KR100514927B1 - 냉동장치 - Google Patents

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유지 요네다
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

과냉각 열교환기(15)로부터 압축기(1)의 중간압부분(1a)으로 기체 냉매를 주입하기 위한 주입회로와 응축기(3)와 주팽창기구(9) 사이에 설치된 과냉각 열교환기(15)를 가지는 과냉각회로를 가진 냉동장치가 제공된다. 전동식 팽창밸브(16)는 과냉각 열교환기(15)의 상류(P1)쪽의 주류로부터 분지하여 과냉각 열교환기(15)에 도달하는 과냉각배관 내에 설치된다. 전동식 팽창밸브(16)를 완전히 닫음으로써, 주입회로(10)의 주입동작은 오프될 수 있다. 과냉각회로(8)의 과냉각정도와 주입회로(10)의 주입량은 전동식 팽창밸브(16)를 특정 개방정도까지 제어함으로써 원하는 값으로 설정될 수 있다. 과냉각회로와 주입회로는 낮은 비용에서 감소된 소음으로 제어될 수 있다.

Description

냉동장치{REFRIGERATING APPARATUS}
본 발명은 주입회로를 가진 냉동장치에 관한 것이다.
종래에는, 이러한 형태의 냉동장치로서, 도 8에 나타낸 장치가 있었다. 이 냉동장치는 압축기(51), 응축기(52), 과냉각 열교환기(53), 주팽창밸브(54), 증발기(55) 및 축압기(56)가 순서대로 연결된 주회로(57)를 가지고 있다.
응축기(52)와 과냉각 열교환기(53) 사이의 주회로(57)에서 분지한 분지관(60)은 과냉각 열교환기(53)의 내관(53A)에 연결되어 있다.
이 내관(53A)은 외관(61) 안쪽의 하류 쪽에서 상류 쪽까지 연장되어 주입배관(62)에 연결된다. 분지관(60)은 기계식 팽창밸브(63)를 가지고, 이 기계식 팽창밸브(63)의 개방정도는 주입배관(62)에 부착된 온도감지관(65)으로부터의 신호에 의해 변한다.
주입배관(62)은 압축기(51)의 중간압부분(51A)에 연결되어 있다. 주입배관(62)은 솔레노이드 밸브(66)를 가진다. 이 솔레노이드 밸브(66)를 개폐함으로써, 압축기(51)로의 기체 냉매의 주입이 온/오프된다.
이 냉동장치는 과냉각 열교환기(53), 분지관(60) 및 기계식 팽창밸브(63)로 구성된 과냉각회로에 의해 응축기(52)로부터 주팽창밸브(54)로 향하는 냉매를 과냉각함으로써 냉각효율이 향상된다. 냉각효율은 분지냉매를 주입함으로써 향상되는데, 분지냉매는 과냉각 열교환기(53) 내의 열을 흡수하고 분지관(60)으로부터, 주입배관(62)으로부터 압축기(51)의 중간압부분(51A)으로 주입된다.
때때로 주류 냉매를 분지관(60)으로 분지시키지 않고 전체 냉매를 증발기(55)로 보내는 쪽이 효율이 향상되는 경우가 있다. 이러한 경우, 솔레노이드 밸브(66)는 과냉각회로와 주입회로 모두 작동하지 않도록 닫힌다. 기계식 팽창밸브(63)는 그 기구 상 완전히 닫힐 수 없다.
그러나 상기에서 설명한 종래의 냉동장치에 따르면, 주입회로의 온/오프를 위하여 설치된 솔레노이드 밸브(66)의 개폐로 인하여 소음이 발생하고, 특히 압력이 변하는 시간에 채터링에 의해 소음이 발생하는 문제가 있다.
또한 주입회로를 온/오프하기 위해서만 솔레노이드 밸브(66)를 제공하는 것은 비용상승이라는 손실을 유발한다.
