KR20040000001A - 공기조화기의 난방 사이클 및 그 동작방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공기조화기의 난방 사이클 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 특히, 매 난방 사이클마다 냉매를 압축하는 복수개의 압축기가 동시에 가동되어 신속하게 희망 온도에 도달하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방 사이클 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 실내의 냉방 및 난방이 수행되도록 하는 응축기, 팽창밸브, 증발기 및 복수개의 압축기로 이루어지는 공기조화기의 난방 사이클에 있어서, 상기 복수개의 압축기는 매 상기 난방 사이클의 가동 시 난방 부하에 관계없이 상기 복수개의 압축기가 설정시간동안 동시 가동되는 제 1 특징과, 난방 부하가 감지되는 제 1 단계와, 상기 난방 부하에 관계없이 복수개의 압축기가 동시에 가동되어 희망온도에 도달하는 제 2 단계와, 상기 제 1 단계에서 감지된 난방 부하에 따라 상기 복수개의 압축기가 선택적으로 가동되는 제 3 단계로 이루어지는 제 2 특징을 갖는다.
따라서, 압축기 정지 후 난방 운전이 시작되면 난방 사이클의 불안정으로 인해 냉풍이 토출되는 문제점을 극복하기 위하여 난방 사이클 가동 시마다 복수개의 압축기를 동시 가동시킴에 따라 신속하게 난방 부하를 해소하여 온풍 토출에 의한 난방 작용 및 쾌적 작용을 상승시키는 효과가 있다.
Description
본 발명은 공기조화기의 난방 사이클 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 특히 매 난방 사이클마다 냉매를 압축하는 복수개의 압축기가 동시에 가동되어 신속하게 희망 온도에 도달되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방 사이클 및 그 동작방법에 관한 것이다.
최근 냉방 및 난방의 기능이 수행되는 공기조화기는 작동유체가 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 통과하여 열 이동 사이클(Cycle)이 형성되고, 냉기가 토출되는 냉방 사이클과 온기가 토출되는 난방 사이클로 구성되어 공기조화가 이루어진다.
상기와 같은 공기조화기는 일반적으로 실내에 설치되는 복수개의 실내 열교환기와, 상기 실내 열교환기가 냉방기로 작동되면 응축기로 작용하고 난방기로 작동되면 증발기로 작용하는 복수개의 실외 열교환기와, 상기 복수개의 실내, 실외 열교환기를 순환하는 냉매를 압축하는 복수개의 압축기와, 상기 복수개의 실내, 실외 열교환기와 냉매배관을 통해 연결되고 압축기의 입구 및 출구가 각각 연결되어 상기 복수개의 실내기가 난방기 또는 냉방기로 작동될 수 있도록 냉매의 순환 방향을 바꾸는 방향절환밸브를 포함하여 구성됨에 따라 실내의 환경 및 사용자의 편의에 보다 적절하게 대응되도록 구성된다.
상기와 같이 구성되는 공기조화기의 냉동 사이클 및 난방 사이클의 원활한 동작을 위해 상기 압축기는 각각 상이한 용량을 가지는 복수개의 압축기로 구성된다.
상기 복수개의 압축기는 제 1 압축기와 제 2 압축기로 구성되어 냉동 및 난방 부하가 클 경우 제 1 압축기와 제 2 압축기가 동시에 풀(Full) 가동되어 대용량의 냉매 압축이 가능하고, 상기 난방 부하가 작을 경우 제 1 압축기만 선택 가동되어 소용량의 냉매 압축이 가능하도록 하여 상기 냉매의 압축 용량이 가변된다.
도 1 은 종래의 공기조화기의 난방 사이클을 도시한 그래프이고, 도 2 는 종래의 공기조화기의 난방 사이클에 의한 온도 변화 그래프이다.
상기 공기조화기에 난방 명령이 입력된 후 정지상태의 제 1 압축기 및 제 2 압축기가 가동되어 상기 난방 사이클이 안정화되기까지의 일정 시간동안 냉기가 토출되는 바, 이러한 시간을 난방 사이클의 안정화 시간(M)이라 한다.
또한, 상기 제 1 압축기는 가동중이고 정지상태의 제 2 압축기가 가동을 시작하여 상기 복수개의 압축기가 풀가동되기까지 소요되는 시간을 풀가동 대기시간(D)라 한다.
