KR100700545B1

KR100700545B1 - 복수의 압축기를 구비한 공기조화기의 운전제어장치 및방법

Info

Publication number: KR100700545B1
Application number: KR1020050073499A
Authority: KR
Inventors: 오세윤; 송찬호; 심재훈; 장지영
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-08-10
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2007-03-28
Also published as: CA2555432A1; KR20070018640A; US20070033954A1; CN100538194C; JP2007046895A; CN1912487A

Abstract

본 발명은 복수의 압축기를 구비한 공기조화기의 운전제어장치 및 방법에 관한 것으로, 팽창되어 차가워진 일부 냉매유량의 일부를 응축부와 열교환에 사용하여 응축온도를 낮춤으로써, 압축기 최대 운전시 최적 효율을 내는 냉매 봉입량을 가지고 공기조화기를 압축기 최소 운전용량으로 운전하는 경우에 과도한 냉매유량으로 인한 시스템 소지전력의 상승과 운전효율 감소를 방지하도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 복수의 압축기를 구비한 공기조화기에 있어서, 팽창변의 출력단의 냉매유로를 이중유로로 분지하고, 그 이중 유로중 한 유로에 설치되어, 일정량의 냉매를 통과시키는 유량분배저항과; 상기 유량분배 저항의 출력단에 설치되고, 제어신호에 의해 절환되어 상기 유량분배저항으로부터 배출되는 냉매의 흐름을 조절하는 절환수단과; 상기 절환수단을 통해 입력되는 냉매로 응축기의 온도를 저하시키고, 그 냉매를 어큐뮬레이터에 입력하는 응축기 열교환수단과; 현재 부하를 검출하고, 그 검출된 부하에 적합한 운전모드를 선택하여 시스템을 운전시키고, 그 선택된 운전모드에 근거하여 상기 절환수단을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어수단을 포함하여 구성한다.

Description

복수의 압축기를 구비한 공기조화기의 운전제어장치 및 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING THE DRIVING OF AN AIR CONDITIONER HAVING PLURAL COMPRESSORS AND METHOD THEREFOR}

도1은 일반적인 두개의 압축기를 구비한 공기조화기의 구성을 보인도.

도2는 본 발명 복수의 압축기를 구비한 공기조화기의 운전제어장치에 대한 실시예의 구성을 보인 블록도.

도3은 본 발명 복수의 압축기를 구비한 공기조화기의 운전제어방법에 대한 동작 흐름도.

도4는 도2에 있어서,응축기와 응축기 열교환수단을 이중관 열교환방식으로 설계한 모습을 보인 개략도.

도5는 도2에 있어서, 응축기와 응축기 열교환수단을 모세관 열교환방식으로 설계한 모습을 보인 개략도.

본 발명은 복수의 압축기를 구비한 공기조화기의 운전제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 팽창되어 차가워진 일부 냉매유량의 일부를 응축부와 열교환에 사 용하여 응축온도를 낮춤으로써, 압축기 최대 운전시 최적 효율을 내는 냉매 봉입량을 가지고 공기조화기를 압축기 최소 운전용량으로 운전하는 경우에 과도한 냉매유량으로 인한 시스템 소지전력의 상승과 운전효율 감소를 방지하도록 한 복수의 압축기를 구비한 공기조화기의 운전제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 압축기에서 고온ㆍ고압으로 압축된 냉매의 냉각사이클을 이용하여 실내를 냉방시키는 장치이다.

한편, 2개의 압축기를 갖는 공기조화기는 상기 각각의 압축기가 냉방부하에 따라 선택적으로 작동되어 상기 압축기를 구동시키는 구성은 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 2개의 압축기를 갖는 공기조화기는 선택적으로 작동되어 냉매의 압축량을 변화시키기 위한 제1 압축기(10) 및 제2 압축기(20)와; 상기 각각의 제1, 제2 압축기(10, 20)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기 (1)와; 상기 응축기(1)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(2)와; 상기 팽창팰브(2)에서 팽창된 냉매와 실내의 공기가 열교환되는 증발기(3)로 이루어진다.

