KR101636700B1

KR101636700B1 - 제상히터가 구비된 히트펌프 공기조화기의 실외기

Info

Publication number: KR101636700B1
Application number: KR1020150111829A
Authority: KR
Inventors: 최홍석
Original assignee: 주식회사 새론에너지
Priority date: 2015-08-07
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2016-07-08

Abstract

본 발명은 제상히터가 구비된 히트펌프 공기조화기의 실외기에 관한 것으로, 실외증발기 표면측에 부착된 실외증발기결빙감지센서를 통해 입력된 신호를 바탕으로 결빙여부를 판단하고, 실외기의 외측과 내측에 설치된 원적외선 또는 근적외선의 복사열을 방출하는 제상히터를 사용하여 제상을 수행함으로써, 종래와 같은 제상작동을 위하여 히트펌프의 작동모드를 난방모드에서 냉방모드로 전환할 필요가 없고, 제상작동에 소요되는 압축기 가동 전력의 낭비를 줄이고 효율적인 운전을 할 수 있게 된다.

Description

제상히터가 구비된 히트펌프 공기조화기의 실외기{HEAT PUMP AIR CONDITIONER HAVING DEFROST HEATER}

본 발명은 히트펌프 공기조화기의 실외기에 제상작용을 수행하는 제상히터가 구비된 실외기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실외증발기 표면측에 부착된 실외증발기결빙감지센서를 통해 입력된 신호를 바탕으로 결빙여부를 판단하고, 실외기의 외측과 내측에 설치된 원적외선 또는 근적외선의 복사열을 방출하는 제상히터를 사용하여 제상을 수행함으로써, 종래와 같은 제상작동을 위하여 히트펌프의 작동모드를 난방모드에서 냉방모드로 전환할 필요가 없어 연속으로 운전할 수 있을 뿐만 아니라, 제상작동에 소요되는 압축기 가동 전력의 낭비를 줄이고 효율적인 운전을 할 수 있는 제상히터가 구비된 히트펌프 공기조화기의 실외기에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 히트펌프는 냉매를 압축하여 순환시키는 압축기(11)와, 냉매의 흐름을 정방향 또는 역방향으로 절환시키는 사방밸브(12)와, 냉방시에는 응축기로 난방시에는 증발기로 사용되는 실외기(13) 및 실외팬(14)과, 상기 실외기(13)와 반대로 냉방시에는 증발기로 사용되고 난방시에는 응축기로 사용되는 실내기(15) 및 실내팬(16)과, 상기 실외기(13)와 실내기(15) 사이에 설치되어 저온 저압의 냉매 가스로 변화시키는 팽창밸브(17)로 구성된다.

여기서 상기 사방밸브(12)는 압축기(11)로부터 토출된 냉매가 냉방시에는 실외기(13)측으로 순환할 수 있도록 절환되고, 난방시에는 실내기(15)측으로 순환할 수 있도록 절환하는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 히트펌프의 작동에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 냉방 운전시에는 압축기(11)에서 토출된 냉매 가스가 사방밸브(12)를 지나 실외기(13)로 유입된 후, 팽창밸브(17)를 거치면서 저온 저압의 냉매 상태로 변화되어 실내기(15)로 유입된다. 그리고 상기 실내기(15)에서 증발된 냉매 가스는 실내 공기와 열교환되면서 실내 냉방을 실시한 다음, 상기 사방밸브(12)를 통해 압축기(11)로 흡입되면서 순환하게 된다. 상기와 반대로, 난방 운전시에는 상기 압축기(11)에서 토출된 냉매 가스가 사방밸브(12)를 거쳐 실내기(15)로 유입되면서 응축되어 실내 공기와 열교환되면서 실내 난방을 실시하게 되고, 이후 상기 실내기(15)를 통과한 냉매는 팽창 밸브(17)를 지나면서 저온 저압의 냉매 상태로 변화되어 실외기(13)를 지나면서 증발된다.

일반적으로, 히트펌프가 난방기로 사용될 경우에 증발기로 작동되는 실외증발기는 외부와의 온도차이로 인해 서리가 생성되는데, 착상현상에 의해 상기 실외증발기 표면이 서리로 덮히면 열교환 효율이 떨어지므로 특히 겨울철과 같이 외기 온도가 낮을 경우에는 난방효율이 급격하게 떨어진다.

