KR100318676B1 - 냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법 - Google Patents

냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법에 관한 것으로, 실외측 열교환기에 부착된 성애를 제거하기 위한 제상운전시, 난방운전 휴지시간을 이용하여 역사이클제상을 수행시킴으로써 그 제상시간을 단축하여 보조난방운전에 따른 전력소모를 절감시킨다. 이를 위하여 본 발명은, 냉동사이클을 정지시켜 실외측 열교환기 표면의 자연제상운전을 수행하는 제상운전방법에 있어서, 상기 자연제상운전을 수행하는 상태에서 난방운전조건이라고 판단될 경우에는 보조난방운전과 상기 자연제상운전을 동시에 수행하는 한편, 난방운전조건이 아니라고 판단될 경우에는 보조난방을 정지시킴과 아울러 역사이클 제상운전을 수행한다.

Description

냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법{Defrosting method of a heat pump air-conditioner}
본 발명은 냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉난방 겸용 공기조화기의 난방운전시, 실외측 열교환기에 발생하는 성애를 제거하기 위한 냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기란 폐회로를 순환하면서 상변화의 과정을 겪는 열교환 매체와 주변 대기와의 열교환 과정을 이용하여 실내를 냉난방하는 기계장치를 말하는 것으로써, 이와 같은 공기조화기중 냉난방 겸용 공기조화기의 일례가 도 1에 도시되어 있다.
도 1에 의하면, 이와 같은 냉난방 겸용 공기조화기는, 압축기(11)와, 제 1 연결관(12)에 의하여 그 일측이 상기 압축기(11)에 연결되어 있는 실내측 열교환기(13)와, 그 중간에 캐필러리 튜브(15)가 설치되어 있는 제 2 연결관(14)에 의하여 그 일측이 상기 실내측 열교환기(13)의 타측에 연결되어 있는 실외측 열교환기(16)와, 상기 실외측 열교환기(16)의 타측과 상기 압축기(11)를 연결하는 제 3 연결관(17)을 포함하는 구성으로 되어 있다.
여기서, 상기 제 1 및 제 3 연결관(12, 17)과 압축기(11)와의 사이에는, 압축기(11)에 의하여 압축된 기체상태의 열교환 매체의 유동방향을 상기 제 3 또는 제 1 연결관(17, 12), 즉, 상기 실외측 열교환기(16) 또는 실내측 열교환기(13) 쪽으로 가변시키기 위한 4-웨이 밸브(18)가 설치되어 있다.
실내온도센서(21)는 실내의 온도를 검출하여 마이컴(22)에 전달하고, 마이컴(22)은 상기 압축기(11), 4-웨이 밸브(18) 및 각각의 모터(10a)(19a)를 구동시켜 현재의 실내온도가 미리 설정된 목표온도에 맞도록 냉방 또는 난방운전을 수행한다. 또한, 보조난방기구로서 입력전원에 의하여 발열되는 히터(20)가 더 구비된다.
이와 같이 구성된 냉난방 겸용 공기조화기를 이용하여 실내를 냉방할 때에는, 압축기(11)에 의하여 압축된 열교환 매체가 4-웨이 밸브(18) 및 제 3 연결관(17)을 통하여 실외측 열교환기(16)로 공급되어 주위의 실외공기와 열교환이 이루어진 후 액화된다.
이 액화된 열교환 매체는 제 2 연결관(14)과 이에 설치된 캐필러리 튜브(15)를 통하여 감압되어 실내측 열교환기(13)로 공급된다. 상기 실내측 열교환기(13)로 공급된 열교환 매체는 실내측 열교환기(13)의 내부에서 증발되면서 주변의 실내공기로부터 열을 빼앗아 실내를 냉방하게 된다.
한편, 상기와 같이 구성된 냉난방 겸용 공기조화기를 이용하여 실내를 난방할 때에는, 압축기(11)에 의하여 압축된 열교환 매체가 4-웨이 밸브(18) 및 제 1 연결관(12)을 통하여 실내측 열교환기(13)로 공급되며, 주위의 대기(실내공기)로열을 방출하면서 액화된다. 이 열교환 매체가 실내측 열교환기(13) 내에서 액화되는 과정에서 방출된 열에 의하여 실내의 난방이 이루어진다.
