KR19990068037A - 공기조화장치 - Google Patents
공기조화장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR19990068037A KR19990068037A KR1019990001739A KR19990001739A KR19990068037A KR 19990068037 A KR19990068037 A KR 19990068037A KR 1019990001739 A KR1019990001739 A KR 1019990001739A KR 19990001739 A KR19990001739 A KR 19990001739A KR 19990068037 A KR19990068037 A KR 19990068037A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- refrigerant
- heating
- heat exchanger
- gas
- heating operation
- Prior art date
Links
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 328
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 226
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 238000010257 thawing Methods 0.000 claims description 20
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 19
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 claims description 16
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 6
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 5
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
- F24F11/80—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
- F24F11/86—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling compressors within refrigeration or heat pump circuits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
- F24F11/41—Defrosting; Preventing freezing
- F24F11/42—Defrosting; Preventing freezing of outdoor units
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/62—Control or safety arrangements characterised by the type of control or by internal processing, e.g. using fuzzy logic, adaptive control or estimation of values
- F24F11/63—Electronic processing
- F24F11/65—Electronic processing for selecting an operating mode
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
- F24F11/80—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
- F24F11/873—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling refrigerant heaters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
- F24F3/06—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the arrangements for the supply of heat-exchange fluid for the subsequent treatment of primary air in the room units
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
- F25B41/26—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves of fluid flow reversing valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
- F24F2110/10—Temperature
- F24F2110/12—Temperature of the outside air
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Fuzzy Systems (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
Abstract
본 발명은 공기조화장치에 관한 것으로서, 압축기(1)로부터의 냉매배관은 사방향밸브(2)를 경유하여 실내 열교환기(3)에 접속되고, 실내열교환기(3)로부터의 냉매배관은 전자팽창밸브(4)를 경유한 후, 두 방향으로 분기하여 한쪽은 이방향밸브(5)를 경유하여 석유냉매 가열기(7)에 접속되고, 다른 쪽은 이방향밸브(6)를 경유하여 실외열교환기(8)에 접속되며, 석유냉매 가열기(7)로부터의 냉매배관은 압축기(1)에 접속되고, 실외열교환기(8)로부터의 냉매배관은 사방향밸브(2) 및 역류방지밸브(9)를 경유하여 압축기(1)로 되돌아가며, 운전제어부(10)는 외기온도 센서(11)에서의 외기온도신호에 따라 히트 펌프운전과 냉매가열운전을 전환하여 제어를 실행함으로써,
공기열원에 의한 히트펌프운전과 연소열원에 의한 냉매가열운전을 경제성과 쾌적성을 고려하여 운전을 전환하고, 난방 운전 비용을 저감하는 동시에, 쾌적성을 향상시킨 공기조화장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 난방시에 냉매를 가열하는 냉매가열기를 구비한 공기조화장치에 관한 것이다.
근래, 히트 펌프(heat pump)식을 주체로 한 공조기 시장은 에너지 절약화(energy saving), 고난방화가 한층 진행된 기종이 다수 발매되었다.
에너지 절약화에 관해서는 압축기, 송풍기, 열교환기 등의 성능을 향상하여 증발온도와 응축온도의 차를 작게 하고, 냉동 사이클(cycle)의 입력을 낮추는 노력이 이루어지고 있다.
고난방화에 있어서는 축열이용, 액체 인젝션(injection)의 이용, 압축기 입력의 효율향상 등에서 저외기온도시에 있어서도 고난방능력을 발휘할 수 있게 되었다.
한편, 겨울의 외기온도가 낮아진 한냉지에 있어서는 석유 또는 가스 등의 연소열원으로 냉매를 가열, 증발하여 난방운전을 실행하는 냉매가열식의 공조기도 시장에 등장하고 있다.
그러나, 히트 펌프식이 공기열원을 퍼올려 이용하는 원리인 이상, 냉매의 증발온도는 밖의 공기온도 이하가 되지 않을 수 없고, 외기온도가 낮은 경우는 성에부착(이하, 착상(着霜)이라 함), 또는 냉매순환량의 저하에 의해 난방능력이 저하하는 등의 문제가 남았다.
또 냉매가열식은 압축기를 이용하여 가열증발한 냉매를 순환시키는 기기가 일반적이고, 가스 펌프(gas pump)로서의 압축기의 입력이 비교적 높기 때문에, 고난방능력을 발휘할 수 있지만, 유지비용은 결코 싸지 않다. 특히 가스연소에 의한 냉매가열방식에 있어서는 가스대가 고가인데다가 전기대도 필요하게 된다. 따라서, 가스를 대신하여 석유를 연료로 하는 냉매가열방식 쪽이 유지비용을 비교적 싸게 할 수 있다.
반면, 외기온도가 높은 조건하에서는 가스 또는 석유연료에 의한 냉매가열방식에 비해 히트 펌프식쪽이 충분히 난방능력을 발휘할 수 있는 동시에, 난방비가 싸진다.
본 발명은 히트 펌프와 연소열원에 의한 냉매가열식의 각각의 특징을 살리고, 난방 사이클에서는 공기열원에 의한 히트 펌프운전과 연소열원에 의한 냉매가열운전을 경제성과 쾌적성을 고려하여 전환하고, 난방시의 운전 비용을 저감하는 동시에, 쾌적성을 향상시킨 공기조화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 공기조화장치에 관련된 제 1 실시예를 나타낸 구성도,
도 2는 외기온도에 대한 난방운전비의 한 예를 나타낸 도면,
도 3은 외기온도의 상승시와 하강시에 운전의 전환온도를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 공기조화장치에 관련된 제 2 실시예를 나타낸 구성도,
도 5는 본 발명의 공기조화장치에 관련된 제 3 실시예를 나타낸 작용설명도,
도 6은 난방능력의 상승시와 하강시에 운전을 전환하는 설명도,
도 7은 본 발명의 공기조화장치에 관련된 제 4 실시예를 나타낸 구성도,
도 8은 종래의 프로판가스냉매 가열운전과 비교한 하이브리드 운전의 난방비 및 CO2저감율을 나타낸 설명도,
도 9는 외기온도의 상승시와 하강시에 운전의 전환온도를 나타낸 설명도,
도 10은 본 발명의 공기조화장치에 관련된 제 4 실시예의 변형예를 나타낸 구성도 및
도 11은 본 발명의 공기조화장치에 관련된 제 5 실시예를 나타낸 구성도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 압축기 2: 사방향밸브
3: 실내열교환기 4: 전자팽창밸브
5, 6, 13: 이방향밸브 7: 석유냉매 가열기
8: 실외열교환기 9: 역류방지밸브
10: 운전제어부 11: 외기온도 센서
12: 모세관 튜브 14, 15: 삼방향밸브
17: 가스냉매 가열기
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 공기조화장치는 연소열원으로 냉매를 가열하는 냉매가열기와, 냉매와 실외공기와의 열교환을 실행하는 실외열교환기와, 냉매와 실내공기와의 열교환을 실행하는 실내열교환기와, 냉매를 순환시키는 압축기와, 냉매의 순환로를 상기 실외열교환기, 또는 상기 냉매가열기의 어느 하나로 전환하는 전환밸브와, 외기온도를 검출하는 외기온도 센서와, 이 외기온도 센서로부터의 외기온도신호에 따라서 상기 전환밸브를 전환제어하여 히트 펌프운전과, 냉매가열운전을 전환하는 운전제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치이다.
