KR20020068688A - 에어컨의 냉방용량 조절 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수개의 압축기를 이용한 에어컨의 냉방용량 조절 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 에어컨의 냉방용량 조절 시스템은 압축용량이 다른 두 대 이상의 정속 압축기(10)(12)와, 상기 각 압축기(10)(12)와 공통 연결된 증발기(20), 응축기(30) 및, 상기 각 압축기(10)(12)와 개별적으로 연결된 어큐뮬레이터(14)(15)와 모세관(16)(17)을 포함하여 이루어지며, 냉방부하의 변동에 따라 상기 각 압축기(10)(12)의 작동이 단속됨으로써 냉방용량이 조절되도록 하는 방식으로 제어되며; 상기 각 압축기(10)(12)의 토출측에 타 압축기로부터의 냉매압력이 인가되지 않도록 하는 압력제어수단이 구비된 것을 특징으로 하여 이루어진다.

여기서, 상기 압력제어수단은 각 압축기(10)(12)의 토출측에 구비된 제1, 제2 체크밸브(60)(62)로 이루어지는데, 상기 체크밸브(60)(62)는 냉매의 흐름이 압축기로부터 토출되는 방향으로만 진행되도록 장착되어 냉매의 역유입을 방지하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 에어컨의 냉방용량 조절 시스템에 의하면 일측 압축기에 의한 냉매압력이 타측 압축기에 작용하지 않게 됨으로써 냉매부하 변동에 따른 압축기의 제어가 신속하게 이루어지기 때문에 에어컨을 이용한 실내 쾌적성 향상에 도움이 된다.

Description

에어컨의 냉방용량 조절 시스템{Control system of Air conditioner}

본 발명은 에어컨에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수개의 압축기를 이용한 에어컨의 냉방용량 조절 시스템에 관한 것이다.

일반적인 에어컨은 하절기와 같이 기온이 높은 계절에 실내의 더운공기를 흡입하여 열교환 작용을 통해 냉각시킨 다음 다시 실내로 분출함으로써 실내의 기온을 적절히 조절하기 위한 것으로, 압축기와 응축기, 증발기 및 팽창장치 등과 같이 냉동사이클을 이루어 냉기를 생성하기 위한 기기들과, 생성된 냉기를 배출하는 송풍팬 등을 포함하여 구성되어 있다.

이러한 에어컨에 의하면 저온 저압의 기체상태 냉매가 압축기에 의해 고온 고압으로 압축되고, 압축된 고온 고압의 기체상태 냉매가 응축기에 의해 냉각 응축되어 고압의 액체상태로 된 다음, 팽창장치에 의해 저온 저압의 이상(異狀)상태로 변화되고, 계속해서 증발기에서 저온 저압의 기체상태로 변하면서 주위로부터 열을 빼앗아 증발기 주위 공기를 냉각시키게 된다. 냉각된 공기는 송풍팬에 의해 에어컨 외부로 배출됨으로써 실내의 기온이 조절된다.

한편, 최근의 에어컨은 냉방용량이 자동제어됨으로써 실내온도가 설정치에 가깝게 유지되도록 하는 냉방용량 조절 시스템이 구비되어 있는데, 이러한 냉방용량 조절 시스템은, 정속 압축기 한 대를 사용한 단순제어식과, 가변 압축기를 사용한 가변제어식과, 정속 압축기 두 대 이상을 사용한 복합제어식으로 구분된다.

상기 단순제어식은 도 1에 나타난 것과 같이 설정온도를 기준으로 실내온도가 제한 범위(대략 1℃) 이상 낮아지면, 압축기가 멈추게 되고, 실내온도가 제한 범위(대략 1℃) 이상 높아지면 압축기가 재가동되는 방식으로서, 이에 따르면 실내온도가 설정온도를 중심으로 상하 제한 범위(약 2℃) 만큼 오르내리게 되므로, 사용자가 쾌적함을 느낄 수 없으며, 압축기가 반복적으로 가동/정지됨으로써 전력 소모량이 많아지게 된다.

상기 가변제어식은 인버터 회로를 통해 압축기 모터의 구동속도를 제어하는 방식으로, 이에 따르면 압축기의 압축용량을 5 ~ 6단계로 세분화할 수 있기 때문에 보다 세밀한 온도조절이 가능하며, 안정적으로 실내온도를 유지할 수 있게 된다.

그러나, 상기 가변제어식에 의하면 고가의 인버터 회로 및 이에 연계되는 가변구동 방식의 압축기를 필요로 하기 때문에 에어컨의 가격 경쟁력이 떨어지게 된다.

