KR20010065318A - 열펌프 에어컨의 실외기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추운 겨울날 실외기의 응축기 표면에 서리가 발생됨을 미연에 방지할 수 있도록 제상 장치 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.

이를 위한 본 발명은 실외기 내에 구비되어 저온, 저압의 기체냉매를 고온, 고압의 기체냉매로 압축하는 압축기(10)와, 상기 압축기를 통과하여 전달된 고온, 고압의 기체냉매를 응축시켜 고온, 고압의 액체냉매로 변환시켜 주는 응축기(20)와, 상기 응축기(20)를 통과하여 전달된 고온, 고압의 액체냉매를 저온, 저압의 액체냉매로 팽창시켜 주는 팽창기(3)와, 실내기에 구비되어 상기 팽창기에 의해 변환된 저온, 저압의 액체냉매를 저온, 저압의 기체냉매로 증발시켜 주는 증발기(4)를 갖는 에어컨에 있어서, 상기 실외기의 압축기(10) 내로 유입되는 냉매의 흡입 유로 및 응축기(20)를 통해 배출되는 냉매의 토출 유로 상에 온도센서(11, 21)를 각각 구비하고, 상기 실외기의 응축기(20) 측부에는 각 온도센서(11, 21)에 의해 감지된 온도값에 의해 그 제어가 이루어져 발열하는 보조열원장치를 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 에어컨의 제상 장치가 제공되고, 서리의 발생을 미연에 방지하는 제상 장치가 정확한 상태로써 동작할 수 있도록 하는 제어방법이 제공된다.

Description

열펌프 에어컨의 실외기 및 그 제어방법{Heat pump air-conditioner and control method thereof}

본 발명은 열펌프 에어컨(heat pump air-conditioner)에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 난방 기능 실행시 응축기 표면에 생성되는 서리를 효과적으로 방지하도록 한 제상장치에 관한 것이다.

일반적으로 열펌프 에어컨은 소정의 냉매를 압축, 증발 및 응축시킴으로써 냉매의 증발에 따른 냉매와 주위 공기와의 열교환을 통해 발생하는 찬 공기 혹은 더운 공기를 실내로 토출함으로써 실내의 온도를 원하는 온도로 조절하는 냉,난방 겸용 에어컨이다.

이와 같은 열펌프 에어컨은 도시한 도 1과 같이 크게 실외기와 실내기로 나뉘어 진다.

즉, 실외기는 저온, 저압의 기체냉매를 고온, 고압의 기체냉매로 압축하는 압축기(1)와, 상기 고온, 고압의 기체냉매를 응축시켜 고온, 고압의 액체냉매로 변환시켜 주는 응축기(2)와, 상기 고온, 고압의 액체냉매를 저온, 저압의 액체냉매로 팽창시켜 주는 팽창기(3)로 구성되어 있고, 실내기는 상기 팽창기(3)에 의해 변환된 저온, 저압의 액체냉매를 저온, 저압의 기체냉매로 증발시켜 주는 증발기(4)로구성되어 기본적인 싸이클을 이루게 된다.

전술한 바와 같이 이루어지는 싸이클에 있어서, 가역운전이 가능한 공기조화기가 냉방싸이클을 행하게 되면 상기 응축기(2)는 실외기에 설치된 실외열교환기가 되고, 상기 증발기(4)는 실내기에 설치된 실내열교환기가 된다.

반면, 상기 공기조화기가 난방싸이클을 행하게 되면 상기 응축기(2)는 실내기에 설치된 실내열교환기가 되고, 상기 증발기(4)는 실외기에 설치된 실외열교환기가 된다.

이는, 상기 압축기(1)에 사방밸브(5)가 연결되어 상기 압축기(1)로 부터 유입된 냉매를 각 싸이클에 따라 응축기(2) 및 증발기(3)로 선택적으로 보내는 역할을 행함으로써 냉방 및 난방싸이클을 선택적으로 이루어 질 수 있게 한다.

