KR19990003419A - 냉난방겸용 공조기기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 실내 열교환기 및 실외 열교환기와, 상기 실내 열교환기 및 실외 열교환기를 순환하는 냉매를 압축하는 압축기를 구비한 냉난방겸용 공조기기 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 본 공조기기는 상기 열교환기 표면에서 응축된 응축수를 수용하는 응축수수용부와, 상기 응축수수용부내의 응축수를 배출할 수 있는 응축수배출수단을 포함한다. 이에 의해, 응축수를 선택적으로 배출할 수 있는 냉난방겸용 공조기기 및 그 제어방법이 제공된다.

Description

냉난방겸용 공조기기 및 그 제어방법

본 발명은 냉난방겸용 공조기기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 응축수의 저장과 배출이 자동으로 조절되는 냉난방겸용 공조기기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

냉매를 사용한 냉난방겸용 공조기는, 압축기, 실외 열교환기, 실내 열교환기를 통하여 냉매가 순차적으로 순환되어 형성되는 냉동사이클과, 냉매의 흐름이 역순환되어 형성되는 난방사이클을 가지며 실내를 냉방 또는 난방하게 된다.

도 8은 종래의 냉난방겸용 공조기기의 내부사시도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 사각판상의 베이스부재(110)가 저면에 위치하고, 베이스부재(110)의 상부에는, 전면에 실내 열교환기(160)가 설치되어 있고, 배면에는 실외 열교환기(170)가 설치되어 있다. 또한, 실내 열교환기(160)와 실외 열교환기(170) 사이에는 냉매를 압축하는 압축기(180)가 설치되어 있다. 전원이 공급되면, 냉매가 압축기(180), 실내 열교환기(160), 실외 열교환기(170)를 통하여 흐르게 되어 실내를 냉방 혹은 난방하게 된다. 또한, 실외 열교환기(170)에 인접하여 실외송풍팬(173)이 설치되어 있으며, 실외송풍팬(173)이 작동하면 실외의 공기는 공조기기 내부로 흡입되어 실외 열교환기(170)로 공급되며, 실외 열교환기(170)로 공급된 외부공기는 실외 열교환기(170)를 가열하거나 냉각시키며 배면측으로 토출된다.

한편, 냉매의 흐름에 따라 냉방 혹은 난방사이클이 형성되면, 냉매의 증발잠열에 의해 냉각되는 실내 혹은 실외 열교환기의 표면에는, 상대습도의 상승에 의한 응축수가 생성된다. 생성된 응축수는 하부로 흘러내려 베이스부재(110)에 마련된 응축수수용부에 수용된다. 응축수수용부는 실외송풍팬(173)의 하측에 함몰형성되어 있으며, 실외송풍팬(173)의 하부는 응축수수용부내에 수용된 응축수에 잠기게 된다. 냉난방겸용 공조기기가 냉방모드로 선택된 경우에는, 실외 열교환기(170)의 온도가 주변공기의 온도보다 높으므로 실외송풍팬(173)에 의해 공랭되며, 실외송풍팬(173)이 회전하게 되면, 응축수수용부에 수용된 응축수는 조금씩 실외 열교환기(170)를 향하여 비산되어 실외 열교환기(170)를 냉각시키는 데 기여하게 된다. 그러나, 난방모드시에는, 냉매의 순환에 따라 실외 열교환기(170)의 온도는 주변공기의 온도보다 낮으므로, 냉각에 기여하게 되는 응축수가 필요없다. 따라서, 응축수수용부에 응축수가 수용되어 있지 않아도 되며, 난방모드는 주로 추운 날씨에 선택되므로 응축수수용부에 응축수가 수용되어 있으면 수용된 응축수가 결빙되어, 내부기기의 정상동작을 방해할 수 있다. 그러므로, 응축수수용부에는, 그 안에 수용된 응축수를 외부로 배출시킬 수 있도록 배수구가 형성되어 있으며, 배수구는 드레인플러그에 의해 개방 또는 폐쇄된다.

