KR20050076248A - 압축기의 흡입과열도 제어 구조 및 이를 이용한 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압축기의 흡입과열도를 항상 최적으로 유지하도록 하여 압축기의 성능을 향상시켜 이로 구성된 공기조화기의 효율을 향상시키기 위한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 저온 저압의 기체 냉매를 압축시키는 압축기와; 상기 압축기에서 토출된 고온 고압의 기체 냉매를 외부공기와의 열교환을 통해 중온 고압의 액체 냉매로 응축시키는 응축기와; 상기 응축기로부터 토출된 중온 고압의 액체 냉매를 저온 저압의 액체 냉매로 감압시키는 팽창 밸브와; 상기 팽창 밸브에서 감압된 저온 저압의 액체 냉매를 주위 열과의 열교환을 통해 저온 저압의 기상 냉매로 증발시키는 증발기와; 상기 압축기로 냉매가 유입되는 냉매 흡입파이프에 구비되어, 냉매 흡입파이프의 내부압력을 측정하는 압력센서와; 상기 냉매 흡입파이프에 구비되어, 상기 냉매의 온도를 측정하는 온도센서와; 상기 압력센서에서 측정된 내부압력과 상기 온도센서로 측정된 냉매 온도를 입력받아 상기 압축기의 흡입과열도를 감지하는 제어부와; 상기 제어부에서 측정된 상기 압축기의 흡입과열도에 따라 상기 압축기로 고온 기상의 냉매를 공급하는 바이패스관과; 상기 제어부에서 측정된 상기 압축기의 흡입과열도에 따라 상기 압축기로 액상의 냉매를 공급하는 인젝션관:을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 압축기의 흡입과열도 제어 구조 및 이를 이용한 제어 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 공기조화기의 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압축기의 흡입과열도를 최적으로 유지하기 위한 압축기의 흡입과열도 제어 구조 및 이를 이용한 제어 방법에 관한 것이다.
이하, 종래 기술에 따른 압축기의 제어 구조가 적용된 공기조화기에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 압축기의 제어 구조가 적용된 공기조화기를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 공기조화기는 저온 저압의 기체 냉매를 압축시키는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)로부터 토출된 고온 고압의 기체 냉매의 유동방향을 전환시키는 사방변(2)과, 상기 사방변(2)을 통해 상기 압축기(1)로부터 토출된 고온 고압의 기체 냉매를 외부공기와의 열교환을 통해 중온 고압의 액체 냉매로 응축시키는 응축기(3)와, 상기 응축기(3)로부터 토출된 중온 고압의 액체 냉매를 저온 저압의 액체 냉매로 감압시키는 팽창 밸브(4)와, 상기 팽창 밸브(4)에서 감압된 저온 저압의 액체 냉매를 저장하는 리시버(5)와, 상기 리시버(5)로부터 토출된 저온 저압의 액체 냉매를 주위 열과의 열교환을 통해 저온 저압의 기상 냉매로 증발시키는 증발기(6)와, 상기 사방변(2)을 통해 상기 증발기(6)로부터 토출된 저온 저압의 기상 냉매 중에 포함된 액상 냉매를 제거하고 기상 냉매만을 압축기(1)로 보내는 어큐뮬레이터(7)를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 압축기(1)로 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 온도센서(11)와, 상기 온도센서(11)에서 측정된 온도를 입력받아 설정된 온도와 비교 판단하는 제어부(미도시)와, 상기 제어부에서 비교 판단한 결과에 따라서 상기 압축기(1)로 고온 기상의 냉매를 공급하는 바이패스관(8)과, 상기 제어부에서 비교 판단한 결과에 따라서 상기 리시버(5)로부터 토출된 액상의 냉매를 상기 압축기(1)로 공급하는 인젝션관(9)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 바이패스관(8)에는 온/오프 밸브(8a)와 모세관(8b)이 설치되어 있으며, 상기 인젝션관(9)에도 역시 온/오프 밸브(9a)와 모세관(9b)이 설치되어 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 공기조화기에 있어서 압축기 흡입과열도를 제어하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 공기조화기가 가동되어 압축기(1)가 운전되면 상기 온도센서(11)는 상기 압축기(1)로 유입되는 냉매의 온도를 측정한다.
그러면, 제어부는 상기 온도센서(11)로 냉매의 온도와 미리 설정된 냉매의 온도를 비교 판단한다.
그리하여, 상기 제어부에서 비교 판단 결과, 상기 측정된 냉매의 온도가 미리 설정된 온도 이상이면 인젝션관(9)의 온/오프 밸브(9a)를 개방하여 액상의 냉매를 모세관(9b)을 통해 압축기(1)로 공급하여 압축기(1)의 흡입과열도를 낮춘다.
