KR20050022857A - 분리형 공기 조화기 - Google Patents

Abstract

일정 속도로 냉방과 난방의 양쪽 운전 모드를 구비한 분리형 공기 조화기에 있어서, 실내기와 실외기를 3개의 전선으로 구성된 내외 접속 전선으로 전기적으로 접속한다. 실외기에는 압축기와 4방 밸브를 배치하고, 이들로의 통전을 제어하는 제어부 및 릴레이와, 회로의 전환을 실행하는 전환 릴레이를 배치한다. 실내기에는 주 전원 스위치와 운전 모드 전환 스위치를 배치한다. 이 구성에 의해, 인버터 기종과의 내외 접속 전선의 공용화를 실현하면서, 공기 조화기에 필요한 제어를 실현하는 분리형 공기 조화기를 제공한다.

Description

분리형 공기 조화기{SEPARATED TYPE AIR-CONDITIONER}

본 발명은 분리형 공기 조화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3개의 내외 접속 전선을 사용하여 구성된 냉난방 겸용의 공기 조화기에 관한 것이다.

공기 조화기에는 인버터 타입과 일정 속도 타입이 있다. 인버터 타입의 공기 조화기는 공급 전원의 주파수를 제어하여 압축기의 운전 용량을 변화시킨다. 일정 속도 타입의 공기 조화기는, 상용 전원 등 입력 전원의 주파수를 그 상태로 유도하여 압축기를 대략 일정 속도로 동작시킨다. 일정 속도 타입은 인버터 타입에 비해, 복잡한 제어부, 고가의 전기 부품 등을 사용하지 않기 때문에, 비용면에서 장점이 있다.

이하, 종래의 일정 속도 타입의 분리형 공기 조화기에 대하여 도 3a, 도 3b를 참조하면서 설명한다. 도 3a, 도 3b는 종래의 냉난방 운전 가능한 분리형 공기 조화기의 전기적 구성을 나타내는 회로도이다. 이 공기 조화기는 실내기(1)와 실외기(2)와 그것들을 서로 전기적으로 접속하는 내외 접속 전선(이하, 전선)(3)으로 구성되어 있다. 전선(3)은 제 1 전선(3E), 제 2 전선(3F), 제 3 전선(3G) 그리고 제 4 전선(3H)으로 구성되어 있다. 압축기(5)로의 동력은 주로 전선(3E, 3F)을 거쳐 공급된다. 4방 밸브(이하, 밸브)(7)는 실내측에서의 난방 운전 지시를 받아, 전선(3G)을 거쳐 통전된다. 실외기(2)에 설치한 기계식 검지부(12)는 실외열 교환기(도시하지 않음)로의 착상 상태를 검지하여 전선(3H)을 거쳐 실내기(1)에 통지한다.

카렌트 트랜스(CT)(14)는 이 회로에서의 전류의 유무를 검지하고, SSR(solid state relay)(13)를 거쳐 제상(除霜) 운전 상태를 검지한다.

이하, 상기 구성에 기초한 공기 조화기의 동작에 대하여 설명한다. 도 3a는 냉방 운전시의 상태를 나타내고 있다. 실내기(1)는 상용 전원(이하, 전원)(4)에 접속되어 있다. 주 전원 스위치(이하, 스위치)(8)가 온(on)으로 되고, 냉방 난방을 전환하는 운전 모드 스위치(이하, 스위치)(9)가 오프(off)로 되면, 팬 모터(6), 압축기(5)가 운전되어 냉방 운전을 실행한다. 이 때, 실내기(1)에 접속된 전원(4)으로부터의 전기가 전선(3F) 및 전선(3H)을 거쳐 팬 모터(6)에 공급된다. 또한 전원(4)으로부터의 전기가 전선(3F) 및 전선(3E)을 거쳐 압축기(5)에 공급된다. 또한, 밸브(7)로의 통전이 없는 경우에는, 냉동 사이클(도시하지 않음)은 냉방 회로로 되어 있다.