그런데, 종래의 냉난방겸용 공조기기의 사용시에는, 냉방모드 또는 난방모드의 선택에 따라, 사용자가 외부케이싱을 분리하여 응축수수용부내에 형성된 드레인플러그를 인력으로 개방 또는 폐쇄해야 하는 불편한 점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 냉방 또는 난방모드의 선택에 따라 드레인플러그가 자동적으로 개폐되는 냉난방겸용 공조기기 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 냉난방겸용 공조기기의 분해사시도,

도 2는 도 1의 베이스부재의 사시도,

도 3은 도 2의 드레인플러그 및 플러그구동부의 확대사시도,

도 4는 본 발명에 따른 냉난방겸용 공조기기의 회로구성도,

도 5는 냉방모드시의 간략화된 회로구성도,

도 6은 난방모드시의 간략화된 회로구성도,

도 7은 본 발명에 따른 냉난방겸용 공조기기의 제어흐름도,

도 8은 종래의 냉난방겸용 공조기기의 내부사시도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 베이스부재 11 : 응축수수용부

12 : 드레인플러그 13 : 배수구

15 : 플러그구동부 17 : 전원공급선

18 : 받침부재 19 : 연결부재

20 : 배관접속부 21 : 드레인호스

상기 목적은, 본 발명에 따라, 실내 열교환기 및 실외 열교환기와, 상기 실내 열교환기 및 실외 열교환기를 순환하는 냉매를 압축하는 압축기를 구비한 냉난방겸용 공조기기에 있어서, 상기 열교환기 표면에서 응축된 응축수를 수용하는 응축수수용부와, 상기 응축수수용부내의 응축수를 배출할 수 있는 응축수배출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 응축수배출수단은, 상기 응축수수용부에 형성된 배수구를 포함하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 응축수배출수단에 드레인플러그를 설치하여, 배수구를 개폐할 수 있으며, 플러그구동부를 추가로 설치하여 드레인플러그를 개폐작동시킬 수도 있다. 또한, 상기 응축수배출수단은, 난방모드시 상기 드레인플러그가 개방되도록 하고, 냉방모드시 상기 드레인플러그가 폐쇄되도록 상기 플러그구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 실내 및 실외 열교환기와, 상기 실내 및 실외 열교환기를 순환하는 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 열교환기 표면에서 응축된 응축수를 수용하는 응축수수용부를 구비한 냉난방겸용 공조기기의 제어방법에 있어서, 냉방 또는 난방모드를 선택하는 단계와; 난방모드 선택시, 상기 응축수수용부에 수용된 응축수를 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기의 제어방법이 제공된다.

여기서, 실내온도를 검출하는 단계를 더 포함하며, 상기 모드선택단계는 상기 검출된 실내온도에 기초하여 냉방 또는 난방모드를 선택하는 것이 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉난방겸용 공조기기의 분해사시도, 도 2는 도 1의 베이스부재의 사시도, 도 3은 드레인플러그의 사시도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉난방겸용 공조기기는 직사각통 형상의 외부케이싱(30)을 가지며, 외부케이싱(30)의 전면에는 전면커버(40)가 부착된다. 외부케이싱(30)의 내부에는 사각판상의 베이스부재(10)가 저면에 위치한다. 베이스부재(10)의 상부에는, 전면에 실내 열교환기(60)가 설치되고, 배면측에는 실외 열교환기(70)가 설치되며, 실내 열교환기(60)와 실외 열교환기(70) 사이에는 냉매를 압축하는 압축기(80)가 설치된다. 전원이 공급되면, 압축기(80), 실내 열교환기(60), 실외 열교환기(70)를 통하여 냉매가 흐르게 되고, 냉방모드 또는 난방모드의 선택에 따라 실내 열교환기(60)는 주변 공기를 가열 혹은 냉각시키며 냉기 또는 온기를 생성한다. 생성된 냉기 또는 온기는 실내송풍팬에 의해 실내로 공급된다. 또한, 실외 열교환기(70)에 인접하여 실외송풍팬(73)이 설치되어 있으며, 실외송풍팬(73)이 회전하면 실외공기가 공조기기내로 흡입되어 실외 열교환기(70)로 공급된다. 실외 열교환기(70)로 공급된 실외공기는 실외 열교환기(70)를 가열하거나 혹은 냉각시키며 배면측으로 토출된다.

