KR101909531B1 - 실외기 및 그 제어방법 - Google Patents

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류병진
유윤호
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 냉장기와 연결되며 두 개의 압축기가 직렬로 연결되는 실외기 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 실외기는, 냉매를 압축하는 저압측 압축기와, 저압측 압축기에서 압축된 냉매를 압축하는 고압측 압축기와, 고압측 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 실외열교환기와, 실외열교환기에서 응축된 냉매를 공기조화기에서 증발된 냉매와 열교환하여 냉각하는 열회수기와, 열회수기에서 냉각된 냉매의 일부를 팽창하여 열회수기에서 냉각된 냉매의 다른 일부를 냉각하는 과냉각기를 포함하여, 저압측 압축기 및/또는 고압측 압축기의 토출온도를 저감할 수 있다.

Description

실외기 및 그 제어방법 {Outdoor unit and Controlling method therefor}
본 발명은 실외기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉장기와 연결되며 두 개의 압축기가 직렬로 연결되는 실외기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
냉장시스템은 압축기, 응축기, 팽창기 및 증발기로 이루어진 냉동사이클을 이용하여 냉장기의 고내 온도를 저온으로 유지시키는 장치이다.
냉장시스템은 식품과 같은 저장물을 보관하고 진열하는 냉장기와, 실외에 설치되어 냉장기와 냉매배관으로 연결되는 실외기를 포함한다. 실외기에는 압축기 및 응축기가 구비되고 냉장기에는 팽창밸브 및 증발기가 구비된다. 냉장시스템은 하나의 냉장기와 하나의 실외기가 연결되어 구성되거나, 복수개의 냉장기 및/또는 복수의 실외기의 조합으로 구성될 수 있다.
이러한 냉장시스템은 냉장기의 냉장 성능을 유지하기 위하여 압축기에서 토출되는 냉매의 온도인 토출온도가 과도하게 높아지지 않도록 하여야 한다. 특히, 실외기가 냉장기를 직접 제어하기 어려운 경우 냉장기의 팽창밸브를 제어할 수 없어 토출온도의 관리가 중요하다. 토출온도의 저감을 위하여 실외기에는 응축기에서 응축된 냉매를 과냉각하는 과냉각기가 구비된다. 그러나, 외기온도가 높은 조건에서 과냉각기의 과냉각 성능을 높이는 경우 과냉각기에서 팽창된 냉매가 압축기로 바이패스되는 양이 많아짐에 따라 냉장기의 냉장 성능이 낮아지고 전체 시스템의 효율이 낮아지는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0081794호(2013.07.18.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 과냉각기를 통한 냉매의 바이패스양을 줄이면서도 토출온도를 저감할 수 있는 실외기 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 실외기는, 냉매를 압축하는 저압측 압축기와, 저압측 압축기에서 압축된 냉매를 압축하는 고압측 압축기와, 고압측 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 실외열교환기와, 실외열교환기에서 응축된 냉매를 공기조화기에서 증발된 냉매와 열교환하여 냉각하는 열회수기와, 열회수기에서 냉각된 냉매의 일부를 팽창하여 열회수기에서 냉각된 냉매의 다른 일부를 냉각하는 과냉각기를 포함하여, 저압측 압축기 및/또는 고압측 압축기의 토출온도를 저감할 수 있다.
과냉각기는, 열회수기에서 냉각된 냉매 일부를 팽창하는 과냉각팽창밸브와, 열회수기에서 냉각된 냉매의 다른 일부를 과냉각팽창밸브에서 팽창된 냉매와 열교환하여 냉각하는 과냉각열교환기와, 개방시 과냉각팽창밸브에서 팽창되어 과냉각열교환기에서 증발된 냉매를 저압측 압축기의 흡입측으로 안내하는 바이패스밸브와, 개방시 과냉각팽창밸브에서 팽창되어 과냉각열교환기에서 증발된 냉매를 고압측 압축기의 흡입측으로 안내하는 인젝션밸브를 포함할 수 있다.
실외기는, 저압측 압축기에서 토출되는 냉매의 온도인 저압측 토출온도를 측정하는 저압측 토출온도센서와, 고압측 압축기에서 토출되는 냉매의 온도인 고압측 토출온도를 측정하는 고압측 토출온도센서를 포함하고, 바이패스밸브는 저압측 토출온도센서가 측정한 저압측 토출온도에 따라 개방되고, 인젝션밸브는 고압측 토출온도센서가 측정한 고압측 토출온도에 따라 개방될 수 있다.
