KR20050065694A - 보조히터가 장착된 공기조화기의 난방사이클 제어방법 - Google Patents

보조히터가 장착된 공기조화기의 난방사이클 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보조히터를 장착한 공기조화기의 난방사이클에 관한 것으로,
본 발명은 압축기, 실외열교환기, 실외송풍기, 사방밸브 및 제상을 목적으로 상기 실외열교환기를 가열시키는 보조히터를 포함하는 실외기와; 실내열교환기, 실내송풍기를 포함하는 실내기와; 실내온도, 실외온도, 실내배관의 온도 및 실외배관의 온도를 센싱하는 센서부를 포함하여 구성되는 공기조화기의 제어방법에 있어서,
상기 공기조화기에 의해 실내를 난방시킬 경우, 실내 온도센서에 의해 감지된 실내온도와 사용자의 희망온도를 비교하는 제 1 비교단계와; 상기 제 1 비교단계에서 상기 희망온도가 실내온도보다 높을 경우 실내배관 온도가 소정온도보다 높은지를 판단하는 제 2 비교단계와; 상기 실내배관온도가 소정온도보다 높을 경우 상기 실내송풍기를 구동시키는 실내송풍기구동단계와; 상기 실내송풍기구동단계 이후에 실외온도가 소정온도보다 낮은지를 판단하는 제 3 비교단계와; 상기 실외온도가 소정온도보다 낮을 경우 상기 보조히터를 구동시켜 실외열교환기를 제상시키는 제 1 제상단계와; 상기 제상단계에 의해 구동되는 보조히터의 구동시간이 소정시간이 이내일 경우 상기 공기조화기를 난방사이클로 구동시켜 실내를 난방시키는 난방단계를 포함하여 구성된다.

Description

보조히터가 장착된 공기조화기의 난방사이클 제어방법{Process for controlling air-conditioner having a sub-heater}
본 발명은 공기조화기의 실외기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기조화기의 난방사이클에서 실외열교환기를 제상시키는 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 난방기, 냉방기, 청정기 등으로 실내를 냉난방시키거나 공기를 정화할 목적으로 설치되어 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 조성하는 것이다.
이러한 공기조화기는 크게 일체형(window type)과 분리형(separate type 또는 split type)으로 구분된다. 상기한 일체형과 분리형은 기능적으로는 같지만 일체형은 증발기, 압축기, 응축기, 송풍기를 하나의 캐비닛에 장착한 것이고, 분리형은 실내에 위치하는 실내기에 실내 열교환기(증발기 혹은 응축기) 및 송풍기를 설치하고, 실외에 위치하는 실외기에 실외 열교환기(응축기 혹은 증발기)와 압축기와 및 송풍기를 설치하며, 상기 실내기와 실외기 중 적어도 어느 하나에 팽창기구를 설치하여 서로 분리된 두 장치를 냉매 배관으로 연결시킨 것이다.
최근에는 실내기가 차지하는 공간 때문에, 상기 실내기를 천장, 벽면, 베란다 등에 장착하거나 옥상 등의 실외에 장착하고 별도의 흡입덕트와 배출덕트를 통해 실내 공기를 흡/배출하는 덕트 연결형 공기조화기가 증가되는 추세이다.
도 3은 종래 기술에 따른 히트 펌프식 공기조화기의 구성도이다.
