KR980010195A - 에어컨 및 그 제습운전 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어컨 및 이의 신규한 제습운전 방법을 개시한다.

종래에는 압축기의 구동제어와 함께 팬의 송풍량을 제어함으로써 제습을 수행하였으나, 제습운전이 장시간 지속될 경우 냉방상태로 되어 사용자가 한기를 느끼는 문제가 있었다.

본 발명에서는 증발기와 팬 사이에 히터를 구비하여, 증발기에서 냉각된 공기의 일부를 가열하여 토출함으로써 제습운전시 실내온도 저하가 방지되도록 하였다.

Description

에어컨 및 그 제습운전 방법

제1도는 에어컨의 냉각시스템을 개략적으로 보인 시스템도.

제2도는 종래 에어컨의 제습운전 방법을 개략적으로 보인 설명도.

제3도는 본 발명에 의한 에어컨의 실내기를 보인 단면도.

제4도는 제3도의 히터를 발췌하여 도시한 단면도.

제5도는 본 발명 에어컨의 제습모드 구성을 보인 블록도.

제6도는 본 발명 에어컨의 제습운전 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

P : 압축기 E : 증발기

F : 팬 U : 에어컨의 실내기

H : 히터 1 : 히터의 지지로드

2 : 히터의 PTC소자 3 : PTC소자의 전극

4 : 히터의 방열핀 10 : 실온감지부

50 : 제어부 6 : 응축기 블로워

7 : 증발기 블로워

본 발명은 에어컨(air conditioner)에 관한 것으로서, 더 상세하게는 이의 제습(除濕) 운전방법 및 제습운전시 실온이 저하되는 것을 방지하는 장치에 관한 것이다. 주지하다시피 에어컨은 냉각사이클(cooling cycle)을 이용하여 실내를 적절히 냉각시키는데 사용되는 공기조절장치로 사회전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있는 바, 제1도를 통해 그 개략적인 구성을 살펴보기로 한다.

제1도에서, 압축기(compressor:P)에서 고온, 고압으로 압축된 냉매가스(冷媒gas)는 응축기(condenser:C)에서 고온의 액체로 변화되고, 리시버 드라이어(receiver drier:D)에서 필터링(filtering) 된다. 이어서 팽창밸브(expansion valve:V)에서 저온 액냉매로 변한 뒤, 증발기(evaporator:E)에서 기화됨으로써 흡수되는 기화열에 의해 실내를 냉각시키게 된다. 이에 따라 에어컨의 가동시 증발기(E)의 표면에는 공기중의 수분이 응축되게 됨으로써 제습이 동시에 이루어진다.

한편 장마철등에는 실내가 상당히 고온다습하여 불쾌감을 유발하게 되는 바, 에어컨에는 실내의 적절한 냉방과 함께 그 습기의 용이한 제거를 위한 제습운전 모드(mode)가 구비되는 것이 일반적이다.

제2도에 이러한 제습운전 모드를 개략적으로 도시하였는데, 이것은 사용자가 설정한 희망온도와 운전시 실내온도와의 온도차에 따라 운전모드가 가변되도록 구성되어 있다. 즉 실온이 설정온도 보다 +2℃이상 높을 경우에는 냉방운전을 수행하고, 양자의 온도차가 +2℃∼-1℃인 경우에는 압축기(P)는 연속운전 하되 팬(fan)은 실온저하 방지를 위해 L, LL(low, low low)로 리듬 송풍하는 제습A 운전을 수행한다. 또한 실온이 설정온도 보다 -1℃이하인 경우에는 압축기(P)는 일정간격으로 온(ON)/오프(OFF)되고 팬은 압축기(P)의 구동시에만 리듬송풍하는 제습B운전을 하게 되며, 실온이 15℃이하인 경우에는 에어컨이 정지되도록 함으로써 실온저하를 억제함과 동시에 확실한 제습이 수행되도록 하고 있다.

