KR100352429B1 - 다수개의 압축기를 갖는 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 냉방부하에 따라 냉매의 압축량을 변화시키기 위해 다수의 압축기를 갖는 공기조화기 에 관한 것이다.

이에 따라서, 본 발명은 냉방부하에 따라 선택적으로 작동되어 응축기로 냉매를 가압하도록 설치된 다수개의 압축기와, 상기 각각의 압축기와 응축기 사이에 설치되어 상기 냉매에 섞인 오일을 회수하여 상기 각각의 압축기로 오일을 공급하는 오일분리기와, 상기 오일분리기와 상기 각각의 압축기를 연결하는 유로상에 설치되어 상기 압축기로 회수되는 오일의 양을 조절하는 유량조절밸브와, 상기 각각의 압축기에서 요구되는 오일의 양에 따라서 상기 유량조절밸브를 조정하는 제어수단을 포함하여 구성된다.

Description

다수개의 압축기를 갖는 공기조화기{Air conditional having a multiplicity of compressor}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 냉방부하에 따라 냉매의 압축량을 변화시키기 위해 다수개의 압축기를 갖는 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 압축기에서 고온, 고압으로 압축되는 냉매가 일정하게 정해진 냉각사이클을 순환하도록 하여 실내를 냉방시키는 장치이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 2개의 압축기(1, 2)를 갖는 공기조화기는 선택적으로 작동되어 냉매의 압축량을 변화시키기 위하여 대용량압축기(2)와 소용량압축기(1)가 설치되고, 상기 각각의 압축기(1, 2)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(7)와, 상기 응축기(7)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(8)와, 상기 팽창밸브(8)에서 팽창된 냉매와 실내의 공기가 열교환되는 증발기(9)로 이루어진다.

상기 각각의 압축기(1,2)와 응축기(7) 사이에는 상기 압축기(1, 2)의 구조적 특성에 의해서 소량의 압축기 윤활용 오일(oil)과 함께 배출되는 냉매로부터 상기 오일을 분류하는 오일분리기(3, 4)가 각각 설치되고, 상기 오일분리기(3, 4)에 의해서 분리된 오일은 상기 오일분리기(1, 2)와 상기 압축기(1, 2) 사이에 연결된 오일회수 모세관(5, 6)을 통해서 상기 각각의 압축기(1, 2)로 재공급되도록 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 공기조화기는 냉방부하에 따라 대용량압축기(2) 및 소용량압축기(1)가 선택적으로 작동되어 상기 냉동사이클을 수행한다.

즉, 냉방부하가 작은 경우에는 소용량압축기(1)만 작동되고, 냉방부하가 큰 경우에는 대용량압축기(2)만 작동되며, 냉방부하가 더욱 큰 경우에는 대용량압축기(2)와 소용량압축기(1) 모두가 작동되어 냉방에 필요한 냉매의 압축량을 변화시키도록 되어 있다.

그러나, 상기와 같이 이루어진 공기조화기에 있어서 상기 오일분리기에서 분류된 오일은 상기 오일회수 모세관의 길이와 내경에 따라서 상기 압축기로 공급되는 양이 결정되기 때문에 상기 압축기로부터 냉매와 함께 배출되서 회수되는 오일량과는 상관없이 상기 압축기로 재공급되는 오일 양은 항상 일정하게 유지됨으로 상기 오일이 과도하게 배출시 상기 압축기에는 오일이 부족하게 되는 문제가 발생한다.

즉, 상기 공기조화기에 설치된 두 개의 압축기의 작동에 따라서 상기 공기조화기 내에 흐르는 냉매의 유량 및 유속에 변화가 생기고, 상기 두 개의 압축기로 유입되는 상기 냉매의 양이 변화된다.

그래서, 상기 두 개의 압축기 중 한 개의 압축기에서 유출되는 오일량이 갑자기 증가되는 경우 상기 압축기로 공급되는 오일량은 항상 일정하므로 특정 시간동안 상기 압축기에서 요구되는 오일이 부족하게 되어 상기 압축기에 치명적인 손상을 가하게 된다.

그리고, 상기 오일회수용 모세관을 상기 압축기에서 요구되는 오일량에 맞도록 정밀하게 제작하는 것도 용이하지 못하다.

또한, 상기 오일회수용 모세관을 통과하는 상기 오일이 정체되어 상기 오일분리기에 회수된 오일이 과도하게 누적되면 상기 오일분리기의 오일분리 성능이 저하되어 상기 냉매의 기능을 저하시키는 문제점이 있다.

한편, 상기 공기조화기는 각각의 압축기마다 별도의 오일분리기를 설치해야됨으로 구조가 복잡해지고 그에 따라 생산효율의 저하와 생산단가가 높은 문제점이 있다.

