KR20040012158A - 냉난방기의 절전운전방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 냉난방기의 절전운전방법에 관한 것으로서, 이는 열교환을 이루는 실/내외 열교환기 중 실내 열교환기가 이중 분할되어 일측의 열교환기는 응축기로 타측의 열교환기는 증발기로 사용되는 냉난방용 냉난방기 중 상기 냉난방기를 통한 실내 제습작용 및 실내 정온작용시, 상기 실내 제습 및 정온에 따라 상기 실외 열교환기의 실외 팬 회전속도를 가변 제어하여 상기 냉난방기가 절전될 수 있게 하는 속도제어 알고리즘을 통해 상기 냉난방기로부터 실내로 토출되는 냉기의 온도를 조절하여 실내 제습 및 실내 정온을 유지시키므로서, 실외 팬의 동일 회전속도를 통해 실내의 제습작용 및 정온작용을 하였던 종래 냉난방기에 비해 소비전력이 10∼20%정도 감소되는 절전운전을 실행할 수 있는 탁월한 효과가 있다.
Description
본 발명은 냉난방기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉난방기를 통한 실내 제습작용 및 실내 정온작용시, 상기 실내 제습 및 정온에 따라 상기 실외 열교환기의 실외 팬 회전속도를 가변 제어하여 상기 냉난방기가 절전될 수 있게 하는 속도제어 알고리즘을 통해 상기 냉난방기로부터 실내로 토출되는 냉기의 온도를 조절하여 실내 제습 및 실내 정온을 유지시키므로서, 실외 팬의 동일 회전속도를 통해 실내의 제습작용 및 정온작용을 하였던 종래 냉난방기에 비해 소비전력이 감소되는 절전운전을 실행할 수 있도록 한 냉난방기의 절전운전방법에 관한 것이다.
일반적으로 제습기능이 구비된 냉난방기는 실내에 위치하는 실내 열교환부에 응축기의 역할을 하는 열교환기와 증발기의 역할을 하는 열교환기를 각각 배치하여 습기의 제거에 중심을 둔 것으로서, 이는 도 1 에 도시한 바와 같이, 냉매가 압축되는 압축부(10)와; 상기 냉매와 실외 공기와의 열교환이 이루어질 수 있도록 열교환기(21)와 팬(22)이 구비되어 있는 실외 열교환부(20)와; 제 1 열교환기(31)와, 제 2 열교환기(32)와, 상기 제 1 및 제 2 열교환기(31)(32)의 사이에 위치하는 실내 팽창부(33)(34)가 구비되어 있는 실내 열교환부(30)와; 상기 실외 열교환부(20) 및 실내 열교환부(30) 사이에 위치하는 팽창부(40)로 이루어져 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 압축부(10)는 상기 실외 열교환부(20) 또는실내 열교환부(30)에서 출력된 저온 저압의 기체 냉매를 고온 고압의 기체 냉매로 변환시키는 압축기(11)와, 상기 압축기(11)의 토출 방향을 결정짓는 4방향 밸브(12)를 구비하고 있는데 상기 4방향 밸브(12)는 상기 압축기(11)의 흡입 및 토출 배관을 스위칭하여 실내를 냉각시키고자 할 경우에는 상기 실내 열교환부(30)를 증발기로서 동작되도록 하며, 실내를 난방시키고자 할 경우에는 상기 실내 열교환부(30)를 응축기로서 동작되도록 한다. 물론 이에 대응하여 상기 실외 열교환부(20)는 각각 응축기, 증발기로서 동작됨은 물론이다. 다만, 제습기의 용도로 사용하고자 하는 경우가 본 설명의 주된 사항이므로, 이하 상기 실외 열교환부(20)는 응축기로서, 상기 실내 열교환부(30)는 증발기로서 동작된다고 가정한다.
상기 실외 열교환부(20)는 상기 압축부(10)에서 생성된 고온 고압의 기체 냉매가 중온 고압의 액체 냉매로 변환되는 수단으로서, 이를 위하여 응축기(21)와 팬(22)이 구비되어 있다.
상기 팽창부(40)는 상기 실외 열교환부(20)에서 출력되는 중온 고압의 액체 냉매가 저온 저압의 액체 냉매로 변환되는 수단으로서, 모세관(41)으로 이루어져 있으며, 이와 병렬로 제 1 밸브(42)를 설치하여 상기 제 1 밸브(42)에 의하여 상기 모세관(41)의 통과 여부가 결정되도록 되어 있다. 이처럼 상기 모세관(41)의 통과 여부를 제어하는 것은 제습기로서 사용될 경우 상기 팽창부(40)에서 팽창 공정이 이루어지면 안되므로, 이 경우에는 상기 제 1 밸브(42)를 개통시켜 냉매가 상기 제 1 밸브(42)를 통과하도록 하여 팽창 공정이 이루어지지 않게 한다.