히트 펌프식 공기조화기는 도 3에 도시된 바와 같이 저온 저압의 기체 상태의 냉매를 고온 고압으로 변화시키는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)에서 나온 냉매를 냉방 시에는 실외열교환기(3)로 난방 시에는 실내열교환기(5)로 보내는 사방 밸브(2)와, 고온 고압의 기체 냉매를 액냉매로 응축시키는 응축수단(냉방시 실외 열교환기(3), 난방시 실내 열교환기(5))과, 상기 응축수단에 의해 응축된 액냉매를 기체와 액체가 혼합된 저온 저압의 2상 냉매로 팽창시키는 팽창 기구(4)와, 외부의 열을 흡수하여 2상 냉매를 기체 상태로 변화시키는 증발수단(냉방시 실내열교환기(5), 난방시 실외열교환기(3)와, 상기 실외 열교환기(3)의 측면에 설치되어 열교환기 쪽으로 공기를 송풍하여 열교환 효율을 상승시키는 실외송풍기(7)와, 상기 실내열교환기(5)에 설치되어 열교환을 통해 더워지거나 차가워진 공기를 실내로 토출시키는 실내송풍기(6)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 히트 펌프식 공기조화기는 상기 실내열교환기(5)와 실내송풍기(6)가 내장된 실내기(8)를 천정, 실내 또는 벽면에 설치하고 상기 실외열교환기(3)와 압축기(1)와 사방밸브(2)와 팽창 기구(4)가 내장된 실외기(9)를 실외에 설치하는 분리형 공기조화기나, 상기 히트 펌프의 모든 구성을 하나의 케이스 내에 내장하고 창문에 설치하는 일체형 공기조화기 어느 경우에도 적용 가능한 것으로서, 상기 사방 밸브(2)의 절환에 따라 따뜻한 공기 또는 시원한 공기를 실내로 토출하여 난방 또는 냉방이 이루어지도록 한다.
그리고 종래 기술에 따른 공기조화기를 겨울철에 난방기로 활용하면, 실외 공기온도가 영하인 바, 상기 실외열교환기(3)의 표면에 얼음이 맺히는 결빙현상이 일어나게 되고, 상기 결빙현상은 상기 히트펌프 사이클의 효율을 저하시키기 때문에 상기 실외열교환기(3)의 결빙을 제거하기 위한 제상을 실시하게 된다.
그런데 실외의 공기온도가 매우 낮거나 습도가 높을 경우에는 상기 공기조화기를 냉방사이클로 구동시켜 제상을 실시한다고 하더라도 상기 실외열교환기(3)의 표면에서 얼음 또는 서리가 쉽게 제상되지 않는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 주위공기온도가 낮고 습기가 많은 환경에서 공기조화기를 히트펌프사이클로 구동할 경우 실외열교환기에서 발생되는 결빙을 효과적으로 제거할 수 있는 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 압축기, 실외열교환기, 실외송풍기, 사방밸브 및 제상을 목적으로 상기 실외열교환기를 가열시키는 보조히터를 포함하는 실외기와; 실내열교환기, 실내송풍기를 포함하는 실내기와; 실내온도, 실외온도, 실내배관의 온도 및 실외배관의 온도를 센싱하는 센서부를 포함하여 구성되는 공기조화기의 난방사이클 제어방법에 있어서, 상기 공기조화기에 의해 실내를 난방시킬 경우, 실내 온도센서에 의해 감지된 실내온도와 사용자의 희망온도를 비교하는 제 1 비교단계와; 상기 제 1 비교단계에서 상기 희망온도가 실내온도보다 높을 경우 실내배관의 온도를 측정하여 소정온도 이상임을 확인하는 제 2 비교단계와; 상기 제 2 비교단계에서 상기 실내배관 온도가 소정온도보다 높을 경우 실내송풍기를 구동시키는 실내송풍기구동단계와; 상기 실내송풍기구동단계 이후에 실외온도를 측정하여 소정온도 미만일 경우 상기 히터를 구동시켜 실외열교환기를 제상시키는 제 1 제상단계와; 상기 제상단계 이후에 소정시간이 이내일 경우 상기 공기조화기를 난방사이클로 구동시켜 실내를 난방시키는 난방단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 공기조화기의 일부절개 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 난방사이클 제어방법의 흐름도이다.
본 발명에 따른 공기조화기는 실내기(30)와 실외기(10)를 포함하여 구성되고, 상기 실외기(10)는 압축기(12), 실외열교환기(14), 실외송풍기(16), 사방밸브(미도시) 및 제상을 목적으로 상기 실외열교환기(14)를 가열시키는 보조히터(20)를 포함하여 구성되며, 상기 실내기(30)는 실내열교환기(32), 실내송풍기(34)를 포함하여 구성되며, 상기 실외기(10) 및 상기 실내기(30)는 실내온도, 실외온도, 실내배관의 온도 및 실외배관의 온도를 센싱하는 센서부(미도시)를 포함하여 구성된다.
상기 공기조화기는 냉방사이클 또는 난방사이클로 구동된다.
