KR20210065561A - 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 냉난방 겸용 공기조화기의 제상에서 낮은 외기온도 조건에서 제상 시간 과다 발생을 방지하고, 가 제상 발생에 따른 불필요 제상 시간을 단축하기 위한 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법은 실외기 표면에 착상된 착상량의 잔빙이 남아 있는 경우, 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기를 이용하여 미리 설정되어 있는 주기 제상운전 설정 중 다음 제상 누적운전 시간을 임의의 시간만큼 빨리 진행되도록 변경할 수 있다.

Description

냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법{Method for Defrosting of Air Conditioner for Both Cooling and Heating}

본 발명은 냉난방 겸용 공기조화기의 제상에서 낮은 외기온도 조건에서 제상 시간 과다 발생을 방지하고, 가 제상 발생에 따른 불필요 제상 시간을 단축하기 위한 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 하나의 실외기에 복수개의 실내기들을 연결할 수 있으며, 이러한 멀티 공기조화기는 실외기를 공용으로 사용하면서 복수개의 실내기들 각각을 냉방기 또는 난방기로 사용한다.

최근에는 실내기의 운전 대수에 따른 냉방 또는 난방 부하에 효과적으로 대응할 수 있도록 복수의 압축기를 구비하거나 복수의 실외기들을 서로 병렬로 연결하여 사용하고 있다.

이때, 히트펌프 사이클은 압축기, 실외기(이는 냉방일 경우 응축기, 난방일 경우 증발기로 사용됨), 팽창밸브, 실내기를 기본구성으로 한다. 상기와 같은 히트펌프가 채용된 냉난방 겸용 공기조화기는 압축기, 실내기, 팽창밸브 및 실내기가 냉매순환 도관으로 연결되는 한편, 상기 도관 일 측에 사방밸브를 설치하여 압축기로부터 공급된 냉매의 흐름을 선택적으로 절환함으로써 냉방 시에는 실내기를 증발기로, 난방 시에는 응축기로 작동시킴으로써 냉난방이 이루어진다.

도 1은 종래 기술에 따른 공기조화기에서 열교환기의 난방운전 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1에서 도시하고 있는 것과 같이, 압축기(1)에서 토출된 고온, 고압의 기체 냉매는 사방밸브(2)를 거쳐 실내기(6)로 유입된다. 그리고, 상기 고온, 고압의 기체 냉매는 실내기(6)에서 액체 냉매로 상변화하면서, 실내기팬(7)에 의해 실내기(6)로 유입된 공기에 열을 전달하여, 실내공간을 난방하게 된다. 이때, 상기 과정을 통해 응축된 냉매는 팽창밸브(5)를 통과하면서 저온, 저압의 냉매로 바뀌어 실외기(3)로 유입되고, 실외기팬(4)에 의해 유입된 실외 공기로부터 열을 전달받아 증발된 후 사방밸브(2)와 어큐뮬레이터(8)를 거쳐 압축기(1)로 유입되는 순화과정을 반복하며 난방 기능을 수행한다.

상기 과정에서 외부 공기가 실외기(3) 표면에 착상이 일어나기 적당한 온도와 습도조건이 되면 실외기(3) 표면에 서리가 형성되고 얼어붙는 착상현상이 발생하게 된다. 이러한 착상현상에 의해 실외열교환기의 열교환성능이 떨어지게 되어 난방효율이 저하되고 과부하가 걸리는 문제점이 발생하게 된다.

종래에는 실외열교환기에 얼어붙어 있는 서리를 제어하기 위하여 실내, 외열교환기의 팬을 모두 정지시킨 상태에서 사방밸브(2)를 조절하여 난방으로 절환시키는 수단에 의해 제상을 하였다.

그러나, 상기와 같이 냉난방을 절환하여 제상을 하는 동안에는 실내에 난방이 되지 않고 있는 상태가 되므로 실내온도는 계속 떨어지고 있는 상태가 된다. 따라서, 상기 실내온도 저하로 인한 추위와 불쾌감 등을 느끼게 되는 문제점을 가지고 있으며, 상기 제상운전 중에도 전력의 소비는 계속되기 때문에 필요없이 전력을 낭비하게 되는 불합리한 문제점도 가지고 있다.

