KR20090003871A - 냉난방 겸용 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 냉난방 겸용 공기조화기는 냉방과 난방이 절환되고 제상 운전에 의해 실외 열교환기 표면의 결빙을 제거하는 냉난방 겸용 공기조화기에 있어서, 상기 실외 열교환기와 대향되고 공기가 통과하는 커버와; 상기 커버에 장착된 열선과; 상기 제상 운전의 개시와 함께 혹은 상기 제상 운전의 도중에 상기 열선으로 전원을 인가하는 제어부를 포함하여, 제상 운전시 열선에 의해 실외 열교환기의 얼음 뿐만 아니라 커버의 얼음이 제거되므로, 제상 운전이 단독 실시되는 경우 보다 제상 시간을 단축할 수 있고, 커버의 얼음이 열선에 의해 제거되므로 제상 운전에 의해 커버의 얼음이 녹지 못하는 경우 보다 난방 성능이 향상되는 이점이 있다.

냉난방 겸용 공기조화기, 실외 열교환기, 커버, 개구부, 열선, 제어부

Description

냉난방 겸용 공기조화기{Heat pump air conditioner}

본 발명은 냉난방 겸용 공기조화기에 관한 것으로서, 특히 실외기의 커버에 전원의 공급시 열을 발생하는 열선을 설치한 냉난방 겸용 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 압축기와 실외 열교환기와 팽창기구와 실내 열교환기를 포함하는 냉동 사이클을 이용하여 실내를 냉방 또는 난방시키는 장치로서, 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되거나, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 냉난방 겸용 공기조화기(즉, 히트 펌프)로 구성된다.

상기 공기조화기가 냉난방 겸용 공기조화기로 구성되는 경우, 냉방운전과 난방 운전에 따라 압축기에서 압축된 냉매를 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(즉, 사방 밸브)를 포함하여, 냉방 운전시 압축기에서 압축된 냉매가 냉/난방 절환밸브와 실외 열교환기와 팽창기구와 실내 열교환기와 냉/난방 절환밸브를 차례로 통과하여 압축기로 순환됨에 따라 실외 열교환기가 응축기로 작용함과 아울러 실내 열교환기가 증발기로 작용하고, 난방 운전시 압축기에서 압축된 냉매가 냉/난방 절환밸브와 실내 열교환기와 팽창기구와 실외 열교환기와 냉/난방 절환밸브를 차례로 통과하여 압축기로 순환됨에 따라 실내 열교환기가 응축기로 작용함과 아울러 실외 열교환기가 증발기로 작용한다.

상기와 같은 냉난방 겸용 공기조화기는 그 운전 중에 증발기로 작용하는 열교환기의 표면에 물이 생성되는 바, 냉방 운전의 경우에는 실내 열교환기의 표면에 물이 생성되며, 난방 운전의 경우에는 실외 열교환기의 표면에 물이 생성되는데, 특히 실외 열교환기 표면에 생성된 응축수가 결빙되는 경우 실외 공기의 원활한 흐름 및 열교환을 방해하여 난방 성능이 저하되게 된다.

한편, 냉난방 겸용 공기조화기는 난방 운전의 도중에 난방 운전을 정지하고, 냉동 사이클을 역사이클(즉, 냉방 운전)로 운전시키면, 실외 열교환기로는 고온고압의 냉매가 통과하고, 실외 열교환기 표면의 결빙은 이 냉매의 열에 의해 녹게 된다. 상기와 같은 냉동 사이클의 역사이클에 의해 실외 열교환기 표면의 결빙이 모두 제거되면, 다시 냉동 사이클을 난방 운전으로 운전시키면, 실내에는 온기가 토출된다.

그러나, 종래 기술에 따른 공기조화기는 실외 열교환기 표면의 얼음이 점점 커져 실외 열교환기 주변에 설치된 그물망 등의 외관부재로 확장되고, 냉동 사이클의 역사이클 즉 제상 운전에 의해 실외 열교환기 표면의 얼음이 녹더라도 외관부재의 얼음 전부 혹은 일부는 녹지 않고 남게 되며, 이렇게 남은 얼음은 실외 열교환기로의 공기 흐름과 열교환을 방해하여 난방 성능을 저하시키는 문제점이 있다.

더불어, 비나 눈에 의해 얼음이 더욱 성장한 경우에는 냉동 사이클의 배관 등을 손상시킬 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 실외 열교환기의 결빙뿐만 아니라 실외 열교환기 주변에 설치된 커버나 보호망 등으로 성장한 얼음을 제거할 수 있는 냉난방 겸용 공기조화기 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기는 냉방과 난방이 절환되는 냉난방 겸용 공기조화기에 있어서, 실외 열교환기와 대향되고 공기가 통과하는 커버와; 상기 커버에 장착된 열선을 포함한다.

