KR20010095734A - 공기조화기의 결빙방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기의 결빙방지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온고압의 냉매를 증발기에 직접 바이-패스시키므로서 증발기의 결빙을 해소할 수 있는 공기조화기의 결빙방지장치에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 압축기 흡입측에 하나의 온도감지센서와, 그리고 팽창장치의 전후단을 연결하는 바이-패스통로, 상기 바이-패스통로를 온/오프 개폐하는 솔레노이드 밸브만으로 증발기의 결빙을 방지하고 있다. 따라서 본 발명은 종래와 같이, 다수개의 실내기를 구비한 멀티-공기조화기에서 각 실내기 마다 온도센서를 장착해야 하는 번거로움과 비용상의 문제를 해결하는 것이 가능하고, 더불어 현재의 운전상태를 그대로 유지한 상태에서 증발기의 결빙을 방지할 수 있으므로서 운전효율을 높이는 효과가 있다.

Description

공기조화기의 결빙방지장치{Apparatus for control freezing in airconditioner}

본 발명은 공기조화기의 결빙방지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온고압의 냉매를 증발기에 직접 바이-패스시키므로서 증발기의 결빙을 해소할 수 있는 공기조화기의 결빙방지장치에 관한 것이다.

공기조화기는, 실내의 공기조건을 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지시키기 위한 장치이다. 따라서 공기조화기를 이용하여 실내를 시원하게 하거나 또는 따뜻하게 하는 등 사용자의 요구조건에 따라서 실내온도를 조절하는 것이 가능하다. 이러한 공기조화기 중에서 하나의 압축기를 적용하여 다수개의 실내기를 냉난방 겸용으로 사용하는 멀티-공기조화기가 있다.

상기 멀티-공기조화기는, 실외측 열교환기를 한 개 구비하고, 실내측 열교환기는 다수개 구비하고 있다. 따라서 필요한 만큼의 실내측 열교환기를 선택적으로 구동하여 냉난방 제어를 수행하게 된다. 이후 설명에서는 멀티-공기조화기를 일 예로 설명한다.

종래의 멀티-공기조화기는 도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 다수개의 실내측 열교환기(10,13,...)를 구비하고 있는 실내측과, 압축기(22), 실외측 열교환기(25), 냉난방모드에 따라서 냉매 흐름을 절환해주는 사방변(16) 등을 포함하고 있는 실외측으로 구성된다.

그리고 상기 열교환기(10,13,...,25)와 인접한 배관의 일측에는 각 배관을 통해 흐르는 냉매의 온도를 검출하기 위한 다수개의 배관센서(100,110,...120)가 각각 설치되고 있다. 상기 배관센서는, 배관온도를 검출하여 압축기 및 냉난방사이클을 제어하게 된다.

또한, 멀티-공기조화기는, 실외측 열교환기(25)와 실내측 열교환기(10,13, ...) 사이의 냉매 흐름을 개폐하는 솔레노이드 밸브(46,47), 그리고 응축기에 액화된 고압의 액냉매를 감압하여 증발기에서 증발하기 쉬운 상태로 조정하고 일정한비율로 냉매가 흐르도록 조절하는 팽창장치(31,34,37), 냉매가 일방향으로만 흐르도록 조절해주는 체크 밸브(28)를 포함하고 있다. 그리고 부호 19는 액체 냉매가 압축기에 흡입되는 것을 방지하기 위한 일종의 액냉매 분리기인 어큐뮬레이트이다.

이 외에도 도시하지는 않고 있지만 압축기(22)기의 과부하를 보호하기 위한 과보하보호기(O.L.Protector)를 포함하고 있다. 상기 과부하보호기는, 압축기가 기동시 어떤 원인에 의하여 기동이 잘 안되거나 운전 중에 발생된 과부하로 압축기의 온도가 상승되어 모터의 손상이 야기되는 것을 방지한다. 따라서 상기 과부하보호기는, 압축기의 권선온도와 여기에 흐르는 전류치 등에 의하여 동작한다.