이상의 구성에 의해 외기온도 센서로부터의 외기온도신호에 따라서 히트 펌프 운전과 냉매가열운전을 전환하기 때문에, 저외기온도시의 고난방능력의 실현 및 난방시의 운전 비용을 저감할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 공기조화장치에 관련된 제 1 실시예를 나타낸 구성도이다. 여기에서 실선에 의한 접속은 냉매의 흐름, 파선에 의한 접속은 제어신호의 흐름을 나타낸다. 압축기(1)로부터의 냉매배관은 사방향밸브(2)를 경유하여 실내열교환기(3)에 접속된다. 실내열교환기(3)로부터의 냉매배관은 전자팽창밸브(4)를 경유한 후, 두 방향으로 분기하고, 한쪽은 이방향밸브(5)(제 1 개폐밸브)를 경유하여 석유냉매 가열기(7)에 접속되고, 다른 쪽은 이방향밸브(6)(제 2 개폐밸브)를 경유하여 실외열교환기(8)에 접속된다. 석유냉매 가열기(7)로부터의 냉매배관은 압축기(1)에 접속되고, 실외열교환기(8)로부터의 냉매배관은 사방향밸브(2) 및 역류방지밸브(9)를 경유하여 압축기(1)로 되돌아간다. 또, 이방향밸브(6)와 압축기(1)와의 사이에 모세관 튜브(capillary tube)(12) 및 이방향밸브(13)가 접속되어 있다. 운전제어부(10)는 외기온도 센서(sensor)(11)로부터의 외기온도 신호에 따라 운전제어를 실행한다.
다음에 운전제어부(10)의 운전제어동작을 설명한다. 장치기동 후, 석유냉매가열기(7)의 연소용 기화기의 온도가 히터(heater) 예열에 의해 설정온도에 도달하면 냉매회수운전을 개시한다. 냉매회수는 냉매가 냉매배관을 실선 화살표 방향으로 흐르도록 사방향밸브(2)를 설정하고, 이방향밸브(5, 6)를 닫아 압축기(1)를 운전하고, 석유냉매 가열기(7) 및 실외열교환기(8)에 저장한 냉매를 실내열교환기(3) 및 배관 도중에 회수한다. 냉매회수를 종료하면, 이방향밸브(5)를 열어 연료인 등유의 착화(着火)가 실행되고, 석유냉매 가열에 의한 난방운전을 개시한다. 석유냉매 가열기(7)의 입구 및 출구의 온도(또는 압축기(1)의 흡입 온도)를 센서로 검출하고, 석유냉매 가열기(7)에서 증발한 냉매의 과열도가 일정하게 되도록, 전자팽창밸브(4)에서 냉매의 흐름을 제어한다.
도 2는 어느 한냉지에 있어서 종래의 등유를 이용한 석유냉매가열 단독운전 및 히트 펌프 단독운전의 외기온도에 대한 난방운전비의 한 예를 나타낸 것이다. 이 경우, 연간 총난방비는 각 외기온도 1℃마다 난방비를 적분하여 구할 수 있고, 석유냉매가열 단독운전인 경우에 약 50,000엔, 히트 펌프 단독운전인 경우에 약 54,000엔이다.
연간 난방비는 한냉지에 있어서 외기온도와 그 계속시간, 건물부하, 히트 펌프 및 냉매가열기기의 성능 등에 좌우되기 때문에, 보다 난방비 산출의 정밀도를 높이기 위해서는 새로 설치장소와 기기성능을 고려한 난방운전비의 산출이 필요하다. 난방운전비의 산출방법으로서는 예를 들면 JIS C 9612에 기초한 방법, 또는 공식적으로 인정되고 있는 공조부하를 고려한 계산방법이어도 좋은데, 기기성능은 보다 정밀도를 높이기 위해 외기온도를 바꾼 난방성능 시험결과를 이용하는 방법이 보다 좋다고 생각된다.
도 2의 예의 경우, 히트 펌프 운전은 외기온도에 따라서 난방능력이 좌우되기 때문에, 외기온도가 1℃ 이상에서는 히트 펌프 운전, 1℃미만에서는 냉매가열운전인 쪽이 난방비가 싸진다. 따라서, 유지비용을 최소화하기 위해서는 1℃에서 히트 펌프 운전과 냉매가열운전을 전환하는 하이브리드 운전(hybrid operation)을 실행하면, 운전 비용(running cost)을 저감할 수 있다. 단, 히트 펌프 운전에서는 외기온도가 5℃ 부근에서 실외열교환기에 착상이 시작되어 성에제거(이하, 제상(除霜)이라 함)운전을 필요로 하기 때문에, 난방의 쾌적성을 고려한 경우, 제상운전을 실행하는 사이의 난방운전의 휴지는 가능한한 피하는 편이 바람직하다. 따라서, 하이브리드 운전에서는 난방의 쾌적성을 고려하여 전환온도를 1℃가 아니라, 다소 높여 설정하여 난방의 휴지를 없애고, 어느 정도의 운전 비용 저감을 가능하게 한다.
그래서, 이 제 1 실시예에서는 히트 펌프 운전에 있어서 실제의 착상온도가 약 5℃인 것을 고려하여 도 3에 나타낸 바와 같이 운전을 개시한 때에 외기온도가 낮을 때는 냉매가열운전을 실행하고, 그 후 외기온도가 상승하여 7℃가 되면 히트 펌프 운전으로 전환한다. 외기온도가 7℃ 이상인 때는 히트 펌프 운전을 계속하여 실행하고, 외기온도가 내려가 5℃ 이하가 되면 냉매가열운전으로 전환한다. 외기온도의 상승시와 하강시에 운전의 전환온도를 바꾸는 것에 의해 제어의 안정성과 쾌적성을 향상시킬 수 있다.
도 1에 나타낸 본 발명의 제 1 실시예의 공기조화장치는 난방운전 기동시, 외기온도에 관계없이 냉매가열운전을 우선하여 시동한다. 이 때, 외기온도 센서(11)가 나타낸 외기온도가 7℃ 이하에서는 냉매가열운전을 그대로 계속한다. 한편, 난방운전을 시동할 때, 이미 외기온도가 7℃를 넘은 경우는 기동부터 일정시간 후에 냉매가열운전에서 히트 펌프 운전으로 전환한다. 그 운전전환은 압축기(1)의 운전을 계속한채, 석유냉매 가열기(7)의 연소를 정지 후, 이방향밸브(5)를 닫고, 이방향밸브(6)를 열어 냉매의 흐름을 실외열교환기(8)쪽으로 전환한다. 실외열교환기(8)의 입구 및 출구의 온도(또는 압축기(1)의 흡입 온도)를 센서로 검출하고, 실외열교환기(8)에서 증발한 냉매의 과열도가 일정하게 되도록 전자팽창밸브(4)로 냉매의 유량을 제어한다.
히트 펌프 운전시에 착상검출기(도시하지 않음)로 실외열교환기(8)의 착상을 검출하면, 이방향밸브(13)를 열고 고온의 압축기 토출가스를 실외열교환기(8)의 입구에 되돌려 제상운전을 실행한다.
외기온도가 저하하여 5℃ 이하가 된 경우, 히트 펌프 운전에서 냉매가열운전으로 전환한다. 그 운전전환은 기동시의 제어와 거의 같다. 즉, 압축기(1)를 운전중에 이방향밸브(4) 및 이방향밸브(6)를 닫고, 석유냉매 가열기(7) 및 실외열교환기(8)에 담긴 냉매를 실내열교환기(3) 및 배관 도중에 회수한다. 석유냉매 가열기(7)의 연소용 기화기는 예열시간을 고려하여 냉매회수의 개시와 동시, 또는 그 이전에 히터에 의해 예열을 개시한다.