먼저, 상기 도 1의 제1 압축기(10)는 인버터형 소용량 압축기, 제2 압축기 (20)는 정속형 대용량 압축기라는 가정하에서 설명하기로 한다.

상기 제1 압축기(10) 및 제2 압축기(20) 각각의 흡입관(11, 21) 및 토출관 (12, 22)은 흡입호스(30)에서 분기된 호스(31, 32)와 토출호스(40)에서 분기된 호스(41, 42)에 의해 각각 연결된다.

상기 각각의 분기된 호스(31, 32, 41, 42)에는 수동 또는 마이콤 등의 제어수단에 의해 선택적으로 개폐되는 흡기밸브(33, 34) 및 토출밸브(43, 44)가 각각 연결된다.

이와 같이 구성된 2개의 압축기를 갖는 공기조화기는 냉방부하에 따라 제1 압축기(10) 및 제2 압축기(20)가 선택적으로 작동되어 그 냉동사이클을 수행한다.

즉, 냉방부하가 작은 경우에는 제1 압축기(20)만 작동되고, 냉방부하가 큰 경우에는 제2 압축기(10)만 작동되며, 냉방부하가 더욱 큰 경우에는 제1, 제2 압축기(10, 20) 모두가 작동되어 냉방에 필요한 냉매의 압축량을 변화시키는 것이다.

한편, 냉매가 사이클을 수행하기 위해 제1 압축기(10) 또는 제2 압축기(20)에서 압축될 때, 상기 각각의 제1, 제2 압축기(10, 20) 내에 있는 윤활유가 냉매와 섞여 토출된 후 상기 냉매와 함께 사이클을 수행한 후 어큐물레이터(accumulator)(도시생략)를 거쳐 상기 각각의 제1, 제2 압축기(10, 20)로 재흡입된다.

이때, 적정 냉매 유량을 형성하기 위한 냉매 봉입량은 정격냉방 능력을 확보하고자 시스템 최초 설계시 압축기 100%용량에 맞춰서 봉입된다.

그러나, 상기 100% 용량에 적합한 냉매 봉입량은, 시스템의 최소 운전시(한개의 압축기만 기동) 과다 충전된 냉매유량으로 인해 소비전력이 상승되어 운전효율이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 상술한 복수의 압축기를 구비한 공기조화기는 과부하 운전 조건시 압축기 토출온도가 일정온도 이상 증가하는 경우에, 압축기 용량이 다운되거나 또는 압축기를 오프시켜 시스템의 신뢰성을 유지하는데, 이와같이 압축기가 오프되는 구간이 빈번히 발생하게 되면 실내 쾌적감이 저하되는 문제점이 있다.

즉, 압축기의 토출온도가 일정온도 이상 증가하게 되면 압축기가 오프되고, 이렇게 압축기가 오프되는 횟수가 빈번해지면 실내로 항상 일정한 냉기를 공급하지 못하게 되어 실내의 쾌적감이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 팽창되어 차가워진 일부 냉매유량의 일부를 응축부와 열교환에 사용하여 응축온도를 낮춤으로써, 압축기 최대 운전시 최적 효율을 내는 냉매 봉입량을 가지고 공기조화기를 압축기 최소 운전용량으로 운전하는 경우에 과도한 냉매유량으로 인한 시스템 소지전력의 상승과 운전효율 감소를 방지하도록 한 복수의 압축기를 구비한 공기조화기의 운전제어장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 복수의 압축기를 구비한 공기조화기에 있어서,

팽창변의 출력단의 냉매유로를 이중유로로 분지하고, 그 이중 유로중 한 유로에 설치되어, 일정량의 냉매를 통과시키는 유량분배저항과;

상기 유량분배 저항의 출력단에 설치되고, 제어신호에 의해 절환되어 상기 유량분배저항으로부터 배출되는 냉매의 흐름을 조절하는 절환수단과;

상기 절환수단을 통해 입력되는 냉매로 응축기의 온도를 저하시키고, 그 냉매를 어큐뮬레이터에 입력하는 응축기 열교환수단과;

현재 부하를 검출하고, 그 검출된 부하에 적합한 운전모드를 선택하여 시스템을 운전시키고, 그 선택된 운전모드에 근거하여 상기 절환수단을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어수단을 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

현재 운전부하를 검출하고, 그 검출된 부하에 따른 압축기 운전용량을 선택하는 과정과;

상기 압축기 운전용량을 분석하고, 그 분석결과에 근거하여 일정량의 냉매로 응축기의 온도를 저하시키는 과정을 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 복수의 압축기를 구비한 공기조화기의 운전제어장치 및 방법에 대한 작용과 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명 복수의 압축기를 구비한 공기조화기의 운전제어장치에 대한 실시예의 블록도이다.

