KR20030013039A - 에어컨의 냉방용량 조절 시스템 - Google Patents

에어컨의 냉방용량 조절 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수개의 압축기를 이용한 에어컨의 냉방용량 조절 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 에어컨의 냉방용량 조절 시스템은 압축기(10)에서 응축기(20)로 이어지는 고압 냉매유로(12)에서 분기되어, 모세관(30)에서 증발기(40)로 이어지는 저압 냉매유로(32)와 연결되는 바이패스 냉매유로(14)와; 상기 바이패스 냉매유로(14)에 구비되어 압축기(10)에서 바이패스 냉매유로(14)로 유입되는 고온 고압의 냉매를 냉각시키는 바이패스 모세관(34)과; 바이패스 냉매유로(14)에 구비되어 압축기(10)로부터의 냉매유입을 제어하는 밸브장치(16)와; 바이패스 냉매관(14)에서 토출되는 냉매로 인해 증발기(40)내로 과도한 양의 냉매가 유입되는 것을 방지하는 냉매량 조절수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 냉매량 조절수단은 모세관(30)에서 증발기(40)로 이어지는 저압 냉매유로(32)상에 구비되는 보조 모세관(36)으로 이루어진다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 에어컨의 냉방용량 조절 시스템에 의하면 냉방부하가 증가되어 냉기의 토출량이 많아질 경우에도, 증발기에서 열교환되는 냉기의 온도를 높이는 방식으로 쾌적함으로 유지할 수 있으며, 가변 압축기에 비해 가격이 저렴한 정속 압축기를 이용할 수 있기 때문에 에어컨의 상품성 및 생산성이 향상된다.

Description

에어컨의 냉방용량 조절 시스템{Control system of Air conditioner}
본 발명은 에어컨에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실내기에서 토출되는 냉기의 온도가 지나치게 저하되는 현상을 방지할 수 있는 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, 도 1에 나타난 것과 같이 압축기(10)와 응축기(20), 팽창장치(30) 및 증발기(40) 등과 같이 냉동사이클을 이루어 냉기를 생성하기 위한 기기들과, 생성된 냉기를 배출하는 순환팬(50) 및 응축기(20)의 냉각을 위한 냉각팬(52) 등을 포함하여 구성되어 있다.
이러한 에어컨에 의하면 저온 저압의 기체상태 냉매가 압축기(10)에 의해 고온 고압으로 압축되고, 압축된 고온 고압의 기체상태 냉매가 응축기(20)에 의해 냉각 응축되어 고압의 액체상태로 된 다음, 팽창장치(모세관)(30)에 의해 저온 저압의 이상(異狀)상태로 변화되고, 계속해서 증발기(40)에서 저온 저압의 기체상태로 변하면서 주위로부터 열을 빼앗아 증발기(40) 주위 공기를 냉각시키게 된다. 냉각된 공기는 순환팬(50)에 의해 에어컨 외부로 배출됨으로써 실내의 기온이 조절된다.
에어컨에는 실내온도를 특정치로 설정할 경우 냉방부하에 따라 냉방용량이자동제어됨으로써 실내온도가 설정된 특정치에 가깝게 유지되도록 하는 냉방용량 조절 시스템이 구비되어 있는데, 이러한 냉방용량 조절 시스템은, 압축기(10) 및 순환팬(50)과 연동되어 작동되며, 정속 압축기를 사용한 단순제어식과, 가변 압축기를 사용한 가변제어식으로 구분된다.
상기 단순제어식은 설정온도를 기준으로 실내온도가 제한 범위(대략 1℃) 이상 낮아지면, 압축기(10)가 멈추게 되고, 실내온도가 제한 범위(대략 1℃) 이상 높아지면 압축기(10)가 재가동되는 방식이다.
이와 같은 단순제어식에 의하면 냉방부하가 클 경우에는 순환팬(50)의 회전속도 가 빨라짐으로써 냉기의 배출량이 증대되어 냉방부하 변화에 신속한 대응이 가능하다는 특징이 있다.