냉매회수가 종료되면, 이방향밸브(5)를 연다. 냉매회수 종료후, 석유냉매 가열기(7)의 연소용 기화기의 온도가 설정온도에 도달하면 연료인 등유의 착화가 실행되어 석유냉매 가열에 의한 난방운전을 개시한다. 석유냉매 가열기(7)의 입구 및 출구의 온도를 센서로 검출하고, 석유냉매 가열기(7)에서 증발한 냉매의 과열도가 일정하게 되도록, 전자팽창밸브(4)로 냉매의 유량을 제어한다.
이 히트 펌프에서 냉매가열로의 운전전환이 기동시의 냉매가열운전과 비교하여 다른 점은 전자가 냉매회수시에도 실내기의 송풍기가 실내열교환기 온도에 따라서 회전하여 난방운전을 계속하는 것이다.
이 제 1 실시예에서는 난방기동시에 냉매가열운전을 실행하지만, 석유잔량 검출기(도시하지 않음)가 석유잔량이 적어진 것을 검출한 때는 히트 펌프 운전을 실행한다. 또, 석유냉매 가열기(7)에 고장이 생겨 냉매가열운전을 실행하는 것이 곤란한 경우는 긴급피난운전으로서 강제적으로 히트 펌프 운전을 실행한다. 강제운전지시는 리모콘(remote controller) 또는 실내기에 구비한 스위치(switch)를 조작하는 것에 의해 실행한다. 저외기온도이고 고다습시에 실외열교환기(8)에 착상이 생긴 경우의 제상은 이방향밸브(13)를 열고 고온의 압축기 토출가스를 실외열교환기(8)의 입구에 되돌려서 제상운전을 실행한다.
또, 이 제상운전은 사방향밸브(2)를 반전시켜 고온의 압축기 토출가스를 실외열교환기(8)로 되돌리는 구성으로 변경해도 좋다. 이 경우는 도 1에 나타낸 모세관 튜브(12), 이방향밸브(13) 및 이들을 접속하는 배관을 없앨 수 있기 때문에, 사이클 구성의 간소화 및 비용 저감을 꾀할 수 있다.
다음에 도 4는 본 발명의 공기조화장치에 관련된 제 2 실시예를 나타낸 구성도이다. 여기에서 실선에 의한 접속은 냉매의 흐름, 파선에 의한 접속은 제어신호의 흐름을 나타낸다. 압축기(1)로부터의 냉매배관은 사방향밸브(2)를 경유하여 실내열교환기(3)에 접속된다. 실내열교환기(3)로부터의 냉매배관은 전자팽창밸브(4)를 경유한 후, 삼방향밸브(14)에 접속되고, 이 삼방향밸브(14)에서 분기된 냉매배관은 한쪽이 석유냉매 가열기(7)에 접속되고, 다른 쪽이 실외열교환기(8)에 접속된다. 석유냉매 가열기(7)로부터의 냉매배관은 삼방향밸브(15)에 접속되고, 이 삼방향밸브(15)에서 분기된 냉매배관은 한쪽이 압축기(1)에 접속되고, 다른 쪽이 삼방향밸브(14)로부터의 배관과 함께 실외열교환기(8)에 접속된다. 실외열교환기(8)로부터의 냉매배관은 사방향밸브(2) 및 역류방지밸브(9)를 경유하여 압축기(1)로 되돌아간다. 운전제어부(10)는 외기온도 센서(11)에서의 외기온도신호에 따라서 운전제어를 실행한다.
다음에 운전제어부(10)의 운전제어동작을 설명한다. 장치기동 후, 우선 냉매가 냉매배관을 실선 화살표 방향으로 흐르도록 사방향밸브(2)를 설정하고, 삼방향밸브(14)를 전자팽창밸브(4)에서 석유냉매 가열기(7)로 냉매가 흐르도록 설정하고, 삼방향밸브(15)를 석유냉매 가열기(7)에서 실외열교환기(8)로 냉매가 흐르도록 설정한다. 그리고 석유냉매 가열기(7)의 연소용 기화기는 히터에 의해 예열을 개시한다. 석유냉매 가열기(7)의 연소용 기화기의 온도가 설정온도에 도달하면, 압축기(1)를 운전하고, 연료인 등유의 착화가 실행되어 석유냉매 가열에 의한 난방운전을 개시한다. 석유냉매 가열기(7)의 입구 및 출구의 온도를 센서로 검출하고, 석유냉매 가열기(7)에서 증발한 냉매의 과열도가 일정하게 되도록, 전자팽창밸브(4)로 냉매의 흐름을 제어한다. 과열도 제어를 개시한 일정시간 후에 삼방향밸브(15)를 전환하여 석유냉매 가열기(7)에서 압축기(1)로 냉매의 흐름을 바꾸고, 실외열교환기(8)쪽을 닫는다. 이와 같이 하여 제 2 실시예에서는 기동시의 냉매회수운전을 필요로 하지 않는다.
이 제 2 실시예에서의 공기조화장치에서는 난방운전 기동시, 외기온도에 관계없이 냉매가열운전을 우선하여 시동한다. 이 때, 외기온도 센서(11)가 나타내는 외기온도가 7℃ 이하에서는 냉매가열운전을 그대로 계속한다. 한편, 난방운전을 시동한 때, 이미 외기온도가 7℃를 넘은 경우는 기동에서부터 일정시간 후에 냉매가열운전에서 히트 펌프 운전으로 전환한다. 그 운전전환은 압축기(1)의 운전을 계속한 채, 석유냉매 가열기(7)의 연소를 정지 후, 삼방향밸브(14)를 전환하여 석유냉매 가열기(7)쪽을 닫고, 전자팽창밸브(4)에서 실외열교환기(8)쪽으로 냉매를 흐르게 한다. 실외열교환기(8)의 입구 및 출구의 온도를 센서로 검출하고, 실외열교환기(8)에서 증발한 냉매의 과열도가 일정하게 되도록, 전자팽창밸브(4)로 냉매의 유량을 제어한다.
히트펌프 운전시에 착상검출기(도시하지 않음)에서 실외열교환기(8)의 착상을 검출하면, 삼방향밸브(14)를 전환하고, 전자팽창밸브(4)에서 석유냉매 가열기(7)쪽으로 냉매를 흐르게 하고, 석유연소를 실행한다. 동시에 삼방향밸브(15)를 석유냉매 가열기(7)에서 실외열교환기(8)로 흐르도록 설정한다. 석유냉매 가열기(7)로 가열되어 증발한 고온의 냉매는 착상한 실외열교환기(8)를 통해, 제상을 실행하면서 압축기(1)에 흡인된다. 전자팽창밸브(4)는 석유냉매 가열기(7)에서 증발한 냉매의 과열도가 일정하게 되도록, 석유냉매 가열기(7)의 입구 및 출구의 온도를 센서로 검출하여 제어되지만, 압축기(1)의 입구에서의 냉매의 액체 백량을 가능한한 작게 하기 때문에, 과열도 설정온도는 통상의 냉매가열운전인 경우보다 커진다. 이 제상운전의 특징은 제상운전을 실행하면서 연속난방운전을 할 수 있는 것이다. 제상이 종료되면, 삼방향밸브(14, 15)를 전환하여 통상의 히트 펌프 운전으로 되돌아간다.
외기온도가 저하하여 5℃ 이하가 된 경우, 히트 펌프 운전에서 냉매가열운전으로 전환한다. 그 운전전환은 기동시의 제어와 거의 같다. 즉, 삼방향밸브(14)를 전자팽창밸브(4)에서 석유냉매 가열기(7)쪽으로 냉매가 흐르도록 전환하고, 삼방향밸브(15)를 석유냉매 가열기(7)에서 실외열교환기(8)쪽으로 냉매가 흐르도록 전환한다.
