KR100597672B1 - 냉매회로 및 냉매회로 운전 제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통상의 냉난방운전에 있어서 높은 운전 효율을 달성할 수 있는 냉매회로 및 냉매회로 운전 제어시스템에 관한 것이다. 냉매회로(Ka) 내에 균유관(16)을 통해 서로 병렬로 연통되어 있는 제1 내지 제3 압축기(11~13)의 각 용기의 균유를 수행하는 냉매회로의 운전 제어방법에 있어서, 제1 내지 제3 압축기(11~13)의 각 용기내의 운전중 압력차를 서로 1kPa이하로 하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉매회로 및 냉매회로 운전 제어시스템{Refrigeration cycle and A operation control system of refrigeration cycle}

도 1은 본 발명에 따른 일 실시형태에서의 복수압축기의 운전 제어시스템을 도시한 개략 측단면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 실시예에서의 운전 제어시스템의 각 용기내 압력차와 오일 미스트 유출량의 관계를 나타낸 그래프이고,

도 3은 종래의 복수 압축기의 운전 제어시스템을 도시한 개략 측단면도이다.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

11 제1 압축기

12 제2 압축기

13 제3 압축기

11a, 12a, 13a 용기

14 흡입관

16 균유관

22 제1 분기 흡입관

23 제2 분기 흡입관

24 제3 분기 흡입관

31 제1 분기 균유관

32 제2 분기 균유관

33 제3 분기 균유관

Ka 냉매회로

P1 균유관 집합점

본 발명은 공기조화기 등에 사용할 수 있는 복수의 압축기에 있어서 각 압축기의 오일 미스트의 이동을 방지할 수 있는 냉매회로 및 냉매회로 운전 제어시스템에 관하는 것이다.

공기 조화기의 일 예로 복수의 실내기에 대처할 수 있도록 1대의 실외기에 복수의 압축기가 구비되는 소위 멀티형 공기 조화기가 있다.

이러한 종류의 공기 조화기의 실외기에 배치 구비되는 복수의 압축기로서는 가변 용량형의 압축기 또는 서로 다른 용기(shell) 용량을 갖는 경우가 있다. 이 때 압축기가 균유관에 의해 연통되어 있으면 고압측 압축기의 용기로부터 저압측 압축기의 용기로 오일이 이동하게 되고 또한 압축기의 용기 내부에서는 담겨진 오일이 회전 부품에 의해 교반되어 미스트(mist) 형태로 존재하기 때문에 오일량이 균유관 접속구 위치보다 설사 낮아졌다 해도 오일이 증기 형태로 계속적으로 이동하게 되어 결국 고압측 압축기에 오일 부족 현상이 나타나게 되는 문제가 있다.

이러한 오일 증기의 이동을 방지하기 위한 것으로서 복수 압축기의 용기를 균유관을 통해 서로 연통시키고 또한 균유관을 바이패스관을 통해 압축기의 토출측 냉매배관과 접속시킨 것이 제안되었다(일본국 특개평 04-222354호 공보(도 1) 참조).

이러한 복수 압축기의 냉매회로 운전 제어시스템에 대해 간단히 설명하면 도 3에 도시된 바와 같이 냉매회로(Kb) 내에는 3대의 압축기(51, 52, 53)가 서로 병렬이 되도록 흡입측의 냉매배관인 흡입관(54)과 토출측의 냉매배관인 토출관(55)에 각각 접속되어 있다. 이 압축기들의 용기(51a, 52a, 53a)는 인접하는 압축기들이 균유관(56)을 통해 서로 연통되어 있다. 압축기(51, 52, 53)의 토출관(55)은 개폐밸브(57)가 중도에 설치된 바이패스관(58)에 의해 균유관(56)에 접속되어 있다.

또한 바이패스관(58)의 직경은 균유관(56)의 직경에 비해 훨씬 작기 때문에 이러한 소경의 바이패스관(58)을 통해 액상의 오일이 압축기들 사이를 이동하지 못한다.

이 냉매회로 운전 제어시스템에 따르면 통상의 냉난방 운전중에는 개폐밸브(57)를 열어 바이패스관(58)를 통해 고압냉매 가스를 균유관(56)으로 유입시킨다. 이에 의해 균유관(56)을 통한 각 압축기 용기(51a, 52a, 53a)간의 오일 미스트의 이동을 방지하여 고압측 압축기에 발생할 수 있는 오일량 부족을 방지하고 있다.

