KR20050105029A

KR20050105029A - 공기조화기의 제상운전방법

Info

Publication number: KR20050105029A
Application number: KR1020040030753A
Authority: KR
Inventors: 황윤제; 조은준; 장지영; 최원재; 유윤호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2005-11-03
Also published as: US20050241324A1; EP1591736A1; CN1693796A

Abstract

본 발명 공기조화기의 제상운전방법에 관한 것으로, 실외온도와 실외배관온도를 이용하여, 착상의 발생이 희박한 저온용역에서 사용자에게 최대한 긴 난방운전을 제공하기 위한 제상기준온도를 설정하고, 그 제상기준온도와 실외배관온도를 비교하여 제상운전을 실행함으로써,난방운전의 효율을 향상시키도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 히트펌프를 채용한 유니터리 공기조화기에 있어서, 사용자에 의해 난방운전이 선택되면, 난방운전을 실행하면서 실외배관온도를 검출하는 과정과; 상기 실외배관온도와 제상운전의 기준이 되는 제상기준온도를 비교하는 과정과; 상기 비교결과, 상기 실외배관온도 보다 낮으면서 그 지속시간이 일정 시간 이상 유지되면 제상운전을 실행하는 과정으로 이루어진다.

Description

공기조화기의 제상운전방법{DEFROSTING DRIVING METHOD FOR AIR CONDITIONER}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 특히 난방운전시, 실외온도와 실외배관온도를 이용하여, 착상의 발생이 희박한 저온용역에서 사용자에게 최대한 긴 난방운전을 제공하기 위한 제상기준온도를 설정하고, 그 제상기준온도와 실외배관온도를 비교하여 제상운전을 실행하도록 한 공기조화기의 제상운전방법에 관한 것이다.

일반적인 공기조화기를 설명함에 있어서, 최근 북미지역에서 한창 인기를 얻고 있는 유니터리형 공기조화기를 예를 들어 설명한다.

상기 유니터리 공기조화기(Unitary Air condition System)는 공장, 사무실, 호텔, 가정 등의 지하실에 구비하는 냉난방 기구를 이용하여 한 곳에서 냉풍 또는 온풍을 만들고, 이를 건물내 벽체 등에 구비한 덕트(duct)를 통해 개별 공간으로 이송하여 공급하는 중앙집중식 냉난방 시스템의 일종이다.

유니터리 공기조화기는 냉난방이 필요한 영역과 필요하지 않은 영역을 구분하여 개별 영역마다 냉풍 또는 온풍을 독립적으로 공급할 수 있도록 대개 덕트의 중간에 영역제어기(zone controller)를 설치하거나, 또는 영역의 개수에 따라 복수 개의 냉난방 기구를 독립적으로 설치하고 있다.

도 1 및 도 2는 히트펌프형 냉동사이클을 이용한 종래 유니터리 공기조화장치의 일례를 보인 모식도 및 계통도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래 유니터리 공기조화장치는, 건물(도면에선 2층 주택)의 외부에 고정 설치하는 한 개의 실외기(1)와, 실외기(1)의 제1 교환기(1b)와 냉매관으로 연결하여 상기한 건물의 지하실이나 별채 등에 고정 설치하는 냉온풍기(2)와, 냉온풍기(2)의 급기구와 배기구에 각각 연결하여 상기한 건물의 각 층 벽채에 분리 매설하는 급기덕트(3) 및 배기덕트(4)와, 급기덕트(3)와 배기덕트(4)의 중간에 설치하여 각 층으로의 급기 및 배기를 구분하는 영역조절기(5a~5d)를 포함하고 있다.

실외기(1)는 케이스의 내부에 설치하여 냉매가스를 압축하는 한 개 이상의 압축기(1a)와, 압축기(1a)에 냉매관으로 연결하여 냉매가스를 응축(냉방운전시)하거나 잠열을 흡수(난방운전시)하는 제1 열교환기(1b)와, 냉매가스의 압력을 감압팽창하는 팽창기구(1c)와, 외부의 공기를 제1 열교환기(1b)로 공급하여 그 열교환기 (1b)의 열교환성능을 높이는 실외팬(미도시)으로 이루어져 있다.