다음에 난방 운전시에 대하여 도 3b를 사용하여 설명한다. 스위치(8, 9)를 온으로 하면, 밸브(7), 팬 모터(6), 압축기(5)에 전력이 공급되어 난방 운전을 실행한다. 이 때, 전원(4)으로부터의 전기는 전선(3F) 및 전선(3G)을 거쳐 밸브(7)에, 전선(3F) 및 전선(3H)을 거쳐 팬 모터(6)에, 전선(3F) 및 전선(3E)을 거쳐 압축기(5)에 각각 공급된다.

CT(14)는 기계식 검출부(12)의 검출 신호를 입력하는 수신부로서, 통상의 난방 운전시에는 소정의 전류값을 검출하고 있다.

여기서 실외 열 교환기(도시하지 않음)의 온도가 예컨대 -5℃ 등 소정값 이하로 된 경우, 기계식 검출부(12)가 그것을 검지하여 회로를「폐쇄」로 하고, 팬 모터용 릴레이(이하, 릴레이)(10)가 전환된다. 이로써, 팬 모터(6)로의 공급 전원이, 전선(3H)으로부터의 공급으로부터, 전선(3G)으로부터의 공급으로 전환된다. 그리고 팬 모터(6)는 통전된 상태로 된다. 도 3b는 이 때의 상태를 나타내고 있다.

릴레이(10) 회로에 전류가 흐르지 않게 되어, CT(14)로 검지되는 전류값이 0으로 변화되면, CT(14)로 흐르는 전류값의 변화에 의해 실내측 전자 제어 장치(도시하지 않음)는 기계식 검출부(12)가 동작한 것을 인식한다. 이로써 제상 제어가 개시된다.

이상과 같은 구성에서는, 실외기(2)에 전자 제어 장치가 불필요하게 되고, 저비용으로 제상 제어가 실행되어, 시장에서의 유지 보수성이 향상된다. 게다가, 실외 열 교환기(도시하지 않음)의 착상·제상 상태를 실외 열 교환기의 온도를 직접 검출함으로써 검지하고 있기 때문에, 기종 전개시에 설정 온도를 선정할 필요가 없어 범용성이 높다. 이러한 구성의 공기 조화기는, 예컨대 일본 특허 공개 공보 제 97-113075 호에 개시되어 있다.

상기 종래의 공기 조화기에서는, 상술한 바와 같이 실외기(2)에 압축기(5), 팬 모터(6), 밸브(7)의 3개의 디바이스를 갖는다. 이러한 3개의 디바이스는 각각의 전기 입력의 일단으로서 1개의 전선(3F)을 공유하고 있다. 또한, 타단에 대하여 개폐부 또는 회로 전환부를 거쳐 그것들로의 통전을 제어한다. 이 때문에 또한 3개의 전선을 필요로 하여, 결과적으로 전선(3)은 4개의 전선으로 구성된다.

한편, 최근 주류로 되어 있는 인버터 타입에는 2개의 동력선과 1개의 통신선의, 합계 3개 선의 내외 접속 전선이 채용되어 있다. 그 때문에, 전선(3)이 4개의 전선으로 구성되어 있는 상기 종래의 일정 속도 타입과, 인버터 타입과는 전선을 공용할 수 없다.

또한, 상기 종래의 공기 조화기에는 난방 운전시에 제상 운전을 실행하기 위해서, 실외 열 교환기로의 착상을 검지하기 위한 고가의 기계식 검지부(12)가 필요하다.