종래의 공기조화기의 난방 사이클의 안정화 시간(M)동안 상기 공기조화기로부터 냉기가 토출되는 바, 상기 난방 사이클의 안정화 시간(M)을 단축시키기 위해상기 제 1 압축기 및 제 2 압축기가 동시에 가동되어 상기 난방 동작이 진행된 후 약 두 사이클(C1,C2)동안 100% 풀가동된다. 상기 난방 부하가 해소되면 비로소 제 1 압축기만 선택적으로 가동(C3내지 C5)되어, 소용량의 냉매를 압축한다.
따라서, 상기 제 2 압축기의 가동이 정지됨에 따라 상기 제 1 압축기만 가동되는 중 희망온도를 올리는 등의 갑작스런 난방 부하의 증가(L)가 발생될 경우, 정지되었던 상기 제 2 압축기가 추가 가동되어 상기 복수개의 압축기가 풀가동되어 100%의 냉매 압축용량을 가지도록 하는데 소요되는 상기 풀가동 대기시간(D)가 상당하여 실내의 온도가 떨어지는 단점이 있다.
이로 인해 상기 냉매를 압축하는 압축기의 용량이 상기 증가된 부하의 변화에 따라 민감하게 증가되지 못함에 따라 상기 난방 부하를 해소하는 시간(LC)이 증가되는 단점이 있다. 또한 난방 운전의 핫 스타트(Hot Start) 운전에 소요되는 시간도 길어짐에 따라 난방 효율이 저하되고 사용자의 편의가 감소되는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 매 난방 사이클마다 복수개의 압축기가 100% 동시에 가동되어 희망온도에 신속하게 도달되도록 하고, 상기 희망온도에 도달된 후 상기 복수개의 압축기가 선택 가동 중 변화된 난방 부하에 신속하게 대응하여 냉매 압축 용량을 가변시킴으로써 난방 및 쾌적 효율을 증가시키고, 아울러 사용자의 편의를 도모하고자 한다.
도 1 은 종래의 공기조화기의 난방 사이클을 도시한 그래프,
도 2 는 종래의 공기조화기의 난방 사이클에 의한 온도 변화 그래프,
도 3 은 본 발명의 공기조화기의 난방 사이클을 도시한 그래프,
도 4 는 본 발명의 공기조화기의 난방 사이클에 의한 온도 변화 그래프,
도 5 는 본 발명의 공기조화기의 난방 사이클의 동작방법이 도시된 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
C(Heating Cycle Activating): 난방 사이클의 동작시간
D(Heating Cycle Delay Time): 난방 사이클의 풀가동 대기 시간.
F : 100% 풀가동된 압축기 처리 용량
H : 40% 부분 가동된 압축기의 처리 용량
L(Heating Load Increasing Time) : 난방 부하가 급증한 시점.
M(Heating Cycle Maintenance Time): 난방 사이클의 안정화 시간
P(Heating Cycle Pausing) : 난방 사이클의 정지시간.
S : 난방 명령이 입력되는 시점T2, T2 : 희망 온도
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 공기조화기의 난방 사이클 및 그 동작방법의 특징에 따르면, 실내의 냉방 및 난방이 수행되도록 하는 응축기, 팽창밸브, 증발기 및 복수개의 압축기로 이루어지는 공기조화기의 난방 사이클에 있어서, 상기 복수개의 압축기는 매 상기 난방 사이클의 가동 시 난방 부하에 관계없이 상기 복수개의 압축기가 설정시간동안 동시 가동되는 제 1 특징과,
난방 부하가 감지되는 제 1 단계와, 상기 난방 부하에 관계없이 복수개의 압축기가 동시에 가동되어 희망온도에 도달하는 제 2 단계와, 상기 제 1 단계에서 감지된 난방 부하에 따라 상기 복수개의 압축기가 선택적으로 가동되는 제 3 단계로 이루어지는 제 2 특징을 갖는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3 은 본 발명의 공기조화기의 난방 사이클을 도시한 그래프이고, 도 4 는 본 발명의 공기조화기의 난방 사이클에 의한 온도 변화 그래프이고, 도 5 는 본 발명의 공기조화기의 난방 사이클의 동작방법이 도시된 순서도이다.
공기조화기를 온(ON)하여 난방 명령이 입력되는 시점(S')로부터 상기 공기조화기에 내장된 제어부(미도시)를 통해 상기 공기조화기의 난방이 수행되도록 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 거쳐 난방 사이클을 형성하기 시작한다.
이 때 제 1 난방 사이클(C1')의 형성을 위한 준비 시간을 난방 사이클의 안정화 시간(M')이라 한다. 제 1 난방 사이클(C1')은 제 1 압축기와 제 2 압축기가 동시에 100% 풀가동되어 대용량의 냉매를 압축하면서 형성된다. 따라서, 사용자가 설정한 희망온도(T1')에 따르는 난방 부하를 신속하게 해소할 수 있다.
