KR102124830B1

KR102124830B1 - 공기 조화기

Info

Publication number: KR102124830B1
Application number: KR1020130131309A
Authority: KR
Inventors: 다카이치 히사시
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2020-06-22
Also published as: KR20140064625A; JP6300393B2; ES2655425T3; JP2014102036A

Abstract

종래보다 제어 유닛의 냉각을 충분하게 실시할 수 있는 공기 조화기를 제공한다. 공기 조화기(1)는 압축기(5), 실외 열교환기(8), 팽창 밸브(9), 및 실내 열교환기(4)를 순환하며 냉매가 흐르도록 구성된 메인 냉매 회로(13), 메인 냉매 회로(13)의 실외 열교환기(8)와 실내 열교환기(4) 사이로부터 분기해서, 압축기(5)의 흡입 압력과 배출 압력의 중간압력으로 이루어지는 냉매를 되돌리도록 구성된 인젝션 회로(14)를 포함한다. 인젝션 회로(14)는 냉매의 압력을 감압하는 인젝션 감압 밸브(15), 압축기(5)를 제어하기 위한 제어 유닛을 냉매에 의해 냉각하는 제어 유닛 냉각부(16), 및 인젝션 감압 밸브(15)의 하류측에 마련되어 냉매의 열교환이 수행되는 서브쿨러 증발부(17)를 포함하고, 제어 유닛 냉각부(16)는 인젝션 회로(14)에서 인젝션 감압 밸브(15)와 서브쿨러 증발부(17) 사이에 마련되는 것을 특징으로 한다.

Description

공기 조화기{AIR CONDITIONER}

본 발명은 압축기를 제어하기 위한 제어 유닛을 냉매에 의해 냉각하는 제어 유닛 냉각부를 갖는 공기 조화기에 관한 것이다.

종래의 냉동 장치에서, 압축기를 제어하기 위한 제어 유닛을 냉매에 의해 냉각하는 제어 유닛 냉각부는 일련의 냉동 사이클을 구성하는 메인 냉매 회로에 설치된다. 그러므로, 냉동 사이클이 낮은 차압으로 가동되는 경우, 제어 유닛 냉각부에서 제어 유닛을 냉각하기 위한 냉매의 유량을 확보하지 못하고, 제어 유닛이 과도하게 가열되는 문제가 있다.

또한, 메인 냉매 회로에 제어 유닛 냉각부를 마련한 종래의 구성은 윤활유가 실내기에 대량으로 유입되는 오일 포밍 등에 의해 메인 냉매 회로 내의 냉매 유량을 감소시킬 필요가 있는 경우, 제어 유닛의 냉각이 불충분하게 되는 문제가 있다. 따라서, 일련의 냉동 사이클을 구성하는 메인 냉매 회로에 제어 유닛 냉각부를 설치해서 상기 제어 유닛을 냉각하는 방법은 바람직하지 않다.

한편, 냉동 사이클로서의 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한 종래 기술로서, 메인 냉매 회로와는 별도로, 상기 냉매 회로로부터 분기한 인젝션 회로를 형성하는 것에 따른 냉동 장치가 이미 공지되어 있다(특허 문헌 1 참조). 　특허 문헌 1에 개시된 냉동 장치에서, 상기 인젝션 회로 내에 인버터 냉각부가 제어 유닛 냉각부로서 제공되어, 메인 냉매 회로로부터 분리된 냉매의 일부가 팽창 밸브를 통해 인버터 냉각부로 유입되고, 상기 유입된 냉매에 의해 제어 유닛의 일종인 인버터 장치가 냉각된다.(특허 문헌 1의 도 1 참조).

