KR20060035246A - 공기조화기의 냉매제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기의 냉매제어장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 다수의 압축기가 구비된 공기조화기에서 선택적으로 운전이 중지되거나 가동되는 압축기의 토출관 부분에 제어밸브가 장착되고, 증발기에서 공급되는 이송관에서 분기된 보조관이 상기 제어밸브와 연결된 상태에서, 압축기의 운전대수에 따라 제어밸브의 작동으로 관로가 변경됨으로서, 압축기의 냉매유로를 개선하고 기기의 신뢰성 및 효율성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

공기조화기, 냉매, 압축기, 제어밸브, 보조관

Description

공기조화기의 냉매제어장치{A CONTROLING DEVICE OF REFRIGERANTS IN AN AIR CONDITIONER}

도 1은 종래 제1,제2압축기를 구비한 공기조화기의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 제어밸브가 장착된 공기조화기의 사이클에서 압축기 2대가 동시에 작동되는 상태를 나타내는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 제어밸브가 장착된 공기조화기의 사이클에서 압축기 1대만 작동되는 상태를 나타내는 도면.

도 4는 실내기가 2개로 이루어진 공기조화기에서 압축기 2대가 동시에 구동된 상태를 나타내는 일실시예.

도 5는 실내기가 2개로 이루어진 공기조화기에서 압축기 1대가 구동된 상태를 나타내는 일실시예.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

31,32 : 제1,제2압축기 35,36 : 제1,제2토출관

41 : 제어밸브 42 : 보조관

본 발명은 다수의 압축기가 구비된 공기조화기에서 선택적으로 운전이 중지되거나 가동되는 압축기의 토출관 부분에 제어밸브가 장착되고, 증발기에서 공급되는 이송관에서 분기된 보조관이 상기 제어밸브와 연결된 상태에서, 압축기의 운전대수에 따라 제어밸브의 작동으로 관로가 변경됨으로서, 압축기의 냉매유로를 개선하고 기기의 신뢰성 및 효율성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉매제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는 모터가 구동되는 실외열교환기로 냉매를 고압으로 압축하여 액화시키고, 이 고압으로 응축된 냉매를 관의 직경이 작은 관으로 이동시키면서 실내열교환기에서 냉매를 순간적으로 기화시켜 증발시키므로 온도를 강하시켜 냉기를 발생하고, 이때 발생된 냉기를 실내로 토출시키므로 냉방을 수행하게 된다.

그리고, 실내열교환기에서 열을 흡수하면서 기화된 냉매는 압축기에서 실외열교환기로 이동하여 응축되어 액화되면서 열을 외부로 방출하여 상기한 과정을 거쳐 지속적으로 냉방을 수행하게 된다.

도 1은 종래 제1,제2압축기를 구비한 공기조화기의 구성도이다.

종래의 제1,제2압축기를 구비한 공기조화기의 구성은, 실외에 설치되는 아웃도어장치(B)로서, 냉매를 고온고압으로 압축시키도록 하는 제1,제2압축기(11)(12) 와; 상기 제1,제2압축기(11)(12)의 압축되어진 냉매를 이송하도록 하는 제1,제2토출관(13)(14)과; 상기 제1,제2토출관(13)(14)에 설치되어져 이송하는 냉매가 역류되는 것을 방지하도록 하는 제1,제2첵크밸브(15)(16)와; 상기 제1,제2첵크밸브(15)(16)를 통하여 이송하여 온 냉매를 저온고압 상태로 응축하도록 하는 응축기(19)와; 상기 응축기(19)를 통하여 이송하는 냉매를 급속하게 팽창하여 저온저압상태로 만드는 인도어장치(A)인 팽창밸브(6)와; 상기 팽창밸브(6)의 팽창냉매를 통해 실내의 열기를 흡수하여 냉기를 배출하도록 하는 증발기(3)와; 상기 증발기(3)에서 증발된 냉매를 분기시켜 주는 제1,제2흡입관(1)(2)과; 상기 제1,제2흡입관(1)(2)에서 분기되어 이동하는 냉매의 잉여 용량을 저장하도록 하는 제1,제2어큐뮬레이터(4)(5)로 구성된다.

