KR100484802B1 - 두 개의 압축기를 구비한 공기조화기의 제상운전방법 - Google Patents

두 개의 압축기를 구비한 공기조화기의 제상운전방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 두 개의 압축기를 적용한 히트펌프 시스템의 제상운전방법에 관한 것으로서, 난방운전 수행중 실외 열교환기의 배관온도와 실외온도와의 차이에 따라 제상운전 동작여부가 판단되는 제 1 단계와, 상기 제 1 단계에서 제상운전이 수행되는 경우 LEV가 상기 제 1 단계의 난방운전시 개도값보다 증가된 개도값을 가지며 제상운전이 수행되는 제 2 단계와, 상기 제 2 단계의 제상운전 종료시 상기 제 2 단계의 LEV 개도값에 비하여 개도값이 감소되어 난방운전이 재수행되는 제 3 단계로 이루어져, 실외 열교환기의 배관온도와 실외온도와의 차이에 따라 제상운전 수행여부를 판단할 수 있도록 하고, 제상운전 수행시 LEV의 개도값을 조절할 수 있도록 함으로써 제상운전의 효율을 증가시키는 동시에 제상운전에 소요되는 시간을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

두 개의 압축기를 구비한 공기조화기의 제상운전방법{ Frost removing method of air conditioner hanving two compressor}
본 발명은 공기조화기의 제상운전방법에 관한 것으로서, 특히 난방운전시 제상운전이 요구되는 경우 제상운전에 소요되는 시간을 감소시키는 동시에 제상운전 효율을 증가시킬 수 있는 두 개의 압축기를 구비한 공기조화기의 제상운전방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 저온저압의 기체상태인 냉매를 고온고압의 기체상태의 냉매로 변화시키는 압축기와, 상기 압축기에서 변화된 고온고압의 기체상태인 냉매를 중온고압의 액체상태의 냉매로 변화시키는 응축기와, 상기 응축기에서 변화된 중온고압의 액체상태인 냉매를 저온저압의 액체상태의 냉매로 변화시키는 팽창장치와, 냉난방 모드에 따라 냉매의 유로를 바꾸어주는 4방밸브를 포함하여 구성된다.
히트펌프 시스템에서는 실내 열교환기와 실외 열교환기가 냉난방 모드에 따라 그 역할이 달라지는데, 난방 모드에서는 실내 열교환기가 응축기 역할을 수행하고 실외 열교환기가 증발기 역할을 수행하는데 비하여 냉방 모드에서는 실내 열교환기가 증발기 역할을 수행하고 실외 열교환기가 응축기 역할을 수행한다.
또한, 최근에는 서로 다른 용량을 가지는 다수개의 압축기를 사용함으로써 냉방 부하 또는 난방 부하에 따라 용량을 가변시킬 수 있도록 하여 냉방 및 난방 효율을 최적화할 수 있도록 하고 있다.
도 1 은 두 개의 압축기를 구비한 히트펌프식 공기조화기의 난방 사이클이 도시된 도면으로써, 냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축하는 서로 다른 용량를 가지는 제 1 및 제 2 압축기(11, 12)와, 난방 운전시 상기 제 1 및 제 2 압축기(11, 12)에서 압축된 냉매를 실내 공기와 열교환시켜 중온고압의 액체냉매로 응축시키는 실내 열교환기(14) 및 상기 실내 열교환기(14)측으로 실내 공기를 송풍시키는 실내팬(14a)와, 상기 실내 열교환기(14)를 통과한 냉매를 저온저압의 액체냉매로 감압시키는 전자팽창밸브(Linear Expansion Valve, 이하 LEV라 함)(15)와, 상기 LEV(15)를 통과한 냉매를 실외 공기와 열교환시키는 실외 열교환기(16) 및 상기 실외 열교환기(16)측으로 실외 공기를 송풍시키는 실외팬(16a)과, 상기 실외 열교환기(16)를 통과한 냉매(Two-Phase)로부터 액체냉매를 분리하고 기체냉매만 상기 제 1 및 제 2 압축기(11, 12)로 공급하는 어큐뮬레이터(17)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 두 개의 압축기를 적용한 히트펌프 시스템은 상기 제 1 및 제 2 압축기(11, 12)의 압축된 냉매의 역류을 방지하는 체크밸브(11a, 12a)와, 상기 제 1 및 제 2 압축기(11, 12)를 통과한 냉매의 유로를 절환시켜 열교환기의 역할이 바뀌도록 하는 4방밸브(13)를 더 포함한다.
상기와 같이 구성된 두 개의 압축기를 구비한 히트펌프식 공기조화기는 실외온도 저하로 인해 상기 실외 열교환기(16)에 착상이 발생하는 경우 이를 해결하기 위한 종래의 제상 운전방법은 먼저, 상기 4방밸브(13)의 유로를 절환하여 상기 히트펌프 시스템의 난방 사이클을 일시적으로 냉방 사이클로 전환시켜, 높은 온도의 냉매가 상기 실외 열교환기(16)를 통과되게 하여 제상운전을 실시한다.