그런데 이러한 종래의 에어컨은 장마철 등에 제습운전을 수행할 경우라 하더라도 압축기(P)가 연속 또는 간헐적으로 계속해서 구동되는 것이므로 운전초기에는 실온저하 없이 효과적인 제습이 이루어지나, 장기간 운전을 지속할 경우 결과적으로 냉방상태로 되기 때문에 실온을 저하시켜 사용자에게 한기를 느끼게 하는 문제가 있었다. 이에 따라 에어컨의 운전을 정지하게 되면 실내는 다시 고온다습한 상태로 되는 바, 실온저하 없이 제습하기 위해서는 사용자가 반복적으로 에어컨의 구동을 온/오프해야 하는 번거로움이 수반되었다.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제들을 감안하여 제습운전시 실온저하를 효과적으로 방지할 수 있으면도 원활한 제습이 이루어질 수 있는 에어컨을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상술한 목적을 구현하는데 적합한 에어컨의 제습운전 방법을 제공하는 것이다. 이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 에어컨은, 증발기와 팬 사이에 제습운전 모드시 증발기에서 냉각된 공기를 가열하는 히터(heater)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명 에어컨의 한 바람직한 특장에 의하면, 히터가, 팬과 나란하게 지지되는 중공의 지지로드(support rod)와, 이 지지로드를 삽입하며 전원이 인가되는 적어도 하나의 PTC소자와, 지지로드에 지지되며 PTC소자(Positive Temperature Coefficient)에 접축하여 그 열교환을 촉진시키는 방열핀(放熱fin)으로 구성된다.

또한 본 발명 에어컨의 제습 운전방법은, 냉매를 압축시키는 압축기와, 압축된 냉매를 응축시키는 응축기와, 액냉매를 팽창밸브를 통해 증발시키는 증발기와, 증발기에서 냉각된 공기를 가열하는 히터 및 실내로 토출시키는 팬을 구비하는 에어컨에 있어서, 감지수단에 의해 실내온도를 측정하는 단계와; 이 측정온도를 설정온도와 비교하는 단계와; 비교결과 실내온도가 설정온도 보다 +2℃이상 높으면 냉방운전을 수행하고, +2℃이하면 제습운전을 수행하는 단계와; 측정온도가 설정온도 보다 +2℃∼-1℃이면 압축기가 연속구동됨과 동시에 히터가 구동되고, 팬은 리듬송풍으로 구동되는 단계와; 측정온도가 설정온도보다 -1℃ 이하면 압축기가 간헐구동되고, 압축기의 구동시 히터가 구동됨과 동시에 팬이 리듬송풍으로 구동되며, 압축기의 정지시 히터와 팬이 함께 정지하는 단계;를 포함하여 되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라 본 발명은, 제습운전시 종래와 같이 에어컨의 온/오프를 반복하지 않고서도 공기중의 습기를 확실히 제거할 수 있음은 물론 실내온도의 저하를 효과적으로 방지할 수 있게 되므로 에어컨의 신뢰성과 사용의 편의성 향상 등에 큰 효과를 발휘한다.

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

제3도에서, 도시된 구성은 예를들어 룸(room) 에어컨의 실내기(U)로, 본체(B)의 전면에는 공기흡입구(I)가 형성되고 그 하부에는 냉기토출구(O)가 형성된다. 본체(B) 내의 공기흡입구(I) 측에는 증발기(E)가 구비되고, 이 증발기(E)와 냉기토출구(O) 사이에는 냉각된 공기를 실내로 토출시키는 팬(F)이 구비된다.

본 발명의 특징에 따라 증발기(E)와 팬(F) 사이에는 제습운전모드시 증발기(E)에서 냉각된 공기를 적절히 가열하여 실내온도의 저하를 방지하는 히터(H)가 브라켓(bracket:K)을 통해 고정된다. 한편 제습운전시 실내기(U)에서 토출되는 공기는 실내온도의 과도한 저하를 방지하면서도 역으로 실내온도를 상승시키지 않고 설정온도 부근에서 적절히 유지시킬 수 있어야 하는 바, 본 발명 히터(H)는 바람직하기로 증발기(E)의 한쪽 가장자리측에 대응되게 위치되어 냉기의 일부만을 가열하게 된다.

이러한 히터(H)는 냉기를 가열할 수만 있으면 어떠한 형태라도 좋으나, 예를들어 통상의 열선으로 구성될 경우에는 히터(H)의 온도제어가 불가하여 별도의 온도제어수단을 함께 구비해야 한다.