도2에 도시한 바와같이 본 발명은, 절환수단(100)과, 응축기 열교환수단(200),제어수단(300), 유량분배저항(400)을 포함하여 구성한다.

상기 유량분배저항(400)은, 팽창변의 출력단의 냉매유로를 이중유로로 분지하고, 그 이중 유로중 한 유로에 설치되어 일정량의 냉매를 통과시킨다.

상기 유량분배저항(400)은 실험에 의해, 최적의 냉매를 통과시키는 저항값을 갖도록 기설정된다.

상기 절환수단(100)은 상기 유량분배 저항(400)의 출력단에 설치되고, 제어신호에 의해 절환되어 상기 유량분배저항(400)으로부터 배출되는 냉매의 흐름을 조절한다.

상기 응축기 열교환수단(200)은 상기 절환수단(100)을 통해 입력되는 냉매로 응축기의 온도를 저하시키고, 그 냉매를 어큐뮬레이터에 입력하는데, 상기 응축기 열교환수단(200)은, 도4와 같이 상기 응축기와 이중관 열교환방식으로 응축기 온도를 저하시키거나, 또는 도5와 같이 상기 응축기와 모세관 열교환방식으로 응축기 온도를 저하시킨다.

상기 제어수단(300)은 현재 부하를 검출하고, 그 검출된 부하에 적합한 운전모드를 선택하여 시스템을 운전시키고, 그 선택된 운전모드에 근거하여 상기 절환수단(100)을 제어하기 위한 제어신호를 출력한다.

즉, 상기 제어수단(300)은 현재 운전모드가, 압축기 최대 용량 운전모드이면 응축기 열교환수단으로의 냉매흐름을 차단하도록 상기 절환수단을 절환하여 팽창변으로부터의 냉매를 그대로 증발기로 입력시킨다.

상기 제어수단(300)은 현재 운전모드가 압축기 최소 용량 운전모드이면 상기 절환수단을 절환하여, 상기 팽창변으로부터 배출되는 냉매중 일부를 유량분배저항을 통해 응축기 열교환수단으로 입력시킨다.

이와같은 본 발명의 동작을 도3을 참조하여 설명한다.

먼저, 제어수단(300)은 현재 운전부하를 검출하고(SP1), 그 검출된 부하에 따라 압축기 운전용량을 선택하는데(SP2), 즉 현재 운전부하가 정상부하로 판단되면, 운전모드를 압축기 최대 용량 운전모드를 선택하고, 현재 운전부하가 저부하로 판단되면 운전모드를 압축기 최소 용량 운전모드로 선택한다.

예를 들어, 상기 압축기 최대 운전용량 운전모드인 경우에는, 두개의 압축기 를 동시에 구동시키고, 상기 압축기 최소 운전용량 운전모드인 경우에는, 하나의 압축기만을 구동시키는데, 두개의 압축기중 작은 소용량의 압축기를 주로 구동시킨다.

그 다음, 상기 제어수단(300)은 상기 선택된 운전모드를 분석하고(SP3), 그 분석결과에 근거하여 냉매량을 조절함과 아울러 압축기의 토출온도가 일정온도 이상으로 상승하는 것을 방지하기 위하여, 절환수단(100)을 도통시킨다(SP4,SP6).

즉 상기 제어수단(300)은 압축기 최대 용량 운전모드이면 봉입된 냉매를 모두 사용하기 위하여, 절환수단(100)을 차단하여, 팽창변에서 출력되는 모든 냉매를 그대로 증발기에 입력시키도록 제어한다(SP5).