인젝션팽창밸브는 저압측 토출온도센서가 측정한 저압측 토출온도 및 고압측 토출온도센서가 측정한 고압측 토출온도에 따라 개폐될 수 있다.
인젝션팽창밸브는 바이패스밸브 및 인젝션밸브가 모두 개방된 경우 바이패스밸브 또는 인젝션밸브만 개방된 경우보다 개도가 높을 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 실외기의 제어방법 은, 저압측 압축기에서 토출되는 냉매의 온도인 저압측 토출온도와 고압측 압축기에서 토출되는 냉매의 온도인 고압측 토출온도를 측정하는 토출온도측정단계와, 저압측 토출온도 또는 고압측 토출온도에 따라 과냉각기에서 팽창된 냉매를 저압측 압축기의 흡입측 또는 고압측 압축기의 흡입측으로 안내하는 과냉각단계를 포함하여, 저압측 압축기 및/또는 고압측 압축기의 토출온도를 저감할 수 있다.
과냉각단계는, 저압측 토출온도 및 고압측 토출온도에 따라 과냉각팽창밸브를 개방하는 단계와, 저압측 토출온도에 따라 바이패스밸브를 개방하는 단계와, 고압측 토출온도에 따라 인젝션밸브를 개방하는 단계를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실외기 및 그 제어방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째,　냉장기로 유입되는 냉매의 양을 줄이지 않고 저압측 압축기 및/또는 고압측 압축기의 토출온도를 저감할 수 있는 장점이 있다.
둘째,　고압측 압축기 및 저압측 압축기 중 하나의 토출온도만 높은 경우 해당 압축기에만 과냉각기에서 팽창 및 증발된 냉매를 유입시켜 냉장기로 유입되는 냉매의 양을 최대한 확보하면서 토출온도를 저감할 수 있는 장점도 있다.
셋째, 외기온도가 높은 조건에서도 냉장기로 유입되는 냉매의 양을 확보하여 사이클 효율을 향상하고 냉장기의 냉장 성능을 높일 수 있는 장점도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장시스템에 대한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실외기에 대한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실외기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실외기에서 과냉각기의 미동작시 냉매의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 실외기에서 바이패스밸브의 개방시 냉매의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 실외기에서 인젝션밸브의 개방시 냉매의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 7는 일 실시예에 따른 실외기에서 바이패스밸브 및 인젝션밸브의 개방시 냉매의 흐름을 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 실외기 및 그 제어방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장시스템에 대한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실외기에 대한 블럭도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉장시스템은, 저장물을 냉장 또는 냉각하는 냉장기(IU)와, 실내를 냉방하는 공기조화기(AC)와, 냉매를 압축 및 응축하여 냉장기(IU)에 공급하는 실외기(OU)와, 실외기(OU)와 냉장기(IU)를 연결하는 액관(171) 및 기관(172)을 포함한다.
냉장기(IU)는 마트 또는 편의점, 슈퍼마켓 등의 실내에 설치되어 식품과 같은 저장물을 진열 및 보관한다. 냉장기(IU)는 냉매를 팽창 및 증발하여 저장물을 냉장하거나 냉동한다. 냉장기(IU)는 복수개가 구비되어 실외기(OU)에 병렬로 연결될 수 있다. 냉장기(IU)의 입구측은 액관(171)과 연결되며 냉장기(IU)의 출구측은 기관(172)과 연결된다.
냉장기(IU)는 냉매를 팽창하는 냉장팽창밸브(130)와, 냉장팽창밸브(130)에서 팽창된 냉매를 증발하는 냉장열교환기(140)를 포함한다.
냉장팽창밸브(130)는 개도가 조절되어 실외기(OU) 에서 응축된 냉매를 팽창한다. 냉장팽창밸브(130)의 입구측은 액관(171)과 연결되며 출구측은 냉장열교환기(140)와 연결된다. 냉장팽창밸브(130)에서 팽창된 냉매는 냉장열교환기(140)로 유동된다.
냉장열교환기(140)는 냉장팽창밸브(130)에서 팽창된 냉매를 증발하여 공기를 냉각한다. 냉장열교환기(140)의 입구측은 냉장팽창밸브(130)와 연결되며 출구측은 기관(172)과 연결된다. 냉장열교환기(140)에서 증발된 냉매는 기관(172)을 통하여 실외기(OU)로 유동된다.