석유냉매 가열기(7)의 연소용 기화기는 히트 펌프 운전에서 냉매가열운전으로 전환하기 전에 예열종료할 수 있도록, 히터에 의한 예열을 개시한다. 냉매회로의 전환이 종료되고, 석유냉매 가열기(7)의 연소용 기화기의 온도가 설정온도에 도달하면, 연료인 등유의 착화가 실행되어 석유냉매 가열에 의한 난방운전을 개시한다. 석유냉매 가열기(7)의 입구 및 출구의 온도를 센서로 검출하고, 석유냉매 가열기(7)에서 증발한 냉매의 과열도가 일정하게 되도록, 전자팽창밸브(4)로 냉매의 흐름을 제어한다. 과열도 제어를 개시한 일정시간 후에 삼방향밸브(15)를 전환하여 석유냉매 가열기(7)에서 압축기(1)로 냉매의 흐름을 바꾸고, 실외열교환기(8)쪽을 닫는다. 이와 같이 하여 본 실시예에서는 운전전환시의 냉매회수운전을 필요로 하지 않는다. 이 때문에, 난방능력의 저하가 매우 작고, 쾌적성을 향상할 수 있다.
이 제 2 실시예에서는 난방기동시에 냉매가열운전을 실행하지만, 석유잔량검출기(도시하지 않음)가 석유잔량이 적은 것을 검출한 때는 히트 펌프운전을 실행한다. 또, 석유냉매 가열기(7)에 고장이 생겨 냉매가열운전을 실행하는 것이 곤란한 경우는 긴급피난운전으로서 강제적으로 히트 펌프 운전을 실행한다. 이 경우, 삼방향밸브(14)를 전환하여 석유냉매 가열기(7)쪽을 닫고, 전자팽창밸브(4)에서 실외열교환기(8)쪽으로 냉매를 흐르게 한다. 동시에 삼방향밸브(15)를 전환하여 석유냉매 가열기(7)와 실외열교환기(8) 사이는 닫는다. 실외열교환기(8)의 입구 및 출구의 온도를 센서로 검출하고, 실외열교환기(8)에서 증발한 냉매의 과열도가 일정하게 되도록 전자팽창밸브(4)로 냉매의 유량을 제어한다.
강제운전지시는 리모콘 또는 실내기에 구비한 스위치를 조작하는 것에 의해 실행한다. 저외기온도이고 고다습시에 실외열교환기(8)에 착상이 생긴 경우의 제상은 사방향밸브(2)를 반전시켜 고온의 압축기 토출가스를 실외열교환기(8)의 입구로 되돌리는 제상운전을 실행한다.
다음에 제 3 실시예에 대해 설명한다.
이 제 3 실시예에서는 외기온도뿐만 아니라, 공조에 필요한 난방능력에 따라서 히트 펌프 운전 또는 냉매가열운전의 어느 한쪽을 선택하여 운전제어하는 것을 특징으로 하고 있다. 또, 이 제 3 실시예에 있어서 사이클 구성은 도 1에 나타낸 것과 동일하기 때문에, 그 구성의 설명을 생략하는 동시에, 그 작용에 대해 도 5를 이용하여 설명한다.
도 5는 가로축이 외기온도(℃)를, 세로축이 공조에 필요로 하는 난방능력(㎾)을 나타내고, 외기온도와 난방능력에 따라서 히트 펌프 운전 또는 냉매가열운전의 어느 한쪽을 선택하여 운전제어를 실행하는 것을 나타내는 설명도이다.
이 제 3 실시예의 공기조화장치는 난방운전 기동시, 외기온도에 관계없이 냉매가열운전을 우선하여 시동한다. 이 때, 예를 들면 외기온도가 4℃인 경우에 공조에 필요로 하는 난방능력이 최대의 Qmax라고 판단된 때, 도 5에 나타낸 바와 같이 난방능력은 Q1보다도 크기 때문에, 난방능력(Qmax)에 의한 냉매가열운전을 실행한다. 공조에 필요로 하는 난방능력은 방에서 검출된 실온과 설정온도와의 차에 기초하여 구해진다. 즉, 실온과 설정온도와의 차가 큰 경우는 필요로 하는 난방능력이 높게 설정된다. 여기에서 난방능력(Qmax)을 얻으려면 석유연소량을 제어하여 실행된다.
외기온도가 4℃인채로, 냉매가열운전을 계속한 후, 방의 온도가 상승하여 필요로 하는 난방능력이 서서히 감소하여 Q1보다 밑돌 때는 히트 펌프 운전으로 전환한다. 이 때, 히트 펌프 운전에서의 난방능력은 압축기(1)에 접속된 인버터(inverter)전원(도시생략)의 제어주파수에 의해 압축기(1)의 회전수를 제어하여 실행된다. 그리고, 히트 펌프 운전의 계속중에 방의 도어를 열거나 하여 방의 온도가 급격하게 떨어져 공조를 필요로 하는 난방능력이 Q2를 넘으면 다시 냉매가열운전으로 전환하여 운전제어를 실행한다.
또, 난방운전 기동시, 냉매가열운전에서 시동할 때, 외기온도가 4℃인 경우에 방에서 검출된 온도가 설정온도에 가깝고, 공조에 필요로 하는 난방능력이 낮고, 필요로 하는 난방능력이 Q1보다도 작은 경우는 일정시간 후에 히트 펌프 운전으로 전환하도록 제어된다.
한편, 난방운전시에 있어서, 외기온도가 4℃에서 내려가 -1℃를 밑도는 경우는 도 5에 나타낸 바와 같이 냉매가열운전으로 전환하여 운전제어하는 동시에, 그 후 상승하여 3℃를 넘는 경우는 다시 히트 펌프 운전으로 전환하여 운전하도록 제어한다.
여기에서, 필요로 하는 난방능력에 따라서 히트 펌프 운전과 냉매가열운전을 전환하는 것은 히트 펌프 운전에서는 약 0.7∼6.0㎾의 가변폭, 냉매가열운전에서는 약 2.5∼6.6㎾의 가변폭과, 히트 펌프 운전 쪽이 난방능력을 가변할 수 있는 범위가 넓고, 특히 낮은 난방능력 영역에서는 가변폭이 넓은 히트 펌프 운전을 선택하면 운전효율이 좋아지고, 또 난방의 쾌적성을 높일 수 있다.
그런데, 이 제 3 실시예에서는 도 6에 나타낸 바와 같이 공조에 필요로 하는 난방능력(이하, 요구능력이라고 한다)이 낮고, Q1을 밑도는 경우는 히트 펌프 운전을 실행한다. 그 후, 요구능력이 상승하여 Q2를 넘는 시점에서 히트 펌프 운전으로부터 냉매가열운전으로 전환한다. 이 냉매가열운전에 들어간 후는 요구능력이 Q1을 밑돌기까지, 히트 펌프 운전에 들어가지 않도록 하고 있다. 따라서, 요구능력의 상승시와 하강시에 운전의 전환능력을 바꾸기 때문에, 제어의 안정성과 쾌적성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 외기온도뿐만 아니라, 공조에 필요로 하는 난방능력에 따라서 히트 펌프 운전과 냉매가열운전을 전환하여 운전제어하기 때문에, 난방운전비용을 저감하면서 쾌적성을 향상할 수 있다.
또, 이 제 3 실시예에서는 도 5에 나타낸 바와 같이 외기온도 또는 난방능력의 전환점을 각각 3가지씩 설정하고, 특히 실외열교환기에 착상이 생기기 쉽고, 또한 히트 펌프 운전의 효율이 나빠지는 외기온도가 낮은 영역에서는 냉매가열운전의 비율을 높이도록 설정했기 때문에, 세밀한 실온제어를 실행할 수 있어 난방의 쾌적성을 대폭 향상할 수 있다.