상기 제1압축기(11)는, 냉매의 총용량이 100%라고 할 때, 총냉매 용량의 40%를 압축하도록 하고, 제2압축기(14)는, 총 냉매 용량의 60%를 압축하도록 하는데, 이러한 냉매 용량의 조합은 설계에 따라 가변적으로 이루어지며, 압축기의 개수도 두 개 이상이 될 수 있다.

상기한 종래의 공기조화기를 사용하는 상태를 살펴보면, 먼저, 사용자가 100%를 요구하는 구동을 수행하게 되면, 상기 제1,제2압축기(11)(12)가 동시에 구동하여 제1,제2흡입관(1)(2)으로 흡입된 냉매를 제1,제2토출관(13)(14)으로 토출하여 이동하도록 한다.

그리고, 상기 제1,제2첵크밸브(15)(16)에서 역류가 방지된 상태로 응축기(19)에서 응축되고 팽창밸브(6)와 증발기(3)를 거쳐서 실내에서 냉기를 공급 하게된다.

한편, 공기조화기를 절전을 위한 모드로 작동하면, 상기 제1,제2압축기(11)(12) 중에 선택적으로 하나만이 작동되어져서 냉기를 약하게 공급하도록 한다.

그러나, 상기와 같이 이루어진 종래기술은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 종래의 기술에서는 한 대의 압축기가 운전되고 있는 상황에서 정지하고 있던 다른 압축기를 기동할 때, 응축기 입구단에는 이미 고압이 형성되어 있어서, 압축기 기동에 많은 문제점이 있다.

둘째, 정지된 압축기를 기동시 소비전력이 순간적으로 많이 사용되어 에너지 사용량이 급격히 증가하며, 이 때문에 과전류 보호회로가 작동되어 압축기 기동을 실패할 경우가 종종 발생한다.

이러한 문제점으로 인해 지속적인 냉방을 실현하지 못하고 운전 중인 모든 압축기를 정지하고 일정시간 후에 재기동하는 운전제어방법을 사용하게 되는데, 이러한 문제점은 다수의 압축기를 구비한 본래의 목적인 에너지 소비효율의 저감과는 반대되는 현상을 초래하게 된다.

셋째, 압축기의 기동과 정지를 반복적으로 수행하면서, 기동시의 순간적인 액백현상에 의해 압축기의 수명을 단축시키는 문제점이 있다.,

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명은 삼방변 또는 사방변을 이용한 새로운 냉매회로를 구성하여 이에 따른 냉매유로를 개선하고 기기의 신뢰성 및 효율성을 향상시킬 수 있게 한 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수의 압축기가 구비되어 가변 냉각 기능을 수행하는 공기조화기에 있어서,

상기 각각의 압축기에 냉매를 흡입하기 위하여 증발기에서 이송관을 통하여 이송하는 냉매를 분기하는 다수의 흡입관과; 상기 다수의 압축기에서 압축되는 냉매를 각각 배출하는 다수의 토출관과; 상기 다수의 토출관이 수렴하여 응축기로 냉매를 공급하는 수렴관과; 상기 다수의 토출관에 선택적으로 설치되어 냉매를 제어하는 제어밸브와; 상기 이송관에서 분기되어 제어밸브와 연결되는 보조관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉매 제어장치를 제공한다.

상기한 냉매 제어장치는 제어밸브가 종래의 체크밸브 역할을 수행할 뿐만 아니라, 압축기의 기동이나 정지시 압축기의 신뢰성 및 사이클의 효율성을 향상시킬 수 있는 공기조화기의 사이클을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시된 것이며, 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 또는 명칭을 사용한다.