특허 문헌 1: 일본 공개 특허 공보 제2010-2112호

그러나, 특허 문헌 1에 개시된 기술에서는 제어 유닛의 일종인 인버터 장치의 냉각이 불충분하게 되어서 소망하는 냉각 효율을 얻을 수 없게 된다. 　이는, 특허 문헌 1의 냉동 장치에서, 그 구성상 인버터 냉각부에 유입되는 냉매 상태를 냉각에 적절한 형태로 유지하지 못하는 것에 기인한다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 종래보다 제어 유닛의 냉각을 충분히 실시할 수 있는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 공기 조화기는 압축기, 실외 열교환기, 팽창 밸브, 및 실내 열교환기를 순환하며 냉매가 흐르도록 구성된 메인 냉매 회로 및 상기 메인 냉매 회로의 상기 실외 열교환기와 상기 실내 열교환기 사이로부터 분기해서, 상기 압축기로 상기 압축기의 흡입 압력과 배출 압력의 중간압력으로 이루어지는 냉매를 되돌리도록 구성된 인젝션 회로를 포함하는 공기조화기에 있어서, 상기 인젝션 회로는 냉매의 압력을 감압하는 인젝션 감압 밸브, 상기 압축기를 제어하기 위한 제어 유닛을 냉매에 의해 냉각하는 제어 유닛 냉각부, 및 상기 인젝션 감압 밸브의 하류측에 마련되어 냉매의 열교환이 수행되는 서브쿨러 증발부를 포함하고, 상기 제어 유닛 냉각부는 상기 인젝션 회로 에서 상기 인젝션 감압 밸브와 상기 서브쿨러 증발부 사이에 마련되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성하면, 상기 제어 유닛 냉각부는 상기 인젝션 회로에서 상기 인젝션 감압 밸브와 상기 서브쿨러 증발부 사이에 마련되므로, 인젝션 감압 밸브를 통해 제어 유닛 냉각부에 공급되는 냉매를 거의 기화하지 않은 상태로 할 수 있어, 효율적으로 제어 유닛을 냉각할 수 있다.

다시 말해서, 특허 문헌 1과 같이 기화한 상태에 있는 냉매를 이용하여 제어 유닛을 냉각하는 경우에 비해, 본 발명에 의하면 제어 유닛으로부터 냉매로의 열전도 효율을 향상시켜, 그 결과 제어 유닛으로부터 빼앗을 수 있는 단위 시간당 열량을 크게 할 수 있어, 효율적으로 제어 유닛을 냉각할 수 있다.

또한, 압축기의 압축 효율을 향상시키기 위해서는, 최대한 냉매를 기화한 상태에서 압축기로 유입시키는 것이 바람직하고, 본 발명에서는 상기와 같이 건도가 낮은 상태의 냉매를 이용하여 제어 유닛을 냉각하는 것에 의해, 보다 많은 열을 제어 유닛으로부터 빼앗을 수 있으므로, 서브쿨러 증발부에서의 열교환에 의해 냉매를 종래보다 냉매를 기화시킬 수 있다. 따라서, 종래보다 기화된 상태에 있는 냉매를 압축기로 유입시킬 수 있다. 이에 의해, 본 발명은, 효율적인 제어 유닛의 냉각뿐만 아니라, 압축기의 압축 효율을 향상시킬 수 있는 효과도 가질 수 있다.

또한, 제어 유닛의 냉각 효율을 증가시킬 수 있는 것에 의한 효과에 의해, 종래에 비해 인버터 회로 냉각부를 소형화해서 방열 면적 등을 작게 하여도 필요한 냉각 효율을 얻을 수 있으므로 실외기의 소형화를 도모할 수 있다.

스로틀 배관의 직경 등과 같은 설계 파라미터를 적절히 조정함으로써, 제어 유닛 냉각부에서 냉매의 온도를 설계적으로 자유롭게 조정할 수 있는 효과를 얻기 위해서는, 상기 인젝션 회로는 상기 제어 유닛 냉각부와 상기 서브쿨러 증발부 사이에 마련된 스로틀 배관을 더 포함하는 것이 바람직하다.

제어 유닛의 온도가 이슬점 온도보다 낮은 온도로 되는 것을 방지하고, 제어 유닛에 이슬이 생겨 제어 유닛이 고장나는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있는 효과를 얻기 위해서는, 상기 공기 조화기는 외기 온도를 검지 가능한 외기 온도 센서, 상기 제어 유닛의 온도를 검지 가능한 제어 유닛 온도 검지부, 상기 제어 유닛에 이슬이 발생하는 이슬점 온도를 상기 외기 온도에 근거해서 연산하는 이슬점 온도 연산부, 및 상기 제어 유닛의 온도가 상기 이슬점 온도 이상으로 되도록 상기 인젝션 감압 밸브의 개폐를 조절하는 개도 조절부를 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명의 공기 조화기에 의하면, 제어 유닛 냉각부가 인젝션 회로에서 인젝션 감압 밸브와 서브쿨러 증발부 사이에 마련되므로, 냉매액이 많이 포함된 상태의 냉매를 인젝션 감압 밸브를 통해 제어 유닛 냉각부에 공급할 수 있다. 이에 의해, 제어 유닛 냉각부에서, 그만큼 기화가 진행되지 않은 냉매를 이용하여 제어 유닛을 냉각할 수 있다. 　따라서, 기화한 상태에 있는 냉매를 이용하여 제어 유닛을 냉각하는 경우에 비해, 제어 유닛으로부터 빼앗을 수 있는 단위 시간 당 열량을 크게 할 수 있는 결과, 제어 유닛의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 공기 조화기에 의하면, 냉매액이 많이 포함된 상태의 냉매를 이용하여 제어 유닛을 냉각하는 것에 의해 보다 많은 열을 제어 유닛으로부터 빼앗을 수 있으므로, 서브쿨러 증발부에서의 열교환에 의해 냉매를 종래보다 기화시킬 수 있다. 따라서, 종래보다 기화된 상태에 있는 냉매를 압축기로 유입시킬 수 있어, 효율적인 제어 유닛의 냉각뿐만 아니라, 압축기의 압축 효율을 향상시킬 수 있는 효과도 가질 수 있다.