다음으로 도 10은 종래의 다른 냉동장치의 냉각회로를 나타낸다. 이 냉각회로는 압축기(201), 사방제어밸브(202), 실외 열교환기(203), 제1팽창밸브(205), 기체-액체 분리기(206), 제2팽창밸브(207) 및 실내 열교환기(208)가 순서대로 연결된 주냉각회로(210)를 가지고 있다. 이 냉각회로는 기체-액체 분리기(206)의 천장판자(ceiling)를 압축기(201)의 중간압부분(201a)에 연결하기 위한 우회회로(211)를 더 가지고 있다. 이 우회회로(211)는 솔레노이드 밸브(212)를 가진다. 이러한 선행기술예에서, 응축기로 실내 열교환기(208)를 사용하는 난방을 행하기 위하여 난방을 하는 동안 사방제어밸브(202)는 파선으로 표시된 전달통로가 된다. 이와 같이 난방을 하는 동안 솔레노이드 밸브(212)가 열린다면, 기체-액체 분리기(206)로부터의 기체 냉매는 우회회로(211)를 지나서 압축기(201)의 중간압부분(201a)으로 주입된다. 상기에서 설명된 바와 같이, 때로는 응축기로 작동하는 실내 열교환기(208)를 통해 흐르는 냉매의 양은, 효율을 향상시키기 위하여, 제1팽창밸브(205)와 실외 열교환기(203)를 우회하여 우회회로(211)로부터 압축기(201)로 기체 냉매를 돌려보냄으로써 증가되는 경우가 있다.
도 9는 몰리에르선도로 표현된 상기 난방을 나타낸다. 몰리에르선도로 표현된 바와 같이, 응축기의 역할을 하는 실내 열교환기(208) 내의 유량(Gc)은 증발기의 역할을 하는 실외 열교환기(203) 내의 유량(Ge)과 우회회로(211)를 통한 유량(Gi)의 합(Ge + Gi)이다. 전체 기체가 기체-액체 분리기(206)로부터 압축기(201) 속으로 주입된다면, 기체주입의 유량(Gi)은 (Gc ×X)로 된다. 이러한 경우, X는 팽창밸브(207)의 출구에서의 냉매의 건조도(예를 들면 0.2 내지 0.3)를 나타낸다. 따라서, 실내 열교환기(208) 내의 유량(Gc)은 Gc = Ge/(1-X)가 된다.
이러한 난방 중에 실외 열교환기(203)에 서리가 덮이면, 역사이클 제상동작이 행해진다. 즉, 사방제어밸브(202)는 실선으로 표시된 전달통로가 되기 위하여 위쪽으로 전환되고, 그것에 의해 실외 열교환기(203)는 서리를 녹이기 위하여 응축기로서 작동한다. 그리고 나서, 이러한 역사이클 제상동작에서 솔레노이드 밸브(212)를 열어줌으로써, 우회회로(211)로부터 압축기(201)로 기체 냉매를 되돌려 보내고, 압축기(201)로부터 실외 열교환기(203)로 순환하는 냉매의 양을 증가시키며, 실외 열교환기(203)의 서리를 빨리 녹일 수 있게 한다.
그러나 이러한 역사이클 제상동작 동안, 도 11에 도시된 바와 같이, 냉매의 기체성분이 거의 없을 때, 팽창밸브(205)의 출구에서의 건조도는 낮다(예를 들면, X = 0.1 또는 그 보다 낮음). 이러한 이유 때문에, 제상동작을 하는 동안 기체주입이 행해질 때도 순환하는 냉매는 양적으로 적게 증가하여 제상시간을 감소시키는데 거의 영향을 미치지 못하는 결과를 가져온다.
도 1a는 본 발명의 냉동장치의 제1실시형태에 따른 공기조화기 냉각회로의 회로도이다.
도 1b는 제1실시형태의 정류회로의 변형예이다.
도 2는 상기 공기조화기의 동작을 설명하기 위한 몰리에르선도이다.
도 3은 상기 공기조화기의 주입용 전동식 팽창밸브의 제어동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 냉동장치의 제2실시형태에 따른 공기조화기 냉각회로의 회로도이다.
도 5는 액체주입이 상기 제2실시형태에서 수행될 때의 몰리에르선도이다.
도 6은 상기 제2실시형태에 따른 역사이클 제상동작을 수행할 때의 타이밍도표이다.
도 7은 본 발명의 냉동장치의 제3실시형태에 따른 공기조화기 냉각회로의 회로도이다.
도 8은 종래의 냉동장치의 냉각회로의 회로도이다.
도 9는 상기 종래의 냉동장치의 기체주입사이클의 몰리에르선도이다.
도 10은 기체주입을 행하는 다른 종래의 냉동장치의 냉각회로의 회로도이다.
도 11은 상기 종래의 냉동장치에서 제상작용을 하는 동안 기체주입이 행해질 때의 몰리에르선도이다.
