KR100234080B1 - 냉난방겸용 공조기기 및 그 난방시 제상제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 냉매압축용 압축기, 실내열교환기, 실외열교환기, 및 압축기로부터의 냉매를 실내열교환기와 실외열교환기에 선택적으로 공급할 수 있는 전환밸브를 갖는 냉난방겸용 공조기기 및 그 난방시 제상제어방법에 관한 것으로서, 난방모드 및 냉방모드를 선택할 수 있는 모드선택부와, 난방모드의 선택시, 상기 압축기로부터의 냉매가 상기 실내열교환기를 거쳐 상기 실외열교환기로 순환하도록 하는 한편, 간헐적으로 상기 냉매를 순환경로를 역전시켜 간이제상이 실행되도록 상기 전환밸브를 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 의해, 난방시의 전체적 제상시간을 줄이는 동시에 잔상량을 최소화할 수 있다.

Description

냉난방겸용 공조기기 및 그 난방시 제상제어방법

본 발명은 냉난방겸용 공조기기 및 그 난방시 제상제어방법에 관한 것으로서, 특히 난방운전중 간헐적으로 제상을 하여 전체적인 제상시간을 줄이고, 잔상량을 최소화할 수 있는 냉난방겸용 공조기기 및 그 난방시 제상제어방법에 관한 것이다.

공조기기는 실내를 향하여 설치되어 실내공기와 열교환하는 실내부와, 실외를 향하여 설치되어 실외공기와 냉매를 열교환하는 실외부를 가진다. 여기서, 실내부는, 실외로부터의 냉매를 실내공기와 열교환하는 실내열교환기와, 실내공기를 흡입 및 토출하는 송풍팬을 구비하고, 실외부는 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기와, 실외공기와 냉매를 열교환하는 실외열교환기를 구비하여 냉매의 순환사이클 즉 소위 냉동사이클을 구성한다.

공조기기는 통상적으로 실내부와 실외부가 하나의 케이싱내에 수용되어 있는 일체형과, 이들이 별개의 케이싱을 구비하여 분리 설치되는 분리형이 있다. 이러한 공조기기는 그 냉매순환사이클을 정역절환할 경우, 냉방운전과 난방운전을 선택적으로 행할 수 있으며, 이를 가능하게 한 공조기기를 냉난방겸용 공조기기라 부른다.

이러한 냉난방겸용 공조기기는 압축기로부터의 냉매를 실외부와 실내부에 선택적으로 공급할 수 있는 전환밸브를 구비하고 있으며, 난방모드시에는 전환밸브가 온되어 압축기로부터의 냉매가 실내열교환기로 안내되며, 냉방모드시에는 전환밸브가 오프되어 압축기로부터의 냉매가 실외열교환기로 안내된다.

한편, 공조기기의 난방모드시, 증발기로서 역할하게 되는 실외열교환기내를 유동하는 비교적 온도가 낮은 냉매에 의해 실외열교환기 주위의 온도가 하강하여 상대습도가 상승한다. 이에 따라, 실외열교환기 외표면에 습기가 응결되고 응결된 습기는 시간의 흐름에 따라 얼어붙어 성에를 형성하게 된다. 이들 성에는 열교환기의 열전달효율 뿐만아니라 공기의 유동저항을 증대시켜 전체적 효율을 현저히 저하시킬 수 있기 때문에, 공조기기들에서는 소정의 조건에 도달하였을 때 주기적으로 성에를 제거할 수 있도록 하고 있다. 이러한 성에제거 즉 제상은, 히터를 이용하여 증발기로서 역할하는 열교환기를 가열하거나, 냉매의 순환사이클을 역전시켜 증발기가 일시적으로 응축기로서 기능하게 하여, 열교환기표면에 누적된 성에를 녹여 냄으로써 실행한다.

그리고, 제상시기에 이르렀음의 판단은 일반적으로, 압축기의 누적동작시간 및/또는 증발기측의 배관온도에 기초하여 결정된다. 즉 압축기의 누적동작시간에 따라 성에의 착상량이 증대하며, 증발기측의 배관온도가 낮아지면 착상량이 많은 것으로 판단할 수 있기 때문이다.