한편, 베이스부재(10)에는, 상대습도의 상승에 의해 각 증발기에서 생성된 응축수를 수용할 수 있도록 응축수수용부(11)가 마련되어 있다. 응축수수용부(11)는 실외송풍팬(73)의 하측에 함몰형성되어 있으며, 응축수를 배출할 수 있도록 배수구(13)를 갖는다. 배수구(13)의 하부에는, 드레인호스(21)에 연결되어 있는 배관접속부(20)가 부착되어 응축수를 외부로 배출시킬 수 있도록 한다. 또한, 배수구(13)의 상부에는 배수구(13)의 개폐를 위한 드레인플러그(12)가 마련되어 있다. 드레인플러그(12)는, 솔레노이드로 이루어진 플러그구동부(15)에 연결부재(19)에 의해 연결되며, 플러그구동부(15)는 받침부재(18)에 의해 지지된다. 전원공급선(17)을 통하여 전원공급이 이루어지면 연결부재(19)의 상하이동하게 되고, 이에 따라 드레인플러그(12)도 상하이동하며 배수구(13)를 개폐시킨다. 즉, 난방모드 선택시에는, 플러그구동부(15)에 전원이 인가되어 드레인플러그(12)는 상향이동하여 배수구(13)를 개방시키며 응축수를 배출하고, 냉방운전시에는 전원공급이 중단되어 드레인플러그(12)는 하향이동하여 배수구(13)를 폐쇄시키며 응축수가 응축수수용부(11)에 저장되도록 한다. 이와 같은 동작을 하는 냉난방겸용 공조기기의 개략적인 회로구성은 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 냉난방겸용 공조기기의 회로구성도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 온도 및 풍향을 조절하기 위한 메인스위치(91)와, 냉방모드 혹은 난방모드를 선택하기 위한 냉난방 선택스위치(81)와, 실내송풍팬 및 실외송풍팬을 동작시키는 팬모터(93)와, 냉매를 압축하는 압축기(80)와, 팬모터(93) 및 압축기(80)의 작동을 시작시키기 위해 필요한 전기에너지를 공급하는 캐패시터(95)가 전기적으로 상호 연결되어 있다. 또한, 솔레노이드로 된 플러그구동부(15), 실외센서(83), 전환밸브(87)가 각 부품사이에서 전기적으로 연결되어 있다. 이러한 구성을 하고 있는 냉난방겸용 공조기기는 냉방모드 또는 난방모드의 선택에 따라 다른 회로구성이 이루어진다.

도 5는 냉방모드시의 간략화된 회로구성도이고, 도 6은 난방모드시의 간략화된 회로구성도이다.

냉방모드시, 전원(90)이 공급되면, 캐패시터(95)에는 소정의 시간동안 전기에너지를 축적하며, 축적된 전기에너지는 일시적으로 압축기(80)와 팬모터(93)로 공급되어, 압축기(80)와 팬모터(93)의 작동을 시작시킨다. 작동이 시작된 후에는 메인스위치(91)의 선택에 따라 팬모터(93)로의 전원(90)공급라인이 달라지며, 이에 의해 팬모터(93)의 회전속도는 달라진다. 각 부품의 작동이 시작된 후에는, 제 1전원단자(a), 메인스위치(91), 팬모터(93), 캐패시터(95) 및 제 2전원단자(b)를 차례로 또는 역방향으로 전류가 흐르며 팬모터(93)는 동작을 한다. 또한, 제 1전원단자(a), 메인스위치(91), 실내온도센서(97), 압축기(80), 캐패시터(95) 및 제 2전원단자(b)를 순차적으로 또는 역방향으로 전류가 흐르며, 압축기(80)는 작동을 하게 된다. 이 때, 실내온도센서(97)는 실내온도에 따라 스위칭되며, 전류의 흐름을 단속하고, 이에 따라, 압축기(80)의 작동이 조절된다.

