KR20060089441A - 냉난방 공기조화기에서 실행 가능한 제상운전 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉난방 공기조화기에 관한 것으로, 본 발명의 냉난방 공기조화기는, 난방운전 중 제상운전 이벤트가 발생되면 압축기를 정지하고 전자팽창밸브를 개방하여 실내열교환기로부터 유출되는 고온의 냉매가 실외열교환기로 원활히 흐르도록 하여 제상운전을 수행하게끔 구현된다.

이에 따라 본 발명에 따른 냉난방 공기조화기는 난방운전 중 실외열교환기에 서리가 생기기 시작하는 순간에 제상운전을 수행하여 운전주기를 짧게 하면서 동시에 난방능력을 향상시킬 수 있는 것이다. 나아가 본 발명에 따른 냉난방 공기조화기는 제상운전 시, 종래와 같이 사방밸브를 압축기로부터 유입되는 냉매를 실외열교환기로 흐르게끔 제어하지 않고 사방밸브를 난방운전 시와 동일하게 즉 압축기로부터 유출되는 냉매가 실내열교환기로 흐르게끔 제어함으로써, 제상운전 시 실내열교환기가 증발기로 작동되어 공기조화기의 난방능력이 급격히 저하되는 종래의 문제를 해결할 수 있는 것이다.

냉난방 공기조화기, 제상운전, 실외기, 실내기, 전자팽창밸브, 사방밸브

Description

냉난방 공기조화기에서 실행 가능한 제상운전 방법{Method for defrosting of Air conditioner for simultaneously heating and cooling}

도 1 은 종래 냉난방 공기조화기의 제상 운전에 따른 난방능력의 변화를 도시한다.

도 2 는 본 발명에 사용되는 냉난방 공기조화기의 구성을 개략적으로 도시한 것으로,

도 2a는 난방운전 시 냉매의 흐름을 도시한다.

도 2b는 냉방운전 시 냉매의 흐름을 도시한다.

도 3 은 본 발명에 따른 냉난방 공기조화기의 제상 운전에 따른 난방능력의 변화를 도시한다.

도 4 는 본 발명에 따른 냉난방 공기조화기의 제상운전 흐름도이다.

본 발명은 냉난방 공기조화기에 관한 것으로, 특히 제상운전 시 난방능력을 항샹시킬 수 있는 냉난방 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 주거공간, 레스토랑 또는 사무실 등의 실내공간을 냉방 또는 난방시키기 위한 장치이다. 이러한 공기조화기는 사용자들의 다양한 요구를 충족시키기 위해 점차 냉방운전과 난방운전이 모두 가능한 냉난방 공기조화기가 널리 보급되고 있다.

일반적으로 냉난방 공기조화기는 난방운전을 수행하는 과정에서 실외열교환기가 증발기로 사용됨으로 실외온도가 너무 낮게 되면 실외열교환기의 표면온도가 영하로 떨어지게 된다. 이에, 종래에는 실외공기에 포함된 수분이 차가워진 실외열교환기 표면에 착상되어 서리가 생기게 되어 실외열교환기의 열 교환 능력이 떨어지게 된다. 이를 해결하기 위해, 종래 냉난방 공기조화기는 난방운전 중 제상운전을 수행하게끔 구현되었다. 부연하면, 종래 냉난방 공기조화기는 실외열교환기에 서리가 발생하여 난방능력이 떨어지는 시점에 제상운전 즉, 압축기로부터 실내열교환기로 흐르던 고압기상냉매를 실외열교환기로 흐르도록 함으로써, 실외열교환기가 응축기로 작동되어 제상을 수행하도록 구현되었다.

한편, 종래에는 난방운전 중 제상운전을 수행해야 할 시점을 판단하기 위해 여러가지 방법이 제시되고 있다. 우선 학술적으로 실외 온도(Outdoor Temp)와 실외배관 온도(Outdoor Tube Temp)를 동시에 측정하여 실험적으로 실외열교환기에 서리가 생기는 온도를 산출하고 이를 기준으로 제상운전 필요 여부를 판단하는 방식있다. 그러나, 실제상황에서는 실외열교환기에 착상이 진행될 경우 실외온도를 감지하는 온도센서에 공기의 유입이 차단되고, 실외열교환기에 생성된 서리에 의한 복사 및 자연대류 효과에 의하여 실외온도를 실제온도보다 낮게 인식하게 된다. 즉, 실제 실외온도와 온도센서에 의해 측정된 실외온도 사이에 왜곡이 생기게 되어 정 확한 제상운전 정보를 주지 못한다. 이에 종래 냉난방 공기조화기는 난방운전 중 난방능력이 떨어지는 시간대에 주기적으로 제상운전이 이루어지도록 구현되고 있다.