본 발명은 종래기술에 대한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 공기조화기에 걸리는 냉방부하에 따라 압축기들 간에 다르게 요구되는 오일을 선택적으로 상기 각각의 압축기로 재 공급할 수 있는 공기조화기를 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 종래의 두 개의 압축기를 갖는 공기조화기를 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 실시예를 나타낸 구성도.

도 3은 상기 실시예에 있어서 오일 감지센서가 설치된 압축기의 대략적인 단면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

200: 소용량압축기 201: 대용량압축기

203: 오일분리기 204: 제 1 유량조절밸브

205: 제 2 유량조절밸브 206: 모세관

207: 제어부 210: 제 1 오일 감지센서

211: 제 2 오일 감지센서

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 냉방부하에 따라 선택적으로 작동되어 응축기로 냉매를 가압하도록 설치된 다수개의 압축기와, 상기 각각의 압축기와 응축기 사이에 설치되어 상기 냉매에 섞인 오일을 회수하여 상기 각각의 압축기로 오일을 공급하는 오일분리기와, 상기 오일분리기와 상기 각각의 압축기를 연결하는 유로상에 설치되어 상기 압축기로 회수되는 오일의 양을 조절하는 유량조절밸브와, 상기 각각의 압축기에서 요구되는 오일의 양에 따라서 상기 유량조절밸브를 조정하는 제어수단을 포함하여 구성된다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 실시예를 나타낸 구성도이고, 도 3은 상기 실시예에 있어서 오일 감지센서가 설치된 압축기의 대략적인 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 실시예는 공기조화기의 냉동싸이클을 이루는기본적인 구성요소인 응축기(202), 팽창기(208), 증발기(209) 그리고 두 개의 압축기(200, 201)들이 유로로 연결되어 구성되어 있다.

그리고, 상기 두 개의 압축기(200, 201)는 상기 공기조화기 내의 냉방부하에 따라 신축적으로 대응하도록 용량을 달리하는 대용량압축기(201)와 소용량압축기(200)로 구별하여 설치되던지 아니면 같은 용량의 압축기가 다수 설치되어 상기 냉방부하에 따라서 순차적으로 압축기를 작동시켜 압축용량이 증가되도록 설치될 수 있다.

본 실시예에서는 압축용량을 달리하여 대용량압축기(201)와 소용량압축기(200)가 설치된다.

그리고, 상기 두 개의 압축기(200, 201)와 응축기(202) 사이에는 상기 압축기(200, 201)에서 가압되어 상기 응축기(202)로 안내되는 냉매에 섞여 있는 압축기 윤활용 오일(이하 오일이라 칭한다)을 다시 회수하는 오일분리기(203)가 유로로 연결되어 설치된다.

한편, 상기 실시예는 종래와 같이 각각의 압축기마다 상기 오일분리기(203)가 설치되지 않고, 상기 두 개의 압축기(200, 201)에서 공급되는 모든 냉매가 하나의 오일분리기(203)로 공급되도록 이루어져 상기 오일분리기(203)를 통과한 냉매는 하나의 유로로 상기 응축기(202)로 전달되고 회수된 오일은 상기 오일분리기(203)에 연결된 두 개의 유로를 통해서 상기 각각의 압축기(200, 201)로 선택적으로 공급되도록 되어 있다.

그리고, 상기 오일분리기(203)와 상기 두 개의 압축기(200, 201)는 각각 독립된 유로로 연결되어 있고 상기 유로 상에는 상기 유로를 개폐하여 상기 각각의 압축기(200, 201)로 재 유입되는 상기 오일량을 조절하는 유량조절밸브(204, 205)가 설치된다.

상기 유량조절밸브(204, 205)는 특정 신호를 인가받아 상기 유량조절밸브(204, 205)가 설치된 유로를 개폐하여 상기 유로 상에서 흐르는 유체의 양을 조절하는 작용을 한다.

그래서, 상기 유량조절밸브(204, 205)로는 솔레노이드밸브 내지 전동밸브가 설치될 수 있다.

그리고, 상기 유량조절밸브(204, 205)와 상기 각각의 압축기(200, 201) 사이에는 오일회수용 모세관(206)이 추가적으로 설치되어 상기 압축기(200, 201)에서 고온 고압 상태로 배출된 냉매가 싸이클 내로 유출되지 않도록 저항을 주는 역할을 하며 상기 압축기(200, 201)로부터 압축된 냉매가 상기 오일분리기(203)로 역류되어 상기 오일분리기로 냉매가 유입되는 것을 방지한다.