상기 복합제어식은 압축용량이 다른 두 대 이상의 정속 압축기를 사용하는 방식으로서, 복합제어식 냉방용량 조절 시스템이 적용된 에어컨의 구조는 도 2에 나타난 것과 같이 제1압축기(10)와 제2압축기(12) 및, 상기 각 압축기(10)(12)와 냉매관을 통해 공통 연결된 증발기(20), 응축기(30) 그리고, 개별적으로 연결된 제1, 제2어큐뮬레이터(14)(15), 제1, 제2모세관(16)(17) 및, 오일 분리기(40), 팽창장치(50) 등을 포함하여 이루어져 있다.(두 대의 압축기가 적용된 경우)

이와 같은 복합제어식 냉방용량 조절 시스템의 작동을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 제1압축기(10)와 제2압축기(12)의 냉방능력비율을 6:4 라 할 때 최대 냉방능력을 필요로 할 때에는 각 압축기(10)(12)가 모두 가동되어 100%의 냉방능력이 발휘되고, 최대 냉방능력 기준으로 대략 80% 이하의 냉방능력을 필요로 할 때에는 제1압축기(10)만이 가동되며, 대략 50% 이하의 냉방능력을 필요로 할 때에는제2압축기만(12)이 가동됨으로써 적어도 3단계의 비교적 효율적인 냉방용량 조절이 가능해진다.

따라서, 이러한 종래의 복합제어식 냉방용량 조절 시스템에 의하면 단순제어식에 비해 안정적인 온도유지가 가능하고, 가변제어식에 비해 에어컨의 가격경쟁력이 향상된다.

한편, 이러한 종래의 복합제어식 냉방용량 조절 시스템에 의하면 냉방부하의 변화에 따라 각 압축기(10)(12)를 제어할 경우에는 전체 압축기가 멈춘 상태에서 다시 적합한 용량의 압축기를 가동시켜야 한다.

즉, 제1압축기(10)와 제2압축기(10)가 모두 가동되어 100% 냉방용량을 발휘하는 상태에서 냉방부하가 감소되어 제1압축기(10)만으로도 적절한 냉방이 가능하게 되면, 각 압축기(10)(12)를 모두 정지시킨 다음, 일정시간(대략 3분)이 지난 후에 제1압축기(10)를 재가동시켜야 한다. 또한, 제1압축기(10)만이 가동되는 상태에서 냉방부하가 더욱 감소되어 제2압축기(12)만으로도 적절한 냉방이 가능하게 되는 경우에도 제1압축기(10)를 멈춘 다음 일정시간이 지난 후에 제2압축기(12)를 가동시켜야 한다.

이는, 일측 압축기가 가동되는 상태에서는 정지된 타 압축기의 토출측에도 가동중인 압축기로부터의 냉매압력이 인가되어 정지된 타 압축기의 작동이 불가능한 상태이기 때문에, 정지된 압축기의 가동을 위해서는 토출측의 냉매압력이 소진되기까지 어느 정도의 시간이 필요하기 때문이다.

이와 같은 종래 복합제어식 냉방용량 조절 시스템의 특성에 따르면, 냉방부하가 줄어드는 경우에는 별 문제가 없으나, 냉방부하가 증가하는 경우에는 실내 쾌적성을 안정적으로 유지할 수 없게 된다. 즉, 제1 또는 제2 압축기(10)(12)만이 가동되는 상태에서 냉방부하가 증가되어 양 압축기(10)(12)를 전부 가동해야 할 경우에는 가동 중인 압축기를 정지시킨 다음, 일정시간이 경과하는 동안 실내온도가 급격히 상승하기 때문에 실내의 쾌적성이 크게 저하된다는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 각 압축기에 의한 냉매압력이 타 압축기에 인가되지 않게됨으로써 냉매부하 변동에 따른 압축기의 제어가 신속하게 이루어지는 에어컨의 냉방용량 조절 시스템 제공을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 단순제어식 냉방용량 조절 시스템의 알고리즘을 나타낸 그래프이다.

도 2는 종래기술에 의한 복합제어식 냉방용량 조절 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합제어식 냉방용량 조절 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 제1압축기 12: 제2압축기

14: 제1어큐뮬레이터 15: 제2큐뮬레이터

16: 제1모세관 17: 제2모세관

20: 증발기 30: 응축기

40: 오일 분리기 50: 팽창장치

60: 제1체크밸브 62: 제2체크밸브

상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 에어컨의 냉방용량 조절 시스템은 압축용량이 다른 두 대 이상의 정속 압축기와, 상기 각 압축기와 공통 연결된 증발기, 응축기 및, 상기 각 압축기와 개별적으로 연결된 어큐뮬레이터와 모세관을 포함하여 이루어지며, 냉방부하의 변동에 따라 상기 각 압축기의 작동이 단속됨으로써 냉방용량이 조절되도록 하는 방식으로 제어되며; 상기 각 압축기의 토출측에 타 압축기로부터의 냉매압력이 인가되지 않도록 하는 압력제어수단이 구비된 것을 특징으로 하여 이루어진다.