특히, 종래의 공기조화기에서 구현되는 제상 시스템은 실외열교환기의 온도변화 및 저압 변화율에 따라 제상 발생 시점이 판단되게 된다. 이처럼 제상 시스템은 단순히 현재 사이클 상태에 영향을 받아 제상 상태가 발생되게 때문에 오판으로 인한 잦은 제상운전이 발생되는 문제점이 있다. 예로서, 냉매량 부족에 따른 저압 하강이나 외기 온도 하강에 따른 저압 하강 등으로 제상이 필요하지 않은 상황에서도 제상운전이 발생되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 등록특허공보 제10-1229726호(히트펌프와 히트펌프의 착상 방지 장치 및 그 제어방법)에서 현재 실외 온도 및 열교환기 온도를 이용한 누적 운전 시간에 따른 주기 제상 로직을 적용하는 구성을 제안하고 있다.

그러나, 상기와 같이 실외 온도 및 열교환기 온도를 이용한 누적 운전 시간에 따른 주기 제상 로직을 적용한 경우에도, 실외기(3) 표면에 서리가 얼어붙는 착상량이 과다할 경우 누적 제상 운전시간 동안에도 얼어붙은 착상량이 모두 녹지 못하여 잔빙이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 주기 제상 로직을 적용한 경우에서 낮은 외기온도 조건에서 응축온도 하강에 따른 제상 성능 하강으로 잔빙이 발생되는 문제점이 있다. 또한 반대로 낮은 외기온도 조건에서 미 착상 시 실외열교환기 온도가 낮아 불필요한 제상운전이 발생되어 불필요한 제상 시간이 발생되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 냉난방 겸용 공기조화기의 제상에서 낮은 외기온도 조건에서 제상 시간 과다 발생을 방지하고, 가 제상 발생에 따른 불필요 제상 시간을 단축하기 위한 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 냉난방 겸용 공기조화기의 제상에서 낮은 외기온도 조건에서 제상 시간 과다 발생을 방지하고, 가 제상 발생에 따른 불필요한 제상 시간을 단축하기 위한 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 불필요한 제상 시간 단축함으로써, 난방 시간을 확보하여 난방 효율 및 안정성을 높일 수 있는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 누적결빙의 효과적인 방지를 통해 제품의 신뢰성을 향상할 수 있는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법은 냉난방 겸용 공기조화기의 제상에서 낮은 외기온도 조건에서 제상 시간 과다 발생을 방지하고, 가 제상 발생에 따른 불필요 제상 시간을 단축할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법은 실외기 표면에 착상된 착상량의 잔빙이 남아 있는 경우, 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기를 이용하여 미리 설정되어 있는 주기 제상운전 설정 중 다음 제상 누적운전 시간을 임의의 시간만큼 빨리 진행되도록 변경할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법은 실외기 표면에 착상된 착상량이 제상운전 중 모두 녹은 상태로 판단되면, 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기를 이용하여 현재 동작 중인 주기 제상운전을 종료할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법은 제상운전 동작 중 제상운전 종료 조건 여부를 판단하는 제2 판단단계; 상기 제2 판단결과 제상운전 종료 조건으로 판단되면, 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기를 이용하여 현재 동작 중인 주기 제상운전을 종료하는 단계; 상기 제2 판단결과 제상운전 종료 조건이 아닌 것으로 판단되면, 실외기 표면에 착상된 착상량의 잔빙이 남아 있는지를 알 수 있는 제1 조건을 만족하는지 판단하는 제3 판단단계; 상기 제3 판단 결과, 상기 제1 조건이 만족하지 않는 것으로 판단되면, 실외기 표면에 착상된 착상량의 잔빙이 남아 있는지를 알 수 있는 제2 조건을 만족하는지 다시 판단하는 제4 판단단계; 및 상기 제1 조건 또는 상기 제2 조건이 만족하는 것으로 판단되면, 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기를 이용하여 미리 설정되어 있는 주기 제상운전 설정 중 다음 제상 누적운전 시간을 임의의 시간만큼 빨리 진행되도록 변경하고, 현재 동작 중인 주기 제상운전을 종료하는 단계를 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법은 제상운전 종료 조건 여부를 판단하는 제2 판단단계; 상기 제2 판단결과 제상운전 종료 조건으로 판단되면, 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기를 이용하여 현재 동작 중인 주기 제상운전을 종료하는 단계; 상기 제2 판단결과 제상운전 종료 조건이 아닌 것으로 판단되면, 실외기 표면에 착상된 착상량의 잔빙이 남아 있는지를 알 수 있는 상기 제1 조건 또는 상기 제2 조건이 만족하는지 판단하는 단계; 및 상기 제1 조건 또는 상기 제2 조건이 만족하면, 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기를 이용하여 미리 설정되어 있는 주기 제상운전 설정 중 다음 제상 누적운전 시간을 임의의 시간만큼 빨리 진행되도록 변경하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법은 냉난방 겸용 공기조화기의 제상에서 낮은 외기온도 조건에서 제상 시간 과다 발생을 방지하고, 가 제상 발생에 따른 불필요한 제상 시간을 단축할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법은 불필요한 제상 시간 단축함으로써, 난방 시간을 확보하여 난방 효율 및 안정성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법은 누적결빙의 효과적인 방지를 통해 제품의 신뢰성을 향상할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 종래 기술에 따른 공기조화기에서 열교환기의 난방운전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 3는 도 2에서 실외열교환기의 구성을 상세히 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5 및 도 6은 종래 기술에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 주기 제상운전 결과를 나타낸 시뮬레이션/시험자료를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 주기 제상운전 결과를 나타낸 시뮬레이션/시험자료를 나타낸 도면이다.
도 9(a)는 종래 기술에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 주기 제상운전 시에 실외기 표면에 착상된 서리의 착상량을 나타내기 위해 실외기를 직접 촬영한 이미지이다.
도 9(b)는 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 주기 제상운전 시에 실외기 표면에 착상된 서리의 착상량을 나타내기 위해 실외기를 직접 촬영한 이미지이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법을 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 2에서 도시하고 있는 것과 같이, 냉난방 겸용 공기조화기는 제1,2,3,4 냉난방 겸용 실내기(B1, B2, B3, B4)(B)와, 냉난방 겸용 실외기(A) 및 분배기(C)를 포함한다.

