KR20050120240A - 에어컨 장치의 오일 균형 및 압력 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 에어컨 장치의 오일 균형 및 압력 제어방법은 압축용량이 동일하거나 서로 다른 적어도 2대의 압축기와, 각 압축기에 공통 연결된 응축기 및 증발기와, 각 압축기에 개별적으로 연결된 어큐뮬레이터와, 냉매의 역유입을 방지하도록 각 압축기의 토출측에 제1 압력제어수단을 구비한 에어컨에 있어서, 각 어큐뮬레이터를 연결시켜 오일을 회수하는 연결배관을 더 포함하고 각 압축기의 제1 압력제어수단의 하단 토출측과 각 어큐뮬레이터의 흡입측 사이에 더 포함된 제2 압력제어수단을 제어함으로써 토출배관과 흡입배관 사이의 압력을 항시 균등하게 하고 압축기의 운전전환시 정지중인 압축기의 압력차를 해소하므로 오일의 불균형을 해소하여 운전이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

에어컨 장치의 오일 균형 및 압력 제어방법{METHOD TO CONTROL OIL BALANCE AND PRESSURE OF A AIR-CONDITIONER'S COOLING ＆ HEATING APPARATUS}

본 발명은 에어컨에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적어도 2대의 압축기와 압력제어수단을 통해 에어컨 장치의 오일 균형 운전 및 가동대기 시간을 제거시킬 수 있는 에어컨 장치의 압력 제어방법에 관한 것이다.

최근의 에어컨은 냉방용량이 자동제어되는 냉방장치가 구비되어 있으며, 상술한 에어컨 장치는 정속 압축기 한대를 사용한 단순제어식, 가변 압축기를 사용한 가변제어식, 및 정속 압축기 2대 이상을 사용한 복합제어식이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 복합제어식 에어컨 장치를 포함한 종래의 에어컨은 제1 압축기(100a) 및 제2 압축기(100b)와, 각 압축기에 공통 연결된 오일분리기(600) 및 오일분리기에 연결된 응축기(300), 응축기에 연결된 팽창장치(500), 팽창장치에 연결된 증발기(200) 및 증발기에 공통 연결되고 각 압축기에 개별적으로 연결된 제1 어큐뮬레이터(400a)와 제2 어큐뮬레이터(400b), 각 어큐뮬레이터에 각각 연결된 제1 모세관(700a)과 제2 모세관(700b)등으로 구성된다.

상술한 종래의 복합제어식 에어컨 장치에 의하면, 부하의 변동에 따라 각 압축기는 단독가동되거나 동시에 가동될 수 있다. 따라서, 종래의 복합제어식 에어컨장치는 비교적 효율적으로 냉방용량 조절이 가능하다.

그러나, 종래의 복합제어식 에어컨 장치는 부하의 변동에 따라 각 압축기를 제어할 경우에 전체 압축기가 정지된 상태에서 다시 적합한 용량의 압축기를 가동시켜야 하며, 하나의 압축기가 가동되는 상태에서는 정지된 다른 하나의 압축기의 토출측에도 가동중인 압축기로부터 냉매압력이 인가되어 정지된 다른 하나의 압축기는 가동이 불가능할 뿐만아니라 정지중인 압축기에 직접 냉매압력이 인가되어 압축기의 고장의 원인도 된다. 또한, 정지된 압축기가 가동되기 위해서는 정지된 압축기의 토출부와 흡입부 사이의 압력이 평형에 도달할 때까지의 소정의 시간이 필요로 된다.

또한, 부하의 변동 및 압축기의 압축용량에 따라 정지된 압축기의 압력평형 도달시간이 다르므로 실제 기기설계시 충분한 안전시간을 고려하여야 하며, 이로인해 어떤 조건에서는 즉시 압력평형 상태가 되었음에도 불구하고 압축기가 계속해서 정지되기도 한다.