따라서 본 발명의 첫 번째 목적은 과냉각회로와 주입회로를 제어할 수 있는 저소음 저비용 냉동장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 두 번째 목적은 제상시간을 감소시킬 수 있는 냉동장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 압축기, 응축기, 주팽창기구, 증발기, 및 응축기와 주팽창기구 사이에 설치된 과냉각 열교환기를 가지는 과냉각회로를 포함하고, 과냉각 열교환기로부터 압축기의 중간압부분으로 기체 냉매를 주입하기 위한 주입회로를 포함하는 냉동장치에 있어서, 과냉각 열교환기의 상류 쪽에서 주류(主流)로부터 분지하여 과냉각 열교환기에 이르는 과냉각배관 내에 설치된 전동식 팽창밸브를 포함하는 냉동장치를 제공한다.
이러한 냉동장치에서, 주입회로의 주입동작은 전동식 팽창밸브를 완전히 닫음으로써 정지될 수 있다. 과냉각회로의 과냉각정도와 주입회로의 주입량은 전동식 팽창밸브의 개방정도를 원하는 개방정도로 제어함으로써 원하는 값으로 설정할 수 있다.
즉, 이러한 냉동장치에 따르면, 전동식 팽창밸브는 선행기술의 솔레노이드 밸브의 역할과 선행기술의 기계식 팽창밸브의 역할을 한다. 이것은 솔레노이드 밸브의 필요성을 제거하여, 솔레노이드 밸브의 개폐에서 발생하는 소음 또는, 특히, 채터링음을 제거할 수 있다. 또한 솔레노이드 밸브가 필요하지 않기 때문에 비용도 절감할 수 있다. 그러므로 본 발명에 따르면 과냉각회로 및 주입회로는 낮은 비용에서 감소된 소음으로 선형으로 제어될 수 있다.
한 실시형태는 주입회로가 실질적으로 그 작동을 멈추고 있을 때, 전동식 팽창밸브를 완전히 닫힌 상태에 가까운 낮은 개방정도까지 설정하기 위한 제1개방제어부를 포함한다.
이 실시형태의 냉동장치에서, 주입동작이 행해지지 않을 때에도 주입용 전동식 팽창밸브를 약간 열어줌으로써, 압축기의 체적측정 효율에서의 감소를 방지할 수 있도록 하기 위하여 틈새체적(무효공간)이 생기는 것을 방지할 수 있다.
다른 실시형태는 냉방시와 난방시 모두에서 응축기, 과냉각 열교환기 및 주팽창기구로 연속적으로 냉매를 흐르게 하기 위한 정류회로를 포함한다.
이러한 냉동장치에서, 냉매는 냉방시와 난방시 모두 정류회로에 의해 연속적으로 응축기, 과냉각 열교환기 및 주팽창기구 속으로 흘러 들어가게 될 수 있다. 따라서 과냉각 및 기체 냉매주입은 냉방시와 난방시 모두에서 행해질 수 있어서, 효율이 향상될 수 있다.
한 실시형태는 전동식 팽창밸브의 개방정도를 주입회로의 냉매 온도에 따라 개방정도를 증가 또는 감소하도록 제어하기 위한 제2개방제어부를 포함한다.
이러한 냉동장치에서, 주입유량은 주입유량이 작을 때 주입용 전동식 팽창밸브의 개방정도를 증가시킴으로써 증가되고, 주입유량이 클 때 주입용 전동식 팽창밸브의 개방정도를 감소시킴으로써 감소되며, 그것에 의해 주입유량은 원하는 값에서 일정하게 유지될 수 있다.
본 발명의 한 측면은 압축기, 사방제어밸브, 실외 열교환기, 주팽창기구 및 실내 열교환기를 포함하여 구성되고 역사이클 제상동작을 수행하는 냉동장치에 있어서, 주팽창기구와 실내 열교환기를 우회함으로써 역사이클 제상작업을 하는 동안 실외 열교환기에서 압축기로 액체 냉매를 주입하기 위한 액체주입회로를 포함하는 냉동장치를 제공한다.
이러한 냉동장치에서, 액체냉매는 액체주입회로에 의해 제상작업을 하는 동안 압축기 속으로 주입된다. 따라서, 압축기의 순환량은 기체주입의 경우에서보다 여전히 더 증가될 수 있다. 따라서 서리가 짧은 시간 내에 녹을 수 있어서 제상시간이 감소될 수 있게 된다.
본 발명의 다른 측면은 압축기, 응축기, 주팽창기구, 증발기, 및 응축기와 주팽창기구 사이에 설치된 과냉각회로를 포함하고, 과냉각회로로부터 압축기의 중간압부분으로 기체 냉매를 주입하기 위한 주입회로를 포함하는 냉동장치를 제공하는 냉동장치에 있어서, 과냉각회로의 상류 쪽에서 주류로부터 분지하여 과냉각회로에 도달하는 과냉각배관 내에 설치된 전동식 팽창밸브를 포함하는 냉동장치를 제공한다.