상기 커버는 공기가 통과하는 개구부가 복수열 이격되게 형성되고, 상기 열선은 상기 커버 중에서 상기 복수열의 개구부 사이 부분과 대향되게 설치된다.

상기 열선을 상기 커버에 장착시키는 열선 마운터를 더 포함한다.

상기 열선 마운터는 절연재질로 이루어진다.

상기 열선은 상기 실외 열교환기를 마주보도록 상기 커버의 내측면에 설치됨과 아울러 지그재그로 절곡 형성된다.

상기 열선은 상기 커버의 내부에 매립 설치된다.

상기 커버는 망체이고, 상기 열선은 상기 망체에 설치된다.

상기 커버는 공기가 통과하는 개구부가 형성되고, 상기 열선은 상기 개구부 내측을 보호하도록 상기 개구부를 가로 지르도록 설치된다.

상기 냉난방 겸용 공기조화기는 제상 운전에 의해 상기 실외 열교환기 표면의 결빙을 제거하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제상 운전의 개시와 함께 혹은 상기 제상 운전의 도중에 상기 열선으로 전원을 인가한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 냉난방 겸용 공기조화기는 실외 열교환기와 대향되고 공기가 통과하는 커버에 열선이 장착되고, 제어부가 제상 운전의 개시와 함께 혹은 제상 운전의 도중에 열선으로 전원을 인가하여, 제상 운전시 열선에 의해 실외 열교환기의 얼음 뿐만 아니라 커버의 얼음이 제거되므로, 제상 운전이 단독 실시되는 경우 보다 제상 시간을 단축할 수 있고, 커버의 얼음이 열선에 의해 제거되므로 제상 운전에 의해 커버의 얼음이 녹지 못하는 경우 보다 난방 성능이 향상되는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 냉난방 겸용 공기조화기는 커버에 공기가 통과하는 개구부가 복수열 이격되게 형성되고, 열선이 커버 중에서 복수열의 개구부 사이 부분과 대향되게 설치되어, 열선이 실외 공기의 흐름을 방해하지 않으므로, 열선이 실외 공기의 흐름을 방해하는 경우 보다 공조 성능이 향상되는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 냉난방 겸용 공기조화기는 열선을 커버에 장착시키는 열선 마운터를 더 포함하여, 열선을 커버를 장착할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 냉난방 겸용 공기조화기는 열선 마운터는 절연재질로 이루어져, 감전 등의 안전사고를 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 냉난방 겸용 공기조화기는 열선이 실외 열교환기를 마주보 도록 커버의 내측면에 설치되어 열선이 커버에 의해 보호되는 이점이 있고, 열선이 지그재그로 절곡 형성되어, 보다 넓은 영역을 효율적으로 가열할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 냉난방 겸용 공기조화기는 열선이 커버의 내부에 매립 설치되어, 열선이 커버에 의해 보호됨과 아울러 열선이 커버에서 분리되지 않고 견고하게 유지되는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 냉난방 겸용 공기조화기는 커버에 공기가 통과하는 개구부가 형성되고, 열선이 개구부 내측을 보호하도록 개구부를 가로지르도록 설치되어, 열선이 그릴 등의 보호 부재의 기능을 겸하므로, 커버에 별도의 그릴 등을 형성할 필요가 없어 비용이 저렴함과 아울러 구조가 간단한 이점이 있다.

또한, 본 발명의 냉난방 겸용 공기조화기의 제어 방법은, 냉난방 겸용 공기조화기의 난방 운전시 실외 열교환기가 결빙 조건이면, 냉매의 흐름을 냉방 운전시와 같이 운전시킴과 아울러 열선에 전원을 인가하므로, 실외 열교환기와 열선에서 동시에 열이 발생되므로, 실외 열교환기와 커버의 얼음이 신속하게 효율적으로 녹으 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기 일실시예의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 냉매 흐름이 도시된 개략도이며, 도 3은 도 1에 도시된 실외기의 분해 사시도이고, 도 4는 도 1에 도시된 실외기의 횡 단면도이며, 도 5는 도 1에 도시된 실외기의 종단면도이다.

