KR20070047109A - 히트펌프 공기조화기 및 그의 제상모드 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트펌프 공기조화기 및 그의 제상모드 제어방법에 관한 것으로, 먼저 히트펌프 공기조화기는 흡입구로부터 흡입되는 저온,저압 기체 상태의 냉매를 압축하여 고온, 고압의 기체상태로 토출구를 통해 토출하는 압축기; 상기 압축기와 배관으로 연결되어 외부 공기와 열교환하는 실내측 열교환기 및 실외측 열교환기; 상기 실내측 열교환기와 실외측 열교환기 사이에 연결되어 어느 일측에서 이송되어 오는 상온고압 액체상태 냉매를 저온저압의 액체상태로 감압하는 팽창기구; 및 상기 압축기의 토출구 및 흡입구를 상기 실내측 열교환기와 상기 실외측 열교환기로 각각 연결시키는 통로를 가지며 냉난방시 냉매의 흐름을 바꾸도록 절환되는 사방밸브를 포함하며, 난방모드로 운전시 상기 실내측 열교환기에서 상기 실외측 열교환기로 제공되는 냉매의 열을 축열시키고 제상모드로 운전시 상기 실외측 열교환기에서 상기 압축기로 제공되는 냉매에 상기 축열을 제공하여 상기 실외측 열교환기에서 상기 압축기로 제공되는 냉매로부터 액상의 냉매를 제거하도록 하는 적어도 하나의 열전달기를 더 포함한다. 그리고 히트펌프 공기조화기의 제상모드 제어방법은, 제1단계; 제2단계; 제3단계; 및 제4단계를 포함한다.

히트펌프, 공기조화기, 제상모드, 제어방법.

Description

히트펌프 공기조화기 및 그의 제상모드 제어방법{Heat pump air-conditioner, and method for controlling defrosting mode thereof}

도 1은 일반적인 히트펌프 공기조화기의 구조를 개략적으로 도시한 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 히트펌프 공기조화기의 실시예를 개략적으로 도시한 구성도이고,

도 3은 본 발명에 따른 히트펌프 공기조화기의 제어부와 기타 요소간의 전기적인 연결관계를 개략적으로 도시한 구성도이며,

도 4는 본 발명에 따른 히트펌프 공기조화기의 제상모드 제어방법을 도시한 플로우챠트이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

10; 공기조화기 11; 압축기

11a; 토출구 11b; 흡입구

12; 사방밸브 12a,12b; 통로

13; 실내측 열교환기 14; 열전달기

15; 팽창기구 16; 실외측 열교환기

17; 어큐뮬레이트 18; 실내측 송풍기

19; 실외측 송풍기 20; 제1배관

21; 제2배관 22; 제1분기관

23; 제2분기관 30; 체크밸브

31; 솔레노이드밸브 32; 모세관

40; 제어부 60; 온도감지센서

61; 타이머

본 발명은 히트펌프 공기조화기 및 그의 제상모드 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 열은 고온측에서 저온측으로는 자연히 이동하지만 저온측에서 고온측으로 열을 이동시키려면 외부에서 어떤 작용을 가하여야 한다. 이것이 히트펌프의 작용이다.

히트펌프 공기조화기는 냉매의 압축-응축-감압-증발로 이루어지는 냉동사이클로 이행되는 열에 대한 운반 메커니즘(mechanism)을 가역적으로 사용하여 냉방과 냉동을 겸하는 것이다.

종래의 냉난방 겸용 히트펌프 공기조화기 구성은 도 1과 같이 압축기(1), 사방밸브(2), 실내측 열교환기(3) 및 그의 송풍기(4), 팽창기구(5), 실외측 열교환기(6) 및 그의 송풍기(7), 어큐뮬레이터(accumulator: 8)로 구성된다.

압축기(1)는 흡입구(1b)와 토출구(1a)를 가지며 흡입구(1b)로부터 흡입되는 저온저압(低溫低壓) 기체상태의 냉매(冷媒)를 압축하여 고온고압(高溫高壓) 기체상태로 토출구(1a)를 통해 토출해 낸다.

사방밸브(2)는 압축기(1)의 토출구(1a)와 흡입구(1b)를 실내측 열교환기(3)와 실외측 열교환기(6)로 각각 연결시키는 두 개의 독립된 통로(2a,2b)를 가지며 사용자의 선택에 따른 냉방운전과 난방운전의 모드(mode)에 따라 냉매의 흐름을 바꾸도록 절환 조작된다.

