KR20060126083A - 에어컨 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉매의 과냉각도 확보를 위한 중간냉각기에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 중간냉각기를 필요에 따라 열교환의 용량을 가변할 수 있게 함에 있다. 상기 본 발명의 목적을 위해 본 발명의 중간냉각기는 냉매를 압축하는 압축기와 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기와 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와 팽창된 냉매를 실내공기와 열교환하는 증발기와 액냉매의 압축기 유입방지를 위한 어큐뮬레이터가 포함된 에어컨 시스템에 있어서, 어큐뮬레이터의 내부에 응축된 냉매의 과냉각도를 높이기 위해 상기 어큐뮬레이터내의 저온저압냉매와 열교환하도록 복수의 코일이 설치된다.

Description

용량가변형 중간냉각기 및 그 제어방법{Intercooler having variable capacity and Its control method}

도 1은 멀티 에어컨의 냉매회로도.

도 2는 종래 중간냉각기의 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 중간냉각기의 개략도.

도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 제어흐름도.

도 5는 본 발명에 따른 제어장치의 블록도.

도 6은 본 발명에 따른 에어컨 시스템 작동상태를 나타내는 P-H선도.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10 : 실외기 20 : 실내기

11 : 압축기 12 : 응축기

13 : 어큐뮬레이터 21a,b,c : 증발기

22a,b,c : 팽창밸브 35 : 솔레노이드밸브

A : 중간냉각기

본 발명은 공기조화기의 중간냉각기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실외기와 실내기 사이에 장배관이 가설된 경우 응축냉매의 과냉각도를 확보하기 위해 중간냉각기가 필요한데 요구되는 냉방용량에 따라 목표 과냉각도의 확보를 위해 열교환량의 조절이 가능한 용량가변형 중간냉각기에 관한 것이다.

일반적으로, 멀티형 공기조화기는 하나의 실외측 유니트를 이용하여 복수개의 실내기 유니트가 각각 가설된 실내공간을 냉난방 하도록 하는 공기조화기로서, 종래 각각의 실내측 유니트에 대응하는 실외측 유니트를 갖는 개별 냉난방 에어컨 시스템에 비해 설비가격이 저렴하고 에너지 이용효율이 높은 장점이 있다.

다만, 상기 복수의 실내측 유니트는 그 설치장소의 특성에 따라 배관의 길이에 장/중/단의 차이가 생길 수가 있고 또한 배관내부와 냉매의 마찰로 인해 냉매의 압력손실이 생기게 된다. 이를 도 6의 P-H선도로 설명하면 압축기에서 고온고압으로 압축된 기체냉매가 응축기에서 실외공기와의 열교환을 통해 응축되어 액체상태의 냉매가 되고 그 액체상태의 냉매가 연결배관을 따라 실내기의 팽창밸브로 이동하는 동안 상기 압력손실(-)에 의해 팽창밸브에 이르기 전에 기화되어 배관 내에 기체의 발생하게 된다. 이로 인해 실내측 유니트에 유동소음이 발생되고 또한 팽창밸브 통과 전에 일부 냉매가 기화됨으로써 냉방효율이 떨어지는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 실내측 증발기에서 실내공기와 열교환을 하고 다시 압축기로 유입되는 저온저압의 냉매와 응축기로부터 실내측 유니트로 유입되는 응축된 액체냉매 사이에 열교환이 되도록 하는 열교환장치를 별도로 설치하거나 어큐뮬레이터 내부에 응축냉매가 흐르는 코일을 장치하여 필요한 과냉각도를 확보 하였다.

