KR100188994B1 - 다실 냉난방기의 냉매제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 운전정지중인 실내열교환기에서 토출된 불응축 기체상태의 냉매를 바이패스시켜 운전중인 실내열교환기에서 토출된 냉매와 동일한 조건의 액냉매를 공급할 수 있는 수단을 구비하여 전체적인 냉매온도를 안정시킴으로써 난방능력을 향상시키고 압축기에 걸리는 부하를 줄여 소비전력을 감소시키기 위한 것으로, 각 실내열교환기의 토출측 냉매관을 분기하여 전자변이 구비된 바이패스관을 설치하고, 상기 바이패스관의 후단에는 바이패스된 불응축 냉매가스를 액화시켜 액냉매를 토출하되 그 토출량을 조절할 수 있는 조절수단이 구비된 액분리기를 설치하며, 상기 액분리기의 토출측은 팽창변 전단에 전자변이 구비된 냉매관을 병렬로 연결하고, 상기 바이패스관로상에 설치된 전자변 및 액분리기에 구비된 냉매조절수단을 실내열교환기의 운전과 연동하여 제어하는 제어수단을 포함한 구성으로 이루어짐을 특징으로 하는 다실 냉난방기의 냉매제어장치.

Description

다실 냉난방기의 냉매제어장치

본 발명은 다실 냉난방기의 냉동싸이클에 관한 것으로, 특히 난방시 운전정지중인 실내열교환기에서 토출된 불응축 가스냉매를 액분리시키고 순환냉매량을 보충하여 전체적인 싸이클 안정을 도모토록 하는 다실 냉난방기의 냉매제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉동싸이클은 냉매의 열량을 기계적인 방법에 의해 변화시켜 외기와 열교환시킴으로써 목적하는바 냉/난방을 실현하게 되며, 특히 하나의 냉동싸이클에 실내열교환기를 복수로 구성하여 다수의 공조장소에 대해 동시에 냉/난방을 행할 수 있을 뿐만 아니라 필요시 공조장소를 선택할 수도 있다.

이러한 다실 공기조화기의 냉동싸이클의 일예를 제1도를 통해 설명하면, 종래의 다실 냉동싸이클은 압축기(10), 응축기(20;이하 실내열교환기라 칭함), 팽창밸브(30), 증발기(40;이하 실외열교환기라 칭함)를 공조용냉매관(45)을 통해 순차적으로 연설하고 사방변(50)의 절환방향에 따라 냉매를 정, 역순환시켜 외기와 열교환을 시킴으로써 목적하는 바 냉/난방을 실현하도록 구성된다.

특히, 다실 냉동싸이클은 실내열교환기(21)(22)(23)를 복수로 설치하여 다실을 동시에 공조할 수 있도록 하는 것으로, 복수의 실내열교환기(20)에 팽창밸브(30)가 각각 직렬로 설치된다. 또한 공조장소에 대해 선택적으로 공조를 행할 경우 해당 공조실만 공조가 이루어지도록 실내열교환기(21)(22)(23)의 후단에 냉매의 흐름을 차단할 수 있는 전자변(61)(62)(63)을 설치한다.

다실 냉동싸이클의 다른 특징은 냉/난방공조를 선택적으로 행할 경우 냉매량을 조절할 수 있도록 냉매의 일부를 실내열교환기(20) 후단에서 압축기(10)로 바이패스시키기 위해 바이패스전자변(42)이 구비된 바이패스관(41)이 설치되며, 상기 바이패스관(41)의 관로상에는 실내열교환기(20)로부터 토출된 고압의 냉매를 감압시켜 압축기에 걸리는 과부하를 방지할 수 있도록 바이패스모세관(43)(44)이 병렬로 설치되며, 일측은 압축기(10) 흡입측과 연결되며, 타측은 팽창밸브(30) 후단에 연결된다. 도면중 미설명 부호 11은 압력센서이다.

이와 같이 구성된 종래 다실 냉동싸이클은 선택된 공조장소에 대해 전자변(60)을 제어하여 관로를 개로 시킴으로써 공조를 행하게 되며, 난방시 압축기-실내열교환기-팽창밸브-실외열교환기 순으로 냉매가 순환하고, 냉방시에는 사방변(50)이 절환되면서 이와 역순으로 냉매가 순환하게 된다.

