KR100557760B1

KR100557760B1 - 공기조화기

Info

Publication number: KR100557760B1
Application number: KR1020040058200A
Authority: KR
Inventors: 키시노마사히로; 모리와키순지; 나카가와노부히로
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2006-03-07
Also published as: KR20050062352A; JP3934601B2; JP2005180810A

Abstract

본 발명은 압축기의 액 역류에 의한 파손과 윤활유로의 냉매 용해에 의한 슬라이딩부의 마모를 확실하게 방지하여 압축기의 운전 효율의 향상을 도모하고 냉방 운전을 효율적으로 수행하는 공기조화기에 관한 것이다. 본 발명의 공기조화기(1)는 압축기(2) 저부 내의 윤활유의 온도를 제어하는 유온 제어장치(13)가, 압축기(2) 저부내의 윤활유의 온도를 검출하는 유온 검출수단(11)과, 압축기(2)의 흡입압력을 검출하는 압력 센서(흡입압력 검출수단)(12)와, 압력센서(12)와 온도센서(11)의 출력 신호에 따라 압축기(2) 저부 내의 윤활유 온도의 제어 범위를 연산하는 유온범위 연산수단(14)과, 유온범위 연산수단(14)에 의해 연산한 유온 제어범위와 온도센서(11)의 출력 신호를 비교하는 유온 판정수단(15)과, 유온 판정수단(15)의 출력 신호에 따라 실외 열교환기(4)로부터 배출된 냉매를 압축기(2)로 유입시키는 바이패스 배관(바이패스 회로)(9)의 유량 조정수단(10)의 개폐 동작을 제어하는 구동수단(16)을 구비하고 있다.

Description

공기조화기{AIR CONDITIONER}

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 공기조화기를 나타낸 계통도이고,

도 2는 냉매 희석도를 통해 본 압축기의 흡입압력에 대한 압축기 내의 윤활유 온도의 하한온도를 나타낸 선도이고,

도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 공기조화기의 작용을 설명하는 플로우챠트이고,

도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 공기조화기를 나타낸 계통도이고,

도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 공기조화기의 작용을 설명하는 플로우챠트이고,

도 6은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 공기조화기를 나타낸 계통도이고,

도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 공기조화기의 작용을 설명하는 플로우챠트이다.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

1, 1A, 1B 공기조화기

2 압축기

3 사방밸브

4 실외 열교환기

5 난방용 전동팽창밸브(난방용 감압장치)

6 냉방용 전동팽창밸브(냉방용 감압장치)

7 실내 열교환기

8 냉매순환용 배관

9 바이패스 배관(바이패스 회로)

10 유량 조정수단

10a 전자밸브

10b 캐필러리 튜브

11 온도센서(유온 검출수단)

12 압력 센서(흡입압력 검출수단)

13, 13A 유온 제어장치

14 유온범위 연산수단

15 유온 판정수단

16 전자밸브 구동수단(구동수단)

17 온도센서(토출온도 검출수단)

18 압력센서(토출압력 검출수단)

19 토출 과열도 연산수단

20 토출 과열도 판정수단

21 전동팽창밸브

본 발명은 압축기의 신뢰성을 확보하면서 그 효율을 향상시켜 안정되고 효율적인 운전을 가능하게 하는 공기조화기에 관한 것이다.

종래 압축기, 응축기, 냉매액조, 팽창밸브, 냉각기를 냉매순환용의 배관을 통해 접속하여 냉동 사이클을 구성한 냉각장치에 있어서, 상기 압축기 내의 윤활유의 온도를 검출하여 그 검출 온도가 제1 소정온도를 초과했을 경우 상기 응축기에 부설한 응축기 팬의 전속(全速)운전을 실시하고 냉동기 기계실내 온도가 소정온도를 초과했을 경우 상기 응축기 팬의 운전과 더불어 기계실 환기팬을 운전시켜 기계실내의 배열을 수행하여 냉매의 응축 온도를 낮춤으로써, 또한 상기 냉매액조로부터 상기 압축기 흡입 배관에 연통되는 바이패스 배관에 전자밸브를 설치하여 상기 검출 온도가 상기 제1 소정온도를 초과했을 경우 상기 전자밸브를 열어 상기 냉매액조로부터 상기 압축기의 흡입 배관으로 냉매액을 흐르게 하여 압축기의 흡입가스 온도를 저하시킴으로써 냉매의 응축 온도의 상승에 따른 상기 압축기내의 윤활유의 온도상승을 방지함과 아울러 상기 검출 온도가 소정의 상한치를 초과했을 경우 또는 상기 검출 온도가 소정의 하한값보다 낮아져 액 역류 콘트롤러에 의해 압축기가 액 역류 상태를 일으키고 있다고 판단된 경우에는 압축기를 정지시켜 이 압축기에 과잉 압력이 발생하는 것을 방지함으로써 압축기의 신뢰성을 향상시키도록 한 냉동장치가 알려져 있다(일본국 특개평 10-311612호 공보).