실내측 열교환기(3; heat exchanger)는 실내에 위치되며, 냉방운전 모드에서는 저온저압 액체상태의 냉매를 기체상태로 증발시키는 증발기(evaporator)역할을 하고, 난방운전 모드에서는 고온고압 기체상태의 냉매를 상온(常溫)고압 액체상태로 응축시키는 응축기(condenser)의 역할을 하여, 냉매의 엔탈피(enthalpy) 변화에 대응하여 주변 공기와 열교환하는 작용을 한다.

실내측 송풍기(4)는 실내측 열교환기(3)의 증발기 또는 응축기로서의 열교환 작용을 촉진시키는 동시에 실내에 필요한 냉풍 또는 온풍을 발생시키도록 작동된다.

팽창기구(5)는 실내측 열교환기(3)와 실외측 열교환기(6) 사이에 연결되어 어느 일측에서 이송되어 오는 상온고압 액체상태 냉매를 저온저압의 액체상태로 감압하는 모세관(capillary)이다.

실외측 열교환기(6)는 상기 실내측 열교환기(3)와는 반대로 실외측에 위치되며, 냉방운전시는 응축기로서, 난방운전시는 증발기로서 주변공기와의 열교환 작용을 한다.

다음으로 실외측 송풍기(7)는 실외측 열교환기(6)의 열교환(응축기 또는 증발기로서의) 작용을 촉진시키도록 작동된다.

어큐뮬레이터(8)는 사방밸브(2)로부터 유입되는 냉매 중에서 액체상태로 남아있는 냉매를 걸러줌과 동시에 오일을 압축기(1) 측으로 공급하는 역할을 한다.

도 1에 있어서, 화살표는 냉매의 흐름을 표시하는데, 실선은 냉방운전시를 표현하고, 점선은 난방운전시의 각 냉매 흐름을 나타낸다.

냉방운전과 난방운전 모드는 사용자의 선택에 따른 사방밸브(2)의 절환으로 바뀌며 그때 냉매의 흐름도 바뀌게 된다.

도 1의 상태는 사방밸브(2)가 냉방운전 모드로 절환된 경우이다.

즉, 냉방운전 모드에서 냉매는 압축기(1)에서 토출된 후 사방밸브(2)를 경유하여 실외측 열교환기(6)로 이송되고, 실외측 열교환기(6)로부터 팽창기구(5)를 통해 실내측 열교환기(3)로 이송된 후 어큐뮬레이터(8)를 거쳐 압축기(1)로 흡입된다. 난방운전 모드로 바뀌면 냉매의 흐름은 냉방운전시와 거꾸로(점선 화살표 방향으로) 된다.

난방운전 모드에 있어서, 실외측 열교환기로 유입되는 냉매는 액체상태이다. 액체상태의 냉매가 기체상태로 증발하는데 필요한 열은 외부의 공기로부터 취해진다.

따라서 외기온도가 낮아지면 증발작용이 원활하지 않게 되고 이에 따라 실내측 열교환기로 유입되는 냉매에는 액체 성분이 증가하게 되어 난방능력이 크게 저하된다.

실질적으로 외기온도가 물이 어는 0℃ 이하로 내려가면 실외측 열교환기에 성에가 부착되면서 난방운전이 거의 불가한 상태로되는 문제점이 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 난방모드에서 다시 냉방모드로 일정시간 동안 역가동시키게 되는 제상모드를 가지도록 설계되였다. 이와 같이, 제상모드로 전환되면 실외측 열교환기에 부착된 성에를 제거할 수 있다.

하지만, 종래의 히트펌프 공기조화기는 난방모드에서 제상모드로 운전시 어큐뮬레이터로 진입하는 냉매 중 미증발된 액상의 냉매가 어큐뮬레이터에 점차 고이게 되며, 제상시간이 길어짐에 따라 압축기에 액상의 냉매가 지속적으로 공급되므로써, 압축기의 고장과 파손이 발생되고 압축기의 수명이 짧아지는 문제점이 있었다.