히트펌프는 효율적인 열교환을 위해 KS 규격에서는 다음과 같은 수준을 요구하고 있다. 실외 기온이 7℃인 조건에서 히프펌프가 작동할 경우에 실외증발기에 착상현상이 발생하지 않아야 하며, 실외 기온이 2℃인 조건에서 히트펌프 작동시, 착상이 되더라도 50분 운전후 최대 10분간의 제상작동으로 서리가 제거되어야 한다. 즉, 전체 운전시간(냉방운전시간 + 제상운전시간) 중, 제상운전시간이 20% 이하가 되도록 규정되어 있다.

여기서 히트펌프의 제상작용은 사방밸브(12)를 제어하여 난방모드를 냉방모드로 전환하는 이른바 냉난방 전환방식으로 이루어지는데, 이에 따르면 압축기(11)에서 토출되는 고온의 냉매가스가 실외증발기로 바로 유입됨으로써 상기 실외증발기 표면의 서리가 증발 제거되도록 하는 방식으로 이루어진다. 제상작용 시에는 냉방운전과 마찬가지로 실내 증발기가 증발기 역할을 하여 실내기에서 찬바람이 나오기 때문에 실내기온이 저하되는 것을 방지하기 위해 실외팬은 작동되지 않는다.

이와 같은 제상작용에 의하면 실외증발기가 고온의 냉매에 의해 가열되기 때문에 서리가 비교적 쉽게 녹아내린다는 이점이 있다. 그러나 이러한 종래의 냉난방 전환방식의 제상작용에 의하면 서리를 제거할 수 있지만, 일정시간마다 제상 운전을 수행하는 제상작용 시에는 난방 기능을 수행할 수 없고, 제상작동 시간만큼 전력이 낭비될 뿐만 아니라, 실제로 실외증발기에 서리가 착상되지 않았을 경우에도 제상 운전을 수행하여 히트펌프의 난방능력을 현격히 저하시키는 문제점을 가지고 있었다.

한편, 상기와 같은 제상작용의 문제점을 해결하고자, 대한민국 등록특허공보 제10-0753029호(2007. 8. 30. 공고)에는 도 2와 같이 실외기(100)의 증발기(110)와 송풍팬(140) 사이에 보조히터(130)를 사용하여 제상을 하고 있으나, 히터에서 발생하는 열이 송풍기에 의해 곧바로 외기로 빠져나가므로 열효율이 낮을 뿐만 아니라, 실외증발기의 바깥쪽의 모서리 주변은 성에가 녹지 않는 문제점이 있었다. 또한 증발기 내부의 온도와 실외기 주변 온도를 검출하여 제어부에 입력된 설정값을 비교하여 감지하여 보조히터를 운전함으로써 증발기에 결빙이 아닌 상태에서도 운전을 제상을 하게 되는 경우가 발생하여 전력손실을 초래하는 문제점이 있었다.

등록특허공보 제10-1205042호(2012. 11. 26. 공고) 등록특허공보 제10-0753029호(2007. 8. 30. 공고) 등록특허공보 제10-0479609호(2005. 3. 30. 공고)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 실외기 증발기에 발열이 빠르고 온도가 높은 탄소발열체의 히터를 설치하여 실외기 증발기 결빙시 탄소발열체에서 발산하는 원적외선 복사열로 제상하여 전력효율을 높이는데 그 목적이 있다.

