비교적 고온고압의 액체 냉매를 저온저압의 액체냉매로 팽창하는 팽창밸브(5)과, 상기 팽창밸브(5)에서 팽창된 저온저압의 액체냉매를 실외공기와 열교환하는 실외열교환기(6)와, 상기 실외열교환기(6)에서 열교환된 저온저압의 기체냉매로부터 불순물과 액물을 분리해 내는 액분리기(7)와, 제상시, 상기 압축기(1)로부터 직접 유입된 고온고압의 냉매로 제상이 되는 실외열교환기(6)로부터 열교환된 냉매를 회수 하는 개폐밸브(8)로 구성된다. 상기와 같이 구성된 종래의 냉난방 겸용 공기조화기는 난방시, 압축기(1)에서 나온 고온고압의 냉매가스는 4방향밸브(3)를 통해서 실내열교환기(4)로 보내지고, 실내열교환기(4)에서는 실내의 차가운 공기와 열교환하면서 실내 난방을 하고, 상기 실내열교환기(4)에서 열교환된 냉매는 팽창밸브(5)를 통해서 감압된후 실외열교환기(6)로 보내져 상기 실외열교환기(6)에서 외기의 열을 흡수하는 열교환작용을 하게 되고, 이 열교환된 냉매는 4방향밸브(3)와 액분리기(7)를 통해 액냉매가 분리되어 압축기(1)로 유입되는 순환과정을 반복하면서 실내 난방을 하게 된다. 상기와 같이, 난방을 하다가 실외열교환기(6)의 온도가 노점온도 이하로 떨어지면 외기의 습기에 의해 실외측열교환기(6)에 착상이 되기 시작하여 상기 실외열교환기(6)는 점차 효율이 떨어지게 되므로 효율저하 방지를 위하여 제상을 하게 되는바, 이 제상과정을 보면, 상기 압축기(1)로부터 토출되는 고온고압의 냉매가스를 4방밸브(3)를 통해서 실외열교환기(6)로 바로 유입시켜 상기 고온고압의 냉매열로 실외열교환기(6)의 서리를 제거한다. 이때, 상기 팽창밸브(5)는 닫아주는 반면에 개폐밸브(8)는 열어주며 상기 실외열교환기(6)에서 열교환된 냉매는 상기 개폐밸브(8)를 통해서 축열열교환기(2)로 보내지고 축열열교환기(2)에서 액분리기(7)를 거쳐 압축기(1)로 순환되게 한다. 이어서, 상기 실외열교환기(6)의 제상이 완료되면 상기 열려져 있던 개폐밸브(8)는 닫아주는 반면에, 닫혀져 있던 팽창밸브(5)는 열어주어 다시 난방상태로 되돌아 가게 된다. 상기와 같이 동작을 하는 공기조화기는 난방시 제상을 할 때 실외열교환기의 제상이 완료되기 전에 상기 축열열교환기의 열이 방출되는 경우가 발생되기 때문에, 실외열교환기에 서리가 남아 있게 되어 난방능력이 떨어지거나, 제상시간이 길어지는 가하면 심지어는 난방을 정지하여야 하는 문제점을 발생시키게 되었다. 따라서, 본 발명의 목적은 냉난방겸용 공기조화기에 있어서, 난방중에 축적되는 축열열교환기의 열을 이용하여 제상을 하고, 미제상시 압축기의 출구측에 접속되는 바이패스라인을 통해서 압축기의 고온고압의 냉매열을 실외열교환기로 보내 제상이 이루어지도록 함으로써 제상시간단축 및 난방효율 저하를 방지하도록 하는데 있다. 상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 난방중에 제상시, 상기 난방중에 소정온도로 축적된 축열열교환기의 열로 실외열교환기의 온도를 감지하면서 제상을 하고, 상기 실외열교환기의 제상이 완료되지 않았으면, 압축기의 고온고압의 냉매열을 실외열교환기로 바이패스시켜 제상이 이루어지도록 구성하여서 된 것을 특징으로 한다. 