냉온풍기(2)는 케이스의 내부에 상기한 제1 열교환기(1b)에 일단을 연결하는 동시에 팽창기구(1c)에 타단을 연결하는 제2 열교환기(2a)와, 제2 열교환기(2a)의 하류에 위치하여 냉풍 또는 온풍을 상기한 급기덕트(3)로 유도하는 급기팬(미도시)으로 이루어져 있다. 냉온풍기의 케이스는 그 내부에 상기한 제2 열교환기(2a)와 급기팬(미도시)을 수용하도록 대체로 "유(U)"자 모양의 공기유로를 형성하고, 그 공기유로의 급기측에는 급기덕트(3)를, 배기측에는 배기덕트(4)를 각각 연결하고 있다.

급기덕트(3)와 배기덕트(4)는 전술한 바와 같이 냉온풍기(2)의 급기구와 배기구에 연결하여 해당 영역(Z1,Z2)에 분관 매설하고, 각 급기덕트(3)와 배기덕트 (4)에는 해당 영역에 냉풍이나 온풍을 공급하는 토출구(3a)와 실내공기를 순환하도록 흡입하는 흡입구(4a)를 형성하고 있다.

영역조절기(5a~5d)는 통상 냉풍이나 온풍을 해당 영역으로 구분하여 공급할 수 있도록 그 해당 영역(Z1,Z2)에 매설된 급기덕트(3)의 중간과 배기덕트(4)의 중간에 설치하는 일종의 밸브로서, 해당 영역의 온도나 습도 등을 검출하여 이 검출된 값과 설정값을 비교하여 자동으로 온/오프 할 수 있도록 제어부(미도시)에 연결하거나 또는 수동으로 조작하도록 이루어져 있다.

상기와 같은 영역조절기를 구비한 히트펌프형 유니터리 공기조화장치는 다음과 같이 동작한다.

즉, 2층 주택의 경우 각 층(해당 영역)(Z1,Z2)의 부하를 검출하여 그 부하가 설정값 이상이면 각각의 급기덕트(3)를 통해 냉풍 또는 온풍을 동시에 공급하는 반면 그 중 어느 한 쪽 영역만이 설정값 이상이면 해당 영역(Z1,Z2)의 급기덕트(3)를 통해 냉풍 또는 온풍을 구분하여 공급한다.

예컨대, 냉방운전시에는 실외기(1)의 압축기(1a)가 구동하여 냉매가스를 압축하고, 이 냉매가스는 실외기(1)의 제1 열교환기(1b)에서 응축되어 팽창기구(1c)를 통과한 후 냉온풍기(2)의 제2 열교환기(2a)를 거치면서 배기덕트(4)를 통해 공기유로로 흡입된 공기와 열전달하여 냉기를 발생하며, 이 냉기는 급기팬(미도시)에 의해 급기구를 통해 급기덕트(3)로 이동한다. 이때, 각 층(Z1,Z2)의 부하가 모두 설정값 이상이면 자동인 경우 제어부에 의해 자동으로 각 영역조절기(5a~5d)가 온(ON)되고 수동인 경우 사용자의 조작에 의해 각 영역조절기(5a~5d)를 열어 냉온풍기(2)에서 생성된 냉기가 상기한 각각의 급기덕트(3)로 이동하면서 각 층을 냉방하는 것이다. 반면, 어느 한 층(Z1,Z2)의 부하가 설정값 이하인 경우에는 부하가 높은 쪽의 영역조절기만 자동 또는 수동으로 열어 냉기가 해당 영역의 급기덕트(3)로만 이동하도록 하여 해당 층을 냉방하는 것이다.

한편, 난방운전시에도 동일하나 다만 냉매의 순환이 히트 펌프형 냉동사이클에 따라 역순으로 진행된다.

여기서, 상술한 유니터리 공기조화장치뿐만 아니라 히트펌프로 이루어진 모든 공기조화기는, 난방운전시 실내열교환기는 응축기,실외열교환기는 증발기로 사용된다.