또한 실외증발기의 결빙여부를 부분별로 정확하게 판단하기 위해 실외증발기의 표면에 결빙감지센서를 부분별로 부착하여 결빙여부를 판단하고, 복수로 설치된 탄소발열체 히터로서 실외증발기를 전체 또는 부분별로 제상함으로써 종래 제상히터의 오동작을 방지하고 전력효율을 높이는데 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 냉난방 모드 전환없이 제상작용을 수행함으로써 다양한 제상모드를 통해 에너지를 절감하고 실외증발기의 효율을 극대화한 히트펌프를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 냉매의 열교환이 이루어지는 실외증발기가 양측면에 설치되고, 상기 실외증발기 외측에서 공기를 흡입하여 상부쪽으로 송풍하는 실외팬이 상부에 구비되며, 상기 실외증발기에서 발생하는 결빙을 제거하기 위한 제상히터가 마련되는 히트펌프 공기조화기의 실외기에 있어서, 상기 실외증발기 표면측에 부착되어 실외증발기의 결빙상태를 검지하는 실외증발기결빙감지센서; 상기 실외증발기결빙감지센서를 통해 입력된 신호를 바탕으로 결빙여부를 판단하고 상기 제상히터의 가동여부를 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어정보를 입력받아 제상히터를 구동하는 제상히터 구동부; 상기 제상히터구동부의 작동에 따라 실외기의 실외증발기에 근접 되어 원적외선 또는 근적외선의 복사열을 방출하여 제상작용을 수행하는 제상히터;를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 제상히터장치는 발열이 빠르고 온도가 높으며 원적외선을 90%이상 방사하는 탄소발열체를 사용하여 복사열에 의해 증발기의 결빙을 제상하는 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 실외기의 외부에 탄소발열체의 복사열을 이용하여 실외증발기에 발생하는 결빙을 제상하고, 결빙감지센서를 이용하여 실외증발기에 결빙상태를 부분별로 정확히 파악함으로써, 공기조화기의 난방기능을 중단하지 않은 상태로 실외기의 실외증발기에 발생된 성에를 효과적으로 제거할 수 있고, 냉난방모드 전환을 통한 제상작용에 비해 불필요한 에너지 소비가 감소되며, 다양한 제상모드를 통해 에너지를 절감하고 실외증발기의 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 히트펌프의 공기조화기의 냉매 순환 구조를 보여주는 회로도
도 2는 종래 실외기 제상히터의 개략적인 구성도
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 실외기 제상히터의 개략적인 블럭도
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 실외기 제상히터의 모드별 작동 단계도
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 실외기 제상히터의 배치 예시도
도 6a는 본 발명의 실시 예에 따른 실외기 결빙감지센서 개략도
도 6b는 본 발명의 실시 예에 따른 실외기 결빙감지센서의 온도와 저항값의 관계도
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 실외기 제상히터의 작동 순서도
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소발열봉 일례도

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 각 도면들에서 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명에 따르면, 상기 제어부(70)는 실내 또는 실외기 주변에 설치되거나 실외기 하우징에 마련되어, 상기 실외증발기결빙감지센서(201)를 통해 검출된 온도와 설정값을 비교하여 히트펌프를 단독으로 운전시키거나, 상기 히트펌프와 제상히터를 함께 운전시키거나, 또는 상기 제상히터만 단독으로 운전시키도록 된 것을 특징으로 한다. 또한 필요시 수동에 의해 종래의 냉난방 전환방식의 제상작용과 제상히터의 병렬운전도 행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따르면, 상기 실외증발기결빙감지센서(201)는 실외증발기(110)의 크기와 결빙 위치에 따라 상기 실외증발기(110)에 복수로 장착될 수 있고, 탄소발열체도 상기 실외증발기(110)에 복수로 설치되어 제어되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 히트펌프 공기조화기의 실외기에 마련된 실외증발기(110)에서 발생하는 성에 등을 제거하기 위한 제상방법으로서, 실외증발기결빙감지센서(201)가 실외증발기(110)의 결빙상태를 검출하는 단계, 상기 실외증발기 결빙감지센서(201)의 결빙상태 검출 정보를 바탕으로 제어부(70)에서 제상모드를 결정하는 제상모드 결정 단계를 포함해서 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 제상모드 결정 단계에서는 상기 제어부(70)를 통해 제상히터(130)를 단독으로 운전시키는 제상히터 단독운전모드, 히트펌프와 제상히터를 함께 운전시키는 혼합운전모드, 또는 제상히터만 단독으로 운전시키는 제상히터 단독운전모드 중 어느 하나의 제상모드를 선택하도록 된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 실외기 제상히터의 개략적인 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 실외기 제상히터의 모드별 작동과정을 보여주는 작동도이다.

본 발명에 따르면, 도 5에서 보는 바와 같이, 실외기(100)의 하우징은 V자형상의 역사다리꼴 모양의 좌우측에 실외증발기(110)가 배치되는 구조를 갖고 있으나, 상기 하우징은 직육면체, 정육면체, 또는 원통형의 형상이 될 수 도 있다.