그런데, 냉난방겸용 공조기기에서, 실외열교환기가 증발기로서 역할하게 되는 난방운전의 경우, 실외의 온도가 낮기 때문에 증발기에서 응결된 습기 혹은 성에는 결빙될 수 있으며, 그래서 1회의 제상작업에 시간이 많이 소요될 수 있고, 제상작업을 실행하더라도 잔상이 남아 있을 가능성이 높기 때문에 제상작업이 비교적 빈번히 행하여져야 한다. 이와 같은 장시간 혹은 빈번한 제상작업은 공조기기의 전체적 효율을 현저히 저하시킨다는 문제점이 있다.

또한, 증발기측 즉 실외열교환기측의 배관온도에 기초하여 판단되는 제상시기는, 실외열교환기의 표면에 착상된 성에가 이미 충분히 많은 양으로 얼어붙어 있을 경우를 말한다. 그래서, 이러한 제상시기에 제상작업을 실행할 경우, 제상량이 많으므로 역시 제상시간이 길어지고 잔상이 남을 가능성이 높다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 난방시의 전체적 제상시간을 줄이는 동시에 잔상량을 최소화할 수 있는 냉난방겸용 공조기기 및 그 난방시 제상제어방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 공조기기의 제어블럭도,

도 2는 본 발명에 따른 공조기기의 난방시 제상제어과정을 나타낸 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 압축기 10 : 제어부

12 : 모드선택부 15 : 실외배관센서

16 : 실내팬 17 : 실외온도센서

18 : 실내온도센서 20 : 타이머

25 : 압축기구동회로 26 : 실내팬구동회로

28 : 전환밸브구동회로

상기 목적은, 본 발명에 따라, 냉매압축용 압축기, 실내열교환기, 실외열교환기, 및 압축기로부터의 냉매를 실내열교환기와 실외열교환기에 선택적으로 공급할 수 있는 전환밸브를 갖는 냉난방겸용 공조기기에 있어서, 난방모드 및 냉방모드를 선택할 수 있는 모드선택부와, 난방모드의 선택시, 상기 압축기로부터의 냉매가 상기 실내열교환기를 거쳐 상기 실외열교환기로 순환하도록 하는 한편, 간헐적으로 상기 냉매를 순환경로를 역전시켜 간이제상이 실행되도록 상기 전환밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 압축기의 운전시간을 누적하는 타이머를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 압축기의 누적운전시간에 기초하여 주기적으로 상기 간이제상을 실행시키며, 이 때, 상기 제어부는 상기 압축기의 누적운전시간이 상기 간이제상주기보다 복수배 더 긴 강제제상주기에 도달하였을 때 상기 냉매를 순환경로를 역전시켜 강제제상을 실행시키는 것이 바람직하다.

또한, 실외측 냉매배관의 온도를 검출하는 실외배관센서를 더 포함하며,상기 제어부는 검출된 상기 실외배관온도가 소정이하일 때 상기 냉매를 순환경로를 역전시켜 강제제상을 실행시키는 것이 바람직하다. 그리고, 실내온도 및 실외온도를 감지하는 실내온도센서 및 실외온도센서를 더 포함하며, 상기 실내온도센서 및 상기 실외온도센서로부터의 감지값이 소정범위내에 있을 때 강제제상을 실행시킬 수도 있다.

한편, 상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 압축기로부터의 냉매를 실내열교환기와 실외열교환기에 선택적으로 공급할 수 있는 냉난방겸용 공조기기의 난방시 제상제어방법에 있어서, 난방모드를 선택하는 단계와, 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 실내열교환기를 거쳐 상기 실외열교환기로 순환시키는 단계와, 상기 냉매의 순환경로를 간헐적으로 역전시켜 간이제상을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기의 난방시 제상제어방법에 의해서도 달성될 수 있다.

여기서, 상기 압축기의 운전시간을 누적하는 단계를 더 포함하며, 상기 간이제상은 상기 압축기의 누적운전시간에 기초하여 주기적으로 실행되며, 상기 압축기의 누적운전시간이 상기 간이제상주기보다 복수배 더 긴 강제제상주기에 도달하였을 때 상기 냉매의 순환경로를 역전시켜 강제제상을 실행시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 실외측 냉매배관의 온도를 검출하는 단계를 더 포함하며, 상기 실외배관온도가 소정이하일 때 상기 냉매를 순환경로를 역전시켜 강제제상을 실행시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 실내온도 및 실외온도를 검출하는 단계를 더 포함하며, 상기 실내온도 및 상기 실외온도가 일정범위내에 있을 경우 강제제상을 실행시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