또한, 상기 제어부에서 비교 판단 결과, 상기 측정된 냉매의 온도가 미리 설정된 온도 미만이면 바이패스관(8)의 온/오프 밸브(8a)를 개방하여 고온 기상의 냉매를 모세관(8b)을 통해 압축기(1)로 공급하여 압축기(1)의 흡입과열도를 높인다.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 압축기(1)의 흡입과열도 제어 구조는 압축기(1)의 다양한 부하 조건에 상응하여 흡입과열도를 적정 수준으로 유지하는데 한계가 있었다.
즉, 상기 바이패스관(8)과 인젝션관(9)에 각각 설치된 온/오프 밸브(8a,9a)는 냉매의 흐름을 흐르게 하거나 차단하는 역할만 수행하기 때문에 냉매의 양 자체를 조절하기가 힘들어 압축기(1)의 다양한 부하 조건에 대응하여 흡입과열도를 정확히 제어하기가 힘든 문제점이 있었다.
따라서, 압축기(1)의 흡입과열도가 너무 과도하여 압축기(1) 토출 온도가 과도하게 상승하거나, 압축기(1)의 흡입과열도가 지나치게 낮아 압축기(1)에서 습/액 압축이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 압축기 입구부에 압력센서 및 온도센서를 구비하여 압축기의 흡입과열도를 정확하게 측정하며, 압축기로 고온 기상의 냉매를 공급하는 바이패스관과 압축기로 액상의 냉매를 공급하는 인젝션관에 각각 전자팽창밸브를 구비하여 압축기의 흡입과열도를 항상 적정 수준으로 유지할 수 있는 압축기의 흡입과열도 제어 구조 및 이를 이용한 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 저온 저압의 기체 냉매를 압축시키는 압축기와; 상기 압축기에서 토출된 고온 고압의 기체 냉매를 외부공기와의 열교환을 통해 중온 고압의 액체 냉매로 응축시키는 응축기와; 상기 응축기로부터 토출된 중온 고압의 액체 냉매를 저온 저압의 액체 냉매로 감압시키는 팽창 밸브와; 상기 팽창 밸브에서 감압된 저온 저압의 액체 냉매를 주위 열과의 열교환을 통해 저온 저압의 기상 냉매로 증발시키는 증발기와; 상기 압축기로 냉매가 유입되는 냉매 흡입파이프에 구비되어, 냉매 흡입파이프의 내부압력을 측정하는 압력센서와; 상기 냉매 흡입파이프에 구비되어, 상기 냉매의 온도를 측정하는 온도센서와; 상기 압력센서에서 측정된 내부압력과 상기 온도센서로 측정된 냉매 온도를 입력받아 상기 압축기의 흡입과열도를 감지하는 제어부와; 상기 제어부에서 측정된 상기 압축기의 흡입과열도에 따라 상기 압축기로 고온 기상의 냉매를 공급하는 바이패스관과; 상기 제어부에서 측정된 상기 압축기의 흡입과열도에 따라 상기 압축기로 액상의 냉매를 공급하는 인젝션관:을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 압축기의 흡입과열도 제어 구조를 제공한다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 한 형태에 의하면, 저온 저압의 기체 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 토출된 고온 고압의 기체 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기로부터 토출된 중온 고압의 액체 냉매를 팽창시키는 팽창 밸브와, 상기 팽창 밸브에서 팽창된 저온 저압의 액체 냉매를 증발시키는 증발기와, 상기 압축기로 유입되는 냉매의 압력을 측정하는 압력센서와, 상기 압축기로 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 압력센서로 측정된 압력과 상기 온도센서로 측정된 온도를 입력받아 상기 압축기의 흡입과열도를 측정하는 제어부와, 상기 제어부에서 측정된 흡입과열도에 따라 상기 압축기로 고온 기상의 냉매를 공급하는 바이패스관과, 상기 제어부에서 측정된 흡입과열도에 따라 상기 압축기로 액상의 냉매를 공급하는 인젝션관을 포함하여 구성된 공기조화기에 있어서; 상기 압력센서와 상기 온도센서로 각각 상기 압축기로 유입되는 냉매의 압력과 온도를 측정하는 제1단계와; 상기 제어부에서 상기 압력센서와 온도센서로 측정된 냉매의 압력과 온도를 입력받아 상기 압축기의 흡입과열도를 측정하는 제2단계와; 상기 제어부에서 측정된 흡입과열도를 미리 설정된 흡입과열도 범위와 비교 판단하여 상기 바이패스관에 설치된 전자팽창밸브와 상기 인젝션관에 설치된 전자팽창밸브의 개구도를 