한편, 에어컨의 작동 시 실내기와 근접한 사람의 경우에는 실내기에서 토출되는 냉기와 직접 접하게 되는데, 상술한 바와 같은 단순제어식 냉방용량 조절 시스템에 의하면 냉기의 온도를 조절할 수 없으므로 냉방부하가 증가되어 냉기의 배출량이 많아질 경우, 실내기를 중심으로 급격히 기온이 낮아지기 때문에 근접한 사람들이 한기를 느끼거나, 국부적인 피부온도의 차이 등 느끼게 되며, 심할 경우에는 감기에 걸리기도 하는 등, 건강에 해로운 결과가 유발된다는 문제점이 있다.
반면에, 상기 가변제어식은 인버터 모터가 구비된 가변 압축기를 사용하는 것으로, 이에 따르면 압축기의 압축용량을 5 ~ 6단계로 세분화할 수 있기 때문에 보다 세밀한 온도조절이 가능하며, 안정적으로 실내온도를 유지할 수 있게 된다.
따라서, 상기 가변제어식에 의하면 냉방부하가 증가할 경우에도, 냉매의 순환량을 조절하여 냉기의 온도가 급격히 낮아지지 않도록 한 상태에서 순환팬의 속도만을 높이는 방식으로 냉방부하에 효과적으로 대응할 수 있다.
그러나, 상기 가변제어식에 의하면 고가의 가변구동 방식의 압축기를 필요로 하기 때문에 에어컨의 가격 경쟁력이 떨어지게 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 압축기에서 토출된 고온 고압의 냉매 일부가 응축기를 거치지 않고, 증발기로 직접 유입되도록 함으로써 증발기에서 열교환되는 냉기의 온도를 높일 수 있는 에어컨의 냉방용량 조절 시스템 제공을 목적으로 한다.
도 1은 종래기술에 따른 에어컨의 냉매회로를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에어컨의 냉매회로를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에어컨의 각 냉방모드를 비교하여 나타낸 압력-엔탈피 선도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어컨의 냉매회로를 나타낸 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 압축기 16: 밸브장치
20: 응축기 24: 분산 모세관
30: 모세관 34: 바이패스 모세관
36: 보조 모세관 40: 증발기
50: 순환팬 52: 냉각팬
상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 에어컨의 냉방용량 조절 시스템은 압축기에서 응축기로 이어지는 고압 냉매유로에서 분기되어, 모세관에서 증발기로 이어지는 저압 냉매유로와 연결되는 바이패스 냉매유로와; 상기 바이패스 냉매유로에 구비되어 압축기에서 바이패스 냉매유로로 유입되는 고온 고압의 냉매를 냉각시키는 바이패스 모세관과; 바이패스 냉매유로에 구비되어 압축기로부터의 냉매유입을 제어하는 밸브장치와; 바이패스 냉매관에서 토출되는 냉매로 인해 증발기내로 과도한 양의 냉매가 유입되는 것을 방지하는 냉매량 조절수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 냉매량 조절수단은 모세관에서 증발기로 이어지는 저압 냉매유로상에 구비되는 보조 모세관으로 이루어진다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도 2부터 도 4를 참조로 하여 상세하게 설명하며, 본 발명의 내용 중 종래구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하기로 한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 냉방용량 조절 시스템은 도 2에 나타난 것과 같이 압축기(10)에서 응축기(20)로 이어지는 고압 냉매유로(12)에서 분기되어 모세관(30)에서 증발기(40)로 이어지는 저압 냉매유로(32)와 연결되는 바이패스 냉매유로(14)와, 상기 바이패스 냉매유로(14)에 구비되는 바이패스 모세관(34)과, 압축기(10)로부터 바이패스 냉매유로(14)로의 냉매유입을 제어하는 밸브장치(16)와, 바이패스 냉매관(14)에서 토출되는 냉매로 인해 증발기(40)내로 과도한 양의 냉매가 유입되는 것을 방지하는 냉매량 조절수단을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 밸브장치(16)는 바이패스 냉매유로(14)에 구비된 솔레노이드 밸브로 이루어진다.
그리고, 상기 냉매량 조절수단은 모세관(30)에서 증발기(40)로 이어지는 저압 냉매유로(32)상에 구비되는 보조 모세관(36)으로 이루어진다.