반대로, 상기 제어수단(300)은 압축기 최소 용량 운전모드이면 상기 절환수단(100)을 도통시켜, 상기 팽창변으로부터 배출되는 냉매중 일정량을 유료분배저항(400)을 통해 응축기 열교환수단(200)으로 입력시켜 응축기의 온도를 저하시키고, 아울러 나머지 냉매로 시스템 사이클 동작을 수행시킨다(SP6).

이에 따라, 압축기 최소 용량 운전모드에서, 최적의 냉매로 시스템 사이클 동작을 수행하여 소비전력을 감소시킨다.

만약, 현재 시스템이 과부하 운전조건(운전부하가 정상부하보다 일정값이상 높은 경우)에서 동작되는 경우에, 제어수단(300)은 상기 압축기 최소 용량 모드시의 동작과 동일하게 절환수단(100)을 도통시켜, 응축기의 온도를 낮춤으로써 압축기의 토출온도를 저하시키고, 이에 따라 압축기 토출온도의 상승에 따른 압축기 오프동작을 방지하여 끊김없는 냉방운전을 수행한다.

여기서, 상기 과부하 운전조건은 설계자가 설정하는 것으로, 일예로, 사용자가 설정한 온도와 실내온도의 차이가 일정값 이상 차이가 나는 경우, 또는 실외온도가 일정온도 이상 높은 경우가 포함될 수 있다.

즉, 정상적인 표준 조건 운전외에, 압축기 최소용량 운전모드, 과부하운전조건등 설계자가 설정한 영역에서 냉매순환유량을 나누어 사용한다.

다시 말해서, 본 발명은 팽창되어 차가워진 일부 냉매유량의 일부를 응축부와 열교환에 사용하여 응축온도를 낮춤으로써, 압축기 최대 운전시 최적 효율을 내는 냉매 봉입량을 가지고 공기조화기를 압축기 최소 운전용량으로 운전하는 경우에 과도한 냉매유량으로 인한 시스템 소비전력의 상승과 운전효율 감소를 방지하도록 한 것이다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 팽창되어 차가워진 일부 냉매유량의 일부를 응축부와 열교환에 사용하여 응축온도를 낮춤으로써, 압축기 최대 운전시 최적 효율을 내는 냉매 봉입량을 가지고 공기조화기를 압축기 최소 운전용량으로 운전하는 경우에 과도한 냉매유량으로 인한 시스템 소지전력의 상승과 운전효율 감소를 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 과부하 운전조건에서 시스템 사이클 동작시, 팽창되어 차가워진 일부 냉매유량의 일부를 응축부와 열교환에 사용하여 응축온도를 낮춤으로써,압축기 토출온도가 일정온도 이상 상승하는 것을 방지하여 시스템의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

복수의 압축기를 구비한 공기조화기에 있어서,

팽창변의 출력단의 냉매유로를 이중유로로 분지하고, 그 이중 유로중 한 유로에 설치되어, 일정량의 냉매를 통과시키는 유량분배저항과;

상기 유량분배 저항의 출력단에 설치되고, 제어신호에 의해 절환되어 상기 유량분배저항으로부터 배출되는 냉매의 흐름을 조절하는 절환수단과;

상기 절환수단을 통해 입력되는 냉매로 응축기의 온도를 저하시키고, 그 냉매를 어큐뮬레이터에 입력하는 응축기 열교환수단과;

현재 부하를 검출하고, 그 검출된 부하에 적합한 운전모드를 선택하여 시스템을 운전시키고, 그 선택된 운전모드에 근거하여 상기 절환수단을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어수단을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 복수의 압축기를 구비한 공기조화기의 운전제어장치.
제1 항에 있어서, 상기 제어수단은,

현재 운전모드가, 압축기 최대 용량 운전모드이면 응축기 열교환수단으로의 냉매흐름을 차단하도록 상기 절환수단을 절환하여 팽창변으로부터의 냉매를 그대로 증발기로 입력시키는 것을 특징으로 하는 복수의 압축기를 구비한 공기조화기의 운전제어장치.
제1 항에 있어서, 상기 제어수단은