먼저 상기 공기조화기는 냉방사이클을 위하여 상기 압축기(12)에 의해 압축된 냉매를 상기 사방밸브가 상기 실외열교환기(14)로 이동시키고, 상기 실외열교환기(14)는 이동된 냉매를 응축시키며, 팽창장치(미도시)는 상기 실외열교환기(14)에 의해 응축된 냉매를 팽창시키며, 상기 실내열교환기(32)는 상기 팽창장치에 의해 팽창된 냉매를 증발시켜 실내온도를 낮춘다.
다음으로 상기 공기조화기는 난방사이클을 위하여 상기 압축기(12)에 의해 압축된 냉매를 상기 사방밸브가 상기 실내열교환기(32)로 이동시키고, 상기 실내열교환기(32)는 이동된 냉매를 응축시키며 실내의 온도를 상승시킨 후 상기 팽창장치로 안내하며, 상기 팽창장치는 냉매를 팽창시켜 상기 실외열교환기(14)에 공급하며, 상기 실외열교환기(14)는 냉매와 실외공기를 열교환시킨다.
더불어 상기 실외기(10)에 장착된 보조히터(20)는 난방사이클 작동 중 상기 실외열교환기(14)에 나타나는 결빙을 해소하기 위하여 제상을 실시한다.
다음은 상기 공기조화기의 난방사이클의 제어방법을 설명한다.
본 발명에 따른 공기조화기가 난방사이클로 구동중일 때, 본 발명은 사용자가 조작한 희망온도가 실내온도보다 높은 가를 판단하는 제 1 비교단계(S10)와, 상기 희망온도가 실내온도보다 높을 경우 실외배관온도가 26℃보다 높은 가를 판단하는 제 2 비교단계(S20)와, 상기 실외배관온도가 26℃보다 높은 경우 실내송풍기(34)를 구동시키는 실내송풍기구동단계(S30)와, 상기 실내송풍기구동단계(S30) 이후에 실외온도가 -5℃보다 낮은가를 판단하는 제 3 비교단계(S40)와, 상기 실외온도가 -5℃보다 낮을 경우 상기 보조히터(20)를 구동시켜 상기 실외열교환기를 제상시키는 제 1 제상단계(S50)와, 상기 보조히터(20)의 구동시간이 소정시간 미만일 경우 상기 공기조화기를 난방사이클로 구동시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 비교단계(S10)에서 실내온도가 사용자의 희망온도보다 높을 경우 상기 공기조화기를 난방사이클로 구동시키는 것이 불필요하므로 상기 공기조화기의 난방사이클 구동을 중지한다.
상기 제 2 비교단계(20)는 실내온도가 희망온도보다 낮을 경우 상기 실내배관의 온도를 측정하여 상기 실내기(30)를 구동하여도 좋은 가를 판단하기 위한 것으로서, 실내배관의 온도가 26℃보다 높으면 실내를 난방하기 적정한 온도라고 판단하여 상기 실내송풍기(34)를 구동시키는 실내송풍기구동단계(S30)를 수행하나, 상기 실내배관의 온도가 26℃보다 낮을 경우 실내를 난방하기에 부적절한 온도이므로 상기 실내송풍기(34)를 정지시킨 상태에서 상기 공기조화기를 난방사이클로 구동시킴으로서 상기 실내열교환기(32)를 난방하기 적절한 온도로 예열시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 실내를 난방하기 위하여 상기 실내송풍기구동단계(S30)가 수행되면 상기 실외온도를 측정하여 상기 실외온도가 -5℃ 미만인가를 판단하게 된다. 이렇게 실외온도를 판단하는 제 3 비교단계(S40)는 상기 실외온도가 소정온도 이하일 경우 상기 실외열교환기(14)에 수증기가 결빙되기 때문에 상기 실외온도를 측정하여 상기 실외열교환기(14)가 결빙된지를 판단하기 위함이고, 상기 소정온도 -5℃는 상기 실외열교환기(14)에 결빙이 일어나는 온도를 실험적으로 얻어낸 값이다.