그리고, 본 발명의 공기 조화기에 의하면, 제어 유닛의 냉각 효율을 증가시킬 수 있어, 종래에 비해 인버터 회로 냉각부를 소형화해서 방열 면적 등을 작게 하여도 필요한 냉각 효율을 얻을 수 있으므로 실외기의 소형화를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기 조화기의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기 조화기에서의 냉매 사이클을 나타낸 도면이다.
도 3은 IPM 온도(℃)와 응축 온도(℃) 간의 관계를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기 조화기의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기 조화기에서의 냉매 사이클을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제어부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이슬 방지 제어 동작의 일례를 나타낸　플로우차트이다.

[제1 실시예]

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하면서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기 조화기(1)에 대해 설명한다.

[공기 조화기(1)의 구성]

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기 조화기(1)의 구성 예를 도시하고 있다. 상기 공기 조화기(1)는 압축기(5)를 인버터 제어하기 위한 인버터 회로(C)(제어 유닛)를 냉매에 의해 냉각 가능한 인버터 회로 냉각부(제어 유닛 냉각부)(16)를 구비한 공기 조화기(1)로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 실내기(2) 및 실외기(3)를 포함한다.

상기 실내기(2)는 실내 열교환기(4), 실내에서의 실온을 검지 가능한 실온 센서(미도시), 사용자의 조작에 따라 상기 실내기(2)를 제어 가능한 리모콘(미도시) 등을 갖는다.

상기 실외기(3)는 압축기(5), 사로 전환 밸브(6), 실외 팬(7), 실외 열교환기(8), 팽창 밸브(9), 외기 온도를 검지 가능한 외기 온도 센서(10), 누산기(11), 및 제어부(12)를 갖는다. 상기 누산기(11)는 유입된 냉매를 기액 분리하는 것으로, 압축기(5)와 사로 전환 밸브(6) 사이에 배치된다. 상기 제어부(12)는 각 온도 센서로부터의 검출 정보에 근거해서 상기 압축기(5)의 냉매 배출량 및 팽창 밸브(9)의 개폐 등을 제어 가능하게 구성되어 있다.

상기 공기 조화기(1)는 메인 냉매 회로(13) 및 인젝션 회로(14)를 포함한다. 　상기 메인 냉매 회로(13)는 압축기(5), 실외 열교환기(8), 팽창 밸브(9), 및 실내 열교환기(4)를 냉매가 순환하며 흐르도록 구성된 회로이다. 상기 인젝션 회로(14)는 메인 냉매 회로(13)의 상기 실외 열교환기(8)와 실내 열교환기(4) 사이로부터 분기하고, 상기 압축기(5)의 흡입 압력과 배출 압력의 중간압력으로 이루어지는 냉매를 되돌리도록 구성된 회로이다.

상기 인젝션 회로(14)는 실외 열교환기(8)와 실내 열교환기(4) 사이로부터 분기해서 상기 압축기(5)로 돌아오도록 구성된 인젝션 배관(18)(도 1에서 굵은 선으로 나타낸 배관)을 갖고, 상기 인젝션 배관(18) 상에 마련된 인젝션 감압 밸브(15), 인버터 회로 냉각부(16), 및 서브쿨러 증발부(17)를 갖는다. 다시 말해서, 상기 인버터 회로 냉각부(16)는 인젝션 감압 밸브(15)와 서브쿨러 증발부(17) 사이에 마련되어 상기 서브쿨러 증발부(17)의 상류측으로부터, 건도가 작은 냉매가 상기 인버터 회로 냉각부(16)로 유입된다.