이에 따라 본 발명의 히터(H)는 바람직하기로 자기온도제어특성을 가지는 PTC소자를 이용한 이른바 PTC히터로 구성된다. 주지하다시피 PTC소자는 티탄산바륨(BaTiO3)을 주성분으로 하여 Y, La, Sb 등의 소량의 희토류 원소를 첨가, 도전성을 갖게한 N형의 티탄산바륨계 산화물 반도체의 일종으로서, 티탄산바륨이 가지는 특유의 큐리점(curiepoint)에 있어서의 상전이에 의해 정상작동온도에서는 도전체로서 도통하나, 과열시에는 저항이 급격히 증가하여 부도체로서 도통불능상태로 되는 특성을 가진다. 이러한 PTC히터는 여러 가지 형태로 구성될 수 있는데, 제4도를 통해 본 발명 히터(H)의 바람직한 한 형태를 살펴보기로 한다.

제4에서, 브라켓(K)에 양 단부가 각각 지지된 지지로드(1)과, 이 지지로드(1)의 대략 중간부위를 삽입하여 열을 발생시키는 PTC소자(2) 및 PTC소자(2)의 양측으로 이에 접촉하도록 지지로드(1)를 삽입하여 PTC소자(2)의 열교환을 촉진시키는 방열핀(4)을 구비한다.

지지로드(1)는 PTC소자(2)의 방열향상을 위해 바람직하기로 열전도율이 우수한 재질의 구리나 알루미늄 등으로 구성되며, 그 강도유지를 위해 속이 빈 중공관 형태로 구성된다. PTC소자(2)는 적정직경과 두께를 가지는 디스크(disc)형태로 구성되고, 그 내주 및 외주에는 이에 전원을 인가하기 위한 전극(3)이 각각 구비된다.

방열핀(4)은 PTC소자(2)의 발생열을 용이하게 방열시켜야 하는 바, 열전도율이 우수한 알루미늄 등으로 구성된다. 또한 증발기(E)에서 내각된 공기가 용이하게 히터(H)를 통과할 수 있어야 하므로 별도로 도시하지는 않았으나 나선형으로 구성되어 지지로드(1)의 외주에 감겨지거나, 또는 도시된 바와 같이 지지로드(1)의 길이방향으로 상호 일정간격 이격되게 배열되는 다수의 방열판(5)으로 구성되는 것이 바람직하다. 이를 위해 각 방열판(5)의 한쪽에는 지지로드(1)를 삽입하는 버어(bure:6)가 형성되어 상호간에 일정간격을 유지한다. 이러한 방열판(5)은 바람직하기로 증발기(E)에서 냉각된 공기와 열교환작용이 충분히 일어날 수 있도록 지지로드(1)의 직각방향에 대해 적정각도로 경사지게 설치된다.

한편 제5도에는 본 발명 에어컨의 제습운전 모드 구성이 개략적으로 도시되어 있다.

실내의 온도를 감지하여 그 신호를 출력하는 실온감지부(10)와, 희망하는 실내온도를 세팅(setting)시키기 위한 조작부(30) 및 설정온도 등을 저장하는 기억부(40)와. 이들과 회로적으로 연결되어 측정된 실내온도와 설정온도를 비교하여 그 결과에 따라 에어컨의 구동조건신호를 해당 구성부로 각각 출력하는 제어부(50)와, 제어부(50)의 출력신호에 따라 압축기(P)와 히터(H) 및 팬(F)을 각각 구동하는 압축기구동부(60)와 히터구동부(70) 및 팬구동부(80)를 구비한다. 나머지 부호20은 증발기(E)가 과냉으로 동결되는 것을 방지하기 위해 그 온도를 감지하여 출력하는 증발기온도 감지부이다.

실온감지부(10)와 증발기온도 감지부(20)는 에어컨의 동작중 각각 실내의 온도와 증발기(E)의 온도를 지속적으로 측정하여 그 신호를 제어부(50)로 출력하며, 통상의 온도센서로 구성된다.

제어부(50)는 실온감지부(10)의 출력신호에 따라 측정온도와 설정온도를 비교하여 측정된 실내온도가 +2℃이상이면 냉방운전 신호를 출력하고, 이하면 제습운전 신호를 출력한다. 또한 실내온도가 설정온도에 대해 +2℃∼-1℃이면 압축기(P) 연속운전신호와 히터동작신호 및 팬(F)의 리듬송풍구동신호를 동시에 출력하고, -1℃이면 압축기(P)의 간헐구동신호를 출력한다.