그러나 상기한 종래의 냉동장치에서는 상기 압축기 내의 윤활유의 온도에 의 해서만 상기 응축기 팬이나 기계실 환기팬의 운전을 제어하거나 냉매액조로부터 압축기로의 액냉매의 유입을 제어하여 냉매의 응축 온도 조절을 수행하여 상기 윤활유의 과잉 상승과 하강을 방지하고 있으나, 압축기로부터 토출되는 냉매의 토출 온도나 토출압력에 기초한 냉동 사이클 제어를 수행하고 있지 않아 압축기의 액역류 상태를 효과적으로 방지할 수 없을 뿐 아니라 상기 윤활유 온도의 과잉 상승 및 하강시에는 압축기의 운전이 정지되므로 항상 압축기를 고효율로 운전시킬 수 없어 냉동장치를 안정적이고 효율적으로 운전할 수 없는 문제가 있었다.

또한, 상기 압축기로서 저압 용기형 압축기를 사용했을 경우 압축기 내의 윤활유는 냉매가 용해됨으로써 희석되지만 그 희석도를 항상 정확하게 억제시킬 수 없으므로 윤활유의 윤활성능이 저하되어 압축기의 슬라이딩 부분이 마모되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로서 압축기의 액 역류에 의한 파손과 압축기 윤활유의 냉매희석에 의한 슬라이딩부의 마모를 확실하게 방지함과 아울러 압축기의 운전 효율의 향상을 도모하여 냉각 운전을 효율적으로 수행할 수 있는 냉각장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 다음과 같은 점을 특징으로 하고 있다.

즉 청구항 1에 따른 공기조화기는, 압축기, 사방밸브, 실외 열교환기, 난방 용 감압장치, 냉방용 감압장치, 실내 열교환기를 냉매순환용 배관을 통해 접속시켜 냉동 사이클을 구성함과 아울러 상기 난방용 감압장치와 상기 냉방용 감압장치를 접속하는 배관과, 상기 사방밸브와 상기 압축기의 흡입구를 접속하는 배관을 바이패스 회로에 의해 접속하고 이 바이패스 회로에 마련한 유량 조정수단을 조작하여 바이패스 회로 내를 흐르는 냉매의 유량을 조정하고, 상기 압축기 저부 내의 윤활유의 온도를 제어하는 유온 제어장치를 마련한 공기조화기에 있어서, 상기 유온 제어장치는 상기 압축기 저부내의 윤활유의 온도를 검출하는 유온 검출수단과, 상기 압축기의 흡입압력을 검출하는 흡입압력 검출수단과, 이 흡입압력 검출수단의 출력 신호에 따라 상기 압축기 저부 내의 윤활유 온도의 유온 제어범위를 연산하는 유온범위 연산수단과, 이 유온범위 연산수단에 의해 연산한 유온 제어범위와 상기 유온 검출수단의 출력 신호를 비교하는 유온 판정수단과, 이 유온 판정수단의 출력 신호에 따라 상기 유량 조정수단의 개폐 동작을 제어하는 구동수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 공기조화기에서는 상기 유온 검출수단에 의해 상기 압축기 저부 내의 윤활유 온도가 검출됨과 아울러 상기 흡입압력 검출수단에 의해 상기 압축기로 흡입되는 냉매의 흡입압력이 검출되면, 이 검출된 흡입압력에 따라 상기 유온범위 연산수단이 압축기 저부 내의 윤활유 온도의 제어해야 할 온도범위를 연산한다. 그리고 상기 유온 판정수단이 상기 윤활유의 제어해야 할 온도범위와 상기 온도검출수단에 의해 검출된 윤활유의 온도를 비교하면 그 비교 결과에 따라 상기 구동수단이 작동하여 상기 바이패스 회로의 유량 조정수단의 개폐 동작을 제어하므로 유량 조 정수단의 개폐 동작에 따라 상기 난방용 감압장치를 통과한 비교적 저온의 냉매가 유량이 적절히 조정되어 상기 바이패스 회로를 통해 상기 압축기로 유입된다. 이에 의해 상기 압축기 윤활유의 온도가 과잉 상승 또는 하강되지 않고 일정한 범위로 효과적으로 유지되어 압축기는 내부의 모터의 과잉된 온도상승이 억제되어 그 효율이 향상된다.