도 2는 본 발명에 따른 제어밸브가 장착된 공기조화기의 사이클에서 압축기 2대가 동시에 작동되는 상태를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 제어밸브가 장착된 공기조화기의 사이클에서 압축기 1대만 작동되는 상태를 나타내는 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 공기조화기의 냉매제어장치를 살펴보면, 증발기(21)의 냉매를 이송시키는 이송관(22)과 연결되어 제1,제2압축기(31,32)로 냉매를 이동시키는 제1,제2흡입관(33,34)이 각각 형성된다.

그리고, 상기 제1,제2압축기(31,32)에서 압축되는 냉매를 배출하기 위한 제1,제2토출관(35,36)이 각각 형성되고, 상기 제1,제2토출관(35,36)이 수렴하여 응축기(23)로 냉매를 공급하는 수렴관(37)이 형성된다.

또한, 상기 응축기(23)를 통과한 냉매를 증발기(21)로 이동시키는 연결관(24)이 형성된다.

한편, 상기 제2토출관(36)에 설치되어 냉매의 이동을 제어하는 제어밸브(41)가 형성되고, 상기 이송관(22)에서 분기되어 제어밸브(41)와 연결되는 보조관(42)이 형성된다.

여기서, 상기 제어밸브(41)는 공기조화기에서 제1,제2압축기(31,32) 모두를 구동시킬 경우 제2토출관(36)을 이어주고, 제1압축기(31)만을 구동시킬 경우 제2토출관(36)과 보조관(42)을 연결시켜준다.

이때, 상기 제어밸브(41)는 관로 변경이 용이하도록 사방밸브나 삼방밸브를 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 작용 및 효과는 다음과 같다.

먼저, 도 2와 같이 압축기 2대가 가동되는 경우, 이송관(22)을 통과한 냉매는 제1,제2흡입관(33,34)으로 분기되어 제1,제2압축기(31,32)를 통과한 다음, 각각 제1,제2토출관(35,36)으로 이동하여 수렴관(37)에서 수렴한 다음 응축기(23)로 이동한 후, 연결관(24)을 통해 증발기(21)로 이동한다.

이때, 제어밸브(41)는 제2토출관(36)을 서로 이어줌으로서, 제2압축기(32)를 통과한 냉매가 제2토출관(36)을 통해 수렴관(37)으로 이동하게 한다.

그리고, 이송관(22)에서 보조관(42)으로 분기된 냉매는 보조관(42)이 끝단이 막혀 있는 관계로 충진된 상태를 유지한다.

반면에, 도 3과 같이 압축기 1대만 가동되는 경우, 이송관(22)을 통과한 냉매는 제1,제2흡입관(33,34)으로 분기되되, 제1압축기(31)만이 작동하기 때문에 냉매는 제1압축기(31)를 통과한 다음, 제1토출관(35)으로 이동하여 수렴관(37)을 통해 응축기(23)로 이동한 후, 연결관(24)을 통해 증발기(21)로 이동한다.

이때, 제어밸브(41)는 제2토출관(36)과 보조관(42)을 서로 연결시켜 줌으로서, 제2압축기(32)의 전후배관에 냉매가 충진된 상태를 유지한다.

즉, 실내부하가 작아지게 되어 제1압축기(31)만 작동하게 되면, 제어밸브(41)가 관로를 변경하여 정지하고 있는 제2압축기(32)의 전후관은 저압에 균압되어진다.

그리고, 실내 부하가 증가하여 제1,제2압축기(31,32)를 모두 가동할 경우, 하나의 압축기만 작동된 상태에서 정지하고 있던 제2압축기(32)를 가동하게 된다.

그리하면, 제2압축기(32)는 저압에 균압된 상태에서 가동하기 때문에 압축기 가동에 따른 문제가 발생하지 않으며, 고온 고압의 토출가스가 제2압축기(32) 입구단으로 바이패스 되면서 가동하기 때문에 압축비가 작져서 가동에 필요한 소비전력이 현저히 저감된다.