또한 장시간 운전에 의해 각 압축기의 용기(51a, 52a, 53a)간의 오일량에 편차가 발생했을 경우에는 개폐밸브(57)를 닫고 복수의 압축기(51, 52, 53)를 1대씩 순차적으로 운전하는 소위 균유운전을 실시하여 각 압축기(51, 52, 53) 내의 잉여 오일을 균유관를 통해 순차 이동시켜 각 압축기(51, 52, 53)의 용기(51a, 52a, 53a) 내의 오일량을 적정값으로 복귀시키도록 하고 있다.

그러나 여전히 상기한 종래의 냉매회로 운전제어 시스템에는 다음과 같은 문제가 남아 있었다. 즉 종래의 냉매회로 운전제어 시스템은 통상의 냉난방 운전시 개폐밸브(57)를 열고 바이패스관(58)을 통해 고압냉매 가스를 균유관(56)으로 유입시킴으로써 오일 미스트의 이동을 방지하고 있으므로 각 압축기(51, 52, 53)의 운전 효율이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로서 통상의 냉난방 운전시 높은 운전 효율을 달성할 수 있는 냉매회로 및 냉매회로 운전 제어시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해 다음과 같은 구성을 채용한다. 즉 본 발명의 냉매회로는 서로 병렬로 배치된 복수의 압축기와 상기 복수의 압축기에 각각 연결되어 오일이 유동하는 균유관과 상기 복수의 압축기로 냉매를 전달하는 흡입관과 상기 흡입관과 각 압축기를 연결하는 복수의 분기흡입관을 포함하는 냉매회로의 균유를 수행함에 있어서, 상기 복수의 분기흡입관의 형상을 유사하게 하여 상기 복수 압축기의 각 용기내의 운전 중 압력차를 서로 1kPa이하로 하는 것을 특징으로 한다.

이 발명에 따른 냉매회로는 각 압축기의 용기내 압력차가 서로 1kPa이하임에 따라 통상의 냉난방 운전중 오일 미스트가 균유관으로 유출되는 것을 억제하여 각 압축기의 오일량 부족을 방지할 수 있다. 또한 오일 미스트의 이동을, 토출관과 균유관을 개폐밸브를 통해 바이패스관에 접속시키고 균유관으로 고압 가스를 유입시킴으로써 방지할 필요가 없으므로 미리 개폐밸브나 바이패스관을 마련할 필요가 없게 되고 따라서 냉매회로 운전 제어시스템의 제조 비용의 상승을 미연에 방지할 수 있다. 또한 바이패스관을 설치하지 않음에 따라 냉난방 운전의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명의 냉매회로는 상기 복수의 압축기가 서로 같은 냉동능력을 가지며, 상기 분기 흡입관의 형상을 동일하게 하여 각 압축기의 각 용기내의 운전중 압력을 서로 같게 하는 것이 바람직하다.
이 발명에 따른 냉매회로는 각 압축기의 용기내 압력이 서로 같으므로 통상의 냉난방 운전중에 오일 미스트가 균유관으로 유출되는 것을 막을 수 있다.

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또한 본 발명에 따른 냉매회로 운전 제어시스템은 냉매회로 내에 서로 병렬로 배치된 복수의 저압 용기식 압축기와, 오일의 유동을 위해 상기 복수의 압축기의 각 용기에 접속하는 균유관과, 상기 복수의 압축기의 각 용기에 냉매를 전달하는 흡입관과, 상기 흡입관과 상기 각 압축기의 각 용기를 각각 접속하는 분기 흡입관을 포함하고, 상기 분기 흡입관의 형상을 유사하게 하여 각 분기 흡입관의 배관 압력손실의 차가, 서로 1kPa이하인 것을 특징으로 한다.