청구항 2에 따른 공기조화기는 청구항 1에 기재된 공기조화기에 있어서, 상기 유온 제어장치는 상기 압축기의 토출온도를 검출하는 토출온도 검출수단과, 상기 압축기의 토출압력을 검출하는 토출압력 검출수단과, 상기 토출온도 검출수단과 상기 토출압력 검출수단의 출력 신호에 따라 상기 압축기로부터 토출되는 냉매의 과열도를 연산하는 토출 과열도 연산수단과, 이 토출 과열도 연산수단의 연산 결과와 상기 토출온도 검출수단의 출력 신호를 비교하는 토출 과열도 판정수단을 마련하고 상기 구동수단이 상기 토출 과열도 판정 수단과 상기 유온 판정수단의 출력 신호에 따라 상기 유량 조정수단의 개폐 동작을 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 3에 따른 공기조화기는 청구항 1 또는 2에 기재된 공기조화기에 있어서, 상기 유온 검출수단은 압축기 저부의 용기 표면에 장착된 온도센서를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 4에 따른 공기조화기는 청구항 1 내지 3의 어느 한 항에 기재된 공기조화기에 있어서, 상기 유량 조정수단은 전자밸브와 캐필러리 튜브를 직렬로 접속시켜 이루어지고 상기 전자밸브가 상기 구동수단에 의해 개폐 동작이 제어되는 것 을 특징으로 하고 있다.

청구항 5에 따른 공기조화기는 청구항 1 내지 3항의 어느 한 항에 기재된 공기조화기에 있어서, 상기 유량 조정수단은 전동팽창밸브를 구비하고 이 전동팽창밸브가 상기 구동수단에 의해 개도 조정 동작이 제어되는 것을 특징으로 하고 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 공기조화기에 대해 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 공기조화기(1)를 나타낸다. 이 공기조화기(1)에서는 종래 주지된 공기조화기와 같이 압축기(2), 사방밸브(3), 실외 열교환기(4), 난방용 전동팽창밸브(난방용 감압장치)(5), 냉방용 전동팽창밸브(냉방용 감압장치)(6), 실내 열교환기(7)를 냉매순환용의 배관(8)을 통해 환형으로 접속시켜 냉동 사이클을 구성하고 있다.

상기 압축기(2)는 압축기부와 이를 구동하는 전동기(모터)를 밀폐 용기(shell)내에 수납하고 밀폐 용기의 저부내에 압축기부의 슬라이딩부를 윤활시키는 윤활유가 담겨져 있는 종래 주지된 저압 용기형 압축기이다. 상기 사방밸브(3)는 상기 압축기(2)의 토출구와 상기 실외 열교환기(4)를 접속하는 배관(8a)과, 상기 압축기(2)의 흡입구와 상기 실내 열교환기(7)를 접속하는 배관 (8b)에 걸쳐 설치되어 있어 압축기(2)의 토출구를, 상기 배관(8a)을 통해 상기 실외 열교환기(4)와 연통시키게 하는 냉방 운전 위치와, 상기 배관(8b)을 통해 상기 실내 열교환기(7)와 연통시키게 하는 난방 운전 위치로 전환시킬 수 있다.