이에 따라, 히터펌프 공기조화기의 전체 싸이클의 신뢰성이 떨어지고 그의 효율도 현저히 저감되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 난방모드에서 제상모드로 운전시 어큐뮬레이터로 진입하는 냉매 중 액상의 냉매를 현저히 감소시켜 어큐뮬레이터에 액상의 냉매가 고이는 현상을 확실히 방지하고, 이에 따라 제상시간이 길어지더라도 압축기에 악영향을 미치지 않고 오히려 제상 효율을 증대시킬 수 있으며, 전체 싸이클의 신뢰성을 상승시키고 그의 효율도 증가시키는 히트펌프 공기조화기 및 그의 제상모드 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 흡입구로부터 흡입되는 저온,저압 기체 상태의 냉매를 압축하여 고온, 고압의 기체상태로 토출구를 통해 토출하는 압축기; 상기 압축기와 배관으로 연결되어 외부 공기와 열교환하는 실내측 열교환기 및 실외측 열교환기; 상기 실내측 열교환기와 실외측 열교환기 사이에 연결되어 어느 일측에서 이송되어 오는 상온고압 액체상태 냉매를 저온저압의 액체상태로 감압하는 팽창기구; 및 상기 압축기의 토출구 및 흡입구를 상기 실내측 열교환기와 상기 실외측 열교환기로 각각 연결시키는 통로를 가지며 냉난방시 냉매의 흐름을 바꾸도록 절환되는 사방밸브를 포함하며, 난방모드로 운전시 상기 실내측 열교환기에서 상기 실외측 열교환기로 제공되는 냉매의 열을 축열시키고 제상모드로 운전시 상기 실외측 열교환기에서 상기 압축기로 제공되는 냉매에 상기 축열을 제공하여 상기 실외측 열교환기에서 상기 압축기로 제공되는 냉매로부터 액상의 냉매를 제거하도록 하는 적어도 하나의 열전달기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기를 제공한다.

상기 열전달기는 내부에 열전도 매개체가 수용되는 축열조인 것이 바람직하다.

상기 열전도 매개체는 부동액이 소정량 첨가된 물인 것이 바람직하다.

상기 실내측 열교환기 및 상기 실외측 열교환기를 서로 연결하는 제1배관과, 상기 실외측 열교환기, 상기 사방밸브, 및 상기 압축기를 서로 연결하는 제2배관을 더 구비하되, 상기 제1배관에는 체크밸브가 구비되고 상기 체크밸브의 입구측과 출구측을 별도로 연결하는 제1분기관이 구비되며, 상기 제2배관에는 오일과 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터가 구비되고 상기 어큐뮬레이터의 입구측과 출구측을 별도로 연결하는 제2분기관이 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1분기관과 제2분기관의 일부 구간이 상기 열전달기에 수용되는 것을 특징으로 한다. 상기 제1분기관과 제2분기관에서 상기 열전달기에 수용되는 부분은 코일형태로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 제1분기관에는 감압용 모세관이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2분기관에는 난방모드에서 제상모드로 운전시 상기 제2배관을 통해 상기 사방밸브로부터 상기 어큐뮬레이터로 향하는 냉매의 일부를 상기 제2분기관을 통해 상기 열전달기를 거쳐 상기 압축기로 제공하도록 상기 제2분기관을 개폐시키는 솔레노이드 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 압축기, 상기 사방밸브, 및 상기 솔레노이드 밸브와 전기적으로 연결되는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 난방모드에서 제상모드로 운전시 상기 사방밸브는 오프시키고 상기 압축기와 상기 솔레노이드 밸브는 온시키도록 제어하고, 제상모드에서 난방모드로 운전시 상기 사방밸브는 온시키고 상기 압축기와 상기 솔레노이드 밸브는 오프시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