상기 실외기(100) 내에는 실외증발기(110), 송풍팬(120), 제상히터(130)가 구비되고, 상기 실외증발기(110)에는 실외증발기결빙감지센서(201)이 부착된다. 상기 실외증발기(110)에서는 냉매의 열교환이 이루어지며, 상기 송풍팬(120)은 상기 실외기(100)의 측면에 설치된 실외증발기(110)의 외부에서 공기를 흡입하여 위쪽으로 배출하여 순환하는 기능을 수행한다. 실외증발기(110)는 겨울철의 태양의 조사 방향에 따라 결빙이 부분적으로 발생하거나, 중앙부분보다는 하단부 등의 외측부분부터 결빙이 시작되므로 이를 부분별로 검지할 필요가 있다. 본 발명에서는 결빙감지센서를 복수 개 설치하여 부분별로 결빙여부를 감지하고, 결빙감지센서에서 검지된 정보를 제어부(70)가 판단하여 결빙된 부분의 제상히터(130)를 가동하여 제상을 수행한다. 상기 제어부(70)는 실외증발기결빙감지센서(201)와 전기적으로 연결되고, 실외기(100) 내부, 실외기 하우징 외부에 부착하거나 복수의 실외기가 설치되는 경우 실외기와 별도로 설치할 수 있다.

본 발명에 따르면, 실외증발기(110)의 제상에 사용되는 제상히터(130)는 원적외선을 80%이상 방사하고 발열온도가 높은 탄소발열체(炭素發熱體)이다. 제상히터(130)은 5와 같이 실외기(100) 하우징 외부측에 설치되어 실외증발기(110)로 복사열을 방사하고, 실외기 하우징 내부에 설치되어 실외증발기(110)로 원적외선 복사열을 방사하도록 하여 제상을 효과적으로 할 수 있도록 배치한다. 탄소발열체는 도 8과 같이 탄소섬유를 석영관 튜브에 봉입하여 발열시키는 진공발열체로써 발열 속도가 종래의 시즈(sheath)히터에 비해 광파에 의한 복사열 전달 방식이 탁월하여 실외기 외부에 사용하더라도 열전달 효율이 높은 이점이 있다.

도 5는 제상히터를 배치한 일례를 표현한 것으로, 실외증발기(110) 방향으로 복사열이 전달되도록 반사판(133)을 사용할 수 있으며, 반사판(133)과 결합부재(132)는 필요에 따라 변형하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 실외기(100)에 설치된 실외증발기결빙감지센서(201)과 전기적으로 연결된 제어부(70)는 상기 실외증발기결빙감지센서(201)을 통해 입력된 각각의 신호를 바탕으로 상기 제상히터(130)를 각 부분별로 가동 여부를 제어하게 된다.

이를 좀 더 자세히 설명하면, 실외증발기결빙감지센서(201)은 공지의 기술을 이용하는 것으로, 이온전도에 의한 저항값의 수치 변화를 통해 감지하는 결빙감지센서를 사용하거나, 초음파를 이용한 결빙센서, 물과 얼음의 유전율이 상이함을 이용하여 커패시턴스 값의 변화를 사용하여 실외증발기(110) 표면의 결빙여부를 판단하게 된다. 예를 들어, 본 발명에서 사용되는 실외증발기결빙감지센서(201)는 도 6a와 같이 이온을 발산하는 제1전극(P1)과 상기 제1전극에서 발산된 이온을 받아들이는 제2전극(P2)을 포함하고 있으며, 상기 제1,2전극 사이의 이온의 전도정도를 통하여 상기 그 주위환경의 변화를 감지할 수 있는 것이다. 즉, 이온이 전달되는 주위 환경이 액체 또는 기체에서 고체가 될수록 이온이 전도됨에 있어서, 그 전도저항이 높아지게 되므로, 이러한 센서의 특성을 이용하여 상기 실외증발기(110) 표면에 결빙이 되었는지 여부를 판단할 수 있다.