또한, 상기 실외기와 실내기에는 각각 팬(도시 안됨)이 설치되어 있음에 따라 각 열교환기에 의해 열교환된 공기의 유동을 필요로 하는 방향으로 원활한 유도가 가능하다.

한편, 상기와 같은 작용을 행하는 공기조화기는 냉방시의 운전보다는 난방시의 운전에 대하여 그 설계에 따른 주안점을 두게 된다.

이는, 난방운전시 실외열교환기 즉, 응축기(2)의 표면에 서리가 쉽게 발생됨에 따라 결국 열교환성능을 급격히 떨어뜨리는 원인이 되었으므로 이와 같은 서리의 생성을 억제할 수 있도록 하기 위함이다.

이에 따라 종래에는 에어컨의 난방 운전시 별도의 제상운전이 먼저 수행되도록 함으로써 이를 방지할 수 있도록 하였다.

이와 같은 제상운전은 통상 일반적인 냉방운전과 그 작용이 동일하게 이루어지는데 이는, 냉방운전시 응축기(2) 내부로 더운 냉매가 흐르게 됨을 고려할 때 이 더운 냉매를 이용하여 상기 응축기(2)의 외부면에 생성된 서리를 녹일 수 있도록 하기 위함이다.

하지만, 이와 같은 방법은 제상운전이 종료되기 전까지는 난방운전의 수행이 실시되지 않음에 따라 사용자의 불만을 유발하게 된 원인이 되었다.

이로 인해, 종래 제상운전은 응축기의 표면에 생성된 서리를 완전히 해빙시키기 전에 그 운전이 끝나도록 제어를 행하게 되었고, 또한 이러한 상태로써 난방 운전이 이루어질 경우 습한 토출풍이 발생되며, 이와 같은 습한 토출풍을 사용자가 직접 맞을 경우에는 사용자의 불만이 더욱 가중될 수밖에 없는 문제점이 있었다.

또한, 전술한 바와 같은 제상운전으로 인하여 발생되는 액상의 물은 압축기로 흡입되어 전체적인 난방 효율을 급격히 떨어뜨리게 된 원인이 되었을 뿐만 아니라 상기 압축기의 내구성을 현저히 저하시키게 된 원인이 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써 추운 겨울날 실외기의 응축기 표면에 서리가 발생됨을 미연에 방지할 수 있도록 제상 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명에 따른 다른 목적은 상기 서리의 발생을 미연에 방지하는 제상 장치가 정확한 상태로써 동작할 수 있도록 제어하는데 있다.

도 1 은 종래 일반적인 열펌프 에어컨의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도,

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 열펌프 에어컨의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도,

도 3 은 도 2 의 구성을 이루는 제상 장치를 운전하기 위한 제어방법을 나타낸 흐름도,

도 4 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열펌프 에어컨의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도,

도 5 는 도 4 의 구성을 이루는 제상 장치를 운전하기 위한 제어방법을 나타낸 흐름도,

도 6 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열펌프 에어컨의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도,

도 7 은 도 6 의 구성을 이루는 제상장치를 운전하기 위한 제어방법을 나타낸 흐름도.

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♣

10 : 압축기 20 : 응축기

11, 21 : 온도센서 30 : 보조열원장치

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면 실외기 내에 구비되어 저온, 저압의 기체냉매를 고온, 고압의 기체냉매로 압축하는 압축기와, 상기 압축기를 통과하여 전달된 고온, 고압의 기체냉매를 응축시켜 고온, 고압의 액체냉매로 변환시켜 주는 응축기와, 상기 응축기를 통과하여 전달된 고온, 고압의 액체냉매를 저온, 저압의 액체냉매로 팽창시켜 주는 팽창기와, 실내기에 구비되어 상기 팽창기에 의해 변환된 저온, 저압의 액체냉매를 저온, 저압의 기체냉매로 증발시켜 주는 증발기를 갖는 에어컨에 있어서, 상기 실외기의 압축기 내로 유입되는 냉매의 흡입 유로 및 응축기를 통해 배출되는 냉매의 토출 유로 상에 온도센서를 각각 구비하고, 상기 실외기의 응축기 측부에는 각 온도센서에 의해 감지된 온도값에 의해 그 제어가 이루어져 발열하는 보조열원장치를 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 에어컨의 제상 장치가 제공된다.