제2도는 본발명에 적용되는 공기조화기의 제상장치이고, 제3도는 본 발명에 적용되는 운전제어장치의 제어블럭도이다. 제2도 및 제3도에 도시한 바와 같이, 본발명의 제상제어장치의 냉매사이클은 압축기(1), 실내열교환기(4), 팽창밸브(5), 실외열교환기(6) 및 이들을 직렬로 연결하는 냉매관으로 이루어지는 냉각사이클을 통하여 냉매를 상변화시키는 과정에 의하여 난방운전을 수행할 수 있도록 된 공기조화기에 있어서, 실내열교환기(4)의 출구측과 팽창밸브(5)의 입구측사이에 구비되는 축열열교환기(9)와 ; 실내열교환기(4)의 출구측과 축열열교환기(9)의 입구측사이에 구비된 냉매관을 개폐시키는 제1개폐밸브(V3)과 ; 실외열교환기(6)의 출구측과 압축기(1)의 입구측사이에 구비된 냉매관을 개폐시키는 제2개폐밸브(V6)과 ; 실내열교환기(4)의 출구측과, 실외열교환기(6)의 출구측 및 제2개폐밸브(V6)과의 사이를 직접 연결하는 바이패스 냉매관을 개폐시키는 제3개폐밸브(V1)과 ; 축열열교환기(9)의 입구측과 압축기(1)의 입구측을 직렬로 연결하는 바이패스 냉매관을 개폐시키는 제4개폐밸브(V4)과 : 실내열교환기(4)의 출구측과 팽창밸브(5)의 입구측사이를 직접 연결하는 바이패스 냉매관을 개폐시키는 제5개폐 밸브(V2)과; 실외열교환기(6)의 입구측과 압축기(1)의 출구측사이를 직접 연결하는 바이패스 냉매관을 개폐시키는 제6개폐밸브(V5)과 ; 실외열교환기(4)의 표면온도 및 배관온도를 감지하는 제1 및 제2 온도감지센서(T4 및T5)과 ; 실내열교환기(4)의 표면온도 및 배관온도를 감지하는 제3 및 제4 온도 감지센서(T1 및 T2)과 ; 축열열교환기(9)의 표면온도를 감지하는 제5온도감지센서(T3) 및 상기 제1-제5 온도감지센서(T1-T5)에서 제공된 온도신호에 기초하여 상기 제1-제6 개폐밸브(V1-V6)의 개폐여부를 제어하는 마이콤(나)으로 이루어진다. 한편, 본 발명에 적용되는 운전제어장치의 전기적인 구성은 제1-제5 온도감지센서(T1-T5)로부터 제공된 온도신호를 증폭하는 증폭부(가)와, 소정의 프로그램에 의하여 상기 증폭부(가)에서 증폭되어 입력되는 신호를 처리하여 제1-제6개폐밸브(V1-V6)를 개폐하는 제어신호를 출력하는 마이콤(나)과, 상기 마이콤 (나)에서 출력되는 제어신호를 받아 제1-제6 개폐밸브(V1-V6)를 제어하는 개폐제어부(다) 및 사용자가 원하는 운전모드를 입력하는 운전입력부(라)로 이루어진다. 상기한 구성에서, 마이콤 (나)은 난방운전중에는 제1 및 제2 개폐밸브(V3 및 V6)은 개방상태로 하고 제3 및 제4 개폐밸브(V1 및 V4)은 폐쇄상태로 하여 축열열교환기(9)에 축열하면서 난방운전(이하, 축열난방운전이라고 한다. )를 수행하고, 축열난방운전중에 제1 및 제2 온도감지센서(T4 및 T5)에서 감지된 실외열교환기(6)의 표면온도가 노점온도이하로 되고 또한 배관온도 및 표면온도의 차가 소정의 기준값보다 작을 때, 제1 및 제2 개폐밸브(V3 및 V6)은 폐쇄상태로 하고, 제3 및 제4 개폐밸브(V1 및 V4)은 개방상태로 하여 일반제상운전이 수행되도록 하며, 상기 난방운전중에 제3 및 