KR100775821B1 - 공기조화기 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 공기조화기는 복수개의 압축기 각각의 토출유로가 합지된 토출 합지유로에 하나의 오일 분리기를 설치되고, 상기 오일 분리기에 연결된 오일 회수관에는 개도량을 조절할 수 있는 전자 팽창밸브가 설치됨으로써, 오일 분리기의 개수를 줄여 구조가 간단해지고 비용이 절감될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 전자 팽창밸브의 개도량을 조절하여 필요에 따라 냉매를 바이패스시켜 냉매의 유량을 조절할 수 있기 때문에 별도의 바이패스 수단이 삭제될 수 있고 구조와 제어방법이 간단해지는 효과가 있다.
공기조화기, 압축기, 오일 분리기, 오일 회수관, 전자 팽창밸브

Description

공기조화기 및 그 제어 방법{Air conditioner and Control method of the same}
도 1은 종래 기술에 따른 공기조화기가 개략적으로 도시된 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 공기조화기가 개략적으로 도시된 구성도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
50: 실외기 51: 압축기
52: 제 1압축기 53: 제 2압축기
54: 실외 열교환기 55: 실내 열교환기
56: 팽창기구 57: 사방밸브
58: 실외기 냉매 배출유로 59: 실외기 냉매 흡입유로
60: 실내기 61: 실내기 냉매 흡입유로
62: 실내기 냉매 배출유로 63: 제 1서비스밸브
64: 제 2서비스밸브 65: 공용 어큐뮬레이터
66: 제 1흡입유로 67: 제 2흡입유로
68: 제 1토출유로 69: 제 2토출유로
70: 토출 합지유로 71: 제 1체크밸브
72: 제 2체크밸브 73: 오일 분리기
74: 오일 회수관 75: 전자팽창밸브
본 발명은 공기조화기에 유로한 것으로서, 특히 복수개의 압축기에 하나의 오일 분리기가 설치되고, 상기 오일 분리기에 연결된 오일 회수관에는 개도량을 조절할 수 있는 전자 팽창밸브가 설치됨으로써, 구조가 간단하여 설치 비용이 절감됨과 아울러 제어방법이 간편해질 수 있는 공기조화기를 제공하는데 그 목적이 있다.
일반적으로 공기조화기는 보다 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위하여 실내를 냉방 또는 난방시키는 장치로서, 실내 공기를 흡입한 후 가열 또는 냉각시켜 실내로 토출한다.
도 1은 종래 기술에 따른 공기조화기가 개략적으로 도시된 구성도이다.
종래 기술에 따른 공기조화기는 도 1에 도시된 바와 같이, 저온 저압의 기체 상태의 냉매를 고온 고압으로 압축시키는 압축기(2)와, 상기 압축기(2)로부터 토출된 냉매를 응축시키는 응축기(난방시에는 실내 열교환기(8), 냉방시에는 실외 열교환기(10))와, 상기 응축기에 의해 응축된 액냉매를 팽창시키는 팽창기구(12)와, 상기 팽창기구(12)로부터 유입된 냉매를 증발시키는 증발기(난방시에는 실외 열교환 기(10), 냉방시에는 실내 열교환기(8))와, 냉방 또는 난방 작동에 따라 냉매의 흐름을 절환시키는 사방밸브(14)를 포함하여 구성된다.
상기 압축기(2)는 두 개의 제 1,2압축기(4)(6)로 이루어지는 바, 상기 제 1압축기(4)는 인버터형 압축기이고, 상기 제 2압축기(6)는 정속형 압축기로 이루어지며, 상기 제 1,2압축기(4)(6)는 공용 어큐뮬레이터(16)에 의해 연결된다.
즉, 상기 공용 어큐뮬레이터(16)는 상기 제 1,2압축기(4)(6)에 각각 구비된 제 1,2흡입유로(18)(20)와 연결된다.
그리고, 상기 제 1,2압축기(4)(6)의 각각에는 고온 고압으로 압축된 기체 냉매가 배출되도록 제 1,2토출유로(22)(24)가 연결되고, 고온 고압의 기체 냉매가 역류되지 않도록 제 1,2체크밸브(26)(28)가 각각 장착된다.
