KR20080001308A - 히트펌프 공기조화기의 제상운전 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기를 구동시켜 난방운전을 수행하는 단계; 상기 압축기의 구동 적산 시간 및 외기온도를 검출하여 상기 압축기의 구동 적산 시간이 설정시간에 도달하고, 상기 외기온도가 제상운전을 필요로 하는 설정온도 이하인지를 판단하여 제상운전 조건을 판단하는 단계; 상기 판단결과, 상기 압축기의 구동적산 시간이 설정시간에 도달하고, 상기 외기온도가 설정온도 이하인 경우, 상기 압축기의 토출구측 배관과 실외측 열교환기의 입구측 배관을 바이패스시킨 바이패스관이 개폐되도록 작동하는 솔레노이드 밸브를 개방하는 냉매 바이패스 제상 단계; 및 상기 솔레노이드 밸브를 폐쇄하고, 사방밸브를 절환하여 상기 압축기로부터 토출되는 냉매가 상기 실외측 열교환기로 직접 유입되도록 하는 역사이클 제상 단계를 포함한다.

히트펌프, 제상, 바이패스, 역사이클

Description

히트펌프 공기조화기의 제상운전 방법{Defrosting method of heat-pump air conditioner}

도 1은 역사이클 제상방식의 히트펌프 공기조화기의 구성도.

도 2는 냉매 바이패스 제상방식의 히트펌프 공기조화기의 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 히트펌프 공기조화기의 제상운전 방법을 나타내는 플로우차트.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

10: 압축기 10a: 토출구

10b: 흡입구 20: 사방밸브

30: 실내측 열교환기 40: 송풍기

50: 팽창기구 60: 실외측 열교환기

70: 송풍기 80: 어큐믈레이터

90: 바이패스관 100: 솔레노이드 밸브

본 발명은 히트펌프 공기조화기의 제상운전 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉매 바이패스 제상방식과 역사이클 제상방식을 병행하여 압축기의 역사이클 구동시에 토출구측과 흡입구측의 냉매 압력차이를 줄여줌으로써, 제상운전을 수행하게 되는 경우 압축기의 구동지연시간을 갖을 필요가 없어, 제상운전 시간을 단축할 수 있는 히트펌프 공기조화기의 제상운전 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 열은 고온측에서 저온측으로는 자연히 이동하지만 저온측에서 고온측으로 열을 이동시키려면 외부에서 어떤 작용을 가하여야 한다. 이것이 히트펌프의 작용이다.

히트펌프 공기조화기는 냉매의 압축-응축-감압-증발로 이루어지는 냉동사이클로 이행되는 열에 대한 운반 메커니즘(mechanism)을 가역적으로 사용하여 냉방과 냉동을 겸하는 것이다.

종래의 냉난방 겸용 히트펌프 공기조화기 구성은 도 1과 같이 압축기(10), 사방밸브(20), 실내측 열교환기(30) 및 그의 송풍기(40), 팽창기구(50), 실외측 열교환기(60) 및 그의 송풍기(70), 어큐뮬레이터(accumulator: 80)로 구성된다.

압축기(10)는 흡입구(10b)와 토출구(10a)를 가지며 흡입구(10b)로부터 흡입되는 저온저압(低溫低壓) 기체상태의 냉매(冷媒)를 압축하여 고온고압(高溫高壓) 기체상태로 토출구(10a)를 통해 토출해 낸다.

사방밸브(20)는 압축기(10)의 토출구(10a)와 흡입구(10b)를 실내측 열교환기(30)와 실외측 열교환기(60)로 각각 연결시키는 두 개의 독립된 통로를 가지며 사 용자의 선택에 따른 냉방운전과 난방운전의 모드(mode)에 따라 냉매의 흐름을 바꾸도록 절환 조작된다.

실내측 열교환기(30; heat exchanger)는 실내에 위치되며, 냉방운전 모드에서는 저온저압 액체상태의 냉매를 기체상태로 증발시키는 증발기(evaporator)역할을 하고, 난방운전 모드에서는 고온고압 기체상태의 냉매를 상온(常溫)고압 액체상태로 응축시키는 응축기(condenser)의 역할을 하여, 냉매의 엔탈피(enthalpy) 변화에 대응하여 주변 공기와 열교환하는 작용을 한다.