냉난방 겸용 실외기(A)는 제1,2 압축기들(53)(54), 실외열교환기(51), 실외열교환기 팬(61) 및 절환유닛을 포함한다. 여기에서 절환유닛은 사방밸브(62)를 포함한다. 제1,2 압축기들(53)(54)의 흡입부는 공용 어큐뮬레이터(52)에 의해 연결되어 있다. 제1 압축기(53)는 냉매의 압축용량을 가변시킬 수 있는 인버터 압축기이고, 제2 압축기(54)는 냉매의 압축용량이 일정한 정속 압축기이다.

제1,2 압축기(53)(54)의 토출부에는 제1,2 토출배관(55)(56)이 연결되고, 제1,2 토출배관(55)(56)은 합지부(57)에 의해 합지되고, 제1,2 토출배관(55)(56)에는 제1,2 압축기(53)(54)에서 토출된 냉매 중 오일을 회수하도록 제1,2 오일분리기(58)(59)가 각각 설치되어 있다. 제1,2 오일 분리기(58)(59)에는, 제1,2 오일분리기(58)(59)로부터 분리된 오일을 제1,2 압축기(53)(54)의 흡입부로 안내하는, 제1,2 오일 회수관(30)(31)이 연결되어 있다.

합지부(57)에는 제1,2 압축기(53)(54)에서 토출된 냉매가 사방밸브(62)를 거치지 않고 바이패스시키는 고압기체배관(63)이 연결된다. 또한, 합지부(57)는 사방밸브(57)와 제3 토출배관(68)으로 연결되어 있다.

실외열교환기(51)는 제1연결배관(71)에 의하여 사방밸브(62)와 연결되어 있다. 실외열교환기(51)에서는 외기와의 열교환에 의하여 냉매가 응축되거나 증발된다. 이때, 열교환을 보다 원활하게 하기 위하여, 실외기 팬(61)은 실외열교환기(51)로 공기를 유입한다. 냉난방 동시형 멀티 공기조화기에서는, 냉방 전실 운전 또는 냉방 주체 동시 운전 중에는 실외열교환기(51)가 응축기로 이용되고, 난방 전실 운전 또는 난방 주체 동시운전 중에는 실외열교환기(51)가 증발기로 이용된다.

실외열교환기(51)와 분배기(C)를 연결하는 액체배관(72) 상에는 실외 전자팽창밸브(65) 및 과냉각장치(66)가 설치되어 있다. 실외 전자팽창밸브(65)는 난방 전실 운전 또는 난방 주체 동시 운전 시 냉매를 팽창시킨다.