즉, 종래에는 상기 압축기로 유입되는 오일의 양이 상기 오일회수용 모세관의 길이와 관경에 따라 조절됨으로 상기 오일의 유량은 항상 일정하며 수시로 조절될 수 없지만, 본 실시예에 있어서는 상기와 같은 유량조절밸브가 설치됨으로서 오일의 유량이 자동으로 조절됨에 따라 상기 오일회수용 모세관은 오일이 원활하게 흘러갈 수 있는 정도로 여유 있게 제작되어 설치되면 된다.

좀 더 바람직하게는 상기 모세관(206)의 길이와 내경이 오일회수기능과 냉매의 유입량을 최소화하는 최적길이와 내경으로 정해지면 된다.

한편, 상기 유량조절밸브(204, 205)를 상기 압축기(200, 201)에서 요구되는 오일의 양에 따라 조절하는 제어수단은 상기 대용량압축기(200)와 소용량압축기(201)에 각각 설치된 오일 감지센서(sensor)(210, 211)와 상기 오일 감지센서(210, 211)에서 측정된 신호를 전달받아 상기 유량조절밸브(204, 205)를 제어하도록 마이컴으로 이루어진 제어부(207)로 이루어진다.

그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 오일 감지센서(210)는 상기 압축기(200)의 압축부(30)가 위치하는 측부에 형성된 별도의 챔버(chamber)(31)에 설치되며 상기 챔버(31)는 상기 압축기(200) 내부와 동일한 압력을 유지하고 있으며, 상기 압축기(200) 내의 오일이 일정하게 유입되도록 유입관(32)이 형성되어 있다.

그래서, 상기 압축기(200) 내의 오일이 외부로 빠져나가면 상기 챔버(31) 내의 오일의 양도 줄어들고 상기 압축기(200) 내로 오일이 공급되면 상기 챔버(31) 내의 오일의 양도 증가되도록 되어 있다.

그리고, 상기 챔버(31) 내에 설치된 오일 감지센서(210)로는 상기 챔버(31) 내에 저장된 오일의 수위를 측정하는 수위측정센서가 설치되던지 상기 챔버(31) 내의 오일 변화에 따른 압력변화를 측정하는 압력센서가 설치될 수도 있다.

또는, 상기 챔버(31) 내에 다이어프램이 설치되어 상기 챔버(31) 내에 존재하는 오일의 양에 따른 압력변화를 측정하여 상기 압축기 내의 오일량을 상기 제어부(207)에서 인지하도록 할 수도 있다.

그리고, 상기 압축기(200)는 상부로는 압축된 냉매를 상기 오일분리기(203)로 전달하는 토출유로(34)가 설치되고, 상기 압축기(200)의 측부에는 상기 오일분리기(203)에서 회수된 오일이 재공급되는 오일 공급유로(33)가 설치되며 상기 증발기(209)로부터 전달되는 냉매의 유입구(미도시)는 상기 압축기(200)의 종류와 특성에 따라서 상기 압축기에 선택적으로 형성된다.

상기에서 설명된 압축기(200)는 본 실시예의 고용량압축기에 동일하게 적용된다.

상기와 같이 이루어진 실시예의 작용을 도 2, 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

공기조화기의 냉방부하가 낮은 경우에는 소용량압축기(200)만 작동되어 냉매를 압축하며 상기 압축된 냉매는 오일분리기(203)를 통과하여 응축기(202), 팽창기 (208) 그리고 증발기(209)를 순서데로 통과하면서 냉동싸이클을 이루어 외부로부터 열을 흡수하도록 작용한다.

이 경우에 상기 오일분리기(203)는 상기 냉매로부터 오일을 회수하며 상기 소용량압축기(200)에 설치된 제 1 압력 감지센서(210)가 상기 소용량압축기(200) 내의 오일량을 측정하여 상기 제어부(207)에 전달하고 상기 제어부(207)의 마이컴이 상기 신호에 따라서 상기 오일분리기(203)와 상기 소용량압축기(200) 사이에 설치된 제 1 유량조절밸부(204)를 작동시켜 상기 소용량압축기(200)에서 요구되는 양에 따라 상기 오일을 공급하게 된다.

한편, 상기 공기조화기의 냉방부하가 증가되어 상기 소용량압축기(200)로는 용량이 부족한 경우에는 상기 소용량압축기(200)의 작동을 중단하는 대신에 고용량압축기(201)를 작동하여 상기 증가된 냉방부하에 적당한 압축 용량을 발생시키도록 한다.

이 경우에는 상기 소용량압축기(200)의 작동시와 같이 상기 고용량압축기(201)에 설치된 제 2 오일감지센서(211)와 제어부(207) 그리고 상기 오일분리기(203)와 상기 고용량압축기(201) 사이에 설치된 제 2 유량조절밸브(205)에 의해서 상기 고용량압축기(201)에서 요구되는 오일을 회수하여 재 공급하게 된다.