상기 인젝션 감압 밸브(15)는, 그 개폐를 조절하는 것에 의해, 냉매의 압력을 감압 가능하게 구성되어 있다. 상기 인버터 회로 냉각부(16)는 인젝션 회로(14)에서 상기 인젝션 감압 밸브(15)와 서브쿨러 증발부(17) 사이에 마련된다.

상기 인버터 회로 냉각부(16)는 인버터 회로(C)에 대해서 접촉하는 접촉부(16a) 및 상기 접촉부(16a)의 내부를 사행(蛇行)하는 냉각 배관(16b)을 갖고, 상기 냉각 배관(16b)을 흐르는 냉매에 의해 인버터 회로(C)를 냉각 가능하게 구성되어 있다.

상기 서브쿨러 증발부(17)는 인젝션 감압 밸브(15) 및 인버터 회로 냉각부(16)보다 하류측에 마련된다. 　상기 서브쿨러 증발부(17)는 인젝션 배관(18)을 흐르는 냉매와 메인 냉매 회로(13)를 흐르는 냉매 사이에서 열교환이 이루어지도록 구성되어 있다. 　상기 서브쿨러 증발부(17)에서 상기 인젝션 배관(18)을 흐르는 냉매는 메인 냉매 회로(13)를 흐르는 냉매로부터 흡열해서 증발한다. 그리고, 상기 증발되어 기화한 냉매는, 흡입 압력과 배출 압력 사이의 중간압력으로, 상기 압축기(5)로 되돌려진다.

[공기 조화기(1)에서 냉매의 흐름에 대해]

다음에, 본 실시예에 따른 공기 조화기(1)에서 냉매의 흐름을, 도 2의 P-H(압력-엔탈피) 선도를 참조하면서, 공기 조화기(1)의 동작에 대해 설명한다. 　또한, 공기 조화기(1)에서는 사로 전환 밸브(6)의 전환에 의해 냉방 운전 및 난방 운전 중 어느 하나의 운전을 실현할 수 있지만, 여기에서는 냉방 운전시의 냉매의 흐름에 대해 설명한다.

먼저, 냉매는 기화한 상태에서 압축기(5)에서 흡입 압력(P1)로부터 중간압력(P3)(흡입 압력(P1)과 배출 압력(P2)의 범위사이에 위치하는 압력)을 거쳐 배출 압력(P2)이 될 때까지 압축된다(도 2에서 A -> G -> B). 　그리고, 상기 압축기(5)로부터 배출된 냉매(본 실시예에서, 냉매 온도: 50(℃))는 사로 전환 밸브(6)를 통과한 후에, 실외 열교환기(8)를 흐른다. 　상기 실외 열교환기(8)에서, 냉매가 실외 공기로의 방열에 의해 응축되어 액화한다(도 2에서 B -> C). 　이어서, 액화한 냉매는 실외 열교환기(8)와 실내 열교환기(4) 사이에서 분리되어, 그 일부는 실내 열교환기(4)에 공급되기 전에 배출 압력(P2)으로부터 흡입 압력(P1)으로 될 때까지 감압되어 기액 평형 상태가 된다(도 2에서 C -> D). 　그리고, 기액 평형 상태가 된 냉매의 일부는 실내 열교환기(4)에 공급된다. 상기 실내 열교환기(4)에서, 냉매의 일부가 실내 공기로부터 흡열해서 증발하고, 기화한다. 이에 의해, 상기 실내 공기가 냉각된다. 그리고, 상기 기화한 냉매의 일부는 흡입 압력(P1)에서 압축기(5)의 흡입측에 흡입되어 다시 압축된다(도 2에서 D -> A).

한편, 상기 실외 열교환기(8)의 하류측에서 분류한 냉매는, 인젝션 감압 밸브(15)에서, 배출 압력(P2)으로부터 압력(P3)으로 될 때까지 감압되어 기액 평형 상태가 된다(도 2에서 C -> E). 　상기 감압된 건도가 낮은 상태의 냉매(본 실시예에서, 냉매 온도: 20(℃))는 인버터 회로 냉각부(16)에 공급된다. 즉, 상기 인버터 회로 냉각부(16)에서, 건도가 낮은 상태인 냉매를 이용하여 인버터 회로(C)의 냉각을 수행한다. 그리고, 상기 인버터 회로(C)의 냉각 후, 냉매는 서브쿨러 증발부(17)에 공급된다(도 2에서 E -> F의 일부). 　상기 서브쿨러 증발부(17)에서, 나머지의 냉매가 열교환에 의해 증발한다. 그리고, 상기 증발에 의해 기화한 중간 압력의 냉매는 압력(P3)에서 다시 압축기(5)로 유입한다(도 2에서 F -> G).