다음은 상기와 같이 구성된 종래 멀티-공기조화기의 냉난방모드에 따른 동작 사이클을 설명한다.

냉방모드시에, 실내측의 열교환기(10,13,...)는 차가운 바람이 토출되는 증발기로 동작한다. 그리고 실외측의 열교환기(25)는 뜨거운 바람이 토출되는 응축기로 동작한다.

따라서 사방변(16)의 제어에 의해서 냉방모드시에 압축기(22)로부터 토출된 냉매는, 실선으로 그려진 화살표 방향으로 순환되어져, 압축기(22) → 실외측 열교환기(25) → 실내측 열교환기(10,13,...)를 통과해서 압축기(22)에 다시 유입된다.

이때, 상기 응축기로 동작하는 실외측 열교환기(25)와 증발기로 동작하는 실내측 열교환기(10,13,...) 사이에서 고압의 액냉매는 팽창장치(34,37)를 통과하게 된다. 상기 팽창장치(34,37)를 통과하면서 고압의 액냉매는 감압되고, 증발하기 쉬운 상태로 조정되는 것이다.

한편, 실내측의 열교환기(10,13,...)는 다수개 구비되고 있다. 따라서 실내측의 열교환기(10,13,..)가 단독으로 운전이 이루어질때와 동시에 운전이 이루어지는 경우, 운전되는 냉동사이클은 다르게 구성되어 제어된다.

만일, 사용자가 실내측의 모든 열교환기를 동작시키고자 할 때, 실외측 열교환기(25)로부터 유입되는 액냉매는 체크밸브(28)를 통과한 후, 팽창밸브(34,37)를 통과하면서 압력이 다운된다. 그리고 오픈 상태를 유지하는 솔레노이드밸브 (46,47)를 각각 통과해서 실내측의 열교환기(10,13)에 공급되면서 냉방운전이 이루어진다.

그러나 실내측의 열교환기들 중에서 어느 하나를 동작시키고자 할때, 사방변(16)의 제어에 의해서 운전이 이루어지는 어느 하나의 솔레노이드 밸브만이 오픈 상태를 유지한다. 이 경우, 상기 실외측 열교환기(25)로부터 공급되는 냉매의 유량제어는 팽창밸브(40)에 의해서 이루어진다. 즉, 상기 실외측 열교환기(25)로부터 공급되는 액냉매는, 팽창밸브(37,34)를 통과한 후, 팽창밸브(40)를 통해 오픈 상태를 유지하고 있는 솔레노이드밸브 측으로 전달되어져, 동작 중인 실내측의 열교환기로 공급되면서 냉방운전이 이루어지는 것이다.

한편, 냉방운전시에 상기 실내측 열교환기들(10,13,...)은 증발기로서 동작한다. 따라서 상기 증발기를 통과하는 냉매에 의하여 공기가 냉각되어, 실내에 차가운 바람이 토출되는 것이다.

이와 같은 증발기에서 공기의 냉각동작이 소정시간 이상 계속되면서, 상기 증발기 내부의 배관이 결빙되는 일이 발생된다. 이 경우, 종래의 멀티-공기조화기에서는, 다수개의 실내측 배관센서(100,110,...)중에서 임의의 배관센서로부터 검출된 온도가 일정온도 이하로 떨어졌을때, 실외측 팬을 오프하고, 냉방사이클을 순환하는 냉매의 온도를 상승시키게 된다.

이러한 동작이 소정시간 수행되어도 증발기의 배관이 해빙되지 않을때는, 압축기(22)를 오프시켜서 냉방모드를 끈 상태에서 증발기의 해빙을 유도하게 된다.

또한, 난방모드에서는 상기 냉방모드와 반대의 상태가 된다. 즉, 실내측의 열교환기(10,13,...)는 뜨거운 바람이 토출되는 응축기로 동작한다. 그리고 실외측의 열교환기(25)는 차가운 바람이 토출되는 증발기로 동작한다.