공기조화기(AC)는 실내공기를 냉각하여 실내를 냉방한다. 공기조화기(AC)는 냉매를 압축하는 공조압축기(210)와, 공조압축기(210)에서 압축된 냉매를 실외공기와 열교환하여 응축하는 공조응축기(220)와, 공조응축기(220)에서 응축된 냉매를 팽창하는 공조팽창밸브(230)와, 공조팽창밸브(230)에서 팽창된 냉매를 실내공기와 열교환하여 증발하는 공조증발기(240)를 포함한다. 공조압축기(210) 및 공조응축기(220)는 실외에 설치되며 공조팽창밸브(230)와 공조증발기(240)는 실내에 설치된다. 공조증발기(240)는 냉매를 증발하여 실내를 냉방한다. 공조증발기(240)에서 증발된 냉매는 후술할 실외기(OU)의 열회수기(160)를 통과한 후 공조압축기(210)로 유동된다.
실외기(OU)는 실외에 설치되어 냉매를 압축 및 응축한다. 실외기(OU)는 복수개가 구비되어 냉장기(IU)에 병렬로 연결될 수 있다. 실외기(OU)의 입구측은 기관(172)과 연결되며 출구측은 액관(171)과 연결된다.
실외기(OU)는, 냉매를 압축하는 저압측 압축기(111)와, 저압측 압축기(111)에서 압축된 냉매를 압축하는 고압측 압축기(112)와, 고압측 압축기(112)에서 압축된 냉매를 응축하는 실외열교환기(120)와, 실외열교환기(120)에서 응축된 냉매를 공기조화기(AC)에서 증발된 냉매와 열교환하여 냉각하는 열회수기(160)와, 열회수기(160)에서 열교환된 냉매를 과냉각하는 과냉각기(150)를 포함한다.
저압측 압축기(111)는 저온 저압의 냉매를 고온 고압의 냉매로 압축한다. 저압측 압축기(111)는 다양한 구조가 적용될 수 있으며, 실린더 및 피스톤을 이용한 왕복동 압축기 또는 선회 스크롤 및 고정 스크롤을 이용한 스크롤 압축기일 수 있다.
저압측 압축기(111)는 냉장기(IU)에서 증발되어 기관(172)으로 유동된 냉매 및/또는 과냉각기(150)의 바이패스관(155)으로 유동된 냉매를 압축한다. 저압측 압축기(111)의 흡입측은 기관(172) 및 바이패스관(155)과 연결되며, 저압측 압축기(111)의 토출측은 인젝션관(153) 및 고압측 압축기(112)와 연결된다. 저압측 압축기(111)에서 압축된 냉매는 고압측 압축기(112)로 유동된다.
고압측 압축기(112)는 저온 저압의 냉매를 고온 고압의 냉매로 압축한다. 고압측 압축기(112)는 다양한 구조가 적용될 수 있으며, 실린더 및 피스톤을 이용한 왕복동 압축기 또는 선회 스크롤 및 고정 스크롤을 이용한 스크롤 압축기일 수 있다.
고압측 압축기(112)는 저압측 압축기(111)에서 압축된 냉매 및/또는 과냉각기(150)의 인젝션관(153)으로 유동된 냉매를 압축한다. 고압측 압축기(112)의 흡입측은 인젝션관(153) 및 저압측 압축기(111)와 연결되고, 고압측 압축기(112)의 토출측은 실외열교환기(120)와 연결된다. 저압측 압축기(111)에서 압축된 냉매는 실외열교환기(120)로 유동된다.
실외열교환기(120)는 고압측 압축기(112)에서 압축된 냉매를 응축한다. 실외열교환기(120)는 송풍팬(미도시)에 의하여 실외열교환기(120)로 유동되는 실외공기와 고압측 압축기(112)에서 압축된 냉매를 열교환한다. 실외열교환기(120)의 입구측은 고압측 압축기(112)와 연결되고, 실외열교환기(120)의 출구측은 열회수기(160)와 연결된다.
열회수기(160)는 실외열교환기(120)에서 응축된 냉매를 공기조화기(AC)에서 증발된 냉매와 열교환하여 냉각한다. 열회수기(160)는, 실외열교환기(120)에서 과냉각기로 유동되는 냉매와, 공기조화기(AC)의 공조증발기(240)에서 공기조화기(AC)의 공조압축기(210)로 유동되는 냉매를 열교환하는 관형 열교환기이다. 열회수기(160)는 공기조화기(AC)에서 증발된 저온저압의 냉매로 실외열교환기(120)에서 응축된 냉매를 냉각한다. 열회수기(160)의 제 1 입구측은 실외열교환기(120)와 연결되고 제 2 입구측은 공기조화기(AC)의 공조증발기(240)와 연결되고, 열회수기(160)의 제 1 출구측은 과냉각기(150)와 연결되고 제 2 출구측은 공기조화기(AC)의 공조압축기(210)와 연결된다. 열회수기(160)에서 냉각된 냉매는 과냉각기(150)로 유동된다.