실내측 송풍기(40)는 실내측 열교환기(30)의 증발기 또는 응축기로서의 열교환 작용을 촉진시키는 동시에 실내에 필요한 냉풍 또는 온풍을 발생시키도록 작동된다.

팽창기구(50)는 실내측 열교환기(30)와 실외측 열교환기(60) 사이에 연결되어 어느 일측에서 이송되어 오는 상온고압 액체상태 냉매를 저온저압의 액체상태로 감압하는 작용을 한다.

실외측 열교환기(60)는 상기 실내측 열교환기(30)와는 반대로 실외측에 위치되며, 냉방운전시는 응축기로서, 난방운전시는 증발기로서 주변공기와의 열교환 작용을 한다.

다음으로 실외측 송풍기(70)는 실외측 열교환기(60)의 열교환(응축기 또는 증발기로서의) 작용을 촉진시키도록 작동된다.

어큐뮬레이터(80)는 사방밸브(20)로부터 유입되는 냉매 중에서 액체상태로 남아있는 냉매를 걸러줌과 동시에 오일을 압축기(10) 측으로 공급하는 역할을 한 다.

도 1에 있어서, 화살표는 냉매의 흐름을 표시하는데, 실선은 냉방운전시를 표현하고, 점선은 난방운전시의 각 냉매 흐름을 나타낸다.

냉방운전과 난방운전 모드는 사용자의 선택에 따른 사방밸브(20)의 절환으로 바뀌며 그때 냉매의 흐름도 바뀌게 된다.

이와 같은 히트펌프 공기조화기는 겨울철 냉방운전을 수행 중에 외기온도가 물이 어는 0℃ 이하로 내려가면 실외측 열교환기(60)에 성에가 부착되면서 난방운전이 거의 불가한 상태로 되는 문제로 인해, 난방모드에서 다시 냉방모드로 일정시간 동안 냉방사이클로 전환하여 역가동시키게 되는 제상모드를 가지도록 설계되거나, 도 2에 도시된 것처럼, 압축기(10)의 토출구(10a) 측 배관 및 팽창기구(50)와 실외측 열교환기(60)를 연결하는 배관을 바이패스시킨 바이패스 배관(90) 및 상기 바이패스 배관(90)을 선택적으로 개폐하는 솔레노이드 밸브(100)를 이용하여 난방사이클을 냉방사이클로 변환하지 않고 바이패스 배관(90)을 통해 고온의 냉매를 실외측 열교환기(60)로 유입되도록 설계하였다.

그러나, 상기와 같은 역사이클 제상방식은 압축기로부터 토출되는 고온 고압의 냉매를 직접 실외측 열교환기에 유입시켜 제상시간을 최소화 할 수 있는 반면, 난반운전 → 제상운전 → 난방운전 복귀 과정시에 압축기의 정지 및 구동이 빈번히 발생하게 되고, 압축기 보호차원에서 정지된 압축기를 재구동하게 되는 경우 일정 시간(지연시간)이 경과된 후에 재구동함에 따라 총 제상운전 시간이 증가되는 단점이 있다.

또한, 상기 냉매 바이패스 제상방식은 냉매사이클을 전환하지 않고 제상운전을 수행하기 때문에 압축기의 정지 및 구동 과정이 없는 반면, 압축기에서 토출되어 바이패스 배관을 통해 실외측 열교환기로 유입되는 냉매가 솔레노이드 밸브를 통과하면서 압력이 강하되어 온도가 저하된 상태로 변하기 때문에 제상효율이 낮아 결국 제상시간이 증가하는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 단점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상기 역사이클 제상방식 및 냉매 바이패스 제상방식을 동시에 적용하여 제상운전을 실시함으로써, 제상운전 시간을 단축할 수 있는 히트펌프 공기조화기의 제상운전 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 압축기를 구동시켜 난방운전을 수행하는 단계; 상기 압축기의 구동 적산 시간 및 외기온도를 검출하여 상기 압축기의 구동 적산 시간이 설정시간에 도달하고, 상기 외기온도가 제상운전을 필요로 하는 설정온도 이하인지를 판단하여 제상운전 조건을 판단하는 단계; 상기 판단결과, 상기 압축기의 구동적산 시간이 설정시간에 도달하고, 상기 외기온도가 설정온도 이하인 경우, 상기 압축기의 토출구측 배관과 실외측 열교환기의 입구측 배관을 바이패스시킨 바이패스관이 개폐되도록 작동하는 솔레노이드 밸브를 개 방하는 냉매 바이패스 제상 단계; 및 상기 솔레노이드 밸브를 폐쇄하고, 사방밸브를 절환하여 상기 압축기로부터 토출되는 냉매가 상기 실외측 열교환기로 직접 유입되도록 하는 역사이클 제상 단계를 포함한다.