이 발명에 따른 냉매회로 운전 제어시스템에서는 흡입관 집합점과 각 압축기의 각 용기를 접속시키는 분기 흡입관 각각의 운전중 배관 압력손실차가 서로 1kPa이하로서, 통상의 냉난방 운전중 각각의 분기 흡입관에 접속되는 각 압축기의 용기내 압력이 서로 1kPa이하가 된다. 따라서 오일 미스트의 이동을 억제할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 냉매회로 운전 제어시스템은 상기 복수의 저압 용기식 압축기가 서로 같은 냉동 능력을 가지며, 상기 분기 흡입관이 서로 같은 재료로 구성됨과 아울러 동일한 형상을 갖는 것이 바람직하다.

이 발명에 따른 냉매회로 운전 제어시스템에서는 서로 같은 재료로 구성되고 동일한 형상을 갖는 분기 흡입관에 의해 서로 같은 냉동 능력을 갖는 복수 압축기의 각 용기를 접속함으로써 통상의 냉난방 운전중에 각 압축기의 용기의 압력이 같아진다. 따라서 균유관을 통해 오일 미스트가 유출되는 것을 방지할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 냉매회로 및 냉매회로 운전 제어시스템은 상기 복수의 저압 용기식 압축기가 3대 이상이며 상기 균유관이 균유관 집합점과 상기 복수의 압축기의 각 용기를 접속하는 분기 균유관을 갖는 것이 바람직하다.

이 발명에 따른 냉매회로 운전 제어시스템에서는 압축기가 3대 이상이었을 때 균유관 집합점과 각 압축기의 용기를 접속하는 분기 균유관을 통해 각 압축기가 직접 접속된다. 여기서 복수 압축기를 1대씩 순차적으로 운전하는 균유 운전시 일부 압축기의 오일레벨이 그 압축기에 접속되는 분기 균유관의 접속구보다 낮은 경우에도 그 압축기의 흡입관으로부터 유입되는 냉매 가스에 방해받지 않고 압축기들간의 균유관을 통한 오일 이동이 가능하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 냉매회로 운전 제어시스템의 일 실시 형태를 도 1을 참조하여 설명한다.

본 실시 형태에 의한 냉매회로 운전 제어시스템은 예를 들어 공기조화기와 같은 냉매회로에 이용할 수 있는 것이다.

이 냉매회로(Ka)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 압축기(11), 제2 압축기 (12) 및 제3 압축기(13)가 서로 병렬이 되도록 흡입측 냉매배관인 흡입관(14)과 토출측 냉매배관인 토출관(15)에 각각 접속되어 있다. 이 제1 압축기(11), 제2 압축기(12) 및 제3 압축기(13)의 용기(11a, 12a, 13a)들은 직접 균유관(16)를 통해 서로 연통하고 있다. 한편 여기서 사용되고 있는 제1 압축기(11), 제2 압축기(12) 및 제3 압축기(13)는 각각 동일한 냉동 능력을 갖는 저압 용기식 압축기이다.

흡입관(14)은 제1 내지 제3 압축기(11, 12, 13)에 공통되는 메인 흡입관(21)과, 흡입관 집합점(P1)에서 분기되어 메인 흡입관(21)과 제1 압축기(11)를 접속하는 제1 분기 흡입관(22)과, 흡입관 집합점(P1)에서 분기되어 메인 흡입관(21)과 제2 압축기를 접속하는 제2 분기 흡입관(23)과, 흡입관 집합점(P1)에서 분기되어 메인 흡입관(21)과 제3 압축기(13)를 접속하는 제3 분기 흡입관(24)을 구비하고 있다.

제1 내지 제3 분기 흡입관(22, 23, 24)은 상호간 배관 압력 손실차가 1kPa이하가 되는 형상을 각각 갖고 있다. 즉, 각 흡입관의 재질, 길이, 모양 등 각 흡입관의 형상을 유사하게 하여 각 흡입관 상호간 배관 압력 손실차가 1kPa이하가 되도록 한다.

균유관(16)은 균유관 집합점(P2)과 제1 압축기(11)의 균유관 접속구(11b)를 접속하는 제1 분기 균유관(31)과, 균유관 집합점(P2)과 제2 압축기(12)의 균유관 접속구(12b)를 접속하는 제2 분기 균유관(32)과, 균유관 집합점(P2)과 제3 압축기(13)의 균유관 접속구(13b)를 접속하는 제3 분기 균유관(33)을 구비하고 있다.