제4 온도감지센서(T1및T2)에서 감지된 온도의 차가 소정의 기준값보다 작을 때, 제1 개폐밸브(V3)은 폐쇄상태로 하고 제5개폐밸브(V2)은 개방상태로 하여 축열열교환기(9)에 축열하지 않으면서 난방운전(이하, 일반난방운전이라고한다. )이 수행되도록 하며, 제3 및 제4 온도감지센서(T1 및 T2)에서 감지된 온도의 차가 소정의 기준값보다 커지면, 제1개폐밸브(V3)은 개방상태로 하고 제5 개폐밸브(V2)은 폐쇄상태로 하여 상기 축열난방운전이 수행되도록 하며, 상기 축열난방운전중에 제5온도감지센서(T3)에서 감지된 축열열교환기(9)의 온도가 소정의 기준치에 도달할 때, 제1개폐밸브(V3)은 폐쇄상태로 하고 제5개폐밸브(V2)은 개방상태로 하여 일반난방운전이 수행되도록 하며, 상기 일반제상운전시부터 소정 시간 경과후에 제1 온도감지센서(T4)에서 감지된 실외열교환기(6)의 표면온도가 노점온도이하일 때. 제1, 제4 및 제5 개폐밸브(V3,V4및V2)은 폐쇄상태로 하고 제2,제3 및 제6개폐밸브(V6,V1 및 V5)은 개방상태로 하여 압축기(1)의 고온고압의 냉매열을 이용하여 상기 제1 온도감지센서(T4)에서 감지된 실외열교환기(6)의 표면온도가 상기 소정의 기준값이상이 될 때까지 보충제상운전이 수행되도록 한다. 상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다. 먼저 공기조화기에 전원을 인가한 후, 운전입력부(라)를 통해서 난방운전을 선택하게 되면, 상기 마이콤(나)에서는 밸브제어부(다)를 제어하여 제3, 제1, 제4 및 제5 개폐밸브(V1,V3-V5)를 닫아주는 반면에, 제5 및 제2 개폐밸브(V2 및 V6)를 열어주어, 압축기(1)에서 압축된 고온고압의 기체냉매가 4방향밸브(3)를 통해서 실내열교환기(4)로 유입되게 된다. 따라서 상기 실내열교환기(4)에서는 상기 유입된 고온고압의 냉매의 열을 실내의 차가운 공기의 열과 교환하는 과정에서 실내를 난방한다. 이어서, 상기 실내열교환기(4)에서 열교환된 냉매는 열려져 있는 제5개폐 밸브(V2)를 통해서 팽창밸브(5)에서 감압된 후 실외열교환기(6)로 유입되고, 상기 실외열교환기(6)에서는 실외의 열을 흡수한다. 다음, 냉매는 열려진 제2개폐밸브(V6) 및 4방밸브(3)를 통해서 액분리기(7)로 유입되어 불순물과 액이 분리된 후 압축기(1)의 입구측으로 유입되는 순환과정을 반복하면서 난방운전(일반난방)을 하게 된다. 상기와 같이 난방운전을 하던 도중에 상기 실내열교환기(4)에 구비된 제3 온도감지센서(T1)와 제4온도감지센서(T2)에 의해 실내열교환기(4)의 표면온도와 배관온도를 각각 감지하고, 이렇게 감지된 온도는 증폭부(가)를 통해서 증폭되어 마이콤(나)에 입력된다. 이렇게 입력된 실내열교환기(4)의 표면온도와 배관온도의 차가 소정의 기준값에 도달하게 되면, 상기 마이콤 (나)에서 밸브제어부(다)를 제어하여 제3-제6 개폐밸브(V1,V4, V2및V5)를 닫아주는 반면에, 상기 제1 및 제2 개폐밸브(V3 및 V6)를 열어주어 상기 실내열교환기(4)에 의해 난방을 수행하면서 냉매가스를 열려진 제1 개폐밸브(V3)를 통해서 축열열교환기(4)에 유입시켜 열을 축적하고, 팽창밸브(5)를 통해서 상기 축열열교환기(9)에서 토출되는 냉매를 감압하여 상기 실외열교환기(6)로 보내게 된다. (축열난방), 이때, 상기 축열열교환기(9)에서는 제 5 온도감지센서(T3)를 통해서 상기 축열열교환기(9)의 축열온도를 감지하여 증폭부(가)에 입력시키면 증폭부(가)에서는 입력된 온도신호를 증폭하여 상기 마이콤(나)에 입력시킨다. 