KR100753029B1 - 히트펌프 에어컨의 실외기 제상장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 히트펌프 에어컨의 실외기 제상장치 및 방법에 관한 것으로, 냉매의 열교환이 이루어지는 열교환기와 이 열교환기 쪽으로 공기를 송풍하는 송풍팬이 구비되고, 상기 열교환기에서 발생하는 성에 등을 제거하기 위한 제상장치가 마련되는 히트펌프 에어컨의 실외기에 있어서, 상기 열교환기의 온도를 검출하는 제1온도감지센서, 상기 실외기가 설치된 주변의 실외 온도를 검출하는 제2온도감지센서, 상기 열교환기와 상기 송풍팬 사이에 설치되는 발열체인 보조히터 및 상기 제1온도감지센서 및 상기 제2온도감지센서를 통해 입력된 신호를 바탕으로 상기 보조히터의 가동 여부를 제어하는 제어부를 포함해서 이루어져, 상기 열교환기와 주변 온도를 감지하여 열교환기 쪽으로 상기 보조히터의 뜨거운 열기를 방출할 수 있도록 된 것이다.
에어컨, 실외기, 열교환기, 보조히터, 제상모드

Description

히트펌프 에어컨의 실외기 제상장치 및 방법{Defrosting Apparatus and Method for Out-Door Unit in Heat-Pump Type Air-Conditioner}
도 1은 종래기술에 따른 히트펌프 에어컨의 냉매 순환 구조를 보여주는 회로도,
도 2는 본 발명에 따른 실외기 제상장치의 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 실외기 제상장치의 작동과정을 보여주는 작동도,
도 4는 본 발명에 따른 실외기 제상방법을 보여주는 흐름도이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
100 : 실외기 110 : 열교환기
120 : 송풍팬 130 : 보조히터
S1 : 제1온도감지센서 S2 : 제2온도감지센서
본 발명은 히트펌프 에어컨의 실외기에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 실외기의 송풍팬과 열교환기 사이에 보조히터를 설치하고, 열교환기와 주변 온도를 감 지하여 열교환기 쪽으로 보조히터의 뜨거운 열기를 방출하여 열교환기의 효율을 최대화하도록 된 히트펌프 에어컨의 실외기 제상장치 및 방법에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 히트펌프 에어컨은 사방밸브를 통해 냉매의 순환 경로를 역으로 변경시켜 냉방과 난방을 겸할 수 있도록 된 것으로, 종래의 히트펌프 에어컨을 좀 더 자세히 살펴보면, 도 1에서 보는 바와 같이, 냉매 가스를 고온ㆍ고압의 상태로 응축 압력까지 압축하는 압축기(10)와, 상기 압축기(10)에서 압축된 냉매를 액체 상태로 응축하면서 열교환이 이루어지는 실외기(50)와, 상기 실외기(50)에서 응축된 중온ㆍ고압 상태의 액체 냉매를 교축작용에 의하여 저압상태의 기체 냉매로 팽창시키는 팽창밸브(40)와, 상기 팽창밸브(40)에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 열교환이 이루어지는 실내기(30)와, 냉매의 흐름을 전환시키는 사방밸브(20) 및 이물질 등을 여과하며 액체 냉매가 상기 압축기(10)로 흡입되는 것을 방지하는 어큐뮬레이터(60;Accumulator)로 이루어지며, 상기 냉매는 라인(L)을 통해 순환하게 된다.
이러한 히트펌프 에어컨은 상기 사방밸브(20)를 통해 냉매의 흐름이 변환되면서 상기 냉매가 라인(L)을 순환하는 동안 기체→액체 또는 액체→기체로 연속적으로 상태 변화되면서 상기 실내기(30) 및 실외기(50)의 열교환 내용이 변환되어 난방(실선 화살표 방향) 및 냉방(점선 화살표 방향) 운전으로 전환할 수 있게 된다.