다만, 종래 어큐뮬레이터 내부에 응축냉매가 흐르는 코일을 장치하여 과냉각도를 확보하는 중간냉각기를 설치한 경우에 열교환이 가능한 용량이 고정되어 있어 용량의 변경이 불가능하여 열교환량이 크도록 설계하면 시스템내의 압력강하량이 커져서 능력저하의 원인이 되고 열교환량이 작도록 설계하면 충분한 과냉각도를 얻을 수 없는 문제점이 있다. 또한 일정 열교환량을 갖도록 설계된 중간냉각기는 범용적으로 사용하기가 어려워 부품공용화의 측면에서도 효율적이지 못한 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 중간냉각기를 냉방부하에 따라 냉매의 열교환의 용량을 가변할 수 있도록 하여 종래 고정열교환용량에 비해 압력손실을 최소화 시키고 냉방부하에 따라 열교환량을 조절하여 안정적인 냉방사이클의 운전을 확보하면서 최적의 열교환량을 얻고자 함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 중간냉각기는 냉매를 압축하는 압축기와 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기와 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와 팽창된 냉매를 실내공기와 열교환하는 증발기와 액냉매의 압축기 유입방지를 위한 어큐뮬레이터가 포함된 에어컨 시스템에 있어서, 어큐뮬레 이터의 내부에 응축된 냉매의 과냉각도를 높이기 위해 상기 어큐뮬레이터내의 저온저압냉매와 열교환하도록 복수의 코일이 설치된다.

또한, 상기 복수의 코일 중 일부에 중간냉각기를 흐르는 응축된 냉매의 유량을 조절하는 개폐수단이 더 구비된다.

또한, 상기 개폐수단은 실외기의 마이콤에 의해 제어되는 솔레노이드밸브인 이 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 중간냉각기의 제어방법은 장배관선택 스위치가 on/off 여부를 판단하고, 압축기의 운전주파수()를 입력받고, 장배관선택 스위치가 on인 경우 상기 입력된 압축기의 운전주파수()와 제1기준주파수()를 비교하고, 상기 비교에서 가 제1기준주파수()보다 큰 경우 상기 개폐수단을 open하고, 상기 비교에서 가 제1기준주파수()보다 작은 경우 상기 개폐수단을 close하여 중간냉각기를 제어한다.

또한, 상기 장배관선택 스위치가 off인 경우 상기 입력된 압축기의 운전주파수()와 제2기준주파수()와 비교하고, 상기 비교에서 가 제2기준주파수()보다 큰 경우 상기 개폐수단을 open하고, 상기 비교에서 가 제2기준주파수()보다 작은 경우 상기 개폐수단을 close하는 단배관 단계를 더 포함하여 중간냉각기를 제어한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 멀티에어컨의 냉매회로도이다. 실외측 유니트(10)는 냉매를 압축하는 압축기(11)와, 압축기(11)의 토출측에 배치되어 난방운전 및 냉방운전 상태로 유로를 절환하는 사방밸브(15)와, 압축기(11)의 일측에 배치되어 실외측과 열교환을 통해 상기 압축기(11)로부터 나온 고온고압의 냉매를 응축하는 응축기(12)와 압축기(11)의 일측에 구비되어 압축기(11)로 액냉매가 흡입되는 것을 방지하고 기체상태의 냉매가 흡입될 수 있도록 하는 어큐뮬레이터(13)로 이루어지고 어큐뮬레이터(13)의 내부에 실내측 유니트의 증발기(21 a,b,c)에서 압축기(11)로 유입되는 저온저압의 냉매와 응축기(12)로부터 나온 응축된 냉매사이의 열교환을 위한 코일모양의 동관(14)이 설치되어 있다.

실내측 유니트(20)는 실내측 공기와 저온저압의 냉매와의 열교환을 위한 증발기(21 a,b,c)와 증발기(21 a,b,c)의 일 측에 구비되어 실외측 유니트로부터 유입되는 과냉각된 액체상태의 냉매를 감압 팽창하기 위한 팽창밸브(22 a,b,c)로 이루어진다.

이와 같은 구성에 의하여, 멀티 에어컨은 냉방운전 시 실외기 유니트(10)의 압축기(11)에서 압축된 고온고압의 냉매가 고압기관을 따라 응축기(12)로 유출되고 응축기(12)에서 실외공기와 열교환 후 응축된 고압 액체상태의 냉매가 연결배관을 따라 실내기 유니트(20)로 유출된다. 실내기 유니트(20)로 유출된 액체상태의 냉매는 연결배관을 따라 팽창밸브(22 a,b,c)를 거쳐 감압 팽창되며, 감압 팽창된 저압 액체상태의 냉매는 증발기(21 a,b,c)에서 실내공기와 열교환을 하며 증발되어 저압 기체상태로 어큐뮬레이터(13)로 회수되어 응축된 냉매와 열교환을 통해 응축냉매의 과냉각도를 향상시키고 기액분리 후 압축기(11)로 흡입되어 압축된다.