이러한 냉동장치에서, 주입회로의 주입동작은 전동식 팽창밸브를 완전히 닫음으로써 오프될 수 있다. 과냉각회로의 과냉각정도와 주입회로의 주입량은 전동식 팽창밸브의 개방정도를 원하는 개방정도까지 제어함으로써 원하는 값으로 설정될 수 있다. 즉, 이러한 냉동장치에 따르면, 전동식 팽창밸브는 선행기술의 솔레노이드 밸브의 역할과 선행기술의 기계식 팽창밸브의 역할을 한다. 이것은 솔레노이드 밸브의 필요성을 제거하여, 솔레노이드 밸브의 개폐에서 발생하는 소음 또는, 특히, 채터링음을 제거할 수 있게 한다. 또한 솔레노이드 밸브가 필요하지 않기 때문에 비용도 절감할 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면 과냉각회로 및 주입회로는 낮은 비용에서 감소된 소음으로 선형으로 제어될 수 있다.
한 실시형태는 압축기가 특정 작동주파수보다 더 낮지 않은 작동주파수를 가질 때 전동식 팽창밸브를 열어줌으로써 주입회로의 주입동작이 시작되도록 하기 위한 제어수단을 포함한다.
이러한 냉동장치에서, 주입동작은 압축기의 작동주파수가 특정 작동주파수보다 낮지 않은 주파수로 설정될 때 시작된다. 그러므로 특정량 또는 그 이상으로 증가된 순환냉매의 양으로 인해서 유효한 주입이 이루어질 수 있다.
이하 도면에 도시된 실시형태를 기초로 하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
(제1실시형태)
도 1a는 본 발명의 냉동장치의 제1실시형태에 따른 공기조화기를 나타낸다. 이러한 제1실시형태는 압축기(1), 사방제어밸브(2), 실외 열교환기(3), 정류회로(5) 및 실내 열교환기(6)가 순서대로 연결된 냉각회로를 가진다. 실내 열교환기(6)는 축압기(7)를 거쳐 압축기(1)의 입구 쪽에 연결된다.
정류회로(5)는 제1체크밸브(11) 및 제2체크밸브(12)의 직렬연결회로와 제3체크밸브(13) 및 제4체크밸브(14)의 직렬연결회로가 서로 평행하게 연결된 회로이다. 제1체크밸브(11)와 제2체크밸브(12)는 그들의 전진방향이 그들의 접속점(P1)을 향하도록 서로 연결되고, 반면 제3체크밸브(13)와 제4체크밸브(14)는 그들의 역전방향이 그들의 접속점(P2)을 향하도록 서로 연결된다.
그리고 나서, 정류회로(5)의 접속점들(P1)(P2) 사이에 과냉각회로(8), 주전동밸브(9) 및 주입회로(10)가 연결된다.
과냉각회로(8)는 과냉각 열교환기(15)와 주입용 전동식 팽창밸브(16)로 구성된다. 과냉각 열교환기(15)는 접속점(P1)과 주전동밸브(9) 사이에 연결된다. 주입용 전동식 팽창밸브(16)는 접속점(P1)으로부터 분지한 관에 설치되어 과냉각 열교환기(15) 내부에 위치한 내관(21)의 입구(21a)에 연결된다. 그리고 나서 이 내관(21)은 주입배관(22)에 연결된 출구(21b)를 가진다. 이 주입배관(22)은 압축기(1)의 중간압부분(1a)에 연결된다.
다음으로 상기 구성을 가지는 공기조화기의 기본동작을 설명한다. 도 2는 몰리에르선도 상 도 1a의 정류회로의 점(Q1) 내지 점(Q8)에서의 상태를 나타낸다. 먼저, 사방제어밸브(2)가 도 1a에서 실선으로 표시된 냉방위치에 배치되고, 그 다음에 압축기(1)에서 방출된 냉매는 접속점(P1)에서 과냉각 열교환기(15)에 대한 주류와 주입용 전동식 팽창밸브(16)에 대한 부류(副流)로 분지하기 위하여 실외 열교환기(3)에 의해 응축되어 정류회로(5)의 제1체크밸브(11) 속으로 흘러 들어간다. 주류는 과냉각 열교환기(15)에 의해 과냉각되고, 주전동밸브(9)에서 팽창된 후, 접속점(P2)과 제4체크밸브(14)를 통해 실내 열교환기(6)에 도달한다. 그 다음에, 실내 열교환기(6) 내에서 증발된 주류는 사방제어밸브(2)와 축압기(7)를 통해 압축기(1)의 입구 쪽으로 되돌아간다.