하지만, 전술한 종래의 히트펌프 에어컨은 겨울철과 같이 외기 온도가 낮을 경우에는 난방효율이 급격하게 떨어지는 단점을 지니고 있다.
이것은 상기 실외기(50)의 열교환기에 성에 또는 결빙으로 인해 열교환이 원활하게 이루어지지 못하기 때문에 발생되는 것으로, 종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위해 난방의 역 사이클, 즉 냉방 사이클로 냉매를 순환시켜 실외기(50) 열교환기의 제상작업이 이루어졌다.
하지만, 종래의 실외기의 열교환기 제상 구조는 역 사이클로 냉매를 순환시켜야 하기 때문에 제상작업이 이루어지는 기간 동안에는 난방 기능을 수행할 수 없는 구조적인 문제점을 갖고 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 실외기의 송풍팬과 열교환기 사이에 보조히터를 설치하고, 열교환기와 주변 온도를 감지하여 열교환기 쪽으로 보조히터의 뜨거운 열기를 방출할 수 있도록 된 히트펌프 에어컨의 실외기 제상장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 다양한 제상모드를 통해 에너지를 절감하고 열교환기의 효율을 극대화한 히트펌프 에어컨의 실외기 제상장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매의 열교환이 이루어지는 열교환기와 이 열교환기 쪽으로 공기를 송풍하는 송풍팬이 구비되고, 상기 열교환기에서 발생하는 성에 등을 제거하기 위한 제상장치가 마련되는 히트펌프 에어컨의 실외기에 있어서, 상기 열교환기의 온도를 검출하는 제1온도감지센서, 상기 실외기 가 설치된 주변의 실외 온도를 검출하는 제2온도감지센서, 상기 열교환기와 상기 송풍팬 사이에 설치되는 발열체인 보조히터 및 상기 제1온도감지센서 및 상기 제2온도감지센서를 통해 입력된 신호를 바탕으로 상기 보조히터의 가동 여부를 제어하는 제어부를 포함해서 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 제어부에서는 상기 제1온도감지센서 및 상기 제2온도감지센서를 통해 검출된 온도와 설정값을 비교하여 히트펌프를 단독으로 운전시키거나, 상기 히트펌프와 보조히터를 함께 운전시키거나, 또는 상기 보조히터만 단독으로 운전시키도록 된 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따르면, 상기 제1온도감지센서는 상기 열교환기의 헤어핀 상에 장착되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 보조히터는 전기 저항에 의해 발열하는 열선인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 히트펌프 에어컨의 실외기에 마련된 열교환기에서 발생하는 성에 등을 제거하기 위한 제상방법으로서, 상기 열교환기의 온도를 검출하는 열교환기의 온도 검출 단계, 상기 실외기가 설치된 주변의 실외 온도를 검출하는 실외 온도 검출 단계 및 상기 열교환기의 온도 및 실외 온도의 측정값을 바탕으로 제어부에서 제상모드를 결정하는 제상모드 결정 단계를 포함해서 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 제상모드 결정 단계에서는 상기 제어부를 통해 히트펌프를 단독으로 운전시키는 히트펌프 단독운전모드, 히트펌프와 보조히터를 함께 운전시키는 혼합운전모드, 또는 보조히터만 단독으로 운전시키는 보조히터 단독운전모드 중 어느 하나의 제상모드를 선택하도록 된 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 실외기 제상장치의 개략적인 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 실외기 제상장치의 작동과정을 보여주는 작동도이며, 도 4는 본 발명에 따른 실외기 제상방법을 보여주는 흐름도이다.
본 발명에 따르면, 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 실외기(100) 내에는 열교환기(110), 송풍팬(120), 보조히터(130) 및 제1온도감지센서(S1)가 구비되고, 상기 실외기(100) 주변에는 제2온도감지센서(S2)가 설치되며, 상기 제1온도감지센서(S1) 및 제2온도감지센서(S2)와 전기적으로 연결되는 제어부를 포함한다.