도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 실외기의 제상 동작을 제어하는 제어부(70)의 입력단에는 상기 실외증발기결빙감지센서(201)의 정보가 입력되어, 이들의 이온전도저항정보가 상기 제어부(70)로 입력되고, 상기 제어부(70)는 입력된 이온전도 저항정보를 통하여 상기 실외증발기(110)가 결빙이 되었는지 여부를 판단한다. 상기 제어부(70)의 출력단에는 히터구동부가 연결되고, 상기 히터구동부는 상기 제상히터(130)가 연결되어 있다. 실외증발기결빙감지센서(201)를 둘러싸고 있는 습기가 액체일 경우에는 이온의 전도가 비교적 자유로우나, 점점 습기가 물방울로 변하 고 결빙되어 얼음이 되는 경우에는 주위환경이 고체가 되기 때문에 이온의 전도가 점점 어려워지며, 그에 따라서 이온의 전도저항값이 증가하게 되는 것이다. 즉, 도 6b에서 도시한 바와 같이, 제빙기 결빙감지센서에 의하여 측정되는 이온의 전도저항값은 상온에서 0℃로 온도가 떨어지는 경우에는 거의 변화가 없으나, 0℃ 이하로 떨어져서 얼음이 생성되면 그 이온의 전도저항값이 급격하게 증가하게 된다.

도 8과 같이 증발기가 외기와 열교환을 하는 도중에 상기 제어부(70)는 상기 실외증발기(110)의 외면에 마련된 실외증발기결빙감지센서(201)에서 감지된 정보를 입력받아 이온전도저항값이 실외증발기(110)가 결빙상태라고 판단되는 결빙설정값 이상인지 여부를 지속적으로 판단하는 과정을 거친다(S20). 그 후, 이온전도저항값이 설정값을 넘었다고 판단되면, 상기 제어부(70)는 히터구동부로 제상정보 를 출력하고, 히터구동부는 제상히터를 작동시켜서 제상작용을 수행한다(S30). 상기 제상작용을 수행하면 서도 상기 실외증발기결빙감지센서(201)는 지속적으로 이온이 전달되며, 그러한 이온의 전달 과정 중에 이온전도저항값이 결빙설정값 이하로 떨어졌는지 여부를 판단하여(S40), 설정값 이하로 떨어졌다고 판단되는 경우에는 상기 제상히터를 정지시켜서 제상운전을 종료한다(S50). 상기 제상운전시에도 도 7과 같은 그래프를 참조하여 보면, 실외증발기(110) 온도의 주위가 상온인 경우에는 실외증발기결빙지센서가 측정한 이온전도저항값이 큰 변화가 없으나, 영하로 떨어지게 되면 그 저항값이 큰폭으로 증가하게 되므로, 일정한 저항값을 기준이 되는 결빙설정값으로 설정하여 이 값의 이상/이하 여부에 따라 제빙동작을 수행하거나 종료하면 되는 것이다 .

상기 제어부(70)에서는 미리 입력된 설정값을 비교하여 외부의 제상히터(130a, 130c)를 각각 동작시키거나 개별적으로 작동시킬 수 있으며, 실외기 내부에서 복사열을 방출 하는 내부의 제상히터(130b)를 작동시킬 수 있다.

본 발명은 필요시 히트펌프를 단독으로 운전시키거나, 상기 히트펌프와 제상히터(130)를 함께 운전시키거나, 또는 상기 제상히터(130)만 단독으로 운전시킬 수 있다.

여기서, 제상모드를 선택하는 조건은 다양한 실험을 통해 최적의 조건을 제어부(70)에 미리 입력 시켜 놓을 수 있는데, 제상 정도와 에너지의 소비율을 적절히 감안하여 최적의 제상모드를 선택하도록 구성 되어야 함은 당연하다.

먼저, 히트펌프를 단독으로 운전시키는 경우에는, 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 냉매의 역 사이클을 이용하여 실외증발기(110)에 발생된 결빙을 제거할 수 있게 된다. 그리고 히트펌프와 제상히터(130)를 함께 운전시키는 경우에는 냉매의 역 사이클을 통해 발생되는 열기와 제상히터(130)에서 발생되는 열기가 상기 송풍팬(120)에 의해 상기 실외증발기(110) 쪽으로 전달되어 상기 실외증발기(110)에 발생된 성에 등을 보다 신속하게 제거할 수 있게 된다.

또한, 상기 제상히터(130)만 단독으로 운전시키는 경우에는 상기 제상히터(130)에서 발생되는 원적외선 복사열이 상기 실외증발기(110)로 전달되어 상기 실외증발기(110)에 발생된 결빙을 신속하게 제거할 수 있게 된다. 여기서, 상기 제상히터(130)만 작동시키는 경우에는 냉매의 역 사이클을 이용할 필요가 없기 때문에 에어컨 난방기능의 중단 없이 실외기(100)의 실외증발기(110) 제상작업이 이루어질 수 있는 장점이 있다.