조절하는 제3단계:를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 압축기의 흡입과열도 제어 방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 압축기의 흡입과열도 제어 구조 및 이를 이용한 제어 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 압축기의 제어 구조가 적용된 공기조화기를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 압축기의 흡입과열도 제어 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기의 흡입과열도 제어 구조가 적용된 공기조화기는 저온 저압의 기체 냉매를 압축시키는 압축기(10)와, 상기 압축기(10)로부터 토출된 고온 고압의 기체 냉매의 유동방향을 전환시키는 사방변(20)과, 상기 사방변(20)을 통해 상기 압축기(10)로부터 토출된 고온 고압의 기체 냉매를 외부공기와의 열교환을 통해 중온 고압의 액체 냉매로 응축시키는 응축기(30)와, 상기 응축기(30)로부터 토출된 중온 고압의 액체 냉매를 저온 저압의 액체 냉매로 감압시키는 팽창 밸브(40)와, 상기 팽창밸브(40)에서 감압된 저온 저압의 액체 냉매를 저장하는 리시버(50)와, 상기 리시버(50)로부터 토출된 저온 저압의 액체 냉매를 주위 열과의 열교환을 통해 저온 저압의 기상 냉매로 증발시키는 증발기(60)와, 상기 사방변(20)을 통해 상기 증발기(60)로부터 토출된 저온 저압의 기상 냉매 중에 포함된 액상 냉매를 제거하고 기상 냉매만을 압축기(10)로 보내는 어큐뮬레이터(70)를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 압축기(10)로 유입되는 저온 저압의 기상 냉매의 압력을 측정하는 압력센서(110)와, 상기 압축기(10)로 유입되는 저온 저압의 기상 냉매의 온도를 측정하는 온도센서(120)와, 상기 압력센서(110)에서 측정된 냉매의 압력과 상기 온도센서(120)로 측정된 냉매의 온도를 입력받아 상기 압축기(10)의 흡입과열도를 측정하여 미리 설정된 흡입과열도의 범위와 비교 판단하는 제어부(미도시)와, 상기 제어부에서 비교 판단한 결과에 따라서 상기 압축기(10)로 고온 기상의 냉매를 공급하는 바이패스관(80)과, 상기 제어부에서 비교 판단한 결과에 따라서 상기 압축기(10)로 액상의 냉매를 공급하는 인젝션관(90)을 더 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 바이패스관(80)에는 상기 압축기(10)로 공급되는 고온 기상의 냉매의 양을 조절하는 전자팽창밸브(81)가 구비되며, 상기 인젝션관(90)에도 역시 상기 압축기(10)로 공급되는 액상의 냉매의 양을 조절하는 전자팽창밸브(91)가 구비된다.
상기와 같이 구성된 공기조화기에 있어서 압축기의 흡입과열도 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기의 흡입과열도 제어 방법은 공기조화기가 가동되어 압축기(10)가 운전되면, 상기 압력센서(110)와 온도센서(120)로 각각 상기 압축기(10)로 유입되는 냉매의 압력과 온도를 측정한다.(제1단계)
그리고, 상기 제어부에서 상기 압력센서(110)와 온도센서(120)로 측정된 냉매의 압력과 온도를 입력받아 상기 압축기(10)의 흡입과열도를 측정한다.(제2단계)
그러면, 상기 제어부에서 측정된 흡입과열도를 미리 설정된 흡입과열도 범위와 비교 판단하여, 상기 바이패스관(80)에 설치된 전자팽창밸브(81)와 상기 인젝션관(90)에 설치된 전자팽창밸브(91)의 개구도를 조절함으로써 상기 압축기(10)의 흡입과열도를 항상 설정된 적정 흡입과열도 범위로 유지한다.(제3단계)
즉, 상기 제어부에서 측정된 흡입과열도가 설정된 흡입과열도의 범위보다 높으면 상기 인젝션관(90)에 설치된 전자팽창밸브(91)의 개구도를 크게하여 상기 압축기(10)로 공급되는 액상의 냉매량을 증가시키고, 상기 제어부에서 측정된 흡입과열도가 설정된 흡입과열도 범위보다 낮으면 상기 바이패스관(80)에 설치된 전자팽창밸브(81)의 개구도를 크게 하여 상기 압축기(10)로 공급되는 고온 기상의 냉매량을 증가시킴으로써, 상기 압축기(10)의 흡입과열도를 항상 적정 수준으로 유지할 수 있다.