한편, 부류는 주입용 전동식 팽창밸브(16) 내에서 팽창되고, 과냉각 열교환기(15)의 내관(21)을 통과하는 동안 열을 흡수한 후, 주입배관(22)을 통해 압축기(1)의 중간압부분(1a)으로 주입된다.
사방제어밸브(2)가 도 1a에서 파선으로 표시된 바와 같은 난방위치 내에 배치된다면, 압축기(1)에서 방출된 냉매는 접속점(P1)에서 과냉각 열교환기(15)에 대한 주류와 주입용 전동식 팽창밸브(16)에 대한 부류로 분지하기 위하여 실내 열교환기(6)에 의해 응축되어 정류회로(5)의 제2체크밸브(12) 속으로 흘러 들어간다. 주류는 과냉각 열교환기(15)에 의해 과냉각되고, 그 후 접속점(P2)과 제3체크밸브(13)를 통해 실외 열교환기(3)에 도달하기 위하여 주전동밸브(9) 내에서 팽창된다. 그 다음에, 실외 열교환기(3) 내에서 증발된 주류는 사방제어밸브(2)와 축압기(7)에 의해 압축기(1)의 입구 쪽으로 되돌아간다. 한편, 부류는 주입용 전동식 팽창밸브(16) 내에서 팽창되고, 과냉각 열교환기(15)의 내관(21)을 통과하는 동안 열을 흡수한 후, 주입배관(22)을 통해 압축기(1)의 중간압부분(1a)으로 주입된다.
상기에서 설명한 바와 같이, 이러한 제1실시형태에 따르면, 압축기(1)의 중간압부분(1a)으로의 기체 냉매의 주입과 과냉각은 정류회로(5)의 작동에 의해 냉난방을 모두 수행할 수 있다. 따라서 냉난방 모두에서 과냉각과 기체주입에 의해 효율이 향상될 수 있다.
또한 이 제1실시형태에 따르면, 주입용 전동식 팽창밸브(16)를 완전히 닫음으로써, 주입회로(10)의 주입동작이 오프될 수 있다. 또한 과냉각회로(8)의 과냉각정도와 주입회로(10)의 주입량은 전동식 팽창밸브(16)의 개방정도를 원하는 개방정도까지 제어함으로써 원하는 값으로 설정될 수 있다.
즉, 제1실시형태에 따르면, 전동식 팽창밸브(16)는 선행기술의 솔레노이드 밸브의 역할과 선행기술의 기계식 팽창밸브의 역할을 한다. 이것은 솔레노이드 밸브에 대한 필요성을 제거하여 솔레노이드 밸브를 개폐할 때 발생하는 소음 또는, 특히, 채터링음을 제거할 수 있다. 또한 솔레노이드 밸브가 필요하지 않기 때문에 비용절감을 이룰 수 있다. 따라서, 이 실시형태에 따르면, 과냉각회로(8)와 주입회로(10)는 낮은 비용에서 감소된 소음으로 선형으로 제어될 수 있다. 과냉각정도와 기체주입량을 선형으로 제어함으로써, 효율이 최대화될 수 있다.
다음으로 도 3의 순서도를 참조하여 이 제1실시형태의 주입용 전동식 팽창밸브(16)의 제어동작을 설명한다. 이 제어를 행하기 위한 장치로 마이크로컴퓨터(도시되지 않음)가 사용되었다.
먼저, 단계 S1에서 압축기(1)가 정지되어 있는지 여부를 결정한다. 압축기(1)가 정지되어 있다고 결정되면, 프로그램순서는 주입용 전동식 팽창밸브(16)를 완전히 닫기 위하여 단계 S10으로 진행한다. 상기에서 설명된 바와 같이, 압축기(1)가 정지해 있을 때 전동식 팽창밸브(16)를 완전히 닫음으로써, 압축기(1)가 정지해 있는 동안 냉매가 압축기(1) 내에 머무르는 것과 냉동기 오일에 용해되는 것(소위 냉매용해)이 방지되어, 쉽게 재시작할 수 있다.