이후, 이 액화된 열교환 매체는 제 2 연결관(14)과 이에 설치된 캐필러리 튜브(15)를 통하여 감압되어 실외측 열교환기(16)로 공급되며. 상기 실외측 열교환기(16)로 공급된 열교환 매체는 실외측 열교환기(16)의 내부에서 증발되면서 주변의 대기(실외공기)로부터 열을 빼앗게 된다.
이 과정에서, 상기 실외측 열교환기(16)의 표면온도는 대기에 비하여 상대적으로 낮아지게 되는데, 이로 인하여 상기 실외측 열교환기(16)의 표면에는 상대적으로 고온인 대기로부터 응축된 수분이 달라붙게 되고, 상기 수분은 실외측 열교환기(16) 표면의 낮은 온도로 인하여 결빙되어, 상기 실외측 열교환기(16)의 표면에 착상이 시작되게 된다.
이와 같은 실외측 열교환기(16) 표면에의 수분의 결빙상태는 시간이 지남에 따라 점점 두꺼워지며, 따라서 상기 실외측 열교환기(16)를 통과하는 실외공기의 풍량이 감소하여, 상기 실외측 열교환기(16)에서의 열교환 매체와 실외공기와의 열교환 효율이 떨어지게 된다. 따라서 정기적으로 실외측 열교환기(16)에 부착된 성애를 제거하는 제상운전이 필요하게 된다.
또한, 상기와 같은 실외측 열교환기(16)의 제상운전 여부를 판단하는 방법으로는 통상 실외측 열교환기(16)의 표면온도의 변화를 검출하는 직접방식과 실내온도의 변화를 검출하는 간접방식이 있는데, 여기서는 후술한 간접방식을 예로서 설명하기로 한다.
즉, 실외측 열교환기(16)에 성애가 낌에 따라 실외측 열교환기(16)의 열교환 효율이 떨어지면, 싸이클 전체의 온도가 낮아지면서 실내측 열교환기(13)의 온도 또한 낮아지게 된다. 이에 따라 상기 실내측 열교환기(13)로부터 토출되는 토출공기의 온도가 낮아져 실내온도의 상승속도가 늦어지면서 난방효율이 떨어지기 때문에, 이 온도 변화를 감지하여 공기조화기의 제상운전 여부를 판단하는 것이다.
이와 같은 종래 냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법을 도 2 및 도 3을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
난방운전 수행중에 상기와 같은 방법을 통하여 제상운전 여부가 판단되면, 실외측 열교환기(16) 표면의 성애를 제거하는 제상운전을 시작하게 된다. 이때, 마이컴(22)은 먼저 실내온도센서(21)를 통하여 실내온도를 검출하고, 미리 설정된 기준온도와 비교하여 현재 실내가 난방운전 조건인가를 판단한다(S101).
상기 S101단계에 의하여 난방운전 조건이라고 판단될 경우에는 주난방을 오프시켜 제상운전을 수행함과 동시에 보조난방을 온시켜 난방운전을 수행한다(S102). 즉, 상기 주난방을 오프시킴에 따라 실외측의 압축기(11) 및 실외팬(19)이 정지하므로 냉동사이클의 열교환 매체의 순환이 정지된다. 따라서, 실외측 열교환기(16)의 표면온도가 상승하므로 그 표면에 부착된 성애가 제거되는 것이다. 이와 같은 제상 방법을 통상적으로 자연제상이라 한다.
아울러 이와 같은 자연제상이 수행되는 동안에는 제상을 위하여 정해진 시간만큼 난방운전이 정지되기 때문에, 외기의 영향으로 실내온도가 낮아지게 되며, 또한 다시 난방운전이 시작되어도 낮아진 온도를 올리기 위한 많은 시간과 에너지가소모되는 단점이 있다.
따라서, 이와 같은 단점을 방지하기 위하여 통상 마이컴(22)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 자연제상이 수행되는 동안에 히터(20)를 동작시키는 보조난방을 수행함으로써, 실내의 적절한 난방상태를 유지한다(A1구간 참조).