과냉장장치(66)는 냉방 전실 운전 또는 냉방 주체 동시 운전 시 분배기(C)로 이동되는 냉매를 냉각시킨다. 실외 전자팽창밸브(74)는 난방 전실 운전 또는 난방 주체 동시 운전 시 제1,2,3,4 실내 열교환기들(11, 21, 32, 41)에서 응축된 냉매를 실외열교환기(51)로 유입되기 전에 팽창시킨다. 과냉각장치(66)는, 액체배관(72) 중 일부를 감싸며 설치되는 과냉각기(66a)와, 과냉각기(66a)와 분배기(C) 사이에 배치되어 분배기(C)로 이동하는 냉매 중 일부를 과냉각기(66a) 내부로 바이패스 시키는 바이패스 배관(66b)과, 바이패스 배관(66b)에 설치되는 전자팽창밸브(66c)와, 과냉각기(66a)와 제3토출배관(64)을 연결하는 회수배관(66d)을 포함한다.

분배기(C)는 냉난방 겸용 실외기(A)와 제1,2,3,4 냉난방 겸용 실내기(B1, B2, B3, B4)(B) 사이에 배치되어, 냉매를 냉방 전실, 난방 전실, 냉방 주체 동시, 및 난방 주체 동시 운전 조건에 따라 제1,2,3,4냉난방 겸용 실내기(B1, B2, B3, B4)(B)에 분배한다. 분배기(C)는 고압 기체 헤더(81), 저압 기체 헤더(82), 액체 헤더(83) 및 밖으로 흘러나가는 공기와 실내 공기를 유인 및 혼합하여 유인된 실내 공기를 냉각 및 가열하는 IDU(Induction Unit)(86)를 포함하는 HR부(Heat Recovery Unit)와, 고압냉매, 저압냉매, 액체 등의 유량을 이동시키는 배관(84)과, 배관(84)의 유량을 조절하는 제어밸브(85)를 포함할 수 있다.

제1,2,3,4 냉난방 겸용 실내기(B1, B2, B3, B4)(B)는 각각 제1,2,3,4 실내 열교환기들(11)(21)(31)(41), 제1,2,3,4 실내 전자팽창밸브들(12)(22)(32)(42) 및 제1,2,3,4 실내기 팬들(15)(25)(35)(45)을 포함한다. 제1,2,3,4 실내 전자팽창밸브들(12)(22)(32)(42)은 제1,2,3,4 실내 열교환기들(11)(21)(31)(41)과 고압 기체 헤더(81)를 연결하는 제1,2,3,4 실내 연결배관들(13)(23)(33)(43) 상에 설치되어 있다.

또한, 제1,2,3,4 냉난방 겸용 실내기들(B1)(B2)(B3)(B4)에서 토출되는 냉매의 온도를 감지하기 위하여, 제1,2,3,4 온도센서(16)(26)(36)(46)들이 설치될 수 있다. 여기서, 제1,2,3,4 온도센서(16)(26)(36)(46)들은 제1,2,3,4 실내 열교환기들(11)(21)(31)(41)과 저압 기체 헤더(82)를 연결하는 제5,6,7,8 실내 연결배관들(14)(24)(34)(44) 상에 설치되어 있다. 또한, 제1,2,3,4 실내 열교환기들(11)(21)(31)(41)에도 온도센서(미도시)가 설치될 수 있다.

고압 기체 헤더(81)는 합지부(57)의 고압기체배관(63) 및 제1,2,3,4 실내 열교환기들(11)(21)(31)(41)의 일 측에 각각 연결된다. 또한, 저압 기체 헤더(82)는 흡입배관(64)에 저압기체배관(75)으로 연결되고, 제1,2,3,4 실내열교환기들(11)(21)(31)(41)의 타 측에 연결된다. 액체 헤더(83)는 과냉각장치(66) 및 제1,2,3,4 실내 열교환기들(11)(21)(31)(41)의 일 측에 각각 연결되어 있다. 고압 기체 헤더(81), 저압 기체 헤더(82) 및 액체 헤더(83)에는 다른 실외기(미도시)의 고압기체 배관(63'), 저압기체 배관(75') 및 액체 배관(72')이 각각 더 연결될 수도 있다.

고압 기체 헤더(81)와 저압 기체 헤더(82)의 사이에는 배관(84)이 설치된다. 배관(84)은 고압기체 헤더(81)의 고압냉매를 저압 기체 헤더(82)로 바이패스시키는 역할을 한다.