상술한 바와 같은 본 실시예에 의한 에어컨의 냉방용량 조절 시스템에 의하면 에어컨의 작동상태가 소위 단순 냉방으로 위한 일반모드(도 3에서 실선표시)와, 사용자의 취향을 고려하여 냉기의 온도를 높이는 쾌적모드(도 3에서 점선표시)로 구분되는데, 상기 일반모드에서는 밸브장치(16)가 닫힌 상태를 유지함으로써 압축기(10)에서 토출되는 냉매가 전량 응축기(20)를 통과하게 되며, 종래와 마찬가지로 압축기(10)의 작동상태 및 냉기의 토출량만을 제어하게 된다.
그리고, 쾌적모드에서는 급격한 냉방부하 증가로 인해 냉기토출량이 많아질 경우 밸브장치(16)가 개방되어, 압축기(10)에서 응축기(20) 측으로 향하던 고온 고압의 냉매중 일부가 바이패스 냉매관(14)으로 유입되고, 바이패스 냉매관(14)으로 유입된 고온 고압의 냉매는 바이패스 모세관(34)을 거치면서 압력이 낮아진 다음, 응축기(20)로부터 모세관(30)을 거쳐 증발기(40) 측으로 향하는 저온 저압의 냉매와 혼합되어 이른바 혼합냉매를 형성하게 된다.
상기 혼합냉매는 그 온도가 일반모드에서의 냉매 보다 높기 때문에, 결과적으로 증발기(40)에 의해 형성되는 냉기의 온도 또한 일반모드에 비해 높아짐으로써 실내기에 근접하여 냉기를 접하는 사람도 강한 한기를 느끼지 않게 되며, 국부적인 피부온도의 저하현상도 방지된다.
한편, 모세관(30)을 통과한 냉매와, 바이패스 냉매관(14)을 거친 냉매가 혼합되어 형성된 혼합냉매는 증발압이 높기 때문에 증발기(40)로 유입된 후, 전량 증발되지 않고, 일부가 액체상태를 유지하게 되는데, 이러한 액상냉매가 압축기(10)로 유입되면 압축기(10)가 파손된다.
이와 같은 문제를 방지하기 위하여 본 실시예에 따른 냉방용량 조절 시스템에는, 전술한 바와 같이 쾌적모드에서 증발기(40)로 유입되는 혼합냉매량을 조절하여 증발기(40)내에 액상의 냉매가 잔류하는 것을 방지하는 냉매량 조절수단이 구비되어 있다.
상기 냉매량 조절수단은 모세관(30)에서 증발기(40)로 이어지는 저압 냉매유로(32)상에 구비되며, 바이패스 냉매관(14)의 토출측에 위치되는 보조 모세관(36)으로 이루어진다.
상기 보조 모세관(36)에 의하면 혼합냉매가 증발기(40)에 유입되기 앞서 재차 감압되며, 응축기(20)를 통과한 액상 냉매와 압축기(10)에서 곧바로 공급된 기상냉매가 섞여 2상유동상태를 이루는 혼합냉매의 특성상, 보조 모세관(36)을 통과하게 되면 관 내벽과 마찰이 심한 액체성분보다는 기체성분의 비율이 높은 상태가 된다.
이와 같이 기체성분이 많은 냉매의 경우 액체성분이 많은 냉매보다 동일질량에서 부피가 크기 때문에 결과적으로 증발기(40)에 유입되는 냉매의 총량이 감소됨으로써 결국 증발기(40) 내에서 냉매가 완전 증발된다.
따라서, 액상 냉매가 압축기(10)로 유입되어 압축기(10)가 파손되는 현상이 방지된다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 의한 에어컨의 냉방용량 조절 시스템은 도 4에 나타난 것과 같이 압축기(10)에서 저압 냉매유로(32)로 냉매를 직접 공급하는 바이패스 냉매유로(14)와, 상기 바이패스 냉매유로(14)상의 바이패스 모세관(34)과, 응축기(20)의 토출측 냉매유로(22)에서 분기되어 바이패스 냉매유로(14)와 연결되는 분산 모세관(24)과, 바이패스 냉매유로(14)측으로의 냉매유입 및 분산 모세관(24)으로의 냉매분산을 제어하는 밸브장치(16)와, 바이패스 냉매관(14)에서 토출되는 냉매로 인해 증발기(40)내로 과도한 양의 냉매가 유입되는 것을 방지하는 냉매량 조절수단을 포함하여 이루어진다
상기 밸브장치(16)는 바이패스 냉매유로(14)상에서 분산 모세관(24)의 토출측에 구비되는 솔레노이드 밸브로 이루어진다.