상기 마이콤(나)에서는 입력된 신호가 설정된 최상의 축열온도에 도달하였는가를 판단하고, 최상온도에 도달하였으면, 상기 마이콤(나)에서는 밸브제어부(다)를 제어하여 상기 열려진 제1 및 제2 개폐밸브(V3 및 V6)를 닫아주는 반면에, 제3-제6 개폐밸브(V1,V4,V2 및 V5)를 열어주어 일반난방운전으로 전환한다. 이와같이 난방을 진행중에 실외열교환기(6)의 표면온도가 노점온도이하로 되고 또한 상기 표면온도 및 배관온도의 차가 소정의 기준값보다 커지면 이를 제1 및 제2 온도감지센서(T4 및 T5) 및 마이콤(나)에 의하여 감지 및 판단한다. 이러한 경우에는 공기중의 수분에 의하여 실외열교환기(6)의 벽면에 착상이 되기 시작하는데, 착상이 되면 열교환효율이 저하되므로, 제상을 하여야 한다. 따라서 상기 마이콤(나)에서는 실외열교환기(6)의 표면온도가 노점온도이하로 되고 또한 상기 표면온도 및 배관온도의 차가 소정의 기준값보다 작아지면 밸브제어부(다)를 제어하여 제5, 제1, 제6 및 제2 개폐밸브(V2,V3,V5 및 V6)를 닫아주는 반면에, 제3 및 제4 개폐밸브(V1 및 V4)를 열어주어 냉매를 상기 실내열교환기(4), 실외열교환기(6), 팽창밸브(5),축열열교환기(9) 및 압축기(1)를 순차적으로 통과시켜서 제상운전(일반제상)을 수행한다. 이때 팽창밸브(5)는 최대로 열어 압력손실을 줄여주는 것이 양호하고, 제상열원은 축열열교환기(9)에 축적된 열이된다. 상기와 같은 과정으로 일반제상을 수행한 때로부터 소정시간이 경과한 후에 다시 상기 실외열교환기(6)의 표면온도를 감지하여 계속 노점온도이하이면 상기 마이콤(나)에서는 밸브제어부(다)에 제어신호를 출력하여 상기 제5, 제1 및 제 4 개폐밸브(V2,V3 및 V4)를 닫아주는 반면에, 제3,제6 및 제2 개폐밸브(V1, V5 및 V6)을 열어주어 압축기(1)에서 토출되는 고온고압의 냉매가스를 4방밸브(3) 및 상기 제6 개폐밸브(V5)를 통해서 실외열교환기(6)로 직접 흐르게 하여 압축기(1)로부터 토출된 고온고압의 냉매열에 의하여 보충제상을 하게된다. 일반제상으로 제상이 충분하게 이루어지거나 또는 보충제상이 완료된 후에는 일반난방 운전으로 전환한다. 이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 난방시 실내열교환기에서 토출되는 고온고압의 열을 축열열교환기를 축열하다가 제상시 상기 축열열교환기의 축열로 제상을 하도록 하고, 미 제상시 압축기의 고온고압 냉매와 냉매열로 난방을 하면서 제상을 하도록 함으로써, 미제상으로 인하여 야기되는 난방효율 저하는 물론 제상시간이 길어지는 문제점을 해소 할수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.