도 7은 본 발명의 공기조화장치에 관련된 제 4 실시예를 나타낸 구성도이다. 여기에서 실선에 의한 접속은 냉매의 흐름, 파선에 의한 접속은 후술하는 운전제어수단이 되는 운전제어부에 의한 제어신호의 흐름을 나타낸다. 압축기(1)로부터의 냉매배관은 사방향밸브(2)를 경유하여 실내열교환기(3)에 접속된다. 실내열교환기(3)로부터의 냉매배관은 전자식 팽창밸브(4)를 경유한 후, 두 방향으로 분기하고, 한쪽은 이방향밸브(5)(제 1 개폐밸브)를 경유하여 가스냉매 가열기(17)에 접속되고, 다른 쪽은 이방향밸브(6)(제 2 개폐밸브)를 경유하여 실외열교환기(8)에 접속된다. 가스냉매 가열기(17)로부터의 냉매배관은 압축기(1)에 접속되고, 실외열교환기(8)로부터의 냉매배관은 사방향밸브(2) 및 역류방지밸브(9)를 경유하여 압축기(1)로 되돌아간다. 또, 이방향밸브(6)의 상류측과 압축기(1)의 토출측과의 사이에 모세관 튜브(12) 및 이방향밸브(13)가 접속되어 있다. 운전제어수단이 되는 운전제어부(10)는 외기온도 센서(11) 및 난방능력요구 모드스위치(S1)에서의 신호에 따라서 운전제어를 실행한다.
다음에 운전제어부(10)의 운전제어동작을 설명한다. 난방운전 모드로서는 히트 펌프 운전과 가스냉매 가열운전을 실행하는 하이브리드운전을 선택한 경우, 장치기동 후, 냉매회수운전을 개시한다. 냉매회수는 냉매가 냉매배관을 실선 화살표 방향으로 흐르도록 사방향밸브(2)를 설정하고, 이방향밸브(5, 6)를 닫고 압축기(1)를 운전하여 가스냉매 가열기(17) 및 실외열교환기(8)에 저장한 냉매를 실내열교환기(3) 및 배관 도중에 회수한다. 냉매회수를 종료하면 이방향밸브(5)를 열고 연료인 가스의 착화가 실행되고, 가스냉매 가열에 의한 난방운전을 개시한다. 가스냉매 가열기(17)의 입구 및 출구의 온도(또는 압축기(1)의 흡입 온도)를 센서(도시하지 않음)로 검출하고, 가스냉매 가열기(17)에서 증발한 냉매의 과열도가 일정하게 되도록, 전자팽창밸브(4)로 냉매의 흐름을 제어한다.
다음에 이 제 4 실시예에 있어서, 외기온도와 난방능력에 따라서 히트 펌프 운전 또는 냉매가열운전을 선택한 운전제어에 대해 설명한다. 기본적인 운전의 선택은 외기온도가 높고 요구능력이 낮은 경우는 히트 펌프 운전, 외기온도가 낮고 요구능력이 높은 경우는 냉매가열운전이다. 즉, 난방능력 및 외기온도에 따라서 히트 펌프 운전 또는 냉매가열운전을 자동적으로 선택하여 실행한다.
이 운전제어사양에 기초하여 예를 들면 가스연료에 프로판(propane)을 이용하여 운전한 경우의 난방비 및 CO2저감율을 종래의 프로판 가스(propane gas) 단독운전인 경우에 비교하여 나타낸 것이 도 8이다. 계산방법은 공조부하 계산코드 LESCOM80을 응용하여 당사의 난방정격능력 6㎾ 클래스의 난방기기와 설치장소를 상정하여 구한 것이다. 계산대상 장소는 도쿄 및 삿포로이고, 주택사양은 열손실 계수로 나타내고, 침실 다다미 12장의 실온을 20∼27℃로 설정한 경우의 난방운전비 및 CO2배출량의 각 저감율을 나타내고 있다. 도 8에 나타낸 바와 같이 실외공기열원을 이용하는 히트 펌프 운전과 프로판 가스냉매 가열운전의 조합을 실행하는 하이브리드 운전은 종래의 프로판 가스 단독의 냉매운전에 비해 난방비는 30∼65% 저감하고, CO2배출량은 31∼59% 저감하고 있다. 이와 같이 하이브리드 운전은 난방비는 싸지고, CO2배출량을 줄이기 때문에 온난화를 억제하여 지구환경보호 면에서도 뛰어나다.
또, 난방운전 제어사양을 간략화하여 도 9에 나타낸 바와 같이 외기온도만으로, 히트펌프 운전과 가스냉매 가열운전을 전환하여 운전해도 상관없다. 도 9에 있어서는 히트 펌프 운전에 있어서 실제의 착상온도가 약 5℃인 것을 고려하여 난방운전을 개시할 때에 외기온도가 낮을 때는 가스냉매 가열운전을 실행하고, 그 후 외기온도가 상승하여 7℃가 되면 히트 펌프 운전으로 전환한다. 외기온도가 7℃ 이상일 때는 히트 펌프 운전을 계속 실행하고, 외기온도가 내려가 5℃ 이하가 되면 가스냉매 가열운전으로 전환한다. 외기온도의 상승시와 하강시에 운전의 전환온도를 바꾸는 것에 의해 제어의 안정성과 쾌적성을 향상시킬 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같은 외기온도와 난방능력의 2변수치로 히트 펌프 운전과 가스냉매 가열운전을 전환하는 운전방법, 또는 도 9에 나타낸 바와 같이 외기온도만으로, 히트 펌프 운전과 가스냉매 가열운전을 전환하는 운전방법은 모두 가스연료의 종류가 다르면 도 8에서 나타낸 바와 같은 가스냉매 가열 단독운전에 대한 하이브리드 운전에 의한 난방비의 저감율과 CO2배출량의 저감율은 변화한다. 따라서, 가스의 종류를 도시하지 않지만, 실내 리모콘, 또는 실내기의 패널(panel)부, 또는 실외기에 입력하여 선택제어하여 이러한 것의 저감율이 커지도록 설정할 수 있다.
도 7에 나타낸 제 4 실시예의 공기조화장치에서는 난방운전 모드로 하이브리드 운전을 선택한 때의 운전기동시는 외기온도에 관계없이 가스냉매 가열운전을 우선하여 시동한다. 이 때, 외기온도 센서(11)가 나타낸 외기온도가 7℃ 이하인 경우는 가스냉매 가열운전을 그대로 계속한다. 한편, 난방운전을 시동한 때, 이미 외기온도가 7℃를 넘은 경우는 기동으로부터 일정시간 후에 냉매가열운전에서 히트 펌프 운전으로 전환한다. 그 운전전환은 압축기(1)의 운전을 계속한 채, 가스냉매 가열기(17)의 연소를 정지 후, 이방향밸브(5)를 닫고, 이방향밸브(6)를 열어 냉매의 흐름을 실외열교환기(8)쪽으로 전환한다. 실외열교환기(8)의 입구 및 출구의 온도(또는 압축기(1)의 흡입 온도)를 센서(도시하지 않음)로 검출하고, 실외열교환기(8)에서 증발한 냉매의 과열도가 일정하게 되도록, 전자팽창밸브(4)로 냉매의 수축량을 제어한다.
히트 펌프 운전시에 착상검출기(도시하지 않음)로 실외열교환기(8)의 착상을 검출하면, 이방향밸브(13)를 열어 고온의 압축기 토출가스를 실외열교환기(8)의 입구로 되돌려 제상운전을 실행한다.
