KR19990084378A - 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 공조기기에 관한 것이다. 본 공조기기는 상기 압축기와 상기 실내열교환기 사이에서 분기되어 상기 팽창부와 상기 실외교환기 사이에서 합류되는 바이패스관과, 상기 바이패스관내에 배치되는 바이패스밸브와, 상기 바이패스관의 분기점과 상기 실외열교환기 사이에 설치되는 제상밸브와, 난방사이클에 따른 난방운전중, 소정의 제상조건에 도달하였을 때, 상기 바이패스밸브를 개방하고 상기 제상밸브를 차단하여 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 실외열교환기로 바이패스시키는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 난방시 실외열교환기에 성에가 형성되더라도 제상사이클로 전환밸브를 제어할 필요없기 때문에 동일한 순환사이클로 제상동작을 수행함으로 난방성능을 향상시킨다.

Description

냉난방겸용 공조기기 및 그 제상제어방법

본 발명은 냉난방겸용 공조기기 및 그 제상제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 난방운전시에 실외열교환기의 결빙현상을 해소하도록 한 냉난방겸용 공조기기 및 그 제상제어방법에 관한 것이다.

공조기기는 도 1에 도시된 바와 같이, 폐루프를 형성하도록 순차적으로 연결된 압축기(1)와, 모세관(이하, "팽창부"라 함)(2)과 실내외열교환기(3,4)를 갖는 냉매순환스템부와 상기 압축기(1)로부터의 냉매를 상기 실외열교환기(4)와 상기 실내열교환기(3)중 어느 일측을 향하도록 하여 냉매를 냉방사이클 혹은 난방사이클로 선택적으로 순환시키는 전환밸브(5)를 가진다.

이와 같은 공조기기는 냉방모드 선택시 전환밸브(5)에 의해 압축기(1)에서 압축된 냉매는 실외열교환기(4)로 유입되며, 실외열교환기(4)에서 응축된 냉매는 실내열교환기(3)를 지나며 실내공기와 열교환하여 실내공기를 냉각시키게 된다.

한편, 난방모드 선택시 전환밸브(5)에 의해 압축기(1)로부터의 냉매는 실내열교환기(3)로 유입되며, 유입된 냉매는 실내공기와 열교환되어 응축된다. 응축된 냉매는 실외열교환기(4)를 통과하며 증발되어 다시 압축기(1)로 유입된다. 이 때, 실외열교환기(4)는 실외열교환기를 통과하는 소정 낮은 냉매에 의해 실외열교환기(4) 주위공기의 상대습도가 상승되어 실외열교환기(4) 표면에 응결되어 성에가 발생하는 결빙현상이 나타난다.

이에 따라, 난방운전 중 실외열교환기(4)의 온도를 감지하는 실외배관센서(미도시)로부터 감지된 실외배관온도가 소정 이하로 하강하여 일정 시간이상 지속되거나 압축기(1)의 구동시간이 일정시간 이상이 되면, 제상운전을 수행하게 된다. 제상운전이 시작되면, 전환밸브(5)가 오프되고 압축기(1)가 구동된다. 그리고 압축기(1)에서 압축된 고온고압의 냉매는, 실외열교환기(4)로 유입되어 실외열교환기(4) 표면에 발생된 성에를 녹이게 된다. 그리고, 실외열교환기(4)에서 열교환된 냉매는 실내열교환기(3)로 유입되며, 이 때, 실내열교환기(3)내의 소정 저온의 냉매와 실내공기가 열교환되어 실내온도가 하강하게 된다.

한편, 실내열교환기(3)의 온도를 감지하는 실내배관센서는, 난방운전중 제상이 이루어지는 도중에도 계속적으로 실내배관온도를 감지하며, 이 때, 실내배관의 온도가 난방모드시 허용되는 일정의 온도범위를 벗어나면, 제어부(미도시)는 실내배관센서로부터의 감지값에 따라 외부로 에러발생을 표시하고 압축기(1)의 구동을 정지시켜 공조기기의 운전을 정지시키게 된다.

그런데, 이와 같은 공조기기는 소정의 제상조건에서 냉방사이클로 전환밸브를 절환하여 정해진 냉방운전만을 수행하다 보니 결빙부위가 완전히 해소되지 않는 경우가 발생하고, 냉방싸이클로 제상동작을 수행할 경우에는 실내열교환기에는 나방에서 갑자가 냉방으로 전환되어 난방성능이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 실외열교환기에 잔류한 결빙부위를 거의 완전하게 해소하기 위한 냉난방겸용 공조기기 및 그 제상제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 냉난방겸용 공조기기를 나타낸 순환사이클의 계통도,