여기서, 상기 압력제어수단은 각 압축기의 토출측에 구비되어 냉매의 역유입을 방지하는 체크밸브로 이루어진다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도 3을 참조로 하여 상세하게 설명하며, 본 발명의 내용 중 종래구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하기로 한다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 복합제어식 냉방용량 조절 시스템은 도면에 나타난 것과 같이 제1, 제2압축기(10)(12)와, 압축기에 타 압축기로부터의 냉매압력이 서로 인가되지 않도록 하는 압력제어수단을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 압력제어수단은 각 압축기(10)(12)의 토출측에 구비된 제1, 제2 체크밸브(60)(62)로 이루어지는데, 상기 각 체크밸브(60)(62)는 냉매의 흐름이 압축기(10)(12)로부터 토출되는 방향으로만 진행되도록 장착되어 냉매의 역유입을 방지하게 된다.

상술한 바와 같은 본 실시예에 따른 냉방용량 조절 시스템에 의하면, 먼저, 제1압축기(10)만이 작동되고 있는 경우, 상기 제1압축기(10)에 의해 발생하는 냉매압력은 제2체크밸브(62)에 의해 차단되어 제2압축기(12) 측으로는 인가되지 않기 때문에 상기 제2압축기(12)는 언제든지 가동 가능한 상태를 유지하게 된다.

따라서, 제1압축기(10)만이 가동되는 상태에서 냉방부하가 증가하여 더욱 큰 냉방용량을 필요로 하게 되면, 즉시 제2압축기(12)가 가동되어 냉방용량이 증대되기 때문에 실내의 쾌적도를 유지할 수 있게 된다.

마찬가지로, 제2압축기(12)가 가동되고 제1압축기(10)가 정지된 상태에서도 항시 제1압축기(10)의 가동이 가능한 상태가 된다.

그리고, 각 압축기(10)(12)가 모두 가동되는 상태에서 냉방부하가 감소하여제1압축기(10)가 정지한 다음, 곧바로 냉방부하가 다시 증가하여 정지된 제1압축기(10)가 재가동되어야 하는 경우에는, 제1압축기(10)의 토출측에 냉매압력이 인가된 상태이기 때문에 일정한 냉매소진 시간 후에 상기 제1압축기(10)가 재가동되어야 하는데, 이때 정지한 제1압축기(10)의 작동이 재개되기까지는 송풍팬의 회전속도가 증가함과 더불어 팽창장치(50)의 개도가 줄어들게 됨으로써 가동중인 제2압축기(12)에 의한 냉기의 토출량이 일시적으로 늘어나게 된다. 따라서, 짧은 시간이나마, 쾌적함이 저하되는 것을 막을 수 있게 된다.

본 발명에 따른 에어컨의 냉방용량 조절 시스템에 의하면 일측 압축기에 의한 냉매압력이 타측 압축기에 작용하지 않게 됨으로써 냉매부하 변동에 따른 압축기의 제어가 신속하게 이루어지기 때문에 에어컨을 이용한 실내 쾌적성 향상에 도움이 된다.

Claims (3)

1. 압축용량이 다른 두 대 이상의 정속 압축기와,

   상기 각 압축기와 공통 연결된 증발기와 응축기 및

   상기 각 압축기와 개별적으로 연결된 어큐뮬레이터와 모세관을 포함하여 이루어지며,

   냉방부하의 변동에 따라 상기 각 압축기의 작동이 단속됨으로써 냉방용량이 조절되도록 하는 에어컨의 냉방용량 조절 시스템에 있어서;

   상기 각 압축기의 토출측에는 타 압축기로부터의 냉매압력이 인가되지 않도록 하는 압력제어수단이 구비된 것을 특징으로 하는 에어컨의 냉방용량 조절 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 압력제어수단은

   각 압축기의 토출측에 구비되어 냉매의 역유입을 방지하는 체크밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어컨의 냉방용량 조절 시스템.
3. 제1항에 있어서, 각 압축기가

   모두 작동되는 상태에서 냉방부하가 감소하여 일부 압축기가 정지한 다음, 다시 냉방부하가 증가하는 경우에는, 정지한 압축기의 작동이 재개되기 까지 냉기의 토출량이 증가되는 것을 특징으로 하는 에어컨의 냉방용량 조절 시스템.