제상모드로 운전시 냉매의 온도를 감지하는 온도감지센서와, 제상모드로 운전시 이 운전시간을 감지하는 타이머를 더 포함하며, 상기 온도감지센서와 상기 타이머는 상기 제어부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 온도감지센서로부터 온도정보를 제공받아 기입력된 기준 온도와 비교한 후 상기 온도정보가 기입력된 기준온도를 초과할 경우 제상모드에서 난방모드로 운전하도록 제어하고, 상기 온도정보가 기입력된 기준온도를 미달할 경우 상기 타이머로부터 시간정보를 제공받아 기입력된 기준시간과 비교한 후에 상기 시간정보가 기입력된 기준시간을 초과할 경우에는 제상모드에서 난방모드로 운전하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따르면, 난방모드로 운전시 실내측 열교환기에서 실외측 열교환기로 제공되는 냉매와 상기 실외측 열교환기에서 압축기로 제공되는 냉매를 서로 열교환시켜 상기 실외측 열교환기에서 상기 압축기로 제공되는 냉매로부터 액상의 냉매를 제거하도록 하는 축열조를 포함하고, 상기 축열조는 제1분기관과 제2분기관의 일부 구간이 지나가는 히트펌프 공기조화기의 제상모드 제어방법으로서, 상기 난방모드에서 제상모드로 운전되도록 상기 사방밸브는 오프시키고, 상기 제2분기관에 구비되는 솔레노이드밸브와 상기 압축기는 온시키는 제1단계; 온도감지센서로 냉매의 온도를 감지하는 제2단계; 상기 제2단계에서 감지된 온도정보와 기입력된 기준온도와 비교하는 제3단계; 및 상기 제3단계에서 비교한 결과로 상기 온도정보가 기입력된 기준온도를 초과할 경우 상기 사방밸브는 온시키고, 상기 제2분기관에 구비되는 솔레노이드밸브와 상기 압축기는 오프시켜 상기 제상모드에서 난방모드로 운전시키는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기의 제상모드 제어방법을 제공한다.

상기 제3단계에서 비교한 결과로 상기 온도정보가 기입력된 기준온도를 미달할 경우 타이머로 제상시간을 감지하는 제5단계를 더 포함한다.

상기 제5단계에서 상기 타이머로부터 시간정보를 제공받아 기입력된 기준시간과 비교하는 제6단계를 더 포함한다.

상기 제6단계에서 비교한 결과로 상기 시간정보가 기입력된 기준시간을 초과할 경우에는 제4단계로 다시 진입하도록 하고, 상기 시간정보가 기입력된 기준시간을 미달할 경우에는 제2단계로 다시 진입하도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 히트펌프 공기조화기 및 그의 제상모드 제어방법에 관한 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 히트펌프 공기조화기의 실시예를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 히트펌프 공기조화기의 제어부와 기타 요소간의 전기적인 연결관계를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 히트펌프 공기조화기(10)는 압축기(11), 실내측 열교환기(13) 및 실외측 열교환기(16), 팽창기구(15), 사방밸브(12), 및 열전달기(14)를 포함한다.

먼저, 압축기(11)는 흡입구(11b)로부터 흡입되는 저온,저압 기체 상태의 냉매를 압축하여 고온, 고압의 기체상태로 토출구(11a)를 통해 토출하는 것이다.

상기 사방밸브(12)는 압축기(11)의 토출구(11a)와 흡입구(11b)를 실내측 열교환기(13)와 실외측 열교환기(16)로 각각 연결시키는 두 개의 독립된 통로(12a,12b)를 가지며, 사용자의 선택에 따른 냉방운전과 난방운전의 모드에 따라 냉매의 흐름을 바꾸도록 절환 조작된다.

실내측 열교환기(13)는 실내에 위치되며, 냉방운전 모드에서는 저온저압 액체상태의 냉매를 기체상태로 증발시키는 증발기 역할을 하고, 난방운전 모드에서는 고온고압 기체상태의 냉매를 상온고압 액체상태로 응축시키는 응축기의 역할을 하여, 냉매의 엔탈피 변화에 대응하여 주변 공기와 열교환하는 작용을 한다.

실내측 송풍기(18)는 실내측 열교환기(13)의 증발기 또는 응축기로서의 열교환 작용을 촉진시키는 동시에 실내에 필요한 냉풍 또는 온풍을 발생시키도록 작동된다.

팽창기구(15)는 실내측 열교환기(13)와 실외측 열교환기(16) 사이에 연결되어 어느 일측에서 이송되어 오는 상온고압 액체상태 냉매를 저온저압의 액체상태로 감압한다.

실외측 열교환기(16)는 상기 실내측 열교환기(13)와는 반대로 실외측에 위치되며, 냉방운전시는 응축기로서, 난방운전시는 증발기로서 주변공기와의 열교환 작용을 한다.

다음으로 실외측 송풍기(19)는 실외측 열교환기(16)의 열교환(응축기 또는 증발기로서의) 작용을 촉진시키도록 작동된다.

한편, 열전달기(14)는 적어도 하나로 구비되며, 난방모드로 운전시 실내측 열교환기(16)에서 실외측 열교환기(16)로 제공되는 냉매의 열을 축열시키고, 제상모드로 운전시 상기 실외측 열교환기(16)에서 상기 압축기(11)로 제공되는 냉매에 상기 축열을 제공하여 상기 실외측 열교환기(16)에서 상기 압축기(11)로 제공되는 냉매로부터 액상의 냉매를 제거하도록 한다.