도 2는 본 발명에 따른 냉난방겸용 공조기기를 나타낸 순환사이클의 계통도,

도 3은 도 2의 제상제어장치를 나타낸 제어블록도,

도 4는 본 발명에 따른 공조기기의 제상제어방법을 나타낸 플로우차트이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

51 ; 압축기 52 ; 팽창부

53 ; 실외열교환기 54 ; 실내열교환기

55 ; 전환밸브 56 ; 바이패스밸브

57 ; 보조팽창부 58 ; 바이패스관

59 ; 제상밸브 60 ; 냉매순환시스템부

62 ; 온도센서 64 제어부

상기 목적은, 본 발명에 따라, 폐루프의 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 팽창부와 상기 실외교환기 사이에서 합류되는 바이패스관과, 상기 바이패스관내에 배치되는 바이패스밸브와, 상기 바이패스관의 분기점과 상기 실외열교환기 사이에 설치되는 제상밸브와, 난방사이클에 따른 난방운전중, 소정의 제상조건에 도달하였을 때, 상기 바이패스밸브를 개방하고 상기 제상밸브를 차단하여 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 실외열교환기로 바이패스시키는 제어부를 포함하는 공조기기에 의해 달성된다.

또한, 상기 바이패스밸브와 상기 바이패스관의 합류점 사이에 보조팽창부가 마련되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 보조팽창부는 모세관인 것이 바람직하다.

여기서, 상기 실외열교환기의 온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 난방운전중 상기 온도센서의 감지온도가 소정의 제상온도 이하로 되었을 때 제상조건에 도달한 것으로 판단하는 것이 바람직하다.

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

또한, 상기 제어부는, 상기 온도센서의 감지온도가 상기 제상온도 보다 높은 소정의 간이제상온도에 도달였을 때, 상기 바이패스밸브 및 상기 제상밸브를 동시에 개방하여 간이제상을 수행하는 것이 바람직하다.

상기 목적은, 본 발명의 다른 목적에 따라, 폐루프의 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 제상온도에 도달하였을 때, 상기 실내열교환기로의 냉매공급을 차단하는 한편, 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 실외열교환기로 바이패스시켜 제상운전을 수행하는 단계를 포함하는 공조기기의 제상제어방법에 의해 달성된다

또한, 상기 제상단계에서는 바이패스되는 냉매를 팽창시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 실외열교환기의 감지온도가 상기 제상온도 보다 높은 소정의 간이제상온도에 도달였을 때, 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 실내열교환기와 상기 실내열교환기에 분할하여 공급하여 간이제상을 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제상운전이 소정 시간 경과된 후 상기 실외열교환기를 향한 냉매의 바이패스공급을 중지하고 냉매를 난방사이클로 순환시켜 상기 난방운전으로 복귀하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 냉난방겸용 공조기기 및 그 제상제어방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명에 따른 냉난방겸용 공조기기를 나타낸 순환사이클의 계통도이고, 도 3은 도 2의 제상제어장치를 나타낸 제어블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 공조기기의 제상제어방법을 나타낸 플로우차트이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 냉난방겸용 공조기기의 제상제어장치는 압축기(51)와 팽창부(52)와 실내외열교환기(54,53)가 폐루프를 형성하도록 순차적으로 연결된 냉매순환관을 갖는 냉매순환시스템부(60)와 상기 압축기(51)로부터의 냉매를 상기 실외열교환기(53)와 상기 실내열교환기(54)중 어느 일측을 향하도록 하여 냉매를 냉방사이클 혹은 난방사이클로 선택적으로 순환시키는 전환밸브(55)와, 상기 압축기(51)와 상기 실내열교환기(54) 사이에서 분기되어 상기 팽창부(52)와 상기 실외열교환기(53) 사이에서 합류되는 바이패스관(58)과, 상기 바이패스관(58)내에 배치되어, 난방운전중 소정의 간이제상조건에서 개방되어 상기 압축기(51)로부터의 냉매를 상기 실외열교환기(54)로 바이패스시켜 간이제상이 행하여지도록 하는 바이패스밸브(56)를 가진다. 그리고, 상기 바이패스밸브(56)와 바이패스관(58)의 합유점 사이에 보조팽창부(57)가 설치되어 있다. 냉매순환시스템부의 냉매순환관에는 제상동작시에 상기 냉매순환관을 차단하는 제상밸브(59)가 상기 바이패스관(58)의 분기점과 실내열교환기(54) 사이에 설치되어 있다.

또한, 본 발명은 상기 실외열교환기(53)의 온도를 감지하는 온도센서(62)와, 난방사이클에 따른 난방운전중 상기 온도센서(62)의 감지온도가 소정의 간이제상온도(T_S+Δt)에 도달였을 때 상기 바이패스밸브(56)를 개방시키고, 간이제상온도보다 높은 소정의 제상온도(T_S)에 도달였을 때 상기 제상밸브(59)를 차단시키는 제어부(64)를 더 갖는다.