상기와 같이 고용량압축기(201)가 작동시 다시금 공기조화기의 냉방부하가 증가되는 경우에는 상기 소용량압축기(200)도 작동하여 상기 증가된 냉방부하에 적당한 압축 용량을 발생시키도록 한다.

이 경우에는 상기 오일분리기(203)로 상기 고용량압축기(201)와 소용량압축기(200)에서 가압된 냉매가 동시에 유입되어 상기 응축기(202)로 흘러가고 상기 냉매에 섞여서 나오는 오일의 양도 상기 고용량압축기(201)와 소용량압축기(200)의 운전상태에 따라 다르게 된다.

그래서, 상기와 같은 상태에서 상기 두 개의 압축기(201, 200)에 각각 설치된 오일 감지센서(210, 211)가 상기 각각의 오일량을 측정하여 상기 제어부(207)로 전달하면 상기 제어부(207)가 상기 두 개의 유량조절밸브(204, 205)를 선택적으로 작동시킨다.

즉, 상기 고용량압축기(201)에서 요구되는 오일량이 상기 소용량압축기(200)보다 더 많은 경우에는 상기 제어부(207)가 상기 제 1 유량조절밸브(204)를 작동시켜 오일공급을 중단하거나 줄이고 상대적으로 상기 제 2 유량조절밸브(205)는 완전히 개방하여 상기 고용량압축기(201)로 유입되는 오일의 양을 증가시킨다.

한편, 상기 소용량압축기(210)에서 요구되는 오일량이 상기 고용량압축기(201)보다 더 많은 경우에는 상기와는 반대로 작용한다.

그리고, 상기 고용량압축기(201)와 소용량압축기(200)에서 요구되는 오일량이 일정한 경우에는 상기 제어부(207)가 상기 두 개의 유량조절밸브(204, 205)를 작동시켜 상기 두 개의 압축기로 일정한 양의 오일을 공급하게 된다.

상기와 같은 작용에 의해서 상기 공기조화기의 냉방부하가 변화되더라도 압축용량을 신축적으로 변화시켜 냉동싸이클을 안정적으로 유지 할 수 있고 상기 압축기도 최적의 상태에서 작동이 가능하게 함으로서 압축효율을 증대 할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 종래와는 달리 오일분리기가 한 개만 요구되므로 공기조화기의 구조가 그 만큼 단수해지며 경제적으로는 생산단가도 낮아지는 장점이 있다.

그리고, 압축기에서 요구되는 오일의 양을 항상 최적으로 유지할 수 있기 때문에 상기 압축기의 수명을 증대 시킬수 있으며 상기 압축기와 공기조화기 자체의 작동효율 상승에도 기여한다.

또한, 상기 공기조화기에서 요구되는 냉방부하가 수시로 변화되는 경우에도 상기 압축기가 능동적으로 대응할 수 있는 구조이며, 다수개의 압축기에서 유출되는 상기 오일을 필요에 따라서 나누어 공급할 수 있기 때문에 상기 오일의 활용도및 수명이 증대된다.

Claims (4)

1. 냉방부하에 따라 선택적으로 작동되어 응축기로 냉매를 가압하도록 설치된 다수개의 압축기와,

   상기 각각의 압축기와 응축기 사이에 설치되어 상기 냉매에 섞인 오일을 회수하여 상기 각각의 압축기로 오일을 공급하는 오일분리기와,

   상기 오일분리기와 상기 각각의 압축기를 연결하는 유로상에 설치되어 상기 압축기로 회수되는 오일의 양을 조절하는 유량조절밸브와,

   상기 각각의 압축기에서 요구되는 오일의 양에 따라서 상기 유량조절밸브를 조정하는 제어수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다수개의 압축기를 갖는 공기조화기.
2. 제 1 항에 있어서,

   제어수단은;

   상기 각각의 압축기에 설치되어 상기 압축기 내에 존재하는 오일의 양을 측정하는 오일 감지센서와,

   상기 오일 감지센서에서 측정된 신호를 전달받아 상기 유량조절밸브를 제어하도록 마이컴으로 이루어진 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다수개의 압축기를 갖는 공기조화기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 압축기의 하부에는 상기 오일 감지센서가 위치하는 별도의 쳄버가 형성되어 상기 챔버로 일정하게 유입된 상기 오일의 양에 따라서 상기 압축기의 전체 오일의 변화량을 감지하도록 되어 있음을 특징으로 하는 다수개의 압축기를 갖는 공기조화기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 유량조절밸브와 상기 각각의 압축기 사이에 설치되어 공급되는 상기 오일의 열을 발산시키며 상기 오일이 상기 압축기로 안정되게 유입되도록 하는 오일회수용 모세관이 더 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 다수개의 압축기를 갖는 공기조화기.