삭제
그러나, 상기와 같은 종래의 기술에 따른 제상운전방법은 난방 사이클에서 냉방 사이클로 전환시 실외열교환기를 통과하는 냉매의 유량이 동일하여 제상운전에 소요되는 시간이 증가되고, 이로 인해 제상운전 효율이 저감되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 공기조화기의 난방운전 수행시 제상운전이 수행되는 경우 압축기의 운전 대수를 고려하여 냉매의 유량을 증대시킴에 따라 제상운전에 소요되는 시간이 감소되고, 이로 인해 제상운전 효율이 증가하는 두 개의 압축기가 구비된 공기조화기의 제상운전방법을 제공하는데 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 두 개의 압축기를 구비한 공기조화기의 제상 운전 방법은 두 개의 압축기를 구비한 공기조화기의 난방운전 수행 중에 실외 열교환기의 배관온도와 실외온도와의 차이에 따라 제상운전 동작여부가 판단되는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계의 판단결과에 따라 제상운전이 수행되는 경우 상기 난방운전시 전자팽창밸브(Linear Expansion Valve, 이하 LEV라 칭함)의 개도값이 상기 제 1 단계의 난방운전시 개도값보다 증가된 개도값으로 제상운전이 수행되는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계의 제상운전 종료시 상기 제 2 단계의 LEV 개도값에 비하여 개도값이 감소되어 상기 제 1 단계의 난방운전을 재수행하는 제 3 단계를 포함하여 구성되고;상기 제 1 단계는 한 개의 압축기가 운전이고, 실외 열교환기의 배관온도가 실외온도에 비하여 제 1 설정치 이하로 하강하면, 제상운전의 동작으로 판단하며; 두개의 압축기가 운전이고, 실외 열교환기의 배관온도가 실외온도에 비하여 제 1 설정치보다 큰 제 2 설정치 이하로 하강하면, 제상운전의 동작으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2 는 본 발명에 따른 두 개의 압축기를 적용한 히트펌프 시스템의 제상운전방법이 도시된 순서도이다.여기서, 상기 도 2 에 미설명된 참조번호는 상기 도 1 의 참조번호를 사용하여 설명한다.
본 발명에 따른 두 개의 압축기를 구비한 공기조화기의 제상운전방법은 도 2 에 도시된 바와 같이, 먼저 제 1 단계에서 공기조화기의 목표 과열도에 따라 설정된 LEV(15)의 제 1 개도값에 따라 LEV(15)가 개방되어 난방운전이 수행된다.(S1 참조)
삭제
제 2 단계는 상기 제 1 단계의 난방운전 수행중 상기 실외 열교환기(16)의 배관온도와 실외온도와의 차이에 따라 제상운전을 수행할 것인지를 판단한다.(S2 참조)
즉, 상기 난방운전 수행중 상기 실외 열교환기(16)의 응축온도가 저하되어 착상되는 경우 제상운전이 수행되게 되는데, 이는 상기 실외 열교환기(16)의 배관온도와 실외온도와의 차이에 따라 판단되는 것이다.
2개의 압축기 중 하나의 압축기만 운전되는 경우이고, 상기 실외 열교환기(16)의 배관온도가 실외온도에 비하여 제 1 설정치 이상으로 하강한 경우에 상기 제상운전이 수행되게 되고, 두 개의 압축기가 다 같이 운전되는 경우에는 상기 실외 열교환기(16)의 배관온도가 실외온도에 비하여 상기 제 1 설정치보다 큰 제 2 설정치 이상으로 하강한 경우에 상기 제상운전이 수행된다.
예를 들면, 하나의 압축기만 운전되고 실외 열교환기(16)의 배관온도가 0℃ 이하이며, 상기 실외온도가 11℃ 이하인 조건하에서 상기 실외 열교환기(16)의 배관온도가 상기 실외온도에 비하여 9℃ 이상 하강한 경우에 제상운전이 수행된다.
특히, 두 개의 압축기가 운전되고, 상기 실외 열교환기(16)의 배관온도가 6℃ 이하인 조건하에서 상기 실외 열교환기(16)의 배관온도가 상기 실외온도에 비하여 상기 9℃ 보다 큰 10℃ 이상 하강한 경우 상기 제상운전이 수행되는 것이다.
제 3 단계는 상기 제 2 단계에서 제상운전이 수행되는 경우 상기 제 1 단계의 난방운전시보다 냉매 유량을 증가시키기 위하여 상기 LEV(15)가 상기 제 1 개도값에 비하여 소정량이 증가된 제 2 개도값으로 제상운전을 수행한다.(S3 및 S4 참조)
제 4 단계는 상기 제 3 단계의 제상운전 수행중 설정시간이 경과하거나 상기 실외 열교환기(16)의 온도가 상기 제 1 설정치 또는 제 2 설정치내의 범위로 상승하게 되면 상기 제상운전이 종료하게 된다.(S5 참조)
제 5 단계는 상기 제 4 단계의 제상운전 종료시 상기 LEV(15)가 상기 제 1 개도값과 제 2 개도값 사이의 제 3 개도값을 가지며 난방운전이 재수행된다.(S6 참조)
상기와 같은 두 개의 압축기를 구비한 공기조화기의 제상운전방법에서 각 단계에 따라 상기 압축기(11, 12), 4방밸브(13), 실내팬(14a), 실외팬(16a) 및 LEV(15)의 동작상태를 도 3 을 참조로 하여 보다 상세하게 살펴보면, 먼저 제 1 구간의 경우 즉, 제상운전 수행전에는 상기 압축기(11, 12), 4방밸브(13), 실내팬(14a), 실외팬(16a)는 온상태를 유지하며, 상기 LEV(15)는 제 1 개도값을 가지며 난방운전이 수행된다.