외기온도가 저하하여 5℃ 이하가 된 경우, 히트 펌프 운전에서 가스냉매 가열운전으로 전환한다. 운전전환은 기동시의 제어와 거의 같다. 즉, 압축기(1)를 운전중에 이방향밸브(5) 및 이방향밸브(6)를 닫고, 압축기(1)를 운전한채로 가스냉매 가열기(17) 및 실외열교환기(8)에 저장한 냉매를 실내열교환기(3) 및 배관 도중에 회수한다. 냉매회수가 종료되면, 이방향밸브(5)를 연다. 냉매회수 종료 후, 연료인 가스의 착화가 실행되어 가스냉매 가열에 의한 난방운전을 개시한다. 가스냉매 가열기(17)의 입구 및 출구의 온도(또는 압축기(1)의 흡입 온도)를 센서로 검출하고, 가스냉매 가열기(17)에서 증발한 냉매의 과열도가 일정하게 되도록, 전자팽창밸브(4)로 냉매의 유량을 제어한다.
이 히트 펌프에서 가스냉매 가열로의 운전전환이 기동시의 가스냉매 가열운전과 비교하여 다른 점은 전자가 냉매회수시에도 실내기의 송풍기(16)가 실내열교환기 온도에 따라서 회전하여 난방운전을 계속하는 것이다. 단, 상기 실내열교환기 온도가 일정온도 이하까지 저하한 경우는 실내기의 송풍기(16)는 회전하지 않는다.
이 제 4 실시예에서는 난방운전 모드로서 하이브리드 운전을 선택한 경우, 난방기동시에 가스냉매 가열운전을 실행하지만, 가스잔량 검출기(도시하지 않음, 화염검출기도 포함한다)가 가스연료가 적어지거나, 또는 없어지는 것을 검출한 때는 히트 펌프 운전을 실행한다. 또, 연료부족과 가스냉매 가열기(17)에 고장이 생겨 냉매가열운전을 실행하는 것이 곤란한 경우는 히트 펌프 운전을 선택할 수 있다. 또한, 실외열교환기(8)에 성에, 눈, 얼음 등이 부착하여 히트 펌프 운전이 곤란한 경우, 또는 히트 펌프 운전으로는 충분한 난방감을 얻을 수 없는 경우는 가스냉매 가열운전을 선택할 수 있다. 즉, 난방운전의 선택모드로서는 하이브리드 운전, 히트 펌프 운전, 가스냉매 가열운전의 3운전모드가 있고, 실내 리코몬 설정, 또는 실내기 패널설정, 또는 실외기 설정의 어느 하나로, 사용자(user)는 각 난방운전을 선택조작할 수 있다.
또, 하이브리드 운전에 있어서는 가스의 종류를 상기 3가지 중 어느 하나의 설정조작으로 입력하여 보다 적당한 외기온도와 난방능력의 전환점으로 변경된 운전제어사양을 선택할 수 있다.
또, 저외기온도이고 고다습시에 실외열교환기(8)에 착상이 생긴 경우의 제상은 이방향밸브(13)를 열어 고온의 압축기 토출가스를 실외열교환기(8)의 입구에 되돌려 제상운전을 실행한다.
또, 이 제상운전은 도 10에서 나타낸 냉동사이클과 같이 사방향밸브(2)의 유로를 반전시켜 고온의 압축기 토출가스를 실외열교환기(8)로 되돌리는 구성으로 변경해도 좋다. 이 경우는 도 7에 나타낸 모세관 튜브(12), 이방향밸브(13) 및 그러한 것을 접속하는 배관을 없앨 수 있기 때문에, 사이클 구성의 간소화 및 비용저감을 꾀할 수 있다.
도 11은 본 발명의 공기조화장치에 관련된 제 5 실시예를 나타낸 구성도이다. 여기에서, 실선에 의한 접속은 냉매의 흐름, 파선에 의한 접속은 운전제어부(10)에 의한 제어신호의 흐름을 나타낸다. 압축기(1)로부터의 냉매배관은 사방향밸브(2)를 경유하여 실내열교환기(3)에 접속된다. 실내열교환기(3)로부터의 냉매배관은 전자팽창밸브(4)를 경유한 후, 삼방향밸브(14)에 접속되고, 이 삼방향밸브(14)에서 분기된 냉매배관은 한쪽이 가스냉매 가열기(17)에 접속되고, 다른 쪽이 실외열교환기(8)에 접속된다. 가스냉매 가열기(17)로부터의 냉매배관은 삼방향밸브(15)에 접속되고, 이 삼방향밸브(15)에서 분기된 냉매배관은 한쪽이 압축기(1)에 접속되고, 다른 쪽이 삼방향밸브(14)로부터의 배관과 함께 실외열교환기(8)에 접속된다. 실외열교환기(8)로부터의 냉매배관은 사방향밸브(2) 및 역류방지밸브(9)를 경유하여 압축기(1)로 되돌아간다. 운전제어부(10)는 외기온도 센서(11) 및 난방능력이 요구 모드스위치(mode switch)(S1)에서의 외기온도 신호에 따라서 실행한다. 또, 삼방향밸브(14)와 삼방향밸브(15) 대신에 이러한 것과 같은 움직임을 하는 이방향밸브를 각 2개씩, 합계 4개로 대용해도 상관없다.
다음에 운전제어부(10)의 운전제어동작을 설명한다. 장치기동후, 우선 냉매가 냉매배관을 실선 화살표 방향으로 흐르도록 사방향밸브(2)를 설정하고, 삼방향밸브(14)를 전자팽창밸브(4)에서 가스냉매 가열기(17)로 냉매가 흐르도록 설정하고, 삼방향밸브(15)를 가스냉매 가열기(17)에서 실외열교환기(8)로 냉매가 흐르도록 설정한다. 도시하지 않은 실내리모콘에 의해 난방운전의 선택모드로서의 하이브리드 운전이 선택되고, 운전지령이 나오면, 압축기(1)를 운전하고, 연료인 가스의 착화가 실행되어 가스냉매 가열에 의한 난방운전을 개시한다. 가스냉매 가열기(17)의 입구 및 출구의 온도(또는 압축기(1)의 흡입 온도)를 센서(도시하지 않음)로 검출하고, 가스냉매 가열기(17)에서 증발한 냉매의 과열도가 일정하게 되도록, 전자팽창밸브(4)로 냉매의 유량을 제어한다. 과열도 제어를 개시한 일정시간 후에 삼방향밸브(15)를 전환하여 가스냉매 가열기(17)에서 압축기(1)로 흐름을 바꾸어 실외열교환기(8)쪽을 닫는다. 이와 같이 하여 이 제 5 실시예에서는 기동시의 냉매회수운전을 필요로 하지 않는다.
이 제 5 실시예의 공기조화장치에서는 난방운전 기동시, 외기온도에 관계없이 냉매가열운전을 우선하여 시동한다. 이 때, 도 9에 나타낸 바와 같이 외기온도 센서(11)가 나타낸 외기온도가 7℃이하에서는 냉매가열운전을 그대로 계속한다. 한편, 난방운전을 시동한 때, 이미 외기온도가 7℃를 넘는 경우는 기동에서부터 일정시간 후에 냉매가열운전에서 히트 펌프 운전으로 전환하다. 그 운전전환은 압축기(1)의 운전을 계속한채, 가스냉매 가열기(17)의 연소를 정지 후, 삼방향밸브(14)를 전환하여 가스냉매 가열기(17)쪽을 닫고, 전자제어밸브(4)에서 실외열교환기(8)쪽으로 냉매를 흐르게 한다. 실외열교환기(8)의 입구 및 출구의 온도(또는 압축기(1)의 흡입 온도)를 센서(도시하지 않음)로 검출하고, 실외열교환기(8)에서 증발한 냉매의 과열도가 일정하게 되도록 전자팽창밸브(4)로 냉매의 수축량을 제어한다.
