KR100630449B1 - 에어컨 냉방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 에어컨 냉방장치는 적어도 2대의 압축기를 구비하는 에어컨 냉방장치에 있어서, 압축용량이 다른 적어도 2대 이상의 압축기와, 각 압축기에 공통 연결된 증발기 및 응축기와, 각 압축기에 개별적으로 연결된 어큐뮬레이터와, 각 어큐뮬레이터들을 연결시키는 연결배관과, 냉매의 역유입을 방지하도록 각 압축기의 토출측에 구비된 제1 압력제어수단과, 압력차를 해소시킬 수 있도록 각 압축기의 제1 압력제어수단의 하단 토출측과 각 어큐뮬레이터의 흡입측 사이에 구비된 제2 압력제어수단을 포함하여, 각 압축기로의 냉매의 역유입을 방지하며 토출배관과 흡입배관 사이의 압력을 균등하게 하고 압축기의 운전전환시 정지중인 압축기의 압력차를 해소하여 운전이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.

압축기, 증발기, 응축기, 어큐뮬레이터, 연결배관, 솔밸브

Description

에어컨 냉방장치{A AIR-CONDITIONING'S COOLING APPARATUS}

도1은 종래기술에 따른 두개의 압축기가 구비된 냉방장치의 개략도.

도2는 본 발명에 따른 에어컨 냉방장치의 개략도.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

4a, 4b: 토출관 5: 연결관

6a, 6b: 분지관 11a: 제1 압축기

11b: 제2 압축기 14a: 제1 어큐뮬레이터

14b: 제2 어큐뮬레이터 20: 연결배관

31a, 31b: 솔레노이드 밸브 41a, 41b: 체크밸브

50: 응축기 61a, 61b: 팽창장치

71a, 71b: 서비스밸브 81a, 81b: 증발기

91: 커넥터

본 발명은 에어컨에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적어도 2대의 압축기와 제1 및 제2 압력제어수단을 통해 에어컨의 가동대기 시간을 단축시킬 수 있는 에어컨 냉방장치에 관한 것이다.

최근의 에어컨은 냉방용량이 자동제어되는 냉방장치가 구비되어 있으며, 상술한 냉방장치는 정속 압축기 한대를 사용한 단순제어식, 가변 압축기를 사용한 가변제어식, 및 정속 압축기 2대 이상을 사용한 복합제어식이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 복합제어식 냉방장치를 포함한 종래의 에어컨은 제1 압축기(100a) 및 제2 압축기(100b)와, 각 압축기에 공통 연결된 오일분리기(600) 및 오일분리기에 연결된 응축기(300), 응축기에 연결된 팽창장치(500), 팽창장치에 연결된 증발기(200) 및 증발기에 공통 연결되고 각 압축기에 개별적으로 연결된 제1 어큐뮬레이터(400a)와 제2 어큐뮬레이터(400b), 각 어큐뮬레이터에 각각 연결된 제1 모세관(700a)과 제2 모세관(700b)등으로 구성된다.

상술한 종래의 복합제어식 냉방장치에 의하면, 냉방부하의 변동에 따라 각 압축기는 단독가동되거나 동시에 가동될 수 있다. 따라서, 종래의 복합제어식 냉방장치는 비교적 효율적으로 냉방용량 조절이 가능하다.

그러나, 종래의 복합제어식 냉방장치는 냉방부하의 변화에 따라 각 압축기를 제어할 경우에 전체 압축기가 정지된 상태에서 다시 적합한 용량의 압축기를 가동시켜야 하며, 하나의 압축기가 가동되는 상태에서는 정지된 다른 하나의 압축기의 토출측에도 가동중인 압축기로부터 냉매압력이 인가되어 정지된 다른 하나의 압축기는 가동이 불가능할 뿐만아니라 정지중인 압축기에 직접 냉매압력이 인가되어 압 축기의 고장의 원인도 된다. 또한, 정지된 압축기가 가동되기 위해서는 정지된 압축기의 토출부와 흡입부 사이의 압력이 평형에 도달할 때까지의 소정의 시간이 필요로 된다.