한편, 상기 S101단계에 의하여 난방운전 조건이 아니라고 판단될 경우에는 도 3의 B1구간에 도시된 바와 같이, 주난방과 보조난방을 모두 오프시킨 상태로 제상운전을 수행한다(S103).
이후, 상기와 같이 보조난방과 자연제상을 동시에 수행하거나 또는 보조난방을 정지시키고 자연제상만을 수행하는 상태에서, 마이컴(22)은 실외측 열교환기(16)의 제상이 완료되었는가를 판단한다(S103).
따라서, 제상이 완료되지 않았을 경우에는 상기의 S101단계로 되돌아가 난방운전조건인가를 판단하고, 이에 따라 상기와 같이 보조난방과 자연제상을 동시에 수행하거나 또는 보조난방을 정지시키고 자연제상만을 수행하는 한편, 제상이 완료되었을 경우에는 모든 제상동작을 종료하고, 제상운전 직전의 해당 운전모드로 복귀한다(S104).
그러나, 이와 같은 종래 냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법에 있어서, 통상 히터를 이용한 보조난방은 냉동사이클을 이용하는 난방운전 보다는 그 난방능력은 좋으나 소비전력이 높으므로(대략 냉동사이클 난방의 2배 가량) 일반적으로 상기와 같은 제상운전시에만 동작시키는 것이 바람직하나, 실외온도조건 및 기타 주위환경에 의하여 제상시간이 지연되는 상태에서 난방운전조건이 판단될 경우 도3의 C1구간에 도시된 바와 같이, 보조난방을 장시간 운전시키게 되므로 그 전력소모량이 매우 증가하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 실외측 열교환기에 부착된 성애를 제거하기 위한 제상운전시, 난방운전 휴지시간을 이용하여 역사이클제상을 수행시킴으로써 그 제상시간을 단축하여 보조난방운전에 따른 전력소모를 절감시키는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법을 제공함에 있다.
도 1은 일반적인 냉난방 겸용 공기조화기의 기본구조를 나타낸 블록도,
도 2는 종래 냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법을 나타낸 순서도,
도 3은 종래 주난방과 보조난방과의 동작상태를 나타낸 타이밍차트,
도 4는 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법의 바람직한 실시예를 나타낸 순서도,
도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 주난방과 보조난방과의 동작상태를 나타낸 타이밍차트이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10; 실내팬 10a;모터
11; 압축기 12; 제 1 연결관
13; 실내측 열교환기 14; 제 2 연결관
15; 캐필러리 튜브 16; 실외측 열교환기
17; 제 3 연결관 18; 4-웨이 밸브
19; 실외팬 19a; 모터
20; 히터 21; 실내온도센서
22; 마이컴
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법의 특징은, 냉동사이클을 정지시켜 실외측 열교환기 표면의 자연제상운전을 수행하는 제상운전방법에 있어서, 상기 자연제상운전을 수행하는 상태에서 난방운전조건이라고 판단될 경우에는 보조난방운전과 상기 자연제상운전을 동시에 수행하는 한편, 난방운전조건이 아니라고 판단될 경우에는 보조난방을 정지시킴과 아울러 역사이클 제상운전을 수행한다.
또한, 상기 각각의 제상운전에 따라 제상이 완료되지 않았다고 판단될 경우에는 상기 난방운전조건을 판단하는 단계로 복귀하는 한편, 제상이 완료되었다고 판단될 경우에는 모든 제상동작을 종료하고, 제상운전 직전의 운전모드로 복귀한다.
따라서, 실외측 열교환기에 부착된 성애를 제거하기 위한 제상운전시, 난방운전을 수행하지 않는 휴지시간을 이용하여 상기 냉동사이클을 난방운전의 역방향으로 순환되도록 운전하는 역사이클 제상운전을 수행함으로써 실외측 열교환기에 부착된 성애를 신속히 제거할 수 있으므로, 그 제상시간을 단축하여 종래와 같은 장시간의 보조난방운전에 따른 전력소모를 절감시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 종래와 동일한 구성요소는 동일부호를 적용하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법의 바람직한 실시예를 나타낸 순서도이고, 도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 주난방과 보조난방과의 동작상태를 나타낸 타이밍차트이다.