이처럼 팽창 공정을 거치지 않아 중온 고압 상태인 냉매가 그대로 상기 실내 열교환부(30)로 유입되는데, 상기 실내 열교환부(30)는 제 1 열교환기(31)와, 제 2 열교환기(32) 및 그 사이에 실내 팽창부(33)(34)로 이루어져 있어, 상기 제 1 열교환기(31)에서 응축 작용이 한번 더 일어나며, 상기 실내 팽창부의 실내 팽창기(33)에서 팽창 공정이 이루어진다. 이러한 팽창 공정에 의하여 상기 중온 고압의 액체 냉매는 저온 저압의 액체 냉매로 변환되며, 상기 제 2 열교환기(32)에서 주변의 열을 흡수 증발하여 저온 저압의 기체 냉매로 변환된 후 다시 상기 압축부(10)로 유입된다. 만약 제습기가 아닌 냉방기로서 동작한다면, 상기 팽창부(40)에서 팽창 공정이 이루어지며, 상기 제 1 열교환기(31)도 제 2 열교환기(32)와 마찬가지로 증발기로서 동작하게 된다. 물론 이때는 상기 실내 팽창부의 제 2 밸브(34)가 개통되어 상기 실내 팽창기(33)가 동작하지 않도록 해야 한다.
이러한 구성을 갖는 종래 제습기능이 구비된 냉난방기의 동작을 간략하게 설명하면, 상기 제 2 열교환기(32)에서는 냉매의 증발로 인하여 온도가 하강하게 되어 주위의 수분이 결로되게 되는데, 이렇게 결로된 수분을 밖으로 누수시킴으로써 제습이 되게 된다. 물론 이 과정에서 실내의 온도도 냉각이 되므로 이를 방지하기 위하여 상기 제 1 열교환기(31)를 응축기로서 동작하도록 하여 온도의 평형이 이루어지도록 하고 있다.
이러한 종래 냉난방기는 실내 환경조건에 의한 제습작용 및 정온작용시, 상기 실내 제습 및 정온에 따라 상기 실외 열교환기의 실외 팬 회전속도를 가변 제어하는 것이 아니라, 도 2 에 도시한 바와 같이, 동일한 실외 팬 회전속도를 통해 실내의 제습작용 및 정온작용이 모두 이루어지기 때문에, 상기 냉난방기 구동을 통한 실내온도는 유지된다 하더라도 실내의 습기를 제거하는 제습효과는 크게 떨어지게 되는 커다란 문제점이 있었다.
또한, 상기와 같이 냉난방기의 제습작용 및 정온작용에 따른 실외 팬의 회전속도가 실내 제습 및 정온작용에 관계없이 동일한 속도(실외 팬 강풍(650rpm) 대비 30% 약 200 rpm)로 회전되기 때문에, 이에 따른 실외 열교환기의 응축압력 증가로 인한 소비전력이 증가되게 되는 커다란 문제점도 있었다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명은, 상기 냉난방기를 통한 실내 제습작용 및 실내 정온작용시, 상기 실내 제습 및 정온에 따라 상기 실외 열교환기의 실외 팬 회전속도를 가변 제어하여 상기 냉난방기가 절전될 수 있게 하는 속도제어 알고리즘을 통해 상기 냉난방기로부터 실내로 토출되는 냉기의 온도를 조절하여 실내 제습 및 실내 정온을 유지시키므로서, 실외 팬의 동일 회전속도를 통해 실내의 제습작용 및 정온작용을 하였던 종래 냉난방기에 비해 소비전력이 감소되는 절전운전을 실행할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
이러한 본 발명의 목적은, 냉난방기에 의한 실내 제습 및 정온작용시, 실외 팬 회전속도를 가변 제어할 수 있도록 하는 속도제어 알고리즘을 통해 상기 냉난방기로부터 실내로 토출되는 냉기의 온도를 조절하여 실내 제습 및 실내 정온을 유지시킬 수 있도록 한 냉난방기의 절전운전방법에 의해 해결될 수 있는 바, 이하 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명한다.
도 1 은 종래 냉난방기를 개략적으로 나타낸 구조도.
도 2 는 종래 냉난방기의 제습 및 정온 작용시 운전상태를 나타낸 그래프.