도 2는 종래의 중간냉각기를 나타내는 개략도이다. 도 2는 도 1의 중간냉각기(A)를 확대한 것으로 도시된 바와 같이 어큐뮬레이터(13)의 내부에 코일모양의 동관(14)이 설치되어 있다. 응축기로부터 나온 응축냉매는 연결배관(18)을 통해 코일(14)로 유입된다. 코일(14)의 길이 등은 설치환경에 따라 필요한 과냉각도를 확보하면서 냉방부하에 따른 적정 열교환량을 갖도록 미리 설계된다. 코일(14)로 유입된 응축냉매는 증발기(21a,b,c)로부터 연결배관(17)을 통해 어큐뮬레이터(13)로 유입되고 응축냉매와 열교환을 한 후 연결배관(16)을 통해 압축기(11)로 유입되고 과냉각된 응축냉매는 배관(19)를 통해 실내기로 흐른다. 설계시 계산된 열교환량에 따라 코일(14)의 길이 등이 정하여지므로 열교환량의 변경이 불가능하는 등의 문제점이 있음은 앞서 언급하였다.

도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 중간냉각기의 개략도이다. 상기 종래의 중간냉각기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 도 3에 도시된 것과 같이 어큐뮬레이터의 내부에 복수개의 코일(34, 35)이 설치되어 있다. 압축기에 걸리는 부하가 클수록 흐르는 냉매유량도 많아지게 되는데 이에 따라 열교환의 요구량도 커지게 된다. 이 경우 필요한 열교환량을 얻기 위해 본 발명의 중간냉각기는 냉매가 병렬로 연결된 코일(34, 35)에 흐르게 되므로 적정 열교환량을 확보하면서 배관길이를 줄일 수 있어 종래 하나의 코일로 흐르는 경우보다 압력강하에 의한 손실을 방지할 수 있다. 또한 도 3에는 2개의 코일이 설치되어 있지만 소용량의 코일을 여러 개 설치하여 필요한 과냉각도에 따른 열교환량을 더욱 정밀하게 조절할 수 있음은 물론이다. 도 3에 도시된 솔레노이드밸브(36)는 필요한 열교환량에 따라 개폐되어 흐 르는 냉매의 유량을 조절한다. 도 3에서 실선의 화살표는 솔레노이드밸브(36)가 close일 경우의 냉매의 흐름을 나타내고 점선의 화살표는 솔레노이드밸브(36)가 open인 경우에 실선화살표를 흐르는 냉매에 부가되어 흐르는 냉매의 흐름을 나타낸다. 따라서 중간냉각기를 흐르는 냉매의 유량이 많아져 열교환량 또한 커지게 된다.

도 4는 본 발명의 중간냉각기의 제어를 위한 제어장치를 나타내는 개략적인 블록도이다. 중간냉각기를 제어하는 마이컴은 장배관 여부와 압축기의 운전주파수를 통해 솔레노이드밸브를 제어하게 되는데 장배관 선택 스위치는 설치시 설치환경에 따라 설치자가 장배관일 경우 on으로 세팅하게 되고 또한 현재 필요한 냉방용량에 따라 압축기의 운전주파수가 조절되므로 마이컴의 열교환량 조절의 필요성 판단을 위해 압축기의 운전주파수검출부로부터 압축기의 운전주파수()가 입력된다. 상기 장배관 선택 여부와 압축기의 운전주파수()를 토대로 마이컴은 도 5의 흐름도에 따라 솔레노이드 밸브를 제어하게 된다.