도 4에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 본 발명의 냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법은 냉동사이클을 정지시켜 실외측 열교환기(16) 표면의 자연제상운전을 수행하는 제상운전방법에 있어서, 상기 자연제상운전을 수행하는 상태에서 난방운전조건을 판단하는 제 1단계(S201)와, 상기 제 1단계에 의하여 난방운전조건이라고 판단될 경우에는 상기 자연제상운전과 보조난방운전을 동시에 수행하는 한편, 난방운전조건이 아니라고 판단될 경우에는 역사이클 제상운전을 수행함과 아울러 보조난방을 정지시키는 제 2단계(S202~S203) 및 상기 제 2단계에 의한 각각의 제상운전에 따라 제상이 완료되었는가를 판단하여 제상이 완료되지 않았다고 판단될 경우에는 상기 제 1단계로 복귀하는 한편, 제상이 완료되었다고 판단될 경우에는 모든 제상동작을 종료하고, 제상운전 직전의 해당 운전모드로 복귀하는 제 3단계(S204)로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
난방운전 수행중에 종래기술을 통하여 설명한 바와 같은 방법을 통하여 제상운전 여부가 판단되면, 실외측 열교환기(16) 표면의 성애를 제거하는 제상운전을 시작하게 된다. 이때, 마이컴(22)은 먼저 실내온도센서(21)를 통하여 실내온도를 검출하고, 미리 설정된 기준온도와 비교하여 현재 실내가 난방운전 조건인가를 판단한다(S201).
상기 S201단계에 의하여 난방운전 조건이라고 판단될 경우에는 주난방을 오프시켜 제상운전을 수행함과 동시에 보조난방을 온시켜 난방운전을 수행한다(S202). 즉, 상기 주난방을 오프시킴에 따라 실외측의 압축기(11) 및 실외팬(19)이 정지하므로 냉동사이클의 열교환 매체의 순환이 정지된다. 따라서, 실외측 열교환기(16)의 표면온도가 상승하므로 그 표면에 부착된 성애가 제거되는 것이다. 아울러 이와 같은 자연제상이 수행되는 동안에 히터(20)를 동작시키는 보조난방을 수행함으로써, 실내의 적절한 난방상태를 유지한다.
한편, 상기 S201단계에 의하여 난방운전 조건이 아니라고 판단될 경우에는 역사이클 제상운전을 수행함과 아울러 보조난방을 정지시킨다(S203).
상기와 같이 역사이클 제상운전이 수행되면, 압축기(11)에 의하여 압축된 열교환 매체가 4-웨이 밸브(18) 및 제 3 연결관(17)을 통하여 실외측 열교환기(16)로공급되며, 주위의 대기(실내공기)로 열을 방출하면서 액화된다. 이때 상기 열교환 매체가 실외측 열교환기(16) 내에서 액화되는 과정에서 방출된 열에 의하여 상기 실외측 열교환기(16) 표면에 부착된 성애가 신속히 제거되는 것이다.
이후, 상기 S202단계와 같이 보조난방과 자연제상을 동시에 수행하거나 또는 상기 S203단계와 같이 보조난방을 정지시키고 역사이클 제상을 수행하는 상태에서, 마이컴(22)은 실외측 열교환기(16)의 제상이 완료되었는가를 판단하여, 제상이 완료되지 않았다고 판단될 경우에는 상기 제 1단계(S201)로 복귀하는 한편, 제상이 완료되었다고 판단될 경우에는 모든 제상동작을 종료하고, 제상운전 직전의 해당 운전모드로 복귀한다(S204).
이와 같은 본 발명의 제상운전방법을 도 5a 및 5b의 타이밍차트를 참조하여 설명하면, 먼저 도 5a에 도시된 바와 같이, 주난방이 수행되고 있는 상태에서 제상운전 여부가 판단되면, 그 시점(ST)에서 주난방이 오프되고 보조난방이 온된다. 이와 같이 보조난방과 자연제상이 동시에 수행되는 상태(A2구간)에서, 난방운전 조건이 아니라고 판단될 경우 즉, 난방운전 정지조건(THOFF)일 경우에는 역사이클 제상운전을 수행함과 아울러 보조난방을 정지시킨다(B2구간). 이와 같은 역사이클 제상운전을 수행하여 제상이 완료(ED)되고, 그 이후에 난방운전조건이 판단될 경우(THOM)에는 냉동사이클을 이용한 주난방을 온시켜 난방운전을 수행한다(C2구간).