상기 실외 열교환기(4)에 배관(8c)을 통해 접속되어 있는 상기 전동팽창밸브 (5)와 상기 실내 열교환기(7)에 배관(8d)을 통해 접속되어 있는 상기 전동팽창밸브(6)를 접속하는 배관(8e)은 상기 배관(8b)에서의 압축기(2)의 흡입구와 상기 사방밸브(3) 사이의 배관(8b1)에 바이패스 배관(바이패스 회로)(9)을 통해 접속되어 있다. 그리고 상기 바이패스 배관(9)에는 전자밸브(10a)와 캐필러리 튜브(10b)로 이루어지는 유량 조정수단(10)이, 상기 전자밸브(10a)를 상기 전동팽창밸브(5)측(상류측)에 위치시키고 상기 캐필러리 튜브(10b)를 압축기(2)측(하류측)에 위치시키는 상태로 마련되어 있다. 또한 상기 압축기(2)의 밀폐 용기의 하부(압축기(2) 저부내의 윤활유 저장부의 외측에 대응하는 부분)의 외주표면에는 온도센서(유온 검출수단)(11)가 그 검출부가 상기 외주 표면에 접착되는 상태로 설치되어 상기 윤활유의 온도를 간접적으로 검출하도록 되어 있다. 또한 상기 배관(8b)에서의 상기 바이패스 배관(9)과의 접속부와 상기 압축기(2)의 흡입구 사이에는 압축기(2)의 냉매의 흡입압력을 검출하는 압력 센서(흡입압력 검출수단)(12)가 마련되어 있다.

또한 상기 공기조화기(1)에는 상기 온도센서(11)와 압력 센서(12)에 의해 검출된 윤활유의 온도와 흡입압력에 따라 상기 전자밸브(10a)를 조작하여 상기 바이패스 배관(9) 내를 흐르는 냉매의 유량을 조정하고 상기 압축기(2) 저부내의 윤활유의 온도를 제어하는 유온 제어장치(13)가 마련되어 있다.

상기 유온 제어장치(13)는 상기 온도센서(11)와 상기 압력센서(12)의 출력 신호에 따라 상기 압축기(2) 저부내의 윤활유 온도의 제어해야 할 온도범위(유온 제어범위)을 연산하는 유온범위 연산수단(14)과, 이 유온범위 연산수단(14)에 의해 연산한 유온 제어범위와 상기 온도센서(11)의 출력 신호를 비교하는 유온 판정수단 (15)과, 이 유온 판정수단(15)의 출력 신호에 따라 상기 유량 조정수단(10)의 전자밸브(10a)의 개폐 동작을 제어하는 전자밸브 구동수단(구동수단)(16)을 구비하고 있다.

이어서 상기한 바와 같은 구성의 공기조화기(1)의 작용에 대해 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

냉방 운전시에는 상기 사방밸브(3)가 냉방 운전측으로 전환되어 상기 압축기(2)의 토출구가 상기 배관(8a)에 의해 상기 실외 열교환기(4)에 연통되고 상기 전자밸브(10a)가 닫힌 상태로 운전이 시작된다. 이에 따라 압축기(2)에 의해 압축되어 온도 상승된 냉매는 실외 열교환기(4)에 의해 냉각된 후 개방 상태의 난방용 전동팽창밸브(5)를 통해 냉방용 전동팽창밸브(6)에 이르고 이 전동팽창밸브(6)의 작용에 의해 팽창되고 온도 하강되어 실내 열교환기(7)로 유입되고 여기서 실내공기를 냉각시킨다. 실내공기와 열교환하여 온도 상승한 냉매는 배관(8b)을 통해 상기 압축기(2)로 흡입되고 다시 압축되며 상기 순환을 반복하며 냉각 사이클을 수행한다.

이 때 상기 온도센서(11)와 상기 압력 센서(12)에 의해 압축기(2) 저부내의 윤활유 온도(t)와 압축기(2)의 냉매의 흡입압력(p)이 검출되고 이 검출 신호(출력 신호)들이 상기 유온범위 연산수단(14)으로 송신되면(스텝 S1), 이 유온범위 연산수단(14)은 도 2에 도시된 바와 같이 냉매에 의한 윤활유의 희석도의 대소에 의해 구해진 압축기(2) 내의 윤활유의 하한온도(T_L)가 압축기(2)의 흡입압력(p)과의 관계 식(TL ＝ f(p))에 의해 규정되어 있으므로 상기 관계식과 상기 압력 센서(12)의 출력 신호인 흡입압력(p)에 의해 윤활유의 하한온도(T_L)를 연산함과 아울러 이 하한온도(T_L)에 미리 설정한 일정한 온도, 예를 들면 20도를 더한 온도(T_L ＋ 20도)를 윤활유의 상한온도(T_H)로 하여 연산한다(스텝 S2).