또한, 상기 냉매 바이패스 제상 단계는 상기 압축기의 토출구 및 흡입구의 압력차가 일정범위 이하로 하강될 때까지 상기 솔레노이드 밸브를 개방하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 역사이클 제상 단계 이후에, 상기 실외측 열교환기의 제상이 완료되었는지의 여부를 판단하는 단계; 상기 판단결과, 실외측 열교환기의 제상이 완료된 경우, 일정시간동안 압축기를 정지하는 압축기 구동 지연 단계; 및 상기 압축기 구동 지연 시간이 설정시간을 경과하면, 난방운전이 수행되도록 상기 사방밸브를 절환하고, 압축기를 재구동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 냉매 바이패스 제상방식과 역사이클 제상방식을 병행하여 압축기의 역사이클 구동시에 토출구측과 흡입구측의 냉매 압력차이를 줄여줌으로써, 제상운전을 수행하게 되는 경우 압축기의 구동지연시간을 갖을 필요가 없어, 제상운전 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 히트펌프 공기조화기의 제상운전 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

먼저, 히트펌프 공기조화기는 종래기술(도 1 및 도 2 참조)에서도 이미 설명한 바와 같이 압축기(10), 사방밸브(20), 실내측 열교환기(30) 및 그의 송풍기 (40), 팽창기구(50), 실외측 열교환기(60) 및 그의 송풍기(70), 어큐뮬레이터(accumulator:80), 바이패스 배관(90) 및 솔레노이드 밸브(100) 등으로 이루어지며, 이들의 구성은 이미 종래기술에서 설명된 것이므로 여기서는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 히트펌프 공기조화기의 제상운전 방법을 나타내는 플로우차트로서, 도시된 바와 같이, 본 발명은 역사이클 제상방식 및 냉매 바이패스 제상방식을 병행하여 실외측 열교환기를 제상하는 히트펌프 공기조화기의 제상운전 방법으로서, 먼저 압축기(10)를 구동하여 일반적인 난방운전을 수행하고(S100), 상기 압축기(10)의 구동 적산시간을 계산하고, 제상센서(미도시)를 통해 외기온도를 감지하여 제상운전 조건에 도달하였는지를 판단한다(S200).

이때, 압축기(10)의 구동 적산시간이 설정시간(통상적으로 8시간)을 경과하였는지를 판단하게 되고, 상기 제상센서를 통해 감지된 외기온도가 실외측 열교환기(60)에 성에가 착상될 수 있는 정도의 설정온도(통상적으로 0℃ 이하)에 도달하였는지를 판단하는 것이다.

상기 판단결과, 압축기(10)의 구동적산 시간이 설정시간에 도달하고, 상기 제상센서를 통해 감지된 온도가 설정온도에 도달하였다고 판단되면, 솔레노이드 밸브(100)를 개방하여 실외측 열교환기(60)의 입구측 배관과 압축기(10)의 토출구측 배관이 바이패스 되도록 형성된 바이패스관(90)이 개방되도록 한다(S300).

즉, 실내의 난방운전을 실시하면서, 상기 바이패스관(90)을 개방하여 압축기(10)의 토출구(10a)를 통해 토출되는 고온, 고압의 냉매중 일부가 상기 바이패스관 (90)을 통해 실외측 열교환기(60)로 직접 유입되도록 하여 실외측 열교환기(60)에 착상된 성에를 제거하는 냉매 바이패스 제상 단계를 수행하게 되는 것이다.