히트 펌프 운전시에 착상검출기(도시하지 않음)로 실외열교환기(8)의 착상을 검출하면, 삼방향밸브(14)를 전환하여 전자팽창밸브(4)에서 가스냉매 가열기(17)쪽으로 냉매를 흐르게 하고, 가스연소를 실행한다. 동시에 삼방향밸브(15)의 유로를 전환하여 냉매를 가스냉매 가열기(7)에서 실외열교환기(8)로 흐르도록 설정한다. 가스냉매 가열기(17)로 가열되어 증발된 고온의 냉매는 착상한 실외열교환기(8)를 통해 제상을 실행하면서 압축기(1)에 흡인된다. 전자팽창밸브(4)는 가스냉매 가열기(17)에서 증발한 냉매의 과열도가 일정하게 되도록 가스냉매 가열기(17)의 입구 및 출구의 온도(또는 압축기(1)의 흡입 온도)를 센서로 검출하여 제어되는데, 압축기(1)의 입구에서의 냉매의 액체 백량을 가능한한 작게 하기 위해, 과열도 설정온도는 통상의 냉매 가열운전의 경우보다 커진다. 이 제상운전의 특징은 제상운전을 실행하면서 연속난방운전을 할 수 있는 것이다. 제상이 완료되면, 삼방향밸브(14, 15)를 전환하여 통상의 히트 펌프 운전으로 되돌아간다.
외기온도가 저하하여 5℃ 이하가 된 경우, 히트 펌프 운전에서 냉매가열운전으로 전환한다. 그 운전전환은 기동시의 제어와 거의 같다. 즉, 삼방향밸브(14)를 전자팽창밸브(4)에서 가스냉매 가열기(17)쪽으로 냉매가 흐르도록 전환하고, 삼방향밸브(15)를 가스냉매 가열기(17)에서 실외열교환기(8)쪽으로 냉매가 흐르도록 전환한다.
냉매회로의 전환이 종료되고, 연료인 가스의 착화가 실행되면, 가스냉매 가열에 의한 난방운전을 개시한다. 가스냉매 가열기(17)에서 증발한 냉매의 과열도가 일정하게 되도록, 전자팽창밸브(4)로 냉매의 흐름을 제어한다. 과열도 제어를 개시한 일정시간 후에 삼방향밸브(15)를 전환하여 가스냉매 가열기(17)에서 압축기(1)로 냉매의 흐름을 바꾸어 실외열교환기(8)쪽을 닫는다. 이와 같이 하여 제 5 실시예에서는 운전전환시의 냉매회수운전을 필요로 하지 않는다. 이 때문에, 난방능력의 저하가 매우 작아 쾌적성을 향상할 수 있다.
제 5 실시예에서는 난방운전 모드로서 하이브리드 운전을 선택한 경우, 난방기동시에 냉매가열운전을 실행하지만, 가스잔량검출기(도시하지 않음, 화염검출기도 포함한다)가 가스연료가 적어지거나, 또는 없어진 것을 검출한 때는 히트 펌프 운전을 실행한다. 이 경우, 삼방향밸브(14)를 전환하여 가스냉매 가열기(17)쪽을 닫고, 전자팽창밸브(4)에서 실외열교환기(8)쪽으로 냉매가 흐르게 한다. 동시에 삼방향밸브(15)를 전환하여 가스냉매 가열기(17)와 실외열교환기(8) 사이는 닫는다. 실외열교환기(8)의 입구 및 출구의 온도(또는 압축기(1)의 흡입온도)를 센서로 검출하고, 실외열교환기(8)에서 증발한 냉매의 과열도가 일정하게 되도록 전자팽창밸브(4)로 냉매의 수축량을 제어한다.
또, 연료부족이나 가스냉매 가열기(17)에 고장이 생겨 냉매가열운전을 실행하는 것이 곤란한 경우는 히트 펌프 운전을 선택할 수 있다. 저외기온도이고 고다습시에 실외열교환기(8)에 착상이 생긴 경우의 제상은 사방향밸브(2)를 반전시켜 고온의 압축기 토출가스를 실외열교환기(8)의 입구로 되돌리는 제상운전을 실행한다.
또한, 실외열교환기(8)에 성에, 눈, 얼음 등이 부착되어 히트 펌프 운전이 곤란한 경우, 또는 히트 펌프 운전으로는 충분한 난방감을 얻을 수 없는 경우는 냉매가열운전을 선택할 수 있다. 즉, 난방운전의 선택모드로서는 하이브리드 운전, 히트 펌프 운전, 냉매가열운전의 3운전모드가 있고, 도시하지 않은 실내리모콘 설정, 또는 실내기 패널설정, 또는 실외기 설정의 어느 하나로 사용자는 각 난방운전을 선택조작할 수 있다. 또, 하이브리드 운전에 있어서는 가스의 종류를 상기 3가지중 어느 하나의 설정조작으로 입력하여 보다 적당한 외기온도와 난방능력의 전환점으로 변경된 운전제어사양을 선택할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 공기조화장치는 외기온도 센서로부터의 외기온도신호에 따라서 히트 펌프 운전과 냉매가열운전을 전환하기 때문에, 저외기온도시의 고난방능력의 실현 및 난방시의 운전 비용을 저감하고, 또한 쾌적성을 향상할 수 있다.