배관(84) 상에는 고압 기체 헤더(81)에서 저압 기체 헤더(82)로 바이패스되는 냉매의 유량을 제어하는 제어밸브(85)가 설치된다. 제어밸브(85)는 고압 기체 헤더(81)에서 저압 기체 헤더(82)로 바이패스되는 냉매의 유량을 제어하여서 난방 주체 동시 운전 또는 냉방 주체 동시 운전 시에 냉방 운전 중인 실내기의 결빙을 방지한다.

또는 제어밸브(85)는 냉방 전실 운전 시에는 개방되어서 고압 기체 헤더(81)에 남아있는 잔류냉매를 저압 기체 헤더(82)로 바이패스시킨다. 제어밸브(85)는 전자팽창밸브일 수 있다.

도 3는 도 2에서 실외열교환기의 구성을 상세히 나타낸 구성도이다.

도 3에서 도시하고 있는 것과 같이, 실외열교환기(51)는 상부열교환 코일(51a), 하부열교환 코일(51b), 상부열교환기 온도센서(91), 하부열교환기 온도센서(92), 열교환기 온도센서(93)를 포함할 수 있다.

이때, 상부열교환기 온도센서(91)는 상방밸브(62)에서 제1연결배관(71)을 통해 상부열교환 코일(51a)로 유입되는 냉매의 온도를 검출한다. 상부열교환기 온도센서(91)에서 검출된 온도를 이하에서 입구 열교환기 온도라고 한다.

하부열교환기 온도센서(92)는 상기 상부열교환 코일(51a)을 거쳐 하부열교환 코일(51b)로 유입되는 냉매의 온도를 검출한다. 하부열교환기 온도센서(92)에서 검출되는 온도를 이하에서 하부출구 열교환기 온도라고 한다.

열교환기 온도센서(93)는 상기 하부열교환 코일(51b)을 거쳐 과냉장장치(66)로 유입되는 냉매의 온도를 검출한다. 열교환기 온도센서(93)에서 검출되는 온도를 이하에서 전체 열교환기 온도라고 한다.

그리고 실외 온도를 측정하기 위해 실외열교환기(51)의 외부에 외기 온도센서(94)를 더 포함할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 2 또는 도 3과 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하는 동일한 부재를 지칭한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4는 상부/하부로 분할하여 가변 패스 사이클이 있는 실외열교환기를 실시예로 설명하도록 한다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능할 것이다.

도 4를 참조하여 설명하면, 먼저 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기는 초기상태에서 실외열교환기에 설치된 온도센서들(91)(92)(93)을 통해 상부열교환 코일(51a) 및 하부열교환 코일(51b) 주변의 온도를 검출하여 실외열교환기의 운전조건을 냉난방운전 조건과 주기 제상운전 조건으로 판단(제1 판단)한다(S10).

주기 제상운전 조건은 첫째, 실외온도가 -34℃~4℃, 90분 운전 누적 이후 입구 열교환기 온도 < -4℃, 3분 만족하는 조건, 둘째, 실외온도가 -3℃미만, 120분 운전 누적 이후 입구 열교환기 온도 < -6℃, 3분 만족하는 조건 중 어느 하나의 조건에도 주기 제상운전 조건으로 판단할 수 있다.

그러나 주기 제상운전 조건은 이에 한정되는 것은 아니며, 변경 가능할 수 있다.

상기 제1 판단결과(S10) 주기 제상운전 조건으로 확인되면(S20), 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기는 설정되어 있는 주기로 주기 제상운전을 동작하게 된다(S30).

그리고 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기는 상기 주기 제상운전이 동작되는 중에 제상운전 종료 조건인지를 판단(제2 판단)한다(S40).

주기 제상운전 종료 조건은 첫째, 전체 열교환기 온도가 제1 임계값(A) 온도(A℃) 보다 큰 경우가 제1 설정 시간(x초) 유지하는 것을 만족하는 조건, 둘째, 입구 열교환기 온도가 제2 임계값(B) 온도(B℃) 보다 큰 경우가 제2 설정 시간(y초) 유지하는 것을 만족하는 조건 중 어느 하나의 조건에도 주기 제상운전 종료 조건으로 판단할 수 있다.

상기 제2 판단결과(S40) 제상운전 종료 조건으로 판단되면, 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기는 현재 동작 중인 주기 제상운전을 종료하고, 냉난방운전을 동작한다(S90).