그 후 상기 연산 결과를 전달받아 유온 판정수단(15)이 상기 온도센서(11)의 출력 신호인 윤활유의 온도(t)가 상기 하한온도(T_L)와 상한온도(T_H) 사이의 허용 범위(유온 제어범위)에 들어 있는지의 여부를 판정하여(스텝 S3), 허용 범위에 들어 있으면 상기 전자밸브 구동수단(16)에 지령하여 상기 전자밸브(10a)를 닫힌 상태로 유지시키므로(스텝 S4), 공기조화기(1)의 정상 냉방 운전이 계속된다. 만약 상기 온도센서(11)의 출력 신호인 윤활유의 온도(t)가 상기 허용 범위에 들어 있지 않은 경우에는 상기 유온 판정수단(15)은 상기 온도(t)가 상기 상한온도(T_H)를 초과하고 있는지의 여부를 판정하여(스텝 S5), 초과하고 있으면 상기 전자밸브 구동수단(16)에 지령하여 상기 전자밸브(10a)를 열도록 한다(스텝 S6). 이에 의해 상기 전동팽창밸브(5)를 통과한 비교적 저온의 냉매의 일부가 바이패스 배관(9)을 통해 상기 압축기(2)로 유입되어 압축기(2) 내의 윤활유 온도의 과잉 상승을 억제할 수 있다. 또한 상기 온도(t)가 상기 상한온도(T_H)를 초과하고 있지 않으면 전자밸브(8a)를 닫아(스텝 S7) 상기 바이패스 배관(9)을 통한 냉매의 압축기(2)로의 유입을 정지시켜 압축기(2) 내의 윤활유의 과잉 저하를 억제한다.

또한 상기 압축기(2)의 윤활유 하한온도(T_L)는 윤활유의 종류에 따라 다소 변하지만 상기 흡입압력(p)에 대해 거의 일차식에서 상기 흡입압력(p)이 높아지면 그 값도 커지는 관계를 가지므로 윤활유의 온도(t)가 그 하한온도(T_L) 이하인 범위에서는 윤활유의 냉매에 의한 희석도가 커져 압축기(2)의 슬라이딩부의 윤활이 불량해진다.

이와 같이 상기 실시 형태에 따른 공기조화기(1)에 의하면 압축기(2)의 윤활유의 온도(t)와 냉매의 흡입압력(p)을 검출하고 그 검출 결과에 따라 유온범위 연산수단(14)에 의해 정해진 윤활유의 온도 허용 범위내에 상기 윤활유의 온도(t)가 있는지의 여부를 상기 유온 판정수단(15)에서 판정하고 그 판정 결과에 따라 상기 전자밸브 구동수단(16)에 의해 상기 바이패스배관(9)의 전자밸브(10a)의 개폐가 제어되어 상기 난방용 전동팽창밸브(5)를 통과한 비교적 저온의 냉매가 그 유량이 적절히 조정되어 상기 바이패스 배관(9)을 통해 상기 압축기(2)로 유입되어 압축기(2) 내의 윤활유가 적시에 냉각되므로 상기 압축기(2) 내의 윤활유의 온도가 과잉 상승 또는 하강되지 않고 일정한 범위로 효과적으로 유지된다. 이에 의해 압축기(2)는 내부의 모터의 과잉된 온도상승이 억제됨과 아울러 그 슬라이딩부에 대한 윤활유의 윤활성능이 양호하게 유지됨으로써 그 효율이 향상된다.

또한 압축기(2) 내부로의 액 역류를 효과적으로 방지할 수 있으므로 윤활유에 대한 냉매의 희석도를 가급적 작게 억제시킬 수 있고 이를 통해 압축기(2) 슬라이딩부의 윤활 성능을 양호하게 유지하여 그 작동 신뢰성을 확보할 수 있다.

또한 온도센서(11)가 압축기(2) 외측의 용기 표면에 장착되므로 압축기(2) 저부 내로 상기 온도센서(11)를 삽입하지 않아도 되고 따라서 밀폐 용기에 특별한 가공을 실시할 필요가 없으므로 제작이 용이하며 온도센서(11)의 고장이 적어 보수 및 점검도 용이해진다. 또한 바이패스 배관(9)에 설치되는 유량 조정수단(10)이 전자밸브(10a)와 캐필러리 튜브(10b)이므로 저렴한 가격으로 구성할 수 있을 뿐 아니라 그 제어계의 내부 구성을 간단히 할 수 있다.