도 1 은 종래 냉난방 공기조화기의 제상운전에 따른 난방능력의 변화를 도시한 것이다. 도1 에 도시된 바와 같이, 종래 냉난방 공기조화기의 제상 방식은 대략 난방운전 1 시간에 10분정도 제상운전을 실시하도록 구현된다. 그런데, 도시된 바와 같이, 종래 냉난방 공기조화기는 난방운전 중 제상운전을 실시하는 경우, 사방밸브를 제어하여 실내열교환기가 증발기로 작동되어 난방능력이 급격히 저하되는 것을 알 수 있다. 따라서, 종래 냉난방 공기조화기 사용자는 난방 운전 중 온열 불쾌감을 갖게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 냉난방 공기조화기에서 제상운전 시 난방능력을 항샹시킬 수 있는 기술을 제공하는 것이다.

본 발명의 부가적인 목적은 난방운전 중 실외열교환기에 서리가 생기기 시작하는 순간에 제상운전을 수행하여 운전주기를 짧게 하면서 동시에 난방능력을 향상시킬 수 있는 기술을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 냉난방 공기조화기는, 난방운전 중 제상운전 이벤트가 발생되면 압축기를 정지하고 전자팽창밸브 를 개방하여 실내열교환기로부터 유출되는 고온의 냉매가 실외열교환기로 원활히 흐르도록 하여 제상운전을 수행하게끔 구현된다.

이 같은 양상에 따르면, 본 발명에 따른 냉난방 공기조화기는 제상운전 시, 종래와 같이 사방밸브를 압축기로부터 유입되는 냉매를 실외열교환기로 흐르게끔 제어하지 않고 사방밸브를 난방운전 시와 동일하게 즉 압축기로부터 유출되는 냉매가 실내열교환기로 흐르게끔 제어함으로써, 제상운전 시 실내열교환기가 증발기로 작동되어 공기조화기의 난방능력이 급격히 저하되는 종래의 문제를 해결할 수 있는 것이다. 즉, 본 발명의 냉난방 공기조화기는 제상운전 시 실내열교환기와 실외열교환기가 모두 응축기로 작동되도록 구현함으로써, 제상을 수행하면서 동시에 난방능력의 저하를 최소화할 수 있는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한, 그리고 추가적인 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 2 는 본 발명에 사용되는 냉난방 공기조화기의 구성을 개략적으로 도시한 것으로, 도 2a는 난방운전 시 냉매의 흐름을, 도 2b는 냉방운전 시 냉매의 흐름을 도시한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 냉난방 공기조화기는 크게 실내기(10)와, 실외기(20)와, 제어부(30)를 포함하여 구성된다.

실내기(10)는 실내 공기와 냉매 간의 열 교환을 처리하는 실내열교환기(IDU HEX)(11)와, 실내 공기를 흡입하고 상기 실내열교환기(IDU HEX)(11)를 통해 냉각된 공기를 실내로 배출하는 순환팬(12)을 포함한다.

실외기(20)는 냉매를 압축하여 강제 순환시키는 압축기(21)와, 상기 압축기(21)로부터 유입되는 냉매와 실외공기 간의 열 교환을 처리하는 실외열교환기(ODU HEX)(23)와, 상기 실외열교환기(ODU HEX)(23)로부터 유입되는 냉매의 압력을 낮추어 유출시키는 전자팽창밸브(23)와, 송풍팬(24)과, 제어부(30)로부터의 운전 제어신호에 따라 상기 압축기(21)로부터 유입되는 냉매를 실내열교환기(IDU HEX)(11) 또는 실외열교환기(ODU HEX)(23)로 흐르게끔 구동되는 사방밸브(25)와, 실외온도와 실외배관 온도를 측정하는 온도센서(26, 27)와, 유입되는 냉매를 냉매 가스와 냉매액으로 분리하여 분리된 냉매 가스만을 상기 압축기(21)로 흡입시키는 액분리기(28)를 포함한다.

제어부(30)는 전체 시스템의 운전을 제어하는 것으로서, 바람직하게는 롬과 램과 주변회로를 포함하는 마이크로프로세서와 다양한 기능을 수행하는 부가회로를 포함한다. 제어부(30)는 조작부(31)로부터 입력되는 조작신호에 따라 냉난방 운전과 제상운전, 나아가 제습운전을 수행한다.