또한, 상기 제 1,2토출유로(22)(24)에는 상기 제 1,2압축기(4)(6)에서 토출된 냉매와 오일을 분리하는 제 1,2오일 분리기(30)(32)가 설치되고, 상기 제 1,2오일 분리기(30)(32)에는 상기 제 1,2오일분리기(30)(32)로부터 분리된 오일을 상기 제 1,2압축기(4)(6)의 제 1,2흡입유로(18)(20)로 안내하는 제 1,2오일 회수관(34)(36)이 연결된다.
상기 제 1,2오일 회수관(34)(36)에는 회수된 오일을 감압시킴과 아울러, 냉매가 회수되는 것을 방지하도록 제 1,2모세관(38)(40)이 각각 장착된다.
한편, 상기 제 1,2토출유로(22)(24)는 토출된 냉매를 상기 사방밸브(14)로 안내하는 제 3토출유로(27)에 합지되는 바, 상기 제 3토출유로(27)에는 운전중인 압축기의 용량보다 냉방부하가 작을 때 토출된 냉매를 상기 공용 어큐뮬레이터(16) 로 바이패스시키기 위한 바이패스 유로(42)와, 상기 바이패스 유로(42)를 개폐시키는 개폐밸브(44)와, 토출된 냉매를 감압시키는 제 3모세관(46)이 각각 설치된다.
상기와 같이 구성된 종래의 공기조화기의 동작을 설명하면 다음과 같다.
상기 제 1,2압축기(4)(6)가 모두 작동될 경우, 상기 제 1,2압축기(4)(6)에서 토출된 냉매는 상기 제 1,2토출유로(22)(24)를 통해 토출되어 상기 제 1,2오일 분리기(30)(32)에서 냉매와 오일이 분리되게 된다.
상기 제 1,2오일 분리기(30)(32)에서 분리된 냉매는 상기 제 1,2토출유로(22)(24)를 통해 상기 제 3토출유로(27)에서 합지된 후, 상기 사방밸브(14), 실외 열교환기(10), 팽창기구(12), 실내 열교환기(8), 사방밸브(14)를 차례로 거친 후, 상기 공용 어큐뮬레이터(16)로 순환되게 된다.
그리고, 상기 제 1,2오일 분리기(30)(32)에서 분리된 오일은 상기 제 1,2오일 회수관(34)(36)을 거쳐 상기 제 1,2모세관(38)(40)을 통과하면서 감압되어 상기 제 1,2흡입유로(18)(20)로 회수되게 된다.
한편, 운전중인 상기 제 1,2압축기(4)(6)의 용량 대비 부하가 작을 경우, 냉매의 유량을 감소시키기 위해서, 상기 개폐 밸브(44)가 상기 바이패스(42)를 개방시키면, 상기 제 3토출유로(27)를 통과하던 냉매 중 일부가 상기 바이패스 유로(42)를 통해 상기 제 3모세관(46)을 거치면서 감압되어, 상기 공용 어큐뮬레이터(16)로 유입되게 된다.
그러나, 종래 기술에 따른 공기조화기는 압축기의 개수만큼 오일 분리기가 장착되어야 하고, 상기 제 1,2오일 분리기(30)(32)와 별도로 바이패스 유로(42), 개폐 밸브(44), 제 3모세관(46)을 각각 설치해야 하기 때문에 구조가 복잡하고 설치비용이 많이 드는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 상기 제 1,2오일 분리기(30)(32)와 바이패스 유로(42), 개폐 밸브(44)를 별도로 제어해야 하기 때문에 제어방법이 복잡한 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복수개의 압축기에 하나의 오일 분리기를 설치되고, 상기 오일 분리기에 연결된 오일 회수관에는 개도량을 조절할 수 있는 전자 팽창밸브가 설치됨으로써, 오일 회수기능과 냉매 바이패스 기능을 수행하면서도 구조가 간단하여 설치 비용이 절감됨과 아울러 제어방법이 간편해질 수 있는 공기조화기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 공기조화기는 냉매를 압축시키는 복수개의 압축기와; 상기 압축기 각각의 흡입유로에 연결된 공용 어큐뮬레이터와; 상기 압축기에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기와; 상기 응축기로부터 토출된 냉매를 팽창시키는 팽창기구와; 상기 팽창기구를 통과한 냉매를 증발시키는 증발기와; 상기 압축기 각각의 흡입유로에 연결된 공용 어큐뮬레이터와; 상기 압축기 각각의 토출유로에서 토출된 냉매를 상기 응축기로 안내하는 하나의 토출 합지유로에 설치되어, 냉매와 오일을 분리하는 오일분리기와; 상기 오일분리기로부터 분리된 오일을 상기 압축기의 입구측으로 회수시키도록 상기 공용 어큐뮬레이터에 연결된 오일 회수관을 포함하는 공기조화기에 있어서, 상기 압축기 각각의 토출 유로에 장착되어 기체 냉매의 역류를 막는 체크밸브와; 상기 오일 회수관에 장착되고 개도량이 가변 가능토록 형성된 전자팽창밸브와; 상기 전자팽창밸브가 오일 회수 기능과 기체 냉매의 바이패스 기능을 수행하도록 상기 전자팽창밸브의 개도량을 제어하는 제어부를 포함한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 공기조화기가 개략적으로 도시된 구성도이다.
