KR19990084375A - 냉난방겸용 공조기기 및 그 제상제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 폐루프를 형성하도록 순차적으로 연결된 압축기, 실외열교환기, 팽창부 및 실내열교환기를 갖는 냉매순환시스템부와, 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 실외열교환기와 상기 실내열교환기중 어느 일측을 향하도록 하여 냉매를 냉방사이클 혹은 난방사이클로 선택적으로 순환시키는 전환밸브를 갖는 냉난방겸용 공조기기 및 그 제상제어방법에 있어서, 상기 압축기와 상기 실내열교환기 사이에서 분기되어 상기 실내열교환기와 상기 팽창부 사이에서 합류되는 바이패스관과, 상기 바이패스관내에 배치되어, 난방운전중 소정의 간이제상조건에서 개방되어 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 팽창부를 상기 실외열교환기로 바이패스시켜 간이제상이 행하여지도록 하는 바이패스밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 난방운전시 제상운전을 효율적으로 수행할 수 있도록 하고, 난방성능을 향상시킬 수 있는 냉난방겸용 공조기기 및 그 제상제어방법이 제공된다.

Description

냉난방겸용 공조기기 및 그 제상제어방법

본 발명은 냉난방겸용 공조기기 및 그 제상제어방법에 관한 것으로서, 특히, 난방운전시 간이제상을 수행하여 난방효율을 향상시킬 수 있도록 한 공조기기 및 그 제상제어방법에 관한 것이다.

공조기기는, 도 4에 도시된 바와 같이, 기체상태의 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기(51)와, 압축기(51)에서 압축된 냉매를 실외공기와 열교환하여 저온고압의 액체냉매로 응축하는 실외열교환기(59)와, 실외열교환기(59)로부터의 냉매를 열교환하여 실내공기를 열교환하는 실내열교환기(55)를 포함하는 냉매순환시스템부를 구비하고 있다. 냉매순환시스템부에는 압축기(51)로부터의 냉매를 실외열교환기(59)와 실내열교환기(55)중 어느 일측을 향하도록 하여 냉매를 냉방사이클 혹은 난방사이클로 선택적으로 순환시키는 전환밸브(53)를 가진다.

한편, 각각의 실내열교환기(55) 및 압축기(51), 실외열교환기(59)는 냉매유동관(54)에 의해 연결되며, 압축기(51)는 냉매유동관(54)으로부터 바이패스된 압축기배관(58)상에 설치되어 있다. 그리고, 실외열교환기(59)와 실내열교환기(55)를 연결하는 냉매유동관(54)에는 팽창부(57)인 모세관이 설치되어 냉매를 팽창시키게 된다. 그리고, 실외열교환기(59)의 유출구측에는 실외열교환기(59)의 온도를 감지하는 온도센서(63)가 부착되어 있다.

이와 같은 공조기기는 냉방모드 선택시 전환밸브(53)에 의해 압축기(51)에서 압축된 냉매는 실외열교환기(59)로 유입되며, 실외열교환기(59)에서 응축된 냉매는 실내열교환기(55)를 지나며 실내공기와 열교환하여 실내공기를 냉각시키게 된다.

한편, 난방모드 선택시 전환밸브(53)에 의해 압축기(51)로부터의 냉매는 실내열교환기(55)로 유입되며, 유입된 냉매는 실내공기와 열교환되어 응축된다. 응축된 냉매는 실외열교환기(59)를 통과하며 증발되어 다시 압축기(51)로 유입된다.

도 5는 난방운전시의 제어흐름도이다. 도시된 바와 같이, 공조기기에 전원이 공급되고 운전모드가 선택되면(P10), 제어부는 선택된 모드를 판단하고, 선택된 모드가 난방모드일 경우 압축기(51)를 구동하여 난방사이클에 돌입하게 된다(P20,P30). 그런 다음, 온도센서(63)에 의해 감지된 배관온도가 제상온도인 T℃이상인지 판단하게 되며(P40), 이 때, 배관온도가 T℃이상이면 운전정지 신호가 입력될 때까지 난방운전을 계속하게 된다(P50).