다음에, 도 3을 참조하면서, 실시예에 의한 본 발명을 구체적으로 설명한다. 　여기에서, IPM(인버터 파워 모듈) 온도(℃)와 응축기에서의 응축 온도(℃) 간의 관계에 근거해서 본 실시예에 따른 공기 조화기(1)의 유용성을 검토한 결과에 대해 설명한다. 또한, 본 발명은 본 실시예에 한정되는 것은 아니다. 보다 구체적으로, 본 실시예에 따른 인젝션 회로(14)에 대해서 인버터 회로 냉각부(16)를 마련하는 것에 의해 IPM(실시예에서 인버터 회로(C)에 상당함)을 냉각하는 IPM의 냉각 방법과, 메인 냉매 회로에 인버터 냉각부를 마련하는 것에 의한 종래 방식을 이용한 IPM의 냉각 방법을 비교하여, 본 실시예에 따른 공기 조화기(1)의 유용성을 검토했다.

도 3은 IPM 온도(℃)와 응축기에서의 응축 온도(℃) 간의 관계를 도시하고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 메인 냉매 회로에 인버터 냉각부를 마련한 방식에서는 부하 조건(응축 온도(℃))에 비례해서 IPM 온도(℃)가 변화하므로, IPM 온도를 일정한 온도(본 실시예에서 80(℃) 부근)로 유지할 수가 없었다. 그러므로, 종래의 메인 냉매 회로에 인버터 냉각부를 마련한 방식에서, 응축 온도(℃)가 저하하면, 이에 수반해 IPM 온도(℃)도 저하하고, 외기 온도보다 낮은 온도로 IPM이 냉각되는 경우가 있다. 이 경우, IPM 온도가 외기 온도보다 낮은 온도가 되는 결과로 인해, IPM에 이슬이 생겨 IPM이 고장나는 사태를 초래한다.

또한, 종래에 부하(응축 온도)가 높아지는 냉방이 큰 외기 조건에서는 IPM의 온도도 운전 상태에 따라 상승하므로, IPM의 냉각이 심하게 이루어진다. 그러므로, 공조기의 고압 상승의 특성에 따른 설계가 필요하여 엄격한 조건을 설계 포인트로 하면, 응축 온도가 낮아지는 저부하 조건에서는 IPM에 이슬이 발생하는 문제가 있다.

이에 반해, 본 실시예에 따른 인젝션 회로(14)를 이용한 IPM의 냉각 방법에서는, 부하 조건(응축 온도(℃))이 변화되어도, IPM 온도를 안정된 온도(본 실시예에서 80(℃) 부근)로 유지할 수 있으므로, 본 실시예에 의하면 종래의 메인 냉매 회로에 인버터 냉각부를 마련한 방식을 이용하는 경우에서와 같이 IPM 온도가 외기 온도보다 낮은 온도가 되어 IPM에 이슬이 생겨서 IPM이 고장나는 것을 방지할 수 있다. 또한, 종래의 메인 냉매 회로에 인버터 냉각부를 마련한 방식을 이용하는 경우에 비해, 본 실시예에서는 설계가 간단하게 된다. 더 나아가, 인버터 회로 냉각부(16)에서 냉각 면적을 변화시키는 것에 의해, 간단하게 IPM 온도를 관리할 수가 있고, 동시에 간단하게 IPM 온도를 이슬점 이내로 설계하는 것이 가능하게 된다.

[제1 실시예에서 공기 조화기의 특징]

상기 구성에 의하면, 인버터 회로 냉각부(16)가 인젝션 회로(14)에서 인젝션 감압 밸브(15)와 서브쿨러 증발부(17) 사이에 마련되므로, 액리치인 상태의 냉매를 인젝션 감압 밸브(15)를 통해 인버터 회로 냉각부(16)에 공급할 수 있다. 　이에 의해, 인버터 회로 냉각부(16)에서, 거의 기화하지 않은 건도가 낮은 상태의 냉매를 이용하여 인버터 회로(C)를 냉각할 수 있다. 따라서, 기화한 상태에 있는 냉매를 이용하여 인버터 회로(C)를 냉각하는 경우에 비해, 상기 인버터 회로(C)로부터 빼앗을 수 있는 열량을 크게 할 수 있는 결과, 상기 인버터 회로(C)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

따라서, 상기 구성에 의하면, 건도가 낮은 상태의 냉매를 이용하여 인버터 회로(C)를 냉각하는 것에 의해, 보다 많은 열을 인버터 회로(C)로부터 빼앗을 수가 있으므로, 서브쿨러 증발부(17)에서의 열교환에 의해 냉매를 종래보다 기화시켜 압축기(5)로 유입시킬 수 있다. 이에 의해, 상기 구성에서는 효율적인 인버터 회로(C)의 냉각뿐만 아니라, 압축기(5)의 압축 효율을 향상할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.