한편, 도 5b에 도시된 바와 같이, 주난방이 수행되고 있는 상태에서 제상운전 여부가 판단되면, 그 시점(ST)에서 주난방이 오프되고 보조난방이 온되어 보조난방과 자연제상이 동시에 수행된다(A3구간). 이후, 난방운전 정지조건(THOFF)일 경우에는 역사이클 제상운전을 수행함과 아울러 보조난방을 정지시켜(B3구간) 역사이클 제상운전을 수행하고 있으나, 도시된 바와 같이 제상이 완료되지 않은 상태에서 난방운전조건이 판단될 경우(THOM)에는 주난방을 오프시켜 자연제상을 수행함과 동시에 보조난방을 온시키게 된다(C3구간). 또한 이와 같은 상태에서 제상이 완료되면, 그 시점(ED)에서 상기 보조난방을 오프시키고 냉동사이클을 이용한 주난방을 온시켜 난방운전을 수행한다.
따라서, 상기와 같이 주난방 및 보조난방 운전을 수행하지 않는 휴지시간(도 5a의 B2구간 및 도 5b의 B3구간)을 이용하여 상기 냉동사이클을 난방운전의 역방향으로 순환되도록 운전하는 역사이클 제상운전을 수행함으로써, 실외측 열교환기(16)에 부착된 성애를 신속히 제거할 수 있으므로 그 제상시간을 대폭 단축시키게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법에 의하면, 실외측 열교환기에 부착된 성애를 제거하기 위한 제상운전시, 난방운전을 수행하지 않는 휴지시간을 이용하여 상기 냉동사이클을 난방운전의 역방향으로 순환되도록 운전하는 역사이클 제상운전을 수행함으로써 실외측 열교환기에 부착된 성애를 신속히 제거할 수 있으므로, 그 제상시간을 단축하여 종래와 같은 장시간의보조난방운전에 따른 전력소모를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

Claims (3)

  1. 난방운전시 실외측 열교환기 표면에 맺히는 서리를 제거하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법에 있어서,
    상기 실외측 열교환기에 서리가 맺히면, 사이클을 정지시키고 보조난방을 온시켜 자연제상운전을 수행하는 상태에서 난방운전조건을 판단하여, 난방운전조건이라고 판단될 경우에는 상기 자연제상운전을 계속 수행하는 한편, 난방운전조건이 아니라고 판단될 경우에는 보조난방을 정지시킴과 아울러 역사이클 제상운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 각각의 제상운전에 따라 제상이 완료되지 않았다고 판단될 경우에는 상기 난방운전조건을 판단하는 단계로 복귀하는 한편, 제상이 완료되었다고 판단될 경우에는 모든 제상동작을 종료하고, 제상운전 직전의 운전모드로 복귀하는 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법.
  3. 난방운전시 실외측 열교환기 표면에 맺히는 서리를 제거하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법에 있어서,
    상기 실외측 열교환기에 서리가 맺히면, 사이클을 정지시키고 보조난방을 온시켜 자연제상운전을 수행하는 상태에서 난방운전조건을 판단하는 제 1단계;
    상기 제 1 단계에서 난방운전조건이라고 판단될 경우에는 상기 자연제상운전을 계속 수행하는 한편, 난방운전조건이 아니라고 판단될 경우에는 보조난방을 정지시킴과 아울러 역사이클 제상운전을 수행하는 제 2단계; 및
    상기 제 2단계에 의한 각각의 제상운전에 따라 제상이 완료되었는가를 판단하여, 제상이 완료되지 않았다고 판단될 경우에는 상기 제 1단계로 복귀하는 한편, 제상이 완료되었다고 판단될 경우에는 모든 제상동작을 종료하고, 제상운전 직전의 해당 운전모드로 복귀하는 제 3단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상운전방법.
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