따라서, 종래의 복합제어식 에어컨 장치는 가동중인 압축기로부터 토출된 냉매가 직접 정지중인 압축기의 토출측으로 흡입되어 압축기의 고장의 원인이 되며, 동시가동되던 압축기가 부하 변동에 따라 1대만 가동되다가 다시 2대 모두 가동시켜야 할 경우 압축기를 모두 정지시킨 후 재가동시켜야 하는 문제가 발생한다. 이 때 실내의 온도는 상승하게 되어 사용자는 불쾌감을 느끼게 되며 온도상승 후 운전하게 되어 소비전력이 증가되므로 경제적이지 않으며, 복수의 압축기를 구비하여 냉방용량을 가변시킴으로써 얻게 되는 에너지 효율을 얻을 수 없게 된다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 적어도 2대의 압축기를 구비한 에어컨 장치의 구조를 개선하여 기기의 효율성을 향상시키고, 솔레노이드 밸브등의 압력평형 제어수단을 통해 압축기의 압력을 제어함으로써 오일의 관리 및 압축기의 재가동이나 정지를 원활하게 하여 에너지 효율의 증가 및 실내를 쾌적하게 유지하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 에어컨 장치는 압축용량이 동일하거나 서로 다른 적어도 2대의 압축기(11a,11b)와 상기 각 압축기의 토출관과 공통 연결된 응축기(50)와, 상기 응축기에 연결된 적어도 2대의 팽창장치(61a,61b)와, 상기 팽창장치에 각각 연결된 적어도 2대의 증발기(81a,81b)와, 상기 각 압축기에서 냉매와 같이 토출된 오일을 회수하고 잉여냉매를 저장하도록 상기 각 증발기와 상기 각 압축기 사이에 개별적으로 연결된 어큐뮬레이터(14a,14b)와, 냉매의 역유입을 방지하도록 상기 각 압축기의 토출관과 응축기 사이에 각각 구비된 제1 압력제어수단과, 상기 압축기의 토출측과 흡입측 사이의 압력평형 및 오일의 역류를 방지하도록 상기 각 압축기의 토출관과 각 어큐뮬레이터의 흡입측 배관 사이에 각각 구비된 제2 압력제어수단 및 오일의 유동을 통해 상기 각 어큐뮬레이터의 오일 수위를 동일하게 유지하도록 상기 어큐뮬레이터 사이에 구비된 연결배관(20)을 포함하는 에어컨 장치를 제어하는 제어기(미도시)가 제공된다.

본 발명에 따른 에어컨 장치의 압력 제어방법은 제어기에서

운전명령 신호가 정지신호인지 가동신호인지를 감지하는 단계와, 정지신호인 경우 2대의 압축기를 모두 OFF하여 정지 대기상태를 유지하고 제2 압력제어수단을 모두 폐쇄하는 단계와, 가동신호인 경우 실내기의 설정온도와 주위의 공기온도를 감지하여 2대의 압축기를 단독가동시킬지 동시가동시킬지 여부를 판단하는 단계와, 동시가동인 경우 제2 압력제어수단을 모두 개방하여 압력평형을 맞춘후 상기 제2 압력제어수단을 모두 폐쇄하는 단계와, 단독가동인 경우 초기운전인지 지속운전인지 여부를 판단하는 단계와, 단독가동이고 초기운전이면 제2 압력제어수단을 모두 개방하여 압력평형을 맞춘 후 선택된 압축기의 제2 압력제어수단을 폐쇄하는 단계와, 단독가동이고 지속운전이면 정지중인 압축기의 압력평형 및 오일역류 방지를 위해 정지중인 압축기의 제2 압력제어수단을 개방하는 단계 및 선택된 압축기들을 모두 정상가동시키는 단계로 이루어 진다.

도면을 참조하여 본 발명에 따른 에어컨 장치의 오일 균형 및 가동압력 제어방법을 기술하면 다음과 같다.