과냉각기(150)는 실외열교환기(120)에서 응축된 냉매를 냉각한다. 과냉각기(150)는 실외열교환기(120)에서 응축된 후 열회수기(160)에서 냉각된 냉매의 일부를 팽창하여 실외열교환기(120)에서 응축된 후 열회수기(160)에서 냉각된 냉매의 다른 일부를 냉각한다. 과냉각기(150)의 입구측은 열회수와 연결되고, 과냉각기(150)의 제 1 출구측은 액관(171)과 연결된다. 과냉각기(150)의 제 2 출구측은 저압측 압축기(111) 및 고압측 압축기(112)와 연결된다. 과냉각기(150)에서 냉각된 냉매는 액관(171)을 통하여 냉장기(IU)로 유동되고, 과냉각기(150)에서 팽창되어 증발된 냉매는 저압측 압축기(111) 또는 고압측 압축기(112)로 유동된다. 과냉각기(150)는 저압측 토출온도센서(111a)가 측정한 저압측 토출온도 및/또는 고압측 토출온도센서(112a)가 측정한 고압측 토출온도에 따라 동작하거나 동작하지 않을 수 있다.
과냉각기(150)는, 열회수기(160)에서 냉각된 냉매 일부를 팽창하는 과냉각팽창밸브(152)와, 열회수기(160)에서 냉각된 냉매의 다른 일부를 과냉각팽창밸브(152)에서 팽창된 냉매와 열교환하여 냉각하는 과냉각열교환기(151)와, 개방시 과냉각팽창밸브(152)에서 팽창되어 과냉각열교환기(151)에서 증발된 냉매를 저압측 압축기(111)의 흡입측으로 안내하는 바이패스밸브(156)와, 개방시 과냉각팽창밸브(152)에서 팽창되어 과냉각열교환기(151)에서 증발된 냉매를 고압측 압축기(112)의 흡입측으로 안내하는 인젝션밸브(154)를 포함한다.
과냉각팽창밸브(152)는 제어부(10)에 의하여 개방되어 개도가 조절되거나 폐쇄된다. 과냉각팽창밸브(152)는 개방시 열회수기(160)에서 냉각된 냉매 일부를 팽창한다. 과냉각팽창밸브(152)의 입구측은 열회수기(160)와 연결되고, 출구측은 과냉각열교환기(151)와 연결된다. 과냉각팽창밸브(152)는 저압측 토출온도센서(111a)가 측정한 저압측 토출온도 및/또는 고압측 토출온도센서(112a)가 측정한 고압측 토출온도에 따라 개폐될 수 있다.
과냉각열교환기(151)는 과냉각팽창밸브(152)에서 팽창된 냉매와 열회수기(160)에서 냉각된 냉매의 다른 일부를 열교환한다. 과냉각열교환기(151)는 과냉각팽창밸브(152)에서 팽창된 냉매를 증발하고 열회수기(160)에서 냉각된 냉매의 다른 일부를 냉각한다.
과냉각열교환기(151)의 제 1 입구측은 열회수기(160)와 연결되고 제 1 출구측은 액관(171)과 연결된다. 과냉각열교환기(151)의 제 2 입구측은 과냉각팽창밸브(152)와 연결되고 제 2 출구측은 과냉각관(157)과 연결된다.
과냉각관(157)은 과냉각팽창밸브(152)에서 팽창된 후 과냉각열교환기(151)에서 증발된 냉매가 유동된다. 과냉각관(157)의 입구측은 과냉각열교환기(151)와 연결되고 출구측은 바이패스관(155) 및 인젝션관(153)으로 분지된다.
바이패스관(155)은 과냉각관(157)과 저압측 압축기(111)의 흡입측을 연결한다. 바이패스관(155)에는 바이패스밸브(156)가 배치된다.
바이패스밸브(156)는 바이패스관(155)에 배치되어 바이패스관(155)을 유동하는 냉매의 흐름을 제어한다. 바이패스밸브(156)는 개방시 과냉각팽창밸브(152)에서 팽창된 후 과냉각열교환기(151)에서 증발된 냉매를 바이패스관(155)을 통하여 저압측 압축기(111)로 안내한다. 바이패스밸브(156)는 저압측 토출온도센서(111a)가 측정한 저압측 토출온도에 따라 개폐된다.
인젝션관(153)은 과냉각관(157)과 고압측 압축기(112)의 흡입측(저압측 압축기(111)의 토출측)을 연결한다. 인젝션관(153)에는 인젝션밸브(154)가 배치된다.