본 실시예에 따른 냉난방 겸용 공기조화기는 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 압축기(2)와, 실외 열교환기(4)와, 팽창기구(6)와, 실내 열교환기(8)와 냉/난방 절환밸브(10)를 포함하여, 냉방 운전시 압축기(2)에서 압축된 냉매가 냉/난방 절환밸브(10)와 실외 열교환기(4)와 팽창기구(6)와 실내 열교환기(8)와 냉/난방 절환밸브(10)를 차례로 통과하여 압축기(2)로 순환됨에 따라 실외 열교환기(4)가 응축기로 작용함과 아울러 실내 열교환기(8)가 증발기로 작용하고, 난방 운전시 압축기(2)에서 압축된 냉매가 냉/난방 절환밸브(10)와 실내 열교환기(8)와 팽창기구(6)와 실외 열교환기(4)와 냉/난방 절환밸브(10)를 차례로 통과하여 압축기(2)로 순환됨에 따라 실내 열교환기(8)가 응축기로 작용함과 아울러 실외측 열교환기(4)가 증발기로 작용한다.

실외기(O)에는 압축기(2)와 실외 열교환기(4)와 팽창기구(6)가 설치됨과 아울러 실외의 공기를 실외 열교환기(4)로 송풍시키는 실외 송풍기(5)가 설치된다.

실외 송풍기(5)는 실외기(O)의 내부에 배치된 실외 팬(5a)과 팬모터(5b)를 포함한다.

실외기(O)에는 팬모터(5b)가 설치되는 모터마운터(5c)가 설치된다.

실외기(O)는 압축기(2)와 흡입 배관에 액 냉매가 축적되는 어큐물레이터(3)가 설치된다.

실외기(O)는 그 외관을 형성하고 공기가 유입된 후 배출되도록 공기 흡입구(51) 및 공기 배출구(52)가 형성된 케이싱(54)과, 케이싱(54)의 내부를 압축 기(2)가 배치되는 기계실(56)과 실외측 열교환기(4)가 배치되는 유로실(58)로 구분하는 격벽(60)을 포함한다.

실외기(O)는 기계실(56)에 어큐물레이터(3)나 팽창기구(6) 등이 압축기(2)와 함께 배치된다.

케이싱(54)은 레그가 설치된 베이스(54A)와, 실외 열교환기(4)와 대향되게 베이스(54A)의 상측에 설치되고 적어도 일면에 공기 흡입구(51)인 개구부가 형성된 커버(54B)와, 베이스(54A)의 상측에 설치되고 공기 토출구(52)인 토출 그릴이 형성된 프론트 커버(54C)와, 격벽(60)과 함께 기계실을 형성하는 기계실 커버(54D)와, 케이싱(54)의 상면 외관을 형성하는 탑 커버(54E)를 포함한다.

실외 열교환기(4)와 대향되는 커버(54A)는 일종의 열교환기 커버로서, 실외 공기가 케이싱(54)의 내부로 흡입되게 하는 개구부가 복수열 이격되게 형성되는 구조로 이루어지는 것도 가능하고, 전체적으로 망체로 이루어지는 것도 가능함은 물론이다.

커버(54B)에는 열선(55)이 장착된다.

여기서, 열선(55)은 실외 열교환기(4)의 얼음을 녹임과 아울러 커버(54B)의 얼음도 함께 녹이도록 설치된 것으로서, 전원의 공급시 발열되어 주변으로 열을 방출하는 열선 히터로 이루어지는 것이 바람직하고, 안전성을 위해 실외기(O) 특히 케이싱(54)의 외부로 최대한 노출되지 않게 케이싱(54)의 내부에 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 열선(55)은 케이싱(54)의 내부 중에서 특히 커버(54B)와 실외 열교 환기(4)의 사이에 위치되도록 설치되되, 열선(55)이 실외 공기의 흐름을 방해하지 않는 위치에 설치되는 것이 바람직하므로, 커버(54B) 중에서 복수열의 개구부 사이 부분(51A)과 대향되게 설치된다.

여기서, 열선(55)은 실외 열교환기(4)에 근접할 경우 주로 실외 열교환기(4)의 얼음을 녹이는 실외 열교환기 제상기로 기능하고, 커버(54B)에 근접할 경우 주로 커버(54B)의 얼음을 녹이는 커버 제상기로 기능한다.

열선(55)은 실외 열교환기(4)를 마주보도록 커버(54B)의 내측면에 설치됨과 아울러 보다 넓은 영역을 효율적으로 가열할 수 있도록 지그재그로 절곡 형성된다.

또한, 열선(55)은 접착재 등에 의해 커버(54B)의 내측면에 직접 부착되는 것도 가능하나, 커버(54B)에 장착되는 별도의 열선 마운터(56)에 의해 결합되는 것도 가능하다.

열선 마운터(56)는 열선(55)의 일부를 둘러싸도록 형성되도록 형성되고, 안전 사고 등에 대비하여 내열/절연성 재질로 이루어진다.

