KR20090001203U

KR20090001203U - 히트펌프식 공기조화기

Info

Publication number: KR20090001203U
Application number: KR2020070012797U
Authority: KR
Inventors: 손길수; 최형서; 하종권; 최선묵
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2009-02-04
Also published as: KR200462302Y1

Abstract

본 고안은 히트펌프식 공기조화기에 관한 것으로, 본 고안의 목적은 살균운전시 고온의 수증기가 실내기 내에 정체되는 것을 방지하고 뿌연 수증기가 한꺼번에 실내기 외부로 다량 배출되는 것을 방지할 수 있는 히트펌프식 공기조화기를 제공함에 있다.

이를 위해 본 고안에 따른 히트펌프식 공기조화기는 냉매를 고온, 고압의 기체 상태로 압축하는 압축기; 실내 공기를 실내기 내부로 유입하고, 열교환된 공기를 실내 측으로 송풍하는 실내팬; 살균운전시 난방 사이클이 형성되도록 하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 살균운전시 상기 실내팬이 지속적으로 구동하도록 제어하고, 상기 압축기가 온 또는 오프되도록 제어한다.

히트펌프, 살균운전

Description

히트펌프식 공기조화기{Heat Pump Type Air Conditioner}

본 고안은 히트펌프식 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉방운전에 의해 실내 열교환기에 맺힌 응축수를 효과적으로 제거하여 실내 열교환기 내의곰팡이 및 세균 발생을 억제할 수 있는 히트펌프식 공기조화기에 관한 것이다.

히트펌프식 공기조화기는 여름철 냉방 뿐만 아니라 겨울철 난방도 겸할 수 있도록 냉동사이클 상에서 냉매의 순환방향을 전환할 수 있도록 구성한 장치이다.

이러한 히트펌프식 공기조화기는 냉매를 고온, 고압의 기체 상태로 압축하기 위한 압축기와, 냉방운전모드와 난방운전모드간의 전환을 위한 사방밸브와, 실내 공기와 열교환하기 위한 실내 열교환기와, 냉매를 감압하기 위한 전자팽창밸브와, 실외 공기와 열교환하기 위한 실외 열교환기가 냉매배관에 의해 순차로 연결되어 하나의 폐회로를 이루도록 구성된다.

일반적으로, 여름철 히트펌프식 공기조화기의 냉방운전시에는 습도가 높은 실내공기가 실내기 내부로 유입하게 되고 또한 실내 열교환기의 온도가 실내공기의 이슬점 온도보다 낮아져 실내 열교환기 표면에는 응축수가 맺히게 된다. 냉방운전이 종료되면 이 응축수들은 실내 열교환기 표면에 그대로 남아 대기 중의 세균에게 습한 환경을 제공하게 되고 세균의 기생으로 인해 곰팡이가 발생하거나 부패가 일어나고, 악취가 유발되는 등의 문제점이 발생하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 난방사이클을 이용하여 실내 열교환기를 살균하는 방법이 대한민국 공개특허공보 제1998-0021086호(공기조화기의 살균 제어방법)에 개시되어 있다.

동 공보에 따르면 냉방운전 시작단계 및 냉방운전 종료 후 사방밸브의 절환을 통해 난방 사이클로 전환하여 압축기에서 토출된 고온, 고압의 냉매가 바로 실내 열교환기로 유입되도록 함으로써 실내 열교환기의 온도를 상승시켜 실내 열교환기 표면에 맺혀있는 응축수를 증발시키게 된다. 이 때 실내팬은 구동을 정지시켜 실내 열교환기의 열기가 실내로 토출되는 것을 차단함으로써 실내 열교환기의 방열을 높은 온도로 유지하여 실내 열교환기의 외벽이 고온살균될 수 있도록 하였다.

그러나 상술한 종래의 공기조화기 살균 방법은 살균을 위한 난방운전시 실내팬이 운전되지 않기 때문에 실내 열교환기의 방열에 의해 증발된 응축수가 수증기가 되어 실내기 내부에 정체하거나 자연 대류에 의하여 실내기 상부로 토출되는 문제점이 있었다.

또한 살균을 위한 난방운전 종료 후 냉방운전 수행시 실내팬이 구동을 시작하면 실내기 내부에 정체하고 있던 다량의 수증기가 한꺼번에 뿌옇게 토출되어 사용자로 하여금 실내기 내부에 화재가 발생한 것으로 오인, 혼동을 불러일으킬 우려가 있었다.