본 발명에 따른 공기조화기는 도 2에 도시된 바와 같이, 히트펌프식으로 구성되는 바, 냉매를 압축시키는 복수개의 압축기(51)와, 상기 압축기(51)에서 토출된 고온 고압의 기체 냉매를 응축시키는 응축기(난방시에는 실내 열교환기(55), 냉방시에는 실외 열교환기(54))와, 상기 응축기로부터 토출된 냉매를 저온 저압의 2상 냉매로 팽창시키는 팽창기구(56)와, 상기 팽창기구(56)를 통과한 냉매를 기체 상태로 증발시키는 증발기(난방시에는 실외 열교환기(54), 냉방시에는 실내 열교환기(55))와, 냉방 또는 난방 작동에 따라 냉매 흐름을 절환하는 사방밸브(57)를 포함하여 구성된다.
상기 압축기(51)와 실외 열교환기(54)는 실외기(50)에 설치되고, 상기 실내 열교환기(55)와 팽창기구(56)는 실내기(60)에 설치된다.
여기서, 상기 실외기(50)에는 상기 실외 열교환기(54)로부터 나온 냉매를 상기 실내기(60)측으로 안내하는 실외기 냉매 배출유로(58)와, 상기 실내기(60)로부터 나온 냉매가 다시 상기 실외기(50)로 순환하도록 안내하는 실외기 냉매 흡입유로(59)가 구비된다.
상기 실내기(60)에는 상기 실외기(50)로부터 냉매가 흡입되는 실내기 냉매 흡입유로(61)와, 상기 실내기(60)로부터 상기 실외기(50)측으로 냉매가 배출되도록 하는 실내기 냉매 배출유로(62)가 각각 구비된다.
그리고, 상기 실외기 냉매 배출유로(58)와 실내기 냉매 흡입유로(61)는 제 1서비스 밸브(63)에 의해 연결되고, 상기 실외기 냉매 흡입유로(59)와 실내기 냉매 배출유로(62)는 제 2서비스 밸브(64)에 의해 연결된다.
한편, 상기 압축기(51)는 두 개의 제 1,2압축기(52)(53)로 이루어지고, 상기 제 1압축기(52)는 인버터형 압축기이고, 상기 제 2압축기(53)는 정속형 압축기인 것으로 한정하여 설명한다.
상기 제 1,2압축기(52)(53)는 공용 어큐뮬레이터(65)에 의해 서로 연결되는 바, 상기 공용 어큐뮬레이터(65)의 일측에 상기 제 1,2압축기(52)(53) 각각에 구비된 제 1,2흡입유로(66)(67)가 연결되고, 타측에는 상기 실내 열교환기(55)로부터 순환된 냉매를 상기 공용 어큐뮬레이터(65)로 안내하는 상기 실외기 냉매 흡입유로(59)가 연결된다.
또한, 상기 제 1,2압축기(52)(53) 각각에는 고온 고압으로 압축된 기체 냉매가 배출되도록 제 1,2토출유로(68)(69)가 연결되고, 상기 제 1,2토출유로(68)(69)는 상기 제 1,2압축기(52)(53)로부터 토출된 냉매를 상기 실외 열교환기(54)측으로 안내하도록 형성된 하나의 상기 토출 합지유로(70)에 합지된다.
상기 제 1,2토출유로(68)(69)에는 고온 고압의 기체 냉매가 상기 제 1,2압축기(52)(53)측으로 역류되지 않도록 제 1,2체크밸브(71)(72)가 장착된다.