통상적으로 냉난방겸용 공조기기는, 실내를 향해 설치되어 실내공기와 열교환하는 실내부와, 실외를 향해 설치되어 실외공기와 열교환하는 실외부를 가진다. 여기서, 실내부는, 실외로부터의 냉매를 실내공기와 열교환하는 실내열교환기와, 실내공기를 흡입 및 토출하는 송풍팬을 구비하며, 실외부는 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기와, 실외공기와 냉매를 열교환하는 실외열교환기를 구비하여 냉매의 순환사이클 즉 소위 냉동사이클을 구성한다.

이러한 냉난방겸용 공조기기는 압축기로부터의 냉매를 실외부와 실내부에 선택적으로 공급할 수 있는 전환밸브를 구비하고 있으며, 난방모드시에는 전환밸브가 온되어 압축기로부터의 냉매가 실내열교환기로 안내되며, 냉방모드시에는 전환밸브가 오프되어 압축기로부터의 냉매가 실외열교환기로 안내된다.

한편, 공조기기의 난방모드시, 증발기로서 역할하게 되는 실외열교환기내를 유동하는 비교적 온도가 낮은 냉매에 의해 실외열교환기 주위의 온도가 하강하여 상대습도가 상승한다. 이에 따라, 실외열교환기 외표면에 습기가 응결되고 응결된 습기는 시간의 흐름에 따라 얼어붙어 성에를 형성하게 된다. 성에는 열교환기의 열전달효율 뿐만아니라 공기의 유동저항을 증대시켜 전체적 효율을 현저히 저하시킬 수 있기 때문에, 실외열교환기 표면에 누적된 성에를 제거하여야 한다.

이에 따라, 본 발명의 공조기기에서는, 타이머를 부착하여 일정시간마다 간헐적으로 간이제상을 하며, 이러한 간이제상을 하는 공조기기를 제어하는 제어부는, 도 1에 도시된 바와 같이, 모드선택부(12)와, 실외배관온도를 감지하는 실외배관센서(15) 및 압축기의 구동시간을 적산하는 타이머(20), 그리고 실외온도 및 실내온도를 감지하는 실내온도센서(18) 및 실외온도센서(17)로부터 신호를 입력받으며, 입력받은 신호에 기초하여 실내팬구동회로(26)와, 압축기구동회로(25) 및 전환밸브구동회로(28)로 신호를 출력하여 실내팬(16)과, 압축기(5) 및 전환밸브(19)의 구동을 제어하게 된다.

여기서, 제어부(10)는, 난방운전시 타이머(20)의 구동에 따라 일정시간마다 전환밸브(19)를 구동하여 냉매의 흐름을 역방향으로 전환하는 간이제상운전을 하게 된다. 이 때, 제어부에 간이제상운전시간을 설정하여 미리 입력하여 타이머에 측정된 압축기(5)의 구동시간과 비교하여 간이제상운전을 하게 된다. 이에 따라, 압축기(5)의 고온고압의 냉매가 실외열교환기로 유입되어 실외열교환기의 표면에 형성된 성에를 녹이게 된다.

이러한 공조기기는, 도 2에 도시된 바와 같이, 전원이 공급되고 난방모드가 선택되면(S10), 전환밸브(19)가 온되어 압축기(5)로부터의 냉매가 실내열교환기로 유입된다. 유입된 냉매는 실내공기를 흡입 및 토출하는 실내팬(16)의 구동에 의해 실내공기와 열교환되며, 이 때, 냉매는 응축되고 실내공기는 상승하게 된다. 응축된 냉매는 실외열교환기로 유입되며, 실외열교환기에서 실외공기와 열교환되어 증발하는데, 이 때, 주위공기의 상대습도가 낮아져 실외열교환기의 표면에 응결되어 성에가 발생하게 된다.

이에 따라, 제어부는 타이머(20)로부터 압축기구동시간을 입력받고, 소정시간(T1)이 경과하면(S20), 전환밸브(19)를 오프시켜 냉매의 유동방향을 전환하게 된다(S30). 그래서, 압축기(5)로부터의 냉매는 실외열교환기로 유입되며, 고온고압의 냉매에 의해 실외열교환기 표면의 성에가 녹게 된다. 일정시간이 경과하면 간이제상운전을 종료한다(S40,S50). 이러한 간이제상은 공조기기의 난방운전중에 타이머(20)에 누적된 압축기(5)의 구동시간에 따라 주기적으로 이루어진다.