따라서 사방변(16)의 제어에 의해서 냉매 순환방향이 바뀌어 압축기(22)로부터 토출된 냉매는, 점선으로 그려진 화살표 방향으로 순환되어져, 압축기(22) → 실내측 열교환기(10,13,...) → 실외측 열교환기(25)를 통과해서 압축기(22)에 다시 유입된다. 그리고 상기 증발기로 동작하는 실외측 열교환기(25)와 응축기로 동작하는 실내측 열교환기(10,13,...) 사이에서 고압의 액냉매는 팽창장치(34,37,31)를 통과하게 된다. 상기 팽창장치를 통과하면서 고압의 액냉매는 감압되고, 증발하기 쉬운 상태로 조정되는 것이다.

이와 같은 난방운전이 이루어지고 있을때, 실외 배관온도센서(120)를 이용한 실외배관온도를 감지하고, 실외측 열교환기(25)인 증발기의 결빙을 판단한다. 즉, 상기 실외 배관온도센서(120)로부터 검출되는 온도가 일정온도 이하로 떨어졌을때, 증발기의 결빙으로 판단하고, 사방변(16)을 절환하여, 소정시간 동안 제상운전을 수행하는 것이다.

상기 제상운전은, 실내외 팬을 오프시킨 상태에서 공기조화기의 운전사이클을 소정시간 동안 냉방사이클로 전환하여 구동하는 것을 의미한다. 이러한 냉방사이클이 구동되면서, 난방운전시 증발기로 구동되는 실외측 열교환기(25)가 응축기로 동작되면서 이때 흐르는 고온고압의 냉매에 의해서 증발기 내 배관을 해빙시키게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 종래의 공기조화기에서는, 냉방운전시에 증발기의 결빙을 해결하기 위해서 압축기의 동작을 오프시키게 되면서 해빙시간동안 냉방운전을 멈추기 때문에, 냉방운전효율이 저하되었다. 마찬가지로 종래의 공기조화기에서 난방운전시에, 증발기의 결빙을 해결하기 위해서 운전사이클을 해빙시간동안 냉방운전사이클로 순환시키기 때문에 난방운전효율이 저하되는 문제점이 발생되었다.

따라서 본 발명의 목적은 현재 운전모드 상태를 유지한 상태에서도 증발기 내 배관을 해빙시킬 수 있는 공기조화기의 결빙방지장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래 구성에 따른 공기조화기의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 결빙방지를 위한 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10,13,25,50,53,65 : 열교환기 16,56 : 사방변

22,62 : 압축기 31,34,37,40,83,86,89,92 : 팽창장치

43,46,74,77,80 : 솔레노이드 밸브 71 : 소음기

100,110,120,68 : 온도센서

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기의 결빙방지장치는, 고온고압의 냉매를 발생하는 압축기와; 난방시에는 실내측에, 냉방시에는 실외측에 설치되고, 상기 압축기로부터 공급받은 냉매에 의해서 뜨거운 바람을 토출하는 응축기와; 난방시에는 실외측에, 냉방시에는 실내측에 설치되고, 상기 응축기로부터 공급받은 냉매에 의해서 차가운 바람을 토출하는 증발기와; 상기 압축기의 흡입측에 부착되어 배관온도를 감지하는 배관온도감지센서와; 상기 응축기로부터 공급되는 냉매를 증발기 측으로 직접 바이패스시키기 위한 바이패스통로와; 상기 바이패스통로 상에 설치되고, 배관온도감지센서와 연동하여 일정온도 이하에서 온 동작되는 결빙방지용 솔레노이드 밸브를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 바이패스통로 상에 설치되고, 상기 솔레노이드 밸브를 통과하는 냉매로부터 발생되는 소음을 제거하기 위한 소음기를 더 포함함을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 응축기로부터 공급되는 냉매의 압력을 감압하는 팽창장치를 더 포함하고, 상기 바이패스통로는, 상기 팽창장치의 전후단을 연결하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 실내측에 설치되는 응축기 또는 증발기는, 다수개 설치되어 하나의 압축기에 의해서 멀티 운전이 수행되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공기조화기의 결빙방지장치에 대해서 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 냉난방운전을 위한 사이클 구성도이다.