상기 열교환기(110)에서는 냉매의 열교환이 이루어지며, 상기 송풍팬(120)은 상기 열교환기(110) 쪽으로 공기를 송풍하는 기능을 수행한다.
본 발명에 따르면, 상기 열교환기(110)와 송풍팬(120) 사이에는 발열체(發熱體)인 보조히터(130)가 설치되는데, 상기 보조히터(130)는 전기 저항에 의해 발열하는 열선으로 구성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 열교환기(110)에는 제1온도감지센서(S1)가 설치되어 상기 열교환기(110)의 온도를 검출하게 되는데, 상기 제1온도감지센서(S1)는 열교환기(110)의 헤어핀(Hair Pin) 상에 장착되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실외기(100)가 설치된 주변에는 실외 온도를 검출하는 제2온도감지센서(S2)가 설치되며, 상기 제1온도감지센서(S1) 및 제2온도감지센서(S2)와 전기적으로 연결된 제어부는 상기 제1온도감지센서(S1) 및 제2온도감지센서(S2)를 통해 입력된 신호를 바탕으로 상기 보조히터(130)의 가동 여부를 제어하게 된다.
이를 좀 더 자세히 설명하면, 상기 제1온도감지센서(S1)에서는 상기 열교환기(110)의 온도를 검출하여 제어부로 전달하고, 상기 제2온도감지센서(S2)에서는 실외 온도를 검출하여 역시 상기 제어부로 전달하게 된다.
상기 제어부에서는 상기 제1온도감지센서(S1) 및 상기 제2온도감지센서(S2)를 통해 검출된 온도와 상기 제어부에 미리 입력된 설정값을 비교하여 히트펌프를 단독으로 운전시키거나, 상기 히트펌프와 보조히터(130)를 함께 운전시키거나, 또는 상기 보조히터(130)만 단독으로 운전시키게 된다.
여기서, 제상모드를 선택하는 조건은 다양한 실험을 통해 최적의 조건을 제어부에 미리 입력시켜 놓을 수 있는데, 제상 정도와 에너지의 소비율을 적절히 감안하여 최적의 제상모드를 선택하도록 구성되어야 함은 당연하다.
먼저, 히트펌프를 단독으로 운전시키는 경우에는, 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 냉매의 역 사이클을 이용하여 열교환기(110)에 발생된 성에 등을 제거할 수 있게 된다.
그리고, 히트펌프와 보조히터(130)를 함께 운전시키는 경우에는 냉매의 역 사이클을 통해 발생되는 열기와 보조히터(130)에서 발생되는 열기가 상기 송풍팬(120)에 의해 상기 열교환기(110) 쪽으로 전달되어 상기 열교환기(110)에 발생된 성에 등을 보다 신속하게 제거할 수 있게 된다.
또한, 상기 보조히터(130)만 단독으로 운전시키는 경우에는, 상기 보조히터(130)에서 발생되는 열기가 상기 송풍팬(120)에 의해 상기 열교환기(110) 쪽으로 전달되어 상기 열교환기(110)에 발생된 성에 등을 신속하게 제거할 수 있게 된다.
여기서, 상기 보조히터(130)만 작동시키는 경우에는 냉매의 역 사이클을 이용할 필요가 없기 때문에 에어컨 난방기능의 중단없이 실외기(100)의 열교환기(110) 제상작업이 이루어질 수 있는 장점이 있다.
본 출원인의 실험에 따르면, 종래의 제상장치를 이용할 경우의 필요 제상시간(약 15분)에 비해 본 발명에 따른 제상장치는 3배 정도의 제상시간(약 5분)을 단축하는 효과를 보였다.
한편, 본 발명에 따른 실외기(100)의 열교환기(110) 제상방법은, 도 4에서 보는 바와 같이, 상기 열교환기(110)의 온도를 검출하는 열교환기의 온도 검출 단계(S100)와, 상기 실외기(100)가 설치된 주변의 실외 온도를 검출하는 실외 온도 검출 단계(S200) 및 상기 열교환기(110)의 온도 및 실외 온도의 측정값을 바탕으로 제어부에서 제상모드를 결정하는 제상모드 결정 단계(S300)를 포함해서 이루어진다.