실시예에서, 상기 열전달기(14)는 내부에 열전도 매개체가 수용되는 축열조인 것이 바람직하다.

이 축열조에서 열전도 매개체는 부동액이 소정량 첨가된 물인 것이 바람직하다. 하지만, 열전도 매개체는 순수한 물이나 기타 다른 용액을 사용해도 무방하다.

이러한 열전달기(14)의 구체적인 설치구조는 다음과 같다.

본 발명에서는 실내측 열교환기(13) 및 실외측 열교환기(16)를 서로 연결하는 제1배관(20)과, 실외측 열교환기(16), 사방밸브(12), 및 압축기(11)를 서로 연결하는 제2배관(21)을 더 구비한다.

그리고, 제1배관(20)에는 체크밸브(30)가 구비되고 이 체크밸브(30)의 입구측과 출구측을 별도로 연결하는 제1분기관(22)이 구비되며, 제2배관(21)에는 오일과 냉매를 상기 압축기(11)로 공급하는 어큐뮬레이터(17)가 구비되고 상기 어큐뮬레이터(17)의 입구측과 출구측을 별도로 연결하는 제2분기관(23)이 구비된다.

여기서, 열전달기(14)는 제1분기관(22)과 제2분기관(23)의 일부 구간이 수용되도록 구성된다.

여기서, 상기 제1분기관과 제2분기관에서 상기 열전달기에 수용되는 부분은 열전달기(14) 내부의 열전도 매개체와 열교환 효율이 증가하도록 코일형태로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기와 같은 설치구조에서 열전달기(14)를 가지게 되므로써, 난방모드에서 제상모드로 운전시 어큐뮬레이터(17)로 진입하는 냉매 중 액상의 냉매를 현저히 감소시켜 어큐뮬레이터(17)에 액상의 냉매가 고이는 현상을 확실히 방지하 고, 이에 따라 제상시간이 길어지더라도 종래와 달리 압축기(11)에 악영향을 미치지 않고 오히려 제상 효율을 증대시킬 수 있으며, 전체 싸이클의 신뢰성을 상승시키고 그의 효율도 증가시키는 우수한 효과가 있다.

본 발명은 상기 제1분기관(22)에 감압용 모세관(32)이 더 구비된다.

이 모세관(32)은 난방모드 운전시에 제1분기관(22)의 내부압력을 감압시키므로서, 전체 싸이클에서 냉매가 일정한 압력으로 원활하게 이동하도록 조력하며, 체크밸브(30)에도 과도한 압력이 걸리지 않도록 하여 체크밸브(30)를 안정적으로 보호할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 상기 제2분기관(23)에 솔레노이드 밸브(31)가 더 구비된다.

이 솔레노이드 밸브(31)는 난방모드에서 제상모드로 운전시 제2배관(21)을 통해 사방밸브(12)로부터 어큐뮬레이터(17)로 향하는 냉매의 일부를 제2분기관(23)을 통해 열전달기(14)를 거쳐 압축기(11)로 제공하도록 제2분기관(23)을 개폐시킨다.

본 발명에 따른 히트펌프 공기조화기는 압축기(11), 사방밸브(12), 및 솔레노이드 밸브(31)와 전기적으로 연결되는 제어부(40)를 더 포함한다.

이 제어부(40)는 난방모드에서 제상모드로 운전시 사방밸브(12)는 오프(즉, 냉방모드로 운전시 통로를 개방시키는 상태)시키고 압축기(11)와 솔레노이드 밸브(31)는 온시키도록 제어하고, 제상모드에서 난방모드로 운전시 사방밸브(12)는 온시키고 압축기(11)와 솔레노이드 밸브(31)는 오프시키도록 제어한다.

본 발명은 제상모드로 운전시 냉매의 온도를 감지하는 온도감지센서(60)와, 제상모드로 운전시 이 운전시간을 감지하는 타이머(61)를 더 포함한다.

이 온도감지센서(60)와 타이머(61)는 제어부(40)와 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.

이러한 제어부(40)는 온도감지센서(60)로부터 온도정보를 제공받아 기입력된 기준온도와 비교한 후 상기 온도정보가 기입력된 기준온도를 초과할 경우 제상모드에서 난방모드로 운전하도록 제어하고, 상기 온도정보가 기입력된 기준온도를 미달할 경우 상기 타이머(61)로부터 시간정보를 제공받아 기입력된 기준시간과 비교한 후에 상기 시간정보가 기입력된 기준시간을 초과할 경우에는 다시 상기 온도감지센서(60)로부터 온도정보를 제공받아 기입력된 기준온도와 비교하도록 제어한다.