본 발명의 공기조화기는, 도시되고 있는 바와 같이, 다수개의 실내측 열교환기(50,53,...)를 구비하고 있는 실내측과, 압축기(62), 실외측 열교환기(65), 냉난방모드에 따라서 냉매 흐름을 절환해주는 사방변(56) 등을 포함하고 있는 실외측으로 구성된다.

또한, 멀티-공기조화기는, 실외측 열교환기(65)와 실내측 열교환기(50,53, ...) 사이의 냉매 흐름을 개폐하는 솔레노이드 밸브(80,77,74), 그리고 응축기에 액화된 고압의 액냉매를 감압하여 증발기에서 증발하기 쉬운 상태로 조정하고 일정한 비율로 냉매가 흐르도록 조절하는 팽창장치(83,86,89,92), 냉매가 일방향으로만 흐르도록 조절해주는 체크 밸브(95)를 포함하고 있다.

본 발명은 실내측 열교환기(50,53,...)와 실외측 열교환기(65) 사이에서 상기 팽창장치들을 거치지 않고, 직접 증발기 측으로 냉매가 바이-패스 될 수 있는 바이-패스통로(200)를 형성하고 있다. 상기 바이-패스통로(200) 상에는 후술되는 온도센서(68)의 제어를 받아서 온/오프 동작하는 결빙방지 제어용 솔레노이드 밸브(74)와, 상기 바이-패스통로(200)를 통하여 냉매 공급시에 발생하는 냉매 흐름음이 실내측으로 전달되지 않도록 하는 소음기(71)를 설치하고 있다. 즉, 상기 바이-패스통로(200)는 실외 열교환기(65)와 실내 열교환기(50,53,...)를 상기 팽창장치들을 경유하지 않고 직접 연결하는 배관이 된다.

그리고 부호 59는 액체 냉매가 압축기에 흡입되는 것을 방지하기 위한 일종의 액냉매 분리기인 어큐뮬레이트이다. 이 외에도 도시하지는 않고 있지만 압축기(62)의 과부하를 보호하기 위한 과보하보호기(O.L.Protector)를 포함하고 있다. 상기 과부하보호기는, 압축기가 기동시 어떤 원인에 의하여 기동이 잘 안되거나 운전 중에 발생된 과부하로 압축기의 온도가 상승되어 모터의 손상이 야기되는 것을 방지한다. 따라서 상기 과부하보호기는, 압축기의 권선온도와 여기에 흐르는전류치 등에 의하여 동작한다.

또한, 본 발명은 상기 압축기(62)의 흡입측에 흐르는 냉매의 온도를 감지하기 위한 온도센서(68)를 설치하고 있다. 상기 온도센서는, 상기 결빙방지 제어용 솔레노이드 밸브와 연동 동작된다. 따라서 본 발명에서는 종래 열교환기와 인접한 배관측에 설치되고 있는 온도센서를 모두 설치하지 않고, 상기 압축기(62) 측에 설치된 온도센서(68)를 이용하여, 증발기의 해빙을 제어하고 있다.

다음은 상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 공기조화기의 결빙방지장치의 동작에 대해서 설명한다.

본 발명에 있어서도 냉방운전과 난방운전은 종래와 동일한 사이클을 구성하면서 이루어진다. 즉, 정상적인 냉방운전과 난방운전이 수행되는 과정에서는 결빙방지 제어용 솔레노이드 밸브(74)는 오프 상태를 유지하게 된다. 따라서 바이-패스통로(200)를 통해서 흐르는 냉매는 없는 상태가 된다.

이러한 상태에서 냉방모드가 설정되면, 실내측의 열교환기(50,53,...)는 차가운 바람이 토출되는 증발기로 동작한다. 그리고 실외측의 열교환기(65)는 뜨거운 바람이 토출되는 응축기로 동작한다.