한편, 제어부는 타이머로부터의 압축기 구동시간에 따라 간이제상을 실행하며 난방운전시, 실외배관센서(15)로부터 감지된 실외배관의 온도를 입력받으며, 실외배관의 온도가 소정 이하로 낮아진 뒤 일정시간이 경과하거나, 압축기의 구동시간이 간이제상을 위해 설정된 시간보다 복수배 긴 시간(T2)이 경과하면(S60), 종래와 마찬가지로 강제제상을 수행하고(S70), 설정된 주제상시간이 경과하면 강제제상 운전을 종료한다(S120).

이러한 난방운전시, 제어부는 실내온도와 실외온도를 계속적으로 감지하며, 실내온도 및 실외온도가 성에가 가장 많이 발생하는 소정 온도범위내에 존재할 경우, 예를 들면, 창문형 에어컨의 경우에 실내온도가 13

3℃, 실외온도가 5

2℃일 경우, 전환밸브(19)를 오프시켜 냉매의 흐름을 전환시킴으로써, 강제제상운전을 하도록 한다(S90,S100). 그런 다음, 강제제상운전이 경과하면 전환밸브(19)를 온하여 강제제상운전을 종료하게 된다(S110,S120).

즉, 공조기기의 난방운전이 시작되면, 제어부(10)는 타이머(20)로부터의 압축기구동시간의 누적에 따라 주기적으로 전환밸브(19)를 구동하여 간이제상을 하게 된다. 그리고, 종래에서처럼 압축기 구동시간이 일정시간 경과하여 간이제상이 복수회 이루어지거나, 실외배관온도가 소정 이하로 낮아지면 강제제상을 수행하며, 실내온도 및 실외온도에 따라 성에가 가장 많이 생성되는 조건에서 강제제상을 수행하게 된다.

이에 따라, 간이제상에 의해 실외열교환기에 형성된 성에가 결빙되기 전에 제거함으로써, 잔상이 남지 아니하도록 하여 효율적인 제상운전을 할 수 있게 된다. 또한, 성에를 주기적으로 제거함으로써 잔상이 남지 아니하여 전체적인 제상시간이 감소된다.

상술한 실시예에서는, 실내배관온도와 실외배관온도를 각각 측정하였으나, 실내배관온도 또는 실외배관온도 중 일측의 배관온도만으로도 제상운전을 제어하도록 할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 난방시의 전체적 제상시간을 줄이는 동시에 잔상량을 최소화할 수 있다.

Claims (2)

1. 냉매압축용 압축기, 실내열교환기, 실외열교환기 및 압축기로부터의 냉매를 실내열교환기와 실외열교환기에 선택적으로 공급할 수 있는 전환밸브를 갖는 냉난방겸용 공조기기에 있어서,

   압축기의 구동시간을 누적하는 타이머와,

   실외측 냉매배관의 온도를 검출하는 실외배관센서와,

   난방모드 선택시, 상기 타이머로부터의 압축기 구동 누적시간이 미리 설정된 일정 시간이상이고, 상기 실외배관센서로부터의 냉매배관온도가 소정 온도이하이면, 상기 냉매의 순환경로를 역전시켜 간이제상운전이 수행되고, 상기 간이제상운전이 복수회 반복되면 상기 간이제상운전보다 소정 긴 시간동안 강제제상운전이 수행되도록 상기 전환밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기.
2. 압축기로부터의 냉매를 실내열교환기와 실외열교환기에 선택적으로 공급할 수 있는 냉난방겸용 공조기기의 난방시 제상제어방법에 있어서,

   난방모드를 선택하는 단계와,

   상기 압축기로부터의 냉매를 상기 실내열교환기를 거쳐 상기 실외열교환기로 순환시키는 단계와,

   상기 압축기의 운전시간을 누적하는 단계와,

   상기 압축기의 누적운전시간에 기초하여 상기 냉매의 순환경로를 간헐적으로 역전시켜 간이제상을 실행하는 단계와,

   상기 간이제상이 복수회 반복되면 상기 간이제상보다 소정 긴 시간동안 강제제상을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기의 난방시 제상제어방법.

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