본 발명에 따른 히트펌프 공기조화기(10)의 동작은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 화살표는 냉매의 흐름을 표시하는데, 실선은 냉방모드 운전시를 표현하고, 점선은 난방모드 운전시의 각 냉매 흐름을 나타낸다.

냉방모드와 난방모드는 사용자의 선택에 따른 사방밸브(12)의 절환으로 바뀌며 그때 냉매의 흐름도 바뀌게 된다.

먼저, 냉방모드로 운전시에 냉매는 압축기(11)에서 토출된 후 사방밸브(12)를 경유하여 실외측 열교환기(16)로 이송되고, 실외측 열교환기(16)로부터 배출된 냉매는 제1배관(20)을 따라서 팽창기구(15)와 체크밸브(30)를 지나 실내측 열교환기(13)로 인입된다.

이러한 냉매는 실내측 열교환기(13)로 이송된 후 다시 제2배관(21)으로 배출되어 사방밸브(12)와 어큐뮬레이트(17)를 지나 압축기(11)로 흡입된다.

반면, 난방모드로 운전시에 냉매는 압축기(11)에서 토출된 후 사방밸브(12)를 경유하여 실내측 열교환기(13)로 이송되고, 실내측 열교환기(13)로부터 배출된 냉매는 제1배관(20)을 따라 진행하다가 체크밸브(30)에 의해 제1배관(20) 상에서 그 흐름이 차단되어 제1분기관(22)으로 인입되며, 이 제1분기관(22)으로 인입된 냉매는 열전달기(14)에 수용된 열전도 매개체에 열전달하여 축열시키고, 모세관(32)을 거쳐 다시 제1배관(20)으로 인입된다.

상기 제1배관(20)으로 인입된 냉매는 다시 팽창기구(15)와 실외측 열교환기(16)를 거쳐 제2배관(21)으로 유입되고, 상기 제2배관(21)으로 유입된 냉매는 사방밸브(12)를 경유하여 어큐뮬레이트(17)를 거쳐 다시 압축기(11)로 유입된다.

한편, 난방모드에서 제상모드로 운전시에 냉매는 냉방모드로 운전시 냉매의 진행방향과 거의 동일한 방향으로 진행하는데, 즉 사방밸브(12)가 오프된 상태(냉방모드로 운전시 사방밸브의 통로개폐 상태)이고, 압축기는 온된 상태이다.

단, 본 발명에서 제상모드로 운전시에는 냉방모드로 운전시와 달리 제2분기관(23) 상에 구비된 솔레노이드 밸브(31)가 온상태로 개방된다.

이와 같이, 솔레노이드 밸브(31)가 개방된다면 제2배관(21)을 흐르는 냉매의 일부는 바로 어큐뮬레이트(17)로 진입하지만, 냉매의 다른 일부는 제2분기관(23)으로 유입되어 상기 열전달기(14)로부터 축열을 제공받게 된다.

예를 들어, 본 발명에 따른 히트펌프 공기조화기를 설계할 시 어큐뮬레이트(17)로 진입하는 냉매와 제2분기관(23)으로 유입되는 냉매의 비율은 50:50으로 한다.

여기서, 상기 열전달기(14)로부터 축열을 제공받은 냉매에는 액상의 냉매가 제거되게 되며, 이 액상의 냉매가 제거된 냉매는 다시 제2배관(21)을 흐르는 냉매와 혼합되어 압축기(11)로 유입된다.

상기와 같은 방법으로 액상의 냉매를 제거하게 된다면, 난방모드에서 제상모드로 운전시 어큐뮬레이터(17)로 진입하는 냉매 중 액상의 냉매를 현저히 감소시켜 어큐뮬레이터(17)에 액상의 냉매가 고이는 현상을 확실히 방지하고, 이에 따라 제상시간이 길어지더라도 종래와 달리 압축기(11)에 악영향을 미치지 않고 오히려 제상 효율을 증대시킬 수 있으며, 전체 싸이클의 신뢰성을 상승시키고 그의 효율도 증가시키는 우수한 효과가 있다.