한편, 케이싱(54)은 각각의 구성(54A)(54B)(54C)(54D)(54E)이 모두 금속재로 이루어지는 것도 가능하고 일부가 합성수지의 사출물로 이루어지는 것도 가능하나, 열선(55)과 근접한 구성인 베이스(54A), 커버(54B), 탑 커버(54E)는 열선(55)에서 방출된 열에 녹지 않도록 금속재로 이루어지는 것이 바람직하고, 특히 커버(54B)는 내열성 금속재로 이루어진다.

또한, 실외기(O)는 기계실(56)에 실외기(O)에 설치되는 각종 전장부품 예를 들어 압축기(2) 등을 제어하는 전장부품이 설치된 컨트롤 박스(62)가 구비된다.

한편, 실내기(I)에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 실내 열교환기(8)가 설치됨과 아울러 실내의 공기를 실내 열교환기(8)로 송풍시키는 실내 송풍기(9)가 설치된다.

실내 송풍기(9)는 실내기(I)의 내부에 배치된 실내 팬(9a)과 팬모터(9b)를 포함한다.

도 6은 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 제어 블록도이다.

본 실시예에 따른 냉난방 겸용 공기조화기는, 실외 열교환기(4)의 동결 여부를 감지하는 동결 감지부(70)와, 동결 감지부(70)의 감지 결과에 따라 제상 운전을 실시하고, 제상 운전의 개시 혹은 제상 운전의 도중에 열선(55)로 전원을 공급하는 제어부(80)를 포함한다.

여기서, 동결 감지부(70)는 실외 열교환기(4)에 연결된 배관이나 실외측 열교환기(4)나 실외의 온도를 감지하는 온도 감지부로 이루어지고, 구체적으로 설명하면, 실외 열교환기(4)의 온도를 감지하는 실외 열교환기 온도 센서(72)와, 실외 열교환기(4)의 입구측 배관의 온도를 측정하는 입구부 온도 센서(74)와, 실외 열교환기(4)의 출구측 배관의 온도를 측정하는 출구부 온도 센서(76)와, 실외의 온도를 측정하는 실외 온도 센서(78) 중 적어도 하나로 구성된다.

제어부(80)는 실외 열교환기 온도 센서(72)와 입구부 온도 센서(74)와 출구부 온도 센서(76)와 실외 온도 센서(78)에서 감지된 적어도 하나의 온도값을 이용하여 실외 열교환기(4)의 표면의 동결 여부를 판단할 수 있고, 동결로 판단되면 제 상 운전을 실시함과 아울러 열선(55)으로 전원을 공급한다.

또한, 제어부(80)는 상기와 같은 동결 감지부에 의해서만 제상 운전과 열선(55)을 제어하는 것도 가능하지만, 냉난방 겸용 공기조화기의 난방 운전 여부와, 압축기(2)의 연속 운전 시간과, 이전의 제상 운전 이후에 경과된 시간 중 적어도 하나를 함께 고려하는 것도 가능함은 물론이다.

예를 들어, 냉난방 겸용 공기조화기가 난방 운전이고, 압축기(2)가 설정시간 연속 운전되며, 실외측 열교환기(4)의 온도가 설정 온도미만이고, 이전의 제상 운전 이후에 소정시간이 경과된 상태이면, 제상 운전을 실시함과 아울러 열선(55)으로 전원을 공급하고, 냉난방 겸용 공기조화기가 난방 운전이 아니거나, 압축기(2)가 설정시간 연속 운전되지 않거나, 실외 열교환기(4)의 온도가 설정 온도 이상이거나, 이전의 제상 운전 이후에 소정시간이 경과되지 않았으면, 제상 운전을 실시하지 않고 아울러 열선(55)으로 전원을 인가하지 않는다.

한편, 제상 운전시 냉동 사이클은 냉매의 흐름이 냉방 운전시와 같이 바뀌고, 실외 열교환기(4)에는 고온 고압의 냉매가 흐르면서 냉매의 열에 의해 가열되며, 실외 열교환기(4) 표면의 얼음은 냉매로부터 전달된 열에 의해 녹는다.

한편, 열선(55)으로의 전원 공급시 열선(55)은 열을 방출하고, 방출된 열은 주변 특히 커버(54B)에 결빙된 얼음으로 전달되며, 커버(54B) 표면의 얼음과 커버(54B)와 실외 열교환기(4) 사이의 얼음은 열선(55)에서 방출된 열에 의해 녹는다.

즉, 실외 열교환기(4)와 커버(54B)와 그 사이의 얼음은 실외 열교환기(4)의 열과 열선(55)의 열에 의해 신속하게 녹는다.