도 5는 본 발명의 중간냉각기의 제어를 나타내는 제어흐름도이다. 설치시에 선택된 장배관 선택여부를 판단하고(401) 장배관일 경우 상기 입력받은 압축기의 운전주파수()가 필요한 냉방용량 등에 따라 압축기에 걸린 부하의 정도에 따라 흐르는 냉매량이 조절되는데 그에 따라 필요한 열교환량이 결정되므로 이에 따라 미리 설정된 제1기준주파수()와 비교하여(402) 상기 입력된 주파수()가 제1기준주파수()가 더 크게 되면 솔레노이드밸브를 개방하여 열교환량을 크게 하고(404) 비교결과(402) 상기 입력주파수()가 제1기준주파수()보다 작게 되면 솔레노이드밸브를 닫아 작은 열교환량을 갖도록 조절한다.(405)

상기 장배관여부의 판단에서(401) 단배관인 경우 연결배관에서의 압력손실이 장배관인 경우에 비해 작아 과냉각도 확보의 필요성이 크지는 않지만 냉방환경의 변화에 따라 과냉각도를 확보할 필요가 있는 경우에 있어서 실외기에 연결된 실내기가 많을 경우 등 요구 냉방용량이 큰 경우 흐르는 냉매의 유량이 커지게 되므로 열교환량을 가변할 필요가 있다. 다만 장배관인 경우와 달리 단배관에서는 연결배관을 흐르는 동안 압력손실이 작으므로 통상적으로 상기 입력된 운전주파수()와 비교할 제2기준주파수()는 상기 장배관인 경우의 제1기준주파수()보다 큰 값을 갖게 될 것이다. 제2기준주파수()와 운전주파수()를 비교하여(403) 운전주파수()가 클 경우 솔레노이드밸브를 개방하고(404) 작을 경우 솔레노이드밸브를 닫도록 제어하는 것은 상기 장배관인 경우와 같다(405)

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 어큐뮬레이터 내에 응축냉매가 흐르는 복수개의 코일을 장치하여 동일 열교환량의 확보를 위해 단일코일이 설치된 경우에 비해 압력강하에 의한 능력의 손실을 방지할 수 있고 압축기의 운전상태에 따라 열교환량을 가변할 수 있도록 하여 압력 강하량을 최소화시키고 냉방부하에 따라 열교환량을 조절하여 안정된 냉매사이클을 확보하면서 최적의 열교환량을 얻을 수 있는 효과가 있고 또한 다양한 열교환량을 본 발명의 중간냉각기가 충족시킬 수 있으므로 부품 공용화에 따른 비용절감의 효과가 있다.

Claims (5)

1. 냉매를 압축하는 압축기와 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기와 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와 팽창된 냉매를 실내공기와 열교환하는 증발기와 액냉매의 압축기 유입방지를 위한 어큐뮬레이터가 포함된 에어컨 시스템에 있어서,

   어큐뮬레이터의 내부에 응축된 냉매의 과냉각도를 높이기 위해 상기 어큐뮬레이터내의 저온저압냉매와 열교환하도록 복수의 코일이 설치된 중간냉각기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수의 코일 중 일부에 중간냉각기를 흐르는 응축된 냉매의 유량을 조절하는 개폐수단이 더 구비된 것이 특징인 중간냉각기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 개폐수단은 실외기의 마이콤에 의해 제어되는 솔레노이드밸브인 것이 특징인 중간냉각기.
4. 상기 복수의 코일과 개폐수단이 포함된 중간냉각기의 제어방법에 있어서,

   장배관선택 스위치가 on/off 여부를 판단하고, 압축기의 운전주파수()를 입력받고, 장배관선택 스위치가 on인 경우 상기 입력된 압축기의 운전주파수()와 제1 기준주파수()를 비교하고, 상기 비교에서 가 제1기준주파수()보다 큰 경우 상기 개폐수단을 open하고, 상기 비교에서 가 제1기준주파수()보다 작은 경우 상기 개폐수단을 close하는 중간냉각기 제어방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 장배관선택 스위치가 off인 경우 상기 입력된 압축기의 운전주파수()와 제2기준주파수()와 비교하고, 상기 비교에서 가 제2기준주파수()보다 큰 경우 상기 개폐수단을 open하고, 상기 비교에서 가 제2기준주파수()보다 작은 경우 상기 개폐수단을 close하는 단배관 단계를 더 포함하는 중간냉각기 제어방법.

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