따라서, 본 고안은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 살균운전시 고온의 수증기가 실내기 내에 정체되는 것을 방지하고 뿌연 수증기가 한꺼번에 실내기 외부로 다량 배출되는 것을 방지할 수 있는 히트펌프식 공기조화기를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 히트펌프식 공기조화기는 냉매를 고온, 고압의 기체 상태로 압축하는 압축기; 실내 공기를 실내기 내부로 유입하고, 열교환된 공기를 실내 측으로 송풍하는 실내팬; 살균운전시 난방 사이클이 형성되도록 하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 살균운전시 상기 실내팬이 지속적으로 구동하도록 제어하고, 상기 압축기가 온 또는 오프되도록 제어한 다.

또한 상기 제어부는 상기 압축기의 구동시간이 점차적으로 증가하면서 온 또는 오프되도록 제어한다.

또한 상기 제어부는 상기 실내팬이 기설정된 저 RPM으로 구동되도록 제어한다.

또한 상기 압축기는 인버터 압축기이다.

또한 상기 제어부는 외기온도가 높을수록 상기 인버터 압축기의 운전 주파수가 낮아지도록 제어한다.

또한 상기 제어부는 상기 살균운전시 전자팽창밸브가 최대 개도로 개방되도록 제어한다.

또한 운전 모드를 선택하기 위한 키입력부를 더 포함하고, 상기 제어부는 기설정된 살균운전시간이 경과하거나, 상기 키입력부를 통해 살균운전 종료신호 또는 일반운전 모드 신호를 입력 받는 경우 상기 살균운전을 종료한다.

또한 상기 제어부는 실내 열교환기의 온도가 기설정온도에 도달되면 상기 살균운전을 종료한다.

본 고안에 의할 경우 살균운전시 고온의 수증기가 실내기 내에 정체되는 것을 방지하고 뿌연 수증기가 한꺼번에 실내기 외부로 다량 배출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 고안의 일실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

본 고안에서 살균운전이라 함은 실내 열교환기의 온도를 일정 고온으로 상승시킴으로써 실내 열교환기 표면의 수분을 증발, 건조시켜 세균의 증식을 억제함으로써 살균 효과를 얻고자 하는 운전 제어방법을 말한다. 이 때 실내 열교환기의 온도를 상승시키기 위해 사방밸브를 이용하여 압축기로부터 토출된 고온 고압의 냉매가 바로 실내 열교환기로 흐르게 하는 작동방법 즉, 난방 사이클을 이용하게 된다.

살균운전시에는 도 1에 도시한 바와 같이 점선으로 표시된 화살표 방향을 따라 냉매가 이동하게 되는데 압축기(10)로부터 토출된 고온, 고압의 기체 냉매는 사방밸브(20)의 절환에 의해 바로 실내 열교환기(30)로 흐르게 되고, 실내 열교환기(30)에서 실내 공기와 열교환한 후 고압, 상온의 액체 냉매로 되어 전자팽창밸브(50)로 보내진다. 고압, 상온의 액체 냉매는 전자팽창밸브(50)를 거치면서 감압 팽창된 후, 실외 열교환기(60)로 보내져 실외 공기와 열교환하게 되고 열교환을 통해 저온, 저압의 기체 냉매로 되어 사방밸브(20)를 통해 다시 압축기(10)로 흡입되는 과정을 거친다.

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 히트펌프식 공기조화기의 제어 블록도로,본 고안에 따른 히트펌프식 공기조화기는 냉매를 압축시키는 압축기(10)와, 냉매의 흐름방향을 전환시키는 사방밸브(20)와, 실내 공기를 실내기 내부로 유입하고, 열교환된 공기를 실내 측으로 송풍하는 실내팬(40)과, 냉매를 감압 팽창시키는 전자팽창밸브(50)와, 사용자가 운전 모드를 선택하거나 살균운전시간을 설정하기 위한 키 입력부(120)와, 실내 열교환기(30) 표면의 온도를 측정하기 위한 실내 열교환기 온도감지부(130)와, 살균운전시 살균운전 중임을 표시하는 표시부(140)와, 압축기(10)를 구동시키는 압축기 구동부(150), 사방밸브(20)를 구동시키는 사방밸브 구동부(160), 실내팬을 구동시키는 실내팬 구동부(170), 전자팽창밸브를 구동시키는 전자팽창밸브 구동부(180), 살균운전의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어부(110)를 포함하여 구성된다.

일반적으로 키입력부(120)는 실내기의 전면 중앙부 또는 리모콘에 마련되며 공기조화기의 운전/정지키, 운전선택(자동, 냉방, 제습, 송풍, 난방 등), 풍량선택(강풍, 약풍, 미풍 등), 터보, 마일드, 온도조절, 풍향조절 등을 입력하는 다수의 운전모드키와, 현재시각, 간편예약, 시작/종료예약 등을 입력하는 다수의 타이머모드키 등으로 이루어진다.