우선, 본 발명에 따른 에어컨 장치를 냉매의 흐름을 따라 기술하면, 저온저압의 기체상태 냉매는 적어도 2대의 압축기(11a,11b)에 의해 고온고압의 기체상태 냉매로 압축되고, 고온고압의 기체상태 냉매는 토출관(4a,4b)을 통해 토출되며, 이때 토출관에 구비된 제1 압력제어수단에 의해 냉매의 역유입은 방지되며, 각 토출관을 통과한 고온고압의 기체상태 냉매는 연결관(5)을 통해 응축기(50)로 유입되며, 응축기로 유입된 냉매는 응축되어 저온고압의 액체상태 냉매로 변환한 후 팽창장치(61a,61b)에서 팽창되어 저온저압의 이상상태 냉매가 되고, 계속해서 증발기(81a,81b)로 이송되어 저온저압의 기체상태로 변하면서 주위로 부터 열을 빼앗아 증발기 주위 공기를 냉각시키게 된다. 이 때 냉매는 각 서비스 밸브(71a,71b)와 커넥터(91)를 통해 연결된 증발기로 유입되거나 유출된다. 증발기에서 주위공기를 냉각시킨 냉매는 증발기 일측에 구비된 연결관(5)과 연결관(5) 끝단에서 분지된 분지관(6a,6b)을 통해 오일분리겸 잉여냉매 축적수단인 각각의 어큐뮬레이터(14a,14b)로 유입되고, 이때 일측의 어큐뮬레이터에 과잉 유입된 오일은 각각의 어큐뮬레이터를 연결하는 연결배관(20)을 통해 분배되어 오일의 균형을 이루며, 적당량의 오일과 회수된 냉매는 각 어큐뮬레이터에 연결된 각각의 압축기로 유입되어 재응축이 되는 사이클을 형성한다.

상술한 압축기는 적어도 2대 구비되며, 압축용량이 서로 다른 압축기가 구비됨이 바람직하다.

또한, 각 압축기(11a,11b)에서 고온고압의 냉매가 토출될 때, 다른 압축기 토출관을 통해 압축기내로 냉매가 유입되어 압축기의 고장 및 가동효율이 저하되는 것을 방지하도록 제1 압력제어수단을 구비함이 바람직하며, 상술한 제1 압력제어수단에 의해 냉매의 흐름은 각 압축기(11a,11b)로부터 토출방향으로만 진행되며, 제1 압력제어수단으로는 체크밸브(41a,41b)를 포함된다.

또한, 각 압축기의 토출측과 흡입측간의 압력차를 해소시켜 가동대기시간을 제거할 수 있는 제2 압력제어수단이 각 압축기의 제1 압력제어수단의 하단 토출측과 각 어큐뮬레이터의 흡입측 사이에 구비된다.

상술한 제2 압력제어수단은 솔레노이드 밸브(31a,31b)로 이루어지며, 특히, 압축기 2대가 동시 가동중 부하 변동에 의해 1대를 정지시킨 후 다시 정지중인 압축기를 가동시킬 때, 솔레노이드 밸브(31a,31b)를 작동시킴으로써 정지중인 압축기의 토출측과 흡입측간의 압력차에 의해 정지중인 압축기의 오일이 해당 어큐뮬레이터로 역류되는 것을 방지할 수 있으며, 토출측과 흡입측간의 압력차를 해소시킴으로서 가동대기시간을 제거할 수 있다.

이하 본 발명에 따른 에어컨 장치의 오일 균형 및 가동압력 제어방법을 단계별로 상세히 설명하면 다음과 같다.

첫째, 에어컨 장치에 구비된 제어기(미도시)에서 사용자의 운전명령 신호가 정지신호인지 가동신호인지를 감지하는 단계(S1)에서는, 실내기온 또는 부하에 따라 사용자의 운전명령 신호가 주어지면 정지신호인지 가동신호인지를 제어기에서 판단하여 2대의 압축기를 가동시킬지 여부와 가동시키는 경우 압축기 1대만 단독으로 가동시킬지 아니면 압축기 2대 모두 동시가동시킬지 여부를 판단하여 압축기를 선택한다.

둘째, 감지 결과 운전명령 신호가 정지신호인 경우 2대의 압축기를 모두 OFF하여 정지 대기상태를 유지한 채 각 압축기의 제2 압력제어수단을 모두 폐쇄하고, 가동신호인 경우 실내기의 설정온도와 주위의 공기온도를 감지하여 2대의 압축기 중 1대만 단독으로 가동시킬지 아니면 압축기 2대 모두 동시가동시킬지 여부를 판단하는 단계(S2)에서는, 정지신호인 경우 정지 대기상태를 유지한 채 각 압축기의 제2 압력제어수단을 모두 폐쇄하여 소비전력의 낭비를 방지하고, 가동신호인 경우에는 실내기의 설정온도와 주위의 공기온도에 따라 압축기의 용량에 맞추어 압축기 1대만 단독가동시킬지 압축기 2대 모두 가동시킬지 여부를 판별한다.