따라서 사방변(56)의 제어에 의해서 냉방모드시에 압축기(62)로부터 토출된 냉매는, 실선으로 그려진 화살표 방향으로 순환되어져, 압축기(62) → 실외측 열교환기(65) → 실내측 열교환기(50,53,...)를 통과해서 압축기(62)에 다시 유입된다.

이때, 상기 응축기로 동작하는 실외측 열교환기(65)와 증발기로 동작하는 실내측 열교환기(50,53,...) 사이에서 고압의 액냉매는 팽창장치(83,86)를 통과하게된다. 상기 팽창장치(83,86)를 통과하면서 고압의 액냉매는 감압되고, 증발하기 쉬운 상태로 조정되는 것이다.

이와 같이, 냉방운전이 수행되는 중에, 압축기(62) 흡입측에 장착된 온도센서(68)의 검출온도가 일정온도 이하가 되면, 상기 온도센서(68)와 연동하여 결빙방지 제어용 솔레노이드 밸브(74)가 열리게 된다.

상기 결빙방지 제어용 솔레노이드 밸브(74)가 열리면, 실외측 열교환기(65)에서 밀어낸 고온의 냉매가 팽창장치를 거치지 않고, 바이-패스통로(200) 측으로 유입된다. 상기 바이-패스통로(200)를 통과하는 고온의 냉매는 소음기(71)를 거쳐서 증발기로 동작하는 실내측 열교환기(50,53,...)에 직접 공급되어져서, 고온의 냉매에 의해서 증발기 내 배관의 결빙을 방지하게 된다.

이와 같이, 상기 바이-패스통로(200)를 통과한 냉매가 상기 증발기의 배관을 해빙시킬 수 있는 것은, 상기 냉매가 매우 고온의 상태를 유지하기 때문이다. 몰리에르 선도 상의 사이클을 보면, 응축기에서의 냉매는 고온의 상태를 유지하지만, 팽창장치를 거치면서 저온으로 떨어지고, 이렇게 온도가 떨어진 저온의 냉매가 증발기에 공급된다. 따라서 상기 팽창장치를 거치지 않고, 직접 응축기로부터 배출되는 냉매를 증발기 측으로 공급하게 되면, 고온의 냉매가 그대로 전달되어져, 증발기의 해빙을 수행하게 되는 것이다.

물론, 상기 동작이 수행되는 과정에서도 현재 냉방운전모드는 계속해서 유지하고 있는 상태가 된다.

이러한 동작상태로 소정시간 경과하면, 냉매의 온도가 상승하여, 상기 압축기(62)의 흡입측에 설치된 온도센서(68)의 검출온도가 일정온도 이상으로 상승한다. 이때 상기 온도센서(68)의 온도와 연동동작하는 결빙방지 제어용 솔레노이드 밸브(74)가 오프상태로 절환되면서, 바이-패스통로(200)를 통한 냉매의 직접 흐름을 차단하면서 해빙동작을 종료한다.

다음, 난방운전시에 실내측의 열교환기(50,53,...)는 뜨거운 바람이 토출되는 응축기로 동작한다. 그리고 실외측의 열교환기(65)는 차가운 바람이 토출되는 증발기로 동작한다.

따라서 사방변(56)의 제어에 의해서 냉매 순환방향이 바뀌어 압축기(62)로부터 토출된 냉매는, 점선으로 그려진 화살표 방향으로 순환되어져, 압축기(62) → 실내측 열교환기(50,53,...) → 실외측 열교환기(65)를 통과해서 압축기(62)에 다시 유입된다. 그리고 상기 증발기로 동작하는 실외측 열교환기(65)와 응축기로 동작하는 실내측 열교환기(50,53,...) 사이에서 고압의 액냉매는 팽창장치(83,86,92)를 통과하게 된다. 상기 팽창장치를 통과하면서 고압의 액냉매는 감압되고, 증발하기 쉬운 상태로 조정되는 것이다.