이때, 실외열교환기는 온도가 낮고 습도가 높은 경우, 공기중의 습기가 착상되는데, 이러한 착상으로 인한 실외열교환기의 손상을 방지하기 위하여, 제상운전을 실행한다.

즉, 실외온도가 일정온도보다 낮고, 습도가 일정습도보다 높은 상태에서,실외배관온도가 일정온도 이하로 내려가면 제상운전을 실행하는데, 즉 사방밸브를 난방에서 냉방으로 절환하여 냉방사이클 운전을 실행함으로써, 일정시간 실외 열교환기의 결빙을 제거한다.

상술한 바와같이, 종래 히트펌프로 이루어진 모든 공기조화기의 제상운전은, 실외배관온도가 특정온도 이하로 하강하면 실행되는데, 상기 제상실행의 기준이 되는 특정온도가 너무 높게 설정되면 실외온도가 특정온도보다 낮은 경우에 실외배관온도는 항상 실외온도보다 낮으므로 착상이 되지 않아도 제상운전일 실행되는 문제점이 있다.

반대로, 상기 제상 실행의 기준이 되는 특정온도가 너무 낮게 설정되면 제상운전이 시작되지 않아 증발온도 및 응축온도가 낮아져 실내 취출온도가 낮게 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 실외온도와 실외배관온도를 이용하여, 착상의 발생이 희박한 저온용역에서 사용자에게 최대한 긴 난방운전을 제공하기 위한 제상기준온도를 설정하고, 그 제상기준온도와 실외배관온도를 비교하여 제상운전을 실행함으로써,난방운전의 효율을 향상시키도록 한 공기조화기의 제상운전방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 히트펌프를 채용한 유니터리 공기조화기에 있어서, 사용자에 의해 난방운전이 선택되면, 난방운전을 실행하면서 실외배관온도를 검출하는 과정과; 상기 실외배관온도와 제상운전의 기준이 되는 제상기준온도를 비교하는 과정과; 상기 비교결과, 상기 실외배관온도 보다 낮으면서 그 지속시간이 일정 시간 이상 유지되면 제상운전을 실행하는 과정으로 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 공기조화기의 제상운전방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도3은 본 발명 공기조화기의 제상운전방법에 대한 실시예의 동작흐름도이다.

도3에 도시한 바와같이 본 발명은, 사용자에 의해 난방운전이 선택되면, 난방운전을 실행하면서 실외배관온도를 검출하는 과정(SP1,SP2)과; 상기 실외배관온도와 제상운전의 기준이 되는 제상기준온도를 비교하는 과정(SP3)과; 상기 비교결과, 상기 실외배관온도 보다 낮으면서 그 지속시간이 일정 시간 이상 유지되면 제상운전을 실행하는 과정(SP4,SP5)으로 이루어지며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 본 발명은 착상이 없는 난방운전에서, 특정 압축기 운전에 따라, 실내 /외 온도에 크게 관계없이 실외온도와 증발온도와의 차이가 일정하고, 착상이 지속됨에 따라 증발온도가 떨어지게 되어 실외온도와 증발온도의 차이가 증가하게 되며, 착상이 없는 난방운전에서 압축기 용량이 크면 클수로 증발온도는 낮게 설정된다는 점에 착안하여, 제상기준온도를 기설정한다.

여기서, 상기 제상기준온도는, 압축기 운전용량 및 실외온도에 따라, 설정된다.

즉, 상기 제상기준온도는, 일실시예로, 하기의 수학식에 의해 연산한다.

[수학식]

제상기준온도()=2×(실외배관온도-실외온도)

다른 실시예로, 상기 제상기준온도는, 하기의 수학식에 의해 연산한다.

[수학식]

제상기준온도()=a+bx

여기서,a,b는 실험에 의해 구해지는 상수. x는 압축기의 운전주파수

다른 실시예로, 상기 제상 기준온도는, 하기의 수학식에 의해 연산한다.

[수학식]

제상기준온도()=a+bx+실외온도

다른 실시예로, 실외배관온도가 제상 기준온도보다 일정시간 이상 유지되는 지를 체크하는 경우에 실외배관온도가 너무 낮게 하강하므로, 이를 고려하여 보정인자(약2-3도)를 가산하여 제상기준온도를 연산하는데, 즉 상기 제상기준온도는, 하기의 수학식에 의해 연산한다.