또한, 상기 구성에 의하면, 인버터 회로(C)의 냉각 효율을 증가시킬 수 있는 효과에 의해, 종래에 비해 인버터 회로 냉각부(16)를 소형화해서 방열 면적 등을 작게 하여도 필요한 냉각 효율을 얻을 수 있으므로 실외기(3)의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 메인 냉매 회로에 인버터 냉각부를 마련한 종래 방식에서는, 공조측의 요청이 있으면, 공조 온도 제어가 우선적으로 되는 결과로 인해, 상기 인버터 회로(C)의 냉각에 주안을 둔 제어를 실행하지 못하고, 상기 인버터 회로(C)의 냉각에 적합한 냉매 온도로 설정할 수 없는 문제가 있다. 이에 반해, 상기 구성에 의하면, 인버터 회로 냉각부(16)를 인젝션 회로(14)에 마련하는 것에 의해, 공기 조화기(1)의 주목적인 공조 제어에 관한 냉매 제어를 방해하지 않고, 상기 인젝션 회로(14)에서의 냉매 제어에 의해 인버터 회로(C)의 냉각에 적합한 냉매 온도로 설정할 수 있다.

또한, 메인 냉매 회로에 인버터 냉각부를 마련하는 것에 의한 종래 방식에서는, 인버터 회로(C)의 온도가 이슬점 온도 이하로 된 경우에, 인버터 회로(C)의 온도를 상승시켜서 인버터 회로(C)에 발생하는 이슬를 회피하기 위해서는, 압축기의 주파수를 내리는 등과 같은 제품의 기본 성능에 부여하는 영향이 큰 대응책 밖에 방법이 없다. 이에 반해, 상기 구성에 의하면, 인버터 회로 냉각부(16)를 인젝션 회로(14)에 마련하는 것에 의해, 메인 냉매 회로(13)와는 독립적으로, 인젝션 회로(14) 자체에 의해 냉매의 유량 제어가 가능하므로, 제품의 기본 성능 저하를 억제할 수 있다. 예를 들면, 냉매의 유량 제어를 인젝션 감압 밸브(15)의 개폐 동작에 의해 실현함으로써, 인버터 회로(C)가 이슬점 온도 이하로 되는 것을 회피할 수 있다.

[제2 실시예]

다음에, 도 4 및 도 5를 참조하면서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기 조화기(1)에 대해 설명한다. 　또한, 제1 실시예에서 설명한 요소와 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 교부하고, 상세한 설명을 생략한다. 본 실시예에서는 인젝션 회로(14)가 스로틀 배관(19)을 구비하는 점에서 제1 실시예와 다르다.

[인젝션 회로(14)의 구성]

도 4에 도시된 바와 같이, 인젝션 회로(14)는 실외 열교환기(8)와 실내 열교환기(4) 사이로부터 분기해서 압축기(5)로 돌아오도록 구성된 인젝션 배관(18)(도 4에서 굵은 선으로 나타낸 배관)을 갖고, 상기 인젝션 배관(18) 상에 마련된 인젝션 감압 밸브(15), 인버터 회로 냉각부(16), 서브쿨러 증발부(17), 스로틀 배관(19)을 갖는다. 상기 스로틀 배관(19)은 인버터 회로 냉각부(16)와 서브쿨러 증발부(17) 사이에 마련된다.

[공기 조화기(1)에서 냉매의 흐름에 대해]

다음에, 본 실시예에 따른 공기 조화기(1)에서의 냉매의 흐름을, 도 5의 P-H(압력-엔탈피) 선도를 참조하면서, 공기 조화기(1)의 동작에 대해 설명한다. 　또한, 공기 조화기(1)에서는 사로 전환 밸브(6)의 전환에 의해, 냉방 운전 및 난방 운전 중 어느 하나의 운전을 실현할 수 있지만, 여기에서는 냉방 운전시의 냉매의 흐름에 대해 설명한다. 　또한, 여기에서는 팽창 밸브(9)는 완전히 열린 상태로 되어 있다.