본 발명의 분리형 공기 조화기는 1차 전원과 접속되는 실내기와, 실외기와, 실내기와 실외기를 전기적으로 접속하는 내외 접속 전선을 갖는다. 실내기는 제 1 및 제 2 개폐부를 갖는다. 실외기는 적어도 부대하는 냉동 사이클의 냉매 유로를 전환하는 4방 밸브와, 압축기와, 열 교환기와, 회로 전환부와, 제 3 및 제 4 개폐부를 갖는다. 회로 전환부는 공용 단자와 제 1 및 제 2 단자를 갖는다. 제 3 개폐부는 회로 전환부의 공용 단자와 연통해서 4방 밸브로의 통전을 개폐한다. 제 4 개폐부는 회로 전환부의 제 2 단자와 연통해서 압축기로의 통전을 개폐한다. 또한 실외기는 제 2 개폐부의 개폐 상태를 검지하는 개폐 검지부와, 개폐 검지부의 신호를 수신하는 동시에 회로 전환부와 제 3 개폐부와 제 4 개폐부의 동작을 제어하는 제어부를 갖는다. 내외 접속 전선은, 제 1, 제 2, 제 3 접속선을 갖는다. 제 1 접속선은 실내기의 제 1 개폐부를 거쳐서 1차 전원의 제 1 극과 압축기의 제 1 극을 접속한다. 제 2 접속선은 1차 전원의 제 2 극과 압축기의 제 2 극을 접속한다. 제 3 접속선은 실내기의 제 2 개폐부를 거쳐서 1차 전원의 제 1 극과 실외기의 회로 전환부의 제 1 단자를 접속한다.

본 실시예에 따른 분리형 공기 조화기의 구성에 대하여 도 1을 사용하여 설명한다.

실내기(31)는 도시하지 않지만 내부에 열 교환기나 그것에 부대하는 실내 팬을 구비하는 동시에, 상용 전원이나 자가 발전원 등의 1차 전원(이하, 전원)(34)과 접속되어 있다. 또한 실내기(31)는, 주 전원 스위치(이하, 스위치)(38)와 운전 모드 스위치(이하, 스위치)(39)를 구비하고 있다. 스위치(38, 39)의 일 단은, 전원(34)의 한쪽 극과 전기적으로 접속되어 있다. 스위치(39)는 냉난방 운전을 전환한다. 스위치(38, 39)는 각각 제 1, 제 2 개폐부를 구성하고 있다.

한편, 실외기(32)는 압축기(35)와, 열 교환기(24)와, 열 교환기(24)에 부대하는 송풍 팬(도시하지 않음)과, 이것을 회전 구동하는 팬 모터(36)를 갖는다. 실외기(32)는 또한 냉동 사이클의 냉매 순환방향을 냉방과 난방으로 전환하는 4방 밸브(이하, 밸브)(37)와 제어 기판(22)을 구비하고 있다.

제어 기판(22)에는 압축기 릴레이(이하, 릴레이)(15), 팬 모터 릴레이(이하, 릴레이)(17), 4방 밸브 릴레이(이하, 릴레이)(18), 전환 릴레이(이하, 릴레이)(16), 사이리스터(thyristor)(20), 제어부(30)가 탑재되어 있다. 제어부(30)는 마이크로 컴퓨터로 구성되어 있다. 릴레이(15, 18, 17)는 각각 제 3, 제 4, 제 5 개폐부, 릴레이(16)는 회로 전환부, 사이리스터(20)는 개폐 검지부를 구성하고 있다. 또한, 전원 컨버터(19)는 실외기(32)에 있어서 제어 기판(22)의 각 부품, 특히 제어부(30) 등의 동작을 위해서 교류 전류으로부터 5V나 12V 등의 저압 직류 전원을 생성한다. 또한, 제어부(30)에는 열 교환기(24)의 배관 온도를 검지하는 온도 검지부(이하, 검지부)(21)의 신호가 들어가도록 구성되어 있다. 검지부(21)는 서미스터(thermistor) 등의 온도 센서 소자로 이루어진다.

릴레이(15)의 일단은 압축기(5)에 접속되고, 타단은 릴레이(16)의 제 2 단자(16B)에 접속되어 있다. 릴레이(17)의 일단은 팬 모터(36)에 접속되고, 타단은 릴레이(16)의 공용 단자(16C)에 접속되어 있다. 릴레이(18)의 일단은 밸브(37)에 접속되고, 타단은 릴레이(16)의 공용 단자(16C)에 접속되어 있다. 또한, 릴레이(15, 17, 18, 16)는 각각 제어부(30)의 신호에 따라서 전환, 개폐가 제어되도록 구성되어 있다.