도 3 은 실외 풍량에 따른 사이클 변화 상태를 나타낸 그래프.
도 4 는 본 발명인 냉난방기의 제습 및 정온 작용시 운전상태를 나타낸 그래프.
도 5 는 본 발명인 냉난방기의 제습 및 정온 작용시 실외 풍량에 따른 응축압력 및 소비전력을 나타낸 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10. 압축부11. 압축기
12. 4방향 밸브20. 실외 열교환부
21. 실외 열교환기22. 실외 팬
30. 실내 열교환부31. 제 1 열교환기(응축기)
32. 제 2 열교환기(증발기)33, 34. 실내 팽창부
40. 팽창부41. 모세관
42. 제 1 밸브
도 3 은 실외 풍량에 따른 사이클 변화 상태를 나타낸 그래프이고, 도 4 는 본 발명인 냉난방기의 제습 및 정온 작용시 운전상태를 나타낸 그래프이다.
본 발명인 냉난방기의 절전운전방법은, 냉/난방을 이룰 수 있게 실내외 공기와 열교환을 이루는 실내/외 열교환부(20)(30) 중 실내 열교환기가 이중 분할되어 일측의 열교환기는 응축기(31)로 타측의 열교환기는 증발기(32)로 사용되는 재가열 및 제습이 가능한 냉난방기에 있어서;
상기 냉난방기(1)를 통한 실내 제습작용 및 실내 정온작용시, 상기 실내 제습 및 정온에 따라 상기 실외 열교환부(20)의 실외 팬(22) 회전속도를 가변 제어하여 상기 냉난방기(1)가 절전될 수 있게 하는 속도제어 알고리즘을 통해 상기 냉난방기(1)로부터 실내로 토출되는 냉기의 온도를 조절하여 실내 제습 및 실내 정온을 유지시킬 수 있도록 한 구성이다.
이하, 본 발명인 냉난방기의 절전운전방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 내용 중 종래 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하기로 한다.
본 발명에 대해 설명하기 앞서, 도 3 에 도시한 그래프를 설명하면, 이는 실외기의 실외 팬(22) 풍량에 따른 사이클 변화상태를 나타낸 것으로서, 실외기에 설치된 실외 팬(22)을 최대 속도(약 650rpm)로 회전시킬 경우, 압축기(11)를 통해 고온 고압 상태로 가압된 냉매가 응축기 즉, 실외 열교환기(21) 관내를 유동하면서 강풍의 공기와 열교환되는 많은 발열작용을 통해 응축압력이 낮아지게 되고, 상기와 같이 낮아진 응축압력에 압축기(11)의 사용 소비전력이 감소하게 됨을 도 3을 통해 알 수 있다. 또한 소비전력의 감소와 함께, 증발온도 역시 저하되게 되면서 이에 따른 제습량이 증가하게 되고, 상기 제승량 증가에 따른 실내 제습 효율이 향상되게 됨을 이 역시 도 3을 통해 알 수 있다.
본 발명은 상기와 같이 도 3 에 도시된 실외 팬(22) 풍량에 따른 사이클 변화상태 원리를 적용하여 종래 냉난방기(1)에 비해 소비전력이 감소되는 절전운전을 실행할 수 있도록 한 것으로서, 이를 좀더 부가적으로 설명하면, 도 4 에 도시한 바와 같이, 상기 냉난방기(1)를 통한 실내 제습작용 및 실내 정온작용시, 속도제어 알고리즘을 통해 상기 실내 제습 및 정온에 따라 각각의 작용에 맞게 상기 실외 팬(22)의 회전속도를 가변 제어(제습시- 실외기 강풍(650rpm) 대비 약 70%, 정온시- 실외기 강풍(650rpm) 대비 약 30%)하여 상기 가변되는 실외 팬(22)의 회전속도에 따라 상기 냉난방기(1)로부터 실내로 토출되는 냉기의 온도가 조절되면서 사용자가 쾌적한 실내환경을 느낄 수 있는 상태의 실내 제습과 실내 정온이 계속적으로 유지되도록 한 것이다.