도 4는 본 발명에 따른 히트펌프 공기조화기의 제상모드 제어방법을 도시한 플로우챠트이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 히트펌프 공기조화기의 제상모드 제어방법은 제1단계(S10), 제2단계(S20), 제3단계(S30), 제4단계(S40)를 포함한다.

먼저, 제1단계(S10)는 상기 난방모드에서 제상모드로 운전되도록 상기 사방밸브(12)는 오프시키고, 상기 제2분기관(23)에 구비되는 솔레노이드밸브(31)와 상기 압축기(11)는 온시키는 것이다.

제2단계(S20)는 온도감지센서(60)로 냉매의 온도를 감지하는 것이다.

제3단계(S30)는 상기 제2단계(S20)에서 감지된 온도정보와 기입력된 기준온도와 비교하는 것이다.

제4단계(S40)는 상기 제3단계(S30)에서 비교한 결과로 상기 온도정보가 기입 력된 기준온도를 초과할 경우 상기 사방밸브(12)는 온시키고, 상기 제2분기관(23)에 구비되는 솔레노이드밸브(31)와 상기 압축기(11)는 오프시켜 상기 제상모드에서 난방모드로 운전시키는 것이다.

본 발명은 상기 제3단계(S30)에서 비교한 결과로 상기 온도정보가 기입력된 기준온도를 미달할 경우 타이머(61)로 제상시간을 감지하는 제5단계(S50)를 더 포함한다.

상기 제5단계(S50)에서 상기 타이머(61)로부터 시간정보를 제공받아 기입력된 기준시간과 비교하는 제6단계(S60)를 더 포함한다.

상기 제6단계(S60)에서 비교한 결과로 상기 시간정보가 기입력된 기준시간을 초과할 경우에는 제4단계(S40)로 다시 진입하도록 하고, 상기 시간정보가 기입력된 기준시간을 미달할 경우에는 제2단계(S20)로 다시 진입하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 히트펌프 공기조화기 및 그의 제상모드 제어방법에 관한 것으로, 난방모드로 운전시 상기 실내측 열교환기에서 상기 실외측 열교환기로 제공되는 냉매의 열을 축열시키고 제상모드로 운전시 상기 실외측 열교환기에서 상기 압축기로 제공되는 냉매에 상기 축열을 제공하여 상기 실외측 열교환기에서 상기 압축기로 제공되는 냉매로부터 액상의 냉매를 제거하도록 하는 적어도 하나의 열전달기를 구비하므로써, 난방모드에서 제상모드로 운전시 어큐뮬레이터로 진입하는 냉매 중 액상의 냉매를 현저히 감소시켜 어큐뮬레이터에 액상의 냉매가 고이는 현상을 확실히 방지하고, 이에 따라 제상시간이 길어지더라도 종래와 달리 압축기에 악영향을 미치지 않고 오히려 제상 효율을 증대시킬 수 있으며, 전체 싸이클의 신뢰성을 상승시키고 그의 효율도 증가시키는 우수한 효과가 있다.

Claims (16)

1. 흡입구로부터 흡입되는 저온,저압 기체 상태의 냉매를 압축하여 고온, 고압의 기체상태로 토출구를 통해 토출하는 압축기;

   상기 압축기와 배관으로 연결되어 외부 공기와 열교환하는 실내측 열교환기 및 실외측 열교환기;

   상기 실내측 열교환기와 실외측 열교환기 사이에 연결되어 어느 일측에서 이송되어 오는 상온고압 액체상태 냉매를 저온저압의 액체상태로 감압하는 팽창기구; 및

   상기 압축기의 토출구 및 흡입구를 상기 실내측 열교환기와 상기 실외측 열교환기로 각각 연결시키는 통로를 가지며 냉난방시 냉매의 흐름을 바꾸도록 절환되는 사방밸브를 포함하며,