압축기(1)가 작동하고 있다고 결정되면, 프로그램순서는 압축기(1)의 작동주파수가 특정주파수보다 더 높은지 여부를 결정하기 위하여 단계 S2로 진행한다. 작동 주파수가 더 높다고 결정되면, 프로그램순서는 주입용 전동식 팽창밸브(16)를 열고 과냉각회로(8)와 주입회로(10)를 작동시키기 위하여 단계 S5로 진행한다. 이러한 동작에 의해, 순환냉매의 양이 특정량 또는 그 이상까지 증가되는 상태에서 유효한 주입이 이루어질 수 있다.
다음으로, 프로그램순서는 주입용 전동식 팽창밸브(16)와 내관(21)의 입구(21a) 사이에 위치한 냉각파이프에 설치된 서미스터(thermistor)(32)로부터의 신호에 의해 주입배관(22)으로 향하는 부류의 냉매의 중간온도를 검출하기 위하여 단계 S6으로 진행한다. 이 중간온도는 내관(21)의 출구(21b) 근처의 주입배관(22)에 부착된 서미스터(32)에 의해 검출될 수 있다. 다음으로, 프로그램순서는 중간온도가 특정 온도보다 더 높은지 여부를 결정하기 위하여 단계 S7로 진행한다. 중간온도가 특정온도보다 더 높다고 결정되면, 프로그램순서는 주입용 전동식 팽창밸브(16)의 개방정도를 감소시키기 위하여 단계 S8로 진행하여 시작으로 되돌아간다. 중간온도가 특정온도보다 더 높지 않다고 결정되면, 프로그램순서는 특정 개방정도에 의해 주입용 전동식 팽창밸브(16)의 개방정도를 증가시키기 위하여 단계 S9로 진행하여 시작으로 되돌아간다. 상기 단계 S6, S7, S8 및 S9는 제2개방제어부를 구성한다.
이러한 배치에 있어서, 주입유량이 작을 때 (중간온도가 낮을 때) 주입유량을 증가시키기 위하여 주입용 전동식 팽창밸브(16)의 개방정도는 증가되고, 주입유량이 클 때(중간온도가 높을 때)에는 주입유량을 감소시키기 위하여 주입용 전동식 팽창밸브(16)의 개방정도는 감소된다. 이러한 동작에 의해서, 주입유량은 원하는 값에서 변함없이 유지될 수 있다.
단계 S2에서 압축기(1)의 작동주파수가 특정주파수보다 더 높지 않다고 결정되면, 프로그램순서는 과냉각회로(8)와 주입회로(10)의 작동을 정지시키기 위하여 주입용 전동식 팽창밸브(16)를 닫기 위해 단계 S3으로 진행한다. 다음으로, 프로그램순서는 주입용 전동식 팽창밸브(16)의 개방정도를 특정 개방정도까지 설정하기 위하여 단계 S4로 진행하여 시작으로 되돌아간다. 상기 단계 S2, S3 및 S4는 제1개방제어부를 구성한다. 상기에서 설명된 바와 같이, 주입동작이 행해지지 않을 때에도 주입용 전동식 팽창밸브(16)를 약간 열어줌으로써, 압축기(1)의 체적측정효율의 감소를 방지하기 위하여 가능한 틈새체적(무효공간)이 생기는 것을 방지할 수 있다.
정류회로(5)는 이러한 제1실시형태에서 4개의 체크밸브로 구성되지만, 그 회로는 도 1b에 도시된 바와 같이, 사방제어밸브(40)로 구성될 수도 있다. 이 경우에, 사방제어밸브(40)의 제1끝단(40a)을 실외 열교환기(3)에 연결하고, 제2끝단(40b)을 접속점(P1)에 연결하며, 제3끝단(40c)을 실내 열교환기(6)에 연결하고, 제4끝단(40d)을 접속점(P2)에 연결하는 것이 적합하다. 그 다음에, 사방제어밸브(40)의 실선으로 표시된 통로들(41)(43)은 냉방시 도 1b에 도시된 바와 같이 형성되고, 사방제어밸브(40)의 파선으로 표시된 통로들(42)(44)은 난방시 도 1b에 도시된 바와 같이 형성된다. 이러한 동작에 의해서, 응축기로부터의 냉매는 냉방시와 난방시 모두에서 과냉각 열교환기(15)로부터 주전동밸브(9)로 연속적으로 흐르게 될 수 있다.
상기 제1실시형태에서 과냉각회로(8)에는 과냉각 열교환기(15)가 제공되지만, 과냉각 열교환기(15) 대신에 열교환기 플레이트에 의해 서로 대략 평행하게 연장되는 두 개의 냉각관를 연결하고, 하나의 냉각관를 주류회로에 연결하며, 다른 냉각파이프를 부류회로에 연결하는 것도 가능하다.