상기 토출 합지유로(70)상에는 상기 제 1,2압축기(52)(53)로부터 토출된 냉매에 섞여 토출되는 오일을 분리하는 하나의 오일 분리기(73)가 설치된다.
그리고, 상기 오일 분리기(73)의 일측에는 상기 오일 분리기(73)로부터 분리된 오일을 상기 제 1,2압축기(52)(53)의 입구측으로 회수시키는 오일 회수관(74)이 연결되는 바, 상기 오일 회수관(74)은 상기 실외기 냉매 흡입유로(59)에 연결되게 된다.
또한, 상기 오일 회수관(74)에는 상기 오일 회수관(74)을 개폐시키는 밸브 수단이 장착되는 바, 상기 밸브 수단은 개도량이 가변 가능토록 형성된 전자팽창밸브(75)가 사용된다.
한편, 운전중인 상기 제 1,2압축기(52)(53)의 용량 대비 부하가 작아서 상기 제 1,2압축기(52)(53)로부터 토출된 냉매 중 일부를 바이패스시켜야 하는 경우, 상기 전자팽창밸브(75)의 개도량을 증가시켜 상기 오일 분리기(73)로부터 상기 오일 회수관(74)으로 유입된 일부 냉매가 상기 오일 회수관(74)을 통해 바이패스시키고, 부하가 적절한 경우에는 상기 전자팽창밸브(75)의 개도량을 감소시켜 상기 오일 회수관(74)에는 오일만이 통과할 수 있도록 상기 전자팽창밸브(75)의 개도량을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 공기조화기의 작동을 살펴보면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 공기조화기가 냉방작동상태이고, 상기 제 1,2압축 기(52)(53)가 모두 작동될 경우, 상기 제 1,2압축기(52)(53)에서 압축된 냉매는 상기 제 1,2토출유로(68)(69)를 통해 각각 토출된 후, 상기 토출 합지유로(70)에서 합류되어 상기 사방밸브(57)를 거쳐 상기 실외 열교환기(54)로 유입된다.
상기 실외 열교환기(54)로 유입된 냉매는 상기 실외 열교환기(54)에서 실외 공기에 의해 열교환되면서, 실외 공기로 열을 방출하여 응축된다.
이후, 응축된 냉매는 상기 실외기 냉매 배출유로(58)를 통해 상기 실내기(60)측으로 유입된 후, 상기 팽창기구(56)를 통과하면서 저온 저압상태의 냉매로 팽창되고, 팽창된 냉매는 상기 실내 열교환기(55)를 통과하면서 실내 공기의 열을 흡수하여 증발된다.
따라서, 실내 공기가 냉매로 열을 빼앗기게 되어, 실내의 냉방이 이루어지게 된다.
한편, 상기 제 1,2압축기(52)(53)의 압축과정에서 혼합된 기체상태의 냉매와 오일은 상기 토출 합지유로(70)에 설치된 상기 오일 분리기(73)를 통과하게 되고, 상기 오일 분리기(73)에서 냉매와 오일이 분리되게 된다.
상기 오일 분리기(73)에서 분리된 기체 상태의 냉매는 상기 실외 열교환기(54)로 유입되고, 분리된 오일은 상기 전자팽창밸브(75)를 통과한 후 상기 실외기 냉매 배출유로(59)를 통해 상기 공용 어큐뮬레이터(65)로 회수되게 된다.
이 때, 일부 기체상태의 냉매가 상기 오일 분리기(73)으로부터 상기 오일 회수관(74)으로 유입되는 바, 운전중인 상기 제 1,2압축기(52)(53)의 용량 대비 냉방 부하가 적절할 경우, 일부 기체상태의 냉매가 상기 전자팽창밸브(75)를 통과하지 못하도록 상기 제어부(미도시)에서는 상기 전자팽창밸브(75)의 개도량을 줄여 상기 오일 회수관(74)의 직경을 최소화시킨다.
따라서, 오일만이 상기 전자팽창밸브(75)를 통과해서 상기 공용 어큐뮬레이터(65)로 회수되게 된다.
반면에, 운전중이 상기 제 1,2압축기(52)(53)의 용량 대비 냉방 부하가 작을 경우, 상기 제어부(미도시)에서는 상기 전자팽창밸브(75)의 개도량을 늘려서 상기 오일 회수관(74)의 직경이 증대시킨다.