한편, 상기 제2 판단결과(S40), 제상운전 종료 조건이 아닌 것으로 판단되면, 제상 운전 5분 이후 실외기(3) 표면에 착상된 착상량의 잔빙이 남아 있는지를 알 수 있는 다음 세 가지 제1 조건을 모두 만족하는지 판단(제3 판단)한다(S50).

상기 제3 판단(S50)의 제1 조건은 첫째, 입구 열교환기 온도가 -1℃보다 작고, 둘째, 30초 연속 감소이면서, 셋째, 하부출구 열교환기 온도가 0℃보다 작은 조건을 포함할 수 있다.

상기 제3 판단 결과(S50), 세 가지 제1 조건 중 어느 하나라도 만족하지 않는 것으로 판단되면, 실외기(3) 표면에 착상된 착상량의 잔빙이 남아 있는지를 알 수 있는 다음 제2 조건을 만족하는지 다시 판단(제4 판단)한다(S60).

상기 제4 판단(S60)의 제2 조건은 입구 열교환기 온도가 -1℃보다 작고, 하부출구 열교환기 온도가 0℃보다 작은 경우를 1분 동안 유지되는 조건을 포함할 수 있다.

상기 제3 판단 결과(S50) 또는 제4 판단 결과(S60)의 제1 조건 또는 제2 조건이 만족하는 것으로 판단되면, 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기는 설정되어 있는 주기 제상운전 설정 중 다음 제상 누적운전 시간을 임의의 시간(30분) 만큼 빨리 진행되도록 설정한다(S80).

이때, 상기 제3 판단 결과(S50) 또는 제4 판단 결과(S60)의 제1 조건 또는 제2 조건이 만족하는 판단은 실외기(3) 표면에 착상된 서리의 착상량이 많아서 누적 제상 운전시간 동안에도 얼어붙은 착상량이 모두 녹지 못한 상태를 의미한다. 따라서, 다음 누적 제상운전 시간을 이전 주기보다 빨리 진행되도록 설정함으로써, 다음 누적 제상운전으로 착상량의 잔빙을 모두 녹일 수 있도록 제상운전 할 수 있다.

이어서 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기는 현재 동작 중인 주기 제상운전을 종료하고, 냉난방운전을 동작한다(S90).

한편, 상기 제3 판단 결과(S50) 또는 제4 판단 결과(S60)의 제1 조건 및 제2 조건 중 어느 하나라도 만족하지 않는 것으로 판단되면, 실외기(3) 표면에 착상된 착상량이 모두 녹은 상태를 알 수 있는 다음 두 가지의 제3 조건을 만족하는지 판단(제5 판단)한다(S70).

상기 제5 판단(S70)의 제3 조건은 첫째, 입구 열교환기 온도가 5℃이상이고, 둘째, (하부출구 열교환기 온도 - 입구 열교환기 온도)가 1℃보다 작은 경우를 3분 이상 유지되는 조건을 포함할 수 있다.

상기 제5 판단 결과(S70)의 제3 조건이 만족하는 것으로 판단되면, 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기는 현재 동작 중인 주기 제상운전을 3분만 유지한 후, 현재 동작 중인 주기 제상운전을 종료하고, 냉난방운전을 동작한다(S100).

도 5 및 도 6은 종래 기술에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 주기 제상운전 결과를 나타낸 시뮬레이션/시험자료를 나타낸 도면이고, 도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 주기 제상운전 결과를 나타낸 시뮬레이션/시험자료를 나타낸 도면이다.

도 5 내지 도 8은 기존 저온 제상운전 시에 나타나는 시뮬레이션/시험자료 결과로서, 실외 온도 -20℃, 습도 80%의 조건에서, 시간에 따라 압력 및 온도의 변화량을 나타내고 있다.

좀 더 상세히 살펴보면, 도 5에서 도시하고 있는 종래 기술의 제상 운전의 경우는 제상운전 시간이 20분~21분의 주기로 제상운전 시간을 동작하고 있다. 이에 반해, 도 7에서 도시하고 있는 본 발명의 제상 운전의 경우는 제상운전 시간이 9분~10분의 주기로 제상운전 시간이 동작하고 있는 것을 알 수 있다. 이처럼 저 외기 조건에서 미 착상 시 외부 열교환기 온도가 낮아 불필요한 제상 시간의 과다 발생을 방지할 수 있게 된다.