본 발명에 따르면, 상기 제상모드 결정 단계(S300)에서는 상기 제어부를 통해 히트펌프를 단독으로 운전시키는 히트펌프 단독운전모드, 히트펌프와 보조히터 (130)를 함께 운전시키는 혼합운전모드, 또는 보조히터(130)만 단독으로 운전시키는 보조히터 단독운전모드 중 어느 하나의 제상모드를 선택하도록 구성되어 있는데, 이러한 제상모드의 선택에 따른 작동은 전술한 내용과 동일하며, 이렇게 다양한 제상모드를 통해 에너지를 효율적으로 관리하는 동시에, 열교환기(110)의 효율을 최대화할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 실외기의 송풍팬과 열교환기 사이에 보조히터가 설치되고, 열교환기의 온도와 주변 온도를 감지하여 열교환기 쪽으로 보조히터의 뜨거운 열기를 방출할 수 있게 되므로 에어컨의 난방기능을 중단하지 않은 상태로 실외기의 열교환기에 발생된 성에를 제거할 수 있으며, 다양한 제상모드를 통해 에너지를 절감하고 열교환기의 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 냉매의 열교환이 이루어지는 열교환기와 이 열교환기 쪽으로 공기를 송풍하는 송풍팬이 구비되고, 상기 열교환기에서 발생하는 성에를 제거하기 위한 제상장치가 마련되는 히트펌프 에어컨의 실외기에 있어서,
    상기 열교환기의 온도를 검출하는 제1온도감지센서;
    상기 실외기가 설치된 주변의 실외 온도를 검출하는 제2온도감지센서;
    상기 열교환기와 상기 송풍팬 사이에 설치되는 발열체인 보조히터; 및
    상기 제1온도감지센서 및 상기 제2온도감지센서를 통해 입력된 신호를 바탕으로 상기 보조히터의 가동 여부를 제어하는 제어부를 포함해서 이루어진 것을 특징으로 하는 히트펌프 에어컨의 실외기 제상장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부에서는 상기 제1온도감지센서 및 상기 제2온도감지센서를 통해 검출된 온도와 설정값을 비교하여 히트펌프를 단독으로 운전시키거나, 상기 히트펌프와 보조히터를 함께 운전시키거나, 또는 상기 보조히터만 단독으로 운전시키도록 된 것을 특징으로 하는 히트펌프 에어컨의 실외기 제상장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1온도감지센서는 상기 열교환기의 헤어핀 상에 장착되는 것을 특징으 로 하는 히트펌프 에어컨의 실외기 제상장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보조히터는 전기 저항에 의해 발열하는 열선인 것을 특징으로 하는 히트펌프 에어컨의 실외기 제상장치.
  5. 히트펌프 에어컨의 실외기에 마련된 열교환기에서 발생하는 성에를 제거하기 위한 제상방법으로서,
    상기 열교환기의 온도를 검출하는 열교환기의 온도 검출 단계;
    상기 실외기가 설치된 주변의 실외 온도를 검출하는 실외 온도 검출 단계; 및
    상기 열교환기의 온도 및 실외 온도의 측정값을 바탕으로 제어부에서 제상모드를 결정하는 제상모드 결정 단계를 포함해서 이루어진 것을 특징으로 하는 히트펌프 에어컨의 실외기 제상방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제상모드 결정 단계에서는 상기 제어부를 통해 히트펌프를 단독으로 운전시키는 히트펌프 단독운전모드, 히트펌프와 보조히터를 함께 운전시키는 혼합운전모드, 또는 보조히터만 단독으로 운전시키는 보조히터 단독운전모드 중 어느 하나의 제상모드를 선택하도록 된 것을 특징으로 하는 히트펌프 에어컨의 실외기 제 상방법.
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