이 냉매회로 운전 제어시스템에서 통상의 냉난방 운전중에는 제1 내지 제3 분기 흡입관(22, 23, 24)의 상호 배관 압력 손실의 차가 1kPa이하가 되는 형상을 갖고 있으므로 제1 압축기(11)의 용기(11a) 내의 압력과 제2 압축기(12)의 용기 (12a) 내의 압력과 제3 압축기(13)의 용기내의 압력차가 서로 1kPa이하가 된다. 따라서 균유관(16)을 통해 제1 내지 제3 압축기(11, 12, 13)의 용기(11a, 12a, 13a) 사이에서 오일 미스트가 이동하지 않게 된다.

또한 장시간 운전에 의해 각 압축기의 용기(11a, 12a, 13a)들의 오일량에 편차가 발생했을 경우에는 제1 압축기(11), 제2 압축기(12) 및 제3 압축기(13)를 1대씩 순차 운전하는 소위 균유운전을 실시한다.

여기서 도 1의 제1 압축기(11)를 균유 운전하는 경우의 예를 설명하면 제2 압축기(12)의 오일레벨이 균유관 접속구(12b)보다 낮아진 경우 제2 압축기(12)에 접속되는 제2 분기 흡입관(23)로부터 유입되는 냉매 가스가 균유관(16)을 통해 운전중인 제1 압축기(11)로 이동한다. 이와 동시에 제3 압축기(13)도 직접 균유관(16)을 통해 제1 압축기(11)와 연통하고 있으므로 제3 압축기(13)로부터 액상의 오일이 균유관(16)을 통해 제1 압축기(11)로 이동한다.

이와 같이 구성된 냉매회로 운전 제어시스템 및 냉매회로의 운전 제어방법에 따르면 제1 내지 제3 분기 흡입관(22, 23, 24)의 상호 배관 압력 손실의 차가 1kPa 이하가 되는 형상을 가지고 있으므로 각 용기(11a, 12a, 13a) 내의 압력차가 1kPa 이하가 된다. 따라서 통상의 냉난방 운전중에 오일 미스트가 균유관(16)으로 유출되는 것을 확실하게 방지하여 제1 내지 제3 압축기(11, 12, 13)의 오일량 부족을 피할 수 있다. 또한 토출관(15)과 균유관(16)을 개폐밸브를 통해 바이패스관과 접속시키고 균유관(16)에 고압 가스를 유입시킴으로써 오일 미스트의 이동을 방지할 필요가 없게 되므로 미리 개폐밸브나 바이패스관을 마련할 필요가 없게 되며 따라 서 냉매회로 운전 제어시스템의 제조비용 상승을 미연에 방지할 수 있다. 또한 바이패스관을 설치하지 않음에 따라 냉매 가스를 분류(分流)시킬 필요가 없게 되고 그 결과 냉난방 운전의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

또한 제1 내지 제3 압축기(11, 12, 13)가 서로 직접 균유관(16)에 의해 연통되어 있으므로 예를 들어 제1 압축기(11)만을 운전하는 균유 운전을 실시했을 때 제2 압축기(12)의 오일레벨이 균유관 접속구(12b)보다 낮아져도 제2 압축기(12)의 제2 분기 흡입관(23)으로부터 유입되는 냉매 가스에 방해받지 않고 제3 압축기(13)로부터 제1 압축기(11)로의 균유관(16)을 통한 오일도 이동 가능해져 각 압축기의 용기(11a, 12a, 13a)의 오일량을 적정값으로 복귀시킬 수 있다.

아울러 압축기의 용기가 다른 압축기의 각 용기와 직접 균유관(16)에 의해 연통하고 있으므로, 즉 한 압축기의 용기와 다른 각 압축기 용기와의 연통부분이 균유관과의 접속 부분 1군데로 충분하므로 가령 중앙측에 위치하는 제2 압축기(12)의 용기(12a)의 경우에도 균유관 접속구는 1군데면 충분하고 따라서 균유관 접속구를 복수개 마련할 필요가 없으므로 압축기 용기의 제조비용 상승을 미연에 방지할 수 있다.

[실시예 1]

이이서 본 발명에 따른 냉매회로 운전 제어시스템을 실시예를 통해 구체적으로 설명한다.