한편, 배관온도가 T℃이하에서 소정시간 이상 경과하면, 제어부는 실외열교환기(59)가 결빙된 것으로 판단하여 제상운전을 하게 된다(P45). 먼저 제어부는, 압축기(51)의 구동을 정지시키고(P60), 냉매유동관(54)상의 냉매압력이 평형이 될때까지 소정시간 동안 대기한 다음 전환밸브(53)를 절환하여 압축기(51)로부터의 냉매가 실외열교환기(59)로 유입되도록 한다(P70). 그런 다음, 압축기(51)를 구동하게 되며(P80), 제상운전을 위한 소정시간이 경과하면 다시 압축기(51)의 구동을 정지시킨다(P90,P100). 그리고, 냉매유동관(54)상의 냉매압력이 평형이 될 때까지 대기한 다음, 전환밸브(53)를 압축기(51)로부터의 냉매가 실내열교환기(55)로 유입되도록 절환하게 된다(P110). 그리고, 압축기(51)를 다시 구동시켜 난방운전 상태로 복귀한다.

그런데, 이렇게 종래의 공조기기의 난방운전시 제상운전을 할 경우, 정해진 제상운전시간 동안만 제상운전을 하게 되므로, 제상이 완전히 이루어지지 않는 경우가 발생하며, 이 경우 실외열교환기(59)에 성에가 점점 더 많이 생성된다는 문제점이 있다.

한편, 제상운전시에는 냉방사이클로 냉매가 순환하다가 난방운전시에는 난방사이클로 냉매가 순환함에 따라, 냉매의 역순환하여 실내열교환기(55) 및 실외열교환기(59)내에서 서로 상이 다른 냉매가 혼합됨으로써, 난방성능이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은, 제상효율을 향상시키고, 난방성능을 향상시킬 수 있도록 한 냉난방겸용 공조기기 및 그 제상제어방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 공조기기의 냉동시스템의 구성도,

도 2는 도 1의 공조기기의 제어블럭도,

도 3은 도 1의 공조기기의 난방운전시 제어흐름도,

도 4는 종래의 공조기기의 냉동시스템의 구성도,

도 5는 도 4의 공조기기의 난방운전시 제어흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 압축기 3 : 전환밸브

5 : 실내열교환기 7 : 팽창부

9 : 실외열교환기 10 : 제어부

13 : 온도센서 15 : 바이패스관

17 : 바이패스밸브

상기 목적은, 본 발명에 따라, 폐루프를 형성하도록 순차적으로 연결된 압축기, 실외열교환기, 팽창부 및 실내열교환기를 갖는 냉매순환시스템부와, 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 실외열교환기와 상기 실내열교환기중 어느 일측을 향하도록 하여 냉매를 냉방사이클 혹은 난방사이클로 선택적으로 순환시키는 전환밸브를 갖는 냉난방겸용 공조기기에 있어서, 상기 압축기와 상기 실내열교환기 사이에서 분기되어 상기 실내열교환기와 상기 팽창부 사이에서 합류되는 바이패스관과, 상기 바이패스관내에 배치되어, 난방운전중 소정의 간이제상조건에서 개방되어 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 팽창부를 상기 실외열교환기로 바이패스시켜 간이제상이 행하여지도록 하는 바이패스밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 실외열교환기의 온도를 감지하는 온도센서와, 난방사이클에 따른 난방운전중 상기 온도센서의 감지온도가 소정의 간이제상온도에 도달였을 때 상기 바이패스밸브를 개방시키는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제어부는, 상기 온도센서의 감지온도가 상기 간이제상온도 보다 낮은 제상온도에 도달였을 때, 상기 바이패스밸브를 차단하는 한편 냉매가 냉방사이클로 순환되도록 상기 전환밸브를 제어하여 정상제상을 수행하도록 할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 정상제상이 소정 시간 계속된 후 상기 난방운전으로 복귀되도록 상기 전환밸브를 제어하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 폐루프를 형성하도록 순차적으로 연결된 압축기, 실외열교환기, 팽창부 및 실내열교환기를 갖는 냉매순환시스템부와, 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 실외열교환기와 상기 실내열교환기중 어느 일측을 향하도록 하여 냉매를 냉방사이클 혹은 난방사이클로 선택적으로 순환시키는 전환밸브를 갖는 냉난방겸용 공조기기의 제상제어방법에 있어서, 상기 실외열교환기의 온도를 감지하는 단계와, 난방사이클에 따른 난방운전중, 상기 감지온도가 소정의 간이제상온도에 도달하였을 때, 상기 압축기로부터의 냉매중 일부를 상기 실내열교환기와 상기 팽창부 사이로 바이패스시켜 간이제상을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기의 제상제어방법.