이후, 일정시간이 경과하면 상기 솔레노이드 밸브(100)를 폐쇄하고, 사방밸브(20)가 절환되도록 하여 압축기(10)로부터 토출되는 냉매가 실외측 열교환기(60)로 모두 유입되도록 하는 역사이클 제상 단계를 수행한다(S400).

이때, 상기 냉매 바이패스 제상 단계를 수행하고 일정시간이 경과된 후에 역사이클 제상 단계를 수행하게 되면, 압축기(10)의 토출구(10a)를 통해 토출되는 고온, 고압의 냉매 중 일부가 실외측 열교환기(60)로 바이패스 되어 압축기(10)의 토출구(10a) 측과 흡입구(10b) 측의 냉매 압력 차이가 일반 난방운전에 비하여 감소하게 된다.

따라서, 이와 같이, 압축기(10)의 토출구측과 흡입구측 냉매 압력 차이의 감소로 인하여 제상운전으로의 냉매사이클을 전환하게 되는 경우, 압축기(10)의 사이클 전환으로 인한 손상이 감소되어 역사이클로의 전환과정을 위해 압축기(10)를 일정시간동안 정지하는 구동 지연시간을 갖지 않아도 된다. 즉, 압축기(10)의 구동지연시간을 갖을 필요가 없어 제상운전 시간을 단축할 수 있는 효과가 있는 것이다.

이후, 상기 실외측 열교환기(60)의 제상이 완료되었는지의 여부를 판단하여(S500), 실외측 열교환기(60)의 제상이 완료되었다고 판단되면, 다시 난방운전을 수행하기 위하여 일정시간동안 압축기(10)의 구동을 정지한다(S600).

이어서, 사방밸브(20)가 절환되도록 하고, 압축기(10)를 재구동하여 난방운전을 수행한다(S700).

본 발명에 따른 히트펌프 공기조화기의 제상운전 방법은 상술한 바와 같이, 냉매 바이패스 제상방식과 역사이클 제상방식을 병행하여 압축기의 역사이클 구동시에 토출구측과 흡입구측의 냉매 압력차이를 줄여줌으로써, 제상운전을 수행하게 되는 경우 압축기의 구동지연시간을 갖을 필요가 없어, 제상운전 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 압축기를 구동시켜 난방운전을 수행하는 단계;

   상기 압축기의 구동 적산 시간 및 외기온도를 검출하여 상기 압축기의 구동 적산 시간이 설정시간에 도달하고, 상기 외기온도가 제상운전을 필요로 하는 설정온도 이하인지를 판단하여 제상운전 조건을 판단하는 단계;

   상기 판단결과, 상기 압축기의 구동적산 시간이 설정시간에 도달하고, 상기 외기온도가 설정온도 이하인 경우, 상기 압축기의 토출구측 배관과 실외측 열교환기의 입구측 배관을 바이패스시킨 바이패스관이 개폐되도록 작동하는 솔레노이드 밸브를 개방하는 냉매 바이패스 제상 단계; 및

   상기 솔레노이드 밸브를 폐쇄하고, 사방밸브를 절환하여 상기 압축기로부터토출되는 냉매가 상기 실외측 열교환기로 직접 유입되도록 하는 역사이클 제상 단계를 포함하는 히트펌프 공기조화기의 제상운전 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 냉매 바이패스 제상 단계는 상기 압축기의 토출구 및 흡입구의 압력차가 일정범위 이하로 하강될 때까지 상기 솔레노이드 밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기의 제상운전 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 역사이클 제상 단계 이후에,

   상기 실외측 열교환기의 제상이 완료되었는지의 여부를 판단하는 단계;

   상기 판단결과, 실외측 열교환기의 제상이 완료된 경우, 일정시간동안 압축기를 정지하는 압축기 구동 지연 단계; 및

   상기 압축기 구동 지연 시간이 설정시간을 경과하면, 난방운전이 수행되도록 상기 사방밸브를 절환하고, 압축기를 재구동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 공기조화기의 제상운전 방법.

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