난방모드시, 전원(90)이 공급되면, 냉방모드시와 마찬가지로 캐패시터(95)로부터의 축적된 전기에너지가 공급되어 팬모터(93) 및 압축기(80)가 동작을 시작하게 된다. 동작이 시작되면, 제 1전원단자(a), 메인스위치(91), 팬모터(93), 실외센서(83), 캐패시터(95) 및 제 2전원단자(b)를 순차적으로 또는 역방향으로 전류가 흐르며 팬모터(93)는 동작을 하게 된다. 또한, 제 1전원단자(a), 메인스위치(91), 실내온도센서(97), 압축기(80), 캐패시터(95) 및 제 2전원단자(b)를 순차적으로 또는 역방향으로 전류가 흐르며 압축기(80)는 동작을 하게 된다. 이 때, 메인스위치(91)에서 분기되는 전환밸브(87)에도 전기에너지가 공급되어 작동하고, 전환밸브(87)의 작동에 의해 냉동사이클을 순환하던 냉매는 역방향으로 순환하며, 실내 열교환기는 실내에 공급되는 온기를 생성하게 된다. 난방모드시에도, 냉방모드시처럼 실내온도센서(97)에 의해 전원공급이 단속되어 압축기(80)의 동작이 조절된다. 실외열교환기의 온도에 따라 스위칭되는 실외센서(83)는 전환밸브(87)의 작동을 단속한다. 실외센서(83)의 동작에 의해 전환밸브(87)의 작동이 정지하면 냉매는 냉동사이클을 형성하므로, 실외 열교환기(70)는 응축잠열에 의해 가열되어 표면에 누적된 성에가 제거된다. 실외센서(83)의 스위칭동작에 의해 전환밸브(87)가 다시 동작하면, 실내열교환기는 열을 발생하여 주변공기를 가열하며, 가열된 공기는 팬모터(93)에 체결되어 있는 실내송풍팬의 작동에 의해 실내로 공급된다.

한편, 솔레노이드로 된 플러그구동부(15)는 실내온도센서(97), 실외센서(83) 및 전환밸브(87)와 메인스위치(91)로부터 병렬로 연결되며, 난방모드시에는, 제 1전원단자(a), 메인스위치(91), 플러그구동부(15), 캐패시터(95), 제 2전원단자(b)를 통하여 순차적으로 또는 역방향으로 전류가 흐르게 되어 드레인플러그(12)를 개방동작을 하며 불필요한 응축수를 배수구를 통하여 배출시킨다. 냉방모드시에는, 플러그구동부(15)로의 전원공급이 이루어지지 않기 때문에 드레인플러그(12)는 다시 폐쇄동작을 하게되어, 응축수수용부에는 응축수가 수용되며, 수용된 응축수는 실외송풍팬의 동작에 의해 가열된 실외열교환기의 냉각을 돕는다. 이러한 회로구성은 제작자의 의도에 따라 다른 형태로 바뀔 수 있으며, 각 부품은 온도센서의 온/오프 동작에 의해 기계적으로 제어되도록 할 수도 있으며, 별도의 제어부를 마련함으로써, 각 온도센서의 검출신호에 의하여 제어부가 제어하도록 할 수도 있다.

제어부의 제어방법에 대한 일 예가 도 7에 도시되어 있다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 전원이 인가되면 냉방운전인가를 판단한다(S1). 냉방운전이면, 전환밸브를 OFF 시켜 냉매가 냉동사이클을 순환하도록 하고, 플러그구동부도 OFF 시켜 배수구가 폐쇄되어 응축수수용부에 응축수가 수용되도록 하며(S2), 압축기 및 팬모터를 작동시킨다(S3). 이러한 단계를 거치면, 실내온도가 소정의 하한온도보다 낮은가를 판단한다(S4). 실내온도가 소정의 하한온도보다 낮으면 실내가 충분히 냉각되었으므로 압축기 및 팬모터를 OFF시키고(S5), 그렇지 않으면 실내를 계속 냉각시켜야 하므로 압축기 및 팬모터를 계속 작동시킨다(S3). 압축기 및 팬모터가 OFF 된 후에는 실내온도가 소정의 상한온도보다 높은가를 판단한다(S6). 실내온도가 소정의 상한온도보다 높지 않으면, 실내를 다시 냉각시킬 필요가 없으므로 압축기 및 팬모터를 계속 OFF 시킨다(S5). 실내온도가 소정의 상한온도보다 높으면, 냉방운전을 계속해야 하는가를 판단하여(S7), 계속해야 한다고 판단되면 다시 압축기와 팬모터를 ON 시키는 단계(S3)로 되돌아가서 다시 실내를 냉각시키고, 그렇지 않으면 냉방운전을 중지한다.