이어서 도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 공기조화기(1A)를 나타낸 것이다. 이 공기조화기(1A)는 유온 제어장치(13A)가, 상기 공기조화기(1)의 배관(8a)에서의 상기 압축기(2)의 냉매 토출구와 상기 사방밸브(3) 사이에 압축기(2)로부터 토출되는 냉매의 토출온도와 토출압력을 각각 검출하는 온도센서(17)와 압력센서(18)를 마련함과 아울러 상기 유온 제어장치(13)에 토출 과열도 연산수단(19)과 토출 과열도 판정수단(20)을 마련하여 구성된 것이다. 그 밖의 구성은 상기 공기조화기(1)와 같으므로 동일한 부분에는 동일한 부호를 부가하고 그 상세 설명은 생략한다.

상기 공기조화기(1A)의 경우 냉방 운전시에는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 온도센서(11, 17), 압력 센서(12, 18)에 의해 압축기(2) 저부 내의 윤활유의 온도(t)와 압축기(2)의 냉매의 토출온도(t_d)、압축기(2)의 냉매의 흡입압력(p)과 토출압력(p_d)이 검출되면(스텝 S1), 상기 토출 과열도 연산수단(19)이 상기 토출압력(p_d)(상기 압력 센서(18)의 출력 신호)으로부터 냉매의 물성에 의해 토출 포화 온도(T₁) 를 연산하고 상기 토출온도(t_d)(상기 온도센서(17)의 출력 신호)와 토출 포화 온도(T₁)의 차(t_d － T₁)를 토출 과열도(SH_d)로 하여 연산한다(스텝 S2). 또한 상기한 바와 마찬가지로 상기 유온범위 연산수단(14)이 상기 관계식(T_L ＝f(p))과 상기 흡입압력(p)에 의해 윤활유의 하한온도(T_L)를 연산함과 아울러 이 하한온도(T_L)에 미리 설정한 일정 온도 예를 들면 20도를 더한 온도(T_L ＋ 20도)를 윤활유의 상한온도(T_H)로 하여 연산한다(스텝 S3).

이어서 상기 토출 과열도 판정수단(20)이 상기 토출 과열도(SH_d)와 미리 설정한 소정의 기준온도 예를 들면 15K를 초과하고 있는지의 여부를 판정한다(스텝 S4). 상기 토출 과열도(SH_d)가 상기 소정의 기준온도(15K)를 초과하고 있을 때에는 상기 공기조화기(1)의 경우와 마찬가지로 상기 유온범위 연산수단(14)의 연산 결과를 수신하여 상기 유온 판정수단(15)이 상기 온도센서(11)에 의해 검출된 윤활유의 온도(t)가 상기 하한온도(T_L)와 상한온도(T_H) 사이의 허용 범위에 들어 있는지의 여부를 판정하고(스텝 S5), 상기 허용 범위에 들어 있을 경우에는 상기 전자밸브 구동수단(16)에 지령하여 상기 전자밸브(10a)가 닫힌 상태를 유지시키므로(스텝 S6), 공기조화기(1)의 정상 냉방 운전이 계속된다. 만약 상기 윤활유의 온도(t)가 상기 허용 범위에 들어 있지 않을 경우에는 상기 유온 판정수단(15)이 상기 온도(t)가 상기 상한온도(T_H)를 초과하고 있는지 판정하여(스텝 S7), 초과하고 있으면 상기 전 자밸브 구동수단(16)에 지령하여 상기 전자밸브(10a)를 열게 하고(스텝 S8), 초과하고 있지 않으면 상기 스텝 S4에서 상기 토출 과열도(SH_d)가 상기 소정의 기준온도(15K)를 초과하고 있지 않을 때와 마찬가지로 상기 전자밸브(10a)를 닫는다(스텝 S9).

본 실시 형태에 의한 공기조화기(1A)에 따르면 상기 유온 제어장치(13A)에 의해, 상기 공기조화기(1)의 제어장치(13)에 의한 작용과 더불어 상기 압축기(2)의 토출온도(t_d)와 토출압력(p_d)에 따라 토출 과열도(SH_d)를 판정하고 그 판정 결과에 따라 난방용 전동팽창밸브(5)로부터 배출되어 바이패스 배관(9)을 통해 압축기(2)로 흐르는 냉매의 유량이 더욱 적절하게 조절되므로 압축기(2) 내부로의 냉매액 역류를 더욱 확실히 방지할 수 있고 압축기(2)의 슬라이딩부의 윤활성능을 매우 양호하게 유지하여 그 작동 신뢰성을 더욱 높일 수 있다.