내외 접속 전선(이하, 전선)(33)은, 제 1 접속선(33A)과, 제 2 접속선(33B)과, 제 3 접속선(33C)으로 구성되어 있다.

접속선(33A)은 실내기(31)에 설치된 스위치(38)를 거쳐, 1차 전원(34)의 한쪽 극과 릴레이(16)의 단자(16B)를 접속하고 있다. 또한, 접속선(33B)은 1차 전원(34)의 다른 쪽 극과, 압축기(35), 팬 모터(36), 4방 밸브(37)의 릴레이(15, 17, 18)가 접속된 반대측 단자(극)를 접속하고 있다. 또한, 릴레이(16)의 공용 단자(16C)는 전원 컨버터(19)를 거쳐 접속선(33B)에 접속되어 있다. 그리고, 접속선(33C)은 실내기(31)에 설치된 스위치(39)를 거쳐, 1차 전원(34)의 한쪽 극과 릴레이(16)의 제 1 단자(16A)를 접속하고 있다.

사이리스터(20)의 일단은 릴레이(16)의 제 1 단자(16A)에, 타단은 제 2 전선(33B)에 접속되어 있다. 스위치(39)가 개방 상태로 난방운전이 지시되어 있는 경우, 접속선(33C)과 접속선(33B)의 사이에 인가 전압이 생긴다. 이로써 접속선(33C)으로부터 접속선(33B)측으로 흐르는 직류 전류가 제어부(30)에 입력된다. 그리고 제어부(30)는 실내기(31)로부터 별도로 제어 신호가 입력되지 않아도 냉방/난방 중 어느 것이 선택되어 있는지를 검지하여 밸브(37)를 제어한다.

다음에 본 실시예에 있어서의 분리형 공기 조화기의 동작에 대하여 도 1, 2를 사용하여 설명한다.

최초로 도 1을 사용하여 냉방 운전시의 동작에 대하여 설명한다. 사용자가 냉방 운전을 지시하는 경우, 스위치(38)가 온, 스위치(39)가 오프로 된다. 이 때, 접속선(33C)으로는 통전되지 않기 때문에 제어부(30)는 이것을 사이리스터(20)로 검지하여, 릴레이(18)를 온 제어하지 않는다.

한편, 릴레이(16)에는 통상, 단자(16C)와 단자(16B)가 연통하고 있는 상태로 되어 있고, 전원 컨버터(19)에 1차 전원이 인가되어 마이크로 컴퓨터 등의 동작 전원을 확보하고 있다.

제어부(30)는, 냉방 운전시는 릴레이(17)를 온 하도록 프로그램되어 있기 때문에 냉방 운전 개시시로부터 릴레이(17)가 온이 되어 팬 모터(36)가 동작한다. 또한, 냉방 운전시에는 릴레이(15)도 온이 되도록 프로그램되어 있기 때문에 압축기(35)도 운전된다. 이로써, 냉방 운전이 실시된다. 또한, 실내기(31)의 동작에 대해서는 여기서는 생략한다.

실외기(32) 주변이 고온 상태이거나, 실외기(32)에서의 방열이 저해되는 등에 의해 냉동 사이클이 소위 과부하 상태로 되면, 열 교환기(24)에 부대한 검지부(21)가 응축 온도를 검지하여 제어부(30)로 전송한다. 제어부(30)는 미리 설정된 온도보다도 고온인 것을 검지하여 과부하 상태를 판정하고, 릴레이(15)를 오프로 하여, 압축기(35)를 정지시킨다. 이러한 보호 제어가 실외기(32) 단독으로 실행된다. 실내기(31)는 접속선(33A)에 흐르는 전류를 검지하는 전류 트랜스(23)에 의해 압축기(35)가 실외기(32)의 단독 제어로 오프되어 있는 것을 전류량으로 검지한다. 그리고 그 상태로 대기 상태로 하거나 실외기(32)에서의 이상을 유지할 수 있다.

여기서, 실내기(31)측에서, 흡입한 실온이 설정 온도에 도달하여 냉방 운전을 1차 중단하는, 소위 열전기 오프 제어를 실행하는 경우에는 릴레이(38)를 오프로 하고 실외기(32)로의 통전을 오프로 한다.