한편, 어느 특정 장소에 대해서만 냉방공조를 행할 경우에는 전자변(60)을 제어하여 해당 실내열교환기(20)만을 선택하게 되는데, 일예로 3실을 기준으로 할 때 1실만을 공조할 경우 3실 용량의 냉매가 1실의 실외열교환기에 모두 통과되기 때문에 냉매과잉현상이 발생하게 된다. 따라서 어느 1실을 단독으로 공조할 경우에는 바이패스관(41)을 개로시켜 냉매의 일부를 바이패스시켜 냉매량을 조절한다. 2실 또는 3실을 공조할 경우에는 바이패스관(41)은 폐로상태가 된다.

반대로 난방공조시에는 1실 혹은 2실 운전시 제어되어야 할 냉매량을 전자변(60)을 통해 제어하면 냉매의 과충진으로 인한 실내 취출공기가 급격히 상승하기 때문에 운전하지 않는 실내열교환기에도 냉매가 흐르도록 하고 있다.

그러나 이와 같은 제어방식에 의하면 1실 혹은 2실 난방운전시 운전하지 않는 실내열교환기에도 냉매가 순환되기 때문에 운전중인 실내열교환기에서 토출되는 냉매는 액상태이나 정지중인 실내열교환기에서 토출된 냉매는 완전히 응축되지 못한 불응축 가스상태 즉, 비체적이 큰 기체상태로 팽창변을 통과하기 때문 압력강하가 크게 되고, 운전중인 팽창변의 출구 냉매온도 보다 낮은 상태로 되어 실외열교환기로 통과한 냉매의 온도 분포가 낮게되고 따라서 압축기에 유입되는 냉매온도가 낮아 유입체적량이 증가하게 되고 결국은 싸이클 강하로 난방능력이 저하될 뿐만 아니라 압축기에 과부하가 걸려 소비전력을 증가시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 운전정지중인 실내열교환기에서 토출된 불응축 기체상태의 냉매를 바이패스시켜 운전중인 실내열교환기에서 토출된 냉매와 동일한 조건의 액냉매를 공급할 수 있는 수단을 구비하여 전체적인 냉매온도를 안정시킴으로써 난방능력을 향상시키고 압축기에 걸리는 부하를 줄여 소비전력을 감소시킬 수 있도록 하는 다실 냉난방기 냉매제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 적어도 하나 이상의 공조장소에 설치되는 실내열교환기를 가지며, 이의 각 실내열교환기에 실외기를 통과하여 열교환을 이루고 압축기에 의해 강제적으로 순환되며, 공조장소를 선택적으로 공조시키는 다실 냉/난방겸용 냉동싸이클에 있어서, 각 실내열교환기의 토출측 냉매관을 분기하여 전자변이 구비된 바이패스관을 설치하고, 상기 바이패스관의 후단에는 바이패스된 불응축 냉매가스를 액화시켜 액냉매를 토출하되 그 토출량을 조절할 수 있는 조절수단이 구비된 액분리기를 설치하며, 상기 액분리기의 토출측은 팽창변 전단에 전자변이 구비된 냉매관을 병렬로 연결하고, 상기 바이패스관로상에 설치된 전자변 및 액분리기에 구비된 냉매조절수단을 실내열교환기의 운전과 연동하여 제어하는 제어수단을 포함한 구성으로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 액분리기의 냉매 조절수단은 액분리기의 평단면 형상과 동일하고 제어수단에 의해 각도조절가능한 판체로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 판체는 그 수평상태가 액분리기의 토출구보다 적어도 하방에 위치되게 설치함을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 본 발명은 난방시 실내열교환기를 선택적으로 운전할 경우 정지중인 실내열교환기에서 토출되는 불응축 가스냉매를 액분리기로 바이패스시켜 팽창변에 액냉매만을 유입되게 함으로써 압축기에 유입되는 냉매의 비체적을 감소시킬 수 있다.

또한 상기 액분리기에서 토출되는 액냉매를 실내열교환기의 운전대수에 따라 조절하여 냉매 과잉공급을 방지할 수 있다.

제1도는 일반적인 다실형 공기조화기의 냉동싸이클.

제2도는 본 발명의 다실형 공기조화기의 냉매제어장치를 보인 냉동싸이클.