이와 같이, 난방운전이 수행되는 중에도 본 발명의 제상운전에 따른 동작은 냉방운전과 동일한 과정으로 수행된다. 즉, 압축기(62) 흡입측에 장착된 온도센서(68)의 검출온도가 일정온도 이하가 되면, 상기 온도센서(68)와 연동하여 결빙방지 제어용 솔레노이드 밸브(74)가 열리게 된다.

상기 결빙방지 제어용 솔레노이드 밸브(74)가 열리면, 실내측 열교환기(50,53,...)에서 밀어낸 고온의 냉매가 팽창장치를 거치지 않고, 바이-패스통로(200) 측으로 유입된다. 상기 바이-패스통로(200)를 통과하는 고온의 냉매는 소음기(71)를 거쳐서 증발기로 동작하는 실외측 열교환기(65)에 직접 공급되어져서, 고온의 냉매에 의해서 증발기 내 배관의 결빙을 방지하게 된다.

이러한 동작상태로 소정시간 경과하면, 증발기의 해빙이 완료되어져 냉매의 온도가 상승하며, 따라서 상기 압축기(62)의 흡입측에 설치된 온도센서(68)의 검출온도가 일정온도 이상으로 상승한다. 이때 상기 온도센서(68)의 온도와 연동동작하는 결빙방지 제어용 솔레노이드 밸브(74)가 오프상태로 절환되면서, 바이-패스통로(200)를 통한 냉매의 직접 흐름을 차단하면서 난방운전 중의 해빙동작을 종료한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 공기조화기의 결빙방지장치는, 압축기 흡입측의 온도감지센서를 이용하여 고온고압의 냉매를 증발기 입구측으로 바이-패스시켜서 증발기의 결빙을 방지하고 있다. 이를 위하여 본 발명은 압축기 흡입측에 하나의 온도감지센서와, 그리고 팽창장치의 전후단을 연결하는 바이-패스통로, 상기 바이-패스통로를 온/오프 개폐하는 솔레노이드 밸브만으로 증발기의 결빙을 방지하고 있다. 따라서 본 발명은 종래와 같이, 다수개의 실내기를 구비한 멀티-공기조화기에서 각 실내기 마다 온도센서를 장착해야 하는 번거로움과 비용상의 문제를 해결하는 것이 가능하고, 더불어 현재의 운전상태를 그대로 유지한 상태에서 증발기의 결빙을 방지할 수 있으므로서 운전효율을 높일 수 있는 잇점이 있다

Claims (3)

1. 고온고압의 냉매를 발생하는 압축기와;

   난방시에는 실내측에, 냉방시에는 실외측에 설치되고, 상기 압축기로부터 공급받은 냉매에 의해서 뜨거운 바람을 토출하는 응축기와;

   난방시에는 실외측에, 냉방시에는 실내측에 설치되고, 상기 응축기로부터 공급받은 냉매에 의해서 차가운 바람을 토출하는 증발기와;

   상기 압축기의 흡입측에 부착되어 배관온도를 감지하는 배관온도감지센서와;

   상기 응축기로부터 공급되는 냉매를 증발기 측으로 직접 바이패스시키기 위한 바이패스통로와;

   상기 바이패스통로 상에 설치되고, 배관온도감지센서와 연동하여 일정온도 이하에서 온 동작되는 결빙방지용 솔레노이드 밸브를 포함하여 구성되는 공기조화기의 결빙방지장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 바이패스통로 상에 설치되고, 상기 솔레노이드 밸브를 통과하는 냉매로부터 발생되는 소음을 제거하기 위한 소음기를 더 포함하여 구성되는 공기조화기의 결빙방지장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 응축기로부터 공급되는 냉매의 압력을 감압하는 팽창장치를 더 포함하고,

   상기 바이패스통로는, 상기 팽창장치의 전후단을 연결하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 결빙방지장치.