현재 운전모드가, 압축기 최소 용량 운전모드(또는 과부하 운전조건)이면 상기 절환수단을 절환하여, 상기 팽창변으로부터 배출되는 냉매중 일부를 유량분배저항을 통해 응축기 열교환수단으로 입력시키는 것을 특징으로 하는 복수의 압축기를 구비한 공기조화기의 운전제어장치.
제1 항에 있어서, 상기 유량분배저항은,

실험에 의해, 최적의 냉매를 통과시키는 저항값을 갖도로 기설정되는 것을 특징으로 하는 복수의 압축기를 구비한 공기조화기의 운전제어장치.
제1 항에 있어서, 상기 응축기 열교환수단은,

상기 응축기와 이중관 열교환방식으로 응축기 온도를 저하시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 운전제어장치.
제1 항에 있어서, 상기 응축기 열교환수단은,

상기 응축기와 모세관 열교환방식으로 응축기 온도를 저하시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 운전제어장치.
복수의 압축기를 구비한 공기조화기에 있어서,

현재 운전부하를 검출하고, 그 검출된 부하에 따른 압축기 운전용량을 선택 하는 과정과;

상기 압축기 운전용량을 분석하고, 그 분석결과에 근거하여 일정량의 냉매로 응축기의 온도를 저하시키는 과정을 수행함을 특징으로 하는 복수의 압축기를 구비한 공기조화기의 운전제어방법.
제7 항에 있어서, 상기 응축기의 온도를 저하시키는 과정은,

압축기 최대 용량 운전모드이면 응축기 열교환수단으로의 냉매흐름을 차단하도록 절환수단을 절환하여 팽창변으로부터의 냉매를 그대로 증발기로 입력시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 압축기를 구비한 공기조화기의 운전제어방법.
제7 항에 있어서, 상기 응축기의 온도를 저하시키는 과정은,

압축기 최소 용량 운전모드이면 절환수단을 절환하여, 팽창변으로부터 배출되는 냉매중 일부를 유량 분배 저항을 통해 응축기 열교환수단으로 입력시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 압축기를 구비한 공기조화기의 운전제어방법.
복수의 압축기를 구비한 공기조화기에 있어서,

팽창변의 출력단의 냉매유로를 이중유로로 분지하고, 그 이중 유로중 한 유로에 설치되어, 일정량의 냉매를 통과시키는 유량분배저항과;

상기 유량분배 저항의 출력단에 설치되고, 제어신호에 의해 절환되어 상기 유량분배저항으로부터 배출되는 냉매의 흐름을 조절하는 절환수단과;

상기 절환수단을 통해 입력되는 냉매로 응축기의 온도를 저하시키고, 그 냉매를 어큐뮬레이터에 입력하는 응축기 열교환수단과;

현재 운전모드가, 압축기 최대 용량 운전모드이면 응축기 열교환수단으로의 냉매흐름을 차단하도록 상기 절환수단을 절환하여 팽창변으로부터의 냉매를 그대로 증발기로 입력시키는 제어수단을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 복수의 압축기를 구비한 공기조화기의 운전제어장치.
복수의 압축기를 구비한 공기조화기에 있어서,

팽창변의 출력단의 냉매유로를 이중유로로 분지하고, 그 이중 유로중 한 유로에 설치되어, 일정량의 냉매를 통과시키는 유량분배저항과;

상기 유량분배 저항의 출력단에 설치되고, 제어신호에 의해 절환되어 상기 유량분배저항으로부터 배출되는 냉매의 흐름을 조절하는 절환수단과;

상기 절환수단을 통해 입력되는 냉매로 응축기의 온도를 저하시키고, 그 냉매를 어큐뮬레이터에 입력하는 응축기 열교환수단과;

현재 운전모드가, 압축기 최소 용량 운전모드(또는 과부하 운전조건)이면 상기 절환수단을 절환하여, 상기 팽창변으로부터 배출되는 냉매중 일부를 유량분배저항을 통해 응축기 열교환수단으로 입력시키는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 압축기를 구비한 공기조화기의 운전제어장치.