셋째, 부하가 커서 초기부터 2대의 압축기를 가동시키는 단계(S3)에서는 2대의 압축기 각각의 제2 압력제어수단에 전원을 인가하여 개방시킨 후 소정의 시간차를 두고 각 압축기를 가동한다. 가동후에는 제2 압력제어수단에서 전원을 제거하여 폐쇄시킨 후 각 압축기를 정상운전시킨다. 그럼으로써, 토출측과 흡입측의 압력차가 형성되어 발생되는 동시가동으로 인한 가동전류 제한효과 및 가동실패를 방지할 수 있다.

넷째, 단독가동인 경우 부하가 작아 초기부터 압축기 1대만 가동되는 경우(초기운전)인지, 아니면 부하 변동에 의해 동시에 가동되던 2대의 압축기 중 1대는 정지되고 1대만 가동되는 경우(지속운전)인지를 판단한다(S4).

다섯째, 단독가동이고 부하가 작아 초기부터 압축기 1대만 가동되는 초기운전 경우(S5)라면, 우선 2대의 압축기 각각의 제2 압력제어수단에 전원을 인가하여 모두 개방한다. 각 압축기의 토출측과 흡입측 간의 압력이 균압을 이루면 가동시킬 압축기의 제2 압력제어수단에서 전원을 제거하여 폐쇄시키고 정상적으로 압축기를 가동한다. 이 때, 가동되는 압축기에서 토출된 냉매 및 오일은 정지중인 압축기의 제1 압력제어수단에 의해 정지중인 압축기로 유입이 차단되며, 정지중인 압축기는 자신의 제2 압력제어수단에 의해 토출측과 흡입측간에 균압상태를 이루므로 정지중인 압축기에서 해당 어큐뮬레이터로의 오일의 역류가 방지되며 언제든지 가동이 가능한 상태를 유지한다.

여섯째, 단독가동이고 부하 변동에 의해 동시에 가동되던 2대의 압축기 중 1대는 정지되고 1대만 가동되는 지속운전 경우(S6)라면, 정지중인 압축기의 제2 압력제어수단에 전원을 인가하여 개방함으로써 정지중인 압축기의 토출측과 흡입측간의 압력차를 해소시키고 오일의 역류를 방지한다. 상술하면,

우선 가동중이던 압축기중 1대는 정지되고 냉매의 역유입이 방지되도록 정지된 압축기의 제1 압력제어수단이 폐쇄된다. 이 때, 가동되는 압축기에 의해 정지된 압축기의 흡입측 압력이 감소되며, 정지된 압축기의 토출관 압력이 고압상태이므로 토출측과 흡입측간의 압력차에 의해 정지중인 압축기의 오일이 해당 어큐뮬레이터로 역류하여 연결배관을 통해 가동중인 압축기의 어큐뮬레이터로 흐르게 된다. 이러한 오일의 역류는 정지중인 압축기의 고장의 원인이 된다.

또한, 부하 변동에 의해 동시에 가동되던 2대의 압축기 중 1대는 정지되고 1대만 가동된 후 부하가 커짐에 따라 정지중인 압축기도 재가동시켜야 하는 경우, 정지중인 압축기의 제2 압력제어수단에 전원이 인가되어 유지된 상태로 있으므로 즉시 정지중인 압축기의 가동이 가능하며, 가동 후 소정시간(예를들면, 수 sec 정도) 경과 후 전원을 제거하여 폐쇄시키고, 2대의 압축기 모두를 정상가동시킨다. 즉, 정지중인 압축기의 토출측과 흡입측간의 압력차로 인한 가동대기시간을 제거하여 1대의 압축기가 가동중이라도 즉시 필요에 따라 정지중인 압축기가 가동될 수 있도록 한다.