(제2실시형태)
다음으로, 도 4는 본 발명의 냉동장치의 제2실시형태에 따른 냉각회로를 나타낸다. 이 제2실시형태는 도 1에 도시된 제1실시형태의 것과 동일한 냉각회로를 가지고, 압축기(1)의 출력을 제어하기 위한 인버터(101)와 이 인버터(101)를 제어하기 위한 제어부(102)가 설치된다는 점에서 제1실시형태와 다르다. 따라서, 이 제2실시형태는 상기 제1실시형태에서와 동일한 부분에는 동일한 참조번호를 붙이고 제1실시형태와 다른 점을 강조하면서 설명될 것이다.
도 4에 도시된 냉각회로와 도 6에 도시된 타이밍도표를 참조하여. 실외 열교환기(3)에 생성된 서리 때문에 난방을 중단시킴으로써 행해지는 역사이클 제상동작을 설명한다. 이러한 역사이클 제상동작 동안 주입용 전동식 팽창밸브(16)를 열어줌으로써 주입배관(22)에서 압축기(1) 내로 액체 냉매를 주입하기 위한 동작도 설명한다.
난방시, 사방제어밸브(2)는 파선으로 표시된 전달통로를 가진다. 이 제2실시형태에서, 사방제어밸브(2)는 닫힐 때 파선으로 표시된 전달통로를 가지고 열릴 때 실선으로 표시된 전달통로를 가지게 되는 형태이다. 난방시, 실외 열교환기(3)쪽에 위치한 외부팬(103)과 실내 열교환기(6)쪽에 위치한 내부팬(105)이 작동한다. 이 단계에서, 주전동밸브(9)의 개방정도는 감소된다. 주입용 전동식 팽창밸브(16)는 닫혀진다.
외부온도감지기(106)로부터의 온도신호에 의해 난방을 하는 동안 서리가 실외 열교환기(3)에 생성되는 것을 제어부(102)가 검출하면, 사방제어밸브(2)는 냉방위치 내에 통로를 설정하기 위하여 실선으로 표시된 전달통로를 가지도록 먼저 열린다. 이 동작 후 즉시, 외부팬(103)과 내부팬(105)이 정지되고 주전동밸브(9)와 주입용 전동식 팽창밸브(16)의 개방정도는 증가되며, 그것에 의해 특정 개방정도를 제상용으로 설정한다. 이러한 동작과 동시에, 제어부(102)는 압축기(1)의 출력을 증가시키기 위하여 인버터(101)의 주파수를 증가시킨다. 이러한 동작에 의해서, 장치는 역사이클 제상동작을 시작한다.
이 역사이클 제상동작에서, 압축기(1)로부터 방출된 냉매는 실외 열교환기(3) 상의 서리를 녹이기 위하여 실외 열교환기(3)에 의해 응축되고, 그 후 정류회로(5)의 체크밸브(11)에 의해 접속점(P1)으로부터 과냉각 열교환기(15)로 흐르게 된다. 과냉각 열교환기(15)로 흘러들어가는 주류 냉매는 내관(21)을 통해 흐르는 우회유출 냉매와 열을 교환한 후 주전동밸브(9)로 흘러들어간다. 그 다음에, 이 주팽창밸브(9)를 팽창시킨 후, 주류 냉매는 실내 열교환기(6)를 통해 압축기(1)의 입구 쪽으로 되돌아간다. 이러한 역사이클 제상동작에서 주류 냉매의 상태변화는 도 5에서 도시된 몰리에르선도의 선분들(G1, G2, G3, G4 및 G5)로 표시된다.
한편, 우회유출 냉매는 개방정도가 큰 주입용 전동식 팽창밸브(16)를 통해 접속점(P1)으로부터 흐르고 압축기(1)의 중간압부분(1a)으로 주입되기 위하여 대량의 액체 냉매가 함유된 낮은 건조도 상태에서 내관(21)과 주입배관(22)을 통해 흐른다. 이러한 역사이클 제상동작에서 우회유출 냉매의 상태변화는 도 5의 몰리에르선도의 선분(H1)(H2)으로 표시된다. 상기에서 설명된 바와 같이, 주입용 전동식 팽창밸브(16)의 개방정도를 크게 설정함으로써, 선분(H2)의 길이는 대량의 액체 냉매를 포함하고 낮은 건조도를 가지는 냉매가 압축기(1) 속으로 주입되도록 하기 위하여 짧아질 수 있다.