이하, 이러한 본 발명에 사용되는 냉난방 공기조화기의 운전 시 냉매의 흐름을 도시된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저 도 2a를 참조하면, 본 발명에 사용되는 냉난방 공기조화기는 난방운전 시 냉매가 압축기(21)→사방밸브(25)→실내열교환기(IDU HEX)(11)→전자팽창밸브(23)→실외열교환기(ODU HEX)(23)→사방밸브(25)→액분리기(28)→압축기(21)로 흐르도록 구현된다. 난방운전 시, 실내열교환기(IDU HEX)(11)는 고압고온의 기상냉매 를 고압고온의 액상냉매로 응축시키는 응축기로, 실외열교환기(ODU HEX)(23)는 저압저온의 액상냉매를 저압저온의 기상냉매로 증발시키는 증발기로 구동된다.

도 2b를 참조하면, 본 발명에 사용되는 냉난방 공기조화기는 난방운전 시 냉매가 압축기(21)→사방밸브(25)→실외열교환기(ODU HEX)(23)→전자팽창밸브(23)→실내열교환기(IDU HEX)(11)→제1 사방밸브(25)→액분리기(28)→압축기(21)로 흐르도록 구현된다. 냉방운전 시 실외열교환기(ODU HEX)(23)는 고온고압의 기상냉매를 저온고압의 액상냉매로 응축시키는 응측기로, 실내열교환기(IDU HEX)(11)는 저온저압의 액상냉매를 저온저압의 기상냉매로 증발시키는 증발기로 구동된다.

한편, 종래에는 난방운전 중 제상운전 시, 사방밸브(25)를 제어하여 냉매가 압축기(21)로부터 실외열교환기(ODU HEX)(23)로 흐르도록 구현된다. 이러한 제상운전 시에는, 실내열교환기(IDU HEX)(11)가 증발기로 작동됨으로 냉난방 공기조화기는 난방능력이 떨어진다. 그러나 본 발명의 특징적인 양상에 따르면, 난방운전 중 제상운전 시, 사방밸브를 난방운전 시와 동일하게 즉 압축기로부터 유출되는 냉매가 실내열교환기로 흐르게끔 제어함으로써, 제상운전 시 실내열교환기가 증발기로 작동되어 공기조화기의 난방능력이 급격히 저하되는 종래의 문제를 해결하였다.

이하, 본 발명에 따른 냉난방 공기조화기의 제상 운전에 따른 난방능력의 변화를 도시된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3 은 본 발명에 따른 냉난방 공기조화기의 제상 운전에 따른 난방능력의 변화를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 냉난방 공기조화기는 제상운전 시에도 난방운전 시와 동일하 게 압축기로부터 유출되는 냉매를 실내열교환기로 흐르게끔 사방밸브를 제어함으로써, 도 3에 도시된 바와 같이, 종래 제상운전 시 난방운전이 일시 정지되는 문제를 해소하게 되는 것이다. 부연하면, 본 발명의 냉난방 공기조화기는 제상운전 시 실내열교환기와 실외열교환기가 모두 응축기로 작동되도록 구현함으로써, 제상을 수행하면서 동시에 난방능력의 저하를 최소화할 수 있는 것이다.

나아가 본 발명에 따른 냉난방 공기조화기는 비록 제상 운전주기가 짧아졌으나 제상에 필요한 시간 역시 짧아져 실제 난방능력은 증가됨을 알 수 있다.

이하, 제어부(30)에서 수행되는 제상운전을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 도 4 는 본 발명에 따른 냉난방 공기조화기의 제상운전 흐름도이다.

먼저, 제어부(30)는 사용자의 조작신호에 따라 본 발명의 냉난방 공기조화장치가 난방운전을 수행하게끔 제어한다(S101).

이후, 제어부(30)는 난방운전 중 제상운전 이벤트가 발생하였는지 여부를 확인한다. 일 실시예에 있어서, 이러한 제상운전 이벤트 발생 여부 확인은 실외 온도와 일정 시간 경과 후의 실외배관 온도를 측정하여(S102, S103), 상기 측정된 실외배관 온도와 일정 시간 이전에 측정된 실외 온도를 기초로 제상운전이 필요한지를 판단(S104)하는 방식으로 이루어질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제상운전 필요여부 판단은 일정 시간 이전에 측정된 실외 온도에 대응되는 실외배관 온도와 현재의 실외배관 온도를 비교하여 비교값이 제한 범위 이내이면 실외열교환기에 제상운전이 필요한 것으로 판단할 수 있다. 난방운전 시 실외 온도에 대응되는 실외배관 온도와의 관계는 미리 실험을 통해 얻을 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 제상운전 이벤트 발생 여부 확인은 온도센서로부터 입력되는 실외배관 온도가 제상 돌입 온도에 도달하는 이벤트 발생을 확인하는 단계로 구현될 수 있다. 여기서, 실외 실외배관 온도와 제상 돌입 온도 간의 관계는 미리 실험을 통해 얻을 수 있다. 여기서, 제상 돌입 온도는 난방운전 중 실외열교환기에 서리가 생기기 시작하는 순간의 실외 실외배관 온도로 설정되는 것이 바람직하다.