Claims (26)
- 연소열원으로 냉매를 가열하는 냉매가열기와,냉매와 실외공기와의 열교환을 실행하는 실외열교환기와,냉매와 실내공기와의 열교환을 실행하는 실내열교환기와,냉매를 순환시키는 압축기와,냉매의 순환로를 상기 실외열교환기, 또는 상기 냉매가열기의 어느 하나로 전환하는 전환밸브와,외기온도를 검출하는 외기온도 센서와,이 외기온도 센서로부터의 외기온도 신호에 따라서 상기 전환밸브를 전환제어하여 히트 펌프운전과, 냉매가열운전을 전환하는 운전제어수단을 구비하고,히트 펌프 운전에서 냉매가열운전으로 전환하는 외기온도를 냉매가열운전에서 히트 펌프 운전으로 전환하는 외기온도보다도 낮게 하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 냉매를 가열하는 연소열원은 석유인 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 냉매를 가열하는 연소열원은 가스인 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 실외열교환기와 가스냉매 가열기를 병렬로 접속하고, 히트 펌프 운전시에는 상기 전환밸브에 의해 냉매의 유로를 상기 실외열교환기로 전환하고, 냉매가열운전시에는 상기 전환밸브에 의해 냉매의 유로를 상기 냉매가열기로 전환하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 전환밸브는 상기 냉매가열기의 상류측을 개폐하는 제 1 개폐밸브와 상기 실외열교환기의 상류측을 개폐하는 제 2 개폐밸브로 구성되고,히트 펌프 운전에서 냉매가열운전으로 전환할 때는 상기 제 1 및 제 2 개폐밸브를 닫아서 냉매를 실내열교환기에 회수한 후, 상기 제 1 개폐밸브를 여는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 전환밸브는 상기 냉매가열기의 상류측을 개폐하는 제 1 개폐밸브와, 상기 실외열교환기의 상류측을 개폐하는 제 2 개폐밸브로 구성되고,상기 냉매가열운전에서 히트 펌프 운전으로 전환할 때는 상기 냉매가열기의 연소정지후, 상기 제 1 개폐밸브를 닫는 동시에 상기 제 2 개폐밸브를 여는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 1 항에 있어서,난방운전기동시는 외기온도에 관계없이 냉매가열운전을 우선하여 실행하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 2 항에 있어서,석유의 잔량을 검출하는 석유잔량 검출수단을 구비하고, 이 석유잔량 검출수단이 석유잔량이 적어진 것을 검출한 때, 또는 냉매가열기가 고장난 때는 히트 펌프 운전을 실행하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 3 항에 있어서,가스의 잔량을 검출하는 가스잔량 검출수단을 구비하고, 이 가스잔량 검출수단이 가스잔량이 적어진 것을 검출한 때, 또는 냉매가열기가 고장난 때는 히트 펌프 운전을 실행하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 실외열교환기에 성에의 부착을 검출하는 착상검출수단을 구비하고, 이 착상검출수단에서의 검출신호에 따라서 제상운전을 실행하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 실외열교환기와 냉매가열기가 병렬 또는 직렬로 전환가능하게 접속되고, 히트 펌프 운전시에 착상검출수단에 의해 상기 실외열교환기의 착상을 검출한 때, 상기 실외열교환기와 냉매가열기를 직렬접속하여 제상운전을 실행하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 11 항에 있어서,히트 펌프 운전에서 냉매가열운전으로 전환할 때는 상기 냉매가열기로부터 상기 실외열교환기에 냉매를 흐르게 하여 냉매가열운전을 실행한 후, 상기 냉매가열기에서 직접 압축기로 냉매를 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 11 항에 있어서,냉매가열운전에서 히트 펌프 운전으로 전환할 때는 상기 냉매가열기의 연소정지 후, 냉매의 흐름을 상기 냉매가열기로부터 상기 실외열교환기쪽으로 전환하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 공기열원 및 연소열원을 갖는 냉동사이클을 구비한 공기조화장치에 있어서,난방운전 사이클시에 공조에 필요로 하는 난방능력에 따라서 공기열원에 의한 히트 펌프 운전 또는 연소열원에 의한 냉매가열운전의 어느 한쪽을 선택하는 운전제어수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 냉매가열운전에 사용된 연료열원은 석유인 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 냉매가열운전에 사용된 연소열원은 가스인 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 14 항에 있어서,공조에 필요로 하는 난방능력은 방에서 검출된 실온과 설정온도와의 차에 기초하여 압축기의 회전수를 제어하여 결정되는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 16 항에 있어서,공조에 필요로 하는 난방능력은 방에서 검출된 실온과 설정온도와의 온도차에 기초하여 히트 펌프 운전시는 압축기의 회전수를, 가스냉매 가열운전시는 가스소비량을 각각 주로 제어하여 결정된 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 가스냉매 가열운전시의 가스연료는 도시가스, 프로판, 카셋트 실린더 등의 각종 연료를 포함하고, 이 연료의 종류에 따라서 히트 펌프 운전과 가스 냉매 가열운전과의 전환점을 외기온도 또는 요구난방능력의 2변수값에 대응하여 바꾸는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 공기열원 및 연소열원을 갖는 냉동사이클을 구비한 공기조화장치에 있어서,난방사이클 운전시에 실외열교환기의 착상을 검지한 때, 운전정지명령이 나오기까지 냉매가열운전을 실행하는 운전제어수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 재 20 항에 있어서,상기 연소열원은 석유인 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 20 항에 있어서,상기 연소열원은 가스인 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 난방운전시에 사용자는 공기열원이용의 히트 펌프 운전, 가스연소열원이용의 가스냉매 가열운전과, 또는 히트 펌프 운전 및 가스냉매 가열운전을 조합시킨 하이브리드운전의 어느 하나를 선택하는 선택제어 운전수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 23 항에 있어서,상기 선택제어 운전수단은 실내 리모콘에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 23 항에 있어서,상기 선택제어 운전수단은 실내기의 패널부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
- 제 23 항에 있어서,상기 선택제어 운전수단은 실외기에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01077198A JP4046828B2 (ja) | 1998-01-22 | 1998-01-22 | 空気調和装置 |
| JP10-010771 | 1998-01-22 | ||
| JP10197640A JP2000028185A (ja) | 1998-07-13 | 1998-07-13 | 空気調和装置 |
| JP10-197640 | 1998-07-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990068037A true KR19990068037A (ko) | 1999-08-25 |
| KR100308093B1 KR100308093B1 (ko) | 2001-09-24 |
Family
ID=26346095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019990001739A KR100308093B1 (ko) | 1998-01-22 | 1999-01-21 | 공기조화장치 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100308093B1 (ko) |
| CN (1) | CN1227906A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11927379B2 (en) | 2018-09-11 | 2024-03-12 | Xi'an Jiaotong University | Precooler-based transcritical CO2 heat pump system and control method of waterway two-way valve thereof |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100564444B1 (ko) * | 2003-10-20 | 2006-03-29 | 엘지전자 주식회사 | 에어컨의 액 냉매 누적 방지 장치 및 방법 |
| KR101443643B1 (ko) | 2011-06-10 | 2014-09-23 | 엘지전자 주식회사 | 전기자동차용 공기조화장치 |
| IT201800005938A1 (it) * | 2018-06-01 | 2019-12-01 | Apparecchiatura a pompa di calore per un impianto di condizionamento dell’aria |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS602587B2 (ja) * | 1980-04-10 | 1985-01-22 | 松下電器産業株式会社 | 吸収式ヒ−トポンプ暖房装置 |
| JP2586599B2 (ja) * | 1988-09-22 | 1997-03-05 | ダイキン工業株式会社 | 空気調和機 |
-
1999
- 1999-01-21 KR KR1019990001739A patent/KR100308093B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-01-22 CN CN99101365A patent/CN1227906A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11927379B2 (en) | 2018-09-11 | 2024-03-12 | Xi'an Jiaotong University | Precooler-based transcritical CO2 heat pump system and control method of waterway two-way valve thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100308093B1 (ko) | 2001-09-24 |
| CN1227906A (zh) | 1999-09-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100821728B1 (ko) | 공기 조화 시스템 | |
| CN212538209U (zh) | 热泵系统及包含该热泵系统的热泵空调器、热泵热水器 | |
| WO2022110761A1 (zh) | 一种空调器 | |
| CN114017898B (zh) | 一种多联机系统 | |
| JP4269397B2 (ja) | 冷凍装置 | |
| KR100712196B1 (ko) | 히트펌프 시스템 및 실외기 제상 방법 | |
| CN220287807U (zh) | 一种超低温热泵系统 | |
| JP2015117847A (ja) | 空気調和装置 | |
| CN113739441A (zh) | 空调机组及其控制方法 | |
| KR100419407B1 (ko) | 축열식 히트펌프 공기조화기 | |
| KR100308093B1 (ko) | 공기조화장치 | |
| CN117940706A (zh) | 空气源热泵系统 | |
| JP2000028185A (ja) | 空気調和装置 | |
| JP4046828B2 (ja) | 空気調和装置 | |
| JP2005016881A (ja) | 空気調和装置 | |
| JP2912604B1 (ja) | 空気調和システムにおける圧縮機制御方法 | |
| CN113685916A (zh) | 一种空调系统及其控制方法 | |
| CN111578450A (zh) | 一种空调系统及其除霜方法 | |
| KR101100009B1 (ko) | 공기 조화 시스템 | |
| JP2950805B2 (ja) | 空気調和システムにおける圧縮機制御方法 | |
| JPH11248283A (ja) | 空気調和システムにおける冷媒回収制御方法 | |
| JP2912605B1 (ja) | 空気調和システムにおける冷媒循環チェック方法 | |
| CN114543185B (zh) | 一种空调系统 | |
| CN217952453U (zh) | 一种多联机系统 | |
| JPH0225103Y2 (ko) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |