KR100512678B1 - 수냉식 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

응축기를 냉각시키기 위해 사용된 물을 배수하기 위한 배수 시스템을 구비하는 수냉식 공기조화기 및 그 제어방법을 개시한다. 이 배수 시스템은 배수 라인의 압력을 감지하는 유압감지센서, 배수 라인에 연결되어 냉각수를 우회하여 배출시키기 위한 바이패스 라인, 및 그 바이패스 라인의 중도에 설치되는 밸브들을 포함한다. 배수 시스템의 이상이 발생하면 사용자에게 경보하며, 배수 라인의 중간 부위가 막힌 경우 바이패스 라인을 이용하여 배수하고 배수구의 입구가 막힌 경우 예비 배수 라인을 통해 배수한다.

Description

수냉식 공기조화기 및 그 제어방법{Water Cooling Type Air Conditioner And Method Of Controlling The Same}

본 발명은 물을 이용하여 응축기를 냉각하는 수냉식 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 압축기와 응축기, 그리고 냉매 팽창밸브와 증발기가 냉매관으로 연결되어 폐 회로를 이루는 냉동사이클에서 그 내부를 순환하는 냉매가 기화 또는 액화됨으로써 이루어지는 흡열 작용과 발열 작용을 이용하여 주위를 냉방 또는 난방시키는 장치이다.

이러한 공기조화기는 일반적으로 압축기와 응축기를 구비하며 실외에 설치되는 실외기와, 냉매 팽창밸브와 증발기를 구비하며 실내에 설치되는 실내기가 분리되어 구성되며, 응축기를 냉각시켜서 냉매를 응축시키기 위해 실외기에는 송풍팬이 설치되고 이 송풍팬의 작동에 의해 실외공기를 실외기로 유입시켜서 응축기를 통과하도록 함으로써 냉각시키게 된다.

그러나 상기와 같이 공기를 이용하여 응축기를 냉각시키는 공냉식 공기조화기는 열교환 효율이 떨어져서 요구되는 열교환능력을 얻기 위해서는 크기가 큰 응축기를 사용해야 하며, 또한 공기를 유동시키기 위한 송풍팬을 부가해서 설치해야 하므로 실외기의 크기가 커지게 되는 단점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 물과 냉매를 열교환시켜 응축기를 냉각하고 그 응축기와 압축기를 본체 케이스에 마련하여 실외기를 별도로 구비하지 않도록 하는 수냉식 공기조화기가 개발되었다.

수냉식 공기조화기에서는 응축기를 냉각하기 위해 사용된 물 등을 배출하는 배수 시스템을 구비한다. 그런데 배수 과정에서 배수 유로가 막히면 배출수가 상류에서 하류로 흐르지 않게 되고 결국 외부로 배출할 수 없다. 즉, 배수 유로가 막히면 배출수가 배수 라인의 관 내부에 채워짐에 따라 상류 쪽으로 역류하는 현상이 발생된다. 배출수가 배수되지 않고 배수 유로를 막게 되면 응축기에 대한 냉각 작용이 떨어지게 되어 응축 효율이 나빠지며, 이로 인한 사용자의 불만을 초래하므로 제품의 신뢰성을 저하시키는 요인이 된다.

본 발명의 목적은 배수 라인의 이상을 진단하고 사용자가 조치할 수 있도록 경보하는 수냉식 공기조화기 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 배수 라인으로 배수할 수 없는 경우 예비 배수 라인을 통하여 배수할 수 있도록 한 수냉식 공기조화기 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수냉식 공기조화기는,

압축기, 응축기, 증발기, 그리고 상기 응축기를 냉각하기 위해 사용된 냉각수를 배수하기 위한 배수 라인의 이상을 진단하는 배수시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 배수시스템은 상기 배수 라인의 압력을 감지하기 위한 유압감지센서와, 상기 유압감지센서에 의해 감지된 압력에 따라 상기 배수 라인의 이상을 판단하는 컨트롤러를 포함한다.

상기 배수시스템은 상기 증발기에서 발생되는 응축수를 배출하기 위하여 상기 배수 라인에 연결되는 보조 배수 라인을 더 구비하며, 상기 유압감지센서는 상기 보조 배수 라인의 중도에 설치된다.

상기 배수시스템은 상기 배수 라인을 우회하여 상기 냉각수를 배수하기 위한 바이패스 장치를 더 구비한다.

상기 바이패스 장치는 상기 배수 라인에 연결되는 바이패스 라인과 상기 바이패스 라인의 중도에 설치되는 개폐밸브들을 포함한다.

상기 배수 라인은 상기 응축기 내부를 통과하는 상기 냉각수를 배출하기 위한 상기 응축기의 출구와 상기 냉각수를 외부로 방출하는 배수구 사이에 연결한다.

상기 배수 라인으로부터 분기되어 상기 냉각수를 외부로 방출하기 위한 예비 배수 장치를 더 포함한다.

상기 예비 배수 장치는 상기 배수 라인에 일단이 연결되는 예비 배수 라인과, 상기 예비 배수 라인의 중도에 설치된 개폐밸브를 포함한다.

상기 배수시스템은 배수 라인의 이상을 경보하기 위한 경보부를 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수냉식 공기조화기의 제어방법은,

응축기를 냉각하기 위해 사용된 냉각수를 배수하기 위한 배수 라인을 구비하는 수냉식 공기조화기의 제어방법에 있어서, 상기 배수 라인의 압력을 감지하고, 감지된 압력에 기초하여 상기 배수 라인의 이상을 진단하는 것을 특징으로 한다.

상기 배수 라인의 압력이 설정된 기준 압력이상이면 상기 공기조화기의 운전을 정지한다.

상기 배수 라인의 이상이 발생되면 상기 배수 라인에 연결되는 바이패스 라인을 개방하여 상기 냉각수를 우회시키고, 상기 배수 라인의 압력을 감지하며, 감지된 압력의 변화에 따라 막힘이 발생된 부위를 판단한다.

상기 배수 라인의 압력이 감소하면 막힘이 발생된 부위가 상기 배수 라인의 중간 부위이고 상기 배수 라인의 압력이 감소하지 않으면 막힘이 발생된 부위가 상기 배수 라인에 연결되는 배수구의 입구로 결정한다.

상기 배수 라인의 중간 부위가 막힌 경우 상기 바이패스 라인을 통하여 잔여 냉각수를 배수한다.

상기 배수구의 입구가 막힌 경우 상기 배수 라인에 연결되는 예비 배수 라인을 통하여 상기 냉각수를 외부로 배출한다.

진단 결과 상기 배수 라인의 이상 발생 시 사용자가 확인할 수 있도록 시청각적으로 경보한다.

증발기에서 발생된 응축수를 배출하기 위해 상기 배수 라인에 연결되는 보조 배수 라인의 압력을 감지하고, 감지된 보조 배수 라인의 압력을 이용하여 상기 배수 라인의 이상을 진단한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기에 적용된 배수시스템을 보인 도면이다.

수냉식 공기조화기는 압축기(11), 응축기(12), 증발기(13) 그리고 팽창장치(14)가 냉매관(15)로 연결되어 하나의 폐 회로를 형성하여 이루어진다. 증발기(13) 부근에는 송풍팬(16)이 마련된다.

응축기(12)는 외부 급수원(10)에 연결된 급수 라인(10a)을 통하여 물(냉각수)을 공급받으며 응축기 내부를 통과하는 물은 냉매관을 통해 순환하는 냉매와 열교환하고, 열교환된 물은 배수 라인(18)로 보내진다.

압축기(11)에서 압축되어 고온고압으로 변화된 기체냉매는 냉매관(15)을 통해 응축기(12)로 보내져서 냉각수에 의해 열교환되어 상온고압의 액체냉매로 변화된 후에, 팽창장치(14)를 거쳐 저온저압의 액체냉매로 변화된다. 이렇게 저온저압의 액체로 변화된 냉매는 다시 증발기(13)를 통과하면서 송풍팬(16)에 의해 증발기를 통과하는 공기로부터 열을 흡수하여 저압의 기체로 변화된 후에 다시 고온고압으로 변화되기 위해 압축기(11)로 유동하는 과정을 반복하게 되고, 이에 따라 증발기(13)를 통과하면서 냉각된 공기를 실내로 공급하여 냉방 운전을 수행하게 된다.

본 발명은 응축기를 냉각하기 위해 사용된 냉각수를 외부로 방출하기 위한 배수시스템을 구비한다. 이 배수시스템은 응축기(12)의 출구와 배수구(21)를 연결하는 배수 라인(18)과, 상기 배수 라인(18)에 연결된 바이패스 장치(22)를 구비한다.

배수 라인(18)은 보조 배수 라인(18a), 출구 배수 라인(18b), 그리고 연장 배수 라인(18c)을 포함하며, 보조 배수 라인(18a) 및 출구 배수 라인(18b)는 상류에서 하류로 배치되는 한편 연장 배수 라인(18c)은 바닥의 배수구(21)까지 연장되도록 하류에 배치된다.

보조 배수 라인(18a)은 증발기(13)에서 발생되는 응축수를 모으는 집수그릇(17)에 일측이 연결되고 타측이 상기 출구 배수 라인 및 연장 배수 라인과 합류한다. 그 보조 배수 라인의 중도에 배수 라인의 압력을 감지하기 위한 유압감지센서(19)가 마련된다. 출구 배수 라인(18b)는 본체 케이스(미도시) 내부 소정 높이에 설치되는 응축기(12)의 출구에 일측이 연결됨과 아울러 바닥에 설치되는 상기 연장 배수 라인(18c)에 타측이 연결된다. 연장 배수 라인(18c)은 연결부재(20)를 매개로 배수구(21)와 결합된다. 따라서 보조 배수 라인(18a)으로 보내지는 응축수와 출구 배수 라인(18b)으로 보내지는 냉각수는 연장 배수 라인(18c)에서 합해지며, 합해진 배출수는 배수구(21)를 통해 외부로 방출된다.

바이패스 장치(22)는 연장 배수 라인(18c)에 연결되는 바이패스 라인(23)과 그 바이패스 라인의 중도에 설치되는 제1 및 제2밸브(24)(25)를 포함한다.

바이패스 장치(22)는 배수 라인이 막힌 경우 막힌 부위를 점검하기 위한 것으로, 후술하는 컨트롤러의 제어에 의하여 수행한다.

또한 본 발명은 배수구(21)를 통해 배출수를 배수할 수 없는 경우를 대비하기 위한 예비 장치(26)를 더 구비한다. 예비 장치(26)는 연장 배수 라인(18c)에서 분기되어 외부에 연장되는 예비 배수 라인(27)과 예비 배수 라인의 중도에 설치된 제3밸브(28)를 포함한다.

도 2는 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기의 제어블록도이다.

본 발명은 배수 처리 동작을 전반적으로 제어하는 컨트롤러(1)를 구비한다. 컨트롤러(1)의 입력단에는 유압감지센서(19)가 연결되며, 컨트롤러(1)의 출력단에는 배수 라인의 이상을 사용자에게 경보하는 경보부(2), 컨트롤러의 제어에 의하여 압축기(11)를 구동 제어하는 압축기구동부(3), 컨트롤러의 제어에 의하여 송풍팬(16)을 구동 제어하는 팬 구동부(4), 컨트롤러의 제어에 의하여 제1 내지 제3밸브(24)(25)(28)을 각각 구동하는 밸브구동부(5)가 연결된다. 제1 내지 제3밸브(24)(25)(28)는 유로를 개방 또는 폐쇄하는 개폐밸브이다.

냉방 운전 도중에 컨트롤러(1)는 유압감지센서(19)에 의하여 감지된 배수 라인의 압력에 따라 배수 라인의 이상을 진단한다. 즉 배수 라인 또는 배수구가 이물질 등이 적층되어 유로가 막힌 경우 냉각수 또는 응축수 등의 배출수가 배수되지 않고 역류하고 이에 따라 배수 라인의 압력이 커지게 되므로, 이 배수 라인의 압력에 기초하여 배수 라인의 이상 상태를 진단한다. 즉 도 3a과 같이 배수 라인의 중간 부위가 막히거나 또는 도 3b와 같이 배수구의 입구가 막히면 배출수가 외부로 배수되지 않으므로 배수 라인의 압력이 높아진다.

컨트롤러(1)는 배수 라인의 이상이 발생되는 경우 사용자가 확인할 수 있도록 경보부(2)를 통하여 시청각적으로 경보하는데, 통상의 경보 램프와 스피커를 채용할 수 있다.

컨트롤러(1)는 배수 라인의 이상이 발생되는 경우 바이패스 장치(22)를 이용하여 배수 라인의 막힘 부위를 점검하기 위해 제1 및 제2밸브(24)(25)를 개방한다. 이때 제3밸브(28)는 폐쇄 상태이다.

예를 들어, 도 3a과 같이 배수 라인의 중간 부위가 막힌 경우 제1 및 제2밸브(24)(25)의 개방으로 배수 라인의 압력이 줄어들며 즉 바이패스 유로(23)를 통하여 배출수가 배수구(21)로 보내져 외부로 방출되면 유압감지센서(19)를 통하여 감지되는 유압이 떨어진다.

그런데 도 3b와 같이 배수구(21)의 입구가 막혀서 배출수가 외부로 배수되지 않는 경우 컨트롤러(1)에 의해 제1 및 제2밸브(24)(25)를 개방시킨 경우 일시적으로 압력이 떨어지다가 배출수가 바이패스 유로(23)를 채우는 시점부터 압력이 변화되지 않는다.

따라서 컨트롤러(1)는 바이패스 장치(22)의 제1 및 제2밸브(24)(25)를 개방한 상태에서 배수 라인의 압력 변화에 기초하여 배수 라인의 막힘 부위를 점검할 수 있다.

배수구의 입구가 막힌 경우 컨트롤러(1)는 밸브구동부(5)를 제어하여 예비 장치(26)의 제3밸브(28)를 개방시켜서 배출수를 외부로 방출할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기의 제어방법을 첨부 도면에 따라 설명한다.

먼저 컨트롤러(1)는 공기조화기가 운전 중인지 즉 냉방 운전을 수행하기 위해 압축기 구동부(3)와 팬구동부(4)를 제어하여 압축기(11) 및 송풍팬(16)를 온시킨 경우인지를 판단하고(30), 그 판단 결과 운전 중인 경우 유압감지센서(19)로부터 제공되는 감지신호에 의하여 배수 라인의 압력을 감지한다(32).

컨트롤러(1)는 감지된 압력이 설정된 기준압력이상인지를 판단한다(34). 여기서 기준압력은 배수 라인의 중간 부위 또는 배수구의입구가 막힐 때 배출수가 외부로 배출되지 않고 배수 라인에 채워짐에 따라 상류로 역류하는 경우를 감지하기 위하여 설정하는 것으로, 배수 라인의 설치환경에 따라 다수의 시험을 거쳐서 설정한다.

동작 24의 판단 결과 감지된 압력이 기준 압력이상이 아니면 배수 라인이 막히지 않은 경우이므로 계속해서 공기조화기를 운전하기 위해 동작 30으로 돌아간다.

동작 24의 판단 결과 감지된 압력이 기준 압력이상이면 배수 라인의 이상이 발생한 경우로 인식하고 공기 조화기의 운전을 정지하기 위해 압축기 구동부(3)와 팬구동부(4)를 제어하여 압축기(11) 및 송풍팬(16)를 오프한다(36).

컨트롤러(1)는 밸브구동부(5)를 제어하여 제1 및 제2밸브(24)(25)를 개방시키고 제3밸브(28)를 폐쇄함으로써 바이패스 라인(23)을 개방시킨다(38). 제1 및 제2밸브(24)(25)를 개방한 상태에서 컨트롤러(1)는 유압감지센서(19)로부터 제공되는 감지신호에 의하여 배수 라인의 압력을 감지하고(40), 감지된 배수 라인의 압력이 감소하는지 판단한다(42).

동작 42의 판단 결과 감지된 배수 라인의 압력이 감소하는 경우, 즉 도 3a와 같이, 배수 라인의 중간 부위가 막힌 경우로 인식하고 컨트롤러(1)는 경보부(2)를 통해 배수 라인의 이상을 사용자에게 경보하는(44), 한편 밸브구동부(5)를 제어하여 제1 및 제2밸브(24)(25)를 개방시키고 제3밸브(28)를 폐쇄하여 바이패스 라인(23)을 개방함으로써 배수 라인의 배출수를 외부로 배수한다(46).

동작 42의 판단 결과 감지된 배수 라인의 압력이 감소하지 않는 경우(일시적으로 미소하게 감소하다가 일정해지는 경우 포함), 즉 도 3b와 같이, 배수구의 입구가 막힌 경우로 인식하고 컨트롤러(1)는 경보부(2)를 통해 배수 라인의 이상을 사용자에게 경보하는(44), 한편 밸브구동부(5)를 제어하여 제1 내지 제3밸브(24)(25)(28)를 모두 개방시켜서 대부분의 배출수를 외부로 배수한다(45).

이상과 같이 본 발명에 따르면 배수 라인의 압력이 기준 압력이상으로 높으면 배수 라인의 이상이 발생됨을 경보하여 사용자가 대응 조치를 취할 수 있게 한다.