제3도는 본 발명의 실내열교환기 운전대수에 따른 액분리기 냉매 토출량 조절상태를 보인 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 압축기 20 : 실내열교환기

30 : 팽창밸브 40 : 실외열교환기

50 : 사방변 45 : 공조용냉매관

100 : 바이패스관 110 : 액분리기

111 : 베인 121-124 : 전자변

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명의 다실 냉난방기의 냉매제어장치를 보인 계통도로써, 종래 기술구성과 동일부분은 동일부호를 첨부한다. 본 발명은 압축기(10), 실내열교환기(20), 팽창밸브(30), 실외열교환기(40)를 공조용냉매관(45)을 통해 순차적으로 연설하고 사방변(50)의 절환방향에 따라 냉매를 정, 역순환시켜 외기와 열교환을 시킴으로써 목적하는 바 냉/난방을 실현하도록 구성된다.

또한 실내열교환기(20)를 복수로 설치하여 다실을 동시에 공조할 수 있도록 하는 것으로, 각각의 실내열교환기(21)(22)(23)에 팽창밸브(31)(32)(33)가 설치되고 또한 공조장소에 대해 선택적으로 공조를 행할 경우 해당 공조실만 공조가 이루어지도록 실내열교환기(21)(22)(23)의 후단에 냉매의 흐름을 차단할 수 있는 전자변(61)(62)(63)을 설치된다.

그리고 공조모드를 단독으로 행할 경우 냉매량을 조절할 수 있도록 냉매의 일부를 실외열교환기(40) 후단에서 압축기(10)로 바이패스시키기 위해 바이패스전자변(42)이 구비된 바이패스관(41)이 설치되며, 상기 바이패스관(41)에는 실내열교환기(20)로부터 토출된 고압의 냉매를 감압시키기 위한 바이패스모세관(43)(44)이 병렬로 설치된다.

이와 같이 구성된 종래의 냉동싸이클에 있어서, 본 발명은 상기 실내열교환기(21)(22)(23) 후단의 공조용 냉매관(45)을 각각 분기시킨 바이패스관(100)을 액분리기(110) 일측 상부에 연결시키고, 상기 액분리기(110) 타측은 팽창변(30) 후단의 냉공조용냉매관에 연결한다.

그리고 상기 바이패스관(100)의 관로상에는 전자변(121)(122)(123)을 설치하여 운전정지된 실내열교환기로부터 토출된 불응축 냉매를 액분리기(110)로 바이패스 시키도록 한다. 또한 상기 액분리기(100) 타측 바이패스관(100)에도 전자변(124)을 설치하며, 이는 실내열교환기를 선택적으로 운전(난방)할 경우 관로를 개로시키게 된다.

이 때 상기 바이패스관(100)에는 감압밸브를 설치하여 불응축 가스냉매를 액화시킨 후 액분리기(110)에 유입되게 할 수도 있다.

그리고 상기 전자변(121-124)은 다른 부하와 함께 실내열교환기의 운전상태에 따라 제어수단에 설정된 프로그램에 의해 제어된다.

상기 액분리기(110)는 제3도와 같이 상하부가 밀폐된 원통형상으로 이루어져 있으며, 이의 내부에는 액냉매의 토출량을 제어하기 위한 조절수단이 구비된다.

상기 조절수단은 액분리기의 내부와 동형의 원판으로 이루어진 베인(111)이 설치되며, 상기 베인(111)은 제어수단(도면생략)에 의해 각도가 조절되며, 실내열교환기의 운전대수에 따라 그 개도각이 조절된다.

그리고 상기 베인(111)은 수평상태일 때 바이패스관(100)의 토출구보다 낮도록 설치하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명은 난방공조시 특히 선택적으로 실내열교환기를 운전할 경우 불응축 가스냉매를 액화시켜 전체적인 싸이클 안정을 도모하고자 하는 것으로, 액분리기(110)에 저장된 냉매량은 1실별, 2실별 운전시 정정한 냉매량을 산정하여 냉난방 전환시 난방 핫스타트(Hot start) 시간동안 운전되지 않는 실내열교환기의 전자변을 개도시키고 상기 액분리기(110) 토출측 전자변(124)은 폐도시켜 냉매가 토출되지 않도록 하면서 냉매량을 보충하게 된다. 이때 상기 액분리기(110)의 베인(111)은 제3도의 (a)와 같이 수직상태를 유지하게 된다.