실외 열교환기(8)와 실내 열교환기(4) 사이에서 분리된 냉매는, 인젝션 감압 밸브(15)에서, 배출 압력(P2)로부터 압력(P4)으로 될 때까지 감압되어 기액 평형 상태가 된다(도 5에서 C -> E). 　그리고, 상기 감압된 건도가 낮은 상태의 냉매는 인버터 회로 냉각부(16)에 공급된다. 상기 인버터 회로 냉각부(16)에서, 건도가 낮은　　상태의 냉매(본 실시예에서, 20(℃) <　냉매 온도 <　50(℃))를 이용하여 인버터 회로(C)의 냉각을 수행한다(도 5에서 E -> F). 　그리고, 상기 냉각 후, 냉매는 스로틀 배관(19)에 공급된다. 상기 스로틀 배관(19)에서, 냉매가 압력(P4)으로부터 압력(P3)으로 될 때까지 감압된다(도 5에서 F -> G). 　그리고, 상기 감압된 냉매(본 실시예에서, 냉매 온도: 20(℃))는 서브쿨러 증발부(17)에 공급된다(도 5에서 G -> H). 상기 서브쿨러 증발부(17)에서, 냉매가 열교환에 의해 증발한다. 그리고, 상기 증발에 의해 기화한 냉매는 압력(P3)에서 다시 압축기(5)로 유입한다(도 5에서 H -> I).

[제2 실시예에서 공기 조화기의 특징]

상기 구성에 의하면, 제1 실시예의 공기 조화기(1)와 같은 효과를 얻을 수 있다.

더 나아가, 상기 구성에 의하면, 인젝션 회로(14)가 인버터 회로 냉각부(16)와 서브쿨러 증발부(17) 사이에 마련된 스로틀 배관(19)을 더 포함하는 것에 의해, 스로틀 배관(19)의 직경 등과 같은 설계변수를 적절하게 조정함으로써, 인버터 회로 냉각부(16)에서 냉매의 온도(본 실시예에서, 20(℃) <　냉매 온도 <　50(℃))를 설계적으로 자유롭게 조정할 수 있다.

[제3 실시예]

다음에, 도 6 및 도 7을 참조하면서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 공기 조화기(1)에 대해 설명한다. 또한, 제1 실시예에서 설명한 요소와 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 교부하고, 상세한 설명을 생략한다. 본 실시예에서는 제어부(12)가 인버터 회로 온도 검지부(제어 유닛 온도 검지부)(20), 이슬점 온도 연산부(21), 및 개도 조절부(22)를 구비하는 점에서 제1 실시예와 다르다.

[제어부(12)의 구성]

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제어부(12)의 구성을 나타낸 블록도이다. 　도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(12)는 인버터 회로 온도 검지부(20), 이슬점 온도 연산부(21), 및 개도 조절부(22)를 포함한다. 상기 인버터 회로 온도 검지부(20)는 인버터 회로(제어 유닛)의 온도를 검지 가능하게 구성되어 있다. 　상기 이슬점 온도 연산부(21)는 인버터 회로(C)에 이슬이 발생하는 이슬점 온도를 외기 온도 센서(10)에 의해 검지된 외기 온도에 근거해서 연산 가능하게 구성되어 있다. 상기 개도 조절부(22)는 인버터 회로(C)의 온도가 이슬점 온도 이상으로 되도록 인젝션 감압 밸브(15)의 개폐를 조절 가능하게 구성되어 있다.

[본 실시예에서 인버터 회로(C)의 이슬방지 제어 동작]

이하, 도 7을 참조하면서, 본 실시예에서의 인버터 회로(C)의 이슬 방지 제어 동작의 일례에 대해 설명한다. 도 7은 본 실시예에서의 이슬 방지제어 동작의 일례를 나타낸 플로우차트이다. 또한, 도 7에 나타낸 각 동작은 제어부(12)가 ROM에 저장된 프로그램을 실행함으로써 실현될 수 있다.

먼저, 단계 S1에서, 인버터 회로 온도 검지부(20)가 인버터 회로(C)의 온도를 검지한다. 그리고, 처리는 단계 S2로 이행된다.

다음에, 단계 S2에서, 이슬점 온도 연산부(21)가 인버터 회로(C)에 이슬 발생하는 이슬점 온도를 외기 온도 센서(10)에 의해 검지된 외기 온도에 근거해서 연산한다. 그리고, 처리는 단계 S3로 이행된다.

마지막으로, 단계 S3에서, 개도 조절부(22)가 인버터 회로(C)의 온도가 이슬점 온도 이상으로 되도록 인젝션 감압 밸브(15)의 개폐를 조절한다. 이에 의해, 본 실시예에서 인버터 회로(C)의 이슬 방지 제어 동작이 완료한다.