여기서, 상기 간이제상단계에서는 바이패스되는 냉매를 팽창시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 실외열교환기의 감지온도가 상기 간이제상온도 보다 낮은 제상온도에 도달였을 때, 상기 간이제상을 중지하고 냉매를 냉방사이클로 순환시켜 정상제상을 수행하도록 할 수 있다.

또한, 상기 정상제상이 소정 시간 계속된 후 상기 난방운전으로 복귀되도록 냉매를 난방사이클로 순환시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

공조기기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(1)와 팽창부(7)와 실내열교환기(5) 및 실외열교환기(9)가 냉매유동관(4)에 의해 순차적으로 연결된 냉매순환시스템부를 구비하고 있다. 냉매순환시스템부에는, 압축기(1)로부터의 냉매를 실외열교환기(9)와 실내열교환기(5)중 어느 일측을 향하도록 하여 냉매를 냉방사이클 혹은 난방사이클로 선택적으로 순환시키는 전환밸브(3)가 설치되어 있다.

그리고, 냉매순화시스템부에는, 압축기(1)와 실내열교환기(5) 사이에서 분기되어 실내열교환기(5)와 팽창부(7)와 사이에서 합류되는 바이패스관(15)이 형성되어 있다. 바이패스관(15)상에는 난방운전중 소정의 간이제상조건에 따라 개방되어 압축기(1)로부터의 냉매를 실외열교환기(9)로 바이패스시켜 간이제상이 행하여지도록 하는 바이패스밸브(17)가 설치되어 있다.

이러한 공조기기를 제어하는 제어부(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 전원공급부(2)와, 조작패널부(6), 및 실외열교환기(9)의 유출구측에 실외열교환기(9)의 온도를 감지하는 온도센서(13)로부터 정보를 입력받는다. 그리고, 제어부(10)는 조작패널부(6)로부터의 정보에 따라 압축기구동회로(21)로 신호를 보내어 압축기(1)를 구동하며, 난방사이클에 따른 난방운전중 온도센서(13)의 감지온도가 소정의 간이제상온도(T+Δt)에 도달하였을 때 바이패스밸브(17)를 개방시킨다. 한편, 제어부(10)는 정상제상에 돌입하면 전환밸브(3)를 절환시키게 된다.

이러한 공조기기는, 냉방모드 선택시 전환밸브(3)에 의해 압축기(1)에서 압축된 고온고압의 냉매는 실외열교환기(9)로 유입되며, 실외열교환기(9)에서 응축된 냉매는 팽창부(7)에서 저온저압의 냉매로 변화된다. 그리고, 팽창부(7)의 냉매는 실내열교환기(5)를 지나며 실내공기와 열교환하여 실내공기를 냉각시킨다.

한편, 난방모드 선택시 제어부(10)는 전환밸브(3)을 절환하며, 압축기(1)에서 압축된 고온고압의 냉매는 실내열교환기(5)로 유입된다. 실내열교환기(5)로 유입된 고온고압의 냉매는 실내공기와 열교환되어 실내온도를 상승시킨 후에 액상냉매로 변한다. 그리고, 실내열교환기(5)의 액상냉매는 다시 팽창부(7)에서 저온저압의 냉매로 변하게 되고, 실외열교환기(9)를 지나는 비교적 저온의 냉매에 의해 실외열교환기(9) 주위공기의 상대습도가 낮아져 실외열교환기(9)의 표면에 성에가 발생하는 결빙현상이 나타난다.