또한, 냉동부하 변동 및 압축기의 압축용량에 따라 정지된 압축기의 압력평형 도달시간이 다르므로 실제 기기설계시 충분한 안전시간을 고려하여야 하며, 이로인해 어떤 조건에서는 즉시 압력평형 상태가 되었음에도 불구하고 압축기가 계속해서 정지되기도 한다.

따라서, 종래의 복합제어식 냉방용량 조절장치는 가동중인 압축기로부터 토출된 냉매가 직접 정지중인 압축기의 토출측으로 흡입되어 압축기의 고장의 원인이 되며, 동시가동되던 압축기가 냉동부하 변동에 따라 1대만 가동되다가 다시 2대 모두 가동시켜야 할 경우 압축기를 모두 정지시킨 후 재가동시켜야 하는 문제가 발생한다. 이 때 실내의 온도는 상승하게 되어 사용자는 불쾌감을 느끼게 되며 온도 상승 후 운전하게 되어 소비전력이 증가되므로 경제적이지 않으며, 복수의 압축기를 구비하여 냉방용량을 가변시킴으로써 얻게 되는 에너지 효율을 얻을 수 없게 된다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 적어도 2대의 압축기를 구비한 에어컨 냉방장치의 구조를 개선하여 기기의 효율성을 향상시키고, 솔레노이드 밸브등의 압력평형 제어수단을 통해 정지된 압축기의 압력평형 도달시간, 즉 가동대기시간을 단축시켜 에너지 효율의 증가 및 실내를 쾌적하게 유지하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 에어컨 냉방장치는 압축용량이 다른 적어도 2대 이상의 압축기와, 각 압축기와 공통 연결된 응축기와 응축기에 연결된 적어도 2대의 팽창장치 및 팽창장치에 각각 연결된 증발기, 상술한 증발기와 각 압축기 사이에 개별적으로 연결된 어큐뮬레이터와, 어큐뮬레이터들을 연결시켜 오일을 회수하는 연결배관과, 냉매의 역유입을 방지하도록 각 압축기의 토출측에 구비되는 제1 압력제어수단과, 각 압축기의 토출측과 흡입측 사이의 압력차를 해소시키도록 각 압축기의 제1 압력제어수단의 하단 토출측과 각 어큐뮬레이터의 흡입측 사이에 구비된 제2 압력제어수단이 제공된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 에어컨 냉방장치를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 에어컨 냉방장치의 일 실시예를 도시한 개략도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에어컨 냉방장치에서 압축기는 적어도 2대의 압축기(11a,11b)가 구비되며, 제1 압축기(11a) 및 제2 압축기(11b)는 압축용량이 같거나, 바람직하게는 서로 다른 압축용량을 가질 수 있다. 상술한 압축기는 저온저압의 기체를 고온고압의 기체상태 냉매로 압축시켜 응축기(50) 및 증발기(81a,81b)를 통해 냉매이동 사이클이 형성되도록 한다.

제1 어큐뮬레이터(14a)는 제1 압축기(11a) 및 증발기(81a,81b)에 연결되어 증발기(81a,81b)를 통해 상전환을 한 저온저압의 기체냉매와 오일을 회수하고 잉여냉매를 저장한다. 제2 어큐뮬레이터(14b)는 제2 압축기(11b) 및 증발기(81a,81b)에 연결되어 증발기(81a,81b)를 통해 상전환을 한 저온저압의 기체냉매와 오일을 회수하고 잉여냉매를 저장한다.

또한, 제1 압력제어수단은 각 압축기(11a,11b)에서 고온고압의 냉매가 토출될 때, 다른 압축기 토출관을 통해 압축기내로 냉매가 유입되어 압축기의 고장 및 가동효율이 저하되는 것을 방지하도록, 응축기(50)와 각각의 제1 압축기(11a) 및 제2 압축기(11b) 사이에 일방향으로 각각 구비되며, 상술한 제1 압력제어수단에 의해 냉매의 흐름은 각 압축기(11a,11b)로부터 토출방향으로만 진행된다.