상기 제 1 압축기에 의해 총 냉매 용량의 40%가 압축되고, 상기 제 2 압축기에 의해 총 냉매 용량의 60%가 압축됨에 따라, 상기 복수개의 압축기가 풀가동되면 100%의 냉매 압축 용량을 가진다.
토출된 온기가 상기 희망온도(T1')에 도달하면 상기 제 2 압축기는 오프(OFF)되고 제 1 압축기만 동작되어 40 %의 냉매 압축량을 가지면서 난방 사이클을 일정시간 지속한 후 제 1 사이클(C1')이 완료된다.
일정시간동안 상기 난방 사이클이 휴지기(P')를 유지하여 온기가 토출되지 않음에 따라 실내의 온도가 감소되면 제 2 사이클(C2')이 가동된다.
제 2 사이클 내지 제 5 사이클(C2'내지 C5')도 상기 제 1 사이클과 같은 과정을 거쳐 형성되어 난방 기능을 수행한다. 따라서, 매 사이클마다 상기 제 1 압축기 및 제 2 압축기가 모두 가동됨에 따라 상기 제 2 압축기는 연속적으로 정지되지 않는다.
사용자가 희망온도(T2)를 높임에 따라 난방 부하가 급격히 증가하는 시점(L')으로부터 상기 복수개의 압축기는 100% 풀가동되어 대용량의 냉매를 압축하여 제 6 난방 사이클(C6')을 형성한다.
이때 매 난방 사이클(C1 내지 C5)마다 지속적으로 가동된 제 2 압축기는 가동을 위한 대기시간이 짧으므로 제 1 압축기 및 제 2 압축기가 동시에 가동되는 풀가동 대기시간(D')이 단축되고, 아울러 희망온도(T2')에 도달하여 상기 난방 부하를 해소하는 시간(LC')도 단축된다.
상기와 같이 구성되는 공기조화기의 난방 사이클의 동작방법을 살펴보면 다음과 같다.
사용자가 희망 온도를 설정하여 난방 명령이 입력됨에 따라 난방이 시작(S1)된다.
상기 공기조화기에 내장된 제어부가 상기 희망 온도 및 실내 온도의 차이에 따른 난방 부하를 감지(S2)한다.
상기 감지된 난방 부하에 관계없이 복수개의 압축기가 동시에 풀가동(S3)되어 대용량의 냉매가 압축되어 응축, 팽창, 증발되는 난방 사이클을 형성하도록 한다.
상기 100% 풀가동된 압축기에 의해 상기 희망온도에 도달(S4)되면, 상기 압축기는 제 2 압축기가 정지되고 제 1 압축기만 선택적으로 가동(S5)된다. 따라서, 상기 압축기의 냉매 압축 용량은 40%로 감소되어, 상기 희망온도를 유지한다.
사용자가 희망온도를 높여 설정하거나 실내의 기온이 급감하는 등의 난방 부하가 증가(S6)되면 제 1 단계 내지 제 4 단계가 반복 수행되어 난방 기능을 수행한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 공기조화기의 난방 사이클 및 그 동작방법은 지속적인 정지상태의 압축기로 인해 풀가동 대기시간이 길어짐을 방지하기 위해 매 난방 사이클의 가동 시 복수개의 압축기가 설정시간동안 100% 동시에 풀가동되어 상기 압축기의 풀가동 대기시간이 단축되도록 하여, 난방 부하의 변화에 따라 신속하게 난방 부하를 해소하여 난방 효율을 증가시키고 아울러 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있다.
Claims (3)
- 실내의 냉방 및 난방이 수행되도록 하는 응축기, 팽창밸브, 증발기 및 복수개의 압축기로 이루어지는 공기조화기의 난방 사이클에 있어서,상기 복수개의 압축기는 매 상기 난방 사이클의 가동 시 난방 부하에 관계없이 상기 복수개의 압축기가 설정시간동안 동시 가동되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방 사이클.
- 제 1 항에 있어서,상기 설정시간은 사용자가 설정한 희망 온도에 도달하는 시간인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방 사이클.
- 난방 부하가 감지되는 제 1 단계와; 상기 난방 부하에 관계없이 복수개의 압축기가 동시에 가동되어 희망온도에 도달하는 제 2 단계와; 상기 제 1 단계에서 감지된 난방 부하에 따라 상기 복수개의 압축기가 선택적으로 가동되는 제 3 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방 사이클 동작방법.
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