또한 도 6은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 공기조화기(1B)를 나타낸 것이다. 이 공기조화기(1B)는 상기 제2 실시 형태에 의한 공기조화기(1A)의 바이패스 배관(9)에서의 전자밸브(10a)와 캐필러리 튜브(10b)로 이루어지는 유량 조정수단(10) 대신에 전동팽창밸브(21)를 사용한 것이다. 그 밖의 구성은 상기 공기조화기(1A)와 같으므로 상기 공기조화기(1A)와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부가하고 그 설명은 생략한다.

이 공기조화기(1B)의 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 토출 과열도 판정수단(20)에 의해 상기 토출 과열도(SH_d)가 소정의 기준온도(15K)를 초과하고 있 는 것으로 판정되고(스텝 S4), 상기 유온 판정수단(15)에 의해 윤활유의 온도(t)가 상기 허용 범위 내에 있는 것으로 판정되면(스텝 S5), 상기 전동팽창밸브(21)가 통상의 개도(닫힘 상태)로 유지되며(스텝 S6), 윤활유의 온도(t)가 상기 허용 범위 내에 있지 않은 것으로 판정되면 이 온도(t)가 상기 상한온도(T_H)를 초과하고 있는지의 여부를 판정하여(스텝 S7) 초과하는 경우 상기 전동팽창밸브(21)가 소정의 개도(예를 들면 단계적 개도의 최소 단위의10배에 해당하는 양)까지 윤활유 온도의 변화에 따라 단계적으로 개도가 변화 조정되면서 열리고(스텝 S8), 또한 상기 상한온도(T_H)를 초과하고 있지 않을 경우와 상기 스텝 S4에서 상기 토출 과열도(SH_d)가 소정의 기준온도(15K)를 초과하지 않고 있을 때에는 마찬가지로 상기 전동팽창밸브(21)가 단계적으로 변화 조정되면서 닫힌다(스텝 S9). 그 밖의 작용은 상기 공기조화기(1A)와 같으므로 동일한 작용에 대해서는 동일한 스텝 부호를 부가하고 그 설명은 생략한다.

본 실시 형태에 의한 공기조화기(1B)에 따르면 상기 공기조화기(1A)와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있을 뿐 아니라 상기 전동팽창밸브(21)가 미소한 개도의 변화 조정에 의해 상기 바이패스 배관(9)을 거쳐 압축기(2)로 유입되는 냉매의 유량을 정밀하게 제어할 수 있어 압축기(2) 내의 윤활유 온도와 냉동 사이클의 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한 상기 실시 형태에 따른 공기조화기(1, 1A, 1B)의 경우 난방 운전시에는 상기 사방밸브(3)를 상기 냉방 운전의 경우와 반대로 전환하고 압축기(2)의 토출구 를 배관(8b)에 의해 실내 열교환기(7)와 접속시킴과 아울러 압축기(2)의 흡입구를 배관(8a)에 의해 실외 열교환기(4)와 접속시켜 상기 난방용 전동팽창밸브(5)가 기능하도록 하는 한편, 상기 냉방용 전동팽창밸브(6)를 개방 상태로 하여 압축기(2)를 운전하면 상기 유온 제어장치(13, 13A)가 상기 냉방 운전시와 동일하게 기능하여 압축기(2) 내의 윤활유 온도가 일정한 범위로 효과적으로 유지되어 난방 운전이 수행되어 상기 냉방 운전시와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있으나 그에 관한 상세 설명은 생략한다.

또한 상기 실시 형태에 따른 공기조화기(1, 1A, 1B)에서는 상기 온도센서(11)를 상기 압축기(2) 외측의 용기 표면에 장착하여 상술한 바와 같이 실시의 용이성을 도모했으나 이에 한정되지 않고 압축기(2)의 밀폐 용기에 가공을 실시하여 온도센서(9)의 검출부를 압축기 저부 내의 윤활유 내로 삽입함으로써 윤활유의 온도를 직접 검출하는 것도 가능하다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

청구항 1에 의한 공기조화기에 따르면, 유온 제어장치에 의해 난방용 감압장치로부터 배출된 비교적 저온의 냉매가 유량이 적절히 조절되어 바이패스 회로를 통해 압축기로 유입되므로 상기 압축기 윤활유의 온도가 과잉 상승 또는 하강되지 않고 항상 일정 범위로 효과적으로 유지되고 이에 의해 압축기 내부의 모터의 과잉 온도 상승을 억제하여 압축기 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또한 압축기 내부로의 냉매액 역류를 효과적으로 방지할 수 있으므로 윤활유에 대한 냉매의 희석도를 가급적 작게 억제시킬 수 있어 압축기의 슬라이딩부의 윤활 성능을 양호하게 유지하여 그 작동 신뢰성을 확보할 수 있다.