압축기(P)가 간헐적으로 온/오프 되면 히터구동부(70)는 압축기(P)가 온 일때만 히터(H)를 구동시키고, 팬구동부(80)는 압축기(P)가 온 일때만 팬(F)을 리등송풍으로 구동시키며, 압축기(P)가 오프 일때는 양자 모두 정지시키도록 구성된다.

이와같이 구성된 본 발명에 의한 에어컨의 제습운전 방법을 제6도를 참조하여 설명하기로 한다.

제6도에서, 에어컨이 작동되면 그 냉각사이클의 반복으로 냉각작용을 수행하게 되는데, 장마철 등에는 실내가 상당히 고온다습하므로 사용자는 조작부(30)를 통해 제습운전을 실행시키게 된다. 이때 실내온도는 사용자의 희망온도로 설정되어 기억부(40)에 저장된다.

단계(110)에서, 에어컨이 가동되어 냉방운전이 수행되면, 단계(120)에서 실온감지부(10)가 실내의 온도를 측정하여 제어부(50)로 출력한다.

그러면 단계(130)에서, 제어부(50)가 측정된 실내온도를 기억부(40)에 저장된 설정온도와 비교한다. 그 결과 실내온도가 설정온도에 대해 +2℃이상이면 에어컨의 각 구성부에 냉방운전 신호를 출력하고, 이에 따라 단계(140)에서, 에어컨의 각 구성부는 냉방운전을 계속적으로 수행한다.

한편 실내온도와 설정온도의 비교 결과 실내온도가 설정온도에 대해 +2℃이하면 제어부(50)는 제습운전 신호를 출력하여, 단계(150)에서 제습운전을 수행하게 된다.

다음 단계(160)에서, 제어부(50)가 실내온도와 설정온도를 비교한 결과 실내온도가 설정온도에 대해 +2℃∼-1℃이면 제어부(50)는 압축기 연속운전신호 및 히터 구동신호를 출력함과 동시에 팬(F)의 리듬송풍 구동신호를 해당 구동부(60)(70)(80)로 각각 출력한다. 그러면 단계(170)에서 압축기구동부(60)가 압축기(P)를 연속적으로 구동시키고, 단계(180)에서 히터구동부(70)가 히터(H)를 온 시킴과 함께 단계(190)에서 팬구동부(80)가 팬(F)을 리듬송풍으로 구동시킨다.

이에 따라 실내기(U)로 흡입된 실내공기는 증발기(E)를 통과하면서 냉각됨으로써 제습되고, 이 냉각공기의 일부는 본 발명 히터(H)를 지나면서 가열된다. 이와 같은 냉가와 온기가 팬(F)에 의해 믹싱되어 상호 열교환됨으로써 토출공기의 온도를 적절히 상승시킴은 물론 팬(F)이 냉기를 미량으로 토출하는 바, 실내온도의 저하가 효과적으로 방지되면서 제습이 이루어지게 된다. 이때 냉기의 가열은 PTC소자(2)로부터 전도된 열이 방열핀(4)를 통해 원활하게 열교환되어 용이하게 이루어지게 된다.

한편 실내온도가 설정온도에 대해 -1℃이하면 제어부(50)는 압축기 간헐구동신호를 출력하게 되고, 이에 따라 단계(200)에서 압축기구동부(60)가 압축기(P)를 간헐적으로 온/오프 시킨다. 이에 따라 압축기(P)가 구동되면 단계(210)에서 히터구동부(70)가 히터(H)를 온 시키고, 단계(220)에서 팬구동부(70)가 팬(F)을 리듬송풍으로 구동시킨다. 그러면 실내공기가 실내기(U)내로 흡입되어 증발기(E)에 의해 냉각되어 제습되고, 이 냉기의 일부는 히터(H) 의 방열핀(4)과 열교환하여 적정온도로 가열된다. 이와 같은 냉기와 온기가 팬(F)에 의해 혼합되어 다시 실내로 토출됨으로써 실내 온도저하가 방지되면서 제습이 이루어지게 된다. 또한 압축기(P)가 오프되면 단계(230)에서 팬(F)이 정지되고, 단계(240)에서 히터(H)가 오프 됨으로써 실온을 적정한 상태로 유지시키게 된다.