이 때, 제1 압력제어수단으로는 체크밸브(41a,41b)가 바람직하다.

또한, 제2 압력제어수단은 각 압축기의 토출측과 흡입측간의 압력차를 해소시켜 가동대기시간을 단축시킬 수 있도록, 각 압축기의 제1 압력제어수단의 하단 토출측과 각 어큐뮬레이터의 흡입측 사이에 구비되며, 각각의 압축기의 토출측과 흡입측 사이의 압력차를 해소시킴으로써 오일역류 방지 및 각 압축기의 가동을 원활하게 하고 가동대기시간을 단축된다.

이 때, 상술한 제2 압력제어수단은 솔레노이드 밸브(31a,31b)로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 제1 어큐뮬레이터(14a)와 제2 어큐뮬레이터(14b) 사이에는 연결배관(20)이 연결되어 증발기(81a,81b)를 통과한 저온저압의 냉매와 더불어 각 분지관(6a,6b)을 통해 각 어큐뮬레이터(14a,14b)로 회수되는 오일이 오일의 유동을 통해 상기 각 어큐뮬레이터의 오일 수위를 동일하게 유지하도록 각 압축기의 용량에 따라 적절하게 배분될 수 있도록 한다.

이하에서는, 도 2를 참조하여, 상술한 바와 같이 구성된 에어컨 냉방장치의 가동을 설명한다.

우선, 본 발명에 따른 에어컨 냉방장치를 냉매의 흐름을 따라 기술하면, 저온저압의 기체상태 냉매는 적어도 2대의 압축기(11a,11b)에 의해 고온고압의 기체상태 냉매로 압축되고, 고온고압의 기체상태 냉매는 토출관(4a,4b)을 통해 토출되며, 이때 토출관에 구비된 제1 압력제어수단에 의해 정지된 압축기로의 냉매의 역유입은 방지되며, 각 토출관을 통과한 고온고압의 기체상태 냉매는 연결관(5)을 통해 응축기(50)로 유입되며, 응축기로 유입된 냉매는 응축되어 저온고압의 액체상태 냉매로 변환한 후 팽창장치(61a,61b)에서 팽창되어 저온저압의 이상상태 냉매가 되고, 계속해서 증발기(81a,81b)로 이송되어 저온저압의 기체상태로 변하면서 주위로 부터 열을 빼앗아 증발기 주위 공기를 냉각시키게 된다. 이 때 냉매는 실내기온에 따라 각 서비스 밸브(71a,71b)에 의해 커넥터(91)를 통해 연결된 증발기로 유입된다. 증발기에서 주위공기를 냉각시킨 냉매는 증발기 일측에 구비된 연결관(5)과 연결관(5) 끝단에서 분지된 분지관(6a,6b)을 통해 오일분리겸 잉여냉매 축적수단인 각각의 어큐뮬레이터(14a,14b)로 유입되며, 1대의 압축기만 운전될 경우 정지중인 압축기의 어큐뮬레이터로 유입된 과잉 오일은 각각의 어큐뮬레이터를 연결하는 연결배관(20)을 통해 운전중인 압축기의 어큐뮬레이터로 흡입되며, 회수된 오일과 냉매는 각 어큐뮬레이터에 연결된 각각의 압축기로 유입되어 재응축이 되는 사이클을 형성한다.