인젝션밸브(154)는 인젝션관(153)에 배치되어 인젝션관(153)을 유동하는 냉매의 흐름을 제어한다. 인젝션밸브(154)는 개방시 과냉각팽창밸브(152)에서 팽창된 후 과냉각열교환기(151)에서 증발된 냉매를 인젝션관(153)을 통하여 고압측 압축기(112)로 안내한다. 인젝션밸브(154)는 고압측 토출온도센서(112a)가 측정한 고압측 토출온도에 따라 개폐된다.
저압측 토출온도센서(111a)는 저압측 압축기(111)에서 토출되는 냉매의 온도인 저압측 토출온도를 측정한다. 저압측 토출온도센서(111a)는 저압측 압축기(111)의 출구측에 배치된다. 저압측 토출온도센서(111a)는 측정된 저압측 토출온도를 제어부(10)로 전달한다.
고압측 토출온도센서(112a)는 고압측 압축기(112)에서 토출되는 냉매의 온도인 고압측 토출온도를 측정한다. 고압측 토출온도센서(112a)는 고압측 압축기(112)의 출구측에 배치된다. 고압측 토출온도센서(112a)는 측정된 고압측 토출온도를 제어부(10)로 전달한다.
제어부(10)는 실외기(OU)의 운전을 제어한다. 제어부(10)는 사용자의 설정, 냉매의 압력 및/또는 온도에 따라 고압측 압축기(112) 및 저압측 압축기(111)의 운전속도를 제어한다. 제어부(10)는 저압측 토출온도센서(111a)가 측정한 저압측 토출온도 및/또는 고압측 토출온도센서(112a)가 측정한 고압측 토출온도에 따라 과냉각팽창밸브(152), 바이패스밸브(156) 및 인젝션밸브(154)를 제어한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실외기의 제어방법을 나타내는 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실외기에서 과냉각기의 미동작시 냉매의 흐름을 나타내는 도면이고, 도 5는 일 실시예에 따른 실외기에서 바이패스밸브의 개방시 냉매의 흐름을 나타내는 도면이고, 도 6은 일 실시예에 따른 실외기에서 인젝션밸브의 개방시 냉매의 흐름을 나타내는 도면이고, 도 7는 일 실시예에 따른 실외기에서 바이패스밸브 및 인젝션밸브의 개방시 냉매의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3에 개시된 실시예는 저압측 토출온도(T_o1) 및 고압측 토출온도(T_o2)가 정상인 상태에서 수행되는 실외기의 제어방법이다. 저압측 토출온도(T_o1) 및 고압측 토출온도(T_o2)가 정상인 상태에서 과냉각기(150)의 과냉각팽창밸브(152)와, 바이패스밸브(156)와, 인젝션밸브(154)는 폐쇄된다.
이하, 도 4를 참조하여 저압측 토출온도(T_o1) 및 고압측 토출온도(T_o2)가 정상인 상태에서 냉매의 흐름을 설명한다.
먼저, 공기조화기(AC)의 냉매의 흐름을 설명하면, 공조압축기(210)에서 압축된 냉매는 공조응축기(220)에서 응축된다. 공조응축기(220)에서 응축된 냉매는 공조팽창밸브(230)에서 팽창된 후 공조증발기(240)에서 증발되어 실내를 냉방한다. 공조증발기(240)에서 증발된 냉매는 열회수기(160)에서 열교환된 후 공조압축기(210)에서 압축된다.
한편, 저압측 압축기(111)에서 압축된 냉매는 고압측 압축기(112)에서 재압축된다. 고압측 압축기(112)에서 압축된 냉매는 실외열교환기에서 응축된다. 실외열교환기(120)에서 응축된 냉매는 열회수기(160)에서 공기조화기(AC)에서 증발된 냉매와 열교환하여 냉각된다. 저압측 토출온도(T_o1) 및 고압측 토출온도(T_o2)가 정상인 상태에서 과냉각기(150)의 과냉각팽창밸브(152)는 폐쇄되므로 열회수기(160)에서 냉각된 냉매는 과냉각기(150)를 통과한다. 과냉각기(150)를 통과한 냉매는 액관(171)을 통하여 냉장기(IU)로 유동된다.
냉장기(IU)로 유입된 냉매는 냉장팽창밸브(130)에서 팽창된 후 냉장열교환기(140)에서 증발되어 냉장기(IU)에 저장된 저장물을 냉장하거나 냉동한다. 냉장열교환기(140)에서 증발된 냉매는 기관(172)을 통하여 실외기(OU)로 유동된다. 실외기(OU)로 유입된 냉매는 저압측 압축기(111)에서 압축된다.