이에 따라, 공조기기에서는 제상운전을 하게 된다. 도 3은 공조기기의 난방운전시 제상제어과정을 나타낸 흐름도이다. 냉매순환시스템부로 전원이 공급되고 운전모드가 선택되면(S10), 제어부(10)는 현재 난방모드인가 또는 냉방모드인가를 판단하며(S20), 난방모드이면, 제어부(10)는 압축기(1)로부터의 냉매가 실내열교환기(5)로 유입되도록 전환밸브(3)를 온시키고, 바이패스관(15)을 차단하기 위해 바이패스밸브(17)를 오프시킨다(S30).

그런 다음, 압축기(1)를 구동하여 냉매를 압축하며, 압축된 고온고압의 냉매는 실내열교환기(5)로 유입된다. 이 때, 실내팬(미도시)의 구동에 의해 고온고압의 냉매가 실내공기와 열교환되어 실내공기를 상승시키게 된다. 실내열교환기(5)로부터의 냉매는 팽창부(7)를 거쳐 실외열교환기(9)에서 증발하여 다시 압축기(1)로 유입되는데, 여기서, 실외열교환기(9)를 지나는 비교적 저온의 냉매에 의해 실외열교환기(9) 주위공기의 상대습도가 낮아져 실외열교환기(9)의 표면에 성에가 발생하는 결빙현상이 나타난다.

이에 따라, 제어부(10)에 의해 실외배관(미도시)의 온도가 소정 이하로 낮아진 뒤 일정시간 이상이 경과하거나 압축기(1)가 일정시간 이상을 구동한 경우, 실외열교환기(9)의 온도센서(13)는 실외열교환기(9)에서 결빙현상이 나타나는지를 인지하기 위해 배관온도(T)를 감지한다. 그러면 제어부(10)는 배관온도(T)가 미리 설정된 간이제상온도(T+Δt)에 도달하는지를 판단한다(S40). 이 때, 배관온도가 T+Δt℃이상이면 운전정지 신호가 입력될 때까지 난방운전을 계속하게 된다(S50).

한편, 간이제상온도에 도달하고 소정시간이 경과하면(S60), 제어부(10)는 배관의 표면에 결빙이 일어난 것으로 판단하여, 바이패스밸브(17)를 개방시켜 냉매를 바이패스관(15)을 통해 팽창부(7)로 유입되도록 한다(S70). 그러면 냉매의 일부는 실내열교환기(5)를 통과하고, 일부는 바이패스관(15)을 통해 팽창부(7)에 도달한다. 팽창부(7)에 도달한 냉매는 팽창부(7)에서 팽창하여 실외열교환기(9)로 유입된다. 이 때, 바이패스관(15)으로 유입되어 팽창부(7)에서 팽창된 냉매는, 실내열교환기(5)를 통과한 다음 팽창부(7)에서 팽창된 냉매의 온도보다 비교적 높은 온도로 실외열교환기(9)에 유입되기 때문에 실외열교환기(9) 표면의 성에를 제거하는 간이제상운전을 수행하게 된다.

이와 같이 간이제상운전을 수행시, 일정시간 경과한 다음, 온도센서(13)로부터의 온도를 감지하여 배관온도(T)가 간이제상온도(T+Δt)보다 낮은 소정의 제상온도(T)에 도달하면(S80,S90), 제어부(10)는 실외열교환기(9)에 성에가 제거되지 아니한 것으로 판단한다.