또한 본 발명은 배수 라인에 연결된 바이패스 장치를 이용하여 배수 라인의 막힘 부위를 점검하고, 배수 라인의 중간 부위가 막힌 경우 바이패스 유로를 통하여 배출수를 배수하는 한편 배수구의 입구가 막힌 경우 예비로 마련한 예비 배수 라인을 통하여 배수할 수 있어서 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기에 적용된 배수시스템을 보인 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기의 제어블록도이다.

도 3a는 배수 라인의 중간 부위가 막힌 경우를 보인 것이고, 도 3b는 배수구가 막힌 경우를 보인 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 압축기

12 : 응축기

18 : 배수 라인

19 : 유압감지센서

Claims (17)

1. 압축기, 응축기, 증발기, 그리고 상기 응축기를 냉각하기 위해 사용된 냉각수를 배수하기 위한 배수 라인의 이상을 진단하는 배수시스템을 포함하며,

   상기 배수시스템은 상기 배수 라인의 압력을 감지하기 위한 유압감지센서와, 상기 유압감지센서에 의해 감지된 압력과 기준 압력을 비교하여 상기 배수 라인의 이상을 판단하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 배수시스템은 상기 증발기에서 발생되는 응축수를 배출하기 위하여 상기 배수 라인에 연결되는 보조 배수 라인을 더 구비하며, 상기 유압감지센서는 상기 보조 배수 라인의 중도에 설치되는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
4. 제1항에 있어서, 상기 배수시스템은 상기 배수 라인을 우회하여 상기 냉각수를 배수하기 위한 바이패스 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
5. 제4항에 있어서, 상기 바이패스 장치는 상기 배수 라인에 연결되는 바이패스 라인과 상기 바이패스 라인의 중도에 설치되는 개폐밸브들을 포함하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
6. 제1항에 있어서, 상기 배수 라인은 상기 응축기 내부를 통과하는 상기 냉각수를 배출하기 위한 상기 응축기의 출구와 상기 냉각수를 외부로 방출하는 배수구 사이에 연결하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
7. 제1항에 있어서, 상기 배수 라인으로부터 분기되어 상기 냉각수를 외부로 방출하기 위한 예비 배수 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
8. 제7항에 있어서, 상기 예비 배수 장치는 상기 배수 라인에 일단이 연결되는 예비 배수 라인과, 상기 예비 배수 라인의 중도에 설치된 개폐밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
9. 제1항에 있어서, 상기 배수시스템은 배수 라인의 이상을 경보하기 위한 경보부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
10. 응축기를 냉각하기 위해 사용된 냉각수를 배수하기 위한 배수 라인을 구비하는 수냉식 공기조화기의 제어방법에 있어서,

    상기 배수 라인의 압력을 감지하고, 감지된 압력에 기초하여 상기 배수 라인의 이상을 진단하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기의 제어방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 배수 라인의 압력이 설정된 기준 압력이상이면 상기 공기조화기의 운전을 정지하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기의 제어방법.
12. 제10항에 있어서, 상기 배수 라인의 이상이 발생되면 상기 배수 라인에 연결되는 바이패스 라인을 개방하여 상기 냉각수를 우회시키고, 상기 배수 라인의 압력을 감지하며, 감지된 압력의 변화에 따라 막힘이 발생된 부위를 판단하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기의 제어방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 배수 라인의 압력이 감소하면 막힘이 발생된 부위가 상기 배수 라인의 중간 부위이고 상기 배수 라인의 압력이 감소하지 않으면 막힘이 발생된 부위가 상기 배수 라인에 연결되는 배수구의 입구로 결정하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기의 제어방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 배수 라인의 중간 부위가 막힌 경우 상기 바이패스 라인을 통하여 잔여 냉각수를 배수하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기의 제어방법.
15. 제13항에 있어서, 상기 배수구의 입구가 막힌 경우 상기 배수 라인에 연결되는 예비 배수 라인을 통하여 상기 냉각수를 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기의 제어방법.
16. 제10항에 있어서, 진단 결과 상기 배수 라인의 이상 발생 시 사용자가 확인할 수 있도록 시청각적으로 경보하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기의 제어방법.
17. 제10항에 있어서, 증발기에서 발생된 응축수를 배출하기 위해 상기 배수 라인에 연결되는 보조 배수 라인의 압력을 감지하고, 감지된 보조 배수 라인의 압력을 이용하여 상기 배수 라인의 이상을 진단하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기의 제어방법.