압축기의 각 용기간 압력차가 0~3kPa일 때의 균유관을 통한 각 압축기간 오일 미스트의 이동 유량을 도 2에 도시했다.

여기서 냉매 가스로서 R410A를 사용하고 오일로서 점도 그레이드가 32인 3MPOE를 사용하고 고압측 용기내의 압력을 1Mpa로 하고 가스 가열도를11K로 하고 외경이9.53mm이고 길이가 1m인 균유관을 이용하고 가스중 오일 체적비를 1%로 했다.

도 2를 통해 각 용기의 압력차가 1KPa이하이면 균유관으로 오일 미스트가 거의 유출되지 않음을 알 수 있다.

한편 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되지 않고 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경을 실시할 수 있다.

예를 들면 상기한 실시 형태에서는 압축기를 3대 배열하고 있지만 압축기의 수는 반드시 3대일 필요는 없고 2대나 4대 이상도 가능하다.

또한 제1 내지 제3 분기 흡입관이 같은 재료로 구성됨과 아울러 동일 형상을 가질 수도 있다. 이에 의해 제1 내지 제3 분기 흡입관의 배관 압력손실이 서로 같게 되어 제1 내지 제3 압축기의 각 용기내 압력을 동일하게 할 수 있다.

본 발명의 냉매회로의 운전 제어방법에 따르면 각 압축기의 용기내 압력차가 서로 1kPa이하임에 따라 통상의 냉난방 운전중에 오일 미스트가 균유관으로 유출되는 것을 방지하여 각 압축기에 오일량이 부족하게 되는 것을 피할 수 있다. 또한 오일 미스트의 이동을, 토출관(15)과 균유관(16)을 개폐밸브를 통해 바이패스관에 접속시키고 균유관(16)에 고압 가스를 유입시킴으로써 방지할 필요가 없으므로, 미리 개폐밸브나 바이패스관을 마련할 필요가 없게 되고 따라서 냉매회로 운전 제어 시스템의 제조비용 상승을 미연에 방지할 수 있다. 또한 바이패스관을 설치하지 않음으로써 냉난방 운전의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 서로 병렬로 배치된 복수의 압축기와 상기 복수의 압축기에 각각 연결되어 오일이 유동하는 균유관과 상기 복수의 압축기로 냉매를 전달하는 흡입관과 상기 흡입관과 각 압축기를 연결하는 복수의 분기흡입관을 포함하는 냉매회로의 균유를 수행함에 있어서,

   상기 복수의 분기흡입관의 형상을 유사하게 하여 상기 복수 압축기의 각 용기내의 운전 중 압력차를 서로 1kPa이하로 하는 것을 특징으로 하는 냉매회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 압축기가 서로 같은 냉동능력을 가지며,

   상기 분기 흡입관의 형상을 동일하게 하여 각 압축기의 각 용기 내의 운전중 압력을 서로 같게 하는 것을 특징으로 하는 냉매회로.
3. 냉매회로 내에 서로 병렬로 배치된 복수의 저압 용기식 압축기와,

   오일의 유동을 위해 상기 복수의 압축기의 각 용기에 접속하는 균유관과,

   상기 복수의 압축기의 각 용기에 냉매를 전달하는 흡입관과,

   상기 흡입관과 상기 각 압축기의 각 용기를 각각 접속하는 분기 흡입관을 포함하고,

   상기 분기 흡입관의 형상을 유사하게 하여 각 분기 흡입관의 배관 압력손실의 차가, 서로 1kPa이하인 것을 특징으로 하는 냉매회로 운전 제어시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 복수의 저압 용기식 압축기가 서로 같은 냉동 능력을 가지며,

   상기 분기 흡입관이 서로 같은 재료로 구성됨과 아울러 동일한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 냉매회로 운전 제어시스템.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 복수의 저압 용기식 압축기가 3대 이상이며,

   상기 균유관이 균유관 집합점과 상기 복수의 압축기의 각 용기를 접속하는 분기 균유관을 갖는 것을 특징으로 하는 냉매회로 운전 제어시스템.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 복수의 저압 용기식 압축기가 3대 이상이며,

   상기 균유관이 균유관 집합점과 상기 복수의 압축기의 각 용기를 접속하는 분기 균유관을 갖는 것을 특징으로 하는 냉매회로.

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