이에 따라, 제어부(10)는, 바이패스관(15)의 냉매가 유동중지되도록 바이패스밸브(17)를 오프하고, 냉매를 냉방사이클로 순환시키기 위해 전환밸브(3)를 오프시킨다(S100). 그러면 압축기(1)에서 압축된 고온고압의 냉매가 실외열교환기(9)로 유입되어 실외열교환기(9) 표면에 발생된 성에를 녹이는 제상동작이 수행된다. 이와 같은 정상적인 제상동작이 소정의 시간동안 경과될 때까지 수행된다(S110). 그런 다음, 난방운전으로 복귀되어 사용자에 의한 냉방 및 난방운전의 종료명령이 주어질 때까지 상기 알고리즘을 반복적으로 수행한다.

이에 따라, 난방운전시 성에가 과도히 생성되지 아니하였을 경우에는, 난방사이클에서 간이제상운전을 수행하고, 성에의 생성이 과도할 경우에는 냉방사이클을 이용한 정상적인 제상운전을 수행하도록 함으로써, 실외열교환기(9)의 배관표면에 잔류하는 성에를 거의 완벽하게 제거할 수 있다.

또한, 성에가 과도히 생성되지 아니하였을 경우, 난방사이클을 이용한 간이제상운전만을 수행하므로, 난방성능의 저하를 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 난방운전시 제상운전을 효율적으로 수행할 수 있도록 하고, 난방성능을 향상시킬 수 있는 냉난방겸용 공조기기 및 그 제상제어방법이 제공된다.

Claims (8)

1. 폐루프를 형성하도록 순차적으로 연결된 압축기, 실외열교환기, 팽창부 및 실내열교환기를 갖는 냉매순환시스템부와, 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 실외열교환기와 상기 실내열교환기중 어느 일측을 향하도록 하여 냉매를 냉방사이클 혹은 난방사이클로 선택적으로 순환시키는 전환밸브를 갖는 냉난방겸용 공조기기에 있어서,

   상기 압축기와 상기 실내열교환기 사이에서 분기되어 상기 실내열교환기와 상기 팽창부 사이에서 합류되는 바이패스관과,

   상기 바이패스관내에 배치되어, 난방운전중 소정의 간이제상조건에서 개방되어 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 팽창부를 상기 실외열교환기로 바이패스시켜 간이제상이 행하여지도록 하는 바이패스밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 실외열교환기의 온도를 감지하는 온도센서와,

   난방사이클에 따른 난방운전중 상기 온도센서의 감지온도가 소정의 간이제상온도에 도달였을 때 상기 바이패스밸브를 개방시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제어부는, 상기 온도센서의 감지온도가 상기 간이제상온도 보다 낮은 제상온도에 도달였을 때, 상기 바이패스밸브를 차단하는 한편 냉매가 냉방사이클로 순환되도록 상기 전환밸브를 제어하여 정상제상을 수행하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 정상제상이 소정 시간 계속된 후 상기 난방운전으로 복귀되도록 상기 전환밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기.
5. 폐루프를 형성하도록 순차적으로 연결된 압축기, 실외열교환기, 팽창부 및 실내열교환기를 갖는 냉매순환시스템부와, 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 실외열교환기와 상기 실내열교환기중 어느 일측을 향하도록 하여 냉매를 냉방사이클 혹은 난방사이클로 선택적으로 순환시키는 전환밸브를 갖는 냉난방겸용 공조기기의 제상제어방법에 있어서,

   상기 실외열교환기의 온도를 감지하는 단계와,

   난방사이클에 따른 난방운전중, 상기 감지온도가 소정의 간이제상온도에 도달하였을 때, 상기 압축기로부터의 냉매중 일부를 상기 실내열교환기와 상기 팽창부 사이로 바이패스시켜 간이제상을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기의 제상제어방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 간이제상단계에서는 바이패스되는 냉매를 팽창시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기의 제상제어방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 실외열교환기의 감지온도가 상기 간이제상온도 보다 낮은 제상온도에 도달였을 때, 상기 간이제상을 중지하고 냉매를 냉방사이클로 순환시켜 정상제상을 수행하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기의 제상제어방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 정상제상이 소정 시간 계속된 후 상기 난방운전으로 복귀되도록 냉매를 난방사이클로 순환시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기의 제상제어방법.