상기 전자팽창밸브(75)의 개도량이 늘어나면, 상기 오일 분리기(73)로부터 상기 오일 회수관(74)으로 유입된 일부 기체상태의 냉매가 상기 전자팽창밸브(75)를 통해 상기 공용 어큐뮬레이터(65)로 유입될 수 있게 된다.
따라서, 상기 제 1,2압축기(52)(53)로부터 토출된 냉매 중 일부가 상기 오일 회수관(74)을 통해 상기 공용 어큐뮬레이터(65)로 바이패스됨으로써, 냉매의 유량을 조절할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기조화기는 복수개의 압축기 각각의 토출유로가 합지된 토출 합지유로에 하나의 오일 분리기를 설치되고, 상기 오일 분리기에 연결된 오일 회수관에는 개도량을 조절할 수 있는 전자 팽창밸브가 설치됨으로써, 오일 분리기의 개수를 줄여 구조가 간단해지고 비용이 절감될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 전자 팽창밸브의 개도량을 조절하여 필요에 따라 냉매를 바이패스 시켜 냉매의 유량을 조절할 수 있기 때문에 별도의 바이패스 수단이 삭제될 수 있고 구조와 제어방법이 간단해지는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 냉매를 압축시키는 복수개의 압축기와; 상기 압축기 각각의 흡입유로에 연결된 공용 어큐뮬레이터와; 상기 압축기에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기와; 상기 응축기로부터 토출된 냉매를 팽창시키는 팽창기구와; 상기 팽창기구를 통과한 냉매를 증발시키는 증발기와; 상기 압축기 각각의 흡입유로에 연결된 공용 어큐뮬레이터와; 상기 압축기 각각의 토출유로에서 토출된 냉매를 상기 응축기로 안내하는 하나의 토출 합지유로에 설치되어, 냉매와 오일을 분리하는 오일분리기와; 상기 오일분리기로부터 분리된 오일을 상기 압축기의 입구측으로 회수시키도록 상기 공용 어큐뮬레이터에 연결된 오일 회수관을 포함하는 공기조화기에 있어서,
    상기 압축기 각각의 토출 유로에 장착되어 기체 냉매의 역류를 막는 체크밸브와;
    상기 오일 회수관에 장착되고 개도량이 가변 가능토록 형성된 전자팽창밸브와;
    상기 전자팽창밸브가 오일 회수 기능과 기체 냉매의 바이패스 기능을 수행하도록 상기 전자팽창밸브의 개도량을 제어하는 제어부를 포함하는 공기조화기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항의 공기조화기를 제어하는 공기조화기의 제어 방법에 있어서,
    상기 제어부는 상기 복수개의 압축기 중에서 운전중인 압축기의 용량과 부하를 대비하여 상기 전자팽창밸브의 개도량을 늘리거나 줄이는 공기조화기의 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는 운전중인 압축기의 용량 대비 부하가 작으면, 상기 오일 회수관으로 유입된 일부 기체상태의 냉매가 상기 전자팽창밸브를 통과해 상기 공용 어큐뮬레이터로 바이패스되게 상기 전자팽창밸브의 개도량을 늘리는 공기조화기의 제어 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는 운전중인 압축기의 용량 대비 부하가 적절하면, 상기 오일 회수관으로 유입된 일부 기체상태의 냉매가 상기 전자팽창밸브를 통과하지 못하고 오일만이 상기 전자팽창밸브를 통과해 상기 공용 어큐뮬레이터로 회수되게 상기 전자팽창밸브의 개도량을 줄이는 공기조화기의 제어 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는 운전중인 압축기의 용량 대비 부하가 작으면, 상기 오일 회수관으로 유입된 일부 기체상태의 냉매가 상기 전자팽창밸브를 통과해 상기 공용 어큐뮬레이터로 바이패스되게 상기 전자팽창밸브의 개도량을 늘리고;
    운전중인 압축기의 용량 대비 부하가 적절하면, 상기 오일 회수관으로 유입된 일부 기체상태의 냉매가 상기 전자팽창밸브를 통과하지 못하고 오일만이 상기 전자팽창밸브를 통과해 상기 공용 어큐뮬레이터로 회수되게 상기 전자팽창밸브의 개도량을 줄이는 공기조화기의 제어 방법.
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