상기한 에어컨 제상 장치의 운전을 제어하기 위한 본 발명의 운전 제어방법은 응축기의 냉매 토출측 온도를 측정하여 이 측정된 온도()를 기 설정된 온도()와 비교하는 단계와; 상기 단계에 의해 측정된 온도()가 설정된 온도()에 비해 높을 경우 보조열원장치의 동작을 정지하고, 상기 측정된 온도()가 설정된 온도()에 비해 낮을 경우 보조열원장치를 동작시켜 응축기 표면을 가열함으로써 토출되는 냉매로 인한 냉매 토출측 온도를 설정 온도()보다 높게 유지하는 단계가 순차적으로 이루어짐으로써 제어됨을 특징으로 하는 에어컨 제상 장치의 운전 제어방법이 제공된다.

이하, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 열펌프 에어컨의 실외기 및 그 제어방법에 대하여, 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 후술하는 바와 같다.

도시한 도 2는 본 발명에 따른 제상 장치를 구비한 에어컨의 개략적인 구성을 나타낸 구성도이고, 도 3은 상기 도 2의 제상 장치를 운전하기 위해 수행하는 운전 제어방법을 나타낸 흐름도이다.

즉, 본 발명에 따른 제상 장치는 실외기의 압축기(10) 내로 유입되는 냉매의 흡입 유로상에 제1온도센서(11)를 구비하고, 응축기(20)를 통해 배출되는 냉매의 토출 유로 상에는 제2온도센서(21)를 구비하며, 상기 실외기의 응축기(20) 측부에는 각 온도센서(11, 21)에 의해 감지된 온도값에 의해 그 제어가 이루어져 발열하는 보조열원장치(30)를 구비하여서 된 것이다.

이 때, 상기 보조열원장치(30)는 일반적인 히터를 사용하고, 이 히터의 제어는 마이컴에 의해 이루어질 수 있도록 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 구성에 따른 제상 운전은 다음과 같은 순서에 의해 이루어지게 된다.

우선, 실외기에 구비된 응축기(20)의 냉매 토출측 유로 상에 설치된 제1온도센서(11)로써 응축기(20)의 냉매 토출측 온도 측정이 이루어지게 된다.

이에 따라 측정된 온도는 마이컴으로 보내게 되고, 이와 같이 마이컴에 보내진 측정된 온도값()은 상기 마이컴에 기 설정된 온도()와 비교하게 된다.

이때, 상기 설정된 온도()는 응축기(20)의 표면에 서리가 생기지 않을 정도의 실온을 이루도록 설정하게 되는데, 그 온도에 대한 구체적인 제한은 생략하도록 한다.

이와 같은 단계에 의해 측정된 온도()가 설정된 온도()에 비해 높을 경우 보조열원장치의 동작을 정지하도록 마이컴이 제어하게 되고, 이와는 반대로 상기 측정된 온도()가 설정된 온도()에 비해 낮을 경우 보조열원장치(30)를 동작시키도록 마이컴을 제어하게 된다.

즉, 보조열원장치(30)를 동작시킴으로써 응축기(20) 표면을 가열하여 서리의 발생을 미연에 방지하거나 혹은 기 발생된 서리를 원활히 제상할 수 있도록 한다.

또한, 상기와 같이 보조열원장치(30)의 동작이 이루어지는 상태에서는 제2온도센서(21)로써 압축기(10)의 냉매 유입측 온도 측정을 수행하게 된다.

이에 따라 측정된 온도는() 마이컴으로 보내져 기 설정된 온도()와 재차 비교하게 된다.

이때, 상기 제2온도센서(21)에 의해 측정된 온도()가 마이컴에 기 설정된 온도()에 비해 낮을 경우에는 보조열원장치(30)를 강하게 동작시키게 됨과 함께 그 측정된 온도()가 기 설정된 온도()에 비해 높을 경우 보조열원장치(30)를 약하게 동작시키도록 제어하게 된다.