이 때, 상기 설정된 흡입과열도의 범위는 5도 ~ 20도 사이가 바람직하나 압축기(10)의 다양한 부하 조건에 맞추어 그 범위가 달라질 수 있음은 당연하다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 압축기의 다양한 부하 조건에 대응하여 압축기의 흡입과열도를 항상 최적수준으로 유지할 수 있어 압축기의 성능을 향상시킴은 물론 이로 구성된 공기조화기의 효율을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 압축기의 제어 구조가 적용된 공기조화기를 개략적으로 나타낸 구성도
도 2는 본 발명에 따른 압축기의 흡입과열도 제어 구조가 적용된 공기조화기를 개략적으로 나타낸 구성도
도 3은 본 발명에 따른 압축기의 흡입과열도 제어 방법을 개략적으로 나타낸 순서도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10:압축기 20:사방변
30:응축기 40:팽창밸브
50:리시버 60:증발기
70:어큐뮬레이터 80:바이패스관
81:전자팽창밸브 90:인젝션관
91:전자팽창밸브 110:압력센서
120:온도센서
Claims (6)
- 저온 저압의 기체 냉매를 압축시키는 압축기와;상기 압축기에서 토출된 고온 고압의 기체 냉매를 외부공기와의 열교환을 통해 중온 고압의 액체 냉매로 응축시키는 응축기와;상기 응축기로부터 토출된 중온 고압의 액체 냉매를 저온 저압의 액체 냉매로 감압시키는 팽창 밸브와;상기 팽창 밸브에서 감압된 저온 저압의 액체 냉매를 주위 열과의 열교환을 통해 저온 저압의 기상 냉매로 증발시키는 증발기와;상기 압축기로 냉매가 유입되는 냉매 흡입파이프에 구비되어, 냉매 흡입파이프의 내부압력을 측정하는 압력센서와;상기 냉매 흡입파이프에 구비되어, 상기 냉매의 온도를 측정하는 온도센서와;상기 압력센서에서 측정된 내부압력과 상기 온도센서로 측정된 냉매 온도를 입력받아 상기 압축기의 흡입과열도를 감지하는 제어부와;상기 제어부에서 측정된 상기 압축기의 흡입과열도에 따라 상기 압축기로 고온 기상의 냉매를 공급하는 바이패스관과;상기 제어부에서 측정된 상기 압축기의 흡입과열도에 따라 상기 압축기로 액상의 냉매를 공급하는 인젝션관:을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 압축기의 흡입과열도 제어 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 바이패스관에는,상기 압축기로 공급되는 냉매량을 조절하는 전자팽창밸브가 구비됨을 특징으로 하는 압축기의 흡입과열도 제어 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 인젝션관에는,상기 압축기로 공급되는 냉매량을 조절하는 전자팽창밸브가 구비됨을 특징으로 하는 압축기의 흡입과열도 제어 구조.
- 저온 저압의 기체 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 토출된 고온 고압의 기체 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기로부터 토출된 중온 고압의 액체 냉매를 팽창시키는 팽창 밸브와, 상기 팽창 밸브에서 팽창된 저온 저압의 액체 냉매를 증발시키는 증발기와, 상기 압축기로 유입되는 냉매의 압력을 측정하는 압력센서와, 상기 압축기로 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 압력센서로 측정된 압력과 상기 온도센서로 측정된 온도를 입력받아 상기 압축기의 흡입과열도를 측정하는 제어부와, 상기 제어부에서 측정된 흡입과열도에 따라 상기 압축기로 고온 기상의 냉매를 공급하는 바이패스관과, 상기 제어부에서 측정된 흡입과열도에 따라 상기 압축기로 액상의 냉매를 공급하는 인젝션관을 포함하여 구성된 공기조화기에 있어서;상기 압력센서와 상기 온도센서로 각각 상기 압축기로 유입되는 냉매의 압력과 온도를 측정하는 제1단계와;상기 제어부에서 상기 압력센서와 온도센서로 측정된 냉매의 압력과 온도를 입력받아 상기 압축기의 흡입과열도를 측정하는 제2단계와;상기 제어부에서 측정된 흡입과열도를 미리 설정된 흡입과열도 범위와 비교 판단하여 상기 바이패스관에 설치된 전자팽창밸브와 상기 인젝션관에 설치된 전자팽창밸브의 개구도를 조절하는 제3단계:를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 압축기의 흡입과열도 제어 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 제3단계에서,상기 제어부에서 측정된 흡입과열도가 설정된 흡입과열도의 범위보다 높으면 상기 인젝션관에 설치된 전자팽창밸브의 개구도를 조절하여 상기 압축기로 공급되는 액상의 냉매량을 증가시키고, 상기 제어부에서 측정된 흡입과열도가 설정된 흡입과열도 범위보다 낮으면 상기 바이패스관에 설치된 전자팽창밸브의 개구도를 조절하여 상기 압축기로 공급되는 고온 기상의 냉매량을 증가시킴을 특징으로 하는 압축기의 흡입과열도 제어 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 설정된 흡입과열도의 범위는 5도 ~ 20도 사이임을 특징으로 하는 압축기의 흡입과열도 제어 방법.
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2004
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