따라서, 이러한 바이패스 구성으로 인해 제2압축기(32) 입구단의 순간적인 액백현상이 억제됨으로서, 공기조화기의 신뢰성 및 효율성이 향상된다.

또한, 정지되었던 제2압축기(32)의 가동 성공 후 일정시간이 지난 후 제어밸브(41)의 방향을 절환하게 되면, 2개의 압축기로 이루어진 하나의 공기조화 사이클을 이루게 되어 실내부하의 증가에 신속히 대응할 수 있다.

뿐만 아니라, 종래 압축기 정지시 기존의 사이클에서 모세관과 저압측의 압력의 냉매흐름에 따른 균압에 의존하였으나, 본 발명에 따른 냉매 사이클에서 알수 있듯이 제어밸브(41)를 지속적으로 작동하여 균압의 시간을 단축시킬 수 있다.

이에 따라, 다음 사이클 형성을 위한 기동 대기 시간이 단축되어 부하변동에 즉각 대응할 수 있게 된다.

본 발명에서는 편의상 제2압축기만이 작동되거나 중지된 상태에 대해서 설명하고 있으나, 제1,제2압축기를 선택적으로 사용 가능하고, 제1압축기가 선택적으로 작동되거나 중지될 경우 제어밸브는 제1토출관에 설치되는 것이 바람직하다.

도 4는 실내기가 2개로 이루어진 공기조화기에서 압축기 2대가 동시에 구동된 상태를 나타내는 일실시예이고, 도 5는 실내기가 2개로 이루어진 공기조화기에서 압축기 1대가 구동된 상태를 나타내는 일실시예인데, 상술한 바에 의해 하나 또는 두 대의 압축기를 통과한 냉매는 분배부재(50)를 통해 각각의 실내기에 선택적 으로 이동하게 된다.

상술한 내용은 편의상 2대의 실내기(압축기)를 예로서 설명한 것이지, 이외에 다수의 실내기(압축기)가 있더라도 동일한 시스템이 적용된다.

그리고, 상기한 다수의 압축기를 구비한 냉매제어장치에서 압축기가 모두 정상적으로 작동할 때 냉매 용량 비율이 100%로 가정할 경우, 각각의 압축기에 대한 냉매 용량 비율의 총합이 100%가 되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 공기조화기의 냉매제어장치는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 압축기 운전대수의 변화에 따라 정지하고 있는 압축기의 토출부분과 흡입부분이 저압에 균압됨으로서, 운전되고 있는 압축기만의 독립된 유로를 형성할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 실내부하 변동에 따라 정지하고 있는 압축기 운전대수 증가시 소비전력을 현저히 감소시켜 에너지 절감률이 큰 이점이 있다.

셋째, 정지하고 있는 압축기의 가동시 발생하는 액백현상이 감소하여 공기조화기의 신뢰성을 향상시킨다.

넷째, 압축기 정지 후 재가동을 위한 균압의 시간을 현저히 감소시켜 실내의 부하변동에 즉각 대응하도록 함으로서, 빠른 시간내에 압축기를 재가동할 수 있다.

다섯째, 종래 두 개의 체크밸브 대신에 하나의 제어밸브를 사용함으로서, 부 품비가 절감되는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 다수의 압축기가 구비되어 가변 냉각 기능을 수행하는 공기조화기에 있어서,

   상기 각각의 압축기에 냉매를 흡입하기 위하여 증발기에서 이송관을 통하여 이송하는 냉매를 분기하는 다수의 흡입관과;

   상기 다수의 압축기에서 압축되는 냉매를 각각 배출하는 다수의 토출관과;

   상기 다수의 토출관이 수렴하여 응축기로 냉매를 공급하는 수렴관과;

   상기 다수의 토출관에 선택적으로 설치되어 냉매를 제어하는 제어밸브와;

   상기 이송관에서 분기되어 제어밸브와 연결되는 보조관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉매 제어장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제어밸브는 사방밸브나 삼방밸브를 사용하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉매제어장치.

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