[수학식]

제상기준온도()=a+bx+실외온도+c

여기서,a,b는 실험에 의해 구해지는 상수. x는 압축기의 운전주파수,c는 실외배관온도의 변화에 따른 보정값.

만약, 사용자에 의해 난방운전이 선택되면(SP1), 난방운전을 실행하면서 실외배관온도를 검출한다(SP2).

그 다음,상기 실외배관온도를 제상운전의 기준이 되는 제상기준온도를 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 제상운전을 실행한다.

즉, 상기 제상 기준온도가 실외배관온도 보다 낮으면(SP3), 이러한 상태가 일정시간 이상 지속되는지를 판단한다(SP4).

상기 판단결과, 제상기준온도가 실외배관온도보다 낮은 상태로 일정시간 이상 지속되면 제상운전을 실행하는데(SP5), 이렇게 제상기준온도가 실외배관온도보다 낮은 상태로 일정시간 이상 지속되는지를 판단하는 이유는 압축기 기동시 시스템이 안정화되지 않는 경우에 증발온도가 비정상적으로 하강하기 때문이다.

다시 말해서, 본 발명은 실외온도와 실외배관온도를 이용하여, 착상의 발생이 희박한 저온용역에서 사용자에게 최대한 긴 난방운전을 제공하기 위한 제상기준온도를 설정하고, 그 제상기준온도와 실외배관온도를 비교하여 그 제상기준온도보다 실외배관온도가 일정시간 이상 낮은 경우에 제상운전을 실행한다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 실외온도와 실외배관온도를 이용하여, 착상의 발생이 희박한 저온용역에서 사용자에게 최대한 긴 난방운전을 제공하기 위한 제상기준온도를 설정하고, 그 제상기준온도와 실외배관온도를 비교하여 그 제상기준온도보다 실외배관온도가 일정시간 이상 낮은 경우에 제상운전을 실행함으로써, 부하 대응 능력이 향상되는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 히트펌프형 냉동사이클을 이용한 종래 유니터리 공기조화장치의 일례를 보인 모식도 및 계통도.

도3은 본 발명 공기조화기의 제상운전방법에 대한 실시예의 동작흐름도.

Claims

히트펌프를 채용하는 공기조화기에 있어서,

사용자에 의해 난방운전이 선택되면, 난방운전을 실행하면서 실외배관온도를 검출하는 과정과;

상기 실외배관온도와 제상운전의 기준이 되는 제상기준온도를 비교하는 과정과;

상기 비교결과, 상기 실외배관온도 보다 낮으면서 그 지속시간이 일정 시간 이상 유지되면 제상운전을 실행하는 과정으로 수행함을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전방법.
제1 항에 있어서, 실험에 의해 최적의 값으로 제상기준온도를 설정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전방법.
제1 항에 있어서, 제상기준온도는,

압축기 운전용량 및 실외온도에 따라, 설정되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전방법.
제1 항에 있어서, 제상기준온도는,

하기의 수학식에 의해 연산하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전방법.

[수학식]

제상기준온도()=2×(실외배관온도-실외온도)
제1 항에 있어서, 제상기준온도는,

하기의 수학식에 의해 연산하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전방법.

[수학식]

제상기준온도()=a+bx

여기서,a,b는 실험에 의해 구해지는 상수. x는 압축기의 운전주파수
제1 항에 있어서, 제상기준온도는,

하기의 수학식에 의해 연산하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전방법.

[수학식]

제상기준온도()=a+bx+실외온도

여기서,a,b는 실험에 의해 구해지는 상수. x는 압축기의 운전주파수
제1 항에 있어서, 제상기준온도는,

하기의 수학식에 의해 연산하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제상운전방법.

[수학식]

제상기준온도()=a+bx+실외온도+c

여기서,a,b는 실험에 의해 구해지는 상수. x는 압축기의 운전주파수,c는 실외배관온도의 변화에 따른 보정값.