그래서 상기 제 3 비교단계(S40)에 의해 실외온도가 -5℃미만일 경우 상기 보조히터(20)를 구동시키는 제 1 제상단계(S50)를 수행하게 되고, 상기 실외온도가 -5℃보다 높을 경우 상기 보조히터(20)를 구동하지 않는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1 제상단계(S50)에 의해 상기 보조히터(20)는 소정시간동안 구동되는 바, 상기 보조히터(20)의 구동시간이 소정시간 이내일 경우 상기 공기조화기를 난방사이클로 구동시켜 실내를 난방한다.
그러나 상기 제 1 제상단곈(50)의 구동시간이 소정시간을 경과했을 경우 본 발명은 다시 실외배관의 온도를 측정하여 비교하는 제 4 비교단계(60)를 포함하게 된다.
본 발명은 상기 제 4 비교단계(S60)에서 상기 실외배관의 온도가 -6℃ 미만일 경우 상기 실외열교환기(14)를 제상하는 제 2 제상단계(S70)를 수행하고, 상기 실외배관의 온도가 -6℃보다 높을 경우 상기 실외열교환기(14)가 제상된 상태인지를 확인하는 제상확인단계(S80)를 수행하는 것을 특징으로 한다. 더불어 상기 실외배관의 소정온도 -6℃는 상기 실외배관의 온도가 -6℃보다 낮아질 경우 상기 실외열교환기(14)에서 결빙이 일어나는 것을 확인한 실험값이다.
상기 제 2 제상단계(S70)는 상기 실외온도와 실외배관의 온도차이가 크지 않으므로 보조히터(20)를 사용하지 않고 상기 공기조화기를 냉방사이클로 구동시킴으로서 상기 실외열교환기(14)를 제상시키나, 상기 실외송풍기(16) 및 상기 실내송풍기(34)를 정지시킨 상태에서 상기 압축기(12)만을 구동하여 상기 실외열교환기(14)를 가열시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명은 상기 제상확인단계(S80)에 의해서 상기 실외열교환기(14)가 제상된 상태인 것이 확인되면 상기 공기조화기를 난방사이클로 구동시켜 실내를 난방하고, 상기 실외열교환기(14)가 제상된 상태가 아니면 다시 실내배관의 온도를 확인하는 제 5 비교단계(S90)를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 5 비교단계(S90)는 상기 실내배관의 온도가 12℃보다 높은 지를 확인하는 것으로서, 상기 실내배관의 온도가 12℃는 상기 실외열교환기(14)에 결빙은 일어나지 않은 상태이나 실내를 난방시키기에는 부적절한 상태인 것을 실험적으로 확인한 온도이고, 상기 실내배관의 온도가 12℃이상이면 상기 실내송풍기(34)를 정지시킨 상태에서 상기 공기조화기를 난방사이클로 구동시킴으로서 상기 실내열교환기(32)를 예열시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 5 비교단계(S90)에서 상기 실내배관의 온도가 12℃보다 낮으면 상기 실외열교환기(14)에 결빙이 시작되는 것으로 간주하여 상기 실외열교환기(14)를 제상시키는 제 3 제상단계(S100)를 수행한다.