이때, 상기 제 1 구간 동작후 제상운전이 수행되는 경우는 제 2 구간과 같이, 상기 압축기(11, 12)는 온상태를 제 1 구간에 이어 유지하며, 상기 실내팬(14a) 및 실외팬(16a)은 오프되고, 상기 4방밸브(13)는 냉매 유로가 절환되어 난방 사이클이 냉방 사이클로 전환되기 때문에 상기 난방 사이클의 입장에서는 오프된 상태가 된다.
또한, 상기 제 2 구간에서 상기 LEV(15)는 상기 제 1 개도값에 비하여 소정량이 증가된 제 2 개도값을 가지게 된다.
마지막으로, 상기 제 2 구간에서 제상운전이 종료되는 경우에는 제 3 구간에서와 같이, 상기 압축기(11, 12)는 상기 제 1 및 제 2 구간과 마찬가지로 온상태를 유지하며, 상기 실내팬(14a) 및 실외팬(16a)는 오프상태에서 온상태로 전환되는데, 이때, 상기 실내팬(14a)는 냉방 사이클에서 난방 사이클로 전환되는 시점에서 핫스타트(Hot Start) 운전을 수행하게 된다.
또한, 상기 4방밸브(13)는 냉매 유로를 상기 제 2 구간에서 다시 절환되어 난방 사이클로 전환되므로 난방 사이클의 입장에서는 온상태가 된다.
그 이외에, 상기 LEV(15)는 상기 제 1 개도값과 제 2 개도값사이의 값을 가지는 제 3 개도값을 가지게 된다.
결국, 본 발명에 따른 두 개의 압축기를 구비한 히트펌프 시스템의 제상운전방법은 설정된 실외 열교환기의 배관온도와 실외온도와의 차이에 따라 효과적인 제상운전을 수행할 수 있도록 LEV의 개도값을 변경하여 제상운전에 소요되는 시간이 절감될 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명에 의한 내용을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 제상운전이 수행되는 실외 열교환기의 배관온도와 실외온도와의 차이를 용도 및 필요에 따라 변경하여 다양한 조건에서 제상운전이 되도록 응용이 가능하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 두 개의 압축기를 구비한 공기조화기의 제상운전방법은 실외 열교환기의 배관온도와 실외온도와의 차이에 따라 제상운전 수행여부를 판단할 수 있도록 하고, 제상운전 수행시 LEV의 개도값을 조절할 수 있도록 함으로써 제상운전의 효율을 증가시키는 동시에 제상운전에 소요되는 시간을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 두 개의 압축기를 구비한 히트펌프 시스템의 구성이 도시된 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 두 개의 압축기를 구비한 공기조화기의 제상운전방법이 도시된 순서도,
도 3 은 본 발명에 따른 두 개의 압축기를 구비한 공기조화기의 제상운전시 동작상태가 도시된 그래프이다.

Claims (4)

  1. 두 개의 압축기를 구비한 공기조화기의 난방운전 수행 중에 실외 열교환기의 배관온도와 실외온도와의 차이에 따라 제상운전 동작여부가 판단되는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계의 판단결과에 따라 제상운전이 수행되는 경우 상기 난방운전시 전자팽창밸브(Linear Expansion Valve, 이하 LEV라 칭함)의 개도값이 상기 제 1 단계의 난방운전시 개도값보다 증가된 개도값으로 제상운전이 수행되는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계의 제상운전 종료시 상기 제 2 단계의 LEV 개도값에 비하여 개도값이 감소되어 상기 제 1 단계의 난방운전을 재수행하는 제 3 단계를 포함하여 구성되고;
    상기 제 1 단계는 한 개의 압축기가 운전이고, 실외 열교환기의 배관온도가 실외온도에 비하여 제 1 설정치 이하로 하강하면, 제상운전의 동작으로 판단하며; 두개의 압축기가 운전이고, 실외 열교환기의 배관온도가 실외온도에 비하여 제 1 설정치보다 큰 제 2 설정치 이하로 하강하면, 제상운전의 동작으로 판단하는 것을 특징으로 하는 두 개의 압축기를 구비한 공기조화기의 제상 운전 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 단계의 개도값은 상기 제 1 단계의 난방운전시 개도값과 상기 제 2 단계에서 증가된 개도값 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 두 개의 압축기를 구비한 공기조화기의 제상운전방법.
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