상술한 과정에서 과냉각기(150)가 냉매를 냉각하지 않더라도 열회수기(160)가 냉매를 냉각하므로 과냉도가 확보되고, 과냉각기(150)를 통하여 저압측 압축기(111) 또는 고압측 압축기(112)로 유입되는 냉매가 없어 냉장기(IU)에 충분한 양의 냉매가 유입될 수 있다.
도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 실외기의 제어방법을 설명한다.
제어부(10)는 저압측 토출온도센서(111a)가 측정한 저압측 토출온도(T_o1)가 설정된 저압측 기준온도(T1) 이상이거나 고압측 토출온도센서(112a)가 측정한 고압측 토출온도(T_o2)가 설정된 고압측 기준온도(T2) 이상인지 판단한다(S310). 저압측 토출온도센서(111a)가 측정한 저압측 압축기(111)에서 토출되는 냉매의 온도(T_o1) 또는 고압측 토출온도센서(112a)가 측정한 고압측 압축기(112)에서 토출되는 냉매의 온도(T_o2)가 너무 높은 경우 시스템 효율이 떨어지고 냉장 성능이 나빠질 수 있으므로 제어부(10)는 저압측 토출온도(T_o1) 또는 고압측 토출온도(T_o2)가 비정상적으로 높아지는지 판단한다.
저압측 토출온도센서(111a)가 측정한 저압측 토출온도(T_o1)가 설정된 저압측 기준온도(T1) 이상이거나 고압측 토출온도센서(112a)가 측정한 고압측 토출온도(T_o2)가 설정된 고압측 기준온도(T2) 이상인 경우 제어부(10)는 과냉각팽창밸브(152)를 개방한다(S320). 제어부(10)는 저압측 토출온도(T_o1) 또는 고압측 토출온도(T_o2)가 비정상적으로 높다고 판단한 경우 과냉각기(150)가 냉매를 냉각할 수 있도록 과냉각기(150)의 과냉각팽창밸브(152)를 개방하여 개도를 조절한다.
저압측 토출온도(T_o1)가 설정된 저압측 기준온도(T1) 이상이나 고압측 토출온도(T_o2)는 설정된 고압측 기준온도(T2) 미만인(S330) 경우 제어부(10)는 바이패스밸브(156)를 개방한다(S340). 제어부(10)는 저압측 토출온도(T_o1)만 비정상적으로 높고 고압측 토출온도(T_o2)는 정상이라고 판단한 경우 과냉각기(150)의 바이패스밸브(156)를 개방하여 과냉각팽창밸브(152)에서 팽창되어 과냉각열교환기(151)에서 증발된 냉매를 저압측 압축기(111)로 유동시킨다.
도 5를 참조하여 저압측 토출온도(T_o1)가 비정상이고 고압측 토출온도(T_o2)는 정상인 상태에서 도 4와 다른 냉매 흐름을 설명한다.
과냉각팽창밸브(152)가 개방되어 개도가 조절되면, 열회수기(160)에서 냉각된 냉매의 일부는 과냉각팽창밸브(152)에서 팽창된 후 과냉각열교환기(151)에서 증발된다. 열회수기(160)에서 냉각된 냉매의 다른 일부는 과냉각열교환기(151)에서 냉각된다. 과냉각기(150)에서 냉각된 냉매는 액관(171)을 통하여 냉장기(IU)로 유동된다.
과냉각열교환기(151)에서 증발된 냉매는 과냉각관(157)으로 유동된다. 바이패스밸브(156)만 개방된 상태이므로 과냉각관(157)으로 유입된 냉매는 바이패스관(155)을 통하여 저압측 압축기(111)로 유입되어 압축된다.
과냉각기(150)에서 팽창된 후 증발된 냉매가 저압측 압축기(111)로 유입되므로 저압측 토출온도(T_o1)를 저감할 수 있다.
고압측 토출온도(T_o2)는 설정된 고압측 기준온도(T2) 이상이나 저압측 토출온도(T_o1)는 설정된 고압측 기준온도(T1) 미만인(S350) 경우 제어부(10)는 인젝션밸브(154)를 개방한다(S360). 제어부(10)는 고압측 토출온도(T_o2)만 비정상적으로 높고 저압측 토출온도(T_o1)는 정상이라고 판단한 경우 과냉각기(150)의 인젝션밸브(154)를 개방하여 과냉각팽창밸브(152)에서 팽창되어 과냉각열교환기(151)에서 증발된 냉매를 고압측 압축기(112)로 유동시킨다.