상기 제 3 제상단계(S100)는 상기 실외열교환기(14)를 가열시키기 위하여 상기 공기조화기를 냉방사이클로 구동시키나, 실내로 차가운 공기가 유입되지 않도록 상기 실내송풍기(34)를 정지시키고, 상기 실외열교환기(14)가 냉각되지 않도록 상기 실외송풍기(16)를 정지시키며, 상기 실외열교환기(14)가 가열되도록 상기 압축기(12)를 구동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 보조히터를 포함하는 공기조화기는 실외온도가 낮은 환경에서 공기조화기를 난방사이클로 구동할 경우 보조히터와 공기조화기의 냉방사이클을 선택적으로 구동시켜 실외열교환기에서 발생되는 결빙을 제상하는 방법을 제안함으로서, 실외온도가 낮거나 실외습기가 높을 경우 실외열교환기에서 쉽게 발생되던 결빙을 효과적으로 제거하는 이점을 가지고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공기조화기의 일부절개 사시도
도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 난방사이클 제어방법의 흐름도
도 3은 종래 기술에 따른 히트 펌프식 공기조화기의 구성도
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10 : 실외기 12 : 압축기
14 : 실외열교환기 16 : 실외송풍기
20 : 보조히터 30 : 실내기
32 : 실내열교환기 34 : 실내송풍기

Claims (15)

  1. 압축기, 실외열교환기, 실외송풍기, 사방밸브 및 제상을 목적으로 상기 실외열교환기를 가열시키는 보조히터를 포함하는 실외기와; 실내열교환기, 실내송풍기를 포함하는 실내기와; 실내온도, 실외온도, 실내배관의 온도 및 실외배관의 온도를 센싱하는 센서부를 포함하여 구성되는 공기조화기의 난방사이클 제어방법에 있어서,
    상기 공기조화기에 의해 실내를 난방시킬 경우, 실내 온도센서에 의해 감지된 실내온도와 사용자의 희망온도를 비교하는 제 1 비교단계와;
    상기 제 1 비교단계에서 상기 희망온도가 실내온도보다 높을 경우 실내배관 온도가 소정온도보다 높은지를 판단하는 제 2 비교단계와;
    상기 실내배관온도가 소정온도보다 높을 경우 상기 실내송풍기를 구동시키는 실내송풍기구동단계와;
    상기 실내송풍기구동단계 이후에 실외온도가 소정온도보다 낮은지를 판단하는 제 3 비교단계와;
    상기 실외온도가 소정온도보다 낮을 경우 상기 보조히터를 구동시켜 실외열교환기를 제상시키는 제 1 제상단계와;
    상기 제상단계에 의해 구동되는 보조히터의 구동시간이 소정시간이 이내일 경우 상기 공기조화기를 난방사이클로 구동시켜 실내를 난방시키는 난방단계
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방사이클 제어방법
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 비교단계에서 상기 실내온도가 희망온도보다 높을 경우 난방사이클을 정지시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방사이클 제어방법
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 비교단계에서 상기 실내배관온도가 소정온도보다 낮을 경우 실내송풍기를 정지시킨 상태에서 상기 공지조화기를 난방사이클로 운전시켜 실내열교환기를 예열시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방사이클 제어방법
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 실내배관의 소정온도는 26℃인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방사이클 제어방법
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3 비교단계에서 상기 실외온도가 소정온도보다 높을 경우 상기 보조히터를 구동시키지 않는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방사이클 제어방법
  6. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 실내송풍기구동단계의 실외온도는 -5℃인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방사이클 제어방법
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 제상단계 이후에 실외배관온도가 소정온도 이하인지를 판단하는 제 4 비교단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방사이클 제어방법
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 4 비교단계에서 실외배관의 온도가 소정온도보다 낮을 경우 상기 공기조화기의 압축기를 냉방사이클로 구동시켜 상기 실외열교환기를 제상시키는 제 2 제상단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방사이클 제어방법
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제 4 비교단계 이후에 상기 실외배관의 온도가 소정온도보다 높을 경우 상기 실외열교환기가 제상된 것을 확인하는 제상확인단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방사이클 제어방법
  10. 제 7항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실외배관의 소정온도는 -6℃인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방사이클 제어방법
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제상확인단계에 의하여 상기 실외열교환기가 제상된 것을 확인한 경우 상기 공기조화기를 난방사이클로 구동시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방사이클 제어방법
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 제상확인단계에 의하여 상기 실외열교환기가 미 제상 상태일 경우 실내배관온도가 소정온도 보다 낮은 가를 판단하는 제 5 비교단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방사이클 제어방법
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 5 비교단계에서 상기 실내배관의 온도가 소정온도보다 높을 경우 상기 실내송풍기를 정지시키고 상기 공기조화기를 난방사이클로 구동시켜 상기 실내열교환기를 예열시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방사이클 제어방법
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제 5 비교단계에서 상기 실내배관의 온도가 소정온도보다 낮을 경우 상기 실내송풍기 및 상기 실외 송풍기를 정지시키고 상기 공기조화기의 압축기를 냉방사이클로 구동시켜 상기 실외열교환기를 가열함으로서 상기 실외열교환기를 제상시키는 제 3 제상단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방사이클 제어방법
  15. 제 12항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 5 비교단계의 상기 실외배관의 소정온도는 12℃인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 난방사이클 제어방법
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