이와 같이 냉매량이 보충된 상태에서 다수의 실내열교환기중 1실 또는 2실을 선택적으로 운전할 경우 일예로, 실내열교환기(21)(22) 2실이 운전될 경우 운전중인 실내열교환기(21)(22)와 연결된 공조용 냉매관(45)의 전자변(61)(62)을 개로시키고 바이패스관(100)에 구비된 해당 전자변(121)(122)을 폐도하여 응축된 액냉매가 액분리기(110)로 유입되지 않도록 한다.

그리고 정지중인 실내열교환기(23)와 연결된 공조용 냉매관(45)의 전자변(63)을 폐로시키며, 이와 분기된 바이패스관(100)은 전자변(123)을 개로시켜 불응축 가스냉매가 액분리기(110)로 유입되게 한다.

상기와 같이 전자변을 제어하여 냉매를 선택적으로 바이패스 시키는 이유는 운전중인 실내열교환기를 통과한 냉매는 충분히 응축되어 액화되는 반면 정지중인 실내열교환기를 통과한 냉매는 불응축된 가스상태이므로 비체적이 증가되어 압력강하가 크기 때문에 압축기에 유입되는 냉매온도가 상대적으로 낮아 난방효율을 저하시키고 아울러 압축기에 과부가 걸려 소비전력이 증가되기 때문이다.

이와 같이 불응축 가스냉매가 액분리기(110)로 유입되면, 상기 액분리기(100)에 유입된 불응축 가스냉매는 액화되고 동시에 액분리기(110)의 토출측 전자변(124)을 개도하여 산정된 액냉매를 팽창면(30)에 공급한다.

이 때 액분리기(110)에서는 토출되는 냉매량은 실내열교환기의 운전과 밀접한 관계를 갖게 되는데, 운전중인 실내열교환기가 적울 수록 제3도(b:1실운전)(c:2실운전)와 같이 토출 냉매량은 증가하게 되며, 이는 상기 액분리기(110) 내부에 설치된 베인(111)의 개도량에 따라 정해진다. 상기 베인(111)은 실내/외기의 통신에 의해 제어수단에서 제어하게 되며, 일정한 압력이 되면 베인의 각도를 제3도 (d)와 같이 수평상태로 유지시켜 냉매가 토출되지 않도록 한다.

한편, 상기와 같은 방법에 의해 토출된 액냉매와 운전중인 실내열교환기에서 응축된 액냉매는 팽창변을 통해 실외열교환기(40)를 통과하면서 흡열작용을 하여 일정한 온도로 상승하게 되므로 전체적인 냉매싸이클을 안정시켜 난방효율을 향상시킴과 동시에 압축기에 유입되는 냉매의 체적이 감소하여 소비전력을 낮출 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 운전정지중인 실내열교환기를 통과한 불응축 냉매를 액화시켜 팽창변에 액냉매가 유입될 수 있도록 냉동싸이클을 구성함으로써 압축기에 유입되는 냉매의 비체적을 감소시켜 냉매의 온도를 상승시킬 수 있기 때문에 난방능력이 향상됨과 동시에 소비전력을 낮출 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 적어도 하나 이상의 공조장소에 설치되는 실내열교환기를 가지며, 이의 각 실내열교환기에 실외기를 통과하여 열교환을 이루고 압축기에 의해 강제적으로 순환되며, 공조장소를 선택공조모드에 따라 공조시키는 다실 냉/난방겸용 냉동싸이클에 있어서, 각 실내열교환기의 토출측 냉매관을 분기하여 전자변이 구비된 바이패스관을 설치하고, 상기 바이패스관의 후단에는 바이패스된 불응축 냉매가스를 액화시켜 액냉매를 토출하되 그 토출량을 조절할 수 있는 조절수단이 구비된 액분리기를 설치하며, 상기 액분리기의 토출측은 팽창변 전단에 전자변이 구비된 냉매관을 병렬로 연결하고, 상기 바이패스관로상에 설치된 전자변 및 액분리기에 구비된 냉매조절수단을 실내열교환기의 운전과 연동하여 제어하는 제어수단을 포함한 구성으로 이루어짐을 특징으로 하는 다실 냉난방기의 냉매제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 액분리기의 냉매 조절수단은 액분리기의 평단면 형상과 동일하고 제어수단에 의해 각도조절가능한 베인으로 이루어짐을 특징으로 하는 다실 냉난방기의 냉매제어장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 베인은 그 수평상태가 액분리기의 토출구보다 적어도 하방에 위치되게 설치함을 특징으로 하는 다실 냉난방기의 냉매제어장치.