이와 같은 각각의 제상 장치 운전 제어는 에어컨의 동작이 이루어지지 않는 상태에서 계속적으로 이루어짐에 따라 난방운전을 수행하고자 할 때에는 별도의 제상 운전의 필요 없이 곧장 난방운전의 수행이 가능하도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 각 온도센서(11, 21)에 의한 온도 감지 역시 대략 1분당 1회 수행하도록 함으로써 정확한 온도 측정이 이루어질 수 있도록 함과 함께 보조열원장치인 히터의 제어를 계속적인 동작이 아니라 필요에 따른 소정 시간동안 소정의 출력을 이루면서 수행하도록 함이 가장 바람직하다.

한편, 본 발명은 굳이 전술한 형태로만 한정되지는 않는다.

즉, 도시한 도 4와 같이 실외기의 압축기(10) 내로 유입되는 냉매의 유입 유로 상에만 온도센서(11)를 구비할 수도 있다.

이와 같은 구성은 압축기(10)의 냉매 유입측을 통해 흡입되는 냉매의 온도가 항상 일정한 온도를 이루도록 하기 위함이다.

이에 따른 운전제어를 도시한 도 5의 순서도에 입각하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 압축기(10)의 냉매 유입측 유로상에 설치된 온도센서(11)가 상기 냉매 유입측 온도를 측정하게 된다.

이와 같이 측정된 온도()는 마이컴으로 보내지게 되어 상기 마이컴에 기 설정되어 있는 온도()와 비교된다.

이 때, 상기 단계에 의해 측정된 온도()가 설정된 온도()에 비해 높을 경우에는 마이컴의 제어에 의해 보조열원장치(30)의 동작을 정지시키게 된다.

또한, 상기에서 측정된 온도()가 설정된 온도()에 비해 낮을 경우에는 마이컴에 의해 측정 온도() 및 설정 온도()간의 차이를 재 비교하여 그 차이 온도()가 상기 마이컴에 또 다른 설정된 온도(;대략 3。∼7°)에 비해 작을 경우 보조열원장치(30)를 약하게 동작시키고, 그 차이 온도()가 상기 설정된 온도()에 비해 클 경우 보조열원장치(30)를 강하게 동작시키도록 제어함으로써 압축기(10)의 냉매 유입측을 통해 유입되는 냉매의 온도는 항상 일정한 상태를 유지할 수 있게 됨이 가능하다.

이와 같은 운전 제어중 온도센서(11)에 의한 온도감지 및 그 값의 비교는 설정 시간마다 계속적으로 반복 수행하도록 함으로써 항상 정확한 제어가 이루어질 수 있도록 함이 바람직하다.

한편, 도시한 도 6과 같이 실외기의 응축기(20) 외부로 냉매가 배출되는 냉매의 토출 유로 상에만 온도센서(21)를 구비할 수도 있다.

이와 같은 구성은 응축기(20)를 토출하는 냉매의 온도를 측정함으로써 정확한 냉매의 온도를 감지할 수 있도록 하기 위함임과 함께 상기 응축기(20)의 온도가 항상 일정한 온도를 이룰 수 있도록 하기 위함이다.

이에 따른 운전제어를 도시한 도 7의 순서도에 입각하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 응축기(20)의 냉매 토출측 유로상에 설치된 온도센서(21)가 상기 냉매 토출측 온도를 측정하게 된다.

이와 같이 측정된 온도()는 마이컴으로 보내지게 되어 상기 마이컴에 기 설정되어 있는 온도()와 비교된다.

이때, 상기 단계에 의해 측정된 온도()가 설정된 온도()에 비해 높을 경우에는 마이컴의 제어에 의해 보조열원장치(30)의 동작을 정지하게 되고, 상기 측정된 온도()가 설정된 온도()에 비해 낮을 경우 계속적으로 보조열원장치를 동작시킴으로써 응축기(20)의 온도를 상승시켜 그 외부면에 발생될 수 있는 서리의 형성을 미연에 방지하게 된다.