다음에, 도 2를 사용하여 난방 운전시의 동작에 대하여 설명한다. 사용자가 난방 운전을 지시하는 경우, 스위치(38, 39)가 모두 온이 된다. 그렇게 하면, 제어부(30)는 사이리스터(20)에 의해 접속선(33C)으로의 통전을 검지하여 릴레이(18)를 온 제어한다.

제어부(30)에는 난방 운전시에도 릴레이(17)를 온 하도록 프로그램되어 있고, 난방 운전 개시시로부터 릴레이(17)는 온되어 팬 모터(36)가 동작한다. 또한, 난방 운전시에는 릴레이(15)도 온으로 하도록 프로그램되어 있기 때문에 압축기(35)도 운전된다. 이로써, 난방 운전이 개시된다.

난방 운전시에는, 제어부(30)는 릴레이(16)를 공용 단자(16C)와 제 1 단자(16A)가 접속되도록 제어한다. 난방 운전에서는, 스위치(39)는 온 상태이기 때문에, 이와 같이 제어됨으로써 전원 컨버터(19)는 상시 통전된다. 이 때문에, 제어부(30)는 상시 동작한다.

다음에 외기가 저온 등일 때에 실행하는 제상 운전 동작에 대해서 설명한다. 난방 운전 중에 제어부(30)가 검지부(21)를 통해 소정 시간(예컨대 30분) 이상에 걸쳐 소정 온도(예컨대 -2℃ 이하)가 계속된 것을 검지한 경우, 제어부(30)는 열 교환기(24)가 착상(着霜) 상태인 것을 인식하여 제상 운전을 개시한다. 이 때, 릴레이(15, 17)를 일단 오프로 하여 압축기(35)와 팬 모터(36)를 정지시킨다.

그리고, 릴레이(18)를 오프로 하여 냉동 사이클 회로를 냉방 상태로 전환하며, 릴레이(15)를 다시 온으로 한다. 이 상태를 계속하여, 검지부(21)의 온도가 소정 온도(예컨대 7℃)를 상회하면 제어부(30)는 제상 완료로 판단하고, 다시 릴레이(15)를 일단 오프로 하여 압축기(35)를 정지시킨다. 그리고 소정 시간 후(예컨대 3분 후)에 다시 릴레이(18, 15, 17)를 온으로 하고 밸브(37), 압축기(35), 팬 모터(36)를 온시켜서 난방 운전을 재개한다.

또한, 제어부(30)와 릴레이(15, 16, 17, 18)와 사이리스터(20)는 전자 기판상에 일체로 배치 구성할 수도 있다. 적어도 이러한 6개의 요소는 제어 기판상에 용이하게 구성할 수 있기 때문에, 실외기(32)의 조립 제조시에 조립이 간편해져서 적절하다.

또한, 팬 모터(36)는 제상 운전 중 등을 제외하고, 냉방 운전, 난방 운전시에는 상시 온이어도 무방하다. 그 경우 접속선(33A, 33B)으로 급전하거나 또는 팬 모터(36)나 그것에 의해 구동하는 송풍 팬을 실외기(32)와 별개로 설치할 수도 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 내외 접속 전선의 공용화를 실현하면서, 제상 제어 등 공기 조화기에 필요한 제어를 실현할 수 있는 분리형 공기 조화기를 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면, 일정 속도로 냉방과 난방의 양쪽 운전 모드를 구비한 것으로서, 인버터 기종과의 내외 접속 전선의 공용화를 실현하면서, 공기 조화기에 필요한 제어를 실현하는 분리형 공기 조화기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 있어서의 분리형 공기 조화기의 냉방 운전시의 상태를 나타내는 전기 장치 배선의 개략도,

도 2는 본 발명의 실시예에 있어서의 분리형 공기 조화기의 난방 운전시의 상태를 나타내는 전기 장치 배선의 개략도,

도 3a는 종래의 분리형 공기 조화기의 냉방 운전시의 상태를 나타내는 전기 장치 배선의 개략도,

도 3b는 종래의 분리형 공기 조화기의 난방 운전시의 상태를 나타내는 전기 장치 배선의 개략도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