   난방모드로 운전시 상기 실내측 열교환기에서 상기 실외측 열교환기로 제공되는 냉매의 열을 축열시키고 제상모드로 운전시 상기 실외측 열교환기에서 상기 압축기로 제공되는 냉매에 상기 축열을 제공하여 상기 실외측 열교환기에서 상기 압축기로 제공되는 냉매로부터 액상의 냉매를 제거하도록 하는 적어도 하나의 열전달기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 열전달기는 내부에 열전도 매개체가 수용되는 축열조인 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 열전도 매개체는 부동액이 소정량 첨가된 물인 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 실내측 열교환기 및 상기 실외측 열교환기를 서로 연결하는 제1배관과, 상기 실외측 열교환기, 상기 사방밸브, 및 상기 압축기를 서로 연결하는 제2배관을 더 구비하되, 상기 제1배관에는 체크밸브가 구비되고 상기 체크밸브의 입구측과 출구측을 별도로 연결하는 제1분기관이 구비되며, 상기 제2배관에는 오일과 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터가 구비되고 상기 어큐뮬레이터의 입구측과 출구측을 별도로 연결하는 제2분기관이 구비되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 제1분기관과 제2분기관의 일부 구간이 상기 열전달기에 수용되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 제1분기관과 제2분기관에서 상기 열전달기에 수용되는 부분은 코일형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기.
7. 제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1분기관에는 감압용 모세관이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기.
8. 제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제2분기관에는 난방모드에서 제상모드로 운전시 상기 제2배관을 통해 상기 사방밸브로부터 상기 어큐뮬레이터로 향하는 냉매의 일부를 상기 제2분기관을 통해 상기 열전달기를 거쳐 상기 압축기로 제공하도록 상기 제2분기관을 개폐시키는 솔레노이드 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 압축기, 상기 사방밸브, 및 상기 솔레노이드 밸브와 전기적으로 연결되는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 제어부는 난방모드에서 제상모드로 운전시 상기 사방밸브는 오프시키고 상기 압축기와 상기 솔레노이드 밸브는 온시키도록 제어하고, 제상모드에서 난방모 드로 운전시 상기 사방밸브는 온시키고 상기 압축기와 상기 솔레노이드 밸브는 오프시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기.
11. 제 10항에 있어서,

    제상모드로 운전시 냉매의 온도를 감지하는 온도감지센서와, 제상모드로 운전시 이 운전시간을 감지하는 타이머를 더 포함하며, 상기 온도감지센서와 상기 타이머는 상기 제어부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 제어부는 상기 온도감지센서로부터 온도정보를 제공받아 기입력된 기준온도와 비교한 후 상기 온도정보가 기입력된 기준온도를 초과할 경우 제상모드에서 난방모드로 운전하도록 제어하고, 상기 온도정보가 기입력된 기준온도를 미달할 경우 상기 타이머로부터 시간정보를 제공받아 기입력된 기준시간과 비교한 후에 상기 시간정보가 기입력된 기준시간을 초과할 경우에는 제상모드에서 난방모드로 운전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기.
13. 난방모드로 운전시 실내측 열교환기에서 실외측 열교환기로 제공되는 냉매와 상기 실외측 열교환기에서 압축기로 제공되는 냉매를 서로 열교환시켜 상기 실외측 열교환기에서 상기 압축기로 제공되는 냉매로부터 액상의 냉매를 제거하도록 하는 축열조를 포함하고, 상기 축열조는 제1분기관과 제2분기관의 일부 구간이 지나가는 히트펌프 공기조화기의 제상모드 제어방법으로서,

    상기 난방모드에서 제상모드로 운전되도록 상기 사방밸브는 오프시키고, 상기 제2분기관에 구비되는 솔레노이드밸브와 상기 압축기는 온시키는 제1단계;

    온도감지센서로 냉매의 온도를 감지하는 제2단계;

    상기 제2단계에서 감지된 온도정보와 기입력된 기준온도와 비교하는 제3단계; 및

    상기 제3단계에서 비교한 결과로 상기 온도정보가 기입력된 기준온도를 초과할 경우 상기 사방밸브는 온시키고, 상기 제2분기관에 구비되는 솔레노이드밸브와 상기 압축기는 오프시켜 상기 제상모드에서 난방모드로 운전시키는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기의 제상모드 제어방법.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 제3단계에서 비교한 결과로 상기 온도정보가 기입력된 기준온도를 미달할 경우 타이머로 제상시간을 감지하는 제5단계를 더 포함하는 히트펌프 공기조화기의 제상모드 제어방법.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 제5단계에서 상기 타이머로부터 시간정보를 제공받아 기입력된 기준시간과 비교하는 제6단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기의 제상모드 제어방법.
16. 제 15항에 있어서,

    상기 제6단계에서 비교한 결과로 상기 시간정보가 기입력된 기준시간을 초과할 경우에는 제4단계로 다시 진입하도록 하고, 상기 시간정보가 기입력된 기준시간을 미달할 경우에는 제2단계로 다시 진입하도록 하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기.

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