보조팽창부(57)는 상기 팽창부(52)에서 인출되는 냉매의 온도보다 높은 소정온도의 냉매를 토출하는 모세관으로서, 상기 팽창부(52)의 구경보다 큰 구경을 갖는다. 제어부(64)는 상기 온도센서(62)에 관계없이 상기 냉매순환시스템부(60)를 냉난방겸용이 가능하도록 제어한다. 즉, 냉방모드 선택시 전환밸브(55)에 의해 압축기(51)에서 압축된 고온고압의 냉매는 실외열교환기(53)로 유입되며, 실외열교환기(53)에서 응축된 냉매는 팽창부(52)에서 저온저압의 냉매로 변화된다. 팽창부(52)의 냉매는 실내열교환기(53)를 지나며 실내공기와 열교환하여 실내공기를 냉각시킨다. 또한, 난방모드 선택시 전환밸브(55)에 의해 압축기(51)에서 압축된 고온고압의 냉매는 제상밸브(59)를 거쳐 실내열교환기(54)로 유입되며, 실내열교환기(54)로 유입된 고온고압의 냉매는 실내공기와 열교환되어 실내온도를 상승시킨 후에 액상냉매로 변한다. 실내열교환기(54)의 액상냉매는 다시 팽창부(52)에서 저온저압의 냉매로 변하게 되고, 실외열교환기(53)를 지나는 비교적 저온의 냉매에 의해 실외열교환기(53) 주위공기의 상대습도가 낮아져 실외열교환기(53)의 표면에 성에가 발생하는 결빙현상이 나타난다.

그리고, 제어부(64)는 상기 온도센서(62)의 감지온도가 상기 간이제상온도 보다 낮은 제상온도에 도달였을 때, 상기 제상밸브(59)를 차단하여 실내열교환기(54)로 향하는 냉매를 유도하므로 압축기(51)로부터 압축된 냉매의 전량이 바이패스관(58)으로 유동되도록 한다. 이는 냉방사이클로 순환하는 정상제상의 효과와 동일하며 간이제상과 정상제상을 난방사이클로 가능케 한 것이다.

이와 같은 공조기기의 제상제어방법은 도 4에 도시된 바와 같다.

먼저, 냉매순환시스템부(60)로 전원이 공급되면(S1) 제어부(64)는 현재 난방모드인가 또는 냉방모드인가를 판단하여(S2) 냉방모드이면 압축기(51)와 실외열교환기(53)와. 팽창부(52)와 실내열교환기(54)가 페루프를 형성하도록 전환밸브(55)를 오프하고 바이패스관(58)을 차단하기 위해 바이패스밸브(56)를 오프하며, 냉매순환관을 개방하기 위해 제상밸브(59)를 온한다(S13). 그러면 압축기(51)로부터의 냉매가 냉방사이클로 순환되어 실내열교환기(54)에 공급되며, 실내열교환기(54)에 공급된 냉매는 실내공기를 열교환하여 실내를 냉각시킨다(S14).

한편, 난방모드이면, 제어부(64)는 압축기(51)와 실내열교환기(54)와. 팽창부(52)와 실외열교환기(54)가 난방을 위한 페루프를 형성하도록 전환밸브(55)를 온시키고, 바이패스관(58)을 차단하기 위해 바이패스밸브(56)를 오프시키고, 냉매순환관을 개방하기 위해 제상밸브(59)를 온(열림)시켜 압축기(51)로부터의 냉매가 실내열교환기(54)를 향하도록 한다(S3). 이어, 전원전압을 공급하여 상기 압축기(51)를 구동하여 냉매를 압축하며 그 압축된 고온고압의 냉매는 실내열교환기(54)로 유입된다(S4). 이 때, 실내팬(미도시)의 구동에 의해 상기 고온고압의 냉매가 실내공기와 열교환되어 실내공기를 상승시키게 된다. 이어, 실내열교환기(54)로부터의 냉매는 팽창부(52)를 거쳐 실외열교환기(53)에서 증발하여 다시 압축기(5)로 유입되는데, 여기서, 실외열교환기(53)를 지나는 비교적 저온의 냉매에 의해 실외열교환기(53) 주위공기의 상대습도가 낮아져 실외열교환기(53)의 표면에 성에가 발생하는 결빙현상이 나타난다.