이 때 상기 속도제어 알고리즘은 도 4 에 도시한 바와 같이, 제습작용시, 실외 팬(22)을 고속으로 회전시켜 응축압력저하로 인한 설정(제습)온도까지 냉기를 토출시켜 실내의 습기를 제거토록 하는 실외 팬 고속회전 단계와;
상기 과정을 통해 실내가 설정(제습)온도로 하강시, 상기 실외 팬(22)을 저속으로 회전시켜 응축압력상승으로 인한 냉기의 온도를 설정(정온)온도까지 상승시켜 상기 과정을 통해 저하된 실내온도를 설정(정온)온도로 상승 유지되도록 하는 실외 팬 저속회전 단계; 로 이루어져 있으며, 상기 실외 팬 고속회전 단계와 실외 팬 저속회전 단계를 복합적으로 실행하므로서, 전술한 바와 같이 상기 속도제어 알고리즘을 통해 실외 팬의 회전속도를 가변 제어하여 상기 가변되는 실외 팬(22)의 회전속도에 따라 종래 냉난방기(1)에 비해 소비전력이 감소되는 절전운전을 실행하면서 설정온도에 맞게 실내 제습 및 실내 정온을 계속적으로 유지할 수 있게 된다.
도 5 는 본 발명인 냉난방기의 제습 및 정온 작용시 실외 풍량에 따른 응축압력 및 소비전력을 나타낸 그래프이다.
도 5 에 도시한 바와 같이, 실외 풍량 즉, 실외 팬(22)의 가변된 회전속도에 따라 상기 실외 팬(22)이 고속으로 회전되는 과정인 제습작용에서는 압축기(11)를 통해 고온 고압 상태로 가압된 냉매가 강풍의 외부공기와 열교환되는 응축기(실외 열교환기)(21)의 응축압력은 낮아지고, 상기와 같이 낮아진 응축압력에 압축기(11)의 사용 소비전력 역시 감소하게 되며, 이와 반대로, 실외 팬(22)이 저속으로 회전되는 과정인 정온작용에서는 상기 응축기(21)의 응축압력이 상승하면서 상기 압축기(11)의 사용 소비전력 역시 증가함을 알 수가 있다.
이에 따라 속도제어 알고리즘을 통해 상기 실외 팬(22)의 회전속도를 가변 제어하여 각각의 실내 제습과 실내 정온이 계속적으로 유지되도록 하는 본 발명의 경우, 실외 팬(22)의 동일 회전속도를 통해 실내의 제습작용 및 정온작용을 하였던종래 냉난방기(1)에 비해 소비전력이 10∼20%정도 감소된 절전운전을 실행할 수 있는 특징이 있다.
본 발명인 냉난방기의 절전운전방법은, 열교환을 이루는 실/내외 열교환기 중 실내 열교환기가 이중 분할되어 일측의 열교환기는 응축기로 타측의 열교환기는 증발기로 사용되는 냉난방용 냉난방기 중 상기 냉난방기를 통한 실내 제습작용 및 실내 정온작용시, 상기 실내 제습 및 정온에 따라 상기 실외 열교환기의 실외 팬 회전속도를 가변 제어하여 상기 냉난방기가 절전될 수 있게 하는 속도제어 알고리즘을 통해 상기 냉난방기로부터 실내로 토출되는 냉기의 온도를 조절하여 실내 제습 및 실내 정온을 유지시키므로서, 실외 팬의 동일 회전속도를 통해 실내의 제습작용 및 정온작용을 하였던 종래 냉난방기에 비해 소비전력이 10∼20%정도 감소되는 절전운전을 실행할 수 있는 탁월한 효과가 있다.
Claims (2)
- 냉난방을 이룰 수 있게 실내외 공기와 열교환을 이루는 실내/외 열교환부 중 실내 열교환기가 이중 분할되어 일측의 열교환기는 응축기로 타측의 열교환기는 증발기로 사용되는 재가열 및 제습이 가능한 냉난방기에 있어서;상기 냉난방기를 통한 실내 제습작용 및 실내 정온작용시, 상기 실내 제습 및 정온에 따라 상기 실외 열교환부의 실외 팬 회전속도를 가변 제어하여 상기 냉난방기가 절전될 수 있게 하는 속도제어 알고리즘을 통해 상기 냉난방기로부터 실내로 토출되는 냉기의 온도를 조절하여 실내 제습 및 실내 정온을 유지시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 냉난방기의 절전운전방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 속도제어 알고리즘은, 제습작용시, 실외 팬을 고속으로 회전시켜 응축압력저하로 인한 설정(제습)온도까지 냉기를 토출시켜 실내의 습기를 제거토록 하는 실외 팬 고속회전 단계와;상기 과정을 통해 실내가 설정(제습)온도로 하강시, 상기 실외 팬을 저속으로 회전시켜 응축압력상승으로 인한 냉기의 온도를 설정(정온)온도까지 상승시켜 상기 과정을 통해 저하된 실내온도를 설정(정온)온도로 상승 유지되도록 하는 실외 팬 저속회전 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉난방기의 절전운전방법.
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