또한, 냉방운전인가를 판단하는 단계(S1)에서 난방운전을 해야 한다고 판단되면 난방운전을 시작한다. 난방운전이 시작되면 전환밸브를 ON 시켜 냉매가 난방사이클을 순환하도록 하고, 플러그구동부를 ON 시켜 배수구가 개방되도록 하여 응축수가 외부로 배출되도록 한다(S8). 그리고, 압축기 및 팬모터를 ON 시킨다(S9). 이러한 과정을 거치면, 실내온도가 소정의 상한온도보다 높은가를 판단한다(S10). 실내온도가 소정의 상한온도보다 높으면, 실내를 계속 난방시킬 필요가 없으므로 압축기 및 팬모터를 OFF 시켜 난방을 중지하고(S11), 실내온도가 소정의 상한온도보다 높지 않으면 압축기 및 팬모터를 계속 작동시킨다(S9). 압축기와 팬모터가 OFF 된 후에는, 실외 열교환기의 온도가 소정의 하한온도보다 낮은가를 판단하고(S12), 실외 열교환기의 온도가 소정의 하한온도보다 낮지 않으면 압축기 및 송풍팬을 다시 작동시키고(S9), 소정의 하한온도보다 낮으면 실외 열교환기에 성에가 많이 누적된 것으로 판단한다. 이에 따라, 성에를 제거하기 위해 전환밸브를 OFF 시켜(S13) 냉매를 냉동사이클로 순환시킴으로써 실외 열교환기를 가열한다. 이 과정이 끝나면 실외 열교환기의 온도가 소정의 상한온도보다 높은가를 판단하여(S14) 소정의 상한온도보다 높지 않으면 제상작동을 계속 수행시키고, 그렇지 않으면 난방운전을 계속해야 하는가를 판단한다(S15). 난방운전을 계속 해야 한다고 판단되면 압축기 및 팬모터를 다시 동작시키고(S9), 난방운전을 끝내야 한다고 판단되면 난방운전을 정지시킨다.

이와 같이, 냉방모드시에는 냉매를 냉방사이클로 순환시키고 배수구를 폐쇄하여 응축수수용부에 응축수가 저장되도록 하여 실외 열교환기를 냉각시키는데 기여하도록 하며, 난방모드시에는 냉매를 난방사이클로 순환시키고 응축수수용부에 응축수가 저장되지 않도록 배수구를 개방하여 응축수를 외부로 배출시킨다.

한편, 이상에서는 플러그구동부가 솔레노이드인 경우만 설명했지만, 드레인플러그를 개폐시킬 수 있도록 전동모터 등의 다른 구동수단으로 될 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 응축수의 배출과 저장이 자동으로 조절되는 냉난방겸용 공조기기 및 그 제어방법이 제공된다.

Claims (7)

1. 실내 열교환기 및 실외 열교환기와, 상기 실내 열교환기 및 실외 열교환기를 순환하는 냉매를 압축하는 압축기를 구비한 냉난방겸용 공조기기에 있어서,

   상기 열교환기 표면에서 응축된 응축수를 수용하는 응축수수용부와, 상기 응축수수용부내의 응축수를 배출할 수 있는 응축수배출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 응축수배출수단은, 상기 응축수수용부에 형성된 배수구를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 응축수배출수단은, 상기 배수구를 개폐할 수 있는 드레인플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 응축수배출수단은, 상기 드레인플러그를 개폐작동시키는 플러그구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 응축수배출수단은, 난방모드시 상기 배수구가 개방되도록 하고, 냉방모드시 상기 배수구가 폐쇄되도록 상기 플러그구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기.
6. 실내 및 실외 열교환기와, 상기 실내 및 실외 열교환기를 순환하는 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 열교환기 표면에서 응축된 응축수를 수용하는 응축수수용부를 구비한 냉난방겸용 공조기기의 제어방법에 있어서,

   냉방 또는 난방모드를 선택하는 단계와;

   난방모드 선택시, 상기 응축수수용부에 수용된 응축수를 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기의 제어방법.
7. 제 6항에 있어서,

   실내온도를 검출하는 단계를 더 포함하며, 상기 모드선택단계는 상기 검출된 실내온도에 기초하여 냉방 또는 난방모드를 선택하는 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공조기기의 제어방법.