본 발명에 따른 냉방장치가 냉방부하 변동에 따라 가동되는 방법을 살펴보 면;

첫째, 냉방부하 변동에 의해 각 압축기를 동시에 가동시키는 경우에, 제2 압력제어수단인 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(31a,31b)에 전원을 인가하여 개방하고 이에 따라 압력평형을 맞춘 후 각각의 솔레노이드 밸브를 폐쇄하고 각 압축기를 가동시킨다. 이 때, 각 압축기(11a,11b)에서 압축된 고온고압 기체상태 냉매는 각 토출배관(4a,4b)으로 토출된 후 냉매의 역유입이 방지되도록 일방향으로 구성된 제1 압력제어수단인 각 체크밸브(41a,41b)에 의해 연결관(5)을 통해 응축기(50)로 유입되며, 응축기(50)에서 응축되어 액체상태 냉매로 상전환되고, 이후 응축기(50)에 연결된 팽창장치(61a,61b)을 각각 거치면서 압력이 하강된 냉매는 커넥터(91)로 각각 연결된 증발기(81a,81b)를 통해 기체상태 냉매로 상전환되거나 액체상태 냉매를 그대로 유지한 채 각 분지관(6a,6b)을 통해 각 어큐뮬레이터(14a,14b)로 유입된다.

또한, 각 어큐뮬레이터(14a,14b)로 유입된 기체상태 및 액체상태 냉매 및 각 압축기에서 냉매와 함께 토출되어 흘러온 오일은 각 냉매유량비율에 따라 분배되어 오일의 유동을 통해 상기 각 어큐뮬레이터의 오일 수위를 동일하게 유지하도록 과잉 유입된 오일은 연결배관(20)을 통해 회수되어 각 어큐뮬레이터(14a,14b)를 통해 각각의 압축기(11a,11b)로 유입된다. 그리고 이러한 사이클은 반복적으로 수행된다.

둘째, 제1 압축기(11a)만을 가동시키는 경우, 제2 압력제어수단인 제1 솔레노이드 밸브(31a)와 제2 제어수단인 제2 솔레노이드 밸브(31b)에 전원을 인가하여 개방하고 이에 따라 압력평형을 맞춘 후 제1 솔레노이드 밸브(31a)를 폐쇄시킨 후 제1 압축기(11a)만을 가동시킨다. 상술한 제1 압축기(11a)에서 토출된 냉매는 제1 압력제어수단인 체크밸브(41b)에 의해 차단되어 정지중인 제2 압축기(11b)측으로는 인가되지 않게 되며, 분지관(6b)을 통해 정지중인 제2 압축기(11b)의 제2 어큐뮬레이터(14b)로 유입된 오일은 연결배관(20)을 통해 가동중인 제1 압축기(11a)의 제1 어큐뮬레이터(14a)로 흐르게 되어, 오일의 편중 현상을 없애며 정지중인 제2 압축기(11b)는 언제든지 가동가능한 상태를 유지한다.

또한, 제2 압축기(11b)는 가동하고 제1 압축기(11a)가 정지된 상태에서도, 마찬가지로 항상 정지중인 제1 압축기(11a)의 가동이 가능하다.

셋째, 각 압축기(11a,11b)가 모두 가동되는 상태에서 냉방부하가 감소하여 제1 압축기(11a)가 정지된 후, 냉방부하가 다시 증가하여 정지된 제1 압축기(11a)가 재가동되어야 하는 경우에 있어서, 우선 제1 압축기(11a)와 제2 압축기(11b)가 동시에 가동이 되면 제1 압축기(11a)의 토출측과 제1 압력제어수단인 체크밸브(41a) 사이의 토출관(4a) 및 제1 압축기(11a) 내부는 고압으로 존재하게 된다. 이 때, 제1 압축기(11a)를 정지하면, 제2 압축기(11b)의 고압측 냉매는 제1 압력제어수단인 체크밸브(41a)에 의해 제1 압축기(11a)로 유입이 차단된다. 그러나, 제1 압축기(11a)에 의해 이미 생성되어 있는 고압은 제거되지 않은 경우가 발생할 수 있으며, 제1 압축기(11a)의 토출측과 흡입측의 압력차로 인해 제1 압축기(11a)의 오일이 제1 어큐뮬레이터(14a)로 역류하는 현상이 발생한다. 이 때에는, 제1 압축기(11a)의 토출측에 냉매압력이 인가된 상태이기 때문에 일정한 냉매소진 시간후에 상기 제1 압축기(11a)가 재가동 되어야 한다. 이와 같이, 압축기의 가동전환이 요 구될 때, 특히 제1 압축기(11a)와 제2 압축기(11b)가 동시에 가동되다가 제1 또는 제2 압축기 어느 하나를 정지한 후 다시 제1 또는 제2 압축기 어느 하나의 가동이 필요할 때, 제1 또는 제2 압축기중 어느 하나의 가동을 위해서는 상술한 압력차를 해소시킬 가동대기시간이 필요하게 된다. 상술한 가동대기시간은 본 발명에 따른 제2 압력제어수단인 솔레노이드 밸브(31a,31b)를 통해 제거될 수 있다. 상술한 제2 압력제어수단인 솔레노이드 밸브(31a,31b)는 압축기의 토출측과 흡입측의 압력차를 해소시키고 균압을 이루도록 하여, 대기시간 없이 제2 압축기(11b) 가동 중에도 즉시 제1 압축기(11a)를 가동할 수 있도록 한다.