또한, 상기에서 측정된 온도()가 설정된 온도()에 비해 낮을 경우에는 마이컴에 의해 그 측정 온도() 및 설정 온도()간의 차이를 재 비교하여 그 차이 온도()가 기 설정된 또 다른 온도(;대략 3∼7°)에 비해 작을 경우 보조열원장치(30)를 강하게 동작시키고, 상기 차이 온도()가상기 설정된 온도()에 비해 클 경우 보조열원장치(30)를 약하게 동작시키도록 제어함으로써 응축기(20)의 온도는 항상 일정한 온도를 이룰 수 있게 됨이 가능하다.

이와 같은 운전 제어중 온도센서(21)에 의한 온도감지 및 그 값의 비교는 설정 시간마다 계속적으로 반복 수행하도록 함으로써 항상 정확한 제어가 이루어질 수 있도록 함이 바람직하다.

한편, 전술한 바와 같이 본 발명은 그 다양한 형태로 구성될 수 있음이 가능하며, 그 각각의 구성에 따른 운전 제어를 달리함으로써 제상을 위한 원활한 효과를 얻을 수 있음은 이해 가능하나 보다 큰 효과를 얻기 위해서는 본 발명의 일 실시예로 제시한 바와 같이 압축기(10)의 냉매 유입측 유로 및 응축기(20)의 냉매 토출측 유로상에 각각 온도센서(11, 21)를 구비하고, 이 각 온도센서(11, 21)를 이용한 운전의 제어를 수행하도록 함이 가장 바람직한 형태이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 응축기가 항상 적정한 온도대를 유지할 수 있게 되어 그 표면에 발생할 수 있는 서리의 발생을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 압축기의 냉매 흡입유로를 통해 액냉매가 유입됨을 방지할 수 있게 된 효과 역시 있다.

Claims (3)

1. 압축기의 냉매를 응축기에서 응축시키고, 상기 응축기를 통과하여 전달된 고온, 고압의 액체냉매를 저온, 저압의 액체냉매로 팽창시켜 주는 팽창기를 구비한 실외기와, 실내기에 구비되어 상기 팽창기에 의해 변환된 저온, 저압의 액체냉매를 저온, 저압의 기체냉매로 증발시켜 주는 증발기를 갖는 에어컨에 있어서,

   상기 실외기의 압축기 내로 유입되는 냉매의 흡입 유로 및 응축기를 통해 배출되는 냉매의 토출 유로 상에 각각 부착된 온도센서들과, 상기 실외기의 응축기 측부에는 각 온도센서에 의해 감지된 온도값에 의해 그 제어가 이루어져 발열하는 보조열원장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어컨의 제상 장치.
2. 제1항의 에어컨 제상 장치는 응축기의 냉매 토출측 온도를 측정하여 이 측정된 온도()를 기 설정된 온도()와 비교하는 단계와;

   상기 단계에 의해 측정된 온도()가 설정된 온도()에 비해 높을 경우 보조열원장치의 동작을 정지하고, 상기 측정된 온도()가 설정된 온도()에 비해 낮을 경우 보조열원장치를 동작시켜 응축기 표면을 가열함으로써 토출되는 냉매로 인한 냉매 토출측 온도를 설정 온도()보다 높게 유지하는 단계가 순차적으로 이루어짐으로써 제어됨을 특징으로 하는 에어컨 제상 장치의 운전 제어방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 보조열원장치의 동작이 이루어질 경우 압축기의 냉매 유입측 온도를 측정하여 이 측정된 온도를 기 설정된 온도()와 비교하는 단계와;

   상기 측정된 온도()가 설정된 온도()에 비해 낮을 경우 측정 온도() 및 설정 온도()간의 차이를 비교하여 그 차이 온도()가 기 설정된 비교값에 비해 작을 경우 보조열원장치를 강하게 동작시키고, 그 차이 온도()가 기 설정된 비교값에 비해 클 경우 보조열원장치를 약하게 동작시키도록 제어하는 단계;를 더 포함하여서 됨을 특징으로 하는 에어컨 제상 장치 운전 제어방법.