청구항 2에 의한 공기조화기에 따르면 유온 제어장치에 의해 토출 과열도를 판정하고 그 판정 결과에 따라 난방용 감압장치로부터 배출되어 바이패스 회로를 통해 압축기로 흐르는 냉매의 유량이 더욱 적절하게 조절되므로 압축기 내부로의 냉매액의 역류를 더욱 확실하게 방지할 수 있고 압축기의 슬라이딩부의 윤활성능을 매우 양호하게 유지하여 그 작동 신뢰성을 더욱 높일 수 있다.

청구항 3에 의한 공기조화기에 따르면 온도센서가 압축기 외측의 용기 표면에 장착되므로 제작이 용이하고 온도센서의 고장이 적어 보수 및 점검을 용이하게 수행할 수 있다.

청구항 4에 의한 공기조화기에 따르면 바이패스 회로에 설치하는 유량 조정수단을 저렴하게 구성할 수 있음과 아울러 그 제어계의 내부 구성을 간단히 할 수 있다.

청구항 5에 의한 공기조화기에 따르면 바이패스 회로를 통해 압축기로 유입되는 냉매의 유량을 정밀하게 제어할 수 있어 압축기내의 윤활유의 온도와 냉동 사이클의 안정성을 향상시킬 수 있다.

Claims

압축기, 사방밸브, 실외 열교환기, 난방용 감압장치, 냉방용 감압장치, 실내 열교환기를 냉매순환용 배관을 통해 접속시켜 냉동 사이클을 구성함과 아울러 상기 난방용 감압장치와 상기 냉방용 감압장치를 접속하는 배관과, 상기 사방밸브와 상기 압축기의 흡입구를 접속하는 배관을 바이패스 회로에 의해 접속하고 이 바이패스 회로에 마련한 유량 조정수단을 조작하여 바이패스 회로 내를 흐르는 냉매의 유량을 조정하여 상기 압축기 저부 내의 윤활유의 온도를 제어하는 유온 제어장치를 마련한 공기조화기에 있어서,

상기 유온 제어장치는 상기 압축기 저부 내의 윤활유의 온도를 검출하는 유온 검출수단과, 상기 압축기의 흡입압력을 검출하는 흡입압력 검출수단과, 이 흡입압력 검출수단의 출력 신호에 따라 상기 압축기 저부 내의 윤활유 온도의 유온 제어범위를 연산하는 유온범위 연산수단과, 이 유온범위 연산수단에 의해 연산한 유온 제어범위와 상기 유온 검출수단의 출력 신호를 비교하는 유온 판정수단과, 이 유온 판정수단의 출력 신호에 따라 상기 유량 조정수단의 개폐 동작을 제어하는 구동수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,

상기 유온 제어장치는 상기 압축기의 토출온도를 검출하는 토출온도 검출수단과, 상기 압축기의 토출압력을 검출하는 토출압력 검출수단과, 상기 토출온도 검 출수단과 상기 토출압력 검출수단의 출력 신호에 따라 상기 압축기로부터 토출되는 냉매의 과열도를 연산하는 토출 과열도 연산수단과, 이 토출 과열도 연산수단의 연산 결과와 상기 토출온도 검출수단의 출력 신호를 비교하는 토출 과열도 판정 수단을 마련하고 상기 구동수단이 상기 토출 과열도 판정 수단과 상기 유온 판정수단의 출력 신호에 따라 상기 유량 조정수단의 개폐 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,

상기 유온 검출수단은 압축기 저부의 용기 표면에 장착한 온도센서를 구비한 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제 1 항 내지 제 3 항의 어느 한 항에 있어서,

상기 유량 조정수단은 전자밸브와 캐필러리 튜브를 직렬로 접속하여 이루어지고 상기 전자밸브가 상기 구동수단에 의해 개폐 동작이 제어되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제 1 항 내지 제 3 항의 어느 한 항에 있어서,

상기 유량 조정수단은 전동팽창밸브를 구비하며 이 전동팽창밸브가 상기 구동수단에 의해 개도 조정 동작이 제어되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.