본 출원인의 실험에 따르면, 종래의 제상히터를 이용할 경우의 필요 제상시간 약 15분에 비해 본 발명에 따른 제상장치는 3배 정도인 약 5분 정도만으로 제상할 수 있는 효과를 보였다.

본 발명에 따르면, 상기 제상모드 결정 단계(S30)에서는 상기 제어부(70)를 통해 히트펌프를 단독으로 운전시키는 히트펌프 단독운전모드, 히트펌프와 제상히터(130)를 함께 운전시키는 혼합운전모드, 또는 제상히터(130)만 단독으로 운전시키는 제상히터 단독운전모드, 제상히터 부분별 운전모드 중 어느 하나의 제상모드를 선택하도록 구성되어 있는데, 이러한 제상 모드의 선택에 따른 작동은 전술한 내용과 동일하며, 이렇게 다양한 제상모드를 통해 에너지를 효율적으로 관리하는 동시에, 실외증발기(110)의 효율을 최대화할 수 있게 된다.

본 발명의 제상히터(130)로 사용되는 탄소발열체는 도 8과 같이 세라믹층이 석영관의 외주면에 피복 형성된 직관형의 탄소발열봉(301)을 개시하고 있으나, 전구 또는 면 형상등으로 다양하게 구성할 수 있으며, 여기서 탄소발열봉에 전원을 공급하는 전선 등 일반적인 것은 생략하기로 한다. 이때, 상기 세라믹층은 석영관이 가열되는 경우 일정 파장의 윈적외선을 방출하게 되는데, 성에(물)가 가장 잘 흡수하는 파장의 원적외선 파장길이를 조사하여 그때의 세라믹층이 석영관에 피복 형성되는 것이다. 일반적으로 상기 원적외선의 파장은 6∼6.4㎛, 2.5∼2.9㎛ 및 1.7∼1.95㎛의 길이에서 양호하게 결빙에 흡수되는 것으로 알려져 있다. 석영관 내부의 탄소저항 코일(310)에 전원이 공급되어 가열되면 이는 석영관(300)을 통과하여 석영관 외부에 도포된 세라믹층을 가열시키게 되고, 이때 상기 세라믹층은 성에에 양호하게 흡수되어 가열되는 원적외선을 방출시킴으로써 결빙을 단시간에 제거할 수 있다. 따라서 본 발명의 제상히터는 동일 소비전력을 이용 하더라도 단시간 내에 냉각기의 제상처리를 수행할 수 있기 때문에 제상효율의 향상을 얻을 수 있고, 그에 따른 소비전력이 절감되어 에너지 절약의 부가적인 효과도 얻을 수 있는 것이다.

그리고 본 발명의 실시예에 의한 제상히터(130)는, 탄소발열체를 실외기의 내부와 외부에 견고하게 설치하고 탄소발열체와 반사재의 간격을 견고하게 유지하는 결합부재(132)를 포함하여 구성된다.

도 9에 도시된 바와 같이 상기 결합부재(132)는 실외기 하우징 외부의 모서리에 "X"자 형상의 결합부재(132)를 볼트 또는 용접으로 부착하고, 상기 결합부재(132)에 탄소발열봉(131)을 거치하고 외측으로 반사재가 구비된 발열기구를 결합한 후 볼트너트로 고정하는 구조이다. 실외기 내부에 설치되는 제상히터는 "V"자 형의 결합부재(132)에 탄소발열봉(131)을 거치하여 원적외선을 실외증발기(110)로 방산하여 제상을 행하도록 하며, 내부의 제상히터에도 필요에 따라 반사재를 부착하여 사용할 수 있고, 그 설치수량도 필요에 따라 가감할 수 있다. 본 발명의 제상히터는 여름철 등 사용하지 않을 경우에 편리하게 철거하고 부착할 수 있는 구조를 갖는다.

또한, 제상히터를 실외증발기(110)에 설치하는 방식의 일례로, 본 발명에서는 실외기의 폭에 따라 탄소발열봉(131)을 길이로 2개 이상 연결하거나, 2개 이상을 나란하게 배치하여 사용하는 구조로 사용할 수 있다.