[제3 실시예에서 공기 조화기의 특징]

상기 구성에 의하면, 제1 실시예에서의 공기 조화기(1)와 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 구성에 의하면, 개도 조절부(22)가 인버터 회로(C)의 온도가 이슬점 온도 이상으로 되도록 인젝션 감압 밸브(15)의 개폐를 조절하므로, 인버터 회로(C)의 온도가 이슬점 온도보다 낮은 온도가 되는 것을 방지하여, 인버터 회로(C)에 이슬이 생겨 인버터 회로(C)가 고장나는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 대해 도면에 근거해서 설명했지만, 구체적인 구성은 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 상기 실시예의 설명에서만이 아니라 특허 청구 범위에 의해 나타낸, 특히 특허 청구 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.

또한, 상기 각 실시예에서는 제어 유닛의 일례로서 압축기를 인버터 제어하기 위한 인버터 회로를 인젝션 회로의 인버터 회로 냉각부를 이용하여 냉각하는 예에 대해 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 인버터 회로 이외에도, 압축기를 제어하기 위한 각종 제어 유닛을 인젝션 회로의 제어 유닛 냉각부를 이용하여 냉각할 수도 있다.

또한, 상기 제3 실시예에서는 이슬점 온도 연산부(21)가 인버터 회로에 이슬이 발생하는 이슬점 온도를 외기 온도 센서(10)에 의해 검지된 외기 온도에 근거해서 연산하는 예에 대해 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 이슬점 온도 연산부(21)가 인버터 회로에 이슬이 발생하는 이슬점 온도를 외기 온도와 습도에 근거해서 연산할 수도 있다. 이에 의해, 외기 온도에만 근거해서 이슬점 온도를 연산하는 경우에 비해, 이슬점 온도의 연산을 정확하게 실시할 수 있다.

또한, 상기 각 실시예에서는 인버터 회로의 냉각에 본 발명을 적용하는 예에 대해 설명했지만, 인버터 회로 이외에도, 압축기를 제어하는 제어 유닛에서 냉각이 필요한 경우가 있으면, 본 발명을 적용할 수 있다.

1: 공기 조화기 2: 실내기
3: 실외기 4: 실내 열교환기
5: 압축기 6: 사로 전환 밸브
7: 실외 팬 8: 실외 열교환기
9: 팽창 밸브 10: 외기 온도 센서
11: 누산기 12: 제어부
13: 메인 냉매 회로 14: 인젝션 회로
15: 인젝션 감압 밸브 16: 인버터 회로 냉각부(제어 유닛 냉각부)
17: 서브쿨러 증발부 18: 인젝션 배관
19: 스로틀 배관 20: 인버터회로 온도검지부(제어 유닛 온도 검지부)
21: 이슬점 온도 연산부 22: 개도 조절부

Claims

압축기, 실외 열교환기, 팽창 밸브, 및 실내 열교환기를 순환하며 냉매가 흐르도록 구성된 메인 냉매 회로; 및
상기 메인 냉매 회로의 상기 실외 열교환기와 상기 실내 열교환기 사이로부터 분기해서, 상기 압축기로 상기 압축기의 흡입 압력과 배출 압력의 중간압력으로 이루어지는 냉매를 되돌리도록 구성된 인젝션 회로를 포함하는 공기조화기에 있어서,
상기 인젝션 회로는,
냉매의 압력을 감압하는 인젝션 감압 밸브;
상기 압축기를 제어하기 위한 제어 유닛을 냉매에 의해 냉각하는 제어 유닛 냉각부; 및
상기 인젝션 감압 밸브의 하류측에 마련되어 냉매의 열교환이 수행되는 서브쿨러 증발부를 포함하고,
상기 제어 유닛 냉각부는 상기 인젝션 감압 밸브와 상기 서브쿨러 증발부 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
제1항에 있어서,
상기 인젝션 회로는 상기 제어 유닛 냉각부와 상기 서브쿨러 증발부 사이에 마련된 스로틀 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
제1항에 있어서,
외기 온도를 검지 가능한 외기 온도 센서;
상기 제어 유닛의 온도를 검지 가능한 제어 유닛 온도 검지부;
상기 제어 유닛에 이슬이 발생하는 이슬점 온도를 상기 외기 온도에 근거해서 연산하는 이슬점 온도 연산부; 및
상기 제어 유닛의 온도가 상기 이슬점 온도 이상으로 되도록 상기 인젝션 감압 밸브의 개폐를 조절하는 개도 조절부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.