이와 같은 본 발명의 에어컨은 증발기(E)에서 가열된 냉기의 일부를 히터(H)로 가열하여 토출하게 되므로 장마철등 습도가 높은 기후에서도 종래와 같이 실내온도를 저하시키지 않고서도 실내의 습기를 효과적으로 제거할 수 있어 쾌적한 실내를 유지시킬 수 있게 된다.

이상의 설명에서 본 발명을 냉방용 에어컨에 대해서만 설명하였으나, 이는 예시의 목적일 뿐이며 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 본 발명은 냉매 역사이클방식을 채택하는 냉난방 겸용 에어컨에도 사용될 수 있는데, 이 경우 냉방운전시에는 전술한 실시예와 마찬가지로 실내온도저하를 방지하면서 제습을 용이하게 수행할 수 있고, 반대로 난방운전시에는 응축기(냉방시의 증발기)온도감지부의 측정결과 난방성능이 부족한 것으로 판단되면 히터를 가동하여 난방능력을 향상시킬 수 있게 된다. 이러한 난방운전시에는 히터구동부에 직류전원(DC)출력부를 구비하여 히터의 발열량을 응축기의 온도에 따라 적절히 가변시키는 것이 바람직하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 장마철등 고온다습한 환경하에서도 실내온도를 저하시키지 않고 제습을 효과적으로 수행할 수 있어 항상 쾌적한 실내를 유지할 수 있으며, 이에 따라 제습운전시 종래와 같이 에어컨을 반복적으로 온/오프할 필요가 없다. 따라서 본 발명은, 에어컨의 사용의 편의성과 품위 등을 크게 향상시키는 우수한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 압축기에서 압축된 냉매를 응축기에서 응축시킨 뒤, 팽창밸브를 통해 증발기에서 증발시켜 냉각된 공기를 팬으로 토출시키는 에어컨에 있어서, 상기 증발기(E)와 팬(F) 사이에 제습운전 모드시 상기 증발기(E)에서 냉각된 공기를 가열하는 히터(H)가 구비되는 것을 특징으로 하는 에어컨.
2. 제1항에 있어서, 상기 히터(H)가 자기온도제어특성을 가지는 PTC히터인 것을 특징으로 하는 에어컨.
3. 제2항에 있어서, 상기 히터(H)가, 상기 팬(F)과 나란하게 지지되는 중공의 지지로드(1)와, 상기 지지로드(1)를 삽입하며 전원이 인가되는 적어도 하나의 PTC소자(2)와, 상기 지지로드(1)에 지지되며 상기 PTC소자(2)에 접촉하여 그 열교환을 촉진시키는 방열핀(4)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 에어컨.
4. 제3항에 있어서, 상기 방열핀(4)이 상기 지지로드(1)의 외주를 감싸는 나선형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 에어컨.
5. 제3항에 있어서, 상기 방열핀(4)이 상기 지지로드(1)를 일정 간격으로 각각 삽입하는 다수의 방열판(5)로 구성되는 것을 특징으로 하는 에어컨.
6. 냉매를 압축시키는 압축기와, 압축된 냉매를 응축시키는 응축기와, 액냉매를 팽창밸브를 통해 증발시키는 증발기와, 증발기에서 냉각된 공기를 가열하는 히터 및 실내로 토출시키는 팬을 구비하는 에어컨에 있 어서, 감지수단에 의해 실내온도를 측정하는 단계와; 상기 측정온도를 설정온도와 비교하는 단계와; 비 교결과 실내온도가 설정온도 보다 +2℃이상 높으면 냉방운전을 수행하고, +2℃이하면 제습운전을 수행하는 단계와; 측정온도가 설정온도 보다 +2℃∼-1℃이면 압축기(P)가 연속구동됨과 동시에 상기 히터(H)가 구동되고, 상기 팬(F)은 리듬송풍으로 구동되는 단계와; 측정온도가 설정온도 보다 -1℃이하면 상기 압축기(P)가 간헐구동되고, 압축기(P)의 구동시 상기 히터(H)가 구동됨과 동시에 상기 팬(F)이 리듬송풍으로 구동되며, 압축기(P)의 정지시 상기 히터(H)와 팬(F)이 함께 정지하는 단계;를 포함하여 되는 것을 특징으로 하는 에어컨의 제습 운전방법.

   ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.