이상에서, 적어도 2대의 압축기 및 제1 및 제2 압력제어수단을 구비한 에어컨 장치 가동압력 제어방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였으나, 이것은 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 에어컨 장치에 구비된 제1 및 제2 압력제어수단을 제어함으로써, 적어도 2대 이상 구비된 압축기가 단독으로 가동하거나 동시에 가동하는 경우 및 압축기의 운전전환이 요구될 때, 각 압축기의 냉매의 역유입을 방지하고 각 압축기의 토출측과 흡입측의 압력차를 해소시켜 오일역류를 방지하고 가동대기시간을 제거함으로써 전력소비감소 및 에너지 효율을 얻을 수 있다. 또한 연결배관을 통해 압축기에서 냉매와 함께 토출된 오일의 균형을 이룰 수 있으며, 항상 실내의 쾌적성을 유지할 수 있다.

도1은 종래기술에 따른 2대의 압축기가 구비된 에어컨 장치의 개략도.

도2는 본 발명에 따른 에어컨 장치의 개략도.

도3은 본 발명에 따른 에어컨 장치의 오일 균형 및 압력 제어방법을 나타내는 플로우차트.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

4a, 4b: 토출관 5: 연결관

6a, 6b: 분지관 11a: 제1 압축기

11b: 제2 압축기 14a: 제1 어큐뮬레이터

14b: 제2 어큐뮬레이터 20: 연결배관

31a,31b: 솔레노이드 밸브 41a,41b: 체크밸브

50: 응축기 61a, 61b: 팽창장치

71a, 71b: 서비스밸브 81a, 81b: 증발기

91: 커넥터

Claims (5)

1. 적어도 2대의 압축기(11a,11b)와 상기 각 압축기의 토출관과 공통 연결된 응축기(50)와, 상기 응축기에 연결된 적어도 2대의 팽창장치(61a,61b)와, 상기 팽창장치에 각각 연결된 적어도 2대의 증발기(81a,81b)와, 상기 각 압축기에서 냉매와 함께 토출된 오일을 회수하고 잉여냉매를 저장하도록 상기 각 증발기와 상기 각 압축기 사이에 개별적으로 연결된 어큐뮬레이터(14a,14b)와, 냉매의 역유입을 방지하도록 상기 각 압축기의 토출관과 응축기 사이에 각각 구비된 제1 압력제어수단과, 상기 압축기의 토출측과 흡입측 사이의 압력평형 및 오일의 역류를 방지하도록 상기 각 압축기의 토출관과 각 어큐뮬레이터의 흡입측 배관 사이에 각각 구비된 제2 압력제어수단 및 오일의 유동을 통해 상기 각 어큐뮬레이터의 오일 수위를 동일하게 유지하도록 상기 어큐뮬레이터 사이에 구비된 연결배관(20)을 포함하는 에어컨 장치에 제어기를 구비하여 가동하는 방법에 있어서,

   운전명령 신호가 정지신호인지 가동신호인지를 감지하는 단계;

   정지신호인 경우 2대의 압축기를 모두 OFF하여 정지 대기상태를 유지하고 제2 압력제어수단을 모두 폐쇄시키고, 가동신호인 경우 실내기의 설정온도와 주위의 공기온도를 감지하여 2대의 압축기를 단독가동시킬지 동시가동시킬지 여부를 판단하는 단계;

   동시가동인 경우 제2 압력제어수단을 모두 개방하여 압력평형을 맞춘후 상기 제2 압력제어수단을 모두 폐쇄하는 단계;

   단독가동인 경우 초기운전인지 지속운전인지 여부를 판단하는 단계;

   단독가동이고 초기운전이면 제2 압력제어수단을 모두 개방하여 압력평형을 맞춘 후 선택된 압축기의 제2 압력제어수단을 폐쇄하는 단계;

   단독가동이고 지속운전이면 정지중인 압축기의 압력평형 및 오일역류 방지를 위해 정지중인 압축기의 제2 압력제어수단을 개방하는 단계; 및

   선택된 압축기들을 모두 정상가동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어컨 장치의 오일 균형 및 압력 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 압축기들은 압축용량이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 에어컨 장치의 오일 균형 및 압력 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 압축기들은 압축용량이 서로 다른 것을 특징으로 하는 에어컨 장치의 오일 균형 및 압력 제어방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 압력제어수단이 체크밸브(41a,41b)로 이루어진 것을 특징으로 하는 에어컨 장치의 오일 균형 및 압력 제어방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 압력제어수단이 솔레노이드 밸브(31a,31b)로 이루어진 것을 특징으로 하는 에어컨 장치의 오일 균형 및 압력 제어방법.