15, 16, 17, 18 : 릴레이 19 : 컨버터

20 : 사이리스터 24 : 열 교환기

30 : 제어부 31 : 실내기

32 : 실외기 33A, 33B, 33C : 접속선

35 : 압축기 36 : 팬 모터

37 : 4방 밸브 38, 39 : 스위치

Claims (8)

1. 실내기와, 실외기와, 상기 실내기와 상기 실외기를 전기적으로 접속하는 내외 접속 전선을 구비한 공기 조화기에 있어서,

   상기 실내기는 1차 전원과 접속되어, 제 1 개폐부와 제 2 개폐부를 갖고,

   상기 실외기는,

   적어도 부대하는 냉동 사이클의 냉매 유로를 전환하는 4방 밸브와,

   압축기와,

   열 교환기와,

   공용 단자와 제 1 단자와 제 2 단자를 갖는 회로 전환부와,

   상기 공용 단자와 연통해서 상기 4방 밸브로의 통전을 개폐하는 제 3 개폐부와,

   상기 제 2 단자와 연통해서 상기 압축기로의 통전을 개폐하는 제 4 개폐부와,

   상기 제 2 개폐부의 개폐 상태를 검지하는 개폐 검지부와,

   상기 개폐 검지부의 신호를 수신하는 동시에, 상기 회로 전환부와 상기 제 3 개폐부와 상기 제 4 개폐부의 동작을 제어하는 제어부를 갖고,

   상기 내외 접속 전선은,

   상기 제 1 개폐부를 거쳐, 상기 1차 전원의 제 1 극과 상기 압축기의 제 1 극을 접속하는 제 1 접속선과,

   상기 1차 전원의 제 2 극과 상기 압축기의 제 2 극을 접속하는 제 2 접속선과,

   상기 제 2 개폐부를 거쳐, 상기 1차 전원의 제 1 극과 상기 회로 전환부의 제 1 단자를 접속하는 제 3 접속선을 갖는

   분리형 공기 조화기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부와, 상기 회로 전환부와, 상기 제 3 개폐부와, 상기 제 4 개폐부 및 상기 개폐 검지부가 일체로 배치 구성되어 있는

   분리형 공기 조화기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 실외기는 상기 열 교환기에 부대하여 설치된 송풍팬을 회전시키는 팬 모터와, 상기 공용 단자와 연통하여 상기 팬 모터로의 통전을 개폐하는 제 5 개폐부를 더 갖고,

   상기 제어부는 상기 제 5 개폐부의 동작을 제어하는

   분리형 공기 조화기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제어부와, 상기 회로 전환부와, 상기 제 3 개폐부와, 상기 제 4 개폐부와, 상기 제 5 개폐부 및 상기 개폐 검지부가 일체로 배치 구성되어 있는

   분리형 공기 조화기.
5. 제 1 항에 있어서,

   난방 운전시에, 상기 제어부는 상기 공용 단자와 상기 제 1 단자가 연통하도록 상기 회로 전환부를 제어하는

   분리형 공기 조화기.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 개폐부가 온일 때에 난방 운전을 실행하고, 상기 제 2 개폐부가 오프일 때에 냉방 운전을 실행하는

   분리형 공기 조화기.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 실외기는 상기 열 교환기의 온도를 검지하는 온도 검지부를 더 갖고,

   상기 제어부는 상기 온도 검지부의 신호를 수신하는

   분리형 공기 조화기.
8. 제 7 항에 있어서,

   냉방 운전 중에 상기 온도 검지부에 의해, 상기 열 교환기의 온도가 제 1 온도를 초과하는 것이 검지되었을 때와, 상기 열 교환기의 온도가 소정 시간 이상, 상기 제 1 온도보다 저온인 제 2 온도 이하에 있는 것이 검지되었을 때 중 어느 것에 있어서, 상기 제어부는 제 3 개폐부를 오프로 하는

   분리형 공기 조화기.