예를들면, 제1 압축기(11a)와 제2 압축기(11b)가 동시에 가동되다가 모두 정지된 후 제1 압축기(11a)만 단독으로 가동시키는 경우, 정지 후의 흡입측 압력은 대략 8kg/cm2g이 되며 제1 압축기(11a)만 단독으로 가동하게 되면 제1 및 제2 흡입측 압력이 대략 8kg/cm2g에서 4kg/cm2g로 저하된다. 이때, 제2 압축기(11b)의 오일은 압력차로 인하여 제2 어큐뮬레이터(14b)로 역류하게 되고 역류한 오일은 연결배관(20)을 통해 가동중인 제1 압축기(11a)로 이동하게 되므로 제2 압축기(11b)의 성능저하를 발생시킨다. 따라서, 제1 압축기(11a)만을 가동시키는 경우에 제2 압축기(11b)의 솔레노이드 밸브(31b)를 개방한 상태에서 가동하여야 한다.

이상에서, 적어도 2대의 압축기 및 제1 및 제2 압력제어수단을 구비한 에어컨 냉방장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였으나, 이것은 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진자이면 누구나 본 발명의 기술사상 의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 에어컨 냉방장치를 사용하면, 각 압축기의 냉매 및 오일의 역유입이 방지되고 압축기의 가동전환이 요구될 때 솔레노이드 밸브등의 제어수단을 통해 각 압축기의 토출측과 흡입측 사이의 압력평형을 이룰 수 있으므로 가동대기 시간등에 의한 전력소비감소 및 에너지 효율을 얻을 수 있다. 또한, 항상 실내의 쾌적성을 유지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 서로 다른 압축용량을 갖는 적어도 2대의 압축기(11a,11b);

   상기 각 압축기의 토출관과 공통 연결된 응축기(50);

   상기 응축기에 연결된 적어도 2대의 팽창장치(61a,61b);

   상기 팽창장치에 각각 연결된 적어도 2대의 증발기(81a,81b);

   상기 각 압축기에서 냉매와 같이 토출된 오일을 회수하고 잉여냉매를 저장하도록 상기 각 증발기와 상기 각 압축기 사이에 개별적으로 연결된 어큐뮬레이터(14a,14b);

   냉매의 역유입을 방지하도록 상기 각 압축기의 토출관과 응축기 사이에 각각 구비된 제1 압력제어수단인 체크밸브(41a,41b);

   상기 압축기의 토출측과 흡입측 사이의 압력평형 및 오일의 역류를 방지하도록 상기 각 압축기의 토출관과 각 어큐뮬레이터의 흡입측 배관 사이에 각각 구비된 제2 압력제어수단인 솔레노이드 밸브(31a,31b); 및

   오일의 유동을 통해 상기 각 어큐뮬레이터의 오일 수위를 동일하게 유지하도록 상기 어큐뮬레이터 사이에 구비된 연결배관(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어컨 냉방장치.

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