또한 본 발명에서는 상기 원적외선을 발생하는 발열체와 동일한 형상의 근적외선 발열체를 사용하여 제상을 할 수 있다. 근적외선은 햇볕이나 발열체로부터 방출되는 빛을 스펙트럼으로 분산시켰을 때 적색 스펙트럼의 바깥쪽 적외선에서 파장이 가장 짧은 것으로, 근적외선 발열체를 사용하여 제상히터로 사용할 수 있다.

본 발명의 탄소발열체는 팬으로부터 발생되는 진동을 방지할 수 있도록 결합부재(132)와 탄소발열봉(131)의 지지클립 사이에 완충부재를 포함하여 구성될 수 있다.

11 : 압축기
12 : 사방밸브
13, 100 : 실외기
14, 120 : 실외팬
15 : 실내기
16 : 실내팬
17 : 팽창밸브
18 : 배관온도센서
101 : 하우징
130 : 제상히터
131 : 탄소발열봉
132 : 결합부재
133 : 반사재
110 : 실외증발기
200: 결합부재
201 : 실외증발기결빙감지센서
S1 : 제1온도감지센서
S2 : 제2온도감지센서

Claims

냉매의 열교환이 이루어지는 실외증발기가 양측면에 설치되고, 상기 실외증발기 외측에서 공기를 흡입하여 상부쪽으로 송풍하는 실외팬이 상부에 구비되며, 상기 실외증발기에서 발생하는 결빙을 제거하기 위한 제상히터가 마련되는 히트펌프 공기조화기의 실외기에 있어서,
상기 실외증발기 표면측에 부착되어 실외증발기의 결빙상태를 검지하는 실외증발기결빙감지센서;
상기 실외증발기결빙감지센서를 통해 입력된 신호를 바탕으로 결빙여부를 판단하고 상기 제상히터의 가동여부를 제어하는 제어부:
상기 제어부의 제어정보를 입력받아 제상히터를 구동하는 제상히터 구동부;
상기 제상히터구동부의 작동에 따라 실외기의 실외증발기에 근접 되어 원적외선 또는 근적외선의 복사열을 방출하여 제상작용을 수행하는 제상히터;를 포함하되, 상기 제상히터의 발열체는 탄소발열봉이고, 상기 제상히터는 탄소발열봉에서 발생하는 복사열이 실외증발기 방향으로 반사되도록 반사재가 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제상히터가 구비된 히트펌프 공기조화기의 실외기.
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제1항에 있어서,
상기 제상히터는 상기 실외기 하우징의 내부에 더 설치되는 것을 특징으로 하는 제상히터가 구비된 히트펌프 공기조화기의 실외기.
제1항에 있어서, 상기 탄소발열봉은 결합부재에 의해 지지되며, 복수 개를 길이방향으로 배치하여 사용하거나, 복수 개를 나란히 배치하여 사용하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기의 실외기.
제1항에 있어서,
상기 결합부재는 상기 탄소발열봉 및 상기 반사재와 끼움결합되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 제상히터가 마련되는 히트펌프 공기조화기의 실외기.
제1항에 있어서,
상기 실외증발기결빙감지센서는 실외증발기의 결빙정도를 이온전도에 의해 저항값의 수치 변화를 감지하며, 실외증발기에 형성되는 성에의 결빙정도가 높아질수록 이온의 전도저항이 높아지는 것을 특징으로 하는 제상히터가 마련되는 히트펌프 공기조화기의 실외기.
제1항에 있어서,
상기 탄소발열봉의 원적외선 파장은 6∼6.4㎛, 2.5∼2.9㎛ 및 1.7∼1.95㎛ 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 제상히터가 마련되는 히트펌프 공기조화기의 실외기.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 제상히터의 가동여부를 제어함에 있어, 히트펌프 단독운전모드, 히트펌프와 제상히터를 함께 운전시키는 혼합운전모드, 또는 제상히터만 단독으로 운전시키는 제상히터 단독운전모드, 제상히터 부분별 운전모드 중 어느 하나의 제상모드를 선택하는 것을 특징으로 하는 제상히터가 마련되는 히트펌프 공기조화기의 실외기.
제1항에 있어서, 상기 제상히터 부분별 운전모드는 상기 실외증발기결빙감지센서가 검지한 부분별로 제상히터를 제어하는 것을 특징으로 하는 제상히터가 마련되는 히트펌프 공기조화기의 실외기.