그리고 압력의 안정성을 볼 때, 압력 수치가 2000을 기준으로 종래 기술의 제상 운전의 경우보다 본 발명의 제상 운전의 경우 발생되는 압력 수치가 보다 안정적인 것을 확인할 수 있다. 이는 난방의 효율이 안정적임을 의미한다.

또한, 도 6에서 도시하고 있는 종래 기술의 제상 운전의 경우보다 도 8에서 도시하고 있는 본 발명의 제상 운전의 경우의 온도 변화가 안정적이고, 제상 운전으로 인해 변경된 온도를 유지하는 시간도 더 짧아진 것을 알 수 있다. 이는 불필요한 제상시간 단축을 통해 난방 시간을 더욱 확보할 수 있어, 난방의 효율을 높일 수 있음을 의미한다.

도 9(a)는 종래 기술에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 주기 제상운전 시에 실외기 표면에 착상된 서리의 착상량을 나타내기 위해 실외기를 직접 촬영한 이미지이고, 도 9(b)는 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 주기 제상운전 시에 실외기 표면에 착상된 서리의 착상량을 나타내기 위해 실외기를 직접 촬영한 이미지이다.

도 9(a)(b)는 실외기 표면에 서리가 착상될 수 있도록 하기 위해, 실외 온도 -10℃, 습도 85%의 조건에서 실험하였다.

도 9(a)에서 도시하고 있는 종래 기술의 주기 제상운전의 경우는 실외기 표면에 서리가 착상된 것을 확인할 수 있다. 이에 반해, 도 9(b)에서 도시하고 있는 본 발명의 주기 제상운전의 경우는 실외기 표면에 잔빙이 전혀 없는 것을 확인할 수 있다.

이러한 실험 결과를 통해, 본원발명의 주기 제상운전 방법의 경우, 불필요한 제상 시간 단축하고, 난방 시간을 확보하여 난방 효율 및 안정성을 높일 수 있다. 아울러, 누적결빙의 효과적인 방지를 통해 제품의 신뢰성을 향상할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (20)

1. 제상운전 동작 중 제상운전 종료 조건 여부를 판단하는 제2 판단단계;
   상기 제2 판단결과 제상운전 종료 조건으로 판단되면, 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기를 이용하여 현재 동작 중인 주기 제상운전을 종료하는 단계;
   상기 제2 판단결과 제상운전 종료 조건이 아닌 것으로 판단되면, 실외기 표면에 착상된 착상량의 잔빙이 남아 있는지를 알 수 있는 제1 조건을 만족하는지 판단하는 제3 판단단계;
   상기 제3 판단 결과, 상기 제1 조건이 만족하지 않는 것으로 판단되면, 실외기 표면에 착상된 착상량의 잔빙이 남아 있는지를 알 수 있는 제2 조건을 만족하는지 다시 판단하는 제4 판단단계; 및
   상기 제1 조건 또는 상기 제2 조건이 만족하는 것으로 판단되면, 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기를 이용하여 미리 설정되어 있는 주기 제상운전 설정 중 다음 제상 누적운전 시간을 임의의 시간만큼 빨리 진행되도록 변경하고, 현재 동작 중인 주기 제상운전을 종료하는 단계를 포함하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 판단단계는 전체 열교환기 온도 및 이를 유지하는 시간과, 입구 열교환기 온도 및 이를 유지하는 시간을 이용하여 주기 제상운전 종료 조건으로 판단하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
   
3. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 조건은 입구 열교환기 온도, 연속 감소 시간, 하부출구 열교환기 온도를 이용하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
   
4. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 조건은 첫째, 입구 열교환기 온도가 -1℃보다 작고, 둘째, 30초 연속 감소이면서, 셋째, 하부출구 열교환기 온도가 0℃보다 작은 조건을 포함하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
   
5. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 조건은 입구 열교환기 온도 및 하부출구 열교환기 온도를 이용하여 온도를 유지하는 시간을 이용하여 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
   
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제2 조건은 입구 열교환기 온도가 -1℃보다 작고, 하부출구 열교환기 온도가 0℃보다 작은 경우를 1분 동안 유지되는 조건을 포함하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
   
7. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 조건 및 상기 제2 조건 중 어느 하나라도 만족하지 않는 것으로 판단되면, 실외기 표면에 착상된 착상량이 모두 녹은 상태를 알 수 있는 제3 조건을 만족하는지 판단하는 제5 판단단계; 및
   상기 제3 조건이 만족하는 것으로 판단되면, 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기를 이용하여 현재 동작 중인 주기 제상운전을 종료하는 단계를 더 포함하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
   