도 6을 참조하여 고압측 토출온도(T_o2)가 비정상이고 저압측 토출온도(T_o1)는 정상인 상태에서 도 4와 다른 냉매 흐름을 설명한다.
과냉각팽창밸브(152)가 개방되어 개도가 조절되면, 열회수기(160)에서 냉각된 냉매의 일부는 과냉각팽창밸브(152)에서 팽창된 후 과냉각열교환기(151)에서 증발된다. 열회수기(160)에서 냉각된 냉매의 다른 일부는 과냉각열교환기(151)에서 냉각된다. 과냉각기(150)에서 냉각된 냉매는 액관(171)을 통하여 냉장기(IU)로 유동된다.
과냉각열교환기(151)에서 증발된 냉매는 과냉각관(157)으로 유동된다. 인젝션밸브(154)만 개방된 상태이므로 과냉각관(157)으로 유입된 냉매는 인젝션관(153)을 통하여 고압측 압축기(112)로 유입되어 압축된다.
과냉각기(150)에서 팽창된 후 증발된 냉매가 고압측 압축기(112)로 유입되므로 고압측 토출온도(T_o2)를 저감할 수 있다.
저압측 토출온도(T_o1)가 설정된 저압측 기준온도(T1) 이상이고 고압측 토출온도(T_o2)도 설정된 고압측 기준온도(T2) 이상인 경우 제어부(10)는 바이패스밸브(156) 및 인젝션밸브(154)를 개방한다(S370). 제어부(10)는 저압측 토출온도(T_o1)와 고압측 토출온도(T_o2)가 모두 비정상적으로 높다고 판단한 경우 과냉각기(150)의 바이패스밸브(156) 및 인젝션밸브(154)를 개방하여 과냉각팽창밸브(152)에서 팽창되어 과냉각열교환기(151)에서 증발된 냉매를 저압측 압축기(111) 및 고압측 압축기(112)로 유동시킨다.
도 7을 참조하여 저압측 토출온도(T_o1) 및 고압측 토출온도(T_o2)가 비정상인 상태에서 도 4와 다른 냉매 흐름을 설명한다.
과냉각팽창밸브(152)가 개방되어 개도가 조절되면, 열회수기(160)에서 냉각된 냉매의 일부는 과냉각팽창밸브(152)에서 팽창된 후 과냉각열교환기(151)에서 증발된다. 열회수기(160)에서 냉각된 냉매의 다른 일부는 과냉각열교환기(151)에서 냉각된다. 과냉각기(150)에서 냉각된 냉매는 액관(171)을 통하여 냉장기(IU)로 유동된다.
과냉각열교환기(151)에서 증발된 냉매는 과냉각관(157)으로 유동된다. 바이패스밸브(156) 및 인젝션밸브(154)가 모두 개방된 상태이므로 과냉각관(157)으로 유입된 냉매의 일부는 바이패스관(155)을 통하여 저압측 압축기(111)로 유입되어 압축되고, 다른 일부는 인젝션관(153)을 통하여 고압측 압축기(112)로 유입되어 압축된다.
과냉각기(150)에서 팽창된 후 증발된 냉매가 저압측 압축기(111) 및 고압측 압축기(112)로 유입되므로 저압측 토출온도(T_o1) 및 고압측 토출온도(T_o2)를 모두 저감할 수 있다.