도 7은 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기 다른 실시예의 주요부가 확대 도시된 단면도,

본 실시예에 따른 냉난방 경?? 공기조화기는, 도 7에 도시된 바와 같이, 열선(55)은 커버(54B)의 내부에 매립 설치된다. 커버(54B)는 외면판(54B′)과 내면판(54B″)의 이중 판구조로 이루어지고, 외면판(54B′)과 내면판(54B″) 중 적어도 일측에는 열선(55)가 수용되는 수용부(55′)가 형성된다.

도 8은 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기 또 다른 실시예의 단면도이다.

본 실시예에 따른 냉난방 경?? 공기조화기는, 도 8에 도시된 바와 같이, 커버(54)에 공기가 통과하는 개구부(51′)가 크게 형성되고, 열선(55″)은 개구부(51′)의 내측을 보호하는 그릴 등의 보호부 기능을 겸하도록 개구부(51′)를 가로지르도록 설치된다.

본 실시예에 따른 냉난방 겸용 공기조화기는, 난방 운전시 열선(55″) 자체의 표면에 얼음이 생성되고, 열선(55″)으로 전원이 인가되면 열선(55″)에서 발생된 열에 의해 그 표면의 얼음이 녹는다.

한편, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되지 않고, 열선(55)으로의 전원 공급 이 제상 운전과 독립적으로 이루어지는 것도 가능하고, 동결 감지부(70)가 커버(54B)의 동결, 즉 온도를 감지함과 아울러 제어부(80)가 커버(54B)의 온도에 따라 열선(55)을 제어하는 것도 가능하며, 이 발명이 속하는 기술적 범주 내에서 그 다양한 실시가 가능함은 물론이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 실외 열교환기와 대향되고 공기가 통과하는 커버에 열선이 장착되고, 제어부가 제상 운전의 개시와 함께 혹은 제상 운전의 도중에 열선으로 전원을 인가하여, 제상 운전시 열선에 의해 실외 열교환기의 얼음 뿐만 아니라 커버의 얼음이 제거되므로, 제상 운전이 단독 실시되는 경우 보다 제상 시간을 단축할 수 있고, 커버의 얼음이 열선에 의해 제거되므로 제상 운전에 의해 커버의 얼음이 녹지 못하는 경우 보다 난방 성능이 향상되는 공기조화기에 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기 일실시예의 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 냉매 흐름이 도시된 개략도,

도 3은 도 1에 도시된 실외기의 분해 사시도,

도 4는 도 1에 도시된 실외기의 횡단면도,

도 5는 도 1에 도시된 실외기의 종단면도,

도 6은 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 제어 블록도,

도 7은 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조하기 다른 실시예의 주요부가 확대 도시된 단면도,

도 8은 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기 또 다른 실시예의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

2: 압축기 4: 실외 열교환기

51: 개구부 54B: 커버

55: 열선 56: 열선 마운터

70: 동결 감지부 80: 제어부

Claims (9)

1. 냉방과 난방이 절환되는 냉난방 겸용 공기조화기에 있어서,

   실외 열교환기와 대향되고 공기가 통과하는 커버와;

   상기 커버에 장착된 열선을 포함하는 냉난방 겸용 공기조화기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 커버는 공기가 통과하는 개구부가 복수열 이격되게 형성되고,

   상기 열선은 상기 커버 중에서 상기 복수열의 개구부 사이 부분과 대향되게 설치된 냉난방 겸용 공기조화기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 열선을 상기 커버에 장착시키는 열선 마운터를 더 포함하는 냉난방 겸용 공기조화기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 열선 마운터는 절연재질로 이루어진 냉난방 겸용 공기조화기.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 열선은 상기 실외 열교환기를 마주보도록 상기 커버의 내측면에 설치됨 과 아울러 지그재그로 절곡 형성된 냉난방 겸용 공기조화기.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 열선은 상기 커버의 내부에 매립 설치된 냉난방 겸용 공기조화기.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 커버는 망체이고, 상기 열선은 상기 망체에 설치된 냉난방 겸용 공기조화기.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 커버는 공기가 통과하는 개구부가 형성되고, 상기 열선은 상기 개구부 내측을 보호하도록 상기 개구부를 가로 지르도록 설치된 냉난방 겸용 공기조화기.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 냉난방 겸용 공기조화기는 제상 운전에 의해 상기 실외 열교환기 표면의 결빙을 제거하는 제어부를 더 포함하고,

   상기 제어부는 상기 제상 운전의 개시와 함께 혹은 상기 제상 운전의 도중에 상기 열선으로 전원을 인가하는 냉난방 겸용 공기조화기.

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