상기에서 설명된 바와 같이, 이러한 제2실시형태에 따르면, 주전동밸브(9)와 실내 열교환기(6)를 우회하는 우회유출 냉매는 대량의 액체 냉매가 포함된 상태에서 주입배관(22)으로부터 압축기(1)로 되돌아가게 된다. 따라서, 역사이클 제상동작 동안 압축기(1)에서 실외 열교환기(3)로 순환되는 냉매의 양은 짧은 시간 내에 제상동작이 완료되도록 하기 위하여 증가될 수 있다. 따라서, 난방이 중단되는 동안의 시간은 역사이클 제상동작에 의해 감소될 수 있고, 그것에 의해 난방의 안락함이 향상될 수 있다.
(제3실시형태)
다음으로, 도 7은 본 발명의 냉동장치의 제3실시형태에 따른 냉각회로를 나타낸다. 제3실시형태는 압축기(81), 사방제어밸브(82), 실외 열교환기(83), 주팽창밸브(85) 및 실내열교환기(86)가 순서대로 연결된 냉각회로를 가진다. 이 냉각회로는 압축기(81)의 중간압부분(81a)에 연결되는 우회파이프(90)와 실외 열교환기(83)를 주팽창밸브(85)에 연결하기 위한 냉각파이프(88)를 가진다. 이 우회파이프(90)에는 솔레노이드 밸브(91)가 설치된다. 이 솔레노이드 밸브(91)와 우회파이프(90)는 액체주입회로(93)를 구성한다.
상기 구성을 가지는 제3실시형태에서, 역사이클 제상동작은 서리가 실외 열교환기(83)에 생성될 때 밸브가 실선으로 표시된 전달통로를 가지도록 하기 위하여 사방제어밸브(82)를 열어줌으로써 행해지는 한편, 난방은 사방제어밸브(82)가 파선으로 표시된 전달통로를 가지도록 함으로써 행해진다. 그 다음에, 이러한 역사이클 제상동작 동안 솔레노이드 밸브(91)를 열어줌으로써, 실외 열교환기(83)로부터 주팽창밸브(85)로 향하는 액체 냉매는 주팽창밸브(85)와 실내 열교환기(86)를 우회하는 동안 우회파이프(90)로부터 압축기(81)의 중간압부분(81a)으로 주입될 수 있다. 이 동작에 의해서, 역사이클 제상동작을 하는 동안 압축기(81)에서 실외 열교환기(83)로 순환되는 냉매의 양은 증가될 수 있다. 그러므로, 제상동작은 짧은 시간 내에 완료될 수 있다. 따라서 난방이 중단되는 동안의 시간은 역사이클 제상동작에 의해 감소될 수 있고, 그것에 의해 난방의 안락함이 향상될 수 있다.
상기에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 냉동장치는 주입회로를 가진 냉동장치에 적용될 수 있고 낮은 비용으로 주입회로를 조용하게 만드는데 특히 유용하다. 또한 냉동장치는 주입회로를 사용함으로써 역사이클 제상시간을 감소시키고 안락함을 향상시키는데 유용하다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 압축기(1), 응축기(3, 6), 주팽창기구(9), 증발기(6, 3), 및 응축기(3, 6)와 주팽창기구(9) 사이에 설치된 과냉각 열교환기(15)를 가지는 과냉각회로(8)를 포함하고, 상기 과냉각 열교환기(15)로부터 압축기(1)의 중간압부분(1a)으로 기체 냉매를 주입하기 위한 주입회로(10)를 포함하는 냉동장치에 있어서,
    과냉각 열교환기(15)의 상류(P1)쪽에서 주류로부터 분지하여 과냉각 열교환기(15)에 도달하는 과냉각배관 내에 설치된 전동식 팽창밸브(16)를 포함하며;
    주입회로(10)가 실질적으로 작동정지하고 있을 때, 상기 전동식 팽창밸브(16)를 완전히 닫힌 상태에 가까운 낮은 개방정도로 설정하기 위한 제1개방제어부(S2, S3, S4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    전동식 팽창밸브(16)의 개방정도를 주입회로(10)의 냉매온도에 따라 개방정도를 증가시키거나 감소시키도록 제어하기 위한 제2개방제어부(S6, S7, S8, S9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제2항에 있어서,
    압축기(1)가 특정 작동주파수보다 더 낮지 않은 작동주파수를 가지게 될 때 전동식 팽창밸브(16)를 열어줌으로써 주입회로(10)의 주입동작을 시작하게 하기 위한 제어수단(S2, S3, S5)을 포함하는, 인버터에 의하여 압축기(1)의 출력을 제어하기 위한, 냉동장치.
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