냉장기(IU)로 유입되는 냉매의 양을 줄이더라도 저압측 토출온도(T_o1) 및 고압측 토출온도(T_o2)를 모두 저감하는 것이 필요하므로, 제어부(10)는 저압측 토출온도(T_o1) 및 고압측 토출온도(T_o2)가 모두 비정상인 경우 저압측 토출온도(T_o1) 또는 고압측 토출온도(T_o2)만 비정상인 경우보다 과냉각팽창밸브(152)의 개도를 높이는 것이 바람직하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
IU: 냉장기 OU: 실외기
AC: 공기조화기 111: 저압측 압축기
111a: 저압측 토출온도센서 112: 고압측 압축기
112a: 고압측 토출온도센서 120: 실외열교환기
130: 냉장팽창밸브 140: 냉장열교환기
150: 과냉각기 151: 과냉각열교환기
152: 과냉각팽창밸브 154: 인젝션밸브
156; 바이패스밸브 160: 열회수기

Claims (7)

  1. 저장물을 냉장하는 냉장기 및 실내를 냉방하는 공기조화기와 연결된 실외기에 있어서,
    냉매를 압축하는 저압측 압축기;
    상기 저압측 압축기에서 압축된 냉매를 압축하는 고압측 압축기;
    상기 고압측 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 실외열교환기;
    상기 실외열교환기에서 응축된 냉매를 상기 공기조화기에서 증발된 냉매와 열교환하여 냉각하는 열회수기; 및
    상기 열회수기에서 냉각된 냉매의 일부를 팽창하여 상기 열회수기에서 냉각된 냉매의 다른 일부를 냉각하는 과냉각기를 포함하고,
    상기 과냉각기는,
    상기 열회수기에서 냉각된 냉매 일부를 팽창하는 과냉각팽창밸브;
    상기 열회수기에서 냉각된 냉매의 다른 일부를 상기 과냉각팽창밸브에서 팽창된 냉매와 열교환하여 냉각하는 과냉각열교환기;
    개방시 상기 과냉각팽창밸브에서 팽창되어 상기 과냉각열교환기에서 증발된 냉매를 상기 저압측 압축기의 흡입측으로 안내하는 바이패스밸브; 및
    개방시 상기 과냉각팽창밸브에서 팽창되어 상기 과냉각열교환기에서 증발된 냉매를 상기 고압측 압축기의 흡입측으로 안내하는 인젝션밸브를 포함하며,
    상기 저압측 압축기에서 토출되는 냉매의 온도인 저압측 토출온도를 측정하는 저압측 토출온도센서; 및
    상기 고압측 압축기에서 토출되는 냉매의 온도인 고압측 토출온도를 측정하는 고압측 토출온도센서를 포함하고,
    상기 바이패스밸브는 상기 저압측 토출온도센서가 측정한 상기 저압측 토출온도에 따라 개방되고,
    상기 인젝션밸브는 상기 고압측 토출온도센서가 측정한 상기 고압측 토출온도에 따라 개방되며,
    상기 과냉각팽창밸브는 상기 저압측 토출온도센서가 측정한 상기 저압측 토출온도 및 상기 고압측 토출온도센서가 측정한 상기 고압측 토출온도에 따라 개폐되는 실외기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 과냉각팽창밸브는 상기 바이패스밸브 및 상기 인젝션밸브가 모두 개방된 경우 상기 바이패스밸브 또는 상기 인젝션밸브만 개방된 경우보다 개도가 높은 실외기.
  6. 저장물을 냉장하는 냉장기 및 실내를 냉방하는 공기조화기와 연결되고, 저압측 압축기와, 고압측 압축기와, 실외열교환기와, 상기 실외열교환기에서 응축된 냉매를 상기 공기조화기에서 증발된 냉매와 열교환하여 냉각하는 열회수기와, 상기 열회수기에서 냉각된 냉매의 일부를 팽창하여 상기 열회수기에서 냉각된 냉매의 다른 일부를 냉각하는 과냉각기를 포함하는 실외기의 제어방법에 있어서,
    상기 저압측 압축기에서 토출되는 냉매의 온도인 저압측 토출온도와 상기 고압측 압축기에서 토출되는 냉매의 온도인 고압측 토출온도를 측정하는 토출온도측정단계; 및
    상기 저압측 토출온도 또는 상기 고압측 토출온도에 따라 상기 과냉각기에서 팽창된 냉매를 상기 저압측 압축기의 흡입측 또는 상기 고압측 압축기의 흡입측으로 안내하는 과냉각단계를 포함하고,
    상기 과냉각기는,
    상기 열회수기에서 냉각된 냉매 일부를 팽창하는 과냉각팽창밸브;
    상기 열회수기에서 냉각된 냉매의 다른 일부를 상기 과냉각팽창밸브에서 팽창된 냉매와 열교환하여 냉각하는 과냉각열교환기;
    개방시 상기 과냉각팽창밸브에서 팽창되어 상기 과냉각열교환기에서 증발된 냉매를 상기 저압측 압축기의 흡입측으로 안내하는 바이패스밸브; 및
    개방시 상기 과냉각팽창밸브에서 팽창되어 상기 과냉각열교환기에서 증발된 냉매를 상기 고압측 압축기의 흡입측으로 안내하는 인젝션밸브를 포함하고,
    상기 과냉각단계는,
    상기 저압측 토출온도 및 상기 고압측 토출온도에 따라 상기 과냉각팽창밸브를 개방하는 단계;
    상기 저압측 토출온도에 따라 상기 바이패스밸브를 개방하는 단계; 및
    상기 고압측 토출온도에 따라 상기 인젝션밸브를 개방하는 단계를 포함하 실외기의 제어방법.
  7. 삭제
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