본 실시예에서는 키입력부(120)에 살균운전을 시작(선택) 또는 종료하기 위한 살균운전키 등이 구비되는 것을 전제로 이하 내용을 설명하기로 한다.

이하에서는 도 3을 중심으로 도 4를 연계하여 본 고안의 일실시예에 따른 히트펌프식 공기조화기의 살균운전 동작을 상세하게 설명하도록 한다.

도 3에 도시한 바와 같이 사용자가 키입력부(120)에 마련된 살균운전키를 누르면 살균운전 시작 신호가 제어부(110)에 입력되고, 이에 따라 살균운전 동작이 시작된다(210). 살균운전이 시작되면 표시부(140)에 살균운전 중임을 나타내는 신호가 표시된다(예를 들어 살균운전 수행 중임을 알리기 위해 램프가 켜진다).

제어부(110)는 살균운전 시작 신호가 입력되면 먼저 사방밸브 구동부(160)를 제어하여 사방밸브(20)를 온(구동) 시켜 냉매가 난방 사이클을 순환하도록 즉, 압축기(10)로부터 토출된 고온, 고압의 냉매가 바로 실내 열교환기(30) 측으로 흐르도록 냉매의 흐름을 제어하고(220), 실내팬(40)의 구동을 시작한다(230).

다음으로 제어부(110)는 도 4에 도시한 바와 같이 압축기(10)가 온/오프를 반복하도록 압축기 구동부(150)를 제어하게 되는데 이 때 살균운전 시작 신호가 입력된 시점(램프 온 시작 시점)에서 1분 경과 후부터 압축기(10)가 구동을 시작하도록 제어한다. 이후 제어부(110)는 1분→1분 30초→2분→3분 30초 이런 식으로 압축기(10)의 구동시간을 점차적으로 증가시켜 가면서 압축기(10)의 온/오프 동작을 제어하게 된다(240).

이 때 제어부(110)는 살균운전이 수행되는 내내 실내팬(40)이 일정한 저 RPM(약 300RPM 정도)으로 지속적으로 구동하도록 제어함으로써 압축기(10)가 구동되는 동안 발생되는 수증기가 소량씩 지속적으로 실내기 외부로 배출되도록 하여 살균운전 과정에서 발생되는 고온의 수증기가 실내기 내에 정체되는 것과 뿌연 수증기가 한꺼번에 실내기 외부로 다량 배출되는 것을 방지할 수 있게 된다.

실내 열교환기(30) 표면의 응축수가 건조되기 위해서는 실내 열교환기(30)의 온도가 일정 고온(약 55℃이상)으로 1분 이상 유지되어야 하는데, 본 실시예에서는 실내팬(40)을 살균운전이 수행되는 내내 지속적으로 구동시키므로 실내팬(40)의 실내기 외부로의 열기 토출로 인해 실내 열교환기(30)의 온도가 낮아질 우려가 있다. 따라서 상술한 바와 같이 실내팬(40)은 일정 저 RPM으로 구동되도록 하고, 압축기(10)의 구동시간은 점차적으로 증가하도록 제어함으로써 실내 열교환기(30) 온도 가 살균운전을 수행하기에 적절한 고온(약 55℃이상)을 확보할 수 있게 된다.

또한 본 실시예에서는 압축기의 용량을 가변할 수 있는 인버터 압축기를 사용하게 되는데 제어부(110)는 외기온도(실외기 내부로 흡입되는 공기의 온도)가 높을수록 인버터 압축기의 운전 주파수가 낮아지도록 제어한다. 그 이유는 외기온도가 높을 경우에는 낮은 주파수로 압축기를 운전시키더라도 실내 열교환기(30) 온도가 살균운전을 수행하기 위한 일정고온에 쉽게 도달할 수 있기 때문이다. 따라서 외기온도에 따라 압축기의 운전 주파수를 가변 제어함으로써 소비전력을 절감할 수 있게 된다.

또한 제어부(110)는 전자팽창밸브(50)가 개도의 스텝(0~480step) 중 최대 개도(480step, 완전 개방)로 개방되도록 전자팽창밸브 구동부(180)를 제어함으로써 단시간 내에 다량의 냉매가 냉매배관을 유동하여 실내 열교환기(30)의 온도가 빠르게 일정고온(약 55℃이상)에 도달할 수 있도록 한다.

상술한 외기온도에 따른 압축기의 운전 주파수 및 전자팽창밸브 개도 제어를 예시해 보면 아래의 〈표 1〉과 같다.