이에 따라, 제어부(64)에 의해 실외배관(미도시)의 온도가 소정 이하로 낮아진 뒤 일정시간 이상이 경과하거나 압축기(51)가 일정시간 이상을 구동한 경우, 실외열교환기(53)의 온도센서(62)는 실외열교환기(53)에서 결빙현상이 나타나는지를 인지하기 위해 배관온도(T)를 감지한다(S5). 그러면 제어부(64)는 상기 배관온도(T)가 미리 설정된 간이제상온도(T_S+Δt)에 도달하는지를 판단한다(S6). 여기서, 상기 실외열교환기(53)가 상기 간이제상온도에 도달하면 상기 배관의 표면에 결빙이 일어나기에 제어부(64)는 상기 압축기(51)에서 압축된 고온고압의 일부 냉매를 바이패스관(58)으로 유도하기 위해 바이패스밸브(56)를 개방(온)시켜 냉매를 바이패스관(58)과 실내열교환기(54)을 향하도록 한다. 그러면 냉매의 일부는 실내열교환기(54)와 팽창부(52)를 거쳐 실외열교환기(53)로 향하고, 나머지 냉매는 바이패스관(58)를 관통하여 보조팽창부(57)를 거쳐 상기 실외열교환기(53)로 향한다. 이 때, 상기 보조팽창부를 거친 냉매는 상기 팽창부의 냉매의 온도보다 비교적 높은 온도로 상기 실외열교환기(53)에 유입되기 때문에 성에의 발생을 억제시키는 간이제상동작을 수행한다(S7).

이와 같이 간이제상동작을 수행하면서도 상기 실외열교환기(53)의 배관에 성에가 발생할 경우, 제어부(64)는 상기 온도센서(62)로부터의 온도레벨로 인식하게 되어 상기 배관온도(T)가 상기 간이제상온도(T_S+Δt)보다 낮은 소정의 제상온도(T_S)에 도달하면(S8), 냉매순환관으로 유동되는 냉매를 차단하기 위해 제상밸브(59)를 오프하고, 압축기(51)에서 압축된 고온고압의 전체냉매를 바이패스관(59)으로 유동시켜 실외열교환기(53)로 향도록 한다(S9). 그러면 상기 고온고압의 냉매는 실외열교환기(53)로 유입되어 실외열교환기(53) 표면에 발생된 성에를 녹이는 정상적인 제상동작이 수행된다. 이와 같은 정상적인 제상동작이 소정의 시간(T)동안 경과될 때까지(S10) 수행된다. 그리고 난방운전으로 복귀되어(S11) 사용자에 의한 냉방 및 난방운전의 종료명령이 주어 질 때까지 상기 알고리즘을 반복적으로 수행한다(S12).

이상과 같은 본 공조기기는 간이제상동작과 정상적인 제상동작을 일방향 냉매순환의 난방사이클로 수행하여 실외열교환기의 배관표면에 잔류하는 성에를 거의 완벽하게 제거할 수 있다.

본 발명은 난방운전상태에서 간이제상동작을 수행 한 후에 동일한 순환싸이클로 제상동작을 수행하기 때문에 제상운전의 효율을 향상시킴은 물론, 실내열교환기에서 냉방운전이 되지 않기 때문에 난방효율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 폐루프의 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 팽창부와 상기 실외교환기 사이에서 합류되는 바이패스관과,

   상기 바이패스관내에 배치되는 바이패스밸브와,

   상기 바이패스관의 분기점과 상기 실외열교환기 사이에 설치되는 제상밸브와,

   난방사이클에 따른 난방운전중, 소정의 제상조건에 도달하였을 때, 상기 바이패스밸브를 개방하고 상기 제상밸브를 차단하여 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 실외열교환기로 바이패스시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 바이패스밸브와 상기 바이패스관의 합류점 사이에 보조팽창부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 보조팽창부는 모세관인 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 실외열교환기의 온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하며,

   상기 제어부는 난방운전중 상기 온도센서의 감지온도가 소정의 제상온도 이하로 되었을 때 제상조건에 도달한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 제상운전이 소정 시간 계속된 후 상기 난방운전으로 복귀되도록 상기 전환밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 제어부는, 상기 온도센서의 감지온도가 상기 제상온도 보다 높은 소정의 간이제상온도에 도달였을 때, 상기 바이패스밸브 및 상기 제상밸브를 동시에 개방하여 간이제상을 수행하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기.
7. 폐루프의 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 제상온도에 도달하였을 때, 상기 실내열교환기로의 냉매공급을 차단하는 한편, 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 실외열교환기로 바이패스시켜 제상운전을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기의 제상제어방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 제상단계에서는 바이패스되는 냉매를 팽창시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기의 제상제어방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 실외열교환기의 감지온도가 상기 제상온도 보다 높은 소정의 간이제상온도에 도달였을 때, 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 실내열교환기와 상기 실내열교환기에 분할하여 공급하여 간이제상을 수행하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기의 제상제어방법.
10. 제 7항에 있어서,

    상기 제상운전이 소정 시간 경과된 후 상기 실외열교환기를 향한 냉매의 바이패스공급을 중지하고 냉매를 난방사이클로 순환시켜 상기 난방운전으로 복귀하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기의 제상제어방법.