또한, 상기 냉매량 조절수단은 모세관(30)에서 증발기(40)로 이어지는 저압 냉매유로(32)상에 구비되는 보조 모세관(36)으로 구성된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에 의하면 쾌적모드 실행 시, 바이패스 냉매유로(14) 및 바이패스 모세관(34)에 의한 냉매의 온도상승 작용은 앞서 말한 실시예에서와 동일하게 수행된다.
반면에, 쾌적모드가 실행되어 밸브장치(16)가 개방될 경우, 응축기(20)에서 토출된 저온 고압의 냉매 일부가 분산 모세관(24)으로 유입되어 감압된 다음, 압축기(10)에서 토출되어 바이패스 모세관(34)을 거친 고온 저압의 냉매와 혼합되고, 다시 모세관(30)을 거친 냉매와 혼합되어 혼합냉매를 형성하게 된다. 이러한 혼합냉매는 보조 모세관(36)에 의해 재차 감압된다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 의하면 최종적으로 증발기(40)에 유입되는 혼합냉매의 압력이 더욱 낮은 상태로 유지되기 때문에 냉매가 증발기(40)내에서 완전 증발되고, 액상 냉매의 압축기(10) 유입으로 인한 압축기(10)의 파손이 방지된다.
더불어, 본 실시예에 따른 냉방용량 조절 시스템이 적용된 에어컨을 구성함에 있어서는, 냉매의 순환량을 일정하게 유지시키는 정속 압축기를 사용함이 바람직하다.
본 발명에 따른 에어컨의 냉방용량 조절 시스템에 의하면, 냉방부하가 증가되어 냉기의 토출량이 많아질 경우에도, 증발기에서 열교환되는 냉기의 온도를 높이는 방식으로 쾌적함으로 유지할 수 있으며, 가변 압축기에 비해 가격이 저렴한 정속 압축기를 이용할 수 있기 때문에 에어컨의 상품성 및 생산성이 향상된다.

Claims (4)

  1. 압축기에서 응축기로 이어지는 고압 냉매유로에서 분기되어, 모세관에서 증발기로 이어지는 저압 냉매유로와 연결되는 바이패스 냉매유로와;
    상기 바이패스 냉매유로에 구비되어 압축기에서 바이패스 냉매유로로 유입되는 고온 고압의 냉매를 냉각시키는 바이패스 모세관과;
    바이패스 냉매유로에 구비되어 압축기로부터의 냉매유입을 제어하는 밸브장치와;
    바이패스 냉매관에서 토출되는 냉매로 인해 증발기내로 과도한 양의 냉매가 유입되는 것을 방지하는 냉매량 조절수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어컨의 냉방용량 조절 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 냉매량 조절수단은
    모세관에서 증발기로 이어지는 저압 냉매유로상에 구비되는 보조 모세관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어컨의 냉방용량 조절 시스템.
  3. 압축기에서 응축기로 이어지는 고압 냉매유로에서 분기되어, 모세관에서 증발기로 이어지는 저압 냉매유로와 연결되는 바이패스 냉매유로와;
    상기 바이패스 냉매유로에 구비되어 압축기에서 바이패스 냉매유로로 유입되는 고온 고압의 냉매를 냉각시키는 바이패스 모세관과;
    응축기의 토출측 냉매유로에서 분기되어 바이패스 냉매유로와 연결되는 분산 모세관과;
    바이패스 냉매유로에 구비되어 바이패스 냉매유로측으로의 냉매유입 및 분산 모세관으로의 냉매분산을 제어하는 밸브장치와;
    바이패스 냉매관에서 토출되는 냉매로 인해 증발기내로 과도한 양의 냉매가 유입되는 것을 방지하는 냉매량 조절수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어컨의 냉방용량 조절 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 냉매량 조절수단은
    모세관에서 증발기로 이어지는 저압 냉매유로상에 구비되는 보조 모세관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어컨의 냉방용량 조절 시스템.
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