8. 제7 항에 있어서,
   상기 제3 조건은 입구 열교환기 온도 및 (하부출구 열교환기 온도 - 입구 열교환기 온도)의 차를 이용하여, 온도를 유지하는 시간을 이용하여 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
   
9. 제8 항에 있어서,
   상기 제3 조건은 입구 열교환기 온도가 5℃이상이고, (하부출구 열교환기 온도 - 입구 열교환기 온도)가 1℃보다 작은 경우를 3분 이상 유지되는 조건을 포함하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
   
10. 제1 항에 있어서,
    상기 제상운전 동작은
    실외열교환기의 상부열교환 코일 및 하부열교환 코일 주변의 온도를 검출하여 실외열교환기의 냉난방운전 조건 및 주기 제상운전 조건을 판단하는 제1 판단단계; 및
    상기 제1 판단결과 주기 제상운전 조건으로 확인되면, 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기를 이용하여 미리 설정되어 있는 주기로 주기 제상운전을 동작시키는 단계를 포함하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
    
11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 판단단계는
    실외온도, 일정시간 운전누적 이후 입구 열교환기 온도, 그리고 실외온도 및 입구열교환기 온도를 유지하는 시간을 이용하여 주기 제상운전 조건으로 판단하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
    
12. 제상운전 종료 조건 여부를 판단하는 제2 판단단계;
    상기 제2 판단결과 제상운전 종료 조건으로 판단되면, 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기를 이용하여 현재 동작 중인 주기 제상운전을 종료하는 단계;
    상기 제2 판단결과 제상운전 종료 조건이 아닌 것으로 판단되면, 실외기 표면에 착상된 착상량의 잔빙이 남아 있는지를 알 수 있는 상기 제1 조건 또는 상기 제2 조건이 만족하는지 판단하는 단계; 및
    상기 제1 조건 또는 상기 제2 조건이 만족하면, 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기를 이용하여 미리 설정되어 있는 주기 제상운전 설정 중 다음 제상 누적운전 시간을 임의의 시간만큼 빨리 진행되도록 변경하는 단계를 포함하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
    
13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 조건은 입구 열교환기 온도, 연속 감소 시간, 하부출구 열교환기 온도를 이용하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
    
14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 조건은 첫째, 입구 열교환기 온도가 -1℃보다 작고, 둘째, 30초 연속 감소이면서, 셋째, 하부출구 열교환기 온도가 0℃보다 작은 조건을 포함하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
    
15. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 조건은 입구 열교환기 온도 및 하부출구 열교환기 온도를 이용하여 온도를 유지하는 시간을 이용하여 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
    
16. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 조건은 입구 열교환기 온도가 -1℃보다 작고, 하부출구 열교환기 온도가 0℃보다 작은 경우를 1분 동안 유지되는 조건을 포함하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
    
17. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 조건 및 상기 제2 조건 중 어느 하나라도 만족하지 않는 것으로 판단되면, 실외기 표면에 착상된 착상량이 모두 녹은 상태를 알 수 있는 제3 조건을 만족하는지 판단하는 제5 판단단계;
    상기 제3 조건이 만족하는 것으로 판단되면, 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기를 이용하여 현재 동작 중인 주기 제상운전을 종료하는 단계를 더 포함하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
    
18. 제17 항에 있어서,
    상기 제3 조건은 입구 열교환기 온도 및 (하부출구 열교환기 온도 - 입구 열교환기 온도)의 차를 이용하여, 온도를 유지하는 시간을 이용하여 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
    
19. 제18 항에 있어서,
    상기 제3 조건은 입구 열교환기 온도가 5℃이상이고, (하부출구 열교환기 온도 - 입구 열교환기 온도)가 1℃보다 작은 경우를 3분 이상 유지되는 조건을 포함하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
    
20. 제12 항에 있어서,
    상기 제상운전 동작은
    실외열교환기의 상부열교환 코일 및 하부열교환 코일 주변의 온도를 검출하여 실외열교환기의 냉난방운전 조건 및 주기 제상운전 조건을 판단하는 제1 판단단계; 및
    상기 제1 판단결과 주기 제상운전 조건으로 확인되면, 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 제어기를 이용하여 미리 설정되어 있는 주기로 주기 제상운전을 동작시키는 단계를 포함하는 냉난방 겸용 공기조화기의 제상 방법.
    

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