이후 제어부(30)는 제상운전 이벤트가 발생하면, 압축기의 구동을 정지시키고, 유입되는 냉매를 압력의 변화없이 그대로 유출하게끔 전자팽창밸브를 구동(S105, S106)하는 제습운전 단계를 수행한다. 본 발명에 따른 냉난방 공기조화기는 제상운전 시에도 난방운전 시와 동일하게 압축기로부터 유출되는 냉매를 실내열교환기로 흐르게끔 사방밸브를 제어함으로써, 종래 제상운전 시 난방운전이 일시 정지되는 문제를 해소하게 되는 것이다.

일 실시예에 있어서, 상기 제습운전 단계는 순환팬과 송풍팬의 구동을 정지시키는(S107) 단계를 더 포함할 수 있다. 이는 제상운전 시 순환팬과 송풍팬의 구동을 정지하여 응축기로 작동되는 실내열교환기와 실외열교환기가 보다 효과적으로제상을 수행하면서 동시에 난방능력의 저하를 최소화하기 위함이다.

이후 제어부(30)는 제상운전 종료 이벤트가 발생하였는지를 확인한다(S108). 일 실시예에 있어서, 상기 제상운전 종료 이벤트는 설정된 제상운전 종료시간의 도래일 수 있고, 실외기에 설치된 온도센서로부터의 제상운전 종료 시작 온도 입력 등 다양한 이벤트일 수 있다.

이후 제어부(30)는 제상운전 종료 이벤트가 발생하면 다시 난방운전을 수행한다. 즉, 유입되는 냉매의 압력을 낮추어 유출하게끔 전자팽창밸브를 구동하고, 압축기와 팬을 구동한다(S109, S110).

이후 제어부(30)는 시스템 종료신호가 입력되었는지를 확인한다(S111). 제어부(30)는 확인결과 시스템 종료신호가 입력되지 않았으면, 난방운전을 수행하는 단계 S101을 반복 수행하고, 그렇지 않으면 시스템을 종료한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉난방 공기조화기는 난방운전 중 실외열교환기에 서리가 생기기 시작하는 순간에 제상운전을 수행함으로써, 운전주기와 제상시간을 짧게 하면서 동시에 난방능력을 향상시킬 수 있는 유용한 효과가 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다라는 것은 명백하다. 따라서, 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 실내열교환기와 순환팬을 포함하는 실내기와, 냉매를 압축하여 강제 순환시키는 압축기와 전자팽창밸브와 송풍팬과 운전조건에 따라 냉매의 흐름을 변경시키는 사방밸브를 포함하는 실외기와, 전체 시스템의 운전을 제어하는 제어부를 포함하는 냉난방 공기조화기의 제어부에서 실행 가능한 제상운전방법에 있어서,

   난방운전 중 제상운전 이벤트 발생 여부를 확인하는 단계와;

   확인 결과, 제상운전 이벤트가 발생한 경우, 상기 압축기의 구동을 정지시키고, 유입되는 냉매를 압력의 변화없이 그대로 유출하게끔 상기 전자팽창밸브를 구동하는 제습운전 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 제상운전 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제상운전 단계가 :

   상기 순환팬과 송풍팬의 구동을 정지시키는 단계;

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제상운전 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 실외기가 실내배관 온도를 측정하는 온도센서를 포함하고,

   상기 제상운전 이벤트 발생 여부 확인단계가 :

   상기 온도센서로부터 입력되는 실외 실외배관 온도가 제상 돌입 온도에 도달 하는 이벤트 발생을 확인하는 단계인 것을 특징으로 하는 제상운전 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 실외기가 실외 온도를 측정하는 제1 온도센서와, 실내배관 온도를 측정하는 제2 온도센서를 포함하고,

   상기 제상운전 이벤트 발생 여부 확인단계가:

   상기 제1 온도센서를 통해 실외 온도를 측정하는 단계와;

   일정 시간 경과 후 상기 제2 온도센서를 통해 실외배관 온도를 측정하는 단계와;

   상기 측정된 실외배관 온도와 일정 시간 이전에 측정된 실외 온도를 기초로 제상운전 이벤트 발생 여부를 판단하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 제상운전 방법.

Images