〈표 1〉

외기온도	압축기 운전 주파수(Hz)	전자팽창밸브 개도
To≤27℃	57Hz	480step
27℃＜To≤38℃	47Hz	480step
To＞38℃	40Hz	480step

이후 제어부(110)는 기설정된 살균운전시간이 경과되었는가를 판단하여(250) 살균운전시간이 경과되었으면(단계 250에서의 '예') 살균운전을 종료하고, 기설정된 살균운전시간이 경과되지 않았으면(단계 250에서의 '아니오') 다시 살균운전 종 료신호(살균운전 도중 살균운전키를 다시 누를 경우)나 일반운전모드(냉방, 난방, 제습, 송풍, 공기청정기능 등) 신호가 입력되었는가를 판단한다(260). 판단결과 살균운전 종료신호나 일반운전모드 신호가 입력되었으면(단계 260에서의 '예') 살균운전을 종료한다. 살균운전은 공기조화기의 운전모드 중 부수적인 기능에 해당하므로 일반운전모드 신호가 입력되면 일반운전 기능이 우선시 되어 살균운전은 종료된다. 살균운전 종료신호 또는 일반운전모드 신호가 입력되지 않았으면(단계 260에서의 '아니오') 다시 실내 열교환기(30)에 설치된 실내 열교환기 온도감지부(130)로부터 검출된 실내 열교환기(30)의 온도가 기설정된 일정 고온(약 65℃)에 도달하였는지 판단하여(270), 일정 고온에 도달하였으면(단계 270에서의 '예') 실내 열교환기 표면의 응축수 건조가 가능하므로 살균운전을 종료하고, 일정 고온에 도달하지 못했으면(단계 270에서의 '아니오') 단계 240으로 돌아가 살균운전을 계속 수행한다.

본 실시예에서는 사용자가 키입력부(120)를 통하여 살균운전을 선택하면 살균운전을 수행하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 고안의 기술적 사상은 이에 한정되지 않고 기설정된 조건(예: 일정 주기를 간격으로 살균운전 수행, 냉방운전 시작단계 또는 냉방운전 종료 후 살균운전 수행 등)을 만족하면 자동적으로 살균운전이 수행되는 경우를 포함한다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 히트펌프식 공기조화기의 살균운전시 냉매흐름을 설명하기 위한 냉매 사이클도이다.

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 히트펌프식 공기조화기의 제어 블록도이다.

도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 히트펌프식 공기조화기의 살균운전 동작을 도시한 흐름도이다.

도 4은 본 고안의 일실시예에 따른 히트펌프식 공기조화기의 살균운전시 제어패턴을 설명하기 위한 타이밍도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10 : 압축기 20 : 사방밸브

30 : 실내 열교환기 40 : 실내팬

50 : 전자팽창밸브 60 : 실외 열교환기

70 : 실외팬 110 : 제어부

Claims

냉매를 고온, 고압의 기체 상태로 압축하는 압축기;

실내 공기를 실내기 내부로 유입하고, 열교환된 공기를 실내 측으로 송풍하는 실내팬;

살균운전시 난방 사이클이 형성되도록 하는 제어부를 포함하되,

상기 제어부는 상기 살균운전시 상기 실내팬이 지속적으로 구동하도록 제어하고, 상기 압축기가 온 또는 오프되도록 제어하는 히트펌프식 공기조화기
제 1 항에 있어서,

상기 제어부는 상기 압축기의 구동시간이 점차적으로 증가하면서 온 또는 오프되도록 제어하는 히트펌프식 공기조화기
제 1 항에 있어서,

상기 제어부는 상기 실내팬이 기설정된 저 RPM으로 구동되도록 제어하는 히트펌프식 공기조화기
제 1 항에 있어서,

상기 압축기는 인버터 압축기인 히트펌프식 공기조화기
제 4 항에 있어서,

상기 제어부는 외기온도가 높을수록 상기 인버터 압축기의 운전 주파수가 낮아지도록 제어하는 히트펌프식 공기조화기
제 1 항에 있어서,

상기 제어부는 상기 살균운전시 전자팽창밸브가 최대 개도로 개방되도록 제어하는 히트펌프식 공기조화기
제 1 항에 있어서,

운전 모드를 선택하기 위한 키입력부를 더 포함하고,

상기 제어부는 기설정된 살균운전시간이 경과하거나, 상기 키입력부를 통해 살균운전 종료신호 또는 일반운전 모드 신호를 입력 받는 경우 상기 살균운전을 종료하는 히트펌프식 공기조화기
제 1 항에 있어서,

상기 제어부는 실내 열교환기의 온도가 기설정온도에 도달되면 상기 살균운전을 종료하는 히트펌프식 공기조화기