Claims (5)

1. 압축기(1), 실내열교환기(4), 팽창밸브(5), 실외열교환기(6) 및 이들을 직렬로 연결하는 냉매관으로 이루어지는 냉각사이클을 통하여 냉매를 상변화시키는 과정에 의하여 난방운전을 수행할 수 있도록 된 공기조화기에 있어서, 실내열교환기(4)의 출구측과 팽창밸브(5)의 입구측사이에 구비되는 축열열교환기(9)와, 실내열교환기(4)의 출구측과 축열교환기(9)의 입구측사이에 구비된 냉매관을 개폐시키는 제1 개폐수단(V3)과, 실외열교환기(6)의 출구측과 압축기(1)의 입구측사이에 구비된 냉매관을 개폐시키는 제2개폐수단(V6)과, 실내열교환기(4)의 출구측과, 실외열교환기(6)의 출구측 및 제2 개폐수단(V6)의 사이를 직접 연결하는 바이패스냉매관을 개폐시키는 제3 개폐 수단(V1)과, 축열열교환기(9)의 입구측과 압축기(1)의 입구측을 직렬로 연결하는 바이패스 냉매관을 개폐시키는 제4개폐수단(V4)과, 실외열교환기(4)의 표면온도 및 배관온도를 감지하는 제1 및 제2 온도감지수단(T4 및T5) 및 난방운전중에는 제1 및 제2 개폐수단(V3 및 V6)은 개방상태로 하고 제3 및 제4 개폐수단(V1 및 V4)은 폐쇄상태로 하여 축열열교환기(9)에 축열하면서 난방운전(이하, 축열난방운전이라고 한다.)을 수행하고, 난방운전중에 제1 및 제2 온도감지수단 (T4 및 T5)에서 감지된 온도의 차가 소정의 기준값이하일 때, 제1 및 제2 개폐수단(V3 및 V6)은 폐쇄상태로 하고, 제3 및 제4 개폐수단(V1 및 V4)은 개방상태로 하여 제상운전을 수행하도록 하는 제어수단(나)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 공기조화기의 운전제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 장치는 실내열교환기(4)의 출구측과 팽창밸브(5)의 입구측사이를 직접 연결하는 바이패스 냉매관을 개폐시키는 제5개폐수단(V2) 및 실내열교환기(4)의 표면온도 및 배관온도를 감지하는 제3 및 제4 온도감지수단 (T1 및 T2)을 더 구비하며, 상기 제어수단(나)은 상기 난방운전중에 제3 및 제4 온도감지수단 (T1 및 T2)에서 감지된 온도의 차가 소정의 기준값보다 작을 때, 제1개폐수단(V3)은 폐쇄상태로 하고 제5개폐수단(V2)은 개방상태로 하여 축열열교환기(9)에 축열하지 않으면서 난방운전(이하, 일반난방운전이라고 한다.)을 수행하며, 제3 및 제4 온도감지수단(T1 및 T2)에서 감지된 온도의 차가 소정의 기준값이상일 때, 제1 개폐수단(V3)은 개방상태로 하고 제5개폐수단(V2)은 폐쇄상태로 하여 상기 축열난방운전이 수행되도록 한 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 공기조화기의 운전제어장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치는 축열열교환기(9)의 온도를 감지하는 제5온도감지수단(T3)을 더 구비하며, 제어수단(나)은 상기 축열난방운전중에 제5온도감지수단(T3)에서 감지된 축열열교환기(9)의 온도가 소정의 기준치에 도달할 때, 제1 개폐수단(V3)은 폐쇄상태로 하고 제5 개폐수단(V2)은 개방상태로 하여 일반난방운전이 수행되도록 한 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 공기조화기의 운전제어 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 제상운전중의 제상열원은 축열열교환기에 축적된 열인 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 공기조화기의 운전제어장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 장치는, 실외열교환기(6)의 입구측과 압축기(1)의 출구측사이를 직접 연결하는 바이패스 냉매관을 개폐시키는 제6개폐 수단(V5)를 더 구비하며, 상기 제어수단(나)은 상기 제상운전시부터 소정 시간 경과후에 제1 및 제2 온도감지수단(T4 및T5)에서 감지된 실외열교환기(6)의 표면온도가 노점온도이하이고, 또한 실외열교환기의 표면온도와 배관온도의 차가 소정의 기준값보다 클 때, 제1, 제4 및 제5 개폐수단(V3,V4 및 V2)은 폐쇄상태로 하고 제2,제3 및 제6개폐수단(V6,V1 및 V5)은 개방상태로 하여 압축기의 냉매열을 이용하여 보충제상 운전이 수행되도록 한 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 공기조화기의 운전제어 장치.